机床夹具设计研究

机床夹具设计研究（精选十篇）

机床夹具设计研究 篇1

一、翻转课堂信息化教学的可行性

信息化教学是指以现代教学的理论为指导, 在教学中充分利用现代教育技术手段, 尽可能多地调动教学媒体、信息资源库开展教学活动, 在教师的教学组织和引导下, 充分发挥学生学习的积极性、主动性和创造性, 从而达到良好的教学效果。所谓翻转课堂, 就是在信息化环境中, 课程教师提供以教学视频为主要形式的学习资源, 学生在上课前完成对教学视频等学习资源的观看和学习, 师生在课堂上一起完成作业答疑、协作探究和互动交流等活动的一种新型的教学模式。

信息化为教学提供了先进的教育技术, 翻转课堂提供了新的教学模式, 它们都是以建构主义学习理论为指导、以学生为中心、以项目任务驱动、以协作探究式学习为主的教学组织形式, 信息化教学使得“机床夹具设计”课程教学内容更具直观性、互动性, 翻转课堂使得学生在课堂上更能集中时间探讨夹具的结构、原理及设计等, 所以, “机床夹具设计”课程翻转课堂信息化教学是一种切实可行且更为有效的教学方式。

二、翻转课堂教学设计

翻转课堂实现了知识传授与知识内化的颠倒, 将传统课堂中的知识传授转移至课前完成, 知识内化则由原先课后做作业的活动转移至课堂中的学习活动。

“机床夹具设计”课程翻转课堂教学设计的总体规划:教师根据本课程的教学目标和学生的实际情况制订本课程的学习任务, 为使学生完成学习任务, 教师再制订本课程的教学过程安排, 教学过程分为课前自学和课堂学习两方面, 在课堂教学中为每个教学过程设置相应的教学情境, 根据教学情境选用适当的教学方法, 并为学生的课前自学和课堂学习制作所需的教学资源, 如图1所示。

在课程的翻转课堂教学设计中, 重点是要设计好教学任务、教学过程和教学资源等, 其中, 教学任务设计核心决定了翻转课堂教学的特质。学习任务的确定是根据课程要达到的教学目标和学生情况来制订, 本课程的教学目标是使学生初步掌握工装夹具的设计和应用能力, 对工件装夹有些了解。具体教学任务实施过程中采用项目化教学, 将本课程构建为六个项目, 为每个项目设计了课前学习任务和课堂学习任务, 如表1所示。

三、翻转课堂信息化教学过程

教学过程是学生在老师的指导下对自己的学习方式、学习途径和学习过程的安排。“机床夹具设计”课程翻转课堂信息化教学分为学生课前自学和师生课堂教学两部分。在课前自学过程中, 学生借助网络, 根据课前学习任务, 通过本课程的自学平台, 采用看PPT、看视频、操作交互式夹具教学软件等完成对每个项目中所涉及的必要知识的学习, 自学平台中设置一些问题引导学生建构知识。

课堂教学在理实一体化教室进行。首先, 通过问题的回答检查学生的学习情况和知识掌握程度;然后, 通过资料演示引出课堂教学任务;接着, 创设教学情境引导学生深入研究夹具的工作原理、结构要点等;之后, 将学生进行分组完成项目任务;最后, 由师生共同对项目完成效果进行评价。整个过程在教师的引导和帮助下完成。课堂教学过程的重点放在对知识的深入学习和实践应用, 如夹具结构的分析, 一般是对照夹具图来分析, 识图需要较长的时间, 且各人需要的时间不等, 在课前学生已经看过夹具图并有一定掌握程度的条件下, 在课堂上就可以集中时间分析讨论夹具的工作原理和结构要点等。

四、信息化教学资源制作

信息化教学资源是指信息技术环境下的各种数字化素材、课件、数字化教学材料、网络课程, 各种认知、情感和交流工具, 以及电子图书、工具软件、认知工具和影片等。“机床夹具设计”课程信息化教学资源是以课程教学内容为主线来搜集、制作的, 以最符合学生认知要求和提高认知效率为准则而采取不同的媒体形式, 并以便于快速检索到各个资源的方式形成资源库。本课程的信息化教学资源包括课程PPT、工件和夹具的实物照片、典型夹具的三维模型、反映夹具工作原理的Flash动画、反映工厂里夹具实际应用情况的视频、各个知识点的微课视频、项目任务卡片、演练工件装夹过程的软件、课程的学习网站 (如图1所示) , 其中, 实物照片、Flash动画及视频录像主要是搜集得来的, 课程PPT、三维模型、微课视频、纸质卡片是教师自己制作的, 交互软件和学习网站是请专业技术人员帮助完成的。这些资源, 可以放在课程学习网站里, 供学生课前自学时用, 例如5~10分钟一集的微课视频是学生课前自学的主要学习资料, 也可以在课堂教学中使用。

“机床夹具设计”课程翻转课堂信息化教学是一种对传统机械类课程教学的改革尝试, 支持学生个性化自主学习和师生协作式学习, 可以提高学生掌握知识和技能的效率、提升学生学习的兴趣并促进其主动学习, 能切实提高该课程的教学质量, 但是, 需要师生接受并适应这种新的教学 (下转第41页) 理念以及技术和硬件的支持。

参考文献

[1]丁建英, 黄烟波, 赵辉.翻转课堂促进教育信息化进程[J].中国教育信息化, 2014 (1) :27-29.

[2]郑华.信息化教学的实践与探讨[J].南宁职业技术学院学报, 2013 (6) :58-61.

[3]钟晓流, 宋述强, 焦丽珍.信息化环境中基于翻转课堂理念的教学设计研究[J].开放教育研究, 2013 (2) :58-64.

[4]王心红.翻转课堂教学模式在“电动机正反转”教学中的尝试[J].职业教育研究, 2014 (9) :100-102.

机床夹具设计习题答案 篇2

1.2.答：

a.不完全定位，限制了x y z 和y z ,合理 b.完全定位，六个自由度都限制了，合理

c.过定位，x重复定位，可将左顶尖去除或者改为自由顶尖

3.在阶梯轴上铣削一平面，该零件在短V形块、圆头支钉和浮动支点上定位。试分析该定位方案有何不合理之处？如何改进？

答：欠定位。短V形块不能限制Z方向的旋转以保证尺寸L的加工。

改进：将短V形块改为长V形块。

4.题图4为连杆零件在夹具中的平面及两个固定的短V形块1及2上定位，试问属何种定位？限制了哪些不定度？是否有需要改进之处？提出改进措施。

答：过定位，限制了x y z

x y z ,其中x重复定位。

改进：将右侧的V形块改为可左右活动的V形块。

5.答：该方案属于六点定位。左边两个短V形块相当于一个长V形块，限制了y y

z z四个自由度，右边短V形块限制了x x两个自由度。

8.试确定合理的定位方案并绘制定位方案草图。

答：一面两销定位原理。

9．题图9为在杆件上有宽度为b的开口槽，内孔D已加工，试确定合理的定位方案并绘制定位方案草图。

答：直径为d的圆弧端用V形块定位，半径为D的内孔用浮动菱形销定位。

11.题图11(a)为在圆盘零件上加工O1、O2及O3三孔的工序简图，题图11（b）、（c）、（d）为用三轴钻床及钻模同时加工三孔的几种定位方案（工件底面的定位元件未表示），试分别计算当α=90°时各定位方案的定位误差。

12.解：加工面C以O1O2连线为基准，因此不重=0

位置O=1Td2sin20.0866

位置O=2Td0.1 2角度=arctan位置O位置O122L12arctan0.1866 16013定位=不重位置O位置O0.1866TdL

即该工序定位合理，定位误差为0.1866

13.1.2夹紧方案及夹紧力计算

1.试分析图示各种夹紧方案有何错误和不当之处，并提出改进措施。

答：

（a）错误：作用点在支承范围之外，夹紧力与支反力构成力矩，夹紧时工件将发生偏程，使定位面与支承元件脱离，以致破坏原有定位。

措施：使夹紧力作用在稳定区域内，即使夹紧力作用点左移。

（b）错误：夹紧力作用于工件薄壁处，易产生工件夹具变形。

措施：将夹紧力作用点往中间移，使夹紧变形尽可能小。

（c）错误：夹紧力作用点远离工件加工表面，加工过程中易产生振动。

措施：在靠近工件加工处采用辅助支承。

（d）错误：左右夹紧力作用不在同一直线上，会产生力矩，不利于工件保持稳定。

措施：应使夹紧力和左边支承钉处于同一直线上。

（e）错误：夹紧机构与工件表面接触对夹紧元件和工件表面的精度要求高，定位不稳定。

措施：采用支承钉夹紧。

（f）错误：该夹紧为平行夹紧，由于工件尺寸误差，采用刚性元件会使不同表面受夹紧力不一致，甚至夹不住。

措施：将夹紧元件换成浮动的或能自动调节的。

2.问题：①右边Φ6的孔定位稳定性不高，可靠性低，加工过程中易产生振动。②左边导孔太长③右端导孔与工件表面距离太长。

改进：①在其下加装浮动支承或辅助支承。②减小导孔长度。③适当缩小导孔与工件表面距离。

3.答：（c）方案更为合理。

4.解：1）螺旋机构

原始力矩 MQL11250Nm

夹紧力

W1MQ1tann21d2r2ta2，标准螺旋角40，取30



1arctan0.1，代入数据得W114686.7N，Q1W114686.7N

5.71

2）斜楔机构

W2Q1，其中30，5.71，带入数据得W218893.3N

tan2tan

Q2W218893.3N

Q2L111965.75N L9.套类零件在题图24所示的自动定心车床夹具上安装车外圆，现已知切削力矩M切=50N·m，D=80mm，α=15°，各处摩擦系数均为0.15，安全系数K=1.5，试求拉杆所需之拉力Q。

W

解：

由M切=3F1r1 r=d/2 求得F1=833.3 N 总切削力F=3F1=2500 N 取d=40mm r=20mm

2F1F6r32

每个卡爪夹紧力W对于斜楔机构W8329N

Q1

tan 50.1tan2tan可得Q1W(tan2tan)4730N

Q0=3Q1=14191 N Q=1.5Q0=21287 N

1.3对定误差计算

试论机床夹具设计 篇3

【关 键 词】机床 夹具 经济 设计

【中图分类号】TG751【文献标识码】A【文章编号】1672-5158（2013）02-0182-02

在机械加工的过程中，为了能够保证工件的加工精度，使之相对于机床、刀具占有确定的位置，并能迅速可靠地夹紧工件，以接受加工或检测的工艺装备称为机床夹具，简称夹具。夹具设计中主要要基于夹具的特点，从夹具体、定位元件、夹紧装置、联接元件、对刀或导向元件、其他装置或元件以及标准化了的其他联接元件中设计。

1、机床夹具设计的必要

机床夹具是在机床上用以定位装夹工件的一种装置，其作用是使工件相对于机床或刀具有一个正确的位置，保证加工精度、提高劳动生产率、扩大机床的使用范围和保证生产安全，因此，机床夹具在机械制造中占有很重要的地位。随着现代机械加工的日趋完善和各种高精加工机床的出现，这要求与之配套的机床附件更加精确和可靠，而机床夹具的性能直接影响加工工件的安装、定位及制造精度。因此，良好的机床夹具设计是保证高精度机床加工的前提条件。

2、机床夹具设计

2.1 高精、高效

为了提高机床的加工精度，机床夹具应具有较高的定位安装精度和转位、定位精度。工件在夹具的定位实际上包括工件在夹具上的定位和夹具在机床上的定位两个方面。设计中常用的定位方法与定位元件如下。

2.1.1工件以平面定位

平面定位的主要形式是支承定位。夹具上常用的支承元件有以下几种：

1）固定支承。固定支承有支承钉和支承板两种形式。

2）可调支承。支承点位置可以调整的支承称为可调支承。当工件定位表面不规整以及工件批于批之间毛坯尺寸变化较大时，设计中使用可调支承。有时，可调支承也可用作成组夹具的调整元件。

3）自位支承。自位支承在定位过程中，支承本身可以随工件定位准面的变化而自动调整并与之相适应。自位支承一般只起一个自由度的定位作用，即一点定位，毛坯表面、断续表面、阶梯表面的定位以及有角度误差的平面定位，设计中多采用自位支承。

4）辅助支承。辅助支承是在工件定位后才参与支承的元件，它不起定位作用，设计中可选择相对廉价的材料。

夹具设计中，选择不同支承定位，要根据不同的设计课题入手， 从怎样限制零件的自由度；怎样夹紧；设计的夹具怎样排削；怎样使夹具使用合理，便于装卸等几方面综合考虑。

在加工回转体类工件时，要考虑夹具的可靠及通用性，使用可调支承加工不同尺寸的相似工件，这样可以使夹具最大范围地发挥其使用和通用性。而在选择定位支承时，可以根据不同工件定位面来选取。

2.1.2 工件以圆柱孔定位

工件以圆柱孔定位大都属于定心定位（定位基准为孔的轴线）， 夹具上相应的定位元件是心轴和定位销。

2.1.3 工件以心轴定位

心轴的结构形式很多，工件安装时轻轻敲入或压入，通过孔和心轴接触表面的弹性变形来夹紧工件。设计中使用小锥度心轴定位可获得较高的定位精度。除了刚性心轴以外，在生产中为安装夹紧方便可采用弹性心轴，液塑心轴，自动定心心轴等。这些心轴在工件定位的同时将工件夹紧，使用起来很方便。

2.1.4 工件以定位销定位

定位销与夹具体的连接可采用过盈配合，也可采用间隙配合。 设计中当要求孔销配合只在一个方向上限制工件自由度时，可使用菱形销，工件也可用原柱销定位。

2.1.5 工件以外圆表面定位

工件以外圆表面定位有两种形式，一种是定心定位，一种是支承定位。工件以外圆表面定位的情况与工件与圆柱孔定位的情况相仿， 只是用套筒或卡盘代替心轴或柱销，以锥套代替了锥销。

工件以外圆表面支承定位设计中优先选择V形块。因为V形块对中性好，是可用于非完整外圆表面的定位。V形块两斜面之间的夹角一般取60°，90°和120°，设计中以90°为主，90°夹角V形块结构已标准化。

2.1.6 工件以其他表面定位

工件除了以平面、圆孔和外圆表面定位外，设计中也可以锥孔定位，以渐开线齿面定位。

2.1.7 快速装夹工件，提高机床的生产效率

设计中要以各种自动定心夹紧、精密平口钳、杠杆夹紧、凸轮夹紧、气动、液压夹紧和多件装夹的夹具等为主，并要根据装夹要求选择不同的夹具附件，如对切削时间较长的工件夹紧，选择液压夹具时应在夹紧系统中附加储能器，以防止泄液；若对自锁性要求较严格时，则多选择快速螺旋夹紧机构，并利用高速风动扳手辅助安装。

夹紧装置是夹具的重要组成部分。在设计夹紧装置时，应满足以下基本要求：

1）在夹紧过程中应能保持工件定位时所获得的正确位置。夹紧应可靠和适当。夹紧机构一般要有自锁作用，保证在加工过程中不会产生松动或振动。夹紧工件时，不允许工件产生变形和表面损伤。

2）夹紧装置应操作方便、省力、安全。

3）夹紧装置的复杂程度和自动化程度应与工件的生产批量和生产方式相适应。结构设计应力求简单、紧凑，并尽可能采用标准化元件。

2.1.8 夹具应有良好的机动性和安全可靠性

夹具设计不但要保证加工精度、提高劳动生产率、扩大机床的使用范围，而且应有良好的机动性和安全可靠性，保证生产安全。

2.2 模块、组合

夹具元件模块化是实现组合化的基础。利用模块化设计的系列化、标准化夹具元件，快速组装成各种夹具，已成为夹具技术开发的基点。省工、省时，节材、节能，体现在各种先进夹具系统的创新之中。模块化设计为夹具的计算机辅助设计与组装打下基础，应用CAD/CAM、CAXA、Pro＼E等技术，可建立元件库、典型夹具库、标准和用户使用档案库，进行夹具优化设计，为用户三维实体组装夹具。模拟仿真刀具的切削过程，既能为用户提供正确、合理的夹具与元件配套方案，又能积累使用经验，了解市场需求，不断地改进和完善夹具系统。模块化夹具与组合夹具之间有许多共同点。它们都具有方形、矩形和圆形基础件。在基础件表面有坐标孔系。两种夹具的不同点是组合夹具的万能性好，标准化程度高；而模块化夹具则为非标准的，一般是为本企业产品工件的加工需要而设计的。

2.3 通用、经济

夹具设计要大力提倡标准化、系列化的通用性设计，这样，才能提高设计质量，缩短设计周期，降低设计成本，提高其设计制造水平和质量，从而使夹具行业的整体劳动生产率得到提高。

3、结论

夹具设计中采用高精、高效、模块、组合、通用经济方向发展的思路，在组合夹具行业加强产、学、研协作的力度，加快用高新技术改造和提升夹具技术水平的步伐，充分利用现代信息和网络媒体，引进技术，争取合资与合作，与时俱进地创新和发展夹具技术，这是改造和发展我国组合夹具行业较为行之有效的途径。

参考文献

[1] 胡建新.机床夹具[M].中国劳动社会保障出版社，2001

[2] 冯道.机械零件切削加工工艺与技术标准实用手册[M].安徽文化音像出版社，2003

机床夹具设计研究 篇4

近年来, 我国机械制造工业获得了飞跃性发展, 整个制造技术不断升级, 机械制造与相关接近专业应不断改进人才培养模式、全面提升人才培养规格, 以适应机械制造企业的人才需求。

先进制造技术在各制造领域不断推广和应用, 急需大量掌握加工技术及工装设计的高素质技术技能型人才。为了紧密对接机械装备制造产业, 学校必须根据机械制造企业对加工制造一线岗位的职业能力要求重构课程体系, 实时引入新技术、新工艺, 整合教学内容, 提高技能型人才的培养质量。

以行动为导向, 设计教学情境, 改革教学模式, 并将职业规范、职业道德等融入专业教学全过程。继续推进理论教学与实践教学的深度融合, 增加理实一体化课程的比例, 加强实践教学场所的建设。教学管理与生产现场管理接轨, 加强学生的职业素养。进一步深入教学评价体系的改革, 建立健全以职业能力和岗位操作能力为核心的教学评价体系。因此, 把纯理论课《机床夹具设计》改为理实一体化教学课符合当前高职教育研究与改革发展的需要, 符合当前市场对高职机械制造及相关专业人才培养质量要求的需要, 具有较强的现实意义。

1 课程标准的制定

1.1 课程的性质及任务

本课程是机械制造及相关专业的一门专业课程。是依据机械装备、工程机械、机床、汽车等制造企业中工装夹具设计与制造 (维护、维修) 等职业岗位群的任职要求而设计。本课程的主要任务是让学生掌握典型机床夹具的组成和工作原理及基本知识内容, 掌握机床夹具装调的基本方法, 掌握专用机床夹具设计步骤的基本方法等内容。

1.2 课程教学目标

1.2.1 知识目标

(1) 熟悉典型机床夹具的组成和工作原理; (2) 熟悉机床夹具中各种常用的定位元件与定位方法; (3) 熟悉机床夹具中各种常用夹紧装置与夹紧方法; (4) 熟悉机床夹具的夹具体和其它装置; (5) 了解专用机床夹具的设计步骤。

1.2.2 能力目标

(1) 查阅机床夹具设计的标准、手册、图册等技术资料的能力; (2) 按零件加工要求合理确定机床夹具的定位装置的能力; (3) 按加工要求合理确定机床夹具的夹紧装置的能力; (4) 按夹具中的定位元件和夹紧装置要求确定夹具体和其它装置的能力; (5) 能按零件加工要求完成设计一副中等复杂程度的专用机床夹具。

1.2.3 素质目标

(1) 具备基本职业道德和职业素质, 正确做事, 做正确的事; (2) 具备质量意识、安全意识和节约意识; (3) 树立正确的工作态度:互相帮助、共同学习、共同达成目标; (4) 具有应用理论知识解决工程实际问题的能力。

2 课程教学项目设计

在教学中以专用机床夹具为载体。将全班学生分成几个小组。每个小组都有一副专用机床夹具, 以职业能力培养为目标, 把知识内容溶入到教学项目中去, 由老师单一讲授和学生单一听课的教学形式, 转化为以学生为主体, 以教师为主导, 知识教学与技能训练有机融合, “教学做”一体化的教学模式, 使学生在实践中学习知识和运用知识, 学生的能力素质得到大大的提高。理实一体化的课程教学模块与项目设计。 (表1)

3 教学课时分配

根据教学内容的安排, 总课时间为46学时。 (表2)

4 教学课程考核

课程考核结合现场操作、课堂提问、模块考核、技能竞赛等手段, 加强实践性教学环节的考核, 并注重平时采分。各任务模块可参照表3进行评价。

5 教学过程设计

第一步:演示:在第一个教学模块中打破常规的先理论后实践的教学模式先让学生进入机床夹具拆装室, 增加感性认识, 提高学习兴趣。职业教育招收的学生基本上直接来自普通高中。他们在现实生活中很难接触到机械加工类设备及工装设备, 更别说去进行操作。如果先进行理论教学, 不仅增加了授课教师的讲解难度和授课时间, 而且学生因为缺乏感性认识而难以理解。教师首先对选定的拆装课件进行拆装演示, 激发学生的好奇心。

第二步:讲解;教师对演示过的课件进行循序渐进的讲解。对其中涉及的机床夹具在各类机床上加工特定的零件及在机械制造中发挥的作用、机床夹具的组成、定位装置、夹紧装置、夹具体及其它装置、夹具设计方法等理论内容进行针对性、分模块内容深入讲解。

第三步:实践:按课程模块进行, 对课件进行初次的感官认知和相关理论讲解后, 分组让学生根据机床夹具拆卸工艺流程对机床夹具实物进行拆卸, 清洗后按机床夹具的组成归类零件, 测绘各组成部分的零件, 并画出一张完整的装配图。通过这一环节的练习学生对机床夹具的组成就有一定的了解, 学生对机床夹具的整体结构就有一个清醒认识。再通过后续的模块练习和相关知识学习, 以达到理论知识与实训操作的较好结合, 从而掌握知识与动手能力得到大大提升。

第四步:评价:整个课程教学按模块进行, 学生的动手实践也是分模块进行的, 在学生的动手实践过程中, 找出不妥之处进行讲评, 采用边修改边讲解的教学方法, 从而收到较好的教学效果。每一个教学模块内容完成后, 对学生都有一个评价, 综合五个模块内容就有总评价, 这种评价方式达到促使学生既掌握理论知识又增强动手能力的目的。

6 结论

经过我院高职机械类专业班级的教学实践, 本课程的教学模块内容与考核方案逐步完善。采用理实一体化教学后, 学生的学习积极性得到极大的提高, 动手能力普遍增强。实践证明, 《机床夹具》课程理实一体化教学改革符合当前高职教育研究与改革发展的需要, 能提升本课程教学效果, 具有较强的现实意义。

摘要：本文通过对高职机械制造专业典型职业岗位群的任职需求分析, 重新制定了课程标准, 进行了《机床夹具设计》课程理实一体化教学改革, 并以专用机床夹具为教学载体, 设计了详细的课程教学项目和考核办法。经过教学实践, 总结出了一套实用的《机床夹具设计》理实一体化教学实施方案。

关键词：高职,机床夹具,载体,课程项目,理实一体化教学

参考文献

[1]吴拓.机械制造工艺学与机床夹具[M].北京:机械工业出版社, 2012.

[2]肖继德, 陈宁平.机床夹具设计[M].北京:机械工业出版社, 2009.

典型机床夹具及其设计要点 篇5

1.车床夹具

车床夹具大部分是安装在机床的主轴上，用于加工回转成形面。(1)车床夹具的结构类型及特点

1)角铁式车床夹具 主要用在工件形状复杂，被加工表面的轴线与定位基面呈平行关系或构成一定角度。

图2-33为开合螺母车削工序图。图2-34是加工上述工件的车床夹具。

图2-33 开合螺母车削工序图

图2-34 角铁式车床夹具

2)心轴类车床夹具

适合于工件以孔为定位基准的车削或磨削等工序中。

3)花盘式车床夹具

对形状复杂的工件，在加工一个或几个与基准平面垂直的孔时，就可采用此类夹具。图2-35为齿轮泵壳体的加工工序图。图2-36为车齿轮泵壳体两孔的花盘式车床夹具。

图2-35 齿轮泵壳体工序图

图2-36 车齿轮泵壳体两孔的花盘式车床夹具

(2)车床夹具的设计要点

1)定位装置的设计

加工回转表面时，要求工件加工面的轴线与车床主轴的旋转轴线重合，夹具上定位装置的结构和布置必须保证这一点。

2)夹紧装置的设计

夹紧力必须足够，自锁性要好。

3)车床夹具与车床主轴的联接

要求夹具的回转轴线与车床主轴轴线有尽可能高的同轴度。夹具与车床主轴的联接 方式有：采用锥柄联接；采用过度盘联接。

4)夹具总体结构设计

夹具的外形尺寸应尽量小，重心与回转轴线重合，以减小离心力和回转力矩的影响。悬伸长度L域外轮廓直径D之比为：

D≤150mm的夹具，L/D≤1.25;D=150~300mm的夹具，L/D≤0.9;D≥300mm的夹具，L/D≤0.6。（２）弹性斜定心夹紧机构

利用定位、夹紧元件的均匀弹性变形来实现定心夹紧的．这种机构定心精度高，但变形量小，夹紧行程小，只适用于精加工中．根据弹性元件不同，有膜片夹具、碟形弹簧夹具、液压塑料薄壁套筒夹具等类型。

于结构不对称的夹具，必须采用平衡措施。2.钻床夹具

(1)钻床夹具的结构类型

1)固定式钻模； 2)分度式钻模； 3)翻转式钻模； 4)盖板式钻模； 5)滑柱式钻模(2)钻床夹具的设计要点 1)钻模类型的选择 2)钻套

钻套的作用是确定钻头、铰刀等刀具的轴线位置，防止刀具在加工中发生偏斜。根据使用特点，钻套可分为固定式、可换式、快换式等多种结构形式。

① 固定钻套

钻套中引导孔的尺寸及其偏差应根据所引导的刀具尺寸来确定。通常取刀具的最大极限尺寸为引导孔的基本尺寸，孔径公差依加工精度要求来确定。钻孔和扩孔时可取F7，粗铰时取G7，精铰时取G6。若钻套引导的不是刀具的切削部分，而是刀具的导向部分，常取配合为H7／f7、H7／g6、H6／g5。

钻套导向部分高度尺寸H越大刀具的导向性越好，但刀具与钻套的摩擦越大，一般取H=（1～2.5）D，孔径小、精度要求较高时，H取较大值。

为便于排屑，钻套下端与被加工工件间应留有适当距离h，称为排屑间隙。h值不能取得太大，否则会降低钻套对钻头的导向作用，影响加工精度。根据经验，加工钢件时，取h =（0.7～1.5）D；加工铸铁件时，取h =（0.3～0.4）D；大孔取较小的系数，小孔取较大的系数。

② 可换钻套；③ 快换钻套；④ 特殊钻套。3)钻模板的类型和设计

① 固定式钻模板；②铰链式钻模板；③可卸式钻模板；④悬挂式钻模板

3.铣床夹具

铣床夹具主要用来加工平面、沟槽及成形表面等。由于铣削力较大，冲击和震动也较严重，因此要求铣床夹具的夹紧力要足够大，夹具个组成部分要有较好的强度和刚度。铣床夹具一般应有确定刀具位置和夹具方向的对刀块和定向键，以保证夹具与刀具、机床间的正确位置，这是铣床夹具的重要特征。

(1)铣床夹具的主要类型

1)直线进给式铣床夹具；2)圆周进给式铣床夹具。(2)铣床夹具的设计要点

1)结构设计

特别注意工件定位的稳定性和夹紧可靠性。尽量降低夹具的高度，注意施力方向和作用点的位置。

2)定位键的设计

在铣床、刨床、镗床上工作的夹具通常通过定位键与工作台T形槽的配合来确定夹具在机床上的位置。定位键与夹具体的配合多采用H7/h6，安装时应将其靠在T形槽的一侧面，以提高定位精度。一副夹具一般要配置两个定向键。对于定位精度要求高的夹具和重型夹具，不宜采用定位键，而采用夹具体上精加工过的狭长平面来找正安装夹具。3)对刀元件的设计

对刀元件是用来确定刀具与夹具相对位置的元件。对刀时，铣刀不能与对刀块的工作表面直接接触，而应通过塞尺来校准它们之间的相对位置。

4)夹具体的设计

六、专用夹具的设计方法 1．专用夹具设计的基本要求

（1）保证工件加工的各项技术要求；（2）提高生产率和降低生产成本；（3）工艺性好；（4）使用性好。夹具的操作应简便，省力、安全可靠、排屑方便。

2．专用夹具的设计方法和步骤（1）研究原始资料明确设计任务

（2）考虑和确定夹具的结构方案绘制结构草图 ① 确定工件的定位方案，设计定位装置。② 确定工件的夹紧方案，设计夹紧装置。

③ 确定刀具的引导方式，选择或设计引导元件或对刀元件。

对夹具的总体结构，最好考虑几个方案，画出草图，经过分析比较，从中选取较合理的方案。

（3）绘制夹具总图

夹具总图应遵循国家标准绘制，图形大小的比例尽量取1：1，使所绘的夹具总图有良好的直观性，总图中的视图应尽量少，但必须能够清楚地表示出夹具的工作原理和构造，表示各种装置或元件之间的位置关系等。主视图应取操作者实际工作时的位置，以作为装配夹具时的依据并供使用时参考。

绘制总图的顺序是：先用双点划线绘出工件的轮廓外形，并显示出加工余量；把工件轮廓线视为透明体，然后按照工件的形状及位置依次绘出定位、导向、夹紧及其他元件或装置的具体结构；最后绘制夹具体，形成一个夹具整体。

（4）确定并标注有关尺寸和夹具技术要求 ① 在夹具总图上应标注以下几类尺寸： 1）夹具外形上的最大尺寸；

2）影响定位精度的尺寸：主要指定位元件之间、工件与定位元件之间的尺寸和公差。3）影响对刀精度的尺寸和公差：主要指刀具与对刀元件或导向元件之间的尺寸及公差，钻头与钻套内孔的配合尺寸及公差等。4）影响夹具在机床上安装精度的尺寸和公差：主要是指夹具安装基面与机床相应配合表面之间的尺寸及公差。

5）影响夹具精度的尺寸和公差；主要指定位元件、对刀元件、安装基面三者间的位置尺寸和公差。

6）其它装配尺寸和公差：主要指夹具内部各连接副的配合、各组成元件之间的位置关系等。如定位销（心轴）与夹具体的配合，钻套与夹具体的配合等，设计时可查阅有关手册。

② 夹具的公差

一般按其是否与工件的加工尺寸公差有关分为两类：

机械专业机床夹具教学方法探讨 篇6

关键词：机床夹具 课堂教学 学习兴趣 教学方法

机床夹具课程具有知识点多、杂、难等特点，在这种情况下多数学生的学习只是为了应付考试，造成课堂教学气氛死气沉沉、事倍功半。因此如何有效地改进课堂教学方法，激发学生求知欲，便成为教师认真探索的一个重要课题。下面笔者谈谈在“机床夹具”课堂教学中采用的一些方法。

一、创设问题情境，启发学生质疑问难

学习新知识实际上是设疑解疑的过程，我们在教学中有意识地设置一些疑问，巧妙合理地设疑发问能激发学生学习新知识的兴趣，使学生感到“山重水复疑无路”，然后去寻找“柳暗花明又一村”，这样可以培养学生的积极探索精神，在解疑后有一种成功的喜悦感。如讲“六点定位基本原理”时，教师可以利用准备好的教具向同学发问：“该零件对它未加限制时，它在我们设置的直角坐标系中的位置是不确定的，那么它有哪些位置不确定度呢？”通过设疑吸引同学们的注意力，再让同学们利用手中的书、笔等模拟零件上下、前后、左右移动和转动，从而得出六个位置不定度。此时再设问：“要想使零件在加工中有一个正确的位置，我们如何消除六个不定度呢？”。教师利用手中的模型做演示，设问“一个定位点消除几个不定度？两个呢？……还是六个呢？”这样通过设疑层层递进，牢牢抓住学生的好奇心，最后得出六点定位基本原理：利用空间合理分布的六个定位点消除工件最多六个不定度。

二、转变课堂教学观念，发挥学生主体作用

在课堂上，教师引导学生去寻找和发现，教师只是一个组织者与参与者，与学生一起共同探索；学生真正成为学习的主人，积极地参与每一个教学环节，切身感受学习的快乐，品尝成功的喜悦，这样使不同的学生得到不同的发展，满足学生求知、参与、成功、交流和自尊的需要。比如在讲夹紧力的确定原则时，教师先让学生自由结合分组，每组7～8人，每个小组有一个零件模型，根据模型的特点每组确定合理的夹紧力方案。这样学生可以自己去回顾与本堂课有关的旧知识。由于学生的个体差异，寻找到的旧知识可能各不相同，因此需要通过相互组合讨论、交流，首先确定夹紧力有三个要素：大小、方向和作用点，然后再通过进一步分析、讨论确定夹紧力的合理布置。职业院校的学生动手能力较强，思维比较活跃，他们提出的方案也五花八门，因此老师要做一个引导者，对学生的奇思妙想要给予表扬和鼓励，对于错误的方案不要横加指责，而要耐心地和他们分析不足之处，从而进一步确定正确的夹紧方案。每个小组根据自己的夹紧方案，总结出夹紧力三要素的确定原则并且写到黑板上，通过小组之间的对比总结出最佳的夹紧原则，最后评选出最佳小组和最佳个人。这种教学模式改变了以往教师自导自演、学生被动学习的状况，体现了学生的个性需求和参与操作性，使学生的创新意识和创造性思维得到充分的发挥，有利于培养学生的学习兴趣，调动了学生学习的积极性和主动性。

三、理论与实践相结合，增强感性认识

机床夹具课的所有知识都来自于现实的生活、生产实践实习中，并与现代机械工业密切联系。因此，在教学中我们要将课本中的理论知识与实践相结合，以增强学生的感性认识，提高学生的学习兴趣。除此之外，我们还要创造各种条件，让学生有更多的动手机会。如讲到典型机床夹具之车床夹具时，可组织现场参观，结合生产实习车间现有的车床夹具的类型、特点及应用进行讲解。学生通过观察车床的工作，可以得到大部分车床夹具都是与车床主轴连接，并随着主轴高速回转的认识，从而进一步总结出车床夹具的回转轴线必须与车床主轴轴线同轴，车床夹具的结构一般要平衡，在不平衡时可加配重块或加工减重孔，卡盘类夹具及心轴类夹具均为自动定心夹具等等。耳听为虚眼见为实，教师与其在课堂上滔滔不绝地讲，不如在实习车间边观察边讲解，这样就可以用20分钟的时间解决需要45分钟解决的内容，并且学生有了感性认识，加深了所学知识的理解。最后教师再回到课堂上，引导学生对本课题的知识点做总结，以加深记忆。

机床夹具是中职学校专业课中较难掌握的一门课程，其内容紧密贴近生活与实际生产。教师只有恰当地应用教学方法，才能使学生对这门课产生浓厚的兴趣，才能让学生感到这是一门很实用、能解决实际问题的课程，从而使学生对这门课产生极大的兴趣，提高学习的效果，达到预期的教学目标。

机床夹具的设计 篇7

1 机床夹具的作用

机床夹具的主要功能是完成工件的装夹工作, 工件装夹情况的好坏, 将直接影响工件的加工精度, 无论是对于传统制造, 或者现代制造, 机床夹具都是十分重要的。它对加工质量、生产率和产品成本都有直接影响, 其作用主要体现在:

(1) 保证加工精度, 控制产品质量。

采用机床夹具装夹工件, 可以准确地保证工件与机床、刀具之间的相互位置, 从而保证工件的位置精度, 使同批工件的加工精度基本一致, 而不受工人技术水平影响, 工件加工精度稳定。

(2) 提高生产率、降低成本, 同时节约加工时间。

用夹具装夹工件方便、快捷, 减少划线、拉表找正等工序, 工件可迅速地定位和夹紧, 显著地减少了加工时间, 并且能提高工件的刚性, 可加大切削用量, 如果使用气动、液压等夹紧装置, 可减轻工人的劳动强度。另外, 采用夹具后, 产品质量稳定, 废品率下降, 可以安排技术等级较低的工人操作, 降低生产成本。

(3) 加大机床的使用范围。

使用专用夹具可以改变原机床的用途和扩大机床的使用范围, 实现一机多能。例如, 在车床或摇臂钻床上安装镗模夹具后, 就可以对箱体孔进行镗削加工;通过专用夹具可将台钻改成攻丝机、车床改为精研磨床或拉床使用等, 充分扩大通用机床的加工范围。

2 机床夹具的分类

(1) 根据夹具的通用性分类:通用夹具、专用夹具、通用可调夹具和成组夹具、组合夹具、随行夹具等。

(2) 按使用机床分类:车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮机床夹具和其他机床夹具等。

(3) 按夹紧分类:手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具等。

3 机床夹具的组成

虽然加工工件的形状、技术要求不同, 所使用的机床种类也不同, 但机床夹具通常由以下五个部分组成:

(1) 定位装置 (定位元件) 。工件的定位基准面与夹具上的定位元件相接触或配合, 确定工件在夹具中的正确位置, 保证同一批工件加工时, 工件相对于刀具和机床加工运动间的相对位置正确并基本一致。

(2) 夹紧装置。用于夹紧工件, 在切削时使工件在夹具中保持已确定位置, 并承受加工过程中各种力的作用而不发生任何变化。

(3) 对刀及引导元件。在夹具中, 用来确定加工时所使用刀具位置的元件称为对刀及引导元件, 这些元件的作用是保证工件与刀具之间的正确位置。

(4) 夹具体。在夹具中, 用于连接或固定上述各元件及装置, 或是夹具与机床相连接、对定的元件, 能保证机床与夹具之间的相互位置关系的统称为夹具体。

(5) 其它元件及装置:除上述各元件以外, 能根据工件的加工要求, 确定夹具在机床有关部位的方向或实现工件在夹具同一次装夹中的分度转位的元件及装置, 如分度转位装置、铣床夹具、定位键等。

4 机床夹具的设计

车床常用设备备件铜螺母1、2如图1所示, 材质为ZQSn6-6-3, 与车床横进刀丝杠配合, 为了便于调整消除间隙, 采用楔形双螺母结构, 当在丝杠上安装两螺母时, 中间有一定间隙。通常该零件加工梯形螺纹Tr22×5-6H后, 再切单件, 然后需成对放好, 否则装配时不能互换, 如利用夹具, 可解决该问题。

根据工艺规程, 在加工梯形螺纹之前, 工件的各面已加工好, 所以该工序的要求为:加工零件1和2, 使零件1和2的梯形螺纹与相配合的丝杠具有互换性。

根据加工要求, 设计车床夹具, 如图2所示。该夹具体是一个大圆盘, 由夹具体、法兰盘端盖、螺钉组成, 加工时通过车床卡盘夹紧夹具, 再将外形加工完毕的单个螺母放入夹具内, 左端靠紧夹具内孔左面, 交替紧固两个螺钉, 根据夹具外螺纹对刀, 车削铜螺母的梯形螺纹。设计原则:

(1) 定位装置:根据加工要求和基准重合原则, 应以下面及左端面定位。

(2) 夹紧装置:由于零件精度不高, 不必采用复杂的动力装置, 采用两螺钉手动夹紧即可。

(3) 对刀及引导元件:将夹具体上外螺纹, 设计成Tr100×5-6h, 作为对刀引导元件。

(4) 夹具的安装:通过三爪卡盘将夹具安装在该车床上。

(5) 工件质量:利用夹具进行加工后, 螺母与丝杠进行装配时, 互换性较好, 不存在卡死、过松等现象。

5 结语

基于机床夹具的设计 篇8

1 机床夹具设计的必要

机床夹具是在机床上用以定位装夹工件的一种装置, 其作用是使工件相对于机床或刀具有一个正确的位置, 保证加工精度、提高劳动生产率、扩大机床的使用范围和保证生产安全, 因此, 机床夹具在机械制造中占有很重要的地位。随着现代机械加工的日趋完善和各种高精加工机床的出现, 这要求与之配套的机床附件更加精确和可靠, 而机床夹具的性能直接影响加工工件的安装、定位及制造精度。因此, 良好的机床夹具设计是保证高精度机床加工的前提条件。

2 机床夹具设计

2.1 高精、高效

为了提高机床的加工精度, 机床夹具应具有较高的定位安装精度和转位、定位精度。工件在夹具的定位实际上包括工件在夹具上的定位和夹具在机床上的定位两个方面。设计中常用的定位方法与定位元件如下。

2.1.1 工件以平面定位

平面定位的主要形式是支承定位。夹具上常用的支承元件有以下几种:

1) 固定支承。固定支承有支承钉和支承板两种形式。

2) 可调支承。支承点位置可以调整的支承称为可调支承。当工件定位表面不规整以及工件批于批之间毛坯尺寸变化较大时, 设计中使用可调支承。有时, 可调支承也可用作成组夹具的调整元件。

3) 自位支承。自位支承在定位过程中, 支承本身可以随工件定位准面的变化而自动调整并与之相适应。自位支承一般只起一个自由度的定位作用, 即一点定位, 毛坯表面、断续表面、阶梯表面的定位以及有角度误差的平面定位, 设计中多采用自位支承。

4) 辅助支承。辅助支承是在工件定位后才参与支承的元件, 它不起定位作用, 设计中可选择相对廉价的材料。

夹具设计中, 选择不同支承定位, 要根据不同的设计课题入手, 从怎样限制零件的自由度;怎样夹紧;设计的夹具怎样排削;怎样使夹具使用合理, 便于装卸等几方面综合考虑。

如图2所示, 在加工回转体类工件时, 要考虑夹具的可靠及通用性, 使用可调支承加工不同尺寸的相似工件, 这样可以使夹具最大范围地发挥其使用和通用性。而在选择定位支承时, 可以根据不同工件定位面来选取, 如图3所示。

2.1.2 工件以圆柱孔定位

工件以圆柱孔定位大都属于定心定位 (定位基准为孔的轴线) , 夹具上相应的定位元件是心轴和定位销。

2.1.3 工件以心轴定位

心轴的结构形式很多, 工件安装时轻轻敲入或压入, 通过孔和心轴接触表面的弹性变形来夹紧工件。设计中使用小锥度心轴定位可获得较高的定位精度。除了刚性心轴以外, 在生产中为安装夹紧方便可采用弹性心轴, 液塑心轴, 自动定心心轴等。这些心轴在工件定位的同时将工件夹紧, 使用起来很方便。

2.1.4 工件以定位销定位

定位销与夹具体的连接可采用过盈配合, 也可采用间隙配合。设计中当要求孔销配合只在一个方向上限制工件自由度时, 可使用菱形销, 工件也可用原柱销定位。

2.1.5 工件以外圆表面定位

工件以外圆表面定位有两种形式, 一种是定心定位, 一种是支承定位。工件以外圆表面定位的情况与工件与圆柱孔定位的情况相仿, 只是用套筒或卡盘代替心轴或柱销, 以锥套代替了锥销。

工件以外圆表面支承定位设计中优先选择V形块。如图4所示, 因为V形块对中性好, 是可用于非完整外圆表面的定位。V形块两斜面之间的夹角一般取60°, 90°和120°, 设计中以90 °为主, 90°夹角V形块结构已标准化。

2.1.6 工件以其他表面定位

工件除了以平面、圆孔和外圆表面定位外, 设计中也可以锥孔定位, 以渐开线齿面定位。

2.1.7 工件以定位表面的组合定位

如图5所示, 实际生产中遇到的不是单一表面定位, 而是几个定位表面的组合。设计中可使用平面与平面的组合, 平面与圆孔的组合, 平面与外圆表面的组合, 平面与其他表面的组合, 锥面与锥面的组合等。

在多个表面同时参与定位的情况下, 各表面在定位中所起的作用有主次之分。一般称定位点数最多的定位表面为第一定位基准面或主要定位面或支承面, 对于定位点数次多的定位表面称为第二定位基准面或导向面, 对于定位点数为1的定位表面称为第三定位基准面或止动面。

2.1.8 快速装夹工件, 提高机床的生产效率

设计中要以各种自动定心夹紧、精密平口钳、杠杆夹紧、凸轮夹紧、气动、液压夹紧和多件装夹的夹具等为主, 并要根据装夹要求选择不同的夹具附件, 如对切削时间较长的工件夹紧, 选择液压夹具时应在夹紧系统中附加储能器, 以防止泄液;若对自锁性要求较严格时, 则多选择快速螺旋夹紧机构, 并利用高速风动扳手辅助安装。

夹紧装置是夹具的重要组成部分。在设计夹紧装置时, 应满足以下基本要求。

1) 在夹紧过程中应能保持工件定位时所获得的正确位置。夹紧应可靠和适当。夹紧机构一般要有自锁作用, 保证在加工过程中不会产生松动或振动。夹紧工件时, 不允许工件产生变形和表面损伤。

2) 夹紧装置应操作方便、省力、安全。

3) 夹紧装置的复杂程度和自动化程度应与工件的生产批量和生产方式相适应。结构设计应力求简单、紧凑, 并尽可能采用标准化元件。

2.1.9 夹具应有良好的机动性和安全可靠性

夹具设计不但要保证加工精度、提高劳动生产率、扩大机床的使用范围, 而且应有良好的机动性和安全可靠性, 保证生产安全。

2.2 模块、组合

夹具元件模块化是实现组合化的基础。如图6所示, 利用模块化设计的系列化、标准化夹具元件, 快速组装成各种夹具, 已成为夹具技术开发的基点。省工、省时, 节材、节能, 体现在各种先进夹具系统的创新之中。模块化设计为夹具的计算机辅助设计与组装打下基础, 应用CAD/CAM、CAXA、ProE等技术, 可建立元件库、典型夹具库、标准和用户使用档案库, 进行夹具优化设计, 为用户三维实体组装夹具。模拟仿真刀具的切削过程, 既能为用户提供正确、合理的夹具与元件配套方案, 又能积累使用经验, 了解市场需求, 不断地改进和完善夹具系统。模块化夹具与组合夹具之间有许多共同点。它们都具有方形、矩形和圆形基础件。在基础件表面有坐标孔系。两种夹具的不同点是组合夹具的万能性好, 标准化程度高;而模块化夹具则为非标准的, 一般是为本企业产品工件的加工需要而设计的。

2.3 通用、经济

夹具设计要大力提倡标准化、系列化的通用性设计, 这样, 才能提高设计质量, 缩短设计周期, 降低设计成本, 提高其设计制造水平和质量, 从而使夹具行业的整体劳动生产率得到提高。

3 结论

夹具设计中采用高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展的思路, 在组合夹具行业加强产、学、研协作的力度, 加快用高新技术改造和提升夹具技术水平的步伐, 充分利用现代信息和网络媒体, 引进技术, 争取合资与合作, 与时俱进地创新和发展夹具技术, 这是改造和发展我国组合夹具行业较为行之有效的途径。

摘要：夹具是一种能够使工件按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装备, 在机械加工技术日新月异, 机床技术高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下, 夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。机床夹具设计可根据客户提出的设计任务要求, 结合被加工零件、金属切削设备、切削方式和参数, 合理选择定位方式, 综合设计合理的定位支承元件、夹紧装置、对刀元件、夹具体等装置或元件。

关键词：定位元件,支承元件,夹紧装置,加工误差,夹紧力,夹具体

参考文献

[1]向北平, 殷国富, 徐雷, 等.基于三维建模的机床夹具CAD系统研究[J].成组技术与生产现代化, 2004, 12 (1) :11-12.

[2]边文义, 戴广林.夹具设计中的误差计算问题[J].大连铁道学院学报, 1996, 11 (2) :14-16.

[3]张清, 蒋平, 李梦群.夹具CAD系统中定位误差分析计算的研究[J].华北工学院学报, 1997, 12 (2) :15-19.

[4]向北平, 蔡茂蓉.机床夹具标准件三维图形库系统开发[J].机械工程师, 2005, 15 (2) :25-27.

[5]张陵保.基于B/S模式的夹具设计系统的研究[J].机械与电子, 2005, 20 (12) :15-18.

[6]苗恩铭, 费业泰.夹具设计中温度影响分析[J].机械研究与应用, 2003, 15 (3) :15-18.

[7]胡建新.机床夹具[M].中国劳动社会保障出版社, 2001.

[8]冯道.机械零件切削加工工艺与技术标准实用手册[M].安徽文化音像出版社, 2003.

[9]王先逵.机械制造工艺学[M].机械工业出版社, 2000.

机械零件加工中的机床夹具设计 篇9

关键词：点钞头,夹具设计,夹具结构

在机械加工中, 对于结构形状比较简单的、典型的工件装夹较容易也方便加工, 而对于结构形状比较复杂的、加工部位多的工件, 就不能用一般的常规夹具装夹, 如三爪、四爪夹盘、平口钳。需要设计专用的机床夹具。图1所示工件是点钞机上的一个点钞头转动体, 本文重点介绍该零件加工中的夹具设计。

1 确定夹具的类型

(1) 对图1所示工件进行分析。该工件是回转体形状, 上工序已加工完成外圆和中心位置的准28孔, 本工序要加工的部位是5个准32和准14孔。5个孔均布于回转半径为31.9mm的圆周上, 每两个孔中心线夹角72°, 内孔表面粗糙度Ra0.8, 孔准32与孔准14同轴度误差要求0.01mm、位置度误差要求准0.1mm。因为该工件的几何中心就是工件的回转中心即准28孔的中心, 所以在加工5个准32和准14孔的定位中心为准28孔的中心, 以准28孔为基准面。

(2) 加工机床的选定。此工件上5个孔的加工可以在车床、钻床、铣床加工, 从加工工艺上看孔的尺寸精度、形状精度、位置精度及表面质量要求都比较高, 要达到要求需要钻孔、车孔、铰孔。用钻床和铣床能够加工完成, 但切削速度、切削用量不好控制。从加工的经济精度方面看, 因为该工件是回转体工件最适合于车床加工, 所以机床选定为车床, 型号确定CA6140。故需设计车床专用夹具完成工件的加工, 依次加工5个准32和准14孔的钻孔、车孔、粗铰孔、精铰孔4个工步, 限定精铰孔时的切削速度0.06～0.08m/s, 铰削用量1.5～3mm/r。

(3) 夹具形式的确定。根据对工件的分析和机床的选定确定夹具形式为一次装夹、多工位加工夹具。

2 夹具结构及使用方法

机床夹具整体结构见图2, 夹具的后端组成是法兰盘, 利用其止口和内锥孔与CA6140车床主轴连接。

夹具的前部组成转动盘, 转动盘上中心位置是工件的夹紧装置, 采用了弹性胎轴, 弹性胎轴在涨紧螺钉的锥面作用下向外施加张力夹紧工件。转动盘上部定位销轴向外轴向拔开, 定位销脱开夹具体转位, 可转动5个工位, 每转动一个工位加工工件上的一个孔, 松开时定位销在弹簧的作用下自动进入夹具体上的定位孔内。转动盘上面的3个紧固螺帽是紧固转动盘的, 转动时松开螺帽, 转动到一个工位时再拧紧螺帽固定转动盘。

夹具中部是夹具体, 上面有以弹性胎轴孔为中心均布的5个定位销孔, 还有一周T型槽, 槽内装有3个紧固螺栓, 螺栓可随着转动盘的转动在T型槽内移动。夹具体的上部安装有配重块, 因为转动盘装在夹具体的下半部, 使夹具的整体质量分布不均, 为保证夹具转动工作时的动平衡, 所以加装了配重块。

3 夹具特点及使用效果

浅析机床夹具设计中的虚设过定位 篇10

关键词：夹具,过定位,自由度,虚设过定位

0 引言

夹具是机械加工中必不可少的工艺装备之一,能够保证机械加工精度,提高劳动生产率,降低加工成本和扩大机床加工范围,已经成为批量生产中必要的工艺装备。在定位过程中,一个尚未定位的工件在空间中的位置是不确定的,它可以沿着3个坐标轴移动不同的距离,也可以绕着3个坐标轴转动不同的角度,这种位置上的不确定性称为工件的自由度。夹具通过6个适合分布的定位支撑点来限制工件的自由度,使工件在夹具中完全定位,即六点定位,定位过程中,工件某自由度被多个定位元件重复限制的定位方式就是过定位。

1 过定位的缺点和优点

1.1 过定位的缺点

(1)当某移动自由度过定位时,因工件定位基准本身或各定位基准之间的位置误差,使过定位自由度或能由设计定位元件限制,也可能由过定位元件限制,造成定位不稳定,破坏原定位方案,降低了定位精度。(2)当某移动自由度被过定位时,因工件定位基准间的误差,造成不能装夹的情况,如果强制压入夹具体内时,有时会造成夹具或工件的损坏及拆卸困难,使工件产生变形,影响加工质量。(3)当某转动自由度被过定位时,若主夹紧力朝向过定位元件,而又无其它夹紧力首先压向设计定位元件,则夹紧力有使过定位自由度过定位件限制的趋势。

1.2 过定位的优点

过定位对某些刚性较差、精度要求较高的工件有时会产生良好的后果,这是因为当使用过定位时,有较多的定位支撑点来定位工件,使工件不容易产生变形,反而有利于提高加工精度。因此,必须合理地处理过定位。在这里引出两种典型过定位的实例,来加以讨论。

2 两种典型过定位方式

2.1 四个支承点对工件一个平面定位

这种定位方式在实际工作中经常会遇到,从图1可以看到,当四个支承点A、B、C及D对工件底平面定位时,可分析出其中任意三点可以限制工件三个自由度,而另外一点则为过定位支承点。由于其中转动自由度被重复限制二次,在这里按照传统的定义就认为这种定位方式为过定位。由于三点确定一个平面,要想使工件与定位元件有一个良好的配合接触,就要求工件既定位在A、B、C三点确定的平面中,又要定位在D与其他两点确定的平面中,而在实际工作中,四个支承点为非共平面,所以这种约束条件是相互矛盾的。若强迫将工件底平面同时满足这两约束条件,势必亦造成工件及夹具变形,从而影响加工精度,故该情况属于过定位。然而从六点定位原则的实例中我们可以看出,任意的一个三点定位对于工件定位的作用都是相同的。D点的设置或取消并不会干涉三点的定位作用,该种情况在形式上确实是过定位,而实质上不是过定位。

2.2 长V型块对圆柱体表面定位

这种定位方式在轴类零件的定位中经常会遇到,由图2可知,当用长V型块对工件的圆柱体表面在进行定位时,通常认为该种定位为两线四点定位(两点确定一条直线),而在理论解释中,每条定位工件的“线”都是由无数个点组成的,但长V型块只限制工件4个自由度,按照传统的定义来说也应该是一种过定位的定位方式。

3 虚设过定位

3.1 正确理解过定位

(1)不宜将传统定义中“限制工件沿某坐标轴的移动自由度(或绕某坐标轴的转动自由度)”简单地理解成阻止工件沿该坐标轴移动(或绕某坐标轴转动),而应该理解为“将工件的定位基准约束或限制在某规定的工位上。(2)传统定义中“重复”两字并非指简单的形式上的“重复”。“工件某自由度被多个定位元件重复限制”应理解成“工件某自由度受到几个互相干涉和冲突的(决非完全相同的)约束条件的限制。”(3)若几个完全相同的约束条件同时限制工件某个自由度,则只有其中一个约束条件真正起跟制作用,而其余条件是虚设的,从定位角度来看它们是多余的。

3.2 虚设过定位的引用

由于按照传统定义判断,很容易将过定位中的“形式上的过定位”当作错误的定位方式,所以在本文中引出“虚设过定位”的名称。并且将工件的某个自由度被数个条件相同的约束条件限制,作为虚设过定位的定义,是片面的。当然,在这里要强调,虚设过定位不属于过定位的定位方式,它只是形式上的过定位,依然是正确的定位方式。

3.3 正确区分“过定位”与“虚设过定位”设N总、N虚、N应、N实

分别表示总支承点数、虚支承点数、应设支承点、实支承点数。可以通过以下公式来确定是“过定位”,还是“虚设过定位”。

当N实<N应时,该种定位方式为欠定位;当N实=N应,N虚=0时,该种定位方式为正确的定位方式;当N虚>0时,该种定位方式为虚设过定位;而当N实<N应时,该种定位方式为过定位。

当工件底面以4点定位时,N实=3,N总=4,N虚=1,N应=3。得出N实=N应,并且N虚>0,所以该种定位方式为虚设过定位。

在实际加工过程中,工厂经常会通过增加定位支承点的方法来增加工件的定位刚度及防止工件出现过多的变形,而在实际工作中发现这种方法是行之有效的。事实上,只要正确运用虚设过定位,既可简化夹具结构,保证加工精度,又能提高经济效益,从而起到事半功倍的明显效果。

参考文献

[1]王国华.夹具中过定位的改进方法[J].北京:金属加工,2008,(6):52-53.

[2]王英杰.夹具设计中过定位的判别与处理[J].机械工程师,1990(,4):13-14.

[3]薛源顺.机床夹具设计[M].北京:机械工业出版社,2010.