终稿车床夹具的设计与生产制造项目可行性研究报告Word文件下载.docx

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车床夹具的主要功能:

在车床上加工工件的时候，必须用夹具装好夹牢所要加工工件。

将工件装好，就是在车床上确定工件相对于刀具的正确位置，这一过程称为定位。

将工件夹紧，就是对工件施加作用力，使之在已经定好的位置上将工件可靠地夹紧，这一过程称为夹紧。

从定位到夹紧的全过程，称为装夹。

车床夹具的主要功能就是完成工件的装夹工作。

工件的装夹方法有找正装夹法和夹具装夹法两种。

找正装夹方法是以工件的有关表面或专门划出的线痕作为找正依据，用划针或指示表进行找正，将工件正确定位，然后将工件夹紧，进行加工。

这种方法安装简单，不需专门设备，但精度不高，生产率低，因此多用于单件、小批量生产。

夹具装夹方法是靠夹具将工件定位、夹紧，以保证工件相对于刀具、车床的正确位置夹具装夹工件的特点：

1）工件在夹具中的正确定位，是通过工件上的定位基准面与夹具上的定位元件相接触而实现的。

因此，不再需要找正便可将工件夹紧。

2）由于夹具预先在车床上已调整好位置（也有在加工过程中再进行找正的），因此，工件通过夹具对于车床也就占有了正确的位置。

3）通过夹具上的对刀装置，保证了工件加工表面相对于刀具的正确位置。

4）装夹基本上不受工人技术水平的影响，能比较容易和稳定地保证加工精度。

5）装夹迅速、方便，能减轻劳动强度，显著地减少辅助时间，提高劳动生产率。

6）能扩大车床的工艺范围。

如镗削图机体上的阶梯孔，若没有卧式镗床和专用设备，可设计一夹具在车床上加工。

1.1.2车床夹具的分类

车床夹具的种类很多，形状千差万别。

为了设计、制造和管理的方便，往往按某一属性进行分类。

1.按夹具的通用特性分类

按这一分类方法，常用的夹具有通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合夹具和自动线夹具等五大类。

它反映夹具在不同生产类型中的通用特性，因此是选择夹具的主要依据。

（1）通用夹具通用夹具是指结构、尺寸已规格化，且具有一定通用性的夹具，如三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘、台虎钳、万能分度头、中心架、电磁吸盘等。

其特点是适用性强、不需调整或稍加调整即可装夹一定形状范围内的各种工件。

采用这类夹具可缩短生产准备周期，减少夹具品种，从而降低生产成本。

其缺点是夹具的加工精度不高，生产率也较低，且较难装夹形状复杂的工件，故适用于单件小批量生产中。

（2）专用夹具专用夹具是针对某一工件的某一工序的加工要求而专门设计和制造的夹具。

其特点是针对性极强，没有通用性。

在产品相对稳定、批量较大的生产中，常用各种专用夹具，可获得较高的生产率和加工精度。

专用夹具的设计制造周期较长，随着现代多品种及中、小批生产的发展，专用夹具在适应性和经济性等方面已产生许多问题。

（3）可调夹具可调夹具是针对通用夹具和专用夹具的缺陷而发展起来的一类新型夹具。

对不同类型和尺寸的工件，只需调整或更换原来夹具上的个别定位元件和夹紧元件便可使用。

可调夹具在多品种、小批量生产中得到广泛应用。

（4）组合夹具组合夹具是一种模块化的夹具，并已商品化。

标准的模块元件具有较高精度和耐磨性，可组装成各种夹具，夹具用毕即可拆卸，留待组装新的夹具。

由于使用组合夹具可缩短生产准备周期，元件能重复多次使用，并具有可减少专用夹具数量等优点；

因此组合夹具在单件、中小批多品种生产和数控加工中，是一种较经济的夹具。

（5）自动线夹具自动线夹具一般分为两种：

一种为固定式夹具，它与专用夹具相似；

另一种为随行夹具，使用中夹具随着工件一起运动，并将工件沿着自动线从一个工位移至下一个工位进行加工。

2.按夹具使用的车床分类

这是专用夹具设计所用的分类方法。

按使用的车床分类，可把夹具分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮车床夹具、数控车床夹具。

1.1.3车床夹具的组成

虽然车床夹具的种类繁多，但它们的工作原理基本上是相同的。

将各类夹具中，作用相同的结构或元件加以概括，可得出夹具一般所共有的以下几个组成部分，这些组成部分既相互独立又相互联系。

1.定位支承元件

定位支承元件的作用是确定工件在夹具中的正确位置并支承工件，是夹具的主要功能元件之一。

定位支承元件的定位精度直接影响工件加工的精度。

2.夹紧装置

夹紧元件的作用是将工件压紧夹牢，并保证在加工过程中工件的正确位置不变。

3.连接定向元件

这种元件用于将夹具与车床连接并确定夹具对车床主轴、工作台或导轨的相互位置。

4.对刀元件或导向元件

这些元件的作用是保证工件加工表面与刀具之间的正确位置。

用于确定刀具在加工前正确位置的元件称为对刀元件，用于确定刀具位置并引导刀具进行加工的元件称为导向元件。

5.其它装置或元件

根据加工需要，有些夹具上还设有分度装置、靠模装置、上下料装置、工件顶出机构、电动扳手和平衡块等，以及标准化了的其它联接元件。

6.夹具体

夹具体是夹具的基体骨架，用来配置、安装各夹具元件使之组成一整体。

常用的夹具体为铸件结构、锻造结构、焊接结构和装配结构，形状有回转体形和底座形等形状。

上述各组成部分中，定位元件、夹紧装置、夹具体是夹具的基本组成部分。

1.1.4车床夹具发展方向

夹具最早出现在18世纪后期。

随着科学技术的不断进步，夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。

现代车床夹具的发展方向

现代车床夹具的发展方向主要表现为标准化、精密化、高效化和柔性化等四个方面。

（1）标准化车床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。

目前我国已有夹具零件及部件的国家标准：

GB/T2148～T2259－91以及各类通用夹具、组合夹具标准等。

车床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。

（2）精密化随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度要求。

精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达±

0.1"

；

用于精密车削的高精度三爪自定心卡盘，其定心精度为5μm。

（3）高效化高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。

常见的高效化夹具有自动化夹具、高速化夹具和具有夹紧力装置的夹具等。

例如，在铣床上使用电动虎钳装夹工件，效率可提高5倍左右；

在车床上使用高速三爪自定心卡盘，可保证卡爪在试验转速为9000r/min的条件下仍能牢固地夹紧工件，从而使切削速度大幅度提高。

目前，除了在生产流水线、自动线配置相应的高效、自动化夹具外，在数控车床上，尤其在加工中心上出现了各种自动装夹工件的夹具以及自动更换夹具的装置，充分发挥了数控车床的效率。

（4）柔性化车床夹具的柔性化与车床的柔性化相似，它是指车床夹具通过调整、组合等方式，以适应工艺可变因素的能力。

工艺的可变因素主要有：

工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸等。

具有柔性化特征的新型夹具种类主要有：

组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、模块化夹具、数控夹具等。

为适应现代机械工业多品种、中小批量生产的需要，扩大夹具的柔性化程度，改变专用夹具的不可拆结构为可拆结构，发展可调夹具结构，将是当前夹具发展的主要方向。

1.2工件的定位

1.2.1工件定位的基本原理

1.自由度的概念

由刚体运动学可知，一个自由刚体，在空间有且仅有六个自由度。

工件在空间的位置是任意的，即它既能沿Ox、Oy、Oz三个坐标轴移动，称为移动自由度，分别表示为；

又能绕Ox、Oy、Oz三个坐标轴转动，称为转动自由度，分别表示为。

2.六点定位原则

如果要使一个自由刚体在空间有一个确定的位置，就必须设置相应的六个约束，分别限制刚体的六个运动自由度。

在讨论工件的定位时，工件就是我们所指的自由刚体。

如果工件的六个自由度都加以限制了，工件在空间的位置也就完全被确定下来了。

因此，定位实质上就是限制工件的自由度。

分析工件定位时，通常是用一个支承点限制工件的一个自由度。

用合理设置的六个支承点，限制工件的六个自由度，使工件在夹具中的位置完全确定，这就是六点定位原则。

关于六点定位原则的几个主要问题：

（1）定位支承点是定位元件抽象而来的。

在夹具的实际结构中，定位支承点是通过具体的定位元件体现的，即支承点不一定用点或销的顶端，而常用面或线来代替。

根据数学概念可知，两个点决定一条直线，三个点决定一个平面，即一条直线可以代替两个支承点，一个平面可代替三个支承点。

在具体应用时，还可用窄长的平面（条形支承）代替直线，用较小的平面来替代点。

（2）定位支承点与工件定位基准面始终保持接触，才能起到限制自由度的作用。

（3）分析定位支承点的定位作用时，不考虑力的影响。

工件的某一自由度被限制，是指工件在某个坐标方向有了确定的位置，并不是指工件在受到使其脱离定位支承点的外力时不能运动。

使工件在外力作用下不能运动，要靠夹紧装置来完成。

3.工件定位中的几种情况

（1）完全定位完全定位是指不重复地限制了工件的六个自由度的定位。

当工件在x、y、z三个坐标方向均有尺寸要求或位置精度要求时，一般采用这种定位方式。

（2）不完全定位根据工件的加工要求，有时并不需要限制工件的全部自由度，这样的定位方式称为不完全定位。

如在车床上加工通孔，根据加工要不需限制两个自由度，所以用三爪自定心卡盘夹持限制其余四个自由度，就可以实现四点定位。

由此可知，工作在定位时应该限制的自由度数目应由工序的加工要求而定，不影响加工精度的自由度可以不加限制。

采用不完全定位可简化定位装置，因此不完全定位在实际生产中也广泛应用。

（3）欠定位根据工件的加工要求，应该限制的自由度没有完全被限制的定位称为欠定位。

欠定位无法保证加工要求，因此，在确定工件在夹具中的定位方案时，决不允许有欠定位的现象产生。

（4）过定位夹具上的两个或两个以上的定位元件重复限制同一个自由度的现象，称为过定位。

而在实际定位过成中会有随机误差，这种随机的误差造成了定位的不稳定，严重时会引起定位干涉，因此应该尽量避免和消除过定位现象。

消除或减少过定位引起的干涉，一般有两种方法：

一是改变定位元件的结构,如缩小定位元件工作面的接触长度；

或者减小定位元件的配合尺寸，增大配合间隙等；

二是控制或者提高工件定位基准之间以及定位元自由度。

1.2.2常用定位元件及选用

工件在夹具中要想获得正确定位，首先应正确选择定位基准，其次是选择合适的定位元件。

工件定位时，工件定位基准和夹具的定位元件接触形成定位副，以实现工件的六点定位。

1.对定位元件的基本要求

（1）限位基面应有足够的精度。

定位元件具有足够的精度，才能保证工件的定位精度。

（2）限位基面应有较好的耐磨性。

由于定位元件的工作表面经常与工件接触和磨擦，容易磨损，为此要求定位元件限位表面的耐磨性要好，以保持夹具的使用寿命和定位精度。

（3）支承元件应有足够的强度和刚度。

定位元件在加工过程中，受工件重力、夹紧力和切削力的作用，因此要求定位元件应有足够的刚度和强度，避免使用中变形和损坏。

（4）定位元件应有较好的工艺性。

定位元件应力求结构简单、合理，便于制造、装配和更换。

（5）定位元件应便于清除切屑。

定位元件的结构和工作表面形状应有利于清除切屑，以防切屑嵌入夹具内影响加工和定位精度。

2.常用定位元件所能限制的自由度

常用定位元件可按工件典型定位基准面分为以下几类：

（1）用于平面定位的定位元件包括固定支承