毕业设计---夹具的基本结构及夹具设计.docx

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毕业设计说明书

课题名称

系（部） 数控工程系

专 业 数控技术专业

200 ～200 学年第 学期

指导教师评语

等级

签名

日期

37

序言 3

1.1课题背景及发展趋势 4

1.2夹具的基本结构及夹具设计的内容 4

2、机床夹具的基础知识 5

2.1夹具的组成、分类、作用 5

2.2工件的定位 7

2.3工件的夹紧 10

2.4定位基准的选择 12

3、零件镗孔的分析和工艺规程的设计 14

3.1确定零件毛坯的制造形式 14

3.2零件的工序 14

3.3机械加工余量、工序尺寸的确定 16

3.4零件工序的划分 17

3.5镗孔时减速器基准面的选择及刀具的认识 20

3.6切削液的选择 21

3.7零件工序尺寸的计算 21

4、专用夹具的设计 25

4.1夹具设计的主旨 25

4.2夹具设计的要求和规范 25

4.3夹具设计 29

4.4切削力及夹紧力的计算 32

4.5镗轴承孔时间定额计算 33

参考文献 35

课程总结 36

致谢 37

序言

为了加工出符合规定技术要求的表面，必须在加工前将工件装夹在机床上或夹具中。

机床夹具是机床上用以装夹工件（和引导刀具）的一种装置。

其作用是将工件定位，以使工件获得相对于机床和刀具的正确位置，并把工件可靠地夹紧。

随着科技不断的发展，使机械工业得到了很大的提高，特别是近年来机械工业领域正向着高精度、高质量、高效率、低成本、低污染方向发展。

其他各工业部门也都向着高深度迈进，机械工业的发展越来越迅速。

机械工业是国民经济的支柱产业，现代机械制造技术是机械工业赖以生存和发展的重要保证。

机械制造工艺是制造机械产品的技巧、方法和程序。

机械制造中，需要的加工顺序、装配工序及检验工序等，使用了大量的夹具，可以提高劳动效率，提高加工精度，减少废品，可以扩大机床的工艺范围，改善操作的劳动条件。

因此，夹具是机械制造的一项重要工艺装备。

夹具是一种装夹工件的工艺装备,它广泛地应用于机械制造过程中的切削加工、热处理、装配、焊接和检测等工艺过程中。

在金属切削机床上使用的夹具统称为机床夹具。

在现代生产中,机床夹具是一种不可缺少的工艺装备,它直接影响着工件的加工精度、劳动生产率和产品的制造成本等。

可以说现代夹具的发展是随着数控机床的不同而向不同的方向发展的。

夹具从产生到现在，大约可以分为三个阶段：

第一个阶段主要表现在夹具与人的结合上，这是夹具主要是作为人的单纯的辅助工具，是加工过程加速和趋于完善；第二阶段，夹具成为人与机床之间的桥梁，夹具的机能发生变化，它主要用于工件的定位和夹紧。

人们越来越认识到，夹具与操作人员改进工作及机床性能的提高有着密切的关系，所以对夹具引起了重视；第三阶段表现为夹具与机床的结合，夹具作为机床的一部分，成为机械加工中不可缺少的工艺装备。

随着机械工业的迅速发展，对产品的品种和生产率提出了愈来愈高的要求，使多品种，中小批生产作为机械生产的主流，为了适应机械生产的这种发展趋势，必然对机床夹具提出更高的要求。

特别像后钢板弹簧吊耳类不规则零件的加工还处于落后阶段。

在今后的发展过程中，应大力推广使用组合夹具、半组合夹具、可调夹具，尤其是成组夹具。

在机床技术向高速、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。

1.1课题背景及发展趋势

材料、结构、工艺是产品设计的物质技术基础，一方面，技术制约着设计；另一方面，技术也推动着设计。

从设计美学的观点看，技术不仅仅是物质基础还具有其本身的“功能”作用，只要善于应用材料的特性，予以相应的结构形式和适当的加工工艺，就能够创造出实用，美观，经济的产品，即在产品中发挥技术潜在的

“功能”。

技术是产品形态发展的先导，新材料，新工艺的出现，必然给产品带来新的结构，新的形态和新的造型风格。

材料，加工工艺，结构，产品形象有机地联系在一起的，某个环节的变革，便会引起整个机体的变化。

工业的迅速发展，对产品的品种和生产率提出了愈来愈高的要求，使多品种，对中小批生产作为机械生产的主流，为了适应机械生产的这种发展趋势，必然对

机床夹具提出更高的要求。

1.2夹具的基本结构及夹具设计的内容

按在夹具中的作用,地位结构特点,组成夹具的元件可以划分为以下几类:

（1）定位元件及定位装置；

（2）夹紧元件及定位装置（或者称夹紧机构）；

（3）夹具体；

（4）对刀,引导元件及装置（包括刀具导向元件,对刀装置及靠模装置等）；

（5）动力装置；

（6）分度,对定装置；

（7）其它的元件及装置（包括夹具各部分相互连接用的以及夹具与机床相连接用的紧固螺钉,销钉,键和各种手柄等）；

每个夹具不一定所有的各类元件都具备,如手动夹具就没有动力装置,一般的车床夹具不一定有刀具导向元件及分度装置。

反之,按照加工等方面的要求,有些夹具上还需要设有其它装置及机构,例如在有的自动化夹具中必须有上下料装置。

专用夹具的设计主要是对以下几项内容进行设计：

（1）定位装置的设计；

（2）夹紧装置的设计；

（3）对刀-引导装置的设计；

（4）夹具体的设计；

（5）其他元件及装置的设计；

2、机床夹具的基础知识

2.1夹具的组成、分类、作用

机床夹具是由定位装置、夹紧装置、夹具体和其他特殊元件或装置组成。

⑴、定位装置

它与工件的定位基准相接触，用于确定工件在夹具中的正确位置，从而保证加工时工件相对于刀具和机床加工运动间的相对正确位置。

⑵、夹紧装置

该装置的作用是将工件压紧夹牢，并保证工件在加工过程中正确位置不变。

⑶、夹具体

夹具体是夹具的基本骨架，通过它夹具所有元件构成一个整体。

它与机床有关部件进行连接、对定，使夹具相对机床具有确定的位置。

⑷、机床夹具的其他特殊元件或装置

①连接元件。

根据机床的工作特点，夹具在机床上的安装连接常有两种形式。

一种是安装在机床工作台上，另一种是安装在机床主轴上。

连接元件用以确定夹具本身在机床上的位置。

如车床夹具所用的过渡盘，铣床夹具所用的定向键等，都是连接元件。

②对刀元件。

常用在普通铣床夹具中，用对刀块调整铣刀加工前的位置。

对刀时，铣刀不与对刀块直接接触，而用塞尺进行检查，以免碰伤铣刀的切削刃和对刀块的工作表面，如对刀块。

③导向元件。

常用在钻床、镗床夹具中，用钻套和镗套引导刀具加工过程中的正确位置，如钻套。

④其他元件或装置。

根据加工需要，有些夹具还分别采用分度装置、靠模装置、上下料装置、顶出器和平衡块等。

这些元件或装置需要专门设计。

夹具的分类：

根据机床夹具的通用化程度，可将夹具分为以下几种：

⑴通用夹具。

可加工一定范围内不同工件的夹具为通用夹具，如车床上的三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘；铣床上的平口虎钳、分度头和回转工作台等。

它们有很大的通用性，无需调整或稍加调整就可以用于装夹不同的工件。

这类夹具一般已标准化，又专业工厂生产，作为机床附件供应给用户。

由于使用通用夹具夹紧工件比较费时，操作复杂，生产效率低，且较难装夹形状复杂的工件，故通用夹具主要用于单件小批生产，在产品固定的大批量生产中很少使用通用夹具，而使用效率较高的专用夹具。

⑵专用夹具。

它是针对工件某道工序专门设计的夹具。

所以结构紧凑，操作迅速方便。

专业夹具通常由使用厂根据要求自行设计与制造。

专用夹具定位精度高，一批工件加工后所得尺寸稳定，互换性高，并且可以减轻劳动强度，节省工时，显著提高效率，另外利用专业夹具还可以扩大机床的工艺范围。

但专用夹具是为满足某个工件某道工序的加工需要而专门设计的，所以它的适用范围较窄。

此外，专用夹具的设计制造周期较长。

当产品更换时，往往因无法再使用而报废，因此，专用夹具主要适用于产品品种相对稳定的大批大量生产。

⑶成组夹具。

根据成组技术原理设计的用于成组加工的夹具。

这种夹具的特点是，在通用的夹具体上，只需对夹具的部分元件稍加调整或更换，即可用于组类的不同工件的加工。

⑷组合夹具。

组合夹具是由可循环使用的标准夹具零部件组装成易于联接和拆卸的夹具。

它在使用上具有专用夹具的优点，而当产品更换时，不存在夹具“报废”问题。

因为它可以拆开，其元件可清洗入库，留待组装新的夹具。

因此，组合夹具很适合于新产品的试制和单件小批生产使用。

由于组合夹具还具有缩短生产准备周期，减少专业夹具种类、数量和存放面积等优点，特别适用于新产品的试制和多品种小批量生产。

组合夹具的类型：

分为孔系组合夹具和槽系组合夹具

孔系组合夹具是根据零件的加工要求，用孔系列组合夹具元件即可快速地组装成机床夹具。

该系列元件结构简单，以孔定位，螺栓连接，定位精度高，刚性好，组装方便。

槽系组合夹具的夹具元件是靠基础板定位基准槽、键来连接各元件而组合成的夹具，所有元件可以拆卸、反复组装，重复使用。

元件按其用途可分为基础件、支承件、定位件、导向件、压紧件、紧固件、合件、其它件八大类进行组合。

⑸随行夹具。

随行夹具为自动线上使用的一种夹具。

自动线夹具基本上分为两类：

一类为固定式夹具，它与一般专用夹具相似；一类为随行夹具，它除了具有一般夹具所担负的装夹任务外，还担负沿自动线输送工件的任务。

所以，它是跟随被加工工件沿着自动线从一个工位移动到下一个工位的，故称为随行夹具。

按使用的机床分类

由于各类机床自身工作特点和结构形式各不相同，对所用夹具的结构也相应地提出了不同的要求。

按所使用的机床不同，夹具又可分为：

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。

按夹紧动力源分类:

根据夹具所采用的夹紧动力源不同，可分为：

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。

机床夹具在机械加工中的作用

⑴能稳定地保证工件的加工精度

用夹具装夹工件时，工件相对于刀具及机床的位置精度由夹具保证，不受工人技术水平的影响，使一批工件的加工精度趋于一致。

⑵能减少辅助工时，提高劳动生产率

使用夹具装夹工件方便、快速，工件不需要划线找正，可显著地减少辅助工时；工件在夹具中装夹后提高了工件的刚性，可加大切削用量；可使用多件、多工位装夹工件的夹具，并可采用高效夹紧机构，进一步提高劳动生产率。

⑶能扩大机床的使用范围，实现一机多能

根据加工机床的成形运动，附以不同类型的夹具，即可扩大机床原有的工艺范围。

例如在车床的溜板上或摇臂钻床工作台上装上镗模，就可以进行箱体零件的镗孔加工。

⑷改善劳动条件和保证生产安全

使用专门机床夹具可减轻工人的劳动强度、改善劳动条件，保证安全生产。

2.2工件的定位

工件装夹在机床上必须使工件相对于刀具和机床处于正确的加工位置，它包括工件在夹具中的定位、夹具在机床上的安装以及夹具对刀具和整个工艺系统的调整等工作过程。

在使用夹具的情况下，就要使机床、刀具、夹具和工件之间保持正确的加工位置。

显然，工件定位是其中极为重要的一环。

六点定位原则：

用合理分布的六个支承点与工件接触，每个固定点限制工件的一个自由度，这样将工件完全定位的方法。

在夹具中限制工件的自由度：

工件完全定位：

加工时，工件的六个自由度被完全限制了的定位。

当工件的加工表面在X、Y、Z三个坐标方向上均有尺寸要求或位置精度要求时，一般采用这种定位方式。

不完全定位：

在满足加工要求的前提下，工件的六个自由度没有被完全限制的现象。

欠定位：

根据加工要求应该限制的自由度而没有限制的现象。

欠定位无法保证加工要求，所以是绝对不允许的。

过定位：

工件的某个自由度被重复限制的现象称为过定位。

由于夹具上的定位元件同时重复限制了工件的一个或几个自由度，将造成工件定位不稳定，降低加工精度