机床夹具工艺论文.docx

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机床夹具工艺论文

辽宁石油化工大学

毕业论文

机床夹具论文

姓名：

贾琦

指导教师：

蒲艳敏

专业：

机械制造及其自动化

班级：

机制1231

学号：

1220833102

时间：

2014/12/29

此课程设计涉及的知识面有夹具设计、零件安装、加工工艺、数值计算、刀具的性能、测量技术、CAD制图外还涉及到金属材料、公差配合及加工设备等多方面的知识。

通过这门课程我发现了自己还有许多知识还没有掌握牢固。

但更多的是通过这次设计使我提高、巩固、扩大了自己所学到的理论知识与技能，提高自己设计计算、制图、编写技术文件的能力‘学会正确使用技术资料、标准、手册等工具书’并在这次设计中培养了我对机械设计的独立工作能力、初步树立了正确的实际思想，掌握了一定的机械加工设计方法步骤和思路为以后的学习和设计工作打下了良好的基础。

同时，也使我体会到了老师平时对我们的谆谆教导、用心良苦。

由于本人水平有限，设计还有许多不足之处，希望蒲老师给予批评和指正！

第1章机床夹具概论

在对工件进行机械加工时，为了保证加工的要求，首先要使工件相对道具及机床有正确的位置，并使这个位置在加工过程中不因外力的影响而变动。

因此，在进行机械加工前，先要将工件装夹好。

1．1机床夹具的组成

1、定位装置其作用是使工件在夹具中占据正确的位置。

2、夹紧装置其作用是将工件压紧夹牢，保证工件在加工过程中受到外力（切削力等）作用时不离开已经占据的正确的正确位置。

3、对刀或导向装置其作用是确定刀具相对定位元件的正确位置。

4、连接原件其作用是确定夹具在机床上的正确位置。

5、夹具体夹具体是机床夹具的基础件，通过它将夹具的所有元件连接成一个整体。

6、其他元件或装置是指家家具中因特殊需要而设置的元件或装置。

根据加工需要，有些夹具上设置分度装置、靠模装置；为能方便、准确定位，常设置预定位装置；对于大型夹具，常设置吊装元件等。

以上各组成部分中，定位元件、夹紧装置和夹具体是机床夹具的基础组成部分。

1．2机床的分类

机床夹具种类繁多，可以从不同的角度对机床夹具进行分类。

按夹具的使用特点可分为：

通用夹具，专用夹具，可调夹具，组合夹具，

1、拼装夹具。

2、按使用机床可分为：

车床夹具，铣床夹具，钻床夹具，镗床夹具，齿轮机床夹具，数控机床夹具，自动机床夹具，自动线随行夹具以及其他机床夹具。

按夹紧的动力源可分为：

手动夹具，气动夹具，液压夹具，气液增力夹具，电磁夹具以及真空夹具等。

1．3工件的装夹方法

工件装夹的方法有两种：

1、将工件直接装夹在机床的工作台或花盘上

2、将工件装夹在家具上

采用第一种方法装夹的效率低，一般要求先按图纸要求在工件的表面上划线，划出加工表面的尺寸和位置，装夹时，用划针或面分表找正后再夹紧。

一般用于单件和小批生产。

批量较大时，都采用夹具装夹工件。

采用夹具装夹工件有如下优点：

a、保证加工精度，稳定加工质量

b、缩短辅助时间，提高劳动生产率

c、扩大机床的使用范围，实现“一机多能”

d、改善工人的劳动条件，降低生产成本

第2章工件的定位及定位元件

2．1工件在夹具中的定位

（1）工件的定位的基本原理

●六点定则

用合理分布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，称为“六点定位原则”，简称“六点定则”。

六点定则是工件定位的基本法则，用于实际生产时，起支承点作用的是一定形状的几何体，这些用来限制工件自由度的几何体就是定位元件。

●限制工件自由度与加工要求的关系

工件定位时，影响加工要求的自由度必须限制；不影响加工要求的自由度，有时要限制，有时可不限制，视具体情况而定。

习惯上，工件的六个自由度都限制了的定位称为完全定位，工件限制的自由度少于六个，但能保证加工要求的定位称为不完全定位。

在工件定位时，以下情况允许不完全定位：

a．加工通孔或通槽时，沿贯通轴的位置自由度可不限制。

b．毛坯（本工序加工前）是轴对称时，绕对称轴的角度自由度可不限制。

c．加工贯通的平面时，除可不限制沿两个贯通轴的位置自由度外，还可不限制绕垂直加工面的轴的角度自由度。

夹具上的定位元件重复限制工件的同一个或几个自由度的定位称为重复定位。

重复定位分两种情况：

当工件的一个或几个自由度被重复限制，并对加工产生有害影响的重复定位，称为不可用重复定位。

它将造成工件定位不稳定，降低加工精度，使工件或定位元件产生变形，甚至无法安装和加工。

因此，不可用重复定位是不允许的。

当工件的一个或几个自由度被重复限制，但仍能满足加工要求，即不但不产生有害影响，反而可增强工件装夹刚度的定位，称为可用重复定位。

在生产实际中，可用重复定位被大量采用

●基准、对定位元件的基本要求

a.定位基准的选择

定位基准的选择，应尽量使工件的定位基准与工序基准相重合；尽量用精基准作为定位基准；遵守基准统一原则；应使工件安装稳定，加工中所引起的变形最小；应使工件定位方便，夹紧可靠。

b.对定位元件的基本要求

足够的精度、足够的强度和刚度、耐磨性好、工艺性好、便于清理切削。

（2）工件定位方式及其定位元件

a.工件以平面定位。

工件以平面作为定位基准时，所用定位元件一般可分为主要支承和辅助支承。

主要支承用来限制工件的自由度，具有独立定位的作用。

辅助支承用来加强工件的支承刚性，不起限制工件自由度的作用。

b.工件以圆柱孔定位。

工件以圆柱孔为定位基准，如套类、齿轮、拨叉等。

此种定位方式所用的定位元件有圆柱定位销、定位心轴和圆锥定位销等。

c.工件以外圆柱面定位。

工件以外圆柱面定位时，常用的定位元件有：

V形块、定位套和半圆套。

2.2定位误差的分析

造成定位误差的原因有两个：

一是定位基准与工序基准不重合，由此产生

基准不重合误差△b；二是定位基准与限制位基准不重合，由此产生基准位移误

差△y。

基准不重合误差△b是一批工件逐个在夹具上定位时，定位基准与工序基准

不重合而造成的加工误差，其大小为定位尺寸的公差在加工尺寸方向上的投影。

基准位移误差△y是一批工件逐个在夹具上定位时，定位基准相对于限位基

准的最大变化范围在加工尺寸方向上的投影

第3章工件的夹紧和夹紧装置

3．1夹紧装置的组成

（1）夹紧装置的种类繁多，综合起来其结构均由两部分组成。

a.动力装置产生夹紧力。

动力装置是产生原始作用力的装置。

按夹紧力的来源，夹紧分手动夹紧和机动夹紧。

手动夹紧是靠人力；机动夹紧是采用动力装置。

常用的动力装置有液压装置、气动装置、电磁装置、电动装置、气-液联动装置和真空装置等。

b.夹紧装置传递夹紧力。

动力装置所产生的力或人力要正确地作用到工件上，需有适当的传动机构。

传递机构是把原动力传递给夹紧装置。

它由两种构件组成，一是接受原始作用力的构件，二是中间传力机构。

（2）、夹紧装置的设计要求

夹紧装置的设计和选用是否正确，都保证工件的精度、提高生产率和减轻工人劳动强度有很大的影响。

因此，夹紧装置应满足以下要求：

a.夹紧过程中，不能破坏工件在定位时所处的正确位置。

b.夹紧力的大小适当。

保证工件在整个加工过程中的位置稳定不变，夹紧可靠牢固，振动小，又不超出允许的变形。

c.夹紧装置的复杂程度应与工件的生产纲领相适应。

工件生产批量越大，越应设计较复杂、效率较高的夹紧装置。

d.具有良好的结构工艺性。

力求简单，便于制造维修，操作安全方便，并且省力。

3.2夹紧力的确定

（1）夹紧力方向的确定

夹紧力应朝向主要的定位基面。

a.夹紧力的方向尽可能与切削力和工件重力同向。

（2）夹紧力作用点的选择

a.夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内。

b.夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位上，这样可以防止或减少工件变形变形对加工精度的影响。

c.夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面。

（3）夹紧力大小的估算

理论上确定夹紧力的大小，必须知道加工过程中，工件所受到的切削力、离心力、惯性力及重力等，然后利用夹紧力的作用应与上述各力的作用平衡而计算出。

但实际上，夹紧里的大小还与工艺系统的刚性、夹紧机构的传递效率等有关。

而且，切削力的大小在加工过程中是变化的，因此，夹紧力的计算是个很复杂的问题，只能进行粗略的估算。

估算的方法：

一是找出对夹紧最不利的瞬时状态，估算此状态下所需的夹紧力；二是只考虑主要因素在力系中的影响，略去次要因素在力系中的影响。

估算的步骤：

a.建立理论夹紧力FJ理与主要最大切削力FP的静平衡方程：

FJ理=Ф（FP）。

b.实际需要的夹紧力FJ需，应考虑安全系数，FJ需=KFJ理。

c.校核夹紧机构的夹紧力FJ是否满足条件：

FJ>FJ需。

第4章夹具体及分度装置

4．1夹具体

（1）夹具体毛坯的类型

a.铸造夹具体

b.焊接夹具体

c.锻造夹具体

d.装配夹具体

e.型材夹具体

（2）夹具体应满足的几本要求

a.应有足够的强度和刚度。

b.力求结构简单及装卸工件方便。

c.结构工艺性好。

d.排除切削方便。

e.在机床上安装稳定可靠。

f.具有适当的精度和尺寸稳定性。

4．2分度装置

（1）分度装置的类型

a.回转分度装置。

回转分度装置是指工件在一次装夹中，通过夹具的某些部分带动工件转动一定的角度完成多工位加工的分度装置。

b.直线分度装置。

是指工件在一次装夹中，通过夹具的某些部分带动工

件直线移动一定距离完成多工位加工的分度装置。

（2）回转分度装置的组成

1）回转分度装置由固定部分、转动部分、对定机构、锁紧机构等组成。

a.固定部分固定部分是整个装置的基础，常与夹具体连接成一体。

b.转动部分转动部分是分度时随之转动的元件，实现工件的转位。

c.对定机构对定机构的作用是转位分度后，确保其转动部分相对固定部分的位置，得到正确定位，实现分度要求。

e.锁紧机构锁紧机构是分度对定后将转动部分和固定部分紧固在一起，减小加工时的振动，确保分度装置的工作精度。

2）分度对定机构

a.钢球对定机构

b.枪栓式圆柱销对定机构

c.手拉式菱形销对定机构

d.齿轮齿条操纵的圆锥销对定机构

f.杠杆操作单斜面对定机构

3）锁紧机构当分度对定好之后，必须将转盘锁紧，以增强分度装置的刚度和稳定性。

5.1车床夹具的主要类型

（1）安装在车床主轴上的夹具。

这类夹具很多，有通用的三爪卡盘、四爪卡盘，花盘，顶尖等，还有自行设计的心轴；专用夹具通常可分为心轴式、夹头式、卡盘式、角铁式和花盘式。

这类夹具的特点是加工时随机床主轴一起旋转，刀具做进给运动

定心式车床夹具在定心式车床夹具上，工件常以孔或外圆定位，夹具采用定心夹紧机构。

角铁式车床夹具在车床上加工壳体、支座、杠杆、接头等零件的回转端面时，由于零件形状较复杂，难以装夹在通用卡盘上，因而须设计专用夹具。

这种夹具的夹具体呈角铁状，故称其为角铁式车床夹具。

花盘式车床夹具这类夹具的夹具体称花盘，上面开有若干个T形槽，安装定位元件、夹紧元件和分度元件等辅助元件，可加工形状复杂工件的外圆和内孔。

这类夹具不对称，要注意平衡。

（2）安装在托板上的夹具。

某些重型、畸形工件，常常将夹具安装在托板上。

刀具则安装在车床主轴上做旋转运动，夹具做进给运动。

由于后一类夹具应用很少，属于机床改装范畴。

而生产中需自行设计的较多是安装在车床主轴上的专用夹具，所以阀体零件在车床上加工用专用夹具。