夾具設(shè)計畢業(yè)論文

1、技師職業(yè)資格鑒定論文機 床 夾 具 畢 業(yè) 論 文 作者姓名： 單 位： 通訊地址： 郵政編碼： 聯(lián)系電話： 機 床 夾 具 畢 業(yè) 論 文【摘要】制造業(yè)中廣泛應(yīng)用的夾具，是產(chǎn)品制造各工藝階段中十分重要的工藝裝備之一，生產(chǎn)中所使用夾具的質(zhì)量、工作效率，及夾具使用的可靠性，都對產(chǎn)品的加工質(zhì)量及生產(chǎn)效率有著決定性的影響。首先對夾具的概念進(jìn)行了解，再進(jìn)行機床夾具的設(shè)計，從定位到誤差分析再到確保加工精度，然后計算出加緊力確定加緊點位數(shù)等細(xì)節(jié)計算?！娟P(guān)鍵詞】定位；加工精度；定位點；夾緊力。1 機床夾具概述1.1工件裝夾與夾具 一、工件裝夾的概念 在機床上對工件進(jìn)行加工時，為了保證加工壽面相對其它表面的尺

2、寸和位置精度，首先需要使工件在機床上占有準(zhǔn)確的位置，井在加工過程中能承受各種力的作用而始終保持這一準(zhǔn)確位置不變。前者稱為工件酌定位，后者稱為工件的夾緊，這一整個過程統(tǒng)稱為工件的裝夾。在機床上裝夾工件所使用的工藝裝備稱為機床夾具(以下簡稱夾具)。工件的裝夾，可根據(jù)工件加工的不同技術(shù)要求，采取先定位后夾緊或在夾緊過程中同時實現(xiàn)定位兩種方式，其目的都是為了保證工件在加工時相對刀具及切削成形運動（通常由機床所提供)具有準(zhǔn)確的位置。例如在牛頭刨床上加工一槽寬尺寸為b的通槽，若此通槽只對a面有尺寸和平行度要求時(圖1-1a)，可采用先定位后夾緊裝夾的方式；若此通槽對左右側(cè)兩面有對稱度要求時(圖1lb)，則

3、要求采用在夾緊過程中實現(xiàn)定位的對中裝夾方式。二、工件裝夾的方法 在機床上對工件進(jìn)行加工時，根據(jù)工件的加工精度要求和加工批量的不同，可采用如下兩種裝夾方法： 、 (一)找正裝夾法即通過對工件上有關(guān)表面或劃線的找正，最后確定工件加工時應(yīng)具有準(zhǔn)確位置的裝夾方法。 (二)夾具裝夾法即通過安裝在機床上的夾具對工件的定位和夾緊，最后確定工件加工時應(yīng)具有準(zhǔn)確位置的裝夾方法。由于夾具裝夾法的裝夾效率高、操作簡便和易于保證加工精度，故多在成批或大量生產(chǎn)中采用。三、用夾具裝夾時保證工件加工精度的條件 采用夾具裝夾法對工件進(jìn)行加工時，為了保證工件加工表面相對其它有關(guān)表面的尺寸和位置精度，必須滿足下述三個條件： (一

4、)工件在夾具中占據(jù)一定的位置； (二)夾具在機床上保持一定的位置； 三)夾具相對刀具保持一定的位置。四、夾具的組成 雖然加工工件的形狀、技術(shù)要求不同，所使用的機床不同，在加工時所使用的夾具大多由以下五個部分組成： (一)定位元件及定位裝置 在夾具中確定工件位置的一些元件稱為定位元件，如支承板、支承釘及定位軸、鍵等。它們的作用是使一批工件在夾具中占有同一位置，只要將工件的定位基面與夾具上的定位元件相接觸或相配合，就可以使工件定位。有些夾具還采用由一些零件組成的定位裝置對工件進(jìn)行定位。 (二)夾緊裝置 在夾具中由動力裝置(如氣缸、油缸等)、中間傳力機構(gòu)(如杠桿、螺紋傳動副、斜楔、凸輪等)和夾緊元件

5、（如卡爪、壓扳、壓塊等)組成的裝置稱為夾緊裝置。它們的作用是用以保持工件在夾具中已確定的位置，并承受加工過程中各種力的作用而不發(fā)生任何變化。 （三）對刀及導(dǎo)引元件 “ 在夾具中，用來確定加工時所使用刀具位置的元件稱為對刀及導(dǎo)引元件，如鉆套及對刀塊等。它們的作用具用來確定夾具相對刀具(如銑刀、刨刀等)的位置，或引導(dǎo)刀具（如孔加工用的鉆頭、擴孔鉆，鉸刀及捏刀等)的方向。1.2 夾具的分類機床夾具的種類很多，可按夾具的應(yīng)用范圍分類，也可按所使用的動力源進(jìn)行分類。一、按夾具的應(yīng)用范圍分類 、 (一)通用夾具 通用夾具是指在一般通用機床上所附有的一些使用性能較廣泛的夾具，如車、磨床上的三爪和四爪卡盤、頂

6、針和雞心夾頭，銑、刨床上的平口鉗、分度頭和回轉(zhuǎn)工作臺等。它仍在使用上有很大的通用性，往往無需調(diào)整或稍加調(diào)整(包括配換個別零件)就可用于裝夾不同的工件。這類夾具一般已標(biāo)準(zhǔn)化并由專業(yè)工廠生產(chǎn)作為機床附件供用戶使用。 通用夾具主要用于單件和中、少批生產(chǎn)、裝夾形狀比較簡單和加工精度要求不太高的工件。在大批、大量生產(chǎn)中，對形狀復(fù)雜或加工精度要求較高的工件，往往由于操作麻煩和裝夾效率低而很少采用這類夾具。（二）專用夾具專用夾具是指專門為某一種工件的某一工序設(shè)計的夾具。此類夾具一般不考慮通用性，以便使夾具設(shè)計格結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、操作迅速和維修方便；專用夾具通常由使用廠根據(jù)工件的加工要求自行設(shè)計與制造，生產(chǎn)準(zhǔn)備

7、周期較長。當(dāng)生產(chǎn)的產(chǎn)品或零件工藝過程變更時，往往無法繼續(xù)使用，故此類夾具只適于在產(chǎn)品固定和工藝過程穩(wěn)定的大批量生產(chǎn)中使用。 (三)成組夾具 在生產(chǎn)中，有時由于加工批量較小。為每種零件都分別設(shè)計專用夾具很不經(jīng)濟，而使用通用夾具又往往不能滿足加工精度和生產(chǎn)率的要求，故采用成組加工工藝，并根據(jù)組內(nèi)的典型代表零件設(shè)計成組夾具。這類夾具在使用時，只需對夾具上的部分定位、夾緊元件等進(jìn)行調(diào)整或更換，就可用于組內(nèi)不同工件的加工。 (四)組合夾具 組合夾具是在夾具零、部件標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種適應(yīng)多品種、小批量生產(chǎn)的新型夾具。它是由一套結(jié)構(gòu)和尺寸已經(jīng)規(guī)格化、系列他的通用元件、合件和部件構(gòu)成。它們包括：基礎(chǔ)

8、件、支承件、定位件、導(dǎo)向件、壓緊件、緊固件、輔助件、合件和部件等。這些通用元件、合件和部件是由專業(yè)工廠生產(chǎn)供應(yīng)的，使用單位可根據(jù)被加工工件的加工要求，很快地組裝出所需要的夾具。夾具使用完畢后，可以將各組成元件、合件等拆開，清洗后入庫以備下次組合使用。由于這類夾具具有縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備用期，減少專用央具的品種、數(shù)量和存放面積等優(yōu)點，且組裝后又可達(dá)到較高的精度，故在加工批量較大的生產(chǎn)條件下也是適用的。二、按夾具上的動力源分類 (一)手動夾具 此類夾具是以操作工人手臀之力作為動力源，通過夾緊機構(gòu)夾緊工件。為了盡量減輕工人的操作強度和保證夾緊工件的可靠性此類夾具的夾緊機構(gòu)必須具有增力和自鎖作用。手動夾具一般

9、采用結(jié)構(gòu)簡單的螺旋或偏心壓板機構(gòu)，制造方便，但使用時的工作效率較低。 （二)氣動夾具 此類夾具是用壓縮空氣作為動力源，通過管道、氣閥、氣缸等元件，產(chǎn)生夾緊工件的夾緊力，當(dāng)要較大的夾緊力時，常在氣缸和夾緊元件之間增設(shè)斜楔式，鉸鏈?zhǔn)交蚋軛U式等擴力機。因氣動夾具的災(zāi)緊動作迅速、夾緊力穩(wěn)定、操作方便，故在機械加工中得到廣泛的應(yīng)用。1.3夾緊裝置的作用 由于機床夾具在機械加工中起著重要的作用，所以它的應(yīng)用十分廣泛。其歸納起來有以下幾方面作用：1易于保證加工精度，并使加工精度穩(wěn)定 夾具在機械加工中的基本作用就是保證工件的相對位置精度。由于夾具在機床上的安裝位置和工件在夾具中的安裝位置均已確定，所以工件在加

10、工中的正確位置易于得到保證，且不受各種主觀因素的影響，加工精度穩(wěn)定。2縮短輔助時間，提高勞動生產(chǎn)率 使用夾具包括兩個過程，一是夾具在機床上的安裝與調(diào)整，二是工件在夾具中的安裝。前者可以依靠夾具上的專門裝置(如定位鍵、對刀塊等)快速實現(xiàn)，或通過找正、試切等方法實現(xiàn)。工件在夾具中的安裝由于有了專門定位用的元件(如v形塊、定位環(huán)等)，因此也能夠迅速實現(xiàn)。 此外，專用夾具中還可以不同程度地采用高效率的多件、多位、快速夾緊裝置。這些都可以大幅度地縮短輔助時間，從而提高勞動生產(chǎn)率。3.擴大機床工藝范圍和改變機床用途 在單件小批量生產(chǎn)的條件下，工件的種類、規(guī)格多，而機床的數(shù)量品種卻有限。為解決這種矛盾，可設(shè)

11、計制造專用夾具，使機床“一機多用”。 例如，在車床的溜板上或在搖臂鉆床工作臺上裝上鏜摸就可以進(jìn)行箱體的鏜孔加工。在普通銑床上安裝專用夾具，又可以銑削成形表面。4降低對工人的技術(shù)要求和減輕工人的勞動強度使用專用夾具安裝工件，定位方便、迅速，所以降低了對工人的技術(shù)；采要用增力機動等裝置，可減輕工人的勞動強度。1.4機床夾具設(shè)計的一般步驟 一、研究原始資料、分析設(shè)計任務(wù) 工藝人員在編制零件的工藝規(guī)程時，提出了相應(yīng)的夾具設(shè)計任務(wù)書，其中對定位基準(zhǔn)、夾緊方案及有關(guān)要求作了說明。夾具設(shè)計入員根據(jù)任務(wù)書進(jìn)行夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計。為了使所設(shè)計的具具能夠滿足上述基本要求，設(shè)計前要認(rèn)真收集和研究下列資料：（一） 生產(chǎn)綱

12、領(lǐng)（二） 零件圖及工序圖（三） 零件工藝規(guī)程（四） 夾具結(jié)構(gòu)及標(biāo)準(zhǔn)二確定夾具的結(jié)構(gòu)方案確定夾具的主要結(jié)構(gòu)方案主要包括： (一)根據(jù)工件的定位原理，確定工件的定位方式，選擇定位元件； (二)確定刀具的對準(zhǔn)及引導(dǎo)方式，選擇刀具的對準(zhǔn)及導(dǎo)引元件； （三)確定工件的夾緊方式，選擇適宜的夾緊機構(gòu)； (四)確定其他元件或裝置的結(jié)構(gòu)型式，如定向元件、分度裝置等； (五)協(xié)調(diào)各裝置、元件的布局，確定夾具具體結(jié)構(gòu)尺寸和總體結(jié)構(gòu)。在確定夾具結(jié)構(gòu)方案的過程中定位、夾緊、對定等各個部分的結(jié)構(gòu)以及總體布局都會有幾種不同方案可供選擇應(yīng)畫出草圖，經(jīng)過分析比較，從中選取較為合理的方案。三.繪制夾具總圖 繪制夾具總圖時應(yīng)遵循國

13、家制圖標(biāo)準(zhǔn)，繪圖比例應(yīng)盡量取1：1，以便使圖形有良好的直觀性。如工件尺寸大，夾具總圖可按1：2或1：5的比例繪制；零件尺寸過小、，總圖可按2：1成5：1的比例繪制?？倛D中視圖的布置也應(yīng)符合國家制圖標(biāo)準(zhǔn)，在清楚表達(dá)夾具內(nèi)部結(jié)構(gòu)及各裝置、元件位置關(guān)系的情況下，視圖的數(shù)目應(yīng)盡量少。 繪制總圖時，視圖應(yīng)取操作者實際工作時的位置，以便于夾具裝配及使用時參考。工件看作為“透明體”，所畫的工件輪廓線與夾具的任何線條彼此獨立，不相干涉。其外廓以黑色雙點劃線表示。 繪制總圖的順序是：先用雙點劃線繪出工件的輪廓外形和主要表面，并用網(wǎng)紋線表示出加工余量。圍繞工件的幾個視圖依次繪出定位元件、對定元件、夾緊機構(gòu)以及其他

14、元件、裝置，最后繪制出夾具體及連接件，把夾具的各組成元件、裝置連成一體。夾具總圖上應(yīng)畫出零件明細(xì)表和標(biāo)題欄，寫明央具名稱及零件明細(xì)表上所規(guī)定的內(nèi)容。四確定并標(biāo)注有關(guān)尺寸、配合和技術(shù)條件(一)應(yīng)標(biāo)注的尺寸在夾具總圖上應(yīng)標(biāo)注的尺寸及配合有下列五類：1 工件與定位元件的聯(lián)系尺寸2 夾具和刀具的連接尺寸3 夾具與機床的聯(lián)系尺寸4 夾具內(nèi)部的配合尺寸5 夾具的外廓尺寸（二）應(yīng)標(biāo)注的技術(shù)條件在夾具裝配圖上應(yīng)標(biāo)注的技術(shù)條件（位置精度要求）有如下幾個方面：1定位元件之間或定位元件與夾具體底面間的位置要求，其作用是保證加工面與定位基面間的位置精度。2定位元件與連接元件（或找正基面)間的位置要求。3對刀元件與連接

15、元件（或找正基面)間的位置要求。4.定位元件與導(dǎo)引元件間的位置要求。 2夾具總體方案設(shè)計夾具是機床的重要組成部分，是根據(jù)機床的工藝和結(jié)構(gòu)方案的具體要求而專門設(shè)計的。它是用于實現(xiàn)被加工零件的準(zhǔn)確定位、夾壓、刀具的導(dǎo)向以及裝卸工件時的限位等作用。3.1 定位原理及其實現(xiàn)根據(jù)被加工零件的結(jié)構(gòu)特征，選擇定位基準(zhǔn)，實現(xiàn)六點定位原理,即以工件的右側(cè)面為定位基準(zhǔn)面，約束了z向的轉(zhuǎn)動；x向的移動；y向的轉(zhuǎn)動3個自由度。短定位銷約束了z向的移動；y向的移動2個自由度。長定位銷約束了x向的轉(zhuǎn)動1個自由度。這樣工件的6個自由度被完全被消除也就得到了完全的定位。如圖所示: 圖3-1定位原理圖3.2 誤差分析 一批工件

16、依次在夾具中進(jìn)行定位時，由于工序基準(zhǔn)的變動對加工表面尺寸所造成的極限值之差稱為定位誤差。產(chǎn)生定位誤差的原因是工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不相重合或工序基準(zhǔn)自身在位置上發(fā)生偏移或位移所引起的。3.2.1 影響加工精度的因素用夾具裝夾工件進(jìn)行機械加工時，其工藝系統(tǒng)中影響工件加工精度的因素很多，與夾具有關(guān)的因素有：定位誤差p、對刀誤差t、夾具在機床上的安裝誤差a和夾具誤差e，在機械加工工藝系統(tǒng)中，影響加工精度的其它因素綜合稱為加工方法誤差g。上述各項誤差均導(dǎo)致刀具相對工件的位置不精確而形成總的加工誤差。a.定位誤差d第一類誤差第一類誤差是指工件在夾具上定位時所產(chǎn)生的那部分定位誤差基準(zhǔn)不重合誤差是由于定位基準(zhǔn)和

17、工序基準(zhǔn)不重合而產(chǎn)生的那部分定位誤差。在本設(shè)計中，由于定位誤差和工序基準(zhǔn)是重合的，所以基準(zhǔn)不重合誤差為0。第二類誤差第二類誤差是定位元件對夾具三基準(zhǔn)面的尺寸誤差及位置度所產(chǎn)生的那一部分定位誤差。當(dāng)支承面即工件底面對夾具的安裝基準(zhǔn)（底面）有平行度誤差及支承面對夾具的對刀基準(zhǔn)（鉆套軸線）有位置誤差，被加工孔的定位誤差為移動誤差： （3-1） 轉(zhuǎn)動誤差： （3-2） 故定位誤差為 （3-3） 按標(biāo)注的測量尺寸： 將上述數(shù)值代入定位誤差計算公式，則得： b.對刀誤差t因為刀具相對于對刀或?qū)蜓b置不精確造成的加工誤差，稱為對刀誤差。本工序中麻花鉆是采用模板進(jìn)行導(dǎo)向，鉆孔時導(dǎo)向誤差計算公式為： （3-4）

18、 即得導(dǎo)向誤差mm c.夾具在機床上的安裝誤差a因為夾具在機床上的安裝不精確而造成的加工誤差，稱為夾具的安裝誤差。一般?。?水a(chǎn)=0.02mm 垂a=0mmd.夾具誤差e因夾具上定位元件，對刀或?qū)蛟鞍惭b基面三者之間（包括導(dǎo)向元件與導(dǎo)向元件之間）的位置不精確而造成的加工誤差，稱為夾具誤差，夾具誤差大小取決于夾具零件的加工精度的夾具裝配時的調(diào)整和修配精度。一般取e=0.04mme.加工方法誤差g因機床精度，刀具精度，刀具與機床的位置精度，工藝系統(tǒng)受力變形和受熱變形等因素造成的加工誤差，統(tǒng)稱為加工方法誤差，因該項誤差影響因素很多，又不便于計算，所以常根據(jù)經(jīng)驗為它留出工件公差的。計算時可設(shè)g=。

19、工件位置公差取0.20g= （3-5）3.2.2 保證加工精度工件在夾具中加工時，總加工誤差為上述各項誤差之和。由于上述誤差均為獨立隨機誤差，應(yīng)用概率法加，因此，保證工件加工精度條件是： （3-6） 即工件總加工誤差應(yīng)不大于工件的加工尺寸公差，由以上得知，本夾具完全可以保證加工精度。為保證夾具有一定的使用壽命，防止夾具因磨損而過早報廢，在分析計算工件加工精度時需留出一定精度儲備量，因此將上式改為： = （3-7）當(dāng)0時夾具能滿足加工要求，根據(jù)以上=0.20-0.176=0.0240 所以夾具完全可以滿足加工要求。3.3 夾緊方式 夾緊裝置中產(chǎn)生源動力的部分叫做力源裝置，常用的力源裝置有氣動、液

20、壓、電動等夾緊裝置中直接與工件的被夾壓面接觸并完成壓夾作用的元件稱為夾緊元件，本設(shè)計采用了液壓夾緊，解決了手動夾緊是夾緊力不一致，誤差大，精度低，工人勞動強度大等缺點。由于油液的不可壓縮性，能傳遞較大的壓力，一般工作壓力可達(dá)pa,比氣壓大10多倍，因此，在產(chǎn)生同樣作用力的情況下，油缸直徑可以小許多倍，使夾具結(jié)構(gòu)更為緊湊。3.4 夾緊力的數(shù)值計算 選擇夾緊力的作用點和方向應(yīng)注意：a) 夾緊力應(yīng)朝向主要限位面；b) 夾緊力的作用點應(yīng)落在定位元件支承范圍內(nèi)；c) 夾緊力的作用點，應(yīng)落在工件剛性較好的方向和部位；d) 夾緊力作用點應(yīng)靠近工件的加工表面；夾緊力大小主要取決于切削力和重力的大小和方向。夾緊

21、力作用點和方向的選擇，通常應(yīng)與工件定位基準(zhǔn)的選擇同時考慮，因此這兩個參數(shù)在制定機床工藝方案時已確定，這里僅作重點敘述的是確定夾緊力的大小的問題。3.4.1 確定夾緊力時應(yīng)考慮的計算系數(shù)a.摩擦系數(shù)在許多情況下，并不是由夾具的定位支承機構(gòu)或夾緊機構(gòu)本身直接承受工件所受切削力，而是由工件在緊急狀態(tài)下，工件與定位支承機構(gòu)及夾緊機構(gòu)之間所產(chǎn)生的摩擦力來防止工件產(chǎn)生平移或轉(zhuǎn)動，因此在確定夾緊力時，需要考慮各種接觸表面之間的摩擦系數(shù)。摩擦系數(shù)主要取決于工件和支承件，壓板之間的接觸形式：1工件和支承件之間的摩擦系數(shù)；2工件和壓板之間的摩擦系數(shù)；查表得 1=0.2， 2=0.7b.安全系數(shù)在加工過程中，由于工

22、藝的不同，工件材質(zhì)和加工余量的不同以及刀具鈍化等因素的影響，欲準(zhǔn)確地確定所需夾緊力是很困難的。因此，為了夾緊可靠，必須將計算所得的切削力乘以安全系數(shù)作為實際所需的夾緊力。 (3-8)式中， 基本安全系數(shù) 加工狀態(tài)系數(shù)刀具鈍化系數(shù)切削特點系數(shù)根據(jù)參考文獻(xiàn)11選取=1.2=1.2 =1.2 =13.4.2 確定夾緊力夾緊力大小的計算是個很復(fù)雜的問題，一般只能作粗略的估算。為了簡化計算起見，在設(shè)計夾緊裝置時，可只找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬時狀態(tài)，按靜力平衡原理求出夾緊力的大小。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實際所需要的夾緊力數(shù)值。由靜力平衡原理得出所需要的夾緊力為： (3-9) 本機床設(shè)計的夾緊力為。3.5 夾緊點的數(shù)目及位置3.5.1 夾緊點的數(shù)目在確定夾緊力作用點的數(shù)目時，應(yīng)遵從的原則是：對剛性較差的工件，夾緊力的數(shù)目應(yīng)增多，力求避免單點集中夾緊，以圖減小工件的夾緊變形；但夾緊點愈多，夾緊機構(gòu)愈復(fù)雜，夾緊的