銑床夾具設計——機械設計制作自動化專業(yè)畢業(yè)設計

1、本科畢業(yè)設計（論文）題 目 銑床夾具設計 專業(yè)班級 級機械設計制造及其自動化 X 班 學 號 學生姓名 指導教師 設計所在單位 機械電子工程系 _年 5 月II畢業(yè)設計（論文）任務書畢業(yè)設計（論文）任務書題題 目目銑床夾具設計銑床夾具設計學生姓名學生姓名學學 號號專業(yè)班級專業(yè)班級_機電（2）班指導教師指導教師職職 稱稱教教 研研 室室機械教研室畢業(yè)設計（論文）任務與要求畢業(yè)設計（論文）任務與要求任務：所給零件為批量生產，主要問題是保證槽與側面及底面的平行度要求，槽尺寸要求，既要保證尺寸精度，又要保證位置精度很困難，用劃線找正的方法費時費事，且還不易保證位置精度，因此有必要設計專用夾具來進行加工

2、，按照給定的零件的尺寸及位置精度的要求，設計出在立式升降臺銑床上加工該零件的專用夾具。完成：1.零件結構特點及技術要求的分析2.該零件銑夾具設計原理及設計計算3.銑夾具裝配圖及零件工作圖4.設計說明書5.2500 字的相關外文資料翻譯要求：設計合理，分析嚴謹，計算準確；圖紙完備、整潔、正確；設計說明書條理清楚；分析問題與解決問題的能力較強，具有創(chuàng)新意識或方法。畢業(yè)設計（論文）工作進程畢業(yè)設計（論文）工作進程起止時間起止時間工作內容工作內容2017.1.102017.2.282017.3.12017.3.142017.3.152017.3.212017.3.222017.4.42017.4.52

3、017.4.252017.4.262017.5.22017.5.32017.5.132017.5.142017.5.20接受設計任務，了解設計要求，收集設計相關資料，學習、熟悉設計原理和方法；做出開題報告，并提交審批；進行設計因素分析，論證設計方案；通過各因素的分析，初步建立設計的數(shù)學模型；完善數(shù)學模型，并舉例計算驗證其效果；撰寫、整理畢業(yè)設計論文并提交電子文檔；修改、打印畢業(yè)設計論文，并提交全部材料；按時參加答辯。開始日期開始日期 20172017 年年 1 1 月月 1010 日日 完成日期完成日期 20172017 年年 5 5 月月 2020 日日 教研室主任（簽字）教研室主任（簽字）

4、 系主任（簽字）系主任（簽字） III銑床夾具設計摘要摘要：在機械加工零件時如果能廣泛地使用夾具，就能極大地節(jié)省加工時的輔助時間，減輕工人的勞動量，提高產品的質量和勞動生產率。本文主要介紹了設計銑床夾具的的一般步驟和方法。設計夾具的一般先對原始資料進行分析，明確設計的要求和意圖，然后提出具體的定位、夾緊、對刀方案和夾具體的一般結構。本文采用六點定位的定位方法，夾緊螺釘與雙向壓板組合的夾緊方法，直角對刀塊與塞尺組合的對刀方法。為保證設計的可靠性，還對夾具的夾緊力和精度進行了分析。同時使設計基準與定位基準相重合，保證了槽側面的加工精度與位置公差。隨后，本文又對銑床夾具各組件的結構尺寸進行了明確的設

5、計，并用 Pro/E 三維軟件對整個夾具進行建模和裝配。該銑床夾具在設計之初就注重結構工藝性，所以這套夾具結構簡易、緊湊，操作起來也比較方便靈活。更重要的是，它在提高生產效率方面所起的作用尤為突出，體現(xiàn)了這次設計的主旨。關鍵詞關鍵詞：銑床，機床夾具，設計。IVMilling Fixture Design Abstract:When machine-finishing components, if jig can be widely used, it can save when the processing enormously the non-cutting time, reduce work

6、ers labor, enhance the product the quality and the labor productivity. This article mainly introduced the design milling jig general step and method. Designs the tongs to carry on the analysis first generally to the firsthand information, is clear about the design the request and the intention, then

7、 proposes the concrete localization, the clamp, to the knife plan and the fixture bodys general structure. This article uses six localizations the localization methods, the clamp method which the binding screw and the bidirectional clamp combine, the right angle combines to the knife block and the f

8、eeler gauge to the knife method. For guarantee design reliability, but also has carried on the analysis to fixtures clamping force and the precision. Simultaneously caused the design datum and the localization datum superposes, has guaranteed the trough side working accuracy and the location toleran

9、ce. Afterward, this article has carried on the explicit design to the milling fixture various modules structure size, and carries on the modeling and the assembly with the Pro/E three dimensional software to the entire fixture. This milling jig pays great attention the structure technology capabilit

10、y at the beginning of the design, therefore this box splints sign a legal statement the construction simple, compact, operates is also quite convenient nimbly. More importantly, it the role outstandingly which plays in the enhancement production efficiency aspect, has manifested this design primary

11、intention.Key word: Milling machine, engine bed jig, design. 1目 錄 目目 錄錄.1第一章第一章 緒緒 論論.21.1 選題目的和意義.21.2 夾具的發(fā)展趨勢.21.3 本課題主要討論的問題.3第二章第二章 夾具設計概論夾具設計概論.42.1 機床夾具概述.42.2 銑床夾具的分類.82.3 銑床常用夾具的結構.82.4 銑床夾具的設計特點.82.5 定位與誤差分析.10第三章第三章 銑床夾具設計銑床夾具設計.153.1 零件結構與設計要求的分析.153.2 定位方案.153.3 夾緊方案.173.4 對刀方案.223.5 夾具體

12、與定位鍵.233.6 夾具的形位公差和技術要求.233.7 夾具精度分析.24結束語結束語.26致謝致謝.27參考文獻參考文獻.28附錄附錄 1 1 夾具裝配圖夾具裝配圖.29附錄附錄 2 2 夾具零件圖夾具零件圖.312第一章第一章 緒緒 論論1.1 選題目的和意義在機械制造過程中，用來固定加工對象，使其占有正確的位置，以便接受施工、檢測的裝置都可統(tǒng)稱為“夾具” 。廣義的說，夾具是一種保證產品質量并便利和加速工藝過程的一種工藝裝備。夾具以其數(shù)量和在生產中的地位來說， “機床夾具”最重要。機床夾具為機床的一種輔助設備，用它來準確地確定工件與刀具的相對位置，即將工件定位及加緊，已完成加工所需要的

13、相對運動。所以機床夾具是用以使工件定位和加緊的附加裝置。機械制造離不開金屬切削機床，對于切削機床，機床夾具是保證機械加工質量、提高生產效率、降低生產成本、減輕勞動強度、降低對工人技術的過高要求、實現(xiàn)生產過程自動化不可或缺的重要工藝裝備之一。雖然各種數(shù)控機床和加工中心等，高度智能化的加工設備已經在我國各個生產單位已被廣泛使用，但是，在大部分情況下都還以普通專用機床為主要生產設備。因此，根據(jù)我國機械行業(yè)規(guī)?；魉a線生產的現(xiàn)狀，設計一款專用銑床夾具來滿足生產綱領高效、大批量的要求，是對機械設計從業(yè)人員的基本要求。我們必須掌握對銑床夾具的設計方法和設計思路，將其應用到實際生產中，從中不斷提高自己對

14、所學理論知識的認識與運用能力。1.2 夾具的發(fā)展趨勢1.2.1 機床夾具的現(xiàn)狀國際生產研究協(xié)會的統(tǒng)計表明，目前中、小批多品種生產的工件品種已占工件種類總數(shù)的 85左右?，F(xiàn)代生產要求企業(yè)所制造的產品品種經常更新?lián)Q代，以適應市場的需求與競爭。然而，一般企業(yè)都仍習慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具，一般在具有中等生產能力的工廠里，約擁有數(shù)千甚至近萬套專用夾具；另一方面，在多品種生產的企業(yè)中，每隔 34 年就要更新 5080左右專用夾具，而夾具的實際磨損量僅為 1020左右。特別是近年來，數(shù)控機床、加工中心、成組技術、柔性制造系統(tǒng)（FMS）等新加工技術的應用，對機床夾具提出了如下新的要求：1）能迅速地裝備新產

15、品的投產，以縮短生產準備周期，降低生產成本；2）能裝夾一組具有相似性特征的工件；3）能適用于精密加工的高精度機床夾具；4）能適用于各種現(xiàn)代化制造技術的新型機床夾具；5）采用以液壓站等為動力源的高效夾緊裝置，以進一步減輕勞動強度和提高勞動生產率；6）提高機床夾具的標準化程度。1.2.2 現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向主要表現(xiàn)為標準化、精密化、高效化和柔性化等四3個方面。1）標準化 機床夾具的標準化與通用化是相互聯(lián)系的兩個方面。目前我國已有夾具零件及部件的國家標準：GB/T2148T225991 以及各類通用夾具、組合夾具標準等。機床夾具的標準化，有利于夾具的商品化生產，有利于縮短生

16、產準備周期，降低生產總成本。2）精密化 隨著機械產品精度的日益提高，勢必相應提高了對夾具的精度要求。精密化夾具的結構類型很多，例如用于精密分度的多齒盤，其分度精度可達0.1；用于精密車削的高精度三爪自定心卡盤，其定心精度為 5m。3）高效化 高效化夾具主要用來減少工件加工的基本時間和輔助時間，以提高勞動生產率，減輕工人的勞動強度。常見的高效化夾具有自動化夾具、高速化夾具和具有夾緊力裝置的夾具等。例如，在銑床上使用電動虎鉗裝夾工件，效率可提高 5 倍左右；在車床上使用高速三爪自定心卡盤，可保證卡爪在試驗轉速為9000r/min 的條件下仍能牢固地夾緊工件，從而使切削速度大幅度提高。目前，除了在生

17、產流水線、自動線配置相應的高效、自動化夾具外，在數(shù)控機床上，尤其在加工中心上出現(xiàn)了各種自動裝夾工件的夾具以及自動更換夾具的裝置，充分發(fā)揮了數(shù)控機床的效率。4）柔性化 機床夾具的柔性化與機床的柔性化相似，它是指機床夾具通過調整、組合等方式，以適應工藝可變因素的能力。工藝的可變因素主要有：工序特征、生產批量、工件的形狀和尺寸等。具有柔性化特征的新型夾具種類主要有：組合夾具、通用可調夾具、成組夾具、模塊化夾具、數(shù)控夾具等。為適應現(xiàn)代機械工業(yè)多品種、中小批量生產的需要，擴大夾具的柔性化程度，改變專用夾具的不可拆結構為可拆結構，發(fā)展可調夾具結構，將是當前夾具發(fā)展的主要方向。1.3 本課題主要討論的問題本

18、文主要介紹了設計銑床夾具的的一般思想和方法。所給零件為一矩形工件，有形狀和位置公差的要求，所以對夾具的精度度有較高的要求。并且，要求在立式升降臺銑床上加工，所以夾具的設計要符合銑床夾具的特性。在對夾具設計任務書進行分析后，明確設計的要求和意圖；然后對原始資料（零件圖、技術要求等）進行分析，然后提出具體的定位、夾緊、對刀方案，并進行精度分析；最后繪制出夾具的零件圖及總裝圖，完成設計論文的撰寫。4第二章第二章 夾具設計概論夾具設計概論2.1 機床夾具概述2.1.1 機床夾具的概述機床夾具：完成裝夾的工藝設備稱為機床夾具。機床夾具是在機械制造過程中，用來固定加工對象，使之占有正確的位置，以接受加工或

19、檢測并保證加工要求的機床附加裝置，簡稱為夾具。機床夾具的主要功能:在機床上加工工件的時候，必須用夾具裝好夾牢所要加工工件。工件在機床上加工時，為保證加工精度和提高生產率，必須使工件在機床上相對刀具占有正確的位置，這一過程稱為定位。將工件夾緊，就是對工件施加作用力，使之在已經定好的位置上將工件可靠地夾緊，這一過程稱為夾緊。從定位到夾緊的全過程，稱為裝夾。機床夾具的主要功能就是完成工件的裝夾工作。工件的裝夾方法有找正裝夾法和夾具裝夾法兩種。2.1.2 機床夾具的分類機床夾具的種類很多，形狀千差萬別。為了設計、制造和管理的方便，往往按某一屬性進行分類。1.按夾具的通用特性分類按這一分類方法，常用的夾

20、具有通用夾具、專用夾具、可調夾具、組合夾具和自動線夾具等五大類。它反映夾具在不同生產類型中的通用特性，因此是選擇夾具的主要依據(jù)。（1）通用夾具 通用夾具是指結構、尺寸已規(guī)格化，且具有一定通用性的夾具，如三爪自定心卡盤、四爪單動卡盤、臺虎鉗、萬能分度頭、中心架、電磁吸盤等。其特點是適用性強、不需調整或稍加調整即可裝夾一定形狀范圍內的各種工件。采用這類夾具可縮短生產準備周期，減少夾具品種，從而降低生產成本。其缺點是夾具的加工精度不高，生產率也較低，且較難裝夾形狀復雜的工件，故適用于單件小批量生產中。（2）專用夾具 專用夾具是針對某一工件的某一工序的加工要求而專門設計和制造的夾具。其特點是針對性極強

21、，沒有通用性。在產品相對穩(wěn)定、批量較大的生產中，常用各種專用夾具，可獲得較高的生產率和加工精度。專用夾具的設計制造周期較長，隨著現(xiàn)代多品種及中、小批生產的發(fā)展，專用夾具在適應性和經濟性等方面已產生許多問題。（3）可調夾具 可調夾具是針對通用夾具和專用夾具的缺陷而發(fā)展起來的一類新型夾具。對不同類型和尺寸的工件，只需調整或更換原來夾具上的個別定位元件和夾緊元件便可使用?？烧{夾具在多品種、小批量生產中得到廣泛應用。（4）組合夾具 組合夾具是一種模塊化的夾具，并已商品化。標準的模塊元件具有較高精度和耐磨性，可組裝成各種夾具，夾具用畢即可拆卸，留待組裝5新的夾具。由于使用組合夾具可縮短生產準備周期，元件

22、能重復多次使用，并具有可減少專用夾具數(shù)量等優(yōu)點；因此組合夾具在單件、中小批多品種生產和數(shù)控加工中，是一種較經濟的夾具。（5）自動線夾具 自動線夾具一般分為兩種：一種為固定式夾具，它與專用夾具相似；另一種為隨行夾具，使用中夾具隨著工件一起運動，并將工件沿著自動線從一個工位移至下一個工位進行加工。2.按夾具使用的機床分類這是專用夾具設計所用的分類方法。按使用的機床分類，可把夾具分為車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、磨床夾具、齒輪機床夾具、數(shù)控機床夾具。圖圖 2.1 可調心三抓卡盤可調心三抓卡盤圖圖 2.2 銑床夾具銑床夾具62.1.3 機床夾具的組成雖然機床夾具的種類繁多，但它們的工作原理基

23、本上是相同的。將各類夾具中，作用相同的結構或元件加以概括，可得出夾具一般所共有的以下幾個組成部分，這些組成部分既相互獨立又相互聯(lián)系。1.定位支承元件定位支承元件的作用是確定工件在夾具中的正確位置并支承工件，是夾具的主要功能元件之一。定位支承元件的定位精度直接影響工件加工的精度。有支承釘，支承板等。2.夾緊裝置夾緊元件的作用是將工件壓緊夾牢，并保證在加工過程中工件的正確位置不變，有壓緊螺釘三抓卡盤等。圖圖 2.3 帶手柄壓緊螺釘帶手柄壓緊螺釘 3.連接定向元件這種元件用于將夾具與機床連接并確定夾具對機床主軸、工作臺或導軌的相互位置。有定向鍵等。圖圖 2.4 定位鍵定位鍵 左視圖缺線條左視圖缺線條

24、4.對刀元件或導向元件 這些元件的作用是保證工件加工表面與刀具之間的正確位置。用于確定刀具7在加工前正確位置的元件稱為對刀元件，用于確定刀具位置并引導刀具進行加工的元件稱為導向元件。 圖圖 2.5 對刀塊對刀塊5.其它裝置或元件 根據(jù)加工需要，有些夾具上還設有分度裝置、靠模裝置、上下料裝置、工件頂出機構、電動扳手和平衡塊等，以及標準化了的其它聯(lián)接元件。6.夾具體 夾具體是夾具的基體骨架，用來配置、安裝各夾具元件使之組成一整體。常用的夾具體為鑄件結構、鍛造結構、焊接結構和裝配結構，形狀有回轉體形和底座形等形狀。上述各組成部分中，定位元件、夾緊裝置、夾具體是夾具的基本組成部分。 圖圖 2.6 夾具

25、體的結構夾具體的結構2.1.4 夾具設計的要求 (1)保證工件加工的各項技術要求 要求正確確定定位方案,夾緊方案,正確確定刀具的導向方式,合理制定夾具的技術要求.必要時要進行誤差分析與計算. (2)具有較高的生產效率和較低的制造成本 為提高生產效率,應盡量采用多件夾緊,聯(lián)動夾緊等高效夾具,但結構應盡量簡單,造價要低廉.8 (3)盡量選用標準化零部件 盡量選用標準夾具元件和標準件,這樣可以縮短夾具的設計制造周期,提高夾具設計質量和降低夾具制造成本. (4)夾具操作方便安全,（應是頓號）省力 為便于操作,操作手柄一般應放在右邊或前面;為便于夾緊工件,操縱夾緊件的手柄或扳手在操作范圍內應有足夠的活動

26、空間;為減輕工人勞動強度,在條件允許的情況下,應盡量采用氣動,液壓等機械化夾緊裝置.(5)夾具應具有良好的結構工藝性 所設計的夾具應便于制造,檢驗,裝配, （應是頓號）調整和維修.2.2 銑床夾具的分類銑床夾具按使用范圍，可分為通用銑夾具、專用銑夾具和組合銑夾具三類。按工件在銑床上加工的運動特點，可分為直線進給夾具、圓周進給夾具、沿曲線進給夾具（如仿形裝置）三類。還可按自動化程度和夾緊動力源的不同（如氣動、電動、液壓）以及裝夾工件數(shù)量的多少（如單件、雙件、多件）等進行分類。其中，最常用的分類方法是按通用、專用和組合進行分類。2.3 銑床常用夾具的結構銑床常用的通用夾具主要有平口虎鉗，它主要用于

27、裝夾長方形工件，也可用于裝夾圓柱形工件。機用平口虎鉗是通過虎鉗體固定在機床上。固定鉗口和鉗口鐵起垂直定位作用，虎鉗體上的導軌平面起水平定位作用?；顒幼?、螺母、絲桿（及方頭的）和緊固螺釘可作為夾緊元件?；剞D底座和定位鍵分別起角度分度和夾具定位作用。 圖圖 2.7 機用平口虎鉗機用平口虎鉗2.4 銑床夾具的設計特點銑床夾具與其它機床夾具的不同之處在于：它是通過定位鍵在機床上定位，用對刀裝置決定銑刀相對于夾具的位置。92.4.1.銑床夾具的安裝 夾具在銑床工作臺上的定位,由裝在夾具體底部的兩個定位鍵 2 實現(xiàn).銑床夾具在銑床工作臺上的安裝位置，直接影響被加工表面的位置精度，因而在設計時必須考慮其安裝

28、方法，一般是在夾具底座下面裝兩個定位鍵。定位鍵的結構尺寸已標準化，應按銑床工作臺的 T 形槽尺寸選定，它和夾具底座以及工作臺 T 形槽的配合為 H7/h6、H8/h8。兩定位鍵的距離應力求最大，以利提高安裝精度。圖圖 2.8 銑床夾具上的定位鍵銑床夾具上的定位鍵定位鍵安裝在夾具體底面的縱向槽中,一個夾具一般要配置兩個定位鍵.銑床夾具底座定位鍵與銑床工作臺 T 型槽的配合連接，再用 T 形螺栓和墊圈、螺母將夾具體緊固在工作臺上，所以在夾具體上還需要提供兩個穿 T 形螺栓的耳座。如果夾具寬度較大時，可在同側設置兩個耳座，兩耳座的距離要和銑床工作臺兩個T 形槽間的距離一致。 圖圖 2.9 銑床銑床

29、T 形槽導軌形槽導軌 定位鍵102.4.2 銑床夾具的對刀 銑床夾具在工作臺上安裝好了以后，還要調整銑刀對夾具的相對位置，以便于進行定距加工。為了使刀具與工件被加工表面的相對位置能迅速而正確地對準，在夾具上可以采用對刀裝置。對刀裝置是由對刀塊和塞尺等組成，其結構尺寸已標準化。各種對刀塊的結構，可以根據(jù)工件的具體加工要求進行選擇。由于銑削時切削力較大，振動也大，夾具體應有足夠的強度和剛度，還應盡可能降低夾具的重心，工件待加工表面應盡可能靠近工作臺，以提高夾具的穩(wěn)定性，通常夾具體的高寬比 H/B11.25 為宜。2.5 定位與誤差分析2.5.1 工件定位的基本原理1.自由度的概念由剛體運動學可知，

30、一個自由剛體，在空間有且僅有六個自由度。工件在空間的位置是任意的，即它既能沿 Ox、Oy、Oz 三個坐標軸動，稱為移動自由度，分別表示為 ；又能繞 Ox、Oy、Oz 三個坐標軸轉動，稱為轉動自由度，分別表示為 。（a）矩形工件）矩形工件 (b)圓柱形工件圓柱形工件 圖圖 2.10 工件的六個自由度工件的六個自由度2.六點定位原理如果要使一個自由剛體在空間有一個確定的位置，就必須設置相應的六個約束，分別限制剛體的六個運動自由度。在討論工件的定位時，工件就是我們所指的自由剛體。如果工件的六個自由度都加以限制了，工件在空間的位置也就完全被確定下來了。因此，定位實質上就是限制工件的自由度。分析工件定位

31、時，通常是用一個支承點限制工件的一個自由度。用合理設置的六個支承點，限制工件的六個自由度，使工件在夾具中的位置完全確定，這就是六點定位原則。zyx、zyx、11 圖圖 2.11 工件的定位分析工件的定位分析關于六點定位原則的幾個主要問題：（1）定位支承點是定位元件抽象而來的。在夾具的實際結構中，定位支承點是通過具體的定位元件體現(xiàn)的，即支承點不一定用點或銷的頂端，而常用面或線來代替。根據(jù)數(shù)學概念可知，兩個點決定一條直線，三個點決定一個平面，即一條直線可以代替兩個支承點，一個平面可代替三個支承點。在具體應用時，還可用窄長的平面（條形支承）代替直線，用較小的平面來替代點。（2）定位支承點與工件定位基

32、準面始終保持接觸，才能起到限制自由度的作用。（3）分析定位支承點的定位作用時，不考慮力的影響。工件的某一自由度被限制，是指工件在某個坐標方向有了確定的位置，并不是指工件在受到使其脫離定位支承點的外力時不能運動。使工件在外力作用下不能運動，要靠夾緊裝置來完成。2.5.2 常用定位元件及選用工件在夾具中要想獲得正確定位，首先應正確選擇定位基準，其次是選擇合適的定位元件。工件定位時，工件定位基準和夾具的定位元件接觸形成定位副，以實現(xiàn)工件的六點定位。1.對定位元件的基本要求（1）限位基面應有足夠的精度。定位元件具有足夠的精度，才能保證工件的定位精度。（2）限位基面應有較好的耐磨性。由于定位元件的工作表

33、面經常與工件接觸和磨擦，容易磨損，為此要求定位元件限位表面的耐磨性要好，以保持夾具的使用壽命和定位精度。（3）支承元件應有足夠的強度和剛度。定位元件在加工過程中，受工件重力、夾緊力和切削力的作用，因此要求定位元件應有足夠的剛度和強度，避免使用中變形和損壞。（4）定位元件應有較好的工藝性。定位元件應力求結構簡單、合理，便于制造、裝配和更換。（5）定位元件應便于清除切屑。定位元件的結構和工作表面形狀應有利于12清除切屑，以防切屑嵌入夾具內影響加工和定位精度。3.常用定位元件的選用 常用定位元件選用時，應按工件定位基準面和定位元件的結構特點進行選擇。（1）工件以平面定位 1）以面積較小的已經加工的基

34、準平面定位時，選用平頭支承釘，以基準面粗糙不平或毛坯面定位時，選用圓頭支承釘，側面定位時，可選用網狀支承釘。2）以面積較大、平面度精度較高的基準平面定位時，選用支承板定位元件，用于側面定位時，可選用不帶斜槽的支承板，通常盡可能選用帶斜槽的支承板，以利清除切屑。3）以毛坯面，階梯平面和環(huán)形平面作基準平面定位時，選用自位支承作定位元件。但須注意，自位支承雖有兩個或三個支承點，由于自位和浮動作用只能作為一個支承點。4）以毛坯面作為基準平面，調節(jié)時可按定位面質量和面積大小分別選用可調支承作定位元件。5）當工件定位基準面需要提高定位剛度、穩(wěn)定性和可靠性時，可選用輔助支承作輔助定位元件，但須注意，輔助支承

35、不起限制工件自由度的作用，且每次加工均需重新調整支承點高度，支承位置應選在有利工件承受夾緊力和切削力的地方。圖圖 2.12 定位支承釘定位支承釘 圖圖 2.13 支承板支承板2.5.3 工件的誤差分析六點定位原則解決了消除工件自由度的問題，即解決了工件在夾具中位置13“定與不定”的問題。但是，由于一批工件逐個在夾具中定位時，各個工件所占據(jù)的位置不完全一致，即出現(xiàn)工件位置定得“準與不準”的問題。如果工件在夾具中所占據(jù)的位置不準確，加工后各工件的加工尺寸必然大小不一，形成誤差。這種只與工件定位有關的誤差稱為定位誤差，用 D 表示。在工件的加工過程中，產生誤差的因素很多，定位誤差僅是加工誤差的一部分

36、，為了保證加工精度，一般限定定位誤差不超過工件加工公差 T 的 1/51/3。即： D(1/51/3)T （2-1）式中：D定位誤差，單位為 mm；T 工件的加工誤差，單位為 mm。2.5.4 定位誤差產生的原因工件逐個在夾具中定位時，各個工件的位置不一致的原因主要是基準不重合，而基準不重合又分為兩種情況：一是定位基準與限位基準不重合，產生的基準位移誤差；二是定位基準與設計基準不重合，產生的基準不重合誤差。2.5.5 誤差分類1.基準位移誤差 Y由于定位副的制造誤差或定位副配合間所導致的定位基準在加工尺寸方向上最大位置變動量，稱為基準位移誤差，用 Y 表示。不同的定位方式，基準位移誤差的計算方

37、式也不同。如果工件內孔直徑與心軸外圓直徑做成完全一致，作無間隙配合，即孔的中心線與軸的中心線位置重合，則不存在因定位引起的誤差。但實際上，如圖所示，心軸和工件內孔都有制造誤差。于是工件套在心軸上必然會有間隙，孔的中心線與軸的中心線位置不重合，導致這批工件的加工尺寸 H 中附加了工件定位基準變動誤差，其變動量即為最大配合間隙。基準位移誤差的方向是任意的。減小定位配合間隙，即可減小基準位移誤差Y 值，以提高定位精度。2.基準不重合誤差 B加工尺寸的設計基準是外圓柱面的母線時，定位基準是工件圓柱孔的中心線。這種由于設計基準與定位基準不重合所導致的工序基準在加工尺寸方向上的最大位置變動量，稱為基準不重

38、合誤差，用 B 表示。此時除定位基準位移誤差外，還有基準不重合誤差。 當定位基準與設計基準不重合時便產生基準不重合誤差。因此選擇定位基準時應盡量與設計基準相重合。當被加工工件的工藝過程確定以后，各工序的工序尺寸也就隨之而定，此時在工藝文件上，設計基準便轉化為工序基準。設計夾具時，應當使定位基準與工序基準重合。當定位基準與工序基準不重合時，也將產生基準不重合誤差，其大小對于定位基準與工序基準之間尺寸的公差，用B表示。工序基準與定位基準之間的尺寸就稱為定位尺寸。14第三章第三章 銑床夾具設計銑床夾具設計3.1 零件結構與設計要求的分析所給零件需要批量生產，要求設計銑槽工序用的銑床夾具，根據(jù)工藝規(guī)程

39、，在銑槽之前其它各表面均已加工好。本工序的加工要求是：除精度為 0.02 的對稱公差外，還要求保證槽側面與 B 面及槽底面與 A 面的平行度。該槽既要保證尺寸精度，又要保證位置精度，需要設計專用夾具來進行加工才能實現(xiàn)。設計任務指出該夾具是在立式升降臺銑床上的專用夾具，所以，必須熟悉銑床的加工特點及其夾具的特點，從而做到有的放矢。該零件為矩形結構，在選擇定位支承及夾緊件時，應首先考慮平面類夾具組件。該零件雖然結構簡單，單精度及公差要求高，所以夾具的設計要控制其精度滿足零件的設計要求。圖圖 3.1 零件圖零件圖銑床夾具與其它機床夾具的不同之處在于：它是通過定位鍵在機床上定位，用對刀裝置決定銑刀相對

40、于夾具的位置。銑削加工屬斷續(xù)切削,易產生振動,銑床夾具的受力部件要有足夠的強度和剛度,夾緊機構所提供的夾緊力應足夠大,且要求有較好的自鎖性能.對刀塊和定位鍵是銑床夾具的特有元件.對刀塊是用來確定銑刀相對于夾具定位元件位置關系的;定位鍵是用來確定夾具相對于機床位置關系的. 初步方案為：用支承釘與支承板定位，由夾緊螺釘和雙向壓板組成的螺旋壓板機構將工件壓緊在支承板和支承釘上.采用直角對刀塊對刀。夾具在銑床 T 形槽工作臺上的定位,由裝在夾具體底部的兩個定位鍵來實現(xiàn).3.2 定位方案3.2.1 六點定位原理當工件在不受任何條件約束時，其位置是任意的不確定的。設工件為一理想的鋼體，并以一個空間直角坐標

41、作為參照來觀察鋼體的位置變動。由理論力學可知，在空間處于自由狀態(tài)的鋼體，具有六個自由度，即沿著 X、Y、Z 三個坐標軸15的移動和繞著這三個坐標軸的轉動，如圖所示。用 X、Y、Z 和 X、Y、Z 分別表示沿三個坐標軸的移動和繞著這三個坐標軸轉動的自由度。六個自由度是工件在空間位置不確定的最高程度。定位的任務，就是要限制工件的自由度。在夾具中，用分別適當?shù)呐c工件接觸的六個支撐點，來限制工件六個自由度的原理，稱為六點定位原理。3.2.2 應用定位原理幾種情況（1）完全定位 工件的六個自由度全部被限制，它在夾具中只有唯一的位置，稱為完全定位。（2）部分定位工件定位時，并非所有情況下都必須使工件完全定

42、位。在滿足加工要求的條件下，少于六個支撐點的定位稱為部分定位。在滿足加工要求的前提下，采用部分定位可簡化定位裝置，在生產中應用很多。如工件裝夾在電磁吸盤上磨削平面只需限制三個自由度。（3）過定位（重復定位）幾個定位支撐點重復限制一個自由度，稱為過定位。1）一般情況下，應該避免使用過定位。通常，過定位的結果將使工件的定位精度受到影響，定位不確定可使工件（或定位件）產生變形，所以在一般情況下，過定位是應該避免的。2）過定位亦可合理應用雖然工件在夾具中定位，通常要避免產生“過定位” ，但是在某些條件下，合理地采用“過定位” ，反而可以獲得良好的效果。這對剛性弱而精度高的航空、儀表類工件更為顯著。工件

43、本身剛性和支承剛性的加強，是提高加工質量和生產率的有效措施，生產中常有應用。大家都熟知車削長軸時的安裝情況，長軸工件的一端裝入三爪卡盤中，另一端用尾架尖支撐。這就是個“過定位”的定位方式。只要事先能對工件上諸定位基準和機床（夾具）有關的形位誤差從嚴控制，過定位的弊端就可以免除。由于工件的支撐剛性得以加強，尾架的扶持有助于實現(xiàn)穩(wěn)定，可靠的定位，所以工件安裝方便，加工質量和效率也大為提高。3.2.3 確定要限制的自由度按照零件的結構特點及銑削特點可知，銑槽時應限制所給零件的六個自由度，即采用完全定位方案。這樣才能使工件在機床上的位置確定，加工精度也就有了保證。3.2.4 定位方案選擇有定位基本原則

44、知，應盡可能使定位基準與零件的設計基準重合，這樣才能保證做到定位誤差最小化的要求。所以根據(jù)零件的三個設計尺寸：、2.0030 16、可以確定出零件的定位方案。定位元件選擇平面類定位件:側2.0050 2.0055 面都用 3 個平面支承釘.底面用兩個不帶槽的支承板。1016A12015A定位方案如圖 3.2 所示： 圖圖 3.2 銑夾具的定位方案銑夾具的定位方案3.2.5 定位誤差分析本夾具要保證槽側面與 B 面的距離及平行度誤差，其它要求未注公差，因此只需計算上述兩項加工要求的定位誤：注意：各段段首縮進兩個漢字工件以平面定位,夾具上相應的定位元件是支承釘或支承板,工件定位面的平面度誤差和定位

45、元件的平面度誤差都會產生定位誤差.當用已加工平面作定位基面時,此項誤差甚小,一般可忽略不計.加工的定位誤差 ：采用 所示定位方案時，（1）基準位移誤差：有由于零件面與定位支承面為平面接觸，不考慮支承件的制造誤差，則基準位移誤差為零。 （2）基準不重合誤差：對于尺寸300.02mm，B 面既是工序基準，又是定位基準，故基準不重合誤差為零。同樣地，尺寸 550.02mm、500.02mm 基準不重合誤差均為零。因此，加工尺寸沒有定位誤差。故此定位方案可行。3.3 夾緊方案在機械加工過程中，工件會受到切削力、離心力、慣性力等的作用。為了保證在這些外力作用下，工件仍能在夾具中保持已由定位元件所確定的加

46、工位置，而不致發(fā)生振動和位移，在夾具結構中必須設置一定的夾緊裝置將工件可靠地夾牢。工件定位后將工件固定并使其在加工過程中保持定位位置不變的裝置，稱為夾緊裝置。夾緊裝置的設計和選擇是否合理，將直接影響工件的加工質量和生產率。從夾緊的要求及夾具的工藝性考慮，采用夾緊螺釘和雙向壓板組成的螺旋壓板機構，將工件壓緊在支承板和支承釘上的夾緊方案，能夠滿足設計需要是一種普遍的夾緊方案.（圖的前面應有引用說明，不能突然來個圖）支撐釘支撐板17圖圖 3.3 夾緊裝置夾緊裝置3.3.1 夾緊裝置的組成夾緊裝置的組成由以下三部分組成。（1）動力源裝置 它是產生夾緊作用力的裝置。分為手動夾緊和機動夾緊兩種，手動夾緊的

47、力源來自人力。為了改善勞動條件和提高生產率，目前在大批量生產中均采用機動夾緊。機動夾緊的力源來自氣動、液壓、氣液聯(lián)動、電磁、真空等動力夾緊裝置。由于本次設計工件工藝簡單，考慮到設計的經濟性，所以選擇手動動力加緊。（2）傳力機構 它是介于動力源和夾緊元件之間傳遞動力的機構。傳力機構的作用是：改變作用力的方向；改變作用力的大??；具有一定的自鎖性能，以便在夾緊力一旦消失后，仍能保證整個夾緊系統(tǒng)處于可靠的夾緊狀態(tài)，這一點在手動夾緊時尤為重。本次設計采用帶自鎖功能的螺旋夾緊機構，采用螺旋裝置直接夾緊或與其他元件組合實現(xiàn)夾緊的機構,統(tǒng)稱螺旋夾緊機構.螺旋夾緊機構結構簡單,容易制造.由于螺旋升角小,螺旋夾緊

48、機構的自鎖性能好,夾緊力和夾緊行程都較大,在手動夾具上應用較多.螺旋夾緊機構可以看作是繞在圓柱表面上的斜面,將它展開就相當于一個斜楔. 螺旋夾緊機構螺釘頭部直接壓緊工件表面.這種結構在使用時容易壓壞工件表面,而且擰動螺釘時容易使工件產生轉動,破壞工件的定位,一般應用較少.在螺桿的頭部通過活動壓塊與工件表面接觸,擰螺桿時,壓塊不隨螺桿轉動,故不會帶動工件轉動;用壓塊壓工件,由于承壓面積大,故不會壓壞工件表面; 根據(jù)工件夾緊的原則，除施加夾緊力外，還應在零件上表面處增加一夾緊力。故用夾緊螺釘與雙向壓板組合的夾緊機構，使結構緊湊，操作方便。另外，為保證工件在 Z 方向上的夾緊，有添加了雙向壓板，與螺

49、旋夾緊機構結合使用。（3）夾緊元件 它是直接與工件接觸完成夾緊作用的最終執(zhí)行元件。壓塊壓緊螺釘雙向壓板銷軸18圖圖 3.4 壓緊螺釘壓緊螺釘 圖圖 3.5 壓塊壓塊 圖圖 3.6 螺旋夾緊機構螺旋夾緊機構 3.3.2 夾緊裝置的設計原則在夾緊工件的過程中，夾緊作用的效果會直接影響工件的加工精度、表面粗糙度以及生產效率。因此，設計夾緊裝置應遵循以下原則：（1）工件不移動原則:夾緊過程中，應不改變工件定位后所占據(jù)的正確位置。（2）工件不變形原則：夾緊力的大小要適當，既要保證夾緊可靠，又應使工件在夾緊力的作用下不致產生加工精度所不允許的變形。（3）工件不振動原則：對剛性較差的工件，或者進行斷續(xù)切削，

50、以及不宜采用氣缸直接壓緊的情況，應提高支承元件和夾緊元件的剛性，并使夾緊部位靠近加工表面，以避免工件和夾緊系統(tǒng)的振動。（4）安全可靠原則:夾緊傳力機構應有足夠的夾緊行程，手動夾緊要有自鎖性能，以保證夾緊可靠。（5）經濟實用原則:夾緊裝置的自動化和復雜程度應與生產綱領相適應，在保證生產效率的前提下，其結構應力求簡單，便于制造、維修，工藝性能好；操作方便、省力，使用性能好。3.3.3 夾緊力三要素設計夾緊裝置時，夾緊力的確定包括夾緊力的方向、作用點和大小三個要素。1.夾緊力的方向夾緊力的方向與工件定位的基本配置情況，以及工件所受外力的作用方向等有關。選擇時必須遵守以下準則：（1）夾緊力的方向應有助

51、于定位穩(wěn)定，且主夾緊力應朝向主要定位基面。（2）夾緊力的方向應有利于減小夾緊力，以減小工件的變形、減輕勞動強19度。（3）夾緊力的方向應是工件剛性較好的方向。2.夾緊力的作用點合理選擇夾緊力作用點必須遵守以下準則：（1）夾緊力的作用點應落在定位元件的支承范圍內，應盡可能使夾緊點與支承點對應，使夾緊力作用在支承上。如夾緊力作用在支承面范圍之外，會使工件傾斜或移動，夾緊時將破壞工件的定位。（2）夾緊力的作用點應選在工件剛性較好的部位。這對剛度較差的工件尤其重要，如將作用點由中間的單點改成兩旁的兩點夾緊，可使變形大為減小，并且夾緊更加可靠。（3）夾緊力的作用點應盡量靠近加工表面，以防止工件產生振動和

52、變形，提高定位的穩(wěn)定性和可靠性。3.夾緊力的大小夾緊力的大小，對于保證定位穩(wěn)定、夾緊可靠，確定夾緊裝置的結構尺寸，都有著密切的關系。夾緊力的大小要適當。夾緊力過小則夾緊不牢靠，在加工過程中工件可能發(fā)生位移而破壞定位，其結果輕則影響加工質量，重則造成工件報廢甚至發(fā)生安全事故。夾緊力過大會使工件變形，也會對加工質量不利。當采用估算法確定夾緊力的大小時，為簡化計算，通常將夾具和工件看成一個剛性系統(tǒng)。根據(jù)工件所受切削力、夾緊力（大型工件應考慮重力、慣性力等）的作用情況，找出加工過程中對夾緊最不利的狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力，最后再乘以安全系數(shù)作為實際所需夾緊力，即 F = （3-wFK 1）

53、 式中 F實際所需夾緊力，單位為 N； 在一定條件下，由靜力平衡算出的理論夾緊力，單位為 N；wF K安全系數(shù)，粗略計算時，粗加工取 K2.53，精加工取K1.52。夾緊力三要素的確定，實際是一個綜合性問題。必須全面考慮工件結構特點、工藝方法、定位元件的結構和布置等多種因素，才能最后確定并具體設計出較為理想的夾緊裝置。4.夾緊力的計算：（1）銑削力的計算參照現(xiàn)代機床夾具設計表 420 得銑削力的計算公式： （公式pzppwBzKdfaCF86.072.086.02.3）參數(shù)的選?。恒娤髁?（N） wF銑刀系數(shù) =669pC銑削深度 =0.3mm （切削用量：F=300mm/min S=1000

54、r/min）pa20每齒進給盡量 =0.075mm （立銑刀齒數(shù)：4）zf銑刀直徑 d=20mm銑削寬度 B=20mm銑刀齒數(shù) z=4修正系數(shù) （工件屈服應力）85. 0)736/(8 . 0bpK600b綜上，計算得：銑削力 。NFw200 （2）夾緊力的計算 由于銑削時，會產生各種不能確定的分力，而由公式計算出來的只是合力。只有當銑削力的合力集中在一個方向時，對夾緊力的要求是最高的，即需要的夾緊力最大。所以由工程實際的安全角度考慮，認為總銑削力與夾緊力反向。由公式 F = 可計算出實際所需夾緊力，由靜力平衡知理論夾緊力的大小等wFK 于銑削力。現(xiàn)在計算安全系數(shù) K 的值。 由現(xiàn)代機床夾具設

55、計表 421 得安全系數(shù) K 的計算公式為： （公式36543210KKKKKKKK2.4）參數(shù)的選?。?基本安全系數(shù) 加工性質 5 . 10K11K刀具鈍化程度 切削特點 5 . 12K13K穩(wěn)定性 手柄位置 3 . 14K15K工件與支撐面接觸情況 16K所以實際所需夾緊力為：F = =600N。wFK 3.3.4 減小夾緊變形的措施1.增加輔助支承和輔助夾緊點 若高支座可采用增加一個輔助支承點及輔助夾緊力，就可以使工件獲得滿意的夾緊狀態(tài)。2.分散著力點 用一塊活動壓板將夾緊力的著力點分散成兩個或四個，從而改變著力點的位置，減少著力點的壓力，獲得減少夾緊變形的效果。3.增加壓緊件接觸面積

56、在壓板下增加墊環(huán)，使夾緊力通過剛性好的墊環(huán)均勻地作用在薄壁工件上，避免工件局部壓陷。4.利用對稱變形 加工薄壁套筒時，采用加寬卡爪，如果夾緊力較大，仍有可能發(fā)生較大的變形。因此，在精加工時，除減小夾緊力外，夾具的夾緊設計，應保證工件能產生均勻的對稱變形，以便獲得變形量的統(tǒng)計平均值，通過調整刀具適當消除部分變形量，也可以達到所要求的加工精度。21 圖圖 3.7 工件的夾緊工件的夾緊3.4 對刀方案銑床夾具在工作臺上安裝好了以后，還要調整銑刀對夾具的相對位置，以便于進行定距加工。夾具對刀的方法通常有三種： 單件試切法。 沒建工一批工件，安裝調整一次夾具，刀具相對元件定位面的理想位置都是通過試切數(shù)個工件來對刀的。 用樣件或對刀裝置對刀。這種方法只在制造樣件和調整對刀裝置時才需要試切一些工件，而在每次安裝使用夾具時，并不需要再試切工件。顯然，這種方法最為方便。加工槽的銑刀需兩個方向對刀，故采用直角對刀塊進行對刀。直角對刀塊及對刀操作如圖:圖圖 3.8 對刀塊對刀塊 圖圖 3.9 對刀操作對刀操作對刀塊是銑床夾具的特有元件,其結構參數(shù)以標準化。 圖所示直角對刀塊是一種常見的對刀裝置，銑刀對刀用。查參考資料