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1、西安工业大学继续教育学院毕业（设计）论文1前言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。机床夹具被广泛应用于机械制造业中。大量专用机床夹具的采用为大批大量生产提供了必要的条件。机床夹具是组成工艺系统的一个环节，是影响加工质量的重要因素。一般情况下，使用机床夹具能稳定地保证产品质量，而不必过高的要求工人的技术等级。先进高效的机床夹具不仅能减轻工人劳动强度，提高生产率，甚至能使生产过程实现自动化。随着汽车、内燃机、摩托车、轴承等行业的规模化发展，对机床夹具的设计与制造不断提出新的课题。深入研究机床夹具设计的
2、理论和改进机床夹具的结构，无疑具有巨大的经济意义。机床夹具设计一般包括结构设计和精度设计两个方面。而人们通常习惯侧重于结构设计而忽视精度设计。关于机床夹具的结构设计，不仅有大量的资料可供参考，而且还不断从其它学科吸收新的成果而向前发展。诸如液性塑料夹具；各种弹性膜片式夹具；真空夹紧夹具；感应分度夹具等等。关于机床夹具的精度设计，随着零件加工精度的提高，也日益受到人们的重视。人们逐渐认识到，机床夹具设计工作应围绕精度设计这个中心来进行。没有合理的精度设计不仅会给夹具制造带来困难，甚至会使制造出的夹具不能保证工件的加工精度。因此，迫切需要全面的研究机床夹具的设计、制造、使用诸方面的定量关系；研究工
3、件精度和夹具设计精度之间的合理联系。机床夹具设计是用途极广的一门专业学科，熟悉它的内容和方法，对从事机械制造方面的工程技术人员来说是十分必要的。毕业设计是我们在学习阶段的最后一个重要环节，要求我们能综合运用大学四年所学的专业知识和理论知识，结合实际，独立解决本专业一般问题,树立为生产服务，扎实肯干，一丝不苟的工作作风，为将来在机械方面工作打下良好的基础。荐于夹具的重要性,同时也为了培养我们综合设计地能力，进一步培养我们西安工业大学继续教育学院毕业（设计）论文2科学的思维方式和正确的设计思维，提高我们发现问题、分析问题、解决问题的实际能力，我们选用了邵阳汽车发动机厂产品 4110 发动机飞轮壳作
4、为毕业课题，对其加工过程的工艺，每一道工序的工装夹具进行设计。一般来说,夹具设计必须满足下列要求：1. 保证工件加工的各项技术要求要求正确确定定位方案、夹紧方案，正确确定刀具的导向方式，合理制定夹具的技术要求，必要时要进行误差分析与计算；2.具有较高的生产效率和较低的制造成本为提高生产效率，应尽量采用多件夹紧、联动夹紧等高效夹具，但结构应尽量简单，造价要低廉；3.尽量选用标准化零部件尽量选用标准夹具元件和标准件，这样可以缩短夹具的设计制造周期，提高夹具设计质量和降低夹具制造成本；4.夹具操作方便安全、省力为便于操作，操作手柄一般应放在右边或前面；为便于夹紧工件，操纵夹紧件的手柄或扳手在操作范围
5、内应有足够的活动空间；为减轻工人的劳动强度，在条件允许的情况下，应尽量采用气动、液压等机械化夹紧装置；5.夹具应具有良好的结构工艺性所设计的夹具应便于制造、检验、装配、调整和维修。经过设计和讨论，终于圆满地完成了设计任务。本次设计就是围绕以上五点要求,按照一般步骤来设计的，力求结构合理，计算准确，经济可靠。但是由于本人实践经验的欠缺和知识的局限性，设计过程中难免出现一些错误，该夹具的实际工作情况及可用性还有待于实践的检验，敬请各位领导，老师，同学提出宝贵意见和见解，本人在此表示由衷的感谢！西安工业大学继续教育学院毕业（设计）论文31 机床夹具的概述机床夹具是机械加工工艺系统的一个重要组成部分。
6、为保证工件某工序的加工要求，必须使工件在机床上相对刀具的切削或成形运动处于准确的相对位置。当用夹具装夹加工一批工件时，是通过夹具来实现这一要求的。而要实现这一要求，又必须满足三个条件：一批工件在夹具中占有正确的加工位置；夹具装夹在机床上的准确位置；刀具相对夹具的准确位置。这里涉及了三层关系：零件相对夹具，夹具相对于机床，零件相对于机床。工件的最终精度是由零件相对于机床获得的。所以“定位”也涉及到三层关系：工件在夹具上的定位，夹具相对于机床的定位，而工件相对于机床的定位是间接通 过夹具来保证的。工件定位以后必须通过一定的装置产生夹紧力把工件固定，使工件保持在准确定位的位置上，否则，在加工过程中因
7、受切削力，惯性力等力的作用而发生位置变化或引起振动，破坏了原来的准 确定位，无法保证加工要求。这种产生夹紧力的装置便是夹紧装置。11 机床夹具的概念：（1）机床夹具按专门化程度分类,可分为: 1）通用夹具 通用夹具是指已经标准化的，在一定范围内可用于加工不同工件的夹具。例如，车床上三爪卡盘和四爪单动卡盘，铣床上的平口钳、分度头和回转工作台等。这类夹具一般由专业工厂生产，常作为机床附件提供给用户。其特点是适应性广，生产效率低，主要适用于单件、小批量的生产中。 2）专用夹具 西安工业大学继续教育学院毕业（设计）论文4专用夹具是指专为某一工件的某道工序而专门设计的夹具。其特点是结构紧凑，操作迅速、方
8、便、省力，可以保证较高的加工精度和生产效率，但设计制造周期较长、制造费用也较高。当产品变更时，夹具将由于无法再使用而报废。只适用于产品固定且批量较大的生产中。 3）通用可调夹具和成组夹具 其特点是夹具的部分元件可以更换，部分装置可以调整，以适应不同零件的加工。用于相似零件的成组加工所用的夹具，称为成组夹具。通用可调夹具与成组夹具相比，加工对象不很明确，适用范围更广一些。 4）组合夹具 组合夹具是指按零件的加工要求，由一套事先制造好的标准元件和部件组装而成的夹具。由专业厂家制造，其特点是灵活多变，万能性强，制造周期短、元件能反复使用，特别适用于新产品的试制和单件小批生产。 5）随行夹具 随行夹具
9、是一种在自动线上使用的夹具。该夹具既要起到装夹工件的作用，又要与工件成为一体沿着自动线从一个工位移到下一个工位，进行不同工序的加工。 本次设计的即为钻飞轮壳前端面孔而专门设计的专用夹具。（2）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。本次设计的为钻床夹具。 （3）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。考虑到夹紧力与切销力方向相同，
10、本次采用手动夹紧。12 钻床夹具的组成钻床夹具通常由以下几部分组成： (1)定位元件 西安工业大学继续教育学院毕业（设计）论文5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。如图 1-1 中的定位销 2 等；(2)夹紧装置 用于夹紧工件，在切削时使工件在夹具中保持既定位置。图 1-1 中的夹紧螺母 1；(3)对刀、引导元件或装置 这些元件的作用是保证工件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，如对刀块。用于确定刀具位置并导引刀具进行加工的元件，称为导引元件。如图 1-1 中的快换钻套、固定钻
11、套 4、5 等；(4)连接元件使夹具与机床相连接的元件，保证机床与夹具之间的相互位置关系。 (5)夹具体 用于连接或固定夹具上各元件及装置，使其成为一个整体的基础件。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。如图 1-1 中的夹具体 3。(6)其它元件及装置 有些夹具根据工件的加工要求，要有分度机构，铣床夹具还要有定位键等。西安工业大学继续教育学院毕业（设计）论文6图 1-1 钻模外形图13 钻模及钻模板形式的选择本次设计的是一个钻床夹具，加工用的机床为 Z3025 摇臂钻床。钻床夹具最明显的特点是设有引导钻头的钻套，钻套安装在钻模板上，习惯上将钻床夹具称为“钻模”,主要用
12、于加工孔及螺纹。它主要由钻套、钻模板、定位及夹紧装置夹具体组成。其主要类型有以下几种。（1）固定式钻模 在使用中，这类钻模在机床上的位置固定不动，而且加工精度较高，主要用于立式钻床上加工直径较大的单孔或摇臂钻床加工平行孔系。（2）回转式钻模 这类钻模上有分度装置，因此可以在工件上加工出若干个绕轴线分布的轴向或径向孔系。（3）翻转式钻模 主要用于加工小型工件不同表面上的孔，孔径小于810mm。它可以减少安装次数，提高被加工孔的位置精度。其结构较简单，加工钻模一般手工进行翻转，所以夹具及工件应小于 10 kg 为宜。西安工业大学继续教育学院毕业（设计）论文7（4）覆盖式钻模 这种钻模的钻模板是可卸
13、的，可以直接利用工件的定位基准定位并装夹在工件上，结构简单，装卸方便，比其它形式完善的夹具经济，适用于成批生产。（5）滑柱式钻模 滑柱式钻模是带有升降钻模板的通用可调夹具。这种钻模有结构简单、操作方便、动作迅速、制造周期短的优点，生产中应用较广。在本次设计中，根据工件特点及加工要求，我所选用的是覆盖式钻模。常见的钻模板有固定式、铰链式、可卸式、悬挂式等四种结构形式。可卸式钻模板具有以下特点：（1）适用于中批量生产中在钻孔后继续进行其它工序或大型工件的局部加工；（2）它由两个定位套与夹具体上相对应的二个定位销（其中一个通常是菱形的）准确定位，并在结构上采取措施，防止钻模板装错方向；（3）覆盖式可
14、卸钻模板定位部分直接安装在工件的定位部分，或钻模体的定位件上，然后进行夹紧；（4）钻模板应尽量轻，以不超过 8Kg 为宜，以减轻操作者的劳动强度，对尺寸大的钻模板可用铝合金铸件。根据工件的特点，本次设计我采用的就是可卸式钻模板，采用一面两孔的定位方式。在钻模板的外形特征上，我设计了两种形式的钻模，最后经过比较选择了第二种形式，因为在加工过程中，每加工一个工件，钻模板就要取下来一次，选用第二种结构即能满足各种要求，又结构更简单，更能减轻工作者的负担。其比较示意图如下图 1-2 所示：西安工业大学继续教育学院毕业（设计）论文8图 1-2 两种钻模板形式西安工业大学继续教育学院毕业（设计）论文92
15、工件定位方案的确定2.1 工件定位要则(1)选择合理的定位基准1)定位基准必须与工艺基准重合,并尽量与设计基准重合,以减小定位误差,获得最大加工允差,降低夹具制造精度。当定位基准和工艺基准或设计基准不重合时，需进行必要的加工尺寸及其允差的换算。2）应选择工件上最大的平面，最长的圆柱面或圆柱轴线为定位基准，以提高定位精度，并使定位稳定、可靠。3）在选择定位元件时，要防止出现在超定位现象。4）在工件各加工工序中，力求采用同一基准，以避免因基准更换而降低工件各表面相互位置的准确度。5）当铸、锻件以毛坯面作为第一道工序的基准时，应选用比较光整的表面作基准面，避开冒口、浇口或分型面等凸起不平整的部位。（
16、2）限制工件的自由度一个自由的物体，它对三个相互垂直的坐标系来说，有六个可活动可能性，其中三种是移动，三种是转动。习惯上把这种活动的可能性称为自由度，因此空间任一自由物体共有 6 个自由度，物体的 6 个自由度分别为：沿 X 轴移动，以 x表示；沿 Y 轴移动，以 表示；沿 Z 轴移动，以 表示；沿 X 方向的旋转，以yz表示；沿 Y 方向的旋转，以 表示；沿 Z 方向的旋转，以 表示。若要使物xz体在某个方向有确定的位置，就必须限制该方向的自由度，所以要使工件在空处于相对固定的位置，就必须对六个自由度加以限制，限制的方法就是用相当于六个支承点的定位元件与工件的定位基准面接触。这种用正确分布的 6 个支承点来限制工件的 6 个自由度，使工件在夹具中得到正确位置的规律，称为六西安工业大学继续教育学院毕业（设计）论文10点定位原理。（3）对定位元件的要求1）工件定位基准与定位元件接触或配合后，能限制住必须由其限制的工件的自由度；2）由其产生的定位误差最小；3）
