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1、I河北能源职业技术学院机电工程 系 机械设计与制造 专业 11 级毕业设计（论文）毕业设计（论文）题目题目：机床夹具的设计：机床夹具的设计 与制造与制造姓名 学号 2011580100248指导教师（签名） 2013 年 12 月 22 日河北能源职业技术学院毕业设计（论文)诚 信 承 诺 书II摘摘 要要我国社会主义现代化要求机械制造工业为国民经济各部门的技术进步、技术改造提供先进、高效的技术装备，它首先要为我国正在发展的产业包括农业、重工业、轻工业以及其它产业提供质量优良、技术先进的技术装备，同时还要为新材料、新能源、机械工程等新技术的生产和应用提供基础装备。本论文是结合目前实际生产中，通
2、用夹具不能满足生产要求，用通用夹具装夹工件效率低、劳动强度大、加工质量不高，而且往往需要增加划线工序，而专门设计的一种铣床夹具，主要包括夹具的定位方案，夹紧方案、对刀方案，夹具体与定位键的设计及加工精度等方面的分析。该夹具具有良好的加工精度，针对性强，主要用于拔叉零件铣槽工序的加工。本夹本人慎重承诺：我所撰写的设计（论文） 基于专用型的车床夹具设计是在 老师的指导下自主完成。毕业论文（设计）的研究成果归属学校所有。学生(签名)： 2013 年 12 月 22 日III具具有夹紧力装置，具备现代车床夹具所要求的高效化和精密化的特点，可以有效的减少工件加工的基本时间和辅助时间，大大提高了劳动生产力
3、，有效地减轻了工人的劳动强度。本夹具能在加工常规零件的时候使质量进一步提升，并降低劳动强度，能在保证产品质量加工精度的同时批量生产，从而降低生产成本。从而夹具的使用在某种程度上提高实际生产中企业的效益 。因而对夹具知识的认识和学习，在今天显的优为重要起来。 关键词： 定位装置，夹紧力，欠定位，过定位目目 录录摘 要 .II目 录 .III1 车床夹具概论 .1（1）车床夹具及其功用 .1（2）工件的定位 .5（3）定位误差分析 .9（4）工件的组合定位 .122 工件的夹紧 .14（1）夹紧装置的组成及其设计原则 .15(2)确定夹紧力的基本原则 .16(3)夹紧机构的设计要求 .193 铣床
4、夹具设计 .39(1) 定位方案 .40（2）夹紧方案 .43（3）对刀方案 .43（4）夹具体与定位键 .44（5）夹具精度分析 .46（6）夹具总图上的尺寸、公差和技术要求 .47致 谢 .29参考文献 .3001 车床夹具概论1.11.1 车床夹具及其功用车床夹具及其功用1.1.11.1.1 车床夹具的概述车床夹具的概述定位：工件在车床上加工时，为保证加工精度和提高生产率，必须使工件在车床上相对刀具占有正确的位置，这个过程称为定位。夹紧：为克服切削过程中工件受外力的作用而破坏定位，必须对工件施加夹紧力，这个过程称为夹紧。装夹：定位和加紧综合称为装夹。车床夹具：完成装夹的工艺设备称为车床夹
5、具。车床夹具是在机械制造过程中，用来固定加工对象，使之占有正确的位置，以接受加工或检测并保证加工要求的车床附加装置，简称为夹具。车床夹具的主要功能:在车床上加工工件的时候，必须用夹具装好夹牢所要加工工件。将工件装好，就是在车床上确定工件相对于刀具的正确位置，这一过程称为定位。将工件夹紧，就是对工件施加作用力，使之在已经定好的位置上将工件可靠地夹紧，这一过程称为夹紧。从定位到夹紧的全过程，称为装夹。车床夹具的主要功能就是完成工件的装夹工作。工件的装夹方法有找正装夹法和夹具装夹法两种。找正装夹方法是以工件的有关表面或专门划出的线痕作为找正依据，用划针或指示表进行找正，将工件正确定位，然后将工件夹紧
6、，进行加工。这种方法安装简单，不需专门设备，但精度不高，生产率低，因此多用于单件、小批量生产。夹具装夹方法是靠夹具将工件定位、夹紧，以保证工件相对于刀具、车床的正确位置夹具装夹工件的特点：1）工件在夹具中的正确定位，是通过工件上的定位基准面与夹具上的定位元件相接触而实现的。因此，不再需要找正便可将工件夹紧。2）由于夹具预先在车床上已调整好位置（也有在加工过程中再进行找正的） ，因此，工件通过夹具对于车床也就占有了正确的位置。3）通过夹具上的对刀装置，保证了工件加工表面相对于刀具的正确1位置。4）装夹基本上不受工人技术水平的影响，能比较容易和稳定地保证加工精度。5）装夹迅速、方便，能减轻劳动强度
7、，显著地减少辅助时间，提高劳动生产率。6）能扩大车床的工艺范围。如镗削图机体上的阶梯孔，若没有卧式镗床和专用设备，可设计一夹具在车床上加工。1.1.21.1.2 车床夹具的分类车床夹具的分类车床夹具的种类很多，形状千差万别。为了设计、制造和管理的方便，往往按某一属性进行分类。1.按夹具的通用特性分类按这一分类方法，常用的夹具有通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合夹具和自动线夹具等五大类。它反映夹具在不同生产类型中的通用特性，因此是选择夹具的主要依据。（1）通用夹具 通用夹具是指结构、尺寸已规格化，且具有一定通用性的夹具，如三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘、台虎钳、万能分度头、中心架、电磁吸盘等。其特
8、点是适用性强、不需调整或稍加调整即可装夹一定形状范围内的各种工件。采用这类夹具可缩短生产准备周期，减少夹具品种，从而降低生产成本。其缺点是夹具的加工精度不高，生产率也较低，且较难装夹形状复杂的工件，故适用于单件小批量生产中。（2）专用夹具 专用夹具是针对某一工件的某一工序的加工要求而专门设计和制造的夹具。其特点是针对性极强，没有通用性。在产品相对稳定、批量较大的生产中，常用各种专用夹具，可获得较高的生产率和加工精度。专用夹具的设计制造周期较长，随着现代多品种及中、小批生产的发展，专用夹具在适应性和经济性等方面已产生许多问题。（3）可调夹具 可调夹具是针对通用夹具和专用夹具的缺陷而发展起来的一类
9、新型夹具。对不同类型和尺寸的工件，只需调整或更换原来夹具上的个别定位元件和夹紧元件便可使用。可调夹具在多品种、小批量生产中得到广泛应用。2（4）组合夹具 组合夹具是一种模块化的夹具，并已商品化。标准的模块元件具有较高精度和耐磨性，可组装成各种夹具，夹具用毕即可拆卸，留待组装新的夹具。由于使用组合夹具可缩短生产准备周期，元件能重复多次使用，并具有可减少专用夹具数量等优点；因此组合夹具在单件、中小批多品种生产和数控加工中，是一种较经济的夹具。（5）自动线夹具 自动线夹具一般分为两种：一种为固定式夹具，它与专用夹具相似；另一种为随行夹具，使用中夹具随着工件一起运动，并将工件沿着自动线从一个工位移至下
10、一个工位进行加工。2.按夹具使用的车床分类这是专用夹具设计所用的分类方法。按使用的车床分类，可把夹具分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮车床夹具、数控车床夹具。1.1.31.1.3 车床夹具的组成车床夹具的组成虽然车床夹具的种类繁多，但它们的工作原理基本上是相同的。将各类夹具中，作用相同的结构或元件加以概括，可得出夹具一般所共有的以下几个组成部分，这些组成部分既相互独立又相互联系。1.定位支承元件定位支承元件的作用是确定工件在夹具中的正确位置并支承工件，是夹具的主要功能元件之一。定位支承元件的定位精度直接影响工件加工的精度。2.夹紧装置夹紧元件的作用是将工件压紧夹牢，并保
11、证在加工过程中工件的正确位置不变。3.连接定向元件这种元件用于将夹具与车床连接并确定夹具对车床主轴、工作台或导轨的相互位置。4.对刀元件或导向元件 这些元件的作用是保证工件加工表面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，用于确定刀具位置并引导3刀具进行加工的元件称为导向元件。5.其它装置或元件 根据加工需要，有些夹具上还设有分度装置、靠模装置、上下料装置、工件顶出机构、电动扳手和平衡块等，以及标准化了的其它联接元件。6.夹具体 夹具体是夹具的基体骨架，用来配置、安装各夹具元件使之组成一整体。常用的夹具体为铸件结构、锻造结构、焊接结构和装配结构，形状有回转体形和底座
12、形等形状。上述各组成部分中，定位元件、夹紧装置、夹具体是夹具的基本组成部分。1.1.41.1.4 车床夹具发展方向车床夹具发展方向夹具最早出现在 18 世纪后期。随着科学技术的不断进步，夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。现代车床夹具的发展方向现代车床夹具的发展方向主要表现为标准化、精密化、高效化和柔性化等四个方面。（1）标准化 车床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。目前我国已有夹具零件及部件的国家标准：GB/T2148T225991 以及各类通用夹具、组合夹具标准等。车床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。（2）精密化 随着机械产
13、品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度要求。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达0.1“；用于精密车削的高精度三爪自定心卡盘，其定心精度为 5m。（3）高效化 高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。常见的高效化夹具有自动化夹具、高速化夹具和具有夹紧力装置的夹具等。例如，在铣床上使用电动虎钳装夹工件，效率可提高 5 倍左右；在车床上使用高速三爪自定心卡盘，可保证卡爪在试验转速为 9000r/min 的条件下仍能牢固地夹紧工件，4从而使切削速度大幅度提高。目前，除了在生产流水线、自动线配置相应的高效、自动化夹具外，在数控车床上，尤其在加工中心上出现了各种自动装夹工件的夹具以及自动更换夹具的装置，充分发挥了数控车床的效率。（4）柔性化 车床夹具的柔性化与车床的柔性化相似，它是指车床夹具通过调整、组合等方式，以适应工艺可变因素的能力。工艺的可变因素主要有：工序特
