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1、夹具设计3.1夹具的定义及分类在机械制造工业中，为了达到保证产品质量、改善劳动条件、提高劳动生产率及降低成本的目的，在工艺过程中，除机床等设备外，还大量使用着各种工艺装备。它包括夹具、模具、刀具、辅助工具及测量工具等。因此，广义地说，夹具是一种保证产品质量并便利和加速工艺过程的一种工艺装备。不同的夹具，其结构形式、工作情况、设计原则都不同，但就其数量和在生产中所占的地位来说，应以“机床夹具”为首。所谓机床夹具就是机床上所使用的一种辅助设备，用它来准确地确定工件与刀具的相对位置，即将工件进行定位及夹紧，以保证完成加工所需要的工件与机床的相对位置。所以机床夹具是用以使工件定位和夹紧的机床附加装置。
2、至于使刀具定位、夹紧并实现某种特定切削运动的辅助设备成为辅助工具，也成为刀具用的夹具。3.2设计机床夹具的方法和步骤机床夹具设计是工艺装备设计中的一个重要组成部分，是保证产品质量和提高劳动生产率的一项重要技术措施。在设计过程中，应深入生产实际，进行调查研究，吸取国内外的先进技术，制造出合理的设计方案，再进行具体设计。设计步骤如下：（1）深入生产实际调查研究在深入生产实际调查研究中，应当掌握以下面一些资料：工件图纸：详细阅读工件图纸，了解工件被加工表面的技术要求，该件在机械钟的位置和作用，以及装配中的特殊要求。工艺文件：了解工件的工艺过程，本工序的加工要求，工件已加工面及待加工面的状况，基准面选
3、择的情况，可用的机床设备的主要规格，与夹具连接部分的尺寸及切削用量等。夹具的结构形式应与工件批量大小相合应，做到经济合理。制造与使用夹具的情况，有无通用零部件可供选用；工厂有无压缩空气站；制造和使用夹具的工人的技术状况等。（2）确定工件的定位方法和刀具的导向方式工件在夹具中的地位应符合定位原理，合理地设置定位件和导向件时，应尽量采用通用标准。（3）确定工件的加紧方式和设计夹紧机构夹紧力的作用点和方向应符合夹紧原则。一般来说，手动夹紧时不必算出夹紧力的确切值，只有在机动夹紧时，才进行夹紧力计算，以便决定动力部件的尺寸。（4）确定夹具其他部分的结构形式如分度装置，对刀元件和夹具体等。（5）绘制夹具
4、总装配图在绘制总装配图时，尽量采用1：1比例，主视图应选取面对操作者的工作位置。绘图时，先用红线或双点划线画出工件的轮廓和主要表面，如定位表面、加紧表面和被加工表面等。其中，被加工表面用网纹线或粗实线画出加工余量。工件在夹具上可看成是一个假想的透明体，按定位元件、导向元件、夹紧机构、传动装置等顺序，画出具体结构，最后画夹具体，并在显眼的部位画出符号，以便标注夹具编号。（6）标注各部分主要尺寸、公差配合和技术要求（7）标注零件编号及编制零件明细表在标注零件编号时，标注件可直接标出国家标注代号。明细表要注明夹具名称、编号、序号、零件名称及材料、数量等。（8）绘制夹具零件图拆绘夹具零件图的顺序和绘制
5、夹具总装配图的顺序相同。3.3设计机床夹具时应注意的问题对机床夹具的基础要求是：工件定位正确，定位精度满足加工要求；工件夹紧牢固可靠；操作安全方便；成本低廉。为此，在设计机床夹具时，应注意以下一些问题：（1）定位精度工件在夹具中的定位精度，主要与定位基准是否与工序基准重合、定位基准的形式和精度、定位元件的形式和精度、定位元件的布置方式、定位基准与定位元件的配合状况等因素有关。这些因素所造成的误差，可以通过数学计算求得。在采用取提高定位精度的措施时，要注意到夹具制造上的可能性。在总的定位精度满足加工要求的条件下，不要过高的提高工作在夹具中的定位精度。夹具在机床上的定位精度，主要与夹具定位表面与机
6、床配合处的位置精度，夹具与机床连接处的配合间隙等因素有关。因此，提高夹具制造精度，减少配合间隙就能提高夹具在机床上的定位精度。如果定位精度要求很高，而通过提高夹具制造精度的措施已不可能或不合理时，应采用调整法或就地加工法解决，即在安装夹具时找正定位表面的准确位置，或在夹具安装后加工定位表面，使夹具在机床上获得高精度定位。刀具在夹具上的导向精度通常利用导向元件或对刀元件来保证。因此影响刀具在夹具上的导向精度的因素有：导套中心到定位元件的定位表面的位置精度、刀具与导套的间隙、导套底面到工件顶面的距离等。导向误差可通过数学计算求得。对刀的精度取决于对刀元件的位置精度和对刀技巧。夹具中，当两个或两个以
7、上定位元件限制同一自由度时，将产生过定位现象。定位基准的形位误差较大时，过定位将造成不良影响。夹具中出现过定位时，可通过撤消多余定位元件，使多余定元件失去重复限制自由度能力，增加过定位元件与定位基准的配合间隙等办法来解决。（2） 夹紧方式选择夹紧方式时，要注意以下几点：夹紧力应通过或靠近主要支承点所组成的平面内；夹紧力应通过或靠近主要支承点，或在支承点所组成的平面内；夹紧力应靠近切削部位，并在工件刚性较好的部位；夹紧力应垂直主要定位基准，以避免因夹紧破坏工件原有的定位状态；夹紧必须可靠，但夹紧力不可过大，以免工件或夹具产生过大变形。为防止工件变形，可采用多点夹紧或宽爪夹紧，以降低单位面积的夹紧
8、力，或在工件刚性薄弱部位，安放适当的辅助支承。（3） 结构设计夹紧机构既要可靠，又要和生产纲领相适应，这样才能符合多、快、好、省的原则。大批生产中使用的夹具和中小批生产中使用的夹具，在结构上应有所区别。在大批生产中，既要解决工件的质量问题，又要解决工件的产量问题。因此，在设计夹具时，应采用高效、省力的夹具结构。在中小批生产中，采用夹具的主要目的是保证加工质量和扩大机床的工艺性能，以及便于多品种生产等。因此，对夹具机构的要求，主要是精度和通用性，效率问题比较次要。所以应尽量采用各种形式的通用夹具、可调夹具和组合夹具等配以适当的专用附件，以满足生产要求。在设计专用夹具时，要充分采用通用部件及标准元
9、件，以提高夹具标准化程度。（4） 夹具结构的刚度和强度夹具的零部件应有足够的刚度和强度。特别是加工精度要求较高，或加工中切削力较大时更应注意。若刚度和强大不足，夹具在使用中会产生较大变形或损坏，从而影响加工精度。（5）夹具与机床和刀具的位置关系夹具与机床、刀具的位置关系极为密切。除了联系尺寸与配合关系正确外，还要检查夹具的轮廓尺寸是否与机床相适应。对于回转夹具，应按其回转时的空间关系来检查是否与机床发生干涉。另外，还应注意刀杆、刀架与夹具运动部分是否协调。所以，在设计夹具时，要充分掌握机床和夹具的有关资料，必要时应做实际测量。（6）操作使用安全夹具应保证操作方便、实用安全。夹具的旋转部分应注意
10、平衡和有防护装置。对于排削和冷却液的流向等问题。（7）结构的工艺夹具上与定位有关的尺寸及形状位置，都有较高的精度要求。并且，一般是在装配时通过测量、找正或直接加工而获得的。因此，在实际夹具结构时，必须充分考虑其工艺性，以保证夹具零件在加工和装配时能便于加工、测量和找正。同时还应考虑便于维修等问题。3.4夹具零部件的选择3.4.1定位元件我设计的夹具是精镗连杆小头孔的夹具。为保证大头孔与小头孔的平行度、大头孔与端面的垂直度，并且为了保证大头孔余量均匀，采用固定V块（左边蓝色部分）限制X轴和Y轴方向的移动，活动V块（右边蓝色部分）与固定V块共同限制Z轴方向的转动。并在连杆下端采用类似支撑板（小头孔
11、下的定位套套在底座孔内，呈青铜色；大头孔下的定位套也套在底座孔内，呈黄铜色）的平面定位，以限制Z轴方向的移动及和X轴和Y轴方向的转动。共限制工件的6个自由度，实现完全定位。同时，为了防止过定位的产生，需限制右端活动V块的厚度。为减少工序数目，缩短工艺规程，简化生产计划和生产组织工作，并为了减少工件装卡次数，保证各加工表面间的位置精度，而采取工序集中。 如图3-1所示： 图3-13.4.2夹紧装置为保证夹紧力的方向垂直于主要定位表面，以保护定位，从而保证加工表面间的位置精度，可用一种特殊的夹紧机构即固定V块（左边蓝色部分）与活动V块（右边蓝色部分）联合进行夹紧：活动V块被限定在夹具体（金色部分）
12、与翻槽（橘黄色部分）之间。其中，夹具体不仅通过其中的螺旋部分夹紧连杆，而且通过它和翻槽来确定活动V块的移动精度，从而保证正确定位。它使工件在被夹紧的过程中同时实现定位和夹紧两种作用。其中左侧的固定V块通过销钉和螺钉固定而起定位作用；右侧的活动V块通过螺旋传动来推动V块而实现夹紧，并由夹具体和翻槽保证其运动精度。工件夹紧后，利用螺旋夹紧机构的自锁性，即使不再对其施加外力，活动V块仍能将工件夹紧。如图3-2所示图3-23.4.3 夹具体夹具体是用来将夹具各个部分连接成为一个整体的元件，它是夹具上最大的和最复杂的元件。在它上面要安装定位元件、夹紧装置、刀具引导件以及其它各种装置和元件。此外在本体上还
13、应有夹具在机床上安装用的定位部分，以保证夹具在机床上获得所需的相对位置。夹具体也是承受负荷最大的元件，承受着工作时的切削力、夹紧力和惯性力。在钻削过程中，为了保证钻孔的位置精度和在一定程度上提高钻头刚度，要使用钻模套（图示黑色部分），并由定位元件对其进行定位（图示不锈钢色部分）。对夹具本体的一般要求主要有下列几点：（1） 足够的刚度和强度由于夹具体承受的负荷最大，故需要足够的刚度和强度以保证质量。（2） 较轻的重量在大型夹具中，为了减轻夹具体的重量，可以使用轻合金，如铝合金；也可以在承力大的地方用加强筋，在不受力的地方制成中空的，或设置减轻孔去掉不必要的金属。（3） 安装要稳定夹具体在机床或工
14、作台上安装要稳定，这一点对不固定在机床或工作台上的夹具更为重要。夹具越高，定位地面应越大。另外，为保证与机床工作台良好接触和定位稳定，夹具体定位底面应适当挖空。（4） 工艺性要好因为夹具体是单件生产，一般都是利用通用机床和万能机床进行加工和测量的，因此，要求形状简单，结构紧凑，具有良好工艺性，这是对夹具体的一条重要要求。（5） 便于清理切削和脏物为了便于维护夹具的清洁和防止锈蚀，对于铸造本体的非加工表面应涂以润滑油，对钢制的夹具体表面可以进行氧化处理。（6） 保证使用安全一般的夹具本体的外表面转角要倒圆，在使用中要经常翻转的夹具，应在本体上装以便于操作的手柄。图 3-3是夹具及夹具体的三维图。
15、其材料是HT200。图3-3总 结 时间真快，转眼间一个月的课程设计就要结束了，这一个月又使我收获了很多，使我受益匪浅。在此次课程设计之前也有做过课程设计，若说之前的设计是为了让我们对某一门课程有了更深刻的掌握，让我们把其中一门课程用于实践，那么这次的课程设计就是对我们所学所有专业知识的综合应用。也是对更好的做毕业设计打下良好的基础。根据以往的课程设计的经验，这次的课程设计我严格按照任务书上制定的任务每天按时完成，但还是遇到了相当大的困难，以往的设计给定具体的任务，而这次是给定题目让你自己去创新去完成，这在一开始让我手足无措，很是迷茫，不过在老师的解说与细心指导之下，我们有了一定的方向，老师给我们介绍了一些相关的书，让我们认真查阅资料，看着一本本厚厚的书我又犯难了，不过经过认真的思考后，我下定决心好好干一番，这是我大学生活中最后一次的课程设计，这之后不久我将离开校园，我要为我的大学生活画上圆满的句号，有了这层认识我开始认真的做了起来。在这次做设计的过程中我比以往都要认真，这是一次很好的锻炼，给了我自主设计的机会，设计的过程中用到了很多所学的知识，让我对学过的只是有了更好的理解，把以前学懂的但没有用于实践的用于实践当中，把以前不太理解的东西好好的在学了一遍，让我真真体会到了我大学中所学的东西有很多。设计不光让我更加了解所学的知识，也对我的毕业设计及以
