钻床夹具毕业设计

钻床夹具毕业设计（共8篇）

钻床夹具毕业设计 篇1

徐州工业职业技术学院

毕业设计（论文）任务书

钻床夹具的设计

Drill Fixture Design

课题名称 钻床夹具的设计 课题性质

设计类

班 级 机械082 学生姓名 饶永可 学 号 810403017 指导教师

娄天祥

导师职称 讲师

一．选题意义及背景

在各种机床上加工零件都需要相应的夹具，本课题是针对一个特定的零件要在摇臂钻床上钻孔这道工序设计一套夹具。

二．毕业设计（论文）主要内容：

根据所给零件图的尺寸和结构，设计适用于这个零件的夹具。要求适用在摇臂钻床，钻出零件图中的6.5的孔。要求保证孔通过轴心，并保证轴向尺寸精度。

三．计划进度：

第8周 下发任务书，并查阅相关资料；

第9周，完成夹具的方案设计，并画出原理图；

第10-11周 完成装配图和零件图的设计，并写出论文草稿； 第12周 完善零件图和装配图，并完成论文； 第13周 答辩

四．毕业设计（论文）结束应提交的材料：

1、装配图和零件图

2、论文

指导教师 教研室主任

年 月 日

年 月

日

论文真实性承诺及指导教师声明

学生论文真实性承诺

本人郑重声明：所提交的作品是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，内容真实可靠，不存在抄袭、造假等学术不端行为。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。如被发现论文中存在抄袭、造假等学术不端行为，本人愿承担本声明的法律责任和一切后果。

毕业生签名：

日 期：

指导教师关于学生论文真实性审核的声明

本人郑重声明：已经对学生论文所涉及的内容进行严格审核，确定其内容均由学生在本人指导下取得，对他人论文及成果的引用已经明确注明，不存在抄袭等学术不端行为。

指导教师签名： 日 期：

摘要

在各种机床上加工零件都需要相应的夹具，本课题是针对一个特定的零件要在摇臂钻床上钻孔这道工序设计一套夹具。本工序是为圆柱工件加工φ6.5H9 的单孔,其结构是一个阶梯轴。

根据该工件的形状我们可以确定定位面是圆柱表面，因此选用V形块来作为其定位元件。夹紧时选用半圆压板和两螺栓的组合达到对工件夹紧的目的。在根据其精度要求确定钻模板的位置，因为该工件加工的是φ6.5H9单孔，所以据其精度要求可选用固定钻套来引导刀具对其进行孔加工。其连接元件用螺柱和螺钉对其进行部件的连接。由于是小批量生产，这里选用固定钻模，用来保证工件的加工精度。

我们在设计专用夹具时为了能满足工件的加工精度要求，考虑了合理的定位方案、合适的尺寸、公差和技术要求，并进行了必要的精度分析在工艺性方面使这种夹具的结构简单、合理、便于加工、装配、检验和维修。在使用性方面这种夹具的操作简便、省力、安全可靠，排屑也方便，必要时可设置排屑结构。通过对钻床夹具设计的制作，进一步巩固和所学基本知识并使所学知识得到综合运用。学会查阅和收集技术资料，提高运用计算机辅助设计的能力，树立正确的设计思想和严谨的工作作风。

关键字：固定钻套 定位元件 加工精度 连接元件

ABSTRACT In various machine processing components needs corresponding fixture, this topic is for a specific part in radial drill drilling this procedure designed a set of fixture.This process is for cylindrical workpieces processing phi 6.5 H9 single, its structure is a step axis.According to the workpiece shape can we establish positioning surface is cylindrical surface, therefore choose v-shaped blocks as its positioning components.Clamping choose when semicircle linking piece and two bolts of combination of clamping workpiece to the purpose.In according to its accuracy requirement determine drill template position, because the workpiece machining is phi 6.5 H9 pucker, so according to its accuracy requirement can choose fixed drilling sheath to guide tool for its hole processing.The connecting components with studs and bolts of its components of connection.Because be small batch production, here choose fixed drill modules, used to guarantee the workpiece machining accuracy.We design special jig to can satisfy the workpiece machining accuracy requirement, considering the reasonable positioning scheme, suitable dimension and tolerance and technical requirements, and through the necessary precision analysis in the aspects make this fixture simple and reasonable structure, convenient in processing, assembling, testing and maintenance.This fixture in use.it aspects to

operate, energy saving, safety, reliability, scraps discharge also convenient and, when necessary, set up scraps discharge structure.Through drilling fixture design manufacture, further consolidate and learn basic knowledge and knowledge to get comprehensively.Learn to access and collect technical data, by using computer aided design ability, establishing the correct design idea and the rigorous work style.Keywords: Fixed drilling sheath

positioning components processing precision

connected components

第一章 绪论

1.1钻床的发展趋势

钻床系指主要用钻头在工件上加工孔的机床。通常钻头旋转为主运动，钻头轴向移动为进给运动。钻床结构简单，加工精度相对较低，可钻通孔、盲孔，更换非凡刀具，可扩、锪孔，铰孔或进行攻丝等加工。钻床可分为下列类型：

(1)台式钻床：可安放在作业台上，主轴垂直布置的小型钻床。

(2)立式钻床：主轴箱和工作台安置在立柱上，主轴垂直布置的钻床。(3)摇臂钻床：摇臂可绕立柱回转、升降，通常主轴箱可在摇臂上作水平移动的钻床。它适用于大件和不同方位孔的加工。

(4)铣钻床：工作台可纵横向移动，钻轴垂直布置，能进行铣削的钻床。(5)深孔钻床：使用特制深孔钻头，工件旋转，钻削深孔的钻床。

(6)平端面中心孔钻床：切削轴类端面和用中心钻加工的中心孔钻床。(7)卧式钻床：主轴水平布置，主轴箱可垂直移动的钻床

钻床相关标准与其他金属切削机床相关标准大体相同，其专用标准有：GB6477.4-86《金属切削机床术语钻床》，GB2815-89、JB/T5763-91《钻床联接尺寸标准》，GB9461-88、JB/Z108-89《摇臂钻床参数及系列型谱标准》等，出口产品不得低于一等品。

主要生产厂家有：中捷友谊厂、沙市第一机床厂、宁夏大河机床厂、鲁南机床厂、保定钻床厂等。钻床主要出口日本、东南亚、欧、美、非洲及港、澳等30余个国家及地区。

1.2钻床夹具的概述

钻床夹具：用干各种钻床（镗床组合机床）上的夹具，又称钻模，镗模。主要目的保证孔的精度（位置）。要想对钻床夹具有深刻的了解，就要先知道钻床夹具的特点。1.2.1钻床夹具的特点

在一般钻床对工件进行空加工，多具一下特点: 首先是刀具本身的刚性比较差。钻床上所加工的空多为小尺寸的孔，其工序内容不外乎钻、扩、铰、锪或攻螺纹等加工，所以，刀具直径往往比较小，而轴向尺寸比较啊，刀具的刚性均较差。

其次是多刃刀的不对称，易造成空的形位公差。钻、扩、铰等孔加工刀具，多为多刃刀具，当刀刃分布不对称，或刀刃分布不对称，或刀刃长度不等，会造成被加工孔的制造误差，尤其是采用普通麻花钻钻孔，手工刃磨钻头所造成的两侧不对称，极易造成被加工孔的孔位偏移、孔径增大及孔轴线的弯曲和歪斜，严重影响孔的形状、位置精度。

再有就是普通麻花钻头起钻时，孔的精度极差。普通麻花钻轴向尺寸大，结构刚性差，加上钻心结构所形成的横刃，破坏定心，使钻尖运动布稳定，往往在起钻过程造成较大的孔位误差。在单件、小批量生产种中，往往要考操作工在起钻过程中不断地进行人工矫正控制孔位精度，而在大批生产中，则需依靠刀刃结构的改进和夹具对刀具的严格引导解决。

综合以上孔加工特点，钻床夹具的主要任务是解决好工件相对刀具的正确加工位置的严格控制问题。在大批量生产中，为有自傲解决钻头钻孔的精度不稳定的问题，多直接设置带有刀具引导的钻模板，对钻头进行正确引导和对孔位进行强制性限制。尤其是对箱体、盖板类工件的钻孔，往往要同时有多支钻头一次性钻出众多的孔，为保证加工孔隙的位置精度，一定要通过一块精确的模版，把多个孔位由引导限制好。这种用来正确引导钻头控制孔位精度的模版。专业化、高效生产中的钻床夹具，通常具有较精确的钻模版，以正确、快速地引导钻头控制孔位精度，这是钻床夹具的最主要的特点。所以，习惯上又把钻床夹具称为钻模。为防止钻刃破坏钻模板上引导孔的孔壁，多在引导孔中设置高硬度的钻套，以维持钻模板的孔系精度。

对钻床夹具的类型要有一定的认知。1.2.2钻床夹具的主要类型

钻床加工中对不同的加工工件所选着的夹具体液是不同的。因此根据经验人们总结了以下不同工件加工的主要夹具。它们主要是：

1.固定式：夹具与机床上位置固定不变，用于立钻，摇臂钻加工大件等 2.回转式：用于同一圆周上的孔系加工。它包括立轴、卧轴和斜轴回转三种基本型式。

3.移动式：钻模移动，用于加工同一表面上的多个孔中小型工件

4、翻转式：钻模板转动一定角度，用于加工不同表面上的孔，翻转点力，5、盖板式：没有夹具体，模板盖在工件上加工

6、滑柱式：升降钻模板的通用可调夹具 根据不同工件的加工，因此我们也要对钻模由工件的形状和加工要求进行选择。

1.2.3钻模类型选择

钻模类型多，在设计时，要根据工件的形状、重量、加工要求和批量来选型：被钻孔径>10mm，或加工精度较高时，宜用固定钻模。不同表面上的孔，总G<100N，中、小型工件，宜用翻转钻模。当分布在不同心圆周上的孔系，总G<150N，宜用回转式钻模。当G>150N,宜用固定钻模，在摇臂钻加工，量大时用立钻多轴加工。垂直度与孔间距要求不高时，用滑柱式钻模。若加工大件上的小孔时，宜用盖式钻模。

为了提高钻孔的精度，可以通过钻套来来引导刀具的位置，保证孔加工的精度。但由于加工工件的量大小和孔位置特殊，所以钻套也分为以下几种。

1.3.4钻套的选择

钻套和钻模板是钻床夹具的特殊元件。钻套的作用是确定被加工孔的位置和引导刀具加工，钻套装配在模板上，用钻套比不用钻套可减少50%以上的误 差。其结构尺寸已标准化：

1）固定钻套：配合H7/n6,H7/r6,结构简单，精度高，适用于单孔或小批生产。2）可换钻套：H7/g5,H7/g6，间隙配合装入衬套内，用螺钉固定

3）快换钻套：配合H7/g5,H7/g6,结构与上述不同，不用固定螺钉便可更换。适用于加工多，更换不同孔经的钻套。

上述钻套标准化。还有一种特殊故钻套。

4）特殊钻套：适用于工件结构形状和被加工孔的位置特殊

性，标准钻套不满足时用的钻套。

钻套的安装也是非常重要的，因此钻模板可以通过合理的设计将钻套定位安装，从而保证孔的加工位置。钻模板通常装配在夹具体或支架上，或与夹具上的其它元件相连接。常见的有如下几种类型： 1.3.5钻模板类型

A固定式钻模板：钻模板和夹具体或支架是用固定方法相连接，一般采用两个圆锥销和螺钉装配连接；对于简单的结构也可采用整体的铸造或焊接结构。

B铰链式钻模板： 当钻模板妨碍工件装卸等工作时，可用活动铰链把钻模板与夹具体相连接。

C可卸式钻模板

D悬挂式钻模板： 在立式钻床上采用多轴传动头进行平行孔系加工时，所用的钻模板就连接在传动箱上，并随机床主轴往复移动。这种钻模板简称为悬挂式钻模板

第二章 钻床夹具的设计过程

2.1工件本工序的加工要求分析

图2—1所示为工件图样

图2-1 工件图

2.1.1 零件本工序的加工要求分析

图1所示该零件属于轴类零件，结构比较简单。

钻φ6.5H9孔

本工序前已加工的表面有：(1)外径φ18H7及两端面；

(2)外径φ24g6及两端面。

本工序使用机床为 Z5125立钻。刀具为通用标准工具。

2.2钻床夹具的设计原理

2.2.1图2.2-1为按本工件设计的钻床夹具的原理图：

图2.2-1 钻床夹具原理图

1.螺钉M6X40 2.螺钉M4x30 3.螺母M4 4.双头螺栓M4 5.橡胶垫圈

6.半圆压板 7.固定钻套 8.钻模板 9.V形块

2.2.2拟定夹具的设计方案(1)确定夹具的类型

各类机床夹具均有多种不同的类型。钻床有固定式钻模、翻转式钻模、盖板式钻模和滑板式钻模等。

在立式钻床上加工直径不大于10mm的单孔或摇臂钻床上加工较大的平行孔系，或钻模重量超过15kg时，因钻穴扭矩较大以及人力移动费力，故钻模需固定在钻床上。这中加工一批工件时位置固定不动的钻模，成为固定式钻模。若结构上无独特的特点，则成为固定普通钻模。

在立式钻床上安装固定式钻模时，先安装在主轴上的刀具或心轴伸入钻套中，使钻模处于正确的位置，然后将其筋骨。因此这类钻模加工精度比较高。

因为工件是一个阶梯轴的圆柱体，本工序所加工的6.5H9单孔，单孔的位置在工件外径18g6的圆周上，单孔贯穿工件的轴线并与轴线垂直。因为加工孔径不，大工件重量轻、轮廓尺寸以及生产量为小批生产等原因，所以采用固定式钻模。

（2）拟定定位方案和定位元件的选择

1.定位元件

根据工件的特点其定位方案有两个：

1）图2.2-2为工件以较长圆柱面18g6在夹具长套筒中定位，长定位套对工

件提供了四点约束X、Y、X、Y，消除了两个移动不定度和两个转动不定

度。定位为挡销限制一个自由度Z，所以符合工件的定位要求。

2）工序基准为端面B及Φ24H7圆柱直线的轴线，按基准重合原则，选B面及Φ24H7圆柱为定位基准。定位方案如图2.2-3所示，长V形块与轴类工件成两条直线或四点接触，提供四点约束，消除两个移动不定度和两个转动自由度X、Y、X、Y，半圆压板限制四个自由度X、Z、Y、Z，故重复限制X、Y两个自由度。但由于Φ24.5H7圆柱的轴线与B面垂直度δ⊥=0.02mm,两者相等，Φ24.5H7（Φ24.5+0.020 0mm）和直径Φ24.5f6（Φ24.5-0.020-0.033mm）的最小配合间隙Xmin=0.02mm,两者相等，满足δ⊥

因为第一定位方案定位往往不太稳定工件外圆柱直径误差较大时，与定位套成单方向线接触，定位精度及定位质量很低。第二定位方案其结构简单，定位稳定、可靠，对中性好，可以得到良好的定位效果。因此选用第二方案对工件进行定位。

2.定位元件的选定

由工件可知其以外圆柱面作为定位表面，根据工件圆柱面的的完整程度及安装要求，夹具可以设置V形块、定位套、半圆套、外拨顶尖及各类自动定心装置等定位元件为工件提供空间位置依据。

V形块既能用于精定位基面，又能用于粗定位基面；能用于完整的圆柱面，也能用于局部圆柱面；而且具有对中性（使工件的定位基准总处在V形块的两限位基面的对称面内），活动V形块还可兼作夹紧元件。因此，当工件以外圆柱表面定位时，V形块是用的最多的定位元件。

定位套其内孔轴线是限位基准，内孔是限位基面。为了限制工件的沿轴向的自由度，常与端面联合定位。用端面作为主要限位面时，应控制套的长度，以免夹紧时工件产生的不允许的变形。定位套结构简单、容易制造，但定心精度不高，故只适用于精定位基面。

半圆套有两部分，下面的半圆套是定位元件，上面的半圆套起夹紧作用。这种定位方式主要用于大型轴类零件及不便于轴向装夹的零件。定位基面的精度不低于IT8-IT9,半圆套的最小直径应取工件定位基面的最大直径。

综上所诉，要加工的工件为以完整的圆柱面作为定位，需加工的孔在工件的轴线上。V形块对中性好，能使工件的定位基准轴线在V形块两斜面的对称平面上，而不受定位基准直径误差的影响，并且安装方便。可用于粗、精基准。

因此，采用V形块作为其定位元件。（3）确定夹紧方案

常用的夹紧机构有斜楔夹紧、螺旋夹紧、偏心夹紧、铰链夹紧等。

参考夹具资料，采用M4x20螺钉、橡胶垫圈、V形块和半圆压板以工件外圆柱表面为定位基准。把夹紧性能优良的螺旋与结构简单、灵活的各类压板相组合，可以得到较为理想的螺旋压板组合夹紧机构。有一些较典型的螺旋压板组合机

构。这些结构灵活的压板，都克服了螺旋夹紧动作较慢的缺点，使整个机构装夹的效率得以提高。所以，在实际中广泛应用。螺旋压板组合得到广泛的应用。螺旋压板组合机构是螺旋夹紧中又能够用最为普及的一个大类。因此为了考虑经济性和效率快捷，由于工件批量小，宜适简单的手动夹紧装置。因此采用螺旋夹紧机构，使工件装卸迅速、方便。

由于工件批量小，以用简单的会手动夹紧装置。加工工件为阶梯轴，而且两端长度大小不同，应选用较长的一端作为定位面，其定位基准面是V形块，为了加工方便所以夹紧力应指向φ18的圆柱面，所以采用带橡胶垫圈的夹紧的螺旋机构机构。以半圆压板作为其夹紧件，两螺柱对其进行夹紧、定位，使工件能有更高的定位精度和加工精度。本工件的夹紧装置如图2.2-4所示：

（4）确定引导元件

图2.2-4 半圆压板螺旋夹紧机构

钻套和钻模板是钻床夹具的特殊元件。钻套的作用是确定被加工孔的位置和引导刀具加工，钻套装配在模板上，用钻套比不用钻套可减少50%以上的误 差。其结构尺寸已标准化

1）固定钻套：配合H7/n6,H7/r6,结构简单，精度高，适用于单孔或小批生产。

2）可换钻套：H7/g5,H7/g6，间隙配合装入衬套内，用螺钉固定

3）快换钻套：配合H7/g5,H7/g6,结构与上述不同，不用固定螺钉便可更换。适用于加工多，更换不同孔经的钻套。

上述钻套标准化。

4）特殊钻套：适用于工件结构形状和被加工孔的位置特殊

性，标准钻套不满足时用的钻套。

加长钻套

斜面钻套

小孔距钻套

可定位、夹紧钻套

为能迅速、准确的确定刀具与夹具的相对位置，钻夹具上都应该设置引导刀具的元件——钻套。钻套一般安装在钻模板上，钻模板与夹具体连接，钻套与工件之间留有排屑空间，如图2—7b所示。因工件批量小又是单一钻孔工序，所以此处选用固定钻套。

第三章

3.1定位元件

由工件可知其以外圆柱面作为定位表面，根据工件圆柱面的的完整程度及安装要求，夹具可以设置V形块、定位套、外拨顶尖及各类自动定心装置等定位元件为工件提供空间位置依据。此处选用V形块作为定位元件（1）V形块的应用特点

在外圆柱面定位元件中，各类V形块可能是应用最为广泛的一类元件，其结构简单，定位稳定、可靠，对中性好，不论是局部圆柱面还是完整圆柱体，利用V形块或V形结构都可以得到良好的定位安装效果。

由于V形块定位同时利用成角度的两个斜面来约束工件，所以，参加定位的工件圆柱面的曲率中心始终被包含在V形块的对称中心平面内。当工件以圆柱体在V形块上定为时，工件轴线始终处在V形块的对称中心平面内，习惯上称为工件的据中性或对中性。所以，在需要较严格对称加工要求的铣、钻工序中，广泛应用各种V形块来作定位元件。（2）常用V形块结构及其应用

常用V形块的结构情况，其中单V形块，用于较短工件的定位；双V形块结构，用于较长工件两端或断续圆柱轴颈的定位；当工件结构较大、轴向尺寸较长时，也可采用镶块结构。图3.1-1为V形块定位的应用，其图3.1-表明工件在V形块定位座中良好的对中性。

图3.1-1

（3）V形块标准

常用的V形块两工作面斜面夹角一般是60°、90°、120°三种，其中90°地 V形块应用最多，其结构及规格尺寸已标准化。其标准代号为JB/T8018-199

5《V形块》如表3.1-1所示。

表3.1-1 V形块标准规格尺寸

（4）V形块的定位高度

标准V形块的规格一V形槽开口N来划分，见图4由于同一尺寸N的V形块，适应于不同轴颈d的工件的定位，如：槽宽N为18mm的V形块，适合于直径15-20mm的工件定位，所以对于不同直径工件的定位，同一V形块将有不同的工件中心高（或称工件的轴线的高度）T值，故具体的T值按

T = H + 0.707d – 0.5N

来计算。

根据以上所述，本课题设计的工件的T值由上表2-1-23中N=18mm一行中的参数可计算出

T = H + 0.707d – 0.5N

= 16 + 0.707 * 5 – 0.5 * 18 =10.5（mm）

图3.1-2 V形块

（5）定位误差△D 2）基准不重和误差

有前面V形块定位标准介绍可知，以V形块定位的理想定位基准要素为V形块标准检验工件圆柱的轴线。当工件以实际外圆柱表面在V形块上定位时，其基准要素为轴线。钻孔的位置以及尺寸给出，则其尺寸H1的工序基准与工序基准重合，基准补充和误差为零：

△B=0 2）基准位置误差△B 图3.1-3中夹具的安装基准面是V形块，在安装时前基准过误差为△MN

图3.1-3 V形块基准位置误差

由于工件定位外圆柱面的直径误差，是整批工件在同一V形块上定位时，其轴线位置A`点将在V形块对称中心面内上下滑动。形成了轴心的基本误差△MN。

显然，此项误差最大值应以整批工件定位轴颈的与最小直径作为计算依据。即当工件以最大极限尺寸直径dmax轴颈在V形块中定位时，其轴线位置A应处于上述变动范围的最高点，见图3.1-3所示，当工件以最小极限尺寸dmax轴颈向定位时，其轴线位置A`应为变动范围最低点。则基准误差的最大值△MN由图可知：

△MN = A`A D△d）=------------------2 * sin a

△d =-------------------2 * sin a

式中 △d —— 定位轴颈直径误差 A —— V形块两工作面夹角

当工件定位轴颈的直径公差为Td时，整批工件定位的基准位置误差最大值△MN为：

Td △MN =-------------------2 * sin a

对于90°角V形块：

a = 90°

△MN = 0.707 Td 式中 Td —— 工件定位轴颈直径公差

△MN = 0.707 Td = 0.707.0.06 = 0.042（mm）

△D = △A + △MN = 0 + 0.042 = 0.042（mm）定位误差的结论：

1）定位误差只产生于采用调整法加工一批工件的情况下，若单件或批量工件逐个试切加工者不存在定位误差。

2）定位误差是由于工件定位不准确而产生的加工误差。

3）表现形式：工序基准相对加工表面在加工尺寸方向可能产生的最大尺寸或位置的变动。

4）产生原因：基准不重合；工件的定位基准面制造误差、定位元件制造误差、工件基面与定位元件间的配合间隙及基准不重合误差。

5）定位误差由基准不重合误差和基准位移（位置）误差两部分组成，但二者不一定同时存在。

6）定位误差的计算可以按照定位误差的定义进行计算，也可以按定位误差的组成注意分析计算。

提高工件定位精度的措施：消除或减少基准不重合误差；要正确选择定位基准；经可能与工序基准重合；消除或减少基准位移误差。

1）选择精度高、位置误差小的表面为定位基准，尤其是组合定位中的第一基准，位置误差要小；

2）选用基准位置误差小的定位元件，提高定位元件间的位置精度；

3）提高工件定位表面与定位元件的配合精度，将销或消除配合间隙来减小基准位移误差。

3.2 确定引导元件(钻套的类型及结构尺寸)

为能迅速、准确的确定刀具与夹具的相对位置，钻夹具上都应该设置引导刀具的元件——钻套。钻套一般安装在钻模板上，钻模板与夹具体连接，钻套与工件之间留有排屑空间，如图3.2-1所示。因工件批量小又是单一钻孔工序，所以此处选用固定钻套。

图3.2-1 固定钻套

主要尺寸有《机床夹具零、部件》国家标准GB/T2262-91选取钻孔时如表3.2-1

表3.2-1 固定钻套标准尺寸

1.钻套的尺寸、公差配合的选择

钻套内径基本尺寸=引导刀具的最大极限尺寸

1）钻套内径基本尺寸：钻头、扩孔钻，铰刀是标准化定尺寸刀具，所以内径刀与刀具按基轴制选。钻套与刀具之间按一定的间隙配合，以防刀具使用时咬孔或长使一般根据刀具精度选套孔的公差：钻（扩孔）选F7，粗铰 G7，精铰G6。若引导的是刀具导柱部分不是切削部分，可按孔制选取：H7/f7，,H7/g6，,H6/g5等。

2）钻套高度H：

H=（1~3）D 斜孔 H=（4~6）D H过长，磨损严重由

表1.5-1可查得： 钻套高度H取20mm 3）排屑空间：h措钻套底部与工件表面之间的空间。h过大要引偏，过小不能排屑.铸铁：S=（0.3~0.7）D 小孔取小值 钢： S=(0.7~1.5)D 大孔取大值 斜孔：S=（0~0.2）D 所以排屑空间h为 30mm 4）材料：

性能要求：高硬度，耐磨

常用材料：T10A T12A CrMn 或20渗碳淬火 D≤10mm CrMn D<25mm T10A T12A HRC58~64 D≥25mm 20渗碳淬火 HRC58~64 因此，本处采用材料T10A,热处理:T10A HRC58~64。因钻孔φ6.5H9；由表1.5-1可查得： 钻套内径为φ6.5F7； 外径为φ12D6； 麻花钻选用φ6.5f6 钻套轴线对基面的垂直度允差为0.02mm 3.3夹紧方案

参考夹具资料，采用M4x20螺钉、橡胶垫圈、V形块和半圆压板以工件外圆柱表面为定位基准。把夹紧性能优良的螺旋与结构简单、灵活的各类压板相组合，可以得到较为理想的螺旋压板组合夹紧机构。有些较典型的螺旋压板组合机构。这些结构灵活的压板，都克服了螺旋夹紧动作较慢的缺点，使整个机构装夹的效率得以提高。所以，在实际中广泛应用。螺旋压板组合得到广泛的应用。螺旋压板组合机构是螺旋夹紧中又能够用最为普及的一个大类。因此为了考虑经济性和效率快捷，由于工件批量小，宜适简单的手动夹紧装置。因此采用螺旋夹紧机构，使工件装卸迅速、方便。

图3.3-1半圆压板螺旋夹紧机构

3.4连接元件

连接元件就是确定夹具在机床上正确的位置元件。连接元件主要起定位和连接作用，其种类有螺栓连结、螺柱连接和销连接等。这里主要选用螺钉和双头螺柱连接。1.螺钉连接

图3.4-1 螺钉

表3.4-1 螺钉标准尺寸

根据各部件的相应尺寸，螺钉选用M4的尺寸对V形块和钻模版进行连接。由表3.4-1可知：

螺钉L在5-40mm，这里L选用30mm，其它尺寸如表3.4-1所示。当对钻模板和V形块廉洁时，选用螺钉M6。： 由表3.4-1可知：

螺钉L在6-50mm，这里L选用40mm，其它尺寸如表3.4-1所示。2.双头螺柱

3.5对刀误差

因刀具相对于对刀或导元件的位置不精确而造成的加工误差，称为对刀误差。如图3.5-1中钻头于钻套见的间隙会引起钻头的位移或倾斜，造成加工误差。

刀具与钻套的最大配合间隙Xmax的存在会引起刀具的偏斜，将导致加工孔的偏移量X2。

用钻模加工时，被加工孔的位置精度主要受定位误差△D和导向误差△T的影响。钻模上的导向装置对定位元件的位置不准确，将导致刀具位置发生变化，由此而造成的加工尺寸误差△T即为导向误差。主要包括：

B------工件厚度 H------钻套厚度

h------排屑空间的高度

X3

x2HBhH2

图3.5-1 对刀误差

H

B + h + 2 X3 =-------------------X2 H

18 + 21.22 + 2 =

X 0.052

= 0.127mm

工件厚度大时，按X2计算对到误差；；△T = X3； 工件薄时，按X2对刀误差；△T =X2。

实践证明，用钻模钻孔时，加工孔德偏移量远小于上述理论数值。因加工孔的孔径D`大于钻头直径d，由于钻套孔径的约束，一般情况下D`= D，即加工孔中心实际上与钻套重合，因此△T 趋近于零。

因为夹具在机床上安装不精确而造成的加工误差，称为夹具的安装误差。

结 论

这次课程设计给我们提供了一个应用自己所学知识的机会，从到图书馆查找资料到对夹具精度分析与计算和运用CAD画出夹具零件图到最后夹具总图的成型。都对我

所学的知识进行了检验。可以说，本次课程设计有苦也有甜。设计思路是最重要的，只要你的设计思路是成功的，那你的设计已经成功了一半。因此我们应该在设计前做好充分的准备，像查找详细的资料，为我们设计的成功打下坚实的基础。制作过程是一个考验人耐心的过程，不能有丝毫的急躁，马虎，要心平气合的一步一步来。

总体来说，通过这次设计我受益匪浅。在摸索该如何画出夹具零件图时的过程中，也特别有趣，培养了我的设计思维，增加了实际操作能力。在让我体会到了搞设计艰辛的同时，更让我体会到成功的喜悦和快乐。发现和解决问题对于我而言，既增长了专业知识，又学会了另外一种考虑问题的新视角，使我受益非浅。我相信，通过这次的毕业设计，我所学到的东西将伴随着我在以后的人生道路上越走越远。

致 谢

时间转瞬即过，一眨眼，我便要踏入社会的大家庭。大学四年里，我与学校建立了很深的感情。学校给了我很大的培养，他使我不断地成熟、长大。对于这次的毕业设计，能够完成，不单是自己的努力，在我遇到技术问题不能解决的时候，我的指导教师娄老师都能给予我耐心的指导，让我在迷雾之中豁然开朗；我设计中细小的错误以及粗心的地方，我的林老师都能给我指出，这种一丝不苟的精神深深地感动了我，在此，我对我的指导老师表示深深的感谢。其次不得不感谢我的同学，他们在本次设计中也给了我不少的帮助。而校图书馆、CAD机房给我们提供了大量的做设计所必需的文献、资料以及做设计的场所，使我最终能完成本次毕业设计，在此表示感谢！

参考文献

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钻床夹具毕业设计 篇2

组合机床夹具的结构和性能, 对组合机床的配置方案选择有很大的影响。所以夹具设计是整个组合机床设计的重要部分之一。

1 夹具设计和工艺规程

1.1 零件的分析

根据图1知:螺纹孔的位置精度为±0.20mm。为了保证加工精度, 钻螺纹底孔位置精度应比螺纹底孔的位置精度提高±0.15mm。三面中, 若以小面为后面, 则左面要求加工螺纹底孔13个, 其中6.7 (M8) 孔6个 (盲孔4个) , 8.5 (M10) 孔6个 (盲孔) , 10.2 (M12) 孔1个 (盲孔) , 右面要求加工螺纹底孔16个和四个固定孔, 其中6.7 (M8) 孔16个 (盲孔) , 13孔4个, 后面要求加工螺纹底孔10个, 其中6.7 (M8) 孔8个, 8.5 (M10) 孔2个 (盲孔) , 共计三面43孔, 要求同时加工。

1.2 确定毛坯制造形式

被加工零件毛坯为铸铁件, 材料为HT200, 硬度为HB150-200。工件的自大轮廓尺寸为:长522±0.25mm, 高176±0.1mm, 宽300mm, 机体外形近似为长方体。工件壁厚均均匀, 刚性较好。由于加工为钻削, 切削力较稳定, 加工孔直径较小, 不会引起工件变形。钻削时产生的切削热对加工精度也不会产生影响。

1.3 定位基准及夹紧点的选择

正确选择定位基准是确保加工精度的重要条件。本道工序是在机体的六个面精铣加工之后进行的, 定位基准采用“三面定位”的方式。工件的底面与夹具支承面接触定位, 可消除z轴移动, x、y轴转动三个自由度, 由于接触面较大, 定位稳定可靠, 是主要定位基面, 以右面为导向定位基准面, 可消除x轴移动和z轴转动两个自由度, 以小面作为止推定位面可消除y轴移动自由度, 通过三面定位消除了工件的六个自由度, 使工件获得完全定位。夹紧力的方向是由上而下。由于夹紧力较大, 故采用四个夹紧点, 以使夹紧力分布均匀, 使夹紧点均匀布置在箱体的外壁上, 直接对准夹具支承面, 减少了工件的夹紧变形, 有利于保证加工精度。

1.4 定位方案和定位元件

本夹具的定位方案为“三面定位”。为了保证留有一定的排屑空间, 选用60mm的支承板, 材料为20Cr, 且工作面渗碳淬火, 硬度为HRC59.为了防止夹紧变形, 将两条支承板布置在夹紧点的正下方, 工件的箱壁处。

侧定位板, 也选用20Cr钢制造, 同时在工作面渗碳淬火, 硬度为HRC59, 左右两侧定位板的工作间距为301mm, 即在工件的两侧共留有1mm的间隙, 使导向准确。

后止推定位块选用45钢, 淬火硬度HRC48-50。各定位元件在装配时需要调整修配, 在左侧安装一个凸轮压紧机构, 可使横向定位可靠;前端面装端面压板, 保证纵向定位可靠, 同时可承担一部分由后主轴箱产生的切削轴向力, 以减小压紧力。

1.5 夹紧机构的选择

在综合比较各种机动夹紧方式后, 决定选用液压夹紧方式。因为液压夹紧具有操作简便、动作平稳、易于集中控制、程序控制和实现工序自动化、工作压力高 (一般为30-50bar) 、油缸结构尺寸小、元件便于标准化等优点。而且本机床为液压驱动, 配有液压站, 采用液压夹紧系统可不比另外配置动力源。且使夹具结构简单、紧凑。初步选定夹紧机构为在夹具的上盖内布置两个液压油缸直接联接两个浮动压板, 自上而下进行夹紧工作。

1.6 夹紧力计算

本机床夹紧点选择在定位支承面上, 并在工件刚性最好的部位, 即工件的外壁, 可保证工件夹紧变形最小。

由前面的分析可知, 夹紧力和切削力的方向互相垂直, 切削力是靠夹紧力所产生的摩擦力来消除的, 虽然工件较重, 且工件重力与夹紧力同向, 也可以抵消一部分切削力, 但所需的夹紧力还是较大的。

在计算所需夹紧力之前, 先将各面的切削力合成, 求出其合力的大小及合力的位置, 以便确定夹紧力。

左边合力。坐标取自定位面, 以水平方向为x轴, 垂直方向为y轴, 各力分别为[P1 (x1, y1) ]:767 (25, 21) ;767 (115, 21) ;1133 (258, 21) ;1133 (346, 18) ;1133 (490, 18) ;1133 (490, 18) ;1133 (490, 155) ;1133 (346, 155) ;1133 (258, 155) ;767 (115, 155) ;767 (25, 155) ;767 (15, 88) ;767 (125, 88) ;1493 (258, 78) 。

合力的大小为:ΣP=12893 (N) 。合力的坐标位置为 (x, y) :

左面合力在水平方向上偏离工件中心的距离为:522/2-247.1=13.9mm, 在垂直方向上偏离工件中心的距离为:88-86.3=1.7mm。

右面合力 (计算同前) 。合力的大小为:ΣP=19992N。坐标位置为: (212.8, 88)

右面合力在水平方向上偏离工件中心的距离为:522/2-212.8=48.2mm, 在垂直方向上偏离工件中心的距离为:176/2-88=0 (即位于工件中心)

后面合力 (计算同前) 。合力的大小为:ΣP=8402N。坐标位置为: (193, 86)

后面合力在水平方向上偏离工件中心的距离为:300/2-193=43mm, 在垂直方向上偏离工件中心的距离为:176/2-86=2mm

由于切削力均未作用在工件中心, 因此工件在切削力的作用下产生平移、移动和颠覆的趋势, 所以应按这三种情况分别计算所需夹紧力, 然后将计算结果加以比较, 并取较大的夹紧值。

克服工件平移所需的夹紧力:由于工件多面同时受力, 因此应按可能出现的最坏情况来计算所需的夹紧力。根据三面的切削力值, 分析当开始加工时, 由于各滑台的进给阻力不等以及液压系统工作不完全同步等原因, 各动力箱不可能同时切削工件, 左、右主轴箱同时工作时切削力相互抵消了一部分, 但当右主轴箱和后主轴箱同时工作时产生的切削力最大, 即所需夹紧力最大, 此时需要的夹紧力为54214N。

克服工件转动所需的夹紧力为4302N。

由于支承板夹紧点均匀分布在箱体外壁, 且切削力基本位于工件中心, 故产生的颠覆力矩很小, 可忽略不计。

以上分析结果确定夹紧力为54214N。

摘要：本文设计的是一台钻柴油机机体三面43孔的组合钻床。设计专用夹具, 使43个钻头同时加工, 可以大量提高生产效率, 满足生产需求。专用夹具具有夹紧可靠、定位准确的优点, 孔的钻削位置精度可达±0.15mm, 完全可以满足工件加工要求。

关键词：组合钻床,专用夹具,设计

参考文献

[1]王先逵.机械制造工艺学 (上下册) [M].北京:清华大学出版社, 1989.

[2]任家隆, 李菊丽, 张冰蔚.机械制造技术基础[M].北京:高等教育出版社, 2009.

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[4]赵志修.机械制造工艺学[M].北京:机械工业出版社, 1985.

钻床夹具毕业设计 篇3

一、Z3040摇臂钻床的电气控制线路及控制原理

图1为Z3040摇臂钻床的电气控制线路图,其控制过程简述如下:

1.主电路分析

控制的电动机共有四台。

Z3040摇臂钻床主运动和进给运动共用一台主电动机M1。加工螺纹时要求主轴能正反向旋转,主轴正反转是采用机械方法来实现的,所以M1只需单向旋转,主电动机功率为3kW,用SBl、SB2实现启动和停止控制,用热继电器FRl作过载保护。

摇臂的升降由升降电动机M2拖动,要求电动机能正反向旋转,M2功率为1.1kW。SB3、SB4分别为摇臂上升和下降按钮,由KM2、KM3控制电动机M2正反转以实现摇臂的升降移动。

立柱、主轴箱与摇臂的夹紧与松开是采用电动机M3带动液压泵,通过夹紧机构实现的。其夹紧与松开是通过控制电动机的正反转送出不同流向的压力油推动活塞带动菱形块动作来实现的。所以,液压泵电动机M3要求能正反向旋转,由KM4、KM5实现正反转控制,M3功率为0.6kW,用热继电器FR2作过载保护。

冷却泵电动机M4只需单向旋转,其功率为0.125kW,由旋转开关SA1直接控制单向旋转。

2.控制电路分析

(1)主轴电动机M1的控制。按启动按钮SB2→接触器KM1吸合并自锁→主轴电动机M1启动运行,同时指示灯HL3显亮。按停止按钮SB1→KM1释放→M1停止,同时指示灯HL3熄灭。

(2)摇臂升降控制。按下上升点动按钮SB3→时间继电器KT线圈得电→KM4、YV同时线圈得电,液压泵电动机M3启动,摇臂松开→SQ2动作,KM2得电、KM4断电→摇臂上升→摇臂上升到位后,松开按钮SB3→KM2和KT同时断电释放→M2停止,摇臂停止上升→由于KT线圈失电,经1~3秒延时,其延时闭合的常闭触点复位→KM5吸合→液压泵电动机反转→压力油经分配阀体进入摇臂的“夹紧油腔”摇臂夹紧。同时,活塞杆通过弹簧片使SQ3的动断触点断开→KM5断电释放→液压泵电动机停止,最终完成摇臂的“松开—上升—夹紧”的整套动作。摇臂的下降由SB4控制KM3,启动M2反转来实现,与摇臂上升过程类似。

其中,摇臂的松开及夹紧到位分别由行程开关SQ2及SQ3的动作发出信号。摇臂升降的上下限位保护分别由SQ1及SQ5实现。KT为断电延时型时间继电器,其作用是在摇臂升降到位后,延时1~3秒再启动M3将摇臂夹紧。

(3)立柱和主轴箱的夹紧与松开控制。SB5和SB6分别为松开与夹紧控制按钮,由它们点动KM4、KM5,去控制M3的正、反转,由于SB5、SB6的动断触点(5-21-22)串联在YV线圈支路中。所以在操作SB5、SB6点动M3的过程中,电磁阀YV断电,液压泵供出的压力油进入主轴箱和立柱的松开、夹紧油腔,而不进入摇臂松开夹紧油腔,进而推动松、紧机构实现主轴箱和立柱的松开、夹紧,同时“松开/夹紧指示灯”HL1或HL2亮。

二、PLC改造Z3040摇臂钻床的设计过程

1.准备好所需的工具、仪表及器材

2.列出输入/输出元件的地址分配

根据图1所示的Z3040摇臂钻床继电器控制线路,找出Z3040摇臂钻床PLC控制系统的输入/输出信号。其中13个输入信号,9个输出信号。照明灯不通过PLC而由外电路直接控制,以节约PLC的端子数。编程元件的地址分配表见表1。

3.画出主电路图及I/O接线图

根据I/O分配结果,考虑将来的发展需要和维护的要求,留有一定的余量,选FX2N-32MR型可编程序控制器实现Z3040摇臂钻床继电器控制线路的改造。绘制主电路和I/O接线图(见图2),在端子接线图中,热继器仍采用常闭触头作输入,停止按钮改用常开触头作输入,使编程简单,输出增加接触器触头的联锁,防止短路事故的发生,接触器和电磁阀用交流220V电源供电,信号灯采用交流6.3V电源供电。增加了急停按钮,提高系统的安全性。

4.画出梯形图

根据Z3040摇臂钻床控制线路的控制要求,其梯形图如图2所示,说明如下:

(1)时间继电器瞬动触点和断电延时触点的处理。本设计的难点在于时间继电器KT的取代。图1中,时间继电器KT有一对瞬动触点和两对断电延时动作的触点,而FX2N-32MR可编程序控制器没有断电延时的定时器触点。对于瞬动触点的处理,可用—个内部继电器来取代,如图3梯形图中的M0,按SB3(X2)、SB4(X3),接通M0。而断电延时动作的触点,是松开SB3或SB4时才开始计时的,那么可以让M0的常闭点去控制内部定时器T0,而为了避免一开始,未按SB3或SB4时,T0也计时,该程序中巧妙地应用了内部继电器M1,M1则可以当作断电延时继电器使用。

(2)停止按钮、行程开关等常闭触点的处理。在继电器控制线路中,停止按钮、行程开关、热继电器等触点都是用常闭点,根据所画的I/O接线图,除热继电器外常闭触点都改为常开点。这样,相应的触点在梯形图中是常闭点,如图3中的X0、X1等。如果这类触点像继电器控制那样仍用常闭点,则在梯形图中的输入点就应用常开点。这样,一旦接通电源,相应的输入点就接通,有输入,常开点闭合。也就是说,这类触点我们在梯形图中看到的是常开的,但它却是闭合的,这样不合乎逻辑思维。

5.程序输入

(1)在断电状态下,连接好PC/PPI电缆。

(2)打开PLC的前盖,将运行模式的选择开关拨到STOP位置,此时PLC处于停止状态,可以进行程序编写。

(3)在作为编程器的PC上,运行MELSOFT系列GX-Developer编程软件。

(4)用菜单命令[工程]-[创新工程],生成一个新项目;或者用菜单命令[工程]-[打开工程],打开一个已有的项目,或者用菜单命令[工程]-[另存工程为],修改项目的名称。

(5)用菜单命令[工程]-[改变PLC类型],重新设置PLC的型号。

(6)用菜单命令[在线]-[传输设置],设置通信参数。

(7)编写Z3040摇臂钻床PLC程序。

6.系统调试

(1)用菜单命令[在线]-[PLC写入],下载程序文件到PLC。

(2)将PLC运行模式的选择开关拨到RUN位置,使PLC进入运行方式。

(3)按下启动按钮SB2,观察电动机M1是否启动,如果能,则说明主轴电动机程序正确。

(4)按下启动按钮SB作按钮SB4。

(6)按下SB5,观察KM4线圈得电,YV线圈不得电,如果能说明立柱和主轴箱松开程序正确。接下SB6,观察KM5线圈得电,YV线圈不得电,如果能,则说明立柱和主轴箱夹紧程序也正确。观察指示灯HL1、HL2灯是否满足要求。

钻床夹具毕业设计 篇4

随着科学技术的发展，机械零部件一体化程度不断提高，因为加工的形状日益复杂，导致机械加工的要求越来越高，使得复合、多功能、多轴化控制装备的前景逐渐被看好，而组合钻床作为液压机床中最具有代表性的一种钻床设备，其具有广泛的应用性，可对零件进行钻孔、扩孔、铰孔、惚平面和攻螺纹等加工。此外，在钻床上配有工艺装备时，还可以进行镬孔，在钻床上配万能工作台还能进行钻孔、扩孔、铰孔，这使得组合钻床得到了较快的发展。

但就目前来看，组合钻床在设计上还存在着一定的不足，如在供液回路上，其多采用限压式变量叶片泵，这就导致当遇到流量剧变时，定子反应滞后，液压冲击极大;当存在不平衡的内部径向力时，便产生较大的压力波动和噪音，造成工作平衡性差等问题。此外，在反应速度上，不能达到组合机床快进快退的要求，假如加大了流量从而提高速度，就会造成换向时的冲击，对机床造成极大的损坏，降低了其使用寿命，并且影响机械零部件的正常生产。

因此，需要设计一种，可以实现快进快退以及慢速工进等动作，具有灵敏度高、换向冲击小、能耗低、液压系统结构简单等特点的液压系统，从而有效提高了液压机床的工作效率，确保机械工件的稳定生产。液压系统的工作原理及组成根据以上分析可知，组合钻床的液压系统需要实现快进快退以及慢速工进等动作，并具有液压冲击小、灵敏度高等特点，因此，将使用双联液压泵作为液压源为系统供油，在换向回路上使用电液换向阀，能够使执行元件的进液回路及出油回路形成差动回路，提高执行元件的速度，在调速回路上，采用行程阀与调速阀并联的方式，确保快进快退及慢速工进动作的实现。关键技术的具体实现

2.1 参数计算

在设计液压系统的过程中，各个关键元件的参数计算是至关重要的，直接关系到液压系统是否能够有效的运行。其中，液压系统、液压泵以及执行元件的压力、流量等参数是最为重要的，因此，在计算液压系统的关键参数时，主要对以上参数进行计算。

本文使用的是半精加工机床，这种机床设计压力一般为3MPa~5MPa，因此可取此组合钻床的系统额定工作压力为3.9MPa。

2.2 系统建模与仿真

AMESim(Advanced Modeling Enviroment forsimulation of engineering systems)为法国IMAGINE公司出品的商用软件，推出于1995年。其工作原理是基于键合图的液压/机械系统建模，并能进行仿真及动力学分析。随着公司的不断努力，经过软件程序的完善和软件接口的扩展，软件可独立仿真流体、机械、控制、电磁等工程系统的模型。利用多软件的接口技术可以提供一个较完善的综合仿真环境，方便进行多软件联合仿真。

2.3 仿真结果分析

由上可知，液压系统的仿真模型已经建立，接下来可通过通过子模型模式、参数模式以及仿真运行模式对液压系统进行仿真，主要是对执行元件在快进、快退以及工进的过程中，验证压力、流量的准确性及合理性。结论

夹具设计文献综述 篇5

机械电子工程专业机械A1321班 李雪 指导老师：张玉英

前言

夹具最早出现在18世纪后期，随着人们生活水平的提高，科学的不断发展进步，从辅助工具慢慢发展为门类齐全的加工装备的夹具，在机械加工焊接，热处理，装配中有着不可取代的地位，在机械加工过程中，为了保证加工精度，固定工件，使之占在正确位置以接受加工或检测的工艺装备称为机床夹具。其组成包括定位元件、夹紧装置、夹具与机床之间的连接元件、对刀或导向元件、其他装置或元件、夹具体。使用机床夹具可以保证工件的加工精度，减少辅助工时，大幅提高生产效率，还能扩大机床使用范围，实现“一机多能”。机床夹具在机械加工中起着重要的作用，它直接影响着机械加工的质量、生产效率和成本。夹具不仅用于金属切削加工，还可以应用在检验、装配、焊接零件、生产线制造等过程中，是机械加工过程中必不可少的工艺装备。机床夹具设计的效率和质量对产品的上市时间和质量的影响很大，在产品生产制造中具有重要的意义，各个企业都在不断地增加人力和物力来加快其设计和生产速度。机床夹具的功能

（1）保证加工精度工件加工过程通过机床夹具进行定位、加紧，以保证加工表面稳定的位置精度。

（2）缩短辅助时间，提高生产率夹具的使用，可以减少划线、找正、对刀等辅助时间，多件，多工位的夹具及气动、液动的夹紧装置能进一步减少辅助时间，提高生产率。

（3）扩大了机床的使用范围有的机床夹具实质上对机床进行了局部改造，扩大了原来机床的功能和使用范围。

（4）降低了对工人技术水平的要求和减轻工人的劳动强度，保证生产安全。夹具的发展历程,大约可以分为三个阶段: 第一个阶段主要表现在夹具与人的结合上,这是夹具主要是作为人的单纯的辅助工具,使得加工过程进一步提高效率和趋于完善.这一阶段使用夹具旨在提高生产率。

第二阶段,夹具成为人与机床之间的桥梁,夹具的机能发生变化,它主要用于工件的定位和夹紧。

第三阶段表现为夹具与机床的结合,夹具作为机床的一部分,成为机械加工中不可缺少的工艺装备，夹具是实现工艺的手段之一。夹具分类

随着机械制造业的不断发展，机床夹具的种类日趋繁多，常可按照应用范围、使用机床、夹具动力源来分类。（1）按夹具的应用范围分类

根据夹具在不同生产类型中的通用特性，机床夹具可分为通用夹具、专用夹具、可调整夹具和组合夹具等。第一，通用夹具。通用夹具的结构、尺寸已经标准化，无需特殊调整就可用来加工一定范围内的不同工件，具有一定的通用性。常用的通用夹具包括：万能分度头、机用虎钳、三爪自定心卡盘、顶尖、中心架和磁力工作台等。但该类夹具的精度较低，在装夹、找正和夹紧过程中，要求工人的技术必须熟练，而且对于结构和工艺较复杂的工件较难装夹。

第二，专用夹具。专用夹具是专为某一工件的某道工序设计制造的夹具。专用夹具只用于某种零件装夹，因此无需考虑通用性，可做成整体结构以提高夹具精度。专用夹具的设计制造一般需要1～2个月，设计周期较长、投资较大，但生产率和加工精度较高，所以常用在产品相对稳定、批量较大的生产中。

第三，可调整夹具。通过调整或更换个别零部件，能适用多种工件加工的夹具，称为可调整夹具。可调整夹具是针对通用夹具和专用夹具的不足而发展起来的一类新型夹具。它与专用夹具的根本区别在于，它适用于不同工件的安装。可调整夹具分为两部分：基本部分和可调整部分。基本部分是不变的，但可调整部分可根据加工对象的改变，作相应的调整或调换

第四，组合夹具。组合夹具由一套预先制造好的的标准元件及部件组装而成，一般是为某一工件的某一工序组装的。夹具用完可拆卸，清洗后留待组装新的夹具。因此，它把专用夹具的设计、制造、使用、报废的过程变为组装、拆散、清洗入库、再组装的循环利用过程。这样可用几个小时的组装周期代替几个月的设计制造周期，从而可缩短生产准备周期，并且元件能重复多次使用，节省了工时和材料，特别适用于新产品试制和多品种小批量生产。（2）按使用机床分类

夹具按使用机床不同，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、数控机床夹具以及其他机床夹具等。（3）按夹具动力源分类

按夹具动力源分类，可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、电动夹具、磁力夹具以及真空夹具等。国内外机床夹具发展现状

研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的85％左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂，里约拥有数千甚至近万套专用夹具；另一方面，在多品种生产的企业中，每隔3~4年就要更新50~80％左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为10~20％左右。特别是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统、（FMS）等新加工技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求：

（1）能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本；

（2）能装夹一组具有相似性特征的工件；（3）能适用于精密加工的高精度机床夹具；

（4）能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具；

（5）采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率；

（6）提高机床夹具的标准化程度。夹具是机械加工中不可缺少的部件，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。

高精

随着机床加工精度的提高，为了降低定位误差，提高加工精度，对夹具的制造精度要求更高。高精度夹具的定位孔距离精度高达±5μm，夹具支承面的垂直度达到0.01㎜/300㎜，平行度高达0.01㎜/500㎜。德国demmeler（戴美乐）公司制造的4m长，2m宽的孔系列组合焊接夹具平台，其等高误差为±0.03㎜；精密平口钳的平行度和垂直度在5μm以内；夹具重复安装的定位精度高达±5μm；瑞士EROWA柔性夹具的重复定位精度高达2~5μm。机床夹具的精度已提高到微米级，世界知名的夹具制造公司都是精密机械制造企业。

高效

为了提高机床的生产效率，双面、四面和多件装夹的夹具产品越来越多。为了减少工件的安装时间，各种定心夹紧、精密平口钳、杠杆夹紧、凸轮夹紧、气动和液压夹紧等快速夹紧功能部件不断地推陈出新。新型的电控用词夹具，夹紧和松开工件只用12秒，夹具结构简单，为机床进行多工位、多面和多件加工创造了条件。

模块组合

夹具元件模块化是实现组合化的基础。利用模块化设计的系列化、标准化夹具元件，快速组装成各种夹具，已成为夹具技术开发点的基点。省工、省时、节材、节能，体现在各种先进夹具系统的创新之中。模块化设计为夹具的计算机辅助设计与组装打下基础，应用CAD技术，可建立元件库、典型夹具库、标准和用户使用档案库，进行夹具设计优化设计，为用户三维实体组装夹具。模拟仿真道具的切削过程，既能为用户提供正确、合理的夹具与元件配套方案，又能积累使用经验，了解市场需求，不断改进和完善夹具系统。组合家具分会与华中科技大学合作，正在着手创建夹具专业技术网站，为夹具行业提供信息交流、产品咨询与开发的公共平台，争取实现夹具设计与服务的通用化、远程信息化和经营电子商务化。

通用、经济

夹具的通用性直接影响其经济性。采用模块、组合式的夹具系统，一次性投资比较大，只有夹具系统的可重组性、可重构性及可扩展性功能强，应用范围广，通用性好，夹具利用率高，收回投资快，才能体现出经济性好。

夹具设计中采用高精、高效、模块、组合、通用经济方向发展的思路，在组合夹具行业加强产、学、研协作的力度，加快用高新技术改造和提升夹具技术水平的步伐，充分利用现代信息和网络媒体，引进技术，争取合资与合作，与时俱进地创新和发展夹具技术，这是改造和发展我国组合夹具行业较为行之有效的途径。

现代机床夹具发展方向

纵观夹具的发展历史以及提升夹具品质的技术发展，过去常用的工艺规程已慢慢地适应不了现代市场的要求，全球化市场进程的加快促使夹具硬件必将朝着以下几方面发展：

标准化对现有夹具的零部件，各类型的夹具结构及专用夹具的零部件实行统一的标准化、系列化、通用化，是原来单件生产的夹具，转变为专业化的生产，以降低成本，保证质量，缩短产品的生产周期。柔性化加强专用夹具与同一类零件加工的夹具之间的可调性；加强专用夹具的重复利用，实行组合化后，减少因工艺的不同造成的夹具的报废情况。

精密化机械产品的不断精密使得高精度机床的大量涌现，势必要求机床夹具跟随时代发展步伐实现精密化。

高效自动化未获得良好的效益，机械加工在不断的提高生产率、降低成本、改善劳动强度，同样要求着机床夹具的发展要满足自动流水线的生产要求，中小批量的产品生产同样需要考虑适合自身程度的高效自动化。研究目的及意义

随着市场竞争的日趋激烈，数控机床夹具如何快速适应产品变化并充分发挥数控加工设备的加工效能，成为企业关注的重要问题。

众所周知，工装夹具是工艺装备的重要组成部分，是工艺过程中最活跃的因素之一，并直接影响产品的质量、生产效率及加工成本[1]。随着科学技术的不断步，数控加工设备已经飞速发展起来，与之相适应的数控机床夹具也在不断发展变化。国内数控加工设备已具有相当规模，数控加工在生产中已占有较大的比重并将继续扩大，而与之对应的数控机床夹具却并未受到足够的重视。国内企业对传统工装夹具历来比较重视，但对数控机床夹具的应用却缺乏足够的认识和规划。由于缺乏选用数控机床夹具系统的考虑，因而出现了在先进的加工设备上采用相对落后的通用夹具或专用夹具的情况，以至于不能充分发挥此类设备的效能。如何提高夹具的快速反应能力，以充分发挥数控机床和加工中心的加工效能，是目前夹具设计所面临的课题[2]。总结

夹具设计中采用高精、高效、模块、组合、通用经济方向发展的思路，在组合夹具行业加强产、学、研协作的力度，加快用高新技术改造和提升夹具技术水平的步伐，充分利用现代信息和网络媒体，引进技术，争取合资与合作，与时俱进地创新和发展夹具技术，这是改造和发展我国组合夹具行业较为行之有效的途径。

参考文献

夹具设计习题及答案 篇6

课后习题： 1．何为机床夹具？

2．机床夹具有哪些部分组成？

3．机床夹的分哪几类，各种类型的数控机床适用场合？ 4.机械加工中夹具的地位？

5.了解几中典型机床夹具，说明其工作原理？ 6.机床夹具有哪些功能和作用？ 7.机床夹具的应用特点： 8.机床夹具发展方向？

第一单元习题参考答案

1.答：机床夹具是在机床上所使用的一种辅助装置，用它来准确、迅速地确定工件与机床、刀具间的相对位置，即将工件定位 及夹紧，以完成加工所需要的相对运动。2.答：机床夹具的组成部分有： 1)定位元件

定位元件是夹具的主要功能元件之一。通常，当工件定位基准面的形状确定后，定位元件的结构也就基本确定了。2)夹紧装置

通常，夹紧装置的结构会影响夹具的复杂程度和性能。它的结构类型很多设计时应注意选择。3)夹具体

夹具体是夹具的基体骨架，通过它将夹具所有元件构成一个整体。4)连接元件

根据机床的工作特点，夹具在机床上的安装连接常有两种形式。一种是安装在机床工作台上，另一种是安装在机床主轴上。5)对刀与导向装置

对刀与导向装置的功能是确定刀具的位置。6)其它元件或装置 3.答: 1)按夹具的应用范围分类

通用夹具 专用夹具 可调夹具 组合夹具 自动化生产用夹具 2)按夹具使用的机床分类

由于使用夹具的各类机床，其工作特点和结构形式不同，对夹具的结构相应地提出不同要求。因此可按所适用的机床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、齿轮机床夹具和其他机床夹具等类型。

3)按夹具的夹紧动力源分类

根据驱动夹具夹紧的动力源不同，可把夹具分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液夹具、电动夹具、电磁夹具、真空夹具等其他类型。4.答:（1）保证加工精度

用夹具装夹工件时，能稳定地保证加工精度，并减少对其它生产条件的依赖性，故在精密加工中广泛地使 1 用夹具并且它还是全面质量管理的一个重要环节。（2）提高劳动生产率

使用夹具后，能使工件迅速地定位和夹紧，并能够显著地缩短辅助时间和基本时间，提高劳动生产率。（3）改善工人的劳动条件

用夹具装夹工件方便、省力、安全。当采用气压、液压等夹紧装置时，可减轻工人的劳动强度，保证安全生产。

（4）降低生产成本

在批量生产中使用夹具时，由于劳动生产率的提高和允许使用技术等级较低的工人操作，故可明显地降低生产成本。

（5）保证工艺纪律

在生产过程中使用夹具，可确保生产周期、生产调度等工艺秩序。（6）扩大机床工艺范围

这是在生产条件有限的企业中常用的一种技术改造措施。如在车床上拉削、深孔加工等，也可用夹具装夹以加工较复杂的成形面。5.答:(1)三爪卡盘---------自动定心夹紧原理(2)平口钳------------大平面定位夹紧(4)手动分度头------分度定位原理

6.答:准确定位 牢固夹紧 实现分度 保证加工

7.答:机床夹具设计与其它装备设计比较，有较大的差别，主要表现在下列方面：（1）要有较短的设计和制造周期。一般没有条件对夹具进行原理性试验和复杂的计算工作。（2）夹具和操作工人的关系特别密切，要求夹具与生产条件和操作习惯密切结合。

（3）夹具在一般情况下是单件制造的，没有重复制造的机会。通常要求夹具在投产时一次成功。（4）夹具的社会协作制造条件较差，特别是商品化的元件较少。设计者要熟悉夹具的制造方法，以满足设计的工艺要求。8.答: 标准化 自动化 精密化 数字化

第二单元 工件的定位

课后习题：

1．定位与夹紧有何区别？ 2．什么叫六点定位规则？

3．什么叫欠定位、过定位？欠定位与过定位对加工有何影响？ 4.试分析下图工件定位限制了哪些自由度，有无需要修改？ 5．分析下图工件定位属于何种定们？都限制了哪些自由度？

6．根据六点定位原理，分析题图所示各定位方案中，各定位元件所限制的自由度？

7.工件用如下图的定位方式加工A面，要求加工尺寸为，试计算定位误差。第二单元习题参考答案

1.答：定位与夹紧是装夹工件的两个有联系的过程。在工件定位以后，为了使工件在切削力等作用下能保持既定的位置不 变，通常还需再夹紧工件，将工件紧固，因此它们之间是不相同的。

2.答：工件在直角坐标系中有六个自由度，夹具用合理分布的六个支承点限制工件的六个自由度，即用一个支承点限制工件的一个自由度的方法，使工件在夹具中的位置完全确定。3.答：完全定位： 完全限制工件六个自由度

不完全定位：满足使用要求的前提下，自由度限制数目少于六个欠定位是一种定位不足而影响加工的现象（不允许）。过定位是指定位时工件的同一自由度被数个定位元件重复限制。4.答：

a 图不完全定位限制5个自由度 b 图不完全定位限制4个自由度 c 图过定位自由度重复限制限制 5.答：

a 定心定位限制4个自由度 b 短心轴限制2个自有度 c 长锥心轴限制5个自由度 d 两锥轴定位限制5个自由度 6.答：

a 一夹双顶限制五个自由度 b 双短锥组合定位限制五个自由度 c定位销与短心轴组合定位限制六个自由度 d长V型铁与定位钉组合支撑限制六个自由度 e三个V型铁组合定位限制6个自由度

f短圆柱定位钉、大平面及浮动V型铁限制六个自由度 7.答：

以定位点为基准考虑垂直角度引起的误差为 Δ1=2（（70-50）x Tan(10/60））Δ2= 0.1+0.1 Δ = Δ1+Δ2 第三单元 工件的夹紧

课后习题：

1．“工件在夹具中被夹紧后，工件的定位即得到保证”，这句话是否正确？为什么？ 2．什么是夹具的夹紧装置？对夹具的夹紧装置有哪些要求？ 3．对夹紧力确定的基本原则是什么？对夹紧力的大小如何确定？ 4．什么叫偏心率？如何选择偏心率？

5．设计联运夹紧机构时主要应注意哪些问题？ 6．举例说明定心夹紧机构的工作原理。

7．试述各类典型定心夹紧机械的特点及主要适用范围。8．试述液压装置装置的特点。9．试述气液增压装置的特点。10.夹紧力计算：

1）偏心夹紧机构偏心率推算

2）螺旋夹紧机构夹紧力推算

第三单元习题参考答案

1.答：错误，夹紧不是定位，夹紧的目的在于工件在加工过程中处于相对稳定的状态。

2.答：在机械加工过程中，为保持工件定位时所确定的正确加工位置，防止工件在切削力、惯性力、离心力及重力等作用下发生位移和振动，一般机床夹具都应有一个夹紧装置，以将工件夹紧。夹紧装置分为手动夹紧和机动夹紧两类。根据结构特点和功用，典型夹紧装置由三部分组成。3.答：

确定夹紧力的方向、作用点和大小时，应依据工件的结构特点、加工要求，并结合工件加工中的受力状况及定位元件的结构和布置方式等综合考虑。1）夹紧力的方向

夹紧力的方向应有助于定位稳定，且主夹紧力应朝向主要定位基面。

夹紧力的方向应有利于减小夹紧力。

夹紧力的方向应是工件刚度较高的方向。

2）夹紧力的作用点

夹紧力的方向确定后，应根据下述原则确定作用点的位置。

夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内。

夹紧力的作用点应选在工件刚度较高的部位。

夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面。

3）夹紧力应适当既要满足加紧要求又不能将工件夹变形。4.答：回转中心与回转机构的质心之间的距离称为偏心率。用偏心件直接或间接夹紧工件的机构，称为偏心夹紧机构。偏心件的偏心率大小应根据工件被夹紧的程度所决定。5.答： 设计要点 联动夹紧机构设计要点

1.联动夹紧机构在两个夹紧点之间必须设置必要的浮动环节，并具有足够的浮动量，动作灵活，符合机械传动原理。

2.适当限制被加工工件数量。

3.联动夹紧机构的中间传力杠杆应力求增力，以免使驱动力过大；并要避免采用过多的杠杆，力求机构简单紧凑，提高工作效率，保证机构可靠的工作。

4.设置必要的复位环节，保证复位准确，松夹装卸方便。5.要保证联动夹紧机构的系统刚度。

6.正确处理夹紧力方向和工件加工面之间的关系，避免工件在定位、夹紧时的逐个积累误差对加工精度的影响。

6.答：以三爪定心夹紧机构为例，三爪夹紧机构采用端面螺旋线同步运动机构实现，当螺旋盘时，工作卡爪同时向回转中心运行实现，自动定心定位与夹紧。

7.答：定心夹紧机构按其定心作用原理有两种类型，一种是依靠传动机构使定心夹紧元件同时作等速移动，从而实现定心夹紧，如螺旋式、杠杆式、楔式机构等；另一种是依靠定心夹紧元件本身作均匀地弹性变形（收缩或胀力），从而实现定心夹紧，如弹簧筒夹、膜片卡盘、波纹套、液性塑料心轴等。8.答：液压装置的特点：

（1）液压油油压高、传动力大，产生同样原始作用力的情况下，液压缸的结构尺寸比气压的小许多倍。（2）油液的不可压缩性使夹紧刚度高，工作平稳、可靠。（3）液压传动噪声小，劳动条件比气压的好。

9.答：不需要增加机械增力机构就能产生很大的夹紧力，使夹具结构简化，传动效率提高和制造成本降低。气液增压装置已被制成通用部件，可以各种方式灵活、方便地与夹具组合使用。

10.1)答：偏心机构偏心率计算式：

2）答：夹紧力计算式：

第四单元 分度装置

课后习题：

1．试分析分度装置的功用、类型？ 2． 径向分度与轴向分度各有何优缺点？ 3． 控制和提高分度精度的措施？

4.分度装置中决定分度精度的核心元件有哪些？ 5.对定机构的结构形式？ 6.分度盘锁紧机构？ 7.端齿分度盘的特点？

第四单元习题参考答案

1.答： 功用：

在机械加工中经常会有工件的多工位加工，如刻度尺的刻线，叶片液压泵转子叶片槽的铣削、齿轮和齿条的加工、多线螺纹的车削以及其它等分孔或等分槽的加工等。类型：

回转分度装置，它是一种对圆周角分度的装置，又称圆分度装置，用于工件表面圆周分度孔或槽的加工。直线分度装置，它是指对直线方向上的尺寸进行分度的装置，其分度原理与回转分度装置相同。2.答： 轴向分度机构简单使用方便，分度精度易受到制造精度的影响。

径向分度机构可减小分度盘的制作误差对分度装置精度的影响，提高分度质量。3.答：

1）增大分度盘的计算直径d。

2）减小对定销与分度孔、导向孔间的配合问隙。3）提高分度对定元件的制造精度。4）采用消除配合间眩的结构措施。5）采用高精度分度对定结构。4.答：决定分度装置精度的元件有： 重要元件有对定机构与分度盘 5.答：分度对定机构的结构形式

1）钢球对定 结构简单，操作方便，但定位不可靠，仅适用于切削力较小而分度精度要求不高的场合； 2）圆柱销对定 结构简单，制造容易，无法补偿配合间隙对分度精度的影响。3）菱形销对定 对圆柱销的改进，减少了孔销间的配合间隙。

4）圆锥销对定 能消除销与孔间的配合间隙。但圆锥面上有污物，将影响配合间隙。5）双斜面对定 同圆锥销，但结构上应考虑防尘装置。

6）单斜面对定 分度槽的直边始终与锲的直边保持接触，且分度的转角误差始终在斜面一侧多用于分度精度较高的场合。

7）正多面体对定 结构简单，制造容易，但分度精度不高，且分度数目不宜过多。6.答：分度盘锁紧机构 1）螺母轴向锁紧机构 2）卡箍轴向锁紧机构 3）偏心轴轴向锁紧机构 4）圆锥轴向锁紧机构 5）径向锁紧机构 7.答：

1)分度精度高，分度精度的重复性和持久性好。2)分度范围大。3)刚度好。

4)结构紧凑，使用方便。

5)端齿盘的加工工艺较复杂，制造成本较高，端齿盘对防尘和锁紧性能也有较好。

第五单元 专用夹具的设计方法

课后习题：

1.夹具体的设计应满足的主要要求？ 2.焊接结构夹具体减小变形的措施？ 3.夹具的设计方法？ 4.夹具方案的设计内容？ 5.夹具制造特点？

第五单元习题参考答案

参考答案：

1.答: 1)夹具体的结构形式一般由机床的有关参数和加工方式而定。2)有一定的精度和良好的结构工艺性。3)足够的强度和刚度。

4)在机床工作台上安装的夹具，应使其重心尽量低，夹具体的高度尺寸要小。5)夹具体的结构应简单、紧凑，尺寸要稳定，残余应力要小。6)要有适当的容屑空间和良好的排屑性能。7)要有较好的外观。

8)在夹具体适当部位用钢印打出夹具编号，以便于工装的管理。2.答: 1)合理布置焊缝位置。2)缩小焊缝尺寸。3)合理安排焊接工艺。3.答:

4.答:(1)确定夹具的类型。(2)定位设计。

(3)确定工件的夹紧方式，选择合适的夹紧装置。

(4)确定刀具的对刀导向方案，选择合适的对刀元件或导向元件。(5)确定夹具与机床的连接方式。

(6)确定其它元件和装置的结构形式，如分度装置、靠模装置等。

(7)确定夹具总体布局和夹具体的结构形式。并处理好定位元件在夹具体上的位置。(8)绘制夹具方案设计图。

9(9)进行工序精度分析。

(10)对动力夹紧装置进行夹紧力验算 5.答: 夹具通常是单件制造，且制造周期很短。为了保证工件的加工要求，很多夹具要有较高的制造精度。企业的工具车间有多种加工设备，例如加工孔系的坐标镗床，加工复杂形面的万能铣床、精密车床和各种磨床等，都具有较好的加工性和加工精度。夹具制造中，除了生产方式与一般产品不同外，在应用互换性原则方面也有一定的限制，以保证夹具的制造精度。

第六单元 典型机床夹具与现代机床夹具

课后习题：

1．成组夹具由哪几部分组成？ 2．通用可调夹具有何特点？ 3．组合夹具有何特点？ 4.车床夹具的分类？ 5．拼装夹具有何特点？ 6.T型槽组合夹具的结构组成？

第六单元习题参考答案

1.答：

成组夹具的结构：基础部分和可调部分

1）基础部分：包括夹具体、动力装置和控制机构等。

2）可调部分：可调整的定位元件、夹紧元件和导向、分度装置等 2.答:通用可调夹具的特点： 1）通用可调夹具适应的加工范围更广。2）通用可调夹具可用于不同的生产类型中。3）调整的环节较多，调整较费时间。3.答:组合夹具特点： 1）万能性好，适用范围广。2）可大幅度缩短生产准备周期。

3）使用组合夹具后．减少了专用夹具的成本，从而降低产品的制造成本。4）减小了夹具的库存面积。

5）组合夹具的外形尺寸较大，结构较笨重、刚度较低。

4.答:车床夹具一般都安装在车床主轴端部，加工时夹具随机床主轴一起旋转，装在刀架上的切削刀具作进给运动。常用夹具：

1）.心轴类夹具 2）.盘类车床夹具 5.答： 拼装夹具的特点 1）模块化

2）构成：方形、六面体形、板式，与组合夹具相比，拼装夹具是非标准的。6.答：组成： 1）基础件：

基础件是组合夹具中尺寸最大的元件，它包括圆形、方形、矩形基础板和基础角铁等四种结构。2）支承件：

支承件的规格较多，主要包括各种方形支承、长方形支承、长扳、角铁、角度支承和角度垫板等。3）定位件：

定位件主要用于工件的定位和确定元件与元件之间的相对位置。如各种定位销、定位盘、定位支承、v形支承、定位键等。4）导向件：

导向件是用来确定刀具与工件间相对位置的元件，包括各种尺寸规格的钻套、钻模板、导向支承、锤孔支承等。5）夹紧件：

夹紧件专指各种形式的压板，用于夹紧工件。6）紧固件：

其作用是用来连接组合夹具元件和紧固工件。它包括各种螺钉、螺母、垫圈等。其中紧因用螺栓所用材料40Cr，它有较高的抗拉强度。7）其他件：

组合钻床电气控制线路的改进设计 篇7

组合钻床电气控制系统改进设计主要包括以下几个方面。

1 输入输出I/O分配表

2 电气控制系统器件的清单

PLC可编程控制器一个、变频器一台、计算机一台、通信电缆一条、电机4台、开关3个、限位开关7个、接线端口若干、导线若干。

3 电气控制系统梯形图 (如图1)

4 电气控制程序分析如下

连接好电气设备, 按下X0, 工件夹紧 (Y0) ;夹紧2秒后启动, 大钻 (Y1) 、小钻 (Y2) 同时转动, 电机 (Y3) 正转下降;大钻 (Y1) 碰到下限位开关 (X1) 停止;小钻 (Y2) 碰到下限位开关 (X3) 停止。2秒后电机 (Y4) 反转上升, 大钻 (Y1) 上升碰到上限位开关 (X2) , 小钻上升碰到上限位开关 (X4) , 电机 (Y4) 停止。旋转台 (Y5) 旋转120度, 碰到旋转限位开关 (1) (X5) , 大钻 (Y1) 、小钻 (Y2) 重新转动;电机 (Y3) 下降, 进行第二次工作, 然后到下限位后再返回到上限位, 旋转台 (Y5) 旋转120度碰到限位开关 (2) (X6) 。电机 (Y4) 反转上升后旋转台 (Y5) 旋转120度碰到限位开关 (3) (X7) 后工件加工完成, (Y0) 松开工件, 可取出工件。按下 (X10) 程序循环, 工件自动加工;按下 (X11) 进行手动加工。

5 电气控制梯形图调试

将指令录入GX Developer进行仿真运行, 观察程序在梯形图中正确运行后;再把梯形图写入FXGP_WIN-C软件中, 然后运行程序, 检测输出Y值;最后把硬件设备连接并用仪表检测线路正确后, 连接电源进行调试, 电气设备在程序的控制下运行正常。按下X0, 工件开始加工, 若要加工循环, 再按下X10;若要停止循环, 按下X11恢复手动控制, 经试验工作正常, 达到了改进设计要求。

6 电气控制线路改进设计总结

经过对组合钻床电气控制线路的改进设计, 加强了同学们对PLC控制器、变频器的综合使用, 更加方便学习和掌握技能。在实际操作中注意如下情况。

(1) 对PLC控制器与变频器有了更深的认识, 有很多程序在仿真时正确, 但在真正实物连接运行时, 由于定时或扫描周期的不同造成错误, 使实物无法工作。

(2) 有些程序在运行一次或几次时没有问题, 但运行多次后, 会出现一次或多次故障, 造成机器的损坏。有些程序在运行时, 会衍生出一些其它的效果, 这些效果在模拟板上实习看不出来, 在实物模拟操控过程中会导致程序出错, 硬件损坏。

通过电气控制线路的改进设计, 使在电气维修的教学过程中更加得心应手, 学生也更容易掌握操作技能。

参考文献

[1]梁耀光, 余文烋.《电工新技术教程》.中国劳动社会保障出版社, 2006年.

[2]史国生.《电气控制与可编程控制器技术》.化学工业出版社, 2010年.

电极自动夹具的设计与分析 篇8

关键词：夹具；自动机构；电极；安全系数

中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）08-0015-03

1 概述

电极自动夹具是电极生产厂用于电极搬运的专用设备，设计、制造出性能好、工作可靠、操作简便的电极夹具，对提高生产效率、保障生产顺利进行、减轻工人劳动强度，有着重要的

意义。

图1为某碳素厂生产的电极规格，其中，图1（a）系打捆后吊运，图1（b）为单根吊运，从图1可知，被吊运电极的宽度尺寸在585～1119之间，高度尺寸在508～889之间。

要求设计的电极自动夹具需满足以上各种规格的电极夹持吊运，且具有自动夹紧与释放功能，即在夹紧与释放电极时，不需要外加动力，而是利用夹具自身的重量和所夹持的电极的重量自动地夹紧与释放。

2 夹具的组成及工作原理

电极自动夹具的组成如图2所示，它是由左、右拉杆，左、右夹板，左、右连杆，导向杆，导向架，吊挂，自动机构，限位块，支承板，定位板，手轮，横梁等组成。左、右拉杆，左、右夹板，左、右连杆分别铰接于A、C两点，左、右夹板与支承板分别铰接于E、G两点，左、右连杆与导向架分别铰接于D、F两点，左、右拉杆铰接于B点，导向杆、限位块固定于支承板上，导向架可沿导向杆升降，定位板通过手轮来调节高度，自动机构固定于横梁上。工作时，张开左、右夹板的夹具从电极上方放下，定位板接触电极后，夹具整体停止向下运动，在左、右夹板和左、右拉杆等构件的重力作用下，左、右夹板分别绕A、C两铰点转动，夹板开度继续增大，同时，自动机构亦随之向下运动，当自动机构的触杆与限位块接触后，由于上述重力的作用，自动机构继续向下运动，触杆被压缩，夹板开度增至最大，这时，自动机构动作，夹板张开的锁定条件被取消，随后，当吊起夹具时，由于左、右夹板和拉杆的重力作用，左、右夹板反向转动，夹板开度逐渐减小，直至夹紧电极从而将电极吊起。释放电极时，电极首先接触支承物停止向下运动，在左、右夹板和左、右拉杆等构件的重力作用下，左、右夹板分别绕A、C两铰点转动，夹板张开，同时自动机构向下运动，直至自动机构的触杆被限位块压缩、夹板开度增至最大，这时，自动机构动作，锁住左、右夹板，使左、右夹板在重力作用下不能转动，左、右夹板不能合拢，随后，可吊起夹具，使夹板保持张开状态，进行下一电极的搬运工作。夹持吊运不同高度尺寸的电极时，调节定位板的高度，使夹板开度合适即可。

3 自动机构的工作原理

如图3（a）所示，自动机构由触杆、转动销、上凸轮齿、下凸轮齿、弹簧、弹簧座、钢球、固定架组成。工作时当触杆头的挂钩处于图3（a）的横置状态时，挂钩钩住限位块，使夹具夹板在重力作用下不能转动，固定架下降时，由于限位块底部的限制，触杆被压入固定架，这时，转动销由位置A垂直向上运动到位置B，固定架继续下降时，转动销由位置B升至位置C，同时，绕自动机构中心线旋转了45°，当固定架上升时，触杆在弹簧力的作用下，转动销由位置C垂直向下运动到位置D，固定架继续上升时，触杆在弹簧力的作用下，转动销由位置D下降到位置E，同时，转动销再次转动45°，使触杆头的挂钩处于图3（b）所示的状态，这时，继续升起固定架（吊起夹具）挂钩不能钩住限位块而运动至图3（c）位置，这时夹具将吊起电极。当触杆由图3（b）状态再次被压入固定架，转动销经F、G、H运动到位置I，即转动销转动了90°，使触杆挂钩再次处于图3（a）位置状态，这时上升固定架（吊起夹具），挂钩挂住限位块，夹板在重力作用下不能转动，达到释放电极的目的。反复上述过程，即可不断进行电极的夹持与释放操作。

4 夹具的受力分析及安全系数计算

如图4所示，由于夹具的重量主要集中在杆L3、L4、L5上，为计算方便，不计杆L1、L2及连杆、导向架的重量，将L1、L2视为二力杆，因连杆、导向架在夹持过程中不受力（仅起导向作用），因此夹具杆系所受外力有：拉力P1，电极正压力F1、F2，摩擦力f1、f2，杆L3、L4、L5的重力G1、G2、G3（点H、I、J分别为杆L3、L4、L5的

重心）。

以上仅以一种规格的电极计算为例，对其他规格的电极计算相同，其计算结果同样满足生产要求。

5 结语

（1）由于夹持吊运的电极规格较多、夹持宽度相差较大，随着夹持宽度的变化，α、β等计算参数亦随之变化，在进行结构设计时，对接触电极的夹板弧线要进行合理设计，才能满足各种电极规格的要求。

（2）由于结构设计的原因，导向杆设计为两件，两导向杆实为同一导向，因此对两导向杆的平行度等要作严格要求。另外，在作自由度计算时，两导向杆亦只能算作同一个约束。

（3）连杆与水平面的夹角要合适，如该夹角过小，会导致导向不灵活，如该夹角过大，会导致夹具结构尺寸过大。

（4）定位板的设置，解决了夹持吊运不同高度电极的要求，调节定位板高度，可使夹持吊运不同高度电极时有较合理的安全系数。