机械夹具设计毕业论文

机械夹具设计毕业论文（精选8篇）

机械夹具设计毕业论文 篇1

钻缝纫机底板侧面孔夹具的设计

前言 选题背景

本设计题目来源是社会实际,本课题主要是设计钻缝纫机底版侧面孔夹具,此课题是本人在中捷缝纫机股份有限公司实习时的内容,为便于我在将来岗位上尽快的投入工作状态。那里有经验的设计师让我在校期间对夹具有一定的了解。

1.1 夹具的特点

在机床上加工工件时,我们可以看到两种不同的情况:一种是用划针或指示表等量具,按工件的某一表面,或者按工件表面上所划的线进行找正,使工件在机床上处于所需要的正确位置,然后夹紧工件进行加工;另一种是把工件安装字夹具上进行加工。为了在工件的某一部位上加工出符合规定技术要求的表面,一般都按工件的结构形状,加工方法和生产批量的不同,采用各种不同的装置将工件准确,方便的而可靠地安装在机床上,然后进行加工.这种用来安装的工件以确定工件与切削刀具的相对位置并将工件夹紧的装置称为“机床夹具”。在实际的生产中,例如活塞,连杆的生产线上,几乎每道工序中都采用了夹具。十分明显,如果不采用夹具,不但工件的加工精度难以保证,而且加工生产率也会大大降低,有时甚至会造成无法加工的情况。除了机床加工时需要使用夹具外,有时在检验,装配等的工序中也要用到夹具,因之在这种场合中用到的夹具可分别称为“检验夹具”和“装配夹具”。

机床夹具通常是指装夹工件用的装置:至于装夹各种刀具用的装置,则一般称为“辅助工具”。辅助工具有时也广义地包括在机床夹具的范围内。按照机床夹具的应用范围,一般可分为通用夹具,专用夹具和可调整式夹具等。

通用夹具是在普通机床上一般都附有通用夹具,如车床上的卡盘,铣床上的回转工作台,分度头,顶尖座等。它们都一标准化了,具有一定的通用性,可以用来安装一定形状尺寸范围内的各种工件而不需要进行特殊的调整。但是,在实际生产中,通用夹具常常不能够满足各种零件加工的需要;或者因为生产率低而必须把通用夹具进行适当的改进;或者由于工件的形状,加工的要求等的不同须专门设计制造一种专用夹具,以解决生产实际的需要。

专用夹具是为了适应某一工件的某一工序加工的要求而专门设计制造的,其功用主要有下列几个方面:1.保证工件被加工表面的位置精度,例如与其他表面间的距离精度,平行度,同轴度等。对于外行比较复杂,位置精度要求比较高的工件,使用通用夹具进行加工往往难以达到精度要求。2.缩短了工序时间,从而提高了劳动生产率。进行某一工序所需要的时间,其中主要包括加工工件所需要的机动时间和装卸工件等所需要的辅助时间两部分。采用专用夹具后,安装工件和转换工位的工作都可以大为简化,不再需要画线和找正,缩短了工序的辅助时间并且节省了画线这个工序,从而提高了劳动生产率.在生产中由于采用了多工件平行加工的夹具,使同时加工的几个工件的机动时间将与加工一个工件的机动时间相同。采用回转式多工位连续加工夹具,可以在进行切削加工某个工件的同时,进行其它工件的装卸工作,从而使辅助时间与机动时间相重合。总之,随着专用夹具的采用和进一步改善,可以有效地缩短工序时间,满足生产不断发展的需要。3.采用专用夹具还能扩大机床的工艺范围。例如在普通车床上附加镗模夹具后,便可以代替镗床工作;装上专用夹具后可以车削成型表面等,以充分发挥通用机床的作用。4.减轻劳动强度,保障安全生产。根据生产需要,采用一些气动,液压或其它机械化,自动化程度较高的专用夹具,对于减轻工人的劳动强度,保障生产安全和产品的稳质高产都有很大作用。加工大型工件时,例如加工车床床身上,下两面上的螺孔,需要把床身工件翻转几次进行加工,劳动强度大而且不安全。采用电动回转式钻床家具后,就能够达到提高生产效率,减轻劳动强度,保障生产安全的目的。

专用夹具在生产上起着很大的作用,那么是不是在任何场合都要设计和采用呢!这个问题就是具体问题具体的分析。上面说的关于专用夹具在生产中的作用,只是事物的一个方面。另一方面,由于夹具的设计,制造和所用的材料等须消耗一定的费用,增加了产品的成本。因之,在什么情况下采用什么样的夹具才是经济合算的,这是一个大问题,特别对于重大的,设计制造工作量大的专用夹具需与工人师傅等三结合共同研究解决。事物总是一分为二的,专用夹具也存在缺点,即专用夹具的专用性和产品多样性的矛盾。由于专用夹具只适用于一个工件加工的某一个工序,因而随着产品品种的不断增多,夹具数量也不断上升,造成存放和管理上的困难;而当某产品不再进行生产时,原来的夹具一般都无法重新利用,造成浪费.同时,专用夹具的设计生产时间周期长,与生产的迅速发展也有矛盾。但是在当前成批生产的机械工厂中,多数还是采用通用机床加上专用夹具进行工件的机械加工。

可调整夹具是为了扩大夹具的使用范围,弥补专用夹具只适用与一个工件的某一特定工序的缺点,正在逐步推广使用可调整式的夹具。可调整式夹具一般可分为标准化夹具,成组夹具和组合夹具等。1.标准化夹具:标准化夹具就是利用本厂已规格化了的部分或全部标准零件装配成的专用夹具。专用夹具中的大件,如夹具体,以及定位元件,夹紧件和机械夹紧用的气缸部件等,经过标准化,尺寸规格化后有利于工厂成批准备配件,成批加工,这样可使夹具的设计,制造工作加快,节省费用。另外,当产品更改,夹具不再使用时可以拆开,把标准零件保存起来,备以后使用。2.成组夹具:多品种,小批量生产的机械加工车间中,往往可以采用成组加工法。采用成组加工法,是把多种产品的零件按加工所用的机床和刀具,夹具等工艺装备的共性分组,同一组的零件能在同一台机床上用共同的工艺装备和调整方法进行加工。例如分成轴类,套类,盘类,齿轮,杠杆,支架类等各种零件。成组夹具就是根据一组安装方法相类似的零件而设计的,只要稍作调整或更换夹具上的某些定位,夹紧件,就可以从加工某一工件转为加工另一工件。3.组合夹具:组合夹具是有一套专门设计制造,便于组装和拆卸的有各种不同的形状,不同尺寸规格并且有完全互换性和耐磨性的标准元件和合件所组成。利用这些元件和合件,根据加工工件的需要可以组装成车,磨,铣,刨,钻,镗等工序用的各种不同的机床夹具。夹具使用完毕,可以方便的拆开,洗净元件存放起来,留待以后组装新夹具时再用。因之组合夹具是具有高度标准化和系列化元件的新型工艺装备。关于组合夹具的问题,其设计原理基本相同。

在实际生产中应用的夹具很多,分类方法也有很多种。通常还可按使用夹具的工序不同分为车床夹具,铣床夹具„„等;还可以根据在机床上运动的特点归并成以下几类,(1)车床类夹具:包括车床,内外圆磨床,螺纹磨床用夹具,其特点是夹具与工件一起作旋转运动。(2)铣床类夹具:包括铣床,刨床,平面磨床等机床用夹具,其特点是夹具固定字工作台上,只作纵向或横向往复运动或回转运动。(3)钻,镗床类夹具:用于在钻床上钻,扩,铰等工序或在镗孔工序,其实就是夹具固定在机床上,刀具通过夹具上的导向装置进行送进运动。

上述的各种夹具都是固定在机床上的,但是在自动线加工中,有的夹具带着工件由生产线的输送装置,挨着每台机床逐步向前输送,这类夹具通常称为“随行夹具”。自动线上的随行夹具除了完成工件的定位,支承和夹紧外,还带着工件沿自动线的加工机床进行定位(相对于每台机床的刀具位置),夹紧,待加工完了再自动送至下一台机床加工,以便通过自动线的各台机床,完成工件的全部工序加工。随行夹具主要适用于采用组合机床自动线加工,但又无良好的输送基面和定位基面的工件,以便将这种畸形工件先装夹于基面完整的随行夹具上,然后在通过自动线进行加工。对一些有色金属等软件性材料的工件,虽然具有良好的输送基面,但为了保护工件的基面不受划伤,有时也采用随行夹具。

通用可调夹具,若产品中有若干零件具有相似性,有选用通用可调整夹具的可能,应进一步探索,应用下面三方面分析判断(1)工件结构要素的相似性,主要是被加工表面形式和部位的相似,工序内容和技术要求基本相似;能有相似或相同的定位基准和定位方式。(2)有可能采用功能相同的定位方式和夹紧方式(包括夹紧动力源)。(3)工件尺寸要素相似,如定位基准和外廓尺寸的近似程度,看能否使用,可调夹具结构紧凑,布局协调的夹具。

综上所述,机床夹具已成为机械加工中的重要装备。机床夹具的设计和使用是促进生产发展的重要工艺措施之一。随着我国机械工业生产的不断发展,机床夹具的改进和创造已成为广大机械工人和技术人员在技术革新中的一项重要任务。

1.2 研究夹具的目的和意义 随着我国改革开放的不断深入，市场经济体系的不断完善，我国工业逐渐向成熟化发展。在整个机械工业中，设计在其中占有的地位日益显现出来。工业设计主要包括三个方面的内容。第一是产品设计,第二是与产品有关的视觉传达设计，如产品的包装、商业广告等平面设计。第三是由产品设计扩展的环境设计．如产品的展示与陈列，商品橱窗设计以及室内设计等。

产品设计作为工业设计的核心，它涉及的面广，从人们的衣食住行，到社会的各行各业，产品设计无时不有，无时不在。产品设计的对象既包括一般的日用生活制品，也包括工业生产的机床，加工工具；既包括家用小电器产品，也包括专业的仪器，仪表；既包括私有的自行车，摩托车，也包括大型的汽车，飞机等交通工具；“从口红到宇宙飞船”都是属于产品的设计的范畴，本论文主要针对加工工具设计，在一定范围内又称“加工辅助设计”，即机床夹具体的设计。

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。在设计过程中应深人实际，进行调查研究，吸取国内外的先进技术，制定出合理的设计方案，再进行具体的设计。而深入生产实际调查研究中，应当掌握下面的一些资料：

(1)工件图纸；详细阅读工件的图纸，了解工件被加工表面是技术要求，该件在机器中的位置和作用，以及装置中的特殊要求。

(2)工艺文件：了解工件的工艺过程，本工序的加工要求，工件被加工表面及待加工面状况，基准面选择的情况，可用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。

(3)生产纲领：夹具的结构形式应与工件的批量大小相适应，做到经济合理。(4)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。

夹具的出现可靠地保证加工精度，提高整体工作效率，减轻劳动强度，充分发挥和扩大机床的工艺性能。1.3 夹具的国内外现状和发展趋势

工业设计是人类社会发展和科学技术进步的产物，从英国莫里斯的“工艺美术运动”，到德国的包豪斯设计革命以及美国的广泛传播与推广，工业设计经过了酝酿，探索，形成，发展百余年的历史沧桑。时至今日，工业设计已成为一门独立的专业学科，并且有一套完整的研究体系。

1980年国际工业设计协会理事会（ICSID）给工业作了明确定义：“就批量生产的工业产品而言，凭借训练，技术知识，经验及视觉感受，而预示材料、结构、构造、形态、色彩、表面加工，装饰以新的品质和规格，叫做工业设计。根据当时的具体情况，工业设计师应在上述工业产品全部侧面或其中几个方面进行工作，而且需要工业设计师对包装、宣传、展示，市场开发等问题的解决付出自己的技术知识和经验以及视觉评价能力时，这也属于工业设计的范畴”。

材料、结构、工艺是产品设计的物质技术基础，一方面，技术制约着设计；另一方面，技术也推动着设计。从设计美学的观点看，技术不仅仅是物质基础还具有其本身的“功能”作用，只要善于应用材料的特性，予以相应的结构形式和适当的加工工艺，就能够创造出实用，美观，经济的产品，即在产品中发挥技术潜在的“功能”。

任何设计都是时代的产物，它的不同的面貌，不同的特征反映着不同历史时期的科学技术水平。技术是产品形态发展的先导，新材料，新工艺的出现，必然给产品带来新的结构，新的形态和新的造型风格。材料，加工工艺，结构，产品形象有机地联系在一起的，某个环节的变革，便会引起整个机体的变化。

1.4 夹具的基本结构和工作原理

按在夹具中的作用,地位结构特点,组成夹具的元件可以划分为以下几类:(1)定位元件及定位装置；

(2)夹紧元件及定位装置(或者称夹紧机构)；(3)夹具体；

(4)对刀,引导元件及装置(包括刀具导向元件,对刀装置及靠模装置等)；(5)动力装置；(6)分度,对定装置；

(7)其它的元件及装置(包括夹具各部分相互连接用的以及夹具与机床相连接用的紧固螺钉,销钉,键和各种手柄等)；

每个夹具不一定所有的各类元件都具备,如手动夹具就没有动力装置,一般的车床夹具不一定有刀具导向元件及分度装置。反之,按照加工等方面的要求,有些夹具上还需要设有其它装置及机构,例如在有的自动化夹具中必须有上下料装置。导向装置设计

根据产品加工图纸和产品技术要求,知此套夹具需要在7地方钻8次孔,其简图如下: 从产品侧面图了解,需要分别在1、2、3、4、5、6、7这些部位加工满足条件的孔,其中在1、2、3、6处钻孔后需要继续攻丝,钻4、5、7处的孔达到装配要求即可。

2.1钻套类型的选择与设计

由于加工孔的要求不同,那么对导向装置的长度,同轴度等一些要求也不尽相同。钻1、2、3、6处的孔还需要计算钻孔的直径。

根据产品的图纸得到1、2、3处的孔大小相同，3X0.85=2.55mm，此时查工厂的常用刀具型号选直径2.5mm的标准麻花钻。从而确定钻套的导向直径，取2.5mm，从整体设计的已知条件来看，钻模板厚20mm，缝纫机底板最宽处达178mm，又下垫块厚14mm。由设计的框架数据计算，钻模板与底板的最小间距为200mm-14mm-178mm＝8mm，由以上数据综合分析，取钻套1总长为30mm,其中沉孔部分长15mm，导向定位孔长15mm，带肩部分长5mm。查设计资料表确定钻套1的带肩部分直径12mm，下体直径8mm，沉孔直径4mm，导向孔直径2.5mm。

从产品的三维尺寸和假象安装情形看，钻套2、3的长度不完全受底板的最宽长度的限制，为提高和保证一定的精度，取钻套2、3的总长度为35mm，其中带沉孔15mm，导向定位长20mm，带肩部分长5mm，查设计资料表确定钻套2、3的带肩部分直径12mm，下体直径8mm，沉孔直径4mm，导向孔直径2.5mm。

钻套4的选取和设计参数为，总长为35mm,其中沉孔部分长15mm，导向定位孔长20mm，带肩部分长5mm。查设计资料表确定钻套4的带肩部分直径14mm，下体直径10mm，沉孔直径6mm，导向直径5mm。

钻套5的选取和设计参数为，总长为35mm，其中沉孔部分长15mm，导向定位孔长20mm，带肩部分长5mm，查设计资料表确定钻套5的带肩部分直径14mm，下体直径10mm，沉孔直径5mm，导向直径3.7mm。

钻套7的选取和设计参数为，总长为35mm,其中沉孔部分长15mm，导向定位孔长20mm，带肩部分长5mm，查设计资料表确定钻套7的带肩部分直径20mm，下体直径16mm，沉孔直径8mm，导向直径6.5mm。

与1、2、3、4、5、7不同的是首先要在6处钻深度为10mm，直径为7mm的孔，然后再钻直径为5.7mm的孔(通),其参数分别为，总长为35mm,其中沉孔部分长15mm，导向定位孔长20mm，带肩部分长5mm，带肩部分直径16mm，下体直径12mm，沉孔直径8mm，导向直径7mm。第2孔参数总长为35mm,其中沉孔部分长15mm，导向定位孔长20mm，带肩部分长5mm，带肩部分直径16mm，下体直径12mm，沉孔直径8mm，导向直径5.7mm。

生产技术要求为:1.d对D的径向跳动不大于0.01毫米;2.d公称尺寸系刀具的最大尺寸,其允许差为+0.003~+0.013;3.热处理：T10A,淬火HRC60~64;渗碳深度0.8~1.2mm。4.表面发蓝或其它的防锈处理,锐边无毛刺。

2.2 衬套的选择与设计 衬套的主要作用是为了避免在更换钻套的时候，对钻模板的孔口造成过多的摩擦而不断的扩大，从而影响钻孔的精度，不能达到精度和加工的要求，致使生产的产品成为废品。此套夹具采用固定衬套。

根据已有条件确定衬套的外径为18mm，公差范围为+0.02mm~+0.032mm，内孔径为+0.011mm~+0.019mm。

生产技术要求为：1.d对D的径向跳动不大于0.01毫米;2.d公称尺寸系钻套的最大尺寸,其允许差为+0.004~+0.017;3.热处理:T10A,淬火HRC60~64；渗碳深度0.8~1.2mm；4.表面发蓝或其它的防锈处理，锐边无毛刺。定位元件的确定

在选择定位方案时，由于定位方式多种多样，对定位基准、限位基准的确定也有几种不同方法，此处采用以下观点:

1)当工件以回转面(内、外圆柱面、圆锥面、球面等)作为定位基面时，其轴线为定位基准。当工件以平面与定位元件接触，此平面就是定位基面，它的理想状态(平面度误差为零)是定位基准。但对于已经加工过的平面，通常忽略其平面度误差，所以认为，定位基面就是定位基准，二者重合。

2)当定位元件以回转面作为限位基面时，其轴线作为限位基准。

此夹具定位元件采用两平面和一定位柱,拟用不完全限位方式定位。定位三面，夹紧两面，有一面未限定的正好与加工的方向反向。可以不作要求，在夹紧的时候，留有稍微大点的余量即可。其夹紧方式从总装图上可以清晰地看出，在此不在作过多的叙述。

型号1垫块的尺寸为150X30X14毫米，型号2垫块为65X20X14毫米。定位柱的尺寸为总长83毫米，轴孔配合部分长22毫米，定位柱主挡长35毫米.轴孔配合图上已经标注。

工件的定位误差分析，是设计的重点和难点之一。基准位移误差如：基准不重合误差，构成了定位误差，这些基本概念定义准确严密，在实际的设计过程中需要费一定的时间，用实际例子来说明基准位移和基准不重合这两项误差产生的原因及对加工尺寸的影响，但一涉及到两项误差的合成问题，即定位误差对工序要求的影响，常常容易混淆。与其他定位误差相比较，此夹具取用最基本的定位方式。

定位柱加工要求：1.表面发蓝或其它的防锈处理；2.热处理:T10A，淬火HRC60~64；渗碳深度0.8~1.2mm；3.锐边无毛刺。垫块加工要求：1.表面发蓝或其它的防锈处理；2.热处理：T10A,淬火HRC60~64，渗碳深度0.8~1.2mm；3.锐边无毛刺。4.留0.2~0.3mm余量，装配时磨削至所需要求。夹紧装置

4.1 夹紧基本原理理论

夹紧的目的是保证工件在夹具中的定位，不致因工时受切削力，重力或伴生离心力，惯性力，热应力等的作用产生移动或振动。夹紧装置是夹具完成夹紧作用的一个重要的而不可以缺少的组成部分，除非工件在加工过程中所受到的各种力不会使它离开定位时所需确定的位置，才可以设有夹紧装置。夹紧装置设计的优劣，对于提高夹紧的精度和加工作效率，减轻劳动强度都有很大的影响。

分析各类夹具的基本功能要求可以将夹紧装置概括为两类：第一类是性能要求，主要指定位唯一性、定位稳定性,夹紧稳定性及总体约束；第二类要求是夹具的结构刚性、成本及易操作性、易于维修等要求。本设计目录中功能项包括夹紧对象特征项、加工信息特征及夹紧要求特征。夹紧对象特征项目：包括夹紧对象类型、材料、形状、体积、数量、物理特性、磁性、导电性、刚性等信息。

加工信息特征项：加工类型、机加工、装配、检测、焊接等、加工参数、切削参数、运动参数、几何参数等。

夹紧要求特征项：主要指性能要求，包括定位要求、定位基准选择，如特征点、特征面。夹紧力大小、夹紧方向、夹紧行程、夹紧松开速率，自锁性等。

元件功能分析：夹紧功能主要包括四种元功能：定位功能、传动功能、执行功能和分度功能等辅助功能。定位功能由定位元件完成，定位元件按定位面特征分为平面定位元件、圆孔定位元件、外圆定位元件。传动功能由中间递力机构完成，该机构一般有三个作用；改变作用力的力一向、大小和自锁作用。目前常用的有以下机构：斜楔机构、螺旋机构、圆偏心机构、杠杆铰链机构、连杆机构、联动机构、对中机构、定心机构等。

设计夹紧装置时,应满足下述主要要求：

1.夹紧装置在对工件夹紧时，不应破坏工件的定位,为此，必须正确选择夹紧力的方向及着力点。

2.夹紧力的大小应该可靠，适当，要保证工件在夹紧后的变形和受压表面的损伤不致超出允许的范围。

3.夹紧装置结构简单合理，夹紧动作要迅速，操作方便省力，安全。4.夹紧力或夹紧行程在一定范围内可进行调整和补偿。

4.2 夹紧座

在不考虑重力和其它的伴生力的情况下，夹紧力的大小既与切削力的大小有 关，也与切削力对支承的作用有关。

W=KM(f1Rf1+f2Rf2)N(其中K=K1K2K3K4,K1=1.5~2,K2=1.2,K3=1.1~1.3,K4=1.2)W=1.8X1.2X1.2X1.2X85X(0.2X7+0.2X7)N=740.28N M(切削扭矩)Q 需=KP/(f1+f2)=1.8X1.2X1.2X1.2X100/(0.2+0.2)=777.4N Q 需(切削力)为简化夹具的成本及考虑工厂实际情况，拟用螺钉夹紧装置。计算螺钉的夹紧力：W=2QL/ D中/tg(α+φ1)。此公式采用中的数据以M16标准螺纹计算。

α为螺纹升角;tgα=S/лD中;φ1螺纹摩擦角；D中螺纹中径；Q人工作用力；其中有f=0.1(螺母端面与工件间的摩擦系数)，φ1=6。34，；计算W=836.8公斤力。

很明显，可以使用螺钉夹紧机构。见总装图：

夹紧座加工要求：1.表面发蓝或其它的防锈处理；2.热处理:T10A,淬火HRC60~64；渗碳深度0.2 ~0.6mm；3.锐边无毛刺；4.螺纹孔以国家标准的M16配做。

4.3 夹紧支板

夹紧支板和夹紧座的目的相同，都是夹紧工件的，保证在加工过程中工件不移动，限制它的自由度，夹紧支板的工件接触装置拟用夹紧螺钉，支板在其中是辅助支承的，最终起决定作用的还是人的操作，不同人操作同样的夹具或者是在夹紧的过程中用力和速度的不同，都对工件的加工精度有影响。由于取用的夹紧螺钉是一样的，前面已经计算过了，在此不重复了。具体的结构见零件图。

夹紧支板加工要求：1.表面发蓝或其它的防锈处理；2.热处理:T10A，淬火HRC38~45；渗碳深度0.2~0.6mm；3.锐边无毛刺；4.螺纹孔以国家标准的M16配做。

4.4 夹紧螺钉

根据公司的实际情况选用夹紧螺钉，人工操作。节省成本，制造夹具的时间缩短并以国家标准的规格生产。

夹紧功能的原理方案设计目录是设计目录应用的具体体现，由于夹具种类繁多，如何对其进行抽象化整理，以利于运用设计目录的结构形式，还需要更深入的研究。建立原理方案设计目录涉及的知识面较广，难度较大，目录本身的构造规律也很复杂。这里仅作最基本的原理方案设计研究。夹具体的结构设计

夹具体整体轮廓尺寸如下：底座尺寸525X145X30毫米，上贴板尺寸200X25X145毫米。加强筋尺寸16X35X200(80°)毫米。此模型是取用最基本的也是目前中捷公司大众化模型。夹紧拟取方案：定位柱与夹紧座对称分布，此夹紧可以尽量的避免多余的加工扭矩和定位旋转误差。两不同面内的垫块主要垫在受力大的地方或者是产品的主筋上，在人为的基础上消除夹紧和加工弹性变形。夹具在安装和操作时应注意的事项

6.1夹具的安装

当夹具的各个零件生产出来后，就要对它进行安装。安装夹具看起来是非常简单的事情，但是不同的人安装同样的夹具，其安装的夹具误差都不一样。(从瑞士手表的安装准确度，其秒针走时误差一年相隔一秒与一星期相隔一秒的例子得启示)公司有专人安装夹具的队伍，在某些程度上提高了安装精度。在安装夹具的过程中要注意一些事项：

(1)先以平衡的方式把钻模板和夹具体以两个锥销定位，接着依次上固定螺钉。(2)垫铁留有余量，在安装上去后，等检验精度的时候再磨削部分余量至达到要求。按照磨损规则是尽量的初次磨削最少的余量，可以使使用时间加长,减少成本。

(3)衬套用专用的夹钳装入，实际装入时应有一定的阻力，最佳效果是一次性装入。钻套以旋转的方式逐渐装入，当装入大约2/3时候旋出，再完全装入。

(4)定位柱套入后即旋紧螺母，当需要调整精度时再作更换，一般情况是不需要调整和更换的。

(5)安装夹紧座时，需同时上两个固定螺钉。如果螺孔已经回孔，就有一次性装入，未回孔的先独立旋进1/2后旋出，然后整体旋进即可。

(6)装支板对照总装图的形式装入，其中有一反向螺栓，装在第2支板上即可(支板序号以总装图从左往右为序)。

(7)最后,以总装图的标准配上夹紧螺钉。

6.2夹具在操作时应注意的事项

现代化生产要想有好的经济效益，必须提高劳动生产率而影响生产率的因素很多,金属加工中一个重要的影响因素就是工件在夹具上的装夹。夹具设计依据的原则是简捷、实用、快速、可靠.这里的“快速”指的就是快速装夹。根据工件的种类、结构特征的不同，可采用不同的形式。合理的装夹形式不但能达到快速、高效的目的而且能减轻工人的劳动强度，一般夹具设计出来成为产品后,就有一个装夹模式。装夹模式在快速装夹的过程中，应该注意一些事项:

(1)分别松开支板1和2的上下螺栓(只需要稍微松一点，约2~3毫米)，依次旋转扳开支板1和2，逆时针松动夹紧座的的夹紧螺钉。

(2)把工件以10~15度倾斜角靠定位柱放入夹具内，同时旋转支板2并相应的拧紧螺栓和轻微的拧夹紧螺钉至与工件接触水平。回位支板1及其上的夹紧螺钉，一次性旋紧夹紧座上的夹紧螺钉，最后依次拧紧支板1和2的夹紧螺钉。

(3)工件加工过程中不要手去接触铁屑，让其自动排屑.按规定是每间隔1小时有工人清除铁屑。

(4)取工件时是先松支板1和2的夹紧螺钉，再松螺栓后旋转支板至水平，一手扶工件，一手松夹紧座的夹紧螺钉,方可取出工件。

(5)定位柱有明显的磨损后，更换新定位柱或调整定位柱(原则上该公司每隔一段时间就检验一次精度，不需要操作工负责)。夹具的经济效益分析

机床夹具费用是工艺成本的组成部分，它直接影响工艺过程的经济性及产品成本,机床夹具的经济性用下述不等式评价:

SN≥C 式中S------使用机床夹具后生产费用的节约,即经济效果； 式中N------用机床夹具全年加工的工件数量,即工件的年产量； 式中C------使用机床夹具全年的费用。

(1)使用机床夹具的经济效果：机床夹具的使用减少了生产单件的时间，一个工件的某一工序因使用机床夹具而减少的单件时间是：△T=T1-T2，式中T1和T2分别为使用机床夹具前后工件的单件时间。

若比较两种机床夹具的经济性，T1和T2又分别代表两种夹具加工工件的单件时间,由于使用机床夹具而节约的工人工资额为：

△Z=Z1T1-Z2T2 式中Z1，T2分别为使用机床夹具前后机床工人每分钟的工资额，若考虑杂费方面H的节约，使用机床夹具的经济效果为：

S=△Z(1+0.01H)(2)使用机床夹具的的全年费用,一套专用夹具的费用为：

1AsC(Ay)Cz

T式中As------专用夹具的设计系数,通常为0.5；

式中Ay------专用夹具的使用系数，一般取用专用夹具制造价格的0.2~0.3； 式中T------专用夹具的使用年限,简单夹具=1年，中等复杂的夹具=2~3年，复杂夹具是=4~5年；

Cz专用夹具的制造价格由下式计算 Cz =δθ+tZp(1+0.01H)； 式中δ------材料的平均价格 元/kg； 式中θ------夹具元件的重量； 式中t------夹具制造工时 h； 式中Zp------工人的平均工资 元/人； 式中H------工具车间杂费百分比；

通过原理，已经可以从该方案中检索到实现设计可行性原理方案。实现某一功能可能有多个解，其优劣程序要视具体情况而论。评价项给出了评价准则和评价的特性值，反映了原理方案在技术性、经济性和社会性上的效用。

以上所述原理中有关项目中所表达的评价决策的方方面面，为设计展示出统率全局的设计信息空间。单工位夹具与成组夹具的分析

成组技术是近年来在国内外机械制造领域内得到迅速发展的一种新的作业方式。而成组夹具则是按成组技术原理，在零件分组的基础上，针对一组（或几组）相似零件的一道（或几道）工序而设计的夹具。它具有专用夹具的若干特点，又具有对工件特征在一定范围内变化的适应性，它能使产品多品种、中小批量生产达到大批量生产的效果，因此，成组夹具在产品不断更新换代的今天，有着不可比拟的优势。

零件的分析与分组, 如某厂生产的交、直流起动机机壳，由于结构简单，采用10号无缝钢管加工而成。本道工序为半精车内孔，其品种有12种之多。轴向长度尺寸最大为1820+0.023，最小为900+0.18 ,止口定位尺寸最大为φ

0-0.087，最小为φ710-0.046，轴向止口长度一律为3，由于尺寸段相距较远，轴向长度考虑压板尺寸，将其分为两组。第1组轴向长度为90~135，第2组为140~182，止口定位尺寸由于需更换定位元件不再分组。把这类使用机床、夹紧方式、加工内容相同的零件挑选出来，形成所需要的成组工序（见图）。

成组夹具的结构设计：成组夹具设计与专用夹具的设计方法相似，但具有一定的针对性，它是为加工某些几何形状相似、工艺过程和定位夹紧相似的零件而设计的。设计时仍然需要选择合理的定位基准、定位元件;选择合适的夹紧力、夹紧元件；设计好合理的基体件。

8.1定位基准与定位元件的选择制定设计方案时需选择合理的定位基准、定位元件。以图工件为例，选φ1020-0.07处止口为定位基准，止口平面为辅助定位。夹具采用定位盘定位，这样定位基准与设计基准重合，无基准不重合误差。但在实际中考虑多种因素的影响，往往采用增大定位盘内圆柱孔的方法。定位盘内圆柱孔最小增大尺寸为：

δ=hXtgα=3X(0.05/123)=0.0012

8.2夹紧元件与夹紧力的选择

夹紧力的选择，除夹紧力方向和作用点外，还要使工件产生尽可能小的夹紧变形，这是选择夹紧元件和夹紧力的主要因素。本例采用压板压紧，夹紧力方向平行工件外圆母线，夹紧牢靠，工件保持正确位置，既防止了薄壁零件装夹变形，又满足了成组的要求。

8.3夹具基体的设计夹具基体是成组夹具的基础，在设计夹具基体时，除应保证结构合理外，还应保证夹具基体有足够的刚度，而且在可能的范围内，力求能加工零件组的全部。对其基体件还应根据相似件形状、尺寸、精度、毛坯种类及其工艺方法来确定基体件形状、尺寸，以满足加工所有相似件的要求。该基体件与其它夹具元件组成的夹具结构紧凑，操作方便，更换元件容易，可以加工不同产品的相似件，详见下图，通过它组成半精车内孔成组夹具，可以完成不同产品机壳内孔的加工。

8.4机壳成组夹具结构 机壳成组夹具由基体件、调换件、标准件三部分组成，见下图。该夹具由基体件与机床连接，使用机床可视厂方具体情况而定。为保证工件轴线与机床轴线相重合，使用法兰盘(过渡件)与机床内锥孔配合，完成定位。与夹具定位则依靠基体件上的外止口(本例为φ240处)，准确定位后，予以轴向锁紧。夹紧采用双压板球铰压紧，由大拉杆1带动两个小拉杆2来完成。两小拉杆做为调换件，以适应分段两组中不同轴向长度的需要。

4成组夹具的误差分析(1)机床回转中心与夹具安装不同轴时，使夹具在机床上定位脱离理想状态，造成安装误差。

解决办法:可在车床上重新车一次定位盘止口，保证定位盘中心和机床主轴中心同轴度小于0.015。

(2)工件在夹具上定位时，定位脱离理想位置，产生加工偏差，产生的原因有：

①定位元件制造超差；

②工件与定位元件间定位面间隙太大，或定位元件与机床主轴不垂直；

解决办法：

a)确保元件制造精度，定位盘与基体件的配合可按公差等级5级或6级精度。

b)夹具基体件上与定位元件的配合需在机床上精车，以确保定位元件安装后，处于正确位置。如图2中甲120H6及其端面A，并保证尺寸公差和精度要求。

c)定位盘内孔尺寸，取工件最大实体尺寸加(或减)制造公差的1/5~1/8即:102+0.1 x1/7 =102.0143。

5成组夹具的经济效益分析 1)节约设计时间：成组夹具只需设计调换件，可单独出图或提供元件号填表选用，一般只占总夹具设计量的5~15%，以本夹具为例，调换件只占设计总量的10%。

2)节约制造工时：只需制造调换件即可，因此节约工时，缩短生产周期，减轻工具车间负荷。

3)节约原材料：一般调换件所需原材料只占夹具用料的5~15%。4)便于管理，减少库存面积。

5)为工装标准化、系列化、规格化打下基础。

目前，成组夹具和组合夹具在车床、铣床、钻床、磨床上得到推广应用。开展成组夹具的设计和应用，对保证产品质量，缩短生产准备周期，提高经济效益起到积极作用，对我国工业发展将起到良好的推动作用。误差分析

9.1定位误差分析

工件的定位就是使同一工序中的所有工件逐次放置到夹具中，使之占有正确的位置的工艺过程。一批工件逐个在夹具中定位时，由于定位基准与工序基准不重合、定位副制造不准确等原因，使得各个工件在夹具中占据的位置不可能完全一致，势必产生定位误差，即工件在夹具中因定位不准确而产生的工件加工误差。

定位误差实际上是一批工件采用调整法加工时，由于定位所造成的工件加工面相对于工序基准的位置误差。假定在加工时，夹具相对于刀具及切削成形运动的位置经调整后不再变动，那么可以认为加工面的位置是固定的，这样工件加工面相对于其工序基准的位置误差就是由于工序基准的位置变动所引起的。所以，定位误差也就是工件定位时工序基准在工序加工要求(位置尺寸或位置精度)方向上的位置变动量。

应用夹具CAD系统设计夹具时，在未选定夹具定位方案的具体结构之前，尚不能建立定位尺寸链。在系统确定了夹具定位结构之后，就可以根据具体结构建立定位尺寸链进行正计算或反计算。a)正计算就是当已知定位结构中有关定位元件尺寸的公差时，用定位尺寸链求解封闭环公差(即定位误差)。如果所求的定位误差值在允许的公差范围之内，则表明所确定的定位元件的尺寸公差能满足精度要求。否则不能保证精度，就需调整定位结构中定位元件的尺寸公差。如果这些公差无调整的余地则需考虑重新确定定位结构。b)反计算就是已知封闭环的尺寸及公差,确定各组成环的公差,即将允许的定位误差合理地分配到各组成环中去。

9.2 装备误差分析

“机床夹具装配调整及夹具精度检验”实验，认识到夹具制造工艺特点和工件加工精度的保证方法，认识到夹具总装图公差配合与技术要求的实际意义。从而使我在进行夹具设计时明白到底应标注哪些技术要求有其意义。

安装误差与定位误差：在应用夹具安装工件时,往往由于下列几种因数引起工件的安装误差：

1.夹具本身的误差;2.夹具在机床上的安装,调整误差;

3.夹紧时,整个夹具或其它元件受力后产生弹性变形;4.工件的定位基准与定位元件接触后的变形;5.由于工件的定位基准与设计基准不重合而引起的误差;6.由于工件的定位基准面与定位元件之间的间隙(如内,外圆柱面定位时)引起的工件可能的最大的位移。

小结:在实际工作中，应多读些典型机床夹具总图，多调试一些夹具，多了解一些夹具结构方案，从中多学习一些结构工艺性方面的知识，使设计能力有所提高。人工智能的思考

随着现代科学技术的迅速发展，机电产品种类日益繁多，而且要求产品的质量和品种不断提高和更新，生产周期也越来越短。而且新产品的生产规模多属中小批量。为此，在现代机械制造中，要求加工机床和夹具装备具有更好的柔性，近20年来数控机床和柔性制造系统迅猛发展，正是迎合多品种、中小批量生产方式的需要。在这种生产方式中，组合夹具得到了广泛的应用。

在专家系统的帮助下，输入了有关工件的几何尺寸和定位、压紧等有关信息后，计算机可通过专家系统的知识库和推理机自动进行元件的选择、工件在基础板上位置的确定、元件空间位置相互干涉的避免，最后生成组合夹具装配图和元件清单。

该公司开始组合夹具计算机辅助设计以来，已先后完成了槽系和孔系两种组合夹具计算机辅助设计软件包，这两种计算机辅助设计软件都采用了计算机绘图法和计算机检索法相结合的设计方法。计算机绘图法实际上就是由人设计，计算机辅助绘图。设计时设计者在计算机上将所需的元件调出，然后就象在组装室现场组装夹具一样，将计算机屏幕作为图板，绘制组合夹具装配图。计算机检索法首先要求按工件的形状和装夹特征进行编码，在确定了工件的分类编码后，按编码检索出所需的夹具图形文字，如果已有该零件或相似零件的夹具图形文件，则可将其调出，在计算机上对检索出的图形进行修改，然后用绘图仪绘制装配交给工人组装。目前，该公司自行开发的三维槽系组合夹具计算机辅助软件包已经交工厂试用。

但目前已有的组合夹具CAD系统虽有节省绘图工作量，减少人工反复试装造成元件磨损等优点，但它无法帮助设计人员思维，从某种角度来讲，它只是把反复试装的过程从组装现场搬到了计算机房，仍然费时费工，其设计质量还要靠设计人员的经验来保证。因此，在已有工作的基础上，开展了智能组合夹具CAD的研究工作，初步研究结果证明，利用基于规则的专家系统，可以大大提高组装设计的速度并有效的提高设计质量。

专家系统是一个程序。它的工作就象一个有限应用领域的专家。因此，专家系统必须能以某种方式与用户交流信息。一般来说，有几种形式的输入方式可供选择：(l)会话方式；(2)菜单方式；(3)图形方式；(4)声音输入方式。由于软、硬件条件限制，该系统主要采用前两种方式同计算机进行对话。

对于独立的组合夹具辅助设计系统，零件形状的输入是一件复杂而难以解决的问题。对于组合夹具辅助设计而言，并不需要完整的零件形状。因此，我们采取两种简化的描述方法：一是利用AutoCAD的实体造形技术，画出带有零件特征的三维简图，并以图块方式存入计算机；二是在进入本系统时，以对话方式将零件的长、宽、高输入计算机。两者相比，后者显然简便得多，但不如前一种方式形象。

为了便于用户使用，定位方式的输入采用了菜单形式，而定位点，压紧点和压紧方位等则采用人机对话方式输入。为了能更形象地显示定位点和压紧点的位置和方向，利用Turbo PRPLOG语言的图象功能，把输入的数据用图形方式显示出来，以帮助设计人员及时发现输入过程中的问题。

专家系统的输出为组合夹具明细表和用AutoLISP语言编写的自动绘图程序。利用该自动绘图程序调用AutoCAD命令画出所需的组合夹具装配图，如下图示。

专家系统的特征是有一个完整的知识库。组合夹具组装专家系统的知识库应具有两方面的知识，确定性知识和非确定性知识。确定性知识由组合夹具元件库和有关计算方法组成。非确定性知识主要包括组装工作经验、技术和窍门。我们研究的组合夹具专家系统是一个产生式系统，用Turbo PROLOG语言编写。采用谓词逻辑、产生式规则和过程模式相结合的方式来描述组合夹具组装所需的知识和信息。

对于组合夹具元件数据库中的元件信息，可采用谓词逻辑以如下形式来描述：元件名(元件代码，参量1，参量2，„)以基础件中的方形基础板为例，如1块长X宽X高为BXLXH的基础板可表示为：

base_plate(Code，L，W，H)其中base_Plate是谓词，它表示参量性质或多个参量之间的关系。

对于元件选择，各种元件安装位置的确定等所需的启发性知识，系统采用产生式规则，即如果„则„来描述。例如，选择用于立式加工中心的组合夹具长方形基础板可采用如下规则:

select_base_plate: workpiece(W_length，w_width，_，_)，base_plate(B_name，B_length，B_width，_)，B_length>W_length+180，B width>W width+180，!assert(base plate_name，(B_name)).其含义是，如果在元件库中有一长方形基础板，其长和宽都比工件长180mm以上，则选用此基础板.并把洗中的基础板存入动态数据库。

推理策略可分为正向推理和逆向推理。在一般的诊断系统中，系统先暂时地接受一个最终目标，并逆向推理试图证实该目标。如果用该目标匹配搜索失败，那么系统转到下一个目标企图证实它，对于有限个最终目标，上述推理过程是有效的。然而，对于本组合夹具组装专家系统来说，其最终目标无法预先确定，因而采用正向推理策略，系统首先扫描初始数据(工件尺寸，加工方式等)，并试图用它与最低层次的目标匹配(选择基础件)，如匹配成功则把规则的结论事实(选中的基础板的代码)存入动态数据库并继续扫描其它数据(有关定位和压紧的信息)，并匹配新目标(选择各种元件，并安排它们在基础板上的位置)直至达到最终目标(完成整个夹具组装设计)为止，如下图所示。

通过本项研究，我们认为，利用专家系统，设计人员可大大提高计算机辅助设计的速度。而设计质量的提高则依赖专家系统中专家知识的水平。本系统所需的有关装夹方式、定位点和压紧点的位置等有关信息，可从工艺卡上得到。

一个全自动的组合夹具计算机辅助设计系统必须能从CAPP中得到有关加工方法和装夹方式方面的信息。这就需要有创成式的计算机辅助工艺设计系统以及相应的接口。

近年来，国内外对于创成式的计算机辅助工艺设计进行了大量的工作。现有的创成式工艺规划系统已可自动生成简单零件的工艺规划，其中包括加工工序，推荐使用的机床类型以及工件的定位和装夹方式等。虽然可应用于实际的创成式的计算机辅助工艺设计系统还有待于进一步开发，目前对基于特征的计算机辅助设计，STEP标准的研究和应用以及迅速发展的专家系统为这种方法提供了光明的前景。钻模的钻孔精度计算

以在第6处钻的孔为例计算钻模板的精度，选第6处的原因是第6处的离定位基准较远，并且有衬套的配合，当这个位置满足条件了，其它的就可以不需要在计算了，只要加工和装配上不出现大问题，此套夹具就能投入生产，提高生产效率了。

据圆柱与垫块的定位的条件,确定计算精度的公式。

±δL≥±FδL±K(d3-d2)/2

≥±K(d-d1)/2±me

≥±P(d-d1)(h+b)/L

(mm)(1)±δL≥±FδL±K(d3-d2)/2

(mm)

≥0.8X(±0.01)±0.5X(120.011-120.018)/2

≥0.8X(±0.01)±0.5X(12.0150.004-11.9880.006)/2

≥±0.008 ±0.5X(±0.027/2)≥±0.008 ±0.00675=±0.01475

0.0040.0060.0190.006**(2)

±δL≥±K(d-d1)/2±me

(mm)

≥±0.5X(70.01370.005)/2±0.4X0.006

≥±0.5X(7.02050.007570.005)/2±0.4X0.006

≥±0.5X0.0205/2±0.0024

≥±0.005125±0.0024

≥±0.007525(3)±δL ≥±P(d-d1)(h+b)/L

(mm)

≥±P(d-d1)(h+b)/L

≥±0.35X(70.01370.005)40/257.3

≥±0.35X 0.0205X0.15546

≥±0.00111 e钻套的的偏心量； d1刀具的最小直径（mm）；

0.0280.0050.00750.0050.0280.005δL工件的加工尺寸的偏差（mm）;

δ*L钻模上固定称套中心位置的偏差（毫米）（普通精度的钻模取±0.05mm, 高精度的钻模上取±0.02 mm）；

F固定称套中心位置偏差的概率系数； m可换钻套的偏心的概率系数； K配合间隙的概率系数； P钻套偏斜的概率系数；

h钻套下端面到工件上端面间的间隙（mm）； d可换钻套孔最大直径（mm）； d1刀具最小直径（mm）； d2可换钻套最小直径（mm）； d3固定称套孔最大直径（mm）； b钻孔的深度（mm）； 机床夹具公差的灰色综合设计理论与方法

机床夹具是机械制造业中的一种高效工艺装备，易于保证稳定的加工精度,降低工人的劳动强度，这在批量生产中显得特别重要。随着现代制造技术的发展和计算机的应用，夹具设计与制造的水平不断提高,发挥的作用也越来越大。如何设计与制造高质量、低消耗和性能稳定的夹具，是现代机械制造生产的重要条件，也是保证机械零件质量的关键因素。在夹具设计中，由于夹具公差直接影响工件的加工精度(尺寸、位置公差)，因此，夹具公差的选择是否合理，对于工件的加工精度起着决定性的作用,而且影响夹具的制造、使用维护和检验。因此，如何合理地确定夹具公差是夹具人员不断探讨的课题之一。由于夹具公差的优化选择是多影响因素对单一目标最优解的问题，它不仅受工件精度、生产类型、工厂技术水平等因素的影响，而且各个因素又相互制约，难以建立数学模型。目前，夹具公差的选择是依据误差不等式，在工件公差δk的(1/5～1/2)的范围内取值，在实际工作中,往往要经过反复的误差分析，依据同类夹具及夹具人员的经验修改公差数值，其本身有一定的误差，加之实际加工环境具有多变性。因此,夹具公差的选取具有明显的不确切意向，且影响选择夹具公差的许多因素是部分信息已知、部分信息未知的，是灰色的。夹具公差影响因素信息的不完全性，是客观存在的。而灰色系统理论的中心内容在于充分利用已知信息，将灰色系统的灰色性淡化、白化。因此用灰色系统的有关理论和方法选择工艺参数就会更符合客观实际，结果更为合理。此套夹具就是运用灰色理论确定公差的，该方法应用于实际确定夹具公差提供了可靠依据，从而对夹具设计中的公差取值进行优化选择。

灰色聚类综合评判的原理：灰色聚类综合评判是建立在灰数的白化函数生成的基础上，将聚类对象对于不同的聚类指标所拥有的白化数，按几个灰类归纳后进行综合评判的方法。记Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、„为聚类对象，k=1，2，„，K，即要评价的切削参数； 记1#、2#、3#、„为聚类指标，,j=1，2，„，m； 记1、2、3、„为聚类灰类,即灰类，i=1，2，„，n；

记dki为第k个聚类对象对第i个聚类指标所拥有的白化数据(样本)(k=1，2，„，K；i=1，k，„，m)。

灰色聚类按以下步骤进行：

划分灰类：在夹具公差选择进行灰色聚类时，聚类的灰类是把夹具公差值的经验取值范围划成几个等间距的小区间，记为V，V={V1，V2，„，Vn}，聚类指标是指工件精度、生产类型、工厂技术水平、同类夹具公差及其它因素等，记为U，U={U1，U2，„，Um}。灰类划分见表1，表中rij为第j个指标第i个灰类的无量纲化值(j=1～m，i=1～n)。

给出聚类白化样本数据dkj

按不同k与j可得下述样本矩阵 指标1 2 3 „ m

如：d12代表被第一要评价的夹具公差在第二项指标的得分。

表1 灰类划分 确定灰类的白化权函数：每个评价指标的等级都是一个变化范围，该范围是一个灰数，灰数不是一个确定的数，而是一个区间范围。在这个确切范围内的任何一白化数对该区间所对应的灰数亲疏程度并非相等，因此用白化函数来表征。白化函数有3种基本形式，图1为第一类白化函数图，λλ2j

1j

为第j个指标第一类白化函数的阈值，(i-1)j为第j个指标第二类白化函数的阈值；图2为第2至n-1类白化函数图，λ

ij为第j个指标第i-1类白化函数的阈值，λλ(i+1)j

为第j个指标第i类白化函数的阈值，(n-1)j为第j个指标第i+1类白化函数的阈值；图3为第n类白化函数图，λ

nj

为第j个指标第n-1类白化函数的阈值，λ值即为灰类的中心值。当白化函数为λ最亲密(函数值最大为1)。λ

1j

ij

为第j个指标第n类白化函数的阈值；阈

时，该白化函数对第j个指标的第i个灰类

nj

=r1j/2，λ=2rnj-λ

(n-1)j，λ

ij

=(rij+r(i-1)j)/2(1)式中：

(n-1)ji=2～(n-1)，j=1～m。其中，第n类白化函数的等级范围为[λ,∞]，无灰类中心值，其阈值按第(n-1)类与第n类的交界处两类白化函数值相等的原则来确定。

记fij(dkj)为第j个指标对于第k个灰类的白化 函数值。其中:i=1，2，„，n；j=1，2，„,m；k=1,2,„,K,白化函数的形式如下:①灰类 ∈[0,λ

②灰类 ∈[λ③灰类 ∈[λ(n-1)jj,(i-1)j1j,λ2j], 如图1所示。,λij,λ

(i+1)j

]，如图2所示。

∞],如图3所示。

(4)求标定聚类权ηij

记ηij为j个指标属于第i个灰类的标定聚类权，则(5)求聚类系数(聚类权)σik

(6)确定聚类向量σk，σik=(σ1k，σ2k，„，σnk)，σk是σik的向量。(7)进行灰类聚类综合评价

灰类聚类综合评价有2种方法：一种方法是按最大聚类评价，即： 如果满足σi k=maxσik=max(σ1k,σ2k,„,σnk)，则称聚类对象k属于灰类i，即第k个被评价参数属于的区间，以该参数区间均值为最后评价结果。另一种方法是加权平均,即取第k个被评价参数相应的区间均值Vik与聚类向量σik加权平均，计算式为：

据公司设计师的经验，一般按加权平均取值较为合适。该公司的生产工件相应加工尺寸的公差为IT6~IT5,其公差数值为δk，工厂夹具制造水平为一般，现场同类夹具公差要求严格，其它因素对夹具影响较小。优化设计夹具公差。

由文献查得该类夹具公差值的经验取值范围为(0.5～0.2)δk，将其离散为(0.50，0.44)、(0.44，0.38)、(0.38，0.32)、(0.32，0.26)、(0.26，0.20)等五个区间。将工件精度、生产类型、工厂技术水平、同类夹具公差及其它因素等划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ,即机床性能综合评价得分在0 950以上为Ⅴ类,0 90～0 95为Ⅳ类,0 85～0 90为Ⅲ类,0 80～0 85为Ⅱ类,0 80以下为Ⅰ类,其余类推见表2,阈值见表3,评价的公差对于灰类评价标准取值见表4。

表2 灰类划分(rij)

注:rij为j个指标第i个灰类的无量纲化值(i=1～n,j=1～m,其中n=m=5)

表3 阈值(λij)

注:rij为j个指标第i个灰类的无量纲化值(i=1～n,j=1～m,其中n=m=5)

表4 被评价对象

利用灰色聚类综合评价软件,求得聚类系数见表5。

表5 聚类系数

按加权平均得夹具公差T=0.2905δk,如果按最大聚类取值则为T=0.23δk。一般按加权平均取值,即取υw=0.2905δk。经工作验证该夹具满足零件加工的精度要求。

灰色聚类综合评价方法不需临界判据,只需根据夹具公差的影响因素建立评价等级即可获得评判结果,避免了人的主观随意性,结果更符合实际情况。灰色聚类综合评价方法简便可行、实用性强、通用性好,便于微机编程。当指标多、分级多、选择的公差评价参数多时,更能显示它的优越性。(该评价方法的计算和表格数据来源于中捷计量专用部门,是本人于公司实习时培训的部分内容)。

结束语

本次毕业设计虽然仅仅经历了短暂的三个月，但是它浓缩了大学四年学习的全过程，体现了我们对所学知识的掌握和领悟程度。由于我们是第一次进行整体性地设计，不可避免地碰到了许多困难，有时甚至会感到无法下手。无论碰到什么样的困难，我都没有退缩，凭借着一股求知的热情，再加上指导老师的帮助，然后再回到书本攻克一个又一个的难题，最终圆满地完成了本次设计。通过本次毕业设计，使我在各个方面都有了很大的提高，具体地表现在以下几个方面：

1.对大学四年所学到的东西进行了归纳总结，找到了各种学科之间的交叉点，同时构成了一个知识网络，形成了一个整体的知识体系，进一步完善了自己的知识结构。

2.对所学习知识点进行查漏补缺，并了解学习了新的知识，开阔了视野，拓宽了自己的知识面。养成了勤学好问的习惯，同时具有了一定的创新思维。

3.利用理论知识解决实际问题的能力得到了提高，为以后正确解决工作和学习中的问题打下了坚实的基础。

4.学会了充分地利用网络资源查阅相关资料，以及借助前人的研究成果寻求解决问题的思维方法，对新信息和新知识及时做笔记。

5.敢于面对困难，同时也懂得了互助合作的重要性。

6.利用计算机（AutoCAD2002，Word2002,Excel2002）的能力得到很大的提高，学会了利用计算机设计软件进行相关的设计与计算。

但是，设计研究过程中仍然存在不足之处，有的问题还待于进一步深入，具体如下：

1.缺乏实际工厂经验，对一些参数和元件的选用可能不是非常合理，有一定的浪费。2.与夹具相关的刀具和量具的了解还不太清楚。

3.系统的设计不太完善，在与计算机配合进行精确的数据采集和控制上还有一些不足。

4.使用有一定的局限：人工操作多，零部件磨损度在实际中尚不明确。

参 考 文 献

[1] 唐增宝,何永然,刘安俊,机械设计课程设计(第二版),华中科技大学出版社,1995.3 [2] 施平,机械工程专业英语(第五版),哈尔滨工业大学出版社,2003.10 [3] 王洪潢,成本会计,中国农业出版社,1993.3 [4] 聂桂平,钱可强,工业设计表现技法,机械工业出版社,1998.12 [5] 李贵轩,设计方法学,世界图书出版社,1989.7 [6] 周忠龙,工业设计模型制作工艺,北京理工大学出版社,1995 [7] 覃小斌,王士虎,张卉,许永年,工程制图,中央广播电视大学出版社,1997.7 [8] 钟志华,周彦伟,现代设计方法,武汉理工大学出版社,2001.8 [9] 东北重型机械学院,洛阳农业机械学院,长春汽车厂工人大学,机床夹具手册,上海科学技术出版社,1980.1 [10] 濮良贵,纪名刚,机械设计(第六版),高等教育出版社,1996 [11] 薛源顺,机床夹具设计(第二版),机械工业出版社,2003.1 [12] 哈尔滨工业大学,哈尔滨市教育局,专用机床夹具设计与制造,黑农江人民出版社,1979.12 [13] 上海交通大学610教研组,机械制造工艺及装备设计(3)机床夹具设计，1977 [14] 金永昕,王沛民,试论设计方法学的范畴和体系,浙江大学教育研究，1986年第一期(总第21期)[15] 张元奎,成本管理学,山东人民出版社,1984.3 [16] 李贵轩,翻译:联邦德国迪茨教授来华讲学资料,阜新矿业学院,1986.8 [17] Patton WJ.Mechanical Power Transmission.New Jersey:Printice-Hall,1980 [18] Sors l.fatigue design of machine components.oxford:pergramon press.1971 [19] 东北重型机械学院，洛阳工学院等编，机床夹具设计手册(第三版)[M] 上海：上海科学技术出版社，1998 [20] 罗佑新，张龙庭，李 敏，灰色系统理论及其在机械工程中的应用[M]，长沙：国防科技大学出版社，2001 [21] 朱耀祥等，计算机辅助孔系组合夹具组装设计系统，机械工艺师，1994.（1）[22] 刘德荣，组合夹具结构简图的初步探讨，组合夹具，1982.(1)[23] 范牧昌等，用于计算机辅助组合夹具组装设计的成组编码系统，成组技术与生产现代化，1994.(1)[24] 刘友才，机床夹具设计[Ｍ]，北京：机械工业出版社，1992 [25] 杨一帆，庄仲禹，应用尺寸链原理计算夹具定位误差[Ｊ]，机械研究与应用，1994，94(4)：16 ~19 [26] 范收昌等.计算机辅助组合夹具组装设计，机械与电子，1994.(1)

致谢

本文从选题、方案论证到课题的研究都是在导师王新宇讲师的全面、悉心指导下完成的。导师严谨的治学态度、渊博的知识、丰富的创造力、高瞻远瞩的学术思想，以及敏锐的洞察力，始终令学生敬佩，并将影响我的一生。值此成文之际，谨向导师表达我深深的敬意和衷心的感谢!感谢中捷高新技术研发部和中捷工装科在课题的研究与试验过程中给予的诸多帮助!在四年的学习和生活期间，始终得到长江大学机械学院各位老师的无私帮助，在此深表感谢!他们是王新宇讲师、陈义厚教授、刘守祥教授、张云华讲师，魏梅生教授、邹必昌讲师等。

在课题研究过程中，得到了机房工作人员的大力支持，特别要感谢罗玉堂教授提 供的诸多帮助!在课题的研究过程中，得到了本校汪欣学士、毛松弥学士、邓小军学士、向红学士，汪小将学士等的大力支持，作者在此表示由衷的感谢!感谢这四年中给了我珍贵友谊和帮助的师兄弟们以及生活在一起的同学们!特别要感谢的是我的父母和家人!感谢父母在我成长的道路上给予的无私的爱，他们的理解和全力支持使我的论文得以顺利完成。

感谢所有关心和帮助过我的人们!最后，在本文结束之际，向所有为我的论文提出宝贵意见的评阅专家们表示衷心的感谢和崇高的敬意!谢谢!

二OO五年六月

机械夹具设计毕业论文 篇2

( 一) 设计前的准备工作

夹具设计是一个比较复杂的过程, 在夹具设计之前, 一定好做好夹具设计准备工作, 准备好夹具设计的相关资料。 在夹具设计前, 一定要收集相关资料, 让学生仔细地去阅读和研究夹具的设计任务书。 在设计任务书中, 很多内容对夹具的设计都有一定的帮助和制约功能, 对学生以后的设计非常有帮助。 例如, 夹具设计中的夹紧方案、基准的定位和对整个设计的一些要求等。 因此, 在教学过程中, 一定要提高学生对夹具设计任务书的重视程度, 做好设计前的准备工作。

( 二) 设计夹具结构方案

在夹具设计的过程中, 夹具结构方案的确定是最重点的工作, 学生在设计夹具的结构时, 一定要严格按照夹具的设计任务书进行。 在高职院校中, 培养的人才多为应用型的人才, 学生在确定夹具的结构方式时, 要根据实际情况来确定, 所以学生在设计之前要收集批量生产资料。 在大批量的生产中, 一般是采用机动夹具, 例如, 液压、气动夹具等。 在大批量的生产中, 自动化程度较高, 需要数量众多的夹紧, 机动夹具的结构也比较复杂。 但是在中小量的批量生产中, 一般是采用结构比较简单的通用夹具。 所以学生在设计之前一定要严格按照实际生产的需求来确定。

在分析完批量生产的资料之后, 就下来就是自动零件图和工序图, 这也是夹具确定结构中最重要的一步, 直接影响夹具的结构和生产形态。 在制作工序图的时候, 应该正确标注工序的尺寸和基准等, 对工序加工的精度和表面精度等也要详细准确标注。 在制作零件图的时候, 工件的尺寸和位置也要正确标注。 只有这两种图都绘制准确, 才能大大提高夹具设计的效率。

学生在确定夹具结构方案的时候还应该对夹具的典型结构以及相关的标准作一定的了解, 不断提高学生的设计素养, 让学生在设计过程中更加顺手。 在做好了这些工作之后, 就可以顺利地完成结构的方案了。 设计夹具的结构方案本身花的时间并不长, 但是在做好方案设计时, 必须具备雄厚的夹具设计的理论知识。

( 三) 绘制夹具图

在设计好夹具的结构方案之后, 接下来就是绘制夹具图了, 夹具图的绘制是一个重要的过程, 在绘制过程中, 一定要严格按照国家的相关标准进行审查和绘制。 在绘制的过程中, 为了省去不必要的工作量, 减少不必要的视图数目, 绘制的夹具总图, 夹具上的任何一根线都尽量不要和工件的轮廓线有相交或者干涉, 为了有效地区别出外轮廓线和内轮廓线, 可以用黑色的双点线来表示外轮廓。 在绘制夹具总图的过程中, 应该尽量采用1∶1 的比例, 局部结构的视图没必要绘制过多, 但是应该不断地调整和完善局部结构图。

( 四) 标注

标注是夹具设计的最后一个步骤, 也是整个过程中最难的一个步骤, 所以教师应该重点培养学生在这方面的能力, 让所有的学生都能够正确标注夹具图中的尺寸, 掌握技术要求。 在标注过程中, 教师应该花更多的时间指导和督促学生, 如果最后一个步骤没有做好, 那么整个设计过程都浪费了, 最终得到的夹具是不能投入到实际生产中的, 不仅造成了材料的浪费, 同时也浪费了学生的时间和精力。 所以在学生标注的过程中, 教师应该指导学生多查阅一些技术手册, 同时多参考成功的范本。

二、夹具设计中的尺寸确定

在夹具设计的过程中, 如何获得精准的尺寸是一个最关键的问题, 可以使用实物模拟实验法来确定, 在实验模拟过程中, 首先要准备好3 个以上的零件套筒和钻头为 Ф8 的钻套模, 假设套筒零件其他的部位已经加工完了, 现在要钻孔 Ф8, 同时要求保证钻孔 Ф8 的中心到最左边端面A的距离为60±0.03 mm。 在这个过程中, 首先指导学生调整钻膜的定位元件和钻膜的中心尺寸, 满足尺寸60±0.03 mm的要求。 调整的步骤为:夹具上定位A点到钻套中心的距离为中间值60.00 mm, 在钻床上夹紧工件, 要求学生测量出套筒零件的尺寸60±0.03 mm, 这样就完成了夹具设计中的尺寸问题了。

加工夹具的质量好坏直接决定着这个机械的安全性能, 因此, 在教学过程中应该重点注意, 夹具的设计水平会直接影响零件的加工精度。 所以, 为了提高学生的零件加工精度, 就要指导学生科学地进行夹具设计, 真正培养出技能型的人才, 满足现代社会对人才的需求。

参考文献

[1]张雎军.斜孔加工的夹具设计[J].金属加工:冷加工, 2014, 21 (3) :44-45.

机械夹具设计毕业论文 篇3

关键词：《机械工艺与夹具设计》教学改革

1概述

近年来，我国教育教学改革不断深入，高职院校教育目的是培养技术硬、能力强、素质高的综合型人才。在《机械工艺与夹具设计》教学中，为提高学生学习的效率和教学质量，学校和老师应注重培养工厂一线技术员、工艺员以及技术管理人员，为国家和社会输送更多的优质人才。但就目前高职院校《机械工艺与夹具设计》教学情况来看，受到传统教学思路和方法的影响，导致教学质量普遍较低，直接影响了学生的健康发展。因此进行教学改革是十分必要的。

2《机械工艺与夹具设计》课程改革的必要性

职业教育的主要目的是培养技能型人才，理论知识教学基础比较薄弱，导致学生学习兴趣、学习态度以及学习习惯等方面存在一些问题。在社会经济飞速发展的今天，传统的理论知识教学方法已经无法满足社会发展的需求，这就需要职业学校进行必要的教学改革。《机械工艺与夹具设计》作为机械专业重要的技术课程，是一门培养学生独立或者合作完成工艺编制、夹具设计等任务综合能力为目的的课程，属于项目中心课程，教学主要采用项目驱动法和熟练内化法，基于学生娴熟的技术形成一定的经验内化。《机械工艺与夹具设计》课程知识涉及面广，比如机床、刀具、量具、夹具设计以及制造流程等，然而对于一些术语知识，老师的描述存在困难，学生也可能因为知识抽象无法理解，导致学生学习存在诸多问题，直接影响了教学质量和学习效率，十分不利于学生综合能力的提升。因此《机械工艺与夹具设计》课程教学改革迫在眉睫。

3《机械工艺与夹具设计》课程教学改革

①教学资源的建设。为有效提高课程教学的高效性，在课前需要注重教学资源的建设。对于《机械工艺与夹具设计》课程来讲，学校和老师应编制相关的教学资源库，包括机械制造工艺、夹具学习指导、试题库、课程设计指导书、车床夹具设计、加工革新等内容。同时开发计算机辅助设计软件、夹具三维仿真装配、实物模型等，以便充分调动学生学习的积极性。在课程零件选取上，应综合考虑生产中常用的零件、典型和难度适中的零件，并进行课程教学资源的更新和扩充，更加科学地满足学生理论学习和实践能力的特点与要求。

②教学内容的选取。《机械工艺与夹具设计》课程教学内容多源于真实的企业实际，教学内容呈现长三角装备制造业的工作形式。在教学中，老师应注意选取最广泛和最典型的工作任务、结构完整的工作过程，这样不仅有利于工作成果的评价，学生比较容易转换为学习型工作任务。因此老师必须注重教学内容的筛选，主要以典型轴类零件、齿轮类零件、套筒类零件等作为教学内容载体，同时进行必要的教学化处理，展现出学习内容与实际生产结合的特点，有利于构建理论与实践、学习与工作的教学体系，强化学生实践经验的积累，为后期工作奠定基础。

③教学方法的改革。《机械工艺与夹具设计》是一门机械专业学生的主干专业技能课，对培养学生编制机械加工工艺和机床夹具设计能力具有十分重要的意义。由此可见该门课程实践性较强，结合课程和职业学校教学特点，对教学方法进行改革是必然之势。教学中采用工学结合、项目驱动、生产导向以及理实结合的教学模式，并将案例式、情境式、任务驱动式等多种教学方法有机结合，强化学生课程知识技能点的理解与掌握。同时，打破传统一块黑板、一根粉笔的课堂教学的单一性，引入多媒体技术和设备教学，重视培养学生自主学习能力，以人为本，充分体现以学生为主体的教学思路，通过视频、图像、音频等电子课件，激发学生学习的积极性和创造性，丰富教学资源，为学生营造一个积极向上、科学健康的教学环境。

④实践教学改革。在课程实践教学环节，需要为学生增加工艺实习的课程内容，组织学生参观生产基地，鼓励学生亲手编制工艺，深入了解并充分掌握机械制造工艺基本生产知识，有利于巩固理论知识，使学生在实际生产线上了解各类零件制造的流程和工艺，开拓视野，积累知识和经验。在《机械工艺与夹具设计》实践教学中，分析学生掌握专业知识的程度，并鼓励学生积极进行机床夹具设计，将设计方案与企业实物对比，并邀请企业技术人员进行讲评，最终确定出合理的设计方案。这种以教、做、学为一体的实践教学方法，有利于培养学生综合应用能力，使学生具有页面宽、工作适应性强等特点。

4总结

《机械工艺与夹具设计》是一门实践性较强的课程，在社会经济快速发展的背景下，若继续采用传统的教学内容和教学方法，必然会导致教学出现问题，影响学生的健康发展。因此在本门课程教学中，老师应注重教学内容、教学资源、教学方法的改革，结合学生实际情况，进行科学合理的分层教学，激发学生学习的积极性，培养综合运用知识的能力，提高《机械工艺与夹具设计》教学质量和学习效率，让每个学生在课堂教学中有所收获。

参考文献：

[1]黎良新.用模拟实验法诠析“调整法加工”获得尺寸精度———《机械工艺与夹具设计》课程教学方法改革探讨[J].价值工程，2012，03：244.

[2]郑德星，阳程.机械制造工艺与夹具综合实践教学改革与探索[J].黑龙江教育（高教研究与评估），2012，08：73-74.

钻床夹具毕业设计（本站推荐） 篇4

机械制造工业是国民经济最重要的部门之一，是一个国家或地区经济发展的支柱产业，其发展水平标志着该国家或地区的经济实力、科技水平、生活水准和国防实力。机械制造工业是制造农业机械、动力机械、运输机械，矿山机械等机械产品的工业生产部门。机械制造是国民经济的装配部，是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的产业。不论是传统产业，还是新兴产业，都离不开各种各样的机械装备。机械制造业的生产能力和发展水平标志着一个国家或地区国民经济或现代化的程度，而机械制造业的生产能力主要取决于机械制造装备的先进程度，产品性能和质量的好坏则取决于制造过程中工艺水平的高低。将设计图样转化成产品，离不开机械制造工艺与夹具，因而它是机械制造业的基础，是生产高科技产品的保障。离开了它，就不能开发制造先进的产品和保证产品质量，不能提高生产效率、降低成本和缩短生产周期。

夹具设计是每个机械类学生必须完成的一个教学环节，是对我们所学专业的一个测试，也是对我们学生做的一次具体的、重要的考验。此设计密切结合高等学校的办学宗旨。已检测我们在学习和实习过程中对所学知识的掌握程度和运用水平。同时在设计中与同学互相帮助，一起去图书馆查阅设计中需要得一些相关资料，共同探讨设计中出现的问题，体现了同学之间的凝聚力，增进了同学之问的友谊，加强了与老师的知识探讨．

作为机制专业的学生不能以学好课本上的理论知识而满足，如果不懂的运用他们，学再多的理论知识也毫无用处。因此我们非常重视本次设计的实践，通过本次设计是我们各方面的能力都有所力加强，对于今后的生产实习以及走上工作岗位有很大帮助，是我们受益匪浅。本设计不足之处，恳请老师点评、指正。

目录

前言········································································1 1.设计任务书·····························································3 1.1设计任务书····························································3 1.2目的····································································4 2．钻床夹具设计过程·····················································5 2.1定位方案设计与定位分析············································5 2.2定位误差分析与计算·················································7 2.3对刀及引导装置设计·················································8 2.4加紧机构设计·························································9 2.5夹具体设计··························································10 2.6精度分析计算························································10 3．绘制夹具总图·························································11 4．绘制夹具零件图·······················································11 5．夹具操作动作说明····················································12 6．设计心得体会·························································13 7．参考文献·······························································15 8．致谢····································································15

1．设计任务书

1.1设计任务书

如图1所示，设计加工一直径为φ30h7的轴上2个直径为15H7的孔，两孔的距离为150H13。φ15H7孔对φ30h7外圆的垂直度公差为0.1mm/100mm，φ15H7孔对φ30h7外圆轴线的对称度公差为0.1mm。其他表面均以加工完毕。（中批量生产）

图1 1要求

1）保证工件的加工精度

专用夹具应有合理的定位方案、合适的尺寸、公差和技术要求，并进行必要的精度分析，确保夹具能满足工件的加工精度要求。2）提高生产效率

专用夹具的复杂程度要与工件的生产纲领相适应。应根据工件生产批量的大小选用不同复杂程度的快速高效夹紧装置，以缩短辅助时间，提高生产效率。3）工艺性好 专用夹具的结构简单、合理、便于加工、装配、检验和维修。专用夹具的生产属于中批量生产。4）使用性好

专用夹具的操作应简便、省力、安全可靠，排屑应方便，必要时可设置排屑结构。5）经济性好

1.2目的

综合运用机械方面的知识，掌握机床夹具的设计方法、设计步骤及设计计算过程，具有运用计算机辅助设计机床夹具的能力。关键词

钻套 V型块 圆柱削

2.钻床夹具设计过程

机床夹具的种类结构虽然繁多，但它们组成可概括为以下几个部分：

1、定位装置：定位装置的作用是使工件在夹具中占据正确的位置。

2、夹紧装置：夹紧装置的作用是将工件压紧夹牢。

3、对刀或导向装置：确定刀具相对于定位元件的正确位置。

4、连接元件：确定夹具在机床上正确位置元件。

5、夹具体：夹具体是机床夹具的基础件。

6、其他装置或元件：指夹具固特殊需要而设置的装置和元件。用夹具装夹工件有以下优点：

①能稳定的保证工作的加工精度，用夹具装夹工件时，工件相对于刀具及机床的位置精度由夹具保证，不受工人技术水平的影响，使一批工件的加工精度趋于一致。

②能提高劳动生产率，使用夹具装夹方便、快速、工件不需要划线找正，可减少辅助工时，提高生产率。③能扩大机床的使用范围。

所以我们决定设计钻床的专用夹具加工此工件。

2.1定位方案设计与定位分析

机械加工时，为了使工件的被加工表面获得规定的尺寸和正确位置要求，确定工件在机床上或家具中有正确的位置过程，称为定位。用来确定生产对象（工件）上几何关系所依据的那些点，线，面叫做基准。根据机械原理，机构具有确定运动时所必须给定的独立运动参数的数目，称为机构自由度。放在空间的物体都有六个自由度。工件的定位，就是使得工件占据一致的正确的位置，实质上就是限制工件的六个自由度。在分析工件定位时，通常是用一个支撑点限制工件的 5 一个自由度，用合理分布的六个支撑限制工件的六个自由度。工件的自由度限制真确了就可以保证工件的加工精度。1）自由度的分析（图2）

为保证加工轴上轴Φ15H7孔的距离及孔与端面的距离，则要限制Y轴的移动。保证两孔与轴线的垂直度，则需限制X、Z轴的移动。为了保证两孔的对称度，则需限制X轴的移动，所以综上所述所设计的夹具在加工时应限制工件的四个自由度，即：X、Z轴的移动，X、Y轴的移动。2）确定定位方案，设计定位装置

由于所设计夹具是用于加工实心轴上的两孔，且两孔有一定的距离，一孔与端面有距离要求，所以应当以轴的外圆面与轴的一端面定位。而又考虑到夹具必须限制X、Y轴的移动，所以初步拟定以一长V型块与一支撑钉来限制这几个方向的自由度。

分析：由于X、Z轴的移动X、Y轴的移动，而Y轴的转动没限制，所以此定位属于不完全定位。

由于一个长V型块能够限制四个自由度，即：两个方向的转动与移动，即这把Z轴的转动也限制了，但是所加工的轴上的孔为通孔，所以限制了Z轴移动也不会影响加工，不影响加工精度。

由上述分析可得，用一长V型块和一支撑钉定位是可行的。

图2 2.2定位误差分析与计算

能否保证工件的加工精度，取决于道具与工件的相互位关系。当一批工件逐个在夹具上定位用调整法加工件时，各个工件在夹具中所占的位置并不一致，各个工件的不一致性必然引起工件相对刀具之间的位置变化，加工后，个工件的加工尺寸必然大小不一，形成误差。这种只与工件定位有关的误差，称为定位误差。用ΔD表示。

一批工件逐个在夹具上定位时各个工件位置不一致的原因有两个。根据工件结构特点，其定位方案有二：一是定位基准与工序基准不重合；二是定位基准的位置变化。

（1）基准不重合误差：由于定位基准与工序基准不重合而引起的加工尺寸误差，称为基准不重合误差，用ΔB表示。

（2）基准位移误差：工件在夹具中定位时，由于定位副的制造误差和最小配合间隙的影响，导致各个工件定位基准的位置不一致，从而给加工尺寸造成误差，这个误差称为基准位移误差，用ΔY表示。ΔD=ΔB+ΔY ΔY=δd/（2sinα/2）

本设计课题是加工轴上的两个孔，由于两孔间有一定的距离要求所以应当考虑定位误差。我们是用一支撑钉去限制Y轴方向的移动，所以应当考虑此方向上的定位误差。又由于加工这两轴是一次装夹同时加工两孔，所以它的定位定位基准与工序基准重合，所以ΔB=0, ΔY=0, ΔD=ΔB+ΔY=0。因为△Y<1/3*0.63（0.63为孔间距离的公差），所以定位误差符合要求符合。2.3对刀及导引装置设计

本课题设计我们采用GCr15钢作为钻套材料。GCr15是一种最常用的高铬轴承钢，具有高的淬透性，热处理后可获得高而均匀的硬度。耐磨性优于GCr9，接触疲劳强度高，有良好的尺寸稳定性和抗蚀性，冷变形塑性中等，切削性一般，焊接性差，对白点形成敏感，有第一类回火脆性。

由于课题要求此工件中批量生产，所以用可换的钻套较为合理。为了钻套能和好的固定在钻套支架上，所以在钻套的一边开了一个缺口。并用一个M16的螺钉去压紧钻套。

钻套主要尺寸由《机床夹具零、部件》国家标准 GB/T2263 — 80、GB/T2265 — 80。（后附零件2图）

钻孔加工时，钻套外径为φ30mm g6；内径为φ150mmH7。钻套端面至加工面的距离取 25mm。先选用φ14.8的麻花钻进行钻削并钻通，再用φ15的铰刀铰削。这样可以达到所加工孔的要求（Φ15H7）。2.4夹紧机构设计

参考夹具资料，采用铰链氏夹紧机构来夹紧工件。如图3所示：

图3 1 工件压紧横梁 2 螺母 3拉紧螺杆

打开1工件压紧横梁和3拉紧螺杆，把工件放在压紧横梁下面。放下1压紧横梁，打上3拉紧螺杆，使拉紧螺杆穿过压紧横梁右端的槽，然后拧紧2螺母。从而使1压紧横梁压紧工件。

此种夹紧装置可以快速的装夹工件，并使工件可以得到所需的夹紧力，也不会工件的装夹位置。这样就提高了生产效率。由图可知压紧横梁中间开了V型槽，这可是夹紧力均匀，使工件能很好的与下V型块接触保证了加工精度。横梁上的V型块也可以用来压紧不同尺寸的圆柱，符合了设计要求。

2.5夹具体设计

根据课题的要求及综上所述的分析，我们决定用一长V型块作为夹具体。我们设计V型块总长为400mm，宽和高都是150mm。这么大的尺寸可以用来加工此种类的零件，加工两孔距离为120-360mm。同时这么大的实体尺寸很适合工人的操作，通事此夹具体全由45钢制造，所以有一定的重量不必再设计夹具体与钻床的链接机构，可以由工人直接用手拿住进行加工。这样就使加工更加的简单。同样由于夹具体有那么的大小，经过计算与分析可得，可以加工两孔距由120mm到360mm的轴。

同时为了方便排除加工时的铁屑，我们特意在V型槽底端开了一条宽度为10mm排屑槽，此槽可以让加工出来的铁屑更容易的排除，同时也提高了加工的精度。经过上述分析可以知道此夹具体不仅结构合理，通用型也很强，同时加工容易。满足课题要求。

2.6精度分析与计算

由课题设计要求可知，加工孔的位置要求为：

1）φ15H7孔对φ30h7外圆的垂直度公差为0.1mm/100mm。2)φ15H7孔对φ30h7外圆轴线的对称度公差为0.1mm。位置精度（δk1=0.01mm，δk2=0..10mm）校核如下。①影响位置精度δk1的因素有三项： △k1=0.01mm/100mm △A+△T=0.02 mm/100mm △T=（0.034-0.014）mm/48mm=0.042/100mm(铰刀尺寸为φ15 时的歪斜)按概率法计算得

√（0.01/100）2 +(0.02/100)2+（0.042/100）2=0.044/100mm＜δk1 故其夹具的精度较低。

②影响位置精度δk2的因素有两项：

△T1=0.03 mm(铰套中心对V形块标准圆柱的对称度)△T2=0.034-0.014=0.020 mm（铰刀与铰套的配合间隙）将误差合成得

√0.032+0.0202=0.030mm＜δk2 由上述分析及公式的计算 √△D2+△A2+△G2+△T2≤δk 此夹具加工满足加工精度要求

3.绘制夹具总图

根据已完成的夹具结构草图，进一步修改结构，完善视图后，绘制正式夹具总装 图。（附图1）

4.绘制夹具零件图

（附图2）5.夹具操作动作说明（与装配图说明）

（1）挡块体的安装

先用挡板紧固螺钉3把挡块体2紧固在夹具体1上，再把定位螺杆6装进挡块体，调节到适当的加工距离，然后用螺母5紧固。（2）钻套支架的安装

先把11紧固双头螺杆的一头装进10支架压紧铁块中，再把10支架压紧铁块装进1夹具体的T型槽中。然后把12钻套支架下的孔穿过11紧固双头螺杆并与T型槽配合好。最后装上5螺母，并拧紧。（3）支架的安装

此安装与（2）步骤相同，这里不再重复。（4）钻套的安装

先把7钻套的下端φ30g6配合到12钻套支架上φ30H7的孔。在转动7钻套的缺口并对准紧固螺钉的螺孔，然后把8钻套紧固螺钉拧紧。（5）工件的装夹

打开13工件压紧横梁和15拉紧螺杆，把工件放在压紧横梁下面。推动轴靠紧到6定位螺杆，然后放下1压紧横梁，打上15拉紧螺杆，使拉紧螺杆穿过压紧横梁右端的槽，然后拧紧5螺母。从而使13压紧横梁压紧工件。（6）加工操作

把夹具体放到钻床的工作台上，移动夹具体使7钻套上端口对准钻头。先用Φ14.8钻头钻通加工轴，换上Φ15的铰刀加工孔。（7）把工件取下来加工另一个工件。（8）一个工作日完后，清扫夹具体。

6.设计心得体会

1）目标完成情况：

经过几个星期的努力，设计达到了预想的成功，由于条件的限制没能加工出成品，但对于我自己来说已经学到了不少东西。2）存在不足：

一是对钻床的不熟悉，二是在公差与配合方面的知识所学较少。3）程序设计中遇到的问题及解决方法： 主要困难：学院图书馆相关资料有限。

解决方法：在互连网上收集相关资料与有关公司联系落实加工 4）总结和体会：

通过这次课程设计，我更加熟练的掌握了使用机械制图的方法，加深了对机械制造技术基础课程知识的理解。由于时间仓促，设计还有很多不足之处，如：夹具部分不够全面，效率不高等等，都是对工艺基础不熟练，对相关认识缺乏造成的。在实践过程中李老师给了我很大的帮助和鼓励，在今后的学习中我会加强理论与实践的结合，通过不断的摸索来弥补自己在机械制作方面的差距。

与同学讨论我们设计过程遇到的问题更是一件快乐的事情，只有彼此都付出，彼此都努力维护才能将作品做的更加完美。

对我而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。挫折是一份财富，经历是一份拥有。这次实习必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆!首先从课程设计本身来说，是对我们平时所学的专业知识的巩固，回想课程设计刚开始时，全无思路，举步维艰。对于理论知识掌握不牢固的我来说，真是书到用时方恨少，所以我把这学期学过的专业课书籍又看了一遍，并且又请教了老师和同学，来了设计灵感。其次，课程设计也锻炼了我们大家的团结协作的精神，刚开始的时候，我们大家都是两眼发黑，什么思路都没有，但是大家却懂得团结协作，虽然每个人的设计内容都不同，但是思路都是大同小异，所以大家各自去 13 查阅资料，而且是分别查阅不同的资料，最后大家汇总，拟定出每一个人夹紧方案，和夹具形状，工作效率提高了几倍。第三，在课程设计的过程中能培养我们的创新能力，虽然我们的设计内容都是很简单，但是这其中也不乏创新能力的体现，比如我们有的同学的加工位置不再同一轴线上，是分布在圆周上，按照以前的经验就是利用分度装置，但是我们同学却设计了一个新颖的夹具，这是对我们创新能力的最好的锻炼方式的体现。

这次课程设计马上就要结束了，回想这一段设计路程，虽然我收获了许多，但同时发现了自己存在的很多不足，自己知识有很多漏洞，看到了自己的实践经验还是比较缺乏，理论联系实际的能力还急需提高等。以后在这些方面我要重点改正。我很感谢这次课程设计，同时通过这次设计使我们对夹具设计的过程有了一个比较全面的了解，他把我们从枯燥的理论知识中解放了出来，是我们发现了这其中的乐趣，为我们以后的工作指明了道路。

7.参考文献

[1].兰建设.机械制造工艺与夹具[M].机械工业出版社,2008 [2].黄云清.公差配合与测量技术[M].机械工业出版社,2009 [3].刘晓年.机械制图[M].机械工业出版社,2007 [4].隋明阳.机械设计基础[M].高等教育出版社,2002 [5].王启平主编王振龙.狄士春副主编.机械制造工艺学(第5版)[M].哈尔滨工业大学出版社，2005 [6].王启平主编.机床夹具设计[M].哈尔滨工业大学出版社，2005 [7].李旦.邵向东.王杰等.机床专用夹具图册[M].哈尔滨工业大学出版社，1998

8.致 谢

机械夹具设计毕业论文 篇5

6．1 机床夹具概述

6.1.1 夹具的作用

在机床上加工零件时，为了使该工序所要加工的表面能够达到图纸所规定的尺寸、几何形状及与其它表面间的相互位置精度等技术要求，在加工前首先应将工件装好、夹牢。

把工件装好，就是在机床上使工件相对于刀具及机床有正确的位上加工置。工件只有在这个位置上接受加工，才能保证被加工表面达到所要求的各项技术教育要求。把工件装好这一过程称为定位。

把工件夹牢，就是指定位好的工件，在加工过程中不会受切削力、离心力、冲击、振动等外力的影响而变动位置。把工件夹牢这一过程称为夹紧。

因此，夹具的作用就是在加工过程中，对工件进行定位和夹紧，从而保证在加工过程中工件相对于机床保持正确的位置，保证达到该工序所规定的技术要求。

在机械加工过程中，工件的装夹方法按其实现工件定位的方式分为两种：一种是按找正方式定位的装夹方法；另一种是用专用夹具装夹工件的方法。

1．按找正方式定位的装夹方法

这种装夹方法，一般是先按图样要求在工件表面划线，划出加工表面的尺寸和位置，装夹时用划针或百分表找正后再夹紧。如在金工实习时钻锤头上用于装锤柄的孔时，由于是单件，我们就采用先划线，再找正这种方法加工。

按找正方式装夹工件的方法，能够很好的适应工序或加工对象的变换，夹具结构简单，使用简便经济，选用于单件和小批生产。但这种方式生产效率低，劳动强度大，加工质量不高，往往需要增加划线工序。当生产数量大、质量要求高时，需要专用夹具加工。

2．用专用夹具装夹工件的方法

图6-1 后盖零件钻径向孔的工序图

图6-2 后盖零件钻床夹具

1-钻套   2-钻模板   3-夹具体   4-支承板   5-圆柱销   6-开口垫圈   7-螺母   8-螺杆   9-菱形销

成批生产中，加工图6-1所示零件，钻后盖上的φ10mm孔，保证距后端面距离为18±0.1mm, φ10孔轴心线与φ30孔中心线垂直，φ10孔轴线与下面的φ5.8孔轴线在同一平面上。其钻床夹具如图6－2所示。φ10孔径尺寸钻头保证，由钻套1保证，距后端面距离18±0.1mm由支承板4保证，φ10孔轴线与φ30孔轴线垂直由钻套和圆柱销5共同保证。φ10孔轴线与下面的φ5.8孔轴线在同一平面上由菱形销9保证。加工时拧紧螺母7，实现定位，松开螺母7，拿开开口垫圈6，实现快速更换工件。

通过上面的例子，我们不难看出使用专用夹具装夹工件的优点：

（1）保证工件加工精度 用夹具装夹工件时，工件相对于刀具及机床的位置精度由夹具保证，不受工人技术水平的影响，使一批工件的加工精度趋于一致。

（2） 提高劳动生产率 使用夹具装夹工件方便、快速，工件不需要划线找正，可显著地减少辅助工时，提高劳动生产率；工件在夹具中装夹后提高了工件的刚性，因此可加大切削用量，提高劳动生产率；可使用多件、多工位装夹工件的夹具，并可采用高效夹紧机构，进一步提高劳动生产率。

在机械制造中，用来固定加工对象，使这占有正确位置，以接受加工或检测的装置，统称为夹具。它广泛地应用于机械制造过程中，如焊接过程中用于拼焊的焊接夹具；零件检验过程中用的检验夹具；装配过程中用的装配夹具，机械加工过程中用的机床夹具等，都属于这一范畴。在金属切削机床上使用的夹具统称为机床夹具。在现代生产中。机床夹具是一种不可缺少的工艺装备，它直接影响着零件加工的精度、劳动生产率和产品的制造成本等。本章所讲述的仅限于机床夹具，以后简称为夹具。

6．1 机床夹具概述

6.1.1 夹具的作用

在机床上加工零件时，为了使该工序所要加工的表面能够达到图纸所规定的尺寸、几何形状及与其它表面间的相互位置精度等技术要求，在加工前首先应将工件装好、夹牢。

把工件装好，就是在机床上使工件相对于刀具及机床有正确的位上加工置。工件只有在这个位置上接受加工，才能保证被加工表面达到所要求的各项技术教育要求。把工件装好这一过程称为定位。

把工件夹牢，就是指定位好的工件，在加工过程中不会受切削力、离心力、冲击、振动等外力的影响而变动位置。把工件夹牢这一过程称为夹紧。

因此，夹具的作用就是在加工过程中，对工件进行定位和夹紧，从而保证在加工过程中工件相对于机床保持正确的位置，保证达到该工序所规定的技术要求。

在机械加工过程中，工件的装夹方法按其实现工件定位的方式分为两种：一种是按找正方式定位的装夹方法；另一种是用专用夹具装夹工件的方法。

1．按找正方式定位的装夹方法

这种装夹方法，一般是先按图样要求在工件表面划线，划出加工表面的尺寸和位置，装夹时用划针或百分表找正后再夹紧。如在金工实习时钻锤头上用于装锤柄的孔时，由于是单件，我们就采用先划线，再找正这种方法加工。

按找正方式装夹工件的方法，能够很好的适应工序或加工对象的变换，夹具结构简单，使用简便经济，选用于单件和小批生产。但这种方式生产效率低，劳动强度大，加工质量不高，往往需要增加划线工序。当生产数量大、质量要求高时，需要专用夹具加工。

2．用专用夹具装夹工件的方法

图6-1 后盖零件钻径向孔的工序图

图6-2 后盖零件钻床夹具

1-钻套   2-钻模板   3-夹具体   4-支承板   5-圆柱销   6-开口垫圈   7-螺母   8-螺杆   9-菱形销

成批生产中，加工图6-1所示零件，钻后盖上的φ10mm孔，保证距后端面距离为18±0.1mm, φ10孔轴心线与φ30孔中心线垂直，φ10孔轴线与下面的φ5.8孔轴线在同一平面上。其钻床夹具如图6－2所示。φ10孔径尺寸钻头保证，由钻套1保证，距后端面距离18±0.1mm由支承板4保证，φ10孔轴线与φ30孔轴线垂直由钻套和圆柱销5共同保证。φ10孔轴线与下面的φ5.8孔轴线在同一平面上由菱形销9保证。加工时拧紧螺母7，实现定位，松开螺母7，拿开开口垫圈6，实现快速更换工件。

通过上面的例子，我们不难看出使用专用夹具装夹工件的优点：

（1）保证工件加工精度 用夹具装夹工件时，工件相对于刀具及机床的位置精度由夹具保证，不受工人技术水平的影响，使一批工件的加工精度趋于一致。

（2） 提高劳动生产率 使用夹具装夹工件方便、快速，工件不需要划线找正，可显著地减少辅助工时，提高劳动生产率；工件在夹具中装夹后提高了工件的刚性，因此可加大切削用量，提高劳动生产率；可使用多件、多工位装夹工件的夹具，并可采用高效夹紧机构，进一步提高劳动生产率。

（3）扩大机床的使用范围 在通用机床上采用专用夹具可以扩大机床的工艺范围，充分发挥机床的潜力，达到一机多用的目的。例如，使用专用夹具可以在普通车床上很方便地加工小型壳体类工件。甚至在车床上拉出油槽，减少了昂贵的专用机床，降低了成本。这对中小型工厂尤其重要。

（4） 改善了操作者的劳动条件 由于气动、液压、电磁等动力源在夹具中的应用，一方面减轻了工人的劳动强度；另一方面也保证了夹紧工件的可靠性，并能实现机床的互锁，避免事故，保证了操作者和机床设备的安全。

（5） 降低了成本 在批量生产中使用夹具后，由于劳动生产率的提高、使用技术等级较低的工人以及废品率下降等原因，明显地降低了生产成本。夹具制造成本分摊在一批工件上，每个工件增加的成本是极少的。工件批量愈大，使用夹具所取得的经济效益就愈显著。

但专用夹具也有其弊端，如设计制造周期长；因工件直接装在夹具体中，不需要找正工序，因此对毛坯质量要求较高；所以专用夹具主要适用于生产批量较大，产品品种相对稳定的场合。

6.1.2 机床夹具的分类

1. 按夹具的通用特性分类

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、可调夹具、组合夹具和自动线夹具等五大类。

（1）通用夹具 通用夹具是指结构、尺寸已规格化、标准化，而且具有一定通用性的夹具，如三爪自动定心卡盘、四爪单动卡盘、平口钳、万能分度头、顶尖、中心架和电子吸盘等。这类夹具通用性强，可用来装夹一定形状和尺寸范围内的各种工件。这类夹具已标准化，由专门厂家生产，作为机床附件供应给用户。

（2）专用夹具 这类夹具是指专为零件的某一道工序的加工专门设计制造的。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。专用夹具的设计周期较长、投资较大。

除大批大量生产之外，中小批量生产中也需要采用一些专用夹具。但在结构设计时要进行具体的技术经济分析。

（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。它一般又可分为通用可调夹具和成组夹具两种。前者的通用范围比通用夹具更大；后者则是一种专用可调夹具，它按成组原理设计并能加工一族相似的工件，故在多品种，中、小批量生产中使用有较好的经济效果。

（4）组合夹具 组合夹具是一种模块化的夹具。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。夹具用毕可拆卸，清洗后留待组装新的夹具。由于组合夹具具有组装迅速，周期短，能反复使用等优点，因此组合夹具在单件，小批量生产和新产品试制中，得到广泛应用。组合夹具也已标准化。

（5）自动线夹具 自动线夹具一般分为两大类，一是固定式夹具，它与专用夹具相似；另一种为随行夹具，使用中夹具随工件一起运动，并将工件沿自动线从一个工位移至下一个工位。

2. 按使用的机床分类

夹具按使用机床可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具以及其它机床夹具等。

3. 按夹紧的动力源分类

夹具按夹紧的动力源可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液增力夹具、电动夹具、电磁夹具、真空夹具、离心力夹具等。

6.1.3 机床夹具的组成

机床夹具的和结构虽然繁多，但它们的组成均可概括为以下几个部分。

1. 定位元件 夹具的首要任务是定位，因此无论任何夹具，都有定位元件。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。图6-2中圆柱销5、菱形销9和支承板4都是定位元件，通过它们使工件在夹具中占据正确的位置。

2. 夹紧装置 工件在夹具中定位后，在加工前必须将工件夹紧，以确保工件在加工过程中不因受外力作用而破坏其定位。图6-2中的螺杆 8（与圆柱销合成一个零件）、螺母 7 和开口垫圈 6 构成夹紧装置。

3. 夹具体 夹具体是夹具的基体和骨架，通过它将夹具所有元件构成一个整体。如图6-2中的件 3 。

以上这三部分是夹具的基本组成部分，也是夹具设计的主要内容。

4. 对刀或导向装置 对刀或导向装置用于确定刀具相对于定位元件的正确位置。图6-2中钻套 1 和钻模板2 组成导向装置，确定了钻头轴线相对定位元件的正确位置。

5. 连接元件

连接元件是确定夹具在机床上正确位置的元件。图6-1中3的底面为安装基面，保证了钻套1 的轴线垂直于钻床工作台以及圆柱销 5 的轴线平行于钻床工作台。因此，夹具体可兼作连接元件。车床夹具上的过渡盘、铣床夹具上的定位键都是连接元件。

6. 其它装置或元件

根据加工需要，有些夹具分别采用分度装置、靠模装置、上下料装置、顶出器和平衡块等。这些元件或装置也需要专门设计。

图6-3表示了工件与夹具各组成部分，及工件通过夹具组成部分部分与机床、刀具间相互联系。

图6-3 专用夹具的组成及各组成部分与机床工件刀具的相互关系

6.2 工件定位方法及定位元件

在设计零件的机械加工工艺规程时，工艺人员根据加工要求已经选择了各工序的定位基准和确定了各定位基准应当限制的自由度，并将它们标注在工序简图或其它工艺文件上。夹具设计的任务首先是选择和设计相应的定位元件来实现上述定位方案。

为了分析问题的方便，引入“定位基面“的概念。当工件以回转表面（如孔、外圆等）定位时，称它的轴线为定位基准，而回转表面本身则称为定位基面。与之相对应，定位元件上与定位基面相配合（或接触）的表面称为限位基面，它的理论轴线则称为限位基准。如工件以圆孔在心轴上定位时，工件内孔称为定位基面，其轴线称为定位基准。与之相对应，心轴外圆表面称为限位基面，其轴线称为限位基准。工件以平面定位时，其定位基面与定位基准，限位基面和限位基准则是完全一致的。工件在夹具上定位时，理论上定位基准与限位基准应该重合，定位基面与限位基面应该接触。

6.2.1 工件以平面定位

1. 主要支承 主要支承用来限制工件的自由度，起定位作用。

（1）固定支承 固定支承有支承钉（GB/T 2226－91）和支承板（GB/T 2236－91）两种型式。如图6-4、6-5所示。在使用过程中，它们都是固定不动的。

图6-4 支承钉（GB/T 2226－91）

图6-5 支承板（GB/T 2236－91）

A 型支承钉是标准平面支承钉，常用于已经加工后的表面定位；当定位基准面是粗糙不平的毛坯表面时，应采用 B 型球头支承钉，使其与粗糙表面接触良好；C 型所示齿纹型支承钉常用于侧面定位，它能增大摩擦系数，防止工件受力后滑动。

大中型工件以精基准面定位时，多采用支承板定位，可使接触面增大，避免压伤基准面，减少支承的磨损。A 型支承板，结构简单，便于制造。但沉头螺钉处的积屑难于清除，宜作侧面或顶面支承；B型是带斜槽的支承板，因易于清除切屑和容纳切屑，宜作底面支承，常用于以推拉方式装卸工件的夹具和自动线夹具。

支承钉、支承板均已标准化，其公差配合、材料、热处理等可查阅机床夹具零件及部件国家标准。

工件以平面定位时，除采用上面介绍的标准支承钉和支承板之外，还可根据工件定位平面的具体形状设计相应的支承板，工件批量不大时，也可直接以夹具体作为限位平面。

（2）可调节支承 （GB/T 2227－91－GB/T 2230－90）

在工件定位过程中，支承钉的高度需要调整时，采用图6-12所示的可调支承。

图6-6 可调节支承

图6-7（a）中工件为砂型铸件，加工过程中，一般先铣B面，再以 B 面为基准镗双孔。

图6-7 可调节支承的应用

为了保证镗孔工序有足够和均匀的余量，最好先以毛坯孔为粗基准，但装夹不太方便。此时可将 A 面置于调节支承上，通过调整调节支承的高度来保证 B 面与两毛坯中心的距离尺寸 H1、H2 ，对于毛坯尺寸比较准确的小型工件，有时每批仅调整一次，这样对于一批工件来说，调节支承即相当于固定支承。

在同一夹具上加工形状相似而尺寸不等的工件时，也常采用调节支承。如图6-7（b)所示，在轴上钻径向孔。对于孔至端面的距离不等的几种工件，只要调整支承钉的伸出长度，该夹具便都可适用。

（3）浮动支承（自位支承） 在工件定位过程中，能自动调整位置的支承称为浮动支承。

浮动支承的结构如图 6-8所示，它们与工件的接触点数虽然是二点或三点或更多点，但仍只限制工件的一个自由度。浮动支承点的位置随工件定位基准面的变化而自动调节，当基面有误差时，压下其中一点，其余各点即上升，直到全部接触为止。由于增加了接触点数，

图6-8 浮动支承

可提高工件的安装刚性和定位的稳定性，但夹具结构较复杂。浮动支承适用于工件以毛坯定位或刚性不足的场合。

2. 辅助支承 生产中，由于工件形状以及夹紧力、切削力、工件重力等原因可能使工件在定位后还产生变形或定位不稳定。常需要设置辅助支承。辅助支承是用来提高工件的支承刚度和稳定性的，起辅助作用，决不允许破坏主要支承的主要定位作用。图6-9为几种常用的辅助结构。

图6-9 辅助支承

1－活塞杆 2－斜面顶销 3－滑柱支承

各种辅助支承在每次卸下工件后，必须松开，装上工件后再调整和锁紧。

由于采用辅助支承会使夹具结构复杂，操作时间增加，因此当定位基准面精度较高，允许重复定位时，往往用增加固定支承的方法增加支承刚度。

6.2.2 工件以内孔表面定位

在生产中常常遇到套筒、盘盖类零件，加工时是以内孔为定位基准的。工件以内孔定位是一种中心定位。定位面为圆柱孔，定位基准为中心轴线，通常要求内孔基准面有较高的精度。工件中心定位的方法是用定位销或心轴等与孔的配合实现的。有时采用自动定心定位。粗基准很少采用内孔定位。

1．圆柱销（定位销）

定位销可分为固定式和可换式两种。图6-10（a）（b）（c）为固定式定位销，固定式定位销是直接用过盈配合装在夹具体上。图6-10（d）为可换式定位销。

当定位销直径 D 为3～10mm时，为增加刚性避免使用中折断或热处理时淬裂，通常把图6-10 定位销

部倒成圆角 R。夹具体上应设有沉孔，使定位销的圆角部分沉入孔内而不影响定位。在大量生产时，工件更换频繁，定位销易于磨损丧失定位精度，需要定期更换，可采用图6-10 （d）所示的快换式定位销，衬套外径与夹具体为过渡配合，衬套内径与圆柱销为间隙配合，此两者存在的定位间隙会影响定位精度。但这种方式可就地更换定位销，快速方便。

为便于工件装入，定位销的头部有150倒角。定位销的有关参数可查阅有关国家标准。

2． 定位心轴

图6-17为常用定位心轴的结构形式。图6-11 （a）为间隙配合心轴。心轴的基本尺寸取工件孔的最小极限尺寸，公差一般按 h6、g6 或 f7 制造，这种心轴装卸工件方便，但定心精度不高。加工中为能带动工件旋转，工件常以孔和端面联合定位，因而要求工件定位孔与定位端面之间、心轴限位圆柱面与限位端面之间都有较高的垂直度，最好能在一次装夹中加工出来。

图6-11（b)为过盈配合心轴，由引导部分、工作部分、传动部分组成。引导部分 3 的作用是使工件迅速而准确地套入心轴，其直径D3 的基本尺寸取孔径的最小值，公差按 e8 制造，其长度约为工件定位孔长度的一半。工作部分 2 的直径的基本尺寸取孔径的最大值，公差按 r6 制造。当工件定位孔的长度与直径之比 L/D＞1 时，心轴的工作部分应稍带锥度，直径 D2 取基准孔直径的最小值，公差按 h6 确定；D1 取基准孔直径的最大值，公差按 r6确定。这种心轴制造简单，定心精度高，不用另设夹紧装置，但装卸工件不方便，易损伤定位孔。多用于定心精度要求高的精加工。

图6-11 （c)是花键心轴，用于加工以花键孔定位的工件。当工件的定位孔长度 L/D＞1时，工作部分可稍带锥度。设计花键心轴时，应根据工件的不同定心方式来确定心轴的结构，其配合可参考上述两种心轴

图6-11 （d)为锥度心轴（小锥度心轴），工件在小锥度心轴上定位，并靠工件定位圆孔与心轴限位圆锥面的弹性变形夹紧工件。这种定位方式的定心精度较高，同轴度可达     φ0.01～φ0.02mm，但工件的轴向位移较大，不适于轴向定距加工，广泛适用于短小工件高精度定心的精车和磨削加工中。

3． 圆锥销

如图6-12所示为工件的孔缘在圆锥销上定位的方式，限制工件的、、三个自由度。图6-12 （a）用于粗基准，

图6-12 （b）用于精基准。

工件以单个圆锥销定位时容易倾斜，为此，圆锥销一般与其它定位元件组合使用，如图6-13所示。

图6-13 圆锥销组合定位

6.2.3 工件以外圆表面定位

以圆柱表面定位的工件有：轴类、套类、盘类、连杆类以及小壳体类等。常用的定位元件有：V形块、定位套、半圆套、圆锥套等。

1． V形块 （GB/T 2208－91）

不论定位基准是否经过加工、是完整的圆柱面还是圆弧面，都可以采用V形块定位。其优点是对中性好，即能使工件的定位基准轴线的对中在 V 形块两斜面的对称面上，而不受定位基面直径误差的影响，并且安装方便。

常用V形块结构如图6-14所示。

图6-14 常用V形块的结构

图6-14（a）用于精基准定位，且基准面较短；6-14（b）适用于粗基准或阶梯形圆柱面的定位；6-14（c）适用于长的精基准表面或两段相距较远的轴定位；6-14（d)适用于直径和长度较大的重型工件，其 V 形块采用铸铁底座镶淬硬的支承板或硬质合金的结构，以减少磨损，提高寿命和节省钢材。

V 形块两斜面间的夹角α，一般选用600、900、1200，以900V 形块应用最广。其结构和尺寸均已标准化。

V 形块有固定式和活动式两种。图6-15为加工连杆孔时用活动V形块定位，活动V形块限制工件一个转动自由度，其沿 V 形块对称面方向的移动可以补偿工件因毛坯尺寸变化而对定位的影响，同时还兼有夹紧的作用。

2． 定位套

图6-16为常用的几种定位套。其内孔轴线是限位基准，内孔面是限位基面。为了限制工件沿轴向的自由度，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不允许的变形。

图6-16 常用定位套

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。

3． 半圆套

图6-17为外圆柱面用半圆套定位的结构。下面的半圆套是定位元件，上面的半圆套起夹紧作用。其最小直径应取工件定位外圆的最大直径。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。其定位的优点是夹紧力均匀，装卸工件方便。

6.2.4工件以组合表面定位

前面介绍了一些常见的典型定位方式.我们从中可以看出,它们都是以一些简单的几何表面(如平面、内外圆柱面、圆锥面等)作为定位基准的。因为尽管机器零件的结构形状千变万化，但是它们只是由一些简单的几何表面作各种不同的组合而构成的。因此，只要掌握住简单几何表面的典型定位方式后，也就可以根据各种复杂零件的表面组成情况，把它们的定位问题简化为一些简单几何表面的典型定位方式的各种不同组合。从前面所列举的一些定位实例中，也可看到，一般机器零件很少以单一几何表面作为定位基准来定位的，通常都是以两个以上的几何表面作为定位基准而采取组合定位。

采用组合定位时，如果各定位基准之间彼此无紧密尺寸联系（即没有尺寸精度要求）时，那么，这些定位基准的组合定位，就只能是把各种单一几何表面的典型定位方式直接予以组合而不能彼此发生重复限制自由度的过定位情况。

但是在实际生产中，有时是采用两个以上彼此有一定紧密尺寸联系（即有一定尺寸精度要求）的定位基准作组合定位，以提高多次重复定位时的定位精度。这时，也常会发生相互重复限制自由度的过定位现象。由于这些定位基准相互之间有一定尺寸精度联系，因此只要设法协调定位元件与定位基准的相互尺寸联系，就可克服上述过定位现象，以达到多次重复定位时，提高定位精度的目的。下面就以生产中最常见的“一面两孔”定位为例来进行分析。

1．“一面两孔”定位时要解决的主要问题

在成批生产和大量生产中，加工箱体、杠杆、盖板等类零件时，常常以一平面和两定位孔作为定位基准实现组合定位。这种组合定位方式，一般便简称为：一面两孔定位。这时，工件上的两个定位孔，可以是工件结构上原有的，也可以专为工艺上定位需要而特地加工出来的。

“一面两孔”定位时所用的定位元件是：平面采用支承板定位，两孔采用定位销定位，如图6-18所示。

“一面两孔”定位中，支承板限制了3个自由度，短圆柱定位销1限制了2自由度，还剩下一个绕垂直图面轴线的转动自由度需要限制。短圆柱定位销2也要限制2个自由度，它除了限制这个转动自由度外，还要限制一个沿X轴的移动自由度。但这个移动自由度已被短圆信定位销1所限制，于是两个定位销1重复限制沿X轴的移动自由度X而发生的矛盾。最严重时，便如图6-19所示。我们先不考虑两定位销中心距的误差，假设销心距为L；一批工件中每个工件上的两定位孔的孔心距是在一定的公差范围内变化的，其中最大是L+δ，最小是L-δ，即在2δ范围内变化。当这样一批工件以两孔定位装入夹具的定位销中时，就会出现象图6-19所示那样的工件根本无法装入的严重情况这就是因为定位销1和定位销2重复限制了X自由度所引起的。由于两定位销中心距和两定位孔中心距，都在规定的公差范围内变化，因而只要设法改变定位销2的尺寸偏差或定位销2的结构，来补偿在这个范围内的中心距变动量，便可消除因重复限制X自由度所引起的矛盾。这就是采用“一面两孔”定位时所要解决的主要问题。

图6-18 “一面两孔”的组合定位

图6-19 两定位销重复限制移动自由度

2．解决两孔定位问题的两种方法

（1）采用两个圆柱定位销作为两孔定位时所用的定位元件

当选用两个圆柱定位销作为两孔定位所用的定位元件时，我们采用缩小定位销2的直径的方法来解决上述两孔装不进定位销的矛盾，如图6-20所示。

（2）采用一个圆柱定位销和一个削边（又称：菱形）定位销作为两孔定位时所用的定位元件

如图6-21所示，假定定位孔1和定位销1的中心完全重合，则两定位孔间的中心距差和两定位销间的中心距误差，全部由定位销2来补偿。

图6-20 减小圆柱销直径

图6-21 使用削边销

常用的削边定位销结构开关有图6-22所示的三种。图中6-22（a）型用于定位孔直径很小时，为了不使定位销削边后的头部强度过分减弱，所以不削成菱形。6-22（c）型是用于孔径大于50毫米时，这时销钉本身强度已足够，主要是为了求得制造更为简便。直径为3~50毫米的标准削边销都是做成菱形的。

(a)             (b)            (c)

图6-22 削边削的形式

6.2.5 定位误差计算

一批工件逐个在夹具上定位时，各个工件在夹具上占据的位置不可能完全一致，以致使加工后各工件的加工尺寸存在误差，这种因工件定位而产生的工序基准在工序尺寸上的最大变动量，称为定位误差，用ΔD表示。主要包括基准不重合误差和基准位移误差。

定位误差研究的主要对象是工件的工序基准和定位基准。工序基准的变动量将影响工件的尺寸精度和位置精度。

图6-23 铣削加工定位简图

1. 基准不重合误差   由于定位基准和工序基准不重合而造成的定位误差，称为基准不重合误差，用Δb表示。其大小为定位基准到工序基准之间的尺寸变化的最大范围。如图6-23所示，由于基准不重合而产生的基准不符误差Δb＝2δe

2. 基准位移误差 由于定位基准和限位基准的制造误差引起的，定位基准在工序尺寸上的最大变动范围，称为基准位移误差，用Δy表示。不同的定位方式，其基准位移误差的计算方法也不同。

（1）平面定位 工件以精基面在平面支承中定位时，其基准位移误差可忽略不计。

（2）用圆柱销定位

当销垂直放置时，基准位移误差的方向是任意的，故其位移误差可按下式计算：

式中：——定位最大配合间隙，单位为 mm；

DD工件定位基准孔的直径公差，单位为 mm；

DD圆柱定位销或圆柱心轴的直径公差，单位为 mm；

DD定位所需最小间隙，由设计时确定，单位为 mm。

当销是水平放置时，基准位移误差的方向是固定的，属于固定单边接触，其位移误差为

其中因为方向固定，所以1/2 Xmin可以通过适当的调整，可以消除。如图6-24所示，利用对刀装置消除最小间隙的影响。

其中H为对刀工作表面至心轴中心距离的基本尺寸：

（3）用 V 形块定位

图2-25 V形块定心定位的位移误差

如图6-25所示，若不计V形块的误差而仅有工件基准面的圆度误差时，其工件的定位中心会发生偏移，产生基准位移误差。由此产生的基准位移误差为：

式中： δdDD工件定位基准的直径公差，单位为mm；

α/2DDV形块的半角。一般情况下α＝60°、90°、120°

V 形块的对中性好，即沿x向的位移误差为零。

下面以一个例子说明以平面定位时，定位误差的计算方法。

(a)                                       (b)

图6-26  铣台阶面两种定位方法

按图6-26（a）所示定位方案铣床工件的台阶面，要求保证尺寸20±0.15。试分析和计算这时的定位误差。并判断这一方案是否可用。

由于这时工件是以B面为定位基准，而欲保持的加工尺寸20±0.15的设计基准为A面，因此必然出现基准不重合定位误差。定位误差的大小由定位尺寸公差确定。定位尺寸40±0.14，其公差值为0.28mm，此值即为定位误差Δb。本工序要求保持的尺寸20±0.15，其允差为:

δk=0.03mm，

δk-Δb=0.03-0.28=0.02(mm)

从以上计算中可以看出，Δb在加工误差中所占的比重太大，以至留给其它加工误差的允差仅有0.02mm，此值太小，在实际加工中难以保证，极易超差和产生废品。因此，对此定位方案不宜采用。最好改用基准重合的定位方案，如图6-26（b）所示，此时Δb=0。当然，改用这种方案后，工件由上向下装夹，夹紧方式 不理想，而且结构也变得复杂了。

6. 3 定位装置设计示例

前面各节阐述了工件在夹具中定位的基本原理和基本方法。现以定位方案设计实例来说明定位原理和方法的运用。

图6-27为在拔叉上钻φ8.4mm孔的工序简图。加工要求是：φ8.4mm孔为自由尺寸，可一次钻削保证。该孔在轴线方向的设计基准是槽14.2mm的对称中心线，要求距离为3.1±0.1mm；相对于φ15.81 F8 孔中心线的对称度要求为 0.2mm。本工序所用设备为 Z525立式钻床。试设计其定位方案。

1. 确定所需限制的自由度数、选择定位基准并确定各基准面上支承点的分布。

为保证所钻φ8.4mm孔与φ15.81 F8 中心线对称并垂直，需限制工件的、、三个自由度；为保证所钻φ8.4mm孔在对称面（YZ面）内，还需限制自由度；为保证尺寸3.1±0.1mm，还需限制自由度。综上所述，应限制工件的、、、、五个自由度。

定位基准的选择应尽可能遵循基准重合原则，并尽量选用精基准定位。故以φ15.81 F8 孔作为主要定位基准，设置四支承点限制工件的、、、四个自由度，以保证所钻孔与基准孔的对称度和垂直度要求；以51+00.1槽面作定位基准，设置一点，限制自由度，由于它离φ15.81 F8 距离较远，故定位准确且稳定可靠；以槽面 B、C 或端面 D 作为止推定位基准，设置一点，限制自由度。在 B、C、D 面上定位元件的布置有三种方案：一是以 D 面定位；二是以槽面 B、C 中的一个面定位；三是以槽面 B、C 的对称平面定位。

若以 D 面定位，因工序基准为14.2mm槽的对称面（对称面至B面距离尺寸为7.1+00.05mm）。故其基准不符，误差为：ΔB1＝0.05+0.105´2＝0.26mm

已超过尺寸 3.1±0.1mm 的加工公差0.02的要求，故此方案不能采用。

若以 B、C 面的一个侧面定位，则基准不符误差为：ΔB2＝0.05mm

若以 B、C 面的对称平面定位，则 ΔB3＝0

在上述三个方案中，第一方案不能保证加工精度；第二方案具有结构简单，加工精度可以保证的优点；第三种方案定位误差为零，但结构比前两方案复杂。但从大批量生产的条件考虑，第三方案的定位元件使用偏心轮，虽然结构复杂，但能完成夹紧任务，因此第三方案较恰当。

2.    选择定位元件结构

图6-28 防转定位方案分析

φ15.81 F8 孔采用长圆柱销定位，其配合选为 15.81F8/h7。以51+00.1 mm槽面的定位可采用两种方案，如图6-28所示。一种方案是在其中一个槽面上布置一个防转销；另一方案是利用槽两侧面布置一个大削边销，与长销构成两销定位。从定位稳定性及有利于夹紧等考虑，后一方案较好。

工件沿Y轴的位置可采用如图6-29所示的圆弧偏心轮定心夹紧装置，实现 B、C 的对称面定位。如以 B 或 C 面定位，为了装卸工件，应采用可伸缩的定位销。这将会增加夹具结构的复杂性。

为了引导钻头，钻套在夹具中的布置如图6-29所示。

图6-29 定位夹紧元件的布置

以上步骤是设计定位装置的一般过程。在实际工作中，其先后顺序可有差异。又由于生产条件等不同，其具体结构也将各异，但分析问题的基本原理和方法是一致的。

6. 4 夹紧机构原理

6.4.1 对夹紧装置的基本要求

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，机床夹具应设有夹紧装置，将工件压紧夹牢。夹紧装置是否合理、可靠及安全，对工件加工的精度、生产率和工人的劳动条件有着重大的影响，因此，夹紧机构应满足下面要求：

1. 夹紧过程中，必须保证定位准确可靠，而不破坏原有的定位。

2. 夹紧力的大小要可靠、适应，既要保证工件在整个加工过程中位置稳定不变、振动小，又要使工件不产生过大的夹紧变形。

3. 夹紧装置的自动化和复杂程度应与生产类型相适应，在保证生产效率的前提下，其结构要力求简单，工艺性好，便于制造和维修。

4. 夹紧装置应具有良好的自锁性能，以保证在源动力波动或消失后，仍能保持夹紧状态。

5. 夹紧装置的操作应当方便、安全、省力。

6.4.2 夹紧装置的组成

1. 力源装置 产生夹紧作用力的装置称为力源装置。常用的力源有人力和动力。力源来自人力的称为手动夹紧装置；力源来自气压、液压、电力等动力的称为动力传动装置。如图6-30所示为气压传动装置。

图6-30 气动铣床夹具

1－配气阀 2－管道 3－气缸 4－活塞 5－活塞杆 6－单铰链连杆 7－压板

2. 夹紧部分 接受和传递原始作用力使之变为夹紧力并执行夹紧任务的部分。一般由下列元件或机构组成。

（1）夹紧元件 是实现夹紧作用的最终执行元件。如各种螺钉、压板等。

（2）中间递力机构 通过它将力源产生的夹紧力传给夹紧元件，然后由夹紧元件最终完成对工件的夹紧。

一般中间递力机构可以在传递夹紧力的过程中，改变夹紧力的方向和大小，保证夹紧机构的工作安全可靠，并具有一定的自锁性能。

如图6-30中的单铰链连杆 6 作为中间递力机构，当利用螺钉直接夹紧工件时，就没有中间递力元件。

（3）夹紧机构 是指手动夹紧时所使用的，由中间递力机构和夹紧装置组成，如手柄、螺母、压板等。

以上各部分之间的关系，可用框图表示，如图6-31所示。

图6-31  夹紧装置组成框图

6.4.3 夹紧力的确定原则

确定夹紧力必须从力的三要素考虑，即力的大小、方向和作用点。它是一个综合性问题，必须结合工件的形状、尺寸、重量和加工要求，定位元件的结构及其分布方式，切削条件及切削力的大小等具体情况来确定。

1. 夹紧力方向的确定原则

夹紧力的作用方向不仅影响加工精度，而且还影响夹紧的实际效果。具体应考虑如下几点：

（1）夹紧力的作用方向应保证定位准确可靠，而不破坏工件的原有定位精度

工件在夹紧力作用下，应确保其定位基面贴在定位元件的工作表面上。为此要求主夹紧力的方向应指向主要定位基准面，其余夹紧力方向应指向工件的定位支承。如图6-32所示，在角铁形工件上镗孔。加工要求孔中心线垂直 A 面，因此应以 A 面为主要定位基面，并使夹紧力垂直于A 面，如图6-32（a）所示。但若使夹紧力指向 B 面，如图6-32 （b）所示，则由于 A 与 B 面间存在垂直度误差，就无法满足加工要求。当夹紧力垂直指向 A 面有困难而必须指向 B 面时，则必须提高 A 与 B 面间的垂直度精度。

（2）夹紧力的作用方向应使工件的夹紧变形尽量小

如图6-33所示为加工薄壁套筒，由于工件的径向刚度很差，用图6-33（a）的径向夹紧方式将产生过大的夹紧变形。若改用图6-33（b）的轴向夹紧方式，则可减少夹紧变形，保证工件的加工精度。

（3）夹紧力作用方向应使所需夹紧力尽可能小

如图6-34所示为夹紧力Fw、工件重力G和切削力F三者关系的几种典型情况。为了安装方便及减少夹紧力，应使主要定位支承表面处于水平朝上位置。如图6-34（a）、6-34（b）所示工件安装既方便又稳定，特别是图6-34 （a），其切削力F与工件重力G均朝向主要支承表面，与夹紧力Fw方向相同，因而所需夹紧力为最小。此时的夹紧力Fw只要防止工件加工时的转动及振动即可。图6-34（c）、6-34（d）、6-34（e）、6-34（f)所示的情况就较差，特别是6-34（d)所示情况所需夹紧力为最大，一般应尽量避免。

图6-34 夹紧力方向与夹紧力大小的关系

2. 选择夹紧力作用点的原则

夹紧力作

用点的位置、数目及布局同样应遵循保证工件夹紧稳定、可靠、不破坏工件原来的定位以及夹紧变形尽量小的原则，具体应考虑如下几点：

（1）夹紧力作用点应能保持工件定位稳固而不至引起工件发生位移或偏转。

根据这一原则，夹紧力作用点必须作用在定位元件的支承表面上或作用在几个定位元件所形成的稳定受力区域内。如图6-35（b）的作用点，会使原定位受到破坏。

图6-35 作用点与定位支承的位置关系

（2） 夹紧力作用点应使夹紧变形尽量小

夹紧力应作用在工件刚性好的部位上。对于壁薄易变形的工件，应采用多点夹紧或使夹紧力均匀分布，以减少工件的夹紧变形。如图6-36（a）、(b)为合理方案。如采用图6-36（c）、图6-36（d）的夹紧方案，将使工件产生变形。

图6-36 作用点应在工件刚度好的部位

（3）夹紧力的作用点应保证定位稳定、夹紧可靠。

夹紧力的作用点应尽可能靠近被加工表面，以提高定位的稳定性和夹紧的可靠性。如图6-37所示。有的工件由于结构形状所限，加工表面与夹紧力作用点较远且刚性又较差时，应在加工表面附近增加辅助支承及对应的附加夹紧力。如图6-37（c）所示，在加工表面附近增加了辅助支承，而Fw1为对应的附加夹紧力。

3. 夹紧力大小的确定原则

当夹紧力的方向和作用点确定后，就应计算所需夹紧力的大小。夹紧力的大小直接影响夹具使用的安全性、可靠性。夹紧力过小，则夹紧不稳固，在加工过程中工件仍会发生位移而破坏定位。结果，轻则影响加工质量，重则千万安全事故。夹紧力过大，无必要，反而增加夹紧变形，对加工质量不利，同时夹紧机构的尺寸也会相应加大。所以夹紧力的大小应适当。

在实际设计工作中，夹紧力的大小可根据同类夹具的实际使用情况，用类比法进行经验估计，也可用分析计算方法近似估算。

分析计算法，通常是将夹具和工件视为刚性系统，找出在加工过程中，对夹紧最不利的瞬时状态。根据该状态下的工件所受的主要外力即切削力和理论夹紧力（大型工件要考虑工件的重力，调整运动下的工件要考虑离心力或惯性力），按静力平衡条件解出所需理论夹紧力，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力，以确保安全。即：Fsw＝K Fw

式中 Fsw DD所需实际夹紧力，单位为 N；

Fw DD按静力平衡条件解出的所需理论夹紧力，单位为 N；

K DD安全系数，根据经验一般粗加工时取2.5～3；精加工时取1.5～2。

实际所需夹紧力的具体计算方法可参照机床夹具设计手册等资料。

6. 5 基本夹紧机构

不论采用何种力源（手动或机动）形式，一切外力都要转化为夹紧力，这一转化过程都不得是通过夹紧机构实现的。因此夹紧机构是夹紧装置中的一个重要组成部分。在各种夹紧机构中，起基本夹紧作用的，多为斜楔、螺旋、偏心、杠杆、薄壁弹性元件等夹具元件，而其中以斜楔、螺旋、偏心以及由它们组合而成的夹紧装置应用最为普遍。

6.5.1 斜楔夹紧机构

1.作用原理

图6-38 手动斜楔夹紧机构

1－斜楔 2－工件 3－夹具体

图6-38为一种斜楔夹紧机构。需要在工件上钻削互相垂直的φ8mm 与φ5mm 小孔，工件装入夹具后，在夹具体上定位后，锤击楔块大头，则楔块对工件产生夹紧力和对夹具体产生正压力，从而把工件楔紧。加工完毕后锤击楔块小头即可松开工件。

由此可见，斜楔主要是利用其斜面的移动和所产生的压力来夹紧工件的，即楔紧作用。

2. 夹紧力的计算

斜楔夹紧时的受力情况如图6-39 （a） 所示，斜楔受外力为，产生的夹紧力为，按斜楔受力的平衡条件，可推导出斜楔夹紧机构的夹紧力计算公式：

当、、均很小且＝＝时，上式可近似的简化为

式中：DD夹紧力，单位为N；

DD作用力，单位为N；

、分别为斜楔与支承面及与工件受压面间的摩擦角，常取＝＝50～80；

α—斜楔的斜角，常取α＝60～100。

3．斜楔的自锁条件

图6-39（b）所示，当作用力消失后，斜楔仍能夹紧工件而不会自行退出。根据力的平衡条件，可推导出自锁条件：

（6-1）

（6-2）

（6-3）

将式（6-2）、（6-3）代入（6-1）式 ，得：

(设＝＝)

一般钢铁的摩擦系数μ＝0.1～0.15。摩擦角＝arctan(0.1～0.15)＝5°43′～8°32′,故 α≤11°～17°。但考虑到斜楔的实际工作条件，为自锁可靠起见，取α＝6°～8°。当α＝6°时，tanα≈0.1=,因此斜楔机构的斜度一般取1：10。

4．斜楔机构的结构特点

（1）斜楔机构具有自锁的特性

当斜楔的斜角小于斜楔与工件以及斜楔与夹具体之间的摩擦角之和时，满足斜楔的自锁条件。

（2）斜楔机构具有增力特性

斜楔的夹紧力与原始作用力之比称为增力比（或称为增力系数）。

即：

当不考虑摩擦影时，，此时α愈小，增力作用愈大。

（3）斜楔机构的夹紧行程小

工件所要求的夹紧行程 h 与斜楔相应移动的距离 s 之比称为行程比：

因,故斜楔理想增力倍数等于夹紧行程的缩小倍数。因此，选择升角α时，必须同时考虑增力比和夹紧行程两方面的问题。

(4)斜楔机构可以改变夹紧力作用方向

由图6-39可知，当对斜楔机构外加一个水平方向的作用力时，将产生一个垂直方向的夹紧力。

5．适用范围

由于手动斜楔夹紧机构在夹紧工件时，费时费力，效率极低所以很少使用。因其夹紧行程较小，因此对工件的夹紧尺寸（工件承受夹紧力的定位基准至其受压面间的尺寸）的偏差要求很高，否则将会产生夹不着或无法夹紧的状况。因此，斜楔夹紧机构主要用于机动夹紧机构中，且毛坯的质量要求很高。

6.5.2 螺旋夹紧机构

螺旋夹紧机构螺钉、螺母、螺栓或螺杆等带有螺旋的结构件与垫圈、压板或压块等组成。他不仅结构简单、制造方便，而且由于缠绕在螺钉面上的螺旋线很长，升角小。所以螺旋夹紧机构的自锁性能好，夹紧力和夹紧行程都较大，是目前应用较多的一种夹紧机构。

1．作用原理

螺旋夹紧机构中所用的螺旋，实际上相当于把斜楔绕在圆面积柱体上，因此，其作用原理与斜楔是一样的，

只不过是这时通过转动螺旋，使绕在圆柱体上的斜楔高度发生变化，而产生夹紧力来夹紧工件。

2．结构特点

图6-40 典型螺旋压板机构

螺旋夹紧机构的结构形式很多，但从夹紧方式来分，可分为单个螺栓夹紧机构和螺旋村板夹紧机构两种。图6-40（a）为压板夹紧形式，图6-40（b）为螺栓直接夹紧形式，在夹紧机构中，螺旋压板的使用是很普遍的。

图6-41为最简单的单个螺栓夹紧机构。图6-41（a）为直接用螺钉压在工件表面，易损伤工件表面；图6-41（b）为典型的螺栓夹紧机构，在螺栓头部装有摆动压块，可以防止螺钉转动损伤工件表面或带动工件旋转。典型压块的如图6-42所示。图6-42（a）为光面压块，用于用于压紧已加工过的表面；图6-42（b）为槽面压块，用于未加工过的毛坯表面；图6-42（c）为球面压块，可自动调心。压紧螺钉及压块已标准化，可查阅相关手册。

（a）                                （b）

图6-41 单个螺旋夹紧机构

图6-42 摆动压块

螺旋夹紧机构中，螺旋升角α≤4°，因此自锁性能好，能耐振动。由于螺旋相当于长斜楔绕在圆柱体上，所以夹紧行程不受限制，可以任意加大，不会使机构增大。

设计螺旋夹紧机构时应根据所需的夹紧力的大小选择合适的螺纹直径。

3．适用范围

由于螺旋夹紧机构结构简单、制造方便，增力比大，夹紧行程不受限制，所以在手动夹紧机构中应用广泛。但其夹紧动作慢、辅助时间长，效率低。

为了克服螺旋夹动作紧慢，效率缺点，出现了各种快速夹紧机构。如图6-43所示。输入法6-43（a）中，在螺母一方的增加开口垫圈，螺母的外径小于工件内孔直径，只要稍微放松螺母，即可抽出垫圈，工件便可螺母取出。图6-43（b）为快卸螺母，螺母孔内钻有光孔，其孔径略大于螺纹的外径，螺母斜向沿光孔套入螺杆，然后将螺母摆正，使螺母的螺纹与螺杆啮合，再拧动螺母，便可夹紧工件。但螺母的螺纹部分被切去一部分，因此啮合部分减小，夹紧力不能太大。

图6-43 快速螺旋夹紧机构

6.6.3 偏心夹紧机构

用偏心元件直接夹紧或与其它元件组合而实现对工件的夹紧机构称为偏心夹紧机构，它是利用转动中心与几何中心偏移的圆盘或轴等为夹紧元件。图6-40所示为常见的各种偏心夹紧机构，其中图6-40（a）是偏心轮和螺栓压板的组合夹紧机构；图6-40（b)是利用偏心轴夹紧工件的。

图6-44 偏心夹紧机构实例

1．偏心夹紧的工作特性

图6-45 圆偏心特性及工作段

如图6-45（a）所示的圆偏心轮，其直径为 D，偏心距为 e，由于其几何中心 C 和回转中心 O 不重合，当顺时针方向转动手柄时，就相当于一个弧形楔卡紧在转轴和工件受压表面之间而产生夹紧作用。将弧形楔展开，则得如图6-45（b)所示的曲线斜楔，曲线上任意一点的切线和水平线的夹角即为该点的升角。设αx 为任意夹紧点 x 处的升角，其值可由 ΔOxC中求得：

式中转角的变化范围为 00≤≤1800，由上式可知，当＝00 时，m 点的升角最小，＝00，随着转角的增大，升角也增大，当＝900时（即 T 点），升角为最大值，此时：

因很小，故取max≈2e/D。

当继续增大时，将随着的增大而减小，＝1800，即 n 点处，此处的。

偏心轮的这一特性很重要，因为它与工作段的选择，自锁性能，夹紧力的计算以及主要结构尺寸的确定关系极大。

2．偏心轮工作段的选择

从理论上讲，偏心轮下半部整个轮廓曲线上的任何一点都可以用来做夹紧点，相当于偏心轮转过1800，夹紧的总行程为 2e，但实际上为防止松夹和咬死，常取 P 点左右圆周上的1/6～1/4 圆弧，即相当于偏心轮转角为 600～900 的范围所对应的圆弧为工作段。如图6-45 （c）所示的 AB 弧段。由图 6-45（c）可知，该段近似为直线，工作段上任意点的升角变化不大，几乎近于常数，可以获得比较稳定的自锁性能。因而，在实际工作中，多按这种情况来设计偏心轮。

3．偏心轮夹紧的自锁条件

使用偏心夹紧时，必须保证自锁，否则将不能使用。要保证偏心轮夹紧时的自锁性能，和前述斜楔夹紧机构相同，应满足下列条件

≤

式中DD偏心轮工作段的最大升角；

DD偏心轮与工件之间的摩擦角；

DD偏心轮转角处的摩擦角。

因为，tan≤ tan(+)，已知 tan＝ 2e/D。为可靠起见，不考虑转轴处的摩擦，又 tanφ1＝，故得偏心轮夹紧点自锁时的外径 D 和偏心量 e 的关系:

2e/D≤

当＝ 0.10 时，

D/e ≥ 20；

＝ 0.15 时，D/e ≥ 14

称 D/e 之值为偏心率或偏心特性。按上述关系设计偏心轮时，应按已知的摩擦系数和需要的工作行程定出偏心量 e 及偏心轮的直径 D。一般摩擦系数取较小的值，以使偏心轮的自锁更可靠。

4．适用范围

偏心夹紧机构的特点是结构简单、动作迅速，但它的夹紧行程受偏心距 e 的限制，夹紧力较小，故一般用于工件被夹压表面的尺寸变化较小和切削过程中振动不大的场合，多用于小型工件的夹具中。对于受压面的表面质量有一定的要求，受压面的位置新变化也要较小。

6. 6 联动夹紧机构

根据工件结构特点和生产率的要求，有些夹具要求对一个工件进行多点夹紧，或者需要同时夹紧多个工件。如果分别依次对各点或各工件夹紧，不仅费时，也不易保证各夹紧力的一致性。为提高生产率及保证加工质量，可采用各种联动夹紧机构实现联动夹紧。

联动夹紧是指操纵一个手柄或利用一个动力装置，就能对一个工件的同一方向或不同方向的多点进行均匀夹紧，或同时夹紧若干个工件。前者称为多点联动夹紧，后者称为多件联动夹紧。

6.6.1．多点联动夹紧机构

图6-46 浮动压头示意图

图6-47 两点对向联动夹紧机构

1－工件 2－浮动压板 3－活塞杆

最简单的多点联动夹紧机构是浮动压头，如图6-46所示。其特点是具有一个浮动元件1，当其中的某一点夹压后，浮动元件就会摆动或移动，直到另一点也接触工件均衡压紧工件为止。

图6-47为两点对向联动夹紧机构，当液压缸中的活塞杆3向下移动时，通过双臂铰链使浮动压板2相对转动，最后将工件1夹紧。

6.6.2．多件联动夹紧机构

多件联动夹紧机构，多用于中、小型工件的加工，按其对工件施加力方式的不同，一般可分为平行夹紧、顺序夹紧、对向夹紧及复合夹紧等方式。

图6-48 平行式多件联动夹紧机构

1－工件 2－压板 3－摆动压块 4－球面垫圈 5－螺母 6－垫圈 7－柱塞 8－液性性质

图6-48（a）为浮动压板机构对工件平行夹紧的实例。由于压板2、摆动压块 3 和球面垫圈 4 可以相对转动，均是浮动件，故旋动螺母 5 即可同时平行夹紧每个工件。图6-48（b)所示为液性介质联动夹紧机构。密闭腔内的不可压缩液性介质既能传递力，还能起浮动环节作用。旋紧螺母 5 时，液性介质推动各个柱塞 7，使它们与工件全部接触并夹紧。

6.7 夹紧机构设计实例

夹紧机构对夹具的整体结构起决定性的影响。在选择或设计夹紧机构时，灵活性很大，在满足产品质量的前提下，应注意使夹具的复杂程序与生产批量相适应，夹紧机构的结构要便于制造、调整、使用和维修。

1.设计夹紧机构的步骤

如图6-49所示，按第四节定位装置设计实例所确定的定位方案，分析确定其夹紧机构

当定位心轴水平放置时，在 Z525 立钻机上钻 f8.4mm 孔的钻削力和扭矩均由定位心轴来承担。这时工件的夹紧有两种方案。

（1) 在心轴轴向施加轴向力夹紧

在心轴端部采用螺旋夹紧机构，夹紧力与切削力处于垂直状态。这种结构虽然简单，但装卸工件却比较麻烦。

（2）在槽14.2mm中采用带对斜面的偏心轮定位件夹紧

当偏心轮转动时，对称斜面楔入槽中，斜面上的向上分力迫使工件孔f15.81F8 与定位心轴的下母线紧贴，而轴向分力又使斜面与槽紧贴，使工件在轴向被偏心轮固定，起到了既定位又夹紧的作用。

显然，后一方案具有操作方便的优点，机构如图6-49所示。偏心轮装在其支座中，安装调整夹具时，偏心轮的对称斜面的中心与夹具钻套孔中心线保持 3.1±0.03mm 的要求。夹紧时，通过手柄顺时针转动偏心轮，使其对称面楔入工件槽内，在定位的同时将工件夹紧。由于切削力不大，故工作可靠。

图6-49 拔叉钻孔夹具

1－扁销 2－紧定螺钉 3－销轴 4－钻模板 5－支承钉 6－定位轴 7－偏心轮 9－夹具体

该夹具对工件定位考虑合理，且采用偏心轮使工件既定位又夹紧，简化了夹具结构，适用于成批生产。

6.8 夹具体

6.8.1 夹具体的基本要求

夹具体是整个夹具的基础件。在夹具体上要安装组成该夹具所需要的各种元件、机构、装置等；并且还必须便于装卸工件以及在机床上的固定。因此，夹具体的形状和尺寸，主要取决于夹具上各组成件分布情况，工件的形状、尺寸以及加工性质等。

对于夹具体的设计提出以下一些基本要求：

1. 应有足够的强度和刚度

以保证加工过程在夹紧力、切削力等外力作用下，不致产生不允许的变形和振动。为此，夹具体应具有足够的壁厚，在刚度不足处可设置一些加强筋，一般加强筋厚度取壁厚的 0.7～0.9 倍，筋的高度不大于壁厚的5倍。近年来有些工厂采用框形结构的夹具体，可进一步提高强度及刚度，而重量却能减轻。

2. 力求结构简单，装卸工件方便

要防止无法制造和难以装卸的现象发生。在保证强度和刚度的前提下，尽可能体积小，重量轻，特别对手动、移动或翻转夹具，要求夹具总重量不超过100N（相当于10kg）,以便于操作。

3． 有良好的结构工艺性和使用性

以便于制造、装配和使用。夹具体上有三部分表面是影响夹具装配后精度的关键，即夹具体的安装基面（与机床连接的表面）；安装定位元件的表面；安装对刀或导向装置的表面。而其中往往以夹具体的安装基面作为加工其它表面的定位基准，因此在考虑夹具体结构时，应便于达到这些表面的加工与要求。对于夹具体上供安装各元件的表面，一般应铸出 3～5mm高的凸台，以减少加工面积。夹具体上不加工的毛面与工件表面之间应保证有一定的空隙，以免安装时产生干涉，空隙大小可按以下经验数据选取：

夹具体是毛面，工件也是毛面时，取 8～15mm；夹具体是毛面，而工件是光面时，取 4～10mm。

4.    夹具体的尺寸要稳定

即夹具体经制造加工后，应防止其日久变形。为此，对于铸造夹具体，要进行时效处理；对于焊接夹具体，则要进行退火处理。铸造夹具体的壁厚变化要和缓、均匀，以免产生过大内应力。

5. 排屑要方便

为了防止加工中切屑聚积在定位元件工作表面上或其它装置中，而影响工件的正确定位和夹具的正常工作，因此在设计夹具体时，要考虑切屑的排除问题。当加工所产生的切屑不多时，可适当加大定位元件工作表面与夹具体之间的距离或增设容屑沟，以增加容屑空间,如图6-50所示。

6．夹具在机床上安装要稳定、可靠

对于固定在机床上的夹具应使其重心尽量低；对于不固定在机床上的夹具，则夹具的重心和切削力作用点，应落在夹具体在机床上的支承面范围内，夹具越高则支承面积应越大。为了使接触面稳定、可靠，夹具体底面中部一般应挖空。对于旋转类的夹具体，要求尽量无凸出部分或装上安全罩。在加工中要翻转或移动的夹具体，通常要在夹具体上设置手柄或手扶部位以便于操作。对于大型夹具，为考虑便于吊运，在夹具体上应设置吊环螺栓或起重孔。

6.8.2 夹具体的毛坯制造方法

在选择夹具体的毛坯制造方法时，应以下面因素作为考虑依据，即工艺性，结构合理性，制造周期，经济性，标准化可能性以及工厂的具体条件等。生产中常用的夹具体毛坯制造方法有以下四种

1. 铸造夹具体

铸造夹具体工艺性好，可以铸出各种复杂的外形，且抗压强度、刚度和抗振性都较好。但生产周期长，为消除内应力，铸件需经时效处理，故成本较高。

铸造夹具体的材料大多采用灰铸铁HT15-33 或 HT20-40；当要求强度高时，也可采用铸钢件；要求重量轻时，在条件允许下也可采用铸铝件。

2.焊接夹具体

焊接夹具体夹具体与铸造夹具体相比，其优点是易于制造，生产周期短，成本低，重量轻。缺点是焊接过程中产生的热变形和残余应力对精度影响较大，故焊接后需经退火处理，此外焊接夹具体较难获得复杂的外形。

3.锻造夹具体

锻造夹具体夹具体只适用于形状简单，尺寸不大的场合，一般情况下较少使用。

4.装配夹具体

装配夹具体是很有发展前途的一种制造方法。即选用标准毛坯件或标准零件组装成所需夹具体结构，这样不仅可大为缩短夹具体的制造周期，而且可组织专门工厂进行专业成批生产，有利于提高经济效益，进一步降低成本。当然要推广这种方法，必须实现夹具的结构标准化和系列化。

6.9 各类机床夹具设计要点

6.9.1 车床夹具

车床夹具主要要用于加工零件的内外圆柱面、圆锥面、回转成型面、螺纹及端平面等。在加工过程中夹具安装在机床主轴上随主轴一起带动工件转动。除常用的顶针、三爪卡盘、四爪卡盘、花盘等一类万能通用夹具外，有时还要设计一些专用夹具。

1. 车床夹具的主要类型

（1）心轴类夹具

在前面我们已经介绍了各类心轴，这里不再缀述。

（2）花盘式车床夹具

图6-54所示为十字槽轮零件精车圆弧f23+00.023mm的工序简图。本工序要求保证四处f23+0.023mm圆弧；对角圆弧位置尺寸18±0.02mm及对称度公差0.02mm；f23+0.023mm 轴线与 f5.5h6 轴线的平行度允差f0.01mm。

图6-51 十字槽轮精车工序简图

如图6-51所示，为加工该工序的车床夹具，工件以f5.5h6 外圆柱面与端面B、半精车的f22.5h8 圆弧面（精车第二个圆弧面时则用已经车好的 f23+0.023mm 圆弧面）为定位基面，夹具上定位套 1 的内孔表面与端面、定位销 2（安装在套 3 中，限位表面尺寸为f22.5-0.01mm，安装在套4中，限位表面尺寸为f23-0.008mm，图中未画出，精车第二个圆弧面时使用）的外圆表面为相应的限位基面。限制工件6个自由度，符合基准重合原则。同时加工三件，利于对尺寸的测量。

图6-52花盘式车床夹具

1、3、4—定位套    2—定位销

（3） 角铁式车床夹具

角铁式车床夹具的结构特点是具有类似角铁的夹具体。在角铁式车床夹具上加工的工件形状较复杂。它常用于壳体、支座、接头等类零件上圆柱面及端面。当被加工工件的主要定位基准是平面，被加工面的轴线对主要定位基准平面保持一定的位置关系(平行或成一定的角度)时，相应地夹具上的平面定位件设置在与车床主轴轴线相平行或成一定角度的位置上。

图6-53为一角铁式车床夹具。工件6以两孔在圆柱销2和削边销1上定位；端面直接在夹具体4的角铁平面上定位。两螺钉压板分别在两定位销孔旁把工件夹紧。导向套7用来引导加工由孔的刀具。8是平衡块，以削除夹具在回转时的不平衡现象。夹具上设置轴向定程基准面3，它与圆柱销保持确定的由向距离，可以利用宏观世界控制刀具的轴向行程。

图6-53 花盘角铁式车床夹具

1—削边定位销   2—圆柱定位销   3—轴向定位基面   4—夹具体   5-压板   6—工件    7—导向套     8-平衡块

2. 车床夹具的设计要点

（1）安装基面的设计

为了使车床夹具在机床主轴上安装正确，除了在过渡盘上用止口孔定位以外，常常在车床夹具上设置找正孔、校正基圆或其它测量元件，以保证车床夹具精确地安装到机床主轴回转中心上。

（2）夹具配重的设计要求

加工时，因工件随夹具一起转动，其重心如不在回转中心上将产生离心力，且离心力随转速的增高而急剧增大。使加工过程产生振动，对零件的加工精度、表面质量以及车床主轴轴承都会有较大的影响。所以车床夹具要注意各装置之间的布局，必要时设计配重块加以平衡。

（3）夹紧装置的设计要求

由于车床夹具在加工过程中要受到离心力、重力和切削力的作用，其合力的大小与方向是变化的。所以夹紧装置要有足够的夹紧力和良好的自锁性，以保证夹紧安全可靠。但夹紧力不能过大，且要求受力布局合理，不破坏工件的定位精度。

（4）夹具总体结构的要求

车床夹具一般都是在悬臂状态下工作的，为保证加工过程的稳定性，夹具结构应力求简单紧凑、轻便且安全，悬伸长度要尽量小，重心靠近主轴前支承。为保证安全，装在夹具上的各个元件不允许伸出夹具体直径之外。此外，还应考虑切屑的缠绕、切削液的飞溅等影响安全操作的问题。

车床夹具的设计要点也适用于外圆磨床使用的夹具。

6.9.2 钻床夹具

1. 钻床夹具的类型

钻床上进行孔加工时所用的夹具称钻床夹具，也称钻模。钻模的类型很多，有固定式、回转式、移动式、翻转式、盖板式和滑柱式等。下面着重以固定式钻模为例介绍钻模的结构特点，其它几类钻模结构读者需要时可查找相关书籍。

固定式钻模，在使用的过程中，钻模在机床上位置是固定不动的。这类钻模加工精度较高，主要用于立式钻床上，加工直径较大的单孔，或在摇臂钻床上加工平行孔系。

（a）                                              （b）

图6-54 固定式钻模

1-螺钉 2-转动开口垫圈  3-拉杆  4-定位法兰  5-快换钻套  6-钻模板  7-夹具体  8-手柄   9-圆偏心凸轮   10-弹簧

图6-54 （a）是零件加工孔的工序图，f68H7 孔与两端面已经加工完。本工序需加工f12H8孔，要求孔中心至 N 面为 15±0.1mm；与 f68H7 孔轴线的垂直度公差为 0.05mm，对称度公差为 0.1mm。据此，采用了如图6-54（ b)所示的固定式钻模来加工工件。加工时选定工件以端面 N 和f68H7 内圆表面为定位基面，分别在定位法兰4 f68h6 短外圆柱面和端面 N¢ 上定位，限制了工件 5 个自由度。工件安装后扳动手柄 8 借助圆偏心凸轮 9 的作用，通过拉杆 3 与转动开口垫圈 2 夹紧工件。反方向搬动手柄 8，拉杆 3 在弹簧 10 的作用下松开工件。

2. 钻床夹具设计要点

（1）钻模类型的选择

在设计钻模时，需根据工件的尺寸、形状、质量和加工要求，以及生产批量、工厂的具体条件来考虑夹具的结构类型。设计时注意以下几点：

① 工件上被钻孔的直径大于 10mm时（特别是钢件），钻床夹具应固定在工作台上，以保证操作安全。

② 翻转式钻模和自由移动式钻模适用中小型工件的孔加工。夹具和工件的总质量不宜超过10kg，以减轻操作工人的劳动强度。

③ 当加工多个不在同一圆周上的平行孔系时，如夹具和工件的总质量超过 15kg，宜采用固定式钻模在摇臂钻床上加工，若生产批量大，可以在立式钻床或组合机床上采用多轴传动头进行加工。

④ 对于孔与端面精度要求不高的小型工件，可采用滑柱式钻模。以缩短夹具的设计与制造周期。但对于垂直度公差小于 0.1mm、孔距精度小于 ±0.15mm的工件，则不宜采用滑柱式钻模。

⑤ 钻模板与夹具体的连接不宜采用焊接的方法。因焊接应力不能彻底消除，影响夹具制造精度的长期保持性。

⑥ 当孔的位置尺寸精度要求较高时（其公差小于±0.05mm），则宜采用固定式钻模板和固定式钻套的结构形式。

（2）钻模板的结构

用于安装钻套的钻模板，按其与夹具体连接的方式可分为固定式、铰链式、分离式等。

① 固定式钻模板   固定在夹具体上的钻模板称为固定式钻模板。这种钻模板简单，钻孔精度高。

② 铰链式钻模板   当钻模板妨碍工件装卸或钻孔后需要攻螺纹时，可采用如图6-51所示的铰链式钻模板。销轴2与钻模板4的销孔采用H7/h6配合，与铰链座1的销孔之间采用N7/h6配合，钻模板4与铰链座1 之间采用H8/g7配合。由于铰链结构存在间隙，所以它的加工精度不如固定式钻模板高。

③ 分离式钻模板   工件在夹具中每装卸一次，钻模板也要装卸一次。这种钻模反加工的工件精度高但装卸工件效率低。

（3）钻套的选择和设计

钻套装配在钻模板或夹具体上，钻套的作用是确定被加工工件上孔的位置，引导钻头、扩孔钻或铰刀，并防止其在加工过程中发生偏斜。按钻套的结构和使用情况，可分为四种类型。

① 固定钻套

图6-55（a）与其说-55（b)是固定钻套的两种型式。钻套外圆以 H7/n6 或 H7/r6 配合直接压入钻模板或夹具体的孔中，如果在使用过程中不需更换钻套，则用固定钻套较为经济，钻孔的位置也较高。适用于单一钻孔工序和小批生产。

图6-55 标准钻套

② 可换钻套

图6-55（c)为可换钻套。当生产量较大，需要更换磨损后的钻套时，使用这种钻套较为方便。为了避免钻模板的磨损，在可换钻套与钻模板之间按 H7/r6 的配合压入衬套。可换钻套的外圆与衬套的内孔一般采用 H7/g6 或 H7/h6 的配合，并用螺钉加以固定，防止在加工过程中因钻头与钻套内孔的摩擦使钻套发生转动，或退刀时随刀具升起。

③ 快换钻套

当加工孔需要依次进行钻、扩、铰时，由于刀具的直径逐渐增大，需要使用外径相同，而孔径不同的钻套来引导刀具。这时使用如图6-55（d）、6-55（e)所示的快换钻套可以减少更换钻套的时间。它和衬套的配合同于可换钻套，但其锁紧螺钉的突肩比钻套上凹面略高，取出钻套不需拧下锁紧螺钉，只需将钻套转过一定的角度，使半圆缺口或削边正对螺钉头部即可取出。但是削边或缺口的位置应考虑刀具与孔壁间摩擦力矩的方向，以免退刀时钻套随刀具自动拔出。

以上三类钻套已标准化，其规格可参阅有关夹具手册。

④       特殊钻套

由于工件形状或被加工孔位置的特殊性，需要设计特殊结构的钻套。图6-56为几种特殊钻套的结构。

图6-56 特殊钻套

当钻模板或夹具体不能靠近加工表面时，使用图 6-56（a）所示的加长钻套，使其下端与工件加工表面有较短的距离。扩大钻套孔的上端是为了减少引导部分的长度，减少因摩擦使钻头过热和磨损。图 6-56（b）用于斜面或圆弧面上钻孔，防止钻头切入时引偏甚至折断。图6-56（c）是当孔距很近时使用的，为了便于制造在一个钻套上加工出几个近距离的孔。图6-56（d）是需借助钻套作为辅助性夹紧时使用。图6-56(e)为使用上下钻套引导刀具的情况。当加工孔较长或与定位基准有较严的平行度、垂直度要求时，只在上面设置一个钻套 2，很难保证孔的位置精度。对于安置在下方的钻套 4 要注意防止切屑落入刀杆与钻套之间，为此，刀杆与钻套选用较紧的配合（H7/h6）。

6.9.3 铣床夹具

1. 铣床夹具的分类

铣床夹具主要用于加工零件上的平面、键槽、缺口及成形表面等。由于铣削加工的切削力较大，又是断续切削，加工中易引起振动，因此要求铣床夹具的受力元件要有足够的强度。夹紧力应足够大，且有较好的自锁性。此外，铣床夹具一般通过对刀装置确定刀具与工件的相对位置，其夹具体底面大多设有定向键，通过定向键与铣床工作台 T 形槽的配合来确定夹具在机床上的方位。夹具安装后用螺栓紧固在铣床的工作台上。

铣床夹具一般按工件的进给方式，分成直线进给与圆周进给两种类型。

（1）直线进给的铣床夹具

在铣床夹具中，这类夹具用得最多，一般根据工件质量和结构及生产批量，将夹具设计成装夹单件、多件串联或多件并联的结构。铣床夹具也可采用分度等形式。

图6-57是铣削轴端方头的夹具，采用平行对向式多们联动夹皮机械，旋转夹紧螺母6，通过球面垫圈及压板7将工件压在V形块上。四把三面刃铣刀同时铣完两个侧面后，取下楔块5，将回转座4转过90°，再用楔块5将回转座定位并楔紧，即可铣削工件的另两个侧面。

图6-57 轴端铣方头夹具

（2）圆周进给的铣床夹具

圆周进给铣削方式在不停车的情况下装卸工件，因此生产率高，适用于大批量生产。

图6-58所示是在立式铣床上圆周进给铣拔叉的夹具。通过电动机、蜗轮副传动机构带动回转工作台 6 回转。夹具上可同时装夹 12 个工件。工件以一端的孔、端面及侧面在夹具的定位板、定位销 2 及挡销 4 上定位。由液压缸 5 驱动拉杆 1，通过开口垫圈 3 夹紧工件。图中 AB 是加工区段，CD 为工件的装卸区段。

图6-58 圆周进给铣床夹具

1－拉杆 2－定位销 3－开口垫圈 4－挡销 5－液压缸 6－工作台

2. 铣床夹具的设计要点

定向键和对刀装置是铣床夹具的特殊元件。

（1）定向键   定向键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个，其距离尽可能布置得远些，小型夹具也可使用一个断面为矩形的长键。通过定向键与铣床工作台 T 形槽的配合，使夹具上元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的相互位置。定向键可承受铣削时所产生的扭转力矩，可减轻夹紧夹具的螺栓的负荷，加强夹具在加工过程中的

稳固性。因此，在铣削平面时，夹具上也装有定向键。定向键的断面有矩形和圆柱形两种，常用的为矩形。如图6-59所示。

图6-59 定向键

定向精度要求高的夹具和重型夹具，不宜采用定向键，而是在夹具体上加工出一窄长平面作为找正基面，来校正夹具的安装位置。

（2）对刀装置 对刀装置由对刀块和塞尺组成，用以确定夹具和刀具的相对位置。对刀装置的形式根据加工表面的情况而定，图6-60为几种常见的对刀块：6-60（a）为圆形对刀块，用于加工平面；6-60（b）为方形对刀块，用于调整组合铣刀的位置；6-60（c）为直角对刀块，用于加工两相互垂直面或铣槽时的对刀；6-60（d)为侧装对刀块，亦用于加工两相互垂直面或铣槽时的对刀。这些标准对刀块的结构参数均可从有关手册中查取。对刀调整工作通过塞尺（平面型或圆柱型）进行，这样可以避免损坏刀具和对刀块的工作表面。塞尺的厚度或直径一般为 3～5mm，按国家标准 h6 的公差制造，在夹具总图上应注明塞尺的尺寸。

图6-60 标准对刀块及对刀装置

（a）圆形对刀块（GB/T2240－91） （b）方形对刀块（GB/T2241－91） （c）直角对刀块（GB/T2242－91） （d）侧装对刀块（GB/T2243－91） （e)对刀块

1－对刀块 2－对刀平塞尺 3－对刀圆柱塞尺

采用标准对刀块和塞尺进行对刀调整时，加工精度不超过 IT8 级公差。当对刀调整要求较高或不便于设置对刀块时，可以采用试切法；标准件对刀法；或用百分表来校正定位元件相对于刀具的位置，而不设置对刀装置。

（3）夹具体   为提高铣床夹具在机床上安装的稳固性，除要求夹具体有足够的强度和刚度外，还应使被加工表面尽量靠近工作台面，以降低夹具的重心。因此，夹具体的高宽比限制在 H/B≤1～1.25 范围内，如图6-61所示。铣床夹具与工作台的连接部分应设计耳座，因连接要牢固稳定，故夹具上耳座两边的表面要加工平整。

图6-61 铣床夹具的本体

铣削加工时，产生大量切屑，夹具应有足够的排屑空间，并注意切屑的流向，使清理切屑方便。对于重型的铣床夹具在夹具体上要设置吊环，以便于搬运。

6.9.4 镗模

镗模是一种精密夹具。它主要用来加工箱体类零件上的精密孔系。

镗模和钻模一样，是依靠专门的导引元件——镗套来导引镗杆，从而保证所镗的孔具有很高的位置精度。由此可知，采用镗模后，镗孔的精度便可不受机床精度的影响。镗模广泛应用于高效率的专用组合镗床（又称：联动镗床）和一般普通镗床。即使缺乏上述专门的镗孔设备的中小工厂，也可以利用镗模来加工精密孔系。

1．镗模的组成

图6-62中是加工磨床尾架孔用的镗模。工件以夹具体底座上的定位斜块9和支承板10作主要定位。转动压紧螺杆6，便可将工件推向支承钉3，并保证两者接触，以实现工件的轴向定位。工件的夹紧，则是靠铰链压板5。压板通过活节螺栓和螺母7来操纵。镗杆是由装在镗模支架2上的镗套1来导向。镗模支架则用销钉和螺钉准确地固定在夹具体底座上。

图6-62 加工磨床尾架孔的镗模

由图中可知，一般镗模是由下述四部分组成：

（1）定位元件

（2）夹紧装置

（3）导引元件（镗套）

（4）夹具体（镗模支架和镗模底座）

2．镗套

镗套结构对于被镗孔的几何形状、尺寸精度以及表面粗糙度有很大关系。因为镗套的结构决定了镗套位置的准确度和稳定性。

镗套的结构型式一般分为以下两类固定式镗套和回转式镗套：

（1）固定式镗套

固定式镗套的结构，和前面介绍的一般钻套的结构基本相似。它是固定在镗模支架上而不能随镗杆一起转动，因此镗杆与镗套之间有相对运动，存在摩擦。

固定式镗套具有外形尺寸小，结构紧凑；制造简单；容易保证镗套中心位置的准确等优点。但是固定式镗套只适用于低速加工，否则镗杆与镗套间容易因相对运动发热过高而咬死，或者造成镗杆迅速磨损。

固定式镗套结构已标准化，设计时可参阅国标相关手册。

（2）回转式镗套

回转式镗套在镗孔过程中是随镗杆一起转动的，所以镗杆与镗套之间无相对转动，只有相对移动。当在高速镗孔时，这样便能避免镗杆与镗套发热咬死，而且也改善了镗杆磨损情况。特别是在立式镗模中，若采用上下镗套双面导向，为了避免因切屑落入下镗套内而使镗杆卡住，故而下镗套应该采用回转式镗套。

由于回转式镗套要随镗杆一起回转，所以镗套要有轴承支承，按轴承不同分为滑动镗套和滚动镗套。

（a）                （b）

图6-63 常用外滚式镗套

图6-63（a）为滑动镗套，由滑动轴承来支承。

滑动镗套的具有以下特点：

①与滚动镗套相比，径向尺寸小，因而适用于孔中心距较小而孔径却很大的孔系加工。

②减振性较好，有利于降低被镗孔的粗糙度值。

③承载能力比滚动镗套大。

④若润滑不够充分，或镗杆的径向切削负荷不均衡，则易使镗套和轴承咬死。

⑤工作速度不能过高。

图6-63（b）为外滚式镗套。由滚动轴承来支承。滚动镗套的具有如下特点：

①采用滚动轴承（标准件），使设计、制造、维修都简化方便。

②采用滚动轴承结构，润滑要求比滑动镗套低。可在润滑不充分时，取代滑动镗套。

③采用向心推力球轴承的结构，可按需要调整径向和轴向间隙，还可用使轴承预加载荷的方法来提高轴承刚度。因而可以在镗杆径向切削负荷不平衡情况下使用。

④结构尺寸较大，不适用于孔心距很小的镗模。

⑤镗杆转速可以很高，但其回转精度，受滚动轴承本身精度的限制，一般比滑动模套要略低一些。

图6-64为“内滚式”滚动镗套。

图6-64  “内滚式”滚动镗套

这种镗套的回转部分是安装在镗杆上的。图中1就是“内滚式”镗套。镗杆3在轴承内环孔中一起相对外环回转；固定支承套2起导引作用，但它和“内滚式”镗套只有相对移动而没有回转运动。

“内滚式”镗套，因镗杆上装了轴承，其结构尺寸很大，这是不利的。但这种结构可使刀具顺利通过“内滚式”镗套的固定支承套，无需有引刀槽，或其他引刀结构。所以在前后双导引的镗套结构中，常在前镗套采用“外滚式”镗套，后镗套采用“内滚式”镗套。

标准镗套的材料与主要技术条件可参阅有关设计资料。

3．镗杆

（1）镗杆结构

图6-65  镗杆导向部分结构

镗杆的导引部分结构，见图6-65所示。图6-65（a）是开有油槽的圆柱导引，这种结构最简单但与镗套接触面大，润滑不好，加工时又很难避免切屑进入导引部分。常常容易产生“咬死”现象。

图6-65（b）和图6-65（c）是开有直槽和螺旋槽的导引。它与镗套的接触面积小，沟槽又可以容屑，情况比图6-65（a）要好。但一般切削速度仍不宜超过20米/分。

图6-65（d）是镶滑块的导引结构。由于它与导套接触面小，而且用铜块时的摩擦较小，其使用可较高一些，但滑块磨损较快。采用钢滑块可比铜滑块磨损小，但与镗套摩擦又增加了。滑块磨损后，可在滑块下加垫，再将外圆修磨。

当采用带尖头键的“外滚式”镗套时，镗杆导引端部应做成图6-66所示的带螺旋导引结构，其螺旋角应小于45。端部有了螺旋导引后，当不转的镗杆伸入带尖有关当局键盘的滚动镗套时，即使镗杆键槽没有对准镗套上的键，则可利用螺旋面镗动尖头键使镗套回转而进入键槽。

图6-66 镗杆端部螺旋导引结构

若回转镗套上开键槽，则镗杆应带键，一般键盘都是弹性的，能受压缩后伸入镗套，在回转中自动对键槽。同时，当镗套发生卡死时，还可打滑起保护作用。

镗杆上的装刀孔应错开布置，以免过分削弱镗杆的强度与刚度。并尽可能考虑到各切削刃切削负荷的相互平衡以减少镗杆变形，改善镗杆与镗套的磨损情况。

镗杆要求表面硬度高而内部有较好的韧性。因此采用20钢、20Cr钢等渗碳钢，渗碳淬火硬度HRC61~63。要求较高时，呆用氮化钢38CrMoAIA，但热处理工艺复杂。大直径的镗杆，也可用45钢、40Cr钢或65Mn钢。

4．浮动接头

在双镗套导向时，镗杆与机床主轴都是浮动连接，采用浮动接头。图6-67是一种普通的浮动接头结构。浮动接头能补偿镗杆轴线和机床主轴的同轴度误差。

图6-67 浮动接头结构

5．镗模支架

镗模支架是组成镗模的重要零件之一。它是供安装镗套和承受切削力用的。因此，它必须具有足够的刚度和稳定性。为了满足上述功用与要求，防止镗模支架受力振动和变形，在结构上应考虑有较大的安装基面和设置必要的加强筋。

镗模支架上不允许安装夹紧机构或承受夹紧反力。前面图6- 62 所示的镗模结构，就是遵守这一准则的例子。图中为了不使构模支架因受夹紧反力作用而发生变形，所以特别在支架上开孔使螺钉6穿过。如果在支架上加工出螺孔，而使螺钉6直接拧在此螺孔中去顶紧工件，则这时支架必然受到螺钉所产生的夹紧反力的作用而引起支架变形，从而影响支架上镗套的位置精度，进而影响镗孔精度。

镗模支架与镗模底座的连接，一般仍沿用销钉定位、螺钉紧固的型式。

镗模支架的材料，一般采用灰铸铁。

6．镗模底座

镗模底座要承受包括工件、镗杆、镗套、镗模支架、定位元件和夹紧装置等在内的全部重量以及加工过程中的切削力，因此底座的刚性要好，变形要小。通常，镗模底座的壁厚较厚，而且底座内腔设有十字形加强筋。

设计时，还须注意下面几点：

（1）在镗模上应设置供安装找正用的找正基面。供在机床上正确安装镗模底座时找正用。找正基面与镗套中心线的平行度应在300：0.01mm内。

（2）镗模重量一般都很重，为便于吊装，应在底座上设置供起吊用的吊环螺钉或起重螺栓。

（3）镗模底座的上平面，应按所要安装的各元件位置，做出相配合的凸台表面，其凸出高度约为3~5mm，以减少刮研的工作量。

（4）镗模底座材料一般用灰铸铁，牌号为HT20-40。在毛坯铸造后和粗加工后，都需要进行时效处理。

6.10 专用夹具的设计方法

6.10.1 夹具设计的要求

夹具设计时，应满足以下主要要求：

（1）所设计的专用夹具，应当既能保证工序的加工精度又能保证工序的生产节拍。特别对于大批量生产中使用的夹具，应设法缩短加工的基本时间和辅助时间。

（2）夹具的操作要方便、省力和安全。若有条件，尽可能采用气动、液压以及其它机械化自动化的夹紧机构，以减轻劳动强度。同时，为保证操作安全，必要时可设计和配备安全防护装置。

（3）能保证夹具一定的使用寿命和较低的制造成本。夹具的复杂程度应与工件的生产批量相适应，在大批量生产中应采用气动、液压等高效夹紧机构；而小批量生产中，则宜采用较简单的夹具结构。

（4）要适当提高夹具元件的通用化和标准化程度。选用标准化元件，特别应选用商品化的标准元件，以缩短夹具的制造周期，降低夹具成本。

（5）应具有良好的结构工艺性，以便于夹具的制造和维修。

以上要求有时是相互矛盾的，故应在全面考虑的基础上，处理好主要矛盾，使之达到较好的效果。

6.10.2 夹具的设计方法和步骤

1. 设计准备

根据设计任务书，明确本工序的加工技术要求和任务，熟悉加工工艺规程、零件图、毛坯图和有关的装配图，了解零件的作用、形状、结构特点和材料，以及定位基准、加工余量、切削用量和生产纲领等。

收集所用机床、刀具、量具、辅助工具和生产车间等资料和情况。

收集夹具的国家标准、部颁标准、企业标准等有关资料及典型夹具资料。

2. 夹具结构方案设计

这是夹具设计的重要阶段。首先确定夹具的类型、工件的定位方案，选择合适的定位元件；再确定工件的夹紧方式，选择合适的夹紧机构、对刀元件、导向元件等其它元件；最后确定夹具总体布局、夹具体的结构形式和夹具与机床的联接方式，绘制出总体草图。对夹具的总体结构，最好设计几个方案，以便进行分析、比较和优选。

3. 绘制夹具总图

总图的绘制，是在夹具结构方案草图经过讨论审定之后进行的。总图的比例一般取 1：1，但若工件过大或过小，可按制图比例缩小或放大。夹具总图应有良好的直观性，因此，总图上的主视图，应尽量选取正对操作者的工作位置。在完整地表示出夹具工作原理的基础上，总图上的视图数量要尽量少。

总图的绘制顺序如下：先用黑色双点划线画出工件的外形轮廓、定位基准面、夹紧表面和被加工表面，被加工表面的加工余量可用网纹线表示。必须指出：总图上的工件，是一个假想的透明体，因此，它不影响夹具各元件的绘制。此后，围绕工件的几个视图依次绘出：定位元件、对刀（或导向）元件、夹紧机构、力源装置等的夹具体结构；最后绘制夹具体；标注有关尺寸、形位公差和其它技术要求；零件编号；编写主标题栏和零件明细表。

夹具的设计方法可用框图6-68表示

图6-68 夹具的设计方法

6.10.3 夹具总图的主要尺寸和技术条件

1．夹具总图上应标注的主要尺寸

（1）外形轮廓尺寸 是指夹具的最大轮廓尺寸，以表示夹具在机床上所占据的空间尺寸和能活动的范围。

（2）工件与定位元件之间的联系尺寸 如工件定位基面与定位件工作面的配合尺寸、夹具定位面的平直度、定位元件的等高性、圆柱定位销工作部分的配合尺寸公差等，以便控制工件的定位精度。

（3) 对刀或导向元件与定位元件之间的联系尺寸 这类尺寸主要是指对刀块的对刀面至定位元件之间的尺寸、塞尺的尺寸、钻套导向孔尺寸和钻套孔距尺寸等。

（4) 与夹具安装有关的尺寸 这类尺寸用以确定夹具体的安装基面相对于定们元件的正确位置。如铣床夹具定向键与机床工作台上T型槽的配合尺寸；车、磨夹具与机床主轴端的连接尺寸；以及安装表面至定位表面之间的距离尺寸和公差。

（5) 其它配合尺寸 主要是指夹具内部各组成元件之间的配合性质和位置关系。如定位元件和夹具体之间、钻套外径与衬套之间、分度转盘与轴承之间等的尺寸和公差配合。

2．夹具总图上应标注的位置精度 通常应标注以下三种位置精度：

（1） 定位元件之间的位置精度

（2）连接元件（含夹具体基面）与定位元件之间的位置精度

（3） 对刀或导向元件的位置精度 通常这类精度是以定位元件为基准，为了使夹具的工艺基准统一，也可取夹具体的基面为基准。 夹具上与工序尺寸有关的位置公差，一般可按工件相应尺寸公差的（1/2~1/5）估算。其角度尺寸的公差及工作表面的相互位置公差，可按工件相应值的（1/2~1/3）确定。

3．夹具的其它技术条件

夹具在制造上和使用上的其它要求，如：夹具的平衡和密封、装配性能和要求、磨损范围和极限、打印标记和编号及使用中应注意的事项等，要用文字标注在夹具总图上。

习   题：

一．简答题：

6-1．工件在夹具中定位、夹紧的任务是什么？

6-2．一批工件在夹具中定位的目的是什么？它与一个工件在加工时的定位有何不同？

6-3．何谓重得定位与欠定位？重复定位在哪些情况下不允许出现？欠定位产生的后果是什么？

6-4．辅助支承起什么作用？使用应注意什么问题？

6-5．选择定位基准时，应遵循哪些原则？

6-6．夹紧装置设计的基本要求是什么？确定夹紧力的方向和作用点的原则有哪些？

6-7．何谓联动夹紧机构？设计联运夹紧机构时应注意哪些问题？

6-8．夹具体的结构型式有几种？

二．定位分析题：

1．根据工件的加工要求，确定工件在夹具中定位时应限制的自由度。

6-9．如题6-69图所示，镗фD孔。其余表面已加工。

6-10 如题6-70图所示，加工尺寸为41±0.1mm、角度450±10@的斜面，其余尺寸均已加工。

图6-69                                           图6-70

6-11．如题6-71图所示，同时钻2－фd孔，A面、фD均已加工。

6-12．如题6-72图所示，钻фd孔，A面、фD均已加工。

图6-71                                图6-72

6-13．如题6-73图所示，在一个夹具上钻、铰ф8H7及ф6H7孔，其余表面均已加工。

6-14．如题6-74图所示，加工ф8+00.05 mm孔，其余表面均已加工。

图6-73

图6-74

2．试确定各定位元件限制了工件哪几个自由度？分别属于哪种定位方式？

6-15．如题6-75图所示，钻孔фC。

图6-75

6-16．如图6-76所示，镗前面大孔。

图6-76

6-17．如题6-77 ——图6-78图所示。

图6-77 图6-78

三．夹紧分析题：

6-18．试分析图示各夹紧机构中夹紧力的方向和作用点是否合理？若不合理应如何改进？

图6-79

6-19．试分析图示的各夹紧机构是否合理？怎样改进？

机械类毕业设计课程设计 篇6

本人这里有若干机械类毕业设计，全部都是本科一批院校学生的毕业设计，并且全部都是合格以上，并有校级优秀毕业设计，院级优秀毕业设计，如有需要，请联系。QQ472547080

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机械夹具设计毕业论文 篇7

对于机械工程类专业的学生, 其理论知识水平较差, 实践能力更加薄弱。对于实践性较强的、内容更新快的机械制造工艺与夹具课程来说, 如果继续采用传统的综合实践教学方法显然不切实际, 加之新课改的实施, 要求各高校必须对当前机械制造工艺与夹具综合实践教学进行改革。机械制造工艺与夹具是以培养学生具备独立或合作完成工艺编制、设计等工作能力为主要教学目标的一门机械工程类专业课程。它要求学生在掌握基础知识的基础上不断提升机械制造的实践能力, 而实践能力的不断提高在一定程度上依赖于课程的改革、依赖于教学内容的及时更新。由此可见, 机械制造工艺与夹具综合实践教学改革是十分必要的。

二、机械制造工艺与夹具综合实践教学现存的问题

(一) 教学内容陈旧, 缺乏现代制造工艺与技术

伴随机械制造工艺与夹具设计应用的日益普及, 加强学生对机械制造工艺与夹具的实践训练已成为高校对现代机械工程类专业学生的基本能力要求。然而, 目前多数学校仍以传统机械加工为主对学生进行教学, 虽然它涵盖了机械制造工艺的大部分内容, 但对新型机械制造工艺却涉及甚少甚至是没有, 使得当前机械制造工艺与夹具综合实践教学内容陈旧, 缺乏现代制造工艺与技术。这严重影响了学生实践能力的培养, 制约了学生对知识的运用。

(二) 缺乏CAD、CAE技术应用

现阶段, CAD、CAE三维制图技术已发展较为成熟, 并在诸多领域得到了广泛的应用, 如机械工程等。根据实际情况调查发现, 虽然CAD技术在机械制造工艺与夹具综合实践教学中有所应用, 但多以二维CAD软件为主, 而最新的三维CAD软件却没有被应用进来, 对夹具结构的CAE分析也几乎没有, 使得学生对这方面能力的实践训练严重缺乏。

三、机械制造工艺与夹具综合实践教学的原则

(一) 突出创新能力培养原则

与传统机械制造工艺与夹具教学相比, 其综合实践教学在内容上应更加突出对学生创新能力的培养原则, 以培养学生全面准确地掌握机械制造工艺流程的基本原理和基本操作为主要目的, 对学生开展全面实践训练。创新能力的培养, 需要教师在机械制造工艺分析、加工方法的选择和夹具设计与结构分析等理论教学的基础上, 增设实践教学模块, 加大实践教学时, 鼓励学生在参与实践的过程中, 积极发挥自身潜力, 开发创新思维, 将创新能力培养原则全面贯彻到学生实践教学的各个环节中。

(二) 分散、集中相结合的实践原则

机械制造工艺与夹具综合实践教学是在理论教学的基础上, 进行实践教学, 实践的主要内容包括机械制造的工艺流程、机械产品设计、加工工序、处理技术、产品检验、夹具设计等。传统的机械制造工艺与夹具综合实践教学通常只安排2 周时间, 导致该课程处于时间短、任务重的局面。为了改变这种情况, 需要在增加实践教学时间的基础上, 采用一种全新的实践教学模式, 即分散与集中相结合。分散是指将实践任务分散到课程教学中, 而集中则指集中实践时将更多的时间用于机械制造工艺的文件编制上, 从而实现将分散与集中相结合的实践教学模式。

(三) 融合先进辅助技术原则

在机械工程设计与制造领域, 三维CAD软件和WAVE技术等辅助工艺制造技术已在其实际生产中得到了普遍的应用。然而, 在教学领域的实践环节中却缺乏有效的运用。因此, 融合先进辅助技术也是机械制造工艺与夹具综合实践教学所应遵循的一个重要原则。在这一原则的驱使下, 要求将CAD、CAE、WAVE等先进机械制造辅助技术融入机械制造工艺与夹具综合实践教学中, 并要求学生借助这些软件来完成对机械零件的设计、对夹具结构的设计、对机械加工过程的描述、对机械产品的装配等实践教学任务。同时, 在完成这些任务之后再根据这些资料利用CAD等软件完成机械制造工艺文件的编制。

四、机械制造工艺与夹具综合实践教学改革与创新的具体思路

(一) 更新教学观念

机械制造工艺与夹具作为高校机械类专业的一门主要专业课程, 其开设的目标是培养学生具备机械产品制造、加工与装配等的基本理论知识, 使其能够系统性地掌握机械制造工艺、夹具设计等专业技能, 并对现代机械制造领域的新工艺、新技术、新思想和未来发展趋势等进行及时的了解, 以及为国家、社会培养出更多、更优秀的人才。

通过对机械制造工艺与夹具课程的学习, 学生可以得到机械工程师的基本训练, 从而为机械工程技术培养高素质人才奠定坚实的基础。由于机械制造工艺与夹具综合性和实践性很强, 且内容更新快、对基础要求较高, 涉及知识面广, 导致教学难度大大增加, 教学观念跟不上时代发展的步伐, 所以必须对该课程进行改革与创新。开展改革, 首先就得从观念上开始转变, 及时更新教学观念, 确保课程定位与技术人才培养拥有统一的目标。通过加强与其他院校的学术交流、加强对我国教育改革的关注, 并结合自身课程教学特点, 以确保教学观念的更新是及时的、恰当的。

(二) 建立与完善实践教学体系

对于机械制造工艺与夹具综合实践教学的改革, 应建立与完善实践教学体系, 合理分配实践比例, 构建科学的理论实践教学结构, 并将理论教学、实践教学、实习等进行相互融合、相互渗透, 使机械制造工艺与夹具综合实践教学的各个环节之间得到有效的衔接, 从而为其改革创造有利的条件。实践教学体系的建立与完善, 应在基础实践训练的基础上, 增设具有针对性、综合性、实践性和创新性的实训课程, 并努力对实训内容进行延伸与拓展, 使其不断地丰富, 同时发展多元化实训方法, 以满足不同学生的不同需求。

(三) 加强校企合作, 提高学生实践能力

作为一门重要的专业课, 处理好理论知识传授与实践能力培养之间的关系非常重要。理论知识传授以课堂教学为主, 通过教师的积极指导和学生的自主学习可以取得良好的教学效果。对于实践能力的培养需要学校加强与企业之间的合作, 为学生提供到企业内部实习的机会。通过在企业中实习, 学生既可以亲身感受工作氛围, 积累工作经验, 又可以提高实践能力和知识运用能力, 从而为将来就业打下良好的基础。另外, 学校与企业合作的加强, 可以实现互惠互利、合作共赢。学校为企业提供专业人才, 增加经济效益, 企业为学生提供实习场地与机会, 最终提高学生的实践能力。

总之, 机械制造工艺与夹具是一门实践性很强的学科, 采取综合实践法教学是其发展过程中的一个必然选择。为了让综合实践教学在当前机械制造工艺与夹具中能够发挥更大的作用, 能够得到长久的应用, 就必须对其进行改革。文章对机械制造工艺与夹具综合实践教学的改革主要包含更新教学观念、完善实践教学体系、完善实践教学体系和加强校企合作, 提高学生实践能力这几方面。通过从学校实践教学与学生实践能力两大方面入手, 对改革的具体思路进行探索, 以寻找到切实有效的改革对策。

摘要：在我国教育教学体系中, 教学改革始终都是核心所在。改革是推动教育教学事业不断的、可持续发展的主要动力源泉, 是教育教学事业与时俱进的重要标志, 对我国教育教学事业的建设与发展具有重要的作用。改革与探索机械制造工艺与夹具综合实践教学已成为现代教育事业的一项重要工作。主要论述了机械制造工艺与夹具综合实践教学改革的重要性、现存的问题和教学特点, 并通过结合一些实际教学案例来探索机械制造工艺与夹具综合实践教学改革与创新的具体思路。

关键词：综合实践教学,机械制造工艺与夹具,改革,必要性

参考文献

[1]郑德星.基于应用创新能力培养的机械制造综合实践教学改革探索[J].考试周刊, 2015.

机械夹具设计毕业论文 篇8

关键词：机械制造工艺与夹具；实践教学

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1002-4107（2012）08-0073-02

随着社会的发展进步，社会对人才的需求逐渐从数量型向技能型转变，越来越需要高素质的应用创新型人才。机械制造工程学课程是为拓宽机械类、机电结合类人才的知识面， 培养学生分析问题和解决问题的能力、创新能力、实践能力和提高本科生面向社会及生产实践的适应性和综合解决工程问题的能力，对高校机械制造本科专业开设的一门综合性课程，重点在于机械制造工艺系统内在规律的研究。机械制造工艺与夹具综合实践是和机械制造工程学课程理论教学相配合进行的独立集中性实践教学，是机械制造技术由理论层次提升到应用层次的关键环节[1]。通过本实践环节，要求学生学会应用机械制造工程学及其相关课程理论和生产实习实践知识，学会编制工艺规程，并进行专用夹具设计。

一、当前机械制造工艺与夹具实践教学中存在的问题

（一）课程设计时间短，任务重

“机械制造工程学”课程内容多而广， 注重制造流程的讲解， 涉及有些具体内容不够，这就造成课程和工程实践之间的脱节，而这个链接的任务就交给了课程实践环节[2]。且随着教学改革的不断深入，教学时间相应缩短，但为了保证教学质量，实践内容并没有减少，从而影响了课程设计效果。

（二）课程设计的内容陈旧，缺乏现代制造技术——数控加工工艺的训练

随着数控技术的普及，对数控工艺处理能力的训练和培养日益成为机械制造专业本科生的基本能力要求[3]。然而当前机械制造工程学课程实践教学是以传统机械加工为主线进行的，它涵盖“机械制造工程学”课程中大部分内容，但对数控加工工艺设计的训练很少甚至没有，从而严重影响着学生对先进制造技术的熟悉和掌握。

（三）忽略对热处理工艺的训练

在机制专业课程设置中，较多院校未专门开设“金属材料及热处理”课程， 而只在“机械制造基础”课程中提到，或是虽简单开设课程，但缺乏热处理的集中实践环节。学生普遍对材料的基本性质、如何选择零件材料、怎样进行热处理及制定热处理工艺等知识缺乏了解。在课程设计中制定工艺规程时， 如果遇到热处理，只能粗略地说出要进行哪类的热处理，对热处理的具体工艺要求不太清楚，更不要提具体去做一个热处理工艺设计。

（四）缺乏对零部件及整机检测相关工艺内容的训练

在当前的工艺与夹具课程设计中，在工艺分析阶段，虽然也有对零件的技术要求和质量标准的分析，设计人员也在脑海中有对零件检测的模糊的思路，但在后续的设计中缺乏对整机、零件及工序加工检验的具体设计，致使学生缺乏对典型检测方法、设备及应用的训练。

（五）CADCAE技术应用少

三维CADCAE技术已相当成熟，并已应用于机械设计与制造的各个领域，我国已经制定三维设计的标准。在当前的工艺与夹具实践中CAD技术虽然也有应用，但以AutoCAD软件的二维CAD为主，三维CAD软件如UG、SOLIDWORK、SOLIDEDGE、PRE等基本没有应用，对夹具结构的CAE分析基本没有，致使学生缺乏相关能力的训练，也不利于学生独立自主学习和创新能力的培养。

二、机械制造综合实践教学的特色

针对当前存在的问题，本文在多年实践的基础上提出以应用创新型能力培养为目的综合实践教学模式。

（一）突出应用创新能力培养的全面综合训练项目安排

相对于传统的工艺与夹具课程设计，本综合实践环节在内容安排上更多地以应用创新型人才培养为目标，以培养学生全面掌握机械制造工艺流程的基本知识和基本能力为目的。在传统的实践内容：工艺分析、基准选择、加工方法的选择、加工阶段的划分及划分原因、加工顺序的安排、机床、夹具、刀具等工艺装备的选择与使用、切削用量和工时计算、编制工艺文件等的基础上，增加工件热处理工艺设计和检测工艺设计等新的内容，以使学生更加全面地了解和掌握机械制造全流程的知识，使培养的学生和社会需求的人才紧密结合起来。

（二）自主学习和项目学习相结合

要想制定出合理的加工方案， 首先要求工艺人员在理论和实践上对各种加工方法要熟悉。使用什么刀具， 选用多少的切削用量， 采用什么样的机床， 然后根据生产规模、企业现有的设备和工艺装备来制定零件的加工工艺路线。在“机械制造工程学”课堂教学中，由于受教材篇幅和学时的限制，涉及有些具体内容显得不够。针对这种问题，我们在课程开始第1周就把实践的项目任务下发给学生，拿出一次课的时间有针对性地解释本实践教学环节的考核内容和最终的成果要求，同时与机械制造工程学课程教学大纲进行对比，使学生明确课堂教学的内容和为完成本实践环节需要学生自主学习的内容，使学生在课程学习中带有明确的任务和目的，在课程学习到相关章节时对于实践需要而课堂教学又没有讲到的内容在课后自学，同时在随堂答疑时学生可以就自主学习中遇到的问题向教师请教，从而使学生在训练项目的指导下有目的性地学习，在自主学习中主动发现问题，自主解决问题，也使学生在解决工程实践问题的过程中完成对应用创新能力的培养。

（三）松散、集中相结合的实践模式

机械制造综合实践是在机械制造工程学课程结束后进行的独立实践教学环节，训练的内容包括制造工艺过程设计、工序设计、热处理工艺设计、工件及工序的检测设计、基于三维CAD—WAVE技术工艺过程的典型夹具设计等，一般需要用3或4周的实践时间来完成。目前机械制造综合实践环节沿袭传统的工艺与夹具设计2周的习惯，因而时间短任务重，需要采用一种全新的模式来完成实践。根据学生平时时间相对比较充裕的情况，本实践环节和机械制造工程学课堂教学相结合，在课程开始就下发实践任务，把实践中原需要集中的环节分散在课程教学过程中来完成，而在集中实践时把时间更多地用在工艺文件的编制和规范上，从而形成一种松散和集中相结合的实践教学模式来解决集中实践时间不足的问题。

（四）融合三维CAD软件WAVE技术的辅助工艺规程设计

在生产实践中，三维软件如UG、SOLIDWORK、SOLIDEDGE、PRE等已广泛应用于机械设计与制造的各个领域，但在传统的工艺与夹具设计实践环节中却缺失相关内容的训练和能力的培养。在机械制造综合实践环节中要求学生借助当前流行的三维软件如NX的WAVE模块来辅助完成零件机械加工工艺设计。学生在实践中首先依据工艺分析的结果制定零件加工的工艺过程卡，建立零件的虚拟装配结构，在虚拟装配结构中建立零件加工的各个工序模型作为装配件，后建立工艺模板。最后根据所建立的工艺模型调用工艺模板自动生成工艺文件。

（五）融合三维CADCAE技术和WAVE技术的夹具设计

在本综合实践教学模式中，要求学生全流程应用三维软件如NX的WAVE设计技术来完成夹具从总体方案到具体的零部件设计，同时所有工程图纸全部由三维实体模型导出。在夹具设计中除传统的夹紧力计算外，还要求学生运用三维软件如NX的CAE模块完成夹具的运动仿真及有限元分析等，借助分析结果来完成对夹具结构设计的优化，从而使学生熟悉主流的CADCAE功能模块的应用，具备应用CADCAE软件完成工程设计和分析的能力。

（六）将数控加工工艺的训练融合在传统的机械加工训练中

在现有的工艺与夹具课程设计中，学生在做工艺设计时基本上做的都是传统的机加工艺，学生很少主动去采用数控机床来完成零件加工。在机械制造综合实践选题时，我们有意识地去选有一道或几道工序需要借助数控加工来完成的典型工件，要求在安排工艺流程时必须至少有一道工序是采用数控加工的方式来完成，鼓励学生广泛采用数控机床来完成工件加工。同时提供一个典型的数控加工工序卡模板供学生参考。

机械制造工艺与夹具综合实践以应用创新型人才培养为主线，主要完成制造工艺过程设计、工序设计、热处理工艺设计、工件及工序的检测设计、基于三维CAD—WAVE技术的工艺过程的典型夹具设计等内容。本文介绍机械制造综合实践教学环节在盐城工学院的改革与实践情况，推出突出应用创新能力培养的全面综合训练项目安排，提出了以项目教学为依托，将综合实践教学融入课堂教学，提高课堂教与学的目的性、针对性的教学方法与松散和集中相结合的实践教学模式。在实践过程中，增加检测及热处理工艺设计等原来教学环节中缺失的内容；将现代制造技术及三维CADCAE技术融入机械制造综合实践环节，借助WAVE技术来辅助完成工艺规程与夹具设计。通过上述措施，培养学生的自主学习能力、独立进行工程实践和创新的能力，进一步拓宽学生的知识面，培养学生的标准化意识，有力促进卓越工程师应用创新能力的培养。

参考文献：

[1]吕明，杨胜强，白薇.机械类本科生创新人才培养与教学

模式改革研究[J].中国大学教学，2009，(5).

[2]张爱梅.新时期机械制造类专业实践教学改革的探讨

[J].教育与职业，2008，(9).

[3]刘迎春，熊志卿，宁立伟.机械类应用工程师人才培养模