专用夹具

专用夹具（精选9篇）

专用夹具 篇1

特殊专用工装夹具能够在加工过程中大大减轻工人劳动强度,提高加工精度。机床加工技术的发展对传统机床夹具提出了更高的要求,而机床切削速度的迅速提高也为发展特殊专用离心式夹具提供了一个有利的基本条件。

1 特殊专用离心式弹性夹头

(1)工作原理

图1所示的特殊专用离心式弹性夹头是用来装夹轴销类或套类零件外圆表面的。夹具体1以上止口(或外锥柄)与车床的法兰盘(或主轴锥孔)连接,开动机床前将工件9放入弹性夹头7前端的孔中,当机床带动夹具开始旋转后,离心重块8(数只)在离心力的作用下,绕销6作逆时针方向摆动,其左端部即压缩柱塞3,柱塞3继而压缩浮动介质4使拉杆2左移。由于拉杆2的右端是以螺纹与弹性夹头7的螺孔相连接,因而拉杆2左移时,弹性夹头7也随之左移,其右端则由于受夹具体1锥孔的强迫而产生弹性收缩,从而夹紧工件9的外圆表面,此时便可进行切削加工。加工完毕后机床主轴停止旋转,由于弹性夹头7的锥体与夹具体1之间为非自锁配合,所以弹性夹头7会自动恢复变形而松开工件。

1.夹具体2.拉杆3.柱塞4.浮动介质5.防护罩6.销7.弹性夹头8.离心重块9.工件图1特殊专用离心式弹性夹头

(2)特殊专用夹具的特性

1)优点:轴向尺寸较小,结构较为紧凑,且由于采用浮动介质4而使得拉杆2的后移机构变得简单可靠。此外,由于离心重块8的绝大部分质量集中在夹具前端,因此,夹具体1上安装离心重块8的部位的加工工艺性较好[1]。为了防止夹具在高速旋转时可能发生的偶然事故,在离心重块8的外部设置了防护罩5。

2)缺点:离心重块8与销6、离心重块8与夹具体1上的槽之间的配合要求较高,否则重块可能会出现卡滞现象。

(3)需注意的问题

具体设计这类特殊弹性夹头时,应注意以下几点。

1)弹性夹头7锥部之锥角应在非自锁范围内,以免机床停车后无法松开工件。

2)弹性夹头7与夹具体1的孔之间一般应加一过渡套,以延长夹具体的使用寿命。此外,当工件直径发生较大变化时,也便于更换过渡套及弹性夹头。

3)与浮动介质4相连通的有关部位应注意采取适当密封措施。

在这里值得指出的是,图1所示的特殊专用离心式弹性夹头结构也完全可以移植用于设计专用离心式弹性胀套,用来夹紧盘套类工件内孔(具体结构略)。

2 特殊专用离心式端面拨动顶尖

(1)用途

在工件加工中用轴类零件两端的中心孔进行定位,依靠拨爪拨动工作端面来传递切削加工时所需运动及动力的车床夹具习惯上称之为端面拨动顶尖。这种端面拨动顶尖由于工人装夹劳动强度低,可不停车装卸工件,可在一次装夹中完成所有外表面的加工,且具有综合加工效率高及工件各被加工表面之间相互位置精度高等一系列优点,因而日益受到重视。但是,目前的端面拨动顶尖结构一般仅限于尾座力顶紧式的,即工件通过尾座力的作用向主轴方向移动而使得端面拨动顶尖的拨爪夹紧工件端面,带动其旋转并传递加工时所需扭矩。这种尾座力顶紧式端面拨动顶尖的显著缺点一是操作工人仍有一定劳动强度,二是尾座力的大小不易控制和掌握,造成实际切削用量的选取有很大盲目性[2]。为了克服尾座力顶紧式端面拨动顶尖的上述缺点,设计了如图2所示的特殊专用离心式端面拨动顶尖。

(2)工作原理

夹具体1以止口(或外锥柄)与车床的法兰盘(或主轴锥孔)配合连接,其前端部锥孔中装有固定顶尖11。当工件12在尾座顶尖与固定顶尖11之间获得正确定位后,即可开动机床。在离心力的作用下,数只圆柱型离心重块2向离心方向运动,其右侧面的斜面推动钢球7向右移动,进而通过浮动介质9使拨爪10右移,拨爪10前端的刃部便微量嵌入工件12的左端面中,带动其旋转并传递加工时所需扭矩。切削加工完毕后机床停车,圆柱形重块2在钢球3及弹簧4的作用下复位,拨爪10失去对工件端面的顶紧力,便可取下工件。使用圆柱形重块2的离心式夹具较图1所示的杠杆式夹具从结构方面来说更为简单紧凑,加工工艺性也有较大地改善,且重块不易出现卡滞现象。

在具体设计图2所示的特殊专用离心式端面拨动顶尖时,对重块2与夹具体孔之间的配合应适当选取,并在结构方面采取一定措施,保证重块2能在夹具体1的孔中滑动自如。此外,对拨爪10应设置保持机构,以防止其滑出[3]。

1.夹具体2.离心重块3.钢球4.弹簧5.防护罩6.挡圈7.钢球8.螺钉9.浮动介质10.拨爪11.顶尖12.工件

(3)特殊专用夹具的特性

特殊专用离心式端面拨动顶尖相对尾座力顶紧式来说,其优越之处除了能显著减轻工人劳动强度外,另一个非常突出的优点是其允许的极限切削用量可通过切削实验来进行确定,这对于指导实际切削加工过程具有重要意义。

3 结束语

由上述两种典型的特殊专用离心式夹具可以看出,特殊专用离心式夹具的结构研究还有很大的拓展空间。金属切削加工高速化的潮流已随着刀具材料与机床技术的发展而兴起,这无疑为特殊专用离心式夹具提供了一个很好的发展机遇。可以断定,随着机械制造技术的不断发展,特殊专用工装夹具将发挥重要的作用。

摘要：介绍为提高劳动生产率和降低加工成本,在进行各类机械加工时有效地利用特殊离心式专用夹具的方法。零件旋转时产生的离心力,既能夹紧又可固定零件;停止旋转后随着离心力的消失,零件处于自由状态,可轻松装卸零件。采用特殊专用工装夹具既保证了工件的加工精度,又稳定了产品质量,还可改善工人劳动条件,保证安全生产,进而扩大机床工艺范围。

关键词：专用工装夹具,弹性夹头,拨动顶尖,离心力,夹具体

参考文献

[1]陶崇德.机床夹具设计[M].上海:上海科学技术出版社,2005.

[2]李家宝.夹具设计[M].北京:机械工业出版社,2000.

[3]朱耀祥.现代夹具设计手册[M].北京:机械工业出版社,2009.

专用夹具 篇2

对夹具进行设计需要做到以下几个方面：

(1)熟悉零件图纸，了解其形状，尺寸，精度，技术要求;

(2)熟悉工艺，了解各工序之间的相互关系，本工序前有关表面粗糙度及位置尺寸，本工序的工艺要求;

(3)了解所用设备的特性，精度，有关尺寸及其与夹具连接处的形式;

(4)了解所用刀具的有关尺寸及其与夹具配合的要求;

镗床套筒零件专用夹具设计 篇3

在机械切削加工过程中, 通过使用夹具, 可以更加精确地固定切削工件的位置, 从而在很大程度上提高切削的质量。随着机械切削工艺技术水平的不断提高, 对夹具的使用标准要求也越来越高, 可以说, 要想实现更高精度的切削, 没有设计科学, 使用恰当的夹具是不行的。夹具的辅助作用, 通过固定工价的准确位置来实现, 因为在实际切削作业过程中, 由于机械设备的震动, 会导致工件的位置发生一定程度的位移, 在这种情况下, 就需要使用合适的夹具, 对切削工件进行固定, 从而为提高工件的切削精度奠定基础。除此之外, 通过使用夹具, 还可以提高零件的互换性, 使得切削加工作业的劳动生产率得到提高, 在改善车间切削技术技术工人作业环境的同时, 还可以进一步减轻他们的劳动强度。

1 夹具的分类

现阶段在机床实际切削加工作业过程中, 比较常用的夹具有如下5类, 即: (1) 通用夹具:这种夹具, 是常见的标准化夹具, 在合理的条件下, 使用这种夹具可以对一些工件进行加工, 能够满足符合切削加工条件的工件, 基本上都可以使用。 (2) 专用夹具:这种夹具, 顾名思义, 就是为了加工某一工件或在某一机械切削工序中必须使用而专门设计的夹具, 由于是专门设计的夹具, 对于相关零件的位置控制更加准确, 并且使用过程相对简单, 可以提高工件的切削精度。 (3) 通用可调夹具和成组夹具:该类夹具的主要特点是可以根据所工作环境和切削工件的不同, 而更换部分原件, 并且其装置也可以进行适当的调整, 以适应不同的切削工件。 (4) 组合夹具:组合夹具是指按零件的加工要求, 由一套事先制造好的标准元件和部件组装而成的夹具。由专业厂家制造, 其特点是灵活多变, 万能性强, 制造周期短、元件能反复使用, 特别适用于新产品的试制和单件小批生产。 (5) 随行夹具:随行夹具是一种在自动线上使用的夹具。该夹具既要起到装夹工件的作用, 又要与工件成为一体沿着自动线从一个工位移到下一个工位, 进行不同工序的加工。

2 工艺分析

2.1 零件分析

该零件为一套筒类零件, 主要起支承和导向作用, 其孔长与直径之比为13.6, 属于典型的长套筒零件。其技术要求为: (1) 孔的技术要求。Φ130的孔与回转轴颈相配合, 其直径的精度为IT6, 内孔圆柱度误差不大于0.04mm, 表面粗糙度为Ra1.6μm。 (2) 外圆表面要求。外圆与基座孔相配合, 它是套筒的支承表面, 其尺寸精度为IT7, 形状尺寸精度控制在外径公差范围内。Φ168外圆柱面的表面粗糙度为Ra6.3μm, Φ150外圆柱面的表面粗糙度为Ra3.2μm。 (3) 孔与外圆的同轴度。内孔对两端支承外圆的同轴度允差为Φ0.05mm。 (4) 轴线与端面的垂直度要求。内孔轴线与端面的垂直度误差不大于0.04mm。

2.2 零件制造工艺

经以上分析, 确定零件加工工艺如表1所示。

3 夹具设计原则

机床夹具的主要功能在机床上加工工件时, 通过夹具将工件固定在相应的位置上, 同时, 为了能够是工件在整个切削工序中, 得到恰当的切削, 就需要夹具控制的工件跟随机床切刀相对运动, 并且二者之间要保持合理的位置。

对于长套筒零件, 为保证内外圆同轴度, 加工外圆时, 其装夹方式常采用下面两种:用顶尖顶住两端孔口的倒角;一头夹紧外圆另一端用中心架支承或一头夹紧外圆另一头用后顶尖顶住。加工内孔时, 一般采用夹一头, 另一头用中心架支承外圆。

本文的论述中, 重点分析的是内孔加工的专用夹具, 该夹具的设计要点, 第一, 要保证夹具的强度和刚度可以满足大部分零件切削加工的需要。第二, 对于夹具的结构要求紧奏, 占用空间较小, 因为是实际车床切削零件时, 如果夹具占用的空间较大, 则会影响工序的正常进行。第三, 夹具的制造成本要相对低廉, 并且安装和操作也应简单, 在实际使用过程中, 可以有效降低切削工人的劳动强度。简要来说, 夹具设计的基本要求有以下几个方面: (1) 可以实现对工件的快速准确装夹, 并且夹具自身在机床上快速定位和装夹。 (2) 操作方便省力, 降低操作者的劳动强度, 提高工作效率。 (3) 夹紧力在一定范围内可调, 装夹可靠。 (4) 体积小、结构紧凑、便于工件装卸, 易于加工、维护和清理。

4 夹具设计

本设计的夹具结构二维图如图2所示, 主要由V型座1、套2、定位套3、校正块4、连接螺钉7和紧定螺钉8等构成。

4.1 工件的定位

在此道工序之前, 两端面与主要外表面已加工完毕, 因此在夹具设计时, 外圆柱面的轴心线和一端面为定位基准, 定位基准面是Φ150圆周面及一端面, 定位元件是2个V型块和定位套, 即一夹一顶式, 限制了5个自由度。本设计中, V型座1的结构如图3所示, 其底座用螺栓固定在机床的工作台上;端面定位利用定位套3和校正块4实现, 其结构如图4所示。

4.2 工件的夹紧

夹具使用时, 先将零件放置在2个V型块定位槽中, 并使其右端面顶在定位套3中孔Φ160的右端面上, 装上张紧板并拧紧张紧螺母将工件夹紧。张紧螺杆设计在套筒两端处, 保证受力平衡。张紧板上端面的高度可以根据需要, 通过调节拧紧螺母来控制工件上夹紧力的大小。另外, 由于工件长度教长, 在距V型块466mm处, 增加了起支承作用的托架, 以防止零件在加工过程中由于刚度不足引起的变形。

5 夹具的使用效果

5.1 加工质量

采用工装加工后, 不但定位精确, 而且由于各夹紧面都为面接触, 夹紧可靠, 而且有效地保护了工件已加工面, 工件加工质量大大提高。通过现场多批次零件实际加工检验, 该工装完全能够满足工件的加工精度要求, 合格率达到100%。

5.2 效率及成本

通过使用专用夹具, 在实际切削作业过程中, 可以使得工件固定的更加稳定, 提高切削工作的稳定性和安全性, 能够有效缩减辅助工时。另外, 专用夹具的使用, 还可以在很大程度上提高工件的刚性, 使得切削工件的质量更加稳定, 有效降低残品率、废品率, 使得机床切削工序的整体成本得以降低。

5.3 劳动强度

通过采用该工装进行产品加工, 可以在一定程度上降低对技术工人工作技能的依赖, 提高了操作的安全性和舒适性, 有效降低了机床切削操作工人的劳动强度。

6 结论

此套筒零件属于虽然结构简单, 但是尺寸教大, 通用夹具难以满足要求, 因此根据实际情况设计了专用夹具, 这样中夹具在固定工件时, 能够以较快的速度进行装夹, 提高工件的固定速度, 大幅度降低辅助加工时间, 从而有效降低机床零件切削的成本, 而且此夹具使用方便, 制造加工容易, 成本也不高, 也能很好地保证产品质量。

摘要：近年来, 机械行业竞争越来越激烈, 许多企业对生产效率和产品质量都提出了较高的要求。市场竞争要求产品既要质量好, 又要成本低。使用工装夹具可以实现工件的快速装夹, 减少辅助加工时间, 降低加工成本。本文设计了一套镗床一套筒零件内孔加工的专用夹具。其特点是结构紧凑, 操作迅速、方便、省力, 可以保证较高的加工精度和生产效率。

关键词：套筒零件,专用夹具,设计

参考文献

[1]卢秉恒主编.机械制造技术基础[M].西安交通大学.

[2]王启平.机床夹具设计[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社, 1995.

专用夹具 篇4

目录

前言..................................................错误！未定义书签。1.产前准备............................................错误！未定义书签。1.1年生产纲领.........................................错误！未定义书签。1.2生产条件............................................................3 1.3零件工艺分析.......................................错误！未定义书签。2.夹具结构设计.........................................................5 2.1定位机构............................................................5 2.2夹紧机构............................................................6 2.3机床夹具的总体设计图................................................8 2.4 绘制夹具装配图.....................................................9 3.定位误差设计........................................................11 3.1误差分析...........................................................11 3.1.1定位误差.........................................................11 3.1.2产生定位误差的原因...............................................11 结论..................................................................13 致谢..................................................................14 参考文献..............................................................15

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前言

机械制造技术基础是机械设计制造及其自动化（或机械工程及自动化）专业的一门重要的专业基础课。

机械设计是机械工程的重要组成部分，是决定机械性能的最主要因素。由于各产业对机械的性能要求不同而有许多专业性的机械设计。

在机械制造厂的生产过程中,用来安装工件使之固定在正确位置上,完成其切削加工、检验、装配、焊接等工作,所使用的工艺装备统称为夹具。如机床夹具、检验夹具、焊接夹具、装配夹具等。

机床夹具的作用可归纳为以下四个方面：

1.保证加工精度

机床夹具可准确确定工件、刀具和机床之间的相对位置，可以保证加工精度。

2.提高生产效率

机床夹具可快速地将工件定位和夹紧，减少辅助时间。3.减少劳动强度

采用机械、气动、液动等夹紧机构，可以减轻工人的劳动强度。

4.扩大机床的工艺范围

利用机床夹具，可使机床的加工范围扩大，例如在卧式车床刀架处安装镗孔夹具，可对箱体孔进行镗孔加工。

机械制造装备设计课程设计是机械设计中的一个重要的实践性教学环节，也是机械类专业学生较为全面的机械设计训练。其目的在于：

1.培养学生综合运用机械设计基础以及其他先修课程的理论知识和生产实际知识去分析和解决工程实际问题的能力，通过课设训练可以巩固、加深有关机械课设方面的理论知识。

2.学习和掌握一般机械设计的基本方法和步骤。培养独立设计能力，为以后的专业课程及毕业设计打好基础，做好准备。

3.使学生具有运用标准、规范手册、图册和查询有关设计资料的能力。

我国的装备制造业尽管已有一定的基础，规模也不小，实力较其它发展中国家雄厚。但毕竟技术基础薄弱，滞后于制造业发展的需要。我们要以高度的使命感和责任感，采取更加有效的措施，克服发展中存在的问题，把我国从一个制造业大国建设成为一个制造强国，成为世界级制造业基础地之一。

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1.产前准备

1.1年生产纲领

工件的年生产量是确定机床夹具总体方案的重要依据之一。如工件的年生产量很大，可采用多工件加工、机动夹紧或自动化程度较高的设计方案，采用此方案时，机床夹具的结构较复杂，制造成本较高；如工件的年生产量不大，可采用单件加工，手动夹紧的设计方案，以减小机床夹具的结构复杂程度及夹具的制作成本。如5万件以上夹具复杂用全自动化的设备，2000件小批量生产用手动设备。

1.2生产条件

1、卧式铣床：X6012、X60（6H80Γ）、X60W（6H80）、X602、X61（6H81Γ）、X6H81、X6030、X6130、X2、（6H82Γ）、X62W（6H82）、X6232、X6232A、X63、（6H83Γ）X63W、6H83Y、6H83、B1-169A、6H81A、FU2A、4FWA、FA5H、FA5U。

2、立式铣床：X50、X51（6H11）、X52、X52k（6H12）、X53、X53k（6H13）、X53T（FA5V）、X5430A、X50T、X5350、XS5040、X518、6П

10、F1-250、F2-250、FA4AV、652、VF222、FSS、FB40V、6H13П，FYA41M、4MK-V、UF/05-135、6A54。

3、数控立式铣床：XsK5040Ⅲ。

4、万能工具铣：x8119（678M）、x8126（679）、x8140、680。（1）台式铣床：小型的用于铣削仪器、仪表等小型零件的铣床。

（2）悬臂式铣床：铣头装在悬臂上的铣床，床身水平布置，悬臂通常可沿床身一侧立柱导轨作垂直移动，铣头沿悬臂导轨移动。

（3）滑枕式铣床：主轴装在滑枕上的铣床，床身水平布置，滑枕可沿滑鞍导轨作横向移动，滑鞍可沿立柱导轨作垂直移动。

（4）龙门式铣床：床身水平布置，其两侧的立柱和连接梁构成门架的铣床。铣头装在横梁和立柱上，可沿其导轨移动。通常横梁可沿立柱导轨垂向移动，工作台可沿床身导轨纵向移动。用于大件加工。

（5）平面铣床：用于铣削平面和成型面的铣床，床身水平布置，通常工作台沿床身导轨纵向移动，主轴可轴向移动。它结构简单，生产效率高。

（6）仿形铣床：对工件进行仿形加工的铣床。一般用于加工复杂形状工件。

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1.3零件工艺分析

本次课设是要为左支撑座设计一个的夹具完成Φ36的镗削加工，最终实现将工件定位，更加精确和方便的完成镗削工作，并保证能夹紧工件，夹紧力要适中，不要使工件变形，又能保证工件所要求的加工精度。

图1-3-1

零件图标出了工件的尺寸、形状和位置总体要求，它决定了工件在机床夹具中的放置方法，是设计机床夹具总体结构的依据,本工件放置方法应如图1-3-1所示。工序图给出了零件本工序的工序基准、已加工表面、待加工表面，以及本工序的定位、夹紧原理方案。工件的工序基准、已加工表面决定了机床夹具的方位方案，如选用平面定位；定位方案的选择依据六点定位原理和采用的机床加工方法，定位方案不一定要定六个自由度，但要完全定位。工件的待加工表面是选择机床、刀具的依据。确定夹紧机构要依据零件的外型尺寸，选择合适的定位点，确保夹紧力安全、可靠同时夹紧机构不能与刀具的运动轨迹相冲突。

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2.夹具结构设计

2.1定位机构

图2-1-1定位平面

在夹具设计中，若定位方案不合理，工件的加工精度就无法保证。工作定位方案的确定是夹具设计中首先要解决的问题。

根据工序图给出的定位元件方案，按有关标准正确选择定位元件或定位的组合。在机床夹具的使用过程中，工件的批量越大，定位元件的磨损越快，选用标准定位元件增加了夹具零件的互换性，方便机床夹具的维修和维护。

设计夹具是原则上应选该工艺基准为定位基准。无论是工艺基准还是定为基准，均应符合六点定位原理。

由于该零件的加工是镗Φ36孔并以下表面作为定位面，属面定位类型，因此本次设计采用的定位机构主要以支撑钉为主。三个支承钉组成的大平面限制三个自由度，两个支承钉限制两个自由度，一个支承钉限制一个自由度。装夹工件时，通过旋转螺母使压板移动压紧工件。

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2.2夹紧机构

图2-2-1工件放置方式

1.夹紧的目的：使工件在加工过程中保持已获得的定位不被破坏，同时保证加工精度。.夹紧力的方向的确定：

1）夹紧力的方向应有利于工件的准确定位，而不能破坏定位，一般要求主夹紧力应垂直于第一定位基准面。

2）夹紧力的方向应与工件刚度高的方向一致，以利于减少工件的变形。

3）夹紧力的方向尽可能与切削力、重力方向一致，有利于减小夹紧力。.夹紧力的作用点的选择：

1）夹紧力的作用点应与支承点“点对点”对应，或在支承点确定的区域内，以避免破坏定位或造成较大的夹紧变形。

2）夹紧力的作用点应选择在工件刚度高的部位。

3）夹紧力的作用点和支承点尽可能靠近切削部位，以提高工件切削部位的刚度和

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抗振性。

4）夹紧力的反作用力不应使夹具产生影响加工精度的变形。

4.选择夹紧机构：

设计夹紧机构一般应遵循以下主要原则： 1)夹紧必须保证定位准确可靠，而不能破坏定位。2)工件和夹具的变形必须在允许的范围内。

3)夹紧机构必须可靠。夹紧机构各元件要有足够的强度和刚度，手动夹紧机构 4)必须保证自锁，机动夹紧应有联锁保护装置，夹紧行程必须足够。5)夹紧机构操作必须安全、省力、方便、迅速、符合工人操作习惯。

6)夹紧机构的复杂程度、自动化程度必须与生产纲领和工厂的条件相适应。选用压板机构来对被加工工件进行夹紧。

图2-2-2夹紧机构

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2.3夹具体的总体设计图:

图2-3-1总体图

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2.4绘制夹具装配图

1.装配图按2:1的比例绘制，用局部剖视图和半剖视图完整清楚地表示出夹具的主要结构及夹具的工作原理。

2.视工件为透明体，用双点划线画出主要部分（如轮廓、定位面、夹紧面和加工表面）。画出定位元件、夹紧机构、导向装置的位置。3.按夹紧状态画出夹紧元件和夹紧机构。

4.画出夹具体及其它联接用的元件（联接体、螺钉等），将夹具各组成元件联成一体。

此机床夹具要用到的零件如下：（1）夹具体

（2）支承钉

（3）镗套

（4）六角螺母

（5）螺柱

（6）垫圈

（7）压板

（8）圆柱销

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（9）紧定螺钉

5.标注必要的尺寸、配合、公差等

(1)夹具的外形轮廓尺寸，所设计夹具的最大长、宽、高尺寸。

(2)夹具与机床的联系尺寸，即夹具在机床上的定位尺寸。如车床夹具的莫氏硬度、铣床夹具的对定装置等。

(3)夹具与刀具的联系尺寸，如用对刀块塞尺的尺寸、对刀块表面到定位表面的尺寸及公差。

(4)夹具中所有有配合关系的元件间应标注尺寸和配合种类。

(5)各定位元件之间，定位元件与导向元件之间，各导向元件之间应标注装配后的位置尺寸和形位公差。

6.夹具装备图上应标注的技术要求(1)定位元件的定位面间相互位置精度。

(2)定位元件的定位表面与夹具安装基面、定向基面间的相互位置精度。(3)定位表面与导向元件工作面间的相互位置精度。(4)各导向元件的工作面间的相互位置精度。

(5)夹具上有检测基准面的话，还应标注定位表面，导向工作面与该基准面间的位置精度。

对于不同的机床夹具，对于夹具的具体结构和使用要求，应进行具体分析，订出具体的技术要求。设计中可以参考机床夹具设计手册以及同类的夹具图样资料。7.对零件编号，填写标题栏和零件明细表：

每一个零件都必须有自己的编号，此编号是唯一的。在工厂的生产活动中，生产部件按零件编号生产、查找工作。

完整填写标题栏，如装配图号、名称、单位、设计者、比例等。

完整填写明细表，一般来说，加工工件填写在明细表的下方，标准件、装配件填写在明细表的上方。注意，不能遗漏加工工件和标准件、配套件。8.机床夹具应满足的基本要求包括下面几方面：

1)保证加工精度 这是必须做到的最基本要求。其关键是正确的定位、夹紧和导向方案，夹具制造的技术要求，定位误差的分析和验算。

2)夹具的总体方案应与年生产纲领相适应 在大批量生产时，尽量采用快速、高效的定位、夹紧机构和动力装置，提高自动化程度，符合生产节拍要求。在中、小批量生产

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时，夹具应有一定的可调性，以适应多品种工件的加工。

3)安全、方便、减轻劳动强度 机床夹具要有工作安全性考虑，必要时加保护装置。要符合工人的操作位置和习惯，要有合适的工件装卸位置和空间，使工人操作方便。大批量生产和工件笨重时，更需要减轻工人劳动强度。

4)排屑顺畅 机床夹具中积集切屑会影响到工件的定位精度，切屑的热量使工件和夹具产生热变形，影响加工精度。清理切屑将增加辅助时间，降低生产率。因此夹具设计中要给予排屑问题充分的重视。

5)机床夹具应有良好的强度、刚度和结构工艺性 机床夹具设计时，要方便制造、检测、调整和装配，有利于提高夹具的制造精度。

3.定位误差设计

3.1误差分析

3.1.1定位误差

工件的加工误差，是指工件加工后在尺寸，形状和位置三个方面偏离理想工件的大小，它是由三部分因素产生的： 1）工件在夹具中的定位、夹紧误差。

2）夹具带着工件安装在机床上，夹具相对机床主轴（或刀具）或运动导轨的位置误差，也称对定误差。

3）加工过程中误差，如机床几何精度，工艺系统的受力、受热变形、切削振动等原因引起的误差。

其中定位误差是指工序基准在加工方向上的最大位置变动量所引起爱的加工误差。

3.1.2产生定位误差的原因 1.基准不重合来带的定位误差：

夹具定位基准与工序基准不重合，两基准之间的位置误差会反映到被加工表面的位置上去，所产生定位误差称之为基准转换误差。2.间隙引起的定位误差

在使用心轴、销、定位套定位时，定位面与定位元件间的间隙可使工件定心不准产生定位误差。

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3.与夹具有关的因素产生的定位误差

1）定位基准面与定位元件表面的形状误差。

2）导向元件、对刀元件与定位元件间的位置误差，以及其形状误差导致产生的导向误差和对刀误差。

3）夹具在机床上的安装误差，即对定误差导致工件相对刀具主轴或运动方向产生的位置误差。

4）夹紧力使工件与定位元件间的位置误差，以及定位元件、对刀元件、导向元件、定向元件等元件的磨损。

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结论

为期两周的专用夹具课程设计已经接近尾声，回顾整个过程，在老师的指导下，顺利完成了这次课程设计，专用夹具课程设计作为机械装备制造课程的重要环节，使理论与实践更加接近，加深了理论知识的理解，强化了生产实习中的感性认识。

首先，我觉得老师给我们的课程设计是十分必要的，这不仅可以提起我们对这门课的学习兴趣，同时还可以在专业上用实践锻炼一下我们，使我们不但不在对所学专业感到陌生，而且还可以培养大家的积极性。

其次，我觉得应该培养我们同学之间精神，虽然我们的题目不尽相同，但是在设计的过程中，我们都互相鼓励，互相帮助着，更好的发挥我们的特长。

回顾起此课程设计，至今我仍感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正融入今后的工作中，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，但可喜的是最终都得到了解决。

此次设计也让我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及时请教或上网查询，只要认真钻研，动脑思考，动手实践，就没有弄不懂的知识，收获颇丰。

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致谢

通过本次课题设计，我在赵老师的精心指导和严格要求下，获得了丰富的理论知识，极大地提高了实践能力，装备制造领域这对我今后进一步学习装备制造、结构设计方面的知识有极大的帮助。

首先我要感谢我的老师在课程设计上给予我的指导、提供给我的支持和帮助，这是我能顺利完成这次报告的主要原因，更重要的是老师帮我解决了许多技术上的难题，让我能把系统做得更加完善。在此期间，我不仅学到了许多新的知识，而且也开阔了视野，提高了自己的设计能力。

其次，我要感谢帮助过我的同学，他们也为我解决了不少我不太明白的设计和结构方面的难题。同时也感谢老师和同学们为我提供良好的做设计的环境。

最后再一次感谢所有在设计中曾经帮助过我的良师益友和同学，在此，忠心感谢赵老师的精心讲解和认真答疑，以及同学们的耐心指导和支持。

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参考文献

[1] 作者：吴宗泽，罗圣国，书名《机械设计课程设计手册》，出版者：高等教育出版社，出版年：1999，引用部分起止页：37～46。

[2] 作者：李庆余，书名《机械制造装备设计》，出版者：机械工业出版社，出版年：2008年，版次：2版

[3] 作者：张海华，书名《机械制造装备设计指导书》，出版者：机械工程系，引用部分起止页：44～46页。

杠杆臂翻转式专用夹具的设计 篇5

1.1 零件的作用

汽车自卸机构上的杠杆臂见图1，它位于自卸机构的端部。其主要作用是：(1)传力特性，使汽车自卸时获得卸货的驱动力;(2)运动特性，当汽车自卸时产生急回特性(指机构空回行程速度大于工作行程速度的特性)，以提高工作效率。

1.2 零件的工艺分析

杠杆臂共有两组加工表面，它们相互间有一定的位置要求如图2所示：

(1)φ220+0.21mm与φ100+0.1mm孔距要求是78±0.06mm;平行度公差0.05mm;

(2)φ220+0.28mm的孔与φ13±0.25mm的孔相互垂直，孔距为15±0.035mm;垂直度公差0.05mm;

(3)保证A与B面的厚度为10mm, C与D面的厚度为25mm;

(4) B面与D面高度相距39.5±0.05mm。

2 工艺规程设计

2.1 确定毛坯的制造形式

工件材料HT200。考虑到汽车在运行中要经常加速及正、反向行驶，零件在工作过程中常承受交变载荷及冲击性载荷，因此应该选用锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。由于零件年产量为20000件，已达到大批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，故可采用砂型铸造。价格低廉，铸造性和切削加工性都好, 这对于提高生产率、保证加工质量也是有利的。

2.2 制定工艺路线

制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证，具体工艺方案如下。

工序1：金属型铸造毛坯，保证工件基本尺寸;工序2：清砂;工序3：热处理;工序4：刷漆;工序5：铣削，以B、D面为粗基准，粗、精铣A、C平面，尺寸10mm、25mm留余量;工序6：铣削，以A、C面为基准粗、精铣B、D平面，至尺寸10mm、25mm，保证B、D面的尺寸公差要求;工序7：以C、D面为精基准，按要求钻削22mm孔;工序8：以D面和φ220+0.28mm孔为定位精基准，钻削φ100+0.1mm、准13±0.25mm的孔至尺寸要求。

3 专用夹具设计

设计本零件的第8道工序-钻削准100+0.1与准13±0.25相互垂直的孔时采用翻转式专用夹具。选择在加工中心上钻削，主要应考虑保证零件的尺寸要求(包括孔与孔的垂直距离、与端面的平行高度)，提高劳动生产率，降低劳动强度。

3.1 设计主旨

本夹具如图3和图4所示，主要用来加工杠杆臂零件上的φ100+0.1mm、φ13±0.25的孔。工件以φ220+0.28孔及其B端面、R12处侧面在浮动V型块定位。并采用开口垫圈和螺母夹紧工件，夹紧机构较简单且夹紧可靠。钻削完一个孔后，翻转90°再钻削另一个孔。

3.2 夹具设计

(1)确定定位方案

由图2可知，杠杆臂共有两组加工表面，它们相互间有一定的位置要求。φ220+0.28孔及两头的上下端面均已加工。本工序在加工中心上钻削φ100+0.1、φ13±0.25孔，两孔线相互垂直，且有一定的尺寸和形位公差要求。为保证准100+0.1与φ220+0.28孔轴线距离78±0.06mm和平行度公差0.05mm，取φ220+0.28孔轴线为定位基准，为保证B面与D面的垂直距离39.5±0.05mm，取D面为定位面。为保证工件在夹具中处于准确的位置，定位元件选阶梯板和定位芯轴及V型块。

(2)确定夹紧机构和翻转机构

夹紧装置在夹紧过程不得破坏工件在夹具中占有的定位位置，夹紧力要适当，既要保证工件在加工过程中定位的稳定性，又要防止因夹紧力过大损伤工件表面或使工件产生过大的夹紧变形。为了提高劳动生产率，在设计夹具时应首先考虑机动夹紧，而非手动夹紧。但是从经济上考虑，此零件用机动夹紧过于浪费，所以应该用手动夹紧，操作起来方便，简单。为了便于工件的装卸，本夹具通过螺母、开口垫圈压紧工件。

该工件上φ100+0.1、φ13±0.25两个孔互相垂直，因此设计了翻转机构，本夹具采用手拉式翻转定位操纵机构。通过销和带手柄螺母，翻转90°。要实现这个90°精度，需要翻转机构定位销孔达到一定的精度。

(3)设计对刀元件、连接元件及夹具体

对刀装置是由尺寸基准元件和对刀元件组成，用来确定刀具切削刃相对于工件或夹具的正确位置。本文选取适合加工中心的寻边器为对刀元件。

在加工中心上，夹具是利用底面和定位槽与铣床工作台面和T形槽面形成接触，从而确定夹具在工作台上的准确位置，并且利用螺栓压板压紧夹具。

夹具体是机床夹具的基础件，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;还要考虑便于装卸工件及在机床上固定，因此夹具体要有良好的结构工艺性和使用性，便于制造、装配和使用，同时应结构简单，操作方便、安全，在保证强度和刚度前提下，尽可能体积小。考虑到这些要求，本文采用灰铁铸造夹具体，厚度为22mm。

(4)切削力与夹紧力的计算(利用NOVEX切削数据计算V2.03)

(a) φ10+0.10的孔加工参数及计算如图5所示。

(b)φ13±0.25mm的孔加工参数及计算如图6所示。切削刀具：高速钢钻头，铰刀。

F(切削力)=(730+19+1920) N=2669N

在计算切削力时，必须考虑安全系数：

式中，K0-基本安全系数，K=1.2;K1-加工性质系数，K=1.2;K2-刀具钝化系数，K=1.0;K3-断续切削系数，K=1.2;K4-夹紧力的稳定性系数，K=1.3;K5-接触点情况系数，K=1.0;K6-手动夹紧时的手柄位置系数，K=1.0。

钻削时所需夹紧力：FW1=F×K=2669N×2.2464=5996N

螺纹夹紧力的计算

经查表得，M12螺母的FQ(作用力)=65N, FW2(夹紧力)=7200N。

则FW1

(5)定位误差分析

(a)尺寸公差分析

夹具上的φ10孔与φ22定位轴的轴线距离为78±0.015 (δκ1=0.030mm) 。

零件上的φ100+0.10与φ220+0.28孔轴线的距离为78±0.060 (δκ2=0.10mm) 。

则δκ1=δκ2/3

同理，夹具上的准22定位轴与准13孔的孔轴线垂直距离为15±0.015mm。

夹具上的基准面与准13孔轴线距离为12.5±0.05 (δκ1=0.10mm) 。

零件上的基准B面与基准D面相距25(δκ2=0.20mm)。

则δκ1=δκ2/2

(b)位置公差分析

如图7所示，定位基准与工序基准重合，ΔB=0;工件为未注公差的加工面时，按GB1184中9、10级精度的规定选取。

1.夹具体底板2.支撑板3.锁紧螺母4.阶梯板5.定位销6.V型块7.开口垫圈8, 10.螺母9.定位轴11.平垫圈

此夹具加工准100+0.10、准13两个交叉垂直孔所需的加工时间较少，且能满足精度要求，大大地提高了生产效率，降低劳动强度，花费的成本小。

摘要：文中阐述了杠杆臂翻转式专用夹具的设计方法。该夹具能够高效、准确地完成杠杆臂零件的装夹及杠杆臂上孔的加工, 并能缩短加工时间、降低成本。

关键词：杠杆臂,翻转式,专用夹具,钻削,加工中心

参考文献

[1]机械设计手册编委会.机械设计手册 (单行本) -零件结构设计工艺性[M].北京:机械工业出版社, 2007.

[2]王光斗.机床夹具设计手册 (第三版) [M].上海:上海科学技术出版社, 2000.

[3]王小华.机床夹具图册[M].北京:机械工业出版社, 1992.

车削传动座孔专用夹具设计 篇6

在机械产品的生产中,时常遇到双孔形或多孔形的工件的加工[1]。对于此类零件的加工由于孔的位置不同、精度要求不同,有不同的加工方法,在笔者到企业生产实践中,有一种传动座见图1。这是一种双孔形不对称零件,该零件生产批量较小,但是工件上有两个孔要求的加工精度高,批量生产时,一般都使用专用夹具来生产,以往常用的方法是对对称的结构采用回转分度装置,不对称的结构采用的是偏摆分度装置来进行加工,两者之间没有通用性。而该企业是个小厂,以往惯常采用的夹具对于该企业来说成本偏高,制作困难;而该工件又属于小批量生产,针对以上两种情况,设计了一种简便却实用的夹具。此夹具采用一个圆柱定位销、一个防转销钉及一个平面进行定位,省去了使用分度盘进行定位,使得夹具结构更加紧凑,刚性更好;采用的快速装卸压板,显著提高了工件的装夹效率。这种夹具结构也使得加工范围得到了扩大,无论壳体是否对称都可以使用,相对于以往非对称结构使用的偏摆分度装置来说更是省去了繁琐的定位计算和分析[2]。

2 零件分析

传动座壳体零件如图1所示,材料为铸铝件,年产量为3000件,属小批量生产,形状比较复杂。本道工序要求在数控车上精车中心距为29mm±0.02mm的两个R18+0+0..006014

3 夹具设计

3.1 夹具定位设计

在本道加工工序前,D面及其棱边已经过加工,可以作为定位的基准。4个10孔中已精铰至H6。因为需要加工的两个齿轮孔及轴孔需与D面垂直,根据基准重合原则,选取D面作为主要定位基准,放置在平板上限制工件的3个自由度,选取已精铰的10孔用短圆柱销钉限制工件的2个自由度,另外再用一个防转定位销钉限制工件的另外一个自由度。依六点定位原理,满足了工件的定位要求,限制了工件在空间中的六个自由度,属于完全定位。

3.2 夹具工作原理

如图2所示,在加工前,先把定位销钉6压入最下方的定位孔中,然后把工件最下方的10孔放入定位销中,工件D面与夹具上的定位面充分接触,棱边抵住防转销钉2,定好位后,使用两个快卸翻转压板1把工件3夹紧。加工完一齿轮孔及轴孔后,松开两个快卸螺旋压板1,取出工件,拔出圆柱定位销钉6,压入夹具体中上边的定位孔7中,向上平移工件,使10孔在定位销中定好位后,向内翻转两个压板,把工件压紧,即可进行第二组孔的加工。

夹具体5与过渡盘4突缘配合为H7/h6,过渡盘4以短圆锥面和端面与机床主轴相连,在夹具体上设置有找正圆周A,用来校正夹具体端面与机床主轴轴心线的垂直度,保证了工件孔轴线与机床主轴的同轴度。

防转销钉2,采用优质碳素45钢制作,经热处理至55HRC。

3.3 圆柱定位销钉的设计

在加工中,圆柱定位销钉6需要提起、放入,属于易磨损件,采用优质碳素结构45钢制作,经热处理至55HRC。如图3所示,安装时先把带有螺纹的垫圈放入,再压入可换套。当可换套磨损到一定程度后,拔出圆柱定位销钉,用螺杆旋入垫圈的螺纹孔中,把垫圈和可换套一起起出,即可换上新的可换套。夹具体与圆柱定位销的台阶之间留有间隙h,能方便地放入工具起出销钉;为了操作方便,夹具体上的台阶孔开得较宽,方便操作人员将圆柱定位销提起。圆柱定位销6上的台阶面也保证了在车床主轴高速旋转时,圆柱定位销6不会飞出。

1.快卸自动回转螺旋压板2.防转销钉3.工件4.过渡盘5.夹具体6.圆柱定位销钉7.定位孔

3.4 快速装卸自动回转压板的设计

在常用的几种基本夹紧机构中,斜楔、偏心轮、连杆等机构都可以实现快速夹紧,但是偏心轮对高速回转的车床夹具来说是不合适的,而斜楔和连杆等机构要实现可靠的夹紧往往需要和机动的夹紧机构连接起来使用,这些和企业追求经济、简单、实用的目标是不符合的,所以只能选用螺旋夹紧机构。

螺旋夹紧机构的结构较简单、也容易制造,而且还具有很大的增力作用,夹紧可靠、自锁能力好,很适合于车床的夹紧。但是螺旋夹紧机构一般来说夹紧速度较慢,装卸工件费时。

针对以上特点和要求,本文选用了如图4所示的常见的螺旋钩形压板机构。这种结构紧凑,对传动座的夹紧和拆卸过程不会发生干涉,而且使用蝶形螺母,更是省时省力,方便操作。在回转柱外圆周上增开了一道回转90°的N形沟槽,当拧紧蝶形螺母,压板向下运动压紧工件的过程中,压板同时就会沿着N形沟槽自动逆时针回转90°;同样,当松开蝶形螺母,压板向上运动松开工件的过程中,钩形压板就会沿着N形沟槽自动顺时针回转90°。这样就避免了使用手来转动钩形压板的麻烦,节省了装卸工件的时间。

4 夹具加工精度与夹紧分析[3]

4.1 定位误差分析

定位误差:ΔD=ΔB+Δγ。

式中:ΔD为定位误差;ΔB为基准不重合误差;Δγ为基准位移误差。

(1)垂直度定位误差的计算

定位基准为工件的底面,和设计基准一致,基准重合,因些基准不重合误差ΔB=0;采用平面为垂直度的主要定位基准面,Δγ=0,所以ΔD=0,满足定位要求。

(2)同轴度定位误差的计算

因为齿轮孔和轴孔采用特制的镗孔刀同时加工,所以可以认为此项定位误差ΔD=0,满足定位要求。

(3)中心距29±0.02定位误差的计算

对于ΔB,因为采用的是同一个定位销钉和定位孔,且用于定位的D面的棱边经过加工,可认为对基准不重合误差的影响可以忽略不计,即:ΔB=0.005mm。

由于采用的是定位销进行定位,所以

式中:δd为相配合的轴的公差;δD为相配合的孔的公差;Xmin为配合的最小间隙。

夹具定位销孔的影响:

中心距定位误差ΔD=Δγ1+Δγ2+ΔB,即0.022mm,小于给定中心距的公差0.04mm,此夹具结构紧凑,刚性较好,所以此定位误差能满足该项的定位精度的要求。

4.2 夹紧力分析

机械加工时,工件受到切削力、离心力、惯性力、工件自重等作用,为了保证夹紧可靠,夹紧力必须与上述各力相平衡。但不同情况下,各种力的方向、大小都不同,因此不能用通式来描述夹紧力与各力之间的关系。本文使用公式法和类比法的结合来确定夹紧力的大小。

本文中需要加工的工件为铝合金,铝合金的密度为2.71kg/m3,工件较轻,产生的切削力较铸铁类要小很多,在加工过中,工件与夹具基本上可看成是关于车床主轴成对称分布,可以不必加平衡块。两个自动回转螺旋装置,螺纹公称直径12mm,手柄长度20mm,只需在每边手柄上施加50N的作用力,即可在钩形压板上产生1000N的垂直方向的夹紧力。经使用后证明,该夹紧力足以满足切削力和工件自重的需要,夹紧方便、可靠。

5 结束语

经使用证明,该夹具具有如下特点:

(1)采用基准重合原则,定位误差小,能充分保证加工精度要求;

(2)采用小圆柱定位销钉定位代替一般常用的回转分度或是偏转分度装置进行定位,使得夹具结构更加紧凑,节约了夹具的制作成本,提高了夹具的连接刚度;

(3)整个夹具上除了工件和压板外,没有太多突起的东西,利于操作人员的安全,且夹具的布置基本上是对称的,不需进行平衡校正设置平衡块;

(4)夹具结构紧凑,使得镗孔专用镗刀的长度减少,更有利于保证孔的加工质量;

(5)使用自动回转螺旋装置,装卸工件快速简便、通用性强,不但适用于结构对称的工件,对结构不对称的工件也适用,具有推广价值。

参考文献

[1]林丽珊.泵体孔车床夹具设计[J].机械工程师,2010(3):142-143.

[2]丁彩平.车削薄壁零件的弹性夹具设计[J].机电工程技术,2005,34(12):85-86.

专用夹具 篇7

如图1所示为一铸铁托架的零件图,生产规模为中等批量生产。零件的Φ35H8孔和左侧平面B已在前面工序按图纸要求加工完毕,本道工序要求在铣床上加工顶面C,需要设计一专用铣床夹具以便满足零件图上的各项尺寸精度要求及形位公差要求[1]。

2 零件的加工工艺分析

零件图对顶面C加工的精度要求如下:

(1)顶面C至Φ35H8孔轴线的距离精度为(20±0.06)mm;

2)顶面C对Φ35H8孔轴线的平行度公差为0.06mm;

3)顶面C对侧平面B的垂直度公差为0.1mm;

4)顶面C的表面粗糙度Ra为6.3μm。

加工顶面时工件对垂直向下的切削力支承刚度较差,前工序已对Φ35H8和侧平面B加工完毕,工件的其他部位均为毛面,所以在选择精基准时只能以Φ35H8孔和侧平面B作为精基准[2]。

3 定位夹紧方案的确定

根据工序加工要求分析,工件定位时只需限制五个自由度,沿工件宽度方向的自由度可不必予以限制,现有两种定位夹紧方案可供选择。

方案一:工件以侧平面B作为第一位基准,限制三个自由度(沿X方向移动,绕Y、Z轴转动),可保证被加工平面C与侧平面B的垂直要求,以Φ35H8孔作为第二定位基准,用长削边销限制工件的两个自由度(绕X轴转动、沿Z轴移动),可保证C面的高度尺寸(20±0.06)mm及C面对Φ35H8孔轴线的平行度要求。根据主要夹紧力应作用于第一定位基准面的原则,主要夹紧力W1的方向垂直于侧面B,为防止工件在加工过程中发生振动,在铣削平面C时,为了提高其稳定性,在加工面C的下方需增加一个辅助支承,以提高工件的刚度,辅助支承不限制工件的自由度。如图2所示。

方案二:工件以孔Φ35H8作为第一定位基准,用长圆柱销定位,限制工作的四个自由度(沿X、Z方向移动,沿X、Z轴转动),以保证高度尺寸(20±0.06)mm及待加工面C与孔Φ35H8轴线的平行度要求。以侧平面B的下端靠在一固定支承上定位,限制其沿Y轴转动的自由度,保证C面与B面的垂直度要求。为防止工件在加工过程中发生振动,还需在加工面附近增加夹紧力W2,作用于工件的宽度方向上,为使工件稳定,采用两点式夹紧,为避免过定位现象,采用自位支承。在本方案中主要夹紧力为W2,而W1为辅助夹紧力,只要保证工件与支承点接触即可,因此只需单点夹紧[3]。如图3为该定位夹紧方案。

比较上述两种方案可以看出它们各有优缺点。

方案二的结构图如图4所示。其夹紧机构因为W1是单点夹紧,夹紧力又小,W1与W2可采用联动夹紧,虽然操作方便,但是结构复杂,零件较多,加工困难,生产周期长,制造成本高,而且B面上只有一点定位,垂直度的定位误差较大。

方案一的定位基准与设计基准重合,因而C面与B面的垂直度定位误差为零,这是它的主要优点。此外还具有结构简单,夹具零件加工简单,生产成本低,故采用方案一的夹具结构。

4 铣床夹具结构初步设计

图5所示为该铣床夹具的定位夹紧部分的三维结构图。

设计简要说明如下。

(1)铣夹具定位销设计:本夹具采用固定式削销边,销的一端以Φ18H7/r6过盈配合压入支承板。定位销直径选项用Φ35g6与工件孔Φ35H8形成小间隙配合,销的精度等级为IT6,比配合孔高两级,其长度与配合孔长度基本相同,端部做成15°大倒角,倒角部分长度为6mm,以便能方便地套装工件。

(2)支承板的设计:支承板用来限制工件绕削边销轴转动的自由度,它用两个M8×20内六角螺钉固定在夹具体中,为保证夹具的装配尺寸,在夹具装配图的技术要求中,保证定位板的装配面与支承板Φ18H7距离精度要求为(18±0.015)mm。

(3)辅助支承的设计:采用M10螺钉,可调辅助支承。

(4)夹紧机构的设计:为使夹具的结构紧凑,操作迅速方便,采用M24螺栓,头部进行加工,头部车有R3的环槽,用于装配3的圆柱销,使螺栓旋转时保证压板不旋转。

(5)铣夹具在机床工作台上的定位:在铣夹具的底面槽中,设计有两个定位键,夹具的底平面装在机床工作台台面,定位键安装在T形槽中,以保证夹具在机床工作台上正确位置[4]。

5 结束语

本文在对铸铁托架加工工艺及生产应用实际的分析情况下,得出了结构、加工简单,生产成本低的夹具零件的设计方案。其中本方案设计的突出特点是利用切边销来对包含圆筒形零件的装夹。

摘要：为中批生产的铸铁托架设计了一个专用铣床夹具,使其能够在铣床上进行某一难加工平面的加工。通过对该零件加工面加工工艺的分析得出两种夹具的设计方案,并结合实际生产的需要对两种方案的优缺点进行比较,选择了结构简单、夹具零件加工方便、生产成本较低的方案。

关键词：加工工艺分析,定位夹紧方案,夹具结构分析

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)[M].武汉:华中科技大学出版社,1995.

[2]薛源顺,机床夹具设计(第二版)[M].北京:机械工业出版社,2003.

[3]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[M].哈尔滨:黑龙江人民出版社,1979.

柴油发动机曲轴加工专用夹具设计 篇8

1 柴油发动机曲轴零件分析

如图1所示为某一柴油发动机曲轴零件简图。该曲轴是整体式曲轴, 有四个曲拐;主轴颈和连杆轴颈分布在同一平面内, 四个连杆轴颈在主轴颈两侧呈两两分布, 相互夹角180O。曲轴的主要加工表面有:主轴颈、连杆轴颈及法兰盘端等。该零件生产纲领是20 000件, 毛坯采用模锻件。其锻造工艺为:将坯料加热至1 180℃～1240℃, 经模锻锤弯曲预锻及终锻;在压床上切边;再在模锻锤上进行热校正;最后经热处理消除内应力, 调整硬度值到207～241HBS。

2 柴油发动机曲轴零件加工工艺路线说明

工艺路线是工艺规程设计的总体布局。其主要任务是选择零件表面的加工方法、确定加工顺序、划分加工阶段。根据工艺路线, 可以选择各工序的工艺基准, 确定工序尺寸、设备、工装、切削用量和时间定额等。在拟定工艺路线时应从实际情况出发, 充分考虑应用各种新工艺、新技术的可行性和经济性[2]。本文所述零件结合机械加工工序的安排原则、热处理工序的安排原则以及辅助工序的安排原则, 确定零件加工工序为31个。本文拟针对工序7, 即铣定位面E (如图2所示) 进行专用夹具设计。在本道工序加工时, 第一、二、三、四、五主轴颈都进行了粗磨加工, 而且E端面是以后连杆轴颈加工工序的加工基准。

3 柴油发动机曲轴零件铣定位面E夹具设计方案

3.1 选择定位基准, 并确定工件的定位方式及定位元件的结构

由图2可知, 定位面E的加工基准是第五主轴颈的轴线。为了使定位误差为零, 应该选择以V形块定位的定心夹具。采用硬质合金端铣刀, 直径100 mm, z=5。为了简便实用, 准备采用方头螺钉进行夹紧。

3.2 确定工件的夹紧方式, 选择合适的夹紧机构

按照夹紧的基本原则, 确定工件以2个V形块定位, 限制了y向的移动, z向的移动, y向的转动, z向的转动, 然后用压板夹紧, 夹紧机构用方头螺钉。其定位夹紧方式简图见图3。

3.3 确定刀具的对刀、导向方式, 选择对刀、导向元件

对刀块是用来确定夹具与刀具相对位置的元件。对刀时, 不允许铣刀与对刀块的工作表面直接接触, 而是通过塞尺来确定刀具的位置, 以免划伤对刀块的工作表面。常用的塞尺有:厚度为1 mm、3 mm、5 mm的平面塞尺和工作直径为3 mm、5 mm的圆柱塞尺两类。其公差均按h6制造[3]。在本夹具设计中选择H=5 mm的对刀平塞尺。在夹具总装图上, 对刀块的位置应根据定位面来确定, 并需按工件加工精度要求制定对刀块工作面的坐标尺寸、公差和位置精度要求。在本夹具设计中选择直角对刀块。

3.4 确定铣床夹具与机床间的正确位置

铣床夹具与机床间的正确位置是靠夹具体底板底平面上的两个定位键与机床工作台上的T形槽配合确定的。常用的定位键为矩形断面结构。定位键用螺钉 (GB65/T-2000) 联结在夹具体底面的一条纵向槽中, 一个夹具需要配置两个定位键。铣床夹具在机床工作台导航定位后, 需要用T形螺栓和螺母及垫片把夹具与机床夹紧。因此, 铣床夹具的夹具体上需要设计座耳。

4 夹具的定位精度分析

4.1 确定的定位对刀方案

为了保证E面与轴心线的平行度要求, 夹具体底面应与V形块标准心棒Φ86 mm的轴线平行, 其平行度公差取0.02/100mm。对刀块位置尺寸为1.50+0.1mm。试分析该定位方案能否满足加工要求。

4.2 误差分析与计算

尺寸45 mm不是主要尺寸, 精度不作要求, 故不必进行分析。现只分析影响E面位置尺寸58±0.1 mm的各种误差。

(1) 因工件在夹具中定位不准确, 使工件的原始基准偏离规定位置而产生的工件定位误差:

(2) 因夹具的安装而偏离了规定位置, 从而使原始基准发生移动而在工序尺寸方向上产生的偏差夹具的安装误差△a。由于第八侧板宽度为30 mm, 故安装误差:

(3) 因刀具相对于夹具位置不准确, 或刀具与导向、对刀元件之间的配合间隙引起的导向或对刀误差△t。该项误差又称为刀具调整误差。由于夹具的类型不同, △t也有不同的特点。对于铣夹具, 由于铣刀对定位件间的位置是参考对刀块调整获得的, 所以对刀块至定位件间的尺寸公差可按经济加工精度给定, 一般为0.06～0.10 mm, 这里取△t=0.08 mm。

(4) 因机床精度、刀具制造精度和磨损、加工调整、加工变形等因素引起的与加工方法有关的加工方法误差△g。取△g=0.06。

4.3 误差分析

为了使夹具能加工出合格的工件, 上述各项误差的总和应不超过工序尺寸的公差△k, 即△d·w+△a+△t+△g≤△k

由于△d·w+△a+△t+△g=0.038 2+0.006+0.08+0.06=0.184 2 mm, 现E面位置尺寸公差为0.2 mm。

通过以上误差分析说明, 这个定位方案是可行的。

5 结语

柴油发动机曲轴加工工艺复杂, 专用夹具设计成为必要。本文针对柴油发动机曲轴加工过程中铣削曲轴某一定位面这一加工工序进行了专用夹具方案设计, 并进行夹具定位精度分析, 为柴油发动机曲轴加工专用夹具设计提供参考, 具有一定的实际意义。

摘要：结合柴油发动机曲轴加工工艺要求和工艺路线, 针对铣削曲轴某一定位面这一加工工序, 进行专用夹具设计方案分析, 包括工件的定位方式及定位元件的结构分析、夹紧机构选择、对刀与导向元件选择等, 并进行夹具定位精度分析。通过夹具定位精度分析可知, 该夹具定位方案是可行的。

关键词：柴油发动机,曲轴,专用夹具

参考文献

[1]蔡安江.机械工程生产实习[M].北京:机械工业出版社, 2005.

[2]王信义.机械制造工艺学[M].北京:北京理工大学出版社, 1990.

五轴加工轮胎模专用夹具的设计 篇9

夹具是一种快速装夹工件的工具, 它广泛应用于各类加工行业, 例如热处理、装配、焊接和检测等工艺过程中[1]。在机床切削上使用的夹具, 我们称之为机床夹具。通用夹具是指按照一定标准进行制造, 能满意常规工件的装夹。例如, 车床上用到的三爪卡盘, 铣床上的用到的平口钳、回转工作台和分度头等。专用夹具是为了加工零件的某一道工序而设计加工制造的, 能应用于有一定批量的产品、具有相对稳定的生产中;可获得较高的生产率和加工精度[2]。

本文所设计的夹具是基于德国德马吉DMU50五轴联动加工中心进行轮胎模加工, 该机床科技含量高, 全部轴都采用数字驱动技术, 快移速度24m/min和电主轴转速18000rpm。拥有回转摆动工作台, 能对零件进行全方位的高效加工。

1 产品分析

我校校企合作部接到子午线轮胎模具的加工任务。零件图如图1所示, 由于轮胎模的结构特点, 用三轴的数控机床无法满足生产, 需要用五轴加工中心进行加工。本工序是加工已精加工的轮胎模外形坯料, 需对里面花纹部分进行加工。为了提高加工效率, 且保证工件质量、经济效益。考虑到以上这些因素及生产一定的批量, 分析了工件图纸, 针对轮胎模的外形结构特点, 以及由于受尺寸、形状、工艺等要求, 常规的通用夹具, 例如:卡盘、平口钳等不能满足生产需要。轮胎模在常规的装夹中不能满足需要, 针对以上情况特设计了其专用夹具, 以解决这一生产难题。

2 轮胎模夹具设计思路

由于轮胎模拥有复杂的花纹, 整体成型加工必大大增大了加工的难度。为了达到提高加工效率、加工精度等效果, 根据不同客户的需求, 一般对轮胎模的花纹圈分成8~12块, 进行分块的加工[3]。首先, 对环形的铸件利用车床, 把轮胎膜外形按要求的尺寸精度加工出来。根据不同的轮胎规格, 进行分段。分段后利用模具的两个外侧面作为定位面加工装配孔和定位工艺孔, 如图2所示。轮胎模为系列类产品, 为了适应更多产品的加工需要, 夹具的设计尽可能满足尺寸的变化, 设计出可调节专用夹具, 夹具能满足于断面宽度尺寸195mm~275mm之间。

3 专用夹具设计的基本要求及步骤

1) 保证工件的加工精度, 提高生产效率, 使用性及经济好, 力求结构简单、制造容易, 以降低夹具的制造成本。

2) 分析产品零件图, 分析零件的结构特点、形状、作用、材料和技术要求。

3) 分析零件的加工工艺规程, 特别是本工序半成品的形状、尺寸、加工余量、切削用量和所使用的工艺基准。

4) 了解所使用机床的规格、性能、精度以及与夹具连接部分结构的联系尺寸。

5) 了解所使用刀具夹具的规格。

4 专用夹具的设计及实际应用

4.1 夹具结构

通过分析轮胎模的结构特点, 采用了中心孔定位。考虑到随着经济的高速发展, 产品的更时换代很快。为了适应不同产品的尺寸, 特设计了两端可调节适应断面宽度变化的夹具结构。由底座、定位块、定位销、挡板、内六角螺栓和T型螺母键等组成, 如图3所示。底座左右两边分别有五个孔用于固定, 根据不同机床工作台的间隙, 采用不同的孔进行定位。底座上面四处有T型槽, 利用4个大小为M10的内六角螺栓和T型螺母键, 把两块定位块固定在底座的四处T型槽处。其中, 两块定位块可以利用T型槽随意调整宽度, 适应不同轮胎的断面宽度尺寸。夹具用到的材料是最常用的45号钢, 该材料广泛应用于各机加工行业, 具有良好的加工性能。

为了保证加工精度, 在工件加工前, 必须使其在夹具中占据正确加工位置, 就是我们通常所说的定位。工件定位是通过工件上的定位基准面和夹具上定位元件表面之间的配合或接触实现的。一般应根据工件上定位基准面的形状选择相应的定位元件[4]。

为了让轮胎模坯料更快速更方便的进行定位, 特意在底座中间设计有一处键槽。利用一根销起到导向作用, 用于辅助定位, 如图4所示。同时, 由于两边定位块的孤面也跟轮胎模外表面贴合的, 也起到很好的定位作用, 利用左右两个装配孔作最终定位。

4.2 工件夹紧及找正

在机械加工过程中, 为了有效地防止工件在切削力、离心力、惯性力或重力等作用下产生位移和振动, 在夹具结构中必须有一定的夹紧装置将工件可靠地夹紧。

本文利用2个M16的内六角螺栓和垫圈通过装配孔使轮胎模坯料完全固定在挡板上面, 如图4所示。利用百分表对轮胎模坯料进行找正, 使轮胎模坯料达到加工前的定位工差要求。

5 结束语

生产中, 零件的形状是各种各样的, 要求不一的。目前, 没有任何一款夹具能适用于所有的零件加工。本专用夹具的结构简单, 操作性好, 能根据断面宽度的变化调整适合的位置, 使用方便快捷。能应用到实际生产中, 达到了预期的效果, 如图5所示。今后将针对出现的问题, 进行进一步的修改, 最终设计出更符合要求的专用夹具。

摘要：在使用五轴机床加工的过程中, 经常需要根据零件的特点, 设计出常规夹具无法满足的专用夹具。本文介绍了针对校企合作项目批量生产的轮胎模具, 按自己的多年经验, 设计了一套可调专用夹具, 该夹具在实践过程中有效的提高生产率, 减少重复定位误差, 避免干涉, 操作方便、使用安全, 达到较好的生产预期, 发挥了多轴机床的加工性能。

关键词：五轴加工中心,轮胎模,夹具

参考文献

[1]陈旭东等主编.机床夹具设计[M].北京:清华大学出版社, 2010.

[2]杨丰, 宋宏明.数控加工工艺[M].北京:机械工业出版社, 2010.

[3]曾旭钊, 阎秋生.轮胎模具花纹加工新工艺的应用研究[J].机电工程技术, 2010 (7) :122-125+159+196.