基于机床夹具设计

基于机床夹具设计（精选10篇）

基于机床夹具设计 篇1

0 引言

随着数控机床的广泛应用,机床专用夹具在制造企业中发挥了越来越重要的作用,与其相关的设计过程和设计方法、经验等方面的管理技术和相应的计算机辅助技术研究越来越受到国内外学术领域的重视,产生一系列计算机辅助夹具设计的方法,并且研制了相应的设计系统。以三维CAD软件Pro/e为平台,研究机床专用夹具快速设计方法,进行机床专用夹具虚拟设计,可以达到缩短机床专用夹具设计时间,减少工程设计人员工作强度,提高机床夹具设计质量的目的。本文试图利用现有机床专用夹具设计经验,在建立典型夹具参数化零部件的基础上进行推理、变型,快速地设计和组装出满足工艺要求的机床专用夹具,以缩短夹具设计与准备的时间,满足快速响应客户需求的目标。

1 机床专用夹具零件参数化建模

机床专用夹具零件自动几何建模主要基于三维造型中的尺寸驱动原理如图1所示,尺寸驱动原理最初是由美国麻省理工大学D.C.Gossand教授在20世纪70年代末提出的,已经成为一项热门的研究课题。目前,在国内随着用户对软件产品的使用要求日益增强,这一新技术正在逐步发展成熟。所谓尺寸驱动思想通俗的讲指正式图或徒手勾画的图,一经标注尺寸后,允许任意修改尺寸值,绘图系统自动保持图形与最新尺寸保持一致的图形编辑方法。其中,操作对象是尺寸值,而操作结果是图形的变换,这种方法显然是与传统的绘图过程截然不同的全新思路。尺寸驱动过程是指在零件几何特征不变的约束下,把零件的尺寸参数作为尺寸驱动变量,给定尺寸驱动变量的值,即可生成相应参数的零件的过程。

2 加工托架斜孔的分度钻模夹具零件三维设计示例

如图2为托架工序图,工件的材料为铸铁,年产1000件,已加工面为Φ33H7孔及其两端面A、C和距离为44mm的两侧面B。本工序加工2个M12mm的底孔Φ10.1mm,试设计钻床专用夹具模。

机床专用夹具零件参数化设计过程一般是:首先通过对机床专用夹具零件建模特征的解析,从特征中抽象出特征参数,再对特征参数进行分析,得到参数模型。根据模型信息建立参数间关联与约束,并确定某些参数为设计变量,进而建立由设计变量驱动的零件族。通过待加工件托架的参数化造型过程的造型过程来讲述机床专用夹具零件参数化设计过程。参数化设计过程简述如下:

3 机床夹具零部件数据库

为了提高夹具的设计质量和效率,在进行夹具图形库的建立时首先将夹具系统零部件按功能分类为基础件、支承件、定位件、导向件、夹紧及紧固件、合件、专用夹具零部件、辅助件等几大部分。夹具零部件的分类有助于夹具库的建立和操作,有利于夹具设计时对零部件的编辑和修改。事实证明模型建立的正确与否在很大程度上决定了夹具设计过程的有效性和顺利程度。

为了提高夹具设计时的装配效率,在进行夹具零部件的图形设计时,按照机床专用夹具的装配设计规律如槽槽对齐、槽键对齐、孔轴同心等对零部件的装配面进行特征属性面定义(Face Type),当属性面定义完成后按装配方式(Mate Type)通过搜索对应的特征属性面进行装配设计,达到快速装配的目的。

在机床专用夹具零件和部件参数化造型完成以后,根据机床专用夹具设计意图将不同的零件或者部件组装在一起,形成符合工件定位和夹紧要求的装配结构以供夹具设计者分析评估,这个过程称之为机床专用夹具装配。目前机床专用夹具装配在很多企业都是利用机床专用夹具零件实物直接进行装配,装配过程复杂,需要反复试装,花费时间较长,而且效率较低。如果改为在CAD平台上进行试装,则可大大提高装配的效率,而且还可以达到真实模拟实物装配过程,从而在进行实物装配时不需试装,只需按照虚拟装配的过程进行实物零件的装配,这样可以节省大量装配时间和节省装配人员的体力消耗。

4 加工托架斜孔的分度钻模零件成库后的装配

应用Pro/E软件进行机床专用夹具设计,Pro/E系统本身有一个数量庞大的特征库:Pro/LIBRARY其中包括少部分机床夹具标准件,在创建了机床专用夹具零件图形库后,利用Pro/E软件标准件模型,直接在标准件库和机床专用夹具零件图形库中选取零件,非常快捷地实现夹具的虚拟装配。

机床专用夹具装配时可根据零部件之间的装配关系和约束条件,在分析工序图,初步确定了定位、夹紧及导向、对刀方案后,即可在标准件库中直接选取合适的定位、夹紧、导向、对刀元件,同时在机床专用夹具零件图形库选择合适的基础板来支承这些元件虚拟装配,利用Analysis命令可在元件间检查干涉现象,及时发现零部件在装配体中的静态空间位置的相交性和零部件在夹具装配过程中在空间上的几何干涉性,从而及时纠正虚拟装配设计中存在的问题,图4即虚拟装配好的加工托架斜孔的钻床专用夹具装配图。

在Pro/E中创建装配体的一般步骤:启动Pro/E后单击主菜单中“文件”>“新建”,此时会打开“新建”对话框在左边一栏中选择“组建”,在文本输入框内输入文件名称,单击“确定”进入Pro/E环境。选择主菜单中选择“插入”>“元件”>“装配”,选择需要装配的文件,此时图形窗口内会出现所选择的零件,单击“元件放置”对话框的确定按钮。选择主菜单中选择“插入”>“元件”>“装配”,选择所需要装配的其他文件。在“元件放置”对话框内指定约束条件,将两个元件装配到一起。重复装配步骤,直到装配所有零部件,如图4所示,装配完成之后,可以使用主菜单中的“视图”>“分解”选项来看装配的分解视图,如图5所示。

5 总结

本文讨论了机床夹具零件参数化设计过程,讨论了机床夹具零件和部件的设计信息和结构特征信息的联系和传递及如何进行快速装配机床专用夹具,以加工托架斜孔的分度钻模为例分析了计算机辅助虚拟装配的整个过程,达到快速设计机床专用夹具的目的。

参考文献

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[4]王学东,武良臣.基于有向图的敏捷夹具元件装配序列研究[J].制造业自动化,2001,23(9):35-38.

基于机床夹具设计 篇2

课程代码：适用专业：课程类别： 先修课程：

学时：考试方式： 制订人：审核人：

一、教学大纲说明

（一）课程的性质、任务

本课程是机械类专业的一门重要专业课程，具有较强的实践应用性，本课程主要研究机床夹具的设计和制造的基本知识。学生学完本课程后应达到下列要求：

1、掌握机床夹具的基本理论知识和设计计算方法，能对机床夹具进行结构设计和精度分析。

2、会查阅有关夹具设计的标准、手册、图册等技术资料。

3、掌握机床夹具设计的一般方法，具有设计一般复杂程度夹具的基本能力。

4、了解现代夹具设计的一般知识。

（二）课程的基本要求

通过本课程的学习，应使学生了解机床夹具的基本组成及作用，理解机床夹具的工作原理，熟练掌握机床夹具设计的专业技能。

（三）本课程与相关课程的关系 本课程是一门重要的专业课程，夹具是为满足机械加工工艺要求而进行的一种工装设计，同时它又是一项较为独立的生产实用技能。本课程的学习需要有机床、刀具、公差与技术测量、机械制图、工程材料及热处理、机械设计基础等机械专业多门专业基础课程做支撑。

（四）课程教学方法与手段

本课程教学主要采用老师讲授和课堂讨论相结合的方法，注重理论联系实际；注重现代化教学手段的应用，全课程采用PPT多媒体教学工具，帮助学生最大限度地实现学习的目标。

（五）教材与参考书 建议使用教材：《机床夹具设计》哈尔滨工业大学主编上海科学技术出版社 参考书：《机械制造工程》，郧建国主编，机械工业出版社，2004

二、课程的教学内容、重点、难点、要求 第一章 夹具设计概论

1、内容：机床夹具的分类；工件的装夹与找正；机床夹具的组成；加工误差的组成；课程教学内容、目的、安排及要求。第二章 工件的在夹具中的定位

1、内容：定位基准的概念；定位的基本原理；定位单个典型表面的定位元件；组合定位中各定位元件限制自由度分析；定位误差的分析计算。

2、重点：工件的在夹具中的定位 第三章 工件的夹紧

1、内容：夹紧装置的组成和基本要求；设计夹紧装置的基本准则；典型夹紧机构；联动夹紧机构；定心夹紧机构。

2、重点：工件的夹紧 第四章 夹具的定位

内容：夹具对切削成形运动的定位；夹具的对刀；分度装置。重点：夹具对切削成形运动的定位。第五章 典型机床夹具 内容：床夹具；铣床夹具；钻床夹具；镗床夹具 重点：床夹具；铣床夹具。第六章 专用夹具的设计方法

1、内容：夹具设计的要求，方法和设计步骤；夹具总装配图上尺寸、公差配合与技术要求的标注；夹具的制造特点。

2、重点：夹具设计的方法和设计步骤；公差配合与技术要求的标注。第七章 现在机床夹具

内容：随行夹具；通用可调夹具；成组夹具；组合夹具；数控机床夹具。重点：通用可调夹具；组合夹具。

三、教学时数分配： 序号

教学内容

总学时

讲授课时

实验

习题课讨论课

l

夹具设计概论 2

工件的在夹具中的定位 8

工件的夹紧 6

夹具的定位 4

典型机床夹具 8

专用夹具的设计方法 4

现在机床夹具 2

合计

四、教学方法建议

１、第二章 工件的在夹具中的定位、第三章 工件的夹紧、第四章 夹具的对定、第六章 专用夹具的设计方法，是本课程的重点章节。

2、自由度分析及常见定位方式的定位误差计算，应作详细讲解；组合定位的分析和计算要掌握基本方法；一面两孔定位掌握设计方法。

3、夹紧力的推导和计算不作要求，了解典型夹紧机构的特点和工作原理，学会分析和选用各种夹紧机构。

4、夹具的对刀误差、夹具位置误差的计算应该掌握。

基于机床夹具设计 篇3

【关键词】翻转课堂 夹具设计 教学实施

【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）01-0039-02

一、翻转课堂的教学模式

所谓“翻转课堂”的教学模式，就是教师基于“微课程”的视频、文档、PPT等内容，通过相应的载体，诸如网络、U盘、电子书包等资源，让学生学习先行，提前观看、阅读、听讲教学相关内容；在课堂内相互交流讨论、协作完成任务单，教师给予个性化指导；教师根据完成效果情况，进行教学反思、改进设计方案、优化课程开发内容。这是真正意义上的“任务驱动，学习导向”的教学模式，实现了“学生为主体，教师为主导”的教学思想。翻转课堂这种教学模式要求教学视频短小精悍、教学信息清晰明确，它重新建构学习流程，将课程开发，课前学习，课堂内化、测试与反馈、研讨总结几大环节融为一个连贯的整体。

二、 翻转课堂的应用

1.教师课程开发，学生课前学习

《机床夹具设计》作为机械类专业的一门重要课程，其知识点繁多，内容较为抽象，工程应用型较强，要求学生通过分析加工要求，具备解决夹具设计和生产实践中的实际问题的能力，而这恰恰是目前高职学生所欠缺的。采用传统的教学方法，通过挂图等辅助教具，很难让学生理解并接受。如何提高学生对夹具的内部构造和工作原理的认识，并能创新设计夹具，这是每个任课教师头疼的事情。

当下教学资源丰富，任课教师可借助网络资源，截取适当案例，通过短小精悍的视频展示机床夹具的内部结构、工作过程，辅以精炼的PPT对其总结，缩短学生与夹具的陌生感，让学生更乐于接受新鲜事物。具体实践中，教师可根据《机床夹具设计》教学大纲划分三大教学任务，即车床夹具设计，铣床夹具设计，钻床夹具设计；每一个教学任务中再制定具体的学习任务单，包括学习目标，学习方法，学习任务，学生练习，学习反思等。

在制作视频资料时，要注意视频资料的时长要短，最好控制在10分钟以内，使学生在自主学习过程中能够保持注意力，防止出现疲劳现象而终止观看视频；提供参考的PPT内容要有的放矢，以帮助学生理解为主，不要大而全，对于没有介绍清楚的内容可以通过设置问题的形式让学生自己去查找答案；每个任务单布置的练习，其数量和难度应当适中，既不能过多过难，这会造成学生失去耐心，不愿意进行下去；也不能过少过于容易，这会让学生感觉不到挑战的兴趣，缺乏成就感。

2.师生课堂内化，协作完成任务

根据作者过往的教学经验，由于《机床夹具设计》这门课程基本概念模糊、各种夹具结构复杂，在传统教学中，学生如果一味的被动接受枯燥的知识点，很容易感到困惑，进而厌学，造成他们上课时候注意力不集中，玩手机打游戏或者睡觉者居多。

在翻转课堂上，教师不再是讲授者，而是课堂的设计者和组织者。因为学生通过事先学习已经了解到教学任务中的主要内容，并对一些基础概念、原理有所认识，所以教师可以直接布置学习任务，安排学生分组讨论，引导学生完成任务。在实施课堂学习任务中，教师可对学生疑惑的对方有针对性的解释、引导，通过学生的团队协作，努力解决问题。通过这种学习模式，学生有较多的时间参与讨论分析，既充分发挥自己的学习主动性，又能锻炼团队协作精神。

三、存在问题及改进措施

由于目前高职学生自身的素质原因，他们往往对课前预习环节主动性不强，课堂内又不擅于讨论与提问，而这两点恰恰直接影响了“翻转课堂”这种教学模式的效果。这就要求任课教师需要耐心，把督导学生事先学习作为一项常态化工作来抓，培养学生养成课前学习的好习惯，为课堂教学的良好实施做好铺垫。

对老师来说，从传统的课堂讲授教学模式突然转变到“翻转课堂”这种新型教学模式，不只是形式的变化，还要求教师具备引导学习的职业素质。教师需要强化自己课程开发的水平，全面掌控课堂的实施能力，并在课后采取有效的调整措施，才能真正见到实效。

“翻转课堂”的教学效果需要通过有效的评估机制来检验，任课教师需要对每一个教学任务单设置测评环节以了解学生的学习效果，不能因为是分组讨论完成任务，就放任个别学生无所事事。通过完善考评机制，既能起到督促学生作用，也能了解设置的任务环节是否合理。

四、 结论

互联网的普及和计算机技术在教育领域的应用，使“翻转课堂”的教学模式变得切实可行。任课教师通过强化课程开发水平、协调课堂掌控能力、完善课后调整措施，完全可以弥补机床夹具设计这门课程采用传统教学模式的不足。经过一段时间的教学实践，这种新型教学模式确实能够提高学生的自主学习和实践能力，学习者培养了良好的自主学习习惯、协作学习精神以及一定的创新设计能力。

参考文献：

[1]安淑女，王凤清. “机床夹具设计”课程讨论式教学的开展与实施[J]. 教育与职业，2015（5）：90-92.

[2]李海龙，邓敏杰，梁存良.基于任务的翻转课堂教学模式设计与应用[J] .现代教育技术，2013（9） ：46-51.

基于机床夹具设计 篇4

机床夹具设计是机械制造过程中技术准备的一个重要环节。当今多品种、小批量的生产需求,使得夹具设计也由原来的平面设计向着三维化、集成化、智能化和网络化方向发展。而在夹具设计过程中标准件的数量占到30%~70%[1],因此建立夹具标准件库对快捷方便的设计夹具具有重要意义。Pro/E软件是基于特征的参数化实体建模设计工具,还提供了丰富的二次开发方法,如族表(Family Table),程序(Pro/Program),用户自定义特征(UDF),Pro/Toolkit,J-Link等,为快速设计提供了解决方案。

1 机床夹具标准件库的创建

夹具中使用的零件通常分为六大类:基础件、定位件、夹紧件、紧固件、支承件和导向件,而定位、夹紧、对刀、导向和连接元件等通常都采用标准件。

Pro/E软件中的族表功能可以方便地设计具有相同或相近结构的零件,又被称为表格驱动零件[2]。适合机床夹具标准零件具有重复性高、相似性大的设计特点和需求。

以活动V型块为例,介绍在Pro/E中创建族表的方法:1)首先通过草绘、拉伸等建立活动V型块的普通模型,分别选中关键尺寸、点击右键在名称文本框中输入将来族表各字段要显示的名称;2)选择菜单工具→族表→插入列,用鼠标依次点击各个关键尺寸,导出族表的9个参数字段N、B、H、L0、L、L1、B1、B2和B3;3)输入其他各行参数尺寸数据(也可用已有表格数据粘贴),如图1所示,单击校验按钮,显示成功,确保已输入的数据能够再生并保存;4)若存在二级控制参数可建立二级族表(如相同直径螺栓的长度控制),方法是先选中族表中的一行,然后单击菜单插入→插入实例层表→再选取二级族表参数字段并输入各行数据。这些数据也可以导出用Excel进行编辑。图2中V型块是采用族表控制各尺寸得到的。

根据以上步骤,将钻模、铣夹具和镗模等夹具所用的各种常用件、标准件建立零件族表零件库,如图2中的部分标准件实例。虽然创建零件模型库的工作量很大,但在以后做夹具设计时,只需打开调用即可,非常方便。

2 夹具体和非标准零件的建模

夹具中除各种标准件外,还通常使用少量非标准专用件,常见的有夹具体、钻模板等。夹具的通用性不同、复杂尺度不同决定了这些非标件的通用程度不一样:有些夹具所加工工件结构和工艺很特殊,此时非标件只能单独设计;有些非标件除某些局部结构不同外,总体结构在一定程度上具有较大的相似性,此时可建立典型结构夹具体库,当设计夹具体时,从库中调出相似零件,并对某些特征进行必要的修改和增删以便适用[3];另外还有一些非标件各种特征结构基本相同,只是大小和位置不同,其结构相对简单且具有通用性,故可以通过Pro/E的编程功能实现程序化设计(Pro/Program),这是因为Pro/E软件在最初建立模型时,有一个记录该模型所有特征建立过程、参数设置、尺寸及关系式等内容的记录文件,即Pro/Program,它由五部分组成:标题、输入、关系式、添加特征和质量程序。它是由类似的高级语言构成的,用户可以根据设计需要来编辑该模型的程序,系统运行该程序后,可以通过人机交互的方法来控制系统参数、特征出现与否、特征的具体尺寸等。

如图3所示某固定式钻模板为例,通常固定式钻模板通过定位销和螺钉与夹具体相连,又要安装衬套和紧钉螺钉等。图4列出了控制其结构参数的程序,包括结构尺寸、位置,尺寸之间关系,螺纹孔特征是否出现等,按设计意图输入参数,可生成与图3结构相似的钻模板。

3 夹具的装配

在Pro/E中,零件装配是通过定义参与装配的各个零件之间的装配约束来实现的,也就是先建立各个零件之间的连接关系,并对其相互位置进行约束,从而确定各零件在空间的相当位置关系,目的可以检查零件之间是否有干涉、零件模型尺寸和公差的正确性、装配体的运动情况是否合乎设计要求等。在组件装配中有自底向上和自顶向下的两种装配方式保证装配模型和零件设计完全相关。

根据夹具结构特点,在总体装配中通常可以采用自底向上装配建模方法,可按零件→组件→部件→产品的顺序完成装配操作,也可直接将组件(部件或零件)装配到零件上得到产品,不同的装配方案将影响装配效率。以图5中的钻模板为例,先新建一个总装配件,然后按照夹具体、支承板、V型块、钻模板和夹紧装置等的总体顺序结构依次插入已存在的零部件,利用匹配、对齐、相切和固定等约束类型确定各零件之间的相对位置关系,最终完成钻模的总体装配。装配完成之后,可以观看自动生成的爆炸图,也可以自己创建装配模型的爆炸图。

4 结束语

利用Pro/E自带的族表功能与程序设计功能,能够简单又方便实现夹具标准件与非标准件的设计,同时又不需要其他相关二次开发语言的背景与经验。建立的零件模型库,给机床夹具三维设计提供极大方便,避免设计员的重复劳动,节省时间,通过合理选择通用件,可迅速进行模拟装配,对不合理的装配结构及时调整更改,缩短了夹具设计周期,提高了工作效率。

摘要：针对机床夹具设计的快速化、多样化需求及Pro/E二次开发的特点,利用族表建立标准件零件库和利用程序设计功能实现非标准件结构的程序化设计,结合实例完成了三维夹具设计,表明此方法快速、简捷和方便的特点。

关键词：机床夹具,标准件,建模,Pro/E

参考文献

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[2]詹友刚.Pro/ENGINEER中文野火版3.0高级应用教程[M].北京:机械工业出版社,2006.

[3]岳陆游,胡天策,储亚峰.基于Pro/E三维夹具设计研究[J].机械工程师,2006,3:107-109.

组合机床夹具设计文献综述 篇5

1、张亚明.机床夹具的分类与构成[J].科技资讯.2008，2、薛顺源等.机床夹具设计[M].北京:机械工业出版社，2001.3、大连组合机床研究所组合机床设计（第一册）北京：机械工业出版社，1975

4、任家隆，李菊丽，张冰蔚主编.机械制造技术基础[M].北京：高等教育出版社，2009.5、孙桓，陈作模．机械原理[M] ．北京：高等教育出版社．2006 ．

6、邱宣怀．机械设计[M]．北京：高等教育出版社，2007 ．

7、崔正昀．机械设计基础[M]．天津：天津大学出版社．2000 ．

8、徐灏．机械设计手册[M1] ．北京：机械工业出版社．1991 9

机床夹具设计方法 篇6

夹具是连接机床与工件的机械装置, 其功能是定位与夹紧工件, 使工件相对机床有正确的位置和良好的连接刚性, 进而能够优质高效地完成工件的切削加工, 达到设计要求的尺寸精度、形位精度、表面质量等。机床夹具主要由夹具主体、定位元件、夹紧装置、对刀元件、导引元件等组成。

2 夹具总体设计

2.1 确定工艺路线, 注意各工序节拍平衡, 使夹具规划与

生产匹配

工艺路线决定各工序加工内容, 进而决定各工序夹具形式。同时, 夹具设计时也要考虑各工序节拍平衡, 保证生产流畅, 加工节拍短的工序可以考虑一次装夹多件工件, 以达到延长加工时间、平衡加工节拍的目的。

2.2 确定各工序定位和夹紧方式

粗加工基准只使用一次, 在首序加工时, 加工出后续工序的精基准, 并尽量使后续工序基准统一。

2.3 确定机床各轴行程及机械尺寸, 保证无干涉无超程

等问题

夹具体或夹具零件, 以及工件非加工部位可以超出机床行程, 但须保证在运动过程中无干涉, 否则将使工件或夹具与机床碰撞, 造成损坏。同时, 我们在布置工件时, 应尽量将加工部位避开机床行程极限, 一方面, 机床在行程极限时各轴定位精度有所下降, 另一方面, 某些机床在行程极限时刚性不足, 易造成振刀等问题。笔者曾设计过一套卧式加工中心夹具, 该机床Y轴行程730mm, 工件Y轴方向最高加工部位为700mm, 在工件Y轴方向400mm以上加工时, 就出现严重振刀, 铣面时产生很严重的振纹, 孔加工也由于振刀使孔径偏大超差。

2.4 确定机床工作台载荷, 夹具装夹上工件毛坯后, 其总

重量应小于机床额定载荷

机床切削力与机床载荷受力方向相同时, 其切削力也将成为机床载荷的一部分, 故根据切削力大小不同, 夹具总重量应留有一定安全系数。比如立式加工中心, 其钻孔时切削力全部成为机床工作台载荷的一部分, 那么设计夹具时就应将夹具和工件总重量留有一定安全量。

2.5 保证夹具体具有足够的刚性, 较大型夹具主体可采

用整体铸造形式

对于精密夹具, 其夹具主体如采用铸造件或焊接件, 应经过时效处理, 使其释放残余应力, 减小夹具后期变形, 以防止产生定位精度误差。

2.6 保证工件具有一定的刚性

使工件既不会因为装夹过远造成工件颤振, 也不会因为装夹太近造成加工干涉。同时, 工件装夹受力点应避开工件薄弱部位, 比如需精密加工的内孔正对外表面等。

2.7 夹具基准应尽量统一

夹具基准主要有夹具调校基准、对刀基准、工件测量基准。夹具调校基准是夹具安装时, 其自身相对机床的调校基准, 对刀基准是工件加工时用于确定刀具相对工件位置的基准, 测量基准是工件加工后部分需在线检测的检测基准。以上基准应尽量统一。

2.8 部分夹具应设计防错装置

对于工件具有对称性, 或用于加工系列类似工件的夹具, 应设计防错装置, 以防止工件装夹错误。

3 定位设计

3.1 定位原理

根据理论力学原理, 我们知道刚体在空间具有六个自由度, 定位的原理就是要限制工件的六个自由度, 使其在空间具有确定的几何位置。根据限制自由度的不同, 工件定位存在以下几种情况:

(1) 完全定位。即工件六个自由度刚好被限制, 工件在夹具上占有完全确定的唯一位置, 此种定位方式是夹具设计的理想方式, 也是我们在设计夹具时应努力追求达到的一种状态。

(2) 不完全定位。即工件未完全限制六个自由度, 但是已满足加工要求。例如, 夹具限制了工件五个自由度, 而剩余一个未限制自由度由于不是受力方向, 不会造成工件移位和晃动, 此种情况即为不完全定位, 是夹具设计的次理想状态。

(3) 欠定位。即工件工序加工要求应该限制的几个自由度未得以限制, 此种情况称为欠定位。欠定位可能造成工件加工过程中的移位、崩刀、工件与机床碰撞等严重事故, 是夹具设计的严重失误。

(4) 过定位。部分自由度被重复限制的现象称为过定位。过定位也会造成工件位置的不确定, 可能造成工件加工误差, 但其危害应比欠定位小。

3.2 夹具本身的定位

夹具是连接机床与工件的机械装置, 我们设计夹具的目的, 是使工件相对机床具有确定的几何位置, 而工件的几何位置, 是通过夹具传递到机床上, 所以夹具本身相对机床的定位与工件相对夹具的定位一样重要, 任何一个定位误差, 都将造成工件几何位置的误差, 并最终造成加工质量偏差。不同机床具有不同定位方式, 立式加工中心工作台多采用T型槽定位, 中间一条T型槽是定位槽, 精度较高, 其余槽是夹具夹紧槽, 不具备定位精度;卧式加工中心多采用工作台中心芯轴定位 (也有采用T型槽定位的) , 车床主轴则是以主轴外圆定位, 我们应根据不同机床确定夹具的定位方式。同时, 夹具自身定位基准, 应与本文2.7节所阐述的基准具有确定的几何关系 (平行、垂直或一定的角度等) , 从而达到工件定位准确传递到机床的目的。

3.3 工件在夹具上的定位

根据不同工件, 选用不同定位方式, 箱体类、液压阀体、壳体类零件, 多采用“一面两销”定位方式, 轴类零件则采用外圆定位。

3.4 定位元件的要求

(1) 具有一定的强度和刚性。某些时候, 定位元件要承受工件重力或切削力, 如刚性和强度不足, 久而久之可能造成定位元件的变形甚至损坏。

(2) 具有较高耐磨性。由于工件的拆装, 定位元件经常与工件产生摩擦, 必须具有较高耐磨性, 否则易造成定位元件本身磨损, 带来定位精度误差。

(3) 具备防屑防尘功能。定位元件应具备防屑防尘功能, 避免铁屑和灰尘造成定位精度误差。例如面定位时, 定位平面可开斜槽, 用于容纳铁屑和灰尘等。

(4) 应避开加工边缘和毛刺部位, 进而保证定位精度。例如, 在定位面的直角处开槽, 可防止工件边缘毛刺造成定位误差。

(5) 定位元件拆装方便。由于定位元件是易损件, 需要更换。加工系列化零件时, 也可能需要更换定位元件, 故定位元件应拆装方便。

4 夹紧设计

4.1 夹紧力源

夹具常用夹紧力源主要有机械夹紧、液压夹紧、气动夹紧。机械加工中一般切削力较大, 需要夹紧力也较大, 故气动夹紧使用较少, 多为机械夹紧和液压夹紧。

4.2 夹紧力设计

(1) 主要夹紧力的作用方向应指向主要定位基准。 (2) 夹紧力的作用方向尽可能有利于减小夹紧力。夹紧力过大, 可能造成工件的弹性和塑性变形, 甚至造成夹具夹紧装置的变形。 (3) 夹紧力的作用点和作用方向应不破坏工件的准确定位。例如, 采用一面两销方式定位时, 夹紧力不应施加在定位销径向方向, 而应是轴向方向夹紧。 (4) 尽可能在工件刚性较好的部位。应避免夹紧力方向工件悬空, 同时也应避免工件薄弱部位夹紧。 (5) 夹紧力应尽可能靠近加工部位, 以防止工件振动。但同时需保证不产生刀具干涉, 产生工件加工中“夹具被加工”的现象。

5 结语

以上是笔者在多年工艺工作中从事夹具设计的一些体会, 在实际设计中, 还应根据不同机床、不同工件具体问题具体分析。

摘要：机械加工中, 工件相对机床应具有唯一确定的几何位置。夹具是连接工件与机床的机械装置, 同时起到传递工件位置精度、固定工件的作用。文中介绍了夹具设计的常用方法、设计思路及设计禁忌等经验。

关键词：机床,夹具,设计

参考文献

[1]陈宏钧.机械加工工艺装备设计员手册[M].北京:机械工业出版社, 2008.

[2]曹岩, 等.机床夹具手册与三维图库[M].北京:化学工业出版社, 2010.

[3]钟俊杰, 姚晓东.多工位零件定位的夹具设计[J].广西轻工业, 2011 (11) :50-51.

[4]陈杰, 等.浅谈卧式加工中心专用夹具的设计[J].机电工程技术, 2011 (11) :103-105.

[5]吴磊, 等.计算机辅助夹具设计发展现状与趋势[J].装备制造技术, 2011 (11) :89-91.

机床夹具设计方法的应用 篇7

关键词：机床,作用,设计方法

机床夹具是在进行机械制造时, 用于固定工件的一种装备, 在机械生产中发挥着重要的作用。工业企业生产的工件, 对尺寸、规格有很严格的要求, 很小的偏差就会造成工件不能使用, 给后续的操作带来不便。机床夹具的使用可以减少工件不合格的几率, 在对工件进行作业时, 将工件固定在机床夹具内, 可以方便作业, 保证生产的工具满足生产的要求。

一、机床夹具的作用

机床夹具在生产工件时有很重要的作用, 主要体现在以下方面:

首先, 使用机床夹具可以保证工件的加工精度, 我们知道, 机械产品的规格要求比较严格, 有些工件的尺寸较小, 可是又是机械设备中必不可少的, 传统的手工生产很难保证规格不出现偏差, 使用机床夹具就可以有效的避免尺寸不准确的问题, 因为将需要加工的工件固定的夹具内, 能够精准的确定刀具和机床的位置, 保证生产的产品准确无偏差。

其次, 使用机床夹具可以提高生产效率, 减轻工作人员的劳动强度, 使用机床夹具可以很快速的将需要加工的工件加紧, 进行加工操作, 不会进行其他的辅助操作, 节约时间。现在采用的机械、气动、液压夹具装置可以大大的减轻工人的劳动强度, 提高工作效率。

最后, 可以扩展机床的使用范围, 许多工件的加工都可以采用机床夹具的模式来完成, 不管尺寸多少, 规格怎样, 只需要选择恰当的夹具。例如传统的生产镗具的时候需要用到镗床, 现在只需要在机床上加入镗模就可以, 是机床具有了镗床的功能, 从而扩宽了机床的使用范围。

二、机床家具设计方法的应用

(一) 机床夹具的总体设计思路

首次要明确产品的要求, 协调好各工序之间的生产程序, 让生产能够流畅顺利的进行, 对于生产时间短, 用量大的工件可以一次夹装多个, 以保证各环节的平衡。

其次, 要精准的确定夹具的规格, 要保证生产出的产品准确无误, 在产品生产的过程中, 也要保证生产夹具体和加工工件的生产的流程中, 没有碰撞, 以防止夹具之间碰撞造成损伤。另外的生产的过程中, 也要注意机床的使用极限, 不能盲目的追求效率而不注重质量, 极限作业就造成机床生产的精度下降, 影响产品的质量。

再次, 要保证夹具的刚性, 工件的加工生产完全依靠夹具的形状, 因此夹具的质量直接影响着工件的质量, 在选择夹具材质时, 要选择刚性较强的, 防止夹具在多次的使用中出现变形, 影响生产。

最后, 夹具的基准要统一, 夹具调校基准、对刀基准和工件测量基准是夹具设置基准的几个方面, 在夹具安装的期初, 就需要把这些基准调整好, 以保证工件的精确生产。

(二) 机床夹具的定位设计

夹具是连接机床和工件的只要设备, 我们使用夹具的目的是为了精准的确定工件在机床中的几何位置, 因此做好机床夹具的定位设计是很有必要的, 稍微的偏差就会造成工件在机床中的位置不准确, 从而影响产品的质量。工件定位中有完全定位、不完全定位、欠定位和过定位几种方式, 不同的机床可以根据生产的工件的要求选择不同的定位方式。在确定工件规格以后, 就要选择恰当的夹具定位方式, 并合理的进行夹具定位设计, 以保证产品的顺利生产。定位原件的选择也是很重要的, 最好是应用强度大和刚性强的材质, 不易磨损, 在工件的加工过程中会有粉屑产生, 定位原件也要具备较好的防尘、防屑效果。生产不同的工件需要的夹具是不一样的, 因此定位原件要便于拆装, 方便更换定位原件, 进行不同的工件生产。

(三) 机床夹具的加紧设计

机械加工中所生产的工件的材质一般比较硬, 所需要的切削力比较大, 因此对于夹具的夹紧力也要求较高, 现阶段夹具采用的加紧力源主要有机械力源、液压力源和气动力源。首先, 要确定夹紧力的作用方向, 这样可以轻松的进行夹紧力增大或减小的操作。夹紧力的大小要控制得当, 因为太小会夹不住工件, 不便于进行工具操作, 夹紧力太大, 可能会造成工件变形, 所生产的工件也会不符合要求。其次, 选择合理的加紧位置, 要选择刚性好、部件厚的部位加紧, 否则容易造成工件的损伤。同时加紧力要靠近加工的部位, 但是也要与刀具保持一定的距离, 防止在工件的加工过程中, 夹具也被刀具加工的现象发生。

三、结语

总之, 机床夹具在机械生产中发挥着重要的作用, 企业要根据自己的生产需要合理的设计夹具, 让其更好的为生产服务。

参考文献

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[2]高卫国, 徐燕申, 陈永亮, 章青.广义模块化设计原理及方法[J].机械工程学报, 2007 (06) .

[3]姜莉莉, 习小英, 李敏, 李宗斌.基于多色集合理论的夹具概念设计研究[J].中国机械工程, 2006 (08) .

基于机床夹具设计 篇8

定位误差的计算在夹具设计中占有非常重要的地位,它直接关系到该夹具能不能加工出合格的产品。在夹具设计中就是通过定位误差的大小来判断定位方案是否合理的。工件加工误差的来源有:定位误差、夹紧误差、对刀误差、测量误差等,而这些误差之和不能超过工件的公差要求。因此,一般情况下将定位误差限制在工件公差的1/3之内,才有可能加工出合格工件,否则可能会导致工件加工误差过大而产生废品。定位误差的分析计算是夹具设计必不可少的一步。

2 引起定位误差的原因

一批工件逐件在夹具上定位时,由于工件及定位元件本身存在误差,使得各个工件所占据的位置不完全一致,加工后形成加工尺寸的不一致,即为定位误差。根据造成定位误差的原因不同,定位误差分为两部分:一是基准不重合误差,是由于定位基准和工序基准不重合而引起的;二是基准位移误差,是由于定位表面本身存在误差以及各定位表面之间的位置误差而引起的。

3 定位误差的计算

定位误差的引起原因看似简单,但由于工件结构不同,定位方式也就不同,所以在计算过程中通常难以把握,笔者通过多年教学、实践总结出了一些定位误差的计算方法,现介绍如下:

3.1 合成法计算

先分别计算出基准不重合误差(△B)和基准位移误差(△r),然后将二者合成便是定位误差(△D)。

(1)基准不重合误差△B的分析

基准不重合误差的大小是由于定位基准和工序基准不重合而引起的工序基准在工序尺寸方向上的最大变动量。

如图1所示要加工面3,其工序基准为面2,而定位基准为面1,二者不重合。由图1可以看出工序基准在工序尺寸方向的最大变动量,即△B=2δA(△B为尺寸A的公差,而尺寸A为定位基准与工序基准之间的联系尺寸)。

如图2所示要加工小孔,工序基准为面3,而定位基准为面1,二者仍然不重合。由图2可以看出工序基准在工序尺寸方向的最大变动量,即△B=2δA+2δB(△B为尺寸A和尺寸B的公差之和,而A、B为定位基准与工序基准之间的联系尺寸)。

通过以上分析可以得出基准不重合误差计算的一般方法:基准不重合误差的大小等于定位基准和工序基准之间联系尺寸的公差之和。如果联系尺寸中有与工序尺寸不平行的尺寸时,需要将该尺寸的公差分解到工序尺寸方向再求和。

(2)基准位移误差△r:基准位移误差的计算和具体的定位方式有关。如平面定位,一般认为△r=0;心轴定位时,如果是竖直心轴,则△r=Xmax(孔轴配合的最大间隙),若是水平心轴,则(δD为孔直径公差值,δd为心轴直径公差值);工件以外圆表面在V形块上定位时,则(其中δd为工件上用来定位的外圆表面的直径公差,α为V形块的夹角)。这部分的计算比较固定,此处不再赘述。

(3)合成△D=△r±△B。

合成时,若工序基准不在定位表面上,即△B和△Y无相关公共变量,不用考虑“+”“-”直接相加即可。若工序基准在定位基面上,即△B和△Y有相关公共变量,则需要考虑“+”“-”号的问题:在定位基面尺寸变动方向一定(由大变小,或由小变大)的条件下,△Y(或定位基准)与△B(或工序基准)的变动方向相同时,取“+”号,变动方向相反时,取“-”号。

3.2 尺寸链法

尺寸链法就是通过做工件定位图,确定出工件及夹具上与加工尺寸D有关几何参数xi,所有的几何参数将形成一个封闭的尺寸链环(称为尺寸链)。找出各几何参数与加工尺寸D之间的关系式:D=φ(x1,x2,…,xm)

求全微分,即可求出加工尺寸D的定位误差

若组成环内有公共变量因素,应按公共变量的组成环对封闭环的影响方向求代数和,其它无公共变量项仍取绝对值存和。

3.3 综合图示法

综合图示法就是综合考虑基准不重合和基准位移原因,通过做图法找出工序基准的两极限位置,计算出该位置之间在工序尺寸方向的距离,即为定位误差△D。

4 结语

以上三种计算方法,在应用中应该根据实际情况加以选择。综合图示法比较直观,但有时画图比较麻烦;尺寸链法对包含多误差因素的复杂定位方案的定位误差分析计算较方便;而合成法计算则比较简单,较易掌握,特别是对于基准不重合误差的计算给出了一般性的结论,使计算分析过程大大简化,这也是本文的关键之所在。

参考文献

[1]顾立志,林碧,等.采用组成法解析键槽尺寸位置定位误差[J].华侨大学学报(自然科学版),2008(2):167-171.

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[3]王宪逵.机械制造工艺学[M].北京:机械工业出版社,2004.

[4]王建平,夏季,曾国英.加工夹具定位误差的计算[J].重型机械科技,2005(4):10-11.

基于机床夹具设计 篇9

1.1问题的提出

早期的机床夹具, 如车床的鸡心夹头和卡盘、刨床的虎钳, 是和机床同时诞生和发展起来的。由于他们与机床配套供应用户, 一般也称为机床附件, 是通用机床夹具的鼻祖。现代的专用夹具是伴随着大批量生产的发展而发展出现的, 特别是和汽车工业的发展密切相关。专用夹具的使用, 一方面缩短了工序时间, 降低了加工成本;另一方面, 夹具本身的设计制造工时、材料消耗等又增加了工件的成本。因此, 在何种生产条件下使用哪种类型的夹具才是经济合理的, 即夹具的经济性, 一直都是夹具结构发展和设计的主要问题。

而锁具的加工, 多是从事大批量生产的企业。他们多数采用专用夹具, 但是很难适应实际生产的多变性。同时, 要应用到数控机床和加工中心, 就对被固定加工件的夹具的使用性能和结构提出了新的要求, 特别是以钻孔加工的定位柔性夹具。以数控机床为基础建立的现代柔性制造单元和柔性制造系统, 均需要一种组装时间短、灵活机动的夹具系统。同时, 夹具系统也已经具备从专用夹具发展到组合夹具的生产趋势。

1.2设计实现

数控机床钻孔加工用快速夹具, 主要解决了现有的条形工件钻孔时固定不牢的问题。其技术特征在于:本体置于作业台上, 包括夹具本体及作业台;所述本体上设有横向切槽和纵向切槽;所述纵向切槽比横向切槽深, 正面呈“凹”型, 俯视呈“田”型;所述本体中心处设有孔, 孔两侧设有弧形通槽Ⅰ, 通槽Ⅰ下方设有矩形通槽Ⅱ;所述通槽Ⅰ与通槽Ⅱ连通, 所述通槽Ⅰ上方设有加工孔;本体还设有附加装置, 附加装置包括辅助连接件、连接柱及气缸;所述连接柱置于作业台上, 连接柱与气缸连接, 连接件与连接柱通过销连接;所述连接件与本体的横向切槽配合。本体四角设有螺钉孔, 穿过螺钉孔通过螺钉固定于作业台上。

1.3结构具体实现方式

下面结合附图对本设计作进一步说明:

如图1、图2所示, 夹具包括夹具本体1及作业台2。本体1置于作业台2上, 本体1上设有横向切槽12和纵向切槽13, 纵向切槽13比横向切槽12深, 正面呈“凹”型, 俯视呈“田”型;本体1中心处设有孔3, 孔3的位置选择由待加工工件所需钻孔位置和距离确定;孔3两侧设有弧形通槽Ⅰ4, 通槽Ⅰ4下方设有矩形通槽Ⅱ5, 通槽便于放置待加工工件及清理钻孔遗留的切屑;通槽Ⅰ4与通槽Ⅱ5连通, 待加工工件置于通槽Ⅰ4内;通槽Ⅰ4上方设有加工孔6, 刀具通过加工孔6对待加工工件进行钻孔或铣槽作业;切削的废料落入通槽Ⅱ5内;作业台2上设有冷却装置, 冷却装置内置冷却液, 对工件加工部位进行冷却;本体1还设有附加装置7, 附加装置7包括辅助连接件8、连接柱9及气缸10;连接柱9置于作业台2上, 连接柱9与气缸10连接;所述连接件8与本体1的横向切槽12配合;连接件8中部和连接柱9顶部分别设有连接孔;连接件8与连接柱9由连接孔通过销11连接;待加工工件放入通槽Ⅰ4内连接件8置于横向切槽12内, 压住待加工工件;通过销11把连接件8与连接柱9连接起来;启动作业台2下部的气缸10, 气缸10向下用力, 通过连接柱9固定连接件8牢牢压住大加工工件, 启动钻孔刀具;穿过加工孔6对待加工工件进行作业。实践证明, 该实用新型固定牢固、快速、准确, 加工方便。

本体1四角设有螺钉孔21, 并穿过螺钉孔21通过螺钉固定于作业台2上, 四角固定稳定牢固。该数控车床钻孔加工用夹具适用于条形工件钻孔时固定使用, 对工件固定牢固可靠, 操作方便, 能稳定地保证工件的加工精度, 减少辅助工时, 提高劳动生产率。

2总结

本数控机床钻孔加工用快速夹具的设计, 主要从功能结构上实现了条状零部件加工过程中的加紧和定位, 并且能够使夹具与工件的定位基准相接处, 用于确定工件在夹具中的正确位置, 从而保证加工时工件相对于刀具和机床加工运动间的相对位置。

摘要：本文主要介绍数控机床钻孔加工用快速夹具的设计与实现, 主要解决了现有的条形工件钻孔时固定不牢的问题。该数控车床钻孔加工用夹具适用于条形工件钻孔时固定使用, 对工件固定牢固可靠, 操作方便, 能稳定保证工件的加工精度, 减少辅助工时, 提高劳动生产率。

关键词：数控机床,钻孔,夹具,工件

参考文献

[1]韩震宇, 计正寅.计算机辅助夹具设计CAD系统的思考[J].工业设计, 2015, (7) :157-159.

机床拨叉工艺编排及夹具的设计 篇10

在机械制造行业中,加工典型零件的企业占有相当的比例,如:主轴、丝杆、齿轮、连杆、曲轴、活塞、拨叉等这类零件,而这些典型零件的制造难度、加工工艺比一般零件要大,尤其是其夹具的设计有一定的困难。随着新设备、新材料、新工艺、新技术的推出,给机械制造业的发展带来新的压力和挑战。本文以制造车床拨叉为例(如图1所示),对拨叉的机械加工、工艺规程制订、某一工序夹具的设计进行论述。

1 拨叉的工艺性分析

(1) 拨叉的用途

拨叉是一种辅助零件,它位于车床变速机构中,主要作用是换档,使主轴回转运动,通过拨叉控制滑套与旋转齿轮的接合。

(2) 工作环境

拨叉类零件是一些外形不很规则的中小型零件。如机床拨叉、发动机连杆、铰链杠杆、棘爪等。拨叉类零件在各类机器中一般都是传力构件的组成,工作中大多承受较大的冲击载荷,受力情况比较复杂。

(3) 制造工艺

在确定拨叉的工艺过程时必须注意定位基准的选择,以减少定位误差。如图1,拨叉的装配基准为基准孔(28H8),它是拨叉上精度要求最高的加工表面,其他主要加工面和它都有一定的相互位置关系。因此,选择该孔为主要精基准,既能消除基准不符误差,使大多数加工表面的位置精度要求得到保证;又能使工件的装夹比较稳定。

2 加工工艺的编排

(1) 毛坯的选择及绘制

为保证拨叉零件正常工作,要求选用的材料必须具有足够的抗疲劳强度等力学性能,结构刚度好。材料一般采用45钢并经调质处理,以提高其强度及抗冲击能力,少数受力不大的拨叉也可采用铸铁铸造。本拨叉零件根据需要采用HT200灰铸铁铸造。

为了提高制造的效率,优化夹具结构,在毛坯铸造时,可将毛坯铸成反向对称结构,待加工完毕后,中间切开,即为两个拨叉零件(如图2所示)。在选定毛坯和确定了毛坯的机械加工余量后,便可绘制毛坯图。

(2) 拨叉的结构尺寸具体分析

加工拨叉的定位基准:由图2分析,B面是加工A面的粗基准,A面是加工B面的精基准,以精加工后的A面、B面为精基准,以未加工的K面及H面夹紧加工E1及E2孔,就能保证E1及E2孔相对R55圆心的位置尺寸114,从而保证为下一步加工R68台阶孔、R55孔的相对位置精度及后序工序的加工打好基础。

(3) 加工时,基准的选择[1]

拨叉的粗基准的选择:相互位置;便于装夹;大平面,两小孔外缘。

拨叉的精基准的选择:统一基准;基准重合;便于装夹;互为基准。即大平面及两个ϕ28H8孔作为精基准。

(4) 加工工序的安排

1)基准先行;2)先粗后精;3)先面后孔;4)先主后次。

(5) 拨叉加工的工艺过程[2]

拨叉加工工艺如表1所示。

3 加工方案选择[3]

3.1 方案一

(1)以B面为粗基准,限制3个自由度,在K面设2个挡销限制2个自由度,在H面设1个挡销限制1个自由度,在筋板面锁紧。加工A面,在立铣上,加工A面至表面粗糙度达到6.3μm。

(2)以A面为粗基准,限制3个自由度,在K面设2个挡销限制2个自由度,在H面设1个挡销限制1个自由度,在筋板面锁紧。加工B面,在立铣上,加工B面至表面粗糙度达到6.3μm。

(3)以B面为精基准,限制3个自由度,在K面设2个挡销限制2个自由度,在H面设1个挡销限制1个自由度,在筋板面锁紧。加工E1、E2孔,在立钻上,加工E1、E2孔至表面粗糙度达到1.6μm。

(4)以B面为精基准,限制3个自由度,E1孔有一个圆柱定位销限制2个自由度,E2孔有一个削边定位销限制1个自由度,锁紧A面。在卧式车床上镗W面至表面粗糙度达到6.3μm,车D面、C面至1.6μm;在卧式铣床上铣G面、S面、F面至表面粗糙度达到1.6μm。

(5)以B面为精基准,限制3个自由度,E1孔有一个圆柱定位销限制2个自由度,E2孔有一个削边定位销限制1个自由度,锁紧A面。在卧式铣床上铣断Q面至表面粗糙度达到12.5μm。

(6)去毛刺、清洗。

(7)检查。

3.2 方案二

(1)以B面为粗基准,限制3个自由度,在K面设1个V型铁限制2个自由度,在H面设1个V型铁限制1个自由度,并且H面的V型铁可锁紧。加工A面,在立铣上,加工A面至表面粗糙度达到6.3μm。

(2)以A面为粗基准,限制3个自由度,在K面设1个V型铁限制2个自由度,在H面设1个V型铁限制1个自由度,并且H面的V型铁可锁紧。加工B面,在立铣上,加工B面至表面粗糙度达到6.3μm。

(3)以B面为精基准,限制3个自由度,在K面设1个V型铁限制2个自由度,在H面设1个V型铁限制1个自由度,并且H面的V型铁可锁紧。加工E1、E2孔,在立钻上,加工E1、E2孔至表面粗糙度达到1.6μm。

方案二的工序(4)、(5)、(6)、(7)与方案一相同。

4 加工工艺路线方案分析

分析:在第二方案中的第一、二工序中,不设三个定位销,而是用两个V型铁,并且销紧装置在V型铁上有销紧螺钉及弹簧,从而省去了第一方案中的好几个加工件,安装、夹紧、定位方便,简洁,省时,省工。由比较来看,选择了方案二的安排。

5 夹具设计[4]

为了提高劳动生产率,保证加工质量降低劳动强度,需设计专用夹具。本文设计的是第1道工序,即铣削A、B面专用夹具。本夹具将用于XA6140A立式铣床,刀具材料为YG8,镶齿套式面铣刀。

5.1 夹具的整体设计思想

(1)本道工序夹具设计思路是:1)能保证拨叉的加工要求;2)能提高生产效率,降低成本;3)操作方便,安全;4)便于排屑;5)有良好的工艺性。

(2)根据拨叉的年生产纲领(3000个/每年),属中批量生产。因此,夹具的自动化程度不需要很高,而夹具的结构也力求简单,以降低夹具制造成本。

(3)根据拨叉的零件图(或毛坯图),工序I主要是铣削A、B面,从尺寸精度和表面粗糙度要求来看,精度并不是很高,而且通过两次装夹,每次装夹两个工步(粗铣、半精铣)即可对拨叉A、B面铣削完毕。由于毛坯铣削完A面后,需翻转180°对B面进行铣削,由于拨叉的结构并非完全对称,如果铣削完A面后,直接翻转180°对B面进行铣削,则拨叉的H、K面将产生位置差,给装夹带来了困难,这是夹具设计的重难点。

(4)从工艺过程中可以看出,本道工序主要采用立式铣床、铣刀对拨叉进行铣削,最大加工余量6mm,最大速度V=118m/min,最大转速n=375r/min。所以在夹具设计时应充分考虑工人的操作方便程度。

(5)为了提高生产效率,缩短辅助时间,夹具尽可能采用标准元件与标准结构。

5.2 定位夹紧方案的确定

(1) 定位方案的确定

根据第一道工序的加工方案和加工精度要求,结合六点定位原理,可初步确定两种定位方案和三个定位元件。

1)以一个平面与底面B接触,限制了3个自由度,在K面设2个挡销限制2个自由度,在H面设1个挡销限制1个自由度,在筋板面锁紧。定位元件为挡销。

2)以一个平面与底面B接触,限制了3个自由度,在K面设1个V型铁限制2个自由度,在H面设1个V型铁限制1个自由度。定位元件为V型块。

当加工A面时,以B面作为粗基准,或加工B面时,以A面作为粗基准,都以平面作为夹具的定位元件。定位元件为夹具体的上平面。

综上分析:在第2)方案中,不设三个定位销,而是用两个V型铁,并且销紧装置在V型铁上有销紧螺钉及弹簧,从而省去了第一方案中的好几个加工件,安装、夹紧、定位方便,简洁,省时,省工,由比较来看,以平面定位方式,选择方案2)为本工序定位方案。

(2) 夹紧方案的确定

由于工件生产批量不大,宜用简单的手动夹紧装置。钢套的轴向刚度比径向的刚度好,因此应该指向限位台阶面。根据具体情况采用螺旋夹紧机构。

根据拨叉的结构,拨叉在夹紧时除了以其平面定位外,拨叉两端(K、H)可用V形块进行定位,一端是固定的V形块,另一端是活动V形块,活动V形块与螺旋夹紧机构连接,对拨叉进行定位和夹紧,根据产量实际情况,选择采用手动螺旋压板夹紧机构。

5.3 夹具体的设计[5]

夹具体是整个夹具的基础零件。它的形状和尺寸取决于夹具上各组成元件的分布情况、拔叉的形状、尺寸及加工要求等。本例夹具体毛坯主要采用铸造,如图3所示。

5.4 夹具的装配设计

设计夹具装配图时(如图4),主要考虑夹具的结构与拨叉之间的关系,采用视图尽量少,主视图反映操作者实际工作的位置。拨叉轮廓外形采用双点划线绘制,本工序加工面的余量用网纹线表示,并将拨叉视为透明体,绘出夹具的其它部分。在装配图中,主要采用标准零部件,以减少夹具的制造工作量。

6 工艺设计的整体评估

在机械加工工艺的设计过程中,为从经济角度出发,在满足生产纲领和零件各项技术要求的前提下,为了提高生产效率、降低生产成本,还应从以下几方面考虑:

生产设备的选用尽量采用通用机床和通用夹具。对于大批量生产,为了提高生产效率则要采用专用机床和专用夹具。

在选好机床后,应按机床工作台的尺寸尽量设计专用夹具,使机床一次可同时加工多个工件,以提高生产率。

在设计中,机床上最好采用机动装置,减少手动机构,尽量从减小劳动强度、提高生产率角度着手。

7 结束语

由于拨叉零件在机器中的作用各不相同,因此它们在结构、外型和精度要求上都有较大的差异。但它们有共同的特点:外形不太规则、不易定位、刚性较差、易变形;尺寸精度、形状精度、位置精度及表面粗糙度要求很高。因此,在工艺编排、夹具的设计上有较大的差别,尽管如此,只要应用现代机械制造工艺技术,再复杂的零件也能迎刃而解。目前,该拨叉零件已经正式投产,产生一定经济效益。

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