三通接头的车床组合夹具设计【加工Φ20、Φ14孔夹具】【优秀课程毕业设计+含9张CAD图纸+带开题报告+中期检查表+外文翻译+30页加正文1.7万字】-jxsj07

三通接头零件的车床组合夹具设计【加工20、14孔夹具】【优秀课程毕业设计+含9张CAD图纸+带开题报告+中期检查表+外文翻译+30页加正文1.7万字】【详情如下】【需要咨询购买全套设计请加QQ1459919609】外文原文.pdf车床组合夹具设计一种自动化夹具设计方法外文翻译.zip三通阀.dwg三通阀零件图.dwg中期报告.doc压板.dwg定位块2张.dwg挡铁.dwg文件清单.txt法兰盘.dwg螺柱.dwg装配图.dwg译文.doc车床组合夹具的设计开题报告.doc车床组合夹具的设计论文.doc连接板.dwg车床组合夹具设计摘  要              根据六点定位原理和定位基准的选择原则，采用长V型块，支承块和定位挡铁定位。长V型块置于拱形肋板后限制x轴的两自由度和z轴的两自由度，挡铁置于孔端限制绕y轴旋转的自由度，支承块置于肋板下方限制沿y轴移动的自由度。依据相关原理计算定位误差。根据夹紧方式的选择原则，选择夹紧元件为压板压头和V型块，然后通过切削力进行夹紧力的计算。夹紧的动力装置选用手动压紧装置。按照定位元件和夹紧元件设计连接件。以所选元件和装置为基础确定夹具总体布局和夹具体的结构形式，并确定好定位元件在夹具体上的位置。绘制夹具方案设计，进行工序精度分析。对以上设计进行审核。最后设计夹具总装配图。 关键词：组合夹具；定位；夹紧；三通接头Lathe modular jig and fixture designAbstract  According to six localizations principles and selection principle of the localization datum, using the long V block, the supporting block and the localization comes true the hard localization. The long V block putted in the arch ribbed plate to limit two degrees of freedom in the x axis and the z axes two degrees of freedom, the iron putted in the hole end limit to the degree of freedom which circle the y rotation of axis, the supporting block putted under the ribbed plate to limit degree of freedom along the y axis migration. Position error is reckoned by the correlation principle. According to the way of the selection principle, discharge head and V block is selected to clamp the part. Then computation of the strength is achieved by carrying on through the cutting force clamps. The power of clamps is from the hydraulic unit. Design of bridge piece is according to the location part and the clamp part. The guide part designing in this topic is not requested because the cutter bar is short. Other parts and equipment are designed following last process.     The jig overall arrangement and concrete structure of the body clamp are determined with the above part and the equipment. The position of the components in the kits specific location must be guaranteed, and then design the jig, carry on the working procedure precision analysis. The design review is following. Finally the jig assembly drawing is achieved.Keywords: Modular jig and fixture; location; clamp; union tee目  录1绪论1 1.1概述1  1.1.1车床夹具的分类1  1.1.2夹具的组成2  1.1.3夹具体3  1.1.4车床夹具在机械加工中的作用3  1.1.5车床夹具在车床中的地位及作用3  1.1.6国内外夹具的发展与趋势4 1.2夹具研究现状5  1.2.1机床夹具的现状5  1.2.2现代机床夹具的发展方向6 1.3国内外对组合夹具的发展及研究状况7  1.3.1国内对组合夹具的发展状况7  1.3.2国外对组合夹具的发展状况8 1.4本文主要研究内容92零件分析10 2.1零件的选择与分析10 2.2工艺路线的确定10 2.3总体设计中对夹具设计的重要的参数 113车床组合的夹具设计  12  3.1夹具设计要求与选型12  3.1.1夹具设计要求12  3.1.2夹具的选型13 3.2定位和夹紧方案的确定13  3.2.1定位和夹紧方案的选择分析14 3.3定位元件和夹紧元件的设计计算15  3.3.1定位元件的设计计算 15  3.3.2夹紧机构的设计计算16 3.4误差分析计算17  3.4.1影响加工精度的因素17  3.4.2误差的计算17 3.4.3保证加工精度 18 3.5夹具结构的确定19  3.5.1夹具体的确定19 3.6夹紧力的确定21  3.6.1夹紧力的计算公式21  3.6.2夹紧力的计算224 结论 24参考文献25致谢26 毕业设计（论文）中期报告 题目： 车床组合夹具设计 系 别 机电信息系 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 姓 名 学 号 导 师 2013 年 3 月 18 日 文）进展状况： 成了一篇外文文献的翻译 阅了相关资料，确定了夹具的设计方案 经了解夹具的结构 及国内外相关研究情况；已经了解了计算机辅助设计方面的基本知识；已经查阅了夹具设计方面的相关资料；掌握了 画图方法；已经完成了车床夹具总体结构方案的设计。 具设计方案 件的结构分析 零件的材料为 铸铁生产工艺简单，主要车工件上 20 和 14，如图所示。 图 1 零件图 具装配草图 图 2 夹具装配草图 具设计 夹具主要依据零件的加工要求来设计的。夹具应满足零件加工工序的精度要求、加工生产率要求，并保证操作方便、安全及使用寿命和较低的夹具制造成本。 先是 件不能很好的使用，因此对夹具不能进行熟练建模，对夹具的质量，以及零件的材料选择等一系列问题不能解决。 解决措施：下功夫学习软件，并找寻相关夹具设计书籍进行学习，经常性的向导师和相关教师请教。 次是在夹具的设计过程中，对组合件不能正确进行选择，此环节感觉不是很理解。 解决措施：查阅相关书籍，经常练习设计软件，向导师请教学习。 过分析计算，完整的绘制出组合夹具的零件图、装配图及其组合夹具某些元件的零件图，能够更清楚更完善的表达出所有图。 据所绘制出的各个图和之前对设计夹具的分析计算，撰写车床组合夹具的说明书。 理好毕业设计的所有资料，熟悉所有图及其相关说明书，准备终期答辩。 注： 1） 正文：宋体小四号字，行距 20 磅 ，单面打印；其他格式要求与毕业论文相同。 2） 中期报告由各系集中归档保存，不装订入册。 指导教师签字： 年 月 日 毕业设计 (论文 )外文资料翻译 系 别： 机电信息系 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 姓 名： 学 号： 外文出处： 附 件： 1. 原文 ； 2. 译文 2013 年 03 月 1 一种自动化夹具设计方法 塞西尔 美国，拉斯克鲁塞斯，新墨西哥州立大学，工业工程系，虚拟企业工程实验室（ 本文描述了一种新的计算机辅助夹具设计方法。对于一个给定的工件，这种夹具设计方法包含了识别加紧表面和夹紧位置点。通过使用一种定位设计方法去夹紧和支撑工 件，并且当机器正在运行的时候，可以根据刀具来正确定位工件。该论文还给出了自动化夹具设计的详细步骤。 几何推理技术被用来确定可行的夹紧面和位置。要识别所完成工件和定位点就 还 需要一些输入量包括 型的技术要求、特征。 关键词：夹紧；夹具设计 夹具设计是连接设计与制造的一项重要任务。自动化夹具设计和计算机辅助夹具设计开发 （ 夹具 是下一代制造系统成功实现目标的关键。在这篇论文里， 讨论了一种夹具设计的方法，这种方法有利于在目前环境下夹具设计的自动化。 夹具设计方法的研究已成为国内多家科研工作的 重点。 作者周在 1中对工件的稳定和总需求约束了双重标准，突出重点的工作。在夹具设计中广泛地运用了人工智能 （ 以及专家系统。部分 型几何信息也被用于夹具设计。4描述了一个基于规则的专家系统，以确定回转体零件的定位和夹紧。夹紧机制同时用于执行定位和夹紧功能。 其他研究者（如 ， 5,6）分析了切削力钻井机械和建筑模型及其他金属切削加工。 康有为等在 2中定义了装配约束建模的模块化与夹具元件之间的空间关系。一些研究人员采用模块化夹具设计原则，用以生成 2,7 另一 些夹具设计工作者已经报告了 1,3,9,12可以在 21,24中找到夹具设计相关的大量的审查工作。 在第二节中，对夹具设计任务中各种步骤进行了概述。在 第三节和第四节中描述了工件的加工过程，要夹紧工件表面，否则将面临工件的全面自动测定。 第五节讨论了对工件的夹紧点的测定。 2 在本节中，描述了整体夹紧的设计方法。 通常对较理想的位置的那一部分进行夹紧，并减低切削力的影响。 夹紧的位置和夹具设计中定位的位置是高度相关的。 通常，夹紧和定位可以通过同样的方法来完成。 但是，不明白这两个是夹具设计中不同的方面，则可能导致夹具设计的失败。多数人的在规划过程中首先解决定位问题， 这样可以使开发的定位与设计的定位相契合。 不过，整体定位及设计方法不在本文讨论范围内。 除了零件的设计（ 为此夹具设计有待开发 ），公差规格，过程序列，定位点和设计等因素外，还应投入 型到夹具设计方法中。这样的夹具可以夹紧并支撑定位器。指导使用的主要内容应尽量不抵制切割或加工过程和其中所涉及的操作。相反，应定位夹具，使切削力在正确的方向，这将有助于保持在一个特定的部分加工操作安全。通过引导对定位器的切割力量，部分（或工件）被固 定，固定定位点，因此不能移动的定位器。 在这里讨论的夹具的设计方法必须在整体夹具设计方法的范围内。在此之前进行定位器 /支撑和夹具设计的初步阶段，涉及到的分析和识别的功能、相关的公差和其他规范是必要的。 根据初步的评估和测定，定位 /支撑设计与夹具设计结果的在此基础上可以同时进行。 本文对所描述夹具设计的方法讨论基于定位器/支撑设计与先前已经确定的假设（包括适当的定位和支持测定一个工件的定位，以及识别和夹具，如 V 元素的支持面块，基础板，定位销等）。 （ 1） 夹具设计的输入 输入包括对特定产品的设计翼边模型，公差信息，提取的特征，过程顺序和部分在给定的每一个设计的相关特性的加工方向，面向的位置和定位装置，以及加工过程中的各种工序，须出示每个相应的功能。 （ 2） 夹具设计的方法 图一是自动化夹具设计主要步骤总结图。 对这些步骤概述如下： 第一步：设置配置清单以及相关的 进程 _功能 条目。 第二步： 确定方向和夹紧力。 输入必要的加工方向向量 面对 支持力，并确定法向量。 如果加工方向向下（对应的方向向量 0， 0， ，和面的支持向量平行于加工方向，那么， 夹紧力方向平行向下加工方向 0， 0， 如果必需要侧面夹紧并没有可夹紧的地方，那么在其中放置一个夹具夹紧下调，然后边钳方向计算如下。让 助常规的向量代替次要的和三级定位孔。然后，使用夹紧机构夹紧一个方向，例如， 平行于这 3 两个法向量，即，正常向量应分别与每块表面的 量平行。侧面夹紧面应该是一对分别平行于面 平面孔。 第三步：从列表中选出最大有效加工力。这样能够有效的平衡各加工力。 第四步：利用计算出的最高有效加工力，才 能确定用来支撑工件加工的面积的夹具尺寸（例如，一个带夹子可以作为一个夹紧机构使用）。 第五步：确定给定工件的夹紧面。这一步在第四步中所述过。 第六步： 该夹具的夹紧面的实际位置自动在第 5 节中确定。考虑接下来的步骤并返回第一步。 在这项工作中所用到的夹具都来自一个系列。夹具的原理与图二相同。在这一节里，描述了一个自动化夹具。 锁模力所需的有关螺杆的螺纹装置大小或保存到位钳。 夹紧力平衡加工工件使工件保持恰当的位置。 让锁模力为 W 和螺杆直径为 D。 各种螺丝夹紧力大小，可以按以下方式确定：最初，极限拉 伸强度（抗拉强度）和该夹具的材料（供应情况而定）可以从数据检索库检索。各种材料有不同的拉伸强度。该夹具材料的选择，也可直接采用启发式规则进行。例如，如果部分材料是低碳钢，那么钳材料可低碳钢或机器钢。为了确定设计应力，抗拉强度值应除以安全系数（如 4 或 5）。 根区的螺丝格 一个螺丝钳）可以被确定： 锁模力 /设计应力 。随后，螺栓截面全面积可以计算为等于 格 （ 65） （因为螺丝的地方可能会发生根切面积约为 65 螺栓的总面积）。螺钉的直径 D 可以被确定等同于（ 4）。另一项涉及可用于方 程有关的 4 宽度 B，高度 H 和跨度的钳 L 的螺丝直径为 D（ B， H 和 L 可以为不同的值计算D）： ，提取的特征信息，特征尺寸，定位面和定位器的选择。考虑所有潜在的加紧面，如图 3。 最关键的是夹紧表面不应重叠或与该面相交，如图 4 所示。夹紧面积是与工件表面（或触的是一个二维轮廓线段组成的（见图 6）。 利用线段相交测试，可以测定在给定的光子晶体光纤的任何范围内是否可能有接触面夹紧面重叠。 夹紧面的确定可以如下所示： 5 第 1 步：鉴别平行于二级和三级定位面 （ 是分别到 远的距离的面。如下所示：（一）鉴别面 面 行 行（二）在 列出面对 面。 （三）通过检查所有 面对 面，确定的面对 面是到 别最远的面，并舍弃所有其他 第 2 步： 鉴别平行面的位置，除了不相邻的附加面。 最好是选择一个不与其他定位面垂直相邻的面。这一步如下所示： (a) 考虑 表中的 ，获得与每 个 垂直或相邻的面然后，在表中插入每个 。 (b) 检查每个 ，并执行以下测试：如果 相邻、垂直于 后从列表中舍弃它并插入 表中。 第 3 步 : 确定加紧面都在有效的加紧面上，如下所述夹紧面： 例 1:如果没有条目在列表 ，就使用 的面并继续执行步骤 4。如果任何面发现，垂直于第二，第三位置的面孔 将要面临的是下次选择可行的夹具。在这种情况下，唯一剩下的选择是重新审视在列表 面。 例 2：如果列表中 目数为 1 时，可行 夹紧面为 法向量垂直相邻的相应轴是夹紧轴。 例 3： 如果在列表 数大于 1，确定最大的 紧面再进行步骤 4。 例 4： :夹紧力的方向可以是 1， 0， 0或 0， 1， 0，可以夹紧 的中心位置。 在其他几何位置可确定使用零件几何形状和拓扑信息，这在下一节中描述。 6 确定夹紧面后，必须确定实际夹紧位置。输入夹具侧面积，沿着 X， Y， Z和潜在的夹紧面 向。 容下使用 何获得夹具侧面积： 第一步是确定一个箱体的大小，这是用来测试它是否包含在它里面的任 何部分。 相交测试也可以在前面介绍的方法使用。 如果相交测试返回一个负的结果，那么有部分箱体与夹具相交，如图 4 所示。 如果相交测试返回一个正的结果，可以执行下列步骤： 1. 划分成更小的矩形大小条 （ 1 W） 夹框轮廓 (图 5 和图 6)。 2. 执行指定与功能配置文件出现在 的零件设计的相交测试。 3. 没有功能相交的条形区域，都是可行夹紧区域。如果有一个以上的长方形候选面，矩形配置文件，向中沿轴夹紧 点的是夹紧配置文件（夹点）。 如果没有发现配置文件，夹具宽度可减少一半 ，夹具数可以增加两个。使用这些修改过的夹具尺寸，执行前面描述的特征相交测试。如果此测试也失败了，那么可以用相邻的面作为夹紧面用于执行端夹紧。这面可以重复进行 功能相交测试。 7 输入需要的二维轮廓 用下列方法可以自动确定该配置文件的交集。每一个输入的资料组成一个封闭环。此配置文件测试的步骤如下： (考虑 段中的 L（ i， 1） 和 段中的 L（ 2， j） 。 (采用 L（ i， 1） 线段和 L（ 2， j） 线段的相交段。如果边缘相交测试返回一个正值，那么特征面和潜在 面相交。如果它返回一个负值，继续执行步骤 3。 （ 重复与步骤 （ 相同的部分或者缓慢走过其余 的 ()段直到的 (j+1) j=n1段。 (其余部分边和 的 重复 （ 和 （ 步骤。 如果特征面与夹紧面重复，线相交测试将决定该事件。相交的边可以进行自动检测两个面是否相互交叉。输入所需的边 接 (和 (和接 (和 (。 方程的可表示为： F(x,y) =0 （ 1） H(x,y) =0 （ 2） 8 第一步：使用等式 （ 1） 计算 (用 取代 3； 计算 F(用 取代 4。 第二步：如果 4都与 0不相等，但 4结果相同（ 2在相同的一边），则边 34不相交。如果这样不满足条件，那么进行第三步。 第三步：使用等式 （ 2） 计算 (接着，计算 (进行第四步。 第四步：如果 2都不等于 0，且 2的结果相同，那么把 2放在相同的一边并输入不相交。如果，这个也不满足条件，那么进行第五步。 第五步：给定相交线段 。这样就完成了测试。考虑如图 7 所示的一部分样品。将要生产一个盲孔。起初，完成定位设计。 定位器的（或主要定位器）是一个基盘（放在 ）和二级和三级定位器面临 应到定位面 第 4 节中讨论）。 一个辅助定位器也被使用，这是一个 V 型块（对 辅助定位），如图 8 所示。 在前面讨论的夹具设计方法中所述的步骤的基础上，候选面孔（这是平行的，并在从 遥远的距离）是面对 。 没有面孔，这是平行到定位面，但他们不相邻。在这种情况下使用的优先权规则（如步骤 3 第 4 步讨论），剩余的 候选面面对的是 。夹具方向向下的 V 型块径向定位器和其他与对工件夹紧底面提供所需位置。 9 根据第五步选择夹具的位置。如果没有功能发生在面 ，那么也没有必要进行相交测试确定夹具优美加紧。 夹具位置应远离 V 型定位器（这是辅助定位位置）的夹紧面毗邻辅助定位面（这确保了更好的快速夹紧）。最终位置和夹具的设计如图 8 所示。 本文讨论的方法，毫不逊色于其他夹具设计文献中讨论的方法。本文所讨论的方法的独特性是零件的夹紧面的几何形状，拓扑和功能发生了被加工为基础的系统鉴定。 其他方法都没有利用了定位器的位置，该方法使用定 位器在对持有一级，二级和三级定位器加工的工件。这种方法的另一个好处是在可行的候选面上确定在面上用夹具面交点测试（如前所述），并迅速和有效地确定潜在的下游过程中可能出现问题，夹紧和加工的功能检测。 本文在一个夹具设计方法的总体框架之下进行了夹具设计方面的讨论。 设计定位器，规范零件设计，和其他相关被用来确定夹紧面和夹紧方向。各种自动化步骤也有涉及。 毕业设计 (论文 )开题报告 题目 ：车床组合夹具的设计 系 别 机电信息系 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 姓 名 学 号 导 师 2012 年 12 月 20 日 文）综述（ 题目背景、研究意义及国内外相关研究 情况） 题目背景 : 机械制造离不开金属切削机床，而机床夹具则是保证机械加工质量、提高生产效率、减轻劳动强度、降低对工人技术的过高要求、实现生产过程自动化不可或缺的重要工艺装备之一。机床夹具被广泛用于制造业中，大量专用机床夹具的使用为大批量生产提供了必要条件。 夹具是工艺装备的主要组合部分 ,在机械制造中占有重要地位。目前 ,单件、小批量生产正逐渐成为现代机械制造业新的生产模式。在这种模式中 ,要求加工机床 和夹具装备具有更好的柔性 ,以缩短生产准备时间、降低生产成本 ,所以 ,按单一品种设计专用夹具的方法已不能满足生产发展的要求 ,而组合夹具正是适应这一生产模式的柔性工装设备。它对缩短工艺装备的设计、制造周期 ,以及产品换型后对原有工装夹具延续使用起到至关重要的作用。国外为了适应这种生产模式 ,也把柔性制造系统作为开发新产品的有效手段 ,并将其作为机械制造业的主要发展。 研究意义： 组合夹具是一种先进的工艺装备，它是由一套预先制造好的各种不同的形状、不同规格、不同尺寸、具有互换性、高耐磨性和高精度的标准元件组成， 其结构灵活多变，适应性广，元件可长期循环使用。组合夹具的元件精度高、耐磨，并且实现了完全互换，元件精度一般为 。用组合夹具加工的工件，位置精度一般可达，若精心调整，可以达到 。由于组合夹具有很多优点，又特别适用于新产品试制和多品种小批量生产，所以近年来发展迅速应用较广。组合夹具的主要缺点是体积较大，刚度较差，一次投资多，成本高，这使组合夹具的推广应用受到一定限制。随着机械制造业的飞速发展，产品的更新换代越来越快，传统的大批量生产模式逐步被中小批量生产模式所取代，机械制造系 统欲适应这种变化需具备较高的柔性。国外己把柔性制造系统 (为开发新产品的有效手段，并将其作为机械制造业的主要发展方向。柔性化的着眼点主要在机床和工装两个方面，组合夹具是工装柔性化的重点。组合夹具是一种标准化、系列化、通用化程度很高的工艺装备，它是由一套预先制造好的各种不同形状、不同规格、不同尺寸、具有完全互换性的标准元件和组合件，按工件的加工要求组装而成的夹具。它可以拆卸、清洗，并可重新组装成新的夹具，其应用非常普遍，尤其适合于多品种、中小批量的生产。由于组合夹具的平均设计和组装时间是专用夹具所花时 间的 5%可以认为组合夹具就是柔性夹具的代名词。 一个优良的组合夹具必须满足下列基本要求： （ 1）保证工件的加工精度，稳定加工质量 保证加工精度的关键，首先在于正确地选定定位基准、定位方法和定位元件，必 要时还要进行定位误差分析，还要注意夹具中其它零部件的结构对加工精度的影响，确保组合夹具能满足工件的加工精度要求。 （ 2）提高生产效率，降低成本 组合夹具的复杂程度应与生产纲领相适应，应尽量采用各种快速高效的装夹机构，保证操作方便，缩短辅助时间，提高生产效 率。 （ 3）良好的强度、刚度和结构工艺性能 组合夹具的结构应力简单、合理，便于制造、装配、调整、检验、维修等，有利于提高组合夹具的制造精度。 （ 4）操作性能好 组合夹具的操作方便、省力、安全可靠。在客观条件允许及又经济适用的前提下，应尽可能采用气动、液压等机械化夹紧装置，以减轻操作者的劳动强度。 （ 5）经济性好 组合夹具应尽量采用标准件和标准结构，力求结构简单、制造容易，以降低组合夹具的成本。因此，设计时应根据生产纲领对组合夹具方案进行必要的技术经济分析 ，以提高组合夹具在生产中的经济效益。 （ 6）扩大机床的使用范围 使用组合夹具可以改变原机床的用途和使用范围，实现一机多能。 （ 7）排屑顺畅 组合夹具中积集切削会影响到工件的定位精度，切削的热量使工件和夹具产生热变形，影响加工精度。清理切削将曾加辅助时间，降低生产率。因此组合夹具设计中要给予排屑问题充分的重视。 国外的研究现状 : 夹具的设计包括三个步骤 :设备规划、夹具规划和夹具结构设计。目前 ,及 人在进行 面的研究中对设备规划有详细论述 。计算机辅助夹具设计 (夹具方面也作了一些工作 :C , 等人提出的自动夹具定位和夹紧的一种方法； C 提出的利用机械杠杆原理进行定位和夹紧位置选择的一种算法 ； 等人提出的针对棱柱形工件进行组合夹具设计的基于规则的系统。目前 ,关于工件夹具的自动化配置方面的工作 ,自动夹具结构设计 (很少提及。 人提出了一个二维组合夹具元件的配置算法。几乎所有的 在一个成功的 统中 , 工件的几何形状是一个 关键因素。 , 等人也对具有复杂几何形状的工件进行尝试研究。然而其结果也仅仅适用于特定的几 何体 ,比如多边形棱柱。 出了一个“完整”的算法用来分析多边形工件的组合夹具设计。并开发出一个组合夹具设计系统 ,针对一个任意存在的工件 ,能自动产生所有可行的夹具设计。并且采用力球分析的方法对产生的方 案进行优化。以后的许多研究者大多借鉴了 算法。组合夹具在动力学方面的研究也取得了一定的进步 ,Yu 夹具加载规划 方案是把夹具的加载问题看作基于传感器的集成问题并给了一个规划算法。 提出了一种指导夹具设计的方法 ,此方法是缩小由于工件表面与夹具安装误差所带来的定位误差。 出的模式是在工件加工期间工件的静态分析 ,这种方法是一种定性分析并且是在抓紧或夹紧物体的最坏的情况下的偏差 ,这种情况是由于在单位扭球的干涉扭矩。 国内的研究现状 : 我国于 80 年代末开始对组合夹具元件的设计与管理进行了研究和开发 ,在总结和吸取我国应用和发展槽系夹具经验的基础上 ,根据现代机械加工特征及夹具的 发展趋势 ,研制了新一代孔系组合夹具系统。此系统发挥了槽系平移可调性和孔的旋转可调性的优势 ,可直接组装获得任何直线尺寸和角度尺寸。此系统把大中小三个系列的元件有机融为一体 ,可在一块多夹具基础板上 ,既能组装单个大工件夹具 ,又能组装多个中小零件夹具 ,有利于装夹具基础板长期固定在机床工作台上 ,此系统还设有孔系和槽系过渡元件 ,便于实现孔、槽系夹具元件混合使用。北京工商大学麻建东和刘璇开发的组合夹具元件库 ,元件库模块的核心程序用 02 工具包开发 ,界面程序用 供的对话框控制语言 言开发 ,在 + 编译和联接 ,生成的 U 直接加载运行。元件库可为使用者提供 7 类组合夹具元件三维图形的浏览以及交互设计功能 ,并生成三维组合夹具构形图 ,在 境中可进行修改或删除山东工业大学的徐志刚在“广义映射原理”的指导下 ,开发了支持“ 范的夹具设计软件自动化系统。吴玉光博士在这个领域取得了较大的突破。提出孔系基础板组合夹具设计的系统方法。该方法利用连 杆机构原理自动确定由直线和圆弧组成定位边界的零件的全部候选定位方案。并提出定位销可见锥概念和定位销转动支点的概念 ,进行定位方案的装卸方便性分析。进一步提出瞬心三角形和同向边的概念 ,对工件进行可夹紧性分析 ,确定工件边界的可夹紧范围。其理论水平在国内外相关领域内开拓了新的局面。 究方法或措施 主要内容： 设计一种车床的组合夹具，加工零件为三通接头，对其进行车孔。同时，设计出来的车床组合夹具可以经过简单拆卸、调整，能够加工同一系列不同大小的三通接头。 拟采用的研究方 案： 定位装置采用两个大小不一的定位块，组合成类似于 V 形块，夹紧装置采用挡铁和三个长螺钉的组合装置。由于加工的工件为 90 度的三通接头，因此，要进行所有管内内孔的加工，一次加工是无法完成，需要两次装夹两次加工过程。而这样的设计方案减少了夹紧元件的频繁拆换，节省了时间。 研究方法： 1） 绘制零件图，认真分析、研究零件图及其加工工艺，根据要求选用孔 系组合夹具。 2） 确定切削用量及参数要求，进行组合夹具的定位、夹紧、支承、基础 板部件设计。 3） 绘制组合夹具装配图、绘 制组合夹具重要部件的零件图 期已开展工作 课题研究的重点： 夹具设计本质上是一种经验设计，且夹具分类比较多，夹具参数比较复杂，夹具设计和工件形状、加工条件、加工工艺等很多因素有关。组合夹具的设计主要是针对所要加工的零件进行夹紧、定位等部件的设计，使之能适应系列化零件的合理装夹。 课题研究的难点： a、异型零件的工艺分析，对零件的工艺分析要求对该零件有相当熟悉的了解，由于条件有限使得对零件不熟悉，可能导致工艺分析不到位。 b、组合夹具的设计，目前组合夹具的设计跟个人的经验有直接关系，所以本课题的设计可能不够成熟。 前期已经开展的工作： 查阅有关组合夹具资料，了解国内外组合夹具的发展及其新技术，积极与导师进行交流，确定研究方案及其研究方法。 周次填写） （ 1）分析题目，做好开题报告，准备好开题答辩。（ 1 周） （ 2）根据设计内容的要求，查阅相关资料，明确设计方向，对存在的疑问咨询指导老师。（ 2 5 周） （ 3）检查、阅读及完善设计内容准备中期答辩。（ 6 周） （ 4）进行毕业设计，包括： 相关方面的计算、确定参数，绘制相关图纸并建立图库，对资料进行整理。（ 7 11 周） （ 5）对毕业设计进行整理，与老师进行讨论修改，校核定稿。（ 12 13 周） （ 6）审查、阅读设计内容准备答辩。（ 14 15 周） （ 7）进行毕业答辩。 (16 周 ) 课题的深度、广度及工作量的意见） 指导老师： 年 月 日 系 主管领导： 年 月 日 参考文献 1 薛源顺 北京 :机械工业出版社 ,2000 2 杨黎明 北京：国防工业出版社 ,1996 3 东北重型机械学院 上海：上海科技出版社 ,1988 4 胡家秀主编 北京 :机械工业出版社 ,1999 5 李益民主编 北京 :机械工业出版社 ,1995 6 孟宪椅等主编 北京 :机械工业出版社 ,1991 7 谢家瀛主编 北京 :机械工业出版社 ,1999 8 杨培元等主编 北京 :机械工业出版社 ,1995 9 李云 北京 :机械工业出版社 ,1996 10 李益民 北京 :机械工业出版社 ,1993 11 周开勤 第五版 . 北京：高等教育出版社 ,2002 12 姚永明 上海：上海交通大学出版社 ,1999 13 张树有 北京：高等教育出版社 ,1999 14 陈秀宁 浙江：浙江大学出版社 ,2002 15 ., 995, (56 61). 16 J02,18：335 17 u 002,18： 36518 C J 996,1 (1)： 31 本科毕业设计 (论文 ) 题目： 车床组合 夹具设计 系 别 ： 机电信息系 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 学 生： 学 号： 指导教师： 2013 年 5 月 I 车床组合 夹具设计 摘 要 根据六点定位原理和定位基准的选择原则，采用长 V 型块，支承块和定位挡铁定位。长 V 型块置于拱形肋板后限制 x 轴的两自由度和 z 轴的两自由度，挡铁置于孔端限制绕 y 轴旋转的自由度，支承块置于肋板下方限制沿 y 轴移动的自由度。依据相关原理计算定位误差。根据夹紧方式的选择原则，选择夹紧元件为压板压头和 V 型块，然后通过切削力进行夹紧力的计算。夹紧的动力装置选用手动压紧装置。按照定位元件和夹紧元件设计连接件。 以所选元件和装置为基础确定夹具总体布局和夹具体的结构形式，并确定好定位 元件在夹具体上的位置。绘制夹具方案设计，进行工序精度分析。对以上设计进行审核。最后设计夹具总装配图。 关键词 ：组合夹具；定位；夹紧；三通接头 to of in to of in x z of in to of y of to of y is by to of is to of is by on of is of is to in is is of of in be on is is 录 1 绪论 1 1 床夹具的分类 1 具的组成 2 具体 3 床夹具在机械加工中的作用 3 床夹具在车床中的 地位及作用 3 内外夹具的发展与趋势 4 5 床夹具的现状 5 代机床夹具的发展方向 6 7 内对组合夹具的发展状况 7 外对组合夹具的发展状况 8 9 2 零件分析 10 件的选择与分析 10 艺路线的确定 10 体设计中对夹具设计的重要的参数 11 3 车床组合的夹具设计 12 具设计要求与选型 12 具设计要求 12 具的选型 13 位和夹紧方案的确定 13 位和夹紧方案的选择分析 14 位元件和夹紧元件的设计计算 15 15 紧机构的设计计算 16 差分析计算 17 响加工精度的因素 17 差的计算 17 保证加工精度 18 具结构的确定 19 具体的确定 19 紧力的确定 21 紧力的计算公式 21 紧力的计算 22 4 结论 24 参考文献 25 致谢 26 毕业设计（论文）知识产权声明 27 毕业设计（论文）独创性声明 28 1 绪论 1 1 绪论 车床 及其自动化 是集机电于一体的综合自动化程度较高的制造技术和成套工艺装备。它的特征是高效、高质、经济实用，因而被广泛应用于工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电等行业。我国传统的车床及车床自动线主要采用机、电、气、液压控制，它的加工对象主 要是生产批量比较大的大中型箱体类和轴类零件（近年研制的车床加工连杆、板件等也占一定份额），完成钻孔、扩孔、铰孔，加工各种螺纹、镗孔、车端面和凸台，在孔内镗各种形状槽，以及铣削平面和成形面等。车床的 种 类繁多，有大型车床和小型车床，有单面、双面、三面、卧式、立式、倾斜式、复合式，还有多工位回转台式车床等；随着技术的不断进步，一种新型的车床 柔性车床越来越受到人们的青睐，它应用多位主轴箱、可换主轴箱、编码随行夹具和刀具的自动更换，配以可编程序控制器 （ 、数字控制 （ 等，能任意改变工作循环控制和驱动系统， 并能灵活适应多品种加工的可调可变的车床。另外，近年来车床加工中心、数控车床、机床辅机（清洗机、装配机、综合测量机、试验机、输送线）等在车床行业中所占份额也越来越大。 现代车床和自动线作为机电一体化产品，它是控制、驱动、测量、监控、刀具和机械组件等技术的综合反映。近 20 年来，这些技术有长足进步，同时作为车床主要用户的汽车和内燃机等行业也有很大的变化，其产品市场寿命不断缩短，品种日益增多且质量不断提高。这些因素有力地推动和激励了车床和自动线技术的不断发展。 机床夹具是在金属切削加工中，用以准确地确定工件位置，并 将其牢固地夹紧，以接受加工的工艺装备。它的主要作用：可靠的保证工件的加工质量，提高加工效率，减轻劳动强度，充分发挥和扩大机床的工艺性能。因此，机床夹具在机械制造中占有重要的地位。机床夹具可以分为多种类型，其中最有代表性的就是专用夹具、组合夹具。专用夹具为某一工件的某道工序设计制造的夹具。组合夹具采用标准的组合夹具元、部件，组装而成的夹具。论实用性，组合夹具要远大于专用夹具。组合夹具大部分的部件都是采用标准件，跟换容易，成本低效益高。 床夹具的分类 车床夹具的种类很多，形状千差万别。为了设计、制造 和管理的方便，往往毕业设计（论文） 2 按某一属性进行分类。 a. 按夹具的通用特性分类 按这一分类方法，常用的夹具有通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合夹具和自动线夹具等五大类。它反映夹具在不同生产类型中的通用特性，因此是选择夹具的主要依据。 （ 1） 通用夹具 通用夹具是指结构、尺寸已规格化，且具有一定通用性的夹具，如三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘、台虎钳、万能分度头、中心架、电磁吸盘等。其特点是适用性强、不需调整或稍加调整即可装夹一定形状范围内的各种工件。采用这类夹具可缩短生产准备周期，减少夹具品种，从而降低生 产成本。其缺点是夹具的加工精度不高，生产率也较低，且较难装夹形状复杂的工件，故适用于单件小批量生产中。 （ 2）专用夹具 专用夹具是针对某一工件的某一工序的加工要求而专门设计和制造的夹具。其特点是针对性极强，没有通用性。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。专用夹具的设计制造周期较长，随着现代多品种及中、小批生产的发展，专用夹具在适应性和经济性等方面已产生许多问题。 （ 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。可调夹具在多品种、小批量生产中得到广泛应用。 （ 4） 组合夹具 组合夹具是一种模块化的夹具，并已商品化。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，夹具用毕即可拆卸，留待组装新的夹具。由于使用组合夹具可缩短生产准备周期，元件能重复多次使用，并具有可减少专用夹具数量等优点；因此组合夹具在单件、中小批多品种生产和数控加工中，是一种较经济的夹具。 （ 5） 自动线夹具 自动线夹具一般分为两种：一种为固定式夹具，它与专用夹具相 似；另一种为随行夹具，使用中夹具随着工件一起运动，并将工件沿着自动线从一个工位移至下一个工位进行加工。 b. 按夹具使用的车床分类 这是专用夹具设计所用的分类方法。按使用的车床分类，可把夹具分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮车床夹具、数控车床夹具。 具的组成 虽然车床夹具的种类繁多，但它们的工作原理基本上是相同的。将各类夹具中，作用相同的结构或元件加以概括，可得出夹具一般所共有的以下几个组成部毕业设计（论文） 3 分，这些组成部分既相互独立又相互联系。 a. 定位支承元件 定位支承元件 的作用是确定工件在夹具中的正确位置并支承工件，是夹具的主要功能元件之一。定位支承元件的定位精度直接影响工件加工的精度。 b. 夹紧装置 夹紧元件的作用是将工件压紧夹牢，并保证在加工过程中工件的正确位置不变。 c. 连接定向元件 这种元件用于将夹具与车床连接并确定夹具对车床主轴、工作台或导轨的相互位置。 d. 对刀元件或导向元件 这些元件的作用是保证工件加工表面与刀具之间的正确位置。用于确定刀具在加工前正确位置的元件称为对刀元件，用于确定刀具位置并引导刀具进行加工的元件称为导向元件。 e. 其它装置或元件 根据加工需要，有些夹具上还设有分度装置、靠模装置、上下料装置、工件顶出机构、电动扳手和平衡块等，以及标准化了的其它联接元件。 f. 夹具体 夹具体是夹具的基体骨架，用来配置、安装各夹具元件使之组成一整体。常用的夹具体为铸件结构、锻造结构、焊接结构和装配结构，形状有回转体形和底座形等形状。 上述各组成部分中，定位元件、夹紧装置、夹具体是夹具的基本组成部分。 具体 夹具体是用于连接夹具上所有的元件的装置，使其成为一个整体的基础件，它还用来与机床有关部件连接，以确定夹具在机床 上的位置。 床家具在机械加工中的作用 a. 保证加工精度。 b. 提高劳动生产率。 c. 改善工人的劳动条件。 d. 降低生产成本。 e. 保证工艺要求。 f. 扩大机床的工艺范围。 床家具在车床中的地位和作用 毕业设计（论文） 4 车床夹具是零件在机床上加工时，用以装夹工件（和引导刀具）的一种工艺装备。起作用是正确确定工件与刀具之间的相对位置，并将工件牢固地夹紧。使用夹具可以有效地保证工件的加工质量，提高劳动生产率，扩大机床工艺范围和减轻劳动强度。因此，夹具在机械制造中占 有重要位置。本课题我设计的夹具能够保证零件装夹、定位，从而保证零件的加工精度。 a. 能稳定地保证工件的加工精度 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。 b. 能减少辅助工时，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；工件在夹具中装夹后提高了工件的刚性，可加大切削用量；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。 c. 能扩大机床的使用范围，实 现一机多能 根据加工机床的成形运动 ，附以不同类型的夹具，即可扩大机床原有的工艺范围。例如在车床的溜板上或摇臂钻床工作台上装上镗模，就可以进行箱体零件的镗孔加工。 内外夹具的发展与趋势 夹具是机械加工不可缺少的部件，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。 高精 随着机床加工精度的提高，为了降低定位误差，提高加工精度，对夹具的制造精度要求更高。高精度夹具的定位孔距精度高达 5m，夹具支承面的垂直度达到 00行度高达 00国 美乐 )公司制造的 4m 长 、 2m 宽的孔系列组合焊接夹具平台，其等高误差为 密平口钳的平行度和垂直度在 5具重复安装的定位精度高达 5m；瑞士 性夹具的重复定位精度高达 25m。机床夹具的精度已提高到微米级，世界知名的夹具制造公司都是精密机械制造企业。诚然，为了适应不同行业的需求和经济性，夹具有不同的型号，以及不同档次的精度标准供选择。 高效 为了提高机床的生产效率，双面、四面和多件装 夹的夹具产品越来越多。为了减少工件的安装时间，各种自动定心夹紧、精密平口钳、杠杆夹紧、凸轮夹紧、气动和液压夹紧等，快速夹紧功能部件不断地推陈出新。新型的电控永磁夹具，加紧和松开工件只用 12 秒，夹具结构简化，为机床进行多工位、多面和多件加毕业设计（论文） 5 工创造了条件。为了缩短在机床上安装与调整夹具的时间，瑞典 3R 夹具仅用 1分钟，即可完成线切割机床夹具的安装与校正。采用美国 金斯 )公司的球锁装夹系统， 1 分钟内就能将夹具定位和锁紧在机床工作台上，球锁装夹系统用于柔性生产线上更换夹具，起到缩短停机时间，提高生产效 率的作用。 模块、组合 夹具元件模块化是实现组合化的基础。利用模块化设计的系列化、标准化夹具元件，快速组装成各种夹具，已成为夹具技术开发的基点。省工、省时，节材、节能，体现在各种先进夹具系统的创新之中。模块化设计为夹具的计算机辅助设计与组装打下基础，应用 术，可建立元件库、典型夹具库、标准和用户使用档案库，进行夹具优化设计，为用户三维实体组装夹具。模拟仿真刀具的切削过程，既能为用户提供正确、合理的夹具与元件配套方案，又能积累使用经验，了解市场需求，不断地改进和完善夹具系统。组合夹具分会与华中科 技大学合作，正在着手创建夹具专业技术网站，为夹具行业提供信息交流、夹具产品咨询与开发的公共平台，争取实现夹具设计与服务的通用化、远程信息化和经营电子商务化。 通用、经济 夹具的通用性直接影响其经济性。采用模块、组合式的夹具系统，一次性投资比较大，只有夹具系统的可重组性、可重构性及可扩展性功能强，应用范围广，通用性好，夹具利用率高，收回投资快，才能体现出经济性好。德国 美乐 )公司的孔系列组合焊接夹具，仅用品种、规格很少的配套元件，即能组装成多种多样的焊接夹具。元件的功能强，使得夹具的 通用性好，元件少而精，配套的费用低，经济实用才有推广应用的价值。 专家们建议组合夹具行业加强产、学、研协作的力度，加快用高新技术改造和提升夹具技术水平的步伐，创建夹具专业技术网站，充分利用现代信息和网络技术，与时俱进地创新和发展夹具技术。主动与国外夹具厂商联系，争取合资与合作，引进技术，这是改造和发展我国组合夹具行业较为行之有效的途径。 具研究的现状 床夹具的现状 国际生产研究协会的统计表明，小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的 85%左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更 新换代，以适应市场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂里，约拥有数千甚至近万套专用夹具；另一方面，在多品种生产的企业中，每隔 34 年就要更新 5080%左右专用夹具，而夹具的实际磨毕业设计（论文） 6 损量仅为 1020%左右。数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统 （ 新加工技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求： 1） 能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本； 2） 能装夹一组具有相似性特征的工件； 3） 能适用于精密加工的高精度机床夹具； 4） 能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具； 5） 采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率； 6） 提高机床夹具的标准化程度。 代机床夹具的发展方向 现代机床夹具的发展方向主要表现为标准化、精密化、高效化和柔性化等四个方面。 （ 1） 标准化 机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。我国已有夹具零件及部件的国家标准 ： 214891 以及各类通用夹具、组合夹具标准等。机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总 成本。 （ 2） 精密化 随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度要求。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达 用于精密车削的高精度三爪自定心卡盘，其定心精度为 5m。 （ 3） 高效化 高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。常见的高效化夹具有自动化夹具、高速化夹具和具有夹紧力装置的夹具等。例如，在铣床上使用电动虎钳装夹工件，效率可提高 5 倍左右；在车床上使用高速三爪自定心卡盘，可保证卡爪在试验转速为 9000r/条件下仍能牢固地夹紧工件，从而使切削速度大幅度提高，除了在生产流水线、自动线配置相应的高效、自动化夹具外，在数控机床上，尤其在加工中心上出现了各种自动装夹工件的夹具以及自动更换夹具的装置，充分发挥了数控机床的效率。 （ 4） 柔性化 机床夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是指机床夹具通过调整、组合等方式，以适应工艺可变因素的能力。工艺的可变因素主要有：工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸等。具有柔性化特征的新型夹具种类主要有：组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、模块化夹具、数控夹具等。为适应现代机械工业多品 种、中小批量生产的需要，扩大夹具的柔性化程度，改变专用夹具的不可拆结构为可拆结构，发展可调夹具结构，将是当前夹具发展的主要方向。 毕业设计（论文） 7 内外对组合夹具的发展及研究状况 组合夹具是一种先进的工艺装备，它是由一套预先制造好的各种不同的形状、不同规格、不同尺寸、具有互换性、高耐磨性和高精度的标准元件组成，其结构灵活多变，适应性广，元件可长期循环使用。组合夹具的元件精度高、耐磨，并且实现了完全互换，元件精度一般为 。用组合夹具加工的工件，位置精度一般可达 ，若精心调整，可以达到 。由于组合夹具有很多优点，又特别适用于新产品试制和多品种小批量生产，所以近年来发展迅速应用较广。组合夹具的主要缺点是体积较大，刚度较差，一次投资多，成本高，这使组合夹具的推广应用受到一定限制。随着机械制造业的飞速发展，产品的更新换代越来越快，传统的大批量生产模式逐步被中小批量生产模式所取代，机械制造系统欲适应这种变化需具备较高的柔性。国外己把柔性制造系统 (为开发新产品的有效手段，并将其作为机械制造业的主要发展方向。柔性化的着眼点主要在机床和工装两个方面，组合夹具是工装柔性化的重点。组合夹具 是一种标准化、系列化、通用化程度很高的工艺装备，它是由一套预先制造好的各种不同形状、不同规格、不同尺寸、具有完全互换性的标准元件和组合件，按工件的加工要求组装而成的夹具。它可以拆卸、清洗，并可重新组装成新的夹具，其应用非常普遍，尤其适合于多品种、中小批量的生产。由于组合夹具的平均设计和组装时间是专用夹具所花时间的 5%可以认为组合夹具就是柔性夹具的代名词。 外对组合夹具的发展状况 夹具的设计包括三个步骤 :设备规划、夹具规划和夹具结构设计。目前 , 人在进行 面的研究中对设备规划有详细论述。计算机辅助夹具设计 (夹具方面作出了一些工作 :C , 等人提出的自动夹具定位和夹紧的一种方法； C 提出的利用机械杠杆原理进行定位和夹紧位置选择的一种算法； 等人提出的针对棱柱形工件进行组合夹具设计的基于规则的系统。目前 ,关于工件夹具的自动化配置方面的工作 ,在自动夹具结构设计 ( 很少提及。 人提出了一个二维组合夹具元件的配置算法。几乎所有的 究者都承认 ,在一个成功的 工件的几何形状是一个关键因素。 , 等人也对具有复杂几何形状的工件进行尝试研究。然而其结果也仅仅适用于特定的几 何体 ,比如多边形棱柱。 出了一个“完整”的算法用来分析多边形工件的组合夹具设计。并开发出一个组合夹具设计系统 ,针对一个任意存在的工件 ,能自动产生所有可行的夹具设计。并且采用力球分析的方法对产生的方案进行优化。毕业设计（论文） 8 以后的许多研究者大多借鉴了 算法。组合夹具在动力学方面的研究也取得了一定 的进步 ,Yu 夹具加载规划方案是把夹具的加载问题看作基于传感器的集成问题并给了一个规划算法。 提出了一种指导夹具设计的方法 ,此方法是缩小由于工件表面与夹具安装误差所带来的定位误差。 出的模式是在工件加工期间工件的静态分析 ,这种方法是一种定性分析并且是在抓紧或夹紧物体的最坏的情况下的偏差 ,这种情况是由于在单位扭球的干涉扭矩。 内对组合夹具的发展状况 我国于 80 年代末开始对组合夹具元件的设计与管理进行了研究和开发 ,在总结和吸取我国 应用和发展槽系夹具经验的基础上 ,根据现代机械加工特征及夹具结构的发展趋势 ,研制了新一代孔系组合夹具系统。此系统发挥了槽系平移可调性和孔的旋转可调性的优势 ,可直接组装获得任何直线尺寸和角度尺寸。此系统把大中小三个系列的元件有机融为一体 ,可在一块多夹具基础板上 ,既能组装单个大工件夹具 ,又能组装多个中小零件夹具 ,有利于装夹具基础板长期固定在机床工作台上 ,此系统还设有在组合夹具设计中孔系和槽系过渡元件 ,便于实现孔、槽系夹具元件混合使用。北京工商大学麻建东和刘璇开发的组合夹具元件库 ,元件库模块的核心程序用 02 工具包开发 ,界面程序用供的对话框控制语言 言开发 ,在 + 编译和联接 ,生成的 U 直接加载运行。元件库可为使用者提供 7 类组合夹具元件三维图形的浏览以及交互设计功能 ,并生成三维组合夹具构形图 ,在 境中可进行修改或删除山东工业大学的徐志刚在“广义映射原理”的指导下 ,开发了支持“ 范的夹具设计软件自动化系统。吴玉光博士在这个领域取得了 较大的突破。提出孔系基础板组合夹具设计的系统方法。该方法利用连杆机构原理自动确定由直线和圆弧组成定位边界的零件的全部候选定位方案。并提出定位销可见锥概念和定位销转动支点的概念 ,进行定位方案的装卸方便性分析。进一步提出瞬心三角形和同向边的概念 ,对工件进行可夹紧性分析 ,确定工件边界的可夹紧范围。其理论水平在国内外相关领域内开拓了新的局面。毕业设计（论文） 9 文主要研究内容 本课题设计的车床组合夹具用来加工零件三通接头三孔，如图 示。为了保证加工零件的质量和产量和降低成本，在设计该车床时，首先要制定合理的工艺方案；然 后按工艺方案的要求，确定机床的配置型式，选择通用部件，设计专用部件和工件循环的控制系统。为了 保证孔的加工精度、提高生产效率，降低工人劳动强度。本设计主要解决的问题是加工三通接头孔的车床设计其中的组合夹具设计 ,根据总体设计的“三图一卡”主要完成车床组合夹具装配图及其相应零件图的设计任务。 图 通接头 2 零件分析 10 2 零件分析 工零件的选择与分析 针对此次设计的零件选择为三通接头（如图 加工孔为： 20、 14。被加工零件材料为 ，硬度 择此零件具有系列化，大小不同形状一样，并且结构简单，易于加工与装卸。 车床组合夹具的设计就是针对具体的被加工工件，在选定的工艺和方案的基础上，进行方案设计。其中包括：被加工零件工序图（如图 加工示意图、机床联系尺寸图和生产率计算卡。 图 据所选择零件的工序图，分析被加工零件的精度、表面粗糙度、技术要求、加工部位尺寸、形状、结构、特点、材料硬度、刚性及零件的批量。据此确定定位基准和夹紧方案。 件 工艺路线的确定 根据先粗后精，先基准面后其它表面，先主要表面后次要表面的机械加工工序安排的设计原则，零件的工艺路线作如下设计： 工序 1 半精车孔 文） 11 半精车孔 零件孔 面 ,表面粗糙度为 件孔 倒角 145 工序 2 车 20 孔表面粗糙度为 车 14 孔表面粗糙度为 14 孔的另一端面 , 表面粗糙度为 工序 3 最终检验 . 各孔的位置精度及具体要求详见零件图。 体设计中对夹具设计重要的参数 a. 车孔 根据参考文献 7查得 ： B=156 D=v=r / =) 5) =12001200=w) b. 车孔 根据参考文献 7查得： 56 D=v=mm/r =) 5) =1 200 561 200 式中 ： F 切削力 T 切削功率 v 切削速度 f 进给量 轴向切削力 圆周力 D 加工直径 3 车床组合夹具的设计 12 3 车床组合夹具的设计 具的设计要求与选型 定位：工件在车床上加工时，为保证加工精度和提高生产率，必须使工件在车床上相对刀具占有正确的位置，这个过程称为定位。 夹紧：为克服切削过程中工件受外力的作用而破坏定位，必须对工件施加夹紧力，这个过程称为夹紧。 装夹：定位和加紧综合称为装夹。 车床夹具：完成装夹的工艺设备称为车床夹具。 车床夹具是在机械制造过程中，用来固定加工对 象，使之占有正确的位置，以接受加工或检测并保证加工要求的车床附加装置，简称为夹具。 工件的装夹方法有找正装夹法和夹具装夹法两种。 找正装夹方法是以工件的有关表面或专门划出的线痕作为找正依据，用划针或指示表进行找正，将工件正确定位，然后将工件夹紧，进行加工。这种方法安装简单，不需专门设备，但精度不高，生产率低，因此多用于单件、小批量生产。 夹具装夹方法是靠夹具将工件定位、夹紧，以保证工件相对于刀具、车床的正确位置夹具装夹工件的特点： 1） 工件在夹具中的正确定位，是通过工件上的定位基准面与夹具上的定位元件相接触 而实现的。因此，不再需要找正便可将工件夹紧。 2） 由于夹具预先在车床上已调整好位置（也有在加工过程中再进行找正的），因此，工件通过夹具对于车床也就占有了正确的位置。 3） 通过夹具上的对刀装置，保证了工件加工表面相对于刀具的正确位置。 4） 装夹基本上不受工人技术水平的影响，能比较容易和稳定地保证加工精度。 5） 装夹迅速、方便，能减轻劳动强度，显著地减少辅助时间，提高劳动生产率。 6） 能扩大车床的工艺范围。如镗削图机体上的阶梯孔，若没有卧式镗床和专用设备，可设计一夹具在车床上加工。 具设计的 基本要求 a. 保证工件的加工精度 保证工件的加工精度是夹具设计的最基本要求。其关键在于，正确地确定夹具的定位方案、夹紧方案和刀具导向装置，合理地制定夹具的尺寸、公差和技术毕业设计（论文） 13 要求，必要时进行适当的误差分析和计算。 b. 提高生产效率，减低制造成本 夹具设计的总体方案应与生产纲领相适应。在大量生产时，应尽量采用各种快速、高效的机构和先进的控制方法，以缩短辅助时间，提高生产率；在中批量生产中，则要求在满足夹具功能的前提下，尽量采用结构简单，容易制造的夹具，以降低夹具的制造成本。 c. 结构简 单，操作方便，安全和省力 夹具的操作要做到方便、省力，有条件尽可能采用气动、液压、电气及其他高效机械夹紧装置，以减轻人员的劳动强度。夹具操作位置应当有利与操作人员，必要时应有安全保护装置，以确保使用安全。 d. 便于排屑 夹具的排屑是个不容忽视的问题，如果排屑不好，切屑聚集在夹具中，会不利与工件的定位；切屑聚集严重时，还会损伤刀具导致设备事故或人员伤亡；切屑的清扫又会增加辅助时间，降低生产率。因此，排屑问题在夹具设计时必须给予充分的考虑。 e. 良好的结构工艺性 有良好的结构工艺，便于夹具的制造加工 、装配、检验和维修，要达到这些要求，应尽量选用标准件。 夹具设计应按加工要求构思出设计方案，绘制图样，确定夹具的结构。合理选择材料，标注尺寸、公差和技术要求。 具的选型 机床夹具是机床上用以装夹工件（和引导刀具）的一种装置。其作用是将工件定位，以使工件获得相对于机床和刀具的正确位置，并把工件可靠地夹紧。而要实现这一要求，又必须满足三个条件： 一批工件在夹具中占有正确的加工位置； 夹具装夹在机床上的准确位置； 刀具相对夹具的准确位置。这里涉及了三层关系：零件相对夹具，夹具相对于机床，零件相对于机床 。工件的最终精度是由零件相对于机床获得的。所以 “ 定位 ” 也涉及到三层关系：工件在夹具上的定位，夹具相对于机床的定位，而工件相对于机床的定位是间接通过夹具来保证的。工件定位以后必须通过一定的装置产生夹紧力把工件固定，使工件保持在准确定位的位置上，否则，在加工过程中因受切削力，惯性力等力的作用而发生位置变化或引起振动，破坏了原来的准确定位，无法保证加工要求。这种产生夹紧力的装置便是夹紧装置。 位和夹紧的方案确定 毕业设计（论文） 14 位和夹紧的方案选择分析 工件的定位是保证工件在夹具中占有一致的正确加工位置，而这一 位置的确定要通过定位支承限制工件的相应自由度来实现。而通常需要限制的六个自由度。根据本课题零件要加工孔的位置，该零件要加工的孔面为 ： 3 个 20 孔， 3个 14 孔，加工方法为先粗后精。根据定位基准的选择原则确定定位基准为：第一定位基准为外圆柱面的轴线，第二定位基准为底面。因此，可以得出如下几个定位方案： a. 用一短 20 孔的外端限制沿 X 轴及 Z 轴移动的两自由度，三个支承钉置于肋板的底部限制绕 X 轴、 绕 Z 轴和沿 Y 轴的三个自由度，一挡铁置于 14 的孔的外端限制绕 Y 轴的自由度。实现完全定位。夹紧力作用点位于肋板的外表面。 b. 与 a 比较，把零件绕 Z 轴顺时针旋转 180,定位装置和夹紧装置随之改变相应的位置（如图所示），定位方案同 a。 c. 零件放置方式同方案 a。夹紧力作用点如图所示。用一相 当于短 V 形块的两定位板置于肋板的外表面限制沿 X 轴及 Z 轴移动的两个自由度，三个支承钉置于肋板的底部限制绕 X 轴、绕 Z 轴和沿 Y 轴的三个自由度，一挡铁置于 34的孔的外端限制绕 Y 轴的自由度。实现完全定位。短 V 形块置于 20 孔的外端作夹紧元件。 （说明：以上定位和夹紧方案针对于两个同时加工的零件，两零件对称放置相应的定位和夹紧装置也对称布置。） 分析以上方 案： 方案 a：此方案符合定位和夹紧的相关原理，短 是美中不足的是需要两液压缸，并且两液压缸需分布在两零件的外侧。由此带来的影响是设计两液压缸增加夹具整体的体积，也增加制造成本。再者此方案虽然能够保证零件的较高的加工精度，但是所要加工的零件尺寸精度和位置精度要求不高。所以此方案是不可用的。 方案 b：此方案与方案 a 类似，不同的是提供夹紧力只需一个位于夹具中心的液压缸。但是两零件间的距离增大，这样带来主轴箱四根轴间的轴间距加大，从而会增大整个机床的体积和制造成本。所以此方案也不可 用。 方案 c：两定位板相当于一短 V 形块起定心定位作用，能够保证定位基准和工序基准的基准重合，也符合夹紧力的选择原则，使夹紧力朝着主要的定位基准面。从而提高零件的加工精度。同时又能降低机床和夹具的体积和成本，解决了以上两方案的出现的问题。所以以此方案可行。 根据以上的论述比较，可以定出方案 c 是合理可行。 毕业设计（论文） 15 位元件和夹紧元件的设计计算 位元件的设计计算 定位元件设计包括定位元件的结构、形状、尺寸、及布置形式等。利用六点定位原则正确选择定位方式和定位元件。根据前面定位方案的叙述，可以知道本课题所 使用到的定位元件有：两个定位板（相当于一短 V 形块），三个圆形支承块，一个挡铁。具体的尺寸如下所定： a. 定位板 (两定位板相当于短 V 形块 )的设计及尺寸的确定 V 型块是标准件，但是考虑到本设计所使用的 V 型块的具体尺寸要远大于标准件的尺寸，所以要自己设计。所谓的自行设计也就是在标准件的基础上，根据具体情况做出适当的改动。之所以要把 V 形块改进为两定位板，就是因为肋板的外圆面的直径很大 ,这样设计出 V 形块体积较大从而增大夹具的体积。但是安装时应保持 两定位板垂直放置（安装方式见总装图）。 定位板的长度根据肋板的高度 确定，取略大于肋板的一半高度的尺寸作为定位板的长度（取 60 图 定位板 b. 支承钉设计及尺寸的确定 3 个支承钉，主要的定位元件，对它的要求也就比较的高，要想达到较高的要求，应当做到： 几个支承钉装配后，要求等高，可以用装配后一次磨削法，以保证它们的限毕业设计（论文） 16 位基面在同一平面内，也就是保证了它们的平面度比较的高。由于肋板的底面属粗基准面，所以选用 C 型支承钉。 参照文献 2表 2出支承钉的型号 :支承钉 2226c. 挡铁的设计及尺寸的确定 挡铁的尺寸根据 14 孔的直径和长度确定，具体设计及尺寸如图所示： 图 挡铁 紧元件的设计计算 a. 压板压头夹紧机构的确定 根据夹紧原理和零件的形状来确定夹紧机构。本课题中由于第一定位基准为圆形肋板的轴线，根据夹紧原理 夹紧力应朝着主要的定位基准面，所以压板压头夹紧机构应如总装图中的放置位置。零件的形状呈内凹状又零件为薄臂件故设计压头为球形压头。 b. 零件的 另一端采用挡铁定位，再者加工零件时会产生扭距和切向力，这样必然导致零件的翻转和窜动。用 V 形块夹紧机构可以有效地控制这些不利于加工的运动。 c. 手动夹紧机构的确定 由于切削时产生轴向力，将使零件绕 y 轴翻转。而手动夹紧机构的存在有效地消除这样的转动。 毕业设计（论文） 17 差分析计算 一批工件依次在夹具中进行定位时，由于工序基准的变动对加工表面尺寸所造成的极限值之差称为定位误差。产生定位误差的原因是工序基准与定位基准不相重合或工序基准自身在位置上发生偏移或位移所引起的。 响加工精度的因素 用夹 具装夹工件进行机械加工时，其工艺系统中影响工件加工精度的因素很多，与夹具有关的因素有：定位误差 D、对刀误差 T、夹具位置误差 A，夹具误差机械加工工艺系统中，影响加工精度的其它因素综合称为加工误差 G。上述各项误差均导致刀具相对工件的位置不精确而形成总的加工误差 差的计算 a. 定位误差 D (1) 基准不重合误差 B 基准不重合误差是由于定位基准和工序基准不重合而产生的那部分定位误差。在本设计中，由于定位误差和 工序基准是重合的，所以基准不重合误差为 0。 (2) 基准位移误差 Y 基准位移误差是工件实际位置对确定位置的理想要素的误差。 b. 主要定位元件的定位误差分析计算 (1) 两定位板（相当于短 V 形块）的定位误差分析计算 : 因为：相当于一短 V 形块的两定位板起定心定位作用，并且定位 准和工序基准的基准重合。 所以： B=0 根据参考文献 1当 a = 090 时， 即： = 0 . 7 0 7 0 . 0 6 0 . 0 4 2 4 故： 0 0 . 0 1 4 0 . 0 4 2 4Y (2) 由于零件的加工精度要求较低，故其它定位元件的定位误差计算省略。 c. 对刀误差 T 因为刀具相对于对刀或导向装置不精确造成的加工误差，称为对刀误差。 本工序中车孔时导向误差计算公式为： 毕业设计（论文） 18 l )(22 1123（ 即得导向误差 0 . 0 1 2 0 . 0 2T d. 夹具位置误差 A 因为夹具在机床上的安装不精确而造成的加工误差，称为夹具的安装误差。 一般取： 水 平= 直=0课题中夹具为垂直安装 ,所以取 垂 直=0mm e. 夹具误差 E 因夹具上定位元件，对刀或导向元件及安装基面三者之间（包括导向 元件与导向元件之间）的位置不精确而造成的加工误差，称为夹具误差，夹具误差大小取决于夹具零件的加工精度的夹具装配时的调整和修配精度。 一般取 E=f. 加工方法误差 G 因机床精度，刀具精度，刀具与机床的位置精度，工艺系统受力变形和受热变形等因素造成的加工误差，统称为加工方法误差，因该项误差影响因素很多，又不便于计算，所以常根据经验 所以常根据经验 为它留出工件公差的 1/3。计算时可以设为 G=3k（ k 工件位置公差取 G= 6 证加工精度 工件在夹具中加工时，总加工误差为上述各项误差之和。由于上述误差均为独立随机误差，应用概率法加，因此，保证工件加工精度条件是工件总加毕业设计（论文） 19 工误差应不大于工件的加工尺寸公差。 的 计算按公式（ 5算： 2 2 2 2 2D T A E G （ = 2 2 2 2 20 . 0 4 2 4 0 . 0 2 0 0 . 0 4 0 . 0 6 7 =然： 以 :本夹具完全可以保证加工精度。 为保证夹具有一定的使用寿命，防止夹具因磨损而过早报废，在分析计算工件加工精度时需留出一定精度储备量此将上式改为： k k （ 当时夹具能满足加工要求，根据以上 cJ=k = 所以夹具完全可以满足加工要求。 具结构的确定 具体的确定 夹具体是用来确定各元件之间总体布局的根基，有了夹具体车模板才能够固定各部件，各元件才能够有发挥的作用。夹具体的尺寸是根据零件的尺寸，零件的定位夹紧方式以及定位夹紧元件和驱动装置等的安装方式来确定的。 对夹具体的具体要求 a. 有适当的精度和尺寸稳定性 夹具体上的重要表面，如安装定位元件，夹具体的安装表面，应有适当的尺寸和形状精度，它们之间还要有适当的位置精度。一般要 求夹具体的加工公差为一般工件相应公差的 1/5 1/3。 为使夹具体尺寸稳定，铸造夹具体要进行实效处理，焊接和锻造夹具体要进行退火处理。 b. 有足够的强度和刚度 加工过程中，夹具体要承受较大的切削力和夹紧力。为保证夹具体不产生不毕业设计（论文） 20 允许的变形与振动，夹具体应当有足够的强度和刚度。 c. 排屑方便 切屑多时，夹具体上应考虑排屑结构，可在夹具体上开排屑槽。 夹具体的具体尺寸如下图： 图 夹具体正视图 图 夹具体俯视图 毕业设计（论文） 21 图 夹具体左视图 紧力的确定 紧力的计算公式 根据工件所受切削力、重力、惯性力、等作用情况，按静力平衡原理先计算出理论夹紧力，最后为保证夹紧可靠再乘以安全系数便可得到所需夹紧力的数值，即： 算出理论夹紧力，然后要保证夹紧可靠需要乘以安全系数，所以有以下公式： ( 式中 夹紧力 (N); W 理论夹紧力 (N); K 安全系数。 安全系数可按下列公式计算： 6543210