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机床夹具设计毕业论文作者姓名单位通讯地址邮政编码联系电话机床夹具设计毕业论文摘要制造业中广泛应用的夹具是产品制造各工艺阶段中十分重要的工艺装备之一生产中所使用夹具的质量工作效率及夹具使用的可靠性都对产品的加工质量及生产效率有着决定性的影响首先对夹具的概念进行了解再进行机床夹具的设计从定位到误差分析再到确保加工精度然后计算出加紧力确定加紧点位数等细节计算关键词定位加工精度定位点夹紧力机床夹具概述工件装夹与夹具一工件装夹的概念在机床上对工件进行加工时为了保证加工寿面相对其它表面的尺寸和位置精度首先需要使工件在机床上占有准确的位置井在加工过程中能承受各种力的作用而始终保持这一准确位置不变前者称为工件酌定位后者称为工件的夹紧这一整个过程统称为工件的装夹在机床上装夹工件所使用的工艺装备称为机床夹具以下简称夹具工件的装夹可根据工件加工的不同技术要求采取先定位后夹紧或在夹紧过程中同时实现定位两种方式其目的都是为了保证工件在加工时相对刀具及切削成形运动通常由机床所提供具有准确的位置例如在牛头刨床上加工一槽宽尺寸为的通槽若此通槽只对面有尺寸和平行度要求时图可采用先定位后夹紧装夹的方式若此通槽对左右侧两面有对称度要求时图则要求采用在夹紧过程中实现定位的对中装夹方式二工件装夹的方法在机床上对工件进行加工时根据工件的加工精度要求和加工批量的不同可采用如下两种装夹方法一找正装夹法即通过对工件上有关表面或划线的找正最后确定工件加工时应具有准确位置的装夹方法二夹具装夹法即通过安装在机床上的夹具对工件的定位和夹紧最后确定工件加工时应具有准确位置的装夹方法由于夹具装夹法的装夹效率高操作简便和易于保证加工精度故多在成批或大量生产中采用三用夹具装夹时保证工件加工精度的条件采用夹具装夹法对工件进行加工时为了保证工件加工表面相对其它有关表面的尺寸和位置精度必须满足下述三个条件一工件在夹具中占据一定的位置二夹具在机床上保持一定的位置三夹具相对刀具保持一定的位置四夹具的组成虽然加工工件的形状技术要求不同所使用的机床不同在加工时所使用的夹具大多由以下五个部分组成一定位元件及定位装置在夹具中确定工件位置的一些元件称为定位元件如支承板支承钉及定位轴键等它们的作用是使一批工件在夹具中占有同一位置只要将工件的定位基面与夹具上的定位元件相接触或相配合就可以使工件定位有些夹具还采用由一些零件组成的定位装置对工件进行定位二夹紧装置在夹具中由动力装置如气缸油缸等中间传力机构如杠杆螺纹传动副斜楔凸轮等和夹紧元件如卡爪压扳压块等组成的装置称为夹紧装置它们的作用是用以保持工件在夹具中已确定的位置并承受加工过程中各种力的作用而不发生任何变化三对刀及导引元件在夹具中用来确定加工时所使用刀具位置的元件称为对刀及导引元件如钻套及对刀块等它们的作用具用来确定夹具相对刀具如铣刀刨刀等的位置或引导刀具如孔加工用的钻头扩孔钻铰刀及捏刀等的方向夹具的分类机床夹具的种类很多可按夹具的应用范围分类也可按所使用的动力源进行分类一按夹具的应用范围分类一通用夹具通用夹具是指在一般通用机床上所附有的一些使用性能较广泛的夹具如车磨床上的三爪和四爪卡盘顶针和鸡心夹头铣刨床上的平口钳分度头和回转工作台等它仍在使用上有很大的通用性往往无需调整或稍加调整包括配换个别零件就可用于装夹不同的工件这类夹具一般已标准化并由专业工厂生产作为机床附件供用户使用通用夹具主要用于单件和中少批生产装夹形状比较简单和加工精度要求不太高的工件在大批大量生产中对形状复杂或加工精度要求较高的工件往往由于操作麻烦和装夹效率低而很少采用这类夹具二专用夹具专用夹具是指专门为某一种工件的某一工序设计的夹具此类夹具一般不考虑通用性以便使夹具设计格结构简单紧凑操作迅速和维修方便专用夹具通常由使用厂根据工件的加工要求自行设计与制造生产准备周期较长当生产的产品或零件工艺过程变更时往往无法继续使用故此类夹具只适于在产品固定和工艺过程稳定的大批量生产中使用三成组夹具在生产中有时由于加工批量较小为每种零件都分别设计专用夹具很不经济而使用通用夹具又往往不能满足加工精度和生产率的要求故采用成组加工工艺并根据组内的典型代表零件设计成组夹具这类夹具在使用时只需对夹具上的部分定位夹紧元件等进行调整或更换就可用于组内不同工件的加工四组合夹具组合夹具是在夹具零部件标准化的基础上发展起来的一种适应多品种小批量生产的新型夹具它是由一套结构和尺寸已经规格化系列他的通用元件合件和部件构成它们包括基础件支承件定位件导向件压紧件紧固件辅助件合件和部件等这些通用元件合件和部件是由专业工厂生产供应的使用单位可根据被加工工件的加工要求很快地组装出所需要的夹具夹具使用完毕后可以将各组成元件合件等拆开清洗后入库以备下次组合使用由于这类夹具具有缩短生产准备用期减少专用央具的品种数量和存放面积等优点且组装后又可达到较高的精度故在加工批量较大的生产条件下也是适用的二按夹具上的动力源分类一手动夹具此类夹具是以操作工人手臀之力作为动力源通过夹紧机构夹紧工件为了尽量减轻工人的操作强度和保证夹紧工件的可靠性此类夹具的夹紧机构必须具有增力和自锁作用手动夹具一般采用结构简单的螺旋或偏心压板机构制造方便但使用时的工作效率较低二气动夹具此类夹具是用压缩空气作为动力源通过管道气阀气缸等元件产生夹紧工件的夹紧力当要较大的夹紧力时常在气缸和夹紧元件之间增设斜楔式铰链式或杠杆式等扩力机因气动夹具的灾紧动作迅速夹紧力稳定操作方便故在机械加工中得到广泛的应用夹紧装置的作用由于机床夹具在机械加工中起着重要的作用所以它的应用十分广泛其归纳起来有以下几方面作用易于保证加工精度并使加工精度稳定夹具在机械加工中的基本作用就是保证工件的相对位置精度由于夹具在机床上的安装位置和工件在夹具中的安装位置均已确定所以工件在加工中的正确位置易于得到保证且不受各种主观因素的影响加工精度稳定缩短辅助时间提高劳动生产率使用夹具包括两个过程一是夹具在机床上的安装与调整二是工件在夹具中的安装前者可以依靠夹具上的专门装置如定位键对刀块等快速实现或通过找正试切等方法实现工件在夹具中的安装由于有了专门定位用的元件如形块定位环等因此也能够迅速实现此外专用夹具中还可以不同程度地采用高效率的多件多位快速夹紧装置这些都可以大幅度地缩短辅助时间从而提高劳动生产率扩大机床工艺范围和改变机床用途在单件小批量生产的条件下工件的种类规格多而机床的数量品种却有限为解决这种矛盾可设计制造专用夹具使机床一机多用例如在车床的溜板上或在摇臂钻床工作台上装上镗摸就可以进行箱体的镗孔加工在普通铣床上安装专用夹具又可以铣削成形表面降低对工人的技术要求和减轻工人的劳动强度使用专用夹具安装工件定位方便迅速所以降低了对工人的技术采要用增力机动等装置可减轻工人的劳动强度机床夹具设计的一般步骤一研究原始资料分析设计任务工艺人员在编制零件的工艺规程时提出了相应的夹具设计任务书其中对定位基准夹紧方案及有关要求作了说明夹具设计入员根据任务书进行夹具的结构设计为了使所设计的具具能够满足上述基本要求设计前要认真收集和研究下列资料一生产纲领二零件图及工序图三零件工艺规程四夹具结构及标准二确定夹具的结构方案确定夹具的主要结构方案主要包括一根据工件的定位原理确定工件的定位方式选择定位元件二确定刀具的对准及引导方式选择刀具的对准及导引元件三确定工件的夹紧方式选择适宜的夹紧机构四确定其他元件或装置的结构型式如定向元件分度装置等五协调各装置元件的布局确定夹具具体结构尺寸和总体结构在确定夹具结构方案的过程中定位夹紧对定等各个部分的结构以及总体布局都会有几种不同方案可供选择应画出草图经过分析比较从中选取较为合理的方案三绘制夹具总图绘制夹具总图时应遵循国家制图标准绘图比例应尽量取以便使图形有良好的直观性如工件尺寸大夹具总图可按或的比例绘制零件尺寸过小总图可按成的比例绘制总图中视图的布置也应符合国家制图标准在清楚表达夹具内部结构及各装置元件位置关系的情况下视图的数目应尽量少绘制总图时视图应取操作者实际工作时的位置以便于夹具装配及使用时参考工件看作为透明体所画的工件轮廓线与夹具的任何线条彼此独立不相干涉其外廓以黑色双点划线表示绘制总图的顺序是先用双点划线绘出工件的轮廓外形和主要表面并用网纹线表示出加工余量围绕工件的几个视图依次绘出定位元件对定元件夹紧机构以及其他元件装置最后绘制出夹具体及连接件把夹具的各组成元件装置连成一体夹具总图上应画出零件明细表和标题栏写明央具名称及零件明细表上所规定的内容四确定并标注有关尺寸配合和技术条件一应标注的尺寸在夹具总图上应标注的尺寸及配合有下列五类工件与定位元件的联系尺寸夹具和刀具的连接尺寸夹具与机床的联系尺寸夹具内部的配合尺寸夹具的外廓尺寸二应标注的技术条件在夹具装配图上应标注的技术条件位置精度要求有如下几个方面定位元件之间或定位元件与夹具体底面间的位置要求其作用是保证加工面与定位基面间的位置精度定位元件与连接元件或找正基面间的位置要求对刀元件与连接元件或找正基面间的位置要求定位元件与导引元件间的位置要求夹具总体方案设计夹具是机床的重要组成部分是根据机床的工艺和结构方案的具体要求而专门设计的它是用于实现被加工零件的准确定位夹压刀具的导向以及装卸工件时的限位等作用定位原理及其实现根据被加工零件的结构特征选择定位基准实现六点定位原理即以工件的右侧面为定位基准面约束了向的转动向的移动向的转动个自由度短定位销约束了向的移动向的移动个自由度长定位销约束了向的转动个自由度这样工件的个自由度被完全被消除也就得到了完全的定位如图所示图定位原理图误差分析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影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对刀误差夹具在机床上的安装误差和夹具误差在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方法误差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定位误差第一类误差第一类误差是指工件在夹具上定位时所产生的那部分定位误差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第二类误差第二类误差是定位元件对夹具三基准面的尺寸误差及位置度所产生的那一部分定位误差当支承面即工件底面对夹具的安装基准底面有平行度误差及支承面对夹具的对刀基准钻套轴线有位置误差被加工孔的定位误差为移动误差转动误差故定位误差为按标注的测量尺寸将上述数值代入定位误差计算公式则得对刀误差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麻花钻是采用模板进行导向钻孔时导向误差计算公式为即得导向误差夹具在机床上的安装误差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垂夹具误差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加工方法误差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为它留出工件公差的计算时可设工件位置公差取保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即工件总加工误差应不大于工件的加工尺寸公差由以上得知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因此将上式改为当时夹具能满足加工要求根据以上所以夹具完全可以满足加工要求夹紧方式夹紧装置中产生源动力的部分叫做力源装置常用的力源装置有气动液压电动等夹紧装置中直接与工件的被夹压面接触并完成压夹作用的元件称为夹紧元件本设计采用了液压夹紧解决了手动夹紧是夹紧力不一致误差大精度低工人劳动强度大等缺点由于油液的不可压缩性能传递较大的压力一般工作压力可达比气压大多倍因此在产生同样作用力的情况下油缸直径可以小许多倍使夹具结构更为紧凑夹紧力的数值计算选择夹紧力的作用点和方向应注意夹紧力应朝向主要限位面夹紧力的作用点应落在定位元件支承范围内夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的方向和部位夹紧力作用点应靠近工件的加工表面夹紧力大小主要取决于切削力和重力的大小和方向夹紧力作用点和方向的选择通常应与工件定位基准的选择同时考虑因此这两个参数在制定机床工艺方案时已确定这里仅作重点叙述的是确定夹紧力的大小的问题确定夹紧力时应考虑的计算系数摩擦系数在许多情况下并不是由夹具的定位支承机构或夹紧机构本身直接承受工件所受切削力而是由工件在紧急状态下工件与定位支承机构及夹紧机构之间所产生的摩擦力来防止工件产生平移或转动因此在确定夹紧力时需要考虑各种接触表面之间的摩擦系数摩擦系数主要取决于工件和支承件压板之间的接触形式工件和支承件之间的摩擦系数工件和压板之间的摩擦系数查表得安全系数在加工过程中由于工艺的不同工件材质和加工余量的不同以及刀具钝化等因素的影响欲准确地确定所需夹紧力是很困难的因此为了夹紧可靠必须将计算所得的切削力乘以安全系数作为实际所需的夹紧力式中基本安全系数加工状态系数刀具钝化系数切削特点系数根据参考文献选取确定夹紧力夹紧力大小的计算是个很复杂的问题一般只能作粗略的估算为了简化计算起见在设计夹紧装置时可只找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬时状态按静力平衡原理求出夹紧力的大小最后为保证夹紧可靠再乘以安全系数作为实际所需要的夹紧力数值由静力平衡原理得出所需要的夹紧力为本机床设计的夹紧力为夹紧点的数目及位置夹紧点的数目在确定夹紧力作用点的数目时应遵从的原则是对刚性较差的工件夹紧力的数目应增多力求避免单点集中夹紧以图减小工件的夹紧变形但夹紧点愈多夹紧机构愈复杂夹紧的可靠性愈差所以采用多点夹紧时应力求夹紧点的数目为最小考虑到机体是箱体使夹紧力分散应采用多点夹紧所以本设计采用压块进行压紧两个压块可将压紧力分为两个由于本次设计所选择的液压缸是标准件型液压缸它所能提供的最大力为所以总夹紧力为故所选择的液压缸完全满足要求夹紧点的位置夹紧力的作用点的位置应能保证工件的定位稳定而不会引起工件在夹紧过程中产生位移或偏转夹紧力的作用点应处在夹具定位支承所在的位置上由于工件的结构和形状较为简单故工件的刚度在不同的部位和不同方向上是相同的由箱体的结构可分析出夹紧力着力点应对称布置在侧面的方向上如图所示图夹紧原理图结论此次毕业论文是我们从技校毕业生走向未来工作岗位的重要一步从最初的选题开题到计算绘图直到完成设计其间查找资料与同学交流反复修改图纸每一个过程都是对自己能力的一次检验和充实通过这次实践我了解了夹具的用途及工作原理熟悉了夹具的设计步骤锻炼了实践能力培养了自己独立设计的能力此次毕业设计是对我专业知识和专业基础知识一次实际检验和巩固同时也是走向工作岗位前的一次热身毕业设计收获很多比如学会了查找相关资料相关标准分析数据提高了自己的绘图能力懂得了许多经验公式的获得是前人不懈努力的结果同时仍有很多课题需要后辈去努力完善但是这次毕业设计也暴露出自己专业基础知识的很多不足之处比如缺乏综合应用专业知识的能力对材料的不了解等等这次实践是对自己技校四年所学的一次大检阅使我明白自己知识还很浅薄虽然马上要毕业了但是自己的求学之路还很长以后更应该在工作中学习努力使自己成为一个对社会有所贡献的人