夹具毕业设计立卧三面组机专用夹具设计

1、立卧三面组机专用夹具设计摘 要机械加工夹具是实现产品设计，保证产品质量，节约能源，降低消耗的重要手段，本课题研究立卧三面组合机床夹具设计。本论文是结合目前实际生产中，发现仅用通用夹具不能满足生产要求，用通用夹具装夹工件生产效率低劳动强大，加工质量不高，而且往往需要增加划线工序，而专门设计一种夹具：立卧三面组机专用夹具，主要包括夹具的定位方案，夹紧方案、导向方案，夹具体与定位键的设计及加工精度等方面的分析。夹具设计是工艺装备设计中的一个重要组成部分，在整个机械加工过程中，夹具除了夹紧、固定被加工零件外，还要求保证加工零件的形状、位置精度、尺寸以及加工生产率的提高。本课题在设计的过程当中，深入生产

2、实际，进行调查研究，吸取国内外先进技术，制定出合理的设计方案，再进行具体设计。本文设计的夹具，基本上可以满足工程需要，本文使用的设计方法，也可为同类夹具的设计提供参考。关键词：机械加工，组合机床，专用夹具Dedicated fixture design of vertical and horizontal three surface combination machineABSTRACTMachining fixture is to achieve product design, product quality, save energy, reduce consumption and an i

3、mportant means of study of this subject dedicated fixture design of vertical and horizontal three surface combination machine.The present paper is combing the actual production at present, which is that either using universal fixture cannot meet only production requirements or using universal fixtur

4、e clamping work-piece to product is poor efficiency and powerful labor and not high processing quality or often it need to increase crossed process, to specially design one fixture: dedicated fixture design of vertical and horizontal three surface combination machine, mainly including schemes of fix

5、ture positioning, clamping and cutter, the design of the concrete and the TAB folder and the analysis of machining precision et al.The fixture design is the design of process equipment is an important part in the entire machining process, fixtures Chule clamping Gudling processed parts , also sought

6、 assurances that the shape of machining parts precision of position, size and productivity improvement process . The issue in the design of the process, in-depth the actual production, conduct research, to learn foreign advanced technology, to develop reasonable design plan, carrying out design of e

7、valuations.This fixture was designed to basically meet the engineering needs of the design used in this method can also be designed for similar reference fixture.KEY WORDS: Machining fixture，combination machine，dedicated fixture目录前言1第1章 夹具设计要求31.1 钻镗孔夹具的方案设计要求31.2 夹具总体设计的要求3第2章 设计前的准备工作52.1工件的生产纲领和生

8、产批量52.2熟悉工件零件图62.3工件的加工方法6第3章 夹具总体方案设计83.1 确定夹具的类型83.2 夹具的基本组成与设计特点93.3 定位方案设计113.3.1 定位方案的确定113.3.2 定位误差的计算133.4 夹紧方式及夹紧装置的确定14夹具中夹紧方式的设计14夹紧设计的基本要求15夹紧力方向和位置的确定15夹紧装置的确定17夹紧力的计算183.5 导向装置的确定20导向装置的布置方式20镗套的选择213.5.3 导向装置的材料及技术条件243.6 夹具体的设计253.6.1 夹具体的作用及基本要求253.6.2 夹具体的设计263.7 夹具导轨的设计27第4章 夹具装配图的

9、设计294.1 夹具装配图设计要求294.2 夹具装配图比例及字体的选择304.3 夹具装配图的尺寸标注及技术要求314.3.1 装配图的尺寸标注314.3.2 装配图的技术要求324.4 夹具零件图的尺寸标注及技术要求334.4.1 夹具零件图的尺寸标注334.4.2 夹具零件图的技术要求34第5章 夹具设计主要零部件材料的选用35结论36谢 辞37参考文献38外文资料翻译39前言机床夹具是机械加工工艺系统的重要组成部分，是机械制造中的一项重要工艺装备。工件在机床山改进加工时，为保证加工精度和提高生产率，必须使工件在机床上相对刀具占有正确的位置，完成这一功能的辅助装置称为机床夹具。机床夹具在

10、机械加工中起着重要的作用，它直接影响机械加工的质量、生产率和生产成本以及工人的劳动强度等。因此机床夹具设计是机械加工工艺准备中的一项重要工作。传统的机床夹具设计工作量大，标准零件选用程序复杂。随着企业三维软件的逐渐普及，在三维设计时机床夹具零部件的建模需占用设计师大量时间，因此，开发机床夹具的标准零部件图库，可在一定程度上减少夹具设计，使用者的工作量，在机械设计中利用计算机技术，实现组合夹具的计算机辅助设计和计算，可是设计人员把更多的时间投入到创造性工作中去以达到缩短产品开发周期的目。事实上对夹具的研究有很重要的实际意义，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、

11、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。夹具在国内外也正在逐渐形成一个依附于机床业或独立的小行业。我国国内的夹具始于20世纪60年代，当时建立了面向机械行业的天津组合夹具厂，和面向航空工业的保定向阳机械厂，以后又建立了数个生产组合夹具元件的工厂。从国际上看俄国、德国和美国是组合夹具的主要生产国。当前国际上的夹具企业均为中小企业，专用夹具、可调整夹具主要接受本地区和国内订货，而通用性强的组合夹具已逐步成熟为国际贸易中的一个品种。研究协会的统计表明，目前中、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

12、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，每隔几年年就要更新一半以上的专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为1020%左右。特别是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统、（FMS）等新加工技术的应用，对机床夹具提出了更新的要求。本设计是角支架零件的孔加工的立卧三面组机专用夹具设计，它的主要加工面是三面共六孔的加工。从零件的结构外型分析，它的外型复杂，且不易加工，因此该零件材料为铸造件。该铸件为机床的箱体类零件，属批量生产，而所要加工的是该零件上的六个光孔，为了满足加工

13、精度的要求，满足零件的形位公差要求，在设计夹具的时候必须保证该夹具能够对工件进行严格的定位，确定定位方案，确保不出现过定位、欠定位等现象。综合所给零件的形状特点，可以初步确定所设计专用夹具的大体结构。然后再根据工件的具体外形尺寸，通过查阅夹具设计方面的相关书籍、手册等资料详细确定夹具各个部分的尺寸。夹具是制造系统的重要组成部分，不论是传统制造，还是现代制造系统，夹具都显现出了在机械加工中的重要地位。因此，好的夹具设计可以提高产品劳动生产率，保证和提高加工精度，降低生产成本等，还可以扩大机床的使用范围，从而使产品在保证精度的前提下提高效率、降低成本。当今激烈的市场竞争和企业信息化的要求，企业对夹

14、具的设计及制造同样也提出了更高的要求。夹具的好坏直接关系着工件的加工质量以及生产效率等，为了更好的服务制造业的发展，我们有必要对夹具进行设计和研究。 第1章 夹具设计要求1.1 钻镗孔夹具的方案设计要求方案设计是夹具设计的重要阶段，它在分析各种原始资料的基础上，要完成下列设计工作：研究壳体零件原始资料，明确设计要求；拟订钻孔夹具结构方案，绘制夹具结构草图；绘制夹具总图，标注有关尺寸及技术要求；绘制零件图。从另外一方面来说，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

15、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，该零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。在本次毕业设计的夹具要求是大批量生产的夹具设计。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

16、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。1.2 夹具总体设计的要求1、夹具应满足零件加工工序的精度要求。特别对于精加工工序，应适当提高夹具的精度，以保证工件的尺寸公差和形状位置公差等。2、夹具应达到加工生产率的要求。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。3、夹具的操作要方便、安全。按不同的加工方法，可设置必要的防护装置、挡屑板以及各种安全器具。4、能保证夹具一定的使用寿命和较低的夹具制造成本。夹具元件的材料选用将直接影响夹具的使用寿命。因此，定位元件以及主要元件宜采用力学性能较好的材料。夹具的低成本设计在世界各国都以相当重视。为此，夹具的复杂程

17、度应与工件的生产批量相适应。在大批量生产中。宜采用气压、液压等高效夹紧装置；而小批量生产，则宜采用较简单的夹具结构。5、要适当提高夹具元件的通用化和标准程度。选用标准化元件，特别应选用商品化的标准元件，以缩短夹具制造周期，从而降低夹具成本。6、必须具有良好的结构工艺性，以便夹具的制造、使用和维修。以上要求有时是互相矛盾的，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。第2章 设计前的准备工作2.1工件的生产纲领和生产批量生产纲领是指企业在计划期间应当生产的产品产量和进度计划。计划期常为一年，所以生产纲领常称为年产量。生产纲领是指企业在计划期内应当生产产品的品种、规格及产量和进度计

18、划。计划期通常为1年，所以生产纲领也通常称为年生产纲领。企业根据市场需求和自身的生产能力决定生产计划。在计划期内，应当生产的产品产量和进度计划成为生产纲领。零件的年生产纲领通过下式计算： （2-1）式中：零件的年生产纲领（件/年）；产品的年产量（台/年），=1；每台产品中，该零件的数量（件/台），=5000件；备品率，=2；废品率，=4；则件/年 ，由此可知该生产类型为中型机械的大批量生产。生产批量是指一次投入或产出的同一产品或零件的数量。零件生产批量的计算公式如下： （2-2）式中：每批中的零件数量；零件的年生产纲领规定的零件数量；零件应该储备的天数；一年中工作日天数；确定生产批量的大小是一

19、个相当复杂的问题，主要考虑一下几个方面的因素：1、市场需求及趋势分析。保证市场的供销量，还应该保证装配和销售有必要的库存。2、便于生产的组织与安排。保证多品种产品的均衡生产。3、产品的制造工作量。对于大型产品，其制造工作量较大，批量可能应该少些，而中小型产品的批量可大些。4、生产资金的投入。批量小些，次数多些，投入的资金少，有利于资金的周转。5、制造生产率和成本。批量大些，可采用一些先进的专用高效设备和工具，有利于提高生产率和降低成本。2.2熟悉工件零件图工件零件图见附图xzh04。2.3工件的加工方法1、工件的加工要求 本工序需要在组合机床上在角支架上钻镗三面共六个通孔，分别为左面，右面，上

20、面和六孔，三面各自孔距为，左右面两组孔同轴度为0.025，上面一组孔对下底面垂直度要求为0.04，左右两组孔对下底面尺寸要求。工件材料为HT200，需要设计钻镗六通孔的组合机床夹具。2、工序基准的选择 根据以上要求，选择工序基准为角支架下底面，采用一面两销定位，这样即满足了基准重合，又满足了基准统一原则。3、其它需要考虑的问题 加工过程中需要保证镗套及加工孔轴线垂直及平行于工作台面，六通孔应在一次装夹中加工完毕，因此选择立卧三面组合机床。组合机床一般采用多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的方式，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。由于通用部件已经标准化和系列化，可根据需要灵活配置，能缩短设

21、计和制造周期。因此，组合机床兼有低成本和高效率的优点，在大批、大量生产中得到广泛应用，并可用以组成自动生产线。第3章 夹具总体方案设计3.1 确定夹具的类型夹具是一种装夹工件的工艺装备，它广泛地应用于机械制造过程的切削加工、热处理、装配、焊接和检测等工艺过程中。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，它直接影响着工件加工的精度、劳动生产率和产品的制造成本等。机床夹具的种类繁多，可以从不同的角度对机床夹具进行分类。常用的分类方法有以下几种：按夹具的使用特点分类。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

22、具和拼装夹具五大类：1、通用夹具 已经标准化的可加工一定范围内不同工件的夹具，称为通用夹具，其结构、尺寸已规格化，而且具有一定通用性，如三爪自定心卡盘、机床用平口虎钳、四爪单动卡盘、台虎钳、万能分度头、顶尖、中心架和磁力工作台等。这类夹具适应性强，可用于装夹一定形状和尺寸范围内的各种工件。这些夹具已作为机床附件由专门工厂制造供应，只需选购即可。其缺点是夹具的精度不高，生产率也较低，且较难装夹形状复杂的工件，故一般适用于单件小批量生产中。2、专用夹具 专为某一工件的某道工序设计制造的夹具，称为专用夹具。在产品相对稳定、批量较大的生产中，采用各种专用夹具，可获得较高的生产率和加工精度。专用夹具的设

23、计周期较长、投资较大。专用夹具一般在批量生产中使用。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 某些元件可调整或更换，以适应多种工件加工的夹具，称为可调夹具。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 采用标准的组合元件、部件

24、，专为某一工件的某道工序组装的夹具，称为组合夹具。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，并具有减少专用夹具数量等优点，因此组合夹具在单件，中、小批量多品种生产和数控加工中，是一种较经济的夹具。5、拼装夹具 用专门的标准化、系列化的拼装零部件拼装而成的夹具，称为拼装夹具。它具有组合夹具的优点，但比组合夹具精度高、效能高、结构紧凑。它的基础板和夹紧部件中常带有小型液压缸。此类夹具更适合在数控机床上使用。按使用机床分类。夹具按使用机床不同，可分为车床夹具、铣床夹

25、具、钻床夹具、镗床夹具、齿轮机床夹具、数控机床夹具、自动机床夹具、自动线随行夹具以及其他机床夹具等。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、电磁夹具以及真空夹具等。本设计是角支架零件的孔加工的立卧三面组机专用夹具设计，它的主要加工面是三面共六孔的加工，即本次设计为六孔加工的大批大量生产的专用钻镗组机专用夹具的设计。3.2 夹具的基本组成与设计特点 一个完整的镗床夹具，应该由夹具体、定位装置、夹紧装置、带有引导元件的导向支架及套筒、镗杆等主要部分组成。导引方式及导向支架 镗杆的引导方式分为单、双支承引导。 单支承时，镗杆与机床主轴采用刚性连接，主轴

26、回转精度影响镗孔精度，故适于小孔和短孔的加工。 双支承时，镗杆和机床主轴采用浮动联接。所镗孔的位置精度取决于镗模两导向孔的位置精度，而与机床主轴精度无关。 镗模导向支架主要用来安装镗套和承受切削力。因要求其有足够的刚性及稳定性，故在结构上一般应有较大的安装基面和必要的加强筋；而且支架上不允许安装夹紧机构来承受夹紧反力，以免支架变形而破坏精度。镗套的结构形式和精度直接影响被加工孔的精度。常用的镗套有：固定式镗套：固定式镗套外形尺寸小，结构简单，导向精度高，但镗杆在镗套内一边回转，一边作轴向移动，镗套易磨损，故只适用于低速镗孔；回转式镗套：随镗杆一起转动，与镗杆之间只有相对移动而无相对转动的镗套。

27、这种镗套大大减少了磨损，也不会因摩擦发热而“卡死”。因此，它适合于高速镗孔；镗杆和浮动接头：镗杆是镗模中一个重要部分。镗杆直径d及长度主要是根据所镗孔的直径D及刀具截面尺寸B×B来确定。镗杆直径d应尽可能大，其双导引部分的L/d10为宜；而悬伸部分的L/d45，以使其有足够的刚度来保证加工精度。 用于固定镗套的镗杆引进结构有整体式和镶条式两种。 当双支承镗模镗孔时，镗杆与机床主轴通过浮动接头而浮动连接。镗床夹具的设计要点：1、镗套的选择与设计 根据夹具设计中的需要，进行镗套的选择与设计：镗套的类型有固定式镗套、回转式镗套。2、镗孔工具设计 一般在设计镗模的结构前，需先确定镗孔工具。3

28、、支架和底座的设计 镗模支架和底座均为镗末主要零件。支架供安装镗套和承受切削力用。镗模底座承受包括工件、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，因此支架和底座的刚性要好，变形要小。4、在设计支架和底座时要注意 支架和底座宜分离，以便于制造。支架在底座上必须用两定位销定位，用螺钉紧固；支架必须有很好的刚性。支架装配基面宽度沿孔轴线方向不小于高度的1/2；支架的厚度应根据高度的大小确定，一般取15mm25mm；支架应避免承受夹紧力；底座应有很好的刚性，底座厚度尺寸与长度尺寸之间比为1/51/7；为增强刚性，底座应采用十字形肋条，筋条间距一般为100mm

29、15;100mm；底座的壁厚一般取2025mm；底座上应有找正基面，以便于夹具的制造和转配，找正基面的平面度为0.05mm；底座上应设置供起吊用的吊环螺钉或起重螺栓。3.3 定位方案设计3.3.1 定位方案的确定根据加工要求在组合机床上在角支架上钻镗三面共六个通孔，分别为左面，右面，上面和六孔，三面各自孔距为，左右面两组孔同轴度为0.025，上面一组孔对下底面垂直度要求为0.04，左右两组孔对下底面尺寸要求。从加工要求考虑需限制X、Y、Z轴位置自由度和绕X、Y、Z轴转动的自由度。工序基准为工件下底面，现就加工要求以及其可行性拟定了以下两种定位方案：方案一：见下图图3-1图 3-1 方案一定位示

30、意图 本方案以下底面通过三个支撑钉限制了三个自由度，左侧两个支撑钉限制了两个自由度，下侧面限制一个自由度。方案二：见下图图3-2图 3-2 方案二定位示意图该方案利用支撑板通过下底面限制了工件三个自由度，利用圆柱销限制了两个自由度，另外一圆锥销与圆柱销配合限制了一个自由度。比较上述两种定位方案，方案一和方案二都比较简单，方案一的夹紧结构将比方案二复杂，方案一的夹紧需要解决支撑强度等问题。另方案二利用两销定位符合了基准统一的原则，在制造工艺加工过程中较方案一更具有可行性。3.3.2 定位误差的计算所谓定位误差，是指由于工件定位造成的加工面相对工序基准的位置误差。因为对一批工件来说，刀具经调整后位

31、置是不动的，即被加工表面的位置相对于定位基准是不变的，所以定位误差就是工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量。1、，其中为多种原因产生的误差总和，是工件被加工尺寸的公差，包括夹具在机床上的装夹误差，工件在夹具中的定位误差和夹紧误差，机床调整误差，工艺系统的弹性变形和热变形误差，机床和刀具的制造误差及磨损误差等。 2、，其中，除定位误差外，其他因素引起的误差总和，可按加工经济精度查表确定。 所以由1和2知道：或者：，即验算加工工件合格与否的公式。因为定位副直径有最小间隙配合，再加上定位副的制造误差，所以存在基准位移误差。其大小应等于因定位基准与限位基准不重合造成的加工尺寸的变动范围。一批工件的定位

32、基准变动的两个极端位置时圆孔直径最大，而定位销（或心轴）直径最小。当圆孔直径最大，而定位销直径最小，孔左右两边的母线与定位销接触时，可使定位基准沿工序尺寸方向的位移量最大。其偏移量为最大配合间隙。故基准位移误差为： （3-1）因为， ，所以，因为，将和带入上式（3-1）得： （3-2）式中， 工件孔的直径公差为0.025；定位销的直径公差为0.013；最小孔径与最大定位销直径相配合的最小间隙为0；则因定位基准的变动方向与加工尺寸的方向不一致，两者之间成夹角，此时因工序基准与定位基准重合，所以由此可知，满足加工要求。3.4 夹紧方式及夹紧装置的确定夹具中夹紧方式的设计本装置在设计中考虑到在精确定

33、位后，工件不能任意的旋转和移动。但是在实际加工过程中，还必须确保工件在受力的情况下，仍然保持原来的位置。因此，夹紧和夹紧装置的主要任务是保持工件的精确定位位置，在自身重力、切削力、惯性力和离心力等外力作用下，发生位移偏转，确保加工质量和生产安全。在生产实践中，尽管定位方式是合理的，但由于夹紧状态不良(即夹紧力的大小、方向、作用点和支承的位置选择不当) 可能出现如下问题：加工件飞出夹具，打坏刀具， 造成安全事故；加工出来的位置尺寸不准确；加工表面产生形位公差(如不平度、不垂直度)；加工表面粗糙度高等。因此， 当加工件正确定位后， 还需要获得良好的夹紧状态。使加工件获得良好的夹紧状态的措施, 叫做

34、正确的夹紧。工件的正确夹紧原则：1、 在夹紧过程中，如何克服重力的影响, 把加工件压回正确位置，是正确夹紧原则之一。所以在考虑定位方案及设置定位支承时，应尽可能使支承反力与重力不构成力偶，使加工件重心位于支承范围内。2、 在夹紧过程中， 如何使已获得正确定位的加工件不脱离正确位置， 是正确夹紧原则之二。所以，在制定夹紧方案时，应尽可能避免夹紧力与支承反力构成力偶。3、在夹紧过程中，如何使加工件不产生超出允许范围的变形，是正确夹紧原则之三。所以在制定夹紧方案时，对于刚性较差的加工件，应尽可能避免产生或应尽可能减小由夹紧力产生的弯曲力矩。4、在切削过程中，如何避免加工件发生不能允许的振动，是正确夹

35、紧原则之四。所以，在制定夹紧方案时，对于刚性较差的加工件，应尽可能避免产生或应尽可能减小由切削力产生并作用于加工件上的弯曲力矩。5、如何使平衡切削力所需要的夹紧力最小，是正确夹紧原则之五。所以， 在制定夹紧方案时，切削力最好由支承反力平衡，而尽可能避免用夹紧力及由夹紧力产生的摩擦力平衡。夹紧设计的基本要求工件加工过程中受到切削力、惯性力、离心力等各种力的作用，为了保证工件能可靠的固定在工作平台上，除对工件定位外，还必须将其夹紧。夹紧机构组装正确与否，不仅影响工件的加工精度，而且也影响加工效率、安全和劳动强度的改善。因此，对夹具中夹紧机构的基本要求：1、夹紧必须保证加工质量，夹紧后不能破坏工件在

36、夹具中的正确定位。2、夹紧力的大小要适当，既要防止因夹紧力不足工件在加工过程中产生移动、转动或发生振动，又要避免夹紧力过大以致工件产生变形，压坏工件表面或损坏组合夹具元件。3、夹紧机构要操作方便，节省操作工人的劳动力，提高劳动生产率。夹紧机构不能妨碍工件的装卸，并保证装卸方便，夹紧操作时不应碰到工件、刀具或机床上相关部分。4、夹紧结构的复杂程度和自动化程度应与工件的产量和批量相适应。夹紧力方向和位置的确定夹紧就是意味着力的作用，力有三要素：力的方向、力的大小和作用点(夹紧位置)。为了正确的确定夹紧力的方向、大小和作用点，就需要根据工件的定位方法、工件的几何形状以及工件的刚度等，具体的分析各种力

37、(切削力、重力、支承力、摩擦力和夹紧力)共同作用在工件上时，对受力平衡最为有利、对工件变形影响最小等来确定夹紧力的方向、大小和作用点(夹紧位置)。设计夹具夹紧机构，首先要确定夹紧力的位置、方向以及所施夹紧力的大小，然后再进一步确定安装夹紧装置的位置。1、夹紧力的方向。本次设计中对夹紧力作用方向的基本要求是一致的，设计中在选择夹紧力方向时，应考虑了以下问题，夹紧力的作用方向应不破坏工件定位的准确性和可靠性。为保证安装的正确可靠，保证工件定位的准确性和可靠性，夹紧力的方向应该朝向对工件精度影响最大的定位面(主定位面)，即工件的下底板上端面，以保证定位的可靠。如图 3-3所，当夹紧力F1作用于工件下

38、底板时，工件定位基准与定位面接触面积较大，使夹紧稳定，但如果在夹紧力F2作用下，工件可能离开主基准面，使加工精度降低，因此夹紧力的选择应该朝向影响定位精度最大的定位面，即为角支架下底板的上端面。 图 3-3 夹紧力的方向示意图2、夹紧力的位置。夹紧位置是指夹紧件与工件接触的位置。选择夹紧位置的问题是在夹紧力方向已确定的情况下，再确定夹紧位置和数目。确定夹紧位置应注意以下几点：夹紧力的作用点应不破坏工件的定位；夹紧位置要保证工件定位正确不变，即夹紧力的合力应该落在定位基准与定位支承表面接触面积(等效受力面)的范围内；夹紧位置应选择工件刚度和厚度最好的位置。夹紧方向正确，但夹紧位置刚度差，或者夹紧

39、方向正确，但夹紧位置厚度太薄，都会造成工件的夹紧变形量很大，这样的夹紧位置选择并不合适。本装置的夹紧选择的是图3-4中的夹紧方式，这种夹紧方式将力集中在工件和夹具体相接触的位置，这个位置强度高，不会由于夹紧力过大而造成工件的变形。图 3-4 夹紧力的位置示意图 夹紧装置的确定在加工过程中，为减少因切削力、惯性力等形成的力矩而产生的形变、振动或翻转，夹紧装置应尽可能地靠近被加工表面。工件材料为HT200,底板厚度为32mm，本设计中从工件的结构及刚度分析，则采用集中力紧力的形式进行夹紧，可以减少夹紧力作用点的数量，还可避开加工部分，保证不与定位元件干涉。图3-5夹紧装置示意图根据所设计工件的特点

40、和要求，基于以上原则和要求，为了减少工件装夹时间，提高生产率，简化结构，本次设计采用联动夹紧机构，如上图图3-5夹紧装置示意图。联动夹紧机构是操作一个手柄或用一个动力装置在几个夹紧位置上同时夹紧一个工件(单件多位夹紧)或夹紧几个工件(多件多位夹紧)的夹紧机构。此机构克服了重力的影响，考虑了支撑装置的位置，使之避免了与重力形成力偶，使工件中心位于支撑范围内，其次，夹紧力的集中工件的中心使工件脱离正确位置的可能降到了最低。再者，工件下底板中部正是其肋板所在，其刚性较好，尽可能的减小了夹紧力产生的弯曲力矩及切削过程中产生的振动。最后，基于支撑板的位置考虑，本设计尽可能的避免了夹紧力及由夹紧力产生的摩

41、擦力平衡。3.4.5夹紧力的计算1、切削力的计算 首先选择切削所用的刀具，根据要求，选择刀具为材料为W18Cr4V。刀具有关参数如下：， ，。由参考文献机床夹具设计手册，可得镗削加工的切削力计算公式： （3-3）由参考文献机床夹具设计手册得：；对于高速钢： （3-4）取，即。计算时取时；2、夹紧力的计算 计算夹紧力时，通常将工件与夹具看成一个刚性系统。根据工件所受的切削力、夹紧力（大型工件应考虑工件重力、惯性力等）的作用情况，找出在加工中对夹紧最不利的情况，按静力平衡原理计算出理论夹紧力，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力，即 （3-5）式（3-5）中，实际所需夹紧力（）； 理论所需夹紧力（）；

42、 安全系数；其中安全系数可按下式计算； （3-6）式（3-6）中：为各种因素的安全系数，见机床夹具设计手册表可得： 式中：为各种因素的安全系数，见机床夹具设计手册表可得： ，所以；取最大值为。 3、夹紧装置作用力的计算 夹紧作用力示意图如下图图3-6所示。根据机床夹具设计手册作用力的计算公式为： （3-7）图3-6 夹紧作用力的计算示意图式中 夹紧时的夹紧力（）；作用在手柄上的作用力（）； 力臂长（）；摩擦系数；偏心轮半径（）；转轴半径（）；偏心量（）；偏心轮几何中心与转动中心连线和几何中心与加紧点连线的夹角（）；机构的效率；根据机床夹具设计手册中表1-2-20及表1-2-21查得，其中，。图

43、中。带入式（3-7）得； （3-8）3.5 导向装置的确定导向装置的布置方式 导向装置用以引导刀具进入正确的加工位置，并在加工过程中防止或减少由于切削力等因素引起的偏移，提高刀具的刚性，从而保证零件上孔的精度，在钻床上加工的过程中，导向装置保证同轴各孔的同轴度、各孔孔距精度、各轴线间的平行度等，因此，导向装置如同定位元件一样，对于保证工件的加工精度有这十分重要的作用。导向元件包括刀杆的导向部分和导向套。在这套钻床夹具上用的导向套是镗套。 镗模导向装置的布置方式可分为以下几种； 1、单支承引导 在镗模中布置一个位于刀具前方或后方的导向装置引导镗杆。镗杆与机床主轴刚性连接，镗杆的一端直接插入机床的

44、莫氏锥孔中，并通过调整使镗套轴线与主轴轴线重合。 2、双支承引导 在镗模中布置两个导向装置引导镗杆，镗杆和机床主轴采用浮动联接，所镗孔的位置精度主要取决于镗模架上镗套位置的精度，而不受机床精度的影响，因此在调整中，必须使两镗套严格同轴。本设计中采用单支承引导，单支承引导分为单支承前引导和单支承后引导。前者适用于加工，的通孔，后者主要适用于加工直径的通孔或加工盲孔。根据加工要求在组合机床上在角支架上钻镗三面共六个通孔，分别为左面，右面，上面和六孔，故选择后支承引导。根据的大小，可以有两种应用情况： 1）、加工孔距精度高和孔长时，镗杆导向部分的直径可大于所加工孔的直径。这样，镗杆的刚性好，加工精度

45、高。 2）、加工时，镗杆导向部分的直径应小于所加工孔的直径。这样，镗杆导向部分进入孔内，可以缩短距离，减小镗杆的悬伸量，保证镗杆具有一定的刚度，以免影响镗杆变形或产生振动影响加工精度。由工件孔长，即，则镗杆导向部分应进入孔内。此时，的大小应根据更换刀具、装卸和测量工件及排屑是否方便来考虑。在卧式镗床上镗孔时，一般取。在立式镗床上镗孔时，。此处跟距在组合机床上加工需要取，镗套高度。镗套的选择镗套的结构和精度直接影响到加工孔的尺寸精度、几何形状和表面粗糙度。设计镗套时可按加工要求和情况选用标准镗套，特殊情况则可自行设计。镗套的分类及结构一般镗孔用的镗套，主要有固定式和回转式两类，都已标准化了。下面

46、介绍它们的结构及使用特性。 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面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。固定式镗套具有下列优点：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。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。图 3-7 是标准式固定镗套。图a为A型无润滑装置，依靠在镗杆上滴润滑；图b为B型则自带润滑油杯，只需定时在油杯中注油，就可保持润滑，因而使用方便，润滑性能好。图a A型 图b B型图3-7 镗套的类型 2、回转式镗套 回转式镗套在镗孔过

47、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转动，所以镗套必须另用轴承支承。按所用轴承型式的不同，回转式镗套可分为下列几种： 1）、滑动镗套 回转式镗套由滑动轴承来支承，称为滑动镗套。其结构见下图左，镗套2支承在滑动轴承套1上，其支承的结构和一船滑动轴承相似。支承上有油杯，经油孔而将润滑油送到回转部分的支承面间。镗套中开有键槽，镗杆上的键通过键槽带动镗套回转。它

48、有时也可让镗杆上的固定刀头通过。滑动镗套的特点是：它的径向尺寸较小，因而适用于孔心距较小而孔径却很大的孔系加工；减振性较好，有利于降低被镗孔的表面粗糙度；承载能力比滚动镗套大；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；工作速度不能过高。 图3-8 回转式镗套 2）、滚动镗套 随着高速镗孔工艺的发展，镗杆的转速愈来愈高。因此，滑动镗套已不能满足需要，于是便出现用滚动轴承作为支承的滚动镗套，其典型结构如上图右所示，镗套1是由两个向心推力球轴承2所支承。向心推力球轴承是安装在镗模支架4的轴承孔中。镗模支承孔的两端分别用轴承盖3封住。根据需要，镗套内孔上也可相应地开出键槽或引刀

49、槽。滚动镗套的特点：采用滚动轴承（标准件），使设计、制造、维修都简化方便；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；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。根据以上要求及工件加工条件现选择滚动式镗套，如图3-8所示；图a 左面孔 图b 右面孔图c 上面孔和孔图3-9 六孔回转式镗套设计 导向装置的材料及技术条件镗套的材料与主要技术条件 标准镗套的材料与主要技术条件参阅有关设计资料，具体内容如下： 1、镗套的材料 镗套的材料用渗碳钢（20 钢、20Cr 钢），渗碳深度

50、 0.81.2mm，淬火硬度5560 HRC。一般情况，镗套的硬度应比镗杆低。用磷青铜做固定式镗套，因为减摩性好不易与镗杆咬住，可用于高速镗孔，但成本较高；对大直径镗套，或单件小批生产时用的镗套，也可采用铸铁镗套，目前也有用粉末冶金制造的耐磨镗套。镗套的衬套也用20钢做成。渗碳深度0.81.2mm，淬火硬度5864 HRC 。 2、镗套的主要技术条件 镗套内径的公差带为H6；镗套外径的公差带：对粗镗用g6；对精镗用g5；镗套内孔与外圆的同轴度为。镗套内孔表面的粗糙度为，外圆表面粗糙度。镗套用衬套的内径公差带为：粗镗选H7，精镗选用H6；衬套的外径公差带为n6；衬套的内孔与外圆的同轴度为。3.6

51、 夹具体的设计3.6.1 夹具体的作用及基本要求夹具体是夹具的基础元件。夹具体的基面与机床连接，其他工作表面则装配各种元件与装置，以组成夹具的总体。在加工过程中，夹具体要承受工作重力、夹紧力、切削力、惯性力和振动力的作用，所以夹具体应具有足够的强度、刚度和抗振性，以保证工件的加工精度。对于大型精密夹具，由于刚度不足引起的变形和残余应力产生的变形，应予以足够的重视。夹具体的设计应符合以下基本要求：1、夹具体的结构形式一般由机床的有关参数和加工方式而定。主要分为两大类：车床夹具的旋转型夹具体，铣床、镗床、钻床夹具的固定式夹具体。选装型夹具体与车床主轴连接，固定型夹具体与机床工作台连接。2、有一定的

52、精度和良好的结构工艺性。夹具体有三个重要表面，即夹具体在机床上的安装面、装配定位原界的表面和装配对刀或导向元件的表面等。一般应以夹具体上的基面为夹具的主要设计基准及工艺基准，这样有利于制造、装配、使用和维修。3、足够的强度和刚度。铸造夹具体的壁厚一般取1530mm，必要时可用肋来提高夹具体的刚度。对于批量制造的大型夹具体，则应作危险断面强度校核和动刚度测试。4、在机床工作台上安装的夹具，应使其重心尽量低，夹具体的高度尺寸要小。当夹具体的长度大于工作台的支撑面的长度时，可适当的外伸。5、夹具体的结构应简单、紧凑，尺寸要稳定，残余应力要小。夹具体的刚度与结构经常有矛盾，往往刚度提高了，而夹具体的结

53、构复杂了。因此必须提高整体设计水平，在保证强度和刚度的前提下，减小夹具体的体积尺寸和重量。6、要有适当的容屑空间和良好的排屑性能。7、要有较好的外观。夹具体的外观造型要新颖，钢制夹具体需发蓝处理或退磁，铸件未加工部位必须清理，并涂油漆。3.6.2 夹具体的设计如附图xzh03所示的夹具体，它是本装置设计的夹具体的零件图。夹具体是夹具的基础件。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、并且还必须便于装卸工件，因此夹具体应该具有一定的形状尺寸。加工过程中所产生的切削，有一部分落在夹具体上。若夹具体上切削聚集过多，将严重影响工件可靠地定位和夹紧。为此，在夹具体的结构设计中，还应考虑便

54、于清除切屑的要求。此外，还要考夹具体结构的工艺性，使能合理、经济、方便地设计与制造出来。1、夹具体的毛坯结构。实际生产汇总所用夹具体的毛坯结构很多，但常见的有下列三种：1）铸造结构 夹具体采用铸造结构时，则具有下述优点：可以铸出复杂的结构形状；铸铁件的抗压强度大、耐振性好，因此特别使用于加工时振动大、切削负荷大的场合；铸铁件易于加工，价格低廉，可降低夹具成本。但是铸造的生产周期长，而且因铸造时内应力缘故，易引起变形，从而影响夹具体精度的持久性。因此铸造夹具体必须进行时效处理。2）焊接结构 与铸造相比，焊接结构的优点为：容易制造，生产周期短；采用钢板、型材组成，结构合理，可减轻夹具重量。3）由标

55、准毛坯件组合成夹具体毛坯，或由标准零部件组合成夹具体，为克服周件制造周期长、单件生产成本高、经济性差的缺点，便选用标准毛坯件或标准零部件组合成夹具体的结构。这样，不但大大缩短了夹具体的制造周期，而且可组织专业化生产，有利于降低生产成本。为此，就必须使夹具体的结构标准化、系列化。4）由于本夹具主要是加工大型工件，所以本夹具体使用的是使铸造结构，并且需要人工时效处理。为缩短设计和制造周期，减少设计和制造经费，所以夹具体设计 ，一般不做复杂的计算，通常都是参照类似的夹具结构。按经验类比法估计确定。实际上，在绘制夹具总图时，根据工件、定位元件、夹紧装置、对刀-引导元件、以及其它辅助机构和装置在总体上的

56、配置，夹具体的外形尺寸，便已大体确定。2、夹具体的结构尺寸 为具体确定夹具体结构尺寸，特取以下数据参考选取：1）采用铸造结构的夹具体，其壁厚一般取为830mm。过厚处应挖空。2）选用钢板和型材制作焊接结构的夹具体时，一般板厚取为610mm。若刚度不够。可增设加强筋。参考以上数据，本夹具在设计中采用了加强筋来保证夹具体的刚度，加强筋的厚度为10mm，夹具体的壁厚取为30mm左右。3）夹具体不加工的毛面与工件表面之间有一定的间隙，以保证工件与夹具体之间不致干涉。间隙的大小应按下述规定选取：夹具体是毛面，工件也是毛面时，取815mm；夹具体是毛面，工件是光面时，取410mm。本夹具中确定取为10mm.3、夹具体的排屑结构 为了便于排除切屑，不使积聚在定位元件工作表面上而影响工件正确定位，一般在夹具体结构设计时，可从以下两方面考虑排屑：1）增加容纳切屑的空间在本夹具体上增加容屑空间，使落在定位元件上的少量切屑，可将容屑空间排除。2）采用切屑自动排除结构本夹具体上专门设计排屑用的斜面或缺口，是切屑自动由斜面处滑下而排至夹具体外。即使不能使切屑全部自动排除，也便于操作者来清除切屑。对于加工时产生大量切屑的夹具体来说，应该尽可能考虑这种排屑结构。3.7 夹具导轨的设计1、导轨的材料选择导轨材料拟选用HT150。 HT150可以承受中等弯曲应力