毕业设计(论文)-加工支座组合夹具虚拟拼装的设计

天津理工大学本科毕业设计说明书加工支座组合夹具虚拟拼装设计摘要组合夹具是在夹具零部件完全标准化的基础上，根据积木化原理，针对不同的工件对象和加工要求，拼装组合而成的夹具。夹具用完后可进行拆卸，留待组装新的夹具。它主要用于单件、中小批多品种生产和数控加工中，是一种较经济的夹具。目前已基本普及，各城市及各大工厂均有自己的组合夹具站。本文通过五章内容介绍了加工支座组合夹具的设计，第一章先对机床夹具和组合夹具的概念、作用和发展趋势做出了明确的说明。从第二章到第五章分别对车Φ28H8孔零件的组合夹具设计、铣A、C两平面零件的组合夹具设计、刨B面及槽零件的组合夹具设计、钻2-M10底孔零件的组合夹具设计进行了详细的阐述，每章都通过零件图的分析、零件的组合夹具设计方案的拟定、零件的组合夹具的总体设计、夹具装配工程图上尺寸公差及技术要求的标注、零件在夹具中的定位方案分析（从零件图分析应限制哪些自由度、从夹具定位方案分析已限制了哪些自由度、定位方案论证）、零件在夹具中的夹紧、零件加工误差的分析、保证零件图各项精度要求的分析、组装过程及注意要点、本夹具的使用操作过程说明、本夹具的优缺点分析。关键词：支座组合夹具定位夹紧VirtualAssemblyofSupportProcessingModularFixtureABSTRACTModularfixtureisbasedonthestandardizationoffixtureparts,accordingtotheprincipleofmodular,andmachiningobjectandaccordingtodifferentrequirements,becomestheassemblingfixture.Afterusing,Fixturecanberemovedtoanewassemblyfixture.Itismainlyusedforsinglepiece,smallbatchandmorevarietiesofproductionandinthenumericalcontrolprocessing.Itisakindofmoreeconomicfixture.Ithasbasicpopularization,eachcityandeachbigfactoryallhavetheirowncombinationfixturestandard.Thefifthchaptersinthispaper,introducestheprocessingsupportmodularfixturedesign.Thefirstchapterintroducethemachinetoolfixtureandtheconcept,functionanddevelopmenttrendofthemodularfixtureveryclearly.Fromchapter2tochapter5respectivelyintroducethedesignofΦ28h8holepartsofmodularfixture,millingAandCtwoplanepartsofmodularfixture,planesurfaceandgroovepartBofmodularfixture,drillingand2-M10bottomintakeofmodularfixture.Eachchaptercompletestheanalysisofpartdrawing,partsofmodularfixturedesignschemeproposed,thecomponentsoftheoveralldesignofmodularfixture,fixtureassemblyengineeringdimensionaltoleranceandtechnicalrequirementsofmarkingonthedrawing,partsinthefixturelocatingschemeanalysis(fromtheanalysisofthepartdrawingshouldlimitfreedomwhich,fromtheanalysisoffixturelocatingschemewhichhaslimitedthedegreeoffreedom,positioningschemecomparison),partsinthefixtureclamping,processingerroranalysis,.Inordertoensurethattherequirementofaccuracyinthedetaildrawingsofvariousanalysis,assemblyprocessandkeypoints,theuseofthisfixtureoperationprocess,analysisoftheadvantagesanddisadvantagesofthisfixture.KeyWords:BearingModularfixturePositioningclamping目录引言 引言机械制造业欲适应这种变化须具备较高的柔性，国外已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方向。柔性化的着眼点主要在机床和工装两个方面，而夹具又是工装柔性化的重点。随着制造技术的发展，产品的设计周期缩短，更新换代增快。传统的大批量生产模式逐步被中小批量生产模式所取代。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%—20%，可以认为组合夹具就是柔性夹具的代名词。由于组合夹具应变能力强、设计和制造周期短、成本低、适应产品更新换代的要求，提高了企业的竞争力，所以日益受到厂家的青睐。本设计的研究方法是主要运用solidworks软件进行实体建模，将组合夹具进行装配并把需要加工零件与组合夹具进行装配，从而检验夹具效果。本课题研究手段是，机械产品是三维实体，只有从三维开始设计，所以CAD软件对设计的辅助作用才能很容易扩展和贯穿到产品开发的全过程。应用SolidWorks软件，可以清晰明了的了解自己所设计的产品，并且只要有一处修改，其他的全都自动修改，极大地提高了效率与设计水平。第一章夹具概念1.1机床夹具1.1.1机床夹具的概念机床夹具是在机床上用来固定加工对象，使之占有正确加工位置的工艺装备，简称为夹具。1.1.2机床夹具的作用1.缩短辅助时间，提高劳动生产率2.保证加工精度，稳定产品质量3.降低对工人技术等级的要求和减轻工人劳动强度4.扩大机床的工艺范围1.1.3机床夹具的发展趋势1.高精度2.高效率3.模块化、组合化4.自动化、智能化1.2组合夹具组合夹具由一套预先制造好的不同形状、不同规格、不同尺寸的标准元件及合件组装而成。组合夹具一般是为某一工件的某一工序组装的专用夹具，也可以组装成通用可调夹具或成组夹具。组合夹具适用于各类机床。组合夹具的优点是缩短生产周期；节省工时和材料，降低生产成本；还可减小夹具库房面积，有利于管理。组合夹具的元件精度高、耐磨，并且实现了完全互换。组合夹具的主要缺点是体积大、刚度较差、一次性投资大、成本高。1.3加工支座组合夹具作用：将上部结构承受的各种荷载传递给墩台，并能适应桥梁上部结构的变形，使上、下部结构的实际受力情况符合设计的计算图式。要求：1、具有足够的承载能力，以保证安全可靠地传递支座反力2、对桥梁变形的约束应尽可能小，以适应梁体自由伸缩及转动的需要3、便于安装，造价经济。4.具有相当的使用寿命，便于养护维修以及必要时更换。变形方向：固定支座，单向活动支座和多向活动支座。结构形式：弧形支座、摇轴支座、辊轴支座、板式橡胶支座、四氟板式橡胶支座、盆式橡胶支座和球形支座。材料：刚支座、聚四氟乙烯支座（滑动支座）、橡胶支座、混凝土支座和铅支座。第二章车Φ28H8孔零件的组合夹具设计2.1零件图的分析车Φ28H8孔零件的组合夹具工件图见图2.1所示。图2.1工件图本工序的加工表面为：Ф28孔被加工表面的加工精度要求如下：该孔中心与工件的下表面距离35mm,与右侧表面距离80mm，到B面的距离为88mm。2.2车Φ28H8孔零件的组合夹具设计方案的拟定由于被加工的是孔，所以应以B面作为主要定位表面在车床圆型基础板上进行定位。如图2.1的工件图所示，工件被加工表面Ф28孔，距离右侧面80mm和下表面35mm的加工位置要求，按照基准重合的原则，在夹具结构中也把工件的这两个表面作为定位面，在夹具定位元件中进行定位，有利于保证孔的位置精度。在定位方案中，工件被加工表面Ф28孔的中心，必须与夹具圆型基础板同心，从而才能与车床回转中心重合。该夹具的夹紧方案，应该在不影响Φ28H8孔加工的前提下，用压板压紧工件上表面的两侧，来实现工件的夹紧。由于车削加工的工件孔必须与回转中心保持同心，应设置辅助基准使定位稳定夹紧可靠。2.3车Φ28H8孔零件的组合夹具的总体设计车Φ28H8孔零件的组合夹具的总体设计装配图如图2.2所示。图2.2总体设计装配图该支座几何形状较复杂，精度要求不高，但批量较大。该夹具用于车Φ28H8孔。以B面为三点定位面，40mm宽的槽为两点定位面，保证被加工孔与Φ55mm凸台同轴。本夹具所用元件的明细表如图2.3所示:图2.3元件明细表2.4夹具装配工程图上尺寸公差及技术要求的标注夹具装配工程图的尺寸公差及技术要求的标注，如图2.4所示。外形轮廓尺寸：由于夹具的圆形基础板是最大的基础件，因此外形轮廓尺寸为Φ360mm，夹具的总高度为335mm。工件与定位元件间的联系尺寸：为保证工件在专用直角槽方支承和对称槽方支承201005上定位后，其中心与夹具上圆形基础板中心同心。由于工件在图示2.1中，垂直方向上的尺寸为35mm，在水平方向上的尺寸为80mm。因此，专用直角槽方支承到圆形基础板中心的尺寸为35mm。对称槽方支承201005到圆形基础板中心的尺寸为80mm。夹具与刀具的联系尺寸：这类尺寸是用来确定夹具上对刀——导引元件的位置的尺寸。本夹具没有设置对刀块，因此无需标注该类尺寸。夹具与机床连接部分的尺寸：本夹具以Φ360mm的圆形基础板为基础件，以该元件底面Φ180±0.05mm深5mm的止口(或Φ35±0.05mm的内孔)与车床主轴进行定位，尺寸公差取工件的相应公差的1/2～1/3，。以Φ42均布的4—M12孔紧固连接。因此该类尺寸标注见图2.4所示。其它装配尺寸：按照组合夹具装配标准执行。图2.4夹具装配工程图2.5零件在夹具中的定位方案分析2.5.1从零件图分析应限制哪些自由度图2.1工件图由工件图4.1所示，由工件的右侧视图可以看出应该限制工件X移动、Y移动、Z移动X转动、Z转动五个自由度，由左侧视图可以看出应该限制工件Y的转动。零件图所示的定位方案，表明了应限制工件的六个自由度，为完全定位。2.5.2从夹具定位方案分析已限制了哪些自由度夹具的定位分析图如图2.5所示。本夹具定位方案分析如下：工件以大平面在圆形基础板上定位，限制了工件Y移动和X转动以及Z转动三个自由度。两个以窄长平面在专用直角槽方支承上定位，限制了工件Z移动和工件Y转动两个自由度。而工件左边的小平面，在对称槽方支承上定位，限制了工件X移动的自由度。该夹具的定位方案分别限制了工件的六个自由度，也属于完全定位。图2.5夹具定位分析图2.5.3定位方案论证综上所述，该夹具的定位方案限制的自由度与零件图分析应限制的自由度完全一致，均为限制六个自由度的完全定位，符合零件图的定位要求，该夹具定位方案合理可行。2.6零件在夹具中的夹紧夹紧方案结构图如图2.6所示：用两套由平压板及方头螺栓等所组成的轴向夹紧装置，产生的两个轴向的夹紧力，把工件压紧在圆形基础板上。由压紧螺钉、连接板、紧固支承230007等组成的径向夹紧装置，所产生的径向夹紧力，把工件压紧在两个专用直角槽方支承上。从而实现稳定可靠地夹紧。图2.6夹紧方案结构图工件夹紧方案分析：本工件的加工为车Z方向的Φ28H8孔，由于是车削加工,切削力有两个方向,即轴向力Q和沿轴向的扭矩N。工件受力分析图如图2.7ａ）所示。工件受到车削产生的轴向力Q和沿轴向的扭矩N。由于扭矩N的作用，工件有发生旋转而脱离现有位置的趋势。此时，两套由压紧螺钉、连接板等组成的夹紧装置对工件两端施加F1的正压力，以及车削轴向力Q，共同所产生对工件产生的摩擦力，抵御了沿轴向的扭矩N，以及工件自身的重力，使得夹紧稳定可靠。压板受力分析图如图2.7b）所示。在螺栓压板结构中，以压板为受力体进行分析，该压板受到向下的螺栓夹紧力F2、向上的工件作用反力F1、向上的后支承力F1。在三个平行力的作用下，达到受力平衡状态，起到夹紧工件的作用。a)b)图2.7受力分析图2.7零件加工误差的分析表2.1工件在具有经济组装精度的组合夹具中加工后达到的位置精度车夹具精度名称误差值(mm)以面为定位基准车孔孔与基准面之间的距离:孔与基准面的平行度或垂直度:+0.030.01-0.02/100以孔为定位基准:加工孔与基准孔的中心距:加工孔与基准孔的平行度:加工孔与基准孔的垂直度:+0.020.04/1000.02/100由表2.1工件在具有经济组装精度的组合夹具中加工后达到的位置精度可知,本夹具为以面为定位基准车孔,孔与基准面可达到+0.03mm的精度,本工件孔与基准面之间的公差为+0.1,由此可见,能够保证工件的精度要求。2.8保证零件图各项精度要求的分析孔本身的尺寸Φ28H8孔的保证孔本身的尺寸由刀具调整和测量保证。2.9组装过程及注意要点图2.8组装及使用操作在实际组装中先从基础元件开始组装，组装顺序为:先摆上圆形基础板,然后进行定位方案的拼装设计，包括两个专用直角槽方支承、对称槽方支承等。调整并测量定位元件的位置，使其满足装配工程图所标注的尺寸及公差要求后，锁紧紧固螺栓确定其位置。继而进行夹紧装置的拼装设计，包括两个平压板、槽用方头螺栓、槽用长方头螺栓、连接板以及压紧螺钉等。注意：1.在各夹具元件的拼装过程中，对凡是有精度要求的元件之间，都必须安装定位键进行定位。尺寸较大的元件应该安装两个定位键，并且两定位键之间距离较远。2.所有夹具元件均必须用螺栓进行紧固。组装图见图2.8。2.10本夹具的使用操作过程说明工件的定位装夹过程见图2.8所示。首先将工件的大平面与圆型基础板紧贴接触，使其侧面及端面与专用直角槽方支承及对称槽方支承紧贴接触，从而实现定位。夹紧工件时，首先锁紧连接板上的压紧螺钉，使工件的窄长平面与专用直角槽方支承稳定接触后，再锁紧两侧平压板上的螺母，即实现了稳定的夹紧过程。此时可以进行车孔的加工。加工完毕后，按照夹紧时相反的顺序松开工件，即先松开两侧平压板上的螺母，再松开连接板上的压紧螺钉，可方便的拆、装工件。该夹紧操作起来简单方便，能够有效地提高生产率。2.11本夹具的优缺点分析首先本夹具的设计方案完全能够满足工件的加工精度要求。本夹具结构简单，组装和调整比较方便。工件定位准确，夹紧可靠，且拆卸方便。本夹具经过实际拼装后，可以很快的投入到生产,应能够有效地提高劳动生产率。该夹具的缺点为：需要三个夹紧动作才能够最终完成工件的夹紧，工人的辅助操作时间较长。今后应该考虑联动的夹紧方案，以更好地提高生产率和降低工人的劳动强度。第三章铣A、C两平面零件的组合夹具设计3.1零件图的分析铣A、C两平面零件的组合夹具工件图见图3.1所示。图3.1工件图本工序的加工表面为:铣A、C两平面被加工表面的加工精度要求如下：C面距离A面为50mm。A面的直径为Ф55。3.2铣A、C两平面零件的组合夹具设计方案的拟定由于被加工的是A、C两平面，所以应以大平面作为主要定位表面在铣床长方形基础板上进行定位。如图4.1的工件图所示，工件被加工表面A面和C面，C面到A面的距离为50mm的加工位置要求，按照基准重合的原则，在夹具结构中也把工件的这两个表面作为定位面，在夹具定位元件中进行定位，有利于保证孔的位置精度。在定位方案中，工件被加工表面A和C面，必须与夹具长方形基础板平行，从而才能与铣床工作台平行。该夹具的夹紧方案，应该在不影响A面、C加工的前提下，用压板压紧工件上表面的的两侧，来实现工件的夹紧。铣削时切削力较大，而且振动也很大，因此，夹具要有足够的刚度与强度，铣床夹具的结构形式在很大程度上取决于定位元件、夹紧装置其他元件的结构和布置。3.3铣A、C两平面零件的组合夹具的总体设计铣A、C两平面零件的组合夹具的总体设计装配图如图3.2所示。图3.2总体设计装配图该支座几何形状较复杂，精度要求不高，但批量较大。该家具用于铣A、C两平面。定位基准全是毛面，为保证A、C两面的距离，先铣A面。去掉C面上的压板，以A面为基准铣C面，C至A面尺寸为50mm。本夹具所用元件的明细表如图3.3所示：图3.3元件明细表3.4夹具装配工程图上尺寸公差及技术要求的标注夹具装配工程图的尺寸公差及技术要求的标注，如图3.4所示。外形轮廓尺寸：由于夹具的长方形基础板是最大的基础件，因此外形轮廓尺寸长为287mm，宽为257mm，夹具的总高度为346mm。工件与定位元件间的联系尺寸：为保证工件在专用槽用方头螺栓和双头螺栓上定位后，使A、C两平面便于铣削。夹具与刀具的联系尺寸：这类尺寸是用来确定夹具上对刀——导引元件的位置的尺寸。本夹具没有设置对刀块，因此无需标注该类尺寸。夹具与机床连接部分的尺寸：本夹具以240×180×60的长方形基础板为基础件，以该元件底面与铣床主轴进行定位，尺寸公差取工件的相应公差的1/2～1/3，。以Φ42均布的4—M12孔紧固连接。因此该类尺寸标注见图3.4所示。其它装配尺寸：按照组合夹具装配标准执行。图3.4夹具装配工程图3.5零件在夹具中的定位方案分析3.5.1从零件图分析应限制哪些自由度图3.1工件图由工件图3.1所示，工件主视图的V型槽的上表面属于窄长平面，应该限制工件Y移动和Z转动两个自由度，而右面属大平面，应该限制工件Z移动、X转动、Y转动三个自由度。零件图所示的定位方案，表明了应限制工件的五个自由度，为不完全定位。3.5.2从夹具定位方案分析已限制了哪些自由度夹具的定位分析图如图3.5所示。本夹具定位方案分析如下：工件以大平面在长方形基础板上定位，限制了工件Z移动和X转动以及Y转动三个自由度。两个以窄长平面在双头螺栓和槽用方头螺栓上定位，限制了工件Y移动和工件Z转动两个自由度。该夹具的定位方案分别限制了工件的五个自由度，也属于不完全定位。图3.5夹具定位分析图3.5.3定位方案论证综上所述，该夹具的定位方案限制的自由度与零件图分析应限制的自由度完全一致，均为限制五个自由度的不完全定位，符合零件图的定位要求，该夹具定位方案合理可行。3.6零件在夹具中的夹紧夹紧方案结构图如图3.6所示：用三套由伸长压板及方头螺栓等所组成的轴向夹紧装置，产生的三个轴向的夹紧力，把工件压紧在长方形形基础板上。由压紧螺钉、连接板、紧固支承等组成的径向夹紧装置，所产生的径向夹紧力，把工件压紧在双头螺栓和槽用方头螺栓上。从而实现稳定可靠地夹紧。图3.6夹紧方案结构图工件夹紧方案分析：本工件的加工为铣A、C两平面，由于是铣削加工,切削力有一个方向,即轴向力Q。工件受力分析图如图3.7ａ）所示。工件受到铣削产生的轴向力Q。此时，两套由压紧螺钉、连接板、紧固支承等组成的夹紧装置对工件两端施加F1的正压力，以及铣削轴向力Q，共同所产生对工件产生的摩擦力，抵御了沿轴向的扭矩，以及工件自身的重力，使得夹紧稳定可靠。压板受力分析图如图3.7b）所示。在螺栓压板结构中，以压板为受力体进行分析，该压板受到向下的螺栓夹紧力F2、向上的工件作用反力F1、向上的后支承力F1。在三个平行力的作用下，达到受力平衡状态，起到夹紧工件的作用。ａ）ｂ）图3.7受力分析图3.7零件加工误差的分析表3.1工件在具有经济组装精度的组合夹具中加工后达到的位置精度车夹具精度名称误差值(mm)斜面的角度面与基准面的平行度面与基准面的垂直度3ˊ0.05/1000.05/100由表3.1工件在具有经济组装精度的组合夹具中加工后达到的位置精度可知,本夹具为以面为定位基准铣面,由此可见,能够保证工件的精度要求。3.8保证零件图各项精度要求的分析3.8.1铣A、C两平面本身的尺寸的保证A、C面本身的尺寸由刀具调整和测量保证。3.8.2铣A、C两平面的位置尺寸C至A面尺寸为50mm的保证由图3.4可知：工程图的总长为287mm，总宽为257mm，总高为346mm。以及图3.1工件图C至A面尺寸为50mm。因此，完全能够保证工件A、C两平面上的尺寸的精度要求。3.9组装过程及注意要点图3.8组装及使用操作在实际组装中先从基础元件开始组装，组装顺序为:先摆上长方形形基础板,然后进行定位方案的拼装设计，包括专用直角槽方支承、小长方方支承等。调整并测量定位元件的位置，使其满足装配工程图所标注的尺寸及公差要求后，锁紧紧固螺栓确定其位置。继而进行夹紧装置的拼装设计，包括三个伸长板、槽用方头螺栓、槽用长方头螺栓、连接板以及压紧螺钉等。注意：1.在各夹具元件的拼装过程中，对凡是有精度要求的元件之间，都必须安装定位键进行定位。尺寸较大的元件应该安装两个定位键，并且两定位键之间距离较远。2.所有夹具元件均必须用螺栓进行紧固。组装图见图3.8。3.10本夹具的使用操作过程说明工件的定位装夹过程见图3.8所示。首先将工件的V型槽两平面分别于双头螺栓和槽用方头螺栓上端紧贴接触，使其侧面与麟齿支承帽紧贴接触，从而实现定位。夹紧工件时，首先锁紧连接板上的压紧螺钉，使工件的窄长平面与专用直角槽方支承稳定接触后，再锁紧两侧平压板上的螺母，即实现了稳定的夹紧过程。此时可以进行两平面的铣削。加工完毕后，按照夹紧时相反的顺序松开工件，即先松开两侧平压板上的螺母，再松开连接板上的压紧螺钉，可方便的拆、装工件。该夹紧操作起来简单方便，能够有效地提高生产率。3.11本夹具的优缺点分析首先本夹具的设计方案完全能够满足工件的加工精度要求。本夹具结构简单，组装和调整比较方便。工件定位准确，夹紧可靠，且拆卸方便。本夹具经过实际拼装后，可以很快的投入到生产,应能够有效地提高劳动生产率。该夹具的缺点为：需要三个夹紧动作才能够最终完成工件的夹紧，工人的辅助操作时间较长。今后应该考虑联动的夹紧方案，以更好地提高生产率和降低工人的劳动强度。 第四章刨B面及槽零件的组合夹具设计4.1零件图的分析刨B面及槽零件的组合夹具工件图见图4.1所示。图4.1工件图本工序的加工表面为：刨B面及槽。被加工表面的加工精度要求如下：1.槽高为7mm的公差为7；2.槽宽公差为50。4.2刨B面及槽零件的组合夹具设计方案的拟定由于被加工的是刨B面及槽，所以应以大平面作为主要定位表面在刨床长方形基础板上进行定位。如图4.1的工件图所示，工件被加工表面距离下表面88mm的加工位置要求，按照基准重合的原则，在夹具结构中也把工件的这两个表面作为定位面，在夹具定位元件中进行定位，有利于保证孔的位置精度。在定位方案中，工件被加工表面B面，必须与夹具长方形基础板平行，从而才能与刨床加工表面平行。该夹具的夹紧方案，应该在不影响刨B面及槽加工的前提下，用压板压紧工件上表面的的两侧，来实现工件的夹紧。4.3刨B面及槽零件的组合夹具的总体设计刨B面及槽零件的组合夹具的总体设计装配图如图4.2所示。图4.2总体设计装配图该夹具用于刨B面及槽。以A面为三点定位面，保证B至A面尺寸为88mm和槽各部分尺寸。本夹具所用元件的明细表如图4.3所示：图4.3元件明细表4.4夹具装配工程图上尺寸公差及技术要求的标注夹具装配工程图的尺寸公差及技术要求的标注，如图4.4所示。外形轮廓尺寸：夹具的总长度为300mm，总宽度为293mm夹具的总高度为321mm。夹具与刀具的联系尺寸：这类尺寸是用来确定夹具上对刀——导引元件的位置的尺寸。本夹具没有设置对刀块，因此无需标注该类尺寸。其它装配尺寸：按照组合夹具装配标准执行。图4.4夹具装配工程图4.5工件在夹具中的定位方案分析4.5.1从工件图分析应限制哪些自由度图4.1工件图由工件图4.1所示，由A面知应该限制工件Z移动、X移动、Y转动三个自由度，由D面知应该限制工件Y移动和Z转动两个自由度，而左面属于小平面，限制X的移动。零件图所示的定位方案，表明了应限制工件的六个自由度，为完全定位。4.5.2从夹具定位方案分析已限制了哪些自由度夹具的定位分析图如图4.5所示。本夹具定位方案分析如下：工件以大平面在长方形基础板上定位，限制了工件Z移动和X转动以及Y转动三个自由度。用小长方支承上定位，限制了工件Y移动和工件Z转动两个自由度。而工件右边的小平面，在小长方支承上定位，限制了工件X移动的自由度。该夹具的定位方案分别限制了工件的六个自由度，也属于完全定位。图4.5夹具定位分析图4.5.3定位方案论证综上所述，该夹具的定位方案限制的自由度与零件图分析应限制的自由度完全一致，均为限制六个自由度的完全定位，符合零件图的定位要求，该夹具定位方案合理可行。4.6工件在夹具中的夹紧夹紧方案结构图如图4.6所示：用两套由弯压板及方头螺栓等所组成的轴向夹紧装置，产生的两个轴向的夹紧力，把工件压紧在长方形基础板上。由压紧螺钉、紧固支承等组成的径向夹紧装置，所产生的径向夹紧力，把工件压紧在两个小长方支承上。从而实现稳定可靠地夹紧。图4.6夹紧方案结构图工件夹紧方案分析：本工件的加工为刨B面及槽，切削力有两个方向,即轴向力Q和沿轴向的扭矩N。工件受力分析图如图4.7所示。工件受到车削产生的轴向力Q和沿轴向的扭矩N。由于扭矩N的作用，工件有发生旋转而脱离现有位置的趋势。此时，两套由压紧螺钉、紧固支承等组成的夹紧装置对工件两端施加F1的正压力，以及车削轴向力Q，共同所产生对工件产生的摩擦力，抵御了沿轴向的扭矩N，以及工件自身的重力，使得夹紧稳定可靠。图4.7受力分析图4.7保证工序图的尺寸精度要求分析4.7.1刨B面及槽本身的尺寸7、50的保证刨B面及槽本身的尺寸由刀具调整和测量保证。4.7.2刨B面及槽的位置尺寸B面至A面尺寸为88mm的保证由图4.4可知：先对A面进行加工，然后把对称槽方支承201006放到长方形基础板上，保证了工件在对称槽方支承201006上定位后，使工件的B面平行于长方形基础板。因此，完全能够保证工件中心水平方向上的尺寸及公差为105+0.1的精度要求。4.8组装过程及注意要点图4.8组装及使用操作在实际组装中先从基础元件开始组装，组装顺序为:先摆上长方形基础板,然后进行定位方案的拼装设计，包括两个小长方方支承、对称槽方支承、紧固支承等。调整并测量定位元件的位置，使其满足装配工程图所标注的尺寸及公差要求后，锁紧紧固螺栓确定其位置。继而进行夹紧装置的拼装设计，包括两个弯压板、槽用方头螺栓以及压紧螺钉等。注意：1.在各夹具元件的拼装过程中，对凡是有精度要求的元件之间，都必须安装定位键进行定位。尺寸较大的元件应该安装两个定位键，并且两定位键之间距离较远。2.所有夹具元件均必须用螺栓进行紧固。组装图见图4.8。4.9本夹具的使用操作过程说明工件的定位装夹过程见图4.8所示。首先将工件的A面与对称槽方支承紧贴接触，从而实现定位。夹紧工件时，首先锁紧伸长压板上的压紧螺钉，使工件的窄长平面与专用直角槽方支承稳定接触后，再锁紧两侧弯压板上的螺母，即实现了稳定的夹紧过程。此时可以进行加工。加工完毕后，按照夹紧时相反的顺序松开工件，即先松开两侧平压板上的螺母，再松开连接板上的压紧螺钉，可方便的拆、装工件。该夹紧操作起来简单方便，能够有效地提高生产率。4.10本夹具的优缺点分析首先本夹具的设计方案完全能够满足工件的加工精度要求。本夹具结构简单，组装和调整比较方便。工件定位准确，夹紧可靠，且拆卸方便。本夹具经过实际拼装后，可以很快的投入到生产,应能够有效地提高劳动生产率。该夹具的缺点为：需要三个夹紧动作才能够最终完成工件的夹紧，工人的辅助操作时间较长。今后应该考虑联动的夹紧方案，以更好地提高生产率和降低工人的劳动强度。第五章钻2-M10底孔零件的组合夹具设计5.1零件图的分析钻2-M10底孔零件的组合夹具工件图见图5.1所示。图5.1工件图本工序的加工表面为：钻2-M10底孔。被加工表面的加工精度要求如下：1．钻2-M10底孔为自由公差；2.钻2-M10底孔距离A面为188mm。5.2钻2-M10底孔零件的组合夹具设计方案的拟定由于被加工的是钻2-M10底孔，所以应以大平面作为主要定位表面在钻床长方形基础板上进行定位。如图5.1的工件图所示，工件被加工表面2-M10底孔，距离中心线为32mm和A面188mm的加工位置要求，按照基准重合的原则，在夹具结构中也把工件的这两个表面作为定位面，在夹具定位元件中进行定位，有利于保证孔的位置精度。在定位方案中，工件被加工表面钻2-M10底孔的中心，必须与钻模板板同心，从而才能与钻床回转中心重合。该夹具的夹紧方案，应该在不影响钻2-M10底孔加工的前提下，用槽用方头螺栓顶住工件下表面，来实现工件的夹紧。5.3车阶梯孔零件的组合夹具的总体设计车阶梯孔零件的组合夹具的总体设计装配图如图5.2所示。图5.2总体设计装配图该夹具用于钻2-M10底孔。从A面为三点定位面、Φ28H8孔为两点定位面、40mm宽的槽为一点定位面。本夹具所用元件的明细表如图5.3所示：图5.3元件明细表5.4夹具装配工程图上尺寸公差及技术要求的标注夹具装配工程图的尺寸公差及技术要求的标注，如图5.4所示。外形轮廓尺寸：夹具的总长度为387mm夹具的总宽度为234mm夹具的总高度为280mm。夹具与刀具的联系尺寸：这类尺寸是用来确定夹具上对刀——导引元件的位置的尺寸。本夹具没有设置对刀块，因此无需标注该类尺寸。其它装配尺寸：按照组合夹具装配标准执行。图5.4夹具装配工程图5.5工件在夹具中的定位方案分析5.5.1从工件图分析应限制哪些自由度图5.1工件图由工件图5.1所示，A面应该限制工件Z移动、X转动、Y转动三个自由度，Φ28H8应该限制工件Y移动和Z转动两个自由度，而40mm宽的槽限制X的移动。工件图所示的定位方案，表明了应限制工件的六个自由度，为完全定位。5.5.2从夹具定位方案分析已限制了哪些自由度夹具的定位分析图如图5.5所示。本夹具定位方案分析如下：工件以A面在侧中孔定位支承上定位，限制了工件Z移动和X转动以及Y转动三个自由度。用双头螺栓在工件上定位，限制了工件Y移动和工件Z转动两个自由度。而工件槽的上表面，限制了工件X移动的自由度。该夹具的定位方案分别限制了工件的六个自由度，也属于完全定位。图5.5夹具定位分析图5.5.3定位方案论证综上所述，该夹具的定位方案限制的自由度与工件图分析应该限制的自由度完全一致，都为限制六个自由度的完全定位，符合工件图的定位要求，该夹具定位方案合理可行。5.6工件在夹具中的夹紧夹紧方案结构图如图5.6所示：用三套由钻模板及双头螺栓等所组成的轴向夹紧装置，产生的两个轴向的夹紧力，把工件压紧在侧中孔定位支承上。由压紧螺钉、紧固支承等组成的径向夹紧装置，所产生的径向夹紧力，把工件压紧在60宽单槽伸长板上。从而实现稳定可靠地夹紧。图5.6夹紧方案结构图工件夹紧方案分析：本工件的加工为钻2-M10底孔，切削力有两个方向,即轴向力Q和沿轴向的扭矩N。工件受力分析图如图5.7所示。工件受到钻削产生的轴向力Q和沿轴向的扭矩N。由于扭矩N的作用，工件有发生旋转而脱离现有位置的趋势。此时，由滚花螺母、钻模板、双头螺栓等组成的夹紧装置对工件40宽槽的表面施加F1的正压力，以及车削轴向力Q，共同所产生对工件产生的摩擦力，抵御了沿轴向的扭矩N，以及工件自身的重力，使得夹紧稳定可靠。图5.7受力分析图5.7工件加工误差的分析表5.1工件在具有经济组装精度的组合夹具中加工后达到的位置精度钻孔夹具精度名称误差值(mm)钻、铰两孔间的距离钻、铰两孔的垂直度钻、铰上、下两孔的同轴度0.050.05/100ø0.06/100钻、铰孔与底面的垂直度钻、铰圆周孔的孔距钻、铰圆周孔的圆周直径钻、铰斜孔的角度ø0.05/1000.030.052ˊ由表5.1工件在具有经济组装精度的组合夹具中加工后达到的位置精度可知,本夹具为以面为定位基准钻孔,孔与基准面可达到+0.03mm的精度,由此可见,能够保证工件的精度要求。5.8保证工序图的尺寸精度要求分析5.8.1钻2-M10底孔本身的尺寸的保证孔本身的尺寸由刀具调整和测量保证。5.8.2钻2-M10底孔的位置尺寸的保证由图5.4可知：钻模板到长方形基础板表面的尺寸标注，保证了工件在钻模板上定位后，其加工中心与钻模板上孔的中心同心。因此，完全能够保证工件中心垂直方向上的尺寸精度要求。5.9组装过程及注意要点图5.8组装及使用操作在组装过程中先从基础元件开始组装，组装顺序为:先摆上长方形基础板,然后进行定位方案的拼装设计，包括60宽单槽伸长板、对称槽方支承等。调整并测量定位元件的位置，使其满足装配工程图所标注的尺寸及公差要求后，锁紧紧固螺栓确定其位置。继而进行夹紧装置的拼装设计，包括钻模板、槽用方头螺栓、滚花螺母、双头螺栓以及压紧螺钉等。注意：1.在各夹具元件的拼装过程中，对凡是有精度要求的元件之间，都必须安装定位键进行定位。尺寸较大的元件应该安装两个定位键，并且两定位键之间距离较远。2.所有夹具元件均必须用螺栓进行紧固。组装图见图5.8。5.10本夹具的使用操作过程说明工件的定位装夹过程见图5.8所示。首先将工件的A面与左侧的侧中孔定位支承紧贴接触，使其下表面与60宽单槽伸长板上的槽用方头螺栓顶部紧贴接触，从而实现定位。夹紧工件时，首先锁紧钻模板上的压紧螺钉，使工件与小长方方支承稳定接触后，即实现了稳定的夹紧过程。此时可以进行钻孔的加工。加工完毕后，按照夹紧时相反的顺序松开工件，即先松开双头螺栓上的螺母，再松开钻模板上的压紧螺钉，可方便的拆、装工件。该夹紧操作起来简单方便，能够有效地提高生产率。5.11本夹具的优缺点分析首先本夹具的设计方案完全能够满足工件的加工精度要求。本夹具结构简单，组装和调整比较方便。工件定位准确，夹紧可靠，且拆卸方便。本夹具经过实际拼装后，可以很快的投入到生产,能够有效地提高劳动生产率。该夹具的缺点是，工人的辅助操作时间较长。今后应该考虑联动的夹紧方案，以更好地提高生产率和降低工人的劳动强度。结论本人的课题是加工支座组合夹具虚拟拼装设计，在这里面一共有四套夹具需要设计，分别是车Φ28H8孔零件的组合夹具设计、铣A、C两平面零件的组合夹具设计、刨B面及槽零件的组合夹具设计、钻2-M10底孔零件的组合夹具设计。通过对这四套夹具的研究设计与拼装完成了对工件加工的设计。通过这四套夹具在实际中的应用，可以大大节省人力物力，提高了生产效率和服务质量，为生产和生活带来了很大方便。组合夹具是一种比较复杂的机床夹具。由于本人的专业水平有限且时间紧迫，以及对国家标准的理解不够深入，理论与实际的结合考虑不够周全，在对设计方法上有一定的不切实际，设计方法中难免有一些难以实现的步骤，这些直接导致了设计出来的与实际操作出现偏差。此外，由于对材料的选取没有作出要求，所以对经济性的总结也不够全面，大部分还是从夹具的便于操作角度去设计的。敬请指教。参考文献[1]徐发任.机床夹具设计[M].重庆大学出版社，1993[2]白成轩.机床夹具设计新原理[M].机械工业出版社，1997[3]曹茹.SolidWorks2009三维设计及应用教程.机械工业出版社，2009[4]徐灏.机械设计手册.机械工业出版社，2004[5]冯辛安.机械制造装备设计.机械工业出版社，2002[6]何庆，李郁.机床夹具设计教程.电子工业出版社，2012[7]柴富俊.工程图学与专业绘图基础.国防工业出版社，2010[8]孙学强.机械加工技术.机械工业出版社，2005[9]YimingRong，SamuelHuang，ZhikunHou.ComputerAidedFixtureDesign.LonDon:ELSEVIERAcademicPress，2005[10]国家教委高等教育司，北京市教育委员会编.高等学校毕业设计（论文）指导手册.机械卷.北京：高等教育出版社，1998附录1车Φ28H8孔夹具工件图附录2刨B面及槽夹具工件图附录3钻2-M10底孔夹具工件图附录4铣A、C两平面夹具工件图致谢转眼间大学生活即将结束，作为大学最后一张答卷的毕业设计也终于完成了。在过去这几个月的时间里，在靖颖怡教授的辛勤指导和帮助下，我认真地完成了对加工支座组合夹具虚拟拼装设计的设计，在设计的过程中学习到了许多知识并总结出了一些经验。毕业设计是对大学所学知识的一次全面的总结和运用，它将原来十分零散的知识串连起来，形成一套完善的知识体系。从设计初期的软件学习、组合夹具的基本概念的学习，到设计中期的进行合理有效的设计、绘制装配图和零件图，再到设计末期的设计说明书的书写。然而在进行复杂的毕业设计过程中难免会遇到各种问题，使设计不能顺利的进行，每当这个时候，我就会去请教我的毕业指导教授：靖颖怡教授。靖颖怡教授知识渊博，教学严谨认真，严格要求学生。她耐心的解答每一个使我不懂的问题，让我非常敬佩，并且要求我们每周四都去办公室见面，检查上次布置任务所做的情况和布置这次要做的，目的就是让我们一步步做好。靖颖怡教授还鼓励我们独立思考，运用工具书和互联网等手段来做辅助完成设计，丰富自己的视野与知识面。感谢靖颖怡教授对我严格的要求以及辛勤的指导，我会以靖颖怡教授为榜样，在以后的工作学习中严格要求自己。基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究基于单片机的嵌入式Web服务器的研究MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器单片机控制的二级倒立摆系统的研究基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现基于单片机的蓄电池自动监测系统基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制基于单片机的自动找平控制系统研究基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现一种基于单片机的轴快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于双单片机冲床数控系统的研究基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制基于单片机的软起动器的研究和设计基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究基于单片机的机电产品控制系统开发基于PIC单片机的智能手机充电器基于单片机的实时内核设计及其应用研究基于单片机的远程抄表系统的设计与研究基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制基于微型光谱仪的单片机系统单片机系统软件构件开发的技术研究基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用基于单片机的光纤光栅解调仪的研制气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制基于单片机的数字磁通门传感器基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪基于单片机的电机运动控制系统设计Pico专用单片机核的可测性设计研究基于MCS-51单片机的热量计基于双单片机的智能遥测微型气象站MCS-51单片机构建机器人的实践研究基于单片机的轮轨力检测基于单片机的GPS定位仪的研究与实现基于单片机的电液伺服控制系统用于单片机系统的MMC卡文件系统研制基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究单片机控制的后备式方波UPS提升高职学生单片机应用能力的探究基于单片机控制的自动低频减载装置研究基于单片机控制的水下焊接电源的研究基于单片机的多通道数据采集系统基于uPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制基于单片机的红外测油仪的研究96系列单片机仿真器研究与设计基于单片机的单晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现基于MSP430单片机的电梯门机控制器的研制基于单片机的气体测漏仪的研究基于三菱M16C/6N系列单片机的CAN/USB协议转换器基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究基于单片机的膛壁温度报警系统设计基于AVR单片机的低压无功补偿控制器的设计基于单片机船舶电力推进电机监测系统基于单片机网络的振动信号的采集系统基于单片机的大容量数据存储技术的应用研究基于单片机的叠图机研究与教学方法实践基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现基于AT89S52单片机的通用数据采集系统基于单片机的多道脉冲幅度分析仪研究机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控制系统基于单片机的控制系统在PLC虚拟教学实验中的应用研究基于单片机系统的网络通信研究与应用基于PIC16F877单片机的莫尔斯码自动译码系统设计与研究基于单片机的模糊控制器在工业电阻炉上的应用研究基于双单片机冲床数控系统的研究与开发基于Cygnal单片机的μC/OS-Ⅱ的研究基于单片机的一体化智能差示扫描