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1、 摘 要 夾具是機械制造廠里使用的一種工藝裝備，分為機床夾具、焊接夾具、裝配夾具及檢驗夾具等。各種金屬切削機床上用于裝夾工件的工藝裝備，稱機床夾具，如車床上使用的三爪自定心卡盤、銑床上使用的平口虎鉗等。 對工件進行機械加工時，為了保證加工要求，首先要使工件相對于刀具及機床有正確的位置，并使這個位置在加工過程中不因外力的影響而變動。為此，在進行機械加工前，先要將工件裝夾好。工件的裝夾方法有兩種：一種是工件直接裝夾在機床的工作臺或花盤上；另一種是工件裝夾在夾具上。采用第一種方法裝夾工件時，一般要先按圖樣要求在工件表面劃線，劃出加工表面的尺寸和位置，裝夾時用劃針或百分

2、表找正后再夾緊。這種方法無需專用裝備，但效率低，一般用語單件和小批生產(chǎn)。批量較大時，大多用夾具裝夾工件。用夾具裝夾工件有下列優(yōu)點： （1） 能穩(wěn)定地保證工件的加工精度，用夾具裝夾工件時，工件相對于刀具及機床的位置精度由夾具保證，不受工人技術水平的影響，使一批工件的加工精度趨于一致。 （2） 能提高勞動生產(chǎn)率，使用夾具裝夾工件方便、快速，工件不需要劃線找正，可顯著的減少輔助工時，提高勞動生產(chǎn)率；工件在夾具中裝夾后提高了工件的剛性，因此可加大切削用量，提高勞動生產(chǎn)率；可使用多件、多工位裝夾工件的夾具，并可使用高效夾緊機構，進一步提高勞動生產(chǎn)率。 （3） 能擴大機床的使用范圍。 目 錄

3、 第一章 緒論 ………………………………………………………………1 1．1 引言 …………………………………………………………………1 1．2 制造業(yè)信息化的發(fā)展 ………………………………………………1 1. 3 夾具的概述 ………………………………………1 1. 4 國內(nèi)外計算機輔助夾具設計發(fā)展現(xiàn)狀 ………………………………………… 3 1．5 SolidWorks軟件模塊簡介簡介 …………………………………4 1．6 本論文的研究目的、意義 …………………………………………7 第二章 平面圖紙及計算過程 ………………

4、……………………… 8 2．1設計課題與要求 ……………………………………8 2．2設計過程 　 ………………………………………11 2. 3夾緊機構設計 ……………………………………15 2．4夾緊力的大小估算 ……………………………………………16 2. 5對刀裝置設計 ………………………………16 2．6材料的選擇及其技術要求 …………………17 2．7繪制夾具草圖，并標注尺寸、公差及技術要求

5、………………18 第三章 成型設計及裝配 ………………………………………………22 3．1主要零件成型設計的步驟 ……………………………………………22 3．2零件裝配圖技術要求　　 …………………………………………27 3．3總裝配圖與分解圖 …………………………………………………28 總結 …………………………………………………………………………30 參考文獻……………………………………………………………………31 附件 …………………………………………………………………………32 第一章 緒 論 1.1 引言 夾具作為制造企業(yè)中重要的基

6、礎工藝裝備，廣泛應用于加工、檢測和裝配等制造過程中。作為生產(chǎn)準備的重要組成部分，夾具設計的效率直接影響到制造的生產(chǎn)準備時間和產(chǎn)品成本。一般來說，夾具設計過程不僅需要大量的有關零件設計、工藝和加工的數(shù)據(jù)，同時還需要設計人員具有很豐富的領域知識和設計經(jīng)驗。 1.2 制造業(yè)信息化的發(fā)展 隨著計算機技術的飛速發(fā)展，實現(xiàn)快速生產(chǎn)準備的計算機輔助夾具設計（CAFD）技術成為國際上競相研究的熱點，它已經(jīng)越來越多的取代傳統(tǒng)的手工夾具設計。與傳統(tǒng)的夾具設計相比，計算機輔助夾具設計有著無可比擬的優(yōu)越性： 1、設計者從繁瑣的勞動中解放出來，提高了設計的效率和設計質(zhì)量，使設計者把更多的注意力放在創(chuàng)新性開發(fā)上面；

7、 2、可以把夾具設計人員的經(jīng)驗和智慧存入計算機，構成專家系統(tǒng)，有利于夾具設計技術的繼承和發(fā)展； 3、由于計算機輔助夾具設計采用了統(tǒng)一的系統(tǒng)程序，可以獲得相對統(tǒng)一的設計與優(yōu)化結果，有利于實現(xiàn)夾具設計的“三化”，即通用化、標準化、系列化。 1.3夾具的概述 1.3.1夾具的一般概念 夾具廣泛用于各種制造工序中，用以將工件定位并牢固地夾持在一定的位置，以便按照產(chǎn)品設計規(guī)定完成要求的制造過程。為了將工件可靠定位，經(jīng)常用定位件和支撐件與工件表面相接觸，以限制工件包括移動和旋轉在內(nèi)的六個自由度，用夾緊來抵消切削力，以保證工件牢固定位。傳統(tǒng)夾具以專用夾具為代表主要有四種功能:定位、夾緊、導向和對刀

8、。 1. 3. 2夾具設計的基本要求 對夾具的基本要求就是將工件定位并牢固的夾持在一定位置，并在機床工作臺上有一定的方位，其次，還要滿足其他要求，如保證夾具的生產(chǎn)率(容易裝卸工件，采用自動或半自動夾緊裝置，切屑容易排除)，操作簡單并安全(如對貴重工件采用防誤功能的元件)，有效降低成本(考慮夾具材料和制造過程，優(yōu)先選用標準件)。因此，夾具設計是一個復雜的過程，在傳統(tǒng)夾具設計中，這些基本原理應用于具體夾具設計中主要取決于設計者的經(jīng)驗。從夾具設計人員的經(jīng)驗中收集和表達這些知識是開發(fā)計算機輔助夾具設計(CAFD)系統(tǒng)的關鍵。 1.3.3機床夾具的分類 單件小批生產(chǎn)一般選用通用夾具、可調(diào)

9、整夾具和組合夾具等，使用這類夾具時的調(diào)整和測量需要依賴經(jīng)驗，而且需花費大量時間。 大批量生產(chǎn)使用以上夾具會使生產(chǎn)效率降低，對操作人員的操作技能要求提高，生產(chǎn)成本提高。為了提高加工效率和制件精度，降低對操作人員的要求，一般使用多軸加工的專用機床加工，這種機床包含相應夾具或者設計專用夾具與通用機床配合使用，這兩種方法都涉及專用夾具的設計問題。 計算機輔助制造技術的發(fā)展，制造業(yè)越來越多的使用數(shù)控機床和加工中心組成柔性制造單元。在使用CNC機床修改產(chǎn)品設計時，只要變更NC程序，加工工藝就能隨之變化，而NC程序借助于計算機輔助編程系統(tǒng)只要花一天或數(shù)個小時就能完成修改。刀具是標準化的，隨時可以

10、從市場上購買。如果還使用現(xiàn)有的夾具或不用柔性夾具，F(xiàn)MS就不能實現(xiàn)真正的柔性，所以在FMS和計算機集成制造系統(tǒng)中迫切需要能適用產(chǎn)品變化的柔性夾具 1. 3. 4柔性夾具 一般來說，柔性夾具是指用同一夾具系統(tǒng)裝夾定位在形狀與尺寸上有所變化的多種工件。工件的變化可在小范圍，即在相似形狀和尺寸變動不大的范圍內(nèi)，也可在大范圍，即零件形狀完全不同，尺寸變化也很大。所以柔性的概念是模糊的?；\統(tǒng)的說是指與NC機床、加工中心配合使用的、具有加工多種不同工件能力的夾具。自20世紀80年代后柔性夾具的研究開發(fā)主要沿原理和結構均有創(chuàng)新和傳統(tǒng)夾具創(chuàng)新兩大方向發(fā)展。下表1-1為當前研究和應用的柔性夾具的工作原理和分

11、類的簡表 表1-1中原理和結構均有創(chuàng)新的柔性夾具如相變和偽相變式、適應性夾具、模塊化程序控制式、仿生抓夾式等正處于研究階段，有許多問題尚未解決，如相變升降溫度引起工件變形對精度的影響，偽相變材料夾緊力不大，適應性夾具適應范圍小，模塊化程序控制式夾具結構太復雜，成本過高，而柔性有限，不容易在生產(chǎn)中普及，因此，到目前為止，尚沒有找到結構上、經(jīng)濟上、實用上能與傳統(tǒng)夾具中己具柔性的一些夾具相匹敵的新型夾具。 表1-1現(xiàn)代柔性夾具的工作原理及分類表 表1-1 ┌──────────┬──────────┬──────────┐ │分類 │柔性工作原理

12、 │子分類 │ ├──────────┼──────────┼──────────┤ │組合夾具 │標準元件的機械裝配 │槽系組合夾具 │ │ │ │孔系組合夾具 │ ├──────────┼──────────┼──────────┤ │可調(diào)整夾具 │在通用或專用夾具基礎│通用可調(diào)夾具 │ │ │上更換元件和調(diào)節(jié)元件│專用可調(diào)夾具 │

13、 │ │ 的位置 │ │ ├──────────┼──────────┼──────────┤ │模塊化程序控制式夾具│用伺服控制機構變動元│雙轉臺回轉式 │ │ │ 件的位置 │可移動拇指式 │ ├──────────┼──────────┼──────────┤ │適應性夾具 │將定位元件或夾緊元件│渦輪葉片式 │ │

14、│分解為更小的元素以適│彎曲長軸式 │ │ │ 應工件的連續(xù)變化 │ │ ├──────────┼──────────┼──────────┤ │相變材料夾具 │材料物理性質(zhì)的變化 │ 真相變材料夾具 │ │ │ │偽相變材料流態(tài)床夾具│ ├──────────┼──────────┼──────────┤ │防生抓夾式夾具 │形狀記憶合金 │用于機器人終端器也可

15、│ │ │ │ 用于夾具 │ └──────────┴──────────┴──────────┘ 1. 4國內(nèi)外計算機輔助夾具設計發(fā)展現(xiàn)狀 CADICAM系統(tǒng)中，計算機輔助夾具設計(CAFD)以其本身特點是相對獨立的一部分，并和其他部分尤其是CAPP緊密連接，廣義的說，CAFD是新興的計算機輔助工藝裝備CAT (Computer Aided Tooling)范疇。準確的說，CAPP和CAFD共同構成CAD和CAM的接口，而二者彼此之間又是相互獨立的。 前蘇聯(lián)學者在20世紀

16、70年代開始了夾具CAD的研究工作，由于計算機硬件和軟件的落后，進一步發(fā)展受到很大的阻礙。20世紀80年代歐美學者投入這一工作，80年代中期以后我國也開始進行研究。到現(xiàn)在大約經(jīng)歷了三代: （1）第一代是交互式夾具CAD系統(tǒng)，該系統(tǒng)應用CAD軟件建立夾具元件庫，菜單驅動的夾具裝配程序，借規(guī)定的坐標系統(tǒng)和X-Y平面內(nèi)的轉動角度來執(zhí)行夾具裝配操作，實際操作時費時較多，但在工業(yè)上有實用價值。 (2) 第二代CAFD是基于成組技術和基于知識的變異式和生成式系統(tǒng)，基于GT的CAFD系統(tǒng)主要用零件及夾具分類編碼系統(tǒng)進行檢索，修改生成合乎要 求的夾

17、具:基于知識的CAFD系統(tǒng)，主要是搜集人類夾具專家的知識整理成知識庫中的各種規(guī)則，然后通過專家系統(tǒng)推理機得到各種決策。這種系統(tǒng)主要解決定位、夾緊方法的選擇，位置的確定。有的系統(tǒng)已搜集了上千條規(guī)則，但因工件的多樣性和夾具設計的復雜性，只能設計一些簡單的夾具。 〔3〕第三代能生成夾具結構的商品化夾具設計系統(tǒng)，如美國吳士脫理工學院容亦鳴教授和清華大學朱耀祥、羅振璧教授合作開發(fā)的孔系數(shù)控組合夾具設計系統(tǒng):國內(nèi)有中國航空工業(yè)總公司保定向陽機械廠用AUTOCAD開發(fā)的組合夾具設計系統(tǒng)，建有元件庫，交互式生成組合夾具。 1.5 SolidWorks軟件模塊簡介 Solidworks的最新版本為So

18、lidWorks2007，它可運行于Windows/NT和UNIX平臺上，共有六大功能： （1）配置管理 配置管理是SolidWorks軟件體系結構中非常獨特的一部分，它涉及到零件設計、裝配 設計和工程 配置管理使得你能夠在一個CAD文檔中，通過對不同參數(shù)的變換和組合，派生出不同的零件或裝配體。 （2）協(xié)同工作 　 SolidWorks 提供了技術先進的工具，使得你通過互聯(lián)網(wǎng)進行協(xié)同工作。 　　 通過eDrawings方便地共享CAD文件。eDrawings是一種極度壓縮的、可通過電子郵件發(fā)送的、自行解壓和瀏覽的特殊文件。 　　 通過三維托管網(wǎng)站展示生動的實

19、體模型。三維托管網(wǎng)站是SolidWorks提供的一種服務，你可以在任何時間、任何地點，快速地查看產(chǎn)品結構。 　　 SolidWorks 支持Web目錄，使得你將設計數(shù)據(jù)存放在互聯(lián)網(wǎng)的文件夾中，就象存本地硬盤一樣方便。 　　 用3D Meeting通過互聯(lián)網(wǎng)實時地協(xié)同工作。3D Meeting是基于微軟 NetMeeting的技術而開發(fā)的專門為SolidWorks設計人員提供的協(xié)同工作環(huán)境。 　　 3D ContentCentral 是一個嶄新的在線資源庫，集成在solidworks2003內(nèi)。用戶可以通過此插件在互聯(lián)網(wǎng)找到世界著名的零部件供貨商，并下載庫中的幾百萬個零部件。用戶只　　

20、需查詢供應商的產(chǎn)品在線目錄，直接下載三維實體模型，而不需要二次建模。3D ContentCentral同時還為全球的機械工程師提供實時更新的模型零件庫，便于設計時的共享。 （3）裝配設計 　　 在SolidWorks 中，當生成新零件時，你可以直接參考其他零件并保持這種參考關系。在裝配的環(huán)境里，可以方便地設計和修改零部件。對于超過一萬個零部件的大型裝配體SolidWorks 的性能得到極大的提高。 SolidWorks 可以動態(tài)地查看裝配體的所有運動，并且可以對運動的零部件進行動態(tài)的干涉檢查和間隙檢測。 用

21、智能零件技術自動完成重復設計。智能零件技術是一種嶄新的技術，用來完成諸如將一個標準的螺栓裝入螺孔中，而同時按照正確的順序完成墊片和螺母的裝配。 鏡像部件是SolidWorks 技術的巨大突破。鏡像部件能產(chǎn)生基于已有零部件（包括具有派生關系或與其他零件具有關聯(lián)關系的零件）的新的零部件。 SolidWorks 用捕捉配合的智能化裝配技術，來加快裝配體的總體裝配。智能化裝配技術能夠自動地捕捉并定義裝配關系。 （4）工程圖 SolidWorks 提供了生成完整的、車間認可的詳細工程圖的工具。工程圖是全相關的，當你修改圖紙時，三維模型、各個視圖、裝配體都會自動更新。 從三維模型中自動產(chǎn)生

22、工程圖，包括視圖、尺寸和標注。 增強了的詳圖操作和剖視圖，包括生成剖中剖視圖、部件的圖層支持、熟悉的二維草圖功能、以及詳圖中的屬性管理員。 使用RapidDraft技術，可以將工程圖與三維零件和裝配體脫離，進行單獨操作，以加快工程圖的操作，但保持與三維零件和裝配體的全相關。 用交替位置顯示視圖能夠方便地顯示零部件的不同的位置，以便了解運動的順序。交替位置顯示視圖是專門為具有運動關系的裝配體而設計的獨特的工程圖功能。 （5）零件建模 SolidWorks 提供了無與倫比的、基于特征的實體建模功能。通過拉伸、旋轉、薄壁特征、高級抽殼、特征陣列以及打孔等操作來實現(xiàn)產(chǎn)品的設計。

23、 通過對特征和草圖的動態(tài)修改，用拖拽的方式實現(xiàn)實時的設計修改。 三維草圖功能為掃描、放樣生成三維草圖路徑，或為管道、電纜、線和管線生成路徑。 （6）曲面建模　　 利用共享的布局草圖和多樣的多體結構，SolidWorks 2007為用戶設計過程中提供了最大的靈活性。SolidWorks 2007目前是世界上唯一一家機械設計軟件，能夠在特征層面上對多體結構進行控制的。這使得用戶能夠在制造之前對設計的潛在問題進行評估，在更高的層面上對設計進行控制。 　　 通過SolidWorks帶控制線的掃描、放樣、填充以及拖動可控制的相切操作產(chǎn)生復雜的曲面?？梢灾庇^地對曲面進行修剪、延伸、倒角和縫合

24、等曲面的操作。 （7）鈑金設計　 　 SolidWorks 提供了頂尖的、全相關的鈑金設計能力?？梢灾苯邮褂酶鞣N類型的法蘭、薄片等特征，正交切除、角處理以及邊線切口等鈑金操作變得非常容易。 （8）有限元分析　　 SolidWorks是世界上第一家將結構分析的功能嵌在CAD環(huán)境中的軟件公司。COSMOSXpress 模塊使得使用SolidWorks軟件的設計和工程隊伍可以直接對設計的零件進行有限元分析，對產(chǎn)品的性能進行評估，而不必花大量的時間和金錢制造昂貴的樣機。 動態(tài)仿真　　 SolidWorks 2007是世界上第一家能夠直接模擬接觸式的機械機構運動干涉的運動情況的CAD軟件公司，

25、減少了建造樣機所需的時間和費用。驅動機械運動的模型有：電機、彈簧、重力等，同時還增加了記錄和播放的功能。 用戶化 　　 SolidWorks 的API為用戶提供了自由的、開放的、功能完整的開發(fā)工具。 開發(fā)工具包括Microsoft Visual Basic for Applications (VBA)、Visual C++，以及其他支持OLE的開發(fā)程序。 幫助文件 　　 SolidWork 配有一套強大的、基于HTML的幫助文件系統(tǒng)。包括超級文本鏈接、動畫示教、在線教程、以及設計向導和術語。 數(shù)據(jù)轉換 　　 SolidWorks 2007能夠幫助設計工程師將以前的二維數(shù)據(jù)(

26、例如AutoCAD數(shù)據(jù))方便地轉換為三維模型，并對不同的數(shù)據(jù)格式的文件進行管理。用戶只需將二維圖形或草圖形狀直接拖到SolidWorks的環(huán)境中，SolidWorks就可以根據(jù)幾何形狀進行三維造型。SolidWorks 2003還支持AutoCAD所謂”塊”的信息(包含文字和數(shù)字的幾何信息)，這在任何其他三維設計軟件中是無法實現(xiàn)的。 　　 SolidWork 提供了當今市場上幾乎所有CAD軟件的輸入/輸出格式轉換器。 IGES IPT ( Autodesk Inventor) STEP DWG SAT(ACIS) DXF VRML CGR(Catia graphic)

27、STL HCG(Highly compressed) Parasolid graphics Pro/ENGINEER Viewpoint Unigraphics RealityWave PAR (Solid Edge) TIFF VDA-FS JPG Mechanical Desktop 1.6 本論文的研究目的、意義 多年來，機械制造過程中把設計藍圖比喻成工程師的語言，對于機床專用夾具而言，也總是利用眾多視圖的不同投影來描繪，采用標注各種線條和符號繪圖，不僅費時費力，而且一旦理解有誤或形體表現(xiàn)，將會影響產(chǎn)品的制造和質(zhì)量。 采用計算機輔助設計方法，零件的造

28、型如同車間中加工零件的過程一樣，設計完成以后，零件就“加工”出來了，這樣不需要很強的空間想象力就可以設計出產(chǎn)品的真實三維模型，經(jīng)過虛擬裝配，可清楚地檢驗出產(chǎn)品結構的合理性.空間布置是否干涉等問題。造型結束后，將設計模型投影到二維圖紙空間，就可自動生成工程圖紙的三視圖.軸側圖.剖視圖等，大大方便了設計過程，形象直觀易于接受，從而達到更快地設計機械產(chǎn)品。 本課題在探討機床專用夾具的基本知識和基本理論的同時，研究如何利用計算機圖形學采用計算機輔助設計專用夾具以及如何對專用夾具進行可視化設計，形成專用夾具計算機輔助設計系統(tǒng)。 第二章 設計課題的分析計算過程及平面圖繪制 2.1設計的課題與要求

29、1.概述 ⑴．銑床夾具的分類 銑床夾具按使用范圍，可分為通用銑夾具、專用銑夾具和組合銑夾具三類。按工件在銑床上加工的運動特點，可分為直線進給夾具、圓周進給夾具、沿曲線進給夾具（如仿形裝置）三類。還可按自動化程度和夾緊動力源的不同（如氣動、電動、液壓）以及裝夾工件數(shù)量的多少（如單件、雙件、多件）等進行分類。其中，最常用的分類方法是按通用、專用和組合進行分類。 ⑵．銑床常用通用夾具的結構 銑床常用的通用夾具主要有平口虎鉗，它主要用于裝夾長方形工件，也可用于裝夾圓柱形工件。 機用平口虎鉗的結構組成如圖2-1所示。機用平口虎鉗是通過虎鉗體1固定在機床上。固定鉗口2和鉗口鐵3起垂直定位作用

30、，虎鉗體1上的導軌平面起水平定位作用?；顒幼?、螺母7、絲桿6（及方頭9）和緊固螺釘11可作為夾緊元件?；剞D底座12和定位鍵14分別起角度分度和夾具定位作用。固定鉗口2上的鉗口鐵3上平面和側平面也可作為對刀部位，但需用對刀規(guī)和塞尺配合使用。 圖4-82 機用平口虎鉗的結構 1—虎鉗體 2—固定鉗口 3、4—鉗口鐵 5—活動鉗口 6—絲桿7—螺母8—活動9—方頭 10—壓板11—緊固螺釘12—回轉底盤13—鉗座零線14—定位鍵 ⑶．典型銑床專用夾具結構 ① 銑削鍵槽用的簡易專用夾具 如圖2-2所示，該夾具用于銑削工件4上的半封閉鍵槽。夾具中，V形塊1是夾具體兼定

31、位件，它使工件在裝夾時軸線位置必在V形面的角平分線上，從而起到定位作用。對刀塊6同時也起到端面定位作用。壓板2和螺栓3及螺母是夾緊元件，它們用以阻止工件在加工過程中因受切削力而產(chǎn)生的移動和振動。對刀塊6除對工件起軸向定位外，主要用以調(diào)整銑刀和工件的相對位置。對刀面a通過銑刀周刃對刀，調(diào)整銑刀與工件的中心對稱位置；對刀面b通過銑刀端面刃對刀，調(diào)整銑刀端面與工件外圓（或水平中心線）的相對位置。定位鍵5在夾具與機床間起定位作用，使夾具體即V形塊1的V形槽槽向與工作臺縱向進給方向平行。 如圖：2-2 ②加工殼體的銑床夾具 ， 所示為加工殼體側面棱

32、邊所用的銑床夾具。工件以端面、大孔和小孔作定位基準，定位元件為支承板2和安裝在其上的大圓柱銷6和菱形銷10。夾緊裝置是采用螺旋壓板的聯(lián)動夾緊機構。操作時，只需擰緊螺母4，就可使左右兩個壓板同時夾緊工件。夾具上還有對刀塊5，用來確定銑刀的位置。兩個定向鍵11用來確定夾具在機床工作臺上的位置。 ⑷．銑床夾具的設計特點 銑床夾具與其它機床夾具的不同之處在于：它是通過定位鍵在機床上定位，用對刀裝置決定銑刀相對于夾具的位置。 ?、巽姶矈A具的安裝 銑床夾具在銑床工作臺上的安裝位置，直接影響被加工表面的位置精度，因而在設計時必須考慮其安裝方法，一般是在夾具底座下面裝兩個定位鍵。定位鍵的

33、結構尺寸已標準化，應按銑床工作臺的T形槽尺寸選定，它和夾具底座以及工作臺T形槽的配合為H7/h6、H8/h8。兩定位鍵的距離應力求最大，以利提高安裝精度。 夾具通過兩個定位鍵嵌入到銑床工作臺的同一條T 形槽中，再用T 形螺栓和墊圈、螺母將夾具體緊固在工作臺上，所以在夾具體上還需要提供兩個穿T形螺栓的耳座。如果夾具寬度較大時，可在同側設置兩個耳座，兩耳座的距離要和銑床工作臺兩個T形槽間的距離一致。 ②銑床夾具的對刀裝置 銑床夾具在工作臺上安裝好了以后，還要調(diào)整銑刀對夾具的相對位置，以便于進行定距加工。為了使刀具與工件被加工表面的相對位置能迅速而正確地對準，在夾具上可以采用對刀裝置。對刀裝

34、置是由對刀塊和塞尺等組成，其結構尺寸已標準化。各種對刀塊的結構，可以根據(jù)工件的具體加工要求進行選擇。如圖4-86所示是對刀裝置的使用簡圖。常用的塞尺有平塞尺和圓柱塞尺兩種，其形狀如圖4-87所示。 由于銑削時切削力較大，振動也大，夾具體應有足夠的強度和剛度，還應盡可能降低夾具的重心，工件待加工表面應盡可能靠近工作臺，以提高夾具的穩(wěn)定性，通常夾具體的高寬比H/B≤1~1.25為宜。 機用平口虎鉗是一種機床通用附件，配合工作臺使用，對加工過程中的工件起固定、夾緊、定位作用。 2.結構及分類 機用平口虎鉗由軀座、活動鉗口、螺母、螺桿等構件組成，按其結構和使用可分為通用平口虎鉗、角度壓緊機

35、用平口虎鉗、可傾機用平口虎鉗、高精度機用平口虎鉗、增力機用平口虎鉗等。 3.規(guī)程，本工序的加工精度要求是：機用平口虎鉗主要檢驗項目包括外觀、精度、性能指標。 (1)外觀檢測參照機床類產(chǎn)品通用技術條件。 (2)精度檢測以機用平口虎鉗檢測項目為基礎主要包括： ①鉗身導軌上平面對底平面平行度。 ②固定鉗口和活動鉗口對導軌上平面的垂直度。 ③活動鉗口面與固定鉗口面在寬度方向的平行度。 ④固定鉗口對鉗身定位鍵槽的垂直度。 ⑤導軌上平面對底座底面的平行度。 ⑥固定鉗口面對底座定位鍵槽的平行度。 ⑦檢驗塊上平面對鉗身底平面的平行度。 ⑧檢驗塊上平面對底座底平面的平行度。 ⑨試塊夾

36、緊后頂面浮起。 如本設計的其它類型機用平口虎鉗精度項目依其結構、功能不同略有增減，其公差及測試方法在第（3）列標準中均有明確規(guī)定。 (3)性能檢測：主要包括夾緊力、夾緊力矩。機床用平口虎鉗以鉗口寬度為主要參數(shù)形成規(guī)格系列，其夾緊力、夾緊力矩的數(shù)據(jù)及測試方法依此系列在技術條件中有明確的規(guī)定。 型號 Q12125 鉗口寬度（mm 125 鉗口最大張開度（mm） 100 鉗口高度（mm） 45 絲桿方頭對邊寬度（mm 17 定位鍵寬度（mm） 14 緊固螺栓直徑（mm） M12 壓口螺栓間度（mm） 底座長度（mm） 最大夾緊力（N） 2500

37、0 最大夾緊力矩（N.m） 130 凈重（㎏） 22．0 底座對鉗口定位面的垂直度（mm） 外形尺寸長寬高（mm） 343180125 底座對鉗口定位面的平行度（mm） 虎鉗設計的基本要求： 1.能穩(wěn)定的保證工件的加工精度要求 提高機械加工的勞動生產(chǎn)率和降低工件的制造成本 2.要結構簡單，操作方便、安全 3.要有良好的結構工藝性，使設計的夾具便于制造、裝配、檢驗、調(diào)整與維修。 虎鉗設計的基本要求： 2.2設計過程 2.2.1分析題目 在機械加工中，為完成需要的加工工序、裝配工序及檢驗工序等，首先要將工件固定，使之占有確定的位置，這種保證一批工件占有

38、確定位置的裝置統(tǒng)稱為夾具。本課題所研究的對象主要限于銑床虎鉗夾具，保證工件的加工質(zhì)量，提高加工效率，降低生產(chǎn)成本、改善勞動條件、擴大機床使用范圍、縮短新產(chǎn)品試制周期等方面有著極明顯的經(jīng)濟效益。 2.2.2定位裝置設計 ⑴ 工件定位的基本原理 工件定位的實質(zhì)，就是要使工件在夾具中占有某個確定的位置。這一確定的位置可以通過定位支承限制相應的自由度來獲得。一個物體在空間坐標系中具有六個自由度。即沿三個相互垂直的坐標軸的移動自由度，以及繞這三個坐標軸的轉動自由度。因此，要使工件在夾具中占有確定的位置，就是要在空間直角坐標系中，通過定位元件限制工件的六個自由度。分析使可將具體的定位元件抽象化，轉化

39、為相應的定位支承點，用這些定位支承點來限制工件的自由度。 工件的六個自由度全部被限制而在空間占有完全確定的唯一位置，稱為完全定位。如果根據(jù)該工序加工要求只需限制部分自由度，而其他自由度無需限制時，工件雖然不占有確定的唯一位置，但不影響該工序的加工要求，此時稱為不完全定位。應該采用完全定位還是不完全定位，主要由該工序的加工要求來決定。 欠定位是指工件實際所限制的自由度數(shù)目，少于按該工序加工要求所必須限制的自由度數(shù)目。因此，欠定位的結果，將導致出現(xiàn)應該限制的自由度而未予限制的不合理現(xiàn)象，從而無法保證該工序所規(guī)定的加工要求。所以，在確定工件在夾具中的定位方案時，不允許出現(xiàn)欠定位這樣的原則性錯誤。

40、 兩個或兩個以上定位支承點重復限制同一個自由度，這種重復定位的現(xiàn)象叫做過定位。出現(xiàn)過定位時，將使工件位置不確定。同時，在夾緊情況下，重復限制同一自由度的定位支承間所產(chǎn)生的矛盾、干涉和沖突必將造成工件或定位元件的變形，其結果都將破壞工件定位的要求，從而嚴重影響工件的定位精度。因此，在設計夾具時，一般情況下應避免出現(xiàn)過定位現(xiàn)象。如因某些結構上的原因，無法避免過定位時，應采取必要的相應措施，以減小由于過定位所造成的影響。 由所設計的題目知若先銑鍵槽后銑油槽，按加工要求，銑鍵槽時應限制五個自由度，銑油槽時應限制六個自工件定位的實質(zhì)，就是要使工件在夾具中占有某個確定的位置。這一確定的位置可以通過定位

41、支承限制相應的自由度來獲得。一個物體在空間坐標系中具有六個自由度。即沿三個相互垂直的坐標軸的移動自由度，以及繞這三個坐標軸的轉動自由度。因此，要使工件在夾具中占有確定的位置，就是要在空間直角坐標系中，通過定位元件限制工件的六個自由度。分析使可將具體的定位元件抽象化，轉化為相應的定位支承點，用這些定位支承點來限制工件的自由度。 工件的六個自由度全部被限制而在空間占有完全確定的唯一位置，稱為完全定位。如果根據(jù)該工序加工要求只需限制部分自由度，而其他自由度無需限制時，工件雖然不占有確定的唯一位置，但不影響該工序的加工要求，此時稱為不完全定位。應該采用完全定位還是不完全定位，主要由該工序的加工要求來

42、決定。 欠定位是指工件實際所限制的自由度數(shù)目，少于按該工序加工要求所必須限制的自由度數(shù)目。因此，欠定位的結果，將導致出現(xiàn)應該限制的自由度而未予限制的不合理現(xiàn)象，從而無法保證該工序所規(guī)定的加工要求。所以，在確定工件在夾具中的定位方案時，不允許出現(xiàn)欠定位這樣的原則性錯誤。 兩個或兩個以上定位支承點重復限制同一個自由度，這種重復定位的現(xiàn)象叫做過定位。出現(xiàn)過定位時，將使工件位置不確定。同時，在夾緊情況下，重復限制同一自由度的定位支承間所產(chǎn)生的矛盾、干涉和沖突必將造成工件或定位元件的變形，其結果都將破壞工件定位的要求，從而嚴重影響工件的定位精度。因此，在設計夾具時，一般情況下應避免出現(xiàn)過定位現(xiàn)象。如

43、因某些結構上的原因，無法避免過定位時，應采取必要的相應措施，以減小由于過定位所造成的影響。 由所設計的題目知若先銑鍵槽后銑油槽，按加工要求，銑鍵槽時應限制五個自由度，銑油槽時應限制六個由度。 ⑵ 定位基準的選擇 工件的定位是通過定位基面進行的，因此這些基面的幾何形狀、尺寸及表面狀況在很大程度上決定著定位方法及所用定位元件的選擇，故從夾具設計角度出發(fā)提出如下選擇原則： ①工件的定位基準與工序基準（標定加工面位置的面、線、點）重合，以避免產(chǎn)生基準不符誤差ΔB。但當兩基準重合后，會使夾具結構復雜或工件定位不穩(wěn)定時，則應另選定位基準，此時必須計算和控制基準不符誤差。為了減小基準不符誤差，應減小

44、定位尺寸的組成環(huán)節(jié)及各環(huán)節(jié)的公差。當基準重合時，基準不符誤差為零，這是選擇工序基準作為定位基準的原因所在。 ②盡量用精基準作為定位基準，以保證有足夠的定位精度。不當?shù)貌徊捎妹孀龆ㄎ换鶞蕰r，應盡量只用一次。而且應選用誤差較小、較光潔、余量小的表面或與加工面有直接關系的表面，以利于保證加工要求。 ③應使工件安裝穩(wěn)定，使在加工過程中因切削力或夾緊力而引起的變形最小。 ④遵守基準統(tǒng)一原則，以減小設計和制造夾具的時間和費用。但如因此造成夾具結構復雜時，則不必強求定位基準統(tǒng)一。 ⑤應使工件定位方便，夾緊可靠，便于操作，夾具結構簡單。 ⑶夾緊力的大小 夾緊力的大小，對于保證定位穩(wěn)定、夾緊可靠，

45、確定夾緊裝置的結構尺寸，都有著密切的關系。夾緊力的大小要適當。夾緊力過小則夾緊不牢靠，在加工過程中工件可能發(fā)生位移而破壞定位，其結果輕則影響加工質(zhì)量，重則造成工件報廢甚至發(fā)生安全事故。夾緊力過大會使工件變形，也會對加工質(zhì)量不利。 理論上，夾緊力的大小應與作用在工件上的其它力（力矩）相平衡；而實際上，夾緊力的大小還與工藝系統(tǒng)的剛度、夾緊機構的傳遞效率等因素有關，計算是很復雜的。因此，實際設計中常采用估算法、類比法和試驗法確定所需的夾緊力。 當采用估算法確定夾緊力的大小時，為簡化計算，通常將夾具和工件看成一個剛性系統(tǒng)。根據(jù)工件所受切削力、夾緊力（大型工件應考慮重力、慣性力等）的作用情況，找出

46、加工過程中對夾緊最不利的狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力，最后再乘以安全系數(shù)作為實際所需夾緊力，即 Fwk = KFw （4-15） 式中 Fwk——實際所需夾緊力，單位為N； Fw—— 在一定條件下，由靜力平衡算出的理論夾緊力，單位為N； K——安全系數(shù)，粗略計算時，粗加工取K＝2.5~3，精加工取K＝1.5~2。 夾緊力三要素的確定，實際是一個綜合性問題。必須全面考慮工件結構特點、工藝方法、定位元件的結構和布置等多

47、種因素，才能最后確定并具體設計出較為理想的夾緊裝置。 ⑷減小夾緊變形的措施 有時，一個工件很難找出合適的夾緊點。如較長的套筒在車床上鏜內(nèi)孔和高支座在鏜床上鏜孔，以及一些薄壁零件的夾持等，均不易找到合適的夾緊點。這時可以采取以下措施減少夾緊變形。 ① 增加輔助支承和輔助夾緊點 ，增加一個輔助支承點及輔助夾緊力W1，就可以使工件獲得滿意的夾緊狀態(tài)。 ② 分散著力點 ，用一塊活動壓板將夾緊力的著力點分散成兩個或四個，從而改變著力點的位置，減少著力點的壓力，獲得減少夾緊變形的效果。 ③ 增加壓緊件接觸面積， 如三爪卡盤夾緊薄壁工件的情形。改用寬卡爪增大和工件的接觸面積，減小了接觸

48、點的比壓，從而減小了夾緊變形。列舉了另外兩種減少夾緊變形的裝置。a 浮動壓塊 b 在壓板下增加墊環(huán)，使夾緊力通過剛性好的墊環(huán)均勻地作用在薄壁工件上，避免工件局部壓陷。 ④ 利用對稱變形 加工薄壁套筒時，采用加寬卡爪，如果夾緊力較大，仍有可能發(fā)生較大的變形。因此，在精加工時，除減小夾緊力外，夾具的夾緊設計，應保證工件能產(chǎn)生均勻的對稱變形，以便獲得變形量的統(tǒng)計平均值，通過調(diào)整刀具適當消除部分變形量，也可以達到所要求的加工精度。 ⑤ 其它措施 對于一些極薄的特形工件，靠精密沖壓加工仍達不到所要求的精度而需要進行機械加工時，上述各種措施通常難以滿足需要，可以采用一種凍結式夾具。這類夾具是將極薄

49、的特形工件定位于一個隨行的型腔里，然后澆灌低熔點金屬，待其固結后一起加工，加工完成后，再加熱熔解取出工件。低熔點金屬的澆灌及熔解分離，都是在生產(chǎn)線上進行的。 2.3夾緊機構設計 在機械加工過程中，工件將受到切削力、離心力、慣性力等外力的作用。為了保證在這些外力作用下，工件仍能在夾具中保持由定位元件所確定的加工位置，而不致發(fā)生振動或位移，一般在夾具結構中都必須設置一定的夾緊裝置，將工件可靠地夾緊。 2.3.1夾緊裝置的基本要求 （1） 在夾緊過程中，工件應能保持在既定位置，即在夾緊力的作用下，工件不應離開定位支承。 （2）夾緊力的大小要適當、可靠。既要使工件在加工過程中不產(chǎn)生移動和振動

50、，又不使工件產(chǎn)生不允許的變形和損傷。 （3） 夾緊裝置應操作安全、方便、省力。 （4） 夾緊裝置的自動化程度和復雜程度應與工件的產(chǎn)量和批量相適應。 2.3.2夾緊方案： 根據(jù)夾緊力的方向應朝向主要限位面以及作用點應落在定位元件的支承范圍內(nèi)的原則，如圖2-4所示，夾緊力的作用線應落在β區(qū)域內(nèi)（N為接觸點）夾緊力與垂直方向的夾角應盡量小，以保證夾緊穩(wěn)定可靠。鉸鏈壓板的兩個弧形面的曲率半徑應大于工件的最大半徑。 由于頂尖套較長，須用兩塊壓板在兩處夾緊。如果用手動夾緊，工件裝卸所花時間較多，不能適應大批生產(chǎn)的要求，若用氣動夾緊，則夾具體積太大，不便安裝在銑床工作臺上。因此宜用液壓夾緊，如

51、圖2-8所示，采用小型夾具用法蘭式液壓缸5固定在ⅠⅡ工位之間，采用聯(lián)動夾緊機構使兩塊壓板7同時均勻夾緊工件。所謂聯(lián)動夾緊機構就是由一個原始作用力來完成若干個夾緊動作的機構稱為聯(lián)動夾緊機構。液壓缸的結構型式為單作用式油缸。 2.4 夾緊力的大小估算： 計算夾緊力時，通常將夾具和工件看成是一個剛性系統(tǒng)。理論上，夾緊力的作用應與上述力（距）的作用平衡；而實際上，夾緊力的大小還與工藝系統(tǒng)的剛性夾緊機構的傳遞效率等有關。為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實際所需夾緊力的數(shù)值 WＫ=K*W WＫ——實際所需夾緊力（N） W——在一定條件下由靜力平衡計

52、算出的理論夾緊力（N） K——安全系數(shù) K=K0K1K2K3 通常情況下，取K=1.5-2.5 當夾緊力與切削力方向相反時取K=2.5-3。 因為夾緊裝置為聯(lián)動夾緊機構，且是為了防止工件移動 WＫ=KP 2.5 對刀裝置設計 對刀裝置是由對刀塊和塞尺組成。借助于對刀裝置可以迅速而準確地確定夾具與刀具間的相對位置。常用的對刀裝置有高度對刀裝置、直角對刀裝置、成形刀具對刀裝置和組合刀具對刀裝置。 常用的塞尺有平塞尺和圓塞尺兩種。采用對刀塞尺的目的，是為了不使刀具與對刀塊直接接觸，以免損壞刀刃或造成對刀塊過早磨損。使用使，將塞

53、尺放在刀具與對刀塊之間，憑抽動的松緊感覺來判斷，以適度為宜。 對刀裝置可迅速而準確地確定夾具與刀具間的相對位置。本課題鍵槽銑刀需要兩個方向對刀，故應采用側裝直角對刀塊。由于兩銑刀的直徑相等，油槽深度由兩工位V形塊定位高度之差保證。兩銑刀的距離1250.03mm則由兩銑刀間的軸套長度確定。因此，只需設置一個對刀塊即能滿足鍵槽和油槽的加工要求。 圖2-5 圖2-5為對刀塊，其技術要求： （1）材料：20 （2）熱處理：滲碳深度0.8~1.2mm HRC58~64 （3）其他技術條件按GB2259——80《機床夾具零件及部件技術條件》 2.6材料的選擇及其技術要求： （1）材料

54、：45#鋼 （2）熱處理：HRC40~45 （3）其他技術條件按GB2259——80《機床夾具零件及部件技術條件》。 2.7夾具部分圖上的尺寸、公差和技術要求 第三章 成型設計及裝配 1. 主要零件成型設計的步驟： 2. 2.零件裝配圖技術要求 1、基本要求 1.1 必須按照設計、工藝要求及本規(guī)定和有關標準進行裝配。 1.2 裝配環(huán)境必須清潔。高精度產(chǎn)品的裝配環(huán)境溫度、濕度、防塵量、照明防震等必須符合有關規(guī)定。 1.3 所有零部件（包括外購、外協(xié)件）必須具有檢驗合格證方能進行裝配。 1.4 零件在裝配前必須清理和清洗干凈

55、，不得有毛刺、飛邊、氧化皮、銹蝕、切屑、砂粒、灰塵和油污等，并應符合相應清潔度要求。 1.5 裝配過程中零件不得磕碰、劃傷和銹蝕。 1.6 油漆未干的零件不得進行裝配。 1.7 相對運動的零件，裝配時接觸面間應加潤滑油（脂）。 1.8 各零、部件裝配后相對位置應準確。 1.9 裝配時原則上不允許踩機操作，特殊部位必須上機操作時應采取特 殊措施，應用防護罩蓋住被踩部位，操作者須穿平底步鞋以防止破壞漆膜，電瓶及非金屬等強度較低部位嚴禁踩踏。 2、聯(lián)接方法的要求 2.1 螺釘、螺栓聯(lián)接 2.1.1 螺釘、螺栓和螺母緊固時嚴禁打擊或使用不合適的旋具與板手，緊固后螺釘槽、螺母、螺釘及螺

56、栓頭部不得損傷。 2.1.2 有規(guī)定擰緊力矩要求的緊固件，應采用力矩扳手按規(guī)定擰緊力矩緊固。未規(guī)定擰緊力矩的螺栓，其擰緊力矩可參考附錄一的規(guī)定 。 2.1.3 同一零件用多個螺釘或螺栓緊固時，各螺釘（螺栓）需順時針、交錯、對稱逐步擰緊，如有定位銷，應從靠近定位銷的螺釘或螺栓開始。 2.1.4 用雙螺母時，應先裝薄螺母后裝厚螺母。 2.1.5 螺釘、螺栓和螺母擰緊后，螺釘、螺栓一般應露出螺母1-2個螺距。 2.1.6 螺釘、螺栓和螺母擰緊后，其支承面應與被緊固零件貼合。 附錄一：普通螺栓扭緊力矩 螺栓強度級 螺栓公稱直徑/mm 6 8 10 12 14 16

57、18 20 22 24 27 30 36 42 48 扭緊力矩/N.m 4.6 4~5 10~12 20~25 35~44 54~69 88~108 118~ 147 167~ 206 225~ 284 294~ 370 441~ 519 529~ 666 882~ 1078 1372~ 1666 2058~ 2450 5.6 5~7 12~15 25~31 44~54 69~88 108~ 137 147~ 186 206~ 265 284~ 343 370~ 441 539~ 686

58、666~ 833 1098~ 1372 1705~ 2736 2334~ 2548 6.6 6~8 14~18 29~39 49~64 83~98 127~ 157 176~ 216 245~ 314 343~ 431 441~ 539 637~ 784 784~ 980 1323~ 1677 1960~ 2548 3087~ 3822 8.8 9~12 22~29 44~58 76~102 121~ 162 189~ 252 260~ 347 369~ 492 502~ 669 638~ 85

59、0 933~ 1244 1267~ 1689 2214~ 2952 3540~ 4721 5311~ 7081 10.9 13~14 29~35 64~76 108~ 127 176~ 206 274~ 323 372~ 441 529~ 637 725~ 862 921~ 1098 1372~ 1617 1666~ 1960 2744~ 3283 4263~ 5096 6468~ 7742 12.9 15~20 37~50 74~88 128~ 171 204~ 273 319~ 425 489

60、~ 565 622~ 830 847~ 1129 1096~ 1435 1574~ 2099 2138~ 2850 3736~ 4981 5974~ 7966 8962~ 11949 3總裝配圖與分解圖： 總結： 隨著CAD/CAPP/CAM技術的發(fā)展，傳統(tǒng)的夾具設計方式已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代制造系統(tǒng)靈活、快速的要求，計算機輔助夾具設計(CAFD)正是適應這一要求而產(chǎn)生的，而且己成為CIMS系統(tǒng)的關鍵技術之一。國內(nèi)從九十年代初就開始研究CAFD技術，到現(xiàn)在己發(fā)展到第三代，即能自動生成夾具結構，并與CAD及CAM有良好的接口，但

61、該系統(tǒng)離實際應用還有一段距離;第二代中基于知識的CAFD系統(tǒng)，由于工件的多樣性和夾具設計的復雜性，也只能設計一些工件形狀極簡單的夾具。 本論文在對國內(nèi)外CAFD系統(tǒng)進行廣泛研究的基礎上，針對國內(nèi)CAFD現(xiàn)狀進行CAFD的研究與開發(fā)。結合中國制造業(yè)存在的問題，以實用性、高效性為指導思想，以銑床夾具設計為例子，構建了一個由文字說明夾雜計算機軟件造型的設計。 在本論文的完成過程中，所做的工作及取得的成果如下: 1.針對國內(nèi)外的夾具研究現(xiàn)狀，抱著與時俱進的態(tài)度對未來夾具發(fā)展做了大膽的預測 2.總結前人手工繪圖存在的缺陷，運用計算機軟件AUTOCAD給所設計的夾具繪制完整的二維三視圖。 3.使

62、用三維軟件solidwors對所設計的夾具做了一個清楚直觀的三維造型設計，三維設計更符合工程設計人員的邏輯思維習慣，從二維到三維是計算機設計技術的革命，現(xiàn)在三維軟件已經(jīng)是市場的主流，夾具三維計算機輔助設計更是蓬勃展開，三維夾具設計是必然。 有成功同樣存在著不足，由于時間、條件和本人技術的不足，設計難免會留下很多的漏洞，很多先進的技術和經(jīng)驗沒有被使用到設計中，并且沒有在現(xiàn)實生產(chǎn)中去體驗設計所存在的缺點，都成了本設計的遺憾。 參考資料 濮良貴 主編《機械設計》 第七版 高等教育出版社 王之棟 主編《機械設計綜合課程設計》 機械工業(yè)出版社 江南學院 肖繼德 主編《機床夾具設計》200年 機械工業(yè)出版社 李慶壽 主編《機床夾具設計》1984年 機械工業(yè)出版社 哈爾濱工業(yè)大學、上海工業(yè)大學 主編 《機床夾具設計》1980年 上?？茖W技術出版社 楊黎明 主編 《機床夾具設計手冊》1996年 國防工業(yè)出版社 東北重型機械學院、洛陽工學院、第一汽車制造廠職大學 主編 《機床夾具設計手冊》1988年