三通接頭的車床組合夾具設計【加工Φ20、Φ14孔夾具】【優秀課程畢業設計+含9張CAD圖紙+帶開題報告+中期檢查表+外文翻譯+30頁加正文1.7萬字】-jxsj07

三通接頭零件的車床組合夾具設計【加工20、14孔夾具】【優秀課程畢業設計+含9張CAD圖紙+帶開題報告+中期檢查表+外文翻譯+30頁加正文1.7萬字】【詳情如下】【需要咨詢購買全套設計請加QQ1459919609】外文原文.pdf車床組合夾具設計一種自動化夾具設計方法外文翻譯.zip三通閥.dwg三通閥零件圖.dwg中期報告.doc壓板.dwg定位塊2張.dwg擋鐵.dwg文件清單.txt法蘭盤.dwg螺柱.dwg裝配圖.dwg譯文.doc車床組合夾具的設計開題報告.doc車床組合夾具的設計論文.doc連接板.dwg車床組合夾具設計摘  要              根據六點定位原理和定位基準的選擇原則，采用長V型塊，支承塊和定位擋鐵定位。長V型塊置于拱形肋板后限制x軸的兩自由度和z軸的兩自由度，擋鐵置于孔端限制繞y軸旋轉的自由度，支承塊置于肋板下方限制沿y軸移動的自由度。依據相關原理計算定位誤差。根據夾緊方式的選擇原則，選擇夾緊元件為壓板壓頭和V型塊，然后通過切削力進行夾緊力的計算。夾緊的動力裝置選用手動壓緊裝置。按照定位元件和夾緊元件設計連接件。以所選元件和裝置為基礎確定夾具總體布局和夾具體的結構形式，并確定好定位元件在夾具體上的位置。繪制夾具方案設計，進行工序精度分析。對以上設計進行審核。最后設計夾具總裝配圖。 關鍵詞：組合夾具；定位；夾緊；三通接頭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  錄1緒論1 1.1概述1  1.1.1車床夾具的分類1  1.1.2夾具的組成2  1.1.3夾具體3  1.1.4車床夾具在機械加工中的作用3  1.1.5車床夾具在車床中的地位及作用3  1.1.6國內外夾具的發展與趨勢4 1.2夾具研究現狀5  1.2.1機床夾具的現狀5  1.2.2現代機床夾具的發展方向6 1.3國內外對組合夾具的發展及研究狀況7  1.3.1國內對組合夾具的發展狀況7  1.3.2國外對組合夾具的發展狀況8 1.4本文主要研究內容92零件分析10 2.1零件的選擇與分析10 2.2工藝路線的確定10 2.3總體設計中對夾具設計的重要的參數 113車床組合的夾具設計  12  3.1夾具設計要求與選型12  3.1.1夾具設計要求12  3.1.2夾具的選型13 3.2定位和夾緊方案的確定13  3.2.1定位和夾緊方案的選擇分析14 3.3定位元件和夾緊元件的設計計算15  3.3.1定位元件的設計計算 15  3.3.2夾緊機構的設計計算16 3.4誤差分析計算17  3.4.1影響加工精度的因素17  3.4.2誤差的計算17 3.4.3保證加工精度 18 3.5夾具結構的確定19  3.5.1夾具體的確定19 3.6夾緊力的確定21  3.6.1夾緊力的計算公式21  3.6.2夾緊力的計算224 結論 24參考文獻25致謝26 畢業設計（論文）中期報告 題目： 車床組合夾具設計 系 別 機電信息系 專 業 機械設計制造及其自動化 班 級 姓 名 學 號 導 師 2013 年 3 月 18 日 文）進展狀況： 成了一篇外文文獻的翻譯 閱了相關資料，確定了夾具的設計方案 經了解夾具的結構 及國內外相關研究情況；已經了解了計算機輔助設計方面的基本知識；已經查閱了夾具設計方面的相關資料；掌握了 畫圖方法；已經完成了車床夾具總體結構方案的設計。 具設計方案 件的結構分析 零件的材料為 鑄鐵生產工藝簡單，主要車工件上 20 和 14，如圖所示。 圖 1 零件圖 具裝配草圖 圖 2 夾具裝配草圖 具設計 夾具主要依據零件的加工要求來設計的。夾具應滿足零件加工工序的精度要求、加工生產率要求，并保證操作方便、安全及使用壽命和較低的夾具制造成本。 先是 件不能很好的使用，因此對夾具不能進行熟練建模，對夾具的質量，以及零件的材料選擇等一系列問題不能解決。 解決措施：下功夫學習軟件，并找尋相關夾具設計書籍進行學習，經常性的向導師和相關教師請教。 次是在夾具的設計過程中，對組合件不能正確進行選擇，此環節感覺不是很理解。 解決措施：查閱相關書籍，經常練習設計軟件，向導師請教學習。 過分析計算，完整的繪制出組合夾具的零件圖、裝配圖及其組合夾具某些元件的零件圖，能夠更清楚更完善的表達出所有圖。 據所繪制出的各個圖和之前對設計夾具的分析計算，撰寫車床組合夾具的說明書。 理好畢業設計的所有資料，熟悉所有圖及其相關說明書，準備終期答辯。 注： 1） 正文：宋體小四號字，行距 20 磅 ，單面打??；其他格式要求與畢業論文相同。 2） 中期報告由各系集中歸檔保存，不裝訂入冊。 指導教師簽字： 年 月 日 畢業設計 (論文 )外文資料翻譯 系 別： 機電信息系 專 業： 機械設計制造及其自動化 班 級： 姓 名： 學 號： 外文出處： 附 件： 1. 原文 ； 2. 譯文 2013 年 03 月 1 一種自動化夾具設計方法 塞西爾 美國，拉斯克魯塞斯，新墨西哥州立大學，工業工程系，虛擬企業工程實驗室（ 本文描述了一種新的計算機輔助夾具設計方法。對于一個給定的工件，這種夾具設計方法包含了識別加緊表面和夾緊位置點。通過使用一種定位設計方法去夾緊和支撐工 件，并且當機器正在運行的時候，可以根據刀具來正確定位工件。該論文還給出了自動化夾具設計的詳細步驟。 幾何推理技術被用來確定可行的夾緊面和位置。要識別所完成工件和定位點就 還 需要一些輸入量包括 型的技術要求、特征。 關鍵詞：夾緊；夾具設計 夾具設計是連接設計與制造的一項重要任務。自動化夾具設計和計算機輔助夾具設計開發 （ 夾具 是下一代制造系統成功實現目標的關鍵。在這篇論文里， 討論了一種夾具設計的方法，這種方法有利于在目前環境下夾具設計的自動化。 夾具設計方法的研究已成為國內多家科研工作的 重點。 作者周在 1中對工件的穩定和總需求約束了雙重標準，突出重點的工作。在夾具設計中廣泛地運用了人工智能 （ 以及專家系統。部分 型幾何信息也被用于夾具設計。4描述了一個基于規則的專家系統，以確定回轉體零件的定位和夾緊。夾緊機制同時用于執行定位和夾緊功能。 其他研究者（如 ， 5,6）分析了切削力鉆井機械和建筑模型及其他金屬切削加工。 康有為等在 2中定義了裝配約束建模的模塊化與夾具元件之間的空間關系。一些研究人員采用模塊化夾具設計原則，用以生成 2,7 另一 些夾具設計工作者已經報告了 1,3,9,12可以在 21,24中找到夾具設計相關的大量的審查工作。 在第二節中，對夾具設計任務中各種步驟進行了概述。在 第三節和第四節中描述了工件的加工過程，要夾緊工件表面，否則將面臨工件的全面自動測定。 第五節討論了對工件的夾緊點的測定。 2 在本節中，描述了整體夾緊的設計方法。 通常對較理想的位置的那一部分進行夾緊，并減低切削力的影響。 夾緊的位置和夾具設計中定位的位置是高度相關的。 通常，夾緊和定位可以通過同樣的方法來完成。 但是，不明白這兩個是夾具設計中不同的方面，則可能導致夾具設計的失敗。多數人的在規劃過程中首先解決定位問題， 這樣可以使開發的定位與設計的定位相契合。 不過，整體定位及設計方法不在本文討論范圍內。 除了零件的設計（ 為此夾具設計有待開發 ），公差規格，過程序列，定位點和設計等因素外，還應投入 型到夾具設計方法中。這樣的夾具可以夾緊并支撐定位器。指導使用的主要內容應盡量不抵制切割或加工過程和其中所涉及的操作。相反，應定位夾具，使切削力在正確的方向，這將有助于保持在一個特定的部分加工操作安全。通過引導對定位器的切割力量，部分（或工件）被固 定，固定定位點，因此不能移動的定位器。 在這里討論的夾具的設計方法必須在整體夾具設計方法的范圍內。在此之前進行定位器 /支撐和夾具設計的初步階段，涉及到的分析和識別的功能、相關的公差和其他規范是必要的。 根據初步的評估和測定，定位 /支撐設計與夾具設計結果的在此基礎上可以同時進行。 本文對所描述夾具設計的方法討論基于定位器/支撐設計與先前已經確定的假設（包括適當的定位和支持測定一個工件的定位，以及識別和夾具，如 V 元素的支持面塊，基礎板，定位銷等）。 （ 1） 夾具設計的輸入 輸入包括對特定產品的設計翼邊模型，公差信息，提取的特征，過程順序和部分在給定的每一個設計的相關特性的加工方向，面向的位置和定位裝置，以及加工過程中的各種工序，須出示每個相應的功能。 （ 2） 夾具設計的方法 圖一是自動化夾具設計主要步驟總結圖。 對這些步驟概述如下： 第一步：設置配置清單以及相關的 進程 _功能 條目。 第二步： 確定方向和夾緊力。 輸入必要的加工方向向量 面對 支持力，并確定法向量。 如果加工方向向下（對應的方向向量 0， 0， ，和面的支持向量平行于加工方向，那么， 夾緊力方向平行向下加工方向 0， 0， 如果必需要側面夾緊并沒有可夾緊的地方，那么在其中放置一個夾具夾緊下調，然后邊鉗方向計算如下。讓 助常規的向量代替次要的和三級定位孔。然后，使用夾緊機構夾緊一個方向，例如， 平行于這 3 兩個法向量，即，正常向量應分別與每塊表面的 量平行。側面夾緊面應該是一對分別平行于面 平面孔。 第三步：從列表中選出最大有效加工力。這樣能夠有效的平衡各加工力。 第四步：利用計算出的最高有效加工力，才 能確定用來支撐工件加工的面積的夾具尺寸（例如，一個帶夾子可以作為一個夾緊機構使用）。 第五步：確定給定工件的夾緊面。這一步在第四步中所述過。 第六步： 該夾具的夾緊面的實際位置自動在第 5 節中確定?？紤]接下來的步驟并返回第一步。 在這項工作中所用到的夾具都來自一個系列。夾具的原理與圖二相同。在這一節里，描述了一個自動化夾具。 鎖模力所需的有關螺桿的螺紋裝置大小或保存到位鉗。 夾緊力平衡加工工件使工件保持恰當的位置。 讓鎖模力為 W 和螺桿直徑為 D。 各種螺絲夾緊力大小，可以按以下方式確定：最初，極限拉 伸強度（抗拉強度）和該夾具的材料（供應情況而定）可以從數據檢索庫檢索。各種材料有不同的拉伸強度。該夾具材料的選擇，也可直接采用啟發式規則進行。例如，如果部分材料是低碳鋼，那么鉗材料可低碳鋼或機器鋼。為了確定設計應力，抗拉強度值應除以安全系數（如 4 或 5）。 根區的螺絲格 一個螺絲鉗）可以被確定： 鎖模力 /設計應力 。隨后，螺栓截面全面積可以計算為等于 格 （ 65） （因為螺絲的地方可能會發生根切面積約為 65 螺栓的總面積）。螺釘的直徑 D 可以被確定等同于（ 4）。另一項涉及可用于方 程有關的 4 寬度 B，高度 H 和跨度的鉗 L 的螺絲直徑為 D（ B， H 和 L 可以為不同的值計算D）： ，提取的特征信息，特征尺寸，定位面和定位器的選擇?？紤]所有潛在的加緊面，如圖 3。 最關鍵的是夾緊表面不應重疊或與該面相交，如圖 4 所示。夾緊面積是與工件表面（或觸的是一個二維輪廓線段組成的（見圖 6）。 利用線段相交測試，可以測定在給定的光子晶體光纖的任何范圍內是否可能有接觸面夾緊面重疊。 夾緊面的確定可以如下所示： 5 第 1 步：鑒別平行于二級和三級定位面 （ 是分別到 遠的距離的面。如下所示：（一）鑒別面 面 行 行（二）在 列出面對 面。 （三）通過檢查所有 面對 面，確定的面對 面是到 別最遠的面，并舍棄所有其他 第 2 步： 鑒別平行面的位置，除了不相鄰的附加面。 最好是選擇一個不與其他定位面垂直相鄰的面。這一步如下所示： (a) 考慮 表中的 ，獲得與每 個 垂直或相鄰的面然后，在表中插入每個 。 (b) 檢查每個 ，并執行以下測試：如果 相鄰、垂直于 后從列表中舍棄它并插入 表中。 第 3 步 : 確定加緊面都在有效的加緊面上，如下所述夾緊面： 例 1:如果沒有條目在列表 ，就使用 的面并繼續執行步驟 4。如果任何面發現，垂直于第二，第三位置的面孔 將要面臨的是下次選擇可行的夾具。在這種情況下，唯一剩下的選擇是重新審視在列表 面。 例 2：如果列表中 目數為 1 時，可行 夾緊面為 法向量垂直相鄰的相應軸是夾緊軸。 例 3： 如果在列表 數大于 1，確定最大的 緊面再進行步驟 4。 例 4： :夾緊力的方向可以是 1， 0， 0或 0， 1， 0，可以夾緊 的中心位置。 在其他幾何位置可確定使用零件幾何形狀和拓撲信息，這在下一節中描述。 6 確定夾緊面后，必須確定實際夾緊位置。輸入夾具側面積，沿著 X， Y， Z和潛在的夾緊面 向。 容下使用 何獲得夾具側面積： 第一步是確定一個箱體的大小，這是用來測試它是否包含在它里面的任 何部分。 相交測試也可以在前面介紹的方法使用。 如果相交測試返回一個負的結果，那么有部分箱體與夾具相交，如圖 4 所示。 如果相交測試返回一個正的結果，可以執行下列步驟： 1. 劃分成更小的矩形大小條 （ 1 W） 夾框輪廓 (圖 5 和圖 6)。 2. 執行指定與功能配置文件出現在 的零件設計的相交測試。 3. 沒有功能相交的條形區域，都是可行夾緊區域。如果有一個以上的長方形候選面，矩形配置文件，向中沿軸夾緊 點的是夾緊配置文件（夾點）。 如果沒有發現配置文件，夾具寬度可減少一半 ，夾具數可以增加兩個。使用這些修改過的夾具尺寸，執行前面描述的特征相交測試。如果此測試也失敗了，那么可以用相鄰的面作為夾緊面用于執行端夾緊。這面可以重復進行 功能相交測試。 7 輸入需要的二維輪廓 用下列方法可以自動確定該配置文件的交集。每一個輸入的資料組成一個封閉環。此配置文件測試的步驟如下： (考慮 段中的 L（ i， 1） 和 段中的 L（ 2， j） 。 (采用 L（ i， 1） 線段和 L（ 2， j） 線段的相交段。如果邊緣相交測試返回一個正值，那么特征面和潛在 面相交。如果它返回一個負值，繼續執行步驟 3。 （ 重復與步驟 （ 相同的部分或者緩慢走過其余 的 ()段直到的 (j+1) j=n1段。 (其余部分邊和 的 重復 （ 和 （ 步驟。 如果特征面與夾緊面重復，線相交測試將決定該事件。相交的邊可以進行自動檢測兩個面是否相互交叉。輸入所需的邊 接 (和 (和接 (和 (。 方程的可表示為： F(x,y) =0 （ 1） H(x,y) =0 （ 2） 8 第一步：使用等式 （ 1） 計算 (用 取代 3； 計算 F(用 取代 4。 第二步：如果 4都與 0不相等，但 4結果相同（ 2在相同的一邊），則邊 34不相交。如果這樣不滿足條件，那么進行第三步。 第三步：使用等式 （ 2） 計算 (接著，計算 (進行第四步。 第四步：如果 2都不等于 0，且 2的結果相同，那么把 2放在相同的一邊并輸入不相交。如果，這個也不滿足條件，那么進行第五步。 第五步：給定相交線段 。這樣就完成了測試?？紤]如圖 7 所示的一部分樣品。將要生產一個盲孔。起初，完成定位設計。 定位器的（或主要定位器）是一個基盤（放在 ）和二級和三級定位器面臨 應到定位面 第 4 節中討論）。 一個輔助定位器也被使用，這是一個 V 型塊（對 輔助定位），如圖 8 所示。 在前面討論的夾具設計方法中所述的步驟的基礎上，候選面孔（這是平行的，并在從 遙遠的距離）是面對 。 沒有面孔，這是平行到定位面，但他們不相鄰。在這種情況下使用的優先權規則（如步驟 3 第 4 步討論），剩余的 候選面面對的是 。夾具方向向下的 V 型塊徑向定位器和其他與對工件夾緊底面提供所需位置。 9 根據第五步選擇夾具的位置。如果沒有功能發生在面 ，那么也沒有必要進行相交測試確定夾具優美加緊。 夾具位置應遠離 V 型定位器（這是輔助定位位置）的夾緊面毗鄰輔助定位面（這確保了更好的快速夾緊）。最終位置和夾具的設計如圖 8 所示。 本文討論的方法，毫不遜色于其他夾具設計文獻中討論的方法。本文所討論的方法的獨特性是零件的夾緊面的幾何形狀，拓撲和功能發生了被加工為基礎的系統鑒定。 其他方法都沒有利用了定位器的位置，該方法使用定 位器在對持有一級，二級和三級定位器加工的工件。這種方法的另一個好處是在可行的候選面上確定在面上用夾具面交點測試（如前所述），并迅速和有效地確定潛在的下游過程中可能出現問題，夾緊和加工的功能檢測。 本文在一個夾具設計方法的總體框架之下進行了夾具設計方面的討論。 設計定位器，規范零件設計，和其他相關被用來確定夾緊面和夾緊方向。各種自動化步驟也有涉及。 畢業設計 (論文 )開題報告 題目 ：車床組合夾具的設計 系 別 機電信息系 專 業 機械設計制造及其自動化 班 級 姓 名 學 號 導 師 2012 年 12 月 20 日 文）綜述（ 題目背景、研究意義及國內外相關研究 情況） 題目背景 : 機械制造離不開金屬切削機床，而機床夾具則是保證機械加工質量、提高生產效率、減輕勞動強度、降低對工人技術的過高要求、實現生產過程自動化不可或缺的重要工藝裝備之一。機床夾具被廣泛用于制造業中，大量專用機床夾具的使用為大批量生產提供了必要條件。 夾具是工藝裝備的主要組合部分 ,在機械制造中占有重要地位。目前 ,單件、小批量生產正逐漸成為現代機械制造業新的生產模式。在這種模式中 ,要求加工機床 和夾具裝備具有更好的柔性 ,以縮短生產準備時間、降低生產成本 ,所以 ,按單一品種設計專用夾具的方法已不能滿足生產發展的要求 ,而組合夾具正是適應這一生產模式的柔性工裝設備。它對縮短工藝裝備的設計、制造周期 ,以及產品換型后對原有工裝夾具延續使用起到至關重要的作用。國外為了適應這種生產模式 ,也把柔性制造系統作為開發新產品的有效手段 ,并將其作為機械制造業的主要發展。 研究意義： 組合夾具是一種先進的工藝裝備，它是由一套預先制造好的各種不同的形狀、不同規格、不同尺寸、具有互換性、高耐磨性和高精度的標準元件組成， 其結構靈活多變，適應性廣，元件可長期循環使用。組合夾具的元件精度高、耐磨，并且實現了完全互換，元件精度一般為 。用組合夾具加工的工件，位置精度一般可達，若精心調整，可以達到 。由于組合夾具有很多優點，又特別適用于新產品試制和多品種小批量生產，所以近年來發展迅速應用較廣。組合夾具的主要缺點是體積較大，剛度較差，一次投資多，成本高，這使組合夾具的推廣應用受到一定限制。隨著機械制造業的飛速發展，產品的更新換代越來越快，傳統的大批量生產模式逐步被中小批量生產模式所取代，機械制造系 統欲適應這種變化需具備較高的柔性。國外己把柔性制造系統 (為開發新產品的有效手段，并將其作為機械制造業的主要發展方向。柔性化的著眼點主要在機床和工裝兩個方面，組合夾具是工裝柔性化的重點。組合夾具是一種標準化、系列化、通用化程度很高的工藝裝備，它是由一套預先制造好的各種不同形狀、不同規格、不同尺寸、具有完全互換性的標準元件和組合件，按工件的加工要求組裝而成的夾具。它可以拆卸、清洗，并可重新組裝成新的夾具，其應用非常普遍，尤其適合于多品種、中小批量的生產。由于組合夾具的平均設計和組裝時間是專用夾具所花時 間的 5%可以認為組合夾具就是柔性夾具的代名詞。 一個優良的組合夾具必須滿足下列基本要求： （ 1）保證工件的加工精度，穩定加工質量 保證加工精度的關鍵，首先在于正確地選定定位基準、定位方法和定位元件，必 要時還要進行定位誤差分析，還要注意夾具中其它零部件的結構對加工精度的影響，確保組合夾具能滿足工件的加工精度要求。 （ 2）提高生產效率，降低成本 組合夾具的復雜程度應與生產綱領相適應，應盡量采用各種快速高效的裝夾機構，保證操作方便，縮短輔助時間，提高生產效 率。 （ 3）良好的強度、剛度和結構工藝性能 組合夾具的結構應力簡單、合理，便于制造、裝配、調整、檢驗、維修等，有利于提高組合夾具的制造精度。 （ 4）操作性能好 組合夾具的操作方便、省力、安全可靠。在客觀條件允許及又經濟適用的前提下，應盡可能采用氣動、液壓等機械化夾緊裝置，以減輕操作者的勞動強度。 （ 5）經濟性好 組合夾具應盡量采用標準件和標準結構，力求結構簡單、制造容易，以降低組合夾具的成本。因此，設計時應根據生產綱領對組合夾具方案進行必要的技術經濟分析 ，以提高組合夾具在生產中的經濟效益。 （ 6）擴大機床的使用范圍 使用組合夾具可以改變原機床的用途和使用范圍，實現一機多能。 （ 7）排屑順暢 組合夾具中積集切削會影響到工件的定位精度，切削的熱量使工件和夾具產生熱變形，影響加工精度。清理切削將曾加輔助時間，降低生產率。因此組合夾具設計中要給予排屑問題充分的重視。 國外的研究現狀 : 夾具的設計包括三個步驟 :設備規劃、夾具規劃和夾具結構設計。目前 ,及 人在進行 面的研究中對設備規劃有詳細論述 。計算機輔助夾具設計 (夾具方面也作了一些工作 :C , 等人提出的自動夾具定位和夾緊的一種方法； C 提出的利用機械杠桿原理進行定位和夾緊位置選擇的一種算法 ； 等人提出的針對棱柱形工件進行組合夾具設計的基于規則的系統。目前 ,關于工件夾具的自動化配置方面的工作 ,自動夾具結構設計 (很少提及。 人提出了一個二維組合夾具元件的配置算法。幾乎所有的 在一個成功的 統中 , 工件的幾何形狀是一個 關鍵因素。 , 等人也對具有復雜幾何形狀的工件進行嘗試研究。然而其結果也僅僅適用于特定的幾 何體 ,比如多邊形棱柱。 出了一個“完整”的算法用來分析多邊形工件的組合夾具設計。并開發出一個組合夾具設計系統 ,針對一個任意存在的工件 ,能自動產生所有可行的夾具設計。并且采用力球分析的方法對產生的方 案進行優化。以后的許多研究者大多借鑒了 算法。組合夾具在動力學方面的研究也取得了一定的進步 ,Yu 夾具加載規劃 方案是把夾具的加載問題看作基于傳感器的集成問題并給了一個規劃算法。 提出了一種指導夾具設計的方法 ,此方法是縮小由于工件表面與夾具安裝誤差所帶來的定位誤差。 出的模式是在工件加工期間工件的靜態分析 ,這種方法是一種定性分析并且是在抓緊或夾緊物體的最壞的情況下的偏差 ,這種情況是由于在單位扭球的干涉扭矩。 國內的研究現狀 : 我國于 80 年代末開始對組合夾具元件的設計與管理進行了研究和開發 ,在總結和吸取我國應用和發展槽系夾具經驗的基礎上 ,根據現代機械加工特征及夾具的 發展趨勢 ,研制了新一代孔系組合夾具系統。此系統發揮了槽系平移可調性和孔的旋轉可調性的優勢 ,可直接組裝獲得任何直線尺寸和角度尺寸。此系統把大中小三個系列的元件有機融為一體 ,可在一塊多夾具基礎板上 ,既能組裝單個大工件夾具 ,又能組裝多個中小零件夾具 ,有利于裝夾具基礎板長期固定在機床工作臺上 ,此系統還設有孔系和槽系過渡元件 ,便于實現孔、槽系夾具元件混合使用。北京工商大學麻建東和劉璇開發的組合夾具元件庫 ,元件庫模塊的核心程序用 02 工具包開發 ,界面程序用 供的對話框控制語言 言開發 ,在 + 編譯和聯接 ,生成的 U 直接加載運行。元件庫可為使用者提供 7 類組合夾具元件三維圖形的瀏覽以及交互設計功能 ,并生成三維組合夾具構形圖 ,在 境中可進行修改或刪除山東工業大學的徐志剛在“廣義映射原理”的指導下 ,開發了支持“ 范的夾具設計軟件自動化系統。吳玉光博士在這個領域取得了較大的突破。提出孔系基礎板組合夾具設計的系統方法。該方法利用連 桿機構原理自動確定由直線和圓弧組成定位邊界的零件的全部候選定位方案。并提出定位銷可見錐概念和定位銷轉動支點的概念 ,進行定位方案的裝卸方便性分析。進一步提出瞬心三角形和同向邊的概念 ,對工件進行可夾緊性分析 ,確定工件邊界的可夾緊范圍。其理論水平在國內外相關領域內開拓了新的局面。 究方法或措施 主要內容： 設計一種車床的組合夾具，加工零件為三通接頭，對其進行車孔。同時，設計出來的車床組合夾具可以經過簡單拆卸、調整，能夠加工同一系列不同大小的三通接頭。 擬采用的研究方 案： 定位裝置采用兩個大小不一的定位塊，組合成類似于 V 形塊，夾緊裝置采用擋鐵和三個長螺釘的組合裝置。由于加工的工件為 90 度的三通接頭，因此，要進行所有管內內孔的加工，一次加工是無法完成，需要兩次裝夾兩次加工過程。而這樣的設計方案減少了夾緊元件的頻繁拆換，節省了時間。 研究方法： 1） 繪制零件圖，認真分析、研究零件圖及其加工工藝，根據要求選用孔 系組合夾具。 2） 確定切削用量及參數要求，進行組合夾具的定位、夾緊、支承、基礎 板部件設計。 3） 繪制組合夾具裝配圖、繪 制組合夾具重要部件的零件圖 期已開展工作 課題研究的重點： 夾具設計本質上是一種經驗設計，且夾具分類比較多，夾具參數比較復雜，夾具設計和工件形狀、加工條件、加工工藝等很多因素有關。組合夾具的設計主要是針對所要加工的零件進行夾緊、定位等部件的設計，使之能適應系列化零件的合理裝夾。 課題研究的難點： a、異型零件的工藝分析，對零件的工藝分析要求對該零件有相當熟悉的了解，由于條件有限使得對零件不熟悉，可能導致工藝分析不到位。 b、組合夾具的設計，目前組合夾具的設計跟個人的經驗有直接關系，所以本課題的設計可能不夠成熟。 前期已經開展的工作： 查閱有關組合夾具資料，了解國內外組合夾具的發展及其新技術，積極與導師進行交流，確定研究方案及其研究方法。 周次填寫） （ 1）分析題目，做好開題報告，準備好開題答辯。（ 1 周） （ 2）根據設計內容的要求，查閱相關資料，明確設計方向，對存在的疑問咨詢指導老師。（ 2 5 周） （ 3）檢查、閱讀及完善設計內容準備中期答辯。（ 6 周） （ 4）進行畢業設計，包括： 相關方面的計算、確定參數，繪制相關圖紙并建立圖庫，對資料進行整理。（ 7 11 周） （ 5）對畢業設計進行整理，與老師進行討論修改，校核定稿。（ 12 13 周） （ 6）審查、閱讀設計內容準備答辯。（ 14 15 周） （ 7）進行畢業答辯。 (16 周 ) 課題的深度、廣度及工作量的意見） 指導老師： 年 月 日 系 主管領導： 年 月 日 參考文獻 1 薛源順 北京 :機械工業出版社 ,2000 2 楊黎明 北京：國防工業出版社 ,1996 3 東北重型機械學院 上海：上?？萍汲霭嫔?,1988 4 胡家秀主編 北京 :機械工業出版社 ,1999 5 李益民主編 北京 :機械工業出版社 ,1995 6 孟憲椅等主編 北京 :機械工業出版社 ,1991 7 謝家瀛主編 北京 :機械工業出版社 ,1999 8 楊培元等主編 北京 :機械工業出版社 ,1995 9 李云 北京 :機械工業出版社 ,1996 10 李益民 北京 :機械工業出版社 ,1993 11 周開勤 第五版 . 北京：高等教育出版社 ,2002 12 姚永明 上海：上海交通大學出版社 ,1999 13 張樹有 北京：高等教育出版社 ,1999 14 陳秀寧 浙江：浙江大學出版社 ,2002 15 ., 995, (56 61). 16 J02,18：335 17 u 002,18： 36518 C J 996,1 (1)： 31 本科畢業設計 (論文 ) 題目： 車床組合 夾具設計 系 別 ： 機電信息系 專 業： 機械設計制造及其自動化 班 級： 學 生： 學 號： 指導教師： 2013 年 5 月 I 車床組合 夾具設計 摘 要 根據六點定位原理和定位基準的選擇原則，采用長 V 型塊，支承塊和定位擋鐵定位。長 V 型塊置于拱形肋板后限制 x 軸的兩自由度和 z 軸的兩自由度，擋鐵置于孔端限制繞 y 軸旋轉的自由度，支承塊置于肋板下方限制沿 y 軸移動的自由度。依據相關原理計算定位誤差。根據夾緊方式的選擇原則，選擇夾緊元件為壓板壓頭和 V 型塊，然后通過切削力進行夾緊力的計算。夾緊的動力裝置選用手動壓緊裝置。按照定位元件和夾緊元件設計連接件。 以所選元件和裝置為基礎確定夾具總體布局和夾具體的結構形式，并確定好定位 元件在夾具體上的位置。繪制夾具方案設計，進行工序精度分析。對以上設計進行審核。最后設計夾具總裝配圖。 關鍵詞 ：組合夾具；定位；夾緊；三通接頭 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 錄 1 緒論 1 1 床夾具的分類 1 具的組成 2 具體 3 床夾具在機械加工中的作用 3 床夾具在車床中的 地位及作用 3 內外夾具的發展與趨勢 4 5 床夾具的現狀 5 代機床夾具的發展方向 6 7 內對組合夾具的發展狀況 7 外對組合夾具的發展狀況 8 9 2 零件分析 10 件的選擇與分析 10 藝路線的確定 10 體設計中對夾具設計的重要的參數 11 3 車床組合的夾具設計 12 具設計要求與選型 12 具設計要求 12 具的選型 13 位和夾緊方案的確定 13 位和夾緊方案的選擇分析 14 位元件和夾緊元件的設計計算 15 15 緊機構的設計計算 16 差分析計算 17 響加工精度的因素 17 差的計算 17 保證加工精度 18 具結構的確定 19 具體的確定 19 緊力的確定 21 緊力的計算公式 21 緊力的計算 22 4 結論 24 參考文獻 25 致謝 26 畢業設計（論文）知識產權聲明 27 畢業設計（論文）獨創性聲明 28 1 緒論 1 1 緒論 車床 及其自動化 是集機電于一體的綜合自動化程度較高的制造技術和成套工藝裝備。它的特征是高效、高質、經濟實用，因而被廣泛應用于工程機械、交通、能源、軍工、輕工、家電等行業。我國傳統的車床及車床自動線主要采用機、電、氣、液壓控制，它的加工對象主 要是生產批量比較大的大中型箱體類和軸類零件（近年研制的車床加工連桿、板件等也占一定份額），完成鉆孔、擴孔、鉸孔，加工各種螺紋、鏜孔、車端面和凸臺，在孔內鏜各種形狀槽，以及銑削平面和成形面等。車床的 種 類繁多，有大型車床和小型車床，有單面、雙面、三面、臥式、立式、傾斜式、復合式，還有多工位回轉臺式車床等；隨著技術的不斷進步，一種新型的車床 柔性車床越來越受到人們的青睞，它應用多位主軸箱、可換主軸箱、編碼隨行夾具和刀具的自動更換，配以可編程序控制器 （ 、數字控制 （ 等，能任意改變工作循環控制和驅動系統， 并能靈活適應多品種加工的可調可變的車床。另外，近年來車床加工中心、數控車床、機床輔機（清洗機、裝配機、綜合測量機、試驗機、輸送線）等在車床行業中所占份額也越來越大。 現代車床和自動線作為機電一體化產品，它是控制、驅動、測量、監控、刀具和機械組件等技術的綜合反映。近 20 年來，這些技術有長足進步，同時作為車床主要用戶的汽車和內燃機等行業也有很大的變化，其產品市場壽命不斷縮短，品種日益增多且質量不斷提高。這些因素有力地推動和激勵了車床和自動線技術的不斷發展。 機床夾具是在金屬切削加工中，用以準確地確定工件位置，并 將其牢固地夾緊，以接受加工的工藝裝備。它的主要作用：可靠的保證工件的加工質量，提高加工效率，減輕勞動強度，充分發揮和擴大機床的工藝性能。因此，機床夾具在機械制造中占有重要的地位。機床夾具可以分為多種類型，其中最有代表性的就是專用夾具、組合夾具。專用夾具為某一工件的某道工序設計制造的夾具。組合夾具采用標準的組合夾具元、部件，組裝而成的夾具。論實用性，組合夾具要遠大于專用夾具。組合夾具大部分的部件都是采用標準件，跟換容易，成本低效益高。 床夾具的分類 車床夾具的種類很多，形狀千差萬別。為了設計、制造 和管理的方便，往往畢業設計（論文） 2 按某一屬性進行分類。 a. 按夾具的通用特性分類 按這一分類方法，常用的夾具有通用夾具、專用夾具、可調夾具、組合夾具和自動線夾具等五大類。它反映夾具在不同生產類型中的通用特性，因此是選擇夾具的主要依據。 （ 1） 通用夾具 通用夾具是指結構、尺寸已規格化，且具有一定通用性的夾具，如三爪自定心卡盤、四爪單動卡盤、臺虎鉗、萬能分度頭、中心架、電磁吸盤等。其特點是適用性強、不需調整或稍加調整即可裝夾一定形狀范圍內的各種工件。采用這類夾具可縮短生產準備周期，減少夾具品種，從而降低生 產成本。其缺點是夾具的加工精度不高，生產率也較低，且較難裝夾形狀復雜的工件，故適用于單件小批量生產中。 （ 2）專用夾具 專用夾具是針對某一工件的某一工序的加工要求而專門設計和制造的夾具。其特點是針對性極強，沒有通用性。在產品相對穩定、批量較大的生產中，常用各種專用夾具，可獲得較高的生產率和加工精度。專用夾具的設計制造周期較長，隨著現代多品種及中、小批生產的發展，專用夾具在適應性和經濟性等方面已產生許多問題。 （ 3） 可調夾具 可調夾具是針對通用夾具和專用夾具的缺陷而發展起來的一類新型夾具。對不同類 型和尺寸的工件，只需調整或更換原來夾具上的個別定位元件和夾緊元件便可使用?？烧{夾具在多品種、小批量生產中得到廣泛應用。 （ 4） 組合夾具 組合夾具是一種模塊化的夾具，并已商品化。標準的模塊元件具有較高精度和耐磨性，可組裝成各種夾具，夾具用畢即可拆卸，留待組裝新的夾具。由于使用組合夾具可縮短生產準備周期，元件能重復多次使用，并具有可減少專用夾具數量等優點；因此組合夾具在單件、中小批多品種生產和數控加工中，是一種較經濟的夾具。 （ 5） 自動線夾具 自動線夾具一般分為兩種：一種為固定式夾具，它與專用夾具相 似；另一種為隨行夾具，使用中夾具隨著工件一起運動，并將工件沿著自動線從一個工位移至下一個工位進行加工。 b. 按夾具使用的車床分類 這是專用夾具設計所用的分類方法。按使用的車床分類，可把夾具分為車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、磨床夾具、齒輪車床夾具、數控車床夾具。 具的組成 雖然車床夾具的種類繁多，但它們的工作原理基本上是相同的。將各類夾具中，作用相同的結構或元件加以概括，可得出夾具一般所共有的以下幾個組成部畢業設計（論文） 3 分，這些組成部分既相互獨立又相互聯系。 a. 定位支承元件 定位支承元件 的作用是確定工件在夾具中的正確位置并支承工件，是夾具的主要功能元件之一。定位支承元件的定位精度直接影響工件加工的精度。 b. 夾緊裝置 夾緊元件的作用是將工件壓緊夾牢，并保證在加工過程中工件的正確位置不變。 c. 連接定向元件 這種元件用于將夾具與車床連接并確定夾具對車床主軸、工作臺或導軌的相互位置。 d. 對刀元件或導向元件 這些元件的作用是保證工件加工表面與刀具之間的正確位置。用于確定刀具在加工前正確位置的元件稱為對刀元件，用于確定刀具位置并引導刀具進行加工的元件稱為導向元件。 e. 其它裝置或元件 根據加工需要，有些夾具上還設有分度裝置、靠模裝置、上下料裝置、工件頂出機構、電動扳手和平衡塊等，以及標準化了的其它聯接元件。 f. 夾具體 夾具體是夾具的基體骨架，用來配置、安裝各夾具元件使之組成一整體。常用的夾具體為鑄件結構、鍛造結構、焊接結構和裝配結構，形狀有回轉體形和底座形等形狀。 上述各組成部分中，定位元件、夾緊裝置、夾具體是夾具的基本組成部分。 具體 夾具體是用于連接夾具上所有的元件的裝置，使其成為一個整體的基礎件，它還用來與機床有關部件連接，以確定夾具在機床 上的位置。 床家具在機械加工中的作用 a. 保證加工精度。 b. 提高勞動生產率。 c. 改善工人的勞動條件。 d. 降低生產成本。 e. 保證工藝要求。 f. 擴大機床的工藝范圍。 床家具在車床中的地位和作用 畢業設計（論文） 4 車床夾具是零件在機床上加工時，用以裝夾工件（和引導刀具）的一種工藝裝備。起作用是正確確定工件與刀具之間的相對位置，并將工件牢固地夾緊。使用夾具可以有效地保證工件的加工質量，提高勞動生產率，擴大機床工藝范圍和減輕勞動強度。因此，夾具在機械制造中占 有重要位置。本課題我設計的夾具能夠保證零件裝夾、定位，從而保證零件的加工精度。 a. 能穩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。 b. 能減少輔助工時，提高勞動生產率 使用夾具裝夾工件方便、快速，工件不需要劃線找正，可顯著地減少輔助工時；工件在夾具中裝夾后提高了工件的剛性，可加大切削用量；可使用多件、多工位裝夾工件的夾具，并可采用高效夾緊機構，進一步提高勞動生產率。 c. 能擴大機床的使用范圍，實 現一機多能 根據加工機床的成形運動 ，附以不同類型的夾具，即可擴大機床原有的工藝范圍。例如在車床的溜板上或搖臂鉆床工作臺上裝上鏜模，就可以進行箱體零件的鏜孔加工。 內外夾具的發展與趨勢 夾具是機械加工不可缺少的部件，在機床技術向高速、高效、精密、復合、智能、環保方向發展的帶動下，夾具技術正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經濟方向發展。 高精 隨著機床加工精度的提高，為了降低定位誤差，提高加工精度，對夾具的制造精度要求更高。高精度夾具的定位孔距精度高達 5m，夾具支承面的垂直度達到 00行度高達 00國 美樂 )公司制造的 4m 長 、 2m 寬的孔系列組合焊接夾具平臺，其等高誤差為 密平口鉗的平行度和垂直度在 5具重復安裝的定位精度高達 5m；瑞士 性夾具的重復定位精度高達 25m。機床夾具的精度已提高到微米級，世界知名的夾具制造公司都是精密機械制造企業。誠然，為了適應不同行業的需求和經濟性，夾具有不同的型號，以及不同檔次的精度標準供選擇。 高效 為了提高機床的生產效率，雙面、四面和多件裝 夾的夾具產品越來越多。為了減少工件的安裝時間，各種自動定心夾緊、精密平口鉗、杠桿夾緊、凸輪夾緊、氣動和液壓夾緊等，快速夾緊功能部件不斷地推陳出新。新型的電控永磁夾具，加緊和松開工件只用 12 秒，夾具結構簡化，為機床進行多工位、多面和多件加畢業設計（論文） 5 工創造了條件。為了縮短在機床上安裝與調整夾具的時間，瑞典 3R 夾具僅用 1分鐘，即可完成線切割機床夾具的安裝與校正。采用美國 金斯 )公司的球鎖裝夾系統， 1 分鐘內就能將夾具定位和鎖緊在機床工作臺上，球鎖裝夾系統用于柔性生產線上更換夾具，起到縮短停機時間，提高生產效 率的作用。 模塊、組合 夾具元件模塊化是實現組合化的基礎。利用模塊化設計的系列化、標準化夾具元件，快速組裝成各種夾具，已成為夾具技術開發的基點。省工、省時，節材、節能，體現在各種先進夾具系統的創新之中。模塊化設計為夾具的計算機輔助設計與組裝打下基礎，應用 術，可建立元件庫、典型夾具庫、標準和用戶使用檔案庫，進行夾具優化設計，為用戶三維實體組裝夾具。模擬仿真刀具的切削過程，既能為用戶提供正確、合理的夾具與元件配套方案，又能積累使用經驗，了解市場需求，不斷地改進和完善夾具系統。組合夾具分會與華中科 技大學合作，正在著手創建夾具專業技術網站，為夾具行業提供信息交流、夾具產品咨詢與開發的公共平臺，爭取實現夾具設計與服務的通用化、遠程信息化和經營電子商務化。 通用、經濟 夾具的通用性直接影響其經濟性。采用模塊、組合式的夾具系統，一次性投資比較大，只有夾具系統的可重組性、可重構性及可擴展性功能強，應用范圍廣，通用性好，夾具利用率高，收回投資快，才能體現出經濟性好。德國 美樂 )公司的孔系列組合焊接夾具，僅用品種、規格很少的配套元件，即能組裝成多種多樣的焊接夾具。元件的功能強，使得夾具的 通用性好，元件少而精，配套的費用低，經濟實用才有推廣應用的價值。 專家們建議組合夾具行業加強產、學、研協作的力度，加快用高新技術改造和提升夾具技術水平的步伐，創建夾具專業技術網站，充分利用現代信息和網絡技術，與時俱進地創新和發展夾具技術。主動與國外夾具廠商聯系，爭取合資與合作，引進技術，這是改造和發展我國組合夾具行業較為行之有效的途徑。 具研究的現狀 床夾具的現狀 國際生產研究協會的統計表明，小批多品種生產的工件品種已占工件種類總數的 85%左右?，F代生產要求企業所制造的產品品種經常更 新換代，以適應市場的需求與競爭。然而，一般企業都仍習慣于大量采用傳統的專用夾具，一般在具有中等生產能力的工廠里，約擁有數千甚至近萬套專用夾具；另一方面，在多品種生產的企業中，每隔 34 年就要更新 5080%左右專用夾具，而夾具的實際磨畢業設計（論文） 6 損量僅為 1020%左右。數控機床、加工中心、成組技術、柔性制造系統 （ 新加工技術的應用，對機床夾具提出了如下新的要求： 1） 能迅速而方便地裝備新產品的投產，以縮短生產準備周期，降低生產成本； 2） 能裝夾一組具有相似性特征的工件； 3） 能適用于精密加工的高精度機床夾具； 4） 能適用于各種現代化制造技術的新型機床夾具； 5） 采用以液壓站等為動力源的高效夾緊裝置，以進一步減輕勞動強度和提高勞動生產率； 6） 提高機床夾具的標準化程度。 代機床夾具的發展方向 現代機床夾具的發展方向主要表現為標準化、精密化、高效化和柔性化等四個方面。 （ 1） 標準化 機床夾具的標準化與通用化是相互聯系的兩個方面。我國已有夾具零件及部件的國家標準 ： 214891 以及各類通用夾具、組合夾具標準等。機床夾具的標準化，有利于夾具的商品化生產，有利于縮短生產準備周期，降低生產總 成本。 （ 2） 精密化 隨著機械產品精度的日益提高，勢必相應提高了對夾具的精度要求。精密化夾具的結構類型很多，例如用于精密分度的多齒盤，其分度精度可達 用于精密車削的高精度三爪自定心卡盤，其定心精度為 5m。 （ 3） 高效化 高效化夾具主要用來減少工件加工的基本時間和輔助時間，以提高勞動生產率，減輕工人的勞動強度。常見的高效化夾具有自動化夾具、高速化夾具和具有夾緊力裝置的夾具等。例如，在銑床上使用電動虎鉗裝夾工件，效率可提高 5 倍左右；在車床上使用高速三爪自定心卡盤，可保證卡爪在試驗轉速為 9000r/條件下仍能牢固地夾緊工件，從而使切削速度大幅度提高，除了在生產流水線、自動線配置相應的高效、自動化夾具外，在數控機床上，尤其在加工中心上出現了各種自動裝夾工件的夾具以及自動更換夾具的裝置，充分發揮了數控機床的效率。 （ 4） 柔性化 機床夾具的柔性化與機床的柔性化相似，它是指機床夾具通過調整、組合等方式，以適應工藝可變因素的能力。工藝的可變因素主要有：工序特征、生產批量、工件的形狀和尺寸等。具有柔性化特征的新型夾具種類主要有：組合夾具、通用可調夾具、成組夾具、模塊化夾具、數控夾具等。為適應現代機械工業多品 種、中小批量生產的需要，擴大夾具的柔性化程度，改變專用夾具的不可拆結構為可拆結構，發展可調夾具結構，將是當前夾具發展的主要方向。 畢業設計（論文） 7 內外對組合夾具的發展及研究狀況 組合夾具是一種先進的工藝裝備，它是由一套預先制造好的各種不同的形狀、不同規格、不同尺寸、具有互換性、高耐磨性和高精度的標準元件組成，其結構靈活多變，適應性廣，元件可長期循環使用。組合夾具的元件精度高、耐磨，并且實現了完全互換，元件精度一般為 。用組合夾具加工的工件，位置精度一般可達 ，若精心調整，可以達到 。由于組合夾具有很多優點，又特別適用于新產品試制和多品種小批量生產，所以近年來發展迅速應用較廣。組合夾具的主要缺點是體積較大，剛度較差，一次投資多，成本高，這使組合夾具的推廣應用受到一定限制。隨著機械制造業的飛速發展，產品的更新換代越來越快，傳統的大批量生產模式逐步被中小批量生產模式所取代，機械制造系統欲適應這種變化需具備較高的柔性。國外己把柔性制造系統 (為開發新產品的有效手段，并將其作為機械制造業的主要發展方向。柔性化的著眼點主要在機床和工裝兩個方面，組合夾具是工裝柔性化的重點。組合夾具 是一種標準化、系列化、通用化程度很高的工藝裝備，它是由一套預先制造好的各種不同形狀、不同規格、不同尺寸、具有完全互換性的標準元件和組合件，按工件的加工要求組裝而成的夾具。它可以拆卸、清洗，并可重新組裝成新的夾具，其應用非常普遍，尤其適合于多品種、中小批量的生產。由于組合夾具的平均設計和組裝時間是專用夾具所花時間的 5%可以認為組合夾具就是柔性夾具的代名詞。 外對組合夾具的發展狀況 夾具的設計包括三個步驟 :設備規劃、夾具規劃和夾具結構設計。目前 , 人在進行 面的研究中對設備規劃有詳細論述。計算機輔助夾具設計 (夾具方面作出了一些工作 :C , 等人提出的自動夾具定位和夾緊的一種方法； C 提出的利用機械杠桿原理進行定位和夾緊位置選擇的一種算法； 等人提出的針對棱柱形工件進行組合夾具設計的基于規則的系統。目前 ,關于工件夾具的自動化配置方面的工作 ,在自動夾具結構設計 ( 很少提及。 人提出了一個二維組合夾具元件的配置算法。幾乎所有的 究者都承認 ,在一個成功的 工件的幾何形狀是一個關鍵因素。 , 等人也對具有復雜幾何形狀的工件進行嘗試研究。然而其結果也僅僅適用于特定的幾 何體 ,比如多邊形棱柱。 出了一個“完整”的算法用來分析多邊形工件的組合夾具設計。并開發出一個組合夾具設計系統 ,針對一個任意存在的工件 ,能自動產生所有可行的夾具設計。并且采用力球分析的方法對產生的方案進行優化。畢業設計（論文） 8 以后的許多研究者大多借鑒了 算法。組合夾具在動力學方面的研究也取得了一定 的進步 ,Yu 夾具加載規劃方案是把夾具的加載問題看作基于傳感器的集成問題并給了一個規劃算法。 提出了一種指導夾具設計的方法 ,此方法是縮小由于工件表面與夾具安裝誤差所帶來的定位誤差。 出的模式是在工件加工期間工件的靜態分析 ,這種方法是一種定性分析并且是在抓緊或夾緊物體的最壞的情況下的偏差 ,這種情況是由于在單位扭球的干涉扭矩。 內對組合夾具的發展狀況 我國于 80 年代末開始對組合夾具元件的設計與管理進行了研究和開發 ,在總結和吸取我國 應用和發展槽系夾具經驗的基礎上 ,根據現代機械加工特征及夾具結構的發展趨勢 ,研制了新一代孔系組合夾具系統。此系統發揮了槽系平移可調性和孔的旋轉可調性的優勢 ,可直接組裝獲得任何直線尺寸和角度尺寸。此系統把大中小三個系列的元件有機融為一體 ,可在一塊多夾具基礎板上 ,既能組裝單個大工件夾具 ,又能組裝多個中小零件夾具 ,有利于裝夾具基礎板長期固定在機床工作臺上 ,此系統還設有在組合夾具設計中孔系和槽系過渡元件 ,便于實現孔、槽系夾具元件混合使用。北京工商大學麻建東和劉璇開發的組合夾具元件庫 ,元件庫模塊的核心程序用 02 工具包開發 ,界面程序用供的對話框控制語言 言開發 ,在 + 編譯和聯接 ,生成的 U 直接加載運行。元件庫可為使用者提供 7 類組合夾具元件三維圖形的瀏覽以及交互設計功能 ,并生成三維組合夾具構形圖 ,在 境中可進行修改或刪除山東工業大學的徐志剛在“廣義映射原理”的指導下 ,開發了支持“ 范的夾具設計軟件自動化系統。吳玉光博士在這個領域取得了 較大的突破。提出孔系基礎板組合夾具設計的系統方法。該方法利用連桿機構原理自動確定由直線和圓弧組成定位邊界的零件的全部候選定位方案。并提出定位銷可見錐概念和定位銷轉動支點的概念 ,進行定位方案的裝卸方便性分析。進一步提出瞬心三角形和同向邊的概念 ,對工件進行可夾緊性分析 ,確定工件邊界的可夾緊范圍。其理論水平在國內外相關領域內開拓了新的局面。畢業設計（論文） 9 文主要研究內容 本課題設計的車床組合夾具用來加工零件三通接頭三孔，如圖 示。為了保證加工零件的質量和產量和降低成本，在設計該車床時，首先要制定合理的工藝方案；然 后按工藝方案的要求，確定機床的配置型式，選擇通用部件，設計專用部件和工件循環的控制系統。為了 保證孔的加工精度、提高生產效率，降低工人勞動強度。本設計主要解決的問題是加工三通接頭孔的車床設計其中的組合夾具設計 ,根據總體設計的“三圖一卡”主要完成車床組合夾具裝配圖及其相應零件圖的設計任務。 圖 通接頭 2 零件分析 10 2 零件分析 工零件的選擇與分析 針對此次設計的零件選擇為三通接頭（如圖 加工孔為： 20、 14。被加工零件材料為 ，硬度 擇此零件具有系列化，大小不同形狀一樣，并且結構簡單，易于加工與裝卸。 車床組合夾具的設計就是針對具體的被加工工件，在選定的工藝和方案的基礎上，進行方案設計。其中包括：被加工零件工序圖（如圖 加工示意圖、機床聯系尺寸圖和生產率計算卡。 圖 據所選擇零件的工序圖，分析被加工零件的精度、表面粗糙度、技術要求、加工部位尺寸、形狀、結構、特點、材料硬度、剛性及零件的批量。據此確定定位基準和夾緊方案。 件 工藝路線的確定 根據先粗后精，先基準面后其它表面，先主要表面后次要表面的機械加工工序安排的設計原則，零件的工藝路線作如下設計： 工序 1 半精車孔 文） 11 半精車孔 零件孔 面 ,表面粗糙度為 件孔 倒角 145 工序 2 車 20 孔表面粗糙度為 車 14 孔表面粗糙度為 14 孔的另一端面 , 表面粗糙度為 工序 3 最終檢驗 . 各孔的位置精度及具體要求詳見零件圖。 體設計中對夾具設計重要的參數 a. 車孔 根據參考文獻 7查得 ： B=156 D=v=r / =) 5) =12001200=w) b. 車孔 根據參考文獻 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 進給量 軸向切削力 圓周力 D 加工直徑 3 車床組合夾具的設計 12 3 車床組合夾具的設計 具的設計要求與選型 定位：工件在車床上加工時，為保證加工精度和提高生產率，必須使工件在車床上相對刀具占有正確的位置，這個過程稱為定位。 夾緊：為克服切削過程中工件受外力的作用而破壞定位，必須對工件施加夾緊力，這個過程稱為夾緊。 裝夾：定位和加緊綜合稱為裝夾。 車床夾具：完成裝夾的工藝設備稱為車床夾具。 車床夾具是在機械制造過程中，用來固定加工對 象，使之占有正確的位置，以接受加工或檢測并保證加工要求的車床附加裝置，簡稱為夾具。 工件的裝夾方法有找正裝夾法和夾具裝夾法兩種。 找正裝夾方法是以工件的有關表面或專門劃出的線痕作為找正依據，用劃針或指示表進行找正，將工件正確定位，然后將工件夾緊，進行加工。這種方法安裝簡單，不需專門設備，但精度不高，生產率低，因此多用于單件、小批量生產。 夾具裝夾方法是靠夾具將工件定位、夾緊，以保證工件相對于刀具、車床的正確位置夾具裝夾工件的特點： 1） 工件在夾具中的正確定位，是通過工件上的定位基準面與夾具上的定位元件相接觸 而實現的。因此，不再需要找正便可將工件夾緊。 2） 由于夾具預先在車床上已調整好位置（也有在加工過程中再進行找正的），因此，工件通過夾具對于車床也就占有了正確的位置。 3） 通過夾具上的對刀裝置，保證了工件加工表面相對于刀具的正確位置。 4） 裝夾基本上不受工人技術水平的影響，能比較容易和穩定地保證加工精度。 5） 裝夾迅速、方便，能減輕勞動強度，顯著地減少輔助時間，提高勞動生產率。 6） 能擴大車床的工藝范圍。如鏜削圖機體上的階梯孔，若沒有臥式鏜床和專用設備，可設計一夾具在車床上加工。 具設計的 基本要求 a. 保證工件的加工精度 保證工件的加工精度是夾具設計的最基本要求。其關鍵在于，正確地確定夾具的定位方案、夾緊方案和刀具導向裝置，合理地制定夾具的尺寸、公差和技術畢業設計（論文） 13 要求，必要時進行適當的誤差分析和計算。 b. 提高生產效率，減低制造成本 夾具設計的總體方案應與生產綱領相適應。在大量生產時，應盡量采用各種快速、高效的機構和先進的控制方法，以縮短輔助時間，提高生產率；在中批量生產中，則要求在滿足夾具功能的前提下，盡量采用結構簡單，容易制造的夾具，以降低夾具的制造成本。 c. 結構簡 單，操作方便，安全和省力 夾具的操作要做到方便、省力，有條件盡可能采用氣動、液壓、電氣及其他高效機械夾緊裝置，以減輕人員的勞動強度。夾具操作位置應當有利與操作人員，必要時應有安全保護裝置，以確保使用安全。 d. 便于排屑 夾具的排屑是個不容忽視的問題，如果排屑不好，切屑聚集在夾具中，會不利與工件的定位；切屑聚集嚴重時，還會損傷刀具導致設備事故或人員傷亡；切屑的清掃又會增加輔助時間，降低生產率。因此，排屑問題在夾具設計時必須給予充分的考慮。 e. 良好的結構工藝性 有良好的結構工藝，便于夾具的制造加工 、裝配、檢驗和維修，要達到這些要求，應盡量選用標準件。 夾具設計應按加工要求構思出設計方案，繪制圖樣，確定夾具的結構。合理選擇材料，標注尺寸、公差和技術要求。 具的選型 機床夾具是機床上用以裝夾工件（和引導刀具）的一種裝置。其作用是將工件定位，以使工件獲得相對于機床和刀具的正確位置，并把工件可靠地夾緊。而要實現這一要求，又必須滿足三個條件： 一批工件在夾具中占有正確的加工位置； 夾具裝夾在機床上的準確位置； 刀具相對夾具的準確位置。這里涉及了三層關系：零件相對夾具，夾具相對于機床，零件相對于機床 。工件的最終精度是由零件相對于機床獲得的。所以 “ 定位 ” 也涉及到三層關系：工件在夾具上的定位，夾具相對于機床的定位，而工件相對于機床的定位是間接通過夾具來保證的。工件定位以后必須通過一定的裝置產生夾緊力把工件固定，使工件保持在準確定位的位置上，否則，在加工過程中因受切削力，慣性力等力的作用而發生位置變化或引起振動，破壞了原來的準確定位，無法保證加工要求。這種產生夾緊力的裝置便是夾緊裝置。 位和夾緊的方案確定 畢業設計（論文） 14 位和夾緊的方案選擇分析 工件的定位是保證工件在夾具中占有一致的正確加工位置，而這一 位置的確定要通過定位支承限制工件的相應自由度來實現。而通常需要限制的六個自由度。根據本課題零件要加工孔的位置，該零件要加工的孔面為 ： 3 個 20 孔， 3個 14 孔，加工方法為先粗后精。根據定位基準的選擇原則確定定位基準為：第一定位基準為外圓柱面的軸線，第二定位基準為底面。因此，可以得出如下幾個定位方案： a. 用一短 20 孔的外端限制沿 X 軸及 Z 軸移動的兩自由度，三個支承釘置于肋板的底部限制繞 X 軸、 繞 Z 軸和沿 Y 軸的三個自由度，一擋鐵置于 14 的孔的外端限制繞 Y 軸的自由度。實現完全定位。夾緊力作用點位于肋板的外表面。 b. 與 a 比較，把零件繞 Z 軸順時針旋轉 180,定位裝置和夾緊裝置隨之改變相應的位置（如圖所示），定位方案同 a。 c. 零件放置方式同方案 a。夾緊力作用點如圖所示。用一相 當于短 V 形塊的兩定位板置于肋板的外表面限制沿 X 軸及 Z 軸移動的兩個自由度，三個支承釘置于肋板的底部限制繞 X 軸、繞 Z 軸和沿 Y 軸的三個自由度，一擋鐵置于 34的孔的外端限制繞 Y 軸的自由度。實現完全定位。短 V 形塊置于 20 孔的外端作夾緊元件。 （說明：以上定位和夾緊方案針對于兩個同時加工的零件，兩零件對稱放置相應的定位和夾緊裝置也對稱布置。） 分析以上方 案： 方案 a：此方案符合定位和夾緊的相關原理，短 是美中不足的是需要兩液壓缸，并且兩液壓缸需分布在兩零件的外側。由此帶來的影響是設計兩液壓缸增加夾具整體的體積，也增加制造成本。再者此方案雖然能夠保證零件的較高的加工精度，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：此方案與方案 a 類似，不同的是提供夾緊力只需一個位于夾具中心的液壓缸。但是兩零件間的距離增大，這樣帶來主軸箱四根軸間的軸間距加大，從而會增大整個機床的體積和制造成本。所以此方案也不可 用。 方案 c：兩定位板相當于一短 V 形塊起定心定位作用，能夠保證定位基準和工序基準的基準重合，也符合夾緊力的選擇原則，使夾緊力朝著主要的定位基準面。從而提高零件的加工精度。同時又能降低機床和夾具的體積和成本，解決了以上兩方案的出現的問題。所以以此方案可行。 根據以上的論述比較，可以定出方案 c 是合理可行。 畢業設計（論文） 15 位元件和夾緊元件的設計計算 位元件的設計計算 定位元件設計包括定位元件的結構、形狀、尺寸、及布置形式等。利用六點定位原則正確選擇定位方式和定位元件。根據前面定位方案的敘述，可以知道本課題所 使用到的定位元件有：兩個定位板（相當于一短 V 形塊），三個圓形支承塊，一個擋鐵。具體的尺寸如下所定： a. 定位板 (兩定位板相當于短 V 形塊 )的設計及尺寸的確定 V 型塊是標準件，但是考慮到本設計所使用的 V 型塊的具體尺寸要遠大于標準件的尺寸，所以要自己設計。所謂的自行設計也就是在標準件的基礎上，根據具體情況做出適當的改動。之所以要把 V 形塊改進為兩定位板，就是因為肋板的外圓面的直徑很大 ,這樣設計出 V 形塊體積較大從而增大夾具的體積。但是安裝時應保持 兩定位板垂直放置（安裝方式見總裝圖）。 定位板的長度根據肋板的高度 確定，取略大于肋板的一半高度的尺寸作為定位板的長度（取 60 圖 定位板 b. 支承釘設計及尺寸的確定 3 個支承釘，主要的定位元件，對它的要求也就比較的高，要想達到較高的要求，應當做到： 幾個支承釘裝配后，要求等高，可以用裝配后一次磨削法，以保證它們的限畢業設計（論文） 16 位基面在同一平面內，也就是保證了它們的平面度比較的高。由于肋板的底面屬粗基準面，所以選用 C 型支承釘。 參照文獻 2表 2出支承釘的型號 :支承釘 2226c. 擋鐵的設計及尺寸的確定 擋鐵的尺寸根據 14 孔的直徑和長度確定，具體設計及尺寸如圖所示： 圖 擋鐵 緊元件的設計計算 a. 壓板壓頭夾緊機構的確定 根據夾緊原理和零件的形狀來確定夾緊機構。本課題中由于第一定位基準為圓形肋板的軸線，根據夾緊原理 夾緊力應朝著主要的定位基準面，所以壓板壓頭夾緊機構應如總裝圖中的放置位置。零件的形狀呈內凹狀又零件為薄臂件故設計壓頭為球形壓頭。 b. 零件的 另一端采用擋鐵定位，再者加工零件時會產生扭距和切向力，這樣必然導致零件的翻轉和竄動。用 V 形塊夾緊機構可以有效地控制這些不利于加工的運動。 c. 手動夾緊機構的確定 由于切削時產生軸向力，將使零件繞 y 軸翻轉。而手動夾緊機構的存在有效地消除這樣的轉動。 畢業設計（論文） 17 差分析計算 一批工件依次在夾具中進行定位時，由于工序基準的變動對加工表面尺寸所造成的極限值之差稱為定位誤差。產生定位誤差的原因是工序基準與定位基準不相重合或工序基準自身在位置上發生偏移或位移所引起的。 響加工精度的因素 用夾 具裝夾工件進行機械加工時，其工藝系統中影響工件加工精度的因素很多，與夾具有關的因素有：定位誤差 D、對刀誤差 T、夾具位置誤差 A，夾具誤差機械加工工藝系統中，影響加工精度的其它因素綜合稱為加工誤差 G。上述各項誤差均導致刀具相對工件的位置不精確而形成總的加工誤差 差的計算 a. 定位誤差 D (1) 基準不重合誤差 B 基準不重合誤差是由于定位基準和工序基準不重合而產生的那部分定位誤差。在本設計中，由于定位誤差和 工序基準是重合的，所以基準不重合誤差為 0。 (2) 基準位移誤差 Y 基準位移誤差是工件實際位置對確定位置的理想要素的誤差。 b. 主要定位元件的定位誤差分析計算 (1) 兩定位板（相當于短 V 形塊）的定位誤差分析計算 : 因為：相當于一短 V 形塊的兩定位板起定心定位作用，并且定位 準和工序基準的基準重合。 所以： B=0 根據參考文獻 1當 a = 090 時， 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較低，故其它定位元件的定位誤差計算省略。 c. 對刀誤差 T 因為刀具相對于對刀或導向裝置不精確造成的加工誤差，稱為對刀誤差。 本工序中車孔時導向誤差計算公式為： 畢業設計（論文） 18 l )(22 1123（ 即得導向誤差 0 . 0 1 2 0 . 0 2T d. 夾具位置誤差 A 因為夾具在機床上的安裝不精確而造成的加工誤差，稱為夾具的安裝誤差。 一般?。?水 平= 直=0課題中夾具為垂直安裝 ,所以取 垂 直=0mm e. 夾具誤差 E 因夾具上定位元件，對刀或導向元件及安裝基面三者之間（包括導向 元件與導向元件之間）的位置不精確而造成的加工誤差，稱為夾具誤差，夾具誤差大小取決于夾具零件的加工精度的夾具裝配時的調整和修配精度。 一般取 E=f. 加工方法誤差 G 因機床精度，刀具精度，刀具與機床的位置精度，工藝系統受力變形和受熱變形等因素造成的加工誤差，統稱為加工方法誤差，因該項誤差影響因素很多，又不便于計算，所以常根據經驗 所以常根據經驗 為它留出工件公差的 1/3。計算時可以設為 G=3k（ k 工件位置公差取 G= 6 證加工精度 工件在夾具中加工時，總加工誤差為上述各項誤差之和。由于上述誤差均為獨立隨機誤差，應用概率法加，因此，保證工件加工精度條件是工件總加畢業設計（論文） 19 工誤差應不大于工件的加工尺寸公差。 的 計算按公式（ 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 :本夾具完全可以保證加工精度。 為保證夾具有一定的使用壽命，防止夾具因磨損而過早報廢，在分析計算工件加工精度時需留出一定精度儲備量此將上式改為： k k （ 當時夾具能滿足加工要求，根據以上 cJ=k = 所以夾具完全可以滿足加工要求。 具結構的確定 具體的確定 夾具體是用來確定各元件之間總體布局的根基，有了夾具體車模板才能夠固定各部件，各元件才能夠有發揮的作用。夾具體的尺寸是根據零件的尺寸，零件的定位夾緊方式以及定位夾緊元件和驅動裝置等的安裝方式來確定的。 對夾具體的具體要求 a. 有適當的精度和尺寸穩定性 夾具體上的重要表面，如安裝定位元件，夾具體的安裝表面，應有適當的尺寸和形狀精度，它們之間還要有適當的位置精度。一般要 求夾具體的加工公差為一般工件相應公差的 1/5 1/3。 為使夾具體尺寸穩定，鑄造夾具體要進行實效處理，焊接和鍛造夾具體要進行退火處理。 b. 有足夠的強度和剛度 加工過程中，夾具體要承受較大的切削力和夾緊力。為保證夾具體不產生不畢業設計（論文） 20 允許的變形與振動，夾具體應當有足夠的強度和剛度。 c. 排屑方便 切屑多時，夾具體上應考慮排屑結構，可在夾具體上開排屑槽。 夾具體的具體尺寸如下圖： 圖 夾具體正視圖 圖 夾具體俯視圖 畢業設計（論文） 21 圖 夾具體左視圖 緊力的確定 緊力的計算公式 根據工件所受切削力、重力、慣性力、等作用情況，按靜力平衡原理先計算出理論夾緊力，最后為保證夾緊可靠再乘以安全系數便可得到所需夾緊力的數值，即： 算出理論夾緊力，然后要保證夾緊可靠需要乘以安全系數，所以有以下公式： ( 式中 夾緊力 (N); W 理論夾緊力 (N); K 安全系數。 安全系數可按下列公式計算： 6543210