夹具设计_毕业论文资料

山东华宇工学院毕业论文

支承套夹具设计以及工艺分析

系别机械系

专业机械制造及其自动化

班级机械制造及其自动化一班

姓名陈昊

学号 20132030116

2013-2015学年第1学期开题报告

目录

一、绪论…………………………………………………….IV

二、课题介绍 (7)

2.1 课题背景及发展趋势 (7)

2.2 课题的作用与意义 (9)

2.3 夹具的组成 (11)

2.4 铣床夹具的结构特点 (13)

2.5 课题的任务 (13)

三、工艺规程设计 (16)

3.1分析图样并选择加工内容 (16)

3.2选择加工中心 (16)

3.3工艺设计 (17)

四、铣床夹具设计 (23)

4.1 定位方案 (23)

4.2 夹紧方案 (24)

4.3 夹具体与定位键 (24)

4.4 夹具总图上的尺寸、公差和技术要求 (25)

4.5 加工精度分析 (25)

五、小结 (30)

参考文献 (31)

1.绪论

1.1机械制造业在国民经济中的地位、作用和发展概况

机械制造业是国民经济的基础产业，它为国民经济各部门的发展提供所需的机器、仪器、工具等机械设备。据统计，美国68%的社会财富来源于产业，日本国民总产值的49%是由制造业提供的，中国的制造业在工业总产值中也占有40%的比例。可以说，没有发达的制造业就不可能有国家的真正繁荣和富强，机械制造业的发展规模和水平是反映国民经济实力和科学技术水平的重要标志之一。

经过见过依赖50多年的发展，我国的机械制造业已有了相当的实力，逐步形成了一个国内外两方面的技术资源，有计划地推进企业的技术改造，引导企业走依靠科技进步的道路，使制造技术、产品质量和水平及经济效益发生课显著变化，为繁荣国内市场、扩大出口创汇、推动国民经济的发展作出了很大贡献。

我国的机械制造业虽已取得了很大成绩，但与工业发达国家相比，无论在生产能力、技术水平、管理水平和劳动生产率等发面都还有很大的差距。这些问题的主要原因，在于机械制造水平的落后。因此，大力发展制造技术，已成为机械工业的当务之急。

随着科学技术的发展，油气是计算机技术的发展，促使常规机械制造技术与精密检测技术、数控技术等相互结合。进机械产品的节后越来越合理。其性能、精度和效率日趋提高，更新换代频繁，生产类型由大批量生产向多品种小批量生产变化。这对机械制造技术提出了更高的要求，使机械制造技术不断向着高柔性化与高自动化、高精度高效率的趋势发展。

（1）机械制造向高柔性与高自动化方向发展计算机技术在机床中的应用，使计算机数字控制（CNC）机床、加工中心(MC)、柔性制

造系统（FMS）及计算机集成制造系统(CIMS)等自动化制造设备的

应用比例迅速增加，使得机械制造过程逐步柔性化，适应了市场

类型由大批量生产向多品种小批量生产及产品更新换代快的方向

转变，缩短了生产周期。

（2）机械制造想高精度方向发展精密与超精密加工技术是一个国家制造技术水平的重要标志之一。目前，人们正在积极从事超精密

加工和超微细加工的研究，其绝对可达0.005～0.01um。另外，不

少工业国家已开始向纳米级（1nm=0.001um）加工精度发展，课

望在不远的饿将来，机械制造业将能实现分子级或原子级的加工

精度。

（3）机械制造想高速高效率方向发展由于机床结构设计与制造水平的提高各新型刀具材料的应用，使切削加工速度提高至每分钟数

百米甚至每分钟一千多米，从而促使切削效率显著提高。

1.2数控加工技术在机械制造技业中的地位、作用和发展状况

现代机械制造要求产品品种多样化，更新换代加速，从而使多品种小批量生产的比重明显增加。在传统的机械制造中，但见小批量生产一般都采用通用机床加工，当产品改变时，机床与工艺装备均需作相应的变换和调整，而且通用机床的自动化程度不高，基本上有人工操作，难以提高生产效率和保证产品质量。特别是一些区县、曲面轮廓组成的复杂零件，只能借助靠模和仿形机床加工，加工精度和生产效率都受到很大的限制。

为了解决多品种、小批量及复杂零件机械加工的自动化，数控加工技术应运而生。由于数控技术综合应用了计算机、自动控制、精密检测等方面的技术成果，具有高柔性、高精度与高度自动化的特点，因此采用数控加工手段，解决了机械制造中常规监管技术难以解决甚至无法解决的单件小批量，特别是复杂型面零件加工的自动化问题。应用数控加工技术是机械制造业的一次技术革命，使机械制造业的发展进图了一个新的阶段，提高了机械制造业的真正水平，为社会提供了高质量、多品种及高可靠性的机械产品。

我国的数控技术发展过程可分为四个阶段：第一阶段是1958-1965年，开始研究数控铣床（电子管控制、步进电机和液力放大器拖动的开环系统），处于试制、使用阶段。第二阶段是从1965年开始，研制晶体管数控系统，知道20实际60年代末和70年代初。这一阶段的特点是，虽然数控机床的数量和配置不多，但在少数复杂零件加工中，已开始从试验阶段进入生产试用阶段。第三阶段为1972-1979年，是上课就是的生产和使用阶段，例如，研制成功集成电路数控系统；数控技术在车、铣、钻、镗、磨、齿轮加工、电加工领域开始研究或应用；数控加工中心机床压制成功；数控线切割机床业取得了较大的发展等。1980年以后为第四阶段，是翁定发展阶段。通过研究和引进国外的现金技术，我国的数控技术水平发展很快，已自行研制开发了三轴、四轴和五轴联动的数控系统，研制了具有工艺处理能力的加工中心等，数控机床的品种已超过500种，其中金属切削机床品种的时刻化率已达20%以上。

2.课题介绍

在机械制造过程中，用来固定加工对象，使其占有正确的位置，以便接受施工，检测的装置都可统称为“夹具”。广义地说，夹具是一种保证产品质量并便利和加速工艺过程的一种工艺装备。夹具以其数量和在生产中的地位来说，“机床夹具”最重要。机床夹具为机床的一种辅助设备，用它来准确地确定工件与刀具的相对位置，即将工件定位及夹紧，以完成加工所需要的相对运动。所以机床夹具是用以使工件定位和夹紧的附加装置。

机床夹具设计的基本要求有保证工件的加工精度，提高生产率，工艺性好，使用性好，经济性好。

2.1课题背景及发展趋势

夹具从产生到现在，大约可以分为三个阶段：第一个阶段主要表现在夹具与人的结合上，这是夹具主要是作为人的单纯的辅助工具，是加工过程加速和趋于完善；第二阶段，夹具成为人与机床之间的桥梁，夹具的机能发生变化，它主要用于工件的定位和夹紧。人们越来越认识到，夹具与操作人员改进工作及机床性能的提高有着密切的关系，所以对夹具引起了重视；第三阶段表现为夹具与机床的结合，夹具作为机床的一部分，成为机械加工中不可缺少的工艺装备在机械制造业中，为了适应新品种不断发展的要求，夹具设计有朝着下列方向发展的趋势：

1. 发展通用夹具新品种

通用夹具是使用最广泛的一种夹具，发展通用夹具以代替某些专用夹具。内容包括以下：

1）发展高精度通用夹具

2）广泛采用高效率通用夹具

3）发展适用于各种类型零件工艺特征的专用夹具

2. 发展调整式夹具

调整式夹具经过部分零件的更换和重新调整组合，即可适应不同工件的加工。适用程度介于通用和专用之间。主要有两种类型：1）通用可调式夹具

2）调整式夹具

3. 推广和发展组合夹具及拼拆夹具

1）组合夹具

组合夹具式有一套预先制好的各种不同形状、不同规格尺寸、具有互换性和耐磨性的标准元件与合件所组成。

2）拼拆夹具

与组合夹具有相同之处，有一系列可多次利用的标准零件与基础零件，但又采用了部分具有一定专用性的部件，其夹紧部件多采用液压传动装置。

4. 加强专用夹具的标准化和规格化

加强夹具元件的标准化和规格化，不但能加速生产准备周期，而且也可使夹具的生产由单件转为成批，降低夹具制造成本。因此，可节省劳动力，缩短生产准备周期。

5. 专用夹具中采用高精度、高效率的夹具

主要满足高生产率的加工要求，使之有可能采用采用平行或平行先后的加工方法，采用多件的加工方法，以及尽可能缩短或重合辅助时间的方法来压缩单件工时，提高生产率。

6. 大力推广和使用机械化及自动化夹具

生产机械化及自动化是技术革命的中心内容，大力推广和使用机械化及自动化夹具以减少和消除繁重的体力劳动是机械制造中的重要问题。

7. 推广和发展扩大机床性能的夹具

具体的有仿形装置、机床改装用的各类夹具

8. 采用新结构、新工艺、新材料来设计和制造夹具

实践证明，采用新结构、新工艺、新材料来设计和制造夹具，能满足机械加工中的定位要求，并简化制造工艺，缩短了生产周期，并能保证零件的加工精度。

2.2课题的作用与意义

由于专用夹具可以按照工件加工的具体要求进行设计，故可事先采取措施来保证操作的安全。

对工件进行机械加工时，为了保证加工要求，首先要使工件相对刀具（或机床）有正确的位置，并使这个位置在加工过程中不因外力的影响而变动，为此，进行机械加工之前，先将工件装夹好。

工件的装夹方法有两种：一种使工件直接装夹在机床的工作台或花盘上；另一种使工件装夹在夹具上。

采用第一种方法装夹工件时，一般要先按图样要求在工件表面划线，划出加工表面的尺寸和位置，装夹时用划针或百分表找正后再夹紧。这种方法不需专门装备，但效率低，一般用于单件或者小批生产。批量较大时，大都采用夹具装夹工件。

用夹具装夹工件有以下优点：

2.2.1保证加工精度，降低人工等级

零件的加工精度，包括尺寸精度，几何形状精度和表面相互位置精度三种。实用夹具的最大功用，是保证零件上加工表面的位置精度。例如，在摇臂钻床上使用钻夹具加工孔系时，可保证达到0.10～0.20mm的中心距精度，而按划线找正加工时，仅能保证0.4～1.0mm，而且受到操作技术的影响，同批零件的质量也不稳定。

当工件的形状复杂及精度要求高时，往往不易或不能依靠通用机床及其附件来达到加工要求，因此需要采用专用夹具

2.2.2提高劳动生产率和降低加工成本

使用夹具后，免除了每件都要找正、对刀等时间，加速工件的装卸，从而大大减少了有关工件安装的辅助时间。特别对那些机动时间较短而辅助时间长的中小件加工意义更大。此外，用夹具安装还容易实现多件加工、多工位加工、可进一步缩短辅助时间，提高劳动生产率。

2.2.3扩大机床工艺范围

工件的结构形状时各式各样的，现在对精度和生产率的要求也越

来越高，在某些情况下，原有机床难以适应。为解决这一困难，往往采用专用夹具以扩大机床的适用范围，实现“一机多用”。例如在机床上使用镗夹具，就可以代替镗床来做镗孔工作，解决缺乏设备的困难

2.2.4改变原机床的用途，扩大机床适用范围

在产品更换时，工厂现有的机床设备，有时往往不能适应新产品的要求。为此，可以采用夹具来改变机床的用途

2.2.5减轻操作的劳动强度，做到安全生产

由于夹具中可以采用扩力机构来减小操作的原始力，而且有时还可以采用各种机动夹紧装置，故可使操作省力，减轻劳动强度。由于专用夹具可以按照工件加工的具体要求进行设计，故可事先采取措施来保证操作的安全。

2.3夹具的组成

根据夹具元件在结构中所起的作用不同，可将各种夹具元件分为下列几种：

2..

3.1分度装置——用于改变工件与刀具相对位置以获得多个工位的一种装置，可作为某些夹具的一部分。

2.3.2夹具本体——用来连接夹具上的所有各种元件和装置成为一个夹具整体。

2.3.3靠模装置——它是作为用来加工型面的一种特殊装置。

2.3.4动力装置——在非手动夹具中，作为产生动力的部分，如气缸，油缸，电磁装置等。

2.3.5其他件——包括与机床连接用的零件，各种连接件，特殊元件及其它辅助装置等。

2.3.6分度装置——用于改变工件与刀具相对位置以获得多个工位的一种装置，可作为某些夹具的一部分。

2.3.7夹具本体——用来连接夹具上的所有各种元件和装置成为一个夹具整体。

2.3.8靠模装置——它是作为用来加工型面的一种特殊装置。

2.3.9动力装置——在非手动夹具中，作为产生动力的部分，如气缸，油缸，电磁装置等。

但是并非所有夹具都包括上述各类元件，然而其中定位元件，夹紧装置和夹具体本体则是每一夹具都不可缺少的组成部分。

2.4铣床夹具的结构特点

铣床夹具主要用于加工零件上的平面、凹槽、花键及各种成型面。铣削加工的切削用量和切削力一般较大，切削力的大小和方向也是变化的，而且又是断续切削，因而，加工时的冲击和振动也较严重。所以设计这类夹具时，要特别注意工件定位稳定性和夹紧可靠性；夹紧装置要能产生足够的夹紧力，手动夹紧时要有良好的自锁性能，夹具上个组成元件的强度和刚度要高。为此，要求铣床夹具得结构比较粗壮低矮，以降低夹具重心，增加刚度、强度，铣削得切屑较多，夹具上应有足够得排屑空间，以尽量避免切屑堆积在定位支承面上。因此，定位支承面应高出周围的平面，而且在夹具体内尽可能做出便于清除切屑和排出冷却液的出口。

粗铣时振动较大，不宜采用偏心夹紧，因为振动时偏心夹紧容易松开。

在侧面夹紧工作（如加工薄而大的平面）时，压板的着力点应低于工件侧面的定位支承点，并使夹紧力有一垂直分力，将工件压向主要定位支承面，以避免工件向上抬起；对于毛坯件，压板与工件接触处应开有尖齿纹，以增大摩擦系数。

2.4.1课题的任务

课题来源：支承套零件的专用夹具

图1-1示为支承套零件图，工件的材料为45钢，大批量生产。

简介：