数控夹具设计案例毕业论文.doc

学校代码： 14057学 号：20083342芜湖信息技术职业学院毕业论文（设计）论文题目：数控夹具设计案例 学科专业：自动化控制系机电一体化专业 作者姓名： 指导教师： 完成时间：2011.05.13 选题背景 夹具作为传统机械制造业中最重要的工艺装备之一已有了一百余年的历史，其在机械制造业的发展过程中发挥了巨大的作用。但从20世纪80年代以后由于“信息技术”和产业的飞速发展引起了一部分人的错觉，认为机械在内的传统产业是“夕阳工业”，已经发展到头了。我国改革开放以后在市场经济的驱动下的第二次工业化实在珠三角从轻工业、日用消费品工业、家电工业和信息产业开始的，经过近三十年的发展不仅东南沿海地区实现了工业化，同时深刻影响到我国对产业结构的调整，也推动了世界上传统产业继续发展和繁荣。我国“国民经济和社会发展到第十一个五年规划”指出，振兴装备制造业是推进工业结构优化升级的主要内容。2006年国务院8号文件发布了关于加快振兴装备制造业的若干意见，所谓“装备制造业”就是传统机械制造业中的主题。因为装备制造业的发展水平是国家工业化、现代化水平和综合国力的重要标志，这以为着我国的工业将在不太长的事件内逐步赶上并达到当今世界上发达国家的先进水平。 随着装备制造业的发展，作为装备制造业的必不可少组成部分的工艺装备（夹具）也必然会得到相应的重视。再从现代化的实际生活中来看，衣食住行哪一项的背后都需要很强大的机械工业，即装备工业的支持，更何况国家的安全和国防，如果没有强大有力的 装备工业也是不能想象的装备工业也是不能想象的。五十多年前我国曾在第一个五年计划中在前苏联技术援助下兴建了256家企业，其中相当一部分是机械制造工厂，至今仍是我国装备制造业中的骨干企业，夹具的设计制造技术早在那时已奠定了基础。毕业论文进度安排：11021103论文的各项资料和文献的收集和阅读11031104论文资料和文献的整合编辑，拟初稿1105初稿完成指导教师意见： 指导教师签名： 年 月 日毕业论文（设计）写作提纲一、 论文题目 数控夹具设计案例二、论题观点来源： 本文的论题观点来源于由朱耀祥、浦林祥主编的2010年2月出版的著作现代夹具设计手册，通过对此著作的阅读和探究，加深了我对夹具设计的认知，得到了许多宝贵的实际案例和经验。三、基本观点： 本文旨在对以往夹具设计的探究和理解，提出自己的见解，并设计案例，借以加深对数控夹具的更深刻的理解。四、论文结构：· 论文题目· 摘要· 前言· 夹具设计的基础知识· 夹具设计的计算· 夹具设计案例· 总论· 参考文献 毕业论文（设计）工作中期检查表系别： 自动化控制系 班级： 08机电一体化（2）班 学生姓名赵亚平学号20083342指导教师 周自宝 职称讲师论文（设计）题目 数控夹具设计案例选题是否有变化 否如有，请填写原因无是否一人一题 否是否进行了选题背景、及写作提纲 是是否进行了文献调研 是本论文拟解决的关键问题夹具定位与夹紧装置L rV|Y  教师填写部分论文（设计）进度情况： 提前完成 正常进行 延期滞后（请写出原因）工作态度情况（学生对毕业论文（设计）的认真程度、完成指导教师布置任务情况）： 认真 较认真 一般 不认真中期质量评价（学生已完成部分的工作质量情况）： 好 中 差存在的问题与建议： 指导教师（签名）： 年 月 日系毕业论文（设计）工作领导小组意见（如被查学生为差的，请系毕业论文设计领导小组写出处理意见）： 领导小组组长（签名）： 年 月 日第22页芜湖信息技术职业学院毕业论文（设计）目录摘要 1一、前言 21.1夹具产生和发展背景 21.2夹具设计的要求与方法步骤3二、夹具的基础知识 6 21机床夹具的概述 6 22定位装置设计 8 23夹紧装置设计 1024夹具体12m#i5u三、夹具设计的计算14 3.1定位误差的计算14 3.2夹紧力的计算 16四、铣床夹具设计的具体案例16 4.1铣床夹具简介16 4.2铣床夹具设计实例分析17五、总论22致谢23参考文献24论文题目数控夹具设计案例 摘 要机械制造业是一个国家技术进步和社会发展的支柱产业之一，无论是传统产业，还是新兴产业，都离不开各式各样的机械装备。而加快产品上市的时间，提高质量，降低成本，加强服务是制造业追求的永恒主题。此篇论文主要内容是对工件铣槽夹具的工艺路线进行研究、设计，从而加深对工序加工方法、机床、刀具、夹具选择的了解，以及对基准面的选取，定位和夹紧方案的拟定，工件加工精度的分析更深层次的理解。关键词：工件铣槽，夹具，工艺路线一、前言夹具是机械制造过程中用来固定加工对象，使之占有正确的位置，已接受施工或检测的装置。又称卡具。从广义上说，在工艺过程中的任何工序，用来迅速、方便、安全地安装工件的装置，都可称为夹具。例如焊接夹具、检验夹具、装配夹具、机床夹具等。其中机床夹具最为常见，常简称为夹具 。在机床上加工工件时，为使工件的表面能达到图纸规定的尺寸、几何形状以及与其他表面的相互位置精度等技术要求，加工前必须将工件装好（定位）、夹牢（夹紧）。夹具通常由定位元件（确定工件在夹具中的正确位置）、夹紧装置、对刀引导元件(确定刀具与工件的相对位置或导引刀具方向)、分度装置（使工件在一次安装中能完成数个工位的加工，有回转分度装置和直线移动分度装置两类）、连接元件以及夹具体（夹具底座）等组成。夹具种类按使用特点可分为：万能通用夹具。如机用虎钳、卡盘、分度头和回转工作台等，有很大的通用性，能较好地适应加工工序和加工对象的变换，其结构已定型，尺寸、规格已系列化，其中大多数已成为机床的一种标准附件。专用性夹具。为某种产品零件在某道工序上的装夹需要而专门设计制造，服务对象专一，针对性很强，一般由产品制造厂自行设计。常用的有车床夹具、铣床夹具、钻模(引导刀具在工件上钻孔或铰孔用的机床夹具)、镗模(引导镗刀杆在工件上镗孔用的机床夹具)和随行夹具（用于组合机床自动线上的移动式夹具）。可调夹具。可以更换或调整元件的专用夹具。 组合夹具。由不同形状、规格和用途的标准化元件组成的夹具，适用于新产品试制和产品经常更换的单件、小批生产以及临时任务。1.1夹具产生和发展背景夹具作为传统机械制造业中最重要的工艺装备之一已有了一百余年的历史，其在机械制造业的发展过程中发挥了巨大的作用。但从20世纪80年代以后由于“信息技术”和产业的飞速发展引起了一部分人的错觉，认为机械在内的传统产业是“夕阳工业”，已经发展到头了。我国改革开放以后在市场经济的驱动下的第二次工业化实在珠三角从轻工业、日用消费品工业、家电工业和信息产业开始的，经过近三十年的发展不仅东南沿海地区实现了工业化，同时深刻影响到我国对产业结构的调整，也推动了世界上传统产业继续发展和繁荣。我国“国民经济和社会发展到第十一个五年规划”指出，振兴装备制造业是推进工业结构优化升级的主要内容。2006年国务院8号文件发布了关于加快振兴装备制造业的若干意见，所谓“装备制造业”就是传统机械制造业中的主题。因为装备制造业的发展水平是国家工业化、现代化水平和综合国力的重要标志，这以为着我国的工业将在不太长的事件内逐步赶上并达到当今世界上发达国家的先进水平。随着装备制造业的发展，作为装备制造业的必不可少组成部分的工艺装备（夹具）也必然会得到相应的重视。再从现代化的实际生活中来看，衣食住行哪一项的背后都需要很强大的机械工业，即装备工业的支持，更何况国家的安全和国防，如果没有强大有力的 装备工业也是不能想象的装备工业也是不能想象的。五十多年前我国曾在第一个五年计划中在前苏联技术援助下兴建了256家企业，其中相当一部分是机械制造工厂，至今仍是我国装备制造业中的骨干企业，夹具的设计制造技术早在那时已奠定了基础。今年来我国国民经济的飞速发展推动了机床和工具行业从低谷中走出，从21世纪开始以来我国已连续8年保持世界山机床最大消费市场和世界机床第一大进口国，到2007年中国机床市场的消费额已达166亿美元，2008年更达194亿美元之巨，是年进口机床和工具金额大123亿美元，其中机床福建和夹具进口约3.8亿美元，出口为1.8亿美元，两者相抵净进口约2亿美元。第十个五年计划内我国的汽车工业发展速度也是惊人的，2008年生产汽车大930万辆成为世界上第二汽车生产国，汽车制造业已成为机械装备的最大用户，数年来引进零部件生产线数十条，价值数十亿美元以上，其中约十分之一为购置夹具的费用，实际上这些夹具我们完全有能力自行设计和制造。机床上使用的机械加工用夹具或称之为机床夹具，这是夹具中的主流。从20世纪80年代以后夹具在制造业中的应用不仅是传统的机械加工领域，更是在横向扩大到检验、焊接等多种生产过程，有了更大的发展。从夹具结构来看出专用夹具外，为了节约成本，来发了各种模块化组合和可调整结构。从数字化和信息化层面上更是为了缩短产品生产准备周期，夹具的计算机辅助设计的研究和系统的开发也有了相当的进展。20世纪之初美国只能生产汽车数千辆。福特汽车公司推出T型轿车后订单激增，为了保证零件的互换性在当时精度较差的机床上如何保证孔距精度成为提高生产率的瓶颈。钻磨和随后镗磨的出现有效地解决了这一问题，迅速提高了生产率。到了20世纪20年代初美国汽车工业得年产量已超过百万辆以上的规模。“普通通用机床+专用夹具”这一生产方式拉开了近现代大批大量生产的帷幕。夹具是制造系统中与工作直接接触部分，因此为了解决制造系统的快速重组、快速响应以及质量、可靠性等各种问题，夹具起到很重要的作用。1.2夹具设计的要求与方法步骤 1.2.1夹具设计的要求 夹具设计时，应满足以下主要要求： （1）所设计的专用夹具，应当既能保证工序的加工精度又能保证工序的生产节拍。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。 （2）夹具的操作要方便、省力和安全。若有条件，尽可能采用气动、液压以及其它机械化自动化的夹紧机构，以减轻劳动强度。同时，为保证操作安全，必要时可设计和配备安全防护装置。 （3）能保证夹具一定的使用寿命和较低的制造成本。夹具的复杂程度应与工件的生产批量相适应，在大批量生产中应采用气动、液压等高效夹紧机构；而小批量生产中，则宜采用较简单的夹具结构。（4）要适当提高夹具元件的通用化和标准化程度。选用标准化元件，特别应选用商品化的标准元件，以缩短夹具的制造周期，降低夹具成本。 （5）应具有良好的结构工艺性，以便于夹具的制造和维修。 以上要求有时是相互矛盾的，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。1.2.1夹具设计的方法步骤（1）制订设计方案，绘制结构草图设计方案的确定是一项十分重要的设计程序，方案的优劣往往决定了夹具设计的成败。因此，宁可在这里多花一点时间充分地进行研究、讨论，而不要急于绘图、草率从事。最好制订两种以上的结构方案，进行分析比较，确定一个最佳方案。1）确定定位方法，选择定位元件。定位应符合“六点定则”。定位元件尽可能选用标准件，必要时可在标准元件结构基础上作一些修改，以满足具体设计的需要。2）确定夹紧方式，设计夹紧机构。夹紧可以用手动、气动、液压或其他力源形式。重点应考虑夹紧力的大小、方向、作用点，以及作用力的传递方式，看是否会破坏定位，是否会造成工件过量变形，是否能满足生产率的要求。对于气动、液压夹具，应考虑气（液压）缸的形式、安装位置、活塞杆长短等。3）确定夹具整体结构方案。定位、夹紧确定之后，还要确定其他机构，如对刀装置、导引元件、分度机构、顶出装置等。最后设计夹具体，将各种元件、机构有机地连接在一起。4）夹具精度分折。在绘制的夹具结构草图上，标注出初步确定的定位元件的公差配合关系及相互位置精度，然后计算定位误差，根据误差不等式关系检验所规定的精度是否满足本工序加工技术要求，是否合理。否则应采取措施后（如重新确定公差，更换定位元件，改变定位基准，必要时甚至改变原设计方案）重新分析计算。5）夹具夹紧力分析。首先应计算切削力大小，它是计算夹紧力的主要依据。通常确定切削力有以下三种方法：由经验公式算出；由单位切削力算出；由手册上提供的图表查出。根据切削力、夹紧力的方向、大小，按静力平衡条件求得理论夹紧力。为了保证工件装夹的安全可靠，夹紧机构（或元件）产生的实际夹紧力，一船应为理论夹紧力的1.52.5倍。应当指出，由于加工方法、切削刀具、装夹方式干差万别，夹紧力计算有时是没有现成的公式可套用的，需要同学们根据过去已掌握的知识、技能进行分析、研究来确定合理的计算方法，或采用经验类比法，千万不要为了计算而去计算，只要在说明书内阐述清楚这样处理夹紧力的理由即可。(2)绘制夹具装配总图 夹具装配总图应能清楚地表示出夹具的工作原理和结构，各元件间相互位置关系相外廓尺寸。主视图应选择夹具在机床上使用时正确安放时的位置，并且是工人操作面对的位置。夹紧机构应处于“夹紧”状态下。要正确选择必要的视图、剖面、剖视以及它们的配置。尽量采用1：1的比例绘制。基本步骤如下： （1）参考草图设计布局。先将被加工零件用双点划线（或红色细实线）勾出轮廓。注意工件轮廓是假想的透明体，不会挡住夹具上的任何线条，以后的绘制过程中要时时提醒自己不要忘记这一点。 （2）依定位元件、导向（对刀）元件、夹紧装置、其他机构和辅助元件及夹具体的顺序画出整个夹具结构。 （3）在总图适当的位置上画上缩小比例的工序图，以便于审核、制造、装配、检验者在阅图时对照。 （4）标注夹具的有关尺寸、公差与技术要求。主要包括以下内容：1）最大轮廓尺寸。长、宽、高，活动构件的最大活动范围。2）与工件加工技术要求直接有关的尺寸和公差。如： 定位元件之间的尺寸及公差； 导向（或对刀）元件之间的尺寸及公差以及它们与定位元件之间的尺寸 及公差； 导向（或对刀）元件与夹具安装基面或机床连接元件之间的尺寸与技术要求； 定位元件与夹具安装基面或与机床连接元件之间的尺寸与技术要求。3）重要的配合尺寸及配合性质。如钻套内径、钻套与衬套、衬套与模板等处。4）安装尺寸。夹具体与机床的连接尺寸。如车夹具与机床连接的锥柄、止口等。5）其他技术要求。标于总图下方适当的位置。内容包括：为保证装配精度而规定或建议采取的制造方法与步骤；为保证夹具精度和操作方便而应注意的事项；对夹具某些部件动作灵活性要求等。6）编制、标注零件序导，填写明细表、标题栏。(3)绘制夹具零件图经教师指定绘制1个关键的、非标准的夹具零件，如夹具体。(4)设计心得体会通过编写心得体会，进一步培养学生分析、总结和表达的能力，巩固、深化在设计过程中所获得的知识，是本次设计工作的一个重要组成部分。二、夹具设计的基础知识 机床夹具是机械加工工艺系统的一个重要组成部分。为保证工件某工序的加工要求，必须使工件在机床上相对刀具的切削或成形运动处于准确的相对位置。当用夹具装夹加工一批工件时，是通过夹具来实现这一要求的。而要实现这一要求，又必须满足三个条件：一批工件在夹具中占有正确的加工位置；夹具装夹在机床上的准确位置；刀具相对夹具的准确位置。 这里涉及了三层关系：零件相 对夹具，夹具相对于机床，零件相对于机床。工件的最终精度是由零件相对于机床获得的。所以“定位”也涉及到三层关系：工件在夹具上的定位，夹具相对于机床的定位，而工件相对于机床的定位是间接通 过夹具来保证的。工件定位以后必须通过一定的装置产生夹紧力把工件固定，使工件保持在准确定位的位置上，否则，在加工过程中因受切削力，惯性力等力的作用而发生位置变化或引起振动，破坏了原来的准 确定位，无法保证加工要求。这种产生夹紧力的装置便是夹紧装置。2.1 L a8D%N 2.1 机床夹具概述 2.1.1机床夹具定义及组成夹具定义：机床夹具是机床上用以装夹工件（和引导刀具）的一种装置。其作用是将工件定位，以使工件获得相对于机床和刀具的正确位置，并把工件可靠地夹紧。 夹具组成： 1）定位元件：夹具的首要任务是定位，因此无论任何夹具，都有定位元件。当工 件定位基准面的形状确定后，定位元件的结构也就基本确定了。 2）夹紧装置：工件在夹具中定位后，在加工前必须将工件夹紧，以确保工件在加工过程中不因受外力作用而破坏其定位。3）夹具体：夹具体是夹具的基体和骨架，通过它将夹具所有元件构成一个整体。以上这三部分是夹具的基本组成部分，也是夹具设计的主要内容。 4）对刀或导向装置：对刀或导向装置用于确定刀具相对于定位元件的正确位置。 5）连接元件：连接元件是确定夹具在机床上正确位置的元件 6）其它装置或元件 ：根据加工需要，有些夹具分别采用分度装置、靠模装置、上下料装置、顶出器和平衡块等。这些元件或装置也需要专门设计。2.1.2机床夹具的分类 按应用范围分： （1）通用夹具（三爪、四爪卡盘 虎钳、回转工作台等） （2）专用夹具（用于批量生产） （3）通用可调整夹具和成组夹具。（针对一组零件的某个工，由基础部分和可调整 部分组成，元件可更换或调整） （4）组合夹具（用于单件小批）： 由标准化的元件组合而成，具有以下特点： 1)灵活多变，万能性强； 2)可大大缩短生产准备周期； 3)可减少专用夹具设计、制造的工作量，并可减少材料消耗； 4)用于单件、小批量生产及新产品试制。 组合夹具的类型：槽系组合夹具（靠键和槽定位）和孔系组合夹具（通过孔与销来实现元件间的定位）。（5）随行夹具（FMS、FMC等） 是一种移动式夹具。工件安装在随行夹具上，由运输装置把随行夹具运送到各台机床上，并对随行夹具进行定位和夹紧。 按机床工种分：车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、自动机床夹具、数控机床夹具等。 按其夹紧装置的动力源分类：手动夹具、气动夹具、液动夹具、电磁夹具、真空夹具。 2.1.3机床夹具的功用（1）保证工件加工精度：用夹具装夹工件时，工件相对于刀具及机床的位置精度由夹具保证，不受工人技术水平的影响，使一批工件的加工精度趋于一致。 （2） 提高劳动生产率：使用夹具装夹工件方便、快速，工件不需要划线找正，可显著地减少辅助工时，提高劳动生产率；工件在夹具中装夹后提高了工件的刚性，因此可加大切削用量，提高劳动生产率；可使用多件、多工位装夹工件的夹具，并可采用高效夹紧机构，进一步提高劳动生产率。 （3）扩大机床的使用范围：在通用机床上采用专用夹具可以扩大机床的工艺范围，充分发挥机床的潜力，达到一机多用的目的。例如，使用专用夹具可以在普通车床上很方便地加工小型壳体类工件。甚至在车床上拉出油槽，减少了昂贵的专用机床，降低了成本。这对中小型工厂尤其重要。 （4） 改善了操作者的劳动条件：由于气动、液压、电磁等动力源在夹具中的应用，一方面减轻了工人的劳动强度；另一方面也保证了夹紧工件的可靠性，并能实现机床的互锁，避免事故，保证了操作者和机床设备的安全。 （5） 降低了成本：在批量生产中使用夹具后，由于劳动生产率的提高、使用技术等级较低的工人以及废品率下降等原因，明显地降低了生产成本。夹具制造成本分摊在一批工件上，每个工件增加的成本是极少的。工件批量愈大，使用夹具所取得的经济效益就愈显著。 但专用夹具也有其弊端，如设计制造周期长；因工件直接装在夹具体中，不需要找正工序，因此对毛坯质量要求较高；所以专用夹具主要适用于生产批量较大，产品品种相对稳定的场合。2.2定位装置设计2.2.1工件定位的基本原理 (一)定位基准基准是用以确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的点，线，面。在加工中用以定位的基准称为定位基准。有时，作为基准的点、线、面在工件上不一定具体存在（例如孔的中心线和对称中心平面等），其作用是由某些具体表面（如内孔圆柱面）体现的，体现基准作用的表面称为基面。 (二)六点定位原理 QP<vjj%   任何未定位的工件在空间直角坐标系中都具有六个自由度。工件定位的任务就是根据加工要求限制工件的全部或部分自由度。工件的六点定位原理是指用六个支撑点来分别限制工件的六个自由度，从而使工件在空间得到确定定位的方法。            8=WX*-uH   图2-2-2-a 图2-2-2-b?7$z(三)支承点与定位元件 表2-2-1 表2-2-2 ITf4PxF OHK=o>9F上图为常见定位方式中的定位元件所限制的自由度和相当的支承点数 aSQvtv)91  (四)完全定位与不完全定位 d/l>%bR  工件的六个自由度完全被限制的定位称为完全定位。按加工要求，允许有一个或几个自由度不被限制的定位称为不完全定位。 VavV*;3i  (五)欠定位与过定位 s -"u *>  按工序的加工要求，工件应该限制的自由度而未予限制的定位，称为欠定位。在确定工件定位方案时，欠定位时绝对不允许的。工件的同一自由度背二个或二个以上的支撑点重复限制的定位，称为过定位。在通常情况下，应尽量避免出现过定位。 GpM Gk    消除过定位及其干涉一般有两个途径：其一是改变定位元件的结构，以消除被重复限制的自由度；其二是提高工件定位基面之间及夹具定位元件工作表面之间的位置精度，以减少或消除过定位引起的干涉。2.2.2工件的定位方法及其定位元件所能限制的自由度（1）工件以平面定位 未经机械加工的平面定位（支承钉） 已经机械加工的平面定位（支承钉、支承板） 平面定位的主要形式是支承定位, 支承元件的结构形式有:主要支承和辅助支承主要支承又包括：1）固定支承：支承钉、支承板 2）可调支承：支承点位置可调3）自位支承： 可以随工件定位基准的变化而自动调整，并与之相适应，一般限制一自由度，具有2个以上支承点主要支承：能限制工件自由度。辅助支承：定位后才参与支承，不起定位作用，增加刚度。（2）工件以孔定位定心定位:定位基准是孔的中心线，常用的定位元件是各种心轴和定位销。心轴（限制四个自由度）定位销包括短圆柱定位销(限制2个自由度)、菱形销(限制1个自由度)、圆锥销(限制3个自由度) 。（3）工件以外圆柱面定位工件以外圆柱面定位有两种形式,一种是定心定位,一种是支承定位。（4）工件以特殊表面定位（圆锥孔） （5）工件以一组基准定位2.3夹紧装置设计（一）工件的夹紧2.3.1夹紧装置的组成与基本要求夹紧装置一般由动力装置、夹紧元件、中间传力机构三部分组成。夹紧装置的基本要求：(1)夹紧既不应破坏工件的定位，或产生过大的夹紧变形，又要有足够的夹紧力，防止工件在加工中产生振动； vhEqHjR:  (2)足够的夹紧行程，夹紧动作迅速，操纵方便、安全省力； D(' w<9.      (3)手动夹紧机构要有可靠的自锁性，机动夹紧装置要统筹考虑夹紧的自锁性和原动力的稳定性； (m+B  (4)结构应尽量简单紧凑，制造、维修方便。m#i5uHHg  2.3.2夹紧力的确定三要素：大小、方向、作用点（1）确定夹紧力作用方向的原则： e #5LBSP   1)夹紧力的方向应使定位基面与定位元件接触良好，保证工件定位准确可靠； lWR".  2)加紧力的方向应与工件刚度最大的方向一致，以减小工件变形； Fu z'!      3)加紧力的方向应尽量与工件受到的切削力、重力等的方向一致，以减小加紧力。 x a3STKT  （2）确定夹具力作用点的原则： w YEkWB  1)加紧力的作用点应正对支撑元件或位于支撑元件所形成的支撑面内； kA"|PtrW  2)夹具力的作用点应位于工件刚性较好的部位。 P4VMGP  3)夹具力的作用点应尽量靠近加工表面，以减小切削力对夹紧点的力矩，防止或减小工件的加工振动或弯曲变形。（二）常用的夹紧装置夹具中常用的夹紧装置有楔块,螺旋,偏心轮等,它们都是根据斜面夹紧原理而夹紧工件的。1、楔块夹紧装置楔块夹紧装置是最基本的夹紧装置形式之一,其他夹紧装置均是它的变形。它主要用于增大夹紧力或改变夹紧力方向。其特点有如下几点：自锁性(自锁条件1+2) ,8CsY1  斜楔能改变夹紧作用力方向 _-R &A  斜楔具有扩力作用,ip=/p=1/tan2+tan(+1) I" hlLP  夹紧行程小 n(9U0!gu  效率低(因为斜楔与夹具体及工件间是滑动摩擦,所以夹紧效率低) D5+ SV      所以适用范围:多用与机动夹紧装置中2、螺旋夹紧装置 P=U #AV4  螺旋夹紧装置是从楔块夹紧装置转化而来的,相当于吧楔块绕在圆柱体上,转动螺旋时即可夹紧工作.其特点有如下几点：结构简单,制造容易,夹紧可靠 MG,)|XpyWJ  扩力比ip大,夹紧行程S不受限制 mEg3.|  夹紧动作慢,效率低 ()W4p      应用场合:手动夹紧装置常采用3、偏心夹紧装置 2Z?l,M  偏心夹紧装置也是由楔块夹紧装的一种变形.它的特点为：偏心夹紧与螺旋夹紧相比,夹紧行程小,夹紧力小,自锁能力差,但夹紧迅速,结构紧凑,所以常用与切削力不大,振动较小的的场合,常与其他夹紧元件联合使用.4、定心夹紧机构设计定心夹紧结构是一种利用定位夹紧元件等速移动或弹性变形来保证工件准确定心或对中的装置.使工件的定位和夹紧过程同时完成,而定位元件与夹紧元件合二为一.按其工作原理可分为两类： 1）一种是按定位夹紧元件等速移动原理来实现定心夹紧的；2）另一种是按定位夹紧元件均匀弹性变形原理来实现定心夹紧的机构 2.4夹具体2.4.1夹具体的具体要求夹具体是整个夹具的基础件。在夹具体上要安装组成该夹具所需要的各种元件、机构、装置等；并且还必须便于装卸工件以及在机床上的固定。因此，夹具体的形状和尺寸，主要取决于夹具上各组成件分布情况，工件的形状、尺寸以及加工性质等。对于夹具体的设计提出以下一些基本要求：1. 应有足够的强度和刚度 以保证加工过程在夹紧力、切削力等外力作用下，不致产生不允许的变形和振动。为此，夹具体应具有足够的壁厚，在刚度不足处可设置一些加强筋，一般加强筋厚度取壁厚的 0.70.9 倍，筋的高度不大于壁厚的5倍。近年来有些工厂采用框形结构的夹具体，可进一步提高强度及刚度，而重量却能减轻。 2. 力求结构简单，装卸工件方便 要防止无法制造和难以装卸的现象发生。在保证强度和刚度的前提下，尽可能体积小，重量轻，特别对手动、移动或翻转夹具，要求夹具总重量不超过100N（相当于10kg ） ,以便于操作。 3有良好的结构工艺性和使用性 以便于制造、装配和使用。夹具体上有三部分表面是影响夹具装配后精度的关键，即夹具体的安装基面（与机床连接的表面）；安装定位元件的表面；安装对刀或导向装置的表面。而其中往往以夹具体的安装基面作为加工其它表面的定位基准，因此在考虑夹具体结构时，应便于达到这些表面的加工与要求。对于夹具体上供安装各元件的表面，一般应铸出 35mm高的凸台，以减少加工面积。夹具体上不加工的毛面与工件表面之间应保证有一定的空隙，以免安装时产生干涉，空隙大小可按以下经验数据选取： 夹具体是毛面，工件也是毛面时，取 815mm； 夹具体是毛面，而工件是光面时，取 410mm。 4. 夹具体的 尺寸要稳定 即夹具体经制造加工后，应防止其日久变形。为此，对于铸造夹具体，要进行时效处理；对于焊接夹具体，则要进行退火处理。铸造夹具体的壁厚变化要和缓、均匀，以免产生过大内应力。5. 排屑要方便 为了防止加工中切屑聚积在定位元件工作表面上或其它装置中，而影响工件的正确定位和夹具的正常工作，因此在设计夹具体时，要考虑切屑的排除问题。当加工所产生的切屑不多时，可适当加大定位元件工作表面与夹具体之间的距离或增设容屑沟，以增加容屑空间6夹具在机床上安装要稳定、可靠 对于固定在机床上的夹具应使其重心尽量低；对于不固定在机床上的夹具，则夹具的重心和切削力作用点，应落在夹具体在机床上的支承面范围内，夹具越高则支承面积应越大。为了使接触面稳定、可靠，夹具体底面中部一般应挖空。对于旋转类的夹具体，要求尽量无凸出部分或装上安全罩。在加工中要翻转或移动的夹具体，通常要在夹具体上设置手柄或手扶部位以便于操作。对于大型夹具，为考虑便于吊运，在夹具体上应设置吊环螺栓或起重孔。2.4.2夹具体的毛坯制造方法在选择夹具体的毛坯制造方法时，应以下面因素作为考虑依据，即工艺性，结构合理性，制造周期，经济性，标准化可能性以及工厂的具体条件等。生产中常用的夹具体毛坯制造方法有以下四种 ： 1. 铸造夹具体 铸造夹具体工艺性好，可以铸出各种复杂的外形，且抗压强度、刚度和抗振性都较好。但生产周期长，为消除内应力，铸件需经时效处理，故成本较高。 铸造夹具体的材料大多采用灰铸铁HT15-33 或 HT20-40；当要求强度高时，也可采用铸钢件；要求重量轻时，在条件允许下也可采用铸铝件。 2.焊接夹具体 焊接夹具体夹具体与铸造夹具体相比，其优点是易于制造，生产周期短，成本低，重量轻。缺点是焊接过程中产生的热变形和残余应力对精度影响较大，故焊接后需经退火处理，此外焊接夹具体较难获得复杂的外形。 3.锻造夹具体 锻造夹具体夹具体只适用于形状简单，尺寸不大的场合，一般情况下较少使用。 4.装配夹具体 装配夹具体是很有发展前途的一种制造方法。即选用标准毛坯件或标准零件组装成所需夹具体结构，这样不仅可大为缩短夹具体的制造周期，而且可组织专门工厂进行专业成批生产，有利于提高经济效益，进一步降低成本。当然要推广这种方法，必须实现夹具的结构标准化和系列化。 三、夹具设计的计算3.1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， B| .8+Q  刀具经调整后位置是不动的，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 7$|L%Sk 基准在加工尺寸方向上的最大变动量。3.1.1引言  UYU#  总  p$9e;8yT  其中总为多种原因产生的误差总和，是工件被加工尺寸的公差，总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。定+ 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。 lMRy6fzI  所以由和知道：定-  （是验算加工工件合格与否的公式） rIe"Kx      或者：定1/3（也是验算加工工件合格与否的公式）3.2.1定位误差的组成1、定义：定位误差是工件在夹具中定位，由于定位不准造成的加工面相对于工序基准沿加工要求方向上的最大位置变动量。 d;WXlE;  2、定位误差的组成： f<>*xH/k  定位基准与工序基准不一致所引起的定位误差，称基准不重合误差，即工序基准相对定位基准在加工尺寸方向上的最大变动量，以不表示。 SC/V3f W,  定位基准面和定位元件本身的制造误差所引起的定位误差，称基准位置误差，即定位基准的相对位置在加工尺寸方向上的最大变动量，以基表示。故有： QS 3d                      定=不+基 2/M:KR  此外明确两点： 'XJfEI!  只用调整法加工一批零件才产生定位误差，用试切法不产生定位误差； sV5S>*A      定位误差是一个界限值（有一个范围）。3.2.3定位误差的分析计算J'4V_Kjg-  工件以平面定位时的定位误差 $(JB"%S8c      定位基准：平面  ； 定位元件工作面：平面  =>易加工平整，接触良好