多件装夹车床夹具设计.doc

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1、多件装夹车床夹具设计摘要夹具在制造业中被广泛的使用，是产品各项生产过程之中必不可少的设备之一。在生产之中夹具的精度以及夹具使用的可靠性，往往对产品的精度和质量起到了决定性的影响。 在现代工业制造中，针对大型薄壁件的夹具一般所使用的是利用磁力夹紧的夹具，而这种夹具有它的局限性，它只能夹紧金属材料，而对像塑料、陶瓷和有色金属等非磁性材料无法起到作用，而针对这一点我们设计了这一款组合式多件装夹车床夹具。 这款组合式多件装夹车床夹具的的优势就在于它的装夹效果好，通用性高，方便拆卸并且稳定可靠。并且相对于其他类型的真空夹具，它具有可替换性，从而能同时加工多种不同规格的大平面薄壁塑料件。关键词：组合式 真

2、空夹具 非磁性材料 可替换性1.引言夹具作为传统机械制造业中最为重要的工艺装备之一已经差不多有理100年的历史，夹具在机械制造业的发展过程中起到了巨大的作用。随着科学技术的发展和进步，制造业的在现代工业中的地位越来越重要。 非金属材料如塑料、陶瓷、硅和玻璃等在现代工业,尤其是高科技生产领域得到了迅速而广泛的应用。在实际生产过程中, 大量的薄、脆 、无磁性平面工件需要定位装夹 ,在很多情况下 ,传统的粘结方法和电磁夹具已不能满足生产的需要 ,而利用真空发生器以及真空泵所设计组成的真空夹具却以其结构简单、适用性强 、操作简单，维修方便等特点 ,受到了设计、使用人员的重视。 应用领域不断扩大，最初,

3、真空夹具在电子工业生产中应用较多 ,而后扩大到汽车工业 、包装工业等领域 。近年来 ,人们开始尝试在传统 的机械加工领域引入真空夹具。据资料介绍 ,在针对特殊工件的车削、磨削工艺中,真空夹具的使用效果很好 。2. 夹具方案设计2.1方案1粘结夹具图2-1 夹具原理图粘接夹具设计模型:以适合工件形状的前端形状进行压紧，并通过滚花螺丝进行固定，通过弹簧消除背隙 (工件较小且固定空间较小时)。工件之间粘接要在安装到夹具上之前实施，并通过夹具保持8H的粘接时间。缺点：无法连续加工，加工效率低，加工精度低，安装拆卸不便。2.2方案2磁盘吸附图2-2 磁盘吸附如图21为该夹具原理图，其中件2为主体夹具，件

4、1为磁性夹具磁盘，件3为预装夹零件，为非磁性零件。其中主 体夹具2底座大且平，可以吸附在磁盘上。而件4、5为上端 和侧面固紧螺钉，可以固紧零件，从而实现装夹。缺点：在现有技术的机械加工中，使用磁盘夹具夹持工件时，需要用分中棒分中，比较容 易出错，使用时间长，效率低，使用不方便，并且在消磁过程后还会引起工件的变形，从而进一步的影响加工精度。而且磁盘夹具只能用来加工金属材料的工件，因此局限性非常的大。3.真空夹具尺寸设计3.1机床的选型由于本设计中的组合式多件装夹车床夹具这对的是大型非磁性材料的薄壁件，所以在此选择机床为X2010型龙门铣床，该铣床主要适用于大型和中型零件的平面加工。主要技术参数两

5、柱间的距离 1330mm两水平主轴端面间的距离 7601160mm水平主轴中心线至工作台面的距离 75650mm垂直主轴端面只工作台的距离 125900mm工作台： 尺寸 10003000mm 纵向行程 3000mm 进给量范围（18级） 201000mm/min 快速移动速度 3m/min主轴孔径 29mm主轴套筒： 直径 250mm 手动调整距离 200mm3.2真空泵的选型根据需要，在此选择为WX-8型号的真空泵，WX型真空泵系旋片式无油真空泵，是一种获得真空的设备之一。WX型无油真空泵的极限真空为610-2Mpa，它具有结构简单、操作易上手、维护方便、可以保护环境等优点。是一种使用范围

6、非常广泛的机械真空泵。无油真空泵的使用范围比起一般油润滑的真空泵更加广泛，经常用于加工上的非磁性零件夹用的真空吸盘夹具。主要参数：抽气速率为8L/s 极限压力为610-2Mpa 转速为1400r/min 电机功率为0.75kw电源电压为350v 进气口口径为30mm 3.3定位键螺栓的尺寸确定根据中华人民共和国T形槽的国家标准，选用小头为28mm，大头为50mm的T形槽，在此基础上选用T形槽用螺栓GB/T37-1998 M24。3.4夹具尺寸以及材料的确定根据中华人民共和国T形槽的国家标准，T形槽小头宽度为28mm的T形槽所对应的T形槽间距可为100mm。由此可选择此铣床夹具的两个定位键之间的

7、距离为700mm，由此可确定本夹具的宽度为750mm，由于工作台尺寸为1000*3000mm，因此选择夹具长度为1000mm。在此本设计选择铝合金作为材料。4.真空夹具的结构设计本设计名称为组合式多件装夹车床夹具，其主要组成部分为：真空气路组件、夹具基座、可换家具1、可换夹具2.接下来即将分别介绍以上五个主要组成部分。4.1真空气路组件真空气路组件其主要结构原理如下图所示图4-1真空气路组件（1） 真空泵 真空泵是真空气路组件最基本的元件之一，是真空气路组件唯一的的提供动力的源头，直接提供真空气路组件所需要的真空度。（2） 电磁压差真空阀电磁压差真空阀是真空气路组件不可或缺的真空部件之一，通常

8、安装在真空泵的进口处，向真空泵内放气保护真空气路组件，以防向真空泵内反油。（3） 真空阱在加工完成一个工件之后，在真空槽内会留有一些切削以及冷却液，为了去掉切削以及管道内的冷却液，以及净化真空气路组件内的空气，再次选择安装一个真空阱。（4） 高真空手动蝶阀在实际操作中，有时需要临时紧急停止真空泵的运转，但又要求被加工工件被吸住，所以需要在真空气路组件之中安装高真空手动蝶阀。（5） 真空表用来测定真空气路组件中的真空度，一旦真空度低于所设定的规定值时，为了保证安全以防发生事故，需要紧急停止机床。4.2夹具基座组件夹具基座组件的主要结构如下图所示图4-1夹具基座夹具基座组件主要有三部分组成：夹具基

9、座，定位销，密封条。夹具基座顶面设有销孔和方格气槽，所诉的方格槽四周设有密封槽，夹具基座四周设有非贯穿式气孔。夹具基座：夹具基座在表面且分别沿长度方向和宽度方向以间隔状态开设多条第一气槽，多条第一气槽间相互交错连通且呈网格状，夹具基座在表面还设有至少一个与第一气槽连通的第一气孔，夹具基座在四周边缘部位开设有第一密封条嵌槽，在所述的第一密封条嵌槽内嵌设有第一密封条，夹具基座在四周侧壁上设有与第一气孔数量相同并且位置相对应的抽气孔，所述的抽气孔与第一气孔连通。所述的第一气孔的数量有四个，分别设置在夹具基座的长度方向和宽度方向两侧的居中位置，并且与该处的第一气槽的汇集点相对应。夹具基座在表面并且位于

10、形成对角关系的两个角部各设有一定位销孔。5.夹具的工艺流程5.1安装方式夹具组件安置在机床工作台面，通过夹具底座上的梯形槽与机床保持相对固定，可换夹具组件安置在夹具组件上面，通过定位销使可换夹具与夹具底座保持固定，通过O型密封圈保证夹具内部的真空度。薄件件安置在可换夹具组件上，真空气路与夹具组件四周的气孔相连。5.2工作方式为了使公众能充分了解本设计的技术实质和有益效果，将在下面结合附图对本设计的具体实施方式详细描述。本设计实施例的工作原理：第一步，加工塑料薄壁件第一面，将薄壁塑料板材原材料按照夹具基座大小尺寸直接放置在夹具基座组件上，通过夹具基座上的环形密封槽中的密封条与夹具基座密封，当开启

11、真空泵和打开气路各开关后，使夹具基座顶面的方格气槽与薄壁塑料板材之间形成真空，塑料薄壁件在大气压力的作用下被紧紧的吸住在夹具基座上；第二步，加工塑料薄壁件第二面，将可换夹具组件放置在夹具基座组件上，可换夹具组件与夹具基座组件通过定位销定位，塑料薄壁件被加工好的第一面朝可换夹具组件贴紧，塑料薄壁件四周与可换夹具凹槽定位，可换夹具上的四周环形密封槽中的密封条和中间区域密封槽中的密封条与可换夹具密封，同样开启真空泵和打开气路各开关后，可换夹具顶面的方格气槽与薄壁塑料板材之间形成真空，塑料薄壁件同样被紧紧的吸住在夹具基座上，进行中空塑料薄壁零件加工。实施例1：请参阅图5-1，一种组合式多件装夹车床夹具

12、，包括夹具基座、可换夹具1以及真空气路组件。所述的夹具基座安装在机床工作台面上，所述的可换夹具设置在夹具基座上，并且与夹具基座相匹配。该真空夹具可根据薄壁塑料件大小、实际的需要将夹具基座设计成不同形状，本实施例所述的夹具基座的形状为矩形，夹具基座在表面并且位于形成对角关系的两个角部各设有一定位销孔，在所述的定位销孔内插设有定位销；可换夹具在对应于定位销孔的位置各开设一用于供定位销相配合的定位孔。定位销和定位孔用于对可换夹具进行定位。夹具基座在四周边缘部位开设有第一密封条嵌槽，在所述的第一密封条嵌槽内嵌设有第一密封条，用于密封负压气体。所述的夹具基座在表面且分别沿长度方向和宽度方向以间隔状态开设

13、多条第一气槽，多条第一气槽间相互交错连通且呈网格状。夹具基座在表面还设有至少一个与第一气槽连通的第一气孔。夹具基座在四周侧壁上设有与第一气孔数量相同并且位置相对应的抽气孔，所述的抽气孔与第一气孔连通。在本实施例中，所述的第一气孔的数量有四个，分别设置在夹具基座的长度方向和宽度方向两侧的居中位置，并且与该处的第一气槽的汇集点相对应。所述的抽气孔的数量有四个，分别设在夹具基座的长度方向和宽度方向的两侧侧面的居中部位。6.车床夹具的设计6.1 工件加工工艺分析精加工35、42、45、35、38五个孔，同时也需要保证35H8与42H8两孔的同轴度，35H8与38H8两孔的同轴度，45H8与35H842

14、H8两孔垂直度，35H8、42H8与45H8的孔轴心线与基面的平行度，35H8与38H8两孔的孔轴心线与基面的平行度。因此最好保证夹具在同一车床上加工。6.2 定位方案及定位元件选择与设计夹具设计所要考虑的便是要如何夹紧工件，实现工件的合理定位，一般夹具的定位采用的都是6点定位原则。同时设计夹具是也要结合工件自身的尺寸大小和加工车床的尺寸，从而确定夹具的具体高度。为了保证孔加工的精度，也要对夹具进行合理改进，以满足加工的具体要求。yxz（2）如图所示，我设计的夹具通过两个支撑板以及两个压板定位了所需要加工的箱体的底面，限制了x、y轴方向的旋转和x、y、z轴方向的移动，侧面的支撑板限制了z轴方向

15、的旋转。实现了工件在空间中的完全定位。设计效果如下：6.2.1 压板的设计夹具中采用的是平压板，材料是45钢，厚度5mm，长度26mm，宽度10mm，通过两个M3*20的螺栓固定于夹具体。6.2.2 支撑板的设计底部支撑板长度122mm，宽度36mm，厚度7mm，通过两个M4*40的螺栓固定于夹具体，与压板共同作用固定底面。侧面支撑板最大长度100mm，最大宽度36mm，最大厚度7mm，通过两个M4*40的螺栓固定于夹具体，与箱体正面相接触。6.3 夹具体的设计夹具体是夹具的基础件，设计时应该满足以下要求：（1）需要满足适当的精度要求（2）应该拥有足够的刚度（3）应有良好的结构工艺性和使用性夹

16、具体的底座尺寸根据加工工件的尺寸确定，底座长度476mm，宽度316mm，厚度20mm，于底座两端留有d=2mm的螺孔以便与螺栓或是压板固定于车床工作台。同时为了便于排屑，不使其聚集在定位元件工作表面而影响工件的正确定位，在夹具体的底座两端留有宽度为5mm的排屑槽。由于需要在车床上精确加工箱体上的五个孔，同时还要保证孔与孔之间相对的位置精度，因此我将夹具体设计为了可以手动调整高度和角度的夹具体。由图（1）可知左侧两孔的轴心线与底面的高度不同，所以需要夹具体调整高度，高度差为46mm，所以需要调整的高度也为46mm，同时工件是在CA6150上进行加工的。因此需要考虑到加工中心与工作台距离250m

17、m，孔轴心线与地面距离分别为115mm、69mm等因素设计夹具体。图（3）为夹具体下半部分结构，高度设置为80mm，槽底部与夹具体底部距离为10mm，壁厚为8mm（铸造的夹具体壁厚通常为825mm）。于两壁旁共设计4个d=10mm的螺孔，圆心与顶部距离为12mm。（3）图（4）为夹具体上半部分结构，总高度为98mm，壁厚也为8mm，于两壁旁共设计4个d=10mm的螺孔，圆心与底部距离为12mm。表面上有32的孔，便于于装有夹具的圆盘的底部圆柱相连，可以旋转，同时设置有两个14的孔（两孔相对于32垂直），与圆盘通过圆柱销定位，可以控制圆盘旋转的角度。(4)当上下两部分未用螺栓固定，下半部分槽的底

18、部与上半部分底部相接，总高度L=10+98+20+7=135mm，因为孔轴心线与底部距离为115mm，总高度为250mm，满足于CA6150上加工的条件。当上下部分在螺孔处通过螺栓相连接时，总长度L=98+80-12-12+20+7=181mm，以为孔轴心线与底面的距离为69mm，总高度为250mm，满足在CA6150上加工的条件。结论 这次毕业设计是我大学四年来最为重要的一个任务。为了完成这次的毕业设计，我花费大量时间在网上查找与机械加工工艺以及车削夹具设计相关的论文，同时也去图书馆借阅了许多相关的书籍。通过长时间的阅读，对于机械加工工艺与夹具有了一定的了解。在了解了相关知识之后进行了初步的

19、设计，首先要进行的绘图工作，由于之前只学习过CAD二维图形的绘制，我通过自学学会了在CAD上建立三维模型。之后机械加工工艺的设计，在翻阅了从图书馆借来的书籍，知道了大致的工艺过程，然后便自己进行了工艺的设计，经过多次的改进、完善，才有了现在完整的箱体加机械加工工艺流程。参考文献1陈凡，周继，蒲如平.数控车床用真空夹具系统设计J. 液压与气动，2010，（7）2李纪磊,雷炜炜,王卫英.适用于薄壁件加工的真空柔性夹具设计J. 机械工程与自动化. 2016年4期3陶丽芝. 薄壁板类零件的加工与夹具设计J. 机电工程技术. 2016年4期4焦洋洋,刘强,王素娟. 真空夹具系统的设计J. 真空科学与技术学报.2014年3期5孙青云,干蜀毅. 硅片真空夹紧装置设计 J. 真空电子技术. 2006年2期6吴拓机械制造工艺与机床夹具课程设计指导北京:机械工艺出版社20107宋宝玉机械设计课程设计指导书高等教育出版社 8施迈茨公司，新型真空夹具系统突破机床加工瓶颈，现代制造，20099陆宏，真空夹具及其应用.仪表技术与传感器，199310杨杰.基于WEB的夹具系统设计J.煤矿机械，200417