1、编号 00001 学院夹具设计说明书课题名称 连杆铣槽夹具 学生姓名 学 号 1 专 业 班 级 指导教师 日 期 年 月- 1 -目录前言21、加工零件概况32、定位方法、误差分析及精度保证措施43、夹紧机构、其他机构和整体机构64、夹具的结构工艺性7- 2 -5、夹紧力及夹具结构强度计算86、夹具的操作说明97、夹具生产效率的计算108、参考文献119、附件11- 3 -结束语12谢辞 13前言夹具最早出现在 18 世纪后期。随着科学技术的不断进步，夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。机床夹具的现状国际生产研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的
2、85%左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场的需求与竞争。然而，一般企业都扔习惯于大量采用传统的专业夹具，一般在具有中等生产能力的工厂里，约拥有数千甚至近万套专用家具；另一方面，再多品种生产的企业里，每隔 34 年就要更新 50%80%左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为10%20%左右。特别是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统（FMS ）等。随着机械加工工业的飞速发展，对提高加工效率和改善劳动强度的要求已经越来越高，对于各式各样的结构复杂的工件，普通的机床夹具已经不能满足其加工要求。因此结合现状，为了适应某一工件的某一工序加工的要求而专门设计制造的专用
3、夹具便应运而生，本次设计为连杆铣槽专用夹具。它针对连杆- 4 -的结构特点，采用了“一面两孔”的定位方案，以支承板、圆柱销、削边销为定位元件。使工件安装方便，且能保证加工精度。压紧装置以杠杆原理为核心，双压板压紧工件，同时采用联动机构，左侧压板压紧之后右侧自动压紧。采用四个工件平行加工方案，使加工四个工件的机动时间合为一个，提高了工作效率。关键词：专用夹具、宽头移动压板、定位销、可调支撑、定位板、铰链连杆机构- 5 -第一章、加工零件的概述所需要加工的零件如工序图所示：（见附件 1）图中本工序加工中部 45x10 槽表面。（1） 根据工艺文件要求（见工艺卡片要求，附件 2） ，要保证保证中部
4、45x10槽表面尺寸精度；保证铣削各面平面度 0.10 和与底平面平行度 0.1 等形位精度；保证铣削面 Ra6.3 表面粗糙度等其他技术要求。零件前后、左右、213 孔等表面已加工完毕。该零件为大批量订单生产，要求单机产量为 0.9 万件/月。根据零件加工表面的特点和工厂加工设备的能力，拟采用通用机床和专用家具结合的方法完成加工。这样可以充分利用现有设备条件，可靠的完成工件的定位和夹紧有利于保证工件的加工精度并可显著提高劳动生产率。加工设备采用普通的立式铣床。专用夹具的具体设计设计要求见夹具设计任务书的要求进行设计。- 6 -第二章、定位方法、误差分析精度保证措施图 2-2 定位简图1、根据
5、零件的结构特点，为保证工件被加工表面的技术要求，根据六点定位原理定位，遵循基准重合原则减少定位误差，采用如下定位方法：（1） 以加工的底面定位，采用支撑板为定位元件，限制工件 Z 方向的移动，X、Y 方向转动。要求：支撑板平面度小于0.01。（2）以13 的孔定位，采用短圆柱销的定位形式，限制工件 X、Y 方向的移动。要求：短圆柱销的尺寸精度控制在0.01 之内。（3） 以另一个13 的孔定位，采用菱形销为定位元件，和短圆柱销一起限制 Z 方向的转动。要求：两个轴之间的位置精度小于0.015。 - 7 -工件六个自由度全部限制，属于完全定位，满足工件加工要求。 2、选择定位基准时，应遵循以下的
6、原则：（1）尽量使工件的定位基准和工序基准重合，以避免产生基准不重合误差。（2）尽量用精加工作为定位基准，以保证有足够的定位误差。 （定位时选择的是已加工完毕后表面与 213 的孔） 。（3）应使工件安装稳定，使在加工过程中因切削力或夹紧力引起的变形最小。 （六个自由度全部限制，属于完全定位， 安装稳定） 。（4）遵守基准统一原则 ，以减少设计和制造夹具的时间和费用。（5）应使工件的定位方便，夹紧可靠，便于操作，夹具结构简单。 （用移动宽头压板夹紧，装夹方便，而且工件两边压紧，工件不易偏转，夹紧可靠） 。3、定位误差分析计算（见附件 3）- 8 -第三章、夹紧机构、其他机构和整体结构1、夹紧机
7、构根据工件的结构特点、加工要求和定位方法，考虑 2 种夹紧方案：第一种方案：采用开口垫圈夹紧。其优点是质量轻、体积小。缺点是夹紧时容易使工件的另一边翘起，使得所加工的两个孔不在同一平面内，造成加大的装夹误差，使工件达不到工艺要求。第二种方案：用移动宽头压板浮动连杆机构夹紧其优点是压紧方向直接位于支撑板的上方，夹紧牢固可靠。能保证工件的加工精度。缺点是压板体积大、质量大。经综合比较，本工序夹紧装置设计采用了第二种方案。可以通过在支撑板上开减重孔的措施来弥补其缺点。2、对刀装置对刀元件主要由对刀块和塞尺组成，用以确定夹具和刀具的相对位置，对刀元件的结构形式取决于加工表面的形状。用对刀块调整刀具与工
8、件待加工面的相对位置，适用于加工精度不超过 IT8 级，本方案采用侧装对刀块，用六角螺钉，定位销固定在夹具体上。使用对刀元件对刀时，在刀具和对刀块之间用塞尺进行调整，以免损坏切削刃或造成对刀块过早磨损。本次设计采用平塞尺，其基本尺寸 s 为 2mm，公差按 h8 制造。标准对刀块的材料为 20 钢，渗碳深度为 0.8-1.2mm，淬火硬度为58-64HRC。标准塞尺的材料为 T8，淬火硬度为 55-60HRC。3、总体设计及夹具体夹具体的设计符合以下基本要求：（1）夹具体的结构形式一般由机床的有关参数和加工方式而定，本夹具体- 9 -为铣床夹具选用固定型夹具体。（2）有一定的精度和结构工艺性。
9、夹具体上的装配表面，一般应铸出35mm 高的凸面，以减少加工面积。需要机械加工的各表面要有良好的工艺性。本夹具采用的是 3mm 至 5mm 凹面，以方便装卸。（3）必要的刚度和强度。本夹具体的危险截面在宽头压板中央位置，应进行计算，选取一定厚度的压板。（4）在机床工作台安装夹具，应使其重心尽量低，夹具体的高度尺寸要小。本夹具总高为 112mm，附和要求。（5）夹具体的结构应该简单、紧凑，尺寸要稳定，残余变形要小。本夹具采用铸造结构，结构简单。（6）要有适当的容屑空间和良好的排屑性能，要有较好的外观。本夹具采用平面定位，排屑性能良好。本夹具用的是近年来发展的一种新型结构-装配结构这种结构选用标准
10、零部件装配成夹具体，可以缩短生产准备周期，降低生产成本。夹具体总结构及零部件结构如图（见附件 4） 。第四章、夹具的结构工艺性（见附件 7）- 10 -第五章、夹紧力及夹具结构强度计算确定夹紧力的方向、作用点和大小时，应根据工件的结构特点、加工要求，并结合工件加工中的受力状况及定位元件的结构和 布置方式等综合考虑。1、夹紧力的方向应有助于定位稳定，且主要夹紧力应朝向主要定位基面；夹紧力的方向应有利于减少夹紧力并朝向刚性较好的方向。 （移动宽头压板的方向朝向支撑板，并位于支撑板的上方，符合要求） 。2、夹紧力作用点应落在定位元件的支撑范围内、应选在刚性较好的部位并尽量靠近加工表面。 （压板的压紧
11、力坐落在支撑板上方，并位于被加工件刚性较好的部位） 。3、理论上，夹紧力的大小应与作用在工件上的其他力（力矩）相平衡；而实际上，夹紧力的大小还与工艺系统的刚度、夹紧机构的传递效率等因素有关，计算是很复杂的。因此，实际设计中常采用估算法、类比法和实验法确定所需的夹紧力。 （本夹具在计算过程中采用的估算法） 。夹具夹紧力及结构强度计算（见附件 5）.- 11 -第六章、夹具的操作说明1、 夹具的安装当夹具的各个零件生产出来后，就要对它进行安装。(1)先以平衡的方式把支承板和夹具体以两个定位销（其中一个为菱形销）定位，接着依次上固定螺钉。(2) 支承板留有 0.2 到 0.3mm 的加工余量，在安装
12、上去后，等检验精度的时候再磨削部分余量至达到要求。按照磨损规则是尽量的初次磨削最少的余量，可以使使用时间加长,减少成本。(3)安装夹具体两侧的调节支撑和定位键。(4)安装杠杆板和螺栓，因夹具体长度限制，杠杆板和螺栓不能同时放入夹具体内腔，应先将杠杆板由夹具体侧孔放入夹具体内的正确位置，螺栓由底面直接插入对应的螺栓孔，依次放入垫圈、压缩弹簧、垫圈、压紧板、弹簧垫圈，后拧紧螺母。(5)T 型槽快换螺栓，将夹具体固定在铣床工作台上。（6）检查其螺纹是否全部拧紧，销钉是否有松动，支撑板和心轴是否生锈并点上润滑油。2、使用方法(1)松开压板上厚螺母将两侧的压板向外抽出，将工件对准定位销放入夹具中。(2)
13、将压紧板推到夹紧位置，调整压板后拧紧厚螺母将工件夹紧。3、注意事项加工完成后，清理干净夹具上面的切屑并对夹具进行润滑。装夹模式在快速装夹的过程中，应该注意: (1)工件加工过程中不要手去接触铁屑.(2)取工件时先松开厚螺母，将夹紧板向后抽出一定距离，然后取- 12 -下工件。(3)定位销有明显的磨损后，更换新定位销或调整定位销 。第七章、夹具生产效率的计算（见附件 6）- 13 -第八章、参考文献现代夹具设计手册 （朱耀祥 浦林祥主编） 机械工业出版社 机床夹具设计 （薛源顺 主编） 机械工业出版社 工程力学 （顾晓勤主编） 机械工业出版社公差配合与技术测量基础 （第二版） 中国劳动社会保障出
14、版社机械制图 （金大鹰 主编） 机械工业出版社机械制造工艺学 中国劳动社会保障出版社第九章、附件附件 1：加工零件工序图附件 2：零件加工工序卡片附件 3：定位误差计算书附件 4：夹具总装图和零件图附件 5：夹具结构强度计算书附件 6：生产效率计算书附件 7：夹具结构工艺性- 14 -结 束 语为期两个多月的毕业设计已经接近尾声，在这两个多月的设计过程中，真是感慨万千。这次设计将我以前学过的机械制造工艺学、公差与配合、机械制图、机械基础等知识很好的串联了起来，起到了穿针引线、巩固所学的作用。在毕业设计中掌握了如何利用 CAXA 绘图软件，CAXA 制图不管是现在，对以后工作也是有很大的帮助的。
15、因此，这次毕业设计真正将以前所学的联系到实际应用中来了。在这次毕业设计中，还有一个重要的成果就是关于专用夹具的设计，因为机床夹具的设计在学习的过程中只是作为理论知识讲的，并没有亲自设计过。因此，在开始的设计过程中，存在这样那样的问题，在高老师的细心指导下，根据步骤一步一步的设计，画图，查阅各种关于专用夹具的设计资料，终于将它设计了出来，我感到很高兴，因为在这之中我学到了以前没有学到的知识，也懂得了很多东西，真正做到了理论联系实际。在这次毕业设计中，我学到了很多知识，有一点更是重要，就是我能作为一个设计人员，设计一个零件，也因此，我了解了设计人员的思想，每一个零件，每件产品都是先设计出来，再加工
16、的，因此，作为一个设计人员，在设计的过程中一点不能马虎，每个步骤都必须有理有据，不是凭空捏造的。而且，各种标准都要严格按照国家标准和国际标准，查阅大量资料，而且设计一个零件，需要花好长时间。亲自上阵后我才知道，做每件是都不是简简单单就能完成的，是要付出大量代价的。因此，我们也要用心去体会每个设计者的心思，这样才能像他们一样设计出好的作品。- 15 -谢 辞首先感谢我的指导老师老师，在设计过程中，老师帮我指出了夹具设计在生产实际中不足之处，细心帮我解答了许多疑难问题。感谢高老师的悉心指教！在三年半的学习和生活期间，始终得到学院各位老师的无私帮助，在此表示感谢!在课题的研究过程中，得到了本班同学的大力支持，在此表示由衷的感谢!也感谢这三年中给了我珍贵友谊和帮助的同学们!最后，在本文结束之际，向所有为我的设计提出宝贵意见的评阅老师们表示衷心的感谢和崇高的敬意!谢谢!2011 年 12 月
