铣床半轴夹具设计全套CAD图纸.docx

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铣床半轴夹具设计全套CAD图纸

摘要

夹具是现如今机械制造业应用的最广泛的加工工艺之一，因为它使得制造业的生产力有了显著地提升，科技的迅速向前发展使得夹具在现代机械制造业的地位愈发的重要，这其中铣床半轴夹具是在铣床上对轴进行操作时所使用的夹具。

铣床半轴夹具的设计需要有很长的准备期。

对于机械零件的精度，对轴的定位的影响很大。

所以，这是一件重要并且麻烦的事，只有专业的技术人员才能熟练地操作。

在现代的产品生产流程过程当中，对于夹具的精度，强度，还有刚度的标准要求的高低，对夹具的使用得稳定性和可靠性大小，工作效率高低都会对产品的产生以及产品的加工质量有着很大的影响。

所以，首先了解什么是夹具，夹具是用来干什么用的，明白了这些之后就应该开始着手于准备相应的夹具设计，经过一段周期的准备工作之后就得开始将工件装卡在所设计出的专用夹具之中开始检验定位，定位无误之后进行详细的误差具体分析，同时还得对加工精度做出保证，最后在计算出夹紧力的大小和夹紧位置和点数。

现如今，机械制造工业已经从最初的一种品种、大量生产成功的转型到了今天很多品种、小批次、个性化制造，小批量多品种的生产，特别值得一提是在数控加工中得到了很好的应用，在成批生产中代替专用夹具率为35%左右，甚至是高达55%左右，所以传统夹具也已经不再适用现代的机械制造行业，但是夹具是任何工件的产生所不可或缺的一种加工工艺的设备，所以基于此发明了组合夹具这一种新型加工工艺设备，组合夹具设计是现代制造业夹具设计具有一定程度上的通用性，便于拆装，以应对不同工序，不同类型的机床，综上所述，组合夹具的设计是现代夹具制造业夹具设计的最佳选择

。

与此同时，在现代的制造业当中夹具有着非常多的样式和类型以及它们都有着自己各自独特的应用的领域，所以现在要进行夹具的设计的话，大多数往往都是凭借有着长期而又丰富的工作经验的工作人员来当设计人员参与设计，所以不同的设计人员，不同的设计小组，因为有着不同的工作经验和阅历，往往设计出来的夹具也会有所不同，夹具的设计方案相比于之前在针对传统的夹具的设计当中所存在的一些问题与难题会一一的被现代制造业的技术的提升和工作人员素质与知识水平的提高所解决的。

即便是万一出现报废的情况的话，也完全可以进行补救；技术层次薄弱的问题，提高企业的工艺装备的使用系数。

关键词：

夹具设计；定位；夹紧力；组合夹具

Abstract

fixturedesignisoneofthemostwidelyusedprocessingmanufacturingnow,andthescience,technologydevelopmentquicklymakefixtureinthestatusofmodernmechanicalmanufacturingindustrymoreandmoreimportant,thetimeoftheshafttooperate,clamp,millingmachineaxleshaftfixturelooksbelikesimple,actuallyisnothavesolongtimetoprepare.Forprecisionmechanicalparts,isagreatinfluenceonaxialpositioning.Sothisisanimportantandtroublesome,canonlybeskilledprofessionalandtechnicalpersonneltooperate.

inthemodernproductionprocess,fortheprecisionofthefixtures,intensity,andthestandardrequirementsofhighandlowstiffnessstabilityandreliabilityoftheuseoffixture,thelowfortheproductandtheproductqualityhasimpact.So,firsttounderstandwhatisafixture,itisusedtodowhat,afterIseetheseshouldstarttopreparethecorrespondingfixturedesign,afterinthedesignofspecialfixtureoninspectionlocation,locateandcorrectafter

specific,whilepledgedtoprocessingprecision,finallycalculatetheclampingforceandtheclampingpositionandthesizeofthepoints.Inthedesign,drillingisanimportantandtroublesomething,onlyskilledtechnicianscanaccurateholedrillingsystem.

 Asaresult,alargenumberofproduction orrequirepartsmustbeinterchangeable,themosteffectivedrillingmethods,istomaketherecruitmentmode,namelythedrillingspecialfixture.Nowadays,mechanicalmanufacturinghasfromtheoriginalmanufacturing,thesuccessofmassproductiontransformationbytoday,buildingmodularfixturelibrarybyusingExceltable-driventechnology.Basedonthis,ThevirtualassemblyofmoduIarfixturewasmadeforthetypicalprocessofonetypicaIcomponents.manyvarieties,smallbatchmorevarieties,especiallyinthemachininggotverygoodapplication,insteadofspecialfixtureinthebatchproductionratewasabout35%,orevenashighas55%,sothetraditionaljigalsoisnolongerapplicableinmodernmanufacturing,anyartartifactsproducedbyakindoftheprocessingequipmentman,sothaninventedthemodularfixturebasedonthethisanewprocesstingtechnologyequipment,sothatwhatmodularfixturedesignisamodernmanufacturingfixtureeasytotearopenoutfit,inreasonresponsetotoolsaboutaboveall,thedesignofmodularfixtureisthebestchoiceformodernfixturedesign.

Inmodernmanufacturingindustry,meanwhile,hasverymanystyleandtypesofjigandtheyallhavetheirownindependentfieldandscopeofapplication,sonowisforthedesignoffixture,mostoftenwithalongandrichworkexperienceinpersonnelasdesignpersonneltoparticipateinthedesign,sothedesignofthedifferentpeople,differentdesignteamsbecauseofthedifferentworkingwithexperienceandexperience,designthefixturewillbedifferent,fixturedesign,themethodwillbemoreflexible,so,beforetheresearchintraditionalfixturedesignofsomeproblemsanddifferentdifficult

todothemanufacturingtechnologyandstaffqualityandknowledgelevelofascensiontosolve.evenscrappedonethousandhappen,alsocanremedycompletely,moreovercanalsoremedycompletely,moreovercanalsosolvethesmallandmediumenterprisebecauseofthelackofprocessequipmentdesignandmanufactureability.

Keyword:

gripdesign;fixedposition;clampforce;built-upjig

引言1

第一章铣床半轴夹具的目的、意义和要求2

1.1铣床半轴夹具的设计目的2

1.2铣床半轴夹具的设计意义2

1.3铣床半轴夹具的设计要求3

1.4铣床夹具的应用及发展状况4

第二章铣床半轴夹具的定位6

2.1描述铣床半轴夹具的定位6

2.2铣床半轴夹具的定位误差分析9

第三章夹紧力的计算11

3.1夹紧方式及夹紧装置的作用11

3.2确定夹紧力时应考虑的计算系数13

3.3夹紧力的数值计算15

3.4夹紧点的位置与数目17

第四章铣床半轴夹具的设计图18

4.1铣床半轴夹具的装配图及其简单说明18

4.2铣床半轴夹具V型零件图及说明19

4.3铣床半轴夹具图及说明22

第五章结论23

参考文献24

致谢25

引言

在工件的机械制造流程之中，工件较刀具或者是机床有着明确的位置，这是保证工件可以有好的加工精度。

而夹具就是完成这一加工过程所需要的工艺设备。

让工件相较于机床或者有一个确切的位置，让工件在生产过程中保持原来装卡的位置未发生任何变化。

机床夹具现在已经是现代制造工艺过程中必有的公益装备了。

大批次工件的生产，工件的精度是我们首先要考虑的问题，其次还要考虑到实用性和生产工件的效率问题，这就需要为某一种零件或是一道工序专门设计其专用的夹具。

这样的话只要将工件放入夹具中不用划线就可确定工件和刀具、机床三者彼此之间的位置。

专门的夹具的产生是依赖某一工件或者是一道工序要求专门为其生产和制造出来的。

优点是针对性强，但缺点是不具有通用性。

在大批次生产中，能使用上专用夹具的情况会有很多，可获得比较理想的生产效率和加工的精度。

而铣床的夹具又是比较常见而且常用的夹具，在花键的加工，平面的加工，还有键槽、缺口、成形面等都可以用到铣床夹具。

铣削加工用的时间比较少，单个的工件加工的辅助用的时间会有些长，降低辅助的时间是铣床夹具应考虑到的问题，这是方便在大批次零件的生产上采用多工件加工工序提升工作的效率。

第一章铣床半轴夹具设计的目的、意义和要求

1.1铣床半轴夹具设计的设计目的

夹具作为一种常用的加工工艺装备，在制造的流程中，应用到了大量的夹具，在这其中机床夹具就是其中比较典型的一种，将其装在机床上之后让工件与刀具和机床保持着正确的位置，能承受对它力的作用，例如虎口钳、分度头等，都是属于机床夹具的。

在机械加工中，机床夹具的主要作用有以下六个方面：

（1）确保加工的精度，用专用夹具进行安装，优势在于能够精准快速的定位，可以保证加工的精度既稳定有可靠。

（2）提升劳动的生产效率，减少划线消耗的时间，提升加工工件的刚度，进一步提高产品的生产效率。

（3）改良工作条件，采用夹具装卡工件的话既方便又省时还比较安全，可靠性比较高，采用液压气压夹紧装置降低疲劳强度，保证工人的人身安全。

（4）控制生产的成本。

批量生产的工件用夹具的话会提升生产的效率，相对而言降低了生产成本，生产的批次越大，生产的成本愈来愈低。

（5）保证工艺纪律；

（6）获得良好经济效率。

但是，处在不同的生产环境中，着重区分不同的侧重点。

在进行夹具设计之前应该想到加工的技术需求，产品的生产成本，工人是否可以熟练地进行操作等方面的问题，达到预期希望。

1.2铣床半轴夹具的设计意义：

夹具设计作为整个生产过程的第一道工序，准备的周期长，有很重要的位置，夹具设计的成功还是失败对产品的质量有很大的关系。

准备和设计所耗费的周期是整个生产过程当中最长的，是

实际决定着整个生产准备周期的关键。

通过我个人的实习经历我了解到：

（1）夹具设计中尽量釆用标准件和常用件：

工作人员在准备夹具设计时，通常选择标准通用件进开始设计，如不这样做的话若每次工作人员重新对这些零件进行造型，务必会浪费大量的精力、时间、资金，劳动强度极大。

（2）夹具设计是一个高度依赖经验的设计问题：

工作人员在思考夹具具体的设计方案时，会依靠自己工作中所积累的经验把新工件的结构、特征和目前市面上有的工件进行比较，在原先就有的一些用途的基础上在进行研发新的作用还有用处。

对夹具设计现在有的经验，将标准化的数据运用到设计当中去会使工装设计的周期进一步的缩短，设计周期的缩短会提升夹具设计的质量，用数据库的管理，用标准化的数据，将标准件、通用件和过往设计的经验进行夹具设计，降低劳动强度，减少了劳动时间。

1.3铣床半轴夹具的设计要求：

夹具设计及操作简要说明：

夹具的主要组成部分包括：

夹具体、夹紧装置、定位元件。

机床夹具的组成和各组成部分之间的关系如图所示。

由上所述，夹具的设计着重考虑劳动生产力对其进行的干扰，夹具的结构便于操作，结构简单，降低成

本，这样夹具会有高的性价比。

1.4铣床半轴夹具的应用及发展状况：

夹具出现在18世纪左右，由于技术的发展和提升，夹具的作用已经从最初的用做一种辅助的工具发展到了现在是工艺装备门类齐全的一种工艺装备。

（1）机床夹具的现状

就目前为止在我学习和实习期间我所了解并且接触到的机床的夹具工件产品里，小批量，多层次的生产模式已经占据现代工种品类的70%以上了，为了抢夺市场，现代产品的更新速度愈来愈快，快到我这个产品还没有完全弄明白时，新的夹具工件品种就已经问市，而现在所设计的专用夹具每隔几年就会更新一次左右，但是这些专用夹具中损耗率比传统的夹具降低了20%-30%左右，在最近几年随着成组技术的成熟，柔性制造，多到工序一体机式加工，对于夹具又有了更高的要求：

a、准确快速装配产品，降低成本，缩小生产周期；

b、能装夹一组具有相似性特征的工件；

c、能适用于精密加工的高精度机床夹具；

d、能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具；

e、建立液压站作为动力源的夹紧装置，提升生产效率；

f、提高机床夹具的标准化程度；

（2）现代机床夹具的发展方向

技术的提升带来了更多的市场需求，产品的更新速度变得飞快，周期愈来愈短，产品的质量不断提升，生产成本愈发的降低，这些问题已经凸显出来，现代机床夹具如何来适应变化多端的市场需要，这是我们机械人都应该想想的问题，夹具发展的特点来看，机床夹具主要方面有：

功能柔性化，今后的主要生产方式依然为多品种，小批次生产的方式，同时机床夹具在特定的范围之内适用于不同工种和生产产品的方式。

传动高效化、自动化，为了降低工人的劳动强度，减少装卡的时间，从而快速提升劳动效率，目前制造业开始采用机械自动化高效率的传动机制部件。

制造的精密化，技术的提升带来的对产品更高的质量要求，产品的质量的提升与之匹配的夹具的精度要求也越来越高比如定心夹具的定心精度现在可以高达亚微米级。

结构标准化、模块化，夹具的柔性化和专业化的生产是建立在夹具标准化的基础上的。

第二章定位的选择

2.1铣床半轴夹具设计的定位

2.1.1概述

利用夹具来加工工件有着许多加工标准，主要是满足工件的加工表面位置的精度和尺寸大小的要求，所以必须保证在加工过程当中工件相对于机床的进给运动有着明确的位置关系。

（1）基准基准是零件上用以确定其他点、线、面位置所依据的那些点、线、面。

根据作用不同，可将基准做如下分类:

（2）设计基准在零件图上用来确定其他点、线、面位置的基准，称为设计基准。

（3）定位基准加工时工件定位所使用的基准，称为定位基准。

（4）定位与夹紧。

夹紧和定位是工件装夹是有联系的两道工序。

在元件利用定位元件定好位置之后，使其在重力、切削力、轴向力等外力的作用之下保持自己的位置，加紧机构能够将定位和夹紧同时完成，比如三爪式自定心卡盘。

2.1.2限制工件自由度与加工要求的关系

（1）自由度的概念

从刚体的运动学中知道，一个自由的物体在三维空间中共有6个自由度，物体在三维空间中有任意的位置。

移动自由度就是刚体在

Ox,Oy,Oz三个坐标轴上移动。

转动自由度就是从Ox,Oy,Oz三个坐标轴上进行转动，表示如图所示：

图2.1.2自由度

（2）六点定位原则。

任何物体在三维空间中都会有它们的位置，要想准确定位的话，要限制它轴向的移动和周向的转动，分析工件的定位，一个支撑点限制一个自由度，工件的6个自由度就要有6个符合的支撑点来限制它，让工件进行完全定位，这就是六点定位原则。

（1）完全定位完全定位是指不重复地限制了工件的六个自由度的定位。

（2）不完全定位根据工件的加工要求，有时并不需要限制工件的全部自由度，这样的定位方式称为不完全定位。

（3）欠定位出现欠定位的现象就是原本应该限制住的自由度，但在实际中并没有限制，就是欠定位，在零件的生产中出现欠定位后会使零件的精度无法进行保证，不能够生产出来合格的产品。

（4）过定位夹具上的两个或两个以上的定位元件重复限制同一个自由度的现象，称为过定位。

2.1.3确定定位方式与定位元件

工件的外圆柱面的定位有两种形式支撑定位与定心定位。

夹具设计中常用于外表面定位的定位元件有这么几种支撑板、v型块和定位套，定位套是外圆表面定心定位，

支撑板是外园表面支撑定位。

工件的套筒类的元件，油槽和加工键槽，对对称性的要求极高，采用外圆柱面定位，由此选用v型块定位，其中v型块与工作面的夹角一般为60°,90°,120°。

用的最多的就是90°。

此加工工序有两道工序，如图可知：

。

图2.1.3定位方案

工位1：

键槽加工6H11，工件的外圆和端面用v型块进行制动定位和销定位。

限制工件的五个自由度Ox,Oy,Oz,Oxy,Oyz。

工位2：

键槽加工6H11加工完毕油槽加工R1mm，工件的外圆和端面用v型块进行制动定位和销定位，限制工件的五个自由度，在间键槽处进行销定位，限制工件的3个自由度即Ox,Oy，Oz。

这样工件就被限制了8个自由度，这是过定位。

工件加工过程中定位元件的尺寸、形状和位置，都符合要求，过定位对此影响不算太大，这是过定位所允许的，键槽用销定位来满足两槽间的位置要求即可。

2.2定位误差分析

所谓的六点定位原则就是处理工件在三维空间中如何定位的问题，工件在夹具体中是如何确定正确的位置的，但一批工件分别在夹具体中定位时，各工件要求的位置并不完全相同，这就出现了准与不准的问题，在加工过后加工尺寸都不一样，会造成一些

误差上的问题。

工件在生产加工过程当中，误差产生的原因有很多，定位误差是误差当中的一部分，限定定位的误差不得超过加工误差的1/4～1/3。

即:

ΔD≤（1/4～1/3）T

式中：

ΔD是定位误差，单位为mm；

T是工件的加工误差，单位为mm。

2.2.1定位误差的计算

如图所示为v形架的误差值所绘制而成的表格

V形架定位误差值

定位误差ΔD

V型

架角度

ΔD2=d/2sind/2

ΔD3=d/2{1/sina/2-1}

60°

1.302

1.000

0.500

90°

1.230

0.701

0.205

120°

1.707

0.532

0.066

选择标准的v型块定位，90°的v型块,再不计制造误差采用外圆表面定位,定位基准面的制造误差会使工件的定位中心进行偏移,造成基准位移误差,但其方向不改变.

由于工件受公差直径d的影响，工件的中心沿Z方向从O1向O2转移，其位移量为

O1O2=d/2sina/3

F=d/2sina/3

式中d工件定位的直径公差（mm）；

a/2V形块的半角。

V形块对中性好，即其沿X方向的位移误差为零。

工件在依次定位之后,基准的不重合会让各工件位置的发生一点变化,导致基准不重合是限位基准和定位基准的不重合。

产生基准位移的误差。

定位的基准与工序的基准不重合，造成误差基准不重合。

对于定位元件而言，它的基准定位在外圆的轮廓，要想准确定位选择定位元件是长的V型块，需用2个V型块进行轴向和周向的全方位的定位，其中的一个长的V型块主要限制的是Z轴的旋转和位移，y轴的位移还有旋转，限制了这4个自由度之后，保证了工件尺寸的加工的精度的大小，而另一块就是要选择滑块V型块，就是为了防止过定位用的。

能造成误差的原因据我个人分析过后得出大致在两个方面上，其中一方面是其定位的基准和设计的基准的不重合造成的，另外就是定位基准与限制基准的不重合所造成的。

根据零件图可知，T=0.125mm，Td=0.22mm，，a=90°。

Dw的公差为:

T/2（1/sina/2-2）=0.039

孔的形状公差为0.107，根据公式可知，其结果符合要求。

第三章.夹紧力的计算说明

3.1夹紧方式及夹紧装置的作用

工件的定位之后将工件固定，并且在工艺流程当中保证原先夹紧定位保持不变的装置为夹紧装置。

夹紧装置的组成由以下三部分组成。

1）、动力源装置：

是夹紧力的产生装置。

据我的了解，动力源装置分为手动、机动两种夹紧方式。

手动夹紧需要人工进行操作，但是用人工夹紧用时比较费时费力。

为