【導讀】隨著不規(guī)則形狀零件在現(xiàn)代制造業(yè)中的廣泛應用，如何保證這類零件的加工精。從廣義上說，在工藝過程中的任何工序，用來迅速、方便、安全地安裝工件的裝。置，都可稱為夾具。夾具通常由定位元件、夾緊裝置、

　　

【正文】 平衡力系中對工件所起的作用并不相同，此外，切削力本身在加工過程中是變化的，夾緊力的大小還與工藝系統(tǒng)剛度、夾緊機構(gòu)的傳動效率等有關，因此夾緊力的計算是一個復雜的動態(tài)平衡問題。 基本夾緊機構(gòu) 從夾緊裝置組成中看出，無論采用何種力源（手動或機動），一切外加的作用力都要轉(zhuǎn)化為夾緊力，都必須通過夾緊機構(gòu)，因此，夾緊機構(gòu)是夾緊裝置中的一個很重要的組成部分。由于 本次設計要求年生產(chǎn) 2500 件，屬于成批量生產(chǎn)，所以采用螺旋夾緊機構(gòu)，螺旋夾緊機構(gòu)的楔升角可以控制的很小，對提高有效夾緊力和自鎖性能都相當有利，夾緊行程也比較大，所以螺旋夾緊機構(gòu)得到很大的應用。 [2] 工件加工時的夾緊方案 及加工 φ 72 和φ 36 孔 時的 夾緊 方案 鉆通孔時上下方向支撐板的定位夾緊如圖 58 所示 圖 58 支撐板夾緊示意圖 鉆通孔時 V形塊的夾緊方案如圖 59 所示 圖 59 V 形塊夾緊示意圖 青島理工大學琴島學院本科畢業(yè)設計說明書（論文） 25 鉆床夾具也成為鉆模，通過鉆套引導刀具進行加工是鉆模的主要特點，孔的位置精度由鉆套在夾具上相對于定位元件的位置精度來完成的，鉆模分為固定式鉆模、回轉(zhuǎn)式鉆模、移動式鉆模、翻轉(zhuǎn)式鉆模、蓋板式鉆模、滑柱式鉆模，其主要設計要求為： （ 1） 工件被加工直徑大于 10mm 時，鉆模應固定在工作臺上，因此夾具體上應該有專供夾壓用的凸緣或凸臺。 （ 2） 當工件上加工的孔處在同一回轉(zhuǎn)半徑，且夾具的總重量超過 100N 時，應采用具有分度裝置的回轉(zhuǎn)鉆模，如能與通用回轉(zhuǎn)臺配合使用則更好。 （ 3） 當在一般的中型零件某一平面上加工若干個任意分布的平行孔系時，宜采用固定式鉆模，大型工件則在采用蓋板式鉆模上加工，如生產(chǎn)批量較大，則采用多軸傳動頭加工。 （ 4） 對于孔的垂直度允許誤差大于 和孔距位置允許誤差大于177。 時的中小型工件，宜優(yōu)先采用滑柱式鉆模，以縮短夾具的設計制造周期。 綜上鉆模選擇要求，由于本工件尺寸小，并且年加工量 2500 件，成批量生產(chǎn)，在使用中不需要更換，所以采用固定式鉆模，固定式鉆模在使用安裝時，首先用裝在主軸上的鉆頭插入鉆套，以校正鉆模的位置，然后將其固定，這樣既 減少對鉆模的磨損，又可保證空的位置精度，固定式鉆模裝配示意圖如 圖 510 所示： 圖 510 固定鉆模裝配示意圖 鉆套和鉆模板是夾具設計上的特殊元件，鉆套裝配在鉆模板和夾具體上，其作用是確定被加工孔的位置和引導刀具加工。 （ 1） 鉆套類型 根據(jù)鉆套的架構(gòu)和使用特點，主要有如下幾種類型。 青島理工大學琴島學院本科畢業(yè)設計說明書（論文） 26 ① 固定鉆套如 圖 511 所示，為固定鉆套的兩種形式， 圖 511 固定鉆套 該類鉆套外圓 以 H7/n6 或 H7/r6 配合，直接壓入鉆模板上的鉆套底孔內(nèi)，在使用過程中若不需要更換鉆套，則用固定鉆套較為經(jīng)濟，鉆孔的位置精度也較高。 ② 可換鉆套 當生產(chǎn)批量較大，需要更換磨損的鉆套時，則用可換鉆套較為方便，如 圖 512所示， 圖 512 可換鉆套 可換鉆套裝在襯套中襯套以 H7/n6 或 H7/r6 的配合直接壓入鉆模板的底孔內(nèi)，鉆套外圓與襯套內(nèi)孔之間常采用 F7/m6 或 F7/k6 配合，當鉆套磨損 后，可卸下螺釘，更換新的鉆套，螺釘還能防止加工時鉆套轉(zhuǎn)動或退刀時鉆套隨刀具拔出。 ③ 快換鉆套 當被加工孔需依次進行加工鉆、擴、鉸時，由于刀具直徑逐漸增大，應使用外徑相同而內(nèi)徑不同的鉆套來引導刀具，這時使用快換鉆套可減少更換鉆套的時 間，如 圖 513 所示 ： 青島理工大學琴島學院本科畢業(yè)設計說明書（論文） 27 圖 513 快換鉆套 快換鉆套的有關配合與可換鉆套的相同，更換鉆套時，將鉆套的削邊處轉(zhuǎn)至螺釘處，即可取出鉆套，鉆套的削邊方向應考慮刀具的旋向，以免鉆套隨刀具自行拔出。 以上三類鉆套已 標準化，其結(jié)構(gòu)參數(shù)、材料和熱處理方法等都可查出 。 ⑤ 特殊鉆套 由于工件形狀或被加工孔位置的特殊性，有時需要設計特殊結(jié)構(gòu)的鉆套，如下圖為四種特殊鉆套分別適用于斜面上鉆孔（ a）、凹坑內(nèi)鉆孔 (b)，鉆兩個距離很近的孔 (c)(d)。 圖 514 特殊鉆套 根據(jù)以上分析要求，本工件先鉆孔，再擴孔，所以采用快用鉆套 。 2．加工 3φ 7 孔和銑 R16 槽時的夾緊方案 本次加工需要將三個孔均勻角度分布，所以本次加工需要分度裝置，分度裝置分很多種，由于本次加工只有均勻分布三個孔，且結(jié)構(gòu)簡單，所以采用回轉(zhuǎn)式分度裝置， 它是一種對圓周角分度的裝置，它可以使工件在一次安裝中，由夾具上的某部分帶動回轉(zhuǎn)一定的角度，來完成多工位的加工，主要用于工件表面圓周分度孔或槽的加工 。 分度裝置就是在工件裝夾中，不必使松開而能連同定位元件相對刀具轉(zhuǎn)過一定角度或移動一定的距離，從而占有一個新的加工位置的裝置，分度裝置可以作為一個獨立的部件安裝在夾具體上，本次設計我們根據(jù)零件的工藝分析采用回轉(zhuǎn)式分度裝置 ，分度對定機構(gòu)采用徑向分度，分度定位銷的操縱機構(gòu)采用手拉式操縱機構(gòu)，分度盤鎖緊機構(gòu)采用螺桿、螺母的方式。 青島理工大學琴島學院本科畢業(yè)設計說明書（論文） 28 在銑削加工時，切削力比較大，并且刀齒的工作是不連續(xù)切削，易引起沖擊和振動，所以夾緊力要求較大，以保證工件的加緊可靠，因此銑床夾具要有足夠的強度和剛度，必要時應設置加強筋。 為了提高銑床夾具在機床安裝的穩(wěn)定性和動態(tài)下的抗振性能，各種裝置的結(jié)構(gòu)應緊湊，加工面 盡量靠近工作臺面，以降低夾具的重心，一般夾具的高度 H 與寬度 B之比應限制在 H/B≤ 1～ 范圍內(nèi)。 銑削加工生產(chǎn)率高，設計夾具時需要考慮如何快速的安裝工件以縮短輔助時間，一般在夾具 上還設置有確定刀具位置及方向的元件，以便于迅速調(diào)整好夾具、機床和刀具的相對位置。 另外，銑削加工時產(chǎn)生大量切屑，應有足夠的排屑時間，對于重型銑床夾具，為方便搬運，還應在夾具體上要求設置吊環(huán)等。 銑床夾具在銑床工作臺上的安裝位置，直接影響被加工表面的位置精度，所以在設計時就必須考慮其安裝方法。一般情況下，我們在夾具底座下面安裝兩個定位鍵，將兩個定位鍵嵌入到銑床工作臺的同一個 T形槽中，再用 T 形螺栓和墊圈、螺母將夾具體緊固在工作臺上。 為了保證精度，兩個定位鍵間的距離盡量大些，安裝夾具時，讓鍵緊靠在 T形槽一側(cè)，減小間隙的影響。 對于精度要求高的夾具，常不設置定位鍵，而在夾具體的側(cè)面加工出一窄長平面作為夾具安裝時的找正基面。 4. 銑床夾具的對刀裝置 銑床夾具在工作臺上安裝好了以后，還要調(diào)整銑刀對夾具的相對位置，以便于進行定距加工。為了使刀具與工件與被加工表面的相對位置能迅速而正確的對準，在夾具上可以采用對刀裝置，對刀裝置是由對刀塊和塞尺等組成，其結(jié)構(gòu)尺寸已標準化，各種對刀塊的結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)工件的具體加工要求進行選擇。 [2] 夾具體 設計 夾具體是夾具上尺寸最大，結(jié)構(gòu)最復雜和承受負荷也最大的基礎元件，在夾具體上要求安裝各種元件、機構(gòu)或裝置，以組成該夾具，并通過它將夾具安裝在機床上。 1. 夾具體設計的基本要求 夾具體一般都是非標準件，其形狀結(jié)構(gòu)主要 根據(jù)其上的各種元件或裝置的結(jié)構(gòu)形式、總體布置的情況以及夾具與機床的連接方式，自行設計與制造，設計時應考慮如下要求： （ 1） 有適當?shù)木群统叽绶€(wěn)定性 青島理工大學琴島學院本科畢業(yè)設計說明書（論文） 29 夾具體上的重要表面，如安裝定位元件的表面、安裝對刀或?qū)蛟谋砻嬉约皧A具體的安裝基面等，應有適當?shù)某叽绾托螤罹?，它們之間應有適當?shù)奈恢镁?，為增加夾具體尺寸穩(wěn)定，鑄造夾具體要進行時效處理，焊接和鍛造夾具體要進行退火處理。 （ 2） 有足夠的強度和剛度 在加工過程中，夾具體要承受較大的切削力和夾緊力，夾具體需有一定的壁厚，鑄造和焊接夾具體常設置加強筋，或在不影響工件裝卸的情況下采用框架式夾具體。 （ 3） 結(jié)構(gòu)工藝性好 夾具體應便于制造、裝配和檢驗，鑄造夾具體上安裝各種元件的表面應鑄出凸臺，以減少加工面積，夾具體毛面與工件之間應留有足夠的間隙，一般為 4～ 15mm，夾具體結(jié)構(gòu)形式應便于工件的裝卸。 （ 4） 排屑方便 切屑多時，夾具體上應考慮排屑機構(gòu)，當排屑 不 多時，可適當加大定位元件工作表面與夾具體之間的距離或增設容屑溝槽 ；當加工時產(chǎn)生大量切屑時，應在夾具體上開排屑槽及夾具體 下部設置排屑斜面，斜角可取 30○～ 50○。 （ 5） 在機床上安裝穩(wěn)定可靠 ① 夾具在機床工作臺上安裝，夾具的重心應盡量低，重心越高則支撐面應越大； ② 夾具底面四邊應凸出，使夾具體的安裝基面與機床的工作臺面接觸良好，接觸便或支腳的寬度應大于機床工作臺 T 形槽的寬度，應一次加工出來，并保證一定的平面精度； ③ 夾具在機床主軸上的安裝，夾具安裝基面與主軸相應表面應有較高的配合精度，并保證夾具體安裝穩(wěn)定可靠。 2. 夾具體毛坯的類型 夾具體毛坯的類型有很多種，主要有如下幾種材料： （ 1） 鑄造夾具體 夾具體材料 一般是鑄造，其特點是工藝性好，可鑄出各種復雜形狀，具有較好的抗壓強度、剛度和抗振性，但生產(chǎn)周期長，需進行時效處理，以消除內(nèi)應力，常用材料為灰鑄鐵 HT150、 HT200，要求強度較高時用鑄鋼 ZG270～ 500，要求質(zhì)量較輕時有鑄鋁 ZL104。 （ 2） 焊接夾具體 它由鋼板、型材焊接而成，這種夾具體制造方便、生產(chǎn)周期短、成本低、重量輕，但焊接夾具體的熱應力較大，易變性，需退火處理，以保證夾具體尺寸的穩(wěn)定性。 （ 3） 鍛造夾具體 它適用于形狀簡單、尺寸不大、要求強度和剛度大的場合，鍛造后也需經(jīng)退火處理 ，此類夾具體應用較少。 （ 4） 型材夾具體 青島理工大學琴島學院本科畢業(yè)設計說明書（論文） 30 小型夾具體可以直接用板料、棒料、管料等型材加工裝配而成，這類夾具體取材方便、生產(chǎn)周期短、成本低、重量輕。 （ 5） 裝配夾具體 它由標準的毛坯件、零件及個別非標準件通過螺釘、銷釘連接，組裝而成，此類夾具體具有制造成本低、周期短、精度穩(wěn)定等優(yōu)點，有利于夾具標準化、系列化，也便于夾具的計算機輔助設計 。 [4] 具體選用哪種毛坯件，要依工序要求、制造周期、經(jīng)濟性和具體制造條件而定，其中用鑄鐵鑄造的應用較多，焊接的夾具體應用也較廣泛， 考慮到本次生產(chǎn)工件屬于小型工件，且成批量生產(chǎn)，所以采用鑄造的方法 ，取材方便、生產(chǎn)周期短、成本低、重量輕。 青島理工大學琴島學院本科畢業(yè)設計說明書（論文） 31 結(jié) 論 畢業(yè)設計有實踐性，綜合性，探索性，應用性等特點，本次選題的 題目 是 典型 零件的 夾具設計。 隨著畢業(yè)設計做完，也將意味我的大學生活即將結(jié)束，但在這段時間里面我覺得自己是努力并快樂的。在繁忙的的日子里面，曾經(jīng)為解決技術上的問題，而去翻我所學 有關 的書籍。經(jīng)過這段時間我真正體會了很多，也感到了很多。 歷經(jīng)了 這段時間 的奮戰(zhàn)，緊張而又充實的畢業(yè)設計終于落下了帷幕?；叵脒@段日子的經(jīng)歷和感受，我感慨萬千，在這次畢業(yè)設計的過程中，我擁有了無數(shù)難忘的回憶和收獲。 為了畫出自己滿意的 設計 圖，圖表等，我仔細學習了 CAD 的繪圖技術。在設計 結(jié)構(gòu)初期，由于沒有設計經(jīng)驗，覺得無從下手，空有很多設計思想，卻不知道應該選哪個，經(jīng)過導師的指導，我的設計漸漸有了頭緒，通過查閱資料，逐漸確立系統(tǒng)方案。 當我們終于完成了所有打字，繪圖，排版，完成任務后感覺很累，但同時看著電腦熒屏上的畢業(yè)設計稿非常充實。 在這次畢業(yè)設計的制作過程是我的一次再學習， 在論文中 充分利用大學所學的知識，讓我對我所學的知識有了進一步鞏固和提高在整個設計中，我學到了新知識、增長了見識，今后的日子里，我要不斷地充實自己， 本論文在老師的悉心指導和嚴格要求下 完成，從課題選擇到具體構(gòu)思和內(nèi)容，無不凝聚著老師的心血和汗水，在 兩年 的學習和生活期間，也始終感受著導師的精心指導和無私的關懷，我受益匪淺。在此向各位老師表示深深的感謝和崇高的敬意。 這次做 畢業(yè)設計 的經(jīng)歷也會使我終身受益，我感受到做 畢業(yè)設計 是要真真正 正用心去做的一件事情，是真正的自己學習的過程和研究的過程，沒有學習就不可能有研究的能力，沒有自己的研究，就不會有所突破，那也就不叫 畢業(yè)設計 了。希望這次的經(jīng)歷能讓我在以后學習中激勵我繼續(xù)進步。不積跬步何以至千里，本設計能夠順利的完成，也歸功于各位任課老師的認真負責，使我能夠很好的掌握和運用專業(yè)知識，并在設計中得以體現(xiàn)。正是有了他們的悉心幫助和支持，才使我的 畢業(yè)設計 工作順利完