基于三维设计的系列专用夹具设计_毕业设计任务书(编辑修改稿)

基于三维设计的系列专用夹具设计_毕业设计任务书(编辑修改稿)内容摘要：

％ 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，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，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夹具；另一方面，在多品种生产的企业中，每隔 3～ 4 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）等新加工技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求： 1） 能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本； 青岛理工大学毕业设计 4 2） 能装夹一组具有相似性特征的工件； 3） 能适用于精密加工的高精度机床夹具； 4）能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具； 5） 采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率； 6） 提高机床夹具的标准化程度。 在机械加工中，使用机床夹具的目的主要有一些六个方面，然而在不同的生产条件下，应该有不同的侧重点。 夹具设计时 应该综合考虑加工的技术要求，生产成本个工人操作方面的要求以达到预期的效果。 机床夹具的发展趋势 现代机床夹具的发展趋势主要表现为标准化、高效化、精密化和柔性化等四个方面。 （ 1）标准化 机床夹具的目的就在于提高生产效率，这样也就必使其具有标准化和通用化，而机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。 目前我国已有夹具零件及部件的国家标准： GB/T2148～ T2259－ 91 以及各类通用夹具、组合夹具标准等。 机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。 （ 2） 高效化 高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。 常见的高效化夹具有自动化夹具、高速化夹具和具有夹紧力装置的夹具等。 例如，在铣床上使用电动虎钳装夹工件，效率可提高 5倍左右；在车床上使用高速三爪自定心卡盘，可保证卡爪在试验转速为 9000r/min 的条件下仍能牢固地夹紧工件，从而使切削速度大幅度提高。 目前，除了在生产流水线、自动线配置相应的高效、自动化夹具外，在数控机床上，尤其在加工中心上出现了各种自动装夹工件的夹具以及自动更换夹具的装置，充分发挥了数控机床的效 率。 （ 3）精密化 机床夹具的精度会直接影响到零件的加工精度，而随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度要求。 精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达 177。 ；用于精密车削的高精度三爪自定心卡盘，其定心精度为 5um。 这些精密化的夹具为以后零件加工的青岛理工大学毕业设计 5 精度提供了保证。 (4)柔性化 机床夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是指机床夹具通过调整、组合等方式，以适应工艺可变因素的能力。 工艺的可变因素主要有：工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸等。 具有柔性化特征的新型夹具种类 主要有：组合家具、成组夹具、通用可调夹具、模块化夹具、数控夹具等。 为适应现代机械工业多品种、中小批量生产的需要，扩大夹具柔性化的程度，改变专用夹具的不可拆结构，发展可调夹具结构，将是当前夹具发展的主要方向。 机床夹具的概念和功能 机床夹具的概念 夹具是装夹工件的一种工艺装备，它广泛地应用于机械制造过程的切削加工，热处理装配，焊接和检测等工艺过程中。 在金属切削机床工件是使用的夹具称为机床夹具，在现代生产过程中，机床夹具是一种不可缺少的工艺装备，它直接影响着加工的精度，劳动生产率和产品的制 造成本等，故机床夹具的设计在企业产品设计和制造以及生产技术装备中占有极其主要的地位。 机床夹具设计是一项重要的技术工件。 定位元件是夹具的主要功能元件之一 ，通常当工件定位基准面的形状确定后，定位元件的结构也就确定了。 机床夹具的功能 机床夹具主要的功能是装夹工件，使工件在夹具中定位和夹紧。 定位 确定工件在夹具中正确的位置的过程。 定位是通过工件定位基准面与夹具定位元件的定位面接触和配合实现的。 正确的定位可以保证工件加工面的尺寸和位置精度要求。 夹紧 工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位 置不变的操作。 由于工件在加工时，受到各种力的作用，若不使工件固定，则工件会松动、甚至脱落。 因此夹紧为工件提供了安全、可靠的加工条件。 对刀 调整 刀具切削刃相对工件或夹具的正确位置。 如铣床夹具中的对刀块，它能迅速的确定铣刀相对于夹具的正确位置。 导向 如钻床夹具中的钻模板和钻套，能迅速的确定钻头的位置，并引导其青岛理工大学毕业设计 6 进行钻削。 导向元件制成钻模板形式，故钻床夹具常称为钻模。 镗床夹具 （镗模）也具有导向功能。 夹紧装置也是夹具的主要元件之一，一般是铰链压板、螺钉 夹紧装置等。 机床夹具的分类和组成 机 床夹具的分类 1. 按夹具的通用特性分类 这是一种基本的分类方法，主要反应夹具在不同生产类型中的通用特性，故也是选择夹具的主要依据。 目前，我国常用的分类用通 用 夹具、专用夹具、可调夹具、组合夹具和自动化生产夹具五类。 （ 1） 通用夹具 通用夹具是指结构、尺寸已经规格化，具有一定通用性的夹具，如三角自定心卡盘、四爪单动卡盘、台虎钳、万能分度头、顶尖中心架、电磁吸盘等。 其特点是适应性强，不需调整稍加调整即可装夹一定形状和尺寸范围内的各种工件。 这类夹具已商品化，且成为机床附件。 采用这类夹具可缩短生产准备周期，减少夹具种类， 从而降低成本。 其缺点是夹具的加工精度不高，生产率也较低，且较难以加工形状复杂的工件，故适应单件小批量生产。 （ 2）专用夹具 专用夹具根据某一工件某一工序的加工要求而专门设计和制造的夹具。 其特点是针对性强，没有通用性。 在产品相对稳定，批量较大的生产中，常用各类专用夹具，可获得较高的生产率和加工精度。 专用夹具设计和制造的周期较长，随着现代多种品种，中、小批生产的发展，专用夹具适应性和经济型等方面已存在很多问题。 （ 3）可调夹具 可调夹具是根据通用夹具和专用夹具的缺点而设计发展起来的一类新型夹具。 对不同类型和不同 尺寸的工件，只需调整或更换原来夹具上的个别定位元件或夹紧元件便可使用。 它一般又可分为通用可调夹具和成组可调夹具两种。 前者的通用范围比通用夹具更大，后者是一种可调夹具，它按成组夹具设计并能加工相似的工件，故多品种，中、小批生产中使用有较好的经济效果。 青岛理工大学毕业设计 7 （ 4）组合夹具 组合夹具是一种模糊化的夹具。 标准的模块化元件有较高的精度和耐磨性，可组装成各种夹具，用完即可拆卸，留待组合新的夹具。 由于使用组合夹具可缩短生产准备周期，零件能重复多次使用，并具有减少专用夹具数量的优点，因此组合夹具在单件、中、小批多品种生产和数控 加工中，是一种非常经济的夹具。 （ 5）自动线夹具 自动线夹具生产用夹具主要分自动线夹具和数控机床用夹具两大类。 自动线夹具有两种：一是固定式夹具；另一种是随行夹具。 数控机床夹具还包括加工中心用夹具和柔性制造系统用夹具。 随着制造的现代化，在企业中数控机床夹具的比例正在增多，以满足数控加工的需要。 数控机床夹具的典型结构式拼装夹具。 它利用标准的模块组装成的夹具。 2. 按夹具使用的机床分类 这是专用夹具设计所用的分类方法。 如车床夹具、铣床夹具、刨床夹具、镗床夹具、磨床夹具等夹具。 设计专用夹具时，机床的类别、组别、型别和主 要参数均已确定。 它们的不同点是机床切削成型运动不同，故夹具与机床的连接方式不同，他们的加工精度要求也不同。 3. 按夹具的动力源分类 按夹具夹紧动力源可将夹具分为手动夹具和机动夹具两大类。 为减轻劳动强度和确保安全生产，手动夹具应有扩力机构与自锁性能。 常用的机动夹具有气动夹具、液压夹具、气液夹具、电动夹具、电磁夹具、真空夹具和离心力夹具等。 上述各分类中：最常用的分类方法是，按通用 、 专用和组合进行分类。 机床夹具的组成 机床夹具虽然种类繁多，形状千差万别，其作用主要是保证加工精度，提高生产率，扩大机床工 艺范围，减轻工人劳动强度。 但它们的工作原理基本相同。 如果将各种夹具中作用相同的元件或机构加以概括，夹具一般是由以下几部分组成： (1)定位装置 主要包括定位元件及其组合，用于确定工件在夹具中的位置，即通过它使工件加工时相对于刀具及切削运动处于正确的位置，如定位销、 V形块等。 青岛理工大学毕业设计 8 (2)夹紧装置 用于保持工件在夹具中的确定位置，使工件在定位时所占据的位置在加工过程中不因受重力、惯性力以及切削力等外力作用下而产生位移，如压块、压板、螺钉、螺母等。 (3)导向或对刀装置 用于引导刀具进行加工或确定刀具与夹具之间的正确 位置，如对刀块、塞尺、钻模、镗套等。 (4)其它装置 根据夹具特殊功能需要而设计的一些装置，如定向件、定位键、操作件等。 (5)夹具体 用于连接夹具各元件及装置，使其成为一个整体夹具骨架，并与机床有关部位进行连接，使其成为一个整体的基础件，以确定夹具相对于机床的位置。 机床夹具的设计特点 用夹具装夹工件的优点 （ 1）保证加工精度 用夹具装夹工件时工件相对刀具及机床的位置由夹具保证不受工人技术的影响，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、快速工件不需划线找正，可显著的减少辅助工时，提高劳动生产率，工件在夹具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，可使用多工位夹具，并可采用高小夹紧机构，进一步提高劳动生产率。 （ 3）扩大机床的使用范围。 （ 4）降低成本 在批量生产后使用夹具后，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，明显的降低了成本夹具制造成本分摊在一批工件上，每 个工件制造的成本是极少的，远远小于由于提高劳动生产率而降低的成本，元件批量越大使用夹具所取得的经济效应就 越大。 （ 5）改善工人的劳动条件 用夹具装夹工件方便、省力、安全。 当采用气动、液动等夹紧装置时可减少工人的劳动强度，保证安全生产延长工人的操作寿命，提高企业整体的技术水平。 青岛理工大学毕业设计 9 机床夹具设计特点 机床夹具设计与其他设备设计比较有较大的差别，主要表现在以下五个方面。 （ 1）要有较短的设计和制造周期，一般没有条件对夹具进行原理性实验和复杂的计算工作； （ 2）夹具的精度一般比工件的精度要高三倍； （ 3）夹具在一般情况下是单体制造的，重复制造的机会通常要求夹具在投产时一次成功； （ 4）夹具和操作工人的关系非常的密切，要求夹具与生产条件和操作密切结合； （ 5）夹具的社会协作制造条件较差，特别是商品化的元件较少，设计者要熟悉夹具的制造方法，以满足设计的工艺要求。 机床夹具的设计步骤 （ 1） 确定夹具的类型。 （ 2） 定位设计，根据六点定位原则设计确定工件的定位方式，选择合适的定位元件。 （ 3） 确定工件的夹紧方式，选择合适的夹紧装置。 使夹紧力与切削力静力平衡，并注意缩短辅助时间。 （ 4） 确定刀具的对刀导向方案，选择合适的对刀元件或导向元件。 （ 5） 确定夹具与 机床的连接方式。 （ 6） 确定其它元件和装置的结构形式，如分度装置、靠模装置等。 （ 7） 确定夹具总体布局和夹具的结构形式。 并处理好定位元件在家具体上的位置。 （ 8） 绘制夹具方案设计图。 （ 9） 进行工序精度分析。 （ 10）对动力夹紧装置进行夹紧力验算。 机床夹具的设计要求 设计夹具时，应满足下列四项基本要求 ： 青岛理工大学毕业设计 10 （ 1）保证工件的加工精度 即在机械加工工艺系统中，夹具在满足以下三项要求，工件在夹具中的定位，夹具在机床上的位置，刀具的正确位置。 （ 2）保证工人的造作安全。 （ 3）达到加工的造作生产率要求。 （ 4）满足夹具一定的使用寿命和经济效应。 对夹紧装置的基本要求 夹紧装置是夹具的重要组成部分，合理设计夹紧装置有利于保证工件的加工质量。 提高生产率和减轻工人的劳动强度，因此对夹紧装置提出以下要求： （ 1）夹紧力应有利于工件的定位，夹紧时不破坏工件在夹具中占有正确位置； （ 2）夹紧力方向应可靠、适当。 也就是既要保证工件在加工过程中不产生移动或震动（即要保证工件在加工过程中定位的稳定性），又要防止因夹紧力大损伤工件表面及产生夹紧变形； （ 3）夹紧机构操作 安全、省力、夹紧迅速； （ 4）加紧结构的复杂程度、工作效率与生产类型相适应。 结构应尽量简单，便于维护和制造； （ 5）具有良好的自锁性能。 夹紧力的作用点的设计原则 （ 1）夹紧力作用点应靠近或应落在支撑元件上或几个支承元件所形成的的支承平面内； （ 2）夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位上； （ 3）夹紧力的作用点应尽可能靠近被加工表面，这样可以减小切削力对工件造成的反转力矩，必要时应在工件刚性差的部位增加辅助支撑并施加附加夹紧力。 夹紧力的方向 （ 1）夹紧力。