半自动夹具

半自动夹具（精选九篇）

半自动夹具 篇1

近期, 在为企业作技术服务时, 碰到了某汽车设备上用到的此类零件, 其结构如图1所示。从图中可知, 要在工件外圆上加工直径为3mm的小孔, 加工基准为左端面, 尺寸公差要求为IT10, 而且此产品的批量较大。

以前, 这样的零件在图2的夹具上加工的, 在现有机床的基础上, 为了提高产品的生产效率, 改进原有的夹具很有必要。

2 自动卸出工件夹具工作原理

依据图2, 经分析可知, 零件加工完成后必须先旋松螺母并取出再从定位销的轴向手动拿出产品, 自动卸出夹具就是要解决以上这些操作麻烦的拆卸步骤, 满足效率高的生产要求。

根据零件的具体结构和加工要求, 如果采用快速夹紧装置, (此处方案是汽缸夹紧, 定位零件的定位销能够伸缩) 当汽缸缩回松开工件时, 定位销能够收缩, 就能够实现自动卸出工件。

图3为自动卸出夹具动作原理图。

1滚轮2拨杆3弹簧4伸缩定位销5衬套6短推杆7汽缸8长推杆9导轨 (上) 10定位块11导轨 (下) 12脚踏阀

加工时, 先在导轨 (上) 9上放置工件, (一次可放10个) 踩下脚踏气阀时, 汽缸带动短推杆6往右移动, 此时, 工件沿着导轨 (上) 9靠工件本身重力送料, 靠定位块10圆弧表面粗定位, 松开脚踏气阀汽缸带动短推杆6往左推动工件移动, 同时短推杆6靠联接块带动长推杆8, 长推杆8靠斜面推压滚轮1, 使拨杆2压制伸缩定位销4, 使伸缩定位销4伸出定位工件, 短推杆6继续向左移动, 完成工件的夹紧动作。

加工结束时, 踩下脚踏气阀, 汽缸带动短推杆6往右移动, 长推杆8也向右移动, 当长推杆8与滚轮1分离后, 伸缩定位销4受弹簧3的弹力复位收缩, 完成工件的松开及卸出, 卸出后完成品沿着导轨 (下) 11滚落到指定的位置。

3结束语

该自动卸出夹具完全满足使用要求, 还具有以下特点:

(1) 结构简单, 对夹具加工精度要求不十分高, 动作灵活可靠。

(2) 利用机床现有动力源, 对机床主体结构无影响, 缩短制造周期, 成本低。

(3) 夹具的动作节拍可与现有机床完全重合。

(4) 在保证工件尺寸公差要求的条件下, 可提高生产效力, 减轻工人劳动强度, 同时也为工装设计提供了新方法。

摘要：采用简易的自动卸出工件结构设计, 利用现有机床, 在保证工件尺寸公差要求的条件下, 可提高生产效力, 减轻工人劳动强度, 同时也为工装设计提供了新方法。

夹具座钻孔夹具毕业设计论文 篇2

本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。

夹具座的工艺规程及钻、攻2-M8螺纹的工装夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。

关键词：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。

目录

序言…………………………………………………………………1

一.零件分析 ……………………………………………………2

二.工艺规程设计…………………………………………………3 2.1确定毛坯的制造形式 ……………………………………3 2.2基面的选择传 ……………………………………………4 2.3制定工艺路线 ……………………………………………5 2.4确定切削用量及基本工时……………………………… 7

三 夹具设计 ……………………………………………………26

3.1问题的提出………………………………………………26 3.2定位基准的选择…………………………………………26 3.3切削力及夹紧力计算……………………………………26 3.4定位误差分析……………………………………………26 3.5钻套的设计………………………………………………28 3.6夹具设计及操作简要说明………………………………29

总 结………………………………………………………………31 致 谢………………………………………………………………32 参考文献 …………………………………………………………33

序 言

机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。

夹具座的工艺规程及钻、攻2-M8螺纹的工装夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。

本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。

第 1 页

一、零件的分析

夹具座共有八组加工表面，现分述如下：

1.320155面

2.105两侧面及32025面 3.6-Φ9孔、6-Φ13 4.32038面 5.32067面 6.6-M8螺纹深20 7.2Φ6锥孔 8.2-M8螺纹

第 2 页

二.工艺规程设计

2.1 确定毛坯的制造形式

零件材料为HT150，考虑到零件在工作过程中经常受到冲击性载荷，采用这种材料零件的强度也能保证。由于零件成批生产，而且零件的轮廓尺寸不大，选用砂型铸造，采用机械翻砂造型，铸造精度为2级，能保证铸件的尺寸要求，这从提高生产率和保证加工精度上考虑也是应该的。

夹具体零件材料为 HT150，硬度选用260HBS，毛坯重约1Kg。生产类型为成批生产，采用砂型铸造，机械翻砂造型，2级精度组。

根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的加工余量，对毛坯初步设计如下：

1.320155面

320155面，表面粗糙度为Ra0.8，查《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-4，知铸件机械加工余量Z=5.0mm.粗铣 单边余量Z=3.0mm 半精铣 单边余量Z=1.5mm 精铣 单边余量Z=0.4mm 磨削 单边余量Z=0.1mm 2.105两侧面及32025面

105两侧面及32025面，查《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-4，知铸件机械加工余量Z=3.0mm.3.6-Φ9孔、6-Φ13孔

6-Φ9孔、6-Φ13孔的尺寸不大，采用实心铸造。4.32038面

第 3 页

32019面，表面粗糙度Ra0.8，查《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-4，知铸件机械加工余量Z=3.0mm.粗铣 单边余量Z=2.0mm 半精铣 单边余量Z=0.5mm 精铣 单边余量Z=0.4mm 磨削 单边余量Z=0.1mm 5.32067面

32067面，表面粗糙度Ra1.6，查《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-4，知铸件机械加工余量Z=3.0mm.粗铣 单边余量Z=2.0mm 半精铣 单边余量Z=0.8mm 精铣 单边余量Z=0.2mm 6.6-M8螺纹深20 6-M8螺纹深20，螺纹尺寸不大，采用实心铸造。7.2Φ6锥孔

2Φ6锥孔，尺寸不大，采用实心铸造。8.2-M8螺纹

2-M8螺纹，螺纹尺寸不大，采用实心铸造。

9.其它表面均为不加工表面，砂型机器铸造出的毛坯表面就能满足它们的精度要求，所以，不需要在其它表面上留有加工余量。

2.2 基面的选择的选择

基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，第 4 页

不但使加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法进行。

粗基准的选择：对于零件的加工而言，粗基准的选择对后面的精加工至关重要。为保证工件上重要表面的加工余量小而均匀，则应选择重要表面为粗基准。所谓重要表面一般是工件上加工精度以及表面质量要求较高的表面。因此，夹具座以32067的槽作为定位粗基准。

对于精基准而言，主要应该考虑基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。

2.3 制定工艺路线

制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为成批生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以专用夹具，并尽量使工序集中在提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量降下来。

方案一 工序01：铸造 工序02：人工时效

工序03：粗铣、半精铣、精铣320155面 工序04：铣105两侧面及32025面 工序05：钻6-Φ9孔、扩Φ9孔到Φ13 工序06：粗铣、半精铣、精铣32019面 工序07：粗铣、半精铣、精铣32067面

第 5 页

工序08：钻、攻6-M8螺纹深20 工序09：与件3配作2Φ6锥孔 工序10：钻、攻2-M8螺纹 工序11：磨320155面 工序12：磨32038面 工序13：去毛刺 工序14：检验至图纸要求 工序15：入库 方案二

工序01：铸造 工序02：人工时效

工序03：粗铣、半精铣、精铣320155面 工序04：铣105两侧面及32025面 工序05：粗铣、半精铣、精铣32019面 工序06：粗铣、半精铣、精铣32067面 工序07：钻6-Φ9孔、扩Φ9孔到Φ13 工序08：钻、攻6-M8螺纹深20 工序09：与件3配作2Φ6锥孔 工序10：钻、攻2-M8螺纹 工序11：磨320155面 工序12：磨32038面 工序13：去毛刺 工序14：检验至图纸要求 工序15：入库

方案一与方案二的区别在于钻6-Φ9孔、扩Φ9孔到Φ13加工

第 6 页的先后，孔加工之后为后面工序的加工提供了定位基准，简化了夹具设计，减少了成本，提高了效率，故采用方案一，具体的加工路线如下 工序01：铸造 工序02：人工时效

工序03：粗铣、半精铣、精铣320155面 工序04：铣105两侧面及32025面 工序05：钻6-Φ9孔、扩Φ9孔到Φ13 工序06：粗铣、半精铣、精铣32019面 工序07：粗铣、半精铣、精铣32067面 工序08：钻、攻6-M8螺纹深20 工序09：与件3配作2Φ6锥孔 工序10：钻、攻2-M8螺纹 工序11：磨320155面 工序12：磨32038面 工序13：去毛刺 工序14：检验至图纸要求 工序15：入库

2.4 确定切削用量及基本工时

工序01：铸造 工序02：人工时效

工序03：粗铣、半精铣、精铣320155面 工步一：粗铣320155面 1.选择刀具

刀具选取不重磨损硬质合金套式端铣刀，刀片采用YG8，第 7 页

ap3.0mm，d060mm，v125m/min，z4。2.决定铣削用量 1）决定铣削深度

ap3.0mm

2）决定每次进给量及切削速度

根据X51型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出

fz0.2mm/齿，则

ns1000v1000125663r/min d60按机床标准选取nw＝675r/min

vdnw1000606751000m/min127.2m/min

当nw＝675r/min时

fmfzznw0.24675540mm/r 按机床标准选取fm500mm/r 3）计算工时

切削工时：l320mm，l13.0mm，l23mm，则机动工时为

tmll1l2320332.415min nwf6750.2工步二：半精铣320155面 1.选择刀具

刀具选取不重磨损硬质合金套式端铣刀，刀片采用YG8, ap1.5mm，d060mm，v125m/min，z4。

第 8 页

2.决定铣削用量 1）决定铣削深度

ap1.5mm

2）决定每次进给量及切削速度

根据X51型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出

fz0.2mm/齿，则

ns1000v1000125663r/min d60按机床标准选取nw＝675r/min

vdnw1000606751000m/min127.2m/min

当nw＝675r/min时

fmfzznw0.24675540mm/r 按机床标准选取fm500mm/r 3）计算工时

切削工时：l320mm，l11.5mm，l23mm，则机动工时为

tmll1l23201.532.404min nwf6750.2工步三：精铣320155面 1.选择刀具

刀具选取不重磨损硬质合金套式端铣刀，刀片采用YG8, ap0.4mm，d060mm，v125m/min，z4。2.决定铣削用量

第 9 页

1）决定铣削深度

ap0.4mm

2）决定每次进给量及切削速度

根据X51型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出

fz0.2mm/齿，则

ns1000v1000125663r/min d60按机床标准选取nw＝675r/min

vdnw1000606751000m/min127.2m/min

当nw＝675r/min时

fmfzznw0.24675540mm/r 按机床标准选取fm500mm/r 3）计算工时

切削工时：l320mm，l10.4mm，l23mm，则机动工时为

tmll1l23200.432.396min nwf6750.2工序04：铣105两侧面及32025面 1.选择刀具

刀具选取不重磨损硬质合双面刃铣刀，刀片采用YG8, ap3.0mm，d080mm，v125m/min，z4。2.决定铣削用量 1）决定铣削深度

第 10 页

切削工时：l320mm，l11.5mm，l23mm，则机动工时为

tmll1l23201.531.014min nwf16000.2工步三：精铣32019面 1.选择刀具

刀具选取不重磨损硬质合金套式端铣刀，刀片采用YG8, ap0.4mm，d060mm，v125m/min，z4。2.决定铣削用量 1）决定铣削深度

ap0.4mm

2）决定每次进给量及切削速度

根据X51型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出

fz0.2mm/齿，则

ns1000v10001251592.3r/min d25按机床标准选取nw＝1600r/min

vdnw10002516001000m/min125.6m/min

当nw＝1600r/min时

fmfzznw0.2416001280mm/r 按机床标准选取fm1200mm/r 3）计算工时

切削工时：l320mm，l10.4mm，l23mm，则机动工时

第 11 页

为

tmll1l23200.431.011min nwf16000.2工序07：粗铣、半精铣、精铣32067面 工步一：粗铣32067面 1.选择刀具

刀具选取不重磨损硬质合三面刃铣刀，刀片采用YG8, ap2.0mm，d0100mm，v125m/min，z4。2.决定铣削用量 1）决定铣削深度

ap2.0mm

2）决定每次进给量及切削速度

根据X62型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出

fz0.2mm/齿，则

ns1000v1000125398.1r/min d100按机床标准选取nw＝375r/min

vdnw10001003751000m/min117.8m/min

当nw＝375r/min时

fmfzznw0.24375300mm/r 按机床标准选取fm300mm/r 3）计算工时

切削工时：l320mm，l12.0mm，l23mm，则机动工时

第 12 页

为

tmll1l23202.034.333min nwf3750.2工步二：半精铣32067面 1.选择刀具

刀具选取不重磨损硬质合三面刃铣刀，刀片采用YG8, ap0.8mm，d0100mm，v125m/min，z4。2.决定铣削用量 1）决定铣削深度

ap0.8mm

2）决定每次进给量及切削速度

根据X62型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出

fz0.2mm/齿，则

ns1000v1000125398.1r/min d100按机床标准选取nw＝375r/min

vdnw10001003751000m/min117.8m/min

当nw＝375r/min时

fmfzznw0.24375300mm/r 按机床标准选取fm300mm/r 3）计算工时

切削工时：l320mm，l10.8mm，l23mm，则机动工时为

第 13 页

tmll1l23200.834.317min nwf3750.2工步三：精铣32067面 1.选择刀具

刀具选取不重磨损硬质合三面刃铣刀，刀片采用YG8, ap0.2mm，d0100mm，v125m/min，z4。2.决定铣削用量 1 为

tmll1l23200.234.309min nwf3750.2工序08：钻、攻6-M8螺纹深20 工步一：钻6-M8螺纹底孔Φ6.8 选用6.8mm高速钢锥柄麻花钻（《工艺》表3.1－6）

由《切削》表2.7和《工艺》表4.2－16查得f机0.28mm/r

Vc查16m/min（《切削》表2.15）n1000Vc10007.5r/min351.2r/min D6.8 按机床选取n=375r/min VcDn10006.837510008.（0m/min)

基本工时：tll1l2203.43min0.2514min nf3750.28总的工时：T=6t=1.509min 工步二：攻丝6-M8深20

第 14 页

选择M8mm高速钢机用丝锥

f等于工件螺纹的螺距p，即f1.25mm/r

Vc机7.5m/min

n1000Vc10007.5r/min341.2r/min D8 按机床选取n=375r/min 基本工时：tll1l2200.63min0.0503min nf3751.25总的工时：T=6t=0.302min 工序09：与件3配作2Φ6锥孔

1、加工条件

加工材料: HT150，硬度200~220HBS，铸件。

工艺要求：孔径d=6mm。通孔，精度H12~H13,用乳化液冷却。机床：选用Z3025钻床和专用夹具。

2、基本工时：tll1l2190.63min0.0482min nf3751.25总的工时：T=2t=0.096min 工序11：磨320155面 工件材料：灰铸铁HT150 加工要求：磨320155面

机床：平面磨床M215A

刀具：砂轮

量具：千分尺（1）选择砂轮

第 15 页

见《工艺手册》表4.8—2到表4.8—8，则结果为

WA46KV6P350×40×127 其含义为：砂轮磨料为白刚玉，粒度为46号，硬度为中软1级，陶瓷结合剂，6号组织，平型砂轮，其尺寸为350×40×127（D×B×d）（2）切削用量的选择

砂轮转速为N砂 =1500r/min,V砂=27.5m/s

轴向进给量fa =0.5B=20mm(双行程)

工件速度Vw =10m/min

径向进给量fr =0.015mm/双行程（3）切削工时

tm 2 L b Zb k1000 v fa f

《工艺手册》

式中L—加工长度，L=320mm Zb——单面加工余量，Zb =0.1mm

K—系数，1.10

V—工作台移动速度（m/min）

fa—— 工作台往返一次砂轮轴向进给量（mm）

fr——工作台往返一次砂轮径向进给量（mm）3201101.10.051.291min tm 

100010200.015工序12：磨32038面 工件材料：灰铸铁HT150 加工要求：磨32038面

机床：平面磨床M215A

刀具：砂轮

量具：千分尺（4）选择砂轮

见《工艺手册》表4.8—2到表4.8—8，则结果为

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WA46KV6P350×40×127 其含义为：砂轮磨料为白刚玉，粒度为46号，硬度为中软1级，陶瓷结合剂，6号组织，平型砂轮，其尺寸为350×40×127（D×B×d）（5）切削用量的选择

砂轮转速为N砂 =1500r/min,V砂=27.5m/s

轴向进给量fa =0.5B=20mm(双行程)

工件速度Vw =10m/min

径向进给量fr =0.015mm/双行程（6）切削工时

tm 2 L b Zb k1000 v fa f

《工艺手册》

式中L—加工长度，L=320mm Zb——单面加工余量，Zb =0.1mm

K—系数，1.10

V—工作台移动速度（m/min）

fa—— 工作台往返一次砂轮轴向进给量（mm）

fr——工作台往返一次砂轮径向进给量（mm）3201101.10.051.291min tm 

100010200.015工序13：去毛刺 工序14：检验至图纸要求 工序15：入库

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三、夹具设计

为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。有老师分配的任务，我被要求设计工序10：钻、攻2-M8螺纹的夹具设计，选用机床：Z525立式钻床

3.1、问题提出

本夹具主要用来钻、攻2-M8螺纹，生产批量：中大比量，钻、攻2-M8螺纹与其他面没有任何位置度要求，设计时主要考虑效率上。

3.2 定位基准的选择

以加工后的Φ9孔和320155的端面作为定位基准进行定位。

3.3定位元件的设计

本工序选用的定位基准为二孔、一平面定位，所以相应的夹具上的定位元件应是一面两销。因此进行定位元件的设计主要是对一面两销进行设计。

3.4切削力和夹紧力的计算

1、由于本道工序主要完成工艺孔的钻孔加工，钻削力。由《切削手册》得：

钻削力 F26Df0.8HB0.6 式（5-2）钻削力矩 T10D1.9f0.8HB0.6 式（5-3）式中：D10.5mm

T1010.51.90.200.81740.646379Nmm

2、夹紧力的计算

选用夹紧螺钉夹紧机 由Nf1f2KF

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其中f为夹紧面上的摩擦系数，取f1f20.2

5F=Pz+G G为工件自重 N

螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为  [s]=3.5~4 取[s]=4 得 120MPa

F3551.4N f1f2s

s4FH2dc22.8 满足要求

1.34Ndc215MPa

经校核： 满足强度要求，夹具安全可靠，3.5:定位误差分析

(1)移动时基准位移误差jy

jyd1D1X1min（式5-5）

式中： d1 ———— 圆柱销孔的最大偏差

D1 ————圆柱销孔的最小偏差

1min ————圆柱销孔与工件Φ9孔最小配合间隙

代入（式5-5）得： jyd1D1X1min=0.019+0-0.015 =0.004（mm）

第 19 页

(2)转角误差

dD1X1mind2D2X2min tg1

2L（式5-6）

式中： d1 ———— 圆柱销孔的最大偏差

D1 ————圆柱销孔的最小偏差

1min ————圆柱销孔与定位销最小配合间隙

d2 ———— 削边销孔的最大偏差

D2 ———— 削边销孔的最小偏差

X2min ———— 削边销定位孔与定位销最小配合间隙

其中：X2min2(LxLgX1min)2 则代入（式5-6）得：

tg0.01900.0150.01500.010.0000622

247则： 0.00006219

3.6夹具设计及简要操作说明

本工件采用圆柱销定位，通过圆柱销和工件的过盈配合来固定工件，通过一削边销防止工件转动，这们工件被完全定位。这样操作更加简单，迅速，特别适合大批量生产，总体来说这套夹具是非常不错的。能满足批量生产要求

装配图附图如下：

第 20 页

夹具体附图如下

第 21 页

总 结

课程设计即将结束了，时间虽然短暂但是它对我们来说受益菲浅的，通过这次的设计使我们不再是只知道书本上的空理论，不再是纸上谈兵，而是将理论和实践相结合进行实实在在的设计，使我们不但巩固了理论知识而且掌握了设计的步骤和要领，使我们更好的利用图书馆的资料，更好的更熟练的利用我们手中的各种设计手册和AUTOCAD等制图软件，为我们踏入毕业设计打下了好的基础。

课程设计使我们认识到了只努力的学好书本上的知识是不够的，还应该更好的做到理论和实践的结合。因此同学们非常感谢老师给我们的辛勤指导，使我们学到了好多，也非常珍惜学院给我们的这次设计的机会，它将是我们毕业设计完成的更出色的关键一步。

第 22 页

致 谢

这次课程设计使我收益不小，为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。但是，查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时，数据存在大量的重复和重叠，由于经验不足，在选取数据上存在一些问题，不过我的指导老师每次都很有耐心地帮我提出宝贵的意见，在我遇到难题时给我指明了方向，最终我很顺利的完成了课程设计。

这次课程设计成绩的取得，与指导老师的细心指导是分不开的。在此，我衷心感谢我的指导老师，特别是每次都放下他的休息时间，耐心地帮助我解决技术上的一些难题，他严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，他都始终给予我细心的指导和不懈的支持。多少个日日夜夜，他不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，除了敬佩指导老师的专业水平外，他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。在此谨向指导老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。

第 23 页

参 考 文 献

1.切削用量简明手册,艾兴、肖诗纲主编,机械工业出版社出版，1994年

2.机械制造工艺设计简明手册，李益民主编，机械工业出版社出版，1994年

3.机床夹具设计，哈尔滨工业大学、上海工业大学主编，上海科学技术出版社出版，1983年

4.机床夹具设计手册，东北重型机械学院、洛阳工学院、一汽制造厂职工大学编，上海科学技术出版社出版，1990年

5.金属机械加工工艺人员手册，上海科学技术出版社，1981年10月

6.机械制造工艺学，郭宗连、秦宝荣主编，中国建材工业出版社出版，1997年

简析焊接夹具在焊接自动化中的应用 篇3

摘要：主要介绍利用焊接夹具工装在焊接自动化中的应用，并通过对实例进行具体分析，进一步介绍焊接夹具工装的设计步骤和主要优点等。同时与汽车零部件焊接传统设计方法进行了比较，进一步总结出新方法的优点。

关键词：焊接夹具 焊机机器人 自动化焊接

近年来，由于机器人技术的进步成熟，在焊接加工领域，越来越多的企业使用工业机器人代替人工进行焊接。在焊接生产过程中，由于真正用于焊接的时间比较少，而超过2/3的时间主要用于备料、装配等工作，进而在一定程度上影响了焊接的生产速度，进而难以适应焊接机器人的生产节奏。为此，需要对机械化、自动化程度较高的焊接夹具装备等加大推广使用的力度。焊接夹具是保证焊接质量的主要因素之一，是焊接工艺的重要组成部分，它可以确保焊接零件形状、尺寸、精度符合产品图样技术要求。可以说，焊接夹具是构成自动化焊接的“核心”。因此，为满足焊接零件的自动化焊接要求，用最快最简单的方法设计最优质的焊接夹具势在必行。

1 ABB焊接机器人工作站简介

ABB焊接机器人工作站主要由主控制柜、机器人本体、清抢装置、工位按钮、配置焊机、示教器、气动工装夹具等组成。

2 地板横梁焊接件的结构分析

2.1 结构组成分析

地板横梁组成，其是由地板横梁、离合拉索支架、组合通管支架焊合件、水管安装支架焊合件、地板横梁支架焊合件（左）、地板横梁支架焊合件（右）拼装焊接而成，总共有焊缝18条。

2.2 焊接结构件焊接性能分析

所谓焊接性是指金属适应焊接加工，进而形成完整的，同时具备一定使用性能的特性。对于金属焊接性来说，其概念主要涉及两个方面的内容：一是在焊接加工中，金属是否容易形成缺陷；二是在一定条件下，焊成的接头可靠运行的能力。

通常情况下，在焊接过程中形成的缺陷包括：

①气孔，与深埋气孔相比，焊缝表面或邻近表面的气孔更具危险性，与单个气孔相比，成串或密集气孔更危险；

②夹渣，材料的抗拉强度随着夹渣或夹杂物截面积的增大而成比例降低，但是对屈服强度构成的影响比较小；

③几何形状造成的不连续，咬边，焊缝成型不良或烧穿等由几何形状造成的不连续性缺陷，一方面降低构件的截面积，另一方面产生应力集中；

④未熔合和未焊透，与气孔夹渣相比，未熔合和未焊透的危害性更大；

⑤裂纹，对于焊接来说，裂纹是最危险的缺陷。

该焊接件属于薄板焊接件，薄板对热源极为敏感，并且一旦受热极易变形，用传统的矫正方法很难达到理想的效果。此特性决定了其焊接不能采用手工焊、埋弧焊等焊接方法，因其焊接残余应力过大，所以变形较大，因此不能满足施工质量要求。氩弧焊虽能得到较好质量的焊缝和外观，但焊接成本太高，生产效率较低，不利于结构性薄板的批量焊接。

采用气动夹紧工装夹具配合机器人二氧化碳气体保护焊的焊接方法，将需要焊接的零件按照装配要求装配夹紧在工装上，并按焊接工艺调整好电流、电压及机器人焊接时的焊接速度和摆动幅度，既能克服手工焊、氩弧焊焊接方法的缺陷，又能满足薄板结构批量焊接的需求，焊缝质量高、观感质量好，提高生产的效率。

3 制定焊接结构件的焊接工艺

3.1 焊接方法及焊接规范

焊接方法：二氧化碳气体保护焊。

焊接设备：ABB焊接机器人。

焊接规范：

①焊接电流：120-140A；

②电压：25-32V；

③保护气体：二氧化碳；

④焊接预热：无要求。

3.2 机器人焊接工序的确定

将地板横梁、离合拉索支架、组合通管支架焊合件、水管安装支架焊合件、地板横梁支架焊合件（左）、地板横梁支架焊合件（右）拼装定位，按顺序焊接，机器人焊接过程中需要转动工件到一定位置以方便焊接。

4 焊接气动工装夹具设计及结构特点

4.1 工装夹具整体设计思想

根据地板横梁总成图纸焊接要求，通过对结构的合理性、工艺性、经济性、标准化，以及夹具的优缺点等进行综合考虑，在焊接过程中需要翻转零件以便焊接各连接零件，这就要求夹具能够旋转，同时对定位的精确度进行考虑，在装配时，要求定位器与夹紧器的销孔相互配合。

4.2 夹具的设计

对夹具进行整体设计时，一方面需要把夹具的各种元件、机构、装置等连接成整体，另一方面考虑工件装卸的方便性。因此，夹具各组成件的分布位置、工件的外形轮廓尺寸以及焊接焊枪有没有关涉的条件等，在一定程度上决定着夹具体的形状和尺寸。根据上述要求，该零件的工装设计分析如下：

4.2.1 在装配过程中把待装零件、部件的相互位置确定下来的过程叫做定位。定位器是保证焊件在夹具中获得正确装配位置的零件和部件。地板横梁是直径为φ42×2.5的钢管，根据其形状定位可以用双U形块定位。在夹具上被定好位置的工件，必须进行夹紧，否则无法维持它的即定位置，即始终使工件的定位基准与定位元件紧密接触。这样就必须有夹紧装置来完成这份工作，在夹紧时要使夹紧所需要的力应能克服操作过程中产生的各种力，如工件的重力、惯性、因控制焊接变形而产生的拘束力等，考虑到减轻劳动强度，采用气缸自动夹紧。

4.2.2 离合拉索支架需与地板横梁相焊接起来，中间有孔，其定位可以用销进行定位。离合拉索支架形状为U，可以利用地板横梁夹紧，不需要额外加夹紧装置。

4.2.3 组合通管支架焊合件和水管安装支架焊合件中有孔，可以利用此孔进行定位夹紧。由于水管安装支架焊合件不用利用地板横梁夹紧，需加夹紧气缸。

4.2.4 地板横梁支架焊合件壁厚1.8mm，为薄壁件，焊接时容易变形，在焊接的时候进行多点夹紧防止变形。位置的定位可以利用地板横梁支架焊合件上的孔来定位。

4.2.5 工件有焊缝在底部，焊接时候焊枪不方便伸进去，且熔焊金属流动造成焊缝不均匀，因此采用一个旋转工作台，把焊缝调整到水平面上。

4.3 完成夹具设计

根据前面的分析，编制设计方案书，根据设计方案书的要求对夹具进行各个零部件的设计，在设计中尽可能的使用标准件（国家标准及公司标准），这样能加快设计速度及制造速度，节约开发成本和制造成本。

5 焊接机器人程序编程与调试

根据零件结构特点和焊缝要求，在实现自动化焊接过程中，机器人编程和焊接需要不断变换位置和姿势才能实现焊接的连续性，真正实现自动化焊接。焊接机器人在焊接时比手工焊有着更高的要求，需要考虑到机器人各轴的联动关系，同时还需要注意变换机器人姿势、焊枪角度的过程中空间位置的合理性。根据厂家生产技术要求，结合工装设计特点，程序编程在满足生产需求和焊缝质量得到保证的前提下应尽可能的减少时间，以此提高焊接生产效率。如：在机器人空运过程中可以将移动速度加大、以最小的变换姿势焊接下一道焊缝，这些都有助于提高生产效率。

6 结束语

随着经济的发展，科学技术的进步，对于焊接质量，人们提出了更高的要求。自动化生产在一定程度上要求减少人力，提高产品一致性，提高产品质量，适合批量生产，降低生产成本，提高生产效率。进行人工焊接时，受技术水平、疲劳程度、责任心、生理极限等因素的影响和制约，焊接工作的稳定性和一致性难以保持较长时间。而且，由于焊接恶劣的工作条件，愿意从事手工焊接的人在减少，熟练的技术工人更有短缺的趋势。所以，要保证自动化焊接零件的质量焊接夹具很重要，一个好的夹具才能很好的保证焊接质量。

参考文献：

[1]熊晓萍.汽车车身焊接工艺及夹具设计[M].烟台：烟台大学出版社，2003.

[2]文广南.浅议汽车焊接夹具的设计制作[J].焊接技术，1996，25（4）：42-43.

[3]韩根云.汽车车身焊接夹具的设计[J].新技术新工艺，2001，23（8）：33-34.

[4]叶晖.工业机器人实操与应用技巧[M].北京：机械工业出版社，2010，27-50.

作者简介：

半自动化连接杆装配夹具结构设计 篇4

夹具是机械加工工艺系统的一个重要组成部分, 设计时应满足保证工件的加工精度, 减少辅助工时, 提高劳动生产率。图1为某产品连接杆装配图, 连接杆和基座的材料均为不锈钢, 大批量生产。需设计连接杆装配夹具, 保证装配体轴向尺寸39.2°-0.06mm, 连接杆防转定位孔轴与基座水平中心线夹角为90±5°。

2 问题提出

现行工装采用手工装配方式, 由人工调整轴向尺寸和防转定位孔夹角。存在的问题是: (1) 底座定位销容易脱落, 需另花时间去重装定位销; (2) 插销只能正装, 反装出错, 需另花时间去重装插销; (3) 将导向套安放到底座上时, 导向套因导向问题不便一次性定位, 导向套内的基座因同轴度偏差较大碰到连接杆时被顶起, 需另花时间调整才能正确定位安放; (4) 压入连接套放入基座顶部不方便, 会发生卡壳现象, 需另花时间调整才能正确安放。

由于以上几点毛病的存在, 造成装配过程中不必要的小动作太多, 麻烦, 费时, 会影响到产品的生产效率和装配质量, 增加工人的不必要的劳动量, 工人操作过程腰部容易酸痛且容易疲劳, 只能由较熟练的工人才能完成相应的生产任务。

针对上述问题, 作者提出基于六点定位原理的半自动化连接杆工装夹具设计方案。

3 解决的途径

根据实际生产中的问题, 半自动化工装夹具可从以下几个方面着手: (1) 定位销实现互换性与准确可靠定位、进退自动控制。如:控制好定位销与销钉孔的配合间隙, 让定位销做定程进退。 (2) 插销是用来防止基座旋转, 起止动作用, 以保证角度90±5°。故让插销实现互换性与准确可靠定位, 进退自动控制, 或用其他元件替代插销达到相同的止动功能。如:插销的正反两面都可用, 让插销做定程进退。或者针对基座的结构特点提出更可靠的止动方案。 (3) 导向套是用来保证基座和连接杆的同轴度, 故让导向套实现准确可靠定位, 进退自动控制。或用其他元件替代导向套达到相同的同轴度。如:在导向套配合端加工出倒角或锥面以便进行导向定位。或用半圆定位座进行定位和导柱导向来达到相同的同轴度。 (4) 在满足功能和装配质量要求的前提下, 压入链接套采用固定式且只用一个。

4 夹具结构设计方案

4.1 定位方案

根据六点定位原理, 分别确定连接杆和基座的定位方案。

4.1.1 连接杆的定位

图2中, 以连接杆为基础件, 工序基准为连接杆底面M1及防转定位孔K2轴线。按基准重合原则, 选连接杆底面M1和及防转定位孔K2轴线为定位基准。定位方案见图3, 限制了连接杆的六个自由度, 实现连接杆的完全定位: (1) 定位杆限制两个自由度undefined;undefined; (2) 防转销限制一个自由度undefined; (3) 底座台阶面限制三个自由度undefined、undefined、undefined。

4.1.2 基座定位方案

图4中, 为保证装配体轴向尺寸39.25°-0.06mm, 连接杆防转定位孔轴与基座水平中心线夹角为90±5°, 必须限制的六个自由度。定位方案见图5, 一共限制了连接杆的六个自由度, 实现连接杆的完全定位: (1) 以M2底面定位, 承板平面限制undefined、undefined、undefined三个自由度; (2) 以M3圆柱面定位, 半圆定位块的半圆面限制undefined、undefined两个自由度; (3) 以侧开口两平行轮廓线C1定位, 限位片侧面限制undefined一个自由度。

4.2 夹紧装置设计

根据夹紧力的方向应朝向主要限位面以及作用点应落在定位元件的支承范围内的原则。

4.2.1 连接杆夹紧方案

图6所示, 夹紧力的作用线应落在连接杆底面在底座台阶面的投影区域内, 夹紧力竖直指向台阶面, 以保证夹紧稳定可靠。由于连接杆轮廓尺寸很小, 重量很轻, 为保证装配精度, 只依靠压装时基座与连接杆过盈连接部位传递夹紧力, 夹紧动力源为压入力, 且夹紧和压装同时进行。如果用手动夹紧, 连接杆装卸所花时间较多, 不能适应大批量生产的要求;若用气动夹紧, 则夹具体积太大, 不便安装在铣床工作台上, 因此宜用压入力进行夹紧以便简化夹具结构。

4.2.2 基座夹紧方案

图7所示, 夹紧力应指向半圆定位块的半圆定位面内, 以保证夹紧稳定可靠。由于基座轮廓尺寸很小, 重量很轻, 为保证装配精度, 须用一块簧片式压板在基座外圆面夹紧。如果用手动夹紧, 连接杆装卸所花时间较多, 不能适应大批量生产的要求;若用气动夹紧, 则夹具体积太大, 不便安装在压力机工作台上, 因此宜用簧片式压板提供弹力进行夹紧, 且夹紧与压装同时进行, 以便简化夹具结构。

4.2.3 夹紧装置结构

图8所示, 连接杆和基座过盈连接部位倒角的自动导向与传递夹紧力, 簧片式压板与压入连接套同步运动, 使连接杆、基座的安放和装配体的取出迅速、方便。

4.3 夹具体设计

为了在夹具体上安装胶轮部件、电磁定位销部件及顶出销机构, 夹具体应有适当的高度。为保证夹具在工作台上安装稳定, 应按照夹具体的高宽比不大于1.25的原则确定其宽度, 并在底板设置沉孔或沉槽, 以便固定。因组成夹具的零件较多, 夹具体毛坯的类型宜采用装配夹具体形式, 具有精度稳定、取材容易、制造周期短、成本低等优点。

4.4 其它辅助设计

连接杆和基座安装的半自动化是实现连接杆装配半自动化的关键, 在连接杆装配半自动化过程中, 将连接杆安放到定位杆上后, 让连接杆绕定位杆自动转动, 直到连接杆的防转定位孔与防转定位销同轴位置, 防转定位销自动加载进入定位孔内, 实现连接杆的自动找正与定位。故需要设计相关辅助装置来完成, 其中胶轮部件和电磁定位销部件是主要的辅助装置。装配完成后为了将装配体从半圆定位块中自动顶出, 需设计一个自动顶出装置。

4.4.1 胶轮部件的设计

胶轮部件 (图9) 的作用是让连接杆绕定位杆自动转动。工作过程为将连接杆放到定位杆上后, 止转定位孔指向任意位置, 止转定位销加载, 压触连接杆表面, 然后胶轮部件动作, 电机带动胶轮转动, 汽缸顶出, 胶轮上的皮带压触连接杆表面, 利用摩擦力皮带带动连接杆转动, 直到连接杆的防转定位孔与防转定位销同轴位置, 防转定位销自动加载进入定位孔内, 完成连接杆的自动找正与定位, 之后胶轮部件退位使皮带脱离连接杆表里面。

4.4.2 电磁定位销部件的设计

电磁定位销部件的作用是控制止转定位销的自动进退, 在安放连接杆之前止转定位销退出, 以便连接杆安放, 在连接杆自动找正过程中止转定位销加载, 装配完成后止转定位销退出, 让装配体被顺利提起。电磁阀不通电时, 止转定位销在弹簧弹力的作用下自动加载;电磁阀通电时, 产生磁力, 通过导板压缩弹簧, 使止转定位销自动退出。

4.4.3 自动顶出装置的设计

自动顶出装置 (图11) 的作用是在连接杆装配完毕后将装配体从半圆定位块中顶出。在放入基座之前, 顶杆在弹簧的作用下让位, 以免跟基座发生干涉。在装配完成后, 微型气缸动作, 气缸伸出作用在顶出杆上, 顶出杆将装配体顶出半圆定位块, 工人即可轻松取出装配体。

4.5 夹具装配图

如图12所示, 根据六点定位原理, 设计的半自动化工装夹具装配三维结构图。

5 结论

半自动化连接杆工装夹具的设计解决了手工装配方式存在的问题, 与原有夹具相比: (1) 保证了工件的加工精度; (2) 减少辅助工时, 提高劳动生产率; (3) 工艺性好, 使用性好, 总体经济性好。

参考文献

[1]闻邦椿.机械设计手册[M].北京:机械工业出版社, 2010.

[2]王小华.机床夹具图册大连理工大学[M].北京:机械工业出版社, 1991.

自动定心弹簧套筒夹具设计 篇5

1自动定心弹簧套筒夹具的结构原理

自动定心弹簧套筒夹具是利用弹性元件受力后的均匀弹性变形,实现对工件自动定心和夹紧的。这种自动定心弹簧套筒夹具,夹紧行程小,但定心精度较高,具体结构如图2所示。当浮动拉杆1向左运动时,弹簧套筒5上的圆锥面就与安装在夹具体2上的固定套3的圆锥面作相对滑动,强制弹簧套筒产生弹性变形,实现对工件的定心和夹紧。加工后浮动拉杆1向右运动,弹簧套筒5依靠自身的弹性变形的恢复力松开工件。自动定心弹簧套筒夹具结构简单紧凑,装夹迅速,具有较高的定心精度。一般可达到0.02~0.05mm左右,但是弹簧套筒夹紧表面与工件定位加紧表面的间隙不能过大,一般小于0.1~0.5mm。

2夹具结构的改进

自动定心弹簧套筒夹具在实际生产中使用寿命不长,除了弹簧套筒的导向部分和锥面颈部表面粗糙值高及硬度较低外。由于一般都是采用铸铁作夹具体的,与其配合面的表面粗糙度不但难以达到要求,而且由于弹簧套筒5表面采用热处理淬火,所以与夹具体相接处的配合表面极易磨损。为此,我们改用增加固定套结构(图2),固定套的材料选用T8A钢,表面进行热处理硬度为55~60HRC。内控和外圆在磨床上加工能得到较高精度,再进行配研,弹簧套筒的导向部分表面粗糙度值可达到Ra=0.4μm,同时又保证了较小的配合间隙不大于0.015mm,固定套外圆直径与夹具体配合过盈量为0.025mm,这样即增加了耐磨性又增加了夹具的使用寿命。

3弹簧套筒的结构设计

我们设计的弹簧套筒结构(图3)是一个薄壁带锥面的弹性套筒,带锥面一端开有3条或4条轴向槽,由3个基本部分组成。1是卡爪A(颈部),2是弹性瓣B(弹性部分),3是尾部导向部分C。卡爪A是定心主要工作面,又是摩擦面,故要求耐磨,一般热处理淬火硬度为58~62HRC;弹性瓣B经常张开收缩,为了防止断裂和产生永久性变形,故要求具有良好的弹性和耐磨性以及耐疲劳性。弹性瓣和尾部导向部分C连接处,由于形状和截面变化大,容易产生应力集中而断裂。所以要求与尾部一起进行热处理,淬火硬度为40~45HRC,以保持弹性。弹簧套筒的材料一般最常用的的是65Mn。也有采用45钢或40Cr等材料。采用弹簧套筒夹具夹紧工件时,工件被夹表面的尺寸偏差不宜太大,因为弹簧套筒变形大时,卡爪与工件以及弹簧套筒的锥面与固定套的内锥面的接触不良,造成定位精度和夹紧刚度降低,难以保证被夹紧工件的形状精度。

(1)弹簧套筒的导向部分直径d1.d1一般都是根据设计的结构需要来确定。

(2)卡爪长度L1。L1=(0.5~1.2)D,D为工件直径,或者L1=1.67。

(3)弹簧瓣的外圆直径d。d=d1-(2~3)mm

(4)弹簧瓣的长度L2。L2也就是弹簧套筒的开槽长度,与弹簧瓣的外圆直径有关,一般L2=(1.5~2.5)d。

(8)弹簧套筒的夹紧力W。弹簧套筒夹紧力的计算与楔块夹紧相似,但要考虑夹紧时弹簧套筒的变形阻力R,每个弹簧瓣卡爪的阻力R,每个弹簧瓣卡爪的阻力R1可近似地按弧形断面的悬臂梁的变形阻力来计算。(图4)

式中,E为卡爪材料的弹性模量,MPa;I为卡爪与工件的直径间隙,mm;H为弹性瓣的薄壁厚度,mm;D为弹性瓣的外圆直径,mm;L为卡爪计算长度,mm;N为卡爪瓣数;β|为每瓣卡爪的扇形角之半,rad。

取E=2.1×105MPa,β=nπ,则n=3时,K=600;n=4时,K=200;n=6时,K=40。

弹簧套筒的卡爪在夹紧时的受力分析见图5,(图中:N:固定套对弹簧套筒的作用力;f1:固定套与弹簧套筒之间的摩擦系数,f1=tanδ1;f2:弹簧套筒与工件间的摩擦系数,f2:tan=δ2)。当工件无轴向定位时,则只需考虑弹簧套筒与固定套间的摩擦力,此时所需的轴向拉力,可由静力平衡条件可得:

式中,Q为弹簧套筒所需的轴向拉力;α为弹簧套筒卡爪的锥角;δ1为弹簧套筒卡爪与固定套的摩擦角;W为—弹簧套筒的夹紧力;R为克服卡爪弹性变形所需的力。

弹簧套筒的卡爪锥角与相配合的固定套的内锥角的大小,根据夹具的具体情况而定。当要求夹紧范围大时,使夹紧点始终在弹簧套筒外端离切削店近一些。对于正锥弹簧套筒,固定套内锥角应取2α+1°,对于倒锥弹簧套筒,固定套内锥角应取2α-1°,一般锥角2α取30°。通常弹簧套筒用于夹紧IT7~IT10级精度的工件,如果要求夹紧范围不大时,固定套的内锥角可与弹簧套筒的锥角一样大小。

4注意事项

(1)弹簧套筒是夹具的关键零件之一,制造精度必须符合图样要求,锥角和导向部分应进行配磨和配研加工。

(2)弹簧套筒的弹簧瓣应在整个弹簧套筒加工合格后,再切开。并且要将开槽处的尖角毛刺去掉,各工作表面不得有各种杂质附着物。

(3)夹具使用时,应先装上工件,然后才能夹紧,以防损坏弹簧套筒的弹性卡爪。

(4)夹具不使用时,弹簧套筒应处于非工作状态,并且在卡爪内孔中旋转工件,以防错误操作时,造成弹簧套筒卡爪产生永久性变形。。

(5)弹簧套筒经长期使用磨损后,应及时更换,配上新的弹簧套筒,以保持弹簧套筒精度,从而保证产品的加工质量。

5结语

机床夹具在整个机械加工过程中起着举足轻重的作用,它的结构、性能直接决定并影响产品的质量以及生产效率的高低。本文所介绍的自定心弹簧套筒夹具经实践证明,能够满足工件加工精度要求,其加工效率比较高。它具有结构简单,定位准确,夹紧可靠,操作方便,制造容易,加工质量高,易于控制等优点。

摘要：三爪自定心卡盘来加工端部外圆和半球面效率低、质量控制难,无法满足批量生产要求,为此设计了一种自动定心弹簧套筒夹具,安装在卧式车床上进行加工端部外圆和半球面。

关键词：端面外圆,球面,自动定心,弹簧套筒

参考文献

[1]《钳工技师培训教材》.机械工业出版社,2010.6.

[2]《机械制图》.上海金属切削技术协会编,2004.

[3]《机床夹具和辅具速查手册》.机械工业出版社,2007.

自动变速器夹具设计 篇6

1 现状

目前K1/K3的装配方法如图1, 利用千斤顶传力到K1上, 而VW418A作为支撑作用受到VW402的反作用力, 这样使得K1K3结合称为一个总成。然而显然可以看到, 这样的压装存在着安全问题, 而且在搬运的时候不太便利。而该设计的工具在压装的过程中没有对中, 很容易导致受力不均, 进而引起变速器中的摩擦片损坏, 进一步会影响到换挡接合的平稳性以及动力传递效率。

2 改进思路

夹具在产品的制造装配中起到定位导向的作用, 对于工件受力的平稳性以及精度起着很大的作用, 进而影响产品的质量以及性能。因此根据上述存在的问题, 研究人员改进了该使用工具。根据结构特点以及安装的特点, 研究人员需要考虑的是对中性, 如图1左边需要考虑VW418A是否与K1K3的轴线为同一直线。同时考虑支撑的稳定性。

3 设计说明

该夹具如图2主要由以下几部分组成: (1) 夹具由1-3档3-4档离合器总成; (2) 导向机构; (3) 导向柱; (4) 缓冲弹簧; (5) 承压柱; (6) 上支板; (7) 下底板; (8) 承压柱安装柱。

其中2导向机构是用来导向1、1-3档3-4档离合器总成的外圈和夹具中心同一轴线, 也就是使得离合器总成的轴线和关键的承压柱为同一轴线, 目的是使得受力均匀, 使得对其中心。弹簧的作用是起到缓冲的作用, 工件在千斤顶的作用下往下移动, 刚开始接错的时候弹簧起到一定的缓冲作用, 并且使得上支板在千斤顶松开的时候能够复位。在压装工件的时候中间的承压柱是关键, 该夹具要求加工的时候保证承压与导向机构相对同心, 进而保障与工件的同心度。

其中工作原理为:首先起作用的是上板的导向结构, 利用两部分圆台进行定位, 使得离合器总成与夹具同轴线。当继续下压的时候, 导向柱在导向孔里有一定距离的移动, 同时弹簧缓冲起到吸收能量的作用, 两个对称导向装置起到稳定的作用。防止夹具本身在受力的时候受力不均匀而导致导向柱卡死变形, 导致工件的压装精度质量不能保障以及夹具寿命受影响。当压装到位之后, 给千斤顶泄压, 同是工件上支板会在弹簧的作用下复位。设计同时考虑到导向柱与承压柱之间留有比较大的空间, 当搬运零件的时候方便运输。

4 结语

在该案例中, 笔者发现K1、K3装配时使用工具的不便, 改进了工具使得其便利于装配。夹具的设计涉及到机械设计、材料等各个学科, 在汽车检测维修的实践操作中还存在着很多可以改进的地方, 需要投入大量的精力去研究去开发。本来给出的设计思路有一定的参考价值, 然而现在夹具的设计朝着智能化、自动化方向发展, 因此该例的夹具还有很大的提升空间。

摘要：自动变速器AT拥有操作便利性, 被广泛采用。虽然在汽车诊断维修的拆装中有一些专用工具, 但是还是有些拆装步骤可以改进。该文针对的是变速器K1K3总成的拆装。利用夹具的基本要点, 改进原来的专用工具, 使其对中性、操作都比较方便。

关键词：自动变速器,K1/K3总成,夹具设计

参考文献

[1]吴卫东, 廖文和.基于特征的夹具设计信息模型及其应用研究[J].组合机床与自动化加工技术, 2013 (5) :94-97.

[2]徐志刚, 黄克正, 艾兴, 等.组合夹具结构设计自动化系统研究[J].机械工程学报, 2000, 36 (12) :105-108.

[3]东哲, 成哗, 蔡复之, 等.夹具设计的并行性研究[J].计算机集成制造系统, 1996, 9 (3) :31-35.

[4]朱耀祥, 融亦鸣.计算机辅助夹具设计[M].北京:机械工业出版社, 2002.

激光在自动化夹具的应用 篇7

关键词：直线度,激光,自动化夹具

随着现代化工业化的发展, 工装夹具的作用越来越明显, 有时对一个产品的技术要求起到决定性的作用。高效、可靠的夹具可以保证产品质量稳定, 从而减少报废及节约生产成本。本文就打印机碳粉刮刀测量夹具的设计过程, 说明激光在直线度德检测夹具中的作用及激光在自动化夹具中的应用。

打印机碳粉刮刀是打印机布置碳粉后, 用刮刀刮成均匀, 如图1所示。该产品选用T=2.0MMSUS430-NO.2B不锈铁。此类碳粉刮刀产品属于打印机的核心部件, 技术要求高, 对打印机的质量直接产生重要影响。如果关键技术要求不合格的零件装在成品机上导致整机不合格流入市场, 后果十分严重。所以要求务必设计出可靠的生产过程和生产设备, 通过对产品图纸的分析, 确认直线度参数是该产品的一个重要的技术要求, 直接影响打印机的打印效果, 所以务必保证此要求。

由于该产品还要求刃口的表面光洁度, 故对刃口的加工选用数控铣床加工。铣床加工可以满足表面光洁度要求。直线度0.05mm的技术要求由于产品狭长, 且材料选用不锈铁的关系, 弹性变形大, 在铣销加工过程中, 易发生弹性变形, 变形过程如图三所示。虽然可以通过调整铣销曲线进行调整, 但由于不同批次不锈铁材料, 弹性系数会有差别, 甚至同批次不同位置 (如料头, 料尾与料中间) 的材料弹性系数也有差别, 而这些差异导致变形量的差异, 从而影响直线度。由于直线度的规格为0.05mm, 且产品长度为325mm, 属高精度要求, 所以在在整机装配前, 必须保证零件全部合格, 必须对直线度实施全部检查, 保证产品100%合格。

面对这一严格的要求, 必须确认设计方案, 并付诸实施。目前检查直线度的设备或方法通用的有两种:一种是将产品放在平台上, 检查部位与平台平齐, 用塞尺赛两者间的间隙, 从而确定直线度。如图四所示。这种方法认为误差大, 只适用于要求比较低的情况, 显然不适应我们当前的要求。另一种方法是用两个直径相同的针规 (或等高块规) 放在平台上, 产品垂直放置在两针规 (或高等块规) 上, 然后用合适的针规检查, 如图五所示。这种方法效率较低, 且如果工人长期操作, 因疲劳, 情感等因素的影响, 可靠性达不到100%的质量要求, 因此必须设计专用检测夹具。通过查找相关资料以及部分设备制造商 (如基恩士公司) 了解初步确定两个设计方案:第一种是常规接触式:即将产品放在两个等高块上, 用千分表的表头在产品研磨面上拖动, 读取最大值和最小值, 相减即是产品的直线度。这种方法的优点是结构简单, 夹具费用低, 精度也较高, 缺点是表头由于经常与产品接触, 容易磨损夹具的储备精度不足, 测量结果受表头磨损程度不同差异也不同。第二种方案是选用非接触式, 在夹具中应用激光, 选用激光传感器, 利用激光稳定, 不分散的特点, 且因不接触无磨损误差, 仪器本身带来的误差小, 几乎可以忽略不计。这种方案的特点是生产效率高, 工人劳动强度小, 精度高, 且精度不会随便用次数的增多而降低, 配予气压传动和报警器, 自动化程度高。

设计方案确定后, 接下来进行具体的设计过程。首先分析激光传感器的工作过程。激光传感器有3个不分组成, 如图六所示:激光发射器, 激光接收器, 激光信号处理器。激光发射器的作用是发射激光, 激光信号处理器的作用是将激光接收器接收的激光信号进行处理, 然后将处理结果输出到仪器的显示屏上。为了减轻操作的劳动强度, 可以将激光信号处理器处理结果输出报警器上, 并设定输出的直线度为0.05mm以内为合格, 报警器不报警, 输出的直线度为0.05mm以上为不合格, 报警器报警, 激光发射器和激光接收器成对安装, 往复运动是通过气压传动来实现的。

从上面分析, 激光传感器是通过对零件的投影, 从而测量外形尺寸。所以为了测量碳粉刮刀的直线度, 必须使工件与其他装置组成一个外形, 如图七所示。假设理论直线度偏差为0, 工件的刃口边和理论直线组成一条狭缝, 激光通过狭缝发射到激光接收器, 如果刃口直线度有偏差, 反映出的狭缝的宽度就有偏差, 激光信号处理器受到激光接收器传过来的信号, 经程序处理后就变成工件直线度的大小, 所以必须设计一条理论上直线度为0的参考直边, 选用材质为T8的工具钢经热处理50-55HRC硬度, 用大水磨床将参考直边的直线度误差控制在0.002mm以下, 如图七所示。两头设计成相等高度, 等高的标准针规旁边安装强力磁铁, 由于SUS430-NO.2B不锈铁带磁性, 依靠强力磁铁作为夹具的规定作用, 可实现快速取放。

综上所述, 传统接触式夹具, 因为工作过程互相接触, 随便用次数的增多, 磨损程度越来越大, 夹具精度就越来越低, 误差也越来越大。而非接触式夹具应用激光稳定不分散的特点, 且在使用过程中, 精度一直保持稳定, 不随此夹具的使用次数增多而降低。此夹具的特点是操作方便, 只要将工件放在夹具的指定位置, 有不合格产品时, 报警器报警, 可以很容易将不合格产品分开。激光传感器通过气缸驱动就可实现往复运动, 单行程即可完成一次测量, 效率很高。激光除在这类直线度要求高的夹具中使用, 还可在平面度, 圆的外径, 以及外形尺寸等的高精度测量夹具同样可以广泛应用。

参考文献

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[2]汤慧瑾.机械设计基础[M].机械工业出版社, 1996, 8.

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[4]薛源顺.机床夹具设计[M].机械工业出版社, 1999, 10.

[5]兰建设.液压与气压传动[M].高等教育出版社, 1999, 7.

半自动夹具 篇8

在商用自动扶梯中, 大多是利用摩擦轮与扶手带间摩擦力驱动扶手带运行。用以形成扶手带与摩擦轮间包角并对扶手带运行起导向作用的是上、下托滚轮。托滚轮相对摩擦轮的平行度决定着其能否将扶手带按正确方位导向摩擦轮, 决定着扶手带唇边和摩擦轮侧面是否产生相擦而损坏扶手带。标准要求托滚轮对摩擦轮轴线的平行度每米长度为1, 用手工装配难以保证, 使用夹具会影响托滚轮的装配空间。尤其是上托滚轮, 前有主驱动梯级链轮, 后有摩擦轮, 外侧及底部被桁架包围, 内侧是梯路 (见图1) 。因此, 若夹具设计偏大势必占用有限的空间, 影响操作;夹具较小又刚性不足, 影响定位精度。在这种情况下, 迫切需要一种结构合理、装夹可靠、能规避干涉的装配夹具, 本文仅就这一问题进行分析设计。

2定位原理简介

某企业工艺要求托滚轮装配在龙门工位进行。在龙门工位, 扶梯桁架倾斜段处于水平状态 (相当于图1扶梯按顺时针旋转桁架的设计倾角) , 以便定位装配。托滚轮装配的上道工序是扶手驱动轴和摩擦轮一体化定位。一体化定位用的工装可以在专用龙门轨道上来回滚动。而托滚轮夹具则是以此一体化工装为基准平台进行设计, 以保证托滚轮与摩擦轮的相对位置关系, 包括X轴、Y轴、Z轴方向的位移和轮子的平行度。

3夹具结构简介

图2为上托滚轮夹具结构图, 左侧部分为夹紧滚轮后的工作状态, 右侧部分为松开滚轮后的脱模状态。夹具主要由基板、夹爪、铰链板、铰链销、销轴、提拉杆和操纵手柄等零件组成。

4夹具动作简介

本夹具是通过上下走向的直线滑轨与摩擦轮一体化工装联接。夹具沿着直线滑轨上下滑移。直线滑轨上下端各有一个限位机构, 以对夹具进行定位和控制滑移行程。托滚轮是先预装好的, 装配时, 先将夹具下拉至下限位机构位置并锁紧, 再将托滚轮的左右两个轮子分别嵌入基板的对应定位槽内, 最后用夹爪把轮子夹紧。装配结束, 先松开夹爪, 再将夹具上拉到上限位机构位置并锁紧。至此, 夹具可随同一体化工装移出装配区域。托滚轮的夹紧和松开动作由操纵手柄操作完成。夹紧时, 下压操纵手柄, 提拉杆下行推动铰链片, 在平面铰链机构的作用下, 铰链片推动夹爪绕销轴转动, 爪根外张爪尖内收, 继而将轮子抱紧。反之, 松开轮子是通过上拉操纵手柄实现的。

操纵手柄位于托滚轮装配区域上方, 是为了不挤占装配空间并方便操作。铰链夹紧机构开口向下是便于上行取出夹具。

夹爪只对轮子起抱紧作用, 不起定位作用。托滚轮的定位是通过基板实现。基板的右定位槽设计成半六角形, 旨在对托滚轮X轴方向和Y轴方向进行定位;左定位槽设计成长方形, 只对左轮子Y轴方向进行定位, 防止托滚轮绕右轮子为轴旋转。左轮子X轴方向处于非定位的自然状态, 以补偿托滚轮左右轮子的自身位置误差。

轮子的平行度由基板精度保证。

定位槽的内侧面 (图纸背面) 各设计一个限位板固定在基板上 (图中未画出) , 对托滚轮的轴向 (Y轴方向) 进行限位。

5结语

本夹具从定位原理分析到最终的结构设计, 均结合托滚轮的装配特点, 力求夹具稳定可靠, 操作方便, 在托滚轮定位这一扶梯装配的难题上进行了有益的探索。

参考文献

[1]兰建设.机械制造工艺与夹具[M].北京:机械工业出版社, 2004.

[2]联合编写组.机械设计手册[M].北京:机械工业出版社, 1987.

[3]朱昌明, 洪致育, 张惠侨.电梯与自动扶梯-原理、结构、安装、测试[M].上海:上海交通大学出版社, 1995.

[4]胡立峰.自动扶梯原理、设计与维修[M].北京:机械工业出版社, 1999.

半自动夹具 篇9

通常在加工单件或小批量有内孔的回转体工件时，可以直接在车床尾座上安装钻头进行钻孔。但在大批量生产中，用上述的方法钻孔费时费力，如果选择在钻床上单独钻孔(即工序分散)，会导致工序增多，成本增加。现在有的机床厂生产了可以直接在刀架上装夹钻头的数控车床，但我们现有的数控车床的刀架上没有设计这种装置。为了实现在现有的数控车床上自动钻孔，笔者以多年的工作经验，设计并制作了一副装在数控车床塔式刀架上自动钻孔的夹具。在夹具上安装具有莫氏锥柄的钻头或者具有莫氏锥柄的钻夹头(钻夹头上装有直柄的钻头)，通过程序控制钻头，可实现自动钻削加工(如图1所示)。

2 自动钻孔夹具的设计

在数控车床的刀架上装上车刀后，可以通过数控系统里的加工程序控制车刀的运动轨迹，加工出外圆、槽和螺纹等等。同理，我们可以把钻头装在刀架上，通过加工程序控制钻头的运动进行钻孔。但是钻头的装夹部分有直柄和锥柄，这两种柄部都不能直接装在塔式刀架上，为此，我们设计了如图2所示的自动钻孔夹具。

该夹具为带有莫氏锥孔和凸出边缘的方块。厚度为20mm、宽度为22mm的凸出边缘为装夹部分，A面与B面分别为定位面。莫氏3号锥孔是用来安装有莫氏3号锥柄的钻头和莫氏3号锥柄的钻夹头，在10mm的槽中装入10mm平键后，平键可以顶住莫氏锥柄的扁尾平面，限制其自身的旋转。夹具体材料为45钢，并进行调质处理，硬度为HBS280左右，其目的是为了保证夹具体有足够的强度和硬度，经多次使用后仍有较高的尺寸精度和形位精度。

自动钻孔夹具、麻花钻和刀座的安装方式如图3所示，把自动钻夹具的A面贴着数控车床刀架夹位的水平面，B面贴着数控车床刀架夹位的垂直面，用螺钉压紧。钻头装入自动钻孔夹具的莫氏锥孔中，对刀，就可以利用加工程序控制钻头进行自动钻孔(如图1所示)。

3 自动钻孔夹具的制作

3.1 工艺分析

自动钻孔夹具的外部形状可以在铣床上加工。莫氏3号锥孔的加工要解决两个技术问题：一是在制作过程中怎样保证自动钻孔夹具的锥孔与数控车床主轴同轴;二是在下次使用时怎样保证自动钻孔夹具的锥孔与数控车床主轴同轴。

3.2 锥孔的加工方案

在制作过程中为了保证自动钻孔夹具的锥孔与数控车床主轴的同轴，制定了如下3种加工方案：

(1)锥孔在铣床上加工

首先，自动钻孔夹具在铣床上的装夹要求，用精密虎钳夹A面和与A面相对的面，找正A面与铣床XZ平面的平行，同时找正B面与铣床YZ平面的平行，都平行后夹紧，夹紧后再检测是否满足要求。

其次，要精确测量出数控车床主轴轴心线到塔式刀架夹位水平面的距离，也就得到自动钻孔夹具莫氏锥孔的轴心线到A面的距离。并通过对刀使铣床主轴轴心线与自动钻孔夹具莫氏锥孔的轴心线重合。

加工工序为：(a)用准21的麻花钻钻穿;(b)用准22的麻花钻钻55mm深(以麻花钻韧带上的棱边为基准);(c)用准23的麻花钻钻30mm深(以麻花钻韧带上的棱边为基准);(d)用莫氏3号锥铰刀铰出莫氏3号锥孔;(e)把莫氏3号钻套放入自动钻孔夹具的锥孔中，用红笔画出键槽的位置，在铣床上加工出键槽，放上键，制作完成。

(2)在数控车床上用四爪卡盘夹住夹具体加工锥孔

首先，要精确测量出数控车床主轴轴心线到塔式刀架夹位水平面的距离，也就得到自动钻孔夹具莫氏锥孔轴心线到A面的距离。

其次，用四爪卡盘夹住自动钻孔夹具，找正自动钻孔夹具锥孔轴心线与数控车床主轴轴心线的重合。

加工工序为：(a)用准21的麻花钻钻穿;(b)用镗刀镗出莫氏3号锥孔;(c)把莫氏3号钻套放入自动钻孔夹具的锥孔中，用红笔画出键槽的位置，在铣床上加工出键槽，放上键，制作完成。

(3)将自动钻孔夹具装在数控车床的刀架上(如图3所示)，主轴装上麻花钻和铰刀进行锥孔加工

首先，将自动钻孔夹具装在数控车床的刀架上，使A面和与B面分别与数控车床刀架夹位水平面和垂直面紧贴(如图3所示)。并在自动钻孔夹具的加工面上用红笔画出锥孔孔心的水平位置。

其次，把尾座套筒取下，用三爪卡盘夹紧，装上麻花钻，将钻尖对准红线，将数控车床的X轴坐标清零。

加工工序为: (a) 用φ21的麻花钻钻穿; (b) 用φ22的麻花钻钻55mm深 (以麻花钻韧带上的棱边为基准) ; (c) 用φ23的麻花钻钻30mm深 (以麻花钻韧带上的棱边为基准) ; (d) 铰孔, 将图4所示的辅助件用数控车床的三爪卡盘夹住, 将图5所示的辅助件用钻夹头夹好放进尾座, 把鸡心夹头装在莫氏3号锥铰刀的尾部, 将莫氏3号锥铰刀尾部中心孔靠上主轴顶尖, 分别移动刀架和尾座, 使莫氏3号锥铰刀前段中心孔靠上尾座顶尖, 并且自动钻夹具不能碰到莫氏3号锥铰刀。将数控车床主轴的转速设定为60r/min, 手摇脉冲设为0.001mm, 转动主轴, 用手摇脉冲移动Z轴, 铰出合适的孔。最后把莫氏3号钻套放入自动钻孔夹具的锥孔中, 用红笔画出键槽的位置, 在铣床上加工出键槽, 放上键, 制作完成。

对比以上3种加工方法，用第3种方法加工是最好的。因为第3种方法不需要精确测量主轴的轴心线到数控车床刀架夹位水平面的距离，也不需要精确找正自动钻孔夹具莫氏锥孔的轴心线与数控车床主轴的轴心线是否重合。在加工过程中自然得到所需要的精度，且不容易出差错。

3.3 在下次使用时怎样保证自动钻孔夹具的锥孔与数控车床主轴同轴

对于这个问题的解决方案是:在哪台数控车床上哪个刀位做的自动钻孔夹具, 就只装在哪台数控车床上的哪个刀位上。为了对刀方便, 要制作如图6所示的辅助件, 把它装入锥孔中, 把杠杆百分表用数控车床主轴的卡盘夹住, 并转动主轴找百分表到准24圆棒的一边百分表指示最大值的位置时, 移动数控车床的X轴使百分表的指针为零, 并使数控车床X轴的坐标值清零, 用同样的方法找准24圆棒的另一边百分表的指针为零时, 此时数控车床显示X轴坐标值为a, 将数控车床的X轴移到X轴坐标值为a/2处, 此时自动钻孔夹具莫氏锥孔的轴心线与数控车床主轴的轴心线重合。

4 结语

在塔式刀架类的数控车床上用这副夹具，实现了自动钻孔，钻孔快且准，钻完孔可以直接进行下一步车削加工。从而减少操作者的劳动强度和降低对操作者的技术要求，且工件的质量好、加工效率高和成本低。

摘要：大批量加工有内孔的回转体工件时, 在保证质量的前提下, 为了使加工工序集中、降低加工成本和提高生产效率, 设计并制作了在数控车床上用于自动钻孔的夹具, 装上莫氏锥柄的钻头或者莫氏锥柄的钻夹头 (钻夹头上装有直柄的钻头) , 可以实现自动钻削加工。

关键词：钻孔,大批量,工序集中,自动钻孔

参考文献

[1]陈宏均, 马素敏.车工操作技能手册[M].北京:机械工业出版社, 2004.