铣床夹具设计夹具实例

2023-03-21

第一篇：铣床夹具设计夹具实例

铣床夹具设计

安徽机电职业技术学院

Anhui Technical College Of Mechanical and Electrical Engineering 机床夹具毕业设计任务书

设计题目：汽车摇臂加工工艺及铣夹具设计设计内容：

1、产品零件图

2、产品毛坯图

3、夹具设计装配图

4、夹具设计零件图

5、课程设计说明书

系部机械工程系专业机械设计与制造班级机制3111班学号 1201113061 序号 01 姓名于立国指导教师鲍光明日期 2013/11/8

序言

机床夹具课程设计一般安排在完成了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后。这是进行毕业设计之前的一次综合性复习及理论联系实际的实践训练，对我们的大学生活及以后进入社会参加工作具有重要意义。从中有效地锻炼了我们提出问题、分析问题、解决问题的能力。

我国社会主义现代化要求机械制造工业为国民经济各部门的技术进步、技术改造提供先进、高效的技术装备，它首先要为我国正在发展的产业包括农业、重工业、轻工业以及其它产业提供质量优良、技术先进的技术装备，同时还要为新材料、新能源、机械工程等新技术的生产和应用提供基础装备。

本论文是结合目前实际生产中，通用夹具不能满足生产要求，用通用夹具装夹工件效率低、劳动强度大、加工质量不高，而且往往需要增加划线工序，本论文为钻床专用夹具，主要包括夹具的定位方案，夹紧方案、对刀方案，夹具体的设计及加工精度等方面的分析。

本夹具能在加工常规零件的时候使质量进一步提升，并降低劳动强度，能在保证产品质量加工精度的同时批量生产，从而降低生产成本。从而夹具的使用在某种程度上提高实际生产中企业的效益。因而对夹具知识的认识和学习，在今天显的优为重要起来。

由于能力有限，设计中尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导。

设计任务书

„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 1 毕业设计说明书正文 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2

序言

„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 3 毕业设计分析 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 4

一、毕业设计的要求............................................................................ 5

二、设计题目 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 5

三、工件的夹紧及夹具的夹紧设计 „„„„„„„„„„„„„„„„ 5

四、铣床夹具特点 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 6

五、钻床专用夹具的设计原则 „„„„„„„„„„„„„„„„„„ 6

六、应用定位原理几种情况 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 7 零件的分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 8

一、零件的作用

………………………………………………………………………………8

二、零件的工艺分析……………………………………………………………………………9

三、毛坯的确定„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 10

四、零件的制造工艺 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 11

五、加工设备及工艺设备的选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„12

六、确定切削用量

„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 13

专用夹具的设计

„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 14

一、确定夹具的结构

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(一)确立定位方案，选择定位元件

„„„„„„„„„„„„„„„„„ 16

(二)确定导向装置„„ „ „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„17

(三)确定夹紧机构 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 18 课程设计心得体会 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 26

参考文献 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„27

课程设计分析

一、课程设计的要求：

1.运用已学过的机床夹具设计及有关课程的理论知识以及生产实习中所获得的实际知识，根据被加工零件的要求，设计既经济合理又能保证加工质量的夹具。

2.培养结构设计能力，掌握结构设计的方法和步骤。 3.学会使用各种手册、图册、设计表格，规范等各种标准技术资料，能够做到熟练运用机械制造技术课程中的基本理论，正确的解决一个零件在加工中的加工基准的选择、定位、夹紧、加工方法选择以及合理安排工艺路线，保证零件的加工质量。

4.进一步培养机械制图、分析计算、结构设计、编写技术文件等基本技能。

二、设计题目：

汽车摇臂加工工艺及铣夹具设计

三、工件的夹紧及夹具的夹紧设计：

工件在夹具中定位后一般应夹紧，使工件在加工过程中保持已获得的定位不被破坏。由于工件在加工过程中受切削力、惯性力、夹紧力等的作用，会形成变形或位移，从而影响工件的加工质量。所以，工件的夹紧也是保证加工精度的一个十分重要的问题。夹紧机构设计时一般应满足以下六个主要原则： 1夹紧时不能破坏工件在定位元件上所获得的位置。 ○2夹紧力应保持工件的位置在整个加工过程中不变或不产生不○允许的振动。

3使工件不产生过大的变形和表面损伤。 ○4夹紧机构必须可靠。 ○5夹紧机构操作必须安全、省力、方便、符合工人操作习惯。 ○

四、铣床夹具特点：

在机械加工中，各类铣床应用是比较广泛的，所以设计铣床夹具的工作量也较大。在设计铣床夹具时，应充分注意铣平面的特点：铣平面时工件硬定位准确。

五、铣床专用夹具的设计原则：

(1)保证工件的加工精度

专用夹具要有合理的定位方案，合理的尺寸，公差和设计要求，并进行必要的精度分析，确保夹具能满足工件的加工精度要求。 (2)提高生产效率

专用夹具的复杂程度要与工件的加工纲领相适应，应根据工件生产批量大小选用不同复杂程度装置的高效夹紧装置，以缩短辅助时间，以提高生产效率。 (3)工艺性好

专用夹具的结构要简单，合理，便于加工，装配，检验和维修。

(4)经济性好

除考虑专用夹具本身结构简单，标准化程度高外，还要考虑夹具的成本和经济问题。

六、应用定位原理几种情况：

(1)完全定位

工件的六个自由度全部被限制，它在夹具中只有唯一的位置，称为完全定位。

(2)部分定位

工件定位时，并非所有情况下都必须使工件完全定位。在满足加工要求的条件下，少于六个支撑点的定位称为部分定位。

在满足加工要求的前提下，采用部分定位可简化定位装置，在生产中应用很多。如工件装夹在电磁吸盘上磨削平面只需限制三个自由度。

(3)过定位(重复定位)

几个定位支撑点重复限制一个自由度，称为过定位。 ①一般情况下，应该避免使用过定位。

通常，过定位的结果将使工件的定位精度受到影响，定位不确定可使工件(或定位件)产生变形，所以在一般情况下，过定位是应该避免的。

②过定位亦可合理应用

虽然工件在夹具中定位，通常要避免产生“过定位”，但是在某些条件下，合理地采用“过定位”，反而可以获得良好的效果。这对刚性弱而精度高的航空、仪表类工件更为显著。

工件本身刚性和支承刚性的加强，是提高加工质量和生产率的有效措施，生产中常有应用。大家都熟知车削长轴时的安装情况，长轴工件的一端装入三爪卡盘中，另一端用尾架尖支撑。这就是个“过定位”的定位方式。只要事先能对工件上诸定位基准和机床(夹具)有关的形位误差从严控制，过定位的弊端就可以免除。由于工件的支撑刚性得以加强，尾架的扶持有助于实现稳定，可靠的定位，所以工件安装方便，加工质量和效率也大为提高。

零件分析

一：零件的作用

排气门摇臂的作用是配合凸轮轴适时的打开门，完成发动机的进气和排气。

二：零件的工艺分析

1，尺寸分析

加工孔φ28是配合尺寸，要保证φ28孔的精度。 2，形位精度

保证φ28孔垂直度的误差小于0.05。

3，表面粗糙度

孔的粗糙度为3.2,M10孔上表面粗糙度为6.2 三：毛坯的确定

(一) 毛坯的选择汽车的排气门摇臂为铸件，材料为铝合金。

(二) 毛坯的尺寸和精度

根据零件图计算出毛坯轮廓尺寸为：高22.5mm，外圆弧R20.5mm。查表的：铸件公差为 CT8～12，根据要求取CT8.

(三) 毛坯图

四：零件的制造工艺

(一)粗基准的选择原则

1.选择加工余量小的，较准确，表面质量好的，面积比较大的平面为粗基准。

2.合理的分配个加工面的余量。 3.要避免粗基准的重复使用。

(二)精基准的选择原则

1.基准重合原则

尽量选择设计基准作为定位基准，这样可以没有基准不重合误差。 2.基准统一原则

减少夹具类型和夹具数量，或者为了进行自动化生产，在零件的加工过程中，对于多个加工工序通常选择基准统一原则。 3.互为基准原则

对于精加工和光整加工工序要求加工余量小而均匀，应选该加工表面为自身基准。

4.对某些技术要求很高的表面，在精加工时，为了保证加工精度，要求加工表面余量很少且均匀，这时常以加工表面本身定位待夹紧后将定位元件移去在进行加工。

所选的精基准应该保证定位准确，夹紧可靠，夹具简单，操作方便。根据上述定位基准的选择原则，分析本零件得，孔φ28为设计基准，精度高且易装配。根据基准重合原则，加工后φ28上表面为精准。根据工件要求，φ28外表面为粗基准。

(三)加工工艺顺序的原则

1.先基面后其它

前一道工序为后一道工序准备好定位基准，因此第一道工序总是先把精基准加工出来。 2.先主后次先加工主要表面(如装配基面，工作基面)，后加工次要表面(如键槽，螺纹孔)，但要放在最终精加工和光整前。 3.先粗后精

主要的粗表面和精表面要分开，按粗加工→半精加工→精加工的顺序安排工序。 4.先面后孔

由于平面定位比较稳定，装夹方便，一般零件多选平面为基准，因此，先加工平面然后加工孔。但如果零件平面小，不方便定位，则可以先加工孔。

(四)加工工艺过程

综合上述考虑的工序安排原则，确定排气门摇臂零件的工艺路线为：工序一：铸造毛坯

工序二：清砂，检验有无缺损。

工序三：以φ28外表面为基准，扩孔→粗铰孔→精铰孔，并倒角。工序四：以φ28外表面为基准，车φ28两个端面。

工序五：以φ28孔为定位基准夹紧工件，在R20圆弧下面加一个弹簧销，粗铣m10的上表面。

工序六：以粗铣后m10的上表面为基准，粗铣m10的下表面，然后精铣m10的上表面，在精铣m10的下表面。

工序七：以加工后m10上表面和φ28孔为基准，钻φ8的孔。工序八:以φ28内表面为基准，粗铣B.C面，然后精铣B.C面。工序九：以φ8的下表面为基准偏4°和φ28孔为基准，钻φ2.5的内孔。

工序十：钳工去毛刺，清洗。工序十一：检验。

五.加工设备及工艺设备的选择

机床及工艺装备的选择是制定工艺规程的一项重要工作，直接影响工件的加工精度，还影响工件的加工效率和成本。

(一)机床的选择

因为本零件准要加工φ8的孔，所以选择台式钻床。

(二)夹具的选择

本零件的生产类型为大批量生产，为了提高效率，所以选择专用夹具。

(三)机械加工工序

工序一：铰φ28的孔。车φ28两个端面。工序二：铣M10的上平面，加工余量为0.5。工序三：钻φ8的孔，攻螺纹至M10。工序四：铣R20的圆弧，加工余量为0.5。工序五：倒角φ28的孔

(四)加工零件图.

六.确定切削用量

切削用量：本工序为铣平面，所以刀具选择立铣刀，刀具直径为φ8，不使用切削液。 1.背吃刀量单边余量为4mm。 2.进给量

根据<机械设计基础>得，进给量f为0.05～0.06mm/s.

专用夹具的设计

夹具体是整个夹具的基础和骨架。夹具体的形状和尺寸主要取决于工件的外轮廓尺寸和各类元件与装置的布置情况以及加工性质。其形状和尺寸很多都是非标准的。

夹具体设计时应满足以下一些基本要求:有足够的强度和刚度;减轻重量、便于操作;要有良好的结构工艺性和使用性;尺寸稳定，有一定的精度;排屑方便;在机床上安装稳定、可靠;吊装方便、使用安全。

一. 确定夹具的结构

(一)确定定位方案，选择定位元件

根据我们选择的加工工序和观察零件，根据图中零件所需要的位置尺寸，以及精度要求，来确定夹具方案。

本工序主要铣φ18.5的上表面，成批量生产，所以要用对刀块进行对刀，保证工件与对刀块的距离恒定，便于加工。定位元件选择长定心轴。

(二)确定导向装置

本工序φ18.5上表面的精度不高，采用一次装夹铣床加工，因此夹具采用对刀块进行对刀导向。

(三)确定夹紧机构

本次机械加工工艺中，确定排气门摇臂生产类型为大批量生产，在此工序中为螺旋夹紧机构夹紧元件，在长心轴的一段做成螺杆，在装夹工件时，先将工件定位孔装入有螺纹的螺杆上，以实现定位，然后在工件与螺母之间加一个垫圈片，最后拧紧螺母挤压工件。

夹具设计心得与体会

汽车摇臂铣床夹具设计生活弹指一挥间已经画上句号，在这期间我体验到了自己设计酸甜苦辣。留给我印象的不仅是酷夏下实训楼的炎热，更多的是如何利用定位原理来设计出机床夹具的结构、定位元件的应用、销与孔得严谨配合、夹紧机构的巧妙工作原理、零件表面工艺的精细等等。每一项思考使我的知识面有了很大的提高。我想，一个小小的机床专用夹具的结构就是如此复杂，要考虑得如此周全，那么车床、数控车床等机械设备的结构和工艺岂不是叹为观止，所以机械制造与制造的深度与广度是我们现在远不能企及的。机床专用夹具设计实习的第一周，我们有点无从下手，所以我们制造专业经验丰富的李钦生老师们让我们参考《机床夹具设计指导

书》和《机床夹具图册》，在实训知道书的指引下我们做了零件工艺分析，选择毛坯、确定毛坯形状、尺寸。我们熟悉了被加工零件结构、特点和加工要求。经过了一周的时间我们开始下料，去实训楼加工我们的工件。在指导老师的帮助下我们顺利完成了机床夹具设计。

两周的时间过去了一个个不同形状、功能的机床夹具被我们设计出来了，此时我深刻体会到了“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”的内涵——再详细的纸上谈兵也不能保证实践时的得心应手。

参考文献

[1] 陈旭东.机床夹具设计.清华大学出版社

[2]吴拓. 机械制造工艺与机床夹具课程设计指导. 机械工业出版社 [3] 徐娟.机械图样识读与绘制. 中国科学技术大学出版社 [4] 郑修本.机械制造工艺学.机械工业出版社

[5] 谢正义.机械产品几何量检测. 中国科学技术大学出版社 [6]徐春林.工艺装备三维设计与制造.中国科学技术大学出版社 [7]孟宪栋，刘彤安. 机床夹具图册. 机械工业出版社

[8] 亓四华. 工程材料及成型技术基础. 中国科学技术大学出版社 [9] 王亚芹. 机械设计与应用. 中国科学技术大学出版社 [10] 司乃钧，许小村. 机械制造技术基础. 高等教育出版社

第二篇：铣床夹具的设计要点

由于铣削加工切削用量及切削力较大，又是多刃断续切削，加工时易产生振动，因此设计铣床夹具时应注意：夹紧力要足够且反行程自锁;夹具的安装要准确可靠，即安装及加工时要正确使用定向键、对刀装置;夹具体要有足够的刚度和稳定性，结构要合理。

1.定向键

定向键也称定位键，安装在夹具底面的纵向槽中，一般用两个，安在一条直线上，其距离越远，导向精度越高，用螺钉紧固在夹具体上。

定向键通过与铣床工作台上的形槽配合确定夹具在机床上的正确位置;还能承受部分切削扭矩，减轻夹紧螺栓的负荷，增加夹具的稳定性，因此平面夹具及有些专用钻镗床夹具也常使用。

定向键有矩形和圆形两种。

定向精度要求高或重型夹具不宜采用定向键，而是在夹具体上加工出一窄长面作为找正基面来校正夹具的安装位置。

2.对刀装置

对刀装置由对刀块和塞尺组成，用来确定夹具和刀具的相对位置。对刀装置的结构形式取决于加工表面的形状。

对刀块常用销钉和螺钉紧固在夹具体上，其位置应便于使用塞尺对刀，不妨碍工件装卸。对刀时，在刀具与对刀块之间加一塞尺，避免刀具与对刀块直接接触而损坏刀刃或造成对刀块过早磨损。塞尺有平塞尺和圆柱形塞尺两种，其厚度和直径为3～5mm,制造公差h6。对刀块和塞尺均已标准化(设计时可查阅相关手册)，使用时，夹具总图上应标明塞尺尺寸及对刀块工作表面与定位元件之间的位置。对刀装置应设置在便于对刀而且是工件切入的一端。

3.夹具体设计

为提高铣床夹具在机床上安装的稳固性，减轻其断续切削可能引起的振动，夹具体不仅要有足够的刚度和强度，其高度和宽度比也应恰当，一般有H/B≤1～1.25，以降低夹具重心，使工件加工表面尽量靠近工作台面。此外，还要合理地设置加强筋和耳座。

若夹具体较宽，可在同一侧设置两个与铣床工作台T形槽间等距的耳座;对重型铣床夹具，夹具体两端还应设置吊装孔或吊环等以便搬运。

铣床夹具主要用于加工平面、键槽、沟槽、缺口、花键、齿轮以及各种成形表面等，一般由定位元件、夹紧机构、对刀装置(对刀块与塞尺)、定位键和夹具体组成。

铣床夹具的主要类型及其特点铣床夹具的种类较多。在铣削过程中，河沙烘干机设备的夹具大都与工作台一起做进给运动，而铣床夹具的整体结构又常常取决于铣削加工的进给方式，因此，通常按不同的进给方式将铣床夹具分为直线进给、圆周进给和靠模进给三种类型。为加工壳体侧面棱边所用的铣床夹具。工件以端面、大孔和安装边上的一个小孔作定位基准，在定位平板

2、定位轴6和菱形销10上进行定位。夹紧装置是采用螺旋压板的联动夹紧机构，操作时只需要拧动左边的螺母4，即可使左右两个压板3同时压紧工件。右端的螺母可以用来调整杠杆8的位置。河沙烘干机在夹具上设置了对刀块5，用来调整铣刀的位置。底面下边的两个定向键11用来确定夹具在机床工作台上的位置。

夹具的安装与定位键为了确定央具与机床工作台的相对位置，在夹具体底面上应设置定位键。铣床夹具通过定位键与机床工作台T形槽配合，确定夹具在机床上的位置。每个夹具一般设置两个定位键(小型夹具也可使用一个断面为矩形的长键)，两个定位键之间的距离应尽可能远些。

第三篇：关于铣床夹具设计的探究

摘要：与当前实际生产相互结合，只使用通用失具无法进行正常生产，使用通用夫具和装夫工件造成生产效率不高，生产质量不高不的问题，需要添加划线生产工序，所以，可设计出专业性铣床夹具，制定针对夹具的对刀，夫紧和定位方案，通过对夹具定位键加工设计的分析与研究，表明生产及工艺需求能够得到充分满足。

关键词：铣床;夹具;改良;设计

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.12.016

利用铣刀在工件上面对各类机床进行加工，叫做铣床。夹具在实际生产过程中，主要作用是定位工件，确保加工工件处在刀具和机床间的正确位置，可靠的夹紧此工件。

1 夹具和铣床的定义

利用铣刀在工件上面对各类机床进行加工，叫做铣床。一般铣刀的运动为旋转运动，而进给运动是指铣刀及工件的移动和配合。能够进行各类面的加工，包括类成型面，沟槽和斜面，平面及垂直面等等。在机械制造过程中，利用夹具固定住加工对象，在正确的位置固定好，这种附加装置用来检测或者加工称为夹具。夹具在实际生产过程中，主要作用是定位工件，确保加工工件处在刀具和机床间的正确位置，可靠的夹紧此工件。

2 铣床上夹具起到的作用

在机床的制造过程中，夹具的作用是对加工产品进行固定的，在正确的位置固定住加工产品，这种机床附加装置用于接受或者加工叫做夹具。在实际生产过程中，正确定位工件是夹具的主要作用，在加工工件时，为了找到正确的刀具和机床位置，并且牢靠地夹紧工件。在加工机床工业零件过程中，一定要把加工工件用夹具固定装好。在机床上把工件装好，测量出刀具和工件间的相对位置叫做定位。夹紧对应的工件，向工件施加相应的作用力，在规定好的位置上固定住工件，此过程叫做夹紧。装夹是指从定位到夹紧的全部过程。完成是铣床夹具的主要功能。工件的加工品质会受到工件装夹情况和装夹固定的影响。

3 设计关键

为使在机床上的铣床夹具安装更加牢固可靠，使断续切削造成的松动或者振动被减轻，夹具体不但需要足够的强度和坚固度，与宽度和高度的比例也非常匹配，通常可达到H/B≤1―1.20，把夹具重心降低下来，让工作台面最大限度的接近加工工件表面。再者，还应该对加强筋及耳座进行合理调整。如果夹具的整体宽度值过长，在同侧夹具位置，可以设置两个和铣床工作台T形槽间等距的耳座;在夹具体与重型铣床夹具两端还需要对吊环或者吊装孔进行设置，使它更方便搬移。在整体设计机床方面，需要重点关注下述几方面：

(1)夹具的定位键也称为定向键的设计定向键，有两个可安装在同一直线上，位于底面夹具的纵向槽里面，具有较远的距离以及较高的导向精确度，在夹具体上用螺钉紧固，利用铣床工作台上形槽和定向键之间的配合寻找正确的机床夹具位置;另外，还能够使夹紧螺栓负荷减轻，与此同时还可以承受一部分切削扭矩，夹具自身的稳定性更强，所以，也会经常应用某些专业性钻镗床夹具和一些平面夹具。定向键包括圆形和矩形两个种类。重型夹具尽量不采用定向键来确定定向精度，而需要在夹具体上对窄长面进行加工，进一步确定好夹具的正确安装位置。

(2)设计对刀装置。塞尺及刀块共同组成了对刀装置，作用是对刀具和夹具的相对位置予以确定。加工表面的形状决定了对刀装置的结构。通常使用螺钉和销钉对夹具体进行固定，所设计的位置不会防碍到工件的装卸工作，也更方便应用对刀和塞尺。在应用对刀的时候，应该把塞尺加入到刀块及刀具之间，刀刃由于刀具直接接触刀块而受到损坏，或者造成了较大磨损。塞尺包括两个种类，即圆柱形塞尺与平塞尺，主要的直径及厚度可达到四至六毫米左右，H6是它的制造公差。目前塞尺及刀块都实现的标准化设置，在使用和加工过程中，可在夹具总图上对明塞尺寸进行标注，并且标注定位元件与刀块工作表面的具体位置。在设置对刀装置时，应该明确对刀位置为切入工件的一个端角。

(3)活动式铣床夹具设计活动式夹具：构成包括底板和上下滑块，丝杠和压板，以及V形铁等等。功能相同的有左V形铁与右V形铁结构，能够支撑起整体架构。定位键位于V形铁处，定位在机床工作台位置，在工作台上利用T形螺栓固定。利用压板把转轴在V形铁上用螺栓固定住。有六个盲孔均匀分布在转轴的圆周方向上，可以把手柄插进去，保证转动自如。使用连接板四和螺钉相互连接固定于转同二的端面上，把底板和连接板相互固定连接，组成整体结构。

在底板上面把丝杠上下两面的固定板都固定住。通过丝杠上固定板的十个台阶孔与台阶完美匹配，合并两个固定板，就可以约束丝杠向轴向位置移动，通过两块压板对上下滑动块进行限制，在底部位置的槽内来回移动。任何滑块都配置两个孔，分别为光孔和梯形螺纹，丝杠被充许通过，此项设计是螺旋式定心夹紧装置，方便调整定位的精度较高。工作台和梯形滑块及铰链叉座相互连接起来。

4 设计过程中需要重点关注的相关问题

因为切削力，切削量较大，与此同时，又属于多刃式连续切削方式，在加工过程中会出现振动问题，所以，设计铣床夹具的时候要注意以下几点，要适度调整夹紧力，如果夹紧力不够强，在加工过程中，就有可能由于工件的移动造成夹具出现变形，加工品质较低;应该准确可靠地安装夹具，在加工和安装过程中，应该要求对刀装置和定向键更加准确;夹具更加管理，具有较强的刚度，要有合理的设计结构。通常会在悬臂状态下应用车床夹具，为确保加工过程更加稳定;夹具结构要求更加紧凑简单，并且安全轻便，要尽可能使悬伸长度短些。在接近主轴前支承位置设计重心。为确保其安全性，可以把它设计为圆形状态，所有元件要求不能伸在直径的外侧;所设计的夹具结构还应该更加方便切屑，测量和安装，方便清理和清除。

参考文献：

[1]尹相昶.试论数控铣床与加工中心夹具设计[J].科教新报(教育科研)，2011(22).

[2]于舰，荣桂姗.铣床专用夹具设计[J].知识经济，2011(02).

作者简介：侯开耀(1994-)，男，西安人，本科，研究方向：机械制造及其自动化。

第四篇：靠模铣床夹具设计说明书

沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书

前言

机械制造技术基础是机械设计制造及其自动化(或机械工程及自动化)专业的一门重要的专业基础课。

机械设计是机械工程的重要组成部分，是决定机械性能的最主要因素。由于各产业对机械的性能要求不同而有许多专业性的机械设计。

在机械制造厂的生产过程中,用来安装工件使之固定在正确位置上,完成其切削加工、检验、装配、焊接等工作,所使用的工艺装备统称为夹具。如机床夹具、检验夹具、焊接夹具、装配夹具等。

机床夹具的作用可归纳为以下四个方面：

1.保证加工精度

机床夹具可准确确定工件、刀具和机床之间的相对位置，可以保证加工精度。

2.提高生产效率

机床夹具可快速地将工件定位和夹紧，减少辅助时间。 3.减少劳动强度

采用机械、气动、液动等夹紧机构，可以减轻工人的劳动强度。

4.扩大机床的工艺范围

利用机床夹具，可使机床的加工范围扩大，例如在卧式车床刀架处安装镗孔夹具，可对箱体孔进行镗孔加工。

机械制造装备设计课程设计是机械设计中的一个重要的实践性教学环节，也是机械类专业学生较为全面的机械设计训练。其目的在于：

1.培养学生综合运用机械设计基础以及其他先修课程的理论知识和生产实际知识去分析和解决工程实际问题的能力，通过课设训练可以巩固、加深有关机械课设方面的理论知识。

2.学习和掌握一般机械设计的基本方法和步骤。培养独立设计能力，为以后的专业课程及毕业设计打好基础，做好准备。

3.使学生具有运用标准、规范手册、图册和查询有关设计资料的能力。

我国的装备制造业尽管已有一定的基础，规模也不小，实力较其它发展中国家雄厚。但毕竟技术基础薄弱，滞后于制造业发展的需要。我们要以高度的使命感和责任感，采取更加有效的措施，克服发展中存在的问题，把我国从一个制造业大国建设成为一个制造强国，成为世界级制造业基础地之一。

1 沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书

1.产前准备

1.1年生产纲领

工件的年生产量是确定机床夹具总体方案的重要依据之一。如工件的年生产量很大，可采用多工件加工、机动夹紧或自动化程度较高的设计方案，采用此方案时，机床夹具的结构较复杂，制造成本较高;如工件的年生产量不大，可采用单件加工，手动夹紧的设计方案，以减小机床夹具的结构复杂程度及夹具的制作成本。如5万件以上夹具复杂用全自动化的设备，5000件小批量生产用手动设备。

1.2零件工艺分析

本次课设是图1-3-1压缩机轮盘设计一个铣床上压缩机轮盘圆周上均布的长短各十条正反面曲面加工的夹具，最终实现将工件定位，更加精确和方便的完成，并保证能夹紧工件，夹紧力要适中，不要使工件变形，又能保证工件所要求的加工精度。

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图1-3-1

零件图标出了工件的尺寸、形状和位置、表面粗糙度等总体要求，它决定了工件在机床夹具中的放置方法，是设计机床夹具总体结构的依据,本工件放置方法应如图1-3-1所示。工序图给出了零件本工序的工序基准、已加工表面、待加工表面，以及本工序的定位、夹紧原理方案。工件的工序基准、已加工表面决定了机床夹具的方位方案，如选用平面定位、孔定位以及外圆面定位等;定位方案的选择依据六点定位原理和采用的机床加工方法，定位方案不一定要定六个自由度，但要完全定位。工件的待加工表面是选择机床、刀具的依据。确定夹紧机构要依据零件的外型尺寸，选择合适的定位点，确保夹紧力安全、可靠同时夹紧机构不能与刀具的运动轨迹相冲突。

2.夹具结构设计

2.1定位机构

图2-1-1定位心轴

在夹具设计中，定位方案不合理，工件的加工精度就无法保证。工作定位方案的

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确定是夹具设计中首先要解决的问题。

根据工序图给出的定位元件方案，按有关标准正确选择定位元件或定位的组合。在机床夹具的使用过程中，工件的批量越大，定位元件的磨损越快，选用标准定位元件增加了夹具零件的互换性，方便机床夹具的维修和维护。

设计夹具是原则上应选该工艺基准为定位基准。无论是工艺基准还是定为基准，均应符合六点定位原理。

由于该零件的加工是以φ188孔内表面作为定位面，属孔定位类型，因此本次设计采用的定位机构为圆柱销与大平面相结合。圆柱销定位的形式很多，短圆柱销定位限制Y，Z方向的移动，限制两个自由度;长圆柱销定位限制工件的Y，Z方向的转动和移动，限制四个自由度;两个短圆柱销与长圆柱销相同。大平面限制X，Y方向的转动及Z方向的移动。装夹工件时，通过工件孔和心轴接触表面的弹性变形夹紧工件。本次设计的定位选用的是短销与平面相结合，分别限制工件的X、Y方向的移动及转动自由度以及Z方向的旋转自由度。心轴定位的特点为结构简单、制造容易、夹紧可靠，自锁性好，夹紧动作慢、效率低。

2.2夹紧机构

图2-2-1工件放置方式

1.夹紧的目的：使工件在加工过程中保持已获得的定位不被破坏，同时保证加工精度。

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2 .夹紧力的方向的确定：

1)夹紧力的方向应有利于工件的准确定位，而不能破坏定位，一般要求主夹紧力应垂直于第一定位基准面。

2)夹紧力的方向应与工件刚度高的方向一致，以利于减少工件的变形。

3)夹紧力的方向尽可能与切削力、重力方向一致，有利于减小夹紧力。

3 .夹紧力的作用点的选择：

1)夹紧力的作用点应与支承点“点对点”对应，或在支承点确定的区域内，以避免破坏定位或造成较大的夹紧变形。

2)夹紧力的作用点应选择在工件刚度高的部位。

3)夹紧力的作用点和支承点尽可能靠近切削部位，以提高工件切削部位的刚度和抗振性。

4)夹紧力的反作用力不应使夹具产生影响加工精度的变形。

4. 选择夹紧机构：

设计夹紧机构一般应遵循以下主要原则： 1)夹紧必须保证定位准确可靠，而不能破坏定位。 2)工件和夹具的变形必须在允许的范围内。

3)夹紧机构必须可靠。夹紧机构各元件要有足够的强度和刚度，手动夹紧机构 4)必须保证自锁，机动夹紧应有联锁保护装置，夹紧行程必须足够。 5)夹紧机构操作必须安全、省力、方便、迅速、符合工人操作习惯。 6)夹紧机构的复杂程度、自动化程度必须与生产纲领和工厂的条件相适应。

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图2-2-2夹紧机构

选用螺栓螺母夹紧机构来对被加工工件进行夹紧。

螺栓螺母夹紧机构的特点：①结构简单，制造方便加紧可靠施力范围大;②自锁

性能好操;③扩力比80以上，行程S不受限制;④加紧工作慢，效力低。

2.3机床夹具的总体形式

机床夹具的总体形式一般应根据工件的形状、大小、加工内容及选用机床等因素来确定。

夹具的组成归纳为：

1)定位元件及定位装置用于确定工件正确位置的元件或装置。 2)夹紧元件及夹紧装置用于固定元件已获得的正确位置的元件或装置。 3)导向及对刀元件用于确定工件与刀具相互位置的元件。

4) 动力装置在成批生产中，为了减轻工人劳动强度，提高生产率，常采用气动、液动等动力装置。

5) 夹具体用于将各种元件装置连接在一体，并通过它将整个夹具安装在机床上。 6)其他元件及装置根据加工需要来设置的元件或装置。 2.4.1确定夹具体：

夹具体上一般不设定位和定向装置，夹具体底板上一般都设有翻边或留一些平台面，以便夹具在机床工作台上固定。夹具体一般是设计成平板式(有些夹具体铸造成特殊形状)，保证具有足够的刚性。它用来固定定位元件、加紧机构和联接体，并于机床可靠联接。 2.4.2确定联接体：

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联接体是将导向装置与夹具体联接的工件，设计时主要考虑联接体的刚性，合理布置联接体的位置，给定位元件、夹紧机构留出空间。此夹具体的联接装置通过内六角螺栓和圆柱销来定位，考虑到刚性问题，在相对应的位置上在用一个联接体支承钻套板，同样用内六角螺栓定位。 2.4.3夹具体的总体设计图:

图2-4-1总体图

2.5绘制夹具零件图

对装配图中需加工的零件图均应绘制零件图，零件图应按制图标准绘制。视图尽可能与装配图上的位置一致。 1.零件图尽可能按1:1绘制。

2.零件图上的尺寸公差、形位公差、技术要求应根据装配图上的配合种类、位置精度、技术要求而定。

3.零件的其他尺寸，如尺寸、形状、位置、表面粗糙度等应标注完整。

2.6 绘制夹具装配图

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1.装配图按1:1的比例绘制，用局部剖视图完整清楚地表示出夹具的主要结构及夹具的工作原理。

2.视工件为透明体，用双点划线画出主要部分(如轮廓、定位面、夹紧面和加工表面)。画出定位元件、夹紧机构、导向装置的位置。 3.按夹紧状态画出夹紧元件和夹紧机构。

4.画出夹具体及其它联接用的元件(联接体、螺钉等)，将夹具各组成元件联成一体。

此机床夹具要用到的零件如下： (1) 底座

(2) 摆架

(3) 轴 45钢

(4) 滚动轴承101 (5) 偏心轮 (6) 对定销

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(7) 靠模板

(8) 齿形分度盘 (9) 支承架

(10)压板

(11)定位销 (12)中心轴

(13)辅助支承钉 (14)圆弧压板

(15)重锤支臂 (16)滑轮 (17)立架

(18)滚子支架 (19)重锤

(20)丝杆 (21)锁紧环 (22)滚子

5.标注必要的尺寸、配合、公差等

(1)夹具的外形轮廓尺寸，所设计夹具的最大长、宽、高尺寸。

(2)夹具与机床的联系尺寸，即夹具在机床上的定位尺寸。如车床夹具的莫氏硬度、铣床夹具的对定装置等。

(3)夹具与刀具的联系尺寸，如用对刀块塞尺的尺寸、对刀块表面到定位表面的尺寸及公差。

(4)夹具中所有有配合关系的元件间应标注尺寸和配合种类。

(5)各定位元件之间，定位元件与导向元件之间，各导向元件之间应标注装配后的位置尺寸和形位公差。

6.夹具装备图上应标注的技术要求 (1)定位元件的定位面间相互位置精度。

(2)定位元件的定位表面与夹具安装基面、定向基面间的相互位置精度。

(3)定位表面与导向元件工作面间的相互位置精度。

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(4)各导向元件的工作面间的相互位置精度。

(5)夹具上有检测基准面的话，还应标注定位表面，导向工作面与该基准面间的位置精度。

对于不同的机床夹具，对于夹具的具体结构和使用要求，应进行具体分析，订出具体的技术要求。设计中可以参考机床夹具设计手册以及同类的夹具图样资料。 7.对零件编号，填写标题栏和零件明细表：

每一个零件都必须有自己的编号，此编号是唯一的。在工厂的生产活动中，生产部件按零件编号生产、查找工作。

完整填写标题栏，如装配图号、名称、单位、设计者、比例等。

完整填写明细表，一般来说，加工工件填写在明细表的下方，标准件、装配件填写在明细表的上方。注意，不能遗漏加工工件和标准件、配套件。 8.机床夹具应满足的基本要求包括下面几方面：

1)保证加工精度这是必须做到的最基本要求。其关键是正确的定位、夹紧和导向方案，夹具制造的技术要求，定位误差的分析和验算。

2)夹具的总体方案应与年生产纲领相适应在大批量生产时，尽量采用快速、高效的定位、夹紧机构和动力装置，提高自动化程度，符合生产节拍要求。在中、小批量生产时，夹具应有一定的可调性，以适应多品种工件的加工。

3)安全、方便、减轻劳动强度机床夹具要有工作安全性考虑，必要时加保护装置。要符合工人的操作位置和习惯，要有合适的工件装卸位置和空间，使工人操作方便。大批量生产和工件笨重时，更需要减轻工人劳动强度。

4)排屑顺畅机床夹具中积集切屑会影响到工件的定位精度，切屑的热量使工件和夹具产生热变形，影响加工精度。清理切屑将增加辅助时间，降低生产率。因此夹具设计中要给予排屑问题充分的重视。

5)机床夹具应有良好的强度、刚度和结构工艺性机床夹具设计时，要方便制造、检测、调整和装配，有利于提高夹具的制造精度。

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3.定位误差设计

3.1误差分析

3.1.1定位误差

工件的加工误差，是指工件加工后在尺寸，形状和位置三个方面偏离理想工件的大小，它是由三部分因素产生的： 1)工件在夹具中的定位、夹紧误差。

2)夹具带着工件安装在机床上，夹具相对机床主轴(或刀具)或运动导轨的位置误差，也称对定误差。

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3)加工过程中误差，如机床几何精度，工艺系统的受力、受热变形、切削振动等原因引起的误差。

其中定位误差是指工序基准在加工方向上的最大位置变动量所引起爱的加工误差。

3.1.2产生定位误差的原因 1.基准不重合来带的定位误差：

夹具定位基准与工序基准不重合，两基准之间的位置误差会反映到被加工表面的位置上去，所产生定位误差称之为基准转换误差。 2.间隙引起的定位误差

在使用心轴、销、定位套定位时，定位面与定位元件间的间隙可使工件定心不准产生定位误差。

3.与夹具有关的因素产生的定位误差

1)定位基准面与定位元件表面的形状误差。

2)导向元件、对刀元件与定位元件间的位置误差，以及其形状误差导致产生的导向误差和对刀误差。

3)夹具在机床上的安装误差，即对定误差导致工件相对刀具主轴或运动方向产生的位置误差。

4)夹紧力使工件与定位元件间的位置误差，以及定位元件、对刀元件、导向元件、定向元件等元件的磨损。

结论

在这次历时两个礼拜的课程设计中，发现自己在理论与实践中有很多的不足，自己知识中存在着很多漏洞，看到了自己的实践经验还是比较缺乏，理论到实践的能力还急需提高。让我认识到了仔细认真的重要性。

这次课程设计让我们更能注意到细枝末节。这次课设使我对机床夹具设计有了更深刻的理解，特别使其中的技术要求。同时感觉到了细节的重要性。有时候我们我们错的并不是理论，而是我们很容易忽略的线型和该删掉的线我们没有删掉。作为一个 12 沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书

设计者不仅应掌握良好的专业知识，有一个认真仔细的心态，还有有一个冷静的心态，遇到问题不能慌乱，不知所措

首先根据工件的加工要求，我选择了钻床，因此加工方向式垂直与水平面的。然后工件主要定位部分为直径为φ30mm的中心孔和一侧端面，用长销小平面定五个自由度。虽然没有满足六个自由度的要求，但是不影响机床夹具的工作。因为被加工件需要钻2个孔不限制Z向的旋转会增进效率。最后是将定位销和支承板固定在夹具体上，利用销定位、螺柱、螺母和内六角螺钉进行定位、夹紧。这样将工件稳固的夹紧在机床上，能更方便，准确的进行钻孔加工。通过以上这些步骤，此机床夹具可以正常工作，此项设计方案可实施。通过精度验算可知，此项机床夹具可施行。工件的定位、夹紧符合要求。

在设计的过程中，虽然感觉到了我的不足之处，但是我也学到了不少东西。在一定程度上，使我对以前学习过的东西有了加深理解和熟练操作。课程设计是机械专业学习的一个重要的、总结性的理论和实践相结合的教学环节，是综合运用所学知识和技能的具体实践过程。通过本次夹具设计，我对所学的专业知识有了更深刻的理解和认识。课程设计内容源于生产实践，使得课程设计和实践得到了充分的结合，有利于培养解决工程实际问题的能力。上学期在沈飞进工厂实习或参观的时候对夹具也有所了解，而这次课程设计的经历，使我对夹具有了更深刻的认识

我们在这次的学习实践中看到了自己的不足，同时发现到自己的一个不足，意味着我们成长了一点，如果我们每天成长一点点，那么我们会稳扎稳打的走向成功。

致谢

为期两周的课程设计转眼就过去了。通过这两个星期的课程设计，使我综合的运用了几年所学的专业知识。在课程设计中，发现自己在理论与实践中有很多的不足，自己知识中存在着很多漏洞，看到了自己的实践经验还是比较缺乏，理论到实践的能力还急需提高。

首先，感谢学校给我们提供这次难得的实习机会，这让我真切的体会到理论与实际相结合的意义，为我今后的机械制造技术设计思路奠定了基础。从次课程设计中能

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让我们学习到一些课本中不能引起我们注意的细节东西，感谢学校为我们提供的宝贵学习机会!

我非常感谢我的指导教师王晓方老师和张福老师。两周来，我时刻体会着两位老师严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，不论天气有多么的炎热，都会在我们身边细心指导。在课外时间，我们不明白一些设计的问题和有关画图方面的问题时，每次去老师那里，老师都会在百忙之中给我们足够的时间去问问题，有时还会和我坐下来一起讨论设计的方案。当我的提出的方案不是经济实用的时候老师会细心讲解给予更好的意见。整个过程，两位老师都倾注了大量的心血。正是在老师科学、严谨的指导下，我的课程设计才能顺利进行，这篇论文也才得以顺利完成。两位老师不仅在学习上对我严格要求，在我们的思想行为上都给予了教育与指导。

这次课程设计虽然我完成的不是很成熟，但是通过老师的帮助和自己的努力完成课程设计还是让我有一种自豪感，这是我自己真的去思考，设计，查询资料得来的成果。在这次课程设计结束的时候，我感到有一种轻松感，不是因为课程设计不用再做了，而是因为我从这次课程设计中获得了知识，有所学、有所用。更加知道我们将来能做什么，会做什么，该做什么。让我们对行业有了了解，让我们对自己的未来有了规划。

感谢两位老师的细心指导!

参考文献

[1] 作者：吴宗泽，罗圣国，书名《机械设计课程设计手册》，出版者：高等教育出版社，出版年：1999，引用部分起止页：37～46。

[2] 作者：李庆余，书名《机械制造装备设计》，出版者：机械工业出版社，出版年：2008年，版次：2版

14 沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书

[3] 作者：张海华，书名《机械制造装备设计指导书》，出版者：机械工程系，引用部分起止页：44～46页。

[4] 作者：薛源顺，书名《机床夹具图册》，出版者：机械工业出版社，出版年2003年，版次：1版