改善工藝系統剛性的夾具結構設計
改善工藝系統剛性的夾具結構設計,改善,改良,工藝,系統,剛性,夾具,結構設計
西安科技大學高新學院
學生畢業(yè)設計（論文）守則
1、不論是在校內還是在校外進行畢業(yè)設計（論文）的學生，都應充分認識畢業(yè)設計（論文）這一教學環(huán)節(jié)的重要性，要以嚴肅認真的態(tài)度進行工作，虛心接受教師的指導，獨立完成各項任務。
2、 根據畢業(yè)設計(論文)任務書的要求， 每位學生必須認真參加畢業(yè)設計（論文）各個教學環(huán)節(jié)的訓練，畢業(yè)設計(論文)階段的基本教學環(huán)節(jié)有:
(1) ．根據畢業(yè)設計（論文）任務進行資料收集、市場調研或生產實踐等。
(2)．根據資料收集和生產實踐情況擬定設計方案、工作計劃和日程安排，做開題報告，寫出讀書筆記、翻譯外文資料等。
(3) ．主動定期向指導教師匯報畢業(yè)設計（論文）的進展情況，虛心聽取指導教師和技術人員的意見和建議，接受開題、中期和結題檢查。
(4) ．完成所承擔的畢業(yè)設計（論文）課題任務，并有相應的成果。
（5） ．按照畢業(yè)設計（論文）撰寫規(guī)范，整理、裝訂所完成的畢業(yè)設計（論文）文檔資料，接受教師的評閱。
（6）．參加畢業(yè)設計（論文）的答辯。
（7）．針對教師在檢查、評閱和答辯中指出的問題對畢業(yè)設計（論文）進行修改。
3．畢業(yè)設計（論文）期間，實行嚴格考勤制度，一般不準請假，請病假要有醫(yī)院證明，請事假要經指導教師同意，并按學院規(guī)定辦理手續(xù)。
學生缺勤（包括病、事假）累計超過畢業(yè)設計（論文）時間的 1/3 者，取消答辯資格，不予評定成績。
4、畢業(yè)設計（論文）中如有抄襲、剽竊他人成果，或請他人和代替他人做畢業(yè)設計（論文）者，經查實后，其畢業(yè)設計（論文）最終成績按不及格計。 5、學生須愛護公物，服從管理，遵守操作規(guī)程，遵守我國的各項法律法規(guī)和社會公德，杜絕一切安全事故。
6、 學生須自覺保持畢業(yè)設計（論文）場所整潔、衛(wèi)生，嚴禁大聲喧嘩，營造良好的學習環(huán)境。
西安科技大學高新學院
畢業(yè)設計（論文）任務書
系 別：
機電信息學院
專 業(yè)：
機械設計制造及其自動化
學 生 姓 名：
學 號：
0901140225
設計(論文)題目：
改善工藝系統剛性的夾具結構設計
起 迄 日 期:
2012年9月24日 — 2012年12月16日
設計(論文)地點:
西安科技大學高新學院
指 導 教 師:
專業(yè)教研室負責人:
發(fā)任務書日期: 2012 年9 月 25 日
任務書填寫要求
1．畢業(yè)設計（論文）任務書由指導教師根據各課題的具體情況指導學生填寫。此任務書應在畢業(yè)設計（論文）開始前一周內填好并發(fā)給學生；
2．任務書內容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務處統一設計的電子文檔標準格式（可從教務處網頁上下載）打印，不得隨便涂改或潦草書寫，禁止打印在其它紙上后剪貼；
3．任務書內填寫的內容，必須和學生畢業(yè)設計（論文）完成的情況相一致，若有變更，應當經過所在專業(yè)主管領導審批后方可重新填寫；
4．任務書內有關“系別”、“專業(yè)”等名稱的填寫，應寫中文全稱，不能寫數字代碼。學生的“學號”要寫全號，不能只寫最后2位或1位數字；
5．任務書內“主要參考文獻”的填寫，應按照國標GB 7714—87《文后參考文獻著錄規(guī)則》的要求書寫，不能有隨意性；
6．有關年月日等日期的填寫，應當按照國標GB/T 7408—94《數據元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯數字書寫。如“2004年3月15日”或“2004-03-15”。
畢 業(yè) 設 計（論 文）任 務 書
1．本畢業(yè)設計（論文）課題應達到的目的：
(1) 使學生明白機械產品設計綜合訓練的內容、程序及要求；
(2) 使學生熟悉機械產品設計過程；
(3) 培養(yǎng)學生綜合運用專業(yè)及基礎知識，解決實際工程技術問題的能力。
(4) 培養(yǎng)學生查閱圖書資料、產品手冊和各種工具書的能力。
(5) 培養(yǎng)學生工程繪圖、書寫技術報告、編寫技術資料的能力。
(6) 訓練學生機械機構原理圖、裝配圖、零件圖的初步的設計能力；
(7) 對學生的知識面、掌握知識的深度、運用理論去處理實際的能力、實驗能力、外語水平、計算機應用水平、書面及口頭表達能力進行考核。 本課題來源于教學科研實踐。
2．本畢業(yè)設計（論文）課題任務的內容和要求（包括原始數據、技術要求、工作要求等）：
本設計的基本情況
本設計的名稱：改善工藝系統剛性夾具的結構設計。
結構特點：體積小、重量輕、旋轉既能平衡又能保證安全。
用途：確定工件在車床上的正確位置，并夾緊工件。
主要技術參數：
（1）主軸轉速最終達到n=250r/min
（2）加工工件尺寸：L=580mm,L2=400mm,D=110mm，D1=90mm。
車床細長軸深孔加工
內容：（1）車床夾具結構方案設計；
（2）車床夾具的設計的總裝圖的繪制（含技術要求、明細表）；
（3）車床夾具結構設計的主要（CAD）零件圖繪制。
（4）設計說明書編寫。
要求：（1）在指導老師指導下完成方案設計；
（2）獨立完成的詳細設計；
（3）圖紙繪制和標注應符合國家標準；
（4）設計或論文應在教學計劃所規(guī)定的時間內完成；
（5）論文書面材料的形成應符合學院規(guī)定。
3．對本畢業(yè)設計（論文）課題成果的要求〔包括畢業(yè)設計、論文、圖表、實物樣品等〕：
（1） 須繪制機床夾具的設計總裝圖一張、零件圖若干，標注清楚，繪圖數量折合總計不少于兩張（CAD）零號圖，打印裝訂成冊；
（2）翻譯機械相關外文資料一篇，不少于15000英文印刷字符；中英文分開打印
（2） （3）畢業(yè)設計論文總字數15000字左右。
4．主要參考文獻：
[1] 《機床夾具設計手冊》 燕山大學 洛陽工學院 長春汽車工業(yè)高等專科學校 編 上?？茖W技 術出版社 2000.
[2] 《機床夾具設計手冊》 王光斗 上?？茖W技術出版社，2002.
[3] 《機械設計》 王寧俠 時其昌 西安電子科技大學出版社2008.
[4] 《機械制造基礎》周桂蓮 付平 西安電子科技大學出版社2009.
[5] 《機械加工余量與公差手冊》 馮賢智 中國標準出版社1994.
[6] 《機械制造工藝學》 郭宗蓮 中國建材工業(yè)出版社出版，1997.
[7] 《機械零件切削加工工藝與技術標準使用手冊》 馮道 安徽文化音像2003.
[8] 《機械制造工藝設計簡明手冊》 李益民主編 機械工業(yè)出版社出版 1983.
[9] 《切削用量簡明手冊》 艾興、肖詩剛主編 機械工業(yè)出版社出版 1994.
[10] 《夾具工程師手冊》 劉文劍 黑龍江科學技術出版社 2002.
[11] k.Lee,Principles of CAD/CAM/CAE Systems,Addison Wesley,1999.
[12] 胡紅舟等, 《Mechanical Eegineering CAD/CAM》, 北京：機械工業(yè)出版社
5．本畢業(yè)設計（論文）課題工作進度計劃：
第1~2周(9月24日～10月7日)方案論證
第3~10周(10月8日～12月2日)詳細設計
第11~12周(12月3日～12月16日)論文撰寫
指導教師審查意見：
指導教師（簽名）：
年 月 日
西安科技大學高新學院
畢 業(yè) 設 計（論 文）
開 題 報 告
題 目 改善工藝系統剛性的夾具結構設計
院（系、部) __西安科技大學高新學院機電信息學院___
專業(yè)及班級 __ _機械設計制造及其自動化0902 班
姓 名 ___________ ___________________
指 導 教 師 ___________ _____________ ____
日 期 2012年8月25日
西安科技大學高新學院畢業(yè)設計(論文)開題報告
題 目
改善工藝系統剛性的夾具結構設計
選題類型
工程設計
一: 選題依據(簡述國內外研究現狀、生產需求狀況, 說明選題目的、意義，列出主要參考文獻)：
機床夾具：在金屬切削機床上裝夾工件所使用的輔助工藝裝備，它可以準確的確定工件與刀具的相對位置，實現對工件的準確定位和夾緊。
在現代生產中，機床夾具是一種不可缺少的工藝裝備，它直接影響著工件的加工精度、勞動生產率和產品的制造成本等，故機床夾具設計在企業(yè)的產品設計和制造以及生產技術準備中占有極其重要的地位。
夾具的作用：
1． 縮短輔助時間，提高勞動生產率。
2 .易于保證加工精度，并使加工精度穩(wěn)定。
3 .擴大機床的工藝范圍，實現一機多能。
4 .降低對工人的技術要求和減輕工人的勞動強度。
機床夾具的發(fā)展方向可以歸納為以下幾個方面：
1.功能柔性化。由于多品種、小批量生產方式成為今后的主要生產形式，夾具應能在一定范圍被適應不同形狀及尺寸的工件，又能適用于不同的生產類型和不同機床加工。近年來，組合夾具和可調夾具等在傳統應用的基礎上都有了新的發(fā)展。
2.結構標準化、模塊化。夾具標準化是生產專業(yè)化和柔性化的基礎。模塊化是在夾具的標準化和組合化的基礎上發(fā)展起來的新型夾具。組合夾具等的進一步發(fā)展將為夾具模塊化開拓廣闊的應用前景。
3.精密化。由于機械產品的加工精度日益提高，高精度機床大量出現，必然要求夾具也相應越來越精密。
4.高效、自動化。為了實現機械加工過程自動化，必須配備相應的夾具。目前除了在生產流水線、自動線上配置相應的高效、自動化夾具外，在數控機床上，尤其是帶自動換刀裝置的數控機床上，出現了各種自動裝夾工件的夾具，和自動更換夾具的裝置，充分發(fā)揮了數控機床的效率
自20世紀末期以來，現代制造技術與機械制造工藝自動化都有了長足的發(fā)展。但工具（含夾具、刀具、量具與輔具等）在不斷的革新中，其功能仍然十分顯著。機床夾具對零件加工的質量、生產和成品成本都有著直接的影響。因此，無論在傳統制造還是現代制造系統中，夾具都是重要的工藝裝備。目前，中等生產規(guī)模的機械加工生產企業(yè)，其夾具的設計、制造工作量，占新產品工藝準備 工作量的50%-80%。生產設計階段，對夾具的選擇和設計工作的重視程度，絲毫也不亞于對機床設備及各類工藝參數的慎重選擇。夾具的設計、制造和生產中對夾具的正確使用，維護和調整，對產品生產的優(yōu)劣起著舉足輕重的作用。
本課題選擇的目的和意義：
設計改善工藝系統剛性的夾具結構，正確的解決一個零件在加工中的定位、夾緊。對于普通車床以機床附件形式自帶的標準結構中心架，雖然具有通用性、可調性等優(yōu)點，并得到廣泛的應用，但對于工藝系統自身剛性較弱的情況，此類中心架不利于改善工藝系統剛性。本課題就是針對如何改善工藝系統剛性這一問題，提出一種新的設計結構。
本次設計也要培養(yǎng)自己的自學與創(chuàng)新能力。因此本次設計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產實踐的需要，只要將各種理論與生產實踐相結合，才能很好的完成本次設計。
參考文獻：
[1] 《機床夾具設計手冊》 燕山大學 洛陽工學院 長春汽車工業(yè)高等?？茖W校 編 上?？茖W技 術出版社 2000.
[2] 《機床夾具設計手冊》 王光斗 上?？茖W技術出版社，2002.
[3] 《機械設計》 王寧俠 時其昌 西安電子科技大學出版社2008.
[4] 《機械制造基礎》周桂蓮 付平 西安電子科技大學出版社2009.
[5] 《機械加工余量與公差手冊》 馮賢智 中國標準出版社1994.
[6] 《機械制造工藝學》 郭宗蓮 中國建材工業(yè)出版社出版，1997.
[7] 《機械零件切削加工工藝與技術標準使用手冊》 馮道 安徽文化音像2003.
[8] 《機械制造工藝設計簡明手冊》 李益民主編 機械工業(yè)出版社出版 1983.
[9] 《切削用量簡明手冊》 艾興、肖詩剛主編 機械工業(yè)出版社出版 1994.
[10] 《夾具工程師手冊》 劉文劍 黑龍江科學技術出版社 2002.
[11] k.Lee,Principles of CAD/CAM/CAE Systems,Addison Wesley,1999.
[12] 胡紅舟等, 《Mechanical Eegineering CAD/CAM》, 北京：機械工業(yè)出版社
二、主要研究(設計)內容、研究（設計）思路及工作方法或工作流程
主要研究(設計)內容
1、分析影響工藝系統剛性的主要因素。如零件的自身剛性、懸伸長度、壁厚。夾具的夾持剛性。常用的有三點支承，結構簡單，定位可靠，調整方便，但夾持剛性較差。采用抱夾式夾緊，夾持剛性好，可以實現高速旋轉加工。刀具的懸伸長度對工藝定位剛性的影響等。
2、從帶有通用中心架支撐的工藝系統考慮如何改進設計中心架結構，來提高工藝系統剛性。
3、設計一套具有良好工藝系統剛性的中心架結構。
4、撰寫一篇“設計說明書”，從分析車削加工常用的傳統中心架結構剛性較弱為切入點，對本設計結構的優(yōu)點進行闡述（與傳統中心架相比，在提高工藝系統剛性方面加以比較）。對設計結構夾緊力傳遞、主要零件設計結構及其作用進行闡述。
工作流程
1. 明確設計任務、收集設計資料：零件的圖紙、工藝文件、生產綱領、夾具手冊、有關圖標、機床參數等。
2. 確定夾具結構方案、繪制夾具草圖。
3. 定位精度、加工精度分析、夾緊力計算、經濟分析、不同夾緊方案分析。
4. 審核方案與改進設計。
5. 繪制夾具裝配總圖。
6. 繪制夾具零件圖。
7. 撰寫畢業(yè)設計報告。
8. 修改完善。
三、畢業(yè)設計(論文)工作進度安排
第1~2周(9月24日～10月7日)方案論證
第3~10周(10月8日～12月2日)詳細設計
第11~12周(12月3日～12月16日)論文撰寫
指導教師意見
指導教師簽字:
年 月 日
畢業(yè)設計（論文）指導小組審核意見
難度
份量
綜合訓練程度
是否隸屬科研項目
組長____________
（公 章）
年 月 日
西安科技大學高新學院
畢業(yè)設計（論文）
系 別：
機電信息學院
專 業(yè)：
機械設計制造及其自動化
學 生 姓 名：
學 號：
0901140225
設計(論文)題目：
改善工藝系統剛性的夾具結構設計
起 迄 日 期:
2012年9月24日 — 2012年12月16日
設計(論文)地點:
西安科技大學高新學院
指 導 教 師:
專業(yè)教研室負責人:
日期: 2012 年 月 日
31
摘 要
本論文是結合目前實際生產中，常常發(fā)現僅用通用夾具不能滿足生產要求，用通用夾具裝夾工件生產效率低勞動強大，加工質量不高，而且往往需要增加劃線工序，而專門設計夾具：車床夾具，主要包括夾具的定位方案，夾緊方案、對刀方案，夾具體與定位鍵的設計及加工精度等方面的分析。
本設計車床夾具有良好的加工精度，針對性強，主要用于零件孔工序的加工。其具有夾緊力裝置，具備現代機床夾具所要求的高效化和精密化的特點，可以有效的減少工件加工的基本時間和輔助時間，大大提高了勞動生產力，從而可以有效地減輕工人的勞動強度和增加勞動效率。因此，對夾具知識的認識和學習以及設計新式的適合實際生產的夾具在今天顯得尤為重要起來。
在工藝設計中要首先對零件進行分析，了解零件的工藝，并選擇好零件的加工基準，設計出零件的工藝路線；接著對零件各個工步的工序進行尺寸計算，關鍵是決定出各個工序的工藝裝備及切削用量；然后進行專用夾具的設計，選擇設計出夾具的各個組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導元件、夾具體與機床的連接部件以及其它部件；計算出夾具定位是產生的定位誤差，分析夾具結構的合理性與不足之處，并在以后設計中注意改進。
關鍵詞：工藝、工序、切削用量、夾緊、定位、誤差
Abstract
This thesis is combined with the actual production, often found only universal fixture can not meet production requirements, workpiece clamping fixture with low production efficiency of labor power, the processing quality is not high, and often need to increase the marking process, specially designed fixture: lathe fixture, including fixture locating scheme, clamping programme, setting scheme, key clip and location specific design and machining precision analysis and etc..
The design of lathe clamp has good machining precision, strong pertinence, the main components used in hole process. It has a clamping force device, equipped with modern machine tool required for high efficiency and precision of the characteristics, the workpiece can be effectively reduced processing time and supporting basic time, greatly increased the labor productivity, which can effectively reduce the labor intensity of workers and increased labor efficiency. Therefore, understanding and knowledge of the clamp study and design the new fit to actual production fixture in today is particularly important.
In the design process should first of all parts for analysis, to understand the parts of the process, and select good parts processing base, design parts of the process route; and then the various parts of process dimension calculation, is the key to determine the various processes and process equipment and cutting parameters; then the special fixture design, selection of design of fixture for the various components, such as positioning devices, clamping elements, the guide element, clamp and the machine tool connecting parts and other components; calculate fixture is to produce a positioning error, analysis of fixture structure rationality and deficiency, and later in the design of improved.
Key Words: process, process, cutting dosage, clamping, positioning, error
目 錄
摘 要 II
Abstract III
目 錄 IV
第1章 緒論 6
1.1 夾具概述 6
1.2 機床夾具的功能 6
1.3機床夾具的發(fā)展趨勢 7
1.3.1機床夾具的現狀 7
1.3.2現代機床夾具的發(fā)展方向 7
第2章 課題研究內容及要求 9
2.1設計內容 9
2.2設計要求 9
第3章 夾具設計概述 10
3.1 夾具的組成 10
3.2 常用定位元件及選用 10
3.2.1工件以平面定位 11
3.2.2工件以外圓柱定位 11
3.2.3工件以內孔定位 11
3.2.4 對定位元件的基本要求 12
3.2.5常用定位元件所能限制的自由度 12
3.3 工件的夾緊 12
3.3.1夾緊裝置的組成 12
3.3.2夾緊裝置的設計原則 13
3.3.3定位夾緊力的基本原則 13
3.3.4減小夾緊變形的措施 15
3.4 機床夾具設計原理 15
2支承點與定位元件 16
第4章 薄壁零件車削加工注意事項 18
4.1 概述 18
4.2 加工薄壁零件在夾具上所采取的措施 19
4.2.1 將局部夾緊力機構改成均勻夾緊力機構 19
4.2.2 增加輔助支承面 20
4.2.3 改變夾緊力的作用點（部位） 20
4.2.4 采用心軸夾緊 21
4.3 加工薄壁零件在車削時所采取的措施 22
4.3.1 合理選擇車刀材料及其幾何參數 22
4.3.2 減少切削用量，減小吃刀深度、進給量和切削速度 22
4.3.2 合理選擇切削液 22
第5章 具體夾具設計 22
5.1 車床夾具的主要類型 22
5.2車床夾具的設計要點 23
5.3 定位機構 24
5.4夾緊機構 25
5.5零件的車床夾具的加工誤差分析 26
5.6 零件的車床專用夾具的總體設計 27
總結 28
參考文獻 29
致 謝 30
第1章 緒論
1.1 夾具概述
夾具是一種裝夾工件的工藝裝備，它廣泛地應用于機械制造過程的切削加工、熱處理、裝配、焊接和檢測等工藝過程中。
在金屬切削機床上使用的夾具統稱為機床夾具。在現代生產中，機床夾具是一種不可缺少的工藝裝備，它直接影響著加工的精度、勞動生產率和產品的制造成本等，幫機床夾具設計在企業(yè)的產品設計和制造以及生產技術準備中占有極其重要的地位。機床夾具設計是一項重要的技術工作。
隨著科學技術的發(fā)展，各種新材料、新工藝和新技術不斷涌現，機械制造工藝正向著高質量、高生產率和低成本方向發(fā)展。各種新工藝的出現，已突破傳統的依靠機械能、切削力進行切削加工的范疇，可以加工各種難加工材料、復雜的型面和某些具有特殊要求的零件。數控機床的問世，提高了更新頻率的小批量零件和形狀復雜的零件加工的生產率及加工精度。特別是計算方法和計算機技術的迅速發(fā)展，極大地推動了機械加工工藝的進步，使工藝過程的自動化達到了一個新的階段。
“工欲善其事，必先利其器?！?
工具是人類文明進步的標志。自20世紀末期以來，現代制造技術與機械制造工藝自動化都有了長足的發(fā)展。但工具（含夾具、刀具、量具與輔具等）在不斷的革新中，其功能仍然十分顯著。機床夾具對零件加工的質量、生產率和產品成本都有著直接的影響。因此，無論在傳統制造還是現代制造系統中，夾具都是重要的工藝裝備。
1.2 機床夾具的功能
在機床上用夾具裝夾工件時，其主要功能是使工件定位和夾緊。
1．機床夾具的主要功能
機床夾具的主要功能是裝工件，使工件在夾具中定位和夾緊。
（1）定位 確定工件在夾具中占有正確位置的過程。定位是通過工件定位基準面與夾具定位元件面接觸或配合實現的。正確的定位可以保證工件加工的尺寸和位置精度要求。
（2）夾緊 工件定位后將其固定，使其在加工過程中保持定位位置不變的操作。由于工件在加工時，受到各種力的作用，若不將工件固定，則工件會松動、脫落。因此，夾緊為工件提供了安全、可靠的加工條件。
2．機床夾具的特殊功能
機床夾具的特殊功能主要是對刀和導向。
（1）對刀 調整刀具切削刃相對工件或夾具的正確位置。如銑床夾具中的對刀塊，它能迅速地確定銑刀相對于夾具的正確位置。
（2）導向 如鉆床夾具中的鉆模板的鉆套，能迅速地確定鉆頭的位置，并引導其進行鉆削。導向元件制成模板形式，故鉆床夾具常稱為鉆模。鏜床夾具（鏜模）也具有導向功能。
1.3機床夾具的發(fā)展趨勢
隨著科學技術的巨大進步及社會生產力的迅速提高，夾具已從一種輔助工具發(fā)展成為門類齊全的工藝裝備。
1.3.1機床夾具的現狀
國際生產研究協會的統計表明，目前中、小批多品種生產的工作品種已占工件種類總數的85%左右?，F代生產要求企業(yè)所制造的產品品種經常更新換代，以適應市場激烈的競爭。然而，一般企業(yè)仍習慣于大量采用傳統的專用夾具。另一方面，在多品種生產的企業(yè)中，約4年就要更新80%左右的專用夾具，而夾具的實際磨損量僅為15%左右。特別是近年來，數控機床（NC）、加工中心（MC）、成組技術（GT）、柔性制造系統（FMS）等新技術的應用，對機床夾具提出了如下新的要求：
1）能迅速而方便地裝備新產品的投產，以縮短生產準備周期，降低生產成本。
2）能裝夾一組具有相似性特征的工件。
3）適用于精密加工的高精度機床夾具。
4）適用于各種現代化制造技術的新型機床夾具。
5）采用液壓或氣壓夾緊的高效夾緊裝置，以進一步提高勞動生產率。
6）提高機床夾具的標準化程度。
1.3.2現代機床夾具的發(fā)展方向
現代機床夾具的發(fā)展方向主要表現為精密化、高效化、柔性化、標準化四個方面。
精密化
隨著機械產品精度的日益提高，勢必相應提高了對夾具的精度要求。精密化夾具的結構類型很多，例如用于精密分度的多齒盤，其分度精度可達±0.1；用于精密車削的高精度三爪卡盤，其定心精度為5μm；精密心軸的同軸度公差可控制在1μm內；又如用于軸承套圈磨削的電磁無心夾具，工件的圓度公差可達0.2～0.5μm。
高效化
高效化夾具主要用來減少工件加工的基本時間和輔助時間，以提高勞動生產率，減輕工人的勞動強度。常見的高效化夾具有：自動化夾具、高速化夾具、具有夾緊動力裝置的夾具等。例如，在銑床上使用電動虎鉗裝夾工件，效率可提高5倍左右；在車床上使用的高速三爪自定心卡盤，可保證卡爪在（試驗）轉速為2600r/min的條件下仍能牢固地夾緊工件，從而使切削速度大幅度提高。
柔性化
機床夾具的柔性化與機床的柔性化相似，它是指機床夾具通過調整、拼裝、組合等方式，以適應可變因素的能力?？勺円蛩刂饕校汗ば蛱卣鳌⑸a批量、工件的形狀和尺寸等。具有柔性化特征的新型夾具種類主要有：組合夾具、通用可調夾具、成組夾具、拼裝夾具、數控機床夾具等。在較長時間內，夾具的柔性化將是夾具發(fā)展的主要方向。
標準化
機床夾具的標準化與通用化是相互聯系的兩個方面。在制訂典型夾具結構的基礎上，首先進行夾具元件和部件的通用化，建立類型尺寸系列或變型，以減少功能用途相近的夾具元件和部件的型式，屏除一些功能低劣的結構。通用化方法包括夾具、部件、元件、毛壞和材料的通用化。夾具的標準化階段是通用化的深入，主要是確立夾具零件或部件的尺寸系列，為夾具工作圖的審查創(chuàng)造良好的條件。目前我國已有夾具零件及部件的國家標準：GB/T2148~T2259—91以及各類通用夾具、組合夾具標準等。機床夾具的標準化，有利于夾具的商品化生產，有利于縮短生產準備周期，降低生產總成本。
第2章 課題研究內容及要求
2.1設計內容
設計的基本情況
本設計的名稱：改善工藝系統剛性夾具的結構設計。
結構特點：體積小、重量輕、旋轉既能平衡又能保證安全。
用途：確定工件在車床上的正確位置，并夾緊工件。
主要技術參數：
（1）主軸轉速最終達到n=250r/min
（2）加工工件尺寸：L=580mm,L2=400mm,D=110mm，D1=90mm。
車床細長軸深孔加工
內容：（1）車床夾具結構方案設計；
（2）車床夾具的設計的總裝圖的繪制（含技術要求、明細表）；
（3）車床夾具結構設計的主要（CAD）零件圖繪制。
（4）設計說明書編寫。
2.2設計要求
（1）在指導老師指導下完成方案設計；
（2）獨立完成的詳細設計；
（3）圖紙繪制和標注應符合國家標準；
（4）設計或論文應在教學計劃所規(guī)定的時間內完成；
（5）論文書面材料的形成應符合學院規(guī)定。
第3章 夾具設計概述
3.1 夾具的組成
雖然夾具的種類繁多，但它們的工作原理基本上是相同的。將各類夾具中，作用相同的結構或元件加以概括，可得出夾具一般所共有的以下幾個組成部分，這些組成部分既相互獨立又相互聯系。
1．定位支承元件
定位支承元件的作用是確定工件在夾具中的正確位置并支承工件，是夾具的主要功能元件之一。定位支承元件的定位精度直接影響工件加工的精度。
2．夾緊裝置
夾緊元件的作用是將工件壓緊夾牢，并保證在加工過程中工件的正確位置不變。
3．連接定向元件
這種元件用于將夾具與機床連接并確定夾具對機床主軸、工作臺或導軌的相互位置。
4．對刀元件或導向元件
這些元件的作用是保證工件加工表面與刀具之間的正確位置。用于確定刀具在加工正確位置的元件稱為對刀元件，用于確定刀具位置并引導刀具進行加工的元件稱為導向元件。
5．其它裝置或元件
根據加工需要，有些夾具上還設有分度裝置、靠模裝置、上下料裝置、工件頂出機構、電動扳手和平衡塊等，以及標準化了的其它聯接元件。
6．夾具體
夾具體是夾具的基體骨架，用來配置、安裝各夾具元件使之組成一整體。常用的夾具體為鑄件結構、鍛造結構、焊接結構和裝配結構，形狀有回轉體形和底座形等形狀。
上述各組成部分中，定位元件、夾緊裝置、夾具體是夾具的基本組成部分。
3.2 常用定位元件及選用
工件在夾具中要想獲得正確定位，首先應正確選擇定位基準，其次是選擇合適的定位元件。工件定位時，工件定位基準和夾具的定位元件接觸形成定位副，以實現工件的六點定位。用定位元件選用時，應按工件定位基準面和定位元件的結構特點進行選擇。
3.2.1工件以平面定位
1.以面積較小的已經加工的基準平面定位時，選用平頭支承釘，以基準面粗糙不平或毛坯面定位時，選用圓頭支承釘，側面定位時，可選用網狀支承釘。
2.以面積較大、平面度精度較高的基準平面定位時，選用支承板定位元件，用于面定位時用不帶斜槽的支承板，通常盡可能選用帶斜槽的支承板，以利清除切屑。
3.以毛坯面，階梯平面和環(huán)形平面作基準平面定位時，選用自位支承作定位元件。但須注意，自位支承雖有兩個或三個支承點，由于自位和浮動作用只能作為一個支承點。
4.以毛坯面作為基準平面，調節(jié)時可按定位面質量和面積大小分別選用可調支承作定位元件。
5.當工件定位基準面需要提高定位剛度、穩(wěn)定性和可靠性時，可選用輔助支承作輔助定位元件，但須注意，輔助支承不起限制工件自由度的作用，且每次加工均需重新調整支承點高度，支承位置應選在有利工件承受夾緊力和切削力的地方。
3.2.2工件以外圓柱定位
1.當工件的對稱度要求較高時，可選用V形塊定位。V形塊工作面間的夾角α常取60°、90°、120°三種，其中應用最多的是90°V形塊。90°V形塊的典型結構和尺寸已標準化，使用時可根據定位圓柱面的長度和直徑進行選擇。V形塊結構有多種形式，有的V形塊適用于較長的加工過的圓柱面定位；有的V形塊適于較長的粗糙的圓柱面定位；有的V形塊適用于尺寸較大的圓柱面定位，這種V形塊底座采用鑄件，V形面采用淬火鋼件，V塊是由兩者鑲合而成。
2.當工件定位圓柱面精度較高時（一般不低于IT8），可選用定位套或半圓形定位座定位。大型軸類和曲軸等不宜以整個圓孔定位的工件，可選用半圓定位座。
3.2.3工件以內孔定位
1.在套類、盤類零件的車削、磨削和齒輪加工中，大都選用心軸定位，為了便于夾緊和減小工件因間隙造成的傾斜，當工件定位內孔與基準端面垂直精度較高時，常以孔和端面聯合定位。因此，這類心軸通常是帶臺階定位面的心軸，當工件以內花鍵為定位基準時，可選用外花鍵軸，當內孔帶有花鍵槽時，可在圓柱心軸上設置鍵槽配裝鍵塊；當工件內孔精度很高，而加工時工件力矩很小時，可選用小錐度心軸定位。
2.工件上定位內孔較小時，常選用定位銷作定位元件。圓柱定位銷的結構和尺寸標準化，不同直徑的定位銷有其相應的結構形式，可根據工件定位內孔的直徑選用。當工件圓柱孔用孔端邊緣定位時，需選用圓錐定位銷。當工件圓孔端邊緣形狀精度較差時，選用圓錐定位銷；當工件需平面和圓孔端邊緣同時定位時，選用浮動錐銷。
綜上：正確定位，必須選對定位基準。
3.2.4 對定位元件的基本要求
1.限位基面應有足夠的精度。定位元件具有足夠的精度，才能保證工件的定位精度。
2.限位基面應有較好的耐磨性。由于定位元件的工作表面經常與工件接觸和磨擦，容易磨損，為此要求定位元件限位表面的耐磨性要好，以保持夾具的使用壽命和定位精度。
3.支承元件應有足夠的強度和剛度。定位元件在加工過程中，受工件重力、夾緊力和切削力的作用，因此要求定位元件應有足夠的剛度和強度，避免使用中變形和損壞。
4.定位元件應有較好的工藝性。定位元件應力求結構簡單、合理，便于制造、裝配和更換。
5.定位元件應便于清除切屑。定位元件的結構和工作表面形狀應有利于清除切屑，以防切屑嵌入夾具內影響加工和定位精度。
3.2.5常用定位元件所能限制的自由度
定位元件可按工件典型定位基準面分為以下幾類：
1.用于平面定位的定位元件：括固定支承（釘支承和板支承），自位支承，可調支承和輔支承。
2.用于外圓柱面定位的定位元件：括V形架，定位套和半圓定位座等。
3.用于孔定位的定位元件：括定位銷（圓柱定位銷和圓錐定位銷），圓柱心軸和小錐度心軸。
3.3 工件的夾緊
在機械加工過程中，工件會受到切削力、離心力、慣性力等的作用。為了保證在這些外力作用下，工件仍能在夾具中保持已由定位元件所確定的加工位置，而不致發(fā)生振動和位移，在夾具結構中必須設置一定的夾緊裝置將工件可靠地夾牢。工件定位后，將工件固定并使其在加工過程中保持定位位置不變的裝置，稱為夾緊裝置。
3.3.1夾緊裝置的組成
夾緊裝置的組成由以下三部分組成。
第一部分：動力源裝置
它是產生夾緊作用力的裝置。分為手動夾緊和機動夾緊兩種。手動夾緊的力源來自人力，用時比較費時費力。為了改善勞動條件和提高生產率，目前在大批量生產中均采用機動夾緊。機動夾緊的力源來自氣動、液壓、氣液聯動、電磁、真空等動力夾緊裝置。
第二部分：傳力機構
它是介于動力源和夾緊元件之間傳遞動力的機構。傳力機構的作用是：改變作用力的方向；改變作用力的大?。痪哂幸欢ǖ淖枣i性能，以便在夾緊力一旦消失后，仍能保證整個夾緊系統處于可靠的夾緊狀態(tài)，這一點在手動夾緊時尤為重要。
第三部分：夾緊元件
它是直接與工件接觸完成夾緊作用的最終執(zhí)行元件。
3.3.2夾緊裝置的設計原則
在夾緊工件的過程中，夾緊作用的效果會直接影響工件的加工精度、表面粗糙度以及生產效率。因此，設計夾緊裝置應遵循以下原則：
1.工件不移動原則
夾緊過程中，應不改變工件定位后所占據的正確位置。
2.工件不變形原則
夾緊力的大小要適當，既要保證夾緊可靠，又應使工件在夾緊力的作用下不致產生加工精度所不允許的變形。
3.工件不振動原則
對剛性較差的工件，或者進行斷續(xù)切削，以及不宜采用氣缸直接壓緊的情況，應提高支承元件和夾緊元件的剛性，并使夾緊部位靠近加工表面，以避免工件和夾緊系統的振動。
4.安全可靠原則
夾緊傳力機構應有足夠的夾緊行程，手動夾緊要有自鎖性能，以保證夾緊可靠。
5.經濟實用原則
夾緊裝置的自動化和復雜程度應與生產綱領相適應，在保證生產效率的前提下，其結構應力求簡單，便于制造、維修，工藝性能好；操作方便、省力，使用性能好。
3.3.3定位夾緊力的基本原則
設計夾緊裝置時，夾緊力的確定包括夾緊力的方向、作用點和大小三個要素。
1、夾緊力的方向
夾緊力的方向與工件定位的基本配置情況，以及工件所受外力的作用方向等有關。選擇時必須遵守以下準則：
1.力的方向應有助于定位穩(wěn)定，且主夾緊力應朝向主要定位基面。
2.緊力的方向應有利于減小夾緊力，以減小工件的變形、減輕勞動強度。
3.力的方向應是工件剛性較好的方向。由于工件在不同方向上剛度是不等的。不同的受力表面也因其接觸面積大小而變形各異。尤其在夾壓薄壁零件時，更需注意使夾緊力的方向指向工件剛性最好的方向。
2、夾緊力的作用點
夾緊力作用點是指夾緊件與工件接觸的一小塊面積。選擇作用點的問題是指在夾緊方向已定的情況下確定夾緊力作用點的位置和數目。夾緊力作用點的選擇是達到最佳夾緊狀態(tài)的首要因素。合理選擇夾緊力作用點必須遵守以下準則：
1.力的作用點應落在定位元件的支承范圍內，應盡可能使夾緊點與支承點對應，使夾緊力作用在支承上。如夾緊力作用在支承面范圍之外，會使工件傾斜或移動，夾緊時將破壞工件的定位。
2.力的作用點應選在工件剛性較好的部位。這對剛度較差的工件尤其重要，如將作用點由中間的單點改成兩旁的兩點夾緊，可使變形大為減小，并且夾緊更加可靠。
3.力可的作用點應盡量靠近加工表面，以防止工件產生振動和變形，提高定位的穩(wěn)定性和靠性。
3、夾緊力的大小
夾緊力的大小，對于保證定位穩(wěn)定、夾緊可靠，確定夾緊裝置的結構尺寸，都有著密密切的關系。夾緊力的大小要適當。夾緊力過小則夾緊不牢靠，在加工過程中工件可能發(fā)生位移而破壞定位，其結果輕則影響加工質量，重則造成工件報廢甚至發(fā)生安全事故。夾緊力過大會使工件變形，也會對加工質量不利。
理論上，夾緊力的大小應與作用在工件上的其它力（力矩）相平衡；而實際上，夾緊力的大小還與工藝系統的剛度、夾緊機構的傳遞效率等因素有關，計算是很復雜的。因此，實際設計中常采用估算法、類比法和試驗法確定所需的夾緊力。
當采用估算法確定夾緊力的大小時，為簡化計算，通常將夾具和工件看成一個剛性系統。根據工件所受切削力、夾緊力（大型工件應考慮重力、慣性力等）的作用情況，找出加工過程中對夾緊最不利的狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力，最后再乘以安全系數作為實際所需夾緊力，即
Fwk=KFw （1-11）
式中 Fwk——實際所需夾緊力，單位為N；
Fw——在一定條件下，由靜力平衡算出的理論夾緊力，單位為N；
K——安全系數，粗略計算時，粗加工取K＝2.5～3，精加工取K＝1.5～2。
夾緊力三要素的確定，實際是一個綜合性問題。必須全面考慮工件結構特點、工藝方法、定位元件的結構和布置等多種因素，才能最后確定并具體設計出較為理想的夾緊裝置。
3.3.4減小夾緊變形的措施
有時，一個工件很難找出合適的夾緊點。如較長的套筒在車床上鏜內孔和高支座在鏜床上鏜孔，以及一些薄壁零件的夾持等，均不易找到合適的夾緊點。這時可以采取以下措施減少夾緊變形。
1.均勻的對稱變形，以便獲得變形量的統計平均值，通過調整刀具適當消除部分變形量，也可以達到所要求的加工精度。）增加輔助支承和輔助夾緊點 。 若高支座可采用增加一個輔助支承點及輔助夾緊力，就可以使工件獲得滿意的夾緊狀態(tài)。
2.分散著力點 ，用一塊活動壓板將夾緊力的著力點分散成兩個或四個，從而改變著力點的位置，減少著力點的壓力，獲得減少夾緊變形的效果。
3.增加壓緊件接觸面積，在壓板下增加墊環(huán)，使夾緊力通過剛性好的墊環(huán)均勻地作用在薄壁工件上，避免工件局部壓陷。
4.利用對稱變夾具的夾緊設計，應保證形狀在加工薄壁套筒時，采用加寬卡爪，如果夾緊力較大，仍有可能發(fā)生較大的變形。因此，在精加工時，除減小夾緊力外，工件能產生。
5.其它措施 對于一些極薄的特形工件，靠精密沖壓加工仍達不到所要求的精度而需要進行機械加工時，上述各種措施通常難以滿足需要，可以采用一種凍結式夾具。這類夾具是將極薄的特形工件定位于一個隨行的型腔里，然后澆灌低熔點金屬，待其固結后一起加工，加工完成后，再加熱熔解取出工件。低熔點金屬的澆灌及熔解分離，都是在生產線上進行的。
3.4 機床夾具設計原理
機床夾具是機械加工工藝系統的一個重要組成部分。為保證工件某工序的加工要求，必須使工件在機床上相對刀具的切削或成形運動處于準確的相對位置。當用夾具裝夾加工一批工件時，是通過夾具來實現這一要求的。而要實現這一要求，又必須滿足三個條件：
(1)一批工件在夾具中占有正確的加工位置；
(2)夾具裝夾在機床上的準確位置；
(3)刀具相對夾具的準確位置。這里涉及了三層關系：零件相 對夾具，夾具相對于機床，零件相對于機床。工件的最終精度是由零件相對于機床獲得的。所以“定位”也涉及到
三層關系：工件在夾具上的定位，夾具相對于機床的定位，而工件相對于機床的定位是間接通 過夾具來保證的。工件定位以后必須通過一定的裝置產生夾緊力把工件固定，使工件保持在準確定位的位置上，否則，在加工過程中因受切削力，慣性力等力的作用而發(fā)生位置變化或引起振動，破壞了原來的準 確定位，無法保證加工要求。這種產生夾緊力的裝置便是夾緊裝置。
1 六點定位原理
任何未定位的工件在空間直角坐標系中都具有六個自由度。工件定位的任務就是根據加工要求限制工件的全部或部分自由度。工件的六點定位原理是指用六個支撐點來分別限制工件的六個自由度，從而使工件在空間得到確定定位的方法。
2支承點與定位元件
上圖為常見定位方式中的定位元件所限制的自由度和相當的支承點數
3、完全定位與不完全定位
工件的六個自由度完全被限制的定位稱為完全定位。按加工要求，允許有一個或幾個自由度不被限制的定位稱為不完全定位。
4、欠定位與過定位
按工序的加工要求，工件應該限制的自由度而未予限制的定位，稱為欠定位。在確定工件定位方案時，欠定位時絕對不允許的。工件的同一自由度背二個或二個以上的支撐點重復限制的定位，稱為過定位。在通常情況下，應盡量避免出現過定位。
消除過定位及其干涉一般有兩個途徑：其一是改變定位元件的結構，以消除被重復限制的自由度；其二是提高工件定位基面之間及夾具定位元件工作表面之間的位置精度，以減少或消除過定位引起的干涉。
第4章 薄壁零件車削加工注意事項
4.1 概述
高強度結構的金屬薄殼零件已較廣泛的應用在各工業(yè)部部門，為了適用薄壁零件加工的需要，機械制造業(yè)正朝著“無切削或少切削”方向發(fā)展，如采用板材進行沖壓、滾壓、焊接等工藝，可以節(jié)省鋼材、動力、機床設備和加工工時，達到質量好、產量高和成本低的要求。但是，畢竟有一些薄壁零件的結構不能采用沖壓、滾壓、焊接等工藝來代替，如具有形狀復雜的環(huán)形橫截面零件，只能采用車削方法。對于這一類環(huán)形零件的車削加工，因其結構單薄，零件尺寸較大，環(huán)形截面復雜和材料切削性較差（如高溫合金、鋁合金等），因此難以保證一定的加工精度和提高勞動生產率。車削薄壁零件的主要問題是變形，而產生變形的主要原因是切削力和夾緊力。薄壁套類零件剛性低，在夾緊力和切削力作用下非常容易產生變形，導致吃刀深度不均和讓刀現象。另外，薄壁套類零件金屬體積小，總的熱容量小，薄壁套類零件的溫度容易升高和變形，使加工后的
零件出現形狀和尺寸誤差。減少切削力、切削熱的方法是：合理的選擇切削用量、合理的選擇刀具幾何角度、合理的選擇刀具材料和冷卻潤滑液等；改善或改變夾緊力對零件的作用。
4.2 加工薄壁零件在夾具上所采取的措施
4.2.1 將局部夾緊力機構改成均勻夾緊力機構
圖1（a）是用三爪卡盤夾緊薄壁工件，圖1（b）是在夾緊變形的情況下，分幾次走刀逐漸減少吃刀深度車出了內孔，保證了內孔的圓度，但壁厚不均勻。圖1（c）是從三爪卡盤中取出薄壁套后，夾緊力消失后薄壁套外圓恢復為圓形，而內孔則變成了棱圓，棱圓形的特點是雖然看上去不像圓形，但各處的直徑尺寸相同，棱圓的孔會影響其和軸的裝配。針對以上可能產生的問題，介紹一下減少變形的方法。
（1）采用開口套
用開口套改變三爪卡盤的三點接觸為整圓抱緊，三爪卡盤夾持開口套使其變形并均勻地抱緊薄壁工件后，再車削內孔。在可能的條件下，開口套的壁厚可以厚一點。注意在夾持開口夾套時要使開口在兩夾爪的中間位置。如圖2。
（2）采用弧形軟爪
改裝卡盤的三爪，在通用的三爪上焊接弧形軟爪，增大夾持面積，使夾緊力均勻分布在工件上，可以有效減少薄壁套的夾緊變形。保證軟卡爪內弧與薄壁工件外徑相等，并保證軟卡爪具有足夠的剛度。如圖3 所示。
4.2.2 增加輔助支承面
加強薄壁零件在車削時的剛性，在工件的夾緊部位特制工藝肋，使夾緊力作用在工藝肋上，以減少夾緊力引起的變形。如圖4 所示。
4.2.3 改變夾緊力的作用點（部位）
由零件剛性較弱處移至剛性較強的部位，以改善夾緊力作用點來減少薄壁零件的變形。圖5 為加工合金的材料，環(huán)形直徑較大，其薄壁處厚度為4mm 的零件的夾具示意圖。所示的夾具說明了夾緊元件角度的改變，使夾緊力的作用點從零件剛性較弱的部位移至剛性較強的部位，從而減少零件的變形，保證了加工精度的要求。圖5-（a）所示的夾具的夾緊機構，當擰緊螺釘1 時，壓緊圈2 便沿著斜面將零件夾緊，但夾緊力P 正壓向零件剛性較差的薄壁部分，使零件變形加劇，難以保證加工精度。如將夾緊機構改成如圖5-（b）所示的結構，則使夾緊力P 的作用點移至零件剛性較好的輪輻處，零件變形減小，保證了加工精度。
4.2.4 采用心軸夾緊
當車薄壁套的外圓時，有效防止薄壁套變形的方法是采用心軸定位，使夾緊力沿著剛性較好的軸線方向分布，如果薄壁套有階梯孔，心軸也相應作成階梯心軸，防止夾裝變形。如圖6 所示。
4.3 加工薄壁零件在車削時所采取的措施
4.3.1 合理選擇車刀材料及其幾何參數
（1）易選用較大的主偏角，外圓精車刀90~93，內孔精車刀60°左右。
（2）適當增大副偏角，減少摩擦，降低車削熱，外圓精車刀15°左右，內孔精車刀30°左右。
（3）前角的選擇，主要決定于被切材料的性能。應盡量使車刀鋒利、切削輕快、排屑好。外圓精車刀14~16°，內孔精車刀35°左右。
（4）后角不易過大，以減少工件加工中的振動，一般以14~16°為好。
（5）前角適當增大一般為25~35°。
（6）刃傾角根據加工性質選擇，增大刃傾角可使車刀實際切削前角增大、實際切削刃口圓弧半徑減少，對提高刀具的鋒利程度有利。
（7）刀尖圓弧半徑及修光刃均選用較小值，減小工件加工中的振動。
4.3.2 減少切削用量，減小吃刀深度、進給量和切削速度
對于余量較大的工件，分粗、精車，適當增加走刀次數，可以有效避免薄壁工件變形。
4.3.2 合理選擇切削液
選擇比熱容大、黏度小、流動性好的切削液，就可以吸收大量的熱量，從而降低切削溫度，減小薄壁套工件的變形。
第5章 具體夾具設計
車床夾具主要用于零件的旋轉表面以及端面。因而車床夾具的主要特點是工件加工表面的中心線與機床主軸的回轉軸線同軸。
5.1 車床夾具的主要類型
（1） 安裝在車床主軸上的夾具。這類夾具很多，有通用的三爪卡盤、四爪卡盤，花盤，頂尖等，還有自行設計的心軸；專用夾具通?？煞譃樾妮S式、夾頭式、卡盤式、角鐵式和花盤式。這類夾具的特點是加工時隨機床主軸一起旋轉，刀具做進給運動
定心式車床夾具 在定心式車床夾具上，工件常以孔或外圓定位，夾具采用定心夾緊機構。
角鐵式車床夾具 在車床上加工殼體、支座、杠桿、接頭等零件的回轉端面時，由于零件形狀較復雜，難以裝夾在通用卡盤上，因而須設計專用夾具。這種夾具的夾具體呈角鐵狀，故稱其為角鐵式車床夾具。
花盤式車床夾具 這類夾具的夾具體稱花盤，上面開有若干個T形槽，安裝定位元件、夾緊元件和分度元件等輔助元件，可加工形狀復雜工件的外圓和內孔。這類夾具不對稱，要注意平衡。
（2） 安裝在托板上的夾具。某些重型、畸形工件，常常將夾具安裝在托板上。刀具則安裝在車床主軸上做旋轉運動，夾具做進給運動。
由于后一類夾具應用很少，屬于機床改裝范疇。而生產中需自行設計的較多是安裝在車床主軸上的專用夾具，所以零件在車床上加工用專用夾具。
5.2車床夾具的設計要點
（1）定位裝置的設計特點和夾緊裝置的設計要求
當加工回轉表面時，要求工件加工面的軸線與機床主軸軸線重合，夾具上定位裝置的結構和布置必須保證這一點。
當加工的表面與工序基準之間有尺寸聯系或相互位置精度要求時，則應以夾具的回轉軸線為基準來確定定位元件的位置。
工件的夾緊應可靠。由于加工時工件和夾具一起隨主軸高速回轉，故在加工過程中工件除受切削力矩的作用外，整個夾具還要受到重力和離心力的作用，轉速越高離心力越大，這些力不僅降低夾緊力，同時會使主軸振動。因此，夾緊機構必須具有足夠的夾緊力，自鎖性能好，以防止工件在加工過程中移動或發(fā)生事故。對于角鐵式夾具，夾緊力的施力方式要注意防止引起夾具變形。
（2）夾具與機床主軸的連接
車床夾具與機床主軸的連接精度對夾具的加工精度有一定的影響。因此，要求夾具的回轉軸線與臥式車床主軸軸線應具有盡可能小的同軸度誤差。
心軸類車床夾具以莫氏錐柄與機床主軸錐孔配合連接，用螺桿拉緊。有的心軸則以中心孔與車床前、后頂尖安裝使用。
根據徑向尺寸的大小，其它專用夾具在機床主軸上的安裝連接一般有兩種方式：
1)對于徑向尺寸D＜140mm，或D＜(2～3)d的小型夾具，一般用錐柄安裝在車床主軸的錐孔中，并用螺桿拉緊，如圖1-a所示。這種連接方式定心精度較高。
2)對于徑向尺寸較大的夾具，一般用過渡盤與車床主軸軸頸連接。過渡盤與主軸配合處的形狀取決于主軸前端的結構。
圖1-b所示的過渡盤，其上有一個定位圓孔按H7/h6或H7/js6與主軸軸頸相配合，并用螺紋和主軸連接。為防止停車和倒車時因慣性作用使兩者松開，可用壓板將過渡盤壓在主軸上。專用夾具則以其定位止口按H7/h6或H7/js6裝配在過渡盤的凸緣上，用螺釘緊固。這種連接方式的定心精度受配合間隙的影響。為了提高定心精度，可按找正圓校正夾具與機床主軸的同軸度。
對于車床主軸前端為圓錐體并有凸緣的結構，如圖1-c所示，過渡盤在其長錐面上配合定心，用活套在主軸上的螺母鎖緊，由鍵傳遞扭矩。這種安裝方式的定心精度較高，但端面要求緊貼，制造上較困難。
圖1-d所示是以主軸前端短錐面與過渡盤連接的方式。過渡盤推入主軸后，其端面與主軸端面只允許有0.05～0.1mm的間隙，用螺釘均勻擰緊后，即可保證端面與錐面全部接觸，以使定心準確、剛度好。
圖1 車床夾具與機床主軸的連接
過渡盤常作為車床附件備用，設計夾具時應按過渡盤凸緣確定專用夾具體的止口尺寸。過渡盤的材料通常為鑄鐵。各種車床主軸前端的結構尺寸，可查閱有關手冊
5.3 定位機構
由零件圖分析孔F的加工要求，必須保證孔軸向和徑向的加工尺寸，得出，夾具必須限制工件的六個自由度，才可以達到加工要求。先設計夾具模型如下：
選擇定位元件為：支承板，支撐釘，定位銷，上下蓋板。支撐板限制了X,Y,Z方向的移動自由度，X,Y方向的轉動自由度，支撐釘限制了Z方向的轉動自由度?？梢?，定位方案選擇合理。
5.4夾緊機構
選擇工件的夾緊方案，夾緊方案的選擇原則是夾得穩(wěn)，夾得勞，夾得快。選擇夾緊機構時，要合理確定夾緊力的三要素：大小、方向、作用點。夾緊裝置的基本要求如下：
1. 夾緊時不能破壞工件在夾具中占有的正確位置；
2. 夾緊力要適當，既要保證工件在加工過程中不移動、不轉動、不震動，又不因夾緊力過大而使工件表面損傷、變形。
3. 夾緊機構的操作應安全、方便、迅速、省力。
4. 機構應盡量簡單，制造、維修要方便。
分析零件加工要素的性質，確定夾緊動力源類型為手動夾緊，夾緊裝置為壓板，壓緊力來源為螺旋力。夾具的具體結構與參數見夾具裝配圖和零件圖。
5.5零件的車床夾具的加工誤差分析
工件在車床夾具上加工時，加工誤差的大小受工件在夾具上的定位誤差、夾具誤差、夾具在主軸上的安裝誤差和加工方法誤差的影響。
如夾具圖所示，在夾具上加工時，尺寸的加工誤差的影響因素如下所述：
（1）定位誤差
由于C面既是工序基準，又是定位基準，基準不重合誤差為零。工件在夾具上定位時，定位基準與限位基準是重合的，基準位移誤差為零。因此，尺寸的定位誤差等于零。
（2）夾具誤差
夾具誤差為限位基面與軸線間的距離誤差，即夾具總圖上尺寸的公差為0.02，以及限位基面相對安裝基面C的平行度誤差是0.01.
（3）安裝誤差
因為夾具和主軸是莫氏錐度配合，夾具的安裝誤差幾乎可以忽略不計。
（4）加工方法誤差
如車床主軸上安裝夾具基準與主軸回轉軸線間的誤差、主軸的徑向跳動、車床溜板進給方向與主軸軸線的平行度或垂直度等。它的大小取決于機床的制造精度、夾具的懸伸長度和離心力的大小等因素。一般取
=/3=0.05/3=0.017mm
零件的車床夾具總加工誤差是：
精度儲備：
故此方案可行。
5.6 零件的車床專用夾具的總體設計
（1） 夾具的總體結構應力力求緊湊、輕便，懸臂尺寸要短，重心盡可能靠近主軸。
（2） 當工件和夾具上個元件相對機床主軸的旋轉軸線不平衡時，將產生較大的離心力和振動，影響工件的加工質量、刀具的壽命、機床的精度和安全生產，特別是在轉速較高的情況下影響更大。因此，對于重量不對稱的夾具，要有平衡要求。平衡的方法有兩種：設置平衡塊或加工減重孔。在工廠實際生產中，常用適配的方法進行夾具的平衡工作。
（3）為了保證安全，夾具上各種元件一般不超過夾具的圓形輪廓之外。因此，還應該注意防止切削和冷卻液的飛濺問題，必要時應該加防護罩。
總結
通過這次完整的畢業(yè)設計，我們系統地回顧和復習了大學所學的相關專業(yè)知識，同時也深刻體會到學習的重要性并領會到設計也是一種學習的方式。在設計的過程中，我們綜合運用了系統的設計方法和相關設計軟件（如AutoCAD），且應用熟悉相關設計資料（包括手冊、標準和規(guī)范等）以及進行經驗估算等方面有了一定程度的提高，深刻的感受到計算機和工具書及手冊在設計中帶來的便利和幫助。
通過這次機畢業(yè)設計，更加系統的了解機械制造工藝的一般過程，并且學會了對工藝設計的整體把握，也有了較為嚴謹的科學設計方法。在本次課程設計中，能運用所學基本理論知識，正確解決工件在加工時的定位和夾緊問題，選擇合理的設計方案，進行必要的計算，根據課題設計出符合要求、 優(yōu)質、高效、低成本的夾具。并能運用所學基本理論知識，正確解決工件在加工時的定位和夾緊問題，選擇合理的方案，進行必要的計算，根據題意設計出符合優(yōu)質、高效、低成本的鉆孔夾具。也明確工序要求，了解所用機床，刀具及工序前加工情況，所以，這次畢業(yè)設計對我來說收獲很大。但也有很多地方還有在努力學習。
參考文獻
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[11] k.Lee,Principles of CAD/CAM/CAE Systems,Addison Wesley,1999.
[12] 胡紅舟等, 《Mechanical Eegineering CAD/CAM》, 北京：機械工業(yè)出版社
致 謝
畢業(yè)設計是將大學所學的知識融合在一起，綜合運用所有的相關專業(yè)知識，是課本知識在實際中的應用。通過這次畢業(yè)設計，使我的專業(yè)知識在原有的基礎上得到更加的鞏固和提高，這離不開老師和同學們的幫助。本設計分析是在老師的指導下完成的，在分析的過程中，尹長城老師給了我很大的鼓勵，在設計分析中引導我去思考了更多的設計思路，增強了我的學習能力，與我們一起討論問題，使我對分析有了更清晰明確的認識，使我受益非淺。
畢業(yè)設計是我們專業(yè)知識綜合應用的實踐訓練，這是我們邁向社會、從事職業(yè)工作前一個必不可少的過程?！扒Ю镏惺加谧阆隆?，通過這次課程設計，我深深體會到這句千古言的真正含義。我今天認真地進行課程設計，學會腳踏實地地邁開這一步，就是為明天能穩(wěn)健地在社會大潮中奔跑打下堅實的基礎。
說實話，畢業(yè)設計真是有點累。然而一著手清理自己的設計結果，仔細回味畢業(yè)設計的心路歷程，一種少有的成功喜悅即刻使我倦意頓消。雖然這是我剛學會走完的第一部，是我人生中的一點小小的勝利，然而它令我感到自己成熟了許多。
通過畢業(yè)設計，使我深深體會到，干任何事都必須耐心、細致。課程設計過程中，許多計算有時不免令我感到有些心煩意亂；有時應為不小心計算出錯，只能毫不留情地重做。但一想起老師平時多耐心的教導，想到今后自己應當承擔的社會責任，想到世界上因為某些細小失誤而出現的令世人無比震驚的事故，我不禁時刻提醒自己，一定要養(yǎng)成一種高度負責、一絲不茍的良好習慣。
經歷了畢業(yè)設計，使我我發(fā)現了自己所掌握的知識是真正的貧乏，自己綜合運用所學專業(yè)知識的能力是如此的不足，幾年來學習了那么多的課程，今天才知道自己并不會用。想到這里，我真的有點心急了。
由于畢業(yè)時間的倉促，很多本來應該弄懂弄透的地方都沒有時間去細細追究來源，比如網格劃分的控制、坐標系的理解、求解器的選擇等，這使我明白了大學里學的只是一個大體上的方向，離實際應用還有太遠的距離。但我相信方向才是最重要的，因為方向確定了，就會用最少的精力做好事情，這對于我以后的工作至關重要。因為在實際生產生活中，要從事的工種是千差萬別的，只有從中找到自己最拿手，最有發(fā)展前途的崗位，個人才有更多的熱情，也最可能在自己的崗位做出一些貢獻。
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