组合机床夹具设计说明书

目录

1.绪论 (1)

1.1机床夹具的概念与功用 (1)

1.2机床夹具的分类 (1)

1.3机床夹具发展的现状及发展方向 (2)

1.4组合机床夹具的优势及类型 (3)

1.4.1组合机床夹具的优势 (3)

1.4.2组合机床夹具的类 (5)

1.5设计方案的提出 (5)

2.工序图的分析 (6)

2.1泵体的结构特点 (6)

2.2泵体的工艺分析 (6)

2.3泵体加工的工序安排 (8)

3.工件在夹具中的定位 (8)

3.1工件定位的基本原理 (8)

3.2工件定位方案的确定 (9)

3.2.1定位基准的选择 (9)

3.2.2定位支承元件的选用与设计 (9)

3.3一面两孔方案的设计 (10)

3.3.1支承板的选用 (10)

3.3.2伸缩式定位销的设计 (11)

3.4定位误差的计算 (12)

4.工件在夹具中的夹紧 (13)

4.1夹紧力的确定 (14)

4.2夹紧装置的设计 (15)

4.2.1夹紧装置动力源的选择 (15)

4.2.2常用夹紧机构的选择 (16)

5. 刀具导向装置 (17)

5.1刀具导向装置的分类 (17)

5.2固定式导套的设计 (17)

6.总图设计 (19)

7.结论 (19)

参考文献 (21)

致 (22)

附录 (23)

1.绪论

夹具是指在机械制造过程中用以定位夹紧工件、确定工件与机床和刀具的相对位置，以提高加工精度和效率的装置。随着科学技术的发展，在现代机械制造业中，由于大量的加工操作需要装夹，因此，夹具在制造过程的工艺设备（刀具、夹具、检测设备及模具的选择和设计[1]）中起着举足轻重的作用。其主要应用于有机加工、焊接、装配和检验过程中，直接影响加工质量、生产效率和制造成本。

1.1机床夹具的概念与功用

机床夹具[2]是零件在机床上加工时，用以装夹工件（和引导刀具）的一种工艺装备。其装夹过程包括定位（工件在夹具中的定位和夹具在机床中的定位）和夹紧，前者用以保证工件在机床上获得准确的位置，后者用以保证工件在加工过程中能承受各种力的作用而始终保证这一准确位置不变。

机床夹具在机械加工中起着十分重要的作用，归纳起来，主要表现在以下几个方面：

①缩短辅助时间，提高劳动生产率，降低加工成本

②保证加工精度，稳定加工质量

③降低对工人的技术要求，减轻工人的劳动强度，保证生产安全

④扩大机床的工艺围，实现“一机多能”

⑤在自动化生产和流水线生产中，便于平衡生产节拍

1.2机床夹具的分类

机床夹具的种类很多，分类方法千差万别，既可按使用的机床分类，也可按所使用的动力源分类，但为了设计、制造和管理的方便，应用最多的是按夹具的应用围分类。按此分类方法，常用的夹具有通用夹具、专用夹具可调夹具、组合机床夹具和自动线夹具五大

类[3]。

⑴通用夹具

通用夹具是指结构、尺寸已标准化，且具有一定通用性的夹具，如三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘、台虎钳、万能分度头、中心架等。其特点是适用性强、不需调整或稍加调整即可装夹一定形状围的各种工件。这类夹具一般由专业工厂生产，并作为机床的附件提供给用户，由于其加工精度不高，生产率较低，故主要用于单件和中小批生产、装夹形状比较简单和加工精度要求不太高的工件[4]。

⑵专用夹具

专用夹具是指专为某一工件的某道工序的加工而专门设计的夹具，具有结构紧凑，操作迅速、方便等优点，可以保证较高的加工精度和生产效率，但生产准备周期较长。当产品或零件的工艺过程变更时，此类夹具将由于无法继续使用而报废，故其只适用于产品固定和工艺过程稳定的大批量生产中。

⑶可调夹具

可调夹具是指对不同类型和尺寸的工件，调整或更换原来夹具上的个别定位和夹紧元件便可使用的夹具。它一般分为通用可调夹具和成组可调夹具两种。前者通用围大，适用性广，加工对象不太固定；后者是专门为成组工艺中的某组零件设计的，调整围仅限于本组的工件。多用于多品种、小批量生产中。

⑷组合机床夹具

组合机床夹具[5]是在机床夹具零部件标准化的基础上，由一整套预先制造好的，具有各种不同形状、不同规格尺寸的标准元件和合件，按照组合化的原理，针对工件的加工要求组装成的各种装用夹具。这类夹具由专业厂家制造，具有灵活多变，万能性强，制造周期短、元件能反复使用的特点，特别适用于新产品的试制和单件小批生产。

⑸自动线夹具

自动线夹具一般分为固定式夹具和随行夹具两种，其中固定式夹具与专用夹具相似，随行夹具在使用中随着工件一起运动，并将工件沿着自动线从一个工位移至下一个工位进行加工。

1.3机床夹具发展的现状及发展方向

随着科学技术的不断进步，最早出现于18世纪后期的夹具已经从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。

国际生产研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的85％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（Flexible Manufacture System）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。

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。

因此，在单件、小批量生产的生产模式下，传统机床夹具已不能满足现代生产的需要。为了满足以上要求，现代机床夹具在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能和环保方向发展的带动下，正朝着标准化、精密化、高效化和柔性化等四个方向发展。

⑴标准化：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、组合机床夹具标准等。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。

⑵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，在数控加床上，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。

⑶精密化：随着机械产品精密度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精密度要求。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±0.1；用于精密车削的高精度三爪自定心卡盘，其定心精度为5μm。

⑷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：组合机床夹具、通用可调夹具、成组夹具、模块化夹具、数控夹具等。

1.4组合机床夹具的优势及类型

从概念上讲，组合机床夹具与组合机床夹具并不相同，前者是在万能机床上为了完成某一道工序的加工，用一些标准的和通用的元件组装成的定位夹压装置。用完后，可用这些元件重新组装成新的夹压装置，而后者却不能。因此，组合机床夹具比组合机床夹具应用更广泛，也更有优势。

1.4.1组合机床夹具的优势

组合机床夹具和一般夹具所起的作用看似接近，但其结构和设计要求却有着很显著的甚至是根本的区别。与常用的通用夹具和专用夹具相比，组合机床夹具有以下几方面的优势：

①精度方面

组合机床夹具的最终精度大都通过调整和选择来达到，因而可避免误差累计的问题。经过精心的组装与调整，其精度完全可以达到专用夹具所能达到的精度。根据国多年推广使用组合机床夹具的实据表明，在机床、刀具和操作正确的情况下，组合机床夹具所能加工工件的位置精度如表1所示[6]。

磨平面与基准平面的平行度或垂直度(正弦规) 孔轴线与基准平面的平行度或垂直度0.01～0.02/100 0.01～0.02/100

车床夹具以平面为定位基准

孔与基准面间的距离误差

孔与基准面间的平行度或垂直度以孔为定位基准

加工孔与基准孔的中心距误差加工孔与基准孔的平行度

加工孔与基准孔的垂直度±0.03

0.01～0.02/100

±0.02

0.04/100

0.02/100

②经济方面

在单件、小批的生产模式中，工人可以使用通用夹具（卡盘、虎钳等）装夹工件。由于通用夹具只适合于形状简单的工件，对复杂的装夹任务需要一些专用的元件，而设计制作这些专用元件要花费较多的时间和费用，尽管在某些情况下可以不用专用元件，但仍需要用划线找正的方法将工件加工面与机床对准，所需的时间不会有明显的减少，采用组合机床夹具可以减少在线装夹时间从而降低制造成本。在线装夹时间包括：在夹具上装卸零件的时间、测量与调整工件位置以便和刀具对准的时间和夹紧操作的时间等。使用一套组合机床夹具代替常规装夹方法所能节省的时间为[7]

其中——常规装夹方法在线装夹时间

——使用组合机床夹具时线装夹时间

故全部节省的装夹时间为

其中m——装夹次数

由于减少了在线装夹操作时间，也就降低了劳动成本，所节约的劳动成本为