组合夹具的设计和组装实验报告

槽型长方形基础件、紧固长方形支承 定位角铁、球头螺栓 平压板、六角头螺栓、槽用螺栓、带肩过渡螺母、球头螺栓
7. 给出夹具元件组装次序。 1）放置槽型长方形基础件，并根据零件尺寸在其上安装紧固长方形支承。 2） 依据零件所需平面位置依次安装槽用螺栓、 定位角铁、 紧定螺栓及螺母。 3）安装球头螺栓以进行X 方向移动自由度的限制。 4）安装平压板，球头螺母等原件，进行螺栓的压紧。 8. 夹具结构合理性分析，工件装卸、夹紧、排屑是否方便，夹具和刀具与机床 是否发生干涉，夹具体积、重量、安全等是否符合使用要求。 夹具体积较小、 重量轻且结构紧凑， 能够保证拨叉在铣削过程中持正确位置。 头部为球形的夹紧装置能够保证拨叉在加工过程中不会产生松动和振动， 夹
制造工程基础
组合夹具的设计和组装 实验报告
报告人：xxxxxxxxxxx xxxxxxxxxxx
日期：2014 年 5 月 27 日
槽系组合夹具实验
一、实验目的
1．强化机床夹具在机械加工中的重要作用。在机械加工过程中，将工件准确定 位并牢固地夹持在一定的位置；加深工件定位与夹紧的概念，定位——工件 相对于机床和刀具占有正确的加工位置称为工件的定位；夹紧——把工件定 位后牢固地夹紧，以保持工件既定的正确位置在加工过程中稳定不变称为工 件的夹紧。 2．深入理解六点定位原理、过定位、欠定位、完全定位、不完全定位、工序基 准、定位基准、测量基准、设计基准等基本概念。 3．了解组合夹具的工作原理。组合夹具是由一套结构与尺寸标准化、系列化、 通用化的元件或合件构成的具有一定柔性的、可重复使用的模块化夹具。 4．了解组合夹具的主要特点。专用夹具从设计→制造→使用→报废，是一单向 过程，组合夹具从组装→使用→拆卸→再组装→再使用→再拆卸，是一循环 过程。柔性、可重复使用、生产准备周期短是组合夹具的最大优点。一次性 投资大、夹具体积与重量大、刚性差是组合夹具的主要缺点。 5．了解组合夹具的适用范围。适合多品种小批量生产，新产品试制，临时紧急 或短期生产，多用于普通加工机床，数控机床上也有使用的。 6． 了解组合夹具的元件分类与基本功能。 组合夹具元件包括： 基础件、 支承件、 定位件、导向件、压紧件、其它件和合件。 7．学会组合夹具设计的基本要求及基本组装知识。 8．了解组合夹具的精度与刚度概念。
五、实验思考
1．通过本次实验，您认为组合夹具有哪些优点？有哪些缺点？ 答：优点：组合夹具有许多标准件组合而成，可根据零件加工工序的需要拼装， 用完后再拆卸， 把专用夹具设计→制造→使用→报废的单向过程，转变为组装→ 使用→拆散清洗入库→再组装的循环过程，节省材料，提高小批量生产效率，柔 性高，多次投入可以降低了成本。 缺点：将标准件组装时，体积大，刚度低，且会造成误差累积，使得定位精度降 低。且一次投入成本高。 2．组合夹具适用哪些加工范围？ 答：组合夹具一般不受工件形状的限制，可组合成为适合与各类机床的夹具。 1、适用于新产品研制，试制，单件小批量生产。 2、适用于生产周期短，类型多样的产品。 3．组合夹具分为槽系和孔系两大类，二者比较，各有何优缺点？ 答：槽系夹具：平移方便，柔性高。但由于开槽较多，配合定位精度下降，刚度 低。 孔系夹具：便于旋转调整，刚度高，成本低，配合精度高于槽系夹具。但组装柔
1) 铸造，机械加工 2) 热处理 3) 铣圆柱套筒的后端面，铣前端面，保证尺寸39mm 4) 钻直径为Φ16的孔 5) 车半径为R56.5的半圆 6) 铣11.6mm的拨叉两侧面，铣拨叉端面 7) 清洗，检查 3. 选定一个工序，确定加工方法，并选择具体加工设备（机床）和装备（夹具 及刀具），要说明理由。 选定工序：（6）铣11.6mm的拨叉两侧面，铣拨叉端面 加工设备：铣床 刀具：立铣刀 夹具：大平面+圆柱短销+紧固螺栓+辅助支撑 原因：应该定位的自由度： Z ，
X ,Y


。通过“大平面+圆柱短销”可实
现定位，通过辅助支撑减小薄壁振动。 4. 按照粗精基准选择原则选择合理的定位基准，初步分析定位误差。 铣削左边小平面的定位基准：圆筒后端。 铣削右边小平面的定位误差：左边小平面。 定位误差：尺寸 11.6mm的定位误差是零。 5. 确定详细的定位方案，简述理由。 大平面定位拨叉三个自由度： Z ， X ， Y
二、实验内容
1.预习机床夹具基本知识，掌握六点定位基本原理。 2.预习组合夹具基本知识，熟悉槽系组合夹具元件分类、功用及相互连接方法。 3.掌握槽系组合夹具组装的基本技能和技巧。 4.分析零件技术要求， 首先分析清楚零件有那些表面要加工，各个表面以及各个 表面相互间都有那些技术要求，然后每一个小组（2—3人）选定某一个工序，确
紧点的对称分散减小了应力集中，令工件不会产生相应的变形和表面损伤。工件 装卸、夹紧排屑较方便。具刀夹具与刀具和机床不会发生干涉。夹具结构合理。 9. 夹具定位精度与刚度分析。 精度：夹具定位精度取决于z方向的移动自由度和x、y方向的转动自由度的 定位精度。本组夹具中，圆柱短销对x、y方向的移动自由度，大平面对x、y方向 的转动自由度和z方向的移动自由度，支撑钉对z方向的转动自由度进行了限制， 属于完全定位。 故夹具的精度与拨叉下部紧贴一面有关，它表面质量和平行度影 响到铣削量和铣削面的平行度。 刚度：拨叉被铣削部分厚度很小，加工过程中易产生振动，不稳定，刚性较 差。在工件前后面各设置两个球头的夹具进行支撑，加强该部分刚度，防止从发 生断裂。
性差。 4．就组合夹具设计来看，有什么高效率的设计手段？ 答：1、程序化设计：程序化设计步骤，保证设计效率和合理性。 2、功能标准化设计：优化组合夹具的管理。 3、 模块系列化设计： 针对不同典型加工情况， 对同种类型夹具， 分类配对封装。 4、计算机辅助设计：方便快捷，便于管理设计成果。 5．通过本次实验，你对机床夹具与机床的互补关系有何新的认识？ 答： 机床夹具的使用功能与机床的自动化程度有相关。 对于普通机床， 柔性较低， 依赖于机床夹具可以实现工件的定位夹紧。而对于自动化程度高、柔性较高的机 床，如五轴联动机床、加工中心等，对夹具功能的依赖程度相对减小。


短圆柱销固定拨叉Ф16的孔，限制两个自由度： X ， Y
支撑钉：定位拨一个自由度： Z

6. 画夹具草图，表示出夹具体、定位元件、夹紧元件、对刀元件、导向元件等。 夹具草图如图6.1所示：
槽型 夹紧原件
支撑钉
定位销
小平面
图6.1 夹具草图
用到的组合夹具见表6.1所示：
表6.1 组合夹具
夹具体 定位元件 夹紧元件
1：拨叉
2：曲柄
3：凸轮
4：轴
5：杠杆
6：轴
7：螺钉
图1.1 变速操纵机构
1、6：手柄 8：弹簧销
2、21：销轴 10、15：拨叉轴
3：手柄座
4、9：球头销 12：连杆
5、7、23：轴 13、22：凸轮
11、20：杠杆
14、18、19：圆销
16、17：拨叉
图1.2 纵/横向进给机构
1.2 具体功能 下方直径为16mm的孔：一般用于和操纵杆相连。 上方半径为56.5mm的半圆孔：一般用于和齿轮所在的轴相连， 通过下方的力 传到上方带动上方轴上齿轮的轴向运动。
Y轴
Y轴
X轴
Z轴套筒内径：16mm 套筒外径：22mm 拨叉内半径：46.5mm 拨叉外半径：56.5mm 拨叉宽度：11.6mm，误差范围：-0.1~0mm 套筒后端面到设计基准的尺寸：4.5mm，误差范围：0~0.05mm
2. 制定出零件大致的加工工艺（加工过程），细化到零件加工工序。
三、注意事项
1.要爱护夹具元件、量具及有关工具，操作过程中要轻拿轻放，避免磕碰。 2.拧紧螺母的力量不要过大。 3.搬动重量较大元件时要十分小心，注意砸脚、砸手。 4.实验结束后，应将元件、工量具清理干净。
四、实验结果分析
1.零件功能与技术要求分析（附零件图）。 1.1 拨叉功能概述 拨叉零件主要用在操纵机构中，比如改变车床滑移齿轮的位置，实现变速； 或者应用于控制离合器的啮合、断开的机构中，从而控制横向或纵向进给。 图1.1和图1.2分别所示为拨叉应用于机床变速机构和纵/横向进给机构中。
定相应的加工方法， 要求选择具体的加工设备， 为其设计组装一套槽系组合夹具。 本次实验所选零件共3个，分别是汽车刹车油泵的一个主要零件，分油泵零件和 拨叉，均为不规则零件。 5.选择定位基准，符合粗精基准选择原则。 6.确定零件定位方案， 运用六点定位原理选择合理的定位方案，要满足零件加工 要求。 7.画出初步的夹具草图。图上能反映出不同类机床夹具（车床夹具、铣床夹具、 钻床夹具等）的主要组成部分（夹具体、定位元件、夹紧元件、对刀元件、导向 元件等）。 8.为所设计的夹具选定合适的夹具元件。 各种夹具元件的尺寸和形状可以参考实 验室的挂图，每个夹具元件按照其分类及尺寸规格，均有相应的编号。 9.按照合理的组装次序装配好夹具，一般要先装基础件，再装支承件、定位件、 导向件，最后安装工件并夹紧。 10.分析夹具结构是否合理。分析工件装卸、夹紧、排屑是否方便，夹具与刀具 和机床是否发生干涉，夹具体积、重量、安全等是否符合使用要求。 11.分析夹具的定位精度及刚度，判断夹具是否满足使用要求。