薄板类零件夹具的设计
毕业设计---薄壁类零件夹具设计
X X学院毕业设计说明书课题：薄壁类零件夹具子课题:同课题学生姓名:专业学生姓名班级学号指导教师完成日期目录摘要-------------------------------------------------3一、机床夹具概述----------------------------------------4二、审查零件图样的工艺性--------------------------------5三、毛坯的选择------------------------------------------5四、工艺过程设计----------------------------------------6五、确定机械加工余量及毛坯设计毛图----------------------8六、工序设计-------------------------------------------10七、夹具的设计-----------------------------------------13八、毕业设计小结 --------------------------------------24 致谢---------------------------------------------------25 参考文献-----------------------------------------------26摘要薄壁衬套是某型发动机火焰筒上的一个零件，加工难度较高。
材料为GH135，铁-镍基高温合金，此种合金具有良好的抗氧化性，有高的塑性和韧性，足够的热强性和良好的热疲劳性，是一种难加工材料。
并且是薄壁零件，当完成两外圆和内部形状加工之后，零件的壁较薄，受力差，因此要考虑其如何夹紧的问题。
为了加工出符合图样要求的零件，必须编制合理的工艺路线，并要求设计专用的夹具。
关键词：薄壁衬套、专用磨床夹具、专用钻模、铣槽夹具、铣弧形面夹具一机床夹具概述在机械制造中，用来固定加工对象，使这占有正确位置，以接受加工或检测的装置，统称为夹具。
薄壁板类零件的加工与夹具设计
薄壁板类零件的加工与夹具设计陶丽芝【摘要】薄壁板件一般对于其壁厚、平行度和平面度有严格的要求.且薄壁板材料为具有较高塑性和韧性,较低强度和硬度的铝合金材料,加工的时候受力差、易变形.为了加工出符合图纸技术要求的薄壁零件,提出了一种新的加工方案,并为了解决夹紧问题设计了专用真空夹具,该夹具结构简单,使用方便、可靠,并可运用于薄壁板件的其他机加工、点胶、雕刻、自动化装配等场合.【期刊名称】《机电工程技术》【年(卷),期】2016(045)004【总页数】3页(P72-74)【关键词】薄壁板件;机械加工工艺;铝合金;真空夹具【作者】陶丽芝【作者单位】深圳技师学院,广东深圳 518300【正文语种】中文【中图分类】TG506随着我国机加工技术水平的不断提高，目前有许多发达国家的生产制造任务正逐步转向我国。
某公司承接了一种薄壁板类高精度铝合金零件的批量加工任务。
该零件结构相对较复杂，壁厚薄，精度高，刚性差，强度弱，在加工中极易变形，且需批量供货。
为了满足该零件加工精度和批量生产的需要，本文从工件技术要求、定位装夹、刀具和切削用量的选择进行分析，对比传统加工方案，提出了一款结构简单，使用方便的专用真空夹具，使得零件的加工更精准，效率大大提高。
该零件材料为硬铝LY12，其切削性能良好，属于典型的薄壁结构，外形尺寸为120 mm× 120 mm，底板的厚度仅为2 mm，突出筋板厚也仅为2 mm。
该零件产品看起来结构简单，但由于零件材料是铝合金，且底板和突出筋板都较薄，在加工过程中如果工艺方案和加工方式选择不当，极易变形，造成尺寸超差。
零件结构如图1所示。
根据生产需求，该零件属于批量生产的零件，材料成本和生产效率为首要考虑条件。
该零件刚性差，加工装夹困难，易变形，底面与上平面的平行度要求为0.02 mm，精度难以保证。
因此工件的装夹和定位、刀具的选择也需仔细考虑。
2.1 原有加工方案与问题由于该零件结构比较简单，一般采用传统的加工方法。
薄壁套筒零件的夹具设计
2018年第3期2018年第3期时代农机TIMES AGRICULTURAL MACHINERY第45卷第3期Vol.45No.32018年3月Mar.2018作者简介：卢开斌（1959-），男，山东沂南人，大学本科，副教授，主要研究方向：机械制造。
薄壁套筒零件的夹具设计卢开斌(,213022)摘要：在机械加工中由于某种因素的制约，就要求设计专门的加工装备。
夹具的设计是不可缺少的一部分，关系到能否保证加工精度，提高其加工效率的问题。
文章对一个薄壁套筒零件的加工作了工艺分析，由该零件的加工难易程度可知除以上分析的薄壁部分，其余各部分加工都比较容易，不是文章的关注点，重点是如何防止薄壁段在加工过程中变形。
最后提出了零件夹具设计的设计方案，其设计方式更加简化、高效，提高了生产效率及保证加工精度。
关键词：薄壁套筒；心轴；加工变形1零件的分析零件图如图1所示。
图1零件图（1）加工方法的选择。
此件为薄壁套筒零件，主要加工表面为孔和外圆表面。
左段的外圆直径为10.7mm，公差0.1mm，粗糙度Ra1.6。
内孔直径为10mm，公差0.1mm，粗糙度Ra3.2。
单边壁厚基本尺寸仅为0.35mm。
加工过程中如何防止变形是保证加工精度的关键因素，内、外表面加工根据精度要求选择车削。
（2）工件安装方法分析。
由该零件的加工难易程度可知除以上分析的薄壁部分，其余各部分加工都比较容易，不是文章的关注点，重点是如何防止薄壁段在加工过程中变形。
内外圆表面加工分在几次安装中进行，先终加工孔，然后以孔为精基准最终加工外圆。
这种方法由于所用夹具（心轴）机构简单，且制造和安装误差小，因此可保证较高的位置精度，在套筒加工中一般多采用这种方法。
2夹具设计（1）问题的提出。
本夹具主要用来左段直径为10.7mm，公差0.1mm，粗糙度Ra1.6的外圆表面，外圆表面与内孔有一定的技术要求。
因单边壁厚只有0.35mm，因此在本道工序加工时除了要满足技术要求外，还应该防止加工变形，提高加工效率，降低劳动强度。
薄壁气缸体零件的夹具设计
［］ 赵 志修． ２ 机械 制造 工艺学 ［ ］ 京 ： 械工 业 出版社 。９８ Ｍ＝北 ． 机 １９． ［ ］ 戴 陆 武 ． 床 夹具 设 计 ［ ． 安 ： ３ 机 Ｍ］ 西 西北 工 业 大 学 出版 社 。
ｌ ０． ９９
［ ］ 周泽华． ４ 金属切削原理［ ． Ｍ］ 上海 ： 上海科学 技术 出版社 ，
４ 结 语
利 用该 专用夹 具 实 际 加工 生 产 薄 壁气 缸 体 零 件 ， 具 有夹 紧可靠 、 位精 度 高 、 件 装 夹 方便 、 品加 工 定 工 产 合 格率 高 、 用 寿命 长 等特点 。其 加工 过程 平稳 ， 噪 使 无 声 。经 检验 ， 工件 精度 完全符 合工 艺要 求 。 从 实际应 用 效果 来看 ， 加 工方案 合理适 用 ， 够 该 能 满 足该 零件 的加 工要 求 ， 具有 使 用和推 广价值 。
收 稿 日期 ２ １ — ３０ ；修 回 日期 ；２ １ —４ １ ０ ２０ — ３ ０ ２０ — １
图 １ 气 缸 体
１ ２ 机 械 加 工 工 艺 ．
为提高生 产效率 ， 减少装 夹时间 ， 进行 大批 量生 产 ， 现确 定 加 工 工 艺 方 案 如 下 ： 备 料 ； 锯 床 下 料 ， ① ② 长 ６ ◎ 车床粗 加工两端面 ， ２ｍｍ； 留余 量 （ 具装 夹 ） ④ 车 夹 ； 床 精加工两端 面至总 长尺寸 ， 两侧倒角 ｃ （ ＝ 夹具装 夹） ２ 。
４ ５
合， 并使工 件 的一端 面抵住 夹 具 的台阶 面 ， 台 阶面 为 此 零件 加工 时轴 向 的定 位基 准 ， 以保证 长度 尺寸 ， 高生 提 产效 率 。加工 结束 后 ， 只需 松 开卡爪 ， 即可卸下 零件 。
薄壁零件的加工工艺和夹具设计
摘要：本文系统设计了薄壁零件的数控车削加工工艺。
通过探讨薄壁零件在加工中存在的易变形、零件尺寸精度、位置精度及表面粗糙度不易保证等技术问题，对加工难点进行分析，给出了加工工艺路线和加工方案，通过优化、完善夹具设计和切削参数，防止了薄壁零件加工变形、保证了较好的尺寸精度和位置精度，从而有效解决薄壁零件的车削加工难题。
由于薄壁零件刚性差、强度弱，在加工中极易变形，是零件的形位公差增大，不易保证零件的加工质量。
因此对薄壁零件的装夹，切削加工过程中刀具的合理选用及切削量的选择，提出了严格要求。
在普通车床上加工形状较复杂、有一定精度要求、且需要多把刀具进行加工的批量零件时，不仅需要频繁换刀和装夹，花费大量的人力和时间，而且加工出来的零件质量取决于加工人员的技术水平, 产品质量得不到充分的保证。
而运用数控车床，结合传统的加工工艺，不但能大大缩短加工时间、提高加工精度，而且成品率高、产品质量稳定。
所以，在运用数控机床加工过程中为保证被加工薄壁件的必要的精度，有同轴度要求的内外圆柱面或有垂直度要求的外圆与端面，尽可能在一次装夹中完成；需要编制其加工路线、合理的选择个阶段的加工参数并编写高质量的数控加工程序。
为完全保证零件的形位公差需要设计其装夹的夹具，为此，对零件图纸、零件加工及时效处理等方面都认真地进行了分析和研究。
图1-1由图1-1可看出，?64mm的外圆对?60mm的内孔的同轴度，?64的外圆的圆度和表面质量以及内孔尺寸精度的加工是该薄壁零件最主要的加工难点。
因为该零件刚性差、强度弱，在加工中极易变形，表面质量、垂直度及同轴度难以保证。
镗削内孔时应一次装夹中加工出来，以保证该零件的尺寸精度。
针对薄壁零件壁薄、刚性差、易变形的特点，可设计该薄壁零件专用夹具装夹，以保证零件的尺寸精度和形位公差达到图纸技术要求。
这些加工难点的存在，使得加工过程中刀具选择、加工工艺路线安排、工艺装夹方式确定等对于该零件是否合格非常关键。
薄壁类零件加工装夹技术研究
薄壁类零件加工装夹技术研究摘要：由于薄壁零件具有重量轻、结构紧凑等诸多优点，因而其在航空航天等领域具有较普遍的应用。
基于此，本文分析了薄壁类零件加工的装夹技术。
关键词：薄壁零件；加工；装夹薄壁零件由于重量轻、比强度高等结构特点，所以在航空航天等行业的许多重要零件为薄壁结构。
由于薄壁结构零件刚度差，制造过程中在夹具夹紧力和切削载荷的作用下极易产生加工变形，使其加工精度和表面加工质量难以控制，因此，研究薄壁类零件加工装夹技术有着重要的意义。
一、薄壁零件加工问题1、装夹不当导致变形。
通常，薄壁零件内外直径差距较小，强度较弱，在车床作业中直接利用三爪自定心卡盘进行固定，将导致各爪点局部不稳，引发零件整体变形。
在过去的薄壁零件加工中，需要使零件上各夹紧点达到稳定均衡，所以需增大装夹接触面，从而减少零件整体变形量。
但采用该种加工方法，仍然无法杜绝零件变形问题的发生。
2、切削不合理导致变形。
在车削加工中，会产生较强震动。
在切削工艺不合理的情况下，就会导致薄壁零件变形。
为减少切削时刀具所受的阻力，以免零件因阻力过大产生塑性变形或弹性变形，通常需结合刀具类型进行前角调整。
比如在刀具为高速钢材质时，需将前角设定为6°～30°。
在刀具为硬质合金刀时，前角在5°～20°范围内。
而未能进行车削用量的合理选择，将导致薄壁零件产生各种变形。
分析这一现象产生的原因可发现，金属切削主要受两个因素的影响，即背吃刀量和进给量。
在同时增大这两个量的情况下，零件会因切削力增大而变形。
在背吃刀量减少、进给量增大的条件下，尽管切削力会减小，但由于工作表面剩余面积大，零件所受内应力也增大，最终导致零件变形。
因此，还要合理进行切削用量的选择，才能避免零件变形。
3、刀具不合适导致变形。
薄壁零件在车削时，选取合理的刀具至关重要，尤其是对刀具几何角度的选择，不仅会影响切削力的大小，也会影响车削中产生的热变形程度，需关注的是，在薄壁零件的工作表面微观质量的把握也很重要。
薄壁件弹性夹具设计
薄壁零部件弹性夹具设计
石长国
根据薄壁零件难于加工和容易变形的特点，设计了一种适合数控机床使用的径向夹紧弹性夹具。
适用于薄壁外圆，具有结构简单，制造容易，操作方便，夹紧可靠，定位精度高，即提高工件加工精度和产品质量，又提高了生产效率，
一，新夹具的结构和使用方法
该夹具由夹具体，锥度开口弹性套，压缩弹簧，锥度导向拉头，及拉杆组成。
它是利用拉杆带动锥度导向拉头向左侧移动，使开口锥度弹性套张开，对工件实施内圆紧固，达到径向无间隙夹紧。
双锥度弹性夹具制图
工作过程如下
（1）夹紧过程
使用夹具时，工件靠紧定位面，收紧拉杆使锥度导向拉头收紧，使开口锥度弹性套受轴向力，左移过程中产生均匀的弹性变形，将薄壁工件涨紧。
并借压合处的摩擦力传递扭矩带动工件旋转。
夹紧力均匀作用在整个圆周的孔壁面积上，故夹紧变形小，双锥度弹性夹具与工件基准孔没有间隙，所以有很好的定心精度。
(2) 松开过程
松开拉杆，使锥度导向拉头向右侧移动，锥度开口弹性套在自身收缩力和弹簧力的作用下，离开夹具体与锥度导向拉头。
消除锥度开口弹性套的轴向力。
锥度开口弹性套产生径向收缩，松开过程结束。
工件即可取下。
锥度开口弹性套
二夹具制作与使用中的问题
1 应保证夹具体，锥度弹性套及锥度导向拉头的锥度一致。
2 压缩弹簧的安装应在无夹紧力时完全松开，以保证压缩弹簧具有被动松开锥度弹性套的作用。
3 当工件表面产生波纹或震动时，可使用顶尖扶正中心孔，减少震
动改善加工条件。
工装夹具设计图解和实例
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（2）按使用旳机床分类
因为各类机床本身工作特点和构造形式各不相同， 对所用夹具旳构造也相应地提出了不同旳要求。
按所使用旳机床不同，夹具又可分为：车床夹具、 铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮 机床夹具和其他机床夹具等。
根据夹具所采用旳夹紧动力源不同，可分为：手动 夹具、气动夹具、液压夹具、气液夹具、电动夹具、 磁力夹具、真空夹具等。
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3、机床夹具旳构成
定位元件
夹紧装置或元件
机床夹具旳构成
对刀、引导元件 连接元件
其他装置或元件
夹详细
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图为用于钻轴套工件上 φ 6H7孔旳钻床夹具， 工件以内孔及端面为定位基准，在夹具旳定 位销6及其端面上定位，即拟定了工件在夹具 中旳正确位置。
组合夹具是指按零件旳加工要求，由一套事先制造 好旳原则元件和部件组装而成旳夹具。
由专业厂家制造， 其特点是灵活多变，万能性强，制造周期短、元件
能反复使用，尤其合用于新产品旳试制和单件小批 生产。
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5）随行夹具
随行夹具是一种在自动线上使用旳夹具。 该夹具既要起到装夹工件旳作用，又要与工件成为
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效率低，找正精度 较高；合用单件小 批量中形状简朴旳 工件。
通用性好，但效率 低，精度不高；适 用于单件小批量中 形状复杂旳铸件。
操作简朴，效率高， 轻易确保加工精度， 合用于多种生产类型 。
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1）直接找正装夹
将工件装在机床上，然后按工件旳某个（或 某些）表面，用划针或用百分表等量具进行 找正，以取得工件在机床上旳正确位置。
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价值工程0引言薄板类零件是常见的工程产品，在汽车、航空航天、家用电器以及金属夹具方面有相当普遍的应用。
加工薄板类零件时，切削力及薄板的弹性退让极易产生切削面的振动，使薄板厚度尺寸公差和表面粗糙度难以保证[1]，这时，应考虑合适的工件定位、装夹方式。
因此设计薄板类零件夹具具有重要工程意义。
夹具是工件加工过程中按照工艺要求，用来迅速紧固工件，使机床、刀具、工件保持正确相对位置的工艺装置[2]。
在工艺过程和生产过程中出现的夹具一般有：焊接夹具、检验夹具、装配夹具及机床夹具等。
夹具是制造系统中与工件直接接触的部分，对于解决制造系统的快速重组、快速响应以及质量、可靠性等各种问题起到很重要的作用。
1薄板零件的结构材料分析零件结构如图1所示为E 型，这种结构零件加工时在方形槽两侧处应力较集中，切削时装夹不当会使零件弹性变形量变大；零件材料采用45号钢，这种钢的机械性能很好，但这是一种中碳钢，淬火性能并不好，常将45＃钢表面渗碳淬火，提高表面硬度；对以上两方面因素分析后，将E 型薄板零件的夹具整体方案设计如图2、图3所示[3]。
2薄板类零件夹具结构设计2.1薄板类零件夹具结构设计整体方案本方案提供能完成松———————————————————————基金项目：本文由咸阳职业技术学院科研基金项目支持（项目名称：夹具典型零部件solidworks 模型库建立，项目编号2011KYB02）。
作者简介：淮妮（1984-），女，陕西扶风人，在读硕士，助教，技师，主要研究方向为数控加工技术、CAD/CAM 。
薄板类零件夹具的设计Design of Sheet Parts Fixture淮妮Huai Ni ；张小粉Zhang Xiaofen ；白瑀Bai Yu（咸阳职业技术学院，咸阳712000）（Xianyang Vocational Technical College ，Xianyang 712000，China ）摘要：以E 型薄板零件为例，根据零件的结构特点和材料特性，确定夹具的动力装置，设计传力装置和定位夹紧装置的三维结构，并对夹具的主要夹紧力进行计算和校核，最后设计出了一套用于薄板类零件定位装夹的夹具。
Abstract:Taking E sheet parts as an example,according to the structure characteristics and material properties of the spare parts ，the articledetermined the power device of fixture ，design the three-dimensional structure of force transmission device and positioning and clamping device,also calculates and checks the main clamping force,finally it designs a set of fixture for positioning and clamping sheet parts.关键词：薄板零件；夹具；夹紧方式Key words:sheet parts ；fixture ；clamping mean中图分类号：TH122文献标识码：A文章编号：1006-4311（2012）02-0020-02尺寸对换热器性能的影响[13]。
北京工业大学的丁良士等研究了水气比、风速、一次风干球温度、二次风湿球温度对换热有效度的影响[14]。
西北工业大学的代彦军和张鹤飞建立了叉流板式降膜蒸发冷却复合传热传质过程的数学模型，并验证了该模型计算结果与实验结果基本一致[15]。
到了二十一世纪，我国对板式间接蒸发冷却技术的研究也进入了新的阶段。
兰州铁道学院的董炳戌和张晓莉用数值模拟计算方法研究了水膜间距和水膜长度对出口干球温度和出口相对湿度的影响[16]。
湖南大学的任承钦利用（火用）分析对蒸发冷却方案进行评价，并提出了一种隔板为六边形的准逆流板式换热器，利用计算机三维数值模拟方法探讨了其中的流场分布和强化换热机理，为板式蒸发冷却换热器的优化设计提供了理论依据[17]。
综上所述，人们对板式蒸发换热技术的换热机理进行了不断地研究和发展，但至今仍未完全掌握其中奥妙。
需要指出的是，目前人们研究的板式蒸发冷却技术换热机理只是涉及空气与水的蒸发换热，而如涉及制冷剂等介质与水的蒸发换热的机理与系统结构的研究尚少，利用水的蒸发吸热直接冷凝制冷剂的板式换热器未被开发。
因此，研究各种形式、各种工况下板式蒸发换热器的传热传质规律、开发适用于空调系统的蒸发冷却换热器及其结构设计优化、提高换热器性能等问题是发展和推广蒸发冷却技术在空调系统中应用的关键课题。
随着数值模拟技术和电子计算机仿真技术的飞越发展，将为研究板式蒸发换热器提供更多更可靠的工具和手段。
4结束语蒸发冷却技术具有健康、环保、节能等优点，它在空调领域的应用具有相当的可行性。
在能源紧缺问题日益严重的今天，研究蒸发冷却技术并将其推广应用是具有前瞻性和实际意义的课题。
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2.2薄板类零件夹具动力装置的确定夹紧装置中产生源动力的部分叫做力源装置，常用的力源装置有气动、液压、电动等。
本设计采用了活塞杆液压缸，解决了手动夹紧时夹紧力不一致，误差大，精度低，工人劳动强度大等缺点。
由于油液的不可压缩性，能传递较大的压力，一般工作压力可达50×105~65×105pa，比气压大10多倍，因此，在产生同样作用力的情况下，油缸直径可以小许多倍，使夹具体整体结构变的紧凑。
液压缸结构如图4所示，材料选用40Cr，重量196N，要求液压缸固定时要与加工台水平度较高，采用螺纹联接，当转动时扭转强度不够时可在小轴端面加工键槽等用来传递扭矩。
2.3薄板类零件夹具传力装置结构设计从动力源到夹紧机构需要中间传力装置，本设计采用平面铰链机构传力，零件结构如图5所示，材料选用45钢。
图5（1）为铰链板，在传力的过程中可将轴向运动转换为径向运动；图5（2）为铰链压板，可将铰链板提供的轴向的推、拉力转化为径向夹紧力。
要求传力零件连接时铰链上的同心度不超过0.05，用螺栓将铰链连接在一起，但夹紧力不易过大，可自由的相对运动。
2.4薄板类零件夹具的定位、夹紧装置结构设计本设计中用定位支撑板对零件定位，安装时要保证与加工台的水平度，如图6所示。
夹具中直接与零件表面接触，并夹紧零件的装置称为夹紧装置，本设计中分别从两个方向对零件夹紧[4]，如图7所示为偏心夹紧机构，用来对零件进行水平方向的夹紧，安装时与加工台以螺栓连接。