车床加工弯头工件的夹具设计

摘要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，而专门设计的一种车床夹具，主要包括夹具的定位方案，夹紧方案、对刀方案，夹具体与定位键的设计及加工精度等方面的分析。

该夹具具有良好的加工精度，针对性强，主要用于加工弯头工件两端螺纹。

本夹具具有夹紧力装置，具备现代车床夹具所要求的高效化和精密化的特点，可以有效的减少工件加工的基本时间和辅助时间，大大提高了劳动生产力，有效地减轻了工人的劳动强度。

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。

关键词：车床，夹具，弯头目录摘要 (1)第1章绪论 (3)1.1夹具的概述 (3)1.2夹具的分类 (4)1.3夹具的现状及发展方向 (4)1.3.1夹具的现状 (5)1.3.2夹具的发展方向 (5)第2章课程设计简介 (6)2.1明确工件的生产要求 (6)2.2充分理解工件的零件图 (6)第3章结构设计 (7)3.1设计方案论证 (7)3.2 仪器设备及简介 (7)3.3工件的定位设计 (8)3.3.1对定位元件的基本要求 (8)3.3.2定位方案与定位元件 (8)3.4工件的夹紧设计 (10)3.4.1对夹紧装置的基本要求和设计原则 (10)3.4.2影响夹紧的因素 (11)3.4.3钻削切削力的计算 (12)3.4.4实际所需夹紧力的计算 (13)3.5钻模的设计 (15)3.5.1钻模的简介 (15)3.5.2钻模板的设计 (15)3.5.3钻套的设计 (16)3.6夹具的精度分析 (19)3.6.1定位误差 (19)3.6.2夹具误差的计算 (20)3.7绘制夹具的装配图 (22)结论 (23)参考文献 (24)致谢 (25)第1章绪论1.1 夹具的概述定位：工件在车床上加工时，为保证加工精度和提高生产率，必须使工件在车床上相对刀具占有正确的位置，这个过程称为定位。

夹紧：为克服切削过程中工件受外力的作用而破坏定位，必须对工件施加夹紧力，这个过程称为夹紧。

装夹：定位和加紧综合称为装夹。

车床夹具：完成装夹的工艺设备称为车床夹具。

车床夹具是在机械制造过程中，用来固定加工对象，使之占有正确的位置，以接受加工或检测并保证加工要求的车床附加装置，简称为夹具。

车床夹具的主要功能:在车床上加工工件的时候，必须用夹具装好夹牢所要加工工件。

将工件装好，就是在车床上确定工件相对于刀具的正确位置，这一过程称为定位。

将工件夹紧，就是对工件施加作用力，使之在已经定好的位置上将工件可靠地夹紧，这一过程称为夹紧。

从定位到夹紧的全过程，称为装夹。

车床夹具的主要功能就是完成工件的装夹工作。

工件的装夹方法有找正装夹法和夹具装夹法两种。

找正装夹方法是以工件的有关表面或专门划出的线痕作为找正依据，用划针或指示表进行找正，将工件正确定位，然后将工件夹紧，进行加工。

这种方法安装简单，不需专门设备，但精度不高，生产率低，因此多用于单件、小批量生产。

夹具装夹方法是靠夹具将工件定位、夹紧，以保证工件相对于刀具、车床的正确位置夹具装夹工件的特点：1）工件在夹具中的正确定位，是通过工件上的定位基准面与夹具上的定位元件相接触而实现的。

因此，不再需要找正便可将工件夹紧。

2）由于夹具预先在车床上已调整好位置（也有在加工过程中再进行找正的），因此，工件通过夹具对于车床也就占有了正确的位置。

3）通过夹具上的对刀装置，保证了工件加工表面相对于刀具的正确位置。

4）装夹基本上不受工人技术水平的影响，能比较容易和稳定地保证加工精度。

5）装夹迅速、方便，能减轻劳动强度，显著地减少辅助时间，提高劳动生产率。

6）能扩大车床的工艺范围。

如镗削图机体上的阶梯孔，若没有卧式镗床和专用设备，可设计一夹具在车床上加工。

1.2夹具的分类床夹具的种类很多，形状千差万别。

为了设计、制造和管理的方便，往往按某一属性进行分类。

1.按夹具的通用特性分类按这一分类方法，常用的夹具有通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合夹具和自动线夹具等五大类。

它反映夹具在不同生产类型中的通用特性，因此是选择夹具的主要依据。

（1）通用夹具通用夹具是指结构、尺寸已规格化，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、电磁吸盘等。

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范围内的各种工件。

采用这类夹具可缩短生产准备周期，减少夹具品种，从而降低生产成本。

其缺点是夹具的加工精度不高，生产率也较低，且较难装夹形状复杂的工件，故适用于单件小批量生产中。

（2）专用夹具专用夹具是针对某一工件的某一工序的加工要求而专门设计和制造的夹具。

其特点是针对性极强，没有通用性。

在产品相对稳定、批量较大的生产中，常用各种专用夹具，可获得较高的生产率和加工精度。

专用夹具的设计制造周期较长，随着现代多品种及中、小批生产的发展，专用夹具在适应性和经济性等方面已产生许多问题。

（3）可调夹具可调夹具是针对通用夹具和专用夹具的缺陷而发展起来的一类新型夹具。

对不同类型和尺寸的工件，只需调整或更换原来夹具上的个别定位元件和夹紧元件便可使用。

可调夹具在多品种、小批量生产中得到广泛应用。

（4）组合夹具组合夹具是一种模块化的夹具，并已商品化。

标准的模块元件具有较高精度和耐磨性，可组装成各种夹具，夹具用毕即可拆卸，留待组装新的夹具。

由于使用组合夹具可缩短生产准备周期，元件能重复多次使用，并具有可减少专用夹具数量等优点；因此组合夹具在单件、中小批多品种生产和数控加工中，是一种较经济的夹具。

（5）自动线夹具自动线夹具一般分为两种：一种为固定式夹具，它与专用夹具相似；另一种为随行夹具，使用中夹具随着工件一起运动，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。

2.按夹具使用的车床分类这是专用夹具设计所用的分类方法。

按使用的车床分类，可把夹具分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮车床夹具、数控车床夹具。

3按夹紧分类根据夹具所采用的夹紧动力源不同，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1.3 夹具的现状及发展方向1.3.1夹具的现状国际生产研究协会的统计表明，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。

数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统（FMS）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。

1.3.2 夹具的发展方向夹具是机械加工不可缺少的部件,在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下,夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。

1 高精度随着机床加工精度的提高,为了降低定位误差,提高加工精度对夹具的制造精度要求,更高精度夹具的定位孔距精度高达±5 μm,夹具支承面的垂直度达到0.01mm/300mm,平行度高达0.01mm/500mm。

德国demmeler公司制造的4m长、2m宽的孔系列组合焊接夹具平台,其等高误差为±0.03mm,精密平口钳的平行度和垂直度在 5 μm以内,夹具重复安装的定位精度高达±5 μm;瑞士EROW A柔性夹具的重复定位精度高达2-5 μm。

机床夹具的精度已提高到微米级。

2 高效率为了提高机床的生产效率,双面、四面和多件装夹的夹具产品越来越多。

新型的电控永磁夹具,加紧和松开工件只用1-2秒,夹具结构简化,为机床进行多工位、多面和多件加工创造了条件。

为了缩短在机床上安装与调整夹具的时间,瑞典3R夹具仅用1分钟,即可完成线切割机床夹具的安装与校正。

采用美国Jergens(杰金斯)公司的球锁装夹系统,1分钟内就能将夹具定位和锁紧在机床工作台上。

3 模块化组合夹具元件模块化是实现组合化的基础。

省工、省时、节材、节能,体现在各种先进夹具系统的创新之中。

模块化设计为夹具的计算机辅助设计与组装打下基础。

应用CAD 技术,可建立元件库、典型夹具库、标准和用户使用档案库,进行夹具优化设计。

组合夹具分会与华中科技大学合作,正在着手创建夹具专业技术网站,为夹具行业提供信息交流、夹具产品咨询与开发的公共平台,争取实现夹具设计与服务的通用化、远程信息化和经营电子商务化。

4 通用化经济夹具的通用性直接影响其经济性。

夹具系统的可重组性、可重构性及可扩展性功能强,应用范围广,通用性好,夹具利用率高。

德国demmeler公司的孔系列组合焊接夹具,仅用品种、规格很少的配套元件即能组装成多种多样的焊接夹具。

元件的功能强,使得夹具的通用性好,元件少而精,配套的费用低,经济实用才有推广应用的价值。

随着我国经济的高速发展,社会对机械产品需求多样化的趋势也越来越明显。

为此,制造技术的研究者提出了成组技术的科学理论及实践方法,它能从根本上解决生产由于品种多,产量小带来的矛盾。

成组技术GT(GroupT2echnology)是一门生产技术科学,它研究如何识别和发掘生产活动中有关事务的相似性,并对其进行充分利用。

即把相似的问题归类成组,寻求解决这一组问题相对统一的最优方案,以取得所期望的经济效益。

成组技术应用与机械加工方面,乃是将多种零件按其工艺的相似性分类成组以形成零件族,把同一零件族中零件分散的小生产量汇集成较大的成组生产量,从而使小批量生产能获得接近于大批量生产的经济效果。

第2章课题设计简介2.1 明确工件的生产要求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。