第一篇：機床夾具設計5大注意要點

機床夾具設計5大注意事項

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更多cnc加工中心、車銑磨鉆床、線切割、數控刀具工具、自動化、數字無人工廠、精密測量、3D打印、激光切割、鈑金沖壓折彎、精密零件加工等展示，就在深圳機械展.隨著科學技術的迅猛發展，市場需求的變化多端及商品競爭的日益激烈，使機械產品更新換代的周期愈來愈短，多品種、小批量生產的比例愈來愈高。為了適用這種形勢的需要，出現了各種新型數控機床夾具。

同樣一款機床，為何生產效率卻相差好幾倍？得出的結論是：數控機床選用的夾具不合適，從而使數控機床的生產效率大幅降低。如何提高數控機床利用率？通過技術分析，夾具的使用有很大的關系。

據不完全統計，國內企業數控機床選用夾具不合理的比例高達50%以上。至2010年底，中國數控機床保有量近一百萬臺，也就是說有50萬臺以上的數控機床由于夾具選擇不合理或應用不當，而出現了“窩工”現象；從另外一個角度來講，在數控機床夾具的選擇與應用

上大有文章可做，因為其中蘊含枱可觀的潛在經濟效益。

機床夾具的組成

1、定位元件及定位裝置：用于確定工件在夾具中的位置，通過使工件加工時相對于刀具及切削成形運動處于正確位置。

常用的定位元件：定位心軸、支承板、支承釘、V形塊等。

2、夾緊裝置：用于保持工件在夾具中的既定位置，使在重力、慣性力以及切削力等作用下不致產生位移。

夾緊裝置在夾具中由動力裝置(氣缸、油缸等)、中間傳力機構(杠桿、螺紋、斜面等)和夾緊元件(夾爪、壓板等)組成的裝置。

3、對刀及導引元件：用于確定刀具相對于定位元件的正確位置。

注意：銑床夾具(對刀塊)、鉆床夾具(鉆套)、鏜床夾具(鏜套)上必須設計對刀元件。

4、夾具體：用于連接夾具各元件及裝置，使其成為一個整體的基礎零件。

5、其元件及裝置：定向鍵、分度轉位裝置等用來確定夾具在機床有關部位的方向或實現工件在夾具同一次安裝中分度轉位等特殊功用的元件或裝置。

下面介紹幾種現代數控機床夾具。

一、可調夾具

可調夾具分為通用可調夾具和成組夾具（也稱專用可調夾具）兩類。它們共同的特點是，只要更換或調整個別定位、夾緊或導向元件，即可用于多種零件的加工，從而使多種零件的單件小批生產變為一組零件在同一夾具上的“成批生產”。產品更新換代后，只要屬于同一類型的零件，就仍能在此夾具上加工。由于可調夾具具有較強的適應性和良好的繼承性，所以

使用可調夾具可大量減少專用夾具的數量，縮短生產準備周期，降低成本。

二、組合夾具

組合夾具又稱為“積木式夾具”，它由一系列經過標準化設計、功能各異、規格尺寸不同的機床夾具元件組成，客戶可以根據加工要求，象“搭積木”一樣，快速拼裝出各種類型的機床夾具。由于組合夾具省去了設計和制造專用夾具時間，極大地縮短了生產準備時間，因而有效地縮短了小批量生產周期，即提高了生產效率。另外，組合夾具還具有定位精度高、裝夾柔性大、循環重復使用、制造節能節材、使用成本低廉等優點。故小批量加工，特別是產品形狀較為復雜時可優先考慮使用組合夾具。

三、精密組合平口鉗

精密組合平口鉗實際上屬于組合夾具中的“合件”，與其它組合夾具元件相比其通用性更強、標準化程度更高、使用更簡便、裝夾更可靠，因此在全球范圍內得到了廣泛的應用。精密組合平口鉗具有快速安裝（拆卸）、快速裝夾等優點，因此可以縮短生產準備時間，提高小批量生產效率。目前國際上常用的精密組合平口鉗裝夾范圍一般在1000mm以內的，夾緊力一般在5000Kgf以內。

需要注意的是，這里所說的精密組合平口鉗并不是老式機加虎鉗，老式機加虎鉗功能單

一、制造精度低、無法成組使用、使用壽命短，不適宜在數控機床、加工中心上使用。

四、電永磁夾具

電永磁夾具是以釹鐵硼等新型永磁材料為磁力源，運用現代磁路原理而設計出來的一種新型

夾具。大量的機加工實踐表明，電永磁夾具可以大幅提高數控機床、加工中心的綜合加工效能。

電永磁夾具的夾緊與松開過程只需1秒左右，因此大幅縮短了裝夾時間；常規數控機床夾具的定位元件和夾緊元件占用空間較大，而電永磁夾具沒有這些占用空間的元件，因此與常規數控機床夾具相比，電永磁夾具的裝夾范圍更大，這有利于充分利用數控機床的工作枱和加工行程，有利于提高數控機床的綜合加工效能。電永磁夾具的吸力一般在15~18Kgf/cm2，因此一定要保證吸力（夾緊力）足夠抵抗切削力，一般情況下，吸附面積不應小于30cm2，即夾緊力不小于450Kgf。

在現代自動化生產中，數控機床的應用已愈來愈廣泛。數控機床加工時，刀具或工作臺的運動是由程序控制，按一定坐標位置進行的。

數控機床夾具設計時應注意以下幾點：

1.數控機床夾具上應設置原點（對刀點）。

2.數控機床夾具無需設置刀具導向裝置。這是因為數控機床加工時，機床、夾具、刀具和工件始終保持嚴格的坐標關系，刀具與工件間無需導向元件來確定位置。

3.數控機床上常需在幾個方向上對工件進行加工，因此數控機床夾具應是敞開式的。

4.數控機床上應盡量選用可調夾具、拼裝夾具和組合夾具。因為數控機床上加工的工件，常

是單件小批生產，必須采用柔性好、準備時間短的夾具。

5.數控機床夾具的夾緊應牢固可靠、操作方便。夾緊元件的位置應固定不變，防止在自動加工過程中，元件與刀具相碰。

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第二篇：典型機床夾具及其設計要點

典型機床夾具及其設計要點

1.車床夾具

車床夾具大部分是安裝在機床的主軸上，用于加工回轉成形面。(1)車床夾具的結構類型及特點

1)角鐵式車床夾具 主要用在工件形狀復雜，被加工表面的軸線與定位基面呈平行關系或構成一定角度。

圖2-33為開合螺母車削工序圖。圖2-34是加工上述工件的車床夾具。

圖2-33 開合螺母車削工序圖

圖2-34 角鐵式車床夾具

2)心軸類車床夾具

適合于工件以孔為定位基準的車削或磨削等工序中。

3)花盤式車床夾具

對形狀復雜的工件，在加工一個或幾個與基準平面垂直的孔時，就可采用此類夾具。圖2-35為齒輪泵殼體的加工工序圖。圖2-36為車齒輪泵殼體兩孔的花盤式車床夾具。

圖2-35 齒輪泵殼體工序圖

圖2-36 車齒輪泵殼體兩孔的花盤式車床夾具

(2)車床夾具的設計要點

1)定位裝置的設計

加工回轉表面時，要求工件加工面的軸線與車床主軸的旋轉軸線重合，夾具上定位裝置的結構和布置必須保證這一點。

2)夾緊裝置的設計

夾緊力必須足夠，自鎖性要好。

3)車床夾具與車床主軸的聯接

要求夾具的回轉軸線與車床主軸軸線有盡可能高的同軸度。夾具與車床主軸的聯接 方式有：采用錐柄聯接；采用過度盤聯接。

4)夾具總體結構設計

夾具的外形尺寸應盡量小，重心與回轉軸線重合，以減小離心力和回轉力矩的影響。懸伸長度L域外輪廓直徑D之比為：

D≤150mm的夾具，L/D≤1.25;D=150~300mm的夾具，L/D≤0.9;D≥300mm的夾具，L/D≤0.6。（２）彈性斜定心夾緊機構

利用定位、夾緊元件的均勻彈性變形來實現定心夾緊的．這種機構定心精度高，但變形量小，夾緊行程小，只適用于精加工中．根據彈性元件不同，有膜片夾具、碟形彈簧夾具、液壓塑料薄壁套筒夾具等類型。

于結構不對稱的夾具，必須采用平衡措施。2.鉆床夾具

(1)鉆床夾具的結構類型

1)固定式鉆模； 2)分度式鉆模； 3)翻轉式鉆模； 4)蓋板式鉆模； 5)滑柱式鉆模(2)鉆床夾具的設計要點 1)鉆模類型的選擇 2)鉆套

鉆套的作用是確定鉆頭、鉸刀等刀具的軸線位置，防止刀具在加工中發生偏斜。根據使用特點，鉆套可分為固定式、可換式、快換式等多種結構形式。

① 固定鉆套

鉆套中引導孔的尺寸及其偏差應根據所引導的刀具尺寸來確定。通常取刀具的最大極限尺寸為引導孔的基本尺寸，孔徑公差依加工精度要求來確定。鉆孔和擴孔時可取F7，粗鉸時取G7，精鉸時取G6。若鉆套引導的不是刀具的切削部分，而是刀具的導向部分，常取配合為H7／f7、H7／g6、H6／g5。

鉆套導向部分高度尺寸H越大刀具的導向性越好，但刀具與鉆套的摩擦越大，一般取H=（1～2.5）D，孔徑小、精度要求較高時，H取較大值。

為便于排屑，鉆套下端與被加工工件間應留有適當距離h，稱為排屑間隙。h值不能取得太大，否則會降低鉆套對鉆頭的導向作用，影響加工精度。根據經驗，加工鋼件時，取h =（0.7～1.5）D；加工鑄鐵件時，取h =（0.3～0.4）D；大孔取較小的系數，小孔取較大的系數。

② 可換鉆套；③ 快換鉆套；④ 特殊鉆套。3)鉆模板的類型和設計

① 固定式鉆模板；②鉸鏈式鉆模板；③可卸式鉆模板；④懸掛式鉆模板

3.銑床夾具

銑床夾具主要用來加工平面、溝槽及成形表面等。由于銑削力較大，沖擊和震動也較嚴重，因此要求銑床夾具的夾緊力要足夠大，夾具個組成部分要有較好的強度和剛度。銑床夾具一般應有確定刀具位置和夾具方向的對刀塊和定向鍵，以保證夾具與刀具、機床間的正確位置，這是銑床夾具的重要特征。

(1)銑床夾具的主要類型

1)直線進給式銑床夾具；2)圓周進給式銑床夾具。(2)銑床夾具的設計要點

1)結構設計

特別注意工件定位的穩定性和夾緊可靠性。盡量降低夾具的高度，注意施力方向和作用點的位置。

2)定位鍵的設計

在銑床、刨床、鏜床上工作的夾具通常通過定位鍵與工作臺T形槽的配合來確定夾具在機床上的位置。定位鍵與夾具體的配合多采用H7/h6，安裝時應將其靠在T形槽的一側面，以提高定位精度。一副夾具一般要配置兩個定向鍵。對于定位精度要求高的夾具和重型夾具，不宜采用定位鍵，而采用夾具體上精加工過的狹長平面來找正安裝夾具。3)對刀元件的設計

對刀元件是用來確定刀具與夾具相對位置的元件。對刀時，銑刀不能與對刀塊的工作表面直接接觸，而應通過塞尺來校準它們之間的相對位置。

4)夾具體的設計

六、專用夾具的設計方法 1．專用夾具設計的基本要求

（1）保證工件加工的各項技術要求；（2）提高生產率和降低生產成本；（3）工藝性好；（4）使用性好。夾具的操作應簡便，省力、安全可靠、排屑方便。

2．專用夾具的設計方法和步驟（1）研究原始資料明確設計任務

（2）考慮和確定夾具的結構方案繪制結構草圖 ① 確定工件的定位方案，設計定位裝置。② 確定工件的夾緊方案，設計夾緊裝置。

③ 確定刀具的引導方式，選擇或設計引導元件或對刀元件。

對夾具的總體結構，最好考慮幾個方案，畫出草圖，經過分析比較，從中選取較合理的方案。

（3）繪制夾具總圖

夾具總圖應遵循國家標準繪制，圖形大小的比例盡量取1：1，使所繪的夾具總圖有良好的直觀性，總圖中的視圖應盡量少，但必須能夠清楚地表示出夾具的工作原理和構造，表示各種裝置或元件之間的位置關系等。主視圖應取操作者實際工作時的位置，以作為裝配夾具時的依據并供使用時參考。

繪制總圖的順序是：先用雙點劃線繪出工件的輪廓外形，并顯示出加工余量；把工件輪廓線視為透明體，然后按照工件的形狀及位置依次繪出定位、導向、夾緊及其他元件或裝置的具體結構；最后繪制夾具體，形成一個夾具整體。

（4）確定并標注有關尺寸和夾具技術要求 ① 在夾具總圖上應標注以下幾類尺寸： 1）夾具外形上的最大尺寸；

2）影響定位精度的尺寸：主要指定位元件之間、工件與定位元件之間的尺寸和公差。3）影響對刀精度的尺寸和公差：主要指刀具與對刀元件或導向元件之間的尺寸及公差，鉆頭與鉆套內孔的配合尺寸及公差等。4）影響夾具在機床上安裝精度的尺寸和公差：主要是指夾具安裝基面與機床相應配合表面之間的尺寸及公差。

5）影響夾具精度的尺寸和公差；主要指定位元件、對刀元件、安裝基面三者間的位置尺寸和公差。

6）其它裝配尺寸和公差：主要指夾具內部各連接副的配合、各組成元件之間的位置關系等。如定位銷（心軸）與夾具體的配合，鉆套與夾具體的配合等，設計時可查閱有關手冊。

② 夾具的公差

一般按其是否與工件的加工尺寸公差有關分為兩類：

1）直接與工件的加工尺寸公差有關。這類夾具公差是與工件的加工精度密切相關，必須按工件加工尺寸的公差來決定。在確定這類公差時，一般可取夾具的公差為工件相應加工尺寸公差的（1/2～1/5）。

第三篇：《機床夾具設計》課程標準

《機床夾具設計》課程標準

課程代碼：適用專業：課程類別： 先修課程：

學時：考試方式： 制訂人：審核人：

一、教學大綱說明

（一）課程的性質、任務

本課程是機械類專業的一門重要專業課程，具有較強的實踐應用性，本課程主要研究機床夾具的設計和制造的基本知識。學生學完本課程后應達到下列要求：

1、掌握機床夾具的基本理論知識和設計計算方法，能對機床夾具進行結構設計和精度分析。

2、會查閱有關夾具設計的標準、手冊、圖冊等技術資料。

3、掌握機床夾具設計的一般方法，具有設計一般復雜程度夾具的基本能力。

4、了解現代夾具設計的一般知識。

（二）課程的基本要求

通過本課程的學習，應使學生了解機床夾具的基本組成及作用，理解機床夾具的工作原理，熟練掌握機床夾具設計的專業技能。

（三）本課程與相關課程的關系 本課程是一門重要的專業課程，夾具是為滿足機械加工工藝要求而進行的一種工裝設計，同時它又是一項較為獨立的生產實用技能。本課程的學習需要有機床、刀具、公差與技術測量、機械制圖、工程材料及熱處理、機械設計基礎等機械專業多門專業基礎課程做支撐。

（四）課程教學方法與手段

本課程教學主要采用老師講授和課堂討論相結合的方法，注重理論聯系實際；注重現代化教學手段的應用，全課程采用PPT多媒體教學工具，幫助學生最大限度地實現學習的目標。

（五）教材與參考書 建議使用教材：《機床夾具設計》哈爾濱工業大學主編上海科學技術出版社 參考書：《機械制造工程》，鄖建國主編，機械工業出版社，2004

二、課程的教學內容、重點、難點、要求 第一章 夾具設計概論

1、內容：機床夾具的分類；工件的裝夾與找正；機床夾具的組成；加工誤差的組成；課程教學內容、目的、安排及要求。第二章 工件的在夾具中的定位

1、內容：定位基準的概念；定位的基本原理；定位單個典型表面的定位元件；組合定位中各定位元件限制自由度分析；定位誤差的分析計算。

2、重點：工件的在夾具中的定位 第三章 工件的夾緊

1、內容：夾緊裝置的組成和基本要求；設計夾緊裝置的基本準則；典型夾緊機構；聯動夾緊機構；定心夾緊機構。

2、重點：工件的夾緊 第四章 夾具的定位

內容：夾具對切削成形運動的定位；夾具的對刀；分度裝置。重點：夾具對切削成形運動的定位。第五章 典型機床夾具 內容：床夾具；銑床夾具；鉆床夾具；鏜床夾具 重點：床夾具；銑床夾具。第六章 專用夾具的設計方法

1、內容：夾具設計的要求，方法和設計步驟；夾具總裝配圖上尺寸、公差配合與技術要求的標注；夾具的制造特點。

2、重點：夾具設計的方法和設計步驟；公差配合與技術要求的標注。第七章 現在機床夾具

內容：隨行夾具；通用可調夾具；成組夾具；組合夾具；數控機床夾具。重點：通用可調夾具；組合夾具。

三、教學時數分配： 序號

教學內容

總學時

講授課時

實驗

習題課討論課

l

夾具設計概論 2

工件的在夾具中的定位 8

工件的夾緊 6

夾具的定位 4

典型機床夾具 8

專用夾具的設計方法 4

現在機床夾具 2

合計

四、教學方法建議

１、第二章 工件的在夾具中的定位、第三章 工件的夾緊、第四章 夾具的對定、第六章 專用夾具的設計方法，是本課程的重點章節。

2、自由度分析及常見定位方式的定位誤差計算，應作詳細講解；組合定位的分析和計算要掌握基本方法；一面兩孔定位掌握設計方法。

3、夾緊力的推導和計算不作要求，了解典型夾緊機構的特點和工作原理，學會分析和選用各種夾緊機構。

4、夾具的對刀誤差、夾具位置誤差的計算應該掌握。

5、夾具設計方法、裝配圖的繪制及尺寸、技術條件等的標注必須掌握。

第四篇：機床夾具設計名詞解釋

1、切削運動：在切削過程中，刀具和工件之間必須有相對運動，這種相對運動就稱為切削運動。

2、主運動：主運動是由機床提供的主要運動，它使刀具和工件之間產生相對運動，從而使刀具前刀面接近工件并切除切削層。

3、進給運動：進給運動又稱走刀運動，是由機床提供的使刀具與工件之間產生附加的相對運動，即進給運動是切削過程中使金屬層不斷地投入切削，加上主運動從而加工出完整表面所需的運動。

4、切削速度：切削刃選定點相對于工件主運動的瞬時速度稱為切削速度。切削速度vc單位為m/min。

5、進給量：刀具在進給方向上相對于工件的位移量稱為進給量。

6、背吃刀量：背吃刀量是已加工表面和待加工表面之間的垂直距離，其單位為mm。

7、積屑瘤：在中速或較低切削速度范圍內，切削一般鋼料或其它塑性金屬材料而，又能形成帶狀切屑時，常在切削刃口附近粘結一硬度很高的楔形金屬塊，它包圍著切削刃覆蓋部分前刀面，這種楔形金屬塊稱為積屑瘤。

8、磨鈍標準：刀具磨損到一定限度就不能繼續使用，這個磨損限度稱為刀具的磨鈍標準。

9、刀具耐：刀具耐用度（又稱刀具壽命）是指刃磨后的刀具自開始切削直到磨損量達到磨鈍標準為止的切削時間，以T表示，單位為分鐘。

10、刀具總壽命：一把新刀從開始投入切削到報廢為止總的實際切削時間，稱為刀具總壽命。因此刀具總壽命等于這把刀的刃磨次數（包括新刀開刃）乘以刀具耐用度。

11、材料的切削加工性：金屬材料切削加工的難易程度稱為材料的切削加工性。

12、負倒棱：在粗加工鋼和鑄鐵的硬質合金刀具上，常在主切削刃上磨出一個前角為負值的倒棱面，稱為負倒棱。

13、過渡刃：連接刀具主、副切削刃的刀尖通常磨成一段圓弧或直線刃，他們統稱為過渡刃。

1.裝夾：機床上加工零件，為保證加工精度，必須現使工件在機床上占據一個正確的位置，即定位，然后將其夾緊。這種定位與夾緊的過程稱為工件的裝夾。

2、夾具：用于裝夾工件的工藝裝備就是機床夾具。

3、六點定位原理：要完全正確定位工件的位置，就需要按一定的要求布置六個支撐點(既定位元件)來限制工件的六個自由度。其中每個支撐點限制相應的一個自由度。這就是工件定位的“六點定位原理”

4、工件完全定位：工件的六個自由度被完全限制了的定位。

5、不完全定位：滿足加工要求的前提下，工件的六個自由度沒有被完全限制的現象。

6、欠定位：根據加工要求應該限制的自由度而沒有限制的現象。

7、過定位：工件的某個自由度被重復限制的現象稱為過定位。

8、基準: 工件圖、實際零件或工藝文件上用來確定某個點、線、面的位置所依據的點、線、面，稱為基準。

9、設計基準：設計圖樣上所采用的基準，稱為設計基準。

10、工藝基準：在工藝過程中所采用的基準，稱為工藝基準。

11、裝配基準：裝配時用以確定零件在部件或產品中的相對位置所采用的基準。

12、測量基準：測量時所采用的基準。

13、工序基準：在工序圖上用來確定本工序所加工表面后的尺寸、形狀、位置的基準。

14、定位基準：在加工中確定工件的位置所采用的基準。

15、粗基準：用未機加工過的毛坯表面作為定位基準的稱為粗基準。

16、精基準：用已機加工過的表面作為定位基準的稱為精基準。

17、基準不重合誤差：定位基準與設計基準不重合時所產生的加工誤差，稱為基準不重合誤差。

18、基準位移誤差：一批工件定位基準相對于定位元件的位置最大變動量稱為基準位移誤差。

19、夾緊裝置：保證加工精度和安全生產的裝置，稱為夾緊裝置。

1、生產過程：將原材料轉變為成品的全過程稱為生產過程。

2、工藝過程：生產過程中為改變生產對象的形狀、尺寸、相對位置和性質等。使其成為成品或半成品的過程稱為工藝過程。

3、工序：一個或一組工人，在一個工作地對一個或同時對幾個工件所連續完成的那一部分工藝過程，稱為工序。

4、.工步：在加工表面或加工工具不變的情況下，所連續完成的那一部分工序內容，稱為工步。

5、進給：在一個工步內，若被加工表面需切除的余量較大，可分幾次切削，每次切削稱為一次進給。

6、安裝：工件經一次裝夾后所完成的那一道工序，稱為安裝。

7、工位：為了完成一定的工序部分，一次裝夾工件后，工件（或裝配元件）與夾具或設備的可動部分一起相對刀具或設備的固定部分所占據的每一個位置，稱為工位。

8、生產綱領：企業在計劃內應生產的產品量（年產量）和進度計劃稱為生產綱領。

9、生產類型：生產類型是指企業（或車間、工段、班組、工作地）生產專業化程度的分類

10、工藝規程：規定零件制造工藝過程和操作方法等的工藝文件，稱為工藝規程。

11、工步順序：工步順序是指同一道工序中，各個表面的先后順序。

12、時間定額：時間定額是在一定的生產條件下，規定生產一件產品或完成一道工序所需消耗的時間。

13、基本時間：基本時間是直接改變生產對象的尺寸、形狀、相對位置、表面狀態或材料性質等工藝過程所消耗的時間。

14、工序余量：工序余量相鄰兩工序的工序尺寸之差。是被加工表面在一道工序切除的金屬層厚度。

15、工序尺寸：每道工序加工應達到的尺寸。

16、尺寸鏈：在機器裝配或零件加工過程中，互相聯系且按一定順序排列的封閉尺寸組合，稱為尺寸鏈。

17、工藝尺寸鏈：由單個零件在加工過程中的各有關工藝尺寸所組成的尺寸鏈，稱為工藝尺寸鏈。

18、封閉環 ：工藝尺寸鏈中間接得到、最后保證的尺寸，稱為封閉環。

19、組成環 ：工藝尺寸鏈中除封閉環以外的其它環，稱為組成環。

20、增環：增環是當其它組成環不變，該環增大(或減小)使封閉環隨之增大(或減小)的組成環。

21、減環：減環是當其它組成環不變，該環增大(或減小)，使封閉環隨之減小(或增大)的組成環。

22、加工精度：加工精度是指零件加工后的幾何參數與理想零件幾何參數相符合的程度，它們之間的偏離程度則為加工誤差。

23、工藝系統：機床、夾具、工件和刀具所組成的一個完整的系統稱之為工藝系統。

24、內應力：內應力就是當外界載荷去掉后，仍殘留在工件內部的應力。

第五篇：機床夾具設計課程設計

設計題目：鉆床夾具設計

機床夾具設計課程設計

說明書

系 別：機械與電子工程學院 專 業：機械設計制造及其自動化

前 言

夾具是機械加工不可缺少的部件，在機床技術向高速、高效、精密、智能、復合、環保方向發展的帶動下，夾具技術正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經濟方向發展。

本次的設計任務是加工零件（板件）上的兩個孔。零件屬于大批量生產，鉆孔要求精度高，所以需要設計一個專用夾具，保證零件加工質量。由于夾具的利用率高，經濟性好，使用元件的功能強而且數量少，配套費用低，降低生產成本；采用夾緊裝置，縮短停機時間，提高生產效率。

設計鉆床夾具，首先要分析加工零件的技術要求，運用夾具設計的基本原理和方法，擬定夾具設計方案；在滿足加工精度的條件下，合理的進行安裝、定位、夾緊；完成草圖后考慮零件間的連接關系和螺釘、螺母、定位銷等的固定方式，設計合理結構實現零部件間的相對運動，根據零件要求選擇材料。

完成鉆床夾具的所有設計后，用AutoCAD進行二維圖的繪制，首先畫好零件圖，最后進行裝配，標注相關尺寸及技術要求，并用Pro/ENGINEER繪制最終三維效果圖，最終進行說明書，任務書的撰寫、整理、修改完成設計任務。

目錄

第一章 對加工零件的工藝分析.......................................................錯誤！未定義書簽。

1.1 夾具設計...........................................................................錯誤！未定義書簽。1.2 零件分析...........................................................................錯誤！未定義書簽。1.2.1 零件圖.............................................................................................................1 1.2.2 加工零件圖分析.............................................................................................2 第二章 定位方案及誤差分析...........................................................錯誤！未定義書簽。

2.1 擬定定位方案.....................................................................錯誤！未定義書簽。2.1.1定位方案擬定....................................................................................................2 2.1.2 定位方案選定...................................................................................................2 2.2 定位誤差分析.....................................................................錯誤！未定義書簽。2.2.1 相關概念...................................................................................................................3 2.2.2 定位誤差分析...........................................................................................................4 第三章 對刀導向方案.......................................................................錯誤！未定義書簽。

3.1 對刀導向方案.....................................................................錯誤！未定義書簽。3.2 對刀導向元件詳細參數.....................................................錯誤！未定義書簽。第四章 夾緊方案及夾緊力分析.....................................................................................5 4.1 夾緊方案分析.............................................................................錯誤！未定義書簽。

4.2 夾緊力分析.........................................................................錯誤！未定義書簽。4.2.1 夾緊力估算.....................................................................錯誤！未定義書簽。第五章 夾具體設計及連接元件選型...............................................錯誤！未定義書簽。

5.1夾具體設計..........................................................................錯誤！未定義書簽。5.2連接元件選型......................................................................錯誤！未定義書簽。5.2.1 標準件.............................................................................錯誤！未定義書簽。5.2.2 非標準件.........................................................................錯誤！未定義書簽。第六章 夾具零件圖和裝配圖及標注...............................................錯誤！未定義書簽。

6.1零件圖....................................................................................................................8 6.2鉆模板零件圖......................................................................................................11 6.3裝配圖..................................................................................................................12 第七章 三維效果圖...........................................................................錯誤！未定義書簽。總結..................................................................14 參考文獻..............................................................14

第一章 對加工零件的工藝分析

1.1 夾具設計

本次設計為夾具設計，通過設計鉆床夾具，學習機床夾具的基本設計過程、步驟，規范、學習和掌握設計方法，以學習的各種機械設計、材料、運動、力學知識及三維建模為基礎。以《機械制造工藝學》、《機械原理》、《機械制圖》、《制造技術基礎》、《機床夾具設計》以及各種國家標準為依據，獨立自主的完成鉆床夾具的設計、計算全過程，親身了解設計過程中遇到的種種問題及解決辦法，思考、分析最優方案，這是一次獨立自主的設計過程，為畢業設計及就業打下堅實基礎。1.2 零件分析 1.2.1 零件圖 1.2.2 加工零件圖分析

該工序為加工兩個Ф4孔，特別是保證被加工工件加工面與定位面之間以及被加工表面相互之間的位置精度。使用機床夾具后，這種精度主要靠夾具和機床來保證，不再依賴工人的技術水平。所設計的夾具應有以下基本要求：

1)夾具結構方案應與生產綱領相適應

在大批量生產時應盡量采用快速、高效 夾具結構，如多件夾緊、聯動結構等，以縮短輔助時間；對于中、小批量生產，則要求在滿足夾具功能的前提下，盡量使夾具結構簡單、制造方便，以降低夾具制造成本。

2)保證工件精度要求

這是夾具設計的最基本要求，其關鍵是正確地定位方 案、夾緊方案、刀具導向方式及合理確定夾具刀具技術要求。必要時應進行誤差分析與計算。

3)便于排屑

切屑積集在夾具中，會破壞工件的正確定位；切屑帶來的大量熱量會引起夾具和工件的熱變形；切屑的清理又會增加輔助時間。切屑積集嚴重時，還會損傷刀具甚至引發工傷事故。故排屑問題在夾具設計中必須給以充分注意，在設計高效機床和自動線夾具是尤為重要。

4)操作方便、安全、省力

如采用氣動、液壓等夾緊裝置，以降低工人強度，并可好地控制夾緊力。夾具操作位置應符合工人操作習慣，必要時應有安全防護裝置，以確保使用安全。

5)有良好的結構工藝性

設計的夾具要便于制造、檢驗、裝配、調整、維修 等。

6)此次設計的是鉆床專用夾具，要求裝卸方便，生產效率高等特點。

7）夾具元件應滿足通用化標、準準化、系列化的“三化”原則，并具有一定的 使用壽命和較低的夾具設計制造成本

第二章 定位方案及誤差分析

2.1 擬定定位方案 2.1.1定位方案擬定

工件定位的目的是為了保證工件加工面與加工面的設計基準之間的位置公差（如同軸度、平行度、垂直度等）和距離尺寸精度。工件加工面的設計基準與機床的正確位置是工件加工面與加工面的設計基準之間位置公差的保證；工件加工面的設計基準與刀具的正確位置是工件加工面與加工面的設計基準之間距離尺寸精度的保證。所以工件定位時有以下兩點要求：

一是使工件加工面的設計基準與機床保持一正確的位置； 二是使工件加工面的 設計基準與刀具保持一正確的位置。工件定位的方法有三種：

（一）直接找正法定位

直接找正法定位是利用百分表、劃針或目測等方法在機床上直接找正工件加工面的設計基準使其獲得正確位置的定位方法。這種方法的定位精度和找正的快慢取決于找正工人的水平，一般來說，此法比較費時，多用于單件小批生產或要求位置精度特別高的工件。

（二）劃線找正法定位

劃線找正法定位是在機床上使用劃針按毛坯或半成品上待加工處預先劃出的線段找正工件，使其獲得正確的位置的定位方法，此法受劃線精度和找正精度的限制，定位精度不高。主要用于批量小，毛坯精度低及大型零件等不便于使用夾具進行加工的粗加工。

（三）使用夾具定位

夾具定位即是直接利用夾具上的定位元件使工件獲得正確位置的定位方法。由于夾具的定位元件與機床和刀具的相對位置均已預先調整好，故工件定位時不必再逐個調整。此法定位迅速、可靠，定位精度較高，廣泛用于成批生產和大量生產中。

2.1.2 定位方案選定

在考慮到以上問題的基礎上，根據零件的具體情況提出以下定位方案：

方案：三 工件采用六點定位，即用底面四個點和側面兩個點定位，這種定位方式，夾具結構簡單，裝卸工件方便，定位穩定可靠，并且在一次安裝中，可以從加工除定位面以外的剩余各個平面和孔系，也可以作為從粗加到精加工大部分工序的定位基準，實現“基準統一”。因此，顯然此方案滿足“六點定位原理”的要求。工件的六個自由度被完全限制，并且產生過定位，但只需嚴格保證φ6H8孔軸線的垂直度要求就能較小的產生過定位帶來的加工誤差，顧采用上述定位方案可行。

2.2 定位誤差分析 2.2.1 相關概念

造成定位誤差的原因有兩個：

一是定位基準與工序基準不重合誤差，記作?B。

二是定位基準與限位基準不重合誤差，記作?Y。

采用六點定位，定位基面為工件底面，其側面即為定位基準，與之對側面為限位基準，3平板的底面稱為限位基準。用來確定本工序加工表面位置的基準，稱為工序基準。2.2.2 定位誤差分析

此工件用六點定位，對于20?0.1尺寸定位基準與工序基準重合，所以?B=0。且定位基準與限位基準也重合不存在定位基準與限位基準連線方向上的尺寸要求，故?Y=0。用合成法計算定位誤差?D，因為工序基準與定位基準為同一個表面，?B與?Y為無相關公共變量，故：?D??Y??B?0

?0.07 對于400尺寸，定位基準與工序基準不重合所以?B=0.02，定位基準與限位基準重合?Y=0，故：?D??Y??B?0.2

第三章 對刀導向方案

3.1 對刀導向方案

在鉆床夾具中，通常用鉆套實現刀具的對準導向，鉆套有四種形式，固定鉆套、可換鉆套、快換鉆套、特殊鉆套。依據加工批量，安裝方便和使用場景選用固定鉆套。H7鉆套與鉆模板采用配合制，防轉螺釘選用M8（JB/T 8045.5）

n63.2 對刀導向元件詳細參數

0.0220.019鉆套 基本尺寸d?4? 基本尺寸D?8? ?0.020（極限偏差F7）?0.010（極限偏差選用D6）D1?8H?12t?0.008

0.200-0.050防轉螺釘 基本尺寸d?M8 基本尺寸L1?5.5??0.050 基本尺寸d1?12-0.160D?20L?22L0?11.5n?2t?2.5

第四章 夾緊方案及夾緊力分析

4.1 夾緊方案分析

在機械加工中，工件的定位和夾緊是相互聯系非常密切的兩個工作過程。工件定位后，必須采用一定的裝置把工件壓緊夾牢在定位元件上。從而使工件在加工過程中，不會由于切削力、工件重力、離心力或慣性力等的作用而發生位置變化或產生振動,以保證加工精度,避免機床、刀具的損壞和發生人身安全事故。工件采用的是六點定位，所以工件的六個自由度被限制。可以用螺旋夾緊機構配合壓板進行夾緊，且具有較好的自鎖性。4.2 夾緊力分析 4.2.1 夾緊力估算

由于螺旋夾緊機構可看做是繞在圓柱體上的斜楔，因此，螺釘加緊力的計算與斜楔相似。下圖是夾緊狀態下螺桿受力情況。圖中，F2為工件對螺桿的摩擦力，分布在整個接觸面上，計算時可視為集中在半斤r'的圓周上。r'成為當量摩擦半徑，他與接觸形式有關。F1位螺孔對螺桿的摩擦力，也分布在整個接觸面上，計算時可視為集中在中徑d0處。根據力矩平衡條件：

dFQL?F2r??FRX0

2FJ?FQLd02tg（???1）?r?tg?2

式中

FJ-夾緊力（N）

FQ-作用力（N）

L-作用力臂）（mm）L=8

d0-螺紋中徑（mm）d0=3.675

t-螺紋螺距（mm）t=0.5 ?-螺紋升角（°）tg??2?t?r

?1-螺紋處摩擦角（°）實際計算可取8.5° ?2-螺桿端部與工件間的摩擦角（°）tg?2?0.15

r?-螺桿端部與工件間的當量摩擦半徑（mm）與接觸的形狀有關

計算得：

FJ=90FQ

第五章 夾具體設計及連接元件選型

5.1夾具體設計

夾具體是整個夾具的基體和骨架，組成夾具的各個零件、機構等都要安裝在上面。夾具體的類型分為鑄造夾具體（a）、焊接夾具體（b）、鍛造夾具體（c）和裝配夾具體(d)。如下圖所示：

通過對夾具上各組成件的分布情況、零件的形狀、尺寸以及加工性質的考慮，以及加工零件的方便性，我選擇裝配式夾具體，裝配式夾具體優點裝拆方便、安裝靈活、縮短生產準備周期等。基于以上分析，設計出本夾具的夾具體如下圖所示：

5.2連接元件選型 5.2.1 標準件

連接元件選型包括定位元件選取，夾緊元件選取，其他專用元件選取。

一、定位元件：支撐釘，支撐板，可調支撐螺釘。

二、夾緊元件：壓緊螺釘，螺母，滑動壓塊，壓板。

三、其他專用元件：鉆套。

以上所用元件都為標準件，相關的尺寸大小查表可得。5.2.2 非標準件

夾具體設計，鉆模板設計，底座設計。

第六章 夾具零件圖和裝配圖及標注

6.1零件圖 8 9 10

6.2鉆模板零件圖

6.3裝配圖

第七章 三維效果圖

設計總結

機床夾具設計課程設計已經接近尾聲，回首兩周的設計過程，感慨萬千。通過設 13 計夾具學習新知識已經溫習以前學習的理論，對我們大有裨益。

通過這次設計我們學習到不足，充分感受到一個產品從無到有的設計、從理論到實踐的艱辛。讓我們感受到作為一名機械設計制造及自動化的學生，理論知識和對設計工作的嚴謹認真對我們的重要性。

通過這次設計我們綜合運用了機床夾具設計、互換性與技術測量、機械制造工藝學、機械設計、金屬切削原理與刀具、工程材料以及熱處理工藝等知識，起到穿針引線，承上啟下的作用，鞏固已經學習的知識的同時不用運用磨煉基本功。

在機械制造技術基礎課程設計過程中，首先是對工件機械加工工藝規程的制定，制定工件選用的機床，刀具，以及怎么樣加工的過程。因此，工藝規程至關重要。在機械制造工藝學習中還學習到用AutoCAD進行制圖和一些三維軟件進行仿真（比如proE）。這是對以前學的制圖的知識的一個回顧，CAD制圖不管是現在還是將來的工作都有很大的幫助，因此，這次是真正的將以前所學聯系到了一起。

參考文獻

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