夹具设计习题及答案

第一篇：夹具设计习题及答案

第一单元 夹具设计概论

课后习题： 1．何为机床夹具？

2．机床夹具有哪些部分组成？

3．机床夹的分哪几类，各种类型的数控机床适用场合？ 4.机械加工中夹具的地位？

5.了解几中典型机床夹具，说明其工作原理？ 6.机床夹具有哪些功能和作用？ 7.机床夹具的应用特点： 8.机床夹具发展方向？

第一单元习题参考答案

1.答：机床夹具是在机床上所使用的一种辅助装置，用它来准确、迅速地确定工件与机床、刀具间的相对位置，即将工件定位 及夹紧，以完成加工所需要的相对运动。2.答：机床夹具的组成部分有： 1)定位元件

定位元件是夹具的主要功能元件之一。通常，当工件定位基准面的形状确定后，定位元件的结构也就基本确定了。2)夹紧装置

通常，夹紧装置的结构会影响夹具的复杂程度和性能。它的结构类型很多设计时应注意选择。3)夹具体

夹具体是夹具的基体骨架，通过它将夹具所有元件构成一个整体。4)连接元件

根据机床的工作特点，夹具在机床上的安装连接常有两种形式。一种是安装在机床工作台上，另一种是安装在机床主轴上。5)对刀与导向装置

对刀与导向装置的功能是确定刀具的位置。6)其它元件或装置 3.答: 1)按夹具的应用范围分类

通用夹具 专用夹具 可调夹具 组合夹具 自动化生产用夹具 2)按夹具使用的机床分类

由于使用夹具的各类机床，其工作特点和结构形式不同，对夹具的结构相应地提出不同要求。因此可按所适用的机床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、齿轮机床夹具和其他机床夹具等类型。

3)按夹具的夹紧动力源分类

根据驱动夹具夹紧的动力源不同，可把夹具分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液夹具、电动夹具、电磁夹具、真空夹具等其他类型。4.答:（1）保证加工精度

用夹具装夹工件时，能稳定地保证加工精度，并减少对其它生产条件的依赖性，故在精密加工中广泛地使 1 用夹具并且它还是全面质量管理的一个重要环节。（2）提高劳动生产率

使用夹具后，能使工件迅速地定位和夹紧，并能够显著地缩短辅助时间和基本时间，提高劳动生产率。（3）改善工人的劳动条件

用夹具装夹工件方便、省力、安全。当采用气压、液压等夹紧装置时，可减轻工人的劳动强度，保证安全生产。

（4）降低生产成本

在批量生产中使用夹具时，由于劳动生产率的提高和允许使用技术等级较低的工人操作，故可明显地降低生产成本。

（5）保证工艺纪律

在生产过程中使用夹具，可确保生产周期、生产调度等工艺秩序。（6）扩大机床工艺范围

这是在生产条件有限的企业中常用的一种技术改造措施。如在车床上拉削、深孔加工等，也可用夹具装夹以加工较复杂的成形面。5.答:(1)三爪卡盘---------自动定心夹紧原理(2)平口钳------------大平面定位夹紧(4)手动分度头------分度定位原理

6.答:准确定位 牢固夹紧 实现分度 保证加工

7.答:机床夹具设计与其它装备设计比较，有较大的差别，主要表现在下列方面：（1）要有较短的设计和制造周期。一般没有条件对夹具进行原理性试验和复杂的计算工作。（2）夹具和操作工人的关系特别密切，要求夹具与生产条件和操作习惯密切结合。

（3）夹具在一般情况下是单件制造的，没有重复制造的机会。通常要求夹具在投产时一次成功。（4）夹具的社会协作制造条件较差，特别是商品化的元件较少。设计者要熟悉夹具的制造方法，以满足设计的工艺要求。8.答: 标准化 自动化 精密化 数字化

第二单元 工件的定位

课后习题：

1．定位与夹紧有何区别？ 2．什么叫六点定位规则？

3．什么叫欠定位、过定位？欠定位与过定位对加工有何影响？ 4.试分析下图工件定位限制了哪些自由度，有无需要修改？ 5．分析下图工件定位属于何种定们？都限制了哪些自由度？

6．根据六点定位原理，分析题图所示各定位方案中，各定位元件所限制的自由度？

7.工件用如下图的定位方式加工A面，要求加工尺寸为，试计算定位误差。第二单元习题参考答案

1.答：定位与夹紧是装夹工件的两个有联系的过程。在工件定位以后，为了使工件在切削力等作用下能保持既定的位置不 变，通常还需再夹紧工件，将工件紧固，因此它们之间是不相同的。

2.答：工件在直角坐标系中有六个自由度，夹具用合理分布的六个支承点限制工件的六个自由度，即用一个支承点限制工件的一个自由度的方法，使工件在夹具中的位置完全确定。3.答：完全定位： 完全限制工件六个自由度

不完全定位：满足使用要求的前提下，自由度限制数目少于六个欠定位是一种定位不足而影响加工的现象（不允许）。过定位是指定位时工件的同一自由度被数个定位元件重复限制。4.答：

a 图不完全定位限制5个自由度 b 图不完全定位限制4个自由度 c 图过定位自由度重复限制限制 5.答：

a 定心定位限制4个自由度 b 短心轴限制2个自有度 c 长锥心轴限制5个自由度 d 两锥轴定位限制5个自由度 6.答：

a 一夹双顶限制五个自由度 b 双短锥组合定位限制五个自由度 c定位销与短心轴组合定位限制六个自由度 d长V型铁与定位钉组合支撑限制六个自由度 e三个V型铁组合定位限制6个自由度

f短圆柱定位钉、大平面及浮动V型铁限制六个自由度 7.答：

以定位点为基准考虑垂直角度引起的误差为 Δ1=2（（70-50）x Tan(10/60））Δ2= 0.1+0.1 Δ = Δ1+Δ2 第三单元 工件的夹紧

课后习题：

1．“工件在夹具中被夹紧后，工件的定位即得到保证”，这句话是否正确？为什么？ 2．什么是夹具的夹紧装置？对夹具的夹紧装置有哪些要求？ 3．对夹紧力确定的基本原则是什么？对夹紧力的大小如何确定？ 4．什么叫偏心率？如何选择偏心率？

5．设计联运夹紧机构时主要应注意哪些问题？ 6．举例说明定心夹紧机构的工作原理。

7．试述各类典型定心夹紧机械的特点及主要适用范围。8．试述液压装置装置的特点。9．试述气液增压装置的特点。10.夹紧力计算：

1）偏心夹紧机构偏心率推算

2）螺旋夹紧机构夹紧力推算

第三单元习题参考答案

1.答：错误，夹紧不是定位，夹紧的目的在于工件在加工过程中处于相对稳定的状态。

2.答：在机械加工过程中，为保持工件定位时所确定的正确加工位置，防止工件在切削力、惯性力、离心力及重力等作用下发生位移和振动，一般机床夹具都应有一个夹紧装置，以将工件夹紧。夹紧装置分为手动夹紧和机动夹紧两类。根据结构特点和功用，典型夹紧装置由三部分组成。3.答：

确定夹紧力的方向、作用点和大小时，应依据工件的结构特点、加工要求，并结合工件加工中的受力状况及定位元件的结构和布置方式等综合考虑。1）夹紧力的方向

夹紧力的方向应有助于定位稳定，且主夹紧力应朝向主要定位基面。

夹紧力的方向应有利于减小夹紧力。

夹紧力的方向应是工件刚度较高的方向。

2）夹紧力的作用点

夹紧力的方向确定后，应根据下述原则确定作用点的位置。

夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内。

夹紧力的作用点应选在工件刚度较高的部位。

夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面。

3）夹紧力应适当既要满足加紧要求又不能将工件夹变形。4.答：回转中心与回转机构的质心之间的距离称为偏心率。用偏心件直接或间接夹紧工件的机构，称为偏心夹紧机构。偏心件的偏心率大小应根据工件被夹紧的程度所决定。5.答： 设计要点 联动夹紧机构设计要点

1.联动夹紧机构在两个夹紧点之间必须设置必要的浮动环节，并具有足够的浮动量，动作灵活，符合机械传动原理。

2.适当限制被加工工件数量。

3.联动夹紧机构的中间传力杠杆应力求增力，以免使驱动力过大；并要避免采用过多的杠杆，力求机构简单紧凑，提高工作效率，保证机构可靠的工作。

4.设置必要的复位环节，保证复位准确，松夹装卸方便。5.要保证联动夹紧机构的系统刚度。

6.正确处理夹紧力方向和工件加工面之间的关系，避免工件在定位、夹紧时的逐个积累误差对加工精度的影响。

6.答：以三爪定心夹紧机构为例，三爪夹紧机构采用端面螺旋线同步运动机构实现，当螺旋盘时，工作卡爪同时向回转中心运行实现，自动定心定位与夹紧。

7.答：定心夹紧机构按其定心作用原理有两种类型，一种是依靠传动机构使定心夹紧元件同时作等速移动，从而实现定心夹紧，如螺旋式、杠杆式、楔式机构等；另一种是依靠定心夹紧元件本身作均匀地弹性变形（收缩或胀力），从而实现定心夹紧，如弹簧筒夹、膜片卡盘、波纹套、液性塑料心轴等。8.答：液压装置的特点：

（1）液压油油压高、传动力大，产生同样原始作用力的情况下，液压缸的结构尺寸比气压的小许多倍。（2）油液的不可压缩性使夹紧刚度高，工作平稳、可靠。（3）液压传动噪声小，劳动条件比气压的好。

9.答：不需要增加机械增力机构就能产生很大的夹紧力，使夹具结构简化，传动效率提高和制造成本降低。气液增压装置已被制成通用部件，可以各种方式灵活、方便地与夹具组合使用。

10.1)答：偏心机构偏心率计算式：

2）答：夹紧力计算式：

第四单元 分度装置

课后习题：

1．试分析分度装置的功用、类型？ 2． 径向分度与轴向分度各有何优缺点？ 3． 控制和提高分度精度的措施？

4.分度装置中决定分度精度的核心元件有哪些？ 5.对定机构的结构形式？ 6.分度盘锁紧机构？ 7.端齿分度盘的特点？

第四单元习题参考答案

1.答： 功用：

在机械加工中经常会有工件的多工位加工，如刻度尺的刻线，叶片液压泵转子叶片槽的铣削、齿轮和齿条的加工、多线螺纹的车削以及其它等分孔或等分槽的加工等。类型：

回转分度装置，它是一种对圆周角分度的装置，又称圆分度装置，用于工件表面圆周分度孔或槽的加工。直线分度装置，它是指对直线方向上的尺寸进行分度的装置，其分度原理与回转分度装置相同。2.答： 轴向分度机构简单使用方便，分度精度易受到制造精度的影响。

径向分度机构可减小分度盘的制作误差对分度装置精度的影响，提高分度质量。3.答：

1）增大分度盘的计算直径d。

2）减小对定销与分度孔、导向孔间的配合问隙。3）提高分度对定元件的制造精度。4）采用消除配合间眩的结构措施。5）采用高精度分度对定结构。4.答：决定分度装置精度的元件有： 重要元件有对定机构与分度盘 5.答：分度对定机构的结构形式

1）钢球对定 结构简单，操作方便，但定位不可靠，仅适用于切削力较小而分度精度要求不高的场合； 2）圆柱销对定 结构简单，制造容易，无法补偿配合间隙对分度精度的影响。3）菱形销对定 对圆柱销的改进，减少了孔销间的配合间隙。

4）圆锥销对定 能消除销与孔间的配合间隙。但圆锥面上有污物，将影响配合间隙。5）双斜面对定 同圆锥销，但结构上应考虑防尘装置。

6）单斜面对定 分度槽的直边始终与锲的直边保持接触，且分度的转角误差始终在斜面一侧多用于分度精度较高的场合。

7）正多面体对定 结构简单，制造容易，但分度精度不高，且分度数目不宜过多。6.答：分度盘锁紧机构 1）螺母轴向锁紧机构 2）卡箍轴向锁紧机构 3）偏心轴轴向锁紧机构 4）圆锥轴向锁紧机构 5）径向锁紧机构 7.答：

1)分度精度高，分度精度的重复性和持久性好。2)分度范围大。3)刚度好。

4)结构紧凑，使用方便。

5)端齿盘的加工工艺较复杂，制造成本较高，端齿盘对防尘和锁紧性能也有较好。

第五单元 专用夹具的设计方法

课后习题：

1.夹具体的设计应满足的主要要求？ 2.焊接结构夹具体减小变形的措施？ 3.夹具的设计方法？ 4.夹具方案的设计内容？ 5.夹具制造特点？

第五单元习题参考答案

参考答案：

1.答: 1)夹具体的结构形式一般由机床的有关参数和加工方式而定。2)有一定的精度和良好的结构工艺性。3)足够的强度和刚度。

4)在机床工作台上安装的夹具，应使其重心尽量低，夹具体的高度尺寸要小。5)夹具体的结构应简单、紧凑，尺寸要稳定，残余应力要小。6)要有适当的容屑空间和良好的排屑性能。7)要有较好的外观。

8)在夹具体适当部位用钢印打出夹具编号，以便于工装的管理。2.答: 1)合理布置焊缝位置。2)缩小焊缝尺寸。3)合理安排焊接工艺。3.答:

4.答:(1)确定夹具的类型。(2)定位设计。

(3)确定工件的夹紧方式，选择合适的夹紧装置。

(4)确定刀具的对刀导向方案，选择合适的对刀元件或导向元件。(5)确定夹具与机床的连接方式。

(6)确定其它元件和装置的结构形式，如分度装置、靠模装置等。

(7)确定夹具总体布局和夹具体的结构形式。并处理好定位元件在夹具体上的位置。(8)绘制夹具方案设计图。

9(9)进行工序精度分析。

(10)对动力夹紧装置进行夹紧力验算 5.答: 夹具通常是单件制造，且制造周期很短。为了保证工件的加工要求，很多夹具要有较高的制造精度。企业的工具车间有多种加工设备，例如加工孔系的坐标镗床，加工复杂形面的万能铣床、精密车床和各种磨床等，都具有较好的加工性和加工精度。夹具制造中，除了生产方式与一般产品不同外，在应用互换性原则方面也有一定的限制，以保证夹具的制造精度。

第六单元 典型机床夹具与现代机床夹具

课后习题：

1．成组夹具由哪几部分组成？ 2．通用可调夹具有何特点？ 3．组合夹具有何特点？ 4.车床夹具的分类？ 5．拼装夹具有何特点？ 6.T型槽组合夹具的结构组成？

第六单元习题参考答案

1.答：

成组夹具的结构：基础部分和可调部分

1）基础部分：包括夹具体、动力装置和控制机构等。

2）可调部分：可调整的定位元件、夹紧元件和导向、分度装置等 2.答:通用可调夹具的特点： 1）通用可调夹具适应的加工范围更广。2）通用可调夹具可用于不同的生产类型中。3）调整的环节较多，调整较费时间。3.答:组合夹具特点： 1）万能性好，适用范围广。2）可大幅度缩短生产准备周期。

3）使用组合夹具后．减少了专用夹具的成本，从而降低产品的制造成本。4）减小了夹具的库存面积。

5）组合夹具的外形尺寸较大，结构较笨重、刚度较低。

4.答:车床夹具一般都安装在车床主轴端部，加工时夹具随机床主轴一起旋转，装在刀架上的切削刀具作进给运动。常用夹具：

1）.心轴类夹具 2）.盘类车床夹具 5.答： 拼装夹具的特点 1）模块化

2）构成：方形、六面体形、板式，与组合夹具相比，拼装夹具是非标准的。6.答：组成： 1）基础件：

基础件是组合夹具中尺寸最大的元件，它包括圆形、方形、矩形基础板和基础角铁等四种结构。2）支承件：

支承件的规格较多，主要包括各种方形支承、长方形支承、长扳、角铁、角度支承和角度垫板等。3）定位件：

定位件主要用于工件的定位和确定元件与元件之间的相对位置。如各种定位销、定位盘、定位支承、v形支承、定位键等。4）导向件：

导向件是用来确定刀具与工件间相对位置的元件，包括各种尺寸规格的钻套、钻模板、导向支承、锤孔支承等。5）夹紧件：

夹紧件专指各种形式的压板，用于夹紧工件。6）紧固件：

其作用是用来连接组合夹具元件和紧固工件。它包括各种螺钉、螺母、垫圈等。其中紧因用螺栓所用材料40Cr，它有较高的抗拉强度。7）其他件：

这类元件为一些辅助元件。如连接板、摇板、滚花手柄、各种支承帽、弹簧、平衡块等。

第二篇：机床夹具设计习题答案

1.1定位原理及定位误差计算

1.2.答：

a.不完全定位，限制了x y z 和y z ,合理 b.完全定位，六个自由度都限制了，合理

c.过定位，x重复定位，可将左顶尖去除或者改为自由顶尖

3.在阶梯轴上铣削一平面，该零件在短V形块、圆头支钉和浮动支点上定位。试分析该定位方案有何不合理之处？如何改进？

答：欠定位。短V形块不能限制Z方向的旋转以保证尺寸L的加工。

改进：将短V形块改为长V形块。

4.题图4为连杆零件在夹具中的平面及两个固定的短V形块1及2上定位，试问属何种定位？限制了哪些不定度？是否有需要改进之处？提出改进措施。

答：过定位，限制了x y z

x y z ,其中x重复定位。

改进：将右侧的V形块改为可左右活动的V形块。

5.答：该方案属于六点定位。左边两个短V形块相当于一个长V形块，限制了y y

z z四个自由度，右边短V形块限制了x x两个自由度。

8.试确定合理的定位方案并绘制定位方案草图。

答：一面两销定位原理。

9．题图9为在杆件上有宽度为b的开口槽，内孔D已加工，试确定合理的定位方案并绘制定位方案草图。

答：直径为d的圆弧端用V形块定位，半径为D的内孔用浮动菱形销定位。

11.题图11(a)为在圆盘零件上加工O1、O2及O3三孔的工序简图，题图11（b）、（c）、（d）为用三轴钻床及钻模同时加工三孔的几种定位方案（工件底面的定位元件未表示），试分别计算当α=90°时各定位方案的定位误差。

12.解：加工面C以O1O2连线为基准，因此不重=0

位置O=1Td2sin20.0866

位置O=2Td0.1 2角度=arctan位置O位置O122L12arctan0.1866 16013定位=不重位置O位置O0.1866TdL

即该工序定位合理，定位误差为0.1866

13.1.2夹紧方案及夹紧力计算

1.试分析图示各种夹紧方案有何错误和不当之处，并提出改进措施。

答：

（a）错误：作用点在支承范围之外，夹紧力与支反力构成力矩，夹紧时工件将发生偏程，使定位面与支承元件脱离，以致破坏原有定位。

措施：使夹紧力作用在稳定区域内，即使夹紧力作用点左移。

（b）错误：夹紧力作用于工件薄壁处，易产生工件夹具变形。

措施：将夹紧力作用点往中间移，使夹紧变形尽可能小。

（c）错误：夹紧力作用点远离工件加工表面，加工过程中易产生振动。

措施：在靠近工件加工处采用辅助支承。

（d）错误：左右夹紧力作用不在同一直线上，会产生力矩，不利于工件保持稳定。

措施：应使夹紧力和左边支承钉处于同一直线上。

（e）错误：夹紧机构与工件表面接触对夹紧元件和工件表面的精度要求高，定位不稳定。

措施：采用支承钉夹紧。

（f）错误：该夹紧为平行夹紧，由于工件尺寸误差，采用刚性元件会使不同表面受夹紧力不一致，甚至夹不住。

措施：将夹紧元件换成浮动的或能自动调节的。

2.问题：①右边Φ6的孔定位稳定性不高，可靠性低，加工过程中易产生振动。②左边导孔太长③右端导孔与工件表面距离太长。

改进：①在其下加装浮动支承或辅助支承。②减小导孔长度。③适当缩小导孔与工件表面距离。

3.答：（c）方案更为合理。

4.解：1）螺旋机构

原始力矩 MQL11250Nm

夹紧力

W1MQ1tann21d2r2ta2，标准螺旋角40，取30



1arctan0.1，代入数据得W114686.7N，Q1W114686.7N

5.71

2）斜楔机构

W2Q1，其中30，5.71，带入数据得W218893.3N

tan2tan

Q2W218893.3N

Q2L111965.75N L9.套类零件在题图24所示的自动定心车床夹具上安装车外圆，现已知切削力矩M切=50N·m，D=80mm，α=15°，各处摩擦系数均为0.15，安全系数K=1.5，试求拉杆所需之拉力Q。

W

解：

由M切=3F1r1 r=d/2 求得F1=833.3 N 总切削力F=3F1=2500 N 取d=40mm r=20mm

2F1F6r32

每个卡爪夹紧力W对于斜楔机构W8329N

Q1

tan 50.1tan2tan可得Q1W(tan2tan)4730N

Q0=3Q1=14191 N Q=1.5Q0=21287 N

1.3对定误差计算

2.3.

第三篇：夹具部分习题

第六章思考题与习题

• 什么是机床夹具？它包括哪几部分？各部分起什么作用？ • 什么是定位？简述工件定位的基本原理。• 为什么说夹紧不等于定位？

• 限制工件自由度与加工要求的关系如何？

• 何谓定位误差？定位误差是由哪些因素引起的？定位误差的数值一般应控制在零件公差的什么范围内？ • 对夹紧装置的基本要求有哪些？

• 何谓联动夹紧机构？设计联动夹紧机构时应注意哪些问题？试举例说明。

• 试述一面两孔组合时，需要解决的主要问题，定位元件设计及定位误差的计算。

• 根据六点定位原理，分析图 6-52 中所示各定位方案中各定位元件所消除的自由度。

图 6-52（习题 9 图）

6-52（习题 9 图）

• 有一批图 6-53 所示零件，圆孔和平面均已加工合格，今在铣床上铣削宽度为 b 的槽子。要求保证槽底到底面的距离为 h

；槽侧面到 A 面的距离为 a+Δa，且与 A 面平行，图示定位方案是否合理？有无改进之处？试分析之。

图 6-53（习题 10 图）

• 有一批如图 6-54 所示工件，采用钻模夹具钻削工件上 Φ5mm 和 Φ8mm 两孔，除保证图纸尺寸要求外，还须保证两孔的连心线通过 Φ60 mm 的轴线，其偏移量公差为 0.08mm。现可采用如图 b、c、d 三种方案，若定位误差大于加工允差的 1/2，试问这三种定位方案是否可行（α=90?）？

图 6-54（习题 11 图）

• 有一批套类零件如图 6-55a 所示，欲在其上铣一键槽，试分析下述定位方案中，尺寸 H1、H2、H3 的定位误差。• 在可涨心轴上定位（图 b）;• 在处于垂直位置的刚性心轴上具有间隙的定位（图 c）, 定位心轴直径。

• 夹紧装置如图 6-56 所示，若切削力 F=800N，液压系统压力 p=2×106Pa（为简化计算，忽略加力杆与孔壁的摩擦，按效 η=0.95 计算），试求液压缸的直径应为多大，才能将工件压紧。夹紧安全系数 K=2 ；夹紧杆与工件间的摩擦系数 μ=0.1。

• 图 6-57 所示的阶梯形工件，B 面和 C 面已加工合格。今采用图 a 和图 b 两种定位方案加工 A 面，要求 A 面对 B 面的平行度不大于 20?（用角度误差表示）。已知 L=100mm，B 面与 C 面之间的高度

。试分析这两种定位方案的定位误差，并比较它们的优劣。

图 6-55（习题 12 图）

图 6-56（习题 13 图）

图 6-57（习题 14 图）

第 6 章例题

【例题 6.1 】 在套筒零件上铣槽，如图 6-27a 所示，要求保持尺寸 10-0.08、8-0.12，其他尺寸已在前工序完成。若采用图 B 的定位方案，孔与销子配合按 H7/g6，问能否保持加工精度要求？否则应如何改进？ 按 H7/g6 的配合精度，则销子直径应为 为水平放置，故由式（6.25）有： ① 对于尺寸 8-0.12 , △ 基（8）=，因销子

得 △ 定（8）=0.021+0.03=0.051 在铣床上加工，其平均经济精度为 10 级 , 查表得ω =0.05，所以ω + △ 定（8）=0.05+0.051=0.101< δ(8)=0.12 可满足尺寸 8-0.12 的要求。

② 对于尺寸 10-0.08 , 又因 △ 基（10）=0 Δ 不（10）=0.15+0.2=0.35 得 △ 定（10）=0.35 所以 ω + △ 定（10）=0.05+0.35 =0.4> δ(10)=0.08 不能满足尺寸 10-0.08 的要求.③ 采用图 c 的改进方案 , 以端面 A 和右端孔为定位基准 , 销子与孔的配合仍然按 H7/g8, 则销子直径为

因 △ 基（8）= △ max =0.5(0.03+0.02)=0.025 △ 不（8）=0.03 得 △ 定（8）=0.025+0.03=0.055 所以 ω + △ 定（8）=0.05+0.055=0.105 [< δ(8)=0.12] 可满足尺寸 8-0.12 的要求.又因 △ 定（10）=0 所以 ω + △ 定（10）=0.05< δ(10)=0.08 可满足尺寸 10-0.08 的要求.【例题 6.2 】 如图 6-28 所示零件 , 在铣槽工序中 , 要保证 45 0 50 ,(其他尺寸已在前工序完成).要求设计该工序的定位方案 , 并检查能否满足精度要求.采用“一面两孔”的定位方案，此方案属于完全定位。φ 30 孔用短圆销、φ 10 孔用短削角销。销子与孔的配合按 H7/g6, 所以短圆柱销直径为φ 30 圆弧部分直径为φ 10

。，短削角销削角销宽度 b 及 B 查表 6 — 2，得 b=3,B=8。夹具的制造公差，可取工件相应公差的 1/3 左右，即取两销中心距的制造公差为 δ L d =0.08，夹具上 45 0 角的制造公差取△α = 30 '(是定位误差的一部分)。

图 6-28 定位误差

计算实例

在铣床上加工，平均经济精度为 10 级，查表得ω =4 ￠。由式（6 — 8）及△α，45 0 角的定位误差为：

这种定位方案可满足加工精度要求。

若不能满足加工精度要求时，可采用下述方法解决：

• 减小销子与孔的配合间隙，销子直径可选 g5 或 h6，同时要适当减小削角销的宽度 b。

• 采用活动的锥形定位销，使孔与销子无间隙配合，如图 6-29 所示。

图 6-29 活动锥形定位销的应用

第四篇：夹具设计论文

专用夹具设计 课题 论 文

学

校：合肥财经学院

班 级：

机电一体化2012级

学 生： 刘浏

学号：201213250134

指导教师：王厚民老师

提交日期： 2014 年 10 月 7日

摘要

机械制造过程及检测，检验中，都要使用大量的夹具。夹具是能够使产品按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装置，它的主要用于保证产品的加工质量、减轻劳动强度、辅助产品检测、展示、运输等。

关键词：专用夹具；立式铣床；槽、斜度；

目录

绪论

1.1课题研究内容

1.2夹具发展现状及发展方向 1.3研究目的及意义 夹具的分类及设计原则

2.1夹具概念

2.3机床夹具的分类

2.3铣床专用夹具设计原则

3.定位方案

3.2加紧方案

3.3对刀方案

3.4夹具体与定位键

4铣槽组合夹具

4.1槽系列组合夹具概念

4.2 组合夹具原件的分类和编号 4.3夹具设计总结

参考文献

1绪 论

1.1本课题研究的内容

本课题主要是根据国内目前的机械制造行业的技术力量，结合现实工作中普通立式铣床在加工多样化的批量产品中所遇到的困难与不足，进行研究、分析，并寻找最优良的铣床专业夹具。

1.2夹具发展现状及发展方向 1.2.1夹具发展现状

夹具最早出现在18世纪后期。随着科学技术的不断进步，夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。据有关部门统计表明，目前的中、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业夹具，一般在具有中等生产能力的工厂里，约拥有数以千计的专用夹具；另一方面，在多品种生产企业中，每隔2-3年就要更新50%--80%左右的专用夹具，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、柔性制造系统（FMS）等新加工技术的应用，对机床夹具提出新的要求：

1、能迅速、方便的促进新产品的投产，以缩短生产周期，降低生产成本；

2、能装夹一组具有相似特征的工件； 3、能适用于精密加工的高精密机床夹具； 1.2.2现代机床夹具发展方向

现代机床夹具的发展方向主要表现为标准化、精密化、高效化和柔性化等四个方面。

（1）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。

（2）精密化 随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度要求。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。

（3）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，在数控机床上，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。1.3研究的目的及意义

夹具是能够使产品按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装置，它的主要用于保证产品的加工质量、减轻劳动强度、辅助产品检测、展示、运输等。优良的专用机床夹具在保证工件各项加工精度要求、改善工人劳动条件、提高劳动生产率、降低生产成本、扩大机床工艺范围、有效的安全生产、缩短新产品试制周期等方面有着显著的经济效益。槽类、孔类工件是常见的工程结构，提高槽类、孔类工件铣床夹具设计能力对加工行业具有重要的现实意义。

一个优良的机床专用夹具必须具备以下几个主要特征：（1）保证工件加工精度

对于专用夹具本身来讲，要确保工件的加工精度，首先要正确地选择定位基准、定位方法和定位元件，必要时还需进行精度分析；另外还要注意夹具中其他零部件的结构对加工精度的影响，确保夹具能满足工件的加工精度要求。（2）提高生产效率

专用夹具的复杂程度应与生产纲领相适应，应尽量采用各种快速高效的装夹机构，保证操作简单、方便，缩短加工辅助时间，有效的提高生产效率。（3）工艺性好

专用夹具的结构应力求简单、合理，便于加工、检验、装配及维修等。专用夹具的制造属于单件生产，当最终精度由调整或修配来保证时，夹具应设计成可以调整或修配的结构。夹具的分类及设计原则 2.1夹具概念

在机械制造工业中，为了达到保证产品质量，改善劳动条件，提高劳动生产条件提高劳动生产率及降低劳动成本的目的，在工艺过程中，除机床等设备外，还大量使用着各种工艺装备。它包括：夹具、模具、刀具、辅助工具及测量工具等。因此，广义的说，夹具是一种保证产品质量并便利和加速工艺过程的一种工艺装备。不同的夹具，其结构形式、工作情况、设计原则都不同。但就其数量和在生产中所占的地位来说，应以“机床夹具”为首。所谓机床夹具，就是机床上所使用的一种辅助设备，用它来准确的确定工件与刀具的准确位置，即将工件的定位及加紧，以完成加工所需的相对运动。所以机床夹具是用以使工件准确定位和夹紧的机床附加装置。

2.2机床夹具的分类 2.2.1 机床夹具的分类

机床夹具的种类很多，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。第一，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。

2.3铣床专用夹具的设计原则

（1）由于铣削过程不是连续切削，且加工余量较大，所以不但所需的切削力较大，而且切削力的大小及方向随时都可能在变化，致使在铣削过程中产生振动。因此铣床夹具要有足够的夹紧力，夹具结构要有足够的刚性。

（2）为了提高铣床夹具的刚性，工件待加工的表面应尽量不超出工作台，在确保夹具有足够排屑空间的前提下，尽最降低夹具的高度，一般夹具高与宽之比为 1：1.25。

（3）对于以铸、锻件毛坯面定位的铣夹具，应以毛坯图作为设计夹具的依据，以免对工件毛坯余量尺寸和形状误差、分型面或浇 冒口等问题因考虑不周而影响夹具的合理性和可靠性。拔叉部件铣直槽夹具设计

图3-1所示拔叉零件，要求设计铣槽工序用的铣床夹具。根据工艺规程，在铣槽之前其它各表面均已加工好，本工序的加工要求是：槽宽14H11mm，槽深7mm，槽的中心平面与Ф26H7孔轴线的垂直度公差为0.08mm，槽侧面与E面的距离12 ±0.2mm，槽底面与B面平行。

3.1定位方案 3.1.1六点定位原理

当工件在不受任何条件约束时，其位置是任意的不确定的。设工件为一理想的钢体，并以一个空间直角坐标作为参照来观察钢体的位置变动。由理论力学可知，在空间处于自由状态的钢体，具有六个自由度，即沿着X、Y、Z三个坐标轴的移动和绕着这三个坐标轴的转动，如图3-1拔叉零件图所示。用X、Y、Z分别表示沿三个坐标轴的移动和绕着这三个坐标轴转动的自由度。六个自由度是工件在空间位置不确定的最高程度。定位的任务，就是要限制工件的自由度。在夹具中，用分别适当的与工件接触的六个支撑点，来限制工件六个自由度的原理，称为六点定位原理。

3.1.2应用定位原理几种情况

（1）完全定位

工件的六个自由度全部被限制，它在夹具中只有唯一的位置，称为完全定位。（2）部分定位 工件定位时，并非所有情况下都必须使工件完全定位。在满足加工要求的条件下，少于六个支撑点的定位称为部分定位。在满足加工要求的前提下，采用部分定位可简化定位装置，在生产中应用很多。如工件装夹在电磁吸盘上磨削平面只需限制三个自由度。

（3）过定位（重复定位）

①一般情况下，应该避免使用过定位。通常，过定位的结果将使工件的定位精度受到影响，定位不确定可使工件（或定位件）产生变形，所以在一般情况下，过定位是应该避免的。

②过定位亦可合理应用 虽然工件在夹具中定位，通常要避免产生“过定位”，但是在某些条件下，合理地采用“过定位”，反而可以获得良好的效果。这对刚性弱而精度高的航空、仪表类工件更为显著。

3.1.3确定要限制的自由度

按照加工要求，铣通槽时应限制五个自由度，即沿x轴移动的自由度不需要限制，但若在此方向设置一止推支撑，则可起到承受部分铣削力的作用，故可采用完全定位。

3.1.4定位方案选择

有三中定位方案可供选择：

方案I：工件已E面作为主要定位面，用支承板1和短销2（与工件Ф26H7孔配合）限制工件五个自由度，另设置一防转挡销实现六点定位。为了提高工件的装夹刚度，在C处加一辅助支承。方案II：工件以Ф26H7孔作为主要定位基面，用长销3和支承钉4限制工件五个自由度，另设置一防转挡销实现六点定位。在C处也加一支承。

方案III：工件以Ф26H7孔为主要定位基面，用长销3和长条支承板5限制两个自由度，限制工件六个自由度，其中绕z轴转动的自由度被重复限制了，另设置一防挡销。在C处也加一辅助支承。

比较以上三种方案，方案I中工件绕x轴转动的自由度由E面限制，定位基准与设计基准不重合，不利于保证槽的中心平面与Ф26H7孔轴线的垂直度。方案II中虽然定位基准与设计基准重合，槽的中心平面与Ф26H7孔轴线的垂直度要求保证，但这种定位方式不利于工件的夹紧。由于辅助支承是在工件夹紧后才起作用，而施加夹紧力P时，支承钉4的面积太小，工件极易歪斜变形，夹紧也不可靠。方案III中虽是过定位，但若在工件加工工艺方案中，安排Ф26H7孔与E面在一次装夹中加工，使Ф26H7孔与E面有较高的垂直度，则过定位的影响甚小。在对工件施加夹紧力P时，工件的变形也很小，且定位基准与设计基准重合。综上所述，方案III较好。

计算定位误差: 除槽宽14H11由铣刀保证外，本夹具要保证槽侧面与E面的距离及槽的中心平面与Ф25H7孔轴线的垂直度，其它要求未注公差，因此只需计算上述两项加工要求的定位误： 3.2夹紧方案

根据工件夹紧的原则，除施加夹紧力外，还应在靠近加工面处增加一夹紧力，用螺母与开口垫圈夹压在工件圆柱的左端面，而对着支撑板的夹紧机构可采用钩形压板，使结构紧凑，操作方便。3.3对刀方案

加工槽的铣刀需两个方向对刀，故应采用直角对刀块。3.4夹具体与定位键

为保证工件在工作台上安装稳定，应按照夹具体的高宽比不大于1.25的原则确定其宽度，并在两端设置耳座，以便固定。为了使夹具在机床工作台的位置准确及保证槽的中心平面与Ф26H7孔轴线垂直度要求，夹具体底面应设置定位键，定位键的侧面应与长销的轴心线垂直。4 铣槽组合夹具 4.1槽系列组合夹具概念

组合夹具的应用范围十分的广泛。它最适合于品种多、产品变化快、新产品试制和单件小批生产等场合，在批量生产也可以利用组合夹具代替临时短缺的专用夹具，以满足生产要求。用组合夹具元件可以组装成各类机床夹具。数控机床和柔性制造单元的出现，更加推动了组合夹具技术的进步，扩大了组合夹具的应用范围。

使用组合夹具，工件轮廓尺寸在一定范围内不受形状的限制。我国的槽系列组合夹具可以满足普通机械制造厂的大部分零件的加工，其中6mm、8mm槽系列组合夹具主要适用于仪表制造行业的小型零件的加工。适用于各系列组合夹具的工件范围见表4.1。

表4-1 各系列组合夹具的适用范围

组合夹具元件的系列

可加工工件的最大外轮廓尺寸（mm）6mm系列，8mm系列

500×250×250 12mm系列

1500×1000×500 16mm系列

2500×2500×1000 应当指出，由于组合夹具有很大的机动性和灵活性，表4-1中所介绍的可加工工件的最大轮廓尺寸，仅是一般情况下的参考数据，通过熟练的组合技术，可用小尺寸系列的元件组装成更大尺寸工件的组合夹具。此外，不同系列的组合夹具元件还可以通过过渡 元件共同组装在一套组合夹具上，以达到缩小组合夹具尺寸和减轻组合夹具重量的目的。

4.2组合夹具元件的分类和编号

我国目前生产和使用的组合夹具多是槽系列的组合夹具，其元件间以键和键槽定位。用孔和圆销定位的组合夹具称为孔系列组合夹具，目前生产中亦有应用。下面主要介绍槽系列组合夹具元件。

根据连接螺栓直径、支承截面尺寸和定位键槽尺寸，槽系列组合夹具分为三种：

1.16mm槽系列组合夹具，又称大型组合夹具，用“D”表示。2.12mm槽系列组合夹具，又称中型组合夹具，用“Z”表示

3.8mm和6mm槽系列组合夹具，又称小型夹具，用“X”表示。

组合夹具元件的分类，主要根据元件的结构、形状和用途而划分的。按其用途不同，可分为八大类，参见表4.2。另有一类是组合夹具组装工具和辅具。分别用表4-2表示。4.3夹具设计

毛坯为铸造件，且对毛坯的结构工艺有一定的要求，其材料是HT200，生产类型为中批量生产，具体要求如下：

1).铸件的壁厚要均匀，不应有较大的截面变化。2).铸件的选材要合理，以便于铸造。3).要设计合理的起模斜度，便于起模。4).铸件要有圆角，不得出现尖角棱角等。

基面选择是工艺规程设计的重要工作之一。基面选择的正确与合理是加工质质量得到保证，生产率得以提高。6 总结

基于以上工作所建立的基于机床夹具的设计，可以给机床夹具设人员在对夹具进行设计时作为参考，避开繁琐的建模工作，从而大大提高设计人员的工作效率，减少设计人员的工作量和劳动强度，缩短夹具的设计和开发周期，减少夹具设计中的成本费用，加快产品的更新速度。同时应用人机交互方法可以避免不必要的疏忽和错误，能在短时间内寻求最优设计结果，从而加快了设计速度，提高到了设计质量。

由于设计时间有限，该设计中的疏忽和缺陷在所难免，夹具设计中依然存在许多漏洞和不足之处，因此，在以后还需对该设计进行必要的修补和完善工作，望广大同行多多批评、指正。参考文献

[1] 杨 杰.基于WEB的夹具系统设计[J].煤矿机械，2004 [2] 马贤智.夹具与附具标准应用手册[M].北京:机械工业出版社，1996.[3] 许生蛟.组合夹具图册.上册.北京:机械工业出版社，1996，12.[6] [4] 王光斗，王春福.机床夹具设计手册.第三版.上海:上海科学技术出版社，2005 [5] 李德信，任建亭，等.Solid WorksV18基础篇.北京:化学工业出版社，2007

第五篇：法兰盘夹具设计.（范文模版）

目录

一、序言.......................................................................................................................2

二、零件分析...............................................................................................................2

1零件的作用.........................................................................................................2 2零件的工艺分析.................................................................................................2

三、工艺规程设计.......................................................................................................3

1确定毛坯的制造形式.........................................................................................3 2基面的选择.........................................................................................................3 3制定工艺路线.....................................................................................................3 4毛坯尺寸的确定与机械加工余量.....................................................................5 5确定各道工序的切削用量及基本工时.............................................................5

四、夹具的设计.........................................................................................................14 1问题的提出.......................................................................................................14 2夹具设计...........................................................................................................14 五、三维建模..............................................................................................................16

五、设计总结.............................................................................................................21

六、参考文献.............................................................................................................22

0

一、序言

机械制造装备课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课、大部分专业课以及参加了生产实习之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我的大学生活中占有重要的地位。

通过本次课程设计，应该得到下述各方面的锻炼：

1、能熟练运用机械制造课程中的基本理论以及在生产实习中学到的实践知识，正确地解决一个零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量。

2、提高结构设计的能力。通过设计夹具的训练，应当获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、经济合理而且能保证加工质量的夹具的能力。、学会使用手册及图表资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称、出处、能够做到熟练运用。

此次设计的是CA6140车床法兰盘及夹具设计。首先，对工件进行分析得出工艺路线；再着重进行夹具的设计，其中包括定位的设计、夹紧力的设计，夹紧和定位原件的选择。

由于能力所限，设计尚存在许多不足之处，恳请老师予以指教。

二、零件分析

1、零件的作用

题目所给的零件是法兰盘，为盘类零件，用于卧式车床上。车床的变速箱固定在主轴箱上，靠该法兰盘定心。法兰盘内孔与主轴的中间轴承外圆相配，外圆与变速箱体孔相配，以保证主轴三个轴承孔同心，使齿轮正确啮合。

2、零件的工艺分析

法兰盘零件，要求钻孔Ф6和Ф4，保证尺寸280.3，进行夹具设计，生产批量为中批量生产。以零件心轴和一端面定位，夹紧另外一端面。用快换钻套保证孔Ф6和Ф4的位置，即尺寸280.3。

三、工艺规程设计

1、确定毛坯的制造形式

零件材料是HT200。零件年产量是中批量,而且零件加工的轮廓尺寸不大,在考虑提高生产率保证加工精度后可采用铸造成型，采用方法为砂模机器造型。零件形状并不复杂，因此毛坯形状可以与零件的形状尽量接近。

2、基面的选择

基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，使生产无法正常进行。

（1）粗基准的选择

按照有关粗基准的选择原则（如果必须首先保证工件上欲加工表面与不加工表面之间的位置要求，则应以不加工表面为粗基准），现选择Φ45外表面B为粗基准，利用三爪自定心卡盘加持最右端外圆Φ45，并且使卡盘端面紧靠右端面，这样可以消除所有六个自由度，达到完全定位。

（2）精基准的选择。主要应考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。

3、制定工艺路线

制定工艺路线应该使零件的加工精度（尺寸精度、形状精度、位置精度）和表面质量等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为中批生量生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以志用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。还应当考虑经济效果，以便降低生产成本。

（1）工艺路线方案一

工序1粗车 Ф100mm柱体左右端面及外圆外圆留有余量。以右端Ф45 mm为粗基准。

工序2钻、扩、粗铰、精铰 20mm孔至图样尺寸并车孔左端的倒角。工序3粗车Ф45，Ф90的外圆，粗车各端面，粗车Ф90的倒角，粗车3x2的槽，R5的圆角。以Ф20为精基准。

工序4 半精车Ф90外圆及各端面，车槽3×2，R5的圆角。工序5半精车Φ100左右端面及外圆，精车Ф100的左端面。工序6粗铣Ф90的左端面；粗铣、精铣 90柱体右侧面。工序7钻 4×Φ9孔。工序8 钻Φ4孔，铰Φ 6孔。

工序9磨削Φ100的右端面，Φ90外圆及左右端面，Φ45外圆。工序10 磨削外圆面 Φ100，Φ 90。

工序11刻字刻线。工序12镀铬。工序13 检测入库。

(2)工艺路线方案二

工序1钻、扩、铰Φ20的孔，以右端Φ45的外圆为粗基准。

工序2粗车Φ100外圆，B面，Φ90外圆及右侧面，3x2槽，Φ45外圆。粗车零件左右端面

工序3粗车零件左右端面，并倒Φ20孔的倒角，以及零件右端45度倒角。工序4半精车Φ100外圆，Φ90外圆。工序5半精车零件左端面。

工序6精车Φ100外圆，并倒Φ100，Φ90的倒角。工序7精车零件右端面。

工序8粗铣Ф90的左端面；粗铣、精铣 90柱体右侧面。工序9 钻 4×Φ9孔。工序10钻Φ4孔，铰Φ 6孔。

工序11磨削Φ90外圆及右侧Φ45外圆。工序12抛光B面。工序13刻字画线。工序14镀铬。工序15检测入库。(3)工艺方案的比较与分析

上述两种工艺方案的特点在于：方案二考虑以Φ20孔为精加工基准，而方案一则是从右端面开始加工到左端面，然后再钻孔 Φ20mm，这时则很难保证其圆跳动的误差精度等。因此决定选择方案二作为加工工艺路线比较合理。

4、毛坯尺寸的确定与机械加工余量

由于本零件材料为灰铸铁，由《工艺手册得》，毛坯为双侧加工，MA为G，加工精度为8到10级，这里选取9级。则，由《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-4得：

零件沿轴线方向的加工余量为：2x2.5mm=5mm Ф100径向加工余量为6mm，轴向加工余量为2x2.5mm=5mm Ф90径向加工余量为2x2.5mm=5mm，轴向加工余量为2x2.5mm=5mm Ф45径向加工余量为2x2.5mm=5mm 由《机械零件工艺性手册》表：2-64得：Ф100，Ф90柱体圆角为：R=2mm；右端Ф45的圆角为：R=4mm；

5、确定各道工序的切削用量及基本工时

工序1 ：钻，扩，铰Ф20孔 加工条件：

工件材料：HT200 硬度170—241HB，取190HB，机器砂型铸造。加工要求：钻，扩，铰Ф20孔 机床：Z3040型摇臂钻床(1)钻 Ф18孔

1）刀具选择：查《机械制造工艺设计简明手册》选用 18高速钢锥柄标准花钻。

2）切削用量选择：查《切削用量手册》得：f=0.70~0.86mm/r,再由《机械制造工艺设计简明手册》C365L 手册》取V =13m/min，vdwnw1000=18m/min。

车床进给量取f =0.76mm/r。查《切削用量简明

1000vnsdw=230r/min，按机床选取n =238r/m,故3)计算基本工时：T=（L+L1+L2）/(f×n)=0.66min。(2)扩Ф19.8 孔

1）刀具选择：选用 19.8高速钢锥柄扩孔钻。

2）确定切削用量：查《切削用量简明手册》得：f=0.90~1.1mm/r,再由《机械制造工艺设计简明手册》C365L 车床进给量取f =0.92mm/r。扩孔时的切削速度，由《现代机械制造工艺流程设计实训教程》得公式：vc扩=（1/2~1/3）vc钻 查《切削用量简明手册》取VC =0.29m/s=17.4m/min，Vc=（1/2~1/3）VC =5.8~8.7m/min，ns1000vdw=93~140r/min，按机床选取n =136r/m,故vdwnw1000=8.5m/min。

3)计算基本工时：T=（L+L1+L2）/(f×n)=(91+14+2)/(0.92×136)=0.86min。其中L=91，L1=14,L2=2。

(3)铰Ф20

1）刀具选择：20高速钢锥柄机用铰刀

2）确定切削用量：背吃刀量ap=0.12。由《切削用量简明手册》表2.11 f=1.3~2.5mm/r,取zvf=1.68由《切削用量简明手册》表

w2.30得

yvcdT.axf=7.9m/min，ns1000vd=125.8 r/min按机床选取nw =136 mvvcv0pr/min。所以实际切削速度vdwnw1000=8.54m/min。

3)计算基本工时：T=(L+L1+L2)/(f*n)=0.44min

工序2 ：粗车Ф100外圆、车B面，车Ф90外圆及右侧面、3x2槽、Ф45外圆。

加工条件：

机床选择：CA6140车床

刀具1：刀片材料YG6，刀杆尺寸BxH=16x25mm，r010o 060 kr600

s50 kr'8o '05o e0.51

刀具2：刀片材料为高速钢，成型车刀，刀杆尺寸30x45 刀具3：刀片才；材料高速钢，切断车刀，刀杆尺寸16x25

（1）粗车Ф100外圆

1）选择刀具：选择刀具1 1)确定背吃刀量a 粗车的余量为1.5mm，一次走刀完成，即a =1.5mm。2)确定进给量：查《切削用量简明手册》：加工材料HT200、工件直径100mm、切削深度a =1.5mm，则进给量为0.6~0.9 mm/r。再根据CA6140车床说明书，取 横向进给量取f =0.86mm/r。选择磨钝标准及耐用度：根据《切削用量简明手册》表1.9，取车刀后面最大磨损量为0.8~1.0。焊接车刀耐用度T=60mm。

3)确定切削速度V ：根据《切削用量简明手册》vccvTm.axpfvyv=57.46 m/min，ns1000vdw=172 r/min。按CA6140车床转速（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2－8）选择与172r/min相近似的机床转速n =200r/min,则实际切削速度V = 66.6m/min。

4）计算基本工时：按《机械制造工艺设计简明手册》公式计算：T=0.149min。

（2）粗车 Ф90外圆

1）选择刀具：用刀具2 2）确定背吃刀量：粗车外圆ap=1.1mm。

3)确定进给量：由《切削用量简明手册》HT200，刀杆尺寸16 x25，,工件直径为Ф90mm，则f=0.6~0.9 mm/r。再根据CA6140车床说明书，取横向进给量取f =0.86mm/r。由《切削用量简明手册》表1.9查取后刀面磨损最大限度为0.8~1.0，焊接耐用度T=60mm。

4)确定切削速度Vc：根据《切削用量简明手册》表1.27，vccvm/min

Tmv.axpyf=44

vns1000vdw=147.6 r/min，按CA6140车床转速 选择与157.5r/min相近似的机床转速n =160r/min,则实际切削速度V =47.728 m/min。5)计算基本工时：T=（L+L1+L2+L3）×i/(f×n)=0.153min。

(3)粗车Ф45 外圆 选择刀具1 1）确定切削深度：粗车外圆，一次走刀，则ap=1.1mm。

2)确定进给量：由《切削用量手册》，HT200，刀杆尺寸16x 25，ap=1.1,工件直径为Ф45mm，则f=0.4~0.5mm/r。再由《简明手册》表4.2—3查取f =0.45mm/r。

3)确定切削速度Vc：根据《切削用量手册》表1.27查取：xfvcT.amvyvcvp=62.7 m/min。

ns1000vdw=399 r/min按CA6140车床说明书，选择与399r/min相近似的机床转速n =400r/min,则实际切削速度V = 62.8m/min。4)计算基本工时：T=（L+L1+L2+L3）×i/(f×n)=0.286min。

(4)成型车刀加工B面

1）确定切削深度：一次走刀，则ap=2.5mm。T=120min 2)确定进给量：f=0.035~0.070mm/r。取f =0.050mm/r。

3)确定切削速度Vc：根据《切削用量手册》表1.27查取：vccTvmxvyv=40.602 m/min.apfns1000vdw=121.987 r/min，按CA6140车床说明书，选择与121.987r/min相近似的机床转速n =125r/min,则实际切削速度V =41.605m/min。

4)计算基本工时：T=（L+L1+L2+L3）×i/(f×n)=11.04min。

(5)车Ф90右端面及3x2槽

1)确定切削深度：一次走刀，则ap=2.5mm。

2)确定进给量：由《切削用量手册》表1.4，f=0.6~0.9mm/r。根据CA6140机床说明书（见《工艺手册》表1.31）取f=0.86 mm/r。

3)确定切削速度Vc：根据《切削用量手册》表1.27查取：vccTvmxvyv=13.965 m/min，.apfns1000vd=46.815 r/min。按CA6140车床说

w明书，选择与46.815r/min相近似的机床转速n =50r/min,则实际切削速度。V = 15.072m/min。

4)计算基本工时：T=（L+L1+L2+L3）×i/(f×n)=1.419min。

工序3粗车零件左右端面，并倒Ф20孔的倒角，零件右端45度倒角 加工条件：

机床选择：CA6140车床

刀具1：刀片材料YG6，刀杆尺寸BxH=16x25mm，r010o 060 kr600

s5

0kr'8o '05o e0.51

(1)粗车零件左端面，即粗车Ф 100左端面 1）确定切削用量ap =1.1mm。

2)确定进给量：查《切削用量简明手册》：取进给量为0.6——0.9 mm/r。再根据CA6140车床说明书（见《机械制造工艺设计简明手册》表1.31查取）进给量取f =0.86mm/r。根据《切削用量简明手册》表1.9，取车刀后面最大磨损量为0.8~1.0。焊接车刀耐用度T=60mm。

3)确定切削速度Vc ：根据《切削用量简明手册》表1.27vccvTmv.axpfyv=49.56 m/min

ns1000vdw=149 r/min。按CA6140说明书，选择与149r/min相近似 的机床转速n =160r/min,则实际切削速度V =53m/min。

4）计算基本工时：按《机械制造工艺设计简明手册》公式计算：T= 0.385min。

(2)粗车零件右端面

1）确定切削用量ap =2.5mm。

2)确定进给量：查《切削用量简明手册》：取进给量为0.4～0.5 mm/r。再根据CA6140车床说明书（见《机械制造工艺设计简明手册》表1.31查取）进给量取f =0.45mm/r。根据《切削用量简明手册》，取车刀后面最大磨损量为0.8~1.0。焊接车刀耐用度T=60mm。

3)确定切削速度V ：根据《切削用量简明手册》表1.27m/min 1000vvccvTmv.axpfyv=14 nsdw=89r/min按CA6140说明书，选择与89r/min相近似的机床转速n =100r/min,则实际切削速度V =15.7m/min。

4）计算基本工时：按《机械制造工艺设计简明手册》公式计算：T= 0.674min

工序4半精车Ф100外圆、B面，Ф90外圆、Ф45外圆 机床选择：CA6140车床

刀具1：刀片材料YG6，刀杆尺寸BxH=16x25mm，r10 6 kr60

0o000s50 kr8o 5 'o0e0.51 刀尖圆弧半径0.5mm。

(1)半精车Ф100外圆 用刀具1 1)确定背吃刀量：半车的余量为0.9mm，一次走刀完成，即a =0.9mm。2)确定进给量：查《切削用量简明手册》表1.6：加工材料HT200、工件直径100mm、切削深度a =0.9mm，表面粗糙度为6.3，刀尖圆弧半径0.5mm，则进给量为0.25~0.40 mm/r。再根据CA6140车床说明书，取横向进给量取f =0.30mm/r。车刀耐用度T=60mm。

3)确定切削速度Vc ：根据《切削用量简明手册》表1.27vccvTmv.axpfyv=103.071 m/min

ns1000vdw=309.971 r/min。按CA6140车床转速（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2－8）选择与309.871r/min相近似 的机床转速n =320r/min,则实际切削速度V = 106.509m/min。

4）计算基本工时：按《机械制造工艺设计简明手册》公式计算：T=0.2.6min

(2)半精车 Ф90外圆 选择刀具：用刀具1。1）确定背吃刀量： 半精车外圆ap=1.4mm。

2)确定进给量：由《切削用量简明手册》表1.6，HT200，刀杆尺寸16 x25，表面粗糙度为6.3，刀尖圆弧半径0.5mm,工件直径为Ф90mm，则f=0.25~0.40 mm/r。再根据CA6140车床说明书，取横向进给量取f =0.30mm/r，车刀耐用度T=60mm。

3)确定切削速度Vc：根据《切削用量简明手册》表1.27，yvcT.axf=103.071m/minn1000vd=353.719 r/min。按CA6140车床转速 mvvcvpsw选择与353.719r/min相近似的机床转速n =400r/min,则实际切削速度V =116.557 m/min。

4)计算基本工时：T=（L+L1+L2+L3）×i/(f×n)=0.115min。

(3)半精车Ф45 外圆 选择刀具1 1）确定切削深度：粗车外圆，一次走刀，则ap=1.4mm。

2)确定进给量：由《切削用量手册》，HT200，刀杆尺寸16x 25，ap=1.1,工件直径为Ф45mm，表面粗糙度为6.3，刀尖圆弧半径0.5mm，则f=0.25~0.40mm/r。再由《简明手册》表4.2—3查取f =0.30mm/r。

3)确定切削速度V：根据《切削用量手册》表1.27查取： yvcT.axf=103.071 m/minnmvvcvps1000vdw=686.719r/min按CA6140车床说明书，选择与686.719r/min相近似的机床转速n =710r/min,则实际切削速度V = 107.457m/min。

4)计算基本工时：T=（L+L1+L2+L3）×i/(f×n)=0.246min。

工序5 半精车零件左端面，即Ф100左端面 加工条件：

机床选择：CA6140车床

刀具1：刀片材料YG6，刀杆尺寸BxH=16x25mm，r10 06 kr60

o000s5 0 kr'8o 5 'o0e0.51 刀尖圆弧半径0.5mm。

(1)半精车Ф100左端面

1)确定背吃刀量：半精车的余量为0.9mm，一次走刀完成，即a =0.9mm。2)确定进给量：查《切削用量简明手册》表1.6：加工材料HT200、工件直径100mm、切削深度a =0.9mm，表面粗糙度为6.3，刀尖圆弧半径0.5mm，则进给量为0.25~0.40 mm/r。再根据CA6140车床说明书，取横向进给量取f =0.30mm/r。车刀耐用度T=60mm。

3)确定切削速度V ：根据《切削用量简明手册》表1.27，vccvTmv.axpyf=103.071 m/min。nvs1000vdw=316.235 r/min。按CA6140车床转速（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2－8）选择与316.235r/min相近似 的机床转速n =320r/min,则实际切削速度V = 106.509m/min。

4）计算基本工时：按《机械制造工艺设计简明手册》公式计算：T=1.158min。

工序6 精车Ф100外圆，并倒Ф90，Ф100的倒角

1)确定背吃刀量a； 半车的余量为0.5mm，一次走刀完成，即a =0.5mm。2)确定进给量：查《切削用量简明手册》表1.6：加工材料HT200、工件直径100mm、切削深度a =0.5mm，表面粗糙度为1.6，刀尖圆弧半径0.5mm，则进给量为0.10~0.15 mm/r。再根据CA6140车床说明书，取横向进给量取f =0.12mm/r。车刀耐用度T=60mm。

3)确定切削速度V ：根据《切削用量简明手册》表1.27，vccvTmv.axpyf=142.020 m/minnvs1000vdw=452.292 r/min按CA6140车床转速的（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2－8）选择与452.292r/min相近似 机床转速n =450r/min,则实际切削速度V = 141.3m/min。

4）计算基本工时：按《机械制造工艺设计简明手册》公式计算：T=0.315min。

工序7精车零件左端面，即Ф100左端面

1)确定背吃刀量：半车的余量为0.5mm，一次走刀完成，即a =0.5mm。2)确定进给量：查《切削用量简明手册》表1.6：加工材料HT200、工件直径100mm、切削深度a =0.5mm，表面粗糙度为1.6，刀尖圆弧半径0.5mm，则进给量为0.10~0.15 mm/r。再根据CA6140车床说明书，取横向进给量取f =0.12mm/r。车刀耐用度T=60mm。

3)确定切削速度V： 根据《切削用量简明手册》表1.27，yvcT.axf=142.020 m/min，ns1000vmvvcvpd=452.292 r/min按CA6140车床转速

w（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2－8）选择与452.292r/min相近似 机床转速n =450r/min,则实际切削速度V = 141.3m/min。的4）计算基本工时：按《机械制造工艺设计简明手册》公式计算：T=2.00min。

工序8粗铣Ф90左右侧面，精铣Ф90右侧面 加工条件：

机床的选择：X62W，功率7.5KW，装夹系统刚性好；

刀具的选择：铣刀材料为YG6，由ap=8，ae=11～21mm，根据《工艺手册》表3.1—28，铣刀选择为80～110mm；由《切削手册》表6---7选择刀具如下：粗铣刀为粗齿圆柱形铣刀d1000012，40，L80，d40，r15，o0oo~45oo，Z=10；精铣刀为细齿圆柱形铣刀d30~35oo1000，L80，d40，r015，012，o，Z=14，圆柱铣刀寿命为180min。(1)粗铣左侧面，粗铣刀具

1）切削用量：ap=8，ae=11mm，一次完成

2）确定进给量： 由《切削手册》表3.5当机床X62W功率为5-10KW,采用YG6硬质合金材料加工铸铁取fz=0.14-0.24mm/z,取fz=0.24mm/z。

3）确定切削速度cv0vVc： 由《切削手册》表

sw3,27，yqpvcdtaxfauz=119.619m/minn1000vd=380.952r/min根据X61W机mpvvpzev床说明书(见《切削手册》表4.2-39)取主轴转速n =475r/min.则实际切削速度为Vc =149.15m/min当n =475r/min时,工作台为每分钟进给量是进给速度fm=fz×z×n机=0.24×10×475=1140mm/min.，X62W机床说明书(见《切削手册》表3.23)取fm=950mm/min 4）计算基本工时：T=(L+L1)/fm=(38+5)/950=0.0453 min。

(2)粗铣右侧面，粗铣刀具

1）切削用量：ap=8，ae=10mm，俩次完成。

2）确定进给量： 由《切削手册》表3.5当机床X62W功率为5-10KW,采用YG6硬质合金材料加工铸铁取3)确定切削速度

fz=0.14-0.24mm/z,取

fz=0.24mm/z。

3,27，Vc ：由《切削手册》表vcdcvqv0ptaxfauzmpvyvpzev=160.952m/min

ns1000vdw=512.586r/min，根据X61W机床说明书(见《切削手册》表4.2-39)取主轴转速n =600r/min.则实际切削速度为Vc =188.4m/min，当n =600r/min时,工作台为每分钟进给量是进给速度fm=fz×z×n机=0.24×10×600=1440mm/min.，X62W机床说明书(见《切削手册》表3.23)取fm=950mm/min。

4）计算基本工时：T=(L+L1)/fm=(48.2+5+38)/950=0.096 min。(3)精铣右侧面 精铣刀具

1）切削用量： ap=8，ae=1mm，一次完成

2）确定进给量： 由《切削手册》表3.5当机床X62W功率为5-10KW,采用YG6硬质合金材料加工铸铁取

fz=0.14-0.24mm/z,取

Vc:

fz=0.24mm/z。

3）确定切削速度由《切削手册》表 3,27,vccvdq0vptaxfauzmpvyvpzev=404.312m/min,n1000vsdw=1287.618r/min根据X61W机床说明书(见《切削手册》表4.2-39)取主轴转速n =1180r/min.则实际切削速度为Vc 370.52m/min，当n =1180r/min时,工作台为每分钟进给量是进给速度fm=fz×z×n机=0.24×14×1180=2832mm/min.，X62W机床说明书(见《切削手册》表3.23)取fm=1180mm/min。

4）计算基本工时：T=(L+L1)/fm=(48.2+5)/1180=0.0451min。

工序9钻4×Ф9孔

1)刀具选择：选用Ф9高速钢,锥柄标准麻花钻。选用Z525型摇臂钻床。2）确定切削用量：4个孔共走四次刀。由《切削用量手册》f=0.47—0.57mm/r,由钻床取 f =0.40mm/r.由《切削用量手册》，取V查=0.36m/s=21.6m/min，则n=764.331 r/min由钻床说明书，取n机=850r/min,故。

3）计算基本工时：其中L1=8，L2=0，L=84，T= 4x0.047min=0.188min。

工序10钻Ф 4mm孔，Ф铰6mm孔 机床选择：选用Z525型摇臂钻床。(1)钻Ф 4mm孔

1)刀具选择：由《工艺手册》选用 高速钢锥柄标准花钻。

2)确定切削用量：查《切削用量手册》f=0.18～0.22mm/r,由钻床取f=0.22mm/r.由《切削用量手册》取V =0.46m/s=27.6m/min=197r/m，由Z525钻床取n =1700r/min.，故Vc=21m/min。

3)基本工时：L1=10，L2=0，L=12.5，T= 0.07min。(2)铰 Ф6孔

1）刀具选择：6高速钢锥柄机用铰刀，刀具磨钝标准为0.4—0.6,耐用度T=60min。

2）确定切削用量：加工余量为2mm,故背吃刀量asp=1mm。查《切削用量手册》f=0.27—0.33mm/r，由《工艺手册》f=0.26mm/r。

(3)确定切削速度：计算切削速度vc(cvdTafm0pzvxvyv其中KV=1，)kv，CV=15.6,ZV=0.2,XV=0.1,YV=0.5,m=0.3，V = 0.21m/s=12.8m/min，n = 679r/min，取 n =670，V =8.415 m/min。

3）基本工时：其中L1=10，L2=2，L=7，T= 0.109min。

工序11 磨削Ф90外圆以及零件右端Ф45外圆

1)选择砂轮：WA46KV6P350x40x12。

2)切削用量的选择：砂轮转速n砂=1500 r/min，v砂=27.5m/s。轴向进给量fa=0.5B=20mm，工件速度Vw=10m/min，径向进给量fr=0.015mm/（双行程）3)切削工时：加工Ф90外圆 圆

t12LbzbK1000vffar=0.819min，加工Ф45外t 12LbzbK1000vffar=1.606min。

工序12抛光B面 工序13刻线、刻字 工序14镀铬 工序15检测入库

四、夹具的设计 1问题的提出

本夹具用来钻Ф4和Ф6的孔，有一定的公差要求，但同时应考虑提高生产率；因此设计时，对本夹具有一定的形位要求，还应装夹方便。本夹具使用在Z525型摇臂钻床上，选用螺旋夹紧。

2、夹具设计

(1)定位和夹紧方案的选择：

由法兰盘零件的特征，采用一销一端面的定位方式，因此用一心轴和一端面的方式定位法兰盘，经过定位后的法兰盘已经限制了五个自由度，在零件的Ф100平面用螺旋夹紧方式夹紧。

（2）切削力及夹紧力计算 1)切削力的计算： 轴向力：其中：

zF.yF.(N)F9.81cFd0fkF。

cF42.7d0

4f0.22

kF0.9

zF1.0

yF0.8 则：F449.3N8 2扭矩:

zM.yM.M9.81cM.d0fkmM，其中：c0.021

zM2.0

yM0.8kM0.87

则：M0.884N*m 2）夹紧力的计算：

由《机床夹具设计手册》表1-2-20，查得：当D=32，d=8，e=1.7，Ⅲ型，得夹紧力为W0=3680（N）

3）切削力与夹紧力比较

由夹具结构知，轴向力与夹紧力垂直，欲使夹具安全工作，夹紧力产生的摩擦力必须大于轴向力。一般钢铁接触面的摩擦系数为：0.1～0.15。此处取小值0.1。则F总=2f=2×368=736>449.238所以安全。由于钻头直径为Ф4，所以产生的扭矩非常小，夹具可安全工作。五、三维建模

4.1夹具体三维建 模的最后效果

4.2钻模板三维建模的最后效果

4.3定位套三维建模的最后效果

4.4加长快换钻套三维建模的最后效果

4.5支承钉三维建模的最后效果

4.6六角螺杆三维建模的最后效果

4.7夹具总装备三维建模的最后效果

4.8夹具总装备爆炸后三维建模的最后效果