机械设计类本科毕业论文(设计)

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一年一度的毕业季即将到来，很多在上大学阶段的友友们都在发愁毕业论文怎么做。网上随便搜的，重复率很高;自己写吧，又不知道怎么写！

下面我把我当时的毕业论文分享给大家参考！我是机械设计制造专业的，我的这篇论文最后得了73分，不算多也不算少！虽然跟那些优秀的没法比，但通过毕业也是足够了！

本篇文章内容比较多，为了提高大家的观赏效的视觉效果，我会针对不同的内容进行以下颜色区：

黑色：文章主要内容的描述

红色：一级标题(大标题)

蓝色：二级标题(小标题)

橙色：特别注意的事项

………………以下正文开始………………

论文原创性声明

本人郑重声明：本人所呈交的本科毕业论文《拔叉类零件铣槽专用夹具设计》，是本人在导师的指导下独立进行研究工作所取得的成果。论文中引用他人的文献、资料均已明确注出，论文中的结论和结果为本人独立完成，不包含他人成果及使用过的材料。对论文的完成提供过帮助的有关人员已在文中说明并致以谢意。

本人所呈交的本科毕业论文没有违反学术道德和学术规范，没有侵权行为，并愿意承担由此而产生的法律责任和法律后果。

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、技术改造供应先进、高效的技术装备，它起初要为我国正在发展的产业包含农业、重工业、轻工业和其它产业提供质量优秀、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。

这篇论文是结合当前实际生产中，通用夹具不能满足生产需求，通用夹具装夹工件效率低、劳动强度大、加工质量不高，并且一般需要增加划线工序，而特意设计的一种铣床夹具，它主要包含夹具的定位方案，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。

本夹具拥有良好的加工精度，针对性强，主要用于拔叉零件铣槽工序的加工。该夹具具有夹紧力装置，具有现代车床夹具所需求的高效化和精密化的特征，能够明显的缩小工件加工的基本时间和辅助时间，大大提升了劳动生产力，特别有效率且减轻了工人的劳动强度。

该夹具可在加工通常零件的时候让质量进一步提升，并减少劳动强度，能在保证产品质量加工精度的同时进行批量生产，达到降低生产成本的目的。从而夹具的利用在某种程度上提高现实生产中企业的效益 。于是对夹具知识的认知和学习，在今天显的特别重要起来。

关键词：高效 精度 夹紧力

目 录

一、绪论

(一)机床夹具设计概述…………6

(二)目的及意义…………………6

二、机床夹具设计……………6

(一)夹具的概念…………………7

(二)夹具的主要功能……………7

(三)机床夹具的分类……………7

(四)机床夹具结构………………9

(五)定位方案…………………10

(六)定位误差分析………………15

三、工件的夹紧…………………20

(一)夹紧装置的组成……………20

(二)加紧装置的设计原则………20

(三)定夹紧力的基本原则………23

(四)夹紧方案……………………24

(五)夹具精度分析………………25

四、结论…………………………27

致谢………………………………28

参考文献…………………………29

※注：目录页码根据实际情况编写

一、绪论

（一）机床夹具概述

在机床上对工件进行加工时，为了保障加工相对其它表面的尺寸和位置精度，首先需要使工件在机床上占据正确的位置，并在加工过程中能承受各种力的作用而始终保持这一准确位置不变。前者称为工件酌定位，后者称为工件的夹紧，这整个过程统称为工件的装夹。在机床上装夹工件所用的工艺装备称为机床夹具。

（二）目的及意义

因为市场竞争激烈，所以在最必需短的时间内设计并制造出高效的夹具。若是每一个工件都使用一套专用夹具，特别是在小批量生产的情况时，夹具的设计，制造周期比较长，不光产品的生产周期长，而且零件的制造成本也会大幅度提高。综合考虑上述原因，设计一种模块式的全能型铣钻夹具势在必行，它也可以用于加紧各类尺寸和形状的工件，加工质量高而且成本较低。

机床夹具是当代机械加工行业中不可缺少的重要工艺配备之一。夹具是工艺配置的重要组成部分，在机械制造中占据重要地位。利用夹具能够提高工件的加工精度并保持零件的互换性，提升劳动生产率，并且还可以降低劳动强度，改善员工的劳动条件，应用夹具还可以扩大现有机床的操作范围，利用充分现有的设备资源。夹具对保证产品质量，缩小产品试用周期等都具有重要意义。

二、机床夹具设计

（一） 夹具的概念

夹具是用于机械制造过程当中，用来固定加工的对象，使之占据准确的位置，用来接受加工或检测并保障加工需求的机床辅助装置，简称为夹具。在我们现实生产中夹具的用处是把工件定位，而使加工的工件获取相对机床和刀具的准确位置，并把工件有效的夹紧。

（二）夹具的主要功能

在机床上加工工件的期间，必需用夹具装好夹牢所要加工工件。将工件组装好，便是在机床上确定工件相对刀具的准确位置，这个过程称之为定位。把工件夹紧，便是对工件加以作用力，使它在提前定位好的位置上将工件有效的夹紧，这一过程称为夹紧。从定位到夹紧的全过程，称为装夹。机床夹具的主要功能便是完成工件的装夹工作。工件装夹状况的优劣，将直接影响工件的加工精度。

（三）机床夹具的分类

机床夹具的品种有很多，形状截然不同。为了设计、制造和管理的便利，往往按照某一功效进行分类。

1、按夹具的通用特性分类

当前中国经常使用夹具有组合夹具、可调夹具、夹具、通用夹具和自动线夹具等五大类别。

（1）通用夹具

通用夹具是指构造、尺寸已经规格化，并且具一备定通用性的夹具。其优点是适应能力强、不需要调整或稍微调整便可装夹一定形状和尺寸范围内的各种类工件。这类夹具已商品化。如三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘、中心架台虎钳、顶尖万能分度头、万能分度头、台虎钳、电磁吸盘等。利用这种夹具可缩短生产周期，削减夹具品种，从而减低生产成本。其弊端是夹具的加工精度不高，生产力比较低并且很难装夹形状繁杂的工件，故适用于单件少量生产中。

（2）夹具

夹具是针对某一工件的某一道工序的加工需求而特意设计和制造的夹具。特性是针对性强。实用与产品相对稳定、批量较大的出产中，可获得很高的生产效率和加工精度。

（3）可调夹具

夹具的些一元件可调或可更换，已适用多中工件的夹具，称为可调夹具。它包括可调夹具和成组夹具两类。

（4）组合夹具

组合夹具是用可循环使用的标准夹具零部件组装成容易连接和拆卸的夹具。按照被加工零件的工艺需求能够很快地组合成夹具，夹具使用完后，可以方便地拆开。夹具主要应用在单件，中、少量多品种生产和数控加工中，是一种比较经济的夹具。

（5）自动夹具

自动夹具平时可分为两种，一种为固定式夹具，它与夹具类似；另一种为随行夹具，操作中夹具跟着工件一起活动，并且将工件沿着自动线由一个工位移到下一个工位来进行加工。

2、按夹具动力源来分类

按夹具夹紧动力源可将夹具分为手动夹具和机动夹具两大类别。为减少劳动强度和保证安全生产，手动夹具应有自锁与扩力机构机能。经常使用的机动夹具有电磁夹具、气动夹具、液压夹具、真空夹具、气液夹具、电动夹具、和离心力夹具等。

上述各分类中，最常用的方法是按照通用，专用和组合来进行分类。

3、机床夹具的组成

尽管机床夹具的品种众多，但它们的作业原理基本上是相似的。将各种夹具中，作用相似的结构或元件加以归纳，可得出夹具通常所共有的如下几个组成部分，这些组成部分既互相独立又互相有关联。

（1）定位支承元件

定位支承元件的用处是确定工件在夹具中的准确位置并支承工件，是夹具的主要功能元件之一。定位支承元件的定位精度将直接影响工件的加工精确度。

（2）夹紧装置

夹紧元件的用处是将工件夹牢压紧，并保障在加工过程当中工件的位置保持不变。

（3）连接定向元件

这类元件用来将夹具与机床结合起来并确认夹具对机床主轴、工作台或导轨的相对位置。

（4）对刀元件或导向元件

这些元件的用处是保障工件加工表面与刀具之间的准确位置。用于确认刀具在加工正确位置的元件称为对刀元件，用于确认刀具位置并指导刀具来进行加工的元件称为导向元件。

（5）其它装置或元件

根据加工需要，一些夹具上还设有上下料装置、分度装置、靠模装置、平衡块工件顶出机构、电动扳手和工件顶出机构等，以及标准化的其它衔接元件。

（6）夹具体

夹具体是夹具的基本骨架，用来配置、安装各夹具元件使之组成一整体。常用的夹具体为焊接结构铸件结构、锻造结构、铸件结构和装配结构，形状有底座形回转体形和回转体形等形状。

以上各个组成的部分中，定位元件、夹紧装置、夹具体是夹具的一般组成部分。

（四）机床夹具结构

1、机床常用通用夹具的结构

机床经常使用的通用夹具主要有平口虎钳，它主要用于装夹矩形工件，也可以用于装夹圆柱形工件。

机用平口虎钳是经过虎钳体安置在机床上。固定钳口和钳口铁起竖直定位作用，虎钳体上的导轨平面起水平定位作用。丝杆（及方头的）、活动座、紧固螺钉、和紧固螺钉螺母可作为夹紧元件。回转底座和定位键分别起角度分度和夹具定位功用。

2、机床夹具的设计特点

机床夹具与其它机床夹具的不相同的地方在于：它是经过定位键在机床上定位，用对刀装置确定铣刀相对于夹具的位置。

3、夹具装夹工件的特点

夹具装夹方式是用夹具将工件定位、夹紧，以确保工件相对刀具、机床的准确位置具有以下特点：

（1）工件在夹具中的准确定位，是经过工件上的定位基准面与夹具上的定位元件相连接而实现的。于是不用再要求找正即可将工件夹紧。

（2）因为夹具预先在机床上已调试好位置（也有在加工过程当中进行找正的），所以工件经过夹具相对于机床也就占据了正确位置。

（3）经过夹具上的对刀装置，确保了工件加工表面相对刀具准确的位置。

（4）装夹基本上不受员工技术水平的影响，能相对简单和稳定地确保加工精度。

（5）装夹快速、简易，能减轻劳动强度，明显地减少额外时间，提高劳动生产效率。

（6）能扩大机床的工艺范围。如镗削图机体上的阶梯孔，如果没有卧式镗床和专用设备，可设计成夹具在车床上进行加工。

综上所述：夹具安装方式较容易，不受技术水平影响，容易操作。

4、机床夹具的安装

机床夹具在机床工作台上的安置位置，直接影响被加工表面的位置精确度，因而在计划时必需思考其装配方法，一般是在夹具底座底下装两个定位键。定位键的构造尺寸已经标准化，应按机床工作台的T形槽尺寸选定，它和夹具底座以及工作台T形槽的组合为H7/h6、H8/h8。两定位键的间隔应该尽量最大，以利提高装配的精度。

作为定位键的安装是夹具通过两个定位键嵌入到机床工作台的同一条T 形槽中，再用T 形螺栓和垫圈、螺母将夹具体紧固在工作台上，所以在夹具体上还需要提供两个穿T形螺栓的耳座。如果夹具宽度较大时，可在同侧设置两个耳座，两耳座的距离要和机床工作台两个T形槽间的距离一致。

5、机床夹具的对刀装置

机床夹具在工作台上安装好了之后，还需要调整铣刀对夹具的相对位置，以方便进行定距加工。为了使刀具与工件的被加工表面块的结构，应根据工件的详细加工需求进行选取。相对位置能快速而准确地对上，在夹具上也能够采用对刀装置。对刀装置是由对刀块和塞尺等构成，其结构尺寸已标准化。各类对刀块的构造，可以依据工件的详细加工要求进行选择。

（五）定位方案

图1所展示的拔叉零件图，要求设计铣槽工序用的机床夹具。按照工艺规程，在铣槽以前其余各表面均已加工好，本工序的加工需求是：槽宽16H11mm，槽深8mm，槽的中央平面与Ф25H7孔轴线的垂直度公差为0.08mm，槽侧面与E面的间距11 ±0.2mm，槽底面与Ф25H7孔轴线平行。

1、定位方案的选择

如图2所示，有三种定位方案可供选择：

（1）工件以E面用于主要定位面，用支承板1和短销2（与工件Ф25H7孔组合）限制工件五个自由度，另设立一防转挡销达成六点定位。为了提升工件的装夹刚度，在C处加一辅助支承，见图2（a）所示。

（2）工件以Ф25H7孔用于主要定位基面，用长销3和支承钉4局限工件五个自由度，另设置一防转挡销达成六点定位。在C处也加一辅助支承，见图2（b）所示。

（3）工件以Ф25H7孔为主要定位基面，用长销3和长条支承板5限定两个自由度，限定工件六个自由度，其中绕z轴转动的自由度被反复限制了，另设置一防挡销。在C中还添加了一个辅助支持，见图2（c）所示。

对比以上三种方法，方法1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，不利于确保槽的中心平面与Ф25H7孔轴线的垂直度。方法2中尽管定位基准与设计基准重合，槽的中心平面与Ф25H7孔轴线的垂直度要求保证，但这种定位方法不利于工件的夹紧。因为额外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，工件容易歪斜变形，夹紧也不可靠。方法3中虽然是过定位，但如果在工件加工工艺方法中，安排Ф25H7孔与E面在一次装夹中加工，使Ф25H7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，方法3较好。

对于防转挡销位置的设置，也是三种不同的方案，如图3所示：

若挡销放在位置1时，因为B面与Ф25H7孔的间隔较进（230 -0.3mm），尺寸公差又大，定位精确度低。若挡销放在位置2时，虽然距Ф25H7孔轴线较远，但因为工件定位是毛面，因而定位精确度也较低。而当挡销放在位置3时，距Ф25H7孔轴线较远，工件定位面的精确度较高（Ф55H12），定位精度也比较高，并且能承受切削力所引发的转矩。因此，防转挡销应放在位置3较好。

综上所述：选择方案（3）是更好的。

2、常用定位元件及选用

工件在夹具中想要取得准确的定位，首先应正确选择定位基准，其次是选取适合的定位元件。工件定位时，工件定位基准和夹具的定位元件相接构成定位副，以达成工件的六点定位。用定位元件采用时，应按照工件定位基准面和定位元件的结构特征进行选取。

（1）工件以平面定位

以面积比较小的已经加工的基准平面定位时，采用平头支承钉，以基准面凹凸不平或毛坯面定位时，选用圆头支承钉，侧面定位时，可选用网状支承钉。

用面积比较大、平面度精度比较高的基准平面定位时，采用支承板定位元件，用于面定位时用不带斜槽的支承板，一般尽量选用带斜槽的支承板，以利清除切屑。

用毛坯面，环形平面和阶梯平面作基准平面定位时，采用自位支承作定位元件。但需要注意的是，自位支承虽然有两个或三个支承点，因为自位和浮动作用只能够成为一个支承点。

用毛坯面用于基准平面，调整时应按定位面质量和面积大小分别采取可调支承作定位元件。

当工件定位基准面需求提升定位刚度、可靠性和稳定性时，可以采用辅助支承作辅助定位元件，但须注意的是，辅助支承不起限定工件自由度的功能，并且每次加工均需从头调整支承点高度，支承位置应选择在有益工件承受夹紧力和切削力的场所。

（2）工件用外圆柱来定位

在工件的对称度需求比较高时，可采用v形块定位。v形块工作面间的夹角α常取60°、90°、120°三种，当中应用最广的是90°V形块。90°V形块的基本结构和尺寸已标准化，选用时可依据定位圆柱面的长度和直径来进行选择。v形块结构有许多形式，有些V形块适合较长的加工过的圆柱面定位；有些V形块适合较长的粗糙的圆柱面定位；有些V形块适合尺寸较大的圆柱面定位，这类V形块底座采用铸件，V形面采用淬火钢件，V块是由二者镶合成的。

在工件定位圆柱面的精度需求比较高时，可以采用定位套或半圆形定位座定位。大型轴类和曲轴这类不应用整个圆孔定位的工件。可采用半圆定位座。

（3）工件以内孔定位

工件上定位内孔相对小时，会采用定位销作定位元件。圆柱定位销的构造和尺寸标准化，不同直径的定位销有着相对的构造形式，可依据工件定位内孔的直径选取。当工件的圆柱孔使孔端边缘定位时，需采用圆锥定位销。当工件边缘形状较差时，采用锥形销；若工件须要平面和圆孔端边缘一起定位时，应选用浮动锥销。

在盘类、套类、零件的车削、磨削、跟齿轮加工中，一般都选用心轴定位，为了方便夹紧和减轻工件由间隙造成的倾斜。若是工件定位内孔与基准端面垂直精确度很高时，常以孔和端面联合定位。于是，这种心轴一般为带台阶的定位面的心轴，若是工件用内花键为定位基准时后，可以采用外花键轴，如果内孔带有花键槽时，可以在圆柱心轴上设置键槽配装键块；若是工件内孔精度很高，加工工件力矩特别小的时后，可采取小锥度心轴定位。

综上所说：要想准确的定位，务必选好定位的基准。

3、对定位元件的基本要求

（1）限位基面要有充足的精确度。定位元件具备完好的精度，才可以确保工件的定位精度。

（2）限位基面应有较好的耐磨性。因为定位元件的工作表面常常与工件磨擦和接触，易于磨损，所以须要定位元件限位表面的耐磨性要好，以保证夹具使用的寿命和定位的精度。

（3）支承元件要具有充足的强度和刚度。定位元件在加工过程当中，在受到工件夹紧力、重力和切削力的作用下，须要定位元件要有足够的强度和刚度，以防止使用中变形或损坏。

（4）定位元件要具有良好的工艺性。定位元件尽量要结构简单、合理，方便制造、装配和更换。

（5）定位元件应便于清除切屑。定位元件的构造跟工作表面形状要方便清除切屑，防止切屑嵌入夹具内影响加工和定位的精度。

4、常用定位元件所能限制的自由度

定位元件按照工件基本定位基准面可分为如下几类：

（1）用在平面定位的定位元件：自位支承，可调支承，括固定支承（钉支承和板支承），辅支承。

（2）用在外圆柱面定位的定位元件：定位套，半圆定位座和括V形架等。

（3）用于孔定位的定位元件：圆柱心轴，小锥度心轴和括定位销（圆柱定位销和圆锥定位销）。

（六）定位误差分析

六点定位法则处理了解除工件自由度的问题，也就是处理了工件在夹具中位置"定与不定”的问题。但因为批量工件逐一在夹具中定位时，各种工件所占有的位置大不相同，也会出来工件位置定得"准与不准”的问题。假如工件在夹具中所占有的位置不准确，加工后各个工件的加工尺寸必定会大小不一，造成误差。这类与工件定位有关的误差称之为定位误差，用ΔD来表示。

在工件的加工过程当中，出现误差的原因很多，定位误差仅仅是加工误差的一部分，为了确保加工的精度，一般规定定位误差不超过工件加工公差T的1/5～1/3，

即： ΔD≤(1/5～1/3)T

式子中 ΔD--定位误差，单位是mm；

T --工件加工误差，单位是mm。

1、定位误差产生的原因

工件逐一在夹具上定位时，各个工件的位置不一样的原因主要是因为基准不重合，而基准不重合便分为两种状况：一种是定位基准与限位基准不重合，产生基准位移的误差；另一种是定位基准与工序基准不重合，产生基准不重合的误差。

因为定位副的制造误差合定位副配合间所引起的定位基准在加工尺寸方向上最大位置变动量，叫做基准位移误差，使用ΔY表来示。不一样的定位方式，基准位移误差的计算方法也不一样。

假如工件内孔直径与心轴外圆直径能够完全一致，发生无间隙配合，便是孔的中心线与轴的中心线位置吻合，就不存在因定位引起的误差。但事实上，如图中所示，心轴和工件内孔都存在制造误差。因而工件套在心轴上势必会有间隙，孔的中心线与轴的中心线位置不吻合，致使这批工件的加工尺寸H中附带了工件定位基准变动误差，也就是变动量为最大配合间隙。可按下式计算：

ΔY = amax - amin = 1/2 (Dmax - dmin) = 1/2（δD +δd）

式中 ΔY──基准位移误差单位是mm；

Dmax──孔的最大直径单位是mm；

dmin──轴的最小直径单位是mm。

δD ──工件孔的最大直径公差，单位是mm；

δd──圆柱心轴和圆柱定位销的直径公差，单位是mm。

基准位移误差的方向是任意的。减轻定位配合间隙，便可减轻基准位移误差ΔY值，用来提升定位精度。

加工尺寸的基准是外圆柱面母线的时候，定位基准是工件圆柱孔的中心线。这类因为工序基准与定位基准不重合而致使工序基准在加工尺寸方向上的最大位置变动量，称之为基准不重合误差，用ΔB来表示。此刻除了定位基准位移误差，还存在基准不重合的误差。

综上所述：定位误差产生的因素是：定位基准与限位基准不重合且定位基准与工序基准不重合产生的误差。

2、常见的定位方式中基准位移误差

（1）使圆柱定位销、圆柱心轴中心来定位

运算方式：ΔY＝Xmax=δD+δd0+Xmin

Xmax 工件定位后的最大配合间隙，

δD 工件定位基准孔直径公差，

δd0 圆柱定位销和圆柱心轴直径的公差

Xmin 定位所须要的最小间隙，因设计而决定

需要注意的是：基准位移误差是任意方向的。

工件用长定位心轴给工件定位时，须要考虑平行度的要求

计算方法为：

ΔY＝Xmax=（δD+δd+Xmin）L1／L2

L1 加工面的长度 L2 定位孔的长度

（2）定位套定位

计算方法为：ΔY＝Xmax=δD0+δd+Xmin

δD0 定位套孔径的公差 δd 工件的定位外圆直径公差

需要注意的是：基准位移误差是任意方向的。

（3）平面支承定位

平面支承定位的位移误差比较方便计算，若忽略支承误差并定位基准制作精度比较高时，工序尺寸的基准位移误差看做零。

（4）V形体定心定位

如果不计V形体制造误差，仅仅是工件基准面的圆度误差时，工件的定位中心会产生偏移即O1O2＝T1－T2，发生基准位移误差。

于是：ΔY＝O1O2= T1－T2

所以： 相对90°V形体ΔY＝0.707δd

3、定位误差的合成

定位误差是以上两种误差的集合，于是：ΔD=ΔB+ΔY

若圆柱间隙配合定位和V形块中心定位中，如果基准不重合误差跟位移误差都存在的时候，定位误差的合成须要判别"＋”、"－”号。

例如：

V形块中 ΔB＝δd／2

若是ΔB与ΔY的变动方向一样时，

ΔD＝ΔB＋ΔY＝δd／2+ΔY

若是ΔB与ΔY的变动方向反向时

ΔD＝ΔB－ΔY＝δd／2－ΔY

4、六点定位原理

在工件在不受任何条件管制时，它的位置是随意而不确定的。用理论力学可以知道，在空间处在自由状态下的钢体，具备六个自由度，即是沿着X、Y、Z这三个坐标轴移动和绕着这三个坐标轴转动的自由度。

六个自由度是不确定工件在空间位置的最高程度。定位的任务，就是制约工件的自由度。在夹具中，分别用适当的与工件接触的六个支撑点，来制约工件六个自由度的原理，称之为六点定位原理。

5、应用定位的几种情况

（1）完全定位

全部限制工件的六个自由度，它在夹具中只有独一的位置，称之为完全定位。

（2）部分定位

工件在定位时，并不是所有情况都要令工件完全定位。有时候满足加工需求的条件下，少于六个支撑点的定位称之为部分定位。

当满足加工须求的前提下，选用部分定位可以简化定位装置，在生产中有许多的应用。比如工件装夹在电磁吸盘上装夹磨削平面只要限制三个自由度。

（3）过定位（重复定位）

几个定位支撑点重复限制一个自由度，称为过定位。

一般情况下，应该避免使用过定位。

通常情况下，过定位的后果会使工件的定位精度受到影响，定位不确定会令工件产生变形，所以在通常情况下，过定位是应该避免的。

过定位亦可合理应用

尽管工件在夹具中定位，要避免"过定位”的产生，但在某些条件下，合理的采用"过定位”，相反可以获得很好的效果。用在刚性弱而精度高的航空、仪表类工件更为显著。

工件自身的刚性和支承刚性增强，是提升加工质量和生产率的有效途径，在生产中经常使用。我们都知道车削长轴时的安装情况，长轴工件的一端装在三爪卡盘上，另外一端则用尾架尖支撑。这说的就是"过定位”的定位方式。只须提前对工件上诸定位基准和机床（夹具）有关的形位误差严格管制，过定位的弊病就能够去除。因为工件的支撑刚性能够加强，尾架的扶持有利于达到可靠、稳定的定位，是以工件安装简易，加工效率和质量也大幅度提升。

6、计算定位误差

除了槽宽16H11用铣刀保证外，本夹具要确保槽的侧面与E面的距离以及槽的中心平面与Ф25H7孔轴线的垂直度，其余要求未注公差，所以只需计算上述两项加工要求的定位误差。

（1）加工尺寸为11±0.2mm的定位误差 选用图2所标注的定位方案时，E面不仅是工序基准，又是定位基准，因此基准不重合误差为零。又因为E面与长条支承板始终保持接触，所以基准位移误差使零。所以，加工尺寸11±0.2mm没有定位误差。

（2）Ф25H7孔轴线垂直度与槽的中心平面的定位误差长销与工件的配合去Ф25H7 g6，那么

Ф25g6=Ф25-0.009 -0.025（mm）

Ф25H7=Ф25+0.025 0（mm）

因为定位基准合设计基准重合，所以基准不重合误差是零。基准位移的误差分析如图4表示：

基准位移误差

△y=2×8tan△a=2×8×0.000625=0.01（mm）

因为定位误差△D=△y=0.01小于0.08/3（mm），所以该定位方案可行。

结论：基准不重合误差为零。

三、工件的夹紧

由于在机械加工过程当中，工件会受到切削力、惯性力、离心力等的作用。为了确保在这一些外力作用下，工件依然能够在夹具中保持由定位元件所确定的加工位置，而不至于产生振动和位移，在夹具结构中设置夹紧装置将工件有效地夹牢。工件定位后，把工件固定并且让它在加工过程当中保证定位位置不变的装置，我们叫做夹紧装置。

（一）夹紧装置的组成

夹紧装置的组成由以下三部分组成。

第一部分：动力源装置

第二部分：传力机构

它是相对于夹紧元件和动力源之间传递动力的结构。传力机构的功能是：转变作用力的方向；改变作用力的大小；拥有必然的自锁功能，方便在由于夹紧力消失后，能使整个夹紧系统处一直保持在可靠的夹紧状态，这点在手动夹紧时及其重要。

第三部分：夹紧元件

夹紧元件是与工件直接接触完成夹紧作用最终的执行元件。

（二）夹紧装置的设计原则

在夹紧工件的过程当中，工件的加工精度、表面粗糙度以及生产效率会受到夹紧的效果的直接影响。所以，应遵循以下原则来设计夹紧装置：

1.工件不移动原则

在夹紧的过程当中，不能改变工件定位后的正确位置。

2.工件不变形原则

夹紧力的大小要得当，既要确保可靠的夹紧，又要让工件不致于在夹紧力的作用下发生加工精度内所不允许的变形。

3.工件不振动原则

对那些刚性比较差的工件，要么进行断续切削，和不适宜采用气缸直接压紧的状况，应该提高夹紧元件和支承元件的刚性，并且让夹紧的部位靠近加工表面，用来避免工件和夹紧系统的振动。

4.安全可靠原则

手动夹紧要有自锁性能，夹紧传力机构要有充足的夹紧行程，才能确保夹紧的可靠。

5.经济实用原则

夹紧的装置复杂程度和自动化要和生产纲要相互适应，在确保生产的效率条件下，它的结构应该尽量简单，方便制造、维修等，并且工艺性能要好；操作更省力、方便，使用性能良好。

（三）定夹紧力的基本原则

夹紧装置设计时，确定夹紧力需包括夹紧力的大小、作用点跟方向三大要素。

1、夹紧力的方向

夹紧力的方向与工件定位的基本配置情况，和工件所受外力的作用方向等都有关。选取时必需遵循以下准则：

（1）力的方向要有利于定位稳的定，并且主要的夹紧力要面向主要的定位基面。

（2）力的方向要方便减小夹紧力，用来减小工件的变形、减轻劳动强度等。

（3）力的方向应选择工件刚性比较好的方向。因为工件在不同的方向上刚度是不一样的。不一样的受力表面也会因为接触面积的大小而不一样。特别是在夹压薄壁零件时，更要注意将夹紧力的方向指向工件刚性最好的方向。

2、夹紧力的作用点

夹紧力作用点是指工件与夹紧件接触的一块小面积。选取作用点的问题是指在夹紧方向已确定的情况下确定夹紧力作用点的位置和数目。夹紧力作用点的选取是达到最好夹紧状态的重要要素。正确选择夹紧力作用点要遵循下列的法则：

（1）力的作用点要落在定位元件的支承范围之内，要尽可能的让夹紧点和支承点呼应，让夹紧力作用在支承上。例如夹紧力作用在支承面范围外，可能导致工件倾斜或移动，夹紧时会破坏工件的定位。

（2）力的作用点应在工件刚性较好的部位上选择。这对于刚度比较差的工件特别重要，比如把作用点由中间的单点改为两旁的两点夹紧，会导致变形大为减小，而且夹紧更为可靠。

（3）力的作用点要尽可能的靠近加工表面，并防止工件产生振动和变形，因而提高定位的可靠性和稳定性。

3、夹紧力的大小

夹紧力的大小，对于保证夹紧可靠、定位稳定，确定夹紧装置的结构尺寸，有着紧密的关系。夹紧力的大小要适当。如果夹紧力太小便会夹紧不牢靠，在加工过程当中工件可能发会生移动而损坏定位，最后可能会导致加工质量受影响，，重则会导致工件报废甚至发生安全事故。夹紧力太大会导致工件变形，也会对加工的质量产生不利。

在理论上，夹紧力的大小要跟作用在工件上的其它力相平衡；但实际操作中，夹紧力的大小还与夹紧机构的传递效率、工艺系统的刚度等要素有关。由此，实际设计中常经利用预算法、类比法和试验法决定所需要的夹紧力。

当采用预算法决定夹紧力的大小时，为方便计算，一般情况下将夹具和工件看成一个刚性系统。根据工件所受切削力、夹紧力的作用情形，找出加工过程中对夹紧最不利的状况，按静力平衡原理计算出理论的夹紧力，最中要乘以安全系数为实际情况所须要的夹紧力，

即是

Fwk = KFw

式子中 Fwk—现实中所须夹紧力，单位是N；

Fw— 在特殊的条件下，用静力平衡计算出理论夹紧力，单位是N；

K—安全系数，在计算时，粗加工取值K＝2.5～3，精加工取值K＝1.5～2。

确定夹紧力的三个因素实际上是一个综合问题。务必全部思考工件的结构特点、定位元件、工艺方法的结构和布置等众多因素，才可以最终确定并且详细的设计出比较合理的夹紧装置。

4、减小夹紧变形的措施

通常情况下，一个工件很不容易寻找符合要求的夹紧点。例如较长的套筒在车床上镗内孔、高支座在镗床上镗孔，以及一部分薄壁零件的夹持等，大多不容易找到符合的夹紧点。这时为了减小夹紧变形可以采用下列方法。

（1）均等的对称变形，方便得到变形量的统计平均值，经过调试刀具适宜的消除部分变形量，也能达到加工精度的要求。增加辅助支承和辅助夹紧点 。如果高支座可利用增添一个辅助支承点及辅助夹紧力，那么便能够让工件达到满意的夹紧状态。

（2）分开着力点 ，用一块活动压板将夹紧力的着力点分成两个或者四个，于是改变着力点的位置，减小着力点的压力，得到减小夹紧变形的结果。

（3）加强压紧件的接触面积，在压板下增添垫环，使得夹紧力通过刚性好的垫环均匀的用在薄壁的工件上，防止工件部分压陷。

（4）使用对称变夹具的夹紧设计，应该确保在加工薄壁套筒的同时，利用加宽夹爪，如果夹紧力比较大，仍有然会可能产生很大的变形。

（5）别的方法对于一些极薄的特殊工件，靠着精密冲压加工仍然达不到要求的精度而须要进行机械加工时，以上各种方法一般情况下很难满足要求，可利用一种冻结式夹具。这种夹具是将极薄的特形工件定位于一个随行的型腔里面，后而浇灌低熔点得金属，等到它凝固后一起加工。完成加工后，再利用加热熔解取出工件。低熔点的金属浇灌及分离熔解，全是在生产线上进行的。

（四）夹紧方案

按照工件夹紧的规定，除了加以夹紧力以外，还应该在靠近加工面处增加一处夹紧力，用开口垫圈夹与螺母压在工件圆柱的左端面，而对着支撑板的夹紧结构可利用钩形压板，来使结构紧凑，操作便捷。

1、对刀方案

铣刀的分类

铣刀的分类有很多，可以按照铣刀的用途及形状分类。

（1）按铣刀的用途分类

加工平面用的铣刀

圆柱铣刀，一般用在卧式机床上加工平面，主要用高速钢制造。圆柱铣刀利用螺旋形刀齿来提高切削工作的平稳性。

端面铣刀，一般用在立式机床上加工平面。刀齿利用硬质合金制造，高生产。

（2）根据铣刀齿背形状来分类

尖齿铣刀，尖齿铣刀又称为直线齿背铣刀。这类铣刀的刀齿是尖的，它的齿背是用角度铣刀铣出来的，所以会呈现直线形。

产齿铣刀，产齿铣刀的齿背是用产齿的方式获得的。产齿铣刀沿着前刀面重磨，重磨后铣刀的刀齿机能维持不变，所以适用切削廓形比较复杂的铣刀，如成形铣刀。

除了以上说法，铣刀还能够按刀齿数目分为粗齿铣刀和细齿铣刀。在直径相等的情况下，粗齿铣刀的刀数量比较少，刀齿的强度和容屑空间比较大，适用于粗加工，细齿铣刀适合用在半精加工跟精加工上。

加工槽的铣刀须要两个方向对刀，所以应该选用直角对刀块。

2、夹具体与定位键

为确保工件在工作台上装夹稳定，应该按着夹具的高宽比不大于1.25的规定确定它的宽度，要在两端设置耳座，方便固定。

为了让夹具在机床工作台的位置精确和确保槽中心平面合Ф25H7孔轴线垂直度需求，夹具体底面要设置定位键，定位键的侧面要合长销的轴心线相互垂直。

（五）夹具精度分析

为了确保夹具能够满足工序的需求，在夹具有指定技术要求之后，还须要对夹具开始精确的分析。如果工序的某一项精度没有保障的时候，那么久要求夹具的有关技术作适宜的调整。按照夹具的误差来分析相应的方法，下面将对这一案例中的工序需求来进行分析；

1.槽宽尺寸为16H11mm；这一项要以由刀具的精度保证，跟夹具的精度无关；

2.槽侧面到E面尺寸11±0.2mm；这一项要求的是对刀块侧面到定位板间的尺寸9±0.04mm合塞尺的精度（2h8mm）。以上两项误差之和△D+△G+△A+△J+△T=0.094 /阅读下一篇/ 返回网易首页 下载网易新闻客户端