山东职业学院
毕业设计(论文)
题目：车床夹具的设计与制造 系（院）：机电装备系 专业：机电一体化
班级：2012级6班
姓名：王涛
学号：[1**********]3
指导教师：梁克华
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。
关键字:质量,先进,提供
目录
1前言 ........................................................................................... 8
1.1简述, ................................................................................. 8
2车床夹具概论........................................................................... 9
2.1车床夹具的分类 .............................................................. 9
2.1.1按夹具的使用特点可分 .......................................... 9
2.1.2按使用机床可分为 .................................................. 9
2.1.3按夹紧的动力源可分 .............................................. 9
2.2机床夹具的组成 .............................................................. 9
2.2.1定位装置 ................................................................ 10
2.2.2夹紧装置 ................................................................ 10
2.2.3对刀或导向装置 .................................................... 10
2.2.4连接原件 ................................................................ 10
2.2.5夹具体夹具体 ........................................................ 10
2.2.6其他元件或装置 .................................................... 10
2.3夹具的功用 .................................................................... 10
3.工件的定位及定位元件 ........................................................ 11
3.1工件定位的基本原理 .................................................... 11
3.1.1六点定位原则 ........................................................ 12
3.1.2限制工件自由度 .................................................... 12
3.1.3工件定位 ................................................................ 12
3.2定位元件 ........................................................................ 13
3.2.1常用定位元件及选用工件 .................................... 14
3.2.2常用定位元件所能限制的自由度........................ 14
3.2.3常用定位元件的选用 ............................................ 15
3.2.4工件以外圆柱面定位 ............................................ 16
3.2.5工件以内孔定位 .................................................... 16
3.3定位误差的分析 ............................................................ 17
3.3.1定位误差分析 ........................................................ 18
3.3.2定位误差产生的原因 ............................................ 18
3.3.3误差分类 ................................................................ 18
3.3.4工件组合定位应注意问题 .................................... 20
3.3.5工件以两孔一面定位组合定位常见的组合方式 21
4工件的夹紧和夹紧装置 ........................................................ 22
4.1夹紧装置的组成 ............................................................ 23
4.1.1夹紧装置的种类综合起来其结构均由两部分组成
......................................................................................... 24
4.1.2夹紧装置的设计原则 ............................................ 24
5夹紧力的选择......................................................................... 25
5.1夹紧装置的组成 ............................................................ 25
5.1.1动力源装置 ............................................................ 26
5.1.2传力机构 ................................................................ 26
5.1.3夹紧元件,它是直接与工件接触完成夹紧作用的
最终执行元件。 ............................................................. 26
5.2夹紧装置的设计原则 .................................................... 26
5.2.1工件不移动原则 .................................................... 26
5.2.2工件不变形原则. ................................................... 27
5.2.3工件不振动原则 .................................................... 27
5.2.4安全可靠原则 ........................................................ 27
5.3确定夹紧力的基本原则 ................................................ 28
5.3.1夹紧力的方向应有助于定位稳定，且主夹紧力应
朝向 ................................................................................. 28
5.3.2夹紧力的方向应有利于减小夹紧力，以减小工件
的变 ................................................................................. 28
5.3.3夹紧力的方向应是工件刚性较好的方向。由于工
件在 ................................................................................. 28
5.4夹紧力的作用点 ............................................................ 28
5.4.1夹紧力的作用点 .................................................... 29
5.4.2夹紧力的作用点应选择 ........................................ 29
5.4.3夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面，以防止工
件产 ................................................................................. 29
5.4.4夹紧力的大小 ........................................................ 29
5.5减小夹紧变形的措施 .................................................... 30
5.5.1.均匀的对称变形 .................................................... 31
5.5.2.分散着力点 ............................................................ 31
5.5.3.增加压紧件接触面积 ............................................ 31
5.5.4.利用对称变夹具的夹紧设计 ................................ 31
5.5.5.其它措施 ................................................................ 32
6夹具设计 ................................................................................. 32
6.1夹紧方案 ........................................................................ 33
6.2夹具体与定位键 ............................................................ 33
6.3确定要限制的自由度 .................................................... 33
6.3.1有三中定位方案可供选择 .................................... 33
6.3.2计算定位误差 ........................................................ 36
6.3.3夹紧方案 ................................................................ 37
6.4对刀方案 ........................................................................ 37
6.5夹具总图上的尺寸、公差和技术要求 ........................ 37
6.5.1.夹具最大轮廓 ........................................................ 38
6.5.2.影响工件定位精度的尺寸和公差........................ 38
6.5.3.影响夹具在机床上安装精度的尺寸和公差 ....... 38
6.5.4.影响夹具精度的尺寸个公差 ................................ 39
6.6影响对刀精度的尺寸和公差 ........................................ 39
6.6.1.槽宽 ........................................................................ 39
6.6.2.槽侧面 .................................................................... 39
7.参考文献 ................................................................................. 37
8.结论 ......................................................................................... 43
1前言
1.1简述,
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，而专门设计的一种机床夹具，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。
2车床夹具概论
2.1车床夹具的分类
2.1.1按夹具的使用特点可分为：通用夹具，专用夹具，可调夹具，组合夹具， 拼装夹具。
2.1.2按使用机床可分为：车床夹具，铣床夹具，钻床夹具，镗床夹具，齿轮机床夹具，数控机床夹具，自动机床夹具，自动线随行夹具以及其他机床夹具。
2.1.3按夹紧的动力源可分为：手动夹具，气动夹具，液压夹具，气液增力夹具，电磁夹具以及真空夹具等。
2.2机床夹具的组成
2.2.1定位装置 其作用是使工件在夹具中占据正确的位置。
2.2.2夹紧装置 其作用是将工件压紧夹牢，保证工件在加工过程中受到外力（切削力等）作用时不离开已经占据的正确的正确位置。
2.2.3对刀或导向装置 其作用是确定刀具相对定位元件的正确位置。
2.2.4连接原件 其作用是确定夹具在机床上的正确位置。
2.2.5夹具体夹具体是机床夹具的基础件，通过它将夹具的所有元件连接成一个整体。
2.2.6其他元件或装置 是指家家具中因特殊需要而设置的元件或装置。根据加工需要，有些夹具上设置分度装置、靠模装置；为能方便、准确定位，常设置预定位装置；对于大型夹具，常设置吊装元件等。
2.3夹具的功用
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。
3.工件的定位及定位元件
3.1工件定位的基本原理
3.1.1六点定位原则.如果要使一个自由刚体在空间有一个确定的位置，就必须设置相应的六个约束，分别限制刚体的六个运动自由度。在讨论工件的定位时，工件就是我们所指的自由刚体。如果工件的六个自由度都加以限制了，工件 在空间的位置也就完全被确定下来了。因此，定位实质上就是限制工件的自由度。分析工件定位时，通常是用一个支承点限制工件的一个自由度。用合理设置的六个支承点，限制工件的六个自由度，使工件在夹具中的位置完全确定，这就是六点定位原则。
3.1.2限制工件自由度.由刚体运动学可知，一个自由刚体,在空间有且仅有六个自由度。工件在空间的位置是任意的，即它既能沿Ox、Oy、Oz三个坐标轴移动，称为移动自由度.又能绕Ox、Oy、Oz三个坐标轴转动，称为转动自由度.
3.1.3工件定位。工件定位时，影响加工要求的自由度必须限制；不影响加工要求的自由度，有时要限制，有时可不限制，视具体情况而定。习惯上，工件的六个自由度都限制了的定位称为完全定位，工件限制的自由度少于六个，但能保证加工要求的定位称为不完全定位。欠定位根据工件的加工要求，应该限制的自由度没有完全被限制的定位称为欠定位。过定位夹具上的两个或两个以上的定位元件重复限制同一个自由度的现象，称为过定位。
3.2定位元件
3.2.1常用定位元件及选用工件
在夹具中要想获得正确定位，首先应正确选择定位基准，其次是选择合适的定位元件。工件定位时，工件定位基准和夹具的定位元件接触形成定位副，以实现工件的六点定位。,对定位元件的基本要求
（1）限位基面应有足够的精度。定位元件具有足够的精度，才能保证工件的定位精度。
（2）限位基面应有较好的耐磨性。由于定位元件的工作表面经常与工件接触和磨擦，容易磨损，为此要求定位元件限位表面的耐磨性要好，以保持夹具的使用寿命和定位精度。
（3）支承元件应有足够的强度和刚度。定位元件在加工过程中，受工件重力、夹紧力和切削力的作用，因此要求定位元件应有足够的刚度和强度，避免使用中变形和损坏。
（4）定位元件应有较好的工艺性。定位元件应力求结构简单、合理，便于制造、装配和更换。
（5）定位元件应便于清除切屑。定位元件的结构和工作表面形状应有利于清除切屑，以防切屑嵌入夹具内影响加工和定位精度。
3.2.2常用定位元件所能限制的自由度
常用定位元件可按工件典型定位基准面分为以下几类
（1）用于平面定位的定位元件包括固定支承（钉支承和板支承），自位支承，可调支承和辅助支承。
（2）用于外圆柱面定位的定位元件包括V形架，定位套和半圆定位座等。
（3）用于孔定位的定位元件包括定位销（圆柱定位销和圆锥定位销），圆柱心轴和小锥度心轴。
3.2.3常用定位元件的选用
常用定位元件选用时，应按工件定位基准面和定位元件的结构特点进行选择。
（1）工件以平面定位以面积较小的已经加工的基准平面定位时，选用平头支承钉，以基准面粗糙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。
2）以面积较大、平面度精度较高的基准平面定位时，选用支承板定位元件，用于侧面定位时，可选用不带斜槽的支承板，通常尽可能选用带斜槽的支承板，以利清除切屑。
3）以毛坯面，阶梯平面和环形平面作基准平面定位时，选用自位支承作定位元件。但须注意，自位支承虽有两个或三个支承点，由于自位和浮动作用只能作为一个支承点。
4）以毛坯面作为基准平面，调节时可按定位面质量和面积大小分别选用可调支承作定位元件。5）当工件定位基准面需要提高定位刚度、稳定性和可靠性时，可选用辅助支承作辅助定位元件，但须注意，辅助支承不起限制工件自由度的作用，且每次加工均需重新调整支承点高度，支承位置应选在有利工件承受夹紧力和切削力的地方。
3.2.4工件以外圆柱面定位
1）当工件的对称度要求较高时，可选用V形块定位。V形块工作面间的夹角α常取60°、90°、120°三种，其中应用最多的是90°V形块。90°V形块的典型结构和尺寸已标准化，使用时可根据定位圆柱面的长度和直径进行选择。V形块结构有多种形式，有的V形块适用于较长的加工过的圆柱面定位；有的V形块适于较长的粗糙的圆柱面定位；有的V形块适用于尺寸较大的圆柱面定位，这种V形块底座采用铸件，V形面采用淬火钢件，V形块是由两者镶合而成。
2）当工件定位圆柱面精度较高时（一般不低于IT8），可选用定位套或半圆形定位座定位。大型轴类和曲轴等不宜以整个圆孔定位的工件，可选用半圆定位座。
3.2.5工件以内孔定位
1）工件上定位内孔较小时，常选用定位销作定位元件。圆柱定位销的结构和尺寸标准化，不同直径的定位销有其相应的结构形式，可根据工件定位内孔的直径选用。当工件圆柱孔用孔端边缘定位时，需选用圆锥定位销。当工件圆孔端边缘形状精度较差时，选用圆锥定位销；
当工件需平面和圆孔端边缘同时定位时，选用浮动锥销。2）在套类、盘类零件的车削、磨削和齿轮加工中，大都选用心轴定位，为了便于夹紧和减小工件因间隙造成的倾斜，当工件定位内孔与基准端面垂直精度较高时，常以孔和端面联合定位。因此，这类心轴通常是带台阶定位面的心轴，当工件以内花键为定位基准时，可选用外花键轴，当内孔带有花键槽时，可在 圆柱心轴上设置键槽配装键块；当工件内孔精度很高，而加工时工件力矩很小时，可选用小锥度心轴定位。
3.3定位误差的分析
3.3.1定位误差分析：一是定位基准与工序基准不重合，由此产生基准不重合误差△b；二是定位基准与限制位基准不重合，由此产生基准位移误差△y。基准不重合误差△b是一批工件逐个在夹具上定位时，定位基准与工序基准
不重合而造成的加工误差，其大小为定位尺寸的公差在加工尺寸方向上的投影。基准位移误差△y是一批工件逐个在夹具上定位时，定位基准相对于限位基准的最大变化范围在加工尺寸方向上的投影。
3.3.2定位误差产生的原因
工件逐个在夹具中定位时，各个工件的位置不一致的原因主要是基准不重合，而基准不重合又分为两种情况：一是定位基准与限位基准不重合，产生的基准位移误差；二是定位基准与工序基准不重合，产生的基准不重合误差
3.3.3误差分类
1.基准位移误差ΔY 由于定位副的制造误差或定位副配合间所导致的定位基准在加工尺寸方向上最大位置变动量，称为基准位移误差，用ΔY表示。不同的定位方式，基准位移误差的计算方式也不同。如果工件内孔直径与心轴外圆直径做成完全一致，作无间隙配合，即孔的中心线与轴的中心线位置重合，则不存在因定位引起的误差。但实际上，如图所示，心轴和工件内孔都有制造误差。于是工件套在心轴上必然会有间隙，孔的中心线与轴的中心线位置不重合，导致这批工件的加工尺寸H中附加了工件定位基准变动误差，其变动量即为最大配合间隙。可按下式计算：
ΔY=amax-amin=1/2 (Dmax-dmin)=1/2（δD +δd）式中ΔY──基准位移误差单位为mm；
Dmax──孔的最大直径单位为mm；
dmin──轴的最小直径单位为mm。
δD ──工件孔的最大直径公差，单位为mm；
δd──圆柱心轴和圆柱定位销的直径公差，单位为mm。 基准位移误差的方向是任意的。减小定位配合间隙，即可减 小基准位移误差ΔY值，以提高定位精度。
2.基准不重合误差ΔB15 加工尺寸的基准是外圆柱面的母线时，定位基准是工件圆柱孔的中心线。这种由于工序基与定位基准不重合所导致的工序基准在加工尺寸方向上的最大位置变动量，称为基准不重合误差，用ΔB表示。此时除定位基准位移误差外，还有基准不重合误差。误差计算： ΔB——基准不重合误差
δi——定位基准与工序基准之间的尺寸链各组环公差 β——δi方向与加工尺寸方向间的夹角
3.定位误差的合成。定位误差是两误差的合成即：ΔD=ΔB+ΔY在圆柱间隙配合定位和V形块中心定位中，当基准不重合误差和位移误差都存在时，定位误差的合成需判断“＋”、“－”号。
3.3.4工件组合定位应注意问题
工件常以平面、外圆柱面、内圆柱面、锥面等的各种组合，工件组合定位时，应注意的几个关键性问题。1.合理选择定位元件，实现工件的完全定位或不安全定位。2.按基准重合原则选择定位基准。3.组合定位中，一些定位元件单独使用时限制沿坐标方向的自由度，而在组合定位时则转化为限制绕坐标轴方向的自由度。4.从多种定位方案中选择定位元件时，应特别注意定位元件
所限制的自由度与加工精度关系，以满足加工要求。因工件在夹具上定位时，定位基准发生位移、定位基准与工序其准不重合产生定位误差。基准位移误差和基准不重合误差分 别独立、互不相干，它们都使工序基准位置产生变动。定位误差包括基准位移误差和基准不重合误差。当无基准位移误差时，ΔY=0；当定位基准与工序基准重合时，ΔB=0；若两项误差都没有，则ΔD=0。分析和计算定位误差的目的，是为了对定位方案能否保证加工要求，有一个明确的定量概念，以便对不同定位方案进行分析比较，同时也是在决定定位方案时的一个重要依据。
3.3.5工件以两孔一面定位组合定位方式很多，常见的组合方式
一个孔及其端面，一根轴及其端面，一个平面及其上的两个圆孔。生产中最常用的就是“一面两孔”定位，如加工箱体、杠杆、盖板支架类零件。采用“一面两孔”定位，容易做到工艺过程中的基准统一，保证工件的相对位置精度。工件采用“一面两孔”定位时，两孔可以是工件结构原有的，也可以是定位需要专门设计的工艺孔。相应的定位元件是支承板和两定位销。当两孔的定位方式都选用短圆柱销时，支承板限制工件三个自由度；两短圆柱销分别限制工件的两个自由度；有一个自由度被两短圆柱销重复限制，产生过定位现象，严重时会发生工件不能安装的现象。因此，必须正确处理过定位，并控制各定位元件对定位误差的综合影响。为使工件能方便地安装到两短圆柱销上，可把一个短圆柱销改为菱形销，采用一圆柱销、一菱形销和一支承板的定位方式，这样可以消除过定位现象，提高定位精度，有利于保证加工质量。
4工件的夹紧和夹紧装置
4.1夹紧装置的组成
4.1.1夹紧装置的种类繁多，综合起来其结构均由两部分组成。
a.动力装置产生夹紧力。动力装置是产生原始作用力的装置。按夹紧力的来源，夹紧分手动夹紧和机动夹紧。手动夹紧是靠人力；机动夹紧是采用动力装置。常用的动力装置有液压装置、气动装置、电磁装置、电动装置气-液联动装置和真空装置等。
b.夹紧装置传递夹紧力。动力装置所产生的力或人力要正确地作用到工件上，需有适当的传动机构。传递机构是把原动力传递给夹紧装置。它由两种构件组成，一是接受原始作用力的构件，二是中间传力机构。
4.1.2夹紧装置的设计原则
在夹紧工件的过程中，夹紧作用的效果会直接影响工件的加 工精度、表面粗糙度以及生产效率。因此，设计夹紧装置应遵循以下原则：
1）工件不移动原则。夹紧过程中应不改变工件定位后所占据的正确位置。
2）工件不变形原则夹紧力的大小要适当，既要保证夹紧可靠，又应使工件在夹紧力的作用下不致产生加工精度所不允许的变形。
3）工件不振动原则对刚性较差的工件，或者进行断续切削，以及不宜采用气缸直接压紧的情况，应提高支承元件和夹紧元件的刚性，并使夹紧部位靠近加工表面，以避免工件和夹紧系统的振动。
4）安全可靠原则夹紧传力机构应有足够的夹紧行程， 手动夹紧要有自锁性能，以保证夹紧可靠。
5）经济实用原则夹紧装置的自动化和复杂程度应与生产纲领相适应，在保证生产效率的前提下，其结构应力求简单，便于制造、维修，工艺性能好；操作方便、省力，使用性能好。
5夹紧力的选择
5.1夹紧装置的组成
5.1.1动力源装置
它是产生夹紧作用力的装置。分为手动夹紧和机动夹紧两种。手动夹紧的力源来自人力，用时比较费时费力。为了改善劳动条件和提高生产率，目前在大批量生产中均采用机动夹紧。机动夹紧的力源来自气动、液压、气液联动、电磁、真空等动力夹紧装置.
5.1.2传力机构
它是介于动力源和夹紧元件之间传递动力的机构。传力机构的作用是：改变作用力的方向；改变作用力的大小；具有一定的自锁性能，以便在夹紧力一旦消失后，仍能保证整个夹紧系统处于可靠的夹紧状态，这一点在手动夹紧时尤为重。
5.1.3夹紧元件
它是直接与工件接触完成夹紧作用的最终执行元件。
5.2夹紧装置的设计原则
在夹紧工件的过程中，夹紧作用的效果会直接影响工件的加工精度、表面粗糙度以及生产效率。因此，设计夹紧装置应遵循以下原则：
5.2.1工件不移动原则
夹紧过程中应不改变工件定位后所占据的正确位置。
5.2.2工件不变形原则
夹紧力的大小要适当，既要保证夹紧可靠，又应使工件在夹紧力的作用下不致产生加工精度所不允许的变形.
5.2.3工件不振动原则
对刚性较差的工件，或者进行断续切削，以及不宜采用气缸直接压紧的情况，应提高支承元件和夹紧元件的刚性，并使夹紧部位靠近加工表面，以避免工件和夹紧系统的振动。
5.2.4安全可靠原则
夹紧传力机构应有足够的夹紧行程，手动夹紧要有自锁性能，以保证夹紧可靠。
5.2.5经济实用原则
夹紧装置的自动化和复杂程度应与生产纲领相适应，在保证生产效率的前提下，其结构应力求简单，便于制造、维修，工艺性能好；操作方便、省力，使用性能好。
5.3确定夹紧力的基本原则
夹紧力三要素设计夹紧装置时，夹紧力的确定包括夹紧力的方向、作用点和大小三个要素。.夹紧力的方向夹紧力的方向与工件定位的基本配置情况，以及工件所受外力的作用方向等有关。选择时必须遵守以下准则：
5.3.1夹紧力的方向应有助与
定位稳定，且主夹紧力应朝向主要定位基面。
5.3.2夹紧力的方向应有利于
减小夹紧力，以减小工件的变形、减轻劳动强度。
5.3.3夹紧力的方向
应是工件刚性较好的方向。由于工件在不同方向上刚度是不等的。不同的受力表面也因其接触面积大小而变形各异。尤其在夹压薄壁零件时，更需注意使夹紧力的方向指向工件刚性最好的方向。
5.4夹紧力的作用点
夹紧力作用点是指夹紧件与工件接触的一小块面积。选择作用点的问题是指在夹紧方向已定的情况下确定夹紧力作用点的位置和数目。夹紧力作用点的选择是达到最佳夹紧状态的首要因素。合理选择夹紧力作用点必须遵守以下准则：
5.4.1夹紧力的作用点
应落在定位元件的支承范围内，应尽可能使夹紧点与支承点对应，使夹紧力作用在支承上。如夹紧力作用在支承面范围之外，会使工件倾斜或移动，夹紧时将破坏工件的定位。
5.4.2夹紧力的作用点应选在
工件刚性较好的部位。这对刚度较差的工件尤其重要，如将作用点由中间的单点改成两旁的两点夹紧，可使变形大为减小，并且夹紧更加可靠。
5.4.3夹紧力的作用点应尽量靠近
加工表面，以防止工件产生振动和变形，提高定位的稳定性和可靠性。
5.4.4夹紧力的大小
夹紧力的大小，对于保证定位稳定、夹紧可靠，确定夹紧装置的结构尺寸，都有着密切的关系。夹紧力的大小要适当。夹紧力过小则夹紧不牢靠，在加工过程中工件可能发生位移而破坏定位，其结果轻则影响加工质量，重则造成工件报废甚至发生安全事故。夹紧力过大会使工件变形，也会对加工质量不利。理论上，夹紧力的大小应与作用在工件上的其它力（力矩）相平衡；而实际上，夹紧力的大小还与工艺系统的刚度、夹紧机构的传递效率等因素有关，计算是很复杂的。因此，实际设计中常采用估算法、类比法和试验法确定所需的夹紧力。
5.5减小夹紧变形的措施
有时，一个工件很难找出合适的夹紧点。如较长的套筒在车床上镗内孔和高支座在镗床上镗孔，以及一些薄壁零件的夹持等，均不易找到合适的夹紧点。这时可以采取以下措施减少夹紧变形。
5.5.1.均匀的对称变形
以便获得变形量的统计平均值，通过调整刀具适当消除部分变形量，也可以达到所要求的加工精度。增加辅助支承和辅助夹紧点。若高支座可采用增加一个辅助支承点及辅助夹紧力，就可以使工件获得满意的夹紧状态。
5.5.2.分散着力点
用一块活动压板将夹紧力的着力点分散成两个或四个，从而改变着力点的位置，减少着力点的压力，获得减少夹紧变形的效果。
5.5.3.增加压紧件接触面积
在压板下增加垫环，使夹紧力通过刚性好的垫环均匀地作用在薄壁工件上，避免工件局部压陷。
5.5.4.利用对称变夹具的夹紧设计
应保证形状在加工薄壁套筒时，采用加宽卡爪，如果夹紧力较大，仍有可能发生较大的变形。因此，在精加工时，除减小夹紧力外，工件能产生。
5.5.5.其它措施对于一些极薄的特形工件
靠精密冲压加工仍达不到所要求的精度而需要进行机械加工时，上述各种措施通常难以满足需要，可以采用一种冻结式夹具。这类夹具是将极薄的特形工件定位于一个随行的型腔里，然后浇灌低熔点金属，待其固结后一起加工，加工完成后，再加热熔解取出工件。低熔点金属的浇灌及熔解分离，都是在生产线上进行的。夹具是将极薄的特形工件定位于一个随行的型腔里，然后浇灌低熔点金属，待其固结后一起加工，加工完成后，再加热熔解取出工件。低熔点金属的浇灌及熔解分离，都是在生产线上进行的。
6夹具设计
6.1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。
6.2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Ф25H7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。
6.3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。
6.3.1如图3-1所示，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。
图3.1铣床定位方案
1-支撑板2-短销3-长销4-支撑钉5-长条支撑板
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，而是施加夹紧力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。
对于防转挡销位置的设置，也是三种不同的方案。当挡销放在位置1时，由于B面与Ф26H7孔的距离较进（230 -0.3mm），尺寸公差又大，定位精度低。挡销放在位置2时，虽然距Ф26H7孔轴线较远，但由于工件定位是毛面，因而定位精度也较低。而当挡销放在位置3时，距Ф26H7孔轴线较远，工件定位面的精度较高（Ф55H12），定位精度较高，且能承受切削力所引起的转矩。因此，防转挡销应放在位置3较好。
6.3.2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：
（1）加工尺寸12±0.2mm的定位误差 采用3-1.1（c）所示定位方案时，E面既是工序基准，又是定位基准，故基准不重合误差为零。有由于E面与长条支承板始终保持接触，故基准位移误差为零。因此，加工尺寸12±0.2mm没有定位误差。
（2）槽的中心平面与Ф26H7孔轴线垂直度的定位误差 长销与工件的配合去Ф26H7 g6，则
Ф26g6=Ф26-0.009 -0.025（mm） Ф26H7=Ф25+0.025 0（mm）
由于定位基准与设计基准重合，故基准不重合误差为零。 基准位移误差
y=2*8tan△a=2*8*0.000625=0.01（mm）
由于定位误差△D=△y=0.01‹0.08/3（mm），故此定位方案可行。
6.3.3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。
6.4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。
6.5夹具总图上的尺寸、公差和技术要求
下面是对拨叉铣槽夹具的分析说明。
拨插零件图3—1 6.5.1.夹具最大轮廓
尺寸为234mm，210mm，250mm。
6.5.2.影响工件定位精度的尺寸和公差
工件内孔与长销10的配合尺寸为Ф25H7 g6和挡销的位置尺寸为6±0.024mm及107±0.07mm。
6.5.3.影响夹具在机床上安装精度的尺寸和公差
定位键与机工作台T形槽的配合尺寸14h6。
6.5.4.影响夹具精度的尺寸个公差
定位长销10的轴心线对定位键侧面B的垂直度为0.03mm；定位长销10的轴心线对夹具底面A的平行度为0.05mm；对刀块的位置尺寸为9±0.04和13±0.04mm。塞尺厚度为2h8mm，所以对刀块水平方向的位置尺寸为a=11-2=9（mm）基本尺寸对刀块垂直方向的位置尺寸为b=23-8-2=13(mm）（基本尺寸）对刀块位置尺寸的公差取工件相应尺寸公差的2/1～1/5。因此a=9±0.04mm b=13±0.04mm
6.6影响对刀精度的尺寸和公差
塞尺的厚度尺寸2h8=22 -0.014mm。3.5 夹具精度分析为确使夹具能满足工序要求，在夹具技术要求指定以后，还必须对夹具进行精度分析。若工序某项精度不能被保证时，还需要夹具的有关技术要求作适当调整。按夹具的误差分析一章中的分析方法，下面对本例中的工序要求逐项分析；
6.6.1.槽宽
尺寸16H11mm；此项要求由刀具精度保证，与夹具精度无关；
6.6.2.槽侧面
槽侧面到E面尺寸11±0.2mm；对此项要求有影响的是对刀块侧面到定位板间的尺寸9±0.04mm及塞尺的精度
（2h8mm）。上述两项误差之和△D+△G+△A+△J+△T=0.094
（1）定位误差△D=△y=0.01mm；
(2)加工方法误差△G=0.012mm；
(3)夹具定位心轴的轴线与夹具底面A的行度公差0.05mm即△A=0.05mm
(4)定位心轴的轴线对定位侧面B的垂直度公差0.05mm，即△A=0.05mm；而△J△T都对垂直度无影响。由于这些误差不在同一方向，因此，槽中心平面最大位置误差在YOZ面之上为0.01+0.012+0.05=0.072；
在YOX平面上为0.01+0.012+0.03=0.052mm。此两项都小于垂直度公差0.08mm，故该项要求能保证。综上所述,选取
直线进击式铣床夹具,图3.1.2所示多件加工的直线进击式铣床夹具,用于在拨叉端面上铣一通槽,六件以外原面在活动v形块2上定位,以一端面在支撑钉6定位,活动v形块装在两根导向柱7上,v形块之间用弹簧3分离.工件定位后,有播模式气缸5推动v形块2一次将工件夹紧.有对刀块9和定位键8来保护夹具和道具和铣床的相对位置.
7参考文献
［1］.李名望主编•《机床夹具设计实例教程》北京化学工业出版社2009
［2］.郑修本主编•《机械制造工艺学》，北京；机械工业出版社，1999
［3］.陆剑中、孙家宁主编•《金属切削原理与刀具》，北京；机械工业出版社，2005
［5］.许德珠主编•《机械工程材料》，北京，高等教育出版社，2001
［6］.陈榕林主编•《机械设计应用手册》，北京，科学技术文献出版社，1995
8.结论
本文介绍了机床夹具的设计理念，对机床的夹具的结构组成及特点，方案选择，结构要求，定位夹紧原理进行了思考，通过对机床夹具的结构分析，机床夹具的工作装置的总体结构的分析，工件的夹紧等问题的分析，确定了夹具选择方案，夹紧方案,工作装置各部分的参数。
目前，由于专用夹具可以按照工件加工的具体要求进行设计，故可事先采取措施来保证操作的安全。对工件进行机械加工时，为了保证加工要求，首先要使工件相对刀具有正确的位置，并使这个位置在加工过程中不因外力的影响而变动，为此，进行机械加工之前，先将工件装夹好。机械制造
工艺学课程设计使我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的.
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,它在我们三年的大学生活中占有重要的地位。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的建设打下一个良好的基础。由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导
山东职业学院
毕业设计(论文)
题目：车床夹具的设计与制造 系（院）：机电装备系 专业：机电一体化
班级：2012级6班
姓名：王涛
学号：[1**********]3
指导教师：梁克华
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。
关键字:质量,先进,提供
目录
1前言 ........................................................................................... 8
1.1简述, ................................................................................. 8
2车床夹具概论........................................................................... 9
2.1车床夹具的分类 .............................................................. 9
2.1.1按夹具的使用特点可分 .......................................... 9
2.1.2按使用机床可分为 .................................................. 9
2.1.3按夹紧的动力源可分 .............................................. 9
2.2机床夹具的组成 .............................................................. 9
2.2.1定位装置 ................................................................ 10
2.2.2夹紧装置 ................................................................ 10
2.2.3对刀或导向装置 .................................................... 10
2.2.4连接原件 ................................................................ 10
2.2.5夹具体夹具体 ........................................................ 10
2.2.6其他元件或装置 .................................................... 10
2.3夹具的功用 .................................................................... 10
3.工件的定位及定位元件 ........................................................ 11
3.1工件定位的基本原理 .................................................... 11
3.1.1六点定位原则 ........................................................ 12
3.1.2限制工件自由度 .................................................... 12
3.1.3工件定位 ................................................................ 12
3.2定位元件 ........................................................................ 13
3.2.1常用定位元件及选用工件 .................................... 14
3.2.2常用定位元件所能限制的自由度........................ 14
3.2.3常用定位元件的选用 ............................................ 15
3.2.4工件以外圆柱面定位 ............................................ 16
3.2.5工件以内孔定位 .................................................... 16
3.3定位误差的分析 ............................................................ 17
3.3.1定位误差分析 ........................................................ 18
3.3.2定位误差产生的原因 ............................................ 18
3.3.3误差分类 ................................................................ 18
3.3.4工件组合定位应注意问题 .................................... 20
3.3.5工件以两孔一面定位组合定位常见的组合方式 21
4工件的夹紧和夹紧装置 ........................................................ 22
4.1夹紧装置的组成 ............................................................ 23
4.1.1夹紧装置的种类综合起来其结构均由两部分组成
......................................................................................... 24
4.1.2夹紧装置的设计原则 ............................................ 24
5夹紧力的选择......................................................................... 25
5.1夹紧装置的组成 ............................................................ 25
5.1.1动力源装置 ............................................................ 26
5.1.2传力机构 ................................................................ 26
5.1.3夹紧元件,它是直接与工件接触完成夹紧作用的
最终执行元件。 ............................................................. 26
5.2夹紧装置的设计原则 .................................................... 26
5.2.1工件不移动原则 .................................................... 26
5.2.2工件不变形原则. ................................................... 27
5.2.3工件不振动原则 .................................................... 27
5.2.4安全可靠原则 ........................................................ 27
5.3确定夹紧力的基本原则 ................................................ 28
5.3.1夹紧力的方向应有助于定位稳定，且主夹紧力应
朝向 ................................................................................. 28
5.3.2夹紧力的方向应有利于减小夹紧力，以减小工件
的变 ................................................................................. 28
5.3.3夹紧力的方向应是工件刚性较好的方向。由于工
件在 ................................................................................. 28
5.4夹紧力的作用点 ............................................................ 28
5.4.1夹紧力的作用点 .................................................... 29
5.4.2夹紧力的作用点应选择 ........................................ 29
5.4.3夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面，以防止工
件产 ................................................................................. 29
5.4.4夹紧力的大小 ........................................................ 29
5.5减小夹紧变形的措施 .................................................... 30
5.5.1.均匀的对称变形 .................................................... 31
5.5.2.分散着力点 ............................................................ 31
5.5.3.增加压紧件接触面积 ............................................ 31
5.5.4.利用对称变夹具的夹紧设计 ................................ 31
5.5.5.其它措施 ................................................................ 32
6夹具设计 ................................................................................. 32
6.1夹紧方案 ........................................................................ 33
6.2夹具体与定位键 ............................................................ 33
6.3确定要限制的自由度 .................................................... 33
6.3.1有三中定位方案可供选择 .................................... 33
6.3.2计算定位误差 ........................................................ 36
6.3.3夹紧方案 ................................................................ 37
6.4对刀方案 ........................................................................ 37
6.5夹具总图上的尺寸、公差和技术要求 ........................ 37
6.5.1.夹具最大轮廓 ........................................................ 38
6.5.2.影响工件定位精度的尺寸和公差........................ 38
6.5.3.影响夹具在机床上安装精度的尺寸和公差 ....... 38
6.5.4.影响夹具精度的尺寸个公差 ................................ 39
6.6影响对刀精度的尺寸和公差 ........................................ 39
6.6.1.槽宽 ........................................................................ 39
6.6.2.槽侧面 .................................................................... 39
7.参考文献 ................................................................................. 37
8.结论 ......................................................................................... 43
1前言
1.1简述,
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，而专门设计的一种机床夹具，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。
2车床夹具概论
2.1车床夹具的分类
2.1.1按夹具的使用特点可分为：通用夹具，专用夹具，可调夹具，组合夹具， 拼装夹具。
2.1.2按使用机床可分为：车床夹具，铣床夹具，钻床夹具，镗床夹具，齿轮机床夹具，数控机床夹具，自动机床夹具，自动线随行夹具以及其他机床夹具。
2.1.3按夹紧的动力源可分为：手动夹具，气动夹具，液压夹具，气液增力夹具，电磁夹具以及真空夹具等。
2.2机床夹具的组成
2.2.1定位装置 其作用是使工件在夹具中占据正确的位置。
2.2.2夹紧装置 其作用是将工件压紧夹牢，保证工件在加工过程中受到外力（切削力等）作用时不离开已经占据的正确的正确位置。
2.2.3对刀或导向装置 其作用是确定刀具相对定位元件的正确位置。
2.2.4连接原件 其作用是确定夹具在机床上的正确位置。
2.2.5夹具体夹具体是机床夹具的基础件，通过它将夹具的所有元件连接成一个整体。
2.2.6其他元件或装置 是指家家具中因特殊需要而设置的元件或装置。根据加工需要，有些夹具上设置分度装置、靠模装置；为能方便、准确定位，常设置预定位装置；对于大型夹具，常设置吊装元件等。
2.3夹具的功用
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。
3.工件的定位及定位元件
3.1工件定位的基本原理
3.1.1六点定位原则.如果要使一个自由刚体在空间有一个确定的位置，就必须设置相应的六个约束，分别限制刚体的六个运动自由度。在讨论工件的定位时，工件就是我们所指的自由刚体。如果工件的六个自由度都加以限制了，工件 在空间的位置也就完全被确定下来了。因此，定位实质上就是限制工件的自由度。分析工件定位时，通常是用一个支承点限制工件的一个自由度。用合理设置的六个支承点，限制工件的六个自由度，使工件在夹具中的位置完全确定，这就是六点定位原则。
3.1.2限制工件自由度.由刚体运动学可知，一个自由刚体,在空间有且仅有六个自由度。工件在空间的位置是任意的，即它既能沿Ox、Oy、Oz三个坐标轴移动，称为移动自由度.又能绕Ox、Oy、Oz三个坐标轴转动，称为转动自由度.
3.1.3工件定位。工件定位时，影响加工要求的自由度必须限制；不影响加工要求的自由度，有时要限制，有时可不限制，视具体情况而定。习惯上，工件的六个自由度都限制了的定位称为完全定位，工件限制的自由度少于六个，但能保证加工要求的定位称为不完全定位。欠定位根据工件的加工要求，应该限制的自由度没有完全被限制的定位称为欠定位。过定位夹具上的两个或两个以上的定位元件重复限制同一个自由度的现象，称为过定位。
3.2定位元件
3.2.1常用定位元件及选用工件
在夹具中要想获得正确定位，首先应正确选择定位基准，其次是选择合适的定位元件。工件定位时，工件定位基准和夹具的定位元件接触形成定位副，以实现工件的六点定位。,对定位元件的基本要求
（1）限位基面应有足够的精度。定位元件具有足够的精度，才能保证工件的定位精度。
（2）限位基面应有较好的耐磨性。由于定位元件的工作表面经常与工件接触和磨擦，容易磨损，为此要求定位元件限位表面的耐磨性要好，以保持夹具的使用寿命和定位精度。
（3）支承元件应有足够的强度和刚度。定位元件在加工过程中，受工件重力、夹紧力和切削力的作用，因此要求定位元件应有足够的刚度和强度，避免使用中变形和损坏。
（4）定位元件应有较好的工艺性。定位元件应力求结构简单、合理，便于制造、装配和更换。
（5）定位元件应便于清除切屑。定位元件的结构和工作表面形状应有利于清除切屑，以防切屑嵌入夹具内影响加工和定位精度。
3.2.2常用定位元件所能限制的自由度
常用定位元件可按工件典型定位基准面分为以下几类
（1）用于平面定位的定位元件包括固定支承（钉支承和板支承），自位支承，可调支承和辅助支承。
（2）用于外圆柱面定位的定位元件包括V形架，定位套和半圆定位座等。
（3）用于孔定位的定位元件包括定位销（圆柱定位销和圆锥定位销），圆柱心轴和小锥度心轴。
3.2.3常用定位元件的选用
常用定位元件选用时，应按工件定位基准面和定位元件的结构特点进行选择。
（1）工件以平面定位以面积较小的已经加工的基准平面定位时，选用平头支承钉，以基准面粗糙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。
2）以面积较大、平面度精度较高的基准平面定位时，选用支承板定位元件，用于侧面定位时，可选用不带斜槽的支承板，通常尽可能选用带斜槽的支承板，以利清除切屑。
3）以毛坯面，阶梯平面和环形平面作基准平面定位时，选用自位支承作定位元件。但须注意，自位支承虽有两个或三个支承点，由于自位和浮动作用只能作为一个支承点。
4）以毛坯面作为基准平面，调节时可按定位面质量和面积大小分别选用可调支承作定位元件。5）当工件定位基准面需要提高定位刚度、稳定性和可靠性时，可选用辅助支承作辅助定位元件，但须注意，辅助支承不起限制工件自由度的作用，且每次加工均需重新调整支承点高度，支承位置应选在有利工件承受夹紧力和切削力的地方。
3.2.4工件以外圆柱面定位
1）当工件的对称度要求较高时，可选用V形块定位。V形块工作面间的夹角α常取60°、90°、120°三种，其中应用最多的是90°V形块。90°V形块的典型结构和尺寸已标准化，使用时可根据定位圆柱面的长度和直径进行选择。V形块结构有多种形式，有的V形块适用于较长的加工过的圆柱面定位；有的V形块适于较长的粗糙的圆柱面定位；有的V形块适用于尺寸较大的圆柱面定位，这种V形块底座采用铸件，V形面采用淬火钢件，V形块是由两者镶合而成。
2）当工件定位圆柱面精度较高时（一般不低于IT8），可选用定位套或半圆形定位座定位。大型轴类和曲轴等不宜以整个圆孔定位的工件，可选用半圆定位座。
3.2.5工件以内孔定位
1）工件上定位内孔较小时，常选用定位销作定位元件。圆柱定位销的结构和尺寸标准化，不同直径的定位销有其相应的结构形式，可根据工件定位内孔的直径选用。当工件圆柱孔用孔端边缘定位时，需选用圆锥定位销。当工件圆孔端边缘形状精度较差时，选用圆锥定位销；
当工件需平面和圆孔端边缘同时定位时，选用浮动锥销。2）在套类、盘类零件的车削、磨削和齿轮加工中，大都选用心轴定位，为了便于夹紧和减小工件因间隙造成的倾斜，当工件定位内孔与基准端面垂直精度较高时，常以孔和端面联合定位。因此，这类心轴通常是带台阶定位面的心轴，当工件以内花键为定位基准时，可选用外花键轴，当内孔带有花键槽时，可在 圆柱心轴上设置键槽配装键块；当工件内孔精度很高，而加工时工件力矩很小时，可选用小锥度心轴定位。
3.3定位误差的分析
3.3.1定位误差分析：一是定位基准与工序基准不重合，由此产生基准不重合误差△b；二是定位基准与限制位基准不重合，由此产生基准位移误差△y。基准不重合误差△b是一批工件逐个在夹具上定位时，定位基准与工序基准
不重合而造成的加工误差，其大小为定位尺寸的公差在加工尺寸方向上的投影。基准位移误差△y是一批工件逐个在夹具上定位时，定位基准相对于限位基准的最大变化范围在加工尺寸方向上的投影。
3.3.2定位误差产生的原因
工件逐个在夹具中定位时，各个工件的位置不一致的原因主要是基准不重合，而基准不重合又分为两种情况：一是定位基准与限位基准不重合，产生的基准位移误差；二是定位基准与工序基准不重合，产生的基准不重合误差
3.3.3误差分类
1.基准位移误差ΔY 由于定位副的制造误差或定位副配合间所导致的定位基准在加工尺寸方向上最大位置变动量，称为基准位移误差，用ΔY表示。不同的定位方式，基准位移误差的计算方式也不同。如果工件内孔直径与心轴外圆直径做成完全一致，作无间隙配合，即孔的中心线与轴的中心线位置重合，则不存在因定位引起的误差。但实际上，如图所示，心轴和工件内孔都有制造误差。于是工件套在心轴上必然会有间隙，孔的中心线与轴的中心线位置不重合，导致这批工件的加工尺寸H中附加了工件定位基准变动误差，其变动量即为最大配合间隙。可按下式计算：
ΔY=amax-amin=1/2 (Dmax-dmin)=1/2（δD +δd）式中ΔY──基准位移误差单位为mm；
Dmax──孔的最大直径单位为mm；
dmin──轴的最小直径单位为mm。
δD ──工件孔的最大直径公差，单位为mm；
δd──圆柱心轴和圆柱定位销的直径公差，单位为mm。 基准位移误差的方向是任意的。减小定位配合间隙，即可减 小基准位移误差ΔY值，以提高定位精度。
2.基准不重合误差ΔB15 加工尺寸的基准是外圆柱面的母线时，定位基准是工件圆柱孔的中心线。这种由于工序基与定位基准不重合所导致的工序基准在加工尺寸方向上的最大位置变动量，称为基准不重合误差，用ΔB表示。此时除定位基准位移误差外，还有基准不重合误差。误差计算： ΔB——基准不重合误差
δi——定位基准与工序基准之间的尺寸链各组环公差 β——δi方向与加工尺寸方向间的夹角
3.定位误差的合成。定位误差是两误差的合成即：ΔD=ΔB+ΔY在圆柱间隙配合定位和V形块中心定位中，当基准不重合误差和位移误差都存在时，定位误差的合成需判断“＋”、“－”号。
3.3.4工件组合定位应注意问题
工件常以平面、外圆柱面、内圆柱面、锥面等的各种组合，工件组合定位时，应注意的几个关键性问题。1.合理选择定位元件，实现工件的完全定位或不安全定位。2.按基准重合原则选择定位基准。3.组合定位中，一些定位元件单独使用时限制沿坐标方向的自由度，而在组合定位时则转化为限制绕坐标轴方向的自由度。4.从多种定位方案中选择定位元件时，应特别注意定位元件
所限制的自由度与加工精度关系，以满足加工要求。因工件在夹具上定位时，定位基准发生位移、定位基准与工序其准不重合产生定位误差。基准位移误差和基准不重合误差分 别独立、互不相干，它们都使工序基准位置产生变动。定位误差包括基准位移误差和基准不重合误差。当无基准位移误差时，ΔY=0；当定位基准与工序基准重合时，ΔB=0；若两项误差都没有，则ΔD=0。分析和计算定位误差的目的，是为了对定位方案能否保证加工要求，有一个明确的定量概念，以便对不同定位方案进行分析比较，同时也是在决定定位方案时的一个重要依据。
3.3.5工件以两孔一面定位组合定位方式很多，常见的组合方式
一个孔及其端面，一根轴及其端面，一个平面及其上的两个圆孔。生产中最常用的就是“一面两孔”定位，如加工箱体、杠杆、盖板支架类零件。采用“一面两孔”定位，容易做到工艺过程中的基准统一，保证工件的相对位置精度。工件采用“一面两孔”定位时，两孔可以是工件结构原有的，也可以是定位需要专门设计的工艺孔。相应的定位元件是支承板和两定位销。当两孔的定位方式都选用短圆柱销时，支承板限制工件三个自由度；两短圆柱销分别限制工件的两个自由度；有一个自由度被两短圆柱销重复限制，产生过定位现象，严重时会发生工件不能安装的现象。因此，必须正确处理过定位，并控制各定位元件对定位误差的综合影响。为使工件能方便地安装到两短圆柱销上，可把一个短圆柱销改为菱形销，采用一圆柱销、一菱形销和一支承板的定位方式，这样可以消除过定位现象，提高定位精度，有利于保证加工质量。
4工件的夹紧和夹紧装置
4.1夹紧装置的组成
4.1.1夹紧装置的种类繁多，综合起来其结构均由两部分组成。
a.动力装置产生夹紧力。动力装置是产生原始作用力的装置。按夹紧力的来源，夹紧分手动夹紧和机动夹紧。手动夹紧是靠人力；机动夹紧是采用动力装置。常用的动力装置有液压装置、气动装置、电磁装置、电动装置气-液联动装置和真空装置等。
b.夹紧装置传递夹紧力。动力装置所产生的力或人力要正确地作用到工件上，需有适当的传动机构。传递机构是把原动力传递给夹紧装置。它由两种构件组成，一是接受原始作用力的构件，二是中间传力机构。
4.1.2夹紧装置的设计原则
在夹紧工件的过程中，夹紧作用的效果会直接影响工件的加 工精度、表面粗糙度以及生产效率。因此，设计夹紧装置应遵循以下原则：
1）工件不移动原则。夹紧过程中应不改变工件定位后所占据的正确位置。
2）工件不变形原则夹紧力的大小要适当，既要保证夹紧可靠，又应使工件在夹紧力的作用下不致产生加工精度所不允许的变形。
3）工件不振动原则对刚性较差的工件，或者进行断续切削，以及不宜采用气缸直接压紧的情况，应提高支承元件和夹紧元件的刚性，并使夹紧部位靠近加工表面，以避免工件和夹紧系统的振动。
4）安全可靠原则夹紧传力机构应有足够的夹紧行程， 手动夹紧要有自锁性能，以保证夹紧可靠。
5）经济实用原则夹紧装置的自动化和复杂程度应与生产纲领相适应，在保证生产效率的前提下，其结构应力求简单，便于制造、维修，工艺性能好；操作方便、省力，使用性能好。
5夹紧力的选择
5.1夹紧装置的组成
5.1.1动力源装置
它是产生夹紧作用力的装置。分为手动夹紧和机动夹紧两种。手动夹紧的力源来自人力，用时比较费时费力。为了改善劳动条件和提高生产率，目前在大批量生产中均采用机动夹紧。机动夹紧的力源来自气动、液压、气液联动、电磁、真空等动力夹紧装置.
5.1.2传力机构
它是介于动力源和夹紧元件之间传递动力的机构。传力机构的作用是：改变作用力的方向；改变作用力的大小；具有一定的自锁性能，以便在夹紧力一旦消失后，仍能保证整个夹紧系统处于可靠的夹紧状态，这一点在手动夹紧时尤为重。
5.1.3夹紧元件
它是直接与工件接触完成夹紧作用的最终执行元件。
5.2夹紧装置的设计原则
在夹紧工件的过程中，夹紧作用的效果会直接影响工件的加工精度、表面粗糙度以及生产效率。因此，设计夹紧装置应遵循以下原则：
5.2.1工件不移动原则
夹紧过程中应不改变工件定位后所占据的正确位置。
5.2.2工件不变形原则
夹紧力的大小要适当，既要保证夹紧可靠，又应使工件在夹紧力的作用下不致产生加工精度所不允许的变形.
5.2.3工件不振动原则
对刚性较差的工件，或者进行断续切削，以及不宜采用气缸直接压紧的情况，应提高支承元件和夹紧元件的刚性，并使夹紧部位靠近加工表面，以避免工件和夹紧系统的振动。
5.2.4安全可靠原则
夹紧传力机构应有足够的夹紧行程，手动夹紧要有自锁性能，以保证夹紧可靠。
5.2.5经济实用原则
夹紧装置的自动化和复杂程度应与生产纲领相适应，在保证生产效率的前提下，其结构应力求简单，便于制造、维修，工艺性能好；操作方便、省力，使用性能好。
5.3确定夹紧力的基本原则
夹紧力三要素设计夹紧装置时，夹紧力的确定包括夹紧力的方向、作用点和大小三个要素。.夹紧力的方向夹紧力的方向与工件定位的基本配置情况，以及工件所受外力的作用方向等有关。选择时必须遵守以下准则：
5.3.1夹紧力的方向应有助与
定位稳定，且主夹紧力应朝向主要定位基面。
5.3.2夹紧力的方向应有利于
减小夹紧力，以减小工件的变形、减轻劳动强度。
5.3.3夹紧力的方向
应是工件刚性较好的方向。由于工件在不同方向上刚度是不等的。不同的受力表面也因其接触面积大小而变形各异。尤其在夹压薄壁零件时，更需注意使夹紧力的方向指向工件刚性最好的方向。
5.4夹紧力的作用点
夹紧力作用点是指夹紧件与工件接触的一小块面积。选择作用点的问题是指在夹紧方向已定的情况下确定夹紧力作用点的位置和数目。夹紧力作用点的选择是达到最佳夹紧状态的首要因素。合理选择夹紧力作用点必须遵守以下准则：
5.4.1夹紧力的作用点
应落在定位元件的支承范围内，应尽可能使夹紧点与支承点对应，使夹紧力作用在支承上。如夹紧力作用在支承面范围之外，会使工件倾斜或移动，夹紧时将破坏工件的定位。
5.4.2夹紧力的作用点应选在
工件刚性较好的部位。这对刚度较差的工件尤其重要，如将作用点由中间的单点改成两旁的两点夹紧，可使变形大为减小，并且夹紧更加可靠。
5.4.3夹紧力的作用点应尽量靠近
加工表面，以防止工件产生振动和变形，提高定位的稳定性和可靠性。
5.4.4夹紧力的大小
夹紧力的大小，对于保证定位稳定、夹紧可靠，确定夹紧装置的结构尺寸，都有着密切的关系。夹紧力的大小要适当。夹紧力过小则夹紧不牢靠，在加工过程中工件可能发生位移而破坏定位，其结果轻则影响加工质量，重则造成工件报废甚至发生安全事故。夹紧力过大会使工件变形，也会对加工质量不利。理论上，夹紧力的大小应与作用在工件上的其它力（力矩）相平衡；而实际上，夹紧力的大小还与工艺系统的刚度、夹紧机构的传递效率等因素有关，计算是很复杂的。因此，实际设计中常采用估算法、类比法和试验法确定所需的夹紧力。
5.5减小夹紧变形的措施
有时，一个工件很难找出合适的夹紧点。如较长的套筒在车床上镗内孔和高支座在镗床上镗孔，以及一些薄壁零件的夹持等，均不易找到合适的夹紧点。这时可以采取以下措施减少夹紧变形。
5.5.1.均匀的对称变形
以便获得变形量的统计平均值，通过调整刀具适当消除部分变形量，也可以达到所要求的加工精度。增加辅助支承和辅助夹紧点。若高支座可采用增加一个辅助支承点及辅助夹紧力，就可以使工件获得满意的夹紧状态。
5.5.2.分散着力点
用一块活动压板将夹紧力的着力点分散成两个或四个，从而改变着力点的位置，减少着力点的压力，获得减少夹紧变形的效果。
5.5.3.增加压紧件接触面积
在压板下增加垫环，使夹紧力通过刚性好的垫环均匀地作用在薄壁工件上，避免工件局部压陷。
5.5.4.利用对称变夹具的夹紧设计
应保证形状在加工薄壁套筒时，采用加宽卡爪，如果夹紧力较大，仍有可能发生较大的变形。因此，在精加工时，除减小夹紧力外，工件能产生。
5.5.5.其它措施对于一些极薄的特形工件
靠精密冲压加工仍达不到所要求的精度而需要进行机械加工时，上述各种措施通常难以满足需要，可以采用一种冻结式夹具。这类夹具是将极薄的特形工件定位于一个随行的型腔里，然后浇灌低熔点金属，待其固结后一起加工，加工完成后，再加热熔解取出工件。低熔点金属的浇灌及熔解分离，都是在生产线上进行的。夹具是将极薄的特形工件定位于一个随行的型腔里，然后浇灌低熔点金属，待其固结后一起加工，加工完成后，再加热熔解取出工件。低熔点金属的浇灌及熔解分离，都是在生产线上进行的。
6夹具设计
6.1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。
6.2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Ф25H7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。
6.3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。
6.3.1如图3-1所示，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。
图3.1铣床定位方案
1-支撑板2-短销3-长销4-支撑钉5-长条支撑板
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，而是施加夹紧力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。
对于防转挡销位置的设置，也是三种不同的方案。当挡销放在位置1时，由于B面与Ф26H7孔的距离较进（230 -0.3mm），尺寸公差又大，定位精度低。挡销放在位置2时，虽然距Ф26H7孔轴线较远，但由于工件定位是毛面，因而定位精度也较低。而当挡销放在位置3时，距Ф26H7孔轴线较远，工件定位面的精度较高（Ф55H12），定位精度较高，且能承受切削力所引起的转矩。因此，防转挡销应放在位置3较好。
6.3.2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：
（1）加工尺寸12±0.2mm的定位误差 采用3-1.1（c）所示定位方案时，E面既是工序基准，又是定位基准，故基准不重合误差为零。有由于E面与长条支承板始终保持接触，故基准位移误差为零。因此，加工尺寸12±0.2mm没有定位误差。
（2）槽的中心平面与Ф26H7孔轴线垂直度的定位误差 长销与工件的配合去Ф26H7 g6，则
Ф26g6=Ф26-0.009 -0.025（mm） Ф26H7=Ф25+0.025 0（mm）
由于定位基准与设计基准重合，故基准不重合误差为零。 基准位移误差
y=2*8tan△a=2*8*0.000625=0.01（mm）
由于定位误差△D=△y=0.01‹0.08/3（mm），故此定位方案可行。
6.3.3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。
6.4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。
6.5夹具总图上的尺寸、公差和技术要求
下面是对拨叉铣槽夹具的分析说明。
拨插零件图3—1 6.5.1.夹具最大轮廓
尺寸为234mm，210mm，250mm。
6.5.2.影响工件定位精度的尺寸和公差
工件内孔与长销10的配合尺寸为Ф25H7 g6和挡销的位置尺寸为6±0.024mm及107±0.07mm。
6.5.3.影响夹具在机床上安装精度的尺寸和公差
定位键与机工作台T形槽的配合尺寸14h6。
6.5.4.影响夹具精度的尺寸个公差
定位长销10的轴心线对定位键侧面B的垂直度为0.03mm；定位长销10的轴心线对夹具底面A的平行度为0.05mm；对刀块的位置尺寸为9±0.04和13±0.04mm。塞尺厚度为2h8mm，所以对刀块水平方向的位置尺寸为a=11-2=9（mm）基本尺寸对刀块垂直方向的位置尺寸为b=23-8-2=13(mm）（基本尺寸）对刀块位置尺寸的公差取工件相应尺寸公差的2/1～1/5。因此a=9±0.04mm b=13±0.04mm
6.6影响对刀精度的尺寸和公差
塞尺的厚度尺寸2h8=22 -0.014mm。3.5 夹具精度分析为确使夹具能满足工序要求，在夹具技术要求指定以后，还必须对夹具进行精度分析。若工序某项精度不能被保证时，还需要夹具的有关技术要求作适当调整。按夹具的误差分析一章中的分析方法，下面对本例中的工序要求逐项分析；
6.6.1.槽宽
尺寸16H11mm；此项要求由刀具精度保证，与夹具精度无关；
6.6.2.槽侧面
槽侧面到E面尺寸11±0.2mm；对此项要求有影响的是对刀块侧面到定位板间的尺寸9±0.04mm及塞尺的精度
（2h8mm）。上述两项误差之和△D+△G+△A+△J+△T=0.094
（1）定位误差△D=△y=0.01mm；
(2)加工方法误差△G=0.012mm；
(3)夹具定位心轴的轴线与夹具底面A的行度公差0.05mm即△A=0.05mm
(4)定位心轴的轴线对定位侧面B的垂直度公差0.05mm，即△A=0.05mm；而△J△T都对垂直度无影响。由于这些误差不在同一方向，因此，槽中心平面最大位置误差在YOZ面之上为0.01+0.012+0.05=0.072；
在YOX平面上为0.01+0.012+0.03=0.052mm。此两项都小于垂直度公差0.08mm，故该项要求能保证。综上所述,选取
直线进击式铣床夹具,图3.1.2所示多件加工的直线进击式铣床夹具,用于在拨叉端面上铣一通槽,六件以外原面在活动v形块2上定位,以一端面在支撑钉6定位,活动v形块装在两根导向柱7上,v形块之间用弹簧3分离.工件定位后,有播模式气缸5推动v形块2一次将工件夹紧.有对刀块9和定位键8来保护夹具和道具和铣床的相对位置.
7参考文献
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［2］.郑修本主编•《机械制造工艺学》，北京；机械工业出版社，1999
［3］.陆剑中、孙家宁主编•《金属切削原理与刀具》，北京；机械工业出版社，2005
［5］.许德珠主编•《机械工程材料》，北京，高等教育出版社，2001
［6］.陈榕林主编•《机械设计应用手册》，北京，科学技术文献出版社，1995
8.结论
本文介绍了机床夹具的设计理念，对机床的夹具的结构组成及特点，方案选择，结构要求，定位夹紧原理进行了思考，通过对机床夹具的结构分析，机床夹具的工作装置的总体结构的分析，工件的夹紧等问题的分析，确定了夹具选择方案，夹紧方案,工作装置各部分的参数。
目前，由于专用夹具可以按照工件加工的具体要求进行设计，故可事先采取措施来保证操作的安全。对工件进行机械加工时，为了保证加工要求，首先要使工件相对刀具有正确的位置，并使这个位置在加工过程中不因外力的影响而变动，为此，进行机械加工之前，先将工件装夹好。机械制造
工艺学课程设计使我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的.
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,它在我们三年的大学生活中占有重要的地位。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的建设打下一个良好的基础。由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导