立轴支架镗削夹具设计毕业设计.doc

洛阳理工学院毕业设计（论文）
立轴支架镗削夹具设计

摘 要

课题为立轴支架镗削夹具，此夹具是对大批量零件加工的卧式镗床专用夹具，从而完成对孔的加工；因此要合适的定位夹紧方案来提高加工效率。
针对零件立轴支架的结构和需要镗削孔的位置，我采用“一面两销”的定位方案。“一面两销”方案限制了零件的六个自由度，对零件实习完全定位，保证加工的精度；而有其他的定位方案，不能全部满足零件精度要求。因此我决定采用“一面两销”的定位方案。而夹紧方案，我选择由夹紧装置作用于零件的上平面进行夹紧。此夹紧方案能很好的对零件进行夹紧。定位时，我采用联动机构控制两个定位销伸缩，来进行对零件的定位；夹紧时，我拟采用液压缸控制夹紧机构对零件进行夹紧。而采用这样的方案，不仅减少了工人师傅工作强度，还提高了生产效率节约成本。

关键词：卧式镗床，夹具，定位，夹紧，一面两销

VERTICAL SHAFT BRACKET BORING FIXTURE DESIGN

ABSTRACT

Subject to vertical shaft bracket boring clamp, this jig is of large quantities of special fixture for the horizontal boring machine parts processing, thus accomplishes the processing of hole.
So make the right positioning clamping scheme to improve processing efficiency. In accordance with the need of parts of vertical shaft bracket structure and boring hole location, I adopt "a two pins positioning scheme. The scheme of a two pin limits the components of the six degrees of freedom, the parts are locate internships, ensure the accuracy of machining; But there are other positioning scheme, can't meet all parts precision request. So I decided to use "a two pins" positioning scheme. And clamping scheme, I choose by clamping device for parts clamping on the plane. The clamping schemes can be a very good to clamp the parts. Positioning, I two dowel expansion, the linkage control for positioning of parts; Clamping, I proposed is controlled by hydraulic cylinder clamping mechanism for clamping parts. Adopting such a scheme, not only reduced the worker working strength, also improves the production efficiency to save cost.

KEY WORDS: Horizontal boring machine，the clamp，fix position，clamp，a two pins

6
目 录

前　言 1
第1章 机床夹具设计概述 3
1.1 夹具发展现状 3
1.2 夹具的作用及组成 3
1.2.1 夹具的作用 3
1.2.2 夹具的组成 4
1.3 机床夹具的种类 5
1.4 夹具设计的基本要求 5
第2章 夹具的定位装置设计 7
2.1 工件的定位 7
2.1.1 定位原理 7
2.1.2 定位类型 8
2.2 夹具定位设计 10
2.2.1 对定位元件的基本要求 10
2.2.2 常用的定位元件的选用 10
2.2.3 定位方案的确定 12
第3章 夹具夹紧装置设计 15
3.1 夹紧装置的基本要求 15
3.2 夹紧力的确定 15
3.2.1 夹紧力方向的确定 15
3.2.2 夹紧力作用点的确定 115
3.3 夹紧机构的设计 17
3.3.1 常用的夹紧机构 17
3.3.2 夹紧机构的动力装置 20
第4章 夹具相关零件的设计 22
4.1 镗套的选择 22
4.1.1 镗套的种类 22
4.1.2 镗套的选用 23
4.2 镗模支架的设计 24
4.3 垫块结构的设计 26
4.4 夹具体的结构设计 26
第5章 绘制夹具装配图 28
5.1 绘制装配图的注意事项 28
5.2 装配图上应标注的尺寸及公差 28
结　论 31
谢 辞 32
参考文献 33
外文资料翻译 35

前　言

夹具是制造工业中不可缺少的一部分，也是工艺装备的主要组成部分，在机械制造中占有重要地位。一套好的夹具对于生产来说是相当重要的，夹具对保证产品质量，提高生产率，减轻劳动强度，缩短产品生产周期等都具有重要意义，夹具的好坏直接关系着工件的加工质量以及生产效率等，所以为了更好的服务制造业的发展，在加工前需要对其进行工艺分析以及专用夹具的设计。夹具是在机械制造过程中，用来固定加工对象，使之保持正确的位置，以便接受施工或检测的装置。然而为了保证被加工工件精度要求，工件在机床中就需要有准确的定位和可靠的夹紧。工件的定位是指使工件相对于刀具和机床占有准确的加工位置;工件的夹紧是指把工件定位后压紧夹牢，以保证这个准确的位置在加工过程中不会发生改变。工件的定位和夹紧则是夹具的两个主要功能。
夹具种类繁多，主要可以分为通用夹具、可调夹具、专用夹具、组合夹具、自动线夹具等。随着科学技术的发展，市场需求的变化多端、竞争日益激烈，机械产品更新换代愈演愈烈。随着机床技术向高速、高效、精密、智能、环保方向，现代机床夹具发展方向主要表现在标准化、精密化、高效化、柔性化等。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门的国家标准：GB/T2148-T2259-91以及各种通用夹具、组合夹具标准等。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、高效化夹具和具有夹紧力装置的夹具等。机床夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是指机床夹具通过调整、组合等方式，以适应工艺的形状和尺寸等。为适应现代机械工业多品种、中小批量生产的需要，扩大夹具的柔性化程度，改变专用夹具的不可拆结构为可拆结构，发展可调夹具结构，将是当前夹具发展的主要方向。课题为立轴支架镗削夹具，此夹具是对大批量零件加工的卧式镗床专用夹具，从而完成对孔的加工。因此要合适的定位夹紧方案来提高加工效率。
根据所给的工件为机床的“支架类”零件，大量、批量生产，以及工件的精度要求，所以要设计一个能够高效方便的专用夹具，要解决一下问题：主要针对夹具的定位和夹紧方面的研究、选择合适的定位基准、选择合适的定位元件和夹紧机构、通过对夹具定位夹紧的研究和定位元件、夹紧机构的选择，解决工人在对工件定位夹紧时过多消耗时间的问题。
而为解决以上提出的问题，我决定用一下方法：
针对零件立轴支架的结构和需要镗削孔的位置，我采用“一面两销”的定位方案。根据本次设计所给工件的结构，确定设计夹具为卧式镗床专用夹具。“一面两销”方案限制了零件的六个自由度，对零件实习完全定位，保证加工的精度；而有其他的定位方案，不能全部满足零件精度要求。因此我决定采用“一面两销”的定位方案。而夹紧方案有以下两种：一、由夹紧装置作用于零件的上平面进行夹紧；二、有夹紧装置作用于零件的两侧进行加紧；两种夹紧方案均能很好的对零件进行夹紧，所以夹紧的方案根据最后夹具的结构来确定。
为了减少加工单个工件所消耗的时间，则需要选用液压缸提供动力的自动夹紧机构。夹紧动力源的选择有气压控制和液压控制两种。气压控制虽然动作快，但是运动是不平稳；而液压控制虽然动作慢，但是运动压力平稳，安全系数高。因此为了解决工人师傅在零件消耗过多的时间，夹紧时我主要采用液压动力控制。定位时，我采用联动机构，从而控制两个定位销伸缩，来进行对零件的定位；夹紧时，我采用液压缸控制夹紧机构对零件进行夹紧。而采用液压缸或特殊的复合机构等自动化程度较高的装置，不仅减少了工人师傅工作强度，还提高了生产效率节约成本。

第1章 机床夹具设计概述

1.1 夹具发展现状

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设备。夹具是制造工业中不可缺少的一部分，也是工艺装备的主要组成部分，在机械制造中占有重要地位。
相关统计表明，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。现在生产要求企业所制造的产品种类经常的更新换代，从而以适应市场的需要与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具；一般在具有中等生产能力的工厂里，每隔3~4年就要更新50~80%左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为10~20%左右。特别是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统等新加工技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求。
1. 能够迅速而方便地装备新产品的投产，缩短生产周期，降低成本。
2. 能够装夹一组具有相似特征的工件。
3. 能够适用于精密加工的高精度机床夹具。
4. 能够适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具。
5. 采用以液压缸等为动力源的高效夹具装置，以进一步减小劳动强度和提高劳动生产率。

1.2 夹具的作用及组成

1.2.1 机床夹具的作用
机床夹具是机床和工件之间的连接装备，能使工件相对于机床和刀具获得正确位置，以保证加工零件的质量，并提高生产率。机床夹具的性能好坏将直接影响工件加工表面的位置精度，因此机床夹具设计是机械制造装备设计中的一项重要工作。它的主要作用如下：
1. 稳定的保证工件的加工精度 用夹具装夹工件时，由于工件相对于刀具及机床的位置度由夹具保证，不受工人技术水平的影响，因此可以使一批工件的加工精度保持一致。
2. 扩大机床的使用范围 有些机床夹具实质上是对机床进行了部分改造，扩大了原机床的功能和使用范围。如在车床床鞍上安放镗模夹具，就可以进行箱体零件的孔系加工。
3. 提高生产率 使用夹具装夹工件方便、快速，工件不需要划线、找正，可以显著的减少辅助时间；工件在夹具中装夹后提高了工件的刚度，因此可加大切削用量；可使用多件、多工位装夹工件的夹具，并可采用高效的夹紧机构，进一步提高劳动生产率。
4. 减轻工人的劳动强度，保证生产安全。

1.2.2 机床夹具的组成
在机械加工中，在机床上用来确定工件位置并将其压紧夹牢的工艺装备称为机床夹具。虽然机床夹具的种类繁多，但它们的工作原理基本上是相同的。而将各类夹具中，作用相同的结构或元件加以概括，一般可以概况为一下几个部分组成，这些组成部分既相互独立，又相互联系。
因次，可以把夹具的做成归纳为以下几个部分。
1. 定位元件及定位装置 用于确定工件正确位置的元件或装置，是夹具的主要功能元件之一，如定位销轴、挡销等。
2. 夹紧元件及夹紧装置 用于固定工件已获得的正确位置的元件或装置，如开口垫圈、螺母等。
3. 对刀或导向装置 用于确定工件与刀具相互位置的元件。用于确定刀具在加工前正确位置的元件称为对刀元件。用于确定刀具位置并引导刀具进行加工的元件称为导向元件，而针对本次设计则采用镗套进行导向。
4. 连接元件 用于确定夹具在机床上正确位置的元件，如夹具体的地面位安装基面，保证了镗套的轴线与镗床工作台平行。
5. 夹具体 夹具体是夹具的基本骨架，用于将各个元件、装置连接成一体，并通过他将整个夹具安装在机床上。
6. 其他装置或元件 根据加工需要而设置的装置或元件。如需加工按一定规律分布的多个表面时，常设置分度装置；对于大型夹具，常设置吊装工艺结构；为了能方便、准确的定位，常设置预定位装置等。

1.3 机床夹具种类

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。其优点是适应性强、不需要调整或稍加调整即可装夹一定形状和尺寸范围内的各种工件，如三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘、台虎钳、万能分度头、顶尖、中心架、电磁吸盘等。采用这类夹具可缩短生产准备周期，减少夹具品种，从而减低生产成本；其缺点是夹具的加工精度不高，生产力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道工序的加工要求而专门设计和制造的夹具。特点是针对性强，适用与产品相对稳定、批量较大的生产中，可获得较高的生产率和加工精度。
3．可调夹具 夹具的某些元件可调整或可更换已适应多种工件加工的夹具，称为可调夹具。
4．组合夹具 组合夹具是由可循环使用的标准夹具零部件组装成易于连接和拆卸的夹具。根据被加工零件的工艺要求可以很快地组装成专用夹具，夹具使用完毕，可以方便地拆开。夹具主要应用在单件、中、小批多品种生产和数控加工中，是一种比较经济的夹具。
5. 随行夹具 这是一类在自动线和柔性制造系统中使用的夹具。它既要完成工件的定位和夹紧，又要作为运载工具将工件在机床间进行输送，输送到下一道工序的机床后，随行夹具应在机床上准确的定位和可靠地夹紧。

1.4 夹具设计的基本要求

1. 保证工件的加工精度 保证加工精度的关键，首先是正确地选定定位基准、定位方法和定位元件，必要时还需要进行定位误差分析，同时还要注意夹具中其他零部件的结构对加工精度的影响、夹具是否具有足够的刚度等。而多次重复使用的夹具还应该注意相关元件的强度和耐磨性，确保夹具能满足工件精度要求。
2. 工艺性能好 专用夹具的结构应力求简单、合理、便于制造、装配、调整、检验、维修等。
3. 提高生产效率 专用夹具的复杂程度应与生产纲领和生产环境相适应，应尽量采用各种快速高效的装夹机构及定位机构，保证操作方便，缩短辅助时间，提高生产效率。
4. 使用性能好 专用夹具的操作应简便、省力、安全可靠。在客观条件和经济条件允许的前提下，应尽可能采用气动、液压等机械化加紧装置，以减轻操作者的劳动强度。专用夹具还应排屑方便，必要时可设置排屑机构，防止切屑破坏工件的定位和损坏刀具以及切屑的积聚带来大量的热量而引起工艺系统变形。
5. 经济性好 专用夹具应尽可能采用标准元件和标准结构，力求结构简单、制造容易，以降低夹具的制造成本。因此，设计时应根据生产纲领对夹具方案进行必要的技术经济分析，以提高夹具在生产中的经济效益。

第2章 夹具的定位装置设计

2.1 工件的定位

2.1.1 定位原理
在制定工件的工艺规程时，就已初步考虑了加工工艺基准问题，有的时候还会绘制了工序简图。设计夹具时原则上应该选工艺基准为定位基准。但无论是工艺基准还是定位基准，都应该符合六点定位原理。如图2-1所示。

图2-1 工件的六点定位
六点定位原理是采用六个按一定规则布置的约束点，限制工件的六个自由度，使工件在夹具中的位置完全确定。并且每个点都必须起到限制一个自由度的作用，而绝不能用一个以上的点来限制同一个自由度。因此，六个点的位置不能随意地布置。
如图2-2所示，为本次毕业设计所给的工件，工件总厂160㎜，宽100㎜。本次加工∅60，∅30，∅18的孔，根据各个孔的轴心线平行于零件底槽的上平面，所以本次设计就采用镗床对“轴支架”进行镗削加工。并且镗床是用来加精度要求较高孔、工尺寸较大的机床，特别适用加工分布在工件不同位置上的相互位置精度要求比较高的孔系。所以针对本工件采用卧式镗床进行加工。零件底槽的上平面精度较高，并且各孔对此平面都有一定的要求，所以可以以此大平面进行定位，同时再用两个可以伸缩的销定位，能完全满足精度要求，因此我决定采用“一面两销”的定位方案。

图2-2 零件图

2.1.2 定位的类型
1. 完全定位与不完全定位 工件的六个自由度全部被限制而在夹具中占有完全确定的唯一位置，称为完全定位。如图2-3所示，加工长方体工件上不通孔，就限制了工件的六个自由度。

图2-3 工件的完全定位
没有全部限制工件的六个自由度，但也能满足加工要求的定位，称为不完全定位。
2. 欠定位 根据加工要求，工件必须限制的自由度没有全部限制定位，称为欠定位。欠定位必然会导致无法正确的对工件进行加工，因此欠定位是不允许的。

（a） （b）
图2-4 铣削矩形工件的定位分析
3. 过定位 在夹具上的两个或两个以上的定位元件重复约束同一个自由度的现象，称为过定位。在一定条件下，过定位是允许的。对于刚性差的薄壁件、细长杆件作为工件定位基准时，为了减小切削力造成工件和夹具定位元件的变形，确保加工过程中定位稳定，常常采用过定位。但是有时出现过定位现象，可能产生很多不良后果。因此工件出现过定位时，应先判断工件加工是否允许。
如图2-4所示，铣削矩形工件的上平面时，以工件的底平面作为定位基面。如图2-4a所示，属于过定位。若底平面粗糙或四个支承点不在同一平面，实际上只有三个点接触，这样是不合理方案。若四个点在同一平面上，实际上起到了三个支承点限制工件的三个自由度的作用。如图2-4b所示，属于不完全定位，是合理方案。

2.2 夹具的定位设计

2.2.1 对定位元件的基本要求
1. 限位表面要有足够的精度 首先，定位元件只要有足够的精度，才能满足工件的定位精度要求。
2. 限位表面要有较好的耐磨性 由于本次设计的是专用夹具，对工件进行大批量生产，所以限位面将会有很多次的与工件表面进行摩擦；如果限位基面没有较好的耐磨性，在加工过程中出现磨损现象，将直接影响工件的定位精度。
3. 定位元件要有良好的强度和刚度，较好的工艺性 因为定位元件在加工过程中，会受工作重力、加紧力和切削力的影响，因此定位元件要有足够的刚度和强度，防止在加工过程中出现变形。
4. 定位元件应便于清除切屑 定位元件的表面形状和结构应当有利于清除切屑，以防止切屑嵌入夹具内影响加工和定位的精度。

2.2.2 常用定位元件的选用
1. 工件以平面定位
(1) 当以面积较小的已经被加工的基准平面进行定位时，应选用平头支承钉；当以粗糙不平面或毛皮面进行定位时，可选用网状支承钉。
(2) 当以面积比较大、平面精度比较高的基准平面定位时，应选支承板定位；用于侧面定位时，可选用带斜槽的支承板；一般尽可能选用带斜槽的支承板，以便清除切屑。
(3) 以毛坯面、阶梯平面或环形平面作基准平面定位时，应当选自位支承作定位元件。但此时需注意，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视为一个支承点。
(4) 当工件定位基准面刚度不足，需要提高定位刚度、可靠性及稳定性时，可以选用辅助支承作辅助定位元件。
2. 工件以外圆柱面定位
(1) 当工件的对称度要求比较高时，可以选用V形块进行定位。
(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。
3. 工件以内孔定位
(1) 当工件上定位内孔比较小时，通常选定位销作为定位元件。
(2) 在盘类、套类工件的磨削、车削及齿轮加工中，大都选用心轴定位，不但便于加紧还可以减小工件因间隙造成的倾斜；而当工件定位内孔与基准端面垂直度要求较高时，常以孔和端面进行联合定位。

（a） （b）
（a）圆柱定位销轴 （b）菱形定位销轴
图2-5 定位销轴
本次设计中，平面的定位采用已加工的支承板，内孔的定位采用图2-5所示的定位销轴，通过夹具体下的传动轴来控制两个定位销轴的伸缩，已达到夹具的定位。而采用这种定位方案，不仅大大提高了生产效率，还减少了工人师傅的劳动强度。
如图2-6所示，两个定位销的布置，需注意菱形销布置方向要与两销的轴心线垂直。

图2-6 定位销的布置示意图

如表2-1所示，通过自己设计的销的直径可以查询到相应的数据，指导作图。
表2-1 菱形销的尺寸
D
＞3~6
＞6~8
＞8~20
＞20~24
＞24~30
＞30~40
＞40~50
B
d－0.5
d－1
d－2
d－3
d－4
d－5
d－6

1
2
3
3
3
4
5
B
2
3
4
5
5
6
8

2.2.3 定位方案的确定
针对零件立轴支架的结构和需要镗削孔的位置，对几个方案进行对比之后，我决定采用“一面两销”的定位方案。“一面两销”方案限制了零件的六个自由度，对零件实行完全定位，保证加工的精度。定位时，我采用

图2-7 零件定位示意图
1-零件；2-垫块；3-挡销；4-圆柱销轴；5-夹具体；6-推件板1；7-轴1；8-推件板2；9-推件板3；10-轴2；11-菱形销轴
联动机构，从而控制两个定位销伸缩，来进行对零件的定位。而为了使工件在垫块上能够自动定位，设置挡销3就使两个定位销能够很容易的插进定位孔内。
如图2-7所示，零件以垫块2的上平面、圆柱销4及菱形销11进行定位。定位原理如下：推件板1和推件板2同时固定在轴1上，当轴1和轴2受力做顺时针旋转时，挡销、圆柱销、菱形销同时受力，推件板1和推件板3使圆柱销和菱形销向上伸出，而推件板2则使挡销向下收缩，这样就完成了定位；当工件加工完成时，轴1和轴2受力做逆时针旋转时，推件板1和推件板3使圆柱销和菱形销向下收缩，而推件板2则使挡销向上伸出，有助于工件定位。联动机构的采用，从而控制两个定位销伸缩来进行对零件的定位，大大提高了工件定位的效率。
14
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第3章 夹具夹紧装置的设计

3.1 夹紧装置的基本要求

工件定位后，必须采用一定的装置把工件压紧在定位元件上，从而会使工件在加工过程中，不因切削力、工件重力、离心力或惯性力等作用而发生位置变化活产生振动，从而能保证加工精度。通常，把工件夹紧压牢的装置称为夹紧装置。
夹紧装置除了能将工件夹紧之外，还对工件的生产率、加工质量、生产成本及工人的劳动强度等有较大的影响。因此，夹紧装置设计时应满足以下要求。
1. 在夹紧过程中，必须保证定位的准确可靠，且不破坏原有的定位。
2. 夹紧力要适当，既要保证工件在整个加工过程中位置稳定不变、振动小，又使工件不产生过大的变形。
3. 夹紧装置的复杂程度和自动化程度应与生产类型相适应，在保证生产效率的前提下，应力求其结构简单，工艺性好，便与制造和维修。
4. 夹紧装置应具有良好的自锁性能，以便在源动力波动或消失后，仍能保持夹紧。
5. 夹紧装置的操作应当安全、方便、省力、轻捷，并符合人们的操作习惯。

3.2 夹紧力的确定

3.2.1 夹紧力方向的确定
夹紧力的确定就是确定夹紧力的方向、作用点和大小三个要素。
确定夹紧力的方向，首先要考虑以下三个方面。
1. 夹紧力的方向应有助于工件定位稳定，且主夹紧力应垂直于主要定位基面。如图3-1所示，对于直角支架进行镗孔，要求孔与A面垂直。因此，应选A面为主要定位基面，夹紧力应垂直压向A面。有采用夹紧力,由于A面于B面之间的垂直度误差，就不能保证孔加工时的精度。
2. 夹紧力的方向应有利于减少夹紧力，从而减少工件的变形、减轻劳动强度。

图3-1 夹紧力的方向选择
3. 夹紧力的方向应是工件刚性比较好的方向，尽可能与切削力、重力方向相同。

3.2.2 夹紧力作用点的确定
夹紧力的作用点是否得当，对工件的定位可靠程度、夹紧装置的复杂程度、加紧变形的大小和使用可靠性有较大的影响。所以确定夹紧力的作用点时，应符合以下原则。

（a） （b）
图3-2 夹紧力的作用点位于刚度较高的部位
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。
2. 夹紧力的作用点应选在工件刚性较好的部位。如图3-2所示，(b)图所示夹紧时连杆以产生变形，(a)图所示的方案夹紧力作用点位置工件刚度较大，工件变形小。
3. 夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面，以防止零件产生振动和变形，提高定位的稳定性和可靠性。
综上以上因素，为提高夹紧装置的稳定性和可靠性，夹紧力的方向和作用点的选择如图3-3所示。

图3-3 工件夹紧力的方向和作用点的选择

3.3 夹紧装置的设计

3.3.1 常用的夹紧机构
虽然夹紧机构的种类很多，但是其结构大都是以螺旋夹紧机构、斜楔夹紧机构和偏心轮夹紧机构为基础，这三种夹紧机构合称基本夹紧机构。
1. 螺旋夹紧机构 由螺钉、螺母、压板等元件组成的夹紧机构称螺旋夹紧机构。螺旋夹紧机构结构简单，容易制造。由于螺旋升角较小，自锁性能好，夹紧力和夹紧行程都较大，因此在手动夹具上应用较多。如图3-4所示螺旋压板夹紧机构。在图3-4（a）所示，拧动螺母后压板受力，通过压板压紧工件。在图3-4（b）所示，拧动螺钉压板受力，通过压板压紧工件。采用螺旋压板夹紧时，由于被夹紧表面的高度尺寸有误差，压板位置不可能一直保持水平。

（a） （b）
图3-4 螺旋夹紧机构
2. 斜楔夹紧机构 利用斜面直接或者间接压紧工件的机构称斜楔夹紧机构。斜楔夹紧机构结构简单，有自锁性，能改变夹紧力的方向，一般用于工件毛坯质量较高的机动夹紧装置中，很少单独使用。如图3-5所示斜楔夹紧机构。液压缸推动斜楔运动，推力作用于滚子，然后通过压板压紧工件。

图3-5 斜楔夹紧机构
1-液压缸；2-斜楔；3-滚子；4-压板
3 偏心轮夹紧机构 用偏心件直接或间接夹紧工件的机构称偏心轮夹紧机构。偏心轮夹紧机构是斜楔夹紧机构的一种变形。常用的偏心件是偏心轮和偏心轴，如图3-6所示。偏心轮夹紧机构操作方便、加紧迅速，但其夹紧力和夹紧行程都比较小，一般用与切削力不大、振动小的场合。
图3-6 偏心轮夹紧机构
4. 定心轮夹紧机构 定心夹紧机构是一种能同时实现对工件定心、定位和夹紧作用的夹紧机构。这种机构在夹紧过程中能使工件某一轴线或对称面位于夹具中的指定位置，即实现所谓的定心夹紧作用。定心夹紧机构主要是依靠各定心—夹紧元件以相同的速度趋近或退离夹具上的某一中心线或对称面，使工件定位基面的尺寸偏差，从而平均对称的分配在夹紧方向上，从而实现定心夹紧。
如图3-7所示为螺旋定心轮夹紧机构，螺杆1的两端分别有螺距相等的左、右螺纹，转动螺杆，通过左、右螺纹两个V形块同步向中心移动，从而来实现工件的定心夹紧。

图3-7 定心夹紧机构
1-螺杆；2、3-V形块；4-叉形块；5、6-螺钉
5. 联动夹紧机构 联动夹紧机构的设计中，有时需要对一个工件上的几个点或多个工件同时进行夹紧。此时，为了简化机构，减少工件装夹时间，常常采用各种联动夹紧机构。如图3-8所示。

图3-8 联动夹紧机构
3.3.2 夹紧机构的动力装置
手动夹紧机构在各种生产规模中都很常见，但手动夹紧动作慢，劳动强度大，夹紧力变动大，非常不适用大批量生产；而本次卧式镗床夹具设计的为专用夹具，大批量生产，所以要采用机动夹紧，如气动、液动等夹紧方式。
1. 气动夹紧装置 气动夹紧装置所使用的压缩空气是有工厂压缩空气站供给的。一般具有以下特点。
1) 夹紧力基本恒定，因为压缩空气的工作压力可以控制，所以加紧也就基本恒定。
2) 由于空气是可压缩的，所以夹紧刚性差。
3) 加紧动作迅速，省力。
4) 压缩空气的工作压力较小，一般为0.5左右，所以对同样的夹紧力而言，气动夹紧装置比液动夹紧装置的直径更大，因而结构较庞大。
2. 液动夹紧装置 液动夹紧装置是利用压力油作为动力，通过中间传动机构或直接使夹紧件来实现夹紧动作。与气动夹紧比较有以下优点。
1） 液压油的工作压力较高，因此液压缸的尺寸较小，不需增加机构，夹紧装真比较紧凑。
2）液压油具有不可压缩性，因此夹紧装置刚度大，工作较平稳，加紧可靠。
3）夹紧装置操作简单，噪声也小，容易实现自动化。
液压缸的结构如图3-7所示。由于专用夹具对其结构和精度的要求，必须保证夹紧机构的刚度和平稳性，所以选用液压夹紧机构。

图3-6液压缸结构图
根据以上给出几种机构的对比分析，综合经济、效率因素，设计的夹紧装置结构如图3-8所示：

图3-8 夹紧装置结构图示意图

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第4章 夹具相关零件的设计

4.1 镗套的选择

4.1.1 镗套的种类
1. 固定式镗套 固定式镗套是指镗孔过程中不随镗杆转动的镗套，如图4-1所示，镗套分为A型和B型两种。由于镗杆在镗套种有相对移动和轴向移动，因而存在磨损，不利于长期保持精度，只适用于低俗情况下工作。

图4-1固定式镗套
2. 回转式镗套 回转式镗套在镗孔过程中随镗杆一起转动，与镗杆有相对的轴向移动，因而磨损较小，不会因摩擦发热而卡死，因此特别适用高速镗削。如图4-2所示为回转式镗套，轴套2固定不动，导向镗套3安装在滚动轴承4上，镗杆装在导向镗套3内；当镗杆转动时带动镗套一起转动。

图4-2回转式镗套
1-镗模支架；2、3-镗套；4-滚动轴承；5-轴承端盖

4.1.2 镗套的选用
针对本工件的结构，其中∅30，∅18的孔加工精度不是很高、孔径较小，选择固定式镗套进行导向。镗套零件的结构图如4-3所示。而本工件要镗的∅60大孔，是有两个同轴线的短空，并且有较高的同轴度的孔系，所以必须选用回转式镗套。整个夹具镗套的分布如图4-4所示。

图4-3固定式镗套结构图

图4-4夹具镗套结构分布图

4.2 镗模支架的设计

镗模支架是用来安装镗套和承受切削力的，应该有足够的刚度和强度，因此设计时要注意：
1. 为了便于制造，支架应与底座分开制造，一般采用铸铁材料，不宜采用焊接的结构。
2. 支架应该有较大的安装基面并设置必要的加强筋，支架装配基面的宽度沿孔轴向与其高度的1/2。
3. 支架与底座用圆柱销定位，并用螺钉紧固。
4. 支架的厚度应根据高度H的大小进行确定，一般取15~25mm。
5. 不能在镗模支架上安装夹紧机构，以免夹紧反力使镗模变形，影响镗孔的精度。
镗模支架有左右两个，根据以上要求和镗孔的分布，镗模支架设计结构如下。如图4-5所示为左镗模支架；如图4-6所示为右镗模支架。

图4-5左镗套支架结构图

图4-6右镗套支架结构图

4.3 垫块结构的设计

垫块是保证工件加工的重要工件，主要保证加工工件的精度和对工件提供支撑。如图4-7所示为垫块结构图。

图4-7垫块结构图

4.4 夹具体结构的设计

夹具体是将夹具上的各种装置与元件连接成一个整体的最复杂、最大的基础件。它的结构形状及尺寸大小，取决于加工工件的特点、尺寸大小，各种元件的结构和布局。然而工件在加工过程中，夹具还必须承受夹紧力、切削力及因由此产生的冲击和振动，所以夹具体必须具有必要的强度和刚度、良好的结构工艺性和使用性、适当的精度和尺寸稳定性等。
如图4-8所示为夹具体结构图。

如图4-8夹具体结构图
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第5章 夹具装配图绘制

5.1 绘制装配图注意事项

通过对工件的分析，确定了工件的定位夹紧方案，设计各个零件，然后开始夹具装配图的绘制。夹具总装配图应按国家标准，尽可能用1：1地绘制，这样图样有良好的直观性。主视图应按操作实际位置布置，三视图要能完整清楚表示出夹具的结构和工作原理。
夹具装配图可按如下顺序进行：
1. 把工件视为透明体，用双点划线画出外轮廓，画出定位面、夹紧面及加工表面，无关的表面可以省略不画；
2. 画出定位元件及导向元件；
3. 按夹紧状态画出夹紧元件及夹紧机构，如果有必要可以用双点划线画出松开位置时夹紧件的轮廓；
4. 画出夹具体，其他元件或机构，以及上述各元件与夹具体的连接，使夹具形成一体；
5. 标注必要的尺寸、配合和技术条件；
6. 对零件编号，填写标题栏和零件明细表。

5.2 装配图上应标注的尺寸及公差

1. 夹具的最大轮廓尺寸为470 mm ×340 mm×452 mm。
2. 左镗模板上两个Φ20mm镗套间的距离为80±0.03mm。
3. 镗Φ60mm的孔到定位基面的距离为202±0.03mm。
4. 镗Φ60mm孔的滚动轴承与镗模板的配合尺寸为Φ80H7/h6。
5. 镗Φ60mm孔的滚动轴承与镗套的配合尺寸为Φ64H7/h6。
6. 镗Φ30mm孔的衬套与镗模板的配合尺寸为Φ32H7/n6、镗套与镗杆配合尺寸为Φ20H6。
7. 镗Φ18mm孔的衬套与镗模板的配合尺寸为Φ27H7/n6、镗套与镗杆配合尺寸为Φ15H6。
8. 轴端盖与夹具体之间的配合尺寸Φ35H7/n6。
9. 轴与夹具体之间的配合尺寸Φ22H7/h6。
10. 圆柱销轴套与夹具体之间的配合尺寸Φ24H7/n6，圆柱销与轴套之间的配合尺寸Φ18H7/n6。
11. 菱形销轴套与夹具体之间的配合尺寸Φ18H7/n6，菱形销与轴套之间的配合尺寸Φ12H7/n6。
12. 液压缸活塞与缸体的配合尺寸为Φ40H9/f9。
13. 液压缸活塞与活塞杆的配合尺寸为Φ14H9/f9。
14. 液压缸活塞盖与活塞杆的配合尺寸为Φ20H9/f7。
15. 装配后保证镗套与A面平行度不超过0.03。
有以上设计好的零件结构及应标注的尺寸公差，夹具装配图如5-1所示。

图5-1装配图
结　论

本次设计是对支架上几个平行孔系进行镗削加工，要满足加工精度和批量生产，所以要设计一个能够高效、方便加工的专用夹具。
由于对本工件加工的是该工件上的几个大孔且支撑部分为矩形槽状，所以根据孔的位置和该工件支承部分的结构采用卧式镗床加工。并且矩形槽两端有孔，正好可以用销对工件进行定位，恰好能满足加工精度、零件的形位公差的要求，在设计夹具的时候必须保证该夹具能够对工件进行严格的定位，确定定位方案，确保不出现欠定位。所以，对于定位我采用“一面两销”的定位方案，对零件实习完全定位，保证加工的精度。对于夹紧，由夹紧装置作用于零件的上平面进行夹紧。
而夹紧动力源则选择液压控制，液压夹紧不但运动压力平稳，而且安全系数高；定位时，由联动机构控制两个定位销伸缩，来进行对零件的定位。采用液压缸或特殊的复合机构等自动化程度较高的装置，不仅减少了工人师傅工作强度，还提高了生产效率节约成本。
通过分析，本次设计结构合理，各零件分布紧凑，能同时满足生产批量和工件的加工精度要求，并且还有很好的的可行性。

洛阳理工学院毕业设计论文
谢 辞

不知不觉，我的大学生涯已经到了尾声。而预示着毕业的毕业设计，在张老师的帮助和我自己的努力下，也终于完成了。
在毕业设计之前，为了增加我们对实际生产知识的认识，从而更好地进行毕业设计。指导老师张洪涛老