（优秀毕业全套设计）改善工艺系统刚性的夹具结构设计

.工件的夹紧在机械加工过程中，工件会受到切削力离心力惯性力等的作用。

为了保证在这些外力作用下，工件仍能在夹具中保持已由定位元件所确定的加工位置，而不致发生振动和位移，在夹具结构中必须设置定的夹紧装置将工件可靠地夹牢。

工件定位后，将工件固定并使其在加工过程中保持定位位置不变的装置，称为夹紧装置。

夹紧装置的组成夹紧装置的组成由以下三部分组成。

第部分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。

第二部分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定的自锁性能，以便在夹紧力旦消失后，仍能保证整个夹紧系统处于可靠的夹紧状态，这点在手动夹紧时尤为重要。

第三部分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。

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.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。

.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。

.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。

.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。

.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。

定位夹紧力的基本原则设计夹紧装置时，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.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。

.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。

.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。

夹紧力的作用点夹紧力作用点是指夹紧件与工件接触的小块面积。

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.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。

.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。

.力可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靠性。

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。

当采用估算法确定夹紧力的大小时，为简化计算，通常将夹具和工件看成个刚性系统。

根据工件所受切削力夹紧力大型工件应考虑重力惯性力等的作用情况，找出加工过程中对夹紧最不利的状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力，最后再乘以安全系数作为实际所需夹紧力，即式中实际所需夹紧力，单位为在定条件下，由静力平衡算出的理论夹紧力，单位为安全系数，粗略计算时，粗加工取.，精加工取.。

夹紧力三要素的确定，实际是个综合性问题。

必须全面考虑工件结构特点工艺方法定位元件的结构和布置等多种因素，才能最后确定并具体设计出较为理想的夹紧装置。

减小夹紧变形的措施有时，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。

.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。

.分散着力点，用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。

.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。

.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。

.其它措施对于些极薄的特形工件，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，可以采用种冻结式夹具。

这类夹具是将极薄的特形工件定位于个随行的型腔里，然后浇灌低熔点金属，待其固结后起加工，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。

.机床夹具设计原理机床夹具是机械加工工艺系统的个重要组成部分。

为保证工件工序的加工要求，必须使工件在机床上相对刀具的切削或成形运动处于准确的相对位置。

当用夹具装夹加工批工件时，是通过夹具来实现这要求的。

而要实现这要求，又必须满足三个条件批工件在夹具中占有正确的加工位置夹具装夹在机床上的准确位置刀具相对夹具的准确位置。

这里涉及了三层关系零件相对夹具，夹具相对于机床，零件相对于机床。

工件的最终精度是由零件相对于机床获得的。

所以“定位”也涉及到三层关系工件在夹具上的定位，夹具相对于机床的定位，而工件相对于机床的定位是间接通过夹具来保证的。

工件定位以后必须通过定的装置产生夹紧力把工件固定，使工件保持在准确定位的位置上，否则，在加工过程中因受切削力，惯性力等力的作用而发生位置变化或引起振动，破坏了原来的准确定位，无法保证加工要求。

这种产生夹紧力的装置便是夹紧装置。

六点定位原理任何未定位的工件在空间直角坐标系中都具有六个自由度。

工件定位的任务就是根据加工要求限制工件的全部或部分自由度。

工件的六点定位原理是指用六个支撑点来分别限制工件的六个自由度，从而使工件在空间得到确定定位的方法。

支承点与定位元件上图为常见定位方式中的定位元件所限制的自由度和相当的支承点数完全定位与不完全定位工件的六个自由度完全被限制的定位称为完全定位。

按加工要求，允许有个或几个自由度不被限制的定位称为不完全定位。

欠定位与过定位按工序的加工要求，工件应该限制的自由度而未予限制的定位，称为欠定位。

在确定工件定位方案时，欠定位时绝对不允许的。

工件的同自由度背二个或二个以上的支撑点重复限制的定位，称为过定位。

在通常情况下，应尽量避免出现过定位。

消除过定位及其干涉般有两个途径其是改变定位元件的结构，以消除被重复限制的自由度其二是提高工件定位基面之间及夹具定位元件工作表面之间的位置精度，以减少或消除过定位引起的干涉。

第章薄壁零件车削加工注意事项.概述高强度结构的金属薄壳零件已较广泛的应用在各工业部部门，为了适用薄壁零件加工的需要，机械制造业正朝着“无切削或少切削”方向发展，如采用板材进行冲压滚压焊接等工艺，可以节省钢材动力机床设备和加工工时，达到质量好产量高和成本低的要求。

但是，毕竟有些薄壁零件的结构不能采用冲压滚压焊接等工艺来代替，如具有形状复杂的环形横截面零件，只能采用车削方法。

对于这类环形零件的车削加工，因其结构单薄，零件尺寸较大，环形截面复杂和材料切削性较差如高温合金铝合金等，因此难以保证定的加工精度和提高劳动生产率。

车削薄壁零件的主要问题是变形，而产生变形的主要原因是切削力和夹紧力。

薄壁套类零件刚性低，在夹紧力和切削力作用下非常容易产生变形，导致吃刀深度不均和让刀现象。

另外，薄壁套类零件金属体积小，总的热容量小，薄壁套类零件的温度容易升高和变形，使加工后的零件出现形状和尺寸误差。

减少切削力切削热的方法是合理的选择切削用量合理的选择刀具几何角度合理的选择刀具材料和冷却润滑液等改善或改变夹紧力对零件的作用。

.加工薄壁零件在夹具上所采取的措施将局部夹紧力机构改成均匀夹紧力机构图是用三爪卡盘夹紧薄壁工件，图是在夹紧变形的情况下，分几次走刀逐渐减少吃刀深度车出了内孔，保证了内孔的圆度，但壁厚不均匀。

图是从三爪卡盘中取出薄壁套后，夹紧力消失后薄壁套外圆恢复为圆形，而内孔则变成了棱圆，棱圆形的特点是虽然看上去不像圆形，但各处的直径尺寸相同，棱圆的孔会影响其和轴的装配。

针对以上可能产生的问题，介绍下减少变形的方法。

采用开口套用开口套改变三爪卡盘的三点接触为整圆抱紧，三爪卡盘夹持开口套使其变形并均匀地抱紧薄壁工件后，再车削内孔。

在可能的条件下，开口套的壁厚可以厚点。

注意在夹持开口夹套时要使开口在两夹爪的中间位置。

如图。

采用弧形软爪改装卡盘的三爪，在通用的三爪上焊接弧形软爪，增大夹持面积，使夹紧力均匀分布在工件上，可以有效减少薄壁套的夹紧变形。

保证软卡爪内弧与薄壁工件外径相等，并保证软卡爪具有足够的刚度。

如图所示。

增加辅助支承面加强薄壁零件在车削时的刚性，在工件的夹紧部位特制工艺肋，使夹紧力作用在工艺肋上，以减少夹紧力引起的变形。

如图所示。

改变夹紧力的作用点部位由零件刚性较弱处移至刚性较强的部位，以改善夹紧力作用点来减少薄壁零件的变形。

图为加工合金的材料，环形直径较大，其薄壁处厚度为的零件的夹具示意图。

所示的夹具说明了夹紧元件角度的改变，使夹紧力的作用点从零件刚性较弱的部位移至刚性较强的部位，从而减少零件的变形，保证了加工精度的要求。

图所示的夹具的夹紧机构，当拧紧螺钉时，压紧圈便沿着斜面将零件夹紧，