工装夹具设计说明书（推荐8篇）
课程名称：
焊接工艺与工装课程设计
设计题目： “长江750B摩托车”侧停支架焊接工艺与工装设计
班级：
学号： 指导教师(签名)： 专业： 焊接技术与工程 姓名： 评分：
2013 年 1 月 18 日
长江750摩托车”侧停支架焊接工艺与工装设计
学生姓名： 班级： 指导老师：
摘要：在“长江750B摩托车侧停支架”的焊接中，焊接的夹具在施焊的过程中必不可少，良好的焊接夹具可以保证焊接尺寸的准确性，保证焊接过程的快速稳定，以保证零件和产品的质量，并以提高生产效率。焊接工装设计是生产准备工作的重要内容之一，也是焊接生产工艺设计的主要任务之一，焊接工装夹具就是将焊件准确定位和可靠夹紧，便于焊件进行装配和焊接、保证焊件结构精度方面要求的工艺装备。在现代焊接生产中积极推广和使用与产品结构相适应的工装夹具，对提高产品质量，减轻工人的劳动强度，加速焊接生产实现机械化、自动化进程等方面起着非常重要的作用。
关键词：焊接；设计；侧停支架
目 录 序言....................................................................................................................................................................1
1.1 焊接工装夹具的运用..................................................................................................................................1 1.2 焊接工装夹具设计的基本要求................................................................................................................1 夹具设计任务.............................................................................................................................................3
2.1 焊接产品（复合件）“长江750B摩托车侧停支架”的产品图.....................................................3 2.2 焊接产品“侧停支架”连接的重点技术要求分析............................................................................3 侧停支架焊接组合装焊夹具装焊方案.....................................................................................4 4 主要零件设计的说明............................................................................................................................4
4.1 底板..................................................................................................................................................................4 4.2 插销机构.........................................................................................................................................................4 4.3 螺旋夹紧机构................................................................................................................................................4 4.4 V型块..............................................................................................................................................................5 4.5 钩形夹管器....................................................................................................................................................6 4.6 非标准主要零件的设计..............................................................................................................................6 夹具的装配...................................................................................................................................................6
5.1 夹具的操作步骤...........................................................................................................................................6 5.2 夹具使用注意事项.......................................................................................................................................7 本次课程设计小结..................................................................................................................................7 参考文献.................................................................................................................................................................9 致 谢...............................................................................................................................................................10 附 录 A 工艺规程路线单...........................................................................................................................11 附 录 B 焊接工艺规程................................................................................................................................12 序言
1.1 焊接工装夹具的运用
在机械加工、产品检验、装配和焊接等工艺过程中，使用这大量的工艺设备，简称焊接工装，用以安装加工的对象，使之占有正确的位置，以保证零件和产品的质量，并以提高生产效率。
焊接工装设计是生产准备工作的重要内容之一，也是焊接生产工艺设计的主要任务之一，对于汽车，摩托车和飞机制造业等，不夸张的说，没有焊接工装就没有产品。
焊接工装夹具的主要作用有以下几个方面：
（1）提高焊接制品的精度，保证其质量。
（2）降低生产成品，提高劳动率。
（3）劳动强度减轻，保证安全生产。使工件处于最佳的施焊部位，焊接速度得以提高。
（4）准确、可靠的定位和夹紧，减小制品的尺寸偏差，提高了零件的精度和可换性。
（5）易于实现焊接结构的生产机械化和自动化的综合发展。
1.2 焊接工装夹具设计的基本要求
Ⅰ 使用目的和效果
（1）夹具的主要目的是为了将工件快速、准确地定位以及适合的支撑、维持，使在同一夹具上生产的所有工件都固定在特定的范围内，保证产品的精密性和互换性。
（2）使用夹具可以在各种加工、组装等工作当中减少工作时间，进行高效率的工作。（3）可以将复杂的工作单一化，提高经济效益，将只有熟练工完成的工作，完 全可以由未熟练工来完成。
Ⅱ 焊接工装夹具的种类
夹具的种类可大致分为装配用夹具，加工用夹具，检查用夹具等。装配用夹具 作为把单件通过结合，连接，焊接等方法装配为完制品的夹具，需满足以下条件：
（1）工件的取放要容易。
（2）所有的工作尽量在夹具夹紧的状态下完成。（3）工作条件要选择最方便的位置进行。（4）零件要固定在正确的位置。
（5）焊接的情况，要求俯视工作姿势的作业性，一般可分为机械装配夹具，焊接夹具，用粘合剂的装配夹具等。Ⅲ 焊接工装夹具的使用要求 ① 具有足够的强度和刚度。
② 结构简单、轻便，在保证强度和刚度前提下结构尽可能简单紧凑，体积小、质量轻和便于工件装卸。
③ 安装稳定牢靠。
④ 结构的工艺性好，便于制造、装配和检验。⑤ 尺寸要稳定且具有一定精度。⑥ 清理方便。
Ⅳ 焊接工装夹具的装配要求
(1)需要保证基面与夹具体横向中心线垂直。
（2）定位和夹紧，撑杆的挡板、螺旋夹紧器件装配到夹具体上时，需要保证基面与夹具体横向中心线平行；定位和夹紧管，插销机构、快撤式螺旋夹紧器件装配到夹具体上时，需要保证其中心线与夹具体横向中心线垂直。
（3）定位和夹紧，发动机衬管两件的插销机构、快撤式螺旋夹紧器件的装配，装上螺钉，配做销钉孔并由销钉保证插销机构和快撤式螺旋夹紧器件中心线与挡销基面的距离和公差。
（4）定位和夹紧序，撑杆的挡板、螺旋夹紧器件的装配，装上螺钉，配做销钉孔并由销钉保证挡板和螺旋夹紧器件右端面与挡销基面的距离。
（5）装上弹簧、压板等其他零件，完成整个装配。Ⅴ 夹具设计的基本要求
（1）工装夹具应具备足够的强度和刚度。夹具在生产中投入使用时要承受多种力度的作用，所以工装夹具应具备足够的强度和刚度。
（2）夹紧的可靠性。夹紧时不能破坏工件的定位位置和保证产品形状、尺寸符合图样要求。既不能允许工件松动滑移，又不使工件的拘束度过大而产生较大的拘束应力。
（3）焊接操作的灵活性。使用夹具生产应保证足够的装焊空间，使操作人员有良好的视野和操作环境，使焊接生产的全过程处于稳定的工作状态。
（4）便于焊件的装卸。操作时应考虑制品在装配定位焊或焊接后能顺利的从夹具中取出，还要制品在翻转或吊运使不受损害。
（5）良好的工艺性。所设计的夹具应便于制造、安装和操作，便于检验、维修和更换易损零件。设计时还要考虑车间现有的夹紧动力源、吊装能力及安装场地等因素，降低夹具制造成本。夹具设计任务
2.1 焊接产品（复合件）“长江750B摩托车侧停支架”的产品图
侧停支架焊接组合由拨杆、撑杆、弹簧挂耳和侧停支架转轴构成；侧停支架转轴的材料是35锻件钢板，拨杆的材料是20-9钢板，弹簧挂耳的材料是钢板20-7；侧停支架焊接组合的总体设计尺寸大约是460×260×25。附“侧停支架焊接组合”产品图：
图1左后连接盒
2.2 焊接产品“侧停支架”连接的重点技术要求分析
1、公差要求
（1）弹簧挂耳与拨杆之间的尺寸要求；
（2）左圆孔与拨杆中心线之间的尺寸要求为2500-0.40；
2、焊接要求
（1）撑杆与左端部带圆孔零件有圆形的封闭角焊缝；（2）撑杆与弹簧挂耳的连接处有一条圆形的封闭角焊缝；（3）撑杆与拨杆两边有两条封直线焊缝。侧停支架焊接组合装焊夹具装焊方案
主焊件“侧停支架”用底座板和钩形夹管器定位。底座板限制了侧停支架向下方向的平动自由度，钩形夹管器限制了侧停支向上和前后方向的平动自由度，插销机构体限制了侧停支架左右方向的平动自由度，螺旋夹紧器件限制了前后方向的转动自由度，共限制了6个自由度。
弹簧挂耳与撑杆之间螺旋夹紧机构夹紧；撑杆、拨杆用V型块及钩形夹管器夹紧固定；侧停支架转轴用插销机构固定位置。
装焊夹具采用夹具体，在夹具体上装上定位和夹紧侧停支架转轴、螺旋夹紧器件、V型块和撑杆后的插销机构。“侧停支架焊接组合”装焊夹具结构见装配图。
由焊接件产品图中看出，拨杆、侧停支架转轴和弹簧挂耳分别与撑杆进行焊接。撑杆为主焊零件同时也是主体件，由垫板和V型块定位。装焊方案初拟为先焊接左端部，在焊接右端部的拨杆与撑杆处的焊缝，最后焊接弹簧挂耳与撑杆之间的焊缝。
4主要零件设计的说明
4.1 底板
考虑到对V型块和钩形夹管器等组件的定位，在支架座上增加了螺纹孔和插销孔做定位作用；考虑到快速并顺利取出焊件综合考虑了结构合理性选择底板制造方法为铸造方式；考虑到定位的精确度，要求定位定位器和夹紧器的销孔在装配时配作。考虑到定位销钉需垂直取出焊件才能保证顺利脱离焊件，在设计底板的时候充分的考虑到了其长度的相关参数。
底板原材料，底板材料选择HT200，其刚度好，易机械加工且价格相对低廉，长度为460mm，宽度为260mm，厚度为25mm(见图纸J094001),下料时以设计尺寸为依据，尽量减少加工余量，时效强化处理。
4.2 插销机构
插销机构主体作为插销的支座，主要用于支架的定位和夹紧，考虑到支架和左合盖之间距离小，尺寸精度要求高，将支架座和左合盖挡板座以及消声器左支承做成一体；并且为了保证发支架圆孔的中心线的距离和平行度将在设计一体的挡板插销主体的插销孔时要求两孔中心线的距离和平行度。
4.3 螺旋夹紧机构
螺旋夹紧机构是指螺旋副与其他元件（压板、垫片、螺钉等）相结合，对工件实施夹紧的机构。螺旋夹紧机构在生产中使用极为普遍。螺旋夹紧机构结构简单，夹紧行程大，且自锁性能好，增力比大，是手动夹紧中用的最多的一种夹紧机构。常用的夹紧形式有：单个螺旋夹紧机构、螺旋压板夹紧机构。
工件装入后推动手柄使螺母套筒连同螺栓快速接近工件；转动手柄使定位销进入螺母套筒的圆周槽内，螺母不能轴向移动，再旋转螺栓便可夹紧工件；卸下焊件时，只要稍松螺栓，再用手柄转动螺母套筒使销钉进入螺母套筒外圆的直槽位置，撤回螺栓，取出焊件。
螺旋夹紧机构结构简单，夹紧可靠，由于螺旋升角很小，所以扩力作用比斜楔大，并能可靠自锁，在机床夹具中得到广泛应用。
图2 V型块示意草图
4.4 V型块
V型块的用途：用于轴类检验，校正，划线，还可用于检验工件垂直度，平行度。精密轴类零件的检测、划线、定仪及机械加工中的装夹。V型块的承载是指V型块单位面积承受的重量后，V型块的变形挠度。为了便于理解，我们可以看作V型块放好工件后，在不影响正常使用的情况下，V型块所能够承受的压力。
图3 V型块示意草图
4.5 钩形夹管器
钩型正压夹管器支座，此支座是定位固定“长江750B摩托车”侧停支架。在设计时，钩型正压夹管器支座上部正好有V形块支撑，选用B型钩型正压夹管器，支座底部长55mm、宽90mm、厚度为10mm、总高度60mm，材料选Q235；为使支座固定在夹具体上，打通孔Ф10mm方便螺栓（GB5782—86M10）穿过；为使Q235的钩装配在钩型正压夹管器支座，在支座上打孔Ф6mm用于圆柱销连接Q235的钩（型号HB2497-52）和钩型正压夹管器支座；同时注意支座V型面，支座底部和圆孔内部的表面粗糙度。
图4 钩形夹管器
4.6 非标准主要零件的设计
在焊接工装夹具中，非标准零件占主导地位，由于被焊接的工件往往是不规 则的，此外焊件在焊接式采取的焊接方法方位不相同，直接导致在设计焊装夹具 时必须充分考虑焊件的要求。在夹具中，非标准零件的设计也须遵循实用性、可 靠性、工艺性和经济性等原则，尽量避免设计复杂的非标准零件。夹具的装配
5.1 夹具的操作步骤
（1）将V型块按照侧停支架焊接组合图将其放置于底板上，由底板将其固定在地板上定位。（2）然后将撑杆放在V型块上放置好位置。（3）用钩形夹管器将撑杆固定好
（4）将左侧的侧停支架转轴固定在垫板上，并用插销机构将其固定好。（5）将拨杆放置在V型块和钩形夹管器的组合位置中，并固定好位置。
（6）将弹簧挂耳放置在V型块和钩形夹管器的组合位置中，固定好，再通过螺旋夹紧器夹紧弹簧挂耳。
5.2 夹具使用注意事项
（1）如果挡销磨损超差，可以进行打磨修复；如果挡板、插销、定位锥头销磨损超差，可以重新组装，错开磨损部位后继续使用。
（2）使用前对限位尺寸检查是否还保持正确位置。（3）按规范顺序组装和拆卸。（4）使用后需要涂防绣油。
（5）定位好中心线与中心线之间的距离和公差，保证拨杆中心线和左端面的距离。（6）定位撑架和侧停支架左端面的距离、撑杆与螺旋夹紧器件的装配，装上螺钉的距离。配做销钉孔并由销钉保证插销机构和螺旋夹紧器件右边中心线与左端基面的距离和公差。（7）插销装配到底板上时，需要保证基面与夹具体横向中心线垂直；装上销钉等其他零件，完成整个装配。本次课程设计小结、体会及建议
这次专业课程设计历时2周，理论联系实际的能力还急需提高。这次的课程设计也让我看到了团队的力量，我认为我们的工作是一个团队的工作，团队需要个人，个人也离不开团队，必须发扬团结协作的精神。刚开始的时候，大家就分配好了各自的任务，有的积极查询相关资料，并且经常聚在一起讨论各个方案的可行性；在课程设计中只有一个人知道设计是远远 不够的，必须让每个人都知道，否则一个人的错误，就有可能导致整个工作失败。团结协作是我们成功的一项非常重要的保证。而这次设计也正好锻炼我们这一点，这也是非常宝贵的。挫折是一份财富，经历是一份拥有。这次课程设计必将成为 我人生旅途上一个非常美好的回忆。
大多数焊接工装是为某种焊接组合件的装配焊接工艺而专门设计的，属于非标准装置，往往需要根据产品机构特点、生产条件和你实际需要自行设计制造。焊接工装设计是生产准备工作的重要内容之一，也是焊接生产工艺设计的主要任务之一。对于汽车、摩托车和飞机等制造业，可以毫不夸张地说，没有焊接工装就没有产品。通过在工艺设计时，提出所需要的工装类型、结构草图和简要说明，在此基础上完成详细的结构和零件设计及全部图样。
工装设计的质量，对生产效率、加工成本、产品质量以及生产安全等有直接的影响，为此，设计焊接工装时必须考虑实用性、经济性、可靠性、艺术性等。
相信在今后的课程设计中，自己也都能扛的起并高质量 的完成项目。对我而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。让我知道 了学无止境的道理。没有尝过饥与渴是什么味道的人，永远也享受不到饭与水的 甜美。快乐的时光总是弥足珍贵，短暂的经历总是耐人寻味。
将专业知识、设计能力和实践能力的有机的结合在一起。收获更深的应该是夯实并拓宽了设计工装夹具的思路以及对设计的思维原则性和灵活性的锻炼。
参考文献
1、陈焕明.焊接工装设计基础.北京：航空工业出版社，2004.2、祖业发.现代机械制图.北京：机械工业出版社.2002.3、贾安东.焊接结构及生产设计.天津:天津大学出版社,1989.4、中国机械工程学会焊接学会.焊接手册（第2版）.北京：机械工业出版社，2001.5、胡家秀.简明机械零件设计使用手册.北京：机械工业出版社，1999.6、王政.焊接工装夹具及变位机械.北京：机械工业出版社，2001.7、许杏根等.简明机械设计手册.北京:机械工业出版社,1999.8、甘肃工业大学焊接教研室.焊接机械装备图册.北京：机械工业出版社，1982.9、曾乐.焊接工程学.北京：新时代出版社，1986.致
谢
1 工装夹具总体设计
1.1 要工件加工工艺分析, 明确确定工件的加工工艺
工艺路线决定各工序加工内容, 进而决定各工序夹具形式。各道工序哪一道工序先加工, 哪一道工序后加工要清楚, 每一道工序要完成那些任务, 包括尺寸精度, 形位公差及表面粗糙度等要非常明确。编排工艺时要充分考虑, 尽可能通过一次装夹来完成多个相关联尺寸的任务, 这样可以避免二次装夹带来的制造误差。同时要注意各工序节拍平衡, 使夹具规划与生产匹配, 平衡各道工序的加工时间, 做到各道工序有序进行, 而不致造成生产脱节, 保证生产流畅。
1.2 工艺路线明确后, 再确定各工序定位方案和夹紧装置的选择
对于毛坯, 一般都要选取一个粗加工基准, 以粗加工基准定位加工出供精加工使用的基准。
1.3 机床各轴行程及机械尺寸的确定, 确保机床运行中不发生干涉及超程等问题
机床各轴都有行程极限, 具体各道工序使用机床的行程, 这是我们设计夹具时所必须清楚的。因为, 机床在运行到行程极限时, 其定位精度会有所下降, 而且, 有些机床在行程极限位置加工切削工件时刚性不足, 具体表现在出现振刀或振纹的现象, 造成加工工件表面光洁度不好, 加工的尺寸精度不理想甚至超差, 影响刀具使用寿命, 甚至损坏刀具。因此, 我们在设计工装夹具时, 最好将工件的加工部位布置在机床的行程极限范围之内, 并尽可能在机床运行中心位置周围加工。
1.4 确定机床工作台载荷, 工装夹具的重量加上工件毛坯的重量, 其总重量应小于机床额定载荷
根据不同的机床的额定载荷, 确定夹具的最大重量。在满足使用性能, 刚度、强度的情况下, 尽量减少夹具的重量。原则上夹具的重量加上工件毛坯的最大重量必须小于机床的额定载荷, 且必须留有一定的安全系数。因为当机床切削力的方向与机床载荷受力方向一致时, 其切削力也将成为机床载荷的一部分。比如立式多轴钻床, 其钻孔时切削力全部成为机床工作台载荷的一部分, 因此, 设计中一定要留有一定的安全量。
1.5 保证夹具体具有足够的刚性, 防止夹具体变形, 影响加工精度
一般情况下, 尽可能的采用铸造件结构作为夹具体比较理想, 特别是较大型夹具体大都采用整体铸造形式。为了保证夹具的精密度, 对于采用铸造件夹具体, 加工夹具体之前, 要将夹具体退火处理或人工时效处理;对于采用焊接件夹具体, 加工夹具体之前要将夹具体退火处理, 消除残余内应力, 防止使用一段时间后, 其内应力释放, 导致夹具变形, 造成定位精度误差, 产生不合格品。
1.6 夹具设计还要保证工件具有一定的刚性
由于工件往往是不规则的, 比如长细杆类、悬臂类、薄壁类工件, 设计时要充分考虑工件的装夹, 避免因工件装夹过远而造成工件颤振, 或因装夹太近造成加工干涉。同时, 工件装夹受力点应避开工件薄弱部位。
1.7 夹具基准应尽量统一
调校基准是指夹具安装到机床上时, 确保夹具与机床一致, 即调整夹具到位所设。对刀基准是工件加工时确认工件相对于夹具的位置, 即所说的对刀块。测量基准是指工件加工完后, 为保证加工精度, 在不拆下工件的情况下, 现场检测部分尺寸所设的基准, 比如镗孔的深度尺寸。以上三个基准应尽量统一。
2 夹具及工件的定位
2.1 定位原理
物体的六个自由度。将物体设为X、Y、Z三个互相垂直的坐标轴, 其六个自由度分别是:X方向移动、Y方向移动、Z方向移动和以X轴为轴心转动、以Y轴为轴心转动、以Z轴为轴心转动共六个自由度。因此, 要完全确定工件的位置, 就必须消除这六个自由度, 通常用六个支承点 (即定位元件) 来限制工件的六个自由度, 其中每一个支承点限制相应的一个自由度, 根据限制自由度的不同, 工件定位存在以下几种情况:
1) 完全定位。工件的六个自由度全部被夹具中的定位元件所限制, 而在夹具中占有完全确定的惟一位置, 称为完全定位。2) 不完全定位。根据工件加工表面的不同加工要求, 定位支承点的数目可以少于六个。有些自由度对加工要求有影响, 有些自由度对加工要求无影响, 这种定位情况称为不完全定位。不完全定位是允许的。3) 欠定位。按照加工要求应该限制的自由度没有被限制的定位称为欠定位。欠定位是不允许的。因为欠定位保证不了加工要求。4) 过定位。件的一个或几个自由度被不同的定位元件重复限制的定位称为过定位。当过定位导致工件或定位元件变形, 影响加工精度时, 应该严禁采用。但当过定位并不影响加工精度, 反而对提高加工精度有利时, 也可以采用。各类钳加工和机加工都会用到。
六点定位原理对于任何形状工件的定位都是适用的, 如果违背这个原理, 工件在夹具中的位置就不能完全确定。然而, 用工件六点定位原理进行定位时, 必须根据具体加工要求灵活运用, 工件形状不同, 定位表面不同, 定位点的布置情况会各不相同, 宗旨是使用最简单的定位方法, 使工件在夹具中迅速获得正确的位置。
2.2 夹具自身的定位
将夹具体固定在机床上, 同样要遵循六点定位原理, 夹具在机床上定位的精度决定和影响工件加工的精度, 尤其影响工件加工的形位公差尺寸要求。所以, 工装夹具安装后要检测, 调试, 检查夹具是否安装达到预期的目标。不同机床具有不同定位方式, 立式铣床、卧式铣床、圆盘铣床、多轴卧式专用镗床、立式加工中心工作台多采用T型槽定位, 中间一条T型槽是定位槽, 精度较高, 其余槽是夹具夹紧槽, 不具备定位精度;卧式加工中心多采用工作台中心芯轴定位 (也有采用T型槽定位的) , 车床主轴则是以主轴外圆定位 (三爪) , 我们应根据不同机床确定夹具的定位方式。
2.3 工件在夹具上的定位
根据不同工件, 选用不同定位方式, 常见的定位方式有:1) 以平面定位, 如箱体、机座、支架、杠杆、圆盘、板状类工件;2) 以圆孔定位, 如转盘;3) 以圆锥孔定位, 如圆锥类工件;4) 以外圆定位, 如圆柱类工件。通常箱体、阀体、壳体类零件, 多采用“一面两销”定位方式, 如摩托车发动机曲轴箱镗孔, 就是采用一面两销定位方式。
2.4 定位元件
2.4.1 工件以平面定位及其定位元件
平面定位的主要形式是支撑定位:夹具上常用的定位元件有固定支撑、调节支撑、浮动支撑、辅助支撑等, 除辅助支撑外, 其余均对元件起支撑作用。1) 固定支撑:有支撑钉和支撑块两种, 当装配后要求等高时, 可采用装配后平面磨床磨平的办法。2) 调节支撑:当支撑钉的高度需要调节时采用调节支撑。3) 能自动调节支撑钉高度的支撑形式称为调节支撑。4) 辅助支撑是为了提高工件的安装刚性和稳定性, 使工件定位后不致变形。
2.4.2 工件以内孔定位及其定位元件
工件以内孔定位常用的定位元件有定位销、定位心轴、锥度心轴、锥度销等。1) 定位销:在夹具体上应有沉孔, 使定位销圆角部分沉入孔内而不影响定位。2) 定位心轴:一般以外圆柱面定心, 端面夹紧工件。3) 锥度心轴:这种定位方式的定心精度较高, 但其轴向位移量较大, 多用于精车和外圆磨削加工。4) 锥度销:工件以单个锥度销定位容易倾斜, 一般应与其他定位元件组合定位。
2.4.3 工件以外圆柱面定位及其定位元件
以外圆柱面定位的定位元件有:V型块、定位套、半圆套、圆锥套等。1) V型块:V型块的夹角一般是60°、90°、120°三种, 以90°V型块应用最广, 使用V型块的特点是对中性好, 可用于非完整外圆表面定位。2) 定位套:分长定位套和短定位套, 为了保证轴向定位精度, 常与端面联合定位。3) 半圆套:包括上定位套和下定位套, 半圆套定位的优点是:夹紧力均匀, 装卸工件方便, 常用于曲轴的定位加工。4) 圆锥套:工件以圆柱面的端部定位在外拔顶尖的锥孔中定位。
2.5 定位元件的要求
1) 足够的精度。由于工件的定位是通过定位副的接触 (或配合) 实现的。定位元件工作表面的精度直接影响工件的定位精度, 因此定位元件工作表面应有足够的精度, 以保证加工精度要求。2) 足够的强度和刚度。定位元件不仅限制工件的自由度, 还有支承工件、承受夹紧力和切削力的作用。因此还应有足够的强度和刚度, 以免使用中变形和损坏。3) 有较高的耐磨性。工件的装卸会磨损定位元件工件表面, 导致定位元件工件表面精度下降, 引起定位精度的下降。当定位精度下降至不能保证加工精度时则应更换定位元件。为延长定位元件更换周期, 提高夹具使用寿命, 定位元件工作表面应有较高的耐磨。4) 良好的工艺性。定位元件的结构应力求简单、合理、便于加工、装配和更换。
2.6 定位元件的材料选用
通常选用如下材料:1) 铬钢, 如40Cr, 淬火, 硬度HRC45-62。2) 高碳钢, 如T7、T8、T10, 淬火, 硬度HRC55-65。
3 夹紧设计
夹具的夹紧机构主要包括:力源装置、传力机构、夹紧元件三部分组成。根据夹紧方式的不同可分为手动夹紧和自动夹紧。根据力源装置的不同可分为机械夹紧、液压夹紧、气动夹紧。因为气动夹紧力的大小与气缸直径大小有关, 且气缸缸径太大影响安装空间, 所以当设计自动夹紧装置, 夹紧力计算值需求较大时, 往往采用液压夹紧的方式。
3.1 夹紧装置设计的基本要求
1) 夹具上工件定位的正确位置不能因夹紧而改变。2) 保证安全可靠且适当的夹紧力。3) 在保证夹紧足够强度的情况下, 夹紧设计时应考虑结构简单, 适用, 体积小, 制造方便的夹紧装置。4) 夹紧装置设计应充分考虑使用者操作安全、简单、方便、省力、夹紧和放松快速, 节约工时。5) 有足够的夹具行程和拆装工件空间。
3.2 夹紧力设计的注意要素
1) 夹紧力的作用方向。主夹紧力方向朝向定位基准面。作用方向应有助于工件稳定, 有利于减少夹紧力, 方向尽量与切削力方向一致。2) 夹紧力的作用点。作用点应在定位元件上方或靠近定位元件的地方, 且应选工件刚性较好的部位, 作用点尽可能离加工面近些。3) 夹紧力的大小。夹紧力的大小应能克服作用于工件上的其他力 (切削力) 的合力, 通常用估算、类比、试验的方法确认夹紧力的大小。
4 结语
关键词：车身；夹具；定位基准；RoboGate
中图分类号： U466 文献标志码：A 文章编号：1005-2550（2011）04-0064-07
Study on Cab Welding Fixture Design
YUAN Zheng-tao，YUAN Bo
（1.Senior Scientists and Technicians Association Expert Committee of DFM，Shiyan 442000，China；
2. Cab Plant of Dongfeng Commercial Vehicle Corporation，Shiyan 442040，China）
Abstract:This paper firstly try to refer to the classify methods of welding fixture in automotive industry. According to the characteristic of shell cab，it should set at six rules correctly and do a reasonable choice on location datum and clamping focus in fixture designing. To meet the welding size of cab，it must know how to control fixture accuracy. And do the general introduction from using“RoboGate”system in multi-species production.
Key words: cab; fixture; location datum；“RoboGate”system
1 焊接装配夹具概论
焊接装配夹具设计技术发展得比较晚，国内外相关的专著也较少见。随着我国汽车工业的发展，焊接技术在汽车生产中的应用越来越多，生产效率和产品质量要求越来越高，焊接装配夹具及各种机械化、半自动化和自动化的焊接装配生产线也随之发展起来。随着生产的需要，国内较大的汽车厂都有了专门从事焊接装配夹具设计的专业人员，这门处于机制和焊接专业边缘的专业技术，正在实践中得到发展。
在汽车零件的焊接中，除飞轮齿环、轮辋等个别情况是将一个环状和其他封闭体自身的某道焊缝接起来外，大多数情况都是把几个不同形状的工件焊接到一起，组成一个焊接合件，因此，焊接和装配一般是联系在一起的，故通常把焊接过程中所用的夹具称为焊接装配夹具。所谓焊接装配夹具，是指在焊接工艺过程中，根据工件结构的要求，用来保证被焊工件的正确相对位置及形状，并籍以得到牢固的焊接接头而使用的除焊接设备本身以外的附加装置，统称为焊接装配夹具，并简称为焊接夹具。焊接夹具中的消耗件易损件和独立起导电作用的一些工具，称为焊接辅具。
1.1 焊接装配夹具的分类
1.1.1 按汽车零部件结构特点分类
1）薄壳体装焊夹具：以车身为代表的薄板冲压件焊接夹具，有它特定的设计、制造方法和结构特点，是设计、制造、调整工作量最大的一部分。
2）薄板箱筒型及特殊组件装焊夹具：如燃油箱、储气筒、液压变速箱中泵轮总成和涡轮总成等，其夹具结构就又是一种风格。
3）中厚板冲压件，机加件和刚性较好的其他焊接件装焊夹具：如传动轴、焊接桥壳、焊接车架、减震器、车轮、刹车蹄片、变速箱齿轮与轴等焊接用夹具。在结构上也有它的特点，这类夹具除有的需要导电外，结构上与机加夹具比较接近。
1.1.2 按焊接工艺方法和焊接接头形式综合分类
1.2 对焊接夹具的一般要求
1）满足产品结构、工艺和生产纲领要求；有可靠的定位夹紧机构；处于焊接回路内的夹具应有良好的导电通路；能减少焊接变形或能适应变形的需要；对夹具上急剧受热的部位要进行通水冷却；要根据生产纲领选择夹具结构，产量低用简易结构，高产量用气动和自动化程度高的夹具。
2）容易制造和便于维修。
3）操作方便和安全：要便于装卸工件，特别注意防止焊接后工件从夹具中取不出来；能使焊缝处于最佳施焊位置；防止机构压手和松开打手。
4）结构简单合理，降低制造成本：大型焊接夹具价格很贵，要充分利用工件的装配关系，了解焊接件的作用，简化结构，降低成本。焊接夹具设计中的一个通病，是结构不必要复杂化，很多机构实际上是不需要的。
2 车身焊装夹具设计研讨
2.1 汽车车身的结构特点和一般精度要求
设计夹具时，要了解产品结构，吃透工艺要求。车身一般由外复盖件、内复盖件和骨架件组成。复盖件的板厚一般在0.8～1.2 mm范围内，骨架件多为1.2～2.5 mm，也就是说它们大都为薄板件，对夹具设计来说，有以下特点。
1）结构形状复杂，构图困难
车身都是由薄板冲压件经过装配焊接而成的空间壳体。为了造型美观和壳体具有一定的刚性，组成车身的零件通常是经拉延成型的空间曲面体，结构形状相当复杂。
2）刚性差、易变形
3）以空间三坐标标注尺寸
车身产品图以空间三个坐标来标注尺寸，各种车型对坐标原点和坐标间隔的规定略有不同。在设计车身夹具时只要记住，凡是在夹具上要标注坐标尺寸的地方，都必须与产品图上的坐标体系完全一致。
车身复盖件图纸只标注外形的某些限定尺寸，因此在设计夹具时，有时要用到产品设计的主样板、线图和主模型。主模型是汽车车身形状的原始数据，也是制造冲模、焊接夹具、检验夹具和辅具以及检查复盖件形状和尺寸的依据。
4）车身的一般精度要求
由于车身门框与车门间有门锁、密封件，前后风窗要装玻璃，因此这些部位的装配精度都比较高，加上市场竞争和用户对车身外观要求的提高，特别是轿车车身。现在，载重车驾驶室的装配精度实际上也是向轿车车身靠近的。其型面与轮廓允差一般控制在±1 mm以内，车门与支柱内外间隙允差为±2 mm，门洞轮廓偏移允差±2 mm，前风窗轮廓偏移允差±2 mm，腰线错位3 mm以下。实际检查车身，用车身指定的定位基准，放置在三相坐标仪上进行测量，主要测量点的位置偏移允差一般都应控制在±2 mm以内，对车身精度来说，这个数值具有普遍意义。表面上看，允差数值不小，但对车身制造来说，要求是很严的。因为，车身从设计时的线图—主样板—主模型—冲模—冲压件—焊接夹具等，每一个子系统中都有偏差，只有在子系统得到严格控制的情况下，最终才能生产出合格产品。
对车身焊接夹具、辅具设计者来说，对产品要求的控制精度应以客户提供的产品图纸要求为准。在焊接夹具设计这个子系统中，夹具的定位精度，一般取产品控制精度的1/3～1/5的允差数值。
2.2 六点定位原则在车身焊装夹具上的应用
六点定则在一般的夹具设计书上都有详细的讲解，此处就不再重复。但在车身焊装夹具设计时，常有两种误解：一是认为六点定则对薄板装焊夹具不适用；二是看到薄板装焊夹具有非可调的超定位，而不加分析的认为是定位原则错误。
应该肯定六点定则对车身焊装夹具是适用的，设计时应遵守这个原则，另一方面还需要分析车身冲压件的特点，只有正确认识其生产特点，同时又正确理解了六点定则，才能正确应用这个原则。
1）薄板冲压件刚性差，在储存和运输时会产生弹性变形。在装配过程中，为了克服弹性变形，必须用外力使有弹性的工件与夹具的定位件紧紧地靠在一起，与定位件一起形成一个刚性体，然后才能焊接成刚性较强、尺寸合格的空间壳体——车身总成。而刚性体工件在夹具中定位，其超定位的支承可以采用浮动或可调支承去适应，如果对有弹性的工件也把超定位的支承设计成浮动的，那就是在弹性体上装弹性工件，永远得不到一个确定的装配尺寸。
2）车身冲压件有的长或宽达1～2 m，尺寸允差和形状允差相对较大，由于定位件与工件的间隙，使大零件的装配位置变化在边界部位表现得较明显。为了纠正装配中的错位现象，以使装配误差能均衡分布，在大型焊装夹具的重要部位适当增设工艺定位件，以防止装配误差向某一方向集中，冲压件的精度越低，这种工艺定位越有必要。但这样做无疑又增加了超定位现象。
3）由于薄板件易变形，所以凡是夹紧力的作用点，都必须有相应的支承块。由于工件的结构限制，夹紧力的作用点往往又不能直接落到原定位支承点上，这时必须增加支承点。从定位原则看，这种支承是多余的，但对薄板件是必不可少的。超定位会使接触点不稳定，产生装配位置上的干涉，应该尽量避免，但并非在任何情况下均不允许出现超定位，只要超定位所产生的不良后果没有超出工件装配要求所允许的范围，超定位是允许存在的，对薄板冲压件来说，超定位有时是必要的。
现在，有的汽车厂家对车身零部件装焊过程的定位基准用指导文件的形式做了明文规定，这对基准的统一及质量的提高是有好处的。如图1所示，根据六点定则制定了六个定位基准，在图中以实心箭头表示，它们限制了该件在空间的六个自由度。由于工件大，为防上偏差向前侧集中，在上部增加了一个工艺支承点，其裙部刚性差，为防止弹性变形，又增加了两个工艺支承，就是图中以空心箭头所示的部位。这样在工件被夹紧后，才能与所有定位支承一起形成一个尺寸合格的刚性体，并最终焊接成合格部件。
根据我们自己的实践以及从国外的指导文件中的例子都能说明，薄板件定位应遵守六点定则，但同时又有它的特点，不同质的矛盾用不同质的方法去解决，这就是理论联系实际。
2.3 车身分块和定位基的选择
载重车驾驶室总成（不包括车门）一般由地板、前围、后围、侧围和顶盖几大分总成组成；轿车车身多由地板总成，包括发动机仓、行李箱隔板、侧围、顶盖等分总成组成。在选择定位基准时，首先要了解该车型是否有车身装配过程的定位基准指导性文件。如果有，则全过程应按指导文件的规定执行，以保证冲压件、装焊夹具、检验夹具等基准的统一性；如无指导文件，应根据车身的功能要求和特性按以下原则确定。
1）保证门洞的装配尺寸
门洞内要装车门、门锁等，其装配尺寸是要求最高的部位，不保证装配精度就会出现门锁不上、打不开等情况。如东汽早期车型的驾驶室、门洞由前、后支柱、底板门槛、门上梁等部件组成，结构比较零散，因此在驾驶室总成装焊时，门洞的定位就比较复杂，如图2所示，其中符号 为门洞的定位基准，符号为夹紧的着力点。
随着技术的进步，现在载重车的驾驶室和小轿车的车身都采用了侧围总成。侧围外板都是整体冲压件，门洞的尺寸精度就由冲压件决定了。装焊侧围总成时，只需解决内加强板与侧围外板的相对位置，夹具结构简单，门洞还更加精准。在总成装焊时，先用侧围总成底部和底板上预留的工艺孔，在预装工位上用塑料柱塞把侧围初步固定在底板上，其他分总成装配直接靠侧围定位，然后送入车身主装夹具中定位，夹紧并点定成型，再进入后续焊接工位补焊，在后续焊接工位上只有底板定位夹具。
2）保证底板悬置孔位置精度
载重车驾驶室装焊完成后，要装到车架上，因此，底板上有悬置孔，该孔一般冲压在底板加强梁上，装焊时一定要用悬置孔作定位基准，轿车底板上最重要的是车轮独立悬挂用孔，因此，底板总成装焊时要以该孔组定位，保证车轮悬挂位置正确。
3）保证前、后风窗口的装配尺寸
前、后风窗口一般由外复盖件和内复盖件组成。有的是在前、后围总成上形成，在分装夹具上要注意解决其定位；有的是窗口在总装夹具上形成，一般有专门的窗口定位装置对风窗口精确定位，以保证风窗玻璃的装配。
抓住了以上主要矛盾，车身装焊的基准选择问题就基本解决了。
2.4 定位夹紧方法及其元件的单元组合
2.4.1 关于定位方法的几个特殊问题
车身焊接夹具大多以冲压件的曲面外型，在曲面上经过整形的平台、拉延和压弯成型的台阶，经过修边的窗口和外部边缘，装配用孔和工艺孔定位，这就在很大程度上决定了它的定位元件形状比较特殊，很少能用上机加夹具通用的标准定位元件。
焊接夹具上要分别对各被焊工件进行定位，并使其不互相干涉。在设置定位元件时，要充分利用工件装配的相互依赖关系作为自然的定位支承。有的工件焊接成封闭体，无法设置定位支承，可要求产品设计时预冲凸台、翻边作为定位控制点。有的工件仅起加强作用，装配位置要求不严格，可在与之相配的工件上冲出位置标记，只要按标记放在规定位置上焊牢即可，在定位方法上采取这些措施，可大大简化夹具结构。如车身上有不少电线束卡子，有的夹具上为之设计了很复杂的活动定位装置，这是对车身零件的作用不了解造成的一种浪费。
车身焊接夹具上，板状定位件较多，定位板一般用A3钢板，厚度12～16 mm。定位板的位置除有特殊要求外，最好选在坐标网格线上，因为这些地方一般有主样板，加工时可借用样板划线。定位件按坐标标注位置尺寸，不注公差，但不是没有要求，另外还有一套精度标准和检查、验收管理办法。
2.4.2 关于工件的夹紧
1）不使用夹紧机构的条件
车身冲压件装配后，多使用电阻焊焊接，工件不受扭转力矩，当工件的重力与点焊时加压方向一致，焊接压力足以克服工件的弹性变形，并仍能保持正确的装配位置，而与定位基准贴合时，可以省去夹紧机构。另外，在固定式点焊机上用焊接样板定位焊接时，要尽可能用焊工的双手控制被焊工件，而不用夹紧机构。
2）高效快速、多点联动夹紧
焊接通常在两个以上工件间进行，夹紧点一般都比较多，电阻焊是一种高效焊接工艺，为减少装卸工件的辅助时间，夹紧应采用高效快速装置和多点联动夹紧机构。
3）夹紧力作用点的安排
对于薄板冲压件，夹紧力作用点应作用在支承点上，只有对刚性很好的工件才允许作用在几个支承点所组成的平面内，以免夹紧力使工件弯曲或脱离定位基准。
4）夹紧力大小的确定
对车身焊接夹具，夹紧力主要用于保持工件装配的相对位置，克服工件的弹性变形，使其与定位支承或导电电极贴合。对于板状结构，夹紧力应使装配件之间或使工件与电极之间的贴合间隙不大于0.8 mm；对于刚性冲压焊接件，要使其缝隙不大于0.15 mm，才能使焊接不发生困难，避免因夹紧不好而使焊点不牢或工件烧穿。夹紧力的大小与冲压件的质量、导电块的调整位置和磨损情况有很大关系，现在还提不出一个夹紧力的计算公式，根据经验，1.2 mm厚度以下的钢板冲压件，每个夹紧点的夹紧力一般选在300～750 N范围内，钢板厚度在1.5～2.5 mm之间的冲压件，每个夹紧点的夹紧力大致可在500～5 000 N范围内。
5）常用的夹紧机构及夹紧力计算
焊接夹具常用各种手动铰链夹紧器和气动铰链夹紧器等。
图3是标准铰链夹紧器的计算示意图，可按下面的公式计算夹紧力。
式中，Q为手的作用力（一般按80 N考虑）；F为夹紧力；β为摩擦角。备用行程长度S可按下式计算：
S=l（1-cosα）（2）
α角在夹紧时一般应调在5°～10°的范围内。气动铰链夹紧机械也可仿上式计算。
2.4.3 定位、夹紧元件的单元组合
焊接夹具的定位夹紧元件设计有两种模式：一种是非标准的定位、夹紧和其他联接机械，这种形式结构一般比较紧凑，但设计和制造周期较长；另一种是单元组合式，如图4、图5所示。图4中的定位销较长是为了能伸进焊钳。图5中除定位板和压板要按工件形状设计外，其余都由标准件组合，设计、装配和调整都比较方便。
2.5 夹具结构及精度控制
2.5.1 焊接夹具结构设计简介
如图6所示，驾驶室总成装焊夹具体积庞大，结构也相当复杂，为了便于制造、装配、检测和维修，必须对夹具结构进行分解，否则将无法进行测量。图6中有三个装配基准，就是底板1、右侧板2和左侧板3。在它们的平面上都加工有基准槽和坐标线，定位、夹紧组合单元4、5，分别按左右侧板和底板1上的基准槽进行装配。各单元的内部结构和尺寸另有单元组合图，并按单元检测合格，最后将三大部分组合起来，成为一套完整的夹具。
2.5.2 焊接夹具的精度控制
1）夹具精度标准由设计单位制订。图7是对夹具底板上基准槽的形状和尺寸要求，槽宽10 mm，深5 mm，图上标明加工要求，两槽互相垂直。在槽的两侧每200 mm或400 mm还要刻上坐标网格线，线的形状各设计单位都有各自的标准。基准槽是夹具精度的唯一测量基准，其他网格线只能作部件装配时找相对坐标位置用。一般定位销的位置精度允差±0.2 mm，定位板的形状允差±0.3 mm。
2）夹具精度检查表
夹具设计完后，由设计师将夹具全部定位件上要求检测的数值绘简图填入表1中，承制单位必须对表中要求数值逐个进行检测，并将实测数值填入夹具精度检查表中，然后按设计单位制订的精度标准判定是否合格，并进行调整，合格后打定位销。
3）夹具装配过程的测量
在夹具装配中，通常用方箱、高度仪、特制量块以底板上的基准槽为测量基准进行装配测量，如图8所示。
夹具装配完成后，要用三坐标仪测量夹具精度表中要求的各组数值，合格后交使用单位验收。
2.6 车身系列化和多品种生产
当今，为满足人们对汽车的多样化，特别是车身外部造型结构新颖的要求，厂家不得不频繁推出新产品。为使产品具有竞争力，就必须要用最少种类的车身冲压件、最少的生产装备，生产出质优价廉的汽车，以获得更好的经济效益，为此必须实现多品种混流生产。混流生产的先决条件是产品的系列化和实现计算机管理。
2.6.1 使用RoboGate系统
1）“RoboGate”一词，由Robot和Gate组成，前者是机器人，后者可译成门框式，就是由机器人和门框式定位夹具组成的柔性生产线。它是意大利Fiat公司首创，直到今天还是车身生产柔性化的中心议题。
2）该系统的组成
现以车身总成焊装线为例，如图9、10所示，它由台车、焊接机器人、门框式定位夹具、车身底板定位托盘和计算机控制系统构成，其中门框式定位夹具是系统的基础，计算机控制是系统的灵魂。
台车：是地面行走的无轨车，以电池为动力，沿埋在地下的感应电缆运动。其运行路线由计算机预设程序决定。
底板定位托盘：靠定位销装在台车上，可根据生产的不同车型更换。
门框式定位夹具：它是车身主要尺寸和形状的定位依据，不同的车身都有一套不同的夹具。
3）该系统的工作过程
在装配工位，将带发动机仓的底板总成装到托盘上，再装上侧围、顶盖等分总成，用卡子夹牢。由台车按不同车型送到不同的门框式定位夹具内。当车身到达后，夹具上的定位夹紧机构从侧面伸入车身，控制各洞口尺寸，并进行强力夹紧，以防止变形。再由机器人焊接约50个焊点，形成车身壳体。然后，按计算机的指令，送到各后续焊接工位进行300～400个焊点的补焊，直到车身壳体装焊完成。
4）该系统的不足之处
该系统的全过程是自动的，结构很复杂，操作工人虽少，但需要较多经过充分培训的技工维护，弄得不好，故障增多；由于系统复杂，造价比较昂贵。
2.6.2 采用直线往返式传送装焊线
为简化结构，降低造价和维护成本，现采用直线往复传送装置的车身焊装线的情况更多一些。线上也是只有一台门框式定位夹具，车身壳体的装配也是在预备工位的托盘中进行，生产过程中和用台车的RoboGate系统基本是一致的。只是托盘的传送是往返、升降传送机构，顶盖也一般在主装夹具的后面工位装焊。
装配时，用侧围下部预冲的刺头直接插入地板下预冲的槽孔中，然后将刺头打弯，使两者连在一起；或者两者都预冲有圆孔，装配时用特制的弹性柱塞将两者初步联在一起。
在门框式定位夹具这一工位的焊接上，有用机器人的，也有用挂在夹具框架上的自动焊钳焊接的，后者更经济一些。当然，要根据车身结构来决定。
为了实现多品种生产，布线时一般在主装夹具的前后各留一空工位，并在其中一个工位上预装有另一个车型的夹具，当换车型时，启动相关程序，导电电缆、压缩空气管路、液压油管、冷却水管等自动断开，原夹具自动移出，新夹具进入装焊工位，并将电缆等接通，机器人按计算机指令进行调整，完成后就可生产新的车身品种。
3 结束语
根据汽车车身的结构特点，对车身焊接夹具的设计进行了必要的研讨。对定位基准的选择方法、薄板冲压件的定位特点、超定位的形成等因素进行了分析说明。结论是：有弹性的冲压件，只有进行正确的定位夹紧后，才能在夹具中形成一个相对的刚性体，并最终焊接成合格的车身壳体。这方面是与机加夹具的设计原理不同的。根据作者本人的设计实践，给出了一些夹紧力的数据，仅供初学者参考。
文中给出的一些车身精度数据，仅为说明车身是有精度要求的，而且其要求是很严的，只有按规定控制了夹具精度才能生产出合格产品。
最后，通过对“RoboGate”系统的介绍，简单说明了车身焊接生产线的发展趋势。
参考文献：
［1］ 东汽车身厂关于夹具底板上基准槽和夹具精度检查表的有关标准［S］.
机械制造技术基础课程设计任务书
设计题目：制定分度盘
（一）零件（图5-26）的加工工艺，设计钻8-φ7孔的钻床夹具
设计要求：
1、中批生产；
2、选用通用设备；
3、采用手动夹紧机构；
设计内容：
1、绘制加工工件图，计算机绘图；
2、制订零件的加工工艺过程，填写零件加工艺过程卡一张和钻8-φ7孔工序的工序卡。
3、设计指定的工序夹具，绘制夹具全套图纸；
4、编写设计说明书一份，按照毕业论文的写；
5、答辩时交全套夹具工程用图纸、设计说书、工艺过程卡和工序卡，并交电子文稿。设计时间：2013年11月11日至11月22日 答辩时间：2013年11月12日
班 级：
学 号： 学生姓名：
指导教师： 系 主 任：
2013年11月9日
哈尔滨理工大学课程设计说明书
序言
大学临近尾声，我们很多的基础课，比如《机械原理》《机械设计》《机械制造基础》《工装设计》都已经结束了。机械制造工艺学课程设计就是我们学完了这些基础课，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的各课程的一次深入的综合性的链接，也是一次理论联系实际的训练。因此。它在我们的大学学习生活中占有十分重要的地位。
对我个人而言，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的训练，从中锻炼自己分析问题，解决问题的能力，为今后参加祖国的现代化建设打下一个良好的基础。
由于知识范围的限制和能力的欠缺，在整个设计过程中我存在很多的不足，但是在老师的知道下我真的学到了很多以前没有接触到的知识和能力。
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度公差为0.005mm，Φ148对Φ56H6孔的同轴度公差为0.005mm，外圆台阶面对Φ90mm外圆轴心线有垂直度要求；Φ206mm外圆与Φ56h6mm孔有同轴度要求；8XΦ12.5和16XM6有位置度要求可在偏摆仪上用百分表检查同轴度及垂直度。
图1-
1二 工艺规程设计
（一）确定毛坯的制造形式
根据材料40Cr，生产类型为大批大量生产及零件形状要求，可选择模锻件。毛坯的拔模斜度5°。
2）分度盘Φ206mm外圆与Φ56H6mm孔有同轴度要求，为保证加工精度，工艺安排应粗、精加工分开。
3）主要表面虽然加工精度较高，但可以在正常的生产条件下，采
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工序9:去毛刺 工序10:钻Φ12.5 工序11:钻-扩16×Φ4 工序12:钻8×φ7孔
工序13：钻-攻16×M6，2×M1 工序14：清洗
工序15：终检
（四）机械加工余量、工序及毛坯尺寸的确定
根据机械加工后零件的形状及零件材料，估算锻件毛坯重量为mt=7.50kg。
1.外圆表面（φ206 φ90 φ154 φ148）
毛胚加工表面直径为为φ220，φ206 φ90的表面粗糙度为3.2um，φ154 φ148表面粗糙度为2um，粗车余量1.6mm，查表《工艺手册》表2.3-2，精车余量0.2mm，查《工艺手册》表2.3-3
2.分度盘的毛坯图
图1-2
（五）确定切削用量及基本工时
钻φ12.5孔：
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轴向力、扭矩及功率的计算
通过[1]中表10.4-11并结合表10.4-16可得： 轴向力FCFd0ZFfyFKF
其中，CF600，ZF1.0，yF0.7
则，F515N 扭矩MCMd0ZMfyMKM
其中，CM0.305，ZM2.0，yM0.8
则，M0.98Nm
功率PM
（三）专用夹具设计 Mv0.19KW 30d0为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，通常要设计专用夹具。
经过与指导师协商，决定设计第12道工序—钻φ7孔的钻床专用夹具。
（一）设计主旨
本夹具主要用来钻φ7mm孔。
（二）夹具设计
在给定的零件中，对本序加工的主要考虑同轴度相关要求。
（三）定位基准的选择
出于定位简单和快速的考虑，选择一端面和孔φ12.5和φ90为定位基准面，保证加工基准和设计基准重合，再使用卡紧机构进行卡紧。
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补偿，所以在加工尺寸方向上的最大基准移位误差可按最大孔和最小轴（配合代号H7/p6)求得（配合代号H7/p6)，则
db=Ddmin=0.087mm 综上所述，夹具的定位误差为dw=jb±db=0.087mm，满足要求。
（六）卡具设计及操作的简要说明
夹具的夹紧力不大，所以可以使用手动夹紧。为了提高生产力，使用快速夹紧机构。
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参考文献
[1]吴 拓主编．机械制造工艺与机床夹具课程设计指导.北京：机械工业出版社，2010 [2]艾兴、肖诗纲主编．切削用量简明手册[M].北京：机械工业出版社.[3]李益民主编.机械制造工艺设计简明手册[M].北京：机械工业出版社，1993 [4]孟少农主编.机械加工工艺手册.机械工业出版社，1991 [5]王 栋主编.机械制造工艺课程设计指导书[M].北京：机械工业出版社 [6]梅 伶主编.模具课程设计指导．北京：机械工业出版社，2010 [7]王卫卫主编.材料成形设备．北京：机械工业出版社，2010 [8]甘永立主编.几何公差与检测．上海：上海科学技术出版社，2008 [9]孙 桓、陈作模、葛文杰主编.《机械原理》．北京：高等教育出版社，2006 [10]崇
机械制造说明书
机械制造工艺学课程设计任务书
设计题目设计液压泵盖零件的机械加工工艺规程及工艺装置（生
产纲领：4000件）
班级机设081 设计者杨淇茂 指导教师宋老师 评定成绩
设计日期2010年6月2日
目录
设计任务书
课程设计说明书正文 序言
一、零件的工艺分析
二、工艺规程设计
（一）确定毛坯的制造形式
（二）基面的选择
（三）制定工艺路线
（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定
（五）确定切削用量及基本工时
三、专用夹具设计
（一）设计主旨
（二）夹具设计
四、课程设计心得体会 参考文献
成都纺织高等专科学校 机械制造工艺学课程设计任务书
设计题目设计液压泵盖零件的机械加工工艺
规程及工艺装置（生产纲领：4000件）
设计内容：
1、产品零件图1张
2、产品毛坯图1张
3、机械加工工艺过程卡片1份
4、机械加工工序卡片1套
5、家具设计零件图1~2张
6、课程设计说明书1份
班级机械设计081 设计者杨淇茂 指导教师宋老师 教研室主任
2010年6月2日
序言
机械制造工艺学课程设计是在我们大学的全部基础课程、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链接，也是一次理论联系实际的训练。因此，它在我们的大学习生活中占有十分重要的地位。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己将来从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己的分析问题、解决问题的能力。为今后参加祖国的现代化建设打下一个良好的基础。
由于能力有限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。
一、零件的分析
（一）零件的作用
题目所给定的零件是液压泵盖，他的作用有密封作用。
（二）零件的工业分析
1、以25.5孔位中心的加工表面
这组表面的包括32H8、26H8、66f9及其倒角，还有与25.5孔轴线垂直的液压泵盖左端面，其中，其轴线与左端面有垂直度公差为0.03mm，左端面平面度为0.01/№00
2、液压泵盖右端面上的3个24孔和7个8.5和15的阶梯孔，其中孔与A-A轴有对称关系和角度关系。
3、斜孔4 由以上分析可知，其中加工难度主要集中在1过程中，由于该零件材料是铝合金，在铣床上加工达不到精度要求，因此只能在车床上加工，在加工时必须使用专用夹具，保证它们之间的位置精度和尺寸精度要求。.二、工艺规程设计
（一）、确定毛坯的制造形式
零件材料为ZL106，对于图纸的要求使用硬模铸造，并之前使用热处理，采用铸造。
（二）、基面的选择
基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确、合理，可以保证加工质量，提高生产效率看。否则，就会使用加工工艺过程问题百出，严重的还会造成零件大批报废，使生产无法进行。
1、粗基准的选择
根据该零件的结构特点、重量轻，比钢硬度要低，加工难度要增加，但是该材料易于加工磨合低碳钢较类似，因此，对零件要以R39两湖面做四点定位加工液压泵盖右端面，以3个24凸圆做3点定位加工液压泵盖左端面，及钻孔。
2、精基准的选择
精基准的选择主要应该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。
（三）、制定工艺路线
制定工艺路线的出发点，应当使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以采用万能机床配以专用工具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应考虑经济效果，以便降低生产成本。工艺路线：
工序1：硬膜铸造
工序2：热处理后硬度为90~150HBS 工序3：车液压泵盖左右两端面 工序4：钻两孔Φ25.5至Φ24
工序5：半精车液压泵盖左端面 工序6：粗车Φ66外圆
工序7：精车Φ66外圆和尺寸14右端面 工序8：扩孔、镗孔Φ26
工序9：钻3个孔Φ11钻6个通孔Φ8.5 钻孔6个Φ15
工序10：扩3个孔Φ11扩6个通孔Φ8.5 扩孔6个Φ15倒角C0.5 工序11：扩孔、精镗Φ
32、Φ25.5和Φ26 倒角C1工序2 工序12：超精车液压泵盖左端面 工序13：钻孔Φ4 工序14：送检
以上工艺过程详见以上附表机械加工工艺过程卡片。
（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定
“液压泵盖”零件材料为ZL106，硬度为90~140HBS，毛坯重量约为kg，生产类型为大批量生产，采用硬模铸造。
根据上述原始资料及加工工艺，分别确定个加工表面的机械加工余量、工序尺寸、及毛坯尺寸如下：
1、液压泵盖两端面轴线长度48mm 查《机械加工工艺手册》，其余量值规定为1~2mm,现取2mm，双边4mm。
2、两内孔25.5mmH8 毛坯为实心，不冲孔，参照《机械制造工艺设计简明手册》表2.3-9及2.3-12（以下简称《工艺手册》）确定工序尺寸及余量为 钻孔
24mm 扩孔
25.2mm
2Z=1.2mm 精铰
25.5mm
2Z=0.3mm
3、外圆表面66f9mm
66f9mm为一凸台，为简化铸造毛坯的外形，限制级铸造成一平面，粗车
f=4mm
余量为20mm 粗车
f=4mm
余量为3mm 精车
f=0.5mm余量为1mm
4、孔324 钻孔23mm 扩孔1mm
5、孔78.5mm和715mm 钻孔的要求不高，经过钻孔和扩孔就可以达到要求。钻孔8mm 钻孔14 mm 扩孔8.5mm
2Z=1.5mm
扩孔15mm
2Z=1mm
6、孔26H8mm 此孔是轴线是基准轴线，要垂直度公差要求。因此要以液压泵盖左端面作为基准。钻孔24mm
扩孔25.8mm
2Z=1.8mm 铰孔26H8mm
2Z=0.2mm
7、孔32H8mm 钻24mm
车300.2mm
2Z=6mm 扩31.80_0.1mm
2Z=1.8mm 精镗32H8mm
2Z=0.2mm
8、钻4mm
由于没有精准的公差要求，用万能钻床一次性加工完成
五、确定切削用量及基本工时
工序三
1、车削液压泵盖左右端面 机床CM6125卧式车床 刀具
YG8N 2计算切削用量 1）、确定最大加工余量
已知毛坯长度方向加工余量为4mm，左右两端面格2mm，粗车两端面的最大加工余量为3mm，ap1.5mm
2)、确定进给量f 根据《切削用量简明手册》（第三版）（以下简称《切削手册》）表1.4
当刀杆尺寸为16mm25mm，ap3mm以及工件直径为110mm，f=0.6~0.9mm/r 按CM6125车床说明书f=0.81mm/r（参见表3-9）3）、计算切削速度
按《切削手册》表1.27，切削速度的计算公式（寿命选T=60min）
Vc CvTmapfxvyvKv式中Cv=262
yv0.5Xv0.1m=0.28
即KMv=0.8 KMFe=1.0 Vc2620.81.051.4m/min 0.280.120.5601.50.814）、确定主轴转速ns1000Vc100051.4m/min149m/min dw110按机床说明书先选取160r/min，实际切削速度V=55.3m/min 5)、计算切削工时
按《工艺手册》6.2-1，取
L=26.5mmL12mmL20 L30
tmL1L2L3L426.520min0.22min
nwf0.81160工序四
1、钻孔24mm加工条件：加工要求机床Z515刀具
查《切削手册》表2.18 f=0.18~0.25mm/r 综合考虑f=0.2mm/r
V=120~140m/min ns1000Vc10001201592r/min =24dwr/min 按机床选取nw1540所以实际切削速度V=
2、切削工时 dwnw1000=116m/min tLL1L2211.54min0.09min式中L14mmL21.5 mmL21mm
nwf15400.2工序五 半精车液压泵盖左端面
1）、最大加工余量1.3mm，切削进给量为f=0.5mm/r，ap3mm（《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-2），查得V=200~400m/min n=868r/min 查CM6125车床n=1000r/min实际切削速度V=345.4m/min 2)、切削工时 t=LL1L255230.131min
fn0.5900工序六粗车66mm外圆
最大加工余量为44mm，切削进给量f=1mm/r，ap7mm，切削速度V=150~300m/min（《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-2）
速度取V=160m/min n=720r/min
查CM6125车床n=800r/min 实际切削速度V=165.8m/min 切削工时：t=LL1L25230.013min
fn1800工序七 精车Φ66外圆和尺寸14右端面
最大加工余量为1mm，切削进给量f=0.2mm/r，ap0.5mm，切削速度V=300~600m/min（《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-2）
速度取V=300m/min n=1447r/min
查CM6125车床n=2000r/min 实际切削速度V=414.5m/min 切削工时：t=LL1L25230.025min
fn0.22000工序八 扩孔Φ26 查《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-24
切削进给量f=0.9mm/r，ap1.5mm，切削速度V=47.3m/min 则n=579r/min 查CM6125车床n=630r/min 实际切削速度V=51.4m/min 切削工时： t=LL1L29.530.022min
fn0.9630工序九 铰孔Φ26 查《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-24
切削进给量f=0.9mm/r，ap1.5mm，切削速度V=5m/min 则n=61.2r/min 查CM6125车床n=63r/min 实际切削速度V=5.1m/min 切削工时： t=LL1L29.530.992min
fn0.263工序十 钻3个孔Φ11钻6个通孔Φ8.5 钻孔6个Φ15
1、钻孔11mm加工条件：加工要求机床
C3366K-1 刀具
查《切削手册》表2.18 f=0.1~0.18mm/r 综合考虑f=0.15mm/r
V=100~130m/min
ns1000Vc10001002895r/min =11dwr/min 按机床选取nw2000所以实际切削速度V=切削工时： dwnw1000=108.9m/min tLL1L2141.54min0.09min式中L14mmL21.5 mmL14mm
nwf20000.2r/min所以实际切削速度V=
2、钻孔8.5mm按机床选取nw2000tLL1L2481.52min0.128min
nwf20000.2dwnw1000=54m/min，t=
r/min所以实际切削速度V=
3、钻孔8.5mm按机床选取nw2000t=tdwnw1000=94.2m/min，LL1L2401.52min0.109min
nwf20000.2工序十一 铰6个通孔Φ8.5，倒角C0.5 查《切削手册》表2.25 进给量f=0.2mm/rap0.03mm，V=20m/min ns1000Vc=dw100020749r/min
8.5按机床选取800r/min 所以实际切削速度V=dwnw1000=22m/min tLL1L2401.52min0.306min
nwf7100.2工序十二 粗镗Φ32mm、Φ25.5mm 查《机械制造技术课程设计指导教程》表5-2 有f=0.35~0.65mm/r ap2.5~6mm
V=200~400m/min ap3.5mm
f=0.4mm/r
V=250m/min
1）、Φ32mm 计算实际转速ns1000Vc10002502488r/min选n=2500r/min
=dw32实际切削速度V=251.2m/min 切削时间：tLL1L2n31.5.5min0.01min
wf250032）、Φ25.5mm 计算实际转速n1000Vc1000250sd=
2488w25.5r/min选n=2500r/min 实际切削速度V=251.2m/min 切削时间：tLL1L2n11.51.5.5min0.01min
wf25003工序十三 精镗Φ32mm、Φ25.5mm和26mm
查《机械制造技术课程设计指导教程》表5-2 有f=0.1~0.3mm/r V=300~600m/min ap0.5mm
f=0.1mm/r
V=300m/min
1）、精镗Φ32mm 计算实际转速nc1000300s1000Vd=
2985r/minw32选n=3150r/min 实际切削速度V=316.5m/min 切削时间：tLL1L2n31.531500.1min0.02min
wf2）、精镗Φ25.5mm 计算实际转速n1000Vcd=
1000300sw25.53746r/min选n=3150r/min 实际切削速度V=253m/min 切削时间：tLL1L2n11.51.50.1min0.04min
wf31503）、精镗26mm 计算实际转速n300s1000Vc1000d=
2985r/min选n=3150r/min w32实际切削速度V=316.5m/min
ap0.3~2mm
切削时间：tLL1L29.51.5min0.04min
nwf31500.1工序十四
超精车液压泵盖左端面
查《切削手册》表1.15 f=0.075~0.15mm/r 综合考虑f=0.1mm/r
V=915m/min ns1000Vc10009152650r/min =110dwr/min 按机床选取nw2500所以实际切削速度V=切削工时： dwnw=863.5m/min 1000tLL1L20.51.5min0.004min式中L11.5mmL0.5mm
nwf25000.2工序十五
钻孔Φ4 摇臂钻床Z3025B10
f=0.13~0.56mm/r
主轴转速n=500r/min 时间大约t=0.05min
使用刀具YG640
二、专用夹具设计
为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，通常需要设计专用夹具。决定设计第四道工序——钻24mm。
（一）、设计主旨
该零件因为是不规则零件，又是大批量生产，两孔之见没有公差要求，只需找准定位中心，粗钻孔，考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。
（二）、夹具设计
1、定位基准的选择
32mm两孔，由零件图可知，有位置度要求3302、切削力及夹紧力的计算
切削刀具：钻刀E226 该钻床传递扭矩T=95490.1其主要基准选择液压泵盖右端面。mm。
0.6P3.72103Nmm =95491540N0.7kF钻孔时的轴向力F9.8161.2d0f扭矩M9.810.081d0f20.8kM9.8161.2240.020.71.25.39105N
9.810.0812420.020.81.01.832104Nmm
2M21.832104切向力Fa=470N
d78实际切向力Fa1KFa=4701.4N=658N 由手动夹紧满足要求
在计算切削力时，必须考虑安全系数，安全系数K=K1K2K3K4 式中K1——基本安全系数，K1=1.4 K2——加工安全系数，K2=1.1 K3——刀具钝化安全系数，K3=1.1 K4——断续切削安全系数，K4=1.1 于是F1=KF=1.41.11.11.15.3910N=110N
3、定位误差分析
（1）、已知两圆的240.0.5mm，由于M的作用有转动趋势，因此，零件安装在夹具中的最大间隙为bmax0.05(0.05)0.1mm，因而引起的转角误差为
56=arctan(0.1)0.18由此可知，最大侧系满足零件的精度要求。33（2）、两圆的纵向误差max=0.05-（-0.05）=0.1mm满足两孔位置公差要求。
4、夹具设计及操作的简要说明
如其所述，在设计夹具时，为提高劳动生产率，首先着眼于机动夹紧，本道工序是钻削，需要的水平力不大，选择了手动夹紧。本工序是粗加工，精度要求不是太高，因此只需保证两孔公差。
四、课程设计心得体会
设计，两个字，笔画很简单。但是，在这本该用两个周而用了三周的日子里，我深深的对设计两个字有了重新的感受——不容易，不是一两天功夫就能办好的，它是一个长期积累加总结不断进步的过程，要想是抱佛脚那样三天打渔两天晒网，那么对于这个设计，你根本无法下手，因为这，让我吃尽了苦头。
一开始，拿到一个铝合金材料的，资料找不到，图一开始也没有看清楚，就盲目的在那里胡编乱造，结果是事倍功半，徒劳无功。
搞这个课程设计，涉及的知识面比较广，花费经历多，确实让人累了，但是，却让我从中学到了不少东西，不仅是学习上的，态度上的更是有所提高。对于这次设计，我们只是初步的了解设计过程，真真正正的我们做出的在实际中是
根本不行的，所以，我应该更多的去关注怎样与实践拉近距离，让我更多的接触更多现实的东西，那么相信会做的好的，我还是对自己有信心的。
最后，我衷心的感谢老师，是你严格的要求让我学到了更多的东西。非常感谢！
五、参考文献
1、切削用量简明手册
2、机械制造工艺设计简明手册
3、机械加工工艺手册
4、机械制造工艺与机床夹具课程设计指导
课程设计说明书
题目
后轮专用夹具设计
系
机械与运载学院
专业
机械设计制造及其自动化
班级
081412
姓名
顾育铭
学号
指导教师
赵 元
完成日期 2011 年 7 月 13 日
沈阳理工大学应用技术学院
沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书
《机械制造装备设计》课程设计计划书
一、课程设计目的
1、本课程设计是《机械制造装备设计》课程的延续，通过设计实践，进一步掌握机械制造装备设计的一般方法。
2、培养学生综合运用机械制图、机械设计基础、金属材料及热处理、机械制造结构工艺等相关知识，培养工程设计的能力。
3、培养学生使用手册、图册、有关资料及设计标准规范的能力。
4、提高学生技术总结及编制技术文件的能力。
5、为毕业设计打下良好的基础。
二、课程设计题目
后轮专用夹具设计
三、课程设计的内容与基本要求
（一）内容
1、完成后轮工件的镗孔专用夹具总装配图。
2、完成镗孔专用夹具部分零件工作图。
3、编写设计计算说明书。
4、总工作量要求：总图量为：0#图纸1张；设计计算说明书15页。
（二）基本要求
1、课程设计必须独立的进行，每人必须完成总工作量要求。
2、根据设计题目，完成规定的设计内容和工作量要求。
3、正确的运用手册、标准，设计图样必须符合国家标准规定。
4、设计计算说明书力求用工程术语，简明扼要，计算合理、准确，表达清晰，文字通顺简练，字迹工整。
四、进度安排 1、1-2天分析零件草图，初定零件工作图，拟定夹具设计方案。2、3-5天完成夹具装配草图设计。3、6-10画零件工作图、夹具装配图、夹具零件图及设计计算说明书。
课程设计指导教师： 赵 元 2011 年 7 月 4 日
沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书
教研室主任： 赵艳红
2011 年 7 月 4 日
摘 要
机械制造过程中用来固定加工对象，使之占有正确的位置，以接受施工或检测的装置。又称卡具。从广义上说，在工艺过程中的任何工序，用来迅速、方便、安全地安装工件的装置，都可称为夹具。例如焊接夹具、检验夹具、装配夹具、机床夹具等。其中机床夹具最为常见，常简称为夹具。在机床上加工工件时，为使工件的表面能达到图纸规定的尺寸、几何形状以及与其他表面的相互位置精度等技术要求，加工前必须将工件装好（定位）、夹牢（夹紧）。夹具通常由定位元件（确定工件在夹具中的正确位置）、夹紧装置、对刀引导元件(确定刀具与工件的相对位置或导引刀具方向)、分度装置（使工件在一次安装中能完成数个工位的加工，有回转分度装置和直线移动分度装置两类）、连接元件以及夹具体（夹具底座）等组成。
夹具种类按使用特点可分为：1）通用夹：通用夹具是指已经标准化的，在一定范围内可用于加工不同工件的夹具。例如，车床上三爪卡盘和四爪单动卡盘，铣床上的平口钳、分度头和回转工作台等。这类夹具一般由专业工厂生产，常作为机床附件提供给用户。其特点是适应性广，生产效率低，主要适用于单件、小批量的生产中。
2）专用夹具：专用夹具是指专为某一工件的某道工序而专门设计的夹具。其特点是结构紧凑，操作迅速、方便、省力，可以保证较高的加工精度和生产效率，但设计制造周期较长、制造费用也较高。当产品变更时，夹具将由于无法再使用而报废。只适用于产品固定且批量较大的生产中。3）通用可调夹具和成组夹具：其特点是夹具的部分元件可以更换，部分装置可以调整，以适应不同零件的加工。用于相似零件的成组加工所用的夹具，称为成组夹具。通用可调夹具与成组夹具相比，加工对象不很明确，适用范围更广一些。4）组合夹具：组合夹具是指按零件的加工要求，由一套事先制造好的标准元件和部件组装而成的夹具。由专业厂家制造，其特点是灵活多变，万能性强，制造周期短、元件能反复使用，特别适用于新产品的试制和单件小批生产。
国际生产研究协会的统计表明，目前中、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用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂里，约拥有数千甚至近万套专用夹具；另一方面，在多品种生产的企业中，每隔3~4 沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书
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（FMS）等新加工技术的应用。
目 录
课程设计计划书„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1 摘要„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2 1.设计准备„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„
41.1年生产纲领„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4 1.2零件工艺分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4 2.方案设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5 3.定位元件及夹紧机构„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6 3.1工件以平面定位 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6
3.2工件以圆柱孔定位„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6 3.3工件以外圆柱面定位„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7 3.4工件以一面两孔定位„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7 3.5 夹紧力的方向的确定„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7 3.6夹紧力的作用点的选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7 3.7选择夹紧机构„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8 4.总体设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8
4.1后轮专用夹具的基本组成 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8 4.2总体夹具装配图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8 5.零件设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9
5.1定位元件及定位装置零件的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9 5.2加紧元件及夹紧装置„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„10 5.3导向及对刀元件„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„10 5.4对刀元件及定向元件„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11 6.定位误差设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11 6.1.定位误差„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11 6.2产生定位误差的原因„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11 6.3定位误差的计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„12 总 结„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„13 沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书
致 谢„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„14 参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„15
1.设计准备
1.1年生产纲领
工件的年生产量是确定机床夹具总体方案的重要依据之一。如工件的年生产量很大，可采用多工件加工、机动夹紧或自动化程度较高的设计方案，采用此方案时，机床夹具的结构较复杂，制造成本较高；如工件的年生产量不大，可采用单件加工，手动夹紧的设计方案，以减小机床夹具的结构复杂程度及夹具的制作成本。如大批量夹具复杂，用全自动化的设备，小批量生产用手动设备。零件的年生产纲领可按下式计算：
NQn(1a%b%)
式中： N ——零件的年生产纲领（件 / 年）；
Q——产品的年生产纲领（台 / 年）； n——每台产品中该零件的数量（件 / 台）； a%——备品的百分率； b%——废品的百分率。1.2零件工艺分析
了解工艺规程中本工序的加工内容，机床、刀具、切削用量、工步安排、工时定额，同时加工零件数。这些是在考虑夹具总体方案、操作、估算夹紧力等方面必不可少的。根据零件图1-1可知，本道工序的内容是镗Φ58孔，保证表面粗糙度值为1.6,并且保证相对于基准C的垂直度误差为0.04mm。
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图1-1 零件草图
2.方案设计
方案一：卧镗
采用一个V型块和一个浮动V型块用来定位，在零件后面加一个单板将其定位，把零件立起来用浮动V型块来夹紧，然后再前后两端加上支架，并在支架上安装镗套。
这种方法给加工带来很多的不变，有可能导致工件定位不准确，这样就不能保证垂直度误差，用浮动V型块夹紧容易使工件发生变形，所设计的专用夹具零件过多，提高了生产成本。方案二：立镗
把零件放在底板上限制3个自由度，一个移动，两个转动，再用一个V型块和一个浮动V型块来限制2个自由度，两个移动，总共是5个自由度。然后用两个U型压板来夹紧零件，防止零件在加工的过程中产生Z向的转动。最后在工件上方加一个支承板按上镗套。如图2-1所示。
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图2-1 方案设计图
3.定位元件及夹紧机构
3.1工件以平面定位
工件以平面为定位基准定位时，常用支承钉和支承板作为定位元件。
1）主要支承
主要支承是指能起限制工件自由度作用的支承
1.固定支承：定位支承点位置固定不变的定位元件，包括支承钉和支承板。
2.可调支承：在夹具中定位支承点的位置可调节的定位元件。可调支承的顶面位置可以在一定范围内调强，一旦凋定后，用螺母锁紧。溉整后它曲作用相当于一个固定支承。采用可凋支承，可以适应定位面的尺寸在一定范围内的变化。
3.自位支承：又称浮动支承，自位支承的位置可随定位基准面位置的变化而自动与之适应的；虽然它们与工件的定位基准面可能不止一点接触，但实质土只能起到一个定位支承点的作用。图 9－8所示是一种常见的自位支承结构。沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书
2）辅助支承
辅助支承是在夹具中不起限制自由度作用的支承。它主要是用于提高工件的支承刚度，防止工件因受力而产生变形。3.2工件以圆柱孔定位
1）定位心轴
定位心轴主要用于车、铣、磨、齿轮加工等机床上加工套筒类和空心盘类工件的定位，它包括圆柱心轴和小锥度心轴。二种圆柱刚牲心轴的典型结构。图9－10a所示为过盈配合心轴。心轴前端有导向部分。过盈心轴限制了 四个自由度。该心轴定心精度高，并可由过盈传递切削力矩。间隙配合心轴，当间隙较小时，它限制工件的 四个自由度；当间隙较大时，只限制贯X、Y两个移动自由度，此时工件定位还应和较大的端面配合使用，用来限制X、Y、Z、Y、Z 五个自由度。切削力矩靠端部螺旋夹紧产生的夹紧力传递。此种心轴定心精度不高，但装卸工件方便。
2）圆柱销
圆柱销有长、短两种。短定位销一般限制 XY二个移动自由庋。长定位销在配合较紧时，限制X移动、Y移动和X旋转、Y旋转四个自由度。图9-16为常用的定位销。定位销端部均有15°倒角以便引导工件套入。图9－lld所示的可换式定位销。
3）圆锥销
固定的圆锥销限制X移动、Y移动和Z移动三个自由度。3.3工件以外圆柱面定位
工件以外圆为定位基准时，可以在 v形块、圆定位套、半圆定位套、锥面定位套和支承扳上定位。其中，用V形块定位最常见。常用的v形块的结构型式，的型式适于小型零件定位，C适于中型以上零件的定位。V形块上两斜面间的夹角一般选60°、90°和120°，其中90°应用最多。
3.4工件以一面两孔定位
所谓一面两孔是指定位基谁采用一个大平面和该平面上与之垂直的两个孔来进行定位。如果该平面上没有合适的孔，常把连接用的螺钉孔的精度提高或专门做出两个工艺孔以备定位用。工件以一面两孔定位所采用的定位元件是“一面两销”，故亦称一面两销定位为了避免采用两短圆销所产生的过定位干涉，可以将一个圆销削边。这样，可以既保证没有过定位，又不增大定位时工件的转角误差。，夹具上的支承面限制 z移动、x旋转和 沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书
y旋转三个自由度，短圆销隈制 两个移动自由度，削边销限制Z旋转自由度，属完全定位。
3.5 夹紧力的方向的确定
1）夹紧力的方向应有利于工件的准确定位，而不能破坏定位，一般要求主夹紧力应垂直于第一定位基准面。
2）夹紧力的方向应与工件刚度高的方向一致，以利于减少工件的变形。3）夹紧力的方向尽可能与切削力、重力方向一致，有利于减小夹紧力。
3.6夹紧力的作用点的选择
1）夹紧力的作用点应与支承点“点对点”对应，或在支承点确定的区域内，以避免破坏定位或造成较大的夹紧变形。
2）夹紧力的作用点应选择在工件刚度高的部位。
3）夹紧力的作用点和支承点尽可能靠近切削部位，以提高工件切削部位的刚度和抗振性。
4）夹紧力的反作用力不应使夹具产生影响加工精度的变形。
3.7选择夹紧机构
设计夹紧机构一般应遵循以下主要原则：
1)夹紧必须保证定位准确可靠，而不能破坏定位。2)工件和夹具的变形必须在允许的范围内。
3)夹紧机构必须可靠。夹紧机构各元件要有足够的强度和刚度，手动夹紧机构 4)必须保证自锁，机动夹紧应有联锁保护装置，夹紧行程必须足够。5)夹紧机构操作必须安全、省力、方便、迅速、符合工人操作习惯。6)夹紧机构的复杂程度、自动化程度必须与生产纲领和工厂的条件相适应。
4.总体设计
4.1后轮专用夹具的基本组成
（1）定位元件及定位装置：采用一个V型块、一个浮动V型块、一个底板；
（2）夹紧元件及夹紧装置：采用两个U型压板； 沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书
（3）导向元件：选用镗套；
（4）对刀元件及定向元件：采用两个定向键；（5）夹具体：采用底板、三个支承板； 4.2总体夹具装配图
5.零件设计
5.1定位元件及定位装置零件的设计
用于确定工件正确位置的元件或装置。采用一个V型块、一个浮动V型块、一个底板。
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V型块
浮动V型块
5.2加紧元件及夹紧装置
用于固定元件已获得的正确位置的元件或装置。采用两个U型压板； 沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书
U型压板
5.3导向及对刀元件
用于确定工件与刀具相互位置的元件。选用镗套；
镗套
5.4对刀元件及定向元件
动力装置在成批生产中，为了减轻工人劳动强度，提高生产率，常采用气动、液动等动力 沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书
装置。采用两个定向键；
定向键
6.定位误差设计
6.1定位误差
工件的加工误差，是指工件加工后在尺寸，形状和位置三个方面偏离理想工件的大小，它是由三部分因素产生的：
1）工件在夹具中的定位、夹紧误差。
2）夹具带着工件安装在机床上，夹具相对机床主轴（或刀具）或运动导轨的位置误差，也称对定误差。
3）加工过程中误差，如机床几何精度，工艺系统的受力、受热变形、切削振动等原因引起的误差。
其中定位误差是指工序基准在加工方向上的最大位置变动量所引起爱的加工误差。6.2产生定位误差的原因 1.基准不重合来带的定位误差：
夹具定位基准与工序基准不重合，两基准之间的位置误差会反映到被加工表面的位置上去，所产生定位误差称之为基准转换误差。2.间隙引起的定位误差
在使用心轴、销、定位套定位时，定位面与定位元件间的间隙可使工件定心不准产生定位误差。
3.与夹具有关的因素产生的定位误差
1）定位基准面与定位元件表面的形状误差。沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书
2）导向元件、对刀元件与定位元件间的位置误差，以及其形状误差导致产生的导向误差和对刀误差。
3）夹具在机床上的安装误差，即对定误差导致工件相对刀具主轴或运动方向产生的位置误差。
4）夹紧力使工件与定位元件间的位置误差，以及定位元件、对刀元件、导向元件、定向元件等元件的磨损。
6.3定位误差的计算
镗杆与镗套间隙的间隙会引偏刀具，产生中心距误差e，由下式求出：
e=(H/2 + h + b)△max/H e----刀具引偏量（mm）H----镗套导向宽度（mm）
h----镗套端面与工件间的空间距离（mm）
△max----镗杆与镗套的最大间隙
镗杆与镗套的配合为φ58H7/r6，可知△max=0.052mm；将H=47mm, h=36, B=25mm代入，可求得e=0.05mm。
由于上述各项都是按最大误差计算，实际上各项也不可能同时出现最大值，各误差方向也很可能不一致，因此，其最和误差可按概率法求和：
0.02820.0320.02420.0520.024mm 该项误差大于中心距允差的2/3，可用。
总 结 沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书
在这次历时两个礼拜的课程设计中，发现自己在理论与实践中有很多的不足，自己知识中存在着很多漏洞，看到了自己的实践经验还是比较缺乏，理论到实践的能力还急需提高。
在设计的过程中，虽然感觉到了我的不足之处，但是我也学到了不少东西。在一定程度上，使我对以前学习过的东西有了加深理解和熟练操作。课程设计是机械专业学习的一个重要的、总结性的理论和实践相结合的教学环节，是综合运用所学知识和技能的具体实践过程。通过本次夹具设计，我对所学的专业知识有了更深刻的理解和认识。课程设计内容源于生产实践，使得课程设计和实践得到了充分的结合，有利于培养解决工程实际问题的能力。以前进工厂实习或参观的时候对夹具也有所了解，而这次课程设计的经历，使我对夹具有了更深刻的认识。
首先根据已知工件的需要，选择加工机床，应选用镗床加工比较合理，因此加工方向式垂直与水平面的。然后工件主要定位部分为直径为φ76mm的外圆和一侧端面，用长V型块和一个定位销定五个自由度。虽然没有满足六个自由度的要求，但是不影响机床夹具的工作。因为被加工件需要镗一个孔不限制X向的旋转。最后是将镗套和V型块固定在夹具体上，利用销定位、螺柱、螺母和内六角螺钉进行定位、夹紧。这样将工件稳固的夹紧在机床上，能更方便，准确的进行镗孔加工。通过以上这些步骤，此机床夹具可以正常工作，此项设计方案可实施。通过精度验算可知，此项机床夹具可施行。工件的定位、夹紧符合要求。
这次课程设计虽然不是属于实践的操作，但是从这次课程设计中能让我们学习到一些课本中不能引起我们注意的细节东西，因此，体验这次课程设计让我们更能注意到细枝末节。这次课设使我对机床夹具设计有了更深刻的理解，特别使其中的技术要求，比如：夹紧力的方向要有利于工件的定位，并注意工件的刚性方向，不能使工件有脱离定位表面的趋势，夹具体一般设计成平板式，保证具有足够的刚性，还有设计的装配图应按照1：1的比例画出，视图要完整清楚的表示出夹具的主要结构及夹具的工作原理，并视所有工件为透明体，用双点划线画出主要部分，并画出定位元件，夹紧机构和导向装置的位置。
我们每一个人永远不能满足于现有的成就，人生就像在爬山，一座山峰的后面还有更高的山峰在等着你。挫折是一份财富，经历是一份拥有。这次课程设计必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆！
致
谢沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书
在老师和同学的共同努力下，我们在两周的时间内完成了夹具课程设计。我们花费的时间很长，因为这是同学第一次进行这样的课程设计。虽然过程中我们遇到了遇到困难，但是在老师的指点下，同学们都的十分的努力。我们这次终于把我们所学的知识运用到现实中来了，这对同学们加深对课本知识的理解很有好处。同学学会了对于不同的待工件设计不同的夹具，对于夹具的各种标准件都学会了如何查标准件手册、如何使用它们。这些都是因为老师的帮助下，我们才能完成的。谢谢老师。
参考文献 沈阳理工大学应用技术学院机械制造装备课程设计说明书
工装夹具是一种装夹工具的工艺装备, 在生产实践中用来固定工件的机构, 工件在外力的影响下产生运动, 夹具起到定位和夹紧的作用, 使工件与刀具或焊具等设备处于相对稳定的位置, 从而达到加工和安装的目的, 其广泛用于机械加工、装配、检验、热处理、焊接等工艺过程中。随着现代生产专业分工的细致化, 夹具的种类繁多, 大致可分为专用夹具、通用夹具、通用可调夹具、成组夹具。我们所谈的生产实践中设计制作的夹具大多数是专用夹具。除了专业厂家随生产母设备备置的工装夹具和一些专业工装夹具厂家生产外, 在生产实践中经常需要设计制作一些夹具以满足生产的需要。这也成为衡量一个生产厂家接单的能力指标。
为了快速准确地生产或者安装一个零部件, 特别是批量生产时, 在编制零部件的加工工艺时就要结合生产条件综合考虑:每道工序需用到的加工设备和工装夹具, 需要设计制作的工装夹具。工装夹具的设计制作与生产条件和工件特点及工序要求是紧密联系在一起的。工厂的生产条件决定了设计制作的必要性, 有些生产厂家特别焊接车间基本上都需要工厂生产时自己制作夹具。在一个新开发的产品投入生产时, 工装夹具的设计制作任务是非常得大。时间紧, 工作量大, 夹具设计员的工作压力非常大。这时就需要有一套完整的工作程序来确保夹具设计制作的准确性。设计制作工装夹具的最根本的目的就是提高生产效率和产品质量。
2 工装夹具设计的基本要求
以下几点是工装夹具设计的基本要求:
2.1 提高生产效率。
2.2 保证工件的加工精度。
2.3 工艺性好。
2.4 使用性好, 便于操作, 拆装时有必要的操作空间。
2.5 经济性好, 根据工厂生产的特点需考虑工装夹具的通用性。
工装夹具设计的基本思路是工件的定位和夹紧。定位又可分导向定位和加工定位。一般有孔定位、面定位、外圆柱面定位等。定位不准影响产品的加工精度, 定位出错可能导致零件的报废。按夹具的结构一般可分为:导向定位机构、定位机构、夹紧机构、机座等几部分。当然并不是每个夹具都有这几部分。其核心部分是定位机构和夹紧机构, 对工件直接影响, 决定了工件的加工形状和加工精度。
工装夹具的设计要满足机床受力的需要, 例如铣床要知道顺铣和逆铣时受力, 估算加工过程的受力情况, 还要计算夹紧力的大小及夹紧时对工件的影响, 不能因此引起工件的变形。有可能的情况下要充分利用加工时受力的相互抵消来减轻工装夹具的重量和夹紧力。对于一些大型的焊接件, 还需考虑受力的平衡。同时又要求夹具有足够的强度和刚度。
夹具的结构尽可能采用可调性的, 对于经常使用的夹具依靠螺栓标准件紧固, 销钉定位等方式。调整和装配夹具时, 可对某一元件尺寸较方便地修磨。还可采用在零件与部件之间设置调整垫圈, 调整垫片或调整套等来控制装配尺寸, 补偿其他零件的误差, 提高夹具精度。
工装夹具的设计根据产品批量和加工复杂程度的大小来定, 例如工件的钻孔, 对于小批量, 自由装夹就可以了, 中批量可以钻模工装定位钻孔, 大批量就可以设计专机, 永久性夹具, 特大批量可设计专机流水线, 考虑定位基准的统一性, 装夹的一致性。但对于一些复杂的加工件, 虽然量小但还没有工装夹具无法保证其加工的准确性, 这时也需要设计制作工装夹具, 例如需要多次焊接的工件。这时就需要尽可能使用便于装拆的, 由标准件或通用件组成的组合夹具。现在有许多由模块组成的夹具, 模块化的夹具大大减少了中小批量多类型的产品制作时间和成本。
再次工装夹具的结构要符合工人加工操作习惯。装拆时要有足够的操作空间, 便于日后的维修和装拆。在生产过程中要正确使用夹具, 安装要到位, 夹紧的螺栓螺母要锁紧。对于使用较为复杂的工装夹具要编制使用说明书, 并要求操作时严格按此执行。
夹具设计一项相当复杂的工作, 容易受加工过程中各种力和热的影响, 反复的物理实验需要时间和材料, 成本很高。这就要求设计员要有丰富的经验和多方面的知识。一套夹具的设计制作需要多人参加反复论证。而实际生产夹具却是一个很容易被忽略的环节, 在企业里老板看到的是产品和服务, 作为辅助工作的夹具设计制作, 老板是经常看不到, 但产品出现问题却常追溯到夹具的问题, 可以说是一份吃力不讨好的工作。
干一行爱一行, 作为夹具的设计员只有通过不断的学习、下到生产第一线向经验丰富的老师傅学习。同时不断学习、跟踪和引用、消化吸收, 用先进的技术和理念来提高工装夹具的产品和技术, 提高工作效率。
3 结语
随着计算机辅助设计, 工装夹具的设计系统也在一些先进的企业渐渐得到应用。先进的计算机辅助设计系统在改进工装夹具的设计效率、检校仿真并完善设计方案、降低开发成本等方面有巨大的优势。以后计算机辅助设计肯定会越来越多地应用于夹具的设计中。
参考文献
在航空、航天、机械制造行业中，铸件被大量使用，许多薄壁铸件是精密仪器、仪表的载体，形位精度及其尺寸稳定性要求很高。在薄壁铸件机械加工过程中，加工工装是保证铸件加工质量的关键。通常使用的铸件加工工装，找正精度较低，装夹变形较大。本文结合薄壁铸件机械加工状况，采用理论和实践相结合的方法，介绍了一种薄壁铸件加工工装。
1.工装改进原因
1.1 铸件应用
目前，铸件在航空、航天等行业中大量使用，铸造技术的优点决定了其在金属成形方法中不可替代的地位。金属的成形方法较多，与其他成形工艺相比，铸造工艺具有以下优点：能够成形锻造及切削加工不能完成的复杂外形的零件；生产成本低廉；铸件的尺寸和质量不受限制，小到几克的硬币，大到万吨的轮船壳体，都是铸造的杰作；铸造是机械制造业应用最广泛的一种工艺方法，工业上常用的金属材料都可铸造，且生产的批量不限。
1.2常用铸件机械加工工装应用状况
1.2.1加工精度低
铸件精基准面是保证加工精度，特别是加工表面的相互位置精度以及零件安装方便可靠的基础。常用铸件机械加工工装找正精度较低，约为0.4mm，加工精度较差。很多框架类铸件不仅壁薄，而且体积较大，对精基准面的加工精度要求较高，否则后续加工中易出现壁厚不均匀现象，造成废品。
1.2.2装夹变形较大
常用铸件机械加工工装应用于薄壁铸件，装夹变形较大。在机械加工过程中，装夹变形导致的残余应力是影响零件尺寸稳定性的重要因素。为了减少装夹变形，不仅要从加工精度和定位精度选择装夹方案，还要对夹紧力的方向、作用点、大小进行优选。
2.工装主要结构设计
2.1支撑改制
依据三点决定一个平面的理论，设计改制了工装的零件支撑，将常用的平头支撑改为球头支撑（图1、图2示），球头支撑由底座和球头螺柱组成，它改变了原来平头支撑的面接触方式，使铸件毛坯底面与球头螺柱的球头形成点接触，旋转球头螺柱可以调整铸件划线基准面的位置，找正便捷，找正精度约为0.2mm。
2.2 凹形压板
凹形压板由矩形钢板和两块磁铁组成（图3示），磁铁吸附在矩形钢板上。通过移动矩形钢板两端的磁铁，可以改变在零件上的压紧力作用点。矩形钢板的尺寸可以根据铸件装夹位置、空间自行制作。
2.3 装夹方式对比
图4、图5分别是常用铸件机械加工工装、薄壁铸件基准面加工工装的局部装夹结构图。图4中，压紧力作用点在铸件体上，作用点处零件局部悬空。图5中，压紧力作用于凹形压板，将凹形压板两端的磁铁移至两个球头支撑的球头位置，使夹紧力的作用点对应作用在两个球头支撑上，改变了原来直接压紧铸件的装夹方式。
通常，框架类薄壁铸件铸造余量约为2mm～3mm，体积较大，粗加工基准面切削力较大，因此，加工时所需装夹力较大，在铸件压紧力作用点局部会产生较大的变形，薄壁铸件加工工装提高了工艺系统的接触刚度，有利于减小铸件变形，减小装夹引起的残余应力。
3.薄壁铸件机械加工工装
3.1 组成
薄壁铸件机械加工装夹工装（图6示）包括两个圆柱底座2、两个螺柱3、矩形钢板4、两块磁铁5、两组螺栓组件8、两块压板9、三个球头螺柱10、三个圆锥底座11。其中圆柱底座2和螺柱3以螺纹连接；磁铁5吸附在矩形钢板4上且位置可以移动；球头螺柱10和圆锥底座11以螺纹连接；两组螺栓组件8压紧压板9，通过矩形钢板4将铸件固定在机床工作台上。
3.2 应用举例
图6为薄壁铸件铣基准面装夹示意图，装夹方法：首先，根据铸件结构，初定三个球头支撑（10、11）在工作台1上的位置；将已划线的铸件放在球头上，选择铸件底面的实体结构，确定三个球头支撑及两块磁铁5的位置，两块磁铁5的位置对应于两个球头支撑，第三个球头支撑在另两个球头支撑的对称中心线上，并且距离要尽量远；然后，分别旋转球头螺柱10，调整铸件划线基准面的位置，利用主轴上的划针7，找正划线确定的基准面在0.2mm范围内；移动两块磁铁至相应的球头螺柱球头位置；根据铸件位置，确定两个圆柱底座2的位置；根据球头支撑的球头位置，确定两块压板9的其中两个压紧点，一块作用点在凹形压板上且在两个球头支撑的中间位置，另一块作用点在铸件上且在第三个球头支撑位置；根据压板9的压紧点高度，调整两个螺柱3的顶面高度；利用两组螺栓组件8压紧两块压板9，将铸件6固定在机床工作台1上；最后，将主轴上的划针换成铣刀进行精基准面的加工。
3.3 应用效果
通常，框架类薄壁铸件铸造余量约为2mm～3mm，体积较大，粗加工基准面切削力较大，因此，加工时所需装夹力较大，在铸件压紧力作用点局部会产生较大的变形，薄壁铸件机械加工工装具备以下优点：
3.3.1提高基准面加工精度和加工效率
薄壁铸件加工工装通过球头支撑，使铸件毛坯底面与三个球头形成点接触，不仅使铸件基准面加工精度提高，而且找正便捷，易操作，可以提高生产效率。
3.3.2装夹变形小
薄壁铸件加工工装通过凹形压板的凹形结构，改变了铸件的受力作用点，提高了工艺系统的接触刚度，有利于减小铸件变形，减小装夹引起的残余应力。
4.结束语
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