《机床夹具设计》课程标准

《机床夹具设计》课程标准（共8篇）

《机床夹具设计》课程标准 篇1

课程代码：适用专业：课程类别： 先修课程：

学时：考试方式： 制订人：审核人：

一、教学大纲说明

（一）课程的性质、任务

本课程是机械类专业的一门重要专业课程，具有较强的实践应用性，本课程主要研究机床夹具的设计和制造的基本知识。学生学完本课程后应达到下列要求：

1、掌握机床夹具的基本理论知识和设计计算方法，能对机床夹具进行结构设计和精度分析。

2、会查阅有关夹具设计的标准、手册、图册等技术资料。

3、掌握机床夹具设计的一般方法，具有设计一般复杂程度夹具的基本能力。

4、了解现代夹具设计的一般知识。

（二）课程的基本要求

通过本课程的学习，应使学生了解机床夹具的基本组成及作用，理解机床夹具的工作原理，熟练掌握机床夹具设计的专业技能。

（三）本课程与相关课程的关系 本课程是一门重要的专业课程，夹具是为满足机械加工工艺要求而进行的一种工装设计，同时它又是一项较为独立的生产实用技能。本课程的学习需要有机床、刀具、公差与技术测量、机械制图、工程材料及热处理、机械设计基础等机械专业多门专业基础课程做支撑。

（四）课程教学方法与手段

本课程教学主要采用老师讲授和课堂讨论相结合的方法，注重理论联系实际；注重现代化教学手段的应用，全课程采用PPT多媒体教学工具，帮助学生最大限度地实现学习的目标。

（五）教材与参考书 建议使用教材：《机床夹具设计》哈尔滨工业大学主编上海科学技术出版社 参考书：《机械制造工程》，郧建国主编，机械工业出版社，2004

二、课程的教学内容、重点、难点、要求 第一章 夹具设计概论

1、内容：机床夹具的分类；工件的装夹与找正；机床夹具的组成；加工误差的组成；课程教学内容、目的、安排及要求。第二章 工件的在夹具中的定位

1、内容：定位基准的概念；定位的基本原理；定位单个典型表面的定位元件；组合定位中各定位元件限制自由度分析；定位误差的分析计算。

2、重点：工件的在夹具中的定位 第三章 工件的夹紧

1、内容：夹紧装置的组成和基本要求；设计夹紧装置的基本准则；典型夹紧机构；联动夹紧机构；定心夹紧机构。

2、重点：工件的夹紧 第四章 夹具的定位

内容：夹具对切削成形运动的定位；夹具的对刀；分度装置。重点：夹具对切削成形运动的定位。第五章 典型机床夹具 内容：床夹具；铣床夹具；钻床夹具；镗床夹具 重点：床夹具；铣床夹具。第六章 专用夹具的设计方法

1、内容：夹具设计的要求，方法和设计步骤；夹具总装配图上尺寸、公差配合与技术要求的标注；夹具的制造特点。

2、重点：夹具设计的方法和设计步骤；公差配合与技术要求的标注。第七章 现在机床夹具

内容：随行夹具；通用可调夹具；成组夹具；组合夹具；数控机床夹具。重点：通用可调夹具；组合夹具。

三、教学时数分配： 序号

教学内容

总学时

讲授课时

实验

习题课讨论课

l

夹具设计概论 2

工件的在夹具中的定位 8

工件的夹紧 6

夹具的定位 4

典型机床夹具 8

专用夹具的设计方法 4

现在机床夹具 2

合计

四、教学方法建议

１、第二章 工件的在夹具中的定位、第三章 工件的夹紧、第四章 夹具的对定、第六章 专用夹具的设计方法，是本课程的重点章节。

2、自由度分析及常见定位方式的定位误差计算，应作详细讲解；组合定位的分析和计算要掌握基本方法；一面两孔定位掌握设计方法。

3、夹紧力的推导和计算不作要求，了解典型夹紧机构的特点和工作原理，学会分析和选用各种夹紧机构。

4、夹具的对刀误差、夹具位置误差的计算应该掌握。

《机床夹具设计》课程标准 篇2

关键词：机床夹具设计,学业评价,主观能动性

0 引言

课程学完应进行必要的考核, 考试的方法很多, 对某些课程而言, 卷纸答题考核能反映出教师教学的态度、教学的能力和教学的水平, 及学生对知识点的掌握状况。但是, 对高职《机床夹具设计》这门课程, 采取单一的卷面考核并不科学, 尤其是在当今社会环境下, 机械制造业所需要的人才不仅要有创新设计能力、职业动手能力、职业道德与团队协作能力, 还要有较强的发展后劲。这就要求我们在教学中不但要注重教授学生理论知识, 还要培养他们的动手能力, 要注重综合素养的提升, 同时需要有与之配套的评价体系。因此, 对于该课程, 要根据课程的特点灵活运用多种课程考核和学业评价方式来评价学生课程学业状况, 以便能充分发挥课程考核评价的诊断、评定和激励功能侧。[1,2,3]

1 课程教学特点

本课程采用学做交替式的项目引导式教学方式, 在学习场景的设置上采用对零件加工的要求, 逐步由浅入深的进入夹具的设计, 直到学生完成夹具体的设计, 教学过程以学生实践操作为主, 老师起引导的作用, 在实际的操作过程中传授知识, 考核方案更注重于学生学习过程以及学习态度的考核。[4,5,6,7]

2 课程教学目标

通过任务引领的项目活动, 学生能掌握机床夹具的设计的相关知识, 学会机床工装夹具的使用, 并具有简单零件加工时工装夹具的分析设计能力, 具有诚实守信、善于沟通和合作的品质, 热爱本职工作, 为职业能力发展打下良好的专业基础。

3 课程考核方式

具体考核方式分为过程考核、实践成果考核和理论测试三部分组成。

过程考核:设置10个项目任务 (即:零件) , 将学生分为十个组, 根据课程要求的不同进行讨论, 按所学项目分别组织5次讨论, 期间包括考察学生的学习态度 (含出勤率) , 如下表1项目任务 (例举1个) 。[8,9,10]

实践成果:每次讨论要求小组任一成员宣讲讨论结果 (随机分配任务) ;将十个项目任务分配到十个小组, 最后实现夹具体的总体设计, 成果为夹具设计技术图纸、设计说明书, 如下表2。

课程期间根据项目内容设置2项实践训练, 让学生充分理解机械加工过程, 该部分主要测试学生动手操作技能, 成果为机械产品。

理论测试:在课程结束后, 对本课程的基本概念和重要知识点进行在线考核或试题考核。

最终成绩=过程考核 (40%) +实践成果 (20%) +理论测试 (40%)

4 总结

对高职学业评价进行研究与探讨, 就是要去了解学生发展中的需求, 从而帮助学生认识自我、明确努力方向、建立自信, 以充分发挥学业评价的教育功能, 促进学生在原有基础上不断得到发展提高多元、全面、发展、科学地评价学生, 不但是实现高职教育目标的必然要求, 而且对于推进高职教育教学改革、提高教育质量都有着重要的意义对高职学生学业评价的研究既顺应了高职教育教学改革的发展, 也是真正落实创新人才培养模式的切入点, 具有很好的现实意义。

参考文献

[1]张杰.“顶岗实习”学生的学业管理[J].机械职业教育, 2010 (1) :53-54.

[2]刘晓庆.大规模学业评价研究[D].华中师范大学, 2013.

[3]胡继飞.大学生学业评价改革研究[J].重庆高教研究, 2013, 1 (2) :73-76.

[4]张花.第四代评价理论视角下我国高校学生学业评价研究[D].济南:山东大学, 2010.

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[6]彭莉, 刘瑛, 彭鹿等.高等教育自学考试学业评价方式改革初探[J].中国考试, 2011 (4) :3-6.

[7]闫宁.高等职业教育学生学业评价研究[D].陕西师范大学, 2012.

[8]张亚双, 陈艳丽, 陆瑶.高职课程考核与学业评价方法的研究[J].辽宁高职学报, 2014 (2) :55-57.

[9]袁野.高职学生实训课程学业评价改革研究[J].中国职业技术教育2014 (14) :36-38.

《机床夹具设计》课程标准 篇3

由于没有机床夹具设计所需的三维标准件的数据系统，夹具设计人员仍然需要使用传统的纸质工具手册进行资料查询，再进行三维实体图绘制工作，影响了机床夹具设计的效率、质量以及标准化、规范化。因此，研究机床夹具标准件库的三维化对夹具设计以及管理非常必要，利用Creo的建模和族表功能创建三维机床夹具标准件，与产品设计类似将设计结果保存到Windchill系统所创建的夹具标准件库，进行统一管理并共享应用。

一、机床夹具三维标准件的编码

物料编码是信息化系统实施的基础，为了数据的检索、应用和管理方便，系统中每个物料都有唯一编码，为避免一物多码或一码多物，编码包含能使物料之间区别开来的规格参数。

三维夹具标准件编码及名称均参照国/行标进行，取消年代号，在族表的顶级（类属模型）部件的备注中注明“年代号，编码：国/行标编号-规格代号”。

因为“.”、“/”、“（”等在Creo中为非法字符，推荐标准中取消“/T”。编码中符号“.” 改为“-”，名称中不变。

标准件的类型在国/行标号后面表示。例如：JB/T 8004.2-1999，球面带肩螺母AMIO，编码：JB80042AMIO，名称：球面带肩螺母AMIO。

因为Windchill系统的编码不支持小写字母，带有小写字母公差带编码被转换成相应的大写字母，以名称中不被转换的公差带为准。

在定位销中规格参数为范围（>2～3），取最常用的定值作为规格，例如：JB/T 8014.1-1999，小定位销A2.5f7。编码：JB8014_IA2_5F7，名称：小定位销A2.5f7。

快换钻套、定位衬套等标准件有两种公差且不可互换，在编码和名称中体现公差带。例如：JB/T 8045.3-1999，快换钻套规格d=28、公差带为F7，D=42、公差带为m6，H=30。编码：JB8045_3-28F7X42M6X30，名称：快换钻套28F7X42m6X30。其中d为一个范围，根据标准取常用定值作为规格。因为铰孔极少用到，公差带也是两个，再根据实际需求增加。

固定（活动）手柄压紧螺钉为组件，在国/行标中没有单独表示子件螺钉。在国/行标中诸如钩形压板，其组件与子件套筒的编码相同。系统中组件编码按国/行标，子件编码则在组件编码后添加“_1”等进行。

根据族表数据的结构特点合理划分标准件的类、子类层次结构。原则上一个类型的标准件画一个类属模型。根据制定规则，系统中标准件（部分）编码如表所示。

通过以上编码规则，既保持了与机床夹具标准件国/行标编码名称的可追溯性，又将其中不能满足Windchill管理要求和Creo非法字符的部分进行修改。

二、机床夹具三维标准件的创建

在Creo中利用建模功能创建类属模型，通过“工具关系”等操作，如图l所示，在“关系”窗口中将组成类属模型的尺寸、特征等定义为参数；通过“工具参数”操作，如图2所示，在族项窗口中将各参数添加到族项中。

再通过“工具族表”操作，如图3所示，启动族表窗口。创建族表，或者根据部件的特征划分族表的层次结构，创建嵌套族表。在族表中输入各参数的值。

如图3所示，在族表中用“Y”、“N”和“*”控制特征或参数的显示或抑制。注意，族表中各参数的命名以及字母的大、小写均按照国/行标进行，因为在国/行标中大、写代表不同参数。因为字母D和T是Creo内置参数， （在其低版本的Pro/ENGINEER中H也是内置参数），编码时用其它字母代替或增加后辍。

为模型赋予材料，创建完毕，将其设计结果（三维模型）检入Windchill系统的机床夹具标准件库并生成BOM，进行统一的存储和管理应用。

三、机床夹具三维标准件库数据的变更维护

夹具、夹具标准件及其所用材料由公司标准化人员统一创建维护，其它工艺设计人员只有使用查看的权限。

为了保证Windchill系统内数据的最新有效性，应根据国/行标的变更及时更改，另外在使用过程中发现数据存在不规范性和错误应随时进行更改维护。

如果仅仅是编码和名称需要更改，则可进行重命名，具体操作分两步。第一步：在Windchill系统中查找到该部件的类属模型，进行的“重命名”操作，如图4所示。启动“重命名”窗口，根据族表搜集部件、模型，设置新的名称、编号。第二步：再利用集成功能，将该模型添加到Creo，在Creo中打开类属模型族表，如图3所示，将其“公用名称（commenname）”列的值复制到CNAME列，检入Windchill系统保存，重命名完成。

在Windchill系统中因变更使用过程中产生的冗余数据，可以删除；但族表中若存在被机床夹具设计使用的数据不能删除，只能废弃。具体操作可先在Creo中将冗余数据从族表删除，然后在Windchill系统中利用“移动”命令，将数据移入废弃库进行废弃。通过对废弃库设定的权限，使夹具设计人员不能再查看和使用其中数据。

此外，还能根据需求将机床夹具标准件的模型或族表、参数、关系式和材料等进行修改，完成后检入Windchill系统。

四、结语

通过分析国/行标中机床夹具标准件数据， 结合Creo三维设计的特点和Windchill系统的管理需求，制定一套三维机床夹具标准件的编码规则并进行编码命名。

利用Creo的建模功能创建标准件的类性属模型，再通过对参数定义、关系添加和族表创建生成模型（子实例）。其中子实例的尺寸是由在族表中输入的各参数值驱动生成的，甚至还需要根据关系式进行计算，随着设计产品的增加，实例也不断增加。

设计结果（模型和BOM）存入Windchill标准件库进行统一管理和应用共享。极大地提高了机床夹具设计的效率和准确性，实现了三维零件基础库通用化、系列化。

组合机床夹具设计文献综述 篇4

1、张亚明.机床夹具的分类与构成[J].科技资讯.2008，2、薛顺源等.机床夹具设计[M].北京:机械工业出版社，2001.3、大连组合机床研究所组合机床设计（第一册）北京：机械工业出版社，1975

4、任家隆，李菊丽，张冰蔚主编.机械制造技术基础[M].北京：高等教育出版社，2009.5、孙桓，陈作模．机械原理[M] ．北京：高等教育出版社．2006 ．

6、邱宣怀．机械设计[M]．北京：高等教育出版社，2007 ．

7、崔正昀．机械设计基础[M]．天津：天津大学出版社．2000 ．

8、徐灏．机械设计手册[M1] ．北京：机械工业出版社．1991 9

《机床夹具设计》课程标准 篇5

第4章 机床夹具设计原理

1.何谓机床夹具？试举例说明机床夹具的作用及其分类？

答：所谓机床夹具，就是将工件进行定位、加紧，将刀具进行导向或对刀，以保证工件和刀具间的相对位置关系的附加装置。

机床夹具的功用：①稳定保证工件的加工精度；

②减少辅助工时，提高劳动生产率； ③扩大机床的使用范围，实现一机多能。

夹具的分类：1）通用夹具； 2）专用夹具； 3）成组夹具； 4）组合夹具； 5）随行夹具。

2.工件在机床上的安装方法有哪些？其原理是什么？

答：工件在机床上的安装方法分为划线安装和夹具安装。划线安装是按图纸要求，在加工表面是上划出加工表面的尺寸及位置线，然后利用划针盘等工具在机床上对工件找正然后夹紧；夹具安装是靠夹具来保证工件在机床上所需的位置，并使其夹紧。

3.夹具由哪些元件和装置组成？各元件有什么作用？

答：1）定位元件及定位装置：用来确定工件在夹具上位置的元件或装置；

2）夹紧元件及夹紧装置：用来夹紧工件，使其位置固定下来的元件或装置； 3）对刀元件：用来确定刀具与工件相互位置的元件；

4）动力装置：为减轻工人体力劳动，提高劳动生产率，所采用的各种机动夹紧的动力源；

5）夹具体：将夹具的各种元件、装置等连接起来的基础件； 6）其他元件及其他装置。

4.机床夹具有哪几种？机床附件是夹具吗？

答：机床夹具有通用夹具、专用夹具、成组夹具、组合夹具和随行夹具。

5.何谓定位和夹紧？为什么说夹紧不等于定位？

答：工件在夹具中占有正确的位置称为定位，固定工件的位置称为夹紧。工件在夹具中，没有安放在正确的位置，即没有定位，但夹紧机构仍能将其夹紧，而使其位置固定下来，此时工件没有定位但却被夹紧，所以说夹紧不等于定位。

6.什么叫做六点定位原理？

答：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，即可实现完全定位，这称为六点定位原理。

7.工件装夹在夹具中，凡是有六个定位支承点，即为完全定位，凡是超过六个定位支承点就是过定位，不超过六个定位支承点就不

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机械制造技术基础

会出现过定位，这种说法对吗，为什么？

答：不对；过定位是指定位元件过多，而使工件的一个自由度同时被两个以上的定位元件限制。

8.定位、欠定位和过定位是否均不允许存在？为什么？根据加工要求应予以限制的自由度或工件六个自由度都被限制了就不会出现欠定位或过定位吗？试举例说明。

答：1）加工要求限制自由度而没有限制，是欠定位，是不允许的；所限制的自由度小于六个时，不一定是欠定位；2）一个自由度由一个以上定位元件限制时，产生超定位，超定位一般是不允许的，它可能产生破坏；所限制自由度小于六个时，也可能产生过定位；3）如果工件定位而精度较高，夹具定位元件精度也很高时，过定位是可以允许的，它可以提高加工刚度；4）工件定位应根据加工要求而定，不必完全定位；5）过定位和欠定位也可能同时存在。

9.常见的定位元件有哪些，分别限制的自由度的情况如何？

答：常见的定位元件：1）平面定位：支撑钉及支撑板、可调支撑与自位支撑、辅助支撑；2）孔定位：定位销、锥销、心轴；3）外圆面定位：三爪卡盘、V型铁定位

10.可调支承、自位支承和辅助支承的不同之处？

答：可调支撑：当工件的定位基面形状复杂时或者各毛坯的尺寸、形状变化较大时，多采用这类支撑，它的顶端位置在一个范围内调整，并可用螺母锁紧；自位支撑：为了避免超定位，需要减少某个定位元件所限制的自由度数目时，常把支撑做成浮动或联动结构，使之自为；辅助支撑：当工件定位基面较小，致使其一部分悬伸较长时，为增加工件的刚性，减少切削时的变形，常采用辅助支撑。

11．根据六点定位原理，是分析图4.74中各零件的定位方案中各个定位元件所限制的自由度。

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机械制造技术基础

z1心轴1轴销2轴销2平面

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机械制造技术基础

z小平面V型块XY圆柱销

图4.74 零件的定位方案

答：在（a）图中，三扎卡盘限制四个自由度：工件绕y轴、z轴的转动和延y、z轴的移动；挡块限制延x轴方向的移动。共限制五个自由度，属于不完全定位。

在(b)图中，三扎卡盘限制两个自由度：延y、z轴的移动；若顶尖为死定尖，则顶尖配合三扎卡盘限制工件绕y、z轴的转动，同时，顶尖限制延x方向的移动。共限制五个自由度，属于不完全定位。若顶尖为活定尖，则顶尖只配合三扎卡盘限制工件绕y、z轴的转动。共限制四个自由度，属于不完全定位。

在(c)图中，两顶尖限制工件绕y、z轴转动，x、y、z移动。共五个自由度，属于不完全定位。

在（d）图中，小锥度心轴限制工件绕y、z轴的转动和y、z的移动；顶尖限制心轴延x方向的移动。共限制四个自由度，属于不完全定定位。

在（e）图中，若三扎卡盘为相对夹持长三扎卡盘，则三扎卡盘限制四个自由度：y、z轴的旋转以及x、y轴的移动，中心架起辅助作用，增加工件的强度。共限制四个自由度，输油不完全定位。若三扎卡盘为相对夹持短三扎卡盘，则三扎卡盘限制两个自由度：x、y轴的移动，中心架配合三抓卡盘，限制Y、Z轴的转动。共限制四个自由度，属于不完全定位。

在（f）图中，心轴限制Y,Z轴的转动与移动，小平面限制X轴移动，共限制五个自由度，为不完全定位。

在（g）图中,双顶尖限制Y,Z轴的转动与移动，小平面限制X轴的移动，总共限制五个自由度，为不完全定位。

在（h）图中,心轴1控制X,Y轴的移动，平面2控制Z轴的移动X,Y的转动，总共限制五个自由度，为过定位。

在（i）图中心轴控制Y,Z的转动与移动，平面2控制X轴的移动Y,Z的转动，总共限制七个自由度，为过定位。

在(j)图中，左端固定锥销，限制X、Y、Z的移动自由度；右端浮动锥销与固定锥销组合后限制Y、Z的转动自由度。

在（k）图,中当为长V型块限制X,Z移动，为不完全定位；当为短V型块时限制X,Z的移动,为不完全定位。

在（l）图中,圆柱销控制X,Y的移动，圆柱销和小平面配合限制X,Z的转动，共限制五个自由度，为不完全定位。

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机械制造技术基础

12.何谓定位误差?定位误差有哪些因素引起的?定位误差的数值一般应控制在零件公差的什么范围之内? 答：指工件在夹具中定位不准确而带来的误差。引起定位误差的因素：1）定位基准与设计基准不重合，2）定位基面与定位元件之间的间隙，3）定位基面本身的形状误差。

13.图4.75(a)所示零件，底面3和侧面4已加工好，现需加工台阶面1和顶面2，定位方案如图4.75(b)所示，求各工序的定位误差。1.2A±△AA±△AH±△H1CH±△HCH-△HH±△H3（a）（b）图4.75 各零件和定位方案

答：在加工顶面2时，设计基准与定位基准重合，所以定位误差即为本工序的加工误差，即δC=δH=2ΔH.在加工台阶面1时，由于设计基准与定位基准不重合，所以定位误差为本道工序的加工误差与基准转换误差之和，即δC=δA+δH=2ΔA+2ΔH=2（ΔA+ΔH）。

14.图4.76所示为套筒零件铣平面，以内孔（D0）中心Ｏ为定位基准，套在心轴

上，则

为调刀基准，配合间隙为Δ，工序

+ΔD 尺寸为，求心轴水平和垂直放置时工序尺寸的定位误差。

答：①当心轴垂直放置时，由于基准位移而产生基准位移误差，则有孔：Dmax=D+ΔD Dmin=D

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机械制造技术基础

轴：dmax=d dmin=d-Δd所以O1Omax=(D+ΔD)/2-(d-Δd)/2 O1Omin= D/2-d/2又因为间隙配合为Δ基准位移误差所造成的加工误差为：Δ1=（ΔD+Δd）/2+Δ所以水平放置时定位误差为:ΔH=Δ1+ΔH=(ΔD+Δd)/2+Δ+ΔH②当心轴垂直放置时：加工误差等于间隙配合误差Δ所以，垂直放置时的定位误差为：Δv=Δ+ΔH 15.图4.77所示圆柱体零件的直径为,均放在V型块上定位铣平面，其加工表面的设计尺寸的基准分别为上母线Ｂ、下母线Ｃ和零件中心线Ｏ，试分别计算其定位误差。

答：δ=90o,则有：①当设计尺寸基准为上母线B时，定位误差为： ΔB=δ21sinα2+1=Δd21sinπ4+1=1.207Δd

②当设计尺寸基准为下母线C时，定位误差为：ΔC=δ2(1sinα2-1)=Δd2（1sinπ4-1）=0.207Δd ③当设计尺寸基准为零件中心线O时，定位误差为： Δo=δ2sinα2=Δd2sinπ4=0.707Δd

16.为什么会出现基准位移误差？以工件的孔和外圆在心轴和V型块上定位为例。

答：由于定位副的制造误差而造成定位基准位置的变动，对工件加工尺寸造成的误差 , 称为基准位移误差.6 / 9

机械制造技术基础

工件以圆柱孔定位

1）工件以圆柱孔在过盈配合心轴上定位

由于过盈配合，定位基准不会发生移动：

故ΔY =0

因此定位误差因基准不重合情况不同而不同。

（1）工序基准与定位基准重合，均为圆柱孔轴线时

ΔB=0 ΔY =0 ΔD=ΔB +ΔY =0

（2）工序基准在工件定位孔的母线上时

①工序基准在工件定位孔的上母线上时

B12D

Y0

DBY12D

式中：δD——工件定位内孔的尺寸公差。

②工序基准在工件定位孔的下母线上时

1ΔB= 2D

ΔY =0

1ΔD=ΔB +ΔY =2D

（3）工序基准在工件外圆上、下母线上时

B12d

Y0

1ΔD=ΔB +ΔY =2d

式中：δd——工件外圆尺寸的公差

2）工件以圆柱孔在间隙配合的圆柱心轴（圆柱销）上定位，单边接触时

（1）若工序基准与定位基准重合，则

ΔB=0

1ΔY=

2Xmax12(Dmaxdmin)12D12d0

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机械制造技术基础

ΔD=ΔB +ΔY12D12d0

式中δd0——定位心轴的尺寸公差。

为了安装方便，有时还增加一最小间隙Xmin ,由于最小间隙Xmin是一个常量，这个数值可以在调整必具预先加以考虑，则使Xmin的影响消除掉。因此在计算基准位移量时可不计Xmin的影响。

（2）若工序基准在工件的外圆上、下母线上，则

1ΔB=2d

12ΔD=ΔB +ΔYd12D12d0

（3）若工序基准在工件定位孔的母线上

①工序基准在工件定位孔的上母线上时

DfOA1OA2112d0max12d0min12d0

又

ΔB= 212D

12ΔYDd0

12即：

ΔD f=ΔB +ΔY

12Dd01-2D12d0=ΔB-ΔY

②工序基准在工件定位孔的下母线上时

DKOB(OO122OB1(OO2O2B2)(OO1O1B1)OO1)(O2B2O1B1)YB

ΔB= 2D

ΔY12D12d0

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机械制造技术基础

ΔD=ΔB +ΔY 12D12d01+2DD12d0

17.夹紧力的确定原则是什么？

答：（1）夹紧力作用方向应有助于工件定位的准确性。（2）夹紧力方向应尽可能使所需夹紧力减小。（3）夹紧力方向应尽可能使工件变形减小

18.钻套的种类有哪些？分别适用于什么场合？

答：根据钻套的结构和使用特点，主要有四种类型。

①固定钻套

该类钻套外圆以H7/n6或H7/r6配合，直接压入钻模板上的钻套底孔内。在使用过程中若不需要更换钻套（据经验统计，钻套一般可使用1000~12000次），则用固定钻套较为经济，钻孔的位置精度也较高。

②可换钻套

当生产批量较大，需要更换磨损的钻套时，则用可换钻套较为方便。可换钻套装在衬套中，衬套是以H7/n6或H7/r6的配合直接压入钻模板的底孔内，钻套外圆与衬套内孔之间常采用F7/m6或F7/k6配合。当钻套磨损后，可卸下螺钉，更换新的钻套。螺钉还能防止加工时钻套转动或退刀时钻套随刀具拔出。

③快换钻套

当被加工孔需依次进行钻、扩、铰时，由于刀具直径逐渐增大，应使用外径相同而内径不同的钻套来引导刀具，这时使用快换钻套可减少更换钻套的时间，如图7-58所示。快换钻套的有关配合与可换钻套的相同。更换钻套时，将钻套的削边处转至螺钉处，即可取出钻套。钻套的削边方向应考虑刀具的旋向，以免钻套随刀具自行拔出。以上三类钻套已标准化，其结构参数、材料和热处理方法等，可查阅有关手册。

④特殊钻套

由于工件形状或被加工孔位置的特殊性，有时需要设计特殊结构的钻套。如在斜面上钻孔时，应采用特殊钻套，钻套应尽量接近加工表面，并使之与加工表面的形状相吻合。如果钻套较长，可将钻套孔上部的直径加大（一般取0.1mm），以减少导向长度。又如在凹坑内钻孔时，常用加长钻套。

19.夹具的动力装置有几种？各有什么特点? 答（1）气动夹紧装置 气压夹紧是夹具中使用最广泛的一种动力装置

（2）液压夹紧装置 液压夹紧装置特别适用于大型工件的加工及切削时有较大冲击的场合。（3）气—液压夹紧装置

（4）气动夹紧装置的扩力机构 常用的扩力机构有楔块式、杠杆式、铰链连杆式和气一液压增力装置等

（5）电磁夹紧装置一般都是作为机床附件的通用夹具。

（6）真空夹紧装置 真空夹紧特别适用于夹紧由铝、铜及其合金、塑料等非导磁材料制成的薄板形工件，或刚度较差的大型薄壳零件。

课程设计之法兰盘夹具设计 篇6

设计题目 设计法兰盘零件的加工工艺

及钻7-Φ9孔的钻床夹具

班 级 检测121 设计人员 曾雄、张纯、张子扬、朱雄波 指导老师 蒋帅

完成日期 2014 年 12 月 20 日

目 录

设计任务书 …............................................................................1 毕业设计说明书正文…..............................................................2

一、序言..............................................1 1.1 夹具的现状及生产对其提出新的要求..............1 1.2 现代夹具的发展方向............................2

二、零件的分析........................................4 2.1零件的作用.....................................4 2.2零件的工艺分析.................................4

三、工艺规程设计......................................5 3.1 确定毛坯的制造形式............................5 3.2 基面的选择....................................5 3.3 制定工艺路线..................................6 3.4 机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定........9 3.5 确定切削用量及基本尺寸.......................10

四、夹具设计.........................................12 4.1问题的提出....................................12 4.2定位基准的选择................................13 4.3切削力及夹紧力计算............................14 4.4定位误差分析..................................15 4.5夹具设计及操作简要说明........................16 总结.................................................19 致谢.................................................22 参考文献.............................................23

摘 要

本次设计了一套法兰盘的专用夹具设计。经过查阅资料，首先要对零件进行工艺分析，经过工艺分析，对工序进行对比，通过选定某一工序设计专用夹具，选择定位基准、定位方法和定位元件，进行定位误差分析。在文档中第一部分，主要叙述了专用夹具设计基本要求和特点，对零件的工艺分析，完成了工艺方案的确定。第二部分，对夹具设计，对夹具设计计算。最后对主要零部件的设计和标准件的选择，以及为装配图各尺寸提供依据。通过前面的设计方案画出模具各零件图和装配图。

本次设计阐述了专用夹具结构设计及工作过程。本夹具性能可靠，运行平稳，提高生产效率，降低劳动强度和生产成本。

关键字：夹具设计；基本要求；工艺分析；

一、序 言

夹具最早出现在1787年，至今经历了三个发展阶段。第一阶段表现为夹具与人的结合。在工业发展初期。机械制造的精度较低，机械产品工件的制造质量主要依赖劳动者个人的经验和手艺，而夹具仅仅作为加工工艺过程中的一种辅助工具；第二阶段是随着机床、汽车、飞机等制造业的发展，夹具的门类才逐步发展齐全。夹具的定位、夹紧、导向（或对刀）元件的结构也日趋完善，逐渐发展成为系统的主要工艺装备之一；第三阶段，即近代由于世界科学技术的进步及社会生产力的迅速提高，夹具在系统中占据相当重要的地位。这一阶段的主要特征表现为夹具与机床的紧密结合。

1.1夹具的现状及生产对其提出新的要求

现代生产要求企业制造的产品品种经常更新换代，以适应市场激烈竞争，企业中多品种生产的工件已占工件种类数的85%左右。然而目前，一般企业习惯与采用传统的专用夹具，在一个具有大批量生产的能力工厂中约拥有13000~15000套专用夹具。另一方面，在多品种生产的企业中，约隔4年就要更新80%左右的专用夹具，而夹具的实际磨损量只有15%左右，特别最近年来柔性制造系统（FMS）、数控机床（NC），加工中心（MC）和成组加工（GT）等新技术被应用和推广，使中小批生产的生产率逐步趋近于大批量生产的水平。

综上所述，现代生产对夹具提出了如下新的要求： 1.能迅速方便地装备新产品的投产以缩短生产准备周期 2.能装夹一组相似性特征的工件 3.适用于精密加工的高精度的机床 4.适用于各种现代化制造技术的新型技术

5.采用液压汞站等为动力源的高效夹紧装置，进一步提高劳动生产率

1.2现代夹具的发展方向

现代夹具的发展方向表现为精密化、高效化、柔性化、标准化等四个方面： 1.精密化

随着机械产品精度的日益提高，势必也相应提高对其精度要求。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度可达正负0.1，用于精密车削的高精度三爪卡盘，其定心精度为5um，又如用于轴承套圈磨削的电磁无心夹具，工件的圆读可达0.2~0.5um。2.高效化

高效化夹具主要用来减少工件加工的机动时的和辅助时的，以提高劳动生产率，减少工人劳动强度，常见的高效化夹具有：自动化夹具、告诉化夹具、具有夹紧动力模块的夹具等。例如使用电动虎钳装夹工件，可使工件效率比普通虎钳提高了5倍左右；而高速卡盘则可保证卡爪在转速9000r/min的条件下能正常夹紧工件，使切削速度大幅度提高。3.柔性化

夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是通过调组合等方式，以适应工艺可变因素的能力。工艺的可变因素主要有：工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸等，具有柔性化特征的新型夹具种类主要有：组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、模块夹具、数控夹具等，在较长时间内，夹具的柔性化趋向将是夹具发展的主要方向。4.标准化

夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面，在制造典型夹具，结构的基础上，首先进行夹具元件和部件的通用化，建立典型尺寸系列或变型，以减少功能用途相近的夹具元件和不见的形成：舍弃一些功能低劣的结构，通用化方法包括：夹具、部件、元件、毛呸和材料的通用化夹具的标准化阶段是通用化的深入并为工作图的审查创造了良好的条件。目前，我国已有夹具零件、部件的国家标准：GB2148~2249-80，GB2262~2269-80以及通用夹具标准，组合夹具标准等。夹具的标准化也是夹具柔性化高效化的基础，作为发展趋势，这类夹具的标准化，有利于夹具的专业化生产和有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。

二、零 件 的 分 析

2.1零件的作用

题目所给定的零件是法兰盘，法兰盘起联接作用是车床上的重要零件。零件上精度要求较高的两个平面用以装配。

图1

2.2零件的工艺分析

法兰盘是一回转体零件,有一组加工表面,这一组加工表面以Φ38，Φ50，Φ62为中心 ,包括:两个左右端面,端面上面的7-Φ9和7-Φ15的阶梯孔.和M12孔和斜孔Φ6孔, 以及退刀槽。

这组加工表面是以右端面为中心,其余加工面都与它有位置关系,可以先加工它的一个端面,再借助专用夹具以这个端面为定位基准加工另一端面,然后再加工其它加工表面.2.3工艺规程设计

2.1确定毛配的制造形式

零件材料为HT200，由于该零件是中批生产，而且零件轮廓尺寸不大，故采用金属模铸造，法兰盘因毛坯比较简单，采用铸造毛坯时一般是成队铸造，再进行机械加工。这从提高生产率，保证加工精度上考虑也是应该的。

工艺路线方案

工序1 选择铸造毛坯 工序2 时效处理

工序3 夹工件左端面，Φ55*14外端圆，粗车右端面Φ87*42外圆端面，粗车右端面至72 工序4 夹工件右端面，Φ85*43外圆端面，粗车左端面外圆Φ52*13，粗车左端面至70 工序5 夹工件左外圆端面，加工内控，Φ35*22.5，粗车Φ48*47.5，粗车Φ60*38.5 工序6 夹工件左外圆端面，半精加工内孔Φ37*22.5，半精车Φ48*47.5半精车Φ61*38.5 工序7 夹工件左外圆端面，精加工内孔Φ38*22.5 精加工Φ50*47.5 精加工Φ62*38.5内孔

工序8 夹工件左外圆端面，倒Φ50*47.5处外圆角R=3，加工Φ62*38.5和Φ62*4两处内槽Φ65*3 工序9 半精车右端面外圆Φ86，精车至Φ85，精车右端面至Φ69.5 工序10 夹工件右端面，倒内孔Φ38圆角，半精车外圆Φ50.5*12.5精车至Φ50*12.5，精车右端面至69 工序11 半精车，精车3*1退刀槽 工序12 精钻7*Φ9内孔

工序13 在7*Φ9内孔基础上锪孔7*Φ15 工序14 钻M12螺纹孔 工序15 钻Φ6斜孔

工序16 精铣工件表面达尺寸要求 工序17 去毛刺 工序18 检验 工序19 入库

2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “法兰盘”零件材料为HT200，毛坯重量约为1.4kg，生产类型为中批生产，采用铸造毛坯。

根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量，工序及毛坯尺寸如下：

“法兰盘”零件材料为HT200，硬度190HBS，毛坯重量约为2.8KG，生产类型为中批生产，采用铸造毛坯。2.2基面的选择

基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚着，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。1）粗基准的选择

选择粗基准主要是选择第一道机械加工工序的定位基准，以便为后续的工序提供精基准。选择粗基准的出发点是：一要考虑如何分配各加工表面的余量：二要考虑怎样保证不加工面与加工面间的尺寸及相互位置要求。这两个要求常常是不能兼顾的，但对于一般的轴类零件来说，以外圆作为粗基准是完全合理的。对本零件而言，由于每个表面都要求加工，为保证各表面都有足够的余量，应选加工余量最小的面为粗基准（这就是粗基准选择原则里的余量足够原则）现选取Φ45外圆柱面和端面作为粗基准。在车床上用带有子口的三爪卡盘夹住工件，消除工件的六个自由度，达到完全定位。2）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。2.3制定工艺路线

制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状，尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领一确定为中批生产的条件下，可以考虑采用通用性的机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。

三、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，需要设计专用夹具。经过与指导老师协商，本夹具将用于Z5125立钻床，设计在第10工序—钻4×φ9的孔的钻床夹具。此道工序主要考虑的是如何提高劳动生产率，降低劳动强度。

4.1 问题的提出

本夹具主要用于钻7-Φ9孔，精度要求不高，为此，只考虑如何提高生产效率上，精度则不予考虑。因为M12螺纹孔和Φ62K7中心孔有垂直度要求，因此我们要以已加工的Φ62K7孔为定位基准。采用盖板式钻模板加工，用固定套定位，另外用一挡销，即可实现完全定位。

4.2 定位基准的选择

拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此零件图没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。Φ62的孔已加工好，为了使定位误差减小，选择已加工好的Φ62孔和其端面作为定位基准，来设计本道工序的夹具，以两销和已加工好的Φ62孔及其端面作为定位夹具。为了提高加工效率，缩短辅助时间，决定用简单的螺母作为夹紧机构。4.3切削力和夹紧力的计算

由于本道工序主要完成工艺孔的钻孔加工，钻削力。由《切削手册》得： 钻削力 F26Df0.8HB0.6 式（5-2）

钻削力矩 T10D1.9f0.8HB0.6 式（5-3）

11式中：D9mm HBHBmaxHBmaxHBmin187187149174

f0.20mmr1代入公式（5-2）和（5-3）得

F26x9x0.200.8x1740.61863N

T10x919x0.200.8x1740.647127N.m

本道工序加工工艺孔时，夹紧力方向与钻削力方向相同。因此进行夹紧立计算无太大意义。只需定位夹紧部件的销钉强度、刚度适当即能满足加工要求。

4.4定位误差分析

本工序选用的工件以圆孔在定位销上定位，定位销为水平放置，由于定位副间存在径向间隙，因此必将引起径向基准位移误差。在重力作用下定位副只存在单边间隙，即工件始终以孔壁与心轴上母线接触，故此时的径向基准位移误差仅存在Z轴方向，且向下，见下图。夹具的主要定位元件为浮动支撑板和定位销。支撑板的定位表面与夹具体底面平行度误差不超过0.05；定位销选取标准件，夹具体上装定位销销孔的轴线与夹具体底面的垂直度误差不超过0.05。夹具的主要定位元件为长定位销限制了4个自由度,另一端面限制1个自由度,绕轴线旋转方向的自由度无须限制。因零件对形位公差及尺寸公差均要求不高，且各定位件均采用标准件，故定位误差在此可忽略。

YzTDTd20.0140.0220.0340.070

式中 ——定位副间的最小配合间隙（mm）；

TD——工件圆孔直径公差（mm）；

Td——定

位

销

外

圆

直

径

公

差

（mm）。

定位销水平放置时定位分析图 图2 4.5钻削力的计算：

PX419DS0.8kp

刀具选用高速钢材料

查《机床夹具设计手册》表1-2-8 HBkp1900.62001900.61.03

D8.4、S10.25、S20.125

px1419DS0.8kp4198.40.250.81.031195.8Npx2419DS0.8kp41990.1250.81.03735.9N

在计算切削力时，要考虑安全系数，安全系数Ｋ＝K1K2K3K4 式中 K1——基本安全系数，K1=1.5 K2 —— 加工性质系数，K2=1.1 K3 —— 刀具钝化系数，K3=1.1 K4 —— 断续切削系数, K4=1.1 于是 F1=KPx1=1.5×1.1×1.1×1.1×1195.8N=2387N 4.6夹紧力计算：

气缸选用φ100mm,当压缩空气单位压力为p＝0.4MPa时，气缸推力为3900N。

因此N气已大于所需的2387N的夹紧力，故本夹具可安全工作。

4.7 夹具设计及操作简要说明

如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本道工序为钻床夹具选择了螺母夹紧方式。我们采用盖板式钻模板，本工序为钻切削余量小，切削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。

本夹具的最大优点就是结构简单紧凑。夹具的夹紧力不大，故使用手动夹紧。为了提高生产力，使用快速螺旋夹紧机构。

图3 3.6夹具结构设计及操作简要说明

3.6.1 底座 底座使用HT200的铸造成型，进行时效处理，消除内应力，具有较好的抗压强度，刚度和抗振性。在四角有U型槽，与T型螺钉配合使用，将夹具固定在工作台上。

3.6.2 固定导向件

固定导向件由45钢的钢板和型材焊接而成，退后处理，保证尺寸的稳定性，且在装配后修正尺寸，保证夹具的精度。焊接件制造方便，生产周期短，成本低。

图4 3.6.3 钻套、衬套的选择

因为为中批量生产，为了便于更换磨损的钻套，所以选择使用标准可换

F7钻套，材料为T10A。查机械手册，钻套与衬套之间采用配合，衬套与钻模

m6H7之间采用配合。当钻套磨损一定后，可卸下螺钉，更换新的钻套。螺钉能n6防止钻套加工时转动及退刀时脱出。

图5

3.6.4夹紧机构

夹紧使用气动推动移动轴，使工件上移，工件的φ90圆的上表面与导向件相接触，并夹紧。由于工件所需的夹紧力并不大，所以直接夹紧未采用其他的机构。

图6

如前所述，在设计夹具时，为了提高劳动生产效率，应首先着眼于机动夹紧方式。而且考虑到环保，所以选用气动源夹紧。气动反应速度快，环保，但工作压力小，所以气缸体积大。本工序为钻铰加工，由于夹紧方向为垂直向上，要克服零件和移动轴所受重力，可以在适当的提高压缩空气的工作压力（由0.4MPa增至0.5MPa）,以增加气缸推力。

装配图：

图7

夹具体：

图8

总 结

课程设计是综合性实践环节，目的是通过课题的设计研究，培养综合运用各门课程知识的能力，培养独立分析问题和解决问题的能力。但是，高职学生的毕业设计不能完全等同于本科生，应密切与生产实际相结合，应与培养职业能力相结合，应体现职高的特点。通过本次持续三周的夹具设计，首先通过零件图来确定加工余量，会毛坯图，而后通过小组的合作分工计算切削余量，绘制工艺卡。通过绘制工艺卡片，确定每道工序的定位与夹紧方式，有老师分配任务进行夹具设计。整个过程中对以往所学的知识进行了回顾和复习，同时也是一种查缺补漏的巩固过程。通过老师的指导，对很多设计过程遇到的问题进行了解决，也学到很多知识，获益匪浅。

在指导教师李老师安排和精心指导下，这次毕业设计从确定设计课题、拟定设计方案、设计过程都按照工作计划进行。

第一，确定课程设计课题。

选好课程设计题目是实现毕业设计目标、保证毕业设计质量的前提，我们的毕业设计的课题取自企业生产实际。这个课题能较全面地应用学生所学专业知识或者将来工作所需的专业技术，达到综合运用的目的，既能够解决企业急需解决的生产技术问题，又能够培养学生的职业岗位能力，难度不是很大，符合我们高职专科生的专业理论知识水平和实际设计能力，工作量恰当，能够在规定时间内完成。

第二，确定产品设计方案。

明确课题的性质、意义、设计内容、设计要达到的技术经济指标和完成时间，并确定好正确合理的设计方案是完成设计任务的保证，指导教师、和同学一起参与设计方案的讨论，使我对设计方案心中有数。

第三，虚心求教，仔细认真地进行课程设计。

我们高职学生基础理论知识不够扎实，设计能力较差，为了使我们很快地进入工作状态，指导教师耐心向我们介绍机械产品设计方法、一般步骤和设计过程中应注意的事项。在设计中能主动请教指导老师，培养综合运用机械制图、工程材料与热处理、公差配合、计算机绘图、机械制造工艺等专业知识的能力，培养查阅技术资料和其它专业文献的能力。培养严谨的工作态度和踏实的工作作风。明确必须有高度责任心、严肃认真的工作习惯，才能做好设计工作，减少工作失误，避免给企业生产造成损失。充分发挥主观能动性，积极思考，大胆创新。

第四，完善设计 完整的设计包括设计图纸和设计说明书等技术文件。根据设计任务书要求，全面检查设计技术资料，按照指导教师的批改，认真修改图纸错误，认真修改设计说明书.应该说，在指导教师的认真指导下，我基本完成了这套夹具的设计工作，通过这次设计，学到了很多知识和技术。

致 谢

这次设计使我收益不小，为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。但是，查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时，数据存在大量的重复和重叠，由于经验不足，在选取数据上存在一些问题，不过我的指导老师每次都很有耐心地帮我提出宝贵的意见，在我遇到难题时给我指明了方向，最终我很顺利的完成了毕业设计。

这次设计成绩的取得，与指导老师的细心指导是分不开的。在此，我衷心感谢我的指导老师，特别是每次都放下他的休息时间，耐心地帮助我解决技术上的一些难题，他严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，他都始终给予我细心的指导和不懈的支持。多少个日日夜夜，他不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，除了敬佩指导老师的专业水平外，他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。在此谨向指导老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。

参 考 文 献

1.切削用量简明手册,艾兴、肖诗纲主编,机械工业出版社出版，1994年 2.机械制造工艺设计简明手册，李益民主编，机械工业出版社出版，1994年 3.机床夹具设计，哈尔滨工业大学、上海工业大学主编，上海科学技术出版社出版，1983年

4.机床夹具设计手册，东北重型机械学院、洛阳工学院、一汽制造厂职工大学编，上海科学技术出版社出版，1990年

机床夹具设计分析 篇7

机床夹具在机械加工中能够保证工件的加工尺寸和表面粗糙度, 提高生产效率和降低劳动强度, 扩大机床加工范围, 本文主要分析欠定位和过定位、定位误差等对工件加工精度的影响, 这些都是夹具设计时应考虑的问题。

1 欠定位和过定位分析

任何形状的工件在夹具中未定位前, 可以看成为自由物体, 为分析方便起见, 分解为空间直角坐标系中的3个移动和3个转动共6个自由度, 如果要使工件在夹具中处于唯一位置, 需将它的6个自由度都予以限制, 一般用1个支撑点限制1个自由度, 适当分布6个支撑点限制工件的6个自由度。

根据加工要求该限制的自由度而没有被限制, 以致使工件的实际支承点数目少于该限制的自由度, 无法保证工件的正确位置, 称为欠定位。如图1所示, 在工件上铣通槽, 为保证槽底面与A面平行及尺寸700-0.018mm两项加工要求, 必须限制, 为保证槽侧面与B面的平行度及30±0.05 mm两项加工要求, 必须限制, 按图2方式定位, 由于侧面两支承点布置在垂直面的一条直线上, 只起到一个支承点的作用, 的自由度没有限制, 属于欠定位, 这样键槽侧面与B面的平行度及30±0.05 mm无法保证, 因此, 欠定位绝对不允许存在。

如果工件的某一个或几个自由度被两次重复限制, 称为过定位, 正常情况下, 过定位是不允许的, 会造成工件定位的位置无法保证, 导致工件表面与夹具定位元件之间产生较大的位置误差, 发生严重干涉, 在夹紧力和切削力的作用下使工件发生变形, 严重的会使夹具受到损坏, 工序尺寸精度和表面粗糙度无法保证, 但在有些场合下合理采用过定位, 能够克服切削振动, 增强工件的稳定性和刚性, 减少变形。如图3所示为齿轮加工常用的夹具, 齿轮以内孔定位, 限制齿轮的4个自由度, 又以齿轮端面定位, 限制齿轮的3个自由度, 其中被重复定位。若工件孔与端面的垂直度要求为0.015 mm, 齿坯内孔尺寸为mm, 定位心轴尺寸为mm, 最小间隙为Xmin=0.009 mm, 当允许的定位副弹性变形量为0.007 mm, 满足:垂直度≤最小间隙+允许弹性变形量, 则可用重复定位, 反之, 为不可用重复定位。

2 定位误差分析

定位误差分析是针对一批工件而言的, 只与工件定位有关的误差称为定位误差, 用ΔD表示, 定位误差只是工件加工误差的一部分, 为保证工件加工尺寸和表面粗糙度, 定位误差不能超过规定的范围, 定位误差是由于基准位移、基准不重合而产生的误差。由于定位副的制造误差、定位副配合间隙所导致的定位基准在加工尺寸方向上最大位移变动量, 称基准位移误差, 用ΔY表示, 由于工序基准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基准不重合误差, 用ΔB表示。如图4所示, 准8H7的孔与φ20+0.0210mm孔的平行度要求为0.04 mm, 钻、铰准8H7的孔时, 工件主要以φ20+0.0210mm内孔定位, 定位轴尺寸为φ20-0.007-0.015mm, 工序尺寸42±0.05 mm的定位误差:基准不重合误差ΔB=0, 基准位移误差ΔY=0.021+0.015=0.036 mm, Δ平行度=20×0.036/40=0.018 mm, 小于0.04 mm, 满足加工要求。

因此, 定位误差分析与定位方式有关, 若以平面定位时, 基准不重合误差、基准位移误差、转角误差都可能存在, 欲提高定位精度, 应采用相应的措施, 如力求基准重合, 提高限位基准之间的位置精度和形状精度等方法。

3 工件在夹具中的加工精度分析

工件在夹具中的加工精度由定位误差、对刀误差、夹具安装误差、夹具制造误差、加工方法误差决定的。

如图5所示, 用直柄铣刀加工键槽, 夹具底面与V形块标准芯棒φ30的轴线平行, 其平行度公差取0.02/100, 键槽底面位置尺寸240-0.18mm的定位误差:因α=90°, 故ΔD=0.207×0.015=0.0031mm, 安装误差:ΔA=30×0.02/100=0.06mm, 对刀误差按经济精度选取ΔT=0.05 mm, 总误差∑Δ=ΔD+ΔA+ΔT=0.0591 mm, 小于键槽底面位置公差为0.18mm, 误差余量较大, 即使有其他原因造成误差, 也能满足加工要求。键槽对称度的定位误差:因基准重合, 故ΔD=0, 安装误差:ΔA=30 mm×0.02/100=0.006 mm。对刀误差按经济加工精度ΔT=0.05 mm, 加工方法误差:按刀具标准, 直柄键槽铣刀尺寸为φ10-0.090-0.042, 公差为0.023 mm, 加工方法误差为0.023 mm, 总误差Δ=ΔD+ΔA+ΔT+ΔG=0.089 mm, 未超出对称度要求0.1 mm。

为保证工件加工精度, 采用基准重合原则、减少夹具制造误差, 选择合理的加工方法, 使所有的误差控制在加工要求范围之内。

4 机床夹具设计方案分析

如图6所示为托架加工工序, 该工序加工2个M12的底孔φ10.1mm, 根据要求, 工序基准为φ30H7孔, A面及2个R18的中间平面, 保证钻套及孔轴线与钻床工作台面垂直, 两孔一次装夹完成加工, 设计斜孔钻模, 工艺孔, 分度装置, 确定两种方案, 方案1:30H7、C面及R18 mm作定位基准, 心轴限制4个自由度, 端面限制3个自由度, 其中2个水平方向转动自由度被重复定位, 为可用过定位, 用活动V形块限制竖直方向的转动自由度, 由于尺寸100 mm是自由公差, 即使工序基准A与定位基准不重合, 也没有多少影响。方案2:其与方案1不同的是C面改为A定位基准, 这种方案基准完全重合, 定位误差小, 而夹紧装置与导向装置互相干扰可能性大, 结构较大。根据加工要求, 两种方案中, 方案1较好, 方案确定后, 可直接钻出螺纹底孔, 根据批量选择钻套, 采用螺钉及开口垫圈夹紧机构。尺寸88.5±0.15 mm加工精度分析:1) 定位误差。工件定位孔为, 圆柱心轴为则:Δy=Xmax=0.021+0.020=0.041 mm, 工件的定位基准为C面与工序基准A面不重合, 定位尺寸99±0.05mm, 则ΔB1=0.1mm, ΔB=0.1×tan25°=0.047 mm, ΔD=ΔY+ΔB=0.041+0.047=0.088 mm。2) 对刀误差。钻套内孔尺寸为φ10+0.020+0.005mm, 钻头尺寸为φ100-0.030mm, ΔT1=0.020+0.030=0.050 mm, 在尺寸88.5 mm方向的对刀误差ΔT=ΔT1cosα=0.050×cos25°=0.045 mm。3) 安装误差。ΔA=0。4) 夹具误差。尺寸99±0.05 mm在尺寸88.5 mm方向上产生的误差为Δj1=0.1×tan25°=0.047 mm;若钻套轴线对底面的垂直度为φ0.05 mm, 它在尺寸88.5 mm方向上产生的误差为Δj2=0.05×cos25°=0.045 mm;通过计算, 夹具误差为0.065 mm。以上几种误差对尺寸88.5±0.15 mm产生的总误差为0.118mm, 能满足加工要求, 因此, 应根据工件的加工精度, 确定夹具设计方案, 验算该方案能否满足加工要求。

5 结语

机床夹具设计时, 工件在夹具中的加工精度由定位误差、对刀误差、夹具安装误差、夹具制造误差、加工方法误差决定的, 夹具设计前提是保证加工精度。

摘要：针对具体的零件, 进行了欠定位和过定位分析、定位误差分析以及工件在夹具中的加工精度分析。

关键词：定位,误差,精度,设计

参考文献

[1]李昌年.机床夹具设计与制造[M].北京:机械工业出版社, 2006.

[2]王丹.机械加工夹具及选用[M].北京:化学工业出版社, 2009.

[3]吴拓.现代机床夹具设计[M].北京:化学工业出版社, 2009.

《机床夹具设计》课程标准 篇8

【关键词】翻转课堂 夹具设计 教学实施

【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）01-0039-02

一、翻转课堂的教学模式

所谓“翻转课堂”的教学模式，就是教师基于“微课程”的视频、文档、PPT等内容，通过相应的载体，诸如网络、U盘、电子书包等资源，让学生学习先行，提前观看、阅读、听讲教学相关内容；在课堂内相互交流讨论、协作完成任务单，教师给予个性化指导；教师根据完成效果情况，进行教学反思、改进设计方案、优化课程开发内容。这是真正意义上的“任务驱动，学习导向”的教学模式，实现了“学生为主体，教师为主导”的教学思想。翻转课堂这种教学模式要求教学视频短小精悍、教学信息清晰明确，它重新建构学习流程，将课程开发，课前学习，课堂内化、测试与反馈、研讨总结几大环节融为一个连贯的整体。

二、 翻转课堂的应用

1.教师课程开发，学生课前学习

《机床夹具设计》作为机械类专业的一门重要课程，其知识点繁多，内容较为抽象，工程应用型较强，要求学生通过分析加工要求，具备解决夹具设计和生产实践中的实际问题的能力，而这恰恰是目前高职学生所欠缺的。采用传统的教学方法，通过挂图等辅助教具，很难让学生理解并接受。如何提高学生对夹具的内部构造和工作原理的认识，并能创新设计夹具，这是每个任课教师头疼的事情。

当下教学资源丰富，任课教师可借助网络资源，截取适当案例，通过短小精悍的视频展示机床夹具的内部结构、工作过程，辅以精炼的PPT对其总结，缩短学生与夹具的陌生感，让学生更乐于接受新鲜事物。具体实践中，教师可根据《机床夹具设计》教学大纲划分三大教学任务，即车床夹具设计，铣床夹具设计，钻床夹具设计；每一个教学任务中再制定具体的学习任务单，包括学习目标，学习方法，学习任务，学生练习，学习反思等。

在制作视频资料时，要注意视频资料的时长要短，最好控制在10分钟以内，使学生在自主学习过程中能够保持注意力，防止出现疲劳现象而终止观看视频；提供参考的PPT内容要有的放矢，以帮助学生理解为主，不要大而全，对于没有介绍清楚的内容可以通过设置问题的形式让学生自己去查找答案；每个任务单布置的练习，其数量和难度应当适中，既不能过多过难，这会造成学生失去耐心，不愿意进行下去；也不能过少过于容易，这会让学生感觉不到挑战的兴趣，缺乏成就感。

2.师生课堂内化，协作完成任务

根据作者过往的教学经验，由于《机床夹具设计》这门课程基本概念模糊、各种夹具结构复杂，在传统教学中，学生如果一味的被动接受枯燥的知识点，很容易感到困惑，进而厌学，造成他们上课时候注意力不集中，玩手机打游戏或者睡觉者居多。

在翻转课堂上，教师不再是讲授者，而是课堂的设计者和组织者。因为学生通过事先学习已经了解到教学任务中的主要内容，并对一些基础概念、原理有所认识，所以教师可以直接布置学习任务，安排学生分组讨论，引导学生完成任务。在实施课堂学习任务中，教师可对学生疑惑的对方有针对性的解释、引导，通过学生的团队协作，努力解决问题。通过这种学习模式，学生有较多的时间参与讨论分析，既充分发挥自己的学习主动性，又能锻炼团队协作精神。

三、存在问题及改进措施

由于目前高职学生自身的素质原因，他们往往对课前预习环节主动性不强，课堂内又不擅于讨论与提问，而这两点恰恰直接影响了“翻转课堂”这种教学模式的效果。这就要求任课教师需要耐心，把督导学生事先学习作为一项常态化工作来抓，培养学生养成课前学习的好习惯，为课堂教学的良好实施做好铺垫。

对老师来说，从传统的课堂讲授教学模式突然转变到“翻转课堂”这种新型教学模式，不只是形式的变化，还要求教师具备引导学习的职业素质。教师需要强化自己课程开发的水平，全面掌控课堂的实施能力，并在课后采取有效的调整措施，才能真正见到实效。

“翻转课堂”的教学效果需要通过有效的评估机制来检验，任课教师需要对每一个教学任务单设置测评环节以了解学生的学习效果，不能因为是分组讨论完成任务，就放任个别学生无所事事。通过完善考评机制，既能起到督促学生作用，也能了解设置的任务环节是否合理。

四、 结论

互联网的普及和计算机技术在教育领域的应用，使“翻转课堂”的教学模式变得切实可行。任课教师通过强化课程开发水平、协调课堂掌控能力、完善课后调整措施，完全可以弥补机床夹具设计这门课程采用传统教学模式的不足。经过一段时间的教学实践，这种新型教学模式确实能够提高学生的自主学习和实践能力，学习者培养了良好的自主学习习惯、协作学习精神以及一定的创新设计能力。

参考文献：

[1]安淑女，王凤清. “机床夹具设计”课程讨论式教学的开展与实施[J]. 教育与职业，2015（5）：90-92.

[2]李海龙，邓敏杰，梁存良.基于任务的翻转课堂教学模式设计与应用[J] .现代教育技术，2013（9） ：46-51.