组合夹具

组合夹具应用设计实验
报告书
学号
姓名
小组
时间
成绩
上海大学生产工程实验中心
2014-11
一、实验目的
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二、实验要求
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三、实验内容
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四、实验设备
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五、实验报告（双曲柄工件钻a、b孔组合夹具设计）
1. 组合夹具组装步骤
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2. 组合夹具组装方法
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3. 组合夹具虚拟装配效果图
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4. 组合夹具组成元件爆炸图
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5. 组合夹具组成元件明细表
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附录
组合夹具应用设计实验
指导书
一、实验目的
通过组合夹具应用设计实验，加深同学了解组合夹具特点，熟悉元件组装方法，掌握组合夹具设计一般步骤，提高组合夹具应用设计能力。

二、实验要求
1、熟悉组合夹具的各种元件的基本功能和组装方法。

2、掌握组合夹具设计一般步骤。

3、根据指定零件的加工要求，完成组合夹具设计和虚拟装配。

三、实验内容
1、掌握组合夹具的基本概念，熟悉六点定位原理和零件定位方法。

2、根据所指定的工件零件图，针对零件的某一工序的工艺要求设计定位与夹紧方案。

3、根据定位与夹紧方案选择相应系列组合元件进行组装。

4、使用Solidworks等CAD软件进行组合夹具虚拟装配设计，完成组合夹具设计工作。

四、实验设备
1、12毫米槽系组合夹具模型库
2、计算机及其CAD软件多台套
3、虚拟组装实验平台多台套
五、实验报告
根据实验内容，编写指定零件组合夹具设计与虚拟组装实验报告，内容包括：
1. 组合夹具组装步骤
2. 组合夹具组装方法
3. 组合夹具虚拟装配效果图
4. 组合夹具组成元件爆炸图
5. 组合夹具组成元件明细表
六、实验指导
（一）组合夹具
现代的组合夹具是伴随着大批大量生产的发展而出现的，早期的夹具为专用夹具。

随着近代工业的不断发展，产品不断的更新换代，零件的结构和尺寸参数亦发生变化，原有的专用夹具就要报废，必须设计新的专用夹具，显然，在经济上和生产周期上是非常不合理的。

为解决这个问题，从上世纪四十年代开始，科技人员就着手研制能够适合单件小批量和成批生产的可多次重复使用的夹具，即组合夹具。

组合夹具被称为“模块化夹具” ，它是由一系列通过标准化设计，不同功能，不同尺寸的机床夹具元件，客户可以根据加工要求，像“积木” ，迅速组装各种类型的机床夹具。

由于模块化夹具出专用夹具设计和制造时间，大大缩短了生产准备时间，从而有效地缩短了小批量的生产周期，提高了生产效率。

此外，模块化夹具具有定位精度高，大夹紧灵活，重复利用，节能材料制造，使用成本低的优势。

因此，小批量加工，尤其是当产品的形状更复杂，要优先使用组合夹具。

随着科学技术的不断发展，机械制造工业的自动化程度越来越高，生产成本越来越低，尤其组合夹具的使用，在机械制造工业中取得了十分显著的经济效果。

由于现代数控技术的不断提高，对组合夹具的依赖性日益增强，组合夹具的使用，不仅为企业节约了大量的人力和物力，还推动了社会的技术进步和生产发展。

（二）组合夹具的组装
把组合夹具的元件和组合件，按一定的步骤和要求，组装成加工所需的夹具，这就是组装工作。

组装工作是组合夹具设计和装配统一的过程。

组装工作中，要求夹具有较大的刚度，且要求组装夹具紧凑，轻巧灵活。

正确的组装过程可按下列步骤进行：
1)组装步骤：
(1)组装前的准备
在组装前必须熟悉组装工作的原始依据，即了解被加工零件的零件图（形状、尺寸、公差、技术要求等）、工艺要求，加工使用的机床、刀具等情况。

在熟悉情况过程中，最好获得工件的实物，以便弄清工件毛坯的情况，便于综合考虑工件的定位、夹紧和装卸等问题。

(2)确定组装方案
根据夹具设计原则，按工件的定位原理和夹紧的基本要求，在保证工序加工要求的前提下，确定出工件的定位基准面和夹紧部位，从而选择出适合的定位元件、夹紧元件以及相应的支承元件和基础板等。

同时要注意夹具的刚度和操作的方便性。

(3) 试装
试装就是把初步设想的夹具结构方案先组装一下。

对于一些主要元件的尺寸精度、平行度、垂直度等需进行必要的挑选和测量，各元件在试装时不必紧固。

因为试装的目的是验证一下所拟定的结构方案是否合理，以便进行修改和补充。

试装后，应达到下列要求：①夹具定位合理、夹紧可靠，有足够的刚性；②夹具结构紧凑，元件结构尺寸合理；③装卸工件方便、操作简单，切屑易清除；④夹具在机床上安装可靠、找正方便。

(4)连接
经过试装确定了夹具的结构方案后，即可进行元件的连接和调整工作。

按照所要求的位置和数量装上定位键，用螺栓和螺母连接成不同形式的组装单元，由组装单元装配成不同的结构，最后组装成完整的夹具。

通常一套组合夹具顺序是基础部分—定位部分—导向部分—夹紧部分。

装配时要求对各有关尺寸进行测量和调整，以达到精度要求。

连接和调整要交替进行。

调整工作是：正确选择测量基面，合理使用量具，准确测定元件间的相关尺寸。

夹具上有关尺寸的公差通常取工件相应尺寸公差的1/3～1/5。

若工件相应的尺寸为自由公差，夹具尺寸公差可取±0.05mm，角度公差可取±5′。

在调整精度要求较高的夹具时要注意积累误差的问题，一般可采取调整垫片和挑选元件的方法解决。

组合夹具的尺寸调整工作十分重要，调整后的夹具精度直接影响工件的加工精度。

(5)检验
检验是按零件的加工要求和其他要求，对组装后的夹具进行一次全面检查，必要时还应在机床上进行试切，以确定夹具达到使用要求。

检验夹具的总装配精度时，要注意测量基准的选择，以积累误差最小为原则，即测量基准尽可能与定位基准重合，测量同一方向上的几个尺寸时，要利用统一的测量基准。

夹具总装后的检验项目，应根据工件的加工精度要求而定，除有关尺寸的精度外，一般为同轴度、平行度、垂直度等的相互位置精度。

2)组合夹具组装方法：
图5-12所示为双臂曲柄工件工序简图,该工序的内容是钻、铰2-Φ10+0.03mm的孔。

现以组装加工这两个孔的夹具为例，说明组合夹具的组装过程。

工件上Φ25+0.01mm孔及其他各平面在本工序前均已加工完毕。

(1)确定组装方案。

①根据定位基准与工序基准相重合的原则，确定工件的定位基准为Φ25+0.01mm的孔及其端面C，分别限制二个和三个自由度，另以平面D限制一个自由度，实现六点定位，如图所示。

②根据工件尺寸和两块钻模板的安装位置，如图5-13所示，选用240×120×60mm的长方形基础板【1】；为了便于调整，在基础板T形槽十字相交处安装Φ25mm的圆形定位销【5】（图中没标注，隐藏在工件孔内）和与其相配的圆形定位盘【8】，装的长方形基础板【1】上。

③由于切削力的方向垂直向下，用贯穿基础板的槽用方头螺栓1【3】夹紧工件。

④将钻、铰孔用的钻模板【9】及简式小长方支承1【10】、2【15】装在与Φ25mm定位销同一条纵向T形槽内，便于调整尺寸98±0.1mm。

⑤ a 孔的两个坐标尺寸57±0.1mm 和36±0.1mm ，采用在
基础板后侧面T 形槽中接出方形支承【2】，用简式小长方支
承1【10】垫高，组装钻a 孔的钻模板【9】，使钻模板达到
所需高度。

两个钻套下端与工件端面的距离保持在（0.5〜
1.0)d (mm)内，d 是加工孔的直径。

⑥在基础板前侧面的了形槽中装方形支承【2】和伸长板
【17】，使D 面定位。

(2)连接、调整和紧固各元件。

调整本夹具时，尺寸公差取工件相应尺寸公差的1/3〜1/5。

①擦洗已选定的各元件。

②组装Φ25mm 定位销和C 端面的定位元件：把圆形定位盘【8】和Φ25mm 定位销【5】组装在一起，并从基础板【1】的底部贯穿的螺栓【3】上紧固，调整Φ25mm 轴心使与纵向T 形槽同心。

③组装钻b 孔的钻模板：在基础板【1】上与Φ25mm 同心的T
形槽中放入定位键，装上髙 图5-12双臂曲柄工件工序简图
图5-13双臂曲柄组合夹具工件
度适当的两个简式方形支承1【10】、2【15】，再在其上端面定位槽中放人长定位键，装上钻模板【9】，调整钻模板的定位孔中心与Φ25mm 定位销中心距98±0.1mm 后由螺栓及垫圈、螺母紧固。

④组装钻a 孔的钻模板:两个方形支承【2】和简式小长方支承1【10】装在基础板【1】侧面的T 形槽中，再装上钻模板【9】，它们都由键定位，用螺栓及垫圈、螺母紧固。

调整时
先移动方形支承，使钻模板【9】的定位孔中心与Φ25+0.01mm 定位销中心的纵向坐标尺寸为
36±0.1mm ，将方形支承固定。

然后移动钻模板【9】，调整尺寸 57±0.1mm ，并由螺栓、螺母固定。

⑤组装D 平面的定位件：将方形支承【2】装于基础板另一侧面T 形槽中，在其右侧面装
上伸长板【17】，移动方形支承【2】，调整伸长板【17】与Φ25+0.01mm 定位销6的中心距离，
保证尺寸12±0.1mm ，并用螺栓、螺母紧固。

⑥其余按图连接、调整。

(3)检验：检验各元件的紧固情况、工件装卸是否方便。

检验a 、b 孔与Φ25mm 定位销轴心线的坐标尺寸，及两个钻套中心与Φ25mm 定位销轴线的平行度等是否符合要求。

组装后的夹具结构如图5-13双臂曲柄工件钻a 、b 孔组合夹具所示。

（三）组合夹具3D 模型虚拟组装
使用SolidworksCAD 软件进行组合夹具设计及虚拟装配，完成夹具设计工作。

如图5-13双臂曲柄工件钻a 、b 孔组合夹具所示。

图5-13双臂曲柄工件钻a 、b 孔组合夹具
【1】长方形基础板(1件)【2】方形支承(3件)【3】槽用方头螺栓1(2件)【4】槽用方头螺栓2(2件)
【5】圆形定位销(1件) 【6】双臂曲柄工件(1件) 【7】平键(10件) 【8】圆形定位盘(1件)
【9】钻模板(2件) 【10】简式小长方支承1(2件) 【11】快换钻套(2件) 【12】带肩螺母(7件)
【13】钻套螺钉(2件) 【14】开口垫圈(1件) 【15】简式小长方支承2(1件) 【16】槽用方头螺栓3 (1件)
1.组合夹具虚拟装配效果图
2.组合夹具组成元件爆炸图
3.组合夹具组成元件明细表。