组合机床夹具设计文献综述

目：组合机床夹具设计学生姓名：王红河专业班级：机械设计制造及其自动化A0812 班学号：10813030224 院（系）：机械与材料工程学院指导老师：冯云华完成时间：2011 年12 月27 日摘要机械加工工艺及夹具设计是毕业前对专业知识的综合运用训练。

制造技术已经是生产、国际经济竞争、产品革新的一种重要手段，所有国家都在寻求、获得、开发和利用它。

它正被看作是现代国家经济上获得成功的关键因素。

机械加工工艺是规定产品或零件机械加工工艺过程和操作方法。

生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺来体现。

而机床夹具是在机床上用以装夹工件的一种装置，其作用是使工件相对于机床或刀具有个正确的位置，并在加工过程中保持这个位置不变。

它们的研究对机械工业有着很重要的意义。

关键词：夹具加工工艺 1.1 国内机床夹具发展历史我国国内的夹具始于20 世纪60 年代，当时建立了面向机械行业的天津组合夹具厂，和面向航空工业的保定向阳机械厂，以后又建立了数个生产组合夹具元件的工厂。

在当时曾达到全国年产组合夹具元件800 万件的水平。

20 世纪80 年代以后，两厂又各自独立开发了适合NC 机床、加工中心的孔系组合夹具系统，不仅满足了我国国内的需求，还出口到美国等国家。

当前我国每年尚需进口不少NC 机床、加工中心，而由国外配套孔系夹具，价格非常昂贵，现大都由国内配套，节约了大量外汇。

1.2 国外机床夹具发展历史从国际上看俄国、德国和美国是组合夹具的主要生产国。

当前国际上的夹具企业均为中小企业，专用夹具、可调整夹具主要接受本地区和国内订货，而通用性强的组合夹具已逐步成熟为国际贸易中的一个品种。

有关夹具和组合夹具的产值和贸易额尚缺乏统计资料，但欧美市场上一套用于加工中心的夹具，通常为机床价格的1110＄到1115＄，而组合夹具的大型基础件尤其昂贵。

由于我国在组合夹具技术上有历史的积累和性能价格比的优势，随着我国加入WTO 和制造业全球一体化的趋势，特别是电子商务的日益发展，其中蕴藏着很大的商机，具有进一步扩大出口良好前景。

1.3 国内外机床夹具发展现状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 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，对机床夹具提出了如下新的要求：（1）能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本；（2）能装夹一组具有相似性特征的工件；（3）能适用于精密加工的高精度机床夹具；（4）能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具；（5）采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率；（6）提高机床夹具的标准化程度。

2．研究方向现代机床夹具的发展方向主要表现为标准化、精密化、高效化和柔性化等四个方面。

2.1 标准化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件的国家标准：GB/T2148~T2259－91 以及各类通用夹具、组合夹具标准等。

机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。

2.2 精密化随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度要求。

精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达±0.1"；用于精密车削的高精度三爪自定心卡盘，其定心精度为5μm。

2.3 高效化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。

3．研究趋势夹具是机械加工不可缺少部件，机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向研究。

3.1 高精化高精机床加工精度提高，降低定位误差，提高加工精度对夹具制造精度要求更高高精度夹具定位孔距精度高达±5μm，夹具支承面垂直度达到0.01mm/300mm，平行度高达0.01mm/500mm。

德国demmeler（戴美乐）公司制造4m长、
2m宽孔系列组合焊接夹具平台，其等高误差为±0.03mm；精密平口钳平行度和垂直度5μm以内；夹具重复安装定位精度高达±5μm；瑞士EROWA 柔性夹具重复定位精度高达2～5μm。

机床夹具精度已提高到微米级，世界知名夹具制造公司都是精密机械制造企业。

诚然，适应不同行业需求和经济性，夹具有不同型号，以及不同档次精度标准供选择。

3.2 高效化提高机床生产效率，双面、四面和多件装夹夹具产品越来越多。

减少工件安装时间，各种自动定心夹紧、精密平口钳、杠杆夹紧、凸轮夹紧、气动和液压夹紧等，快速夹紧功能部件不断推陈出新。

新型电控永磁夹具，加紧和松开工件只用1～2 秒，夹具结构简化，为机床进行多工位、多面和多件加工创造了条件。

缩短机床上安装与调整夹具时间，瑞典3R 夹具仅用1 分钟，即可完成线切割机床夹具安装与校正。

采用美国Jergens（杰金斯）公司球锁装夹系统，1 分钟内就能将夹具定位和锁紧机床工作台上，球锁装夹系统用于柔性生产线上更换夹具，起到缩短停机时间，提高生产效率作用。

3.3 模块、组合化夹具元件模块化是实现组合化基础。

利用模块化设计系列化、标准化夹具元件，快速组装成各种夹具，已成为夹具技术开发基点。

省工、省时，节材、节能，体现各种先进夹具系统创新之中。

模块化设计为夹具计算机辅助设计与组装打下基础，应用CAD 技术，可建立元件库、典型夹具库、标准和用户使用档案库，进行夹具优化设计，为用户三维实体组装夹具。

模拟仿真刀具切削过程，既能为用户提供正确、合理夹具与元件配套方案，又能积累使用经验，了解市场需求，不断改进和完善夹具系统。

组合夹具分会与华中科技大学合作，正着手创建夹具专业技术网站，为夹具行业提供信息交流、夹具产品咨询与开发公共平台，争取实现夹具设计与服务通用化、远程信息化和经营电子商务化。

3.4 通用、经济化夹具通用性直接影响其经济性。

采用模块、组合式夹具系统，一次性投资比较大，夹具系统可重组性、可重构性及可扩展性功能强，应用范围广，通用性好，夹具利用率高，收回投资快，才能体现出经济性好。

德国demmeler（戴美乐）公司孔系列组合焊接夹具，仅用品种、规格很少配套元件，即能组装
成多种多样焊接夹具。

元件功能强，使夹具通用性好，元件少而精，配套费用低，经济实用才有推广应用价值。

4．结束语机械工业是国民经济的支柱产业，现代机械制造技术是机械工业赖以生存和发展的重要保证。

机械制造工艺是制造机械产品的技巧、方法和程序。

机械制造中，需要加工顺序、装配工序及检验工序等，使用大量的夹具，可以提高劳动生产率，提高加工精度，减少废品，可以扩大机床的工艺范围，改善操作的劳动条件。

因此，夹具是机械制造的一项重要工艺设备。

湖北工业大学毕业设计（论文）VI 参考文献[1] 孙丽媛.机械制造工艺及专用夹具设计指导[M].北京：冶金工业出版社，2010. [2] 张金生等.机械制造工艺与夹具设计指导[M].北京：机械工业出版社，1995. [3] 王启平.机械制造工艺学(第5 版)[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1999. [4] 薛顺源等.机床夹具设计[M].北京:机械工业出版社，2001. [5] 赵良才等.计算机辅助工艺过程设计[M].北京；机械工业出版社，2003. [6] 张亚明. 机床夹具的分类与构成[J] . 科技资讯. 2008 ，[7] 王先逵编著．机械制造工艺学（上下册）[M]．北京：清华大学出版社，1989 ．[8] 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. [9] 李德庆，吴锡英编著．计算机辅助制造[M]．北京：清华大学出版社，1992 ．[10] 赵志修主著．机械制造工艺学[M]．北京：机械工业出版社，1985 ．湖北工业大学毕业设计（论文）VII 本科毕业设计选题报告论文（设计）题目组合机床夹具设计学生姓名王红河专业机械设计制造及其自动化学号24 指导教师冯云华职称1.选题目的和意义：(1) 保证加工精度采用夹具安装，可以准确地确定工件与机床、刀具之间的相互位置，工件的位置精度由夹具保证，不受工人技术水平的影响，其加工精度高而且稳定。

(2) 提高生产率、降低成本用夹具装夹工件，无需找正便能使工件迅速地定位和夹紧，显著地减少了辅助工时；用夹具装夹工件提高了工件的刚性，因此可加大切削用量；可以使用多件、多工位夹具装夹工件，并采用高效夹紧机构，这些因素均有利于提高劳动生产率。

另外，采用夹具后，产品质量稳定，废品率下降，可以安排技术等级较低的工人，
明显地降低了生产成本。

(3) 扩大机床的工艺范围使用专用夹具可以改变原机床的用途和扩大机床的使用范围，实现一机多能。

例如，在车床或摇臂钻床上安装镗模夹具后，就可以对箱体孔系进行镗削加工；通过专用夹具还可将车床改为拉床使用，以充分发挥通用机床的作用。

(4) 减轻工人的劳动强度用夹具装夹工件方便、快速，当采用气动、液压等夹紧装置时，可减轻工人的劳动强度。

湖北工业大学毕业设计（论文）VIII 2.主要研究内容(含论文提纲)：夹具最早出现在18 世纪后期。

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装备。

1．机床夹具的现状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 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，对机床夹具提出了如下新的要求：1）能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本；2）能装夹一组具有相似性特征的工件；3）能适用于精密加工的高精度机床夹具；4）能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具；5）采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率；6）提高机床夹具的标准化程度。

2．现代机床夹具的发展方向现代机床夹具的发展方向主要表现为标准化、精密化、高效化和柔性化等四个方面。

（1）标准化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件的国家标准：GB/T2148~T2259－91 以及各类通用夹具、组合夹具标准等。

机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。

（2）精密化随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度要求。

精密化夹具的结构类型很多，例如用于
精密分度的多齿盘，其分度精度可达±0.1"；用于精密车削的高精度三爪自定心卡盘，其定心精度为5μm。

（3）高效化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、高速化夹具和具有夹紧力装置的夹具等。

例如，在铣床上使用电动虎钳装夹工件，效率可提高5 倍左右；在车床上使用高速三爪自定心卡盘，可保证卡爪在试验转速为9000r/min 的条件下仍能牢固地夹紧工件，从而使切削速度大幅度提高。

目前，除了在生产流水线、自动线配置相应的高效、自动化夹具外，在数控机床上，尤其在加工中心上出现了各种自动装夹工件的夹具以及自动更换夹具的装置，充分发挥了数控机床的效率。

（4）柔性化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，以适应工艺可变因素的能力。

工艺的可变因素主要有：工序特征、生湖北工业大学毕业设计（论文）IX 3.完成论文（设计）的条件、方法及措施，包括实验设计、调研计划、资料收集、参考文献等内容：（1）查阅资料，收集准备各种即将应用到的资料和材料，掌握常用的夹具设计过程及方法参考文献：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 9、张金生等.机械制造工艺与夹具设计指导[M].北京：机械工业出版社，1995. 湖北工业大学毕业设计（论文）X 注：此表前四项由学生填写后交指导教师签署意见，否则不得开题。

FIXTURE Mechanical manufacturing process to fix the processing object, occupy the correct position to make, to accept the construction or testing device. Also known as the fixture. Broadly
speaking, in the process of any process, used to rapidly, conveniently, safe piece of equipment installed, can be called the fixture. Such as welding, inspection jig, fixture, machine tool fixture. The fixture is most common, often referred to as the fixture. In machining a workpiece on a machine tool, in order to make the surface of the workpiece to achieve drawing size, geometry and other surface the mutual positioning accuracy and other technical requirements, must be installed before processing the workpiece ( positioning ), to ( clamping). Fixture positioning element ( usually 4.论文（设计）的进程安排：1 熟悉课题和查找相关资料，完成开题报告初稿2 完成工艺规程的各种参数的计算和工艺规程说明书初稿3 绘制主要零件图4 撰写论文 5 整理技术文件，并打印学位论文 6 准备答辩 5.指导教师意见及建议：是否同意开题：指导教师签字：年月日湖北工业大学毕业设计（论文）XI by determining the workpiece fixture in the correct position, the clamping device ), the knife guide element (determining the tool and workpiece relative position or direction guiding tool ), dividing device ( so that the workpiece in a mounting can complete multiple station processing, a rotary indexing device and moves in a straight line dividing device two class ), a connecting element and a specific folder ( clamp base ). 译文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。

参考文献[1] Machine Tool Metalworking John L.Feirer ,1973. [2] Handbook of Machine Tools Manfred weck ,1984 . [3] Haffman E G. Jig and Fixture Design.America, VNR Co.,1980. [4] Boyes W E. Jigs and Fixture .America,SME,1982.。