第一章绪论1.1 课题背景及目的现代加工业是综合应用计算机、自动控制、自动检测以及精密机械等高新技术的产物，是典型的机电一体化产品，但是夹具的作用也显得越来越重要。

迄今为止，夹具仍是机电产品制造中必不可缺的四大工具(刀具、夹具、量具、模具)之一。

夹具在国内外也正在逐渐形成一个依附于机床业或独立的小行业。

1.1.1 设计夹具目的科学技术的不断进步与工业生产的迅速发展，夹具在工业生产中的使用极为广泛，如汽车、电器、仪器仪表、机械制造、航空航天、轻工业产品等行业，有60%~90%的零部件需用夹具加工。

如螺钉、螺母、垫圈等标准件，没有夹具就无法大批量生产。

新材料的推广应用，如工程塑料、粉末冶金、合金压铸、玻璃成型等工艺也需要夹具来完成批量生产。

夹具是实现压力加工的主要工具，也是现代工业生产中应用极为广泛的主要工艺装备。

没有高水平的模具就没有高水平的产品，是制造业的一个共识。

作为制造业的重要基础性工艺设备，夹具技术被认为是衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。

采用夹具成型工艺生产零部件，具有高效、节能、成本低、保证质量等一系列优点，能适应产品竞争和不断的更新换代。

因此，成形是当代工业生产的主要手段和工艺发展方向。

对工件进行机械加工时，为了保证加工要求，首先要使工件相对于刀具及机床有正确的位置，并使这个位置在加工过程中不因外力的影响而变动。

为此，在进行机械加工前，先要将工件装夹好。

生产夹具的目的1）快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）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。

1.1.2 机床夹具的国、内外发展背景夹具工业在现代社会中具有"不衰亡工业"之称，世界夹具市场总体上供不应求，市场需求量维持在每年600亿至650亿美元。

目前，电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电、通讯和军工等产品中，60%～80%的零部件，都需要通过夹具工艺来加工成型。

用夹具成型的制件具有高精度、高复杂性、高一致性、高生产率和低消耗，这是其他加工工艺所无法达到的。

欧美许多模具企业的生产技术水平，在国际上是一流的，CAD/CAE/CAM、高速切削加工等技术在欧企业中得到了广泛应用。

将高新技术应用于夹具的设计与制造，已成为当今社会快速制造优质模具的有力保证。

中国夹具生产总量已位居世界第三，虽然中国夹具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但设计制造水平在总体上要比欧美等国落后很多，特别在大型、精密、复杂和长寿命夹具技术上存在明显差距。

差别主要表现在下列几个方面：1、体制不顺，基础薄弱；2、人才急缺，在科研开发及技术攻关等方面投入资金太少；3、工艺工装水平低，且配套性不好，利用率低；4、专业化、标准化、商品化程度低，协作性差；5、夹具材料及夹具相关技术落后。

电子、通讯、建材等行业对模具的需求，对我国夹具工业和技术产生了巨大的推动作用。

未来我国夹具将朝着大型化、精密化、多功能化、标准化、快速成型方向发展。

当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。

同时没有相应的夹具是不能在短时间内生产出产品，夹具也开始不断的演变，由以往的变成组合夹具，这样既可以节省成本同时也节省了设计专用夹具的时间。

近年来随着计算机技术，三维彩色图像仿真技术和软件编程技术的飞速发展，计算机绘图已从二维平面图发展到三维立体图，计算机辅助设计也从二维设计发展到三维设计。

计算机辅助三维设计技术运用于机械设计中，让学生利用计算机表达设计零件的三维模型并对其进行工程分析，虚拟装配等，使学生更易于理解、更加直观化，能扩展学生设计思路，激发学生学习兴趣。

虽然我国的数字化工业发展是迅速的，但由于起步晚，底子薄，与世界先进水平相比，还有很大的差距。

为了提高数字化产品在国际市场的竞争能力，我们必须加强工艺试验研究。

作为将来从事模型设计加工产业的毕业学生，我们很有必要对设计中运用最广泛也最基础的三维环境下机械设计做一个比较系统的认识了解。

1.2 机床夹具概述机床夹具是机床上用以装夹工件（和引导刀具）的一种装置。

其作用是将工件定位，以使工件获得相对于机床和刀具的正确位置，并把工件可靠地夹紧。

1.2.1 夹具的分类夹具是机械制造厂里使用的一种工艺装备，可以从不同角度对机床夹具进行分类。

常用的分类方法有以下几种。

1、按夹具的使用特点分类（1）通用夹具。

已经标准化的，可加工一定范围内不同工件的夹具，成为通用夹具，如三爪自定心卡盘、机床用平口虎钳、万能分度头、磁力工作台等。

（2）专用夹具。

专为某一工件的某道工序设计制造的夹具，称为专用夹具。

（3）可调夹具。

夹具的某些元件可调整或可更换，以适应多种工件加工的夹具，称为可调夹具。

（4）组合夹具。

采用标准的组合夹具元件、部件，专为某一工件的某道工序组装的夹具，称为组合夹具。

（5）拼装夹具。

用专门的标准化、系列化的拼装夹具零部件拼装而成的夹具，称为拼装夹具。

它具有组合夹具的优点，但比组合夹具精度高、效能高、架构紧凑。

2、按机床使用分类夹具按机床使用可分为车床夹具、钻床家具、镗床夹具、齿轮机床夹具、数控机床夹具、自动机床夹具、自动线随行夹具以及其他机床夹具等。

3、按夹紧的动力源分类夹具按夹紧的动力源可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液增力夹具、电磁夹具以及真空夹具等。

1.2.2 夹具的选择数控加工的特点对夹具提出了两个基本要求：一是保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定；二是要能协调零件与机床坐标系的尺寸。

除此之外，重点考虑以下几点：（1）单件小批量生产时，优先选用组合夹具、可调夹具和其他通用夹具、以缩短生产准备时间和节省生产费用；（2）在成批生产时，应考虑采用专用夹具，并力求结构简单；（3）零件的装卸要快速、方便、可靠，以缩短机床的停顿时间；（4）夹具上各零部件应不妨碍机床对零件各表面的加工，即夹具要敞开，其定位、夹紧机构元件不能影响加工中的走刀（如产生碰撞等）；（5）为提高数控加工的效率，批量较大的零件加工可以采用多工位、气动或液压夹具。

1.2.3 夹具的作用在机床上加工工件时，必须用夹具装好夹牢工件。

将工件装好，就是在机床上确定工件相对于刀具的正确位置，这一过程称为定位。

将工件夹牢，就是对工件施加作用力，使之在已经定好的位置上将工件可靠地夹紧，这一过程称为夹紧。

从定位到夹紧的全过程，称为装夹。

机床夹具的主要功能就是完成工件的装夹工作。

工件装夹情况的好坏，将直接影响工件的加工精度。

在夹具中有的是通用夹具，有的则是专用。

但要达到预期的加工效果，除了正确的加工方法外，夹具的作用也是不可忽视的。

机床夹具在机械加工中的作用：（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，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）改善工人的劳动条件用夹具装夹工件具有方便、省力、安全的优点。

当采用气压、液压等夹紧装置装置时，可减轻工人的劳动强度，保证安全生产。

（5）保证工艺纪律在生产过程中使用夹具，可确保生产周期、生产调度等工艺秩序。

例如，夹具设计往往也是工程技术人员解决高难度零件加工的主要工艺手段之一。

第二章机用虎钳概述2.1 机用虎钳的基本信息2.1.1 机用虎钳的结构机用虎钳主要由以下几个部件组成：1、固定钳身：用来支撑活动钳身及工件；2、活动钳身：用来收紧或放松固定钳身，从而夹紧工件；3、钳口铁：夹紧工件时钳口铁接触工件的部份，可置换；4、压板：用来活动钳身固定在固定钳身上；5、螺杆：用来连接固定钳身与活动钳身，并带动活动钳身作轴向运动；6、螺钉、螺母：用来固定虎钳的各部件。

2.1.2 机用虎钳的种类一般可以分为两种：1、固定式：不会转动方向，固定钳身直接固定在机床上；2、转盘（旋转）式：固定钳身可按不同角度、操作需要进行旋转摆动使用。

2.1.3 机用虎钳的规格机虎钳的规格是以钳口铁的长度来标称的；规格有75、100、125、150、200（毫米）。

（另根据体形、使用时的需要，还有轻型和重型之分。

）2.2 机用虎钳的工作原理机械加工中，虎钳是较为常见的装夹工具，它分机用和手用两种，都是利用两钳口作定位基准，靠丝杠，螺母传送机械力的原理，其结构简单，装夹迅速，但是台虎钳也有其不足之处，如装夹外形较为复杂和不规则工件时，就力不从心了。

主要原因是台虎钳钳口是平直的，不适于装夹球形，特别是圆柱形工件。

机加工时工件易位移，有时工件还会飞出机床台面。

该机用虎钳工作原理如下：圆柱销7固定螺母环6与螺杆8，钳口铁2通过螺钉10固定在固定钳身1和活动钳身4上。

为了便于夹紧工件，钳口铁板上应有滚花结构。

螺钉3用于固定活动钳身4和螺母块9。

转动螺杆右端带动螺杆8旋转，使活动钳身4在螺母块9上左右移动，以夹紧或松动工件，从而达到预期效果。

下面给出机用虎钳的装配示意图。

如图所示机用虎钳装配示意图2.3 机用虎钳的拆卸顺序先旋下螺钉3，即可卸下活动钳身4。

拔出圆柱销7，然后拧下螺母环6，向虎钳左端抽出螺杆，取下螺母块9和垫圈11。

旋下螺钉10四个，即可取下两块钳口铁2。

最后剩下固定钳身1。

如下图所示：。