，本科生毕业论文（设计）题目：铣床专用偏心夹紧机构的设计专业代码：机械设计制造及其自动化（080301）作者姓名：学号：单位：汽车与交通工程学院指导教师：2010年5月17日原创性声明本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师指导下，独立进行研究取得的成果。
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本人承担本声明的相应责任。
学位论文作者签名：日期指导教师签名：日期摘要夹具是一种装夹工件的工艺装备，它的主要功用是实现工件定位和夹紧，使工件加工时相对于机床、刀具有正确的位置，以保证工件的加工精度。
机床夹具在机械加工中起着重要的作用，它直接影响机械加工的质量、生产率和生产成本以及工人的劳动强度等。
由于机床夹具设计是机械加工工艺准备中的一项重要工作，针对一些企业在铣夹具上加工零件常利用螺栓与普通的平压板压紧工件而带来的不便和生产效率低的情况，设计了偏心夹紧装置，采用该夹紧装置，夹压牢固、操作方便、生产率高。
关键词：圆偏心夹紧机构；自锁条件；偏心夹紧行程AbstractFixture is a kind of work-piece clamping equipment, its main function is to realize positioning and clamping workpiece, the machine processing, relative to the correct position, in order to ensure the processing precision. The machine tool's fixture in machining plays an important role, it directly influences the quality of mechanical processing, productivity and production cost and worker's labour intensity, etc.Therefore the machine tool's fixture design is an important job in the machining process preparation. For some enterprises in milling, fixture on processing parts used bolts and ordinary flat plate clamping workpiece and inconvenience and production efficiency was low, this paper designed an eccentric clamping device. The clamping device is reliable, convenient, with high productivity.Key words: Circular eccentric clamping institution, Self-locking condition, Eccentric clamping trip目录摘要 (I)ABSTRACT (II)前言 (1)1 总体设计方案 (2)1.1铣床专用偏心夹紧机构的整体设计 (2)1.2铣床专用偏心夹紧机构的自由度的计算 (2)1.3铣床专用偏心夹紧机构工作原理 (3)2 铣床专用偏心夹紧机构部件设计 (4)2.1铣床专用偏心夹紧机构关键部件设计 (4)2.2铣床专用偏心夹紧机构其它部件设计 (8)2.2.1偏心夹紧机构的压板设计 (8)2.2.2偏心夹紧机构的垫板设计 (8)3 铣床专用偏心夹紧机构的动力系统 (9)3.1概述 (9)3.2工作原理 (10)3.3力学分析 (10)4 铣床专用偏心夹紧机构的3D视图 (11)4.1三维软件S OLIDWORKS简介 (11)4.2偏心夹紧机构的3D视图 (12)结论 (15)参考文献 (16)附录1 (18)附录2 (21)致谢 (25)铣床专用偏心夹紧机构的设计前言机床为了加工出符合规定技术要求的表面，必须在加工前将工件装夹在机床上或夹具中。
工件的装夹包括定位和夹紧两个过程。
工件在夹具中定位的任务是：使同一工序中的所有工件都能在夹具中占据正确的位置。
一批工件在夹具上定位时，各个工件在夹具中占据的位置不可能完全一致，但各个工件的位置变动量必须控制在加工要求所允许的范围之内。
将工件定位后的位置固定下来，称为夹紧。
工件夹紧的任务是：使工件在切削力、离心力、惯性力和重力的作用下不离开已经占据的正确位置，以保证机械加工的正常进行。
机床夹具的发展缩短了辅助时间，提高了劳动生产率；能够保证加工精度稳定；扩大机床使用范围；减轻劳动强度，降低工人等级。
铣床是工业生产中重要的加工工具，它有着广泛的加工范围，因此设计铣床的夹具显得更加重要。
铣床夹具可以分为：直线进给铣床夹具，工作台按直线进给方式运动，可加工平面、直角面和各种槽等。
圆周进给的铣床夹具，铣床工作台做连续的回转运动，配合采用气动或液压等高效夹紧装置，生产率高，可加工平面，适用于大批量生产]1[。
靠模仿行铣床夹具，机床工作台的主进给运动和由靠模获得的辅助运动形成的仿行运动，采用靠模夹具可再一般万能铣床上加工出所需的成形面。
本论文根据实际铣床夹具提出改良方案，利用三维设计软件SolidWorks2008完成了偏心夹紧机构的整体零部件的设计，绘制了铣床夹具的零件图和装配图。
1 总体设计方案夹具是一种装夹工件的工艺装备，它的主要功用是实现工件定位和夹紧，使工件加工时相对于机床、刀具有正确的位置，以保证工件的加工精度。
机床夹具在机械加工中起着重要的作用，它直接影响机械加工的质量、生产率和生产成本以及工人的劳动强度等]2[。
因此机床夹具设计是机械加工工艺准备中的一项重要工作，针对一些企业在铣床夹具上加工零件常利用螺栓与普通的平压板压紧工件而带来的不便和生产效率低的情况，设计了偏心夹紧装置，采用该夹紧装置，夹压牢固、操作方便、生产率高。
1.1铣床专用偏心夹紧机构的整体设计本论文设计的铣床专用偏心夹紧机构是由圆偏心轮、压板、垫块、普通螺栓、弹簧等构件组成】【1311-。
如图1所示：1.手柄2.偏心轮3.压板4.螺栓5.定位销6.垫板图1整体结构图1.2铣床专用偏心夹紧机构的自由度的计算夹紧机构设计出来后，还需要确定是否具有确定运动，这就需要我们通过对偏心夹紧机构自由度的计算。
由图1可知：112223P 23hl =-⨯-⨯=--=P n F (1)n --机构的活动构件l P --件2和件3构成的转动副h P --件2和压板构成的线高副1.3铣床专用偏心夹紧机构工作原理偏心夹紧装置实际上是一个串连式的 2 级增力机构：其中杠杆作用为第 1 级，偏心轮形成的斜楔作用为第2 级。
因此，在要求输出夹紧力一定的条件下，采用偏心夹紧机构可以大大简化手工劳动。
动力的输入方式比较简单，并且易于导轨副配合起来使用，制造起来也比较方便，成本较低]20[。
在现代制造业中，偏心夹紧装置在手动夹具上得到了非常广泛的应用，但是在气压传动领域，却极少看到偏心机构的存在。
造成这种现象的原因是人们往往认为偏心夹紧机构不适合在气压传动中应用；其次是偏心夹紧机构的夹紧是一个旋转运动，气缸的活塞是一个直线往复运动，人们受传统思维的束缚很少去考虑这2 种运动的转换问题。
当气缸右腔进入压缩空气，则偏心轮反向运动，将工件松开，完成工件复位。
工作原理如图 1 所示。
气缸内活塞杆的外端装配有圆柱滚轮，在偏心轮的驱动杆上开一长槽，将滚轮以适当间隙配合嵌入槽中并适当润滑。
当气缸活塞在缸体左腔压缩空气的用下向右运动时，偏心轮驱动杆槽中的滚轮也随之向右移动，驱动杆将向下运动，驱动偏心轮以定位销为轴心作顺时针方向的摆动；活塞所受的轴向力经过驱动杆与偏心轮的作用放大后，由偏心轮向外输出力F0，从而夹紧工件】【53 。
2 铣床专用偏心夹紧机构部件设计2.1铣床专用偏心夹紧机构关键部件设计该铣床专用偏心夹紧机构关键部件设计为偏心轮设计。
2.1.1偏心轮机构的特点偏心夹紧机构与气压缸组成的夹紧机构具有以下优点:(1) 利用偏心夹紧机构的2 级增力放大功能，在系统压力一定的条件下，可以显著提高系统输出力；(2) 利用偏心夹紧机构的自锁功能，在需要长时间保持作用力的场合，可以让提供压缩气体的设备停止工作，节能效果显著；(3) 解决了在实践中往往要求输出力方向与液压缸轴线相垂直的问题。
该装置的不足之处在于：由于偏心轮对工件存在着切向力，所以如果长时间工作，可能会对工件表面造成一定的摩擦损伤。
这一缺点也是目前偏心夹紧装置所未能克服的普遍问题】【20。
2.1.2 圆偏心轮的设计（1）确定夹紧行程偏心轮夹紧工件时：321s s s T h +++= （2）式中 T —工件夹压表面至定位面的尺寸公差（mm ）1s —装卸工件所需的间隙，一般取1s =0.3mm2s — 夹紧装置的压移量，一般取2s =0.3—0.5mm3s —夹紧行程储备量，一般取3s =0.1—0.3mm所以，h=2+0.3+0.4+0.3=3mm 】【30(2)计算偏心距取x ϕ=90°—180°作为工作段，e=h=3mm（3）按自锁条件计算Df=0.1时，D=20e=20⨯3=60mm（4）圆偏心轮的结构图2圆偏心轮的设计图2.1.3 圆偏心夹紧机构的特性分析 圆偏心夹紧机构在工装应用中的首要问题是保证自锁，只有在自锁的前提下夹紧才是可靠的。
圆偏心夹紧机构在工装设计中应用比较广泛，实际上它是楔形夹紧的变形而已，特点是其升角α(相当于楔角) 不是一个常数，而与圆周上夹紧点的位置有关。
这是偏心夹紧机构的重要特点。
因此它与偏心轮工作段的选择、自锁条件、夹紧力的计算及主要结构尺寸的确定有密切关系。
作为一种手动夹紧机构，必须具有可靠的自锁性，只有在保证自锁的前提下夹紧才是可靠的，同时夹紧力的计算才有实际意义】【3231 。
但是，自锁条件是否可靠呢？图3圆偏心轮的受力分析图夹紧力的计算公式如下：Q RL u R e R rW ⋅⋅--+=)cos (sin )1(1γγμ （3） 式中: e ——偏心距R ——偏心轮半径e/ R ——偏心率或偏心比圆偏心夹紧时，要可靠地保证自锁，其夹紧点(转角为γ) 处的升角α必须满足下式:μφγγα=≤-=tan cos sin tan e R e 式中， μ = tan φ为偏心轮与被夹压表面间的摩擦系数(摩擦角)经化简整理后可得出圆偏心夹紧机构的自锁条件为:)sin(sin cos sin φγφγγμ-=+≤u R e 令)sin(sin cos sin φγφγμγμ-=+≤R e ）（φγφε+=sin sin 表1 为偏心轮工作面上几个特殊位置处的ε值(按tan φ = μ = 0.1 计算)。