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設(shè)計說明書 題目：底座零件的工藝規(guī)程及鉆孔夾具設(shè)計 學 生： 學 號： 專 業(yè)： 班 級： 指導(dǎo)老師： 目錄 摘 要 1 ABSTRCT 2 序 言 3 一 機床夾具介紹 4 1 .1夾具的現(xiàn)狀及生產(chǎn)對其提出新的要求 4 1.2 現(xiàn)代夾具的發(fā)展方向 5 二 零件的分析 7 2.1零件的作用 7 2.2 零件的工藝分析 7 三. 工藝規(guī)程設(shè)計 8 3.1確定毛坯的制造形式 8 3.2基面的選擇 8 3.3制定工藝路線 9 3.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 11 3.5確立切削用量及基本工時 12 四 機床夾具的定位及夾緊 16 4.1 概述 16 4.1.1 機床夾具的概念 16 4.1.2 機床夾具的組成 16 4.1.3 機床夾具的分類 17 4.1.4 機床夾具在機械加工中的作用 19 4.2工件的裝夾方式 20 4.3 基準及其分類 21 4.4 工件的定位 23 4.4.1 工件定位的基本原理 23 4.4.2 常見定位方式及定位元件 24 4.5 工件的夾緊 25 4.5.1夾緊裝置的組成及基本要求 25 4.5.2 夾緊力的確定 26 4.5.3典型夾緊結(jié)構(gòu) 27 4.5.4定心夾緊機構(gòu) 27 4.6 專用夾具設(shè)計 28 4.6.1對機床專用夾具的基本要求 28 4.6.2專用夾具設(shè)計方法和步驟 28 4.6.3夾具總圖技術(shù)要求的制訂 29 五 夾具設(shè)計 31 5.1問題的提出 31 5.2定位基準的選擇 31 5.3切削力和夾緊力的計算 32 5.4定位誤差分析 33 5.5夾具設(shè)計及操作的簡要說明 33 總 結(jié) 34 致 謝 35 參 考 文 獻 36 3 摘 要 本次設(shè)計內(nèi)容涉及了機械制造工藝及機床夾具設(shè)計、金屬切削機床、公差配合與測量等多方面的知識。 底座加工工藝規(guī)程及其夾具設(shè)計是包括零件加工的工藝設(shè)計、工序設(shè)計以及專用夾具的設(shè)計三部分。在工藝設(shè)計中要首先對零件進行分析，了解零件的工藝再設(shè)計出毛坯的結(jié)構(gòu)，并選擇好零件的加工基準，設(shè)計出零件的工藝路線；接著對零件各個工步的工序進行尺寸計算，關(guān)鍵是決定出各個工序的工藝裝備及切削用量；然后進行專用夾具的設(shè)計，選擇設(shè)計出夾具的各個組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導(dǎo)元件、夾具體與機床的連接部件以及其它部件；計算出夾具定位時產(chǎn)生的定位誤差，分析夾具結(jié)構(gòu)的合理性與不足之處，并在以后設(shè)計中注意改進。 關(guān)鍵詞：工藝、工序、切削用量、夾緊、定位、誤差。 ABSTRCT This design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal-cutting machine tool, the common difference coordination and the survey and so on the various knowledge. The reduction gear box body components technological process and its the jig design is includes the components processing the technological design, the working procedure design as well as the unit clamp design three parts. Must first carry on the analysis in the technological design to the components, understood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; After that is carrying on the size computation to a components each labor step of working procedure, the key is decides each working procedure the craft equipment and the cutting specifications; Then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed connection part as well as other parts; Position error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement. Keywords: The craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error 序 言 機械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產(chǎn)品，并把它們裝備成機械裝備的行業(yè)。機械制造業(yè)的產(chǎn)品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業(yè)的生產(chǎn)提供裝備，社會上有著各種各樣的機械或機械制造業(yè)的產(chǎn)品。我們的生活離不開制造業(yè)，因此制造業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展的重要行業(yè)，是一個國家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎(chǔ)及有力支柱。從某中意義上講，機械制造水平的高低是衡量一個國家國民經(jīng)濟綜合實力和科學技術(shù)水平的重要指標。 底座的加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計是在學完了機械制圖、機械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機械設(shè)計、機械工程材料等進行課程設(shè)計之后的下一個教學環(huán)節(jié)。正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，并設(shè)計出專用夾具，保證零件的加工質(zhì)量。本次設(shè)計也要培養(yǎng)自己的自學與創(chuàng)新能力。因此本次設(shè)計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設(shè)計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產(chǎn)實踐的需要，只有將各種理論與生產(chǎn)實踐相結(jié)合，才能很好的完成本次設(shè)計。 本次設(shè)計水平有限，其中難免有缺點錯誤，敬請老師們批評指正。 一 機床夾具介紹 夾具最早出現(xiàn)在1787年，至今經(jīng)歷了三個發(fā)展階段。第一階段表現(xiàn)為夾具與人的結(jié)合。在工業(yè)發(fā)展初期。機械制造的精度較低，機械產(chǎn)品工件的制造質(zhì)量主要依賴勞動者個人的經(jīng)驗和手藝，而夾具僅僅作為加工工藝過程中的一種輔助工具；第二階段是隨著機床、汽車、飛機等制造業(yè)的發(fā)展，夾具的門類才逐步發(fā)展齊全。夾具的定位、夾緊、導(dǎo)向（或?qū)Φ叮┰慕Y(jié)構(gòu)也日趨完善，逐漸發(fā)展成為系統(tǒng)的主要工藝裝備之一；第三階段，即近代由于世界科學技術(shù)的進步及社會生產(chǎn)力的迅速提高，夾具在系統(tǒng)中占據(jù)相當重要的地位。這一階段的主要特征表現(xiàn)為夾具與機床的緊密結(jié)合。 1 .1夾具的現(xiàn)狀及生產(chǎn)對其提出新的要求 現(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應(yīng)市場激烈競爭，企業(yè)中多品種生產(chǎn)的工件已占工件種類數(shù)的85%左右。然而目前，一般企業(yè)習慣與采用傳統(tǒng)的專用夾具，在一個具有大批量生產(chǎn)的能力工廠中約擁有13000~15000套專用夾具。另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，約隔4年就要更新80%左右的專用夾具，而夾具的實際磨損量只有15%左右，特別最近年來柔性制造系統(tǒng)（FMS）、數(shù)控機床（NC），加工中心（MC）和成組加工（GT）等新技術(shù)被應(yīng)用和推廣，使中小批生產(chǎn)的生產(chǎn)率逐步趨近于大批量生產(chǎn)的水平。 綜上所述，現(xiàn)代生產(chǎn)對夾具提出了如下新的要求： 1. 能迅速方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)以縮短生產(chǎn)準備周期 2. 能裝夾一組相似性特征的工件 3. 適用于精密加工的高精度的機床 4. 適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型技術(shù) 5. 采用液壓汞站等為動力源的高效夾緊裝置，進一步提高勞動生產(chǎn)率 1.2 現(xiàn)代夾具的發(fā)展方向 現(xiàn)代夾具的發(fā)展方向表現(xiàn)為精密化、高效化、柔性化、標準化等四個方面： 1. 精密化 隨著機械產(chǎn)品精度的日益提高，勢必也相應(yīng)提高對其精度要求。精密化夾具的結(jié)構(gòu)類型很多，例如用于精密分度的多齒盤，其分度可達正負0.1，用于精密車削的高精度三爪卡盤，其定心精度為5um，又如用于軸承套圈磨削的電磁無心夾具，工件的圓讀可達0.2~0.5um。 2. 高效化 高效化夾具主要用來減少工件加工的機動時的和輔助時的，以提高勞動生產(chǎn)率，減少工人勞動強度，常見的高效化夾具有：自動化夾具、告訴化夾具、具有夾緊動力模塊的夾具等。例如使用電動虎鉗裝夾工件，可使工件效率比普通虎鉗提高了5倍左右；而高速卡盤則可保證卡爪在轉(zhuǎn)速9000r/min的條件下能正常夾緊工件，使切削速度大幅度提高。 3. 柔性化 夾具的柔性化與機床的柔性化相似，它是通過調(diào)組合等方式，以適應(yīng)工藝可變因素的能力。工藝的可變因素主要有：工序特征、生產(chǎn)批量、工件的形狀和尺寸等，具有柔性化特征的新型夾具種類主要有：組合夾具、通用可調(diào)夾具、成組夾具、模塊夾具、數(shù)控夾具等，在較長時間內(nèi)，夾具的柔性化趨向?qū)⑹菉A具發(fā)展的主要方向。 4. 標準化 夾具的標準化與通用化是相互聯(lián)系的兩個方面，在制造典型夾具，結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，首先進行夾具元件和部件的通用化，建立典型尺寸系列或變型，以減少功能用途相近的夾具元件和不見的形成：舍棄一些功能低劣的結(jié)構(gòu)，通用化方法包括：夾具、部件、元件、毛呸和材料的通用化夾具的標準化階段是通用化的深入并為工作圖的審查創(chuàng)造了良好的條件。目前，我國已有夾具零件、部件的國家標準：GB2148~2249-80，GB2262~2269-80以及通用夾具標準，組合夾具標準等。夾具的標準化也是夾具柔性化高效化的基礎(chǔ)，作為發(fā)展趨勢，這類夾具的標準化，有利于夾具的專業(yè)化生產(chǎn)和有利于縮短生產(chǎn)準備周期，降低生產(chǎn)總成本。 二 零件的分析 2.1零件的作用 底座的作用，裝軸承，保證軸承的旋轉(zhuǎn)精度。 2.2 零件的工藝分析 底座有2組加工面他們沒有有位置度要求。 這2組加工面的分別為 1，以下端面為基準的加工面，這組加工面包括鉆2-Φ14孔。 2：以2-Φ14孔和底面為基準的加工面，這組加工面主要是加工其他的孔和面。 三. 工藝規(guī)程設(shè)計 3.1確定毛坯的制造形式 零件的材料為ZL201，根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)以及零件在工作過程中所受的載荷情況，選用砂型機鑄造。 3.2基面的選擇 基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一?；孢x擇的正確合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得到提高。否則，加工工藝過程中會問題百出。 （1）粗基準的選擇應(yīng)以加工表面為粗基準。目的是為了保證加工面與不加工面的相互位置關(guān)系精度。如果工件上表面上有好幾個不需加工的表面，則應(yīng)選擇其中與加工表面的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準。以求壁厚均勻、外形對稱、少裝夾等。 （2） 選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準。例如：機床床身導(dǎo)軌面是其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時選擇導(dǎo)軌面作為粗基準，加工床身的底面，再以底面作為精基準加工導(dǎo)軌面。這樣就能保證均勻地去掉較少的余量，使表層保留而細致的組織，以增加耐磨性。 （3） 應(yīng)選擇加工余量最小的表面作為粗基準。這樣可以保證該面有足夠的加工余量。 （4） 應(yīng)盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準，以保證定位準確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準，必要時需經(jīng)初加工。 （5） 粗基準應(yīng)避免重復(fù)使用，因為粗基準的表面大多數(shù)是粗糙不規(guī)則的。多次使用難以保證表面間的位置精度。 粗基準的選擇：底座這樣的零件來說，選擇好粗基準是至關(guān)重要。我們選擇不加工的底面為粗基準。 精基準的選擇應(yīng)滿足以下原則： （1）“基準重合”原則 應(yīng)盡量選擇加工表面的設(shè)計基準為定位基準，避免基準不重合引起的誤差。 （2）“基準統(tǒng)一”原則 盡可能在多數(shù)工序中采用同一組精基準定位，以保證各表面的位置精度，避免因基準變換產(chǎn)生的誤差，簡化夾具設(shè)計與制造。 （3）“自為基準”原則 某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均勻，應(yīng)選擇該加工表面本身為精基準，該表面與其他表面之間的位置精度由先行工序保證。 （4）“互為基準”原則 當兩個表面相互位置精度及自身尺寸、形狀精度都要求較高時，可采用“互為基準”方法，反復(fù)加工。 （5）所選的精基準 應(yīng)能保證定位準確、夾緊可靠、夾具簡單、操作方便。 以2-φ8孔（一面2銷）為定位精基準，加工其它表面及孔。主要考慮精基準重合的問題，當設(shè)計基準與工序基準不重合的時候，應(yīng)該進行尺寸換算，這在以后還要進行專門的計算，在此不再重復(fù)。 3.3制定工藝路線 制訂工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。通過仔細考慮零件的技術(shù)要求后，制定以下兩種工藝方案： 方案一 10 鑄 鑄造 20 熱 時效處理 30 銑 以Φ24臺階面為基準，粗精銑下端面，保證尺寸12 40 銑 以下底面為基準，粗精銑2個Φ24臺階面，保證尺寸14 50 銑 銑Φ22圓柱端面，保證尺寸65 60 鉆 鉆2個Φ14的通孔 70 鉆 鉆攻孔M14x1.5-6H螺紋底孔 80 車 車尺寸45兩端面見平，保證尺寸45 90 鏜 鏜直徑Φ32（+0.039,0）的孔至要求以及孔口倒角1×45°保證孔中心度32 100 鉗 去除毛刺 110 檢 按圖樣要求檢驗 120 入庫 入庫 方案二 10 鑄 鑄造 20 熱 時效處理 30 鉆 鉆2個Φ14的通孔 40 銑 以下底面為基準，粗精銑2個Φ24臺階面，保證尺寸14 50 銑 銑Φ22圓柱端面，保證尺寸65 60 銑 以Φ24臺階面為基準，粗精銑下端面，保證尺寸12 70 鉆 鉆攻孔M14x1.5-6H螺紋底孔 80 車 車尺寸45兩端面見平，保證尺寸45 90 鏜 鏜直徑Φ32（+0.039,0）的孔至要求以及孔口倒角1×45°保證孔中心度32 100 鉗 去除毛刺 110 檢 按圖樣要求檢驗 120 入庫 入庫 工藝方案一和方案二的區(qū)別在于方案一先加工底面，然后以加工 好的底面定位，加工2-Φ14的孔，這樣后續(xù)的工序，我們可以用已經(jīng)加工好的其中的2-Φ14的孔作為定位基準加工后面的工序，這樣能很好的保證加工質(zhì)量，提高加工效率，綜合考慮我們選擇方案一 具體的工藝路線如下 10 鑄 鑄造 20 熱 時效處理 30 銑 以Φ24臺階面為基準，粗精銑下端面，保證尺寸12 40 銑 以下底面為基準，粗精銑2個Φ24臺階面，保證尺寸14 50 銑 銑Φ22圓柱端面，保證尺寸65 60 鉆 鉆2個Φ14的通孔 70 鉆 鉆攻孔M14x1.5-6H螺紋底孔 80 車 車尺寸45兩端面見平，保證尺寸45 90 鏜 鏜直徑Φ32（+0.039,0）的孔至要求以及孔口倒角1×45°保證孔中心度32 100 鉗 去除毛刺 110 檢 按圖樣要求檢驗 120 入庫 入庫 3.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 底座零件材料為ZL201 生產(chǎn)類型為批量生產(chǎn)，采用砂型機鑄造毛坯。 1、 底座的上端面 因為底座的上下和左右端面沒有精度要求，粗糙度要求也不高，其加工余量為2.5mm。 2、底座的孔 毛坯為空心，鑄造出孔?？椎木纫蠼橛贗T7—IT8之間，參照參數(shù)文獻，確定工藝尺寸余量為單邊余量為2.5 3.5確立切削用量及基本工時 工序 一：銑下端面 1. 選擇刀具 刀具選取不重磨損硬質(zhì)合金套式端銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 1） 決定銑削深度 因為加工余量不大，故可在一次走刀內(nèi)銑完，則 2） 決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X51型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則 按機床標準選取＝1450 當＝1450r/min時 按機床標準選取 3） 計算工時 切削工時：，，，則機動工時為 工序二：鉆4-Φ14孔 (1)鉆Φ14mm孔 機床：Z525立式鉆床 刀具：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表10-61選取高速鋼麻花鉆Φ14 1)進給量 取f=0.13mm/r 2)切削速度　　V=24~34m/min. 取V=30m/min 3)確定機床主軸轉(zhuǎn)速　　 ns== 1194r/min 與1194r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為1450r/min。現(xiàn)選取=1450r/min。 所以實際切削速度== 5) 切削工時，按《工藝手冊》表6.2-1。 t=i ;其中l(wèi)=13mm; =4mm; =3mm; t= ==0.1601min) 工序：鉆M14的孔 (1)鉆M14的孔 機床：Z525立式鉆床 刀具：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表10-61選取高速鋼麻花鉆Φ14 1)進給量 取f=0.13mm/r 2)切削速度　　V=24~34m/min. 取V=30m/min 3)確定機床主軸轉(zhuǎn)速　　 ns== 2388r/min 與2388r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為2012r/min?，F(xiàn)選取=2012r/min。 所以實際切削速度== 5) 切削工時，按《工藝手冊》表6.2-1。 　 t=i ;其中l(wèi)=5m; =4mm; =3mm; t= ==0.07646 工序：鏜Φ32H7孔 1.加工條件 加工要求：鏜孔Φ32mm 機 床：臥式銑鏜床T616 刀 具：高速鋼刀頭 2.計算切削用量 查《簡明手冊》表4.2-19和4.2-20,4.2-21得 =25mm/min =0.07mm/z =9.6mm 根據(jù)T616鏜床說明書，取=500 r/min 切削工時：L=16mm 四 機床夾具的定位及夾緊 4.1 概述 在機械制造中，用以裝夾工件（和引導(dǎo)刀具）的裝置，稱為夾具。它是用來固定加工對象，使之占有正確位置，接受施工或檢測的裝置。 4.1.1 機床夾具的概念 在機械加工過程中，為了保證加工精度，首先要使工件在機床上占有正確的位置，確定工件在機床上或夾具中占有正確的位置的過程，稱為工件的定位。定位后將其固定，使其在加工過程中始終保持定位位置不變的操作稱為夾緊。工件在機床或夾具上定位、夾緊的過程稱為工件的裝夾。用以裝夾工件的裝置稱為機床夾具，簡稱夾具。 4.1.2 機床夾具的組成 1. 機床夾具的基本組成部分 （1）定位裝置 該裝置由定位元件組合而成，其作用是確定工件在夾具中的正確位置。 （2）夾具裝置 該裝置的作用是將工件壓緊夾牢，并保證工件在加工的過程中正確位置不變。 （3）夾具體 夾具體是夾具的基本骨架，通過它將夾具所有的元件構(gòu)成一個整體。 2. 機床夾具的其他特殊元件或裝置 （1）連接元件 根據(jù)機床的特點，夾具在機床上的安裝連接常有兩種形式。一種是安裝在機床工作臺上，另一種是安裝在機床主軸上。連接元件用以確定夾具本身在機床上的位置。如機床夾具所使用的過渡盤，銑床夾具所使用的定向鍵等，都是連接元件。 （2）對刀元件 常用在普通銑床夾具中，用對刀快調(diào)整銑刀加工前的位置。對刀時，銑刀不與對刀快直接接觸，而用塞尺進行檢查，以免碰傷銑刀的切削刃和對刀快工作表面。 （3）導(dǎo)向元件 常用在鉆床、鏜床夾具中，用鉆套和鏜套引導(dǎo)刀具加工中的正確位置。 （4）其他元件或裝置 根據(jù)加工需要，有些夾具還分別采用分度裝置、靠模裝置、上下料裝置、平衡塊等。這些元件或裝置需要專門設(shè)計。 4.1.3 機床夾具的分類 根據(jù)機床夾具的通用化程度，可將夾具氛圍以下幾種： 1. 通用夾具 可加工一定范圍內(nèi)不同工價的夾具為通用夾具，如車床上的三爪自定心卡盤、四爪單動卡盤；銑床上的平口虎鉗、分度頭和回轉(zhuǎn)工作臺等。它們有很大的通用性，無需調(diào)整或稍加調(diào)整就可以用于裝夾不同的工件。這類夾具一般已標準化，由專業(yè)工廠生產(chǎn)，作為機床附件供應(yīng)給用戶。 由于使用通用夾具夾緊工件比較費時，操作復(fù)雜，生產(chǎn)效率低，且較難裝夾形狀復(fù)雜的工件，故通用夾具主要用于單件小批生產(chǎn)，在產(chǎn)品固定的大批量生產(chǎn)中很少使用通用夾具，而使用效率較高的專用夾具。 2. 專用夾具 專用夾具是針對某一種工件的某道工序?qū)ｉT設(shè)計的夾具。所以結(jié)構(gòu)緊湊，操作迅速方便。專用夾具通常由使用廠根據(jù)要求自行設(shè)計與制造。 專用夾具定位精度高，一批工件加工或所得尺寸穩(wěn)定，互換性高，并且可以減輕勞動強度，節(jié)省工時，顯著提高效率，另外利用專用夾具還可以擴大機床的工藝范圍。但專用夾具是為滿足某個工件某道工序的加工需要而專門設(shè)計的，所以它的適用范圍較窄。此外、專用夾具的設(shè)計制造周期較長。當產(chǎn)品更換時，往往因無法再使用而報廢，因此，專用夾具主要適用于產(chǎn)品品種相對穩(wěn)定的大批大量生產(chǎn)。 3. 成組夾具 根據(jù)成組技術(shù)原來技術(shù)的用于成組加工的夾具。這種夾具的特點是，在通用的夾具體上，只需對夾具的部分元件稍加調(diào)整或更換，即可用于組內(nèi)的不同工件的加工。 4. 組合夾具 組合夾具是由可循環(huán)使用的標準夾具零件部件組裝成易于聯(lián)結(jié)和拆卸的夾具。它在使用上具有專用夾具的優(yōu)點，而當產(chǎn)品更換時，不存在夾具“報廢”問題。因為它可以拆開，其元件可清洗入庫，留待組裝新的夾具。因此，組合夾具很適合于新產(chǎn)品試制和單件小批生產(chǎn)使用。由于組合夾具還具有縮短生產(chǎn)準備周期，減少專用夾具種類、數(shù)量和存放面積等優(yōu)點，特別適用于新產(chǎn)品的試制和多品種小批量生產(chǎn)。 5. 隨行夾具 隨行夾具為自動線上使用的一種夾具。自動線夾具基本上分為兩類：一類為固定式夾具，它與一般專用夾具相似；一類為隨行夾具，她除了具有一般夾具所擔負的裝夾任務(wù)外，還擔負自動線輸送工件的任務(wù)。所以，它是跟隨被加工工件沿著自動線從一個工位移到下一個工位的，故稱為隨行夾具。 除了上述分類外，夾具還可以按照動力來源不同分為手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、電動夾具、磁力夾具、真空夾具及自夾緊夾具等，按工種還可以分為車床夾具、銑床夾具、磨床夾具、鉆床夾具等。 4.1.4 機床夾具在機械加工中的作用 夾具是機械加工中的一種工藝裝備，它在生產(chǎn)中起的作用很大，所以在機械加工中的應(yīng)用十分廣泛。歸納起來有以下幾個方面的作用： 1. 保證工件的加工精度 由于采用夾具安裝，可以準確地確定工件與機床、刀具之間的相互位置，所以在機械加工中，可以保證工件各個表面的相互位置精度，使其不受或不受各種主觀因素的影響，容易獲得較高的加工精度，并使一批工件的精度穩(wěn)定。 2. 提高勞動生產(chǎn)率和降低加工成本 采用夾具使工件裝夾方便，免去工件逐個找正對刀所花費的時間，因此可以縮短輔助時間。另外，采用夾具裝夾或，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，對操作工人的技術(shù)水平的要求可以降低，有利于提高生產(chǎn)率和降低成本。 3. 擴大機床工藝范圍和改變機床用途 使用專用夾具可以改變原機床的用途和擴大機床的使用范圍，實現(xiàn)一機多能。這是在生產(chǎn)條件有限的也器中常用的一種技術(shù)改造措施。例如，在車床或搖臂鉆床上安裝鏜摸夾具后，就可以對箱體孔系進行鏜削加工，一充分發(fā)揮通用機床的作用。 4. 改善勞動條件和保證生產(chǎn)安全 使用專用機床夾具可減輕工人的勞動強度、改善勞動條件，保證安全生產(chǎn)。 4.2工件的裝夾方式 工件在機床上的裝夾方式有以下三種方法： 1. 直接找正法 在機床上根據(jù)工件上有關(guān)基準直接找正工件，使工件獲得加工的正確位置的方法。 直接找正法的定位精度和工作效率，取決于被找工件表面的精度、找正方法和所用工具及工人的技術(shù)水平。此法一般多用于單件小批生產(chǎn)和精度要求特別高的場合。 2. 劃線找正法 在機床上按毛坯或工件上所劃線找正工件，使工件獲得正確位置的方法。 此法由于受到劃線精度的限制，定位精度比較低，多用于單件小批量生產(chǎn)、毛坯精度較低以及大型零件等不使用夾具的粗加工中。 3. 用夾具裝夾 即通過夾具上的定位元件使工件相對于刀具及機床獲得正確位置的方法。 此法使工件定位迅速方便，定位精度較高，廣泛用于成批和大量生產(chǎn)。 上述用裝夾工件的方法有以下幾個特點： 工件在夾具中的定位，是通過工件上的定位基準與夾具上的定位元件相接觸而實現(xiàn)的。 由于夾具預(yù)先在機床上已調(diào)整好位置（也有在加工過程中再進行找正的），因此，工件通過夾具相對于機床也就有了正確的位置。 通過夾具上的對刀裝置，保證了工件加工表面相對于刀具的正確位置。 4.3 基準及其分類 機器零件是由若干個表面組成的。這些表面之間的相對位置關(guān)系包括兩方面的要求：表面見的位置尺寸精度和相對位置精度。研究零件表面的相對位置關(guān)系，是離不開基準的。不明確基準就不無法確定表面的位置。 基準是用來確定生產(chǎn)對象上幾何要素間的幾何關(guān)系所依據(jù)的那些點、線、面。根據(jù)基準的不同功能，基準分為設(shè)計基準和工藝基準兩大類。 1. 設(shè)計基準 在零件圖樣上所采用的基準，稱為設(shè)計基準。 2. 工藝基準 零件在工藝過程中所采用的基準，稱為工藝基準。工藝基準按用途不同，又分為裝配基準、測量基準、工序基準和定位基準。 （1）裝配基準 裝配時用以確定零件在部件或產(chǎn)品中的位置的基準，稱為裝配基準。 （2）測量基準 測量時用以檢驗已加工表面尺寸幾 位置的基準，稱為測量基準。 （3）工序基準 在加工工序中，用以確定本工序被加工表面家工后的尺寸、形狀及位置的基準，稱為工序基準。 （4）定位基準 工件定位時所采用的基準，稱為定位基準。 需要說明的是，作為基準的點、線、面在工件上并不一定具體存在。如軸心線、對稱面等，它們是由某些具體表面來體現(xiàn)的。用以體現(xiàn)基準的表面稱為定位基準。 4.4 工件的定位 4.4.1 工件定位的基本原理 工件裝夾在機床上必須使工件相對于刀具和機床處于正確的加工位置，它包括工件在夾具的定位、夾具在機床上的安裝以及夾具相對于刀具和整個工藝系統(tǒng)的調(diào)整等工作過程。在使用夾具的情況下，就要使機床、刀具、夾具和工件之間保持正確的加工位置。顯然，工件的定位是其中極為重要的一個環(huán)節(jié)。 1. 六點定位原則 定位，就是限制自由度。通常是用一個支承點限制工件的一個自由度，用合理設(shè)置的六個支承點，限制工件的六個自由度，使工件在夾具中的位置完全確定，這就是工件定位的“六點定位原則” 。 2. 工件定位中可能出現(xiàn)的集中情況 （1）完全定位 六個支承點限制了工件的全部自由度，稱為完全定位。 （2）不完全定位 根據(jù)工件的加工要求，并不需要限制工件的全部自由度，這樣的定位，稱為不完全定位。 （3）欠定位 根據(jù)工件的加工要求，應(yīng)該限制的自由度沒有被限制的定位，稱為欠定位。器定位無法保證加工要求，所以是決不允許的。 （4）過定位 夾具上的兩個或兩個以上的定位元件，重復(fù)限制工件的同一個或幾個自由度的現(xiàn)象，稱為過定位。過定位中常會出現(xiàn)干涉現(xiàn)象。 消除或減小過定位所引起的干涉，一般有兩種方法：一種是提高定位基準之間以及定位元件工作表面之間的位置精度。一種是改變定位元件的結(jié)構(gòu)，使定位元件在重復(fù)限制自由度的部分不起定位作用。 4.4.2 常見定位方式及定位元件 定位方式和定位元件的選擇包括選擇定位元件的結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸及布置形式等，他們主要取決于工件的加工要求、工件定位基準和外力的作用等因素。 1. 工件及平面定位 （1）主要支承 主要支承用來限制工件的自由度，起定位作用 1）固定支承 2）可調(diào)支承 3）自位支承 （2）輔助支承 提高工件的安裝剛性和穩(wěn)定性 1）螺旋式輔助支承 2）自位式輔助支承 3）推引式輔助支承 4）液壓鎖緊的輔助支承 2. 工件以圓柱空定位 （1）圓柱銷 （2）圓錐銷 （3）圓柱心軸 3. 工件以外圓柱面定位 （1）在V形塊中定位 （2）在圓孔中定位 （3）在半圓孔和圓錐孔中定位 4.5 工件的夾緊 在機械加工中，工件的定位和夾緊是相互聯(lián)系非常密切的兩個工作過程。工件定位以后需要通過一定的裝置把工件壓緊夾牢在定位元件上，使工件在加工過程中，不會由于切削力、工件重力、離心力或慣性力等的作用而發(fā)生位置變化或產(chǎn)生振動，以保證加工精度和安全生產(chǎn)。這樣把工件壓緊夾牢的裝置，即稱為夾緊裝置。 4.5.1夾緊裝置的組成及基本要求 1. 夾緊裝置的組成 （1）力源裝置 （2）中間傳動機構(gòu) 作用如下： 1）改變夾緊作用力的方向 2）改變夾緊作用力的大小 3）具有一定的自鎖性能 （3）夾緊元件 2. 對夾緊裝置的基本要求 （1）夾緊時不能破壞工件在夾具中占有的正確位置 （2）夾緊力的大小要適當 （3）夾緊裝置要操作方便 （4）結(jié)構(gòu)要進湊簡單，有良好的結(jié)構(gòu)工藝性，盡量使用標準件 4.5.2 夾緊力的確定 確定夾緊力就是確定夾緊力的大小、方向和作同點。在確定夾緊力的三要素時要分析工件的結(jié)構(gòu)特點、加工要求、切削力及其他外力作用于工件的情況，而且必須考慮定位裝置的結(jié)構(gòu)形式和布置方式。夾緊力的三要素對夾緊結(jié)構(gòu)的設(shè)計起著決定性的作用。只有夾緊力的作用點分布合理，大小適當，方向正確才能獲得良好的效益。 1. 夾緊力方向的確定 （1）夾緊力方向應(yīng)垂直于主要定位基準面 （2）夾緊力的方向最好與切削力、工件重力方向一致 2. 夾緊力作用點的選擇 （1）應(yīng)能夠保持工件定位穩(wěn)定可靠，在夾緊過程中不會引起工件產(chǎn)生位移或偏轉(zhuǎn)。 （2）應(yīng)盡量避免或減少工件的夾緊變形 （3）夾緊力作用點應(yīng)盡量靠近加工部位 3. 夾緊力大小的估算 （1）首先假設(shè)系統(tǒng)為剛性系統(tǒng)，切削過程處于穩(wěn)定狀態(tài)。 （2）常規(guī)情況下，只考慮切削力（矩）在力系中的影響；切削力（矩）用切削原理公式計算。 （3）對重型工件應(yīng)考慮工件重力的影響。在工件做高速運動場合，必須計入慣性力。 （4）分析對夾緊最不利的瞬時狀態(tài)，按靜力平衡方程計算此狀態(tài)下所需的夾緊力即為計算夾緊力 （5）將計算夾緊力再乘以K，即得實際夾緊力。K為總安全系數(shù)，K=K0K1K2K3 各種因素的安全系數(shù)可查表2-3，一般K=1.5~2.5；當夾緊力與切削力相反時，K=2.5~3 。 4.5.3典型夾緊結(jié)構(gòu) 1. 斜楔夾緊結(jié)構(gòu) 2. 螺旋夾緊結(jié)構(gòu) （1）單個螺旋夾緊結(jié)構(gòu) （2）螺旋壓板夾緊結(jié)構(gòu) （3）偏心夾緊機構(gòu) 4.5.4定心夾緊機構(gòu) 當加工尺寸的工序基準是中心要素（軸線、中心平面等）撕，為使基準重合以減少定位誤差，可以采用定位夾緊機構(gòu)，所以，定心夾緊機構(gòu)主要用于要求準確定心或?qū)χ械膱龊?。定心夾緊機構(gòu)可分為以下幾種： （1）螺旋式定心夾緊機構(gòu) （2）杠桿式定心夾緊機構(gòu) （3）楔式定心夾緊機構(gòu) （4）彈簧筒夾式定心夾緊機構(gòu) （5）膜片卡盤定心夾緊機構(gòu) （6）波紋套定心夾緊機構(gòu) （7）液性塑料定心夾緊機構(gòu) 4.6 專用夾具設(shè)計 4.6.1對機床專用夾具的基本要求 1. 穩(wěn)定地保證工件的加工精度 2. 提高機械加工的勞動生產(chǎn)率 3. 結(jié)構(gòu)簡單，有良好的結(jié)構(gòu)工藝性和勞動條件 4. 應(yīng)能夠降低工件的制造成本 5. 適當提高夾具元件的通用化和標準化程度，以縮短夾具制造周期，降低夾具成本。 4.6.2專用夾具設(shè)計方法和步驟 1. 明確設(shè)計任務(wù)，收集設(shè)計資料 2. 擬訂夾具結(jié)構(gòu)方案，繪制夾具草圖 （1）確定工件的定位方案，設(shè)計定位裝置，并對夾緊力進行估算，以確保夾緊可靠 （2）確定工件的夾緊方案，設(shè)計夾緊裝置 （3）確定刀具的引導(dǎo)方式，選擇或設(shè)計引導(dǎo)元件或?qū)Φ对? （4）確定其他元件或裝置的結(jié)構(gòu)形式，如定位鍵、分度裝置等 （5）確定夾具的總體結(jié)構(gòu)及夾具在機床上的安裝方式。對夾具的總體結(jié)構(gòu)最好能擬訂出幾個不同的方案，畫出草圖，經(jīng)過分析比較，選擇最佳方案 3. 繪制夾具總圖 （1）選擇操作者工作時正對的位置為主視圖 （2）用雙點劃線將工件的外形輪廓、定位基面、夾緊表面以及加工表面畫在各視圖相應(yīng)的位置上，待加工面上的加工余量可用網(wǎng)紋線表示。在夾具總圖中，工件可看作透明體，不遮擋后面的線條 （3）依次畫出定位、夾緊、導(dǎo)向元件或裝置的具體結(jié)構(gòu)，再畫出夾具體，將各元件或裝置連成一個整體 （4）在總圖上標注尺寸（包括輪廓尺寸、聯(lián)系尺寸、重要的配合尺寸等）、公差和技術(shù)要求 （5）繪制夾具零件圖。在夾具中的非標準零件都要繪制零件圖，并按總圖要求確定零件的尺寸、公差及技術(shù)條件 4.6.3夾具總圖技術(shù)要求的制訂 1. 夾具總圖上應(yīng)標注的尺寸和公差 （1）夾具外形的最大輪廓尺寸 （2）影響定位精度的尺寸 （3）影響對刀精度的尺寸和公差 （4）影響夾具在機床上安裝精度的尺寸和公差 （5）影響夾具精度的尺寸和公差 （6）其他裝配尺寸及公差 2. 夾具總圖上公差值的確定 （1）與加工尺寸有直接對應(yīng)關(guān)系的夾具公差δJ （2）其他裝配尺寸的配合性質(zhì)及公差等級 3. 夾具總圖上應(yīng)標注的技術(shù)要求 五 夾具設(shè)計 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具。 由指導(dǎo)老師的分配的任務(wù)我們設(shè)計鉆2-φ14孔的鉆床夾具。 5.1問題的提出 在機械制造中，用以裝夾工件（和引導(dǎo)刀具）的裝置，稱為夾具。它是用來固定加工對象，使之占有正確位置，接受施工或檢測的裝置。 在機械加工過程中，為了保證加工精度，首先要使工件在機床上占有正確的位置，確定工件在機床上或夾具中占有正確的位置的過程，稱為工件的定位。定位后將其固定，使其在加工過程中始終保持定位位置不變的操作稱為夾緊。工件在機床或夾具上定位、夾緊的過程稱為工件的裝夾。用以裝夾工件的裝置稱為機床夾具，簡稱夾具。 本夾具主要用于鉆2-φ14的孔，精度要求不高，和其他面沒有任何為主度要求，為此，只考慮如何提高生產(chǎn)效率上，精度則不予考慮。 5.2定位基準的選擇 擬定加工路線的第一步是選擇定位基準。定位基準的選擇必須合理，否則將直接影響所制定的零件加工工藝規(guī)程和最終加工出的零件質(zhì)量?；鶞蔬x擇不當往往會增加工序或使工藝路線不合理，或是使夾具設(shè)計更加困難甚至達不到零件的加工精度（特別是位置精度）要求。因此我們應(yīng)該根據(jù)零件圖的技術(shù)要求，從保證零件的加工精度要求出發(fā)，合理選擇定位基準。 本道工序加工鉆2-φ14的孔，精度不高，因此我們采用已加工好的底座定位，采用支撐板，定位擋銷，支撐釘定位，下端面限制3個自由度，支撐釘限制2個自由度，定位擋銷限制1個自由度，這樣空間的六個自由度就限制完全了，因為孔徑自身較小，切削力較小，因此不在采用其他的輔助定位，絲桿的壓緊力即可以滿足要求。 5.3切削力和夾緊力的計算 由于本道工序主要完成工藝孔的鉆孔加工，鉆削力。由《切削手冊》得： 鉆削力 式（5-2） 鉆削力矩 式（5-3） 式中： 代入公式（5-2）和（5-3）得 本道工序加工工藝孔時，夾緊力方向與鉆削力方向相同。因此進行夾緊立計算無太大意義。只需定位夾緊部件的銷釘強度、剛度適當即能滿足加工要求。 5.4定位誤差分析 工件的工序基準為孔心，當工件孔徑為最大，定位銷的孔徑為最小時，孔心在任意方向上的最大變動量等于孔與銷配合的最大間隙量。本夾具是用來在鉆床上加工，所以工件上孔與夾具上的定位銷保持固定接觸。此時可求出孔心在接觸點與銷中心連線方向上的最大變動量為孔徑公差多一半。工件的定位基準為孔心。工序尺寸方向與固定接觸點和銷中心連線方向相同，則其定位誤差為： Td=Dmax-Dmin=0.053-0.024=0.029 本工序采用支撐板支撐釘和定位銷定位，工件始終靠近定位銷的一面。由于本道工序要求不高，故應(yīng)當能滿足定位要求。 5.5夾具設(shè)計及操作的簡要說明 使用支撐板，支撐釘，定位擋銷定位，采用絲桿快速夾緊，同時我們采用快換鉆套，當導(dǎo)向的鉆套磨損后，我們松開螺釘可以快速地換下鉆套。保證導(dǎo)向的精度，這樣就大大的提高了生產(chǎn)效率，適合于大批量生產(chǎn)。 總 結(jié) 設(shè)計即將結(jié)束了，時間雖然短暫但是它對我們來說受益菲淺的，通過這次的設(shè)計使我們不再是只知道書本上的空理論，不再是紙上談兵，而是將理論和實踐相結(jié)合進行實實在在的設(shè)計，使我們不但鞏固了理論知識而且掌握了設(shè)計的步驟和要領(lǐng)，使我們更好的利用圖書館的資料，更好的更熟練的利用我們手中的各種設(shè)計手冊和AUTOCAD等制圖軟件，為我們踏入設(shè)計打下了好的基礎(chǔ)。 設(shè)計使我們認識到了只努力的學好書本上的知識是不夠的，還應(yīng)該更好的做到理論和實踐的結(jié)合。因此同學們非常感謝老師給我們的辛勤指導(dǎo)，使我們學到了好多，也非常珍惜學院給我們的這次設(shè)計的機會，它將是我們畢業(yè)設(shè)計完成的更出色的關(guān)鍵一步。 致 謝 這次設(shè)計使我收益不小，為我今后的學習和工作打下了堅實和良好的基礎(chǔ)。但是，查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊時，數(shù)據(jù)存在大量的重復(fù)和重疊，由于經(jīng)驗不足，在選取數(shù)據(jù)上存在一些問題，不過我的指導(dǎo)老師每次都很有耐心地幫我提出寶貴的意見，在我遇到難題時給我指明了方向，最終我很順利的完成了畢業(yè)設(shè)計。 這次設(shè)計成績的取得，與指導(dǎo)老師的細心指導(dǎo)是分不開的。在此，我衷心感謝我的指導(dǎo)老師，特別是每次都放下她的休息時間，耐心地幫助我解決技術(shù)上的一些難題，她嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成，她都始終給予我細心的指導(dǎo)和不懈的支持。多少個日日夜夜，她不僅在學業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷，除了敬佩指導(dǎo)老師的專業(yè)水平外，她的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。在此謹向指導(dǎo)老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 參 考 文 獻 1. 切削用量簡明手冊,艾興、肖詩綱主編,機械工業(yè)出版社出版，1994年 2.機械制造工藝設(shè)計簡明手冊，李益民主編，機械工業(yè)出版社出版，1994年 3.機床夾具設(shè)計，哈爾濱工業(yè)大學、上海工業(yè)大學主編，上海科學技術(shù)出版社出版，1983年 4.機床夾具設(shè)計手冊，東北重型機械學院、洛陽工學院、一汽制造廠職工大學編，上?？茖W技術(shù)出版社出版，1990年 5.金屬機械加工工藝人員手冊，上?？茖W技術(shù)出版社，1981年10月 6.機械制造工藝學，郭宗連、秦寶榮主編，中國建材工業(yè)出版社出 36 第 1 頁 共 40 頁