畢業(yè)論文-給定零件的車床與鉆床的夾具設(shè)計(jì)綜述

1、本文主要圍繞車床孔加工夾具和鉆床孔加工夾具設(shè)計(jì)為中心。根據(jù)被加工閥體零件的指定工序要求，在車床上一次性裝夾中鏜削出三個(gè)孔， 而鉆床夾具的杠 桿加工工序要求加工兩個(gè)孔，是位于互成 90角的平面內(nèi)，并且它的孔徑不大。 因此根據(jù)加工工序要求的不同夾具裝置分別采用了旋轉(zhuǎn)分度結(jié)構(gòu)和翻轉(zhuǎn)式鉆模、 最后逐步確定夾緊方式、定位方式、 定位元件以及結(jié)構(gòu)形式，并分析計(jì)算定位誤 差等步驟完成夾具的總體設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：車床鉆床夾具定位孔加工；AbstractThis paper, focus ing on lathe hole process ing fixture and drilli ng hole process

2、 ing fixture desig n as the cen ter. Accord ing to the specified by process ing body parts on a lathe process requireme nts, on e-time clampi ng 1ta series in the three holes, and drilli ng fixture lever process ing procedure request process ing two holes, is located in a 90 Angle of each plane and

3、its aperture in uniikely. Therefore according to the requireme nts of differe nt processes are used for fixture device rotati ng in dex ing structure and tilti ng drill mold, fin ally gradually determ ine clamp ing mode, localizati on way, positi oning comp onents and structure form, and the positi

4、oning error an alysis and calculati on of the steps the overall desig n of complete jig.Key words: lathe ；drilling； fixture ； locating ； hole processing;摘 要 IAbstract II第1章設(shè)計(jì)背景及趨勢(shì) 11.1研究?jī)?nèi)容，目的意義 11.2夾具的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 11.3機(jī)床夾具的作用 31.4 機(jī)床夾具的功能 31.41夾具的主要類型 31.42車床夾具設(shè)計(jì)要點(diǎn) 31.43鉆床夾具設(shè)計(jì)特點(diǎn) 4第2章車床夾具設(shè)計(jì) 62.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)分析

5、 62.11加工工件的零件圖（如圖 2-1） 62.12閥體工件的主要加工工藝過(guò)程（表 2-1） 62.13 設(shè)計(jì)任務(wù)書（表2-2） 62.14 工序簡(jiǎn)圖（圖2-2） 72.15分析原始資料 72.2 確定夾具的結(jié)構(gòu)方案 92.3制定夾具總圖的尺寸、公差配合 132.4夾具精度分析計(jì)算 14第3章鉆床夾具設(shè)計(jì) 153.1明確設(shè)計(jì)任務(wù)、收集分析原始資料 153.11加工工具的零件圖（圖 3-1） 153.12杠桿工件主要加工工藝過(guò)程（表 3-1） 153.13 設(shè)計(jì)任務(wù)書（表 3-2） 163.14 工序簡(jiǎn)圖（圖3-2） 163.15 分析原始資料 163.2 確定夾具的結(jié)構(gòu)方案 173.21

6、根據(jù)六點(diǎn)定位規(guī)則確定工件的定位方式 173.22 選擇定位元件，設(shè)計(jì)定位裝置 183.23分析定位誤差計(jì)算 183.24確定工件的夾緊裝置 193.25確定引導(dǎo)元件 233.26確定其他結(jié)構(gòu) 233.27制定夾具技術(shù)條件 233.3夾具精度分析 24總結(jié) 26參考文獻(xiàn) 27致 謝 28第1章設(shè)計(jì)背景及趨勢(shì)1.1研究?jī)?nèi)容，目的意義隨著我國(guó)改革開(kāi)放的不斷深入，市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體系的不斷完善，我國(guó)工業(yè)逐漸向 成熟化發(fā)展。在整個(gè)機(jī)械工業(yè)中， 設(shè)計(jì)在其中占有的地位日益顯現(xiàn)出來(lái)。 工業(yè)設(shè) 計(jì)主要包括三個(gè)方面的內(nèi)容。第一是產(chǎn)品設(shè)計(jì)，第二是與產(chǎn)品有關(guān)的視覺(jué)傳達(dá)設(shè) 計(jì)，如產(chǎn)品的包裝、商業(yè)廣告等平面設(shè)計(jì)。第三是由產(chǎn)品設(shè)計(jì)

7、擴(kuò)展的環(huán)境設(shè)計(jì).如 產(chǎn)品的展示與陳列，商品櫥窗設(shè)計(jì)以及室內(nèi)設(shè)計(jì)等。產(chǎn)品設(shè)計(jì)作為工業(yè)設(shè)計(jì)的核心，它涉及的面廣，從人們的衣食住行，到社會(huì) 的各行各業(yè)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)無(wú)時(shí)不有，無(wú)時(shí)不在。產(chǎn)品設(shè)計(jì)的對(duì)象既包括一般的日用 生活制品，也包括工業(yè)生產(chǎn)的機(jī)床，加工工具；既包括家用小電器產(chǎn)品，也包括 專業(yè)的儀器，儀表；既包括私有的自行車，摩托車，也包括大型的汽車，飛機(jī)等 交通工具；“從口紅到宇宙飛船”都是屬于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)的范疇，本論文主要針對(duì) 加工工具設(shè)計(jì)，在一定范圍內(nèi)又稱“加工輔助設(shè)計(jì)”，即機(jī)床夾具體的設(shè)計(jì)。機(jī)床夾具設(shè)計(jì)是工藝裝備設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要組成部分， 是保證產(chǎn)品質(zhì)量和提 高勞動(dòng)生產(chǎn)率的一項(xiàng)重要技術(shù)措施。在設(shè)計(jì)過(guò)

8、程中應(yīng)深人實(shí)際，進(jìn)行調(diào)查研究， 吸取國(guó)內(nèi)外的先進(jìn)技術(shù)，制定出合理的設(shè)計(jì)方案，再進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)。而深入生 產(chǎn)實(shí)際調(diào)查研究中，應(yīng)當(dāng)掌握下面的一些資料：(1) 工件圖紙；詳細(xì)閱讀工件的圖紙，了解工件被加工表面是技術(shù)要求，該 件在機(jī)器中的位置和作用，以及裝置中的特殊要求。(2) 工藝文件：了解工件的工藝過(guò)程，本工序的加工要求，工件被加工表面 及待加工面狀況，基準(zhǔn)面選擇的情況， 可用機(jī)床設(shè)備的主要規(guī)格，與夾具連接部 分的尺寸及切削用量等。(3) 生產(chǎn)綱領(lǐng)：夾具的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)與工件的批量大小相適應(yīng)，做到經(jīng)濟(jì)合理。(4) 制造與使用夾具的情況，有無(wú)通用零部件可供選用。工廠有無(wú)壓縮空氣 站；制造和使用夾具的工人

9、的技術(shù)狀況等。夾具的出現(xiàn)可靠地保證加工精度， 提高整體工作效率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，充分 發(fā)揮和擴(kuò)大機(jī)床的工藝性能。1.2夾具的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)夾具最早出現(xiàn)在18世紀(jì)后期。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，夾具已從一 種輔助工具發(fā)展成為門類齊全的工藝裝備。1 機(jī)床夾具的現(xiàn)狀國(guó)際生產(chǎn)研究協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)表明，目前中、小批多品種生產(chǎn)的工件品種 已占工件種類總數(shù)的85%左右2?，F(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應(yīng)市場(chǎng)的需 求與競(jìng)爭(zhēng)。然而，一般企業(yè)都仍習(xí)慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具，一般在具有中等生產(chǎn)能力的工廠里，約擁有數(shù)千甚至近萬(wàn)套專用夾具；另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，每隔34年就要更新5080%左

10、右專用夾具，而夾具的實(shí)際磨損量 僅為1020%左右。特別是近年來(lái)，數(shù)控機(jī)床、加工中心、成組技術(shù)、柔性制造 系統(tǒng)(FMS)等新加工技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)機(jī)床夾具提出了如下新的要求：1) 能迅速而方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn) 成本；2) 能裝夾一組具有相似性特征的工件；3) 能適用于精密加工的高精度機(jī)床夾具；4) 能適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機(jī)床夾具；5) 采用以液壓站等為動(dòng)力源的高效夾緊裝置，以進(jìn)一步減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和提 高勞動(dòng)生產(chǎn)率；6) 提高機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化程度。2 現(xiàn)代機(jī)床夾具的發(fā)展方向現(xiàn)代機(jī)床夾具的發(fā)展方向主要表現(xiàn)為標(biāo)準(zhǔn)化、精密化、高效化和柔性化 等四個(gè)方面。(1) 標(biāo)準(zhǔn)

11、化機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化與通用化是相互聯(lián)系的兩個(gè)方面。目前我 國(guó)已有夾具零件及部件的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)： GB/T2148T2259 91以及各類通用夾具、 組合夾具標(biāo)準(zhǔn)等。機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化，有利于夾具的商品化生產(chǎn)，有利于縮短生 產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)總成本。(2) 精密化隨著機(jī)械產(chǎn)品精度的日益提高，勢(shì)必相應(yīng)提高了對(duì)夾具的精 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，其分度精度 可達(dá)土 0.1;用于精密車削的高精度三爪自定心卡盤，其定心精度為 5ym。(3) 高效化夾具主要用來(lái)減少工件加工的基本時(shí)間和輔助時(shí)間，以提高 勞動(dòng)生產(chǎn)率，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。 常見(jiàn)的高效化夾具有自動(dòng)化夾具、 高速化夾

12、具和具有夾緊力裝置的夾具等14 O例如，在銑床上使用電動(dòng)虎鉗裝夾工件，效率 可提高5倍左右；在車床上使用高速三爪自定心卡盤， 可保證卡爪在試驗(yàn)轉(zhuǎn)速為 9000r/min的條件下仍能牢固地夾緊工件，從而使切削速度大幅度提高。目前，除了在生產(chǎn)流水線、自動(dòng)線配置相應(yīng)的高效、自動(dòng)化夾具外，在數(shù)控機(jī)床上，尤 其在加工中心上出現(xiàn)了各種自動(dòng)裝夾工件的夾具以及自動(dòng)更換夾具的裝置，充分發(fā)揮了數(shù)控機(jī)床的效率。(4) 柔性化機(jī)床夾具的柔性化與機(jī)床的柔性化相似，它是指機(jī)床夾具通 過(guò)調(diào)整、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

13、要 有：組合夾具、通用可調(diào)夾具、成組夾具、模塊化夾具、數(shù)控夾具等。為適應(yīng)現(xiàn) 代機(jī)械工業(yè)多品種、中小批量生產(chǎn)的需要，擴(kuò)大夾具的柔性化程度，改變專用夾 具的不可拆結(jié)構(gòu)為可拆結(jié)構(gòu)，發(fā)展可調(diào)夾具結(jié)構(gòu)，將是當(dāng)前夾具發(fā)展的主要方向。1.3機(jī)床夾具的作用(1) 、保證加工精度(2) 、提高生產(chǎn)率(3) 、擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍(4) 、降低生產(chǎn)成本(5) 、改善工人的勞動(dòng)條件1.4機(jī)床夾具的功能1.41夾具的主要類型在車床上用來(lái)加工工件內(nèi)、外回轉(zhuǎn)面及端面的夾具稱為車床夾具。車床夾具多數(shù)安裝在主軸上；少數(shù)安裝在床鞍或床身上。后一類屬機(jī)床改裝范疇，應(yīng)用較 少，不做介紹。車床夾具按工件定位方式不同分為：定心式、角鐵式

14、和花盤式等3。1. 定心式車床夾具在定心式車床夾具上，工件常以孔或外圓定位，夾具采用定心夾緊機(jī)構(gòu)。2. 角鐵式車床夾具在車床上加工殼體、支座、杠桿、接頭等零件的回轉(zhuǎn)端面時(shí)，由于零件形 狀較復(fù)雜，難以裝夾在通用卡盤上，因而須設(shè)計(jì)專用夾具。這種夾具的夾具體呈 角鐵狀，故稱其為角鐵式車床夾具。3. 花盤式車床夾具這類夾具的夾具體稱花盤，上面開(kāi)有若干個(gè) T形槽，安裝定位元件、夾 緊元件和分度元件等輔助元件，可加工形狀復(fù)雜工件的外圓和內(nèi)孔。這類夾具不 對(duì)稱，要注意平衡。1.42車床夾具設(shè)計(jì)要點(diǎn)1. 車床夾具與主軸的連接方式由于加工中車床夾具隨車床主軸一起回轉(zhuǎn)，夾具與主軸的連接精度直接影響夾具的回轉(zhuǎn)精度，

15、故要求車床夾具與主軸二者軸線有較高的同軸度，且要連接可靠。通常連接方式有以下幾種：(1) 夾具通過(guò)主軸錐孔與主軸連接(2) 夾具通過(guò)過(guò)渡盤與機(jī)床主軸連接2. 對(duì)定位及夾緊裝置的要求(1) 為保證車床夾具的安裝精度，安裝時(shí)應(yīng)對(duì)夾具的限位表面進(jìn)行仔細(xì)找 正。(2) 設(shè)置定位元件時(shí)應(yīng)考慮使工件加工表面的軸線與主軸軸線重合。(3) 車床夾具的平衡及結(jié)構(gòu)要求。對(duì)角鐵式、花盤式等結(jié)構(gòu)不對(duì)稱的車床夾具， 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采用平衡裝置以減少 由離心力產(chǎn)生的振動(dòng)及主軸軸承的磨損。車床夾具一般都是在懸臂狀態(tài)下工作的，為保證加工過(guò)程的穩(wěn)定性；夾具結(jié) 構(gòu)應(yīng)力求簡(jiǎn)單緊湊，輕便且安全，懸伸長(zhǎng)度盡量小，使重心靠近主軸前支承。為 保

16、證安全，夾具體應(yīng)制成圓形，加具體上的各元件不允許伸出夾具體直徑之外。 此外，夾具的結(jié)構(gòu)還應(yīng)便于工件的安裝、測(cè)量和切屑的順利排出或清理。1.43鉆床夾具設(shè)計(jì)特點(diǎn)一、鉆床夾具的主要類型鉆床夾具簡(jiǎn)稱鉆模，主要用于加工孔及螺紋。它主要由鉆套、鉆模板、定位 及夾緊裝置夾具體組成。其主要類型有以下幾種。(1) 固定式鉆模 在使用中，這類鉆模在機(jī)床上的位置固定不動(dòng)， 而且加工精 度較高，主要用于立式鉆床上加工直徑較大的單孔或搖臂鉆床加工平行孔系。(2) 回轉(zhuǎn)式鉆模 這類鉆模上有分度裝置，因此可以在工件上加工出若干個(gè)繞 軸線分布的軸向或徑向孔系。(3) 翻轉(zhuǎn)式鉆模主要用于加工小型工件不同表面上的孔，孔徑小于f

17、8f10m m。它可以減少安裝次數(shù)，提高被加工孔的位置精度。其結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單， 加工鉆模一般手工進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，所以?shī)A具及工件應(yīng)小于10 kg為宜。(4) 蓋板式鉆模這種鉆模無(wú)夾具體，其定位元件和夾緊裝置直接裝在鉆模板 上。鉆模板在工件上裝夾，適合于體積大而笨重的工件上的小孔加工。夾具、結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)單輕便，易清除切屑；但是每次夾具需從工件上裝卸，較費(fèi)時(shí)，故此鉆模的 質(zhì)量一般不宜超過(guò)10 kg。5)滑柱式鉆?；姐@模是帶有升降鉆模板的通用可調(diào)夾具。這種鉆模有 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、動(dòng)作迅速、制造周期短的優(yōu)點(diǎn)，生產(chǎn)中應(yīng)用較廣。二、鉆模的設(shè)計(jì)要點(diǎn)1. 鉆套鉆套安裝在鉆模板或夾具體上，用來(lái)確定工件上加工孔的位置，引

18、導(dǎo)刀具進(jìn) 行加工，提高加工過(guò)程中工藝系統(tǒng)的剛性并防振。鉆套可分為標(biāo)準(zhǔn)鉆套和特殊鉆 套兩大類。(1) 固定鉆套(2) 可換鉆套(3) 快換鉆套(4) 特殊鉆套2. 鉆模板鉆模板用于安裝鉆套，確保鉆套在鉆模上的正確位置，鉆模板多裝在夾具體 或支架上，常見(jiàn)的鉆模板有：(1) 固定式鉆模板(2) 鉸鏈?zhǔn)姐@模板(3) 可卸(分離)式鉆模板(4) 懸掛式鉆模板第2早車床夾具設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)目標(biāo)分析2.11加工工件的零件圖（如圖 2-1）匸二三*圖2-1閥體零件簡(jiǎn)圖2.12閥體工件的主要加工工藝過(guò)程（表2-1）表2-1 閥體工件主要加工工藝過(guò)程序號(hào)工序內(nèi)容使用設(shè)備序號(hào)工序內(nèi)容使用設(shè)備010銃底平面X50320

19、30鉆、鉸銷孔26H7Z5125020銃兩端面M、N組合銃床040鉆鏜30H8孔及2孔20H8CA614 02.13 設(shè)計(jì)任務(wù)書（表2-2）表2-2設(shè)計(jì)任務(wù)書工件名稱閥體機(jī)床型號(hào)CA6140材料HT200生產(chǎn)類型中批生產(chǎn)夾具類型:車床夾具同時(shí)裝夾工具數(shù)1圖2-2閥體零件鏜孔工序簡(jiǎn)圖2.14 工序簡(jiǎn)圖(圖2-2)本夾具設(shè)計(jì)第4道工序鉆30H8及20H8三個(gè)孔的夾具。要求在車床上 次裝夾中加工出來(lái)。本工序加工要求如下：(1) 三孔中心須保持圖上所標(biāo)注的坐標(biāo)尺寸。(2) 三孔軸心線的平行度公差為0.1mm，并且盡量使其與兩端面 M、N垂 直。(3) 三孔的表面粗糙度Raw 1.6um。2.15分析原

20、始資料(1) 從加工工件的零件圖可以看出，工件的結(jié)構(gòu)形狀比較復(fù)雜，且壁較薄， 所以受力后容易發(fā)生變形，設(shè)計(jì)時(shí)要注意夾緊力作用點(diǎn)、方向與大小的合理確定。(2) 本道工序是最終加工，所以在此三孔加工時(shí)二件上其他需要加工的表面均已加工，圓柱定位銷的基本尺寸是該基準(zhǔn)定位孔I的最小極限尺寸，I孔0 0126H76。. mm,所以其基本尺寸為 6mm?？紤]取小間隙配合及定位銷的制造經(jīng)濟(jì)精度，取圓柱定位銷定位部分的直徑為6g6 6曙：mm。圓柱定位銷的結(jié)構(gòu)尺寸可參考國(guó)際 GB/T2203 91中D 310mm A型來(lái) 確定15。兩定位銷的銷心距基本尺寸應(yīng)等于空心距的平均尺寸 155mm，取其公 差為相應(yīng)空心

21、距公差的1/4，即為).012mm。削邊定位銷的結(jié)構(gòu)參數(shù)可參照國(guó)際 GB/T220391中D 310mm B型來(lái)確由書中查得削邊定位銷的b=2mm，代入下式(式 2-1)D2X 2minTLd TLd式中D2和削邊定位銷相配的定位孔直徑的最小極限尺寸（mm）X2min定位孔與削邊定位的最小配合間隙（mm ）TLd兩定位孔中心距公差（mm）TLd兩定位銷中心距公差（mm）X 2minb(% %)2 (0.10.024)60.041 mm所以削邊定位銷圓柱部分的直徑基本尺寸d2=D2-X2min= （6-0.041） mm = 5.959mm公差按 h6 選取，即 d2= 5.959h6 = 5.

22、95900.006mm = 6 0.047mm至此得到了定位裝置見(jiàn)圖2-3。（3）分析計(jì)算定位誤差 通過(guò)對(duì)定位誤差的分析計(jì)算，判別所設(shè)計(jì)的定位裝 置是否合理可行。1） 30H8孔和2 20H8孔本身直徑尺寸的定位誤差該三個(gè)孔本身的直徑尺寸精度均直接由鏜孔方法保證，不存在定位誤差。圖2-3閥體零件定位裝置2.2確定夾具的結(jié)構(gòu)方案1、孔A至孔I的尺寸30).2mm的定位誤差，由于定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重 合，因此 B=0, Y=X 1min=Dl min-dlmin = (6.012-5.988) mm =0.024mm。由式2-1，定位誤差厶D為 d=A y+A b將厶b=0,A y=0.024代如

23、上式得 D=0.024mm + 0=0.024mm由資料又知1 1 d 允=TC0.4mm 0.133mm33而厶d=0.024A d允=0.133mm ,所以此定位方案能滿足尺寸 30).2mm的加 工要求。2、孔B至孔I的尺寸102.5mm的定位誤差同理 d=A y+A b=0.024+0=0.02411 d 允=TC1.0mm 0.333mm33 d=0.024A d 允=0.333mm因而也能滿足尺寸1020.5mm的加工要求。同理，孔C至孔I的尺寸1250.5mm的定位誤差也在誤差允許值內(nèi)，能保 證此項(xiàng)加工精度要求。3、孔B至孔I與孔II連線的距離30).2mm的定位誤差由上式 d=

24、Ay+Ab B=0,而厶Y可由下式確定X1 min2minX1min式中 a孔B的x坐標(biāo)基本尺寸(mm)L兩定位銷孔的中心距(mm)X1max定位孔I與定位圓柱銷間的最大配合間隙(mm)X2max定位孔II與削邊定位銷圓柱部分配合時(shí)的最大間隙(mm)所以 y=0.024+ 102 X( 6.012-5.953) -0.024mm1550.044 mm11代入 d=Ay+Ab=0.044+0=0.044,A d 允TC0.4mm 0.133mm33 d d允，故能保證30).2mm的尺寸精度要求。4、三孔軸心線平行度公差0.1mm的定位誤差由于三個(gè)孔在一次安裝中加工，所以此項(xiàng)定位誤差為0.由上述

25、分析計(jì)算可知，本定位裝置能保證工件加工的精度要求， 因此所設(shè)計(jì) 的定位裝置是合理的。5、確定工件的夾緊裝置夾緊裝置對(duì)整個(gè)夾具影響很大,設(shè)計(jì)時(shí)一定要慎重考慮。1）車夾具對(duì)夾緊裝置的要求 設(shè)計(jì)車夾具上的夾緊裝置時(shí)，除了要考慮一 般夾具設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的要求外，還需注意車削加工的特點(diǎn)。車削加工時(shí)，工件旋轉(zhuǎn)速度一般較高，所以二件除受切削力之外，由于有質(zhì)量偏心而產(chǎn)生較大的離心力， 故為了防止工件脫離定位元件甚至飛出來(lái)造成事故，必須使夾緊絕對(duì)可靠，應(yīng)采 取夾緊力較大且自鎖性能好的夾緊裝置 。2 ）選擇夾緊力的方向和作用點(diǎn)，夾緊力的方向，應(yīng)指定定位支承面M，使定位可靠。夾緊力的作用點(diǎn)不宜施加在頂面 N上，否則夾緊

26、裝置容易碰刀， 既限制鏜刀刀的活動(dòng)空間，又妨礙視線。 此外還會(huì)使夾具的懸伸長(zhǎng)度增大， 影響 加工的穩(wěn)定性。所以?shī)A緊力的作用點(diǎn)應(yīng)選擇在工件上距定位面M較近的周向凹槽內(nèi)的E面上和周邊F面上。這樣，既可避免上述缺點(diǎn)，又能防止工件飛出， 保證安全生產(chǎn)。工件的夾緊方式見(jiàn)圖 2-2.3）夾緊裝置型式的選擇為了使工件能快速套上或御脫定位銷，可選用三個(gè)移動(dòng)式螺旋壓板，此結(jié)構(gòu)夾緊可靠，操作方便。初步確定選用M12螺桿。4） 車床夾具裝置的擬定設(shè)計(jì)車床夾具時(shí)要盡量使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，輪廓尺寸小，重量輕，夾具的重心要靠近車床主軸中心，以減小離心力的影響。夾具外形 一般要圓整，所有元件不應(yīng)超出夾具邊緣之外，以免造成生產(chǎn)事故。

27、如必要有不規(guī)則的凸出部分時(shí)，應(yīng)加裝防護(hù)罩，確保安全生產(chǎn)。閥體零件需求在一次裝夾中 削三個(gè)孔，則此車夾具必須采用旋轉(zhuǎn)分度結(jié)構(gòu)。 旋轉(zhuǎn)中心坐標(biāo)的確定取孔C的中心為坐標(biāo)原點(diǎn)，作x、y坐標(biāo)軸，經(jīng)換算得孑L A的坐標(biāo)尺寸為x A =35 y B =95孔B的坐標(biāo)尺寸為x b =60 y a =23設(shè)O (x，y)為旋轉(zhuǎn)中心，其中心坐標(biāo)可按下述方法求得因?yàn)閛c2=ob2=oa2所以(x-0) 2+(y-0) 2=(x- x A)2+(y- y b)2(x- 0) 2+(y- 0) 2=(x- x A)2+(y- y a)2整理得2xb x+2yBy= xb2+ yB22xa x+2yAy= xa2+ yA

28、2今將 x a =35y b =95 x b =60 y a =23 代入后得x=16.37y=47.07換算得旋轉(zhuǎn)中心O距孔A的坐標(biāo)尺寸為xi=13.63 yi=47.93估算夾緊的可靠性工件受力分析，見(jiàn)圖2-4工件在加工時(shí)，受到自身的重力和鏜削切削力作用，重力有使工件翻轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，但由于工件的重量不大， 夾具懸伸部分比較短，只要夾緊力適當(dāng)，完全可以避免翻轉(zhuǎn)，所以重力使工件翻 轉(zhuǎn)可以不進(jìn)行驗(yàn)算。鏜孔時(shí)，以粗鏜A孔時(shí)切削力為最大，此時(shí)，在主切削力 F z的作用下所產(chǎn) 生的切削扭力矩有使工件轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢(shì)，徑向分力F y將使工件產(chǎn)生徑向移動(dòng)的趨勢(shì)；軸向分力F x則使工件緊壓在定位元件的工作面上，有助于

29、工件定位可靠， 減小夾緊力。夾緊力F垂直于工件的定位面 M，使工件與定位元件的工作面接 觸壓緊。從工件受力情況和夾緊方式的分析可知，保證工件可靠夾緊的主要條件是： 在夾緊力作用下所產(chǎn)生的摩擦阻力距應(yīng)大于在主切削力F z作用所產(chǎn)生的切削扭力矩。圖2-4工件受力分析若忽略壓板與工件夾緊表面之間的壓緊摩擦阻力矩，則所需夾緊力可用下式估算：F kFzR2 L式中k安全系數(shù)，取為2.5；R圓周切削力F z作用點(diǎn)至工件旋轉(zhuǎn)中心的最大距離（mm）,R為R= 13.63247.932 mm +15 mm 64.83mm ；u摩擦系數(shù)，取為0.15；L摩擦圓半徑（mm ）,取夾緊力作用點(diǎn)至工件中心的距離，近似地

30、取為（155/2） mm=77.5mm ；Fz -主切削力（N）根據(jù)金屬切削原理的知識(shí)，用硬質(zhì)合金鏜刀鏜削鑄鐵工件孔時(shí)的主切削力Fz可按下式計(jì)算F Z C0.75ZFzapf現(xiàn)取ap=1.0mm，f=0.16mm/r，根據(jù)金屬切削用量手冊(cè)查知：當(dāng)主偏角K 時(shí)，CFz =848 所以Fz 848 1.0 0.160.75 N =214.53N將上面確定的值代入公式F kFZR2 L得 F=1495.5N下面計(jì)算夾緊裝置所能輸出的夾緊力 Fk及每個(gè)螺旋壓板所能輸出的夾緊力 Fk。根據(jù)簡(jiǎn)單螺旋夾緊力計(jì)算資料，當(dāng)扳手長(zhǎng)為 190 mm、作用力為15N時(shí)， M12的螺母產(chǎn)生的力約為1200N，則1Fk

31、1200 N=600N2總的輸出夾緊力Fz =3 Fk =3000=1800F =1495.5.可見(jiàn)，夾緊裝置輸出的總 夾緊力Fk大于本道工序鏜孔時(shí)所需的夾緊力 F ,說(shuō)明夾緊力是足夠的&確定其他裝置結(jié)構(gòu)工件裝在分度盤端面的一個(gè)定位圓柱銷和一個(gè)定位削邊銷上。若先鏜A孑L,其中心位于車夾具中心（即車床主軸回轉(zhuǎn)中心），貝U 圓柱定位銷 位于孔A上方30mm處。按坐標(biāo)尺寸x=13.63、y=47.93定出分度盤 旋轉(zhuǎn)中心0。為防止磨損，心軸外面裝有襯套。考慮切削有可能進(jìn)入轉(zhuǎn)軸、分度 盤及夾具體之間而影響旋轉(zhuǎn)精度，所以在心軸端面加裝蓋板。分度裝置的結(jié)構(gòu)形式可參考機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)來(lái)選取。由于三個(gè)孔的位置

32、精度要求較低，所以可以采用手拉式彈簧圓柱銷的軸向?qū)ΧC(jī)構(gòu)。 在圓盤夾具具體端面開(kāi)有三個(gè)軸向分度 定位孔，內(nèi)鑲有村套，以防止磨損。在分度盤上裝有手拉式彈簧圓柱銷，鏜孔時(shí) 依次插入三個(gè)定位孔以進(jìn)行分度。夾具體上還開(kāi)有一個(gè)孔，內(nèi)裝有鋼珠，壓簧和 螺 釘，在分度盤上另加工三個(gè)錐坑，分度盤回轉(zhuǎn)時(shí)，由于彈簧作用將鋼珠壓人 錐坑，可起到預(yù)定位作用，使得圓柱銷容易對(duì)準(zhǔn)定位孔。為了能固定分度盤，在夾具體端面開(kāi)有環(huán)形T型槽，在分度盤上鉆出三個(gè)螺栓孔，這就可以通過(guò)三個(gè) T型螺栓，將分度盤鎖緊在夾具體的T型槽中。在考慮夾具體圓盤直徑時(shí)，必須 包含分度盤在內(nèi)，因而直徑尺寸較大。本工序在CA6140型車床上完成，夾具通過(guò)

33、法蘭盤與車床主軸相連平衡方式的選擇：由于車夾具上各元件離旋轉(zhuǎn)中心距離不等， 質(zhì)量分布不均， 所以高速旋轉(zhuǎn)時(shí)將產(chǎn)生很大的離心力和沖擊振動(dòng)， 使刀具加速磨損，影響工件加 工表面質(zhì)量和機(jī)床壽命，所以設(shè)計(jì)車夾具時(shí)必須考慮平衡問(wèn)題。 由于平衡計(jì)算的 準(zhǔn)確度不夠高，生產(chǎn)中常采用配重法來(lái)達(dá)到夾具的靜平衡。 常用的平衡方式有下 面幾種：1） 塊式和片式配重按靜平衡估算的平衡鐵，用螺釘緊固在夾具體適當(dāng)?shù)?平衡位置上，在平衡鐵上開(kāi)有長(zhǎng)孔，以便作適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)。2）鐵配重 翻砂時(shí)直接出，重量不夠時(shí)可加片式鐵塊以便調(diào)整。如重量過(guò) 重，則可在平衡鐵上鉆減輕孔。3） 灌鉛配重鉛的密度很大，可以減小配重體積。4）微調(diào)配重 在夾

34、具體圓周上開(kāi)有T形槽，T形槽中嵌有頂絲鎖緊的配重， 可以沿圓周移動(dòng)來(lái)尋找平衡位置，直至找到平衡位置后鎖緊。本設(shè)計(jì)采用塊式配重，在配重上開(kāi)有弧形槽，以便調(diào)整至最佳平衡位置時(shí)用 螺釘固定。2.3制定夾具總圖的尺寸、公差配合（1） 最大外形輪廓尺寸夾具的最大輪廓尺寸為 372 220mm。（2） 保證工件定位精度的有關(guān)尺寸主要有：1） 定位表面間的尺寸公差和形位公差工件上兩定位銷的中心距及公差為155 0.05mm，根據(jù)有關(guān)資料取夾具上兩定位銷之中心距及公差155 O.12mm2） 定位銷的配合公差圓柱定位銷與工件定位孔的配合取為6H-7 ;削邊g6定位銷與工件銷孔II的配合，經(jīng)過(guò)計(jì)算，取削邊定位銷

35、的圓柱部分的尺寸及公0.041差為 6 0.047 mm（3） 保證車床夾具安裝精度的有關(guān)尺寸和公差主要有：1）分度盤的旋轉(zhuǎn)中心離夾具體中心的坐標(biāo)尺寸為x =13.63，y=47.93由于三孔的距離精度要求較低，所以 x，y的公差可取為 0.01mm，足以滿 足要求。2） 圓柱定位銷的中心至工件孔 A中心的尺寸為30 2mm，所以圓柱定位 銷與夾具體中心（車床主軸中心）之距離公差參考有關(guān)設(shè)計(jì)資料取1/3的工件尺寸 公差，即為30 0.065mm。3）回轉(zhuǎn)心軸與襯套的配合，應(yīng)保持小的間隙，按資料 取為蟲，心軸與g6r6r6夾具體的配合應(yīng)該牢固，取為空，襯套與分度盤的配合取空。4）手拉式對(duì)定器與分

36、度盤上襯套的配合取為，襯套與夾具體的配合取為H 7r65）分度盤兩端平面應(yīng)垂直于夾具體與車床主軸的連接孔的軸心線，允差應(yīng) 小于工作要求公差的1/3,取為0.33mm。（4）其它各組成元件之間的配合性質(zhì)其它各組成元件之間的配合性質(zhì),可參考有關(guān)設(shè)計(jì)資料確定。如圓柱定位銷、削邊定位銷與襯套之間的配合取為H 7k6襯套與夾具體之間的的配合可取為H7r6夾具體與主軸的配合取為H 7js62.4夾具精度分析計(jì)算由于本工序要求的孔距離精度要求及孔與孔之間的平行度要求均較低，所以不必進(jìn)行夾具精度分析計(jì)算。第3章鉆床夾具設(shè)計(jì)3.1設(shè)計(jì)目標(biāo)分析3.11加工工具的零件圖（圖 3-1）圖3-1杠桿零件簡(jiǎn)圖3.12杠桿

37、工件主要加工工藝過(guò)程（表3-1）表3-1杠桿加工工藝過(guò)程序號(hào)工序內(nèi)容使用設(shè)備010銃28H7孔的兩端面X5032020鉆、擴(kuò)、鉸 28H 7孔并刮端面KZ5135030銃10H9孔的兩端面Z6132A040鉆、擴(kuò)、鉸 10H9孔和鉆 11mm孔Z5125050銃11mm孔的兩端臺(tái)階面X6132A060銃 9.5。0.5 mm槽X6132A3.13 設(shè)計(jì)任務(wù)書（表3-2）表3-2設(shè)計(jì)任務(wù)書工具名稱杠桿夾具類型鉆床夾具材料45生產(chǎn)類型中批生產(chǎn)機(jī)床型號(hào)Z5125同時(shí)裝夾工件數(shù)13.14 工序簡(jiǎn)圖（圖3-2）本夾具設(shè)計(jì)第四道工序鉆、擴(kuò)、鉸10H9和11mm孔的鉆床夾具。本工序加工要求如下：1）10H9

38、孔和28H7孔的孔距為80 0.2mm，平行度公差為o.3mm；2）11mm孔與28H 7孔的孔距為15 .25mm。圖3-2杠桿工件鉆孔工序簡(jiǎn)圖3.15分析原始資料主要從以下幾方面分析：1）工件毛坯為模鍛件，精度較高，這可以使工件粗加工時(shí)定位可靠些。2）工件的輪廓尺寸較小，重量輕，但剛性差，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。這就要求夾緊 力應(yīng)確定得合理，以防止工件變形。3）本工序前已加工的表面有：28H 7孔及兩端面。10H 9孔的兩端面4）本工序所使用的機(jī)床為Z5125立鉆，刀具為通用標(biāo)準(zhǔn)刀具。5）生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)。3.2確定夾具的結(jié)構(gòu)方案3.21根據(jù)六點(diǎn)定位規(guī)則確定工件的定位方式本工序所加工兩孔（10H9和

39、11mm），位于互成90的兩平面內(nèi)，孔徑不大， 工件質(zhì)量較小、輪廓尺寸以及生產(chǎn)量不是很大，因此采用翻轉(zhuǎn)式鉆模。（1）定位方案。根據(jù)工件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其定位方案如下。 以28H7孔及一組合面（端面K和10H9孔的一個(gè)端面組合而成）為定位 面，以10H9孔外緣毛坯面一側(cè)為防轉(zhuǎn)定位面，限制六個(gè)自由度。這一定位方 案，由于尺寸880.5mm的公差大，定位不可靠，會(huì)引起較大的定位誤差（見(jiàn)圖 3-3左）。以28H 7孔及端面K定位，以10H9孔外緣定位，限制工件的z轉(zhuǎn) 動(dòng)自由度。為增加剛性，在 10H9孔的端面，增設(shè)1輔助支承（見(jiàn)圖3-3右）。 由于定位精度不受尺寸88 00.5 mm的影響，定位誤差較（圖3

40、-3左）方案要小，定 位也較穩(wěn)定。圖3-3杠桿工件鉆孔定位一一夾緊方案3.22選擇定位元件，設(shè)計(jì)定位裝置根據(jù)已確定的定位基面結(jié)構(gòu)形狀，確定定位元件的類型和結(jié)構(gòu)尺寸1) 選擇定位元件選用帶臺(tái)階面的定位銷，作為以28H7孔及端面定位的定位元件，定位配合取為2H-7。g62) 選擇可調(diào)支承釘為10H9孔外緣毛坯一側(cè)反轉(zhuǎn)定位面的定位元件也可選擇可移動(dòng)V形塊。由于10H9孔對(duì)外緣的對(duì)稱度要求較低，而所確定的毛坯為 模鍛件，精度比較高，同時(shí)，又采用了可調(diào)支承定位等原因，確定選用可移動(dòng)V形塊方案為最終方案?？烧{(diào)支承的結(jié)構(gòu)與尺寸按夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)中國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB/T2229 91,選用 M10.3.23分析定位誤

41、差計(jì)算 加工10H9孔時(shí)孔距尺寸(80).2)mm的定位誤差計(jì)算。由于基準(zhǔn)重合， 故厶b= 0?；鶞?zhǔn)位移誤差 y等于定位銷與定位孔的最大間隙值 Xmax。銷孔的配合為28也。而 28H7 為 2 800021 mm，28g6為 28 0000 mm。于是得g6. y = Xmax = (0.021- (-0.020) mm=0.041因而 d = Ay+ b =0+0.041 mm 0.04Unm、 11定位誤差的允許值 d允=-TC0.4mm 0.133mm33 d=0.041 mm d 允=0.133mm因而此定位方案能滿足尺寸80 0.2m m的加工要求。 加工10H9孔時(shí)軸線平行度0.

42、3mm的定位誤差計(jì)算。由于基準(zhǔn)重合，故 B= 0?；鶞?zhǔn)位移誤差是定位孔28H7與定位面K間的垂直度誤差。故 D =0. 03 mm。定位誤差允許值為 D允為11 d 允二一 TC0.3mm 0.1mm3 3由于 d=0.03A d 允=0.1 mm因而該定位方案也能滿足兩孔軸線平行度0.3mm的加工要求。 加工11mm孔時(shí)孔距尺寸(15 .25)mm。加工11mm孔時(shí)與加工10H9孔 時(shí)相同。定位誤差允許值厶d允為1 1 d允=錯(cuò)誤！未找到引用源。TC0.5mm 0.167mm33由于 d =0.041 F1，現(xiàn)以F1為驗(yàn)算加緊機(jī)構(gòu)夾緊力的依據(jù)。5）夾緊機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的夾緊力F2根據(jù)初步選用螺栓的直

43、徑為 M12，由資料查得， 用M12螺栓。當(dāng)端面為環(huán)形面時(shí)的許用夾緊力 F2的值為5800N。由于F2=5800N V F1=9030.56N，因而初選的螺栓 的螺栓。經(jīng)查資料知其許用夾緊力 的螺栓可以滿足夾緊要求。同時(shí)， 尺寸，不妨礙工件裝卸。M12不能滿足夾緊要求，為此重新選用 M16F2的值為10500N,這時(shí)，F(xiàn)2 Fi，因而M16M16的螺栓最大外徑也小于定位孔 28H7的3.25確定引導(dǎo)元件主要是鉆套的結(jié)構(gòu)類型和主要尺寸1對(duì)10H9孔為適應(yīng)鉆、擴(kuò)，較選用快換式的鉆套。鉆套結(jié)構(gòu)，由夾具零、部件國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T2263 91、GB/T226591來(lái)選取10 o主要尺寸，按下面方法確定。

44、鉆頭直徑為 9.0m m,為擴(kuò)孔鉆直徑為 9.8mm ,鉸刀直徑為10mm。鉆套內(nèi)徑為 9.0F8，即9.0mm ;擴(kuò)孔鉆套內(nèi)徑為 9.8F8，即9.8mm ；鉸套內(nèi)徑為(10 0.030)C7，即 10.030.0240.006 mm10.030.0540.036mm外徑均為15 0.002 mm襯套內(nèi)徑為/L 0.03415 0.014 mm，外徑為CC 0.02822 0.016 mm鉆套端面至加工面間的距離，一般?。?.31）d（d為鉆頭直徑），取為8mm2 ）對(duì)11mm孔鉆套類型本應(yīng)選用固定式鉆套，但為維修方便，也采用可換鉆套。其機(jī)構(gòu)仍由夾具零、部件國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T226391，GB

45、/T226591來(lái)選取11。其主要尺寸如下：鉆頭直徑為110.027 口 m，鉆套內(nèi)徑為11F8，即11 0.04；mm，鉆套外徑為180.0120.001 mm o襯套內(nèi)徑為18 0.03：mm，外徑為260.0280.015 mm o鉆套端面至加工面間的距離選取原則同上。 因加工精度要求低，為排削方便, 取 12mm o以上各直徑尺寸的偏差也可從本篇第十九章的有關(guān)資料查取。各導(dǎo)引元件至定位元件間的位置尺寸，按有關(guān)夾具設(shè)計(jì)資料確定。分別取為15）.03mm和18）.05mm ;各鉆套軸線對(duì)基面的垂直度為 0.02mm。3.26確定其他結(jié)構(gòu)為便于排削輔助支承采用螺旋套筒式。為便于夾具的制造、調(diào)

46、試與維修，鉆模板與夾具的連接采用裝配式。夾具體采用開(kāi)式，是加工、觀察，清理切削均較 方便。3.27制定夾具技術(shù)條件夾具技術(shù)條件的制訂原則與方法，可參照文獻(xiàn)12。本夾具的技術(shù)條件如下:1） 定位元件與夾具底面（C）的垂直度允許值在全長(zhǎng)上為 0.03mm。2）導(dǎo)向元件與夾具底面（C）的垂直度允許值在全長(zhǎng)上為 0.05mm。3）導(dǎo)向元件與夾具底面（C）的平行的度允許值為0.02 mm3.3夾具精度分析由圖3-2工序簡(jiǎn)圖可知，設(shè)計(jì)的夾具需保證的加工要求：尺寸15).25mm；尺寸80).2mm ;尺寸14mm及10H9孔和28H7孔軸線間平行度公差0.3mm等 四項(xiàng)。除尺寸14mm，因其屬“未注公差”

47、，且加工 11 mm孔時(shí)，基準(zhǔn)重合， 定位誤差為零，不必進(jìn)行驗(yàn)算外，其余各項(xiàng)精度要求均需驗(yàn)算。(1)尺寸80).2mm其定位誤差 d由前計(jì)算已得 D=0.041mm。夾具調(diào) 整安裝誤差 T-A由以下誤差組成：定位元件對(duì)底面的垂直度誤差T A1 0.03mm ；鉆套與襯套間的最大配合間隙t a2 0.035mm ；襯套孔的距離公差 T a30.1mm ；襯套軸線對(duì)底面(C)垂直度公差t a, 0.02mm (由于所加工的孔的深度 較淺，此項(xiàng)垂直度公差對(duì)尺寸80).2mm的影響不必進(jìn)行折算，實(shí)際上此項(xiàng)誤差 大于 0.05mm )。刀具在鉆套中間因間隙而引起的偏移或者偏斜T A (10.054 10

48、.017)mm0.037mm (實(shí)際上是刀具與鉆套之間的最大間隙引起偏移，由于鉆套較短，間隙引起的偏斜可忽略不計(jì))。鉆套與襯套的內(nèi)、外徑同軸度公差，在夾具轉(zhuǎn)配時(shí)，通過(guò)調(diào)整法使其互 相補(bǔ)償，可不計(jì)入夾具誤差中。由資料知1322 2 2 2jDT AT A2T A3T An得本夾具的誤差為2 2 2 2 2 2jDT AT A2T A3T A4T A50.0412 0.032 0.0352 0.12 0.052 0.0372 mm=0.133mm夾具誤差的允許值 j允為人22 J 允=_ Tc0.4mm0.26mm33可見(jiàn) j=0.133mm j允=0.26mm因而夾具能保證尺寸80).2mm這項(xiàng)加工要求。(2)尺寸15).25mm同理 p=0.041 mmT A10.03mm0.035mm襯套孔與定位元件的距離誤差0.06mm。襯套孔對(duì)底面（F ）的平行度公差T A 0.02mm。2 2 2DT AT A22 2T A3T A4.0.0412 0.032 0.0352 0.062 0.022 mm=0.09 mmJ tTC-0.5mm0.33mm3可