畢業(yè)論文-吊耳零件端面孔自定心對(duì)中夾具

1、論文吊耳零件端面孔自定心對(duì)中夾具 1 目錄 第 1 章 緒論-1 1.1 夾具概述 -1 1.1.1使用夾具的目的及夾具的發(fā)展方向-1 1.1.2 專用夾具及其設(shè)計(jì)要求-2 1.1.3 車床夾具及其設(shè)計(jì)要求-3 1.2 課題研究目的 -4 第 2 章 夾具的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)-6 2.1 夾具的組成 -6 2.2 夾具的定位原理 -6 2.3 夾具的制造要求 -7 2.4 夾具的特點(diǎn) -7 第 3 章 夾具的詳細(xì)設(shè)計(jì)-8 3.1 定位裝置的設(shè)計(jì) -8 3.1.1 定位裝置設(shè)計(jì)的基本原則 -8 3.1.2 定位元件的設(shè)計(jì)要求 -8 3.1.3 本夾具定位裝置的設(shè)計(jì)-8 3.2 夾緊裝置的設(shè)計(jì) -11

2、3.2.1 夾緊裝置的設(shè)計(jì)要求-11 3.2.2 夾緊力的合理確定-12 3.2.3 本夾具夾緊裝置的設(shè)計(jì)-13 3.3 夾具體的設(shè)計(jì) -15 3.3.1 夾具體的設(shè)計(jì)要求-15 3.3.2 本夾具中夾具體的設(shè)計(jì)-15 3.4 夾具與車床連接裝置的設(shè)計(jì) -15 3.4.1 車床夾具在機(jī)床主軸上的安裝方式-15 3.4.2 本夾具連接裝置的設(shè)計(jì)-16 3.5 夾具的動(dòng)平衡 -16 3.6 夾具裝配圖的繪制及夾具公差的確定 -17 第 4 章夾具各零部件的機(jī)械加工-18 4.1 切削用量的選擇原則 -18 4.2U 形板及錐柄的加工 -19 4.3 定位塊、壓緊塊及橫板的加工 -20 結(jié) 論-21

3、 參考文獻(xiàn)-22 致 謝-23 1 第 1 章 緒論 1.1 夾具概述 夾具是在切削加工中，用以準(zhǔn)確地確定工件位置，并將其牢固地夾緊的工藝裝備。它 的主要作用是:可靠的保證工件的加工精度，提高加工效率，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。因此，夾具在機(jī)械制造中占有重要的地位。 1.1.1使用夾具的目的及夾具的發(fā)展方向 一般來說，使用夾具的目的可以歸納為如下四個(gè)方面： 1.使用夾具可以穩(wěn)定地保證工件的加工質(zhì)量，減少廢品具體地說，使用夾具所能保證 的只是工件加工表面的位置精度。只有夾具設(shè)計(jì)合理、制造合格，既具有一定的精度裕度， 又有良好的技術(shù)狀態(tài)，在正常操作情況下，就可以排除工人技術(shù)等級(jí)

4、和主觀因素對(duì)加工質(zhì) 量的影響，穩(wěn)定地保證工件的加工精度。 2.使用夾具可以提高生產(chǎn)率 一般，夾具多是為加工工件的某一道工序?qū)ｉT設(shè)計(jì)的，工件的安裝夾緊十分方便可靠， 因而大大縮短了安裝工件的輔助時(shí)間。夾具導(dǎo)向及對(duì)刀裝置，使刀具和工件始終保持最佳 的相對(duì)位置，從而避免了工人的對(duì)刀時(shí)間和反復(fù)試切的操作。 3.使用夾具可以擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍 在通用機(jī)床上采用專用夾具可以擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍，充分發(fā)揮機(jī)床的潛力，達(dá)到一 機(jī)多用的目的。 4.使用夾具可以改善操作者的勞動(dòng)條件 由于氣動(dòng)、液壓、電磁等動(dòng)力源在夾具中的應(yīng)用，一方面減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度;另 一方面，保證了夾緊工件的可靠性，并能實(shí)現(xiàn)機(jī)床的互鎖，避免事

5、故，保證了操作者和機(jī) 床設(shè)備的安全。 根據(jù)各種生產(chǎn)組織形式的發(fā)展特點(diǎn)，機(jī)床夾具的發(fā)展方向可以歸納為以下幾個(gè)方面: 1.功能柔性化 由于多品種、小批量生產(chǎn)方式成為今后的主要生產(chǎn)形式，夾具應(yīng)能在一定范圍被適應(yīng) 不同形狀及尺寸的工件，又能適用于不同的生產(chǎn)類型和不同機(jī)床加工。近年來，組合夾具 和可調(diào)夾具等在傳統(tǒng)應(yīng)用的基礎(chǔ)上都有了新的發(fā)展。 2.結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化 2 夾具標(biāo)準(zhǔn)化是生產(chǎn)專業(yè)化和柔性化的基礎(chǔ)。模塊化是在夾具的標(biāo)準(zhǔn)化和組合化的基礎(chǔ) 上發(fā)展起來的新型夾具。組合夾具等的進(jìn)一步發(fā)展將為夾具模塊化開拓廣闊的應(yīng)用前景。 3.精密化 由于機(jī)械產(chǎn)品的加工精度日益提高，高精度機(jī)床大量出現(xiàn)，必然要求夾具也相應(yīng)

6、越來 越精密。 4.高效、自動(dòng)化 為了實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工過程自動(dòng)化，必須配備相應(yīng)的夾具。目前除了在生產(chǎn)流水線、自動(dòng) 線上配置相應(yīng)的高效、自動(dòng)化夾具外，在數(shù)控機(jī)床上，尤其是帶自動(dòng)換刀裝置的數(shù)控機(jī)床 上，出現(xiàn)了各種自動(dòng)裝夾工件的夾具，和自動(dòng)更換夾具的裝置，充分發(fā)揮了數(shù)控機(jī)床的效 率。 1.1.2 專用夾具及其設(shè)計(jì)要求 專用夾具是指僅僅適用于某一工件的一道或數(shù)道工序的加工而專門設(shè)計(jì)的夾具。當(dāng)工 件結(jié)構(gòu)變更或工序內(nèi)容變更時(shí)，都可能使此夾具失去應(yīng)用價(jià)值。由于這類夾具不需要考慮 其通用性，所以夾具結(jié)構(gòu)可以設(shè)計(jì)得較簡(jiǎn)單、緊湊，且定位結(jié)構(gòu)的精度可以提高，還可以 采用各種省力、傳力機(jī)構(gòu)，使操作快捷、方便。采用專用夾具

7、，可以得到較高的定位精度 和較高的生產(chǎn)效率。 專用夾具需要根據(jù)工件的具體加工要求而專門設(shè)計(jì)和制造，故產(chǎn)品的生產(chǎn)準(zhǔn)備周期比 較長(zhǎng)，工裝費(fèi)用較高。這類夾具適用于產(chǎn)品較固定、生產(chǎn)批量較大的工件生產(chǎn)。 專用夾具又可分為結(jié)構(gòu)可調(diào)式和結(jié)構(gòu)不可調(diào)式兩種類型?？烧{(diào)式專用夾具常用于同類 產(chǎn)品不同規(guī)格（局部尺寸發(fā)生變化）的工件生產(chǎn)，對(duì)于工件局部規(guī)格尺寸的變動(dòng)，夾具只 要做一下簡(jiǎn)單的調(diào)節(jié)，或是調(diào)節(jié)某元件的位置，或者是調(diào)整或更換某元件，就可以適用于 工件的安裝。這種調(diào)節(jié)原理后來被應(yīng)用到早期的成組加工所使用的成組夾具上，對(duì)產(chǎn)品的 變更，只需對(duì)成組夾具在原來基礎(chǔ)上做少量的調(diào)節(jié)或局部的更改，即可適應(yīng)新工件的安裝 要求，大大

8、提高了專用夾具的使用和在同組產(chǎn)品加工的通用性。 專用夾具的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下要求： 1.保證工件的加工精度 專用夾具應(yīng)有合理的定位方案，標(biāo)注合適的尺寸、公差和技術(shù)要求，并進(jìn)行必要的精 度分析，確保夾具能滿足工件的加工精度要求。 2.提高生產(chǎn)效率 應(yīng)根據(jù)工件生產(chǎn)批量的大小設(shè)計(jì)不同復(fù)雜程度的高效夾具，以縮短輔助時(shí)間，提高生 3 產(chǎn)效率。 3.工藝性好 專用夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)簡(jiǎn)單、合理，便于加工、裝配、檢驗(yàn)和維修。專用夾具的制造屬于 單件生產(chǎn)。當(dāng)最終精度由調(diào)整或修配保證時(shí)，夾具上應(yīng)設(shè)置調(diào)整或修配結(jié)構(gòu)，如設(shè)置適當(dāng) 的調(diào)整間隙，采用可修磨的墊片等。 4.使用性好 專用夾具的操作應(yīng)簡(jiǎn)便、省力、安全可靠，排屑應(yīng)方便，

9、必要時(shí)可設(shè)置排屑機(jī)構(gòu)。 5.經(jīng)濟(jì)性好 除考慮專用夾具本身結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、標(biāo)準(zhǔn)化程度高、成本低廉外，還應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)對(duì)夾 具方案進(jìn)行必要的經(jīng)濟(jì)分析，以提高夾具在生產(chǎn)中的經(jīng)濟(jì)效益。 1.1.3 車床夾具及其設(shè)計(jì)要求 在車床上用來加工工件的內(nèi)、外回轉(zhuǎn)面及端面的夾具稱為車床夾具。它的設(shè)計(jì)要求如 下： 1.找正基面的設(shè)置 為了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)的找正。若夾具 的限位面為與主軸同軸的回轉(zhuǎn)面，則直接用限位表面找正它與主軸的同軸度。若限位面偏 離回轉(zhuǎn)中心，則應(yīng)在夾具體上制一孔（或外圓）作為找正基面，使該面與機(jī)床主軸同軸， 同時(shí)，它也作為夾具的設(shè)計(jì)、裝配和測(cè)量基準(zhǔn)。 為保證加工精

10、度，車床夾具的設(shè)計(jì)中心（既限位面或找正基面）對(duì)主軸回轉(zhuǎn)中心的同 軸度應(yīng)控制在0.01mm之內(nèi)，限位端面（或找正端面）對(duì)主軸回轉(zhuǎn)中心的跳動(dòng)量也不應(yīng)大 于0.01mm 。 2.定位元件的設(shè)置 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。對(duì)于回轉(zhuǎn)體或?qū)ΨQ零 件，一般采用心軸或定心夾緊式夾具，以保證工件的定位基面、加工表面和主軸三者的軸 線重合。對(duì)于殼體、支架、托架等形狀復(fù)雜的工件，由于被加工表面與工序基準(zhǔn)之間有尺 寸和相互位置要求，所以各定位元件的限位表面應(yīng)與機(jī)床主軸旋轉(zhuǎn)中心具有正確的尺寸和 位置關(guān)系。 3.夾緊裝置的設(shè)置 車床夾具的夾緊裝置必須安全可靠。夾緊力必須克服切削力、離心力等外

11、力作用，且 自鎖可靠。對(duì)高速切削的車、磨夾具，應(yīng)進(jìn)行夾緊力克服切削力和離心力的驗(yàn)算。若采用 4 螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，一般要加彈簧墊圈或使用鎖緊螺母。 4.夾具的平衡 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)采取平衡措施，以減少離心力 產(chǎn)生的振動(dòng)和主軸軸承的磨損。 5. 夾具的結(jié)構(gòu)要求 1) 結(jié)構(gòu)要緊湊，懸伸長(zhǎng)度要短。車床夾具懸伸長(zhǎng)度過長(zhǎng)，回加劇主軸軸承的磨損， 同時(shí)引起振動(dòng)，影響加工質(zhì)量。因此，夾具的懸伸長(zhǎng)度L與輪廓直徑D之比應(yīng)控制如下： 直徑小于150mm的夾具，L/D2.5； 直徑在150300mm之間的夾具，L/D0.9； 直徑大于300mm的夾具，L/D0.6； 2) 車床夾具的夾具

12、體應(yīng)制成圓形，夾具上（包括工件在內(nèi)）的各元件不應(yīng)伸出夾具 體的輪廓之外，當(dāng)夾具上有不規(guī)則的突出部分，或有切削液飛濺及切屑纏繞時(shí)，應(yīng)加設(shè)防 護(hù)罩。 3) 夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)便于工件在夾具上安裝和測(cè)量，切屑能順利排出或清理。 1.2 課題研究目的 吊耳零件是一種比較復(fù)雜的零件，它不但加工工藝流程長(zhǎng)，而且加工困難。如圖 1-1 所示的一種吊耳零件，加工性質(zhì)為周期性加工，加工批量為每個(gè)月生產(chǎn) 100 件，材料 45 鋼。 這種吊耳零件原始加工工藝流程是：粗車外形粗銑外形調(diào)質(zhì)精車外形精銑外 形刨槽底和四邊外形鉆床粗鉆底孔坐標(biāo)鏜床精加工端面孔加工M36 03 . 0 0 35 03 . 0 0 35 螺紋和臺(tái)階

13、鋸床鋸R4Omm四角粗精銑R4Omm鉆孔攻M10螺紋去刺電鍍。整個(gè)加工過 程存在工藝流程長(zhǎng)、加工難度大及加工效率低等問題。尤其端面孔的加工，用坐 03 . 0 0 35 標(biāo)鏜床加工，成本很高且效率低，不能很好地滿足實(shí)際加工的需要?？稍O(shè)計(jì)一套車床專用 夾具端面孔自定心對(duì)中夾具，在普通車床上進(jìn)行加工。這套夾具不但解決了吊耳不能 在普通車床上加工和加工效率低的難題，而且定位一次到位不用找正，裝卸方便，剛性好， 可實(shí)現(xiàn)高速車削。在加工工藝方面，更能優(yōu)化吊耳零件的加工工藝流程。 5 圖1-1 吊耳零件 6 第 2 章 夾具的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.1 夾具的組成 如圖2-1所示，該夾具按功能可分為三大部分：

14、第一部分：夾具與車床的連接部分，即圖中夾具的錐柄。 第二部分：定位裝置，由圖中U形板和定位塊組成。 第三部分：夾緊裝置，由壓緊螺釘、壓緊塊、橫板和緊固螺栓組成，用于壓緊工件。 2.2 夾具的定位原理 1.夾具與車床的定位與連接夾具錐柄的錐度為莫氏6號(hào)錐度，可與車床主軸錐孔相 連接，保證了夾具與車床主軸的同心。錐柄的尾部有一M16的內(nèi)螺紋，錐柄插入車床主軸 錐孔后，可通過此M16的內(nèi)螺紋用拉桿把夾具與車床主軸緊固。 2.工件在夾具中的定位與緊固 工件在夾具中的放置位置與方向如圖2-2所示，使用時(shí)工件向下，開口跨過橫板，以 工件外圓的上端面和夾具U形板的上端面為定位面來實(shí)現(xiàn)工件在高度上的定位。 放

15、入工件后，工件一側(cè)緊靠定位塊，轉(zhuǎn)動(dòng)壓緊螺釘使壓緊塊緊靠在工件上，來實(shí)現(xiàn)工 件在寬度上的定位。工件放好后，將開口墊片插入緊固螺栓螺母下并旋緊緊固螺母實(shí)現(xiàn)工 7 件與夾具的緊固。 2.3 夾具的制造要求 為了保證夾具的剛性和定位精度，在加工及安裝過程中必須保證以下幾點(diǎn)： 1.錐柄的6號(hào)莫氏錐度與U形板的垂直度誤差小于0.03mm。 2.U形板各個(gè)相臨面的垂直度和相對(duì)面的平行度誤差不大于0.03mm。 3.錐柄軸線與U形板上端面平行且距離為。61 0.05mm 4.定位塊與U形板用螺釘連接，定位塊的定位面與錐柄軸線平行且距離為。 0.05 0.1 40mm 5.壓緊塊與U形板用兩銷子滑動(dòng)聯(lián)接。 6.

16、緊固螺栓與橫板螺紋聯(lián)接，處于橫板的中心位置。 2.4 夾具的特點(diǎn) 使用此夾具加工端面孔與用坐標(biāo)鏜床加工相比能顯著地降低成本和提高勞動(dòng)效率，主 要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 1.使用此夾具能利用臥式車床進(jìn)行端面孔的加工。 2.定位一次到位不用找正，且裝卸方便。 3.夾具重量分配合理，剛性好，可實(shí)現(xiàn)高速切削。 4.對(duì)操作者要求不高，一般操作者就可以完成零件的加工。 5.優(yōu)化、縮短了吊耳零件的加工工藝流程，新的工藝流程為：粗車外形粗銑外形 （包括寬80mm及 R40mm）調(diào)制精車外形精銑外形刨槽底和四邊外形車床加工端 面孔加工M36螺紋和臺(tái)階鉆孔攻M10螺紋去毛刺電鍍 8 第 3 章 夾具的詳細(xì)設(shè)計(jì) 3.

17、1 定位裝置的設(shè)計(jì) 3.1.1 定位裝置設(shè)計(jì)的基本原則 為滿足夾具設(shè)計(jì)的要求，定位設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循以下三項(xiàng)原則： 1. 遵循基準(zhǔn)重合原則使定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)重合，在多工序加工時(shí)還應(yīng)遵循基準(zhǔn) 統(tǒng)一原則。 2. 合理選擇主要定位基準(zhǔn)主要定位基準(zhǔn)應(yīng)有較大的支承面，較高的精度。 3. 便于工件的裝夾和加工，并使夾具的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 3.1.2 定位元件的設(shè)計(jì)要求 1. 足夠的精度。 由于定位誤差的基準(zhǔn)位移誤差直接與定位元件表面有關(guān)，因此，定位元件的定位表面 應(yīng)有足夠的精度，以保證工件的加工精度。 2. 足夠的儲(chǔ)備精度。 由于定位是通過工件的定位基準(zhǔn)與定位元件的定位表面相接觸來實(shí)現(xiàn)的，而工件的裝 卸將會(huì)使定位元

18、件磨損，從而導(dǎo)致定位精度下降。因此，為了提高夾具的使用壽命，定位 元件表面應(yīng)有較高的硬度和耐磨性，來保證夾具有足夠的儲(chǔ)備精度。 3. 足夠的強(qiáng)度和剛度。 4. 應(yīng)協(xié)調(diào)好與有關(guān)元件的關(guān)系。 在定位設(shè)計(jì)時(shí)，還應(yīng)處理、協(xié)調(diào)好與夾具體、夾緊裝置、對(duì)刀導(dǎo)向元件的關(guān)系。 5. 良好的結(jié)構(gòu)工藝性。 定位元件的結(jié)構(gòu)應(yīng)符合一般標(biāo)準(zhǔn)化要求，并應(yīng)滿足便于加工、裝配、維修等工藝性要 求。 3.1.3 本夾具定位裝置的設(shè)計(jì) 圖3-1為吊耳零件的工序簡(jiǎn)圖。本工序所用的機(jī)床為CA6140機(jī)床，定位裝置的設(shè)計(jì)步 驟如下： 1.分析與加工要求有關(guān)的自由度。 從加工要求考慮，在工件上鏜通孔，沿Y軸的位置自由度不需要限制，為了保證

19、加工Y 9 尺寸，工件沿Z軸的位置自由度必須限制。為了保證加工尺寸mm，繞X軸的 0 0.2 79mm Z 0 0.2 80 自由度也要限制。而為了保證對(duì)稱度公差0.2mm，必須限制沿X軸的位置自由度,以及繞YX 軸及Z軸的自由度。 2.選擇定位基準(zhǔn)，并確定定位方式。 圖3-1 工序圖 由工序圖3-1可知，工序基準(zhǔn)為：60的端面和的M36的軸線。但考慮到定位基準(zhǔn)應(yīng)有 較大的支承面，因此不遵循基準(zhǔn)重合原則，把136的上端面即B面和C面設(shè)為定位基準(zhǔn)， 且B面作為主要定位基準(zhǔn)。定位支承點(diǎn)分布如圖所示。在B面設(shè)置三個(gè)定位支承點(diǎn)，限制工 件的三個(gè)自由度，在C面設(shè)置兩個(gè)定位支承點(diǎn)限制工件的兩個(gè)自由度。 圖

20、3-2 3.選擇定位元件的結(jié)構(gòu)。 由于本工序的定位基準(zhǔn)都是平面，所以定位元件都是以平面為定位的板類結(jié)構(gòu)。B面 用U形板定位, C面用定位塊定位。各定位元件的結(jié)構(gòu)和布置見圖3-2，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng) 10 注意協(xié)調(diào)與其它元件的關(guān)系，特別注意定位元件在夾具體上的位置。 4. 分析和計(jì)算定位誤差 工件在夾具中加工誤差的組成 使用夾具時(shí)，造成表面位置的加工誤差包括下列四方面： A夾具位置誤差，即定位元件相對(duì)機(jī)床的切削成形運(yùn)動(dòng)的位置誤差。它包 括定位元件定位面對(duì)夾具體基面的誤差；夾具的安裝連接誤差。 1 A 2 A D定位誤差，即由定位引起的工序基準(zhǔn)的位置誤差。 T刀具相對(duì)夾具的位置誤差，即對(duì)刀導(dǎo)向誤差。

21、 G與加工過程中一些因素有關(guān)的加工誤差。包括機(jī)床誤差、刀具誤差以及 工藝系統(tǒng)的受力變形、熱變形、 ，磨損等因素造成的加工誤差。 為了保證工件的加工要求，上述誤差合成不應(yīng)超出工件的加工公差，即 k DA+T+G k 定位誤差及其產(chǎn)生的原因 由定位引起的同一批工件的工序基準(zhǔn)在加工尺寸方向上的最大變動(dòng)量，稱為定位誤差， 以D表示。定位誤差研究的主要對(duì)象是工件的工序基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn)。工序基準(zhǔn)的變動(dòng)量 將影響工件的尺寸精度和位置精度。造成定位誤差的原因是定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合誤 差以及定位基準(zhǔn)的位移誤差兩個(gè)方面。 基準(zhǔn)不重合誤差B 由于定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合而造成的定位誤差，稱為 基準(zhǔn)不重合誤差。當(dāng)基

22、準(zhǔn)不重合誤差由多個(gè)尺寸影響時(shí)，應(yīng)將其在工序尺寸方向上合成。 基準(zhǔn)不重合誤差的一般計(jì)算公式為 B= 1 cos n i i 式中 定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)間的尺寸鏈組成環(huán)的公差 i 的方向與加工尺寸方向間的夾角 基準(zhǔn)位移誤差Y由于定位基準(zhǔn)的誤差或定位支承點(diǎn)的誤差而造成的定位基準(zhǔn) 位移，即工件實(shí)際位置對(duì)確定位置的理想要素的誤差，稱為基準(zhǔn)位移誤差。 計(jì)算定位誤差 除mm由加工時(shí)保證外，與本工序有關(guān)的主要加工要求是對(duì)稱度公差0.2mm、 0.03 0 35 及。其它要求與本工序無關(guān)，因而只要計(jì)算上述幾項(xiàng)加工要求的定位誤 0 0.2 79mm 0 0.1 18mm 差即可。由于本工序的定位基準(zhǔn)面都是精基準(zhǔn)面，

23、因此不存在基準(zhǔn)位移誤差，只需計(jì)算基 準(zhǔn)不重合誤差即可。 由及引起的定位誤差 0 0.2 79mm 0 0.1 18mm 11 由于的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是60的端面，而定位基準(zhǔn)是136的上端面，因而設(shè)計(jì)到尺 0 0.2 79mm 寸鏈換算問題。根據(jù)尺寸鏈計(jì)算公式知： 012 79 1861AAAmm 012 012 0( 0.1)0.1 ( 0.2)00.2 ESESEI EIEIES 因此間接得到，而由此引起的定位誤差為 0.1 0.2 61mm Y=0 D=B=0.1mm 1 cos n i i 由對(duì)稱度公差0.2mm引起的定位誤差 Y=0 D=B=0.2mm 1 cos n i i 3.2 夾緊裝置

24、的設(shè)計(jì) 3.2.1 夾緊裝置的設(shè)計(jì)要求 為了保證加工的正常進(jìn)行,對(duì)夾具的夾緊裝置應(yīng)有下列基本要求； 1.夾緊要可靠 夾緊裝置的基本功能是夾固工件，以使工件在切削力、重力、離心慣性力等外力作用 下，能穩(wěn)固地維持其定位位置不動(dòng)，保證切削加工的順利、安全進(jìn)行。故夾緊可靠是對(duì)夾 緊裝置所提出的首要的要求。 2.夾緊不允許破壞定位 夾緊應(yīng)保證維持工件的定位位置，工件的精確定位是夾緊的先決條件，所以，夾緊本 身不允許破壞工件的原由定位狀態(tài)。 3.夾緊變形要盡量小，且不能壓傷工件 對(duì)工件的夾緊不應(yīng)引起工件有較大的夾緊變形，以免松開夾緊后的彈性恢復(fù)造成加工 表面的形狀、位置精度下降。另外應(yīng)注意，夾緊不應(yīng)造成工

25、件表面的壓傷，以免影響工件 表面質(zhì)量；當(dāng)夾緊力較大時(shí)，應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)膲壕o點(diǎn)或采用墊塊、壓腳等結(jié)構(gòu)，以防壓潰工 12 件表面。 4.操作方便 夾具的操作機(jī)構(gòu)應(yīng)力求使操作方便、省力、安全，有利于快速裝卸工件，減輕工人的 勞動(dòng)強(qiáng)度，以提高工作效率。 3.2.2 夾緊力的合理確定 1. 夾緊方向的合理確定 主要夾緊力的方向應(yīng)盡量指向工件的主要定位基準(zhǔn)表面； 夾緊力的方向應(yīng)盡量與切削力、重力方向保持一致； 夾緊力的方向應(yīng)盡量施于工件剛性較強(qiáng)的方向； 夾緊力作用線應(yīng)分布于工件有效支撐面范圍以內(nèi)，以防止工件發(fā)生傾覆。 2. 夾緊力作用點(diǎn)的合理確定 夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)選擇工件剛性較好的部位； 夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近

26、工件要加工的部位； 3. 夾緊力大小的合理確定 影響夾緊力大小的主要因素是切削力，其次是工件的安裝夾緊的結(jié)構(gòu)形式、切削點(diǎn)與 夾緊點(diǎn)的位置關(guān)系；對(duì)高速運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)的工件，還應(yīng)考慮夾具及工件的重力和離心慣性力 的影響、工件壓緊表面的摩擦質(zhì)量等因素。由于切削要素及刀具角度的多變性，實(shí)際生產(chǎn) 中一般較難準(zhǔn)確地計(jì)算所需夾緊力的大小，工程上為方便起見，多半采用類比法和估算法 來大致確定所需夾緊力的基本大小。 類比法 所謂類比法即根據(jù)工件的具體加工要求，包括切削用量大小、切削負(fù)荷的輕重、生產(chǎn) 效率的高低、刀具應(yīng)用情況、裝夾條件等，參照生產(chǎn)部門現(xiàn)有生產(chǎn)中相類似切削條件的夾 緊裝置的應(yīng)用情況加以比較，而大致確定所

27、需夾緊裝置的主要規(guī)格，如螺紋直徑，杠桿的 比例長(zhǎng)度，壓板的厚度等參數(shù)。 估算法 夾緊力的估算，是抓住影響夾緊力的幾個(gè)主要因素，按照靜力平衡條件來進(jìn)行簡(jiǎn)單的 理論夾緊力計(jì)算，然后乘以一定的安全系數(shù)，來初步確定夾緊力的大小。估算法往往是在 新產(chǎn)品試制工作中，結(jié)合夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來進(jìn)行。常采用的公式形式如下： 3-1WK P 式中所需基本夾緊力；W 13 切削力；P 安全系數(shù)。K 安全系數(shù)可根據(jù)具體加工條件來取值：K 對(duì)于一般切削1.5 3K 對(duì)于粗加工2.5 3K 對(duì)于精加工1.5 2K 3.2.3 本夾具夾緊裝置的設(shè)計(jì) 根據(jù)夾緊裝置的基本要求及夾緊力方向和作用點(diǎn)的選擇原則，擬訂的夾緊方案如圖3-

28、3所示。為保證夾緊可靠、安全，在工件高度方向上擬采用快速螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。其中采用 螺旋夾緊中廣泛使用的開口墊圈。在工件寬度方向上擬采用普通螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。 圖3-3 這里設(shè)計(jì)到夾緊力的計(jì)算問題，根據(jù)公式3-1可知，需要計(jì)算鏜削時(shí)的切削力。 切削力的計(jì)算可依據(jù)切削力的理論公式和經(jīng)驗(yàn)公式，但為了便于計(jì)算，還可用單位切 削力來表示。單位切削力是指單位切削面積上主切削力的大小。公式為 0.162 (/) c F pCfN mm 在實(shí)際使用中，取時(shí)的作為單位切削力，用來表示。當(dāng)0.3/fmm rp 0.3 p 時(shí)，應(yīng)加修正系數(shù)。根據(jù)的定義有0.3/fmm r 0.3 p 0.16 0.3 0.3 c F p

29、C 而任意進(jìn)給量下的單位切削力可以用來表示，即 0.3 p 0.3 c fF pp k 稱為進(jìn)給量改變時(shí)對(duì)單位切削力的修正系數(shù)。因此，任意進(jìn)給量下的切削力計(jì) C fF kf 算公式（用單位切削力表示）為 14 3-2 0.3 C cfFp Fp kfa 工件材料為鑄鐵，；根據(jù)值查出，代入式3-2得0.1/fmm rf1.18 C fF k 。 0.3 135 C cfFp Fp kfaN 取，再將該值代入式3-1得，因此，該夾緊機(jī)構(gòu)的1.6K 1.6 135216WK PN 夾緊力為。216N 由于本夾緊裝置擬用的是螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，因此需要對(duì)螺栓進(jìn)行校核。本夾緊裝置上的 螺栓連接為僅受預(yù)緊力的受

30、拉螺栓連接。對(duì)于一般的鋼制螺栓，應(yīng)用材料力學(xué)中的第四強(qiáng) 度理論，可得螺栓的強(qiáng)度條件為： 3-3 2 1 1.3 /4 F d 式中預(yù)緊力 F 螺栓小徑 1 d 緊聯(lián)接螺栓的許用拉應(yīng)力， s S s 而 2 1 4 d F 式中螺栓預(yù)緊拉應(yīng)力， (0.5 0.7) s 查表知 190 sa MP 取 0.50.5 19095 sa MP 則 23 2 6 1 (20.1 10 ) 95 1030144 44 d FN 代入式3-3得 23 2 1 1.31.3 30144 123 /4(20.1 10 ) /4 a F MP d 取，則 1.3 s S 190 146 1.3 s a MP S

31、s ，因此，該螺栓符合強(qiáng)度條件。 15 3.3 夾具體的設(shè)計(jì) 3.3.1 夾具體的設(shè)計(jì)要求 1.有適當(dāng)?shù)木群统叽绶€(wěn)定性,殘余應(yīng)力要小； 2.有足夠的強(qiáng)度和剛度； 3.有良好的結(jié)構(gòu)工藝性； 4.要有適當(dāng)?shù)娜菪伎臻g和良好的排屑性能； 5.在機(jī)床上安裝穩(wěn)定可靠。 3.3.2 本夾具中夾具體的設(shè)計(jì) 在本夾具設(shè)計(jì)中，由于夾具體的形狀尺寸不大，可以直接用板料加工而成。這樣能縮 短生產(chǎn)周期，降低成，減輕重量。此吊耳零件的結(jié)構(gòu)屬于對(duì)稱結(jié)構(gòu)，考慮到平衡因素，夾 具體也應(yīng)為對(duì)稱結(jié)構(gòu)。在這里可選擇半開式的U形板結(jié)構(gòu)，如圖3-4所示。在加工過程中， 夾具體要承受較大的切削力和夾緊力，為保證夾具體不產(chǎn)生不允許的變形和

32、振動(dòng)，夾具體 需有一定的璧厚。在本夾具設(shè)計(jì)中，U形板既作為夾具體也作為定位元件，因此，U形板上 的重要表面應(yīng)有適當(dāng)?shù)奈恢镁取榱藵M足加工要求，U形板各個(gè)相鄰面的垂直度和相對(duì) 面的平行度誤差不大于0.03mm。 圖3-4 3.4 夾具與車床連接裝置的設(shè)計(jì) 3.4.1 車床夾具在機(jī)床主軸上的安裝方式 車床夾具與機(jī)床主軸的配合表面之間必須有一定的同軸度和可靠的連接，其通常的連 接方式有以下幾種： 1) 夾具通過主軸錐孔與機(jī)床主軸連接。當(dāng)夾具體兩端有中心孔時(shí)，夾具安裝在車床 16 的前后頂尖上。夾具體帶有錐柄時(shí)，夾具通過莫氏錐柄直接安裝在主軸錐孔中，并用螺栓 拉緊。這種安裝方式的安裝誤差小，定心精度

33、高，適用于小型夾具。一般D140mm或 D(23)d。 2) 夾具通過過渡盤與機(jī)床主軸連接。徑向尺寸較大的夾具，一般用過渡盤安裝在主 軸的頭部，過渡盤與主軸配合處的形狀取決于主軸前端的結(jié)構(gòu)。 3.4.2 本夾具連接裝置的設(shè)計(jì) 圖3-5 本夾具采用定心錐柄連接，見圖3-5。夾具以長(zhǎng)錐柄直接安裝于機(jī)床主軸錐孔內(nèi)，實(shí) 現(xiàn)同軸連接。根據(jù)機(jī)床主軸錐孔結(jié)構(gòu)，采用6號(hào)莫氏錐孔，相應(yīng)的家具錐柄也為6號(hào)莫氏錐 柄，與主軸內(nèi)孔實(shí)現(xiàn)無間隙配合，故定心精度高。這種結(jié)構(gòu)對(duì)定準(zhǔn)確，安裝迅速、方便， 應(yīng)用較廣。莫氏錐雖屬自鎖性強(qiáng)的傳動(dòng)圓錐，但考慮切削力的變化和振動(dòng)等情況，在錐柄 尾部設(shè)有拉緊螺桿孔，用拉緊螺桿對(duì)錐柄連接起防

34、松保護(hù)作用。 查相關(guān)資料，知6號(hào)莫氏錐的大端直徑為63.348mm，小端直徑為51mm，長(zhǎng)度為218mm， 可在錐柄尾部設(shè)置一個(gè)M16的螺紋孔。 3.5 夾具的動(dòng)平衡 機(jī)械在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，將產(chǎn)生慣性力。慣性力是由于機(jī)械構(gòu)件作變速運(yùn)動(dòng)、結(jié)構(gòu)形狀不對(duì)稱、 內(nèi)部材料不均勻以及制造和安裝不夠精確等因素使其重心與回轉(zhuǎn)軸線不重合而產(chǎn)生的。這 種慣性力引起的附加動(dòng)壓力會(huì)增加運(yùn)動(dòng)副的摩擦和磨損，降低機(jī)械的效率和壽命。此外， 由于慣性力的周期性變化，將引起機(jī)械及其基礎(chǔ)產(chǎn)生振動(dòng)，嚴(yán)重的振動(dòng)會(huì)使機(jī)械遭到破壞。 因此，全部或部分地消除慣性力的不良影響就顯得十分重要。消除的方法是將其完全平衡 17 或部分平衡。 對(duì)于軸向尺寸

35、較大的回轉(zhuǎn)件（）,要進(jìn)行動(dòng)平衡的計(jì)算，即不僅要使各偏心/0.2b D 重量產(chǎn)生的慣性力之和為零，而且要使這些慣性力所構(gòu)成的慣性力偶矩之和亦要為零。 在本夾具設(shè)計(jì)中，雖然軸向和徑向尺寸都比較大，但由于各偏心重量幾乎都集中在一 個(gè)平面內(nèi)，所以不需采用動(dòng)平衡的方法，只須計(jì)算靜平衡，算出夾具偏心距離即可。 查機(jī)械工程材料性能數(shù)據(jù)手冊(cè)知的密度為，45鋼的密度為230HT 33 7.0 10/Kg m 。 33 7.89 10/Kg m 材料質(zhì)量公式為 mv 根據(jù)此公式可算出吊耳零件偏心部分的質(zhì)量，而夾具偏心部分的質(zhì)量應(yīng)與零件的偏心 部分質(zhì)量相等，由此可推算出夾具偏心部分的體積，從而求得偏心距離。13dm

36、m 3.6 夾具裝配圖的繪制及夾具公差的確定 夾具總裝配圖見附錄。為滿足加工精度的要求，夾具本身應(yīng)有較高的精度。由于目前 分析計(jì)算方法還不夠完善，因此，對(duì)于夾具公差仍然是根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來確定。如生產(chǎn)規(guī)模 較大，要求夾具有一定的使用壽命時(shí)，夾具有關(guān)公差可取得小些；對(duì)于精度較低的夾具， 則取較大的公差。 一般可按以下方式選?。?1)夾具上的尺寸公差和角度公差?。?/21/5）。 k 2)夾具上的位置公差?。?/21/3） k 3)當(dāng)加工工件尺寸為未注公差時(shí)，夾具取0.1mm。 4)工件為未注形位公差的加工面時(shí)，按GB1184中7、8級(jí)精度的規(guī)定選取。 夾具有關(guān)公差都應(yīng)在工件公差帶的中間位置，即不管工

37、件公差對(duì)稱與否，都要將其化 成對(duì)稱公差，然后取其1/21/5以確定夾具的有關(guān)公差。 在本夾具裝配圖中，定位塊的定位面與錐柄軸線的平行度公差取對(duì)稱度公差的1/5。錐 柄軸線與U形板的垂直度公差取公差的1/5。U形板上端面與錐柄軸線的位置公差取 0 0.15 80 的1/3。 0.1 0.2 61mm 18 第 4 章夾具各零部件的機(jī)械加工 4.1 切削用量的選擇原則 切削用量是指切削速度、進(jìn)給量及背吃刀量等三個(gè)切削要素，它們表示切削運(yùn)動(dòng)的大 小及刀具切入工件的程度。根據(jù)加工零件的材料性質(zhì)、幾何尺寸、精度要求等因素來選擇 三要素。 切削用量三要素的選擇原則如下： 1.切削深度 切削深度是根據(jù)工件的

38、加工余量來決定的選擇是應(yīng)考慮： p a 1) 在留下精加工及半精加工的余量后，粗加工應(yīng)盡可能將剩下的余量一次切削，以 減少走刀次數(shù)； 2) 如果工件余量過大，也應(yīng)將第一次走刀的切削深度盡可能取大些； 3) 當(dāng)沖擊負(fù)荷較大，或工藝系統(tǒng)剛性較差時(shí)，應(yīng)適當(dāng)減小切削深度； 4) 一般精加工（Ra1.252.5 毫米）時(shí)，可取=0.050.8 毫米；半精切 p a （Ra5.010.0 毫米）時(shí)，可取=1.03.0 毫米； p a 2.進(jìn)給量 f 通常限制進(jìn)給量的主要因素是切削力及加工表面粗糙度： 粗切時(shí)表面粗糙度的要求不高，進(jìn)給量主要受刀桿、刀片、工件及機(jī)床強(qiáng)度和剛度所 能夠承受的切削力的限制。 半精

39、切削、精切削時(shí)進(jìn)給量主要受表面粗糙度要求的限制，刀具的 Kr 偏角、刀尖圓 弧半徑、切削速度、及工件材料的影響。 3.切削速度 切削速度的選擇，主要考慮切削加工的經(jīng)濟(jì)性，必須保證刀具的經(jīng)濟(jì)壽命，同時(shí)切削 負(fù)荷不應(yīng)該超過機(jī)床的額定功率。通常原則是： 1) 刀具材料的耐熱性好，切削速度可以高些； 2) 工件材料的強(qiáng)度、硬度高，或塑性太大和太小，切削速度應(yīng)取低些； 3) 加工帶皮工件時(shí)，應(yīng)適當(dāng)減低切削速度； 4) 斷續(xù)切削時(shí)，應(yīng)取較低的切削速度； 5) 工藝系統(tǒng)剛性較差時(shí)，切削速度應(yīng)適當(dāng)減小 19 4.2U 形板及錐柄的加工 在本夾具設(shè)計(jì)中，U形板起著重要的作用，它既屬于夾具體，也屬于定位裝置，零件

40、 圖見附錄。U形板各個(gè)面的位置精度要求較高，但其形狀不復(fù)雜，考慮其使用性和經(jīng)濟(jì)性， 材料選為45鋼。 錐柄是與U形板相連的，為了節(jié)省材料，錐柄與U形板采用焊接再加工的方式，材料也 選為45鋼。 U 形板與錐柄的零件圖和加工工藝見附錄，切削用量的確定如下： 工序工序 1 粗刨三塊板粗刨三塊板的各個(gè)平面，的各個(gè)平面，留余量留余量 1 1mm 查機(jī)械加工工藝手冊(cè) ，由表 9-85 知：機(jī)床為牛頭刨床，刀具材料為 W18Cr4V，工件材料為 45 鋼，粗加工時(shí)，取切削深度=46；進(jìn)給量 p amm =0.661.33；切削速度1525。f/mm dstv /minm 工序工序 2 2 磨三塊板的兩個(gè)大

41、平面，保證平行度磨三塊板的兩個(gè)大平面，保證平行度 查機(jī)械加工工藝手冊(cè) ，由表 10-19 、表 10-20 知：工件材料為 45 鋼，平面磨削時(shí)， 取砂輪轉(zhuǎn)速；縱向進(jìn)給量；磨削深度。15 18/sm s25 38/ a fmm st0.04/ p amm st 工序工序 3 銑削三塊板的其它幾個(gè)面，保證平行度和垂直度銑削三塊板的其它幾個(gè)面，保證平行度和垂直度 查機(jī)械加工工藝手冊(cè) ，由表 9-66 知：工件材料為 45 鋼，銑平面時(shí)，取銑削深度 為，取每齒進(jìn)給量為，最后根據(jù)銑削切削速度公式0.5 p amm0.15 0.25/ z fmm r 算出。 z V c mxyup pze Cd V T

42、 a f a z 300/min c Vm 工序工序 4 鉆銷孔及螺紋底孔、功螺紋鉆銷孔及螺紋底孔、功螺紋 查機(jī)械加工工藝手冊(cè) ，由表 9-104 知：工件材料為 45 鋼，鉆削時(shí)，取切削速度 2434；當(dāng)鉆頭直徑分別在、范圍時(shí)，v /minm3 6mm6 13mmmm1319mm1925 進(jìn)給量分別為。0.13/mm rmm rmm rmm r、0. 2、0. 26、0. 32 工序工序 5 粗車錐柄外圓至粗車錐柄外圓至、鉆鉆螺紋底螺紋底孔、功螺紋孔、功螺紋65mm 1) 確定背吃刀量 查機(jī)械加工工藝手冊(cè)表 3.5，粗加工時(shí)取1 2 p amm 2) 確定進(jìn)給量 根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊(cè)表 3.7 選擇進(jìn)給量， 粗加工時(shí)取 20 0.15 0.25/fmm r 3) 確定切削速度和轉(zhuǎn)速 根據(jù)切削速度公式 求出切削速度,再根據(jù)轉(zhuǎn)速公式 0.20.150.35 V p C v Taf 求出轉(zhuǎn)速為。 1000 s w v n d 450 /minr 工序工序 6 6 焊接錐柄與焊接錐柄與 U 形板形板 工序工序 7 精車錐柄至尺寸精車錐柄至尺寸 1) 確定背吃刀量 查機(jī)械加工工藝手冊(cè)表 3.5，精加工時(shí)取0.5 1 p amm 2) 確定進(jìn)給量 根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊(cè)表 3.7 選擇進(jìn)給量， 精加工時(shí)取0.