雙筋蹄鏜鉸組合機(jī)床夾具設(shè)計

1、一、 前言組合機(jī)床及其自動化是集機(jī)電于一體的綜合自動化程度較高的制造技術(shù)和成套工藝裝備。它的特征是高效、高質(zhì)、經(jīng)濟(jì)實用，因而被廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械、交通、能源、軍工、輕工、家電等行業(yè)。我國傳統(tǒng)的組合機(jī)床及組合機(jī)床自動線主要采用機(jī)、電、氣、液壓控制，它的加工對象主要是生產(chǎn)批量比較大的大中型箱體類和軸類零件（近年研制的組合機(jī)床加工連桿、板件等也占一定份額），完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔，加工各種螺紋、鏜孔、車端面和凸臺，在孔內(nèi)鏜各種形狀槽，以及銑削平面和成形面等。組合機(jī)床的分類繁多，有大型組合機(jī)床和小型組合機(jī)床，有單面、雙面、三面、臥式、立式、傾斜式、復(fù)合式，還有多工位回轉(zhuǎn)臺式組合機(jī)床等；隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步

2、，一種新型的組合機(jī)床柔性組合機(jī)床越來越受到人們的青睞，它應(yīng)用多位主軸箱、可換主軸箱、編碼隨行夾具和刀具的自動更換，配以可編程序控制器（PLC）、數(shù)字控制（NC）等，能任意改變工作循環(huán)控制和驅(qū)動系統(tǒng)，并能靈活適應(yīng)多品種加工的可調(diào)可變的組合機(jī)床。另外，近年來組合機(jī)床加工中心、數(shù)控組合機(jī)床、機(jī)床輔機(jī)（清洗機(jī)、裝配機(jī)、綜合測量機(jī)、試驗機(jī)、輸送線）等在組合機(jī)床行業(yè)中所占份額也越來越大?，F(xiàn)代組合機(jī)床和自動線作為機(jī)電一體化產(chǎn)品，它是控制、驅(qū)動、測量、監(jiān)控、刀具和機(jī)械組件等技術(shù)的綜合 反映。近20年來，這些技術(shù)有長足進(jìn)步，同時作為組合機(jī)床主要用戶的汽車和內(nèi)燃機(jī)等行業(yè)也有很大的變化，其 產(chǎn)品市場壽命不斷縮短，品

3、種日益增多且質(zhì)量不斷提高。這些因素有力地推動和激勵了組合機(jī)床和自動線技術(shù)的 不斷發(fā)展。我國加入WTO以后，制造業(yè)所面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存。組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)適時調(diào)整戰(zhàn)略，采取了積極的應(yīng)對策略，出現(xiàn)了產(chǎn)、銷兩旺的良好勢頭，僅鹽城恒力組合機(jī)床廠近30年來就先后為中國一汽集團(tuán)、東風(fēng)汽車公司、南京汽車公司、江淮汽車集團(tuán)、北汽福田公司、中國重汽集團(tuán)、青特汽車集團(tuán)、柳州五菱汽車公司、遼寧曙光汽車集團(tuán)、徐工集團(tuán)、山東工程廠、上海飛機(jī)制造廠、成發(fā)航空科技公司、寶鋼、馬鋼、上海柴油機(jī)廠、玉林柴油機(jī)廠、常州柴油機(jī)廠、無錫柴油機(jī)廠、萊陽動力機(jī)廠、濰坊柴油機(jī)廠、寧波中策汽拖公司、山東時風(fēng)集團(tuán)、春蘭集團(tuán)、江動集團(tuán)及美國通用

4、公司、德國starragheckert公司、瑞士hidrostal(Qingdao)公司、緬甸柴油機(jī)廠、越南陳興道公司等國內(nèi)外汽車、發(fā)動機(jī)、農(nóng)用機(jī)、拖拉機(jī)、柴油機(jī)、航天、工程機(jī)械、紡織機(jī)械、摩托車、工模具等行業(yè)提供了各類組合機(jī)床3800多臺、通用部件20000多臺，可見組合機(jī)床這一塊發(fā)展態(tài)勢良好。本次設(shè)計的課題是雙筋蹄鏜鉸組合機(jī)床設(shè)計。該課題來源江蘇高精機(jī)電設(shè)備。本課題設(shè)計的組合機(jī)床用來鏜、鉸雙筋蹄零件兩孔。為了保證加工零件的質(zhì)量和產(chǎn)量和降低成本，在設(shè)計該組合機(jī)床時，首先要制定合理的工藝方案；然后按工藝方案的要求，確定機(jī)床的配置型式，選擇通用部件，設(shè)計專用部件和工件循環(huán)的控制系統(tǒng)。為了保證孔的

5、加工精度、提高生產(chǎn)效率，降低工人勞動強(qiáng)度。本課題主要解決的問題是雙筋蹄鏜鉸組合機(jī)床設(shè)計其中的夾具設(shè)計,根據(jù)總體設(shè)計的“三圖一卡”本人主要完成夾具裝配圖及其相應(yīng)零件圖的設(shè)計任務(wù)。2 總體概述組合機(jī)床的總體設(shè)計就是針對具體的被加工工件，在選定的工藝和方案的基礎(chǔ)上，進(jìn)行方案設(shè)計。其中包括：被加工零件工序圖（如圖2-1）、加工示意圖、機(jī)床聯(lián)系尺寸圖和生產(chǎn)率計算卡。圖2-1 雙筋蹄零件根據(jù)所提供雙筋蹄零件的工序圖，分析被加工零件的精度、表面粗糙度、技術(shù)要求、加工部位尺寸、形狀、結(jié)構(gòu)、特點、材料硬度、剛性及零件的批量。據(jù)此確定定位基準(zhǔn)和夾緊方案。加工孔為：20、34。被加工零件材料為A3鋼，硬度HB156

6、。2.1 工藝路線的確定根據(jù)先粗后精，先基準(zhǔn)面后其它表面，先主要表面后次要表面的機(jī)械加工工序安排的設(shè)計原則，對雙筋蹄零件的工藝路線作如下設(shè)計：锪零件孔零件孔45工序2 鉸精鉸锪34孔的另一端面, 表面粗糙度為6.3 工序3 最終檢驗. 各孔的位置精度及具體要求詳見雙筋蹄零件的零件圖。22 機(jī)床夾具在組合機(jī)床中的地位及作用 機(jī)床夾具是零件在機(jī)床上加工時，用以裝夾工件（和引導(dǎo)刀具）的一種工藝裝備。起作用是正確確定工件與刀具之間的相對位置，并將工件牢固地夾緊。使用夾具可以有效地保證工件的加工質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)率，擴(kuò)大機(jī)床工藝范圍和減輕勞動強(qiáng)度。因此，夾具在機(jī)械制造中占有重要位置。本課題我設(shè)計的夾具能

7、夠保證零件裝夾、定位，從而保證零件的加工精度。2.3 總體設(shè)計中對夾具設(shè)計重要的參數(shù)a. 鏜孔 ap=2mm HBmm Fz1=2156=1080.7(N) Fx1=2156=375.3(N) T1=2156 =10728.8(Nmm)P1= =1.757(Kw)b. 鏜孔 ap=2mm HBmm Fz2= =2156=1555.4(N)Fx2= =2156=514.6(N) T2= =2156=26281.8(Nmm)P2=2.58(Kw)式中：F切削力T切削功率v切削速度f進(jìn)給量Fx軸向切削力Fz圓周力D加工直徑3 雙筋蹄鏜較組合機(jī)床的夾具設(shè)計31 概述機(jī)床夾具是在金屬切削加工中，用以準(zhǔn)確

8、地確定工件位置，并將其牢固地夾緊，以接受加工的工藝裝備。它的主要作用：可靠的保證工件的加工質(zhì)量，提高加工效率，減輕勞動強(qiáng)度，充分發(fā)揮和擴(kuò)大機(jī)床的工藝性能。因此，機(jī)床夾具在機(jī)械制造中占有重要的地位。機(jī)床夾具可以分為多種類型，其中最有代表性的就是專用夾具、組合夾具。專用夾具為某一工件的某道工序設(shè)計制造的夾具。組合夾具采用標(biāo)準(zhǔn)的組合夾具元、部件，組裝而成的夾具。論實用性，組合夾具要遠(yuǎn)大于專用夾具。組合夾具大部分的部件都是采用標(biāo)準(zhǔn)件，跟換容易，成本低效益高。311 機(jī)床夾具的分類機(jī)床夾具的種類和形式很多，可以按照不同的方法進(jìn)行分類。若根據(jù)夾具的特點來劃分，則有通用夾具、專用夾具、組合夾具，通用可調(diào)夾具

9、和成組夾具等。若按使用夾具的機(jī)床類型來劃分，則為車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具，鏜床夾具、磨床夾具、齒輪加工機(jī)床夾具、組合機(jī)床夾具等。若按夾緊動力源的不同來劃分，則為受動夾具、氣動夾具、液壓夾具、氣液壓夾具、電動夾具、電磁夾具、和真空夾具等。312 夾具的組成通常，夾具的組成部分如下：定位裝置包括定位元件及其組合，其作用是確定工件在夾具中的位置。常用的定位元件支承釘，定位銷，V形塊等。 夾緊裝置的作用是將工件壓緊夾牢，保證工件在定位時所占據(jù)的位置，在加工過程中不因受外力作用而產(chǎn)生位移，同時可以減輕或防止振動。它通常由夾緊元件，傳動機(jī)構(gòu)，和動力裝置組成。c.對刀，引導(dǎo)裝置 對刀，引導(dǎo)裝置的作用是確

10、定刀具相對于夾具的位置，或引導(dǎo)刀具進(jìn)行加工。常用的對刀，引導(dǎo)元件對刀塊，鉆套等。 根據(jù)夾具特殊功能需要而設(shè)置一些元件或裝置，如分度裝置，靠模裝置，連接件，操作件以及其它輔助元件等。313 夾具體夾具體是用于連接夾具上所有的元件的裝置，使其成為一個整體的基礎(chǔ)件，它還用來與機(jī)床有關(guān)部件連接，以確定夾具在機(jī)床上的位置。314 機(jī)床夾具在機(jī)械加工中的作用a.保證加工精度。b.提高勞動生產(chǎn)率。c.改善工人的勞動條件。d.降低生產(chǎn)成本。e.保證工藝要求。f.擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍。315 國內(nèi)外夾具的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢夾具是機(jī)械加工不可缺少的部件，在機(jī)床技術(shù)向高速、高效、精密、復(fù)合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾

11、具技術(shù)正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟(jì)方向發(fā)展。高精隨著機(jī)床加工精度的提高，為了降低定位誤差，提高加工精度，對夾具的制造精度要求更高。高精度夾具的定位孔距精度高達(dá)5m，夾具支承面的垂直度達(dá)到0.01mm/300mm，平行度高達(dá)0.01mm/500mm。德國demmeler(戴美樂)公司制造的4m長、2m寬的孔系列組合焊接夾具平臺，其等高誤差為0.03mm；精密平口鉗的平行度和垂直度在5m以內(nèi)；夾具重復(fù)安裝的定位精度高達(dá)5m；瑞士EROWA柔性夾具的重復(fù)定位精度高達(dá)25m。機(jī)床夾具的精度已提高到微米級，世界知名的夾具制造公司都是精密機(jī)械制造企業(yè)。誠然，為了適應(yīng)不同行業(yè)的需求和經(jīng)濟(jì)性，夾具

12、有不同的型號，以及不同檔次的精度標(biāo)準(zhǔn)供選擇。高效為了提高機(jī)床的生產(chǎn)效率，雙面、四面和多件裝夾的夾具產(chǎn)品越來越多。為了減少工件的安裝時間，各種自動定心夾緊、精密平口鉗、杠桿夾緊、凸輪夾緊、氣動和液壓夾緊等，快速夾緊功能部件不斷地推陳出新。新型的電控永磁夾具，加緊和松開工件只用12秒，夾具結(jié)構(gòu)簡化，為機(jī)床進(jìn)行多工位、多面和多件加工創(chuàng)造了條件。為了縮短在機(jī)床上安裝與調(diào)整夾具的時間，瑞典3R夾具僅用1分鐘，即可完成線切割機(jī)床夾具的安裝與校正。采用美國Jergens(杰金斯)公司的球鎖裝夾系統(tǒng)，1分鐘內(nèi)就能將夾具定位和鎖緊在機(jī)床工作臺上，球鎖裝夾系統(tǒng)用于柔性生產(chǎn)線上更換夾具，起到縮短停機(jī)時間，提高生產(chǎn)效

13、率的作用。模塊、組合夾具元件模塊化是實現(xiàn)組合化的基礎(chǔ)。利用模塊化設(shè)計的系列化、標(biāo)準(zhǔn)化夾具元件，快速組裝成各種夾具，已成為夾具技術(shù)開發(fā)的基點。省工、省時，節(jié)材、節(jié)能，體現(xiàn)在各種先進(jìn)夾具系統(tǒng)的創(chuàng)新之中。模塊化設(shè)計為夾具的計算機(jī)輔助設(shè)計與組裝打下基礎(chǔ)，應(yīng)用CAD技術(shù)，可建立元件庫、典型夾具庫、標(biāo)準(zhǔn)和用戶使用檔案庫，進(jìn)行夾具優(yōu)化設(shè)計，為用戶三維實體組裝夾具。模擬仿真刀具的切削過程，既能為用戶提供正確、合理的夾具與元件配套方案，又能積累使用經(jīng)驗，了解市場需求，不斷地改進(jìn)和完善夾具系統(tǒng)。組合夾具分會與華中科技大學(xué)合作，正在著手創(chuàng)建夾具專業(yè)技術(shù)網(wǎng)站，為夾具行業(yè)提供信息交流、夾具產(chǎn)品咨詢與開發(fā)的公共平臺，爭取

14、實現(xiàn)夾具設(shè)計與服務(wù)的通用化、遠(yuǎn)程信息化和經(jīng)營電子商務(wù)化。通用、經(jīng)濟(jì)夾具的通用性直接影響其經(jīng)濟(jì)性。采用模塊、組合式的夾具系統(tǒng)，一次性投資比較大，只有夾具系統(tǒng)的可重組性、可重構(gòu)性及可擴(kuò)展性功能強(qiáng)，應(yīng)用范圍廣，通用性好，夾具利用率高，收回投資快，才能體現(xiàn)出經(jīng)濟(jì)性好。德國demmeler(戴美樂)公司的孔系列組合焊接夾具，僅用品種、規(guī)格很少的配套元件，即能組裝成多種多樣的焊接夾具。元件的功能強(qiáng)，使得夾具的通用性好，元件少而精，配套的費用低，經(jīng)濟(jì)實用才有推廣應(yīng)用的價值。專家們建議組合夾具行業(yè)加強(qiáng)產(chǎn)、學(xué)、研協(xié)作的力度，加快用高新技術(shù)改造和提升夾具技術(shù)水平的步伐，創(chuàng)建夾具專業(yè)技術(shù)網(wǎng)站，充分利用現(xiàn)代信息和網(wǎng)絡(luò)

15、技術(shù)，與時俱進(jìn)地創(chuàng)新和發(fā)展夾具技術(shù)。主動與國外夾具廠商聯(lián)系，爭取合資與合作，引進(jìn)技術(shù)，這是改造和發(fā)展我國組合夾具行業(yè)較為行之有效的途徑。32 夾具的設(shè)計要求與選型32 .1 夾具設(shè)計的基本要求保證工件的加工精度是夾具設(shè)計的最基本要求。其關(guān)鍵在于，正確地確定夾具的定位方案、夾緊方案和刀具導(dǎo)向裝置，合理地制定夾具的尺寸、公差和技術(shù)要求，必要時進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼`差分析和計算。b.提高生產(chǎn)效率，減低制造成本夾具設(shè)計的總體方案應(yīng)與生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)。在大量生產(chǎn)時，應(yīng)盡量采用各種快速、高效的機(jī)構(gòu)和先進(jìn)的控制方法，以縮短輔助時間，提高生產(chǎn)率；在中批量生產(chǎn)中，則要求在滿足夾具功能的前提下，盡量采用結(jié)構(gòu)簡單，容易制造的夾

16、具，以降低夾具的制造成本。c.結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，安全和省力夾具的操作要做到方便、省力，有條件盡可能采用氣動、液壓、電氣及其他高效機(jī)械夾緊裝置，以減輕人員的勞動強(qiáng)度。夾具操作位置應(yīng)當(dāng)有利與操作人員，必要時應(yīng)有安全保護(hù)裝置，以確保使用安全。夾具的排屑是個不容忽視的問題，如果排屑不好，切屑聚集在夾具中，會不利與工件的定位；切屑聚集嚴(yán)重時，還會損傷刀具導(dǎo)致設(shè)備事故或人員傷亡；切屑的清掃又會增加輔助時間，降低生產(chǎn)率。因此，排屑問題在夾具設(shè)計時必須給予充分的考慮。有良好的結(jié)構(gòu)工藝，便于夾具的制造加工、裝配、檢驗和維修，要達(dá)到這些要求，應(yīng)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)件。夾具設(shè)計應(yīng)按加工要求構(gòu)思出設(shè)計方案，繪制圖樣，確定夾

17、具的結(jié)構(gòu)。合理選擇材料，標(biāo)注尺寸、公差和技術(shù)要求。322 夾具的選型機(jī)床夾具是機(jī)床上用以裝夾工件（和引導(dǎo)刀具）的一種裝置。其作用是將工件定位，以使工件獲得相對于機(jī)床和刀具的正確位置，并把工件可靠地夾緊。而要實現(xiàn)這一要求，又必須滿足三個條件：一批工件在夾具中占有正確的加工位置；夾具裝夾在機(jī)床上的準(zhǔn)確位置；刀具相對夾具的準(zhǔn)確位置。這里涉及了三層關(guān)系：零件相對夾具，夾具相對于機(jī)床，零件相對于機(jī)床。工件的最終精度是由零件相對于機(jī)床獲得的。所以“定位”也涉及到三層關(guān)系：工件在夾具上的定位，夾具相對于機(jī)床的定位，而工件相對于機(jī)床的定位是間接通 過夾具來保證的。工件定位以后必須通過一定的裝置產(chǎn)生夾緊力把工件

18、固定，使工件保持在準(zhǔn)確定位的位置上，否則，在加工過程中因受切削力，慣性力等力的作用而發(fā)生位置變化或引起振動，破壞了原來的準(zhǔn)確定位，無法保證加工要求。這種產(chǎn)生夾緊力的裝置便是夾緊裝置。鏜床夾具又稱為鏜模，主要用于加工箱體或支座類零件上的精密孔和孔系。主要由鏜模底座、支架、鏜套、鏜桿及必要的定位和夾緊裝置組成。鏜床夾具的種類按導(dǎo)向支架的布置形式分為雙支承鏜模、單支承鏜模和無支承鏜模。33 定位和夾緊的方案確定33.1 定位和夾緊的方案選擇分析工件的定位是保證工件在夾具中占有一致的正確加工位置，而這一位置的確定要通過定位支承限制工件的相應(yīng)自由度來實現(xiàn)。而通常需要限制的六個自由度。根據(jù)本課題零件要加工

19、孔的位置，該零件要加工的孔面為：1個20孔，1個34孔，加工方法為先鏜后鉸。根據(jù)定位基準(zhǔn)的選擇原則確定定位基準(zhǔn)為：第一定位基準(zhǔn)為圓形肋板的軸線，第二定位基準(zhǔn)為肋板底面。因此，可以得出如下幾個定位方案：20孔的外端限制沿X軸及Z軸移動的兩自由度，三個支承釘置于肋板的底部限制繞X軸、繞Z軸和沿Y軸的三個自由度，一擋鐵置于34的孔的外端限制繞Y軸的自由度。實現(xiàn)完全定位。夾緊力作用點位于肋板的外表面。圖3-1 零件定位方案示意圖（a-1） 圖3-2 零件定位方案示意圖（a-2）b.與a比較，把零件繞Z軸順時針旋轉(zhuǎn)180,定位裝置和夾緊裝置隨之改變相應(yīng)的位置（如圖所示），定位方案同a。圖3-3 零件夾緊

20、方案示意圖（b）c. 零件放置方式同方案a。夾緊力作用點如圖所示。用一相當(dāng)于短V形塊的兩定位板置于肋板的外表面限制沿X軸及Z軸移動的兩個自由度，三個支承釘置于肋板的底部限制繞X軸、繞Z軸和沿Y軸的三個自由度，一擋鐵置于34的孔的外端限制繞Y軸的自由度。實現(xiàn)完全定位。短V形塊置于20孔的外端作夾緊元件。圖3-4 零件定位夾緊示意圖（c-1） 圖3-5 零件定位夾緊示意圖（c-2）（說明：以上定位和夾緊方案針對于兩個同時加工的零件，兩零件對稱放置相應(yīng)的定位和夾緊裝置也對稱布置。）分析以上方案：方案a：此方案符合定位和夾緊的相關(guān)原理，短V形塊作為定位元件起定心定位作用。但是美中不足的是需要兩液壓缸，

21、并且兩液壓缸需分布在兩零件的外側(cè)。由此帶來的影響是設(shè)計兩液壓缸增加夾具整體的體積，也增加制造成本。再者此方案雖然能夠保證零件的較高的加工精度，但是所要加工的零件尺寸精度和位置精度要求不高。所以此方案是不可用的。方案b：此方案與方案a類似，不同的是提供夾緊力只需一個位于夾具中心的液壓缸。但是兩零件間的距離增大，這樣帶來主軸箱四根軸間的軸間距加大，從而會增大整個機(jī)床的體積和制造成本。所以此方案也不可用。方案c：兩定位板相當(dāng)于一短V形塊起定心定位作用，能夠保證定位基準(zhǔn)和工序基準(zhǔn)的基準(zhǔn)重合，也符合夾緊力的選擇原則，使夾緊力朝著主要的定位基準(zhǔn)面。從而提高零件的加工精度。同時又能降低機(jī)床和夾具的體積和成本

22、，解決了以上兩方案的出現(xiàn)的問題。所以以此方案可行。根據(jù)以上的論述比較，可以定出方案c是合理可行。34 定位元件和夾緊元件的設(shè)計計算341 定位元件的設(shè)計計算定位元件設(shè)計包括定位元件的結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸、及布置形式等。利用六點定位原則正確選擇定位方式和定位元件。根據(jù)前面定位方案的敘述，可以知道本課題所使用到的定位元件有：兩個定位板（相當(dāng)于一短V形塊），三個圓形支承塊，一個擋鐵。具體的尺寸如下所定：34.1.1 定位板(兩定位板相當(dāng)于短V形塊)的設(shè)計及尺寸的確定V型塊是標(biāo)準(zhǔn)件，但是考慮到本設(shè)計所使用的V型塊的具體尺寸要遠(yuǎn)大于標(biāo)準(zhǔn)件的尺寸，所以要自己設(shè)計。所謂的自行設(shè)計也就是在標(biāo)準(zhǔn)件的基礎(chǔ)上，根據(jù)具體

23、情況做出適當(dāng)?shù)母膭?。之所以要把V形塊改進(jìn)為兩定位板，就是因為肋板的外圓面的直徑很大,這樣設(shè)計出V形塊體積較大從而增大夾具的體積。但是安裝時應(yīng)保持兩定位板垂直放置（安裝方式見總裝圖）。定位板的長度根據(jù)肋板的高度確定，取略大于肋板的一半高度的尺寸作為定位板的長度（取60mm）.具體尺寸如圖所示：圖3-6 定位板34.1.2 支承釘設(shè)計及尺寸的確定3個支承釘，主要的定位元件，對它的要求也就比較的高，要想達(dá)到較高的要求，應(yīng)當(dāng)做到：幾個支承釘裝配后，要求等高，可以用裝配后一次磨削法，以保證它們的限位基面在同一平面內(nèi)，也就是保證了它們的平面度比較的高。由于肋板的底面屬粗基準(zhǔn)面，所以選用C型（齒紋）支承釘。

24、參照文獻(xiàn)2表2-1-9得出支承釘?shù)男吞?支承釘C1212GB 2226-199134.1.3 擋鐵的設(shè)計及尺寸的確定擋鐵的尺寸根據(jù)34孔的直徑和長度確定，具體設(shè)計及尺寸如圖所示：圖3-7 擋鐵 夾緊元件的設(shè)計計算34.2.1 壓板壓頭夾緊機(jī)構(gòu)的確定根據(jù)夾緊原理和零件的形狀來確定夾緊機(jī)構(gòu)。本課題中由于第一定位基準(zhǔn)為圓形肋板的軸線，根據(jù)夾緊原理夾緊力應(yīng)朝著主要的定位基準(zhǔn)面，所以壓板壓頭夾緊機(jī)構(gòu)應(yīng)如總裝圖中的放置位置。零件的形狀呈內(nèi)凹狀又零件為薄臂件故設(shè)計壓頭為球形壓頭。34.2.2 V形塊夾緊機(jī)構(gòu)的確定 零件的另一端采用擋鐵定位，再者加工零件時會產(chǎn)生扭距和切向力，這樣必然導(dǎo)致零件的翻轉(zhuǎn)和竄動。用V

25、形塊夾緊機(jī)構(gòu)可以有效地控制這些不利于加工的運動。34.2.3 手動夾緊機(jī)構(gòu)的確定 由于切削時產(chǎn)生軸向力，將使零件繞y軸翻轉(zhuǎn)。而手動夾緊機(jī)構(gòu)的存在有效地消除這樣的轉(zhuǎn)動。35 誤差分析計算 一批工件依次在夾具中進(jìn)行定位時，由于工序基準(zhǔn)的變動對加工表面尺寸所造成的極限值之差稱為定位誤差。產(chǎn)生定位誤差的原因是工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不相重合或工序基準(zhǔn)自身在位置上發(fā)生偏移或位移所引起的。35.1 影響加工精度的因素用夾具裝夾工件進(jìn)行機(jī)械加工時，其工藝系統(tǒng)中影響工件加工精度的因素很多，與夾具有關(guān)的因素有：定位誤差D、對刀誤差T、夾具位置誤差A(yù)，夾具誤差。在機(jī)械加工工藝系統(tǒng)中，影響加工精度的其它因素綜合稱為加工誤

26、差G。上述各項誤差均導(dǎo)致刀具相對工件的位置不精確而形成總的加工誤差35.2 誤差的計算D B基準(zhǔn)不重合誤差是由于定位基準(zhǔn)和工序基準(zhǔn)不重合而產(chǎn)生的那部分定位誤差。在本設(shè)計中，由于定位誤差和工序基準(zhǔn)是重合的，所以基準(zhǔn)不重合誤差為0。Y基準(zhǔn)位移誤差是工件實際位置對確定位置的理想要素的誤差。a.兩定位板（相當(dāng)于短V形塊）的定位誤差分析計算:因為：相當(dāng)于一短V形塊的兩定位板起定心定位作用，并且定位準(zhǔn)和工序基準(zhǔn)的基準(zhǔn)重合。所以：B=0根據(jù)參考文獻(xiàn)1當(dāng)=時，V形塊的位移誤差可由公式（2-8）即：=故：b.由于零件的加工精度要求較低，故其它定位元件的定位誤差計算省略。T因為刀具相對于對刀或?qū)蜓b置不精確造成的

27、加工誤差，稱為對刀誤差。本工序中鏜孔時導(dǎo)向誤差計算公式為： （3-1） 即得導(dǎo)向誤差mm A因為夾具在機(jī)床上的安裝不精確而造成的加工誤差，稱為夾具的安裝誤差。一般?。?=0mm 本課題中夾具為垂直安裝,所以取 =0mm35.2.4 夾具誤差E因夾具上定位元件，對刀或?qū)蛟鞍惭b基面三者之間（包括導(dǎo)向元件與導(dǎo)向元件之間）的位置不精確而造成的加工誤差，稱為夾具誤差，夾具誤差大小取決于夾具零件的加工精度的夾具裝配時的調(diào)整和修配精度。一般取加工方法誤差G因機(jī)床精度，刀具精度，刀具與機(jī)床的位置精度，工藝系統(tǒng)受力變形和受熱變形等因素造成的加工誤差，統(tǒng)稱為加工方法誤差，因該項誤差影響因素很多，又不便于計算

28、，所以常根據(jù)經(jīng)驗所以常根據(jù)經(jīng)驗為它留出工件公差的。計算時可設(shè)G=。G=3.5.3 保證加工精度工件在夾具中加工時，總加工誤差為上述各項誤差之和。由于上述誤差均為獨立隨機(jī)誤差，應(yīng)用概率法加，因此，保證工件加工精度條件是工件總加工誤差應(yīng)不大于工件的加工尺寸公差。的計算按公式（5-2）計算： （3-2）=顯然：所以:本夾具完全可以保證加工精度。為保證夾具有一定的使用壽命，防止夾具因磨損而過早報廢，在分析計算工件加工精度時需留出一定精度儲備量，因此將上式改為： = （3-3）當(dāng)0時夾具能滿足加工要求，根據(jù)以上=0所以夾具完全可以滿足加工要求。3.6 夾具結(jié)構(gòu)的確定3.6.1 夾具體的確定夾具體是用來確

29、定各元件之間總體布局的根基，有了夾具體鏜模板才能夠固定各部件，各元件才能夠有發(fā)揮的作用。夾具體的尺寸是根據(jù)零件的尺寸，零件的定位夾緊方式以及定位夾緊元件和驅(qū)動裝置等的安裝方式來確定的。對夾具體的具體要求夾具體上的重要表面，如安裝定位元件，夾具體的安裝表面，應(yīng)有適當(dāng)?shù)某叽绾托螤罹?，它們之間還要有適當(dāng)?shù)奈恢镁取Ｒ话阋髪A具體的加工公差為一般工件相應(yīng)公差的1/51/3。為使夾具體尺寸穩(wěn)定，鑄造夾具體要進(jìn)行實效處理，焊接和鍛造夾具體要進(jìn)行退火處理。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)生不允許的變形與振動，夾具體應(yīng)當(dāng)有足夠的強(qiáng)度和剛度。切屑多時，夾具體上應(yīng)考慮排屑結(jié)構(gòu)，可在

30、夾具體上開排屑槽。夾具體的具體尺寸如下圖：圖 3-8 夾具體正視圖圖 3-9 夾具體俯視圖圖 3-10 夾具體左視圖3.7. 夾緊力的確定3.7.1 夾緊力的計算公式根據(jù)工件所受切削力、重力、慣性力、等作用情況，按靜力平衡原理先計算出理論夾緊力，最后為保證夾緊可靠再乘以安全系數(shù)便可得到所需夾緊力的數(shù)值，即：算出理論夾緊力，然后要保證夾緊可靠需要乘以安全系數(shù)，所以有以下公式： (3-4) 式中 夾緊力(N);理論夾緊力(N);安全系數(shù)。安全系數(shù)可按下列公式計算： (3-5) 式中 各種因數(shù)的安全系數(shù) 考慮工件材料及加工余量均勻性的基本安全系數(shù)，取1.2； 加工性質(zhì)，精加工取1.0，粗加工取1.2

31、，本課題是半精鏜孔，取1.0； 刀具鈍化程度，半精鏜鑄鐵工件取1.3； 切削特點，連續(xù)切削取1.0； 夾緊力的穩(wěn)定性，機(jī)動夾緊取1.0； 手動夾緊時受柄位置，操作方便取1.0； 僅有力矩作用于工件時與支撐面接觸情況，接觸點確定取1.0。 本課題中的安全系數(shù) =3.7.2 夾緊力的計算夾緊力的計算由于受多方面工藝因素的影響，計算起來比較復(fù)雜，一般只能粗略計算。為了簡化計算，在設(shè)計夾緊裝置時可假定工藝系統(tǒng)是剛性的，只考慮切削力的切削力矩對夾緊力的影響。3.7.2.1 機(jī)動壓頭夾緊力的計算由于兩定位塊相當(dāng)于V形定位塊，所以此夾緊力按照工件以外圓柱面在形塊上定位的方式來計算。根據(jù)文獻(xiàn)2V型塊鉸鏈夾緊機(jī)

32、構(gòu)處的夾緊力近似計算的公式如下： (3-6)所設(shè)計的V型塊的夾角、D=20mm根據(jù)前面總體部分計算結(jié)果可以計算出：根據(jù)文獻(xiàn)1表3-4材料的摩擦系數(shù)上查得摩擦系數(shù)：根據(jù)以上得出的數(shù)據(jù)可以算出夾緊力WK：3.7.2.2 手動壓頭的夾緊力的計算 根據(jù)前面總體設(shè)計計算的軸向力的結(jié)果計算：鏜20孔的軸向力：鏜34孔的軸向力：N總的軸向力： 手動壓頭的夾緊力：其中：。 （3-7）3.7.2.3 V形塊夾緊元件的夾緊力的計算 根據(jù)前面總體設(shè)計計算的切向力的結(jié)果計算： 鏜20孔的切向力：=1080.7N 鏜34孔的切向力：=1555.4N 只有鏜20孔時的切向力才造成零件擋鐵中心的翻轉(zhuǎn)，所以這里計算V形塊夾緊

33、元件的夾緊力只取鏜20孔的切向力（=1080.7N ）。所以V形塊夾緊元件的夾緊力計算為： （3-8） 3.8. 液壓驅(qū)動裝置的設(shè)計計算3.8.1 液壓缸的設(shè)計與計算0.03)/100,表面粗糙度Ra0.1mm。液壓缸體應(yīng)能承受1.5倍最高工作壓力下的耐壓實驗。3.8.1.1 驅(qū)動壓板加緊元件的液壓缸負(fù)載力的計算 由前面計算得壓板壓頭的加緊力：液壓缸所能提供的壓力F可按如下公式計算： 式中當(dāng)活塞以推力工作時，活塞直徑可按下式計算： （3-9） -液壓缸的效率。3.8.1.2 液壓缸的設(shè)計制造 由于零件的加工所需的夾緊力較小，所以提供夾緊力的油壓也相對較低。為了節(jié)省成本并能夠保證零件的加工，本課

34、題中的液壓缸進(jìn)行自行制造。設(shè)計中液壓缸在支架加工，支架材料為45鋼，加工方法為鑄造粗鏜精鏜。加工的技術(shù)要求：鑄件不得有砂眼、氣孔、裂紋等；加工前后分別進(jìn)行人工時效。缸的內(nèi)表面需鍍鉻，鍍層厚度0.02mm。液壓缸的結(jié)構(gòu)和尺寸見零件圖。3.8.2 活塞的設(shè)計選擇 高壓油液作用在活塞面上產(chǎn)生推力作功，并在缸筒內(nèi)滑動。活塞材料應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和良好的滑動性能，特別是耐磨性和不發(fā)生“咬缸”現(xiàn)象?；钊膶挾扰c密封圈的數(shù)量、導(dǎo)向環(huán)的形式等因素有關(guān)，從使用上來講，活塞的滑動面小容易引起早期磨損。一般活塞的寬度約為缸徑的20%50%。根據(jù)缸徑的計算D=0.27m，則活塞的d=D3.8.3 活塞桿的設(shè)計選擇 活塞

35、桿是用來傳遞力的零件，要求能承受拉伸、壓縮、振動等負(fù)載，表面耐磨，不發(fā)生銹蝕，一般選用碳鋼、精軋不銹鋼等材料。鋼材表面需鍍鉻及調(diào)質(zhì)熱處理。3.8.4 導(dǎo)向套的設(shè)計選擇m。3.8.5 密封元件的設(shè)計選擇 1. 缸筒的密封: 為了密封性缸蓋與缸筒采用法蘭盤密封。 2. 活塞的密封 活塞有兩處地方需密封，一處是活塞與缸筒之間的動密封，除了用O形密封圈和唇形密封圈外，也有用W形密封圈的。 3. 活塞桿的密封 在缸蓋的溝槽里放置唇形密封圈和防塵密封圈，或防塵組合密封圈，保證活塞桿往復(fù)運動時的密封與防塵。 4. 緩沖柱塞的密封 有兩種方法：一是在緩沖柱塞的溝槽里安放孔用唇形密封圈，另一種是在缸蓋上壓如氣缸

36、緩沖專用密封圈。 4 結(jié)論經(jīng)過3個多月的畢業(yè)設(shè)計工作，經(jīng)過自己的努力，終于能夠在規(guī)定的時間里完成畢業(yè)設(shè)計任務(wù)。在設(shè)計工作過程中，我學(xué)到了不少東西，也發(fā)現(xiàn)自己還有很多不足的地方。搞設(shè)計注重的就是“態(tài)度”問題，沒有一個好的、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，就算搞一年的設(shè)計，也不可能把課題完成工作。在設(shè)計期間，我體會到：只要你肯去下工夫，什么事都難不倒你。就像剛開學(xué)的時候，當(dāng)時的我對機(jī)床夾具是一點了解都沒有，我就連六點定位原理都不知道以及定位、夾緊的原理。我覺得我最大的一個收獲是：不管遇到什么困難，只要你肯問、肯交流、肯去查資料，就一定能夠把問題給解決。也就因為這樣，我學(xué)會了如何去查工具書，查專業(yè)資料，因為查工具書

37、也是一種技能。另外我從設(shè)計過程中鍛煉了自己的一項技能，那就是Auto CAD繪圖能力。因為畢業(yè)設(shè)計需要畫很多裝配圖、零件圖，這大大提高了自己的繪圖速度，再加上繪圖過程中的修修改改，讓我知道了好多CAD的繪圖標(biāo)準(zhǔn)。在設(shè)計過程中，我學(xué)到了同學(xué)之間的互相溝通、協(xié)調(diào)，體現(xiàn)了團(tuán)隊主義精神。通過這次畢業(yè)設(shè)計我終于發(fā)現(xiàn)了我有很多欠缺的地方。在即將完成工作的同時，我才覺得我還有很多東西沒有學(xué)到，在設(shè)計的過程中，由于專業(yè)知識的欠缺，使得自己在設(shè)計的時候很吃力，有好多是以前學(xué)過的，但是由于時間的淡化，漸漸忘記了，還有也是以前學(xué)過的，但因為當(dāng)時的自己處于困惑的狀態(tài)，沒有好好的學(xué)，現(xiàn)在想起來確實有點可惜了。附 錄 圖

38、名 圖號 圖幅 張數(shù)1夾具總圖 STO2-00 A0 12夾具體ST02-01A013支架ST02-45A214支架 ST02-43 A2 15鉸鏈板ST0236 A316法蘭盤ST02-33A317壓板ST02-14 A318定位板ST02-07 A4 19 V形塊 ST02-22 A4 1參考文獻(xiàn)1 薛源順.機(jī)床夾具設(shè)計. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社2000 2 楊黎明.機(jī)床夾具設(shè)計手冊. 北京：國防工業(yè)出版社，19963 東北重型機(jī)械學(xué)院.機(jī)床夾具設(shè)計手冊. 上海：上?？萍汲霭嫔?，19884 胡家秀主編.機(jī)械零件設(shè)計實用手冊. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社19995 李益民主編.機(jī)械制造工藝設(shè)計手冊.

39、 北京:機(jī)械工業(yè)出版社19956 孟憲椅等主編.機(jī)床夾具圖冊. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社19917 謝家瀛主編.組合機(jī)床設(shè)計簡明手冊.北京:機(jī)械工業(yè)出版社19998 楊培元等主編.液壓系統(tǒng)設(shè)計手冊. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社19959 李云.機(jī)械制造工藝及設(shè)備設(shè)計指導(dǎo)手冊. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社199610 李益民.機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社199311 周開勤.機(jī)械零件手冊.第五版. 北京：高等教育出版社，200212 姚永明.非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備設(shè)計. 上海：上海交通大學(xué)出版社，199913 張樹有.圖學(xué)基礎(chǔ)教程. 北京：高等教育出版社，199914 陳秀寧.機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計. 浙江：浙江大學(xué)出版社，2002碩士論文 是碩士研究生所撰寫的學(xué)術(shù)論文，具有一定的理論深度和更高的學(xué)術(shù)水平，更加強(qiáng)調(diào)作者思想觀點的獨創(chuàng)性，以及研究成果應(yīng)具備更強(qiáng)的實用價值和更高的科學(xué)價值。碩士論文是碩士研究生