CK6136B數(shù)控車床夾具設(shè)計(jì)

緒論1.1引言1.1.1夾具研究的必要性在CK6136B數(shù)控車床上對工件進(jìn)行加工時，為了保證加工壽面相對其它表面的尺寸和位置精度，首先需要使工件在車床上占有準(zhǔn)確的位置，并在加工過程中能承受各種力的作用而始終保持這一準(zhǔn)確位置不變。前者稱為工件酌定位，后者稱為工件的夾緊，這一整個過程統(tǒng)稱為工件的裝夾。在車床上裝夾工件所使用的工藝裝備稱為車床夾具。1.1.2目前數(shù)控車床現(xiàn)狀簡介為解決中小企業(yè)面臨的這一尷尬現(xiàn)狀，對普通機(jī)床的數(shù)控化改造就漸漸地出現(xiàn)在人們的視野當(dāng)中，CK6136B數(shù)控車床就是通過對普通車床數(shù)控化改造出現(xiàn)的，適用于我國中小企業(yè)生產(chǎn)要求的，廉價的現(xiàn)代化數(shù)控車床。我國為解決國外數(shù)控行業(yè)的技術(shù)封鎖和我國制造行業(yè)需求制定多個五年計(jì)劃，培養(yǎng)出一大批數(shù)控車床制造人才。經(jīng)過多個五年計(jì)劃后，奠定了我國數(shù)控行業(yè)的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，是我國經(jīng)過多年的努力掌握了數(shù)控車床制造技術(shù)，專用車床制造技術(shù)，解決了我國數(shù)控行業(yè)不足的難題。但我國仍面臨許多挑戰(zhàn)，如我國數(shù)控行業(yè)的技術(shù)還不共夠成熟，與世界先進(jìn)水平之間還存在著數(shù)年的差距；在世界的行業(yè)占有份額少，未能形成產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，這是由于我國制造的機(jī)床在可靠性、外觀性能、功能部件的生產(chǎn)方面存在著不足。1.1.3本次設(shè)計(jì)的整體構(gòu)思數(shù)控車床夾具的合理設(shè)計(jì)在機(jī)械加工中有著舉足輕重的作用，針對CK6136B數(shù)控車床加工中有許多批量生產(chǎn)的小零件，由于工件較小，但工序復(fù)雜，加工中需要頻繁換刀、進(jìn)刀，降低了生產(chǎn)效率，為此，設(shè)計(jì)出一種數(shù)控車床專用多刀位夾具，根據(jù)數(shù)控車床加工特點(diǎn)，采用一個階梯式刀座，在側(cè)面開設(shè)四個刀位孔，并排安放不同的刀具，頂面有攻絲螺釘孔，用于固定各種車刀，實(shí)現(xiàn)一次裝夾完成多個工序的加工。多刀位夾具裝夾便捷，對刀、加工中都無需換刀，只利用同一刀位的不同刀補(bǔ)號調(diào)用不同刀具，大大提高了數(shù)控生產(chǎn)效率。但是，在夾具的使用過程中同時要考慮安裝、固定的安全性和可靠性，注意車床X軸向和Y軸向的最大行程限制，防止出現(xiàn)車床超程報(bào)警的現(xiàn)象。本次數(shù)控車床夾具設(shè)計(jì)課題結(jié)合了CK6136B數(shù)控車床知識和車床夾具知識，然后確定設(shè)計(jì)方案，擬定車床夾緊裝置相關(guān)參數(shù)。

1.2車床夾具知識1.2.1夾具相關(guān)概念工件在車床上進(jìn)行加工時，為了保證其精度要求，工件的加工表面與刀具之間必須保持一定的位置關(guān)系。機(jī)床夾具就是車床上用以裝夾工件和引導(dǎo)刀具的一種裝置。1.2.2夾具的主要功能在機(jī)床上加工工件的時候，必須用夾具裝好夾牢所要加工工件。將工件裝好，就是在機(jī)床上確定工件相對于刀具的正確位置，這一過程稱為定位。將工件夾緊，就是對工件施加作用力，使之在已經(jīng)定好的位置上將工件可靠地夾緊，這一過程稱為夾緊。從定位到夾緊的全過程，稱為裝夾。1.2.3夾具的分類和組成夾具的種類很多，形狀千差萬別。為了設(shè)計(jì)、制造和管理的方便，往往按某一屬性進(jìn)行分類。目前中國常用夾具有通用夾具、專用夾具、可調(diào)夾具、組合夾具和自動線夾具等五大類。1．通用夾具通用夾具是指結(jié)構(gòu)、尺寸已規(guī)格化，且具有一定通用性的夾具。其優(yōu)點(diǎn)是適應(yīng)性強(qiáng)、不需要調(diào)整或稍加調(diào)整即可裝夾一定形狀和尺寸范圍內(nèi)的各種工件。這類夾具已商品化。如圖1-1中三爪自定心卡盤、四爪單動卡盤、臺虎鉗、萬能分度頭、頂尖、中心架、電磁吸盤等常用通用夾具。采用這類夾具可縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，減少夾具品種，從而減低生產(chǎn)成本。圖SEQ圖\*ARABIC1-1常用通用夾具2．專用夾具專用夾具是針對某一工件的某一道工序的加工要求而專門設(shè)計(jì)和制造的夾具。特點(diǎn)是針對性強(qiáng)。適用與產(chǎn)品相對穩(wěn)定、批量較大的生產(chǎn)中，可獲得較高的生產(chǎn)率和加工精度。3．可調(diào)夾具夾具的某些元件可調(diào)整或可更換，已適應(yīng)多中工件的夾具，稱為可調(diào)夾具。它還分通用可調(diào)夾具和成組夾具兩類。4．組合夾具組合夾具是由可循環(huán)使用的標(biāo)準(zhǔn)夾具零部件（或?qū)Ｓ昧悴考┙M裝成易于連接和拆卸的夾具。根據(jù)被加工零件的工藝要求可以很快地組裝成專用夾具，夾具使用完畢，可以方便地拆開。夾具主要應(yīng)用在單件，中、小批多品種生產(chǎn)和數(shù)控加工中，是一種較經(jīng)濟(jì)的夾具。5．自動線夾具自動線夾具一般分為兩種，一種為固定式夾具，它與專用夾具相似；另一種為隨行夾具，使用中夾具隨工件一起運(yùn)動，并將工件沿著自動線從一個工位移至下一個工位進(jìn)行加工。按夾具夾緊動力源可將夾具分為手動夾具和機(jī)動夾具兩大類。為減輕勞動強(qiáng)度和確保安全生產(chǎn)，手動夾具應(yīng)有擴(kuò)力機(jī)構(gòu)與自鎖性能。常用的機(jī)動夾具有氣動夾具、液壓夾具、氣液夾具、電動夾具、電磁夾具、真空夾具和離心力夾具等。雖然夾具的種類繁多，但它們的工作原理基本上是相同的。將各類夾具中，作用相同的結(jié)構(gòu)或元件加以概括，可得出夾具一般所共有的以下幾個組成部分，這些組成部分既相互獨(dú)立又相互聯(lián)系。1．定位支承元件定位支承元件的作用是確定工件在夾具中的正確位置并支承工件，是夾具的主要功能元件之一。定位支承元件的定位精度直接影響工件加工的精度。2．夾緊裝置夾緊元件的作用是將工件壓緊夾牢，并保證在加工過程中工件的正確位置不變。3．連接定向元件這種元件用于將夾具與機(jī)床連接并確定夾具對機(jī)床主軸、工作臺或?qū)к壍南嗷ノ恢谩?．對刀元件或?qū)蛟@些元件的作用是保證工件加工表面與刀具之間的正確位置。用于確定刀具在正確位置的元件稱為對刀元件，用于確定位置并引導(dǎo)刀具進(jìn)行加工的元件稱為導(dǎo)向元件。5．其它裝置或元件根據(jù)加工需要，有些夾具上還設(shè)有分度裝置、靠模裝置、上下料裝置、工件頂出機(jī)構(gòu)、電動扳手和平衡塊等，以及標(biāo)準(zhǔn)化了的其它聯(lián)接元件。6．夾具體夾具體是夾具的基體骨架，用來配置、安裝各夾具元件使之組成一整體。常用的夾具體為鑄件結(jié)構(gòu)、鍛造結(jié)構(gòu)、焊接結(jié)構(gòu)和裝配結(jié)構(gòu)，形狀有回轉(zhuǎn)體形和底座形等形狀。1.3CK6136B數(shù)控車床介紹1.3.1CK6136B數(shù)控車床的優(yōu)點(diǎn)數(shù)控車床已越來越多的應(yīng)用于現(xiàn)代制造業(yè)，并發(fā)揮出普通車床無法比擬的優(yōu)勢，數(shù)控車床主要有以下幾優(yōu)點(diǎn)：（1）傳動鏈短，與普通車床相比主軸驅(qū)動不再是電機(jī)皮帶齒輪副機(jī)構(gòu)變速，而是采用橫向和縱向進(jìn)給分別由兩臺伺服電機(jī)驅(qū)動運(yùn)動完成，不再使用掛輪、離合器等傳統(tǒng)部件，傳動鏈大大縮短。（2）剛性高，為了與數(shù)控系統(tǒng)的高精度相匹配，數(shù)控車床的剛性高，以便適應(yīng)高精度的加工要求。（3）輕拖動，刀架（工作臺）移動采用滾珠絲杠副，摩擦小，移動輕便。絲杠兩端的支承式專用軸承，其壓力角比普通軸承大，在出廠時便選配好；數(shù)控車床的潤滑部分采用油霧自動潤滑，這些措施都使得數(shù)控車床移動輕便。1.3.2CK6136B數(shù)控車床加工特點(diǎn)（1）自動化程度高，可以減輕操作者的體力勞動強(qiáng)度。數(shù)控加工過程是按輸入的程序自動完成的，操作者只需起始對刀、裝卸工件、更換刀具，在加工過程中，主要是觀察和監(jiān)督車床運(yùn)行。但是，由于數(shù)控車床的技術(shù)含量高，操作者的腦力勞動相應(yīng)提高。（2）加工零件精度高、質(zhì)量穩(wěn)定。數(shù)控車床的定位精度和重復(fù)定位精度都很高，較容易保證一批零件尺寸的一致性，只要工藝設(shè)計(jì)和程序正確合理，加之精心操作，就可以保證零件獲得較高的加工精度，也便于對加工過程實(shí)行質(zhì)量控制。（3）生產(chǎn)效率高。數(shù)控車床加工是能再一次裝夾中加工多個加工表面，一般只檢測首件，所以可以省區(qū)普通車床加工時的不少中間工序，如劃線、尺寸檢測等，減少了輔助時間，而且由于數(shù)控加工出的零件質(zhì)量穩(wěn)定，為后續(xù)工序帶來方便，其綜合效率明顯提高。（4）便于新產(chǎn)品研制和改型。數(shù)控加工一般不需要很多復(fù)雜的工藝裝備，通過編制加工程序就可把形狀復(fù)雜和精度要求較高的零件加工出來，當(dāng)產(chǎn)品改型，更改設(shè)計(jì)時，只要改變程序，而不需要重新設(shè)計(jì)工裝。所以，數(shù)控加工能大大縮短產(chǎn)品研制周期，為新產(chǎn)品的研制開發(fā)、產(chǎn)品的改進(jìn)、改型提供了捷徑。（5）可向更高級的制造系統(tǒng)發(fā)展。數(shù)控車床及其加工技術(shù)是計(jì)算機(jī)輔助制造的基礎(chǔ)。（6）初始投資較大。這是由于數(shù)控車床設(shè)備費(fèi)用高，首次加工準(zhǔn)備周期較長，維修成本高等因素造成。（7）維修要求高。數(shù)控車床是技術(shù)密集型的機(jī)電一體化的典型產(chǎn)品，需要維修人員既懂機(jī)械，又要懂微電子維修方面的知識，同時還要配備較好的維修裝備。1.3.3CK6136B數(shù)控車床參數(shù)CK6136B數(shù)控車床是由微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)和車床本體兩大部分組成,其加工零件的過程是:先編制零件的數(shù)控程序,將校核后可運(yùn)行的數(shù)控程序鍵入到數(shù)控裝置,再由數(shù)控裝置根據(jù)程序指令計(jì)算出進(jìn)給脈沖序列,接著多功能板進(jìn)行脈沖分配,經(jīng)功放或驅(qū)動電源進(jìn)行功率放大后,形成驅(qū)動裝置的控制信號,從而控制機(jī)床主軸的轉(zhuǎn)速、啟停、進(jìn)給系統(tǒng)的運(yùn)動方向、速度和位移大小,以及刀具的選擇、冷卻潤滑啟停等動作,使刀具與工件及其他輔助裝置嚴(yán)格地按照數(shù)控程序規(guī)定的順序行程和參數(shù)進(jìn)行工作,從而加工出形狀、尺寸、精度符合要求的零件。表1.1CK6136B數(shù)控車床主要參數(shù)表名稱相關(guān)參數(shù)主軸轉(zhuǎn)速45-3000r/min(無級)最大回轉(zhuǎn)直徑360mm最大加工長度700mm溜板及刀架重量縱向8m/min橫向6m/min最大進(jìn)給速度縱向60mm/r橫向45mm/r主電機(jī)功率5.5kW車床定位精度±0.01mmCK6136B數(shù)控車床采用控制X軸、Z軸實(shí)現(xiàn)兩軸聯(lián)動的開環(huán)經(jīng)濟(jì)型控制系統(tǒng),能完成兩軸的直線插補(bǔ),它主要由微機(jī)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電源、步進(jìn)電機(jī)、多功能接口板、控制電路等組成。微機(jī)一般用IBMPC-286以上的微機(jī)或兼容機(jī),在其總線槽內(nèi)插上數(shù)控卡,利用開發(fā)的車床數(shù)控軟件包將工件加工程序通過鍵盤輸入,儲藏在具有掉電保護(hù)功能的工件程序存儲器中,從而提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性,完成工件的數(shù)控加工。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電源采用脈沖調(diào)頻寬電路和平滑細(xì)分線路,以大力提高高頻時步進(jìn)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩,改善系統(tǒng)的快速性能,同時可減低低頻時步進(jìn)電機(jī)的振動使其運(yùn)行更穩(wěn)定。此外還具有超溫、超壓、過流和欠壓等保護(hù)功能。在系統(tǒng)中還采用了光電耦合器進(jìn)行隔離,以提高系統(tǒng)的抗干擾性。圖1-2就是數(shù)控車床控制系統(tǒng)總體方案。圖1-2數(shù)控車床控制系統(tǒng)總體方案CK6136B數(shù)控車床X軸(橫向)進(jìn)給系統(tǒng)如圖1-3所示,拆除原機(jī)床的進(jìn)給箱、溜板箱、光杠,將原機(jī)床進(jìn)給箱的安裝布置在原絲杠的左端,利用原機(jī)床進(jìn)給箱安裝減速齒輪箱。減速齒輪箱輸出安裝采用雙薄片齒輪以消除間隙,用滾珠絲杠代替原絲杠。圖1-3數(shù)控車床橫向進(jìn)給系統(tǒng)示意圖2車床夾緊裝置2.1夾緊裝置知識2.1.1夾緊裝置介紹夾緊裝置的種類繁多，綜合起來其結(jié)構(gòu)均由兩部分組成。動力裝置：產(chǎn)生夾緊力。動力裝置是產(chǎn)生原始作用力的裝置。按夾緊力的來源，夾緊分手動夾緊和機(jī)動夾緊。手動夾緊是靠人力；機(jī)動夾緊是采用動力裝置。常用的動力裝置有液壓裝置、氣動裝置、電磁裝置、電動裝置、氣-液聯(lián)動裝置和真空裝置等。夾緊裝置：傳遞夾緊力。動力裝置所產(chǎn)生的力或人力要正確地作用到工件上，需有適當(dāng)?shù)膫鲃訖C(jī)構(gòu)。傳遞機(jī)構(gòu)是把原動力傳遞給夾緊裝置。它由兩種構(gòu)件組成，一是接受原始作用力的構(gòu)件，二是中間傳力機(jī)構(gòu)。2.1.2工件裝夾方法工件的裝夾，可根據(jù)工件加工的不同技術(shù)要求，采取先定位后夾緊或在夾緊過程中同時實(shí)現(xiàn)定位兩種方式，其目的都是為了保證工件在加工時相對刀具及切削成形運(yùn)動（通常由機(jī)床所提供)具有準(zhǔn)確的位置。例如在牛頭刨床上加工一槽寬尺寸為B的通槽，若此通槽只對A面有尺寸和平行度要求時(圖2-1a)，可采用先定位后夾緊裝夾的方式；若此通槽對左右側(cè)兩面有對稱度要求時(圖2-1b)，則要求采用在夾緊過程中實(shí)現(xiàn)定位的對中裝夾方式。在機(jī)床上對工件進(jìn)行加工時，根據(jù)工件的加工精度要求和加工批量的不同，可采用如下兩種裝夾方法：(一)找正裝夾法——即通過對工件上有關(guān)表面或劃線的找正，最后確定工件加工時應(yīng)具有準(zhǔn)確位置的裝夾方法。(二)夾具裝夾法——即通過安裝在機(jī)床上的夾具對工件的定位和夾緊，最后確定工件加工時應(yīng)具有準(zhǔn)確位置的裝夾方法。圖2-1通槽裝夾方式

采用夾具裝夾法對工件進(jìn)行加工時，為了保證工件加工表面相對其它有關(guān)表面的尺寸和位置精度，必須滿足下述三個條件：1工件在夾具中占據(jù)一定的位置；2夾具在機(jī)床上保持一定的位置；3夾具相對刀具保持一定的位置。2.1.3夾緊裝置的作用夾緊裝置的設(shè)計(jì)和選用是否正確，都保證工件的精度、提高生產(chǎn)率和減輕工人勞動強(qiáng)度有很大的影響。因此，夾緊裝置應(yīng)滿足以下要求：a.夾緊過程中，不能破壞工件在定位時所處的正確位置。b.夾緊力的大小適當(dāng)。保證工件在整個加工過程中的位置穩(wěn)定不變，夾緊可靠牢固，振動小，又不超出允許的變形。c.夾緊裝置的復(fù)雜程度應(yīng)與工件的生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)。工件生產(chǎn)批量越大，越應(yīng)設(shè)計(jì)較復(fù)雜、效率較高的夾緊裝置。d.具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性。力求簡單，便于制造維修，操作安全方便，并且省力。由于機(jī)床夾具在機(jī)械加工中起著重要的作用，所以它的應(yīng)用十分廣泛。其歸納起來有以下幾方面作用：1.易于保證加工精度，并使加工精度穩(wěn)定。夾具在機(jī)械加工中的基本作用就是保證工件的相對位置精度。由于夾具在機(jī)床上的安裝位置和工件在夾具中的安裝位置均已確定，所以工件在加工中的正確位置易于得到保證，且不受各種主觀因素的影響，加工精度穩(wěn)定。2.縮短輔助時間，提高勞動生產(chǎn)率使用夾具包括兩個過程，一是夾具在機(jī)床上的安裝與調(diào)整，二是工件在夾具中的安裝。前者可以依靠夾具上的專門裝置(如定位鍵、對刀塊等)快速實(shí)現(xiàn)，或通過找正、試切等方法實(shí)現(xiàn)。工件在夾具中的安裝由于有了專門定位用的元件(如v形塊、定位環(huán)等)，因此也能夠迅速實(shí)現(xiàn)。此外，專用夾具中還可以不同程度地采用高效率的多件、多位、快速夾緊裝置。這些都可以大幅度地縮短輔助時間，從而提高勞動生產(chǎn)率。3.擴(kuò)大機(jī)床工藝范圍和改變機(jī)床用途在單件小批量生產(chǎn)的條件下，工件的種類、規(guī)格多，而機(jī)床的數(shù)量品種卻有限。為解決這種矛盾，可設(shè)計(jì)制造專用夾具，使機(jī)床“一機(jī)多用”。例如，在車床的溜板上或在搖臂鉆床工作臺上裝上鏜摸就可以進(jìn)行箱體的鏜孔加工。在普通銑床上安裝專用夾具，又可以銑削成形表面。4.降低對工人的技術(shù)要求和減輕工人的勞動強(qiáng)度使用專用夾具安裝工件，定位方便、迅速，所以降低了對工人的技術(shù)；采要用增力機(jī)動等裝置，可減輕工人的勞動強(qiáng)度。2.2夾緊力的確定2.2.1夾緊力的數(shù)值計(jì)算選擇夾緊力的作用點(diǎn)和方向應(yīng)注意：（1）夾緊力應(yīng)朝向主要限位面；（2）夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)落在定位元件支承范圍內(nèi)；（3）夾緊力的作用點(diǎn)，應(yīng)落在工件剛性較好的方向和部位；（4）夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)靠近工件的加工表面；夾緊力大小主要取決于切削力和重力的大小和方向。夾緊力作用點(diǎn)和方向的選擇，通常應(yīng)與工件定位基準(zhǔn)的選擇同時考慮，因此這兩個參數(shù)在制定機(jī)床工藝方案時已確定，這里僅作重點(diǎn)敘述的是確定夾緊力的大小的問題。確定夾緊力時應(yīng)考慮的計(jì)算系數(shù)：a.摩擦系數(shù)?在許多情況下，并不是由夾具的定位支承機(jī)構(gòu)或夾緊機(jī)構(gòu)本身直接承受工件所受切削力，而是由工件在緊急狀態(tài)下，工件與定位支承機(jī)構(gòu)及夾緊機(jī)構(gòu)之間所產(chǎn)生的摩擦力來防止工件產(chǎn)生平移或轉(zhuǎn)動，因此在確定夾緊力時，需要考慮各種接觸表面之間的摩擦系數(shù)。摩擦系數(shù)主要取決于工件和支承件，壓板之間的接觸形式：?1——工件和支承件之間的摩擦系數(shù)；?2——工件和壓板之間的摩擦系數(shù)；查表得?1=0.2，?2=0.7b.安全系數(shù)在加工過程中，由于工藝的不同，工件材質(zhì)和加工余量的不同以及刀具鈍化等因素的影響，欲準(zhǔn)確地確定所需夾緊力是很困難的。因此，為了夾緊可靠，必須將計(jì)算所得的切削力乘以安全系數(shù)K作為實(shí)際所需的夾緊力。 (2-1)——基本安全系數(shù)——加工狀態(tài)系數(shù)——刀具鈍化系數(shù)——切削特點(diǎn)系數(shù)=1.2 =1.2=1.2=1夾緊力確定：(1)夾緊力方向的確定a.夾緊力應(yīng)朝向主要的定位基面。b.夾緊力的方向盡可能與切削力和工件重力同向。(2)夾緊力作用點(diǎn)的選擇a.夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)落在定位元件的支承范圍內(nèi)。b.夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)落在工件剛性較好的部位上，這樣可以防止或減少工件變形變形對加工精度的影響。c.夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近加工表面。(3)夾緊力大小的估算理論上確定夾緊力的大小，必須知道加工過程中，工件所受到的切削力、離心力、慣性力及重力等，然后利用夾緊力的作用應(yīng)與上述各力的作用平衡而計(jì)算出。但實(shí)際上，夾緊里的大小還與工藝系統(tǒng)的剛性、夾緊機(jī)構(gòu)的傳遞效率等有關(guān)。而且切削力的大小在加工過程中是變化的，因此，夾緊力的計(jì)算是個很復(fù)雜的問題，只能進(jìn)行粗略的估算。估算的方法：一是找出對夾緊最不利的瞬時狀態(tài)，估算此狀態(tài)下所需的夾緊力；二是只考慮主要因素在力系中的影響，略去次要因素在力系中的影響。估算的步驟：a.建立理論夾緊力FJ理與主要最大切削力FP的靜平衡方程：FJ理=Ф(FP)。b.實(shí)際需要的夾緊力FJ需，應(yīng)考慮安全系數(shù)，F(xiàn)J需=KFJ理。c.校核夾緊機(jī)構(gòu)的夾緊力FJ是否滿足條件：FJ>FJ需。夾緊力大小的計(jì)算是個很復(fù)雜的問題，一般只能作粗略的估算。為了簡化計(jì)算起見，在設(shè)計(jì)夾緊裝置時，可只找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬時狀態(tài)，按靜力平衡原理求出夾緊力的大小。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實(shí)際所需要的夾緊力數(shù)值。由靜力平衡原理得出所需要的夾緊力為： (2-2)設(shè)計(jì)夾緊力為：。2.2.2夾緊點(diǎn)的數(shù)目及位置在確定夾緊力作用點(diǎn)的數(shù)目時，應(yīng)遵從的原則是：對剛性較差的工件，夾緊力的數(shù)目應(yīng)增多，力求避免單點(diǎn)集中夾緊，以圖減小工件的夾緊變形；但夾緊點(diǎn)愈多，夾緊機(jī)構(gòu)愈復(fù)雜，夾緊的可靠性愈差。所以采用多點(diǎn)夾緊時，應(yīng)力求夾緊點(diǎn)的數(shù)目為最小。夾緊力的作用點(diǎn)的位置應(yīng)能保證工件的定位穩(wěn)定，而不會引起工件在夾緊過程中產(chǎn)生位移或偏轉(zhuǎn)。夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)處在夾具定位支承所在的位置上。由于工件的結(jié)構(gòu)和形狀較為簡單，故工件的剛度在不同的部位和不同方向上是相同的。由箱體的結(jié)構(gòu)可分析出：夾緊力著力點(diǎn)應(yīng)對稱布置在側(cè)面的方向上，如圖2-2夾緊原理圖所示：圖SEQ圖\*ARABIC2-2夾緊原理圖誤差分析：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。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ΔP、對刀誤差ΔT、夾具在機(jī)床上的安裝誤差ΔA和夾具誤差ΔE，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方法誤差ΔG。上述各項(xiàng)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∑Δ。a.定位誤差ΔD=1\*GB3①第一類誤差第一類誤差是指工件在夾具上定位時所產(chǎn)生的那部分定位誤差基準(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(jì)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。=2\*GB3②第二類誤差第二類誤差是定位元件對夾具三基準(zhǔn)面的尺寸誤差及位置度所產(chǎn)生的那一部分定位誤差。當(dāng)支承面即工件底面對夾具的安裝基準(zhǔn)（底面）有平行度誤差及支承面對夾具的對刀基準(zhǔn)（鉆套軸線）有位置誤差，被加工孔的定位誤差為移動誤差：轉(zhuǎn)動誤差：故定位誤差為按標(biāo)注的測量尺寸：將上述數(shù)值代入定位誤差計(jì)算公式，則得： (2-3)b.對刀誤差ΔT因?yàn)榈毒呦鄬τ趯Φ痘驅(qū)蜓b置不精確造成的加工誤差，稱為對刀誤差。本工序中麻花鉆是采用模板進(jìn)行導(dǎo)向，鉆孔時導(dǎo)向誤差計(jì)算公式為： (2-4)即得導(dǎo)向誤差mmc.夾具在機(jī)床上的安裝誤差ΔA因?yàn)閵A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?。害に瓵=0.02mmΔ垂A=0mmd.夾具誤差ΔE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ΔE=0.04mme.加工方法誤差ΔG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(xiàng)誤差影響因素很多，又不便于計(jì)算，所以常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)為它留出工件公差的。計(jì)算時可設(shè)ΔG=?！ぜ恢霉钊?.20ΔG= (2-5)2.2.3保證加工精度工件在夾具中加工時，總加工誤差∑Δ為上述各項(xiàng)誤差之和。由于上述誤差均為獨(dú)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： (2-6)即工件總加工誤差∑Δ應(yīng)不大于工件的加工尺寸公差，由以上得知，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(bào)廢，在分析計(jì)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：≤－→=－當(dāng)≥0時夾具能滿足加工要求，根據(jù)以上=－=0.20-0.176=0.024≥0 (2-7)所以夾具完全可以滿足加工要求。3CK6136B數(shù)控車床夾具設(shè)計(jì)方案3.1夾具工藝流程3.1.1夾具工藝要求在機(jī)械加工中，為完成需要的加工工序，裝配工序及檢驗(yàn)工序等，首先要獎工件固定，使之占有確定的位置，這種保證一批工件上占有確定位置的裝置叫夾具。本課題所研究的對象主要限于車床三爪卡盤夾具，保證工件的加工質(zhì)量，提高加工效率，降低生產(chǎn)成本，改善勞動條件，擴(kuò)大機(jī)床使用范圍，縮小新產(chǎn)品試制周期等方面有著級明顯的經(jīng)濟(jì)效益。3.1.2夾具設(shè)計(jì)思路此產(chǎn)品提高工作效率的關(guān)鍵有兩點(diǎn)：一是提高裝夾效率，二是減少換刀時間。小零件加工中面臨最大功耗是頻繁裝、卸工件和對刀，如果在完成前一個零件后，運(yùn)用漸變的方法避免換裝第二個零件的對刀，就能大大的節(jié)約時間。于是采用三鉆卡盤內(nèi)側(cè)止口的方法，在卡爪上先統(tǒng)一加工出5mm的止口槽，這樣換裝毛坯時，只需要把毛坯放到止口的極限位置，確保工件的裝夾位置一直是固定不變的，這樣對于沒有加工精度要求的小零件而言，就可以不用再次因更換刀具重新對刀。大大節(jié)約了因更換工件而需要重新對刀的操作步驟，如果把所用刀具安裝在統(tǒng)一刀位上，通過不同的刀補(bǔ)進(jìn)行對刀，在程序中調(diào)用1號刀具T0101，調(diào)用2號刀具則用T0102，以此類推，完成單刀位的換刀。為了會更好的安裝和緊固刀具，設(shè)計(jì)夾具是本文的主要內(nèi)容。3.1.3夾具的設(shè)計(jì)原則要滿足多把刀具在多刀位夾具上的安裝和定位，考慮夾具本身固定在轉(zhuǎn)架上的穩(wěn)定性與可靠性，保證多刀位夾具在零件加工過程中有足夠的承載或夾持力度來保證加工安全性，且在加工過程中不超出機(jī)床X方向的極限位置，制定的多刀位專用夾具，在不同刀位的刀具損壞時能快捷更換，根據(jù)以上原則制作多刀位夾具。3.1.4夾具的具體設(shè)計(jì)為了保證多刀位夾具與數(shù)控車床的刀架之間的固定與穩(wěn)定，采用階梯式結(jié)構(gòu)，根據(jù)機(jī)床刀架決定臺階的高度差，一側(cè)用刀架鎖緊螺母固定，一側(cè)用于安裝固定不同的刀具，要綜合考慮刀架高度與階梯高度一致，用刀架螺母就能保證夾具的鎖緊與固定，且要滿足刀具側(cè)安裝側(cè)的刀具高度與機(jī)床主軸中心孔保持一致。刀具安裝側(cè)可以安裝多把刀具，便于快速更換刀具。根據(jù)以上原則，制作專用多刀位夾具。3.1.5夾具的結(jié)構(gòu)分析根據(jù)夾具設(shè)計(jì)原則，設(shè)計(jì)一種代替刀架轉(zhuǎn)動換刀也能調(diào)用不同刀具的專用夾具，用于提高生產(chǎn)效率的數(shù)控車床專用刀座，如圖3-1所示。夾具主要有定位部分和鎖緊部分組成，夾具主體包含了1、階梯型刀座，2、刀位孔，3、鎖緊螺母。階梯型刀座是刀座定位的主要部件，刀位孔和鎖緊螺母是安裝不同刀具的功能部件。夾具配合加工了止口的卡爪，很好的實(shí)現(xiàn)一次定位、裝夾，利用刀具補(bǔ)償，進(jìn)行不轉(zhuǎn)換刀架的就能調(diào)用不同的刀具。圖SEQ圖\*ARABIC3-1數(shù)控車床專用刀座3.1.6夾具的定位與裝夾定位基準(zhǔn)選擇是通過定位基準(zhǔn)面進(jìn)行的，因此這些工件的幾何形狀、尺寸要求及表面狀況在很大的程度上決定這定位方法及定位元件的選擇。故從夾具設(shè)計(jì)角度出發(fā)提出如下選擇的原則：①工件的定位基準(zhǔn)及工序基準(zhǔn)重合，以避免出現(xiàn)基礎(chǔ)不和的誤差。當(dāng)兩基準(zhǔn)重合時，會使夾具結(jié)構(gòu)復(fù)雜或工序定位不穩(wěn)定，則應(yīng)另選定位基準(zhǔn)，此時必須計(jì)算或控制基準(zhǔn)不和的誤差，為了減小基準(zhǔn)誤差該減小定位尺寸的組成環(huán)節(jié)及各環(huán)節(jié)的公差。當(dāng)盡量只用一次，而且應(yīng)選用誤差較小。較光滑、余量小的表面或加工面有直接關(guān)系的表面，以利于保證加工要求。③應(yīng)使工件穩(wěn)定，使在加工過程中引起的切削力或夾緊力而引起的變形最小。④遵守基準(zhǔn)統(tǒng)一的原則，以減小設(shè)計(jì)和制造夾具的時間和費(fèi)時，但因此造成夾具設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜時，則不必強(qiáng)求定位基準(zhǔn)的統(tǒng)一。⑤使工件定位方便，夾緊可靠，便于操作，夾具結(jié)構(gòu)簡單。對于三角卡盤來說定位基準(zhǔn)主要是卡爪面（如圖3-2）圖3-2卡爪盤

裝夾要求:（1)在夾緊過程中，工件應(yīng)能保持在既定位置，即在夾緊力的作用下，工件不應(yīng)離開定位支承。（2）夾緊力的大小要適當(dāng)、可靠。既要使工件在加工過程中不產(chǎn)生移動和振動，又不使工件產(chǎn)生不允許的變形和損傷。（3）夾緊裝置應(yīng)操作安全、方便、省力。（4）夾緊裝置的自動化程度和復(fù)雜程度應(yīng)與工件的產(chǎn)量和批量相適應(yīng)。裝夾示意圖如圖3-3圖3-3裝夾示意圖3.1.7加工中的對刀與換刀在安裝好工件和刀座、刀具后，對刀時按常規(guī)對刀方式對好第一把刀，利用刀具補(bǔ)償在依次對第二、第三、第四刀具進(jìn)行對刀，這樣在程序中調(diào)用第1把刀具時用T0101，第2把刀則用T0102，第3把刀用T0103，第4把刀用T0104，實(shí)現(xiàn)不同刀具的調(diào)用，完成加工工序。有效節(jié)省了頻繁轉(zhuǎn)動刀架換刀的時間，提高了生產(chǎn)效率。

3.2生產(chǎn)實(shí)踐與應(yīng)用3.2.1誤差確定與分析根據(jù)三爪卡盤定位示意圖3-4，六點(diǎn)定位原則解決了消除工件自由度的問題，即解決了工件在夾具中位置“定與不定”的問題。但是，由于一批工件逐個在夾具中定位時，各個工件所占據(jù)的位置不完全一致，即出現(xiàn)工件位置定得“準(zhǔn)與不準(zhǔn)”的問題。如果工件在夾具中所占據(jù)的位置不準(zhǔn)確，加工后各工件的加工尺寸必然大小不一，形成誤差。這種只與工件定位有關(guān)的誤差稱為定位誤差，用ΔD表示。在工件的加工過程中，產(chǎn)生誤差的因素很多，定位誤差僅是加工誤差的一部分，為了保證加工精度，一般限定定位誤差不超過工件加工公差T的1/5～1/3。即：ΔD≤(1/5～1/3)T式中：ΔD──定位誤差，單位為mm；T──工件的加工誤差，單位為mm。圖3-4定位示意圖3.2.2夾具的經(jīng)濟(jì)性與實(shí)用性在生產(chǎn)實(shí)踐中，經(jīng)過加工對比，沒有使用數(shù)控車床多刀位專用夾具前，零件的加工時長為2分30秒，使用數(shù)控車床多刀位專用夾具后零件的加工時長為1分50秒，每個零件的加工過程中節(jié)省了40秒，提高了26.7%。經(jīng)過多次生產(chǎn)加工實(shí)踐檢驗(yàn)和對比，使用數(shù)控車床多刀位專用夾具生產(chǎn)加工批量小尺寸多工序集中要求的零件，大大縮短了退刀、換刀、進(jìn)刀加工的時間，提高了生產(chǎn)效率，零件越小，數(shù)量越多，效果越明顯。同時，數(shù)控車床多刀位專用夾具具備通用性和借鑒性，在不同加工尺寸的零件加工中，可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，通過修改不同刀具的刀柄安裝孔的大小，可以更換不同的刀具，擴(kuò)大夾具的使用范圍，滿足實(shí)際生產(chǎn)需求，專用夾具的使用，不但提高了生產(chǎn)效率還減少了刀架的磨損，避免了調(diào)用不同刀具時的空刀運(yùn)行時間。在生產(chǎn)實(shí)踐中得到工人和企業(yè)主的青睞，這種針對生產(chǎn)實(shí)際而制作的專用夾具有較為普片的借鑒和參考價值。

4設(shè)計(jì)總結(jié)本次設(shè)計(jì)的是CK6136B數(shù)控車床夾具。主要通過查閱車床夾具、機(jī)械原理和機(jī)械設(shè)計(jì)相關(guān)文獻(xiàn)資料對數(shù)控車床及其夾具進(jìn)行了解和學(xué)習(xí)，然后結(jié)合車床夾具相關(guān)知識和參數(shù)，對CK6136B數(shù)控車床的夾具進(jìn)行設(shè)計(jì)構(gòu)思。本次設(shè)計(jì)的CK6136B數(shù)控車床夾具基本滿足該數(shù)控車床對夾具的設(shè)計(jì)要求，整個設(shè)計(jì)過程，從對車床和夾具的知識學(xué)習(xí)，到提煉自己對CK6136B數(shù)控車床夾具設(shè)計(jì)，并良好結(jié)合夾具設(shè)計(jì)的夾緊力、夾緊點(diǎn)數(shù)目、以及精度和誤差分析，對設(shè)計(jì)的該數(shù)控車床夾具進(jìn)行校核，從而使得設(shè)計(jì)的夾具符合該車床夾具設(shè)計(jì)