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課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
方刀架車(chē)左邊小孔端面夾具設(shè)計(jì)
專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí)：
學(xué) 號(hào)：
姓 名：
指導(dǎo)教師：
成 績(jī)：
目 錄
目 錄 II
第1章 緒論 1
1.1夾具概述 1
1.2機(jī)床夾具的功能 1
1.3機(jī)床夾具的發(fā)展趨勢(shì) 1
1.3.1機(jī)床夾具的現(xiàn)狀 2
1.3.2現(xiàn)代機(jī)床夾具的發(fā)展方向 2
2 夾具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介 5
2.1機(jī)床夾具的功能 5
2.2機(jī)床夾具應(yīng)滿足的要求 5
2.3設(shè)計(jì)已知條件 6
3夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7
3.1設(shè)計(jì)機(jī)床夾具前的準(zhǔn)備工作 7
3.1.1明確工件的年生產(chǎn)綱領(lǐng) 7
3.1.2充分理解工件的零件圖和工序圖 7
3.2確定機(jī)床夾具的結(jié)構(gòu)方案 7
3.2.1選擇定位原件 7
3.2.2選擇夾緊機(jī)構(gòu) 7
3.3繪制夾具零件圖 8
3.4車(chē)床夾具設(shè)計(jì)要求說(shuō)明 8
3.5車(chē)床夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 9
3.6夾緊機(jī)構(gòu) 10
3.7零件的車(chē)床夾具的加工誤差分析 11
3.8 確定夾具體結(jié)構(gòu)尺寸和總體結(jié)構(gòu) 12
3.9 零件的車(chē)床專用夾具簡(jiǎn)單使用說(shuō)明 13
4夾具精度的驗(yàn)算 13
4.1產(chǎn)生定位誤差的原因 13
4.2 誤差分析與計(jì)算 13
4.3夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明 15
總結(jié)與展望 16
參考文獻(xiàn) 17
致 謝 18
第1章 緒論
1.1夾具概述
夾具是一種裝夾工件的工藝裝備，它廣泛地應(yīng)用于機(jī)械制造過(guò)程的切削加工、熱處理、裝配、焊接和檢測(cè)等工藝過(guò)程中。
工具是人類(lèi)文明進(jìn)步的標(biāo)志。自20世紀(jì)末期以來(lái)，現(xiàn)代制造技術(shù)與機(jī)械制造工藝自動(dòng)化都有了長(zhǎng)足的發(fā)展。但工具（含夾具、刀具、量具與輔具等）在不斷的革新中，其功能仍然十分顯著。機(jī)床夾具對(duì)零件加工的質(zhì)量、生產(chǎn)率和產(chǎn)品成本都有著直接的影響。因此，無(wú)論在傳統(tǒng)制造還是現(xiàn)代制造系統(tǒng)中，夾具都是重要的工藝裝備。
1.2機(jī)床夾具的功能
在機(jī)床上用夾具裝夾工件時(shí)，其主要功能是使工件定位和夾緊。
1．機(jī)床夾具的主要功能
機(jī)床夾具的主要功能是裝工件，使工件在夾具中定位和夾緊。
（1）定位 確定工件在夾具中占有正確位置的過(guò)程。定位是通過(guò)工件定位基準(zhǔn)面與夾具定位元件面接觸或配合實(shí)現(xiàn)的。正確的定位可以保證工件加工的尺寸和位置精度要求。
（2）夾緊 工件定位后將其固定，使其在加工過(guò)程中保持定位位置不變的操作。由于工件在加工時(shí)，受到各種力的作用，若不將工件固定，則工件會(huì)松動(dòng)、脫落。因此，夾緊為工件提供了安全、可靠的加工條件。
2．機(jī)床夾具的特殊功能
機(jī)床夾具的特殊功能主要是對(duì)刀和導(dǎo)向。
（1）對(duì)刀 調(diào)整刀具切削刃相對(duì)工件或夾具的正確位置。如銑床夾具中的對(duì)刀塊，它能迅速地確定銑刀相對(duì)于夾具的正確位置。
（2）導(dǎo)向 如鉆床夾具中的鉆模板的鉆套，能迅速地確定鉆頭的位置，并引導(dǎo)其進(jìn)行鉆削。導(dǎo)向元件制成模板形式，故鉆床夾具常稱為鉆模。鏜床夾具（鏜模）也具有導(dǎo)向功能。
1.3機(jī)床夾具的發(fā)展趨勢(shì)
隨著科學(xué)技術(shù)的巨大進(jìn)步及社會(huì)生產(chǎn)力的迅速提高，夾具已從一種輔助工具發(fā)展成為門(mén)類(lèi)齊全的工藝裝備。
1.3.1機(jī)床夾具的現(xiàn)狀
現(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)激烈的競(jìng)爭(zhēng)。然而，一般企業(yè)仍習(xí)慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具。另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，約4年就要更新80%左右的專用夾具，而夾具的實(shí)際磨損量?jī)H為15%左右。特別是近年來(lái)，數(shù)控機(jī)床（NC）、加工中心（MC）、成組技術(shù)（GT）、柔性制造系統(tǒng)（FMS）等新技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)機(jī)床夾具提出了如上新的要求：
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）適用于精密加工的高精度機(jī)床夾具。
4）適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機(jī)床夾具。
5）采用液壓或氣壓夾緊的高效夾緊裝置，以進(jìn)一步提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。
6）提高機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化程度。
1.3.2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)為精密化、高效化、柔性化、標(biāo)準(zhǔn)化四個(gè)方面。
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(lèi)型很多，例如用于精密分度的多齒盤(pán)，其分度精度可達(dá)±0.1；用于精密車(chē)削的高精度三爪卡盤(pán)，其定心精度為5μm；精密心軸的同軸度公差可控制在1μm內(nèi)；又如用于軸承套圈磨削的電磁無(wú)心夾具，工件的圓度公差可達(dá)0.2～0.5μm。
高效化
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、高速化夾具、具有夾緊動(dòng)力裝置的夾具等。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(chē)床上使用的高速三爪自定心卡盤(pán)，可保證卡爪在（試驗(yàn)）轉(zhuǎn)速為2600r/min的條件上仍能牢固地夾緊工件，從而使切削速度大幅度提高。
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、拼裝、組合等方式，以適應(yīng)可變因素的能力?？勺円蛩刂饕校汗ば蛱卣鳌⑸a(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(lèi)主要有：組合夾具、通用可調(diào)夾具、成組夾具、拼裝夾具、數(shù)控機(jī)床夾具等。在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，夾具的柔性化將是夾具發(fā)展的主要方向。
標(biāo)準(zhǔn)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。在制訂典型夾具結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，首先進(jìn)行夾具元件和部件的通用化，建立類(lèi)型尺寸系列或變型，以減少功能用途相近的夾具元件和部件的型式，屏除一些功能低劣的結(jié)構(gòu)。通用化方法包括夾具、部件、元件、毛壞和材料的通用化。夾具的標(biāo)準(zhǔn)化階段是通用化的深入，主要是確立夾具零件或部件的尺寸系列，為夾具工作圖的審查創(chuàng)造良好的條件。目前我國(guó)已有夾具零件及部件的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：GB/T2148~T2259—91以及各類(lèi)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。
計(jì)算機(jī)輔助機(jī)床夾具設(shè)計(jì)是利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD技術(shù)來(lái)完成夾具設(shè)計(jì)的先進(jìn)方法。由于夾具種類(lèi)繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其設(shè)計(jì)過(guò)程涉及控制條件多，因此，用于夾具設(shè)計(jì)的專業(yè)軟件甚少，目前還沒(méi)有一種軟件系統(tǒng)能夠?qū)A具設(shè)計(jì)完全數(shù)字化。目前，計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)一般是采用二維CAD軟件進(jìn)行。采用二維CAD軟件進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)，可以提高設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量，但是其缺點(diǎn)是設(shè)計(jì)人員首先要閱讀工件二維零件圖，了解零件的加工要求，并將二維零件圖在頭腦中三維實(shí)體化；再選擇或設(shè)計(jì)合適的定位、夾緊等元件和裝置；接上來(lái)將上述結(jié)構(gòu)在頭腦中形成夾具三維實(shí)體，用二維圖表示，完成夾具的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，思維要在三維和二維模型中反復(fù)轉(zhuǎn)換，最終繪制二維的總裝圖。由于繪制三維實(shí)體效果的裝配圖難度大，效率低，一般不繪制三維裝配圖。這對(duì)夾具設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率，以及加工和裝配均有不利的影響。3D軟件是一個(gè)基于特征的參數(shù)化實(shí)體建模設(shè)計(jì)工具，該軟件完全采用Windows圖形用戶界面，易學(xué)易用。借助3D軟件平臺(tái)，可以創(chuàng)建三維實(shí)體模型；編輯零件裝配體并進(jìn)行簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)仿真；利用它的動(dòng)畫(huà)功能不僅可以檢查夾具工作的可行性，還能得到夾具零部件裝配和運(yùn)動(dòng)過(guò)程的動(dòng)畫(huà)文件。
計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）的功能在于能協(xié)助設(shè)計(jì)者完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)各階段的工作。本文針對(duì)機(jī)床夾具進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，借助3D軟件平臺(tái)，將設(shè)計(jì)時(shí)所用標(biāo)準(zhǔn)零件建立實(shí)體模型庫(kù)；對(duì)于非標(biāo)準(zhǔn)零件，采用交互方式建模方法直接在設(shè)計(jì)平臺(tái)建模并建立非標(biāo)準(zhǔn)模型庫(kù)。
采用二維CAD軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，它使我們甩掉了圖板，解決r使用繪圖板帶來(lái)的諸多弊端?，F(xiàn)在，大量三維實(shí)體造型軟件崛起，如PR0／E、UG、3D、Solidedge等，推動(dòng)了設(shè)計(jì)領(lǐng)域的新革命．由于這些三維軟件．不僅僅可創(chuàng)建三維實(shí)體模型，還可利用設(shè)計(jì)出三維模型進(jìn)行模擬裝配和靜態(tài)干涉檢查、機(jī)構(gòu)分析、動(dòng)態(tài)干涉檢查、動(dòng)力學(xué)分析、強(qiáng)度分析等，并且與其它軟件配合可進(jìn)行零件的數(shù)控加工演示和數(shù)控代碼的生成。這些功能是以往的二維CAD無(wú)法比擬的。結(jié)合夾具設(shè)計(jì)的復(fù)雜性、高精度性等特點(diǎn)．采用了易學(xué)易懂的3D三維實(shí)體造型軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)過(guò)程。
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2 夾具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介
2.1機(jī)床夾具的功能
2.1.1 保證加工精度，工件通過(guò)機(jī)床夾具進(jìn)行安裝，包含了兩層含義：一是工通過(guò)夾具上的定位元件獲得正確的位置，稱為定位;二是通過(guò)家駿技工是工件 的既定位置在加工過(guò)程中保持不變，稱為夾緊、這樣，就可以保證工件加工面的位置精度，且精度穩(wěn)定。
2.1.2 提高生產(chǎn)率，使用夾具來(lái)安裝工件，可以減少劃線，找正，對(duì)刀等輔助時(shí)間，采用多件，多工位夾具，以及氣動(dòng)，液壓動(dòng)力基金裝置，可以進(jìn)一步減少輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)率。
2.1.3 擴(kuò)大加床的使用范圍，有些機(jī)床夾具是指上是對(duì)機(jī)床進(jìn)行了部分改造，擴(kuò)大了原機(jī)床的功能和使用范圍。如在車(chē)床床鞍上暗訪鏜模夾具，就可以進(jìn)行箱體零件的孔系加工。
2.1.4 減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，保證生產(chǎn)安全。
2.2機(jī)床夾具應(yīng)滿足的要求
機(jī)床夾具應(yīng)滿足的基本要求包括下面幾方面：
2.2.1保證加工精度，這是必須做到的最基本要求，其關(guān)鍵是正確的定位，夾緊和導(dǎo)向方案，夾具制造的技術(shù)要求，定位誤差的分析和驗(yàn)算。
2.2.2夾具的總體方案應(yīng)與年生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)，在大批量生產(chǎn)時(shí)，盡量采用快速，高效的定位，夾緊機(jī)構(gòu)和動(dòng)力裝置，提高自動(dòng)化程度，符合生產(chǎn)節(jié)拍要求 在中，小批量生產(chǎn)時(shí)，夾具應(yīng)有一定的可調(diào)性，一適應(yīng)多品種工件的加工。
2.2.3安全，方便，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，機(jī)床夾具要有工作安全性考慮，必要時(shí)加保護(hù)裝置、要符合工人的操作位置和習(xí)慣，要有合適的工件裝卸位置和空間，時(shí)工人操作方便、大批量生產(chǎn)和加工笨重時(shí)，更需要減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。
2.2.4排屑順暢，機(jī)床夾具中積累切屑會(huì)影響到工件的定位精度，切屑的熱量時(shí)工件和夾具產(chǎn)生熱變形，影響加工精度，清理切屑將增加輔助時(shí)間，降低生產(chǎn)率。因此夾具設(shè)計(jì)中要給予排屑問(wèn)題充分的重視。
2.2.5機(jī)床夾具應(yīng)有良好的強(qiáng)度，剛度和結(jié)構(gòu)工藝性，加床夾具設(shè)計(jì)時(shí)，要方便制造，檢查測(cè)，調(diào)整和裝配，有利于提高夾具的制造精度。
2.3設(shè)計(jì)已知條件
固定鉗身是一個(gè)很重要的零件，因?yàn)槠淞慵叽绫容^小，結(jié)構(gòu)形狀較復(fù)雜，但其加工孔和底面的精度要求較高，此外還有要求加工，對(duì)精度要求也很高。固定鉗身的底面都要求精加工。
固定鉗身毛坯的選擇鑄造，因?yàn)樯a(chǎn)率很高，所以可以免去每次造型。單邊余量一般在，結(jié)構(gòu)細(xì)密，能承受較大的壓力，占用生產(chǎn)的面積較小。因其年產(chǎn)量是5000件，由[3]表2.1～3可知是中批量生產(chǎn)。
3夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1設(shè)計(jì)機(jī)床夾具前的準(zhǔn)備工作
3.1.1明確工件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)
工件的年生產(chǎn)量是確定機(jī)床夾具總體方案的重要依據(jù)之一。它決定了夾具的復(fù)雜程度和自動(dòng)化程度。如工件的年生產(chǎn)量很大，可采用多工件加工、機(jī)動(dòng)夾緊或自動(dòng)化程度較高的設(shè)計(jì)方案，采用此方案時(shí)，機(jī)床夾具的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，制造成本較高；如工件的年生產(chǎn)量不大，可采用單件加工，手動(dòng)夾緊的設(shè)計(jì)方案，以減小機(jī)床夾具的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度及夾具的制作成本。
3.1.2充分理解工件的零件圖和工序圖
零件圖標(biāo)出了工件的尺寸、形狀和位置、表面粗糙度等總體要求，他決定了工件在機(jī)床夾具中的放置方法，是設(shè)計(jì)機(jī)床夾具總體結(jié)構(gòu)的依據(jù)。工序圖給出了零件本工序的工序基準(zhǔn)、以加工表面、以及本工序的定位、夾緊原理方案。工件的工序基準(zhǔn)、已加工表面、決定了機(jī)床夾具的定位方案，如選用平面定位、孔定位定位等；定位方案的選擇依據(jù)六點(diǎn)定位原理和采用的機(jī)床加工方法，定位方案不一定要頂六個(gè)自由度，但是要完全定位。工件的代待加工表面是選擇機(jī)床，刀具的依據(jù)。確定夾緊機(jī)構(gòu)要依據(jù)零件的外形尺寸，選擇合適的定位點(diǎn)，確保夾緊力安全、可靠同時(shí)夾緊機(jī)構(gòu)不能與刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡相沖突。
3.2確定機(jī)床夾具的結(jié)構(gòu)方案
3.2.1選擇定位原件
根據(jù)方刀架的形狀和加工技術(shù)要求及精度。工件定位用了平面定位，內(nèi)孔定位及外圓柱定位。
綜上分析：，三個(gè)支撐釘和工件以活動(dòng)塊上定位，限制了工件的6個(gè)自由度，實(shí)現(xiàn)了的完全定位。
3.2.2選擇夾緊機(jī)構(gòu)
（1） 夾緊力的方向：
夾緊力的要有利于工件的定位，并注意工件的剛性方向，不能使工件有脫離定位表面的趨勢(shì)，防止工件在夾緊力的作用下產(chǎn)生變形。
（2） 夾緊力的作用點(diǎn)：
夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)該選擇在定位元件支撐點(diǎn)的作用范圍內(nèi)，以及工件剛度高的位置。確保工件的定位準(zhǔn)確、不變形。
（3）選擇夾緊機(jī)構(gòu)：
在確定夾緊力的方向、作用點(diǎn)的同時(shí)，要確定相應(yīng)的夾緊機(jī)構(gòu)。確定夾緊機(jī)構(gòu)
要注意以下幾方面的問(wèn)題：
① 安全性 夾緊機(jī)構(gòu)應(yīng)具備足夠的強(qiáng)度和加緊力，以防止意外傷及夾具操作人員。
② 手動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)的操作力不應(yīng)過(guò)大，以減輕操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。
③ 夾緊機(jī)構(gòu)的行程不宜過(guò)長(zhǎng)，以提高夾具的工作效率。
④ 手動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)應(yīng)操作靈活、方便。
3.3繪制夾具零件圖
（1）對(duì)裝配圖中需加工的零件圖均應(yīng)繪制零件圖，零件圖應(yīng)按制圖標(biāo)準(zhǔn)繪制。視圖盡可能與裝配圖上的位置一致。
（2）零件圖上的尺寸公差、形位公差、技術(shù)要求應(yīng)根據(jù)裝配圖上的配合種類(lèi)、 位置精度、技術(shù)要求而定。
（3）零件的其他尺寸，如尺寸、形狀、位置、表面粗糙度等應(yīng)標(biāo)注完整
3.4車(chē)床夾具設(shè)計(jì)要求說(shuō)明
車(chē)床夾具主要用于加工中心孔夾具。因而車(chē)床夾具的主要特點(diǎn)是工件加工表面的中心線與機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)軸線同軸。
（1） 安裝在車(chē)床主軸上的夾具。這類(lèi)夾具很多，有通用的三爪卡盤(pán)、四爪卡盤(pán)，花盤(pán)，頂尖等，還有自行設(shè)計(jì)的心軸；專用夾具通常可分為心軸式、夾頭式、卡盤(pán)式、角鐵式和花盤(pán)式。這類(lèi)夾具的特點(diǎn)是加工時(shí)隨機(jī)床主軸一起旋轉(zhuǎn)，刀具做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)
定心式車(chē)床夾具 在定心式車(chē)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)。
角鐵式車(chē)床夾具 在車(chē)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(pán)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(chē)床夾具。
花盤(pán)式車(chē)床夾具 這類(lèi)夾具的夾具體稱花盤(pán)，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(lèi)夾具不對(duì)稱，要注意平衡。
（2） 安裝在托板上的夾具。某些重型、畸形工件，常常將夾具安裝在托板上。刀具則安裝在車(chē)床主軸上做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，夾具做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。
由于后一類(lèi)夾具應(yīng)用很少，屬于機(jī)床改裝范疇。而生產(chǎn)中需自行設(shè)計(jì)的較多是安裝在車(chē)床主軸上的專用夾具，所以零件在車(chē)床上加工用專用夾具。
3.5車(chē)床夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn)
（1）定位裝置的設(shè)計(jì)特點(diǎn)和夾緊裝置的設(shè)計(jì)要求
當(dāng)加工回轉(zhuǎn)表面時(shí)，要求工件加工面的軸線與機(jī)床主軸軸線重合，夾具上定位裝置的結(jié)構(gòu)和布置必須保證這一點(diǎn)。
當(dāng)加工的表面與工序基準(zhǔn)之間有尺寸聯(lián)系或相互位置精度要求時(shí)，則應(yīng)以?shī)A具的回轉(zhuǎn)軸線為基準(zhǔn)來(lái)確定定位元件的位置。
工件的夾緊應(yīng)可靠。由于加工時(shí)工件和夾具一起隨主軸高速回轉(zhuǎn)，故在加工過(guò)程中工件除受切削力矩的作用外，整個(gè)夾具還要受到重力和離心力的作用，轉(zhuǎn)速越高離心力越大，這些力不僅降低夾緊力，同時(shí)會(huì)使主軸振動(dòng)。因此，夾緊機(jī)構(gòu)必須具有足夠的夾緊力，自鎖性能好，以防止工件在加工過(guò)程中移動(dòng)或發(fā)生事故。對(duì)于角鐵式夾具，夾緊力的施力方式要注意防止引起夾具變形。
（2）夾具與機(jī)床主軸的連接
車(chē)床夾具與機(jī)床主軸的連接精度對(duì)夾具的加工精度有一定的影響。因此，要求夾具的回轉(zhuǎn)軸線與臥式車(chē)床主軸軸線應(yīng)具有盡可能小的同軸度誤差。
心軸類(lèi)車(chē)床夾具以莫氏錐柄與機(jī)床主軸錐孔配合連接，用螺桿拉緊。有的心軸則以中心孔與車(chē)床前、后頂尖安裝使用。
根據(jù)徑向尺寸的大小，其它專用夾具在機(jī)床主軸上的安裝連接一般有兩種方式：
1)對(duì)于徑向尺寸D＜140mm，或D＜(2～3)d的小型夾具，一般用錐柄安裝在車(chē)床主軸的錐孔中，并用螺桿拉緊，如圖1-a所示。這種連接方式定心精度較高。
2)對(duì)于徑向尺寸較大的夾具，一般用過(guò)渡盤(pán)與車(chē)床主軸軸頸連接。過(guò)渡盤(pán)與主軸配合處的形狀取決于主軸前端的結(jié)構(gòu)。
圖1-b所示的過(guò)渡盤(pán)，其上有一個(gè)定位圓孔按H7/h6或H7/js6與主軸軸頸相配合，并用螺紋和主軸連接。為防止停車(chē)和倒車(chē)時(shí)因慣性作用使兩者松開(kāi)，可用壓板將過(guò)渡盤(pán)壓在主軸上。專用夾具則以其定位止口按H7/h6或H7/js6裝配在過(guò)渡盤(pán)的凸緣上，用螺釘緊固。這種連接方式的定心精度受配合間隙的影響。為了提高定心精度，可按找正圓校正夾具與機(jī)床主軸的同軸度。
對(duì)于車(chē)床主軸前端為圓錐體并有凸緣的結(jié)構(gòu)，如圖1-c所示，過(guò)渡盤(pán)在其長(zhǎng)錐面上配合定心，用活套在主軸上的螺母鎖緊，由鍵傳遞扭矩。這種安裝方式的定心精度較高，但端面要求緊貼，制造上較困難。
圖1-d所示是以主軸前端短錐面與過(guò)渡盤(pán)連接的方式。過(guò)渡盤(pán)推入主軸后，其端面與主軸端面只允許有0.05～0.1mm的間隙，用螺釘均勻擰緊后，即可保證端面與錐面全部接觸，以使定心準(zhǔn)確、剛度好。
圖1 車(chē)床夾具與機(jī)床主軸的連接
過(guò)渡盤(pán)常作為車(chē)床附件備用，設(shè)計(jì)夾具時(shí)應(yīng)按過(guò)渡盤(pán)凸緣確定專用夾具體的止口尺寸。過(guò)渡盤(pán)的材料通常為鑄鐵。各種車(chē)床主軸前端的結(jié)構(gòu)尺寸，可查閱有關(guān)手冊(cè)
3.6夾緊機(jī)構(gòu)
選擇工件的夾緊方案，夾緊方案的選擇原則是夾得穩(wěn)，夾得勞，夾得快。選擇夾緊機(jī)構(gòu)時(shí)，要合理確定夾緊力的三要素：大小、方向、作用點(diǎn)。夾緊裝置的基本要求如下：
1. 夾緊時(shí)不能破壞工件在夾具中占有的正確位置；
2. 夾緊力要適當(dāng)，既要保證工件在加工過(guò)程中不移動(dòng)、不轉(zhuǎn)動(dòng)、不震動(dòng)，又不因夾緊力過(guò)大而使工件表面損傷、變形。
3. 夾緊機(jī)構(gòu)的操作應(yīng)安全、方便、迅速、省力。
4. 機(jī)構(gòu)應(yīng)盡量簡(jiǎn)單，制造、維修要方便。
分析零件加工要素的性質(zhì)，確定夾緊動(dòng)力源類(lèi)型為手動(dòng)夾緊，夾緊裝置為壓板，壓緊力來(lái)源為螺旋力。夾具的具體結(jié)構(gòu)與參數(shù)見(jiàn)夾具裝配圖和零件圖。
3.7零件的車(chē)床夾具的加工誤差分析
工件在車(chē)床夾具上加工時(shí)，加工誤差的大小受工件在夾具上的定位誤差、夾具誤差、夾具在主軸上的安裝誤差和加工方法誤差的影響。
如夾具圖所示，在夾具上加工時(shí)，尺寸的加工誤差的影響因素如下所述：
（1）定位誤差
由于C面既是工序基準(zhǔn)，又是定位基準(zhǔn)，基準(zhǔn)不重合誤差為零。工件在夾具上定位時(shí)，定位基準(zhǔn)與限位基準(zhǔn)是重合的，基準(zhǔn)位移誤差為零。因此，尺寸的定位誤差等于零。
（2）夾具誤差
夾具誤差為限位基面與軸線間的距離誤差，以及限位基面相對(duì)安裝基面C的平行度誤差是0.01.
（3）安裝誤差
因?yàn)閵A具和主軸是莫氏錐度配合，夾具的安裝誤差幾乎可以忽略不計(jì)。
（4）加工方法誤差
如車(chē)床主軸上安裝夾具基準(zhǔn)與主軸回轉(zhuǎn)軸線間的誤差、主軸的徑向跳動(dòng)、車(chē)床溜板進(jìn)給方向與主軸軸線的平行度或垂直度等。它的大小取決于機(jī)床的制造精度、夾具的懸伸長(zhǎng)度和離心力的大小等因素。一般取
=/3=0.05/3=0.017mm
零件的車(chē)床夾具總加工誤差是：
精度儲(chǔ)備：
故此方案可行。
3.8 確定夾具體結(jié)構(gòu)尺寸和總體結(jié)構(gòu)
夾具體設(shè)計(jì)的基本要求
（1）應(yīng)有適當(dāng)?shù)木群统叽绶€(wěn)定性
夾具體上的重要表面，如安裝定位元件的表面、安裝對(duì)刀塊或?qū)蛟谋砻嬉约皧A具體的安裝基面，應(yīng)有適當(dāng)?shù)某叽缇群托螤罹?，它們之間應(yīng)有適當(dāng)?shù)奈恢镁取?
為使夾具體的尺寸保持穩(wěn)定，鑄造夾具體要進(jìn)行時(shí)效處理，焊接和鍛造夾具體要進(jìn)行退火處理。
（2）應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度
為了保證在加工過(guò)程中不因夾緊力、切削力等外力的作用而產(chǎn)生不允許的變形和振動(dòng)，夾具體應(yīng)有足夠的壁厚，剛性不足處可適當(dāng)增設(shè)加強(qiáng)筋。
（3）應(yīng)有良好的結(jié)構(gòu)工藝性和使用性
夾具體一般外形尺寸較大，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且各表面間的相互位置精度要求高，因此應(yīng)特別注意其結(jié)構(gòu)工藝性，應(yīng)做到裝卸工件方便，夾具維修方便。在滿足剛度和強(qiáng)度的前提下，應(yīng)盡量能減輕重量，縮小體積，力求簡(jiǎn)單。
（4）應(yīng)便于排除切屑
在機(jī)械加工過(guò)程中，切屑會(huì)不斷地積聚在夾具體周?chē)?，如不及時(shí)排除，切削熱量的積聚會(huì)破壞夾具的定位精度，切屑的拋甩可能纏繞定位元件，也會(huì)破壞定位精度，甚至發(fā)生安全事故。因此，對(duì)于加工過(guò)程中切屑產(chǎn)生不多的情況，可適當(dāng)加大定位元件工作表面與夾具體之間的距離以增大容屑空間：對(duì)于加工過(guò)程中切削產(chǎn)生較多的情況，一般應(yīng)在夾具體上設(shè)置排屑槽。
（5）在機(jī)床上的安裝應(yīng)穩(wěn)定可靠
夾具在機(jī)床上的安裝都是通過(guò)夾具體上的安裝基面與機(jī)床上的相應(yīng)表面的接觸或配合實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)夾具在機(jī)床工作臺(tái)上安裝時(shí)，夾具的重心應(yīng)盡量低，支承面積應(yīng)足夠大，安裝基面應(yīng)有較高的配合精度，保證安裝穩(wěn)定可靠。夾具底部一般應(yīng)中空，大型夾具還應(yīng)設(shè)置吊環(huán)或起重孔。
確定夾具體的結(jié)構(gòu)尺寸，然后繪制夾具總圖。詳見(jiàn)繪制的夾具裝配圖。
3.9 零件的車(chē)床專用夾具簡(jiǎn)單使用說(shuō)明
（1）夾具的總體結(jié)構(gòu)應(yīng)力力求緊湊、輕便，懸臂尺寸要短，重心盡可能靠近主軸。
（2）當(dāng)工件和夾具上個(gè)元件相對(duì)機(jī)床主軸的旋轉(zhuǎn)軸線不平衡時(shí)，將產(chǎn)生較大的離心力和振動(dòng)，影響工件的加工質(zhì)量、刀具的壽命、機(jī)床的精度和安全生產(chǎn)，特別是在轉(zhuǎn)速較高的情況下影響更大。因此，對(duì)于重量不對(duì)稱的夾具，要有平衡要求。平衡的方法有兩種：設(shè)置平衡塊或加工減重孔。在工廠實(shí)際生產(chǎn)中，常用適配的方法進(jìn)行夾具的平衡工作。
（3）為了保證安全，夾具上各種元件一般不超過(guò)夾具的圓形輪廓之外。因此，還應(yīng)該注意防止切削和冷卻液的飛濺問(wèn)題，必要時(shí)應(yīng)該加防護(hù)罩。
4夾具精度的驗(yàn)算
4.1產(chǎn)生定位誤差的原因
（1）平位情面定形，夾具定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合，兩基準(zhǔn)之間的位置誤差會(huì)反應(yīng)到被加工表面的位置上去，所產(chǎn)生的定位誤差稱之為基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換誤差。
（2）定位基準(zhǔn)面與定位元件表面的形狀誤差。
（3）導(dǎo)向元件，對(duì)刀元件與定位元件間的位置誤差。
（4）夾緊力使工件或夾具產(chǎn)生變形，產(chǎn)生位置誤差。
（5）夾具在機(jī)床上的安裝誤差。
（6）定位元件與定位元件間的位置誤差
4.2 誤差分析與計(jì)算
3) 夾具安裝誤差
因夾具在機(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。
圖5-2中夾具的安裝基面為平面，因而沒(méi)有安裝誤差，=0.
2) 夾具誤差
因夾具上定位元件、對(duì)刀或?qū)蛟?、分度裝置及安裝基準(zhǔn)之間的位置不精確而造成的加工誤差，稱為夾具誤差。夾具誤差主要包括定位元件相對(duì)于安裝基準(zhǔn)的尺寸或位置誤差；定位元件相對(duì)于對(duì)刀或?qū)蛟ò瑢?dǎo)向元件之間）的尺寸或位置誤差；導(dǎo)向元件相對(duì)于安裝基準(zhǔn)的尺寸或位置誤差；若有分度裝置時(shí)，還存在分度誤差。以上幾項(xiàng)共同組成夾具誤差。
3) 加工方法誤差
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)的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1/3.計(jì)算時(shí)可設(shè)
。
4) 保證加工精度的條件
工件在夾具中加工時(shí)，總加工誤差為上述各項(xiàng)誤差之和。由于上述誤差均為獨(dú)立隨機(jī)變量，應(yīng)用概率法疊加。因此保證工件加工精度的條件是
即工件的總加工誤差應(yīng)不大于工件的加工尺寸。
為保證夾具有一定的使用壽命，防止夾具因磨損而過(guò)早報(bào)廢，在分析計(jì)算工件加工精度時(shí)，需留出一定的精度儲(chǔ)備量。因此將上式改寫(xiě)為
或
當(dāng)時(shí)，夾具能滿足工件的加工要求。值的大小還表示了夾具使用壽命的長(zhǎng)短和夾具總圖上各項(xiàng)公差值確定得是否合理。
知此方案可行。
4.3夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明
如前所述，應(yīng)該注意提高生產(chǎn)率，但該夾具設(shè)計(jì)采用了手動(dòng)夾緊方式，在夾緊和松開(kāi)工件時(shí)比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力。由于該工件體積小，經(jīng)過(guò)方案的認(rèn)真分析和比較，選用了手動(dòng)夾緊方式（螺旋夾緊機(jī)構(gòu)）。這類(lèi)夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、夾緊可靠、通用性大，在機(jī)床夾具中很廣泛的應(yīng)用。
此外，當(dāng)夾具有制造誤差，工作過(guò)程出現(xiàn)磨損，以及零件尺寸變化時(shí)，影響定位、夾緊的可靠。為防止此現(xiàn)象，選用可換定位銷(xiāo)。以便隨時(shí)根據(jù)情況進(jìn)行調(diào)整換取。
總結(jié)與展望
總結(jié)與展望
在本次設(shè)計(jì)中，考慮到零件的加工難易、材料、成本等問(wèn)題，所選用的零、部件都是操作簡(jiǎn)單，通用性較強(qiáng)的標(biāo)準(zhǔn)件，從現(xiàn)時(shí)以最低的成本實(shí)現(xiàn)最先進(jìn)的加工。但也有不足之處：特別是對(duì)于鏜孔夾具，在刀具加工完退出工件孔時(shí)，有可能會(huì)劃傷工件內(nèi)孔表面，本可以在夾具體內(nèi)部設(shè)置液壓升降系統(tǒng)，使工件孔與定位立臺(tái)可升可降，這樣，在刀具退出時(shí)，使定位立臺(tái)連同工件孔一起升起，從而避免劃傷。但考慮到成本問(wèn)題，未采用這種方法。為此，鏜孔的專用夾具還有待改進(jìn)。無(wú)論怎樣，這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)使我獲益良多，是我在學(xué)校的最后一次答卷，也是我成功邁向社會(huì)的第一步。
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附 錄
致 謝
我要特別感謝我的導(dǎo)師的精心指導(dǎo)，不僅指導(dǎo)我們解決了關(guān)鍵性技術(shù)難題，更重要的是為我們指引了設(shè)計(jì)的思路并給我們講解了設(shè)計(jì)中用到的實(shí)際工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，從而使我們?cè)O(shè)計(jì)中始終保持著清晰的思維也少走了很多彎路，也使我學(xué)會(huì)綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，提高分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。不僅如此，老師的敬業(yè)精神更是深深的感染了我，鞭策著我在以后的工作中愛(ài)崗敬業(yè)，導(dǎo)師是真真正正作到了傳道、授業(yè)、解惑。
同時(shí)也要感謝其他同學(xué)、老師和同事的熱心幫助，感謝院系領(lǐng)導(dǎo)對(duì)我們課程設(shè)計(jì)的重視和關(guān)心，為我們提供了作圖工具和場(chǎng)所，使我們能夠全身心的投入到設(shè)計(jì)中去，為更好、更快的完成課程設(shè)計(jì)提供了重要保障。