減速箱體零件聯(lián)動夾緊精密鏜床夾具設計（鏜Φ40和Φ35孔夾具）【含CAD圖紙+PDF圖】

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序 言 機械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產(chǎn)品，并把它們裝備成機械裝備的行業(yè)。機械制造業(yè)的產(chǎn)品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業(yè)的生產(chǎn)提供裝備，社會上有著各種各樣的機械或機械制造業(yè)的產(chǎn)品。我們的生活離不開制造業(yè)，因此制造業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展的重要行業(yè)，是一個國家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎及有力支柱。從某種意義上講，機械制造水平的高低是衡量一個國家國民經(jīng)濟綜合實力和科學技術水平的重要指標。 減速箱體的加工工藝規(guī)程及其鏜孔的工裝夾具設計是在學完了機械制圖、機械制造技術基礎、機械設計、機械工程材料等進行課程設計之后的下一個教學環(huán)節(jié)。正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，并設計出專用夾具，保證零件的加工質(zhì)量。本次設計也要培養(yǎng)自己的自學與創(chuàng)新能力。因此本次設計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產(chǎn)實踐的需要，只有將各種理論與生產(chǎn)實踐相結(jié)合，才能很好的完成本次設計。 本次設計水平有限，其中難免有缺點錯誤，敬請老師們批評指正。 第一章 減速器箱體工藝規(guī)程設計 1.1 零件分析 1.1.1 零件的作用 箱體零件是基礎件,一些軸、套和齒輪等零件由它組裝在一起,構(gòu)成機器的一個重要部件。所以,箱體零件的加工質(zhì)量對整臺機器的精度,性能和使用壽命都有著直接的影響。 減速器箱體是典型的箱體類零件，其結(jié)構(gòu)和形狀復雜，壁薄。有精度較高的多個平面、螺口等需要加工，因為剛度較差，切削中受熱大，易產(chǎn)生震動和變形。 1.1.2 零件的工藝分析 該零件加工內(nèi)容及要求如下: （1） φ35mm上偏差+0.027 下偏差0的一組孔，孔垂直度公差為0.05。 （2） φ40 mm上偏差+0.027下偏差0的一組孔，孔的垂直度公差為0.05. 1.2 工藝規(guī)程設計 1.2.1 確定毛坯的制造形式 零件材料為HT200的灰口鑄鐵,該材料具有較高的強度,耐磨性,耐熱性及減振性,適應于承受較大應力,要求耐磨的零件。此零件為鑄造件,生產(chǎn)要求是批量生產(chǎn),而且零件的輪廓尺寸不大,加工要求不是很高,所以加工不是很方便。 1.2.2 基面的選擇 1.粗基準選擇應當滿足以下要求： （1）粗基準的選擇應以加工表面為粗基準。目的是為了保證加工面與不加工面的相互位置關系精度。如果工件上表面上有好幾個不需加工的表面，則應選擇其中與加工表面的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準。以求壁厚均勻、外形對稱、少裝夾等。 （2） 選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準。例如：機床床身導軌面是其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時選擇導軌面作為粗基準，加工床身的底面，再以底面作為精基準加工導軌面。這樣就能保證均勻地去掉較少的余量，使表層保留而細致的組織，以增加耐磨性。 （3） 應選擇加工余量最小的表面作為粗基準。這樣可以保證該面有足夠的加工余量。 （4） 應盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準，以保證定位準確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準，必要時需經(jīng)初加工。 （5） 粗基準應避免重復使用，因為粗基準的表面大多數(shù)是粗糙不規(guī)則的。多次使用難以保證表面間的位置精度。 基準的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一，他對零件的生產(chǎn)是非常重要的。對于一般的箱體類零件而言，一般情況下，多以一個平面（在前道工序已加工好）為基準，先加工出一個孔，再以這個孔和其端面為基準，或者以孔和原來的基準平面為基準，加工其它交錯孔。所以我考慮先用底平面定位，來加工A面，一個面限制三個自由度。 2.精基準的選擇應滿足以下原則： （1）“基準重合”原則 應盡量選擇加工表面的設計基準為定位基準，避免基準不重合引起的誤差。 （2）“基準統(tǒng)一”原則 盡可能在多數(shù)工序中采用同一組精基準定位，以保證各表面的位置精度，避免因基準變換產(chǎn)生的誤差，簡化夾具設計與制造。 （3）“自為基準”原則 某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均勻，應選擇該加工表面本身為精基準，該表面與其他表面之間的位置精度由先行工序保證。 （4）“互為基準”原則 當兩個表面相互位置精度及自身尺寸、形狀精度都要求較高時，可采用“互為基準”方法，反復加工。 （5）所選的精基準 應能保證定位準確、夾緊可靠、夾具簡單、操作方便。 精基準的選擇主要應該考慮基準重合的問題。當設計基準不重合時，應該進行尺寸換算。本工序現(xiàn)選取B面為精基準來加工A面，一個面限制三個自由度，一個短圓柱銷和一個短菱形銷限制二個自由度，再加個壓板。 1.2.3 制定工藝線路 制定工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀，尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領確定為小批量生產(chǎn)的條件下，為了盡量讓工序集中來提高生產(chǎn)效率，除此以外，還應該考慮經(jīng)濟效果，以降低生產(chǎn)成本。 工序方案一： 工序I：鑄造 工序II：時效處理 工序III：以A面為基準粗銑B面 工序IV：以B為基準，粗精銑C面和A面 工序 V：以A面為基準精銑B 工序VI：銑減速箱體底座四周 工序VII：鉆6-Φ9孔，鉸孔Φ14深8mm 工序VIII：鏜Φ42 、Φ47 和Φ75孔，刮Φ60和Φ47的端面 工序IX：鏜Φ35孔，刮D、E兩面 工序X：鏜Φ40孔，刮F、G兩面 工序XI：鉆D、E面上的6-M5螺紋孔，攻絲 工序XII：鉆F、G兩面上的6-M5螺紋孔，攻絲 工序XIII：鉆底板上3-M5-H7螺紋底孔，攻絲 工序XIV：鉆2-Φ8銷孔 工序XV：檢驗、入庫 工序方案二： 工序I：鑄造 工序II：時效處理 工序III：以A面為基準粗銑B面 工序IV：以B為基準，粗精銑C面和A面 工序 V：以A面為基準精銑B 工序VI：銑減速箱體底座四周 工序VII：鉆6-Φ9孔，鉸孔Φ14深8mm 工序VIII：鏜Φ42 、Φ47 和Φ75孔，刮Φ60端面 工序IX：鏜Φ35孔，刮D、E兩面 工序X： 鏜Φ40孔，刮F、G兩面 工序XI：鏜Φ47的端面 工序XII：鉆D、E面上的6-M5螺紋孔，攻絲 工序XIII：鉆F、G兩面上的6-M5螺紋孔，攻絲 工序XIV：鉆底板上3-M5-H7螺紋底孔，攻絲 工序XV：鉆2-Φ8銷孔 工序XVI：檢驗、入庫 工藝路線一和路線二的區(qū)別在于，方案一在加工的時間把兩個垂直的孔系放在了一起鏜削加工，這樣能節(jié)省工序，提高生產(chǎn)效率，并能減少裝夾次數(shù)，保證兩孔的垂直度要求。因此綜合考慮我們選擇方案一：具體的加工路線如下： 工序I：鑄造 工序II：時效處理 工序III：以A面為基準粗銑B面 工序IV：以B為基準，粗精銑C面和A面 工序 V：以A面為基準精銑B 工序VI：銑減速箱體底座四周 工序VII：鉆6-Φ9孔，鉸孔Φ14深8mm 工序VIII：鏜Φ42 、Φ47 和Φ75孔，刮Φ60和Φ47的端面 工序IX：鏜Φ35孔，刮D、E兩面 工序X：鏜Φ40孔，刮F、G兩面 工序XI：鉆D、E面上的6-M5螺紋孔，攻絲 工序XII：鉆F、G兩面上的6-M5螺紋孔，攻絲 工序XIII：鉆底板上3-M5-H7螺紋底孔，攻絲 工序XIV：鉆2-Φ8銷孔 工序XV：檢驗、入庫 1.2.4 確定切削用量 工序IV：以B為基準，粗精銑C面和A面 工步一：加工C面 選擇刀具 刀具選取不重磨損硬質(zhì)合金套式端銑刀，刀片采用YG8 ，，，。 1. 決定銑削用量 1） 決定銑削深度 　　因為加工余量不大，故可在一次走刀內(nèi)銑完，則 2） 決定每次進給量及切削速度 　　 根據(jù)X51型銑床說明書，其功率為4.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則 按機床標準選?。?450 當＝1450r/min時 按機床標準選取 3） 計算工時 切削工時：，，，則機動工時為 工步二：加工A面 1.選擇刀具 刀具選取不重磨損硬質(zhì)合金套式端銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 1) 決定銑削深度 因為加工余量不大，故可在一次走刀內(nèi)銑完，則 2) 決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X51型銑床說明書，其功率為為4.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則 按機床標準選?。?450 當＝1450r/min時 按機床標準選取 3) 計算工時 切削工時：，，，則機動工時為 　　 工序Ⅷ：鏜Φ42 、Φ47 和Φ75孔，刮Φ60和Φ47的端面。Φ42 、Φ47 和Φ75孔的設計基準與工序基準不重合，進行尺寸鏈的計算，對封閉環(huán)的公差進行平均分配，保證基準重合，基準統(tǒng)一。 尺寸鏈中，A2是被間接保證的，所以是封閉環(huán)，A0和A1為組成環(huán)。 A2 A0= 增環(huán)A1的基本尺寸及公差是需要我們計算的。 計算時，為了滿足加工及設計的要求，需要按等公差原則分配封閉環(huán)的公差。計算結(jié)果如下： 　A1 　 A2 　 A0 經(jīng)此計算，完成基準轉(zhuǎn)換，是工藝基準與設計基準重合。 工步一 粗鏜Φ75mm的孔 1.加工條件 工件材料：HT200，時效處理，金屬型鑄造 加工要求：粗鏜孔Φ75mm 機 床：臥式銑鏜床T616 刀 具：高速鋼刀頭 2.計算切削用量 查《簡明手冊》知， 查《機械設計制造工藝設計簡明手冊》 表4.2-21臥式銑床主軸進給量，得 =0.1mm/z 查《切削用量簡明手冊》 表1-5硬質(zhì)合金及高速鋼鏜刀鏜孔的進給量，得 =8mm 根據(jù)T616鏜床說明書，取=125 r/min 切削工時：L=2mm 粗鏜Φ42孔的工時計算如下 切削工時：L=5mm 粗鏜Φ47孔的工時計算如下 切削工時：L=45mm 工步二 精鏜孔Φ75mm 1.加工條件 工件材料：HT200，時效處理，金屬型鑄造 加工要求：精鏜孔Φ75mm 機 床：臥式銑鏜床T616 刀 具：高速鋼刀頭 2.計算切削用量 查《機械制造工藝設計簡明手冊》表4.2-19和4.2-20,4.2-21得 =20m/min =0.05mm/z =1.4mm 根據(jù)T616銑鏜床說明書，取=125 r/min 切削工時：L=2mm 精鏜Φ47孔的切削用量如上，具體的工時計算如下 切削工時：L=45mm 工序Ⅸ和Ⅹ：鏜Φ35孔，刮D、E兩面 　　 鏜Φ40孔，刮F、G兩面 基準轉(zhuǎn)化計算： Φ35孔和Φ40孔的設計基準是A面，如果把設計基準A面作為工藝基準，那么將給夾具的設計制造和在加工過程中的測量帶來不便。因此，需要進行基準轉(zhuǎn)換，按等公差值的原則分配封閉環(huán)的公差： 轉(zhuǎn)換后，使B面既是設計基準又是定位基準，消除基準不重合誤 差。 此尺寸鏈中A0和A0'為間接保證的封閉環(huán)，A1、A1'、A2都是組成環(huán)。 　A0= 　A1 　 A0'= 　 A2和A1'為所求。 如上計算原則計算，計算結(jié)果如下： 　A0= 　A1= 　 A2= 已知A2和A0，求組成環(huán)A1'的基本尺寸及上下偏差，計算過程如下： （1）所有增環(huán)的基本尺寸減去所有減環(huán)的基本尺寸為封閉環(huán)的基本尺寸： A1= （2） 所以增環(huán)的上偏差減所有減環(huán)的下偏差為封閉環(huán)的上偏差： 　 　 (3)所以增環(huán)的下偏差減所有減環(huán)的上偏差為封閉環(huán)的上偏差： 　 　0 　A1=92 工步一 粗鏜Φ40mm的孔 1.加工條件 工件材料：HT200，時效處理，砂型鑄造 加工要求：粗鏜孔Φ40mm 機 床：臥式銑鏜床T616 刀 具：高速鋼刀頭 2.計算切削用量 查《簡明手冊》知， 查《機械設計制造工藝設計簡明手冊》 表4.2-21臥式銑鏜床主軸進給量，得 =0.1mm/z 查《切削用量簡明手冊》 表1-5硬質(zhì)合金及高速鋼鏜刀鏜孔的進給量，得 =8mm 根據(jù)T616鏜床說明書，取=175 r/min 切削工時：L=16mm 3. 精鏜孔Φ40 1).加工條件 工件材料：HT200，時效處理，金屬型鑄造 加工要求：精鏜孔Φ40mm 機 床：臥式銑鏜床T616 刀 具：高速鋼刀頭 2).計算切削用量 查《機械制造工藝設計簡明手冊》和《切削用量簡明手冊》得 =20m/min =0.05mm/z =1.4mm 根據(jù)T611銑鏜床說明書，取=175 r/min 切削工時：L=16mm 工步二 粗鏜Φ35孔的切削用量及基本工時如下 1.加工條件 工件材料：HT200，時效處理，金屬型鑄造 加工要求：粗鏜孔Φ35mm 機 床：臥式銑鏜床T616 刀 具：高速鋼刀頭 2.計算切削用量 查《簡明手冊》知， 查《機械設計制造工藝設計簡明手冊》 表4.2-21臥式銑床主軸進給量，得 =0.1mm/z 查《切削用量簡明手冊》 表1-5硬質(zhì)合金及高速鋼鏜刀鏜孔的進給量，得 =8mm 根據(jù)T616鏜床說明書，取=275 r/min 切削工時：L=16mm 3.精鏜孔Φ35 1).加工條件 工件材料：HT200，時效處理，金屬型鑄造 加工要求：精鏜孔Φ35mm 機 床：臥式銑鏜床T616 刀 具：高速鋼刀頭 2).計算切削用量 查《簡明手冊》表4.2-19和4.2-20,4.2-21得 =20m/min =0.05mm/z =1.4mm 根據(jù)T616鏜床說明書，取=175 r/min 切削工時：L=16mm 工序Ⅺ：鉆D、E面上的6-M5螺紋孔 攻絲 工步一 鉆M5螺紋底孔Φ4 確定進給量：根據(jù)參考文獻4，表2-7，當 鋼的，時，。由于本零件在加工孔時屬于低剛度零件，故進給量應乘以系數(shù)0.75，則 根據(jù)Z525機床說明書，現(xiàn)取 切削速度：根據(jù)參考文獻4表2-13及表2-14，查得切削速度所以 根據(jù)機床說明書，取，故實際切削速度為 切削工時：，，，則機動工時為 工步二 攻絲M5 攻螺紋M5mm 　　　　　　 　　　　　　 按機床選取，則 機動時，， 　　攻M6孔 其余鉆螺紋孔的切削用量及基本工時的計算如上，在此不再累述 工序ⅩⅣ：鉆2-Φ8銷孔 2-Φ8為配作孔，這里不予計算。 最后，將以上各工序切削用量、工時定額的計算結(jié)果，聯(lián)通其它加工數(shù)據(jù)一并填入機械加工工藝過程綜合卡片，見下表。 第 16 頁 (共 36 頁) 呼倫貝爾學院工程技術學院 零件號 材 料 HT200 編 制 王書林 日 期 機械加工工藝過程卡片 零件名稱 減速箱體 毛坯重量 Kg 指 導 譚振義 2011-12-10 生產(chǎn)類型 中批量生產(chǎn) 毛坯種類 鑄件 審 核 譚振義 工序 工步 工 序 說 明 定 位 基 準 機 床 夾 具 刀 具 工時定額 I 鑄造 II 時效處理 III 1 2 粗銑B面 粗銑保證余量1.5mm,粗糙度12.5 半精銑保證余量0.5mm,粗糙度3.2 以A面為基準定位 X51 專用夾具裝夾 端銑刀 IV 1 2 粗、精銑C和A面 粗銑保證余量1.5mm,粗糙度12.5 精銑保證余量0.5mm,粗糙度1.6 以B面為定位基準 X51 專用銑床夾具 端銑刀 1.25min V 精銑B面 以A面為基準定位 X51 專用夾具裝夾 端銑刀 VI 銑減速箱體底座四周 側(cè)面定位加緊 X51 專用夾具裝夾 端銑刀 VII 鉆6-Φ9孔，鉸Φ14深8mm 以C面定位，E、D面夾緊 Z525 鉆床夾具 Φ9麻花鉆 VIII 1 2 3 鏜Φ42、Φ47和Φ75，刮Φ60和Φ47端面 粗鏜Φ42、Φ47和Φ75保證粗糙度6.3 半精鏜Φ42、Φ47和Φ75保證粗糙度3.2 粗鏜Φ42、Φ47和Φ75保證粗糙度1.6 以C面、D面和E面定位加緊 T616 鏜床專用夾具裝夾 高速鋼刀頭 11.68min IX 鏜Φ35兩孔，刮D、E兩面 ①粗鏜Φ35保證粗糙度值為6.3 ②半精鏜Φ35保證粗糙度值為3.2 ③精鏜Φ35保證粗糙度值為1.6 以B面和2-Φ14的孔定位，在A面用壓板夾緊 T616 鏜床專用夾具裝夾 高速鋼彎頭鏜刀 2.5min X 鏜Φ40兩孔，刮F、G兩面 ①粗鏜Φ40保證粗糙度值為6.3 ②半精鏜Φ40保證粗糙度值為3.2 ③精鏜Φ40保證粗糙度值為1.6 以B面和2-Φ14的孔定位，在A面用壓板夾緊 T616 鏜床專用夾具裝夾 高速鋼彎頭鏜刀 2.65min XI 鉆D面、E面6-M5螺紋孔，攻絲 ①鉆孔 ②攻絲 以Φ35孔為定位基準，采用蓋板鉆模 組合鉆床 夾具 ZJ-03 ①Φ4.8麻花鉆 ②M5絲錐 1.307min XII 鉆F面、G面6-M5螺紋孔，攻絲 ①鉆孔 ②攻絲 以Φ40孔為定位基準，采用蓋板鉆模 組合鉆床 夾具 ZJ-04 ①Φ4.8麻花鉆 ②M5絲錐 1.307min XIII 鉆底板上3-M5-H7螺紋孔，攻絲 以C面定位，E、D面夾緊 組合鉆床 夾具 ZJ-05 ①Φ4.8麻花鉆 ②M5絲錐 0.6535min XIV 鉆2-Φ8銷孔 以A面定位，E、D面夾緊 Z525 鉆床夾具 Φ8銷孔麻花鉆 XV 檢驗 、入庫 第二章 精密鏜床箱體夾具設計 2.1機床夾具的介紹 夾具最早出現(xiàn)在1787年，至今經(jīng)歷了三個發(fā)展階段。第一階段表現(xiàn)為夾具與人的結(jié)合。在工業(yè)發(fā)展初期。機械制造的精度較低，機械產(chǎn)品工件的制造質(zhì)量主要依賴勞動者個人的經(jīng)驗和手藝，而夾具僅僅作為加工工藝過程中的一種輔助工具；第二階段是隨著機床、汽車、飛機等制造業(yè)的發(fā)展，夾具的門類才逐步發(fā)展齊全。夾具的定位、夾緊、導向（或?qū)Φ叮┰慕Y(jié)構(gòu)也日趨完善，逐漸發(fā)展成為系統(tǒng)的主要工藝裝備之一；第三階段，即近代由于世界科學技術的進步及社會生產(chǎn)力的迅速提高，夾具在系統(tǒng)中占據(jù)相當重要的地位。這一階段的主要特征表現(xiàn)為夾具與機床的緊密結(jié)合。 2.2 夾具的現(xiàn)狀及生產(chǎn)對其提出新的要求 現(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應市場激烈競爭，企業(yè)中多品種生產(chǎn)的工件已占工件種類數(shù)的85%左右。然而目前，一般企業(yè)習慣與采用傳統(tǒng)的專用夾具，在一個具有大批量生產(chǎn)的能力工廠中約擁有13000~15000套專用夾具。另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，約隔4年就要更新80%左右的專用夾具，而夾具的實際磨損量只有15%左右，特別最近年來柔性制造系統(tǒng)（FMS）、數(shù)控機床（NC），加工中心（MC）和成組加工（GT）等新技術被應用和推廣，使中小批生產(chǎn)的生產(chǎn)率逐步趨近于大批量生產(chǎn)的水平。 綜上所述，現(xiàn)代生產(chǎn)對夾具提出了如下新的要求： 1. 能迅速方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)以縮短生產(chǎn)準備周期 2. 能裝夾一組相似性特征的工件 3. 適用于精密加工的高精度的機床 4. 適用于各種現(xiàn)代化制造技術的新型技術 5. 采用液壓汞站等為動力源的高效夾緊裝置，進一步提高勞動生產(chǎn)率 2.3 現(xiàn)代夾具的發(fā)展方向 現(xiàn)代夾具的發(fā)展方向表現(xiàn)為精密化、高效化、柔性化、標準化等四個方面： 2. 精密化 隨著機械產(chǎn)品精度的日益提高，勢必也相應提高對其精度要求。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，其分度可達正負0.1，用于精密車削的高精度三爪卡盤，其定心精度為5um，又如用于軸承套圈磨削的電磁無心夾具，工件的圓讀可達0.2到0.5um。 2. 高效化 高效化夾具主要用來減少工件加工的機動時的和輔助時的，以提高勞動生產(chǎn)率，減少工人勞動強度，常見的高效化夾具有：自動化夾具、高速化化夾具、具有夾緊動力模塊的夾具等。例如使用電動虎鉗裝夾工件，可使工件效率比普通虎鉗提高了5倍左右；而高速卡盤則可保證卡爪在轉(zhuǎn)速9000r/min的條件下能正常夾緊工件，使切削速度大幅度提高。 3. 柔性化 夾具的柔性化與機床的柔性化相似，它是通過調(diào)組合等方式，以適應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要有：組合夾具、通用可調(diào)夾具、成組夾具、模塊夾具、數(shù)控夾具等，在較長時間內(nèi)，夾具的柔性化趨向?qū)⑹菉A具發(fā)展的主要方向。 4. 標準化 夾具的標準化與通用化是相互聯(lián)系的兩個方面，在制造典型夾具，結(jié)構(gòu)的基礎上，首先進行夾具元件和部件的通用化，建立典型尺寸系列或變型，以減少功能用途相近的夾具元件和部件的形成：舍棄一些功能低劣的結(jié)構(gòu)，通用化方法包括：夾具、部件、元件、毛坯和材料的通用化夾具的標準化階段是通用化的深入并為工作圖的審查創(chuàng)造了良好的條件。目前，我國已有夾具零件、部件的國家標準：GB2148~2249-80，GB2262~2269-80以及通用夾具標準，組合夾具標準等。夾具的標準化也是夾具柔性化高效化的基礎，作為發(fā)展趨勢，這類夾具的標準化，有利于夾具的專業(yè)化生產(chǎn)和有利于縮短生產(chǎn)準備周期，降低生產(chǎn)總成本。 2.4 機床夾具的定位及夾緊 在機械制造中，用以裝夾工件（和引導刀具）的裝置，稱為夾具。它是用來固定加工對象，使之占有正確位置，接受施工或檢測的裝置。 2.4.1 機床夾具的概念 在機械加工過程中，為了保證加工精度，首先要使工件在機床上占有正確的位置，確定工件在機床上或夾具中占有正確的位置的過程，稱為工件的定位。定位后將其固定，使其在加工過程中始終保持定位位置不變的操作稱為夾緊。工件在機床或夾具上定位、夾緊的過程稱為工件的裝夾。用以裝夾工件的裝置稱為機床夾具，簡稱夾具。 2.4.2 機床夾具的組成 1. 機床夾具的基本組成部分 （1）定位裝置 該裝置由定位元件組合而成，其作用是確定工件在夾具中的正確位置。 （2）夾緊裝置 該裝置的作用是將工件壓緊夾牢，并保證工件在加工的過程中正確位置不變。 （3）夾具體 夾具體是夾具的基本骨架，通過它將夾具所有的元件構(gòu)成一個整體。 2. 機床夾具的其他特殊元件或裝置 （1）連接元件 根據(jù)機床的特點，夾具在機床上的安裝連接常有兩種形式。一種是安裝在機床工作臺上，另一種是安裝在機床主軸上。連接元件用以確定夾具本身在機床上的位置。如機床夾具所使用的過渡盤，銑床夾具所使用的定向鍵等，都是連接元件。 （2）對刀元件 常用在普通銑床夾具中，用對刀塊調(diào)整銑刀加工前的位置。對刀時，銑刀不與對刀塊直接接觸，而用塞尺進行檢查，以免碰傷銑刀的切削刃和對刀塊工作表面。 （3）導向元件 常用在鉆床、鏜床夾具中，用鉆套和鏜套引導刀具加工中的正確位置。 （4）其他元件或裝置 根據(jù)加工需要，有些夾具還分別采用分度裝置、靠模裝置、上下料裝置、平衡塊等。這些元件或裝置需要專門設計。 2.4.3 機床夾具的分類 根據(jù)機床夾具的通用化程度，可將夾具分為以下幾種： 1. 通用夾具 可加工一定范圍內(nèi)不同工件的夾具為通用夾具，如車床上的三爪自定心卡盤、四爪單動卡盤；銑床上的平口虎鉗、分度頭和回轉(zhuǎn)工作臺等。它們有很大的通用性，無需調(diào)整或稍加調(diào)整就可以用于裝夾不同的工件。這類夾具一般已標準化，由專業(yè)工廠生產(chǎn)，作為機床附件供應給用戶。 由于使用通用夾具夾緊工件比較費時，操作復雜，生產(chǎn)效率低，且較難裝夾形狀復雜的工件，故通用夾具主要用于單件小批生產(chǎn)，在產(chǎn)品固定的大批量生產(chǎn)中很少使用通用夾具，而使用效率較高的專用夾具。 2. 專用夾具 專用夾具是針對某一種工件的某道工序?qū)ｉT設計的夾具。所以結(jié)構(gòu)緊湊，操作迅速方便。專用夾具通常由使用廠根據(jù)要求自行設計與制造。 專用夾具定位精度高，一批工件加工或所得尺寸穩(wěn)定，互換性高，并且可以減輕勞動強度，節(jié)省工時，顯著提高效率，另外利用專用夾具還可以擴大機床的工藝范圍。但專用夾具是為滿足某個工件某道工序的加工需要而專門設計的，所以它的適用范圍較窄。此外、專用夾具的設計制造周期較長。當產(chǎn)品更換時，往往因無法再使用而報廢，因此，專用夾具主要適用于產(chǎn)品品種相對穩(wěn)定的大批大量生產(chǎn)。 3. 成組夾具 根據(jù)成組技術原理設計制造的用于成組加工的夾具。這種夾具的特點是，在通用的夾具體上，只需對夾具的部分元件稍加調(diào)整或更換，即可用于組內(nèi)的不同工件的加工。 4. 組合夾具 組合夾具是由可循環(huán)使用的標準夾具零件部件組裝成易于聯(lián)結(jié)和拆卸的夾具。它在使用上具有專用夾具的優(yōu)點，而當產(chǎn)品更換時，不存在夾具“報廢”問題。因為它可以拆開，其元件可清洗入庫，留待組裝新的夾具。因此，組合夾具很適合于新產(chǎn)品試制和單件小批生產(chǎn)使用。由于組合夾具還具有縮短生產(chǎn)準備周期，減少專用夾具種類、數(shù)量和存放面積等優(yōu)點，特別適用于新產(chǎn)品的試制和多品種小批量生產(chǎn)。 5. 隨行夾具 隨行夾具為自動線上使用的一種夾具。自動線夾具基本上分為兩類：一類為固定式夾具，它與一般專用夾具相似；一類為隨行夾具，她除了具有一般夾具所擔負的裝夾任務外，還擔負自動線輸送工件的任務。所以，它是跟隨被加工工件沿著自動線從一個工位移到下一個工位的，故稱為隨行夾具。 除了上述分類外，夾具還可以按照動力來源不同分為手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、電動夾具、磁力夾具、真空夾具及自夾緊夾具等，按工種還可以分為車床夾具、銑床夾具、磨床夾具、鉆床夾具等。 2.4.4 機床夾具在機械加工中的作用 夾具是機械加工中的一種工藝裝備，它在生產(chǎn)中起的作用很大，所以在機械加工中的應用十分廣泛。歸納起來有以下幾個方面的作用： 1. 保證工件的加工精度 由于采用夾具安裝，可以準確地確定工件與機床、刀具之間的相互位置，所以在機械加工中，可以保證工件各個表面的相互位置精度，使其不受或不受各種主觀因素的影響，容易獲得較高的加工精度，并使一批工件的精度穩(wěn)定。 2. 提高勞動生產(chǎn)率和降低加工成本 采用夾具使工件裝夾方便，免去工件逐個找正對刀所花費的時間，因此可以縮短輔助時間。另外，采用夾具裝夾，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，對操作工人的技術水平的要求可以降低，有利于提高生產(chǎn)率和降低成本。 3. 擴大機床工藝范圍和改變機床用途 使用專用夾具可以改變原機床的用途和擴大機床的使用范圍，實現(xiàn)一機多能。這是在生產(chǎn)條件有限的機器中常用的一種技術改造措施。例如，在車床或搖臂鉆床上安裝鏜摸夾具后，就可以對箱體孔系進行鏜削加工，以充分發(fā)揮通用機床的作用。 4. 改善勞動條件和保證生產(chǎn)安全 使用專用機床夾具可減輕工人的勞動強度、改善勞動條件，保證安全生產(chǎn)。 2.5工件的裝夾方式 工件在機床上的裝夾方式有以下三種方法： 1. 直接找正法 在機床上根據(jù)工件上有關基準直接找正工件，使工件獲得加工的正確位置的方法。 直接找正法的定位精度和工作效率，取決于被找工件表面的精度、找正方法和所用工具及工人的技術水平。此法一般多用于單件小批生產(chǎn)和精度要求特別高的場合。 2. 劃線找正法 在機床上按毛坯或工件上所劃線找正工件，使工件獲得正確位置的方法。 此法由于受到劃線精度的限制，定位精度比較低，多用于單件小批量生產(chǎn)、毛坯精度較低以及大型零件等不使用夾具的粗加工中。 3. 用夾具裝夾 即通過夾具上的定位元件使工件相對于刀具及機床獲得正確位置的方法。 此法使工件定位迅速方便，定位精度較高，廣泛用于成批和大量生產(chǎn)。 上述用裝夾工件的方法有以下幾個特點： 工件在夾具中的定位，是通過工件上的定位基準與夾具上的定位元件相接觸而實現(xiàn)的。 由于夾具預先在機床上已調(diào)整好位置（也有在加工過程中再進行找正的），因此，工件通過夾具相對于機床也就有了正確的位置。 通過夾具上的對刀裝置，保證了工件加工表面相對于刀具的正確位置。 2.6 精密鏜床鏜Ф35和Ф40大孔夾具設計 為了提高勞動生產(chǎn)率,保證加工質(zhì)量,降低勞動強度,通常需要用專用夾具.經(jīng)過老師的考慮,決定設計第八道工序中的φ35孔系和Φ40孔系。 2.6.1問題的提出 本夾具主要用來車φ35孔和Φ40孔系, 因為2個孔系所在的面是垂直的，因此采用4個鏜套導向，裝卸工件將會比較困難，我們將著力解決工件的裝卸上。 2.6.2 定位基準的選擇 1、基準 機器零件是由若干個表面組成的。這些表面之間的相對位置關系包括兩方面的要求：表面間的位置尺寸精度和相對位置精度。研究零件表面的相對位置關系，是離不開基準的。不明確基準就無法確定表面的位置。 基準是用來確定生產(chǎn)對象上幾何要素間的幾何關系所依據(jù)的那些點、線、面。根據(jù)基準的不同功能，基準分為設計基準和工藝基準兩大類。 1. 設計基準 在零件圖樣上所采用的基準，稱為設計基準。 2. 工藝基準 零件在工藝過程中所采用的基準，稱為工藝基準。工藝基準按用途不同，又分為裝配基準、測量基準、工序基準和定位基準。 （1）裝配基準 裝配時用以確定零件在部件或產(chǎn)品中的位置的基準，稱為裝配基準。 （2）測量基準 測量時用以檢驗已加工表面尺寸幾何位置的基準，稱為測量基準。 （3）工序基準 在加工工序中，用以確定本工序被加工表面加工后的尺寸、形狀及位置的基準，稱為工序基準。 （4）定位基準 工件定位時所采用的基準，稱為定位基準。 需要說明的是，作為基準的點、線、面在工件上并不一定具體存在。如軸心線、對稱面等，它們是由某些具體表面來體現(xiàn)的。用以體現(xiàn)基準的表面稱為定位基準。 2、定位 工件裝夾在機床上必須使工件相對于刀具和機床處于正確的加工位置，它包括工件在夾具的定位、夾具在機床上的安裝以及夾具相對于刀具和整個工藝系統(tǒng)的調(diào)整等工作過程。在使用夾具的情況下，就要使機床、刀具、夾具和工件之間保持正確的加工位置。顯然，工件的定位是其中極為重要的一個環(huán)節(jié)。 1. 六點定位原則 定位，就是限制自由度。通常是用一個支承點限制工件的一個自由度，用合理設置的六個支承點，限制工件的六個自由度，使工件在夾具中的位置完全確定，這就是工件定位的“六點定位原則” 。 2. 工件定位中可能出現(xiàn)的集中情況 （1）完全定位 六個支承點限制了工件的全部自由度，稱為完全定位。 （2）不完全定位 根據(jù)工件的加工要求，并不需要限制工件的全部自由度，這樣的定位，稱為不完全定位。 （3）欠定位 根據(jù)工件的加工要求，應該限制的自由度沒有被限制的定位，稱為欠定位。欠定位無法保證加工要求，所以是決不允許的。 （4）過定位 夾具上的兩個或兩個以上的定位元件，重復限制工件的同一個或幾個自由度的現(xiàn)象，稱為過定位。過定位中常會出現(xiàn)干涉現(xiàn)象。 消除或減小過定位所引起的干涉，一般有兩種方法：一種是提高定位基準之間以及定位元件工作表面之間的位置精度。一種是改變定位元件的結(jié)構(gòu)，使定位元件在重復限制自由度的部分不起定位作用。 定位方式和定位元件的選擇包括選擇定位元件的結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸及布置形式等，他們主要取決于工件的加工要求、工件定位基準和外力的作用等因素。 1. 工件及平面定位 （1）主要支承 主要支承用來限制工件的自由度，起定位作用 1）固定支承 2）可調(diào)支承 3）自位支承 （2）輔助支承 提高工件的安裝剛性和穩(wěn)定性 1）螺旋式輔助支承 2）自位式輔助支承 3）推引式輔助支承 4）液壓鎖緊的輔助支承 2. 工件以圓柱空定位 （1）圓柱銷 （2）圓錐銷 （3）圓柱心軸 3. 工件以外圓柱面定位 （1）在V形塊中定位 （2）在圓孔中定位 （3）在半圓孔和圓錐孔中定位 因為工件不能和夾具體直接接觸，所以我們采用了3個支撐板定位底面，然后我們以已經(jīng)加工好的2-Φ14定位，一個采用圓柱銷定位，一個采用削邊銷定位，這樣我們的底面限制工件的3個自由度，圓柱銷限制工件的2個自由度，削邊銷限制工件的1個自由度，這樣空間的6個自由度都已經(jīng)限制完了，我們就可以開始加工工件。 2.6.3 切削力及夾緊力的計算 在機械加工中，工件的定位和夾緊是相互聯(lián)系非常密切的兩個工作過程。工件定位以后需要通過一定的裝置把工件壓緊夾牢在定位元件上，使工件在加工過程中，不會由于切削力、工件重力、離心力或慣性力等的作用而發(fā)生位置變化或產(chǎn)生振動，以保證加工精度和安全生產(chǎn)。這樣把工件壓緊夾牢的裝置，即稱為夾緊裝置。 1. 夾緊裝置的組成 （1）力源裝置 （2）中間傳動機構(gòu) 作用如下： 1）改變夾緊作用力的方向 2）改變夾緊作用力的大小 3）具有一定的自鎖性能 （3）夾緊元件 2. 對夾緊裝置的基本要求 （1）夾緊時不能破壞工件在夾具中占有的正確位置 （2）夾緊力的大小要適當 （3）夾緊裝置要操作方便 （4）結(jié)構(gòu)要進湊簡單，有良好的結(jié)構(gòu)工藝性，盡量使用標準件 確定夾緊力就是確定夾緊力的大小、方向和作同點。在確定夾緊力的三要素時要分析工件的結(jié)構(gòu)特點、加工要求、切削力及其他外力作用于工件的情況，而且必須考慮定位裝置的結(jié)構(gòu)形式和布置方式。夾緊力的三要素對夾緊結(jié)構(gòu)的設計起著決定性的作用。只有夾緊力的作用點分布合理，大小適當，方向正確才能獲得良好的效益。 1. 夾緊力方向的確定 （1）夾緊力方向應垂直于主要定位基準面 （2）夾緊力的方向最好與切削力、工件重力方向一致 2. 夾緊力作用點的選擇 （1）應能夠保持工件定位穩(wěn)定可靠，在夾緊過程中不會引起工件產(chǎn)生位移或偏轉(zhuǎn)。 （2）應盡量避免或減少工件的夾緊變形 （3）夾緊力作用點應盡量靠近加工部位 3. 夾緊力大小的估算 （1）首先假設系統(tǒng)為剛性系統(tǒng)，切削過程處于穩(wěn)定狀態(tài)。 （2）常規(guī)情況下，只考慮切削力（矩）在力系中的影響；切削力（矩）用切削原理公式計算。 （3）對重型工件應考慮工件重力的影響。在工件做高速運動場合，必須計入慣性力。 （4）分析對夾緊最不利的瞬時狀態(tài)，按靜力平衡方程計算此狀態(tài)下所需的夾緊力即為計算夾緊力 （5）將計算夾緊力再乘以K，即得實際夾緊力。K為總安全系數(shù)，K=K0K1K2K3 各種因素的安全系數(shù)可查表2-3，一般K=1.5~2.5；當夾緊力與切削力相反時，K=2.5~3 。 典型夾緊結(jié)構(gòu)包括： 1. 斜楔夾緊結(jié)構(gòu) 2. 螺旋夾緊結(jié)構(gòu) （1）單個螺旋夾緊結(jié)構(gòu) （2）螺旋壓板夾緊結(jié)構(gòu) （3）偏心夾緊機構(gòu) 當加工尺寸的工序基準是中心要素（軸線、中心平面等）撕，為使基準重合以減少定位誤差，可以采用定位夾緊機構(gòu)，所以，定心夾緊機構(gòu)主要用于要求準確定心或?qū)χ械膱龊?。定心夾緊機構(gòu)可分為以下幾種： （1）螺旋式定心夾緊機構(gòu) （2）杠桿式定心夾緊機構(gòu) （3）楔式定心夾緊機構(gòu) （4）彈簧筒夾式定心夾緊機構(gòu) （5）膜片卡盤定心夾緊機構(gòu) （6）波紋套定心夾緊機構(gòu) （7）液性塑料定心夾緊機構(gòu) 由夾具裝配圖可以看出,由于水平方向上有兩個定位銷,所以水平方向上不需要考慮夾緊力是否合適,只用考慮Z軸上的夾緊力就可以了。 查《機床夾具設計手冊》表1-2-3得: 式中: =×1.0×1.0×1.0×1.0=1.10 經(jīng)計算得： =587.5N 在計算切削力時,必須把安全系數(shù)也考慮在內(nèi). 查《機床夾具設計手冊》,表1-2-1可知: 經(jīng)計算得： 切削力=1.5×1.2×1.0×1.0×1.3×1.0×1.5×587.5=2062.13N 因本夾具主要夾緊力是螺母夾緊, 查《機械加工工藝師手冊》表17-30得： 夾緊力N=7950N 此時,實際夾緊力已大于所需2062.13N的加緊力了,所以本夾具可安全工作。 ２.6.4定位誤差分析 一面兩銷定位誤差 (1)移動時基準位移誤差 　 （式5-5） 式中： ――――　圓柱銷孔的最大偏差 ――――　圓柱銷孔的最小偏差 ――――　圓柱銷定位孔與定位銷最小配合間隙 代入（式5-5）得： = = (2) 轉(zhuǎn)角誤差 （式5-6） 式中： ――――　圓柱銷孔的最大偏差 ――――　圓柱銷孔的最小偏差 ―――― 圓柱銷定位孔與定位銷最小配合間隙 ―――― 削邊銷孔的最大偏差 ―――― 削邊銷孔的最小偏差 ―――― 削邊銷定位孔與定位銷最小配合間隙 其中： 則代入（式5-6）得： 則： 經(jīng)檢驗合格 2.6.5 夾具設計及操作的簡要說明 如前面所述,在夾具設計時,為提高勞動生產(chǎn)率,應首先著眼于機動夾緊，本道工序的鏜孔孔選用構(gòu)型壓板組成的鉸鏈壓板壓緊，當我們裝上工件后，采用一面2銷把工件的空間的6個自由度限制完畢后我們旋轉(zhuǎn)構(gòu)型壓板，試著和工件接觸，然后旋轉(zhuǎn)螺母壓緊工件，這是我們把鏜桿放入鏜套，既可以開始加工工件。 裝配圖附圖如下 夾具體附圖如下 總　結(jié) 畢業(yè)設計即將結(jié)束了，時間雖然短暫但是它對我們來說受益菲淺的，通過這次的設計使我們不再是只知道書本上的空理論，不再是紙上談兵，而是將理論和實踐相結(jié)合進行實實在在的設計，使我們不但鞏固了理論知識而且掌握了設計的步驟和要領，使我們更好的利用圖書館的資料，更好的更熟練的利用我們手中的各種設計手冊和AUTOCAD等制圖軟件，為我們踏入設計打下了好的基礎。 畢業(yè)設計使我們認識到了只努力的學好書本上的知識是不夠的，還應該更好的做到理論和實踐的結(jié)合。因此同學們非常感謝老師給我們的辛勤指導，使我們學到了好多，也非常珍惜學院給我們的這次設計的機會，它將是我們畢業(yè)設計完成的更出色的關鍵一步。 致　謝 這次畢業(yè)設計使我收益不小，為我今后的學習和工作打下了堅實和良好的基礎。但是，查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊時，數(shù)據(jù)存在大量的重復和重疊，由于經(jīng)驗不足，在選取數(shù)據(jù)上存在一些問題，不過我的指導老師每次都很有耐心地幫我提出寶貴的意見，在我遇到難題時給我指明了方向，最終我很順利的完成了畢業(yè)設計。 這次畢業(yè)設計成績的取得，與指導老師的細心指導是分不開的。在此，我衷心感謝我的指導老師，特別是每次都放下她的休息時間，耐心地幫助我解決技術上的一些難題，她嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成，她都始終給予我細心的指導和不懈的支持。多少個日日夜夜，她不僅在學業(yè)上給我以精心指導，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關懷，除了敬佩指導老師的專業(yè)水平外，她的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。在此謹向指導老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 參考文獻 1. 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