孫燁畢節(jié)學(xué)院畢業(yè)論文2014.5講解

1、引言夾具在其發(fā)展的200多年歷史中，大致經(jīng)歷了三個(gè)階段：第一階段，夾具 在工件加工、制造的各工序中作為基本的夾持裝置，發(fā)揮著夾固工件的最基本 功用。隨著軍工生產(chǎn)及內(nèi)燃機(jī)，汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，夾具逐漸在規(guī)模生產(chǎn)中 發(fā)揮出其高效率及穩(wěn)定加工質(zhì)量的優(yōu)越性，各類定位、夾緊裝置的結(jié)構(gòu)也日趨 完善，夾具逐步發(fā)展成為機(jī)床一工件一工藝裝備工藝系統(tǒng)中相當(dāng)重要的組成部 分。這是夾具發(fā)展的第二階段。仃這一階段，夾具發(fā)展的主要特點(diǎn)是高效率。在 現(xiàn)代化生產(chǎn)的今天，各類高效率，自動(dòng)化夾具在高效，高精度及適應(yīng)性方面， 已有了相當(dāng)大的提高。隨著電子技術(shù)，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代夾具的自動(dòng)化和 高適應(yīng)性，已經(jīng)使夾具與機(jī)床逐漸融為一

2、體，使得中，小批量生產(chǎn)的生產(chǎn)效率 逐步趨近于專業(yè)化的大批量生產(chǎn)的水平。這是夾具發(fā)展的第三個(gè)階段，這一階 段，夾具的主要特點(diǎn)是高精度，高適應(yīng)性?？梢灶A(yù)見，夾具在不一個(gè)階段的主 要發(fā)展趨勢將是逐步提高智能化水平。其工具及夾具是人類文明進(jìn)步的象征。特別是自第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束以 后，現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)和工藝自動(dòng)化都有了較大的發(fā)展。但夾具工具在不斷地更新，其功能不斷地增加，用途方面比較廣。機(jī)床夾具零件加工的質(zhì)量、生產(chǎn) 效率和產(chǎn)品成本都有著直接或間接的影響。因此，無論在傳統(tǒng)制造方面還是現(xiàn) 在的制造技術(shù)中，夾具都是重要的工藝裝備部件之一。自20世紀(jì)末期以來，現(xiàn)代制造技術(shù)與機(jī)械制造工藝自動(dòng)化都有了長足的發(fā) 展。

3、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，無論在傳統(tǒng)制造還是現(xiàn)代制造中，夾具都是重要的工藝裝備。切在進(jìn)入21世紀(jì)的過程當(dāng)中，伴隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種各樣的新材 料、新工藝和新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，機(jī)械制造工藝正向著高質(zhì)量、高生產(chǎn)率和低成 本方向發(fā)展。各種新工藝的出現(xiàn)，已突破傳統(tǒng)的依靠機(jī)械能、切削力進(jìn)行切削 加工范疇，可以加工各種難加工材料、復(fù)雜的型面和某些具有特殊要求的零件。 數(shù)控機(jī)床的問世，提高了更新頻率的小批量零件和形狀復(fù)雜的零件加工的生產(chǎn) 率及加工精度。特別是計(jì)算方法和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，極

4、大地推動(dòng)了機(jī)械 加工工藝的進(jìn)步，使工藝過程的自動(dòng)化達(dá)到了一個(gè)新的階段。我國社會(huì)主義現(xiàn)代化要求機(jī)械制造工業(yè)為國民經(jīng)濟(jì)各部門的技術(shù)進(jìn)步、技 術(shù)改造提供先進(jìn)、高效的技術(shù)裝備，它首先要為我國正在發(fā)展的產(chǎn)業(yè)包括農(nóng)業(yè)、 重工業(yè)、輕工業(yè)以及其它產(chǎn)業(yè)提供質(zhì)量優(yōu)良、技術(shù)先進(jìn)的技術(shù)裝備，同時(shí)還要 為新材料、新能源、機(jī)械工程等新技術(shù)的生產(chǎn)和應(yīng)用提供基礎(chǔ)裝備。伴隨著我國改革開放的不斷深入，市場經(jīng)濟(jì)體系的不斷完善，我國工業(yè)體 系逐漸向成熟化。在整個(gè)機(jī)械制造工業(yè)當(dāng)中，組合機(jī)床夾具在期當(dāng)中變得尤其 的重要。在進(jìn)入21世紀(jì)當(dāng)中我國為了提高零件的加工精度和加工質(zhì)量， 保證零部件 在工作中的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。在夾具設(shè)計(jì)的過程中不斷地深入

5、實(shí)際，進(jìn)行調(diào)查研究， 吸取國外的先進(jìn)技術(shù)，制定出一個(gè)個(gè)合理的設(shè)計(jì)方案，再進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)操作。 而不斷地深入生產(chǎn)實(shí)際當(dāng)中進(jìn)行調(diào)查研究，掌握一些珍貴的第一手資料。同時(shí) 這也促進(jìn)了我國在航空航天、軍事、能源等方面的發(fā)展。例如：在航空航天方面，我國在最近幾年進(jìn)行了神舟飛船的發(fā)射，并進(jìn)行了 載人飛天、多人飛天、還進(jìn)行了太空行走。同時(shí)還發(fā)射了天宮一號(hào)目標(biāo)飛行器。 在去年還進(jìn)行了探月工程的軟著陸這一偉大的階段；在軍工體系方面，我國自主研發(fā)的殲10戰(zhàn)斗機(jī)、殲20隱形戰(zhàn)斗機(jī)還有殲15艦載機(jī)等等。最突出的是我國 第一艘航母“遼寧號(hào)”；能源方面，促進(jìn)不可再生能源的合理開發(fā)，進(jìn)而加強(qiáng)可 再生、環(huán)保新能源的使用，同時(shí)不

6、斷地為我們?nèi)祟惙?wù) 。訂機(jī)床夾具通常是指裝夾工件用的裝置：至于裝夾各種刀具用的裝置，則一般 稱為“輔助工具”。 專用夾具在生產(chǎn)上起著很大的作用。機(jī)床夾具設(shè)計(jì)是工藝 裝備設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要組成部分，是保證產(chǎn)品質(zhì)量和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的一項(xiàng)重要 技術(shù)措施。尤其偏心零件在機(jī)械設(shè)備上應(yīng)用非常廣泛，但是偏心零件的加工工藝是比較 復(fù)雜的，主要問題是比較難以掌握好偏心距， 難以達(dá)到相應(yīng)的公差要求，本設(shè)計(jì) 就是從偏心件加工的難度出發(fā)研究設(shè)計(jì)了一種高效的偏心零件繁榮加工方法。訂1、緒論工業(yè)設(shè)計(jì)是人類社會(huì)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的產(chǎn)物，從英國莫里斯的“工藝 美術(shù)運(yùn)動(dòng)”，到德國的包豪斯設(shè)計(jì)革命以及美國的廣泛傳播與推廣，工業(yè)設(shè)計(jì)

7、經(jīng)過了醞釀，探索，形成，發(fā)展百余年的歷史滄桑。時(shí)至今日，工業(yè)設(shè)計(jì)已成為 一門獨(dú)立的專業(yè)學(xué)科，并且有一套完整的研究體系。1.1、夾具在國外發(fā)展現(xiàn)狀1980年國際工業(yè)設(shè)計(jì)協(xié)會(huì)理事會(huì)（ICSID）給工業(yè)作了明確定義：“就批量 生產(chǎn)的工業(yè)產(chǎn)品而言，憑借訓(xùn)練，技術(shù)知識(shí)，經(jīng)驗(yàn)及視覺感受，而預(yù)示材料、 結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、形態(tài)、色彩、表面加工，裝飾以新的品質(zhì)和規(guī)格，叫做工業(yè)設(shè)計(jì)。 根據(jù)當(dāng)時(shí)的具體情況，工業(yè)設(shè)計(jì)師應(yīng)在上述工業(yè)產(chǎn)品全部側(cè)面或其中幾個(gè)方面 進(jìn)行工作，而且需要工業(yè)設(shè)計(jì)師對(duì)包裝、宣傳、展示，市場開發(fā)等問題的解決 付出自己的技術(shù)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)以及視覺評(píng)價(jià)能力時(shí)，這也屬于工業(yè)設(shè)計(jì)的范疇”。材料、結(jié)構(gòu)、工藝是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的

8、物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)，一方面，技術(shù)制約著設(shè)計(jì)； 另一方面，技術(shù)也推動(dòng)著設(shè)計(jì)。從設(shè)計(jì)美學(xué)的觀點(diǎn)看，技術(shù)不僅僅是物質(zhì)基礎(chǔ) 還具有其本身的“功能”作用，只要善于應(yīng)用材料的特性，予以相應(yīng)的結(jié)構(gòu)形 式和適當(dāng)?shù)募庸すに?，就能夠?chuàng)造出實(shí)用，美觀，經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)品，即在產(chǎn)品中發(fā) 揮技術(shù)潛在的“功能”。任何設(shè)計(jì)都是時(shí)代的產(chǎn)物，它的不同的面貌，不同的特征反映著不同歷史 時(shí)期的科學(xué)技術(shù)水平。技術(shù)是產(chǎn)品形態(tài)發(fā)展的先導(dǎo)，新材料，新工藝的出現(xiàn)， 必然給產(chǎn)品帶來新的結(jié)構(gòu)，新的形態(tài)和新的造型風(fēng)格。材料，加工工藝，結(jié)構(gòu)， 產(chǎn)品形象有機(jī)地聯(lián)系在一起的，某個(gè)環(huán)節(jié)的變革，便會(huì)引起整個(gè)機(jī)體的變化。511.2、夾具在國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀隨著我國改革開放的不斷

9、深入，市場經(jīng)濟(jì)體系的不斷完善，我國工業(yè)逐漸 向成熟化發(fā)展。在整個(gè)機(jī)械工業(yè)中，設(shè)計(jì)在其中占有的地位日益顯現(xiàn)出來。工 業(yè)設(shè)計(jì)主要包括三個(gè)方面的內(nèi)容。第一是產(chǎn)品設(shè)計(jì)，第二是與產(chǎn)品有關(guān)的視覺傳 達(dá)設(shè)計(jì)，如產(chǎn)品的包裝、商業(yè)廣告等平面設(shè)計(jì)。第三是由產(chǎn)品設(shè)計(jì)擴(kuò)展的環(huán)境 設(shè)計(jì)如產(chǎn)品的展示與陳列，商品櫥窗設(shè)計(jì)以及室內(nèi)設(shè)計(jì)等。產(chǎn)品設(shè)計(jì)作為工業(yè)設(shè)計(jì)的核心，它涉及的面廣，從人們的衣食住行，到社 會(huì)的各行各業(yè)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)無時(shí)不有，無時(shí)不在。產(chǎn)品設(shè)計(jì)的對(duì)象既包括一般的 日用生活制品，也包括工業(yè)生產(chǎn)的機(jī)床，加工工具；既包括家用小電器產(chǎn)品， 也包括專業(yè)的儀器，儀表；既包括私有的自行車，摩托車，也包括大型的汽車，飛機(jī)等交通工具；

10、“從一支口紅到一艘宇宙飛船”都是屬于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)的范疇， 本論文主要針對(duì)加工工具設(shè)計(jì)，在一定范圍內(nèi)又稱“加工輔助設(shè)計(jì)”，即機(jī)床夾具體的設(shè)計(jì)。丨1.3、設(shè)計(jì)夾具要掌握的資料機(jī)床夾具設(shè)計(jì)是工藝裝備設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要組成部分，是保證產(chǎn)品質(zhì)量和 提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的一項(xiàng)重要技術(shù)措施。在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)深人實(shí)際，進(jìn)行調(diào)查研 究，吸取國內(nèi)外的先進(jìn)技術(shù)，制定出合理的設(shè)計(jì)方案，再進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)。而 深入生產(chǎn)實(shí)際調(diào)查研究中，應(yīng)當(dāng)掌握下面的一些資料：(1) 工件圖紙；詳細(xì)閱讀工件的圖紙，了解工件被加工表面是技術(shù)要求，該 件在機(jī)器中的位置和作用，以及裝置中的特殊要求。(2) 工藝文件：了解工件的工藝過程，本工序的加工要求，工件

11、被加工表面 及待加工面狀況，基準(zhǔn)面選擇的情況，可用機(jī)床設(shè)備的主要規(guī)格，與夾具連接 部分的尺寸及切削用量等。(3) 生產(chǎn)綱領(lǐng)：夾具的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)與工件的批量大小相適應(yīng)，做到經(jīng)濟(jì)合理。(4) 制造與使用夾具的情況，有無通用零部件可供選用。工廠有無壓縮空氣 站；制造和使用夾具的工人的技術(shù)狀況等。夾具的出現(xiàn)可靠地保證加工精度，提高整體工作效率，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。丨1.4、小結(jié)了解了夾具的國內(nèi)外研究和發(fā)展的現(xiàn)狀，明確了索要設(shè)計(jì)的目的，從而更 好地完成設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)的內(nèi)容是：克服偏心距的公差，制定工藝路線和繪制夾具裝配圖。 擬采用的途徑是在老師的指導(dǎo)下，在查閱大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，通過自

12、主獨(dú)立完 成。根據(jù)任務(wù)書，設(shè)計(jì)批量生產(chǎn)，選擇的毛坯制造種類為鑄造。2、組合機(jī)床專用夾具概述夾具是組合機(jī)床的重要組成部件，是根據(jù)機(jī)床的工藝和結(jié)構(gòu)方案的具體要 求而設(shè)計(jì)的。它是用于實(shí)現(xiàn)被加工零件的準(zhǔn)確定位，夾緊，刀具的導(dǎo)向，以及 裝卸工件時(shí)限位等等作用的。8丨2.1、機(jī)床夾具的作用1）保證加工精度：夾具的最大功用是保證加工表面的位置精度。2）提高生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本：快速將工件定位夾緊，免除了找正、對(duì)刀 等，縮短輔助時(shí)間，提高了成品率，降低了成本。3）擴(kuò)大機(jī)床的加工范圍：如在車床上加鏜夾具，可完成鏜孔加工。4）減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度。2.2、組合夾具設(shè)計(jì)步驟組合機(jī)床夾具是組合機(jī)床的組成部件，其設(shè)計(jì)應(yīng)按如

13、下的程序進(jìn)行。1）認(rèn)真研究分析所要設(shè)計(jì)夾具的原始數(shù)據(jù)和要求因?yàn)樵跀M訂組合機(jī)床的工藝和結(jié)構(gòu)方案時(shí)，對(duì)夾具的結(jié)構(gòu)型式和主要性能 已提出了原則要求。2）擬訂夾具結(jié)構(gòu)方案和進(jìn)行必要的計(jì)算根據(jù)機(jī)床總體設(shè)計(jì)中確定的工件定位基面、夾壓位置、加工方法和刀具導(dǎo) 向方式等，制定夾具的總體方案。3）組合機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的總圖和零件在已確定的夾具結(jié)構(gòu)方案基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)生產(chǎn)用的夾具總圖和零件圖。912.3、夾具的基本結(jié)構(gòu)和工作原理按照組合機(jī)床夾具的主要功能，其結(jié)構(gòu)可以分為三大部分，即定位支承系 統(tǒng)，夾緊機(jī)構(gòu)和刀具導(dǎo)向裝置。按在夾具中的作用，地位結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，組成夾具的元件可以劃分為以下幾類1）定位元件及定位裝置；2）夾緊元件及定

14、位裝置（或者稱夾緊機(jī)構(gòu)）；3）夾具體；4）對(duì)刀,引導(dǎo)元件及裝置（包括刀具導(dǎo)向元件，對(duì)刀裝置及靠模裝置等）；5）動(dòng)力裝置；6）分度,對(duì)定裝置；7）其它的元件及裝置（包括夾具各部分相互連接用的以及夾具與機(jī)床相連接用的緊固螺釘，銷釘，鍵和各種手柄等）；每個(gè)夾具不一定所有的各類元件都具備，如手動(dòng)夾具就沒有動(dòng)力裝置，一般 的車床夾具不一定有刀具導(dǎo)向元件及分度裝置。反之，按照加工等方面的要求， 有些夾具上還需要設(shè)有其它裝置及機(jī)構(gòu)，例如在有的自動(dòng)化夾具中必須有上下料裝置。1012.4、機(jī)床夾具的分類按使用范圍分通用夾具、專業(yè)夾具、組合夾具、成組夾具、隨行夾具等等圖21三爪卡盤圖22四爪卡盤圖2 3萬向平口鉗

15、Figure 2- 1 Three jaw chuckFigure 2 - 2Four jaw chuckFigure 2 - 3Uni versal vice2.5、小結(jié)明確夾具的作用與功能，對(duì)夾具的種類進(jìn)行了分析，對(duì)于夾具的構(gòu)成進(jìn)行 詳細(xì)的了解。本設(shè)計(jì)將采用autoCAD軟件繪制零件圖和裝配圖，對(duì)本課題設(shè)計(jì)的零件進(jìn) 行機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)，對(duì)指定的某道工序進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)，繪制夾具裝配圖及主要零件圖。3、組合機(jī)床偏心專用夾具設(shè)計(jì)理論和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1、專用夾具的組成一般專用夾具的組成：定位元件、夾緊裝置、對(duì)刀引導(dǎo)元件、連接元件、 夾具體以及其它零部件。2】3.2、傳統(tǒng)加工偏心件的方法偏心件就是零

16、件的外圓和外圓與內(nèi)孔的軸線平行而不相重合，偏一個(gè)距離 的工件。這兩條平行軸線之間的距離稱為偏心距。外圓與外圓偏心的零件叫做 偏心軸或偏心盤，外圓與內(nèi)孔偏心的零件叫做偏心套。在機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)中，回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橥鶑?fù)直線運(yùn)動(dòng)變?yōu)榛剞D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，一般都是利用 偏心零件來完成。例如車床床頭箱用偏心工件帶動(dòng)的潤滑泵，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中的 曲軸等。偏心軸、偏心套一般都是在車床上加工。它們的加工原理基本相同；主要 是在裝夾方面采取措施，即把需要加工的偏心部分的軸線找正到車床主軸線相 重合。一般車偏心工件的方法有 5種，即在三抓卡盤上車偏心工件，在四抓卡 盤上車偏心工件，在兩頂尖車偏心工件，在偏心卡盤上車偏心工件，在專用夾 具上車

17、偏心工件3丨3.3、傳統(tǒng)車偏心件的工藝分析、利用三抓卡盤裝夾1）車削方法：長度較短的偏心工件，可以在三抓卡盤上進(jìn)行車削。先把偏心工件中的非偏心部分的外圓車好，隨后在卡盤任意一個(gè)卡爪與工件接處面之 間，墊上一塊預(yù)先選好厚度的墊片，經(jīng)校對(duì)母線與偏心距，并把工件夾緊后， 即可切削。墊片厚度可用近似公式計(jì)算：X=1.5e（偏心距）。若是計(jì)算更精確一些，則 需要在近似公式中帶入偏心距修正值 k來計(jì)算和調(diào)整墊片厚度，則近似公式為: 墊片厚度X=1.5e+k（ 3 1）偏心工件的測量和檢查：工件調(diào)整校正側(cè)母線和偏心距時(shí)。主要是用帶有 磁力表座的百分表在車床上進(jìn)行（如下圖），直至符合要求后方可進(jìn)行車削。待 工

18、件車好后為確定偏心距是否符合要求，還需要進(jìn)行檢查。方法是把工件放入 v型鐵中，用百分表在偏心圓處測量，緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)工作，觀察其跳動(dòng)量 。、利用四抓和三爪單動(dòng)卡盤裝夾找正步驟：第一步把畫好的線工件裝在四抓卡盤上。在裝夾時(shí)，先調(diào)節(jié)卡 盤的兩爪，使其成對(duì)稱位置，工件偏心圓線在卡盤中央。第二步：在床面上放好小平板和劃針盤，針尖對(duì)準(zhǔn)偏心線，校正偏圓。然 后把針尖對(duì)準(zhǔn)外圓水平線。自左向右檢查水平線是否水平。把工件旋轉(zhuǎn)90度，用同樣的方法檢查另一個(gè)水平線，然后緊固卡腳和復(fù)查工件裝夾情況。如下圖：第三步：工件校正后，把四抓再擰緊一邊，既可以進(jìn)行切削，在切削時(shí)進(jìn) 給量要小，切削深度要淺，等工件車圓后切削用量可以適當(dāng)

19、增加，否則就會(huì)損 壞車刀或者工件移位。以上兩種方法都是比較常用的加工方法，但是都是存在缺點(diǎn)，裝夾比較麻 煩，不容易找正，容易造成誤差，而且不適合批量生產(chǎn)。由此以上缺點(diǎn)，我設(shè) 計(jì)的組合機(jī)床專用偏心夾具，就是適合批量生產(chǎn)，效率高，大大降低生產(chǎn)成本，并能達(dá)到一定的效果。叮3.4、對(duì)于新型偏心夾具的設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)方式選擇、專用夾具的基本定位原理以及分析工件在夾具中的定位狀況分為：完全定位、不完全定位、欠定位、過定位。工件在夾具中六個(gè)自由度均被唯一限制的定位情況稱為完全定位；其應(yīng)用 比較廣泛。根據(jù)工件的加工要求及其表面結(jié)構(gòu)特征，沒有必要限制工件的全部 自由度就能滿足加工要求的定位稱為不完全定位。過定位也稱重

20、復(fù)定位，是指 定位元件重復(fù)限制了工件的同一個(gè)或幾個(gè)自由度的定位。根據(jù)工件的加工要求，工件上應(yīng)該限制的自由度沒有別限制的定位，稱為欠定位；但是欠定位無法保 證工件的加工精度。一般在機(jī)床加工時(shí)是不允許的。任何一個(gè)物體在空間直角坐標(biāo)系中都有 6個(gè)自由度。一個(gè)物體在空間可以 有6個(gè)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)，即沿 X、y、Z軸的平移運(yùn)動(dòng)，分別記為：XI、丫1、Z1；繞 X、y、Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，記為x、y、z；習(xí)慣上把上述6個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)稱作6個(gè)自由度。 因?yàn)橐_定其空間位置，就需要限制其6個(gè)自由度。所以必須采用一定的約束 措施，來消除物體的6個(gè)自由度，只有這樣物體才能被完全的定位。假如討論圓體工件時(shí)，可以在底面布置 3個(gè)不共

21、線的約束點(diǎn)，在側(cè)面布置 2個(gè)約束點(diǎn)，在端面布置一個(gè)約束點(diǎn)，則底面約束點(diǎn)可以限制X2、丫2、Z2 ，3個(gè)自由度，側(cè)面約束點(diǎn)限制 XI、Z1，2個(gè)自由度，端面約束點(diǎn)限制y。這個(gè)自 由度，就完全限制了圓柱體工件 6個(gè)自由度。訂342、定位工件的定位就是使同一工序中的所有工件逐次放置到夾具中，使之占有正 確的位置的工藝過程。一批工件逐個(gè)在夾具中定位時(shí)，由于定位基準(zhǔn)與工序基 準(zhǔn)不重合、定位副制造不準(zhǔn)確等原因，使得各個(gè)工件在夾具中占據(jù)的位置不可 能完全一致，慢慢的勢必產(chǎn)生定位誤差，工件在夾具中因定位不準(zhǔn)確而產(chǎn)生的 工件加工誤差。17丨定位誤差實(shí)際上是一批工件采用調(diào)整法加工時(shí)，由于定位所造成的工件加 工面相

22、對(duì)于工序基準(zhǔn)的位置誤差。假定在加工時(shí)，夾具相對(duì)于刀具及切削成形運(yùn)動(dòng)的位置經(jīng)調(diào)整后不再變動(dòng)， 那么可以認(rèn)為加工面的位置是固定的，這樣工件加工面相對(duì)于其工序基準(zhǔn)的位 置誤差就是由于工序基準(zhǔn)的位置變動(dòng)所引起的。所以，定位誤差也就是工件定位時(shí)工序基準(zhǔn)在工序加工要求 （位置尺寸或位 置精度）方向上的位置變動(dòng)量。應(yīng)用夾具CAD系統(tǒng)設(shè)計(jì)夾具時(shí)，在未選定夾具定 位方案的具體結(jié)構(gòu)之前，尚不能建立定位尺寸鏈。在系統(tǒng)確定了夾具定位結(jié)構(gòu) 之后，就可以根據(jù)具體結(jié)構(gòu)建立定位尺寸鏈進(jìn)行正計(jì)算或反計(jì)算。創(chuàng)正計(jì)算就是當(dāng)已知定位結(jié)構(gòu)中有關(guān)定位元件尺寸的公差時(shí)，用定位尺寸鏈 求解封閉環(huán)公差（即定位誤差）。如果所求的定位誤差值在允許

23、的公差范圍之內(nèi)， 則表明所確定的定位元件的尺寸公差能滿足精度要求。否則不能保證其精度， 就需要調(diào)整定位結(jié)構(gòu)中定位元件的尺寸公差。假如這些公差無調(diào)整的余地，則 需考慮重新確定定位結(jié)構(gòu)。應(yīng)滿足以下關(guān)系式A <6（3 2）式中厶一各種因素產(chǎn)生的誤差總和；:工件被加工尺寸的工差。以上式子也可以寫成札匹一（33）411式中九一工件在夾具中的定位誤差，一般應(yīng)小于 ：/3 ；是除定位誤差外，其他因素引起的誤差總和。叮定位誤差及產(chǎn)生原因，所謂的定位誤差，是指由于工件定位造成的加工面 相對(duì)工序基準(zhǔn)的位置誤差。因?yàn)閷?duì)于一批工件來說，刀具經(jīng)調(diào)整后的位置是不動(dòng)的，即被加工表面的位置相對(duì)于定位基準(zhǔn)是不變的，所以定

24、位誤差就是工序 基準(zhǔn)在加工尺寸方向上的最大變動(dòng)量。造成定位誤差的原因有：稱基準(zhǔn)不重合誤差,1）由于定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不一致所引起的定位誤差,即工序基準(zhǔn)的相對(duì)位置在加工尺寸方向上的最大變動(dòng)量，以爲(wèi)表示。稱基準(zhǔn)位移誤差,2）由于定位副制造誤差及其配合期間所引起的位置誤差,即定位基準(zhǔn)的相對(duì)位置在加工尺寸方向上的最大變動(dòng)量，以山表示。最常見的定位方式的定位誤差分析與計(jì)算(34)故有定位支承的選擇：定位支承系統(tǒng)概述在組合機(jī)床上加工時(shí)，必須使用被加工 零件對(duì)刀具及其導(dǎo)向體質(zhì)正確的相對(duì)位置，這是靠夾具的定位支承系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn) 的,定位支承系統(tǒng)除用以確定被加工零件的位置外 ，還要承受被加工零件的夾壓 力，有時(shí)還要

25、取受切削力。定位支承系統(tǒng)主要由定位支承、 輔助支了和一些限位 元件組成。定位支承是指在加工過程中維持被子加工零件有一定位置的元件。輔助支承是公用作增加被加工零件在加工過程中的剛度及穩(wěn)定性的一種活動(dòng)式 支承元件。由于定位支承元件直接與被加工零件接觸，因此其尺寸、結(jié)構(gòu)、精度和布置都直接影響被其加工零件精度。201、工件及平面定位211（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（3）工件以圓柱空定位1）圓柱銷2）圓錐銷3）圓柱心軸（4

26、）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為了避免產(chǎn)生報(bào)廢品的出現(xiàn)，以及經(jīng)常修理定位支承元件的缺陷，在設(shè)計(jì) 時(shí)必須注意以下的問題：1） 合理布置支承元件，力求使其組成較大的定位支承平面。2）提高剛性，減少定位支承系統(tǒng)的變形。應(yīng)力求使定位元件（如定位銷） 不要受力。3）提高定位支承系統(tǒng)的精度及其元件的耐磨性，以便長期保持夾具的定位 精度。根據(jù)前面所述，本工序采用兩面一銷的定位方式，即底面限制三個(gè)自由度； 側(cè)面為一窄長平面限制兩個(gè)自由度；端面為一支撐釘限制一個(gè)自由度。結(jié)合實(shí) 際生產(chǎn)情況：批量大，生產(chǎn)率高。這樣的話，加工過程中，會(huì)頻繁的移動(dòng)工件 位置，對(duì)定位表面

27、產(chǎn)生摩擦，定位精度減低，夾具體使用壽命減低。2】344定心軸的設(shè)計(jì)定位元件包括心軸和鍵。端面限制 3個(gè)自由度，心軸限制2個(gè)自由度，鍵 限制一個(gè)旋轉(zhuǎn)方向的自由度，這樣空間的六個(gè)自由度就限制完全了。因此軸的 材料也選用45鋼（合金鋼調(diào)質(zhì)）。2叮（1）軸上的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算95500000.2xdxdxd<t(35)式中：T 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位兆帕T軸所受的扭矩Wt 軸的抗扭截面系數(shù)n軸的轉(zhuǎn)速p軸的傳遞的功率d計(jì)算截面處軸的直徑訂許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 有公式得軸的直徑：(3 6)忙 3 95500000.2iT3Pnd2 31；955000%.2汀d3 , 95500000.2iT3Pn(37)(38

28、)(3 9)(2) 軸的強(qiáng)度校核對(duì)傳遞動(dòng)力軸滿足強(qiáng)度條件是最基本的要求。通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)初步確定出軸 的尺寸后，根據(jù)受載情況進(jìn)行軸的強(qiáng)度校核計(jì)算 。4】首先作出軸的計(jì)算圖。如果軸上零件的位置已知，即已知外載荷及支反力 的作用位置。將偏心夾具裝配寬度的分布簡化為集中力；略去軸和軸上的自重; 略去軸上產(chǎn)生的拉壓應(yīng)力；把軸看成鉸鏈支承，支反力作用在軸承上，其作用 點(diǎn)的位置可用如下圖所示確定。則將雙支點(diǎn)軸當(dāng)作受集中力的簡支梁進(jìn)行計(jì)算， 然后繪制彎矩圖和扭矩圖，并進(jìn)行軸的強(qiáng)度校核 。5】1) 求出軸的功率P，轉(zhuǎn)速n3和轉(zhuǎn)矩T3。設(shè)!，2分別為定心傳動(dòng)軸承的傳動(dòng)效率貝 UP= P i 2(310)又壓丿(31

29、1)(3) 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面(即危險(xiǎn)截面) 強(qiáng)度。由卄 ca(M)2 CT M2”由式W 2WW(312)式中：二ca軸的計(jì)算應(yīng)力。單位為 MpaM軸所受的彎矩。單位為 NmmT 軸所受的扭矩。單位為 Nmm對(duì)于圓環(huán)形截面W : 0.1d3 1- ' 4(313)W軸的抗彎截面系數(shù)。單位為 mm3其中一：二色-d(314)因此：”Jm2+(刃2f 一W前面已經(jīng)選定軸的材料為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表查得卜 J - 60Mpa使得6c 匕 1(315)才能滿足軸校核安全要求。6因此軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和

30、長度，下圖為 定心軸零件圖如下：圖3 1定心軸Figure 3 - 1 fixed mandrel (4)、確定軸上圓角和倒角尺寸，(316)由式子取軸端倒角為2X45°,、夾具(1) 各類夾具的基本功能要求可以將夾緊裝置概括為兩類：第一類是性能要求，主要指定位唯一性、定位穩(wěn)定性，夾緊穩(wěn)定性及總體約 束。第二類要求是夾具的結(jié)構(gòu)剛性、成本及易操作性、易于維修等要求。本設(shè) 計(jì)目錄中功能項(xiàng)包括夾緊對(duì)象特征項(xiàng)、加工信息特征及夾緊要求特征。夾緊對(duì) 象特 征項(xiàng)目：包括夾緊對(duì)象類型、材料、形狀、體積、數(shù)量、物理特性、磁性、 導(dǎo)電性、岡性等信息。加工信息特征項(xiàng)：加工類型、機(jī)加工、裝配、檢測、焊 接等

31、、加工參數(shù)、切削參數(shù)、運(yùn)動(dòng)參數(shù)、幾何參數(shù)等。夾緊要求特征項(xiàng)：主要 指性能要求，包括定位要求、定位基準(zhǔn)選擇，如特征點(diǎn)、特征面。夾緊力大小、 夾緊方向、夾緊行程、夾緊松開速率，自鎖性等。元件功能分析：夾緊功能主 要包括定位功能、傳動(dòng)功能和執(zhí)行功能等輔助功能。定位功能由定位元件完成， 定位元件按定位面特征分為平面定位元件、圓孔定位元件、外圓定位元件。傳 動(dòng)功能由中間遞力機(jī)構(gòu)完成，該機(jī)構(gòu)一般有三個(gè)作用；改變作用力的力一向、 大小和自鎖作用。目前常用的有以下機(jī)構(gòu)：斜楔機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)等。2門設(shè)計(jì)夾緊裝置時(shí)，應(yīng)滿足下述主要要求：1、夾緊裝置在對(duì)工件夾緊時(shí)，不應(yīng)破壞工件的定位，為此，必須正確選擇 夾緊力的方向

32、及著力點(diǎn)。2、夾緊力的大小應(yīng)該可靠，適當(dāng)，要保證工件在夾緊后的變形和受壓表 面的損傷不致超出允許的范圍。3、夾緊裝置結(jié)構(gòu)簡單合理，夾緊動(dòng)作要迅速，操作方便省力，安全。4、夾緊力或夾緊行程在一定范圍內(nèi)可進(jìn)行調(diào)整和補(bǔ)償。確定夾緊力就是確定夾緊力的大小、方向和作同點(diǎn)。在確定夾緊力的三要素時(shí)要分析工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、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(duì)夾緊結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)起著決定性的作用。只有夾緊力的作用點(diǎn)分布 合理，大小適當(dāng)，方向正確才能獲得良好的效益 。叮(1) 夾緊力方向的選擇原則為：1) 夾緊力的作用方向應(yīng)不破壞工件定位的準(zhǔn)確性可靠性

33、2) 夾緊力方向應(yīng)使工件變形盡可能小3) 夾緊力方向應(yīng)使所需夾緊力盡可能小(2) 夾緊力作用點(diǎn)的位置和數(shù)目將直接影響工件定位后的可靠性和夾緊后的變 形，應(yīng)注意以下方面：1) 夾緊力作用點(diǎn)位置應(yīng)靠近支承元件的幾何中心或幾個(gè)支承元件所形成 的支承面內(nèi)2) 夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)落在工件剛度較好的部位上。3) 夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)盡可能靠近被加工表面，以減小切削力對(duì)工件造成的翻 轉(zhuǎn)力矩，必要時(shí)應(yīng)在工件剛性差的部位增加輔助支承并施加附加夾緊力，以免 震動(dòng)和變形。夾緊力的計(jì)算選擇夾緊力的作用點(diǎn)主要考慮以下幾點(diǎn)：夾緊力應(yīng)正對(duì)支承元件或幾個(gè)支承元件所形成的支承面內(nèi)；夾緊力作用點(diǎn) 應(yīng)位于工件剛性較好的部位；夾緊力應(yīng)盡量靠近

34、加工表面。由于本道工序主要 完成工藝孔的鉆孔加工，鉆削力。采用分析的方法，一般根據(jù)切削原理的公式求出切削力的大小F,必要時(shí)求出慣性力、離心力的大小，然后與工件重力及待求的夾緊力組成靜平衡力系， 即可計(jì)算出理論夾緊力Q o為了安全可靠起見，還要考慮一個(gè)安全系數(shù) K,因 此實(shí)際的夾緊力應(yīng)為：Q 二 KQ(317)K的取值范圍一般為1.53,粗加工時(shí)取2.53,精加工時(shí)取1.52。9】(3) 夾緊機(jī)構(gòu)的確定夾緊機(jī)構(gòu)通常由以下三個(gè)部分組成：夾緊動(dòng)力部分，中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，夾緊元件。們1、常用的夾緊機(jī)構(gòu)及應(yīng)用范圍：1) 斜楔夾緊機(jī)構(gòu) 斜楔夾緊機(jī)構(gòu)增力比不大，夾緊行程受到限制，操作又較不便，較少地用做夾緊件，

35、一般在夾緊裝置中用做中間遞力機(jī)構(gòu)，在氣動(dòng)夾 緊裝置中斜楔的應(yīng)用較廣，常在夾頭、彈性夾頭等定心夾緊機(jī)構(gòu)中使用12) 偏心夾緊機(jī)構(gòu)偏心夾緊機(jī)構(gòu)靠偏心輪回轉(zhuǎn)時(shí)回轉(zhuǎn)半徑變大而產(chǎn)生夾緊 作用，其原理和斜楔工作時(shí)產(chǎn)生的楔緊作用是一樣的。實(shí)際上，可將偏心輪視 為一楔角變化的斜楔。3叮3) 螺旋夾緊機(jī)構(gòu)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)的類型很多，在生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。螺旋夾 緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、夾緊行程大，特別是它具有增力大、自鎖性能好兩大特點(diǎn)， 其許多元件都已標(biāo)準(zhǔn)化，很適用于手動(dòng)夾緊。它主要有兩種典型的結(jié)構(gòu)形式。 螺旋夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、夾緊行程大，特別是它具有增力大、自鎖性能好兩大 特點(diǎn)，其許多元件都已標(biāo)準(zhǔn)化，很適用于手動(dòng)夾緊 。39

36、1故結(jié)合實(shí)際設(shè)計(jì)的要求采用單螺旋夾緊機(jī)構(gòu) 。311(4) 夾緊力的計(jì)3.5、確定夾具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)利、專用夾具設(shè)計(jì)的基本要求1）穩(wěn)定的保證工件的加工精度2）提高生產(chǎn)效率，降低成本，提高經(jīng)濟(jì)性3）操作方便、省力和安全4）有良好的結(jié)構(gòu)工藝性、專用夾具的設(shè)計(jì)步驟1）研究原始材料，明確設(shè)計(jì)任務(wù)2）考慮和確定夾具的設(shè)計(jì)方案，繪制結(jié)構(gòu)草圖3）繪制結(jié)構(gòu)總圖4）繪制夾具零件圖、確定夾具結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)原則：由于在加工工件使批量生產(chǎn)，需滿足以下幾點(diǎn)要求：安裝方便、 夾緊迅速可靠、結(jié)構(gòu)剛度好、夾具設(shè)計(jì)誤差小最好采用一體結(jié)構(gòu)。依據(jù)學(xué)校的 設(shè)備CA6150B型號(hào)的車床加工需要，再根據(jù)其三爪卡盤尺寸，內(nèi)外圓之差為86mm, 卡

37、盤的卡爪長度為140mm對(duì)于本設(shè)計(jì)的夾具可以加工直徑小于 33mm的45號(hào) 鋼等等，所以將其夾具的設(shè)計(jì)尺寸為外圓半徑為 25mm長度為28mm,以外圓對(duì) 稱均勻的鉆 *4.5mm的孔。創(chuàng)對(duì)其采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，這樣可以使工件裝卸迅速、方便等；如下圖夾具 工件工序簡圖一螺釘夾緊。圖31夾具工件工序簡圖Figure 3 - 1The fixture workpiece process schematic diagram在裝夾的時(shí)候打表校正直徑為33mm勺內(nèi)孔，保證零件形狀公差要求，裝夾 方法是下圖夾具的左端裝夾工件，可以通過百分表校正，右端裝夾在三爪自定 心卡盤上。3.6、偏心零件的裝配圖：如前所述

38、，在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，應(yīng)該注意提高勞動(dòng)生產(chǎn)率避免干涉。應(yīng)使夾具 結(jié)構(gòu)簡單，便于操作，降低成本。提高夾具性價(jià)比。本次夾具設(shè)計(jì)采用端面和 孔定位，采用心軸和鍵定位，同時(shí)采用開口壓板壓緊工件即可滿足要求。本夾 具的最大優(yōu)點(diǎn)就是結(jié)構(gòu)簡單緊湊。夾具的夾緊力不大，故使用手動(dòng)夾緊。為了 提高生產(chǎn)力，使用快速夾緊機(jī)構(gòu)o35l本夾具用于加工直徑小于33mm階梯軸承。夾具組成如圖下圖所示。從圖中可知：緊固螺釘：主要用于夾緊工件。偏心車輪夾具體：主要定位 工件。三爪卡盤：主要用于卡住夾具體。定位銷（心軸）：用于定位夾具體，用 于支撐整個(gè)夾具和工件。工作原理：通過先通過緊固螺釘夾緊，再通過定位銷（心軸）定位夾具體和工 件。

39、36 1輯t I idi” 哺圖32偏心夾具裝配圖Figure 3 - 2Ecce ntric fixture assembly3.7、小結(jié)通過原理，已經(jīng)可以從該方案中檢索到實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)可行性原理方案。實(shí)現(xiàn)某 一功能可能有多個(gè)解，其優(yōu)劣程序要視具體情況而論。評(píng)價(jià)項(xiàng)給出了評(píng)價(jià)準(zhǔn)則 和評(píng)價(jià)的特性值，反映了原理方案在技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性和社會(huì)性上的效用。以上 所述原理中有關(guān)項(xiàng)目中所表達(dá)的評(píng)價(jià)決策的方方面面，為設(shè)計(jì)展示出統(tǒng)率全局 的設(shè)計(jì)信息空間。結(jié)合了學(xué)校的機(jī)床設(shè)備的依據(jù)設(shè)計(jì)出專用的偏心夾具，但是自己的能力有 限，在有關(guān)細(xì)節(jié)方面沒有考慮周到，還請(qǐng)導(dǎo)師和評(píng)委指正。4、總結(jié)與展望這次設(shè)計(jì)是大學(xué)學(xué)習(xí)中最重要的一門科目

40、，它要求我們把大學(xué)里學(xué)到的所 有知識(shí)系統(tǒng)的組織起來，進(jìn)行理論聯(lián)系實(shí)際的總體考慮，需把金屬切削原理及 刀具、機(jī)床概論、公差與配合、機(jī)械加工質(zhì)量、機(jī)床夾具設(shè)計(jì)、機(jī)械制造工藝 學(xué)等專業(yè)知識(shí)有機(jī)的結(jié)合起來。同時(shí)也培養(yǎng)了自己的自學(xué)與創(chuàng)新能力。因此本 次設(shè)計(jì)綜合性和實(shí)踐性強(qiáng)、涉及知識(shí)面廣。所以在設(shè)計(jì)中既了解了基本概念、 基本理論，又注意了生產(chǎn)實(shí)踐的需要，將各種理論與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合，來完成 本次設(shè)計(jì)。這次設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實(shí)際問題 鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié)，更是在大學(xué)所學(xué)的所有專業(yè)課及生產(chǎn)實(shí)習(xí)的一次理 論與實(shí)踐相結(jié)合的綜合訓(xùn)練。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我以前所掌握的關(guān)于零件加工方 面

41、有了更加系統(tǒng)化和深入合理化的掌握。比如參數(shù)的確定、計(jì)算、材料的選取、加工方式的選取、刀具選擇、量具選擇等；也培養(yǎng)了自己綜合運(yùn)用設(shè)計(jì)與工藝 等方面的知識(shí)； 以及自己獨(dú)立思考能力和創(chuàng)新能力得到更進(jìn)一步的鍛煉與提 高；再次體會(huì)到理論與實(shí)踐相結(jié)合時(shí)，理論與實(shí)踐也存在差異。本設(shè)計(jì)研究過程中仍然存在不足之處，有的問題還待于進(jìn)一步深入，具體 如下：缺乏實(shí)際工廠經(jīng)驗(yàn)，對(duì)一些參數(shù)和元件的選用可能不是非常合理，有一 定的浪費(fèi)；與夾具相關(guān)的刀具和量具的了解還不太清楚； 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不太完善, 在與計(jì)算機(jī)配合進(jìn)行精確的數(shù)據(jù)采集和控制上還有一些不足。這次設(shè)計(jì)雖然順利完成了，也解決了許多問題，也碰到了許多問題，閆老 師的辛

42、勤指導(dǎo)下，都迎刃而解。同時(shí)，在閆老師的身上我也學(xué)得到很多額外的 知識(shí)，在此我表示深深的感謝！同時(shí)，對(duì)給過我?guī)椭乃型瑢W(xué)和學(xué)院各位指 導(dǎo)老師再次表示忠心的感謝！參考文獻(xiàn)u yongdong, Huanghe et al. A PLC-based mine hoist control system design J. LC&FA, 2008(10):52-56 (in Chin ese)7 朱秀琳.機(jī)械制造基礎(chǔ)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20088 Bausch MM,Youcef-Toumi K.Computer Planning Method for Automated Fixture LayoutSynthesisJ.Proc.O