美國(guó)賽車連桿專用工裝夾具設(shè)計(jì)

1、美國(guó)賽車連桿專用工裝夾具設(shè)計(jì)作者姓名：吳賀專業(yè)班級(jí)：機(jī)械工程及自動(dòng)化 2005060401班指導(dǎo)老師：孫未摘要連桿屬典型零件，目前國(guó)內(nèi)外都有比較成熟的加工工藝。美國(guó)賽車連桿的桿身橫截面工字型方向與普通連桿不同，且它的每一個(gè)面都要求加工，這使得它比普通連桿更難加工。本文針對(duì)美國(guó)賽車連桿本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作情況和現(xiàn)有的加工條件，根據(jù)已制定的工藝規(guī)程為鉆連桿小頭孔空間斜工藝孔設(shè)計(jì)專用鉆床工裝夾具、為銑連桿大頭孔的兩側(cè)面設(shè)計(jì)專用銑床工裝夾具。本文首先對(duì)連桿零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、主要表面加工技術(shù)要求、材料工藝性、加工工藝性進(jìn)行了分析，然后提出加工工藝路線。主體內(nèi)容為夾具的設(shè)計(jì)，分別提出兩套鉆床夾具和銑床夾具方案

2、，進(jìn)行分析、比較，選出最佳方案。再對(duì)所選方案進(jìn)行精度分析，論證可行性。關(guān)鍵詞： 連桿 工藝規(guī)程 專用夾具A appropriative fixture designing for United States race car connecting rodAbstract： The connecting rod is a typical part. There are many mature technical schedules at home and abroad currently. The body of the United States races car connecting ro

3、d has a different exposure of the I -shaped to the common connecting rods. In addition to, its each face require to machining, which make it more difficult to be processed than those common connecting rods. This text based on the structure characteristics, the work circumstance and the existing proc

4、ess condition, and according to the established technical schedules, design appropriative fixture for drill press and milling machine.At first this test analyze the structure characteristics , main surface processing technology to be require , material processibility and machining processibility of

5、the connecting rod. Then propose the technical schedule. The main content is fixture designing. Bring forward two set projects of appropriative fixture for drill press and milling machine separately. Then analyze, compare and choose the best project. At last do the accuracy analyzing and demonstrate

6、 feasibility of the project. Key word: connecting rod technical schedule fixture目錄第1章 前言11.1本課題的提出和研究意義11.2主要研究?jī)?nèi)容11.3研究步驟1第2章 連桿零件分析22.1作用及工作狀況分析22.2零件的結(jié)構(gòu)分析22.3零件材料的工藝性22.4零件主要表面的技術(shù)要求32.5零件加工工藝分析4連桿加工的主要問(wèn)題及工藝過(guò)程設(shè)計(jì)所采取的措施4定位基準(zhǔn)的選擇：5第3章 零件工藝路線的制定63.1毛坯種類及其工藝過(guò)程的確定63.2工藝路線方案選擇6第4章 專用夾具設(shè)計(jì)84.1專用機(jī)床夾具8專用機(jī)床夾具的組

7、成84.2機(jī)床夾具設(shè)計(jì)要求94.3專用機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的步驟104.4工件的六點(diǎn)定位規(guī)則114.5夾緊裝置的組成和要求12第5章 專用鉆床夾具設(shè)計(jì)155.1夾具設(shè)計(jì)任務(wù)165.2. 確定工件的定位方案175.3. 確定刀具的引導(dǎo)方式18 5.3.1 鉆床夾具的刀具導(dǎo)向元件鉆套185.4確定工件夾緊方案195.5.確定夾具體的形式和夾具總體結(jié)構(gòu)205.6夾具方案分析：21第6章 專用銑床夾具設(shè)計(jì)2461夾具設(shè)計(jì)任務(wù)：246.2.確定工件的定位方案256.3.確定對(duì)刀裝置256.4.確定工件的夾緊方案266.5.確定夾具體的形式和夾具總體結(jié)構(gòu)266.6.方案分析：29結(jié)論31致謝32參考文獻(xiàn)33第1章

8、 前言1.1本課題的提出和研究意義隨著生活水平的提高以及工業(yè)的迅速發(fā)展，汽車行業(yè)也進(jìn)入了一個(gè)全新的領(lǐng)域。汽車產(chǎn)品在質(zhì)量，重量，工作穩(wěn)定性以及可靠性等技術(shù)要求上也有了大的提高。賽車作為汽車的一種，有著比其他汽車更高的技術(shù)要求，尤其在發(fā)動(dòng)機(jī)上面，超強(qiáng)的功率是無(wú)法比擬的。連桿作為發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)重要零件，它的質(zhì)量直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量，從而影響賽車的整體性能。美國(guó)賽車連桿與普通連桿一樣都具有剛性差，加工要求高，加工面復(fù)雜的特點(diǎn)，此外，該連桿還具有許多自身的特點(diǎn)，譬如，它的每個(gè)面都需要加工，截面工字型方向與普通連桿不同等。雖然連桿是典型零件，但為了確保加工精度，提高生產(chǎn)率，必須對(duì)某些工序設(shè)計(jì)專用夾具。而夾具

9、質(zhì)量的高低則是通過(guò)生產(chǎn)效率的高低，維護(hù)方便與否，操作是否安全，以及成本的高低等指標(biāo)來(lái)衡量的。1.2主要研究?jī)?nèi)容根據(jù)已制定的工藝規(guī)程，為加工該零件設(shè)計(jì)兩套專用夾具（銑床專用夾具，鉆床專用夾具）。對(duì)該兩套專用夾具分別進(jìn)行方案比較，確定最佳方案，畫(huà)出草圖及設(shè)計(jì)裝配圖，對(duì)定位基準(zhǔn)及精度加以分析。1.3研究步驟、零件圖分析；、毛坯分析；、加工工藝分析；、夾具設(shè)計(jì)；、方案對(duì)比分析，選擇最佳方案； 、精度分析。第2章 連桿零件分析2.1作用及工作狀況分析連桿是發(fā)動(dòng)機(jī)的重要零件之一，它連接活塞與曲軸（其小頭經(jīng)活塞銷與活塞連接，大頭與曲軸連桿頸連接），把作用于活塞頂面的膨脹氣體的壓力傳給曲軸，將活塞的往復(fù)直線運(yùn)

10、動(dòng)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),又受曲柄的驅(qū)動(dòng)而帶動(dòng)活塞壓縮氣缸中的氣體。連桿工作時(shí)由于受到汽缸內(nèi)氣體壓力的作用產(chǎn)生很大的壓應(yīng)力和縱向彎曲應(yīng)力，加上活塞和連桿的自重所引起的慣性力，在連桿橫斷面上產(chǎn)生周期性變化且具有沖擊性的拉壓應(yīng)力和橫向彎曲應(yīng)力?？梢?jiàn)連桿在工作中承受著劇烈的變壓力、慣性力和離心力等多向交變載荷的作用，在這樣的工作環(huán)境下，不但要求連桿的精度高、表面質(zhì)量高，而且要求其強(qiáng)度高、重量輕、剛性好、韌性好、使用壽命長(zhǎng)。2.2零件的結(jié)構(gòu)分析從零件圖（圖21）上看該連桿主要組成為：連桿體、連桿蓋、螺栓、定位套筒、襯套，它們的外觀尺寸不大，但形狀及其復(fù)雜。由于大頭孔安裝軸瓦后與曲軸連桿軸頸裝配在一起，小頭

11、孔用活塞銷和活塞連接在一起，因此其結(jié)構(gòu)剛性要求高，并且加工精度要求高。連桿桿身采用從大頭到小頭逐漸變小的工字截面形狀以減輕重量且使連桿具有足夠的強(qiáng)度和剛度。從零件圖上看美國(guó)賽車連桿與一般連桿的工字形方向不同。連桿體和連桿蓋的接合面是垂直于桿身軸線的平面，要求較高。在連桿的小頭孔中壓入錫青銅襯套以減少活塞銷和連桿小頭孔的磨損及磨損后便于修理。為了保證連桿大頭孔和曲軸連桿軸頸之間的運(yùn)動(dòng)要求，在大頭孔內(nèi)裝入軸瓦。在連桿小頭的兩側(cè)設(shè)有方向朝下的兩個(gè)油孔，發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，高速旋轉(zhuǎn)把氣缸下部的潤(rùn)滑油飛濺到油孔內(nèi)，以潤(rùn)滑連桿小頭銅襯套與活塞銷之間的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)副。2.3零件材料的工藝性 為滿足強(qiáng)度高、韌性好的使用

12、要求，連桿材料一般采用高強(qiáng)度碳鋼和合金鋼，如45鋼、65鋼、40Cr、40CrNiMo等。美國(guó)賽車連桿采用40CrNiMo合金鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理圖2-1連桿零件圖后HRC3HRC38。40CrNiMo的綜合機(jī)械性能比較好，Cr合金元素可提高淬透性,Ni合金元素可提高抗沖擊，Mo合金元素可防止回火發(fā)生脆性。40CrNiMo調(diào)質(zhì)狀態(tài)下具有相當(dāng)高的強(qiáng)度的同時(shí)，又具有良好的韌性，屈服強(qiáng)度850MN/m2,強(qiáng)度極限，淬透性良好，油淬臨界淬透直徑60100冷變形塑性中等，可焊性差，切削加工性較45#鋼差。由此可見(jiàn)40CrNiMo合金鋼適合于受沖擊載荷的高強(qiáng)度零件，但為了保證設(shè)計(jì)圖的要求，還必須對(duì)其進(jìn)行消除鍛件

13、殘余應(yīng)力，提高綜合機(jī)械性能。2.4零件主要表面的技術(shù)要求（1） 大頭孔56.515，加工精度為IT9，粗糙度為Ra0.4。（2） 小頭孔襯套底孔25，加工精度為IT7，粗糙度為Ra0.8。（3）大、小頭孔的中心距影響到氣缸的壓縮比。進(jìn)而影響發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，該連桿的中心距為152.40.05。大、小頭孔在兩個(gè)相互垂直的方向上的平行度誤差（即兩孔軸心線的平行度和交叉度）會(huì)使活塞在氣缸中傾斜，致使氣缸壁磨損不均勻，縮短使用壽命，同時(shí)也使曲軸的連桿軸頸磨損加劇。該連桿小頭孔的軸心線對(duì)大頭孔軸心線在100mm長(zhǎng)度上公差為0.1mm.。（4） 連桿大頭孔兩端面對(duì)大頭孔軸線的垂直誤差過(guò)大，將加劇連桿大頭端面與

14、曲軸連桿軸頸兩端面之間的磨損，甚至引起燒傷，一般規(guī)定其垂直度公差等級(jí)應(yīng)不低于9級(jí)，該連桿的大頭孔兩端面對(duì)大頭孔軸心線的垂直度不大于0.05mm。（5） 連桿體與連桿蓋的結(jié)合面為配合面，它的表面粗糙度為Ra0.8。（6） 螺栓孔的主定位孔軸線對(duì)連桿體與連桿蓋的結(jié)合面的垂直度在100mm長(zhǎng)度上小于0.15mm，精度IT7。套筒外圓精度IT6，粗糙度Ra1.6配合尺寸。2.5零件加工工藝分析連桿是典型的零件，位置精度和粗糙度的要求較高，其加工工藝已經(jīng)比較成熟，但美賽車連桿與普通連桿技術(shù)要求有所不同，該連桿的所有表面全部要求加工且要求高。從外觀上看，外形較復(fù)雜，不易定位，大小頭孔是由細(xì)長(zhǎng)的桿身連接，剛

15、性差，容易產(chǎn)生變形。此外，毛坯雖經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，仍可能存在殘余內(nèi)應(yīng)力，對(duì)整體模鍛而言，毛坯在加工中尚需將體和蓋切開(kāi)，體和蓋裝配成連桿總成后還需加工，由于內(nèi)應(yīng)力重新分布而產(chǎn)生的變形不可忽視。2.5.1連桿加工的主要問(wèn)題及工藝過(guò)程設(shè)計(jì)所采取的措施(1) 連桿本身的剛度比較低，在外力（切削力，夾緊力）的作用下容易產(chǎn)生變形，從而影響精度。因此，必須正確確定夾緊力的方向、及其大小。夾緊力應(yīng)盡量作用于連桿大、小頭端面上，并垂直于端面，盡量避免使夾緊力作用于連桿桿身上；在需要將夾緊力作用于桿身時(shí)，應(yīng)使夾緊力作用于剛性好的那個(gè)方向上，并采用雙向浮動(dòng)夾緊。在需要將夾緊力連桿軸線方向時(shí)，夾緊力大小應(yīng)適當(dāng)，并應(yīng)使連桿端

16、面不脫離定位元件。(2)由于連桿在工作中隨著急劇變化的動(dòng)載荷，受力大，要求強(qiáng)度高，所以要采用鍛件毛坯。鍛件的纖維組織方向盡量與受力方向一致，這樣，綜合性能較好。鍛件毛坯加工余量大，切削時(shí)的切削熱和切削力將產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力，從而會(huì)產(chǎn)生變形而影響加工精度，因此，在安排工藝過(guò)程時(shí)，就需要遵循粗，精加工分開(kāi)的原則來(lái)劃分粗，細(xì)，精，三個(gè)加工階段的主要任務(wù)是切除掉大部分余量，并給細(xì)加工提供精度較高的基準(zhǔn)。細(xì)加工安排在中間，粗加工之后，精加工之前，這樣，粗加工產(chǎn)生的變形可以在半精加工中得到修正逐步減少加工余量，切削力及內(nèi)應(yīng)力的作用逐步修正加工后的變形，最后達(dá)到零件的技術(shù)條件。2.5.2定位基準(zhǔn)的選擇：由零

17、件圖分析可知，該連桿大小頭的端面不在同一個(gè)平面上，為定位準(zhǔn)確特采用了如下措施來(lái)避免因落差而產(chǎn)生的定位誤差。首先，在加工過(guò)程中大部分工序中把大小頭加工成一樣的厚度，保持著同一平面，這樣定位方便，夾緊也容易多，這樣不但避免了上述存在著的不足之處，而且還加大了定位面積，增加了定位的穩(wěn)定性，直到的最后幾道工序中再加工出落差。大頭端時(shí)采取銑削加工緊接著進(jìn)行下一道磨銷加工便可以達(dá)到圖紙要求。由此可見(jiàn)，毛坯選取大小頭兩端面等高并對(duì)稱的模鍛件為佳。粗基準(zhǔn)的確定：該連桿的所有表面都要求加工，這給加工帶來(lái)一定的困難，為了確保連桿大小端與桿身的對(duì)稱性及便于桿身后續(xù)工序的余量加工，選連桿大小頭端面為粗基準(zhǔn)。粗銑兩端要

18、求兩端面與桿身的尺寸差<0.5mm（要求毛坯單邊尺寸差<0.5mm），必限自由度三個(gè)（一平面），但為了使夾具制造簡(jiǎn)單，夾緊加工方便，限制六個(gè)自由度。在連桿機(jī)械加工工藝過(guò)程中，大部分工序選用連桿的一個(gè)指定的端面和小頭孔作為精基準(zhǔn)來(lái)定位，并用大頭處指定的一側(cè)面作為另一定位基面，這樣端面的面積大，定位比較穩(wěn)定，這樣不僅實(shí)現(xiàn)了加工過(guò)程中基準(zhǔn)統(tǒng)一，更重要的是使連桿的主要技術(shù)要求，如大小頭孔之間的中心距要求，大小頭孔的平行度要求，端面與大頭孔的要求，兩端面間的距離要求等，在加過(guò)程中實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)重合，減少了定位誤差。按照“基準(zhǔn)先行”原則，作為連桿主要定位精基準(zhǔn)的端面加工，一般安排在工藝過(guò)程最初工序進(jìn)

19、行，所以在粗加工大小頭孔前，先銑兩端并粗磨兩端面。第3章 零件工藝路線的制定3.1毛坯種類及其工藝過(guò)程的確定美國(guó)賽車連桿材料結(jié)構(gòu)要求金屬纖維方向沿著連桿桿身軸線并與連桿的外形輪廓相適應(yīng)，并且沒(méi)有旋狀和中斷現(xiàn)象。不允許有分層、氣泡、裂紋和夾渣等。中批量生產(chǎn)鋼制連桿時(shí)多用模段法制造毛坯。連桿鍛坯形式有兩種，一種是桿體和桿蓋分開(kāi)鍛造，另一種是將桿體和桿蓋鍛成一體。整體鍛造的毛坯需要在以后的機(jī)械加工中將其切開(kāi)，為保證切開(kāi)后粗鏜孔余量均勻，最好將整體連桿大頭孔鍛成橢圓形。相對(duì)于分開(kāi)鍛造而言，整體鍛存在所需鍛造設(shè)備動(dòng)力大和金屬纖維被切斷等問(wèn)題，但由于整體鍛造的連桿毛坯具有材料損耗少，鍛造工時(shí)少，模具少等優(yōu)

20、點(diǎn)，故該連桿采用整體鍛造。由于連桿是中批量生產(chǎn)，故采用錘上模鍛較好 。連桿毛坯工序如下：下料加熱拔長(zhǎng)預(yù)鍛終鍛切飛邊沖孔校正熱處理清理檢驗(yàn)。毛坯也可采用輥鍛，其毛坯工序如下：下料加熱多次輥鍛整形切邊沖孔熱校正清理檢驗(yàn)，但輥鍛需經(jīng)多次逐漸成型，比較適應(yīng)大批大量生產(chǎn)，不適合該連桿。查機(jī)械工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)中模鍛的加工余量為內(nèi)外 表面加工余量為 1.72.2mm，內(nèi)孔直徑加工余量為2.0mm，所以統(tǒng)一取毛坯機(jī)加工余量為2.0mm。3.2工藝路線方案選擇下面的工藝路線是參考了同組成員的設(shè)計(jì)得出來(lái)的。表3-1 工藝路線方案車間工作程序型別零件號(hào)零件名稱材料毛料種類第 1 頁(yè)QP02804賽車連桿40CrNiMo

21、共 1 頁(yè)工序號(hào)工序名稱設(shè)備型號(hào)工序號(hào)工序名稱設(shè)備型號(hào)0 毛坯圖檢查110 鏜大頭孔CA6140 5 銑兩端面X52115 銑桿身兩側(cè)面X62W 10 磨兩端面M7132120 銑小頭圓弧X52 15鉆、擴(kuò)、鉸小頭孔Z535125銑桿身凹下表面X52 20 銑兩側(cè)面X62w130磨桿身凹下表面M7130 25 磨兩側(cè)面M7130135 銑桿身圓弧槽X62W 30 標(biāo)印基準(zhǔn)140 車大小端圓弧面CA6140 35 裂解開(kāi)蓋體145 鉗修圓弧、裝配襯套 40 銑蓋臺(tái)階面X62W150 鉆兩斜孔Z4006A 45 磨蓋臺(tái)階面M7130155 打毛刺、倒角 50 锪蓋臺(tái)階孔Z518160 精鏜小頭孔T

22、71401 55 鉆鉸蓋孔Z525B165 磨大頭孔M2100 60 鉆鉸蓋臺(tái)階孔Z525B170 銑大端平面X62W 65 鉆螺紋底孔Z5121175 磨大端平面M7130 70 擴(kuò)鉸臺(tái)階孔Z525B180拋光、清洗、磁力擦傷、噴丸 75 攻螺紋孔Z525B185 標(biāo)印分解清洗 80銑連桿蓋頂部圓弧面X52190 銑連桿蓋鎖口槽X52 85銑桿蓋頂部形槽X62W195 銑連桿體鎖口槽X52 90鉗修R5和接刀臺(tái)200 鈍化 95中檢、裝配205 檢驗(yàn)裝配 100磨兩端面M7130210 珩磨大頭孔M4216A 105 磨兩側(cè)面M7130215 終檢、油封入庫(kù)第4章 專用夾具設(shè)計(jì)3在機(jī)床上加工

23、工件時(shí)，為了使工件在該工序所加工的表面能達(dá)到規(guī)定的尺寸和位置公差要求，在開(kāi)動(dòng)機(jī)床進(jìn)行加工之前，必須首先使工件占用一正確位置。通常把確定工件在機(jī)床上或夾具中占有正確位置的過(guò)程，稱為定位。在夾具設(shè)計(jì)中，定位方案不合理，工件的加工精度就無(wú)法保證。工件定位方案的確定是夾具設(shè)計(jì)中首先要解決的問(wèn)題。當(dāng)工件定位后，為了避免在加工中受到切削力、重力等的作用而破壞定位，還應(yīng)該用一定的機(jī)構(gòu)或裝置將工件加以固定。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，稱為夾緊。將工件定位、加緊的過(guò)程稱為裝夾。工件裝夾是否正確、迅速、方便和可靠，直接影響工件的加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率、制造成本和操作安全。在成批、大量生

24、產(chǎn)中，工件的裝夾是通過(guò)機(jī)床夾具來(lái)實(shí)現(xiàn)的。機(jī)床夾具在生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。機(jī)床夾具的作用可歸結(jié)為以下四個(gè)方面：l 保證加工精度 機(jī)床夾具可準(zhǔn)確確定工件、刀具和機(jī)床之間的相對(duì)位置，可保證加工精度。l 提高生產(chǎn)效率 機(jī)床夾具可快速地將工件定位和夾緊，減少輔助時(shí)間。l 減輕勞動(dòng)強(qiáng)度 采用機(jī)械、氣動(dòng)、液動(dòng)等夾緊機(jī)構(gòu)，可以減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。l 擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍 利用機(jī)床夾具，可使機(jī)床的加工工藝范圍擴(kuò)大，例如在臥式車床刀架處安裝鏜孔夾具，可對(duì)箱孔進(jìn)行鏜孔加工。4.1專用機(jī)床夾具 機(jī)床專用夾具是為某一零件在某一道工序上的裝夾而專門(mén)設(shè)計(jì)和制造的夾具，這類夾具定位準(zhǔn)確，裝卸工件迅速，但設(shè)計(jì)和制造的周期較長(zhǎng)，費(fèi)用

25、較高。因此主要用與產(chǎn)品相對(duì)穩(wěn)定而產(chǎn)量較大的成批或大量生產(chǎn)。在實(shí)際生產(chǎn)中，技術(shù)人員所設(shè)計(jì)的夾具通常是專用機(jī)床夾具。4.1.1專用機(jī)床夾具的組成 在生產(chǎn)中使用的機(jī)床夾具種類繁多，結(jié)構(gòu)千變?nèi)f化，根據(jù)其元件，機(jī)構(gòu)所起的作用，可以歸納出夾具一般由以下幾部分組成：1. 定位元件定位元件是用以確定工件正確位置的元件。用工件定位基準(zhǔn)或定位基面與夾具定位元件接觸或配合來(lái)實(shí)現(xiàn)工件定位。2. 夾緊裝置夾緊裝置是在工件定位后將工件夾牢的裝置。3. 對(duì)刀、導(dǎo)向元件對(duì)刀導(dǎo)向元件是志用于確定或引導(dǎo)刀具的元件。如鉆套、鏜套、對(duì)刀裝置等，其作用是使刀具與定位元件之間獲得正確的相對(duì)位置。4. 夾具連接元件夾具連接元件是指用于保證

26、夾具在機(jī)床上定位和夾緊用的元件。如銑床夾具底面上安裝的定位鍵等。5. 其他元件及裝置根據(jù)工件的加工要求，有些夾具除上述組成部分外，還需要設(shè)置其他元件或裝置。如進(jìn)行多工位加工用的分度裝置、某些夾具的靠模裝置、工件抬起裝置和輔助支撐等。6. 夾具體夾具體是用于聯(lián)接夾具各元件及裝置，使之成為一個(gè)整體的基礎(chǔ)件。通常定位元件、夾緊裝置和夾具體是夾具的基本組成部分，其他部分根據(jù)夾具所屬的機(jī)床類型、工件加工表面的特殊要求設(shè)置。4.2機(jī)床夾具設(shè)計(jì)要求1. 機(jī)床夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)與其用途和生產(chǎn)規(guī)模相適應(yīng)夾具的用途和生產(chǎn)規(guī)模的大小不同，夾具的結(jié)構(gòu)形式也不相同。在大批大量生產(chǎn)中，夾具的主要作用一方面是要保證產(chǎn)品質(zhì)量，另一

27、方面還要考慮盡量提高生產(chǎn)效率的問(wèn)題，應(yīng)廣泛采用多件夾緊機(jī)構(gòu)，氣動(dòng)、液壓和電動(dòng)夾緊裝置等高效、省力的夾具；在 中小批生產(chǎn)中，由于受到生產(chǎn)條件的限制，為使經(jīng)濟(jì)性良好，夾具的作用主要是達(dá)道保證產(chǎn)品質(zhì)量的目的，應(yīng)盡量使夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，廣泛采用單件加工的夾具及手動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)。在條件允許的情況下，應(yīng)考慮采用可調(diào)夾具、成組夾具和組合夾具等。2. 機(jī)床夾具零件標(biāo)準(zhǔn)化程度高夾具設(shè)計(jì)時(shí)盡量采用結(jié)構(gòu)成熟的標(biāo)準(zhǔn)夾緊機(jī)構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)夾具元件和標(biāo)準(zhǔn)件，減少非標(biāo)準(zhǔn)零件，以提高夾具的標(biāo)準(zhǔn)化程度，縮短夾具設(shè)計(jì)時(shí)間，提高夾具設(shè)計(jì)質(zhì)量和降低夾具制造周期及成本。3. 機(jī)床夾具結(jié)構(gòu)應(yīng)具有足夠的剛度、強(qiáng)度和良好的穩(wěn)定性為保證工件加工要求和夾具本身

28、的精度不受破壞，以及加工中夾具不發(fā)生振動(dòng)等，夾具結(jié)構(gòu)應(yīng)具有較高的剛度和強(qiáng)度。夾具安裝在機(jī)床工作臺(tái)上應(yīng)具有良好的穩(wěn)定性，注意降低夾具重心，夾具底面輪廓尺寸與夾具高度尺寸應(yīng)適當(dāng)成比例。4. 保證使用方便和安全 為了便于操作,夾緊機(jī)構(gòu)的操作手柄一般應(yīng)放在右邊或前面。為便于夾緊工件，操作夾緊件的手柄或扳手在操作范圍內(nèi)應(yīng)有足夠的活動(dòng)空間。要注意防止夾緊機(jī)構(gòu)的活動(dòng)件與機(jī)床、刀具相碰撞。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)要認(rèn)真閱讀機(jī)床有關(guān)數(shù)據(jù)。同時(shí)，還要考慮清除切屑方便、安全。5. 有良好的工藝性所設(shè)計(jì)的夾具應(yīng)便于夾具制造、檢驗(yàn)、裝配、調(diào)整和維修。對(duì)于夾具上精度要求高的位置尺寸，應(yīng)考慮能在裝配后用合并加工的方法來(lái)保證，或依靠裝

29、配時(shí)調(diào)整的方法得到保證。4.3專用機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的步驟1. 收集和研究有關(guān)資料（1） 分析零件圖和工序圖了解零件的功用，特點(diǎn)，材料，生產(chǎn)類型及技術(shù)要求，詳細(xì)分析工件加工工藝過(guò)程和本工序加工要求，如工序尺寸，工序基準(zhǔn)，加工余量，定位基準(zhǔn)和夾緊部位等。（2） 了解本工序使用的機(jī)床和刀具 了解機(jī)床的規(guī)格，主要參數(shù)以及在機(jī)床上安裝夾具部位的機(jī)構(gòu)和配合尺寸。了解本工序使用的刀具類型，主要結(jié)構(gòu)尺寸等情況。（3） 熟悉夾具設(shè)計(jì)用的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 查閱夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)和夾具設(shè)計(jì)指導(dǎo)資料等。（4） 了解夾具典型機(jī)構(gòu) 在著手設(shè)計(jì)之前，應(yīng)多參閱一些典型夾具結(jié)構(gòu)圖冊(cè)及夾具部件的典型結(jié)構(gòu)，以增加對(duì)夾具結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)

30、。2. 確定夾具的結(jié)構(gòu)方案在確定夾具結(jié)構(gòu)方案的過(guò)程中，工件定位，夾緊，對(duì)刀和夾具在機(jī)床上定位等各部分的結(jié)構(gòu)以及總體布局都會(huì)有幾種不同的方案可供選擇。因此，都應(yīng)畫(huà)出結(jié)構(gòu)原理示意圖，通過(guò)必要的計(jì)算（如定位誤差計(jì)算）和分析比較，最終選取最為合理的方案。確定夾具結(jié)構(gòu)方案時(shí)，主要考慮下列內(nèi)容：（1） 確定工件的定位方案（2） 確定刀具的對(duì)刀或引導(dǎo)方式（3） 確定工件的夾緊方案（4） 確定夾具其他組成部分的結(jié)構(gòu)形式（5） 確定夾具體的形式和夾具的總體結(jié)構(gòu)3. 繪制夾具的裝配草圖和裝配圖夾具總圖繪制比例除特殊情況外，一般均按1：1繪制，以保證良好的直觀性?？倛D上的主視圖，應(yīng)盡量選取與操作者正對(duì)的位置。夾具裝

31、配圖可按如下順序進(jìn)行：把工件視為透明體，用雙點(diǎn)畫(huà)線畫(huà)出工件的輪廓，定位面，夾緊面和加工表面；畫(huà)出定位原件和導(dǎo)向原件；按夾緊狀態(tài)畫(huà)出夾緊裝置；畫(huà)出其他元件或機(jī)構(gòu)；最后畫(huà)出夾具體，把上述各組成部分聯(lián)結(jié)在成一體，形成完整的夾具；標(biāo)注必要的尺寸，配合和技術(shù)條件；對(duì)零件編號(hào)，填寫(xiě)標(biāo)題欄和零件明細(xì)表。4. 繪制夾具零件圖5. 編寫(xiě)專用機(jī)床夾具設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)4.4工件的六點(diǎn)定位規(guī)則一個(gè)自由剛體，在空間直角坐標(biāo)系中，有六個(gè)方向活動(dòng)的可能性，即沿三個(gè)坐標(biāo)軸的移動(dòng)自由度 和繞三個(gè)和坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度 ，見(jiàn)圖41。圖41 剛體的六個(gè)自由度 圖42 工件在空間的六點(diǎn)定位 一般把某一個(gè)活動(dòng)的可能性稱為一個(gè)自由度，自由剛體在

32、空間共有六個(gè)自由度。 工件可近似的看成為自由剛體。工件在沒(méi)有采取定位措施時(shí)，其位置具有六個(gè)可活動(dòng)方向。要使工件在某個(gè)方向有確定的位置，就必須限制該方向的可活動(dòng)方向。可以通過(guò)布置支承點(diǎn)的方式來(lái)限制自由度。如圖42所示，若使一個(gè)六方體工件在空間占有唯一確定的位置，可在空間直角坐標(biāo)系的三個(gè)垂直平面上，適當(dāng)布置六個(gè)支承點(diǎn)，即在底平面布置三個(gè)支承點(diǎn)1、2和3（位置不在同一條直線上），限制工件Z、X、y三個(gè)自由度；在側(cè)平面布置兩個(gè)支承點(diǎn)4和5，限制工件X、Z兩個(gè)自由度；再在后平面布置一個(gè)支承點(diǎn)6，限制工件y一個(gè)自由度，則實(shí)現(xiàn)了限制工件在空間六個(gè)方向的活動(dòng)性，使工件在空間占據(jù)唯一確定的位置。4.5夾緊裝置的

33、組成和要求4.51夾緊裝置的組成：1. 動(dòng)力裝置：產(chǎn)生夾緊動(dòng)力的裝置。2. 夾緊元件：直接用于夾緊工件的元件。3. 中間傳力機(jī)構(gòu)：將原動(dòng)力以一定的大小和方向傳遞給夾緊元件的機(jī)構(gòu)。4.5.2對(duì)夾緊裝置的要求1. 夾緊過(guò)程不得破壞工件在夾具中占有的定位位置。2. 夾緊力要適當(dāng)，既要保證工件在加工過(guò)程中定位的穩(wěn)定性，又要防止因夾緊力過(guò)大損傷工件表面或使工件產(chǎn)生過(guò)大的夾緊變形。3. 操作安全、省力。4. 結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡(jiǎn)單，便于制造，便于維修。4.5.3夾緊力的確定1. 夾緊力作用點(diǎn)的選擇1) 夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)正對(duì)定位元件或位于定位元件所形成的支承面內(nèi)2) 夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)位于工件剛性較好的部位3) 夾緊

34、力作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近加工表面，使夾緊穩(wěn)固可靠2. 夾緊力作用方向的選擇1) 夾緊力的作用方向應(yīng)垂直于工件的主要定位基面2) 夾緊力的作用方向應(yīng)與工件剛度最大的方向一致，以減小工件的夾緊變形3) 夾緊力作用方向應(yīng)盡量與工件的切削力、重力等的作用方向一致，這樣可以減小夾緊力。4.5.4典型夾緊機(jī)構(gòu)1. 斜楔夾緊機(jī)構(gòu)斜楔是夾緊機(jī)構(gòu)中最為基本的一種形式，它是利用斜面移動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的力來(lái)夾緊工件的，常用于氣動(dòng)和液壓夾具中。在手動(dòng)夾緊中，斜楔往往和其他機(jī)構(gòu)聯(lián)合使用。斜楔夾緊機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)是夾緊行程小，手動(dòng)操作不方便。斜楔夾緊機(jī)構(gòu)常用在氣動(dòng)、液壓夾緊裝置中，此時(shí)斜楔夾緊機(jī)構(gòu)不需要自鎖。2. 螺旋夾緊機(jī)構(gòu)采用螺旋裝置

35、直接夾緊或與其他元件組合實(shí)現(xiàn)夾緊的機(jī)構(gòu)，統(tǒng)稱螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。螺旋夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易制造。由于螺旋升角小，螺旋夾緊機(jī)構(gòu)的自鎖性能好，夾緊力和夾緊行程都較大，在手動(dòng)夾具上應(yīng)用較多。螺旋夾緊機(jī)構(gòu)可以看作是繞在圓柱表面上的斜面，將它展開(kāi)就相當(dāng)于一個(gè)斜楔。3. 偏心夾緊機(jī)構(gòu)偏心夾緊機(jī)構(gòu)是斜楔夾緊機(jī)構(gòu)的一種變型，它是通過(guò)偏心輪直接夾緊工件或與其他元件組合夾緊工件的。常用的偏心件有圓偏心和曲線偏心，圓偏心夾緊機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，夾緊迅速等優(yōu)點(diǎn)；但它的夾緊行程小，增力倍數(shù)小，自鎖性能差，故一般只在被夾緊表面尺寸變動(dòng)不大和切削過(guò)程振動(dòng)較小的場(chǎng)合應(yīng)用。4. 定心夾緊機(jī)構(gòu)定心夾緊機(jī)構(gòu)能夠在實(shí)現(xiàn)定心作用的同時(shí)，又起著

36、將工件夾緊的作用。定心夾緊機(jī)構(gòu)中與工件定位基面相接觸的元件，既是定位元件，又是夾緊元件。5. 鉸鏈夾緊機(jī)構(gòu)鉸鏈夾緊機(jī)構(gòu)是一種增力裝置，它具有增力倍數(shù)較大、摩擦損失較小的優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于氣動(dòng)夾具中。6. 聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)是一種高效夾緊機(jī)構(gòu)，它可通過(guò)一個(gè)操作手柄或一個(gè)動(dòng)力裝置，對(duì)一個(gè)工件的多個(gè)夾緊點(diǎn)實(shí)施夾緊，或同時(shí)夾緊若干個(gè)工件。4.5.5夾緊的動(dòng)力裝置在大批大量生產(chǎn)中，為提高生產(chǎn)率、降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，大多數(shù)夾具都采用機(jī)動(dòng)夾緊裝置。驅(qū)動(dòng)方式有氣動(dòng)、液動(dòng)、氣液聯(lián)合驅(qū)動(dòng)，電（磁）驅(qū)動(dòng)，真空吸附等多種形式。1. 氣動(dòng)夾緊裝置氣動(dòng)夾緊裝置以壓縮空氣作為動(dòng)力源推動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)夾緊工件。常用的氣缸結(jié)構(gòu)有活

37、塞式和薄膜式兩種?；钊綒飧装凑諝飧籽b夾方式分類有固定式、擺動(dòng)式和回轉(zhuǎn)式三種，按工作方式分類有單向作用和雙向作用兩種，應(yīng)用最廣泛的是雙作用固定式氣缸。2. 液壓夾緊裝置液壓夾緊裝置的結(jié)構(gòu)和工作原理基本與氣動(dòng)夾緊裝置相同，所不同的是它所用的工作介質(zhì)是壓力油。與氣壓夾緊裝置相比，液壓夾緊具有以下優(yōu)點(diǎn)：1) 傳動(dòng)力大，夾具結(jié)構(gòu)相對(duì)比較小；2) 油液不可壓縮，夾緊可靠，工作平穩(wěn)；3) 噪聲小。它的不足之處是須設(shè)置專門(mén)的液壓系統(tǒng)，應(yīng)用范圍受限制。第5章 專用鉆床夾具設(shè)計(jì)3鉆床夾具簡(jiǎn)稱“鉆?！保怯迷阢@床上，借助鉆模導(dǎo)套保證鉆頭與工件之間相對(duì)正確位置的夾具。這種夾具在結(jié)構(gòu)上一般都與定位元件有一定尺寸要求

38、的鉆套和一個(gè)安裝鉆套的鉆模板，通過(guò)鉆套引導(dǎo)刀具進(jìn)行精確的加工。根據(jù)被加工孔的分布情況和鉆模板的特點(diǎn)，有一下幾種形式鉆模。1. 固定式鉆模板在使用過(guò)程中，鉆模的位置固定不動(dòng)。用于搖臂鉆床可加工平行孔系；用于立式鉆床，一般只能加工一個(gè)孔，或在機(jī)床主軸上加裝多軸傳動(dòng)頭，實(shí)現(xiàn)孔系加工。2. 滑動(dòng)式鉆模鉆模板固定在可以上下滑動(dòng)的滑柱上，并通過(guò)滑柱與夾具體相聯(lián)接。這是一種標(biāo)準(zhǔn)化的可調(diào)夾具，其基本組成部分，如夾具體、滑柱等已標(biāo)準(zhǔn)化。3. 回轉(zhuǎn)式鉆模鉆模體可按一定分度要求繞某一固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)。常用于加工同一圓周上的平行孔系，或分布在圓周上的孔徑。按固定軸的放置有立軸、臥軸和斜軸三種基本回轉(zhuǎn)形式。4. 移動(dòng)式鉆模用

39、于單軸立式鉆床，先后鉆削工件同一表面上的多個(gè)孔。一般工件和被加工孔的孔徑都不大，屬小型夾具。5. 翻轉(zhuǎn)式鉆模整個(gè)夾具可以帶動(dòng)工件一起翻轉(zhuǎn)，加工工件不同表面的孔系，甚至可加工定位基準(zhǔn)面上的孔。6. 蓋板式鉆模一般用于加工大型工件上的小孔。鉆模本身僅是一塊鉆模板，上面裝有定位、夾緊元件和鉆套，加工時(shí)將其覆蓋在工件上即可。在上述各種形式的鉆模中，鉆模板和鉆套是它們共有的，并區(qū)別于其它夾具的特有元件。鉆模板是供安裝鉆套用的，要求有一定的強(qiáng)度和剛度，以防變形而影響鉆套的位置與導(dǎo)引精度。5.1夾具設(shè)計(jì)任務(wù)圖51 加工連桿小頭孔空間斜工藝孔工序簡(jiǎn)圖圖51為工序號(hào)150鉆兩斜孔的工序簡(jiǎn)圖，已知：工件材料為毛坯

40、為鍛件，所用機(jī)床為Z4006A，成批生產(chǎn)規(guī)模。為該工序設(shè)計(jì)一鉆床夾具。要求夾具的相關(guān)結(jié)構(gòu)和配合要求來(lái)保證以下位置精度： 1) 孔口到定位基面2) 孔中心線與連桿的對(duì)稱中心面的夾角3) 孔中心線與定位基面的夾角任務(wù)分析：工序尺寸要求見(jiàn)圖51，一般來(lái)說(shuō),使用鉆床并用專用的刀具,才能加工鋼板表面斜孔。其他設(shè)備無(wú)法加工。但這樣投資較大，一般中、小企業(yè)無(wú)力投資。本工序所加工的孔空間角度復(fù)雜，且孔的直徑小，故鉆孔時(shí)鉆頭容易引偏，所以必須設(shè)計(jì)專用鉆床夾具才能保證孔的位置、形狀及尺寸。要求專用夾具的設(shè)計(jì)一般是根據(jù)本工序的具體加工要求來(lái)進(jìn)行。夾具設(shè)計(jì)質(zhì)量的高低，應(yīng)以能否穩(wěn)定地保證工件的加工質(zhì)量，生產(chǎn)效率高，成本

41、低，排屑方便，操作安全、省力和制造、維護(hù)容易等為了其衡量指標(biāo)。5.2. 確定工件的定位方案 根據(jù)工序簡(jiǎn)圖規(guī)定的定位基準(zhǔn)，選用一面雙銷定位方案，見(jiàn)圖52。圖52 一面雙銷定位方案(1) 短定位銷與工件定位孔配合（連桿小頭孔），限制兩個(gè)自由度，定位支承面與工件定位端面接觸(小頭孔端面)，限制三個(gè)自由度，削邊銷與連桿大頭孔配合，限制一個(gè)自由度。(2) 長(zhǎng)定位銷與工件定位孔配合（連桿小頭孔）,限制四個(gè)自由度,長(zhǎng)定位銷軸肩與工件定位端面接觸(小頭孔端面)，限制一個(gè)自由度,削邊銷與連桿大頭孔配合，限制一個(gè)自由度。5.3. 確定刀具的引導(dǎo)方式5.3.1 鉆床夾具的刀具導(dǎo)向元件鉆套鉆套的作用是確定刀具相對(duì)夾具

42、定位元件的位置，并在加工中對(duì)鉆頭等孔加工刀具進(jìn)行引導(dǎo)，防止刀具在加工中發(fā)生偏斜。本工序要求加工斜油孔，所加工的孔粗糙度Ra3.2，故本工序必須分為鉆、擴(kuò)兩個(gè)工步。最終達(dá)到工序簡(jiǎn)圖上規(guī)定的加工要求。在加工過(guò)程中必須依次取出或更換鉆套亦適應(yīng)不同加工刀具的需要，故選用快換鉆套作為刀具的導(dǎo)向元件。它除在其凸緣銑有臺(tái)肩供鉆套螺釘壓緊外，同時(shí)還銑有一平面，當(dāng)此平面轉(zhuǎn)至鉆套螺釘位置時(shí)，便可向上快速取出鉆套。由于加工孔徑小，故采用加長(zhǎng)快換式鉆套。如圖：圖53快換鉆套1.鉆套的尺寸及公差：由于夾具設(shè)計(jì)時(shí)盡量采用結(jié)構(gòu)成熟的標(biāo)準(zhǔn)夾緊機(jī)構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)夾具元件和標(biāo)準(zhǔn)件，減少非標(biāo)準(zhǔn)零件，以提高夾具的標(biāo)準(zhǔn)化程度，縮短夾具設(shè)計(jì)時(shí)間

43、，提高夾具設(shè)計(jì)質(zhì)量和降低夾具制造周期及成本，所以可換鉆套采用標(biāo)準(zhǔn)鉆套、鉆套用襯套和鉆套螺釘，快換鉆套查參考書(shū)機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程表9-10，鉆套用襯套查表9-11，鉆套螺釘查表9-12。2.鉆套的尺寸及公差與配合也按以下原則確定:10 套導(dǎo)向孔的基本尺寸取刀具的最大極限尺寸,采用基軸制間隙配合。鉆孔時(shí)其公差取F7或F8,粗鉸孔時(shí)公差取G7,精鉸時(shí)取H7。本夾具中鉆套公差取F7; 鉆套的導(dǎo)向高度H增大,則導(dǎo)向性能好,刀具剛度高,工精度高,但鉆套與刀具的磨損加劇。一般取H=12.5d(其中d為鉆套孔徑),對(duì)于加工精度要求較高的孔,或被加工孔較小且其鉆頭剛度較差時(shí),應(yīng)取較大值,反之取較小

44、值。 鉆削鑄鐵時(shí)排屑空間取h=(0.30.7) d； 鉆削鋼件時(shí)取h=(0.71.5d)。工件精度要求高時(shí),可取h=0,使切屑全部從鉆套中排出。 在加工中,鉆套與刀具產(chǎn)生摩擦,故鉆套必須有很高的耐磨性。當(dāng)鉆套孔徑d26mm時(shí),用T10A鋼制造,熱處理硬度為5864HRC;當(dāng)d>26mm時(shí),用20鋼制造,滲碳深度為0. 81. 2mm,熱處理硬度為5864HRC。本夾具中鉆套采用T10A鋼制造,并經(jīng)淬火處理。5.4確定工件夾緊方案在加工過(guò)程中，工件會(huì)受到切削力、慣性力、離心力等外力的作用，為了保證在這些外力作用下，工件仍能在夾具中保持定位的正確位置，而不致發(fā)生位移或產(chǎn)生振動(dòng)，一般在夾具結(jié)構(gòu)

45、中都必須設(shè)置一定的夾緊裝置，把工件壓緊夾牢在定位元件上。（1） 采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)3FJ=2FLd2tan+23f D3-d3D2-d2式中 螺紋升角； 螺紋摩擦角； f 螺桿（螺母）端面與工件之間的摩 擦系數(shù)；圖54 螺旋夾緊機(jī)構(gòu) d2 螺桿中徑（2）采用圓偏心夾緊機(jī)構(gòu)4圖55 圓偏心夾緊機(jī)構(gòu)FJ=FLtan+1+tan2=R+esincos , =arctanecosR+esin式中 接觸點(diǎn)升角 偏心輪回轉(zhuǎn)角 1 偏心輪與夾緊面的摩擦角 2 偏心輪與銷軸的摩擦角R 偏心輪半徑 回轉(zhuǎn)中心到接觸的的距離5.5.確定夾具體的形式和夾具總體結(jié)構(gòu)方案一： 夾具體傾斜一定角度，為了保持剛性，設(shè)置加強(qiáng)筋。

46、垂直于夾具體分別布置圓柱銷和削邊銷，實(shí)現(xiàn)工件在夾具體上的定位，工件在空間垂直平面內(nèi)前后形成一定的偏角。在夾具體中部設(shè)置翻轉(zhuǎn)式鉆模板，利于安裝和拆卸工件，其上安裝長(zhǎng)快換鉆套。夾緊機(jī)構(gòu)采用單螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。A向旋轉(zhuǎn)圖56 方案一方案二：夾具體與方案一類似，唯一不同的是工件定位后，在夾具垂直平面內(nèi)左右形成一定的偏角，兩定位銷分別特別制造，左端與工件配合定位，右端用螺母聯(lián)接在夾具體上。鉆模板布置于夾具體上方，其上布置長(zhǎng)快可換鉆套。夾具機(jī)構(gòu)采用圓偏心夾緊機(jī)構(gòu)。5.6夾具方案分析：比較方案一和方案二：1. 定位方案基本一致，均屬于一面雙銷式定位。方案一采用短銷和支承板、削邊組合定位，方案二采用長(zhǎng)銷及其軸肩、

47、削邊銷組合定位，預(yù)期定位效果相同。2. 導(dǎo)向元件均采用長(zhǎng)快換鉆套。3. 夾緊方案不同。 方案一采用單簡(jiǎn)單的螺旋夾緊機(jī)構(gòu)（圖54），螺釘頭部直接壓緊工件表面，容易壓壞工件表面，而且擰動(dòng)時(shí)容易使工件產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)，破壞原來(lái)的定位，而螺釘通過(guò)活動(dòng)壓A A旋轉(zhuǎn) 圖57 方案二板與工件表面接觸，在擰動(dòng)螺桿時(shí)，壓塊不隨螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，而只作軸向移動(dòng)，可防止在夾緊時(shí)帶動(dòng)工件轉(zhuǎn)動(dòng)，并避免壓壞工件表面。采用襯套可以提高夾緊機(jī)構(gòu)的使用壽命，而當(dāng)螺紋磨損時(shí)也可以通過(guò)更換襯套，迅速恢復(fù)螺旋夾緊功能。方案二采用偏心夾緊機(jī)構(gòu)緊機(jī)構(gòu)（圖55），偏小夾緊機(jī)構(gòu)是斜楔夾緊機(jī)構(gòu)的一種轉(zhuǎn)化形式。它是通過(guò)偏小件直接夾緊或與其他元件組合而實(shí)現(xiàn)夾緊工

48、件的。圓心夾緊機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、夾緊迅速等優(yōu)點(diǎn)。單它的夾緊行程小，增力倍數(shù)小，夾緊自鎖性能較差，故一般適用于工件被夾緊表面的尺寸公差較小和切屑過(guò)程中振動(dòng)較小的場(chǎng)合。由于銑削加工中斷續(xù)切削，振動(dòng)較大，因此銑床夾具不易采用偏心夾緊機(jī)構(gòu)4. 夾具體機(jī)構(gòu)不同。方案一 ： 夾具體設(shè)置有加強(qiáng)筋，提高了夾具體的剛度和強(qiáng)度，可以保證在夾緊力和切屑力等外力作用下，不產(chǎn)生過(guò)大的變形和振動(dòng)。 夾具體底平面中間部位適當(dāng)挖空，夾具體平面與機(jī)床工作臺(tái)接觸良好，夾具安裝穩(wěn)定。夾具體結(jié)構(gòu)緊湊，工藝性能良好。 小頭孔短銷需特別制造，完成定位和夾緊，方法巧妙且易行。 夾緊裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且無(wú)需特別制造，在短銷軸上即可完成，可靠性程

49、度高。方案二：1.夾具體結(jié)構(gòu)設(shè)置不是很合理，剛度和強(qiáng)度較低，加工零件時(shí)夾具重心和切屑力等力的作用點(diǎn)沒(méi)有處在夾具安裝基面內(nèi)。2.夾具高度較大，但相應(yīng)的夾具體底平面面積不夠大，且底平面中間部位沒(méi)有挖空，夾具安裝不穩(wěn)定。3.鉆模板置于夾具體上方，水平高度較高，不易于鉆床工作，且鉆孔時(shí)容易導(dǎo)致夾具體重心便宜，夾具體傾斜，最終無(wú)法保證斜孔加工精度要求。4.兩銷軸都需特別制造，夾具制造相對(duì)繁瑣。5.夾緊裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、夾緊迅速，但夾緊裝置需特別制造和安裝，相對(duì)繁瑣因此，選擇方案一作為最終方案。夾具總體結(jié)構(gòu)如下：見(jiàn)圖58圖58鉆床夾具總體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖第6章 專用銑床夾具設(shè)計(jì)銑床夾具的設(shè)計(jì)特點(diǎn)：3（1） 銑床加工中

50、切屑力較大，振動(dòng)也較大，故需要較大的夾緊力，夾具剛性也要好。（2） 借助對(duì)刀裝置確定刀具相對(duì)于夾具定位元件的位置，此裝置一般固定在夾具體上。圓形對(duì)刀塊，在加工水平面內(nèi)的單一平面時(shí)對(duì)刀用。方形對(duì)刀塊，在調(diào)整銑刀兩相互垂直凹面位置對(duì)刀時(shí)用。是直角對(duì)刀塊，在調(diào)整銑刀相互垂直凸面位置對(duì)刀時(shí)用。側(cè)裝對(duì)刀塊，安裝在側(cè)面，在加工兩相互垂直面或銑槽時(shí)對(duì)刀用。標(biāo)準(zhǔn)對(duì)刀塊的機(jī)構(gòu)尺寸，可參閱國(guó)標(biāo)夾具零部件。（3） 借助定位鍵確定夾具在工作臺(tái)上的位置。圖是標(biāo)準(zhǔn)定位鍵結(jié)構(gòu)。圖定位鍵上部的寬度與夾具體底面的槽采用H7/h6或H8/h8配合；下部寬度依據(jù)銑床工作臺(tái)T型槽規(guī)格決定，亦采用H7/h6或H8/h8配合。兩定位鍵組

51、合，起到夾具在銑床上定向作用，切削過(guò)程中也能承受切削扭矩，從而增加了切削穩(wěn)定性。（4） 由于銑削加工中切削時(shí)間一般較短，因而單件加工時(shí)輔助時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，故在銑床夾具設(shè)計(jì)中，需特別注意降低輔助時(shí)間。61夾具設(shè)計(jì)任務(wù)：圖61 銑連桿大頭孔兩側(cè)面工序簡(jiǎn)圖圖61為工序20銑連桿大頭孔的兩側(cè)面的工序簡(jiǎn)圖，已知：工件材料為毛坯為鍛件，所用機(jī)床為X62W，成批生產(chǎn)規(guī)模。為該工序設(shè)計(jì)一銑床夾具。要求夾具的相關(guān)結(jié)構(gòu)和配合要求來(lái)保證以下位置精度：兩側(cè)面對(duì)連桿中心平面的對(duì)稱度0.15.任務(wù)分析：1 為了確保后工序連桿桿身的加工余量均勻和提高生產(chǎn)率，便于后繼工序的定位和連桿樣品的對(duì)稱性較好，故本工序需要較高的對(duì)稱度和

52、尺寸精度。工件若用通用夾具裝夾需要找正，這樣對(duì)稱精度太低，若用組合夾具仍需要設(shè)計(jì)較多的專用元件，中批生產(chǎn)長(zhǎng)期占用通用元件成本較高，所以需要設(shè)計(jì)專用銑床夾具。2 由工序圖分析可知，該連桿大小頭的端面不在同一個(gè)平面上，為定位準(zhǔn)確特采用了如下措施來(lái)避免因落差而產(chǎn)生的定位誤差。首先，在加工過(guò)程中大部分工序中把大小頭加工成一樣的厚度，保持著同一平面，這樣定位方便，夾緊也容易多，這樣不但避免了上述存在著的不足之處，而且還加大了定位面積，增加了定位的穩(wěn)定性，直到的最后幾道工序中再加工出落差。這樣連桿兩端面等高（及大、小頭孔兩端面處于一個(gè)水平面）。加工兩側(cè)面時(shí)需要對(duì)連桿對(duì)稱中心面有較高的對(duì)稱度和尺寸精度，尺寸

53、精度由刀具直接保證，依靠所設(shè)計(jì)的夾具來(lái)保證加工兩側(cè)面對(duì)連桿中心平面的對(duì)稱度0.15.6.2.確定工件的定位方案 方案一： 根據(jù)工序簡(jiǎn)圖規(guī)定的定位基準(zhǔn)，選用一面兩銷定位方案，短定位銷與工件定位孔（連桿大頭孔）配合，限制兩個(gè)自由度，支承板與工件定位端面配合，限制三個(gè)自由度，削邊銷與小頭孔配合，限制一個(gè)自由度。方案二： 根據(jù)工序簡(jiǎn)圖規(guī)定的定位基準(zhǔn)及銑大頭孔兩側(cè)面的對(duì)中性要求，可設(shè)置活動(dòng)V形塊對(duì)中。短定位銷與工件定位孔配合，限制兩個(gè)自由度，支承板與工件端面配合，限制三個(gè)自由度，活動(dòng)短V型塊限制一個(gè)自由度。6.3.確定對(duì)刀裝置3銑床加工的對(duì)刀方法一般有一下三種：（1）試切對(duì)刀；（2）應(yīng)用樣件對(duì)刀；（3）

54、采用對(duì)刀塊裝置對(duì)刀。對(duì)刀裝置由對(duì)刀塊和塞尺組成。采用對(duì)刀裝置對(duì)刀時(shí)，為防損壞刀刃或造成對(duì)刀塊過(guò)早磨損，刀具與對(duì)刀面不應(yīng)直接接觸，而是將對(duì)刀面移近刀具，而在對(duì)刀面和銑刀之間塞入塞尺，憑抽動(dòng)的松緊感覺(jué)來(lái)判斷對(duì)刀的準(zhǔn)確程度。塞尺分為平塞尺和圓塞尺兩種，其尺寸可取1mm、3mm、5mm。本銑床夾具選用圓形對(duì)刀塊，主要用于加工平面，如圖62。圖62 圓形對(duì)刀塊6.4.確定工件的夾緊方案銑削大頭孔兩側(cè)面, 銑削出銑削力較大。采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)（圖54）并采用開(kāi)口快換墊圈,這樣有利于裝卸方便。這樣的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,易行.6.5.確定夾具體的形式和夾具總體結(jié)構(gòu) 方案一和方案二夾具體結(jié)構(gòu)大體相同，如圖63所示：夾具體依靠下方的定位鍵在銑床上準(zhǔn)確定位，左右兩端對(duì)稱的環(huán)形底端用于將夾具體固定在銑床上。圖63 銑床夾具體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖夾具總體結(jié)構(gòu)：方案一：采用短銷、支承板和削邊銷組合定位，單螺旋夾緊機(jī)構(gòu)夾緊。夾具總體結(jié)構(gòu)緊湊，剛度強(qiáng)度好，夾具體結(jié)構(gòu)工藝性良好，夾具安裝穩(wěn)定。圖54 銑