銑四方夾具設(shè)計(jì)

1、學(xué)號(hào)：24091900335南湖學(xué)院 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目： 銑 四 方 夾 具 設(shè) 計(jì) 作 者： 周 贊 春 屆 別： 2013 系 別：機(jī)械與電子工程系專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化指導(dǎo)老師： 田水清 職 稱： 高級(jí)工程師 完成時(shí)間： 2013年5月20日 摘 要銑床夾具主要用于加工零件上的平面、凹槽、花鍵及各種成型面，是最常用的夾具之一，主要作用是保證工件相對(duì)刀具與機(jī)床的位置精度，并承受切削力。它主要由定位裝置、夾緊裝置、夾具體、連接元件、對(duì)刀元件等組成。在現(xiàn)代工業(yè)化進(jìn)程中，該夾具在機(jī)械制造中起著至關(guān)重要的作用，對(duì)于保證產(chǎn)品精度，提高工作效率，降低工人操作要求扮演著關(guān)鍵角色。本次設(shè)計(jì)的題

2、目是“銑四方夾具設(shè)計(jì)”。 本次設(shè)計(jì)的創(chuàng)新之處在于簡(jiǎn)化了銑四方的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),使其結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)便,且能一次裝夾同時(shí)銑削多個(gè)零件。該夾具有良好的加工精度，針對(duì)性強(qiáng)，從而具備現(xiàn)代機(jī)床夾具所要求的高效化和精密化的特點(diǎn)，可以有效的減少工件加工的基本時(shí)間和輔助時(shí)間，大大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)力。本文詳細(xì)介紹了該夾具的設(shè)計(jì)過程。根據(jù)查表所得數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行了必要的工藝計(jì)算，并得出夾具各部分的具體尺寸。在此基礎(chǔ)上繪制了夾具總裝配圖及零件圖。關(guān)鍵詞：銑四方；夾具；設(shè)計(jì)ABSTRACT Milling jig is mainly used for processing parts on the plane, grooves,

3、 spline, and various molding surface, is one of the most commonly used fixture, main effect is to ensure that the workpiece relative to the location of the cutting tool and machine tool accuracy, and cutting force. It mainly by the positioning device, clamping device, clamp, connecting element, the

4、knife components, etc. In the process of modern industrialization, the fixture plays an important role in mechanical manufacturing, to ensure product accuracy, improve the work efficiency, reduce the workers operation requirements plays a key role. This design topic is "four side milling fixtur

5、e design". The innovation of this design is simplified and milling four structural design, make its structure more simple, and a clamping milling multiple parts at the same time. The clip has good precision, targeted, and qualifications for the modern machine tool fixture efficiency, and the ch

6、aracteristics of motors, can effectively reduce the processing time and auxiliary time, has greatly raised Labour productivity. This paper introduces in detail the fixture design process. Based on look-up table data and design experience, has carried on the essential process calculation, and clamp t

7、he dimensions of each part are obtained. On the basis of drawing the fixture total assembly drawing and part drawing. Key words: Milling the quartet; jig; design目 錄第一章 緒 論1第二章 機(jī)床夾具的概述22.1 機(jī)床夾具的分類22.2 機(jī)床夾具的組成32.3 機(jī)床夾具的主要功能32.4 機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)特點(diǎn)和設(shè)計(jì)要求4第三章 零件工序加工工藝性分析6第四章 銑床夾具的特點(diǎn)分析與夾具本體方案的確定74.1 銑床夾具的簡(jiǎn)述74.2夾具本體

8、方案的確定7第五章 工件定位方案的確定95.1 工件的定位原理95.2 對(duì)定位元件的要求95.3 定位精度95.4 工件的定位方式的選擇105.4.1 完全定位、不完全定位、欠定位和過定位現(xiàn)象105.4.2 定位方式的選擇105.5 定位元件的設(shè)計(jì)115.5.3轉(zhuǎn)動(dòng)軸的設(shè)計(jì)115.6 定位誤差的分析和計(jì)算125.6.1 定位誤差的基本概念125.6.2 定位誤差的計(jì)算13第六章 夾緊方案的確定146.1 工件達(dá)到正確夾緊的原則146.2 夾緊機(jī)構(gòu)的確定156.3.1 壓板的設(shè)計(jì)176.3.2螺絲的設(shè)計(jì)176.3.3插銷的設(shè)計(jì)176.4 夾緊力三要素的確定186.4.1 夾緊力方向的確定186.

9、4.2 夾緊力作用點(diǎn)的確定196.4.3 夾緊力大小的確定19第七章 其他元件的設(shè)計(jì)207.1襯套的設(shè)計(jì)207.2 套筒的設(shè)計(jì)207.3分度盤的設(shè)計(jì)217.4 手把的設(shè)計(jì)217.4 遮塵罩的設(shè)計(jì)22第八章 夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)23總 結(jié)24參考文獻(xiàn)25致 謝26II南湖學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第一章 緒 論機(jī)床夾具是在金屬切削加工中，用以準(zhǔn)確的確定工件位置，并將其可靠夾緊，以便于加工的一種重要工藝裝備。它主要作用有：可靠地保證工件的加工質(zhì)量，提高加工效率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，充分發(fā)揮和擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍【1】。因此它廣泛地應(yīng)用于機(jī)械切削加工、裝配、熱處理、檢測(cè)和焊接等生產(chǎn)工藝的裝夾的過程中，在機(jī)械制造中占有重要

10、的地位。銑床是繼機(jī)床之后發(fā)展起來的一種工作母機(jī)，并逐漸形成完整的機(jī)床體系。銑床夾具因此應(yīng)運(yùn)而生，成為如今機(jī)床夾具中的一大體系?，F(xiàn)代生產(chǎn)過程中，夾具已經(jīng)成為了一種必不可少的工藝裝備，它直接影響著加工的精度、勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品的制造成本等。故夾具設(shè)計(jì)在企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造以及生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備中占有極其重要的地位，是一項(xiàng)重要的技術(shù)工作。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步及社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展的需要，夾具已從一種輔助性工具發(fā)展成為一項(xiàng)門類齊全的工藝裝備。如今的夾具正朝著精密化、高效化、柔性化和標(biāo)準(zhǔn)化四個(gè)方向高速發(fā)展。26第二章 機(jī)床夾具的概述2.1 機(jī)床夾具的分類1機(jī)床夾具一般可按專門化程度、按夾緊動(dòng)力源和使用的機(jī)床分類。其中按

11、專門化程度分類可分為: （1）通用夾具。通用夾具是指已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化的，在一定范圍內(nèi)可用于加工不同工件的夾具。這類夾具一般由專業(yè)工廠生產(chǎn)，常作為機(jī)床附件提供給用戶。其特點(diǎn)是適應(yīng)性廣，生產(chǎn)效率低，主要適用于單件、小批量的生產(chǎn)。（2）專用夾具。專用夾具是指專為某一工件的某道工序而專門設(shè)計(jì)的夾具。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，操作迅速、方便、省力，可以保證較高的加工精度和生產(chǎn)效率，但設(shè)計(jì)制造周期較長(zhǎng)、制造費(fèi)用也較高【2】。當(dāng)產(chǎn)品變更時(shí)，夾具將由于無法再使用而報(bào)廢。只適用于產(chǎn)品固定且批量較大的生產(chǎn)中。（3）通用可調(diào)夾具和成組夾具。其特點(diǎn)是夾具的部分元件可以更換，部分裝置可以調(diào)整，以適應(yīng)不同零件的加工。用于相似零件的成組

12、加工所用的夾具，稱為成組夾具。通用可調(diào)夾具與成組夾具相比，加工對(duì)象不很明確，適用范圍更廣一些。（4）組合夾具。組合夾具是指按零件的加工要求，由一套事先制造好的標(biāo)準(zhǔn)元件和部件組裝而成的夾具【3】。其專業(yè)廠家制造，具有靈活多變，萬能性強(qiáng)，制造周期短、元件能反復(fù)使用等特點(diǎn)，特別適用于新產(chǎn)品的試制和單件小批生產(chǎn)。（5）隨行夾具。隨行夾具是一種在自動(dòng)線上使用的夾具。2機(jī)床夾具按使用的機(jī)床分類，可分為：（1）車床夾具；（2）鉆床夾具；（3）銑床夾具；（4）磨床夾具；（5）鏜床夾具；（6）齒輪機(jī)床夾具；（7）其他機(jī)床夾具。3按夾緊動(dòng)力源分類，可分為：（1）手動(dòng)夾具；（2）氣動(dòng)夾具；（3）液壓夾具；（4）氣液

13、夾具；（5）電動(dòng)夾具；（6）磁力夾具；（7）真空夾具。本次設(shè)計(jì)是采用手動(dòng)夾緊的專用銑床夾具。2.2 機(jī)床夾具的組成機(jī)床夾具通常由以下幾部分組成：1定位元件定位元件與工件的定位基準(zhǔn)相接觸，可以使工件在夾具中得到正確位置，從而保證加工時(shí)工件相對(duì)于刀具和機(jī)床加工運(yùn)動(dòng)間的相對(duì)正確位置。如支承釘、支承板、V形塊、定位銷等。2夾緊裝置將工件夾緊夾牢，保證工件在加工過程中不因受重力、慣性力以及切削力等外力作用而產(chǎn)生位移，同時(shí)防止減少震動(dòng)。夾緊裝置包括夾緊元件或其組合以及動(dòng)力源。3導(dǎo)向及對(duì)刀元件迅速確定道具與工件之間的相對(duì)位置，防止加工過程中的刀具偏移。用于確定刀具在加工前正確位置的元件，稱為對(duì)刀元件，如對(duì)刀

14、塊。用于確定刀具位置并導(dǎo)引刀具進(jìn)行加工的元件，稱為引導(dǎo)元件。 4夾具體 用于連接或固定夾具上各元件及裝置，使其成為一個(gè)整體的基礎(chǔ)件。它與機(jī)床有關(guān)部件進(jìn)行連接、對(duì)定，使夾具相對(duì)機(jī)床具有確定的位置。5其它元件及裝置如定相件、操作件以及根據(jù)夾具特殊功能需要設(shè)置的一些裝置，如分度機(jī)構(gòu)、銑床夾具定位鍵等。2.3 機(jī)床夾具的主要功能1機(jī)床夾具的主要作用：（1）可靠且穩(wěn)定的保證產(chǎn)品的加工精度，降低對(duì)工人的技術(shù)等級(jí)要求；（2）減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度；提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本；（3）擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍，如專用夾具的使用，可以改變機(jī)床的用途，擴(kuò)大機(jī)床的適用范圍【4】；（4）減少生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間，縮短新產(chǎn)品試制周期；（5

15、）提高工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化程度。2機(jī)床夾具的主要功能：（1）定位確定工件在夾具中占有正確位置的過程，是通過工件定位基準(zhǔn)面與夾具定位元件的定位面接觸和配合實(shí)現(xiàn)的【5】。正確的定位可以保證工件加工的尺寸和位置精度要求。（2）夾緊工件在定位以后再將其固定，保證其在加工的過程中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。（3）對(duì)刀調(diào)整刀具切削刃相對(duì)于工件和夾具的正確位置。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。（4）導(dǎo)向如鉆床夾具中的鉆模板和鉆套，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

16、件制成模板形式，故鉆床夾具常稱為鉆模。鏜床夾具也具有導(dǎo)向功能。2.4 機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)特點(diǎn)和設(shè)計(jì)要求1機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)特點(diǎn)機(jī)床夾具設(shè)計(jì)與其他裝備設(shè)計(jì)比較，有較大的差別，主要表現(xiàn)在以下五個(gè)方面。（1）設(shè)計(jì)和制造周期較短，一般沒有條件對(duì)夾具進(jìn)行原理性試驗(yàn)和復(fù)雜的計(jì)算工作。（2）夾具的設(shè)計(jì)精度一般比工件的設(shè)計(jì)精度高23倍。（3）夾具與操作工人的關(guān)系非常密切，要求使夾具與生產(chǎn)條件、操作習(xí)慣密切結(jié)合。（4）夾具一般是單件制造的，一般情況下不會(huì)出現(xiàn)重復(fù)制造的情況，通常要求使夾具在生產(chǎn)時(shí)一次成功。（5）夾具的社會(huì)協(xié)同合作制造條件很差，尤其是商品化的元件很少。設(shè)計(jì)人員要要非常熟悉夾具的制造方法，以滿足不同設(shè)計(jì)的工

17、藝要求。2機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)要求 機(jī)床夾具應(yīng)滿足的基本要求包括以下幾個(gè)方面：（1）保證工件的各項(xiàng)技術(shù)要求。即在機(jī)械加工工藝系統(tǒng)中，夾具要滿足以下三個(gè)要求：1）工件能在夾具中正確的定位；2）夾具能裝在機(jī)床上正確的位置；3）刀具相對(duì)工件能夠有正確位置。（2）提高生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本。 夾具的總體方案應(yīng)與年生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)。應(yīng)該根據(jù)工件的生產(chǎn)批量，確定不同復(fù)雜程度的快速高效的定位和夾緊方案。在中、2批量生產(chǎn)時(shí)，夾具應(yīng)有一定的可調(diào)性，以適應(yīng)多品種工件的加工。（3）工藝性好 所設(shè)計(jì)的夾具應(yīng)便于制造、檢驗(yàn)、裝配、調(diào)整和維修。（4）適用性好。夾具的操作應(yīng)簡(jiǎn)便、省力（可采用氣動(dòng)、液壓和氣液聯(lián)動(dòng)等機(jī)械化夾緊裝置），安

18、全可靠、排屑方便。（5）機(jī)床夾具應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度和結(jié)構(gòu)工藝性。設(shè)計(jì)的機(jī)床夾具，要方便制造、檢測(cè)、調(diào)整和裝配，這樣有利于提高夾具的制造精度，從而間接的減少工件的定位誤差【13】。 第三章 零件工序加工工藝性分析 零件名稱：主動(dòng)齒輪零件材料：45零件硬度：HRC 3138銑四方加工內(nèi)容：齒輪軸端銑四方、方頭對(duì)D的對(duì)稱度不大于0.075加工設(shè)備型號(hào)：X62W工件的加工位置精度要求及具體的尺寸分布見圖3-1。圖3-1 主動(dòng)齒輪銑四方加工工藝尺寸圖第四章 銑床夾具的特點(diǎn)分析與夾具本體方案的確定 4.1 銑床夾具的簡(jiǎn)述 銑床是繼機(jī)床之后發(fā)展起來的一種工作母機(jī)，并逐漸形成完整的機(jī)床體系。銑床夾具因此應(yīng)

19、運(yùn)而生，成為如今機(jī)床夾具中的一大體系?，F(xiàn)代生產(chǎn)過程中，夾具已經(jīng)成為了一種必不可少的工藝裝備，它直接影響著加工的精度、勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品的制造成本等。故夾具設(shè)計(jì)在企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造以及生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備中占有極其重要的地位，是一項(xiàng)重要的技術(shù)工作。銑床夾具主要用于加工平面、凹槽及各種成形表面。它主要由定位元件、夾緊機(jī)構(gòu)、對(duì)刀裝置、定位鍵和夾具體組成。其特點(diǎn)大概可分為三點(diǎn)：1） 銑削加工時(shí)一般切削用量和切削力都比較大，而且多是反復(fù)切削，因此極易產(chǎn)生震動(dòng)，設(shè)計(jì)時(shí)需要特別注意工件定位的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。2） 有時(shí)為確定夾具相對(duì)加床的位置，需要為其設(shè)計(jì)定位鍵。3） 有時(shí)為了調(diào)整工件相對(duì)于刀具的位置，銑床夾具一般可

20、以設(shè)計(jì)對(duì)刀裝置。4.2夾具本體方案的確定 銑床夾具的定位、夾緊等機(jī)構(gòu)通常都是配合在夾具本體上的，因此夾具本體必須具有足夠的剛度和強(qiáng)度，以防止因夾具本體變形而影響夾具的定位精度【6】。夾具本體的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下幾點(diǎn)： 1. 夾具本體重心應(yīng)盡量低，應(yīng)保證夾具的高度和寬度之比應(yīng)為11.25，并應(yīng)有足夠的排屑空間。 2. 本體各位置間尺寸應(yīng)盡量精確，并有足夠的表面粗糙度，以保證夾具定位裝置和夾緊裝置的定位精度。 3. 由于銑削時(shí)銑削力較大，極易產(chǎn)生震動(dòng)。因此該夾具本體要有足夠的強(qiáng)度和剛度，來保證工件定位的準(zhǔn)確性和夾緊的牢固性。 4. 因加工本次工件無需夾具對(duì)刀輔助，因此本次夾具設(shè)計(jì)不涉及對(duì)刀裝置的設(shè)計(jì)。

21、 夾具本體一般可分為，構(gòu)造組合型、鑄造型、焊接型。其中鑄造型夾具體強(qiáng)度最好，焊接型次之，構(gòu)造組合型最差。由于考慮到本夾具對(duì)強(qiáng)度、剛度要求較高，因此采用鑄造型夾具本體。 本體 材料：HT20-40 夾具本體如圖4-1所示： 圖4-1 夾具本體 第五章 工件定位方案的確定5.1 工件的定位原理工件在夾具中定位的任務(wù)，就是通過定位元件限制工件的自由度，從而滿足工序的加工精度要求【13】。習(xí)慣上一般把工件定位范疇內(nèi)的位置不確定性稱為自由度，因此工件定位就是限制工件的自由度1。根據(jù)六點(diǎn)定位原則，使工件在夾具中得到正確的位置。5.2 對(duì)定位元件的要求1當(dāng)定位元件與工件定位基準(zhǔn)接觸或配合后，應(yīng)該能限制住由其

22、限制的工件的自由度【8】；2由其產(chǎn)生的定位誤差最??；3定位表面應(yīng)具有較高的尺寸精度、配合精度、表面光潔度和硬度；4定位元件結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡(jiǎn)單，便于裝卸工件；5具有足夠的強(qiáng)度和剛度；6無產(chǎn)生超定位的可能性；7定位件與定位表面的接觸面積應(yīng)較小，在不影響定位精度的前提下，應(yīng)從結(jié)構(gòu)上采取措施，盡量減小【10】。8消除定位表面的切屑方便。5.3 定位精度1夾具需要做詳細(xì)的定位誤差分析及計(jì)算，確保定位誤差能夠滿足工件所要求的加工精度【12】；2必須考慮提高夾具在機(jī)床上的定位精度；3必須確保刀具在夾具上的導(dǎo)向精度；4必須確保對(duì)刀元件表面到工件被加工面間的尺寸精度；5出現(xiàn)超定位時(shí)，應(yīng)取消產(chǎn)生超定位的定位元件，或增

23、加超定位元件與定位基準(zhǔn)間的間隙，以提高定位精度；6工件被加工平面或中心至定位元件的位置精度和尺寸精度，在未標(biāo)明特殊要求的情況下，一般取工件精度要求的1/5-1/3【7】；7當(dāng)工件未注明定位面間的位置精度要求時(shí)，夾具定位面間的位置精度一般取0.01-100mm【9】；8按工件公差選取夾具公差的參考值；9按工件的直線尺寸公差確定夾具相應(yīng)尺寸公差的參考值；10按工件的角度公差確定夾具相應(yīng)角度公差的參考值。5.4 工件的定位方式的選擇5.4.1 完全定位、不完全定位、欠定位和過定位現(xiàn)象1完全定位加工時(shí)，工件的六個(gè)自由度被完全限制了的定位稱為完全定位。但生產(chǎn)中并不是任何工序都需要采用完全定位的。究竟應(yīng)該

24、限制幾個(gè)自由度和哪幾個(gè)自由度，應(yīng)由工件的加工要求決定。例如在一個(gè)長(zhǎng)軸上銑一個(gè)兩頭不通的鍵槽，加工要求除了鍵槽本身的寬度、深度和長(zhǎng)度外，還需保證槽距軸端的尺寸及槽對(duì)外圓軸線的對(duì)稱度。此時(shí)繞工件軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度就不必限制，只要限制五個(gè)自由度就行了。2不完全定位工件的六個(gè)自由度沒有被完全限制的現(xiàn)象稱為不完全定位。在平面磨床上磨削平板零件的平面也是不完全定位的一個(gè)例子。在滿足加工要求的前提下，采用不完全定位是允許的【5】。3欠定位在工件加工中，根據(jù)加工要求應(yīng)該限制的自由度而沒有被限制的情況稱為欠定位。這種現(xiàn)象是不允許出現(xiàn)的的，它存在將無法保證加工要求。4過定位工件的同一自由度被重復(fù)限制的現(xiàn)象稱為過定位

25、。一般情況下應(yīng)當(dāng)盡量避免過定位。但是，在某些條件下，過定位不僅對(duì)工件定位精度影響不大，而且能提高工件加工時(shí)的剛度。例如如本次夾具設(shè)計(jì)中，便通過轉(zhuǎn)動(dòng)軸支撐面和90度 V型面重復(fù)定位了工件的沿X軸轉(zhuǎn)動(dòng)、沿Y軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，這有利于提高工件在加工過程中的剛度和強(qiáng)度。5.4.2 定位方式的選擇 沿X軸移動(dòng)，以表示；沿Y軸移動(dòng)，以表示；沿Z軸移動(dòng)，以表示；沿X方向的旋轉(zhuǎn)，以表示；沿Y方向的旋轉(zhuǎn)，以表示；沿Z方向的旋轉(zhuǎn)，以表示。 該套夾具主要用于軸端銑四方加工。經(jīng)分析知，需要限制工件的五個(gè)自由度。即：X軸方向的移動(dòng)自由度、轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，Z軸方向的移動(dòng)自由度以及Y軸的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度、移動(dòng)自由度（Z軸方向的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度無須

26、限制）。首先分析該工件的定位基準(zhǔn)。在本次設(shè)計(jì)中需要限制工件的五個(gè)自由度，擬定該工件的工藝定位基準(zhǔn)為工件的外圓柱面和底部支撐面。 結(jié)合工件的具體形狀特征，根據(jù)基準(zhǔn)的選擇原則，為了較容易地獲得加工表面對(duì)其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的相對(duì)位置精度要求，選擇加工表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)。采用基準(zhǔn)重合原則，可以直接保證設(shè)計(jì)精度，避免基準(zhǔn)不重合誤差。該夾具采用“轉(zhuǎn)動(dòng)軸”多面組合定位。轉(zhuǎn)動(dòng)軸支撐面限制3個(gè)自由度，即、，轉(zhuǎn)動(dòng)軸90度V型面限制2個(gè)自由度，即、。通過“轉(zhuǎn)動(dòng)軸”多面組合定位，保證了工件在夾具中的正確位置，實(shí)現(xiàn)了定位。為了增加工件的剛度，減小切削變形，在轉(zhuǎn)動(dòng)軸上設(shè)置較長(zhǎng)垂直輔助支承面，為了防止過定位，在壓板上設(shè)置了

27、預(yù)緊彈簧。定位簡(jiǎn)圖如圖5-1。 圖5-1 定位簡(jiǎn)圖5.5 定位元件的設(shè)計(jì)5.5.3轉(zhuǎn)動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 在本次夾具設(shè)計(jì)中，轉(zhuǎn)動(dòng)軸是工件的直接定位標(biāo)準(zhǔn)，它的支撐面和90度V型面限制工件所需限制的五個(gè)自由度。轉(zhuǎn)動(dòng)軸只能發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，而不能平動(dòng)的這一特性，很好的保證了角度轉(zhuǎn)換后，銑削工件另一面時(shí)的位置精度，從而保證了一次裝夾，完成所有銑削工作。轉(zhuǎn)動(dòng)軸選用20鋼。熱處理工藝：滲碳淬火（滲碳深度0.81.2，硬度HRC5055）。如圖5-2。圖5-2 轉(zhuǎn)動(dòng)軸5.6 定位誤差的分析和計(jì)算5.6.1 定位誤差的基本概念定位誤差是指由于定位不準(zhǔn)而造成的某一工序在工序尺寸（通常指加工表面對(duì)工序基準(zhǔn)的距離尺寸）或位置要求方面

28、的加工誤差。其大小是判斷夾具定位方案是否合理的重要依據(jù)【8】。對(duì)銑床夾具的某一定位方案，經(jīng)過計(jì)算其可能產(chǎn)生的定位誤差，只要小于工件有關(guān)尺寸或位置公差的1/31/5，一般即認(rèn)為此定位方案能滿足該工序的加工精度要求。為了保證加工精度要求，我們加工時(shí)應(yīng)滿足下列關(guān)系式： (5.1)式中， 與機(jī)床夾具有關(guān)的加工誤差； 與工序中除夾具外其他因素有關(guān)； 工件被加工尺寸的公差。在這里，我們只研究與夾具有關(guān)的定位方法所引起的定位誤差對(duì)加工精度的影響，因此上式又可寫成： (5.2)式中: 定位誤差； 工序公差； 除定位誤差外，其它因素所引起的誤差總和，可按加工經(jīng)濟(jì)精度查表確定。所以由上式知道：，或者：。定位誤差的

29、組成及產(chǎn)生原因有以下兩個(gè)方面：1定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不一致所引起的定位誤差，稱基準(zhǔn)不重合誤差，即工序基準(zhǔn)相對(duì)定位基準(zhǔn)在加工尺寸方向上的最大變動(dòng)量，以表示。2基準(zhǔn)位置誤差是指定位基準(zhǔn)面和定位元件本身的制造誤差所引起的定位誤差。即定位基準(zhǔn)的相對(duì)應(yīng)位置在加工尺寸方向上的最大變動(dòng)量，以表示【14】。故有： (5.3)5.6.2 定位誤差的計(jì)算在本設(shè)計(jì)的定位方式中，因?yàn)楣ば蚧鶞?zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合，故位移誤差。由下圖可知90度V型面尺寸D為，90度V型面定位存在定位誤差，如圖5-3所示。查機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)得： （5.4）代入數(shù)據(jù)得：。而由上工序可知被加工工件的公差。可知。所以此定位元件滿足設(shè)計(jì)要求。 定位誤差分

30、析如圖5-3。 圖5-3 定位誤差分析圖 第六章 夾緊方案的確定機(jī)床對(duì)工件進(jìn)行加工時(shí)，除了需要定位支承系統(tǒng)獲得對(duì)于刀具及其導(dǎo)向的正確相對(duì)位置，還需依靠夾具上的夾緊機(jī)構(gòu)來消除工件因受切削力和工件自重的作用而產(chǎn)生的位移或振動(dòng)【12】。在本例夾緊裝置中，在工件的加工過程，該夾具能使持續(xù)保持定位時(shí)所獲得的正確位置。夾緊機(jī)構(gòu)通常由三個(gè)部分組成：夾緊動(dòng)力部分，中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和夾緊元件。夾緊動(dòng)力部分的作用是產(chǎn)生動(dòng)力源，并將作用力傳遞給中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可以改變作用力的大小和方向，并使夾緊機(jī)構(gòu)產(chǎn)生自鎖。夾緊元件則承受由中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳遞的夾緊力并與工件直接接觸而執(zhí)行夾緊動(dòng)作。6.1 工件達(dá)到正確夾緊的原則

31、1在夾緊過程中，不至于因工件重力的影響而破壞正確定位（1）選定定位方案和設(shè)計(jì)定位支承時(shí)，因盡可能的使工件的重心在支承范圍內(nèi)，避免因工件重力與支承反力構(gòu)成力偶而破壞正確定位；（2）當(dāng)工件重力與主基準(zhǔn)或雙導(dǎo)向基準(zhǔn)垂直，而工件的重心位置不在各支承范圍內(nèi)時(shí)，應(yīng)使主要夾緊力與主基準(zhǔn)或雙導(dǎo)向基準(zhǔn)垂直，并處在各支承范圍內(nèi)【15】。同時(shí)在夾具的適當(dāng)位置上設(shè)置初定位件；（3）若由于工件或加工等條件的限制，使主夾緊力不能與主基準(zhǔn)或雙導(dǎo)向基準(zhǔn)垂直，可在夾緊前對(duì)工件施加預(yù)夾緊力【16】。該力應(yīng)垂直于主基準(zhǔn)或雙導(dǎo)向基準(zhǔn)，并處在支承范圍內(nèi)。待夾緊后可將預(yù)夾緊力撤出，并在適當(dāng)位置設(shè)置初定位件。（4）當(dāng)重力與主基準(zhǔn)或雙導(dǎo)向基

32、準(zhǔn)平行而與止動(dòng)基準(zhǔn)垂直時(shí)，則應(yīng)在夾具的適當(dāng)位置上設(shè)置初定位件。2在夾緊過程中，夾緊力不應(yīng)使已經(jīng)獲得正確定位的工件脫離正確位置：（1）制定夾緊方案時(shí)，應(yīng)盡可能避免夾緊力與支承反力構(gòu)成力偶；（2）主夾緊力的方向最好壓向主基準(zhǔn)或雙導(dǎo)向基準(zhǔn)，其作用點(diǎn)應(yīng)在定位支承范圍內(nèi)；（3）當(dāng)主夾緊力只能壓向?qū)蚧鶞?zhǔn)時(shí)，應(yīng)合理的選擇夾緊力的作用點(diǎn)或設(shè)置預(yù)夾緊力【7】；（4）若壓緊力處于支承范圍外，則應(yīng)采取結(jié)構(gòu)上的措施，使工件不脫離正確位置；3在夾緊過程中，應(yīng)使工件不產(chǎn)生超出表面形狀精度允許范圍的變形：（1）設(shè)計(jì)夾緊方案時(shí)，面對(duì)剛性較差的工件時(shí)，應(yīng)盡可能的減少甚至避免由于夾緊力而使工件產(chǎn)生的彎曲變形；（2）夾緊力應(yīng)力求

33、通過或靠近定位基準(zhǔn)與定位支承的接觸面；（3）當(dāng)夾緊力無法通過或靠近定位基準(zhǔn)與定位支承的接觸面時(shí)，應(yīng)在與夾緊力相對(duì)應(yīng)的位置設(shè)置輔助支承；（4）當(dāng)夾緊力作用的作用點(diǎn)是在工件的斜面上時(shí)，如果該作用力的分力會(huì)在工件上產(chǎn)生彎曲力矩，則應(yīng)避免在該斜面上施加夾緊力。（5）當(dāng)單方面夾緊所需要的夾緊力過大，致使彎曲力矩過大而造成工件變形較大時(shí)，可采用多向夾緊的方法；（6）夾緊力應(yīng)避免壓向超定位元件；4在切削過程中，應(yīng)避免工件產(chǎn)生不能允許的振動(dòng)：（1）制定夾緊方案時(shí)，對(duì)于剛性較差的工件，應(yīng)盡可能減少或避免由切削力而產(chǎn)生的振動(dòng)；（2）夾緊力要盡可能靠近工件被加工表面，以減少工件的懸臂長(zhǎng)度；（3）當(dāng)主夾緊力無法靠近工

34、件被加工表面，而工件被加工表面懸臂又較長(zhǎng)時(shí)，可在切削過程中對(duì)工件剛性較差的部位設(shè)置輔助支承，或在輔助支承上還加一個(gè)夾緊力【17】。5在銑削過程中，應(yīng)確保銑削力不會(huì)破壞工件已有的正確位置，并應(yīng)盡量平衡銑削力，從而使所需的夾緊力最小【18】：（1）當(dāng)用定位支承反力平衡最大的銑削力時(shí)，此時(shí)所需要的夾緊力最??；（2）當(dāng)用夾緊力平衡最大銑削力時(shí)，此時(shí)所需夾緊力最大；（2）當(dāng)用夾緊力產(chǎn)生的摩擦力以平衡銑削力時(shí)，此時(shí)所需夾緊力最大。（3）因此在制定夾緊方案時(shí)，銑削力最好由定位支承反力平衡，盡可能的避免用夾緊力及由夾緊力產(chǎn)生的摩擦力平衡。6.2 夾緊機(jī)構(gòu)的確定針對(duì)成批生產(chǎn)的工藝特征，本夾具選用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)夾壓

35、工件。采用螺旋裝置直接夾緊或其它元件組合實(shí)現(xiàn)夾緊的機(jī)構(gòu)，統(tǒng)稱為螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。螺旋夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易制造。由于一般螺紋的螺旋角比較小，因此螺旋夾緊機(jī)構(gòu)的自鎖性能比較好。且夾緊力及夾緊行程都較大，因此在手動(dòng)夾具上應(yīng)用較多。螺旋夾緊機(jī)構(gòu)可以看做是繞在圓柱表面上的斜面，將它展開就相當(dāng)于一斜楔。在此螺旋夾緊裝置中，采用回轉(zhuǎn)壓板夾緊與螺母直接壓緊。裝夾工件時(shí)，先將回轉(zhuǎn)壓板的螺母與緊固螺釘擰松，然后將工件放到轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，并用轉(zhuǎn)動(dòng)軸上兩垂直面定位，使得兩垂直面與工件圓柱側(cè)面接觸，最后手動(dòng)擰緊回轉(zhuǎn)壓板的螺母與緊固螺釘以壓緊工件。銑削完工件兩面后，把手把拉上，插銷從分度盤拔出，轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸90度，然后將手把放下，

36、插銷進(jìn)入分度盤凹口，將分度盤定位并加緊。夾緊原理分別如圖6-1（分度盤夾緊示意圖）、圖6-2（工件夾緊示意圖）所示。 圖6-1 分度盤夾緊示意圖圖 6-2 工件夾緊示意圖 6.3 夾緊元件的設(shè)計(jì)6.3.1 壓板的設(shè)計(jì) 壓板是直接接觸工件的夾緊元件，是夾緊力的傳遞者。襯套選用45號(hào)鋼。熱處理工藝：淬火（硬度HRC3035）。如圖6-3。 圖6-3 壓板6.3.2螺絲的設(shè)計(jì)螺絲是工件夾緊力的來源。螺絲采用45號(hào)鋼。熱處理工藝：淬火（硬度HRC3035）。如圖6-4。 圖6-4 螺絲6.3.3插銷的設(shè)計(jì) 插銷既是配合分度盤對(duì)工件進(jìn)行角度定位的定位元件，又是配合手把對(duì)分度盤夾緊的夾緊元件，在這里把它放

37、在夾緊元件中分析。熱處理工藝：滲碳淬火（滲碳深度0.81.2，硬度HRC5055）。如圖6-5。 圖6-5 插銷6.4 夾緊力三要素的確定6.4.1 夾緊力方向的確定夾緊力的方向一般與工件的定位與夾緊方式、工件所受外力的方向以及工件的剛性等因素有關(guān)，敲定夾緊力方向的原則有以下三點(diǎn)：1夾緊力的方向應(yīng)使定位基面與定位元件接觸良好，保證工件定位準(zhǔn)確可靠；2夾緊力的方向應(yīng)與工件剛度最大的方向一致，以減小工件變形；3夾緊力的方向應(yīng)盡量與工件受到的切削力、重力等的方向一致，以減小夾緊力。本夾具的夾緊力方向如圖6-6所示：F-銑削力、Q-夾緊力、T-支撐力、G重力。圖6-6 夾緊力示意圖 6.4.2 夾緊力

38、作用點(diǎn)的確定夾緊力的作用點(diǎn)是指夾緊元件與工件相接觸的一小塊面積。選擇夾緊力的作用點(diǎn)和數(shù)目時(shí)，應(yīng)考慮工件定位的準(zhǔn)確，防止夾緊力使工件變形，確保每一道工序的加工精度。1夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)能保持工件定位穩(wěn)定，而不致引起工件發(fā)生位移和偏轉(zhuǎn)。2夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)使被夾緊工件的夾緊變形盡可能小。3夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)盡量的接近工件的加工表面，以提高定位的準(zhǔn)確性和夾緊牢固性。該套夾具的夾緊力作用點(diǎn)有兩處，是緊固螺釘與工件作用部位以及回轉(zhuǎn)壓板的壓塊與工件的作用部位。6.4.3 夾緊力大小的確定加工過程中，工件受到切削力、離心力、慣性力及重力的作用。理論上，夾緊力的作用應(yīng)與上述力（矩）的作用平衡；而實(shí)際上，夾緊力的大小

39、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(gè)很復(fù)雜的問題，只能進(jìn)行粗略的估算。由于是小型工件，工件重力略去不計(jì)。因?yàn)閴喊迨腔顒?dòng)的，壓板對(duì)工件的摩擦力也略去不計(jì)。銑削時(shí)銑削面不大，銑削力較大，選用M10螺紋螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，當(dāng)扳手長(zhǎng)度為120mm且加在扳手上的力為4.5N時(shí)，查金屬切削機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)表3-25得夾緊力為224N。第七章 其他元件的設(shè)計(jì)7.1襯套的設(shè)計(jì)襯套是為保證轉(zhuǎn)動(dòng)軸對(duì)中的正確位置。襯套選用20鋼。熱處理工藝：滲碳淬火（滲碳深度0.81.2，硬度HRC5055）。如圖5-2。 圖7-1 襯套 7.2 套筒的設(shè)計(jì) 在本次設(shè)

40、計(jì)中，套筒是為保證插銷和分度盤相對(duì)位置的元件。套筒選用20鋼。熱處理工藝：滲碳淬火（滲碳深度0.81.2，硬度HRC5055）。如圖7-2。圖 7-2 套筒7.3分度盤的設(shè)計(jì) 分度盤是工件四方銑削角度的定位基準(zhǔn)件，能起到保證方頭對(duì)D的對(duì)稱度不大于0.075的作用。分度盤選用20鋼。熱處理工藝：滲碳淬火（滲碳深度0.81.2，硬度HRC5055）。如圖7-2。 圖7-3 分度盤 7.4 手把的設(shè)計(jì) 在本次設(shè)計(jì)之中，手把是分度盤夾緊機(jī)構(gòu)夾緊力的來源，同時(shí)也是夾緊機(jī)構(gòu)中的自鎖機(jī)構(gòu)。選用45鋼。熱處理工藝：淬火（硬度HRC3035）。如圖7-4。圖 7-4 手把7.4 遮塵罩的設(shè)計(jì)遮塵罩，顧名思義就是

41、夾具的密封裝置，主要作用就是對(duì)夾具內(nèi)部遮塵，避免銑削屑掉進(jìn)夾具內(nèi)部，保證夾具內(nèi)部潔凈。選用A3。如圖7-4。圖 7-4 遮塵罩第八章 夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)夾具體是夾具的基礎(chǔ)件。在夾具體上，要安裝組成該夾具所需的各種元件、機(jī)構(gòu)和裝置等。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足以下基本要求：1應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度。保證加工過程中，夾具體在夾緊力、切削力等力作用下，不致產(chǎn)生不允許的變形和振動(dòng)。2結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有良好的工藝性。在保證強(qiáng)度和剛度的條件下，力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，重量輕，特別是對(duì)于移動(dòng)或翻轉(zhuǎn)夾具，其重量不應(yīng)太大（一般不超過10kg）,以便于操作。3尺寸要穩(wěn)定。對(duì)于鑄造夾具體，要進(jìn)行時(shí)效處理；對(duì)焊接夾具體，要進(jìn)行退火處理，以消除內(nèi)

42、應(yīng)力，以保證夾具體加工尺寸的穩(wěn)定。4便于排屑為防止加工中切屑聚積在定位元件工作表面或其他裝置中，而影響工件的正確定位和夾具的正常工作，在設(shè)計(jì)夾具時(shí)要考慮切屑的排除問題。夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)總圖如圖8-1所示。1-本體 2-分度盤 3-圓螺帽 4-鍵 5-螺釘 6-螺帽 7-轉(zhuǎn)動(dòng)軸 8-遮塵罩9-螺釘10-襯套11-插銷 12-套筒 13-彈簧 14-手把 15-銷釘 16-銷釘17-螺釘18-螺釘 19彈簧 20-墊圈 21-螺絲 22-螺釘 23-壓板圖8-1 夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)總圖總 結(jié)到此為止，在自己三個(gè)多月的努力后順利完成了“銑四方夾具設(shè)計(jì)”夾具的設(shè)計(jì)。從剛開始對(duì)制造工藝只有一點(diǎn)感性認(rèn)識(shí)到現(xiàn)在已熟悉

43、制造工藝的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及趨勢(shì)，能對(duì)工件確定合理的工藝方案，對(duì)零件的設(shè)計(jì)制造，機(jī)床設(shè)備的選用，機(jī)械零件的選用及零件加工工藝過程的說明有了較為深刻的領(lǐng)會(huì)，同時(shí)對(duì)根據(jù)加工工藝設(shè)計(jì)相應(yīng)的夾具體也較清楚。所做工作如下：1.查閱相關(guān)技術(shù)文獻(xiàn)資料，對(duì)本設(shè)計(jì)中的軸端銑四方進(jìn)行了全面的技術(shù)分析，對(duì)加工零件進(jìn)行功能、精度、作用及加工工藝的全面分析；2.到工廠實(shí)習(xí)，現(xiàn)場(chǎng)了解軸端銑四方生產(chǎn)加工情況，以加深對(duì)銑四方加工的認(rèn)識(shí)，深入了解零件加工工藝及夾具設(shè)計(jì)需要考慮的問題；3.對(duì)銑四方夾具進(jìn)行總體方案設(shè)計(jì)，繪制完成夾具裝配圖，確定銑四方的加工工藝，制作零件加工工序卡；4.完成了設(shè)計(jì)說明書（15000字左右），完成3000字的英文文獻(xiàn)翻譯。雖然本次設(shè)計(jì)我很努力去做，但還是存在一些不足之處：1.我對(duì)機(jī)械工藝裝備設(shè)計(jì)理論方面的知識(shí)還不是十分扎實(shí)，考慮問題欠周全。2.雖然課題要求我們只要選擇其中一道工序進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)，但是夾具設(shè)計(jì)過程中遇到的問題是很多的，特別是對(duì)各機(jī)構(gòu)的選