吊耳零件端面孔自定心對中夾具畢業(yè)論文

1、論文吊耳零件端面孔自定心對中夾具目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc169606206 第1章 緒論 PAGEREF _Toc169606206 h 1 HYPERLINK l _Toc169606207 1.1 夾具概述 PAGEREF _Toc169606207 h 1 HYPERLINK l _Toc169606208 使用夾具的目的及夾具的發(fā)展方向 PAGEREF _Toc169606208 h 1 HYPERLINK l _Toc169606209 1.1.2 專用夾具及其設(shè)計要求 PAGEREF _Toc169606209 h 2 HYPERLIN

2、K l _Toc169606210 1.1.3 車床夾具及其設(shè)計要求 PAGEREF _Toc169606210 h 3 HYPERLINK l _Toc169606211 課題研究目的 PAGEREF _Toc169606211 h 4 HYPERLINK l _Toc169606212 第2章 夾具的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 PAGEREF _Toc169606212 h 6 HYPERLINK l _Toc169606213 2.1 夾具的組成 PAGEREF _Toc169606213 h 6 HYPERLINK l _Toc169606214 2.2 夾具的定位原理 PAGEREF _Toc16

3、9606214 h 6 HYPERLINK l _Toc169606215 2.3 夾具的制造要求 PAGEREF _Toc169606215 h 7 HYPERLINK l _Toc169606216 2.4 夾具的特點 PAGEREF _Toc169606216 h 7 HYPERLINK l _Toc169606217 第3章 夾具的詳細(xì)設(shè)計 PAGEREF _Toc169606217 h 8 HYPERLINK l _Toc169606218 定位裝置的設(shè)計 PAGEREF _Toc169606218 h 8 HYPERLINK l _Toc169606219 定位裝置設(shè)計的基本原則

4、PAGEREF _Toc169606219 h 8 HYPERLINK l _Toc169606220 定位元件的設(shè)計要求 PAGEREF _Toc169606220 h 8 HYPERLINK l _Toc169606221 3.1.3 本夾具定位裝置的設(shè)計 PAGEREF _Toc169606221 h 8 HYPERLINK l _Toc169606222 3.2 夾緊裝置的設(shè)計 PAGEREF _Toc169606222 h 11 HYPERLINK l _Toc169606223 3.2.1 夾緊裝置的設(shè)計要求 PAGEREF _Toc169606223 h 11 HYPERLINK

5、 l _Toc169606224 3.2.2 夾緊力的合理確定 PAGEREF _Toc169606224 h 12 HYPERLINK l _Toc169606225 3.2.3 本夾具夾緊裝置的設(shè)計 PAGEREF _Toc169606225 h 13 HYPERLINK l _Toc169606226 3.3 夾具體的設(shè)計 PAGEREF _Toc169606226 h 15 HYPERLINK l _Toc169606227 3.3.1 夾具體的設(shè)計要求 PAGEREF _Toc169606227 h 15 HYPERLINK l _Toc169606228 3.3.2 本夾具中夾具體

6、的設(shè)計 PAGEREF _Toc169606228 h 15 HYPERLINK l _Toc169606229 3.4 夾具與車床連接裝置的設(shè)計 PAGEREF _Toc169606229 h 15 HYPERLINK l _Toc169606230 3.4.1 車床夾具在機床主軸上的安裝方式 PAGEREF _Toc169606230 h 15 HYPERLINK l _Toc169606231 3.4.2 本夾具連接裝置的設(shè)計 PAGEREF _Toc169606231 h 16 HYPERLINK l _Toc169606232 3.5 夾具的動平衡 PAGEREF _Toc16960

7、6232 h 16 HYPERLINK l _Toc169606233 夾具裝配圖的繪制及夾具公差的確定 PAGEREF _Toc169606233 h 17 HYPERLINK l _Toc169606234 第4章夾具各零部件的機械加工 PAGEREF _Toc169606234 h 18 HYPERLINK l _Toc169606235 4.1 切削用量的選擇原則 PAGEREF _Toc169606235 h 18 HYPERLINK l _Toc169606236 U形板及錐柄的加工 PAGEREF _Toc169606236 h 19 HYPERLINK l _Toc169606

8、237 4.3 定位塊、壓緊塊及橫板的加工 PAGEREF _Toc169606237 h 20 HYPERLINK l _Toc169606238 結(jié) 論 PAGEREF _Toc169606238 h 21 HYPERLINK l _Toc169606239 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc169606239 h 22 HYPERLINK l _Toc169606240 致 謝 PAGEREF _Toc169606240 h 23第1章 緒論1.1 夾具概述夾具是在切削加工中，用以準(zhǔn)確地確定工件位置，并將其牢固地夾緊的工藝裝備。它的主要作用是:可靠的保證工件的加工精度，提高加工效率，減輕

9、勞動強度，充分發(fā)揮和擴大機床的工藝性能。因此，夾具在機械制造中占有重要的地位。使用夾具的目的及夾具的發(fā)展方向一般來說，使用夾具的目的可以歸納為如下四個方面：1.使用夾具可以穩(wěn)定地保證工件的加工質(zhì)量，減少廢品具體地說，使用夾具所能保證的只是工件加工表面的位置精度。只有夾具設(shè)計合理、制造合格，既具有一定的精度裕度，又有良好的技術(shù)狀態(tài)，在正常操作情況下，就可以排除工人技術(shù)等級和主觀因素對加工質(zhì)量的影響，穩(wěn)定地保證工件的加工精度。2.使用夾具可以提高生產(chǎn)率一般，夾具多是為加工工件的某一道工序?qū)ｉT設(shè)計的，工件的安裝夾緊十分方便可靠，因而大大縮短了安裝工件的輔助時間。夾具導(dǎo)向及對刀裝置，使刀具和工件始終保

10、持最佳的相對位置，從而避免了工人的對刀時間和反復(fù)試切的操作。3.使用夾具可以擴大機床的工藝范圍在通用機床上采用專用夾具可以擴大機床的工藝范圍，充分發(fā)揮機床的潛力，達(dá)到一機多用的目的。4.使用夾具可以改善操作者的勞動條件由于氣動、液壓、電磁等動力源在夾具中的應(yīng)用，一方面減輕了工人的勞動強度;另一方面，保證了夾緊工件的可靠性，并能實現(xiàn)機床的互鎖，避免事故，保證了操作者和機床設(shè)備的安全。根據(jù)各種生產(chǎn)組織形式的發(fā)展特點，機床夾具的發(fā)展方向可以歸納為以下幾個方面:1.功能柔性化由于多品種、小批量生產(chǎn)方式成為今后的主要生產(chǎn)形式，夾具應(yīng)能在一定范圍被適應(yīng)不同形狀及尺寸的工件，又能適用于不同的生產(chǎn)類型和不同機

11、床加工。近年來，組合夾具和可調(diào)夾具等在傳統(tǒng)應(yīng)用的基礎(chǔ)上都有了新的發(fā)展。2.結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化夾具標(biāo)準(zhǔn)化是生產(chǎn)專業(yè)化和柔性化的基礎(chǔ)。模塊化是在夾具的標(biāo)準(zhǔn)化和組合化的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型夾具。組合夾具等的進(jìn)一步發(fā)展將為夾具模塊化開拓廣闊的應(yīng)用前景。3.精密化由于機械產(chǎn)品的加工精度日益提高，高精度機床大量出現(xiàn)，必然要求夾具也相應(yīng)越來越精密。4.高效、自動化為了實現(xiàn)機械加工過程自動化，必須配備相應(yīng)的夾具。目前除了在生產(chǎn)流水線、自動線上配置相應(yīng)的高效、自動化夾具外，在數(shù)控機床上，尤其是帶自動換刀裝置的數(shù)控機床上，出現(xiàn)了各種自動裝夾工件的夾具，和自動更換夾具的裝置，充分發(fā)揮了數(shù)控機床的效率。1.1.2 專

12、用夾具及其設(shè)計要求專用夾具是指僅僅適用于某一工件的一道或數(shù)道工序的加工而專門設(shè)計的夾具。當(dāng)工件結(jié)構(gòu)變更或工序內(nèi)容變更時，都可能使此夾具失去應(yīng)用價值。由于這類夾具不需要考慮其通用性，所以夾具結(jié)構(gòu)可以設(shè)計得較簡單、緊湊，且定位結(jié)構(gòu)的精度可以提高，還可以采用各種省力、傳力機構(gòu)，使操作快捷、方便。采用專用夾具，可以得到較高的定位精度和較高的生產(chǎn)效率。專用夾具需要根據(jù)工件的具體加工要求而專門設(shè)計和制造，故產(chǎn)品的生產(chǎn)準(zhǔn)備周期比較長，工裝費用較高。這類夾具適用于產(chǎn)品較固定、生產(chǎn)批量較大的工件生產(chǎn)。專用夾具又可分為結(jié)構(gòu)可調(diào)式和結(jié)構(gòu)不可調(diào)式兩種類型?？烧{(diào)式專用夾具常用于同類產(chǎn)品不同規(guī)格（局部尺寸發(fā)生變化）的工件

13、生產(chǎn)，對于工件局部規(guī)格尺寸的變動，夾具只要做一下簡單的調(diào)節(jié)，或是調(diào)節(jié)某元件的位置，或者是調(diào)整或更換某元件，就可以適用于工件的安裝。這種調(diào)節(jié)原理后來被應(yīng)用到早期的成組加工所使用的成組夾具上，對產(chǎn)品的變更，只需對成組夾具在原來基礎(chǔ)上做少量的調(diào)節(jié)或局部的更改，即可適應(yīng)新工件的安裝要求，大大提高了專用夾具的使用和在同組產(chǎn)品加工的通用性。專用夾具的設(shè)計應(yīng)滿足以下要求：1.保證工件的加工精度專用夾具應(yīng)有合理的定位方案，標(biāo)注合適的尺寸、公差和技術(shù)要求，并進(jìn)行必要的精度分析，確保夾具能滿足工件的加工精度要求。2.提高生產(chǎn)效率應(yīng)根據(jù)工件生產(chǎn)批量的大小設(shè)計不同復(fù)雜程度的高效夾具，以縮短輔助時間，提高生產(chǎn)效率。3.

14、工藝性好專用夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)簡單、合理，便于加工、裝配、檢驗和維修。專用夾具的制造屬于單件生產(chǎn)。當(dāng)最終精度由調(diào)整或修配保證時，夾具上應(yīng)設(shè)置調(diào)整或修配結(jié)構(gòu)，如設(shè)置適當(dāng)?shù)恼{(diào)整間隙，采用可修磨的墊片等。4.使用性好專用夾具的操作應(yīng)簡便、省力、安全可靠，排屑應(yīng)方便，必要時可設(shè)置排屑機構(gòu)。5.經(jīng)濟性好除考慮專用夾具本身結(jié)構(gòu)簡單、標(biāo)準(zhǔn)化程度高、成本低廉外，還應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)對夾具方案進(jìn)行必要的經(jīng)濟分析，以提高夾具在生產(chǎn)中的經(jīng)濟效益。1.1.3 車床夾具及其設(shè)計要求在車床上用來加工工件的內(nèi)、外回轉(zhuǎn)面及端面的夾具稱為車床夾具。它的設(shè)計要求如下：1.找正基面的設(shè)置為了保證車床夾具的安裝精度，安裝時應(yīng)對夾具的限位表面進(jìn)

15、行仔細(xì)的找正。若夾具的限位面為與主軸同軸的回轉(zhuǎn)面，則直接用限位表面找正它與主軸的同軸度。若限位面偏離回轉(zhuǎn)中心，則應(yīng)在夾具體上制一孔（或外圓）作為找正基面，使該面與機床主軸同軸，同時，它也作為夾具的設(shè)計、裝配和測量基準(zhǔn)。為保證加工精度，車床夾具的設(shè)計中心（既限位面或找正基面）對主軸回轉(zhuǎn)中心的同軸度應(yīng)控制在之內(nèi)，限位端面（或找正端面）對主軸回轉(zhuǎn)中心的跳動量也不應(yīng)大于0.01mm 。2.定位元件的設(shè)置設(shè)置定位元件時應(yīng)考慮使工件加工表面的軸線與主軸軸線重合。對于回轉(zhuǎn)體或?qū)ΨQ零件，一般采用心軸或定心夾緊式夾具，以保證工件的定位基面、加工表面和主軸三者的軸線重合。對于殼體、支架、托架等形狀復(fù)雜的工件，由于

16、被加工表面與工序基準(zhǔn)之間有尺寸和相互位置要求，所以各定位元件的限位表面應(yīng)與機床主軸旋轉(zhuǎn)中心具有正確的尺寸和位置關(guān)系。3.夾緊裝置的設(shè)置車床夾具的夾緊裝置必須安全可靠。夾緊力必須克服切削力、離心力等外力作用，且自鎖可靠。對高速切削的車、磨夾具，應(yīng)進(jìn)行夾緊力克服切削力和離心力的驗算。若采用螺旋夾緊機構(gòu)，一般要加彈簧墊圈或使用鎖緊螺母。4.夾具的平衡對角鐵式、花盤式等結(jié)構(gòu)不對稱的車床夾具，設(shè)計時應(yīng)采取平衡措施，以減少離心力產(chǎn)生的振動和主軸軸承的磨損。5. 夾具的結(jié)構(gòu)要求1) 結(jié)構(gòu)要緊湊，懸伸長度要短。車床夾具懸伸長度過長，回加劇主軸軸承的磨損，同時引起振動，影響加工質(zhì)量。因此，夾具的懸伸長度L與輪廓

17、直徑D之比應(yīng)控制如下：直徑小于150mm的夾具，L/D；直徑在150300mm之間的夾具，L/D；直徑大于300mm的夾具，L/D；2) 車床夾具的夾具體應(yīng)制成圓形，夾具上（包括工件在內(nèi)）的各元件不應(yīng)伸出夾具體的輪廓之外，當(dāng)夾具上有不規(guī)則的突出部分，或有切削液飛濺及切屑纏繞時，應(yīng)加設(shè)防護罩。3) 夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)便于工件在夾具上安裝和測量，切屑能順利排出或清理。課題研究目的吊耳零件是一種比較復(fù)雜的零件，它不但加工工藝流程長，而且加工困難。如圖1-1所示的一種吊耳零件，加工性質(zhì)為周期性加工，加工批量為每個月生產(chǎn)100件，材料45鋼。這種吊耳零件原始加工工藝流程是：粗車外形粗銑外形調(diào)質(zhì)精車外形精銑外形

18、刨槽底和四邊外形鉆床粗鉆底孔坐標(biāo)鏜床精加工端面孔加工M36螺紋和臺階鋸床鋸R4Omm四角粗精銑R4Omm鉆孔攻M10螺紋去刺電鍍。整個加工過程存在工藝流程長、加工難度大及加工效率低等問題。尤其端面孔的加工，用坐標(biāo)鏜床加工，成本很高且效率低，不能很好地滿足實際加工的需要。可設(shè)計一套車床專用夾具端面孔自定心對中夾具，在普通車床上進(jìn)行加工。這套夾具不但解決了吊耳不能在普通車床上加工和加工效率低的難題，而且定位一次到位不用找正，裝卸方便，剛性好，可實現(xiàn)高速車削。在加工工藝方面，更能優(yōu)化吊耳零件的加工工藝流程。 圖1-1 吊耳零件第2章 夾具的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1 夾具的組成 如圖2-1所示，該夾具按功能

19、可分為三大部分：第一部分：夾具與車床的連接部分，即圖中夾具的錐柄。第二部分：定位裝置，由圖中U形板和定位塊組成。第三部分：夾緊裝置，由壓緊螺釘、壓緊塊、橫板和緊固螺栓組成，用于壓緊工件。2.2 夾具的定位原理1.夾具與車床的定位與連接夾具錐柄的錐度為莫氏6號錐度，可與車床主軸錐孔相連接，保證了夾具與車床主軸的同心。錐柄的尾部有一M16的內(nèi)螺紋，錐柄插入車床主軸錐孔后，可通過此M16的內(nèi)螺紋用拉桿把夾具與車床主軸緊固。2.工件在夾具中的定位與緊固工件在夾具中的放置位置與方向如圖2-2所示，使用時工件向下，開口跨過橫板，以工件外圓的上端面和夾具U形板的上端面為定位面來實現(xiàn)工件在高度上的定位。放入工

20、件后，工件一側(cè)緊靠定位塊，轉(zhuǎn)動壓緊螺釘使壓緊塊緊靠在工件上，來實現(xiàn)工件在寬度上的定位。工件放好后，將開口墊片插入緊固螺栓螺母下并旋緊緊固螺母實現(xiàn)工件與夾具的緊固。 2.3 夾具的制造要求為了保證夾具的剛性和定位精度，在加工及安裝過程中必須保證以下幾點：1.錐柄的6號莫氏錐度與U形板的垂直度誤差小于。形板各個相臨面的垂直度和相對面的平行度誤差不大于。3.錐柄軸線與U形板上端面平行且距離為。4.定位塊與U形板用螺釘連接，定位塊的定位面與錐柄軸線平行且距離為。5.壓緊塊與U形板用兩銷子滑動聯(lián)接。6.緊固螺栓與橫板螺紋聯(lián)接，處于橫板的中心位置。2.4 夾具的特點使用此夾具加工端面孔與用坐標(biāo)鏜床加工相比

21、能顯著地降低成本和提高勞動效率，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：1.使用此夾具能利用臥式車床進(jìn)行端面孔的加工。2.定位一次到位不用找正，且裝卸方便。 3.夾具重量分配合理，剛性好，可實現(xiàn)高速切削。 4.對操作者要求不高，一般操作者就可以完成零件的加工。 5.優(yōu)化、縮短了吊耳零件的加工工藝流程，新的工藝流程為：粗車外形粗銑外形（包括寬80mm及 R40mm）調(diào)制精車外形精銑外形刨槽底和四邊外形車床加工端面孔加工M36螺紋和臺階鉆孔攻M10螺紋去毛刺電鍍第3章 夾具的詳細(xì)設(shè)計定位裝置的設(shè)計定位裝置設(shè)計的基本原則為滿足夾具設(shè)計的要求，定位設(shè)計時應(yīng)遵循以下三項原則：1. 遵循基準(zhǔn)重合原則使定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)重

22、合，在多工序加工時還應(yīng)遵循基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。2. 合理選擇主要定位基準(zhǔn)主要定位基準(zhǔn)應(yīng)有較大的支承面，較高的精度。3. 便于工件的裝夾和加工，并使夾具的結(jié)構(gòu)簡單。3定位元件的設(shè)計要求1. 足夠的精度。由于定位誤差的基準(zhǔn)位移誤差直接與定位元件表面有關(guān)，因此，定位元件的定位表面應(yīng)有足夠的精度，以保證工件的加工精度。2. 足夠的儲備精度。由于定位是通過工件的定位基準(zhǔn)與定位元件的定位表面相接觸來實現(xiàn)的，而工件的裝卸將會使定位元件磨損，從而導(dǎo)致定位精度下降。因此，為了提高夾具的使用壽命，定位元件表面應(yīng)有較高的硬度和耐磨性，來保證夾具有足夠的儲備精度。3. 足夠的強度和剛度。4. 應(yīng)協(xié)調(diào)好與有關(guān)元件的關(guān)系。在定

23、位設(shè)計時，還應(yīng)處理、協(xié)調(diào)好與夾具體、夾緊裝置、對刀導(dǎo)向元件的關(guān)系。5. 良好的結(jié)構(gòu)工藝性。定位元件的結(jié)構(gòu)應(yīng)符合一般標(biāo)準(zhǔn)化要求，并應(yīng)滿足便于加工、裝配、維修等工藝性要求。 本夾具定位裝置的設(shè)計圖3-1為吊耳零件的工序簡圖。本工序所用的機床為CA6140機床，定位裝置的設(shè)計步驟如下：1.分析與加工要求有關(guān)的自由度。從加工要求考慮，在工件上鏜通孔，沿Y軸的位置自由度不需要限制，為了保證加工尺寸，工件沿Z軸的位置自由度必須限制。為了保證加工尺寸mm，繞X軸的自由度也要限制。而為了保證對稱度公差，必須限制沿X軸的位置自由度,以及繞Y軸及Z軸的自由度。 2.選擇定位基準(zhǔn)，并確定定位方式。 圖3-1 工序圖

24、由工序圖3-1可知，工序基準(zhǔn)為：60的端面和的M36的軸線。但考慮到定位基準(zhǔn)應(yīng)有較大的支承面，因此不遵循基準(zhǔn)重合原則，把136的上端面即B面和C面設(shè)為定位基準(zhǔn)，且B面作為主要定位基準(zhǔn)。定位支承點分布如圖所示。在B面設(shè)置三個定位支承點，限制工件的三個自由度，在C面設(shè)置兩個定位支承點限制工件的兩個自由度。 圖3-23.選擇定位元件的結(jié)構(gòu)。 由于本工序的定位基準(zhǔn)都是平面，所以定位元件都是以平面為定位的板類結(jié)構(gòu)。B面用U形板定位, C面用定位塊定位。各定位元件的結(jié)構(gòu)和布置見圖3-2，在結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)注意協(xié)調(diào)與其它元件的關(guān)系，特別注意定位元件在夾具體上的位置。4. 分析和計算定位誤差 工件在夾具中加工誤

25、差的組成使用夾具時，造成表面位置的加工誤差包括下列四方面：A夾具位置誤差，即定位元件相對機床的切削成形運動的位置誤差。它包括定位元件定位面對夾具體基面的誤差；夾具的安裝連接誤差。D定位誤差，即由定位引起的工序基準(zhǔn)的位置誤差。T刀具相對夾具的位置誤差，即對刀導(dǎo)向誤差。G與加工過程中一些因素有關(guān)的加工誤差。包括機床誤差、刀具誤差以及工藝系統(tǒng)的受力變形、熱變形、，磨損等因素造成的加工誤差。為了保證工件的加工要求，上述誤差合成不應(yīng)超出工件的加工公差，即 DA+T+G 定位誤差及其產(chǎn)生的原因由定位引起的同一批工件的工序基準(zhǔn)在加工尺寸方向上的最大變動量，稱為定位誤差，以D表示。定位誤差研究的主要對象是工件

26、的工序基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn)。工序基準(zhǔn)的變動量將影響工件的尺寸精度和位置精度。造成定位誤差的原因是定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合誤差以及定位基準(zhǔn)的位移誤差兩個方面。 基準(zhǔn)不重合誤差B 由于定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合而造成的定位誤差，稱為基準(zhǔn)不重合誤差。當(dāng)基準(zhǔn)不重合誤差由多個尺寸影響時，應(yīng)將其在工序尺寸方向上合成。基準(zhǔn)不重合誤差的一般計算公式為B=式中 定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)間的尺寸鏈組成環(huán)的公差 的方向與加工尺寸方向間的夾角 基準(zhǔn)位移誤差Y由于定位基準(zhǔn)的誤差或定位支承點的誤差而造成的定位基準(zhǔn)位移，即工件實際位置對確定位置的理想要素的誤差，稱為基準(zhǔn)位移誤差。 計算定位誤差除mm由加工時保證外，與本工序有關(guān)的主要加工

27、要求是對稱度公差、及。其它要求與本工序無關(guān)，因而只要計算上述幾項加工要求的定位誤差即可。由于本工序的定位基準(zhǔn)面都是精基準(zhǔn)面，因此不存在基準(zhǔn)位移誤差，只需計算基準(zhǔn)不重合誤差即可。 由及引起的定位誤差 由于的設(shè)計基準(zhǔn)是60的端面，而定位基準(zhǔn)是136的上端面，因而設(shè)計到尺寸鏈換算問題。根據(jù)尺寸鏈計算公式知： 因此間接得到，而由此引起的定位誤差為 Y=0 D=B=mm 由對稱度公差引起的定位誤差 Y=0 D=B=mm 3.2 夾緊裝置的設(shè)計 夾緊裝置的設(shè)計要求為了保證加工的正常進(jìn)行,對夾具的夾緊裝置應(yīng)有下列基本要求；1.夾緊要可靠夾緊裝置的基本功能是夾固工件，以使工件在切削力、重力、離心慣性力等外力作

28、用下，能穩(wěn)固地維持其定位位置不動，保證切削加工的順利、安全進(jìn)行。故夾緊可靠是對夾緊裝置所提出的首要的要求。2.夾緊不允許破壞定位夾緊應(yīng)保證維持工件的定位位置，工件的精確定位是夾緊的先決條件，所以，夾緊本身不允許破壞工件的原由定位狀態(tài)。3.夾緊變形要盡量小，且不能壓傷工件對工件的夾緊不應(yīng)引起工件有較大的夾緊變形，以免松開夾緊后的彈性恢復(fù)造成加工表面的形狀、位置精度下降。另外應(yīng)注意，夾緊不應(yīng)造成工件表面的壓傷，以免影響工件表面質(zhì)量；當(dāng)夾緊力較大時，應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)膲壕o點或采用墊塊、壓腳等結(jié)構(gòu)，以防壓潰工件表面。4.操作方便夾具的操作機構(gòu)應(yīng)力求使操作方便、省力、安全，有利于快速裝卸工件，減輕工人的勞動強

29、度，以提高工作效率。 夾緊力的合理確定1. 夾緊方向的合理確定主要夾緊力的方向應(yīng)盡量指向工件的主要定位基準(zhǔn)表面；夾緊力的方向應(yīng)盡量與切削力、重力方向保持一致；夾緊力的方向應(yīng)盡量施于工件剛性較強的方向；夾緊力作用線應(yīng)分布于工件有效支撐面范圍以內(nèi)，以防止工件發(fā)生傾覆。2. 夾緊力作用點的合理確定夾緊力作用點應(yīng)選擇工件剛性較好的部位；夾緊力作用點應(yīng)盡量靠近工件要加工的部位；3. 夾緊力大小的合理確定影響夾緊力大小的主要因素是切削力，其次是工件的安裝夾緊的結(jié)構(gòu)形式、切削點與夾緊點的位置關(guān)系；對高速運動和旋轉(zhuǎn)的工件，還應(yīng)考慮夾具及工件的重力和離心慣性力的影響、工件壓緊表面的摩擦質(zhì)量等因素。由于切削要素及

30、刀具角度的多變性，實際生產(chǎn)中一般較難準(zhǔn)確地計算所需夾緊力的大小，工程上為方便起見，多半采用類比法和估算法來大致確定所需夾緊力的基本大小。類比法所謂類比法即根據(jù)工件的具體加工要求，包括切削用量大小、切削負(fù)荷的輕重、生產(chǎn)效率的高低、刀具應(yīng)用情況、裝夾條件等，參照生產(chǎn)部門現(xiàn)有生產(chǎn)中相類似切削條件的夾緊裝置的應(yīng)用情況加以比較，而大致確定所需夾緊裝置的主要規(guī)格，如螺紋直徑，杠桿的比例長度，壓板的厚度等參數(shù)。估算法夾緊力的估算，是抓住影響夾緊力的幾個主要因素，按照靜力平衡條件來進(jìn)行簡單的理論夾緊力計算，然后乘以一定的安全系數(shù)，來初步確定夾緊力的大小。估算法往往是在新產(chǎn)品試制工作中，結(jié)合夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計來進(jìn)行

31、。常采用的公式形式如下： 3-1式中所需基本夾緊力；切削力；安全系數(shù)。安全系數(shù)可根據(jù)具體加工條件來取值：對于一般切削對于粗加工對于精加工 本夾具夾緊裝置的設(shè)計根據(jù)夾緊裝置的基本要求及夾緊力方向和作用點的選擇原則，擬訂的夾緊方案如圖3-3所示。為保證夾緊可靠、安全，在工件高度方向上擬采用快速螺旋夾緊機構(gòu)。其中采用螺旋夾緊中廣泛使用的開口墊圈。在工件寬度方向上擬采用普通螺旋夾緊機構(gòu)。 圖3-3這里設(shè)計到夾緊力的計算問題，根據(jù)公式3-1可知，需要計算鏜削時的切削力。切削力的計算可依據(jù)切削力的理論公式和經(jīng)驗公式，但為了便于計算，還可用單位切削力來表示。單位切削力是指單位切削面積上主切削力的大小。公式為

32、在實際使用中，取時的作為單位切削力，用來表示。當(dāng)時，應(yīng)加修正系數(shù)。根據(jù)的定義有而任意進(jìn)給量下的單位切削力可以用來表示，即稱為進(jìn)給量改變時對單位切削力的修正系數(shù)。因此，任意進(jìn)給量下的切削力計算公式（用單位切削力表示）為 3-2工件材料為鑄鐵，；根據(jù)值查出，代入式3-2得。取，再將該值代入式3-1得，因此，該夾緊機構(gòu)的夾緊力為。由于本夾緊裝置擬用的是螺旋夾緊機構(gòu)，因此需要對螺栓進(jìn)行校核。本夾緊裝置上的螺栓連接為僅受預(yù)緊力的受拉螺栓連接。對于一般的鋼制螺栓，應(yīng)用材料力學(xué)中的第四強度理論，可得螺栓的強度條件為：3-3式中預(yù)緊力 螺栓小徑 緊聯(lián)接螺栓的許用拉應(yīng)力，而 式中螺栓預(yù)緊拉應(yīng)力，查表知 取 則

33、代入式3-3得 取，則 ，因此，該螺栓符合強度條件。3.3 夾具體的設(shè)計 夾具體的設(shè)計要求1.有適當(dāng)?shù)木群统叽绶€(wěn)定性,殘余應(yīng)力要??；2.有足夠的強度和剛度；3.有良好的結(jié)構(gòu)工藝性；4.要有適當(dāng)?shù)娜菪伎臻g和良好的排屑性能；5.在機床上安裝穩(wěn)定可靠。 本夾具中夾具體的設(shè)計在本夾具設(shè)計中，由于夾具體的形狀尺寸不大，可以直接用板料加工而成。這樣能縮短生產(chǎn)周期，降低成，減輕重量。此吊耳零件的結(jié)構(gòu)屬于對稱結(jié)構(gòu)，考慮到平衡因素，夾具體也應(yīng)為對稱結(jié)構(gòu)。在這里可選擇半開式的U形板結(jié)構(gòu)，如圖3-4所示。在加工過程中，夾具體要承受較大的切削力和夾緊力，為保證夾具體不產(chǎn)生不允許的變形和振動，夾具體需有一定的璧厚。在

34、本夾具設(shè)計中，U形板既作為夾具體也作為定位元件，因此，U形板上的重要表面應(yīng)有適當(dāng)?shù)奈恢镁?。為了滿足加工要求，U形板各個相鄰面的垂直度和相對面的平行度誤差不大于。 圖3-43.4 夾具與車床連接裝置的設(shè)計 車床夾具在機床主軸上的安裝方式車床夾具與機床主軸的配合表面之間必須有一定的同軸度和可靠的連接，其通常的連接方式有以下幾種：1) 夾具通過主軸錐孔與機床主軸連接。當(dāng)夾具體兩端有中心孔時，夾具安裝在車床的前后頂尖上。夾具體帶有錐柄時，夾具通過莫氏錐柄直接安裝在主軸錐孔中，并用螺栓拉緊。這種安裝方式的安裝誤差小，定心精度高，適用于小型夾具。一般D140mm或D(23)d。2) 夾具通過過渡盤與機床

35、主軸連接。徑向尺寸較大的夾具，一般用過渡盤安裝在主軸的頭部，過渡盤與主軸配合處的形狀取決于主軸前端的結(jié)構(gòu)。 本夾具連接裝置的設(shè)計 圖3-5本夾具采用定心錐柄連接，見圖3-5。夾具以長錐柄直接安裝于機床主軸錐孔內(nèi)，實現(xiàn)同軸連接。根據(jù)機床主軸錐孔結(jié)構(gòu)，采用6號莫氏錐孔，相應(yīng)的家具錐柄也為6號莫氏錐柄，與主軸內(nèi)孔實現(xiàn)無間隙配合，故定心精度高。這種結(jié)構(gòu)對定準(zhǔn)確，安裝迅速、方便，應(yīng)用較廣。莫氏錐雖屬自鎖性強的傳動圓錐，但考慮切削力的變化和振動等情況，在錐柄尾部設(shè)有拉緊螺桿孔，用拉緊螺桿對錐柄連接起防松保護作用。查相關(guān)資料，知6號莫氏錐的大端直徑為，小端直徑為51mm，長度為218mm，可在錐柄尾部設(shè)置一

36、個M16的螺紋孔。3.5 夾具的動平衡機械在運轉(zhuǎn)時，將產(chǎn)生慣性力。慣性力是由于機械構(gòu)件作變速運動、結(jié)構(gòu)形狀不對稱、內(nèi)部材料不均勻以及制造和安裝不夠精確等因素使其重心與回轉(zhuǎn)軸線不重合而產(chǎn)生的。這種慣性力引起的附加動壓力會增加運動副的摩擦和磨損，降低機械的效率和壽命。此外，由于慣性力的周期性變化，將引起機械及其基礎(chǔ)產(chǎn)生振動，嚴(yán)重的振動會使機械遭到破壞。因此，全部或部分地消除慣性力的不良影響就顯得十分重要。消除的方法是將其完全平衡或部分平衡。對于軸向尺寸較大的回轉(zhuǎn)件（）,要進(jìn)行動平衡的計算，即不僅要使各偏心重量產(chǎn)生的慣性力之和為零，而且要使這些慣性力所構(gòu)成的慣性力偶矩之和亦要為零。在本夾具設(shè)計中，雖

37、然軸向和徑向尺寸都比較大，但由于各偏心重量幾乎都集中在一個平面內(nèi)，所以不需采用動平衡的方法，只須計算靜平衡，算出夾具偏心距離即可。查機械工程材料性能數(shù)據(jù)手冊知的密度為，45鋼的密度為。材料質(zhì)量公式為 根據(jù)此公式可算出吊耳零件偏心部分的質(zhì)量，而夾具偏心部分的質(zhì)量應(yīng)與零件的偏心部分質(zhì)量相等，由此可推算出夾具偏心部分的體積，從而求得偏心距離。夾具裝配圖的繪制及夾具公差的確定夾具總裝配圖見附錄。為滿足加工精度的要求，夾具本身應(yīng)有較高的精度。由于目前分析計算方法還不夠完善，因此，對于夾具公差仍然是根據(jù)實踐經(jīng)驗來確定。如生產(chǎn)規(guī)模較大，要求夾具有一定的使用壽命時，夾具有關(guān)公差可取得小些；對于精度較低的夾具，

38、則取較大的公差。一般可按以下方式選?。?)夾具上的尺寸公差和角度公差取（1/21/5）。2)夾具上的位置公差?。?/21/3）3)當(dāng)加工工件尺寸為未注公差時，夾具取。4)工件為未注形位公差的加工面時，按GB1184中7、8級精度的規(guī)定選取。夾具有關(guān)公差都應(yīng)在工件公差帶的中間位置，即不管工件公差對稱與否，都要將其化成對稱公差，然后取其1/21/5以確定夾具的有關(guān)公差。在本夾具裝配圖中，定位塊的定位面與錐柄軸線的平行度公差取對稱度公差的1/5。錐柄軸線與U形板的垂直度公差取公差的1/5。U形板上端面與錐柄軸線的位置公差取的1/3。第4章夾具各零部件的機械加工4.1 切削用量的選擇原則切削用量是指切

39、削速度、進(jìn)給量及背吃刀量等三個切削要素，它們表示切削運動的大小及刀具切入工件的程度。根據(jù)加工零件的材料性質(zhì)、幾何尺寸、精度要求等因素來選擇三要素。切削用量三要素的選擇原則如下：1.切削深度 切削深度是根據(jù)工件的加工余量來決定的選擇是應(yīng)考慮：1) 在留下精加工及半精加工的余量后，粗加工應(yīng)盡可能將剩下的余量一次切削，以減少走刀次數(shù)；2) 如果工件余量過大，也應(yīng)將第一次走刀的切削深度盡可能取大些；3) 當(dāng)沖擊負(fù)荷較大，或工藝系統(tǒng)剛性較差時，應(yīng)適當(dāng)減小切削深度；4) 一般精加工（毫米）時，可取毫米；半精切（毫米）時，可取毫米；2.進(jìn)給量f 通常限制進(jìn)給量的主要因素是切削力及加工表面粗糙度：粗切時表面粗

40、糙度的要求不高，進(jìn)給量主要受刀桿、刀片、工件及機床強度和剛度所能夠承受的切削力的限制。半精切削、精切削時進(jìn)給量主要受表面粗糙度要求的限制，刀具的Kr偏角、刀尖圓弧半徑、切削速度、及工件材料的影響。3.切削速度切削速度的選擇，主要考慮切削加工的經(jīng)濟性，必須保證刀具的經(jīng)濟壽命，同時切削負(fù)荷不應(yīng)該超過機床的額定功率。通常原則是：1) 刀具材料的耐熱性好，切削速度可以高些；2) 工件材料的強度、硬度高，或塑性太大和太小，切削速度應(yīng)取低些；3) 加工帶皮工件時，應(yīng)適當(dāng)減低切削速度；4) 斷續(xù)切削時，應(yīng)取較低的切削速度；5) 工藝系統(tǒng)剛性較差時，切削速度應(yīng)適當(dāng)減小U形板及錐柄的加工在本夾具設(shè)計中，U形板起

41、著重要的作用，它既屬于夾具體，也屬于定位裝置，零件圖見附錄。U形板各個面的位置精度要求較高，但其形狀不復(fù)雜，考慮其使用性和經(jīng)濟性，材料選為45鋼。錐柄是與U形板相連的，為了節(jié)省材料，錐柄與U形板采用焊接再加工的方式，材料也選為45鋼。U形板與錐柄的零件圖和加工工藝見附錄，切削用量的確定如下：工序1 粗刨三塊板的各個平面，留余量1 查機械加工工藝手冊，由表9-85知：機床為牛頭刨床，刀具材料為W18Cr4V，工件材料為45鋼，粗加工時，取切削深度=46；進(jìn)給量6；切削速度1525。工序2 磨三塊板的兩個大平面，保證平行度查機械加工工藝手冊，由表10-19 、表10-20知：工件材料為45鋼，平面磨削時，取砂輪轉(zhuǎn)速；縱向進(jìn)給量；磨削深度。工序3 銑削三塊板的其它幾個面，保證平行度和垂直度查機械加工工藝手冊，由表9-66知：工件材料為45鋼，銑平面時，取銑削深度為，取每齒進(jìn)給量為，最后根據(jù)銑削切削速度公式算出。工序4 鉆銷孔及螺紋底孔、功螺紋查機械加工工藝手冊，由表9-104知：工件材料為45鋼，鉆削時，取切削速度2434；當(dāng)鉆頭直徑分別在、范圍時，進(jìn)給量分別為。工序5 粗車錐柄外圓至、鉆螺紋底孔、功螺紋1) 確定背吃刀量查機械加工工藝手冊表，粗加工時取2) 確定進(jìn)給量 根據(jù)機械加工工藝手冊表選擇進(jìn)給量， 粗加工時取3) 確定切削速度和轉(zhuǎn)