基于三維設(shè)計的系列專用夾具設(shè)計畢業(yè)論文任務(wù)書

基于三維設(shè)計的系列專用夾具設(shè)計基于三維設(shè)計的系列專用夾具設(shè)計畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書專業(yè)機械設(shè)計制造及其自動化班級091姓名下發(fā)日期2013題目基于三維設(shè)計的系列專用夾具設(shè)計專題機床夾具設(shè)計主要內(nèi)容及要求本設(shè)計的目的：加工工藝的水平，從某種程度上來說決定制造的水平，它是提高產(chǎn)品質(zhì)量的重要保證。因此，零件的加工工藝設(shè)計和工藝裝備的設(shè)計又是制造過程的重要組成部分。重點需要解決的問題是進(jìn)行高水平的工藝設(shè)計，設(shè)計出定位精度高、加緊可靠而又方便制造的夾具。要求：設(shè)計出車床、銑床等至少兩種夾具。主要技術(shù)參數(shù)主要數(shù)據(jù)為：零件圖或工序圖上的技術(shù)要求；零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)——中批量生產(chǎn)。進(jìn)度及完成日期4月1日—4月4月16日—5月5月9日—55日27日—6月02日6日03日—6月15日系主任簽字日期教研室主任簽字日期指導(dǎo)教師簽字日期指導(dǎo)教師評語指導(dǎo)教師:年月日PAGE1畢業(yè)設(shè)計評閱意見表設(shè)計題目機床專用夾具設(shè)計評價項目評價標(biāo)準(zhǔn)（A級）滿分評分ABCDE文獻(xiàn)資料利用能力能獨立地利用多種方式查閱中外文獻(xiàn)；能正確翻譯外文資料；能正確有效地利用各種規(guī)范、設(shè)計手冊等。1010987≤6綜合運用能力研究方案設(shè)計合理；設(shè)計方法科學(xué)；技術(shù)線路先進(jìn)可行；理論分析和計算正確；動手能力強；能獨立完成設(shè)計；能綜合運用所學(xué)知識發(fā)現(xiàn)和解決實際問題；研究結(jié)果客觀真實。2019－2017－1815－1613－14≤12設(shè)計質(zhì)量設(shè)計結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)；邏輯性強；語言文字表準(zhǔn)確流暢；格式、圖、表規(guī)范；有一定的學(xué)術(shù)水平或?qū)嶋H價值4037-4032-3628-3125-27≤24創(chuàng)新能力有較強的創(chuàng)新意識；所做工作有較大突破；設(shè)計有獨到見解151513-1411-1210≤9工作量工作量飽滿；圓滿完成了任務(wù)書所規(guī)定的各項任務(wù)。151513-1411-1210≤9總分是否同意將該設(shè)計提交答辯：是（）否（)具體評閱及修改意見：評閱人：年月日注：1.請按照A級標(biāo)準(zhǔn)，評出設(shè)計各項目的具體得分，并填寫在相應(yīng)項目的評分欄中；2.計算出總分。若總分<60分，“設(shè)計質(zhì)量”<24分，建議不能提交論文評閱乃至答辯。該設(shè)計須限期修改合格后重新申請答辯。3.評閱意見欄不夠可另附頁。答辯委員會評語評定成績周記說明書圖紙答辯總評答辯委員會主席簽字日期（5%）（65%）（30%）百分制等級制青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計PAGEII摘要夾具是機械制造工藝系統(tǒng)的必要組成部分，特別是在批量生產(chǎn)中，為了提高生產(chǎn)效率，保證加工質(zhì)量，夾具的使用更是必不可少。而專用夾具設(shè)計是選擇零件加工過程中某些特定工序所用的夾具的設(shè)計。本次設(shè)計選擇的零件是車床變速箱中拔叉,此拔叉零件的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，其加工的地方主要是孔和平面。夾具主要由定位件、夾緊件、夾具體三部分構(gòu)成，在加工中起到定位與夾緊的作用。夾具的設(shè)計依照加工工序的要求，一般按定位、夾緊的順序完成。工件在機床上定位夾緊選用專用夾具，夾緊方式為手動夾緊，夾緊可靠，操作方便。因此生產(chǎn)效率較高，適用于大批量、流水線上加工。能夠滿足設(shè)計要求。本次設(shè)計是基于三位UG的專用夾具設(shè)計，其在基于UG參數(shù)化設(shè)計技術(shù)研究的基礎(chǔ)上，建立了夾具定位機構(gòu)、夾具夾緊機構(gòu)、和夾具對定機構(gòu)常用夾具元件及非標(biāo)準(zhǔn)模型庫，實現(xiàn)了在機床虛擬裝配過程中快速調(diào)用相應(yīng)元件的方法。關(guān)鍵詞：定位；夾緊；專用夾具；三維UG

ABSTRACTThefixtureisanecessarypartofthemachinerymanufacturingsystems,especiallyinmass-production,inordertoimproveproductionefficiency,qualityassuranceprocess,theuseofthefixtureisessential.Andspecialfixturedesignistochoosethespecificprocessusedinthemanufacturingprocessofpartsoffixturedesign.Thispulloutconstructionoftheforksparespartsthanforcomplicacy,it’stheplacethatprocessisapeacefulinboreprimarily.Themainpositioningfixtureclampingfolderspecificthreeparts,positioningandclampingtheroleplayedintheprocessing.Fixturedesigninaccordancewiththerequirementsoftheprocessingoperations,thegeneralpositioning,clampingtocompletetheorder.Thetongschoosestousetheappropriationtongs,clippingtightwayastomovetocliptight,cliptightanddependable,andoperationconvenience.Thereforeproducetheefficiencyhigher,beapplicabletothelargequantitymeasures,theflowingwaterison-linetoprocess.Cansatisfythedesignrequest.Inthepassage,afixturedesignsystembasedonUGplatformisintroduced.OnthebasisofresearchontheparameterdesignmethodofUG,theCommoncomponentsofthefixturelocatingdevice,thefixtureclampingdevice,thefixturefixedandnon-standardmodellibraryarecreated,therapidmethodofvirtualassemblyisrealized.Keywords：fixedposition;cliptight;appropriationtongs;3dUGPAGE1PAGEPAGE1目錄摘要 IABSTRACT II目錄 I前言 1第1章緒論 21.1課題研究背景 21.2機床夾具發(fā)展史 31.2.1國內(nèi)機床夾具發(fā)展史 31.2.2國外機床夾具發(fā)展史 31.2.3國內(nèi)機床夾具發(fā)展現(xiàn)狀 31.2.4機床夾具的發(fā)展趨勢 41.3機床夾具的概念和功能 51.3.1機床夾具的概念 51.3.2機床夾具的功能 51.4機床夾具的分類和組成 61.4.1機床夾具的分類 61.4.2機床夾具的組成 71.5機床夾具的設(shè)計特點 81.5.1用夾具裝夾工件的優(yōu)點 81.5.2機床夾具設(shè)計特點 91.6機床夾具的設(shè)計步驟 91.7機床夾具的設(shè)計要求 91.7.1對夾緊裝置的基本要求 101.7.2夾緊力的作用點的設(shè)計原則 101.7.3夾緊力的方向 101.8專用夾具的設(shè)計要求 11第2章零件的分析 122.1零件的功用 122.2零件的技術(shù)要求 122.3零件的工藝性分析 132.3.1審查零件的工藝性 142.4確定生產(chǎn)類型 142.5毛坯的選擇 142.5.1確定毛坯種類 142.5.2確定毛坯鑄件尺寸公差、加工余量及形狀 152.5.3繪制鑄件零件圖 152.6定位基準(zhǔn)的選擇 152.6.1粗基準(zhǔn)的選擇 162.6.2精基準(zhǔn)的選擇 162.7制定工藝路線 162.8機械加工余量、公差的確定 17第3章三維建模概述 223.1常見的三維建模軟件 223.1.1UG的主要功能 233.2UG中的建模 233.2.1UG的建模模塊的主菜單 233.2.2UG的三維建模步驟 243.2.3UG的產(chǎn)品三維建模方法 243.3UG的特點 253.4設(shè)計中用到的UG的使用技巧 26第4章鉆床夾具設(shè)計 274.1鉆床夾具設(shè)計要點 274.2問題的提出 274.2.1定位基準(zhǔn)的選擇 274.2.2定位方案的選擇和設(shè)計 274.2.3定位元件與夾緊元件的選擇和設(shè)計 284.2.4切削力與夾緊力的計算 284.2.5定位誤差的分析 304.2.6鉆套、襯套與鉆模板及夾具體設(shè)計 304.2.7設(shè)計夾具體、繪制夾具草圖 334.2.8繪制夾具裝配圖 334.2.9繪制夾具零件圖 334.3繪制夾具三維模型 334.4本章小結(jié) 37第5章銑床夾具設(shè)計 385.1銑床夾具設(shè)計要點 385.2與銑床夾具有關(guān)的陳述 385.3問題的提出 385.3.1定位基準(zhǔn)的選擇 395.3.2定位元件與夾緊機構(gòu)的選擇 395.3.3銑削力與夾緊力的計算 405.3.4定位誤差分析 415.3.5定向鍵與對刀裝置設(shè)計 425.3.6繪制夾具總裝圖 44結(jié)論 48致謝 49參考文獻(xiàn) 50附錄1外文資料 51附錄2外文資料翻譯 58前言畢業(yè)設(shè)計是在我們完成了大學(xué)四年的全部課程，并在進(jìn)行了生產(chǎn)實習(xí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的一個教學(xué)環(huán)節(jié)，更是我們在校學(xué)習(xí)階段的最后一個重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，是完成工程師基本訓(xùn)練的一個必不可少的過程。畢業(yè)設(shè)計是在畢業(yè)實習(xí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，根據(jù)自己的設(shè)計課題，在畢業(yè)實習(xí)期間認(rèn)真調(diào)查研究、搜索資料。通過對此門學(xué)科的課程設(shè)計，使我在下述各方面得到了鍛煉：1.能熟練運用機械制造工藝學(xué)課程中的基本理論以及在生產(chǎn)實習(xí)中學(xué)到的實踐知識，正確的解決一個零件在加工中的定位、夾緊的安排等問題，保證零件的加工質(zhì)量。2.提高結(jié)構(gòu)設(shè)計能力。通過設(shè)計夾具的訓(xùn)練，獲得根據(jù)被加工零件的加工要求，設(shè)計出高效、省力、既經(jīng)濟合理又能保證加工質(zhì)量的夾具的能力。3.學(xué)會使用手冊及圖表資料。4.培養(yǎng)了一定的創(chuàng)新能力。5.提高了二維CAD及三維UG的繪圖水平。由于個人能力有限，經(jīng)驗不足以及水平有限，本次設(shè)計難免許多不妥和錯誤之處，敬請批評指正，以便及時改正。PAGEPAGE11第1章緒論1.1課題研究背景機械制造業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是國民經(jīng)濟發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)，國民經(jīng)濟中的任何行業(yè)的發(fā)展，都必須依靠機械制造業(yè)的支持并提供裝備。工藝裝備是機械制造系統(tǒng)中的一個重要組成部分。隨著世界經(jīng)濟形式的不斷變化，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種新材料、新工藝和新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，機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)的依靠機械能、切削力進(jìn)行切削加工的范疇，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。特別是計算方法和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，極大地推動了機械加工工藝的進(jìn)步，使工藝過程的自動化達(dá)到了一個新的階段。因此，為了贏得產(chǎn)品的上市時間，現(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品更新?lián)Q代速度越來越快，傳統(tǒng)的大批量生產(chǎn)模式逐漸被中、小批量生產(chǎn)模式所取代。根據(jù)國際生產(chǎn)研究協(xié)會的統(tǒng)計表明，目前中、小批多品種生產(chǎn)的工件品種己占工件種類總數(shù)的85％左右。另一方面，根據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，我國現(xiàn)有工業(yè)水平，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期一般要占整個產(chǎn)品研制周期的50％～70％，而工藝裝備的設(shè)計制造周期又占生產(chǎn)準(zhǔn)備周期的50％~70％，其中工藝裝備的準(zhǔn)備階段中有70％~80％的時間用于夾具的設(shè)計和制造。所以夾具設(shè)計與制造對于產(chǎn)品的開發(fā)周期、產(chǎn)品上市的時間有重大的影響。所以傳統(tǒng)的夾具設(shè)計方法已不能滿足現(xiàn)有機械制造行業(yè)的發(fā)展需要。為了適應(yīng)多品種、中、小批量生產(chǎn)模式對夾具快速設(shè)計的需求，隨著數(shù)控機床不斷的廣泛使用，越來越多的機械制造企業(yè)采用機床專用夾具。機床專用夾具是為加工某一零件的某一工序而專門設(shè)計，加工之前，根據(jù)工件加工要求、所采用的機床以及夾具的設(shè)計原則，選取夾具元件，確定所選元件之間的位置關(guān)系，設(shè)計制造裝配得到滿足要求的夾具。機床專用夾具具有結(jié)構(gòu)緊湊、剛性好、操作迅速、方便、應(yīng)用面廣、量大等優(yōu)點，由于機床專用夾具滿足批量的生產(chǎn)要求，它將成為制造企業(yè)提高生產(chǎn)率和贏得市場競爭的主要手段。1.2機床夾具發(fā)展史1.2.1國內(nèi)機床夾具發(fā)展史我國國內(nèi)的夾具始于20世紀(jì)60年代，當(dāng)時建立了面向機械行業(yè)的天津組合夾具廠，和面向航空工業(yè)的保定向陽機械廠，以后又建立了數(shù)個生產(chǎn)組合夾具元件的工廠。在當(dāng)時曾達(dá)到全國年產(chǎn)組合夾具元件800萬件的水平。20世紀(jì)80年代以后，兩廠又各自獨立開發(fā)了適合NC機床、加工中心的孔系組合夾具系統(tǒng)，不僅滿足了我國國內(nèi)的需求，還出口到美國等國家。當(dāng)前我國每年尚需進(jìn)口不少NC機床、加工中心，而由國外配套孔系夾具，價格非常昂貴，現(xiàn)大都由國內(nèi)配套，節(jié)約了大量外匯。1.2.2國外機床夾具發(fā)展史從國際上看俄國、德國和美國是組合家具的主要生產(chǎn)國。當(dāng)前國際上的夾具企業(yè)均為中小企業(yè)，專用夾具可調(diào)整夾具主要接受本地區(qū)和國內(nèi)訂貨，而通用性強的組合夾具已逐步成熟為國際貿(mào)易中的一個品種。有關(guān)夾具和組合家具的產(chǎn)值和貿(mào)易額尚缺乏統(tǒng)計資料，但歐美市場上一套用于加工中心的夾具，而組合夾具的大型基礎(chǔ)件尤其昂貴。由于我國在組合夾具技術(shù)上有歷史的積累和性能價格比的優(yōu)勢，隨著我國加入WTO和制造業(yè)全球一體化的趨勢，特別是電子商務(wù)的日益發(fā)展，其中蘊藏著很大的商機，具有進(jìn)一步擴大出口良好前景。1.2.3國內(nèi)機床夾具發(fā)展現(xiàn)狀研究協(xié)會的統(tǒng)計表明，目前中、小批多品種生產(chǎn)的工件品種已占工件種類總數(shù)的85％左右?，F(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應(yīng)市場的需求與競爭。然而，一般企業(yè)都仍習(xí)慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具，一般在具有中等生產(chǎn)能力的工廠，里約擁有數(shù)千甚至近萬套專用夾具；另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，每隔3～4年就要更新50％～80％左右專用夾具，而夾具的實際磨損量僅為10％～20％左右。特別是近年來，數(shù)控機床、加工中心、成組技術(shù)、柔性制造系統(tǒng)、（FMS）等新加工技術(shù)的應(yīng)用，對機床夾具提出了如下新的要求：1）能迅速而方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)成本；2）能裝夾一組具有相似性特征的工件；3）能適用于精密加工的高精度機床夾具；4）能適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機床夾具；5）采用以液壓站等為動力源的高效夾緊裝置，以進(jìn)一步減輕勞動強度和提高勞動生產(chǎn)率；6）提高機床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化程度。在機械加工中，使用機床夾具的目的主要有一些六個方面，然而在不同的生產(chǎn)條件下，應(yīng)該有不同的側(cè)重點。夾具設(shè)計時應(yīng)該綜合考慮加工的技術(shù)要求，生產(chǎn)成本個工人操作方面的要求以達(dá)到預(yù)期的效果。1.2.4機床夾具的發(fā)展趨勢現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)為標(biāo)準(zhǔn)化、高效化、精密化和柔性化等四個方面。（1）標(biāo)準(zhǔn)化機床夾具的目的就在于提高生產(chǎn)效率，這樣也就必使其具有標(biāo)準(zhǔn)化和通用化，而機床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化與通用化是相互聯(lián)系的兩個方面。目前我國已有夾具零件及部件的國家標(biāo)準(zhǔn)：GB/T2148～T2259－91以及各類通用夾具、組合夾具標(biāo)準(zhǔn)等。機床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化，有利于夾具的商品化生產(chǎn)，有利于縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)總成本。（2）高效化高效化夾具主要用來減少工件加工的基本時間和輔助時間，以提高勞動生產(chǎn)率，減輕工人的勞動強度。常見的高效化夾具有自動化夾具、高速化夾具和具有夾緊力裝置的夾具等。例如，在銑床上使用電動虎鉗裝夾工件，效率可提高5倍左右；在車床上使用高速三爪自定心卡盤，可保證卡爪在試驗轉(zhuǎn)速為9000r/min的條件下仍能牢固地夾緊工件，從而使切削速度大幅度提高。目前，除了在生產(chǎn)流水線、自動線配置相應(yīng)的高效、自動化夾具外，在數(shù)控機床上，尤其在加工中心上出現(xiàn)了各種自動裝夾工件的夾具以及自動更換夾具的裝置，充分發(fā)揮了數(shù)控機床的效率。（3）精密化機床夾具的精度會直接影響到零件的加工精度，而隨著機械產(chǎn)品精度的日益提高，勢必相應(yīng)提高了對夾具的精度要求。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，其分度精度可達(dá)±0.1；用于精密車削的高精度三爪自定心卡盤，其定心精度為5um。這些精密化的夾具為以后零件加工的精度提供了保證。(4)柔性化機床夾具的柔性化與機床的柔性化相似，它是指機床夾具通過調(diào)整、組合等方式，以適應(yīng)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：組合家具、成組夾具、通用可調(diào)夾具、模塊化夾具、數(shù)控夾具等。為適應(yīng)現(xiàn)代機械工業(yè)多品種、中小批量生產(chǎn)的需要，擴大夾具柔性化的程度，改變專用夾具的不可拆結(jié)構(gòu)，發(fā)展可調(diào)夾具結(jié)構(gòu)，將是當(dāng)前夾具發(fā)展的主要方向。1.3機床夾具的概念和功能1.3.1機床夾具的概念夾具是裝夾工件的一種工藝裝備，它廣泛地應(yīng)用于機械制造過程的切削加工，熱處理裝配，焊接和檢測等工藝過程中。在金屬切削機床工件是使用的夾具稱為機床夾具，在現(xiàn)代生產(chǎn)過程中，機床夾具是一種不可缺少的工藝裝備，它直接影響著加工的精度，勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品的制造成本等，故機床夾具的設(shè)計在企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計和制造以及生產(chǎn)技術(shù)裝備中占有極其主要的地位。機床夾具設(shè)計是一項重要的技術(shù)工件。定位元件是夾具的主要功能元件之一，通常當(dāng)工件定位基準(zhǔn)面的形狀確定后，定位元件的結(jié)構(gòu)也就確定了。1.3.2機床夾具的功能機床夾具主要的功能是裝夾工件，使工件在夾具中定位和夾緊。定位確定工件在夾具中正確的位置的過程。定位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現(xiàn)的。正確的定位可以保證工件加工面的尺寸和位置精度要求。夾緊工件定位后將其固定，使其在加工過程中保持定位位置不變的操作。由于工件在加工時，受到各種力的作用，若不使工件固定，則工件會松動、甚至脫落。因此夾緊為工件提供了安全、可靠的加工條件。對刀調(diào)整刀具切削刃相對工件或夾具的正確位置。如銑床夾具中的對刀塊，它能迅速的確定銑刀相對于夾具的正確位置。導(dǎo)向如鉆床夾具中的鉆模板和鉆套，能迅速的確定鉆頭的位置，并引導(dǎo)其進(jìn)行鉆削。導(dǎo)向元件制成鉆模板形式，故鉆床夾具常稱為鉆模。鏜床夾具（鏜模）也具有導(dǎo)向功能。夾緊裝置也是夾具的主要元件之一，一般是鉸鏈壓板、螺釘夾緊裝置等。1.4機床夾具的分類和組成1.4.1機床夾具的分類按夾具的通用特性分類這是一種基本的分類方法，主要反應(yīng)夾具在不同生產(chǎn)類型中的通用特性，故也是選擇夾具的主要依據(jù)。目前，我國常用的分類用通用夾具、專用夾具、可調(diào)夾具、組合夾具和自動化生產(chǎn)夾具五類。（1）通用夾具通用夾具是指結(jié)構(gòu)、尺寸已經(jīng)規(guī)格化，具有一定通用性的夾具，如三角自定心卡盤、四爪單動卡盤、臺虎鉗、萬能分度頭、頂尖中心架、電磁吸盤等。其特點是適應(yīng)性強，不需調(diào)整稍加調(diào)整即可裝夾一定形狀和尺寸范圍內(nèi)的各種工件。這類夾具已商品化，且成為機床附件。采用這類夾具可縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，減少夾具種類，從而降低成本。其缺點是夾具的加工精度不高，生產(chǎn)率也較低，且較難以加工形狀復(fù)雜的工件，故適應(yīng)單件小批量生產(chǎn)。（2）專用夾具專用夾具根據(jù)某一工件某一工序的加工要求而專門設(shè)計和制造的夾具。其特點是針對性強，沒有通用性。在產(chǎn)品相對穩(wěn)定，批量較大的生產(chǎn)中，常用各類專用夾具，可獲得較高的生產(chǎn)率和加工精度。專用夾具設(shè)計和制造的周期較長，隨著現(xiàn)代多種品種，中、小批生產(chǎn)的發(fā)展，專用夾具適應(yīng)性和經(jīng)濟型等方面已存在很多問題。（3）可調(diào)夾具可調(diào)夾具是根據(jù)通用夾具和專用夾具的缺點而設(shè)計發(fā)展起來的一類新型夾具。對不同類型和不同尺寸的工件，只需調(diào)整或更換原來夾具上的個別定位元件或夾緊元件便可使用。它一般又可分為通用可調(diào)夾具和成組可調(diào)夾具兩種。前者的通用范圍比通用夾具更大，后者是一種可調(diào)夾具，它按成組夾具設(shè)計并能加工相似的工件，故多品種，中、小批生產(chǎn)中使用有較好的經(jīng)濟效果。（4）組合夾具組合夾具是一種模糊化的夾具。標(biāo)準(zhǔn)的模塊化元件有較高的精度和耐磨性，可組裝成各種夾具，用完即可拆卸，留待組合新的夾具。由于使用組合夾具可縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，零件能重復(fù)多次使用，并具有減少專用夾具數(shù)量的優(yōu)點，因此組合夾具在單件、中、小批多品種生產(chǎn)和數(shù)控加工中，是一種非常經(jīng)濟的夾具。（5）自動線夾具自動線夾具生產(chǎn)用夾具主要分自動線夾具和數(shù)控機床用夾具兩大類。自動線夾具有兩種：一是固定式夾具；另一種是隨行夾具。數(shù)控機床夾具還包括加工中心用夾具和柔性制造系統(tǒng)用夾具。隨著制造的現(xiàn)代化，在企業(yè)中數(shù)控機床夾具的比例正在增多，以滿足數(shù)控加工的需要。數(shù)控機床夾具的典型結(jié)構(gòu)式拼裝夾具。它利用標(biāo)準(zhǔn)的模塊組裝成的夾具。按夾具使用的機床分類這是專用夾具設(shè)計所用的分類方法。如車床夾具、銑床夾具、刨床夾具、鏜床夾具、磨床夾具等夾具。設(shè)計專用夾具時，機床的類別、組別、型別和主要參數(shù)均已確定。它們的不同點是機床切削成型運動不同，故夾具與機床的連接方式不同，他們的加工精度要求也不同。按夾具的動力源分類按夾具夾緊動力源可將夾具分為手動夾具和機動夾具兩大類。為減輕勞動強度和確保安全生產(chǎn)，手動夾具應(yīng)有擴力機構(gòu)與自鎖性能。常用的機動夾具有氣動夾具、液壓夾具、氣液夾具、電動夾具、電磁夾具、真空夾具和離心力夾具等。上述各分類中：最常用的分類方法是，按通用、專用和組合進(jìn)行分類。1.4.2機床夾具的組成機床夾具雖然種類繁多，形狀千差萬別，其作用主要是保證加工精度，提高生產(chǎn)率，擴大機床工藝范圍，減輕工人勞動強度。但它們的工作原理基本相同。如果將各種夾具中作用相同的元件或機構(gòu)加以概括，夾具一般是由以下幾部分組成：(1)定位裝置主要包括定位元件及其組合，用于確定工件在夾具中的位置，即通過它使工件加工時相對于刀具及切削運動處于正確的位置，如定位銷、V形塊等。(2)夾緊裝置用于保持工件在夾具中的確定位置，使工件在定位時所占據(jù)的位置在加工過程中不因受重力、慣性力以及切削力等外力作用下而產(chǎn)生位移，如壓塊、壓板、螺釘、螺母等。(3)導(dǎo)向或?qū)Φ堆b置用于引導(dǎo)刀具進(jìn)行加工或確定刀具與夾具之間的正確位置，如對刀塊、塞尺、鉆模、鏜套等。(4)其它裝置根據(jù)夾具特殊功能需要而設(shè)計的一些裝置，如定向件、定位鍵、操作件等。(5)夾具體用于連接夾具各元件及裝置，使其成為一個整體夾具骨架，并與機床有關(guān)部位進(jìn)行連接，使其成為一個整體的基礎(chǔ)件，以確定夾具相對于機床的位置。1.5機床夾具的設(shè)計特點1.5.1用夾具裝夾工件的優(yōu)點（1）保證加工精度用夾具裝夾工件時工件相對刀具及機床的位置由夾具保證不受工人技術(shù)的影響，使一批工件的加工精度趨于一致。（2）提高勞動生產(chǎn)率使用夾具裝夾工件方便、快速工件不需劃線找正，可顯著的減少輔助工時，提高勞動生產(chǎn)率，工件在夾具裝夾后提高了工件的剛性，因此可加大切削用量，提高勞動生產(chǎn)率，可使用多工位夾具，并可采用高小夾緊機構(gòu)，進(jìn)一步提高勞動生產(chǎn)率。（3）擴大機床的使用范圍。（4）降低成本在批量生產(chǎn)后使用夾具后，由于勞動生產(chǎn)率的提高，使用技術(shù)等級較低的工人以及廢品率下降等原因，明顯的降低了成本夾具制造成本分?jǐn)傇谝慌ぜ?，每個工件制造的成本是極少的，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于由于提高勞動生產(chǎn)率而降低的成本，元件批量越大使用夾具所取得的經(jīng)濟效應(yīng)就越大。（5）改善工人的勞動條件用夾具裝夾工件方便、省力、安全。當(dāng)采用氣動、液動等夾緊裝置時可減少工人的勞動強度，保證安全生產(chǎn)延長工人的操作壽命，提高企業(yè)整體的技術(shù)水平。1.5.2機床夾具設(shè)計特點機床夾具設(shè)計與其他設(shè)備設(shè)計比較有較大的差別，主要表現(xiàn)在以下五個方面。（1）要有較短的設(shè)計和制造周期，一般沒有條件對夾具進(jìn)行原理性實驗和復(fù)雜的計算工作；（2）夾具的精度一般比工件的精度要高三倍；（3）夾具在一般情況下是單體制造的，重復(fù)制造的機會通常要求夾具在投產(chǎn)時一次成功；（4）夾具和操作工人的關(guān)系非常的密切，要求夾具與生產(chǎn)條件和操作密切結(jié)合；（5）夾具的社會協(xié)作制造條件較差，特別是商品化的元件較少，設(shè)計者要熟悉夾具的制造方法，以滿足設(shè)計的工藝要求。1.6機床夾具的設(shè)計步驟（1）確定夾具的類型。（2）定位設(shè)計，根據(jù)六點定位原則設(shè)計確定工件的定位方式，選擇合適的定位元件。（3）確定工件的夾緊方式，選擇合適的夾緊裝置。使夾緊力與切削力靜力平衡，并注意縮短輔助時間。（4）確定刀具的對刀導(dǎo)向方案，選擇合適的對刀元件或?qū)蛟?。?）確定夾具與機床的連接方式。（6）確定其它元件和裝置的結(jié)構(gòu)形式，如分度裝置、靠模裝置等。（7）確定夾具總體布局和夾具的結(jié)構(gòu)形式。并處理好定位元件在家具體上的位置。（8）繪制夾具方案設(shè)計圖。（9）進(jìn)行工序精度分析。（10）對動力夾緊裝置進(jìn)行夾緊力驗算。1.7機床夾具的設(shè)計要求設(shè)計夾具時，應(yīng)滿足下列四項基本要求：（1）保證工件的加工精度即在機械加工工藝系統(tǒng)中，夾具在滿足以下三項要求，工件在夾具中的定位，夾具在機床上的位置，刀具的正確位置。（2）保證工人的造作安全。（3）達(dá)到加工的造作生產(chǎn)率要求。（4）滿足夾具一定的使用壽命和經(jīng)濟效應(yīng)。1.7.1對夾緊裝置的基本要求夾緊裝置是夾具的重要組成部分，合理設(shè)計夾緊裝置有利于保證工件的加工質(zhì)量。提高生產(chǎn)率和減輕工人的勞動強度，因此對夾緊裝置提出以下要求：（1）夾緊力應(yīng)有利于工件的定位，夾緊時不破壞工件在夾具中占有正確位置；（2）夾緊力方向應(yīng)可靠、適當(dāng)。也就是既要保證工件在加工過程中不產(chǎn)生移動或震動（即要保證工件在加工過程中定位的穩(wěn)定性），又要防止因夾緊力大損傷工件表面及產(chǎn)生夾緊變形；（3）夾緊機構(gòu)操作安全、省力、夾緊迅速；（4）加緊結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度、工作效率與生產(chǎn)類型相適應(yīng)。結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡單，便于維護(hù)和制造；（5）具有良好的自鎖性能。1.7.2夾緊力的作用點的設(shè)計原則（1）夾緊力作用點應(yīng)靠近或應(yīng)落在支撐元件上或幾個支承元件所形成的的支承平面內(nèi)；（2）夾緊力的作用點應(yīng)落在工件剛性較好的部位上；（3）夾緊力的作用點應(yīng)盡可能靠近被加工表面，這樣可以減小切削力對工件造成的反轉(zhuǎn)力矩，必要時應(yīng)在工件剛性差的部位增加輔助支撐并施加附加夾緊力。1.7.3夾緊力的方向（1）夾緊力的作用方向應(yīng)不破壞工件的準(zhǔn)確性和可靠性，一般要求夾緊力的方向應(yīng)指向主要定位基面，把工件壓向定位元件的主要定位表面上。（2）夾緊力方向應(yīng)使工件變形盡可能變小，使工件的夾緊部分屬于套筒零件，顯然軸向夾緊要比要比徑向夾緊使工件變形要小。（3）夾緊力方向應(yīng)使所需夾緊力可能小，在保證夾緊可靠的前提下，減小夾緊力可以減輕工人的勞動強度，提高生產(chǎn)效率，同時可以使機構(gòu)輕便，緊湊以及減少工件變形，為此，應(yīng)使加緊力Q的方向最好與切削力下，工件重力G的方向，這時所需夾緊力為最小。1.8專用夾具的設(shè)計要求夾具設(shè)計時，應(yīng)滿足以下主要要求：（1）保證工件的加工精度要求，即在機械加工工藝系統(tǒng)中，夾具滿足以下三項要求：一夾具在機床上的正確位置；工件在夾具中的正確位置；刀具的正確位置。（2）保證工人的操作方便、安全、能減輕工人的勞動強度。如采用氣動、液動等機械化夾緊裝置，以減輕工人的勞動強度，并可較好的控制夾緊力。夾具操作位置應(yīng)符合操作工人的習(xí)慣，必要時應(yīng)有安全保護(hù)裝置，以保證使用安全。（3）夾具總體方案應(yīng)與生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)。在大批量生產(chǎn)時，應(yīng)盡量采用個中快速、高效的，如多件夾緊，聯(lián)動夾緊等，以縮短勞動時間，提高生產(chǎn)率；在小批量生產(chǎn)中，則要在盡可能滿足夾具功能的前提下，盡可能使夾具結(jié)構(gòu)簡單，容易制造，以降低成本。（4）適當(dāng)提高家具元件的通用化和標(biāo)準(zhǔn)化程度。要選用標(biāo)準(zhǔn)化元件選用商品化的標(biāo)準(zhǔn)元件，以縮短夾具制造周期，降低夾具成本。（5）便于排屑。（6）有良好的結(jié)構(gòu)工藝性。設(shè)計夾具應(yīng)便于制造、檢驗、裝配、調(diào)整、維修等。青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計PAGE1PAGEPAGE64第2章零件的分析2.1零件的功用本次設(shè)計所選零件為CA6140車床的撥叉831002。拔叉位于車床變速箱傳動軸上換擋機構(gòu)中，主要起換擋作用。該拔叉頭以Φ25mm孔套在變速叉軸上，并用螺釘經(jīng)螺紋孔M22mm與變速叉軸聯(lián)結(jié),撥叉腳（Φ60mm半孔）則夾在兩齒輪之間。當(dāng)需要變速時,操縱變速手柄,變速操縱機構(gòu)就通過撥叉壁部的操縱槽帶動撥叉與變速叉軸一起在變速箱中滑移,撥叉腳撥動三聯(lián)滑移變速齒輪在花鍵軸上滑動以改變檔位,從而改變車床主軸的旋轉(zhuǎn)速度。圖2.1拔叉零件實體圖2.2零件的技術(shù)要求

表2-1撥叉零件技術(shù)要求表加工表面尺寸偏差(mm)公差及精度等級表面粗糙度Ra(μm)形位公差(mm)長槽側(cè)面16H1IT113.2長槽底面距槽底面8H12IT126.3Φ60孔兩端面12d11IT113.2撥叉腳內(nèi)表面Φ60H12IT123.2Φ25mm孔25H7IT70.4M22×1.5mm孔M22x1.5撥叉頭左端面80IT12撥叉頭右端面80為了實現(xiàn)換檔變速的功能,其叉軸孔與變速叉軸有較高的配合要求,因此加工精度要求較高。為保證撥叉換檔時叉腳受力均勻,要求叉腳兩端面對叉軸孔Φ25mm的垂直度要求為0.1mm。為保證撥叉在叉軸上有準(zhǔn)確的位置,改換檔位準(zhǔn)確,撥叉用螺釘定位2.3零件的工藝性分析該零件的主要工作表面為撥叉腳兩端面、叉軸也Φ25mm(H7)、鎖銷螺紋孔M22×1.5mm、撥叉長槽,在設(shè)計工藝規(guī)程時應(yīng)予以保證零件的材料選擇HT200，灰口鑄鐵生產(chǎn)工藝簡單，雖然塑性差，脆性高，不能鍛造和沖壓，不適合磨削，但其鑄造性能和切削加工性能優(yōu)良。此零件在CA6140車床共有兩處加工表面，其間有一定位置要求。分述如下：1)以Φ25mm孔為中心的加工表面這一組加工表面包括：Φ25H7mm的孔，以及Φ42mm的圓柱兩端面，其中主要加工表面為Φ25H2)以Φ60mm孔為中心的加工表面這一組加工表面包括：Φ60H12的孔，以及Φ60H12的兩個端面。主要是Φ60H12的孔。3)銑16H11的槽這一組加工表面包括：此槽的端面，16H11mm的槽的底面，16H11mm的槽兩側(cè)面。4)以M22×1.5螺紋孔為中心的加工表面。這一組加工表面包括：M22×1.5的螺紋孔，長32mm的端面。主要加工表面為M22×1.5螺紋孔。其中16H11mm的槽與Φ25H7的孔垂直度公差為0.08mm。由上面分析可知，加工時應(yīng)先加工一組表面，再以這組加工后表面為基準(zhǔn)加工另外一組。由上面分析可知，可以先加工撥叉中心孔，然后以此作為基準(zhǔn)采用專用夾具進(jìn)行加工，并且保證位置精度要求。再根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟精度及機床所能達(dá)到的位置精度，并且此撥叉零件沒有復(fù)雜的加工曲面，所以根據(jù)上述技術(shù)要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證。已知此撥叉零件的生產(chǎn)類型為中批量生產(chǎn)，所以初步確定工藝安排為：加工過程劃分階段；工序適當(dāng)集中；加工設(shè)備以通用設(shè)備為主，大量采用專用工裝。2.3.1審查零件的工藝性分析零件圖可知，拔叉一頭兩端面和另一頭叉腳兩端面均要求切削加工，并在軸向方向上均高于相鄰表面，這樣既減少了加工面積，又提高了換擋時叉腳端面的接觸剛度；Φ25孔的端面為平面，可以防止加工過程中鉆頭鉆偏，以保證加工精度；另外，該零件除主要工作表面（拔叉叉腳兩端面，叉腳Φ60半孔內(nèi)表面，Φ25孔，槽的兩側(cè)面）外，其余加工表面加工精度較低，通過銑削，鉆床的粗加工就可以達(dá)到，主要工作表面加工精度相對較高，但除Φ25孔外其他的也可以在正常的生產(chǎn)條件下保質(zhì)保量地加工出來。因此，該零件工藝性較好。2.4確定生產(chǎn)類型設(shè)定零件為中批生產(chǎn)。2.5毛坯的選擇2.5.1確定毛坯種類該拔叉零件材料為HT200，250HBS?？紤]零件在機床運行過程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)又比較簡單，且為中批生產(chǎn)，故選擇金屬型鑄造毛坯。零件形狀簡單故毛坯形狀需與零件的形狀盡量接近，又因內(nèi)孔很小，可不鑄出。2.5.2確定毛坯鑄件尺寸公差、加工余量及形狀要確定毛坯的尺寸公差及機械加工余量，應(yīng)先確定如下各因素：1.公差等級由拔叉為金屬型鑄造，查《機械加工工藝手冊》第一卷工藝基礎(chǔ)篇P3-13表3.1-24可確定該零件公差等級為CT8-10。可取CT9。2.機械加工余量等級由其為金屬型鑄造，且材料為灰鑄鐵，查《機械加工工藝手冊》第一卷工藝基礎(chǔ)篇P3-13表3.1-26確定機械加工余量等級范圍為（RMA）D-F?？扇。3.零件表面粗糙度有技術(shù)要求表可知，該拔叉加工表面除Φ25孔粗糙度Ra為1.6μm，其他表面粗糙度Ra均大于1.6μm。根據(jù)上述諸因素，可查《機械加工工藝手冊》第一卷工藝基礎(chǔ)篇P3-14表3.1-27及P3-12表3.1-21及確定該鑄件的尺寸公差和機械加工余量，所得結(jié)果列表。表2-2鑄件尺寸公差及機械加工余量表項目(mm)機械加工余量(mm)尺寸公差(mm)腳內(nèi)圓寬度Φ6022長槽寬度1621.6腳端面寬度121.51.6中心距1250.52.5孔徑Φ2521.7端面4422長槽底面至上表面821.5頂面36繪制鑄件零件圖2.6定位基準(zhǔn)的選擇定位基準(zhǔn)有粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)之分，通常先定精基準(zhǔn)，然后再確定粗基準(zhǔn)。2.6.1粗基準(zhǔn)的選擇選擇粗基準(zhǔn)時，若鑄件表面上帶有澆冒口、毛刺，或者分型面或夾砂則不能選為粗基準(zhǔn)?？紤]的重點是如何保證各加工表面有足夠多的余量，及保證不加工表面與加工表面間的尺寸，位置符合零件圖樣設(shè)計要求。對于本零件而言，應(yīng)該盡可能的選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)，而若有幾個不加工的表面的工件，則應(yīng)已與加工表面相對位置精度較高的不加工表面為粗基準(zhǔn)。故現(xiàn)選取Φ25孔的不加工外輪廓表面做為粗基準(zhǔn)，利用一組共兩塊V形塊支承這兩個Φ42作主要定位面，限制5個自由度，再以一個銷釘限制最后1個自由度，達(dá)到完全定位,然后進(jìn)行銑削。用Φ25外圓面定位加工內(nèi)孔可保證孔的壁厚均勻；采用拔叉頭圓柱右端面做粗基準(zhǔn)加工左端面，可以為后續(xù)工序準(zhǔn)備好精基準(zhǔn)。2.6.2精基準(zhǔn)的選擇精基準(zhǔn)的選擇要考慮保證零件的加工精度及零件的裝夾準(zhǔn)確方便，選擇的依據(jù)是“基準(zhǔn)重合”原則和“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則。應(yīng)用時主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問題。當(dāng)設(shè)計基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算。根據(jù)該拔叉零件的技術(shù)要求和裝配要求，選擇拔叉叉腳左端面和叉軸孔Φ25作為精基準(zhǔn)，零件上的很多表面都可以采用它們作為基準(zhǔn)進(jìn)行加工，即遵循了“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則。叉軸孔Φ25的軸線是設(shè)計基準(zhǔn)，選用其做精基準(zhǔn)定位加工拔叉腳兩端面，圓柱斜側(cè)面和槽所在面，實現(xiàn)了設(shè)計基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)的重合，保證了被加工表面的垂直度。選用拔叉叉腳左端面作為精基準(zhǔn)同樣是遵循了“基準(zhǔn)重合”的原則，因為該拔叉在軸向的尺寸多以該端面作為設(shè)計基準(zhǔn)。2.7制定工藝路線制定工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等級等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批生產(chǎn)的情況下，可以考慮采用萬能性機床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。工序一以Φ42外圓為粗基準(zhǔn)，粗銑Φ25孔下端面。工序二精銑Φ25孔上下端面。工序三以Φ25孔上端面為精基準(zhǔn)，鉆、擴、鉸、精鉸Φ25孔，孔的精度達(dá)到IT7。工序五以Φ25孔為精基準(zhǔn)，粗銑Φ60孔上下端面。工序六以Φ25孔為精基準(zhǔn)，精銑Φ60孔上下端面，保證端面相對孔的垂直度誤差不超過0.1。工序七以Φ25孔為精基準(zhǔn)，鉆、鏜、鉸Φ60孔，保證空的精度達(dá)到IT8。工序八以Φ25孔為精基準(zhǔn)，銑螺紋孔端面。工序九以Φ25孔為精基準(zhǔn)，鉆Φ20孔（裝配時鉆鉸錐孔）。工序十以Φ25孔為精基準(zhǔn)，鉆一個Φ20孔，攻M22×1.5螺紋。工序十一以Φ25孔為精基準(zhǔn)，銑槽端面。工序十二以Φ25孔為精基準(zhǔn)，銑16H11的槽保證槽的側(cè)面相對孔的垂直度誤差是0.08。工序十三兩件銑斷。工序十三檢查。2.8機械加工余量、公差的確定由于設(shè)計需要，只計算工序九及工序十二的機械加工余量、公差。工序九：鉆Φ20.5的孔機床：Z535立式鉆床刀具：Φ20.5直柄短麻花鉆確定鉆削用量確定進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[11]，表28-10可查出，查Z535立式鉆床說明書，取。根據(jù)參考文獻(xiàn)[11]表28-8，鉆頭強度所允許是進(jìn)給量。由于機床進(jìn)給機構(gòu)允許的軸向力（由機床說明書查出），根據(jù)參考文獻(xiàn)[11]，表28-9，允許的進(jìn)給量。由于所選進(jìn)給量遠(yuǎn)小于及，故所選可用。確定切削速度、軸向力F、轉(zhuǎn)矩T及切削功率根據(jù)參考文獻(xiàn)[11]，表28-15，由插入法得，，由于實際加工條件與上表所給條件不完全相同，故應(yīng)對所的結(jié)論進(jìn)行修正。根據(jù)參考文獻(xiàn)[11]，由表28-3，，，故：查Z535機床說明書，取。實際切削速度為：由參考文獻(xiàn)[11]，表28-5，，故：校驗機床功率切削功率為機床有效功率：故選擇的鉆削用量可用。即，，，相應(yīng)地：，，切削工時被切削層長度：刀具切入長度：刀具切出長度：取走刀次數(shù)為1機動時間：查參考文獻(xiàn)[5]，表2.5-41工步輔助時間為：1.58min工序十二粗銑、精銑16H11槽側(cè)面和底面的加工余量、工序尺寸和公差的確定。精銑余量Z=1mm；公差值為+0.3。精加工尺寸15mm。精銑槽16H11本道工序精銑槽之前已進(jìn)行了粗銑和半精銑工步，此工序精銑槽須滿足各技術(shù)要求包括：槽寬16H11，槽深8H12，槽兩側(cè)面粗糙度為3.2，槽底面粗糙度為6.3。粗銑16H11的槽機床：X6025型多功能臥式升降臺銑床，工作臺T形槽為5個，槽寬為14mm，間距為50mm。刀具：錯齒三面刃銑刀切削深度：根據(jù)參考文獻(xiàn)查[1]表4.4-8有：刀具的直徑D=80mm，刀具的齒數(shù)Z=14，刀具的寬度L=14mm。查[11]表2.4-76得：進(jìn)給量,根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表查得切削速度，機床主軸轉(zhuǎn)速：，按照參考文獻(xiàn)[11]表3.1-74取實際切削速度：進(jìn)給量：機床工作臺每分進(jìn)給量：被切削層長度：由毛坯尺寸可知刀具切入長度：=42mm刀具切出長度：取走刀次數(shù)為1機動時間：查參考文獻(xiàn)[5]，表2.5-45工步輔助時間為：1.92min半精銑16H11的槽機床：X6022型臥式銑床刀具：錯齒三面刃銑刀刀具直徑D=80，齒數(shù)Z=14，寬度L=16。切削深度：根據(jù)參考文獻(xiàn)[11]表查得：進(jìn)給量,根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表查得切削速度，機床主軸轉(zhuǎn)速：，按照參考文獻(xiàn)[12]表3.1-74取實際切削速度：進(jìn)給量：工作臺每分進(jìn)給量：被切削層長度：由毛坯尺寸可知，刀具切入長度：=42mm刀具切出長度：取走刀次數(shù)為1機動時間：查參考文獻(xiàn)[5]，表2.5-45工步輔助時間為：1.41min本工序機動時間圖2.1拔叉零件圖

第3章三維建模概述3.1常見的三維建模軟件目前，在市場上可以看見許多優(yōu)秀的建模軟件，比較知名的有3DMAX、Softimage、Maya、UG以及AutoCAD等等。他們的共同特點是利用一些基本的集合元素，如立方體、球體等，通過一系列的幾何操作，如平移、旋轉(zhuǎn)、拉伸以及布爾運算等來構(gòu)建復(fù)雜的幾何場景。利用建模軟件構(gòu)建三維模型主要包括幾何建模、行為建模、物理建模、對象特性建模以及模型切分等。其中，幾何建模的創(chuàng)建與描述，是虛擬場景造型的重點。本次設(shè)計所采用的軟件為UG：UG是美國EDS公司（現(xiàn)已經(jīng)被西門子公司收購）的集CAD/CAM/CAE功能于一體的軟件集成系統(tǒng)。其中《UGCAD實用教程》的主要內(nèi)容包括UGCAD基礎(chǔ)入門、曲線的建立、曲線的操作與編輯、三維實體建模與編輯、草圖的建立及約束管理、表達(dá)式、工程圖的建立、工程圖的編輯與注釋、組件裝配、組件爆炸視圖、組件克隆及明細(xì)表、自由形狀特征的建立與編輯等。本書注重將理論知識與實例相結(jié)合，并就建模方法和技巧以及如何實現(xiàn)參數(shù)化建模等進(jìn)行了歸納總結(jié)。UG的計算機輔助制造（CAM）模塊包括數(shù)控銑加工編程、車加工編程、電火花線切割編程，《UGCAM實用教程》是作者針對最新版本UGNX、結(jié)合多年應(yīng)用和培訓(xùn)UG系統(tǒng)的經(jīng)驗寫成，重點講述其中的銑加工編程，內(nèi)容詳實、實用性強，能使讀者快速具備編程的能力?！禪G—CAE篇》主要介紹UG的CAE模塊。該書在結(jié)構(gòu)編排上，作者試圖按循序漸進(jìn)、深入淺出的原則組織各章節(jié)內(nèi)容，同時根據(jù)讀者的對CAD篇的反饋意見，在該書中增加了操作實例，詳細(xì)介紹有限元分析模型和機構(gòu)分析模型的創(chuàng)建方法、分析結(jié)果的提取方法，以提高讀者的綜合應(yīng)用能力。

對由UG-Modeling建立的實體模型，進(jìn)行線性靜態(tài)分析、模態(tài)分析、穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)分析和熱結(jié)構(gòu)分析以及尺寸優(yōu)化，以指紋圖等形式提取分析結(jié)果；也可在機構(gòu)模塊中，對模型進(jìn)行機構(gòu)的運動、動力分析計算及動態(tài)仿真等。3.1.1UG的主要功能一般情況下，常用的UG的功能為：1）產(chǎn)品設(shè)計可建立各種復(fù)雜程度產(chǎn)品的三維參數(shù)化實體裝配模型和部件詳細(xì)模型，自動生成工作圖紙(半自動標(biāo)注尺寸)。2）性能分析，利用有限元方法對產(chǎn)品模型進(jìn)行受力、受熱分析和模態(tài)分析。4）機構(gòu)運動分析，可分析產(chǎn)品的實際運動情況和干涉情況，并對運動速度進(jìn)行分析。5）布線，可根據(jù)產(chǎn)品的裝配模型，布置各種管路和線路的標(biāo)準(zhǔn)件接頭，自動走線，并計算出所使用的材料，列出材料單。6）產(chǎn)品宣傳，利用UG，我們可產(chǎn)生真實感和藝術(shù)照片，可制作動畫等，可直接在Internet上發(fā)布。3.2UG中的建模UG中建模主要為實體建模。3.2.1UG的建模模塊的主菜單UG建模模塊主菜單有：文件、編輯、視圖、插入、格式、工具、裝配、工作坐標(biāo)系、信息、分析、模塊、窗口等主菜單。文件菜單功能為：模型文件管理；編輯菜單功能為：模型編輯管理；視圖菜單功能為：模型顯示管理；插入菜單功能為：建模工具；格式菜單功能為：模型格式組織與管理；工具菜單功能為：復(fù)雜建模工具；裝配菜單功能為：虛擬裝配建模功能，是裝配模塊功能；工作坐標(biāo)系菜單功能為：坐標(biāo)系管理；信息菜單功能為：信息查詢；分析菜單功能為：模型對象分析；設(shè)置菜單功能為：參數(shù)預(yù)設(shè)置；應(yīng)用菜單功能為：啟動模塊與模塊切換；窗口菜單功能為：窗口切換，用于切換到已經(jīng)打開的其他部件文件的圖形顯示窗口；幫助菜單功能為：使用求助。3.2.2UG的三維建模步驟1）啟動UG。2）通過[File]菜單建立部件文件。3）通過[Application]菜單選擇將要使用模塊，也可通過該菜單切換到其他模塊。4）通過[Insert]菜單選擇相應(yīng)建模工具建立模型或通過[Edit]菜單選擇相應(yīng)的編輯工具修改模型，構(gòu)建和編輯模型過程中可隨時調(diào)用相關(guān)工具完成相關(guān)任務(wù)。5）通過[File]→[Save]菜單保存文件(注意隨時保存)。6）通過[File]→[Close]菜單關(guān)閉文件或通過[File]→[Exit]菜單退出UG。3.2.3UG的產(chǎn)品三維建模方法常見的三維建模方法：有線框建模：三維實體通過頂點和棱邊來描述形體的幾何形狀。表面（曲面）建模：能通過對物體各個表面或曲面進(jìn)行描述的一種三維建模方法。實體建模：不僅描述了尸體全部的幾何信息，而且定義了所有的點、線、面、體的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)信息。在UG中零件的三維建模方法在目前主要是基于實體特征的建模方法。從技術(shù)基礎(chǔ)上看，有參數(shù)化技術(shù)和變量化技術(shù)兩種,產(chǎn)品的建模方法基于裝配建模。1）實體建模方法(SolidModeling)實體造型技術(shù)是用點、曲線和曲面來創(chuàng)建模型，不同的實體之間沒有相關(guān)性，也沒有歷史記載。2）參數(shù)化建模方法(SolidModeling)參數(shù)化建模方法是基于特征(Feature)的實體建模方法，下面列舉其主要優(yōu)點。a.基于特征：零件模型由具有一定幾何形狀的特征所組成，通過不同特征在一定位置約束下的不同組合而得到模型。b.全尺寸約束：用尺寸參數(shù)來約束所有特征及其他幾何對象的形狀。c.尺寸驅(qū)動：當(dāng)需要修改幾何對象的形狀時，只要編輯與該形狀相關(guān)的尺寸參數(shù)即可。d.全數(shù)據(jù)相關(guān)：模型的形狀與其約束各幾何對象的尺寸完全相關(guān)。3）UG的復(fù)合建模方法(HybridModeling)UG的復(fù)合建模方法也是基于特征的實體建模方法，是在參數(shù)化建模方法的基礎(chǔ)上采用了一種所謂“變量化技術(shù)”的設(shè)計建模方法，對參數(shù)化建模技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)。它保留了參數(shù)化技術(shù)的主要優(yōu)點。4)UG的直接建模方法(DirectModeling)3.3UG的特點利用UG，我們可以完成產(chǎn)品從概念設(shè)計、模型建立、模型性能分析與運動分析、加工刀路生成等整個產(chǎn)品的生產(chǎn)過程，實現(xiàn)真正意義上的無圖紙化生產(chǎn)。UG的主要特點下：1）無縫集成的產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境UG是一個集CAD、CAE、CAM于一體的集成化計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)，可以完成從產(chǎn)品概念設(shè)計、外觀造型、詳細(xì)設(shè)計、圖紙生成、運動與受力受熱分析、零件數(shù)控加工程序的自動生成、設(shè)計與使用文檔的建立等的全過程，甚至還可以對生產(chǎn)過程進(jìn)行管理。整個系統(tǒng)采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫，使得各模塊能完全相關(guān)地共享零件和產(chǎn)品模型的數(shù)據(jù)，減少了同類型數(shù)據(jù)的重復(fù)，也為協(xié)同工作提供了基礎(chǔ)。2）基于裝配的產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)從整體的產(chǎn)品概念出發(fā)開始產(chǎn)品的設(shè)計過程。從裝配出發(fā)，通過應(yīng)用主模型方法、自頂向下的設(shè)計方法和上下文設(shè)計，可以從產(chǎn)品總體設(shè)計入手，逐步詳細(xì)設(shè)計出每一個零件。3）全局的相關(guān)性同一模型文件中，各幾何對象之間保持完全的相關(guān)性。通過裝配建模和部件間的鏈接技術(shù)，可以利用各零件之間的相互參照，實現(xiàn)不同模型文件之間的相關(guān)性。4）協(xié)同工作設(shè)計過程中，在Internet技術(shù)的支持下，可以多人異地協(xié)同工作，每人負(fù)責(zé)自己的設(shè)計任務(wù)。5）基于知識專家的設(shè)計模塊為了進(jìn)一步提高設(shè)計質(zhì)量與設(shè)計效率，UG利用知識驅(qū)動的方法，集合了設(shè)計專家的智慧，針對具有通用性的不同產(chǎn)品設(shè)計了多個智能化的模塊，并且還在逐步增加這些模塊。6）滿足客戶要求的開放式接口3.4設(shè)計中用到的UG的使用技巧建模之前，應(yīng)對模型尤其是復(fù)雜模型做全局考慮，認(rèn)真周全的確定建模順序和方法。對于復(fù)雜的模型，應(yīng)將三維實體建模和二維圖生成結(jié)合使用。二維圖能較準(zhǔn)確地檢查空間不易檢查的尺寸，并可反過來驗證實體建模的正確性，及時發(fā)現(xiàn)存在的問題。建模過程應(yīng)避免產(chǎn)生“無參數(shù)”的實體，否則將對以后更改尺寸造成極大的麻煩。產(chǎn)生“無參數(shù)”實體的操作有：Transform(改變)中的Copy(拷貝)操作；“陣列”的“鏡像”操作。對于復(fù)雜零件應(yīng)多做備份。針對不同工作階段存儲相應(yīng)的文檔，已被文件丟失或損壞時可調(diào)用最近的相鄰文件重做。復(fù)雜零件不用從頭到尾使用一個文檔，因為某些操作會產(chǎn)生“無參數(shù)”實體，存盤后，就無法再回到原來參數(shù)齊全的實體了，該步驟不可逆。

第4章鉆床夾具設(shè)計4.1鉆床夾具設(shè)計要點鉆床夾具的主要技術(shù)要求如下：（1）定位表面對夾具安裝基面的垂直度或平行度。（2）鉆套中心線對定位表面或?qū)A具的安裝基面的垂直度或平行度。（3）同軸線鉆套的同軸度。（4）定位表面直線度和平面度或位置度。（5）定位表面和鉆套中心線對找正基面的垂直度或平行度。（6）定位表面間的尺寸要求及相互位置要求。4.2問題的提出本夾具要求在在立式鉆床上，加工撥叉上M22mm螺紋底孔Φ20mm,這個孔距右平面有尺寸精度要求為，與Φ25H7中心孔垂直且位置度公差為0.2mm4.2.1定位基準(zhǔn)的選擇采用一面兩銷式定位方式。長定位銷與工件定位孔配合，限制四個自由度，定位銷軸肩小環(huán)面與工件定位端面接觸，限制一個自由度，削邊銷與工件叉口限制一個轉(zhuǎn)動自由度，實現(xiàn)工件正確定位。4.2.2定位方案的選擇和設(shè)計根據(jù)工序加工要求，工件在夾具中的定位有兩種方案可選擇。方案一：以Φ25H7孔位主定位基準(zhǔn)，限制四個自由度，以操縱槽為止推基準(zhǔn)，限制一個自由度，以拔叉腳內(nèi)側(cè)面為防轉(zhuǎn)基準(zhǔn)，限制一個自由度。夾緊操縱槽。方案二：以Φ25H7孔位主定位基準(zhǔn)，限制四個自由度，以Φ25H7孔端面為止推基準(zhǔn)，限制一個自由度，以拔叉腳內(nèi)側(cè)面為防轉(zhuǎn)基準(zhǔn)，限制一個自由度。夾緊Φ25H7孔的另一端面。方案一是按照基準(zhǔn)重合原則確定的，不存在基準(zhǔn)不重合誤差，有利于保證加工精度，夾緊力可以抵消部分切削力，有利于提高加緊剛性。確定是，夾緊力過大容易引起定位元件的變形。方案二是按照基準(zhǔn)統(tǒng)一原則確定的，有利于夾具的設(shè)計制造，夾緊力方向指向定位元件剛性較大的方向。缺點是不容易保證孔的軸線與操縱槽對稱面重合，鉆頭進(jìn)給的軸向力完全由定位元件承受，會引起定位元件變形。鉆孔加工的切削力主要是鉆頭進(jìn)給的軸向力和鉆削轉(zhuǎn)矩，沿工件的軸向幾乎沒有切削力，所需要的夾緊力不大。綜合考慮兩個方案的優(yōu)缺點，及本工序加工的具體情況，采用方案一。4.2.3定位元件與夾緊元件的選擇和設(shè)計根據(jù)定位方案一，Φ25H7的孔采用圓柱心軸定位，操縱槽采用圓偏心輪式的定位夾緊裝置，拔叉腳內(nèi)側(cè)面采用圓柱擋銷定位。由查《機械工程及自動化簡明設(shè)計手冊》P289頁表6-32可選擇配合，圓柱心軸的直徑與公差配合Φ25h6mm。查《機械課程設(shè)計簡明手冊》P75頁表4-2知Φ25h6mm為Φ25h6（）mm。偏心輪兼有加緊和定位的功能，能保證槽面與偏心輪接觸良好，定位誤差小，而且結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，故選擇的夾緊機構(gòu)為偏心輪式夾緊機構(gòu)。4.2.4切削力與夾緊力的計算由于本道工序完成螺紋底孔的鉆削，因此切削力為鉆削力。由查《機械工程及自動化簡明設(shè)計手冊》P288頁表6-17可知鉆削力，=410轉(zhuǎn)矩，=0.117由表6-18知K=1已知=18mm,代入公式得=F=4101=6986N=M=0.1171=34.40Nmm由文獻(xiàn)《實用機構(gòu)圖冊》P288頁知心軸軸強度校核：式中——合成彎矩（Nmm），；——軸水平面彎矩（Nmm）；——軸垂直面彎矩（Nmm）；——材料拉伸屈服極限；——條件許用彎曲應(yīng)力，；S——疲勞強度安全系數(shù)，此處可取為1.5（由文獻(xiàn)9表14-3查的）。注：和可根據(jù)已知支撐點荷載和大小繪圖求出。求得d=16,而設(shè)計中采用的為25，故軸強度滿足要求。撥叉的夾緊中，采用了偏心夾緊裝置。偏心夾緊與螺旋夾緊相比，夾緊行程小，夾緊力小，自鎖能力差，但夾緊迅速，結(jié)構(gòu)緊湊，所以常用與切削力不大，振動較小的的場合，常與其他夾緊元件聯(lián)合使用。如圖：圖4.1扭矩圖夾緊力的方向在軸線上，與M產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩同軸，所以夾緊力F不需要太大，只要工件相對與夾具體沒有移動就可以了。4.2.5定位誤差的分析圓柱心軸與工件Φ25H7孔的配合Φ25，其中Φ25H7（）mm,Φ25h6()mm影響位置度的定位誤差為：=+而又基準(zhǔn)分析=0，由《機械工程及自動化簡明設(shè)計手冊》P279頁表6-9可知=/2+/2=(0.021/2+0.013/2)mm=0.017mm而=0.017mm(0.2/3)mm=0.067mm偏心輪兩側(cè)面緊貼在操縱槽兩側(cè)面實施定位夾緊，偏心輪具有定心作用。由于其定位基準(zhǔn)是操縱槽的對稱面，所以=0，且基準(zhǔn)位移誤差=0。即采用該定位方式，本道工序的工序尺寸之一的操縱槽對稱面到側(cè)面的距離的制造誤差不影響Φ25H7孔的位置度。拔叉腳內(nèi)側(cè)面Φ60H12的誤差(假定為0.25mm)會對Φ25H7孔的位置度產(chǎn)生影響。該誤差造成Φ25H7孔與拔叉對稱面之間的夾角的誤差大小為（0.50.25mm）/125rad，零件圖中Φ25H7孔中心線距操縱槽底部距離尺寸為8mm，故對Φ25H7孔的位置度的影響為rad8=0.008mm,所以定位方案能滿足加工要求。4.2.6鉆套、襯套與鉆模板及夾具體設(shè)計選螺紋底孔的加工只需鉆削加工就能滿足加工要求。鉆套的作用是確定刀具相對夾具定位元件的位置,并在加工中對加工刀具進(jìn)行引導(dǎo),防止刀具在加工中發(fā)生偏斜。考慮到鉆套磨損后可以更換，所以選用標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的可換鉆套。（1）鉆套高度：鉆套高度與所鉆孔的孔距精度、工件材料、孔加工深度、刀具剛度、工件表面形狀等因素有關(guān)。鉆套高度H越大，刀具的導(dǎo)向型越好，但刀具與鉆套摩擦越大，一般取H=(1～1.5)d，所以H=1×20.5～2.5×20.5mm=20.5～51.25mm。查《機械工程及自動化設(shè)計簡明手冊》表6-26可取可換鉆套的高度H=（2）排屑間隙h值應(yīng)適當(dāng)選取，h值太小時，切屑難以自由排出，使加工表面被損壞；h值太大時，會降低鉆套的導(dǎo)向作用，影響加工精度。加工鑄鐵時，查《機械加工工藝手冊》表3.2-10，知h=(0.3～0.7)d=0.3×20.5～0.7×20.5mm=6.15～14.35mm。故可取排屑空間h=襯套與鉆模板的配合/n6，鉆套與襯套的配合選F7/h6，則可根據(jù)《機械加工工藝手冊》P3-34頁表3.2-12確定可換鉆套為：20.5F730m25JB/T8045.2-1999。由P3-36表3.2-14與其裝配的是鉆套用襯套A3025JB/T8045.2-1999。圖4.2可換鉆套查《畫法幾何及機械制圖》P431附表7可知此設(shè)計中c取1，C1取1.5，C2取1.5，其余可取為1。表4-1可換鉆套dDHhtr配用螺釘GB/T2268基本尺寸極限偏差基本尺寸極限偏差20.5+0.034+0.01630+0.