組合機(jī)床鏜夾具設(shè)計(jì)說明書

PAGE36PAGE35組合機(jī)床鏜夾具設(shè)計(jì)摘要本組合機(jī)床是組合機(jī)床鏜夾具，在完成“三圖一卡”的基礎(chǔ)上，主要完成夾具設(shè)計(jì)。為了適合流水線生產(chǎn)，提高目前的生產(chǎn)效率、加工精度，從而降低加工成本而設(shè)計(jì)的。在設(shè)計(jì)過程中借鑒了國內(nèi)外一些現(xiàn)有的組合機(jī)床設(shè)計(jì)資料，還參考了一些與本課題相關(guān)的文獻(xiàn)資料。設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容為組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)和夾具的設(shè)計(jì)。夾具的設(shè)計(jì)是本次設(shè)計(jì)中一個(gè)重要的部分。在夾具設(shè)計(jì)方面，采用一次裝夾，同時(shí)對(duì)進(jìn)氣和排氣孔進(jìn)行鏜加工，提高了加工效率。其次,夾具采用一面兩銷定位，保證了導(dǎo)管孔及氣門閥座孔對(duì)定位銷孔的位置精度。夾緊方式采用液壓夾緊，改變了原來的手動(dòng)夾緊，提高了工作的效率。最后，對(duì)相應(yīng)部分進(jìn)行了計(jì)算、分析、校核。本組合機(jī)床具有提高生產(chǎn)效率，滿足工件的加工精度，減少了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度的優(yōu)點(diǎn)，較好的實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)的要求。關(guān)鍵詞：組合機(jī)床；夾具；定位；夾緊AbstractThiscombinationmachinetoolisacombinationofmachinetoolboringfixture,inthecompletionof"threepictureacard"basedonthemaincompletionoffixturedesign.

Inordertobesuitableforassemblylineproduction,improvethecurrentproductionefficiency,processingaccuracy,soastoreducetheprocessingcostanddesign.

Duringthedesignprocess,someexistingcombinedmachinetooldesignmaterialsathomeandabroadareusedforreference,aswellassomeliteraturerelatedtothissubject.

Themaincontentofthedesignistheoveralldesignofthecombinedmachinetoolandthedesignofthefixture.

Thedesignoffixtureisanimportantpartofthisdesign.

Inthefixturedesign,adoptaclamping,atthesametimetotheairintakeandexhaustholeboring,improvetheprocessingefficiency.

Secondly,thefixtureusestwopinsononesidetoensurethepositioningaccuracyoftheguideholeandvalveseatholetothepositioningpinhole.

Theclampingmethodadoptshydraulicclamping,whichchangestheoriginalmanualclampingandimprovestheworkefficiency.

Finally,thecorrespondingpartofthecalculation,analysis,check.

Thecombinedmachinetoolhastheadvantagesofimprovingproductionefficiency,meetingthemachiningaccuracyoftheworkpiece,reducingthelaborintensityoftheworkers,andbetterrealizetherequirementsofthedesign.

Keywords：modularmachine-tool;jig;location;clamping

目錄TOC\o"1-3"\h\u148561前言 430411.1研究背景 4215811.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 4204981.3研究?jī)?nèi)容 5140462組合機(jī)床總體設(shè)計(jì) 681442.1組合機(jī)床配置型式選擇 673222.2被加工零件工序圖 7165272.3加工示意圖 85472.4刀具的選擇 9327032.5機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 1081502.5.1動(dòng)力滑臺(tái)的選擇 1153782.5.2機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡 11223663夾具設(shè)計(jì) 12259303.1概述 1275143.1.1機(jī)床夾具在機(jī)械加工中的作用 13308193.1.2機(jī)床夾具的分類 1391003.1.3機(jī)床夾具的組成 14234103.2夾具的設(shè)計(jì)步驟及內(nèi)容 14320203.2.1鏜孔的工藝分析 1471373.2.2夾緊方案的分析 15218383.2.3夾緊力的確定與計(jì)算 16175903.2.4夾緊液壓缸的選擇 16194243.2.5定位元件的設(shè)計(jì) 17319823.2.6定位誤差的計(jì)算 175323.2.7導(dǎo)向裝置的選擇 1996943.2.8夾具體的設(shè)計(jì) 19277083.2.9其它元件的設(shè)計(jì) 19249924齒輪和軸的校核 20202054.1.齒輪的校核 20270834.2軸的校核 22203055數(shù)控加工程序 268458參考文獻(xiàn) 271前言1.1研究背景組合機(jī)床是指以系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件為基礎(chǔ)，配以少量的專用部件組成的專用機(jī)床。它適宜于在大批、大量生產(chǎn)中，對(duì)一種或幾種類似零件的一道或幾道工序進(jìn)行加工。組合機(jī)床具有專用機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、生產(chǎn)率高和自動(dòng)化程度較高的特點(diǎn)。夾具是指機(jī)械制造過程中用來固定加工對(duì)象，使之占有正確的位置，以接受施工或檢測(cè)的裝置，又稱卡具。夾具在機(jī)械行業(yè)中，是產(chǎn)品加工過程中重要的工裝，生產(chǎn)中的夾具具有保證加工精度、提高生產(chǎn)效率、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍和加工范圍的作用。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)面向組合機(jī)床的鏜夾具設(shè)計(jì)，由于數(shù)控機(jī)床與傳統(tǒng)機(jī)床相比具有高度柔性、加工精度高、加工穩(wěn)定可靠、生產(chǎn)率等優(yōu)點(diǎn)，且為實(shí)現(xiàn)多種產(chǎn)品不同結(jié)構(gòu)的靈活切換，降低生產(chǎn)工裝投入成本，縮短生產(chǎn)周期，要求夾具具有結(jié)構(gòu)通用化與可數(shù)控化等特點(diǎn)。本設(shè)計(jì)的課題是組合機(jī)床鏜夾具夾具設(shè)計(jì)。組合機(jī)床鏜加工，其工作效率和精度不高而設(shè)計(jì)的。主要是為了適合流水線生產(chǎn)，提高目前的生產(chǎn)效率、加工精度，從而降低加工成本。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀機(jī)床是制造業(yè)的主要生產(chǎn)設(shè)備，而數(shù)控機(jī)床是高精度、高效率的自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展。數(shù)控機(jī)床的發(fā)展也越來越快，數(shù)控機(jī)床正朝著高復(fù)合、高精度、高速度化和模塊化方向發(fā)展。因此，數(shù)控組合機(jī)床就是在這樣的社會(huì)環(huán)境下，為了適應(yīng)當(dāng)下的機(jī)械加工工藝對(duì)機(jī)床在高速、高精等方面的要求應(yīng)運(yùn)而生的。組合機(jī)床出現(xiàn)在世界上只有50多年的歷史。我國組合機(jī)床事業(yè)是從無到有．逐漸發(fā)展起來的。從1956年開始自行設(shè)計(jì)、制造了組合機(jī)床并得到很大發(fā)展如北京、上海、遼寧、山東、江蘇等發(fā)展很快，西北、西南地區(qū)也又新的發(fā)展。國家又重點(diǎn)安排了一批工廠，如大連機(jī)床廠、常州機(jī)床廠、大河機(jī)床廠、長(zhǎng)沙機(jī)床廠、上海第十機(jī)床廠等20多個(gè)工廠生產(chǎn)組合機(jī)床通用部件，為全國各地機(jī)械加工部門用組合機(jī)床自己武裝自己創(chuàng)造了非常有利的條件。許多工廠在大搞技術(shù)改造設(shè)備更新、質(zhì)量翻新的熱潮中．制造了大量的組合機(jī)床及其自動(dòng)線，成倍地提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率．保證了產(chǎn)量和質(zhì)量，降低了成本。組合機(jī)床技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是:（1）廣泛應(yīng)用數(shù)控技術(shù)（2）發(fā)展柔性技術(shù)（3）發(fā)展綜合自動(dòng)化技術(shù)（4）進(jìn)一步提高工序集中程度組合夾具最早出現(xiàn)在第二次世界大戰(zhàn)的英國，當(dāng)時(shí)被稱為“積木式夾具”由于能夠滿足軍工生產(chǎn)的需求，受到英國政府的重視。不久，蘇聯(lián)政府也開始使用組合夾具，并使組合夾具得到大范圍的推廣。50年代以后，歐洲各國相繼出現(xiàn)了各種形形色色的組合夾具系統(tǒng)，最著名的當(dāng)屬德國的VEB和哈爾德（Halder）以及捷克的UBV系統(tǒng)。80年代美國、日本、北歐也越來越多的使用組合夾具。我國從1957年開始使用組合夾具，并于1962年在天津成立組合夾具廠，至今已有五十多年歷史。50年代末期，鄭州的一家紡織機(jī)械廠首先使用蘇聯(lián)的槽系組合夾具系統(tǒng)，在當(dāng)時(shí)取得了顯著的效果，60年代初期這套系統(tǒng)迅速在全國進(jìn)行推廣。與此同時(shí)，天津組合夾具廠成立并從事生產(chǎn)制造組合夾具元件，隨后在天津與北京成立了組合夾具出租站，組合夾具在全國范圍內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。1964年后，專業(yè)制造組合夾具廠提供的組合夾具元件已不再滿足國內(nèi)幾大軍工企業(yè)生產(chǎn)需求，在企業(yè)內(nèi)部建立了專門的組合夾具生產(chǎn)廠以及組合夾具站。隨著70年代數(shù)控機(jī)床、加工中心和80年代柔性制造系統(tǒng)的普遍應(yīng)用，專用夾具已不再適用于多品種、小批量生產(chǎn)制造，組合夾具使用得到了進(jìn)一步的推廣。1.3研究?jī)?nèi)容組合機(jī)床鏜夾具結(jié)構(gòu)的研究與設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)通用模塊數(shù)控化，具體工作如下：（1）組合機(jī)床鏜夾具方案設(shè)計(jì)鏜夾具主要由定位元件、夾緊裝置、導(dǎo)向元件（鏜套和鏜模支架等）、鏜模底座組成。比較選擇合適的零部件如镋套可分為固定镋套、滑動(dòng)镋套、滾動(dòng)镋套。可根據(jù)其承載能力、徑向尺寸、加工精度、潤(rùn)滑要求等選擇。（2）組合機(jī)床鏜夾具傳動(dòng)設(shè)計(jì)與計(jì)算（3）組合機(jī)床鏜夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算夾具結(jié)構(gòu)靈活多變，設(shè)計(jì)和組裝周期短，夾具零部件能長(zhǎng)期重復(fù)使用，適于在多品種單件小批生產(chǎn)或新產(chǎn)品試制等場(chǎng)合應(yīng)用，且要便于拆卸。（4）組合機(jī)床鏜夾具動(dòng)剛度分析與驗(yàn)算（5）組合機(jī)床鏜夾具控制設(shè)計(jì)編程2組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)2.1組合機(jī)床配置型式選擇組合機(jī)床有大型和小型，又可分為臥式，立式兩種，根據(jù)配置形式還可分為單工位和多工位。配置方案不同對(duì)機(jī)床的復(fù)雜程度，通用化程度，結(jié)構(gòu)工藝性，加工精度，機(jī)床重新調(diào)整的可能性等都有不同的影響。在本工序中要求加工同軸的兩個(gè)孔，因此采用臥式布置，為了提高生產(chǎn)效率，降低設(shè)計(jì)成本。機(jī)床采用臥式，其優(yōu)點(diǎn)是加工和裝配工藝性好，無漏油現(xiàn)象；同時(shí)，安裝、調(diào)試與運(yùn)輸也都比較方便；而且，機(jī)床重心較低，有利于減小振動(dòng)。其缺點(diǎn)是削弱了床身的剛性，占地面積大。本機(jī)床采用了單滑臺(tái)雙動(dòng)力頭結(jié)構(gòu)，考慮到相關(guān)聯(lián)的機(jī)床夾具結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一性，采用固定式夾具.由于在加工過程中要實(shí)現(xiàn)大范圍的調(diào)速，因此采用伺服滑臺(tái)來滿足這個(gè)要求。其具有如下特點(diǎn):可自動(dòng)變換進(jìn)給速度和工作循環(huán)，可在較寬的范圍實(shí)現(xiàn)位控，執(zhí)行零件加工的數(shù)控程序.由此，根據(jù)已定的工藝方案和機(jī)床配置形式，確定機(jī)床為臥式單面雙工位數(shù)控傳動(dòng)的組合機(jī)床，伺服滑臺(tái)實(shí)現(xiàn)工作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，設(shè)計(jì)配套的動(dòng)力箱。圖2-1組合機(jī)床配置型式圖2.2被加工零件工序圖被加工零件工序圖是根據(jù)制定的工藝方案，表示所設(shè)計(jì)的組合機(jī)床(或自動(dòng)線)上完成的工藝內(nèi)容，加工部位的尺寸精度，表面粗糙度及技術(shù)要求，加工用的定位基準(zhǔn)，夾壓部件以及被加工零件的材料，硬度和本機(jī)床的前加工余量，毛坯或半成品情況的圖樣。除了設(shè)計(jì)研制合同外，它是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的具體依據(jù)，也是制造，使用，調(diào)整和檢驗(yàn)機(jī)床精度的重要文件，是在被加工零件圖基礎(chǔ)上，突出本機(jī)床的加工內(nèi)容，并作必要的說明而繪制的。為使被加工零件工序圖表達(dá)清晰明了，突出本工序內(nèi)容，繪制時(shí)規(guī)定：應(yīng)按一定的比例，繪制足夠的視圖以剖面；本工序加工部位用粗實(shí)線表示，保證的加工部位尺寸及位置尺寸數(shù)值下方畫“—”粗實(shí)線，其余部位用細(xì)實(shí)線表示。本機(jī)床加工時(shí)是采用的一面兩銷定位方式，一面是氣缸蓋的內(nèi)側(cè)面，兩銷分別是一圓柱銷一菱形銷。它共限制六個(gè)自由度，可以達(dá)到定位效果，因此可以保證所需要的加工精度。繪制的被加工零件工序圖如圖2-2、2-3所示。圖中符號(hào)夾緊位置--定位基準(zhǔn)圖2-2半精鏜加工零件工序圖圖2-3精鏜加工零件工序圖2.3加工示意圖加工示意圖是在工藝方案和機(jī)床總體方案初步確定的基礎(chǔ)上繪制的，是表達(dá)工藝方案具體內(nèi)容的機(jī)床工藝方案圖，它是設(shè)計(jì)刀具、輔具、夾具、多軸箱、電氣系統(tǒng)以及選擇動(dòng)力部件，繪制機(jī)床總體聯(lián)系尺寸圖的主要依據(jù)；是對(duì)機(jī)床總體布局和性能的原始要求；也是調(diào)整機(jī)床和刀具所必需的重要技術(shù)文件。圖2-4半精鏜加工零件示意圖圖2-5精鏜加工零件示意圖2.4刀具的選擇選擇刀具應(yīng)考慮工件材料，加工精度，表面粗糙度，排屑及生產(chǎn)率等要求，只要條件允許應(yīng)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)刀具。孔加工刀具（鉆、擴(kuò)、鉸等）的直徑應(yīng)與加工部位尺寸，精度相適應(yīng)，其長(zhǎng)度應(yīng)保證加工終了時(shí)刀具螺旋槽尾端離導(dǎo)向套外端面30-50mm，以利排屑和刀具磨損后有一定向前調(diào)整量。刀具錐柄插入接桿孔內(nèi)長(zhǎng)度，在繪制加工示意圖是應(yīng)注意從刀具總長(zhǎng)中減去。根據(jù)以上條件選擇硬質(zhì)合金刀具。刀具是由鏜孔刀和槍鉸刀組成的復(fù)合刀具。半精加工中時(shí)，鏜桿直徑選擇Φ40mm，鉸桿直徑選擇Φ12mm。在加工硬度較高的鑄鐵時(shí)，為提高刀具使用壽命，宜采用多刃鏜刀頭。本機(jī)床采用四刃鏜刀頭。由于在切削力的作用下，刀體上兩個(gè)導(dǎo)向塊與刀齒圓柱校準(zhǔn)部分的圓柱刃帶確定一個(gè)圓，因此采用雙導(dǎo)向塊已能滿足圓周導(dǎo)向的要求。但由于來自外部的干擾，有時(shí)會(huì)使雙導(dǎo)向塊喪失平衡，從而引起加工誤差，所以有時(shí)單刃鉸刀也采用三個(gè)導(dǎo)向塊。通過第三個(gè)導(dǎo)向塊使鉸刀切削部分的整個(gè)圓周方向上都具有很大的剛度，從而提高了平衡穩(wěn)定性和加工經(jīng)濟(jì)度。綜合上述條件，鉸刀采用焊接式單刃雙導(dǎo)向條鉸刀。精加工時(shí)，鏜刀采用德國MAPAL公司的精密刀具，鉸刀采用機(jī)械夾固式鉸刀，精度較半精加工稍高。2.5機(jī)床聯(lián)系尺寸圖機(jī)床聯(lián)系尺寸圖是以被加工零件工序圖和加工示意圖為依據(jù)，并按初步選定的主要通用部件以及確定的專用部件的總體結(jié)構(gòu)而繪制的。是用來表示機(jī)床的配置型式和布局。用以檢驗(yàn)各主要部件相對(duì)位置幾尺寸聯(lián)系能否滿足加工要求和通用部件選擇是否合適；它為多軸箱、夾具等專用部件設(shè)計(jì)提供重要依據(jù)；它可以看成是機(jī)床總體外觀簡(jiǎn)圖。圖2-6機(jī)床聯(lián)系尺寸圖2.5.1動(dòng)力滑臺(tái)的選擇a.選擇動(dòng)力部件由文獻(xiàn)資料數(shù)控機(jī)械滑臺(tái)主要技術(shù)性能選擇NC-1HJ32M型和NC-1HJ32G型數(shù)控機(jī)械滑臺(tái)，其臺(tái)面寬度為320mm，臺(tái)面長(zhǎng)為630mm，最大行程為630mm，最大進(jìn)給力為12500N，電動(dòng)機(jī)Y100L1-4，P=2KW。由于本機(jī)床采用的是專用滑臺(tái)，所以要在原有參數(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行修改。故選擇伺服電機(jī)。由文獻(xiàn)資料[12]表13-32選SYJD1-110-B2型交流伺服電機(jī)，其額定轉(zhuǎn)矩T=11.5N.m，最高轉(zhuǎn)速為N=3000r/min，P=2.5KW。b.確定機(jī)床裝料高度裝料高度一般是指工件安裝基面至地面的垂直距離。在確定機(jī)床裝料高度時(shí)，首先要考慮工人操作的方便性；對(duì)于流水線要考慮車間運(yùn)送工件的滾道高度。其次是機(jī)床內(nèi)部結(jié)構(gòu)尺寸的限制和剛度要求。參考國家標(biāo)準(zhǔn)裝料高度H=1000mm。c.確定夾具輪廓尺寸主要確定夾具底座的長(zhǎng)、寬、高尺寸。工件的輪廓尺寸和形狀是確定夾具底座輪廓尺寸的基本依據(jù)。具體要考慮布置工件的定位、限位、夾緊機(jī)構(gòu)、刀具導(dǎo)向裝置以及夾具底座排屑和安裝等方面的空間和面積需要。夾具底座的高度尺寸，一方面要保證其有足夠的高度，同時(shí)考慮機(jī)床的裝料高度、排屑的方便性和便于設(shè)置定位、夾緊機(jī)構(gòu)。一般不小于240mm。本機(jī)床夾具的長(zhǎng)為780mm，寬為460mm，高為820mm。2.5.2機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡a.理想生產(chǎn)率Q理想生產(chǎn)率Q（單位為件/h）是指完成年生產(chǎn)綱領(lǐng)A（包括備品及廢品率）所要求的機(jī)床生產(chǎn)率。它與全年工時(shí)總數(shù)tk有關(guān)。Q=A/tK=5000/2350=21.2件/小時(shí)（2-1）b.實(shí)際生產(chǎn)率Q1實(shí)際生產(chǎn)率Q1是指所設(shè)計(jì)的機(jī)床每小時(shí)實(shí)際可生產(chǎn)的零件數(shù)量。Q1=60/T=29.09件/小時(shí)（2-2）c.機(jī)床負(fù)荷率機(jī)床負(fù)荷率為理想生產(chǎn)率與實(shí)際生產(chǎn)率之比。即文獻(xiàn)資料[9]η=Q/Q1=0.73（2-3）因?yàn)榻M合機(jī)床負(fù)荷率一般為0.75～0.90，而對(duì)于精密度較高、自動(dòng)化程度高的組合機(jī)床，宜適當(dāng)降低負(fù)荷率，所以本機(jī)床滿足要求。3夾具設(shè)計(jì)3.1概述機(jī)床夾具是一種裝夾工件的工藝設(shè)備，它廣泛的應(yīng)用于機(jī)械制造過程的切削加工、熱處理、裝備、焊接和檢驗(yàn)等工藝過程中。在金屬切削機(jī)床上使用最多的夾具統(tǒng)稱為機(jī)床夾具。在現(xiàn)代生產(chǎn)中，機(jī)床夾具是一種不可缺少的工藝設(shè)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，故機(jī)床夾具設(shè)計(jì)在企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造及其生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備中占有及其重要的地位。機(jī)床夾具設(shè)計(jì)是一項(xiàng)重要的技術(shù)工作。在機(jī)床上用夾具裝夾工件時(shí)，其主要功能是使工件的定位和夾緊。然而，由于各類機(jī)床加工的方式不同，有些機(jī)床夾具還具有一些特殊的功能。機(jī)床夾具在保證產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)、高效和低成本方面充分發(fā)揮著現(xiàn)代先進(jìn)設(shè)備的巨大潛力。有利于提高工人對(duì)復(fù)雜或精密零件的加工技能，減輕繁重的體力勞動(dòng)。機(jī)床夾具設(shè)計(jì)和使用是促進(jìn)生產(chǎn)周期的重要工藝措施之一/因此一切機(jī)械制造行業(yè)廣大工人和工程技術(shù)人員歷來都把機(jī)床夾具的改進(jìn)和開發(fā)作為技術(shù)革新的主要課題之一。3.1.1機(jī)床夾具在機(jī)械加工中的作用對(duì)工件進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)，為了保證加工要求，首先要使工件相對(duì)刀具（或機(jī)床）有正確的位置并使這個(gè)位置在加工過程中不因外力的影響而變動(dòng)。為此進(jìn)行機(jī)械加工前，先要將工件夾好。工件的裝夾方法有兩種：一種是工件直接裝夾在機(jī)床的工作臺(tái)或花盤上；另一種是工件裝夾在夾具上。采用第一種方法裝夾工件時(shí)，一般是先按圖樣要求在工件表面劃線，找出工件表面的尺寸和位置，裝夾時(shí)用劃針或百分表找正后在夾緊。這種方法不需專門的裝備，但效率低，一般用于單件或小批量生產(chǎn)；批量較大時(shí)，大都采用夾具裝夾工件。使用機(jī)床夾具的目的主要有以下六個(gè)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(diǎn)。夾具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合考慮加工的技術(shù)要求、生產(chǎn)成本和工人操作等方面的要求，以達(dá)到預(yù)期的效果。a.保證加工精度用夾具裝夾工件時(shí)，能穩(wěn)定地保證加工精度，并減少對(duì)其它生產(chǎn)條件的依賴性，故在精密加工中廣泛的使用夾具，并且它還是全面質(zhì)量管理的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。b.提高勞動(dòng)生產(chǎn)率使用夾具后，能使工件迅速地定位和夾緊，并能夠顯著地收縮輔助時(shí)間和基本時(shí)間，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。c.改善工人的勞動(dòng)條件用夾具裝夾工件方便、省力、安全。當(dāng)采用氣壓、液壓等夾緊裝置時(shí)，可以減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，保證安全生產(chǎn)。d.降低生產(chǎn)成本在批量生產(chǎn)中使用夾具時(shí)，則由于勞動(dòng)生產(chǎn)率的提高和允許使用技術(shù)等級(jí)較低的工人操作，故可以明顯降低生產(chǎn)成本。e.保證工藝紀(jì)律在生產(chǎn)過程中使用夾具時(shí)，可確保生產(chǎn)周期、生產(chǎn)調(diào)度等工秩序。因?yàn)閵A具往往也是工程技術(shù)人員解決高難度零件加工的主要工藝手段之一。f.擴(kuò)大機(jī)床工藝范圍這是在生產(chǎn)條件有限的企業(yè)中常用的一種技術(shù)改造措施。如在車床上拉削、深孔加工等，也可用夾具裝夾以加工較復(fù)雜的成形圓。3.1.2機(jī)床夾具的分類機(jī)床夾具有多種分類方法。一般按適用工件的范圍的特點(diǎn)分為：通用夾具、專用夾具、組合夾具和可調(diào)夾具或按適用的機(jī)床分為車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具等。通用夾具是指已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，可用于加工一定范圍內(nèi)的不同工件夾具。如三爪自定心卡盤、虎鉗、萬能分度頭和磁力工作臺(tái)等。專用夾具是指為某一工件的某道工序而設(shè)計(jì)制造的夾具。一般在批量生產(chǎn)中使用，是機(jī)械制造廠里使用范圍最廣的一種機(jī)床夾具。3.1.3機(jī)床夾具的組成機(jī)床夾具的種類和結(jié)構(gòu)雖然繁多，但它們的組成均可概括為下面四個(gè)部分：a.定位裝置位裝置的作用是使工件在夾具中占據(jù)正確的位置，從而保證加工位置的正確。b.夾緊裝置夾緊裝置的作用是將工件壓緊、夾牢，保證工件在加工的過程中受到外力（切削力等）作用時(shí)不離開占據(jù)正確的位置。c.夾具體夾具體是機(jī)床夾具的基件，通過它將機(jī)床的所有元件構(gòu)成一個(gè)整體。d.其它裝置或元件如連接元件，分度裝置，靠模裝置，上下料裝置，工業(yè)機(jī)器人等。3.2夾具的設(shè)計(jì)步驟及內(nèi)容3.2.1鏜孔的工藝分析該加工零件的工序內(nèi)容半精鏜(a)Φ47.8H8深10mm，粗糙度為3.2，槍鉸導(dǎo)管底孔Φ14.8H8深33mm，粗糙度為3.2um的排氣孔。兩孔位置度公差為Φ0.03mm。(b)Φ44.8H8深10mm，粗糙度為3.2，槍鉸導(dǎo)管底孔Φ14.8H8深28.5mm，粗糙度為3.2um的進(jìn)氣孔。兩孔位置度公差為Φ0.03mm。精鏜(a)Φ48H6深10mm，粗糙度為1.6，槍鉸導(dǎo)管底孔Φ15H6深33mm，粗糙度為1.6um的排氣孔。兩孔位置度公差為Φ0.03mm。(b)Φ45H6深10mm，粗糙度為1.6，槍鉸導(dǎo)管底孔Φ15H6深28.5mm，粗糙度為1.6um的進(jìn)氣孔。兩孔位置度公差為Φ0.03mm。以上倒角均為1×45°除應(yīng)保證各孔尺寸精度外，還需滿足以下要求：a.Φ48H6孔與Φ15H6孔同軸度誤差不大于Φ0.04mm，Φ15H6孔與被加工工件內(nèi)側(cè)面垂直度為Φ0.03mm，Φ48H6孔的底面與Φ15H6孔的垂直度為0.02/4.5mm，圓跳動(dòng)為0.02mm。b.Φ45H6孔與Φ15H6孔同軸度誤差不大于Φ0.04mm，Φ15H6孔與被加工工件內(nèi)側(cè)面垂直度為Φ0.03mm，Φ45H6孔的底面與Φ15H6孔的垂直度為0.02/4.5mm，圓跳動(dòng)為0.02mm。3.2.2夾緊方案的分析A．工件在加工過程中定位基準(zhǔn)的分析在選擇定位基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)盡量選擇設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)，即遵循基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。由總體設(shè)計(jì)可以知道我使用的是半精鏜、精鏜同時(shí)進(jìn)行加工，加上對(duì)零件的分析，最后選擇氣缸蓋的內(nèi)側(cè)面即需加工空的一面作為定位的基準(zhǔn)面，這樣就有利于保證個(gè)被加工孔相互間的位置精度。氣缸蓋要很好的固定在機(jī)床上，就必須限制六個(gè)自由度，這樣才可以保持加工精度。根據(jù)切削力的方向和夾具夾緊力的方向，我選擇氣缸蓋的內(nèi)側(cè)面確立一個(gè)平面來限制三個(gè)自由度，另外的三個(gè)自由度我選擇兩個(gè)定位銷來限制。最后再在氣缸蓋的底面上加上一個(gè)輔助支承，這樣就更能保證工件的加工精度。這種定位方式就是“一面兩銷”定位。B．夾緊點(diǎn)的數(shù)目在確定夾緊力作用點(diǎn)的數(shù)目時(shí)，應(yīng)遵從的原則是：對(duì)剛性較差的工件，夾緊力的數(shù)目應(yīng)增多，力求避免單點(diǎn)集中夾緊，以圖減小工件的夾緊變形；但夾緊點(diǎn)愈多，夾緊機(jī)構(gòu)愈復(fù)雜，夾緊的可靠性愈差。所以采用多點(diǎn)夾緊時(shí)，應(yīng)力求夾緊點(diǎn)的數(shù)目為最小?？紤]到該氣缸蓋是鑄鐵件，使夾緊力分散，應(yīng)采用多點(diǎn)夾緊。所以本設(shè)計(jì)采用壓塊進(jìn)行壓緊，四個(gè)壓塊可將壓緊力分為四個(gè).C．夾緊位置的確定夾緊位置選擇的好壞直接影響工件的加工精度、定位的可靠、工作的穩(wěn)定性。夾緊力的位置應(yīng)使夾緊力落在定位平面內(nèi)，力求接近平面的中心。夾緊力的方向最好要和軸向力想對(duì)，再根據(jù)氣缸蓋的大體形狀，我選擇工件的外側(cè)面為夾緊位置，方向向內(nèi)，由于本道工序是鏜加工，所以軸向力不是很大，選擇壓板夾緊比較好。D.確定夾具的類型由于要求大量大批生產(chǎn)。通用夾具，組合夾具，可調(diào)夾具，隨行夾具顯然不能滿足加工精度的要求。為了使用和維修的方便，專門設(shè)計(jì)了結(jié)構(gòu)緊湊的專用夾具。E.確定夾緊方式(動(dòng)力裝置)按夾緊動(dòng)力來源分，可以分為手動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)和自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)。手動(dòng)夾緊主要用于小批量生產(chǎn)，本課題中是不適合的。夾緊裝置中產(chǎn)生動(dòng)力的部分叫動(dòng)力裝置，常用的動(dòng)力裝置有氣動(dòng)、液壓、電動(dòng)等。夾緊裝置中直接與工件的被夾壓面接觸并完成壓夾作用的元件稱為夾緊元件，本設(shè)計(jì)采用了液壓夾緊，解決了手動(dòng)夾緊是夾緊力不一致，誤差大，精度低，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大等缺點(diǎn)。由于油液的不可壓縮性，能傳遞較大的壓力，比氣壓大10多倍，因此，在產(chǎn)生同樣作用力的情況下，油缸直徑可以小許多倍，使夾具結(jié)構(gòu)更為緊湊。所以綜合氣壓和液壓的優(yōu)缺點(diǎn)后，最后選用液壓夾緊。3.2.3夾緊力的確定與計(jì)算確定夾緊力的方向、作用點(diǎn)和大小時(shí)要分析工件的結(jié)構(gòu)，加工要求，切削力和其它外力作用工件的情況，以及定位元件的結(jié)構(gòu)和布置方式。A．夾緊力的方向和作用點(diǎn)的確定夾緊力方向必須遵循：夾緊力作用方向不應(yīng)破壞工件的定位。夾緊力作用方向應(yīng)使工件的夾緊變形盡量減小。夾緊力作用方向應(yīng)使所需夾緊力盡可能小。綜上所述，我選擇四個(gè)作用點(diǎn)在氣缸蓋的外側(cè)面上。B．夾緊力的計(jì)算查參考文獻(xiàn)[1]得夾緊力：W=KF(3-1)其中K為安全系數(shù)K=(3-2)—一般安全系數(shù)，考慮增加夾緊的可靠性和因工件材料性質(zhì)及余量不均勻等引起切削力的變化。一般取1.2-1.5。這里取1.4——加工性質(zhì)系數(shù)。粗加工取1.2。精加工取1。這里取1。——刀具鈍化系數(shù)。考慮到刀具磨鈍后，切削力增大，一般取1.0-1.9，這里取1.3?！獢嗬m(xù)切削系數(shù)。斷續(xù)切削時(shí)取1.2，連續(xù)切削時(shí)取1，這里是取1.2。——一般用來表示夾緊力的穩(wěn)定性，手動(dòng)夾緊時(shí)取1.3，機(jī)動(dòng)夾緊時(shí)取1。所以經(jīng)過計(jì)算得安全系數(shù)K=2.184。根據(jù)該夾具的裝夾方式，選擇的計(jì)算公式(3-1)式中WK——實(shí)際所需夾緊力（N）；K——安全系數(shù)；P——切削力（N）；由總體設(shè)計(jì)計(jì)算得到的軸向作用力為16.8N，最后由公式（5-1）、（5-2）算得夾緊力：F=38N3.2.4夾緊液壓缸的選擇組合機(jī)床的夾緊液壓缸已進(jìn)行了通用化系列化設(shè)計(jì)，根據(jù)夾緊力的大小，可以用任何型號(hào)的液壓缸，因?yàn)槿魏涡吞?hào)的液壓缸都能滿足本機(jī)床夾具需要的夾緊力。但是根據(jù)調(diào)查，現(xiàn)在廠里用的液壓缸一般是T5034、T5035、T5038這幾種型號(hào)。由于T5034型號(hào)液壓缸的行程比較小，所以這里選用型號(hào)為T5035的液壓缸。查參考文獻(xiàn)查基本尺寸參數(shù)，表4—4查液壓缸的技術(shù)參數(shù)。這種液壓缸的剛體采用無縫鋼管，兩端的端蓋是嵌入式的，在缸體的兩端內(nèi)壁開有環(huán)槽，將端蓋放入后旋轉(zhuǎn)90度。端蓋的邊沿進(jìn)入缸體兩端的環(huán)槽中，即可承受軸向力。該夾緊裝置主要是通過杠桿原理把液壓缸的的推力和拉力傳遞到壓緊塊，完成夾緊的工作。杠桿是以一比一的比例來傳遞力的。3.2.5定位元件的設(shè)計(jì)根據(jù)定位方式查參考文獻(xiàn)，選擇一個(gè)的圓柱銷和一個(gè)削邊銷，這兩個(gè)都采用固定式。它們主要有以下幾個(gè)工作特點(diǎn)和使用說明：A為了增加兩孔連心線方向上的間隙，避免過定位，把第二銷碰到工件孔壁的部分削去，只留下上下一部分圓柱面，也起到減小第二銷直徑的作用。B由于垂直于連心線方向上第二銷直徑?jīng)]有減小，故對(duì)工件的轉(zhuǎn)角誤差沒有影響。C安裝削邊銷時(shí)，削邊方向要垂直于連心線，為了保證削邊銷的強(qiáng)度，通常采用菱形結(jié)構(gòu)。根據(jù)參考文獻(xiàn)選擇配合。選擇銷工作部分直徑g5，定位銷頭部有15導(dǎo)角，與夾具體孔配合為H7/n6。為了便于更換定位銷，設(shè)計(jì)成帶襯套的結(jié)構(gòu)襯套外徑與夾具體孔配合為H7/n6，內(nèi)徑與定位銷配合為H7/h6。故選擇了一個(gè)Φ15.5g5圓柱銷和一個(gè)Φ15.5g5的削邊銷，它們的高度相同。選用四個(gè)一樣大小的Φ30的支承塊構(gòu)成一個(gè)支承平面，支承塊的上下表面的平行度為0.01mm，表面粗糙度為0.8，高度為250.015，分別用M10的內(nèi)六角圓柱頭螺釘于夾具體連接。選取“一面兩銷”的定位方式。其定位特點(diǎn)有：a.可以簡(jiǎn)便地消除工件的六個(gè)自由度，使工件獲得穩(wěn)定可靠的定位b.有同時(shí)加工零件五個(gè)表面的可能，既能高度集中工序，又有利于提高各面上孔的位置精度。c.一面雙孔”可做為零件從粗加工到精加工全部工序的定位基準(zhǔn)，使零件整個(gè)工藝過程基準(zhǔn)統(tǒng)一，從而減少由基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換帶來的累積誤差，有利于保證零件加工精度。同時(shí)，使機(jī)床各工序（工位）的許多部件（如夾具）實(shí)現(xiàn)通用化，有利于縮短設(shè)計(jì)、制造周期，降低成本。d.于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化定位、夾緊，并有利于防止切屑落于定位基面。3.2.6定位誤差的計(jì)算a.菱形銷的最大直徑（3-3）式中b——菱形銷寬度；——兩孔中心距的公差；——兩定位銷中心距的公差，一般?。?/3—1/5）；——圓柱銷與孔配合的最小間隙，；——圓柱銷定位孔的最小直徑由公式（3-3）計(jì)算得=15.473圖3-1轉(zhuǎn)角誤差示意圖b.工件的轉(zhuǎn)角誤差（3-4）式中——以菱形銷定位的定位孔直徑的公差；——菱形銷直徑的公差；——菱形銷與孔的最小配合間隙（3-5）（3-6）由公式（5-4）、（5-5）、（5-6）得0.015°0.005°故工件在任意方向偏轉(zhuǎn)時(shí)，最大轉(zhuǎn)角誤差為0.02°。c.基準(zhǔn)位移誤差0.0086mm。（3-7）d.基準(zhǔn)不重合誤差基準(zhǔn)不重合誤差應(yīng)從定位基準(zhǔn)到工序基準(zhǔn)之間的所有尺寸的公差之和在加工尺寸方向上的投影，故基準(zhǔn)不重合度誤差=0。最后，在求得基準(zhǔn)位移誤差和轉(zhuǎn)角誤差后，算得定位誤差=0.0086mm。此值小于工件相應(yīng)位置度的三分之一，即0.0086mm＜(0.03/3)mm=0.01mm。3.2.7導(dǎo)向裝置的選擇一般夾具的導(dǎo)向裝置是選用鏜套或者導(dǎo)向支架，它們又可以分為很多種類。由于切削速度不大，同時(shí)為了保證被加工零件的技術(shù)要求，再結(jié)合本夾具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，切削主軸為鋼性主軸，且加工深度不深，故不選用導(dǎo)向裝置。只有當(dāng)拆卸被加工零件時(shí)，需要一個(gè)導(dǎo)向裝置來確保工件在退出定位銷時(shí)不損壞定位銷。所以選用導(dǎo)向條為導(dǎo)向裝置。如圖圖3-2拆卸導(dǎo)向裝置示意圖3.2.8夾具體的設(shè)計(jì)夾具體采用鑄造的箱體結(jié)構(gòu)，各邊的厚度取35mm，保證有足夠的支承力，支承夾具、工件、氣缸夾緊力。同時(shí)還有足夠的剛性，鏜加工時(shí)不會(huì)引起夾具的歪斜和工件誤差的加大。夾具體和機(jī)床通過螺栓和定位銷定位和固定。3.2.9其它元件的設(shè)計(jì)需要用到的元件主要有襯套、法蘭盤、支架、支承塊、立柱、齒條，齒輪，軸，隔套、壓板，擋塊，彈簧墊片、撥桿，推桿，頂桿等等。這些元件都是在設(shè)計(jì)中非常重要的元件，設(shè)計(jì)的過程主要根據(jù)參考文獻(xiàn)，同時(shí)運(yùn)用所學(xué)過的知識(shí)，還翻閱了參考文獻(xiàn)等。詳細(xì)設(shè)計(jì)情況可以看零件圖。4齒輪和軸的校核4.1.齒輪的校核本夾具上的齒輪主要有兩種齒輪，都是直齒圓柱齒輪的傳動(dòng)。設(shè)計(jì)的齒輪傳動(dòng)在具體工作情況下，必須有足夠工作能力，以保證在整個(gè)壽命期間不致失效。所以要對(duì)齒輪進(jìn)行校核。以齒輪YG023-2058為例。A.選擇齒輪的材料、熱處理方法、精度等級(jí)、齒數(shù)z1，z2及齒寬系數(shù)Φd?？紤]到該組合機(jī)床的功率不大，故大、小齒輪都采用T235處理，齒面硬度為220HBS，260HBS，屬軟齒面閉式傳動(dòng)，載荷平穩(wěn)，齒輪速度不高，粗選7級(jí)精度，齒數(shù)z1=z2=28，u=1，按軟齒面齒輪非對(duì)稱安裝查參考文獻(xiàn)，取齒寬系數(shù)Φd=1.0B.按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)a.確定公式中各參數(shù)(a)載荷系數(shù)Kt由式（4-1）試選Kt=1.5(b)小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T1取輸入功率=7.5KW，小齒輪轉(zhuǎn)速n1=960r/min則T1=（4-2）(c)材料系數(shù)查參考文獻(xiàn)[5]表6.3得ZE=189.8(d)大小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限按齒面硬度查參考文獻(xiàn)得=520MPa，=600Mpa(e)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1=60n1jLh=60×960×1×10×300×16=2.765×109（4-3）N2=N1/μ=2.765×109（4-4）(f)接觸疲勞壽命系數(shù)查參考文獻(xiàn)得KHN1=0.88，KHN2=0.88(g)確定許用接觸應(yīng)力[σH1]，[σH2]取安全系數(shù)SH=1（4-5）（4-6）b.設(shè)計(jì)計(jì)算(a)試算小齒輪分度圓直徑取則則（4-7）(b)計(jì)算圓周速度（4-8）(c)計(jì)算載荷系數(shù)K查參考文獻(xiàn)得使用系數(shù)KA=1根據(jù)υ=3.58m/s，七級(jí)精度查參考文獻(xiàn)得動(dòng)載系數(shù)Kυ=1.1查參考文獻(xiàn)[5]圖6.13得Kβ=1.08則K=KAKυKβ=1.188。(d)校正分度圓直徑由式mm（4-9）c.計(jì)算齒輪傳動(dòng)的幾何尺寸(a)計(jì)算模數(shù)mm=d1/z1=2.35mm，按標(biāo)準(zhǔn)取模數(shù)，m=2mm.(b)兩輪分度圓直徑mm，mm(c)中心距aa=m(z1+z2)/2=2×（56）/2=56mm(d)齒寬bb=φd×d1=65.88b1=b2+(5-10)mm取b2=66mm，b1=70mm(e)齒高h(yuǎn)h=2.25m=2.25×2=4.5C.齒根彎曲疲勞強(qiáng)度由式（4-10）a.確定公式中各參數(shù)值(a)大小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限查參考文獻(xiàn)取=240Mpa，=220Mpa(b)彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1，KFN2查參考文獻(xiàn)取KFN1=0.88，KFN2=0.90(c)許用彎曲應(yīng)力，取彎曲疲勞安全系數(shù)SF=1.4，應(yīng)力修正系數(shù)YSF=2.0得（4-11）（4-12）(d)齒形系數(shù)YFa1，YFa2和應(yīng)力修正系數(shù)YSa1，YSa2.查表得YFa1=2.55，YFa2=2.55Ysa1=1.61Ysa2=1.61(f)計(jì)算大小齒輪的與并加以比值。取其中大值代入公式計(jì)算大齒輪的數(shù)值大，應(yīng)按大齒輪校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。D.校核計(jì)算（4-13）由于故彎曲疲勞強(qiáng)度足夠。4.2軸的校核本夾具所涉及到了三個(gè)軸，現(xiàn)對(duì)其中一跟軸進(jìn)行校核，這里選軸YG023-2002進(jìn)行校核。如圖4-3：圖4-3軸YG023-2042簡(jiǎn)圖軸的設(shè)計(jì)包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工作能力計(jì)算兩個(gè)部分A.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸上零件的布置和裝配如圖所示a.軸的最小直徑估算由材料力學(xué)可知，軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為式中τT—軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為MPa；T—軸的傳遞轉(zhuǎn)距，單位為N.mm；P—軸的傳遞功率，單位為kw；N—軸的轉(zhuǎn)速，單位為r/min；WT—軸的抗扭截面系數(shù)，單位為mm3；[τT]—許用轉(zhuǎn)距切應(yīng)力，單位為MPa，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》。由此推得最小直徑d0min（單位為mm）為式中C—計(jì)算常數(shù)，查表11.3。b.各軸段的直徑和長(zhǎng)度的確定c.軸上零件的軸向和周向定位與固定在軸向上采用圓螺母和止動(dòng)墊片，隔套等，周向上主要是鍵連接。d.軸的結(jié)構(gòu)工藝性軸的結(jié)構(gòu)的工藝性是指軸的結(jié)構(gòu)應(yīng)便于加工、裝配、拆卸、測(cè)量和維修等，并且生產(chǎn)效率高，成本低。一般軸的結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單，工藝性越好。e.提高軸的強(qiáng)度和剛度的措施這里采用45號(hào)鋼進(jìn)