【雙頭組合機(jī)床專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)9600字（論文）】

雙頭組合機(jī)床專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)TOC\o"1-2"\h\z\u5323引言 引言模具是現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的重要工藝裝備。伴隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)的大部分領(lǐng)域都要依靠模具來(lái)對(duì)材料進(jìn)行加工。利用模具成型零件的方法，可以做到少無(wú)切削、將多個(gè)工序重合的生產(chǎn)方法。采用模具成型加工零件代替?zhèn)鹘y(tǒng)的切削加工工藝，可以極大的提高生產(chǎn)效率，確保零件的加工質(zhì)量，減少原材料的消耗，降低生產(chǎn)成本，從而提高經(jīng)濟(jì)效益。隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，模具工業(yè)也飛速發(fā)展。世界上一些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，其模具工業(yè)總產(chǎn)值早已經(jīng)超過(guò)了機(jī)床工業(yè)，其發(fā)展速度也超過(guò)了機(jī)床、汽車(chē)、電子等工業(yè)。在這些國(guó)家，模具工業(yè)已經(jīng)成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)之一。美國(guó)工業(yè)界稱(chēng)“模具工業(yè)是美國(guó)工業(yè)的基石”，日本模具協(xié)會(huì)稱(chēng)“模具是促進(jìn)社會(huì)富裕的動(dòng)力”。模具的價(jià)值不僅是其本身的價(jià)值，還在于它的應(yīng)用為社會(huì)創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。模具技術(shù)，特別是制造精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具的技術(shù)，已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家機(jī)械制造水平的重要標(biāo)志之一。工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家在汽車(chē)、電子、儀表、輕工等方面發(fā)展迅速，產(chǎn)品先進(jìn)、有競(jìng)爭(zhēng)力，在很大程度上取決于模具的供應(yīng)情況及其先進(jìn)程度。方案論證現(xiàn)在，隨著人民生活水平不斷提高，全國(guó)各省市私家車(chē)的擁有量不斷加大，汽車(chē)工業(yè)已經(jīng)漸漸成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新的產(chǎn)業(yè)之一。國(guó)內(nèi)汽車(chē)工業(yè)的大力發(fā)展，作為汽車(chē)的核心部件——發(fā)動(dòng)機(jī)的需求量也在不斷加大，所以要求汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的日產(chǎn)量也在不斷的提高。為了滿(mǎn)足市場(chǎng)的需求，增加企業(yè)的效益與效率，所以決定對(duì)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的機(jī)加生產(chǎn)線進(jìn)行升級(jí)改造，用來(lái)提高產(chǎn)量?，F(xiàn)在生產(chǎn)時(shí)具體的加工方法為：首先，用電動(dòng)葫蘆將工件從生產(chǎn)線上吊裝在坐標(biāo)鏜床的工作臺(tái)上，用手工裝夾的方式將缸體夾緊。鉆銷(xiāo)子孔時(shí)將刀具手工裝夾到主軸中，觀察數(shù)顯表上顯示的坐標(biāo)值，并搖動(dòng)微調(diào)手柄，使之達(dá)到已經(jīng)調(diào)整好的坐標(biāo)位置，然后卡緊工作臺(tái)及各個(gè)坐標(biāo)軸，再開(kāi)始加工。在加工孔時(shí)，加工方法與上面基本相同，首先要更換刀具，在重新調(diào)整工作臺(tái)的位置，加緊工作臺(tái)后進(jìn)行加工。在加工曲軸孔與凸輪軸孔時(shí)，需要使用尾座。因?yàn)楦左w需要進(jìn)行縱向加工，加工長(zhǎng)度較長(zhǎng)，鏜刀刀具重量重，刀具在加工過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生彎曲變形，影響加工精度，為了減小由于刀具變形對(duì)加工精度產(chǎn)生的影響，所以需要使用尾座，用來(lái)支撐刀具的另一端，減小變形。在加工時(shí)，先將工作臺(tái)移動(dòng)到靠近主軸的一端，將帶有加長(zhǎng)刀桿的鏜刀先安裝在尾座的導(dǎo)套之中，再調(diào)整工作臺(tái)，使之達(dá)到已經(jīng)調(diào)整好的坐標(biāo)值，然后將鏜刀的刀桿從缸體的孔中穿過(guò)，掛入鏜床的主軸之中，最后進(jìn)行加工。以上是使用坐標(biāo)鏜床加工缸體曲軸孔、凸輪軸孔與銷(xiāo)孔的全過(guò)程。可以看出，在加工過(guò)程中，由于頻繁手工更換刀具，并時(shí)時(shí)要調(diào)整工作臺(tái)的位置，需要浪費(fèi)大量的時(shí)間，并且每次只可以加工一個(gè)孔，加工步驟比較繁瑣，周期長(zhǎng)。為了提高加工的速度，這一個(gè)工序同時(shí)使用了四臺(tái)坐標(biāo)鏜床。由于使用手工裝夾的方式，這四臺(tái)坐標(biāo)鏜床需要使用四臺(tái)電動(dòng)葫蘆分別吊裝缸體至工作臺(tái)上，而每臺(tái)設(shè)備全部由一個(gè)人來(lái)進(jìn)行操作，四臺(tái)坐標(biāo)鏜床共需要四個(gè)人來(lái)操作。按照每天兩班生產(chǎn)，這樣，這個(gè)工序一共需要8個(gè)人來(lái)操作。根據(jù)新的生產(chǎn)需要，我們決定對(duì)此工序的生產(chǎn)線進(jìn)行改造與調(diào)整。經(jīng)過(guò)各部門(mén)多方調(diào)研，有以下幾個(gè)方案可供選擇：(1)委托機(jī)床生產(chǎn)廠家開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)一臺(tái)專(zhuān)用機(jī)床，來(lái)加工發(fā)動(dòng)機(jī)缸體曲軸孔、凸輪軸孔與銷(xiāo)孔。(2)選擇購(gòu)買(mǎi)新的臥式加工中心來(lái)加工缸體(3)繼續(xù)購(gòu)買(mǎi)坐標(biāo)鏜床，使同時(shí)加工缸體的數(shù)量增加，達(dá)到增加產(chǎn)量的目的。經(jīng)過(guò)多方的論證與考察，我公司各個(gè)部門(mén)達(dá)成一致，最終決定選擇第一種改造方案。其原因如下：首先從所選擇的設(shè)備的加工能力上來(lái)看，一臺(tái)專(zhuān)用機(jī)床可以同時(shí)加工缸體的凸輪軸孔、曲軸孔及銷(xiāo)孔的全部工序，不需要在加工過(guò)程中更換刀具，節(jié)省了大量的加工時(shí)間。如果按照加工工藝卡上給定的加工進(jìn)給量來(lái)計(jì)算加工時(shí)間，那么真正的加工時(shí)間應(yīng)該為3分10秒鐘，將裝夾工件的時(shí)間計(jì)算進(jìn)去，一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體此道工序的加工時(shí)間應(yīng)為3分30秒鐘，按照每天工作8小時(shí)計(jì)算，一天的加工產(chǎn)量應(yīng)為140件。每天按照兩班計(jì)算，日產(chǎn)量應(yīng)該為280件發(fā)動(dòng)機(jī)缸體，而目前我們制定的日產(chǎn)量為每日生產(chǎn)240——260件工件即可，按照這種產(chǎn)量，一臺(tái)專(zhuān)用機(jī)床完全可以滿(mǎn)足我公司的生產(chǎn)需要，并且為以后再繼續(xù)增加產(chǎn)量留有了余地。如果選擇第二種改造方案，那么一臺(tái)加工中心加工一個(gè)缸體需要8分30秒鐘，裝夾工件要使用大約1分鐘，每加工一個(gè)缸體要用9分30秒的時(shí)間，按照每班8個(gè)小時(shí)計(jì)算，一臺(tái)加工中心每班只能加工50個(gè)缸體，兩個(gè)班生產(chǎn)100個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體，若要完成日產(chǎn)量，則需要使用3臺(tái)加工中心。如果選擇第三種加工方案，那么還需要采購(gòu)3——4臺(tái)坐標(biāo)鏜床進(jìn)行同時(shí)加工，才能夠滿(mǎn)足生產(chǎn)線改造后的產(chǎn)量。其次，從所需要的人員配備上來(lái)看，選擇一臺(tái)專(zhuān)用機(jī)床只需要一個(gè)操作工人，每日兩個(gè)班生產(chǎn)，那么也只要兩個(gè)人即可。如果選擇使用三臺(tái)臥式數(shù)控加工中心來(lái)進(jìn)行加工，那么每臺(tái)數(shù)控加工中心需要一個(gè)人來(lái)進(jìn)行操作，每個(gè)班就需要3個(gè)人，每天兩個(gè)班則共需要6個(gè)人。如果選擇坐標(biāo)鏜床，那么每臺(tái)鏜床配備一個(gè)人，每天兩個(gè)班生產(chǎn)，8臺(tái)鏜床共需要16個(gè)人。再次，從設(shè)備改造成本上來(lái)看，選用一臺(tái)專(zhuān)用加工機(jī)床，從設(shè)計(jì)到最終投產(chǎn)總共需要大約不超過(guò)200萬(wàn)人民幣左右。如果購(gòu)買(mǎi)三臺(tái)臥式加工中心，則要求所選用的加工中心的工作臺(tái)必須要大于600*600的面積，要求X、Y、Z坐標(biāo)軸的移動(dòng)距離分別不能小于600mm、500mm、1000mm。如果選用國(guó)產(chǎn)的數(shù)控加工中心，每臺(tái)機(jī)床大約要200萬(wàn)人民幣，3臺(tái)機(jī)床則一共需要600萬(wàn)人民幣左右。如果選用進(jìn)口的臥式數(shù)控加工中心，那么每臺(tái)機(jī)床則需要300萬(wàn)人民幣，三臺(tái)加工中心共需要900萬(wàn)人民幣，改造成本非常高。若選用第三種改造方案，每臺(tái)坐標(biāo)鏜床需要80萬(wàn)人民幣，四臺(tái)坐標(biāo)鏜床則共需要人民幣320萬(wàn)元左右。單單從改造成本上來(lái)看，第一種方案是最經(jīng)濟(jì)、最實(shí)惠的選擇。從生產(chǎn)成本上來(lái)考慮，一臺(tái)專(zhuān)用機(jī)床的操作工人的月平均工資為1500元，兩個(gè)人為3000元人民幣，一臺(tái)專(zhuān)用機(jī)床每小時(shí)的生產(chǎn)成本為20元/小時(shí)，這其中包括用電的費(fèi)用，還有一些潤(rùn)滑、用水的費(fèi)用、風(fēng)的費(fèi)用、刀具磨損等附加費(fèi)用每天大約要30元，那么一臺(tái)專(zhuān)用機(jī)床每天的生產(chǎn)成本大約為502.27元人民幣。加工中心操作工人的月工資為2500元，六個(gè)人為15000元，三臺(tái)加工中心每天的電費(fèi)為480元，附加費(fèi)用為大約100元，那么每天的生產(chǎn)成本合計(jì)共1261.82元人民幣。坐標(biāo)鏜床操作工人的月工資為1800元，那么十六個(gè)人的工資應(yīng)為28800元，用電的費(fèi)用為15元/小時(shí)，附加費(fèi)用為80元，那么八臺(tái)坐標(biāo)鏜床每天一共需要人民幣1629.09元/天。從設(shè)備的日常保養(yǎng)與維護(hù)方面來(lái)看，一臺(tái)專(zhuān)用機(jī)床的損壞率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于三臺(tái)加工中心與八臺(tái)坐標(biāo)鏜床，維修工作量小，在備件方面，為專(zhuān)用機(jī)床準(zhǔn)備的備件的數(shù)量與庫(kù)存，也要少于三臺(tái)加工中心與八臺(tái)坐標(biāo)鏜床。根據(jù)以上原因經(jīng)過(guò)綜合考慮，決定根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的加工尺寸開(kāi)發(fā)一臺(tái)專(zhuān)用機(jī)床，專(zhuān)門(mén)用來(lái)加工發(fā)動(dòng)機(jī)的缸體部分，以滿(mǎn)足現(xiàn)在的生產(chǎn)需要。在機(jī)床設(shè)計(jì)時(shí)要求：(1)要求新的專(zhuān)用機(jī)床必須具有同時(shí)加工發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的幾個(gè)孔的功能，該機(jī)床在控制方面必須實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，零件裝夾要成為加工過(guò)程的一部分，左右工作臺(tái)既可以獨(dú)立手動(dòng)調(diào)整，也可以同時(shí)進(jìn)行自動(dòng)加工。(2)設(shè)計(jì)并使用專(zhuān)用的刀具，以滿(mǎn)足同時(shí)加工的需要。使零件在加工過(guò)程中更加方便快捷。(3)在零件的裝夾方面，要求使用專(zhuān)用夾具，使用液壓夾緊的方式，省去手工夾緊的方式，用以提高加工效率。(4)要求工作臺(tái)在進(jìn)給時(shí)可以調(diào)節(jié)進(jìn)給速度，以滿(mǎn)足不同的加工需要。達(dá)到零件要求的尺寸及表面粗糙度。夾具的設(shè)計(jì)過(guò)程工藝性分析夾具要保證在精鏜曲軸孔時(shí)同軸度要小于φ0.10mm，平行度要小于φ0.03mm，直線度要小于φ0.02mm，圓度要小于φ0.005mm。夾具要保證在精鏜凸輪軸孔時(shí)達(dá)到圖紙要求的公差范圍內(nèi)，并且5個(gè)凸輪軸孔的圓度要小于0.01mm，同軸度要小于φ0.10mm，平行度要小于φ0.04mm，直線度要小于φ0.02mm。夾具還要保證在鉸φ8的銷(xiāo)子孔時(shí)的位置公差要達(dá)到圖紙的要求尺寸內(nèi)，并且同心度要達(dá)到φ0.10mm，要保證在鉸φ10的銷(xiāo)子孔時(shí)的位置公差，并且要保證他們的同心度。缸體加工的工藝流程以下是加工發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的全部工序流程，由于工序繁瑣，在這里只做簡(jiǎn)單介紹：第0—5工序標(biāo)刻及打磨。在毛坯件上打上產(chǎn)品的生產(chǎn)編號(hào)。第15—20工序粗銑缸體的上下端面。第25—30工序精銑缸體的上下端面第35工序鉸鉆下面的工藝孔第40—45工序粗銑缸體的前后面第50—55工序精銑缸體的前后面第60—90工序粗、精銑不同位置的小面，并且作氣密試驗(yàn)。這里不作詳細(xì)介紹。第100—105工序粗鏜與半精鏜缸體的缸孔。第110—180工序加工各種螺紋、銑三個(gè)小面、鉆油道孔、清洗的工序。第185工序粗鏜曲軸孔、凸輪軸孔、鉆螺紋底孔及銷(xiāo)孔的底孔。第190工序攻絲、鉸孔。第195工序半精鏜曲軸孔、凸輪軸孔，擴(kuò)銷(xiāo)孔及鉆孔。第200工序精鏜曲軸孔、凸輪軸孔、鉸銷(xiāo)孔。第205—250工序鉆孔、加工螺紋、精銑上面等工序。第255—285工序磨缸孔、清洗、打毛刺等工序。第290工序最終檢驗(yàn)第300工序涂防銹劑、補(bǔ)漆。在這其中，與加工凸輪軸孔、曲軸孔及鉸銷(xiāo)孔有關(guān)的工序是第185工序，第195工序和第200工序。此臺(tái)夾具就是專(zhuān)門(mén)為第200工序設(shè)計(jì)并制造的。關(guān)于定位方式的確定與選擇夾具一般都是單件生產(chǎn)，并且制造周期很短。通常為了確保工件的加工要求，大部分夾具必須保證很高的制造精度。在制造與安裝過(guò)程中，要保證加工曲軸孔、凸輪軸孔與鉸銷(xiāo)孔時(shí)需要的各項(xiàng)精度要求與技術(shù)指標(biāo)。為確保工件的被加工表面所需的技術(shù)要求，一定要使工件處于刀具和機(jī)床之間的正確加工位置。在使用夾具的條件下，就要使機(jī)床、夾具以及刀具和工件之間保持正確的位置。顯然，工件的定位在其中是一個(gè)極為重要的環(huán)節(jié)。在夾具定位的任務(wù)中，工件的作用就是使同一批工件在夾具中占據(jù)正確的加工位置。在夾具設(shè)計(jì)中，首先要解決的問(wèn)題就是工件的定位。確定定位基準(zhǔn)后，其定位的方案也就基本上被確定了。在設(shè)計(jì)夾具時(shí)要遵循基準(zhǔn)重合的原則，也就是這道工序的基準(zhǔn)也要與先前的工序的基準(zhǔn)相同，這樣就可以縮小加工的誤差，從而大大的提高加工得精度。圖1是選擇的定位基準(zhǔn)的主視圖與俯視圖：圖1a主視圖b俯視圖如圖1所示，本人初步選擇的定位方式為一面兩銷(xiāo)的方式。缸體工件的下表面靠在支撐元件上得到定位，這樣可以保證工序尺寸:曲軸孔中心距距離缸體工件底面尺寸56mm，凸輪軸孔中心距距離缸體底面尺寸178.8mm，各個(gè)銷(xiāo)孔中心距距離缸體底面尺寸分別為：56mm、48mm、46mm、224mm。一個(gè)還沒(méi)有定位的缸體工件，雖然有了定位基準(zhǔn)，但它的位置也是不能確定的。例如在一個(gè)直角坐標(biāo)系中，缸體工件可以沿著x、y、z軸有著不同的位置，也可以繞著x、y、z軸回轉(zhuǎn)方向有著不同的位置，這就是自由度。為了加工出合格的缸體工件，就必須要消除所有的自由度。根據(jù)缸體工件的尺寸及特性，選擇了使用支撐釘、液壓壓板、圓柱定位銷(xiāo)與菱形定位銷(xiāo)來(lái)限制工件的六個(gè)自由度。其中菱形定位銷(xiāo)可以限制工件沿著y方向作旋轉(zhuǎn)移動(dòng)。圓柱定位銷(xiāo)可以限制工件在x與z軸方向上運(yùn)動(dòng)。工件底面用支撐釘支撐，工件上面使用液壓壓板壓緊，這樣可以限制工件沿著y方向作軸向運(yùn)動(dòng)，還可以限制工件在x與z方向作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。這樣，通過(guò)一面兩銷(xiāo)的夾緊方式，就可以成功的限制工件沿六個(gè)自由度方向作旋轉(zhuǎn)或直線移動(dòng)。在確定好定位方式及夾緊方式后，就要考慮使用這種定位方式所產(chǎn)生的定位誤差。在使用夾具時(shí)，造成工件加工誤差的因素可以包括四個(gè)方面：(1)與工件在夾具中定位有關(guān)的誤差，以ΔD表示。(2)與夾具在機(jī)床上安裝有關(guān)的誤差，以ΔA表示。(3)與導(dǎo)向或?qū)Φ叮ㄕ{(diào)整）有關(guān)的誤差，以ΔT表示。(4)與加工方法有關(guān)的誤差。包括機(jī)床誤差、刀具誤差、變形誤差和測(cè)量誤差等，以ΔG表示。為了保證工件的加工要求，上述誤差合成后不應(yīng)該超出工件的加工誤差ζK。即在上述誤差中，與夾具有關(guān)的誤差是（1）、（2）、（3）項(xiàng)。工件按六點(diǎn)定位規(guī)則定位后，他在夾具中的位置就已經(jīng)被確定，然而由于某種原因，工件仍然會(huì)產(chǎn)生定位誤差。所謂定位誤差就是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(dòng)量。造成定位誤差的原因是定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合以及定位基準(zhǔn)的位移誤差兩個(gè)方面。其中，基準(zhǔn)不重合誤差Δb，是由于定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合造成的誤差。由于缸體工件的加工工序基準(zhǔn)選擇的是工件的下表面，而夾具的定位基準(zhǔn)選擇的也是工件的下表面，因而，定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)相重合，所以，基準(zhǔn)不重合誤差Δb為0?；鶞?zhǔn)位移誤差是由于定位基準(zhǔn)的誤差或定位支撐點(diǎn)的誤差而造成的定位基準(zhǔn)位移。由零件加工圖可知，工序尺寸的基準(zhǔn)誤差為0。所以，夾具的定位誤差為：圖2定位誤差圖在工件安裝到夾具之中定位后，圓柱定位銷(xiāo)和菱形定位銷(xiāo)與工件的定位孔不是緊配合，他們之間會(huì)產(chǎn)生一定的間隙或者轉(zhuǎn)角。由于兩孔之間有轉(zhuǎn)角誤差，是加工尺寸產(chǎn)生定位誤差ΔD1和ΔD2，所以應(yīng)該考慮加工尺寸產(chǎn)生的定位誤差ΔD1和ΔD2當(dāng)它們?yōu)檩^大值時(shí)對(duì)加工尺寸的影響：=(0.018+0.005)+(0.018+0.005)/（2×330）=0.00007l1=40+{X1max/(2×tgΔα)}=40+(l×X1max)/(X1max+X2max)=40+{330×(0.018+0.005)}/{(0.018+0.005)×2}≈205l2=455-205=250由于轉(zhuǎn)角誤差很小，不計(jì)工件左右端面旋轉(zhuǎn)對(duì)定位誤差的影響，所以：ΔD1=2×l1×tgΔα=2×205×0.00007=0.0287ΔD2=2×l2×tgΔα=2×250×0.00007=0.031由于較大的定位誤差ΔD2，尚小于工件公差的三分之一，所以此方案可取。在確定了定位方式后，根據(jù)工件的定位孔的尺寸及定位誤差，查找?jiàn)A具的標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)，選取了相應(yīng)的圓形定位銷(xiāo)、菱形定位銷(xiāo)和定位釘?shù)某叽缂靶吞?hào),如圖三所示：圖3菱形定位銷(xiāo)菱形定位銷(xiāo)：優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼20鋼，菱形定位銷(xiāo)要滲碳淬火，硬度要達(dá)到55-60HRC。定位銷(xiāo)型號(hào)為：14×14。圖4圓形定位銷(xiāo)圓柱定位銷(xiāo)：如圖4所示由于圓柱定位銷(xiāo)直徑較小，可選用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼20鋼，圓柱定位銷(xiāo)要滲碳淬火，硬度要達(dá)到55-60HRC。定位銷(xiāo)型號(hào)為：14×14。支撐釘：要選用碳素工具鋼T8，經(jīng)過(guò)熱處理后，硬度要達(dá)到55-60HRC。由于此夾具共使用多個(gè)支撐釘，故要求各個(gè)支撐釘厚度H相同。定位釘型號(hào)為：24×6。圖5支撐釘圖以上是關(guān)于夾具定位的方式與誤差計(jì)算，選型說(shuō)明。夾緊力的確定1.夾緊裝置設(shè)計(jì)的基本要求機(jī)械加工過(guò)程中，為保持工件定位時(shí)的確定的正確加工位置，防止工件在切削力、慣性力、離心力及重力等作用下發(fā)生位移和震動(dòng)，一般機(jī)床夾具應(yīng)有一定的夾緊裝置，以用來(lái)將工件夾緊。因此，加緊裝置的合理、可靠和安全性，對(duì)加工的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效果有著重大的影響，所以提出下列要求：(1)夾緊過(guò)程中，不改變工件定位后占據(jù)的正確位置。(2)夾緊力的大小要可靠和適當(dāng)，既要保證工件在整個(gè)加工過(guò)程中位置穩(wěn)定不變、震動(dòng)小，又要使工件不產(chǎn)生過(guò)大的夾緊變形。(3)夾緊裝置的自動(dòng)化和復(fù)雜程度應(yīng)與生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)，在保證生產(chǎn)效率的前提下，其結(jié)構(gòu)要力求簡(jiǎn)單，以便于制造和維修。(4)夾緊裝置的操作應(yīng)當(dāng)方便、安全、省力。確定夾緊力的方向、作用點(diǎn)和大小時(shí)，應(yīng)依據(jù)工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、加工要求，并結(jié)合工件加工中的受力狀況及定位元件的結(jié)構(gòu)和布置方式等綜合考慮。夾緊力的方向應(yīng)有助于定位穩(wěn)定，而且主夾緊力應(yīng)朝向主要定位基面。夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)該落在定位元件的支撐范圍之內(nèi)，這樣可以防止夾緊工件時(shí)破壞工件的定位。夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)該選在工件剛性較好的部位，并且盡量靠近工件表面，減小切削力對(duì)該點(diǎn)的力矩和減小震動(dòng)。在確定了夾具的定位方式后，根據(jù)以上的要求，我采取了從缸體的上面用液壓壓板來(lái)夾緊缸體的方法。夾緊點(diǎn)正對(duì)夾具的支撐點(diǎn)上，這樣，在夾緊過(guò)程中，既可以有效的限制工件的自由度，又可以不使工件在夾緊過(guò)程中產(chǎn)生變形，影響加工精度。確定了加緊方式后，要計(jì)算出所需要的夾緊力，以便選擇合適的油缸。以下是夾緊力的計(jì)算方法：金屬切削時(shí)，刀具切入工件，使被加工材料發(fā)生變形成為切屑所需要的力，稱(chēng)之為切削力。切削力來(lái)源于三個(gè)方面：(1)克服被加工材料對(duì)彈性變形的抗力；(2)克服被加工材料對(duì)塑性變形的抗力；(3)克服切屑對(duì)刀具前刀面的摩擦力和刀具后刀面對(duì)加工表面和以加工表面之間的摩擦力。他們是主切削力或切向力——Fz。進(jìn)給抗力、軸向力或走刀力——Fx。切深抗力、徑向力或吃刀力——Fy。本人設(shè)計(jì)的夾具只有主切削力與軸向力。計(jì)算夾緊力時(shí)應(yīng)該首先計(jì)算出這兩個(gè)力，然后取較大的力乘以一個(gè)安全系數(shù)，即為這臺(tái)夾具所需要的夾緊力。首先計(jì)算主切削力：根據(jù)圖紙要求的加工精度，工藝部門(mén)給出了加工時(shí)需要的各項(xiàng)參數(shù)：表1加工工序表參數(shù)孔徑進(jìn)給速度m/min刀具轉(zhuǎn)速r/min轉(zhuǎn)進(jìn)給量mm/r每分進(jìn)給量mm/minφ862400.16339.12φ1061900.20538.95φ5078.55000.07839φ6297.45000.07839半精鏜留下的加工余量分別為：φ10u7底孔φ9.65+0.05φ10u7-φ9.65-0.022-0.037φ50底孔φ49.650+0.05φ500+0.025φ62底孔φ61.650+0.05φ620+0.024φ8U7底孔φ7.650+0.05φ8U7-φ8-0.022-0.037鉸φ8孔時(shí)的切削力：φ8u7f=0.163mm/r切削厚度：=0.163/3×sin90°=0.054mm材料切除率：=π×240×0.163/3×0.328/2×(8-0.022-0.328/2)=52.498mm3/min由表2可查得單位材料切除率的切削功率：Pc=5.5×10-5KW·min/mm3切削功率=5.5×10-5×52.498=0.00289KW切削速度=π×8×240/1000=6.03m/min切削力=60000×0.00289/6.03=28.752N由于加工φ8孔時(shí)是四把刀具同時(shí)加工，所以總的切削力應(yīng)為每把刀具的切削力的總和，即為：Fc=28.752×4=115.008N圖6加工各種材料時(shí)的單位材料切除率的切削功率鉸φ10U7孔時(shí)f=0.205mm/r切削厚度：=0.205/3×sin90°=0.068mm材料切除率：=π×190×0.205/3×0.328/2×(10-0.022-0.328/2)=65.649mm3/min由圖6可查得單位材料切除率的切削功率：pc=5×10-5KW·min/mm3切削功率=5×10-5×65.649=0.00328KW切削速度=π×10×190/1000=5.97m/min切削力=60000×0.00328/5.97=33.984N由于加工φ10孔時(shí)是二把刀具同時(shí)加工，所以總的切削力應(yīng)為每把刀具的切削力的總和，即為：Fc=33.984×2=67.968N鏜φ50u7孔時(shí)f=0.078mm/r切削厚度：=0.078×sin90°=0.078mm材料切除率：=π×500×0.078×0.35/2×(50–0.35/2)=1.068×103mm3/min由圖7可查得單位材料切除率的切削功率：Pc=4.6×10-5KW·min/mm3切削功率=4.6×10-5×1.068×103=0.049KW切削速度=π×50×500/1000=78.54m/min切削力=60000×0.049/78.54=37.43N由于加工φ50的鏜刀刀桿上共有六把刀同時(shí)加工，所以計(jì)算切削率時(shí)應(yīng)同時(shí)將六把刀具的切削力加在一起，由于每把刀的加工量相同，所以：切削力Fc=37.43×6=224.6N鏜φ62u7孔時(shí)f=0.078mm/r切削厚度：=0.078×sin90°=0.078mm材料切除率：=π×500×0.078×0.35/2×(62–0.35/2)=1.326×103mm3/min由圖6可查得單位材料切除率的切削功率：Pc=4.6×10-5KW·min/mm3切削功率Pc=pc×Q=4.6×10-5×1.326×103=0.061KW切削速度=π×50×500/1000=78.54m/min切削力=60000×0.061/78.54=46.6N由于加工φ62的鏜刀刀桿上共有五把刀同時(shí)加工，所以計(jì)算切削率時(shí)應(yīng)同時(shí)將五把刀具的切削力加在一起，由于每把刀的加工量相同，所以：切削力Fc=46.6×5=233N所有刀具的主切削力應(yīng)該為它們的總和，即為：Fc=115.008+67.968+224.6+233=640.576N計(jì)算軸向切削力：鏜φ50u7孔時(shí)的徑向切削力為：=46×（0.35/2）1.0×0.0780.4×78.50×(1.17×1.0×0.85×1.0)=2.898NFc=2.898×6=17.388N鏜φ62u7孔時(shí)的徑向切削力為：=46×（0.35/2）1.0×0.0780.4×97.40×(1.17×1.0×0.85×1.0)=2.898NFc=2.898×5=14.49N鏜φ8孔時(shí)的徑向切削力為：=46×（0.328/2）1.0×0.1630.4×60×(1.17×1.0×0.85×1.0)=5.276NFc=5.276×4=21.104N鏜φ10孔時(shí)的徑向切削力為：=46×（0.328/2）1.0×0.2050.4×60×(1.17×1.0×0.85×1.0)=5.788NFc=5.788×2=11.576N將他們的力相加為軸向切削力：Fc=17.388+14.49+21.104+11.576=64.558N理論上，夾緊力的大小應(yīng)該與作用在工件上的其它力（力矩）相平衡；而實(shí)際上夾緊力的大小還與工藝系統(tǒng)的剛度、夾緊機(jī)構(gòu)的傳遞效率等因素有關(guān)，計(jì)算是很復(fù)雜的。因此實(shí)際設(shè)計(jì)中常常采用估算法、類(lèi)比法和實(shí)驗(yàn)法確定所需的夾緊力。下面，我就采用估算法來(lái)確定夾緊力的大小。與主切削力相比，軸向切削力要小得多，所以將軸向切削力忽略，只將主切削力乘以安全系數(shù)既可求出油缸的夾緊壓力。當(dāng)采用估算法來(lái)確定夾緊力的大小時(shí)，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，通常將夾具和工件看成是一個(gè)整體或者一個(gè)剛性系統(tǒng)。根據(jù)工件所受切削力、夾緊力的作用情況，找出加工過(guò)程中對(duì)夾緊最不利的狀態(tài)，按照靜力平衡原理計(jì)算出理論夾緊力，最后再乘以安全系數(shù)作為實(shí)際所需夾緊力，即式中：FWK——實(shí)際所需要的夾緊力FW——在一定條件下，由靜力平衡原理算出的理論夾緊力（N）；K——安全系數(shù)。安全系數(shù)K按下式計(jì)算式中，K0——K6為考慮了各種因素的安全系數(shù)，具體見(jiàn)表2：安全系數(shù)K=1.3×1.0×1.5×1.0×1.0×1.0×1.0=1.95為了方便計(jì)算安全系數(shù)取2。根據(jù)=2×640.576=1281.152N表2安全系數(shù)K0——K6的數(shù)值符號(hào)考慮的因素系數(shù)值K0考慮工件材料及加工余量的基本安全系數(shù)1.2~1.5K1加工性質(zhì)粗加工1.2精加工1.0K2刀具鈍化程度1.0~1.9K3切削特點(diǎn)連續(xù)切削1.0斷續(xù)切削1.2K4夾緊力的穩(wěn)定性手動(dòng)夾緊1.3機(jī)動(dòng)夾緊1.0K5手動(dòng)夾緊時(shí)的手柄位置操作方便1.0操作不方便1.2K6僅有力矩使工件回轉(zhuǎn)時(shí)工件與支撐面的接觸情況接觸點(diǎn)確定1.0接觸點(diǎn)不確定1.5以上是所需夾具的夾緊力的計(jì)算方法，根據(jù)夾緊力就可以推算出所需油缸的大小。液壓系統(tǒng)的確定由于所設(shè)計(jì)的液壓夾緊方式為雙油缸，在左右兩邊對(duì)稱(chēng)夾緊，所以?xún)蓚€(gè)油缸所分配的夾緊力相同，那么，每個(gè)油缸的夾緊力應(yīng)為總夾緊力的一半兒，也就是FWK/2=1281.152/2=640.576N，為了計(jì)算方便，取所需夾緊力為641N。通過(guò)查閱油缸的選型手冊(cè)，根據(jù)所設(shè)計(jì)夾具的安裝尺寸及條件，我選擇的油缸的直徑為63mm，可以根據(jù)油缸的直徑與所需的夾緊力大小來(lái)確定系統(tǒng)壓力為多少。首先求出活塞作用力F：其中Σp1——沿活塞運(yùn)動(dòng)方向的夾緊力（或力矩）所要求的作用力總和。η——考慮各種損失的有效系數(shù)，通常取η=0.7～0.95（油缸偏小時(shí)取大值）。F=Σp1/η=641/0.7=916N圖7油缸計(jì)算簡(jiǎn)圖在夾緊工件時(shí)，使用的是油缸的推力，所以由圖7得，計(jì)算公式應(yīng)該為：得：系統(tǒng)壓力p=（4×F）/（π×D2）=（4×916）/（3.14×0.0632）=293998.21Pa=0.3Mpa由于在夾緊過(guò)程中，需要使用兩個(gè)液壓缸同時(shí)夾緊，兩個(gè)液壓缸的夾緊力相同，壓力也相同，所以工件夾緊時(shí)，需用液壓站提供0.6Mpa的壓力。測(cè)試及性能分析夾具的驗(yàn)證是夾具設(shè)計(jì)的最終結(jié)果，主要包括精度和生產(chǎn)率驗(yàn)證兩個(gè)方面。夾具精度的驗(yàn)證在第三章第三節(jié)中所述的夾具精度分析是一種靜態(tài)的分析方法，通過(guò)各種誤差的估算與計(jì)算，得以科學(xué)的制定出夾具的尺寸公差和位置公差。然而，夾具的真正的精度是以能否加工出合格的工件為標(biāo)準(zhǔn)的，所以?shī)A具精度的驗(yàn)證是一種動(dòng)態(tài)的精度分析方法。首先將工件安裝到