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托腳機械加工工藝規(guī)程及專用夾具設計 序 言 機械加工工藝規(guī)程是組織車間生產(chǎn)、規(guī)定零件機械加工工藝過程和操作方法的工藝文件。它是機械制造廠最主要的技術文件之一，它也是生產(chǎn)準備和計劃調度的主要依據(jù)。有了機械加工工藝規(guī)程，在產(chǎn)品投入之前就可以依據(jù)它進行一系列的準備工作，如原材料的準備、毛坯的制造、設備和工具的購置、專用工藝裝備的設計制造、勞動力的組織等等。 夾具在機械加工中具有重要的作用，它能保證加工精度，提高產(chǎn)品質量，減輕工人的勞動強度，保證安全，提高勞動生產(chǎn)率，能以優(yōu)質、高效、低耗的工藝去完成零件的加工和產(chǎn)品的裝配。而使用了分度鉆的好處在于，可采用多工位加工，能使加工工序集中，從而減輕工人的勞動強度和提高生產(chǎn)率。 此次畢業(yè)設計包括托腳的機械加工工藝規(guī)程的設計及銑?55上端面的專用夾具設計。其中機械加工工藝規(guī)程的制訂必須可靠地保證所有技術要求的實現(xiàn)；通過兩種工藝方案的對比選擇最合理的方案。充分利用條件、創(chuàng)造條件在保證產(chǎn)品質量的前提下，爭取最好的經(jīng)濟效益。本次夾具的設計，由于工件比較的小所以采用了裝拆較為方便的手柄夾緊機構。采用圓形對刀塊作為導向作用。該夾具的設計還考慮到了工件的拿放問題，提高了加工效率、保證工件加工的精度。 畢業(yè)設計培養(yǎng)了我們分析和解決機械加工技術相關問題的能力，使我們進一步掌握機制工藝規(guī)程制訂和機床夾具設計的基本方法，并鞏固、深化已學得的理論知識，深一步培養(yǎng)我們熟悉和運用設計圖冊、圖表等技術資料的能力，訓練我們識圖、制圖、運算及編制技術文件的基本技能，培養(yǎng)我們的獨立工作能力。 第1章 托腳機械加工工藝規(guī)程設計 1.1 分析零件圖 1.1.1零件的作用 托腳的零件圖如圖所示，題目所給的零件是托腳，主要在車細長桿時起輔助支撐作用。 圖1–1零件圖 1.1.2零件的工藝分析 零件圖見上圖。 該零件屬于叉架類零件，需要加工的各個表面的加工精度和表面粗糙度都不難獲得。其中A面對?35軸線有垂直度的要求，所以要保證以上要求是有一定難度的，故要合理的安排該零件的工藝。 1.2確定生產(chǎn)類型 由任務書上得知該托腳的年產(chǎn)量為1000件，根據(jù)《機械加工工藝手冊》第2版 第一卷 表5.2–1查得，該年產(chǎn)量屬于小批量生產(chǎn)。 1.3確定毛坯類型 該零件材料為HT150, 零件結構屬于中等復雜程度，零件重要的和輪廓尺寸不是很大，故根據(jù)《鑄造手冊》第六卷 表1–1查得采用熔模鑄造。這對提高生產(chǎn)率，保證加工質量也是有利的。 圖1–2毛坯圖 1.4機械加工工藝過程設計 1.4.1選擇定位基準 基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理可以使加工質量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中回問題百出，更有甚者，還會造成零件的大批報廢，是生產(chǎn)無法正常進行。 （1）粗基準的選擇。對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準。而對有若干個不加工表面的工件，則應以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作粗基準。根據(jù)這個基準選擇原則，現(xiàn)選取下底面作為粗基準。 （2）精基準的選擇。主要應該考慮基準重合的問。因為工件的端面和外圓都與內孔的中心線，有嚴格的技術要求，因此因此要以Φ35孔為精基準，來加工上面，側面和端面。 1.4.2擬定工藝過程 根據(jù)零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求，以及加工方法所能達到的經(jīng)濟精度，在生產(chǎn)綱領已確定的情況下,可以考慮采用通用型和專用型機床配以專用工夾具,并盡量使工序分散來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。考慮到“先粗后精”、“先面后孔”、“先主后次”、“基準先行”的基本原則。故我制定了托腳的兩種加工方案如表1–1所示。 表1–1工藝過程方案一 1 鑄造 鑄造 2 時效 時效 3 涂底漆 涂底漆 4 粗銑 粗銑下底面至尺寸 5 粗銑 粗銑上端面至尺寸， 6 粗銑 粗銑Φ35上端面至尺寸 7 粗銑 粗銑右端面 8 粗鏜 粗鏜Φ35孔至Φ34 9 半精鏜 半精鏜Φ35至Φ34.5 10 精鏜 精鏜Φ35至尺寸 11 粗銑 粗銑上端左孔 12 粗銑 粗銑上端右孔 13 鉆 鉆2*M8-7H孔 14 攻絲 鉆2*M8-7H螺紋孔 15 檢驗 檢驗 16 入庫 入庫 表1–2工藝過程方案二 1 鑄造 鑄造 2 時效 時效 3 涂底漆 涂底漆 4 銑 銑下底面至尺寸 5 銑 銑上端面至尺寸， 6 銑 銑Φ35上端面至尺寸 7 銑 銑右端面 10 鏜 鏜Φ35至尺寸 11 銑 銑上端左孔 12 銑 銑上端右孔 13 鉆 鉆2*M8-7H孔 14 攻絲 鉆2*M8-7H螺紋孔 15 檢驗 檢驗 16 入庫 入庫 工藝方案一和工藝方案二比較：方案一粗加工和精加工分開加工，這樣更好的保證加工精度要求，可以更好的達到粗糙度要求，而方案只有一步加工，沒有分粗加工和精加工，工藝安排比較粗糙。綜合考慮我們選擇方案一。 表1–3工藝過程最終方案 1 鑄造 鑄造 2 時效 時效 3 涂底漆 涂底漆 4 粗銑 粗銑下底面至尺寸 5 粗銑 粗銑上端面至尺寸， 6 粗銑 粗銑Φ35上端面至尺寸 7 粗銑 粗銑右端面 8 粗鏜 粗鏜Φ35孔至Φ34 9 半精鏜 半精鏜Φ35至Φ34.5 10 精鏜 精鏜Φ35至尺寸 11 粗銑 粗銑上端左孔 12 粗銑 粗銑上端右孔 13 鉆 鉆2*M8-7H孔 14 攻絲 鉆2*M8-7H螺紋孔 15 檢驗 檢驗 16 入庫 入庫 1.5選擇機床和工藝設備 1.5.1選擇機床 根據(jù)該零件的加工特點以及考慮到經(jīng)濟問題，所以盡可能的選用通用機床以減少加工成本。但為使加工方便在有些情況下也選用了專用機床對零件進行加工，基本情況如表1–2機床的選擇所示。 表1–4 托腳的加工時機床的選擇 工序號 所選機床 10 20 30 40 X52K立式銑床 50 X52K立式銑床 60 X52K立式銑床 70 T716立式鏜床 80 T716立式鏜床 90 T716立式鏜床 100 X52K立式銑床 110 X52K立式銑床 120 Z535立式鉆床 130 Z535立式鉆床 1.5.2選擇夾具 為了提高勞動勞動生產(chǎn)率，保證加工質量，降低勞動強度，所以在加工該零件時所用的夾具都是專用夾具。 1.5.3選擇刀具 結合各個加工表面的特點以及其加工方法，綜合考慮這兩者選用刀具如表1–5刀具的選擇所示。 表1–5 托腳的加工時機床的選擇 工序號 刀具 40、50、60、70 鑲齒套式面銑刀 80、90、100 硬質合金鏜刀 110、120 鍵槽銑刀 130、140 麻花鉆 1.5.4選擇量具 為了達到尺寸以及形狀結合各工序的具體尺寸精度的要求，我在各工序間選用了不同的量具對零件進行檢測，如表1–6所示。 表1–6 托腳的加工時量具的選擇 工序號 量具 10 20 30 40 游標卡尺 50 游標卡尺 60 游標卡尺 70 游標卡尺 80 游標卡尺 90 游標卡尺 100 游標卡尺 110 內測千分尺 120 內測千分尺 130 內螺紋千分尺 140 內螺紋千分尺 1.6確定工序尺寸 托腳零件材料為HT150 重量為1.2kg 生產(chǎn)類型為小批量生產(chǎn)，采用砂型機鑄造毛坯。 1、 不加工表面毛坯尺寸 不加工表面毛坯按照零件圖給定尺寸為自由度公差，由鑄造可直接獲得。 2、 托腳底面 由于托腳底面要與其他接觸面接觸，粗糙度要求為6.3，查相關資料知余量留2.5比較合適。 3、托腳的孔 毛坯為空心，鑄造出孔?？椎木纫蠼橛贗T7—IT8之間，參照參數(shù)文獻，確定工藝尺寸余量為2.5mm 1.7確定切削用量和時間定額 工序1：鑄造 工序2：時效處理 工序3：涂漆底 工序4：粗銑下底面至尺寸 1. 選擇刀具 刀具選取鑲齒套式面銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 1） 決定銑削深度 因為加工余量不大，一次加工完成 2） 決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X51型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則 按機床標準選?。?00 當＝900r/min時 按機床標準選取 3） 計算工時 切削工時：，，，則機動工時為 工序5：粗銑上端面至尺寸 1. 選擇刀具 刀具選取鑲齒套式面銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 4） 決定銑削深度 因為加工余量不大，故可在一次走刀內銑完，則 5） 決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X51型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則 按機床標準選?。?000 當＝1000r/min時 按機床標準選取 6） 計算工時 切削工時：l=114 ，，則機動工時為 工序6：粗銑Φ35上端面至尺寸 1. 選擇刀具 刀具選取鑲齒套式面銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 7） 決定銑削深度 因為加工余量不大，一次加工完成 8） 決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X51型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則 按機床標準選?。?00 當＝900r/min時 按機床標準選取 9） 計算工時 切削工時：，，，則機動工時為 工序7：粗銑右端面 1. 選擇刀具 刀具選取鑲齒套式面銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 10） 決定銑削深度 因為加工余量不大，一次加工完成 11） 決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X51型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則 按機床標準選?。?00 當＝500r/min時 按機床標準選取 12） 計算工時 切削工時：，，，則機動工時為 工序8：鏜Φ35孔至Φ34 1.加工條件 工件材料：HT150，時效處理，砂型鑄造 加工要求：粗鏜孔Φ34mm 機 床：臥式鏜床T716 刀 具：硬質合金鏜刀 2.計算切削用量 查《簡明手冊》表4.2-19和4.2-20,4.2-21得 =25mm/min =0.07mm/z =9.6mm 根據(jù)T616鏜床說明書，取=275 r/min 切削工時：L=60mm 工序9：半精鏜Φ35至Φ34.5 1.加工條件 工件材料：HT150，時效處理，砂型鑄造 加工要求：半精鏜孔Φ34.5 機 床：臥式鏜床T716 刀 具：硬質合金鏜刀 2.計算切削用量 查《簡明手冊》表4.2-19和4.2-20,4.2-21得 =35mm/min =0.06mm/z =3.5mm 根據(jù)T616鏜床說明書，取=300 r/min 切削工時：L=60mm 工序10：精鏜Φ35至尺寸 1.加工條件 工件材料：HT150，時效處理，砂型鑄造 加工要求：精鏜孔Φ35mm 機 床：臥式鏜床T716 刀 具：硬質合金鏜刀 2.計算切削用量 查《簡明手冊》表4.2-19和4.2-20,4.2-21得 =40m/min =0.05mm/z =1.4mm 根據(jù)T716鏜床說明書，取=375 r/min 切削工時：L=60mm 工序11：粗銑上端左孔 1. 選擇刀具 刀具選取鍵槽銑刀，刀片采用YG8, ，，，。 2. 決定銑削用量 13） 決定銑削深度 因為加工余量不大，一次加工完成 14） 決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X51型銑床說明書，其功率為為6kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 ，則 按機床標準選?。?50 當＝750r/min時 按機床標準選取 15） 計算工時 切削工時：，，，則機動工時為 工序12：粗銑上端右孔同上 工序13: 鉆2*M8-7H孔 選用高速鋼錐柄麻花鉆（《工藝》表3.1－6） 由《切削》表2.7和《工藝》表4.2－16查得 （《切削》表2.15） 按機床選取 基本工時： min 工序14：鉆2*M8-7H螺紋孔 選擇M8mm高速鋼機用絲錐 等于工件螺紋的螺距，即 按機床選取 基本工時： 工序15：檢驗 工序16：入庫 第二章 機床夾具的定位及夾緊 2.1 概述 在機械制造中，用以裝夾工件（和引導刀具）的裝置，稱為夾具。它是用來固定加工對象，使之占有正確位置，接受施工或檢測的裝置。 2.1.1 機床夾具的概念 在機械加工過程中，為了保證加工精度，首先要使工件在機床上占有正確的位置，確定工件在機床上或夾具中占有正確的位置的過程，稱為工件的定位。定位后將其固定，使其在加工過程中始終保持定位位置不變的操作稱為夾緊。工件在機床或夾具上定位、夾緊的過程稱為工件的裝夾。用以裝夾工件的裝置稱為機床夾具，簡稱夾具。 2.1.2 機床夾具的組成 1. 機床夾具的基本組成部分 （1）定位裝置 該裝置由定位元件組合而成，其作用是確定工件在夾具中的正確位置。 （2）夾具裝置 該裝置的作用是將工件壓緊夾牢，并保證工件在加工的過程中正確位置不變。 （3）夾具體 夾具體是夾具的基本骨架，通過它將夾具所有的元件構成一個整體。 2. 機床夾具的其他特殊元件或裝置 （1）連接元件 根據(jù)機床的特點，夾具在機床上的安裝連接常有兩種形式。一種是安裝在機床工作臺上，另一種是安裝在機床主軸上。連接元件用以確定夾具本身在機床上的位置。如機床夾具所使用的過渡盤，銑床夾具所使用的定向鍵等，都是連接元件。 （2）對刀元件 常用在普通銑床夾具中，用對刀快調整銑刀加工前的位置。對刀時，銑刀不與對刀快直接接觸，而用塞尺進行檢查，以免碰傷銑刀的切削刃和對刀快工作表面。 （3）導向元件 常用在鉆床、鏜床夾具中，用鉆套和鏜套引導刀具加工中的正確位置。 （4）其他元件或裝置 根據(jù)加工需要，有些夾具還分別采用分度裝置、靠模裝置、上下料裝置、平衡塊等。這些元件或裝置需要專門設計。 2.1.3 機床夾具的分類 根據(jù)機床夾具的通用化程度，可將夾具氛圍以下幾種： 1. 通用夾具 可加工一定范圍內不同工價的夾具為通用夾具，如車床上的三爪自定心卡盤、四爪單動卡盤；銑床上的平口虎鉗、分度頭和回轉工作臺等。它們有很大的通用性，無需調整或稍加調整就可以用于裝夾不同的工件。這類夾具一般已標準化，由專業(yè)工廠生產(chǎn)，作為機床附件供應給用戶。 由于使用通用夾具夾緊工件比較費時，操作復雜，生產(chǎn)效率低，且較難裝夾形狀復雜的工件，故通用夾具主要用于單件小批生產(chǎn)，在產(chǎn)品固定的大批量生產(chǎn)中很少使用通用夾具，而使用效率較高的專用夾具。 2. 專用夾具 專用夾具是針對某一種工件的某道工序專門設計的夾具。所以結構緊湊，操作迅速方便。專用夾具通常由使用廠根據(jù)要求自行設計與制造。 專用夾具定位精度高，一批工件加工或所得尺寸穩(wěn)定，互換性高，并且可以減輕勞動強度，節(jié)省工時，顯著提高效率，另外利用專用夾具還可以擴大機床的工藝范圍。但專用夾具是為滿足某個工件某道工序的加工需要而專門設計的，所以它的適用范圍較窄。此外、專用夾具的設計制造周期較長。當產(chǎn)品更換時，往往因無法再使用而報廢，因此，專用夾具主要適用于產(chǎn)品品種相對穩(wěn)定的大批大量生產(chǎn)。 3. 成組夾具 根據(jù)成組技術原來技術的用于成組加工的夾具。這種夾具的特點是，在通用的夾具體上，只需對夾具的部分元件稍加調整或更換，即可用于組內的不同工件的加工。 4. 組合夾具 組合夾具是由可循環(huán)使用的標準夾具零件部件組裝成易于聯(lián)結和拆卸的夾具。它在使用上具有專用夾具的優(yōu)點，而當產(chǎn)品更換時，不存在夾具“報廢”問題。因為它可以拆開，其元件可清洗入庫，留待組裝新的夾具。因此，組合夾具很適合于新產(chǎn)品試制和單件小批生產(chǎn)使用。由于組合夾具還具有縮短生產(chǎn)準備周期，減少專用夾具種類、數(shù)量和存放面積等優(yōu)點，特別適用于新產(chǎn)品的試制和多品種小批量生產(chǎn)。 5. 隨行夾具 隨行夾具為自動線上使用的一種夾具。自動線夾具基本上分為兩類：一類為固定式夾具，它與一般專用夾具相似；一類為隨行夾具，她除了具有一般夾具所擔負的裝夾任務外，還擔負自動線輸送工件的任務。所以，它是跟隨被加工工件沿著自動線從一個工位移到下一個工位的，故稱為隨行夾具。 除了上述分類外，夾具還可以按照動力來源不同分為手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、電動夾具、磁力夾具、真空夾具及自夾緊夾具等，按工種還可以分為車床夾具、銑床夾具、磨床夾具、鉆床夾具等。 2.1.4 機床夾具在機械加工中的作用 夾具是機械加工中的一種工藝裝備，它在生產(chǎn)中起的作用很大，所以在機械加工中的應用十分廣泛。歸納起來有以下幾個方面的作用： 1. 保證工件的加工精度 由于采用夾具安裝，可以準確地確定工件與機床、刀具之間的相互位置，所以在機械加工中，可以保證工件各個表面的相互位置精度，使其不受或不受各種主觀因素的影響，容易獲得較高的加工精度，并使一批工件的精度穩(wěn)定。 2. 提高勞動生產(chǎn)率和降低加工成本 采用夾具使工件裝夾方便，免去工件逐個找正對刀所花費的時間，因此可以縮短輔助時間。另外，采用夾具裝夾或，產(chǎn)品質量穩(wěn)定，對操作工人的技術水平的要求可以降低，有利于提高生產(chǎn)率和降低成本。 3. 擴大機床工藝范圍和改變機床用途 使用專用夾具可以改變原機床的用途和擴大機床的使用范圍，實現(xiàn)一機多能。這是在生產(chǎn)條件有限的也器中常用的一種技術改造措施。例如，在車床或搖臂鉆床上安裝鏜摸夾具后，就可以對箱體孔系進行鏜削加工，一充分發(fā)揮通用機床的作用。 4. 改善勞動條件和保證生產(chǎn)安全 使用專用機床夾具可減輕工人的勞動強度、改善勞動條件，保證安全生產(chǎn)。 2.2工件的裝夾方式 工件在機床上的裝夾方式有以下三種方法： 1. 直接找正法 在機床上根據(jù)工件上有關基準直接找正工件，使工件獲得加工的正確位置的方法。 直接找正法的定位精度和工作效率，取決于被找工件表面的精度、找正方法和所用工具及工人的技術水平。此法一般多用于單件小批生產(chǎn)和精度要求特別高的場合。 2. 劃線找正法 在機床上按毛坯或工件上所劃線找正工件，使工件獲得正確位置的方法。 此法由于受到劃線精度的限制，定位精度比較低，多用于單件小批量生產(chǎn)、毛坯精度較低以及大型零件等不使用夾具的粗加工中。 3. 用夾具裝夾 即通過夾具上的定位元件使工件相對于刀具及機床獲得正確位置的方法。 此法使工件定位迅速方便，定位精度較高，廣泛用于成批和大量生產(chǎn)。 上述用裝夾工件的方法有以下幾個特點： 工件在夾具中的定位，是通過工件上的定位基準與夾具上的定位元件相接觸而實現(xiàn)的。 由于夾具預先在機床上已調整好位置（也有在加工過程中再進行找正的），因此，工件通過夾具相對于機床也就有了正確的位置。 通過夾具上的對刀裝置，保證了工件加工表面相對于刀具的正確位置。 2.3 基準及其分類 機器零件是由若干個表面組成的。這些表面之間的相對位置關系包括兩方面的要求：表面見的位置尺寸精度和相對位置精度。研究零件表面的相對位置關系，是離不開基準的。不明確基準就不無法確定表面的位置。 基準是用來確定生產(chǎn)對象上幾何要素間的幾何關系所依據(jù)的那些點、線、面。根據(jù)基準的不同功能，基準分為設計基準和工藝基準兩大類。 1. 設計基準 在零件圖樣上所采用的基準，稱為設計基準。 2. 工藝基準 零件在工藝過程中所采用的基準，稱為工藝基準。工藝基準按用途不同，又分為裝配基準、測量基準、工序基準和定位基準。 （1）裝配基準 裝配時用以確定零件在部件或產(chǎn)品中的位置的基準，稱為裝配基準。 （2）測量基準 測量時用以檢驗已加工表面尺寸幾 位置的基準，稱為測量基準。 （3）工序基準 在加工工序中，用以確定本工序被加工表面家工后的尺寸、形狀及位置的基準，稱為工序基準。 （4）定位基準 工件定位時所采用的基準，稱為定位基準。 需要說明的是，作為基準的點、線、面在工件上并不一定具體存在。如軸心線、對稱面等，它們是由某些具體表面來體現(xiàn)的。用以體現(xiàn)基準的表面稱為定位基準。 2.4 工件的定位 2.4.1 工件定位的基本原理 工件裝夾在機床上必須使工件相對于刀具和機床處于正確的加工位置，它包括工件在夾具的定位、夾具在機床上的安裝以及夾具相對于刀具和整個工藝系統(tǒng)的調整等工作過程。在使用夾具的情況下，就要使機床、刀具、夾具和工件之間保持正確的加工位置。顯然，工件的定位是其中極為重要的一個環(huán)節(jié)。 1. 六點定位原則 定位，就是限制自由度。通常是用一個支承點限制工件的一個自由度，用合理設置的六個支承點，限制工件的六個自由度，使工件在夾具中的位置完全確定，這就是工件定位的“六點定位原則” 。 2. 工件定位中可能出現(xiàn)的集中情況 （1）完全定位 六個支承點限制了工件的全部自由度，稱為完全定位。 （2）不完全定位 根據(jù)工件的加工要求，并不需要限制工件的全部自由度，這樣的定位，稱為不完全定位。 （3）欠定位 根據(jù)工件的加工要求，應該限制的自由度沒有被限制的定位，稱為欠定位。器定位無法保證加工要求，所以是決不允許的。 （4）過定位 夾具上的兩個或兩個以上的定位元件，重復限制工件的同一個或幾個自由度的現(xiàn)象，稱為過定位。過定位中常會出現(xiàn)干涉現(xiàn)象。 消除或減小過定位所引起的干涉，一般有兩種方法：一種是提高定位基準之間以及定位元件工作表面之間的位置精度。一種是改變定位元件的結構，使定位元件在重復限制自由度的部分不起定位作用。 2.4.2 常見定位方式及定位元件 定位方式和定位元件的選擇包括選擇定位元件的結構、形狀、尺寸及布置形式等，他們主要取決于工件的加工要求、工件定位基準和外力的作用等因素。 1. 工件及平面定位 （1）主要支承 主要支承用來限制工件的自由度，起定位作用 1）固定支承 2）可調支承 3）自位支承 （2）輔助支承 提高工件的安裝剛性和穩(wěn)定性 1）螺旋式輔助支承 2）自位式輔助支承 3）推引式輔助支承 4）液壓鎖緊的輔助支承 2. 工件以圓柱空定位 （1）圓柱銷 （2）圓錐銷 （3）圓柱心軸 3. 工件以外圓柱面定位 （1）在V形塊中定位 （2）在圓孔中定位 （3）在半圓孔和圓錐孔中定位 2.5 工件的夾緊 在機械加工中，工件的定位和夾緊是相互聯(lián)系非常密切的兩個工作過程。工件定位以后需要通過一定的裝置把工件壓緊夾牢在定位元件上，使工件在加工過程中，不會由于切削力、工件重力、離心力或慣性力等的作用而發(fā)生位置變化或產(chǎn)生振動，以保證加工精度和安全生產(chǎn)。這樣把工件壓緊夾牢的裝置，即稱為夾緊裝置。 2.5.1夾緊裝置的組成及基本要求 1. 夾緊裝置的組成 （1）力源裝置 （2）中間傳動機構 作用如下： 1）改變夾緊作用力的方向 2）改變夾緊作用力的大小 3）具有一定的自鎖性能 （3）夾緊元件 2. 對夾緊裝置的基本要求 （1）夾緊時不能破壞工件在夾具中占有的正確位置 （2）夾緊力的大小要適當 （3）夾緊裝置要操作方便 （4）結構要進湊簡單，有良好的結構工藝性，盡量使用標準件 2.5.2 夾緊力的確定 確定夾緊力就是確定夾緊力的大小、方向和作同點。在確定夾緊力的三要素時要分析工件的結構特點、加工要求、切削力及其他外力作用于工件的情況，而且必須考慮定位裝置的結構形式和布置方式。夾緊力的三要素對夾緊結構的設計起著決定性的作用。只有夾緊力的作用點分布合理，大小適當，方向正確才能獲得良好的效益。 1. 夾緊力方向的確定 （1）夾緊力方向應垂直于主要定位基準面 （2）夾緊力的方向最好與切削力、工件重力方向一致 2. 夾緊力作用點的選擇 （1）應能夠保持工件定位穩(wěn)定可靠，在夾緊過程中不會引起工件產(chǎn)生位移或偏轉。 （2）應盡量避免或減少工件的夾緊變形 （3）夾緊力作用點應盡量靠近加工部位 3. 夾緊力大小的估算 （1）首先假設系統(tǒng)為剛性系統(tǒng)，切削過程處于穩(wěn)定狀態(tài)。 （2）常規(guī)情況下，只考慮切削力（矩）在力系中的影響；切削力（矩）用切削原理公式計算。 （3）對重型工件應考慮工件重力的影響。在工件做高速運動場合，必須計入慣性力。 （4）分析對夾緊最不利的瞬時狀態(tài)，按靜力平衡方程計算此狀態(tài)下所需的夾緊力即為計算夾緊力 （5）將計算夾緊力再乘以K，即得實際夾緊力。K為總安全系數(shù)，K=K0K1K2K3 各種因素的安全系數(shù)可查表2-3，一般K=1.5~2.5；當夾緊力與切削力相反時，K=2.5~3 。 2.5.3典型夾緊結構 1. 斜楔夾緊結構 2. 螺旋夾緊結構 （1）單個螺旋夾緊結構 （2）螺旋壓板夾緊結構 （3）偏心夾緊機構 2.5.4定心夾緊機構 當加工尺寸的工序基準是中心要素（軸線、中心平面等）撕，為使基準重合以減少定位誤差，可以采用定位夾緊機構，所以，定心夾緊機構主要用于要求準確定心或對中的場合。定心夾緊機構可分為以下幾種： （1）螺旋式定心夾緊機構 （2）杠桿式定心夾緊機構 （3）楔式定心夾緊機構 （4）彈簧筒夾式定心夾緊機構 （5）膜片卡盤定心夾緊機構 （6）波紋套定心夾緊機構 （7）液性塑料定心夾緊機構 第3章 專用夾具設計 3.1 設計任務 為了提高勞動勞動生產(chǎn)率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。經(jīng)指導老師與我協(xié)商，決定設計第60道工序銑Φ55上端面的專用夾具。刀具為鑲齒套式面銑刀。 3.2設計方法和步驟 3.2.1夾具類型的確定 由于在銑面時是采用鑲齒套式面銑刀進行銑削，所以采用的是圓形對刀塊。 3.2.2定位裝置的設計 銑Φ55上端面定位原理圖，如圖所示。 為了使定位誤差竟可能的小，決定采用控制六個自由度的定位方式實現(xiàn)完全定位。六個自由度分別由一個面加三個支撐釘來控制五個自由度，一個定位擋銷來控制工件的轉動。 圖3-1 銑?55上端面定位原理圖 3.3夾緊裝置的設計 3.3.1夾緊機構 夾緊裝置的好壞會影響工件加工的精度和表面粗糙度，也影響到加工的時間，因此在夾具中占有重要的地位。 在此次的夾緊機構的設計中，所采用的是手柄螺旋夾緊機構。該夾緊機構不僅結構簡單、制造容易，而且自鎖性能較好，夾緊力和夾緊行程較大，是手動夾緊中用的最常見的一種夾緊機構。 3.3.2夾緊力的計算 (1)刀具： 采用鑲齒套式面銑刀 機床： X51立式銑床 由[3] 所列公式 得 查表 9.4—8 得其中： 修正系數(shù) z=24 代入上式，可得 F=889.4N 因在計算切削力時，須把安全系數(shù)考慮在內。 安全系數(shù) K= 其中：為基本安全系數(shù)1.5 為加工性質系數(shù)1.1 為刀具鈍化系數(shù)1.1 為斷續(xù)切削系數(shù)1.1 所以 (2)夾緊力的計算 選用夾緊螺釘夾緊機 由 其中f為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取 F=+G G為工件自重 夾緊螺釘： 公稱直徑d=8mm，材料45鋼 性能級數(shù)為6.8級 螺釘疲勞極限： 極限應力幅： 許用應力幅： 螺釘?shù)膹姸刃：耍郝葆數(shù)脑S用切應力為 [s]=3.5~4 取[s]=4 得 滿足要求 經(jīng)校核： 滿足強度要求，夾具安全可靠， 使用快速螺旋定位機構快速人工夾緊，調節(jié)夾緊力調節(jié)裝置，即可指定可靠的夾緊力 3.4導向裝置的設計 導向裝置用于引導刀具對工件的加工，可提高被加工孔的形狀精度、尺寸精度以及孔系的位置精度。 對刀塊是銑床夾具所特有的零件，起導向作用，提高刀具剛度并保證被加工孔與工件其他表面的相對位置。由于此工序加工的是端面，所以我選用的是圓形對刀塊 3.5繪制夾具結構圖 綜合上述的設計內容，最終畫出夾具結構圖，如圖3–1夾具機構圖所示。 圖3–1夾具機構圖 3.6定位誤差分析與計算 工件的工序基準為孔心，當工件孔徑為最大，定位擋銷的孔徑為最小時，孔心在任意方向上的最大變動量等于孔與銷配合的最大間隙量。本夾具是用來在銑床上加工，所以工件上孔與夾具上的定位銷保持固定接觸。此時可求出孔心在接觸點與銷中心連線方向上的最大變動量為孔徑公差多一半。工件的定位基準為孔心。工序尺寸方向與固定接觸點和銷中心連線方向相同，則其定位誤差為： Td=Dmax-Dmin =0.015-0.008=0.007 本工序采用支撐釘和擋銷定位，工件始終靠近擋塊的一面。但是，由于此道工序后還有精加工，因此本道工序要求不高，故應當能滿足定位要求。 參考文獻 [1] 王先逵.機械制造工藝手冊.第一卷.工藝基礎卷[M].北京:機械工業(yè)出版社，2006. 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Journal of Materials Processing Technology,2008,vol.200 /no.1-3: 424-432. 致 謝 奮斗了將近三個月的時間，我在大學里最后一次也是唯一一次的畢業(yè)設計已經(jīng)接近尾聲。由于缺乏經(jīng)驗，難免有許多考慮不周全的地方，在整個畢業(yè)設計過程中遇到了這樣、那樣的問題。每當我遇到難以解決的問題時，我的指導老師總會有問必答、知無不言。老師平日里教學工作比較繁忙，但在我做畢業(yè)設計的每個階段，從查閱資料到設計草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細設計，裝配草圖等整個過程中都給予了我悉心的指導。每周都會進行疑難問題的解答，記得有一次原定于下午的答辯，由于老師臨時有事被迫延后。但是老師還是犧牲了自己晚上休息的時間為我們進行指導，這讓我看到了老師嚴謹?shù)淖鍪嘛L格。真心的感謝池老師。 當然在整個畢業(yè)設計中其次要感謝我的同學對我無私的幫助，我們互相幫助著解開了一個又一個難題，正因為有了他們我才能順利的完成畢業(yè)設計。另外，我還要感謝那些曾給我授過課的每一位老師，是你們教會我專業(yè)知識。在此，我想衷心的說一聲謝謝大家！ 第 30 頁 共 31 頁