翻轉臂加工中心夾具設計帶CAD圖,翻轉,加工,中心,夾具,設計,CAD 湖 北 汽 車 工 業(yè) 學 院 畢 業(yè)（設 計） 論 文 畢 業(yè) 設 計 論 文 課題名稱 翻轉臂加工中心夾具設計 課題來源 東風公司21廠夾具生產車間 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 T813-4 學 號 20080130421 學生姓名 張周洲 指導教師 趙國華 完成日期 2012.05.27 獨創(chuàng)性聲明 本人聲明所呈交的學位論文是我個人在導師指導下進行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除文中已經標明引用的內容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本文的研究做出貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到，本聲明的法律結果由本人承擔。 學位論文作者簽名： ? 日期：??? 年 月 日 學位論文版權使用授權書 本學位論文作者完全了解學校有關保留、使用學位論文的規(guī)定，即：學校有權保留并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權學?？梢詫⒈緦W位論文的全部或部分內容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。 √ 本論文屬于 保密□ ，在____年解密后適用本授權書。 不保密□。 （請在以上方框內打“√”） 學位論文作者簽名： ?????????????????? 指導教師簽名： 日期： 年 月 日????????????? 日期： 年 月 日 摘 要 翻轉臂是車廂懸置系統(tǒng)中十分重要的零件，它的精度高、形狀較復雜，機械加工不是很容易，由于處于車廂的最下面，經常會遇到強摩擦強腐蝕等環(huán)境，是關鍵的構建，在整個車廂懸置系統(tǒng)加工中也是一個重點。而在翻轉臂機械加工中，精度要求最大的就是上臂面及臂孔的加工。翻轉臂加工中心夾具可以保證加工精度高，提高加工效率。因此夾具設計是翻轉臂加工中的一個重要環(huán)節(jié)。 本文通過對翻轉臂類型結構、加工工藝、夾具設計及使用情況的分析，闡述了定位基準的選擇，壓緊方式的確定，正確的復雜尺寸及強度計算，完成了翻轉臂重要夾具工裝的設計——液壓夾緊配套裝置，提出了針對整體工藝裝備提高翻轉臂表面粗糙度的解決方法。 關鍵詞：翻轉臂 尺寸及強度計算 液壓夾緊配套裝置 Abstract The flip arm is car mount system very important parts ，for its high precision、shape is more complex, mechanical processing is not so easy, because of the compartment in the bottom, often will meet the strong strong corrosive environment such as friction, is the key to building, in the whole carriage mount system processing of also is a key point。And in flip arm mechanical processing, the accuracy of the largest is the upper arm face and arm of the hole processing. Flip arm processing center fixture can guarantee the machining precision and the improvement of the machining efficiency. So fixture design is the process of a flip arm important segment. This article through to flip arm type structure, processing technology, fixture design and use of the situation analysis, elaborated the locating datum choice, press the way the determination, the right size and complex strength calculation, the completion of the flip arm important fixture tooling design-hydraulic clamping supporting device, the paper improve the overall process equipment over the surface roughness of the arm solution. Keywords: Flip arm Size and strength calculation Hydraulic clamping supporting device IV 目 錄 摘 要 I Abstract Ⅱ 1 緒 論 1.1 本課題的來源、目的及意義 (1) 1.2 課題背景及國內外研究現(xiàn)狀 (2) 1.3 本課題研究的主要內容 (2) 2 系統(tǒng)功能及總體結構 2.1 概述 (3) 2.2 系統(tǒng)功能 (3) 2.3 系統(tǒng)結構 (3) 2.4 小結 (4) 3 翻轉臂零件的工藝分析 3.1 零件的功用材料和性能 (4) 3.2 加工工序內容 (4) 3.3 定位夾緊方式 (5) 3.3.1工件的裝夾 (6) 3.3.2工件的定位 (6) 3.4 定位方法 (7) 3.4.1平面定位 (8) 3.4.2 圓柱孔定位 (9) 3.4.3 圓柱面及特殊表面定位 (9) 3.5小結 (10) 4 夾具結構分析 4.1 夾具選擇 (10) 4.1.1 夾具分類 (11) 4.1.2夾具組成 (11) 4.1.3夾具體 (11) 4.1.4夾具的確定 (11) 4.2 液壓夾具 (12) 4.2.1簡介 (12) 4.2.2液壓夾具基本形式 (13) 4.2.3 液壓夾具的組成部分 (13) 4.3 小結. (13) 5.計算與設計 5.1夾緊裝置設計 (14) 5.1.1夾緊機構的分類. (15) 5.1.2夾緊裝置的組成與基本要求 (16) 5.1.3夾緊力作用點的選擇 (16) 5.1.4夾緊力的確定 (16) 5.1.5鉸鏈夾緊機構的設計步驟 (17) 5.2油缸設計 (18) 5.2.1油缸各部分計算 (19) 5.2.2油缸各部分的結構、材料及制造技術 (20) 6 結論與展望 6.1 本文總結 (21) 6.2 將來展望 (22) 致 謝 (23) 參考文獻 (24) 1 緒 論 1.1 本課題的來源、目的及意義 1.1.1課題的來源 新一代的東風商用車駕駛室具有豪華、舒適、安全等顯著優(yōu)點，深受客戶的喜歡，今天我主要以駕駛室的舒適性為出發(fā)點，來介紹相關重點產品以及本產品的加工工藝流程、工序夾具設計等內容。 1.1.2本課題研究目的 隨著國民經濟的高速發(fā)展對機械裝備制造業(yè)提出了愈來愈高的要求，作為生產各種工業(yè)產品和民用產品的重要工藝裝備，夾具已發(fā)展成為一門產業(yè)。專用機床夾具產品的應用也越來越廣泛，優(yōu)秀夾具的應用對產品的加工成本，質量及生產效率產生很大的影響。駕駛舒適性更好的車輛，可以降低駕駛員的疲勞程度，行駛更長的距離，從而提高車輛每天的使用率，駕駛室的舒適性是通過什么來保證呢？當然是以與之相匹配的車身懸置系統(tǒng)來做保障。目前中、重型商用車生產商都非常重視駕駛室的懸置系統(tǒng)的設計，懸置系統(tǒng)會根據(jù)路面情況調節(jié)波動幅度，只有這種技術才能帶來舒適性的駕駛效果。因此本產品的重點功能在于輔助生產出能夠提高駕駛室舒適度的產品 1.1.3本課題研究的意義 通過對東風公司21廠現(xiàn)場調研發(fā)現(xiàn)如果能改良翻轉臂的生產夾具可以大大提高翻轉臂的加工精度。而生產線上的某些夾具已遠遠不能滿足市場發(fā)展的需求?；谏鲜鲈颍瑢π乱淮鷮Ｓ脢A具的研究已勢在必行。通過對夾具的改良，不但能夠縮短生產周期，降低制造成本，提高加工精度，延長刀具壽命，而且進一步可以提高車輛駕駛室的舒適度，從而提高企業(yè)的市場競爭優(yōu)勢。 1.2 課題背景及國內外研究現(xiàn)狀 改革開放以來，機械工業(yè)充分利用國內外兩方面的技術資源，有計劃地進行企業(yè)的技術改造，引導企業(yè)走依靠科技進步的道路，使制造技術產品質量和水平以及經濟效益有了很大的提高，為繁榮國內市場、擴大出口創(chuàng)匯、推動國民經濟的發(fā)展起了重要作用。 制造業(yè)是國民經濟的基礎，隨著以計算機技術為主導的現(xiàn)代科學技術的迅速發(fā)展，以時間驅動為特征的市場競爭、產品更新?lián)Q代的加速、商品需求的多樣化等使制造業(yè)面臨著巨大的挑戰(zhàn)，特別是像翻轉臂等影響汽車舒適度類零件的加工在現(xiàn)階段還沒有達到自動化的加工水平。在批量生產中，它的加工工藝還要人工畫線的方法來保證其精度，而對工件的裝夾也是通過人工的方法進行的。因此，我國對這類零件的加工還處于效率低、加工成本高的階段。隨著機械工業(yè)的迅速發(fā)展，對產品和生產率提出了越來越高的要求，是多品種，中小批生產作為機械生產的主流，為了適應機械生產的這種發(fā)展趨勢，必然對夾具提出更高的要求。 目前，大批量生產正逐漸成為現(xiàn)代機械制造業(yè)新的生產模式。在這種模式中，要求加工機床和夾具裝備具有更好的柔性，以縮短生產準備時間、降低生產成本，所以，按手動夾緊的方法已不能滿足生產發(fā)展的要求，而氣動液壓夾緊等夾具正是適應這一生產模式的工裝設備。它對縮短工藝裝備的設計、制造周期起到至關重要的作用。國外為了適應這種生產模式，也把柔性制造系統(tǒng)作為開發(fā)新產品的有效手段并將其作為機械制造業(yè)的主要發(fā)展。 1.3 本課題研究的主要內容 本次主要研究的是現(xiàn)運用于天龍系列車型的車身懸置系統(tǒng)，這種車型的車身采用的是比較先進的四點懸浮形式，這種全浮系列是目前比較先進懸置系統(tǒng)（它也是作為東風商用車推銷的一個亮點），全浮駕駛室是在車身四個懸置點以浮式減震系統(tǒng)與車架底盤相連接成支撐。為了提高翻轉臂在實際使用當中的性能，該夾具仿照薄板類零件夾具設計的方案改裝而成，本方案重在設計能完成松緊動作、加壓、自鎖的動力裝置，并設計傳力裝置和夾緊裝置實現(xiàn)傳遞動力和夾緊動作。 2 系統(tǒng)功能及總體結構 2.1 概述 加工工藝作為制造技術的主要基礎工藝，隨著制造技術的發(fā)展，在20世紀末也取得了很大的進步，進入了以發(fā)展高速切削、開發(fā)新的加工工藝和加工方法、提供成套技術為特征的發(fā)展新階段。 2.2 系統(tǒng)功能 為了滿足企業(yè)的實際需要，本系統(tǒng)預期實現(xiàn)液壓夾具的準確、快速、精確的定位。在大批量生產中保證所有零件具有很高的精度，基本上不受工人操作水平的影響，質量穩(wěn)定。 在動力設計上顯示出液壓夾具的獨到優(yōu)勢，同時能夠迅速地對工件進行定位夾緊，無需校正，從而減少很多裝卸和校正工件所帶來的輔助工時。而且，可以多工件、多工位的使用夾緊機構。同時保證產品質量統(tǒng)一和穩(wěn)定。 在設計上充分的考慮了工人的勞動強度，液壓為動力，比單純的人力和機械的配合省下了很多力氣，大大減輕了工人的勞動強度。 2.3 系統(tǒng)結構 本課題研究整體構架如下圖： 從下往上看有連接作用的底座合件、面板，起吊作用的起吊螺栓，定位作用的定位座、定位軸，夾緊機構杠桿式油缸、油缸壓板 2.4小結 本章從整體上比較粗略的介紹了本次設計的功能和結構，關于各個部件的設計、分析、計算、選材會在以后的各章節(jié)中介紹到 3 翻轉臂零件的工藝分析 3.1 零件的功用、材料和性能 翻轉臂是前懸工藝合件重要組成零件之一，組合成前懸置工藝合件以后與穩(wěn)定桿一起安裝于車身和車架之間，起到連接和支撐車身作用，分前懸置和后懸置，半浮、全浮兩大系列。 翻轉臂為精密鑄件，材料40MnVZ，毛坯重量為7.31Kg 40MnVZ有很多優(yōu)良性能： 第一， 鑄造性能好，熔點低、流動性好。 第二， 減振性好，阻止了振動的傳播，并將振動能量轉變?yōu)闊崮芏А? 第三， 切削加工性能好，有減振作用，減少了刀具的磨損。 第四， 缺口敏感性低。 3.2 加工工序內容 銑面：銑Ra6.3兩端面、保證高度差尺寸13±0.1和12±1.5 鉆孔：鉆孔2-φ15孔和φ6.8孔，保證各孔距尺寸 （前懸工藝合件） 下圖為工序圖： 3.3定位夾緊方式 3.3.1工件的裝夾 工件裝夾的方法有兩種： 1、 將工件直接裝夾在機床的工作臺或花盤上 2、 將工件裝夾在夾具上 采用第一種方法裝夾的效率低，一般要求先按圖紙要求在工件的表面上劃線，畫出加工表面的尺寸和位置，裝夾時，用劃針或面分表趙正后再夾緊。一般用于單件和小批生產。批量較大時，都采用夾具裝夾工件。 采用夾具裝夾工件有如下優(yōu)點： a、 保證加工精度，穩(wěn)定加工質量 b、 速度按輔助時間，提高勞動生產率 c、 擴大機床的使用范圍，實現(xiàn)“一機多能” d、 改善工人的勞動條件，降低生產成本 3.3.2工件的定位 （1）六點定則 用合理分布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，稱為“六點定位原則”，簡稱“六點定則”。 六點定則是工件定位的基本法則，用于實際生產時，起支承點作用的是一定形狀的幾何體，這些用來限制工件自由度的幾何體就是定位元件。 （2）限制工件自由度與加工要求的關系 工件定位時，影響加工要求的自由度必須限制；不影響加工要求的自由度，有時要限制，有時可不限制，視具體情況而定。習慣上，工件的六個自由度都限制了的定位稱為完全定位，工件限制的自由度少于六個，但能保證加工要求的定位稱為不完全定位。 （3）在工件定位時，以下情況允許不完全定位： a． 加工通孔或通槽時，沿貫通軸的位置自由度可不限制。 b． 毛坯（本工序加工前）是軸對稱時，繞對稱軸的角度自由度可不限制。 c． 加工貫通的平面時，除可不限制沿兩個貫通軸的位置自由度外，還可不限制繞垂直加工面的軸的角度自由度。 夾具上的定位元件重復限制工件的同一個或幾個自由度的定位稱為重復定位。重復定位分兩種情況：當工件的一個或幾個自由度被重復限制，并對加工產生有害影響的重復定位，稱為不可用重復定位。它將造成工件定位不穩(wěn)定，降低加工精度，使工件或定位元件產生變形，甚至無法安裝和加工。因此，不可重復定位是不允許的。當工件的一個或幾個自由度被重復限制，但仍能滿足加工要求，即不但不產生有害影響，反而可增強工件裝夾剛度的定位，稱為可用重復定位。在生產實際中，可用重復定位被大量采用。 工件的六個自由度全部被夾具的定位元件所限制，使工件在夾具中處于完全確定的位置，稱為完全定位。如果某個工序加工只需要限制部分自由度，允許有一個或幾個自由度不許限制但不影響加工要求，此種定位稱為不完全定位。 按加工要求應該限制的自由度但沒有得到限制的定位，稱為欠定位。欠定位不能保證該工序的加工要求。因此，欠定位是不能允許的。 兩個或兩個以上定位元件重復限制同一個自由度的情況，稱為過定位。過定位會使工件的位置不確定，夾緊工件時會造成工件或定位元件變形而嚴重影響工件的定位精度。因此夾具設計時一般應盡量避免出現(xiàn)過定位。在特定的加工情況下，過定位使用得當可起到增加工藝系統(tǒng)剛性和定位穩(wěn)定性的作用。 工件定位時，定位支承點的合理配置，對保證定位精度和定位穩(wěn)定性十分重要，其基本原則是：工件上與三個支承點接觸的定位面應盡可能大，三個支承點的分布應當盡量分散。而工件上與兩個支承點接觸的定位面應盡量遠離。至于工件上只和一個支承點接觸的定位面，也應當與其它兩個定位面相距較遠為好。 3.4定位方法 設計夾具時，必須根據(jù)工件的加工要求和已確定的定位基面，來選擇定位方法及定位元件。工件上常被選作定位基面的表面有平面、圓柱面、圓錐面、成形面以及它們的組合。定位元件的選擇，包括定位元件的結構、形狀、尺寸及布置形式等。 （1） 基準、對定位元件的基本要求 a. 定位基準的選擇 定位基準的選擇，應盡量使工件的定位基準相重合；盡量用精基準；遵守基準統(tǒng)一原則；應使工件安裝穩(wěn)定，加工中所引起的變形最小；應使工件定位方便，夾緊可靠。 b． 對定位元件的基本要求 足夠的精度、足夠的強度和剛度、耐磨性好、便于清理切削。 （2）工件定位方式及其定位元件 a．工件以平面定位。工件以平面作為定位基準時，所用定位元件一般可分為主要支承和輔助支承。主要支承用來限制工件的自由度，具體獨立定位的作用。輔助支撐用來加強工件的支撐剛性，不起限制工件自由度的作用。 b．工件以圓柱孔定位。工件以圓柱孔為定位基準，如套類、齒輪、撥叉等。此種定位方式所用的定位元件有圓柱定位銷、定位心軸和圓錐定位銷等。 c．工件以外圓柱面定位。工件以外圓柱面定位時，常用的定位元件有V形塊、定位套和半圓套。 3.4.1平面定位 以平面定位時的定為元件： 1. 支承釘 支承釘與夾具體孔的配合為H7/r6或H7/n6，支承釘可加襯套，其外徑與夾具體孔配合為H7/r6或H7/n6 2. 支承板 支承板用螺釘緊固在夾具體上，若受力或有移動趨勢時，要增加圓錐銷或將支承板嵌入夾具槽內，采用兩個支承板時，裝配后磨平工作面，以保證等高性 3. 調節(jié)支承 適用于形狀或尺寸變化較大的粗基準定位；也適用于形狀相同而尺寸不同的工件；也適用于專用可調整夾具和成組夾具中；一批工件加工前調整一次，然后用螺母鎖緊 4. 自位支承 支承所處位置，隨工件定位基準面位置變化而自動與之適應，相當于一個固定支承，只限制一個自由度；由于增加了與定位基準面接觸的點數(shù)，故可提高工件安裝的剛性和穩(wěn)定性；適用于工件以粗基準定位或剛性不足的場合 5. 輔助支承 螺旋式輔助支承能提高工件的安裝剛性和定位的穩(wěn)定性，但不應限制工件的自由度；使用時，為適應工件支承表面的位置變化，工件要逐個進行調整；結構簡單，但效率低。自位式輔助支撐，支承銷高于支承面，安裝工件時支承銷被定位基準面壓下，并與其它主要支承一起與工件定位基準面保持接觸，然后鎖緊；適用于工件重量輕，垂直作用的切削負荷較小的場合。 3.4.2圓柱孔定位 以圓柱孔定位的元件： 定位銷 定位銷在根部倒成圓角R，夾具體上應有沉孔，使銷圓角部分沉入孔內而不影響定位；定位銷工作部分直徑，按工件加工要求和安裝方便，可按g5、g6、f6、f7制造，與夾具體孔配合為H7/r6或H7/n6；為了便于更換定位銷，當設計成帶襯套的結構時，襯套外徑與夾具體孔配合為H7/n6，內徑與定位銷配合為H7/h5；當采用工件上孔與端面組合定位時，應該加上支承墊板或支承墊圈；當工件部分直徑D<3mm時，采用小定位銷，大批量生產時，應采用可換定位銷（GB2204-1991） 錐度心軸 在圓錐體上定位時用錐度心軸，它的定位精度高，但軸向基準位移較大；由于靠基準孔與心軸表面彈性變形夾緊工件，故傳遞扭矩較小，適用于精加工 圓錐銷 工件以單個圓錐銷定位時易傾斜，故應和其它定位元件組合定位 3.4.3圓柱面及特殊表面定位 以外圓柱面定位時的定位元件： 錐形套 在圓錐孔中定位時用錐形套，圓柱面的端部在圓錐孔中定位，夾具體錐柄插入機床主軸孔中 V形塊 在V形塊上定位，對中性好，能使工件的定位基準軸線在V形塊兩斜面的對稱平面上，而不受定位基準直徑誤差的影響；V形塊定位安裝方便 工件以V形導軌槽面定位 在V形導軌槽中設置兩個段圓柱，車床拖板等帶有V形導軌槽的零件，用V形導軌槽作為定位基準；在設計該定位裝置時，首先確定短圓柱直徑D，應使短圓柱中心線高于V形座的高度H，相應的工件導軌槽也是如此，留有一定間歇，以免碰撞 3.5小結 Y方向定位點 本次設計的夾具只需要完成銑面、鉆孔兩道工序，綜合以上分析本次采用的定位夾緊方式為：X方向在左端開檔，右端端頭兩點定位；Y方向在右端端面定位；Z方向在零件底面定位。（見工序圖定位符號“V”） 采用液動夾緊方式。采用兩點夾緊方式，（見工序圖壓緊符號，或下圖三維圖） X方向定位點 4 夾具結構分析 4.1夾具選擇 4.1.1夾具分類 機床夾具的種類和形式很多，可以按照不同的方法進行分類。若根據(jù)夾具的使用特點來劃分，則有通用夾具、專用夾具、組合夾具、通用可調夾具和成組夾具等。若按使用夾具的機床類型來劃分，則為車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、磨床夾具、齒輪加工機床夾具、組合機床夾具等。若按夾具夾緊動力源的不同來劃分，則有手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、氣液夾具、電動夾具、電磁夾具和真空夾具等 4.1.2夾具的組成 通常，夾具的組成部分如下： （1） 定位裝置 定位裝置包括定位元件及其組合，其作用是確定工件在 中的位置。常用的定位元件有支承釘、定位銷、V型塊等。 （2） 夾緊裝置 夾緊裝置的作用是將工件壓緊夾牢，保證工件在定位時所占據(jù)的位置，在加工過程中不因受外力（切削力、重力、慣性力等）作用而產生位移，同時可以減輕或防止振動。它通常由夾緊元件（夾爪、壓板等）、傳動機構（如杠桿、斜楔等）和動力裝置（氣缸、液壓缸等）組成。 （3） 對刀、導引裝置 對刀、導引裝置的作用是確定刀具相對于夾具的位置，或引導刀具進行加工。常用的對刀、引導元件有對刀塊、鉆套等。 （4） 其它元件及裝置 （5） 根據(jù)夾具特殊功能需要而設置一些元件或裝置，如分度裝置、靠模裝置、連接件、操作件以及其它輔助元件等。 4.1.3夾具體 夾具體是用于連接夾具上所有的元件和裝置，使其成為一個整體的基礎件，它還用來與機床的有關部位連接，以確定夾具在機床上的位置。 4.1.4夾具的確定 由于翻轉臂最終要在加工中心進行生產加工，這樣就必須考慮到夾緊松卸時不能話費大量的時間，有關資料統(tǒng)計表明液壓夾緊相比其他的夾緊方式節(jié)省90%-95%的時間，縮小了生產循環(huán)周期，使加工中心的高效率可以得到有效的發(fā)揮，從而增加了產量也就意味著降低了成本。一件產品要保證質量高的定位精度就必不可少，而液壓夾具剛好具備這一性能，它可以保證夾緊力在定位和夾緊過程中保持恒定不變。從而確保了同一道工序下的加工質量一致性。由此變形造成的廢品率將會微乎其微。加工中心由于為了滿足零件的批量生產在實際當中零件的擺放比較緊湊如果采用手動夾緊肯定會受到空間限制，液壓夾具可以通過換向閥的操作非常方便的來解決這些問題，這就可以實現(xiàn)多個零件在一個夾具上同時裝夾，大大提高了工作生產率。 4.2液壓夾具 4.2.1液壓夾具簡介 液壓夾具，顧名思義就是使用液壓元件來取代傳統(tǒng)的機械零件夾具。它是把液壓元件與機械的結構安裝在一起得到的新一代夾具，對工件進行各種加工起到定位、支撐等作用。 液壓夾具與液壓鉗的原理有相似之處。利用的是液壓液體在液壓缸里產生的壓力，然后壓力作用與活塞產生壓力形成夾具。液壓元件與機械元件精確裝配在一起得到想要的夾具類型。 4.2.2液壓夾具的基本形式 從被加工零件的形狀、所用的設備類型和加工的一般要求來分類： （1） 方箱式四面液壓夾具 形狀規(guī)整，適合大批量的零件。類似于汽車的啟動電機殼體、汽化器殼體以及空調或者冰箱的壓縮機零件等等。在方箱四個面上都可以用來安裝零件。一般安裝數(shù)量在四個到八個左右。夾具的裝載位置基本上是在臥式加工中心或者回轉式的工作臺上。 （2） T型碑式液壓夾具 這種夾具能工作的有兩個面，但是每個面都很大。因此可以裝夾大型的零件。也就是說每個面可以裝載一兩個大型零件或者十多個小型零件。而且在針對不同的零件加工需要時，能夠在工作面的上面設置若干窗口，從而讓零件的一次裝夾更簡單，更能夠按照對應的兩個方向加工多道程序。這樣做不僅在精度上使所有零件更加適配，也大大提高了工作的效率。這種夾具的用途多在臥式加工中心。 （3） 平板式液壓夾具 這種液壓夾具最為簡單實用，僅僅有一個工作面。在工作面的上面可以根據(jù)需要安置出1-10個工作單位。主要適用范圍是立式加工中心或者是立式的多工位組合回轉機床。由于相對來說結構比較簡單，因此這種夾具造價不是很高。所以加工的工序不是很復雜、而其對于批量不是很大的工件來說比較合適。 4.2.3液壓夾具的組成部分 由于方箱式液壓夾具最接近與本次夾具設計所以下面就以方箱式為例； （1） 方箱體 方箱體一般為鑄鐵所造，是夾具的最基礎部分。大概有兩種定位方式來兩節(jié)方箱體外觀和托板。第一種：以兩邊定位板和底面進行連接。第二種：以箱體四周的螺栓通孔定位和底面進行連接。其中第二種連接方式最為常用。 （2） 底板 底板作為整個夾具的最關鍵部分，它的制作和設計工藝都比較復雜。它是負責連接的過渡板，連接的是方箱體和機床上的托板結構，能夠控制夾具的動作和順序。更是連接液壓油路莪液壓動力源的裝置。事實上液壓夾具在通過底板市，已經兩節(jié)了所有的液壓油路并且也把所有的工作位置上的執(zhí)行元件連接了起來。因此，對于各個板內的油路分布線路來說一定要有相當準確的位置。油路孔的設計一般比較深，這樣能夠防止意外使得鉆頭穿出發(fā)生泄漏從而造成一些不必要的損失。一般較為常用的底板有如下的基準面尺寸：320、400、500、630、800等，而對于底板油路的連接方式也通常有兩種，一是雙油路，基本上是靠液壓來完成夾緊和松開的；二是單油路，雖然夾緊還是由液壓來完成，但是松開工件是由機械結構中的彈簧完成的。 （3） 夾具的基礎元件 這些基礎元件包括油缸、支撐板、壓板、定位鞘以及輔助支撐裝置和其他的輔助元件。他們主要作用是負責零件的定位以及夾緊系統(tǒng)的完善。a.擺動式的油缸是最為常用的油缸系統(tǒng)。基本上分為兩種形式：分別為雙油路控制和單油路控制。其中油缸的尺寸大小根據(jù)夾緊力決定。b.壓板的分類也基本上有兩種，包括雙向壓板、單向壓板。在確定壓板的同時需要考慮的是指點間距否則會影響夾緊力。c.支撐板的種類莪有區(qū)別，分為點支撐和面支撐。點支撐用于未經加工過的表面或者不規(guī)則的表面；面支撐則用于已經加工的零件表面。d.輔助支撐零件是為避免零件在加工過程中產生不必要的形變而被采取的。e. 定位鞘的形狀大致上分為圓形或者菱形。根據(jù)零件的形狀和加工的具體需要而被選用。 （4） 液壓控制系統(tǒng) A． 液壓動力源。一般采用汽液動力源轉換泵或者是電控液壓動力轉換泵。所謂的液壓動力源就是能夠利用車間里的壓縮空氣作為動力。這種泵用于一些能夠自動的快速的鏈接情況。 B． 液壓控制部分。包括有電控方向閥（控制油缸的送進方向）、溢流閥（限制系統(tǒng)的壓力）、順序閥（控制動力的順序）、減壓閥。 4.3小結 本章重點分析了各類夾具的優(yōu)劣、夾具的組成及各部分的功用，綜合分析后最終選擇了液壓夾具，液壓夾具作為現(xiàn)代化高精、高速、高效生產的輔助工具，他的優(yōu)良性能可以使加工中心的特性得到充分發(fā)揮。 5.計算與設計 5.1夾緊裝置設計 5.1.1夾緊機構的分類 （1）斜楔夾緊機構 斜楔夾緊機構是利用楔塊斜面移動產生的壓力來夾緊工件。生產中廣泛應用于氣動和液壓夾具中，在手動夾緊中，楔塊常和其他機構聯(lián)合使用。 （2）螺旋夾緊機構 用螺桿直接夾緊或與其他元件組合實現(xiàn)夾緊工件的機構，稱為螺旋夾緊機構。它具有結構簡單、通用性好、夾緊可靠、增力比大、行程不受限制等優(yōu)點，在夾具中得到廣泛的應用。其主要缺點是夾緊、松開工件比較費力、費時。 （3）偏心夾緊機構 用偏心件直接或間接夾緊工件的機構，稱為偏心夾緊機構。 （4）端面凸輪夾緊機構 端面凸輪夾緊機構是利用端面凸輪斜面的楔緊作用，直接或間接夾緊工件，且具有自鎖功能。 （5） 鉸鏈夾緊機構 是利用杠桿原理將杠桿系通過固定鉸鏈和活動鏈組成的夾緊機構。 綜合考慮個種機構的特性，結合加工中心的加工特點，本設計采用鉸鏈機構傳力，具體請看（如下示意圖） 5.1.2夾緊裝置的組成與基本要求 夾緊裝置的種類繁多，綜合起來其結構均有兩部分組成。 a. 動力裝置 產生夾緊力。動力裝置是產生原始作用力的裝置。按夾緊力的來源，夾緊分手動夾緊和機動夾緊。手動夾緊是靠人力：機動夾緊是采用動力裝置。常用的動力裝置有液壓裝置、氣動裝置、電磁裝置、電動裝置、氣-液聯(lián)動裝置和真空裝置等。 本設計采用了活塞桿液壓缸，解決了手動夾緊時夾緊力不一致，誤差大，精度低，工人勞動強度大等缺點。由于油液的不可壓縮性，能傳遞較大的壓力，比氣壓的要大10多倍，因此，在產生同樣作用力的情況下，油缸直徑可以小許多倍，使夾具體整體結構變的緊湊。 b. 夾緊裝置 傳遞夾緊力。動力裝置所產生的力要正確地作用到工件上，需有適當?shù)膫鲃訖C構。傳遞機構是把原動力傳遞給夾緊裝置。它由兩種構件組成，一是接受原始作用力的構件，二是中間傳力機構。 在傳力過程中可將向上的液壓推力轉化為向下的夾緊力，用螺栓將鉸鏈連接在一起，但加緊力不易過大，可自由的相對運動。 設計夾緊裝置時，一般應滿足以下基本要求： （1） 加緊過程中不改變工件定位時所占據(jù)的正確位置。 （2） 夾緊力大小適當，既要保證加工過程中工件不會產生位移和振動，又要使工件不產生允許的變形和損傷。 （3） 加緊裝置的自動化程度，應與工件的生產批量相適應。 （4） 結構要簡單，力求體積小，重量輕、并有足夠的強度；工藝性好便于制造與維修。 （5） 使用性能好，操作方便、省力、安全可靠。 5.1.3夾緊力作用點的選擇 A.夾緊力的作用點應落在定位元件的支承范圍內。 B．夾緊力的作用點應落在工件剛性較好的部位上，這樣可以防止火減少工件變形對加工精度的影響。 C．夾緊力的作用點應盡量靠近加工表面。 理論上確定夾緊力的大小，必須知道加工過程中，工件所受的切削力、離心力、慣性力及重力等，然后利用夾緊力的作用應與上述各力的作用平衡而計算出。但實際上，夾緊力的大小還與工藝系統(tǒng)的剛性、夾緊機構的傳遞效率等有關。而且，切削力的大小在加工過程中是變化的，因此，夾緊力的計算是個很復雜的問題，只能進行粗略的估算。 5.1.4夾緊力的確定 估算的方法：一是找出對夾緊最不利的瞬時狀態(tài)，估算此狀態(tài)下所需的夾緊力；二是只考慮主要因素在力系中的影響，省去次要因素在力系中的影響。 即： Wk=W*K 式中：Wk——實際所需夾緊力（N） W——理論夾緊力（N） K——安全系數(shù) 安全系數(shù)K可按下式計算 K=K0*K1*K2*K3*K4*K5*K6 式中K0～K6為各種因素的安全系數(shù)，見機床夾具設計手冊P18表1-21- 5.1.5鉸鏈夾緊機構的設計步驟 （參閱機床夾具設計手冊表1-2-25） 1. 初步確定結構尺寸 q 技術條件： （1） 材料：45鋼； （2） 熱處理：A型調制HB225～250；B型HRC35～40； （3） 其他技術條件按GB/T2259《機床夾具零件及部件技術條件》 標記：（查《機床夾具設計手冊》表2-1-113） b=10mm，B=24mm，L=100mm，L1=30mm,L2=45mm，a=14mm 壓板A10*100 GB2188-1991 2. 計算機構的夾緊力Wk或原始作用力W0 由于本次鉸鏈機構結構比較簡單，按表1-2-24公式： W0=Wk*【（L-a）/L1】*（1/μ） W0為原始作用力、Wk為作用于零件上的力、μ為鉸鏈機構的效率 5.2油缸設計 5.2.1油缸各部分計算 油缸的分類很多，最基本的分為單作用油缸、雙作用油缸、組合油缸由于本次設計的液壓夾具液壓系統(tǒng)沒必要搞的很復雜，所以最終確定為單作用油缸，而單作用油缸又分為活塞油缸、柱塞油缸、伸縮油缸、伸縮式套筒油缸，同樣的結合本次設計的實際要求，我選擇了活塞油缸——活塞僅單向運動，由外力使活塞反向運動。 （1）油缸活塞的推力計算 液壓油作用在油缸活塞上的作用力，對于一般單邊活塞桿油缸來說，當活塞桿前進時的推力：(公斤) 根據(jù)實際需要查《機械設計手冊》表11-133初步確定D為40mm，d為28mm， =63（）經計算得P1=792（公斤）=7920N （2）缸筒內徑計算 當P及為已知，則油缸內徑D（無活塞桿側）可按：cm 式中 P——活塞上的總作用力（公斤）——液壓油的工作壓力（公斤/） （3）缸筒壁厚計算 缸筒壁厚，當D/a16時： a=cm 式中 p——油缸內工件壓力（公斤/） D——油缸內徑（厘米） ——缸體材料的許用應力（公斤/） ——缸體材料的抗拉強度（公斤/） n——安全系數(shù)，取n=5. 本次設計缸體采用45號鋼，整個缸采用內圓外方的結構。由于D/a16，所以只能根據(jù)經驗值求的外徑為7676mm （4）活塞桿直徑計算 在設計時，可先取d=（～）D，然后再校驗其強度，最后把尺寸d圓整到標準數(shù)值?；钊麠U直徑的標準尺寸系列見《機械設計手冊》（石油化學工業(yè)出版社）表11-130. 活塞桿在穩(wěn)定工作情況下，如果僅受軸向拉力或壓力載荷時，便可以近似地采用直桿承受拉、壓載荷的簡單強度計算公式進行計算： 活塞桿應力 或 式中 P——活塞桿所受的軸向載荷（公斤） d——活塞桿直徑（厘米） ——活塞桿制造材料的許用應力（公斤/厘米）。 如果活塞桿在工作時受到的彎曲作用力（例如承受偏心載荷等），就需要考慮彎曲應力，按壓（拉）、彎聯(lián)合作用來計算活塞桿的強度： 活塞桿應力 式中 A——活塞桿斷面積（） W——活塞桿斷面模數(shù)（） M——活塞桿所承受的彎曲力矩（公斤厘米），如果活塞桿僅受縱向載荷，則M=P P——縱向載荷（公斤） ——縱向載荷作用線至活塞桿軸心線最大擾度處的垂直距離（厘米） 安全系數(shù) 式中 ——材料屈服限（公斤/） 由于活塞桿直徑與油缸內徑之間存在一定關系，所以在以上公式的基礎上查《機械設計手冊》表11-138得d=28mm （5）缸體底板連接螺栓計算 缸體與底板連接時，螺栓的強度計算如下： 螺紋處的拉應力 （） 螺紋處的剪應力 合成應力 （公斤/） 式中Z——螺栓或拉桿的數(shù)量 螺栓材料為45號鋼時，=30公斤/。 查表得螺栓為GB/M8125 5.2.2油缸各部分的結構、材料及制造技術 1.缸體端部連接結構 法蘭連接 這種結構應用廣泛優(yōu)點有結構簡單、易加工、易裝卸；缺點有重量比螺紋連接的大，但比拉桿連接的小另外外徑較大。 螺紋連接 重量較小、外徑較小但是端部結構復雜裝卸時要用專門的工具。 外半環(huán)連接 重量比拉桿連接的小，但缸體外徑要加工而且半環(huán)槽削弱了缸體，相應的要加厚缸體壁厚 內半環(huán)連接 結構緊湊，重量??；安裝時端部進入缸體較深 拉桿連接 這種結構應用較廣。缸體最易加工、最易裝卸、結構通用性大，但是重量大、外形尺寸大 焊接 結構簡單，尺寸小但是缸體有可能變形，焊后缸內徑不易再加工 鋼絲連接 結構簡單，輕，尺寸小 2. 缸體材料 缸體材料常用20、35、45號鋼的無縫鋼管。工作溫度低于-50攝氏度的油缸缸體，必須用35、45號鋼，且要調質處理。與端部焊接的缸體，使用35號鋼，機械預加工后再調制。不與其他零件焊接的缸體，使用調制的45號鋼。缸體材料也有用鍛鋼、鑄鋼和鋁合金的 3. 活塞與活塞桿 本次設計把活塞與活塞桿做成一個整體，活塞的材料為灰鑄鐵?；钊耐鈴紻對d的振擺不大于D公差之半；斷面的不垂直度在直徑100mm上不大于0.04mm；外徑D的橢圓度、圓錐度不大于直徑公差之半。 6結論與展望 6.1 本文總結 為期幾個月的畢業(yè)設計即將結束。通過這次畢業(yè)設計，培養(yǎng)了我們綜合運用所學知識，發(fā)現(xiàn)、提出、分析和解決問題的能力。 從選題到定稿，中間完成了確定夾具定位點，夾緊點，夾緊力大小的計算，氣缸型號的選擇，對夾具進行方案設計；對加工中心夾具進行設計，繪制夾具總圖，零件尺寸圖等任務。通過三個月的設計，我受益匪淺。 （1） 理論知識與實踐操作的相結合。根據(jù)所學的理論只是，設計和制定自己的夾具，在老師的指導下，參觀工廠實踐加工路線和夾具，發(fā)現(xiàn)解決自己所制定的工藝路線和夾具存在的問題。理論與實踐相結合，使自己的專業(yè)水平進一步提高了。 （2） 培養(yǎng)了查閱資料和手冊的能力。從開題報告到寫畢業(yè)論文，中間查閱了大量的資料和手冊。在老師的帶領下，熟悉了各種機械手冊的查找。 （3） 培養(yǎng)分析解決問題的能力。在設計過程中困難重重，通過實踐參觀和翻閱資料，最終解決了問題。 （4） 師生之間的密切合作。非常感謝趙老師及陳師傅的指導，在他們的幫助下，我順利完成了畢業(yè)設計。 畢業(yè)設計是我們走向工作崗位前的一次演練，是一次我們實踐工作能力的參考過程，為我們今后的學習和工作打下了堅實良好的基礎。 6.2 將來展望 由于時間的限制，作者的工作只能放在建立……系統(tǒng)課題的大部分重點內容方面，還存在一些需要提高完善及進一步研究的地方，主要表現(xiàn)在以下幾個方面： 1）零件加工工藝的深入研究 實現(xiàn)零件快速批量生產的作用。 2）定位方案的優(yōu)化 提供優(yōu)化零件的加工、裝配精度。 3）系統(tǒng)功能的完善 本課題提出的使用液壓夾具進行夾緊加工，可以通過改善油缸、管道、液壓油的相關參數(shù)及控制系統(tǒng)進一步實現(xiàn)快速定位、降低工人的勞動強度。使原本就已具備很多優(yōu)勢的液壓夾具在性能上更優(yōu)良。 致 謝 經過幾個月的忙碌工作，本次畢業(yè)設計終于落下帷幕，作為本科畢業(yè)設計，由于缺乏工作經驗，在許多方面考慮不周。但在老師的指導下，以及同學們的幫助下，還是比較滿意的完成了設計。 在這里首現(xiàn)要感謝我的指導老師趙國華老師。他平日里工作繁多，但在我們畢業(yè)設計的每個階段，從開題報告到查閱資料，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。我的設計較為復雜繁瑣。但是老師們任然細心地幫忙糾正圖紙中的錯誤。除了敬佩趙老師的專業(yè)水平外，他的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。 其次要感謝和我一起做畢業(yè)設計的同學們，他們勤奮工作的態(tài)度深深影響了我，那種無形的磁力促使我絲毫不敢懈怠，只能抓緊時間認真工作，因此我才能在規(guī)定的時間內圓滿完成任務。 感謝學校圖書館的開放，讓我們有足夠的資料可供參考。還要感謝大學四年來所有的老師，為我們這些學子的人生澆灌了自己的心血，讓我們脫胎換骨迎接美好的未來生活。 本次設計由于經驗不足以及自己的悟性有限，在設計上很不周詳，許多應該考慮的因素，可能在設計上沒有體現(xiàn)出來。在這次畢業(yè)設計過程中，我得到了老師的精心指導和各方面的幫助，我再次深表謝意！ 作者于2012年6月 參考文獻 【1】 大連理工大學工程圖學教研室編.機械制圖（第六版）.高等教育出版社. 【2】 李益民主編.機械制造工藝設計簡明手冊.機械工業(yè)出版社. 【3】 吳拓編著.現(xiàn)代機床夾具典型結構圖冊. 北京：化學工業(yè)出版社. 【4】 徐鴻本主編.機床夾具設計手冊.沈陽：遼寧科學技術出版社.2003 【5】 《機械設計手冊》聯(lián)合編寫組遍.機械設計手冊.第二版.石油化學工業(yè)出版社. 24