輸出軸的工藝工裝設(shè)計(jì)
The output shaft craft work clothes design
系 名：________機(jī)械工程系____________
專業(yè)班級：_______________________
學(xué)生姓名：______________________
學(xué) 號：___________________
指導(dǎo)教師姓名：_____ ____________
指導(dǎo)教師職稱：_____ __________
目 錄
引言……………………………………………………………………………………………5
第一章 零件的分析……………………………………………………………………7
1.1 零件的作用…………………………………………………………………………7
1.2 零件的工藝分析……………………………………………………………………7
第二章 確定毛坯，畫毛坯圖…………………………………………………………8
第三章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)………………………………………………………………… 11
3.1 定位基準(zhǔn)的選擇……………………………………………………………………12
3.2 制定工藝路線………………………………………………………………………12
3.3 選擇加工設(shè)備及刀，夾，量具……………………………………………………13
3.4 加工工序設(shè)計(jì)………………………………………………………………………13
輸出軸的工藝工裝設(shè)計(jì)
摘要： 現(xiàn)代機(jī)械加工行業(yè)發(fā)生著深刻的結(jié)構(gòu)性變化，工藝工裝的設(shè)計(jì)與改良已成為相關(guān)企業(yè)生存和發(fā)展的必要條件。動(dòng)力裝置行業(yè)作為一個(gè)傳統(tǒng)而富有活力的行業(yè)，近十幾年取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。在新經(jīng)濟(jì)時(shí)代，這一行業(yè)呈現(xiàn)了新的發(fā)展趨勢，由此對其動(dòng)力裝置的質(zhì)量、性能產(chǎn)生了新的變化。輸出軸作為動(dòng)力裝置的主要零件，工藝工裝的設(shè)計(jì)與改良直接影響著其質(zhì)量與性能。
關(guān)鍵詞：工藝分析 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 夾具設(shè)計(jì)
引 言
制造業(yè)的歷史可追溯到幾百萬年前的舊石器時(shí)代。猿進(jìn)化成人的一個(gè)重要的標(biāo)志就是工具的制造?？梢?，工具的制造對人類的影響是極其巨大的。從某種程度上說，工具的先進(jìn)水平?jīng)Q定著生產(chǎn)力的高低。社會(huì)的發(fā)展與變革，是伴隨著勞動(dòng)工具的發(fā)展與變革。制造業(yè)是任何一個(gè)發(fā)達(dá)國家的基礎(chǔ)工業(yè)，是一個(gè)國家綜合國力的重要體現(xiàn)。而在制造業(yè)中，夾具工業(yè)又是制造業(yè)的基礎(chǔ)，得到了各個(gè)國家的高度重視。尤其在今天以知識為驅(qū)動(dòng)的全球化經(jīng)濟(jì)浪潮中，由于激烈的市場競爭，夾具工業(yè)的內(nèi)涵、深度和廣度都發(fā)生著深刻的變化，各種新的夾具設(shè)計(jì)、制造加工方法不斷出現(xiàn)，推動(dòng)著我們的社會(huì)不斷的向前發(fā)展。
夾具工業(yè)是現(xiàn)代工業(yè)的基礎(chǔ)。它的技術(shù)水平在很大程度上決定了產(chǎn)品的質(zhì)量和市場的競爭力。隨著我國加入“WTO”步伐的日益加快?！叭胧馈睂ξ覈鴬A具工業(yè)產(chǎn)生重大而深遠(yuǎn)的影響，經(jīng)濟(jì)全球化的趨勢日益明顯，同時(shí)世界眾多知名公司不斷進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整，國內(nèi)市場的國際性進(jìn)一步顯現(xiàn)，該行業(yè)的將經(jīng)受更大的沖擊，競爭也會(huì)更加劇烈。在如此嚴(yán)峻的行業(yè)背景下，我國的技術(shù)人員經(jīng)過不斷的改革和創(chuàng)新使得我國的模具水平有了較大的提高，大型、復(fù)雜、精密、高效和長壽命的夾具又上了新臺階。
夾具是每個(gè)機(jī)制制造方面目前普遍用的，它可以大批量生產(chǎn)，節(jié)省人力物資，效率相對高，操作方便，結(jié)構(gòu)合理，它的成本低廉，適合廣大人群所承受的能力。
畢業(yè)設(shè)計(jì)的意義：
畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生從學(xué)習(xí)向工作過度的綜合鍛煉，也是一次提高和再學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)。畢業(yè)設(shè)計(jì)從準(zhǔn)備到設(shè)計(jì)結(jié)束幾乎要花去一個(gè)學(xué)期的時(shí)間，最后要形成一整套的文檔資料。畢業(yè)設(shè)計(jì)也是對學(xué)生最后的綜合考核，因此，扎實(shí)認(rèn)真高質(zhì)量的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)，具有重要意義！
1. 通過畢業(yè)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)備工作，進(jìn)一步提高我們獨(dú)立調(diào)研能力以及專業(yè)業(yè)務(wù)素質(zhì)。并通過文獻(xiàn)查閱、現(xiàn)場收集資料等工作。鍛煉解決夾具工程技術(shù)的問題的能力。
2. 能鞏固深化擴(kuò)充我們的專業(yè)知識，并通過畢業(yè)設(shè)計(jì)中對涉及到的問題的分析研究，提出我們自己的見解和觀點(diǎn)。
3. 通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，樹立良好的工作思想和細(xì)致、嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)的工作態(tài)度，為一個(gè)未來的工程師奠定基礎(chǔ)！
這次設(shè)計(jì)使我能綜合運(yùn)用機(jī)械制造工藝學(xué)中的基本理論，并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)知識，獨(dú)立的分析和解決工藝問題，初步具備了設(shè)計(jì)一個(gè)中等復(fù)雜程度零件（輸出軸）的工藝規(guī)程的能力和運(yùn)用夾具設(shè)計(jì)的基本原理和方法，擬訂夾具設(shè)計(jì)方案，完成夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力，為未來從事的工作打下良好的基礎(chǔ)。
由于能力所限，經(jīng)驗(yàn)不足，設(shè)計(jì)中還有許多不足之處，希望各位老師多加指教。
第一章 零件的分析
1.1 零件的作用
下面所示為動(dòng)力輸出裝置中的主要零件。φ80mm孔與動(dòng)力源（電動(dòng)機(jī)主軸等）配合起定心作用。用10-φ20mm銷將動(dòng)力傳至該軸。再由φ55mm處通過鍵將動(dòng)力輸出。A,B是兩段支軸頸。
1.2 零件的工藝分析：
一、分析、審查產(chǎn)品的零件圖和裝配圖
制定工藝規(guī)程時(shí)，首先應(yīng)分析零件圖及該零件所在部件的裝配圖。了解該零件在部件中的作用及零件的技術(shù)要求，找出其主要的技術(shù)關(guān)鍵，以便在擬定工藝規(guī)程時(shí)采取適當(dāng)?shù)拇胧┘右员ＷC。
二、零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析
所謂零件的結(jié)構(gòu)工藝性是指設(shè)計(jì)的零件在滿足使用要求的前提下，其制造的可行性和經(jīng)濟(jì)性。
由圖3-5所示得知：其零件材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理200HBS，此為低碳鋼具有較高
的強(qiáng)度，耐磨性，耐熱性及減振性適用于較大應(yīng)力，要求耐磨的零件。
該零件的主要加工面為軸的表面和孔10-φ20mm的銷。軸的表面會(huì)直接影響配合的接觸精度和密封。鍵槽的平行度也直接影響配合的精度。10-φ20mm銷的精度要求很高也是該零件 加工的關(guān)鍵所在。該零件上的平行度為0．08，圓度為φ0。05和圓跳讀0。04。由參考文獻(xiàn)中有關(guān)資料所得和機(jī)床所能達(dá)到的位置精度可知，上述技術(shù)要求是可以達(dá)到的，零件的工藝性是可行的。
第二章 確定毛坯，畫毛坯圖
在擬訂機(jī)械加工工藝規(guī)程時(shí)，毛坯選擇得是否正確，不僅直接影響毛坯的制造工藝及費(fèi)用，而且對零件的機(jī)械加工工藝、設(shè)備、工具以及工時(shí)的消耗都有很大影響。毛坯的形狀和尺寸越接近成品零件，機(jī)械加工的勞動(dòng)量就越少，但毛坯制造的成本可能會(huì)越高。由于原材料消耗的減少，會(huì)抵消或部分抵消毛坯成本的增加。所以，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)、零件的材料、形狀、尺寸、精度、表面質(zhì)量及具體的生產(chǎn)條件等作綜合考慮，以選擇毛坯。在毛坯選擇時(shí)，應(yīng)充分注意到采用新工藝、新技術(shù)、新材料的可能性，以降低成本、提高質(zhì)量和生產(chǎn)率。
毛坯的種類包括：鑄件、鍛件、型材、沖壓件、冷或熱壓制件、焊接件等。合理的選擇毛坯，通常從下面幾個(gè)方面綜合考慮：1、零件材料的工藝特性；2、生產(chǎn)綱領(lǐng)的大??；3、零件的形狀和尺寸；4、現(xiàn)有的生產(chǎn)條件。
根據(jù)零件材料確定此毛坯為鍛件，又由題目已知零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為6000/年。鍛造時(shí)應(yīng)安排人工調(diào)質(zhì)處理200HBS
參考文獻(xiàn)，＜1＞表2。3-7，該鍛件的尺寸公差等級為IT7-13級加工精度要求高的地方：例如：粗，h10,IT9-IT10 (6.3-3.2), 精，h8 IT7-IT8, (1.6-0.8).
根據(jù)該零件的各加工精度要求，經(jīng)過查表得鍛造的毛坯尺寸為各加工表面都留有加工余量4mm，因此為圓柱所以保留加工余量為8mm.。
加工表面
基本尺寸
加工余量等級
加工余量數(shù)值
φ176
176mm
H
4 (mm)
φ140
140mm
H
4
φ80+0.042/+0.012
80 mm
G
4
φ50
50 mm
H
4
φ75+0.023/+0.003
75 mm
G
4
φ65+0.023/+0.003
65 mm
G
4
φ60+0.065/+0.045
60 mm
G
4
φ55+0.023/+0.003
55 mm
G
4
16+0/-0.043
16 mm
G
4
10-φ20-0.019/-0.042
20 mm
G
4
2-φ8
8 mm
H
4
2-B6/5
——
H
—
以上為各加工表面的總余量。
鍛件直接鍛造出此大概形狀，參考文獻(xiàn)（1）表2.3-6。用查表法確定各個(gè)加工的總余量如上圖所示。
由參考文獻(xiàn)（1）2.3-9可得鍛件主要尺寸的公差如下表所示：
主要毛坯尺寸及公差 （mm）
主要面尺寸
零件尺寸
總余量
毛坯尺寸
公差CT
鍛件的長度尺寸
244
8
252
——
鍛件的寬度尺寸
φ176
8
184
——
各階梯圓柱尺寸
φ55
4+4
63
3.2
————
φ60
4+4
68
3.2
————
φ65
4+4
73
3.2
————
φ75
8
83
3.2
凹槽尺寸
φ50
8
58
——
第三章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
3.1 定位基準(zhǔn)的選擇：
粗基準(zhǔn)的選擇：考慮到以下幾點(diǎn)要求，選擇零件的重要孔的毛坯孔和軸面作粗基準(zhǔn)：1、在保證各加工余量的前提下，使重要孔的加工余量盡量均勻；2保證定位準(zhǔn)確、夾緊可靠。
選擇精基準(zhǔn)的出發(fā)點(diǎn)是保證加工精度，特別是加工表面的相互位置精度，以及安裝的方便可靠。其選擇的原則如下：1、基準(zhǔn)重合原則；2、基準(zhǔn)統(tǒng)一原則；3、自為基準(zhǔn)原則；4、互為基準(zhǔn)原則；5、所選精基準(zhǔn) 應(yīng)能保證工件定位準(zhǔn)確穩(wěn)定，裝夾方便可靠，夾具結(jié)構(gòu)簡單適用。
精基準(zhǔn)的選擇：加工輸出軸，通過了解零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和加工精度要求，可以初步選定車各階梯圓柱面時(shí)分別以不加工面為基準(zhǔn)。選定A面面積較大，定位比較穩(wěn)定，夾緊方案比較簡單，可靠，操作方便，使用夾具即可。利用鉆頂尖孔可以對精加工面進(jìn)行自由度的限制確保加工達(dá)到要求精度。
3.2 制定工藝路線
根據(jù)毛坯的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，制訂出如下工藝路線。
1 粗車大端面，都以面積最大的階梯圓柱面為定位基準(zhǔn)，限制4個(gè)自由度加工大端面。
2 粗車各階梯圓柱面，以φ176為定位基準(zhǔn)，限制其4個(gè)自由度，粗車小端面
3 鏜凹槽：以最大面積圓柱面為基準(zhǔn)在車床上鏜出階梯凹槽
4 半精車各階梯圓柱面
5 銑鍵槽
6 鉆孔：10-φ20-0.019/-0.042 用設(shè)計(jì)出的夾具來加工
7 鉆孔：2-φ8 用設(shè)計(jì)出的夾具來加工
8 精車各階梯圓柱面
具體的工藝路線如下：
10 鍛造毛坯
時(shí)效 消除應(yīng)力
20 粗車外圓φ176大端面
30粗車外圓φ75+0.023/+o.oo3φ65+0.023/+0.003φ60+0.065/+0.045
φ55+0.023/+0.003
40 鏜階梯凹槽：
粗鏜φ104φ80+0.042/+0.012φ50
半精鏜φ80+0.042/+0.012
精鏜φ80+0.042/+0.012
50半精車外圓φ75+0.023/+o.oo3φ65+0.023/+0.003φ60+0.065/+0.045φ55+0.023/+0.003
60 銑鍵槽
70 鉆孔：鉆 10-φ20-0.019/-0.042
擴(kuò) 10-φ20-0.019/-0.042
鉸 10-φ20-0.019/-0.042
80 鉆孔 2-φ8
90 檢驗(yàn)
100 入庫
3.3 選擇加工設(shè)備及，刀，夾，量具
由于生產(chǎn)類型大批生產(chǎn)，故加工設(shè)備宜以通用機(jī)床為主，輔以少量專用機(jī)床，其生產(chǎn)方式為以通用機(jī)床及專用夾具為主，輔以少量專用機(jī)床的流水生產(chǎn)線，工件在各機(jī)床的的裝卸及各機(jī)床間的傳送均由工人完成。
車各外圓時(shí)，多是用車床完成，夾緊方案為專用車夾具及三爪卡盤定位。 銑鍵槽也可以用車床完成。C6。 只有鉆孔10-φ20-0.019/-0.042 和孔 2-φ8 時(shí)要求工人自己設(shè)計(jì)夾具在鉆床上完成，量具選用游標(biāo)卡尺即可。
工序70鉆孔10-φ20-0.019/-0.042，孔倒角為1*45度 要分鉆，擴(kuò)，鉸三道工序才能達(dá)到φ20-0.019/-0.042 的要求所以選用角銖式鉆床夾具。選用錐柄麻花鉆，錐柄擴(kuò)孔復(fù)合鉆，擴(kuò)孔是倒角。選用錐柄機(jī)用鉸刀，專用夾具?？鞊Q夾頭，游標(biāo)卡尺。
工序80鉆孔2-φ8 選用人工設(shè)計(jì)夾具錐柄麻花鉆一次性加工完畢。
3.4 加工工序設(shè)計(jì)
工序20粗車外圓φ176端面（最大）
粗加工公差等級為IT11-IT13。粗加工余量為1.8mm
查文獻(xiàn)（1）表2.6-6其公差為TN-B粗=0.16所以 Xn-b粗=47.5 +_0.08mm。參考文獻(xiàn)（1）2.4-73 取粗車每齒進(jìn)給量fz為0.2mm/z 精車f=0.5mm/r 粗車走刀一次。ap=3.5mm精車走刀一次，ap=1.5mm
粗車外圓進(jìn)給量查表可得：
粗車外圓
Ap(mm)
F(mm/r)
V(mm/r)
φ176選刀桿直徑16*25
3
0.6
34
φ75
5
0.5
38
φ65
5
0.5
38
φ60
5
0.5
38
φ55
3
0.4
44
半精車外圓φ75
3
0.7
31
φ65
3
0.7
31
φ60
3
0.7
31
φ55
3
0.7
31
精車外圓φ75
3
0.4
44
φ65
3
0.4
44
φ60
3
0.4
44
φ55
3
0.4
44
以上f為進(jìn)給量 ap深度 v是速度
由V=∏dn得 粗車外圓φ176時(shí) V=∏dn 34=∏×176n→n≈60
選擇車床型號為CA6140。主軸正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速范圍是10∽1400r/min
其中最常見的有 63、 80、100、 126、 287、 400、 630、 1000。
∴取n=63 ∴v=3.14×75×63＝54mm/r
粗車外圓φ75時(shí) 同上可得： 38=∏×75n→n≈115
∴取n=126 ∴v=3.14×75×126=29mm/r
粗車外圓φ65時(shí) 38=3.14×65n→n≈186
∴取n=126 ∴v=3.14×65×126=25 mm/r
粗車外圓φ60時(shí) 38=3.14×60n→n≈201
∴取n=287 ∴v=3.14×60×287=54 mm/r
粗車外圓φ55時(shí) 44=3.14×55n→n≈254
∴取n=287 ∴v=3.14×55×287=49mm/r
半精加工外圓φ75時(shí) 31=3.14×75n→n≈131
∴取n=126 ∴v=3.14×75×126=29mm/r
半精加工外圓φ65時(shí) 31=3.14×65n→n≈151
∴取n=126 ∴v=3.14×65×126=25mm/r
半精加工外圓φ60時(shí) 31=3.14×60n→n≈164
∴取n=126 ∴v=3.14×60×126=23mm/r
半精加工外圓φ55時(shí) 31=3.14×55n→n≈179
∴取n=126 ∴v=3.14×55×126=21mm/r
精加工外圓φ75時(shí) 44=3.14×75n→n≈186
∴取n=126 ∴v=3.14×75×126=29mm/r
精加工外圓φ65時(shí) 44=3.14×65n→n≈215
∴取n=215 ∴v=3.14×65×215=43mm/r
精加工外圓φ60時(shí) 44=3.14×60n→n≈233
∴取n=287 ∴v=3.14×60×287=54mm/r
精加工外圓φ55時(shí) 44=3.14×55n→n≈254
∴取n=287 ∴v=3.14×55×287=49mm/r
鉆孔10-φ20-0.019/-0.042：通過計(jì)算可得
粗鉆 n=1000r/min f=0.3mm/r v=24m/min ap=3.5mm/r
擴(kuò)孔 n=630r/min f=0.3mm/r v=15.6m/min ap=0.45mm/r
鉸孔 n=1000r/min f=0.3mm/r v=15.8m/min ap=0.05mm/r
鏜孔φ50 φ80+0.042/+0.012 φ104
粗鏜時(shí) ap=2.75 v=0.4m/s f=0.2mm/r
N=1000v/∏d ∴n1=1000×24/3.14×50r/m=152r/min
∴n2=1000×24/3.14×80r/m=95r/min
∴n3=1000×24/3.14×104r/m=75r/min
半精鏜φ80+0.042/0.012時(shí) ap=2.05 v=1.2m/s f=0.12mm/r
∴n=1000×72/3.14×80r/m=286r/min
精鏜φ80+0.042/0.012時(shí) ap=0.25 v=1.8m/s f=0.05mm/r
∴n=1000×108/3.14×80r/m=429r/min
第四章 結(jié)論
這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對我在大學(xué)四年中所學(xué)知識的重要總結(jié)，它將我所學(xué)的科學(xué)理論知識與社會(huì)實(shí)踐相結(jié)合，是我們大學(xué)生從學(xué)校步入社會(huì)的主要載體之一。也正因?yàn)槿绱?，我們?yīng)該認(rèn)真的面對，做到一絲不茍。
在這兩個(gè)月里，通過老師的細(xì)心指導(dǎo)，在同學(xué)的積極幫助和我的不懈努力下，我完成了這個(gè)重要的畢業(yè)設(shè)計(jì)。
在這次設(shè)計(jì)中我遇到不少難以解決的問題，比如：夾具的設(shè)計(jì)問題、CAD的繪圖問題以及說明書的編寫問題。通過對這些問題的認(rèn)識，我知道自己的一些薄弱環(huán)節(jié)；也通過解決這些問題，我更進(jìn)一步的對所學(xué)專業(yè)知識的鞏固加深。所謂“溫故而知新”，在這些知識的基礎(chǔ)上還明白了許多課本所未涉及的知識，令人振奮！
這次設(shè)計(jì)使我能綜合運(yùn)用機(jī)械制造工藝學(xué)中的基本理論，并能結(jié)合生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)知識，獨(dú)立的分析和解決工藝問題，初步具備了設(shè)計(jì)一個(gè)中等復(fù)雜程度零件（輸出軸）的工藝規(guī)程的能力和學(xué)到了夾具設(shè)計(jì)的基本原理和方法，擬訂夾具設(shè)計(jì)方案，完成夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力，培養(yǎng)了我的熟悉并運(yùn)用有關(guān)手冊、規(guī)范、圖表等技術(shù)資料的能力，進(jìn)一步培養(yǎng)了我的識圖、制圖、圖表和編寫技術(shù)文件等基本技能，為未來從事的工作打下良好的基礎(chǔ)。
第5章 車φ176外圓面專用夾具
5.1 車床夾具設(shè)計(jì)要求說明
車床夾具主要用于車φ176外圓面夾具。因而車床夾具的主要特點(diǎn)是工件加工表面的中心線與機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)軸線同軸。
（1） 安裝在車床主軸上的夾具。這類夾具很多，有通用的三爪卡盤、四爪卡盤，花盤，頂尖等，還有自行設(shè)計(jì)的心軸；專用夾具通?？煞譃樾妮S式、夾頭式、卡盤式、角鐵式和花盤式。這類夾具的特點(diǎn)是加工時(shí)隨機(jī)床主軸一起旋轉(zhuǎn)，刀具做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)
定心式車床夾具 在定心式車床夾具上，工件常以孔或外圓定位，夾具采用定心夾緊機(jī)構(gòu)。
角鐵式車床夾具 在車床上加工殼體、支座、杠桿、接頭等零件的回轉(zhuǎn)端面時(shí)，由于零件形狀較復(fù)雜，難以裝夾在通用卡盤上，因而須設(shè)計(jì)專用夾具。這種夾具的夾具體呈角鐵狀，故稱其為角鐵式車床夾具。
花盤式車床夾具 這類夾具的夾具體稱花盤，上面開有若干個(gè)T形槽，安裝定位元件、夾緊元件和分度元件等輔助元件，可加工形狀復(fù)雜工件的外圓和內(nèi)孔。這類夾具不對稱，要注意平衡。
（2） 安裝在托板上的夾具。某些重型、畸形工件，常常將夾具安裝在托板上。刀具則安裝在車床主軸上做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，夾具做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。
由于后一類夾具應(yīng)用很少，屬于機(jī)床改裝范疇。而生產(chǎn)中需自行設(shè)計(jì)的較多是安裝在車床主軸上的專用夾具，所以零件在車床上加工用專用夾具。
5.2 車床夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn)
（1）定位裝置的設(shè)計(jì)特點(diǎn)和夾緊裝置的設(shè)計(jì)要求
當(dāng)加工回轉(zhuǎn)表面時(shí)，要求工件加工面的軸線與機(jī)床主軸軸線重合，夾具上定位裝置的結(jié)構(gòu)和布置必須保證這一點(diǎn)。
當(dāng)加工的表面與工序基準(zhǔn)之間有尺寸聯(lián)系或相互位置精度要求時(shí)，則應(yīng)以夾具的回轉(zhuǎn)軸線為基準(zhǔn)來確定定位元件的位置。
工件的夾緊應(yīng)可靠。由于加工時(shí)工件和夾具一起隨主軸高速回轉(zhuǎn)，故在加工過程中工件除受切削力矩的作用外，整個(gè)夾具還要受到重力和離心力的作用，轉(zhuǎn)速越高離心力越大，這些力不僅降低夾緊力，同時(shí)會(huì)使主軸振動(dòng)。因此，夾緊機(jī)構(gòu)必須具有足夠的夾緊力，自鎖性能好，以防止工件在加工過程中移動(dòng)或發(fā)生事故。對于角鐵式夾具，夾緊力的施力方式要注意防止引起夾具變形。
（2）夾具與機(jī)床主軸的連接
車床夾具與機(jī)床主軸的連接精度對夾具的加工精度有一定的影響。因此，要求夾具的回轉(zhuǎn)軸線與臥式車床主軸軸線應(yīng)具有盡可能小的同軸度誤差。
心軸類車床夾具以莫氏錐柄與機(jī)床主軸錐孔配合連接，用螺桿拉緊。有的心軸則以中心孔與車床前、后頂尖安裝使用。
根據(jù)徑向尺寸的大小，其它專用夾具在機(jī)床主軸上的安裝連接一般有兩種方式：
1)對于徑向尺寸D＜140mm，或D＜(2～3)d的小型夾具，一般用錐柄安裝在車床主軸的錐孔中，并用螺桿拉緊，如圖1-a所示。這種連接方式定心精度較高。
2)對于徑向尺寸較大的夾具，一般用過渡盤與車床主軸軸頸連接。過渡盤與主軸配合處的形狀取決于主軸前端的結(jié)構(gòu)。
圖1-b所示的過渡盤，其上有一個(gè)定位圓孔按H7/h6或H7/js6與主軸軸頸相配合，并用螺紋和主軸連接。為防止停車和倒車時(shí)因慣性作用使兩者松開，可用壓板將過渡盤壓在主軸上。專用夾具則以其定位止口按H7/h6或H7/js6裝配在過渡盤的凸緣上，用螺釘緊固。這種連接方式的定心精度受配合間隙的影響。為了提高定心精度，可按找正圓校正夾具與機(jī)床主軸的同軸度。
對于車床主軸前端為圓錐體并有凸緣的結(jié)構(gòu)，如圖1-c所示，過渡盤在其長錐面上配合定心，用活套在主軸上的螺母鎖緊，由鍵傳遞扭矩。這種安裝方式的定心精度較高，但端面要求緊貼，制造上較困難。
圖1-d所示是以主軸前端短錐面與過渡盤連接的方式。過渡盤推入主軸后，其端面與主軸端面只允許有0.05～0.1mm的間隙，用螺釘均勻擰緊后，即可保證端面與錐面全部接觸，以使定心準(zhǔn)確、剛度好。
過渡盤常作為車床附件備用，設(shè)計(jì)夾具時(shí)應(yīng)按過渡盤凸緣確定專用夾具體的止口尺寸。過渡盤的材料通常為鑄鐵。各種車床主軸前端的結(jié)構(gòu)尺寸，可查閱有關(guān)手冊。
5.3 定位機(jī)構(gòu)
擬定加工路線的第一步是選擇定位基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)的選擇必須合理，否則將直接影響所制定的零件加工工藝規(guī)程和最終加工出的零件質(zhì)量?；鶞?zhǔn)選擇不當(dāng)往往會(huì)增加工序或使工藝路線不合理，或是使夾具設(shè)計(jì)更加困難甚至達(dá)不到零件的加工精度（特別是位置精度）要求。分析零件圖知，三個(gè)拐徑中心線與基準(zhǔn)面A、基準(zhǔn)面B平行度公差Φ0.03，故選用基準(zhǔn)面A及其端面來定位，另一端采用頂針，頂住工件，盡而實(shí)現(xiàn)工件的完全定位。本工序選用的定位基準(zhǔn)為外圓、端面、中心孔定位，所以相應(yīng)的夾具上的定位元件應(yīng)是V型塊、支承釘。因此進(jìn)行定位元件的設(shè)計(jì)主要是對V型塊、支承釘和頂尖進(jìn)行設(shè)計(jì)。
5.4 切削力及夾緊力計(jì)算
選擇工件的夾緊方案，夾緊方案的選擇原則是夾得穩(wěn)，夾得勞，夾得快。選擇夾緊機(jī)構(gòu)時(shí)，要合理確定夾緊力的三要素：大小、方向、作用點(diǎn)。夾緊裝置的基本要求如下：
1. 夾緊時(shí)不能破壞工件在夾具中占有的正確位置；
2. 夾緊力要適當(dāng)，既要保證工件在加工過程中不移動(dòng)、不轉(zhuǎn)動(dòng)、不震動(dòng)，又不因夾緊力過大而使工件表面損傷、變形。
3. 夾緊機(jī)構(gòu)的操作應(yīng)安全、方便、迅速、省力。
4. 機(jī)構(gòu)應(yīng)盡量簡單，制造、維修要方便。
分析零件加工要素的性質(zhì)，確定夾緊動(dòng)力源類型為手動(dòng)夾緊，夾緊裝置為壓板，壓緊力來源為螺旋力。夾具的具體結(jié)構(gòu)與參數(shù)見夾具裝配圖和零件圖。
（1）刀具： 采用螺紋車刀
機(jī)床： CA6140臥式車床
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(jì)算切削力時(shí)，須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。
安全系數(shù) K=
其中：為基本安全系數(shù)1.5
為加工性質(zhì)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(jì)算
選用夾緊螺釘夾緊機(jī) 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=12mm，材料45鋼 性能級數(shù)為6.8級
螺釘疲勞極限：
極限應(yīng)力幅：
許用應(yīng)力幅：
螺釘?shù)膹?qiáng)度校核：螺釘?shù)脑S用切應(yīng)力為
[s]=3.5~4 取[s]=4
得
滿足要求
經(jīng)校核： 滿足強(qiáng)度要求，夾具安全可靠，
使用快速螺旋定位機(jī)構(gòu)快速人工夾緊，調(diào)節(jié)夾緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠的夾緊力。
5.5 定位誤差分析
工件在車床夾具上加工時(shí)，加工誤差的大小受工件在夾具上的定位誤差、夾具誤差、夾具在主軸上的安裝誤差和加工方法誤差的影響。
如夾具圖所示，在夾具上加工時(shí)，尺寸的加工誤差的影響因素如下所述：
（1）定位誤差
由于端面既是工序基準(zhǔn)，又是定位基準(zhǔn)，基準(zhǔn)不重合誤差為零。工件在夾具上定位時(shí)，定位基準(zhǔn)與限位基準(zhǔn)是重合的，基準(zhǔn)位移誤差為零。因此，尺寸的定位誤差等于零。
（2）夾具誤差
夾具誤差為限位基面與軸線間的距離誤差，以及限位基面相對安裝基面C的平行度誤差是0.01.
（3）安裝誤差
因?yàn)閵A具和主軸是莫氏錐度配合，夾具的安裝誤差幾乎可以忽略不計(jì)。
（4）加工方法誤差
如車床主軸上安裝夾具基準(zhǔn)與主軸回轉(zhuǎn)軸線間的誤差、主軸的徑向跳動(dòng)、車床溜板進(jìn)給方向與主軸軸線的平行度或垂直度等。它的大小取決于機(jī)床的制造精度、夾具的懸伸長度和離心力的大小等因素。一般取
定位基準(zhǔn)是基準(zhǔn)A（左端Φ25的中心線），工序基準(zhǔn)則在Φ30中心線上，是相互獨(dú)立的因素，故
=0.046/2+0.03=0.053（mm）
又=0.707=0.7070.01=0.007(mm)
則 =+=0.053+0.007=0.06(mm)
已知外圓的形位公差為0.25，故符合要求。
5.6 確定夾具體結(jié)構(gòu)尺寸和總體結(jié)構(gòu)
（1）應(yīng)有適當(dāng)?shù)木群统叽绶€(wěn)定性
夾具體上的重要表面，如安裝定位元件的表面、安裝對刀塊或?qū)蛟谋砻嬉约皧A具體的安裝基面，應(yīng)有適當(dāng)?shù)某叽缇群托螤罹龋鼈冎g應(yīng)有適當(dāng)?shù)奈恢镁取?
為使夾具體的尺寸保持穩(wěn)定，鑄造夾具體要進(jìn)行時(shí)效處理，焊接和鍛造夾具體要進(jìn)行退火處理。
（2）應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度
為了保證在加工過程中不因夾緊力、切削力等外力的作用而產(chǎn)生不允許的變形和振動(dòng)，夾具體應(yīng)有足夠的壁厚，剛性不足處可適當(dāng)增設(shè)加強(qiáng)筋。
（3）應(yīng)有良好的結(jié)構(gòu)工藝性和使用性
夾具體一般外形尺寸較大，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且各表面間的相互位置精度要求高，因此應(yīng)特別注意其結(jié)構(gòu)工藝性，應(yīng)做到裝卸工件方便，夾具維修方便。在滿足剛度和強(qiáng)度的前提下，應(yīng)盡量能減輕重量，縮小體積，力求簡單。
（4）應(yīng)便于排除切屑
在機(jī)械加工過程中，切屑會(huì)不斷地積聚在夾具體周圍，如不及時(shí)排除，切削熱量的積聚會(huì)破壞夾具的定位精度，切屑的拋甩可能纏繞定位元件，也會(huì)破壞定位精度，甚至發(fā)生安全事故。因此，對于加工過程中切屑產(chǎn)生不多的情況，可適當(dāng)加大定位元件工作表面與夾具體之間的距離以增大容屑空間：對于加工過程中切削產(chǎn)生較多的情況，一般應(yīng)在夾具體上設(shè)置排屑槽。
（5）在機(jī)床上的安裝應(yīng)穩(wěn)定可靠
夾具在機(jī)床上的安裝都是通過夾具體上的安裝基面與機(jī)床上的相應(yīng)表面的接觸或配合實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)夾具在機(jī)床工作臺上安裝時(shí)，夾具的重心應(yīng)盡量低，支承面積應(yīng)足夠大，安裝基面應(yīng)有較高的配合精度，保證安裝穩(wěn)定可靠。夾具底部一般應(yīng)中空，大型夾具還應(yīng)設(shè)置吊環(huán)或起重孔。
確定夾具體的結(jié)構(gòu)尺寸，然后繪制夾具總圖。詳見繪制的夾具裝配圖。
如前所述，在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，應(yīng)該注意提高勞動(dòng)生產(chǎn)率避免干涉。應(yīng)使夾具結(jié)構(gòu)簡單，便于操作，降低成本。提高夾具性價(jià)比。本道工序?yàn)檐嚧矈A具選擇了鉸鏈壓板與頂尖相配合的夾緊機(jī)構(gòu)，本工序?yàn)檐嚽邢饔嗔啃。邢髁π?，所以一般的手?dòng)夾緊就能達(dá)到本工序的要求。
圖5.1 夾具裝配圖
20
總 結(jié)
設(shè)計(jì)即將結(jié)束了，時(shí)間雖然短暫但是它對我們來說受益菲淺的，通過這次的設(shè)計(jì)使我們不再是只知道書本上的空理論，不再是紙上談兵，而是將理論和實(shí)踐相結(jié)合進(jìn)行實(shí)實(shí)在在的設(shè)計(jì)，使我們不但鞏固了理論知識而且掌握了設(shè)計(jì)的步驟和要領(lǐng)，使我們更好的利用圖書館的資料，更好的更熟練的利用我們手中的各種設(shè)計(jì)手冊和AUTOCAD等制圖軟件，為我們踏入社會(huì)打下了好的基礎(chǔ)。
設(shè)計(jì)使我們認(rèn)識到了只努力的學(xué)好書本上的知識是不夠的，還應(yīng)該更好的做到理論和實(shí)踐的結(jié)合。因此我們非常感謝老師給我們的辛勤指導(dǎo)，使我們學(xué)到了很多，也非常珍惜大學(xué)給我們的這次設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì)，它將是我們設(shè)計(jì)完成的更出色的關(guān)鍵一步。
致 謝
這次設(shè)計(jì)使我收益不小，為我今后的學(xué)習(xí)和工作打下了堅(jiān)實(shí)和良好的基礎(chǔ)。但是，查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊時(shí)，數(shù)據(jù)存在大量的重復(fù)和重疊，由于經(jīng)驗(yàn)不足，在選取數(shù)據(jù)上存在一些問題，不過我的指導(dǎo)老師每次都很有耐心地幫我提出寶貴的意見，在我遇到難題時(shí)給我指明了方向，最終我很順利的完成了設(shè)計(jì)。
這次設(shè)計(jì)成績的取得，與指導(dǎo)老師的細(xì)心指導(dǎo)是分不開的。在此，我衷心感謝我的指導(dǎo)老師，特別是每次都放下他的休息時(shí)間，耐心地幫助我解決技術(shù)上的一些難題，她嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì)著我。從題目的選擇到項(xiàng)目的最終完成，他都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。多少個(gè)日日夜夜，他不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時(shí)還在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷，除了敬佩指導(dǎo)老師的專業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。在此謹(jǐn)向指導(dǎo)老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。
參考文獻(xiàn)
[1] 東北重型機(jī)械學(xué)院，洛陽農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)院，長春汽車廠工人大學(xué)，機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊[M]，上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1980。
[2] 張進(jìn)生。機(jī)械制造工藝與夾具設(shè)計(jì)指導(dǎo)［Ｍ］。機(jī)械工業(yè)出版社，1995。
[3] 李慶壽。機(jī)床夾具設(shè)計(jì)［Ｍ］。機(jī)械工業(yè)出版社，1991。
[4] 李洪。機(jī)械加工工藝手冊［Ｍ］。北京出版社，1945#。
[5] 上海市金屬切削技術(shù)協(xié)會(huì)。金屬切削手冊［Ｍ］。上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2531。
[6] 黃如林，劉新佳，汪群。切削加工簡明實(shí)用手冊［Ｍ］?；瘜W(xué)工業(yè)出版社，2531。
[7] 余光國，馬俊，張興發(fā)，機(jī)床夾具設(shè)計(jì)[M]，重慶：重慶大學(xué)出版社，1995。
[8] [周永強(qiáng)，高等學(xué)校設(shè)計(jì)指導(dǎo)[M]，北京：中國建材工業(yè)出版社，2520。
[9]?劉文劍，曹天河，趙維，夾具工程師手冊[M]，哈爾濱：黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社，1987。
[10] 王光斗，王春福。機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊［Ｍ］。上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2520。
[11] 東北重型機(jī)械學(xué)院，洛陽農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)院，長春汽車廠工人大學(xué)。機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊［Ｍ］.上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1984。
[12] 李慶壽，機(jī)械制造工藝裝備設(shè)計(jì)適用手冊[M]，銀州：寧夏人民出版社，1991。
[13] 廖念釗，莫雨松，李碩根，互換性與技術(shù)測量[M]，中國計(jì)量出版社，2540：9-19。
[14] [王光斗，王春福，機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊[M]，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2540。
[15] 樂兌謙，金屬切削刀具，機(jī)械工業(yè)出版社，2545#：4-17
致 謝
彈指一揮間，大學(xué)生活瞬間即逝。在最后階段，通過老師的認(rèn)真指導(dǎo)和我的不懈努力我終于完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我將在課堂上所學(xué)到的相關(guān)的科學(xué)知識都運(yùn)用到設(shè)計(jì)里面，又一次的鞏固了所學(xué)內(nèi)容，甚感欣慰。在完成這一設(shè)計(jì)的過程中，我遇到了許多困難。面對它們，我并沒有心灰意冷，而是查資料、尋找別人的幫助。在老師的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助下，我一個(gè)個(gè)的解決了它們，獲得了最后勝利！在這里，對幫助我完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)老師和同學(xué)表示真誠的謝意。在此特別感謝殷曉中與陳興和老師：這兩個(gè)月來他們不斷的引導(dǎo)我、教導(dǎo)我，讓我在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中學(xué)到了很多知識！對于我不懂的問題，只要我提出他們就毫不吝嗇的、不厭其煩地幫我解決，殷老師和陳老師這兩個(gè)月來付出了辛勤汗水，換來了我在這次設(shè)計(jì)中所學(xué)到知識！我會(huì)謹(jǐn)記兩位老師的教誨，為社會(huì)貢獻(xiàn)一份自己的力量?？傊?，沒有你們的幫助，我很難完成這次設(shè)計(jì)，再一次表示我對你們最真誠的謝意。
參考文獻(xiàn)
1、《機(jī)械制造技術(shù)》------------------黃鶴汀、吳善云主編
2、《機(jī)械制造工藝學(xué)》----------------鄭修本主編
3、《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊》--------------徐鴻本主編
4、《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)圖冊》--------------孟憲棟、劉彤安主編
5《機(jī)械加工工藝人員手冊》-----------趙如福主編
25