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本科生畢業(yè)設(shè)計開題報告書 題 目 撥動臂工藝及多件平行聯(lián)動夾緊銑床夾具三維設(shè)計 ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 學(xué)生姓名 ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 學(xué) 號 ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 專業(yè)班級 ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 指導(dǎo)老師 ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 年 月 日 課題名稱 撥動臂工藝及多件平行聯(lián)動夾緊銑床夾具三維設(shè)計 課題目的、意義及相關(guān)研究動態(tài)： 根據(jù)任務(wù)書的要求，在做本課題前，查閱了與課題相關(guān)的資料有：機械設(shè)計、機械制圖、機械制造工藝學(xué)、沖壓成型工藝與模具設(shè)計等以及與設(shè)計相關(guān)的手冊。 畢業(yè)設(shè)計是大學(xué)教學(xué)中最后一個實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，通過該設(shè)計過程，可以檢驗學(xué)生所學(xué)的知識，同時培養(yǎng)學(xué)生處理工程中實際問題的能力，因此意義特別重大。 編制工藝規(guī)程，根據(jù)所確定的工藝規(guī)程進(jìn)行相應(yīng)的方案設(shè)計、總體設(shè)計及其主要零部件設(shè)計，繪制總裝圖及主要零部件圖等圖紙。 課題的主要內(nèi)容、創(chuàng)新之處： 1、 設(shè)計思路 對零件進(jìn)行工藝的分析，通過零件的分析可以了解零件的基本情況，制定工藝路線，通常制定兩種以上的工藝路線，通過工藝方案的比較與分析，合理保證的一種工藝。根據(jù)工藝設(shè)計專用卡具。 最后把設(shè)計的過程整理成圖紙，通過以上的步驟完成整個的設(shè)計過程。 2、預(yù)期的成果 （1）完成文獻(xiàn)綜述一篇，不少與3000字，與專業(yè)相關(guān)的英文翻譯一篇，不少于3000字 （2）完成內(nèi)容與字?jǐn)?shù)都不少于規(guī)定量的畢業(yè)設(shè)計說明書一份 （3）繪制裝配圖，部分零件圖 研究方法、設(shè)計方案： 1周——2周 收集設(shè)計資料并完成開題報告 3周——4周 完成英文資料翻譯并寫出文獻(xiàn)綜述 5周——6周 進(jìn)行總體設(shè)計和部分零部件的選擇與設(shè)計 7周——10周 繪制裝配圖和部分零件圖、編寫畢業(yè)設(shè)計說明書 11周 修改整理，準(zhǔn)備答辯 主要參考資料： [1] 李旦等，機床專用夾具圖冊，哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2005。 [2] 孫已德，機床夾具圖冊，北京：機械工業(yè)出版社，1984。 [3] 何玉林，機械制圖，重慶：重慶大學(xué)出版社，20001983。 [4] 機械工程基礎(chǔ)與通用標(biāo)準(zhǔn)實用叢書編委會，形狀和位置公差，北京：中國計劃出版社，2004。 [5] 淘濟賢等，機床夾具設(shè)計，北京：機械工業(yè)出版社，1986。 [6] 李洪，機械加工工藝師手冊，北京：機械工業(yè)出版社，1990。 [7] 機械設(shè)計手冊編委會，機械設(shè)計手冊卷4，北京：機械工業(yè)出版社，1998。 [8] 東北重型機械學(xué)院，機床夾具設(shè)計手冊，上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，1979。 [9] 賀光誼等，畫法幾何及機械制圖，重慶：重慶大學(xué)出版社，1994。 [10] 丁駿一，典型零件制造工藝，北京：機械工業(yè)出版社,1989。 [11] 孫麗媛，機械制造工藝及專用夾具設(shè)計指導(dǎo)，北京：冶金工業(yè)出版社，2002。 [12] 東北重型機械學(xué)院等，機床夾具設(shè)計手冊，上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1979。 [13] 孟少龍，機械加工工藝手冊第1卷，北京：機械工業(yè)出版社，1991。 [14] 《金屬機械加工工藝人員手冊》修訂組，金屬機械加工工藝人員手冊，上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1979。 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 裝 訂 線 …………………………　………………………………………　　…………………………………………　　……………………………… 湖南文理學(xué)院機械系 機制教研室 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 工 序 號 1 產(chǎn)品名稱 撥動臂 零件名稱 撥動臂 工序名稱 銑 材　　　　　料 毛坯種類 同時加工件數(shù) 牌號 硬度 鑄造 1 QT500-7 220HBS 加工車間 切 削 液 設(shè) 備 機加工 乳化液 名 稱 型 號 夾具名稱 及 編 號 輔助工具 銑床 X52K 專用夾具 更 改 內(nèi) 容 工 步 號 工 步 內(nèi) 容 刀 具 量 具 走刀長度 （mm） 單邊余量 （mm） 走刀次數(shù) 切削深度 進(jìn)給量 （nn/r或mm/min） 主軸轉(zhuǎn)速 （r/min） 切削速度 （m/min） 基本時間 （min） １ 粗銑上端平面 面銑刀 游標(biāo)卡尺 ２ １ １ 2 0.9 200 150 0.1 設(shè)計者 指導(dǎo)教師 共　　頁 第　　頁 注：大而復(fù)雜的零件允許另用紙繪出工序圖，附在卡片后面。 裝 訂 線 …………………………　………………………………………　　…………………………………………　　……………………………… 湖南文理學(xué)院機械系 機制教研室 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 工 序 號 1 產(chǎn)品名稱 撥動臂 零件名稱 撥動臂 工序名稱 銑 材　　　　　料 毛坯種類 同時加工件數(shù) 牌號 硬度 鑄造 1 QT500-7 220HBS 加工車間 切 削 液 設(shè) 備 機加工 乳化液 名 稱 型 號 夾具名稱 及 編 號 輔助工具 銑床 X52K 專用夾具 更 改 內(nèi) 容 工 步 號 工 步 內(nèi) 容 刀 具 量 具 走刀長度 （mm） 單邊余量 （mm） 走刀次數(shù) 切削深度 進(jìn)給量 （nn/r或mm/min） 主軸轉(zhuǎn)速 （r/min） 切削速度 （m/min） 基本時間 （min） １ 粗銑下端平面 面銑刀 游標(biāo)卡尺 ２ １ １ 2 0.9 200 150 0.1 設(shè)計者 指導(dǎo)教師 共　　頁 第　　頁 注：大而復(fù)雜的零件允許另用紙繪出工序圖，附在卡片后面。 裝 訂 線 …………………………　………………………………………　　…………………………………………　　……………………………… 湖南文理學(xué)院機械系 機制教研室 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 工 序 號 1 產(chǎn)品名稱 撥動臂 零件名稱 撥動臂 工序名稱 銑 材　　　　　料 毛坯種類 同時加工件數(shù) 牌號 硬度 鑄造 1 QT500-7 220HBS 加工車間 切 削 液 設(shè) 備 機加工 乳化液 名 稱 型 號 夾具名稱 及 編 號 輔助工具 銑床 X52K 專用夾具 更 改 內(nèi) 容 工 步 號 工 步 內(nèi) 容 刀 具 量 具 走刀長度 （mm） 單邊余量 （mm） 走刀次數(shù) 切削深度 進(jìn)給量 （nn/r或mm/min） 主軸轉(zhuǎn)速 （r/min） 切削速度 （m/min） 基本時間 （min） １ 半精銑下端平面 面銑刀 游標(biāo)卡尺 ２ １ １ 2 0.9 200 150 0.1 設(shè)計者 指導(dǎo)教師 共　　頁 第　　頁 注：大而復(fù)雜的零件允許另用紙繪出工序圖，附在卡片后面 裝 訂 線 …………………………　………………………………………　　…………………………………………　　……………………………… 湖南文理學(xué)院機械系 機制教研室 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 工 序 號 1 產(chǎn)品名稱 撥動臂 零件名稱 撥動臂 工序名稱 銑 材　　　　　料 毛坯種類 同時加工件數(shù) 牌號 硬度 鑄造 1 QT500-7 220HBS 加工車間 切 削 液 設(shè) 備 機加工 乳化液 名 稱 型 號 夾具名稱 及 編 號 輔助工具 銑床 X52K 專用夾具 更 改 內(nèi) 容 工 步 號 工 步 內(nèi) 容 刀 具 量 具 走刀長度 （mm） 單邊余量 （mm） 走刀次數(shù) 切削深度 進(jìn)給量 （nn/r或mm/min） 主軸轉(zhuǎn)速 （r/min） 切削速度 （m/min） 基本時間 （min） １ 半精銑上端平面 面銑刀 游標(biāo)卡尺 ２ １ １ 2 0.9 200 150 0.1 設(shè)計者 指導(dǎo)教師 共　　頁 第　　頁 注：大而復(fù)雜的零件允許另用紙繪出工序圖，附在卡片后面 畢業(yè)設(shè)計 撥動臂工藝及多件平行聯(lián)動夾緊銑床夾具 學(xué)生姓名：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 專業(yè)班級：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 學(xué)生學(xué)號：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 指導(dǎo)老師：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 成績評定：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 機 械 工 程 學(xué) 院 年 月 日 摘要 撥動臂的加工工藝規(guī)程及其夾具設(shè)計包括零件加工的工藝設(shè)計、工序設(shè)計以及專用夾具的設(shè)計三部分。在工藝設(shè)計中要首先對零件進(jìn)行分析，了解零件的工藝，并選擇好零件的加工基準(zhǔn)，設(shè)計出零件的工藝路線；接著對零件各個工步的工序進(jìn)行尺寸計算，關(guān)鍵是決定出各個工序的工藝裝備及切削用量；然后進(jìn)行專用夾具的設(shè)計，選擇設(shè)計出夾具的各個組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導(dǎo)元件、夾具體與機床的連接部件以及其它部件。夾具設(shè)計時應(yīng)根據(jù)對零件的分析，選取合適的定位元件、夾緊元件等，要準(zhǔn)確確定它們的精度等級，以滿足零件的加工精度。之后計算出夾具定位時產(chǎn)生的定位誤差，分析夾具結(jié)構(gòu)的合理性與不足之處，并在以后設(shè)計中注意改進(jìn)。 夾具設(shè)計有很多種方案，本次設(shè)計是V型塊定位，滾性塑料夾緊，利用聯(lián)動夾緊機構(gòu)同時夾緊多個零件并使夾緊力均勻分布。采用這套夾具可以有效的提高生產(chǎn)效率，而且結(jié)構(gòu)簡單緊湊，在節(jié)省資源的同時有效的提高了勞動生產(chǎn)力。 關(guān)鍵詞： 定位機構(gòu)、聯(lián)動夾緊機構(gòu)、夾具設(shè)計 VI Abstract Design and process design, processing procedure and fixture design including the lever parts processing process design and the three part special fixture. In the process of design should first of all parts to analyze, understand parts of the process, and the choice of processing benchmark good parts, design the process routes of the parts; then the parts each step process dimension calculation, the key is to determine the craft equipment and the cutting of various process parameters; then design special fixture, selection fixture for the various components of a design, such as the connecting part positioning device, clamping element, a guide element, clamp and the machine tool and other components. Fixture design should be based on the analysis of parts, select the positioning element, clamping element suitable, to accurately determine the accuracy grade of them, in order to satisfy the machining accuracy of parts. Then calculate the fixture positioning error is generated when, analysis of the rationality and deficiency of fixture structure, pay attention to improving and will design in. There are many kinds of schemes of fixture design, this design is the location of V type block, roll plastic clamping, clamping mechanism using linkage and clamp a plurality of parts and the clamping force is uniform distribution. Using this fixture can effectively improve the production efficiency, simple and compact structure, at the same time to save resources effectively improve labor productivity. Keywords: fixture design and positioning mechanism, a clamping mechanism, linkage 目錄 第1章 緒論 1 1.1 機械加工工藝概述 1 1.2機械加工工藝流程 1 1.3夾具概述 2 1.4機床夾具的功能 3 1.5機床夾具的發(fā)展趨勢 4 1.5.1機床夾具的現(xiàn)狀 4 1.5.2現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向 4 第2章 工藝規(guī)程設(shè)計 6 2.1 零件的分析 6 2.1.1 零件的作用 6 2.1.2 零件的工藝分析 6 2.2 撥動臂加工的主要問題和工藝過程設(shè)計所應(yīng)采取的相應(yīng)措施 7 2.3 撥動臂加工定位基準(zhǔn)的選擇 7 2.3.1 粗基準(zhǔn)的選擇 7 2.3.2 精基準(zhǔn)的選擇 7 2.4 撥動臂加工主要工序安排 8 2.5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 10 2.6選擇加工設(shè)備及刀、量具 10 2.7確定切削用量及基本工時（機動時間） 11 2.8 時間定額計算及生產(chǎn)安排 14 第3章 機床夾具的定位及夾緊 16 3.1 概述 16 3.1.1 機床夾具的概念 16 3.1.2 機床夾具的組成 16 3.1.3 機床夾具的分類 17 3.1.4 機床夾具在機械加工中的作用 18 3.2 工件的裝夾方式 19 3.3 基準(zhǔn)及其分類 19 3.4 工件的定位 20 3.5 工件的夾緊 21 3.5.1夾緊裝置的組成及基本要求 22 3.5.2 夾緊力的確定 22 3.6 專用夾具設(shè)計 23 3.6.1對機床專用夾具的基本要求 23 3.6.2專用夾具設(shè)計方法和步驟 23 3.6.3夾具總圖技術(shù)要求的制訂 24 第4章 聯(lián)動夾緊機構(gòu)夾具設(shè)計 26 4.1問題的提出 26 4.2 定位基準(zhǔn)的選擇 26 4.2.1定位元件的選擇 26 4.2.2夾緊元件以及夾具體的確定 27 4.2.3十四個滾動壓塊聯(lián)動 28 4.3 切削力及夾緊力計算 29 第5章 定位精度分析及定位誤差分析計算 31 5.1 定位精度分析 31 5.2 定位誤差的基本概念及組成 32 5.3本次設(shè)計的定位誤差分析及計算 35 第6章 經(jīng)濟性分析 37 結(jié)論 40 致謝 41 參考文獻(xiàn) 42 第1章 緒論 1.1 機械加工工藝概述 機械加工工藝是指用機械加工的方法改變毛坯的形狀、尺寸、相對位置和性質(zhì)使其成為合格零件的全過程，加工工藝是工人進(jìn)行加工的一個依據(jù)。 機械加工工藝流程是工件或者零件制造加工的步驟，采用機械加工的方法，直接改變毛坯的形狀、尺寸和表面質(zhì)量等，使其成為零件的過程稱為機械加工工藝過程。比如一個普通零件的加工工藝流程是粗加工-精加工-裝配-檢驗-包裝，就是個加工的籠統(tǒng)的流程。 機械加工工藝就是在流程的基礎(chǔ)上，改變生產(chǎn)對象的形狀、尺寸、相對位置和性質(zhì)等，使其成為成品 或半成品，是每個步驟，每個流程的詳細(xì)說明，比如，上面說的，粗加工可能包括毛坯制造，打磨等等，精加工可能分為車，鉗工，銑床，等等，每個步驟就要有詳 細(xì)的數(shù)據(jù)了，比如粗糙度要達(dá)到多少，公差要達(dá)到多少。 技術(shù)人員根據(jù)產(chǎn)品數(shù)量、設(shè)備條件和工人素質(zhì)等情況，確定采用的工藝過程，并將有關(guān)內(nèi)容寫成工藝文件，這種文件就稱工藝規(guī)程。這個就比較有針對性了。每個廠都可能不太一樣，因為實際情況都不一樣。 總的來說，工藝流程是綱領(lǐng)，加工工藝是每個步驟的詳細(xì)參數(shù)，工藝規(guī)程是某個廠根據(jù)實際情況編寫的特定的加工工藝。 1.2機械加工工藝流程 機械加工工藝規(guī)程是規(guī)定零件機械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件之一，它是在具體的生產(chǎn)條件下，把較為合理的工藝過程和操作方法，按照規(guī)定的形式書寫 成工藝文件，經(jīng)審批后用來指導(dǎo)生產(chǎn)。機械加工工藝規(guī)程一般包括以下內(nèi)容：工件加工的工藝路線、各工序的具體內(nèi)容及所用的設(shè)備和工藝裝備、工件的檢驗項目及 檢驗方法、切削用量、時間定額等。 制訂工藝規(guī)程的步驟 1) 計算年生產(chǎn)綱領(lǐng)，確定生產(chǎn)類型。 2) 分析零件圖及產(chǎn)品裝配圖，對零件進(jìn)行工藝分析。 3) 選擇毛坯。 4) 擬訂工藝路線。 5) 確定各工序的加工余量，計算工序尺寸及公差。 6) 確定各工序所用的設(shè)備及刀具、夾具、量具和輔助工具。 7) 確定切削用量及工時定額。 8) 確定各主要工序的技術(shù)要求及檢驗方法。 9) 填寫工藝文件。 在制訂工藝規(guī)程的過程中，往往要對前面已初步確定的內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整，以提高經(jīng)濟效益。在執(zhí)行工藝規(guī)程過程中，可能會出現(xiàn)前所未料的情況，如生產(chǎn)條件的變化，新技術(shù)、新工藝的引進(jìn)，新材料、先進(jìn)設(shè)備的應(yīng)用等，都要求及時對工藝規(guī)程進(jìn)行修訂和完善。 1.3夾具概述 夾具是一種裝夾工件的工藝裝備，它廣泛地應(yīng)用于機械制造過程的切削加工、熱處理、裝配、焊接和檢測等工藝過程中。 在金屬切削機床上使用的夾具統(tǒng)稱為機床夾具。在現(xiàn)代生產(chǎn)中，機床夾具是一種不可缺少的工藝裝備，它直接影響著加工的精度、勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品的制造成本等，幫機床夾具設(shè)計在企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計和制造以及生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備中占有極其重要的地位。機床夾具設(shè)計是一項重要的技術(shù)工作。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種新材料、新工藝和新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，機械制造工藝正向著高質(zhì)量、高生產(chǎn)率和低成本方向發(fā)展。各種新工藝的出現(xiàn)，已突破傳統(tǒng)的依靠機械能、切削力進(jìn)行切削加工的范疇，可以加工各種難加工材料、復(fù)雜的型面和某些具有特殊要求的零件。數(shù)控機床的問世，提高了更新頻率的小批量零件和形狀復(fù)雜的零件加工的生產(chǎn)率及加工精度。特別是計算方法和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，極大地推動了機械加工工藝的進(jìn)步，使工藝過程的自動化達(dá)到了一個新的階段。 “工欲善其事，必先利其器。” 工具是人類文明進(jìn)步的標(biāo)志。自20世紀(jì)末期以來，現(xiàn)代制造技術(shù)與機械制造工藝自動化都有了長足的發(fā)展。但工具（含夾具、刀具、量具與輔具等）在不斷的革新中，其功能仍然十分顯著。機床夾具對零件加工的質(zhì)量、生產(chǎn)率和產(chǎn)品成本都有著直接的影響。因此，無論在傳統(tǒng)制造還是現(xiàn)代制造系統(tǒng)中，夾具都是重要的工藝裝備。 1.4機床夾具的功能 在機床上用夾具裝夾工件時，其主要功能是使工件定位和夾緊。 1．機床夾具的主要功能 機床夾具的主要功能是裝工件，使工件在夾具中定位和夾緊。 （1）定位??確定工件在夾具中占有正確位置的過程。定位是通過工件定位基準(zhǔn)面與夾具定位元件面接觸或配合實現(xiàn)的。正確的定位可以保證工件加工的尺寸和位置精度要求。 （2）夾緊??工件定位后將其固定，使其在加工過程中保持定位位置不變的操作。由于工件在加工時，受到各種力的作用，若不將工件固定，則工件會松動、脫落。因此，夾緊為工件提供了安全、可靠的加工條件。 2．機床夾具的特殊功能 機床夾具的特殊功能主要是對刀和導(dǎo)向。 （1）對刀??調(diào)整刀具切削刃相對工件或夾具的正確位置。如銑床夾具中的對刀塊，它能迅速地確定銑刀相對于夾具的正確位置。 （2）導(dǎo)向??如鉆床夾具中的鉆模板的鉆套，能迅速地確定鉆頭的位置，并引導(dǎo)其進(jìn)行鉆削。導(dǎo)向元件制成模板形式，故鉆床夾具常稱為鉆模。鏜床夾具（鏜模）也具有導(dǎo)向功能。 1.5機床夾具的發(fā)展趨勢 隨著科學(xué)技術(shù)的巨大進(jìn)步及社會生產(chǎn)力的迅速提高，夾具已從一種輔助工具發(fā)展成為門類齊全的工藝裝備。 1.5.1機床夾具的現(xiàn)狀 國際生產(chǎn)研究協(xié)會的統(tǒng)計表明，目前中、小批多品種生產(chǎn)的工作品種已占工件種類總數(shù)的85%左右。現(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應(yīng)市場激烈的競爭。然而，一般企業(yè)仍習(xí)慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具。另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，約4年就要更新80%左右的專用夾具，而夾具的實際磨損量僅為15%左右。特別是近年來，數(shù)控機床（NC）、加工中心（MC）、成組技術(shù)（GT）、柔性制造系統(tǒng)（FMS）等新技術(shù)的應(yīng)用，對機床夾具提出了如下新的要求： 1）能迅速而方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)成本。 2）能裝夾一組具有相似性特征的工件。 3）適用于精密加工的高精度機床夾具。 4）適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機床夾具。 5）采用液壓或氣壓夾緊的高效夾緊裝置，以進(jìn)一步提高勞動生產(chǎn)率。 6）提高機床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化程度。 1.5.2現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向 現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向主要表現(xiàn)為精密化、高效化、柔性化、標(biāo)準(zhǔn)化四個方面。 精密化 隨著機械產(chǎn)品精度的日益提高，勢必相應(yīng)提高了對夾具的精度要求。精密化夾具的結(jié)構(gòu)類型很多，例如用于精密分度的多齒盤，其分度精度可達(dá)±0.1；用于精密車削的高精度三爪卡盤，其定心精度為5μm；精密心軸的同軸度公差可控制在1μm內(nèi)；又如用于軸承套圈磨削的電磁無心夾具，工件的圓度公差可達(dá)0.2～0.5μm。 高效化 高效化夾具主要用來減少工件加工的基本時間和輔助時間，以提高勞動生產(chǎn)率，減輕工人的勞動強度。常見的高效化夾具有：自動化夾具、高速化夾具、具有夾緊動力裝置的夾具等。例如，在銑床上使用電動虎鉗裝夾工件，效率可提高5倍左右；在車床上使用的高速三爪自定心卡盤，可保證卡爪在（試驗）轉(zhuǎn)速為2600r/min的條件下仍能牢固地夾緊工件，從而使切削速度大幅度提高。 柔性化 機床夾具的柔性化與機床的柔性化相似，它是指機床夾具通過調(diào)整、拼裝、組合等方式，以適應(yīng)可變因素的能力?？勺円蛩刂饕校汗ば蛱卣?、生產(chǎn)批量、工件的形狀和尺寸等。具有柔性化特征的新型夾具種類主要有：組合夾具、通用可調(diào)夾具、成組夾具、拼裝夾具、數(shù)控機床夾具等。在較長時間內(nèi)，夾具的柔性化將是夾具發(fā)展的主要方向。 標(biāo)準(zhǔn)化 機床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化與通用化是相互聯(lián)系的兩個方面。在制訂典型夾具結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，首先進(jìn)行夾具元件和部件的通用化，建立類型尺寸系列或變型，以減少功能用途相近的夾具元件和部件的型式，屏除一些功能低劣的結(jié)構(gòu)。通用化方法包括夾具、部件、元件、毛壞和材料的通用化。夾具的標(biāo)準(zhǔn)化階段是通用化的深入，主要是確立夾具零件或部件的尺寸系列，為夾具工作圖的審查創(chuàng)造良好的條件。目前我國已有夾具零件及部件的國家標(biāo)準(zhǔn)：GB/T2148~T2259—91以及各類通用夾具、組合夾具標(biāo)準(zhǔn)等。機床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化，有利于夾具的商品化生產(chǎn)，有利于縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)總成本。 40 第2章 工藝規(guī)程設(shè)計 2.1 零件的分析 2.1.1 零件的作用 題目給出的零件是撥動臂。撥動臂的主要作用是傳動連接作用，保證正常運行，并保證部件與其他部分正確安裝。因此撥動臂零件的加工質(zhì)量，不但直接影響的裝配精度和運動精度，而且還會影響工作精度、使用性能和壽命。 圖1 撥動臂 2.1.2 零件的工藝分析 由撥動臂零件圖可知。撥動臂是一個長形零件，它的外表面上有2種加工面需要進(jìn)行加工。因此可將其分為三組加工表面。它們相互間有一定的位置要求?，F(xiàn)分析如下： （1）以￠30端面為主要加工表面的加工面。這一組加工表面包括：￠30端面的加工；，其中表面粗糙度要求為。 （2）以￠23端面為主要加工表面的加工面。這一組加工表面包括：￠30端面的加工；，其中表面粗糙度要求為。 2.2 撥動臂加工的主要問題和工藝過程設(shè)計所應(yīng)采取的相應(yīng)措施 由以上分析可知。該撥動臂零件的主要加工表面是平面及孔系。一般來說，保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。因此，對于撥動臂來說，加工過程中的主要問題是保證孔的尺寸精度及位置精度，處理好孔和平面之間的相互關(guān)系。 由于的生產(chǎn)量很大。怎樣滿足生產(chǎn)率要求也是加工過程中的主要考慮因素。 撥動臂孔加工方案，應(yīng)選擇能夠滿足孔系加工精度要求的加工方法及設(shè)備。除了從加工精度和加工效率兩方面考慮以外，也要適當(dāng)考慮經(jīng)濟因素。在滿足精度要求及生產(chǎn)率的條件下，應(yīng)選擇價格最低的機床。 2.3 撥動臂加工定位基準(zhǔn)的選擇 2.3.1 粗基準(zhǔn)的選擇 粗基準(zhǔn)選擇應(yīng)當(dāng)滿足以下要求： （1）保證各重要部位的加工余量均勻； （2）保證裝入撥動臂的零件與有一定的間隙。 為了滿足上述要求，應(yīng)選擇的主要支承軸作為主要基準(zhǔn)。即以撥動臂的支承軸￠32f6作為粗基準(zhǔn)。也就是以前后端面上距頂平面最近的孔作為主要基準(zhǔn)以限制工件的四個自由度，再以另一個主要孔定位限制第五個自由度。由于是以孔作為粗基準(zhǔn)加工精基準(zhǔn)面。因此，以后再用精基準(zhǔn)定位加工主要孔時，孔加工余量一定是均勻的。 2.3.2 精基準(zhǔn)的選擇 從保證撥動臂孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置 。精基準(zhǔn)的選擇應(yīng)能保證撥動臂在整個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位。從撥動臂零件圖分析可知，它的頂平面與各主要支承孔平行而且占有的面積較大，適于作精基準(zhǔn)使用。但用一個平面定位僅僅能限制工件的三個自由度，如果使用典型的一面兩孔定位方法，則可以滿足整個加工過程中基本上都采用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位的要求。至于前后端面，雖然它是撥動臂的裝配基準(zhǔn)，但因為它與撥動臂的主要支承孔系垂直。如果用來作精基準(zhǔn)加工孔系，在定位、夾緊以及夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計方面都有一定的困難，所以不予采用。 2.4 撥動臂加工主要工序安排 對于大批量生產(chǎn)的零件，一般總是首先加工出統(tǒng)一的基準(zhǔn)。撥動臂加工的第一個工序也就是加工統(tǒng)一的基準(zhǔn)。具體安排是先以孔定位粗、精加工頂平面。第二個工序是加工定位用的兩個工藝孔。由于頂平面加工完成后一直到撥動臂加工完成為止，除了個別工序外，都要用作定位基準(zhǔn)。因此，結(jié)合面上的螺孔也應(yīng)在加工兩工藝孔的工序中同時加工出來。 后續(xù)工序安排應(yīng)當(dāng)遵循粗精分開和先面后孔的原則。先粗加工平面，再粗加工孔系。對于撥動臂，需要精加工的是支承軸￠32f6平面。按上述原則亦應(yīng)先精加工平面再加工孔系，但在實際生產(chǎn)中這樣安排不易于保證孔和端面相互垂直。因此，實際采用的工藝方案是先精加工支承孔系，然后以支承孔用可脹心軸定位來加工端面，這樣容易保證零件圖紙上規(guī)定的端面全跳動公差要求。各螺紋孔的攻絲，由于切削力較小，可以安排在粗、精加工階段中分散進(jìn)行。 加工工序完成以后，將工件清洗干凈。清洗是在的含0.4%—1.1%蘇打及0.25%—0.5%亞硝酸鈉溶液中進(jìn)行的。清洗后用壓縮空氣吹干凈。保證零件內(nèi)部雜質(zhì)、鐵屑、毛刺、砂粒等的殘留量不大于。 根據(jù)以上分析過程，現(xiàn)將撥動臂加工工藝路線確定如下： 工藝路線一： 工序號 工 序 內(nèi) 容 10 鑄造，清理 20 時效處理 30 粗銑上端平面 40 粗銑下端平面 50 半精銑下端平面 60 半精銑上端平面 70 去毛刺 80 清洗 90 檢驗 工藝路線二： 工序號 工 序 內(nèi) 容 10 鑄造，清理 20 時效處理 30 粗銑上端平面 40 半精銑上端平面 50 粗銑下端平面 60 半精銑下端平面 70 去毛刺 80 清洗 90 檢驗 以上加工方案大致看來合理，但通過仔細(xì)考慮，零件的技術(shù)要求及可能采取的加工手段之后，就會發(fā)現(xiàn)仍有問題， 從提高效率和保證精度這兩個前提下，發(fā)現(xiàn)該方案一比較合理。 綜合選擇方案一： 工序號 工 序 內(nèi) 容 10 鑄造，清理 20 時效處理 30 粗銑上端平面 40 粗銑下端平面 50 半精銑下端平面 60 半精銑上端平面 70 去毛刺 80 清洗 90 檢驗 2.5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 (1)毛坯種類的選擇 零件機械加工的工序數(shù)量、材料消耗和勞動量等在很大程度上與毛坯的選擇有關(guān)，因此，正確選擇毛坯具有重要的技術(shù)和經(jīng)濟意義。根據(jù)該零件的材料為HT200、生產(chǎn)類型為批量生產(chǎn)、結(jié)構(gòu)形狀很復(fù)雜、尺寸大小中等大小、技術(shù)要求不高等因素，在此毛坯選擇型材成型。 (2)確定毛坯的加工余量 根據(jù)毛坯制造方法采用的型材造型，查取《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表2.2-5，“撥動臂”零件材料采用HT200制造。材料為HT200，硬度HB為170—241，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，采用型材毛坯。 （2）面的加工余量。 根據(jù)工序要求，結(jié)合面加工分粗、精銑加工。各工步余量如下： 粗銑：參照《機械加工工藝手冊第1卷》表3.2.23。其余量值規(guī)定為，現(xiàn)取。表3.2.27粗銑平面時厚度偏差取。 精銑：參照《機械加工工藝手冊》表2.3.59，其余量值規(guī)定為。 差等級選用CT7。再查表2.3.9可得鑄件尺寸公差為。 2.6選擇加工設(shè)備及刀、量具 由于生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，所以所選設(shè)備宜以通用機床為主，輔以少量專用機車。起生產(chǎn)方式為以通用機床加專用夾具為主，輔以少量專用機床加工生產(chǎn)。工件在各機床上的裝卸及各機床間的傳遞，由于工件質(zhì)量較大，故需要輔助工具來完成。 平端面確定工件的總長度?？蛇x用量具為多用游標(biāo)卡尺（mm）,測量范圍0～1000mm（參考文獻(xiàn)[2]表6—7）。采用車床加工，床選用臥式車床CA6140（參考文獻(xiàn)[2]表4—3），專用夾具。鉆孔、擴孔、攻絲所選刀具見（參考文獻(xiàn)[2]第五篇金屬切削刀具，第2、3節(jié)），采用相匹配的鉆頭，專用夾具及檢具。 2.7確定切削用量及基本工時（機動時間） 工序10無切削加工，無需計算 工序20無切削加工，無需計算 工序30. 粗銑上端平面 機床：X52K 刀具：硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位端銑刀（立銑刀），材料：， ，齒數(shù)，此為粗齒銑刀。 因其單邊余量：Z=3mm 所以銑削深度： 精銑該平面的單邊余量：Z=1.0mm 銑削深度： 每齒進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4～73，?。焊鶕?jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4～81，取銑削速度 每齒進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4～73，取根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4～81，取銑削速度 機床主軸轉(zhuǎn)速： 按照參考文獻(xiàn)[3]表3.1～74，取 實際銑削速度： 進(jìn)給量： 工作臺每分進(jìn)給量： ：根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4～81,取 切削工時 被切削層長度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入長度： 刀具切出長度：取 走刀次數(shù)為1 機動時間： 機動時間： 所以該工序總機動時間 工序40 粗銑下端平面 切削深度ap：ap=3mm 根據(jù)《機械加工工藝手冊》表查得：進(jìn)給量,查《機械加工工藝手冊》表2.4-82得切削速度， 機床主軸轉(zhuǎn)速： ， 查《機械加工工藝手冊》表3.1-74取 實際切削速度： 進(jìn)給量： 工作臺每分進(jìn)給量： 被切削層長度：由毛坯尺寸可知深度為3mm，l=3mm 機動時間==0.052min=3.12s 工序50半精銑下端平面 切削深度ap：ap=3mm 根據(jù)《機械加工工藝手冊》表查得：進(jìn)給量,查《機械加工工藝手冊》表2.4-82得切削速度， 機床主軸轉(zhuǎn)速： ， 查《機械加工工藝手冊》表3.1-74取 實際切削速度： 進(jìn)給量： 工作臺每分進(jìn)給量： 被切削層長度：由毛坯尺寸可知深度為3mm，l=3mm 機動時間==0.052min=3.12s 工序60半精銑上端平面 切削深度ap：ap=3mm 根據(jù)《機械加工工藝手冊》表查得：進(jìn)給量,查《機械加工工藝手冊》表2.4-82得切削速度， 機床主軸轉(zhuǎn)速： ， 查《機械加工工藝手冊》表3.1-74取 實際切削速度： 進(jìn)給量： 工作臺每分進(jìn)給量： 被切削層長度：由毛坯尺寸可知深度為3mm，l=3mm 機動時間==0.052min=3.12s 工序70 檢驗 無切削計算 工序80、終檢 無切削計算 2.8 時間定額計算及生產(chǎn)安排 假設(shè)該零件年產(chǎn)量為10萬件。一年以240個工作日計算，每天的產(chǎn)量應(yīng)不低于417件。設(shè)每天的產(chǎn)量為420件。再以每天8小時工作時間計算，則每個工件的生產(chǎn)時間應(yīng)不大于1.14min。 參照《機械加工工藝手冊》表2.5.2，機械加工單件（生產(chǎn)類型：中批以上）時間定額的計算公式為： （大量生產(chǎn)時） 因此在大批量生產(chǎn)時單件時間定額計算公式為： 其中： —單件時間定額 —基本時間（機動時間） —輔助時間。用于某工序加工每個工件時都要進(jìn)行的各種輔助動作所消耗的時間，包括裝卸工件時間和有關(guān)工步輔助時間 —布置工作地、休息和生理需要時間占操作時間的百分比值 工序：粗銑平面 機動時間： 輔助時間：參照《機械加工工藝手冊》表2.5.HT200，取工步輔助時間為。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則 ：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.5.48， 單間時間定額： 因此布置一臺機床即能滿足生產(chǎn)要求。 第3章 機床夾具的定位及夾緊 3.1 概述 在機械制造中，用以裝夾工件（和引導(dǎo)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。 3.1.1 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。 3.1.2 機床夾具的組成 ⑴ 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 夾緊裝置：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(gòu)成一個整體。 ⑵ 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(diào)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(jìn)行檢查，以免碰傷銑刀的切削刃和對刀快工作表面。 ③導(dǎo)向元件:常用在鉆床、鏜床夾具中，用鉆套和鏜套引導(dǎo)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(shè)計[11]。 3.1.3 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： ⑴ 通用夾具 可加工一定范圍內(nèi)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(zhuǎn)工作臺等。它們有很大的通用性，無需調(diào)整或稍加調(diào)整就可以用于裝夾不同的工件。這類夾具一般已標(biāo)準(zhǔn)化，由專業(yè)工廠生產(chǎn)，作為機床附件供應(yīng)給用戶。 由于使用通用夾具夾緊工件比較費時，操作復(fù)雜，生產(chǎn)效率低，且較難裝夾形狀復(fù)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。 ⑵ 專用夾具 專用夾具是針對某一種工件的某道工序?qū)ｉT設(shè)計的夾具。所以結(jié)構(gòu)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(shè)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(shè)計的，所以它的適用范圍較窄。此外、專用夾具的設(shè)計制造周期較長。當(dāng)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)。 ⑶ 成組夾具 根據(jù)成組技術(shù)原來技術(shù)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(diào)整或更換，即可用于組內(nèi)的不同工件的加工。 ⑷ 組合夾具 組合夾具是由可循環(huán)使用的標(biāo)準(zhǔn)夾具零件部件組裝成易于聯(lián)結(jié)和拆卸的夾具。它在使用上具有專用夾具的優(yōu)點，而當(dāng)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(zhǔn)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)。 ⑸ 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(dān)負(fù)的裝夾任務(wù)外，還擔(dān)負(fù)自動線輸送工件的任務(wù)。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[3]。 3.1.4 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(yīng)用十分廣泛。歸納起來有以下幾個方面的作用： ⑴ 保證工件的加工精度 由于采用夾具安裝，可以準(zhǔn)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。 ⑵ 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(zhì)量穩(wěn)定，對操作工人的技術(shù)水平的要求可以降低，有利于提高生產(chǎn)率和降低成本。 ⑶ 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(shù)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(jìn)行鏜削加工，一充分發(fā)揮通用機床的作用。 ⑷ 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)[16]。 3.2 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： ⑴ 直接找正法 ⑵ 劃線找正法 ⑶ 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特點： 工件在夾具中的定位，是通過工件上的定位基準(zhǔn)與夾具上的定位元件相接觸而實現(xiàn)的。由于夾具預(yù)先在機床上已調(diào)整好位置（也有在加工過程中再進(jìn)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[8]。 3.3 基準(zhǔn)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(guān)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(guān)系，是離不開基準(zhǔn)的。不明確基準(zhǔn)就不無法確定表面的位置?；鶞?zhǔn)是用來確定生產(chǎn)對象上幾何要素間的幾何關(guān)系所依據(jù)的那些點、線、面。根據(jù)基準(zhǔn)的不同功能，基準(zhǔn)分為設(shè)計基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)兩大類。 ⑴ 設(shè)計基準(zhǔn) 在零件圖樣上所采用的基準(zhǔn)，稱為設(shè)計基準(zhǔn)。 ⑵ 工藝基準(zhǔn) 零件在工藝過程中所采用的基準(zhǔn)，稱為工藝基準(zhǔn)。工藝基準(zhǔn)按用途不同，又分為裝配基準(zhǔn)、測量基準(zhǔn)、工序基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn)。 ①裝配基準(zhǔn) 裝配時用以確定零件在部件或產(chǎn)品中的位置的基準(zhǔn)，稱為裝配基準(zhǔn)。 ②測量基準(zhǔn) 測量時用以檢驗已加工表面尺寸幾 位置的基準(zhǔn)，稱為測量基準(zhǔn)。 ③工序基準(zhǔn) 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(zhǔn)，稱為工序基準(zhǔn)。 ④定位基準(zhǔn) 工件定位時所采用的基準(zhǔn)，稱為定位基準(zhǔn)。 需要說明的是，作為基準(zhǔn)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(zhǔn)的表面稱為定位基準(zhǔn)。 3.4 工件的定位 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(diào)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)。 ⑴ 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(shè)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” 。 ⑵ 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(yīng)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(fù)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(zhǔn)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(jié)構(gòu)，使定位元件在重復(fù)限制自由度的部分不起定位作用[11]。 3.5 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。 3.5.1夾緊裝置的組成及基本要求 ⑴ 夾緊裝置的組成 ①力源裝置 ②中間傳動機構(gòu) 作用如下： a）改變夾緊作用力的方向 b）改變夾緊作用力的大小 c）具有一定的自鎖性能 ③夾緊元件 ⑵ 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(dāng) ③夾緊裝置要操作方便 ④結(jié)構(gòu)要進(jìn)湊簡單，有良好的結(jié)構(gòu)工藝性，盡量使用標(biāo)準(zhǔn)件[16] 3.5.2 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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)形式和布置方式。夾緊力的三要素對夾緊結(jié)構(gòu)的設(shè)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(dāng)，方向正確才能獲得良好的效益。 ⑴ 夾緊力方向的確定 ①夾緊力方向應(yīng)垂直于主要定位基準(zhǔn)面 ②夾緊力的方向最好與切削力、工件重力方向一致 ⑵ 夾緊力作用點的選擇 ①應(yīng)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(zhuǎn)。 ②應(yīng)盡量避免或減少工件的夾緊變形 ③夾緊力作用點應(yīng)盡量靠近加工部位 ⑶ 夾緊力大小的估算 ①首先假設(shè)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(yīng)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(dāng)夾緊力與切削力相反時，K=2.5~3 。 3.6 專用夾具設(shè)計 3.6.1對機床專用夾具的基本要求 ⑴ 穩(wěn)定地保證工件的加工精度 ⑵ 提高機械加工的勞動生產(chǎn)率 ⑶ 結(jié)構(gòu)簡單，有良好的結(jié)構(gòu)工藝性和勞動條件 ⑷ 應(yīng)能夠降低工件的制造成本 ⑸ 適當(dāng)提高夾具元件的通用化和標(biāo)準(zhǔn)化程度，以縮短夾具制造周期，降低夾具成本 3.6.2專用夾具設(shè)計方法和步驟 ⑴ 明確設(shè)計任務(wù)，收集設(shè)計資料 ⑵ 擬訂夾具結(jié)構(gòu)方案，繪制夾具草圖 ①確定工件的定位方案，設(shè)計定位裝置，并對夾緊力進(jìn)行估算，以確保夾緊可靠 ②確定工件的夾緊方案，設(shè)計夾緊裝置 ③確定刀具的引導(dǎo)方式，選擇或設(shè)計引導(dǎo)元件或?qū)Φ对? ④確定其他元件或裝置的結(jié)構(gòu)形式，如定位鍵、分度裝置等 ⑤確定夾具的總體結(jié)構(gòu)及夾具在機床上的安裝方式。對夾具的總體結(jié)構(gòu)最好能擬訂出幾個不同的方案，畫出草圖，經(jīng)過分析比較，選擇最佳方案 ⑶繪制夾具總圖 ①選擇操作者工作時正對的位置為主視圖 ②用雙點劃線將工件的外形輪廓、定位基面、夾緊表面以及加工表面畫在各視圖相應(yīng)的位置上，待加工面上的加工余量可用網(wǎng)紋線表示。在夾具總圖中，工件可看作透明體，不遮擋后面的線條 ③依次畫出定位、夾緊、導(dǎo)向元件或裝置的具體結(jié)構(gòu)，再畫出夾具體，將各元件或裝置連成一個整體 ④在總圖上標(biāo)注尺寸（包括輪廓尺寸、聯(lián)系尺寸、重要的配合尺寸等）、公差和技術(shù)要求 ⑤繪制夾具零件圖。在夾具中的非標(biāo)準(zhǔn)零件都要繪制零件圖，并按總圖要求確定零件的尺寸、公差及技術(shù)條件 3.6.3夾具總圖技術(shù)要求的制訂 ⑴夾具總圖上應(yīng)標(biāo)注的尺寸和公差 ①夾具外形的最大輪廓尺寸 ②影響定位精度的尺寸 ③影響對刀精度的尺寸和公差 ④影響夾具在機床上安裝精度的尺寸和公差 ⑤影響夾具精度的尺寸和公差 ⑥其他裝配尺寸及公差 ⑵夾具總圖上公差值的確定 ①與加工尺寸有直接對應(yīng)關(guān)系的夾具公差δJ ②其他裝配尺寸的配合性質(zhì)及公差等級 ⑶夾具總圖上應(yīng)標(biāo)注的技術(shù)要求 夾具總圖上無法用符號標(biāo)注而又必須說明的問題，可作為技術(shù)要求用文字寫在總圖的空白處。例如有些夾具要求配磨等[8]。 第4章 聯(lián)動夾緊機構(gòu)夾具設(shè)計 委了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具。本次設(shè)計為錐銷套銑平面夾具的設(shè)計。 4.1問題的提出 本夾具主要用于銑削錐銷套銑平面，精度要求不高，為此，只考慮如何提高生產(chǎn)效率上，精度則不必重點考慮。 4.2 定位基準(zhǔn)的選擇 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)往往會增加工序或使工藝路線不合理，或是使夾具設(shè)計更加困難甚至達(dá)不到零件的加工精度（特別是位置精度）要求。因此應(yīng)該根據(jù)零件圖的技術(shù)要求，從保證零件的加工精度要求出發(fā)，合理選擇定位基準(zhǔn)。此零件圖沒有較高的技術(shù)要求，也沒有較高的平行度和對稱度要求，所以我們應(yīng)考慮如何提高勞動效率，降低勞動強度，提高加工精度。零件外圓可以作為我們選擇的基準(zhǔn)，因為零件的外圓已經(jīng)加工到位，可以在已加工的外圓上銑出一個平面。為了提高加工效率，縮短輔助時間，決定用聯(lián)動的滾動壓塊作為夾緊機構(gòu)。 4.2.1定位元件的選擇 如圖4-1所示，由于本次設(shè)計的零件沒有較高的技術(shù)要求，而且加工零件加工平面沒有位置要求，所以考慮在加工零件外圓表面定位。因為是個圓弧面，所以采用v型塊定位和滾動壓塊夾緊限制五個自由的。根據(jù)零件實際加工的銑削力不大，夾具的夾緊力可以阻止零件的旋轉(zhuǎn)，所以我們不考慮零件加工時發(fā)生旋轉(zhuǎn)。 圖4-1零件定位 4.2.2夾緊元件以及夾具體的確定 如圖4-2所示，本工序要銑削表面，需要將零件壓緊，考慮到是v型塊定位，為了使零件不發(fā)生移動，可以采用滾動壓板壓緊，這里采用一個定位槽和兩個垂直面，最后通過滾動壓板使零件固定不動。然而用滾動壓板壓緊就要考慮到壓緊力的問題，考慮了各種夾緊方案，最后選用聯(lián)動夾緊機構(gòu)來實現(xiàn)一次對多個零件的夾緊，用聯(lián)動夾緊機構(gòu)可以使十四塊移動壓板同時壓緊并且可以使壓緊力均勻的分布，這樣不會影響到零件的加工精度。聯(lián)動夾緊機構(gòu)是通過油缸活塞向前通過浮動試壓板推兩個滑柱，兩個滑柱和十四個滾動夾具來實現(xiàn)的，用滾動壓板來進(jìn)行壓緊，通過浮動壓板和滑柱的連接可以實現(xiàn)同步壓緊。本工序的切削余量小，切削力小，可以采用液壓組合傳動增壓夾緊。這可以提高生產(chǎn)力、減輕人工的勞動力。 圖4-2 零件定位夾緊 圖中通過浮動壓塊可以實現(xiàn)兩組滑柱同時前進(jìn)且使夾緊力均勻分布。 4.2.3十四個滾動壓塊聯(lián)動 如圖4-3所示，為了提高生產(chǎn)效率，我將夾具設(shè)計為多曲柄聯(lián)動夾具構(gòu)，在一個液性塑料的作用下讓力均勻的分布到每一個夾具的滾動壓板上。 圖4-3 聯(lián)動機構(gòu)原理 4.3 切削力及夾緊力計算 切削力是金屬切削過程中重要的物理現(xiàn)象之一，他直接影響著工件質(zhì)量、刀具壽命、機床動力消耗。他是設(shè)計機床、刀具、夾具不可缺少的要素之一。學(xué)習(xí)和掌握切削力的知識和規(guī)律，是很有意義的。切削加工時，工件材料抵抗刀具切削所產(chǎn)生的阻力。切削力的分解根據(jù)生產(chǎn)實際需要及測量方便，通常將總切削力F分解為三個互相垂直的分力，即：主切削力、背向力、進(jìn)給力。切削力的大小數(shù)值，可以用儀器測量的方法獲得，也可以用公式計算出來。 例題1夾緊力的計算工件材料為AS9U3，大平面加工余量為1.5mm，采用硬質(zhì)合金端銑刀加工，切削力查參考文獻(xiàn) 〔1〕可根據(jù)如下公式計算： 式中：Fz ---銑削力(N) af---每齒進(jìn)給量(mm/r) aw---銑削寬度(mm) KFZ---銑削力修正系數(shù) d0---銑刀外徑(mm) ap---銑削深度(mm) z---銑刀齒數(shù) 確定各參數(shù)值: (1).銑刀外徑d0＝32mm； (2).銑刀齒數(shù)Z＝16； (3).每齒進(jìn)給量af是銑刀每轉(zhuǎn)一個刀齒時銑刀對工件的進(jìn)量: af＝Vf/(z·n)＝360/(16×720)＝0.031mm/r (4).銑削深度ap對于端銑刀是指平行于銑刀軸線測量的被銑削層尺寸: ap＝1.5mm (5). 銑削寬度aw對于端銑刀是指垂直于銑刀軸線測量的被切削層尺寸: aw＝3mm (6). 修正系數(shù)KFZ取1.6；由表查得: cF＝7750 xF＝1.0 yF＝0.75 uF＝1.1 wF＝0.2 qF＝1.3 Fz=276.5N=28Kg (7). 理論所需夾緊力計算確定安全系數(shù): 總的安全系數(shù)k＝k1·k2·k3·k4 k1---- 一般安全系數(shù)； k1取1.7； k2----加工狀態(tài)系數(shù)； 由于是精加工，所以k2取1； k3----刀具鈍化系數(shù)； k3取1.4； k4----斷續(xù)切削系數(shù)； k4取1.2； ∴ k＝1.7×1×1.4×1.2≈3 W＝k·p＝3×28kg＝84kg 第5章 定位精度分析及定位誤差分析計算 5.1 定位精度分析 5.1.1機床夾具設(shè)計中定位精度的通用要則 定位精度通用要則： ⑴ 對夾具要做必要的定位誤差分析和計算，定位誤差必須滿足工件的加工精度要求。 ⑵ 必須考慮提高夾具在機床上的定位精度： ① 提高定位元件的定位表面與機床上的定位精度。 ② 減小與機床聯(lián)接處的配合間隙。 ③ 可采用夾具在機床上安裝時找正夾具上設(shè)置的校準(zhǔn)基面，或當(dāng)夾具安裝在機床上后加工定位表面的方法，使夾具在機床上獲得高精度定位。 ⑶ 必須確保刀具在夾具上的導(dǎo)向精度，如： ① 導(dǎo)套中心到定位元件的定位表面的位置精度。 ② 刀具與導(dǎo)套的間隙。 ③ 導(dǎo)套底面到頂面間的距離。 ⑷ 必須確保對刀元件表面到工件被加工面間的尺寸精度。 ⑸ 出現(xiàn)超定位時，應(yīng)取消產(chǎn)生超定位的定位元件，或增加超定位元件與定位基準(zhǔn)間的間隙，以提高定位精度。 ⑹ 工件被加工平面或中心至定位元件的位置精度和尺寸精度，在未注明特殊要求的情況下，一般取工件精度要求的1/5～1/3。 ⑺ 鉆模版鉆套孔中心距的公差在工件未注明公差要求的情況下，取工件孔中心距自由公差的1/5～1/3。 ⑻ 當(dāng)工件未注明定位面間的位置精度要求時，夾具定位面間的位置精度一般取0.01/100mm [8]。 5.1.2本次夾具設(shè)計的定位精度分析 本次設(shè)計的夾具是加工上下端面，為了保證工件的加工精度，需要工件與地面保證一定的平行度。選取工件的精度等級為8級。 工件是以兩個垂直面配合一個定位槽來定位，滾動壓板壓緊，采用聯(lián)動夾緊機構(gòu)和浮動壓塊機構(gòu)使壓板同時壓緊且使壓緊力均勻分布。通過兩垂直面定位，要保證工件孔的中心線與底面辦證平行度0.05mm。兩垂直面和定位槽固定在夾具體上，同樣為保證工件孔中心線的平行度，要求兩垂直面與底面的垂直度為0.05mm。定位槽與底面的平行度為0.05mm 夾緊機構(gòu)采用聯(lián)動夾緊，通過兩個浮動壓桿和十四個滾動壓塊來實現(xiàn)同時夾緊，工作原理是通過液性塑料將壓力傳給浮動壓塊，將其均勻的分布給兩個浮動壓桿，再有滑柱向左壓緊七個曲柄桿使工件夾緊。要使?jié)L動壓塊和浮動壓桿與夾具體精密連在一起，達(dá)到曲柄聯(lián)動效果，這里采用了間隙配合，選取配合精度為 。 由于工件的加工精度要求不是特別高，所以保證以上的精度要求就可以滿足工件加工精度，所以其他零件的精度等級不用進(jìn)行分析。 5.2 定位誤差的基本概念及組成 定位誤差是指采用調(diào)整法加工一批工件時，由于定位不準(zhǔn)確而造成某一工序在工序尺寸（通常指加工表面對工序基準(zhǔn)的距離尺寸）或位置要求方面的加工誤差。 當(dāng)定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時，就產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差?；鶞?zhǔn)不重合誤差即工序基準(zhǔn)相對定位基準(zhǔn)理想位置的最大變動量。 從以上實例分析可以進(jìn)一步明確，定位誤差指一批工件采用調(diào)整法加工，僅僅由于定位不準(zhǔn)而引起工序尺寸或位置要求的最大可能變動范圍。定位誤差主要由尺寸位置誤差和基準(zhǔn)不重合誤差組成。 5-1 ——與機床夾具有關(guān)的加工誤差； ——與工序中夾具以外其他因素有關(guān)的誤差； ——工序公差 直接從概念出發(fā)，通常分析工序基準(zhǔn)的兩個極端情況，然后根據(jù)相關(guān)公式和公差確定具體變動量。如圖5-2，兩個極端情況：情況1，使工序基準(zhǔn)盡可能地“高”得加工尺寸；情況2，使工序基準(zhǔn)盡可能的“低”得加工尺寸。且該工序定位誤差 5-2 圖5-2 按概念確定的定位誤差 更為簡單的情況兩個極端情況:情況1，使工序基準(zhǔn)A獲得最高點；情況2:時A獲得最低點；兩者之差即為該工序的定位誤差： 5.3.2組成法 圖5-3 按組成法確定的定位誤差 按定位誤差的組成，定位誤差由定位基準(zhǔn)的位置誤差和工序基準(zhǔn)不重合誤差組成；定位基準(zhǔn)的位置誤差使得該工序的加工尺寸在一定的范圍內(nèi)變動，而工序基準(zhǔn)與加工工件的定位基準(zhǔn)不重合時會出現(xiàn)兩種情況，一是在定位基準(zhǔn)位置誤差的基礎(chǔ)上使該工序的尺寸偏差進(jìn)一步加大，二是可能使定位基準(zhǔn)因位置誤差所造成的工序尺寸偏差減小，起一定的“補償”作用。因此有公式5-1 為著進(jìn)一步說明上述兩種情況，我們給出用型塊定位鍵