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1、機(jī)械工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第一章緒 論 1.1引言 夾具作為制造企業(yè)中重要的基礎(chǔ)工藝裝備，廣泛應(yīng)用于加工、檢測(cè)和裝配等制造 過(guò)程中。作為生產(chǎn)準(zhǔn)備的重要組成部分，夾具設(shè)計(jì)的效率直接影響到制造的生產(chǎn)準(zhǔn)備 時(shí)間和產(chǎn)品成本。一般來(lái)說(shuō)，夾具設(shè)計(jì)過(guò)程不僅需要大量的有關(guān)零件設(shè)計(jì)、工藝和加 工的數(shù)據(jù)，同時(shí)還需要設(shè)計(jì)人員具有很豐富的領(lǐng)域知識(shí)和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。 1.2制造業(yè)信息化的發(fā)展 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，實(shí)現(xiàn)快速生產(chǎn)準(zhǔn)備的計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)（ CAFD 技術(shù)成為國(guó)際上競(jìng)相研究的熱點(diǎn)，它已經(jīng)越來(lái)越多的取代傳統(tǒng)的手工夾具設(shè)計(jì)。與傳 統(tǒng)的夾具設(shè)計(jì)相比，計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)有著無(wú)可比擬的優(yōu)越性： 1、

2、 設(shè)計(jì)者從繁瑣的勞動(dòng)中解放出來(lái)，提高了設(shè)計(jì)的效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量，使設(shè)計(jì)者把 更多的注意力放在創(chuàng)新性開發(fā)上面； 2、 可以把夾具設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)和智慧存入計(jì)算機(jī)，構(gòu)成專家系統(tǒng)，有利于夾具設(shè) 計(jì)技術(shù)的繼承和發(fā)展； 3、 由于計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)采用了統(tǒng)一的系統(tǒng)程序，可以獲得相對(duì)統(tǒng) 一的設(shè)計(jì)與優(yōu)化結(jié)果，有利于實(shí)現(xiàn)夾具設(shè)計(jì)的“三化”，即通用化、標(biāo)準(zhǔn) 化、系列化。 1.3 PROE軟件模塊簡(jiǎn)介 PRO/E的最新版本為 PRO/Ewildfire3.0 ，它可運(yùn)行于 Windows/NT和UNIX平臺(tái)上， 共有六大主模塊： （1）工業(yè)設(shè)計(jì)（CAID）模塊 工業(yè)設(shè)計(jì)模塊主要用于對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行幾何設(shè)計(jì)，以前，

3、在零件未制造出時(shí)，是無(wú)法觀 看零件形狀的，只能通過(guò)二維平面圖進(jìn)行想象?，F(xiàn)在，用 3DS可以生成實(shí)體模型，但用 3DS生成的模型在工程實(shí)際中是“中看不中用”。用PRO/E生成的實(shí)體建模，不僅中看， 而且相當(dāng)管用。事實(shí)上，PRO/E后階段的各個(gè)工作數(shù)據(jù)的產(chǎn)生都要依賴于實(shí)體建模所生 成的數(shù)據(jù)。 包括：PRO/3DPAINT（3D建模）、PRO/ANIMATE動(dòng)畫模擬）、PRO/DESIGNER（念設(shè)計(jì)）、 第1頁(yè)共16頁(yè) 機(jī)械工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） PRO/NETWORKANIMA網(wǎng)絡(luò)動(dòng)畫合成）、PRO/PERSPECTA-SKETCH片轉(zhuǎn)三維模型）、 PRO/PHOTOREND圖

4、片渲染）幾個(gè)子模塊。 （2） 機(jī)械設(shè)計(jì)（CAD）模塊 機(jī)械設(shè)計(jì)模塊是一個(gè)高效的三維機(jī)械設(shè)計(jì)工具，它可繪制任意復(fù)雜形狀的零件。在 實(shí)際中存在大量形狀不規(guī)則的物體表面，如圖 1中的摩托車輪轱，這些稱為自由曲面。 隨著人們生活水平的提高，對(duì)曲面產(chǎn)品的需求將會(huì)大大增加。用 PRO/E生成曲面僅需2 步?3步操作。PRO/E生成曲面的方法有：拉伸、旋轉(zhuǎn)、放樣、掃掠、網(wǎng)格、點(diǎn)陣等。 由于生成曲面的方法較多，因此 PRO/E可以迅速建立任何復(fù)雜曲面。 它既能作為高性能系統(tǒng)獨(dú)立使用，又能與其它實(shí)體建模模塊結(jié)合起來(lái)使用，它支持 GB ANSk ISO和JIS等標(biāo)準(zhǔn)。包括：PRO/ASSEMBL實(shí)體裝

5、配）、PRO/CABLING電路設(shè)計(jì)）、 PRO/PIPING（彎管鋪設(shè)）、PRO/REPO（應(yīng)用數(shù)據(jù)圖形顯示）、PRO/SCAN-TOO（砌理模 型數(shù)字化）、PRO/SURFA（曲面設(shè)計(jì)）、PRO/WELDING焊接設(shè)計(jì)） （3） 功能仿真（CAE）模塊 功能仿真（CAE）模塊主要進(jìn)行有限元分析。我們中國(guó)有句古話： “畫虎畫皮難畫骨， 知人知面不知心”。主要是講事物內(nèi)在特征很難把握。機(jī)械零件的內(nèi)部變化情況是難以 知曉的。有限元仿真使我們有了一雙慧眼，能“看到”零件內(nèi)部的受力狀態(tài)。禾U用該功 能，在滿足零件受力要求的基礎(chǔ)上，便可充分優(yōu)化零件的設(shè)計(jì)。著名的可口可樂公司， 利用有限元仿真，分

6、析其飲料瓶，結(jié)果使瓶體質(zhì)量減輕了近20%,而其功能絲毫不受影 響，僅此一項(xiàng)就取得了極大的經(jīng)濟(jì)效益。 包括：PRO/FEM~POSTt限元分析）、PRO/MECHANI?USTOMLOAD自定義載荷輸入）、 PRO/MECHANICA EQUATIONS方仿真程序連接）、PRO/MECHANICA MOTIO指定環(huán)境 下的裝配體運(yùn)動(dòng)分析）、PRO/MECHANICHERMAL熱分析）、PRO/MECHANICARE MODEL （車輪動(dòng)力仿真）、PRO/MECHANICABRATION（震動(dòng)分析）、PRO/MESH（有限元網(wǎng)格劃 分）。 （4） 制造（CAM）模塊 在機(jī)械行業(yè)中用到的CAM

7、制造模塊中的功能是 NC Machining（數(shù)控加工）。說(shuō)到數(shù) 控功能，就不能不提八十年代著名的“東芝事件”。當(dāng)時(shí)，蘇聯(lián)從日本東芝公司引進(jìn)了 一套五座標(biāo)數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)控軟件 CAMMAX加工出高精度、低噪聲的潛艇推進(jìn)器，從而使 西方的反潛系統(tǒng)完全失效，損失慘重。東芝公司因違反“巴統(tǒng)”協(xié)議，擅自出口高技術(shù)， 受到了嚴(yán)厲的制裁。在這一事件中出盡風(fēng)頭的 CAMMA軟件就是一種數(shù)控模塊。 PRO/ES的數(shù)控模塊包括：PRO/CASTINQ鑄造模具設(shè)計(jì)）、PRO/MF（電加 工）、 第2頁(yè)共16頁(yè) 第3頁(yè)共16頁(yè) 機(jī)械工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） PRO/MOLDESIGfl塑料模具設(shè)計(jì)）、P

8、RO/NC-CHECKNC仿真）、PRO/NCPOSTCNC程序生 成）、PRO/SHEETMETA鈑金設(shè)計(jì)）。 （5） 數(shù)據(jù)管理（PDM模塊 PRO/E的數(shù)據(jù)管理模塊就像一位保健醫(yī)生，它在計(jì)算機(jī)上對(duì)產(chǎn)品性能進(jìn)行測(cè)試仿真， 找出造成產(chǎn)品各種故障的原因，幫助你對(duì)癥下藥，排除產(chǎn)品故障，改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)。它就 像PRO/E家庭的一個(gè)大管家，將觸角伸到每一個(gè)任務(wù)模塊。并自動(dòng)跟蹤你創(chuàng)建的數(shù)據(jù)， 這些數(shù)據(jù)包括你存貯在模型文件或庫(kù)中零件的數(shù)據(jù)。這個(gè)管家通過(guò)一定的機(jī)制，保證了 所有數(shù)據(jù)的安全及存取方便。 （6） 數(shù)據(jù)交換（Geometry Translator） 模塊 在實(shí)際中還存在一些別的 CAD系統(tǒng)，

9、女口 UGH、EUCLID CIMATRTONMDT等，由于 它們門戶有別，所以自己的數(shù)據(jù)都難以被對(duì)方所識(shí)別。但在實(shí)際工作中，往往需要接受 別的CAD數(shù)據(jù)。這時(shí)幾何數(shù)據(jù)交換模塊就會(huì)發(fā)揮作用。 PRO/E中幾何數(shù)據(jù)交換模塊有好幾個(gè)，女口： PRO/CATPRO/E和CATIA的數(shù)據(jù)交換）、PRO/CDT （二維工程圖接口） 、PRO/DATA FOR PDGSPRO/E和福特汽車設(shè)計(jì)軟件的接口） 、 PRO/DEVELOJPRO/E軟件開發(fā)）、PRO/DRAW二維數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)輸入）、PRO/INTERFACfT 業(yè)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)交換格式擴(kuò)充）、PRO/INTERFACE FOR STE虧TEP/IS

10、O1O3O3數(shù)據(jù)和 PRO/E 交換）、PRO/LEGACY線架/曲面維護(hù)）、PRO/LIBRARYACCESSRO/E模型數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)入）、 PRO/POLT HPGL/POSTSCRIPTA據(jù) 輸出） 1.4本論文的研究目的、意義 多年來(lái)，機(jī)械制造過(guò)程中把設(shè)計(jì)藍(lán)圖比喻成工程師的語(yǔ)言， 對(duì)于機(jī)床專用夾具而言， 也總是利用眾多視圖的不同投影來(lái)描繪，采用標(biāo)注各種線條和符號(hào)繪圖，不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力， 而且一旦理解有誤或形體表現(xiàn)，將會(huì)影響產(chǎn)品的制造和質(zhì)量。 采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方法，零件的造型如同車間中加工零件的過(guò)程一樣，設(shè)計(jì)完 成以后，零件就“加工”出來(lái)了，這樣不需要很強(qiáng)的空間想象力就可以設(shè)計(jì)出產(chǎn)品的

11、真實(shí)三維模型，經(jīng)過(guò)虛擬裝配，可清楚地檢驗(yàn)出產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的合理性 ?空間布置是否干 涉等問(wèn)題。造型結(jié)束后，將設(shè)計(jì)模型投影到二維圖紙空間，就可自動(dòng)生成工程圖紙的 三視圖.軸側(cè)圖.剖視圖等，大大方便了設(shè)計(jì)過(guò)程，形象直觀易于接受，從而達(dá)到更快 地設(shè)計(jì)機(jī)械產(chǎn)品。 本課題在探討機(jī)床專用夾具的基本知識(shí)和基本理論的同時(shí)，研究如何利用計(jì)算機(jī) 圖形學(xué)采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)專用夾具以及如何對(duì)專用夾具進(jìn)行可視化設(shè)計(jì)，形成專用 第5頁(yè)共16頁(yè) 機(jī)械工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 夾具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng) 第二章平面圖紙及設(shè)計(jì)過(guò)程 圖2-1所示為一開合螺母車削工序圖，工件的燕尾面和兩個(gè)? 12o+0.019mnfL已

12、經(jīng)加工， 兩孔距離為38± 0.1mm ? 4Oo+0.027mn孔經(jīng)過(guò)粗加工。本道工序?yàn)榫M ? 4Oo+0.027mm孔及車 端面。加工要求是： (1) ? 4Oo+O.O27mm孔軸線至燕尾面C的距離為45土 0.05 mm； (2) ? 4OO+O.O27mm孔軸線與C面的平行度為O.O5 mm； (3) 加工孔軸線與? 12O+O.O19mm孔的距離為8±O.O5 mm。 (4) ? 40O+O.O27mm的孔軸線對(duì)兩B面的對(duì)稱面的垂直度為O.O5mm 試設(shè)計(jì)本道工序所用的專用夾具。 圖2-1開合螺母車削工序圖 2. 1明確設(shè)計(jì)任務(wù)與收集設(shè)計(jì)資料 1)工件的結(jié)

13、構(gòu)特點(diǎn)及材料 開合螺母由上下兩個(gè)半螺母組成，裝在溜板箱體后壁的燕尾形導(dǎo)軌中，可上下移 動(dòng)。上下半螺母的背面各裝有一個(gè)圓銷，其伸出端分別嵌在槽盤的兩條曲線槽中。扳動(dòng) 手柄，經(jīng)軸使槽盤逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，曲線槽迫使兩圓銷互相靠近，帶動(dòng)上下半螺母合攏， 與絲杠嚙合，刀架便由絲杠螺母經(jīng)溜板箱傳動(dòng)進(jìn)給。槽盤順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，曲線槽通過(guò)迫 使圓銷使兩半螺母相互分離，與絲杠脫開嚙合，刀架便停止進(jìn)給。開合螺母的材料為45 鋼 2)確定本工序的加工表面、加工要求、加工余量、定位基準(zhǔn)和夾緊表面及所用的機(jī)床、 刀具、量具等 表2-1:加工表面、加工要求、加工余量、定位基準(zhǔn)和夾緊表面及機(jī)床 (1)加工表面： ? 4

14、00+0.027mn孔和兩個(gè)端面 (2)加工要求： a. ? 40o 0.027mn孔軸線至燕尾面 C的距離為45± 0.05 mm； b. ? 400 mm孔軸線與C面的平行度為0.05 mm； c. 加工孔軸線與? 12o+0.019mn孔的距離為8± 0.05 mm (3)加工余量： 精鏜? 400 mn孔的工序余量為0.5mm 車端面的工序余量為1 mm (4)定位基準(zhǔn)： 主要加工表面? 400 o^mm孔的定位基準(zhǔn)為燕尾底面 C和 ? 12o+0.019mm孔軸心線 (5)夾緊表面： 燕尾面B和C (6)所需機(jī)床： C620車床 2. 2擬定夾具結(jié)構(gòu)

15、方案與繪制夾具草圖 2. 2. 1確定工件的定位方案，設(shè)計(jì)定位裝置。 定位就是使同一工序中的一批工件都能在夾具中占據(jù)正確的位置。它的基本任務(wù) 有以下三項(xiàng)： (1) 從理論上講就是如何使同一批工件在夾具中占據(jù)正確的位置。 (2) 選擇或設(shè)計(jì)合理的定位方案及定位裝置。 (3) 保證有足夠的定位精度。即工件在夾具中雖有一定的誤差，但仍能保證工件 的加工誤差。 它的基本原理是六點(diǎn)定位規(guī)則，即用合理分布的六個(gè)支承點(diǎn)限制工件六個(gè)自由度的 規(guī)則。但實(shí)際中還存在著過(guò)定位和欠定位。其中欠定位保證不了加工精度，所以是絕不 允許發(fā)生的，而過(guò)定位由于夾具上的定位元件同時(shí)重復(fù)限制了工件的一個(gè)或幾個(gè)自由 度，

16、將造成工件定位不穩(wěn)定，降低了加工精度；使工件或定位元件產(chǎn)生變形，甚至無(wú)法 安裝和加工，故應(yīng)盡量避免米用。 根據(jù)本工序的加工要求，不僅要鏜孔，還要加工兩個(gè)平面，因此工件必須完全定位， 即六點(diǎn)定位原則。按照加工要求，工件的定位方案分析如下： (1) ? 40^27mmfL軸線至燕尾面C的距離為45土 0.05 mm 40^^2?mnfL軸線與C面的平 行度為0.05 mm。 加工? 4Oo+0.027mm孔的工序基準(zhǔn)為燕尾底面 C,根據(jù)基準(zhǔn)重合原理，應(yīng)以燕尾底面 C 為定位基準(zhǔn)，則限位基準(zhǔn)為固定支承板8和活動(dòng)支承板10上與燕尾底面C接觸的平面。 燕尾底面C限制Z轉(zhuǎn)動(dòng)、丫移動(dòng)、X移動(dòng)三個(gè)自由度

17、；燕尾面B限制Z轉(zhuǎn)動(dòng)、X移動(dòng)二個(gè) 自由度。即工件用燕尾面 B和C在固定支承板8和活動(dòng)支承板10上定位(兩板高度相 等)，限制了 Z轉(zhuǎn)動(dòng)、Z移動(dòng)、丫轉(zhuǎn)動(dòng)、X轉(zhuǎn)動(dòng)、X移動(dòng)五個(gè)自由度。 (2) 加工孔軸線與? 12°+0.019mn孔的距離為8±0.05 mm。 ? 400+0.027mn孔軸心線的另一定位元件是活動(dòng)菱形銷 9,根據(jù)基準(zhǔn)重合原理，應(yīng)以? 120+0.019mmfL軸心線為定位基準(zhǔn)，則限位基準(zhǔn)為 ? 120+0.019mn孔軸心線，即? 120+0.019mm孔與 活動(dòng)菱形銷9配合，限制丫向轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。 表2-2:工件的定位及應(yīng)限制的自由度： 定位元件 限位基準(zhǔn) 定位基準(zhǔn)

18、 限制 自由度 支承板& 10 支承板8、10 的平面 燕尾底面C Z轉(zhuǎn)動(dòng)、丫移動(dòng)、X轉(zhuǎn)動(dòng) 燕尾面B 丫轉(zhuǎn)動(dòng)、X移動(dòng) 活動(dòng)菱形銷9 活動(dòng)菱形銷9 的軸心線 +0.019 ? 120 mm 孔軸心線 Z移動(dòng) 工件裝卸時(shí)，可從上方推開活動(dòng)支承板 10將工件插入，靠彈簧力使工件靠緊固定支承 板8，并略推移工件使活動(dòng)菱形銷9彈入定位孔? 12^19mm|內(nèi)o 2. 2. 2夾具類型的確定 由于開合螺母以燕尾面 C為主要定位基準(zhǔn)，且在車床上加工，而工件的形狀與尺 寸決定了它不適宜于采用心軸類、卡盤類或花盤類夾具，只能采用角鐵式車床加工。 夾具體呈角鐵狀的車床夾具稱為

19、角鐵式車床夾具，其結(jié)構(gòu)不對(duì)稱，用于加工殼體、 支承座、杠桿、接頭等零件上的回轉(zhuǎn)面和端面。具體適用于以下兩種情況： (1) 工件的主要定位基準(zhǔn)是平面，要求被加工表面的軸線對(duì)定位基準(zhǔn)面保持一定的位 置關(guān)系(平行或成一定角度)。這時(shí)夾具的平面定位元件必須相應(yīng)地設(shè)置在與車床主軸 軸線相平行或成一定角度的位置上。 (2) 工件定位基準(zhǔn)雖然不是與被加工表面的軸線平行或成一定角度的平面，但由于 工件外形的限制，不適于采用卡盤式夾具，而必須采用半圓孔或V形塊定位件的情況。 考慮車床夾具的特點(diǎn)和工件的加工表面，本工序應(yīng)有兩次安裝，當(dāng)孔和一個(gè)端面加 工完畢后，應(yīng)松開壓板，將工件回轉(zhuǎn) 180度，重新定位夾緊

20、，再加工另一端面。 2. 2. 3確定工件的夾緊方案，設(shè)計(jì)夾緊裝置。 (1)確定夾緊裝置 車床夾具的夾緊裝置必須安全可靠。夾緊力的方向和作用點(diǎn)應(yīng)按以下要求進(jìn)行選 擇： a. 主要夾緊力應(yīng)朝向主要定位基準(zhǔn)，作用點(diǎn)應(yīng)靠近支承面的幾何中心； b. 夾緊力的方向應(yīng)有利于減少夾緊力，盡量垂直于工件的主要定位基面，盡量和切削力、 重力方向一致； c. 夾緊力的方向和作用點(diǎn)應(yīng)施于工件剛性較好的方向和部位； d. 夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)適當(dāng)靠近加工表面。 由于車削時(shí)工件和夾具一起隨主軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，故在加工過(guò)程中，工件除受切削扭 矩的作用外，整個(gè)夾具還受到離心力的作用，轉(zhuǎn)速越高離心力越大，會(huì)降低夾緊機(jī)

21、構(gòu)產(chǎn) 生的夾緊力。此外，工件定位基準(zhǔn)的位置相對(duì)于切削力和重力的方向來(lái)說(shuō)是變化的。因 此，夾緊機(jī)構(gòu)所產(chǎn)生的夾緊力必須足夠，自鎖性能要好，以防止工件在加工過(guò)程中脫離 定位元件的工作表面。 對(duì)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。這里有兩種夾緊方 案。 圖a) 圖b) 圖2-2夾緊方案的選擇 如果采用圖a)所示的施力方式其夾緊裝置比較簡(jiǎn)單，但可能會(huì)引起角鐵懸伸部分 的變形和夾具體的彎曲變形，離心力、切削力也會(huì)助長(zhǎng)這種變形。 如果改用圖b)所示回轉(zhuǎn)式螺旋擺動(dòng)壓板機(jī)構(gòu)顯然較好，因?yàn)榻氰F剛性好，壓板的 第7頁(yè)共16頁(yè) 機(jī)械工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 變形不影響加工精

22、度。所以根據(jù)工件形狀特點(diǎn)，采用帶擺動(dòng) V形塊3的回轉(zhuǎn)式螺旋壓板 機(jī)構(gòu)夾緊。 （2）夾緊力計(jì)算與分析 螺旋夾緊機(jī)構(gòu)中計(jì)算各種螺旋副所產(chǎn)生夾緊力大小的通用公式為: W0=QL/ r tg 書 i+「2tg（a+ 書 2） N 式中： 書I——螺旋副的當(dāng)量摩擦角； 書1――螺桿端部與工件間的摩擦角； a——螺紋升角； 「2——螺紋中徑的一半； r ‘一一螺桿端部與工件間的當(dāng)量摩擦半徑； 查表得： Q=35N a =2 。30‘ L=140mm 書 2=6。34 第9頁(yè)共16頁(yè) 機(jī)械工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第#頁(yè)共16頁(yè) 機(jī)械工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)

23、（論文） r 2=5.43mm f= tg 書 1=0.1 r = ( D3-D3o) /3 ( D)-D2o) =22.3mm 代入上式求得: W 0= 5800 N 第#頁(yè)共16頁(yè) 機(jī)械工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 螺旋壓板夾緊機(jī)構(gòu)是利用杠桿原理來(lái)實(shí)現(xiàn)夾緊作用。其好處是：增大夾緊力，改變 夾緊力作用方向，增大夾緊行程。它可以繞水平軸翻轉(zhuǎn)，增力顯著，夾緊時(shí)既省力又迅 速可靠。 夾緊受力分析如下: 第#頁(yè)共16頁(yè) 機(jī)械工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第#頁(yè)共16頁(yè) 機(jī)械工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 由杠桿原理知: 第#頁(yè)共16頁(yè) 機(jī)械工

24、程系畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) W- a =W0 - b 當(dāng) a=1/2b 時(shí)， W =2 W=11600 N 由此可見，該夾緊機(jī)構(gòu)所產(chǎn)生的夾緊力比作用力大一倍。 (3) 螺旋夾緊機(jī)構(gòu)各元件材料、熱處理要求和結(jié)構(gòu)尺寸確定。 螺旋夾緊機(jī)構(gòu)各元件均已標(biāo)準(zhǔn)化，可參閱《機(jī)械零件手冊(cè)》確定 1.帶肩六角螺紋(GB/T2148-91) 技術(shù)要求： 材料：45鋼； 熱處理：HRC35-40 細(xì)牙螺紋的支承面對(duì)螺紋軸線的垂直度按 GB1184-80《形狀和位置公差》規(guī)定的 9級(jí)公 差。 第#頁(yè)共16頁(yè) 機(jī)械工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 2.鉸鏈壓板(GB/T2188-91)

25、圖2-5鉸鏈壓板 技術(shù)要求： 材料：45鋼； 熱處理：淬火、回火HRC35-40 3.擺動(dòng) V形塊（GB2208-80 圖2-6擺動(dòng)V形塊 技術(shù)要求： 材料：20鋼； 熱處理：淬火 HRC60-64,滲碳深0.8~1.2mm; 第10頁(yè)共16頁(yè) 第11頁(yè)共16頁(yè) 機(jī)械工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 銳邊倒鈍。 4.活節(jié)螺栓(GB/T798-88) 圖2-7活節(jié)螺栓 技術(shù)要求： 材料：鋼 表面處理：a.不經(jīng)處理；b.鍍鋅鈍化； 螺紋公差：8g 2. 2. 4夾具與機(jī)床的連接方式及安裝基面。 車床夾具與機(jī)床主軸的連接精度對(duì)夾具的回轉(zhuǎn)精度有決定性的影響。

26、因此，要求夾 具的回轉(zhuǎn)軸線與車床主軸軸線有盡可能高的同軸度。 對(duì)于徑向尺寸較大的夾具，一般通過(guò)過(guò)渡盤與車床主軸軸頸聯(lián)接。專用夾具以其定 位止口按H7/h6或H7/js6裝配在過(guò)渡盤的凸緣上，然后用螺釘緊固。過(guò)渡盤與主軸配 合的表面形狀取決于主軸前端的結(jié)構(gòu)。 如圖2-8所示的過(guò)渡盤，其上有一個(gè)定位圓孔按 H7/h6或H7/js6和主軸的軸頸相 配合，并有螺紋和主軸連接。為了安全起見，還可以用壓塊把過(guò)渡盤壓緊在主軸上，這 樣可防止停車和倒車時(shí)，不致因慣性作用而可能松開。這種連接方式的安裝精度受到配 合精度的限制，為了提高安裝精度，在車床上安裝夾具時(shí)，可按找正圓校正夾具與車床 主軸的同軸度 第

27、#頁(yè)共16頁(yè) 機(jī)械工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 專用夾具 圖2-8 過(guò)渡盤 2. 2. 5夾具的平衡 由于加工時(shí)夾具隨同主軸旋轉(zhuǎn)，如果夾具的重心不在主軸旋轉(zhuǎn)軸線上就會(huì)產(chǎn)生離心 力，這樣不僅加劇機(jī)床主軸和軸承的磨損，而且會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，影響加工質(zhì)量和刀具壽命 且不安全。所以對(duì)于角鐵式夾具，要有平衡要求，平衡的方法是設(shè)置平衡塊。平衡塊重 心的位置應(yīng)可以調(diào)節(jié)，可在平衡塊上（或夾具體上）開徑向槽或環(huán)形槽，以使夾具裝配 時(shí)調(diào)整其位置。 塊 □0 2. 2. 6對(duì)夾具總體結(jié)構(gòu)的要求 ⑴結(jié)構(gòu)要緊湊，懸伸量要短，使重心盡可能靠近主軸。車床夾具的懸

28、伸長(zhǎng)度過(guò)大，會(huì) 加劇主軸軸承的磨損，同時(shí)引起振動(dòng)，影響加工質(zhì)量。因此，夾具的懸伸長(zhǎng)度 L與輪廓 直徑D之比應(yīng)控制如下： a. 直徑小于150mm勺夾具，L/D < 2.5 ; b. 直徑在150~300mr之間的夾具，L/D<0.9 ; c. 直徑大于300mm勺夾具，L/D < 0.6。 ⑵車床夾具的夾具體應(yīng)制成圓形，夾具上（包括工件在內(nèi)）的各元件不應(yīng)伸出夾具體 的輪廓之外，當(dāng)夾具上有不規(guī)則的突出部分，或有切削液飛濺及切屑纏繞時(shí)，應(yīng)加設(shè)防 護(hù)罩。 ⑶夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)便于工件在夾具上安裝和測(cè)量，切屑能順利排出或清理 。 2. 2. 7繪制夾具草圖，并標(biāo)注尺寸、公差及技術(shù)要求 角

29、鐵式車床夾具 .11-螺栓2-壓板3-擺動(dòng)V形快4-過(guò)度盤5-夾具體 6-平衡快7-蓋板8-固定支撐板9-活動(dòng)菱形銷10-活動(dòng)支撐板 圖2-10角鐵式車床夾具 圖2-10為加工圖2-1開合螺母? 400+0.027mm孔的專用夾具。由角鐵式 的專用夾具和過(guò)渡盤兩部分組成，專用夾具以?shī)A具體 5上定位止口和過(guò)渡 盤4的凸緣相配合并加以緊固，形成一個(gè)夾具整體。在裝配時(shí)應(yīng)使夾具體 止口的軸線（代表專用夾具的回轉(zhuǎn)軸線）和過(guò)渡盤的定位圓孔同軸。為保 持夾具回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)平衡，在角鐵的另一端設(shè)置了平衡塊。 2. 3夾具的精度分析 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在夾具上的定

30、位誤差△ D、 夾具誤差厶J、夾具在主軸上的安裝誤差△ A和加工方法誤差厶G的影響。 以下對(duì)尺寸45± 0.05mm的精度問(wèn)題作一分析。 1） 定位誤差厶D 一批工件逐個(gè)在夾具上定位時(shí)，由于工件及定位元件存在公差，使各個(gè)工件所占據(jù) 的位置不完全一致，加工后形成加工尺寸的不一致，為加工誤差。這種只與工件定位有 關(guān)的加工誤差，稱為定位誤差^ Do 造成定位誤差的原因有兩個(gè)： 一是定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合，由此產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差△ B0基準(zhǔn)不重合誤差厶 B是一批工件逐個(gè)在夾具上定位時(shí)，定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合而造成的加工誤差，其 大小為定位尺寸的公差S s在加工尺寸方向上的投影。 二是

31、定位基準(zhǔn)與限位基準(zhǔn)不重合，由此產(chǎn)生基準(zhǔn)位移誤差△ Y?；鶞?zhǔn)位移誤差△ Y是 一批工件逐個(gè)在夾具上定位時(shí)，定位基準(zhǔn)相對(duì)于限位基準(zhǔn)的最大變化范圍 S i在加工尺 寸方向上的投影。 定位誤差厶D常用合成法進(jìn)行計(jì)算。 由于定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合以及定位基準(zhǔn)與限位基準(zhǔn)不重合是造成定位誤差 的原因，因此，定位誤差應(yīng)是基準(zhǔn)不重合誤差 △ B與基準(zhǔn)位移誤差△ Y的合成。計(jì)算時(shí)， 可先算出△ B和△",然后將兩者合成而得 △ Do 由于C面既是工序基準(zhǔn)，又是定位基準(zhǔn)，基準(zhǔn)不重合誤差 △ B為零。 工件在夾具上定位時(shí)，定位基準(zhǔn)與限位基準(zhǔn)（支承板 8 10平面）是重合的，基準(zhǔn) 位移誤差△ Y也為零。

32、 因此，尺寸45土 0.05mm的定位誤差△ d等于零。 2） 夾具誤差厶j 因夾具上定位元件、對(duì)刀或?qū)蛟?、分度裝置及安裝基準(zhǔn)之間的位置不精確而造 成的加工誤差，稱為夾具誤差厶j。 夾具誤差厶j主要包含定位元件相對(duì)于安裝基準(zhǔn)的尺寸或位置誤差△ ji；定位元件相 對(duì)于對(duì)刀或?qū)蛟ò▽?dǎo)向元件之間）的尺寸或位置誤差△ J2；導(dǎo)向元件相對(duì)于安 裝基準(zhǔn)的尺寸或位置誤差△ J3。以上幾項(xiàng)共同組成夾具誤差△ J。 圖2-10中，夾具誤差△ j為限位基面（支承板 8 10的平面）與止口軸線間的距離 誤差，即夾具總圖上尺寸45 土 0.05mm的公差0.04mm以及限位基面相對(duì)于安裝基面

33、D C的平行度和垂直度誤差0.01mm （兩者公差兼容）。 3）夾具的安裝誤差厶A 因夾具在機(jī)床上的安裝不精確而造成的加工誤差，稱為夾具的安裝誤差△ A。產(chǎn)生夾 具的安裝誤差的因素有： ⑴夾具定位元件對(duì)夾具體安裝基面的相互位置誤差。 ⑵夾具安裝基面本身的制造誤差及其與機(jī)床卡面間的間隙所產(chǎn)生的連接誤差 1max 2max 式中 Xlmax——過(guò)渡盤與主軸間的最大配合間隙； X2max——過(guò)渡盤與夾具體間的最大配合間隙。 設(shè)過(guò)渡盤與車床主軸間的配合尺寸為 ? 92H7/js6，查表：? 92H7為? 92o+0.035mm ? 92js6 為? 92± 0.011mm 因此

34、 Ximax = （0.035+0.011 ） mm = 0.046mm 過(guò)渡盤與夾具體間的配合尺寸為 ? 160H7/js6，查表：? 160H7為? 160o+0.040mm ? 160js6 為? 160± 0.0125mm 因此 X?max = （0.040+0.0125 ） mm = 0.0525mm 故 Q Q A △ a = （0.046 + 0.0525 ） . =0.0698mm 4）加工方法誤差△ G 因機(jī)床精度、刀具精度、刀具與機(jī)床的位置精度、工藝系統(tǒng)的受力變形和受熱變形 等因素造成的加工誤差，統(tǒng)稱為加工方法誤差^ G。 車床夾具的加工方法誤差，如車床主軸

35、上安裝夾具基準(zhǔn)（圓柱面軸線、圓錐面軸線 或圓錐孔軸線）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(zhǎng)度和離心力 的大小等因素。一般取 △ g = S K/3=0.1/3=0.033mm 5）總加工誤差刀△ 第15頁(yè)共16頁(yè) 機(jī)械工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 工件在夾具中加工時(shí)，總加工誤差刀△為上述各項(xiàng)誤差之和。由于上述誤差均為獨(dú) 立隨機(jī)變量，應(yīng)用概率法疊加。因此保證工件加工精度的條件是 = (△ d+A J + △ A + △ G) WS K 既工件的總加工誤差刀△應(yīng)不大于工件的加工尺寸公差 S K。 為保證夾具有一定的使用壽命，防止夾具因磨損而過(guò)早損廢，在分析計(jì)算工件加工 精度時(shí)，需留出一定的精度儲(chǔ)備量 Jc。因此將上式改寫為 Jc= S K-刀0 當(dāng)Jc》0時(shí)，夾具能滿足工件的加工要求。Jc值的大小還表示了夾具使用壽命的長(zhǎng) 短和夾具總圖上各項(xiàng)公差值S J確定得是否合理。 圖1-2夾具的總加工誤差為 = (△ 2d+A 2j + △ 2a + △ 2g) 0.5 =(0+0.042+0.012+0.0462+0.05252+0.0332) 0.5 =0.088mm 精度儲(chǔ)備 J c= (0.1-0.088 ) mm=0.012mm 第17頁(yè)共16頁(yè)