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內(nèi)容提要
本次進(jìn)行的是429發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱銑主軸孔卡瓦槽夾具設(shè)計(jì)。銑削加工一般切削力較大，且是多刀齒斷續(xù)切削，其大小和方向瞬時(shí)急劇地變化，尤其是刀齒切入和切出的過(guò)程中會(huì)在工件上產(chǎn)生沖擊和振動(dòng)。所以，設(shè)計(jì)銑床夾具時(shí)應(yīng)特別考慮工藝系統(tǒng)的剛度，夾具要有足夠大的夾緊力。夾具上一般有確定與刀具間相對(duì)位置的對(duì)刀裝置和確定它在車(chē)床工作臺(tái)方向的定位鍵，這也是銑床夾具結(jié)構(gòu)的主要特征。
本次夾具設(shè)計(jì)的內(nèi)容為：
(1）研究原始資料，明確設(shè)計(jì)要求；
(2）擬定夾具結(jié)構(gòu)方案，繪制夾具結(jié)構(gòu)草圖；
①確定定位方案，選擇定位元件；
②確定工件的夾緊方案；
③確定夾具其它組成部分的結(jié)構(gòu)形式；
④確定夾具的形式和夾具的總體結(jié)構(gòu)。
（3）繪制夾具的裝配草圖和裝配圖；
（4）繪制夾具的零件圖。
經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)和討論，終于圓滿(mǎn)地完成了設(shè)計(jì)任務(wù)。本次設(shè)計(jì)整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程條理清晰，能讓讀者明白整個(gè)過(guò)程。力求結(jié)構(gòu)合理，計(jì)算準(zhǔn)確，經(jīng)濟(jì)可靠。本設(shè)計(jì)的創(chuàng)新之處在于簡(jiǎn)化了銑床夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),使其結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)便,同時(shí)也能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，可以用于實(shí)際生產(chǎn)中。
關(guān)鍵詞：定位；夾緊 夾具
Abstract
This time carries on is 429 engine crankcase mill host axle hole bottom wall and anchor packer trough jig design. The milling processing general cutting force is big, is precisely the multi-knife tooth off and on cuts, its size and the direction instant change suddenly, in particular the knife tooth cuts into in the process which and cuts to be able on the work piece to have the impact and the vibration. Therefore, designs time the milling jig should consider specially the craft system the rigidity， the jig must have the enough big clamping force.
This design general steps :
(1) original research data clearly design requirements ;
(2) Prepare jig program structure, the structure of the draft map jig;
①Determine positioning program choices positioning components;
② Determine Jig;
③ Identify specific kits and other devices;
④ mapping jig master plan .
After the design and discussion, and finally the successful completion of the design task. The current design of the entire design process lucid, readers can understand the whole process. To structured, accurate calculation, the economy reliable. The design innovations to simplify the structure of the drilling template design to the structure simpler, but also to meet the design requirements. However, because I lack the experience and knowledge of the limitations of the design process inevitably some mistakes, the jig work and the availability of actual practice has yet to be tested, ask your leadership, teachers, students valuable advice and insights, I would like to express my sincere gratitude!
Keyword : Positioning；jig ；clamp
目 錄
1 前言…………………………………..………………..........................1
1.1 課題背景及發(fā)展趨勢(shì)………………………………………………1
1.2 課題的作用與意義…………………………………………………2
1.3 機(jī)床夾具的組成……………………………….…………………...3
1.4 銑床夾具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)………………………………………………6
2 工件定位方案的確定…………………………………………………8
2.1 工件定位要?jiǎng)t…………………………………………....................8
2.2 工件定位方式的選擇…………………………………………........9
2.3 定位件的計(jì)算…………………………….……………………….12
2.4 定位誤差的分析計(jì)算…………………………..............................14
3 夾緊方案的確定…………………..…………………………………15
3.1 工件達(dá)到正確夾緊的原則………………………………………..15
3.2 夾緊力三要素的確定……………………………………………..17
3.3 夾緊力大小的計(jì)算……………..…................................................17
4 其它裝置的確定……………………………………………………..20
4.1 手柄的選擇及設(shè)計(jì)………………..................................................20
4.2 壓板的選擇及設(shè)計(jì)………………..................................................21
5 夾具體的設(shè)計(jì)………………………………………………………..24
總結(jié)…………………………………………………………… ……….26
參考資料…………………………………………………… ………….27
致謝…………………………………………………… ……………….28
附錄…………………………………………………… ……………….29
1 前言
在機(jī)械制造過(guò)程中，用來(lái)固定加工對(duì)象，使其占有正確的位置，以便接受施工、檢測(cè)的裝置都可統(tǒng)稱(chēng)為“夾具”，廣義地說(shuō)，夾具是一種保證產(chǎn)品質(zhì)量并便利和加速工藝過(guò)程的一種工藝裝備。夾具以其數(shù)量和在生產(chǎn)中所占的地位來(lái)說(shuō)，“機(jī)床夾具”最重要，機(jī)床夾具為機(jī)床的一種輔助設(shè)備，用它來(lái)準(zhǔn)確的確定工件與刀具的相對(duì)位置，即將工件定位和夾緊，以完成所需要的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所以機(jī)床夾具是用以使工件定位和夾緊的附加裝置。
機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的基本要求有保證工件的加工精度、提高生產(chǎn)率、工藝性好、使用性好、經(jīng)濟(jì)性好。
1.1 課題背景及發(fā)展趨勢(shì)
在機(jī)械制造的機(jī)械加工、檢驗(yàn)、焊接和熱處理等冷熱工藝過(guò)程中使用著大量的夾具，用以安裝加工對(duì)象，使之占有正確的位置，以保證零件和產(chǎn)品的質(zhì)量，并提高生產(chǎn)效率。
在機(jī)床上加工工件時(shí)，為了保證加工精度，必須正確安置工件，使其相對(duì)機(jī)床切削成形運(yùn)動(dòng)和刀具占有正確的位置，這一過(guò)程稱(chēng)為定位。為了不因受切削力、慣性力、重力等外力作用而破壞工件已定的正確位置，還必須對(duì)其施加一定的夾緊力，這一過(guò)程稱(chēng)為夾緊。定位和夾緊全過(guò)程稱(chēng)為安裝。在機(jī)床上用來(lái)完成工件安裝任務(wù)的重要工藝裝配，就是各類(lèi)夾具中應(yīng)用最為廣泛的機(jī)床夾具。
曲軸是發(fā)動(dòng)機(jī)中承受沖擊載荷、傳遞動(dòng)力的重要零件，在發(fā)動(dòng)機(jī)五大件中最難以保證加工質(zhì)量。由于曲軸工作條件惡劣，因此對(duì)曲軸材質(zhì)以及毛坯加工技術(shù)、精度、表面粗糙度、熱處理和表面強(qiáng)化、動(dòng)平衡等要求都十分嚴(yán)格。如果其中任何一個(gè)環(huán)節(jié)質(zhì)量沒(méi)有得到保證，則可嚴(yán)重影響曲軸的使用壽命和整機(jī)的可靠性。世界汽車(chē)工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)曲軸的加工十分重視，并不斷改進(jìn)曲軸加工工藝。隨著WTO的加入，國(guó)內(nèi)曲軸生產(chǎn)廠家已經(jīng)意識(shí)到形勢(shì)的緊迫性，引進(jìn)了為數(shù)不少的先進(jìn)設(shè)備和技術(shù)，以期提高產(chǎn)品的整體競(jìng)爭(zhēng)力，使得曲軸的制造技術(shù)水平有了大幅提高，特別是近5年來(lái)發(fā)展更為迅猛。
目前國(guó)內(nèi)曲軸生產(chǎn)線(xiàn)多數(shù)由普通機(jī)床和專(zhuān)用機(jī)床組成，生產(chǎn)效率和自動(dòng)化程度相對(duì)較低。粗加工設(shè)備多采用多刀車(chē)床車(chē)削曲軸主軸頸及拐頸，工序的質(zhì)量穩(wěn)定性差，容易產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，難以達(dá)到合理的加工余量。一般精加工采用MQ8260等曲軸磨床粗磨-半精磨-精磨-拋光，通?？渴止げ僮?，加工質(zhì)量不穩(wěn)定。
隨著貿(mào)易全球化的到來(lái)，各廠家已意識(shí)到了形勢(shì)的嚴(yán)峻性，紛紛進(jìn)行技術(shù)改造，全力提升企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，近年來(lái)引進(jìn)了許多先進(jìn)設(shè)備和技術(shù)，進(jìn)展速度很快。就目前狀況來(lái)講，這些設(shè)備和技術(shù)基本依賴(lài)進(jìn)口。
現(xiàn)代工業(yè)的一個(gè)顯著特點(diǎn)是：新產(chǎn)品發(fā)展快，質(zhì)量要求高，品種規(guī)格多，產(chǎn)品更新?lián)Q代周期短。反映在機(jī)械工業(yè)上，多品種、小批量生產(chǎn)在生產(chǎn)類(lèi)型比例中，占了很大的比重。這樣，如果按照傳統(tǒng)方式進(jìn)行生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備工作，就不適應(yīng)當(dāng)前和發(fā)展的新形勢(shì)。
機(jī)床夾具是生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備工作中一項(xiàng)重要組成部分，為了適應(yīng)現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)的上述生產(chǎn)特點(diǎn)，機(jī)床夾具發(fā)展方向主要表現(xiàn)為：
1． 標(biāo)準(zhǔn)化 完善的標(biāo)準(zhǔn)化，不僅指現(xiàn)有夾具零部件（包括毛坯及半成品）的標(biāo)準(zhǔn)，而且應(yīng)有各種類(lèi)型夾具結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)。后者如通用可調(diào)夾具標(biāo)準(zhǔn)；組合夾具標(biāo)準(zhǔn)；自動(dòng)線(xiàn)夾具標(biāo)準(zhǔn)等，并在上述兩種標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)上，對(duì)專(zhuān)用夾具零部件，通用可調(diào)夾具零部件及組合夾具零部件等，實(shí)行統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化，以便使有一部分零部件，能在各類(lèi)夾具上通用。另外把一些夾具部件、組件，做成一個(gè)獨(dú)立單元，使夾具的設(shè)計(jì)、制造和裝配工作簡(jiǎn)化，這也是夾具標(biāo)準(zhǔn)化的一個(gè)發(fā)展方向。作為發(fā)展趨勢(shì)，有些國(guó)家不僅有上述各種夾具標(biāo)準(zhǔn)，而且有制造標(biāo)準(zhǔn)零部件和各類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)夾具的專(zhuān)業(yè)工廠，使原來(lái)單件生產(chǎn)的夾具，轉(zhuǎn)變?yōu)閷?zhuān)業(yè)化批量生產(chǎn)，有利于縮短生產(chǎn)周期和降低成本。
2. 可調(diào)化、組合化 當(dāng)前機(jī)床夾具結(jié)構(gòu)發(fā)展的兩個(gè)主要方面，一是要把專(zhuān)門(mén)用于某一特點(diǎn)工序的專(zhuān)用夾具，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，使能用于同一類(lèi)型零件的加工，并實(shí)現(xiàn)快速調(diào)整；二是改變專(zhuān)用夾具在產(chǎn)品稍有修改或改變就報(bào)廢的現(xiàn)象，使夾具能重復(fù)利用，實(shí)行組合化的原則，用少數(shù)元件能滿(mǎn)足多種需要。
3. 精密化 隨著機(jī)械產(chǎn)品加工精度日益提高，高精度機(jī)床大量涌現(xiàn)，勢(shì)必要求機(jī)床夾具也相應(yīng)越來(lái)越精密。
4. 高效自動(dòng)化 為了改善勞動(dòng)條件，實(shí)現(xiàn)文明生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率，降低加工成本，不僅大批量生產(chǎn)有此要求，對(duì)多品種、小批量生產(chǎn)同樣可考慮采用合適的高效自動(dòng)化夾具，使獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。
1.2 課題的作用與意義
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題是492發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱銑主軸孔卡瓦槽夾具設(shè)計(jì)，機(jī)床夾具是機(jī)床上用以裝夾工件（和引導(dǎo)刀具）的一種裝置，其作用是將工件定位，以使工件獲得相對(duì)于機(jī)床和刀具的正確位置，并把工件可靠地夾緊?！?
機(jī)床夾具被廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造業(yè)中，大量專(zhuān)用機(jī)床夾具的采用為大批大量生產(chǎn)提供了必要的條件。機(jī)床夾具是組成工藝系統(tǒng)的一個(gè)環(huán)節(jié)，是影響加工質(zhì)量的重要因素。一般情況下，使用機(jī)床夾具能穩(wěn)定地保證產(chǎn)品質(zhì)量，而不必過(guò)高的要求工人的技術(shù)等級(jí)。先進(jìn)高效的機(jī)床夾具不僅能減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)率，甚至能使生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。隨著汽車(chē)、內(nèi)燃機(jī)、摩托車(chē)、軸承等行業(yè)的規(guī)?；l(fā)展，對(duì)機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)與制造不斷提出新的課題。深入研究機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的理論和改進(jìn)機(jī)床夾具的結(jié)構(gòu)，無(wú)疑具有巨大的經(jīng)濟(jì)意義。
機(jī)床夾具設(shè)計(jì)一般包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和精度設(shè)計(jì)兩個(gè)方面。而人們通常習(xí)慣側(cè)重于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而忽視精度設(shè)計(jì)。關(guān)于機(jī)床夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，不僅有大量的資料可供參考，而且還不斷從其它學(xué)科吸收新的成果而向前發(fā)展。諸如液性塑料夾具；各種彈性膜片式夾具；真空夾緊夾具；感應(yīng)分度夾具等等。關(guān)于機(jī)床夾具的精度設(shè)計(jì)，隨著零件加工精度的提高，也日益受到人們的重視。
人們逐漸認(rèn)識(shí)到，機(jī)床夾具設(shè)計(jì)工作應(yīng)圍繞精度設(shè)計(jì)這個(gè)中心來(lái)進(jìn)行。沒(méi)有合理的精度設(shè)計(jì)不僅會(huì)給夾具制造帶來(lái)困難，甚至?xí)怪圃斐龅膴A具不能保證工件的加工精度。因此，迫切需要全面的研究機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)、制造、使用諸方面的定量關(guān)系；研究工件精度和夾具設(shè)計(jì)精度之間的合理聯(lián)系。機(jī)床夾具設(shè)計(jì)是用途極廣的一門(mén)專(zhuān)業(yè)學(xué)科，熟悉它的內(nèi)容和方法，對(duì)從事機(jī)械制造方面的工程技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是十分必要的。
畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們?cè)趯W(xué)習(xí)階段的最后一個(gè)重要環(huán)節(jié)，要求我們能綜合運(yùn)用大學(xué)四年所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和理論知識(shí)，結(jié)合實(shí)際，獨(dú)立解決本專(zhuān)業(yè)一般問(wèn)題,樹(shù)立為生產(chǎn)服務(wù)，扎實(shí)肯干，一絲不茍的工作作風(fēng)，為將來(lái)在機(jī)械方面工作打下良好的基礎(chǔ)。
經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)和討論，終于圓滿(mǎn)地完成了設(shè)計(jì)任務(wù)。本次設(shè)計(jì)就是圍繞以上五點(diǎn)要求,按照一般步驟來(lái)設(shè)計(jì)的，力求結(jié)構(gòu)合理，計(jì)算準(zhǔn)確，經(jīng)濟(jì)可靠。
1.3 機(jī)床夾具的概述
機(jī)床夾具是機(jī)械加工工藝系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分。為保證工件某工序的加工要求，必須使工件在機(jī)床上相對(duì)刀具的切削或成形運(yùn)動(dòng)處于準(zhǔn)確的相對(duì)位置。當(dāng)用夾具裝夾加工一批工件時(shí)，是通過(guò)夾具來(lái)實(shí)現(xiàn)這一要求的。而要實(shí)現(xiàn)這一要求，又必須滿(mǎn)足三個(gè)條件：①一批工件在夾具中占有正確的加工位置；②夾具裝夾在機(jī)床上的準(zhǔn)確位置；③刀具相對(duì)夾具的準(zhǔn)確位置。這里涉及了三層關(guān)系：零件相對(duì)夾具，夾具相對(duì)于機(jī)床，零件相對(duì)于機(jī)床。工件的最終精度是由零件相對(duì)于機(jī)床獲得的。所以“定位”也涉及到三層關(guān)系：工件在夾具上的定位，夾具相對(duì)于機(jī)床的定位，而工件相對(duì)于機(jī)床的定位是間接通 過(guò)夾具來(lái)保證的。
工件定位以后必須通過(guò)一定的裝置產(chǎn)生夾緊力把工件固定，使工件保持在準(zhǔn)確定位的位置上，否則，在加工過(guò)程中因受切削力，慣性力等力的作用而發(fā)生位置變化或引起振動(dòng)，破壞了原來(lái)的準(zhǔn) 確定位，無(wú)法保證加工要求。這種產(chǎn)生夾緊力的裝置便是夾緊裝置。
1.3.1 機(jī)床夾具的概念：
（1） 機(jī)床夾具按專(zhuān)門(mén)化程度分類(lèi),可分為:
① 通用夾具
通用夾具是指已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化的，在一定范圍內(nèi)可用于加工不同工件的夾具。例如，車(chē)床上三爪卡盤(pán)和四爪單動(dòng)卡盤(pán)，銑床上的平口鉗、分度頭和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)等。這類(lèi)夾具一般由專(zhuān)業(yè)工廠生產(chǎn)，常作為機(jī)床附件提供給用戶(hù)。其特點(diǎn)是適應(yīng)性廣，生產(chǎn)效率低，主要適用于單件、小批量的生產(chǎn)中。
② 專(zhuān)用夾具
專(zhuān)用夾具是指專(zhuān)為某一工件的某道工序而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的夾具。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，操作迅速、方便、省力，可以保證較高的加工精度和生產(chǎn)效率，但設(shè)計(jì)制造周期較長(zhǎng)、制造費(fèi)用也較高。當(dāng)產(chǎn)品變更時(shí)，夾具將由于無(wú)法再使用而報(bào)廢。只適用于產(chǎn)品固定且批量較大的生產(chǎn)中。
③ 通用可調(diào)夾具和成組夾具
其特點(diǎn)是夾具的部分元件可以更換，部分裝置可以調(diào)整，以適應(yīng)不同零件的加工。用于相似零件的成組加工所用的夾具，稱(chēng)為成組夾具。通用可調(diào)夾具與成組夾具相比，加工對(duì)象不很明確，適用范圍更廣一些。
④ 組合夾具
組合夾具是指按零件的加工要求，由一套事先制造好的標(biāo)準(zhǔn)元件和部件組裝而成的夾具。由專(zhuān)業(yè)廠家制造，其特點(diǎn)是靈活多變，萬(wàn)能性強(qiáng)，制造周期短、元件能反復(fù)使用，特別適用于新產(chǎn)品的試制和單件小批生產(chǎn)。
⑤ 隨行夾具
隨行夾具是一種在自動(dòng)線(xiàn)上使用的夾具。該夾具既要起到裝夾工件的作用，又要與工件成為一體沿著自動(dòng)線(xiàn)從一個(gè)工位移到下一個(gè)工位，進(jìn)行不同工序的加工。
本次設(shè)計(jì)的即為銑曲軸箱主軸孔卡瓦槽而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的專(zhuān)用夾具。
（2） 按使用的機(jī)床分類(lèi)
由于各類(lèi)機(jī)床自身工作特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)形式各不相同，對(duì)所用夾具的結(jié)構(gòu)也相應(yīng)地提出了不同的要求。按所使用的機(jī)床不同，夾具又可分為：車(chē)床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、磨床夾具、齒輪機(jī)床夾具和其他機(jī)床夾具等。本次設(shè)計(jì)的為銑床夾具。
（3） 按夾緊動(dòng)力源分類(lèi)
根據(jù)夾具所采用的夾緊動(dòng)力源不同，可分為：手動(dòng)夾具、氣動(dòng)夾具、液壓夾具、氣液夾具、電動(dòng)夾具、磁力夾具、真空夾具等?？紤]到夾緊力與切銷(xiāo)力方向相同，本次采用手動(dòng)夾緊。
1.3.2 機(jī)床夾具的組成
銑床夾具通常由以下幾部分組成：
(1) 定位元件
它與工件的定位基準(zhǔn)相接觸，用于確定工件在夾具中的正確位置，從而保證加工時(shí)工件相對(duì)于刀具和機(jī)床加工運(yùn)動(dòng)間的相對(duì)正確位置。
(2) 夾緊裝置
用于夾緊工件，在切削時(shí)使工件在夾具中保持既定位置。
(3) 對(duì)刀、引導(dǎo)元件或裝置
這些元件的作用是保證工件與刀具之間的正確位置。用于確定刀具在加工前正確位置的元件，稱(chēng)為對(duì)刀元件，如對(duì)刀塊。用于確定刀具位置并導(dǎo)引刀具進(jìn)行加工的元件，稱(chēng)為導(dǎo)引元件。
(4) 夾具聯(lián)接元件
使夾具與機(jī)床相連接的元件，保證夾具在機(jī)床上定位和夾緊用的元件。如銑床夾具底面上安裝的定位鍵等。
(5) 夾具體
用于連接或固定夾具上各元件及裝置，使其成為一個(gè)整體的基礎(chǔ)件。它與機(jī)床有關(guān)部件進(jìn)行連接、對(duì)定，使夾具相對(duì)機(jī)床具有確定的位置。
(6) 其它元件及裝置
有些夾具根據(jù)工件的加工要求，要有分度機(jī)構(gòu)，靠模裝置、工件抬起裝置和輔助支撐等。
圖1.1 銑床夾具外形圖
1.4 銑床夾具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
本次設(shè)計(jì)的是一個(gè)銑床夾具，加工用的機(jī)床為X62臥式銑床。銑床夾具最明顯的特點(diǎn)是夾具上一般有確定與刀具間相對(duì)位置的對(duì)刀裝置和確定它在車(chē)床工作臺(tái)方向的定位鍵。銑床夾具的主要類(lèi)型有以下幾種。
（1） 按工件的進(jìn)給方向，可分為直線(xiàn)進(jìn)給的、圓周進(jìn)給的和沿曲線(xiàn)進(jìn)給（靠模）的；
（2） 按在同一夾具中所安裝工件的數(shù)目，可分為單件加工的和多件加工的；
（3） 按機(jī)動(dòng)時(shí)間和裝卸時(shí)間是否重合，可分為利用機(jī)動(dòng)時(shí)間裝卸的和不利用機(jī)動(dòng)時(shí)間裝卸的。
在本次設(shè)計(jì)中，根據(jù)工件特點(diǎn)及加工要求，我所選用的是直線(xiàn)進(jìn)給的銑床夾具。這類(lèi)夾具在加工過(guò)程中，跟隨機(jī)床工作臺(tái)作直線(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。它分為單件加工的和多件加工的夾具。單件加工銑床夾具多用在單件小批生產(chǎn)中，或用于加工大尺寸的工件和定位方式較為特殊的中、小型工件。
圖1.2 曲軸箱零件圖
本次要加工的曲軸箱的總體尺寸如圖1.2所示，要加工的主軸孔卡瓦槽尺寸如下：，，（mm）。
銑床夾具一般用夾具體底面在機(jī)床工作臺(tái)平面上定位,為保證定位時(shí)接觸良好，對(duì)于較大的夾具體，可采用周邊接觸、兩端接觸或四腳接觸等方式。為確定夾具在機(jī)床工作臺(tái)上的方向，在夾具底面設(shè)置兩個(gè)定位鍵與機(jī)床工作臺(tái)的T型槽配合。定位鍵間的距離應(yīng)盡量遠(yuǎn)一些；在安裝夾具時(shí)可讓定位鍵靠向T型槽的一側(cè)，以消除間隙的影響。夾具底座上還應(yīng)設(shè)計(jì)縱向的帶U型槽的耳座，供T型槽用螺栓穿過(guò)，將夾具體緊固在工作臺(tái)上。
2 工件定位方案的確定
2.1 工件定位要?jiǎng)t
工件定位基準(zhǔn)的選擇：
（1） 選擇合理的定位基準(zhǔn)
① 定位基準(zhǔn)必須與工藝基準(zhǔn)重合,并盡量與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合,以減小定位誤差,獲得最大加工允差,降低夾具制造精度。當(dāng)定位基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)或設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合時(shí)，需進(jìn)行必要的加工尺寸及其允差的換算。
② 應(yīng)選擇工件上最大的平面，最長(zhǎng)的圓柱面或圓柱軸線(xiàn)為定位基準(zhǔn)，以提高定位精度，并使定位穩(wěn)定、可靠。
③ 在選擇定位元件時(shí)，要防止出現(xiàn)在超定位現(xiàn)象。
④ 在工件各加工工序中，力求采用同一基準(zhǔn)，以避免因基準(zhǔn)更換而降低工件各表面相互位置的準(zhǔn)確度。
⑤ 當(dāng)鑄、鍛件以毛坯面作為第一道工序的基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)選用比較光整的表面作基準(zhǔn)面，避開(kāi)冒口、澆口或分型面等凸起不平整的部位。
（2） 限制工件的自由度
一個(gè)自由的物體，它對(duì)三個(gè)相互垂直的坐標(biāo)系來(lái)說(shuō)，有六個(gè)可活動(dòng)可能性，其中三種是移動(dòng)，三種是轉(zhuǎn)動(dòng)。習(xí)慣上把這種活動(dòng)的可能性稱(chēng)為自由度，因此空間任一自由物體共有6個(gè)自由度，物體的6個(gè)自由度分別為：沿X軸移動(dòng)，以
表示；沿Y軸移動(dòng)，以表示；沿Z軸移動(dòng)，以表示；沿X方向的旋轉(zhuǎn)，以表示；沿Y方向的旋轉(zhuǎn)，以表示；沿Z方向的旋轉(zhuǎn)，以表示。若要使物體在某個(gè)方向有確定的位置，就必須限制該方向的自由度，所以要使工件在空處于相對(duì)固定的位置，就必須對(duì)六個(gè)自由度加以限制，限制的方法就是用相當(dāng)于六個(gè)支承點(diǎn)的定位元件與工件的定位基準(zhǔn)面接觸。這種用正確分布的6個(gè)支承點(diǎn)來(lái)限制工件的6個(gè)自由度，使工件在夾具中得到正確位置的規(guī)律，稱(chēng)為六點(diǎn)定位原理。
（3） 對(duì)定位元件的要求
① 工件定位基準(zhǔn)與定位元件接觸或配合后，能限制住必須由其限制的工件的自由度；
② 由其產(chǎn)生的定位誤差最??；
③ 定位表面應(yīng)具有較高的尺寸精度、配合精度、表面光潔度和硬度；
④ 定位元件結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡(jiǎn)單，便于裝卸工件；
⑤ 具有足夠的強(qiáng)度和剛度；
⑥ 無(wú)產(chǎn)生超定位的可能性；
⑦ 對(duì)尺寸大的定位件表面，從結(jié)構(gòu)上采取措施，在不影響定位精度的前提下，盡量減小與工件定位表面的接觸面積；
⑧ 消除定位表面的切屑方便。
（4） 定位精度
① 對(duì)夾具要做必要的定位誤差分析和計(jì)算，定位誤差必須滿(mǎn)足工件的加工精度要求；
② 必須考慮提高夾具在機(jī)床上的定位精度；
③ 必須確保刀具在夾具上的導(dǎo)向精度；
④ 必須確保對(duì)刀元件表面到工件被加工面間的尺寸精度；
⑤ 出現(xiàn)超定位時(shí)，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；
⑥ 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。
⑦ 鉆模板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；
⑧ 當(dāng)工件未注明定位面間的位置精度要求時(shí)，夾具定位面間的位置精度一般取0.01-100mm；
⑨ 按工件公差選取夾具公差的參考值；
⑩ 按工件的直線(xiàn)尺寸公差確定夾具相應(yīng)尺寸公差的參考值。
2.2 工件定位方式的選擇
2.2.1 完全定位、不完全定位和欠定位現(xiàn)象
加工時(shí)，工件的六個(gè)自由度被完全限制了的定位稱(chēng)為完全定位。
但生產(chǎn)中并不是任何工序都需要采用完全定位的。究竟應(yīng)該限制幾個(gè)自由度和哪幾個(gè)自由度，應(yīng)由工件的加工要求決定。
例如在一個(gè)長(zhǎng)軸上銑一個(gè)兩頭不通的鍵槽，加工要求除了鍵槽本身的寬度、深度和長(zhǎng)度外，還需保證槽距軸端的尺寸及槽對(duì)外圓軸線(xiàn)的對(duì)稱(chēng)度。此時(shí)繞工件軸線(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度就不必限制而只要限制五個(gè)自由度即行了。工件的六個(gè)自由度沒(méi)有被完全限制的現(xiàn)象稱(chēng)為不完全定位。在平面磨床上磨削平板零件的平面也是不完全定位的一個(gè)例子。
在滿(mǎn)足加工要求的前提下，采用不完全定位是允許的。但是根據(jù)加工要求應(yīng)該限制的自由度而沒(méi)有限制是不允許的，它必然不能保證加工要求，這種現(xiàn)象稱(chēng)為欠定位。
2.2.2 過(guò)定位現(xiàn)象
工件的某個(gè)自由度被重復(fù)限制的現(xiàn)象稱(chēng)為過(guò)定位。一般情況下應(yīng)當(dāng)盡量避免過(guò)定位。
但是，在某些條件下，過(guò)定位的現(xiàn)象不僅允許，而且是必要的。此時(shí)應(yīng)當(dāng)采取適當(dāng)?shù)拇胧┨岣叨ㄎ换鶞?zhǔn)之間及定位元件之間的位置精度，以免產(chǎn)生干涉。
如車(chē)削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，工件裝夾在兩頂尖間，已經(jīng)限制了所必須限制的五個(gè)自由度（除了繞其軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)的自由度以外），但為了增加工件的剛性，常采用跟刀架，這就重復(fù)限制了除工件軸線(xiàn)方向以外的兩個(gè)移動(dòng)自由度，出現(xiàn)了過(guò)定位現(xiàn)象。此時(shí)應(yīng)仔細(xì)地調(diào)整跟刀架，使它的中心盡量與頂尖的中心一致。
2.2.3 定位方式的選擇
在本次設(shè)計(jì)中,曲軸箱的加工工序如下：
粗銑上下平面——精銑下平面——半精銑上平面——鉆鉸工藝孔——粗銑兩端面——銑大小側(cè)面上部——半精銑兩端面——粗銑后油封擋板結(jié)合面——銑后端龍門(mén)兩側(cè)和前端螺臺(tái)邊——銑吸油管安裝面——粗銑大側(cè)面孔口平面——精銑大側(cè)面孔口平面——鏜主軸半圓孔——鏜凸輪軸后堵蓋孔孔口螺臺(tái)——銑主軸承座兩端面——銑軸瓦定位槽——鉆前、后端主油道孔——粗鏜四缸孔——鉆前、后端面孔——鉆下平面小側(cè)面孔——鉆上平面，大側(cè)面孔——主、直油道孔試壓——鉆，鉸大側(cè)面回油孔——鉆大側(cè)靠前端斜油孔及孔口攻絲——鉆下平面剩余孔——下平面孔攻絲——鉆上平面水孔、油孔——噴油溝孔锪平面，擴(kuò)，鉆孔及攻絲——鉆大側(cè)面剩余孔——大側(cè)面孔倒角，鉸堵蓋孔，攻絲——鉆主孔通主油道斜孔——清洗機(jī)清洗機(jī)體——電解去毛刺——半精鏜四缸孔——精鏜兩軸孔——銑卡瓦槽——锪后端主油道孔口平面，鉆孔攻絲——擴(kuò)，鏜凸輪軸后堵蓋孔——鉸凸輪軸孔底孔——凸輪孔孔口倒角——裝凸輪軸襯套——成品檢驗(yàn)，并打印分級(jí)代碼。
以工件上兩個(gè)或兩個(gè)以上表面作為定位基準(zhǔn)時(shí)，稱(chēng)為組合表面定位。采用組合表面定位時(shí)，如果各定位基準(zhǔn)之間無(wú)緊密尺寸聯(lián)系（即沒(méi)有尺寸精度要求）時(shí)，是把各種單一幾何表面的典型定位方式直接予以組合。如果各定位基準(zhǔn)之間有緊密尺寸聯(lián)系（即有一定尺寸精度要求）時(shí)，需設(shè)法協(xié)調(diào)定位元件與定位基準(zhǔn)的相互尺寸聯(lián)系，以克服過(guò)定位現(xiàn)象。本次的設(shè)計(jì)是在曲軸箱軸孔已銑出的情況下對(duì)上端面卡瓦槽進(jìn)行銑削。根據(jù)六點(diǎn)定位原理以及該工件的自身特點(diǎn)，本設(shè)計(jì)采用在夾具體底座上安裝四塊定位塊，分別由三個(gè)螺釘固定；同理，在夾具體的左側(cè)面與工件的底面也用四塊定位塊，分別由三個(gè)螺釘固定，同時(shí)，在此處加一個(gè)菱形定位銷(xiāo)。由于所選用的定位塊與工件的接觸面較大，相當(dāng)于三個(gè)支承點(diǎn)，限制工件三個(gè)自由度，故兩個(gè)平面及一個(gè)定位銷(xiāo)將工件完全定位?？紤]到定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合的原則和六點(diǎn)定位原則,選擇二面及一孔18作為定位基準(zhǔn)。故該類(lèi)工件采用“二面一孔”的定位方法，以消除工件在空間中的六個(gè)自由度。
定位塊（支承板）（JB/T8209）適用于精基準(zhǔn)定位。A型支承板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，但切屑易落入螺釘頭周?chē)目p隙中，且不易清除，故多用于側(cè)面和頂面的定位。B型支承板，在工作面上有45°的斜槽，且能保持與工件定位基面連續(xù)接觸，清除切屑方便，多用于平面定位。支承板用螺釘緊固在夾具體上，當(dāng)一個(gè)平面采用兩個(gè)以上的支承板定位時(shí)，裝配后應(yīng)一次磨平工作表面，保證其平面度。
因此，根據(jù)工件的具體形狀，定位基準(zhǔn)及定位要求，為補(bǔ)償工件兩定位孔的孔徑和孔距誤差及夾具兩定位銷(xiāo)的直徑和距離誤差，避免工件不套入定位銷(xiāo)，選擇兩面一孔定位。
選擇這些定位裝置所能消除的自由度如下：
下底面定位： 消除Z方向的移動(dòng)以及X、Y方向的轉(zhuǎn)動(dòng)三個(gè)不定度，即消除，，；
左側(cè)面及菱形定位銷(xiāo)：消除X,Y方向的移動(dòng)以及Z方向的轉(zhuǎn)動(dòng)三個(gè)不定度，即消除，，，來(lái)實(shí)現(xiàn)工件在夾具中的準(zhǔn)確定位，見(jiàn)圖2.1所示。
圖2.1 二面一孔的定位方式
2.3 定位件的計(jì)算
2.3.1 菱形銷(xiāo)的設(shè)計(jì)計(jì)算
菱形銷(xiāo)定位簡(jiǎn)圖如圖2.2所示：
圖2.2 菱形銷(xiāo)定位簡(jiǎn)圖
1） 確定兩定位銷(xiāo)中心距尺寸Lx及其公差&Lx
Lx=Lg=59，±&Lx=±（1/5～1/3）&Lg=0.25x0.06=0.015
式中：Lg——工件兩定位孔中心距；±&Lg——工件兩定位孔中心距公差。
2）確定圓柱銷(xiāo)直徑d1及其公差&d1
d1=D1=17.979 D1——與圓柱銷(xiāo)相配合的定位孔的最小直徑
&d1=0.021 &d1——圓柱銷(xiāo)直徑公差 &d1按dc選??；
3） 削邊銷(xiāo)的寬度B和b
查表，由D2=18可知，b=4，B=D2-2=16 D2——與菱形銷(xiāo)相配合的工件定位孔最小直徑；
4） 補(bǔ)償距離
(2.3)
——圓柱銷(xiāo)及其相配合的工件定位孔間最小間隙
5） 菱形銷(xiāo)圓弧部分與其相配合的工件定位孔間的最小間隙
(2.4)
——與菱形銷(xiāo)相配合的工件定位孔的最小直徑
6） 菱形銷(xiāo)最大直徑d2
公差選取 h5，可計(jì)算得 。
其他技術(shù)條件按GB2259-80《機(jī)床夾具零件及部件技術(shù)條件》。
2.3.2 定位銷(xiāo)的精度選擇及提高定位精度的措施
定位銷(xiāo)的精度等級(jí)根據(jù)被加工零件的加工精度,定位銷(xiāo)孔精度及其距離尺寸公差的大小進(jìn)行選擇，應(yīng)滿(mǎn)足下列等式的要求.
2：工件定位銷(xiāo)孔中心距公差
夾：夾具兩定位銷(xiāo)中心距公差
面：圓柱銷(xiāo)與定位孔間的最小間隙
菱：菱形銷(xiāo)與定位孔間的最小間隙
D：定位銷(xiāo)孔（菱形銷(xiāo)處）的最小直徑
b：菱形銷(xiāo)圓柱部分寬度,由上一節(jié)算出的結(jié)果可知：
=0.015 夾=0.003 面=0.016 b=4 D=17.979 菱=0.006
為了保證可靠的定位，定位銷(xiāo)與定位孔的有效接觸長(zhǎng)度一般為5-12mm,此處取10mm。
2.4 定位誤差的分析和計(jì)算
2.4.1 定位誤差的基本概念
所謂定位誤差,是指由于工件定位造成的加工面相對(duì)工序基準(zhǔn)的位置誤差。因?yàn)閷?duì)一批工件來(lái)說(shuō)，刀具經(jīng)調(diào)整后位置是不動(dòng)的，即被加工表面的位置相對(duì)于定位基準(zhǔn)是不變的，所以定位誤差就是工序基準(zhǔn)在加工尺寸方向上的最大變動(dòng)量。
為了保證加工精度要求，我們加工時(shí)應(yīng)滿(mǎn)足下列關(guān)系式：
(2.5)
式中，——各種因素產(chǎn)生誤差的總和；
T——工件被加工尺寸的公差。
在這里，我們只研究有夾具有關(guān)的定位方法所引起的定位誤差對(duì)加工精度的影響，因此上式又可寫(xiě)成：
(2.6)
式中，——定位誤差；
W——除定位誤差外，其它因素所引起的誤差總和，可按加工經(jīng)濟(jì)精度查表確定。
所以由上式知道：，或者：。
定位誤差的組成及產(chǎn)生原因有以下兩個(gè)方面：
1） 定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不一致所引起的定位誤差，稱(chēng)基準(zhǔn)不重合誤差，即工序基準(zhǔn)相對(duì)定位基準(zhǔn)在加工尺寸方向上的最大變動(dòng)量，以 表示。
2） 定位基準(zhǔn)面和定位元件本身的制造誤差所引起的定位誤差，稱(chēng)基準(zhǔn)位置誤差，即定位基準(zhǔn)的相對(duì)應(yīng)位置在加工尺寸方向上的最大變動(dòng)量，以 表示。
故有 (2.7)
此工式是在加工尺寸方向上的代數(shù)和。
2.4.2 定位誤差的計(jì)算
圖2.2定位誤差的計(jì)算
在圖2.2中,由于定位面2和3總是與支承板相接觸的,所以設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的位置也不變,因此,這種定位方法對(duì)尺寸A和B不引起誤差,即,(因設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合, 。平面定位時(shí)如果定位面不變，一般認(rèn)為)。
故采用圖2-2的定位方式能保證加工精度，從這里可以看出：平面定位時(shí)的定位誤差就等于定位基準(zhǔn)和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合所產(chǎn)生的誤差，如果定位基準(zhǔn)與它的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，則；如果兩者不重合，則。
即由定位副制造誤差引起的定位誤差小于該工序尺寸制造公差，證明上述方案可行。
3 夾緊方案的確定
機(jī)床對(duì)工件進(jìn)行加工時(shí)，除需要定位支承系統(tǒng)獲得對(duì)于刀具及其導(dǎo)向的正確相對(duì)位置，還需依靠夾具上的夾緊機(jī)構(gòu)來(lái)消除工件因受切削力和工件自重的作用而產(chǎn)生的位移或振動(dòng)。本例夾緊裝置中，工件在加工過(guò)程中能繼續(xù)保持定位所得到的正確位置。
夾緊機(jī)構(gòu)通常由三個(gè)部分組成：夾緊動(dòng)力部分，中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和夾緊元件。夾緊動(dòng)力部分用于產(chǎn)生力源，并將作用力傳給中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)用于改變作用力的大小和方向，并能產(chǎn)生自鎖。夾緊元件則承受由中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳遞的夾緊力并與工件直接接觸而執(zhí)行夾緊動(dòng)作。
3.1 工件達(dá)到正確夾緊的原則
工件達(dá)到正確夾緊的原則：
（1） 在夾緊過(guò)程中，不至于因工件重力的影響而破壞正確定位
① 確定定位方案及設(shè)置定位支承時(shí)，因盡量使工件重心位于支承范圍內(nèi)，避免因支承反力與工件重力構(gòu)成力偶而破壞正確定位；
② 當(dāng)工件重力與主基準(zhǔn)或雙導(dǎo)向基準(zhǔn)垂直，而工件的重心位置不在各支承范圍內(nèi)時(shí)，應(yīng)使主要夾緊力與主基準(zhǔn)或雙導(dǎo)向基準(zhǔn)垂直，并處在各支承范圍內(nèi)。同時(shí)在夾具的適當(dāng)位置上設(shè)置初定位件；
③ 若由于工件或加工等條件的限制，使主夾緊力不能與主基準(zhǔn)或雙導(dǎo)向基準(zhǔn)垂直，可在夾緊前對(duì)工件施加預(yù)夾緊力。該力應(yīng)垂直于主基準(zhǔn)或雙導(dǎo)向基準(zhǔn)，并處在支承范圍內(nèi)。待夾緊后可將預(yù)夾緊力撤出，并在適當(dāng)位置設(shè)置初定位件。
④ 當(dāng)重力與主基準(zhǔn)或雙導(dǎo)向基準(zhǔn)平行而與止動(dòng)基準(zhǔn)垂直時(shí)，則應(yīng)在夾具的適當(dāng)位置上設(shè)置初定位件。
（2） 在夾緊過(guò)程中，夾緊力不應(yīng)使已經(jīng)獲得正確定位的工件脫離正確位置：
① 制定夾緊方案時(shí)，應(yīng)盡可能避免夾緊力與支承反向構(gòu)成力偶；
② 主夾緊力的方向最好壓向主基準(zhǔn)或雙導(dǎo)向基準(zhǔn)，其作用點(diǎn)應(yīng)在定位支承范圍內(nèi)；
③ 當(dāng)主夾緊力只能壓向?qū)蚧鶞?zhǔn)時(shí)，則應(yīng)合理選擇夾緊力的作用點(diǎn)或設(shè)置預(yù)夾緊力；
④ 若壓緊力處于支承范圍外，則應(yīng)采取結(jié)構(gòu)上的措施，使工件不脫離正確位置；
（3） 在夾緊過(guò)程中，應(yīng)使工件不產(chǎn)生超出表面形狀精度允許范圍的變形：
① 制定夾緊方案時(shí)，對(duì)于剛性較差的工件，應(yīng)盡可能減少或避免由于夾緊力而產(chǎn)生彎曲變形；
② 夾緊力應(yīng)力求通過(guò)或靠近定位基準(zhǔn)與定位支承的接觸面；
③ 當(dāng)夾緊力無(wú)法通過(guò)或靠近定位基準(zhǔn)與定位支承的接觸面時(shí)，應(yīng)在與夾緊力相對(duì)應(yīng)的位置設(shè)置輔助支承；
④ 當(dāng)夾緊力作用于工件的斜面上時(shí)，若其分力能夠在工件上產(chǎn)生彎曲力矩，則應(yīng)避免在斜面上施加夾緊力。
⑤ 當(dāng)單方面夾緊所需要的夾緊力過(guò)大，致使彎曲力矩過(guò)大而造成工件變形較大時(shí)，可采用多向夾緊的方法；
⑥ 夾緊力應(yīng)避免壓向超定位元件；
（4） 在切削過(guò)程中，應(yīng)避免工件產(chǎn)生不能允許的振動(dòng)：
① 制定夾緊方案時(shí)，對(duì)于剛性較差的工件，應(yīng)盡可能減少或避免由切削力而產(chǎn)生的振動(dòng)；
② 夾緊力要盡可能靠近工件被加工表面，以減少工件的懸臂長(zhǎng)度；
③ 當(dāng)主夾緊力無(wú)法靠近工件被加工表面，而工件被加工表面懸臂又較長(zhǎng)時(shí)，可在切削過(guò)程中對(duì)工件剛性較差的部位設(shè)置輔助支承，或在輔助支承上還加一個(gè)夾緊力。
（5） 在切削過(guò)程中，切削力不應(yīng)破壞工件的正確位置，并使平衡切削力所需的夾緊力最?。?
① 制定夾緊方案時(shí)，切削力最好由定位支承反力平衡，盡可能避免用夾緊力及由夾緊力產(chǎn)生的摩擦力平衡。
② 用定位支承反力平衡最大切削力，此時(shí)所需要的夾緊力最小；
③ 用夾緊力平衡最大切削力，此時(shí)所需夾緊力最大；
④ 用夾緊力產(chǎn)生的摩擦力以平衡切削力，此時(shí)所需夾緊力最大。
3.2 夾緊機(jī)構(gòu)的確定
針對(duì)成批生產(chǎn)的工藝特征，本夾具選用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)夾壓工件。采用螺旋裝置直接夾緊或其它元件組合實(shí)現(xiàn)夾緊的機(jī)構(gòu)，統(tǒng)稱(chēng)為螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。螺旋夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易制造。由于螺旋升角小，螺旋夾緊機(jī)構(gòu)的自鎖性能好，夾緊力的夾緊行程都較大，在手動(dòng)夾具上應(yīng)用較多。螺旋夾緊機(jī)構(gòu)可以看做是繞在圓柱表面上的斜面，將它展開(kāi)就相當(dāng)于一人斜楔。在此螺旋夾緊裝置中，采用螺母直接夾緊。裝夾工件時(shí)，先將工件放在夾具體上，用兩個(gè)平面的支承板控制工件的六個(gè)自由度，使工件不能前后左右移動(dòng)，然后將壓板放在工件上，套上帶肩螺母，在加工面的下部用鉤形壓板來(lái)壓緊工件，利用兩面一孔定位，然后手動(dòng)擰緊螺母壓緊工件。
3.3 夾緊力三要素的確定
3.3.1 夾緊力方向的確定
夾緊力的方向與工件的裝夾方式、工件受外力的方向以及工件的剛性等有關(guān)，夾緊力方向的確定原則：
(1) 夾緊力的方向應(yīng)使定位基面與定位元件接觸良好，保證工件定位準(zhǔn)確可靠；
(2) 夾緊力的方向應(yīng)與工件剛度最大的方向一致，以減小工件變形；
(3) 夾緊力的方向應(yīng)盡量與工件受到的切削力、重力等的方向一致，以減小緊力。
減小夾緊力可以從以下三方面考慮：
（1） 當(dāng)工件以幾個(gè)表面作為定位基準(zhǔn)時(shí)，若工件是大型的，則為了保持工件的正確位置，朝每個(gè)定位元件都要有夾緊力；若工件尺寸較小，切銷(xiāo)力不大，則往往只要垂直朝向主要定位面有夾緊力，保證主要定位面與定位元件有較大的接觸面積，就可以使工件裝夾穩(wěn)定可靠。
（2） 夾緊力的方向應(yīng)方便裝夾和有利于減小夾緊力。下圖3.1為夾緊力Q、重力G和切銷(xiāo)力F三者之間的組合關(guān)系：
工件重力G方向始終指向地面，因此從裝夾工件出發(fā)，以圖a,b 最好，因?yàn)橹饕ㄎ辉砻媸撬匠希构ぜb夾穩(wěn)定可靠；圖c,d,e情況較差，圖f情況最差，不便裝夾；若從減小夾緊力出發(fā)，假定圖中G和F大小相同，則所需要的Q力以圖a最小，圖b次之，圖f最大；由此可見(jiàn)當(dāng)Q，G，F(xiàn)方向相同時(shí)，所需夾緊力最小，此時(shí)施加夾緊力的目的就是防止工件在加工中振動(dòng)。此設(shè)計(jì)中，主夾緊力的Q，G，與F方向垂直。
（3） 夾緊力的方向應(yīng)使工件夾緊后的變形小。
圖3.1 六種夾緊方式的比較
3.3.2 夾緊力作用點(diǎn)的確定
(1) 夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)正對(duì)支撐元件或位于支撐元件所形成的支撐面內(nèi)。
(2) 夾具力的作用點(diǎn)應(yīng)位于工件剛性較好的部位。
(3) 夾具力的作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近加工表面，以減小切削力對(duì)夾緊點(diǎn)的力矩，防止或減小工件的加工振動(dòng)或彎曲變形。
3.3.3 夾緊力大小的確定
工件的夾緊力過(guò)大，會(huì)引起工件的變形，達(dá)不到加工精度要求，而且使夾緊裝置結(jié)構(gòu)尺寸過(guò)大，造成結(jié)構(gòu)不緊湊；夾緊力過(guò)小，會(huì)造成工件夾緊不牢，加工時(shí)易破壞定位，同樣也保證不了加工精度要求，甚至?xí)鸢踩鹿?。由此可?jiàn)，必須對(duì)工件施加大小適當(dāng)?shù)膴A緊力。
確定夾緊力的基本原則：正確選擇夾緊力的方向、著力點(diǎn)和夾緊力的大小。
（1） 按靜力學(xué)的平衡條件，根據(jù)工件受外力的情況計(jì)算所需理論夾緊力；
（2） 確定夾緊方式和夾緊裝置；
（3） 確定夾緊裝置所能產(chǎn)生的實(shí)際夾緊力。
本次夾具是用來(lái)銑削加工卡瓦槽的，所需的理論夾緊力為銑削切削刀的切削力。查《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表1-2-9銑削切削刀的切削力的計(jì)算公式為：
（3.1）
本公式適用于刀具材料為高速鋼，工件材料為碳鋼、青銅、鋁合金、可鍛鑄鐵等，銑刀類(lèi)型為圓柱銑刀、立銑刀、盤(pán)銑刀、鋸片銑刀、角度銑刀、半圓成型銑刀等。
P——銑銷(xiāo)力（N）；
——在用高速鋼（）銑刀銑削時(shí)，考慮工件材料及銑刀類(lèi)型的系數(shù)，按表1-2-10選取=294；
——銑削深度（mm），指銑刀刀齒切入和切出工件過(guò)程中，接觸弧在垂直走刀方向平面中測(cè)得的投影長(zhǎng)度，取0.245；
——每齒進(jìn)給量（mm），取0.13；
D——銑刀直徑(mm), 取70；
B——銑削寬度（mm）（指平行于銑刀軸線(xiàn)方向測(cè)得的切削層尺寸），取0.5；
Z——銑刀的齒數(shù)，取4；
——用高速鋼（）銑削時(shí)，考慮工件材料機(jī)械性能不同的修正系數(shù)。灰鑄鐵：，取HB=200，；
HB——工件材料的布氏硬度（取max）；
代入數(shù)值后，得：
即為理論所需夾緊力。
再計(jì)算實(shí)際所需夾緊力。
查《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表1-2-11，典型夾緊形式實(shí)際所需夾緊力（或原始作用力）的計(jì)算公式：
（3.2）
——工件表面的摩檫系數(shù)，查表1-2-12，取=0.16；
K——安全系數(shù)，粗加工K=2.5~3.0，精加工K=1.5~2.0；本次取K=2.0。
工件以?xún)纱怪泵娑ㄎ唬瑐?cè)向夾緊的受力簡(jiǎn)圖如圖3.2所示。
圖3.2 工件以?xún)纱怪泵娑ㄎ?，?cè)向夾緊受力圖
P1與P2為切削力的兩個(gè)分力，且P1=P2=cos45°P=382487,代入數(shù)值后，計(jì)算得：
=25801476.7(N)
即所需的實(shí)際夾緊力為25801476.7(N)。
4 其它裝置的確定
4.1 手柄的選擇及設(shè)計(jì)
手柄有圓頭平手柄，圓頭斜手柄，圓頭斜形方孔手柄，錐形手柄，螺紋頭凸肚手柄，杠桿式手柄等。本次設(shè)計(jì)在圓頭平手柄的基礎(chǔ)上，結(jié)合夾具的實(shí)際情況，手柄設(shè)計(jì)為如圖4.1所示。
圖4.1 手柄
4.2 壓板的選擇及設(shè)計(jì)
壓板是用來(lái)壓緊工件的，可分為直壓板，移動(dòng)壓板，轉(zhuǎn)動(dòng)壓板，移動(dòng)彎壓板，移動(dòng)彎壓板，寬頭壓板，移動(dòng)寬壓板，鉸鏈壓板，回轉(zhuǎn)壓板，偏心輪用壓板，偏心輪用寬頭壓板，雙向壓板，鉤形壓板，臥式鉤形壓板，立式鉤形壓板，端面鉤形壓板，側(cè)面鉤形壓板，U形壓板，平端壓板，尖端壓板等。
本次夾緊中選用了兩種壓板，直壓板和鉤形壓板，其變形設(shè)計(jì)后簡(jiǎn)圖如下圖4.2，圖4.3所示。
圖4.2 直壓板
圖4.3 鉤形壓板
5 夾具體設(shè)計(jì)
夾具體是整個(gè)基體和骨架，在夾具體上要安裝組成該夾具所需要的各種元件、機(jī)構(gòu)、裝置等；而且還要考慮便于裝卸工件以及在機(jī)床上的固定。因此，夾具體的開(kāi)關(guān)和尺寸，主要取決于夾具上各組成件的分布情況，工件的形狀、尺寸及加工性質(zhì)等，工件的形狀如圖1-2所示，其基本尺寸為：470mm ，270mm ，106mm。
對(duì)夾具體的設(shè)計(jì)提出以下基本要求：
( 1 ) 應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度，不致產(chǎn)生不允許的變形和振動(dòng)。
( 2 ) 力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝卸工件方便，要防止無(wú)法制造和難以裝卸的現(xiàn)在發(fā)生。
( 3 ) 要有良好的結(jié)構(gòu)工藝性和使用性，以便于制造、裝配和使用。
( 4 ) 尺寸要穩(wěn)定，即夾具體經(jīng)制造加工后，應(yīng)防止其日久變形。
( 5 ) 排除切屑要方便，為了防止加工中切屑聚積在定位元件工件表面上或其它裝置中，而影響工件的正確定位和夾具的正常工作，因此在設(shè)計(jì)夾具體時(shí)，要考慮切屑的排除問(wèn)題。
( 6 ) 在機(jī)床上安裝要穩(wěn)定、可靠、安全。
根據(jù)以上原則，為了使底座與機(jī)床工作臺(tái)接觸穩(wěn)定、可靠，采用周邊接觸,實(shí)現(xiàn)夾具體與機(jī)床的夾緊配合；夾具體采用鑄造，夾具體厚度h=25mm。夾具體的外形尺寸可根據(jù)工件，定位元件，夾緊裝置，對(duì)刀，引導(dǎo)元件以及其他輔助機(jī)構(gòu)和裝置在總體上的配置確定。根據(jù)本次加工工藝的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)的夾具體的基本尺寸為522mm,347mm,250mm,示意圖見(jiàn)圖5.1所示：
圖5.1 夾具體示意圖
夾具體通過(guò)T形螺釘與機(jī)床定位。底部的孔是為夾具體與螺桿的配合而設(shè)計(jì)的。夾具體底部以四個(gè)T型槽用螺栓與銑床工作臺(tái)連接，工件通過(guò)螺桿與壓板安裝在夾具體上，再與夾具體夾緊定位，從而使各零部件組合為一個(gè)整體。
總結(jié)
機(jī)床夾具是由定位元件,夾緊裝置,對(duì)刀元件,夾具體部分組成,機(jī)床夾具設(shè)計(jì)也就是針對(duì)夾具組成的各個(gè)部分進(jìn)行設(shè)計(jì),其中定位與夾緊量個(gè)環(huán)節(jié)是夾具設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。
本次設(shè)計(jì)中，基本上按專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)步驟來(lái)設(shè)計(jì)夾具的。首先對(duì)工件零件圖進(jìn)行仔細(xì)研究，分析，明確設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)中的設(shè)計(jì)要求及有關(guān)資料，對(duì)工件有了全面透徹的了解，熟悉了它的結(jié)構(gòu)和工藝要求。考慮到在生產(chǎn)實(shí)際方便、可靠性、機(jī)床型號(hào)、生產(chǎn)批量、零件工藝性等各方面的因素，然后確定夾具的結(jié)構(gòu)方案，
主要包括：
1. 工件的定位方案
2. 確定夾緊方案
3. 確定夾緊機(jī)構(gòu)
4. 確定夾具體極其總體結(jié)構(gòu)
根據(jù)具體方案的各項(xiàng)工藝性指標(biāo)，畫(huà)出非標(biāo)準(zhǔn)件的零件工作圖，公差配合制定。參照有關(guān)資料經(jīng)驗(yàn)植，基本上完成了專(zhuān)用夾具的設(shè)計(jì)。
在夾具設(shè)計(jì)中，本夾具具有以下特點(diǎn)
1. 該夾具采用手動(dòng)夾緊，可靠方便，省時(shí)省力，尺寸小，不需要增壓裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；
2. 該夾具采用兩面一孔定位，誤差少，能夠滿(mǎn)足工件的加工要求；
3. 工件要求不太高，夾具各公差配合適當(dāng)放寬，降低了夾具的制造精度，從而使夾具生產(chǎn)成本不太高，符合夾具設(shè)計(jì)要求。
由于本人實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不足，對(duì)各門(mén)知識(shí)運(yùn)用不是很熟悉，在加上這是第一次接觸這門(mén)課程，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)夾具結(jié)構(gòu)，在設(shè)計(jì)中難免出現(xiàn)錯(cuò)誤和缺點(diǎn)。敬請(qǐng)各位領(lǐng)導(dǎo)，老師，同學(xué)賜教，本人不勝感激。
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致 謝
回想三年的大學(xué)生活，我要真誠(chéng)地感謝邵陽(yáng)學(xué)院機(jī)械與能源工程系的所有老師，是他們的辛勤工作使我從一個(gè)對(duì)機(jī)械知之甚少到今天的有一定扎實(shí)機(jī)械專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)的大學(xué)生。
三年中我們有過(guò)很多次的課程設(shè)計(jì)及生產(chǎn)實(shí)習(xí)，感謝學(xué)校為我們安排的這些機(jī)會(huì)及實(shí)習(xí)場(chǎng)所，也謝謝這些指導(dǎo)我們學(xué)習(xí)、設(shè)計(jì)、實(shí)習(xí)的專(zhuān)業(yè)老師，在專(zhuān)業(yè)方面而言，是他們引領(lǐng)我走出了第一步，讓我們對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)這一行有了最初的認(rèn)識(shí)及進(jìn)一步的了解。
本次設(shè)計(jì)是在指導(dǎo)老師肖軍老師的耐心幫助和悉心指導(dǎo)下，我學(xué)會(huì)了總結(jié)設(shè)計(jì)要求，查閱相關(guān)資料，形成整個(gè)設(shè)計(jì)框架和整體思想，最終圓滿(mǎn)的完成設(shè)計(jì)。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，由于知識(shí)的缺乏，出現(xiàn)了不少理論和實(shí)踐上的錯(cuò)誤，在指導(dǎo)老師的耐心指正下才得以解決。他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和高度的責(zé)任心，給我在生活和工作中以很大的影響，我在此表示衷心的感謝。
在次，我也要感謝我們宿舍的同學(xué)，在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，他們始終和我同甘共苦，互相幫助，有什么難題，我們一起商量解決，在這里，我也向他們表示感謝。
最后我要感謝我們學(xué)院的領(lǐng)導(dǎo)，因?yàn)樗麄兘o我提供良好的學(xué)習(xí)工作環(huán)境，讓我能順利的完成設(shè)計(jì)，在此，表示感謝。
附錄
Residual Stresses
A residual stress is one that exists without external loading or inte