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第一章 前言
畢業(yè)設(shè)計(jì)在我們大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課之后進(jìn)行的，這是我們在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)對所學(xué)各課程的深入綜合性的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練，因此，它在我們的大學(xué)生活中占有重要的地位。另外在做完這次畢業(yè)設(shè)計(jì)之后，我得到一次在畢業(yè)工作前的綜合性訓(xùn)練，我在想我能在下面幾方面得到鍛煉：
（1）運(yùn)用機(jī)械制造工藝學(xué)課程中的基本理論以及在生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知識，正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，保證零件的加工質(zhì)量。
（2）提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力。通過設(shè)計(jì)夾具的訓(xùn)練，獲得根據(jù)被加工零件的加工要求，設(shè)計(jì)出高效，省力，經(jīng)濟(jì)合理而能保證加工質(zhì)量的夾具的能力。
（3）學(xué)會使用手冊以及圖表資料。掌握與本設(shè)計(jì)有關(guān)的各種資料的名稱，出處，能夠做到熟練的運(yùn)用。
就我個人而言，我希望通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)對自己未來將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，為今后參加祖國的“四化”建設(shè)打一個良好的基礎(chǔ)。
由于個人能力有限，設(shè)計(jì)尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指教，本人將表示真誠的感謝！
機(jī)械、機(jī)器和機(jī)床等機(jī)械結(jié)構(gòu)是由部件和零件裝配成的，部件又是由組件和零件裝配而成的。由實(shí)體材料組成的機(jī)械零件的表面，又可分為加工表面和非加工表面兩種。一般，加工表面是機(jī)械零件重要的工作表面，加工表面的精度和粗糙度是通過加工保證的。此外，在加工機(jī)械零件表面時，還要考慮制造工藝的可行性、加工生產(chǎn)率、加工成本等多方面問題。本設(shè)計(jì)通過對一軸套零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)和銑槽用夾具設(shè)計(jì)，試圖找出一種簡單、實(shí)用的加工方法，以供生產(chǎn)同類零件的企業(yè)參考。
第二章 零件的分析
2.1計(jì)算生產(chǎn)綱領(lǐng)，確定生產(chǎn)類型
任務(wù)書上的題目內(nèi)容為：加工一個軸套零件，該零件年產(chǎn)量為20000臺，設(shè)其備品率為10 %，機(jī)械加工廢品率為1 % ，試進(jìn)行該軸套零件的工藝規(guī)程設(shè)計(jì)。
現(xiàn)制定該齒輪零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程。
N＝Qn（l + a %）（1 + b % ) = 20000×1×( l +10 %)（1+ l %) = 22220（件／年）
該零件的年產(chǎn)量為22220件，根據(jù)《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》教材中生產(chǎn)類型與生產(chǎn)綱領(lǐng)的關(guān)系，確定其生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)。
2.2零件的作用
題目所給的零件是CA6140車床的手柄座。它位于車床操作機(jī)構(gòu)中，可同時操縱離合器和制動器，即同時控制主軸的開、停、換向和制動。操作過程如下：當(dāng)手把控制手柄座向上扳動時，車床內(nèi)部的拉桿往外移，則齒扇向順時針方向轉(zhuǎn)動，帶動齒條軸往右移動，通過撥叉使滑套向右移，壓下羊角形擺塊的右角，從而使推拉桿向左移動，于是左離合器接合，主軸正轉(zhuǎn)；同理，當(dāng)手把控制手柄座向下扳動時，推拉桿右移，右離合器接合，主軸反轉(zhuǎn)。當(dāng)手把在中間位置時，推拉桿處于中間位置，左、右離合器均不接合，主軸的傳動斷開，此時齒條軸上的凸起部分正壓在制動器杠桿的下端，制動帶被拉緊，使主鈾制動。
2.3零件的工藝分析
CA6140車床手柄座有多處加工表面，其間有一定位置要求。分述如下：
1．以為中心的加工表面
這一組的加工表面有的孔，以及上下端面，，下端面為的圓柱端面；孔壁上有距下端面11mm、與孔中心軸所在前視面呈角的螺紋孔，尺寸為M10-7H，另外還有一個尺寸為6H9的槽，孔與槽的總寬度為27.3H11。
2．以為中心的加工表面
該組的加工表面有的螺紋孔(有位置要求)，加工時測量深度為25mm，鉆孔深度為28mm。上孔壁有一個配鉸的錐銷通孔，該通孔有位置要求。
3．以為中心的加工表面
本組的加工表面有的孔(兩個)，及其兩個內(nèi)端面(對稱)，兩端面均有位置要求，端面之間的距離為mm。，孔除了有位置要求以外還有平行度的形狀公差要求(與孔壁之間的平行度公差為)
4．以為中心的加工表面
這組的加工表面有的孔，該孔通至上的槽，并有位置要求。
由上面的分析可知，加工時應(yīng)先加工完一組表面，再以這組加工后的表面為基準(zhǔn)加工另外一組。
第三章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
3.1確定毛坯的制造形式
零件材料為HT200。手柄座在使用過程中不經(jīng)常的變動，它的只起支撐的作用，受到的沖擊不是很大，只是在縱向上受到很大的壓力。在加工過程中的精度保證很重要，它對工件的定位有一定的保證作用。
3.2基面的選擇
基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件的大批報廢，是生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。
3.2.1粗基準(zhǔn)的選擇
對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)。而對有若干個不加工表面的工件，則應(yīng)以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作粗基準(zhǔn)。根據(jù)這個基準(zhǔn)選擇原則，現(xiàn)選取孔的下端面作為粗基準(zhǔn)，利用一組共兩塊V形塊分別支承和作主要定位面，限制5個自由度，再以一個銷釘限制最后1個自由度，達(dá)到完全定位,然后進(jìn)行銑削。
3.2.2精基準(zhǔn)的選擇
主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問題。當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算，這在以后還要專門計(jì)算，此處不作介紹。
3.3制定工藝路線
制定工藝路線得出發(fā)點(diǎn),應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證,在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機(jī)床配以專用工卡具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
（1）工藝路線方案一：
工序一：備料
工序二：鑄造毛坯
工序三：粗銑上、下表面，精銑下表面；
工序四：鉆孔；
工序五：插鍵槽6H9；
工序六：銑槽1443 mm；
工序七：鉆、拉孔；
工序八：鉆孔；
工序九：鉆、擴(kuò)螺紋孔；
工序十：鉆、鉗錐銷通孔、M10-7H；
工序十一：終檢。
（2）工藝路線方案二：
工序一：備料
工序二：鑄造毛坯
工序三：鉆；
工序四：粗銑上、下表面；
工序五：精銑下表面；
工序六：插鍵槽6H9 mm；
工序七：銑槽14 mm 43 mm；
工序八：鉆孔；
工序九：鉆、拉孔；
工序十：鉆、擴(kuò)；
工序十一：鉆、鉗錐銷通孔、M10-7H；
工序十二：終檢。
（3）、工藝方案的分析：
上述兩個工藝方案的特點(diǎn)在于：方案一是先加工上下表面為中心的一組工藝，然后加工的孔，再以的孔的孔為基準(zhǔn)加工的孔。方案二則是先加孔后再加工上下表面，再加工孔，此時方案二采用車床加工工序一，這樣有利提高效率，節(jié)省成本。經(jīng)比較可知，先加工上下表面，再以上下表面為基準(zhǔn)加工及插鍵槽，最后完成對的孔的定位。顯然方案一比方案二的裝夾次數(shù)減少了，同時也更好的保證了精度要求。
綜上所述，零件的具體工藝過程如下：
工序一：備料
工序二：鑄造毛坯
工序三：粗銑、半精銑凸臺端面，選用X51立式銑床；
工序四：銑，半精銑大端面；
工序五：鉆，擴(kuò)，鉸內(nèi)孔，選用Z535立式鉆床；
工序六：鉆，粗鉸，精鉸孔，選用Z525立式鉆床；
工序七：銑槽mm，選用X63臥式銑床；
工序八：鉆、粗鉸、精鉸螺紋孔，選用Z525立式鉆床；
工序九：鉆底孔，攻螺紋孔M10-H7mm，選用Z525立式鉆床；
工序十：鉆錐銷通孔，選用Z525立式鉆床；
工序十一：拉鍵槽6H9mm；
工序十二：鉆槽底通孔鉆，選用Z525立式鉆床；
工序十三：終檢。
3.4機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的確定
“手柄座”零件材料為鑄鐵，硬度為HBS65～87，毛坯的重量約為2Kg，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，采用砂型鑄模。相關(guān)數(shù)據(jù)參見零件圖。據(jù)以上原始資料及加工路線，分別確定各家工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：
1．外圓表面延軸線方向長度方向的加工余量及公差（端面）。
查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊》（以下稱《工藝手冊》）表2.2～2.5，取端面長度余量均為2.5（均為雙邊加工）
銑削加工余量為：
粗銑 1mm
精銑 0mm
2．內(nèi)孔（已鑄成孔）
查《工藝手冊》表2.2～2.5，取已鑄成孔長度余量為3，即鑄成孔半徑為21mm。
工序尺寸加工余量：
鉆孔 2mm
擴(kuò)孔 0.125mm
3．其他尺寸直接鑄造得到
由于本設(shè)計(jì)規(guī)定的零件為大批量生產(chǎn)，應(yīng)該采用調(diào)整加工。因此在計(jì)算最大、最小加工余量時應(yīng)按調(diào)整法加工方式予以確認(rèn)。
3.5確立切削用量及基本工時
工序三切削用量及基本工時的確定：銑Φ45端面，選用機(jī)床：X51立式銑床
⑴銑Φ45端面：
選擇銑刀半徑為25mm，齒數(shù)Z=6（見《工藝手冊》表3.1－27）
，（《切削》表3.7和《切削》表3.8）
（《切削》表3.9）
按機(jī)床選取
實(shí)際切削速度：
工作臺每分鐘進(jìn)給量：
銑床工作臺進(jìn)給量：
基本工時：
⑵半精銑Φ45端面：
加工余量為Z=1mm
切削速度為
選用主軸為
工作臺進(jìn)給量：
基本工時：
工序四切削用量及基本工時的確定：銑削大端面：
⑴粗銑大端面：
進(jìn)行兩次銑削，第一次Z=2mm，第二次Z=1mm
選用主軸為
實(shí)際切削速度：
工作臺進(jìn)給量：
基本工時：
⑵半精銑大端面：
切削速度：
選用主軸為
工作臺進(jìn)給量：
基本工時：
工序五切削用量及基本工時的確定：鉆→擴(kuò)→粗鉸→精鉸Φ25H8mm通孔，選用機(jī)床：Z535立式鉆床
⑴鉆孔Φ23mm：
選擇Φ23mm高速鋼錐柄標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆（見《工藝手冊》表3.1－6）
（《切削》表2.7和《工藝》表4.2－16）
（《切削》表2.15）硬度200－217
按機(jī)床選取（《工藝》表4.2－5）
實(shí)際切削速度：
基本工時：（《工藝》表6.2－5）
⑵擴(kuò)孔Φmm：
選擇Φ24.8mm高速鋼錐柄擴(kuò)孔鉆（《工藝》表3.1－8）
由《切削》表2.10得擴(kuò)孔鉆擴(kuò)Φ24.8mm孔時的進(jìn)給量，并由《工藝》表4.2－16取擴(kuò)孔鉆擴(kuò)孔時的切削速度
由《切削》表2.15得，故：
按機(jī)床選取
基本工時：
⑶鉸Φ孔：
選擇Φ25mm高速鋼錐柄機(jī)用鉸刀（《工藝》表3.1－17）
由《切削》表2.24得，，
由《工藝》表4.2－16得
按機(jī)床選取
基本工時：
工序六 切削用量及基本工時的確定：鉆→粗鉸→精鉸Φ10H7孔，選用機(jī)床：Z525立式鉆床
⑴鉆Φ10孔：
選擇Φ9.8mm高速鋼錐柄麻花鉆（《工藝》表3.1－6）
由《切削》表2.7和《工藝》表4.2－16查得
（《切削》表2.15）
按機(jī)床選取
基本工時：
⑵粗鉸Φ9.96mm孔：
選擇Φ9.96mm的高速鋼鉸刀（《工藝》表2.11）
由《切削》表2.24和《工藝》表4.2－15查得
按機(jī)床選取
基本工時：
⑶精鉸Φ20mm孔：
選擇Φ20mm的鉸刀
按機(jī)床選取
基本工時：
工序七切削用量及基本工時的確定：銑的槽，選用機(jī)床：X63臥式銑床
選用高速鋼圓柱形銑刀，齒數(shù)Z=6
⑴第一次走刀：
按機(jī)床選取
工作臺進(jìn)給量：
基本工時：
⑵第二次走刀：
按機(jī)床選取
工作臺進(jìn)給量：
基本工時：
工序八切削用量及基本工時的確定：選用機(jī)床：Z525立式鉆床
⑴鉆Φ13mm孔：
選擇Φ13高速鋼錐柄麻花鉆（《工藝》表3.5－6）
由《切削》表2.7和《工藝》表4.2－16查得
（《切削》表2.15）
按機(jī)床選取
基本工時：
⑵粗鉸Φ13.95mm孔：
選擇Φ13.95高速鋼錐柄機(jī)用鉸刀（《工藝》表3.1－17）
，，
按機(jī)床選取（《工藝》表42－15）
（《工藝》表4.2－16）
基本工時：
⑶精銑Φ14mm孔：
選擇Φ14高速鋼錐柄機(jī)用鉸刀（《工藝》表3.1－17）
由《切削》表2.24查得
，，
（《工藝》表42－16）
按機(jī)床選取
基本工時：
工序九 切削用量及基本工時的確定：鉆8.5mm底孔，攻螺紋M10mm，選用機(jī)床：Z525立式鉆床
⑴鉆Φ8.5底孔：
選用Φ8.5高速鋼錐柄麻花鉆（《工藝》表3.1－6）
由《切削》表2.7和《工藝》表4.2－16查得
（《切削》表2.15）
按機(jī)床選取
基本工時：
⑵攻螺紋M10mm：
選擇M10mm高速鋼機(jī)用絲錐
f等于工件螺紋的螺距p，即
按機(jī)床選取
基本工時：
工序十 切削用量及基本工時的確定：加工Φ5的圓錐孔，選用機(jī)床：Z525立式鉆床
⑴鉆Φ5的圓錐孔：
選擇高速鋼麻花鉆
按機(jī)床選取
基本工時：
⑵鉸Φ5的孔：
選擇Φ5的鉸刀
按機(jī)床選取
基本工時：
工序十二 切削用量及基本工時的確定：加工Φ5.5的圓錐孔，選用機(jī)床：Z525立式鉆床
⑴鉆Φ5.5mm孔：
選擇Φ4.8的高速鋼錐柄麻花鉆
按機(jī)床選取
基本工時：
⑵鉸孔：
選擇的鉸刀
按機(jī)床選取
基本工時：
第四章 專用夾具設(shè)計(jì)
4.1 設(shè)計(jì)夾具的目的
在機(jī)械制造的機(jī)械加工、檢驗(yàn)、裝配、焊接和熱處理等冷、熱工藝過程中，使用著大量的夾具。所謂夾具就是一切用來固定加工對象，使之占有正確位置，接受施工或者檢測的裝置。在機(jī)械制造中采用大量的夾具，機(jī)床夾具就是夾具中的一種。它裝在機(jī)床上，使工件相對刀具與機(jī)床保持正確的相對位置，并能承受切削力的作用。機(jī)床夾具的作用主要有以下幾個方面：較容易、較穩(wěn)定地保證加工精度，因?yàn)橛脢A具裝夾工件時，工件相對機(jī)床（刀具）的位置由夾具來保證，基本不受工人技術(shù)水平的影響，因而能較容易、較穩(wěn)定地保證工件的加工精度；提高勞動生產(chǎn)率，因?yàn)椴捎脢A具后，工件不需要劃線找正，裝夾也方便迅速，顯著地減少了輔助時間，提高了勞動生產(chǎn)率；擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍，因?yàn)槭褂脤Ｓ脢A具可以改變機(jī)床的用途、擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍，例如，在在車床或搖臂轉(zhuǎn)床上安裝鏜模夾具后，就可以對箱體孔系進(jìn)行鏜削加工；改善勞動條件、保證生產(chǎn)安全，因?yàn)槭褂脤Ｓ脵C(jī)床夾具可以減輕工人的勞動強(qiáng)度、改善勞動條件，降低對工人操作技術(shù)水平的要求，保證安全。
4.2 夾具的分類
（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， 車床上的三爪卡盤和四爪卡盤、頂尖和雞心夾頭；銑床上的平口鉗、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。這類夾具一般已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。由專業(yè)工廠生產(chǎn)，作為機(jī)床附件供應(yīng)給用戶。
（2）專用夾具
專用夾具是指專為某一工件的某道工序的加工而專門設(shè)計(jì)的夾具，具有結(jié)構(gòu)緊湊，操作迅速、方便等優(yōu)點(diǎn)。專用夾具通常由使用廠根據(jù)要求自行設(shè)計(jì)和制造，適用于產(chǎn)品固定且批量較大的生產(chǎn)中。
（3）組合夾具
組合夾具是在機(jī)床夾具零部件標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)上，由一整套預(yù)先制造好的，具有各種不同形狀、不同規(guī)格尺寸的標(biāo)準(zhǔn)元件和合件，按照組合化的原理，針對工件的加工要求組裝成各種專用夾具。夾具使用完畢后，可以拆卸，留待組裝新夾具時使用。
組合夾具的應(yīng)用范圍十分廣泛。它最適合于品種多、產(chǎn)品變化快、新產(chǎn)品試制和單件小批生產(chǎn)等場合，在批量生產(chǎn)中也可利用組合夾具代替臨時短缺的專用夾具，以滿足生產(chǎn)要求。用組合夾具元件可以組裝成各類機(jī)床夾具。數(shù)控機(jī)床和柔性制造單元的出現(xiàn)，更加推動了組合夾具技術(shù)的進(jìn)步，擴(kuò)大了組合夾具的應(yīng)用范圍。
組合夾具具有以下特點(diǎn)：組合夾具元件可供多次使用，但其一旦組裝成某個夾具后，該夾具結(jié)構(gòu)仍屬專用性，只能一次使用。當(dāng)變換加工對象時，一般仍需全部拆開，重新組裝成新夾具結(jié)構(gòu)，以滿足新工件的加工要求。和專用夾具不一樣，組合夾具的最終精度，是靠各組成元件的精度，直接組合來保證的，不允許進(jìn)行任何補(bǔ)充加工，否則無法保證元件的互換性。由于組合夾具是由各標(biāo)準(zhǔn)元件組合起來的，因此剛性較差，尤其是元件連接的結(jié)合面接觸剛度，對加工精度影響較大。一般組合夾具的外形尺寸較大，不及專用夾具那樣緊湊。這種夾具不受生產(chǎn)類型的限制，可以隨時組裝，以應(yīng)生產(chǎn)之急。
（4）拼裝夾具
拼裝夾具是指按某一工件的某道工序的加工要求，由標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的夾具元件，直接按專用夾具的裝配方法（銷釘定位、螺栓緊固）裝配成的專用夾具。采用拼裝夾具大大縮短了專用夾具的設(shè)計(jì)與制造周期，而且當(dāng)產(chǎn)品改型時原來夾具的大部分元件仍可拆下重新使用，適用于多品種、小批量生產(chǎn)中。
（5）通用可調(diào)夾具
通用可調(diào)夾具是指根據(jù)不同尺寸或種類的工件，調(diào)整或更換個別定位元件或夾緊元件而形成的專用夾具。加工對象不很確定，通用范圍較大，適用于多品種、小批量生產(chǎn)中。
（6）成組夾具
成組夾具是指專為加工成組工藝中某一組零件而設(shè)計(jì)的可調(diào)夾具。加工對象明確，只需調(diào)整或更換個別定位元件或夾緊元件便可使用，調(diào)整范圍只限于本零件組被的工件，適用于成組加工。
通用可調(diào)夾具和成組夾具都是一種比較先進(jìn)的、繼承性好的新型夾具。采用這兩種夾具可大大減少專用夾具數(shù)量，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)成本，加快產(chǎn)品的更新?lián)Q代，并可有效地促進(jìn)并實(shí)現(xiàn)機(jī)床夾具標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化。
通用可調(diào)夾具與成組夾具的區(qū)別在于：前者的加工對象不很確定，其更換調(diào)整部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，往往具有較大的適應(yīng)性，通用范圍大；而成組夾具則是為成組加工工藝中
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一組零件而專門設(shè)計(jì)的，加工對象十分明確，可調(diào)范圍也只限于本組內(nèi)的零件，因此后者亦稱為專用可調(diào)夾具。
4.3 專用夾具的組成
（1）定位裝置
這種裝置包括定位元件及其組合，其作用是確定工件在夾具中的位置，即通過它使工件加工時相對于刀具及切削成形運(yùn)動處于正確的位置，如支撐釘、支撐板、V形塊、定位銷等。
（2）夾緊裝置
它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重力、慣性力以及切削力等外力作用而產(chǎn)生位移，同時防止或減小振動。它通常是一種機(jī)構(gòu)，包括夾緊元件（如夾爪、壓板等），增力及傳動裝置（如杠桿、螺紋傳動副、斜楔、凸輪等）以及動力裝置（如氣缸、油缸）等。
（3）對刀—引導(dǎo)裝置
它的作用是確定夾具相對于刀具的位置，或引導(dǎo)刀具進(jìn)行加工，如對刀塊、鉆套、鏜套等。
（4）其他元件及裝置
如定向件、操作件以及根據(jù)夾具特殊功用需要設(shè)置的一些裝置，如分度裝置、工件頂出裝置、上下料裝置等。
（5）夾具體
用于連接夾具各元件及裝置，使其成為一個整體的基礎(chǔ)件，并與機(jī)床有關(guān)部位連接，以確定夾具相對于機(jī)床的位置。
4.4 典型的定位元件
工件以平面定位：工件以平面作為定位基面，是最常見的定位方式之一。如箱體、床身、機(jī)座、支架等類零件的加工中，較多采用了平面定位。工件以平面定位時常用的定位元件如下所述。
A主要支承：
它主要用來限制工件的自由度，起定位作用。
1） 固定支承，有支承釘和支承板兩種形式，在使用過程中他們都是固定不動的。當(dāng)工件以粗糙不平的粗基準(zhǔn)定位時，采用球頭支承釘。齒紋頭支承釘用在工件的側(cè)面，它能增大摩擦因數(shù)，防止工件滑動。當(dāng)工件以加工過的平面定位時，可采用平頭支承釘或支承板。
為保證各固定支承的定位表面嚴(yán)格共面，裝配后，需將其工作表面一次磨平。支承釘與夾具體孔的配合采用H7/ r6或H7/n6,當(dāng)支承需要經(jīng)常更換時，應(yīng)加襯套。襯套外徑與夾具體孔的配合一般采用H7/n6或者H7/r6，襯套內(nèi)徑與支承釘?shù)呐浜线x用H7/s6。
可調(diào)支承，是指支承釘?shù)母叨瓤梢哉{(diào)節(jié)。調(diào)整時要先松后調(diào)，調(diào)好后用防松螺母鎖緊。
可調(diào)支承主要用于工件以粗基準(zhǔn)面定位、或者定位基面的形狀復(fù)雜（如成型面、臺階面等），以及各批毛坯的尺寸、形狀變化較大時的情況。可調(diào)支承在一批工件加工前調(diào)整一次。在同一批工件加工中，它的作用同固定支承相同。
自位支承（浮動支承） 在工件定位過程中，它能自動地調(diào)整位置，其特點(diǎn)是：支承點(diǎn)的位置能隨著工件定位基面的不同而自動調(diào)節(jié)，定位基面壓下其中一點(diǎn)，其余點(diǎn)便上升，甚至各點(diǎn)都與工件接觸。接觸點(diǎn)數(shù)的增加，提高了工件的裝夾剛度和穩(wěn)定性，但其作用仍相當(dāng)于一個固定支承，只限制工件一個自由度。
B 輔助支承
輔助支承用來提高工件的剛度和穩(wěn)定性，不起定位作用。輔助支承的工作特點(diǎn)是：待工件定位夾緊后，再調(diào)整支承釘?shù)母叨?，使其與工件的有關(guān)表面接觸并鎖緊。每安裝一個工件就調(diào)整一次輔助支承。另外，輔助支承還可以起預(yù)定位的作用。常見的輔助支承有：螺旋式輔助支承、自位式輔助支承和推引式輔助支承。
工件以圓孔定位：工件以圓孔表面作為定位基面時，常用以下定位元件：
圓柱銷（定位銷）當(dāng)工件孔徑較小時（D=3-10mm），為增加定位銷剛度，避免銷子因受撞擊而折斷，或熱處理時淬裂，通常把根部倒成圓角。這時夾具體上應(yīng)有沉孔，使定位銷的圓角部分沉入孔內(nèi)而不會妨礙定位。大批大量生產(chǎn)時，可以采用帶襯套的結(jié)構(gòu)形式。為了便于工件裝入，定位銷的頭部應(yīng)有15度的倒角。
定位銷的工作部分直徑可按g5、g6、f6、f7制造，定位銷和夾具體的配合可用H7/r6、H7/n6，襯套與夾具體選用過渡配合H7/n6，其內(nèi)徑和定位銷為間隙配合H7/h6、H7/h5。
2） 圓柱心軸
其定位部分直徑按h6、g6或f6制造，裝卸工件方便，但定心精度不高。為了減少因配合間隙而造成的工件的傾斜，工件常以孔和端面聯(lián)合定位，因而要求工件定位孔和端面有較高的垂直度，最好能在一次裝夾中加工出來。
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使用開口墊圈可實(shí)現(xiàn)快速裝卸工件，開口墊圈的兩端面應(yīng)互相平行。當(dāng)工件內(nèi)孔和端面垂直度誤差很大時，因采用球面墊圈。
3） 圓錐銷 限制了X、Y、Z三個自由度。
4） 圓錐心軸（小錐度心軸）這種定位方式的定心精度較高，不用另設(shè)夾緊裝置，但工件的軸向定位誤差較大，傳遞的扭矩較小，適用于工件定位孔不低于IT7的精車和磨削加工，不能加工端面。
工件以外圓柱面定位：工件以外圓柱面定位時，常用以下元件：
V形塊 它有固定式和活動式兩種。固定式V形塊在夾具體上的裝配，一般用兩個定位銷和2-4個螺釘連接，活動式V形塊除限制工件一個移動自由度外，還兼有夾緊作用。它定位最大的優(yōu)點(diǎn)就是對中性好，它可使一批工件的定位基準(zhǔn)軸線對中在V形塊兩斜面的對稱平面上，而不受定位基準(zhǔn)直徑誤差的影響。V形塊定位的另一個特點(diǎn)是無論定位基準(zhǔn)是否經(jīng)過加工，是完整的圓柱面還是局部圓弧面，都可采用V形塊定位。因此，V形塊是用得最多的定位元件。
定位套 它用來限制沿軸向的自由度，常與端面聯(lián)合定位。用端面作為主要定位面時，應(yīng)控制套的長度，以免夾緊時工件產(chǎn)生不允許的變形。它結(jié)構(gòu)簡單，容易制造，但定心精度不高，一般適用于精基準(zhǔn)定位。
半圓套 這種定位方式主要用于大型軸類零件及不便于軸向裝夾的零件。定位基面的精度不低于IT8-IT9，半圓的最小內(nèi)徑取工件定位基面的最大直徑。
4.5 夾具中的夾緊機(jī)構(gòu)
夾具中的夾緊裝置一般由動力源和夾緊機(jī)構(gòu)兩個部分組成。動力源是產(chǎn)生原始作用力的部分，如用人的體力對工件進(jìn)行夾緊，稱為手動夾緊；若采用氣動，液動，電動以及機(jī)床的運(yùn)動等動力裝置來代替人力進(jìn)行夾緊，則稱為機(jī)動夾緊。夾緊機(jī)構(gòu)是接受和傳遞原始作用力，使其變?yōu)閵A緊力并執(zhí)行夾緊任務(wù)的部分，包括中間傳遞力機(jī)構(gòu)和夾緊元件。中間傳遞力機(jī)構(gòu)把來自人力或者動力裝置的力傳給夾緊元件，再由夾緊元件直接與工件受壓面接觸，最終完成夾緊任務(wù)。
在夾緊的組成中可以看出，不論采用任何動力源（手動或者機(jī)動），外加的原始作用力要轉(zhuǎn)化為夾緊力，都必須通過夾緊機(jī)構(gòu)。夾具中常用的夾緊機(jī)構(gòu)有斜碶夾緊機(jī)構(gòu)、螺旋夾緊機(jī)構(gòu)、圓偏心夾緊機(jī)構(gòu)、鉸鏈夾緊機(jī)構(gòu)、定心對中夾緊機(jī)構(gòu)以及聯(lián)動夾緊機(jī)構(gòu)等。
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（1）斜碶夾緊機(jī)構(gòu)：斜碶夾緊機(jī)構(gòu)是夾緊機(jī)構(gòu)中最基本的形式之一，螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，圓偏心夾緊機(jī)構(gòu)，定心對中夾緊機(jī)構(gòu)等均是斜碶夾緊機(jī)構(gòu)的變形，由于手動的斜碶夾緊機(jī)構(gòu)在夾緊工件時既費(fèi)時又費(fèi)力，效率很低，故實(shí)際上多在機(jī)動夾緊裝置中采用。
（2）螺旋夾緊機(jī)構(gòu)：利用螺桿直接夾緊工件，或者與其他元件組成復(fù)合夾緊機(jī)構(gòu)夾緊工件，是應(yīng)用較廣泛的一種夾緊機(jī)構(gòu)，由于螺旋夾緊機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單，容易制造，夾緊可靠，擴(kuò)力比較大和夾緊行程不受限制等特點(diǎn)，所以在手動夾緊裝置中被廣泛使用，在夾具中除采用螺桿直接夾緊工件外，經(jīng)常采用螺旋壓板夾緊機(jī)構(gòu)。
（3）圓偏心夾緊機(jī)構(gòu)：由于偏心圓的夾緊力小，自鎖性能又不是很好，故只使用于切削負(fù)荷不大而且無很大震動的場合，為滿足自鎖條件，其夾緊行程也相應(yīng)受到限制，用與夾緊行程較小的場合。
（4）鉸鏈夾緊機(jī)構(gòu)：因鉸鏈夾緊機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡單，擴(kuò)力比較大，適用于多點(diǎn)或多件夾緊，在氣動或者液動夾具中廣泛應(yīng)用。
（5）定心、對中夾緊機(jī)構(gòu)：定心，對中夾緊機(jī)構(gòu)是一種特殊的夾緊機(jī)構(gòu)，工件在其上同時實(shí)現(xiàn)定位和夾緊。
（6）聯(lián)動夾緊機(jī)構(gòu)：工件裝夾所使用的夾具，有的需要同時有幾個點(diǎn)對工作的工件進(jìn)行夾緊，而有的則需要同時夾緊幾個工件，為了提高效率，減少裝夾時間，可采用聯(lián)動夾緊機(jī)構(gòu)。
4.6 夾具的發(fā)展趨勢
夾具是機(jī)械加工不可缺少的部件，在機(jī)床技術(shù)向高速、高效、精密、復(fù)合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾具技術(shù)正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟(jì)方向發(fā)展。
?1） 高精度
隨著機(jī)床加工精度的提高，為了降低定位誤差，提高加工精度，對夾具的制造精度要求更高。高精度夾具的定位孔距精度高達(dá)±5μm，夾具支承面的垂直度達(dá)到0.01mm/300mm，平行度高達(dá)0.01mm/500mm。德國demmeler(戴美樂)公司制造的4m長、2m寬的孔系列組合焊接夾具平臺，其等高誤差為±0.03mm；精密平口鉗的平行度和垂直度在5μm以內(nèi)；夾具重復(fù)安裝的定位精度高達(dá)±5μm；瑞士EROWA柔性夾具的重復(fù)定位精度高達(dá)2~5μm。機(jī)床夾具的精度已提高到微米級，世界知名的夾具制造公司都是精密機(jī)械制造企業(yè)。誠然，為了適應(yīng)不同行業(yè)的需求和經(jīng)濟(jì)性，夾具有不同的型號，以及不同檔次的精度標(biāo)準(zhǔn)供選擇。
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XXXX學(xué)院
2） 高效
為了提高機(jī)床的生產(chǎn)效率，雙面、四面和多件裝夾的夾具產(chǎn)品越來越多。為了減少工件的安裝時間，各種自動定心夾緊、精密平口鉗、杠桿夾緊、凸輪夾緊、氣動和液壓夾緊等，快速夾緊功能部件不斷地推陳出新。新型的電控永磁夾具，加緊和松開工件只用1~2秒，夾具結(jié)構(gòu)簡化，為機(jī)床進(jìn)行多工位、多面和多件加工創(chuàng)造了條件。為了縮短在機(jī)床上安裝與調(diào)整夾具的時間，瑞典3R夾具僅用1分鐘，即可完成線切割機(jī)床夾具的安裝與校正。采用美國Jergens(杰金斯)公司的球鎖裝夾系統(tǒng)，1分鐘內(nèi)就能將夾具定位和鎖緊在機(jī)床工作臺上，球鎖裝夾系統(tǒng)用于柔性生產(chǎn)線上更換夾具，起到縮短停機(jī)時間，提高生產(chǎn)效率的作用。
3） 模塊、組合
夾具元件模塊化是實(shí)現(xiàn)組合化的基礎(chǔ)。利用模塊化設(shè)計(jì)的系列化、標(biāo)準(zhǔn)化夾具元件，快速組裝成各種夾具，已成為夾具技術(shù)開發(fā)的基點(diǎn)。省工、省時，節(jié)材、節(jié)能，體現(xiàn)在各種先進(jìn)夾具系統(tǒng)的創(chuàng)新之中。模塊化設(shè)計(jì)為夾具的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與組裝打下基礎(chǔ)，應(yīng)用CAD技術(shù)，可建立元件庫、典型夾具庫、標(biāo)準(zhǔn)和用戶使用檔案庫，進(jìn)行夾具優(yōu)化設(shè)計(jì)，為用戶三維實(shí)體組裝夾具。模擬仿真刀具的切削過程，既能為用戶提供正確、合理的夾具與元件配套方案，又能積累使用經(jīng)驗(yàn)，了解市場需求，不斷地改進(jìn)和完善夾具系統(tǒng)。組合夾具分會與華中科技大學(xué)合作，正在著手創(chuàng)建夾具專業(yè)技術(shù)網(wǎng)站，為夾具行業(yè)提供信息交流、夾具產(chǎn)品咨詢與開發(fā)的公共平臺，爭取實(shí)現(xiàn)夾具設(shè)計(jì)與服務(wù)的通用化、遠(yuǎn)程信息化和經(jīng)營電子商務(wù)化。
4） 通用、經(jīng)濟(jì)
夾具的通用性直接影響其經(jīng)濟(jì)性。采用模塊、組合式的夾具系統(tǒng)，一次性投資比較大，只有夾具系統(tǒng)的可重組性、可重構(gòu)性及可擴(kuò)展性功能強(qiáng)，應(yīng)用范圍廣，通用性好，夾具利用率高，收回投資快，才能體現(xiàn)出經(jīng)濟(jì)性好。德國demmeler(戴美樂)公司的孔系列組合焊接夾具，僅用品種、規(guī)格很少的配套元件，即能組裝成多種多樣的焊接夾具。元件的功能強(qiáng)，使得夾具的通用性好，元件少而精，配套的費(fèi)用低，經(jīng)濟(jì)實(shí)用才有推廣應(yīng)用的價值。
專家們建議組合夾具行業(yè)加強(qiáng)產(chǎn)、學(xué)、研協(xié)作的力度，加快用高新技術(shù)改造和提升夾具技術(shù)水平的步伐，創(chuàng)建夾具專業(yè)技術(shù)網(wǎng)站，充分利用現(xiàn)代信息和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，與時俱進(jìn)地創(chuàng)新和發(fā)展夾具技術(shù)。主動與國外夾具廠商聯(lián)系，爭取合資與合作，引進(jìn)技術(shù)，這是改造和發(fā)展我國組合夾具行業(yè)較為行之有效的途徑。
4.7 本課題夾具設(shè)計(jì)
為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用的夾具。我被要求設(shè)計(jì)第Ⅳ道工序----鉆孔Φ14H7，本夾具將用于Z525立式鉆床。
4.7.1任務(wù)的提出
本夾具主要用來鉆Φ14H7的孔，同時對孔的同軸度及加工精度有一定的要求。且在鉆孔后還要進(jìn)行拉孔，以保證其精度要求，為了使其誤差減小，在工序工序一、工序二、工序三中的加工也得有精度要求。因此，在本道工序加工時，主要應(yīng)考慮如何提高生產(chǎn)率、降低勞動強(qiáng)度、提高加工質(zhì)量。
4.7.2定位方案及定位裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算
4.7.2.1定位方案的確定
工件以Φ25H8孔及端面和Φ10H7孔為定位基準(zhǔn)；夾緊時，首先由開口墊圈夾緊Φ25H8孔兩端面，再用汽缸通過連桿機(jī)構(gòu)夾緊。
4.7.2.2定位元件及裝置設(shè)計(jì)
用定位銷、開口墊圈進(jìn)行完全定位。
4.7.2.3定位誤差的分析計(jì)算
本工序選用的工件以圓孔在定位銷上定位，定位銷為水平放置，由于定位副間存在徑向間隙，因此必將引起徑向基準(zhǔn)位移誤差。在重力作用下定位副只存在單邊間隙，即工件始終以孔壁與心軸上母線接觸，故此時的徑向基準(zhǔn)位移誤差僅存在Z軸方向，且向下。
式中 ——工件圓孔直徑公差（mm）；
——定位銷外圓直徑公差（mm）。
4.7.3對刀或?qū)бㄑb置）設(shè)計(jì)
對刀裝置用來確定刀具與夾具的相對位置。由于本道工序是完成孔的加工。用轉(zhuǎn)套引導(dǎo)刀具的方式。
4.7.4夾緊方案及裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算
4.7.4.1夾緊方案的確定
夾緊時，首先由定位銷和開口墊圈夾緊孔兩端面，再用DQG型汽缸的連桿杠桿機(jī)構(gòu)夾緊。
4.7.4.2夾緊力大小的分析計(jì)算
鉆孔時切削用量最大，軸向力、扭矩最大，故以鉆孔時計(jì)算夾緊力并分析。
刀具：高速鋼錐柄麻花鉆
根據(jù)《切削手冊》表2.34可查得：
軸向力計(jì)算公式為
其中：，，，，，，，。故
扭矩計(jì)算公式
其中：，,，，，，
。
4.7.5夾緊機(jī)構(gòu)及裝置設(shè)計(jì)
利用氣缸活塞的拉力通過連桿機(jī)構(gòu)對工件進(jìn)行夾緊。夾具體的設(shè)計(jì)主要考慮零件的形狀及將上述各主要元件聯(lián)成一個整體。
4.7.6夾具操作及維護(hù)簡要說明
如前所述，在設(shè)計(jì)夾具時，為提高生產(chǎn)率，首先想到是怎么樣方便的安裝和拆卸，本道工序就是采用了快換墊圈的方式。由于本夾具是對工件進(jìn)行鉆孔，因此在鉛直方向受到很大的沖擊力，故在其相應(yīng)的方向上應(yīng)適當(dāng)?shù)目紤]強(qiáng)度上的要求。并設(shè)法減少夾具的的占地面積，使之很方便的操作和快速的切換工件。
因此，應(yīng)設(shè)法解決上述問題。目前采取的措施有：一是提高毛坯的精度，使最大切削深度降低，以降低切削力；二是選擇精度的心軸，使其定位精確，并使心軸連在夾具體內(nèi)，這樣可以減少縱向傾斜的偏差；三是：加大螺母和開口墊圈的加緊力。使工作進(jìn)行時，工作緊湊和保證加工要求。夾具體上裝有快換鉆套，使夾具在一批零件之間能加工不同要求的零件，同時在夾具體上裝有一塊可翻動的蓋模板，這樣有利于工件的拆裝。
結(jié)論
為期三個月的畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)束了，在本次設(shè)計(jì)中，我查了大量的資料，在網(wǎng)上也搜索了很多相關(guān)的典型零件的工藝規(guī)程等內(nèi)容，在我設(shè)計(jì)困難的時候，我得到了我的導(dǎo)師和多位院里老師的指導(dǎo)和幫助，同學(xué)們也給了我很大的支持和啟發(fā)，因此，我的設(shè)計(jì)與老師同學(xué)的幫助是分不開的，在這里，我對幫助過我順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的老師和同學(xué)表示真摯的感謝。
我的課題題目是：CA6140手柄座工藝規(guī)程及夾具設(shè)計(jì)，這是我第一次全方位的對所學(xué)科目的運(yùn)用。從中發(fā)現(xiàn)了很多以前沒有注意到的問題，也學(xué)到了很多的處理生產(chǎn)問題的技巧和方法，我覺得本次畢業(yè)設(shè)計(jì)對我而言，非常重要。既是對我大學(xué)三年的學(xué)習(xí)總結(jié)，也是為以后在工廠工作打下基礎(chǔ)。在本次設(shè)計(jì)中，在老師的指導(dǎo)下，我完成了本次設(shè)計(jì)，學(xué)習(xí)了新的知識，很感謝學(xué)校為我創(chuàng)造這個學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)的機(jī)會。
本次設(shè)計(jì)中，我查閱了大量的書籍，在此，對所有機(jī)械書籍的作者表示感謝。沒有他們的辛勤勞動，不可能完成我的畢業(yè)設(shè)計(jì)。由于我的知識有限，而且設(shè)計(jì)中實(shí)際生產(chǎn)的知識，因此，有很多缺點(diǎn)和錯誤，希望答辯時專家和老師們能給我指出，對此表示感謝。
參考資料
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2.《機(jī)械制造工藝及專用夾具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》 孫麗媛主編 冶金工業(yè)出版社
3.《機(jī)械制造工藝學(xué)》周昌治、楊忠鑒等 重慶大學(xué)出版社
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6.《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊》王光斗、王春福主編 上?？萍汲霭嫔?
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8.《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)手冊》 鄒慧君主編 機(jī)械工業(yè)出版社
9.《金屬切削手冊》第三版 上海市金屬切削技術(shù)協(xié)會 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社
10.《幾何量公差與檢測》第五版 甘永立 主編 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社
11．《機(jī)械制造工藝水學(xué)》、《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)》（教材）
12．《機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》 ，機(jī)械工業(yè)出版社
致謝
本文是在尊敬的X老師的精心指導(dǎo)下完成的，老師高尚的品德，淵博的學(xué)識，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng)和高度的責(zé)任心深深地影響著學(xué)生。導(dǎo)師三年的教誨是學(xué)生寶貴的精神財富，并將使學(xué)生受益終生。在此，謹(jǐn)向尊敬的導(dǎo)師表示真誠的感謝和崇高的敬意！
在課題的研究過程中，我的同學(xué)史團(tuán)樂等均給予了很大的幫助。在課題的調(diào)研過程中，各老師均給了很大的幫助，作者表示深深的感謝！
最后，作者還要深深地感謝默默支持本人完成學(xué)業(yè)的父母及親友，感謝他們?yōu)槲宜龀龅臒o私奉獻(xiàn)和巨大支持！
謹(jǐn)向所有在本文的完成中給予作者關(guān)懷和幫助而在此無法一一提及的老師、同學(xué)和朋友致以誠摯的謝意！
作者于2010年11月
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