滑塊零件加工工藝及銑夾具設計【含CAD圖紙】

滑塊零件加工工藝及銑夾具設計【含CAD圖紙】,含CAD圖紙,零件,加工,工藝,夾具,設計,cad,圖紙 滑塊零件加工工藝及銑夾具設計 目錄 摘要 緒論 1 一、夾具設計目的與意義 1 二、機床夾具的現(xiàn)狀及發(fā)展 1 1.機床夾具的現(xiàn)狀 1 2. 現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向 1 3.本課題主要討論的問題 2 第1章 夾具設計的概論 3 1.1 機床夾具的概述 3 1.1.1 機床夾具概述 3 1.1.2 機床夾具的種類 3 1.1.3機床夾具的組成 3 1.2 銑床夾具的分類 3 1.3 銑削專用夾具的設計要點 4 1.4 銑床夾具的安裝 4 1.5 工件的定位與誤差分析 5 1.5.1 工件定位的基本原理 5 1.5.2 定位方法與定位元件 5 1.5.3 工件的誤差分析 6 1.5.4 定位誤差產生的原因 7 1.6 夾緊裝置 7 1.6.1夾緊裝置的組成 8 1.6.2 對夾緊裝置的基本要求 8 1.6.3 夾緊力的確定 8 1.6.4 夾緊力大小計算 9 1.7 夾緊機構種類 9 1.8 減小夾緊變形措施 9 第2章 銑削專用夾具的設計 10 2.1 明確設計任務，了解零件加工工藝過程 10 2.1.1 熟悉工件零件圖、本工序加工要求 10 2.1.2 熟悉零件加工工藝過程 10 2.2 確定定位方案 11 2.2.1 基準的選擇 11 2.2.2 確定定位夾緊方案 11 2.2.3 定位元件的選擇及設計 12 2.3 定位誤差的計算與分析 15 2.4 減小定位誤差的措施 16 2.5 計算切削力及實際所需的夾緊力 16 2.6 設計夾緊機構并驗算機構所能產生的夾緊力 17 2.7 主要元件的設計與建模 18 2.8 對刀元件及夾具體 19 第3章 夾具圖的繪制 21 3.1 工序圖 21 3.2 夾具體零件圖 21 3.3 夾具裝配總圖 21 3.4 標注總圖上的尺寸、公差與配合和技術條件 21 3.4.1 標注尺寸、公差與配合 21 3.4.2制訂技術條件 22 3.5 三維裝配圖建模 22 第4章 夾具工作精度分析 25 4.1 槽寬尺寸mm 25 4.2 位置尺寸620.10 25 4.3 對稱度允差0.2mm 25 4.4垂直度允差0.10mm 25 結束語.............................................................................................................26 致謝.................................................................................................................27 參考文獻 28 緒論 1.夾具設計目的與意義 夾具是機械制造廠里的一種工藝裝備，機床夾具就是機床上用以裝夾工件的一種裝置，它使得工件相對于刀具或機床活動正確的位置，并在加工過程中不因外力的影響而變動。廣義的說夾具一種保證加工質量并能加速工藝過程的一種工藝裝備，而在機械制造領域中，機床夾具作為機床的一種輔助設備，用以對工件的定位和夾緊，其數(shù)量和種類很多，顯得相當重要。 機械制造離不開金屬切削機床，對于切削機床，機床夾具是保證機械加工質量、提高生產效率、降低生產成本、減輕勞動強度、降低對工人技術的過高要求、實現(xiàn)生產過程自動化不可或缺的重要工藝裝備之一。雖然各種數(shù)控機床和加工中心等，高度智能化的加工設備已經在我國各個生產單位已被廣泛使用，但是，在大部分情況下都還以普通專用機床為主要生產設備。因此，根據(jù)我國機械行業(yè)規(guī)模化流水生產線生產的現(xiàn)狀，設計一款專用銑床夾具來滿足生產綱領高效、大批量的要求，是對機械設計從業(yè)人員的基本要求。我們必須掌握對銑床夾具的設計方法和設計思路，將其應用到實際生產中，從中不斷提高自己對所學理論知識的認識與運用能力。此次設計不僅可對整個大學專業(yè)課所學知識加以鞏固和彌補，更能鍛煉自身的自學能力，對于以后個人發(fā)展大有裨益。 二、機床夾具的現(xiàn)狀及發(fā)展 1.機床夾具的現(xiàn)狀 國際生產研究協(xié)會的統(tǒng)計表明，目前中、小批多品種生產的工件品種已占工件種類總數(shù)的85%左右?，F(xiàn)代生產要求企業(yè)所制造的產品品種經常更新?lián)Q代，以適應市場的需求與競爭。然而，一般企業(yè)都仍習慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具，一般在具有中等生產能力的工廠里，約擁有數(shù)千甚至近萬套專用夾具；另一方面，在多品種生產的企業(yè)中，每隔3~4年就要更新50~80%左右專用夾具，而 夾具的實際磨損量僅為10~20%左右。特別是近年來，數(shù)控機床、加工中心、成組技術、柔性制造系統(tǒng)（FMS）等新加工技術的應用，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品的投產，以縮短生產準備周期，降低生產成本； 2.裝夾一組具有相似性特征的工件； 3.能適用于精密加工的高精度機床夾具； 　　 4.能適用于各種現(xiàn)代化制造技術的新型機床夾具； 　　 5.采用以液壓站等為動力源的高效夾緊裝置，減輕勞動強度和提高生產率 　　 6.提高機床夾具的標準化程度。 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)為標準化、精密化、高效化和柔性化等四個方面。 1.標準化?機床夾具的標準化與通用化是相互聯(lián)系的兩個方面。機床夾具的標準化，有利于夾具的商品化生產，有利于縮短生產準備周期，降低生產總成本。 2.精密化?隨著機械產品精度的日益提高，勢必相應提高了對夾具的精度要求。精密化夾具的結構類型很多，例如用于精密分度的多齒盤，其分度精度可達±0.1"；用于精密車削的高精度三爪自定心卡盤，其定心精度為5μm。 3.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、高速化夾具和具有夾緊力裝置的夾具等。目前，除了在生產流水線、自動線配置相應的高效、自動化夾具外，在數(shù)控機床上，尤其在加工中心上出現(xiàn)了各種自動裝夾工件的夾具以及自動更換夾具的裝置，充分發(fā)揮了數(shù)控機床的效率。 4.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整、組合等方式，以適應工藝可變因素的能力。工藝的可變因素主要有：工序特征、生產批量、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、通用可調夾具、成組夾具、模塊化夾具、數(shù)控夾具等。為適應現(xiàn)代機械工業(yè)多品種、中小批量生產的需要，擴大夾具的柔性化程度，改變專用夾具的不可拆結構為可拆結構，發(fā)展可調夾具結構，將是當前夾具發(fā)展的主要方向【2】。 3.本課題主要討論的問題 本次設計主要介紹了銑床夾具的的一般設計思想和方法。所給零件為一矩形工件，有形狀和位置公差的要求，所以對夾具的精度有較高的要求。并且夾具的設計要符合銑床夾具的特性。明確設計的要求和意圖；然后對原始資料(零件圖、技術要求等)進行分析，然后提出具體的定位、夾緊、對刀方案，并進行精度分析；最后繪制出夾具的零件圖及裝備圖，運用Pro/E三維軟件對整個夾具進行建模和裝配,完成設計論文的撰寫。 第1章 夾具設計的概論 1.1 機床夾具的概述 1.1.1 機床夾具概述 機床夾具是在機械制造過程中，用來固定加工對象，使之占有正確的位置，以接受加工或檢測并保證加工要求的機床附加裝置，簡稱為夾具。 在機床上加工工件的時候，必須用夾具裝好夾牢所要加工工件。工件在機床上加工時，為保證加工精度和提高生產率，必須使工件在機床上相對刀具占有正確的位置，這一過程稱為定位。將工件夾緊，就是對工件施加作用力，使之在已經定好的位置上將工件可靠地夾緊，這一過程稱為夾緊。從定位到夾緊的全過程，稱為裝夾。機床夾具的主要功能就是完成工件的裝夾工作。工件的裝夾方法有找正裝夾法和夾具裝夾法兩種。 1.1.2 機床夾具的種類 機床夾具按其適用范圍可分為通用夾具、專業(yè)夾具、組合夾具、可調夾具及隨行夾具五種基本類型。如按所使用的機床來分類，則機床夾具可分為車床夾具、銑床夾具、躺床夾具、鉆床夾具、磨床夾具、自動機床夾具及數(shù)控機床夾具等。 通用夾具是指已經標準化的、可用于加工一定范圍內的不同工件的夾具，如三爪卡盤、平口虎鉗、萬能分度頭等。這些夾具已作為機床附件由專門工廠制造供應。 專業(yè)夾具是指專為某一工件的某道工序而設計制造的夾具。專業(yè)夾具在批量生產中使用，這也是本次夾具設計的主要研究對象。 1.1.3 機床夾具的組成 1.定位元件及定位裝置 用于確定工件在夾具中的正確位置，定位支承元件的定位精度直接影響工件加工的精度。定位元件有支承釘，支承板等。 2.夾緊元件及夾緊裝置 用于夾緊工件，保持工件定位后的位置在加工過程中不變。 3.夾具體 夾具體是機床夾具的基礎件，通過它將夾具的所有元件連接成一個整體，并通過它將整個夾具安裝在機床上。 4.其他裝置或元件 各種夾具還應根據(jù)需要設置一些其它裝置或元件，有分度裝置，導向或對刀元件，夾具與機床之間的連接元件等。如銑削加工一般多采用定距切削，為便于調整刀具相對于工件被加工表面的位置，夾具上常設置對刀裝置，其中對刀裝置包括對刀塊和塞尺。 1.2 銑床夾具的分類 銑床夾具主要用于加工零件上的平面、凹槽、花鍵及各種成型面等，是最常見的夾具之一。按銑削的進給方式，可將銑床夾具分為直線進給式、圓周進給式和靠模進給式三類。其中，直線進給式夾具用得最多。 另外，銑床夾具按使用范圍可分為通用銑夾具、專用銑夾具和組合銑夾具三類；還可按自動化程度和夾緊動力源的不同以及裝夾工件數(shù)量的多少等進行分類。 1.3 銑削專用夾具的設計要點 1.為了調整和確定夾具與機床工作臺軸線的相對位置，在夾具體與地面之間應具有兩個定位鍵。 2.為了調整和確定夾具與銑刀的相對位置，應正確選用對刀裝置，對刀裝置應在使用塞尺方便和易于觀察的位置，并應在銑刀開始切入工件的一端。 3.考慮加工余量大和切削力方向隨時可能變化的因素，夾具應有足夠的剛性和強度，夾具的重心應盡量低。 4.夾具裝置要有足夠的強度和剛度，保證必需的夾緊力，并有良好的自鎖性能。 5.夾緊力應作用在工件剛度較大的部位上。工件與主要定位元件的定位表面接觸剛度要大。當從側面壓緊工件時，壓板在側面的著力點應低于工件側面支承點。 6.切屑和冷卻液應能順利排出，必要時應開排泄孔【2】 1.4 銑床夾具的安裝 夾具在銑床工作臺上的定位,由裝在夾具體底部的兩個定位鍵實現(xiàn)。銑床夾具在銑床工作臺上的安裝位置，直接影響被加工表面的位置精度，因而在設計時必須考慮其安裝方法，一般是在夾具底座下面裝兩個定位鍵。定位鍵的結構尺寸已標準化，應按銑床工作臺的T形槽尺寸選定，它和夾具底座以及工作臺T形槽的配合為H7/h6、H8/h8。兩定位鍵的距離應力求最大，以利提高安裝精度。 定位鍵安裝在夾具體底面的縱向槽中,一個夾具一般要配置兩個定位鍵。銑床夾具底座定位鍵與銑床工作臺T型槽的配合連接，再用T 形螺栓和墊圈、螺母將夾具體緊固在工作臺上，所以在夾具體上還需要提供兩個穿T形螺栓的耳座。如果夾具寬度較大時，可在同側設置兩個耳座，兩耳座的距離要和銑床工作臺兩個T形槽間的距離一致。T形槽導軌如下圖1.1： 圖1.1 銑床T行槽導軌 1.5 工件的定位與誤差分析 1.5.1 工件定位的基本原理 工件的定位實質就是要使工件在夾具中有某個確定的位置。這一位置可以通過定位支承限制相應的自由度來獲得。 六點定位原理：如果要使一個自由剛體在空間有一個確定的位置，就必須設置相應的六個約束以限制六個運動自由度。如果工件的六個自由度都加以限制了，工件在空間的位置也就完全被確定下來了。因此定位實質上就是限制自由度。 關于六點定位原則的幾個主要問題： 1.在夾具的結構中，定位支承點是通過具體的定位元件體現(xiàn)的，即支承點不一定用點或銷的頂端，而常用面或線來代替。兩個點決定一條直線，三個點決定一個平面，即一條直線可以代替兩個支承點，一個平面可代替三個支承點。在具體應用時，還可用窄長的平面代替直線，用較小的平面來替代點。 2.定位支承點與工件定位基準面始終保持接觸，方起到限制自由度的作用。 3.分析定位支承點的定位作用時，不考慮力的影響。工件的某一自由度被限制是指工件在某個坐標方向有了確定位置，并不是指工件在受到使其脫離定位支承點的外力時不能運動。使工件在外力作用下不能運動，要靠夾緊裝置來完成。 1.5.2 定位方法與定位元件 定位方法和定位元件的選擇，主要決定于工件的加工要求、工件的定位基準和外力的作用情況等。定位方法有平面定位，圓柱孔定位，圓柱面定位，特殊表面定位，組合表面定位等。據(jù)定位方法及各定位元件的特點合理選擇定位元件 1.對定位元件的基本要求 (1) 限位基面應有足夠的精度。足夠的精度才能保證工件的定位精度。 (2) 限位基面應有較好的耐磨性。由于定位元件的工作表面經常與工件接觸和磨擦，為此定位元件限位表面的耐磨性要好，以保證夾具的壽命和精度。 (3) 支承元件應有足夠的強度和剛度。定位元件在加工過程中受工件重力、夾緊力和切削力的作用，因此要求定位元件應有足夠的剛度和強度。 (4) 應有較好的工藝性。定位元件應簡單、合理，便于制造、裝配和更換。 (5) 定位元件應便于清除切屑。定位元件的結構和工作表面形狀應有利于清除切屑，以防切屑嵌入夾具內影響加工和定位精度。 2.常用定位元件的選用 定位元件選用時，應按工件定位基準面和定位元件的結構特點進行選擇。 1.以面積較小的已經加工的基準平面定位時，選用平頭支承釘，以基準面粗糙不平或毛坯面定位時，選用圓頭支承釘，側面定位時，可選用網(wǎng)狀支承釘。 2.以面積較大、平面度精度較高的基準平面定位時，選用支承板，用于側面定位時，可選用不帶斜槽的支承板，盡可能用帶斜槽的支承板，以利清除切屑。 3.以毛坯面和環(huán)形平面作基準平面定位時，選用自位支承作定位元件。 4.定位基準面需提高定位剛度、穩(wěn)定性和可靠性時，可選用輔助定位元件，輔助支承不限制自由度，且每次加工均需重新調整支承點高度，支承位置應選在有利工件承受夾緊力和切削力的地方。常見的支承板和支承釘如下圖1.2和圖1.3： 圖1.2 支承釘 圖1.3 支承板 1.5.3 工件的誤差分析 由于一批工件逐個在夾具中定位時，各個工件所占據(jù)的位置不完全一致，即出現(xiàn)工件位置定得“準與不準”的問題。如果工件在夾具中所占據(jù)的位置不準確，加工后各工件的尺寸必然有誤差。這種由工件定位引起的誤差即定位誤差（ΔD）。 為保證精度，限定定位誤差不超過工件加工公差T的1/5～1/2?！?】　　　　　　　 即， ΔD≤(1/5～1/2)T 式中：ΔD──定位誤差，單位為mm； T ──工件的加工誤差，單位為mm 1.5.4 定位誤差產生的原因 工件逐個在夾具中定位時，各個工件的位置不一致的原因主要是基準不重合，而基準不重合又分為兩種情況：一是定位基準與限位基準不重合，產生的基準位移誤差ΔY；二是定位基準與設計基準不重合，產生的基準不重合誤差ΔB。 1.基準不重合誤差ΔB 加工尺寸的設計基準是外圓柱面的母線時，定位基準是圓柱孔的中心線，這種由設計基準與定位基準不重合所致的工序基準在加工尺寸方向上的最大位置變動量，稱基準不重合誤差，此時除定位基準位移誤差外，還有基準不重合誤差。 當定位基準與設計基準不重合時產生基準不重合誤差。因此選擇定位基準時應盡量與設計基準相重合。當被加工工件的工藝過程確定以后，各工序的工序尺寸也就隨之而定，此時在工藝文件上，設計基準便轉化為工序基準。 2.基準位移誤差ΔY 由于定位副的制造誤差或定位副配合間所導致的定位基準在加工尺寸方向上最大位置變動量，稱為基準位移誤差（ΔY）。 如果工件內孔直徑與心軸外圓直徑做成完全一致，作無間隙配合，即孔的中心線與軸的中心線位置重合，則不存在因定位引起的誤差。但實際上，心軸和工件內孔都有制造誤差?；鶞饰灰普`差的方向是任意的，減小定位配合間隙，即可減小基準位移誤差ΔY值，以提高定位精度。 1.6 夾緊裝置 工件在夾具定位之后，在機械加工過程中，工件會受到切削力、離心力、慣性力等的作用，故必須設計夾緊裝置對工件夾緊，它對工件加工有較大影響。 1.6.1夾緊裝置的組成 夾緊裝置的組成由以下三部分組成： 1.動力源裝置 產生夾緊作用力的裝置。分手動和機動夾緊兩種，為了改善勞動條件和提高生產率，目前在大批量生產中均采用機動夾緊。機動夾緊的力源來自氣動、液壓、氣液聯(lián)動、電磁、真空等動力夾緊裝置。 2.傳力機構 介于動力源和夾緊元件之間傳遞動力的機構。作用是，改變作用力的方向、大?。痪哂幸欢ǖ淖枣i性能，以便在夾緊力一旦消失后，仍能保證整個夾緊系統(tǒng)處于可靠的夾緊狀態(tài)，這一點在手動夾緊時尤為重。 3.夾緊元件 它是直接與工件接觸完成夾緊作用的最終執(zhí)行元件。 1.6.2 對夾緊裝置的基本要求 在夾緊工件的過程中，夾緊作用的效果會直接影響工件的加工精度、表面粗糙度以及生產效率。因此，設計夾緊裝置應遵循以下原則： 1.夾緊過程中，不能破壞工件定位時占據(jù)的正確位置。 2.夾緊力的大小應適當可靠。既要保證加工過程中工件不發(fā)生送的或振動，又不允許工件產生不適當?shù)淖冃魏捅砻鎿p傷。 3.夾緊裝置工藝性好。 4.使用性好。操作方便、安全、省力。 1.6.3 夾緊力的確定 夾緊力的確定包括夾緊力的方向、作用點和大小三個要素。 1.夾緊力的方向 夾緊力的方向與工件定位的基本配置情況，以及工件所受外力的作用方向等有關。選擇時必須遵守以下準則： （1）夾緊力的方向應有助于定位穩(wěn)定，且主夾緊力應朝向主要定位基面。 （2）夾緊力的方向應有利于減小夾緊力，以減小工件的變形、減輕勞動強度。 （3）夾緊力的方向應是工件剛性較好的方向。 2.夾緊力的作用點 合理選擇夾緊力作用點必須遵守以下準則： （1）夾緊力的作用點應落在定位元件的支承范圍內，應盡可能使夾緊點與支承點對應，使夾緊力作用在支承上。如夾緊力作用在支承面范圍之外，會使工件傾斜或移動，夾緊時將破壞工件的定位。 （2）夾緊力的作用點應選在工件剛性較好的部位。這對剛度較差的工件尤其重要，如將作用點由中間的單點改成兩旁的兩點夾緊，可使變形大為減小，并且夾緊更加可靠。 （3）夾緊力的作用點應盡量靠近加工表面，以防止工件產生振動和變形，提高定位的穩(wěn)定性和可靠性。 3.夾緊力的大小 夾緊力的大小，對于保證定位穩(wěn)定、夾緊可靠，確定夾緊裝置的結構尺寸，都有著密切的關系。 1.6.4 夾緊力大小計算 計算夾緊力時，通常將夾具和工件看成一個剛性系統(tǒng)。根據(jù)工件受切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬時狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實際所需的夾緊力數(shù)值。即： 式中，—實際所需的夾緊力； —在一定條件下，由靜力平衡計算出的理論夾緊力； —安全系數(shù)。 其中，【2】 1.7 夾緊機構種類 機床夾具的夾緊裝置所采用的夾緊機構可根據(jù)實際需要合理選擇。常用的夾緊機構有，斜鍥夾緊機構，螺旋夾緊機構，偏心夾緊機構，端面凸輪夾緊機構，鉸鏈夾緊機構，聯(lián)動夾緊機構等。 1.8 減小夾緊變形措施 1. 增加輔助支承和輔助夾緊點 2. 增加壓緊件接觸面積 3.利用對稱變形 加工薄壁套筒時，采用加寬卡爪，如果夾緊力較大，仍有可能發(fā)生較大的變形。因此，在精加工時，除減小夾緊力外，夾具的夾緊設計，應保證工件能產生均勻的對稱變形，以便獲得變形量的統(tǒng)計平均值，通過調整刀具適當消除部分變形量，也可以達到所要求的加工精度。 第2章 銑削專用夾具的設計 2.1 明確設計任務，了解零件加工工藝過程 2.1.1 熟悉工件零件圖、本工序加工要求 圖2.1 加工零件圖 該零件為45鋼；零件圖如上圖2.1，中批量生產；該工序在臥式銑床上用三面刃銑刀加工。由零件圖可知，所設計的夾具應滿足以下工序加工要求： 1.槽寬。 2.槽寬至工件底面的位置尺寸。 3.槽兩側面對孔軸線的對稱度0.2mm。 4.槽底面對工件B面的垂直度0.10mm。 2.1.2 熟悉零件加工工藝過程 1.銑前后兩端面 2.銑底面、頂面 3.銑兩端面 4.銑兩臺肩面 5.鉆、鉸孔 6.銑槽 以上銑削1、2、3、4、6工序均在X6130臥式銑床上加工，工序5在Z5135立式鉆床上加工。 2.2 確定定位方案 2.2.1 基準的選擇 圖2.2 工件坐標系 根據(jù)工件的加工要求，該工序必須限制工件的五個自由度。建立坐標系如圖2.2所示。為保證槽底面至工件B面的垂直度，應選B面為定位基面，限制；為保證工序尺寸，須限制、，所以選取A面為定位基面；為保證槽兩側面對孔軸線的對稱度要求，還必須在加工時限制自由度。另外，為了方便控制刀具的走刀位置，還需要限制。 綜上所述，工件的六個自由度均被限制，為使定位基準與設計基準重合，選取的定位基準是B面、孔和A面。 2.2.2 確定定位夾緊方案 根據(jù)零件特點，按照工藝過程要求，確定工件定位夾緊方案【4】，采用機械夾緊方式對工件進行夾緊。 綜上對工件定位、夾緊方案的分析，確定定位、夾緊方案。其定位夾緊圖如下圖2.3所示： 圖2.3 定位夾緊方案圖 2.2.3 定位元件的選擇及設計 1.定位元件的選擇 由上知，工件的定位面是側平面B面、底平面A面、和孔，據(jù)此在夾具上的定位元件選為支承板、支承釘、和菱形定位銷。 2.定位板設計 定位平面B面所用的定位支承板參照參考文獻【3】第272頁設計。 標記為：支承板 A6×45 GB 2236-80 材料：T8。 如下圖2.4、圖2.5： 圖2.4 定位板 圖2.5 定位板三維建模 3.支承釘?shù)脑O計 釘參照《機床夾具設計手冊》【3】第271頁設計 標記：支承釘A16×8 GB 2226-80 材料：T8。 如下圖2.3、圖2.7： 圖2.6 A型支承釘 圖2.7 支承釘三維建模 4.菱形定位銷的設計 用于孔定位的菱形定位銷參照《機床夾具設計手冊》【3】第262頁設計 菱形銷（GB 2226-80） 材料：T8。 如下圖2.8： 圖2.8菱形銷三維建模 現(xiàn)確定定位銷的極限偏差和定位表面到定位銷中心的名義尺寸： =L，其中取工件相應尺寸=L=230.08mm的平均尺寸，公差取相應尺寸公差的(~)倍，現(xiàn)取，【2】則有： =230.02mm 滿足工件順利裝拆的補償量值：=(+)÷2=(0.16+0.04)÷2=0.10mm 則，菱形定位銷和定位孔配合的最小間隙===0.43mm （其中，b的值可查手冊得值為3【3】） 菱形定位銷圓柱部分的直徑為：=-=14-0.043=13.957mm 其公差按IT7選取，公差值為0.018mm，則： d=Φ 2.3 定位誤差的計算與分析 1.槽寬的定位誤差 該尺寸由銑刀尺寸直接保證，不需考慮定位誤差。 2.槽底面至工件底面位置尺寸620.10mm的定位誤差 平面定位時，基準位移誤差忽略不計，0；定位基準與設計基準重合，0，則=+=0。 3.槽兩側面對孔軸線的對稱度0.2mm的定額誤差 工件以Φ14孔軸線定位，定位基準與設計基準重合，0；但菱形定位銷圓柱部分直徑Φmm與定位孔mm配合時產生的最大間隙將直接影響對稱度要求： ==-=0.043-(-0.06)=0.01mm 為對稱度允差的，應采取措施予以減小此項誤差。 4.槽底面對工件B面的垂直度的定位誤差 此時，定位基準與設計基準重合，0；平面定位時，基準位移誤差為0，0，故=+=0。 2.4 減小定位誤差的措施 由上知，槽兩側面對孔軸線的對稱度不滿足加工要求。采取措施： 1.提高菱形銷圓柱部分的制造精度，將菱形定位銷圓柱部分精度提高到IT6級，公差值為0.011mm,則此時菱形定位銷圓柱部分直徑Φmm,=0.043-(-0.054)=0.097mm。0.097仍接近加工誤差的。 2.在提高菱形定位銷圓柱部分的制造精度基礎上，將Φ14孔的精度提高到IT8級，其公差值為0.027mm，此時孔的尺寸及公差為Φmm，則0.027mm-(-0.054)=0.081mm,那么就要約0.12mm的加工精度預留量，可滿足保證對稱度加工要求。 2.5 計算切削力及實際所需的夾緊力 圖2.9作用于工件上的切削力 工件在加工時的受力情況如圖2.9所示。加工時，工件受到切削合力F的作用，F(xiàn)可分解為水平和垂直方向的切削分力和，由經驗公式，和可通過切向銑削力分別乘以一個系數(shù)來得到。在對稱銑削情況下，=(1~1.2),=(0.2~0.3)。 參照《機床夾具設計手冊》【3】表1-2-9得銑削力的計算公式： 參數(shù)的選?。? 切向銑削力 （N） 銑刀系數(shù) =669 銑削深度 =3mm 每齒進給量 =0.15mm 銑刀直徑 d=100mm 銑削寬度 B=12mm 銑刀齒數(shù) z=12 修正系數(shù) （工件屈服應力） 綜上，計算得： 銑削力 。 故水平分力=1.1=1279N，垂直分力=0.3=349N。 工件的主定位面是B面，故選擇夾緊力的作用方向為水平方向作用于B面。當夾緊力水平作用于工件上時，所需要的理論夾緊力=+=1279+=3606N 由公式 = 可計算出實際所需夾緊力。 現(xiàn)在計算安全系數(shù)K的值。 安全系數(shù)K的計算公式為： 由《機床夾具設計手冊》表1-2-0得各安全系數(shù)K的取值如下： 基本安全系數(shù) 加工性質 刀具鈍化程度 切削特點 穩(wěn)定性 手柄位置 工件與支撐面接觸情況 將各安全系數(shù)值代入上面公式計算得,K=1.95<2.5（注：若安全系數(shù)的計算值小于2.5，則取=2.5），則取K的值為2.5。 所以實際所需夾緊力為： = =9015N。 實際所需的夾緊力計算是一個很復雜的問題，一般只能作粗略的估算。為簡化計算，在設計夾緊裝置時，可只考慮切削力對夾緊的影響，并假定工藝系統(tǒng)是剛性的切削過程穩(wěn)定不變?！?】 2.6 設計夾緊機構并驗算機構所能產生的夾緊力 現(xiàn)設計一種鉸鏈壓板機構，當鉸鏈壓板轉開時，這種結構很方便于裝拆工件及清理切屑。 設夾緊機構所能產生的夾緊力為,鉸鏈壓板的受力分析如下圖2.10所示： 圖2.10 鉸鏈壓板受力分析 由壓板受力分析計算得： = (選定=)【6】 式中，—夾緊機構效率，取值為0.9； —螺栓的許用夾緊力，單位：。 當螺桿的螺紋公稱直徑為M12時，可查表得：=5620N。 所以，==2=2×5620×0.9=10116N 因>=9015N,故夾緊機構滿足設計要求。 2.7 主要元件的設計與建模 依據(jù)《機床夾具設計手冊》對各個元件進行設計并對其標記如下如下： 1. 鉸鏈叉座：A14 GB 2248-80 材料：45鋼 2. 對位鍵： A14h6 GB 2206-80 材料：45鋼 3. 壓板： A14×130 GB 2188-80 材料：45鋼 4. 浮動壓塊：A40×14 GB 2174-80 材料：45鋼 5. 銷 A10×28 GB/T 119.1-2000 材料：35鋼 6. 銷 A6×28 GB/T 119.1-2000 材料：35鋼 7. 對刀塊 GB 2242-80 材料：20鋼 8. 對刀塞尺 3 GB 2244-80 材料：T8 9. 螺釘 GB/T 68-2000 M5.5×25 對夾具主要元件夾緊元件建模如下圖2.11、2.12、2.13、2.14： 圖2.11 鉸鏈叉座 圖2.12 浮動壓塊 圖2.13 壓板 圖2.14 螺桿 2.8 對刀元件及夾具體 根據(jù)工件加工表面形狀，對刀件可選用夾具零件及部件中的標準直角對刀塊。它的直角對刀面和工件被加工槽形相對應，其間距等于塞尺厚度，設計塞尺厚度為3，并把對刀件安裝于夾具體的豎直板上。 根據(jù)銑床T行槽的寬度，選用寬度B=14mm,公差為h6的A型定位鍵來確定夾具在機床上的位置?！?】 夾具體選用灰鑄鐵的鑄造夾具體【7】。其基本厚度選為22mm,并設計出供T形槽用螺栓緊固夾具用得U形槽耳座。根據(jù)所設計的各種元件、機構、裝置，設計出夾具的形狀、結構。如下圖2.15 圖2.15 夾具體 圖2.16 定位鍵 第3章 夾具圖繪制 3.1 工序圖 依據(jù)零件的加工要求，制訂銑槽工序圖。見附圖01 3.2 夾具體零件圖 參照工序圖的定位夾緊方案，合理設計銑槽的夾具，繪制夾具體零件圖。見附圖02 3.3 繪制夾具裝配總圖 見附圖03 如下圖3.1： 圖3.1 銑槽夾具總圖 3.4 標注總圖上的尺寸、公差與配合和技術條件 3.4.1 標注尺寸、公差與配合 1.夾具外形輪廓尺寸 夾具在長、寬、高三個方向的輪廓尺寸為222m、174mm、和85mm。如上圖3-1。 2.工件與定位元件的聯(lián)系尺寸 菱形定位銷軸線的位置尺寸為230.02mm，菱形定位銷定位圓柱部分的直徑為。 3.夾具與刀具的聯(lián)系尺寸 即調刀尺寸，分為水平和垂直兩個方向的尺寸。 （1）水平方向的調刀尺寸為為菱形銷中心至對刀元件尺面的距離。 查手冊的所用銑刀的寬度尺寸及其極限偏差為，其平均尺寸為12.09mm。定位銷中心至工件上槽左側面的距離為6.045mm，再加上塞尺厚度3mm，故水平方向調刀尺寸的基本尺寸為6.045+3=9.045mm。由于調刀誤差對工件尺寸公差有直接影響，故取工件相應要求公差的，則得到水平方向調到尺寸基本尺寸及極限偏差為(9.0450.02)mm。 （2）垂直方向的調刀尺寸為定位元件(兩支承釘)工作面至對刀面之間的位置尺寸。工件上相應的尺寸為工件槽底至工件底面之間的尺寸(620.10)mm，減去3mm的塞尺厚度，就得到垂直方向調刀尺寸的基本尺寸為(62-3)=59mm。根據(jù)與調刀尺寸(9.0450.02)mm相同的公差，取垂直方向的調刀基本尺寸及其極限偏差為(590.02)mm。 4.夾具與機床連接部分的聯(lián)系尺寸 定位鍵與工作臺T形槽配合尺寸為14H7/h6。 5.夾具內部的配合尺寸：【1】 菱形定位銷與夾具體孔：Φ12H7/n6 過盈配合 孔Φ 軸Φ； 銷與鉸鏈壓板孔： 間隙配合 孔 軸； 銷與螺桿： 過渡配合 孔 軸； 支承釘與夾具體底面孔： 過盈配合 孔 軸； 銷與浮動壓塊孔： 間隙配合 孔 軸； 銷與鉸鏈壓板孔： 過渡配合 孔 軸； Φ9銷與夾具體頂面孔： 過盈配合 孔 軸。 3.4.2制訂技術條件 1.由于工件上有槽底至工件B面的垂直度要求0.10mm，夾具上應標注定位表面Q(兩個支承板限定的表面)對底面的垂直度允差100:0.2 (mm)。 2.由于工件上有槽兩側面對Φ14孔軸線對稱度要求，夾具上應標注定位表面Q(兩個支承板限定的表面)對定位鍵側面的垂直度允差100:0.2 (mm)。 3.兩定位支承釘?shù)牡雀咴什畈淮笥?.02(mm)。 3.5 三維裝配圖建模 下圖為裝配三維建模圖3.2、3.3、3.4： 圖3.2 圖3.3 圖3.4 此裝配圖兩頁不要打再打?。。。。?！ 第4章 夾具工作精度分析 在完成夾具結構設計的全部工作后，還需對夾具工作精度進行分析，即分析計算各項加工要求的夾具部分誤差，并將它與加工允差比較，從而判斷夾具能否可靠地保證各項加工要求，以證明所設計夾具方案的合理性。 與夾具有關的誤差有定位誤差、對刀誤差、夾具在機床上的安裝誤差和夾具誤差等。各項誤差均導致刀具相對于工件的位置不準確，而形成夾具總的加工誤差。 4.1 槽寬尺寸mm 槽寬尺寸由銑刀直接保證，不必進行分析計算。 4.2 位置尺寸620.10 定位基準與設計基準重合，=0，平面定位時=0；工件夾緊力的作用面是B面，其對底面的垂直度允差造成的對尺寸62mm會有影響，此值較??；調刀尺寸的公差也會引起0.04mm的調刀誤差。此三值相加遠小于工件的加工允差0.2mm，故夾具可滿足尺寸620.10。 4.3 對稱度允差0.2mm 其定位基準與設計基準相重合，=0；前面已經計算得到=0.081mm，所以，定位誤差=+=0.081mm。 另外，由兩個支承板表面決定的限位基面與夾具兩個定位鍵側面的垂直度，會導致對稱度誤差，定位鍵與工作臺T形槽配合間隙也會引起對稱度誤差，以上兩個值較小。故夾具可滿足對稱度0.2mm允差的要求。 4.4垂直度允差0.10mm 定位基準與設計基準重合，工件以平面定位，故=0。夾具由兩個支承板表面決定的限位基面對夾具體底面的垂直度允差100:0.2，將引起工件槽底面對B面的垂直度誤差。其中=(0.02/100)×50=0.01mm. 故夾具部分誤差=+=0.01mm，此值僅占加工允差的很少部分，夾具滿足垂直度允差0.10mm. 綜上，通過對夾具結構的選擇、設計和夾具工作精度的分析計算，證明該夾具能穩(wěn)定可靠地保證工件的加工技術要求，且結構簡單、操作方便。從而說明所設計的夾具結構是可行的。 結束語 本次設計是我們進入社會之前，也是我學生生涯的最后一次設計。此次設計對我受益匪淺，讓我基本上又把所學的知識復習了一遍，使我能夠對書本的知識做進一步的了解與學習，對資料的查詢與合理的應用做了更深入的了解。 首先，尋找有關資料和課題并且研究方案，進行設計的總體規(guī)劃，理清設計思路，但是將這些具體的方案落實到每一個設計環(huán)節(jié)和步驟中，難免會出現(xiàn)一些錯誤，這就需要在具體的設計過程中利用所掌握的知識認真排查錯誤原因，多方面的思考問題，不斷的改正自己的設計不足之處和錯誤。 其次，運用所學的知識對設計零件優(yōu)化設計，最后進行合理的裝配。 從一開始的無從下手，到資料的整理，逐步清晰設計內容，無疑在是考驗我們查閱資料的能力，書寫的能力，電腦繪圖能力，這使我的個人能力進一步提高。如學會了運用標準、規(guī)范、手冊和查閱相關資料的本領，對自己的能力有了進一步的提高，為以后的學習和工作加強。在設計過程中，總是遇到這樣或那樣的問題。有時發(fā)現(xiàn)一個問題的時候，需要做大量的工作，花大量的時間才能解決。為以后的工作積累了經驗，增強了信心。 致謝 三年的大學讀書生活隨著本次畢業(yè)設計的落幕，在這個春暖花開的季節(jié)劃上一個句號。從最開始對本次設計任務的懵懵懂懂到現(xiàn)在的很熟悉，其中過程對我來說不是那么容易，在設計的過程中也是遇到了很多的困難與障礙。其中令我最尷尬的是當我將要完成設計的時候，卻發(fā)現(xiàn)自己的作業(yè)結果與指導老師的預想相差千里，而我并不是那么的了解。在這里，我首先要感謝的是段維峰指導老師。段老師對我畢業(yè)設計的指導與修進令我受益匪淺，段老師嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，精益求精的工作作風，深深的感染和激勵著我。還有我身邊一起做畢業(yè)設計的同學，有幸與他們一起工作，彼此資源分享，很感謝他們對我畢業(yè)論文格式和內容的檢查和建議，我的畢業(yè)論文離不開他們的幫助。 當然，由于投入的時間與精力不足夠和自己知識缺乏的原因，本次設計卻又不足之處，也誠懇希望老師和學友的批評與指正。 參考文獻 [1]馬霄，武良臣 互換性與測量技術基礎.北京：北京理工大學出版社，2008.1 [2]曹秋霞，程雪利，段維峰 機械制造工藝裝備 [3]東北重型機械學院， 機床夾具設計手冊 第二版 上?？茖W技術出版社 1988.4 [4]張龍勛 機械制造工藝學課程設計指導書及習題 機械工業(yè)出版社 1999.11 [5]徐起賀 劉靜香 機械設計課程設計 機械工業(yè)出版社 2009.4 [6]劉靜香 工程力學 河南科學技術出版社 2006.9 [7]程芳 杜偉 機械工程材料及熱處理 北京理工大學出版社 2010.8 28