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課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)(論文)
作 者： 學(xué) 號(hào)：
系 部：
專(zhuān) 業(yè)：
題 目：夾緊蝸桿銑床夾具設(shè)計(jì)
指導(dǎo)者：
(姓 名) (專(zhuān)業(yè)技術(shù)職務(wù)) 注：打印時(shí)刪除
評(píng)閱者：
(姓 名) (專(zhuān)業(yè)技術(shù)職務(wù)) 注：打印時(shí)刪除
注：
20 年 月
課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）中文摘要
進(jìn)行專(zhuān)用夾具的設(shè)計(jì)，選擇設(shè)計(jì)出夾具的各個(gè)組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導(dǎo)元件、夾具體與機(jī)床的連接部件以及其它部件；計(jì)算出夾具定位時(shí)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(jì)中注意改進(jìn)。
關(guān)鍵詞 工藝，工序，切削用量，夾緊，定位，誤差
II
課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）
目 錄
第1章 緒 論 1
1.1 夾具設(shè)計(jì)目的與意義 1
1.2 專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 2
1.2.1 國(guó)內(nèi)專(zhuān)用技術(shù)應(yīng)用及現(xiàn)狀 2
1.2.2 專(zhuān)用工藝在國(guó)外的發(fā)展?fàn)顩r 3
1.3 專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì) 4
第2章 專(zhuān)用夾具的設(shè)計(jì) 6
2.1 銑床專(zhuān)用夾具的主要類(lèi)型 6
2.2 銑床專(zhuān)用夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 6
2.3 夾緊裝置 7
2.4 專(zhuān)用夾具的基準(zhǔn)選擇 7
2.5 機(jī)床夾具的概述 8
2.5.1 機(jī)床夾具的種類(lèi) 8
2.5.2 機(jī)床夾具的組成 8
2.6 銑床夾具的分類(lèi) 9
2.7 銑削專(zhuān)用夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 9
2.8 銑床夾具的安裝 9
2.9 工件的定位與誤差分析 10
2.9.1 工件定位的基本原理 10
2.9.2 定位方法與定位元件 11
2.9.3 工件的誤差分析 12
2.9.4 定位誤差產(chǎn)生的原因 12
2.10 夾緊裝置 13
2.10.1夾緊裝置的組成 13
2.10.2 對(duì)夾緊裝置的基本要求 13
2.10.3 夾緊力的確定 14
2.10.4 夾緊力大小計(jì)算 14
第3章 銑18X30加工工序?qū)Ｓ脢A具的設(shè)計(jì) 16
3.1 明確設(shè)計(jì)任務(wù)，了解零件加工工藝過(guò)程 16
3.1.1 熟悉工件零件圖、本工序加工要求 16
3.1.2 熟悉零件加工工藝過(guò)程 17
3.2 確定定位方案 17
3.2.1 基準(zhǔn)的選擇 17
3.2.2 確定定位夾緊方案 17
3.2.3 定位元件的選擇及設(shè)計(jì) 18
3.3 定位誤差的計(jì)算與分析 18
3.4 計(jì)算切削力及實(shí)際所需的夾緊力 20
3.5 設(shè)計(jì)夾緊機(jī)構(gòu)并驗(yàn)算機(jī)構(gòu)所能產(chǎn)生的夾緊力 21
3.7 對(duì)刀元件及夾具體 22
第4章 夾具圖的繪制 23
4.1 工序圖 23
4.2 夾具體零件圖 23
4.3 繪制夾具裝配總圖 23
4.4 標(biāo)注總圖上的尺寸、公差與配合和技術(shù)條件 24
4.4.1 標(biāo)注尺寸、公差與配合 24
4.4.2制訂技術(shù)條件 24
第5章 夾具工作精度分析 24
5.1 位置尺寸 25
5.2平面度允差 25
結(jié)論 25
致謝 27
參考文獻(xiàn) 28
IV
第1章 緒 論
1.1 夾具設(shè)計(jì)目的與意義
夾具是機(jī)械制造廠里的一種工藝裝備，機(jī)床夾具就是機(jī)床上用以裝夾工件的一種裝置，它使得工件相對(duì)于刀具或機(jī)床活動(dòng)正確的位置，并在加工過(guò)程中不因外力的影響而變動(dòng)。廣義的說(shuō)夾具一種保證加工質(zhì)量并能加速工藝過(guò)程的一種工藝裝備，而在機(jī)械制造領(lǐng)域中，機(jī)床夾具作為機(jī)床的一種輔助設(shè)備，用以對(duì)工件的定位和夾緊，其數(shù)量和種類(lèi)很多，顯得相當(dāng)重要。
機(jī)械制造離不開(kāi)金屬切削機(jī)床，對(duì)于切削機(jī)床，機(jī)床夾具是保證機(jī)械加工質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、降低對(duì)工人技術(shù)的過(guò)高要求、實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化不可或缺的重要工藝裝備之一。雖然各種數(shù)控機(jī)床和加工中心等，高度智能化的加工設(shè)備已經(jīng)在我國(guó)各個(gè)生產(chǎn)單位已被廣泛使用，但是，在大部分情況下都還以普通專(zhuān)用機(jī)床為主要生產(chǎn)設(shè)備。因此，根據(jù)我國(guó)機(jī)械行業(yè)規(guī)?；魉a(chǎn)線(xiàn)生產(chǎn)的現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)一款專(zhuān)用銑床夾具來(lái)滿(mǎn)足生產(chǎn)綱領(lǐng)高效、大批量的要求，是對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)從業(yè)人員的基本要求。我們必須掌握對(duì)銑床夾具的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)思路，將其應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中，從中不斷提高自己對(duì)所學(xué)理論知識(shí)的認(rèn)識(shí)與運(yùn)用能力。此次設(shè)計(jì)不僅可對(duì)整個(gè)大學(xué)專(zhuān)業(yè)課所學(xué)知識(shí)加以鞏固和彌補(bǔ)，更能鍛煉自身的自學(xué)能力，對(duì)于以后個(gè)人發(fā)展大有裨益。
隨著社會(huì)的發(fā)展，人類(lèi)的進(jìn)步，人們對(duì)于日常生活、工作中的物資需求呈現(xiàn)出了極大的多樣化與復(fù)雜化。傳統(tǒng)的簡(jiǎn)單的產(chǎn)品已經(jīng)難以再滿(mǎn)足人們的需求。而且在企業(yè)、工廠的運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，需要的工具也不斷精細(xì)化與多樣化，給制造業(yè)帶來(lái)了新的難題。個(gè)性化的社會(huì)導(dǎo)致了制造產(chǎn)品大批量越來(lái)越少，更多的是需求多品種少批量，這種單件小值的生產(chǎn)模式是對(duì)傳統(tǒng)的機(jī)械加工產(chǎn)業(yè)模式的挑戰(zhàn)[1]。為此，制造技術(shù)的研究者提出了專(zhuān)用技術(shù)的科學(xué)理論及實(shí)現(xiàn)方法，從根本上解決了生產(chǎn)由于品種多、產(chǎn)量少帶來(lái)的矛盾。它是將多種零件按其工藝的相似性分類(lèi)專(zhuān)用，以形成零件族，即把同一零件族中零件分散的小生產(chǎn)量匯聚成較大的專(zhuān)用生產(chǎn)量，從而使小批量生產(chǎn)能獲得接近于大批量生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益，專(zhuān)用夾具便應(yīng)運(yùn)而生[2]。
專(zhuān)用夾具的應(yīng)用可以擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍，提高生產(chǎn)效率和零件的加工質(zhì)量，也能夠降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率[3]。而且隨著專(zhuān)用夾具的應(yīng)用和發(fā)展，必將加速開(kāi)拓專(zhuān)用技術(shù)新的應(yīng)用領(lǐng)域。因此，專(zhuān)用夾具將是我國(guó)機(jī)械工業(yè)今后夾具發(fā)展的一個(gè)主要方面。
1.2 專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀
1.2.1 國(guó)內(nèi)專(zhuān)用技術(shù)應(yīng)用及現(xiàn)狀
1.專(zhuān)用技術(shù)的應(yīng)用
目前發(fā)展的專(zhuān)用技術(shù)是應(yīng)用系統(tǒng)工程學(xué)的觀點(diǎn)，把中、小批生產(chǎn)中的設(shè)計(jì)制造和管理等方面作為一個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)整體，統(tǒng)一協(xié)調(diào)生產(chǎn)活動(dòng)的各個(gè)方面，全面實(shí)施專(zhuān)用技術(shù)以提高綜合經(jīng)濟(jì)效益。
（1）產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面。由于用專(zhuān)用技術(shù)指導(dǎo)設(shè)計(jì)，賦予各類(lèi)零件以更大的相似類(lèi)，這就為在制造管理方面實(shí)施專(zhuān)用技術(shù)奠定了良好的基礎(chǔ)，使之取得更好的效果。以專(zhuān)用技術(shù)為指導(dǎo)的設(shè)計(jì)合理化和標(biāo)準(zhǔn)化工作將為實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)奠定良好的基礎(chǔ)；為設(shè)計(jì)信息最大程度地重復(fù)使用，加快設(shè)計(jì)速度，節(jié)約時(shí)間作出貢獻(xiàn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，當(dāng)設(shè)計(jì)一種新產(chǎn)品時(shí)，往往有3/4以上的零件設(shè)計(jì)可參考借鑒或直接引用原有的產(chǎn)品圖紙，從而減少新設(shè)計(jì)的零件，這不僅可免除設(shè)計(jì)人員的重復(fù)性勞動(dòng)，也可以減少工藝準(zhǔn)備工作和降低制造費(fèi)用。
（2）制造工藝方面。專(zhuān)用技術(shù)在制造工藝方面最先得到廣泛應(yīng)用。開(kāi)始是用于專(zhuān)用工序，即把加工方法、安裝方式和機(jī)床調(diào)整相近的零件歸結(jié)為零件組，設(shè)計(jì)出適用于全組零件加工的專(zhuān)用工序。專(zhuān)用工序允許采用同一設(shè)備和工藝裝置，以及相同或相近的機(jī)床調(diào)整加工全組零件，這樣，只要能按零件組安排生產(chǎn)調(diào)度計(jì)劃，就可以大大減少由于零件品種更換所需要的機(jī)床調(diào)整時(shí)間。此外，由于零件組內(nèi)諸零件的安裝方式和尺寸相近，可設(shè)計(jì)出應(yīng)用于專(zhuān)用工序的公用夾具，只要進(jìn)行少量的調(diào)整或更換某些零件，公用夾具就可適用于全組零件的工序安裝。
（3）生產(chǎn)組織管理方面。專(zhuān)用加工要求將零件按工藝相似性分類(lèi)形成加工族，加工同一加工族有其相應(yīng)的一組機(jī)床設(shè)備。因此，很自然專(zhuān)用生產(chǎn)系統(tǒng)要求按模塊化原理組織生產(chǎn)，即采取專(zhuān)用生產(chǎn)單元的生產(chǎn)組織形式。專(zhuān)用技術(shù)是計(jì)算機(jī)輔助管理系統(tǒng)技術(shù)基礎(chǔ)之一。這是因?yàn)檫\(yùn)用專(zhuān)用技術(shù)基本原理將大量信息分類(lèi)專(zhuān)用，并使之規(guī)格化、標(biāo)準(zhǔn)化，這將有助于建立結(jié)構(gòu)合理的生產(chǎn)系統(tǒng)公用數(shù)據(jù)庫(kù)，可大量壓縮信息的儲(chǔ)存量；由于不再是分別針對(duì)一個(gè)工程問(wèn)題和任務(wù)設(shè)計(jì)程序，可使程序設(shè)計(jì)優(yōu)化[5]。
2. 發(fā)展現(xiàn)狀
專(zhuān)用技術(shù)從20世紀(jì)50年代提出到如今已經(jīng)歷了近50年的發(fā)展和應(yīng)用。專(zhuān)用技術(shù)作為一門(mén)綜合性的生產(chǎn)技術(shù)科學(xué)是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）和柔性制造系統(tǒng)等方面的技術(shù)基礎(chǔ)。我國(guó)早在20世紀(jì)60年代初就在紡織機(jī)械、飛機(jī)、機(jī)床及工程機(jī)械等機(jī)械制造業(yè)中推廣應(yīng)用專(zhuān)用技術(shù)，并初見(jiàn)成效。因此，專(zhuān)用技術(shù)受到國(guó)家有關(guān)部、局和工廠企業(yè)，研究所及高等院校的重視。目前，正積極開(kāi)展這一方面的科學(xué)研究、人材培訓(xùn)和推廣應(yīng)用等工作。原機(jī)械部設(shè)計(jì)研究院負(fù)責(zé)組織研制的全國(guó)機(jī)械零件分類(lèi)編碼系統(tǒng)JLBM I，它將對(duì)我國(guó)推廣應(yīng)用專(zhuān)用技術(shù)起到積極推進(jìn)作用。我國(guó)不少高等工業(yè)院校結(jié)合教學(xué)和科研工作，在專(zhuān)用技術(shù)基本理論及其應(yīng)用方面，如零件分類(lèi)編碼系統(tǒng)、零件分類(lèi)專(zhuān)用方法和計(jì)算機(jī)輔助編碼、分類(lèi)、工藝設(shè)計(jì)、零件設(shè)計(jì)、生產(chǎn)管理的軟件系統(tǒng)等方面都開(kāi)展了許多研究工作，并取得了不少成果?？梢韵嘈?，隨著應(yīng)用推廣和科研工作的持續(xù)開(kāi)展，專(zhuān)用技術(shù)對(duì)提高我國(guó)機(jī)械工業(yè)的制造技術(shù)和生產(chǎn)管理水平將日益發(fā)揮其重要的作用[6]。
1.2.2 專(zhuān)用工藝在國(guó)外的發(fā)展?fàn)顩r
專(zhuān)用工藝作為一種先進(jìn)的工藝方法和生產(chǎn)準(zhǔn)備方法，先后在蘇聯(lián)、民德、捷克、波蘭以及英國(guó)、法國(guó)、日本等國(guó)已經(jīng)逐步得到了應(yīng)用，并獲得了良好的經(jīng)濟(jì)效果。由于它能縮短單件、小批生產(chǎn)的準(zhǔn)備時(shí)間，擴(kuò)大加工批量，提高生產(chǎn)效率，為適應(yīng)多品種生產(chǎn)的發(fā)展創(chuàng)造了條件。機(jī)床工業(yè)具有多品種、小批量生產(chǎn)的特點(diǎn)，因而近年來(lái)在國(guó)外有不少機(jī)床制造廠家先后也采用了專(zhuān)用工藝技術(shù)。如日本三菱公司的機(jī)床制造部門(mén)也引進(jìn)了專(zhuān)用工藝技術(shù)[7]。據(jù)介紹，該公司從引進(jìn)專(zhuān)用工藝到過(guò)渡為新的管理系統(tǒng)只用了半年時(shí)間。他們引進(jìn)專(zhuān)用工藝分為兩個(gè)階段進(jìn)行。第一階段主要是進(jìn)行零件的編碼和分類(lèi)，確定機(jī)床布局，按類(lèi)似零件設(shè)置專(zhuān)用生產(chǎn)線(xiàn)，以改進(jìn)加工技術(shù)，縮短加工時(shí)間，并為在新的生產(chǎn)管理系統(tǒng)中采用電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)創(chuàng)造條件。第二階段的任務(wù)著重在設(shè)計(jì)部門(mén)推廣和應(yīng)用專(zhuān)用工藝。通過(guò)有效地利用現(xiàn)有圖紙及標(biāo)準(zhǔn)化以減少圖紙數(shù)量及設(shè)計(jì)工時(shí)。依靠反復(fù)使用質(zhì)量穩(wěn)定而有效的零件圖紙，保證產(chǎn)品質(zhì)量，擴(kuò)大加工批量，從而降低成本，縮短生產(chǎn)周期，并為采用專(zhuān)用夾具、專(zhuān)用機(jī)床以及數(shù)控機(jī)床等高效率的設(shè)備創(chuàng)造條件。
英國(guó)赫伯特(Herbert) 公司的埃奇維克 (Edgwick)和馬肯當(dāng)一萊恩(Mackadown Lane)工廠也成功地應(yīng)用了專(zhuān)用工藝。現(xiàn)在埃奇維克廠有26個(gè)專(zhuān)用加工工段。在馬肯當(dāng)一萊恩廠有18個(gè)專(zhuān)用加工工段。這些工段所加工的零件相當(dāng)于赫伯特公司制造的機(jī)床零件的90%以上。其余零件則在非專(zhuān)用加工線(xiàn)上加工。該公司采用專(zhuān)用工藝后，使新產(chǎn)品的生產(chǎn)周期由原來(lái)的12~18個(gè)月減為平均6個(gè)月；其次是減少庫(kù)存和再制品數(shù)量。據(jù)該公司介紹，采用專(zhuān)用工藝后，生產(chǎn)效率可提高60%。另外該公司還特別從專(zhuān)用加工的觀點(diǎn)出發(fā)，發(fā)展了小批、中批及大批生產(chǎn)用的自動(dòng)化車(chē)床[8]。
隨著生產(chǎn)的不斷發(fā)展，進(jìn)一步提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，今后專(zhuān)用工藝的采用將會(huì)更加廣泛。
1.3 專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)
專(zhuān)用夾具由于能夠利用加工零件工藝上的相似性，并且適應(yīng)工件特征在一定范圍內(nèi)的變化而得到推廣和應(yīng)用，如何提高專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)效率成為需要重點(diǎn)解決的問(wèn)題之一[9]。
組合夾具與專(zhuān)用夾具都適用于中小批生產(chǎn)和新產(chǎn)品試制，任何事物都不是十全十美的，組合夾具可多次重復(fù)使用，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，但制造成本高，組裝后笨重復(fù)雜，剛性差，積累誤差大，而專(zhuān)用夾具可克服組合夾具的不足，組裝調(diào)整時(shí)間短，生產(chǎn)和技術(shù)管理較方便。采用專(zhuān)用夾具是企業(yè)全面實(shí)行專(zhuān)用技術(shù)的需要，是實(shí)現(xiàn)專(zhuān)用加工的重要手段和工具，而專(zhuān)用加工是實(shí)施專(zhuān)用技術(shù)的重要領(lǐng)域和必要的環(huán)節(jié)[10]。夾具設(shè)計(jì)正朝著多功能、模塊化、高精度、高剛性、高強(qiáng)度、通用化、快速化和自動(dòng)化的方向發(fā)展[11]。
1.國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
目前發(fā)展的專(zhuān)用技術(shù)是應(yīng)用系統(tǒng)工程學(xué)的觀點(diǎn)，把中、小批生產(chǎn)中的設(shè)計(jì)制造和管理等方面作為一個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)整體，統(tǒng)一協(xié)調(diào)生產(chǎn)活動(dòng)的各個(gè)方面，全面實(shí)施專(zhuān)用技術(shù)以提高綜合經(jīng)濟(jì)效益。
專(zhuān)用技術(shù)從20世紀(jì)50年代提出到如今已經(jīng)歷了近50年的發(fā)展和應(yīng)用。專(zhuān)用技術(shù)作為一門(mén)綜合性的生產(chǎn)技術(shù)科學(xué)是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助制造和柔性制造系統(tǒng)等方面的技術(shù)基礎(chǔ)。我國(guó)早在20世紀(jì)60年代初就在紡織機(jī)械、飛機(jī)、機(jī)床及工程機(jī)械等機(jī)械制造業(yè)中推廣應(yīng)用專(zhuān)用技術(shù)，并初見(jiàn)成效。因此，專(zhuān)用技術(shù)受到國(guó)家有關(guān)部、局和工廠企業(yè)，研究所及高等院校的重視。目前，正積極開(kāi)展這一方面的科學(xué)研究、人材培訓(xùn)和推廣應(yīng)用等工作?？梢韵嘈?，隨著應(yīng)用推廣和科研工作的持續(xù)開(kāi)展，專(zhuān)用技術(shù)對(duì)提高我國(guó)機(jī)械工業(yè)的制造技術(shù)和生產(chǎn)管理水平將日益發(fā)揮其重要的作用[4]。
專(zhuān)用工藝作為一種先進(jìn)的工藝方法和生產(chǎn)準(zhǔn)備方法，先后在蘇聯(lián)、民德、捷克、波蘭以及英國(guó)、法國(guó)、日本等國(guó)已經(jīng)逐步得到了應(yīng)用，并獲得了良好的經(jīng)濟(jì)效果。由于它能縮短單件、小批生產(chǎn)的準(zhǔn)備時(shí)間，擴(kuò)大加工批量，提高生產(chǎn)效率，為適應(yīng)多品種生產(chǎn)的發(fā)展創(chuàng)造了條件。機(jī)床工業(yè)具有多品種、小批量生產(chǎn)的特點(diǎn)，因而近年來(lái)在國(guó)外有不少機(jī)床制造廠家先后也采用了專(zhuān)用工藝技術(shù)[5]。
2.發(fā)展趨勢(shì)
專(zhuān)用夾具由于能夠利用加工零件工藝上的相似性，并且適應(yīng)工件特征在一定范圍內(nèi)的變化而得到推廣和應(yīng)用，如何提高專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)效率成為需要重點(diǎn)解決的問(wèn)題之一[6]。
組合夾具與專(zhuān)用夾具都適用于中小批生產(chǎn)和新產(chǎn)品試制，任何事物都不是十全十美的，組合夾具可多次重復(fù)使用，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，但制造成本高，組裝后笨重復(fù)雜，剛性差，積累誤差大，而專(zhuān)用夾具可克服組合夾具的不足，組裝調(diào)整時(shí)間短，生產(chǎn)和技術(shù)管理較方便。采用專(zhuān)用夾具是企業(yè)全面實(shí)行專(zhuān)用技術(shù)的需要，是實(shí)現(xiàn)專(zhuān)用加工的重要手段和工具，而專(zhuān)用加工是實(shí)施專(zhuān)用技術(shù)的重要領(lǐng)域和必要的環(huán)節(jié)[7]。夾具設(shè)計(jì)正朝著多功能、模塊化、高精度、高剛性、高強(qiáng)度、通用化、快速化和自動(dòng)化的方向發(fā)展[8]。
3.本課題主要討論的問(wèn)題
本次設(shè)計(jì)主要介紹了銑床夾具的的一般設(shè)計(jì)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(duì)夾具的精度有較高的要求。并且?jiàn)A具的設(shè)計(jì)要符合銑床夾具的特性。明確設(shè)計(jì)的要求和意圖；然后對(duì)原始資料(零件圖、技術(shù)要求等)進(jìn)行分析，然后提出具體的定位、夾緊、對(duì)刀方案，并進(jìn)行精度分析；最后繪制出夾具的零件圖及裝備圖，運(yùn)用SOLIDWORKS三維軟件對(duì)整個(gè)夾具進(jìn)行建模和裝配,完成設(shè)計(jì)論文的撰寫(xiě)。
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第2章 專(zhuān)用夾具的設(shè)計(jì)
2.1 銑床專(zhuān)用夾具的主要類(lèi)型
（一）直線(xiàn)送進(jìn)的專(zhuān)用銑床夾具
這類(lèi)夾具安裝在銑床工作臺(tái)上，加工中工作臺(tái)是按直線(xiàn)進(jìn)給方式運(yùn)動(dòng)的，
在洗削工序中，為了提高夾具的工作效率，對(duì)于這類(lèi)銑床夾具，可采用連動(dòng)加緊機(jī)構(gòu)和氣動(dòng)，和液壓傳動(dòng)裝置，也可采用多件多工位夾具使加工的機(jī)構(gòu)時(shí)間和裝卸工件時(shí)間重合等項(xiàng)措施。
（二）圓周送進(jìn)的專(zhuān)用銑床夾具
圓周銑削法的送進(jìn)運(yùn)動(dòng)時(shí)連續(xù)的，能在不停車(chē)的情況下裝卸工件，因此是一種高效率的加工方法，適用于大批量生產(chǎn)。
設(shè)計(jì)圓周送進(jìn)銑床夾具時(shí)應(yīng)注意使沿圓周排列的工件盡量緊湊，以減少銑刀的空程和夾具的尺寸和質(zhì)量；手柄沿轉(zhuǎn)臺(tái)的四周分布以便于操作，盡可能采用氣動(dòng)液壓等機(jī)械化夾緊方式以減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度。
（三）機(jī)械仿形送進(jìn)的靠模夾具
靠模夾具時(shí)用來(lái)加工各種直線(xiàn)曲面或空間曲面，靠模夾具的作用是使主送進(jìn)運(yùn)動(dòng)和由靠模獲得的輔助運(yùn)動(dòng)合成加工所需要的仿形運(yùn)動(dòng)。因此按照送進(jìn)運(yùn)動(dòng)的方式，把用于加工直線(xiàn)曲面的仿形夾具分成直線(xiàn)送進(jìn)和圓周送進(jìn)的兩種。采用靠模夾具可在一般萬(wàn)能銑床上加工出所需要的成形面以代替價(jià)格昂貴的靠模銑床加工，這對(duì)于中小廠來(lái)說(shuō)，通過(guò)采用夾具來(lái)擴(kuò)大機(jī)床工藝用途，以解決缺少特殊設(shè)備問(wèn)題，具有較大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)意義。
2.2 銑床專(zhuān)用夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn)
（一）由于銑削過(guò)程不是連續(xù)切削，且加工余量較大，切削力較大而方向隨時(shí)多可能在改變。所以?shī)A具應(yīng)具有足夠的剛性和強(qiáng)度，夾具的重心應(yīng)盡量低，夾具的高度于寬度之比應(yīng)為1：1.25，并應(yīng)有足夠排屑空間。
（二）夾緊裝置要有足夠的強(qiáng)度和剛度，保證必需的夾緊力，并有良好的自鎖性能，一般在銑床夾具上特別是粗銑，不宜采用偏心夾緊。
（三）夾緊力應(yīng)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(dāng)從側(cè)面壓緊工件時(shí)，壓板在側(cè)面的著力點(diǎn)應(yīng)低于工件側(cè)面支承點(diǎn)。
（四）為了調(diào)整和確定夾具與銑刀的相對(duì)位置，應(yīng)正確選用對(duì)刀裝置，對(duì)到裝置在使用塞尺方便和易于觀察的位置，并應(yīng)在銑刀開(kāi)始切入工件的一端。
（五）切削和切削液應(yīng)能順利地排除，必要時(shí)應(yīng)開(kāi)排屑孔。
（六）為了調(diào)整和確定夾具與機(jī)床工作臺(tái)軸線(xiàn)的相對(duì)位置，在夾具的底面應(yīng)具有兩個(gè)定向建，定向健與工作臺(tái)T形槽宜用單面貼合。當(dāng)工作臺(tái)T形槽表面平整時(shí)可采用圓柱銷(xiāo)，精度高的或重型夾具宜采用夾具體上的找正基面。
2.3 夾緊裝置
在機(jī)械加工中，加工件將受到切削力，離心力，慣性力等外力的作用。為了保證在這些外力作用下，工件仍能在夾具中保持有定位元件所確定的加工位置，而不致發(fā)生震動(dòng)或位移，一般在夾具結(jié)構(gòu)中都必須設(shè)置一定的夾緊裝置，將工件可靠的夾緊。
1.夾緊裝置的組成
典型的夾緊裝置是由幾部分組成
（1）力源裝置。力源裝置是產(chǎn)生夾緊作用力的裝置。通常是指機(jī)動(dòng)夾緊時(shí)所用的氣動(dòng)，液壓，電動(dòng)等動(dòng)力裝置。
（2）中間遞力機(jī)構(gòu)，。中間遞力機(jī)構(gòu)是介于力源和夾緊作用力傳遞給夾緊元件，然后由夾緊元件，然后由夾緊元件最終完成對(duì)工件的夾緊。一般遞力機(jī)構(gòu)可以在傳遞加緊作用力過(guò)程中，改變夾緊作用力的方向和大小，并根據(jù)需要亦可具有一定的自鎖性能。
（3）夾緊元件與夾緊機(jī)構(gòu)。夾緊元件是夾緊裝置的最終執(zhí)行元件。通過(guò)它和工件受壓面的直接接觸而完成夾緊動(dòng)作。
以上就是夾緊裝置的基本設(shè)計(jì)內(nèi)容。
2.夾緊裝置的基本要求
(1)在夾緊過(guò)程中，工件應(yīng)能保持在既定位置，即在夾緊力的作用下，工件不應(yīng)離開(kāi)定位置支承。
（2）夾緊力的大小要適當(dāng)，可靠。既要是工件在加工過(guò)程中不產(chǎn)生移動(dòng)和振動(dòng)，又不使工件產(chǎn)生不允許的變形和損傷。
（3）夾緊裝置應(yīng)操作安全，方便，省力。
（4）夾緊裝置的自動(dòng)化程度和復(fù)雜程度應(yīng)與工件的產(chǎn)量和批量相適應(yīng)。
2.4 專(zhuān)用夾具的基準(zhǔn)選擇
本夾具采用側(cè)面定位限制一個(gè)方向的自由度；由壓板軸定位，這樣六個(gè)自由度全部都被限制住了。可調(diào)部分安裝在夾具體上，即通過(guò)滑塊來(lái)限制住支座X軸方向上的轉(zhuǎn)動(dòng)。并通過(guò)滑塊上的可換定位銷(xiāo)來(lái)實(shí)現(xiàn)限制作用。
定位基礎(chǔ)可以通過(guò)夾具體上的面來(lái)定位或由底板來(lái)定位，因?yàn)閵A具上的面上的定位誤差比起底板所產(chǎn)生的定位誤差相比較大，因此為了減少定位誤差，在此我選擇了以底板作為定位基準(zhǔn)。
2.5 機(jī)床夾具的概述
機(jī)床夾具是在機(jī)械制造過(guò)程中，用來(lái)固定加工對(duì)象，使之占有正確的位置，以接受加工或檢測(cè)并保證加工要求的機(jī)床附加裝置，簡(jiǎn)稱(chēng)為夾具。
在機(jī)床上加工工件的時(shí)候，必須用夾具裝好夾牢所要加工工件。工件在機(jī)床上加工時(shí)，為保證加工精度和提高生產(chǎn)率，必須使工件在機(jī)床上相對(duì)刀具占有正確的位置，這一過(guò)程稱(chēng)為定位。將工件夾緊，就是對(duì)工件施加作用力，使之在已經(jīng)定好的位置上將工件可靠地夾緊，這一過(guò)程稱(chēng)為夾緊。從定位到夾緊的全過(guò)程，稱(chēng)為裝夾。機(jī)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。
2.5.1 機(jī)床夾具的種類(lèi)
機(jī)床夾具按其適用范圍可分為通用夾具、專(zhuān)業(yè)夾具、組合夾具、可調(diào)夾具及隨行夾具五種基本類(lèi)型。如按所使用的機(jī)床來(lái)分類(lèi)，則機(jī)床夾具可分為車(chē)床夾具、銑床夾具、躺床夾具、鉆床夾具、磨床夾具、自動(dòng)機(jī)床夾具及數(shù)控機(jī)床夾具等。
通用夾具是指已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化的、可用于加工一定范圍內(nèi)的不同工件的夾具，如三爪卡盤(pán)、平口虎鉗、萬(wàn)能分度頭等。這些夾具已作為機(jī)床附件由專(zhuān)門(mén)工廠制造供應(yīng)。
專(zhuān)業(yè)夾具是指專(zhuān)為某一工件的某道工序而設(shè)計(jì)制造的夾具。專(zhuān)業(yè)夾具在批量生產(chǎn)中使用，這也是本次夾具設(shè)計(jì)的主要研究對(duì)象。
2.5.2 機(jī)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(guò)程中不變。
3.夾具體 夾具體是機(jī)床夾具的基礎(chǔ)件，通過(guò)它將夾具的所有元件連接成一個(gè)整體，并通過(guò)它將整個(gè)夾具安裝在機(jī)床上。
4.其他裝置或元件 各種夾具還應(yīng)根據(jù)需要設(shè)置一些其它裝置或元件，有分度裝置，導(dǎo)向或?qū)Φ对?，夾具與機(jī)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(diào)整刀具相對(duì)于工件被加工表面的位置，夾具上常設(shè)置對(duì)刀裝置，其中對(duì)刀裝置包括對(duì)刀塊和塞尺。
2.6 銑床夾具的分類(lèi)
銑床夾具主要用于加工零件上的平面精加工工序、花鍵及各種成型面等，是最常見(jiàn)的夾具之一。按銑削的進(jìn)給方式，可將銑床夾具分為直線(xiàn)進(jìn)給式、圓周進(jìn)給式和靠模進(jìn)給式三類(lèi)。其中，直線(xiàn)進(jìn)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(zhuān)用銑夾具和組合銑夾具三類(lèi)；還可按自動(dòng)化程度和夾緊動(dòng)力源的不同以及裝夾工件數(shù)量的多少等進(jìn)行分類(lèi)。
2.7 銑削專(zhuān)用夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn)
1.為了調(diào)整和確定夾具與機(jī)床工作臺(tái)軸線(xiàn)的相對(duì)位置，在夾具體與地面之間應(yīng)具有兩個(gè)定位鍵。
2.為了調(diào)整和確定夾具與銑刀的相對(duì)位置，應(yīng)正確選用對(duì)刀裝置，對(duì)刀裝置應(yīng)在使用塞尺方便和易于觀察的位置，并應(yīng)在銑刀開(kāi)始切入工件的一端。
3.考慮加工余量大和切削力方向隨時(shí)可能變化的因素，夾具應(yīng)有足夠的剛性和強(qiáng)度，夾具的重心應(yīng)盡量低。
4.夾具裝置要有足夠的強(qiáng)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(yīng)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(dāng)從側(cè)面壓緊工件時(shí)，壓板在側(cè)面的著力點(diǎn)應(yīng)低于工件側(cè)面支承點(diǎn)。
6.切屑和冷卻液應(yīng)能順利排出，必要時(shí)應(yīng)開(kāi)排泄孔【2】
2.8 銑床夾具的安裝
夾具在銑床工作臺(tái)上的定位,由裝在夾具體底部的兩個(gè)定位鍵實(shí)現(xiàn)。銑床夾具在銑床工作臺(tái)上的安裝位置，直接影響被加工表面的位置精度，因而在設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮其安裝方法，一般是在夾具底座下面裝兩個(gè)定位鍵。定位鍵的結(jié)構(gòu)尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化，應(yīng)按銑床工作臺(tái)的T形精加工工序尺寸選定，它和夾具底座以及工作臺(tái)T形精加工工序的配合為H7/h6、H8/h8。兩定位鍵的距離應(yīng)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精加工工序中,一個(gè)夾具一般要配置兩個(gè)定位鍵。銑床夾具底座定位鍵與銑床工作臺(tái)T型精加工工序的配合連接，再用T 形螺栓和墊圈、螺母將夾具體緊固在工作臺(tái)上，所以在夾具體上還需要提供兩個(gè)穿T形螺栓的耳座。如果夾具寬度較大時(shí)，可在同側(cè)設(shè)置兩個(gè)耳座，兩耳座的距離要和銑床工作臺(tái)兩個(gè)T形精加工工序間的距離一致。T形精加工工序?qū)к壢缦聢D1.1：
圖1.1 銑床加工工序?qū)к?
2.9 工件的定位與誤差分析
2.9.1 工件定位的基本原理
六點(diǎn)定位原理：如果要使一個(gè)自由剛體在空間有一個(gè)確定的位置，就必須設(shè)置相應(yīng)的六個(gè)約束以限制六個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度。如果工件的六個(gè)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(lái)了。因此定位實(shí)質(zhì)上就是限制自由度。
關(guān)于六點(diǎn)定位原則的幾個(gè)主要問(wèn)題：
1.在夾具的結(jié)構(gòu)中，定位支承點(diǎn)是通過(guò)具體的定位元件體現(xiàn)的，即支承點(diǎn)不一定用點(diǎn)或銷(xiāo)的頂端，而常用面或線(xiàn)來(lái)代替。兩個(gè)點(diǎn)決定一條直線(xiàn)，三個(gè)點(diǎn)決定一個(gè)平面，即一條直線(xiàn)可以代替兩個(gè)支承點(diǎn)，一個(gè)平面可代替三個(gè)支承點(diǎn)。在具體應(yīng)用時(shí)，還可用窄長(zhǎng)的平面代替直線(xiàn)，用較小的平面來(lái)替代點(diǎn)。
2.定位支承點(diǎn)與工件定位基準(zhǔn)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(diǎn)的定位作用時(shí)，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(gè)坐標(biāo)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(diǎn)的外力時(shí)不能運(yùn)動(dòng)。使工件在外力作用下不能運(yùn)動(dòng)，要靠夾緊裝置來(lái)完成。
2.9.2 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(zhǔn)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(diǎn)合理選擇定位元件
1.對(duì)定位元件的基本要求
(1) 限位基面應(yīng)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(yīng)有較好的耐磨性。由于定位元件的工作表面經(jīng)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(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度。定位元件在加工過(guò)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(yīng)有足夠的剛度和強(qiáng)度。
(4) 應(yīng)有較好的工藝性。定位元件應(yīng)簡(jiǎn)單、合理，便于制造、裝配和更換。
(5) 定位元件應(yīng)便于清除切屑。定位元件的結(jié)構(gòu)和工作表面形狀應(yīng)有利于清除切屑，以防切屑嵌入夾具內(nèi)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(shí)，應(yīng)按工件定位基準(zhǔn)面和定位元件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行選擇。
1.以面積較小的已經(jīng)加工的基準(zhǔn)平面定位時(shí)，選用平頭支承釘，以基準(zhǔn)面粗糙不平或毛坯面定位時(shí)，選用圓頭支承釘，側(cè)面定位時(shí)，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(zhǔn)平面定位時(shí)，選用支承板，用于側(cè)面定位時(shí)，可選用不帶斜精加工工序的支承板，盡可能用帶斜精加工工序的支承板，以利清除切屑。
3.以毛坯面和環(huán)形平面作基準(zhǔn)平面定位時(shí)，選用自位支承作定位元件。
4.定位基準(zhǔn)面需提高定位剛度、穩(wěn)定性和可靠性時(shí)，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(diào)整支承點(diǎn)高度，支承位置應(yīng)選在有利工件承受夾緊力和切削力的地方。常見(jiàn)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
2.9.3 工件的誤差分析
由于一批工件逐個(gè)在夾具中定位時(shí)，各個(gè)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(zhǔn)與不準(zhǔn)”的問(wèn)題。如果工件在夾具中所占據(jù)的位置不準(zhǔn)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(guò)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
2.9.4 定位誤差產(chǎn)生的原因
工件逐個(gè)在夾具中定位時(shí)，各個(gè)工件的位置不一致的原因主要是基準(zhǔn)不重合，而基準(zhǔn)不重合又分為兩種情況：一是定位基準(zhǔn)與限位基準(zhǔn)不重合，產(chǎn)生的基準(zhǔn)位移誤差ΔY；二是定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合，產(chǎn)生的基準(zhǔn)不重合誤差ΔB。
1.基準(zhǔn)不重合誤差ΔB
加工尺寸的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是外圓柱面的母線(xiàn)時(shí)，定位基準(zhǔn)是圓柱孔的中心線(xiàn)，這種由設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合所致的工序基準(zhǔn)在加工尺寸方向上的最大位置變動(dòng)量，稱(chēng)基準(zhǔn)不重合誤差，此時(shí)除定位基準(zhǔn)位移誤差外，還有基準(zhǔn)不重合誤差。
當(dāng)定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合時(shí)產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差。因此選擇定位基準(zhǔn)時(shí)應(yīng)盡量與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)相重合。當(dāng)被加工工件的工藝過(guò)程確定以后，各工序的工序尺寸也就隨之而定，此時(shí)在工藝文件上，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)便轉(zhuǎn)化為工序基準(zhǔn)。
2.基準(zhǔn)位移誤差ΔY
由于定位副的制造誤差或定位副配合間所導(dǎo)致的定位基準(zhǔn)在加工尺寸方向上最大位置變動(dòng)量，稱(chēng)為基準(zhǔn)位移誤差（ΔY）。
如果工件內(nèi)孔直徑與心軸外圓直徑做成完全一致，作無(wú)間隙配合，即孔的中心線(xiàn)與軸的中心線(xiàn)位置重合，則不存在因定位引起的誤差。但實(shí)際上，心軸和工件內(nèi)孔都有制造誤差。基準(zhǔn)位移誤差的方向是任意的，減小定位配合間隙，即可減小基準(zhǔn)位移誤差ΔY值，以提高定位精度。
2.10 夾緊裝置
工件在夾具定位之后，在機(jī)械加工過(guò)程中，工件會(huì)受到切削力、離心力、慣性力等的作用，故必須設(shè)計(jì)夾緊裝置對(duì)工件夾緊，它對(duì)工件加工有較大影響。
2.10.1夾緊裝置的組成
夾緊裝置的組成由以下三部分組成：
1.動(dòng)力源裝置 產(chǎn)生夾緊作用力的裝置。分手動(dòng)和機(jī)動(dòng)夾緊兩種，為了改善勞動(dòng)條件和提高生產(chǎn)率，目前在大批量生產(chǎn)中均采用機(jī)動(dòng)夾緊。機(jī)動(dòng)夾緊的力源來(lái)自氣動(dòng)、液壓、氣液聯(lián)動(dòng)、電磁、真空等動(dòng)力夾緊裝置。
2.傳力機(jī)構(gòu) 介于動(dòng)力源和夾緊元件之間傳遞動(dòng)力的機(jī)構(gòu)。作用是，改變作用力的方向、大??；具有一定的自鎖性能，以便在夾緊力一旦消失后，仍能保證整個(gè)夾緊系統(tǒng)處于可靠的夾緊狀態(tài)，這一點(diǎn)在手動(dòng)夾緊時(shí)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。
2.10.2 對(duì)夾緊裝置的基本要求
在夾緊工件的過(guò)程中，夾緊作用的效果會(huì)直接影響工件的加工精度、表面粗糙度以及生產(chǎn)效率。因此，設(shè)計(jì)夾緊裝置應(yīng)遵循以下原則：
1.夾緊過(guò)程中，不能破壞工件定位時(shí)占據(jù)的正確位置。
2.夾緊力的大小應(yīng)適當(dāng)可靠。既要保證加工過(guò)程中工件不發(fā)生送的或振動(dòng)，又不允許工件產(chǎn)生不適當(dāng)?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。
2.10.3 夾緊力的確定
夾緊力的確定包括夾緊力的方向、作用點(diǎn)和大小三個(gè)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(guān)。選擇時(shí)必須遵守以下準(zhǔn)則：
（1）夾緊力的方向應(yīng)有助于定位穩(wěn)定，且主夾緊力應(yīng)朝向主要定位基面。
（2）夾緊力的方向應(yīng)有利于減小夾緊力，以減小工件的變形、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。
（3）夾緊力的方向應(yīng)是工件剛性較好的方向。
2.夾緊力的作用點(diǎn)
合理選擇夾緊力作用點(diǎn)必須遵守以下準(zhǔn)則：
（1）夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)落在定位元件的支承范圍內(nèi)，應(yīng)盡可能使夾緊點(diǎn)與支承點(diǎn)對(duì)應(yīng)，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(huì)使工件傾斜或移動(dòng)，夾緊時(shí)將破壞工件的定位。
（2）夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)選在工件剛性較好的部位。這對(duì)剛度較差的工件尤其重要，如將作用點(diǎn)由中間的單點(diǎn)改成兩旁的兩點(diǎn)夾緊，可使變形大為減小，并且?jiàn)A緊更加可靠。
（3）夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近加工表面，以防止工件產(chǎn)生振動(dòng)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(duì)于保證定位穩(wěn)定、夾緊可靠，確定夾緊裝置的結(jié)構(gòu)尺寸，都有著密切的關(guān)系。
2.10.4 夾緊力大小計(jì)算
計(jì)算夾緊力時(shí)，通常將夾具和工件看成一個(gè)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(guò)程中對(duì)夾緊最不利的瞬時(shí)狀態(tài)，按靜力平衡原理計(jì)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(shí)際所需的夾緊力數(shù)值。即：
式中，—實(shí)際所需的夾緊力；
—在一定條件下，由靜力平衡計(jì)算出的理論夾緊力；
—安全系數(shù)。
其中，【2】
第3章 銑18X30加工工序?qū)Ｓ脢A具的設(shè)計(jì)
3.1 明確設(shè)計(jì)任務(wù)，了解零件加工工藝過(guò)程
3.1.1 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(chǎn)；該工序在立式銑床上用三面刃銑刀加工。
3.1.2 熟悉零件加工工藝過(guò)程
3.2 確定定位方案
3.2.1 基準(zhǔn)的選擇
根據(jù)工件的加工要求，該工序必須限制工件的五個(gè)自由度。須限制、，所以選取A面為定位基面；為保證兩側(cè)面對(duì)軸線(xiàn)的對(duì)稱(chēng)度要求，還必須在加工時(shí)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(gè)自由度均被限制，為使定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，選取的定位基準(zhǔn)是夾緊螺桿端面、側(cè)面。
3.2.2 確定定位夾緊方案
根據(jù)零件特點(diǎn)，按照工藝過(guò)程要求，確定工件定位夾緊方案【4】，采用機(jī)械夾緊方式對(duì)工件進(jìn)行夾緊。
綜上對(duì)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
圖2.3 定位夾緊方案圖
3.2.3 定位元件的選擇及設(shè)計(jì)
1.定位元件的選擇 由上知，工件的定位面是、底平面，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(xiāo)。
2.定位板設(shè)計(jì) 定位平面B面所用的定位支承板參照參考文獻(xiàn)【3】第272頁(yè)設(shè)計(jì)。 標(biāo)記為：支承板 A6×45# GB 2236-80 材料：T8。
（其中，b的值可查手冊(cè)得值為3【3】）
3.3 定位誤差的計(jì)算與分析
必須要滿(mǎn)足誤差的總和應(yīng)該小于或等于該工序公差。
與夾具有關(guān)的加工誤差，一般可用下式表示：
由參考文獻(xiàn)可得：
⑴定位誤差 ：
其中：
，
，
，
⑵ 夾緊誤差 ：
其中接觸變形位移值：
查[5]表1～2～15有。
⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過(guò)
⑷ 夾具相對(duì)刀具位置誤差：取
誤差總和：
從以上、所設(shè)計(jì)的夾具滿(mǎn)足零件加工精度要求。
3.4 計(jì)算切削力及實(shí)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(shí)的受力情況如圖2.9所示。加工時(shí)，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(jīng)驗(yàn)公式，和可通過(guò)切向銑削力分別乘以一個(gè)系數(shù)來(lái)得到。在對(duì)稱(chēng)銑削情況下，=(1~1.2),=(0.2~0.3)。
參照《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》【3】表1-2-9得銑削力的計(jì)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(jìn)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(yīng)力）
綜上，計(jì)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?yàn)樗椒较蜃饔糜贐面。當(dāng)夾緊力水平作用于工件上時(shí)，所需要的理論夾緊力=+=1279+=3606N
由公式 = 可計(jì)算出實(shí)際所需夾緊力。
現(xiàn)在計(jì)算安全系數(shù)K的值。
安全系數(shù)K的計(jì)算公式為：
由《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》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(zhì)
刀具鈍化程度 切削特點(diǎn)
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(jì)算得,K=1.95<2.5（注：若安全系數(shù)的計(jì)算值小于2.5，則取=2.5），則取K的值為2.5。
所以實(shí)際所需夾緊力為： = =9015N。
實(shí)際所需的夾緊力計(jì)算是一個(gè)很復(fù)雜的問(wèn)題，一般只能作粗略的估算。為簡(jiǎn)化計(jì)算，在設(shè)計(jì)夾緊裝置時(shí)，可只考慮切削力對(duì)夾緊的影響，并假定工藝系統(tǒng)是剛性的切削過(guò)程穩(wěn)定不變。【2】
3.5 設(shè)計(jì)夾緊機(jī)構(gòu)并驗(yàn)算機(jī)構(gòu)所能產(chǎn)生的夾緊力
采用氣動(dòng)元件作為夾緊元件，活塞桿是液壓缸傳遞力的主要零件，它主要承受拉力、壓力、彎曲力及振動(dòng)沖擊等多種作用，必須有足夠的強(qiáng)度和剛度。其材料取Q235鋼。
3.7 對(duì)刀元件及夾具體
根據(jù)工件加工表面形狀，對(duì)刀件可選用夾具零件及部件中的標(biāo)準(zhǔn)直角對(duì)刀塊。它的直角對(duì)刀面和工件被加工安裝板底面精加工工序形相對(duì)應(yīng)，其間距等于塞尺厚度，設(shè)計(jì)塞尺厚度為3，并把對(duì)刀件安裝于夾具體的豎直板上。
根據(jù)銑床T行安裝板底面精加工工序的寬度，選用寬度B=14mm,公差為h6的A型定位鍵來(lái)確定夾具在機(jī)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(shè)計(jì)出供T形安裝板底面精加工工序用螺栓緊固夾具用得U形安裝板底面精加工工序耳座。根據(jù)所設(shè)計(jì)的各種元件、機(jī)構(gòu)、裝置，設(shè)計(jì)出夾具的形狀、結(jié)構(gòu)。如下圖2.15
第4章 夾具圖的繪制
4.1 工序圖
依據(jù)零件的加工要求，制訂銑安裝板底面精加工工序工序圖。見(jiàn)附圖01
4.2 夾具體零件圖
參照工序圖的定位夾緊方案，合理設(shè)計(jì)銑安裝板底面精加工工序的夾具，繪制夾具體零件圖。見(jiàn)附圖02
4.3 繪制夾具裝配總圖
見(jiàn)附圖03 如下圖3.1：
圖3.1 銑精加工工序夾具總圖
4.4 標(biāo)注總圖上的尺寸、公差與配合和技術(shù)條件
4.4.1 標(biāo)注尺寸、公差與配合
1.夾具外形輪廓尺寸
2.工件與定位元件的聯(lián)系尺寸
3.夾具與刀具的聯(lián)系尺寸 即調(diào)刀尺寸，分為水平和垂直兩個(gè)方向的尺寸。
（1）水平方向的調(diào)刀尺寸為為銷(xiāo)中心至對(duì)刀元件尺面的距離。 查手冊(cè)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(xiāo)中心至工件上安裝板底面精加工工序，再加上塞尺厚度2mm，故水平方向調(diào)刀尺寸的基本尺寸
（2）垂直方向的調(diào)刀尺寸為定位元件(兩支承釘)工作面至對(duì)刀面之間的位置尺寸。
4.夾具與機(jī)床連接部分的聯(lián)系尺寸 定位鍵與工作臺(tái)T形安裝板底面精加工工序配合尺寸為14H7/h6。
4.4.2制訂技術(shù)條件
1.由于工件上有安裝板底面精加工工序底至工件面的垂直度要求0.10mm，夾具上應(yīng)標(biāo)注定位表面Q(兩個(gè)支承板限定的表面)對(duì)底面的垂直度允差100:0.2 (mm)。
第5章 夾具工作精度分析
在完成夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的全部工作后，還需對(duì)夾具工作精度進(jìn)行分析，即分析計(jì)算各項(xiàng)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(xiàng)加工要求，以證明所設(shè)計(jì)夾具方案的合理性。
與夾具有關(guān)的誤差有定位誤差、對(duì)刀誤差、夾具在機(jī)床上的安裝誤差和夾具誤差等。各項(xiàng)誤差均導(dǎo)致刀具相對(duì)于工件的位置不準(zhǔn)確，而形成夾具總的加工誤差。
5.1 位置尺寸
定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，=0，平面定位時(shí)=0；工件夾緊力的作用面是B面，其對(duì)底面的垂直度允差造成的對(duì)尺寸30mm會(huì)有影響，此值較??；調(diào)刀尺寸的公差也會(huì)引起0.04mm的調(diào)刀誤差。此三值相加遠(yuǎn)小于工件的加工允差0.2mm，故夾具可滿(mǎn)足尺寸70。
5.2平面度允差
定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，工件以平面定位，故=0。夾具由兩個(gè)支承板表面決定的限位基面對(duì)夾具體底面的垂直度允差100:0.2，將引起工件安裝板底面精加工工序底面對(duì)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(mǎn)足垂直度允差0.2mm.
綜上，通過(guò)對(duì)夾具結(jié)構(gòu)的選擇、設(shè)計(jì)和夾具工作精度的分析計(jì)算，證明該夾具能穩(wěn)定可靠地保證工件的加工技術(shù)要求，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便。從而說(shuō)明所設(shè)計(jì)的夾具結(jié)構(gòu)是可行的。
結(jié)論
本次設(shè)計(jì)是我們進(jìn)入社會(huì)之前，也是我學(xué)生生涯的最后一次設(shè)計(jì)。此次設(shè)計(jì)對(duì)我受益匪淺，讓我基本上又把所學(xué)的知識(shí)復(fù)習(xí)了一遍，使我能夠?qū)?shū)本的知識(shí)做進(jìn)一步的了解與學(xué)習(xí)，對(duì)資料的查詢(xún)與合理的應(yīng)用做了更深入的了解。
首先，尋找有關(guān)資料和課題并且研究方案，進(jìn)行設(shè)計(jì)的總體規(guī)劃，理清設(shè)計(jì)思路，但是將這些具體的方案落實(shí)到每一個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)和步驟中，難免會(huì)出現(xiàn)一些錯(cuò)誤，這就需要在具體的設(shè)計(jì)過(guò)程中利用所掌握的知識(shí)認(rèn)真排查錯(cuò)誤原因，多方面的思考問(wèn)題，不斷的改正自己的設(shè)計(jì)不足之處和錯(cuò)誤。
其次，運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)對(duì)設(shè)計(jì)零件優(yōu)化設(shè)計(jì)，最后進(jìn)行合理的裝配。
從一開(kāi)始的無(wú)從下手，到資料的整理，逐步清晰設(shè)計(jì)內(nèi)容，無(wú)疑在是考驗(yàn)我們查閱資料的能力，書(shū)寫(xiě)的能力，電腦繪圖能力，這使我的個(gè)人能力進(jìn)一步提高。如學(xué)會(huì)了運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊(cè)和查閱相關(guān)資料的本領(lǐng)，對(duì)自己的能力有了進(jìn)一步的提高，為以后的學(xué)習(xí)和工作加強(qiáng)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，總是遇到這樣或那樣的問(wèn)題。有時(shí)發(fā)現(xiàn)一個(gè)問(wèn)題的時(shí)候，需要做大量的工作，花大量的時(shí)間才能解決。為以后的工作積累了經(jīng)驗(yàn)，增強(qiáng)了信心。
致謝
大學(xué)讀書(shū)生活隨著本次課程設(shè)計(jì)的落幕，在這個(gè)春暖花開(kāi)的季節(jié)劃上一個(gè)句號(hào)。從最開(kāi)始對(duì)本次設(shè)計(jì)任務(wù)的懵懵懂懂到現(xiàn)在的很熟悉，其中過(guò)程對(duì)我來(lái)說(shuō)不是那么容易，在設(shè)計(jì)的過(guò)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(dāng)我將要完成設(shè)計(jì)的時(shí)候，卻發(fā)現(xiàn)自己的作業(yè)結(jié)果與指導(dǎo)老師的預(yù)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(dǎo)老師。段老師對(duì)我課程設(shè)計(jì)的指導(dǎo)與修進(jìn)令我受益匪淺，段老師嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深的感染和激勵(lì)著我。還有我身邊一起做課程設(shè)計(jì)的同學(xué)，有幸與他們一起工作，彼此資源分享，很感謝他們對(duì)我課程論文格式和內(nèi)容的檢查和建議，我的課程論文離不開(kāi)他們的幫助。
當(dāng)然，由于投入的時(shí)間與精力不足夠和自己知識(shí)缺乏的原因，本次設(shè)計(jì)卻又不足之處，也誠(chéng)懇希望老師和學(xué)友的批評(píng)與指正。
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