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3.3夾具結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計(jì) 13 3.4繪制夾具裝配圖 13 3.5繪制夾具零件圖 15 4夾具精度的驗(yàn)算 15 4.1產(chǎn)生定位誤差的原因 15 4.2 誤差分析與計(jì)算 16 4.3 確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu) 17 4.4夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明 18 總結(jié)與展望 19 參考文獻(xiàn) 20 致 謝 21 1 誤差分析與計(jì)算 1.1夾具概述 夾具是一種裝夾工件的工藝裝備，它廣泛地應(yīng)用于機(jī)械制造過(guò)程的切削加工、熱處理、裝配、焊接和檢測(cè)等工藝過(guò)程中。 工具是人類(lèi)文明進(jìn)步的標(biāo)志。自20世紀(jì)末期以來(lái)，現(xiàn)代制造技術(shù)與機(jī)械制造工藝自動(dòng)化都有了長(zhǎng)足的發(fā)展。但工具（含夾具、刀具、量具與輔具等）在不斷的革新中，其功能仍然十分顯著。機(jī)床夾具對(duì)零件加工的質(zhì)量、生產(chǎn)率和產(chǎn)品成本都有著直接的影響。因此，無(wú)論在傳統(tǒng)制造還是現(xiàn)代制造系統(tǒng)中，夾具都是重要的工藝裝備。 1.2機(jī)床夾具的功能 在機(jī)床上用夾具裝夾工件時(shí)，其主要功能是使工件定位和夾緊。 1．機(jī)床夾具的主要功能 機(jī)床夾具的主要功能是裝工件，使工件在夾具中定位和夾緊。 （1）定位 確定工件在夾具中占有正確位置的過(guò)程。定位是通過(guò)工件定位基準(zhǔn)面與夾具定位元件面接觸或配合實(shí)現(xiàn)的。正確的定位可以保證工件加工的尺寸和位置精度要求。 （2）夾緊 工件定位后將其固定，使其在加工過(guò)程中保持定位位置不變的操作。由于工件在加工時(shí)，受到各種力的作用，若不將工件固定，則工件會(huì)松動(dòng)、脫落。因此，夾緊為工件提供了安全、可靠的加工條件。 2．機(jī)床夾具的特殊功能 機(jī)床夾具的特殊功能主要是對(duì)刀和導(dǎo)向。 （1）對(duì)刀 調(diào)整刀具切削刃相對(duì)工件或夾具的正確位置。如銑床夾具中的對(duì)刀塊，它能迅速地確定銑刀相對(duì)于夾具的正確位置。 （2）導(dǎo)向 如鉆床夾具中的鉆模板的鉆套，能迅速地確定鉆頭的位置，并引導(dǎo)其進(jìn)行鉆削。導(dǎo)向元件制成模板形式，故鉆床夾具常稱(chēng)為鉆模。鏜床夾具（鏜模）也具有導(dǎo)向功能。 1.3機(jī)床夾具的發(fā)展趨勢(shì) 隨著科學(xué)技術(shù)的巨大進(jìn)步及社會(huì)生產(chǎn)力的迅速提高，夾具已從一種輔助工具發(fā)展成為門(mén)類(lèi)齊全的工藝裝備。 1.3.1機(jī)床夾具的現(xiàn)狀 現(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應(yīng)市場(chǎng)激烈的競(jìng)爭(zhēng)。然而，一般企業(yè)仍習(xí)慣于大量采用傳統(tǒng)的專(zhuān)用夾具。另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，約4年就要更新80%左右的專(zhuān)用夾具，而夾具的實(shí)際磨損量?jī)H為15%左右。特別是近年來(lái)，數(shù)控機(jī)床（NC）、加工中心（MC）、成組技術(shù)（GT）、柔性制造系統(tǒng)（FMS）等新技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)機(jī)床夾具提出了如上新的要求： 1）能迅速而方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)成本。 2）能裝夾一組具有相似性特征的工件。 3）適用于精密加工的高精度機(jī)床夾具。 4）適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機(jī)床夾具。 5）采用液壓或氣壓夾緊的高效夾緊裝置，以進(jìn)一步提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。 6）提高機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化程度。 1.3.2現(xiàn)代機(jī)床夾具的發(fā)展方向 現(xiàn)代機(jī)床夾具的發(fā)展方向主要表現(xiàn)為精密化、高效化、柔性化、標(biāo)準(zhǔn)化四個(gè)方面。 精密化 隨著機(jī)械產(chǎn)品精度的日益提高，勢(shì)必相應(yīng)提高了對(duì)夾具的精度要求。精密化夾具的結(jié)構(gòu)類(lèi)型很多，例如用于精密分度的多齒盤(pán)，其分度精度可達(dá)±0.1；用于精密車(chē)削的高精度三爪卡盤(pán)，其定心精度為5μm；精密心軸的同軸度公差可控制在1μm內(nèi)；又如用于軸承套圈磨削的電磁無(wú)心夾具，工件的圓度公差可達(dá)0.2～0.5μm。 高效化 高效化夾具主要用來(lái)減少工件加工的基本時(shí)間和輔助時(shí)間，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。常見(jiàn)的高效化夾具有：自動(dòng)化夾具、高速化夾具、具有夾緊動(dòng)力裝置的夾具等。例如，在銑床上使用電動(dòng)虎鉗裝夾工件，效率可提高5倍左右；在車(chē)床上使用的高速三爪自定心卡盤(pán)，可保證卡爪在（試驗(yàn)）轉(zhuǎn)速為2600r/min的條件上仍能牢固地夾緊工件，從而使切削速度大幅度提高。 柔性化 機(jī)床夾具的柔性化與機(jī)床的柔性化相似，它是指機(jī)床夾具通過(guò)調(diào)整、拼裝、組合等方式，以適應(yīng)可變因素的能力?？勺円蛩刂饕校汗ば蛱卣?、生產(chǎn)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(lèi)主要有：組合夾具、通用可調(diào)夾具、成組夾具、拼裝夾具、數(shù)控機(jī)床夾具等。在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，夾具的柔性化將是夾具發(fā)展的主要方向。 標(biāo)準(zhǔn)化 機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化與通用化是相互聯(lián)系的兩個(gè)方面。在制訂典型夾具結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，首先進(jìn)行夾具元件和部件的通用化，建立類(lèi)型尺寸系列或變型，以減少功能用途相近的夾具元件和部件的型式，屏除一些功能低劣的結(jié)構(gòu)。通用化方法包括夾具、部件、元件、毛壞和材料的通用化。夾具的標(biāo)準(zhǔn)化階段是通用化的深入，主要是確立夾具零件或部件的尺寸系列，為夾具工作圖的審查創(chuàng)造良好的條件。目前我國(guó)已有夾具零件及部件的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：GB/T2148~T2259—91以及各類(lèi)通用夾具、組合夾具標(biāo)準(zhǔn)等。機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化，有利于夾具的商品化生產(chǎn)，有利于縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)總成本。 計(jì)算機(jī)輔助機(jī)床夾具設(shè)計(jì)是利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD技術(shù)來(lái)完成夾具設(shè)計(jì)的先進(jìn)方法。由于夾具種類(lèi)繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其設(shè)計(jì)過(guò)程涉及控制條件多，因此，用于夾具設(shè)計(jì)的專(zhuān)業(yè)軟件甚少，目前還沒(méi)有一種軟件系統(tǒng)能夠?qū)A具設(shè)計(jì)完全數(shù)字化。目前，計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)一般是采用二維CAD軟件進(jìn)行。采用二維CAD軟件進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)，可以提高設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量，但是其缺點(diǎn)是設(shè)計(jì)人員首先要閱讀工件二維零件圖，了解零件的加工要求，并將二維零件圖在頭腦中三維實(shí)體化；再選擇或設(shè)計(jì)合適的定位、夾緊等元件和裝置；接上來(lái)將上述結(jié)構(gòu)在頭腦中形成夾具三維實(shí)體，用二維圖表示，完成夾具的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，思維要在三維和二維模型中反復(fù)轉(zhuǎn)換，最終繪制二維的總裝圖。由于繪制三維實(shí)體效果的裝配圖難度大，效率低，一般不繪制三維裝配圖。這對(duì)夾具設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率，以及加工和裝配均有不利的影響。3D軟件是一個(gè)基于特征的參數(shù)化實(shí)體建模設(shè)計(jì)工具，該軟件完全采用Windows圖形用戶(hù)界面，易學(xué)易用。借助3D軟件平臺(tái)，可以創(chuàng)建三維實(shí)體模型；編輯零件裝配體并進(jìn)行簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)仿真；利用它的動(dòng)畫(huà)功能不僅可以檢查夾具工作的可行性，還能得到夾具零部件裝配和運(yùn)動(dòng)過(guò)程的動(dòng)畫(huà)文件。 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）的功能在于能協(xié)助設(shè)計(jì)者完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)各階段的工作。本文針對(duì)機(jī)床夾具進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，借助3D軟件平臺(tái)，將設(shè)計(jì)時(shí)所用標(biāo)準(zhǔn)零件建立實(shí)體模型庫(kù)；對(duì)于非標(biāo)準(zhǔn)零件，采用交互方式建模方法直接在設(shè)計(jì)平臺(tái)建模并建立非標(biāo)準(zhǔn)模型庫(kù)。 采用二維CAD軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，它使我們甩掉了圖板，解決r使用繪圖板帶來(lái)的諸多弊端?，F(xiàn)在，大量三維實(shí)體造型軟件崛起，如PR0／E、UG、3D、Solidedge等，推動(dòng)了設(shè)計(jì)領(lǐng)域的新革命．由于這些三維軟件．不僅僅可創(chuàng)建三維實(shí)體模型，還可利用設(shè)計(jì)出三維模型進(jìn)行模擬裝配和靜態(tài)干涉檢查、機(jī)構(gòu)分析、動(dòng)態(tài)干涉檢查、動(dòng)力學(xué)分析、強(qiáng)度分析等，并且與其它軟件配合可進(jìn)行零件的數(shù)控加工演示和數(shù)控代碼的生成。這些功能是以往的二維CAD無(wú)法比擬的。結(jié)合夾具設(shè)計(jì)的復(fù)雜性、高精度性等特點(diǎn)．采用了易學(xué)易懂的3D三維實(shí)體造型軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)過(guò)程。 21 2 夾具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介 2.1機(jī)床夾具的功能 2.1.1 保證加工精度，工件通過(guò)機(jī)床夾具進(jìn)行安裝，包含了兩層含義：一是工通過(guò)夾具上的定位元件獲得正確的位置，稱(chēng)為定位;二是通過(guò)家駿技工是工件 的既定位置在加工過(guò)程中保持不變，稱(chēng)為夾緊、這樣，就可以保證工件加工面的位置精度，且精度穩(wěn)定。 2.1.2 提高生產(chǎn)率，使用夾具來(lái)安裝工件，可以減少劃線(xiàn)，找正，對(duì)刀等輔助時(shí)間，采用多件，多工位夾具，以及氣動(dòng)，液壓動(dòng)力基金裝置，可以進(jìn)一步減少輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)率。 2.1.3 擴(kuò)大加床的使用范圍，有些機(jī)床夾具是指上是對(duì)機(jī)床進(jìn)行了部分改造，擴(kuò)大了原機(jī)床的功能和使用范圍。如在車(chē)床床鞍上暗訪(fǎng)鏜模夾具，就可以進(jìn)行箱體零件的孔系加工。 2.1.4 減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，保證生產(chǎn)安全。 2.2機(jī)床夾具應(yīng)滿(mǎn)足的要求 機(jī)床夾具應(yīng)滿(mǎn)足的基本要求包括下面幾方面： 2.2.1保證加工精度，這是必須做到的最基本要求，其關(guān)鍵是正確的定位，夾緊和導(dǎo)向方案，夾具制造的技術(shù)要求，定位誤差的分析和驗(yàn)算。 2.2.2夾具的總體方案應(yīng)與年生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)，在大批量生產(chǎn)時(shí)，盡量采用快速，高效的定位，夾緊機(jī)構(gòu)和動(dòng)力裝置，提高自動(dòng)化程度，符合生產(chǎn)節(jié)拍要求 在中，小批量生產(chǎn)時(shí)，夾具應(yīng)有一定的可調(diào)性，一適應(yīng)多品種工件的加工。 2.2.3安全，方便，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，機(jī)床夾具要有工作安全性考慮，必要時(shí)加保護(hù)裝置、要符合工人的操作位置和習(xí)慣，要有合適的工件裝卸位置和空間，時(shí)工人操作方便、大批量生產(chǎn)和加工笨重時(shí)，更需要減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。 2.2.4排屑順暢，機(jī)床夾具中積累切屑會(huì)影響到工件的定位精度，切屑的熱量時(shí)工件和夾具產(chǎn)生熱變形，影響加工精度，清理切屑將增加輔助時(shí)間，降低生產(chǎn)率。因此夾具設(shè)計(jì)中要給予排屑問(wèn)題充分的重視。 2.2.5機(jī)床夾具應(yīng)有良好的強(qiáng)度，剛度和結(jié)構(gòu)工藝性，加床夾具設(shè)計(jì)時(shí)，要方便制造，檢查測(cè)，調(diào)整和裝配，有利于提高夾具的制造精度。 2.3設(shè)計(jì)已知條件 夾緊蝸桿是一個(gè)很重要的零件，因?yàn)槠淞慵叽绫容^小，結(jié)構(gòu)形狀較復(fù)雜，但其加工孔和底面的精度要求較高，此外還有要求加工，對(duì)精度要求也很高。夾緊蝸桿的底面都要求精加工。 夾緊蝸桿毛坯的選擇型材，因?yàn)樯a(chǎn)率很高，所以可以免去每次造型。單邊余量一般在，結(jié)構(gòu)細(xì)密，能承受較大的壓力，占用生產(chǎn)的面積較小。因其年產(chǎn)量是5000件，由[3]表2.1～3可知是中批量生產(chǎn)。 2.4 拉刀的結(jié)構(gòu)參數(shù) 2.4.1拉削特點(diǎn) 拉削是利用拉刀切削金屬的高生產(chǎn)率加工方法，可用來(lái)加工各種形狀的通孔、槽以及簡(jiǎn)單或復(fù)雜形狀的外表面。拉削加工與其他切削方法相比，其特點(diǎn)表現(xiàn)在：生產(chǎn)率高、加工精度和表面粗糙度高、成本低、機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)單等。 2.4.2刀類(lèi)型選擇 根據(jù)任務(wù)書(shū)要求，需拉削長(zhǎng)80mm，槽數(shù)為6的內(nèi)花鍵槽，查參考文獻(xiàn)[9]表1.3-1，選擇拉刀類(lèi)型為矩形花鍵拉刀第三型號(hào)，該刀具特點(diǎn)：拉削長(zhǎng)度大于30mm，同時(shí)加工齒數(shù)不小于5，可保證花鍵孔所需的高精度。 2.4.3 拉刀材料選擇 由任務(wù)書(shū)知所需加工零件材料我HT200，其特點(diǎn)是硬度大，韌性差，因此在拉削過(guò)程中要求拉刀耐磨性好，查參考文獻(xiàn)[3]表3-1，選鋼號(hào)為W18Cr4V做拉刀材料，柄部采用40Cr材料，將兩種材料采用對(duì)焊連接，該拉刀材料特點(diǎn)是：綜合性能好，通用性強(qiáng)，可磨性好，適合加工合金，普通鑄鐵等，硬度：63~66HRC，抗彎強(qiáng)度：3.0~3.4GPa，沖擊韌度：0.18~0.32MJ/。 2.4.4 拉床類(lèi)型選擇 根據(jù)所需加工零件，查參考文獻(xiàn)[5]表3.1-84，選臥式拉床L6120。 2.5 拉刀切削部分的設(shè)計(jì) 切削部分是拉刀的重要部分，它決定著拉削生產(chǎn)率和加工表面質(zhì)量。 設(shè)計(jì)切削部分是要解決下列任務(wù)：選擇拉削方式，確定拉削余量，選擇前角、后角及齒升量，確定齒距及容屑槽數(shù)量和尺寸等。 2.5.1 拉削方式選擇 拉削方式可分為分層拉削法（成形式、漸成式）、分塊拉削法和組合拉削法。本次設(shè)計(jì)中，采用組合拉削法，它結(jié)合了成形式拉刀與分塊式拉刀的優(yōu)點(diǎn)，粗切齒按分快式機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，精切齒則采用成形式結(jié)構(gòu)。 2.5.2 齒型確定 在加工花鍵前預(yù)制孔只加工到21.2mm，而任務(wù)書(shū)要求內(nèi)孔為22mm，因此在加工花鍵的同時(shí)也要設(shè)計(jì)出加工內(nèi)孔的齒型，所以確定各齒齒型為：粗切齒、過(guò)渡齒、精切齒、校準(zhǔn)齒、圓形齒。 2.5.3 拉削余量的確定 根據(jù)任務(wù)書(shū)提供數(shù)據(jù)及鉆預(yù)制孔所得直徑，再查參考文獻(xiàn)[5]表1.4-4，得直徑余量為： 式中 ——花鍵孔的最大外徑； ——預(yù)制孔的最小內(nèi)徑。 2.5.4 刀齒幾何參數(shù)選擇 查參考文獻(xiàn)[11]表5-8，得： 前角 后角：切削齒；校準(zhǔn)齒 刃帶寬度：粗切齒（包括過(guò)渡齒、圓形齒）0.1mm；精切齒0.2mm；校準(zhǔn)齒0.4mm。各參數(shù)所指如圖5.1。 圖5.1 齒形圖示 2.5.5 確定齒升量 齒升量確定的原則應(yīng)該是在保證加工表面質(zhì)量、容屑空間和拉刀強(qiáng)度的前提下，盡量選取較大值。 查參考文獻(xiàn)[9]表1.1-10，得 粗切齒的齒升量為0.04~0.10mm，取0.06mm，精切齒取0.01mm，過(guò)渡齒齒升量從粗切齒齒升量0.06mm逐漸減少到精切齒齒升量0.01mm，圓形齒齒升量取0.04mm。 2.5.6 確定齒距及同時(shí)工作齒數(shù) 拉刀齒距的大小，直接影響拉刀的容屑空間和拉刀長(zhǎng)度以及拉削同時(shí)工作齒數(shù)。查參考文獻(xiàn)[9]表1.1-13，取 粗切齒 （過(guò)渡齒齒距與粗切齒齒距相同） 精切齒 （圓形齒、校準(zhǔn)齒齒距與精切齒的齒距相同） ，同時(shí)工作齒數(shù)齒。 2.5.7 確定容屑槽形狀和尺寸 （1）容屑槽形狀選擇 查參考文獻(xiàn)[11]表5-11，選曲線(xiàn)齒背槽型，其特點(diǎn)是：容屑空間較大，便于切屑卷曲，用于拉削韌性材料。 （2）確定容屑系數(shù) 查參考文獻(xiàn)[9]表1.1-15，，工件材料為鑄鐵，選 （3）計(jì)算容屑槽深度 根據(jù)公式： （L——拉削總長(zhǎng)） 帶入數(shù)據(jù)，得 由于切屑在容屑槽內(nèi)卷曲和填充不可能很緊密，為保證容屑，容屑槽的有效體積須大于切屑所占體積，即取。 （4）確定容屑槽尺寸 查參考文獻(xiàn)[11]表5-11，取基本槽，各尺寸分別為： 粗切齒：，過(guò)渡齒參數(shù)與其相同； 精切齒：，校準(zhǔn)齒、圓形齒參數(shù)與其相同，各參數(shù)所指，如圖5.2。 圖5.2 容屑槽圖示 2.5.8 設(shè)計(jì)分屑槽 分屑槽是將較寬的切屑分割成窄切屑，以便于切屑卷曲、容納和清除。拉刀前、后刀齒上的分屑槽應(yīng)交錯(cuò)磨出。分屑槽分圓弧形和角度形兩種，本次設(shè)計(jì)拉刀的粗切齒采用圓弧形分屑槽，精切齒采用角度形分屑槽，在設(shè)計(jì)分屑槽深度時(shí)應(yīng)大于齒升量。 查參考文獻(xiàn)[9]表1.1-19，刃寬為6mm時(shí)，槽數(shù)為1個(gè) 分屑槽參數(shù)為： 粗切齒： ，??； ，取； ，取。 ——分屑槽寬度； ——分屑槽高度； ——分屑槽圓弧半徑。 圓形齒： 由于精切齒的齒升量較小為0.01mm，拉削量較少，切屑呈崩碎狀，所以在精切齒上不用開(kāi)分屑槽，過(guò)渡齒分屑槽和粗切齒分屑槽一樣為圓弧形分屑槽，圓形齒分屑槽設(shè)計(jì)為角度形分屑槽，校準(zhǔn)齒無(wú)齒升量也不需做分屑槽。在設(shè)計(jì)分屑槽后角是為了使分屑槽側(cè)刃處的后角大于零，磨制時(shí)，應(yīng)使槽底與后刀面平行或使槽底與拉刀軸線(xiàn)成（為拉刀后角）。 即，粗切齒分屑槽后角為 2.5.9 確定拉刀齒數(shù)和直徑 （1）拉刀齒數(shù) 根據(jù)已確定的拉削余量A，選定的粗切齒齒升量，然后按公式估算切削齒齒數(shù)z（包括粗切齒、校準(zhǔn)齒和精切齒的齒數(shù)） 帶入數(shù)據(jù)，得，取整數(shù)z=44齒。 查參考文獻(xiàn)[11]表5-14，得各類(lèi)齒齒數(shù)為： 過(guò)渡齒：4齒，精切齒：6齒，校準(zhǔn)齒：5齒，粗切齒：29齒。 圓形齒齒數(shù)確定：根據(jù)上文可知，圓形齒第一齒直徑為21.2mm，最后一 齒直徑為內(nèi)孔最大直徑22.021mm，齒升量為0.04mm，得 齒， 所以取圓形齒齒數(shù)為12齒。 則總齒數(shù)齒。 （2）各刀齒直徑 所設(shè)計(jì)拉刀第一個(gè)粗切齒主要用于修正預(yù)制孔毛邊，不設(shè)齒升量，直徑等于預(yù)制孔的最小直徑21.2mm，其余粗切齒直徑為前一刀齒直徑加上兩倍齒升量。過(guò)度齒齒升量逐步減少（直到接近精切齒齒升量，四齒齒升量分別取0.06mm、0.05mm、0.04mm、0.03mm），其直徑等于前一刀齒直徑加上兩倍實(shí)際齒升量。最后一個(gè)精切齒直徑與校準(zhǔn)齒直徑相同，圓形齒第一齒直徑為預(yù)制孔直徑21.2mm，以后每齒直徑以?xún)杀洱X升量增加，最后一齒直徑為22.05mm。 校準(zhǔn)齒無(wú)齒升量，各齒直徑相同。取校準(zhǔn)齒直徑等于工作拉削后孔允許的最大直徑，由于拉削后孔徑會(huì)產(chǎn)生收縮，校準(zhǔn)齒直徑應(yīng)取為 查參考文獻(xiàn)[11]表5—15，取mm 帶入數(shù)據(jù)，得 3夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1設(shè)計(jì)機(jī)床夾具前的準(zhǔn)備工作 3.1.1明確工件的年生產(chǎn)綱領(lǐng) 工件的年生產(chǎn)量是確定機(jī)床夾具總體方案的重要依據(jù)之一。它決定了夾具的復(fù)雜程度和自動(dòng)化程度。如工件的年生產(chǎn)量很大，可采用多工件加工、機(jī)動(dòng)夾緊或自動(dòng)化程度較高的設(shè)計(jì)方案，采用此方案時(shí)，機(jī)床夾具的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，制造成本較高；如工件的年生產(chǎn)量不大，可采用單件加工，手動(dòng)夾緊的設(shè)計(jì)方案，以減小機(jī)床夾具的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度及夾具的制作成本。 3.1.2充分理解工件的零件圖和工序圖 零件圖標(biāo)出了工件的尺寸、形狀和位置、表面粗糙度等總體要求，他決定了工件在機(jī)床夾具中的放置方法，是設(shè)計(jì)機(jī)床夾具總體結(jié)構(gòu)的依據(jù)。工序圖給出了零件本工序的工序基準(zhǔn)、以加工表面、以及本工序的定位、夾緊原理方案。工件的工序基準(zhǔn)、已加工表面、決定了機(jī)床夾具的定位方案，如選用平面定位、孔定位定位等；定位方案的選擇依據(jù)六點(diǎn)定位原理和采用的機(jī)床加工方法，定位方案不一定要頂六個(gè)自由度，但是要完全定位。工件的代待加工表面是選擇機(jī)床，刀具的依據(jù)。確定夾緊機(jī)構(gòu)要依據(jù)零件的外形尺寸，選擇合適的定位點(diǎn)，確保夾緊力安全、可靠同時(shí)夾緊機(jī)構(gòu)不能與刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡相沖突。 3.2確定機(jī)床夾具的結(jié)構(gòu)方案 3.2.1選擇定位原件 固定V形塊標(biāo)準(zhǔn)件 活動(dòng)V形塊標(biāo)準(zhǔn)件 固定手柄壓緊螺釘 3.2.2選擇夾緊機(jī)構(gòu) （1） 夾緊力的方向： 夾緊力的要有利于工件的定位，并注意工件的剛性方向，不能使工件有脫離定位表面的趨勢(shì)，防止工件在夾緊力的作用下產(chǎn)生變形。 （2） 夾緊力的作用點(diǎn)： 夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)該選擇在定位元件支撐點(diǎn)的作用范圍內(nèi)，以及工件剛度高的位置。確保工件的定位準(zhǔn)確、不變形。 （3）選擇夾緊機(jī)構(gòu)： 在確定夾緊力的方向、作用點(diǎn)的同時(shí)，要確定相應(yīng)的夾緊機(jī)構(gòu)。確定夾緊機(jī)構(gòu) 要注意以下幾方面的問(wèn)題： ① 安全性 夾緊機(jī)構(gòu)應(yīng)具備足夠的強(qiáng)度和加緊力，以防止意外傷及夾具操作人員。 ② 手動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)的操作力不應(yīng)過(guò)大，以減輕操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。 ③ 夾緊機(jī)構(gòu)的行程不宜過(guò)長(zhǎng)，以提高夾具的工作效率。 ④ 手動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)應(yīng)操作靈活、方便。 采用螺栓壓緊機(jī)構(gòu)進(jìn)行壓緊，即采用用螺栓推動(dòng)壓緊塊，壓零件的側(cè)面。 3.3夾具結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計(jì) （1）首先對(duì)工件的加工要進(jìn)行分析，根據(jù)工件的形狀和加工要求，我認(rèn)為采用立式鉆床比較合理。 （2）然后，根據(jù)六點(diǎn)定位原理，選用定位銷(xiāo)套在圓柱內(nèi)孔，這樣配合使用來(lái)完成限制了五個(gè)自由度，加上圓柱銷(xiāo)，這樣就共限制了六個(gè)自由度，正好滿(mǎn)足六點(diǎn)定位原理，由于限制了六方自由度，所以只需要將工件夾緊就可以進(jìn)行加工了，在垂直方向上進(jìn)行夾緊，可以利用移動(dòng)壓板，進(jìn)行夾緊，因?yàn)橐苿?dòng)壓板簡(jiǎn)單使用，而且不影響加工過(guò)程，所以最總選擇移動(dòng)壓板進(jìn)行夾緊。 （3）最后，對(duì)整個(gè)夾緊方案分析得出，定位約合六點(diǎn)定位原理，夾緊工件穩(wěn)定，所以此夾具設(shè)計(jì)可行。這樣就可使工件穩(wěn)固的夾緊在機(jī)床上，能更加方便，準(zhǔn)確的進(jìn)行加工。 3.4繪制夾具裝配圖 （1）裝配圖應(yīng)按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)盡可能1：1地繪制，用剖視圖完整清晰的表示出夾具的主要結(jié)構(gòu)及夾具的工作原理。 （2）視工件為透明體，用雙點(diǎn)畫(huà)線(xiàn)畫(huà)出主要部分（如輪廓，定位面‘夾緊面 加工表面）。畫(huà)出定位元件、夾緊機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向裝置的位置 （3）按照夾緊狀態(tài)畫(huà)出夾緊元件和夾緊機(jī)構(gòu)。 （4）畫(huà)出夾具體及其他聯(lián)接用的元件（聯(lián)接體、螺釘?shù)龋?，將夾具各組成元件聯(lián)成一體。 此機(jī)床夾具要用到的零件如下： 六角螺釘M6X25 8個(gè) 材料：鋼件 定位銷(xiāo) A6X26 4個(gè) 材料：鋼件 定位襯套 4個(gè) 材料：鋼件 六角螺母-C級(jí)M12 1個(gè) 材料：Q235 螺桿M12X40 1個(gè) 材料：鋼件 夾具體 1個(gè) 材料：HT200 筋板 1個(gè) 材料：鋼件 立柱 1個(gè) 材料：鋼件 軸 1個(gè) 材料：鋼件 快換墊圈 1個(gè) 材料：鋼件 定位軸 1個(gè) 材料：鋼件 （5）標(biāo)注必要的尺寸、配合、公差等 ①夾具的外形尺寸，所設(shè)計(jì)夾具的最大長(zhǎng)、寬、高尺寸。 ②夾具中所有有配合關(guān)系的元件間應(yīng)標(biāo)注尺寸和配合種類(lèi)。 ③各定位元件之間，定位元件與導(dǎo)向元件之間，各導(dǎo)向元件之間應(yīng)標(biāo)注裝配后的位置尺寸和形位公差 （6）標(biāo)注技術(shù)條件。 ①定位元件的定位面間相互位置精度。 ②定位元件的定位表面與夾具安裝基面的位置精度。 ③定位表面與導(dǎo)向元件間的位置精度。 ④導(dǎo)向元件工作面間的位置精度。 （7）對(duì)零件編號(hào)，填寫(xiě)標(biāo)題欄和零件明細(xì)表。 ①每一個(gè)零件都必須有自己的編號(hào)，此編號(hào)是唯一的。在工廠(chǎng)的生產(chǎn)活動(dòng)中，生產(chǎn)部件按零件編號(hào)生產(chǎn)、查找工作。 ②完整填寫(xiě)標(biāo)題欄，如裝配圖號(hào)、名稱(chēng)、單位、設(shè)計(jì)者、比例等。 ③完整填寫(xiě)明細(xì)表，一般來(lái)說(shuō)，加工工件填寫(xiě)在明細(xì)表的下方，標(biāo)準(zhǔn)件、裝配件填寫(xiě)在明細(xì)表的上方。 圖 裝配圖 3.5繪制夾具零件圖 （1）對(duì)裝配圖中需加工的零件圖均應(yīng)繪制零件圖，零件圖應(yīng)按制圖標(biāo)準(zhǔn)繪制。視圖盡可能與裝配圖上的位置一致。 （2）零件圖上的尺寸公差、形位公差、技術(shù)要求應(yīng)根據(jù)裝配圖上的配合種類(lèi)、 位置精度、技術(shù)要求而定。 （3）零件的其他尺寸，如尺寸、形狀、位置、表面粗糙度等應(yīng)標(biāo)注完整 4夾具精度的驗(yàn)算 4.1產(chǎn)生定位誤差的原因 （1）平位情面定形，夾具定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合，兩基準(zhǔn)之間的位置誤差會(huì)反應(yīng)到被加工表面的位置上去，所產(chǎn)生的定位誤差稱(chēng)之為基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換誤差。 （2）定位基準(zhǔn)面與定位元件表面的形狀誤差。 （3）導(dǎo)向元件，對(duì)刀元件與定位元件間的位置誤差。 （4）夾緊力使工件或夾具產(chǎn)生變形，產(chǎn)生位置誤差。 （5）夾具在機(jī)床上的安裝誤差。 （6）定位元件與定位元件間的位置誤差 4.2 誤差分析與計(jì)算 3) 夾具安裝誤差 因夾具在機(jī)床上的安裝不精確而造成的加工誤差，稱(chēng)為夾具的安裝誤差。 圖5-2中夾具的安裝基面為平面，因而沒(méi)有安裝誤差，=0. 2) 夾具誤差 因夾具上定位元件、對(duì)刀或?qū)蛟⒎侄妊b置及安裝基準(zhǔn)之間的位置不精確而造成的加工誤差，稱(chēng)為夾具誤差。夾具誤差主要包括定位元件相對(duì)于安裝基準(zhǔn)的尺寸或位置誤差；定位元件相對(duì)于對(duì)刀或?qū)蛟ò瑢?dǎo)向元件之間）的尺寸或位置誤差；導(dǎo)向元件相對(duì)于安裝基準(zhǔn)的尺寸或位置誤差；若有分度裝置時(shí)，還存在分度誤差。以上幾項(xiàng)共同組成夾具誤差。 3) 加工方法誤差 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(chēng)為加工方法誤差。因該項(xiàng)誤差影響因素多，又不便于計(jì)算，所以常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)為它留出工件公差的1/3.計(jì)算時(shí)可設(shè) 。 4) 保證加工精度的條件 工件在夾具中加工時(shí)，總加工誤差為上述各項(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 即工件的總加工誤差應(yīng)不大于工件的加工尺寸。 為保證夾具有一定的使用壽命，防止夾具因磨損而過(guò)早報(bào)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。因此將上式改寫(xiě)為 或 當(dāng)時(shí)，夾具能滿(mǎn)足工件的加工要求。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)公差值確定得是否合理。 知此方案可行。 4.3 確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu) 對(duì)夾具體的設(shè)計(jì)的基本要求 （1）應(yīng)該保持精度和穩(wěn)定性 在夾具體表面重要的面，如安裝接觸位置，安裝表面的刀塊夾緊安裝特定的，足夠的精度，之間的位置精度穩(wěn)定夾具體，夾具體應(yīng)該采用鑄造，時(shí)效處理，退火等處理方式。 （2）應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度 保證在加工過(guò)程中不因夾緊力，切削力等外力變形和振動(dòng)是不允許的，夾具應(yīng)有足夠的厚度，剛度可以適當(dāng)加固。 （3）結(jié)構(gòu)的方法和使用應(yīng)該不錯(cuò) 夾較大的工件的外觀，更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，之間的相互位置精度與每個(gè)表面的要求高，所以應(yīng)特別注意結(jié)構(gòu)的過(guò)程中，應(yīng)處理的工件，夾具，維修方便。再滿(mǎn)足功能性要求（剛度和強(qiáng)度）前提下，應(yīng)能減小體積減輕重量，結(jié)構(gòu)應(yīng)該簡(jiǎn)單。 （4）應(yīng)便于鐵屑去除 在加工過(guò)程中，該鐵屑將繼續(xù)在夾在積累，如果不及時(shí)清除，切削熱的積累會(huì)破壞夾具定位精度，鐵屑投擲可能繞組定位元件，也會(huì)破壞的定位精度，甚至發(fā)生事故。因此，在這個(gè)過(guò)程中的鐵屑不多，可適當(dāng)增加定位裝置和夾緊表面之間的距離增加的鐵屑空間：對(duì)切削過(guò)程中產(chǎn)生更多的，一般應(yīng)在夾具體上面。 （5）安裝應(yīng)牢固、可靠 夾具安裝在所有通過(guò)夾安裝表面和相應(yīng)的表面接觸或?qū)崿F(xiàn)的。當(dāng)夾安裝在重力的中心，夾具應(yīng)盡可能低，支撐面積應(yīng)足夠大，以安裝精度要高，以確保穩(wěn)定和可靠的安裝。夾具底部通常是中空的，識(shí)別特定的文件夾結(jié)構(gòu)，然后繪制夾具布局。圖中所示的夾具裝配。 加工過(guò)程中，夾具必承受大的夾緊力切削力，產(chǎn)生沖擊和振動(dòng)，夾具的形狀，取決于夾具布局和夾具和連接，在因此夾具必須有足夠的強(qiáng)度和剛度。在加工過(guò)程中的切屑形成的有一部分會(huì)落在夾具，積累太多會(huì)影響工件的定位與夾緊可靠，所以?shī)A具設(shè)計(jì)，必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便于鐵屑。此外，夾點(diǎn)技術(shù)，經(jīng)濟(jì)的具體結(jié)構(gòu)和操作、安裝方便等特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)中還應(yīng)考慮。在加工過(guò)程中的切屑形成的有一部分會(huì)落在夾具，切割積累太多會(huì)影響工件的定位與夾緊可靠，所以?shī)A具設(shè)計(jì)，必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便排出鐵屑。 4.4夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明 如前所述，應(yīng)該注意提高生產(chǎn)率，但該夾具設(shè)計(jì)采用了手動(dòng)夾緊方式，在夾緊和松開(kāi)工件時(shí)比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力。由于該工件體積小，經(jīng)過(guò)方案的認(rèn)真分析和比較，選用了手動(dòng)夾緊方式（螺旋夾緊機(jī)構(gòu)）。這類(lèi)夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、夾緊可靠、通用性大，在機(jī)床夾具中很廣泛的應(yīng)用。 此外，當(dāng)夾具有制造誤差，工作過(guò)程出現(xiàn)磨損，以及零件尺寸變化時(shí)，影響定位、夾緊的可靠。為防止此現(xiàn)象，選用可換定位銷(xiāo)。以便隨時(shí)根據(jù)情況進(jìn)行調(diào)整換取。 總結(jié)與展望 總結(jié)與展望 在本次設(shè)計(jì)中，考慮到零件的加工難易、材料、成本等問(wèn)題，所選用的零、部件都是操作簡(jiǎn)單，通用性較強(qiáng)的標(biāo)準(zhǔn)件，從現(xiàn)時(shí)以最低的成本實(shí)現(xiàn)最先進(jìn)的加工。但也有不足之處：特別是對(duì)于鏜孔夾具，在刀具加工完退出工件孔時(shí)，有可能會(huì)劃傷工件內(nèi)孔表面，本可以在夾具體內(nèi)部設(shè)置液壓升降系統(tǒng)，使工件孔與定位立臺(tái)可升可降，這樣，在刀具退出時(shí)，使定位立臺(tái)連同工件孔一起升起，從而避免劃傷。但考慮到成本問(wèn)題，未采用這種方法。無(wú)論怎樣，這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)使我獲益良多，是我在學(xué)校的最后一次答卷，也是我成功邁向社會(huì)的第一步。 參考文獻(xiàn) 參考文獻(xiàn) [1] 黃如林，切削加工簡(jiǎn)明實(shí)用手冊(cè)[M]，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004。 [2] 余光國(guó)，馬俊，張興發(fā)，機(jī)床夾具設(shè)計(jì)[M]，重慶：重慶大學(xué)出版社，1995。 [3] 李洪，機(jī)械加工工藝手冊(cè)[M]，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1990。 [4] 方昆凡，公差與配合手冊(cè)[M]，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999。 [5] 王光斗，王春福，機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2000。 [6] 東北重型機(jī)械學(xué)院等，機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]，上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，1979。 [7] 吳宗澤，機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)[M]，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000。 [8] 劉文劍，曹天河，趙維，夾具工程師手冊(cè)[M]，哈爾濱：黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社，1987。 [9] 上海金屬切削技術(shù)協(xié)會(huì)，金屬切削手冊(cè)[M]，上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，1984。 [10] 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同時(shí)也要感謝其他同學(xué)、老師和同事的熱心幫助，感謝院系領(lǐng)導(dǎo)對(duì)我們課程設(shè)計(jì)的重視和關(guān)心，為我們提供了作圖工具和場(chǎng)所，使我們能夠全身心的投入到設(shè)計(jì)中去，為更好、更快的完成課程設(shè)計(jì)提供了重要保障。