1目 錄目 錄 .1第 1 章 鏜孔夾具設(shè)計 .21.1 研究原始質(zhì)料 .21.2 設(shè)計要求 .21.3 夾具的組成 .31.4 夾具的分類和作用 .31.5 定位、夾緊方案的選擇 .51.6 切削力及夾緊力的計算 .51.7 誤差分析與計算 .91.8 夾具設(shè)計及操作的簡要說明 .92第 1 章 鏜孔夾具設(shè)計1.1 研究原始質(zhì)料利用本夾具主要用來加工鏜孔加工時除了要滿足粗糙度要求外，還應(yīng)滿足兩孔軸線間公差要求。為了保證技術(shù)要求，最關(guān)鍵是找到定位基準(zhǔn)。同時，應(yīng)考慮如何提高勞動生產(chǎn)率和降低勞動強度。1.2 設(shè)計要求在對工件進行機械加工時，為了保證加工的要求，首先要使工件相對道具及機床有正確的位置，并使這個位置在加工過程中不因外力的影響而變動。因此，在進行機械加工前，先要將工件裝夾好。機床夾具的組成 1、定位裝置 其作用是使工件在夾具中占據(jù)正確的位置。2、夾緊裝置 其作用是將工件壓緊夾牢，保證工件在加工過程中受到外力（切削力等）作用時不離開已經(jīng)占據(jù)的正確的正確位置。3、對刀或?qū)蜓b置 其作用是確定刀具相對定位元件的正確位置。4、連接原件 其作用是確定夾具在機床上的正確位置。5、夾具體 夾具體是機床夾具的基礎(chǔ)件，通過它將夾具的所有元件連接成一個整體。6、其他元件或裝置 是指家家具中因特殊需要而設(shè)置的元件或裝置。根據(jù)加工需要，有些夾具上設(shè)置分度裝置、靠模裝置；為能方便、準(zhǔn)確定位，常設(shè)置預(yù)定位裝置；對于大型夾具，常設(shè)置吊裝元件等。以上各組成部分中，定位元件、夾緊裝置和夾具體是機床夾具的基礎(chǔ)組成部分。機床的分類機床夾具種類繁多，可以從不同的角度對機床夾具進行分類。按夾具的使用特點可分為：通用夾具，專用夾具，可調(diào)夾具，組合夾具，拼裝夾具。按使用機床可分為：車床夾具，銑床夾具，鉆床夾具，鏜床夾具，齒輪機床夾具，數(shù)控機床夾具，自動機床夾具，自動線隨行夾具以及其他機床夾具。31.3 夾具的組成(1) 定位元件 夾具上的圓柱銷、菱形銷和支承板都是定位元件，通過它們使工件在夾具中占據(jù)正確的位置。(2) 夾緊裝置 夾緊裝置的作用是將工件壓緊夾牢，保證工件在加工過程中受到外力(切削力等)作用時不離開已經(jīng)占據(jù)的正確位置。(3) 對刀或?qū)蜓b置對刀或?qū)蜓b置用于確定刀具相對于定位元件的正確位置。如圖 3-3 中鉆套l 和鉆模板 2 組成導(dǎo)向裝置，確定了鉆頭軸線相對定位元件的正確位置。銑床夾具上的對刀塊和塞尺為對刀裝置。(4) 連接元件連接元件是確定夾具在機床上正確位置的元件。 (5) 夾具體 夾具體是機床夾具的基礎(chǔ)件，如圖 3-3 中的件 3，通過它將夾具的所有元件連接成一個整體。(6) 其它裝置或元件它們是指夾具中因特殊需要而設(shè)置的裝置或元件。1.4 夾具的分類和作用（1）按專業(yè)程度劃分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，車床上三爪卡盤和四爪單動卡盤，銑床上的平口鉗、分度頭和回轉(zhuǎn)工作臺等。這類夾具一般由專業(yè)工廠生產(chǎn)，常作為機床附件提供給用戶。其特點是適應(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）專用夾具 專用夾具是指專為某一工件的某道工序而專門設(shè)計的夾具。其特點是結(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)計制造周期較長、制造費用也較高。當(dāng)產(chǎn)品變更時，夾具將由于無法再使用而報廢。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 4其特點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，稱為成組夾具。通用可調(diào)夾具與成組夾具相比，加工對象不很明確，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。由專業(yè)廠家制造，其特點是靈活多變，萬能性強，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線上使用的夾具。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線從一個工位移到下一個工位，進行不同工序的加工。 （2）按使用的機床分類由于各類機床自身工作特點和結(jié)構(gòu)形式各不相同，對所用夾具的結(jié)構(gòu)也相應(yīng)地提出了不同的要求。按所使用的機床不同，夾具又可分為：車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、磨床夾具、齒輪機床夾具和其他機床夾具等。 （3）按夾緊動力源分類根據(jù)夾具所采用的夾緊動力源不同，可分為：手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、氣液夾具、電動夾具、磁力夾具、真空夾具等。夾具的作用：1．縮短輔助時間，提高勞動生產(chǎn)率夾具的使用一般包括兩個過程：其一是夾具本身在機床上的安裝和調(diào)整，這個過程主要是依靠夾具自身的定向鍵、對刀塊來快速實現(xiàn)，或者通過找正、試切等方法來實現(xiàn)，但速度稍慢；其二是被加工工件在夾具中的安裝，這個過程由于采用了專用的定位裝置( 如 V 形塊等) ，因此能迅速實現(xiàn)。2．確保并穩(wěn)定加 I 精度，保證產(chǎn)品質(zhì)量加工過程中，工件與刀具的相對位置容易得到保證，并且不受各種主觀因素的影響，因而工件的加工精度穩(wěn)定可靠。3．降低對操作工人的技術(shù)要求和工人的勞動強由于多數(shù)專用夾具的夾緊裝置只需廠人操縱按鈕、手柄即可實現(xiàn)對工件的夾緊，這在很大程度上減少了工人找正和調(diào)整工件的時間與難度，或者根本不需要找正和調(diào)整，所以，這些專用夾具的使用降低了對工人的技術(shù)要求并減輕了工人的勞動強度。按夾緊的動力源可分為：手動夾具，氣動夾具，液壓夾具，氣液增力夾具，電磁夾具以及真空夾具等。工件的裝夾方法工件裝夾的方法有兩種：將工件直接裝夾在機床的工作臺或花盤上5將工件裝夾在家具上采用第一種方法裝夾的效率低，一般要求先按圖紙要求在工件的表面上劃線，劃出加工表面的尺寸和位置，裝夾時，用劃針或面分表找正后再夾緊。一般用于單件和小批生產(chǎn)。批量較大時，都采用夾具裝夾工件。采用夾具裝夾工件有如下優(yōu)點：a、保證加工精度，穩(wěn)定加工質(zhì)量b、縮短輔助時間，提高勞動生產(chǎn)率c、擴大機床的使用范圍，實現(xiàn)“一機多能”d、改善工人的勞動條件，降低生產(chǎn)成本本夾具無嚴格的技術(shù)要求，因此，應(yīng)主要考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度，精度不是主要考慮的問題。1.5 定位、夾緊方案的選擇由零件圖可知：在對加工軸承孔夾具設(shè)計行加工前，底平面進行了粗、精銑加工，底面孔進行了鉆、擴加工。因此，定位、夾緊方案有：選一面兩銷定位方式，工藝孔用短圓柱銷，用棱形銷定位，夾緊方式用操作簡單，通用性較強的移動壓板來夾緊。為了使定位誤差達到要求的范圍之內(nèi)，采用一面兩銷的定位方式，這種定位在結(jié)構(gòu)上簡單易操作。一面即底平面。1.6 切削力及夾緊力的計算鏜刀材料： （硬質(zhì)合金鏜刀）5YT刀具的幾何參數(shù)： ?60?粗?K?90精??1???0s??8??由參考文獻[5]查表 可得：321?圓周切削分力公式： 0.75.14CpcPFafvK?式中 0.4pam?./frrpsopkKK??查[5]表 得： 查[5]表 取 21?()736nmb??125?0.6b??.75n由表 可得參數(shù)： 694.0pk? 0.?opK?sp?1rpK即： 74.8()CFN?同理：徑向切削分力公式 ： 0.9750.3238PpcPFafv?6式中參數(shù)： 7.0?pkK? 0.1op?.?spK?0.1rp即： 32.4()PFN軸向切削分力公式 ： 0.5.4326fpcPFafv?式中參數(shù)： 1.?pk?o?1?sp?0.rp即： 605.48()f根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實際所需夾緊力的數(shù)值。即： FKW??安全系數(shù) K 可按下式計算有：： 6543210式中： 為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻[5]表 可得： 6~ 12?.01310.56C????25223PKf所以有： 19308()KCWFN??76.P5()f?該孔的設(shè)計基準(zhǔn)為中心軸，故以回轉(zhuǎn)面做定位基準(zhǔn)，實現(xiàn)“基準(zhǔn)重合”原則；參考文獻，因夾具的夾緊力與切削力方向相反，實際所需夾緊力 F 夾與切削力Ｆ之間的關(guān)系 F 夾＝KF軸向力：F 夾＝KF （N）扭距：Nm93.103.24.05.14.3108.90 ????? ??MYFXKfdC在計算切削力時必須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)，安全系數(shù) 2K實際所需夾緊力：由參考文獻[16]《機床夾具設(shè)計手冊》表 得：FWfK?安全系數(shù) K 可按下式計算，由式（1.5）有：： 6543210?式中： 為各種因素的安全系數(shù)，見參考文獻[16]《機床夾具設(shè)計手0~7冊》表 可得： 12?25.01.32.0. ????K所以 )(465698NFWf?由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用螺旋夾緊機構(gòu)。由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構(gòu)。夾緊力的確定夾緊力方向的確定夾緊力應(yīng)朝向主要的定位基面。夾緊力的方向盡可能與切削力和工件重力同向。(1) 夾緊力作用點的選擇a. 夾緊力的作用點應(yīng)落在定位元件的支承范圍內(nèi)。b. 夾緊力的作用點應(yīng)落在工件剛性較好的部位上，這樣可以防止或減少工件變形變形對加工精度的影響。c. 夾緊力的作用點應(yīng)盡量靠近加工表面。(3)夾緊力大小的估算理論上確定夾緊力的大小，必須知道加工過程中，工件所受到的切削力、離心力、慣性力及重力等，然后利用夾緊力的作用應(yīng)與上述各力的作用平衡而計算出。但實際上，夾緊里的大小還與工藝系統(tǒng)的剛性、夾緊機構(gòu)的傳遞效率等有關(guān)。而且，切削力的大小在加工過程中是變化的，因此，夾緊力的計算是個很復(fù)雜的問題，只能進行粗略的估算。估算的方法：一是找出對夾緊最不利的瞬時狀態(tài)，估算此狀態(tài)下所需的夾緊力；二是只考慮主要因素在力系中的影響，略去次要因素在力系中的影響。估算的步驟：a.建立理論夾緊力 FJ 理與主要最大切削力 FP 的靜平衡方程：FJ 理=Ф (FP)。b.實際需要的夾緊力 FJ 需，應(yīng)考慮安全系數(shù)，F(xiàn)J 需=KFJ 理。c.校核夾緊機構(gòu)的夾緊力 FJ 是否滿足條件：FJFJ 需。夾具的夾緊裝置和定位裝置[1] [2]夾具中的裝夾是由定位和夾緊兩個過程緊密聯(lián)系在一起的。定位問題已在前面研究過，其目的在于解決工件的定位方法和保證必要的定位精度。8僅僅定好位在大多數(shù)場合下，還無法進行加工。只有進而在夾具上設(shè)置相應(yīng)的夾緊裝置對工件進行夾緊，才能完成工件在夾具中裝夾的全部任務(wù)。夾緊裝置的基本任務(wù)是保持工件在定位中所獲得的即定位置，以便在切削力、重力、慣性力等外力作用下，不發(fā)生移動和震動，確保加工質(zhì)量和生產(chǎn)安全。有時工件的定位是在夾緊過程中實現(xiàn)的，正確的夾緊還能糾正工件定位的不正確。一般夾緊裝置由動源即產(chǎn)生原始作用力的部分。夾緊機構(gòu)即接受和傳遞原始作用力，使之變?yōu)閵A緊力，并執(zhí)行夾緊任務(wù)的部分。他包括中間遞力機構(gòu)和夾緊元件?？紤]到機床的性能、生產(chǎn)批量以及加工時的具體切削量決定采用手動夾緊。螺旋夾緊機構(gòu)是斜契夾緊的另一種形式，利用螺旋桿直接夾緊元件，或者與其他元件或機構(gòu)組成復(fù)合夾緊機構(gòu)來夾緊工件。是應(yīng)用最廣泛的一種夾緊機構(gòu)。螺旋夾緊機構(gòu)中所用的螺旋，實際上相當(dāng)于把契繞在圓柱體上，因此他的作用原理與斜契是一樣的。也利用其斜面移動時所產(chǎn)生的壓力來夾緊工件的。不過這里上是通過轉(zhuǎn)動螺旋，使繞在圓柱體是的斜契高度發(fā)生變化來夾緊的。典型的螺旋夾緊機構(gòu)的特點：（1）結(jié)構(gòu)簡單；（2）擴力比大；（3）自瑣性能好；（4）行程不受限制；（5）夾緊動作慢。夾緊裝置可以分為力源裝置、中間傳動裝置和夾緊裝置，在此套夾具中，中間傳動裝置和夾緊元件合二為一。力源為機動夾緊，通過螺栓夾緊移動壓板。達到夾緊和定心作用。工件通過定位銷的定位限制了繞Z軸旋轉(zhuǎn)，通過螺栓夾緊移動壓板，實現(xiàn)對工件的夾緊。并且移動壓板的定心裝置是與工件外圓弧面相吻合的移動壓板，通過精確的圓弧定位，實現(xiàn)定心。此套移動壓板制作簡單，便于手動調(diào)整。通過松緊螺栓實現(xiàn)壓板的前后移動，以達到壓緊的目的。壓緊的同時，實現(xiàn)工件的定心，使其定位基準(zhǔn)的對稱中心在規(guī)定位置上。查參考文獻[5]1～2～26 可知螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算：螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算有： )(210 ??????tgtQLWz式中參數(shù)由參考文獻[5]可查得：6.2??.76zr?901052???'29?其中： 3()Lm?)(8N?螺旋夾緊力： 04.9該夾具采用螺旋夾緊機構(gòu)， 由上述計算易得： KW??由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構(gòu)。1.7 誤差分析與計算該夾具以一面兩銷定位，為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的尺寸公差。 gwj????與機床夾具有關(guān)的加工誤差 ，一般可用下式表示：j?MjjWDAZWj ???? ??由參考文獻[5]可得：⑴ 兩定位銷的定位誤差 ：11minDWd?????1 21min2min.DdDdJarctgL??????其中：，10.52D?20D，dm.3d?， in??in4?0.63DWm???.2J⑵ 夾緊誤差 ： ?cos)(inmaxyj??其中接觸變形位移值：1()(9.62nHBZyRaZkNcl???查[5]表 1～2 ～15 有 。 104,0.6,.42,0.7RazHBKCn???cos.8jym??⑶ 磨損造成的加工誤差： 通常不超過Mj??m5.⑷ 夾具相對刀具位置誤差： 取AD01.誤差總和： 0.853jw???從以上的分析可見，所設(shè)計的夾具能滿足零件的加工精度要求。101.8 夾具設(shè)計及操作的簡要說明為提高生產(chǎn)率，經(jīng)過方案的認真分析和比較，選用了手動夾緊方式（螺旋機構(gòu)） 。這類夾緊機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、夾緊可靠、通用性大，在機床夾具中很廣泛的應(yīng)用。此外，當(dāng)夾具有制造誤差，工作過程出現(xiàn)磨損，以及零件尺寸變化時，影響定位、夾緊的可靠。為防止此現(xiàn)象，選用可換定位銷。以便隨時根據(jù)情況進行調(diào)整換取。