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第3章 車床夾具設(shè)計
3.1 研究原始質(zhì)料
利用本夾具主要用來加工粗車外圓φ100、φ80、φ75并切槽，加工時除了要滿足粗糙度要求外，還應(yīng)滿足外圓之間軸線間公差要求。為了保證技術(shù)要求，最關(guān)鍵是找到定位基準。同時，應(yīng)考慮如何提高勞動生產(chǎn)率和降低勞動強度。
3.2 定位基準的選擇
由零件圖可知，零件外圓有多個臺階，各個外圓之間要保證一定的同心度。尺寸精度有一定要求。其設(shè)計基準為工件的端面，為了使工藝基準與設(shè)計基準統(tǒng)一，所以選擇了以端面作為定位基準，由于加工之前，螺紋孔的底孔已加工，來作為定位孔，因此本次設(shè)計采用常見的一面兩銷的定位方式，即用一芯軸作為定位銷，和一菱形銷。端面即為一面。
為了提高加工效率及方便加工，決定車床上加工，高速車刀進行加工。同時，為了縮短輔助時間，準備采用手動螺旋夾緊。
3.2.1 定位方案的選擇
定位基準選擇好后，本次設(shè)計采用一面兩銷定位，端面限制3個自由度，芯軸限制2個自由度，菱形銷限制1個自由度。完全限制了零件的6個自由度，達到完全定位。
3.3 切削力及夾緊力的計算
切削力（見《切削用量簡明手冊》表1.29） （3-1）
式中： =900 =1.0 =0.75 =0 =0.57
=1412（N）
在計算切削力的時，必須考慮安全系數(shù)，安全系數(shù)K=1.5
=14121.5=2118（N） （3-2）
徑向切削力（見《切削用量簡明手冊》表1.29）
式中： =530 =0.9 =0.75 =0 =0.57
==762（N） （3-3）
在計算切削力的時，必須考慮安全系數(shù)，安全系數(shù)K=1.5
7621.5=1143（N） （3-4）
軸向力（見《切削用量簡明手冊》表1.29） （3-5）
式中： =450 = 1.0 = 0.4 =0 =0.57
=662（N）
考慮到安全系數(shù)，由《機床夾具設(shè)計手冊》表3-4得安全系數(shù)K=1.5
（3-6）
由于設(shè)計的夾具有一個支承面，可以與軸向里相平衡，所以不用考慮軸向力。
因此就只有徑向切削力，對夾緊裝置會有作用力，徑向切削力與夾緊力平衡才能保證車削加工能順利進行。
因此夾緊力的計算就是與徑向切削力的平衡。
計算過程如下：
因為是上邊夾緊，所以設(shè)計單邊夾緊力為Q，
所以有： =Q （3-7）
（3-8）
（3-9）
3.4 誤差分析與計算
定位誤差是指由于定位不準而引起某一工序尺寸或位置要求方面的加工誤差。對夾具設(shè)計中采用的某一定位方案，只要其可能產(chǎn)生的定位誤差小于工件相關(guān)尺寸或位置公差的1/3，即可認為該定方案符合加工精度的要求。
工件在車床夾具上加工時，加工誤差的大小受工件在夾具上的定位誤差、夾具誤差、夾具在主軸上的安裝誤差和加工方法誤差的影響。
如夾具圖所示，在夾具上加工時，尺寸的加工誤差的影響因素如下所述：
（1）定位誤差
由于C面既是工序基準，又是定位基準，基準不重合誤差為零。工件在夾具上定位時，定位基準與限位基準是重合的，基準位移誤差為零。因此，尺寸的定位誤差等于零。
（2）夾具誤差
夾具誤差為限位基面與軸線間的距離誤差，以及限位基面相對安裝基面C的平行度誤差是0.01.
（3）安裝誤差
因為夾具和主軸是莫氏錐度配合，夾具的安裝誤差幾乎可以忽略不計。
（4）加工方法誤差
如車床主軸上安裝夾具基準與主軸回轉(zhuǎn)軸線間的誤差、主軸的徑向跳動、車床溜板進給方向與主軸軸線的平行度或垂直度等。它的大小取決于機床的制造精度、夾具的懸伸長度和離心力的大小等因素。一般取
=/3=0.05/3=0.017mm
零件的車床夾具總加工誤差是：
精度儲備：
故此方案可行。
3.5夾具體設(shè)計
對夾具體的設(shè)計的基本要求
（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，時效處理，退火等處理方式。
（2）應(yīng)具有足夠的強度和剛度
保證在加工過程中不因夾緊力，切削力等外力變形和振動是不允許的，夾具應(yīng)有足夠的厚度，剛度可以適當加固。
（3）結(jié)構(gòu)的方法和使用應(yīng)該不錯
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表面的要求高，所以應(yīng)特別注意結(jié)構(gòu)的過程中，應(yīng)處理的工件，夾具，維修方便。再滿足功能性要求（剛度和強度）前提下，應(yīng)能減小體積減輕重量，結(jié)構(gòu)應(yīng)該簡單。
（4）應(yīng)便于鐵屑去除
在加工過程中，該鐵屑將繼續(xù)在夾在積累，如果不及時清除，切削熱的積累會破壞夾具定位精度，鐵屑投擲可能繞組定位元件，也會破壞的定位精度，甚至發(fā)生事故。因此，在這個過程中的鐵屑不多，可適當增加定位裝置和夾緊表面之間的距離增加的鐵屑空間：對切削過程中產(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夾安裝表面和相應(yīng)的表面接觸或?qū)崿F(xiàn)的。當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。
加工過程中，夾具必承受大的夾緊力切削力，產(chǎn)生沖擊和振動，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度和剛度。在加工過程中的切屑形成的有一部分會落在夾具，積累太多會影響工件的定位與夾緊可靠，所以夾具設(shè)計，必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便于鐵屑。此外，夾點技術(shù)，經(jīng)濟的具體結(jié)構(gòu)和操作、安裝方便等特點，在設(shè)計中還應(yīng)考慮。在加工過程中的切屑形成的有一部分會落在夾具，切割積累太多會影響工件的定位與夾緊可靠，所以夾具設(shè)計，必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便排出鐵屑。
3.6 夾具設(shè)計及操作的簡要說明
（1）夾具的總體結(jié)構(gòu)應(yīng)力力求緊湊、輕便，懸臂尺寸要短，重心盡可能靠近主軸。
（2）當工件和夾具上個元件相對機床主軸的旋轉(zhuǎn)軸線不平衡時，將產(chǎn)生較大的離心力和振動，影響工件的加工質(zhì)量、刀具的壽命、機床的精度和安全生產(chǎn)，特別是在轉(zhuǎn)速較高的情況下影響更大。因此，對于重量不對稱的夾具，要有平衡要求。平衡的方法有兩種：設(shè)置平衡塊或加工減重孔。在工廠實際生產(chǎn)中，常用適配的方法進行夾具的平衡工作。
（3）為了保證安全，夾具上各種元件一般不超過夾具的圓形輪廓之外。因此，還應(yīng)該注意防止切削和冷卻液的飛濺問題，必要時應(yīng)該加防護罩。
總結(jié)
這是我大學期間，在學完全部課程和生產(chǎn)實習之后的又一次實踐性學習。經(jīng)過了3個星期努力，我終于完成了任務(wù)。
在這次課程設(shè)計中，使我懂得了運用學過的知識，把理論融入到實踐中。以前在課本中不明白的很多問題，也得到了徹底的解決。
這次課程設(shè)計主要是根據(jù)要求設(shè)計工藝和某道工序的專用夾具。設(shè)計工藝與設(shè)計夾具，我都是第一次實踐，經(jīng)過老師的指導(dǎo)，我都順利完成了。
在課程設(shè)計中，我懂得了解決問題并不是只有一種方法的道理，要實事求是，要以花錢少辦好事為原則，這樣才能成為一名優(yōu)秀的設(shè)計人員。
在此，感謝學校和各位老師給了我這個難得的學習機會，我將會更努力地完成我的學業(yè)，為校爭光！
參考文獻
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