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西安科技大學(xué)高新學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 系 別 機(jī)電信息學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué) 生 姓 名 學(xué) 號(hào) 0901140225 設(shè) 計(jì) 論 文 題 目 改善工藝系統(tǒng)剛性的夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 起 迄 日 期 2012 年 9 月 24 日 2012 年 12 月 16 日 設(shè) 計(jì) 論 文 地 點(diǎn) 西安科技大學(xué)高新學(xué)院 指 導(dǎo) 教 師 專 業(yè) 教 研 室 負(fù) 責(zé) 人 日期 2012 年 月 日 II 摘 要 本論文是結(jié)合目前實(shí)際生產(chǎn)中 常常發(fā)現(xiàn)僅用通用夾具不能滿足生產(chǎn)要求 用通 用夾具裝夾工件生產(chǎn)效率低勞動(dòng)強(qiáng)大 加工質(zhì)量不高 而且往往需要增加劃線工序 而專門設(shè)計(jì)夾具 車床夾具 主要包括夾具的定位方案 夾緊方案 對(duì)刀方案 夾具 體與定位鍵的設(shè)計(jì)及加工精度等方面的分析 本設(shè)計(jì)車床夾具有良好的加工精度 針對(duì)性強(qiáng) 主要用于零件孔工序的加工 其 具有夾緊力裝置 具備現(xiàn)代機(jī)床夾具所要求的高效化和精密化的特點(diǎn) 可以有效的減 少工件加工的基本時(shí)間和輔助時(shí)間 大大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)力 從而可以有效地減輕工 人的勞動(dòng)強(qiáng)度和增加勞動(dòng)效率 因此 對(duì)夾具知識(shí)的認(rèn)識(shí)和學(xué)習(xí)以及設(shè)計(jì)新式的適合 實(shí)際生產(chǎn)的夾具在今天顯得尤為重要起來(lái) 在工藝設(shè)計(jì)中要首先對(duì)零件進(jìn)行分析 了解零件的工藝 并選擇好零件的加工基 準(zhǔn) 設(shè)計(jì)出零件的工藝路線 接著對(duì)零件各個(gè)工步的工序進(jìn)行尺寸計(jì)算 關(guān)鍵是決定 出各個(gè)工序的工藝裝備及切削用量 然后進(jìn)行專用夾具的設(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)算出夾具定位是產(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 III Abstract This thesis is combined with the actual production often found only universal fixture can not meet production requirements workpiece clamping fixture with low production efficiency of labor power the processing quality is not high and often need to increase the marking process specially designed fixture lathe fixture including fixture locating scheme clamping programme setting scheme key clip and location specific design and machining precision analysis and etc The design of lathe clamp has good machining precision strong pertinence the main components used in hole process It has a clamping force device equipped with modern machine tool required for high efficiency and precision of the characteristics the workpiece can be effectively reduced processing time and supporting basic time greatly increased the labor productivity which can effectively reduce the labor intensity of workers and increased labor efficiency Therefore understanding and knowledge of the clamp study and design the new fit to actual production fixture in today is particularly important In the design process should first of all parts for analysis to understand the parts of the process and select good parts processing base design parts of the process route and then the various parts of process dimension calculation is the key to determine the various processes and process equipment and cutting parameters then the special fixture design selection of design of fixture for the various components such as positioning devices clamping elements the guide element clamp and the machine tool connecting parts and other components calculate fixture is to produce a positioning error analysis of fixture structure rationality and deficiency and later in the design of improved Key Words process process cutting dosage clamping positioning error IV 目 錄 摘 要 II Abstract III 目 錄 IV 第 1 章 緒論 6 1 1 夾具概述 6 1 2 機(jī)床夾具的功能 6 1 3 機(jī)床夾具的發(fā)展趨勢(shì) 7 1 3 1 機(jī)床夾具的現(xiàn)狀 7 1 3 2 現(xiàn)代機(jī)床夾具的發(fā)展方向 7 第 2 章 課題研究?jī)?nèi)容及要求 9 2 1 設(shè)計(jì)內(nèi)容 9 2 2 設(shè)計(jì)要求 9 第 3 章 夾具設(shè)計(jì)概述 10 3 1 夾具的組成 10 3 2 常用定位元件及選用 10 3 2 1 工件以平面定位 11 3 2 2 工件以外圓柱定位 11 3 2 3 工件以內(nèi)孔定位 11 3 2 4 對(duì)定位元件的基本要求 12 3 2 5 常用定位元件所能限制的自由度 12 3 3 工件的夾緊 12 3 3 1 夾緊裝置的組成 12 3 3 2 夾緊裝置的設(shè)計(jì)原則 13 3 3 3 定位夾緊力的基本原則 13 3 3 4 減小夾緊變形的措施 15 3 4 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)原理 15 2 支承點(diǎn)與定位元件 16 V 第 4 章 薄壁零件車削加工注意事項(xiàng) 18 4 1 概述 18 4 2 加工薄壁零件在夾具上所采取的措施 19 4 2 1 將局部夾緊力機(jī)構(gòu)改成均勻夾緊力機(jī)構(gòu) 19 4 2 2 增加輔助支承面 20 4 2 3 改變夾緊力的作用點(diǎn) 部位 20 4 2 4 采用心軸夾緊 21 4 3 加工薄壁零件在車削時(shí)所采取的措施 22 4 3 1 合理選擇車刀材料及其幾何參數(shù) 22 4 3 2 減少切削用量 減小吃刀深度 進(jìn)給量和切削速度 22 4 3 2 合理選擇切削液 22 第 5 章 具體夾具設(shè)計(jì) 22 5 1 車床夾具的主要類型 22 5 2 車床夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 23 5 3 定位機(jī)構(gòu) 24 5 4 夾緊機(jī)構(gòu) 25 5 5 零件的車床夾具的加工誤差分析 26 5 6 零件的車床專用夾具的總體設(shè)計(jì) 27 總結(jié) 28 參考文獻(xiàn) 29 致 謝 30 6 第 1 章 緒論 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 在金屬切削機(jī)床上使用的夾具統(tǒng)稱為機(jī)床夾具 在現(xiàn)代生產(chǎn)中 機(jī)床夾具是一種 不可缺少的工藝裝備 它直接影響著加工的精度 勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品的制造成本等 幫機(jī)床夾具設(shè)計(jì)在企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造以及生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備中占有極其重要的地位 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)是一項(xiàng)重要的技術(shù)工作 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展 各種新材料 新工藝和新技術(shù)不斷涌現(xiàn) 機(jī)械制造工藝正 向著高質(zhì)量 高生產(chǎn)率和低成本方向發(fā)展 各種新工藝的出現(xiàn) 已突破傳統(tǒng)的依靠機(jī) 械能 切削力進(jìn)行切削加工的范疇 可以加工各種難加工材料 復(fù)雜的型面和某些具 有特殊要求的零件 數(shù)控機(jī)床的問(wèn)世 提高了更新頻率的小批量零件和形狀復(fù)雜的零 件加工的生產(chǎn)率及加工精度 特別是計(jì)算方法和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展 極大地推動(dòng) 了機(jī)械加工工藝的進(jìn)步 使工藝過(guò)程的自動(dòng)化達(dá)到了一個(gè)新的階段 工欲善其事 必先利其器 工具是人類文明進(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 7 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 成為門類齊全的工藝裝備 1 3 1 機(jī)床夾具的現(xiàn)狀 國(guó)際生產(chǎn)研究協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)表明 目前中 小批多品種生產(chǎn)的工作品種已占工件種 類總數(shù)的 85 左右 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)床夾具提出了如下新的要求 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 8 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)類型很多 例如用于精密分度的多齒盤 其分度精度可達(dá) 0 1 用于精密車削 的高精度三爪卡盤 其定心精度為 5 m 精密心軸的同軸度公差可控制在 1 m 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 5 m 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 車床上使用的高速三爪自定心卡盤 可保證卡爪在 試驗(yàn) 轉(zhuǎn)速為 2600r min 的條件 下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 可變因素主要有 工序特征 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 9 第 2 章 課題研究?jī)?nèi)容及要求 2 1 設(shè)計(jì)內(nèi)容 設(shè)計(jì)的基本情況 本設(shè)計(jì)的名稱 改善工藝系統(tǒng)剛性?shī)A具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 體積小 重量輕 旋轉(zhuǎn)既能平衡又能保證安全 用途 確定工件在車床上的正確位置 并夾緊工件 主要技術(shù)參數(shù) 1 主軸轉(zhuǎn)速最終達(dá)到 n 250r min 2 加工工件尺寸 L 580mm L2 400mm D 110mm D1 90mm 車床細(xì)長(zhǎng)軸深孔加工 內(nèi)容 1 車床夾具結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 2 車床夾具的設(shè)計(jì)的總裝圖的繪制 含技術(shù)要求 明細(xì)表 3 車床夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要 CAD 零件圖繪制 4 設(shè)計(jì)說(shuō)明書編寫 2 2 設(shè)計(jì)要求 1 在指導(dǎo)老師指導(dǎo)下完成方案設(shè)計(jì) 2 獨(dú)立完成的詳細(xì)設(shè)計(jì) 3 圖紙繪制和標(biāo)注應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 4 設(shè)計(jì)或論文應(yīng)在教學(xué)計(jì)劃所規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成 5 論文書面材料的形成應(yīng)符合學(xué)院規(guī)定 10 第 3 章 夾具設(shè)計(jì)概述 3 1 夾具的組成 雖然夾具的種類繁多 但它們的工作原理基本上是相同的 將各類夾具中 作用 相同的結(jié)構(gòu)或元件加以概括 可得出夾具一般所共有的以下幾個(gè)組成部分 這些組成 部分既相互獨(dú)立又相互聯(lián)系 1 定位支承元件 定位支承元件的作用是確定工件在夾具中的正確位置并支承工件 是夾具的主要 功能元件之一 定位支承元件的定位精度直接影響工件加工的精度 2 夾緊裝置 夾緊元件的作用是將工件壓緊夾牢 并保證在加工過(guò)程中工件的正確位置不變 3 連接定向元件 這種元件用于將夾具與機(jī)床連接并確定夾具對(duì)機(jī)床主軸 工作臺(tái)或?qū)к壍南嗷ノ?置 4 對(duì)刀元件或?qū)蛟?這些元件的作用是保證工件加工表面與刀具之間的正確位置 用于確定刀具在加 工正確位置的元件稱為對(duì)刀元件 用于確定刀具位置并引導(dǎo)刀具進(jìn)行加工的元件稱為 導(dǎo)向元件 5 其它裝置或元件 根據(jù)加工需要 有些夾具上還設(shè)有分度裝置 靠模裝置 上下料裝置 工件頂出 機(jī)構(gòu) 電動(dòng)扳手和平衡塊等 以及標(biāo)準(zhǔn)化了的其它聯(lián)接元件 6 夾具體 夾具體是夾具的基體骨架 用來(lái)配置 安裝各夾具元件使之組成一整體 常用的 夾具體為鑄件結(jié)構(gòu) 鍛造結(jié)構(gòu) 焊接結(jié)構(gòu)和裝配結(jié)構(gòu) 形狀有回轉(zhuǎn)體形和底座形等形 狀 上述各組成部分中 定位元件 夾緊裝置 夾具體是夾具的基本組成部分 3 2 常用定位元件及選用 工件在夾具中要想獲得正確定位 首先應(yīng)正確選擇定位基準(zhǔn) 其次是選擇合適的 11 定位元件 工件定位時(shí) 工件定位基準(zhǔn)和夾具的定位元件接觸形成定位副 以實(shí)現(xiàn)工 件的六點(diǎn)定位 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 3 2 1 工件以平面定位 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) 選用支承板定位元件 用于 面定位時(shí)用不帶斜槽的支承板 通常盡可能選用帶斜槽的支承板 以利清除切屑 3 以毛坯面 階梯平面和環(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 但須注意 自位支承雖有兩個(gè)或三個(gè)支承點(diǎn) 由于自位和浮動(dòng)作用只能作為一個(gè)支承 點(diǎn) 4 以毛坯面作為基準(zhǔn)平面 調(diào)節(jié)時(shí)可按定位面質(zhì)量和面積大小分別選用可調(diào)支承 作定位元件 5 當(dāng)工件定位基準(zhǔn)面需要提高定位剛度 穩(wěn)定性和可靠性時(shí) 可選用輔助支承作 輔助定位元件 但須注意 輔助支承不起限制工件自由度的作用 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 3 2 2 工件以外圓柱定位 1 當(dāng)工件的對(duì)稱度要求較高時(shí) 可選用 V 形塊定位 V 形塊工作面間的夾角 常 取 60 90 120 三種 其中應(yīng)用最多的是 90 V 形塊 90 V 形塊的典型結(jié)構(gòu)和 尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化 使用時(shí)可根據(jù)定位圓柱面的長(zhǎng)度和直徑進(jìn)行選擇 V 形塊結(jié)構(gòu)有多種形 式 有的 V 形塊適用于較長(zhǎng)的加工過(guò)的圓柱面定位 有的 V 形塊適于較長(zhǎng)的粗糙的圓 柱面定位 有的 V 形塊適用于尺寸較大的圓柱面定位 這種 V 形塊底座采用鑄件 V 形 面采用淬火鋼件 V 塊是由兩者鑲合而成 2 當(dāng)工件定位圓柱面精度較高時(shí) 一般不低于 IT8 可選用定位套或半圓形定位 座定位 大型軸類和曲軸等不宜以整個(gè)圓孔定位的工件 可選用半圓定位座 3 2 3 工件以內(nèi)孔定位 1 在套類 盤類零件的車削 磨削和齒輪加工中 大都選用心軸定位 為了便于夾 緊和減小工件因間隙造成的傾斜 當(dāng)工件定位內(nèi)孔與基準(zhǔn)端面垂直精度較高時(shí) 常以 孔和端面聯(lián)合定位 因此 這類心軸通常是帶臺(tái)階定位面的心軸 當(dāng)工件以內(nèi)花鍵為 12 定位基準(zhǔn)時(shí) 可選用外花鍵軸 當(dāng)內(nèi)孔帶有花鍵槽時(shí) 可在圓柱心軸上設(shè)置鍵槽配裝 鍵塊 當(dāng)工件內(nèi)孔精度很高 而加工時(shí)工件力矩很小時(shí) 可選用小錐度心軸定位 2 工件上定位內(nèi)孔較小時(shí) 常選用定位銷作定位元件 圓柱定位銷的結(jié)構(gòu)和尺寸標(biāo) 準(zhǔn)化 不同直徑的定位銷有其相應(yīng)的結(jié)構(gòu)形式 可根據(jù)工件定位內(nèi)孔的直徑選用 當(dāng) 工件圓柱孔用孔端邊緣定位時(shí) 需選用圓錐定位銷 當(dāng)工件圓孔端邊緣形狀精度較差 時(shí) 選用圓錐定位銷 當(dāng)工件需平面和圓孔端邊緣同時(shí)定位時(shí) 選用浮動(dòng)錐銷 綜上 正確定位 必須選對(duì)定位基準(zhǔn) 3 2 4 對(duì)定位元件的基本要求 1 限位基面應(yīng)有足夠的精度 定位元件具有足夠的精度 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 容易磨損 為此要求定位元件限位表面的耐磨性要好 以保持夾具的使用壽命和定位 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 避免使用中變形和損 壞 4 定位元件應(yīng)有較好的工藝性 定位元件應(yīng)力求結(jié)構(gòu)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 3 2 5 常用定位元件所能限制的自由度 定位元件可按工件典型定位基準(zhǔn)面分為以下幾類 1 用于平面定位的定位元件 括固定支承 釘支承和板支承 自位支承 可調(diào)支 承和輔支承 2 用于外圓柱面定位的定位元件 括 V 形架 定位套和半圓定位座等 3 用于孔定位的定位元件 括定位銷 圓柱定位銷和圓錐定位銷 圓柱心軸和小 錐度心軸 3 3 工件的夾緊 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 為了保證在 13 這些外力作用下 工件仍能在夾具中保持已由定位元件所確定的加工位置 而不致發(fā) 生振動(dòng)和位移 在夾具結(jié)構(gòu)中必須設(shè)置一定的夾緊裝置將工件可靠地夾牢 工件定位 后 將工件固定并使其在加工過(guò)程中保持定位位置不變的裝置 稱為夾緊裝置 3 3 1 夾緊裝置的組成 夾緊裝置的組成由以下三部分組成 第一部分 動(dòng)力源裝置 它是產(chǎn)生夾緊作用力的裝置 分為手動(dòng)夾緊和機(jī)動(dòng)夾緊兩種 手動(dòng)夾緊的力源來(lái) 自人力 用時(shí)比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力 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 第二部分 傳力機(jī)構(gòu) 它是介于動(dòng)力源和夾緊元件之間傳遞動(dòng)力的機(jī)構(gòu) 傳力機(jī)構(gòu)的作用是 改變作用 力的方向 改變作用力的大小 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)尤為重要 第三部分 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 3 3 2 夾緊裝置的設(shè)計(jì)原則 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 工件不移動(dòng)原則 夾緊過(guò)程中 應(yīng)不改變工件定位后所占據(jù)的正確位置 2 工件不變形原則 夾緊力的大小要適當(dāng) 既要保證夾緊可靠 又應(yīng)使工件在夾緊力的作用下不致產(chǎn) 生加工精度所不允許的變形 3 工件不振動(dòng)原則 對(duì)剛性較差的工件 或者進(jìn)行斷續(xù)切削 以及不宜采用氣缸直接壓緊的情況 應(yīng) 提高支承元件和夾緊元件的剛性 并使夾緊部位靠近加工表面 以避免工件和夾緊系 統(tǒng)的振動(dòng) 4 安全可靠原則 14 夾緊傳力機(jī)構(gòu)應(yīng)有足夠的夾緊行程 手動(dòng)夾緊要有自鎖性能 以保證夾緊可靠 5 經(jīng)濟(jì)實(shí)用原則 夾緊裝置的自動(dòng)化和復(fù)雜程度應(yīng)與生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng) 在保證生產(chǎn)效率的前提下 其結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡(jiǎn)單 便于制造 維修 工藝性能好 操作方便 省力 使用性能好 3 3 3 定位夾緊力的基本原則 設(shè)計(jì)夾緊裝置時(shí) 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 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 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 力的方向應(yīng)是工件剛性較好的方向 由于工件在不同方向上剛度是不等的 不 同的受力表面也因其接觸面積大小而變形各異 尤其在夾壓薄壁零件時(shí) 更需注意使 夾緊力的方向指向工件剛性最好的方向 2 夾緊力的作用點(diǎn) 夾緊力作用點(diǎn)是指夾緊件與工件接觸的一小塊面積 選擇作用點(diǎn)的問(wèn)題是指在夾 緊方向已定的情況下確定夾緊力作用點(diǎn)的位置和數(shù)目 夾緊力作用點(diǎn)的選擇是達(dá)到最 佳夾緊狀態(tài)的首要因素 合理選擇夾緊力作用點(diǎn)必須遵守以下準(zhǔn)則 1 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 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 并且夾緊更加可靠 3 力可的作用點(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 著密密切的關(guān)系 夾緊力的大小要適當(dāng) 夾緊力過(guò)小則夾緊不牢靠 在加工過(guò)程中工 件可能發(fā)生位移而破壞定位 其結(jié)果輕則影響加工質(zhì)量 重則造成工件報(bào)廢甚至發(fā)生 安全事故 夾緊力過(guò)大會(huì)使工件變形 也會(huì)對(duì)加工質(zhì)量不利 15 理論上 夾緊力的大小應(yīng)與作用在工件上的其它力 力矩 相平衡 而實(shí)際上 夾緊力的大小還與工藝系統(tǒng)的剛度 夾緊機(jī)構(gòu)的傳遞效率等因素有關(guān) 計(jì)算是很復(fù)雜 的 因此 實(shí)際設(shè)計(jì)中常采用估算法 類比法和試驗(yàn)法確定所需的夾緊力 當(dāng)采用估算法確定夾緊力的大小時(shí) 為簡(jiǎn)化計(jì)算 通常將夾具和工件看成一個(gè)剛 性系統(tǒng) 根據(jù)工件所受切削力 夾緊力 大型工件應(yīng)考慮重力 慣性力等 的作用情 況 找出加工過(guò)程中對(duì)夾緊最不利的狀態(tài) 按靜力平衡原理計(jì)算出理論夾緊力 最后 再乘以安全系數(shù)作為實(shí)際所需夾緊力 即 Fwk KFw 1 11 式中 Fwk 實(shí)際所需夾緊力 單位為 N Fw 在一定條件下 由靜力平衡算出的理論夾緊力 單位為 N K 安全系數(shù) 粗略計(jì)算時(shí) 粗加工取 K 2 5 3 精加工取 K 1 5 2 夾緊力三要素的確定 實(shí)際是一個(gè)綜合性問(wèn)題 必須全面考慮工件結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 工 藝方法 定位元件的結(jié)構(gòu)和布置等多種因素 才能最后確定并具體設(shè)計(jì)出較為理想的 夾緊裝置 3 3 4 減小夾緊變形的措施 有時(shí) 一個(gè)工件很難找出合適的夾緊點(diǎn) 如較長(zhǎng)的套筒在車床上鏜內(nèi)孔和高支座 在鏜床上鏜孔 以及一些薄壁零件的夾持等 均不易找到合適的夾緊點(diǎn) 這時(shí)可以采 取以下措施減少夾緊變形 1 均勻的對(duì)稱變形 以便獲得變形量的統(tǒng)計(jì)平均值 通過(guò)調(diào)整刀具適當(dāng)消除部分 變形量 也可以達(dá)到所要求的加工精度 增加輔助支承和輔助夾緊點(diǎn) 若高支座可 采用增加一個(gè)輔助支承點(diǎn)及輔助夾緊力 就可以使工件獲得滿意的夾緊狀態(tài) 2 分散著力點(diǎn) 用一塊活動(dòng)壓板將夾緊力的著力點(diǎn)分散成兩個(gè)或四個(gè) 從而改變 著力點(diǎn)的位置 減少著力點(diǎn)的壓力 獲得減少夾緊變形的效果 3 增加壓緊件接觸面積 在壓板下增加墊環(huán) 使夾緊力通過(guò)剛性好的墊環(huán)均勻地 作用在薄壁工件上 避免工件局部壓陷 4 利用對(duì)稱變夾具的夾緊設(shè)計(jì) 應(yīng)保證形狀在加工薄壁套筒時(shí) 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(shí) 除減小夾緊力外 工件能產(chǎn)生 16 5 其它措施 對(duì)于一些極薄的特形工件 靠精密沖壓加工仍達(dá)不到所要求的精度而 需要進(jìn)行機(jī)械加工時(shí) 上述各種措施通常難以滿足需要 可以采用一種凍結(jié)式夾具 這類夾具是將極薄的特形工件定位于一個(gè)隨行的型腔里 然后澆灌低熔點(diǎn)金屬 待其 固結(jié)后一起加工 加工完成后 再加熱熔解取出工件 低熔點(diǎn)金屬的澆灌及熔解分離 都是在生產(chǎn)線上進(jìn)行的 3 4 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)原理 機(jī)床夾具是機(jī)械加工工藝系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分 為保證工件某工序的加工要 求 必須使工件在機(jī)床上相對(duì)刀具的切削或成形運(yùn)動(dòng)處于準(zhǔn)確的相對(duì)位置 當(dāng)用夾具 裝夾加工一批工件時(shí) 是通過(guò)夾具來(lái)實(shí)現(xiàn)這一要求的 而要實(shí)現(xiàn)這一要求 又必須滿 足三個(gè)條件 1 一批工件在夾具中占有正確的加工位置 2 夾具裝夾在機(jī)床上的準(zhǔn)確位置 3 刀具相對(duì)夾具的準(zhǔn)確位置 這里涉及了三層關(guān)系 零件相 對(duì)夾具 夾具相對(duì) 于機(jī)床 零件相對(duì)于機(jī)床 工件的最終精度是由零件相對(duì)于機(jī)床獲得的 所以 定位 也涉及到 三層關(guān)系 工件在夾具上的定位 夾具相對(duì)于機(jī)床的定位 而工件相對(duì)于機(jī)床的 定位是間接通 過(guò)夾具來(lái)保證的 工件定位以后必須通過(guò)一定的裝置產(chǎn)生夾緊力把工件 固定 使工件保持在準(zhǔn)確定位的位置上 否則 在加工過(guò)程中因受切削力 慣性力等 力的作用而發(fā)生位置變化或引起振動(dòng) 破壞了原來(lái)的準(zhǔn) 確定位 無(wú)法保證加工要求 這種產(chǎn)生夾緊力的裝置便是夾緊裝置 1 六點(diǎn)定位原理 任何未定位的工件在空間直角坐標(biāo)系中都具有六個(gè)自由度 工件定位的任務(wù)就是 根據(jù)加工要求限制工件的全部或部分自由度 工件的六點(diǎn)定位原理是指用六個(gè)支撐點(diǎn) 來(lái)分別限制工件的六個(gè)自由度 從而使工件在空間得到確定定位的方法 17 2 支承點(diǎn)與定位元件 18 上圖為常見定位方式中的定位元件所限制的自由度和相當(dāng)?shù)闹С悬c(diǎn)數(shù) 3 完全定位與不完全定位 工件的六個(gè)自由度完全被限制的定位稱為完全定位 按加工要求 允許有一個(gè)或 幾個(gè)自由度不被限制的定位稱為不完全定位 4 欠定位與過(guò)定位 按工序的加工要求 工件應(yīng)該限制的自由度而未予限制的定位 稱為欠定位 在 確定工件定位方案時(shí) 欠定位時(shí)絕對(duì)不允許的 工件的同一自由度背二個(gè)或二個(gè)以上 的支撐點(diǎn)重復(fù)限制的定位 稱為過(guò)定位 在通常情況下 應(yīng)盡量避免出現(xiàn)過(guò)定位 消除過(guò)定位及其干涉一般有兩個(gè)途徑 其一是改變定位元件的結(jié)構(gòu) 以消除被重 19 復(fù)限制的自由度 其二是提高工件定位基面之間及夾具定位元件工作表面之間的位置 精度 以減少或消除過(guò)定位引起的干涉 第 4 章 薄壁零件車削加工注意事項(xiàng) 4 1 概述 高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)的金屬薄殼零件已較廣泛的應(yīng)用在各工業(yè)部部門 為了適用薄壁零件 加工的需要 機(jī)械制造業(yè)正朝著 無(wú)切削或少切削 方向發(fā)展 如采用板材進(jìn)行沖壓 滾壓 焊接等工藝 可以節(jié)省鋼材 動(dòng)力 機(jī)床設(shè)備和加工工時(shí) 達(dá)到質(zhì)量好 產(chǎn)量 高和成本低的要求 但是 畢竟有一些薄壁零件的結(jié)構(gòu)不能采用沖壓 滾壓 焊接等 工藝來(lái)代替 如具有形狀復(fù)雜的環(huán)形橫截面零件 只能采用車削方法 對(duì)于這一類環(huán) 形零件的車削加工 因其結(jié)構(gòu)單薄 零件尺寸較大 環(huán)形截面復(fù)雜和材料切削性較差 如高溫合金 鋁合金等 因此難以保證一定的加工精度和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率 車削薄 壁零件的主要問(wèn)題是變形 而產(chǎn)生變形的主要原因是切削力和夾緊力 薄壁套類零件 剛性低 在夾緊力和切削力作用下非常容易產(chǎn)生變形 導(dǎo)致吃刀深度不均和讓刀現(xiàn)象 另外 薄壁套類零件金屬體積小 總的熱容量小 薄壁套類零件的溫度容易升高和變 形 使加工后的 零件出現(xiàn)形狀和尺寸誤差 減少切削力 切削熱的方法是 合理的選擇切削用量 合 理的選擇刀具幾何角度 合理的選擇刀具材料和冷卻潤(rùn)滑液等 改善或改變夾緊力對(duì) 零件的作用 20 4 2 加工薄壁零件在夾具上所采取的措施 4 2 1 將局部夾緊力機(jī)構(gòu)改成均勻夾緊力機(jī)構(gòu) 圖 1 a 是用三爪卡盤夾緊薄壁工件 圖 1 b 是在夾緊變形的情況下 分幾次 走刀逐漸減少吃刀深度車出了內(nèi)孔 保證了內(nèi)孔的圓度 但壁厚不均勻 圖 1 c 是 從三爪卡盤中取出薄壁套后 夾緊力消失后薄壁套外圓恢復(fù)為圓形 而內(nèi)孔則變成了 棱圓 棱圓形的特點(diǎn)是雖然看上去不像圓形 但各處的直徑尺寸相同 棱圓的孔會(huì)影 響其和軸的裝配 針對(duì)以上可能產(chǎn)生的問(wèn)題 介紹一下減少變形的方法 1 采用開口套 用開口套改變?nèi)ūP的三點(diǎn)接觸為整圓抱緊 三爪卡盤夾持開口套使其變形并 均勻地抱緊薄壁工件后 再車削內(nèi)孔 在可能的條件下 開口套的壁厚可以厚一點(diǎn) 注意在夾持開口夾套時(shí)要使開口在兩夾爪的中間位置 如圖 2 2 采用弧形軟爪 21 改裝卡盤的三爪 在通用的三爪上焊接弧形軟爪 增大夾持面積 使夾緊力均勻 分布在工件上 可以有效減少薄壁套的夾緊變形 保證軟卡爪內(nèi)弧與薄壁工件外徑相 等 并保證軟卡爪具有足夠的剛度 如圖3 所示 4 2 2 增加輔助支承面 加強(qiáng)薄壁零件在車削時(shí)的剛性 在工件的夾緊部位特制工藝?yán)?使夾緊力作用在 工藝?yán)呱?以減少夾緊力引起的變形 如圖 4 所示 4 2 3 改變夾緊力的作用點(diǎn) 部位 由零件剛性較弱處移至剛性較強(qiáng)的部位 以改善夾緊力作用點(diǎn)來(lái)減少薄壁零件的 變形 圖 5 為加工合金的材料 環(huán)形直徑較大 其薄壁處厚度為 4mm 的零件的夾具 示意圖 所示的夾具說(shuō)明了夾緊元件角度的改變 使夾緊力的作用點(diǎn)從零件剛性較弱 22 的部位移至剛性較強(qiáng)的部位 從而減少零件的變形 保證了加工精度的要求 圖 5 a 所示的夾具的夾緊機(jī)構(gòu) 當(dāng)擰緊螺釘 1 時(shí) 壓緊圈 2 便沿著斜面將零件夾緊 但夾緊力 P 正壓向零件剛性較差的薄壁部分 使零件變形加劇 難以保證加工精度 如將夾緊機(jī)構(gòu)改成如圖 5 b 所示的結(jié)構(gòu) 則使夾緊力 P 的作用點(diǎn)移至零件剛性較 好的輪輻處 零件變形減小 保證了加工精度 4 2 4 采用心軸夾緊 當(dāng)車薄壁套的外圓時(shí) 有效防止薄壁套變形的方法是采用心軸定位 使夾緊力沿 著剛性較好的軸線方向分布 如果薄壁套有階梯孔 心軸也相應(yīng)作成階梯心軸 防止 夾裝變形 如圖6 所示 23 4 3 加工薄壁零件在車削時(shí)所采取的措施 4 3 1 合理選擇車刀材料及其幾何參數(shù) 1 易選用較大的主偏角 外圓精車刀90 93 內(nèi)孔精車刀60 左右 2 適當(dāng)增大副偏角 減少摩擦 降低車削熱 外圓精車刀15 左右 內(nèi)孔精車刀 30 左右 3 前角的選擇 主要決定于被切材料的性能 應(yīng)盡量使車刀鋒利 切削輕快 排屑 好 外圓精車刀14 16 內(nèi)孔精車刀35 左右 4 后角不易過(guò)大 以減少工件加工中的振動(dòng) 一般以14 16 為好 5 前角適當(dāng)增大一般為25 35 6 刃傾角根據(jù)加工性質(zhì)選擇 增大刃傾角可使車刀實(shí)際切削前角增大 實(shí)際切削刃 口圓弧半徑減少 對(duì)提高刀具的鋒利程度有利 7 刀尖圓弧半徑及修光刃均選用較小值 減小工件加工中的振動(dòng) 4 3 2 減少切削用量 減小吃刀深度 進(jìn)給量和切削速度 對(duì)于余量較大的工件 分粗 精車 適當(dāng)增加走刀次數(shù) 可以有效避免薄壁工件 變形 4 3 2 合理選擇切削液 選擇比熱容大 黏度小 流動(dòng)性好的切削液 就可以吸收大量的熱量 從而降低切 削溫度 減小薄壁套工件的變形 第 5 章 具體夾具設(shè)計(jì) 車床夾具主要用于零件的旋轉(zhuǎn)表面以及端面 因而車床夾具的主要特點(diǎn)是工件加 工表面的中心線與機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)軸線同軸 5 1 車床夾具的主要類型 1 安裝在車床主軸上的夾具 這類夾具很多 有通用的三爪卡盤 四爪卡盤 花盤 頂尖等 還有自行設(shè)計(jì)的心軸 專用夾具通常可分為心軸式 夾頭式 卡盤式 角鐵式和花盤式 這類夾具的特點(diǎn)是加工時(shí)隨機(jī)床主軸一起旋轉(zhuǎn) 刀具做進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 定心式車床夾具 在定心式車床夾具上 工件常以孔或外圓定位 夾具采用定心 24 夾緊機(jī)構(gòu) 角鐵式車床夾具 在車床上加工殼體 支座 杠桿 接頭等零件的回轉(zhuǎn)端面時(shí) 由于零件形狀較復(fù)雜 難以裝夾在通用卡盤上 因而須設(shè)計(jì)專用夾具 這種夾具的夾 具體呈角鐵狀 故稱其為角鐵式車床夾具 花盤式車床夾具 這類夾具的夾具體稱花盤 上面開有若干個(gè) T 形槽 安裝定位 元件 夾緊元件和分度元件等輔助元件 可加工形狀復(fù)雜工件的外圓和內(nèi)孔 這類夾 具不對(duì)稱 要注意平衡 2 安裝在托板上的夾具 某些重型 畸形工件 常常將夾具安裝在托板上 刀 具則安裝在車床主軸上做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 夾具做進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 由于后一類夾具應(yīng)用很少 屬于機(jī)床改裝范疇 而生產(chǎn)中需自行設(shè)計(jì)的較多是安 裝在車床主軸上的專用夾具 所以零件在車床上加工用專用夾具 5 2 車床夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 1 定位裝置的設(shè)計(jì)特點(diǎn)和夾緊裝置的設(shè)計(jì)要求 當(dāng)加工回轉(zhuǎn)表面時(shí) 要求工件加工面的軸線與機(jī)床主軸軸線重合 夾具上定位裝置的 結(jié)構(gòu)和布置必須保證這一點(diǎn) 當(dāng)加工的表面與工序基準(zhǔn)之間有尺寸聯(lián)系或相互位置精度要求時(shí) 則應(yīng)以?shī)A具的 回轉(zhuǎn)軸線為基準(zhǔn)來(lái)確定定位元件的位置 工件的夾緊應(yīng)可靠 由于加工時(shí)工件和夾具一起隨主軸高速回轉(zhuǎn) 故在加工過(guò)程 中工件除受切削力矩的作用外 整個(gè)夾具還要受到重力和離心力的作用 轉(zhuǎn)速越高離 心力越大 這些力不僅降低夾緊力 同時(shí)會(huì)使主軸振動(dòng) 因此 夾緊機(jī)構(gòu)必須具有足 夠的夾緊力 自鎖性能好 以防止工件在加工過(guò)程中移動(dòng)或發(fā)生事故 對(duì)于角鐵式夾 具 夾緊力的施力方式要注意防止引起夾具變形 2 夾具與機(jī)床主軸的連接 車床夾具與機(jī)床主軸的連接精度對(duì)夾具的加工精度有一定的影響 因此 要求夾 具的回轉(zhuǎn)軸線與臥式車床主軸軸線應(yīng)具有盡可能小的同軸度誤差 心軸類車床夾具以莫氏錐柄與機(jī)床主軸錐孔配合連接 用螺桿拉緊 有的心軸則 以中心孔與車床前 后頂尖安裝使用 25 根據(jù)徑向尺寸的大小 其它專用夾具在機(jī)床主軸上的安裝連接一般有兩種方式 1 對(duì)于徑向尺寸 D 140mm 或 D 2 3 d 的小型夾具 一般用錐柄安裝在車床主 軸的錐孔中 并用螺桿拉緊 如圖 1 a 所示 這種連接方式定心精度較高 2 對(duì)于徑向尺寸較大的夾具 一般用過(guò)渡盤與車床主軸軸頸連接 過(guò)渡盤與主軸 配合處的形狀取決于主軸前端的結(jié)構(gòu) 圖 1 b 所示的過(guò)渡盤 其上有一個(gè)定位圓孔按 H7 h6 或 H7 js6 與主軸軸頸相配合 并用螺紋和主軸連接 為防止停車和倒車時(shí)因慣性作用使兩者松開 可用壓板將過(guò)渡 盤壓在主軸上 專用夾具則以其定位止口按 H7 h6 或 H7 js6 裝配在過(guò)渡盤的凸緣上 用螺釘緊固 這種連接方式的定心精度受配合間隙的影響 為了提高定心精度 可按 找正圓校正夾具與機(jī)床主軸的同軸度 對(duì)于車床主軸前端為圓錐體并有凸緣的結(jié)構(gòu) 如圖 1 c 所示 過(guò)渡盤在其長(zhǎng)錐面 上配合定心 用活套在主軸上的螺母鎖緊 由鍵傳遞扭矩 這種安裝方式的定心精度 較高 但端面要求緊貼 制造上較困難 圖 1 d 所示是以主軸前端短錐面與過(guò)渡盤連接的方式 過(guò)渡盤推入主軸后 其端 面與主軸端面只允許有 0 05 0 1mm 的間隙 用螺釘均勻擰緊后 即可保證端面與錐 面全部接觸 以使定心準(zhǔn)確 剛度好 圖 1 車床夾具與機(jī)床主軸的連接 過(guò)渡盤常作為車床附件備用 設(shè)計(jì)夾具時(shí)應(yīng)按過(guò)渡盤凸緣確定專用夾具體的止口 尺寸 過(guò)渡盤的材料通常為鑄鐵 各種車床主軸前端的結(jié)構(gòu)尺寸 可查閱有關(guān)手冊(cè) 5 3 定位機(jī)構(gòu) 由零件圖分析孔 F 的加工要求 必須保證孔軸向和徑向的加工尺寸 得出 夾具必 26 須限制工件的六個(gè)自由度 才可以達(dá)到加工要求 先設(shè)計(jì)夾具模型如下 選擇定位元件為 支承板 支撐釘 定位銷 上下蓋板 支撐板限制了 X Y Z 方向 的移動(dòng)自由度 X Y 方向的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度 支撐釘限制了 Z 方向的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度 可見 定位方案選擇合理 5 4 夾緊機(jī)構(gòu) 選擇工件的夾緊方案 夾緊方案的選擇原則是夾得穩(wěn) 夾得勞 夾得快 選擇夾緊 機(jī)構(gòu)時(shí) 要合理確定夾緊力的三要素 大小 方向 作用點(diǎn) 夾緊裝置的基本要求如 下 1 夾緊時(shí)不能破壞工件在夾具中占有的正確位置 2 夾緊力要適當(dāng) 既要保證工件在加工過(guò)程中不移動(dòng) 不轉(zhuǎn)動(dòng) 不震動(dòng) 又不因 夾緊力過(guò)大而使工件表面損傷 變形 3 夾緊機(jī)構(gòu)的操作應(yīng)安全 方便 迅速 省力 4 機(jī)構(gòu)應(yīng)盡量簡(jiǎn)單 制造 維修要方便 分析零件加工要素的性質(zhì) 確定夾緊動(dòng)力源類型為手動(dòng)夾緊 夾緊裝置為壓板 壓 緊力來(lái)源為螺旋力 夾具的具體結(jié)構(gòu)與參數(shù)見夾具裝配圖和零件圖 27 5 5 零件的車床夾具的加工誤差分析 工件在車床夾具上加工時(shí) 加工誤差的大小受工件在夾具上的定位誤差 夾具D 誤差 夾具在主軸上的安裝誤差 和加工方法誤差 的影響 J A G 如夾具圖所示 在夾具上加工時(shí) 尺寸的加工誤差的影響因素如下所述 1 定位誤差 D 由于 C 面既是工序基準(zhǔn) 又是定位基準(zhǔn) 基準(zhǔn)不重合誤差 為零 工件在夾具上B 定位時(shí) 定位基準(zhǔn)與限位基準(zhǔn)是重合的 基準(zhǔn)位移誤差 為零 因此 尺寸 的Y 05 21 定位誤差 等于零 D 2 夾具誤差 J 夾具誤差為限位基面與軸線間的距離誤差 即夾具總圖上尺寸 的公差為02 0 02 以及限位基面相對(duì)安裝基面 C 的平行度誤差是 0 01 3 安裝誤差 A 因?yàn)閵A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(jì) 4 加工方法誤差 G 如車床主軸上安裝夾具基準(zhǔn)與主軸回轉(zhuǎn)軸線間的誤差 主軸的徑向跳動(dòng) 車床溜 板進(jìn)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(jī)床的制造精度 夾具 28 的懸伸長(zhǎng)度和離心力的大小等因素 一般取 3 0 05 3 0 017mmG K 零件的車床夾具總加工誤差是 2A2JDG 062 17 0 精度儲(chǔ)備 238 6 50 CJ 故此方案可行 5 6 零件的車床專用夾具的總體設(shè)計(jì) 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(dāng)工件和夾具上個(gè)元件相對(duì)機(jī)床主軸的旋轉(zhuǎn)軸線不平衡時(shí) 將產(chǎn)生較大的 離心力和振動(dòng) 影響工件的加工質(zhì)量 刀具的壽命 機(jī)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(duì)于重量不對(duì)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(shí)際生產(chǎn)中 常用適配的方法進(jìn)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(guò)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(wèn)題 必要時(shí)應(yīng)該加防護(hù)罩 29 總結(jié) 通過(guò)這次完整的畢業(yè)設(shè)計(jì) 我們系統(tǒng)地回顧和復(fù)習(xí)了大學(xué)所學(xué)的相關(guān)專業(yè)知識(shí) 同時(shí)也深刻體會(huì)到學(xué)習(xí)的重要性并領(lǐng)會(huì)到設(shè)計(jì)也是一種學(xué)習(xí)的方式 在設(shè)計(jì)的過(guò)程中 我們綜合運(yùn)用了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和相關(guān)設(shè)計(jì)軟件 如AutoCAD 且應(yīng)用熟悉相關(guān)設(shè)計(jì) 資料 包括手冊(cè) 標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等 以及進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)估算等方面有了一定程度的提高 深 刻的感受到計(jì)算機(jī)和工具書及手冊(cè)在設(shè)計(jì)中帶來(lái)的便利和幫助 通過(guò)這次機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì) 更加系統(tǒng)的了解機(jī)械制造工藝的一般過(guò)程 并且學(xué)會(huì)了對(duì)工 藝設(shè)計(jì)的整體把握 也有了較為嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)設(shè)計(jì)方法 在本次課程設(shè)計(jì)中 能運(yùn)用所 學(xué)基本理論知識(shí) 正確解決工件在加工時(shí)的定位和夾緊問(wèn)題 選擇合理的設(shè)計(jì)方案 進(jìn)行必要的計(jì)算 根據(jù)課題設(shè)計(jì)出符合要求 優(yōu)質(zhì) 高效 低成本的夾具 并能運(yùn)用 所學(xué)基本理論知識(shí) 正確解決工件在加工時(shí)的定位和夾緊問(wèn)題 選擇合理的方案 進(jìn) 行必要的計(jì)算 根據(jù)題意設(shè)計(jì)出符合優(yōu)質(zhì) 高效 低成本的鉆孔夾具 也明確工序要 求 了解所用機(jī)床 刀具及工序前加工情況 所以 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)我來(lái)說(shuō)收獲很大 但也有很多地方還有在努力學(xué)習(xí) 30 參考文獻(xiàn) 1 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè) 燕山大學(xué) 洛陽(yáng)工學(xué)院 長(zhǎng)春汽車工業(yè)高等?？茖W(xué)校 編 上 海科學(xué)技 術(shù)出版社 2000 2 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè) 王光斗 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 2002 3 機(jī)械設(shè)計(jì) 王寧俠 時(shí)其昌 西安電子科技大學(xué)出版社2008 4 機(jī)械制造基礎(chǔ) 周桂蓮 付平 西安電子科技大學(xué)出版社2009 5 機(jī)械加工余量與公差手冊(cè) 馮賢智 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社1994 6 機(jī)械制造工藝學(xué) 郭宗蓮 中國(guó)建材工業(yè)出版社出版 1997 7 機(jī)械零件切削加工工藝與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)使用手冊(cè) 馮道 安徽文化音像2003 8 機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè) 李益民主編 機(jī)械工業(yè)出版社出版 1983 9 切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè) 艾興 肖詩(shī)剛主編 機(jī)械工業(yè)出版社出版 1994 10 夾具工程師手冊(cè) 劉文劍 黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社 2002 11 k Lee Principles of CAD CAM CAE Systems Addison Wesley 1999 12 胡紅舟等 Mechanical Eegineering CAD CAM 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 31 致 謝 畢業(yè)設(shè)計(jì)是將大學(xué)所學(xué)的知識(shí)融合在一起 綜合運(yùn)用所有的相關(guān)專業(yè)知識(shí) 是課 本知識(shí)在實(shí)際中的應(yīng)用 通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì) 使我的專業(yè)知識(shí)在原有的基礎(chǔ)上得到更 加的鞏固和提高 這離不開老師和同學(xué)們的幫助 本設(shè)計(jì)分析是在老師的指導(dǎo)下完成 的 在分析的過(guò)程中 尹長(zhǎng)城老師給了我很大的鼓勵(lì) 在設(shè)計(jì)分析中引導(dǎo)我去思考了 更多的設(shè)計(jì)思路 增強(qiáng)了我的學(xué)習(xí)能力 與我們一起討論問(wèn)題 使我對(duì)分析有了更清 晰明確的認(rèn)識(shí) 使我受益非淺 畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們專業(yè)知識(shí)綜合應(yīng)用的實(shí)踐訓(xùn)練 這是我們邁向社會(huì) 從事職業(yè)工 作前一個(gè)必不可少的過(guò)程 千里之行始于足下 通過(guò)這次課程設(shè)計(jì) 我深深體會(huì)到這 句千古言的真正含義 我今天認(rèn)真地進(jìn)行課程設(shè)計(jì) 學(xué)會(huì)腳踏實(shí)地地邁開這一步 就 是為明天能穩(wěn)健地在社會(huì)大潮中奔跑打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ) 說(shuō)實(shí)話 畢業(yè)設(shè)計(jì)真是有點(diǎn)累 然而一著手清理自己的設(shè)計(jì)結(jié)果 仔細(xì)回味畢業(yè) 設(shè)計(jì)的心路歷程 一種少有的成功喜悅即刻使我倦意頓消 雖然這是我剛學(xué)會(huì)走完的 第一部 是我人生中的一點(diǎn)小小的勝利 然而它令我感到自己成熟了許多 通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì) 使我深深體會(huì)到 干任何事都必須耐心 細(xì)致 課程設(shè)計(jì)過(guò)程中 許多計(jì)算有時(shí)不免令我感到有些心煩意亂 有時(shí)應(yīng)為不小心計(jì)算出錯(cuò) 只能毫不留情 地重做 但一想起老師平時(shí)多耐心的教導(dǎo) 想到今后自己應(yīng)當(dāng)承擔(dān)的社會(huì)責(zé)任 想到 世界上因?yàn)槟承┘?xì)小失誤而出現(xiàn)的令世人無(wú)比震驚的事故 我不禁時(shí)刻提醒自己 一 定要養(yǎng)成一種高度負(fù)責(zé) 一絲不茍的良好習(xí)慣 經(jīng)歷了畢業(yè)設(shè)計(jì) 使我我發(fā)現(xiàn)了自己所掌握的知識(shí)是真正的貧乏 自己綜合運(yùn)用 所學(xué)專業(yè)知識(shí)的能力是如此的不足 幾年來(lái)學(xué)習(xí)了那么多的課程 今天才知道自己并 不會(huì)用 想到這里 我真的有點(diǎn)心急了 由于畢業(yè)時(shí)間的倉(cāng)促 很多本來(lái)應(yīng)該弄懂弄透的地方都沒有時(shí)間去細(xì)細(xì)追究來(lái)源 比如網(wǎng)格劃分的控制 坐標(biāo)系的理解 求解器的選擇等 這使我明白了大學(xué)里學(xué)的只 是一個(gè)大體上的方向 離實(shí)際應(yīng)用還有太遠(yuǎn)的距離 但我相信方向才是最重要的 因 為方向確定了 就會(huì)用最少的精力做好事情 這對(duì)于我以后的工作至關(guān)重要 因?yàn)樵?實(shí)際生產(chǎn)生活中 要從事的工種是千差萬(wàn)別的 只有從中找到自己最拿手 最有發(fā)展 前途的崗位 個(gè)人才有更多的熱情 也最可能在自己的崗位做出一些貢獻(xiàn)