畢業(yè)設(shè)計(jì)（畢業(yè)論文）任務(wù)書學(xué) 院 機(jī)械工程學(xué)院專 業(yè) 機(jī)械工程及自動(dòng)化班 級(jí)學(xué) 生指導(dǎo)教師題 目 定位支座零件數(shù)控加工多工位夾具設(shè)計(jì)任務(wù)規(guī)定進(jìn)行日期 自 年 2 月 28 日起，至 年 7 月 1 日止一、題目來源、目的、意義2隨著不規(guī)則形狀零件在現(xiàn)代制造業(yè)中的廣泛應(yīng)用，如何保證這類零件的加工精度就顯得尤為重要。本課題通過分析定位支座零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和加工要求，制定一套較合理的加工工藝規(guī)程，從而為保證該零件的加工精度將提供一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的工藝裝備，具有一定的實(shí)用價(jià)值。二、主要工作內(nèi)容1) 明確畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)與目標(biāo)，2) 查閱文獻(xiàn)，3) 翻譯英文資料； 4) 通過了解定位支座零件在整機(jī)中的地位與作用，5) 對(duì)零件的圖紙表達(dá)及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析，并制定工作計(jì)劃； 6) 制定零件的機(jī)械加工工藝路線，7) 并進(jìn)行方案比較；8) 夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；9) 定位誤差計(jì)算；10) 夾緊力計(jì)算；11) 畢業(yè)論文的準(zhǔn)備12) 。三、主要技術(shù)指標(biāo)（或主要論點(diǎn)）31) 夾具應(yīng)能保證工件在加工過程中定位可靠且準(zhǔn)確；2) 夾具提供足夠大的夾緊力以防止工件位移；3) 要求工件在夾緊力作用下變形小。四、進(jìn)度計(jì)劃第1周-3 周 查閱文獻(xiàn)，英文資料第4周 零件的圖紙表達(dá)及結(jié)構(gòu)分析 第5周-6 周 加工工藝路線設(shè)計(jì)與優(yōu)化第7周-10 周 夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第11周-12 周 相關(guān)計(jì)算第13周-16 周 零件兩維工程圖的設(shè)計(jì)第17周-18 周 畢業(yè)論文五、主要參考資料（外文資料至少一篇）41. 王先逵編著.機(jī)械制造工藝學(xué)[M] .上海：上?？萍汲霭嫔?,19852. 馮辛安，3. 黃玉美等編著.機(jī)械制造裝備4. 設(shè)計(jì)[M] .北京：機(jī)械工業(yè)出版社,19985. 王紹俊主編.機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)[M] .黑龍江：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 ,19876. 東北重型機(jī)械學(xué)院等編.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)[M] .上海：上?？萍汲霭嫔?,19947. 張進(jìn)生.機(jī)械制造工藝與夾具設(shè)計(jì)指8. 導(dǎo)[M] .北京：機(jī)械工業(yè)出版社,19979. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（上冊(cè)）[M] .北京：燃料化學(xué)工業(yè)出版社 ,198910. 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)[M] .上海：同11. 濟(jì)大學(xué)出版社,199212. J. Cecil. A Clamping Design Approach for Automated Fixture Design[J]. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2001(18): 784–789六、系審批意見系主任（簽名）: 七、院領(lǐng)導(dǎo)審核意見院領(lǐng)導(dǎo)（簽名）: 八、學(xué)生實(shí)際完成日期 九、同組設(shè)計(jì)（論文）者1定位支座零件數(shù)控多工位夾具設(shè)計(jì)摘 要本論文主要研究的是不規(guī)則零件在現(xiàn)代制造業(yè)中的廣泛應(yīng)用，那么保證此類零件的加工精度就顯得尤為重要。本課題通過分析定位支座零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和加工要求，用數(shù)控加工中心來達(dá)到多工位的加工目的,提高零件在大批量生產(chǎn)制造過程中的效率,同時(shí)制定了一套較為合理加工工藝規(guī)程，從而為保證該零件的加工精度將提供一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的夾具設(shè)備，具有一定的實(shí)用價(jià)值，在論文中會(huì)以研究零件的工藝規(guī)程開始著手設(shè)計(jì)最為適合的夾具，在不同的夾緊方案下進(jìn)行比較，并且以平面加工為定位方法，通過夾緊力的計(jì)算和定位誤差達(dá)到比較，選則最為恰當(dāng)、最為合理的夾具設(shè)計(jì)方案，從而保證了被加工零件的精度以及工件在加工過程中定位的可靠和準(zhǔn)確，夾具提供足夠大的夾緊力以防止工件位移，工件在夾緊力的作用下形變小。從而使得夾具在裝夾工件進(jìn)行加工的過程中正真發(fā)揮其作用,提高勞動(dòng)的生產(chǎn)效率、具備一定的實(shí)用價(jià)值。關(guān)鍵字：夾具裝夾，定位，加工精度，平面加工,多工位2ABSTRACTThis paper is mainly explored the unformulate works which is widely used in the contemporary manufacturing technology. So it is important to assure the definition of the works manufacturing. This project is going to analysis the structure of the work and the requirements of the manufacturing process and the multiple work location. In this paper we will design the fixture with the exploring of the work. With the different clamping plan, we will select the best. Under the approach of the manufacturing of aperture, the calculation of the clamping force and the error of the location, it can be selected the most reasonable and felicity fixture. In order to guarantee the definition of the manufactured work， the correct location of the manufacturing process ,the enough clamping force to prevent the displacement of the work and the minimum deformation of the work. These are all ready to give the high labor production efficiency and the value of practicality.key words: fixture clamp，location，definition of manufacturing， manufacturing of aperture， multiple work location.3定位支座零件數(shù)控加工多工位夾具設(shè)計(jì)引言在機(jī)床上加工工件時(shí)，為了保證工件在該工序所加工的表面能達(dá)到圖紙上規(guī)定的尺寸及位置精度等技術(shù)要求，必須使得工件相對(duì)于刀具和機(jī)床占有正確的加工位置（即工件的定位） ，并把工件壓緊夾牢，以便在加工過程中，工件受到切削力、離心力的作用及沖擊、振動(dòng)等影響時(shí)，能保持這個(gè)確定了的位置穩(wěn)定不變（即工件的夾緊） 。在機(jī)床上對(duì)工件進(jìn)行定位和夾緊，稱做裝夾。一切能使工件在機(jī)床上實(shí)現(xiàn)定位和夾緊的工藝裝置，一般稱為機(jī)床夾具，簡(jiǎn)稱夾具。機(jī)床夾具按專門化程度分通用夾具、專用夾具、可調(diào)整夾具、專門化拼裝夾具和自用化生產(chǎn)用夾具。通用夾具是指已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，且具有較大適用范圍的夾具。它由專業(yè)廠生產(chǎn)供應(yīng)，有的已作為機(jī)床附件與通用機(jī)床配套，這類夾具主要用于單件小批生產(chǎn)。專用夾具是根據(jù)零件工藝機(jī)械加工過程中的某一道工序而專門設(shè)計(jì)的夾具。由于不考慮通用性，故結(jié)構(gòu)緊湊、操作方便。這類夾具可保證高的加工精度和生產(chǎn)率。但這類夾具的針對(duì)性很強(qiáng)，當(dāng)交換產(chǎn)品或工藝時(shí)，一般都因無法使用而“報(bào)廢” ?？烧{(diào)整夾具，在當(dāng)前多種小批量生產(chǎn)條件下，設(shè)計(jì)制造專用夾具的準(zhǔn)備周期太長(zhǎng)，且很不經(jīng)濟(jì)，但是，采用通用夾具又不能滿足使用要求。采用可調(diào)整夾具則是改進(jìn)工藝裝備設(shè)計(jì)的一個(gè)發(fā)展方向?？烧{(diào)整夾具的特點(diǎn)是：加工完一種工件后，可調(diào)整或者更換個(gè)別零件，即可加工形狀相似、尺寸和加工工藝相近的多種工件。這類夾具又可分為通用可調(diào)和專用可調(diào)甲具兩類。通用可調(diào)夾具加工對(duì)象不是很確定，適用范圍較大；專用夾具常稱成組夾具，一般配合成組技術(shù)，專門為成組加工某組零件而設(shè)計(jì)的，它是在專用夾具的基礎(chǔ)上，通過更換和調(diào)整個(gè)別元件，來適應(yīng)組內(nèi)不同零件加工要求。加工對(duì)象明確，結(jié)構(gòu)緊湊。專門化拼裝夾具，這類夾具是針對(duì)某工件某工序加工要求，由事先制造好的通用性較強(qiáng)的標(biāo)準(zhǔn)元件和部件拼裝而成，只要有足夠種類和數(shù)量的標(biāo)準(zhǔn)元件和部件，就可拼裝成各式各樣的夾具。自動(dòng)化4生產(chǎn)用夾具，主要有自動(dòng)線夾具和數(shù)控機(jī)床夾具，前者和一般專用夾具相似，后者除擔(dān)負(fù)工件的安裝任務(wù)外，還隨工件一起從一個(gè)工位輸送到下一個(gè)工位。一個(gè)多工位自動(dòng)線上有許多相同的隨行的夾具。隨著機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床顯示出許多不同于普通機(jī)床的特殊要求，如:粗加工時(shí)要求夾具離剛度，能承受大功率，高速切削;精加工時(shí)要求工件在夾具中產(chǎn)生的定位及夾緊誤差最小。為提高工效，要求組合夾具元件能大、中融合一體，安裝在同一塊基礎(chǔ)板上，以適應(yīng)單件或多件同時(shí)加工等?？紫祳A具靠銷孔定位，故坐標(biāo)孔系一定，組裝程度簡(jiǎn)單，無須測(cè)t調(diào)整就能確定工件在機(jī)床坐標(biāo)中的位里。當(dāng)使用多夾具基礎(chǔ)板時(shí)，既可組裝單個(gè)大零件夾具，又可組裝多個(gè)中小零件夾具，工效離，柔性好。井且孔系組合夾具由于夾具元件可重復(fù)使用，剛性好，定位精度和可靠性高，夾具元件加工工藝性好以及荃礎(chǔ)板上任愈定位孔均可作為數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)原點(diǎn)等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于現(xiàn)代柔性制造系統(tǒng)，滿足其對(duì)夾具組裝時(shí)間短和靈活機(jī)動(dòng)等要求。應(yīng)用搜蓋面也超過抽系組合夾具，占據(jù)了主導(dǎo)地位。夾具發(fā)展的趨勢(shì)：夾具是機(jī)械加工不可缺少的部件，在機(jī)床技術(shù)向高速、高效、精密、復(fù)合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動(dòng)下，夾具技術(shù)正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟(jì)方向發(fā)展。1 機(jī)床夾具概述1.1 機(jī)床夾具的作用及其分類1． 機(jī)床夾具的作用夾具是機(jī)械加工中的一種工藝設(shè)備，它在機(jī)械加工中起著十分重要的作用，主要有以下的幾個(gè)方面。1）便于工件的正確定位，以保證加工精度工件裝夾在夾具上后，工件上各有關(guān)的幾何元素（點(diǎn)、線、面）之間的相互位置精度在一定程度上就由夾具保證。當(dāng)夾具在機(jī)床上正確定位及固定以后，工件在夾具中又得到正確定位并被夾緊，這樣就保證了再加工過程中“同批”工件對(duì)刀具和機(jī)床保持確定的相對(duì)位置，使加工得以順利進(jìn)行。2）提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率和降低加工成本5采用夾具以后，可以省去即十分費(fèi)時(shí)又不很緊缺的劃線、找正工序，減少了輔助時(shí)間。若采用聯(lián)動(dòng)夾具裝置、快速夾緊裝置，既能降低勞動(dòng)強(qiáng)度，又能提高生產(chǎn)效率。例如采用氣壓、液壓等傳動(dòng)裝置，只需要幾秒鐘舊可以完成夾緊動(dòng)作。3）改善工人的勞動(dòng)條件采用夾具后，工件的裝卸比不用夾具要方便、省力、安全。如果生產(chǎn)規(guī)模較大，還可以采用機(jī)械化傳動(dòng)裝置和自動(dòng)裝卸工件的自動(dòng)化夾具，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程中的自動(dòng)化，進(jìn)一步提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率和改善工人的勞動(dòng)條件。4）擴(kuò)大機(jī)床工藝范圍在單件小批量生產(chǎn)的條件下，工件的種類、規(guī)格多，而機(jī)床的數(shù)量、品種卻有限。為了解決這種矛盾，可以設(shè)計(jì)制造專用的夾具，使機(jī)床“一機(jī)多用” 。例如，可以采用專用的夾具，在車床上實(shí)現(xiàn)拉削。夾具在機(jī)械加工中的作用是重要的，但是在不同的生產(chǎn)規(guī)模和不同的生產(chǎn)條件下，夾具的功用也有所側(cè)重，其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度也有很大的不同。例如，在單件小批生產(chǎn)條件下，宜于使用通用的可調(diào)夾具，若采用專用的夾具，其結(jié)構(gòu)也應(yīng)求簡(jiǎn)單。在大批量生產(chǎn)的條件下，夾具的作用則主要是在保證加工精度的前提下提高生產(chǎn)效率，因此夾具的結(jié)構(gòu)更完善些是必要的。雖然此時(shí)夾具的制造費(fèi)用大一些，但由于生產(chǎn)效率的提高，產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定，技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果還是好的。2. 機(jī)床夾具的分類夾具的分類方法比較多，一般可分為通用夾具和專用夾具。近年來為適應(yīng)現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展，還發(fā)展了通用可調(diào)夾具、成組夾具和組合夾具等類型。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)可以用于加工不同工件的夾具。如三爪或四爪卡盤、機(jī)器虎鉗、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、磁力工作臺(tái)等。這些夾具已經(jīng)作為機(jī)床的附件，由專門的工廠制造供應(yīng)。2）專用夾具專用夾具是指專為某一工件的某道工序的加工而設(shè)計(jì)制造夾具。3）通用可調(diào)夾具和成組夾具著兩種夾具的結(jié)構(gòu)很相似，它們的共同點(diǎn)是：在加工完多種工件。但通用可調(diào)夾具的加工對(duì)象并不是很明確，其通用范圍較大，如滑柱鉆模、帶各種鉗口的機(jī)器虎鉗等即是這類夾具。而成組夾具則是專門為成組加工工藝中某一組零件而設(shè)計(jì)的，6針對(duì)性強(qiáng)，加工對(duì)象和適用范圍明確，結(jié)構(gòu)更為緊湊。4）組合夾具組合夾具是指按照某一工件的某道工序的加工要求，由一套事先準(zhǔn)備好的通用的標(biāo)準(zhǔn)元件和部件組合而成的夾具。這種夾具用完之后可以拆卸存放，或重新組裝成新的夾具。由于組合夾具是由各種標(biāo)準(zhǔn)元件、部件組裝而成，故具有組裝迅速、周期短、能反復(fù)使用等特點(diǎn)，所以在多品種、小批量生產(chǎn)或新產(chǎn)品試制中尤為適用。若按夾具所適用的機(jī)床來分類，可分為車床夾具，銑床夾具，鉆床夾具，鏜床夾具和其他機(jī)床夾具等類型。若按驅(qū)動(dòng)夾具工作的力源來分類，還可以分為手動(dòng)夾具，氣動(dòng)夾具，液壓夾具，電磁和電動(dòng)夾具等等。不顧一般多按夾具的使用特點(diǎn)和使用機(jī)床進(jìn)行分類。1.2 機(jī)床夾具的組成夾具的種類雖然很多，但是他們的工作原理基本上相同，一般有如下幾個(gè)組成部分。（1） 定位元件是用來確定工件再夾具中的位置的元件，它包括元件或元件的組合。（2） 夾緊裝置這種裝置包括夾緊元件或其組合及動(dòng)力源。其作用是將工件壓緊夾牢，保證工件在定位時(shí)所占據(jù)的位置在加工過程中不因外力而破壞。（3） 確定夾具對(duì)機(jī)床相互位置的元件此類的元件是為了用來確定夾具對(duì)機(jī)床工作臺(tái)、導(dǎo)軌或主軸的相互位置。（4） 對(duì)刀—導(dǎo)引元件這類元件的共同作用是保證工件和刀具之間的正確加工位置。（5） 其他裝置或元件這類裝置或元件主要有：為使工件在依次裝夾中多次轉(zhuǎn)位而加工不同位置上的表面所設(shè)置的分度裝置，為了便于卸下工件而設(shè)置的頂出器；以及標(biāo)準(zhǔn)話了的連件元件等。（6）夾具體夾具體是夾具的基座和骨架。其他裝置都安在夾具體上使之成為一個(gè)夾具的整體。7當(dāng)然上述的各組成部分，不是每個(gè)夾具都必須完全具備的。但一般來說，定位元件、夾緊裝置、夾具體則是夾具的基本組成部分。對(duì)于一般的機(jī)床而言，一個(gè)夾具只能夾持一個(gè)工件加工一道工序，然而對(duì)與本設(shè)計(jì)而言，一個(gè)夾具在夾持了一個(gè)工件之后被安裝在數(shù)控加工中心上，數(shù)控加工中心幫助完成了多個(gè)工位的零件加工，那么對(duì)于設(shè)計(jì)出的夾具而言，使得夾具能夾持零件并能保證該零件的加工精度就顯的尤為重要，本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，由于定位支座零件的外形比較的不規(guī)則，不同面上要加工的孔系又比較的多，那么設(shè)計(jì)出來的夾具的關(guān)鍵就在于能否集中能加工的表面于一個(gè)夾具上的問題，使得數(shù)控加工中心在一次加工中能獲得最多的工位的加工次數(shù)。因此多工位的保證也來源于夾具的設(shè)計(jì)。2．定位支座零件結(jié)構(gòu)分析和工藝規(guī)程制定在本設(shè)本設(shè)計(jì)中，除了對(duì)工件的定位和夾緊外，還有一些問題需要解決，如專用夾具的設(shè)計(jì)步驟、夾具體的設(shè)計(jì)、夾具總圖上尺寸公差及技術(shù)要求的標(biāo)注、工件在夾具中加工的精度分析、夾具的經(jīng)濟(jì)分析及機(jī)床夾具的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等。這些問題將在下面做論述。2.1 定位支座零件給構(gòu)分析過程在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中滿足“優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低成本”的要求，首先必須制訂零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程的裝配工藝規(guī)程，然后按照所制定出的裝配工藝規(guī)程來進(jìn)行機(jī)械加工和裝配。制定機(jī)械加工工藝規(guī)程應(yīng)分析研究零件圖樣，了解該零件在產(chǎn)品或部件中的作用，找出其要求較高的主要表面及主要技術(shù)要求，并了解各項(xiàng)技術(shù)要求制定的依據(jù)，審查其結(jié)構(gòu)工藝性，選擇和確定毛坯，擬定工藝路線；詳細(xì)擬定工序具體內(nèi)容，對(duì)工藝方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，最后填寫工藝文件。2.2 毛坯的選擇毛坯的選擇包括選擇毛坯的種類和確定毛坯的制造方法兩個(gè)方面。常用的毛坯種類有鑄件,鍛件，型材，焊接件等。當(dāng)設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)零件并選好材料后，也就大致確定了毛坯的種類。如鑄鐵材料的毛坯都為鑄件，鋼材料毛坯一般為鍛件或型材等。各種毛坯的制造方法很多。概括起來說，毛坯制造方法越先進(jìn)，毛坯精度越高，其8形狀和尺寸越接近成品零件，這就使得機(jī)械加工的勞動(dòng)量大為減少，材料的消耗也低，使機(jī)械加工的成本降低；但毛坯的制造費(fèi)用卻因?yàn)椴捎昧讼冗M(jìn)的設(shè)備而提高。因此，在選擇毛坯時(shí)應(yīng)當(dāng)綜合考慮各個(gè)方面的因素，以求的最佳的效果。選擇毛坯時(shí)主要考慮到下列的因素：A:零件的材料及其力學(xué)性能 本次設(shè)計(jì)的定位支座零件的材料大致確定了毛坯的種類,而其力學(xué)性能的高低，也在一定程度上影響著毛坯的種類。B:生產(chǎn)類型 不同的生產(chǎn)類型決定了不同的毛坯的制造方法.在大批量的生產(chǎn)中,應(yīng)采用精度和生產(chǎn)率較高的先進(jìn)的毛坯的制造方法,本設(shè)計(jì)鑄件應(yīng)采用金屬模造型，并應(yīng)當(dāng)充分考慮采用新工藝、新技術(shù)和新材料的可能性。C：零件的結(jié)構(gòu)和形狀外形尺寸 在充分考慮了上述兩項(xiàng)因素后，有時(shí)零件的結(jié)構(gòu)形狀和外形也會(huì)影響毛坯的種類和造型方法。本設(shè)計(jì)中的零件雖然為不規(guī)則的外形，但是對(duì)于選擇的毛坯材料不產(chǎn)生任何的影響?？紤]了上述的因素的同時(shí)，不應(yīng)該脫離具體的生產(chǎn)條件，在確定了毛坯的制造方法后，應(yīng)當(dāng)熟悉毛坯的特點(diǎn)，通常以毛坯的零件圖形式表達(dá)，作為正式制定機(jī)械加工工藝規(guī)程的原始依據(jù)。2.3 定位支座零件外形結(jié)構(gòu)分析由附圖 1 可見，此圖為定位支座零件，切其外形是無規(guī)則的。圖 2.1 定位支座零件三維立體圖2.3.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)要求在制定機(jī)械加工工藝規(guī)程時(shí)，必須具備以下的資料；就圖 2.1 所示對(duì)于圖紙上9的技術(shù)要求作了如下的翻譯，幫助擬訂正確的工藝規(guī)程。注 0：零件材料決于制造的工藝規(guī)程；機(jī)械加工：01-253，鋁 6061-T6;模鑄：01-381，ALDLS81 鋁合金;注 1：零件由插入螺栓鎖緊（圖中沒有表示）螺栓的零件號(hào)為 4184-3CN045 M3.0x0.5N/ 最短長(zhǎng)度為 4.5MM材料為不銹鋼 304#（國際商業(yè)機(jī)械公司，材料代碼 07-060） ，安裝所用的螺紋工具零件號(hào)為：751-3，螺紋孔的深度必須能使得螺栓完全嵌如材料中，但是螺栓不能穿透材料，見螺紋數(shù)據(jù)表。注 2：螺紋 M1.0X0.35，深 3.5～４.０MM。注 3：A 基準(zhǔn)面是由三個(gè)關(guān)聯(lián)的平面組成的。注 4：B 基準(zhǔn)面是由通孔中心線組成的。注 5：C 基準(zhǔn)面是由垂直的基準(zhǔn)面 A 的平面和通過兩個(gè)定位孔連線構(gòu)成的。注 6：螺紋 M5x0.8x11 牙+/-1 牙。注 7：表面鉆孔 MM，深 9.4MM。1.04??注 8：鉆 MM 通孔，必須去毛刺。01.2注 9：螺紋 M2.5x0.45 通孔。2.3.2 分析零件結(jié)構(gòu)工藝性該零件為 IBM 支承塊(見附錄 4),主要用于 IBM 大型服務(wù)器中支承零件的作用,其外形尺寸比較復(fù)雜,屬于支座形不規(guī)則零件,沒有加強(qiáng)肋,結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,孔多壁厚,剛性較好.其主要加工的要求如下:1）三組孔系三組孔系分別位于三個(gè)側(cè)面上,NOTE 1 上的不規(guī)則孔系由專用螺紋卡工具加工,此次加工中不做要求.由于該零件的精度要求較高,因此加工的精度為 IT7,表面的粗糙度的要求也相對(duì)較高2）端面上側(cè)面的各個(gè)平面均要求加工到標(biāo)準(zhǔn)的精度要求.(A0 面);后側(cè)面的各個(gè)平面均要求加工到標(biāo)準(zhǔn)的精度要求.(B 面);下側(cè)面的各個(gè)平面均要求加工到標(biāo)準(zhǔn)的精度要求.(A 面);102.3.3 毛坯說明該零件的材料為 ALDCS8 鋁合金,毛坯為鑄件.在小批量生產(chǎn)類型下,考慮到零件的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,所以采用鑄造毛坯加工精度較高的金屬模方法生產(chǎn)毛坯.上述各點(diǎn)在制定工藝規(guī)程時(shí)應(yīng)該予以充分的重視。2.3.4 初步選擇定位基準(zhǔn)和確定工件的裝夾方式在成批生產(chǎn)中，工件加工時(shí)應(yīng)該廣泛采用夾具裝，由于毛坯的加工精度要求較高所以在裝夾的過程中對(duì)與夾具的精度的設(shè)計(jì)也是需要有很大的保證，來足以保證零件的加工精度。由于考慮到該零件設(shè)計(jì)夾具的特殊性，及在裝夾到夾具體上只要求將零件上三個(gè)側(cè)面的孔均加工出來，所以在裝夾到夾具體上前首先應(yīng)該對(duì)于作為基準(zhǔn)的各個(gè)表面做一個(gè)鋪墊式的加工，以保證在加工孔的過程中，涉及到加工的基準(zhǔn)面的精度要求得到充分的保證。在加工各個(gè)孔系的過程中，三個(gè)側(cè)面的精度都要得到非常準(zhǔn)確的保證，在擬訂工藝路線的工程中這些都是要被一一體現(xiàn)的。2.3.5 擬訂工藝路線1）選擇表面的加工方法工件的材料為有色金屬,孔的直徑不是很大,要求較高,孔加工采用鉆孔-擴(kuò)孔-粗鉸-精鉸的加工方案;平面加工采用粗銑-精銑的加工方案;由于各個(gè)表面有較高的垂直度的要求,因此銑削不易到達(dá),故銑后還應(yīng)增加一精加工的工序,考慮到有些表面的面積較小,所以在小批量的生產(chǎn)條件下,采用刮削的方法來保證其加工要求是可行的.2）加工劃分階段和工序集中的程度該件要求較高,剛性較好,加工應(yīng)該劃分為粗加工,半精加工和精加工三個(gè)階段,在粗加工和半精加工階段,平面和孔的加工是分開的,夾具體的設(shè)計(jì)主要是針對(duì)孔系加工而言的,并且孔系加工的精度要求較高,三個(gè)側(cè)面的孔系每一個(gè)側(cè)面上的孔系應(yīng)放在同一道工序中一次裝夾下加工出來,其他平面的加工在夾具裝夾零件之前集中適當(dāng)按照精度要求進(jìn)行加工.3）工序的順序安排根據(jù)“先基準(zhǔn)面，后其他”的原則，在工藝過程的開始先將定位的基準(zhǔn)面加工出來。根據(jù)“先面后孔”的原則，在每個(gè)加工階段均先加工平面，在加工孔。因?yàn)?1平面加工時(shí)系統(tǒng)的剛性較好，精加工階段可以不在加工平面。最后適當(dāng)?shù)陌才糯我谋砻娴募庸ず蜔崽幚?、檢驗(yàn)等工序。圖 2.2 定位支座零件三視圖2.3.6 設(shè)計(jì)工序內(nèi)容1）選擇機(jī)床和工裝設(shè)備根據(jù)小批量生產(chǎn)類型的工藝特征，選擇用數(shù)控加工中心，型號(hào)為：XH714 立式加工中心，XH714 立式加工中心是四軸數(shù)控車床，可以完成多種加工任務(wù)，其中配備自動(dòng)換刀裝置，具有采用標(biāo)準(zhǔn)的刀具和量具，換刀時(shí)間短、刀具重復(fù)定位精度高、足夠的刀具儲(chǔ)存量、刀庫占地面積小，使用安全等優(yōu)點(diǎn)。工藝裝備在本次設(shè)計(jì)中選擇了夾具，通過數(shù)控加工中心具有刀具路徑可以編程完成，實(shí)現(xiàn)多工位的自動(dòng)加工過程，避免了以前的調(diào)整夾具或者零件的位置來加工零件上的孔系和平面的結(jié)構(gòu)，即減少了定位誤差，又節(jié)省了時(shí)間提高了生產(chǎn)效率。2）具體的工藝路線的擬訂在設(shè)計(jì)此夾具的過程中對(duì)工件即零件的特性做完整的分析如圖 2.2 和圖 2.3 所示這樣的工藝結(jié)構(gòu)分析是不可少的，制定幾套加工的工藝路線也是必要的，因此就次工件加工的工藝路線，在本設(shè)計(jì)中擬訂了兩套方案進(jìn)行比較。12圖 2.3 定位支座零件三視圖2.3.7 工藝規(guī)程制訂方案工藝路線方案 A：工序 1：靠零件圖上 NOTE3 三個(gè)突臺(tái)，將 A 兩面銑出兩個(gè)小平臺(tái)。工序 2：以 A 兩個(gè)小平臺(tái)為基準(zhǔn)安裝靠 B 面拉直，打 孔到尺寸要求，先鉆孔再1.023??用鉸刀鉸孔，和 B 面的距離保證 ，左右邊的位置視毛陪的余量而定。5.031?工序 3：以 兩孔為定位孔為定位孔加工 A 面，和 A 基準(zhǔn)面尺寸保證 ，加工1.02??0 5.0312?面 Z 向以 A 為基準(zhǔn)，X，Y 向以兩定位孔為基準(zhǔn)保證尺寸，加工 A 面以及81~A 9面?zhèn)冗叺?1.1 倒角，A 斜面。工序 3 刀具直徑最小用 銑刀，A 用球刀或角度10 5?10刀。工序 4：將零件翻身，以 A 面為基準(zhǔn)，插 為基準(zhǔn)，加工 B1～Ｂ4 面，Z 向以 A 為01.023?? 0基準(zhǔn)，X、Y 向以兩定位孔為基準(zhǔn)保證尺 寸。13銑 B5 及 B6 外形，B6 處需要用最大 銑刀走 R 角。X、Y 向以兩定位孔為基準(zhǔn)保證尺4?寸。選 C1 處兩個(gè)直角因刀有 R 留有余量于以后工序加工，保證的尺寸，槽寬 6.5 。05.05.193,6?? 1.0?加工 B0 四個(gè)小圓柱，為了保證基本尺寸 ，選用外圓鏜。02.7??加工 NOTE2 四個(gè) M1.6x0.35 的螺紋底孔。加工 孔至尺寸。選用 的鉆頭打通， 銑刀將臺(tái)階插平，02.51.2??和 .15.?用 的銑刀打通，最后用 的鉸刀鉸孔。4.1?.工序 5：以 A0 為基準(zhǔn)，插 兩定位孔，用 4 軸裝夾，轉(zhuǎn)角度加工（安裝時(shí)以 A 面1.023??靠夾具裝夾） 。將 C1 用兩直角銑出，打 C2 孔，打 C3 孔，用鉆頭 ，銑刀 ，5.01.3??5.2?9.鉸刀 依次加工，打 NOTE1 處 M3.0x0.5 螺紋底孔，并攻牙，可用數(shù)控加工中心攻。3?打穿時(shí)鉆頭頭部可能會(huì)碰到工件，可用銑刀補(bǔ)穿。打 C4 M2.5x0.45 螺紋底孔，同樣可用數(shù)控中心進(jìn)行攻絲。打 C5 處 孔，用 的鉆頭鉆孔，在用 銑刀，02.51??.1?4.1?銑刀依次加工。打 C6 處 M5x0.8x11， 的臺(tái)階孔，用鉆頭打完再用5.1? .0249??，銑刀插下，需要攻絲。工序 6：去毛刺。工藝路線方案 B：工序 1：以 NOTE3 三個(gè)毛坯零件上的小突臺(tái) A0 為基準(zhǔn)靠夾具底面三個(gè)支撐釘定位，前側(cè)左右兩邊的的突臺(tái)靠夾具體的左側(cè)肋板支撐面上的兩處支撐釘定位，右側(cè)的平面靠夾具體的后側(cè)支撐面上支撐釘定位，B5 面就靠夾具體上的滑塊進(jìn)行夾緊；加工NOTE2 四個(gè) M1.6x0.35 的螺紋底孔。打 孔到尺寸要求，先鉆孔再用鉸刀鉸孔；1.023??加工 兩孔工序 2 選用 的鉆頭打通， 銑刀將臺(tái)階插平， 的鉸刀鉸25.?.15. 25.?孔。 （如圖 2.4 所示）14圖 2.4 工序 1 裝夾圖示工序 2：以前側(cè)左右兩邊的的突臺(tái)為基準(zhǔn)靠夾具底面三個(gè)支撐釘定位，毛坯零件底側(cè)以A 面為基準(zhǔn)，主要以左側(cè)為主靠夾具體的左側(cè)肋板支撐面上的兩處支撐釘定位，右側(cè)的平面靠夾具體的后側(cè)支撐面上支撐釘定位，由于 A4 和 A7 是同一平面因此就靠夾具體上的滑塊進(jìn)行夾緊；打 C2 孔，打 C3 孔，用鉆頭 ，銑刀 ，鉸5.3?01.3??5.2?9.刀 依次加工。3?工序 3：以毛坯零件右側(cè)的平面靠夾具底面三個(gè)支撐釘定位，后側(cè) B5 面靠夾具體的左側(cè)肋板支撐面上的兩處支撐釘定位，底面的 A 面為基準(zhǔn)靠夾具體的后側(cè)支撐面上支撐釘定位，上側(cè) A4 面就靠夾具體上的滑塊進(jìn)行夾緊；打 C4 M2.5x0.45 螺紋底孔，同樣可用數(shù)控中心進(jìn)行攻絲。打 C5 處 孔，用 的鉆頭鉆孔，在用 銑02.51??.1?4.1?刀， 銑刀依次加工。打 C6 處 M5x0.8x11， 的臺(tái)階孔，用鉆頭打完5.1? .0249??，再用銑刀插下，需要攻絲。 （如圖 2.5 所示）15圖 2.5 工序 3 裝夾圖示工序 4：靠零件圖上 NOTE3 三個(gè)突臺(tái)，將 A 兩面精銑出兩個(gè)小平臺(tái)。 （如圖 2.6 所示）圖 2.6 工序 4 裝夾圖示工序 5：以 兩孔為定位孔為定位孔精加工 A 面，和 A 基準(zhǔn)面尺寸保證 ，加1.023?? 0 5.0312?工 面 Z 向以 A 為基準(zhǔn)，X，Y 向以兩定位孔為基準(zhǔn)保證尺寸，加工 A 面以及81~A0 9面?zhèn)冗叺?1.1 倒角，A 斜面。工序 5 中刀具直徑最小用 銑刀，A 用球刀或角1 5?10度刀。 （如圖 2.7 所示）圖 2.7 工序 5 裝夾圖示工序 6：16將零件翻身，以 A 面為基準(zhǔn)，插 為基準(zhǔn)，加工 B1～Ｂ4 面，Z 向以 A 為01.023?? 0基準(zhǔn)，X、Y 向以兩定位孔為基準(zhǔn)保證尺寸。精銑 B5 及 B6 外形，B6 處需要用最大銑刀走 R 角。X、Y 向以兩定位孔為基準(zhǔn)保證尺寸。選 C1 處兩個(gè)直角因刀有 R 留4?有余量于以后工序進(jìn)行精加工，保證 的尺寸，槽寬 6.5 。加工05.05.193,6?? 1.0?B0 四個(gè)小圓柱，為了保證基本尺寸 ，選用外圓鏜。 （如圖 2.8 所示）02.71??圖 2.8 工序 6 裝夾圖示工序 7：以 A0 為基準(zhǔn)，插 兩定位孔，用 4 軸裝夾，轉(zhuǎn)角度加工（安裝時(shí)以 A 面1.023??靠夾具裝夾） 。將 C1 用兩直角銑出，打 NOTE1 處 M3.0x0.5 螺紋底孔，并攻牙，可用數(shù)控加工中心攻。打穿時(shí)鉆頭頭部可能會(huì)碰到工件，可用銑刀補(bǔ)穿。 （如圖 2.9 所示）圖 2.9 工序 7 裝夾圖示工序 8：去毛刺。綜上由于該零件是由金屬模鑄造而成因此毛坯零件直接就有著很高的表面精度，而畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求又是設(shè)計(jì)相關(guān)的夾具體來將毛坯零件上本來就能達(dá)到一定的精度17要求，在加工各個(gè)平面的時(shí)候只要進(jìn)行精加工即可，所以考慮到設(shè)計(jì)夾具體和孔系和平面加工的分開進(jìn)行顧而選擇工藝路線方案 B 更為合適。2.4 填寫工藝文件 零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程已經(jīng)制定了，在此之后應(yīng)該將上述的各項(xiàng)內(nèi)容填寫在工藝文件上，以便遵照?qǐng)?zhí)行。工藝文件的形式有很多種，查了資料后得知在我國各機(jī)械制造廠中使用的工藝文件內(nèi)容也不盡一致，但其基本的內(nèi)容是相同的，因此在本設(shè)計(jì)中我也采用了這樣的工藝卡片來記錄加工的內(nèi)容。3. 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)雖然各類機(jī)床夾具的結(jié)構(gòu)均不相同，但按其主要功能加以分析，機(jī)床夾具一般是由定位元件、夾緊裝置、夾具體、其他裝置或元件組成。3.1 夾具的要求1）保證工件的加工精度專用夾具應(yīng)有合理的定位方案，標(biāo)注合適的尺寸、公差和技術(shù)要求，并進(jìn)行必要的精度分析，確保夾具能滿足工件的精度要求。2）提高生產(chǎn)效率應(yīng)根據(jù)工件生產(chǎn)批量的大小設(shè)計(jì)不同復(fù)雜程度的高效夾具，以縮短輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。3）工藝性好專用夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)簡(jiǎn)單、合理，便于加工、裝配、檢驗(yàn)和維修。專用夾具的制造屬于單件生產(chǎn)。當(dāng)最終精度由調(diào)整或者修配保證時(shí)，夾具上應(yīng)設(shè)置調(diào)整或者修配結(jié)構(gòu)，如設(shè)置適當(dāng)?shù)恼{(diào)整間隙，采用可修磨的墊片等。4）使用性好專用夾具的操作應(yīng)簡(jiǎn)便、省力、安全可靠，排屑應(yīng)方便，必要時(shí)可設(shè)置排屑結(jié)構(gòu)。5）經(jīng)濟(jì)性好除考慮專用夾具本身結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，標(biāo)準(zhǔn)化程度高、成本低廉外，還應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)對(duì)夾具方案進(jìn)行必要的經(jīng)濟(jì)分析，以提高夾具在生產(chǎn)中的經(jīng)濟(jì)效益。183.2 專用夾具設(shè)計(jì)步驟1．明確設(shè)計(jì)任務(wù)書和收集設(shè)計(jì)資料夾具設(shè)計(jì)的第一步是在已知生產(chǎn)綱領(lǐng)的前提下，研究被加工零件的零件圖、工序圖、工藝規(guī)程和設(shè)計(jì)任務(wù)書，對(duì)工件進(jìn)行工藝分析。主要是了解工件的工藝結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、材料；確定本工序的加工表面、加工要求、加工余量、定位基準(zhǔn)和夾緊表面及所用的機(jī)床、刀具、量具等。其次是根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)收集的有關(guān)資料，如機(jī)床的技術(shù)參數(shù)，夾具零部件的國家標(biāo)準(zhǔn)、部分標(biāo)準(zhǔn)和廠訂標(biāo)準(zhǔn)，各類夾具圖冊(cè)、夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)等，還可以收集一些同類的夾具設(shè)計(jì)圖樣，并了解該廠的工裝制造水平。2.擬訂夾具結(jié)構(gòu)方案與繪制夾具草圖1）確定工件的定位方案，設(shè)計(jì)定位裝置。2）確定工件的夾緊方案，設(shè)計(jì)夾緊裝置。3）確定對(duì)刀或?qū)蚍桨福瑢?shí)際對(duì)刀或者導(dǎo)向裝置。4）確定夾具和機(jī)床的連接方式，設(shè)計(jì)連接元件及安裝基面。5）確定和設(shè)計(jì)其他裝置及元件的結(jié)構(gòu)形式，如分度裝置、預(yù)定位裝置及吊裝元件等。6）確定夾具體的結(jié)構(gòu)形式及夾具在機(jī)床上的安裝方式。7）繪制夾具草圖，并標(biāo)注尺寸、公差及技術(shù)要求。A:進(jìn)行必要的分析計(jì)算工件的加工精度較高時(shí)，應(yīng)進(jìn)行工件的加工精度的分析。有動(dòng)力裝置的夾具，需要計(jì)算夾緊力。當(dāng)有幾種家居方案時(shí)，可進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析，選用經(jīng)濟(jì)效益較高的方案。B:審查方案和改進(jìn)設(shè)計(jì)夾具草圖畫出后，應(yīng)征求有關(guān)老師的意見，然后根據(jù)提出的意見和建議進(jìn)行修改。C:繪制夾具裝配總圖夾具的總裝配圖應(yīng)按照國家制圖標(biāo)準(zhǔn)。繪制圖的比例為 1：1 總圖應(yīng)該把夾具的工作原理、各種裝置的結(jié)構(gòu)極其相互關(guān)系的表達(dá)清楚。夾具總圖的繪制次序如下:a 用雙點(diǎn)劃線將工件的外形輪廓，定位基19準(zhǔn)面，夾緊表面及加工表面繪制在各個(gè)試圖的合適位置上。在總圖中可以看作透明體，不遮擋后面夾具上的線條。b 依次繪制出定位裝置、夾緊裝置、對(duì)刀或者導(dǎo)向裝置、其他裝置、夾具體及連接元件和安裝基面。c 標(biāo)注必要的尺寸、公差和技術(shù)要求。d 編制夾具明細(xì)表及標(biāo)題欄。e 繪制夾具的零件圖f 夾具中的非標(biāo)準(zhǔn)零件需要畫零件圖，并且按照夾具總圖的要求，確定零件的尺寸、公差及技術(shù)要求。3.3 工件在夾具中的定位方案的設(shè)計(jì)3.3.1 六點(diǎn)定位原理任何一個(gè)未受到約束的物體，在空間都具有六個(gè)自由度，即沿三個(gè)互相垂直的坐標(biāo)軸的移動(dòng)（用 表示）和繞這三個(gè)坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)（用 表示） ，要使ZYX??, ZYX?,物體在空間具有確定的位置（即定位） ，就必須對(duì)這六個(gè)自由度進(jìn)行約束。理論上說共的六個(gè)自由度可以由六個(gè)支承點(diǎn)加以約束和限制，前提是這六個(gè)支承點(diǎn)在空間按一定規(guī)律分布，并且保持和工件的定位面相互接觸。3.1 裝配圖 1 工件的六點(diǎn)定位示意圖如圖 3.1 所示，上圖為裝配圖 1 的定位示意圖，圖中的零件是要加工正上方的一組孔系，那么就設(shè)法通過六個(gè)可調(diào)節(jié)支承釘進(jìn)行定位的，使得被加工表面保持水平，在底面上布置了三個(gè)支承釘，當(dāng)定位支座零件的底面和這三個(gè)支承釘接觸時(shí)，20工件的 ， 三個(gè)自由度就被限制了，在工件的左側(cè)又布置了兩個(gè)支撐釘，當(dāng)工YX?,Z?件的左側(cè)與其接觸時(shí)，工件的 兩個(gè)自由度就被限制，再在零件的后側(cè)再布置一ZY?和個(gè)支承釘，使得工件的后部可以靠在這個(gè)支撐點(diǎn)上，工件的 自由度就被限制，如X?此設(shè)置的六個(gè)支承點(diǎn)，去分別限制了工件的六個(gè)自由度，從而使得工件在空間得到確定的定位。在設(shè)計(jì)零件的機(jī)械加工的工藝規(guī)程的過程中，根據(jù)加工要求已經(jīng)選擇了各工藝的定位基準(zhǔn)和確定了各定位基應(yīng)當(dāng)限制的自由度，并將它們標(biāo)注在工序簡(jiǎn)圖或其他工藝文件上。此夾具設(shè)計(jì)的任務(wù)首先就是選擇和設(shè)計(jì)相應(yīng)的定位元件來實(shí)現(xiàn)上述定位方案。在本此畢業(yè)設(shè)計(jì)中由于零件的特殊性，零件的毛坯是一個(gè)不規(guī)則的定位支座零件，因此只能選擇平面進(jìn)行定位，其定位基面很容易看出就是工件和定位支撐接觸的表面，與之相應(yīng)，定位元件上與定位基面相配合（或接觸）的表面稱為限位基面，他的理論軸線稱為限位基準(zhǔn)。工件以平面定位時(shí)，其定位基面與定位基準(zhǔn)和限位基準(zhǔn)和限位基準(zhǔn)則是完全一致的。工件在夾具上定位時(shí)，理論上的定位基準(zhǔn)和限位基準(zhǔn)應(yīng)該重合，定位基面和限位基面應(yīng)該接觸。當(dāng)工件有幾個(gè)定位基面時(shí)，限制自由度最多的定位基面稱為主要定位面，相應(yīng)的限位面稱為主要限位面。3.3.2 定位方案的設(shè)計(jì)我們知道在一般的夾具定位中的定位方法有很多種，主要是工件以平面定位，工件以圓柱面面進(jìn)行定位，工件以組合定位方式進(jìn)行定位，在本設(shè)計(jì)中工件主要是以平面作為定位基面，原因是該從該零件的三維視圖和平面視圖來看，該零件的表面不存在圓柱面，其內(nèi)部也不存在圓柱孔，因此根據(jù)指導(dǎo)老師的要求加工毛坯上的孔系結(jié)構(gòu)，只能采用平面加工的方式。1.在平面定位的元件中，主要有以下的幾種定位元件可供選擇。1）主要支承主要支承用來限制工件的自由度，起到的是定位的作用。（1）固定支承固定支承有支承釘和支承板兩種形式，在使用過程中他們都是固定不動(dòng)的。21當(dāng)工件以加工過的平面定位時(shí)，可以采用平頭支承釘或支承板；而球頭支承釘主要用與毛坯面定位，齒紋頭支承釘主要用于工件的側(cè)面定位，他能大大的增強(qiáng)摩擦系數(shù)，防止工件滑動(dòng)。支承板的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，但孔邊切削不易清除干凈，故適用于工件以側(cè)面和頂面定位時(shí)的情況。支承釘和支承板均已標(biāo)準(zhǔn)化，其公差配合、材料、熱處理等可查閱機(jī)床夾具零部件國家標(biāo)準(zhǔn)。工件以平面定位時(shí)，除采用支承釘和支承板外，還可以根據(jù)工件定位平面的具體形狀設(shè)計(jì)相應(yīng)的支承板，工件批量不大時(shí)也可以直接以夾具體作為限位平面。對(duì)于本設(shè)計(jì)中所采用的支撐釘?shù)男问?，還是不適合選用固定支承，因?yàn)?，該零件的定位表面比較復(fù)雜，有些選用的定位表面不在同一個(gè)平面上，如果選用固定支承進(jìn)行定位則缺乏了夾具體的一個(gè)靈活性。（2）調(diào)節(jié)支承而工件定位過程中調(diào)節(jié)支釘?shù)母叨瓤梢赃M(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，在同一夾具上加工形狀而尺寸不等的話，也可以采用調(diào)節(jié)支承，本設(shè)計(jì)中就采用了調(diào)節(jié)支承作為基本的定位元件，這樣一來既方便了對(duì)于不規(guī)則零件的靈活定位，也使得一個(gè)夾具體可以進(jìn)行多功能的應(yīng)用的條件，節(jié)省了制作夾具體的時(shí)間和材料，這也使得該思想成為了設(shè)計(jì)中的一個(gè)亮點(diǎn)。（3）自位支承（浮動(dòng)支承）在工件定位過程中，能自動(dòng)調(diào)整位置的支承稱為自位支承或者浮動(dòng)支承。這類的支承的工作特點(diǎn)是：支承點(diǎn)的位置能隨著工件定位基面的位置不同而自動(dòng)調(diào)節(jié)，定位基面壓下其中一點(diǎn)，其余點(diǎn)便上升，職志各點(diǎn)都與工件接觸。由于接觸點(diǎn)的數(shù)的增加，提高了工件的裝夾剛度和穩(wěn)定性，但其作用仍相當(dāng)于一個(gè)固定支承，只限制工件一個(gè)自由度。2）輔助支承輔助支承是用來提高工件的裝夾剛度和穩(wěn)定性的。一般在工件定位后與工件接觸，然后鎖緊，不起定位作用。在做了解之后獲知輔助支承主要有：螺旋式輔助支承，自位式輔助支承，推引式輔助支承。由于本設(shè)計(jì)中沒有涉及輔助支承的內(nèi)容，所以不做詳細(xì)的介紹。2．幾種定位方案的比較由上圖 3.1 中裝配圖 1 為例。22方案 1：工件是以底面 A4 和 A7 進(jìn)行定位，選擇 B 面靠左側(cè)的兩個(gè)支承釘進(jìn)行定位。3.2 方案 2 六點(diǎn)定位示意圖方案 2：工件同樣以 A4 和 A7 底面進(jìn)行定位，而 B10 和 B11 靠左側(cè)支承釘進(jìn)行定位。綜上兩種方案，顯然根據(jù)零件圖可知方案二的定位面不是基準(zhǔn)面，如果選擇這樣的定位方式很容易積累定位誤差而影響了零件本身的加工精度。因此選擇方案一更為確切，因?yàn)樵摿慵?B 面是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，如果能讓設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn)重合的話，那么累積的加工誤差相對(duì)小，加工的精度也能得到相應(yīng)的保障。3.3.3 具體的誤差分析和計(jì)算1.在本設(shè)計(jì)中定位的設(shè)計(jì)思路主要由兩部分組成的,前三個(gè)工序都是以加工零件上的孔來完成的,所以定位的方式就可以定下來了,其工件在夾具中的定位主要是與定位基準(zhǔn)是否和工序基準(zhǔn)相互重合,定位基準(zhǔn)的形式和精度,定位元件的形式和精度,定位元件的布置方式,定位基準(zhǔn)和定位元件的配合狀況等因素有關(guān).這些應(yīng)素造成的誤差,可以通過數(shù)學(xué)計(jì)算求得.在采取高定位精度的措施時(shí),要注意到夾具制造上的可能性.在總的定位就精度滿足加工要求的條件下,不要過高的提高工件在夾具中定位精度.圖 3.3 以平面作為基準(zhǔn)的定位誤差分析圖示由機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)中查得常見的定位誤差和定位形式可知定位面到加工面尺寸的加工精度的差值即是該位置的定位誤23差的大小 ,根據(jù)三個(gè)工序圖可知 ,a??定 位 01.??定 位, 。 （如圖 3.1 所示）016.2定 位 019.3定 位本夾具的設(shè)計(jì)中，由于工序誤差和加工誤差重合，所以基準(zhǔn)不重合誤差 Δ B為零，而只是存在基準(zhǔn)位移誤差 Δ Y，所以屬于上述第 2 點(diǎn)平面定位方式下的定位誤差的計(jì)算中的第 1）種情況，根據(jù)上述的三種計(jì)算定位誤差的結(jié)果可知他們都小于 1\3 的零件加工誤差。2.零件兩個(gè)定位銷孔和基礎(chǔ)平面 A 的定位方式：（如圖 3.4 所示）圖 3.4 定位支座零件的定位方式得到A：確定兩個(gè)定位銷的中心距 2/LDd??兩個(gè)定位銷的中心距的基本尺寸應(yīng)該等于工件兩定位孔中心距的平均尺寸,其公差一般為:=LD???????51~3LD?因孔間距為 ,所以取銷之間的間距為 。mLD1.054.6?? m02.54.6??B：確定圓柱銷的直徑 d圓柱銷直徑的基本尺寸應(yīng)等于與之配合的工件的孔的最小極限尺寸，其公差帶一般取 g6 或 h7.因連桿蓋定位孔的直徑為 mm,故取圓柱銷的直徑 = （ mm） 。1.023??1d62.3g?016.24?C：確定菱形銷的尺寸 b24查菱形銷的尺寸表，可得，b=4mm.D：確定菱形銷的直徑1）計(jì)算， ，mbmaXLD 4,12.0).10(2,min2 ?????因 2D016.243??所以 mm=0.08mm。.34min2in2?b采用修圓菱形銷時(shí)，應(yīng)以 b1 代替 b 進(jìn)行計(jì)算。2）按公式算出菱形銷的最大直徑， 3.12mm。min2in2maxXDd?? ???md)08.23(max23）確定菱形銷的公差等級(jí)。菱形銷的公差等級(jí)。菱形銷直徑的公差等級(jí)一般取IT6 或 IT7，因 IT6=0.011mm, 所以 08.9123?4）計(jì)算定位誤差不規(guī)則零件的定位誤差（如圖 3.5 示）：圖 3.5 定位支座零件的定位誤差分析圖示得該零件本身的工序的加工尺寸較多，除了兩孔的直徑和深度外還有65.16 0.1mm,34.38 0.2mm,30.05 0.1mm,35.51 0.15mm，其中????30.05 0.1mm，65.16 0.1mm 沒有定位誤差，因?yàn)樗麄兊拇笮∪Q于鉆套間的距離，和工件的定位無關(guān)；而 35.51 0.15mm，34.38 0.2mm,受到工件定位的影響，有定位誤差。25a:加工尺寸 5.51 0.15mm 的定位誤差。?由于定位基準(zhǔn)和工序基準(zhǔn)不重合，定位尺寸 S=32.58 0.1，所以?mm。2.0??SB?由于尺寸 5.51 0.15mm 的方向與兩個(gè)定位孔的連心線是平行的。所以?=（0.027+0.017）=0.044mm。由于工序基準(zhǔn)不在定位基面上，所以max1XY=0.244mm。mBD)2.04.(???b:加工尺寸 35.51 0.15mm 的定位誤差?由于定位基準(zhǔn)和工序基準(zhǔn)重合， 。0??B由于定位基準(zhǔn)和限位基準(zhǔn)不重合，定位基準(zhǔn) O1 和 O2 可以做任意方向的位移，加工位置定位孔兩外側(cè)。根據(jù)下式：= =0.00138tanLX2maxax1????59218.04.??左邊小孔的基準(zhǔn)位移誤差為 =（0.044+2*2*0.00138）??tn1ax1Ymm=0.05mm。右邊的小孔的基準(zhǔn)位移誤差為=（0.118+2*2*0.00138）mm=0.187mm。定位誤差要取大值，?????tan2max1LXY故 1/3 零件加工誤差。87.0YD3.4 工件的夾緊3.4.1 對(duì)夾緊裝置的基本要求機(jī)械加工中,為了保持工件 定位時(shí)所確定的正確加工位置,防止工件在切削力、慣性力、離心力及重力等作用下發(fā)生位移和振動(dòng)，機(jī)床夾具應(yīng)設(shè)有夾緊裝置，將工件壓緊夾牢。夾緊裝置是否合理、可靠及安全，對(duì)工件加工的精度、生產(chǎn)率和工人的勞動(dòng)條件有著重大的影響，為此也有以下的基本要求：1）夾緊過程中，不能改變工件定位后占據(jù)的正確位置。2）夾緊力的大小要適當(dāng)，既要保證工件在整個(gè)加工過程中位置穩(wěn)定不變、振動(dòng)小，又要使得工件不產(chǎn)生過大的夾緊變形。3）夾緊裝置的操作也應(yīng)該方便、安全、省力。4）夾緊裝置應(yīng)具有良好的自鎖性能，以保證源動(dòng)力波動(dòng)或消失后，仍然能保26持夾緊狀態(tài)。3.4.2 夾緊力的確定確定夾緊力的方向、作用點(diǎn)、大小時(shí)，應(yīng)依據(jù)工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、加工要求，并結(jié)合工件加工中的受力狀況及定位元件的結(jié)構(gòu)和布置方式來確定。夾緊力的方向夾緊力的方向應(yīng)該有助于定位穩(wěn)定，且主夾緊力應(yīng)朝向主要限位基面。夾緊力F 朝向了主要的限位基面,有利于保證加工頂面的孔系結(jié)構(gòu),如圖 3.5 所示。1．夾緊力的作用點(diǎn)夾緊力的方向確定后，應(yīng)根據(jù)以下的原則來確定作用點(diǎn)的位置：1）夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)落在定位元件的支承范圍內(nèi)，若夾緊力的作用點(diǎn)落到了定位元件支承范圍之外，夾緊時(shí)將破壞工件的定位，會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤。2）夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)落在工件剛性較好的方向和部位。這一原則對(duì)剛性差的工件特別重要的。3）夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)靠近工件的加工表面。2．夾緊力大小的確定為了在切削過程中有效的夾緊工件，所需夾緊力的大小和工件所承受的切削力密切相關(guān)。通常，切削力的大小和作用點(diǎn)隨著加工過程的進(jìn)行而發(fā)生變化，而且在有些切削加工中，切削力還是一種沖擊力。要準(zhǔn)確的計(jì)算出切削力的大小十分的困難，因此在設(shè)計(jì)夾緊裝置時(shí)，采用兩種方法來確定所需的夾緊力：一是根據(jù)同類夾具的使用情況，用類比法進(jìn)行估算，這種方法在生產(chǎn)中應(yīng)用甚廣；二是根據(jù)加工的情況，確定出工件在加工過程中對(duì)夾緊最不利的瞬時(shí)狀態(tài)，再將此時(shí)工件所受的各種外力看做靜力，并用靜力平衡原理，計(jì)算出所許的夾緊力。由于所加工的工件的狀態(tài)各異，切削工具不斷地摩損等因素的影響，所計(jì)算出的夾緊力與實(shí)際所需的夾緊力仍然存在著很大的差異。為了確保夾緊的安全可靠，往往將計(jì)算所得的夾緊力擴(kuò)大 K 倍作為實(shí)際需要的夾緊力，K 為安全系數(shù)，故有 KF?式中 ：實(shí)際所需的夾緊力，單位為 N；KFF：用靜里平衡原理計(jì)算所的夾緊力，單位為 N；K：安全系數(shù)；粗加工時(shí)，取 K=2.5～３;精加工時(shí),取 K=1.5～２。3.5 基本夾緊機(jī)構(gòu)27在做本設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中也查閱了很多相關(guān)的夾緊機(jī)構(gòu)，夾緊機(jī)構(gòu)的種類很多，其結(jié)構(gòu)大都以斜契夾緊機(jī)構(gòu)、螺旋夾緊機(jī)構(gòu)和偏心夾緊機(jī)構(gòu)為基礎(chǔ)，這三種夾緊機(jī)構(gòu)合稱為基本夾緊機(jī)構(gòu)。而對(duì)于本夾具體的設(shè)計(jì)我采用了第二中設(shè)計(jì)構(gòu)思，那就是螺旋夾緊機(jī)構(gòu)作為夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。采用螺桿作為中間傳力元件的夾緊機(jī)構(gòu)，這種機(jī)構(gòu)便是通常所說的螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，螺旋夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易制造，而且由于螺旋升角小，螺旋夾緊機(jī)構(gòu)的自鎖性能好，夾緊力和夾緊行程都較大，是手動(dòng)的夾具上應(yīng)用得也最多的一種夾緊機(jī)構(gòu)。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程當(dāng)中我業(yè)考慮了改進(jìn)的方案，作了比較取得了效果最好的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。3.5.1 單個(gè)螺旋機(jī)構(gòu)單個(gè)螺旋機(jī)構(gòu)是直接用螺釘或螺母夾緊工件的機(jī)構(gòu)，夾緊時(shí)螺釘?shù)念^部直接和工件的表面接觸，螺釘轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可能損傷工件表面，或帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)。為此在螺釘頭部直接安裝滑動(dòng)壓塊。當(dāng)滑動(dòng)壓塊和工28件接觸后，由于壓塊和工件間的摩擦力矩大于壓塊和螺釘之間的摩擦力矩，壓塊不會(huì)隨螺釘一起轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖 3.6 所示。 滑 動(dòng)壓 塊圖 3.6 螺旋夾緊機(jī)構(gòu)3.5.2 單個(gè)螺旋機(jī)構(gòu)夾緊力的計(jì)算螺旋夾緊機(jī)構(gòu)也存在著缺點(diǎn).那就是夾緊動(dòng)作慢、工件裝卸費(fèi)時(shí)。由于螺旋可以看作是饒?jiān)趫A柱體上的斜契，因此，螺釘或者螺母夾緊力的計(jì)算和斜契相似。如圖 3.7 所示，為夾緊力螺旋的受力示意圖。施加在手柄上的原始力矩 M=F L，工Q件螺旋桿產(chǎn)生的反作用力為 （其值等于夾緊力）和摩擦力 。 分布在整個(gè)接'JF2F觸面上，計(jì)算時(shí)可以看成集中作用于當(dāng)量摩擦半徑 的圓周上。 的大小與端面接'r'r觸形式有關(guān)。螺母對(duì)螺桿的反作用力有垂直于螺旋面的正壓力 F 及螺旋上的摩擦力N，其合力為 ，此力分布于整個(gè)螺旋接觸面上，計(jì)算時(shí)認(rèn)為其作用螺旋中徑處，1F1R為了便于計(jì)算，將 分解為水平方向的分力 和垂直方向的分力 （其值與 相FRxFJ'JF等） 。根據(jù)力矩的平衡條件得 20'2drLRXQ??圖 3.7 螺旋夾緊機(jī)構(gòu)受力分析29因 = tan = tan( )2FJ2?RxJF1???代入上式得 ??2'10tantan2?rdLFQJ??式中：——夾緊力，單位為 N；JFF ——作用力，單位為 N;Qd ——螺紋中徑，單位為 mm;0L——作用力臂，單位為 mm;——螺紋升角，單位為（ ） ；?0——螺紋桿端部和工件的摩擦角，單位為（ ） ；2? 0——螺紋桿端部和工件的當(dāng)量摩擦半徑，單位為 mm;'r——螺紋處摩擦角，單位為（ ） ；1 0以上分析的是方牙螺紋，對(duì)其他螺紋只要將 φ 1換成 φ 10即可。對(duì)三角螺紋φ 10=arctan(1.15tanφ 1 )；對(duì)梯形螺紋 φ 10=arctan(1.03tanφ 1 )。本結(jié)構(gòu)可以采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，一方面是因?yàn)槁菪龏A緊機(jī)構(gòu)是較常用的夾緊機(jī)構(gòu)，另外由于考慮到切削力較大，故排除使用偏心輪機(jī)構(gòu)。1）夾緊力大小計(jì)算如下：FQL=（d 0\2）F 1+r’F2根據(jù)摩擦力定理：F=μN(yùn)可以得到：F 1=μ 1FN=μ 1FJ/cosαF2=μ 2 FJ（a） 其中 μ 1、μ 2的確立見下表 3.1：表 3.1 滑動(dòng)旋轉(zhuǎn)副材料的許用壓力及摩擦系數(shù)螺桿-螺母的材料滑動(dòng)速度/（m/min）許用壓力/MPa 摩擦系數(shù) f30鋼-鋼 低速 7.5~13 0.11~0.17表中摩擦系數(shù)啟動(dòng)時(shí)取大值，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)取小值。所以取 μ 1=μ 2 =0.11(b) α 的確立：α=arctanP/πd由于所選螺旋夾緊機(jī)構(gòu)為雙頭螺栓加螺母結(jié)構(gòu)，其大小為 M12 標(biāo)準(zhǔn)件，查下表 3.2 可得其 P 和 d 值。表 3.2 普通螺紋的基本尺寸稱直徑 D、d第一系列 第二系列螺距 P 中徑 D2 或 d2 小徑 D2 或 d2121.751.51.25110.86311.02611.18811.35010.10810.37610.67410.9171421.5112.70313.02613.35011.83512.37612.9141621.5114.70115.02615.35013.83514.37614.917所以 P=1.5，d 0=8，r’ =8/2，經(jīng)計(jì)算得：F J = FQL/（d 0\2×μ 1/cosα+ r’μ 2）FQ可取工人平時(shí)扳扳手的力的平均大小 25 牛，L 可以取扳手的長(zhǎng)度0.46 米。FJ =25×0.46/（8/2×0.11÷cos(arctan1.5/π/8)+8/2×0.11）=13.057kgf(KN)2/鉆削力計(jì)算：所加工的定位支座零件的材料為鋁合金，并采用硬質(zhì)合金刀具.根據(jù)鋁質(zhì)合金鉆削連線表上查得鉆削的深度 ap和進(jìn)給量 f 連線，確定 Fc和 Ft。其中，F(xiàn) c主切削力，F(xiàn) t垂直于 Fc的，F(xiàn) f和 Fp的合力。1/切削深度 ap的確定：由表 3.3 可知，鉆孔時(shí)，a p=0.5~0.8，根據(jù)表 3.3 說明，切削深度，當(dāng)工件的加工直徑較大及需轉(zhuǎn)位或兩次安裝時(shí)，則取較大值，加工直徑較小及要求較高的加工精度和表面光潔度是，則取較小值，所以，由于夾具所要加工的工件的直徑較小且是在一次裝夾中完成的，取較小值 ap=0.5