機械畢業(yè)設計-車床撥叉的鉆孔夾具設計（全套含CAD圖紙及三維圖紙）

機械畢業(yè)設計-車床撥叉的鉆孔夾具設計（全套含CAD圖紙及三維圖紙）,機械,畢業(yè)設計,車床,鉆孔,夾具,設計,全套,cad,圖紙,三維 沈陽化工大學科亞學院畢業(yè)論文文獻綜述 沈陽化工大學科亞學院畢業(yè)論文文獻綜述 車床撥叉的鉆孔夾具設計的文獻綜述 姓名：孫震 班級：機制1101 指導教師：邱國俊 正文 機械加工工藝及夾具設計是全面綜合運用有關專業(yè)課程的理論和實踐知識進行加工工藝及夾具設計的一次重要實踐。機床夾具是在機床上裝夾工件的一種裝置，其作用是使工件相對于機床和刀具有一個正確的位置，并且在加工過程中保持這個位置不變。夾具不僅能保證工件的加工精度、提高加工效率，還能減輕工人的勞動強度、降低產品的制造成本、擴大機床的使用范圍。制造技術已經是生產、國際經濟競爭、產品革新的一種重要手段，所有國家都在尋求、獲得、開發(fā)和利用它。它正被看作是現(xiàn)代國家經濟上獲得成功的關鍵因素。 機械加工工藝規(guī)程是規(guī)定產品或零部件機械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件，是一切有關工生產人員都應嚴格執(zhí)行、認真貫徹的紀律性文件。生產規(guī)模的大小、工藝水平的高低以及解決各種工藝問題的方法和手段都要通過機械加工工藝規(guī)程來體現(xiàn)。而機床夾具是在機床上用以裝夾工件的一種裝置，其作用是使工件相對于機床或刀具有個正確的位置，并在加工過程中保持這個位置不變。它們的研究對機械工業(yè)有著很重要的意義 2 機械加工工藝及夾具設計的發(fā)展 2．1 發(fā)展歷史 從1949年以來，我國機械工業(yè)有了很大的發(fā)展，已經成為工業(yè)中產品門類比較齊全、具有相當規(guī)模和一定技術基礎的產業(yè)部門之一，其機械加工和夾具也有很大的發(fā)展，但是與工業(yè)發(fā)達國家相比，我們這方面的水平還存在著階段性的差距，主要表現(xiàn)在機械產品質量和水平不夠高，加工工藝過程不合理，夾具應用5）采用以液壓站等為動力源的高效夾緊裝置，以進一步減輕勞動強度和提高勞動生產率； 6）提高機床夾具的標準化程度。 2．3發(fā)展趨勢 長期以來，加工工藝編制是由工藝人員憑經驗進行的。如果由幾位工藝員各自編制同一個零件的工藝規(guī)程，其方案一般各不相同，而且很可能都不是最佳方案。這是因為工藝設計涉及的因素多，因果關系錯綜復雜。CAPP將是機械加工工藝的發(fā)展趨勢，它不僅提高了工藝設計的質量，而且使工藝人員從繁瑣重復的工作中擺脫出來，集中精力去考慮提高工藝水平和產品質量問題。 2．3．1夾具的發(fā)展趨勢 現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)為標準化、高效化、精密化和柔性化等四個方面。 （1）標準化 機床夾具的目的就在于提高生產效率，這樣也就必使其具有標準化和通用化，而機床夾具的標準化與通用化是相互聯(lián)系的兩個方面。目前我國已有夾具零件及部件的國家標準：GB/T2148～T2259－91以及各類通用夾具、組合夾具標準等。機床夾具的標準化，有利于夾具的商品化生產，有利于縮短生產準備周期，降低生產總成本。 （2）高效化 高效化夾具主要用來減少工件加工的基本時間和輔助時間，以提高勞動生產率，減輕工人的勞動強度。常見的高效化夾具有自動化夾具、高速化夾具和具有夾緊力裝置的夾具等。例如，在銑床上使用電動虎鉗裝夾工件，效率可提高5倍左右；在車床上使用高速三爪自定心卡盤，可保證卡爪在試驗轉速為9000r/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。目前，除了在生產流水線、自動線配置相應的高效、自動化夾具外，在數控機床上，尤其在加工中心上出現(xiàn)了各種自動裝夾工件的夾具以及自動更換夾具的裝置，充分發(fā)揮了數控機床的效率。 （3）精密化 機床夾具的精度會直接影響到零件的加工精度，而隨著機械產品精度的日益提高，勢必相應提高了對夾具的精度要求。精密化夾具的結構類型很多，例如用于精密分度的多齒盤，其分度精度可達±0.1"；用于精密車削的高精度三爪自定心卡盤，其定心精度為5μm。這些精密化的夾具為以后零件加工的精度提供了保證。 （4）柔性化 機床夾具的柔性化與機床的柔性化相似，它是指機床夾具通過調整、組合等方式，以適應工藝可變因素的能力。工藝的可變因素主要有：工序特征、生產批量、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、通用可調夾具、成組夾具、模塊化夾具、數控夾具等。為適應現(xiàn)代機械工業(yè)多品種、中小批量生產的需要，擴大夾具的柔性化程度，改變專用夾具的不可拆結構為可拆結構，發(fā)展可調夾具結構，將是當前夾具發(fā)展的主要方向。 2．3．1機械加工制造技術的發(fā)展趨勢 （1）特種加工 它是指一些物理的、化學的加工方法，如電火花加工、電解加工、超聲波加工、激光加工、離子束加工等。特種加工方法的主要對象是難加工材料的加工，如金剛石、陶瓷等超硬材料的加工，其加工精度可達分子級加工單位或原子級加工單位，所以它又常常是精密加工和超精密加工的重要手段。特種加工與傳統(tǒng)加工相結合的復合加工有較大的發(fā)展前途。 （2）快速成形 利用離散、堆積成形概念，可將一個三維實體分解為若干二維實體制造出來，再經堆積而構成三維實體。 （3）精密工程 它包括精密加工的超精密加工技術、微細加工和超微細加工技術、微型機械和納米技術等方面。當前，以納米技術為代表的超精密加工技術和以微細加工為手段的微型機械技術有重要意義，它們代表了這一時期精密工程的方向。 參 考 文 獻 [1] 王先逵編著．機械制造工藝學（上下冊）[M]．北京：清華大學出版社，1989 ． [2] 任家隆，李菊麗，張冰蔚主編.機械制造技術基礎[M].北京：高等教育出版社，2009. [3] 李德慶，吳錫英編著．計算機輔助制造[M]．北京：清華大學出版社，1992 ． [4] 趙志修主著．機械制造工藝學[M]．北京：機械工業(yè)出版社，1985 ． [5] [6] Machine Tool Metalworking John L.Feirer ,1973. [7] Handbook of Machine Tools Manfred weck ,1984 . [8] Haffman E G. Jig and Fixture Design.America, VNR Co.,1980. [9] Boyes W E. Jigs and Fixture .America,SME,1982. ［ 2 沈陽化工大學科亞學院 畢業(yè)設計（論文）答辯成績評定 沈陽化工大學科亞學院畢業(yè)設計（論文）答辯委員會于 2015 年 06 月 05 日 審查了 機械設計制造及其自動化 專業(yè) 孫震 的畢業(yè)設計（論文）。 設計（論文）題目： 車床撥叉的鉆孔夾具設計 設計（論文）專題部分： 撥叉的零件分析 夾具零件與主體的設計 設計（論文）共 頁，設計圖紙 張 指導教師： 評 閱 人： 畢業(yè)設計（論文）答辯委員會意見： 成績： 學院答辯委員會 主任委員（簽章） 年 月 日  夾具夾緊力的優(yōu)化及對工件定位精度的影響 B.Li 和 S.N.Mellkote 布什伍德拉夫機械工程學院，佐治亞理工學院，格魯吉亞，美國研究所 由于夾緊和加工，在工件和夾具的接觸部位會產生局部彈性變形，使工件尺寸發(fā)生變化，進而影響工件的最終加工質量。這種效應可通過最小化夾具設計優(yōu)化，夾緊力是一個重要的設計變量，可以得到優(yōu)化，以減少工件的位移。本文提出了一種確定多夾緊夾具受到準靜態(tài)加工部位的最佳夾緊力的新方法。該方法采用彈性接觸力學模型代表夾具與工件接觸，并涉及制定和解決方案的多目標優(yōu)化模型的約束。夾緊力的最優(yōu)化對工件定位精度的影響通過3-2-1式銑夾具的例子進行了分析。 關鍵詞：彈性 接觸 模型 夾具 夾緊力 優(yōu)化 前言 定位和夾緊的工件加工中的兩個關鍵因素。要實現(xiàn)夾具的這些功能，需將工件定位到一個合適的基準上并夾緊，采用的夾緊力必須足夠大，以抑制工件在加工過程中產生的移動。然而，過度的夾緊力可誘導工件產生更大的彈性變形 ，這會影響它的位置精度，并反過來影響零件質量。所以有必要確定最佳夾緊力，來減小由于彈性變形對工件的定位誤差，同時滿足加工的要求。在夾具分析和綜合領域上的研究人員使用了有限元模型的方法或剛體模型的方法。大量的工作都以有限元方法為基礎被報道[參考文獻1-8]。隨著得墨忒耳[8]，這種方法的限制是需要較大的模型和計算成本。同時，多數的有限元基礎研究人員一直重點關注的夾具布局優(yōu)化和夾緊力的優(yōu)化還沒有得到充分討論，也有少數的研究人員通過對剛性模型[9-11]對夾緊力進行了優(yōu)化，剛型模型幾乎被近似為一個規(guī)則完整的形狀。得墨忒耳[12，13]用螺釘理論解決的最低夾緊力，總的問題是制定一個線性規(guī)劃，其目的是盡量減少在每個定位點調整夾緊力強度的法線接觸力。接觸摩擦力的影響被忽視，因為它較法線接觸力相對較小，由于這種方法是基于剛體假設，獨特的三維夾具可以處理超過6個自由度的裝夾，復和倪[14]也提出迭代搜索方法，通過假設已知摩擦力的方向來推導計算最小夾緊力，該剛體分析的主要限制因素是當出現(xiàn)六個以上的接觸力是使其靜力不確定，因此，這種方法無法確定工件移位的唯一性。 這種限制可以通過計算夾具——工件系統(tǒng)[15]的彈性來克服，對于一個相對嚴格的工件，該夾具在機械加工工件的位置會受夾具點的局部彈性變形的強烈影響。Hockenberger和得墨忒耳[16]使用經驗的接觸力變形的關系（稱為元功能），解決由于夾緊和準靜態(tài)加工力工件剛體位移。同一作者還考察了加工工件夾具位移對設計參數的影響[17]。桂 [18] 等 通過工件的夾緊力的優(yōu)化定位精度彈性接觸模型對報告做了改善，然而，他們沒有處理計算夾具與工件的接觸剛度的方法，此外，其算法的應用沒有討論機械加工刀具路徑負載有限序列。李和Melkote [19]和烏爾塔多和Melkote [20]用接觸力學解決由于在加載夾具夾緊點彈性變形產生的接觸力和工件的位移，他們還使用此方法制定了優(yōu)化方法夾具布局[21]和夾緊力[22]。但是，關于multiclamp系統(tǒng)及其對工件精度影響的夾緊力的優(yōu)化并沒有在這些文件中提到 。 本文提出了一種新的算法，確定了multiclamp夾具工件系統(tǒng)受到準靜態(tài)加載的最佳夾緊力為基礎的彈性方法。該法旨在盡量減少影響由于工件夾緊位移和加工荷載通過系統(tǒng)優(yōu)化夾緊力的一部分定位精度。接觸力學模型，用于確定接觸力和位移，然后再用做夾緊力優(yōu)化，這個問題被作為多目標約束優(yōu)化問題提出和解決。通過兩個例子分析工件夾緊力的優(yōu)化對定位精度的影響，例子涉及的銑削夾具3-2-1布局。 1． 夾具——工件聯(lián)系模型 1．1 模型假設 該加工夾具由L定位器和帶有球形端的c形夾組成。工件和夾具接觸的地方是線性的彈性接觸，其他地方完全剛性。工件——夾具系統(tǒng)由于夾緊和加工受到準靜態(tài)負載。夾緊力可假定為在加工過程中保持不變，這個假設是有效的，在對液壓或氣動夾具使用。在實際中，夾具工件接觸區(qū)域是彈性分布，然而，這種模式的發(fā)展，假設總觸剛度（見圖1）第i夾具接觸力局部變形如下： (1) 其中（j=x，y，z）表示，在當地子坐標系切線和法線方向的接觸剛度 第 19 頁 共 15 頁 圖1 彈簧夾具—— 工件接觸模型。 表示在第i個 接觸處的坐標系 （j=x，y，z）是對應沿著xyz方向的彈性變形，分別 （j= x，y，z）的代表和切向力接觸 ，法線力接觸。 1．2 工件——夾具的接觸剛度模型 集中遵守一個球形尖端定位，夾具和工件的接觸并不是線性的，因為接觸半徑與隨法線力呈非線性變化 [23]。由于法線力接觸變形作用于半徑和平面工件表面之間，這可從封閉赫茲的辦法解決縮進一個球體彈性半空間的問題。對于這個問題， 是法線的變形，在[文獻23 第93頁]中給出如下： （2） 其中式中 和是工件和夾具的彈性模量，、分別是工件和材料的泊松比。 切向變形沿著和切線方向）硅業(yè)切力距有以下形式[文獻23第217頁] （3） 其中、 分別是工件和夾具剪切模量 一個合理的接觸剛度的線性可以近似從最小二乘獲得適合式 （2），這就產生了以下線性化接觸剛度值：在計算上述的線性近似， （4） (5) 正常的力被假定為從0到1000N，且最小二乘擬合相應的R2值認定是0.94。 2．夾緊力優(yōu)化 我們的目標是確定最優(yōu)夾緊力，將盡量減少由于工件剛體運動過程中，局部的夾緊和加工負荷引起的彈性變形，同時保持在準靜態(tài)加工過程中夾具——工件系統(tǒng)平衡，工件的位移減少，從而減少定位誤差。實現(xiàn)這個目標是通過制定一個多目標約束優(yōu)化問題的問題，如下描述。 2.1 目標函數配方 工件旋轉，由于部隊輪換往往是相當小[17]的工件定位誤差假設為確定其剛體翻譯基本上，其中 、、和 是 沿，和三個正交組件（見圖2）。 圖2 工件剛體平移和旋轉 工件的定位誤差歸于裝夾力，然后可以在該剛體位移的范數計算如下： （6） 其中表示一個向量二級標準。 但是作用在工件的夾緊力會影響定位誤差。當多個夾緊力作用于工件，由此產生的夾緊力為,有如下形式： （7） 其中夾緊力是矢量，夾緊力的方向矩陣，是夾緊力是矢量的方向余弦，、和 是第i個夾緊點夾緊力在、和方向上的向量角度（i=1、2、3...,C）。 在這個文件中，由于接觸區(qū)變形造成的工件的定位誤差，被假定為受的作用力是法線的，接觸的摩擦力相對較小，并在進行分析時忽略了加緊力對工件的定位誤差的影響。意指正常接觸剛度比，是通過（i=1，2…L）和最小的所有定位器正常剛度相乘，并假設工件、、取決于、、的方向，各自的等效接觸剛度可有下式計算得出（見圖3），工件剛體運動，歸于夾緊行動現(xiàn)在可以寫成： (8) 工件有位移，因此，定位誤差的減小可以通過盡量減少產生的夾緊力向量 范數。因此，第一個目標函數可以寫為： 最小化 （9） 要注意，加權因素是與等效接觸剛度成正比的在、和 方向上。通過使用最低總能量互補參考文獻[15，23]的原則求解彈性力學接觸問題得出A的組成部分是唯一確定的，這保證了夾緊力和相應的定位反應是“真正的”解決方案，對接觸問題和產生的“真正”剛體位移，而且工件保持在靜態(tài)平衡，通過夾緊力的隨時調整。因此，總能量最小化的形式為補充的夾緊力優(yōu)化的第二個目標函數，并給出： 最小化 （10） 其中代表機構的彈性變形應變能互補，代表由外部力量和力矩配合完成，是遵守對角矩陣的， 和是所有接觸力的載體。 如圖3 加權系數計算確定的基礎 內蒙古科技大學本科生畢業(yè)設計（外文翻譯） 2.2 摩擦和靜態(tài)平衡約束 在（10）式優(yōu)化的目標受到一定的限制和約束，他們中最重要的是在每個接觸處的靜摩擦力約束。庫侖摩擦力的法律規(guī)定（是靜態(tài)摩擦系數）,這方面的一個非線性約束和線性化版本可以使用，并且[19]有： （11） 假設準靜態(tài)載荷，工件的靜力平衡由下列力和力矩平衡方程確保（向量形式）： (12) 其中包括在法線和切線方向的力和力矩的機械加工力和工件重量。 2.3界接觸力 由于夾具——工件接觸是單側面的，法線的接觸力只能被壓縮。這通過以下的的約束表（i=1，2…,L+C） （13） 它假設在工件上的法線力是確定的，此外，在一個法線的接觸壓力不能超過壓工件材料的屈服強度（）。這個約束可寫為： （i=1，2，…,L+C） (14) 如果是在第i個工件——夾具的接觸處的接觸面積，完整的夾緊力優(yōu)化模型，可以寫成：最小化 (15) 3．模型算法求解 式（15）多目標優(yōu)化問題可以通過求解約束[24]。這種方法將確定的目標作為首要職能之一，并將其轉換成一個約束對。該補充（）的主要目的是處理功能，并由此得到夾緊力（）作為約束的加權范數最小化。對為主要目標的選擇，確保選中一套獨特可行的夾緊力，因此，工件——夾具系統(tǒng)驅動到一個穩(wěn)定的狀態(tài)（即最低能量狀態(tài)），此狀態(tài)也表示有最小的夾緊力下的加權范數。 的約束轉換涉及到一個指定的加權范數小于或等于，其中是 的約束，假設最初所有夾緊力不明確，要確定一個合適的。在定位和夾緊點的接觸力的計算只考慮第一個目標函數（即）。雖然有這樣的接觸力，并不一定產生最低的夾緊力，這是一個“真正的”可行的解決彈性力學問題辦法，可完全抑制工件在夾具中的位置。這些夾緊力的加權系數，通過計算并作為初始值與比較，因此，夾緊力式（15）的優(yōu)化問題可改寫為: 最小化 （16） 由： (11)–(14) 得。 類似的算法尋找一個方程根的二分法來確定最低的上的約束, 通過盡可能降低上限，由此產生的最小夾緊力的加權范數。 迭代次數K，終止搜索取決于所需的預測精度和，有參考文獻[15]： （17） 其中表示上限的功能，完整的算法在如圖4中給出。 圖4 夾緊力的優(yōu)化算法（在示例1中使用）。 圖5 該算法在示例2使用 4． 加工過程中的夾緊力的優(yōu)化及測定 上一節(jié)介紹的算法可用于確定單負載作用于工件的載體的最佳夾緊力，然而，刀具路徑隨磨削量和切割點的不斷變化而變化。因此，相應的夾緊力和最佳的加工負荷獲得將由圖4算法獲得，這大大增加了計算負擔，并要求為選擇的夾緊力提供標準， 將獲得滿意和適宜的整個刀具軌跡 ，用保守的辦法來解決下面將被討論的問題，考慮一個有限的數目（例如m）沿相應的刀具路徑設置的產生m個最佳夾緊力，選擇記為， ， …,在每個采樣點，考慮以下四個最壞加工負荷向量： (18)、和表示在、和方向上的最大值，、和上的數字1，2，3分別代替對應的和另外兩個正交切削分力，而且有： 雖然4個最壞情況加工負荷向量不會在工件加工的同一時刻出現(xiàn)，但在每次常規(guī)的進給速度中，刀具旋轉一次出現(xiàn)一次，負載向量引入的誤差可忽略。因此，在這項工作中，四個載體負載適用于同一位置，（但不是同時）對工件進行的采樣 ，夾緊力的優(yōu)化算法圖4，對應于每個采樣點計算最佳的夾緊力。夾緊力的最佳形式有： (i=1,2,…,m) (j=x,y z,r) (19) 其中是最佳夾緊力的四個情況下的加工負荷載體，(C=1，2，…C)是每個相應的夾具在第i個樣本點和第j負荷情況下力的大小。是計算每個負載點之后的結果，一套簡單的“最佳”夾緊力必須從所有的樣本點和裝載條件里發(fā)現(xiàn)，并在所有的最佳夾緊力中選擇。這是通過在所有負載情況和采樣點排序，并選擇夾緊點的最高值的最佳的夾緊力，見于式 （20）： （k=1，2，…，C） （20） 只要這些具備，就得到一套優(yōu)化的夾緊力，驗證這些力，以確保工件夾具系統(tǒng)的靜態(tài)平衡。否則，會出現(xiàn)更多采樣點和重復上述程序。在這種方式中，可為整個刀具路徑確定“最佳”夾緊力 ，圖5總結了剛才所描述的算法。請注意，雖然這種方法是保守的，它提供了一個確定的夾緊力，最大限度地減少工件的定位誤差的一套系統(tǒng)方法。 5．影響工件的定位精度 它的興趣在于最早提出了評價夾緊力的算法對工件的定位精度的影響。工件首先放在與夾具接觸的基板上，然后夾緊力使工件接觸到夾具，因此，局部變形發(fā)生在每個工件夾具接觸處，使工件在夾具上移位和旋轉。隨后，準靜態(tài)加工負荷應用造成工件在夾具的移位。工件剛體運動的定義是由它在、和方向上的移位和自轉（見圖2）， 如前所述，工件剛體位移產生于在每個夾緊處的局部變形，假設為相對于工件的質量中心的第i個位置矢量定位點，坐標變換定理可以用來表達在工件的位移，以及工件自轉如下: (21) 其中表示旋轉矩陣,描述當地在第i幀相聯(lián)系的全球坐標系和是一個旋轉矩陣確定工件相對于全球的坐標系的定位坐標系。假設夾具夾緊工件旋轉，由于旋轉很小，故也可近似為： （22） 方程（21）現(xiàn)在可以改寫為： （23） 其中是經方程（21）重新編排后變換得到的矩陣式，是夾緊和加工導致的工件剛體運動矢量。工件與夾具單方面接觸性質意味著工件與夾具接觸處沒有拉力的可能。因此，在第i裝夾點接觸力可能與的關系如下： （24） 其中是在第i個接觸點由于夾緊和加工負荷造成的變形，意味著凈壓縮變形，而負數則代表拉伸變形; 是表示在本地坐標系第i個接觸剛度矩陣，是單位向量. 在這項研究中假定液壓/氣動夾具，根據對外加工負荷，故在法線方向的夾緊力的強度保持不變，因此，必須對方程（24）的夾緊點進行修改為： （25） 其中是在第i個夾緊點的夾緊力，讓表示一個對外加工力量和載體的6×1矢量。并結合方程（23）—（25）與靜態(tài)平衡方程，得到下面的方程組： （26） 其中，其中表示相乘。由于夾緊和加工工件剛體移動，q可通過求解式（26）得到。工件的定位誤差向量， （見圖6）， 現(xiàn)在可以計算如下： （27） 其中是考慮工件中心加工點的位置向量，且 6．模擬工作 較早前提出的算法是用來確定最佳夾緊力及其對兩例工件精度的影響例如： 1．適用于工件單點力。 2．應用于工件負載準靜態(tài)銑削序列 如左圖7 工件夾具配置中使用的模擬研究 工件夾具定位聯(lián)系; 、和全球坐標系。 3-2-1夾具圖7所示，是用來定位并控制7075 - T6鋁合金（127毫米×127毫米×38.1毫米）的柱狀塊。假定為球形布局傾斜硬鋼定位器/夾具在表1中給出。工件——夾具材料的摩擦靜電對系數為0.25。使用伊利諾伊大學開發(fā)EMSIM程序[參考文獻26] 對加工瞬時銑削力條件進行了計算，如表2給出例（1），應用工件在點（109.2毫米，25.4毫米，34.3毫米）瞬時加工力，圖4中表3和表4列出了初級夾緊力和最佳夾緊力的算法 。該算法如圖5所示 ，一個25.4毫米銑槽使用EMSIM進行了數值模擬，以減少起步（0.0毫米，25.4毫米，34.3毫米）和結束時（127.0毫米，25.4毫米，34.3毫米）四種情況下加工負荷載體， （見圖8）。模擬計算銑削力數據在表5中給出。 圖8最終銑削過程模擬例如2。 表6中5個坐標列出了為模擬抽樣調查點。最佳夾緊力是用前面討論過的排序算法計算每個采樣點和負載載體最后的夾緊力和負載。 7．結果與討論 例如算法1的繪制最佳夾緊力收斂圖9， 圖9 對于固定夾緊裝置在圖示例假設（見圖7），由此得到的夾緊力加權范數有如下形式：.結果表明，最佳夾緊力所述加工條件下有比初步夾緊力強度低得多的加權范數，最初的夾緊力是通過減少工件的夾具系統(tǒng)補充能量算法獲得。由于夾緊力和負載造成的工件的定位誤差，如表7。結果表明工件旋轉小，加工點減少錯誤從13.1％到14.6％不等。在這種情況下，所有加工條件改善不是很大，因為從最初通過互補勢能確定的最小化的夾緊力值已接近最佳夾緊力。圖5算法是用第二例在一個序列應用于銑削負載到工件，他應用于工件銑削負載一個序列。最佳的夾緊力，，對應列表6每個樣本點，隨著最后的最佳夾緊力，在每個采樣點的加權范數和最優(yōu)的初始夾緊力繪圖10，在每個采樣點的加權范數的，，和繪制。 結果表明，由于每個組成部分是各相應的最大夾緊力，它具有最高的加權范數。如圖10所示，如果在每個夾緊點最大組成部分是用于確定初步夾緊力，則夾緊力需相應設置，有比相當大的加權范數。故是一個完整的刀具路徑改進方案。上述模擬結果表明，該方法可用于優(yōu)化夾緊力相對于初始夾緊力的強度，這種做法將減少所造成的夾緊力的加權范數，因此將提高工件的定位精度。 圖10 8．結論 該文件提出了關于確定多鉗夾具，工件受準靜態(tài)加載系統(tǒng)的優(yōu)化加工夾緊力的新方法。夾緊力的優(yōu)化算法是基于接觸力學的夾具與工件系統(tǒng)模型，并尋求盡量減少應用到所造成的工件夾緊力的加權范數，得出工件的定位誤差。該整體模型，制定一個雙目標約束優(yōu)化問題，使用-約束的方法解決。該算法通過兩個模擬表明，涉及3-2-1型，二夾銑夾具的例子。今后的工作將解決在動態(tài)負載存在夾具與工件在系統(tǒng)的優(yōu)化，其中慣性，剛度和阻尼效應在確定工件夾具系統(tǒng)的響應特性具有重要作用。 9．參考資料： 1、J. D. Lee 和L. S. Haynes .《柔性夾具系統(tǒng)的有限元分析》交易美國ASME，工程雜志工業(yè) ：134-139頁。 2、W. Cai, S. J. Hu 和J. X. Yuan .“柔性鈑金夾具：原理，算法和模擬”，交易美國ASME，制造科學與工程雜志 ：1996 318-324頁。 3、P. Chandra, S. M. Athavale, R. E. DeVor 和S. G. Kapoor.“負載對表面平整度的影響”工件夾具制造科學研討會論文集1996，第一卷：146-152頁。 4、R. J. Menassa 和V. R. DeVries.“適用于選拔夾具設計與優(yōu)化方法，美國ASME工業(yè)工程雜志：113 、 412-414，1991。 5、A. J. C. Trappey, C. Su 和J. Hou.《計算機輔助夾具分析中的應用有限元分析和數學優(yōu)化模型》， 1995 ASME程序，MED： 777-787頁。 6、 S. N. Melkote, S. M. Athavale, R. E. DeVor, S. G. Kapoor 和J. Burkey .“基于加工過程仿真的加工裝置作用力系統(tǒng)研究”， NAMRI/SME：207–214頁, 1995 7、“考慮工件夾具，夾具接觸相互作用布局優(yōu)化模擬的結果” 341-346，1998。 8、E. C. DeMeter. 《快速支持布局優(yōu)化》，國際機床制造， 碩士論文 1998。 9、Y.-C. Chou, V. Chandru, M. M. Barash .《加工夾具機械構造的數學算法：分析和合成》，美國ASME，工程學報工業(yè)“：1989 299-306頁。 10、S. H. Lee 和 M. R. Cutkosky. 《具有摩擦性的夾具規(guī)劃》 美國ASME，工業(yè)工程學報：1991，320–327頁。 11、S. Jeng, L. Chen 和W. Chieng.“最小夾緊力分析”，國際機床制造，碩士論文 1995年。 12、E. C. DeMeter.《加工夾具的性能的最小——最大負荷標準》 美國ASME，工業(yè)工程雜志 ：1994 13、E. C. DeMeter .《加工夾具最大負荷的性能優(yōu)化模型》 美國ASME，工業(yè)工程雜志 1995。 14、JH復和AYC倪.“核查和工件夾持的夾具設計”方案優(yōu)化，設計和制造，4，碩士論文： 307-318，1994。 15、T. H. Richards、埃利斯 霍伍德.1977,《應力能量方法分析》，1977。 16、M. J. Hockenberger and E. C. DeMeter. 對工件準靜態(tài)分析功能位移在加工夾具的應用程序，制造科學雜志與工程： 325–331頁, 1996。 畢業(yè)設計（論文）指導教師評閱意見表 專業(yè) 機械與交通工程 班級 機制1101 姓名 孫震 題目 車床撥叉的鉆孔夾具設計 指 導 教 師 評 語 簽字： 年 月 日 沈 陽 化 工 大 學 科 亞 學 院 本科生畢業(yè)設計成績考核評價表 畢業(yè)設計 名 稱 車床撥叉的鉆孔夾具設計 專 業(yè) 機械與交通工程 班級 機制1101 姓名 孫震 評價人 權重 評價點 得分 指導教師 10 圖紙完備、整潔，設計說明書的撰寫質量 5 分析、計算、論證的綜合能力 5 能綜合運用所學知識和專業(yè)知識，獨立工作能力強 5 畢業(yè)實習表現(xiàn)、進度表書寫情況 評閱人 10 設計的有重大改進或獨特見解，有一定應用價值 5 設計的難度和工作量，結合本專業(yè)情況 5 計算、圖紙、公式、符號、單位是否符合工程設計規(guī)范 5 說明書的條理性、語言、書寫、圖表水平 答辯小組 10 設計規(guī)格符合要求及答辯規(guī)范程度 10 答辯掛圖準備情況 10 答辯中思維敏捷，知識面寬厚程度 10 回答問題的正確性，有無錯誤 10 是否有創(chuàng)新意識，設計是否有新意 教師、評閱人和答辯小組按以上各條的相應評價點給出得分，合計總分數。 在總成績分數中，90-100分為優(yōu)秀，80-89分為良好，70-79為中等，60-69為及格，不足60分為不及格，列入本表右側成績欄中。 注意：有嚴重抄襲現(xiàn)象的學生成績應定為不及格，有抄襲現(xiàn)象但不嚴重的學生成績應降檔處理。指導教師、評閱人及答辯小組對此應切實注意，如有不可解決的分歧，可交于院系答辯委員會裁定。 合計分數 成績 答辯小組： 年 月 日 畢業(yè)設計(論文)答辯記錄 專業(yè)班級: 機制1101 學 號 311202212 姓 名: 孫震 答辯內容記錄: 記錄人： 沈陽化工大學科亞學院 本科畢業(yè)論文 題 目： 車床撥叉的鉆孔夾具設計 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 班 級： 1101 學生姓名： 孫 震 指導教師： 邱國俊 論文提交日期： 2015 年 05 月 25 日 論文答辯日期： 2015 年 06 月 04 日 畢業(yè)設計（論文）任務書 機械設計制作及其自動化專業(yè) 1101班 學生：孫震 畢業(yè)設計（論文）題目： 車床撥叉的鉆孔夾具設計 畢業(yè)設計（論文）內容： 1.文獻綜述（不少于3000字） 2.裝配圖及其零件圖 3.計算說明書 畢業(yè)設計（論文）專題部分： 1、 撥叉的零件分析 2、 夾具零件與主體的設計 起止時間： 2015年3月1日至2015年05月29日 指導教師： 簽字 年 月 日 摘????要 ? ??畢業(yè)設計是在我完成了科亞學院要求的4年全部的學業(yè)后進行的。3年的理論學習和之后半年的在金屬零件加工機械廠的實習，讓我初步的將我學到的知識和實際生產相結合。讓我有了充分的信心完成對畢業(yè)設計的課題。 畢業(yè)課程設計，設計的是機床撥叉零件的鉆孔夾具，首先我們要對我們要設計的零件有一定的了解，所以我這次選擇的零件是車床撥叉。我了解撥叉的基本作用，然后我根據零件的基本性質和零件圖中各端面的結構去設計了撥叉夾具基本的機構。先粗校準，再精確校準，然后制定撥叉零件的夾緊方案，最后畫出撥叉零件夾具的裝配圖。 理清了基本思路后，要先查資料，首先百度一下看看其他的零件設計，第一可以激發(fā)靈感，第二因為重復率的原因不可以和別人的相同，所以要想一個完全不同的設計結構出來，畢業(yè)設計畢竟不是真正的實際生產，實際生產看重的是實用性，經濟性而不是看看是不是有百分之多少的重復率。但畢業(yè)設計不同，并不會真正的投入實際生產中，要的就是不同。所以我對這次的撥叉夾具設計要采用一種和實際生產相差很大的配合結構。，來限制撥叉零件的自由度，完成工件的裝卡。 我借鑒V型塊的機械結構構，設計了一種特殊的水平方向V型的特殊壓塊，用2個V型在撥叉零件的左右兩端限制了5個自由度（X軸Y軸水平移動轉動，Z軸轉動），用特殊V型塊下方延伸出的結構，限制了撥叉零件的Z軸方向的自由度，完成加緊。零件主體借鑒齒輪油泵主體的結構和多數夾具的主體結構，設計了本次畢業(yè)課程設計的夾具主體。先畫2D草圖。我在工廠從事的就是產品設計，有了學校的基礎很快的掌握了UG的基本的3D設計功能，在夾具設計完成后，畫3D模型，最后用UG的裝配功能驗證圖紙的正確性。也驗證了我設計的產品的可行性。因為我在機械廠上班的原因，我可以利用一些邊角料在休息時間進行試驗，對于設計后的夾具在機床上使用是完全可行。? 我希望在這次機械設計制造的基礎課程設計對自己未來想要從事的工作經行一定的適應性訓練，讓自己在畢業(yè)設計中能夠鍛煉自身發(fā)現(xiàn)問題的能力、分析問題的能力、解決問題的人能力、信息查詢的能力? 關鍵詞：畢業(yè)設計，撥叉，夾具 Abstract Machinofacture technology curriculum design is that we all basic courses , technology basic cose and major part having completed unirsity being in pgress after the speciazed course. This is that we always review for the course,be also that a theory contacts actual train , it occupiest position therefore, in our for three years life. must familiar with the parts, subject to the parts is Bocha . Bocha understanding of the role, followed in with the nature of parts and components in crude, Bocha finalizing the road map process, to draw fixture assembly. C first to check the information, Baidu, the first can stimulate inspiration, the second because the same repetition rate and others can not, so to to a completely different design structure, graduation design after all, not the actual production and actual production value is practical and economy not to take a look at is not can\'t really put into actual production, want to be different. So I have to use a design of the dial fork fixture and the actual production of a to limit the freedom of the fork parts, to complete the work piece of the card.I draw on V type block of mechanical structure, designed a special horizontal V-shaped V block, with two V type in the allocation of the left and the right ends of the fork parts are the five degrees of freedom is limited, structure with the lower part of the special V-shaped block extending, limiting the shifting fork parts of the Z axis direction of the degrees of freedom, stepped up to complete. the main fixture of the graduation course design. The main body of the parts is the main body of the gear pump, and the main structure of the main fixture is designed, and the main body of the fixture is designed.. Draw the 2D sketch first. I engaged in the factory is a product design, the school quickly mastered the UG basic 3D design function, in after the completion of the fixture design, draw 3D model. Finally, the correctness of the assembly function of UG drawing validation. Also verified the feasibility of the product I designed. Because I work in machinery factory, I can test for the rest of the time with some bits and pieces, for design of fixture used in the machine is completely feasible. For me personally, I hope that through the c urulum design of their future will be further engaged in the work of adaptive training, in the hope that their design can exercise their search information, the work laid for the future A good foundation. Key words：graduation practice，Bocha ，chucking? Key?words：graduation?practice，Bocha?，chucking 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章、機床的夾具概述 目 錄 一 引言 ................................................... 1 二 機床夾具概述 ........................................... 2 2.1現(xiàn)代化生產對夾具新的要求 .............................. 2 2.2機床夾具與功用 ........................................ 2 2.2.1 機床的夾具 ......................................... 2 2.2.2 機床夾具的功能 ..................................... 2 2.3機床夾具在機械加工中起到作用 ........................... 3 2.4機床夾具組成和分類 .................................... 3 2.4.1夾具的組成 .......................................... 3 2.4.2 夾具的基本組成部分 ................................. 3 2.5機床夾具的設計特點 ..................................... 4 2.5.1用加劇裝夾零件的優(yōu)點如下 ............................ 4 2.5.2 機床夾具設計特點 ................................... 4 2.6 機床夾具的設計要求 .................................... 5 2.6.1 夾具的分類 ........................................ 5 2.6.2 夾緊裝置的作用 ..................................... 6 三 零件的分析 ............................................ 7 3.1零件的作用 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7 3.1.1定位原理及其實現(xiàn)..................................... 7 3.2零件的工藝分析 ........................................ 7 四 夾具設計 .............................................．．9 4.1問題的提出 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．.．．.．．．．9 4.2定位基準的選擇 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．.．．．.．．．．9 4.2.1零件鉆孔分析 ........................................ 9 4.2.2定位元件與夾緊元件的選擇 ........................... 11 4.2.3鉆套、襯套、鉆模板設計 .............................. 11 4.2.4夾具精度分析 ....................................... 14 4.2.5夾具體受力分析 ..................................... 15 4.2.6夾具體的零件圖設計 ................................. 17 4.2.7夾具的主體設計 ..................................... 18 4.2.8相關計算 ........................................... 19 4.2.9夾具裝配 ........................................... 20 五 鉆孔加工 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22 5.1鉆孔工步 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22 5.2擴孔工步 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22 5.3粗鉸工步 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22 5.4.精鉸工步．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22 結 論 ................................................. 23 參考文獻 ................................................. 24 致 謝 ................................................．25 6 引　言 設計就是對原有的產品進行創(chuàng)新，或者對針對一些要求進行的創(chuàng)造。 畢業(yè)設計是在我們完成了全部的學業(yè)后進行的。3年的理論學習和之后半年的在金屬零件加工機械廠的實習，讓我初步的將我學到的知識和實際生產相結合。讓我有了充分的信心完成對畢業(yè)課題的設計：先要理清了設計的基本思路，再去查資料。先想好大致要設計的東西?？纯雌渌牧慵O計，一可以激發(fā)靈感，二因為重復率的原因不希望和別人的設計差不多，所以要想設計一個完全不同的結構出來，我們要做的畢業(yè)設計畢竟不是真正的實際生產。工廠的實際生產看重的是實用性、經濟性。而不會看是不是有百分之多少的重復率。但畢業(yè)設計不同，多數設計并不會真正的投入實際生產，更多的是看重創(chuàng)新能力。是對即將畢業(yè)的我們的一場考試。所以我對這次的撥叉夾具設計要采用一種和實際生產相差很大的配合結構來限制撥叉零件的自由度，完成工件的裝卡。我借鑒V型塊的機械結構構，設計了一種水平方向V的下部有延伸的特殊夾塊，用2個特殊V型在撥叉零件的左右兩端限制了5個自由度，用特殊V型塊下部延伸出的結構，限制了撥叉零件的Z軸方向的自由度，完成加緊。零件主體借鑒齒輪油泵的主體的結構和多數夾具的主體結構結合我要加工的撥叉零件，設計了本次畢業(yè)課程設計的夾具主體。先畫2D草圖，再畫3D模型進行裝配。證明圖紙設計的正確性。因為我在工廠上班的原因，我可以利用一些邊角料在休息時間進行試驗，對于設計后的夾具在使用上是完全可以的。熟練使用國家出版發(fā)行的標準的機械手冊以及各種文獻的圖表資料。查找本機械設計制造的基礎課程設計有關的各種資料和各種名詞的出處，并能做到足夠了解和運用?，F(xiàn)實生活中，往往有些無法人為操控的變量在影響著一份工作的進行。只有把理論巧妙的運用到工作中去時，你才會明白它到底是怎么一回事。實習工作對于我的畢業(yè)設計起了很大的作用，由于在工作中了解到客服的需求，知道任何一個細節(jié)不能被忽略，懂得一個設計的實用性到底有多大。 因個人能力有限，本機械設計制造的基礎課程設計還有很多的不足之處，再此懇請各位老師給予指導和幫助，我將表示真誠的感謝。 第二章機床的夾具概述 2.1 現(xiàn)代化生產對夾具新的要求： 1、能快速便捷的安裝新產品以快速投產來縮短生產準備的周期； 2、能夠快速準確的裝夾一組相似性特征的零件； 3、適用可以進行高精密加工的高精度的數控機床； 4、適用于各種現(xiàn)代化制造技術的新型技術； 5、采用液壓泵等作為動力源的高效夾緊裝置，可以進一步提高工人生產率。 2.2 機床夾具與功用 2.2.1 機床的夾具 夾具是一種工藝機械裝備，定義見機械手冊，因重復率不引用。用大白話說就是用來加緊零件用的。夾具可以使用的機床種類就更多了，可以用在各種各樣機械制造的過程。 在金屬切削機床零件中使用的夾具稱為機床夾具，定義見機械手冊，因重復率不引用。在現(xiàn)代化大規(guī)模機械化的生產過程中，機床夾具是一定不能少的工藝機械裝備，機床夾具會直接影響零件、工件、鑄件等等的加工精度、勞動工人的單位時間的生產數量（就是生產率）和產品的制造所要消耗的本錢（就是生產成本）等，因此夾具的設計在工廠的產品設計和樣品制造以及實際的大量生產和技術改造中占有特別特別特別重要的地位。床夾具的設計是一項重要的技術工作，但通常由技術員或設計師兼任。 2.2.2 機床夾具的功能 夾具的在機床設備的作用就就是給零件定應該待的位置和夾緊要加工的零件防止在加工的過程中產生松動影響加工。 1 機床夾具的主要功能 ① 定位 確定 零件應該在什么地方呆著是對的，用各種亂七八糟配合關系確定位置 ② . 夾緊固定 在零件定位后將其固定在夾具上，使零件在加工過程中待在它該待的地方不亂動。由于零件在進行加工時，受到各種外力的作用。如果不將零件按在那，它就會四處亂動甚至跑出去了，因此夾具的夾緊與固定為零件提高了安全和可靠的加工環(huán)境。 ⑵ 、機床夾具的特殊功能 機床夾具的特殊功能有對刀和導向。 ① 對刀 調刀具和夾具還有零件的位置讓它們到對的地方待著去，這樣干活能跟快。 ② 導向 用了鉆模板和鉆套，能快點確定鉆頭改在什么地方鉆孔。故立式鉆床夾具俗稱為鉆模。鏜床夾具俗稱鏜模也是具有導向的功能的。 2.3機床夾具在機械加工中起到的作用 機械加工中，使用夾具的主要目的有6個方面。在設計機械夾具的時候應該綜合考慮零件機械加工的技術要求。 2.4機床夾具組成和分類 2.4.1夾具的組成 1、系統(tǒng)元件 2、夾緊元件 3、夾具體 4、連接元件 5、對刀與導向裝置 6、其他元件或裝置 2.4.2夾具的基本組成部分： 各種夾具里面的樣長得都不一樣。按照主要用來干什么分的話，夾具的基本上：由定位元件，夾緊裝置和夾具體三種東西組成的。 ⑴定位元件 零件定位基準面的長什么樣定下來了，定位元件的結構長什么樣也就定下來了。 ⑵夾緊裝置 鉸鏈壓板、螺釘、夾緊裝置等。 ⑶夾具體 通常機械夾具作為鑄鐵件的結構、鍛造件結構、電焊，旋轉體形和底坐等各式各樣的定位元件，夾具主體上那旮旯都有長什么樣。 2.5 機床夾具的設計特點： 2.5.1 用夾具裝夾零件的優(yōu)點如下： ⑴保證加工精度 保證夾具、刀具、零件位置都對。加工的產品好 ⑵提高工人的單位時間內生產的產品數量 保證夾具、刀具、零件位置都對，省的工人來回調，干活快了，生產的就多了 ⑶能擴大機床的使用范圍，增強機床的適用性。 ⑷能降低成本 工人干活快了，生產的零件好了，廢品少了。生產率自然就提高了 ⑸改善工人的勞動條件 方便、省力、安全，工人干活省力就跟有勁干活，干的就多了 2.5.2機床夾具設計特點 ： （1）、要有一定的設計與制造周期，通常是沒有條件和時間對夾具的原理性進行實驗和對夾具進行太復雜的計算工作； （2）、夾具的加工精度是大多數零件的加工精度的三倍； （3）、夾具在大多數情況下是單獨加工制造的，重復加工制造的機會，通常要求機械夾具在投產時可以一次成功。 （4）、夾具的使用和操作工人的關系十分密切，要求夾具的使用與零件的生產條件和工人的操作熟練度要密切結合。 （5）、夾具的通用性差，一般都是自己家廠子要用就自己造了，基本沒有到市場上賣的，沒有社會協(xié)作制造條件，設計者一般都兼任的夾具設計，我就是這樣管產品設計還要設計模具。要熟悉夾具的制造工藝及夾具的加工方法，以滿足零件的設計。 2.6 機床夾具的設計要求： 設計夾具時，必須滿足一下的四項基本要求 （1）、要保證零件的加工精度 零件在夾具中應該待在那，機械夾具在機床上應該待在那，刀具的正確。 （2）、保證工人在使用和進行加工制造時的安全； （3）、能完成加工零件的生產率要求 （4）、夾具要有一定的使用壽命和經濟效應 2.6.1 夾具的分類 ⑴ 按夾具的應用范圍分類 ① 通用夾具 通用夾具是指在大多數機床上可以廣泛性使用的通用夾具 ② 專用夾具 專用夾具是指專門為某一種零件的某一工序設計的夾具。 ③ 成組夾具 在生產中，有時由于加工批量較小。 ④ 組合夾具 組合夾具是在夾具零、部件標準化的基礎上種適應多品種、小批量生產的新型夾具。 ⑵ 夾具上的動力源分類 ①手動夾具 用手控制安裝的夾具就是手動夾具，一定要有助力裝置和自鎖裝置。制造簡單，但使用不方便 ②氣動夾具 用壓縮空氣的方式控制的就是氣動夾具 ，有較大的加緊力，炒作方便快捷。但生產時間長，成本高。 2.6.2夾緊裝置的作用 夾具在工廠的零件加工中有著重很大的作用，夾具額的用途也是特別的廣泛。總結一下基本上就是這幾個作用： ⑴能保證加工精度 能保證加工精度，是加工的精度維持在一個固定的水平上 。夾具在工廠工人干活中最基本作用就是保證零件相對與夾具的位置精度。由于零件改在夾具的什么地方，夾具蓋、該按在機床的什么地方早就決定好了，所以保證特別容易的找到零件應該待在什么地方，且不受各種特殊情況的影響，加工精度可以保證十分穩(wěn)定。 2．縮短調節(jié)機器時間，提高工人的單位時間內生產的產品數量 使用夾具分倆個步驟，一是把夾具按在機床上，調好了，二是把零件放到夾具里，擺立正了。安裝夾具的時候一般都要用到定位銷啊對刀塊啊什么的，定位原件。而安裝零件的時候就要用到V型塊之類的輔助零件，我的課程設計中就設計了一種特殊的V型，用來轉卡撥叉零件。這些都可以有效的減少調節(jié)機器的時間，提高工人的單位時間內生產的產品數量。 3.擴大機床工藝范圍和改變機床用途 在單獨零件生產量小的情況下，零件的樣式多、要求的必要尺寸多，而機床的種類少，數量也少的情況下。可以設計一機多用型的夾具，兼顧到多種的零件要求，設計一個統(tǒng)一的夾具主體，通過輔助的夾具零件來完成多種零件的加工 4．降低對工人的技術要求和減輕工人的勞動強度 用專門的夾具安裝要加工的零件，定位省事、速度塊，對工人要求??；設計帶有助力裝置的可以減輕工人的勞動強度。 9 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第三章、零件的分析 第三章、零件的分析 3.1零件的作用 沈陽化工大學科亞學院機械與交通工程系一共分配了近20多個課題，我選擇了夾具設計，而我所選擇設計夾具是為了加工車床撥叉。撥叉在車床的變速機構里，撥叉是作為換擋使用的。零件上方的φ20孔與操縱機構相連，二下方的φ50半孔則是用于與所控制齒輪所在的軸接觸。通過撥叉上方的受力改變撥叉的受力去撥動下方的齒輪，以達到變速的效果。 3.1 .1定位原理及其實現(xiàn) 根據被加工零件的物理結構特征，去選擇零件的定位基準，來實現(xiàn)6點定位原理,零件的一面為定位基準面，約束了垂直方向（Z軸方向）的轉動；水平方向（x軸向）的移動；水平方向(y軸向)的轉動3個自由度。短定位銷約束了垂直方向（Z軸方向）的移動；水平方向(y軸向)的移動2個自由度。圓柱形定位銷或長定位銷（是定位銷其實就行）約束了水平方向（x軸向）的轉動1個自由度。消除了6個自由度 3.2零件的工藝分析 零件的材料為灰鐵二百（HT200）是脆性材料，不能鍛造、沖壓，所以我們用鑄造的方式生產撥叉零件，鑄造性能不錯，切削加工性能優(yōu)良。 撥叉的實際效果圖 撥叉加工的表面及位置要求：可以先銑平端面，對夾具要加緊的位置進行打磨，達到技術要求后，進行夾具的裝卡。定位號后對倆邊的2個φ20孔進行鉆孔加工并且保證位置精度要求。 加工孔的位置 4個V型塊6個限制自由度，保證工件的夾緊。 撥叉零件6自由度限制示意圖 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章、夾具設計 第四章、 夾具設計 我對這次的撥叉夾具設計要采用一種和實際生產相差很大的配合結構來限制撥叉零件的自由度，完成工件的裝卡。我借鑒V型塊的機械結構構，設計了一種水平方向V的下部有延伸的特殊夾塊，用2個特殊V型在撥叉零件的左右兩端限制了5個自由度，用特殊V型塊下部延伸出的結構，限制了撥叉零件的Z軸方向的自由度，完成加緊。零件主體借鑒齒輪油泵的主體的結構和多數夾具的主體結構結合我要加工的撥叉零件，設計了本次畢業(yè)課程設計的夾具主體。先畫2D草圖，再畫3D模型進行裝配。證明圖紙設計的正確性。因為我在工廠上班的原因，我可以利用一些邊角料在休息時間進行試驗，對于設計后的夾具在使用上是完全可以的。熟練使用國家出版發(fā)行的標準的機械手冊以及各種文獻的圖表資料。 和師傅商量在工廠實際考察一下后，決定用將我設計的這套夾具將用于Z525立式鉆床上。刀具為M6絲錐M6HSSH2，以及∮4的高速鋼麻花鉆。 4.1問題的提出 為了保證鉆孔的定位精確，對其他部位的加工精度也要求較高。對與零件的自由度限制要求極高，造成定位困難。對鑄件的加工量可能會很大。 4.2定位基準的選擇 在零件方便定位和工人操作的方便角度考慮，選擇∮20孔為基準，即以4個V型塊相互配合限制了零件的6個自由度，使撥叉零件完全定位。再使用快速螺旋卡緊機構進行卡緊，完成零件的裝卡。 4.2.1零件鉆孔分析 零件共有兩個孔要被加工： 以其中一個φ20為中心的加工表面 這一組加工表面包括：φ20的孔，以及其上下端面，上端面與孔有位置要求。 另一組與其中軸線對齊，且加工面是同一水平面 由上面分析可知，加工時應先加工一組表面，再以這組加工后表面為基準加工另外一組。工人的操作基本相同。 4.2.2定位元件與夾緊元件的選擇 《機床夾具設計手冊》GB/T119.2-2000 GB/T 119.2-2000選用Φ10的圓柱定位銷 4.2.2-1圖 （圓柱定位銷） 根據設計需要選用Φ27的導栓 4.2.2-2圖（導栓） 根據設計需要，在《機床夾具設計手冊》，表2-1-3，壓塊選用槽面壓塊（GB 2172-80） 4.2.2-3圖 槽面壓塊（GB 2172-80） 4.2.3鉆套、襯套、鉆模板設計 ⑴鉆套襯套分析 在鉆床的使用上為了方便加工，增加工人的單位時間內的零件產量，一定使用鉆套，襯套。在鉆套，襯套的選擇上，要先考慮到作為易磨損的總被消耗的小型零部件，的價格問題，耐用問題，安裝配合的廣泛性問題，還有安裝的難易程度和工人的實際水平都是要選取鉆套和襯套要考慮的。在前期工作中，在老師的指導下，對機床夾具設計手冊這本書仔細的看了一遍，對于鉆套和襯套有著十分詳細的分類和介紹。在選擇鉆套和襯套的時候就按照這本手冊上的表格進行的挑選。 ⑵鉆套和襯套的選擇 撥叉的螺紋底孔的加工，只需要在鉆床上進行鉆削加工后粗鏜就能滿足加工要求。考慮到鉆套可能出現(xiàn)的磨損。 所以參照《機床夾具設計手冊》，表4.2.3-1選用可換鉆套（GB2264-80），當磨損就可更換。與其裝配的是鉆套用襯套（GB2263-80），查表4.2.3-2可得。起固定的是鉆套螺釘（GB2268-80），查表4.2.3-3可得。 19 4.2.3-1圖 可換鉆套 表4.2.3-1 可換鉆套 d D H h C r 基本 尺寸 極限 偏差 基本 尺寸 極限 偏差 6.5 +0.028 +0.013 12 +0.018 +0.007 22 18 20 10 4 7 0.5 1.5 1.5 16 4.2.3-2圖 鉆套用襯套 表4.2.3-2 鉆套用襯套 d D H h 基本尺寸 極限偏差 基本尺寸 極限偏差 12 +0.034 +0.016 18 +0.023 +0.012 22 20 4 1.5 4.2.3-3圖 鉆套螺釘 表4.2.3-3 鉆套螺釘 d L1 d1 D d2 L L0 n t 基本尺寸 極限偏差 基本尺寸 極限偏差 M6 4 +0.200 +0.050 9.5 -0.040 -0.130 16 4.4 18 10 1.5 2 鉆模板選用伸出式鉆模板，先將特殊V型塊用螺釘固定在鉆模板上。將零件放進V型塊內固定好后用導栓把磚模板固定在夾具主體上。安裝銷定位，后用螺釘鉆模板擰緊在夾具主體上。安裝完成后檢查零件是否松動。以保證設計的正確性。 4.2.4夾具精度分析 ⑴夾具精度分析 零件安裝到夾具中，夾具轉配到在機床上，開始加工之前，機床、夾具、零件會形成一個封閉的加工系統(tǒng)。機床、夾具、零件、刀具之間相互聯(lián)系，最后形成要加工的零件和機床的刀具之間的對的位置關系。因此在對夾具的設計中，當夾具的各個零件與主體質檢的配合好了，形成完整的夾具，夾具的結構方案確定后，應該對所設計出來夾具和夾具零件進行精度的分析和誤差計算。 ⑵誤差計算 因為本工序只需要鉆螺紋底孔，所以對孔的精度可以沒有考慮。因為是立鉆，對角度限位法，在Z軸方向上可能存在向轉動。需要進行一定的計算以確保設計出的夾具能正確的加工出零件來。 轉角定位誤差： 4.2.4圖 轉角誤差分析圖 除了上面的誤差外，影響孔位置度的因素還有： 1）、鉆模板上裝襯套孔的尺寸公差： 2）、襯套與鉆套配合的最大間隙： 3）、鉆套與鉆頭配合的最大間隙： 4）、鉆套的同軸度公差： ∴綜合誤差為： 能滿足零件要求。 4.2.5夾具體受力分析 ⑴.夾緊力方向的選擇 ①夾緊力的方向分析 夾緊力的方向應方便定位零件，而不能破壞零件的定位，影響要加工零件的自由度。所以主加緊力會垂直與要加工的平面，防止定位銷或者其他定位方式干涉了零件的加工。夾緊力的方向應該和與被加工零件剛度大的方向保持一致，以減小零件變形量。 夾緊力的方向應與切削力、被加工零件重力方向一致，可以減少零件所需的夾緊力。根據以上的結論，分析得: 4.2.5-1 圖 夾緊力方向的選擇 .②夾緊力方向的選擇 如圖4.2.5-1示，零件的定位面應該的左端面，并且是以撥叉左側的圓柱體上端面為第一定位基準面。用4個特殊V型塊來限制撥叉零件的6個自由度，夾緊力方向應指向第一定位基準的原則可以確定該夾具的夾緊力方向應與撥叉左圓柱體的軸線方向一致，并且零件在圓柱徑向方向上的剛度明顯比在軸線方向上的剛度小，根據夾緊離的方向應盡量與零件剛度大的方向一致，以減小零件變形的基本原則，本夾具的夾緊方向仍然為圓柱軸線方向上。 ⑵夾緊力作用點的選擇 ① 夾緊力作用點 夾緊力作用點應正對于支承被加工零件所形成的穩(wěn)定受力區(qū)域內，以保證被加工零件已獲得的位置不變。夾緊力作用點應處于被加工零件剛性較好的部位，以減小撥叉零件的夾緊變形。夾緊力的作用點和支承點應盡量靠近切削部位，以提高零件切削部位的剛度和抗振性，夾緊力作用點應盡量使各支承處的接觸變形均勻，以減小加加工誤差。要保持受力均勻，形變均勻，切削力分布均勻。以保證被加工零件的加工精度、和零件的生產率。 4.2.5-2圖 夾緊力作用點的選擇 ② 夾緊力作用點的選擇 根據以上夾緊力作用點的選擇原則并結合本次設計的夾具的具體情況分析， 如圖4.2.5-2圖所示。得：夾緊力作用點為零件圓柱右端面。 夾具主體，固定在鉆床上。放置撥叉限制自由度 4.2.6夾具體的零件圖設計。 V型壓塊設計 V型座用于用來支承軸、管、套筒等圓柱形零件，使零件軸心線平行于平臺工作 我借鑒眾多V型塊的機械結構構，設計了一種水平方向V型用于限制撥叉左右的圓柱體，V型下部有延伸的特殊夾塊并留鉆孔的工作空間，用2個特殊V型在撥叉零件的左右兩端限制了5個自由度，用特殊V型塊下部延伸出的結構，限制了撥叉零件的Z軸方向的自由度，并保留加工的鉆頭活動的空間，可以很好的完成工件的加緊。 為了進行裝卡在V型塊主體后部加工4個螺孔（M8*2和M5*2）。 4個V型塊配合，限制撥叉的6個自由度來固定撥叉 4.2.7夾具的主體設計 夾具主體用的是延伸型鉆模板，上部預留鉆床加工的直孔,為裝卡V型壓塊需加工出8個螺孔（M8*4和M5*4）. 零件主體借鑒齒輪油泵主體的結構和多數夾具的主體結構，設計的減料和安裝方便降低生產成本考慮，主體采用空心的結構。后部3個圓柱體用于支撐和固定鉆模板，前面用銑床加工出一個平面和鉆8個螺孔（M8*4和M5*4）用于裝配V型塊。 4.2.8相關計算 ①切削力和卡緊力計算 本步加工可按鉆削估算卡緊力。實際效果可以保證可靠的卡緊。 軸向力 扭矩 由于扭矩很小，計算時可忽略。 卡緊力為 取系數 S1=1.5 S2=S3=S4=1.1 則實際卡緊力為 F’=S1*S2*S3*S4*F=10.06N 指定可靠的卡緊力。 ②定位誤差分析 本工序采用2面4個V型塊，加緊零件，在水平方向受力，垂直反向加緊。裝卡方式零件自重不會對零件的定位產生影響，零件不在在定位銷正上方，就不會對零件產生干擾。 ③ 機械卡具設計及操作的簡要說明 夾具的卡緊力不太大，可以手動卡緊。夾具主體具上蓋上設置有鉆套，可以幫助工人快速找到要鉆孔的位置。 4.2.9夾具裝配 在相關配合結構，組裝夾具 先安裝夾具體下，裝到鉆床上夾緊。再將2個V型塊用螺釘裝到夾具主體下上。再將2個V型塊用螺釘轉卡到夾具主體的上蓋上。裝卡撥叉零件。蓋上上蓋。用3個導栓將夾具的上下部分固定在一起。擰緊防止在加工過程中松動，對零件加工產生影響。 第五章鉆孔加工 5.1鉆孔工步： 鉆孔的基本時間可由公式 tj =L/fn=(l+l1+l2)/fn 求得： l=40mm; l2=0mm; l1=D/2*cotkr+(1~2)=1.09mm; f=0.26mm/r;n=392mm/r.。 將上述結果代入公式，則該工序的基本時間： tj=(40mm+1.09mm) /(0.26mm/min* 392r/min)= 0.4min=24s。 5.2擴孔工步： 鉆孔的基本時間可由公式 tj =L/fn=(l+l1+l2)/fn 求得： l=40mm; l2=2mm; l1=D/2*cotkr+(1~2)=1.654mm; f=1.0mm/r;n=1360mm/r.。 將上述結果代入公式，則該工序的基本時間： tj=(40mm+1.654mm+2mm)/(1.0mm/min*1360r/min) =0.03min=0.18s。 5.3粗鉸工步： 鉸圓柱孔的基本時間可由公式 tj =L/fn=(l+l1+l2)/fn 求得：按kr=15、ap=（D-d）/2=（19.94-19.8）/2=0.07 查得l1=0.19mm; l2=13mm; 而l=40mm; f=0.8mm/r; n=195r/min.。 將上述結果代入公式，則該工序的基本時間： tj=(40mm+0.19mm+13mm)/(0.8mm/min*195r/min)=0.34min=20.4s 5.4.精鉸工步 可由公式 tj =L/fn=(l+l1+l2)/fn 求得：按kr=15、ap=（D-d）/2=（20-19.94）/2=0.03 查得l1=1.1mm; l2=45mm; 而l=40mm; f=0.3 mm/r; n=140 r/min.。 將上述結果代入公式，則該工序的基本時間 tj=(40mm+1.1mm+45mm)/(1.3mm/min *140r/min)=2.05min=123s。 結 論 ?這次設計徹底的完成了，對我這四年的學習也算有了一個交代。 畢業(yè)設計是在我們完成了全部的學業(yè)后進行的。3年的理論學習和之后半年的在金屬零件加工機械廠的實習，讓我初步的將我學到的知識和實際生產相結合。讓我有了充分的信心完成對畢業(yè)課題的設計。 我這次機械設計制造及其自動化專業(yè)的畢業(yè)課程設計，設計的是機床撥叉零件的鉆孔夾具，首先我們要對我們要設計的零件有一定的了解，所以我這次選擇的零件是車床撥叉。我了解撥叉的基本作用，然后我根據零件的基本性質和零件圖中各端面的結構去設計了撥叉夾具基本的機構。先粗校準，再精確校準，然后制定撥叉零件的夾緊方案，最后畫出撥叉零件夾具的裝配圖。 先查資料，首先百度一下看看其他的零件設計，激發(fā)了我的靈感讓我想出了特殊V型塊這種零件的想法，因為重復率的原因我避免和別人的相同畢業(yè)設計成果，想出了一個完全不同的設計結構出來，畢業(yè)設計畢竟不是真刀真槍的去生產，實際生產還是看重實用性、經濟性，對于創(chuàng)新和新穎的要求還是不高。并不是看中樣式是不是和別人的是否相似。但畢業(yè)設計不同，至少我的這個設計并不會真正的投入實際生產中，追求的就是和別人不同的設計方案。所以我對這次的撥叉的夾具，設計了一種和實際工廠生產中使用的夾具差別很大的配合結構。來限制撥叉零件的自由度，完成工件的裝卡。我借鑒V型塊的機械結構構，設計了一種特殊的水平方向為V型的V型塊，用2個V型在撥叉零件的左右兩端限制了5個自由度，用特殊V型塊下方延伸出的結構，限制了撥叉零件的Z軸方向的自由度，完成加緊。零件主體借鑒油箱主體的結構和多數夾具的主體結構，設計了本次畢業(yè)課程設計的夾具主體。我在工廠從事的就是產品設計，有了學校的基礎很快的掌握了UG的基本的3D設計功能，在夾具設計完成后，我用UG對夾具進行了裝配，驗證了我設計的圖紙的可行性。?因為我在工廠上班的原因，我可以利用一些邊角料在休息時間進行試驗，對于設計后的夾具的使用上是完全可行。 畢業(yè)設計終歸是一場考試，和實踐不同，但我借次掌握了如何駕馭實際要求和理論作業(yè)的應對方法，畢竟一個最求實用和經濟利益。而另一個只是一份作業(yè)要的就是好看漂亮而已。 參考文獻 [1]、李益民主編.機械制造工藝設計簡明手冊【M】.北京：機械工業(yè)出版社，1993 [2]、楊叔子主編.工廠工人干活工藝師手冊【M】.北京：機械工業(yè)出版社，2001 [3]、孫本緒、熊萬武編.工廠工人干活余量手冊【M】.北京：國防工業(yè)出版社，1999 [4]、東北重量機械學院，機床夾具設計手冊【M】.上海科學技術出版社 1988 [5]、趙家齊主編.機械制造工藝學課程設計指導書【M】北京.機械工業(yè)出版社，2000 [6]、劉守勇主編.機械制造工業(yè)與機床夾具【M】.北京：機械工業(yè)出版社，2000 [7]鄒青，呼永，機械制造技術基礎課程設計教程【M】機械工業(yè)出版社2011 [8]、吳拓、方瓊珊主編. 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