汽車后殼體夾具設(shè)計 汽車后橋殼體工藝夾具設(shè)計

資源目錄里展示的全都有，所見即所得。下載后全都有,請放心下載。原稿可自行編輯修改=【QQ：401339828 或11970985 有疑問可加】 11ZA-1.5/8型空氣壓縮機 銑銷曲軸的鍵槽夾具設(shè)計 目錄 第一章 緒論………………………………………………………………………1 1.1 課題國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展方向………………………………………2 1.2 夾具概述………………………………………………………………….3 1.2.1機床夾具的概述………………………………………………….3 1.2.2機床夾具的組成………………………………………………….5 1.2.3機床夾具的分類………………………………………………….5 1.3 課題研究的意義、內(nèi)容及創(chuàng)新……………………………………………6 1.3.1課題研究的意義………………………………………………….6 1.3.2課題研究的內(nèi)容………………………………………………….7 1.3.3課題研究的創(chuàng)新………………………………………………….7 1.4 本章小結(jié)…………………………………………………………………7 第二章 氣壓機工裝夾具UG系統(tǒng)設(shè)計理論及研究………………………8 2.1 三維繪圖軟件UG簡介……………………………………………………8 第三章 氣壓機曲軸鍵槽夾具設(shè)計……………………………………………9 3.1 曲軸概述及在氣壓機中的作用…………………………………………9 3.2 定位原理…………………………………………………………………10 3.2.1定位基準…………………………………………………………11 3.2.2工件在空間的自由度……………………………………………12 3.2.3六點定位原理……………………………………………………12 3.3 氣壓機曲軸鍵槽夾具設(shè)計內(nèi)容分析……………………………………14 3.4 擬訂氣壓機曲軸鍵槽夾具結(jié)構(gòu)方案……………………………………14 3.4.1確定定位方案，設(shè)計定位裝置…………………………………14 3.4.2確定夾緊方案，設(shè)計夾緊裝置…………………………………15 3.4.3確定夾具與機床的連接方式……………………………………16 第四章 氣壓機曲軸鍵槽夾具的性能評估…………………………………17 4.1 定位誤差的定義及來源…………………………………………………17 4.1.1定位誤差的定義…………………………………………………17 4.1.2定位誤差的來源…………………………………………………17 4.2 氣壓機曲軸鍵槽夾具定位誤差計算……………………………………17 4.2.1V型塊定位誤差理論基礎(chǔ)……………………………………….18 4.3 夾緊原理…………………………………………………………………18 4.3.1夾緊的概念………………………………………………………19 4.3.2夾緊機構(gòu)設(shè)計的基本要求………………………………………19 4.3.3夾緊力方向的選擇………………………………………………20 4.3.4夾緊位置的選擇…………………………………………………20 4.4 氣壓機曲軸鍵槽夾具切削力的計算……………………………………20 4.5 氣壓機曲軸鍵槽夾具夾緊力的計算……………………………………21 第五章 結(jié)論與展望……………………………………………………………22 參考文獻…………………………………………………………………………… 附錄………………………………………………………………………………… 致謝………………………………………………………………………………… 摘要 由于科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代產(chǎn)品的精度要求日益提高，構(gòu)件與零件的形狀日趨復(fù)雜，簡單的通用夾具已不能滿足工件加工的需要，必須設(shè)計專門為某一工件的某道工序所需的夾具，這種夾具就是本課題所設(shè)計的專用夾具。 本文主要根據(jù)設(shè)計要求，完成銑銷曲軸的鍵槽夾具的設(shè)計。設(shè)計的主要內(nèi)容是根據(jù)夾具設(shè)計的步驟，首先明確設(shè)計要求，認真調(diào)查研究，收集相關(guān)的設(shè)計資料，接著，確定夾具的結(jié)構(gòu)方案，然后繪制夾具零件圖及總圖，第四進行夾具精度的校核，最后進行設(shè)計質(zhì)量的評估。 本文的創(chuàng)新之處在裝配圖的繪制用的是三維繪圖軟件UG，它的主要特點是三維建模，使夾具的裝配順序及可視效果都一目了然。 第一章 緒 論 1.1課題國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展方向 在機械制造的機械加工、檢驗、焊接和熱處理等冷熱工藝過程中使用著大量的夾具，用以安裝加工對象，使之占有正確的位置，以保證零件和產(chǎn)品的質(zhì)量，并提高生產(chǎn)效率。 ? ? 在機床上加工工件時，為了保證加工精度，必須正確安置工件，使其相對機床切削成形運動和刀具占有正確的位置，這一過程稱為定位。為了不因受切削力、慣性力、重力等外力作用而破壞工件已定的正確位置，還必須對其施加一定的夾緊力，這一過程稱為夾緊。定位和夾緊全過程稱為安裝。在機床上用來完成工件安裝任務(wù)的重要工藝裝配，就是各類夾具中應(yīng)用最為廣泛的機床夾具。 曲軸是發(fā)動機中承受沖擊載荷、傳遞動力的重要零件，在發(fā)動機五大件中最難以保證加工質(zhì)量。由于曲軸工作條件惡劣，因此對曲軸材質(zhì)以及毛坯加工技術(shù)、精度、表面粗糙度、熱處理和表面強化、動平衡等要求都十分嚴格。如果其中任何一個環(huán)節(jié)質(zhì)量沒有得到保證，則可嚴重影響曲軸的使用壽命和整機的可靠性。世界汽車工業(yè)發(fā)達國家對曲軸的加工十分重視，并不斷改進曲軸加工工藝。隨著WTO的加入，國內(nèi)曲軸生產(chǎn)廠家已經(jīng)意識到形勢的緊迫性，引進了為數(shù)不少的先進設(shè)備和技術(shù)，以期提高產(chǎn)品的整體競爭力，使得曲軸的制造技術(shù)水平有了大幅提高，特別是近5年來發(fā)展更為迅猛。 ? ? 目前國內(nèi)曲軸生產(chǎn)線多數(shù)由普通機床和專用機床組成，生產(chǎn)效率和自動化程度相對較低。粗加工設(shè)備多采用多刀車床車削曲軸主軸頸及拐頸，工序的質(zhì)量穩(wěn)定性差，容易產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，難以達到合理的加工余量。一般精加工采用MQ8260等曲軸磨床粗磨-半精磨-精磨-拋光，通?？渴止げ僮?，加工質(zhì)量不穩(wěn)定。 ? ? 隨著貿(mào)易全球化的到來，各廠家已意識到了形勢的嚴峻性，紛紛進行技術(shù)改造，全力提升企業(yè)的競爭力，近年來引進了許多先進設(shè)備和技術(shù)，進展速度很快。就目前狀況來講，這些設(shè)備和技術(shù)基本依賴進口。 現(xiàn)代工業(yè)的一個顯著特點是：新產(chǎn)品發(fā)展快，質(zhì)量要求高，品種規(guī)格多，產(chǎn)品更新?lián)Q代周期短。反映在機械工業(yè)上，多品種、小批量生產(chǎn)在生產(chǎn)類型比例中，占了很大的比重。這樣，如果按照傳統(tǒng)方式進行生產(chǎn)技術(shù)準備工作，顯然就不適應(yīng)當前和發(fā)展的新形勢。 機床夾具是生產(chǎn)技術(shù)準備工作中一項重要組成部分，為了適應(yīng)現(xiàn)代機械工業(yè)的上述生產(chǎn)特點，機床夾具發(fā)展方向主要表現(xiàn)為： 標準化：?完善的標準化，不僅指現(xiàn)有夾具零部件（包括毛坯及半成品）的標準，而且應(yīng)有各種類型夾具結(jié)構(gòu)的標準。后者如通用可調(diào)夾具標準；組合夾具標準；自動線夾具標準等，并在上述兩種標準化的基礎(chǔ)上，對專用夾具零部件，通用可調(diào)夾具零部件及組合夾具零部件等，實行統(tǒng)一的標準化，以便使有一部分零部件，能在各類夾具上通用。另外把一些夾具部件、組件，做成一個獨立單元，使夾具的設(shè)計、制造和裝配工作簡化，這也是夾具標準化的一個發(fā)展方向。作為發(fā)展趨勢，有些國家不僅有上述各種夾具標準，而且有制造標準零部件和各類標準夾具的專業(yè)工廠，使原來單件生產(chǎn)的夾具，轉(zhuǎn)變?yōu)閷I(yè)化批量生產(chǎn)，有利于縮短生產(chǎn)周期和降低成本。 可調(diào)化、組合化：?當前機床夾具結(jié)構(gòu)發(fā)展的兩個主要方面，一是要把專門用于某一特點工序的專用夾具，擴大其應(yīng)用范圍，使能用于同一類型零件的加工，并實現(xiàn)快速調(diào)整；二是改變專用夾具在產(chǎn)品稍有修改或改變就報廢的現(xiàn)象，使夾具能重復(fù)利用，實行組合化的原則，用少數(shù)元件能滿足多種需要。 精密化：?隨著機械產(chǎn)品加工精度日益提高，高精度機床大量涌現(xiàn)，勢必要求機床夾具也相應(yīng)越來越精密。 高效自動化：?為了改善勞動條件，實現(xiàn)文明生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率，降低加工成本，不僅大批量生產(chǎn)有此要求，對多品種、小批量生產(chǎn)同樣可考慮采用合適的高效自動化夾具，使獲得良好的經(jīng)濟效益。 1.2 夾具概述 1.2.1 床夾具的概述： 機床夾具是機械加工工藝系統(tǒng)的一個重要組成部分。為保證工件某工序的加工要求，必須使工件在機床上相對刀具的切削或成形運動處于準確的相對位置。當用夾具裝夾加工一批工件時，是通過夾具來實現(xiàn)這一要求的。而要實現(xiàn)這一要求，又必須滿足三個條件：①一批工件在夾具中占有正確的加工位置；②夾具裝夾在機床上的準確位置；③刀具相對夾具的準確位置。這里涉及了三層關(guān)系：零件相對夾具，夾具相對于機床，零件相對于機床。工件的最終精度是由零件相對于機床獲得的。所以“定位”也涉及到三層關(guān)系：工件在夾具上的定位，夾具相對于機床的定位，而工件相對于機床的定位是間接通 過夾具來保證的。 工件定位以后必須通過一定的裝置產(chǎn)生夾緊力把工件固定，使工件保持在準確定位的位置上，否則，在加工過程中因受切削力，慣性力等力的作用而發(fā)生位置變化或引起振動，破壞了原來的準確定位，無法保證加工要求。這種產(chǎn)生夾緊力的裝置便是夾緊裝置。 1.2.3 機床夾具的分類 機床夾具按夾具特點分為通用夾具、專用夾具、組合夾具、拼裝夾具、通 用可調(diào)夾具、成組夾具等。 其中通用夾具己經(jīng)標準化，在一定范圍內(nèi)可用于加工不同工件，如車床上的三爪卡盤和四爪卡盤、頂尖和雞心夾頭，銑床上的平口鉗、分度頭和回轉(zhuǎn)工作臺等； 專用夾具是指專為某一工件的某道工序的加工而專門設(shè)計的夾具，具有結(jié)構(gòu)緊湊，操作迅速、方便等優(yōu)點。通常由使用廠根據(jù)要求自行設(shè)計和制造，適用于產(chǎn)品固定且批量較大的生產(chǎn)； 組合夾具是指按某一工件的某道工序的加工要求，由一套事先制造好的標準元件和部件組裝而成，用完之后可以拆卸存放，或供重新組裝新夾具時使用，故具有組裝迅速、周期短、能反復(fù)使用的特點，適用于小批量生產(chǎn)或新產(chǎn)品試制； 成組夾具是指專為加工成組工藝中某一族(組)零件而設(shè)計的可調(diào)夾具，加工對象明確，適用于成組加工。 機床夾具亦可按使用的機床來分類，或按所采用的夾緊動力源分類。如圖所示。 1.2.2 床夾具的組成 銑床夾具通常由以下幾部分組成： (1) 定位元件 它與工件的定位基準相接觸，用于確定工件在夾具中的正確位置，從而保證加工時工件相對于刀具和機床加工運動間的相對正確位置。 (2) 夾緊裝置 用于夾緊工件，在切削時使工件在夾具中保持既定位置。 (3) 對刀、引導(dǎo)元件或裝置 這些元件的作用是保證工件與刀具之間的正確位置。用于確定刀具在加工前正確位置的元件，稱為對刀元件，如對刀塊。用于確定刀具位置并導(dǎo)引刀具進行加工的元件，稱為導(dǎo)引元件。 (4) 夾具聯(lián)接元件 使夾具與機床相連接的元件，保證夾具在機床上定位和夾緊用的元件。如銑床夾具底面上安裝的定位鍵等。 (5) 夾具體 用于連接或固定夾具上各元件及裝置，使其成為一個整體的基礎(chǔ)件。它與機床有關(guān)部件進行連接、對定，使夾具相對機床具有確定的位置。 (6) 其它元件及裝置 有些夾具根據(jù)工件的加工要求，要有分度機構(gòu)，靠模裝置、工件抬起裝置和輔助支撐等。 1.3 課題研究的意義、內(nèi)容及創(chuàng)新： 1.3.1 課題研究的意義： 機床夾具是工藝裝備中設(shè)計中的一個重要組成部分，是保證產(chǎn)品質(zhì)量和提高勞動生產(chǎn)率的一項重要技術(shù)措施。機床夾具設(shè)計是金屬切削加工批量生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，設(shè)計質(zhì)量的高低直接影響到零件的加工質(zhì)量和效率。所以，夾具的設(shè)計在生產(chǎn)過程有著至關(guān)重要的作用。 本次畢業(yè)設(shè)計的課題是銑削曲軸鍵槽夾具設(shè)計，機床夾具是機床上用以裝夾工件（和引導(dǎo)刀具）的一種裝置，其作用是將工件定位，以使工件獲得相對于機床和刀具的正確位置，并把工件可靠地夾緊。　 機床夾具被廣泛應(yīng)用于機械制造業(yè)中，大量專用機床夾具的采用為大批大量生產(chǎn)提供了必要的條件。機床夾具是組成工藝系統(tǒng)的一個環(huán)節(jié)，是影響加工質(zhì)量的重要因素。一般情況下，使用機床夾具能穩(wěn)定地保證產(chǎn)品質(zhì)量，而不必過高的要求工人的技術(shù)等級。先進高效的機床夾具不僅能減輕工人勞動強度，提高生產(chǎn)率，甚至能使生產(chǎn)過程實現(xiàn)自動化。隨著汽車、內(nèi)燃機、摩托車、軸承等行業(yè)的規(guī)?；l(fā)展，對機床夾具的設(shè)計與制造不斷提出新的課題。深入研究機床夾具設(shè)計的理論和改進機床夾具的結(jié)構(gòu)，無疑具有巨大的經(jīng)濟意義。 　　機床夾具設(shè)計一般包括結(jié)構(gòu)設(shè)計和精度設(shè)計兩個方面。而人們通常習(xí)慣側(cè)重于結(jié)構(gòu)設(shè)計而忽視精度設(shè)計。關(guān)于機床夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計，不僅有大量的資料可供參考，而且還不斷從其它學(xué)科吸收新的成果而向前發(fā)展。諸如液性塑料夾具；各種彈性膜片式夾具；真空夾緊夾具；感應(yīng)分度夾具等等。關(guān)于機床夾具的精度設(shè)計，隨著零件加工精度的提高，也日益受到人們的重視。 　　人們逐漸認識到，機床夾具設(shè)計工作應(yīng)圍繞精度設(shè)計這個中心來進行。沒有合理的精度設(shè)計不僅會給夾具制造帶來困難，甚至?xí)怪圃斐龅膴A具不能保證工件的加工精度。因此，迫切需要全面的研究機床夾具的設(shè)計、制造、使用諸方面的定量關(guān)系；研究工件精度和夾具設(shè)計精度之間的合理聯(lián)系。機床夾具設(shè)計是用途極廣的一門專業(yè)學(xué)科，熟悉它的內(nèi)容和方法，對從事機械制造方面的工程技術(shù)人員來說是十分必要的。 畢業(yè)設(shè)計是大學(xué)生在學(xué)習(xí)階段的最后一個重要環(huán)節(jié)，要求我們能綜合運用大學(xué)四年所學(xué)的專業(yè)知識和理論知識，結(jié)合實際，獨立解決本專業(yè)一般問題,樹立為生產(chǎn)服務(wù)，刻苦認真，一絲不茍的工作作風(fēng)，為將來在機械方面工作打下良好的基礎(chǔ)。 經(jīng)過設(shè)計和討論，期待圓滿地完成了設(shè)計任務(wù)。本次設(shè)計就是圍繞以上要求,按照一般步驟來設(shè)計的，力求結(jié)構(gòu)合理，計算準確，經(jīng)濟可靠。 1.3.2 課題研究的內(nèi)容 一. 明確設(shè)計要求，收集和研究相關(guān)資料 接到夾具設(shè)計任務(wù)書后，首先要仔細閱讀加工件的零件圖和與之有關(guān)的部件裝配圖，了解零件的作用、結(jié)構(gòu)特點和技術(shù)要求；其次，要認真研究加工件的工藝規(guī)程，充分了解本工序的加工內(nèi)容和加工要求，了解本工序使用的機床和刀具，研究分析夾具設(shè)計任務(wù)書上所選用的定位基準和工序尺寸。 二. 確定夾具的結(jié)構(gòu)方案 1.確定定位方案，選擇定位元件。計算定位誤差。 2.確定對刀或?qū)蚍绞?，選擇對刀塊或?qū)蛟? 3.確定夾緊方案，選擇夾緊結(jié)構(gòu)。 4.確定夾具其他組成部分的結(jié)構(gòu)形式，如分度裝置、夾具和機床的連接方式等。 5.確定夾具具體的形式和總體結(jié)構(gòu)。 在確定夾具結(jié)構(gòu)方案的過程中，應(yīng)列出幾種不同的方案進行比較分析，選取其中最為合理的方案。 三. 繪制夾具的零件圖和裝配圖 采用三維繪圖軟件UG按要求繪制夾具的零件圖和裝配圖。 四. 編寫夾具設(shè)計說明書。 1.3.3 課題研究的創(chuàng)新 本課題夾具設(shè)計采用三維繪圖軟件UG繪制夾具的零件圖和總裝配圖，能清楚的看到整體設(shè)計方案中各零部件的裝配順序以及三維裝配圖，可視效果及出圖能力強。 1.4 本章小結(jié) 本章作為論文的緒論，主要綜述了課題的選題依據(jù)、研究現(xiàn)狀和發(fā)展方向以及課題的重點。首先簡述了夾具設(shè)計的背景以及本課題的選題依據(jù)，然后詳細敘述了夾具的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展方向，并簡單提出了夾具設(shè)計的綜合解決思路，最后確定了本論文的研究重點。 第二章 氣壓機工裝夾具UG系統(tǒng)設(shè)計理論及研究 2.1 三維繪圖軟件UG簡介 Unigraphics(簡稱UG)是美國Unigraphics Solutions of EDS 公司推出的計算機輔助設(shè)計、輔助制造、輔助工程(CAD/CAM/CAE)一體化軟件，他在全球的航空航天、汽車、模具和電器電子等各個行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，它可以完成產(chǎn)品的設(shè)計、分析、加工、檢驗和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的全過程。今天，UG儼然己經(jīng)成為3DCAD/CAM系統(tǒng)的標準軟件，被譽為“最優(yōu)雅的三維CAD/CAM軟件”。 UG功能非常強大，其主要功能包括實體零件及裝配造型、三維上色實體或 線框造型以及完整工程圖的產(chǎn)生。UG是一個功能定義系統(tǒng)，即造型是通過各種不同的設(shè)計專用功能來實現(xiàn)，其中包括：筋(Ribs)、槽(slots)、倒角(Chamfers)和抽殼(Shells)等，采用這種手段來建立形體，對于工程師來說是更自然，更直觀，無需采用復(fù)雜的幾何設(shè)計方式。此系統(tǒng)的參數(shù)化功能是采用符號形式來表示形體尺寸，不象其他系統(tǒng)是直接指定一些固定數(shù)值于形體，這樣工程師可任意建立形體上的尺寸和功能之間的關(guān)系，任何一個參數(shù)改變，其它相關(guān)的特征也會自動修正。這種功能使得修改更為方便、可靠并可令設(shè)計優(yōu)化更趨完美。造型不單可以在屏幕上顯示，還可傳送到繪圖機上或一些支持Postscript格式的彩色打印機。UG還可輸出三維和二維圖形給其他應(yīng)用軟件，諸如有限元分析及后置處理等，這都是通過標準數(shù)據(jù)交換格式來實現(xiàn)。它在單用戶環(huán)境下(沒有任何附加模塊)具有大部分的設(shè)計功能、裝配功能和二程制圖功能，并且支持符合工業(yè)標準的繪圖儀和黑白及彩色打印機的二維和三維圖形輸出。 此外，UG功能的強大還體現(xiàn)在它可以方便的加入具有特定功能的模塊，最常用的模塊及其各自的功能為： (1)UG/ASSEMBLY，這是一個參數(shù)化組裝管理系統(tǒng)，能提供用戶自定義手段去生成一組組裝系列及可自動地更換零件。它的主要功能包括：在裝配件內(nèi)零件自動替換；裝配模式下的零件生成；規(guī)則排列的組合等。 (2)UG/CABLING，此模塊提供了全面的電纜布線功能，它為在UG的部件內(nèi) 真正設(shè)計三維電纜和導(dǎo)線束提供了一個綜合性的電纜鋪設(shè)功能包。三維電纜的鋪設(shè)可以在設(shè)計和組裝機電裝置時同時進行，它還允許工程設(shè)計者對機械與電纜空間進行優(yōu)化設(shè)計。其主要功能包括：在UG零件和部件上的電纜、導(dǎo)線及電線束的鋪設(shè)；從所鋪設(shè)的部件中生成三維電纜束布線圖；空間分布要求的計算，包括干涉檢查等。 (3)UG/CDT，這是一個UG的可選模塊，為CADAM2D工程圖提供PROFESSIONALCADAM與UG雙向數(shù)據(jù)交換直接接口。CADAM工程圖的文件可以直接讀入UG，亦可用中性的文件格式，經(jīng)由PROFESSIONALCADAM輸出或讀入任何運行UG的計算機上。UG/CDT避免了一般通過標準文件格式交換信息的問題，并可使新客戶在轉(zhuǎn)入UG后，仍可繼續(xù)享用原有的CADAM數(shù)據(jù)庫。 (4)UG/DESIGN，此模塊可加速設(shè)計大型及復(fù)雜的組件，這些工具可方便地生成裝配圖層次等級，二維平面圖布置上的非參數(shù)化組裝概念設(shè)計，二維平面布置上的參數(shù)化概念分析.以及3D部件平面布置。UG/DESIGN也能使用2D平面圖自動組裝零件。除了其強大的功能以外，UG最突出的特點在于它的參數(shù)化造型技術(shù)。 基于以上原因，本課題選擇UG作為計算機輔助機床夾具設(shè)計系統(tǒng)開發(fā)的平臺具有很好的代表性、可行性以及研究價值。 第三章 氣壓機曲軸鍵槽夾具設(shè)計 3.1 曲軸概述及在氣壓機中的作用 曲軸連桿機構(gòu)是往復(fù)式內(nèi)燃機的主要工作機構(gòu)。在作功沖程，它將燃料燃燒產(chǎn)生的熱能舌塞往復(fù)運動、曲軸旋轉(zhuǎn)運動而轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，對外輸出動力；在其他沖程，則依靠曲軸和飛輪的轉(zhuǎn)動慣性、通過連桿帶動活塞上下運動，為下一次作功創(chuàng)造條件。 　　曲軸連桿機構(gòu)由氣缸體曲軸箱組、活塞連桿組以及曲軸飛輪組三個部分組成。 在高溫、高壓、高速以及化學(xué)腐蝕條件下工作的曲軸連桿機構(gòu)受到各種力的作用。例如，在氣缸中作往復(fù)運動的機件，要受到氣體力、慣性力的作用；旋轉(zhuǎn)機件要受到離心力的作用；相對運動機件要受到摩擦力的作用。這些力作用在曲軸連桿機構(gòu)上，會使各傳動機件受到拉伸、壓縮和彎扭等不同形式的載荷。因此，在結(jié)構(gòu)和選材上必須采取相應(yīng)的措施。 在作功沖程，它將燃料燃燒產(chǎn)生的熱能舌塞往復(fù)運動、曲軸旋轉(zhuǎn)運動而轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，對外輸出動力；在其他沖程，則依靠曲軸和飛輪的轉(zhuǎn)動慣性、通過連桿帶動活塞上下運動，為下一次作功創(chuàng)造條件。曲軸連桿機構(gòu)由氣缸體曲軸箱組、活塞連桿組以及曲軸飛輪組三個部分組成。在高溫、高壓、高速以及化學(xué)腐蝕條件下工作的曲軸連桿機構(gòu)受到各種力的作用。在高溫、高壓、高速以及化學(xué)腐蝕條件下工作的曲軸連桿機構(gòu)受到各種力的作用。旋轉(zhuǎn)機件要受到離心力的作用；相對運動機件要受到摩擦力的作用。 3.2 定位原理 在機床上加工工件時，要使工件的各個被加工面的尺寸及位置精度滿足工 件圖或者工藝文件所規(guī)定的要求，就必須在切削加工前使工件在機床夾具中占 有一個確定的位置，使其相對于刀具的切削運動具有正確的位置，這個確定工 件位置的過程我們稱為定位。這是定位方案設(shè)計的主要任務(wù)。 3.2.1 定位基準 為了保證工件上各個加工表面之間或者對其它加工表面的位置精度，工件在機械加工時，必須安放在機床板的一個固定位置上。任何一個零件都是由若干幾何表面所組成，這些表面之間根據(jù)零件設(shè)計的技術(shù)要求，廣泛存在距離尺寸和角度位置的要求。工藝文件中所謂的基準，就是指零件圖上某些點、線、面的位置，可以用它們來確定某些點、線、面的位置。根據(jù)這些基準的作用和性質(zhì)，可以分為設(shè)計基準和工藝基準兩類。設(shè)計基準通常指零件圖樣上標注尺寸的起點。工藝基準又分為工序基準、定位基準、測量基準等。通常希望將設(shè)計基準和工藝基準統(tǒng)一，但是實際上，由于制造上的困難而難以實現(xiàn)，這就引起誤差。 定位基準的選擇是否合理，將直接影響到夾具結(jié)果的復(fù)雜程度以及工件的加工精度。因此，在選擇定位基準時應(yīng)進行多種方案的分析比較。選擇定位基準時，應(yīng)重點考慮如何減少誤差，提高精度，也要考慮安裝的方便性、準確性和可靠性。定位基準的選擇分為粗基準和精基準的選擇兩種，下面分別介紹。 1、基準的選擇 粗基準是用沒有加工的表面作為定位基準，選擇粗基準時應(yīng)考慮以下原則： (l)保證加工表面與不加工表面之間的相對要求，應(yīng)選擇不加工表面作為粗 基準，特別是選擇與加工表面有緊密聯(lián)系的表面作為粗基準； (2)若加工表面較多，選擇粗基準時，應(yīng)合理分配各加工表面的加工余量； (3)選擇作為粗加工基準的表面，應(yīng)平整、光潔，以便定位準確，夾緊可靠； (4)因為粗基準的定位誤差較大，一般粗基準只能使用一次。 2、精基準的選擇 精基準是已經(jīng)加工過的表面作為定位基準。一般應(yīng)遵循下列原則： (l)選擇零件的設(shè)計基準作為精基準，也就是“基準重合”原則，這樣可以避免因基準不重合而引起的基準不重合誤差； (2)能選用統(tǒng)一的定位基準加工各個表面，以保證各個表面對基準的位置精度，這就是“基準統(tǒng)一”原則； (3)獲得均勻的加工余量或使加工表面間有較高的位置精度，有時可以采取互為基準反復(fù)加工的原則； (4)有的精加工工序要求加工余量小，或垂直度要求高，為了保證加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，應(yīng)選擇加工面本身作為定位基準。 以上的選擇原則，有時是互相矛盾的，在選擇的時候要綜合考慮。在保證工件加工要求的前提下，盡量使夾具結(jié)構(gòu)簡單，工件穩(wěn)定性好。 3.2.2 工件在空間的自由度 忽略工件的微小變形，工件可以看成一個理想的剛體。將其放在一個空間直角坐標系中，以此坐標作為參照系來觀察剛體位置和方位的變化，由剛體力學(xué)可知，在空間中處于自由狀態(tài)的剛體，共有6種可能的運動，即沿x軸、y軸、z軸移動，或者繞x軸、y軸、z軸的轉(zhuǎn)動，這種移動和轉(zhuǎn)動的可能性就稱為自由度。這6種移動或者轉(zhuǎn)動的變化形式是基本的變化形式，工件在空間的運動狀態(tài)都可以由這6種基本變化合成得到。限制了工件的某個自由度，該工件在這個方向上的位置也就確定了。因此，可以根據(jù)工件的加工要求，通過限制工件自由度的方法，達到工件在夾具上定位的目的。 3.2.3 六點定位原理 基于運動原理，要限制工件的6個自由度，典型的方法就是在夾具設(shè)計中設(shè)置如圖3-1所示的6個支承點。圖中的矩形工件每次都安放到與6個支承相接觸，從而使一批工件中每個工件得到確定的位置，其中底面A放在3個支承上，限制了3個自由度(沿著z軸的移動和沿著x，y軸的轉(zhuǎn)動)，側(cè)面B限制了2個自由度(沿y軸的移動和沿z軸的轉(zhuǎn)動)，另一個側(cè)面c限制了一個自由度(沿x軸的移動)。用分布在3個互相垂直的平面上的6個支承點來限制六個自由度，使得工件在夾具中的位置完全確定，這就是著名的3一2一1六點定位原理。六點定位原理適合任何形狀的工件。如圖3-2所示的軸類工件的六點定位原理示意圖。 圖3-1 六點定位原理 圖3-2 軸類工件的六點定位原理 其中軸的圓柱表面放在4個支承點上，消除了工件的4個自由度(沿y，z軸的移動和繞y，z軸的轉(zhuǎn)動)，軸端部靠在一個支承點上，消除了一個自由度(沿x軸的移動)，軸上一端的槽正放在一個支承點上，消除了工件繞x軸轉(zhuǎn)動的自由度。根據(jù)工件形狀的不同，所用的定位基準也不同，定位點的分布情況也不同。 運用六點定位原理可以分析和判斷夾具中的定位結(jié)構(gòu)是否正確，將工件的六個自由度完全約束或受限制的定位稱為完全定位。但是在很多情況下，無需將工件的6個自由度完全約束只需要限制那些對加工后位置精度有影響的自由度即可，無需限制6個自由度的定位稱為不完全定位。在保證工件位置精度的前提下，不完全定位可以減少夾具元件，簡化夾具結(jié)構(gòu)。如果一個夾具的定位結(jié)構(gòu)所限制的自由度少于位置精度必須要限制的自由度數(shù)量，就會產(chǎn)生定位不足，這種定位方式稱為欠定位。如果一個夾具的定位結(jié)構(gòu)中，不同支承點重復(fù)的約束工件上同一個自由度，就會產(chǎn)生定位不穩(wěn)定，這種定位方式稱為過定位。欠定位情況下，工件的位置精度不能保證，因此是不允許的。過定位要視具體的情況而定是否允許。例如圖3-2中，如果B平面的兩個支承點在一條垂直線上，這樣繞z軸轉(zhuǎn)動的自由度就沒有被限制，這種情況屬于欠定位；而沿y軸移動的自由度就被限制了兩次，這種情況屬于過定位。過定位可能會對定位與夾緊造成不良影響都是因為工件定位表面缺乏必要的加工精度。若對工件的定位表面的制造精度能夠保證，工件與夾具定位元件的接觸比較理想，則過定位結(jié)構(gòu)不但不會對安裝造成不良影響，相反，還會使工件的定位結(jié)構(gòu)簡化，提高定位結(jié)構(gòu)的剛度。所以隨著工件加工精度的不斷提高，夾具過定位結(jié)構(gòu)在實際動得到越來越多的應(yīng)用。 3.3 氣壓機曲軸鍵槽夾具設(shè)計內(nèi)容分析 根據(jù)夾具設(shè)計過程分析，制定本套夾具設(shè)計過程的內(nèi)容分析，如下圖所式： 零件及曲軸特征信息分析 定位元件選擇 確定加工方案 定位方案設(shè)計 定位誤差計算 夾緊元件選擇 夾緊方案設(shè)計 切削力計算 夾緊力計算 對刀、引導(dǎo)裝置設(shè)計(分度裝置、定向鍵等) 夾具體設(shè)計 夾具標準 件圖形庫 總體布局,裝配圖繪制 圖3-2 本套夾具設(shè)計流程圖 根據(jù)上圖夾具設(shè)計流程，可以看出氣壓機曲軸鍵槽夾具設(shè)計的主要內(nèi)容包括： (1)在收集整理有關(guān)產(chǎn)品設(shè)計參考資料和技術(shù)標準的基礎(chǔ)上，分析氣壓機曲軸鍵槽夾具各零件的加工特征和加工車間的機床裝備的情況并提取零件的特征信息，確定零件的加工方案； (2)切削力計算，根據(jù)零件的加工方案計算相關(guān)的切削力； (3)定位裝置設(shè)計，其中包括定位方案的確定，定位元件的選擇以及定位誤差的計算等。定位方案和定位元件的選擇包括定位元件的結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸及布置形式等，主要決定于工件的加工要求、工件定位基準和外力的作用狀況等因素； (4)夾緊裝置設(shè)計，其中包括夾緊方案的確定，夾緊元件的選擇以及夾緊力計算等； (5)對刀、引導(dǎo)裝置以及夾具體的設(shè)計，其它特定要求涉及的相關(guān)元件與裝置的確定，例如分度裝置、定向鍵等； (6)完成氣壓機曲軸鍵槽夾具總體布局和裝配圖的設(shè)計繪制。 3.4 擬定氣壓機曲軸鍵槽夾具結(jié)構(gòu)方案 3.4.1確定定位方案，設(shè)計定位裝置 根據(jù)本工序的加工要求，不僅要銑銷，還要在車床主軸的旋轉(zhuǎn)中保證安全性，因此工件必須完全定位，即六點定位原則。按照加工和基準重合原則要求，工件的定位方案分析如下： (1)因為本課題為銑銷曲軸的鍵槽，工件是以外圓柱面定位，根據(jù)工件外圓的完整程度及安裝要求，所以采用雙V形塊作為定位元件。根據(jù)要求，保證定位的穩(wěn)定性，本文采用90°角的V形塊，標準代號為JB/T8018-1995。 (2)夾具類型的確定 由于本課題設(shè)計要求，設(shè)計的銑銷曲軸的鍵槽，主軸的下表面為主要定位基準，且在車床上加工，而工件的形狀與尺寸決定了它不適宜于采用心軸類、卡盤類或角鐵式夾具，只能采用銑床類專用車床夾具加工。 3.4.2 確定夾緊方案，設(shè)計夾緊裝置 車床夾具的夾緊裝置必須安全可靠。夾緊力的方向和作用點應(yīng)按以下要求進行選擇：主要夾緊力應(yīng)朝向主要定位基準，作用點應(yīng)靠近支承面的幾何中心；夾緊力的方向應(yīng)有利于減少夾緊力，盡量垂直于工件的主要定位基面，盡量和切削力、重力方向一致；夾緊力的方向和作用點應(yīng)施于工件剛性較好的方向和部位；夾緊力的作用點應(yīng)適當靠近加工表面。由于車削時工件和夾具一起隨主軸作旋轉(zhuǎn)運動，故在加工過程中，工件除受切削扭矩的作用外，整個夾具還受到離心力的作用，轉(zhuǎn)速越高離心力越大，會降低夾緊機構(gòu)產(chǎn)生的夾緊力。此外，工件定位基準的位置相對于切削力和重力的方向來說是變化的。因此，夾緊機構(gòu)所產(chǎn)生的夾緊力必須足夠，自鎖性能要好，以防止工件在加工過程中脫離定位元件的工作表面，所以我們采用螺旋夾緊機構(gòu)。不但因為螺旋夾緊機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，容易制造，而且，由于纏繞在螺釘表面的螺旋線很長，升角又小，所以螺旋夾緊機構(gòu)的自鎖性能好，夾緊力和夾緊行程都很大，是手動夾緊中用得最多的一種夾緊機構(gòu)。考慮到單個螺旋夾緊機構(gòu)有諸多缺點，如：機構(gòu)中的螺釘頭直接與工件表面接觸，螺釘轉(zhuǎn)動時，可能損傷工件表面，或帶動工件旋轉(zhuǎn)；夾緊動作慢，工件裝卸費時。我們這里采用螺旋壓板夾緊機構(gòu)。 3.4.3 確定夾具與機床的連接方式 車床夾具與機床主軸的連接精度對夾具的回轉(zhuǎn)精度有決定性的影響。因此，要求夾具的回轉(zhuǎn)軸線與車床主軸軸線有盡可能高的同軸度。對于徑向尺寸較大的夾具，一般通過過渡盤與車床主軸軸頸聯(lián)接。專用夾具以其定位止口按H7瓜6或H7/js6裝配在過渡盤的凸緣上，然后用螺釘緊固。過渡盤與主軸配合的表面形狀取決于主軸前端的結(jié)構(gòu)。 根據(jù)以上所述設(shè)計步驟，按任務(wù)書要求確定曲軸的鍵槽夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。 3.5 本章小結(jié) 本章主要介紹了空氣壓縮機曲軸的鍵槽夾具構(gòu)形設(shè)計的基本原理、結(jié)構(gòu)分析以及精度要求等,其中簡要介紹了六點定位原理及其特點，根據(jù)定位方案、夾緊方案等初步確定本課題夾具設(shè)計思路，并根據(jù)要求確定夾具的設(shè)計方案。 第四章 氣壓機曲軸鍵槽夾具的性能評估 4.1 定位誤差的定義及來源 4.1.1 定位誤差的定義 定位誤差的本義是指一種定位方案確定后，由于各種原因造成的工件在定位時，附加給工序尺寸的誤差，對夾具設(shè)計而言定位誤差的定義是指：用調(diào)整法加工一批工件時，如果工件的定位基準相對調(diào)刀基準有位置變動，并且這種變動引起該工序精度參數(shù)產(chǎn)生誤差，那么，對于一批工件這種位置變動的最大范圍值在加工精度參數(shù)方向上的投影即為這種定位方案引起該加工精度參數(shù)的定位誤差，以表示。它是判斷夾具定位方案是否合理以及評價夾具質(zhì)量的定量根據(jù)之一。一般情況下，定位誤差T（T—改工序尺寸的公差）。 定位誤差可用下式表示： =f(W) W表示定位基準相對調(diào)刀基準的最大位置變動量； f(W)為定位基準相對調(diào)刀基準位置變動量與加工精度參數(shù)方向上的投影之間的函數(shù)關(guān)系； 為某精度參數(shù)的定位誤差。 4.1.2 定位誤差的來源 產(chǎn)生定位誤差的原因很多，其中最主要的因素是定位基準與工序不重合以及定位基準發(fā)生位移。 4.2 氣壓機曲軸鍵槽夾具定位誤差計算 氣壓機曲軸鍵槽夾具定位誤差的大小直接決定著這套夾具是否能夠用于實際的生產(chǎn)之中，正確的計算出工件在這套夾具中的定位誤差是設(shè)計夾具時必須認真考慮的重要問題之一。 夾具的定位誤差由夾具中的定位元件所決定，因此，在本課題中定位誤差的計算是在主要的定位元件(V形塊)重新生成以后立即進行定位誤差的計算。這樣可以避免如下情況的出現(xiàn)：在整個夾具設(shè)計完成后進行夾具定位誤差的計算，如果定位誤差不合適則可能需要重新設(shè)計整個的夾具，避免了人力、物力的更大浪費。 4.2.1 V形塊定位誤差理論基礎(chǔ) V形塊適用于以外圓作為主要定位面的工件的定位，使用長V形塊定位可以限制工件的4個自由度。v形塊結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，定位可靠，是以外圓定位的加工工序中經(jīng)常選用的定位元件。 V形塊的定位誤差主要和V形塊的形狀(V形角)、工件外圓公差和工序基準有關(guān)，在本課題中選用的V形塊為90°角。按照工序基準的不同，常見的V形塊定位誤差計算有六種情況(下圖4.1所示)： 定位方式一 定位方式二 定位方式三 定位方式四 定位方式五 定位方式六 圖4.1 V形塊定位的六種形式示意圖 各種定位方式的定位誤差分別為(V形角均為90)： 定位方式一： 定位方式二： 定位方式三： 定位方式四： 定位方式五： 定位方式六： 以上公式中： 一一各定位方式的定位誤差； 一一作為主要定位面的外圓的公差。 以上各式中需要注意的是，由于V形塊定位的特點，這六種定位方式的定位誤差計算公式中已包含了基準不重誤差和基準位移誤差。 根據(jù)本課題的設(shè)計鍵槽深度和定位誤差要求，當采用上述定位方式二的情況，工序尺寸由下素線注出，其定位誤差最小。故本文工序基準選擇的是工件的下素線。 所以，產(chǎn)生的定位誤差: = 4.3 夾緊原理 4.3.1 夾緊的概念 在機械加工過程中，切削力、重力、支承反力和慣性力均作用在工件上，使工件產(chǎn)生運動，為了使工件保持定位時的正確位置必須將工件夾緊，使夾緊力與上述各力平衡。夾具中將工件夾緊的機構(gòu)稱為夾緊裝置。 4.3.2 夾緊設(shè)計機構(gòu)的基本要求 對夾具中夾緊機構(gòu)的基本要求是： (1)夾緊后不能破壞工件在夾具中的正確定位，應(yīng)使原有的定位狀態(tài)更加穩(wěn)定、可靠； (2)夾緊后工件、組合夾具元件的變形要小，變形量應(yīng)控制在加工精度允許范圍內(nèi)； (3)夾緊力的大小要適當。既要防止因夾緊力不足工件在加工過程中產(chǎn)生位移和引起振動，又要避免因夾緊力過大壓傷工件或破壞夾具元件； (4)夾緊機構(gòu)要操作方便，節(jié)省操作工人勞力，保證安全，即夾緊操作時不應(yīng)碰到工件、刀具或保證裝卸方便。 (5)夾緊機構(gòu)的復(fù)雜程度和自動化程度應(yīng)與工件的產(chǎn)量和批量相適應(yīng)。 4.3.3 夾緊力方向的選擇 (l)為了保證安裝的正確可靠，夾緊力方向應(yīng)該朝向?qū)ぜ扔绊懽畲蟮亩ㄎ幻?主要定位面)，并保證定位的可靠； (2)減少工件變形，夾緊方向應(yīng)當垂直于夾具主要定位元件上與工件接觸較大的那個表面。因為在夾緊力一定時，接觸面積愈大，單位夾緊力就愈小，因而變形也愈小。在加工薄壁工件時，為了避免工件變形，要特別注意在工件剛度較大的方向上夾緊； (3)夾緊力方向應(yīng)使所需夾緊力盡可能小，從而減少夾緊力就可能減少勞動強度，簡化夾緊機構(gòu)。 4.3.4 夾緊位置的選擇 為滿足夾緊設(shè)計的基本要求，在夾緊力方向已明確的情況下，決定工件上夾緊位置時應(yīng)注意以下兩點： (1)夾緊力的作用點應(yīng)不破壞工件的定位； (2)工件受切削力產(chǎn)生的變形和振動應(yīng)最小。 4.4. 氣壓機曲軸鍵槽夾具切削力的計算 本課題用到的切削力方式為銑削，影響銑削切削力大小的因素主要有以下幾個：工件材料、銑刀材料、銑刀類型、加工參數(shù)以及其他因素。 考慮到一般性，在本課題中對于銑刀材料只考慮硬質(zhì)合金和高速鋼這兩種在實際生產(chǎn)中最常見的清況；對于工件材料只考慮結(jié)構(gòu)鋼(鑄鋼)、灰口鑄鐵和銅(或鋁)合金這三種情況；對于銑刀類型只考慮最常用的圓柱銑刀或立銑刀、圓盤銑刀或鋸片銑刀、端銑刀這三種情況。 影響銑削切削力大小的其他因素主要是工件材料的機械性能的不同，它的影響作用體現(xiàn)在有些情況下(主要是刀具材料為高速鋼的情況下)需要為切削力計算的經(jīng)驗公式增加一個修正參數(shù)。絕大多數(shù)情況下這個系數(shù)取值在1左右，本課題中此系數(shù)值取1。 根據(jù)本課題所選擇的刀具及工件等材料。經(jīng)查得本課題所選擇的銑削切削力經(jīng)驗公式為： 　t—銑削深度（mm）； --每齒進給量（mm）； D—銑刀直徑（mm）； B—銑削寬度（mm）； z—銑刀齒數(shù)； 4.5氣壓機曲軸鍵槽夾具夾緊力的計算 本課題選擇的裝夾方式為單V形塊裝夾方式，在單V形塊裝夾方式中，依靠夾緊力所產(chǎn)生的摩擦力(工件與壓板之間，工件與V形塊之間)與切削力平衡來固定工件。經(jīng)查的在這種夾緊方式下夾緊力計算公式為： 式中：Q一一夾緊力(N)； K一一安全系數(shù)，本課題中取2； P一一切削力(N)； 第五章 結(jié)論與展望 5.1 結(jié)論 本文的研究工作初步探討了11ZA—1.5/8型空氣壓縮機銑銷曲軸的鍵槽夾具設(shè)計，給出了設(shè)計的思路和步驟，基本完成了畢業(yè)設(shè)計任務(wù)的要求，但是仍有很多不足之處，有待進一步優(yōu)化設(shè)計。本課題的主要研究工作體現(xiàn)在： 1.利用CAD繪制各零件圖和設(shè)計總圖，然后再用三維繪圖軟件UG生成裝配圖，使設(shè)計的過程及步驟一目了然，各工序 5.2 展望 經(jīng)過三個月的努力，終于完成了畢業(yè)設(shè)計。做畢業(yè)設(shè)計的過程，充分利用大學(xué)四年所學(xué)的知識，結(jié)合所查的資料以及導(dǎo)師的認真指導(dǎo)， 參考文獻 1吳拓主編，機械制造工藝與機床夾具 北京：機械工業(yè)出版社，2006 2權(quán)月華，穆吉祥主編 機械制造工藝與機床夾具 北京：中國計量出版社 2006 3 4楊櫂，陳國香主編.機械與模具制造工藝學(xué).北京：中國宇航出版社，2005 5蘭建設(shè)主編 機械制造工藝與夾具 北京：機械工業(yè)出版社，2004 6王啟平主編 機床夾具設(shè)計 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2005 7北重型機械學(xué)院 機床夾具設(shè)計手冊[M] 上海科技出版社，1990 8融亦鳴,朱耀祥,羅振璧.計算機輔助夾具設(shè)計[M]. 北京機械工業(yè)出版社. 2002 9劉守勇主編，機械制造工藝與機床家具[M] 北京：機械工業(yè)出版社，2005 10東北重型機械學(xué)院，洛陽工學(xué)院，第一汽車制造廠職工大學(xué)編 機床夾具設(shè)計手冊（第二版） 上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1988 11周炳章，等 銑工工藝學(xué)[M] 北京：中國勞動出版社，1997 12薛源順 機床夾具設(shè)計[M] 北京：機械工業(yè)出版社，1995 13白成軒主編 機床夾具設(shè)計新原理 北京：機械工業(yè)出版社，1997 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28