撥叉銑槽夾具

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河南工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 `` 1 目 錄 摘要 ........................................................................ 1 前言 ........................................................................ 1 1 機床夾具概論 ............................................................. 2 床夾具及其功用 ..................................................... 2 具裝夾工件的方法及特點 .............................................. 3 床夾具的分類和組成 .................................................. 3 床夾具的現(xiàn)狀 及發(fā)展方向 .............................................. 5 件定位的基本原理 .................................................... 7 用定位元件及選用 .................................................... 9 位誤差分析 ......................................................... 11 件的夾緊 ........................................................... 14 件的組合定位 ....................................................... 17 2 銑床夾具設計 ............................................................. 19 床夾具的分類 ....................................................... 19 床常用通用夾具的結構 ............................................... 19 床夾具的設計特點 ................................................... 19 位方案 ............................................................. 20 緊方案 ............................................................. 24 刀方案 ............................................................. 25 具總圖上的尺寸、公差和技術要求 ..................................... 26 具精度分析 ......................................................... 26 3 部分程式 致 謝 ..................................................................... 18 參考文獻 ................................................................... 19 請改目錄！?。?？？？河南工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 `` 1 摘 要 隨著全球制造產(chǎn)業(yè)的區(qū)域轉(zhuǎn)移整個制造行業(yè)競爭的加劇，所有機械加工生產(chǎn)單位都面臨提高生產(chǎn)效率的問題。而在機加過程中作為裝夾工件的工藝裝備的夾具，在提高生產(chǎn)效率方面有其特別的優(yōu)勢。特別是在切削加工過程中，配以適當?shù)募庸ぽo助工具。（如夾具）等，有力于提高企業(yè)生產(chǎn)效率，使得許多復雜零件的加工成為可能，常規(guī)零件加工的質(zhì)量進一步提升，并降低勞動強度，在保證產(chǎn)品質(zhì)量加工精度的同時批量生產(chǎn)，從而降低生產(chǎn)成本。從而夾具的使用在某種程度上提高實際生產(chǎn)中企業(yè)的效益 。因而對夾具知識的認識和學習，在今天顯的優(yōu)為重要起來。 本論文是 結合目前實際生產(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)效率低勞動強大，加工質(zhì)量不高，而且往往需要增加劃線工序，而專門設計的一種銑床夾具，主要包括夾具的定位方案，夾緊方案、對刀方案，夾具體與定位鍵的設計及加工精度等方面的分析?？梢杂行У臏p少工件加工的基本時間和輔助時間，大大提高了勞動生產(chǎn)力，從而可以有效地減輕工人的勞動強度和增加勞動效率。 關鍵詞：高效 制造 機床夾具 前 言 夾具最早出現(xiàn)在 1787 年，隨著科學技術的巨大進步及社會生產(chǎn)力的迅速提 高，機床夾具已從一種輔助工具發(fā)展成為門類齊全的工藝設備?？萍嫉倪M步，生產(chǎn)的發(fā)展和產(chǎn)品在時常上的競爭，產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期越來越短，對機床夾具的設計、制造、使用提出了新的更高的要求?，F(xiàn)代機床夾具應該朝精密化柔性化、標準化等方面發(fā)展。 河南工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 `` 2 面對發(fā)我國經(jīng)濟近年來的快速發(fā)展，機械制造工業(yè)的壯大，在國民經(jīng)濟中占重要地位的制造業(yè)領域得以健康快速的發(fā)展。制造裝備的改進，使得作為制造工業(yè)重要設備的各類機加工藝裝備也有了許多新的變化。特別是作為機械制造中裝夾工件的工藝裝備的夾具，在機械化大生產(chǎn)的今天顯的更加重要起來，因為夾具是加工 生產(chǎn)內(nèi)不可卻少的重要部分。機械制造中特別是在金屬切削加工過程中，配以適當?shù)膴A具等加工輔助工具，有力于提高企業(yè)生產(chǎn)效率，降低勞動強度，保證加工產(chǎn)品質(zhì)量，從而降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)效益。從而在某種程度上對提高我國企業(yè)的競爭力有一定的促進作用。 該夾具具有良好的加工精度，針對性強，主要用于拔叉零件銑槽工序的加工。本夾具具有夾緊力裝置，具備現(xiàn)代機床夾具所要求的高效化和精密化的特點，可以有效的減少工件加工的基本時間和輔助時間，大大提高了勞動生產(chǎn)力，從而可以有效地減輕工人的勞動強度和增加勞動效率。 1 機 床夾具概論 床夾具及其功用 念 機床夾具是在機械制造過程中，用來固定加工對象，使之占有正確的位置，以接受加工或檢測并保證加工要求的機床附加裝置，簡稱為夾具。 在我們實際生產(chǎn)中夾具的作用是將工件定位，以使加工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。 床夾具的主要功能 在機床上加工工件的時候，必須用夾具裝好夾牢所要加工工件。將工件裝好，就是在機床上確定工件相對于刀具的正確位置，這一過程稱為定位。將工件夾緊，就是對工件施加作用力，使之在已經(jīng)定好的位置上將 工件可靠地夾緊，這一過程稱為夾緊。從定位到夾緊的全過程，稱為裝夾。機床夾具的主要功能就是完成工件的裝夾工作。工件裝河南工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 `` 3 夾情況的好壞，將直接影響工件的加工精度。 具裝夾工件的方法及特點 工件的裝夾方法有找正裝夾法和夾具裝夾法兩種。 找正裝夾方法是以工件的有關表面或?qū)ｉT劃出的線痕作為找正依據(jù)，用劃針或指示表進行找正，將工件正確定位，然后將工件夾緊，進行加工。這種方法安裝方法簡單，不需專門設備，但精度不高，生產(chǎn)率低，因此多用于單件、小批量生產(chǎn)。 夾具裝夾方法是靠夾具 將工件定位、夾緊，以保證工件相對于刀具、機床的正確位置具有以下特點： 通過工件上的定位基準面與夾具上的定位元件相接觸而實現(xiàn)的。因此，不再需要找正便可將工件夾緊。 有在加工過程中再進行找正的），因此，工件通過夾具對于機床也就占有了正確的位置。 證了工件加工表面相對于刀具的正確位置。 比較容易和穩(wěn)定地保證加工精度。 便，能減輕勞動強度，顯著地減少輔助時間，提高 勞動生產(chǎn)率。 鏜削圖機體上的階梯孔，若沒有臥式鏜床和專用設備，可設計一夾具在車床上加工。 床夾具的分類和組成 機床夾具的種類很多，形狀千差萬別。為了設計、制造和管理的方便，往往按某一屬性進行分類。 夾具的通用特性分類 目前中國常用夾具有通用夾具、專用夾具、可調(diào)夾具、組合夾具和自動線夾具等五大類。 1．通用夾具 通用夾具是指結構、尺寸已規(guī)格化，且具有一定通用性的夾具。其優(yōu)點是適應性強、不需要調(diào)整或稍加調(diào)整即可裝夾一定形狀和尺寸范圍內(nèi)的各種工件。這類夾具已商品化 。如三爪自定心卡盤、四爪單動卡盤、臺虎鉗、萬能分度頭、頂尖、中心架、電磁吸盤等。采用這類夾具可縮短生產(chǎn)準備周期，減少夾具品種，從而減低生產(chǎn)成本。其缺點是夾具的加工精度不高，生產(chǎn)力較低且較難裝夾形狀復雜的工件，故適用于單件小批量河南工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 `` 4 生產(chǎn)中。 2．專用夾具 專用夾具是針對某一工件的某一道工序的加工要求而專門設計和制造的夾具。特點是針對性強。適用與產(chǎn)品相對穩(wěn)定、批量較大的生產(chǎn)中，可獲得較高的生產(chǎn)率和加工精度。 3．可調(diào)夾具 夾具的某些元件可調(diào)整或可更換，已適應多中工件的夾具，稱為可調(diào)夾具。它還分為通用可調(diào)夾具和 成組夾具兩類。 4．組合夾具 組合夾具是由可循環(huán)使用的標準夾具零部件（或?qū)Ｓ昧悴考┙M裝成易于連接和拆卸的夾具。根據(jù)被加工零件的工藝要求可以很快地組裝成專用夾具，夾具使用完畢，可以方便地拆開。夾具主要應用在單件，中、小批多品種生產(chǎn)和數(shù)控加工中，是一種較經(jīng)濟的夾具。 5．自動線夾具 自動線夾具一般分為兩種，一種為固定式夾具，它與專用夾具相似；另一種為隨行夾具，使用中夾具隨工件一起運動，并將工件沿著自動線從一個工位移至下一個工位進行加工。 夾具使用的機床分類 這是專用夾具所用的分類方法?？煞?為車床、銑床、鉆床、鏜床、平面磨床、齒輪加工夾具、拉床等夾具。多品種生產(chǎn)和數(shù)控加工中，是一種較經(jīng)濟的夾具。 夾具動力源來分類 按夾具夾緊動力源可將夾具分為手動夾具和機動夾具兩大類。為減輕勞動強度和確保安全生產(chǎn)，手動夾具應有擴力機構與自鎖性能。常用的機動夾具有氣動夾具、液壓夾具、氣液夾具、電動夾具、電磁夾具、真空夾具和離心力夾具等。 床夾具的組成 雖然機床夾具的種類繁多，但它們的工作原理基本上是相同的。將各類夾具中，作用相同的結構或元件加以概括，可得出夾具一般所共有的以下幾個組成部分， 這些組成部分既相互獨立又相互聯(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，是夾具的主要功河南工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 `` 5 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床連接并確定夾具對機床主軸、工作臺或?qū)к壍南嗷ノ恢谩? 4．對刀元件或?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前正確位置的元件稱為對刀元件，用于確定刀具位置并 引導刀具進行加工的元件稱為導向元件。 5．其它裝置或元件 根據(jù)加工需要，有些夾具上還設有分度裝置、靠模裝置、上下料裝置、工件頂出機構、電動扳手和平衡塊等，以及標準化了的其它聯(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構、鍛造結構、焊接結構和裝配結構，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。 床夾具的現(xiàn)狀及發(fā)展方向 夾具最早出現(xiàn)在 18 世紀后期。隨著科學技術的不斷進步，夾具已從一 種輔助工具發(fā)展成為門類齊全的工藝裝備。 床夾具的現(xiàn)狀 有關統(tǒng)計表明，目前的中、小批多品種生產(chǎn)的工件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，以適應市場的需求與競爭。然而，一般企業(yè)都仍習慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具，一般在具有中等生產(chǎn)能力的工廠里，約擁有數(shù)千甚至近萬套專用夾具；另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，每隔 3~4 年就要更新 50~80％左右專用夾具，而夾具的實際磨損量僅為 10~20％左右。特別是近年來，數(shù)控機床、加工中心、成組技術、柔性制造系統(tǒng)（ 新 加工技術的應用，對機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)準備周期，降低生產(chǎn)成本； 河南工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 `` 6 2．能裝夾一組具有相似性特征的工件； 3．能適用于精密加工的高精度機床夾具； 4．能適用于各種現(xiàn)代化制造技術的新型機床夾具； 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(chǎn)率； 6。提高機床夾具的標準化程度。 代機床夾具的發(fā)展方向 現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向主要表現(xiàn)為標準化、精密化、高效化和柔性化等四個方面。 1. 標準化 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： 2148~91 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(chǎn)，有利于縮短生產(chǎn)準備周期，降低生產(chǎn)總成本。 隨著機械產(chǎn)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± 用于精密車削的高精度三爪自定心卡盤，其定心精度為 5μ m。 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(chǎn)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(zhuǎn)速為 9000r/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(chǎn)流水線、自動線配置相應的高效、自動化夾具外，在數(shù)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(shù)控機床的效率。 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(diào)整、組合等方式 以適應可變因素的能力。工藝的可變因素主要有：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、模塊化夾具、數(shù)控夾具等。為適應現(xiàn)代機械工業(yè)多品種、中小批量生產(chǎn)的需要，擴大夾河南工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 `` 7 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(diào)夾具結構，將是當前夾具發(fā)展的主要方向。 件定位的基本原理 由度的概念 由剛體運動學可知，一個自由剛體，在空間有且僅有六個自由度。如圖所示的工件，它在空間的位置是任意的，即它既能沿 個坐標軸移動，稱為移動自由度；又能繞 個坐標軸轉(zhuǎn)動，稱為轉(zhuǎn)動自由度。 點定位原則 如要使一個自由剛體在空間有一個確定的位置，就必須設置相應的六個約束，分別限制剛體的六個運動自由度。在討論工件的定位時，工件就是我們所指的自由剛體。如果工件的六個自由度都加以限制了，工件在空間的位置也就完全被確定下來了。因此，定位實質(zhì)上就是限制工件的自由度。 分析工件定位時，通常是用一個支承點限制工件的一個自由度。用合理設置的六個支承點，限制工件的六個自由度，使工件在夾具中的位置完全確定，這就是六點定位原則。 關于六點定位原則的幾個主要問題： 夾具 的實際結構中，定位支承點是通過具體的定位元件體現(xiàn)的，即支承點不一定用點或銷的頂端，而常用面或線來代替。根據(jù)數(shù)學概念可知，兩個點決定一條直線，三個點決定一個平面，即一條直線可以代替兩個支承點，一個平面可代替三個支承點。在具體應用時，還可用窄長的平面（條形支承）代替直線，用較小的平面來替代點。 能起到限制自由度的作用。 河南工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 `` 8 考慮力的影響。工件的某一自由度被限制，是指工件在某個坐標方向有了確定的位置，并不是指工件在受到使其脫離定位支承點的外力時不能運動。使工件在外力作用下不能運動，要靠夾緊裝置來完成。 件定位中的幾種情況 完全定位是指不重復地限制了工件的六個自由度的定位。當工件在 x、 y、 z 三個坐標方向均有尺寸要求或位置精度要求時，一般采用這種定位方式。 根據(jù)工件的加工要求，有時并不需要限制工件的全部自由度，這樣的定位方式稱為不完全定位。如在車床上加工通孔，根據(jù)加工要不需限制兩個自由度，所以用三爪自定心卡盤夾持限制其余四個自由度，就可以實現(xiàn)四點定位。又如平板工件磨平面，工件只有厚度和平行度要求，只 需限制三個自由度，在磨床上采用電磁工作臺就能實現(xiàn)三點定位。由此可知，工作在定位時應該限制的自由度數(shù)目應由工序的加工要求而定，不影響加工精度的自由度可以不加限制。采用不完全定位可簡化定位裝置，因此不完全定位在實際生產(chǎn)中也廣泛應用。 根據(jù)工件的加工要求，應該限制的自由度沒有完全被限制的定位稱為欠定位。欠定位無法保證加工要求，因此，在確定工件在夾具中的定位方案時，決不允許有欠定位的現(xiàn)象產(chǎn)生。如不設端面支承，則在一批工件上半封閉槽的長度就無法保證；若缺少側面兩個支承點時，則工件上的部分尺寸和槽與工件側 面的平行度則很難保證。 夾具上的兩個或兩個以上的定位元件重復限制同一個自由度的現(xiàn)象，稱為過定位。而在實際定位過成中會有隨機誤差，這種隨機的誤差造成了定位的不穩(wěn)定，嚴重時會引起定位干涉，因此應該盡量避免和消除過定位現(xiàn)象。消除或減少過定位引起的干涉，一般有兩種方法：一是改變定位元件的結構 , 如縮小定位元件工作面的接觸長度；或者減小定位元件的配合尺寸，增大配合間隙等；二是控制或者提高工件定位基準之間以及定位元自由度。 位基準的基本概念 在研究和分析工件定位問題時，定位基準的選擇是 一個關鍵問題。定位基準就是在加工中用作定位的基準。一般說來，工件的定位基準一旦被選定，則工件的定位方案也河南工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 `` 9 基本上被確定。定位方案是否合理，直接關系到工件的加工精度能否保證。 工件定位時，作為定位基準的點和線，往往由某些具體表面體現(xiàn)出來，這種表面稱為定位基面。例如用兩頂尖裝夾車軸時，軸的兩中心孔就是定位基面。但它體現(xiàn)的定位基準則是軸的軸線。 根據(jù)定位基準所限制的自由度數(shù)，可將其分為： 平面設置三個支承點，限制工件的三個自由度，這樣的平面稱為主要定位基面。一般應選擇較大的表面作為主要定位基 面。 平面設置兩個個支承點，限制了工件的兩個自由度，這樣的平面或圓柱面稱為主要定位基面。該基準面應選取工件上窄長的表面，而且兩支承點間的距離應盡量遠些，以保證其限制精度。 限制工件四個自由度的圓柱面，稱為雙導向定位基準面。 限制工件兩個移動自由度的圓柱面，稱為雙支承定位基準面。 5．止推定位基準面 限制工件一個移動自由度的表面，稱為止推定位基準面。平面上只設置了一個支承點，它只限制了工件沿 加工過程中，工件有時要承受切削 力和沖擊力等，可以選取工件上窄小且與切削力方向相對的表面作為止推定位基準面。 限制工件一個轉(zhuǎn)動自由度的表面，稱為防轉(zhuǎn)定位基準面。如軸的通槽側面設置一個防轉(zhuǎn)銷，它限制了工件沿 y 軸的轉(zhuǎn)動，減小了工件的角度定位誤差。防轉(zhuǎn)支承點距離工件安裝后的回轉(zhuǎn)軸線應盡量遠些。 用定位元件及選用 工件在夾具中要想獲得正確定位，首先應正確選擇定位基準，其次是選擇合適的定位元件。工件定位時，工件定位基準和夾具的定位元件接觸形成定位副，以實現(xiàn)工件的六點定位。 河南工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 `` 10 定位元件的基本要求 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。 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。 位元件在加工過程中，受工件重力、夾緊力和切削力的作用，因此要求定位元件應有足夠的剛度和強度，避免使用中變形和損壞。 位元件應力求結構簡單、合理，便于制造、裝配和更換。 位元件的結構和工作表面形狀應 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。 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面分為以下幾類： 固定支承（釘支承和板支承），自位支承，可調(diào)支承和輔支承。 位套和半圓定位座等。 定位銷（圓柱定位銷和圓錐定位銷），圓柱心軸和小錐度心軸。 用定位元件的選用 用定位元件選用時，應按工件定位基準面和定位元件的結構特點進行選擇。 1．工件以平面定位 （ 1）以面積較小的已經(jīng)加工的基準平面定位時，選用平頭支承釘，以基準面粗糙不平或毛坯面定位時，選用圓頭支承釘，側面定位時，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平面定位時，選用支承板定位元件，用于側面定位時，可選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)形平面作基準平面定位時，選用自位支承作定位元件。但須注意，自位支承雖有兩個或三個支承點，由于自位和浮動作用只能作為一個支承點。 （ 4）以毛坯面作為基準平面，調(diào)節(jié)時可按定位面質(zhì)量和面積大 小分別選用可調(diào)支河南工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 `` 11 承作定位元件。 （ 5）當工件定位基準面需要提高定位剛度、穩(wěn)定性和可靠性時，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)整支承點高度，支承位置應選在有利工件承受夾緊力和切削力的地方。 2．工件以外圓柱定位 （ 1）當工件的對稱度要求較高時，可選用 V 形塊工作面間的夾角α常取 60°、 90°、 120°三種，其中應用最多的是 90° V 形塊。 90° V 形塊的典型結構和尺寸已標準化，使用時可根據(jù)定位圓柱面的長度和直徑進行選擇。 V 形塊結構有多種形式，有的 V 形塊適用于較長的加工過的圓柱面定位；有的 的 V 形塊適用于尺寸較大的圓柱面定位，這種 （ 2）當工件定位圓柱面精度較高時（一般不低于 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圓孔定位的工件，可選用半圓定位座， 3．工件以內(nèi)孔定位 （ 1）工件上定位內(nèi)孔較小時，常選用定位銷作定位元件。圓柱定位銷的結構和尺寸標準化，不同直徑的定位銷有其相應的結構形式，可根據(jù)工件定位內(nèi)孔的直徑選用。 當工件圓柱孔用孔端邊緣定位時，需選用圓錐定位銷。當工件圓孔端邊緣形狀精度較差時，選用圓錐定位銷；當工件需平面和圓孔端邊緣同時定位時，選用浮動錐銷。 （ 2）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，當工件定位內(nèi)孔與基準端面垂直精度較高時，常以孔和端面聯(lián)合定位。因此，這類心軸通常是帶臺階定位面的心軸，當工件以內(nèi)花鍵為定位基準時，可選用外花鍵軸，當內(nèi)孔帶有花鍵槽時，可在圓柱心軸上設置鍵槽配裝鍵塊；當工件內(nèi)孔精度很高，而加工時工件力矩很小時，可選用小錐度心軸 定位。 定位誤差分析 六點定位原則解決了消除工件自由度的問題，即解決了工件在夾具中位置“定與不定”的問題。但是，由于一批工件逐個在夾具中定位時，各個工件所占據(jù)的位置不完全一致，即出現(xiàn)工件位置定得“準與不準”的問題。如果工件在夾具中所占據(jù)的位置不準確，加工后各工件的加工尺寸必然大小不一，形成誤差。這種只與工件定位有關的誤差稱為定位誤差，用Δ 河南工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 `` 12 在工件的加工過程中，產(chǎn)生誤差的因素很多，定位誤差僅是加工誤差的一部分，為了保證加工精度，一般限定定位誤差不超過工件加工公差 ~1/3， 即： Δ D≤ (1/5～ 1/3)T 式中 Δ D──定位誤差，單位為 T ──工件的加工誤差，單位為 位誤差產(chǎn)生的原因 工件逐個在夾具中定位時，各個工件的位置不一致的原因主要是基準不重合，而基準不重合又分為兩種情況：一是定位基準與限位基準不重合，產(chǎn)生的基準位移誤差；二是定位基準與工序基準不重合，產(chǎn)生的基準不重合誤差。 由于定位副的制造誤差或定位副配合間所導致的定位基準在加工尺寸方向上最大位置變動量，稱為基準位移誤差，用Δ Y 表示。不同的定位方式，基準位 移誤差的計算方式也不同。 如果工件內(nèi)孔直徑與心軸外圓直徑做成完全一致，作無間隙配合，即孔的中心線與軸的中心線位置重合，則不存在因定位引起的誤差。但實際上，如圖所示，心軸和工件內(nèi)孔都有制造誤差。于是工件套在心軸上必然會有間隙，孔的中心線與軸的中心線位置不重合，導致這批工件的加工尺寸 變動量即為最大配合間隙?？砂聪率接嬎悖? Δ Y = 1/2 ( = 1/2（δ D +δ d） 式中 Δ Y──基準位移誤差 單位為 孔的最大直徑單位為 軸的最小直徑單位為 δ D ──工件孔的最大直徑公差，單位為 δ d──圓柱心軸和圓柱定位銷的直徑公差，單位為 基準位移誤差的方向是任意的。減小定位配合間隙，即可減小基準位移誤差Δ 提高定位精度。 加工尺寸的基準是外圓柱面的母線時，定位基準是工件圓柱孔的中心線。這種由于工序基準與定位基準不重合所導致的工序基準在加工尺寸方向上的最大位置變動量，稱為基準 不重合誤差，用Δ 時除定位基準位移誤差外，還有基準不重合誤差。 見的定位方式中基準位移誤差 柱心軸中心定位 河南工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 `` 13 計算式：Δ Y＝ D+δ 位心軸較短） 工件定位后最大配合間隙 δ D 工件定位基準孔的直徑公差 δ 圓柱定位銷或圓柱心軸的直徑公差 定位所需最小間隙，由設計而定 注意：基準位移誤差的方向是任意的。 當工件用長定位心軸定位時，需考慮平行度要 求 計算式：Δ Y＝ δ D+δ d+1 加工面長度 定位孔長度 計算式：Δ Y＝ d+ 定位套的孔徑公差 δ d 工件定位外圓的直徑公差 注意：基準位移誤差的方向是任意的。 平面支承定位的位移誤差較容易計算，當忽略支承誤差且定位基準制作精度較高時，工序尺寸的基準位移誤差視為零。 體定心定位 若不計 有工件基準面的圓度誤差時，工件的定位中心會 發(fā)生偏移即 生基準位移誤差。 即：Δ Y＝ ： 對于 90° V 形體Δ Y＝ d 位誤差的合成 定位誤差是兩誤差的合成即：Δ D=Δ B+Δ Y 在圓柱間隙配合定位和 基準不重合誤差和位移誤差都存在時，定位誤差的合成需判斷“＋”、“－”號。 例如： Δ B＝δ d／ 2 當Δ B 與Δ ＝Δ B＋Δ Y＝δ d／ 2+Δ Y 當Δ B 與Δ ＝Δ B－Δ Y＝δ d／ 2－Δ Y 河南工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 `` 14 件的夾緊 在機械加工過程中，工件會受到切削力、離心力、慣性力等的作用。為了保證在這些外力作用下，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)生振動和位移，在夾具結構中必須設置一定的夾緊裝置將工件可靠地夾牢。 第一節(jié)、夾緊裝置的組成及其設計原則 工件定位后，將工件固定并使其在加工過程中保持定位位置不變的裝置，稱為夾緊裝置。 緊裝置的組成 夾緊裝置的組成由以下三部分組成。 動力源裝置 它是產(chǎn)生夾緊作用力的裝置。分為手動夾緊和機動夾緊兩種。手動夾緊的力源來自人力，用 時比較費時費力。為了改善勞動條件和提高生產(chǎn)率，目前在大批量生產(chǎn)中均采用機動夾緊。機動夾緊的力源來自氣動、液壓、氣液聯(lián)動、電磁、真空等動力夾緊裝置。 傳力機構 它是介于動力源和夾緊元件之間傳遞動力的機構。傳力機構的作用是：改變作用力的方向；改變作用力的大?。痪哂幸欢ǖ淖枣i性能，以便在夾緊力一旦消失后，仍能保證整個夾緊系統(tǒng)處于可靠的夾緊狀態(tài)，這一點在手動夾緊時尤為重。 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。 緊裝置的設計原則 在夾緊工件的過程中，夾緊作用的效果會直接影響工件 的加工精度、表面粗糙度以及生產(chǎn)效率。因此，設計夾緊裝置應遵循以下原則： 工件不移動原則 夾緊過程中，應不改變工件定位后所占據(jù)的正確位置。 工件不變形原則 夾緊力的大小要適當，既要保證夾緊可靠，又應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。 工件不振動原則 對剛性較差的工件，或者進行斷續(xù)切削，以及不宜采用氣缸直接壓緊的情況，應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)的河南工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 `` 15 振動。 安全可靠原則 夾緊傳力機構應有足夠的夾緊行程，手動夾緊要有自鎖性能，以保證夾緊可靠。 經(jīng)濟實用原則 夾緊裝置的自動化和復雜程度應與生產(chǎn)綱領相適應，在保證生產(chǎn)效率的前提下，其結構應力求簡單，便于制造、維修，工藝性能好；操作方便、省力，使用性能好。 夾緊力的基本原則 設計夾緊裝置時，夾緊力的確定包括夾緊力的方向、作用點和大小三個要素。 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。選擇時必須遵守以下準則： 夾緊力的方向應有助于定位穩(wěn)定，且主夾緊力應朝向主要定位基面。 夾緊力的方向應有利于減小夾緊力，以減小工件的變形、減輕勞動強度。 夾緊 力的方向應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，更需注意使夾緊力的方向指向工件剛性最好的方向。 夾緊力作用點是指夾緊件與工件接觸的一小塊面積。選擇作用點的問題是指在夾緊方向已定的情況下確定夾緊力作用點的位置和數(shù)目。夾緊力作用點的選擇是達到最佳夾緊狀態(tài)的首要因素。合理選擇夾緊力作用點必須遵守以下準則： 夾緊力的作用點應落在定位元件的支承范圍內(nèi)，應盡可能使夾緊點與支承點對應，使夾緊力作用在支承上。如夾緊力作用 在支承面范圍之外，會使工件傾斜或移動，夾緊時將破壞工件的定位。 夾緊力的作用點應選在工件剛性較好的部位。這對剛度較差的工件尤其重要，如將作用點由中間的單點改成兩旁的兩點夾緊，可使變形大為減小，并且夾緊更加可靠。 夾緊力可的作用點應盡量靠近加工表面，以防止工件產(chǎn)生振動和變形，提高定位的穩(wěn)定性和靠性。 夾緊力的大小，對于保證定位穩(wěn)定、夾緊可靠，確定夾緊裝置的結構尺寸，都有著河南工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 `` 16 密切的關系。夾緊力的大小要適當。夾緊力過小則夾緊不牢靠，在加工過程中工件可能發(fā)生位移而破壞定位，其結果輕則影響加工質(zhì)量，重 則造成工件報廢甚至發(fā)生安全事故。夾緊力過大會使工件變形，也會對加工質(zhì)量不利。 理論上，夾緊力的大小應與作用在工件上的其它力（力矩）相平衡；而實際上，夾緊力的大小還與工藝系統(tǒng)的剛度、夾緊機構的傳遞效率等因素有關，計算是很復雜的。因此，實際設計中常采用估算法、類比法和試驗法確定所需的夾緊力。 當采用估算法確定夾緊力的大小時，為簡化計算，通常將夾具和工件看成一個剛性系統(tǒng)。根據(jù)工件所受切削力、夾緊力（大型工件應考慮重力、慣性力等）的作用情況，找出加工過程中對夾緊最不利的狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力，最后再 乘以安全系數(shù)作為實際所需夾緊力，即 式中 實際所需夾緊力，單位為 N； 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)，粗略計算時，粗加工取 K＝ ，精加工取 K＝ 。 夾緊力三要素的確定，實際是一個綜合性問題。必須全面考慮工件結構特點、工藝方法、定位元件的結構和布置等多種因素， 才能最后確定并具體設計出較為理想的夾緊裝置。 小夾緊變形的措施 有時，一個工件很難找出合適的夾緊點。如較長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。這時可以采取以下措施減少夾緊變形。 便獲得變形量的統(tǒng)計平均值，通過調(diào)整刀具適當消除部分變形量，也可以達到所要求的加工精度。）增加輔助支承和輔助夾緊點 。 若高支座可采用增加一個輔助支承點及輔助夾緊力，就可以使工件獲得滿意的夾緊狀態(tài)。 ，用一塊活動壓板將夾緊力的著力 點分散成兩個或四個，從而改變著力點的位置，減少著力點的壓力，獲得減少夾緊變形的效果。 壓板下增加墊環(huán)，使夾緊力通過剛性好的墊環(huán)均勻地作用在薄壁工件上，避免工件局部壓陷。 保證形 加工薄壁套筒時，采用加寬卡爪，如果河南工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 `` 17 夾緊力較大，仍有可能發(fā)生較大的變形。因此，在精加工時，除減小夾緊力外，工件能產(chǎn)生。 對于一些極薄的特形工件，靠精密沖壓加工仍達不到所要求的精度而需要進行機械加工時，上述各種措施通常難以滿足需要，可以采用一種凍結式夾具。這類夾 具是將極薄的特形工件定位于一個隨行的型腔里，然后澆灌低熔點金屬，待其固結后一起加工，加工完成后，再加熱熔解取出工件。低熔點金屬的澆灌及熔解分離，都是在生產(chǎn)線上進行的。 件的組合定位 件組合定位應注意問題 工件常以平面、外圓柱面、內(nèi)圓柱面、圓錐面等的各種組合，工件組合定位時，應注意的幾個關鍵性問題。 1．合理選擇定位元件，實現(xiàn)工件的完全定位或不安全定位。 2．按基準重合原則選擇定位基準。 3．組合定位中，一些定位元件單獨使用時限制沿坐標方向的自由度，而在組合 定位時則轉(zhuǎn)化為限制繞坐標軸方向的自由度。 4．從多種定位方案中選擇定位元件時，應特別注意定位元件所限制的自由度與加工精度關系，以滿足加工要求。 因工件在夾具上定位時，定位基準發(fā)生位移、定位基準與工序其準不重合產(chǎn)生定位誤差?；鶞饰灰普`差和基準不重合誤差分別獨立、互不相干，它們都使工序基準位置產(chǎn)生變動。定位誤差包括基準位移誤差和基準不重合誤差。當無基準位移誤差時，Δ Y=0；當定位基準與工序基準重合時，Δ B=0；若兩項誤差都沒有，則Δ D=0。分析和計算定位誤差的目的，是為了對定位方案能否保證加工要求，有一 個明確的定量概念，以便對不同定位方案進行分析比較，同時也是在決定定位方案時的一個重要依據(jù)。 件以兩孔一面定位 定位元件：支承板、定位銷、和菱形銷。 合表面定位及其誤差分析 以上常見定位方式，多為以單一表面作為定位基準，但在實際生產(chǎn)中，通常都以工件上的兩個或兩個以上的幾何表面作為定位基準，即采用組合定位方式。 組合定位方式很多，常見的組合方式：一個孔及其端面，一根軸及其端面，一個平面及其上的兩個圓孔。生產(chǎn)中最常用的就是“一面兩孔”定位，如加工箱體、杠桿、蓋河南工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 `` 18 板支架類零件。采用“一面兩孔” 定位，容易做到工藝過程中的基準統(tǒng)一，保證工件的相對位置精度。 工件采用“一面兩孔”定位時，兩孔可以是工件結構上原有的，也可以是定位需要專門設計的工藝孔。相應的定位元件是支承板和兩定位銷。當兩孔的定位方式都選用短圓柱銷時，支承板限制工件三個自由度；兩短圓柱銷分別限制工件的兩個自由度；有一個自由度被兩短圓柱銷重復限制，產(chǎn)生過定位現(xiàn)象，嚴重時會發(fā)生工件不能安裝的現(xiàn)象。因此，必須正確處理過定位，并控制各定位元件對定位誤差的綜合影響。為使工件能方便地安裝到兩短圓柱銷上，可把一個短圓柱銷改為菱形銷，采用一圓柱銷、一菱形 銷和一支承板的定位方式，這樣可以消除過定位現(xiàn)象，提高定位精度，有利于保證加工質(zhì)量。 菱形銷，應用較廣，其尺寸見下表。 表： 菱形銷的尺寸 d >3~6 >6~8 >8~20 >20~24 >24~30 >30~40 >40~50 B 1 2 3 3 3 4 5 b 2 3 4 5 5 6 8 河南工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 `` 19 2 銑床夾具設計 床夾具的分類 銑床夾具按使用范圍，可分為通用銑夾具、專用銑夾具和組合銑夾具三類。按工件在銑床上加工的運動特點，可分為直線進給夾具、圓周進給夾具、沿曲線進給夾具（如仿形裝置）三類。還可按自動化程度和夾緊動力源的不同（如氣動、電動、液壓）以及裝夾工件數(shù)量的 多少（如單件、雙件、多件）等進行分類。其中，最常用的分類方法是按通用、專用和組合進行分類。 床常用通用夾具 的結構 銑床常用的通用夾具主要有平口虎鉗，它主要用于裝夾長方形工件，也可用于裝夾圓柱形工件。 機用平口虎鉗是通過虎鉗體固定在機床上。固定鉗口和鉗口鐵起垂直定位作用，虎鉗體上的導軌平面起水平定位作用?；顒幼⒙菽?、絲桿（及方頭的）和緊固螺釘可作為夾緊元件?；剞D(zhuǎn)底座和定位鍵分別起角度分度和夾具定位作用。 床夾具的設計特點 銑床夾具與其它機床夾具的不同之處在于：它是通過定位鍵在機床上定位，用對刀裝置決定銑刀相對于夾具的位置。 床夾具的安裝 銑床夾具在銑床工作臺上的安裝位置，直接影響 被加工表面的位置精度，因而在設計時必須考慮其安裝方法，一般是在夾具底座下面裝兩個定位鍵。定位鍵的結構尺寸已標準化，應按銑床工作臺的 和夾具底座以及工作臺 T 形槽的配合為H7/H8/定位鍵的距離應力求最大，以利提高安裝精度。 作為定位鍵的安裝是夾具通過兩個定位鍵嵌入到銑床工作臺的同一條 T 形槽中，再用 T 形螺栓和墊圈、螺母將夾具體緊固在工作臺上，所以在夾具體上還需要提供兩個穿T 形螺栓的耳座。如果夾具寬度較大時，可在同側設置兩個耳座，兩耳座的距離要和銑床工作臺兩個 T 形槽間的距離一致 。 床夾具的對刀裝置 銑床夾具在工作臺上安裝好了以后，還要調(diào)整銑刀對夾具的相對位置，以便于進行定距加工。為了使刀具與工件被加工表面的相對位置能迅速而正確地對準，在夾具上可以采用對刀裝置。對刀裝置是由對刀塊和塞尺等組成，其結構尺寸已標準化。各種對刀河南工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 `` 20 塊的結構，可以根據(jù)工件的具體加工要求進行選擇。 位方案 圖 2示拔叉零件，要求設計銑槽工序用的銑床夾具。根據(jù)工藝規(guī)程，在銑槽之前其它各表面均已加工好，本工序的加工要求是：槽寬 16深 8的中心平面與Ф 25軸線的垂 直度公差為 側面與 E 面的距離 11 ± 底面與面平行。 點定位原理 當工件在不受任何條件約束時，其位置是任意的不確定的。由理論力學可知，在空間處于自由狀態(tài)的鋼體，具有六個自由度，即沿著 X、 Y、 六個自由度是工件在空間位置不確定的最高程度。定位的任務，就是要限制工件的自由度。在夾具中，用分別適當?shù)呐c工件接觸的六 個支撐點，來限制工件六個自由度的原理，稱為六點定位原理。 用定位原理幾種情況 河南工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 `` 21 工件的六個自由度全部被限制，它在夾具中只有唯一的位置，稱為完全定位。 工件定位時，并非所有情況下都必須使工件完全定位。在滿足加工要求的條件下，少于六個支撐點的定位稱為部分定位。 在滿足加工要求的前提下，采用部分定位可簡化定位裝置，在生產(chǎn)中應用很多。如工件裝夾在電磁吸盤上磨削平面只需限制三個自由度。 復定位） 幾個定位支撐點重復限制一個自由度，稱為過定位。 (1)一般情況下，應該 避免使用過定位。 通常，過定位的結果將使工件的定位精度受到影響，定位不確定可使工件（或定位件）產(chǎn)生變形，所以在一般情況下，過定位是應該避免的。 （ 2）過定位亦可合理應用 雖然工件在夾具中定位，通常要避免產(chǎn)生“過定位”，但是在某些條件下，合理地采用“過定位”，反而可以獲得良好的效果。這對剛性弱而精度高的航空、儀表類工件更為顯著。 工件本身剛性和支承剛性的加強，是提高加工質(zhì)量和生產(chǎn)率的有效措施，生產(chǎn)中常有應用。大家都熟知車削長軸時的安裝情況，長軸工件的一端裝入三爪卡盤中，另一端用尾架尖支撐。這就是個“過定位”的 定位方式。只要事先能對工件上諸定位基準和機床（夾具）有關的形位誤差從嚴控制，過定位的弊端就可以免除。由于工件的支撐剛性得以加強，尾架的扶持有助于實現(xiàn)穩(wěn)定，可靠的定位，所以工件安裝方便，加工質(zhì)量和效率也大為提高。 定要限制的自由度 按照加工要求，銑通槽時應限制五個自由度，即沿 若在此方向設置一止推支撐，則可起到承受部分銑削力的作用，故可采用完全定位。 位方案選擇 如圖 2三種定位方案可供選擇： 河南工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 `` 22 ab ：工件以 E 面作為主要定位面，用支承板 1 和短銷 2（與工件Ф 25配合）限制工件五個自由度，另設置一防轉(zhuǎn)擋銷實現(xiàn)六點定位。為了提高工件的裝夾剛度，在圖（ a）所示。 方案 件以Ф 25作為主要定位基面，用長銷 3 和支承釘 4 限制工件五個自由度，另設置一防轉(zhuǎn)擋銷實現(xiàn)六點定位。在 圖（ b）所示。 方案 件以Ф 25為主要定位基面，用長銷 3和 長條支承板 5 限制兩個自由度，限制工件六個自由度，其中繞 z 軸轉(zhuǎn)動的自由度被重復限制了，另設置一防擋銷。在 C 處也加一輔助支承，如圖（ c）所示。 比較以上三種方案，方案 面限制，定位基準與設計基準不重合，不利于保證槽的中心平面與Ф 25軸線的垂直度。方案 雖然定位基準與設計基準重合，槽的中心平面與Ф 25軸線的垂直度要求保證，但這種定位方式不利于工件的夾緊。由于輔助支承是在工件夾緊后才起作用，而是施加夾緊力 P 時，支承釘 4的面積太小，工件極易歪斜變形，夾緊也不可靠。方案 雖是過定位，但若在工件加工工藝方案中，安排Ф 25與 E 面在一次裝夾中加工，使Ф 25與 過定位的影響甚小。在對工件施加夾緊力 件的變形也很小，且定位基準與設計基準重合。綜上所述，方案 好。 對 于 防轉(zhuǎn) 擋 銷位 置的 設置 ， 也是 三種 不 同的 方案 ， 如圖 2示。河南工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 `` 23 ( a ) 時 ，由于 B 面與Ф 25的距離較進（ 230 尺寸公差又大，定位精度低。擋銷放在位置 2 時，雖然距Ф 25軸線較遠，但由于工件定位是毛面，因而定位精度也較低。而當擋銷放在位置 3時，距Ф 25軸線較遠，工件定位面的精度較高（Ф 55定位精度較高，且能承受切削力所引起的轉(zhuǎn)矩。因此，防轉(zhuǎn)擋銷應放在位置 3 較好。 算定位誤差 除槽寬 16銑刀保證外，本夾具要保證槽側面與 5軸線的垂直度，其它要求未注公差，因此只需計算上述兩項加工要求的定位 誤差。 （ 1）加工尺寸 11± 定位誤差 采用圖 2c）所示定位方案時， 是定位基準，故基準不重合誤差為零。有由于 E 面與長條支承板始終保持接觸，故基準位移誤差為零。因此，加工尺寸 11± 有定位誤差。 （ 2）槽的中心平面與Ф 255H7 則 Ф 25 河南工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 `` 24 Ф 25 25+ （ 由于定位基準與設計基準重合，故 基準不重合誤差為零?；鶞饰灰普`差的分析如圖2示。 工件孔軸線定位銷軸線孔與銷的配合圖 2 - - - - 4 基 準 位 移 誤 差 分 析基準位移誤差 △ y=2*8a=2*8* 由于定位誤差△ D=△ y=（ 故此定位方案可行