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沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院
本科畢業(yè)論文
題 目： 銑床半軸夾具設(shè)計
專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化
班 級： 機制1101
學(xué)生姓名： 李永帥
指導(dǎo)教師： 邱國俊
論文提交日期： 2015年 6 月 1日
論文答辯日期： 2015年 6月 5日
畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書
專業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化
1101班
學(xué)生：李永帥
畢業(yè)設(shè)計（論文）題目：銑床半軸夾具設(shè)計
畢業(yè)設(shè)計（論文）內(nèi)容：利用autoCAD或者用三維設(shè)計將所設(shè)計的夾具按照已經(jīng)計算好的數(shù)據(jù)完整的畫出來。
畢業(yè)設(shè)計（論文）專題部分：銑床夾具的定位、夾緊的方式、夾緊力的計算說明和銑床半軸夾具的設(shè)計圖及其簡單的說明。
起止時間：2015年3月16日至6月5日。
指導(dǎo)教師： 簽字 年 月 日
摘要
夾具是現(xiàn)如今機械制造業(yè)應(yīng)用的最廣泛的加工工藝之一，因為它使得制造業(yè)的生產(chǎn)力有了顯著地提升，科技的迅速向前發(fā)展使得夾具在現(xiàn)代機械制造業(yè)的地位愈發(fā)的重要，這其中銑床半軸夾具是在銑床上對軸進(jìn)行操作時所使用的夾具。銑床半軸夾具的設(shè)計需要有很長的準(zhǔn)備期。對于機械零件的精度，對軸的定位的影響很大。所以，這是一件重要并且麻煩的事，只有專業(yè)的技術(shù)人員才能熟練地操作。
在現(xiàn)代的產(chǎn)品生產(chǎn)流程過程當(dāng)中，對于夾具的精度，強度，還有剛度的標(biāo)準(zhǔn)要求的高低，對夾具的使用得穩(wěn)定性和可靠性大小，工作效率高低都會對產(chǎn)品的產(chǎn)生以及產(chǎn)品的加工質(zhì)量有著很大的影響。所以，首先了解什么是夾具，夾具是用來干什么用的，明白了這些之后就應(yīng)該開始著手于準(zhǔn)備相應(yīng)的夾具設(shè)計，經(jīng)過一段周期的準(zhǔn)備工作之后就得開始將工件裝卡在所設(shè)計出的專用夾具之中開始檢驗定位，定位無誤之后進(jìn)行詳細(xì)的誤差具體分析，同時還得對加工精度做出保證，最后在計算出夾緊力的大小和夾緊位置和點數(shù)?，F(xiàn)如今，機械制造工業(yè)已經(jīng)從最初的一種品種、大量生產(chǎn)成功的轉(zhuǎn)型到了今天很多品種、小批次、個性化制造，小批量多品種的生產(chǎn)，特別值得一提是在數(shù)控加工中得到了很好的應(yīng)用，在成批生產(chǎn)中代替專用夾具率為35%左右，甚至是高達(dá)55%左右，所以傳統(tǒng)夾具也已經(jīng)不再適用現(xiàn)代的機械制造行業(yè)，但是夾具是任何工件的產(chǎn)生所不可或缺的一種加工工藝的設(shè)備，所以基于此發(fā)明了組合夾具這一種新型加工工藝設(shè)備，組合夾具設(shè)計是現(xiàn)代制造業(yè)夾具設(shè)計具有一定程度上的通用性，便于拆裝，以應(yīng)對不同工序，不同類型的機床，綜上所述，組合夾具的設(shè)計是現(xiàn)代夾具制造業(yè)夾具設(shè)計的最佳選擇。
與此同時，在現(xiàn)代的制造業(yè)當(dāng)中夾具有著非常多的樣式和類型以及它們都有著自己各自獨特的應(yīng)用的領(lǐng)域，所以現(xiàn)在要進(jìn)行夾具的設(shè)計的話，大多數(shù)往往都是憑借有著長期而又豐富的工作經(jīng)驗的工作人員來當(dāng)設(shè)計人員參與設(shè)計，所以不同的設(shè)計人員，不同的設(shè)計小組，因為有著不同的工作經(jīng)驗和閱歷，往往設(shè)計出來的夾具也會有所不同，夾具的設(shè)計方案相比于之前在針對傳統(tǒng)的夾具的設(shè)計當(dāng)中所存在的一些問題與難題會一一的被現(xiàn)代制造業(yè)的技術(shù)的提升和工作人員素質(zhì)與知識水平的提高所解決的。即便是萬一出現(xiàn)報廢的情況的話，也完全可以進(jìn)行補救；技術(shù)層次薄弱的問題，提高企業(yè)的工藝裝備的使用系數(shù)。
關(guān)鍵詞：夾具設(shè)計；定位；夾緊力；組合夾具
Abstract
fixture design is one of the most widely used processing manufacturing now, and the science, technology development quickly make fixture in the status of modern mechanical manufacturing industry more and more important ,the time of the shaft to operate , clamp, milling machine axle shaft fixture looks be like simple, actually is not have so long time to prepare. For precision mechanical parts, is a great influence on axial positioning. So this is an important and troublesome, can only be skilled professional and technical personnel to operate.
in the modern production process, for the precision of the fixtures, intensity, and the standard requirements of high and low stiffness stability and reliability of the use of fixture, the low for the product and the product quality has impact .So, first to understand what is a fixture, it is used to do what, after I see these should start to prepare the corresponding fixture design, after in the design of special fixture on inspection location, locate and correct after
specific, while pledged to processing precision, finally calculate the clamping force and the clamping position and the size of the points. In the design , drilling is an important and troublesome thing, only skilled technicians can accurate hole drilling system.?As a result, a large number of production?or require parts must be interchangeable, the most effective drilling methods, is to make the recruitment mode, namely the drilling special fixture. Nowadays, mechanical manufacturing has from the original manufacturing , the success of mass production transformation by today, building modular fixture library by using Excel table-driven technology. Based on this, The virtual assembly of moduIar fixture was made for the typical process of one typicaI components.many varieties, small batch more varieties, especially in the machining got very good application, instead of special fixture in the batch production rate was about 35%, or even as high as 55%, so the traditional jig also is no longer applicable in modern manufacturing, any art artifacts produced by a kind of the processing equipment man , so than invented the modular fixture based on the this a new process ting technology equipment, so that what modular fixture design is a modern manufacturing fixture easy to tear open out fit, in reason response to tools about above all, the design of modular fixture is the best choice for modern fixture design.
In modern manufacturing industry, meanwhile, has very many style and types of jig and they all have their own independent field and scope of application, so now is for the design of fixture , most often with a long and rich work experience in personnel as design personnel to participate in the design, so the design of the different people, different design teams because of the different working with experience and experience, design the fixture will be different, fixture design, the method will be more flexible ,so, before the research in traditional fixture design of some problems and different difficult to do the manufacturing technology and staff quality and knowledge level of ascension to solve .even scrapped one thousand happen, also can remedy completely, moreover can also remedy completely, moreover can also solve the small and medium enterprise because of the lack of process equipment design and manufacture ability.
Key word: grip design; fixed position; clamp force; built-up jig
目 錄
引言 1
第一章銑床半軸夾具的目的、意義和要求 2
1.1 銑床半軸夾具的設(shè)計目的 2
1.2 銑床半軸夾具的設(shè)計意義 2
1.3 銑床半軸夾具的設(shè)計要求 3
1.4 銑床夾具的應(yīng)用及發(fā)展?fàn)顩r 4
第二章銑床半軸夾具的定位 6
2.1 描述銑床半軸夾具的定位 6
2.2 銑床半軸夾具的定位誤差分析 9
第三章夾緊力的計算 11
3.1 夾緊方式及夾緊裝置的作用 11
3.2 確定夾緊力時應(yīng)考慮的計算系數(shù) 13
3.3 夾緊力的數(shù)值計算 15
3.4 夾緊點的位置與數(shù)目 17
第四章銑床半軸夾具的設(shè)計圖 18
4.1 銑床半軸夾具的裝配圖及其簡單說明 18
4.2 銑床半軸夾具V型零件圖及說明 19
4.3 銑床半軸夾具圖及說明 22
第五章結(jié)論 23
參考文獻(xiàn) 24
致謝 25
沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 引言
引言
在工件的機械制造流程之中，工件較刀具或者是機床有著明確的位置，這是保證工件可以有好的加工精度。而夾具就是完成這一加工過程所需要的工藝設(shè)備。讓工件相較于機床或者有一個確切的位置，讓工件在生產(chǎn)過程中保持原來裝卡的位置未發(fā)生任何變化。
機床夾具現(xiàn)在已經(jīng)是現(xiàn)代制造工藝過程中必有的公益裝備了。大批次工件的生產(chǎn)，工件的精度是我們首先要考慮的問題，其次還要考慮到實用性和生產(chǎn)工件的效率問題，這就需要為某一種零件或是一道工序?qū)ｉT設(shè)計其專用的夾具。這樣的話只要將工件放入夾具中不用劃線就可確定工件和刀具、機床三者彼此之間的位置。
專門的夾具的產(chǎn)生是依賴某一工件或者是一道工序要求專門為其生產(chǎn)和制造出來的。優(yōu)點是針對性強，但缺點是不具有通用性。在大批次生產(chǎn)中，能使用上專用夾具的情況會有很多，可獲得比較理想的生產(chǎn)效率和加工的精度。而銑床的夾具又是比較常見而且常用的夾具，在花鍵的加工，平面的加工，還有鍵槽、缺口、成形面等都可以用到銑床夾具。銑削加工用的時間比較少，單個的工件加工的輔助用的時間會有些長，降低輔助的時間是銑床夾具應(yīng)考慮到的問題，這是方便在大批次零件的生產(chǎn)上采用多工件加工工序提升工作的效率。
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沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 銑床半軸夾具設(shè)計的目的、意義和要求
第一章銑床半軸夾具設(shè)計的目的、意義和要求
1.1 銑床半軸夾具設(shè)計的設(shè)計目的
夾具作為一種常用的加工工藝裝備，在制造的流程中，應(yīng)用到了大量的夾具，在這其中機床夾具就是其中比較典型的一種，將其裝在機床上之后讓工件與刀具和機床保持著正確的位置，能承受對它力的作用，例如虎口鉗、分度頭等，都是屬于機床夾具的。
在機械加工中，機床夾具的主要作用有以下六個方面：
（1）確保加工的精度，用專用夾具進(jìn)行安裝，優(yōu)勢在于能夠精準(zhǔn)快速的定位，可以保證加工的精度既穩(wěn)定有可靠。
（2）提升勞動的生產(chǎn)效率，減少劃線消耗的時間，提升加工工件的剛度，進(jìn)一步提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。
（3）改良工作條件，采用夾具裝卡工件的話既方便又省時還比較安全，可靠性比較高，采用液壓氣壓夾緊裝置降低疲勞強度，保證工人的人身安全。
（4）控制生產(chǎn)的成本。批量生產(chǎn)的工件用夾具的話會提升生產(chǎn)的效率，相對而言降低了生產(chǎn)成本，生產(chǎn)的批次越大，生產(chǎn)的成本愈來愈低。
（5）保證工藝紀(jì)律；
（6）獲得良好經(jīng)濟(jì)效率。
但是，處在不同的生產(chǎn)環(huán)境中，著重區(qū)分不同的側(cè)重點。在進(jìn)行夾具設(shè)計之前應(yīng)該想到加工的技術(shù)需求，產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，工人是否可以熟練地進(jìn)行操作等方面的問題，達(dá)到預(yù)期希望。
1.2 銑床半軸夾具的設(shè)計意義：
夾具設(shè)計作為整個生產(chǎn)過程的第一道工序，準(zhǔn)備的周期長，有很重要的位置，夾具設(shè)計的成功還是失敗對產(chǎn)品的質(zhì)量有很大的關(guān)系。準(zhǔn)備和設(shè)計所耗費的周期是整個生產(chǎn)過程當(dāng)中最長的，是實際決定著整個生產(chǎn)準(zhǔn)備周期的關(guān)鍵。通過我個人的實習(xí)經(jīng)歷我了解到：
(1) 夾具設(shè)計中盡量釆用標(biāo)準(zhǔn)件和常用件：
工作人員在準(zhǔn)備夾具設(shè)計時，通常選擇標(biāo)準(zhǔn)通用件進(jìn)開始設(shè)計，如不這樣做的話若每次工作人員重新對這些零件進(jìn)行造型，務(wù)必會浪費大量的精力、時間、資金，勞動強度極大。
(2) 夾具設(shè)計是一個高度依賴經(jīng)驗的設(shè)計問題：
工作人員在思考夾具具體的設(shè)計方案時，會依靠自己工作中所積累的經(jīng)驗把新工件的結(jié)構(gòu)、特征和目前市面上有的工件進(jìn)行比較，在原先就有的一些用途的基礎(chǔ)上在進(jìn)行研發(fā)新的作用還有用處。
對夾具設(shè)計現(xiàn)在有的經(jīng)驗，將標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)運用到設(shè)計當(dāng)中去會使工裝設(shè)計的周期進(jìn)一步的縮短，設(shè)計周期的縮短會提升夾具設(shè)計的質(zhì)量，用數(shù)據(jù)庫的管理，用標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)，將標(biāo)準(zhǔn)件、通用件和過往設(shè)計的經(jīng)驗進(jìn)行夾具設(shè)計，降低勞動強度，減少了勞動時間。
1.3 銑床半軸夾具的設(shè)計要求：
夾具設(shè)計及操作簡要說明：
夾具的主要組成部分包括：夾具體、夾緊裝置、定位元件。
機床夾具的組成和各組成部分之間的關(guān)系如圖所示。
由上所述，夾具的設(shè)計著重考慮勞動生產(chǎn)力對其進(jìn)行的干擾，夾具的結(jié)構(gòu)便于操作，結(jié)構(gòu)簡單，降低成本，這樣夾具會有高的性價比。
1.4 銑床半軸夾具的應(yīng)用及發(fā)展?fàn)顩r：
夾具出現(xiàn)在18世紀(jì)左右，由于技術(shù)的發(fā)展和提升，夾具的作用已經(jīng)從最初的用做一種輔助的工具發(fā)展到了現(xiàn)在是工藝裝備門類齊全的一種工藝裝備。
(1) 機床夾具的現(xiàn)狀
就目前為止在我學(xué)習(xí)和實習(xí)期間我所了解并且接觸到的機床的夾具工件產(chǎn)品里，小批量，多層次的生產(chǎn)模式已經(jīng)占據(jù)現(xiàn)代工種品類的70%以上了，為了搶奪市場，現(xiàn)代產(chǎn)品的更新速度愈來愈快，快到我這個產(chǎn)品還沒有完全弄明白時，新的夾具工件品種就已經(jīng)問市，而現(xiàn)在所設(shè)計的專用夾具每隔幾年就會更新一次左右，但是這些專用夾具中損耗率比傳統(tǒng)的夾具降低了20%-30%左右，在最近幾年隨著成組技術(shù)的成熟，柔性制造，多到工序一體機式加工，對于夾具又有了更高的要求：
a、準(zhǔn)確快速裝配產(chǎn)品，降低成本，縮小生產(chǎn)周期；
b、能裝夾一組具有相似性特征的工件；
c、能適用于精密加工的高精度機床夾具；
d、能適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機床夾具；
e、建立液壓站作為動力源的夾緊裝置，提升生產(chǎn)效率；
f、提高機床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化程度；
(2) 現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向
技術(shù)的提升帶來了更多的市場需求，產(chǎn)品的更新速度變得飛快，周期愈來愈短，產(chǎn)品的質(zhì)量不斷提升，生產(chǎn)成本愈發(fā)的降低，這些問題已經(jīng)凸顯出來，現(xiàn)代機床夾具如何來適應(yīng)變化多端的市場需要，這是我們機械人都應(yīng)該想想的問題，夾具發(fā)展的特點來看，機床夾具主要方面有：
功能柔性化，今后的主要生產(chǎn)方式依然為多品種，小批次生產(chǎn)的方式，同時機床夾具在特定的范圍之內(nèi)適用于不同工種和生產(chǎn)產(chǎn)品的方式。
傳動高效化、自動化，為了降低工人的勞動強度，減少裝卡的時間，從而快速提升勞動效率，目前制造業(yè)開始采用機械自動化高效率的傳動機制部件。
制造的精密化，技術(shù)的提升帶來的對產(chǎn)品更高的質(zhì)量要求，產(chǎn)品的質(zhì)量的提升與之匹配的夾具的精度要求也越來越高比如定心夾具的定心精度現(xiàn)在可以高達(dá)亞微米級。
結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化，夾具的柔性化和專業(yè)化的生產(chǎn)是建立在夾具標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)上的。
沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 銑床半軸夾具的定位選擇
第二章定位的選擇
2.1 銑床半軸夾具設(shè)計的定位
2.1.1 概述
利用夾具來加工工件有著許多加工標(biāo)準(zhǔn)，主要是滿足工件的加工表面位置的精度和尺寸大小的要求，所以必須保證在加工過程當(dāng)中工件相對于機床的進(jìn)給運動有著明確的位置關(guān)系。
（1）基準(zhǔn) 基準(zhǔn)是零件上用以確定其他點、線、面位置所依據(jù)的那些點、線、面。根據(jù)作用不同，可將基準(zhǔn)做如下分類:
（2）設(shè)計基準(zhǔn) 在零件圖上用來確定其他點、線、面位置的基準(zhǔn)，稱為設(shè)計基準(zhǔn)。
（3）定位基準(zhǔn) 加工時工件定位所使用的基準(zhǔn)，稱為定位基準(zhǔn)。
（4）定位與夾緊。 夾緊和定位是工件裝夾是有聯(lián)系的兩道工序。在元件利用定位元件定好位置之后，使其在重力、切削力、軸向力等外力的作用之下保持自己的位置，加緊機構(gòu)能夠?qū)⒍ㄎ缓蛫A緊同時完成，比如三爪式自定心卡盤。
2.1.2 限制工件自由度與加工要求的關(guān)系
（1） 自由度的概念
從剛體的運動學(xué)中知道，一個自由的物體在三維空間中共有6個自由度，物體在三維空間中有任意的位置。移動自由度就是剛體在Ox,Oy,Oz三個坐標(biāo)軸上移動。轉(zhuǎn)動自由度就是從Ox,Oy,Oz三個坐標(biāo)軸上進(jìn)行轉(zhuǎn)動，表示如圖所示：
圖2.1.2 自由度
（2） 六點定位原則。
任何物體在三維空間中都會有它們的位置，要想準(zhǔn)確定位的話，要限制它軸向的移動和周向的轉(zhuǎn)動，分析工件的定位，一個支撐點限制一個自由度，工件的6個自由度就要有6個符合的支撐點來限制它，讓工件進(jìn)行完全定位，這就是六點定位原則。
（1）完全定位 完全定位是指不重復(fù)地限制了工件的六個自由度的定位。
（2）不完全定位 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。
（3）欠定位 出現(xiàn)欠定位的現(xiàn)象就是原本應(yīng)該限制住的自由度，但在實際中并沒有限制，就是欠定位，在零件的生產(chǎn)中出現(xiàn)欠定位后會使零件的精度無法進(jìn)行保證，不能夠生產(chǎn)出來合格的產(chǎn)品。
（4）過定位 夾具上的兩個或兩個以上的定位元件重復(fù)限制同一個自由度的現(xiàn)象，稱為過定位。
2.1.3確定定位方式與定位元件
工件的外圓柱面的定位有兩種形式支撐定位與定心定位。夾具設(shè)計中常用于外表面定位的定位元件有這么幾種支撐板、v型塊和定位套，定位套是外圓表面定心定位，支撐板是外園表面支撐定位。
工件的套筒類的元件，油槽和加工鍵槽，對對稱性的要求極高，采用外圓柱面定位，由此選用v型塊定位，其中v型塊與工作面的夾角一般為60°, 90°, 120°。用的最多的就是90°。
此加工工序有兩道工序，如圖可知：
。
圖2.1.3 定位方案
工位1： 鍵槽加工6H11，工件的外圓和端面用v型塊進(jìn)行制動定位和銷定位。限制工件的五個自由度Ox,Oy,Oz,Oxy,Oyz。
工位2：鍵槽加工6H11加工完畢油槽加工R1mm，工件的外圓和端面用v型塊進(jìn)行制動定位和銷定位，限制工件的五個自由度，在間鍵槽處進(jìn)行銷定位，限制工件的3個自由度即Ox,Oy，Oz。這樣工件就被限制了8個自由度，這是過定位。工件加工過程中定位元件的尺寸、形狀和位置，都符合要求，過定位對此影響不算太大，這是過定位所允許的，鍵槽用銷定位來滿足兩槽間的位置要求即可。
2.2 定位誤差分析
所謂的六點定位原則就是處理工件在三維空間中如何定位的問題，工件在夾具體中是如何確定正確的位置的，但一批工件分別在夾具體中定位時，各工件要求的位置并不完全相同，這就出現(xiàn)了準(zhǔn)與不準(zhǔn)的問題，在加工過后加工尺寸都不一樣，會造成一些誤差上的問題。
工件在生產(chǎn)加工過程當(dāng)中，誤差產(chǎn)生的原因有很多，定位誤差是誤差當(dāng)中的一部分，限定定位的誤差不得超過加工誤差的1/4～1/3。
即: ΔD≤(1/4～1/3)T
式中：ΔD是定位誤差，單位為mm；
T 是工件的加工誤差，單位為mm。
2.2.1 定位誤差的計算
如圖所示為v形架的誤差值所繪制而成的表格
V形架定位誤差值
定位誤差ΔD
V型
架角度
ΔD2=d/2sin d/2
ΔD3=d/2{1/sin a/2 -1}
60°
1.302
1.000
0.500
90°
1.230
0.701
0.205
120°
1.707
0.532
0.066
選擇標(biāo)準(zhǔn)的v型塊定位，90°的v型塊,再不計制造誤差采用外圓表面定位,定位基準(zhǔn)面的制造誤差會使工件的定位中心進(jìn)行偏移,造成基準(zhǔn)位移誤差,但其方向不改變.
由于工件受公差直徑d的影響，工件的中心沿Z方向從O1向O2轉(zhuǎn)移，其位移量為
O1O2 =d/2sin a/3
F=d/2sin a/3
式中 d 工件定位的直徑公差（mm）；
a/2V 形塊的半角。
V形塊對中性好，即其沿X方向的位移誤差為零。
工件在依次定位之后, 基準(zhǔn)的不重合會讓各工件位置的發(fā)生一點變化,導(dǎo)致基準(zhǔn)不重合是限位基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn)的不重合。產(chǎn)生基準(zhǔn)位移的誤差。定位的基準(zhǔn)與工序的基準(zhǔn)不重合，造成誤差基準(zhǔn)不重合。
對于定位元件而言，它的基準(zhǔn)定位在外圓的輪廓，要想準(zhǔn)確定位選擇定位元件是長的V型塊，需用2個V型塊進(jìn)行軸向和周向的全方位的定位，其中的一個長的V型塊主要限制的是Z軸的旋轉(zhuǎn)和位移，y軸的位移還有旋轉(zhuǎn)，限制了這4個自由度之后，保證了工件尺寸的加工的精度的大小，而另一塊就是要選擇滑塊V型塊，就是為了防止過定位用的。
能造成誤差的原因據(jù)我個人分析過后得出大致在兩個方面上，其中一方面是其定位的基準(zhǔn)和設(shè)計的基準(zhǔn)的不重合造成的，另外就是定位基準(zhǔn)與限制基準(zhǔn)的不重合所造成的。
根據(jù)零件圖可知，T=0.125mm， Td=0.22mm，，a=90°。
Dw的公差為:
T/2(1/sina/2-2)=0.039
孔的形狀公差為0.107，根據(jù)公式可知，其結(jié)果符合要求。
沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 夾緊力的計算說明
第三章. 夾緊力的計算說明
3.1 夾緊方式及夾緊裝置的作用
工件的定位之后將工件固定，并且在工藝流程當(dāng)中保證原先夾緊定位保持不變的裝置為夾緊裝置。
夾緊裝置的組成由以下三部分組成。
1)、動力源裝置：是夾緊力的產(chǎn)生裝置。據(jù)我的了解，動力源裝置分為手動、機動兩種夾緊方式。手動夾緊需要人工進(jìn)行操作，但是用人工夾緊用時比較費時費力。為了改變這樣的現(xiàn)狀，機動夾緊是目前在大批量生產(chǎn)中采用的方式，提升工作效率，降低勞動的強度，機動夾緊的力源大致主要有氣液聯(lián)動、電磁、真空氣動、液壓、等動力夾緊裝置。
2)、傳力機構(gòu)：是夾緊元件和動力源傳遞動力用的一種機構(gòu)。在改變作用力的方向上改變作用力的大小。同時，還有一定的自鎖能力，防止夾緊力因為意外消失后，依然可以將夾緊系統(tǒng)處于一種穩(wěn)定可靠的夾緊狀態(tài)，在手動夾緊時用到這種情況較多。
3)、夾緊元件：直接與工件接觸并且起到夾緊作用的執(zhí)行元件。
設(shè)計夾緊裝置遵循以下幾項原則：
1)、工件不動原則：在夾緊過程當(dāng)中，工件定好位，占據(jù)好位置之后就不會進(jìn)行移動。
2)、工件不變形原則：夾緊力在允許的范圍之內(nèi)，在保證夾緊的同時還要有穩(wěn)定可靠的狀態(tài)，在夾緊的狀態(tài)下保持工件在工作時不發(fā)生任何形式的變形。
3)、工件不振動原則：剛性較差的工件并不適合用氣缸直接壓緊，加強夾緊元件的剛度和支撐件的強度，讓夾緊的部位貼近工件的加工表面，避免工件和夾緊系統(tǒng)的振動。
4)、安全可靠原則：夾緊傳力機構(gòu)還要有夾緊的距離，還要有手動自鎖夾緊裝置，來確保的夾緊可靠性。
5)、經(jīng)濟(jì)實用原則：夾緊裝置的結(jié)構(gòu)簡單為了方便制造、維修，操作簡便、省時省力，可靠性穩(wěn)定。
夾緊機構(gòu)是在夾緊工件選定夾緊點的完整的結(jié)構(gòu)。工件與擋壓板貼近接觸，施力的機構(gòu)是夾緊力的主要部分，夾緊機構(gòu)說明如下：
a、可以浮動：工件上各夾緊點會有誤差的存在，為了可靠地夾緊工件，需要一個擋板靠近已經(jīng)夾緊的工件，用球面墊圈、球面支承及間隙聯(lián)接銷不實現(xiàn)可以使擋板及支承件等產(chǎn)生浮動。
b、可以聯(lián)動：在設(shè)計中廣泛采用各種聯(lián)動機構(gòu)的目的在于實現(xiàn)多個方向上的夾緊力同時作用，并使操作簡便。
c、可以增力：減小動力源的作用會在夾緊機構(gòu)中采用增力機構(gòu)。螺旋、杠桿、斜面、鉸鏈及其組合是最常用的增力機構(gòu)。
d、可以自鎖：自鎖就是去掉動力源后，仍能保持夾緊狀態(tài)，就是夾緊機構(gòu)的自鎖。夾緊機構(gòu)十分重要并且必要的特性就是其自鎖能力。螺旋、斜面及偏心機構(gòu)是比較常見的自鎖機構(gòu)。
3.2確定夾緊力時應(yīng)考慮的計算系數(shù)
3.2.1 計算夾緊力的計算系數(shù)
a.摩擦系數(shù)f
很多情形下不是夾具定位支撐夾緊機構(gòu)本身直接承受工件夾緊力的作用，而在工件的工作的狀態(tài)之下，工件的支撐夾緊機構(gòu)所產(chǎn)生的摩擦力為了防止工件發(fā)生平移或者是轉(zhuǎn)動。
而摩擦系數(shù)的大小的確立主要依靠工件、指壓板、支撐架間的接觸形式。
F是工件和支承件之間的摩擦系數(shù)；
f 是工件和壓板之間的摩擦系數(shù)；
查表得
F=0.2， f=0.5
b.安全系數(shù)
加工過程當(dāng)中，由于工藝流程的不同，工件的預(yù)料和工件加工余量的不同，還得考慮刀具鈍化的因素，因而要想確定夾緊力的大小是很困難的，為了夾緊的可靠，實際要的的夾緊力要計算所得結(jié)果和安全系數(shù)相乘。
K=K1*K2*K3*K4
式中， K1 基本安全系數(shù)
K2 加工狀態(tài)系數(shù)
K3 刀具鈍化系數(shù)
K4 切削特點系數(shù)
K1=1.3 K2=1.1 K3=1.1 K4=1.1
所以
K=K1*K2*K3*K4=1.7
3.2.2 夾緊力的確定
夾緊力的三要素
（1）夾緊力的大小
夾緊力的大小，可以用來確定工件是否已經(jīng)夾緊，已經(jīng)處在穩(wěn)定可靠的狀態(tài)下，一般來說，夾緊力的大小是作用在工件上的，和工件受到的其他的一些作用力保持一個平衡的狀態(tài)。還有夾緊力的大小還和傳力機構(gòu)的傳遞效率成正比的關(guān)系，還有工藝的整個系統(tǒng)有關(guān)系。
計算夾緊力的大小時，夾緊力的計算是很復(fù)雜的，不簡單，為了簡化計算夾緊力的大小，一般我們都會將工件及其夾具作為一個整體來看待的，根據(jù)工件所受到的夾緊力還有切削力的作用情況，根據(jù)平衡力的計算公式得出理論上的夾緊力的大小，再將結(jié)果和安全系數(shù)相乘得出實際上的夾緊力的大小。
即Fwk=WFk
式中: Fwk——實際所需夾緊力，單位為N；
Fw—— 在特定條件下，計算出理論上的夾緊力，單位為N；
K——表示安全系數(shù)，初次計算后，粗加工取K＝2.0～3.0，精加工取K＝1.0～1.5。
（2）緊力的方向
夾緊力的方向和工件的基本配置，工件的外力作用方向的選擇保持一致。
選擇時必須遵守以下準(zhǔn)則：
a、夾緊力的方向?qū)Χㄎ坏钠胶庥兄苤匾淖饔?，定位的基?zhǔn)面與主夾緊力的方向保持一致。
b、夾緊力方向可以減小夾緊力又可以減小工件的變形、降低疲勞強度。
c、剛性較好的位置是夾緊力所在的方向。但是在工件的表面的剛度大小并不相同，這就造成了不同的受力表面與其接觸面的面積的大小而各不相同。
(3)夾緊力作用點
夾緊件與工件接觸面是其作用點的接觸面。作用點的選擇是在夾緊方向在確定之后從而確定夾緊數(shù)目和位置。最佳的夾緊狀態(tài)是夾緊力首要索要考慮的因素。而選擇適當(dāng)夾緊力作用點有以下準(zhǔn)則：
a、夾緊作用力需定位元件能承受力的作用，應(yīng)量讓支撐點和夾緊力相吻合，讓夾緊力作用在支承上。
b、夾緊力的作用點在工件剛性好的地方。有的零件剛度比較差的夾緊力作用點由中心一個點轉(zhuǎn)換成雙邊兩點夾緊，這樣的話變形減小幅度會很大，同時夾緊更為可靠。
c、夾緊力的作用點貼近工件的加工表面，這樣做的主要目的是為了防止工件在工作狀態(tài)下發(fā)生振動，甚至是發(fā)生變形現(xiàn)象，為了防止這樣的事情發(fā)生，提升工件的可靠性和穩(wěn)定性。
綜上所訴，夾緊力的三要素的確立，必須去考慮工件結(jié)構(gòu)上的特征，加工工藝的方法，定位元件的定位方式和如何去分配布置定位元件的結(jié)構(gòu)，最終就可確立出具體設(shè)計符合猜想的夾緊裝置。
3.3夾緊力的數(shù)值計算
選擇夾緊力的作用點和方向應(yīng)注意：
a) 夾緊力應(yīng)朝向主要限位面；
b) 夾緊力的作用點應(yīng)落在定位組件支承范圍內(nèi)；
c) 加緊力的作用點在工件剛性較好的部位；
d) 夾緊力作用點應(yīng)靠近工件的加工表面；
夾緊力大小主要取決于切削力和重力的大小和方向。
夾緊力的作用點和方向的判定與工件的定位基準(zhǔn)的選擇有著密不可分的聯(lián)系，著兩個參數(shù)的數(shù)值已經(jīng)在機床工藝方案上確定下來，所以接下來得考慮夾緊力的大小問題了。
1）刀具： 采用高速鋼立銑刀 φ60mm
機床： X61立式銑床，銑的功率5.5kw
查表得其中： 60Cr材料的硬度在這里我們?nèi)?800HB
修正的系數(shù)為1
& 為走刀量
B為銑削寬度B=35，
Z為銑刀齒數(shù)Z=6，
D為銑刀直徑 D=75
代入上式，可得 p=1025.2N
在計算這切削力時，得把修正的系數(shù)考慮進(jìn)去。
夾緊力的計算
用壓板和V型塊夾緊工件，切削力的計算工式為
W=2MK/DF*sina/2/1+sina
我們選用的標(biāo)準(zhǔn)V型塊a=90°
其中的f為支撐面的摩擦系數(shù)，因為支撐面為平面，f取值范圍為0.15到0.25之間，而我們?nèi)?.0
K為安全系數(shù)，粗加工時，K=2.0～3.0,在這里取2.0
D為工件直徑，D=35
M為切削扭矩：M=PL
L=D/2*sina=10.55mm
M=PL=13256N.mm
W=2MK/DF*sina/2/1+sina=130.5N
W遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于p,夾緊力滿足要求
經(jīng)校核： 滿足強度要求，夾具安全可靠，
3.4 夾緊點的數(shù)目及位置
3.4.1 夾緊點的數(shù)目
夾緊力作用點數(shù)目的確定所要要求的是：那些強度較差的工件，夾緊點的數(shù)目會增多，夾緊數(shù)目一旦增多就要避免夾緊力的集中作用，要想辦法分散這些夾緊力，讓它們作用到工件的不同部位，這樣做會讓工件夾緊變形的程度降低很大。但是夾緊點越多，夾緊機構(gòu)就越復(fù)雜，從而夾緊的可靠性就會不穩(wěn)定。這時應(yīng)該用多點夾緊的方式，用應(yīng)力公式將夾緊點的具體數(shù)目。
3.4.2 夾緊點的位置
工件的定位穩(wěn)定是由夾緊力的作用點的位置保證的，這樣做是為了防止工件在夾緊過程中發(fā)生位移或偏轉(zhuǎn)。夾具的支撐定位的位置應(yīng)該在夾緊力的作用點處。工件的結(jié)構(gòu)還有工件的形狀也比較簡單。這樣的話，工件在不同的部位上和不同的方向上得剛度和強度都不會太相同。
沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 銑床半軸夾具的設(shè)計圖及簡單說明
第四章 銑床半軸夾具的設(shè)計圖
4.1 銑床半軸夾具裝配圖如下
按照國際標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求將總裝配圖按1：1的比例進(jìn)行繪制，這樣的圖樣有著較好的直觀性。將必要的尺寸、配合和公差在總裝配圖中標(biāo)注出來進(jìn)一步直觀整個裝配圖。
而在這其中，在主視圖中用兩個夾具將軸的兩端進(jìn)行夾緊和定位，v型塊被裝卡在半軸之中，而這些都是為了讓半軸在軸向上進(jìn)行軸向的固定，用銷釘在軸端的一側(cè)進(jìn)行定位，而另一側(cè)的銷釘裝卡在底座之中去，而這樣做的主要目的在于為了使軸的周向進(jìn)行定位。這樣軸的軸向和周向就全部被固定，將軸進(jìn)行了完全定位，符合設(shè)計的要求。
俯視圖是用于裝卡軸，并使軸在軸向和周向在底盤上進(jìn)行全方位的定位，有了俯視圖清晰地顯示出軸的裝卡情況。而左視圖的目的是為了更加直觀地觀察整個夾具體的夾具，觀測是更為的簡單方便。
將外輪廓的尺寸在裝配圖中標(biāo)注出來，讓大家能夠知道整個裝配圖的銑床夾具大小、尺寸的大小。
4.2繪制V型零件塊附圖如下
對于總裝配圖中的非標(biāo)準(zhǔn)零件圖，視圖應(yīng)盡量與其在裝配圖中的位置保持一致。
作為v型塊的尺寸零件圖在主裝配圖中的作用是為了讓軸進(jìn)行軸向上的定位裝置。其主要的參數(shù)圖上所顯示的那樣。
銑床半軸夾具零件圖如下圖所示：
半軸夾具零件圖的繪制是為了更好地、清晰地和主裝配圖進(jìn)行配套觀察及半軸的在主裝配圖上的軸的相關(guān)詳細(xì)參數(shù)，在零件圖中將詳細(xì)的重要參數(shù)進(jìn)行一一標(biāo)注，以便于了解主裝配圖的設(shè)計參數(shù)的多少。
夾具零件圖如下圖所示：
夾具精度分析如下：
（1）確保尺寸精度來加工鍵槽，必須控制夾具與銑床工作臺在垂直方向的安裝誤差和V形塊與夾具體底座安裝誤差，還要注意垂直方向上的位移誤差，由此可知，引起安裝誤差的原因是底座上接觸平面與V形塊安裝平面的平面誤差，夾具體底座平面和機床工作臺面的位置誤差。
（2）用于定位的導(dǎo)向鍵的平面中心和工件的平面軸向線保持平行。夾具體在銑床的工作臺上將導(dǎo)向鍵的軸線平面度誤差和中心線誤差降到最低，定位導(dǎo)向鍵與夾具體公差配合為15H6/h8，兩鍵距離為325mm。
兩鍵槽公差：D1=D2=0.019
兩鍵公差：d1=d2=0.038
鍵與鍵槽配合最小間隙：X1min=X2min=0
根據(jù)公式
Tan=d1+d2+X1min+D1+D2+X2min/L
=0.038+0.038+0.019+0.019/325
=0.035
通過裝配圖可知，定位鍵的平面中心與工件的平面軸心的平面度誤差和對稱誤差分別是0.02/100與0.01/100。
所以精度達(dá)到了設(shè)計要求。
（3）鍵槽寬度的精度分析，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)切削刀具的選取，選用R5成形刀具，并且要一次成形，鍵槽寬為h8，但是油槽不要求。
尺寸公差是0.09mm， 刀具公差為0.022mm，
刀具的公差比尺寸公差小，所以也達(dá)到精度要求。
綜上分析此夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計能夠滿足圖紙精度要求。
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沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第五章 結(jié)論
第五章結(jié)論
經(jīng)過數(shù)月的緊張忙碌過后后，畢業(yè)設(shè)計也最終落下了大幕。真的是感慨萬千啊，在這幾個月的畢業(yè)設(shè)計給我的感覺并不同于大學(xué)期間之前的任何一次課程設(shè)計或者實習(xí)。畢業(yè)設(shè)計考驗的不僅僅是學(xué)生對于在學(xué)校期間所學(xué)的專業(yè)知識的綜合運用能力，還檢驗了我們的實際動手操作水平。這就要我們必須對大學(xué)期間的所學(xué)的相關(guān)知識進(jìn)行梳理，否則的話設(shè)計根本就無從談起。同樣在溫習(xí)自己所學(xué)的知識之外，還學(xué)到了很多我之前不曾掌握的新的知識與經(jīng)驗。在回顧與反思這幾個月的畢業(yè)設(shè)計的過程，我總結(jié)幾條如下：
一、對專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)一定要熟悉。銑床半軸夾具設(shè)計中既存在行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，但更多的是遵循國標(biāo)。在公差配合、公差準(zhǔn)則與標(biāo)準(zhǔn)方面，對于標(biāo)準(zhǔn)的不熟悉的話會白白浪費許多的精力與時間，甚至有時犯的一些錯誤導(dǎo)致之前的努力都白費了。
二、進(jìn)一步熟練電腦軟件繪圖技術(shù)。軟件水平的提高很大程度上在于個人對軟件的使用頻率。
三、畢業(yè)設(shè)計這一寶貴機會敦促我們重新拾起課本溫習(xí)知識內(nèi)容。
四、能力比知識還要重要。畢業(yè)設(shè)計的完成不僅僅是對本身所掌握知識的測試，更是對能力的一種考核。對于設(shè)計的方案的選定、資料的收集與整理等問題，都是課本中所學(xué)習(xí)不到的。相信畢業(yè)之后，在工作崗位上對專業(yè)設(shè)計更多的參與，這些問題的處理都會進(jìn)一步內(nèi)化為自己的所掌握的能力。
在本次畢業(yè)設(shè)計中，我學(xué)到以及感受到以下的技能的重要性。
（1）實物或圖面量測的專業(yè)技能。
（2）工程圖的專業(yè)識圖與標(biāo)注能力。
（3）結(jié)構(gòu)分析技能。
（4）機構(gòu)分析技能。
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沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 參考文獻(xiàn)
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沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 致謝
致謝
想要說的話還有好多，不知不覺當(dāng)中我走過了我學(xué)生時代的，在大學(xué)里的生活使我成為了更好地人，較之之前的自己有了很大的改變，少了幾分青澀，多了一些成熟，讓我變得更加的穩(wěn)重。這是我在大學(xué)里的收獲。我心存了很多感謝，這份感謝無法用語言來表達(dá)。而與此同時也很感謝校領(lǐng)導(dǎo)給我這樣的機會，讓我在學(xué)校學(xué)習(xí)之外，還積累了更多的工作經(jīng)驗，使我的我的校園生活增添了別樣的色彩。在當(dāng)今社會中，在市場經(jīng)濟(jì)體制和新型技術(shù)飛速發(fā)展的條件下，像我這樣的機械人需要在這個大環(huán)境下也要不斷地進(jìn)步，才能在市場經(jīng)濟(jì)體制和新型技術(shù)飛速發(fā)展的條件下研究出新的產(chǎn)品讓我們的生活更加便利。
在這次的畢業(yè)論文中，我掌握到了很多我之前沒有完全掌握的知識，讓我的電腦軟件繪圖愈發(fā)的熟練。我很高興能夠有今天的成就。但與此同時這也是我最后一次做學(xué)校的作業(yè)了，我要感謝我的指導(dǎo)老師邱國俊老師，還有我的任課老師，是你們負(fù)責(zé)任的不辭辛苦將畢生積累的經(jīng)驗傳授給我們，萬分的感謝，當(dāng)然還有我那可愛的同學(xué)們是你們讓我在大學(xué)的四年中過得很愉快在你們身上也學(xué)到了很多我所不知道的東西，感謝有你們大家的陪伴，我也知道該怎樣去做好自己分內(nèi)的事。
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