連桿體機械加工工藝規(guī)程與打標記面銑夾具設(shè)計

1、學號:2011年本科畢業(yè)論文成績:妙南昌理工掙醜連桿體機械加工工藝規(guī)程與打標記面銑夾具設(shè)計院 部: 機電工程學院專業(yè)：機械設(shè)計制造和其自動化姓 名:招鑫輝指導(dǎo)教師：徐文梅二0一一年五月畢業(yè)論文誠信聲明本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)論文連桿體機械加工工藝規(guī)與打標記面銑夾具設(shè)計 是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，獨立研究、寫作的成果。論文中所引用是 他人的無論以何種方式發(fā)布的文字、研究成果，均在論文中以明確方式 標明。本聲明的法律結(jié)果由本人獨自承擔。畢業(yè)論文作者簽名：年 月 日摘要本文介紹了連桿體工藝規(guī)程和連桿體銑定位面夾具設(shè)計的主要過程。首 先要解決的問題是工藝規(guī)程設(shè)計的問題，要了解這個問題必須分析的審查產(chǎn)

2、 品圖，分析產(chǎn)品圖的結(jié)構(gòu)工藝性和毛 坯的選擇。熟悉工藝規(guī)程的設(shè)計原則、 工藝規(guī)程設(shè)計所需原始資料、表面加工方法的選擇、加工階段劃分和作用、 組合工序、工序順序的排列、刀具的選擇、工藝過程的經(jīng)濟技術(shù)分析和工序 卡的設(shè)計計算。其二要解決的是夾具設(shè)計的問題，要解決這個問題必須分析 與本工序有關(guān)的、本工序的加工要求、工藝指定的定位基準、加緊部位和生 產(chǎn)類型。夾具的作用和組成，銑床夾具的結(jié)構(gòu)特點，通過分析，闡述了定位 方案的選擇，夾夾緊方案的確定，對刀方案的選擇、夾具體與定位鍵、夾具 總圖上的尺寸、公差的技術(shù)要求機加工精度分析。關(guān)鍵詞：連桿體 工藝性 工藝規(guī)程 定位 夾緊 銑夾4 / 26目錄第1章前言

3、 3第2章工藝規(guī)程的制定 42.1連桿和蓋圖樣的分析 42.1.1 連桿的工作情況 42 .1 .2連桿和蓋的結(jié)構(gòu)特點 42.1.3 連桿機械加工的主要技術(shù)要求 52.1.4 連桿和蓋的結(jié)構(gòu)工藝性 62.2 生產(chǎn)批量的確定 62.3毛坯的確定 62.3.1 材料的選擇 62.3.2 毛坯制造方法的選擇 72.4連桿加工工藝過程的制定 72.4.1 定位基準的選擇 72.4.2 加工階段的劃分 82.4.3 連桿主要表面的加工方法 92.4.4 連桿體加工工藝過程 10銑床夾具 11第3章專用機床夾具設(shè)計 133.1機床夾具的分類 133.1.1 按夾具使用特點分類 133.1.2 按使用機床來

4、分類 133.1.3 按加緊動力源分類 133.2夾具的作用 13保證工件的加工精度 14提高生產(chǎn)效率 143.2.3 改善工人的勞動條件 143.2.4 降低生產(chǎn)成本 14143.3 夾具的設(shè)計方法和步驟331夾具的設(shè)計任務(wù) 14定位基準面的分析和定位方案的確定 14對刀元件和導(dǎo)向元件的選擇 143.3.4 夾緊方案的確定 143.3.5 夾具總圖的繪制 14有關(guān)夾具和技術(shù)要求的標注 153.3.7夾具零件的繪制 153.4工件的夾緊 15夾緊力的確定 15加緊方向的確定 15夾緊力作用點的確定 163.5專用機床夾具設(shè)計題目、工序加工要求的分析 16工序加工要求的分析 17定位與夾緊方案分

5、析 18夾具精度的分析 183.6夾具總體結(jié)構(gòu)分析 19夾具的作用和組成 193.6.2 夾具的設(shè)計特點 193.7夾具的經(jīng)濟性評估和使用說明 20夾具的使用說明 20夾具的經(jīng)濟性評估 20總結(jié)21致謝 22參考文獻 22第 1 章 前言機械制造工藝與夾具畢業(yè)設(shè)計是機械類專業(yè)的學生的重要實踐環(huán)節(jié)。 根據(jù)教 學要求選擇連桿體工藝規(guī)程和連桿體銑定位面夾具設(shè)計為畢業(yè)課題。 生產(chǎn)綱領(lǐng)為 中批量生產(chǎn)。 通過畢業(yè)設(shè)計可以得到如下鍛煉： 一是學會制定中等復(fù)雜程度的機 械加工工藝過程。 二是提高結(jié)構(gòu)設(shè)計能力。 三是學會編制設(shè)計說明書。 四是學會 正確使用設(shè)計資料、 圖冊、手冊等。 通過畢業(yè)設(shè)計的鍛煉力爭把以前

6、所學的知識 融會貫通， 從而達到溫故而知新的目的。 同時將進一步培養(yǎng)和提高獨立分析和解 決實際工程課題的能力。 它是機械類學生學習工藝課程的繼續(xù)， 是培養(yǎng)和提高學 生分析、解決工藝問題和獨立處理技術(shù)工作不可缺少的實踐環(huán)節(jié)。第 2 章 工藝過程制定 生產(chǎn)過程中工藝規(guī)程是指導(dǎo)工人操作和用于生產(chǎn)、工藝管理工作的主要技 術(shù)文件，又是新產(chǎn)品投產(chǎn)前進行生產(chǎn)準備的依據(jù)和新建、 擴建車間或工廠的原始 資料。此外先進工藝管理規(guī)程還起到交流和推廣先進經(jīng)驗的作用。 制定工藝規(guī)程原則為：保證以最低的生產(chǎn)成本和最高的生產(chǎn)效率，可靠的 加工出符合設(shè)計要求的產(chǎn)品。 因此在制定工藝規(guī)程時， 應(yīng)從工廠的實際條件出發(fā)， 充分利用

7、現(xiàn)有的生產(chǎn)條件，盡可能利用國內(nèi)外的先進技術(shù)和經(jīng)驗。 制定工藝規(guī)程的原始資料有：產(chǎn)品的零件圖和裝配圖，產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)， 有關(guān)手冊、圖冊、標準、類似產(chǎn)品的工藝資料，工廠的生產(chǎn)條件（機床設(shè)備、工 藝裝備、工人技術(shù)水平等） ，國內(nèi)外有關(guān)的工藝技術(shù)的發(fā)展情況等。2.1 連桿和蓋圖樣的分析2.1.1 連桿的工作情況 連桿在發(fā)動機的工作行程中將作用于活塞頂部的膨脹氣體的壓力傳給曲軸， 在進氣、 排氣和壓縮行程時， 又受曲軸的驅(qū)動而帶動活塞。 氣體的壓力在連桿內(nèi) 引起很大的壓縮應(yīng)力和縱向彎曲應(yīng)力， 活塞和連桿本身的慣性力則在連桿橫斷面 上引起拉伸應(yīng)力和橫向彎曲應(yīng)力， 而且這些受力的情況是急劇地改變的， 所以連

8、 桿工作條件的特征是承受接近于沖擊性質(zhì)的變動負荷。因此，連桿不但應(yīng)具有高的疲勞強度， 而且本身的重量應(yīng)盡量減輕， 以降低 由于連桿本身重量所產(chǎn)生的慣性力。 故制造連桿應(yīng)使用優(yōu)質(zhì)鋼材和設(shè)計合理的結(jié) 構(gòu)形式，在制造毛坯時應(yīng)使金屬纖維的方向合適排列連桿和蓋的結(jié)構(gòu)特點 連桿是汽車發(fā)動機的重要零件。在發(fā)動機內(nèi)曲柄連桿機構(gòu)中，連桿大頭孔與 曲軸連接， 小頭孔和活塞銷與活塞連接， 其作用是將活塞的直線往復(fù)運動變?yōu)榍?軸的旋轉(zhuǎn)運動并輸出動力。 連桿承受沖擊動態(tài)載荷， 因此要求連桿質(zhì)量小、 強度 高、剛度好。連桿大頭為分開是結(jié)構(gòu)， 連桿和連桿蓋是通過舌頂和舌槽來定位的， 并用螺旋連接。大頭空和小頭孔內(nèi)分別安裝軸

9、瓦和村套以減輕連桿大頭孔與曲軸 軸頸之間的摩擦， 這種軸瓦是可以互換的。 為了使連桿有足夠的強度和剛度而重 量又要盡可能輕， 所以桿身采用工字形斷面， 其外表面不需要機械加工。 連桿體 大頭和小頭端面與桿身對稱。 因為連桿體大頭和小頭端面與桿身對稱， 所以連桿 為對稱結(jié)構(gòu)連桿蓋與連桿體的接合面形式主要有兩種：一種是斜剖式的，這種連桿的大 頭外形尺寸較小，裝配時能從氣缸中通過，裝配較方便。另一種是直剖式的，即 連桿蓋和連桿體的接合面垂直于桿身的軸心線，如解放牌汽車發(fā)動機的連桿為直 剖式的。連桿蓋和連桿體不能互換，因為是裝在一起進行最后加工的。 有些連桿 上有工藝凸臺，作為機械加工時的輔助基準。而

10、本次連桿設(shè)計采用的是斜剖式， 目的是為了裝配時能從氣缸中通過，使裝配更方便。連桿示意圖連桿機械加工的主要技術(shù)要求連桿的主要加工表面有：大小頭孔、上下平面、大頭蓋體結(jié)合面以和連桿螺 栓孔等。桿身的表面一般不進行機械加工。機械加工的主要技術(shù)要求如下：（1）大、小頭孔精度：a、 大頭孔：大頭孔鑲有薄壁部分軸瓦，底孔尺寸公差為6級，粗糙度0.8。 圓度、圓柱度0.01 ob、 小頭孔：小頭襯套底孔尺寸公差為79級，粗糙度1.6 o小頭襯套孔為5 級，粗糙度 0.4 。為了保證與活塞銷的精密裝配間隙，小頭襯套孔在加工后以每 組間隔為 0.0025 分組。圓度、圓柱度 0.008 。c、大小頭孔軸線位于同

11、一平面，其平行度不大于0.06，大小頭孔間距尺寸公差 0.05 ，大小頭孔對端面的垂直度允差每 100 長度上不大于 0.1 。（2）連桿大小頭平面：大頭表面粗糙度 1.6，小頭表面粗糙度 6.3（3）兩螺孔的平行度為 0.15/100 ，兩螺孔和定位孔對于接合面的垂直度為0.12/100 ，接合面對于連桿縱向中心線的不垂直度不得大于 0.1/100 。（4）大頭孔止口側(cè)面的平行度為 0.015/100 ，其對稱度 0.05/100 。 為保證柴油機正常運轉(zhuǎn)平穩(wěn)， 對于連桿的重量以和裝于同一臺柴油機中的一組連 桿重量都有要求，對連桿大頭重量和小頭重量都分別規(guī)定、 涂色分組供選擇裝配。 2.1.

12、4 連桿和蓋的結(jié)構(gòu)工藝性連桿和連桿蓋的結(jié)構(gòu)形式，直接影響到機械加工工藝的可靠性和經(jīng)濟性。 連桿蓋和連桿大頭厚度不一樣，改善了加工工藝性。因為連桿蓋厚度為40，比連桿大頭厚度單邊少 2，所以連桿蓋兩端面精度要求不高， 可一次性加工而成。 由于加工面小， 冷卻條件好， 是加工振動不易產(chǎn)生。 連桿蓋和連桿大頭不存在端 面不一致的問題，二連桿兩端面的精磨不需要在裝配后進行，可在螺孔加工前。 螺栓孔、軸瓦對端面的位置精度可有加工精度直接保證， 而不會受到精磨加工精 度的影響。所以連桿和連桿蓋結(jié)構(gòu)合理，工藝性也較好。2.2 生產(chǎn)批量的確定根據(jù)課題任務(wù)內(nèi)容可知，此連桿為中批量生產(chǎn)。2.3 毛坯的確定2.3.

13、1 材料的選擇 為了使發(fā)動機結(jié)構(gòu)緊湊，連桿的材料大多采用高強度的精選 45 鋼、 40 鋼等, 并 經(jīng)調(diào)質(zhì)處理以改善切削性能和提高抗沖擊能力 ,硬度要求45鋼為217293, 40 鋼為223280。也有采用球墨鑄鐵的。近年來，由于粉末冶金技術(shù)的發(fā)展，特 別是粉末冶金鍛造工藝的出現(xiàn)和應(yīng)用， 使得機械加工余量在為減少， 這樣不公提 高了機械加工的生產(chǎn)率， 也使原材料利用率增加。 國此，采用粉末冶金的連桿是 很有發(fā)展前途的。但在性能能夠保證和成本分析的情況下，此連桿的材料采用45 鋼。2.3.2 毛坯制造方法的選擇 機械加工中毛坯的種類很多，如鑄件、鍛件、焊件等。主要的選擇依據(jù)是根 據(jù)生產(chǎn)批量、連

14、桿的結(jié)構(gòu)、連桿的技術(shù)條件等可確定，零件承受重載荷、沖擊載 荷或交變載荷時， 其毛坯宜用鍛件， 鍛造方法有自由鍛、 模鍛與胎模鍛和精密鍛 造等幾種。由于模鍛生產(chǎn)率高、鍛件精度高、表面質(zhì)量好、加工余量小、可鍛制 較復(fù)雜的鍛件， 所以此零件選用模鍛。 連桿模鍛形式有兩種， 一種是體和蓋分開 鍛造，另一種是將體和蓋鍛成體。 整體鍛造的毛坯， 需要在以后的機械加工過 程中將其切開， 為保證切開后粗鏜孔余量的均勻， 最好將整體連桿大頭孔鍛成橢 圓形。相對于分體鍛造而言， 整體鍛造存在所需鍛造設(shè)備動力大和金屬纖維被切 斷等問題，但由于整體鍛造的連桿毛坯具有材料損耗少、 鍛造工時少、 模具少等 優(yōu)點，故用得越

15、來越多，成為連桿毛坯的一種主要形式?？傊?，毛坯的種類和制 造方法的選擇應(yīng)使零件總的生產(chǎn)成本降低，性能提高。本工藝方案采用毛坯連桿和連桿蓋分開鍛造。 并用鍛造余熱淬火加高溫回火 調(diào)制熱處理新工藝，此方法既能獲得良好的綜合機械性能，又能提高疲勞強度， 還能節(jié)省大量的能源。連桿必須經(jīng)過外觀缺陷、 內(nèi)部探傷、 毛坯尺寸和質(zhì)量等的全面檢查， 方能進 入機械加工生產(chǎn)線。2.4 連桿加工工藝過程的制定2.4.1 定位基準的選擇定位基面的選擇是擬定零件的機械加工路線， 確定加工方案中首先要做的重 要工作，所以定位基準的選擇要遵循粗基準和精基準的選擇原則。 基面選擇得正 確、合理與否，將直接影響工件的加工質(zhì)量和

16、生產(chǎn)率。粗基準的選擇原則：（ 1） 保證相互位置要求的原則（如果必須保證加工面和非加工面之間的位 置要求，則應(yīng)選擇非加工面為粗基準。 ）（ 2） 保證表面加工余量合理分配的原則（如果必須首先保證工件重要加工 面的余量均勻，應(yīng)選擇其為粗基準。 ）（ 3） 粗基準應(yīng)避免重復(fù)使用，在同一尺寸方向上（即同一自由度方向上） 通常只允許使用一次。（ 4） 作為粗基準的表面應(yīng)平整光潔，以使工件穩(wěn)定可靠和加緊方便。為保證工件上兩端面的加工余量均勻，根據(jù)粗基準選擇原則，先選毛 坯兩側(cè)面任一面為基準面加工另一側(cè)面。 連桿加工粗基準選擇要保證其對稱性和 孔的壁厚均勻， 例如：鉆小頭孔鉆模是以小頭外圓定位， 來保證孔

17、和外圓的同軸 度，使其壁厚均勻， 鏜大頭孔時的定位基準為一底平面、 小頭孔和大頭孔一側(cè)面 定位點。而鏜小頭孔時可選一底平面、大頭孔定位點和小頭孔外圓等。精基準選擇原則：（ 1） 基準重合原則（選擇設(shè)計基準為精基準）（ 2） 基準統(tǒng)一原則（以某一精基準定位，可方便的加工大多數(shù)表面或全部 表面）（ 3） 自為基準原則（減少加工余量和保證加工余量均勻的工序采用） 互為基準原則（某些位置要求很高的。（ 4） 便于裝夾原則 連桿相對剛性較差，要十分注意加緊力的大小、方向和著力點的選擇，根據(jù)選擇夾緊裝置的要求，在不破壞工件正確定位 的前提下，應(yīng)能保持與工件的正確位置。夾緊適當、可靠，并使機構(gòu) 操作方便、安

18、全、省力。（ 5） 連桿和蓋加工工藝過程的大部分工序都采用統(tǒng)一的定位基準：一個端 面、小頭孔和工藝凸臺。這樣既可以保證加工精度，而且因端面的面積大， 定位也較穩(wěn)定。以端面、小頭孔作為定位基準，也符合基準重合原則。2.4.2 加工階段的劃分對于加工精度要求較高的零件一般分為粗加工、 半精加工、 精加工幾個階 段。粗加工要求生產(chǎn)率，精加工保證精度。 （工序集中：將工件的加工集中在 少數(shù)幾道工序內(nèi)完成，沒道工序的加工內(nèi)容很多。工序分散：將工件的加工 分散在較多的工序內(nèi)完成，每道工序的加工內(nèi)容很少。 ） 加工階段劃分的優(yōu)點：保證加工質(zhì)量，合理選用設(shè)備，和早發(fā)現(xiàn)缺陷。該連桿精度要求較高， 所以加工應(yīng)劃分

19、粗加工、 半精加工和精加工三個階 段，在粗加工和半精加工階段，平面和孔交替反復(fù)加工，逐步提高精度。為保證 達到零件的幾何形狀、 尺寸精度、 位置精度和各項技術(shù)要求， 必須制定合理的工 藝路線。 由于生產(chǎn)綱領(lǐng)為中批生產(chǎn)， 并考慮部分相互位置精度要求較高， 且加工 設(shè)備多以通用機床為主，因此采用工序集中。1. 由于連桿本身剛度差，因此，在安排工藝過程時，將各主要加工表面的 粗、精加工分開。連桿加工工藝過程分為三個階段：（ 1）粗加工階段是連桿和連桿蓋合裝前的加工階段?；鶞拭娴募庸ず徒Y(jié)合面的加工。（ 2）半精加工階段是連桿和連桿蓋盒裝后的加工， 如精磨兩平面、半精鏜大頭孔等。（ 3）精加工階段是最終

20、保證連桿主要工作表面全部達到圖樣要求。因為連桿小頭和連桿大頭厚度不一樣，為了加工過程定 位方便連桿小頭去落差安排倒較后（ 320 序）2. 工序順序的安排（1）先基面，后其他：首先安排加工后續(xù)工序作為精基準的表面，然后再 以該基準面定位，加工其它表面。（2）先面后孔： 因為連桿屬于平面輪廓尺寸較大的零件，所以采用“先面 后孔”的原則，因為平面定位比較穩(wěn)定，可靠。根據(jù)“先面后孔”的原則在工藝 過程的開始先將上述定位基準面加工出來， 在每個加工階段均先加工平面， 再加 工平面上的孔，以保證加工質(zhì)量。（ 3） 先主后次：（ 4） 先粗后精：3. 熱處理的工序安排 調(diào)質(zhì)的目的：為了獲得需要的力學性能。

21、由于連桿毛坯為鑄件，所以調(diào) 質(zhì)放在在機械加工之前，首先安排正火處理，以消除鍛造應(yīng)力，改善金屬組 織，細化晶粒，改善切削性能。4. 輔助工序的安排（ 1） 檢驗工序 一般性的檢查：放在重要、關(guān)鍵工序前后，各階段間和最后。特殊內(nèi) 部檢查：探傷，密封性檢查等，放在加工前或最后。（2）清洗、去毛刺：放在加工后，裝配前。2.4.3 連桿主要表面的加工方法選擇表面加工方法應(yīng)考慮的因素（1） 連桿材料的性質(zhì)：零件材料為 45 鋼，毛坯為模鍛制造，孔的直徑較大， 尺寸精度、形狀精度要求較高，兩孔位置精度要求嚴格，大小頭孔加工 既要保證孔本身的精度、表面粗糙度要求，還要保證相互位置和孔與端 面垂直度要求。（2）

22、連桿的形狀和尺寸：（3）生產(chǎn)類型中批量生產(chǎn)：使用專用夾具，可以提高生產(chǎn)效率，保證各工件質(zhì)量穩(wěn)定 平面加工：采用銑，磨孔加工：采用鉆，鏜，磨（4）具體生產(chǎn)條件利用現(xiàn)有設(shè)備和工藝手段，根據(jù)加工零件在各個加工工序中的不同尺寸 和加工精度等，合理選擇加工的機床、刀具、夾具和量具，其中夾具的 選擇是采用大量專用高效夾具，并結(jié)合工人的技術(shù)水平，把工人的潛力 挖掘出來。重視新工藝，新技術(shù)，同時要兼顧設(shè)備的負荷平衡。244連桿體加工工藝過程中批量生產(chǎn)分開鍛造的連桿加工工藝過程序號工序名稱設(shè)備名稱專用夾具名稱10鍛模坯20酸洗30調(diào)制處理40酸洗50噴丸、涂底漆60擦傷、退磁磁力擦傷機70銑兩端面銑床80檢驗磁

23、力擦傷機90磨兩平面平面磨床100鉆小頭孔鉆床110小頭孔倒角鉆床120鏜小頭孔鏜床130銑大頭疋位點銑床140銑小頭定位點銑床150檢驗160粗銑舌頂面銑床170鏜半邊大頭孔專用機床180銑達標記面銑床連桿打標記處銑夾具190精銑舌頂面銑床200銑槽側(cè)分開面銑床210鉆、锪、擠壓螺紋專用機床220粗拉舌槽拉床230檢驗240去定位點、舌槽處毛刺鉗250拉舌槽至尺寸拉床260轉(zhuǎn)至與連桿蓋合起來加工245銑床夾具：1. 銑床夾具組成：由定位元件有：夾緊機構(gòu)定位鍵夾具體對刀裝置2. 銑床夾具的設(shè)計特點：（1）切削力大、切削用量大。（2）多刃連續(xù)切屑，切削過程不平穩(wěn)，容易產(chǎn)生振動3. 銑床夾具的要求

24、：（1）定位穩(wěn)定，可支撐面大。（2）加緊可靠，夾緊力要足夠大，并且自鎖性要好。（3）夾緊力要作用在剛度大的部位，著力點、施力點要恰當。（4）多工件加工，快速夾緊，聯(lián)動夾緊。4. 對刀裝置：確定刀具相對與工件的位置 。銑床夾具安裝后，還須調(diào)整銑刀與 工件的相對位置。對刀方式有三種： 單件試切法：用樣件對刀和用對刀裝置對刀， 用樣件對刀和用對刀裝置對刀較為方便。 用對刀裝置方式對刀的方法： 刀具要在 緩慢的運動狀態(tài)下， 將刀塊上的對刀面慢慢地靠近銑刀， 并在對刀面與刀具之間 塞入塞尺，是人手感到對刀面、塞尺、銑刀之間稍微有一點緊度，這樣就確定了 銑刀的位置。 在刀塊和刀具之間采用塞尺， 是為了避免

25、刀具直接與對刀面接觸時 發(fā)生碰傷和磨損，且接觸情況可以感覺、尺寸容易控制。塞尺的類型主要有兩種， 均已標準化。一種是平塞尺， 常用規(guī)格厚度有： 1,3 和5。第二種是圓柱塞尺，常用的規(guī)格厚度有：C 3, C5。一般用于曲面的對刀 或成形對刀的場合。對刀的結(jié)構(gòu)取決于加工表面的形狀， 其中平面對刀塊的結(jié)構(gòu)已標準化， 也可 根據(jù)夾具的具體結(jié)構(gòu)自行設(shè)計。第 3 章 專用機床夾具設(shè)計有機械制造工藝系統(tǒng)的組成機床、 工件、 刀具和夾具可以看出， 夾具在機械 加工中占有很重要的地位。 尤其是在中、大批量生產(chǎn)時更是大量的采用機床夾具。 它們是機床和工件之間的聯(lián)接裝置，使工件相對于機床或刀具獲得正確的位置。 機

26、床夾具的好壞直接影響工件加工表面的位置精度， 所以機床夾具設(shè)計是裝備設(shè) 計中一項重要的工作， 對保證正機械加工質(zhì)量、 提高生產(chǎn)率、 擴大機床適用范圍 以和降低成本有重要意義。3.1 機床夾具的分類 機床夾具的種類很多，可以從不同的角度對夾具進行不同的分類，常用的分 類方法有以下幾種。3.1.1 按夾具使用特點分類通用夾具 已經(jīng)標準化的，可加工一定范圍內(nèi)不同工件的夾具，成為通用 夾具。專用夾具 專為某一工件某道工序設(shè)計制造的夾具，稱專用夾具。專用夾 具一般在批量生產(chǎn)中使用。組合夾具 采用標準的組合夾具元件、部件，專為某一工件的某道工序組 裝的夾具，稱組合夾具?？烧{(diào)夾具 夾具的某些元件可以調(diào)換，以

27、適應(yīng)多種工件加工的夾具，稱為 可調(diào)夾具。他還可以分為通用可調(diào)夾具和組成可調(diào)夾具兩類。拼裝夾具 用專門的標注化、系列化的拼裝夾具零件拼裝而成的夾具，稱 為拼裝夾具。它具有組合夾具精度高、效能高、結(jié)構(gòu)緊湊，它的基礎(chǔ)版和夾緊部 件中常帶有小的液壓缸。此類夾具適合在數(shù)控機床上使用。3.1.2 按使用機床來分類 夾具按使用機床可分為車床夾具、銑床夾具、鉆車夾具、鏜床夾具、齒輪 車床夾具、數(shù)控機床夾具、 自動機床夾具、自動線隨行夾具以和其他機床夾具等。3.1.3 按加緊動力源分類 加緊動力源可分為手動加緊，氣動夾緊，液壓夾緊，氣壓增力夾緊，電磁 夾具和真空夾具等。3.2 夾具的作用保證工件的加工精度：夾具

28、的設(shè)計和應(yīng)用注重于解決工件的可靠定位和穩(wěn)定裝夾， 可使一批工件的 安裝結(jié)果高度統(tǒng)一，穩(wěn)定的裝夾使個工件間的加工條件差異性大為減少。所以， 采用夾具可保證工件加工精度的基礎(chǔ)上極大的穩(wěn)定整批工件的加工質(zhì)量。 提高生產(chǎn)效率使用夾具后， 能使工件迅速的定位和夾緊， 并能夠顯著的縮短輔助時間， 提 高生產(chǎn)效率。3.2.3 改善工人的勞動條件 用夾具裝夾工件方便、省力、安全。當采用氣動、液壓等夾緊裝置時，可減 輕工人的勞動強度，保證安全生產(chǎn)。3.2.4 降低生產(chǎn)成本 在批量生產(chǎn)中使用夾具，由于勞動生產(chǎn)率的提高和允許使用技術(shù)等級較低的 工人操作，所以可以明顯的降低生產(chǎn)成本。但在單件生產(chǎn)中，使用夾具生產(chǎn) 成本

29、仍然比較高。3.3 夾具的設(shè)計方法和步驟夾具的設(shè)計任務(wù)：分析零件的結(jié)構(gòu)特點、材料、生產(chǎn)批量和有關(guān)工藝文件， 了解本工序的加工要求和與前后工序的聯(lián)系，弄清夾具設(shè)計的具體任務(wù)。3.3.2 定位基準面的分析和定位方案的確定：根據(jù)本工序的加工要求，確定應(yīng)限 制的自由度。3.3.3 對刀元件和導(dǎo)向元件的選擇： 對刀元件在夾具上的安裝或放置應(yīng)使調(diào)整刀 具方便迅速，并使其相對于定位元件的位置準確。3.3.4 夾緊方案的確定：根據(jù)工件結(jié)構(gòu)特點，定位方案和定位夾緊力的原則，確 定夾緊力的作用點和方向，以和選用。3.3.5 夾具總圖的繪制：夾具的總裝配圖應(yīng)按國家制圖標準繪制。繪圖比例采用1：1。主視圖按夾具面對操

30、作者的方向繪制?？倛D應(yīng)把夾具的工作原理、各種裝 置的結(jié)構(gòu)和其相互關(guān)系表達清楚?？倛D的繪制順序：a用雙點劃線將工件的外形輪廓、定位基面、夾緊表面和加工表面繪制在各個視圖的合適位置上。b. 在總圖中，工件可看作透明體，不遮擋后面夾具上的線條。依次c. 繪出定位裝置、夾緊裝置、對刀或?qū)蜓b置。對于夾具活動件， 為防止干涉用雙點劃線畫出活動間的極限位置。d. 繪制其他元件或機構(gòu)和夾具體，形成一套完整夾具。有關(guān)夾具和技術(shù)要求的標注：a夾具的輪廓尺寸。b夾具定位元件與工件定位基準面間的配合尺寸和定位元件的位置偏差。c夾具與刀具的聯(lián)系尺寸。d夾具與機床聯(lián)結(jié)的聯(lián)系尺寸。e夾具各組成元件間的其他配合尺寸。f夾具

31、技術(shù)要求的標注： 1 工序尺寸有公差要求：夾具公差 =工件相應(yīng)公差 131 5。2 工序尺寸無公差要求：夾具公差，線性尺寸公差為土 0.1、角度尺寸公差為土 10'、位置尺寸公差為3.3.7 夾具零件的繪制：夾具中的非標準零件均要畫零件圖，并按夾具總圖的要 求，確定零件的尺寸、公差和技術(shù)要求。3.4 工件的夾緊工件的夾緊和對夾緊裝置的基本要求 夾得穩(wěn)。夾緊時應(yīng)保持工件在定位時所處的正確位置。 夾得勞。夾緊后在加工過程中不應(yīng)產(chǎn)生振動、變形和表面損傷。 夾得快。夾緊機構(gòu)應(yīng)力求操作方便、省力、安全、有利于快速裝卸工件，減輕工 人的勞動強度，提到工人效率。此外，采用手動夾緊機構(gòu)必須保證具有自鎖

32、作用。3.4.1 夾緊力的確定：加緊方向的確定a. 主要加緊方向應(yīng)盡量指向工件的主要定位基準面。 工件的主要定位基準 面其面積一般比較大，消除的自由度多，由夾緊力引起的單位面積上的 變形較小，有利于保證安裝的穩(wěn)定和加工質(zhì)量。b. 夾緊力方向應(yīng)盡量施于工件剛性較強的方向。不同的工件，各方向的剛 性也不同。c. 夾緊力方向應(yīng)有利于減小夾緊力。夾緊力作用點的確定1）夾緊力作用點a. 保證工件在夾緊后定位穩(wěn)定。為此必須避免產(chǎn)生能使工件離開夾 具定位表面的力系和力矩系，夾緊力的作用點應(yīng)在工件定位支承 面上，或落在由諸支承塊所連成的面積范圍內(nèi)。 .b. 加緊力的作用點應(yīng)選擇工件剛性較好的部位，必須保證夾緊

33、后工 件變形最小。所以夾緊部位應(yīng)盡量靠近工件的壁或筋，并要避免 設(shè)在工件被加工孔的上方。此外還要保證夾緊力和切削力不產(chǎn)生 使工件彎曲的力矩。加緊力的作用點應(yīng)盡量靠近加工表面c. 加緊力的大小的確定。為此，夾緊點應(yīng)力求對著定位支承面，輔 助支承要盡量地布置在被加工表面處。 .理論上 ,加緊力的大小應(yīng)與作用在工件上的其它力 （力矩）相平衡 .而實際 上,夾緊力的大小還與很多因素有關(guān) ,比如 ,加工性質(zhì)、加工余量是否均勻、刀具 鈍化程度、切削的特點等等。故實際夾緊力的大小是要根據(jù)具體使用條件下修 正系數(shù)折算而來。（2）常采用確定夾緊力的方法有兩種：a. 根據(jù)同類夾具的實際使用情況用類比法進行估算b

34、.根據(jù)加工情況， 確定出工件在加工過程中對加緊最不利的瞬間狀態(tài)， 再將此時工件所受的各種外力看作靜力，并用靜力平衡原理列出夾緊力的計算方程， 計算出所需的夾緊力。（3）因夾緊力的大小還與很多因素有關(guān)，為確保夾緊安全可靠，往往將靜力平 衡原理求出的夾緊力再乘以安全系數(shù)作為所需的夾緊力。 一般，手動夾緊機構(gòu)憑 人力控制，不計算夾緊力的大小， 必要時才對螺釘、 壓板等壓緊元件作強度校核。 若為機動夾緊機構(gòu)，則要計算夾緊力的大小，以便決定動力部件的尺寸。3.5 專用機床夾具設(shè)計題目、工序加工要求的分析銑打標記面工序加工要求如下圖工序加工要求的分析：本工序銑打標機面保證尺寸58并要求與桿身成45度。采用

35、統(tǒng)一的定位精基 準：小頭孔和工藝凸臺和端面定位夾緊。 為了保證尺寸要求工件定位必須消除 Y 和z方向的移動自由度，和Z方向的轉(zhuǎn)動自由度。本工序選擇的定位方法完全滿 足上述要求。3.5.2 定位與夾緊方案分析 本次所設(shè)計的夾具是一套銑床夾具。銑床主要用于加工零件的平面，溝槽， 缺口，花鍵和各種成型面等。銑削時切削用量大，切削力大，且多刃斷續(xù)切削， 銑削過程不平穩(wěn)， 容易產(chǎn)生振動。 由于刀具易磨損， 生產(chǎn)中需要經(jīng)常進行調(diào)刀和 換刀。因此設(shè)計銑床夾具時需考慮： 加劇本身應(yīng)有足夠的強度和剛度； 夾具裝置 要安全可靠，且有良好的自鎖性和抗振性；并考慮快速對刀裝置，以減少調(diào)刀， 換刀的時間。本工序是在機械

36、加工的粗基準加工完畢后的工序。因此定位基準的選擇要 符合精基準的選擇原則，本工序采用了基準統(tǒng)一原則。定位元件（固定式 定位銷9消除Z和丫方向的轉(zhuǎn)動自由度，定位塊4消除了 X方向的轉(zhuǎn)向自 由度，夾具之承板5和10消除了 Z和丫方向的轉(zhuǎn)動自由度和X方向的移 動自由度。根據(jù)工序加工要求和產(chǎn)品圖的要求，本定位方案完全消除了第一類自由度。 ） 本工序要求一次裝 2件，夾緊方式采用螺紋夾緊。由于銑削用的銑刀在銑削 時，每個刀齒輪流切割， 每個刀齒切入和切出時都會產(chǎn)生一定的沖擊， 并且銑削 時，切削用量大，切削力大且切割力是變化的， 每個刀齒的切削層厚度是變化的， 參加切削的分齒數(shù)也是變化的。因此，銑削過程

37、不平穩(wěn)，容易產(chǎn)生振動。這就要 求所設(shè)計的夾具要夾緊可靠， 夾緊力要足夠大， 并且自鎖性要好， 以減少加工中 這次因素的影響，確保加工精度。夾緊力要作用在剛度大的部位，著力點，施力 方向要恰當。所以本夾具的夾緊力作用點和方向選擇了大端面， 并且大端面夾緊 力的作用點靠近加工表面。 因兩端面均以加工有利于工件的定位夾緊， 使夾緊更 可靠，本夾具夾緊采用螺旋夾緊機構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，夾緊力大，因為螺紋本身有良 好的自鎖性，夾緊行程大等優(yōu)點。3.5.3 夾具精度的分析 在夾具體的底面有兩個定位鍵，它可以調(diào)整和確定夾具與機床，刀具 相互位置關(guān)系。定位元件（固定式定位銷 9，定位塊 4，夾具之承板 5 和 10

38、）表 面具有較高的尺寸精度， 硬度和較小的表面粗糙度。 又有足夠的強度和剛度和結(jié) 構(gòu)簡單。保證了工件定位基準與定位元件接觸后能限制住必須由其限制的工件的 自由度。夾具的精度能保證本工序的加工要求。 定位精度確定（工件被加工平面 至定位元件的位置精度和尺寸精度在未注明特殊要求的情況下， 一般當工件尺寸 有公差要求時，夾具公差等于工件公差的 1/51/3,必要時需做誤差分析；當工序 尺寸無公差要求時，夾具公差?。撼叽?#177; 0.1 角度± 10'；位置 0.020.05/100）。3.6 夾具總體結(jié)構(gòu)分析3.6.1 夾具的作用和組成連桿銑打標記面夾具設(shè)計主要由定位元件 （用

39、來解決工件在機床上占據(jù) 一個正確的工作位置。如圖中固定式定位銷 9，定位塊 4，夾具支承板 5 和 10）。 夾緊機構(gòu)（有各類夾緊元件組成， 用以解決工件在加工過程中不因外力的作用而 發(fā)生位置的變動。如圖中螺母 14 和 8、雙頭螺柱 6、開口墊圈 7）。定位鍵 3（保 證夾具與機床的正確連接） 、夾具體件 1（整個夾具的基礎(chǔ)，依靠夾具體與機床） 相連，夾具上其他結(jié)構(gòu)裝置都靠夾具體連接而成為一個整體） 、對刀裝置（用于 解決刀具與工件的位置問題）本套夾具設(shè)計了對刀裝置（如圖中對刀塊12）,根據(jù)本工序的特點用對刀裝置對刀較為方便。3.6.2 夾具的設(shè)計特點（ 1） 由于銑削加工切削用量大、切削力

40、大，所以，夾具選擇的定位要穩(wěn)定，支 承面要大。定位元件（固定式定位銷 9，定位塊 4，夾具支承板 5 和 10） 的計符合此要求。（2） 夾緊機構(gòu)的設(shè)計，螺母 14和 8、雙頭螺柱 6。開口墊圈 7的剛度足夠，夾 緊可靠。力足夠，自鎖性也好。（ 3） 力作用在剛度大的部位，著力點。施力方向恰當。（ 4） 多件加工，一次夾緊。（5） 定位鍵：確定夾具相對于機床、 刀具的位置。 布置兩個定位鍵， 相距較遠， 定位準確。 根據(jù)本工序的特點用對刀裝置對刀較為方便。 直接調(diào)整工件加 工時相對于機床、刀具的位置，所以采用了對刀裝置。（ 6） 夾具體的設(shè)計： 由于銑削過程不是連續(xù)切割， 以和加工余量較大，

41、不但所 需的切削較大，而且切削力的大小和方向隨時度可能在變化致使在銑削過 程中產(chǎn)生振動， 因此銑床夾具不僅要有足夠的夾緊力， 夾具體還要有足夠 的剛度。銑床夾具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)考慮要有足夠的剛度。 為了提高銑床夾具的剛度，工件待加工的表面應(yīng)盡量不超出工作臺， 在確保夾具有足夠排屑空間的前提下，盡量降低夾具的高度，一般使夾具搞與寬比w 1 1.5。3.7 夾具的經(jīng)濟性評估和使用說明3.7.1 夾具的使用說明工件以固定式定位銷 9，定位塊 4，夾具之承板 5 和 10 定位，與定位準 確后，加入開口墊圈 7 讓雙頭螺柱 6 和帶肩六角螺母件 8 同時夾緊兩個零件。 夾具的經(jīng)濟性評估夾具設(shè)計出需要滿足

42、定位精度和夾緊可靠等要求外，還應(yīng)考慮其經(jīng)濟 性。夾具是針對中批生產(chǎn)進行設(shè)計的，為使經(jīng)濟性良好。（1）采用了使夾具結(jié)構(gòu)簡單的手動夾緊機構(gòu)。（2）采用多件夾緊的結(jié)構(gòu)。（3）采用多件夾緊的結(jié)構(gòu)，以縮短輔助時間 ，提高了生產(chǎn)效率。（4）為了減少設(shè)計制圖時間，加快制造周期，降低制造費用，盡可能選擇了標準 件?？偨Y(jié)時光飛逝， 為期一個多月的畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲。 回首這一個多月的設(shè)計 過程，感慨萬千。使我從中學到了以前在課內(nèi)根本就學不到的東西。受益匪淺！在這次設(shè)計過程中， 使我真正的認識到自己的不足之處， 以前上課沒有學到 的知識，在這次設(shè)計當中也涉和到了。使我真正感受到了知識的重要性。這次設(shè)計將我以前學過的機械制造工藝與裝備、 公差與配合、 機械制圖、 工 程材料與熱處理工藝等知識很好的串聯(lián)了起來， 起到了穿針引線的作用， 鞏固了 所學知識的作用。在畢業(yè)設(shè)計中， 首先是對工件機械加工工藝規(guī)程的制定， 這樣在加工工件就 可以知道用什么機床加工，怎樣加工，加工工藝裝備和設(shè)備等