a2jpk972臥式雙面雙工位移動工作臺鏜孔車端面組合機床夾具設(shè)計

1、ANYANG INSTITUTE OF TECHNOLOGY 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 A2J-PK972臥式雙面雙工位移動工作臺鏜孔車端面組合機床夾具設(shè)計A2J-PK972 Horizontal Double-side Double-post Mobile Workstations Boring And Turning Surface Combination Machine of Jig Design系（院）名稱： 機械工程學(xué)院 專業(yè)班級： 機械設(shè)計制造及其自動化08（2）班學(xué)生姓名： 學(xué)生學(xué)號： 指導(dǎo)教師姓名： 指導(dǎo)教師職稱： 2012年5月畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說

2、明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得安陽工學(xué)院及其它教育機構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 使用授權(quán)說明本人完全了解安陽工學(xué)院關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服

3、務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝　⒖s印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)校可以公布論文的部分或全部內(nèi)容。作者簽名： 日 期： 目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc325555025 中文摘要、關(guān)鍵詞 PAGEREF _Toc325555025 h 1 HYPERLINK l _Toc325555026 英文摘要、關(guān)鍵詞2 HYPERLINK l _Toc325555027 引 言 PAGEREF _Toc325555027 h 3 HYPERLINK l _Toc325555028 第1章 組合機床夾具設(shè)計的介紹 PAGEREF _Toc3255

4、55028 h 4 HYPERLINK l _Toc325555029 組合機床夾具的概述 PAGEREF _Toc325555029 h 4 HYPERLINK l _Toc325555030 組合機床夾具的主要特點 PAGEREF _Toc325555030 h 4 HYPERLINK l _Toc325555031 組合機床夾具的設(shè)計要求 PAGEREF _Toc325555031 h 4 HYPERLINK l _Toc325555032 夾具的組成 PAGEREF _Toc325555032 h 5 HYPERLINK l _Toc325555033 第2章 定位方案的確定 PAGE

5、REF _Toc325555033 h 6 HYPERLINK l _Toc325555034 定位設(shè)計的基本原則 PAGEREF _Toc325555034 h 6 HYPERLINK l _Toc325555035 定位方式的選擇 PAGEREF _Toc325555035 h 6 HYPERLINK l _Toc325555036 工件的定位原理分析 PAGEREF _Toc325555036 h 6 HYPERLINK l _Toc325555037 定位支撐系統(tǒng) PAGEREF _Toc325555037 h 7 HYPERLINK l _Toc325555038 定位基準(zhǔn)的選擇要求

6、 PAGEREF _Toc325555038 h 7 HYPERLINK l _Toc325555039 定位銷及其操縱機構(gòu) PAGEREF _Toc325555039 h 8 HYPERLINK l _Toc325555040 第3章 定位誤差的計算 PAGEREF _Toc325555040 h 9 HYPERLINK l _Toc325555041 確定兩銷中心距及公差 PAGEREF _Toc325555041 h 9 HYPERLINK l _Toc325555042 確定圓柱銷直徑和公差 PAGEREF _Toc325555042 h 9 HYPERLINK l _Toc32555

7、5043 確定菱形銷直徑和公差 PAGEREF _Toc325555043 h 9 HYPERLINK l _Toc325555044 計算鏜孔車端面時的定位誤差 PAGEREF _Toc325555044 h 10 HYPERLINK l _Toc325555045 第4章 夾緊方案的確定 PAGEREF _Toc325555045 h 12 HYPERLINK l _Toc325555046 夾緊機構(gòu) PAGEREF _Toc325555046 h 12 HYPERLINK l _Toc325555047 夾緊力的確定與計算 PAGEREF _Toc325555047 h 12 HYPER

8、LINK l _Toc325555048 夾緊力的方向的選擇要求 PAGEREF _Toc325555048 h 12 HYPERLINK l _Toc325555049 夾緊力作用點的選擇原則 PAGEREF _Toc325555049 h 13 HYPERLINK l _Toc325555050 4.2.3 夾緊方式的確定 PAGEREF _Toc325555050 h 13 HYPERLINK l _Toc325555051 夾緊力大小的確定 PAGEREF _Toc325555051 h 13 HYPERLINK l _Toc325555052 第5章 夾具體的設(shè)計 PAGEREF _

9、Toc325555052 h 20 HYPERLINK l _Toc325555053 夾具體設(shè)計的基本要求 PAGEREF _Toc325555053 h 20 HYPERLINK l _Toc325555054 夾具體總體尺寸的確定 PAGEREF _Toc325555054 h 20 HYPERLINK l _Toc325555055 第6章 組合機床的應(yīng)用范圍及夾具的發(fā)展方向 PAGEREF _Toc325555055 h 21 HYPERLINK l _Toc325555056 組合機床的應(yīng)用范圍 PAGEREF _Toc325555056 h 21 HYPERLINK l _Toc

10、325555057 機床夾具的發(fā)展方向 PAGEREF _Toc325555057 h 21 HYPERLINK l _Toc325555058 結(jié) 論 PAGEREF _Toc325555058 h 23 HYPERLINK l _Toc325555059 致 謝 PAGEREF _Toc325555059 h 25 HYPERLINK l _Toc325555060 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc325555060 h 26 A2J-PK972臥式雙面雙工位移動工作臺鏜孔車端面組合機床夾具設(shè)計摘要：組合夾具是在夾具零部件高度標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)格化、系列化的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,使用組合夾具可節(jié)約夾

11、具設(shè)計制造工時和材料、縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期、保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)率、減輕勞動強度，有效的促進(jìn)了生產(chǎn)。由于汽車前橋結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且主鏜孔既有壁厚要求又有精度要求，為保證以上精度，于是做出了這套夾具。本文闡述了組合機床夾具的主要特點、定位方案的選擇、夾緊方案的確定、夾緊力的計算、定位誤差的分析、夾具體總體尺寸的確定、組合機床夾具的發(fā)展等。在本次設(shè)計中遇到的主要難題是夾緊力的計算和定位誤差的分析，尤其是定位誤差的分析，只有分析好定位誤差才能保證夾具的精度，才能做出合格的零件。關(guān)鍵詞：組合機床 精度 定位基準(zhǔn) 定位誤差 夾緊力 夾具體 A2J-PK972 Horizontal Double-side Do

12、uble-post Mobile Workstations Boring And Turning Surface Combination Machine of Jig DesignAbstract:The combination jig is based on fixture parts tandardization,normalization,serialization foundation development highly,and the using built-up jig can save the jig design manufacture man-hour and materi

13、al,shorten production preparation period,guarantee product quality,raise the productivity,reduce the labor intensity,promote the production effectively.This article is to elaborate the main features of machine tools,the localization plan choice,the clamp plan determination,the knife plan choice,the

14、working accuracy analysis to the determination of the overall size as well as the main development of machine tools and so on.Machine design is based on the market demand,the according plays an inportant role in the machinery manufacturing industry,therefore,Modular machine design is the evelopment

15、of advanced manufacturing technology and mechanical machinery maunfacturing industry is playing an increasingly important role.The article for the electrical and mechanical college students in the professional category machinery and machine tool manufacturing process fixture design and graduate cour

16、ses designed into use,but also for the reference of the engineering and technical personnel.Keywords:combination machine;jig design;localization datum;clamping force;clip specific引 言畢業(yè)設(shè)計是完成工程師基本訓(xùn)練的重要環(huán)節(jié)，亦是工科學(xué)生在校學(xué)習(xí)的最后一個重要的環(huán)節(jié)，其目的在于培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)的專業(yè)知識和理論知識，獨立解決本專業(yè)一般工程技術(shù)問題的能力，樹立良好的設(shè)計思想和工作作風(fēng)。 整個設(shè)計過程是艱辛的，在設(shè)計過程

17、中必須考慮各方面的問題。由于所學(xué)的知識只是一些最基本的機械常識，因此，在設(shè)計過程中，還要查閱大量的相關(guān)資料，以補充自己的不足之處。首先，要有豐富的實踐經(jīng)驗。整個設(shè)計，僅靠一些參考資料是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，這樣設(shè)計出來的組合機床只是結(jié)構(gòu)完美，外形美觀，但實用性差，因此，這次畢業(yè)設(shè)計的順利完成離不開王老師的幫助。其次，運用四年來所學(xué)的專業(yè)知識，針對現(xiàn)實中遇到的實際情況，做到舉一反三。整個設(shè)計過程不僅涉及到以前所學(xué)的知識，還涉及到一些新的概念，這就要求我們一邊溫習(xí)以前的知識，一邊還要學(xué)習(xí)新的知識，可以說，整個設(shè)計過程就是我們不斷復(fù)習(xí)和學(xué)習(xí)的過程。第三，通過自身的努力，理論聯(lián)系實際，從合理性、經(jīng)濟性、工藝性、

18、實用性及對被加工零件的具體要求對現(xiàn)有機床進(jìn)行研究和分析，找出可以進(jìn)行改進(jìn)的地方，通過反復(fù)推敲對比，擬訂較為合理的精鏜車結(jié)合面夾具的總體方案。限于本人知識水平有限，又沒有工作的實踐經(jīng)驗，本設(shè)計中定存在不到之處，敬請老師同學(xué)批評指正，提出寶貴意見，以便及時糾正。第1章 組合機床夾具設(shè)計的介紹 組合機床夾具的概述夾具是一種裝夾工件的工藝裝備，它廣泛地應(yīng)用于機械制造過程的切削加工、熱處理、裝配、焊接和檢測等工藝過程中。在金屬切削機床上使用的夾具統(tǒng)稱為機床夾具。在現(xiàn)代生產(chǎn)中，機床夾具是一種不可缺少的工藝裝備，它直接影響著加工的精度、勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品的制造成本等，故機床夾具設(shè)計在企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計和制造以及生

19、產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備中占有及其重要的地位。1.2 組合機床夾具的主要特點1.一般的機床夾具是作為機床的輔助機構(gòu)設(shè)計的，而組合機床夾具是機床主要組成部分，其設(shè)計工作是整個組合機床設(shè)計的重要部分之一。2.組合機床夾具和機床其他部件有密切的聯(lián)系，正確的解決工作臺與主軸箱、刀具和鉆模板等部件之間的關(guān)系，是保證組合機床的工作可靠和使用性能良好的重要條件之一。并且夾具結(jié)構(gòu)也要按這些部件的具體要求確定。3.由于組合機床常是多刀具加工，還有多面和多工序同時加工，會產(chǎn)生很大的切削力和振動，因此組合機床的夾具必須具有很好的剛性和足夠的夾緊力，以保證在整個加工過程中工件不產(chǎn)生任何位移，同時工件也不允許有形變。4.夾具是保證加

20、工精度（尺寸精度、幾何精度和位置精度等）的關(guān)鍵部件，其設(shè)計、制造和調(diào)整都必須有嚴(yán)格的要求，使其能持久的保持精度。5.組合機床夾具應(yīng)便于實現(xiàn)定位和裝夾的自動化，并有動作完成的檢查信號；保證切削從加工空間自動排除；便于觀察和檢查，以及在從不同機床上拆卸夾具的情況下，能夠便于替換損件和調(diào)整維護。1.3 組合機床夾具的設(shè)計要求1.保證工件加工精度 這是夾具設(shè)計的最基本要求，其關(guān)鍵是正確地確定定位方案、夾緊方案、刀具導(dǎo)向方式及合理確定夾具的技術(shù)要求，必要時應(yīng)進(jìn)行誤差分析與計算。2.夾具結(jié)構(gòu)方案應(yīng)與生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng) 在大批量生產(chǎn)時應(yīng)盡量采用快速、高效夾具結(jié)構(gòu)，如多件夾緊、聯(lián)動夾緊等，以縮短輔助時間；對于中小

21、批量生產(chǎn)，則要求在滿足夾具功能的前提下，盡量使夾具結(jié)構(gòu)簡單、制造方便，以降低夾具制造成本。3.操作方便、安全、省力 如氣動、液壓等夾緊裝置，以減輕工人勞動強度，并可較好地控制夾緊力。夾具操作位置應(yīng)符合工人操作習(xí)慣，必要時應(yīng)有安全防護裝置，以確保使用安全。4.便于排屑 切屑積壓在夾具中，會破壞工件的正確定位；切屑帶來的大量熱量會引起夾具和工件的熱變形；切屑的清理會增加輔助時間。切屑積壓嚴(yán)重時，還會損傷刀具甚至引發(fā)工傷事故。故排屑問題在夾具設(shè)計中必須給以充分注意，在設(shè)計高效機床和自動線夾具時尤為重要。5.有良好的結(jié)構(gòu)工藝性 設(shè)計的夾具要便于制造、檢驗、裝配、調(diào)整、維修等。1.4 夾具的組成1.定位

22、元件或裝置：用以確定工件在夾具上的正確位置。2.刀具導(dǎo)向元件或裝置：用以引導(dǎo)刀具或調(diào)整刀具相對于夾具定位元件的位置。3.夾緊元件或裝置：用以夾緊工件。4.聯(lián)接元件：用以確定夾具在機床上的位置并與機床相連接。 5.夾具體：用以聯(lián)接夾具各元件或裝置，使之成為一個整體，并通過它將夾具安裝在機床上。6.其他元件或裝置：除上述元件或裝置以外的元件或裝置。如某些夾具上的分度裝置、防錯裝置、安全保護裝置、為便于卸下工件而設(shè)置的頂出器等。第2章 定位方案的確定2.1 定位設(shè)計的基本原則為滿足夾具設(shè)計的要求，定位設(shè)計時應(yīng)遵循以下三項原則：1.遵循基準(zhǔn)重合原則。使定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)重合，在多工序加工時還應(yīng)遵循基準(zhǔn)

23、統(tǒng)一原則。2.合理選擇主要定位基準(zhǔn)。主要定位基準(zhǔn)應(yīng)有較大的支撐面，較高的精度。3.便于工件的裝夾和加工，并使夾具的結(jié)構(gòu)簡單。2.2 定位方式的選擇在組合機床上加工的箱體類零件，大多數(shù)采用一面兩銷定位方式，即利用零件上的一個平面和該平面上的兩個孔作定位基準(zhǔn)，一孔插圓柱銷，一孔插菱形銷。這種定位方法保證了理論上六點定位原則，但在實踐中，在大多數(shù)情況下，工件的一個平面，在夾具中不是支撐在三個點上，而是支撐在四個或者更多些的支撐點上，有時放在兩條長的支撐板上，這樣就可以提高“機床夾具刀具工件”系統(tǒng)的剛性，避免夾緊力和切削力超出支撐點，引起工件的彈性變形，這種變形不僅影響加工精度，還會引起振動和切削力超

24、出支撐點，嚴(yán)重時造成刀具的折斷。然而，由于工件基準(zhǔn)面的加工誤差（一般在0.05mm）和支撐板的平面誤差（一般在0.01mm）,工件在夾緊時仍然會產(chǎn)生變形，這種少量的變形在半精加工和精加工時，在加工精度公差范圍內(nèi)是允許的。本組合機床夾具定位采用板簧面和兩個銷孔定位。 考慮到主鏜孔壁壁厚采用以主鏜孔外壁定位。2.3 工件的定位原理分析自由物體在空間直角坐標(biāo)系中有六個自由度，即沿OX,OY,OZ三個軸向的平動自由度和三個繞軸的轉(zhuǎn)動自由度。要使工件在夾具體中具有準(zhǔn)確和確定不變的位置，則必須限制六個自由度。采用6個按一定規(guī)則布置的約束點來限制工件的6個自由度，實現(xiàn)完全定位，稱之為六點定位原理； 采用一面

25、兩銷定位時，其中的板簧面限制了三個自由度，圓柱銷限制了2個自由度。一面一銷已經(jīng)限制了5個自由度，只有一個繞銷旋轉(zhuǎn)的自由度未限制，如果第二個銷仍然用圓銷，那兩銷間距離一定，就多限制了一次兩銷連線方向的自由度，形成過定位。為了避免由于過定位引起的工件安裝時的干涉，兩銷中的一個應(yīng)采用菱形銷。故改用菱形銷后只限制了轉(zhuǎn)動方向的旋轉(zhuǎn)自由度，符合六點定位原則，菱形銷作為防轉(zhuǎn)支撐，其長軸方向應(yīng)與兩銷中心連線相垂直，并應(yīng)正確地選擇菱形銷直徑的基本尺寸和經(jīng)削邊后圓柱部分的寬度。考慮到汽車前軸的跨度，會降低工件的剛性。為了提高工件在加工時的剛性，需要在工件的中間加彈簧輔助托件和加工工件時的一端加輔助支承件，減少零件

26、在加工過程中的變形。而在前面加的擋鐵螺釘是為了保證鏜孔壁厚的厚度均勻，在夾具實際定位中不起作用。在夾具體上布置的三個液壓缸的功能也不相同，在一側(cè)的兩個液壓缸起夾緊的作用，另外一個液壓缸是為了方便工件的頂出，降低工人的勞動強度。2.4 定位支撐系統(tǒng)在組合機床上加工時，必須使被加工零件對刀具及導(dǎo)向保持正確的位置，這是靠夾具的定位支撐系統(tǒng)來實現(xiàn)的。定位支撐系統(tǒng)除用以被加工零件位置外，還要承受被加工零件的重量和夾緊力，還有切削力。定位支撐元件有些已經(jīng)通用化了，支撐板、支撐銷都由標(biāo)準(zhǔn)件。當(dāng)工件在支撐板上需要滑動，并采用長板時，為了防止在支撐板表面產(chǎn)生毛刺，沿縱向應(yīng)有倒角，而兩端則必須作成15度的倒角并進(jìn)

27、行拋光。采用20G鋼制造，工作面滲碳淬火，硬度為HRC59，耐磨。支撐銷采用圓頭浮動支撐，支撐工作餅部，防止形變過大。2.5 定位基準(zhǔn)的選擇要求在選擇定位方案時，由于定位方式多種多樣，對定位基準(zhǔn)、限位基準(zhǔn)的確定也有幾種不同方法，此處采用以下觀點:1.盡量使工件的定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)重合，以免產(chǎn)生基準(zhǔn)不符誤差，但當(dāng)兩基準(zhǔn)重合后，會使夾具結(jié)構(gòu)復(fù)雜或工件定位不穩(wěn)時，則應(yīng)另選定位基準(zhǔn)。2.計量用精基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)，以保證足夠的定位精度。3.應(yīng)使工件安裝穩(wěn)定，使在加工過程中因切削力或夾緊力而引起的變形最小。4.遵守基準(zhǔn)統(tǒng)一原則，以減少設(shè)計制造夾具的時間和費用。5.應(yīng)使工件定位方便，夾緊可靠，便于操作。6.

28、當(dāng)工件以回轉(zhuǎn)面(內(nèi)、外圓柱面、圓錐面、球面等)作為定位基面時，其軸線為定位基準(zhǔn)。當(dāng)工件以平面與定位元件接觸，此平面就是定位基面，它的理想狀態(tài)即平面度誤差為零的時候是定位基準(zhǔn)。但對于已經(jīng)加工過的平面，通常忽略其平面度誤差，所以認(rèn)為，定位基面就是定位基準(zhǔn)，二者重合。7.當(dāng)定位元件以回轉(zhuǎn)面作為限位基面時，其軸線作為限位基準(zhǔn)。2.6 定位銷及其操縱機構(gòu)本工序采用一面兩銷定位法，銷采用手動式結(jié)構(gòu)，并且不帶防護罩。定位銷下連接螺紋推桿，因為本工序是精加工，定位精度很高，推桿連接不可更換。定位銷、導(dǎo)桿和導(dǎo)套之間采用稀油潤滑，其他活動點可用稀油或鋰基脂潤滑。定位銷的伸出與縮入由兩個不同定位塊之間的螺紋連接通過

29、定位塊的撥桿的旋轉(zhuǎn)來驅(qū)動，因而銷是通過手動旋轉(zhuǎn)定位塊的撥桿來驅(qū)動，定位銷的伸縮長度由定位塊的撥桿旋轉(zhuǎn)的角度來決定。當(dāng)銷伸出長90mm，定位塊的撥桿伸出58mm，驅(qū)動銷的撥桿轉(zhuǎn)動角度為，裝配圖為夾緊狀態(tài)。因為兩銷連線不與傳動帶垂直，為平衡軸的扭矩，把撥桿分布在兩銷軸兩邊。由于尺寸限制，把撥桿與導(dǎo)桿都放到中間層，液壓缸放在側(cè)間層，使液壓缸的維修與調(diào)整很方便。第3章 定位誤差的計算3.1 確定兩銷中心距及公差兩銷中心距的基本尺寸應(yīng)等于兩孔中心距的平均尺寸，其公差的兩孔中心距公差的，即 (3-1)因 mm，因而得到 mm (3-2)3.2 確定圓柱銷直徑和公差圓柱銷直徑基本尺寸等于孔的最小尺寸，公差一

30、般取g6或h7。故取 mm (3-3)3.3 確定菱形銷直徑和公差1.選擇菱形銷寬度b=4mm。表 3.1 菱形銷的尺寸（mm）d36368202024243030404050Bd-1d-2d-3d-4d-5d-6b11233345b23455682.按照 (3-4)由公式(3-4)計算菱形銷與其配合孔的最小間隙。所以 =mm (3-5)3.計算菱形銷的直徑20-0.266=mm (3-6)菱形銷直徑公差取h6，從而得：mm (3-7)3.4 計算鏜孔車端面時的定位誤差定位誤差是用來檢驗定位方法是否可行及夾具定位精度是否滿足要求的主要方法,分析和計算定位誤差大小就成為夾具設(shè)計及使用過程中必不可

31、少的一項工作。定位誤差是由于工件在夾具上定位不準(zhǔn)確而引起的誤差。定位誤差的來源主要有兩個方面:一方面是由于工件的定位表面或夾具體上的定位元件制作不準(zhǔn)確引起的定位誤差，稱為基準(zhǔn)位置誤差，常用表示。另一方面是由于工件的工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合而引起的定位誤差，稱為基準(zhǔn)不重合誤差，常用表示。1.尺寸的定位誤差 (3-8)20.33-19.979=mm (3-9)mm (3-10)2.垂直度 mm 定位誤差 (3-11)3.一面兩銷定位時的轉(zhuǎn)角定位誤差此時工序基準(zhǔn)為兩孔中心連線，與定位基準(zhǔn)一致，不存在基準(zhǔn)不重合誤差。當(dāng)兩孔直徑均為最大，而兩銷直徑均為最小時，可能出現(xiàn)的最大偏移角為： (3-12) 圖3

32、.1 一面兩孔定位誤差計算由此得到一面兩孔定位時轉(zhuǎn)角定位誤差的計算公式： (3-13)式中 、:工件上與圓柱銷和菱形銷配合孔的最大直徑； 、:夾具上圓柱銷和菱形銷最小直徑；L:兩孔的中心距。將上面的參數(shù)代入公式(3-13)中，可得到： (3-14)第4章 夾緊方案的確定4.1 夾緊機構(gòu)在組合機床上加工時，工件依靠夾具上的定位支撐系統(tǒng)，獲得對于刀具及導(dǎo)向的正確相對位置，還需依靠夾具上的夾緊機構(gòu)，來消除工件因受切削力或工件自重的作用而產(chǎn)生的位移或振動，使工件在加工過程中能持續(xù)保持正確的位置。夾緊機構(gòu)通常由三個部分組成：夾緊動力部分，中間傳動機構(gòu)和夾緊元件。這三部分起著不同的作用：夾緊動部分用于產(chǎn)生

33、力源，并將作用力傳給中間傳動機構(gòu)；中間傳動機構(gòu)能夠改變作用力的方向和大小，及作為增力機構(gòu)，同時能產(chǎn)生自鎖作用，以保證在夾緊過程中，當(dāng)力源消失時，工件在切削力或振動的作用下仍然能可靠夾緊；夾緊元件則用以承受中間傳動機構(gòu)傳遞的夾緊力，并與工件直接接觸而執(zhí)行夾緊動作。在此組合機床上，切削力的方向平行于工件的基準(zhǔn)面，并垂直于夾緊力的方向，因為夾緊點在刀具中心線上，工件夾緊只能依靠夾具夾緊力。板簧面背面夾緊，菱圓銷定位。采用AT568A夾緊油缸，油缸直徑80，油缸行程63。系統(tǒng)壓力：正常25-45KG為了上述方便，本液壓系統(tǒng)按的是40KG即可滿足需要因為工件板簧面和主銷孔還有一個前傾角，兩端對稱。工件掉

34、頭以后，前傾角方向相反，所以采用板簧面定位塊是活動的，可旋轉(zhuǎn)180考慮多品種加工，本夾具可以以夾具下方圓銷為基準(zhǔn)，工件角度可以旋轉(zhuǎn)38，板簧面到主銷孔距離可調(diào)。工件有個傾角，工件更換不同的產(chǎn)品，可以根據(jù)角度旋轉(zhuǎn)。夾具下方采用移動工作臺移動，避免工件過定位，采用移動工作臺，避免有退刀痕，刀具定位工作臺移動即可實現(xiàn)。 4.2 夾緊力的確定與計算理論上，夾緊力的大小應(yīng)與作用在工件上的其它力或者力矩相平衡；而實際上，夾緊力的大小還與工藝系統(tǒng)的剛度、夾緊機構(gòu)的傳遞效率等因素有關(guān)，計算是很復(fù)雜的。因此，實際設(shè)計中常采用估算法、類比法和試驗法確定所需的夾緊力。根據(jù)力學(xué)的基本知識得知，要表述和研究任何一個力，

35、必須掌握力度三要素：力的大小，方向和作用點。對于夾緊力來說，它的確定主要也是由夾緊力的大小、方向以及作用點來決定的。4 夾緊力的方向的選擇要求1.夾緊力應(yīng)垂直于主要定位基準(zhǔn)面。2.夾緊力的方向應(yīng)有利于減小夾緊力。4 夾緊力作用點的選擇原則1.夾緊力的作用點應(yīng)能保持工件穩(wěn)定性，而不致引起工件發(fā)生位移和偏轉(zhuǎn)。2.夾緊力的作用點應(yīng)使被加緊工件的夾緊變形盡可能小。3.夾緊力度作用點應(yīng)盡可能靠近工件加工表面，以提高定位穩(wěn)定性和夾緊可靠性。4 夾緊方式的確定液壓傳動中，由于油液的不可壓縮性，能傳遞較大的壓力，可以比氣壓大十多倍，因此在同樣作用力的情況下，油缸直徑可以小許多倍。在氣壓傳動中，為了增大夾緊力，

36、需采用曾力機構(gòu)或多活塞缸等，采用液壓傳動后，則可免除這些機構(gòu)，使夾具夾緊更為緊湊。此外液壓夾緊吸振性能較強并能維持更好的夾緊剛度，有利于保證加工質(zhì)量和采用大切削用量來提高生產(chǎn)率。液壓夾緊具有操作簡單，動作迅速，易于集中控制，程序控制和實現(xiàn)工序自動化，工作壓力高，油缸結(jié)構(gòu)尺寸小，便于實現(xiàn)過載自動保護和元件便于標(biāo)準(zhǔn)化等一系列優(yōu)點。因此，液壓壓緊能夠維持的剛性比氣動夾緊所能維持的剛性高。因此選擇液壓夾緊。4.2.4 夾緊力大小的確定經(jīng)過查表可知工件材料是一種調(diào)制鋼。由于工件端面和內(nèi)孔單邊余量為1mm，經(jīng)過對加工示意圖的分析可知：半精鏜時mm m/min精鏜時mm m/min精車端面時mm m/min

37、故 m/min由于工件的硬度范圍是HRC3035 ，又知洛氏硬度與布氏硬度的轉(zhuǎn)換關(guān)系HRC=10HB (4-1) (4-2)代入計算可知在計算時工件的硬度 (4-3)1.半精鏜時鏜刀半精鏜時受到兩個方向的力，分別是和，經(jīng)過查表可知 (4-4) (4-5)代入相關(guān)的數(shù)據(jù)可知N (4-6)N (4-7)2.精車端面時車刀對工件的作用力分為三個方向，分別是、和經(jīng)過查機床夾具設(shè)計手冊,可得到下列公式 (4-8) (4-9) (4-10)其中是修正系數(shù) (4-11)是考慮工件材料機械性能的參數(shù)、是考慮刀具幾種參數(shù)的系數(shù)，查表其中 (4-12)而n的值對于、的計算時又不相同需要查表。由于工件MPa，查表4

38、.1，可知計算、時對應(yīng)的數(shù)值分別是。 表4.1 指數(shù)n的值工件材料硬質(zhì)合金高速鋼硬質(zhì)合金高速鋼硬質(zhì)合金高速鋼結(jié)構(gòu)鋼及鑄鋼結(jié)構(gòu)鋼及鑄鋼灰鑄鐵及可鍛鑄鐵由刀的型號可知主偏角、前角、刃傾角、刀尖圓弧半徑mm。由刀具的已知參數(shù)查可得在計算時、將上面的數(shù)值分別代入公式(4-11)，可知 (4-13)在計算時、將上面的數(shù)值分別代入公式(4-11)，可知 (4-14) 表4.2 加工剛及鑄鐵時刀具幾何參數(shù)改變時切削力的修正系數(shù)參數(shù)刀具材料修正系數(shù)名稱數(shù)值名稱切削力F主偏角硬質(zhì)合金前角硬質(zhì)合金刃傾角硬質(zhì)合金刀尖圓弧半徑/mm硬質(zhì)合金在計算時、將上面的數(shù)值分別代入公式(4-11)，可知 (4-15)將上面得已知

39、條件依次代入(4-8)、(4-9)、(4-10)公式得到 N (4-16)N (4-17)N (4-18)3.精鏜時鏜刀半精鏜時受到兩個方向的力，分別是和，經(jīng)過查表代入相關(guān)的數(shù)據(jù)到公式(4-4)和(4-5)中可知 N (4-19)N (4-20)雖然在實際切削過程中加工的刀具作用三個方向的力，分別是圓周切削力、背向力和軸向進(jìn)給力。其中消耗機床的主要功率，是選取機床電動機功率和設(shè)計機床主傳動機構(gòu)的依據(jù)。它能使工件產(chǎn)生變形，是檢驗機床主軸的剛度及相應(yīng)零部件強度的依據(jù)。與進(jìn)給方向相同，是設(shè)計機床進(jìn)給機構(gòu)的依據(jù)。經(jīng)過受力分析可知要想確定液壓夾緊力的大小只需要知道在切削過程中刀具給它一個相反的力，就是軸

40、向進(jìn)給力。把上面加工過程計算的幾個力進(jìn)行比較便可知道確定液壓夾緊力只需根據(jù)最大的那一個軸向進(jìn)給力。經(jīng)過比較最大的那一個力 266.2N (4-21) 軸向方向的受力分析從圖的受力分析可知力的平衡方程式 (4-22)另外分析可知力矩的平衡方程式 (4-23)已知266.2N ，聯(lián)立方程式(4-22)和(4-23)可計算出 N (4-24) N (4-25)在選擇液壓型號的時候根據(jù)大的力 N (4-26)在計算切削力時，必須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。安全系數(shù) (4-27)其中： 為基本安全系數(shù)1.5；為加工性質(zhì)系數(shù)1.0；為刀具鈍化系數(shù)1.1；為斷續(xù)切削系數(shù)1.2；所以 (4-28)則實際所需的液壓夾緊

41、力811N (4-29)再根據(jù)所需夾緊力的大小來選擇液壓缸的型號，一般選液壓缸的壓強等于。計算缸筒內(nèi)徑m=16mm (4-30)式中為供油壓力，取。取，此時液壓缸產(chǎn)生的實際夾緊力為20100N (4-31)這遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于需要的的夾緊力，因此夾具工作可靠。第5章 夾具體的設(shè)計5.1 夾具體設(shè)計的基本要求夾具體一般是夾具上最大和最復(fù)雜的基礎(chǔ)元件。在夾具體上，要安放組成該夾具所需的各種元件、機構(gòu)，裝置，并且還要考慮便于裝卸工件以及在機床上的固定。因此夾具體的形狀和尺寸應(yīng)滿足一定的要求，它主要取決于工件的外廓尺寸和各類元件與裝置的布置情況以及加工性質(zhì)等。所以在專用夾具中，夾具體的形狀和尺寸很多是非標(biāo)準(zhǔn)的。

42、夾具體設(shè)計是應(yīng)滿足以下基本要求：1.有足夠的剛度和強度，以便承受切削力，夾緊力，慣性力，以及切削過程中產(chǎn)生的沖擊和振動。2.減輕重量，便于操作。在保證強度和剛度的情況下，盡可能使體積小重量輕。3.安放穩(wěn)定可靠，結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量緊湊，工藝性好，便于制造，裝配。4.尺寸穩(wěn)定，有一定的精度。5.在加工過程中產(chǎn)生的鐵屑，一部分會落在夾具體上，若切屑積聚過多，將影響安裝的可靠性，因此夾具體的 結(jié)構(gòu)上應(yīng)考慮清除鐵屑方便。6.夾具體的設(shè)計應(yīng)使夾具吊裝方便，使用安全。5.2 夾具體總體尺寸的確定夾具上的各種裝置和元件通過夾具體連接成一個整體，因此夾具體的形狀及尺寸取決于夾具上的各種裝置的布置及夾具與機床的連接。由于

43、自動線高度為1350mm，設(shè)計夾具時應(yīng)保證工件軸心線到地面高度為1350mm，設(shè)計夾具下端面與工件軸心線的距離為320mm，由于中間夾具體底座高600mm，在裝配組合機床時，夾具體下應(yīng)加一層墊層，厚度為240mm，夾具體下面伸縮式液壓缸的長度為200mm，其液壓缸壓頭的行程為50mm，油缸總行程為63mm，應(yīng)滿足工件夾緊的要求，工件兩側(cè)面的液壓缸行程分別為40mm和62mm。夾具體的寬度為1060mm，由于中間底座寬度為1780mm，移動工作臺的高度是190mm，所以在裝配機床時，夾具墊層的寬度應(yīng)為240mm。第6章 組合機床的應(yīng)用范圍及夾具的發(fā)展方向6.1 組合機床的應(yīng)用范圍組合機床最適宜于

44、加工例如汽缸體、汽缸蓋、變速箱體、變速箱蓋等箱體類零件。這些零件從平面到孔的全部加工工序幾乎都可以在組合機床上完成。曲軸、汽缸套、飛輪、連桿、萬向節(jié)、撥叉等軸類、盤類、叉架類等零件的部分加工工序，也可以在組合機床上完成。近年來組合機床在汽車、拖拉機、柴油機、電機、儀表、紡織機械和縫紉機等生產(chǎn)部門獲得了廣泛的應(yīng)用。組合機床最適用于大批大量生產(chǎn)的部門。但是，有一些重要零件的關(guān)鍵加工工序（機床的主軸箱和變速箱），雖然生產(chǎn)批量不大，為了保證加工質(zhì)量，也采用了組合機床。在中小批生產(chǎn)的企業(yè)中，一些轉(zhuǎn)塔式組合機床，成組加工組合機床，可調(diào)式組合機床及可換主軸箱組合機床等已在逐步應(yīng)用。隨著組合機床技術(shù)水平的逐步

45、提高，組合機床的應(yīng)用會更加廣泛。6.2 機床夾具的發(fā)展方向夾具是機械加工不可缺少的部件，在機床技術(shù)向高速、高效、精密、復(fù)合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾具技術(shù)正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟方向發(fā)展。1.高精隨著機床加工精度的提高，為了降低定位誤差，提高加工精度，對夾具的制造精度要求更高。高精度夾具的定位孔距精度高達(dá)，夾具支承面的垂直度達(dá)到mm/300mm，平行度高達(dá)mm/500mm。2.高效為了提高機床的生產(chǎn)效率，雙面、四面和多件裝夾的夾具產(chǎn)品越來越多。為了減少工件的安裝時間，各種自動定心夾緊、精密平口鉗、杠桿夾緊、凸輪夾緊、氣動和液壓夾緊等，快速夾緊功能部件不斷地推陳出新。3.模

46、塊、組合夾具元件模塊化是實現(xiàn)組合化的基礎(chǔ)。利用模塊化設(shè)計的系列化、標(biāo)準(zhǔn)化夾具元件，快速組裝成各種夾具，已成為夾具技術(shù)開發(fā)的基點。省工、省時，節(jié)材、節(jié)能，體現(xiàn)在各種先進(jìn)夾具系統(tǒng)的創(chuàng)新之中。模塊化設(shè)計為夾具的計算機輔助設(shè)計與組裝打下基礎(chǔ)，應(yīng)用CAD技術(shù)，可建立元件庫、典型夾具庫、標(biāo)準(zhǔn)和用戶使用檔案庫，進(jìn)行夾具優(yōu)化設(shè)計，為用戶三維實體組裝夾具。模擬仿真刀具的切削過程，既能為用戶提供正確、合理的夾具與元件配套方案，又能積累使用經(jīng)驗，了解市場需求，不斷地改進(jìn)和完善夾具系統(tǒng)。4.通用、經(jīng)濟夾具的通用性直接影響其經(jīng)濟性。采用模塊、組合式的夾具系統(tǒng)，一次性投資比較大，只有夾具系統(tǒng)的可重組性、可重構(gòu)性及可擴展性

47、功能強，應(yīng)用范圍廣，通用性好，夾具利用率高，收回投資快，才能體現(xiàn)出經(jīng)濟性好。結(jié) 論通過畢業(yè)設(shè)計，我們鍛煉了對所學(xué)理論知識的綜合運用，這為今后的工作打下了基礎(chǔ)，濃縮了大學(xué)四年學(xué)習(xí)的全過程，體現(xiàn)了我們對所學(xué)知識的掌握和領(lǐng)悟程度。由于我們是第一次進(jìn)行整體性地設(shè)計，不可避免地碰到了許多困難，有時甚至?xí)械綗o法下手，在指導(dǎo)老師的幫助下，回到書本攻克一個又一個的難題，尤其是在設(shè)計夾具過程中涉及到鏜刀和車刀在切削過程中的受力分析，它是保證機床夾具穩(wěn)定性的根本依據(jù)，需要查閱大量的資料來進(jìn)行論證，其中刀具的參數(shù)對于刀具的受力有很大的影響。而計算出來的切削力是選擇液壓缸型號的依據(jù)，可以說本次設(shè)計要求具有比較強的邏

48、輯思維能力。通過本次畢業(yè)設(shè)計，使我在各個方面都有了很大的提高，具體地表現(xiàn)在以下幾個方面：1.對大學(xué)四年所學(xué)到的東西進(jìn)行了歸納總結(jié)，找到了各種學(xué)科之間的交叉點，同時構(gòu)成了一個知識網(wǎng)絡(luò)，形成了一個整體的知識體系，進(jìn)一步完善了自己的知識結(jié)構(gòu)。2.對所學(xué)習(xí)知識點進(jìn)行查漏補缺，并了解學(xué)習(xí)了新的知識，開闊了視野，拓寬了自己的知識面。養(yǎng)成了勤學(xué)好問的習(xí)慣，同時具有了一定的創(chuàng)新思維。3.利用理論知識解決實際問題的能力得到了提高，為以后正確解決工作和學(xué)習(xí)中的問題打下了堅實的基礎(chǔ)。4.學(xué)會了充分地利用網(wǎng)絡(luò)資源查閱相關(guān)資料，以及借助前人的研究成果尋求解決問題的思維方法，對新信息和新知識及時做筆記。5.敢于面對困難，同時也懂得了互助合作的重要性。6.利用計算機（AutoCAD2007，Word2003,Excel2003）的能力得到很大的提高，學(xué)會了利用計算機設(shè)計軟件進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計與計算。但是，設(shè)計研究過