【正文】 中 , 采用的工裝很多 , 有的甚至多達(dá)上萬種。一般生產(chǎn)一輛轎車大約需4000 件 , 夾具及緊固件 7500 件。設(shè)計(jì)每套夾具需 12 小時(shí) , 制造需 58 小時(shí)。西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 這僅是一個(gè)平均數(shù)字。對于單個(gè)夾具的設(shè)計(jì)與制造 , 以及中小企業(yè)的生產(chǎn) , 需要的時(shí)間則更長。夾具在新產(chǎn)品研制過程中 , 對縮短研制周期起著重要作用。根據(jù)我國機(jī)械工業(yè)的現(xiàn)有水平 , 生產(chǎn)準(zhǔn)備周期一般要占整個(gè)研制周期的 50～ 70%, 而工藝裝備的設(shè)計(jì)裝備周期又占生產(chǎn)裝備周期的 50～ 70%, 其中工藝裝備準(zhǔn)備 周期中有 70～ 80%的時(shí)間用于夾具的設(shè)計(jì)與制造。在現(xiàn)代制造企業(yè)中 , 夾具已成為保證產(chǎn)品質(zhì)量 , 實(shí)行全面質(zhì)量管理的重要手段 , 利用加工中心、坐標(biāo)測量機(jī)可使零件的裝卸、檢測、刀具的更換自動化 , 夾具及裝夾已成為制造系統(tǒng)發(fā)展的關(guān)鍵。夾具的標(biāo)準(zhǔn)化、自動高效化、精密化和柔性化是夾具發(fā)展的主要趨勢 , 也是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品更新?lián)Q代和老產(chǎn)品改造的需要。 在 機(jī)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(jì)方向發(fā)展。 在高精方面，隨著機(jī)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) 177。5μm，夾具支承面的垂直度達(dá)到 ，平行度高達(dá) 。德國demmeler(戴美樂 )公司制造的 4m長 2m寬的孔系列組合焊接夾具平臺，其等高誤差為177。 ；精密平口鉗的平行度和垂直度在 5μm以內(nèi)；夾具重復(fù)安裝的定位精度高達(dá) 177。 5μ m；瑞士 EROWA 柔性夾具的重復(fù)定位精度高達(dá) 2~5μm。機(jī)床夾具的精度已提高到微米級，世界知名的夾具制造公司都是精密機(jī)械制造企業(yè)。誠然，為了適應(yīng)不同行業(yè)的需求和經(jīng)濟(jì)性，夾具有不同的型號，以及不同檔次的精度標(biāo)準(zhǔn)供選擇。 在柔性化上，機(jī)床夾具的柔性化與機(jī)床的柔性化相似，它是指機(jī)床夾具通過調(diào)整、組合等方式 ，以適應(yīng)工藝可變因素的能力。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(yīng)現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)多 品種、中小批量生產(chǎn)的需要，擴(kuò)大夾具的柔性化程度，改變專用夾具的不可拆結(jié)構(gòu)，發(fā)展可調(diào)夾具結(jié)構(gòu)，將是當(dāng)前夾具發(fā)展的主要方向。 在高效方面為了提高機(jī)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(shí)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。新西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 型的電控永磁夾具，加緊和松開工件只用 1~2 秒，夾具結(jié)構(gòu)簡化，為機(jī)床進(jìn)行多工位、多面和多件加工創(chuàng)造了條件。為了縮短在機(jī)床上安裝與調(diào)整夾具的時(shí)間，瑞典 3R 夾具僅用 1 分鐘，即可完成線切割機(jī) 床夾具的安裝與校正。采用美國 Jergens(杰金斯 )公司的球鎖裝夾系統(tǒng)， 1 分鐘內(nèi)就能將夾具定位和鎖緊在機(jī)床工作臺上，球鎖裝夾系統(tǒng)用于柔性生產(chǎn)線上更換夾具，起到縮短停機(jī)時(shí)間，提高生產(chǎn)效率的作用 [4]~[16]。 本課題的主要研究內(nèi)容 本文在分析生產(chǎn)零件、確定毛坯、選擇基面的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了兩套制造工藝，并對這兩套方案進(jìn)行分析，最終得出了最佳方案，并針對方案完成夾具的設(shè)計(jì)。總體來說，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要研究內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面： （ 1）對所給零件進(jìn)行工藝分析，并建立該零件三維模型，設(shè)計(jì)該零件毛坯； （ 2）所給 零件的工藝分析，計(jì)算、編寫加工工藝，有數(shù)控工序的并編寫數(shù)控代碼； （ 3）設(shè)計(jì) 12 個(gè)工序的機(jī)床夾具，有定位分析（自由度）、夾具的定位誤差計(jì)算等內(nèi)容； （ 4）繪制各夾具的裝配圖及部分零件圖；要求各夾具設(shè)計(jì)合理，符合工程實(shí)際； （ 5） 撰寫畢業(yè)論文 。 2 零件分析 4 2 零件分析 零件的生產(chǎn)類型及生產(chǎn)綱領(lǐng) 生產(chǎn)綱領(lǐng)是企業(yè)在計(jì)劃期內(nèi)應(yīng)當(dāng)生產(chǎn)的 產(chǎn)品 產(chǎn)量 和進(jìn)度計(jì)劃 。在 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)題目中， 已知 該零件的生產(chǎn)類型 為大批 生產(chǎn)。 由于方套 廓尺寸小，屬于輕型零件 。因此，該零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)大于 5000(件 /年 )。 零 件作用分析 本次畢業(yè)設(shè)計(jì) 題目的零件是 方套零件 ，是 用于其他零件的配合，要求有一定精度要求及適當(dāng)剛度與強(qiáng)度，材料為 45 鋼。方槽位聯(lián)接結(jié)面用于呈受傳遞力之用。 零件的工藝分析 方套零件主要有以 30??方孔和以 216。8??深孔為中心的兩組加工表面 (即孔與平面 )。 （ 1）以 30 方孔為中心的加工表面 這組加工表面有 30??方孔面上頂面，凸臺面 216。53?及其周圍的 5 個(gè)直徑為 的（直徑為 14 的）孔面。 （ 2）以深孔 216。8 為中心的加工表面 有以上的分析可知，可以先加工 平 面，然后借助 平面加工其他 表面 。這樣子對于后續(xù)的加工，其精度要求更加容易得到保證 。 如下圖 所示。 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 圖 零件圖 確定毛坯的成形方法 方套是一種常用的零件，用來呈受傳遞力，材料為 45 鋼 ，要求具有一定的強(qiáng)度。由于零件輪廓尺寸不大，形狀也不復(fù)雜，在使用過程中主要承受的是傳遞力。并且該零件為大批生產(chǎn)，采用鑄造生產(chǎn)比較合適，故可采用鑄造成形。此外應(yīng)盡可能選擇各種已標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的通用刀具、通用量檢具及輔助工具加工及 檢驗(yàn)工件。工件毛坯如圖 所示。 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 圖 零件說明圖 確定 鍛件 工藝方 案 確定鍛造工藝方案主要包括鍛造方法確定，造型選擇及分型面選擇。 鍛造方法的選擇 零件的材料為 45 鋼，要求有一定的強(qiáng)度要求，輪廓尺寸不大，且形狀亦不太復(fù)雜，又屬大批大料生產(chǎn)， 做毛坯參照參考文獻(xiàn) [5]第三篇第 2 節(jié)可采用摩擦壓力機(jī)。 造型的選擇 因鍛件制造批量為大批生產(chǎn)參照參考文獻(xiàn) [5]第三篇第 2 節(jié)，故選用摩擦壓力機(jī)進(jìn)行鍛造。 確定 鍛造 工藝參數(shù) 加工余量的確定 按 機(jī)械摩擦壓力機(jī) ，查 參考文獻(xiàn) [9]表 ，查得 鍛件尺寸公差 等級為 8～10，加工余量等級為 H， 按 8 公差等級制造，則單側(cè)加工余量為 1mm，雙側(cè)加工余量為 2mm，則可推出毛坯總尺寸 。 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 收縮率的確定 通常 ， 45 鋼 的收縮率為 %～ 2% ，在本設(shè)計(jì)中 鍛 件取 2%的收縮率 。 不鍛孔的確定 為簡化 鍛件 件外形，減少型芯數(shù)量，直徑小于 216。25mm 的孔均不 鍛 出，而采用機(jī)械加工形成。 鍛造圓角的確定 為防止產(chǎn)生 鍛 造應(yīng)力集中， 鍛 件各表面相交處和尖角處，以 R =2mm～ 4mm圓滑過渡。 3 機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 8 3 機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 基面的選擇 基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一?；孢x擇正確、合理，可以保證加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)率。否則會使加工過程出現(xiàn)許多問題， 甚至造成零件大批量 產(chǎn)生廢品，使生產(chǎn)無法進(jìn)行。 粗基準(zhǔn)的選擇 對于一般的 軸 類 零件而言，以外表面作為粗基準(zhǔn)是合理的。 對于本零件按照粗基準(zhǔn)的選擇原則，為保證不加工面和加工面的位置要求，應(yīng)選擇不加工面為粗基準(zhǔn)，故此處應(yīng)選擇 B 面為粗基準(zhǔn)銑 A 面，在以銑好的 A 面作為基準(zhǔn)銑 B 面，這樣符合互為基準(zhǔn)的原則。 精基準(zhǔn)的選擇 主要考慮的是基準(zhǔn)的 重合 問題。當(dāng)設(shè)計(jì)與工序的基準(zhǔn)不重合時(shí)，因該進(jìn)行尺寸換算。 主要以加工好的 A 面作為基準(zhǔn)。 制訂工藝路線 制定工藝路線應(yīng)當(dāng)使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。生產(chǎn)綱領(lǐng)以確定為大批大量生產(chǎn)的條件下，可采用萬能機(jī)床 配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。同時(shí)還應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)，以降低生產(chǎn)成本。 工藝路線方案一： 工序 1：模鍛； 工序 2：熱處理（正火）； 工序 3：銑 A 面； 工序 4：銑 B 面； 工序 5：銑凸臺 R53 圓弧面； 工序 6：銑 C 面； 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 工序 7：銑 D 面； 工序 8：銑 E 面及與圓弧 R67 相交的臺階面； 工序 9：銑 30 的方槽； 工序 10：倒角； 工序 11：鉆 90 度鎖緊螺釘孔； 工序 12：用麻花鉆鉆 5 孔鉆通； 工序 13：用锪孔鉆锪 5 216。14 的孔； 工序 14：用深孔鉆鉆 216。8 的孔； 工序 15：絞 216。8 的孔； 工序 16：去毛 刺； 工序 17：檢驗(yàn)； 工序 18：入庫； 工藝路線方案二： 工序 1：模鍛； 工序 2：熱處理（正火）； 工序 3：銑 A 面； 工序 4：銑 B 面； 工序 5：銑凸臺 R53 圓弧面； 工序 6：銑 C 面以及銑 D 面； 工序 7：銑 E 面及與圓弧 R67 相交的臺階面； 工序 8：銑 30 的方槽； 工序 9：倒角； 工序 10：鉆 90 度鎖緊螺釘孔； 工序 11：用麻花鉆鉆 5 孔鉆通； 工序 12：用锪孔鉆锪 5 216。14 的孔； 工序 13：用深孔鉆鉆 216。絞 216。8 的孔； 工序 14：去毛刺； 工序 15：檢驗(yàn)； 工序 16：入庫； 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 工藝方案 的分析 上述兩種方案均無原則性錯(cuò)誤，但方案一工序太分散不利于提高加工精度及生產(chǎn)率，方案二比方案一工序集中減少了裝夾次數(shù)有利于提高加工精度及生產(chǎn)率，考慮到便與裝夾和提高加工精度及生產(chǎn)率應(yīng)結(jié)合兩種方案，所以確定方案為： 工藝路線方案三： 工序 1：模鍛； 工序 2：熱處理（正火）； 工序 3：銑 A 面； 工序 4：銑 B 面； 工序 5：銑凸臺 R53 圓弧面； 工序 6：銑 C 面； 工序 7：銑 D 面； 工序 8：銑 E 面及與圓弧 R67 相交的臺階面； 工序 9：銑 30 的方槽； 工序 10：倒角； 工序 11：鉆 90 度鎖緊螺釘孔； 工序 12：用麻 花鉆鉆 5 孔鉆通； 工序 13：用锪孔鉆锪 5 216。14 的孔； 工序 14：用深孔鉆鉆 216。絞 216。8 的孔； 工序 15：去毛刺； 工序 16：檢驗(yàn)； 工序 17：入庫； 加工如圖 。 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 圖 方套零件圖 確定機(jī)械加工余量及工序尺寸 根據(jù)以上原始資料及機(jī)械加工工藝，分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸如下： 銑 A 面 根據(jù) 平 面的精度要求， 得可用粗車達(dá)到要求精度，平面 參照 參考文獻(xiàn) [9]，確定工序尺寸 ， 余量 為單側(cè)余量 2mm， 具體工序尺寸見表 。 表 工序尺寸表 工 序 名 稱 工序間 余量 /mm 工序間 工序間尺寸 /mm 工序 間 尺寸 公差 /mm 經(jīng)濟(jì) 精度 /um 表面粗糙度 /um 銑 2 H11 Ra12 80 0 ? 毛坯 CT9 Ra25 84 ? 銑 B 面 根據(jù) 平 面的精度要求， 得可用粗車達(dá) 到要求精度，平面 參照 參考文獻(xiàn) [9]，確定工序尺寸 ， 余量 為 3mm；具體工序尺寸見表 。 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 表 工序尺寸表 工 序 名 稱 工序間 余量 /mm 工序間 工序間 尺寸 /mm 工序 間 尺寸 公差 /mm 經(jīng)濟(jì) 精度 /um 表面粗糙度 /um 銑 3 H10 Ra12 80 毛坯 CT9 Ra25 84 ? 銑凸臺 R53 圓弧面 根根據(jù) 平 面的精度要求， 得可用粗車達(dá)到要求精度，平面 參照 參考文獻(xiàn) [9]，確定工序尺寸 ， 余量 為 2mm；具體工序尺寸見表 。 表 工序尺寸表 工 序 名 稱 工序間 余量 /mm 工序間 工序間 尺寸 /mm 工序 間 尺寸公差 /mm 經(jīng)濟(jì) 精度 /um 表面粗糙度