【正文】 維護 ）、 PRO/LIBRARYACCESS（ PRO/E 模型數(shù)據(jù)庫進入）、PRO/POLT（ HPGL/POSTSCRIPTA 數(shù)據(jù)輸出） 本論文的研究目的、意義 多年來，機械制造過程中把設計藍圖比喻成工程師的語言，對于機床專用夾具而言，也總是利用眾多視圖的不同投影來描繪，采用標注各種線條和符號繪圖，不僅費時費力，而且一旦理解有誤或形體表現(xiàn)，將會影響產(chǎn)品的制造和質(zhì)量。 采用計算機輔助設計方法，零件的造型如同車間中加工零件的過程一樣，設計完成以后，零件就“加工”出來了，這樣不需要很強的空間想象力就可以設 計出產(chǎn)品的真實三維模型，經(jīng)過虛擬裝配，可清楚地檢驗出產(chǎn)品結構的合理性 .空間布置是否干涉等問題。造型結束后，將設計模型投影到二維圖紙空間，就可自動生成工程圖紙的三視圖 .軸側圖 .剖視圖等，大大方便了設計過程，形象直觀易于接受，從而達到更快地設計機械產(chǎn)品。 本課題在探討機床專用夾具的基本知識和基本理論的同時，研究如何利用計算機圖形學采用計算機輔助設計專用夾具以及如何對專用夾具進行可視化設計，形成專用夾具計算機輔助設計系統(tǒng)。 機電控制工程系畢業(yè)設計（論文） 第 8 頁 共 39 頁 第二章 平 面 圖 紙 及 設 計 過 程 圖 21所示為一開合螺母車削工序圖，工件的 燕尾面和兩個φ 120+，兩孔距離為 38177。 ，φ 400+。本道工序為精鏜φ 400+ 孔及車端面。加工要求是： （ 1） φ 400+ C的距離為 45177。 mm； （ 2） φ 400+ C 面的平行度為 mm； （ 3） 加工孔軸線與φ 120+ 8177。 mm。 （ 4） φ 400+ B 面的對稱面的垂直度為 試設計本道工序所用的專用夾具。 圖 21 開合螺母車削工序圖 2． 1 明確設計任務與收集設計資料 1) 工件的結構特點及材料 開合螺母由上下兩個半螺母組成，裝在溜板箱體后壁的燕尾形導軌中，可上下移動。上下半螺母的背面各裝有一個圓銷，其伸出端分別嵌在槽盤的兩條曲線槽中。扳動手柄，經(jīng)軸使槽盤逆時針轉動時，曲線槽迫使兩圓銷互相靠近，帶動上下半螺母合攏，與絲杠嚙合，刀架便由絲杠螺母經(jīng)溜板箱傳動進給。槽盤順時針轉動時，曲線槽通過迫使圓銷使兩半螺母相互分離，與絲杠脫開嚙合，刀架便停止進給。開合螺母的材料為 45鋼 2) 確定 本工序的加工表面、加工要求、加工余量、定位基準和夾緊表面及所用的機床、機電控制工程系畢業(yè)設計（論文） 第 9 頁 共 39 頁 刀具、量具等 表 21:加工表面、加工要求、加工余量、定位基準和夾緊表面及機床 （ 1）加工表面： φ 400+ 孔和兩個端面 （ 2）加工要求： 400+ C的距離為 45177。 mm； 400+ C 面的平行度為 mm； 120+ 8177。 mm （ 3）加工余量： 精鏜φ 400+ 孔的工序余量為 ； 車端面的工序余量為 1 mm。 （ 4）定位基準： 主要加工表面φ 400+ 孔的定位基準為燕尾底面 C 和 φ 120+ 孔軸心線 （ 5）夾緊表面： 燕尾面 B和 C （ 6）所需機床： C620 車床 2． 2 擬定夾具結構方案與繪制夾具草圖 2． 2． 1 確定工件的定位方案，設計定位裝置。 定位就是使同一工序中的一批工件都能在夾具中占據(jù)正確的位置。它的基本任務有以下三項： （ 1）從理論上講就是如何使同一批工件在夾具中占據(jù)正確的位置。 （ 2）選擇或設計合理的定位方案及定位裝置。 （ 3） 保證有 足夠的定位精度。即工件在夾具中雖有一定的誤差，但仍能保證工件 的加工誤差。 它的基本原理是六點定位規(guī)則，即用合理分布的六個支承點限制工件六個自由度的規(guī)則。但實際中還存在著過定位和欠定位。其中欠定位保證不了加工精度，所以是絕不允許發(fā)生的，而過定位由于夾具上的定位元件同時重復限制了工件的一個或幾個自由度，將造成工件定位不穩(wěn)定，降低了加工精度；使工件或定位元件產(chǎn)生變形，甚至無法安裝和加工，故應盡量避免采用。 根據(jù)本工序的加工要求，不僅要鏜孔，還要加工兩個平面，因此工件必須完全定位，即六點定位原則。按照加工要求，工 件的定位方案分析如下： （ 1）φ 400+ C的距離為 45177。 mm； 400+ C 面的平行度為 mm。 加工φ 400+ 孔的工序基準為燕尾底面 C，根據(jù)基準重合原理，應以燕尾底面 C機電控制工程系畢業(yè)設計（論文） 第 10 頁 共 39 頁 為定位基準，則限位基準為固定支承板 8和活動支承板 10 上與燕尾底面 C 接觸的平面。燕尾底面 C限制 Z轉動、 Y移動、 X移動三個自由度；燕尾面 B限制 Z轉動、 X移動二個自由度。即工件用燕尾面 B 和 C 在固定支承板 8 和活動支承板 10 上定位（兩板高度相等），限制了 Z 轉動、 Z 移動、 Y轉 動、 X轉動、 X移動五個自由度。 （ 2）加工孔軸線與φ 120+ 8177。 mm。 φ 400+ 9，根據(jù)基準重合原理，應以φ120+ 孔軸心線為定位基準，則限位基準為φ 120+ 孔軸心線，即φ 120+活動菱形銷 9配合，限制 Y向轉動自由度。 表 22:工件的定位及應限制的自由度： 定位元件 限位基準 定位基準 限制 自由度 支承板 10 支承板 10 的平面 燕尾底面 C Z 轉動、 Y 移動、 X 轉動 燕尾面 B Y 轉動、 X 移動 活動菱形銷 9 活動菱形銷 9 的軸心線 φ 120+ 孔軸心線 Z 移動 工件裝卸時，可從上方推開活動支承板 10 將工件插入，靠彈簧力使工件靠緊固定支承板 8，并略推移工件使活動菱形銷 9彈入定位孔φ 120+。 2． 2． 2 夾具類型的確定 由于開合螺母以燕尾面 C 為主要定位基準，且在車床上加工，而工件的形狀與尺寸決定了它不適宜于采用心軸類、卡盤類或花盤類夾具，只能采用角鐵式車床加工。 夾具體呈角鐵狀的車床夾具稱為 角鐵式車床夾具 ，其結構不對稱，用于加工殼 體、支承座、杠桿、接頭等零件上的回轉面和端面。具體適用于以下兩種情況： （ 1） 工件的主要定位基準是平面，要求被加工表面的軸線對定位基準面保持一定的位置關系（平行或成一定角度）。這時夾具的平面定位元件必須相應地設置在與車床主軸軸線相平行或成一定角度的位置上。 （ 2） 工件定位基準雖然不是與被加工表面的軸線平行或成一定角度的平面，但由于工件外形的限制，不適于采用卡盤式夾具，而必須采用半圓孔或 V 形塊定位件的情況。 考慮車床夾具的特點和工件的加工表面，本工序應有兩次安裝，當孔和一個端面加工完畢后，應松開壓板，將工件回 轉 180度，重新定位夾緊，再加工另一端面。 機電控制工程系畢業(yè)設計（論文） 第 11 頁 共 39 頁 2． 2． 3 確定工件的夾緊方案，設計夾緊裝置。 （ 1）確定夾緊裝置 車床夾具的夾緊裝置必須安全可靠。夾緊力的方向和作用點應按以下要求進行選擇： ，作用點應靠近支承面的幾何中心； ，盡量垂直于工件的主要定位基面，盡量和切削力、重力方向一致； ； 。 由于車削時工件和夾具一起隨主軸作旋轉運動，故在加工過程中，工件除 受切削扭矩的作用外，整個夾具還受到離心力的作用，轉速越高離心力越大，會降低夾緊機構產(chǎn)生的夾緊力。此外，工件定位基準的位置相對于切削力和重力的方向來說是變化的。因此，夾緊機構所產(chǎn)生的夾緊力必須足夠，自鎖性能要好，以防止工件在加工過程中脫離定位元件的工作表面。 對于角鐵式夾具，夾緊力的施力方式要注意防止引起夾具變形。這里有兩種夾緊方案。 圖 a） 圖 b） 圖 22 夾緊方案的選擇 如果采用圖 a）所示的施力方式其 夾緊裝置比較簡單，但可能會引起角鐵懸伸部分的變形和夾具體的彎曲變形，離心力、切削力也會助長這種變形。 如果改用圖 b）所示回轉式螺旋擺動壓板機構顯然較好，因為角鐵剛性好，壓板的變形不影響加工精度。所以根據(jù)工件形狀特點，采用帶擺動 V 形塊 3的 回轉式螺旋壓板機電控制工程系畢業(yè)設計（論文） 第 12 頁 共 39 頁 機構夾緊 。 （ 2）夾緊力計算與分析 螺旋夾緊機構中計算各種螺旋副所產(chǎn)生夾緊力大小的通用公式為： W0=QL/ r‘ tgψ 1+r2tg(a+ψ ‘ 2) N 式中： ψ ‘ 2—— 螺旋副的當量摩擦角； ψ 1—— 螺桿端部與工件間的摩擦角； a—— 螺紋升角； r2—— 螺紋中 徑的一半； r‘ —— 螺桿端部與工件間的當量摩擦半徑； 查表得： Q=35N L=140mm a =2。 30＇ ψ ‘ 2=6。 34＇ r2= f= tgψ 1= r‘ = （ D3D30） /3（ D2D20） = 代入上式求得： W0= 5800 N 螺旋壓板夾緊機構是利用杠桿原理來實現(xiàn)夾緊作用。其好處是： 增大夾緊力，改變夾緊力作用方向，增大夾緊行程 。它可以繞水平軸翻轉，增力 顯著，夾緊時既省力又迅速可靠。 夾緊受力分析如下： 圖 23 夾緊受力分析 由杠桿原理知： W a =W0 b 機電控制工程系畢業(yè)設計（論文） 第 13 頁 共 39 頁 當 a=1/2b 時， W =2 W0=11600 N 由此可見，該夾緊機構所產(chǎn)生的夾緊力比作用力大一倍。 （ 3）螺旋夾緊機構各元件材料、熱處理要求和結構尺寸確定。 螺旋夾緊機構各元件均已標準化，可參閱《機械零件手冊》確定。 （ GB/T214891） 圖 24 帶肩六角螺紋 技術要求： 材料： 45 鋼； 熱處理： HRC3540； 細牙螺紋的支承面對螺紋軸線的垂直度按 GB118480《形狀和位置公差》規(guī)定的 9級公差。 （ GB/T218891） 機電控制工程系畢業(yè)設計（論文） 第 14 頁 共 39 頁 圖 25 鉸鏈壓板 技術要求 ： 材料： 45 鋼 。 熱處理：淬火、回火 HRC3540。 3．擺動 V 形塊（ GB220880） 圖 26 擺動 V 形塊 技術要求： 材料： 20 鋼 。 熱處理：淬火 HRC6064, 滲碳深 ~。 銳邊倒鈍。 機電控制工程系畢業(yè)設計（論文） 第 15 頁 共 39 頁 4．活節(jié)螺栓（ GB/T79888） 圖 27 活節(jié)螺栓 技術要求： 材料：鋼 表面處理： ； ； 螺紋公差： 8g 2． 2． 4 夾具與機床的連接方式及安裝基面。 車床夾具與機床主軸的連接精度對夾具的回轉精度有決定性的影響。因此，要求夾具的回轉軸線與車床主 軸軸線有盡可能高的同軸度。 對于徑向尺寸較大的夾具，一般通過過渡盤與車床主軸軸頸聯(lián)接。專用夾具以其定位止口按 H7/h6 或 H7/js6 裝配在過渡盤的凸緣上，然后用螺釘緊固。過渡盤與主軸配合的表面形狀取決于主軸前端的結構。