【正文】 I 煙 臺(tái)工程 職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 機(jī) 電 工程 系 機(jī) 電 一體化 專業(yè) 10 級(jí) 畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論 文） 題目： 車床 夾具的設(shè)計(jì) 與制造 姓名 趙先斌 學(xué)號(hào) 2020060250 指 導(dǎo) 教 師 （ 簽名 ） 張邦永 二零一二 年 十 月 十九 日 II 煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ) 誠 信 承 諾 書 本人慎重承諾： 我所撰寫的設(shè)計(jì)（論文）《 基于專用型的車床夾具設(shè) 計(jì) 》是在 張邦永老師的指導(dǎo)下自主完成，沒有剽竊或抄襲他人的論文或成果。如有剽竊、抄襲，本人愿意為由此引起的后果承擔(dān)相應(yīng)責(zé)任。 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的研究成果歸屬學(xué)校所有。 學(xué)生 (簽名 )： 趙先斌 2020 年 10 月 19 日 III 摘 要 我國社會(huì)主義現(xiàn)代化要求機(jī)械制造工業(yè)為國民經(jīng)濟(jì)各部門的技術(shù)進(jìn)步、技術(shù)改造提供先進(jìn)、高效的技術(shù)裝備，它首先要為我國正在發(fā)展的產(chǎn)業(yè)包括農(nóng)業(yè)、重工業(yè)、輕工業(yè)以及其 它產(chǎn)業(yè)提供質(zhì)量優(yōu)良、技術(shù)先進(jìn)的技術(shù)裝備，同時(shí)還要為新材料、新能源、機(jī)械工程等新技術(shù)的生產(chǎn)和應(yīng)用提供基礎(chǔ)裝備。 本論文是結(jié)合目前實(shí)際生產(chǎn)中，通用夾具不能滿足生產(chǎn)要求，用通用夾具裝夾工件效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、加工質(zhì)量不高，而且往往需要增加劃線工序，而專門設(shè)計(jì)的一種銑床夾具，主要包括夾具的定位方案，夾緊方案、對(duì)刀方案，夾具體與定位鍵的設(shè)計(jì)及加工精度等方面的分析。 該夾具具有良好的加工精度，針對(duì)性強(qiáng)，主要用于拔叉零件銑槽工序的加工。本夾具具有夾緊力裝置，具備現(xiàn)代 車床 夾具所要求的高效化和精密化的特點(diǎn)，可以有效的減少工件 加工的基本時(shí)間和輔助時(shí)間，大大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)力，有效地減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。 本夾具能在加工常規(guī)零件的時(shí)候使質(zhì)量進(jìn)一步提升，并降低勞動(dòng)強(qiáng)度，能在保證產(chǎn)品質(zhì)量加工精度的同時(shí)批量生產(chǎn)，從而降低生產(chǎn)成本。從而夾具的使用在某種程度上提高實(shí)際生產(chǎn)中企業(yè)的效益 。因而對(duì)夾具知識(shí)的認(rèn)識(shí)和學(xué)習(xí)，在今天顯的優(yōu)為重要起來。 關(guān)鍵詞： III 目 錄 摘 要 ............................................ I 目 錄 .......................................... III 1 車床 夾具概論 ....................................... 1 車床 夾具及其功用 ................................ 1 工件的定位 ...................................... 7 定位誤差分析 ................................... 13 工件的組合定位 ................................. 16 2 工件的夾緊 ....................................... 19 夾緊裝置的組成及其設(shè)計(jì)原則 ..................... 19 確定夾緊力的基本原則 ........................... 20 夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求 ............................. 24 3 銑床夾具設(shè)計(jì) ...................................... 26 定位方案 ...................................... 27 夾緊方案 ...................................... 31 對(duì)刀方案 ...................................... 31 夾具體與定位鍵 ................................. 31 夾具總圖上的尺寸、公差和技術(shù)要求 ............... 32 夾具精度 分析 ................................... 33 致 謝 ........................................... 35 參考文獻(xiàn) ........................................... 36 1 1 車床 夾具概論 夾具及其功用 車床 夾具的概述 定位： 工件在 車床 上加工時(shí)，為保證加工精度和提高生產(chǎn)率，必須使工件在 車床 上相對(duì)刀 具占有正確的位置，這個(gè)過程稱為定位。 夾緊： 為克服切削過程中工件受外力的作用而破壞定位，必須對(duì)工件施加夾緊力，這個(gè)過程稱為夾緊。 裝夾： 定位和加緊綜合稱為裝夾。 車床 夾具： 完成裝夾的工藝設(shè)備稱為 車床 夾具。 車床 夾具是在機(jī)械制造過程中，用來固定加工對(duì)象，使之占有正確的位置，以接受加工或檢測并保證加工要求的 車床 附加裝置，簡稱為夾具。 車床 夾具的主要功能 : 在 車床 上加工工件的時(shí)候，必須用夾具裝好夾牢所要加工工件。將工件裝好，就是在 車床 上確定工件相對(duì)于刀具的正確位置，這一過程稱為定位。將工件夾緊，就是對(duì)工件施加作用 力，使之在已經(jīng)定好的位置上將工件可靠地夾緊，這一過程稱為夾緊。從定位到夾緊的全過程，稱為裝夾。 車床 夾具的主要功能就是完成工件的裝夾工作。工件的裝夾方法有找正裝夾法和夾具裝夾法兩種。 2 找正裝夾方法是以工件的有關(guān)表面或?qū)ｉT劃出的線痕作為找正依據(jù)，用劃針或指示表進(jìn)行找正，將工件正確定位，然后將工件夾緊，進(jìn)行加工。這種方法安裝簡單，不需專門設(shè)備，但精度不高，生產(chǎn)率低，因此多用于單件、小批量生產(chǎn)。 夾具裝夾方法是靠夾具將工件定位、夾緊，以保證工件相對(duì)于刀具、 車床 的正確位置夾具裝夾工件的特點(diǎn)： 1）工件在夾具中的正確定 位，是通過工件上的定位基準(zhǔn)面與夾具上的定位元件相接觸而實(shí)現(xiàn)的。因此，不再需要找正便可將工件夾緊。 2）由于夾具預(yù)先在 車床 上已調(diào)整好位置（也有在加工過程中再進(jìn)行找正的），因此，工件通過夾具對(duì)于 車床 也就占有了正確的位置。 3）通過夾具上的對(duì)刀裝置，保證了工件加工表面相對(duì)于刀具的正確位置。 4）裝夾基本上不受工人技術(shù)水平的影響，能比較容易和穩(wěn)定地保證加工精度。 5）裝夾迅速、方便，能減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，顯著地減少輔助時(shí)間，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。 6）能擴(kuò)大 車床 的工藝范圍。如鏜削圖機(jī)體上的階梯孔，若沒有臥式鏜床和專用設(shè)備，可設(shè) 計(jì)一夾具在車床上加工。 車床 夾具的分類 車床 夾具的種類很多，形狀千差萬別。為了設(shè)計(jì)、制造和管3 理的方便，往往按某一屬性進(jìn)行分類。 按這一分類方法，常用的夾具有通用夾具、專用夾具、可調(diào)夾具、組合夾具和自動(dòng)線夾具等五大類。它反映夾具在不同生產(chǎn)類型中的通用特性，因此是選擇夾具的主要依據(jù)。 （ 1）通用夾具 通用夾具是指結(jié)構(gòu)、尺寸已規(guī)格化，且具有一定通用性的夾具，如三爪自定心卡盤、四爪單動(dòng)卡盤、臺(tái)虎鉗、萬能分度頭、中心架、電磁吸盤等。其特點(diǎn)是適用性強(qiáng)、不需調(diào)整或稍加調(diào)整即可裝夾一定 形狀范圍內(nèi)的各種工件。采用這類夾具可縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，減少夾具品種，從而降低生產(chǎn)成本。其缺點(diǎn)是夾具的加工精度不高，生產(chǎn)率也較低，且較難裝夾形狀復(fù)雜的工件，故適用于單件小批量生產(chǎn)中。 （ 2）專用夾具 專用夾具是針對(duì)某一工件的某一工序的加工要求而專門設(shè)計(jì)和制造的夾具。其特點(diǎn)是針對(duì)性極強(qiáng)，沒有通用性。在產(chǎn)品相對(duì)穩(wěn)定、批量較大的生產(chǎn)中，常用各種專用夾具，可獲得較高的生產(chǎn)率和加工精度。專用夾具的設(shè)計(jì)制造周期較長，隨著現(xiàn)代多品種及中、小批生產(chǎn)的發(fā)展，專用夾具在適應(yīng)性和經(jīng)濟(jì)性等方面已產(chǎn)生許多問題。 （ 3）可調(diào)夾具 可 調(diào)夾具是針對(duì)通用夾具和專用夾具的缺陷而發(fā)展起來的一類新型夾具。對(duì)不同類型和尺寸的工件，只需調(diào)整或更換原來夾具上的個(gè)別定位元件和夾緊元件便可使用?？烧{(diào)夾具在多品種、小批量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。 4 （ 4）組合夾具 組合夾具是一種模塊化的夾具，并已商品化。標(biāo)準(zhǔn)的模塊元件具有較高精度和耐磨性，可組裝成各種夾具，夾具用畢即可拆卸，留待組裝新的夾具。由于使用組合夾具可縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，元件能重復(fù)多次使用，并具有可減少專用夾具數(shù)量等優(yōu)點(diǎn)；因此組合夾具在單件、中小批多品種生產(chǎn)和數(shù)控加工中，是一種較經(jīng)濟(jì)的夾具。 （ 5）自動(dòng)線夾 具 自動(dòng)線夾具一般分為兩種：一種為固定式夾具，它與專用夾具相似；另一種為隨行夾具，使用中夾具隨著工件一起運(yùn)動(dòng)，并將工件沿著自動(dòng)線從一個(gè)工位移至下一個(gè)工位進(jìn)行加工。 車床 分類 這是專用夾具設(shè)計(jì)所用的分類方法。按使用的 車床 分類，可把夾具分為車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、磨床夾具、齒輪 車床 夾具、數(shù)控 車床 夾具 。 車床 夾具的組成 雖然 車床 夾具的種類繁多，但它們的工作原理基本上是相同的。將各類夾具中，作用相同的結(jié)構(gòu)或元件加以概括，可得出夾具一般所共有的以下幾個(gè)組成部分，這些組成部分 既相互獨(dú)立又相互聯(lián)系。 定位支承元件的作用是確定工件在夾具中的正確位置并支承工件，是夾具的主要功能元件之一。定位支承元件的定位精度5 直接影響工件加工的精度。 夾緊元件的作用是將工件壓緊夾牢，并保證在加工過程中工件的正確位置不變。 這種元件用于將夾具與 車床 連接并確定夾具對(duì) 車床 主軸、工作臺(tái)或?qū)к壍南嗷ノ恢谩? 這些元件的作用是保證工件加工表面與刀具之間的正確位置。用于確定刀具在加工前正確位置的元件稱為對(duì)刀元件，用于確定刀具位置并引導(dǎo)刀具進(jìn)行 加工的元件稱為導(dǎo)向元件。 根據(jù)加工需要，有些夾具上還設(shè)有分度裝置、靠模裝置、上下料裝置、工件頂出機(jī)構(gòu)、電動(dòng)扳手和平衡塊等，以及標(biāo)準(zhǔn)化了的其它聯(lián)接元件。 夾具體是夾具的基體骨架，用來配置、安裝各夾具元件使之組成一整體。常用的夾具體為鑄件結(jié)構(gòu)、鍛造結(jié)構(gòu)、焊接結(jié)構(gòu)和裝配結(jié)構(gòu)，形狀有回轉(zhuǎn)體形和底座形等形狀。 上述各組成部分中，定位元件、夾緊裝置、夾具體是夾具的基本組成部分。 車床 夾具發(fā)展方向 6 夾具最早出現(xiàn)在 18 世紀(jì)后期。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，夾具已從一種輔助工具發(fā)展成 為門類齊全的工藝裝備。 現(xiàn)代 車床 夾具的發(fā)展方向 現(xiàn)代 車床 夾具的發(fā)展方向主要表現(xiàn)為標(biāo)準(zhǔn)化、精密化、高效化和柔性化等四個(gè)方面。 （ 1）標(biāo)準(zhǔn)化 車床 夾具的標(biāo)準(zhǔn)化與通用化是相互聯(lián)系的兩個(gè)方面。目前我國已有夾具零件及部件的國家標(biāo)準(zhǔn)： GB/T2148～T2259－ 91 以及各類通用夾具、組合夾具標(biāo)準(zhǔn)等。 車床 夾具的標(biāo)準(zhǔn)化，有利于夾具的商品化生產(chǎn)，有利于縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)總成本。 （ 2）精密化 隨著機(jī)械產(chǎn)品精度的日益提高，勢(shì)必相應(yīng)提高了對(duì)夾具的精度要求。精密化夾具的結(jié)構(gòu)類型很多，例如用于精密分度的多齒盤，其分度精 度可達(dá)177。 ；用于精密車削的高精度三爪自定心卡盤，其定心精度為 5μ m。 （ 3）高效化 高效化夾具主要用來減少工件加工的基本時(shí)間和輔助時(shí)間，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。常見的高效化夾具有自動(dòng)化夾具、高速化夾具和具有夾緊力裝置的夾具等。例如，在銑床上使用電動(dòng)虎鉗裝夾工件，效率可提高 5 倍左右；在車床上使用高速三爪自定心卡盤，可保證卡爪在試驗(yàn)轉(zhuǎn)速為 9000r/min 的條件下仍能牢固地夾緊工件，從而使切削速度大幅度提高。目前，除了在生產(chǎn)流水線、自動(dòng)線配置相應(yīng)的高效、自動(dòng)化夾具外，在數(shù)控 車床 上，尤其在加 工中心上出現(xiàn)了各種自7 動(dòng)裝夾工件的夾具以及自動(dòng)更換夾具的裝置，充分發(fā)揮了數(shù)控 車床 的效率。 （ 4）柔性化 車床 夾具的柔性化與 車床 的柔性化相似，它是指 車床 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)為可拆結(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。 工件定位的基本原理 由剛體運(yùn)動(dòng)學(xué)可知，一個(gè)自由剛體，在空間有且僅有六個(gè)自由度。工件在空間的位置是任意的，即它既能沿 Ox、 Oy、 Oz 三個(gè)坐標(biāo)軸移動(dòng)，稱為移動(dòng)自由度，分別表示為 ；又能繞Ox、 Oy、 Oz 三個(gè)坐標(biāo)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，稱為轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，分別表示為 。 如果要使一個(gè)自由剛體在空間有一個(gè)確定的位置，就必須設(shè)置相應(yīng)的六個(gè)約束，分別限制剛體的六個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度。在討論工件的定位時(shí)，工件就是我們所指的自由剛體。如果工件的六個(gè)自zyx ??? 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