【正文】 在本論 文的完成過(guò)程中，所做的工作及取得的成果如下 : ，抱著與時(shí)俱進(jìn)的態(tài)度對(duì)未來(lái)夾具發(fā)展做了大膽的預(yù)測(cè) ，運(yùn)用計(jì)算機(jī)軟件 AUTOCAD 給所設(shè)計(jì)的夾具繪制完整的二維三視圖。用戶在一個(gè)主模型中，就可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)地捕捉設(shè)計(jì)、分析和制造的意圖。 參數(shù)化設(shè)計(jì)有一種驅(qū)動(dòng)機(jī)制叫參數(shù)驅(qū)動(dòng)，參數(shù)驅(qū)動(dòng)機(jī)制是基于對(duì)圖形數(shù)據(jù)的操作。 （ 2）安裝誤差Δ A 當(dāng)定位鍵的位置如圖 210a 所 示時(shí)，工件的軸線相對(duì)工作臺(tái)導(dǎo)軌平行，所以Δ A=0 當(dāng)定位鍵的位置如圖 210b 所示時(shí)，工件的軸線相對(duì)工作臺(tái)導(dǎo)軌有轉(zhuǎn)角誤差，使鍵槽側(cè)面對(duì)Φ 軸線產(chǎn)生平行度誤差，故 Δ A= tgΔ α L=（ *282） mm= （ 3）對(duì)刀誤差Δ T 由于平行度不受塞尺厚度的影響，所以Δ T=0 （ 4）夾具誤差Δ J 影響平行度的制造誤差是Ⅰ工位 V形塊設(shè)計(jì)心軸軸線與定位鍵側(cè)面 B的平行度 ，所以Δ J=。因加工尺寸在兩定位鍵之間，按圖 210a所示計(jì)算 機(jī)電控制工程系畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 26 頁(yè)共 49 頁(yè) Δα定位鍵 2 工 作臺(tái) 3 T形 槽圖210 頂 尖套銑雙槽夾具的安裝誤差XmaxXmax Δ A=Xmax=(+)mm= 若加工尺寸在兩定位鍵之外，則應(yīng)按圖 210b 所示計(jì)算 Δ A＝ =Xmax+2LtgΔ α tgΔ α = Xmax/L0 （ 3）對(duì)刀誤差Δ T 夾具上的對(duì)刀或?qū)蜓b置對(duì)定位元件的位置不正確，將導(dǎo)致加工表面發(fā)生變化，由此而造成的加工尺寸誤差即為對(duì)刀或?qū)蛘`差。 機(jī)械加工必須保證工序所規(guī)定的加工精度。 加工精度分析 定位誤差的分析 定位誤差是指工件定位時(shí)，被加工表面的工序基準(zhǔn)在沿工序尺寸方向上的最大可能變動(dòng)范圍。 按圖 29 所示的兩個(gè)尺寸鏈，將各環(huán)轉(zhuǎn)化為平均尺寸（對(duì)稱偏差的基本尺寸），分別算出 h１ 和 h２ 的平均尺寸，然后取工件相應(yīng)尺寸公差的 1/2— 1/5作為 h１ 和 h２ 的公差，即可確定對(duì)刀塊的位置尺寸和公差。 ）。 、定位銷 12與工件上鍵槽的配合尺寸Φ 12h8。因本工藝規(guī)程是大批生產(chǎn)，所以應(yīng)采用適用于切削負(fù)荷大、振動(dòng)大和批量生產(chǎn)的鑄造的夾具體。由于兩銑刀的直徑相等，油槽深度由兩工位V形塊定位高度之差保證。 因?yàn)閵A緊裝置為聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)，且是為了防止工件移動(dòng) WＫ =KP 機(jī)電控制工程系畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 19 頁(yè)共 49 頁(yè) 對(duì)刀裝置設(shè)計(jì) 對(duì)刀裝置是由對(duì)刀塊和塞尺組成。 機(jī)電控制工程系畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 18 頁(yè)共 49 頁(yè) βα圖2 4 夾緊力的方向和作用點(diǎn) 由于頂尖套較長(zhǎng)，須用兩塊壓板在兩處夾緊。為了保證在這些外力作用下，工件仍能在夾具中保持由定位元件所確定的加工位置，而不致發(fā)生振動(dòng) 或位移，一般在夾具結(jié)構(gòu)中都必須設(shè)置一定的夾緊裝置，將工件可靠地夾緊。 比較以上兩種方案，方案 1 使加工尺寸為 的定位誤差為零，對(duì)稱度誤差為，方案 2則使對(duì)稱度的定位誤差為零，定位誤差為 。但如因此造成夾具結(jié)構(gòu)復(fù)雜時(shí)，則不必強(qiáng)求定位基準(zhǔn)統(tǒng)一。但當(dāng)兩基準(zhǔn)重合后，會(huì)使夾具結(jié)構(gòu)復(fù)雜或工件定位不穩(wěn)定時(shí)，則應(yīng)另選定位基準(zhǔn)，此時(shí)必須計(jì)算和控制基準(zhǔn)不符誤差。所以，在確定工件在夾具中的定位方案時(shí)，不允許出現(xiàn)欠定位這樣的原則性錯(cuò)誤。即沿三個(gè)相互垂直的坐標(biāo)軸的移動(dòng)自由度，以及繞這三個(gè)坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。 兩個(gè)或兩個(gè)以上定位支承點(diǎn)重復(fù)限制同一個(gè)自由度，這種重復(fù)定位的現(xiàn)象叫做過(guò)定位。因此，要使工件在夾具中占有確定的位置，就是要在空間直角坐標(biāo)系中，通過(guò)定位元件限制工件的六個(gè)自由度。 夾具設(shè)計(jì)的基本要求： 提高機(jī)械加工的勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低工件的制造成本 ，操作方便、安全 ，使設(shè)計(jì)的夾具便于制造、裝配、檢驗(yàn)、調(diào)整與維修。 圖 21 根據(jù)工藝規(guī)程，在銑雙槽之前，其它表面均已加工好，本工序的加工要求是： 12H11。 采用三維實(shí)體造型的設(shè)計(jì)方法，零件的造型如同車(chē)間中加工零件的過(guò)程一樣，設(shè)計(jì)完以后，零件就“加工”出來(lái)了，這樣不需要很強(qiáng)的空間想象力就可以設(shè)計(jì)出產(chǎn)品的真實(shí)三維模型，經(jīng)過(guò)虛擬裝配，可清楚地檢驗(yàn)出產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的合理性、空間布置是否干涉等問(wèn)題。 前蘇聯(lián)學(xué)者在 20世紀(jì) 70 年代開(kāi)始了夾具 CAD的研究工作，由于計(jì)算機(jī)硬件和軟件的落后，進(jìn)一步發(fā)展受到很大的阻礙。如果還使用現(xiàn)有的夾具或不用柔性?shī)A具， FMS 就不能實(shí)現(xiàn)真正的柔性，所以在 FMS 和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)中迫切需要能適用產(chǎn)品 變化的柔性?shī)A具 柔性?shī)A具 一般來(lái)說(shuō)，柔性?shī)A具是指用同一夾具系統(tǒng)裝夾定位在形狀與尺寸上有所變化的多種工件。因此，夾具設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，在傳統(tǒng)夾具設(shè)計(jì)中，這些基本原理應(yīng)用于具體夾具設(shè)計(jì)中主要取決機(jī)電控制工程系畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 7 頁(yè)共 49 頁(yè) 于設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)。 它包括： PRO/PDM（數(shù)據(jù)管理）、 PRO/REVIEW（模型圖紙?jiān)u估）。當(dāng)時(shí)，蘇聯(lián)從日本東芝公司引進(jìn)了一套五座標(biāo)數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)控軟件 CAMMAX，加工出高精度、低噪聲的潛艇推進(jìn)器，從而使西方的反潛系統(tǒng)完全失效，損失慘重。主要是講事物內(nèi)在特征很難把握。在實(shí)際中存在大量形狀不規(guī)則的物體表面，如圖 1中的摩托車(chē)輪轱，這些稱為自由曲面。包括對(duì)大型項(xiàng)目的裝配體管理、功能仿真、制造、數(shù)據(jù)管理等。在 Pro/E 環(huán)境下對(duì)所設(shè)計(jì)的銑床夾具進(jìn)行了三維仿真的實(shí)體造型和虛擬裝配 關(guān)鍵詞：三維造型設(shè)計(jì) 。Pro/e 模塊 。其中 PRO/E V2021I 更增加了行為建模技術(shù)使其成為把夢(mèng)想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的杰出工具。機(jī)電控制工程系畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 5 頁(yè)共 49 頁(yè) 隨著人們生活水平的提高，對(duì)曲面產(chǎn)品的需求將會(huì)大大增加。機(jī)械零件的內(nèi)部變化情況是難以知曉的。東芝公司因違反“巴統(tǒng)”協(xié)議，擅自出口高技術(shù)，受到了嚴(yán)厲的制裁。 （ 6） 數(shù)據(jù)交換 (Geometry Translator)模塊 在實(shí)際中還存在一些別的 CAD 系統(tǒng)，如 UGⅡ、 EUCLID、 CIMATRTON、 MDT 等，由于它們門(mén)戶有別，所以自己的數(shù)據(jù)都難以被對(duì)方所識(shí)別。從夾具設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)中收集和表達(dá)這些知識(shí)是開(kāi)發(fā)計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì) (CAFD)系統(tǒng)的關(guān)鍵。工件的變化可在小范圍，即在相似形狀和尺寸變動(dòng)不大的范圍內(nèi)，也可在大范圍，即零件形狀完全不同，尺寸變化也很大。 20世紀(jì) 80年代歐美學(xué)者投入這一工作， 80 年代中期以后我國(guó)也開(kāi)始進(jìn)行研究。造型結(jié)束后，將設(shè)計(jì)模型投影到二維圖紙空間，就可自動(dòng)生成工程圖紙的三視圖，軸側(cè)圖、剖視圖等，大大方便了設(shè)計(jì)工程，形象直觀易于接受 ，更易培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)機(jī)電控制工程系畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 10 頁(yè)共 49 頁(yè) 機(jī)械產(chǎn)品的能力。槽側(cè)面對(duì)φ 軸線的對(duì)稱度為 ，平行度為 。 機(jī)電控制工程系畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 12 頁(yè)共 49 頁(yè) 分析題目 在機(jī)械加工中，為完成需要的加工工序、裝配工序及檢驗(yàn)工序等，首先要將工件固定，使之占有確定的位置，這種保證一批工件占有確定位置的裝置統(tǒng)稱為夾具。分析使可將具體的定位元件抽象化，轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的定位支承點(diǎn)，用這些定位支承點(diǎn)來(lái)限制工件的自由度。出現(xiàn)過(guò)定位時(shí)，將使工件位置不確定。因此，要使工件在夾具中占有確定的位置，就是要在空間直角坐標(biāo)系中，通過(guò)定位元件限制工件的六個(gè)自由度。 兩個(gè)或兩個(gè)以上定位支承點(diǎn)重復(fù)限制同一個(gè)自由度，這 種重復(fù)定位的現(xiàn)象叫做過(guò)定位。為了減小基準(zhǔn)不符誤差，應(yīng)減小定位尺寸的組成環(huán)節(jié)及各環(huán)節(jié)的公差。 5．應(yīng)使工件定位方便，夾緊可靠，便于操作，夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。由于 未注公差，加工要求低，而對(duì)稱度 的公差較小，故選用方案 2較好，從承受切削力的角度看，方案2 也較可靠。 夾緊裝置的基本要求 （ 1） 在夾緊過(guò)程中，工件應(yīng)能保持在既定位置，即在夾緊力的作用下，工件不應(yīng)離開(kāi)定位支承。如果用手動(dòng)夾緊，工件裝卸所花時(shí)間較多，不能適應(yīng)大批生產(chǎn)的要求，若用氣動(dòng)夾緊，則夾具體積太大，不便安裝在銑床工作臺(tái)上。借助于對(duì)刀裝置可以迅速而準(zhǔn)確地確定夾具與刀具間的相對(duì)位置。兩銑刀的距離 125177。 為 了在夾具體上安裝液壓缸和聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)，夾具體應(yīng)有適當(dāng)高度，中部應(yīng)有較大的空間。 （ 3）影響夾具在機(jī)床上安裝精度的尺寸和公差 S 為定位鍵與銑床工作臺(tái) T 形槽的配合尺寸 18h8（ T形槽為 18H8）。 對(duì)刀塊的位置尺寸 h為限位基準(zhǔn)到對(duì)刀塊表面的距離。 圖29 對(duì) 刀塊位置尺寸計(jì)算 本例中 ，由于工件定位基面直徑Φ =Φ =Φ 177。 造成誤差的原因有兩個(gè)：一是定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合，由此產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差Δ B；二是定位基準(zhǔn)與限位基準(zhǔn)不重合，由此產(chǎn)生基準(zhǔn)位移誤差Δ Y。在使用夾具的情況下，影響工件加工精度的因素可歸納為以下幾個(gè)方面： （ 1） 工件的定位誤差Δ D （ 2） 夾緊誤差Δ J （ 3） 對(duì)刀和導(dǎo)向誤差Δ T （ 4） 夾具在機(jī)床上的安裝誤差 Δ A （ 5） 加工方法誤差Δ G 由于頂尖套銑雙槽工序中，鍵槽兩側(cè)面對(duì)Φ 軸線的對(duì)稱度和平行度要求較高，應(yīng)進(jìn)行精度分析，其他加工要求未注公差或公差很大，可不進(jìn)行精度分析。 當(dāng)使用銑床夾具加工工件時(shí)，采用標(biāo)準(zhǔn)塞尺和對(duì)刀塊進(jìn)行對(duì)刀，其對(duì)刀誤 差為： Δ T=TS+Th 式中 TS—— 塞尺的制造公差； Th—— 對(duì)刀塊工作面對(duì)定位元件的尺寸公差。 總加工誤差ΣΔ和精度儲(chǔ)備 JC計(jì)算見(jiàn)表 21。通過(guò)參數(shù)驅(qū)動(dòng)機(jī)制，可以對(duì)圖形的幾何數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)化修改，但是，在修改的同時(shí)，還要滿足圖形的約束條件。 （以底座為例子） 由于底座結(jié)構(gòu)不是很復(fù)雜，所以形狀也比較規(guī)范，因此直接用拉伸特征來(lái)創(chuàng)造一個(gè)矩形實(shí)體，再通過(guò) 減切，倒角，打孔和陣列來(lái)完成。 Pro/e 對(duì)所設(shè)計(jì)的夾具做了一個(gè)清楚直觀的三維造型設(shè)計(jì)，三維設(shè)計(jì)更符合工程設(shè)計(jì)人員的邏輯思維習(xí)慣，從二維到三維是計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)的革命，現(xiàn)在三維軟件已經(jīng)是市場(chǎng)的主流，夾具三維計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)更是蓬勃展開(kāi)，三維夾具設(shè)計(jì)是必然。結(jié)合中國(guó)制造業(yè)存在的問(wèn)題，以實(shí)用性、高效性為指導(dǎo)思想，以銑床夾具設(shè)計(jì)為例子，構(gòu)建了一個(gè)由文字說(shuō)明夾雜計(jì)算機(jī)軟件造型的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)人員可以針對(duì)零件上的任意特征直接進(jìn)行圖形化的編輯、修改，這就使得用戶對(duì)其三維產(chǎn)品的設(shè)計(jì)更為直觀和實(shí)時(shí)。(3)基于特征模型的造型方法。 機(jī)電控制工程系畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 27 頁(yè)共 49 頁(yè) 鍵槽側(cè)面對(duì)Φ 軸線的平行度的加工誤差 （ 1）定位誤差Δ D 由于兩 V 形塊 10一般在裝配后一起精加工 V形面，它們的相互位置誤差極小，可視為一長(zhǎng) V形塊，所以Δ D=0。 本題的定位鍵在Ｔ形槽中有兩種位置，如圖 210所示。 機(jī)電控制工程系畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 25 頁(yè)共 49 頁(yè) 使用夾具加工工件時(shí)，應(yīng)盡量減小與夾具有關(guān)的加工誤差，在保證工序加工要求情況下，留給加工過(guò)程中其他誤差因素的比例大一些。 =+ 5)影響對(duì)刀精度的尺寸和公差Ｓ Ｔ ：塞尺的厚度尺寸５ h8=. 6)夾具總圖上應(yīng)標(biāo)注下列技術(shù)要求：鍵槽銑刀與油槽銑刀的直徑相等。 當(dāng)工件以圓柱面在 V形塊上定位時(shí) Imin=0。 、 177。 （ 2）影響工件定位精度的尺寸和公差 SD為兩組 V形塊的設(shè)計(jì)心軸直徑Φ 、 兩止推銷的距離 112177。 在選擇夾具體的毛坯結(jié)構(gòu)使，應(yīng)以結(jié)構(gòu)合理性、工藝性、經(jīng)濟(jì)性、標(biāo)準(zhǔn)化的可能性以及工廠的具體條件為依據(jù)綜合考慮。本課題鍵槽銑刀需要兩個(gè)方向?qū)Φ?，故?yīng)采用側(cè)裝直角對(duì)刀塊。為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實(shí)際所需夾緊力的數(shù)值 WＫ =K*W WＫ —— 實(shí)際所需夾緊力（ N） W—— 在一定條件下由靜力平衡計(jì)算出的理論 夾緊力（ N） K—— 安全系數(shù) K=K0K1K2K3 通常情況下，取 K= 當(dāng)夾緊力與切削力方向相反時(shí)取 K=。鉸鏈壓板的兩個(gè)弧形面的曲率半徑應(yīng)大于工件的最大半徑。 （ 3）熱處理 夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 在機(jī)械加工過(guò)程中，工件將受到切削力、離心力、慣性力等外力的作用。由于鍵槽和油槽的長(zhǎng)度不等，要同時(shí)進(jìn)給完畢，需將兩個(gè)止推銷沿工件軸線方向錯(cuò)開(kāi)適當(dāng)?shù)木嚯x。 4．遵守基準(zhǔn)統(tǒng)一原則，以減小設(shè)計(jì)和制造夾具的時(shí)間和費(fèi)用。 定位基準(zhǔn)的選擇 工件的 定位是通過(guò)定位基面進(jìn)行的，因此這些基面的幾何形狀、尺寸及表面狀況在很大程度上決定著定位方法及所用定位元件的選擇，故從夾具設(shè)計(jì)角度出發(fā)提出如下選機(jī)電控制工程系畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 14 頁(yè)共 49 頁(yè) 擇原則： （標(biāo)定加工面位置的面、線、點(diǎn)）重合，以避免產(chǎn)生基準(zhǔn)不符誤差Δ B。因此，欠定位的結(jié)果，將導(dǎo)致出現(xiàn)應(yīng)該限制的自由度而未予限制的不合理現(xiàn)象，從而無(wú)法保證該工序所規(guī)定的加工要求。一個(gè)物體在空間坐標(biāo)系中具有六個(gè)自由度。所以，在確定工件在夾具中的定位方案時(shí)，不允許出現(xiàn) 欠定位這樣的原則性錯(cuò)誤。即沿三個(gè)相互垂直的坐標(biāo)軸的移動(dòng)自由度，以及繞這三個(gè)坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。 。 （ 4）夾緊裝置設(shè)計(jì)，其中包括夾緊力方案的確定，夾緊元件的