【文章內容簡介】 了解機床及現加工情況，并對傳動盤的其使用方法，定位基準，制造精度等情況進行調查和分析，工裝結構初步設計方案評審； （ 2） 分析并設計出滿足需求的傳動盤結構及液壓原理，完成工裝圖紙設計及會簽； （ 3） 完成 設計和總結報告 。 課題預期效果及重要技術經濟指標 （ 1） 合 格率提高 20%，減少顫動，操作自動化程度提高 60% ，裝卡效率提高 87%，且各相關方面吸取了、設計制造經驗，提高相關人員工作水平，對今后設計、加工起到指導作用。 （ 2） 據了解，葉片分廠現有可使用該傳動盤機床約為 18 臺機床，進口一套液壓傳動盤的費用約為 26 萬元，按一年進口 9 套傳動盤交替使用來計算，一年所需費用約為 234 萬元，預期降低成本為進口傳動盤費用 的 70%。 （ 3） 如果通過此夾具證明拉伸力作用在葉片汽道型面上對葉片變形有至關重要的影響，那將會直接影響該類葉片（汽道型面較長且出汽側較?。┙窈蟮募庸し绞剑_創(chuàng)出新的加工思路。 西南科技大學本科生畢業(yè)論文 7 本章小結 本章主要介紹了課題的難點及目標，課題的實施方案，課題的預期效果和經濟指標，使我們對本課題有了清晰的認識，同時也明白了該課題的設計思路和相應的價值，重點介紹了其預期效果，利于我們比較全面、系統(tǒng)了解本課題。 西南科技大學本科生畢業(yè)論文 8 第 3 章 總體方案設計 設計目標 該課題是基于設計、制造一種液壓夾具實現液壓自動控制浮動夾緊葉片，并拉伸工件，從而達到減少加工過程中的顫動、控制變形及減少操作人員勞動強度。 該課題重要的地方是液壓系統(tǒng)的設計和選擇相應的液壓元件，同時也需要滿足定位準確，定位快速，定位精度高，夾取方便，能夠自控控制和浮動拉伸，基于空間上考慮，由于是基于機床的傳動盤，所以尺寸需要合理，剛度，韌性等。 該課題的開展是為了解決現實生產中所遇到的問題，并將用于批量生產和投入工作中用于產品生產，具有現實意義，因此比較注重實用性和其所產生的效益，基于現實情況考慮 ，其相關十分詳細的數據依據則會被經驗數據或相關類似實驗數據代替，同時液壓元件選擇和計算方面則會依據該廠常用的材料提供。 總體方案設計 夾具指 機械制造 過程中用來固定加工對象，使之占有正確的位置，以接受施工或檢測的裝置 [14]。 圖 夾具設計思路 西南科技大學本科生畢業(yè)論文 9 圖 葉片加工相關數據參數 圖 夾具設計相關數據參數 圖 本章小結 本章著重介紹了夾具總體方案設計，夾具設計的步驟，葉片加工精度和夾具設計精度要求。由此，對夾具設計、設計過程和設計要求有充分、詳細和系統(tǒng)地理解，為后續(xù)工作做準備。 西南科技大學本科生畢業(yè)論文 10 第 4章 部件方案設計 液壓夾具介紹 液壓夾具是以液體壓力將工件定位和夾緊的夾具。液壓夾具作為夾具的一種，選用標準液壓元件，根據加工零件特性設計機械部件并把其有機地裝配連接在一起設計 [14]。 液壓夾具的工作原理和構成 液壓夾具就是用液壓元件代替機械零件實現對工件的自動定位、支承與夾緊的夾具。通過把選 用的液壓元件和設計的機械部分裝配在一起，就可以得到所需要的夾具 [6]。液壓夾具能保證工件在規(guī)定的位置上準確的定位和牢固的夾緊，并能通過浮動支撐減少加工中的振動和變形，還能利用自動控制壓板的壓緊和抬起在加工中讓開夾緊位置。液壓夾具既能在粗加工時承受大的切削力，也能保證在精密加工時的準確定位，還能完成手動夾具無法完成的支撐、夾緊和快速釋放。 液壓夾具的設計 不管是一套簡單的液壓夾具還是復雜的整體生產線，液壓夾具的設計流程都是一樣的，依次為總體方案的制定、液壓缸類型規(guī)格的選擇、控制閥的選擇、機械部分的設計、泵站附 件的選擇、系統(tǒng)連接。 液壓夾具的應用 恩派克液壓夾具為各種加工過程提供強大的夾緊與定位力。恩派克油缸在自動化加工過程中用來沖孔和夾緊。支撐油缸可以防止產品加工中的變形。恩派克動力源可以為夾緊工件提供源源不斷的動力。 通過創(chuàng)新、責任和完善， 恩派克動力源被設計成可適合任何一種應用場合 [3]。 夾具定位原理介紹 夾具的定位主要依據六點定位原理。六點定位原理是指工件在空間具有六個自由度，即沿 x、 y、 z 三個直角坐標軸方向的移動自由度和繞這三個坐標軸的轉動自由度 。因此，要完全確定工件的位置，就必須消除這六個自由度，通常用六個支承點（即定位元件）來限制工件的六個自由度，其中每一個支承點限制相應的一個自由度 [6]。 西南科技大學本科生畢業(yè)論文 11 六點定位原理對于任何形狀工件的定位都是適用的，如果違背這個原理，工件在夾具中的位置就不能完全確定。然而，用工件六點定位原理進行定位時，必須根據具體加工要求靈活運用，工件形狀不同，定位表面不同，定位點的布置情況會各不相同，宗旨是使用最簡單的定位方法，使工件在夾具中迅速獲得正確的位置。 工件的定位類別 （ 1） 完全定位 工件的六個自由度全部被夾具中的定位元件所限制，而 在夾具中占有完全確定的惟一位置，稱為完全定位。 （ 2） 不完全定位 根據工件加工表面的不同加工要求，定位支承點的數目可以少于六個。有些自由度對加工要求有影響，有些自由度對加工要求無影響，這種定位情況稱為不完全定位。不完全定位是允許的， （ 3） 欠定位 按照加工要求應該限制的自由度沒有被限制的定位稱為欠定位。欠定位是不允許的。因為欠定位保證不了加工要求。 （ 4） 過定位 工件的一個或幾個自由度被不同的定位元件重復限制的定位稱為過定位。當過定位導致工件或定位元件變形，影響加工精度時，應該嚴禁采用。但當過定位并不影響加工精度，反而對提高 加工精度有利時，也可以采用。各類鉗加工和機加工都會用到。 工件定位的實質 工件定位的實質就是使工件在夾具中占據確定的位置，因此工件的定位問題可轉化為在空間直角坐標系中決定剛體坐標位置的問題來討論。在空間直角坐標系中，剛體具有六個自由度，即沿 X、 Y、 Z 軸移動的三個自由度和繞此三軸旋轉的三個自由度。用六個合理分布的支承點限制工件的六個自由度，使工件在夾具中占據正確的位置，稱為六點定位法則。當然，定位只是保證工件在夾具中的位置確定，并不能保證在加工中工件不移動，故還需夾緊 [6]。定位和夾緊是兩個不同的概念。 西南科技大學本科生畢業(yè)論文 12 圖 工件避免過定位的措施 （ 1） 提高夾具定位面和工件定位基準面的加工精度是避免過定位的根本方法 （ 2） 由于夾具加工精度的提高有一定限度，因此采用兩種定位方式組合定位時，應以一種定位方式為主，減輕另一種定位方式的干涉。從本質上說，這也是另一種提高夾具定位面精度的方法。 （ 3） 利用工件定位面和夾具定位面之間的間隙和定位元件的彈性變形來補償誤差，減輕干涉。在分析和判斷兩種定位方式在誤差作用下屬于干涉還是過定位時，必須對誤差、間隙和彈性變形進行綜合計算，同時根據工件的加工精度要求才能作出正確判斷。從廣義上講， 只要采用的定位方式能使工件定位準確，并能保證加工精度，則這種定位方式就不屬于過定位，就可以使用 [6]。 夾具夾緊原理介紹 （ 1） 設計夾緊機構，必須首先合理確定夾緊力的三要素：大小、方向和作用點 [14]。 （ 2） 夾緊力大小要適當，過大了會使工件變形，過小了則在加工時工件會松動，造成報廢甚至發(fā)生事故，采用手動夾緊時，可憑人力來控制夾緊力的大小，一般不需要算出所需夾緊力的確切數值，只是必要時進行概略的估算。當設計機動（如氣動、液壓、電動等）夾緊裝置時，則需要計算夾緊力的大小。以便確定動力部件（如氣缸、液壓缸直徑等）的尺寸。 西南科技大學本科生畢業(yè)論文 13 （ 3） 進行夾緊力計算時，通常將夾具和工件看作一剛性系統(tǒng)，以簡化計算。根據工件在切削力、夾緊力（重型工件要考慮重力，高速時要考慮慣性力）作用下處于靜平衡，列出靜力平衡方程式，即可算出理論夾緊力，再乘以安全系數，作為所需的實際夾緊力。實際夾緊力一般比理論計算值大 2～ 3 倍 [14]。 實際生產中一般很少通過計算求得夾緊力，因為在加工過程中切削力隨刀具的磨鈍、工件材料性質和余量的不均勻等因素而變化，而且切削力的計算公式是在一定條件下求得的，使用時雖然根據實際的加工情況給予修正，但是仍然很難計算準確，對于關鍵性的夾具，往往通 過實驗的方法來測定所需要的夾緊力。 （ 4） 夾緊力三要素的確定，是一個綜合性問題。必須全面考慮工件的結構特點、工藝方法、定位元件的結構和布置等多種因素，才能最后確定并具體設計出較為理想的夾緊機構。 葉片夾具類型 由于葉片根部和端部的形狀不同，且葉片較長，精度要求高，剛性要求高，所以其夾具需分別設計制造。 圖 葉片夾具分析與設計 葉片夾具設計分析 由于葉片是被夾持在機床上進行銑削加工 ， 該類葉片汽道型面較長且出汽側較薄（最薄的地方可以達到 左右），在這樣的工件上加工容易出現變形及顫動，這樣導致部分葉片報廢 。因此，需要考慮克服葉片汽道型面較長、出汽側較薄、粗加工后表面粗糙度較低、不均勻和加工前后中心高高度的變化等因素所帶來的影響。因此需要設計出具有以下特點： （ 1） 消除或減小變形 —— 于汽道型面上作用一拉伸力并加強剛度（輔助支撐）； （ 2） 消除或減小顫動， —— 液壓自動控制浮動、拉伸并加強剛度（浮動支撐）； 西南科技大學本科生畢業(yè)論文 14 （ 3） 裝夾方便、快捷和準確。 基于以上考慮，結合葉片具有葉根、葉莖和葉冠的結構特點設計一套組合夾具，分別為葉 根夾具和葉冠夾具， 考慮葉根和葉冠的形狀、位置和作用， 葉根夾具為固定支撐，葉冠夾具為輔助支撐。 由于葉片質量較大，長度較長，厚度較薄，所以，葉冠夾具采用液壓自動浮動支撐和拉伸作用。這樣既可以增加葉片在加工時的剛度，也可以減少葉片加工過程中 的顫動，可以較好的保證精度和高效率的設計目標。 葉片結構分葉根、葉冠，根據葉片的結構和形狀，選取葉根為主定位部位，葉冠為輔助定位機構。 定位基準的選擇 葉片結構分葉根、葉冠，根據葉片的結構和形狀，選取葉根為主定位部位，葉冠為輔助定位機構。 葉根三維圖 圖 西南科技大學本科生畢業(yè)論文 15 為了減少誤差 和定位方便 ，我們選擇 平面 平面 平面 2 和平面 4 作為定位基準。六點定位原理分析如下： 圖 相應夾具定位基準如下 ： 圖 根據圖 ，平面 1 和平面 3 限制了工件 Z 方向的移動， X 軸的轉動和 Y 軸的轉動；平面 2 限制了工件 X 方向的移動和 Z 軸的轉動；平面 4 限制了工件 Y 方向的移動。 西南科技大學本科生畢業(yè)論文 16 表 通過六點定位原理的分析，可以得出工件在空間的自由度為 0，因此工件定位正確。 定位誤差分析 工件以 平面定位時，需要三個互成一定角度的平面作為定位基準，其中限制三個自由度的平面起主要定位作用，稱主要定位基準；限制兩個自由度的平面起次要定位基準，稱導向定位基準；限制一個自由度的平 面稱止動定位基準 [14]。 因此，平面 1 和平面 3 為主要定位基準；平面 2 為導向定位基準；平面 4 為制動定位基準 [6]。 銑削加工時，由于在 Y 方向是銑削整個截面，所以可簡化為計算在 X、 Z 方向的定位誤差。 由《 機械制造技術基礎 》 [6]得： 在 X 方向定位基準時，尺寸 X 方向的工序基準和定位基準均是 X 方向定位基準面，基準重合，所以 （ 41） X 方向 定位基準面 有角度制造誤差 ， 根據基準定位誤差的定義有 ： 定位基準面 （圖 ） 平面 1 和平面 3 平面 2 平面 4 空間自由度限制（圖 ） Z 方向移動 X、 Y 軸轉動 X 方向移動 Z 軸轉動 Y 方向移動 西南科技大學本科生畢業(yè)論文 17 （ 42） 所以 （ 43） 在 Z 方向定位基準時，尺寸 Z 方向的工序基準和定位基準均是 Z 方向定位基準面，基準重合，所以 （ 44） Z 方向 定位基準面 有角度制造誤差 ， 根據基準定位誤差的定義有 ： （ 45） 所以 （ 46） 因葉片的加工精度為一般精度 177。 和鏡面加工精度 177。 ，且夾具體平面度≤西南科技大學本科生畢業(yè)論文 18 定位面與中心高177。 ，垂直度≤ ，定位槽對稱度≤ ；所以可以不考慮定位基準面和定位元件的制造誤差 [6]。 因根據經驗，工件以平面定位時，在大多數情況下，不考慮定位基準面和定位元件的制造誤差。 綜上所述： （ 47） 本工序加工按銑削估算夾緊力 根據《機械制造技術基礎》 [6]P214 可得：