【文章內(nèi)容簡介】 電動夾具、電磁夾具和真空夾具等。 夾具的組成 通常 ,夾具的組成部分如下 : (1)定位裝置 定位裝置包括定位元件及其組合 ,其作用是確定工件在夾具中的位置 .通常定位元件有支撐釘、定位銷、 V形塊等。 (2)夾緊裝置 夾緊裝置的作用是將工件壓緊夾牢、保證工件在定位 是所占據(jù)的位置、在加工過程中不應(yīng)受外力 (切削力、重力、慣性力等 )作用而產(chǎn)生位移 ,同時可減輕或防止振動。它通常由夾緊元件 (夾爪、壓板等 )、傳動機構(gòu) (如杠桿、斜鍥等 )和動力裝置 (汽缸液壓缸等 )組成。 (3)對刀、引導(dǎo)裝置 對刀、引導(dǎo)裝置的作用是確定刀具進行加工 .常用的對刀、引導(dǎo)元件對刀塊、鉆套等 . (4)夾具體 夾具體是用于連接夾具上所有的元件和裝置 ,使其成為一個整體的基礎(chǔ)件 ,它還用來與機床的有關(guān)部位連接 ,以確定夾具在機床上的位置 . 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 3 3 加工工件 工件的用途 該工件為汽車后制動室左 .右支架。用來傳遞制 動的扭矩，對汽車進行制動。 工件簡圖見圖 31。 圖 31 工件簡圖 工件的毛壞 的 制造方式 工件的材料選用 20Cr，因為工件要求傳遞扭矩， 20Cr 要比 15Cr 和 20 鋼的強度和淬透性高，經(jīng)淬火 +低溫回火后，能得到良好的力學(xué)性能和低溫沖擊韌度，無回火脆性，滲碳時，鋼的晶粒仍有長大的傾向，因而應(yīng)進行二次淬火以提高心部韌性，不宜降溫淬火，冷彎形時塑性較高，所以可以傳遞一定的扭矩。 由機械工程材料手冊查得 硬度為 HBS179。毛坯采用鑄造的方法。 工件的工藝分析 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 4 該工件的主要加工面為兩個端面。其中，左 端面上要鉆 2 個φ 13 孔。右端面上要鉆1個φ 孔， 2 個φ 18 個孔。 定位的定義、定位基準(zhǔn)的選擇 定位裝置的定義 包括定位元件及其組合，其作用是確定工件在夾具體中的位置，即通過它使工件在加工時相對于刀具及切削成形運動處于正確的位置。定位元件包括支承釘、支承板、形塊、定位銷等。 定位基準(zhǔn)的選擇原則 定位基準(zhǔn)是加工中用做定位的基準(zhǔn)。在夾具裝夾時，定位基準(zhǔn)即是工件上直接與夾具上的定位元件相接觸點、線、面。 正確選擇定位基準(zhǔn)對保證工件表面間的位置要求（位置尺寸和位置精度）有很大的影響 ；而且，在用夾具裝夾工件時，定位基準(zhǔn)的選擇又會對夾具的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生很大的影響。因此，選擇合理的定位基準(zhǔn)，對工件的加工及夾具的結(jié)構(gòu)都是非常重要的。 定位基準(zhǔn)選擇的原則及要求： A：精基準(zhǔn)的選擇：（ 1）基準(zhǔn)重合原則：即設(shè)計基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)原則。（ 2）基準(zhǔn)統(tǒng)一原則：即在加工過程中，盡可能采用統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)。（ 3）自為基準(zhǔn)原則當(dāng)某些表面精加工余量小而均勻時，選擇加工表面本身作為定位基準(zhǔn)稱為自為基準(zhǔn)原則。（ 4）互為基準(zhǔn)原則：即為了使加工面間有教高的位置精度，又為了使其加工余量小而均勻，可采用反復(fù)加工、互為基準(zhǔn)的原則。（ 5） 保證工件定位準(zhǔn)確、夾緊可靠、操作方便的原則。 B：粗基準(zhǔn)的選擇：（ 1）為了保證加工表面與非加工表面之間的位置要求，應(yīng)選非加工面作為粗基準(zhǔn)。（ 2）合理分配各加工余量。（ 3）粗基準(zhǔn)應(yīng)避免重復(fù)使用，在同一尺寸方向上（即同一自由度方向上），通常只允許用一次。（ 4）粗基準(zhǔn)的表面應(yīng)平整光潔，要避免缺陷，以保證定位準(zhǔn)確、加緊可靠。 工件主要加工面為兩個端面。由圖 11從工件的結(jié)構(gòu)特點我們選擇 B表面為定位基準(zhǔn)面。只要保證了 A,B 表面與孔軸線的位置度，就可以加工出滿足要求的孔。 由于加工工件上 A 面、 D 面上的孔系，采用臥式鉆加工 。因為 A 面、 D 面需加工，因此，夾緊裝置不宜放在 A 面、 D 面兩位置上，以免鉆加工時，刀具的懸伸量過大，對加工精度產(chǎn)生不必要的影響。 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 5 4 工件的定位方法和定位誤差 工件的定位方法 由于工件的加工需要，可以采用一面一定心軸和和一定位塊進行定位，如圖 41所示。這種定位方式可以完全限制工件的自由度，保證定位準(zhǔn)確。為了增加系統(tǒng)的剛性和穩(wěn)定性，夾具系統(tǒng)中還增加了彈性輔助支撐。 依據(jù)工件加工時的六點定位基本原理及以上定位方案及定位基準(zhǔn)的分析可知：為加工A面、 D 面上 的孔系，為保證其工藝要求必須嚴格限制 X? 、 Y? 、 Z? 、 X? 、 Y? 、 Z? 。因此，選用 B平面和 C面的軸心限制 X? 、 Y? 、 Z? 、 X? 、 Y? ；選用 A 面限制： Z? 。這樣工件的六個自由度就完全限制了。 工件的定位誤差及產(chǎn)生原因 使用夾具加工工件時，加工表面的位置誤差與工件在夾具中的定位等因素密切相關(guān)，為了保證工件的加工精度，必須使工件中各項加工誤差的總合小于或等于該工序規(guī)定的公差值。 由 機床夾具設(shè)計手冊可知，以機床有關(guān)的加工誤差 見式 ()。 △ i+△ w≤ δ x 式 () 式中 △ i—— 與機床夾具有關(guān)的加工誤差 △ w—— 與工序中夾具以外其他因素有關(guān)的加工誤差 δ x—— 工序誤差 與機床夾具有關(guān)的加工誤差 △ i，一般包括與工件夾具中的定位誤差 △ w，工件在夾具加緊中產(chǎn)生的誤差，夾具相對于機床成形運動的位置誤差，夾具相對于刀具的位置誤差，以及夾具磨損造成的加工誤差等。 為了給加工中其他誤差因素能占有更大一些比例。由以上式子可見，應(yīng)當(dāng)盡 量減少與夾具有關(guān)的誤差，其中，除了在夾具制造、安裝、調(diào)整、使用中減少所使用的誤差外，在夾具設(shè)計時正確的減少工件在夾具中的定位誤差，是必須解決的重要問題之一。 定位誤差是指用夾具裝夾加工工件時，由于定位不準(zhǔn)確引起工件某加工精度參數(shù)（尺寸、位置）的誤差，稱為該加工精度參數(shù)的定位誤差。因此夾具設(shè)計時應(yīng)當(dāng)盡可能選擇工序基準(zhǔn)為定位基準(zhǔn)，并選擇精度交高的表面作為定位基準(zhǔn)，一般定位誤差控制在有關(guān)尺寸或位置公差的 1／ 3～ 1／ 5。 一孔一平面作定位基準(zhǔn)時的定位誤差有任意邊接觸的定位誤差和固定邊接觸的定位誤差。工件定位見圖 41。 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 6 圖 41 工件的定位簡圖 定位誤差的分析計算 經(jīng)分析可知：定位誤差是由于精基準(zhǔn)平面 E 和 B 內(nèi)孔面引起的，與粗基準(zhǔn)工件結(jié)構(gòu)外形無關(guān)。 工件和定位銷之間有相對的運動， 而且工件又是大批大量生產(chǎn)，及工件與定位銷的結(jié)構(gòu)與尺寸，查 相關(guān)手冊 選用 H 7/ h 6 基孔制配合： 定心軸的極限尺寸 dd ? ????。 孔的極限尺寸 ? ?? ?? 。 如圖，由于定位元件（心軸）與工件內(nèi)孔直徑的制造誤差，兩者中心線將有可能不同軸 ，從而使工件中的加工尺寸都有了誤差，其誤差即為基準(zhǔn)位移誤差，用 表示，由于設(shè)計基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)重合，故無基準(zhǔn)位移誤差。 由一面一定心軸誤差任意邊接觸的計算公式見式 ()。 ??WD =?D +?d +△ min 式（ ） 式中 ?D —— 孔的加工公差； ?d —— 軸的加工公差； ?min —— 定位孔與定位銷間的最小間距； ??WD —— 工件在夾具中的定位誤差。 所以： ??WD =+ = 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 7 定位誤差分析見圖 42。 圖 42 定位誤差分析計算示意圖 由下圖可知工件在 Y軸上有兩道工序公差而在 X 軸上有 一道工序公差，在 Y 軸上的工序公差 Δ = 和工序公差 Δ =。在 X軸上的工序公差 Δ = mm。 由此可得 1／ 3Δ 1=， 1／ 3Δ 2= mm， 1／ 3Δ 3= ， 三道工序公差的三分之一均大于定位誤差 ??WD = mm. 即，所選的定位方案滿足要求。工件的定位誤差見圖 43。 43 工件定位誤差圖 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 8 5 加工工件應(yīng)選用的機床類型及該機床的特點 加工工件應(yīng)選用的機床類型 因為，該加工工件的主要加工表面為兩個端 面，且進行鉆孔。所以，選用臥式雙面鉆組合機床。該支架年產(chǎn)量為 80000 件，屬于大批量生產(chǎn)，因此該組合機床對對生產(chǎn)率要求很高，為了提高生產(chǎn)率就不得不用多工位得方案，使裝卸時間和機動時間相重合。結(jié)合本工序得內(nèi)容、加工步驟，以及便于裝卸，減輕工人勞動強度，該組合機床選用三工位的機床形式，并設(shè)置了單獨的夾具和裝卸工位。另外由于要加工得支架零件不是很大，形狀簡單，為了便于流水線要求得生產(chǎn)率，以及考慮機床所占用空間位置的大小，工人操作的方便性，基于這些實際要求，采用三工位的臥式雙面組合鉆床。 多工位組合機床的 定義 多工位組合機床是根據(jù)工件加工需要，以大量通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專用部件通過工作臺回轉(zhuǎn)將裝在工作臺上的工件送至各工位或主軸箱的回轉(zhuǎn)多次對工件進行加工的一種高效的專用機床。 組合機床的特點（與萬能機床和組合機床相比較） 組合機床是用按系列化準(zhǔn)化設(shè)計的通用部件和按被加工零件的形狀及加工工藝要求設(shè)計的專用部件組成的專用機床。 組合機床是隨著生產(chǎn)的發(fā)展，有萬能機床和專用機床發(fā)展來的。在過去的許多年中，機械產(chǎn)品加工中廣泛的采用萬能機床。但隨著生產(chǎn)的發(fā)展，很多企業(yè)的產(chǎn)品產(chǎn)量越來越大，精度越來越高，如汽車、拖 拉機行業(yè)的氣缸體、氣缸蓋、變速箱、后橋等零件，采用萬能機床加工就不能很好的滿足要求。因為在某臺機床上總是加工一種工件，是萬能機床的很多部件和機構(gòu)變得作用不大，工人整天忙于裝夾工件、啟動機床、進刀退刀、停車及卸工件等，不僅工人勞動強度很大，而且生產(chǎn)效率也不高，不利于保證產(chǎn)品加工精度。專用機床的制造就是為了解決這個矛盾。專用機床是專門用于加工一種工件或一種工件的一定工序的機床，它可以同時用許多刀具進行切削，機床的輔助動作部分的實現(xiàn)了自動化，結(jié)構(gòu)也比萬能機床簡單，生產(chǎn)效率提高了。但專用機床的最大弱點就是加工工件稍 有一點變動，它就用不上了需要另造新的機床，不能適應(yīng)現(xiàn)代機械工業(yè)技術(shù)迅速發(fā)展、產(chǎn)品經(jīng)常革新的需要，而且這種機床設(shè)計制造周期長，造價也高。 所以，在總結(jié)實踐經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，提出創(chuàng)造高效率的機床：它既有專用床效率高結(jié)構(gòu)簡單的特點，又有萬能機床能夠重新調(diào)整，以適應(yīng)新工件加工的特點。為此，將機床上帶動刀具對工件產(chǎn)生切削運動的部分以及床身、立柱、工作臺等設(shè)計制造成通用的獨立部件，徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 9 稱為“通用部件”。根據(jù)工件加工的需要，用這些通用部件配以部分專用部件就可組成機床，這就是組合機床它有如下優(yōu)點。 (1)組合機床是有大量的通用零、 部件組成，故有重新改裝的優(yōu)越性，其通用零、部件可多次重復(fù)利用。 (2)組合機床可進行多面，多工位，多軸，多刀同時加工，故是實現(xiàn)集中工序的最好途徑，可以提高生產(chǎn)效率。 (3)因為工序固定，可選用成熟的通用部件、精密夾具和自動工作循環(huán)來保證加工精度的一致性故精密度穩(wěn)定。 (4)由于組合機床大多數(shù)零、部件是同類的通用部件，這就簡化了機床的維修和修理。 (5)自動化程度高，勞動強度低，配置靈活等。 因此，依據(jù)零件的加工工藝要求，擬采用臥式三工位多軸同時加工的組合鉆床。 組合機床的設(shè)計步驟 (1)調(diào)查研究 ：主要對加工零件圖樣進行分析，對組合機床使用和制造單位進行深入細致的了解，查閱、搜集和分析國內(nèi)外有關(guān)資料以取的可靠的設(shè)計依據(jù)，通過調(diào)查研究位組合機床總體設(shè)計提供必要的大量的數(shù)據(jù)、資料，做好充分的、全面的技術(shù)準(zhǔn)備。 (2)總體方案的設(shè)計：總體方案的設(shè)計主要包括制定工藝方案 (確定零件在組合機床上完成的工藝內(nèi)容及加工方法，選擇定位基準(zhǔn)和夾緊部位，決定工步和刀具種類及其結(jié)構(gòu)形式，選擇切削用量等 )、確定機床配置形式、制定影響機床總體布局和技術(shù)性能的主要部件的結(jié)構(gòu)形式?？傮w方案的擬定式設(shè)計組合機床的最關(guān)鍵的一步。方案制 定的正確與否，將直接影響機床能否滿足加工要求，能否保證加工精度和生產(chǎn)率，并且結(jié)構(gòu)簡單、成本較低和使用方便。多工位立式組合鉆床的總體設(shè)計，組合機床設(shè)計主要是“三圖一卡”的繪制，即工序圖、加工示意圖、組合機床聯(lián)系尺寸圖及編制生產(chǎn)率計算卡，有關(guān)內(nèi)容可參考組合機床總體設(shè)計部分，在次不再作詳細的介紹。 (3)技術(shù)設(shè)計：它是根據(jù)總體設(shè)計已確定的“三圖一卡”，設(shè)計機床各專用部件正式總圖，如設(shè)計夾具、多軸箱等裝配圖以及根據(jù)運動部件有關(guān)參數(shù)和機床循環(huán)要求，設(shè)計液壓和電器控制原理圖，并按設(shè)計程序作必要的計算和驗算，對前階段中初 定的數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)做相應(yīng)的調(diào)整和修改。 (4)技術(shù)設(shè)計：在技術(shù)設(shè)計通過后進行工作設(shè)計，即繪制幾個專用部件的施工圖樣、編制各部件零件明細表。 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 10 6 機床的切削力計算 組合機床切削用量的選擇 組合機床合理的選擇切削用量，即確定合理的切削速度和工作進給量。這與組合機床的正常工作有很大關(guān)系。組合機床大多為多刀加工，而且常常是多種刀具（如鉆頭、擴孔鉆、鉸刀等）同時工作。 計算最佳切削用量的工作比較復(fù)雜，要想從理論上來確定和理適于多刀加工的切削用量，現(xiàn)在還沒有簡便可靠的方法。目前組合機床切削用量的選擇，主要是參照現(xiàn) 場操用切削用量的情況，并根據(jù)多年來積累的一些經(jīng)驗數(shù)據(jù)來