【文章內(nèi)容簡介】 （件/年）生產(chǎn)類型重型機械 中型機械 小型機械單件生產(chǎn) 5 10 100小批生產(chǎn) 5～100 10～200 100～500中批生產(chǎn) 100～300 200～500 500～5000大批生產(chǎn) 300～1000 500～5000 5000～50000大量生產(chǎn) 1000 5000 50000工件的為套筒類零件，此零件為車床尾座套筒，它是車床的主要零件，其結(jié)構(gòu)合理與否、質(zhì)量好壞對加工過程、加工精度等有極大影響，其作用是軸類零件定心，同時具有輔助支撐和夾緊的功能。尾座頂尖的定位精度直接影響機床加工工件的徑向尺寸精度，以及圓度、圓柱度、同軸度等形位精度。其外圓和箱體之間經(jīng)常來回運動，其耐磨性要求較高。平鍵槽用來安裝平鍵，起導向作用，Φ6 孔為排氣孔，Φ30 孔安裝手輪絲杠。零件的材料為 45 鋼鍛造成型，經(jīng)調(diào)質(zhì)硬度在 HRC28～32。具有良好的力學性能，改善切削加工性，細化晶粒，消除組織缺陷。夾具設(shè)計方法：夾具設(shè)計是在機械加工工藝過程制定之后，按照某一學士學位論文14工序的具體要求進行。夾具設(shè)計是工藝裝備設(shè)計的一部分，是保證質(zhì)量和提高勞動生產(chǎn)率的一項重要技術(shù)措施之一。其首先研究分析原始資料，明確設(shè)計任務(wù)；第二確定夾具的結(jié)構(gòu)方案；第三繪制夾具總圖；第四確定并標注有關(guān)尺寸及技術(shù)條件；第五繪制夾具零件圖。首先問題的提出：本次設(shè)計的工藝內(nèi)容：本工序要加工鍵槽 8H11 和油槽 R2，即兩個工位，如圖（）所示。本工序選用的加工要求是：（1）鍵槽寬 8H11mm。鍵槽中心平面對工件軸線的對稱度公差為，平行度公差為 ，控制鍵槽深度并保證達到圖紙規(guī)定的尺寸；鍵槽軸向長度尺寸為 200mm。（2）油槽半徑為 R2mm，其圓心在軸的圓柱面上。油槽長度尺寸為160mm。（3）鍵槽與油槽的對稱面應(yīng)在同一平面內(nèi)。在大批大量生產(chǎn)的條件下，為節(jié)約輔助時間，采用兩把銑刀同時進行加工，即采用兩工位銑床夾具。工序圖如圖 所示，在進行本工序前，定位基準 Φ55h6 外圓及兩端面均已加工。并且工位 1 加工鍵槽 8H11。工位 2 鍵槽 8H11 已加工，加工油槽 R2mm。加工內(nèi)容達到圖紙技術(shù)要求。該工序所用設(shè)備為普通臥式銑床（X6132B），刀具選擇 Φ8e8 鍵槽銑刀和圓弧 R2 銑刀。采用兩把銑刀同時進行加工，即采用兩工位銑床夾具。學士學位論文15圖 零件圖其次設(shè)計的任務(wù)：保證加工精度，提高勞動生產(chǎn)率。改善工人的勞動條件，采用夾具裝夾工件方便、省力、安全、可靠。當采用氣動、液動等夾緊裝置時可減輕工人的勞動強度，同時保證安全生產(chǎn)。降低生產(chǎn)成本。在成批生產(chǎn)中使用夾具，生產(chǎn)效率高，對工人的技術(shù)要求低，可相對降低生產(chǎn)成本。批量越大，生產(chǎn)成本降低越顯著。獲得良好經(jīng)濟效率。夾具應(yīng)具有良好地結(jié)構(gòu)工藝性，操作安全可靠。加工工序圖如圖 所示：學士學位論文16圖 工序圖由于該工件生產(chǎn)為大批大量生產(chǎn)，為了減少夾緊的輔助時間和減輕工人的勞動強度，提高生產(chǎn)率。采用具有一定自動化程度的夾具。由于零件的壁厚較薄，加工中容易變形。從工作平穩(wěn)，剛性大，無噪聲，勞動條件好等方面考慮，本工序加工采用具有柔性的夾具。故擬定選用 V 形塊定位浮動夾緊液壓裝置。學士學位論文173. 工件的定位 工件的定位方案. 概述使用夾具加工工件有多種加工要求，其主要是滿足工件被加工表面的工序尺寸和位置精度要求。為此，必須保證工件在加工過程中相對機床切削成形運動有準確的位置。從夾具保證加工精度的原理可知，工件的定位是其中極為重要的一個環(huán)節(jié)。（1）基準 基準是零件上用以確定其他點、線、面位置所依據(jù)的那些點、線、面。根據(jù)作用不同，可將基準做如下分類: ????????裝 配 基 準工 序 基 準測 量 基 準定 位 基 準工 藝 基 準設(shè) 計 基 準基 準（2）設(shè)計基準 在零件圖上用來確定其他點、線、面位置的基準，稱為設(shè)計基準。（3）定位基準 加工時工件定位所使用的基準，稱為定位基準。（4）定位與夾緊的關(guān)系 定位與夾緊是裝夾工件的兩個有聯(lián)系的過程。在工件使用定位元件定位以后，工件在夾具中的位置即。為使在切削力、重力、離心力等外力作用下能保持即定的位置不變，通常使用夾緊機構(gòu)再妥善的夾緊工件，將工件固定。還有些夾具能使工件的定位與夾緊同時完成，例如三爪自定心卡盤等。學士學位論文18. 限制工件自由度與加工要求的關(guān)系（1）自由度的概念由剛體運動學可知，一個自由剛體，在空間有且僅有六個自由度。工件在空間的位置是任意的，即它既能沿 Ox、Oy、Oz 三個坐標軸移動，稱為移動自由度分別表示為 ；又能繞 Ox、Oy 、Oz 三個坐標軸轉(zhuǎn)動，?ZYX、稱為轉(zhuǎn)動自由度，分別表示為 。 ?、圖 自由度（2）六點定位原則如果要使一個自由剛體在空間有一個確定的位置，就必須設(shè)置相應(yīng)的六個約束，分別限制剛體的六個運動自由度。分析工件定位時，通常是用一個支承點限制工件的一個自由度。用合理設(shè)置的六個支承點，限制工件的六個自由度，使工件在夾具中的位置完全確定，這就是六點定位原則。根據(jù)工件加工面的位置精度（包括位置尺寸）要求，有時需要限制 6個自由度，有時僅需要限制 1 個或幾個（少于 6 個）自由度，具體視工件加工要求而定。下面分幾種情況討論。學士學位論文19（1）完全定位 完全定位是指不重復地限制了工件的六個自由度的定位。當工件在 x、y、z 三個坐標方向均有尺寸要求或位置精度要求時，一般采用這種定位方式。（2）不完全定位 根據(jù)工件的加工要求，有時并不需要限制工件的全部自由度，這樣的定位方式稱為不完全定位。（3）欠定位 根據(jù)工件的加工要求，應(yīng)該限制的自由度沒有完全被限制的定位稱為欠定位。欠定位無法保證加工要求，因此，在確定工件在夾具中的定位方案時，決不允許有欠定位的現(xiàn)象產(chǎn)生。（4）過定位 夾具上的兩個或兩個以上的定位元件重復限制同一個自由度的現(xiàn)象，稱為過定位。. 確定定位方式與定位元件工件的外圓柱面定位有兩種基本形式:定心定位和支承定位。定心定位的外圓柱面是定位基面，外圓柱面的中心線是定位基準。在夾具設(shè)計中，常用于外圓表面定位的定位元件有定位套、支承板和 V 形塊等。各種定位套對工件外圓表面實現(xiàn)定心定位，支承板對外圓表面的支承定位，V 形塊則實現(xiàn)對外圓表面的定心對中定位。工件為套筒類零件，加工鍵槽和油槽，其對稱度要求較高，并且采用外圓柱面定位。即當工件的對稱度要求較高時，可選用 V 形塊定位。V 形塊工作面間的夾角 α 常取 60176。、90176。 、120176。三種，其中應(yīng)用最多的是 90176。V形塊。90176。V 形塊的典型結(jié)構(gòu)和尺寸已標準化，使用時可根據(jù)定位圓柱面的長度和直徑進行選擇。在夾具主要定位元件是 V 形塊和止動定位銷。由于 V 形塊定位精度高，工件軸向位置用止動定位銷定位，能保證加工精度。另外，夾緊方向與切入方向（垂直進刀）一致，且夾緊力在主要定位支撐面內(nèi)，定位夾緊可靠。學士學位論文20由于鍵槽和油槽長度不等，為了能夠同時加工完畢，將兩個止動定位銷的位置前后錯開。此加工工序有兩個加工工位，如圖 所示。圖 定位方案工位 1: 加工鍵槽 8H11，工件以外圓和端面在兩個 V 形塊上和止動定位銷定位，限制工件五個自由度即： 。?ZYX、 ?、工位 2: 鍵槽 8H11 已加工，加工油槽 R2mm。工件以外圓和端面在兩個 V 形塊上和止動定位銷定位，鍵槽處用 Φ8h6 定位銷定位。用兩個 V 形塊上和止動定位銷定位，限制工件五個自由度，即 。鍵槽處?ZY、 ?、用 Φ8h6 定位銷定位，限制工件的三個自由度即： 。這樣工件被X、限制了 8 個自由度屬于過定位。如果工件的定位面經(jīng)過加工，定位元件的尺寸、形狀和位置也都做得比較準確光整，則過定位不但對工件加工面的位置尺寸影響不大，反而可以增強加工時的支撐剛性，這時過定位是允許的。鍵槽處用 Φ8h6 定位銷定位，以滿足兩槽間的位置精度要求。學士學位論文21 定位誤差的分析與計算六點定位原則解決了消除工件自由度的問題，即解決了工件在夾具中位置“定與不定”的問題。但是，由于一批工件逐個在夾具中定位時，各個工件所占據(jù)的位置不完全一致，即出現(xiàn)工件位置定得“準與不準”的問題。如果工件在夾具中所占據(jù)的位置不準確，加工后各工件的加工尺寸必然大小不一，形成誤差。這種只與工件定位有關(guān)的誤差稱為定位誤差，用ΔD 表示。在工件的加工過程中，產(chǎn)生誤差的因素很多，定位誤差僅是加工誤差的一部分，為了保證加工精度，一般限定定位誤差不超過工件加工公差 T的 1/5～1/3。即： 　　　ΔD≤(1/5 ～1/3)T 公式（） 式中：ΔD──定位誤差，單位為 mm； 　T ──工件的加工誤差，單位為 mm。. 定位誤差的產(chǎn)生原因及計算方法工件逐個在夾具中定位時，各個工件的位置不一致的原因主要是基準不重合，而基準不重合又分為兩種情況：一是定位基準與限位基準不重合，產(chǎn)生的基準位移誤差；二是定位基準與工序基準不重合，產(chǎn)生的基準不重合誤差。（1）基準位移誤差 ΔY定位基面和定位元件本身的制造誤差會引起同一批工件定位基準的相對位置發(fā)生變動，這一變動的最大范圍稱為基準位移誤差，用 ΔY 表示?；鶞饰灰普`差引起的定位誤差是將 ΔW 在加工要求方向上投影。即: 公式（）COSDYY????學士學位論文22式中： ── Y 與工序尺寸（或位置要求）方向的夾角。??（2）基準不重合誤差 B當工件的工序基準與定位基準不重合時，則在工序基準與定位基準之間必然存在位置誤差，由此引起同一批工件的工序基準發(fā)生變動，其最大變動范圍稱為基準不重合誤差，用 ΔB 表示。這種由于工序基準與定位基準不重合所導致的工序基準在加工尺寸方向上的最大位置變動量，稱為基準不重合誤差。工序基準與定位基準之間的聯(lián)系尺寸稱為基準尺寸。ΔB等于基準尺寸的公差?；鶞什恢睾险`差引起的定位誤差是將 ΔB 在加工要求（尺寸、位置要求）方向上投影。即 公式（）COSDBB????式中： ── B 與工序尺寸（或位置要求）方向的夾角。?定位誤差是由基準位移誤差和基準不重合誤差兩部分產(chǎn)生的定位誤差ΔDW、ΔDB 的合成。其基本計算步驟為:（1）當工序基準與定位基準為兩個獨立的表面，即 ΔW、ΔB 無相關(guān)的公共變量時， 公式COSCOSDWB??????（）（2）當工序基準在定位基面上，即 ΔW、ΔB 有相關(guān)的公共變量時， 公式COSCOSDB????（）在定位基面尺寸變動方向一定的條件下，當 ΔW 與 ΔB 變動方向相同，即對加工尺寸影響相同時，取“+”號；當 ΔW 與 ΔB 變動方向相反即對加工尺寸影響相反時，取“”號。通常定位誤差 ΔD 在 ΔW 與 ΔB 都學士學位論文23和工序尺寸一致的情況下有下列公式即: 公式DWB????（）. 定位誤差的計算下表列出了在不同夾角的 V 形架上定位時，工序尺寸的三種不同標注方法的計算公式，供設(shè)計時使用。表 V 形架定位誤差值 定位誤差 ΔDV 形架夾角112sinDda??????????2sinDda???312sinDda??????????60176。 d? d? d?90176。 120176。 ???選用標準 V 形塊定位，即 90176。V 形塊，不計其制造誤差，工件采用Φ55h6mm 外圓表面定位時，只有定位基準面的制造誤差造成工件定位中心偏移，產(chǎn)生基準位移誤差，方向不定。如圖（）所示由圖 可知，僅由于工件直徑公差 的影響，使工件中心沿 Z 方向d?從 O1 移至 O2，即基準位移量為 公式12sin2dOa??（）學士學位論文24 公式2sinYda???（）式中 ──工件定位的直徑公差（mm）；d? a/2──V 形塊的半角（ ）。?V 形塊對中性好，即其沿 X 方向的位移誤差為零。 ，其 V 形90a??塊的位移誤差計算公式為（）圖 V 形塊定心定位的基準位移誤差 ???（）由此可知 ；B ()mYd????考慮到定位基準面制造時的尺寸公差、圓柱度誤差等隨機誤差綜合因?qū)W士學位論文25素影響，所以用概率疊加法計算基準位移誤差： ()mY?????由此可知，定位基準沿 Z 軸方向最大位移為 ，并且影響其鍵槽深度方向的尺寸精度。工序尺寸 公差： ??? m???????故采用此定位方案精度足夠。4. 工件的夾緊在機械加工過程中，工件會受到切削力、離心力、慣性力等的作用。為了保證在這些外力作用下，工件仍能在夾具中保持已由定位元件所確定的加工位置，而不致發(fā)生振動和位移，在夾具結(jié)構(gòu)中必須設(shè)置一定的夾緊裝置將工件可靠地夾牢。 夾緊裝置的組成及基本要求工件定位后將工件固定并使其在加工過程中保持定位位置不變的裝置，稱為夾緊裝置。（1）夾緊裝置的組成由以下三部分組成。a、動力源裝置 它是產(chǎn)生夾緊作用力的裝置。分為手動夾緊和機動夾緊兩種。手動夾緊的力源來自人力，用時比較費時費力。為了改善勞動條件和提高生產(chǎn)率，目前在大批