【導(dǎo)讀】計(jì)，包括以下幾個(gè)方面：設(shè)計(jì)的組件，計(jì)算過程和工作時(shí)間，兩套夾具設(shè)計(jì)（車床，鉆床，每一組），所要求的特殊夾具，和相應(yīng)的制卡和簡單的運(yùn)動仿真。專用夾具方案的確定，機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)加工中，是一步非常非常重要一個(gè)步驟。具的方案適合與否，幾乎都直接決定了該零件能否進(jìn)行批量高效的加工。的結(jié)構(gòu)盡可能要簡單，操作起來要簡單可行，確定好是否符合經(jīng)濟(jì)效益原則。特別是我們的導(dǎo)師柏老師，明明是中午午休時(shí)間，卻放棄。的總結(jié)中給母校交出滿意的答卷。異常良好的基礎(chǔ)性工作。總的來說，這次畢設(shè)所帶給我們的是平時(shí)無法學(xué)到的，收獲很多！關(guān)鍵詞：CA6140開合螺母;夾具設(shè)計(jì);工藝工裝設(shè)計(jì).

　　

【正文】 選 fz=v=2130m/min （ 可以由 實(shí)用切削手冊表 731 查詢以此來獲得該所示數(shù)據(jù) ） 取 v=25 m/min n=1000*25/(*32)=249r/min 取 n=255 r/min （ 可以 由機(jī)械制造工藝簡明手冊 中的 表 查詢以此來獲得該所示數(shù)據(jù) ） 實(shí)際切削速度為 V=*32*255/ 1000=（ 35m/min） l1=6 ， l2=4mm（ 1112） f= fz Z n= 138=tm=(l+ l1+ l2)/fn =(111+6+4)/(*255)= min 去毛刺 清洗 28 檢驗(yàn) 入庫 2 夾具一車床 2． 1 車孔中心設(shè)計(jì)專用夾具分析 為了提高勞動生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本， 保障 加工質(zhì)量 以及是不是能夠進(jìn)行高效率的批量加工和 降低勞動強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì) 出 專用夾具。 2． 2 確定工件的定位方案，設(shè)計(jì)定位裝置 定位就是讓加工過程中，同一批待加工零件或者毛坯放入專用夾具中能夠很準(zhǔn)確的確定它們的位置 。 因此 它的基本任務(wù)有以下三項(xiàng)： （ 1） 一般來說就是指的是同批次工件（或毛坯）在專用夾具中占 據(jù)有準(zhǔn)確的位置 。 （ 2）選擇或設(shè)計(jì)合理的定位方案和定位裝置。 （ 3） 保證位置準(zhǔn)確與定位精度，以及其他誤差 因此像此類開合螺母零件之中，做車孔的步驟，設(shè)計(jì)專用家具所選用的精基準(zhǔn)則為與該三個(gè)定位原件所接觸的工件底平面及其兩個(gè)底部定位用工藝孔作為精基準(zhǔn)即可。 工件的定位方案分析如下： 根據(jù)所需工件來分析，可以確定為一面兩孔定位，即一個(gè)平面和兩個(gè)銷釘對其進(jìn)行定位。正如孔柱新先生 所提到過的 《 一面兩孔的定位 》 ： 一面兩孔定位是工件以一個(gè)平面和兩個(gè)與平面垂直的孔作為定位基準(zhǔn)的組合定位方式，定位元件為一個(gè)平面和兩個(gè) 定位銷，俗稱“一面兩銷定位”，是生產(chǎn)中典型而常用的定位方式。如加工箱體、杠桿、蓋板 29 等。工件以一面兩孔定位，但是我們必須正確的處理過定位以及欠定位等問題。 圖 21 工件的定位及應(yīng)限制的自由度 （如表 22） ： 表 22 定位元件 定位基準(zhǔn) 限制 自由度 短圓柱銷釘 2Xφ 120+（低端工藝孔） 菱形銷釘 墊板（支撐板） 工件底平面 2． 3 車床專用夾具配重平衡計(jì)算 我們的專用夾具用于車床車削中心孔，因此還需要計(jì)算配重質(zhì)量平衡及其加工時(shí)離心率是否平衡的問題。三維簡圖（圖 23）如下： 圖 23 30 由圖 23 分析配重是否平衡問題，步驟：先計(jì)算出上下分別得質(zhì)量，再找到離開中心軸點(diǎn)的距離，計(jì)算其夾具在加工時(shí)是否能夠達(dá)到平衡即可。 1 活結(jié)螺栓下部配合部件 18112mm179。 2 活結(jié)螺栓下部配合銷釘 1130mm179。 3 墊圈 169mm179。 4 螺栓 2 X 16206mm179。 5 1 型六角螺母 179。 6墊圈 742mm179。 7 右側(cè)銷釘 628mm179。 8 鉸鏈壓板 179。 9 開合螺母零件（灰鑄鐵 HT200） 179。 10 定位平面 墊塊 179。 11 夾具體矩形下部分 528000mm179。 12 平衡塊 16470mm179。 因而需要計(jì)算 1到 11的總質(zhì)量在進(jìn)行與平衡塊的所選材料密度所比較即可。 密度： 45 179。 HT200 179。（各個(gè)材料的密度都可以在手冊中查詢） 下端總質(zhì)量計(jì)算： 45 *=6336g 灰鑄鐵 *=2566g 因此總質(zhì)量為 ，又由于中心距下端大約是上端平衡塊的 1/4，所以可以判斷出，平衡塊所選擇的材料應(yīng)為 8896/*（ 1/4） =13kg/m179。 因鋁的密度為 10^3 kg/m179。，因此平衡塊選擇鋁作為加工材料，是滿足配重比的。 平衡塊的質(zhì)量為： *= KG 而夾具體與過度盤的總體積為： 3993938mm179。 總質(zhì)量（減去底部立方體）：（ 3993938528000） *=27 KG 所以整個(gè)車床專用夾 具質(zhì)量為： 27 +++= KG 因此無論是總體質(zhì)量或者車削時(shí)考慮離心力平衡，都是符合生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的。 2． 4 確定工件的夾緊方案，設(shè)計(jì)夾緊裝置 （ 1）確定夾緊裝置 車床夾具夾緊裝置必須安全可靠： 角鐵式必須注意防止由于夾緊變形。有兩種不同的裝夾方案提供如下 ： 31 圖 a） 圖 b） 圖 23 夾緊方案的選擇 如果采用圖 a）所示的在夾緊裝置的力顯示的是簡單的，但可能引起的變形和夾具體 ，離心力變形彎曲角懸，切削力也將有助于該變形 。 如果改用圖 b）示旋轉(zhuǎn)螺旋擺動板機(jī)構(gòu)是更好的，因?yàn)閯傂院玫慕嵌?，板的變形不影響加工精度。所以根?jù)工件的形狀，使用一個(gè) 鉸鏈壓板對其壓緊即可。 （ 2）夾緊力計(jì)算與分析 生成通用的計(jì)算公式為各種螺旋夾緊力螺旋夾緊機(jī)構(gòu) W0=QL/ r‘ tgψ 1+r2tg(a+ψ ‘ 2) N 式中： ψ ‘ 2—— 螺旋副的當(dāng)量摩擦角； ψ 1—— 螺桿端部與工件間的摩擦角； a—— 螺紋升角； r2—— 螺紋中徑的一半； r‘ —— 螺桿端部與工件間的當(dāng)量摩擦半徑； 查表得： Q=35N L=140mm a =2。 30＇ ψ ‘ 2=6。 34＇ r2= f= tgψ 1= r‘ = （ D3D30） /3（ D2D20） = 求得： N 5800 W0? 夾緊受力分析如下： 32 由杠桿原理知： W a =W0 b 當(dāng) a=1/2b 時(shí)， W =2 W0=11600 N 由此可見，該夾緊機(jī)構(gòu)所產(chǎn)生的夾緊力比作用力大一倍。 （ 3）螺旋夾緊機(jī)構(gòu)尺寸 及其相關(guān)的 確定。 （ GB/T218891） 圖 25 鉸鏈壓板 技術(shù)要求 ： 材料： 45 鋼 。 熱處理：淬火、回火 HRC3540。 2．活節(jié)螺栓（ GB/T79888） 33 圖 27 活節(jié)螺栓 技術(shù)要求： 材料： 45 鋼表面處理： ； ； 螺紋公差： 8g 2． 4 夾具與機(jī)床的連接方式及安裝基面 決定性的影響 來自于其 回轉(zhuǎn)精度連接精密車床夾具和機(jī)床夾具主軸。因此，要求夾具的回轉(zhuǎn)軸線與車 床主軸軸線有盡可能高的同軸度。 圖 28 過 渡 盤 2． 5 夾具的平衡 主軸過度盤專用夾具壓快M 34 由 所分析的配重平衡可得，該整體裝配至車床加工時(shí)，旋轉(zhuǎn)的離心力是合理的，是科學(xué)的。 2． 6 對夾具總體結(jié)構(gòu)的要求 ⑴結(jié)結(jié)構(gòu)緊湊，伸出外面的部位要盡量的短，使身體重心盡量靠近主軸。車床夾具的懸伸長度過大，會加劇主軸軸承的磨損，同時(shí)引起振動，影響加工質(zhì)量。因此，夾具的外伸長度 L和輪廓線的直徑比應(yīng)控制如下：： a. 半徑 小于 75mm 的夾具， L/r≤ 5； b. 半 徑在 75~150mm之間的夾具， L/D≤ ； c. 半 徑大于 150mm 的夾具， L/D≤ 。 ⑵車床夾具的夾具體應(yīng)制成圓形，夾具上（包括工件在內(nèi)）的各元件不應(yīng)伸出夾具體的輪廓之外，當(dāng)夾具上有不規(guī)則的突出部分，或有切削液飛濺及切屑纏繞時(shí)，應(yīng)加設(shè)防護(hù)罩。 ⑶夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)便于工件在夾具上安裝和測量，切屑能順利排出或清理 。 2． 7 繪制夾具草圖，并標(biāo)注尺寸、公差及技術(shù)要求 圖 210 角鐵式車床夾具 35 夾具的精度分析 1）定位誤差△ D 造成定位誤差的原因有兩個(gè)： 一是定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合 。 二是定位基準(zhǔn)與限位基 準(zhǔn)不重合 。 定位誤差△ D 常用的合成方法。 工件在夾具上定位時(shí)，定位基準(zhǔn)與限位基準(zhǔn)是重合的，基準(zhǔn)位移誤差 △ Y 也為零。 因此，尺寸 45177。 的定位誤差 △ D 等于零。 2） 夾具的安裝誤差△ A 因夾具在機(jī)床上的安裝不精確而造成的加工誤差，稱為 夾具的安裝誤差△ A。 產(chǎn)生夾具的安裝誤差的因素有： ⑴在夾具安裝表面的相互位置誤差的夾具元件。 ⑵連接錯誤誤差夾具安裝本身和機(jī)床之間的差距 。 △ A = X1max + X2max 式中 x1max 的最大間隙 —— 過渡板與主軸 x2max 的最大間隙 —— 過渡 板和夾體 設(shè)過渡盤與車床主軸間的配合尺寸為φ 92H7/js6，查表：φ 92H7 為φ 920+，φ 92js6為φ 92177。 ，因此 X1max = （ +） mm = 過渡盤與夾具體間的配合尺寸為φ 120 H7/js6，查表：φ 12H7 為φ 1600+，φ120js6為φ 120177。 ，因此 X2max = （ +） mm = 故 △ A =（ + ） = 4）加工方法誤差△ G 因機(jī)床精度、刀具精度、刀具與機(jī)床的位置精度、工藝系統(tǒng)的受力變形和受熱變形等因素造成的加工誤差，統(tǒng)稱為 加工方法誤差△ G。 36 車床夾具的加工方法誤差，如車床主軸上安裝夾具基準(zhǔn)（圓柱面軸線、圓錐面軸線或圓錐孔軸線）與主軸回轉(zhuǎn)軸線間的誤差、主軸的徑向跳動、車床溜板進(jìn)給方向與主軸軸線的平行度或垂直度等。它的大小取決于機(jī)床的制造精度、夾具的懸伸長度和離心力的大小等因素。一般取 △ G =δ K/3=5）總加工誤差∑△ 工件在夾具，加工總誤差的誤差和∑ Δ。由于誤差是獨(dú)立 隨機(jī)變量 的 概率方法。因此： ∑△ =（△ D+△ J +△ A +△ G） ≤δ K 既工件的總加工誤差 ∑△ 應(yīng)不大于工件的加工尺寸公差 δ K。 則： ∑△ =（△ 2D+△ 2J +△ 2A +△ 2G） =（ 0+++++） = 精度儲備 0. 01 2mmmm)0. 08 8( 0. 1JC ?? 3 鉆床夾具的設(shè)計(jì) 3． 1 鉆孔中心設(shè)計(jì)專用夾具分析 為了提高勞動生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本， 保障 加工質(zhì)量 以及是不 是能夠進(jìn)行高效率的批量加工和 降低勞動強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì) 出 專用夾具。 3． 2 確定工件的定位方案，設(shè)計(jì)定位裝置 定位相關(guān)原理已經(jīng)在 中進(jìn)行分析，再次不再進(jìn)行贅述。 37 圖 31 工件的定位及應(yīng)限制的自由度 （如表 32）具體 定位元件 定位基準(zhǔn) 限制 自由度 短圓柱銷釘 2Xφ 12+（低端工藝孔） 菱形銷釘 表 32 裝配剖面圖如圖 33： （參考坐標(biāo)在右圖） 夾具體左側(cè)面 工件側(cè)平面 圖 33 38 3． 3 確定工件的夾緊方案，設(shè)計(jì)夾 緊裝置 圖 a） 圖 b） 圖 23 夾緊方案的選擇 如果采用圖 a） 特點(diǎn) 所示 為芯軸，中間軸較小進(jìn)行兩端夾緊，方便其排屑 如果改用圖 b） 特點(diǎn)為所示為芯軸夾緊，但是其中間軸太過于粗大，且填滿了整個(gè)工件，雖然有排屑空，但是其夾緊機(jī)構(gòu)有過定位的可能。 先分析其圖 a）的定位，因?yàn)閵A緊雖然說是夾緊，但是實(shí)際上還是由先進(jìn)行定位，定位就是原件在原則上無外力的時(shí)候不進(jìn)行運(yùn)動。例如受到重力影響等；則，當(dāng)為 圖 a）時(shí)，定位為一面二銷的基本定位結(jié)構(gòu)，所以其定位自由度， X,Y,Z 的六個(gè)自由度，均可以限制完畢，當(dāng)然，傳統(tǒng)意義上的所謂的該經(jīng)典的定位，指的是一個(gè)面就可以限制了三個(gè)自由度了，那么其短圓柱銷釘和菱形銷釘亦能分別限制兩個(gè)，一個(gè)自由度。因此自由度已經(jīng)被其完整的限制了，屬于已經(jīng)完全定位了。關(guān)于完全定位和不完全定位，或者過定位與欠定位的定義，在各類手冊和書籍中均有詳細(xì)定義，再本文中不再贅述。由著 圖 a），反觀 圖 b）不難的發(fā)現(xiàn)，其