【導(dǎo)讀】本論文主要完成的是設(shè)計安裝座加工方案、確定加工工序以及工裝夾具的設(shè)計。

　　

【正文】 為轉(zhuǎn)動自由度。 六點定位原則 如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。在討論工件的定位時，工件就是我們所指的自由剛體。如果工件的六個自由度都加以限制了，工件在空間的位置也就完全被確定下來了。因此，定位實質(zhì)上就是限制工件的自由度。 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。 關(guān)于六點定位原則的幾個主要問題： 1． 定位支承點是定位元件抽象而來的。在夾具的實際結(jié)構(gòu)中，定位支承點是通過具體的定位元件體現(xiàn)的，即支承點不一定用點或銷的頂端，而 常用 面 或線來代替。根據(jù)數(shù)學(xué)概念可知，兩個點決定一條直線，三個點決定一個平面，即一條直線可以代替兩個支承點，一個平面可代替三個支承點。在具體應(yīng)用時，還可用窄長的平面（條形支承）代替直線，用較小的平面來替代點。 2． 定位支承點與工件定位基準(zhǔn)面始終保持接觸，才能起到限制自由度的作用。 3． 分析定位支承點的定位作用時，不考慮力的影響。工件的某一自由度被限制，是指工件在某個坐標(biāo)方向有了確定的位置，并不是指工件在受到使其脫離定位支承點的外力時不能運動。使工件在外力作用下不能運動，要靠夾緊裝置來完成。 工件定位中的幾種情況 （ 1） 完全定位 完全定位是指不重復(fù)地限制了工件的六個自由度的定位。當(dāng)工件在 x、 y、 z 三個坐標(biāo)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。如在車床上加工通孔，根據(jù)加工要不需限制兩個自由度，所以用三爪自定心卡盤夾持限制其余 四個自由度，就可以實現(xiàn)四點定位。又如平板工件磨平面，工件只有厚度和平行度要求，只需限制三個自由度，在磨床上采用電磁工作臺就能實 19 現(xiàn)三點定位。由此可知，工作在定位時應(yīng)該限制的自由度數(shù)目應(yīng)由工序的加工要求而定，不影響加工精度的自由度可以不加限制。采用不完全定位可簡化定位裝置，因此不完全定位在實際生產(chǎn)中也廣泛應(yīng)用。 工件分析 本次設(shè)計的任務(wù)為：設(shè)計一套銑床夾具，以便在加工安裝座的槽時，能快速裝夾，準(zhǔn)確定位。該夾具應(yīng)與機床其余部分相協(xié)調(diào)，不干涉。 根據(jù)產(chǎn)品加工圖紙和產(chǎn)品技術(shù)要求，此夾具需對安裝座的槽部進行銑 削。銑槽之前，安裝座的主要參數(shù)為：基準(zhǔn)內(nèi)孔直徑為φ 22+ 0 ,凸臺端面相對于內(nèi)孔φ 22+ 0 軸線的跳動為 ；支承臂的寬度為 24177。 。加工完成后槽部的主要技術(shù)要求 :槽寬尺寸為 12+ +；表面粗糙度 Ra 值為 m；槽中心相對于基準(zhǔn)孔的中心軸線的對稱度為 。 可見工件的加工余量多，精度要求高，設(shè)計中進行方案選擇時，以精度高者為優(yōu)先。設(shè)計時應(yīng)選取數(shù)個方案進行對比，分析各自的優(yōu)缺點后方可確定。同時各部分之間的連接要注意減少位置誤差。 定位 基準(zhǔn)的基本概念 在研究和分析工件定位問題時，定位基準(zhǔn)的選擇是一個關(guān)鍵問題。定位基準(zhǔn)就是在加工中用作定位的基準(zhǔn)。一般說來，工件的定位基準(zhǔn)一旦被選定，則工件的定位方案也基本上被確定。定位方案是否合理，直接關(guān)系到工件的加工精度能否保證。 工件定位時，作為定位基準(zhǔn)的點和線，往往由某些具體表面體現(xiàn)出來，這種表面稱為定位基面。例如用兩頂尖裝夾車軸時，軸的兩中心孔就是定位基面。但它體現(xiàn)的定位基準(zhǔn)則是軸的軸線。 根據(jù)定位基準(zhǔn)所限制的自由度數(shù)，可將其分為： 1． 主要定位基準(zhǔn)面：平面設(shè)置三個支承點，限制工件的三個自由度，這樣的 平面稱為主要定位基面。一般應(yīng)選擇較大的表面作為主要定位基面。 2． 導(dǎo)向定位基準(zhǔn)面：平面設(shè)置兩個個支承點，限制了工件的兩個自由度，這樣的平面或圓柱面稱為主要定位基面。該基準(zhǔn)面應(yīng)選取工件上窄長的表面，而且兩支承點間的距離應(yīng)盡量遠些，以保證其限制精度。 3． 雙導(dǎo)向定位基準(zhǔn)面：限制工件四個自由度的圓柱面，稱為雙導(dǎo)向定位基準(zhǔn)面。 定位基準(zhǔn)選擇 根據(jù)安裝座的加工項目的要求，先分析應(yīng)消除的自由度數(shù)目。 為保證安裝座槽的深度尺寸，必須限制 Ox、 Oz兩個方向的移動自由度；為控制對稱度，要限制 Ox、 Oy、 Oz三個 方向的轉(zhuǎn)動自由度；為使銑削過程順利進行，避免安裝 20 座因受銑削切削力而移動，需限制 Oy 方向的移動自由度。要保證各個加工項目的精度滿足要求，就必須限制六個自由度。 根據(jù)工件上已加工面的情況，定位基準(zhǔn)的選擇可以有三種方案：由表中分析比較可以看出選用方案 3的定位是最合理的。故定位基準(zhǔn)的選擇方案為：以內(nèi)孔及立柱外端面作為本設(shè)計的定位基準(zhǔn)。 表 定位基準(zhǔn)擬定方案表 定位基準(zhǔn)方案 1 2 3 內(nèi)孔及槽軸向端面 內(nèi)孔及槽側(cè)兩端面 內(nèi)孔及槽側(cè)左端面 簡圖 定位方法 定位銷、平面定位 定位銷、槽定位 定位銷、平面定位 優(yōu)點分析 耗材少，結(jié)構(gòu)簡單 減少夾具耗材，減輕重量，且完全限制安裝座六個自由度 定位精度較高，完全限制安裝座六個自由度 缺點分析 在加工過程中，因受切削力，不能有效限制安裝座的 Ox 方向移動自由度 產(chǎn)品 為過定位 ，對產(chǎn)品及夾具的定位元件尺寸精度要求高 耗材相對較多，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜 結(jié)論 很差 較差 好 定位元件方案選擇 根據(jù)定位方案的確定，合理選用 與之 相 適 應(yīng)的定位元件，要求所用定位元件（機械）的結(jié)構(gòu)簡單、定位可靠，而且應(yīng)使產(chǎn)品的加工和裝配容易。 故可以采用定位銷、支承釘及螺旋夾緊裝置等 。 夾具設(shè)計分析與計算 本次夾具設(shè)計的總體圖形如圖 。 21 圖 銑床夾具圖 切削力及夾緊力的計算 （ 1） 切削力的計算 根據(jù) 《手冊》表 9 4— 10， FzuwFayfFaxpaCzF F? FwFnqod ??????? 式中， 0d 為 銑刀 直徑，取 200mm； 銑削寬度 wa = 12 mm，銑削深度 pa =30mm ，fa =， Z 為銑刀齒數(shù) z=20， n 為 主軸轉(zhuǎn)速，取 ，根據(jù) 《手冊》 表 9 4— 10 及 表 9 4— 11 FzuwFayfFaxpaCzF F? FZk ／ FwFnqod =637 30 1 12 20 ／ 200 = （ 2） 夾緊力的計算 計算夾緊力時，根據(jù)工件所受切削力 F、夾緊力 W 以及磨擦力，（因該零件為小件，故可不考慮重力），根據(jù)《手冊》圖 6 3— 2 夾緊示意圖， 產(chǎn)品裝夾時， 夾緊力方向與切削力方向 垂直 ， 根據(jù)靜力平衡條件，計算出理論夾緊力 W，再乘以安全系數(shù) k，得出實際夾緊力。 22 即理論 夾緊力 PW = 21 ff kF? ? ????????? ???? 根據(jù)《夾具設(shè)計》 取安全系數(shù) k =2， 1f =， 2f = 則 經(jīng)計算， 最后需要施加的夾緊力為： W= 本夾具采用的是螺旋夾緊機構(gòu)，根據(jù)表 6 3— 7， M16 螺母 可達到夾緊力為 800N，螺桿端面為圓周接觸的螺旋夾緊機構(gòu)中螺紋公稱直徑為 M10 可達夾緊力為 224N，兩處共施加的夾緊力為 1024N，能夠保證工件 在加工過程中的 夾緊狀態(tài)。 定 位誤 差的計算 初定 定位銷 與工件 φ 22H9 孔的配合為 φ 22H9／ h7 Δ D=Dmaxdmin=(22+)()= Δ D=＞ ?31 =，故定位誤差影響加工精度，需在工藝上控制定位尺寸，將定位孔φ 22H9 尺寸精度提高到φ 22H7， 定位銷的尺寸取φ 22h6， 則 |Δ D=Dmaxdmin=(22+)()= Δ D=＜ ?31 = 經(jīng)調(diào)整， 定位 精度 能夠滿足加工要求。 總 結(jié) 一個學(xué)期 的畢業(yè)設(shè)計結(jié)束了，回顧整個設(shè)計過程， 正是實踐與理論深入結(jié)合 的過程 。此次畢業(yè)設(shè)計 ,從分析設(shè)計課題到尋找相關(guān)的資料，從制定初步設(shè)想到擬定可行性方案，期間我花費了不少精力，受益非淺 ， 每一個過程都是對自己能力的一次檢驗和充實。 此次的實踐訓(xùn)練讓我能夠更加直觀地認識工藝設(shè)計的流程。以往我在課本上學(xué)到的只是理論，并沒有感性的認識。將所學(xué)到的書本知識運用到設(shè)計環(huán)節(jié)中是我通過本次實踐學(xué)習(xí)獲得的最大收獲。 拿到圖紙時一頭霧水，開始與 胡 老師商定定位方案，夾緊方案，繪制草圖，修改方案，最終確定方案。通過與同學(xué)、老師一次次的交流發(fā)現(xiàn)錯誤與不足，進而修改到最終拿出裝配圖及零件圖，這期間鞏固復(fù)習(xí)了以前學(xué)習(xí)過的內(nèi)容并進行了綜合運用，提高了我們綜合運用所學(xué)知識以及理論結(jié)合實際的能力。 這個畢業(yè)設(shè)計主要經(jīng)歷了兩 23 個階段。第一個階段中，認真復(fù)習(xí)以前所學(xué)過的各門基礎(chǔ)課及專業(yè)課知識， 進 一步懂得了如何分析零件的工藝性，并在設(shè)計中學(xué)會如何查閱資料 、 手冊，選擇加工方法，加工余量，確定毛坯的形狀 、 大小等，繪制出毛坯圖。第二階段中， 對 工件的定位 、導(dǎo)向 和 夾緊方式都 提出 了多 種設(shè)計 方案，經(jīng)過與老師的討論，最終確定了合理的 設(shè)計方案。 通過此次的學(xué)習(xí)不僅使我對課本內(nèi)容有了更深入的認識，而且激發(fā)了我思考問題的潛力、培養(yǎng)了我分析問題的能力。對靈活運用工具手冊解決問題的能力有了明顯地提高。我基本掌握了一個中等復(fù)雜零件的加工過程分析、工藝文件的編制、專用夾具設(shè)計的方法和步驟等。 由于自己的能力所限，設(shè)計中還有許多不足之處，懇請各位老師、同學(xué)們批評指正。 求學(xué)之路還很長， 我 以后更應(yīng)該在工作中 繼續(xù) 學(xué)習(xí)，努力使自己成為一個對社會有所貢獻的人 。 參考文獻 [1]劉會霞 .金屬工藝學(xué) [M].北京：機械工業(yè)出版社， ～ 173 [2]龍振宇 .機械設(shè)計 [M].北京：機械工業(yè)出版社， ～ 13 [3]楊明波 .材料工程基礎(chǔ) [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社， ～ 61 24 [4]李云 .機械制造工藝學(xué) [M].北京：機械工業(yè)出版社， 1995. 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