【正文】 夾具組成部分與機(jī)床、刀具間的聯(lián)系。 圖31 機(jī)床夾具的組成及與工件、機(jī)床、刀具的相互關(guān)系組合機(jī)床的工作常常是多刀、多面和多工序同時(shí)加工，會(huì)產(chǎn)生很大的切削力和振動(dòng)，因此組合機(jī)床夾具必須具有很好的剛性和足夠的夾緊力，以保證在整個(gè)加工過程中工件不產(chǎn)生任何位移。同時(shí)，也不應(yīng)該對工件產(chǎn)生不允許的變形，夾具是保證加工精度（尺寸精度、幾何精度和位置精度等）的關(guān)鍵部件，其設(shè)計(jì)、制造和調(diào)整都必須有嚴(yán)格的要求，使其能持久的保持精度。此外，組合機(jī)床夾具應(yīng)便于實(shí)現(xiàn)定位和夾壓的自動(dòng)化，并有動(dòng)作完成的檢查信號，保證切屑從加工空間自動(dòng)排出，便于觀察和檢查，以及再不從機(jī)床上拆除夾具的情況下，能夠更換易損件和維護(hù)調(diào)整。在組合機(jī)床上加工時(shí)，必須使被加工零件對刀具及其導(dǎo)向保持正確的相對位置。這是靠夾具的定位支承系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的，定位支承系統(tǒng)除用以確定被加工零件的位置外，還要承受被加工零件的重量和夾緊力，有時(shí)還需承受切削力。定位支承系統(tǒng)主要由定位支承、輔助支承和一些限位元件組成，定位支承是指在加工過程中維持被加工零件的一定位置的元件。輔助支承是僅用作增加被加工零件在加工過程中的剛度及穩(wěn)定性的一種活動(dòng)式支承元件。由于支承元件直接與被加工零件相接觸，因此其尺寸、結(jié)構(gòu)、精度和布置都直接影響被加工零件的精度，其設(shè)計(jì)應(yīng)注意以下問題：（1） 合理布置定位支承元件，力求使其組成較大的定位支承平面，最好使夾緊力的位置對準(zhǔn)定位支承元件，當(dāng)受工件結(jié)構(gòu)限制不能實(shí)現(xiàn)時(shí)，也應(yīng)使定位支承元件盡量接近壓緊力的作用線，并應(yīng)使夾壓力的各力中心處于定位支承平面內(nèi)。（2） 提高剛度，減小定位支承系統(tǒng)的變形，應(yīng)力求使定位元件（定位銷）不受力。（3） 提高定位支承系統(tǒng)的精度及其元件的耐磨性，一邊長期保持夾具的定位精度?？煽康呐懦龆ㄎ恢С胁考那行?，使切屑不堵塞和粘附在支承定位系統(tǒng)上，對保證定位的準(zhǔn)確性和工作可靠性有很大的影響。因此設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能不使切屑落到定位支承系統(tǒng)上，當(dāng)切屑有可能落在其上，必須采取有效的排屑和清理措施夾具體是夾具的最大和最復(fù)雜的元件，而且也是承受符合最大的元件。在它上面安裝定位元件、夾緊元件，對刀元件和導(dǎo)向元件，及其它的一切元件和機(jī)構(gòu)并通過它將夾具安裝在機(jī)床上。工件的加工精度與夾具體本身的精度有很大關(guān)系，而且在加工過程中產(chǎn)生的切削力，慣性力等及工件的自重作用在夾具體上，都可能影響工件的加工精度。因此，設(shè)計(jì)夾具體應(yīng)考慮以下問題：1) 有適當(dāng)?shù)木群统叽绶€(wěn)定性，特別是位置精度直接影響工件在加工過程中產(chǎn)生的誤差。2) 夾具體要有足夠的強(qiáng)度和剛度，使夾具體能承受在加工過程中產(chǎn)生的作用力而不止變形和發(fā)生振動(dòng)。3) 夾具體的機(jī)構(gòu)要緊湊形狀要簡單，同時(shí)要有足夠的空間位置，保證夾具的其它元件和機(jī)構(gòu)安裝方便，更換易損元件容易以及裝卸工件方便。4) 夾具體的結(jié)構(gòu)工藝性要好以便于制造，并注意消除內(nèi)應(yīng)力避免變形。5) 夾具體的中心要低，安裝在機(jī)床上能穩(wěn)固和安全，為了安裝后得到穩(wěn)定，底面的中部一般都挖空，同時(shí)應(yīng)根據(jù)機(jī)床連接部分的機(jī)構(gòu)形狀來確定夾具體連接部分的形狀和結(jié)構(gòu)。6) 在滿足剛度和強(qiáng)度的前提下，夾具體應(yīng)盡量輕，不重要的部位，可以挖空以減輕重量，便于裝卸。7) 夾具體采用鑄造件，由于鑄造可得到各種復(fù)雜的外形，剛性好還能吸振，但需進(jìn)行時(shí)效處理以消除內(nèi)應(yīng)力。 定位基準(zhǔn)的選擇第三道工序，采用精基準(zhǔn)。由毛坯零件圖可知，底面的精度較高，采用D面作為第一定位基準(zhǔn)面，然后以A面為第二基準(zhǔn)面C1面為第三定位面加工。D面限制了3個(gè)自由度，A面限制了2個(gè)自由度，C1面限制了1個(gè)自由度，符合六點(diǎn)定位原理。夾具上對常用定位基準(zhǔn)表面設(shè)置的定位元件所限制的自由度情況參見表31。表31 常用定位元件限制自由度的情況定位元件的選擇有4條原則：（1） 定位元件要有較高的精度；（2） 定位元件要有較高的耐磨性；（3） 定位元件要有足夠的剛度和硬度；（4） 定位元件要有良好的工藝性。對于本工序而言，定位銷可設(shè)計(jì)為固定銷，這樣定位方便穩(wěn)定，裝置不復(fù)雜，直接將定位銷打入孔中即可，當(dāng)定位銷時(shí)間長了有磨損時(shí)，可以直接換掉即可。 夾緊元件的選擇選擇夾緊元件主要有3條原則：1）夾緊元件結(jié)構(gòu)要簡單，制造要容易，體積小，重量輕，并要有足夠的強(qiáng)度；2）夾緊動(dòng)作迅速，操作方便，使用安全，有足夠的夾緊行程和裝卸空間；3）夾緊力要適當(dāng)。對于本道工序而言，夾緊力要求不大，而定位面的面積比較大，為了保證夾緊可靠，夾緊機(jī)構(gòu)采用了螺紋夾緊機(jī)構(gòu),此套機(jī)構(gòu)是利用螺紋直接夾緊工件,結(jié)構(gòu)緊湊,所占空間位置較小,便于裝卸工件。圖32 A型光面壓塊綜合上述要求選擇螺紋。由于螺旋夾緊結(jié)構(gòu)簡單，夾緊可靠，所以在夾具中得到廣泛應(yīng)用。其擴(kuò)力比遠(yuǎn)比斜楔夾緊力大。同時(shí)螺旋夾緊行程不受限制，所以在手動(dòng)夾緊中應(yīng)用極廣。但螺旋夾緊動(dòng)作慢，輔助時(shí)間長，效率低，為了克服這一缺點(diǎn)，可將A型光面壓塊做如圖33所示改型，在改型中通過計(jì)算為保證在裝配、工作時(shí)壓塊不會(huì)掉下來，使其重心處在壓緊螺釘中心線所在裝配關(guān)系的下方，并且便于安裝和拆卸，這在該夾具上加工的零件完成之后的取出方便許多。具體步驟為：松開夾緊螺釘，同時(shí)取下，再將壓緊螺釘壓頭端旋至和壓緊壓板靠近工件的端面平齊，再將壓緊壓板如裝配圖中所示旋轉(zhuǎn)90176。即可取出工件。 1）鉆模板：由于所要加工的孔為平行孔系，孔徑大于10mm且有一定的精度要求，故使用固定式鉆模板。2）快換鉆套:鉆床夾具在生產(chǎn)批量較少時(shí)一般用鉆模來進(jìn)行刀具的導(dǎo)向，但在本次設(shè)計(jì)中要求生產(chǎn)2000零件，為了保證加工精度，在鉆模板上將設(shè)計(jì)安裝便于更換的快速鉆套，在更換時(shí)將鉆套削邊轉(zhuǎn)至螺釘處，即可取出，但削邊的方向應(yīng)考慮刀具的轉(zhuǎn)向，以防鉆套隨刀具自行拔出。3）鉆套導(dǎo)向高度H：為了保證鉆套的導(dǎo)向精度且不使刀具和鉆套之間的摩擦力較大，應(yīng)該取其導(dǎo)向高度H=（1～）D。(D為鉆套孔徑)。4）排屑間隙h：指鉆套底部與工件表面之間的空隙，值太大排屑方便，但刀具的剛度和零件的加工精度都會(huì)降低，值過于小則鐵屑不能排出，也會(huì)導(dǎo)致加工精度的降低。5）鉆套的公差與配合：查資料1，表314取鉆套外徑與襯套的配合種類與公差等級為H6/gH6/h51) 支腳必須有四個(gè)，如果夾具放歪，能立即發(fā)現(xiàn)。、2） 支腳的寬度必須大于機(jī)床工作臺T型槽寬度，故本設(shè)計(jì)所用夾具的四個(gè)支腳為45mm25mm。3）夾具的重心和鉆削壓力必須落在支腳形成的支撐面內(nèi)。4）鉆套軸線應(yīng)與支腳形成的支撐面垂直，以防止刀具折斷，也可以保證加工精度。 定位方案分析在批量生產(chǎn)的條件下，常使用夾具裝夾工件，夾具設(shè)計(jì)中必須解決工件的定位問題。要解決這一問題需要解決兩個(gè)矛盾:工件在夾具中位置”定與不定”的矛盾及定位“準(zhǔn)與不準(zhǔn)”的矛后。前者屬于定性分析，可根據(jù)六點(diǎn)定位原理”來設(shè)計(jì)和檢查工件在夾具中的正確位置。后者屬于定量分析，要由正確的定位誤差的分析和計(jì)算來判斷定位能否滿足加工精度的要求。定量分析的前提是進(jìn)行正確的定性分析，也就是說要進(jìn)行定位誤差的計(jì)算，首先必須保證該定位方案符合“六點(diǎn)定位原理”。在符合六點(diǎn)定位原理的前提下完成定位誤差的分析和計(jì)算，最終依照加工不等式判斷該方案是否能滿足該工序的加工精度要求。定位分析：在加工H孔、G孔時(shí)會(huì)產(chǎn)生（Z軸上一個(gè)移動(dòng)、一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)，Y軸和X軸上各一個(gè)移動(dòng)）四個(gè)自由度，所以在設(shè)計(jì)夾具時(shí)如裝配圖33上所示，支撐板9和光面壓塊4限制兩個(gè)自由度，階型定位銷14限制一個(gè)自由度，支撐板10限制一個(gè)自由度。 定位誤差計(jì)算 定位誤差是指工件在夾具中定位, 由于定位不準(zhǔn)而造成的加工面相對于工序基準(zhǔn)沿加工要求方向上的最大位置變動(dòng)量。分為基準(zhǔn)不重合誤差和基準(zhǔn)位移誤差?；鶞?zhǔn)不重合誤差是指定位基準(zhǔn)和工序基準(zhǔn)不一致所引起的定位誤差, 即工序基準(zhǔn)相對于定位基準(zhǔn)在加工方向上的最大位置變動(dòng)量?；鶞?zhǔn)位移誤差是指定位副存在制造誤差和最小配合間隙而引起的定位誤差, 即定位基準(zhǔn)本身相對位置在加工方向上的最大位置變動(dòng)量。定位誤差ΔD=基準(zhǔn)不重合誤差 ΔB +基準(zhǔn)位移誤差 ΔY該夾具以底平面、側(cè)面為定位基準(zhǔn)，要求保證孔軸線與左側(cè)而間的尺寸公差以及孔軸線與底平面的平行度公差。為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的工序公差。夾具與支架A面接觸的表面的定位誤差ΔD1=ΔB1+ΔY1；其中ΔB1=0；ΔY1=++=ΔD1=ΔB1+ΔY1=鉆套的垂直定位公差ΔD2=ΔB2+ΔY2=0+=，故符合圖紙加工要求。 在X方向上定位誤差和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是重合的。所以ΔBX=0, 而ΔYX=，則ΔDX=ΔBX+ΔYX=，故符合加工要求。對于加工頂面，夾緊力向下的分力與切削力垂直，夾緊力的向里的分力與定位元件給的支持力抵消。計(jì)算加緊力時(shí)，通常將夾具和工件看成是一個(gè)剛性系統(tǒng)，根據(jù)工件受切削力、夾緊力（大型工件還應(yīng)考慮工件重力，運(yùn)動(dòng)的工件還應(yīng)考慮慣性力等）的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬時(shí)狀態(tài)，按靜力平衡原理計(jì)算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實(shí)際所需夾緊力的數(shù)值。 W=WK式中 W——實(shí)際所需夾緊力 W——在一定條件下，由靜力平衡計(jì)算出的理論夾緊力（N） K——安全系數(shù)安全系數(shù)K可按下式計(jì)算： K==——考慮工件材料及加工余量均勻性的基本安全系數(shù)，——加工性質(zhì)，——刀具鈍化程度，——切削特點(diǎn)， ——夾緊力的穩(wěn)定性，——手動(dòng)夾緊時(shí)的手柄位置，——僅有力矩使工件回轉(zhuǎn)時(shí)工件與支承面接觸的情況， =／r ——查參考資料[3]表112所得切削力：F=419DKp =41917 = N切削扭矩：M=D2Kp = * 172** = NM查參考資料2根據(jù)表12表122表1222得 r1=2/3 rz= ω=3176。10” φ2=9176。50” Q=25N L=120mm由夾緊力公式：W=QL／r1tgφ1+rztg(ω+φ2) = 25*120／(2/3*tg10176。+(3176。10”+9176。50”) = N Wk=WK= * = NWk F 機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的夾緊力足夠圖34 夾具裝配圖{后附文中所需零件圖、工藝卡、裝配圖等電子版} 總結(jié)關(guān)于車床支架的工藝規(guī)程設(shè)計(jì)及夾具設(shè)計(jì)，經(jīng)過一些日的努力已經(jīng)基本完成，現(xiàn)總結(jié)如下:l本次課程設(shè)計(jì)是對所學(xué)知識的一次綜合運(yùn)用，充分運(yùn)用了以前所學(xué)知識去分析和解決實(shí)際問題，進(jìn)一步鞏固和深化了基礎(chǔ)知識，同時(shí)也是對《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》學(xué)習(xí)的一個(gè)提升過程。 2,掌握了一般的設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)，對機(jī)械加工工藝規(guī)程及機(jī)床夾具設(shè)計(jì)有了一個(gè)全面認(rèn)識，培養(yǎng)了正確的設(shè)計(jì)思路和分析解決問題的能力，同時(shí)也提升了運(yùn)用知識和實(shí)際動(dòng)手的能力，也是為所有學(xué)過的知識給了一根串聯(lián)起來的主線。，學(xué)會(huì)運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、使用手冊和查閱相關(guān)資料的能力。，只要我們不斷努力。但限于本人水平有限，加之資料缺少、時(shí)間急促，經(jīng)驗(yàn)少。，本人表示深深的謝意。最后深深地感謝我的指導(dǎo)老師于靜老師給予的耐心指導(dǎo)和批閱 ！參考文獻(xiàn)[1]張耀宸、.[2]王光斗、王春福. .[3]居志蘭 機(jī)械制造工藝學(xué)_中定位誤差分析與計(jì)算方法探討[4]任東瀾 C6140A支架和孔加工工序夾具設(shè)計(jì)研究[5]李大磊 定位誤差的本質(zhì)及其計(jì)算方法討論[6]王守和 平面定位誤差分析的補(bǔ)充及其正確應(yīng)用[7]王輝 淺談車床支架機(jī)械加工工藝及夾具設(shè)計(jì)[8],239246.[9]屈建喜 圓柱孔定位誤差分析及計(jì)算[10],76115.42