【正文】 4）連接元件 用以確定夾具在機床上的位置并與機床相連接 5）夾具體 用以連接夾具各元件及裝置，使之成為一個整體，并通過它將夾具安裝在機床上 6）其他元件或裝置 除上述各部分以外的元件或裝置 機床夾具的分類 機床夾具按其使用范圍可以分為以下五種基本類型。 1）通用夾具 2）專用夾具 3）通用可調(diào)整夾具和成組夾具 4）組合夾具 5）隨行夾具 機床夾具的功用 1）保證加工質(zhì)量 機床夾具的主要任務(wù)是保證加工精度，特別是保證被加工件的加工面與定位面之間以及被加工表面之間的位置精度。使用夾具后，這種精度主要靠夾具和機床來保證，不再依賴工人的技術(shù)水平。31 / 76 2）提高生產(chǎn)效率，降低成本，使用夾具后可減少劃線、找正等輔助時間按，且易于實現(xiàn)多件，多工位加工。 3）擴大機床工藝范圍 在機床上使用夾具可使加工變得方便，并可擴大機床工藝范圍。 工件在夾具上的定位 常用的定位方法與定位元件 （一）工件以平面定位 平面定位的主要形式是支撐定位。夾具上常用的支撐元件有： 1 固定支撐 固定支撐有支撐釘和支撐板兩種形式。 （1）支撐釘 只能限制一個自由度：兩個支撐釘組合形成直線定位副，限制兩個自由度；三個支撐釘組成平面定位副，限制三個自由度。支撐釘組合多用于粗基準定位。圖 41 支撐釘?shù)姆N類和形狀 （2）支撐板 這種定位元件多用于精基準平面定位且成組使用。一組支撐板，與精基準面接觸形成平面定位副，相當于三個支撐釘或三個點定位副，限制三個自由度。一塊長支撐板定位時，形成線定位副。限制兩個自由度。32 / 76圖 42 支撐板的種類和形狀 2 可調(diào)支撐 支撐點位置可以調(diào)整的支撐稱為可調(diào)支撐。當工件定位表面不規(guī)整以及工件批與批之間毛坯尺寸變化較大時，常使用可調(diào)支撐。有時，可調(diào)支撐也可用作成組夾具。 3 自位支撐 自位支撐在定位過程中，支撐本身可以隨工件定位基準面的變化而自動調(diào)整并與之相適應(yīng)。 4 輔助支撐 輔助支撐是在元件定位后才殘余支撐的元件，它不起定位作用。 （二） 工件以圓柱孔定位 工件以圓柱孔定位大都屬于定心定位（定位基準為孔的軸線） ，夾具上相應(yīng)的定位元件是心軸和定位銷。 （三）工件以外圓表面定位 工件以外圓表面定位有兩種形式，一種是定心定位，一種是支撐定位。工件以外圓表面支撐定位常用的定位元件是 V 型塊。 工件在夾具中的夾緊 夾緊裝置時夾具的重要組成部分。在設(shè)計夾緊裝置時，應(yīng)滿足一下基本要求。 1）在夾緊過程中，應(yīng)能保持工件定位時所獲得的正確位置。 2）夾緊應(yīng)可靠和適當。夾緊機構(gòu)一般要有自鎖作用，保證在加工過程中不會產(chǎn)生松動或振動。夾緊工件時，不允許工件產(chǎn)生不適當?shù)淖冃魏捅砻鎿p傷。 3）夾緊裝置應(yīng)操作方便、安全、省力。 4）夾緊裝置的復(fù)雜程度和自動化程度應(yīng)與工件的生產(chǎn)批量和生產(chǎn)方式相適應(yīng)。結(jié)構(gòu)33 / 76設(shè)計應(yīng)力求簡單、緊湊。并盡可能采用標準化元件。 二 夾緊力的確定 夾緊力包括大小、方向和作用點三個要素，它們的夾緊機構(gòu)中首先要解決的問題。 （一）夾緊力方向的選擇 夾緊力方向的選擇一般應(yīng)遵循以下原則： 1）夾緊力的作用方向應(yīng)有利于工件的準確定位，而不能破壞定位。為此一般要求主要夾緊力應(yīng)垂直指向主要定位面。 2)夾緊力的作用方向應(yīng)盡量與工件剛度最大的方向一致，以減小工件變形。 3）夾緊力的作用方向應(yīng)盡可能與切削力、工件重力方向一致，以減小所需夾緊力。 （二）夾緊力作用點的選擇 夾緊力作用點的選擇是指夾緊力作用方向已定的情況下，群定夾緊元件與工件接觸點的位置和接觸點的數(shù)目。一般應(yīng)注意以下幾點： 1）夾緊力作用點應(yīng)對支撐元件或位于之成員間所形成的支撐面內(nèi)，以保證工件已獲得的定位不變。 2）夾緊力作用點應(yīng)處在工件剛性較好的部位，以減小工件的變形。 3）夾緊力作用點應(yīng)盡可能靠近被加工表面，以便減少切削力對工件造成的翻轉(zhuǎn)力矩。必要時應(yīng)在工件剛度差的部位增加輔助支撐并施加夾緊力，以減少切削過程中的振動和變形。 （三）夾緊力大小的估算 在夾緊力方向和作用點位置確定后，還需合理的確定夾緊力的大小。夾緊力不足，會使工件在切削過程中產(chǎn)生位移并容易引起振動；夾緊力過大又會造成工件或夾具不應(yīng)有的變形或表面損傷。因此，應(yīng)對所需的夾緊力進行估算。 估算夾緊力的一般方法是將工件視為分離體，并分析作用在工件上的各種力；再根據(jù)力系平衡條件，確定保持工件所需的最小夾緊力；最后將此最小夾緊力乘以適當?shù)陌踩禂?shù)，即可得到所需要的夾緊力。 三 常用的夾緊機構(gòu) （一）斜楔夾緊機構(gòu) （二）螺旋夾緊機構(gòu) （三）偏心夾緊機構(gòu) （四）鉸鏈夾緊機構(gòu)34 / 76 （五）定心夾緊機構(gòu) （六）聯(lián)動夾緊機構(gòu) 拉主銷孔夾具設(shè)計 由于轉(zhuǎn)向節(jié)的特殊不對稱形狀，在對其進行加工時，需要設(shè)計專有夾具。在轉(zhuǎn)向節(jié)的加工過程中，主要有銑、鉆擴孔、拉孔、拉鍵槽、車、磨、惚、鏜八種加工工藝，一共有八種空間為之需要夾具設(shè)計。在此，只對其中的工序之一拉主銷孔的夾具進行設(shè)計。 研究加工圖樣 該工件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸、材料、熱處理要求、主要表面的加工精度、表面粗糙度如下圖所示：圖 43 加工參數(shù) 被加工件的毛坯是鑄件，拉主銷孔工序的加工余量是 ，加工精度為 工序所使用的機床是臥式拉床 7A520，所使用的道具師組合式圓孔拉刀。在本工序之前35 / 76工件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸、主要表面的加工精度、表面粗糙度如下圖所示：圖 44 加工件參數(shù) 本由于拉削的獨特特地，拉刀的后一個（后一組）刀齒高于前一個刀齒，因而能夠在一次拉削行程中，將工件余量金屬材料一層一層的切除掉。 擬定夾具的結(jié)構(gòu)方案 該家具用于臥式拉成，屬于拉削盤類工件的內(nèi)孔。36 / 76圖 45 夾具圖 轉(zhuǎn)向節(jié)以法蘭面兩側(cè)底面放在四個支撐銷 4 上與定位。工件由拉刀自動找正球心。球面滑塊 3 能在各個方向上做適量的轉(zhuǎn)動，便于工件自動定位。本夾具采用了支撐滑座 半圓鍵型搖板 1 組成的自定位支撐機構(gòu)。 加工時首先將轉(zhuǎn)向節(jié)放在夾具行，四個彈性支撐銷 4 分別支撐法蘭面兩側(cè)，支撐銷可沿垂直方向上、下移動。由于零件的重量壓迫支撐銷下移，支撐銷內(nèi)有彈簧，提供一定緩沖并使工件得到一定程度上的支撐，使轉(zhuǎn)向節(jié)主銷孔與導(dǎo)向套大致同軸。搖板9 通過彈簧和螺釘與球面滑塊 3 連接，球面滑塊能繞 z 軸和 y 軸做適量的轉(zhuǎn)動起到自定位的作用。 當拉刀拉削零件時，端面右邊 M 先受力，軸向切削力迫使零件的左面端面靠緊搖板的上部，搖板形狀象半圓鍵，上部受力后搖板厭圓弧形槽底滑動，下部推動支撐座 5靠緊轉(zhuǎn)向節(jié)的上下耳內(nèi)端面 M,使之與左端面受到相等的軸向力。這樣可以避免由于零37 / 76件發(fā)生彈性變形時拉刀受到過大的軸向力二崩刃和彎曲，以及拉出的主銷孔同軸度超差。 當拉效力與支撐力平衡后，零件在夾具中定位不動，延續(xù)整個拉削過程。38 / 76 第 5 章 拉刀設(shè)計 分析拉刀特點與零件拉削數(shù)據(jù) 拉削的主要特點 1 拉削過程只有主運動（切削運動——拉刀的直線運動） ，走到（進給）運動是靠拉刀上后一個刀齒高出前一個刀齒（或后一個刀齒寬于前一個刀齒）來實現(xiàn)的。因此，拉床結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。 2 拉削時，切削很薄，每齒的切削深度約為 ——。但切削寬度很大。因此，切削變形很劇烈，單位切削力很大，又因為是多刃切削，同時工作的齒數(shù)多，總的到人長度達，所以總的拉效力很大。 3 為使拉削過程比較平穩(wěn)，以獲得較高的交給你表面光潔度，拉削速度很低，一般只有 3—8 米/分。同時，加工精度可以達到 2—3 級。 4 拉刀拉削時，容屑空間是全封閉式的。因此，容屑、冷卻和潤滑都受到很大限制。 5 拉刀是多刃刀具，同時工作齒數(shù)多，總的刀刃長度達，一次行程即可同時完成粗、精加工，因此機動時間短，輔助時間少，生產(chǎn)率高。拉刀耐用度高，使用壽命長，一把拉刀通?？梢约庸?shù)以千計的零件，因此加工成本低。故拉刀主要適用于大量和成批生產(chǎn)中。 6 拉削的加工精度主要取決于拉刀本身的制造精度，所以正在生產(chǎn)中操作簡單，便于掌握，對操作人員的技術(shù)要求和說兩程度要求較低。 7 拉刀的加工范圍比較廣泛，可加工內(nèi)表面，也可加工外表面。但盲孔或表面有擋墻的弓箭不能用拉削。 8 拉刀結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本較高。 拉刀的多用及各部分作用 1 柄部 夾持拉刀，傳遞動力 2 頸部 柄部與其后個部分的連接部分，其直徑與柄部直徑相同或略小 3 過度錐 頸部與前導(dǎo)部之間的過渡部分使拉刀容易進入內(nèi)孔，痛惜，起對準中心作39 / 76用。 4 前導(dǎo)部 切削部進入工作，起引導(dǎo)作用，防止拉刀歪斜，并可檢查拉削前孔徑是否太小，一面拉刀第一個刀齒負擔太重而損壞。 5 切削不 負擔切削工作，包括粗切齒、過渡齒以及經(jīng)切齒切去全部加工余量。 6 校準部 起刮光、校準作用，提高工件表面光潔度及精度，并未切削部分的后備部分。 7 后導(dǎo)部 保持拉刀最后的正確位置，防止拉刀即將離開工件時，工件下垂而損壞已加工面及刀齒。 8 尾部 對于長而重的拉刀，在后導(dǎo)部后面還需要一尾部支持拉刀不使其下垂，其直徑視拉床托架尺寸而定，長度一般不超過 20mm。 拉削方式 拉刀從工件上把拉削余量材料切下來的順序，成為拉削方式，用于表述拉削方式的圖形即為拉削圖形。拉削方式選擇的合理與否，直接影響加工表面質(zhì)量、生產(chǎn)率和拉刀制造成本以及拉刀各種刀齒負荷的分配，拉刀的長度、拉效力的大小和拉刀的使用壽命等。拉削方式可分為分層式、分塊式（輪切式）及組合式（綜合式）三類。 1 分層式拉削 分層式拉削又分為成形式及漸成式兩種。 （1）成形式 按成形式設(shè)計的拉刀，每個刀刃形狀與被加工表面最終要求的形狀相似，切削刀齒的高度向后遞增，工件上的拉削余量被一層一層的切削去，最終由最后一個切削齒切出所要求的尺寸，經(jīng)校準齒修光達到云頂?shù)某叽缇燃氨砻娲植诙取? （2）漸成式 按漸成式設(shè)計的拉刀，刀齒的刀刃形狀與加工最終表面形狀不同，被加工工件表面的形狀和尺寸由各種刀齒的副切削刃所形成。這時拉刀刀齒可制成簡單的直線型或圓弧形。所以加工復(fù)雜成形表面時，拉刀的制造要比成形式簡單，缺點是加工表面出現(xiàn)副切削刃的交替痕跡，因此加工表面質(zhì)量較差。 2 分塊式拉削 分塊拉削方式與分層拉削方式的區(qū)別在于工件上的每層金屬是由一組尺寸基本相同的刀齒切去，每個刀齒僅切去一層金屬的一部分。與分層式拉削方式相比，每個刀齒參見的切削刃的長度較小，在保持相同的拉削力的情況下，允許較大的齒升量（切削40 / 76厚度） ，因此，在拉削余量一定時，分層式拉刀所需要的刀齒總數(shù)要少很多，大大縮短拉刀長度，但加工余量表面質(zhì)量不如成形式拉刀的好。 3 組合式拉刀 按組合拉削方式設(shè)計的拉刀，成為組合式拉刀，它結(jié)合了成形拉刀與輪切式拉刀的優(yōu)點，即粗切齒按分塊式結(jié)構(gòu)設(shè)計，精切齒則采用成形式結(jié)構(gòu)。這樣，即縮短了拉刀長度、保持較高的生產(chǎn)率，又獲得較好的加工質(zhì)量。 比較各種加工方式的特點，集合實際情況，選擇組合式圓孔拉刀作為拉削轉(zhuǎn)向節(jié)主銷孔刀具。 轉(zhuǎn)向節(jié)拉削基本數(shù)據(jù) 1 拉削后孔徑： ，???md ? 2 預(yù)制孔徑： .006 3 拉削長度： ，孔內(nèi)無空刀槽L27 4 工件材料： 85HBS~ 4Cr， 5 拉床型號：L6120 拉力：Fm=200KN(拉床處于良好） 綜合輪切式圓拉刀設(shè)計步驟：1 選擇拉刀材料： 拉刀的材料一般選擇 W6M5Cr4V2 高速鋼，按整體結(jié)構(gòu)構(gòu)造，一般不焊接柄部。由于拉刀制造精度要求高，在拉刀成本加工費用占的比較重大，為了延長拉刀的壽命，所以也常用 W2Mo5Cr4VCo8（M42)和 W6Mo5Cr4V22Al 等硬度和耐磨性均較高的高性能高速鋼制造。在本次設(shè)計中，采用的是 W6Mo5Cr4V2 高速鋼。 2 確定拉削余量 A 拉削余量 A 是指拉刀應(yīng)切除的材料層厚度綜合。確定原則是：在幫正去除前道工序造成的加工誤差和表面破壞層的前提下，盡量選擇小的拉削余量，以縮短拉刀長度。 當拉前孔直徑 和拉后孔徑 都已知時，則利用公式：0dmd minaxA??41 / 76 式中： ——拉前孔的最小直徑（mm）min0d ——拉后孔的最大直徑（mm）ax 由公式得：A==：拉削方式是指吧拉削余量按什么方式和順序從工件上去除下來，他決定每個刀齒切下的切削層的截面形狀，即“拉削圖層” 。拉削方式選擇是否恰當，直接影響刀齒負荷的分配，拉刀的長度,拉削力的大小，拉刀的使用壽命以及加工表面的質(zhì)量和生產(chǎn)率。常見的拉削方式基本上分為層式和分塊式兩大類，分層式拉削是將加工余量分成若干層，每層用一個刀齒切除，使用中又分為同廓式與漸成式兩種；分塊式也是將加工表面的每層加工余量被間隔的分成多塊，由同一尺寸的一組刀齒切除。最常用的是輪切式。此外，還有將分層拉削和分塊拉削結(jié)合在一只拉刀上的稱為綜合輪切式。這里選擇綜合輪切式，它的粗切齒采用輪切式，且粗切齒的前，后刀齒每齒都有齒升量，精切切削采用同廓式，可縮短拉刀長度，這樣，既提高了生產(chǎn)率，又能使工件得到較高的表面質(zhì)量，是目前應(yīng)用較多的拉削方式。 4 選取齒升量 在拉削余量確定的情況下，齒升量越大，則切削全部余量所需刀齒數(shù)越少，拉刀長度縮短，拉刀直走成本降低，生產(chǎn)效率也可提高。但齒升量過大，拉刀會因為強度不夠而拉斷，并且拉削表面質(zhì)量也不易保證。 粗切齒、精切齒和過渡齒的齒升量各不相