【導(dǎo)讀】在制定工藝過程中，要確定各工序的安裝工位和該工序需要的工步，加工該。近年來機械工業(yè)領(lǐng)域向著高精度、高質(zhì)量、高效率、低成本方向發(fā)展，數(shù)字化，自動化水平日益提高。同時由于機械工業(yè)的發(fā)展，其他各工業(yè)部門也向著高深度邁進，勞動強度、輔助產(chǎn)品檢測、展示、運輸?shù)?。因此，如何設(shè)計好機床夾具則成了機械制。造的一項重要任務(wù)。持正確的相對位置，并克服切削力的影響，使加工順利進行。此次論文，主要是對普通臥式銑床上槽類零件的專用夾具進行研究、分析。

　　

【正文】 日期 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 機械加工工藝流程圖 機械加工工序卡 產(chǎn)品型號 零部件圖號 02 產(chǎn)品名稱 零部件名稱 底板 共 7 頁 第 7 頁 車間 工序號 工序名稱 材料牌號 機加工車間 45 毛坯種類 毛坯外形尺寸 每個毛坯可制件數(shù) 每臺件數(shù) 鍛造 90 65 25 1 1 設(shè)備名稱 設(shè)備型號 設(shè)備編號 同時加工件數(shù) 車床 LC30G 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 專用夾具 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 20s 準終 單件 工序號 內(nèi)容 刀具 主軸轉(zhuǎn)速 r/min 銑 削速度 m/min 進給量 mm/r 銑 削深度 mm 銑 削寬度mm 進給次數(shù) 工步工時 120 三次行程車槽 60 18 10H9( ? ) 外圓車刀 550 120 1 2 1 3 設(shè)計 (日期 ) 審核 (日期 ) 標(biāo)準化 會簽 20xx/3/28 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 22 第七章 夾具的概述 夾具的一般概念 夾具廣泛用于各種制造工序中，用以將工件定位并牢固地夾持在一定的位置，以便按照產(chǎn)品設(shè)計規(guī)定完成要求的制造過程。為了將工件可靠定位，經(jīng)常用定位件和支撐件與工件表面相接觸，以限制工件包括移動和旋轉(zhuǎn)在內(nèi)的六個自由 度，用夾緊來抵消切削力，以保證工件牢固定位。傳統(tǒng)夾具以專用夾具為代表主要有四種功能 :定位、夾緊、導(dǎo)向和對刀。 夾具設(shè)計的基本要求 對夾具的基本要求就是將工件定位并牢固的夾持在一定位置，并在機床工作臺上有一定的方位，其次，還要滿足其他要求，如保證夾具的生產(chǎn)率 (容易裝卸工件，采用自動或半自動夾緊裝置，切屑容易排除 )，操作簡單并安全 (如對貴重工件采用防誤功能的元件 )，有效降低成本 (考慮夾具材料和制造過程，優(yōu)先選用標(biāo)準件 )。因此，夾具設(shè)計是一個復(fù)雜的過程，在傳統(tǒng)夾具設(shè)計中，這些基本原理應(yīng)用于具體夾具設(shè)計中主要 取決于設(shè)計者的經(jīng)驗。從夾具設(shè)計人員的經(jīng)驗中收集和表達這些知識是開發(fā)計算機輔助夾具設(shè)計 (CAFD)系統(tǒng)的關(guān)鍵。 機床夾具的分類 單件小批生產(chǎn)一般選用通用夾具、可調(diào)整夾具和組合夾具等，使用這類夾具時的調(diào)整和測量需要依賴經(jīng)驗，而且需花費大量時間。 大批量生產(chǎn)使用以上夾具會使生產(chǎn)效率降低，對操作人員的操作技能要求提高，生產(chǎn)成本提高。為了提高加工效率和制件精度，降低對操作人員的要求，一般使用多軸加工的專用機床加工，這種機床包含相應(yīng)夾具或者設(shè)計專用夾具與通用機床配合使用，這兩種方法都涉及專用夾具的設(shè)計問題。 計算 機輔助制造技術(shù)的發(fā)展，制造業(yè)越來越多的使用數(shù)控機床和加工中心組成柔性制造單元。在使用 CNC 機床修改產(chǎn)品設(shè)計時，只要變更 NC 程序，加工工藝就能隨之變化，而 NC 程序借助于計算機輔助編程系統(tǒng)只要花一天或數(shù)個小時就能完成修改。刀具是標(biāo)準化的，隨時可以從市場上購買。如果還使用現(xiàn)有的夾具或不用柔性夾具，F(xiàn)MS 就不能實現(xiàn)真正的柔性，所以在 FMS 和計算機集成制造系統(tǒng)中迫切需要能適用產(chǎn)品變化的柔性夾具 柔性夾具 一般來說，柔性夾具是指用同一夾具系統(tǒng)裝夾定位在形狀與尺寸上有所變化的多種工件。工件的變化可在小范圍，即在相似 形狀和尺寸變動不大的范圍內(nèi)，也可在大范圍，即零件形狀完全不同，尺寸變化也很大。所以柔性的概念是模糊的。籠統(tǒng)的說是指與 NC 機床、加工中心配合使用的、具有加工多種不同工件能力的夾具。自 20 世紀 80 年代后柔性夾具的研究開發(fā)主要沿原理和結(jié)構(gòu)均有創(chuàng)新和傳統(tǒng)夾具創(chuàng)新兩大方向發(fā)展。 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。 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 第八章 夾緊裝置的組成及其設(shè) 計原則 夾緊裝置的組成 夾緊裝置的組成由以下三部分組成。 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，目前在大批量生產(chǎn)中均采用機動夾緊。機動夾緊的力源來自氣動、液壓、氣液聯(lián)動、電磁、真空等動力夾緊裝置。 傳力機構(gòu) 它是介于動力源和夾緊元件之間傳遞動力的機構(gòu)。傳力機構(gòu)的作用是：改變作用力的方向；改變作用力的大小；具有一定的自鎖性能，以便在夾緊力一旦消失后，仍能保證整個夾緊系統(tǒng)處于可靠的夾緊狀態(tài)，這一點在手動夾緊時尤為重。 夾緊元件 它是直接與工件接觸完成夾緊作用的最終執(zhí)行元件。 夾緊裝置的設(shè)計原則 在夾緊工件的過程中，夾緊作用的效果會直接影響工件的加工精度、表面粗糙度以及生產(chǎn)效率。因此，設(shè)計夾緊裝置應(yīng)遵循以下原則： 工件不移動原則 夾緊過程中，應(yīng)不改變工件定位后所占據(jù)的正確位置。 工件 不變形原則 夾緊力的大小要適當(dāng)，既要保證夾緊可靠，又應(yīng)使工件在夾緊力的作用下不致產(chǎn)生加工精度所不允許的變形。 工件不振動原則 對剛性較差的工件，或者進行斷續(xù)切削，以及不宜采用氣缸直接壓緊的情況，應(yīng)提高支承元件和夾緊元件的剛性，并使夾緊部位靠近加工表面，以避免工件和夾緊系統(tǒng)的振動。 安全可靠原則 夾緊傳力機構(gòu)應(yīng)有足夠的夾緊行程，手動夾緊要有自鎖性能，以保證夾緊可靠。 經(jīng)濟實用原則 夾緊裝置的自動化和復(fù)雜程度應(yīng)與生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)，在保證生產(chǎn)效率的前提下，其結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡單，便于制造、維修 ，工藝性能好；操作方便、省力，使用性能好。 確定夾緊力的基本原則 設(shè)計夾緊裝置時，夾緊力的確定包括夾緊力的方向、作用點和大小三個要素。 夾緊力的方向 夾緊力的方向與工件定位的基本配置情況，以及工件所受外力的作用方向等有關(guān)。選擇時必須遵守以下準則： （ 1）夾緊力的方向應(yīng)有助于定位穩(wěn)定，且主夾緊力應(yīng)朝向主要定位基面。 （ 2）夾緊力的方向應(yīng)有利于減小夾緊力，以減小工件的變形、減輕勞動強度。 （ 3）夾緊力的方向應(yīng)是工件剛性較好的方向。由于工件在不同方向上剛度是不等的。不同的受力表 面也因其接觸面積大小而變形各異。尤其在夾壓薄壁零件時，更需注意使夾緊力的方向指向工件剛性最好的方向。 夾緊力的作用點 夾緊力作用點是指夾緊件與工件接觸的一小塊面積。選擇作用點的問題是指在夾緊方向已定的情況下確定夾緊力作用點的位置和數(shù)目。夾緊力作用點的選擇是達到最西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 佳夾緊狀態(tài)的首要因素。合理選擇夾緊力作用點必須遵守以下準則： （ 1）夾緊力的作用點應(yīng)落在定位元件的支承范圍內(nèi)，應(yīng)盡可能使夾緊點與支承點對應(yīng)，使夾緊力作用在支承上。如夾緊力作用在支承面范圍之外，會使工件傾斜或移動，夾緊時將破壞工件的定位。 （ 2）夾 緊力的作用點應(yīng)選在工件剛性較好的部位。這對剛度較差的工件尤其重要，如將作用點由中間的單點改成兩旁的兩點夾緊，可使變形大為減小，并且夾緊更加可靠。 （ 3）夾緊力的作用點應(yīng)盡量靠近加工表面，以防止工件產(chǎn)生振動和變形，提高定位的穩(wěn)定性和可靠性。 夾緊力的大小 夾緊力的大小，對于保證定位穩(wěn)定、夾緊可靠，確定夾緊裝置的結(jié)構(gòu)尺寸，都有著密切的關(guān)系。夾緊力的大小要適當(dāng)。夾緊力過小則夾緊不牢靠，在加工過程中工件可能發(fā)生位移而破壞定位，其結(jié)果輕則影響加工質(zhì)量，重則造成工件報廢甚至發(fā)生安全事故。夾緊力過大會使工件變形，也會 對加工質(zhì)量不利。 理論上，夾緊力的大小應(yīng)與作用在工件上的其它力（力矩）相平衡；而實際上，夾緊力的大小還與工藝系統(tǒng)的剛度、夾緊機構(gòu)的傳遞效率等因素有關(guān)，計算是很復(fù)雜的。因此，實際設(shè)計中常采用估算法、類比法和試驗法確定所需的夾緊力。 當(dāng)采用估算法確定夾緊力的大小時，為簡化計算，通常將夾具和工件看成一個剛性系統(tǒng)。根據(jù)工件所受切削力、夾緊力（大型工件應(yīng)考慮重力、慣性力等）的作用情況，找出加工過程中對夾緊最不利的狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力，最后再乘以安全系數(shù)作為實際所需夾緊力，即 Fwk = KFw 式中 Fwk—— 實際所需夾緊力，單位為 N； Fw—— 在一定條件下，由靜力平衡算出的理論夾緊力，單位為 N； K—— 安全系數(shù)，粗略計算時，粗加工取 K＝ ～ 3，精加工取 K＝ ～ 2。 夾緊力三要素的確定，實際是一個綜合性問題。必須全面考慮工件結(jié)構(gòu)特點、工藝方法、定位元件的結(jié)構(gòu)和布置等多種因素，才能最后確定并具體設(shè)計出較為理想的夾緊裝置。 形的措施 有時一個工件很難找出合適的夾緊點。如較長的套筒在車床上鏜內(nèi)孔和高支座在鏜床上鏜孔，以及一些薄壁零件的夾持等，均不易找到合適的夾緊點。這時可以采取以下措施減少夾緊變形。 增加輔助支承和輔助夾緊點 若高支座可采用增加一個輔助支承點及輔助夾緊力，就可以使工件獲得滿意的夾緊狀態(tài)。 分散著力點 用一塊活動壓板將夾緊力的著力點分散成兩個或四個，從而改變著力點的位置，減少著力點的壓力，獲得減少夾緊變形的效果。 增加壓緊件接觸面積 在壓板下增加墊環(huán)，使夾緊力通過剛性好的墊環(huán)均勻地作用在薄壁工件上 ，避免工件局部壓陷。 利用對稱變形 加工薄壁套筒時，采用加寬卡爪，如果夾緊力較大，仍有可能發(fā)生較大的變形。因此，在精加工時，除減小夾緊力外，夾具的夾緊設(shè)計，應(yīng)保證工件能產(chǎn)生均勻的對稱變形，以便獲得變形量的統(tǒng)計平均值，通過調(diào)整刀具適當(dāng)消除部分變形量，也可以達到所要求的加工精度。 其它措施 對于一些極薄的特形工件，靠精密沖壓加工仍達不到所要求的精度而西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 需要進行機械加工時，上述各種措施通常難以滿足需要，可以采用一種凍結(jié)式夾具。這類夾具是將極薄的特形工件定位于一個隨行的型腔里，然后澆灌低熔點金屬，待其固結(jié) 后一起加工，加工完成后，再加熱熔解取出工件。低熔點金屬的澆灌及熔解分離，都是在生產(chǎn)線上進行的。 夾緊機構(gòu)的設(shè)計要求 夾緊機構(gòu)是指能實現(xiàn)以一定的夾緊力夾緊工件選定夾緊點的功能的完整結(jié)構(gòu)。它主要包括與工件接觸的壓板、支承件和施力機構(gòu)。對夾緊機構(gòu)通常有如下要求。 可浮動 由于工件上各夾緊點之間總是存在位置誤差，為了使壓板可靠地夾緊工件或使用一塊壓板實現(xiàn)多點夾緊，一般要求夾緊機構(gòu)和支承件等要有浮動自位的功能。要使壓板及支承件等產(chǎn)生浮動，可用球面墊圈、球面支承及間隙聯(lián)接銷不實現(xiàn)。 可聯(lián)動 為了實現(xiàn)幾 個方向的夾緊力同時作用或順序作用，并使操作簡便，設(shè)計中廣泛采用各種聯(lián)動機構(gòu)。 可增力 為了減小動力源的作用力，在夾緊機構(gòu)中常采用增力機構(gòu)。最常用的增力機構(gòu)有：螺旋、杠桿、斜面、鉸鏈及其組合。 鉸鏈增力機構(gòu)常和杠桿機構(gòu)組合使用，稱為鉸鏈杠桿機構(gòu)。它是氣動夾具中常用的一種增力機構(gòu)。其優(yōu)點是增力比較大，而摩擦損失較小。 可自鎖 當(dāng)去掉動力源的作用力之后，仍能保持對工件的夾緊狀態(tài)，稱為夾緊機構(gòu)的自鎖。自鎖是夾緊機構(gòu)的一種十分重要并且十分必要的特性。常用的自鎖機構(gòu)有螺旋、斜面及偏心機構(gòu)。 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 26 第九章 銑床夾具設(shè)計 圖 31 所示底板零件，根據(jù)工藝規(guī)程，在銑凸臺之前其它各表面均已加工好，本工序的加工順序及要求是： 粗銑 C 面至 16，精銑 C面至 18（進給量為 14） 粗銑 D 面至 16，精銑 D面至 18（進給量為 22） 精銑 F 面至 ? 精銑 E 面至 ?? 下圖為機械加工工藝要求示意圖 圖 底板零件 工藝要求 一 ∥ A ⊥ A 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 圖 底板 零件工藝要求 二 定位方案 當(dāng)工件在不受任何條件約束時，其位置是任意的不確定的。設(shè)工件為一理想的鋼體，并以一個空間直角坐標(biāo)作為參照來觀察鋼體的位置變動。由理論力學(xué)可知，在空間處于自由狀態(tài)的鋼體，具有六個自由度，即沿著 X、 Y、 Z三個坐標(biāo)軸的移動和繞著這三個坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)動，如圖所示。用 X、 Y、 Z 和 X、 Y、 Z 分別表示沿三個坐標(biāo)軸的移動和繞著這三個坐標(biāo)軸轉(zhuǎn)動的自由度。 六個自由度是工件在空間位置不確定