【導(dǎo)讀】計(jì)以及專用夾具的設(shè)計(jì)三部分。在工藝設(shè)計(jì)中要首先對(duì)零件進(jìn)行分析，了解零件。的工藝再設(shè)計(jì)出毛坯的結(jié)構(gòu)，并選擇好零件的加工基準(zhǔn)，設(shè)計(jì)出零件的工藝路線；生的定位誤差，分析夾具結(jié)構(gòu)的合理性與不足之處，并在以后設(shè)計(jì)中注意改進(jìn)。形壓板為夾緊元件對(duì)零件底座進(jìn)行夾緊。為了保證有足夠的夾緊力，動(dòng)力源裝置。本夾具設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)有：結(jié)構(gòu)簡單實(shí)用、安裝方便、易更換、造價(jià)低廉。

　　

【正文】 、對(duì)刀 — 導(dǎo)引、夾緊及其它元件或裝置，最后繪出夾具體，并對(duì)各零件進(jìn)行編號(hào)，填寫零件明細(xì)表和標(biāo)題欄。 3. 標(biāo)注必要的尺寸、公差配合及技術(shù)要求。 4. 夾具中的非標(biāo)準(zhǔn)零件要繪制零件圖，并按總裝配圖的設(shè)計(jì)要求，確定各零件的尺寸、公差及技術(shù)要求。 31 確定夾具的類型 按使用范圍，夾具可分為 通用夾具和專用夾具兩類。通用夾具適用于各種不同尺寸的零件加工，如導(dǎo)尺、分度盤等。這類夾具是作為附件與機(jī)床一起配套供應(yīng)的。專用夾具是專門為某一工件在某一工序進(jìn)行加工而設(shè)計(jì)的夾具，如在銑床上加工彎曲零件必須采用相應(yīng)的夾具，在壓刨上加工斜面、曲面也要采用專用夾具。 鏜模的主要類型 鏜 床專用夾具一般通稱為 “鏜 模 ”。可按 鏜 模有無夾具體，以及夾具體是否可動(dòng)，而分為下面幾類： [1] 鏜 模 這種 鏜 模在使用時(shí)，是被固定在 鏜 床工作臺(tái)。用于在立軸式 鏜 床上加工較大的單孔或在搖臂 鏜 床上加工平行孔系。如果要在立 式 鏜 床上使用固定式鏜 模加工平行空系，則需要在機(jī)床主軸上安裝 鏜 模時(shí)，一般先將裝在主軸上的定尺刀具伸入 鏜 套中，以確定 鏜 模的位置，然后將其緊固。這種加工方式的 鏜 孔精度比較高。 鏜 模 回轉(zhuǎn)式 鏜 模主要用于加工同一圓周面上的平行孔系，或分布在圓周上的徑向孔。有立軸、臥軸和斜軸回轉(zhuǎn)等三種基本形式。由于回轉(zhuǎn)臺(tái)已標(biāo)準(zhǔn)化，并作為機(jī)床附件由專門廠生產(chǎn)供應(yīng)，固回轉(zhuǎn)式 鏜 模的設(shè)計(jì)，大多數(shù)情況是設(shè)計(jì)專用的工作夾具和標(biāo)準(zhǔn)回轉(zhuǎn)臺(tái)聯(lián)合使用。 32 鏜 模 主要用于加工小型工件不同表面上的孔。使用翻轉(zhuǎn)式 鏜 模可減少工件裝夾 的 次 數(shù)，提高工件上各孔之間的位置精度。 鏜 模 這種 鏜 模無夾具體，其定位元件和夾緊裝置直接裝在 鏜 模板上。 鏜 模板在工件上裝夾，適合于體積大而笨重的工件上的小孔加工。夾具、結(jié)構(gòu)簡單輕便，易清除切屑；但是每次夾具需從工件上裝卸，較費(fèi)時(shí)，故此 鏜 模的質(zhì)量一般不宜超過 10 kg。 鏜 模 滑柱式 鏜 模的結(jié)構(gòu)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化了和規(guī)格化了，具有不同的系列。使用時(shí)，只要根據(jù)工件的形狀、尺寸和加工要求等具體情況，專門設(shè)計(jì)制造相應(yīng)的定位、夾緊裝置和 鏜 套等，裝在夾具體的平臺(tái)或 鏜 模板上的適當(dāng)位置，就可用于加工。 33 明確設(shè)計(jì)任務(wù)，了解零件加工工藝過程 熟悉工件零件圖、本工序加工要求 圖 加工零件圖 該零件為 HT200；零件圖如上圖 ，中批量生產(chǎn)；該工序在立式鏜床上用鏜刀加工。 熟悉零件加工工藝過程 上下 兩端面 2. 精銑 上下 兩端面 3. 鏜 2￠ 100 孔 各個(gè)小 孔 以上銑削工序均在 X52K銑床上加工，工序 3 在立式 鏜 床上加工 鏜 2￠100 孔在 TPX6113。工序 4 在 Z525 立式鉆床上加 工。 34 第 5 章 定位裝置設(shè)計(jì) 零件 定位的基本原理 六點(diǎn)定位原理 工件定位的實(shí)質(zhì)就是要使工件 在夾具中占有某個(gè)確定的位置。任何一個(gè) 剛體 (工件 )在空間直角坐標(biāo)系內(nèi)都有六個(gè)自由度 ，即沿 X、 Y、 Z 軸的移動(dòng)和繞 X、 Y、 Z 軸的旋轉(zhuǎn) ，如圖 11 所示 。 工件在空間的六個(gè)自由度，可用很合理布置的六個(gè)支承點(diǎn)來限制，使零件 得到正確的位置，此即工件的六點(diǎn)定位原理。 圖 11 自由度示意圖 工件定位中的約束分析 運(yùn)用六點(diǎn)定位原理可以分析和判斷夾具中定位結(jié)構(gòu)是否正確、布局是否合理、約束條件是否滿足。 根據(jù)工件自由度被約束的情況，工件定位可分為以下幾種類型。 35 1. 完全定位。完全定位是指工件的六個(gè)自由度不重復(fù)地被全部約束的定位。當(dāng)工件在 X、 Y、 Z 三個(gè)坐標(biāo)方向均有尺寸要求或位置精度要求時(shí)，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(shí)并不需要約束工件的全部自由度，這樣的定位方式稱為不完全定位。工件在定位時(shí)應(yīng)該約束的自由度數(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約束。 3. 欠約束。根據(jù)工件的加工要求，應(yīng)該約束的自由度沒有完全被約束的定位稱為欠定位。欠定位無法保證加工要 求，因此，在確定工件在夾具中的定位方案時(shí)，決不允許有欠定位的現(xiàn)象產(chǎn)生。 4. 過定位。夾具上的兩個(gè)或兩個(gè)以上的定位 元件重復(fù)約束同一個(gè)自由度的現(xiàn)象，稱為過定位。消除或減少過定位引起的干涉，一般有兩種方法：一是改變定位元件的結(jié)構(gòu)；二是控制或者提高工件定位基準(zhǔn)之間以及定位元件工作表面之間的位置精度。 常用定位元件及選用 工件在夾具中要想獲得正確定位，首先應(yīng)正確選擇定位基準(zhǔn)，其次則是選擇合適的定位元件。工件定位時(shí)，工件定位基準(zhǔn)和夾具的定位元件接觸形成定位副。 對(duì)定位元件的基本要求 1. 限位基面 應(yīng)有足夠的精度。定位元件具有足夠的精度，才能保證工件的定位精度。 36 2. 限位基面應(yīng)有較好的耐磨性。由于定位元件的工作表面經(jīng)常與工件接觸和摩擦，容易磨損，為此要求 定位元件限位表面的耐磨性較好，以保證夾具的使用壽命和定位精度。 3. 支承元件應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度。定位元件在加工過程中，受工作重力、加緊力和切削力的作用，因此要求定位元件應(yīng)有足夠的剛度和強(qiáng)度，避免使用中的變形和損壞。 4. 定位元件應(yīng)有較好的工藝性。 5. 定位元件應(yīng)便于清除切屑。定位元件的結(jié)構(gòu)和工作表面形狀應(yīng)有利于清除切屑，以防切屑嵌入夾具內(nèi)影響 加工和定位精度。 常用定位元件的選用 1. 工件以平面定位 (1) 以面積較小的已經(jīng)加工的基準(zhǔn)平面定位時(shí)，選用平頭支承釘；以粗糙不平的基準(zhǔn)面或毛皮面定位時(shí)，選用圓頭支承釘側(cè)面定位時(shí)，可選用網(wǎng)狀支承釘。 (2) 以面積較大、平面精度較 高的基準(zhǔn)平面定位時(shí)，選用支承板定位元件；用于側(cè)面定位時(shí)，可選用 帶斜槽的支承板；通常盡可能選用帶斜槽的支承板，以利于 清除切屑。 (3) 以毛坯面、階梯平面和環(huán)形平面作基準(zhǔn)平面定位時(shí)，選用自位支承作定位元件。但需注意，自位支承雖有兩個(gè)或三個(gè)支承點(diǎn)，由于自位和浮動(dòng)作用只能作 為一個(gè)支承點(diǎn)。 37 (4) 以毛坯面作基準(zhǔn)平面，可選用調(diào)節(jié)支承作為定位元件。 (5) 當(dāng)工件定位基準(zhǔn)面需要提高定位剛度、穩(wěn)定性和可靠性時(shí)，可選用更輔助支承作輔助定位元件。 2. 工件以外圓柱定位 (1) 當(dāng)工件的對(duì)稱度要求較高時(shí)，可選用 V 形塊定位。 (2) 當(dāng)工件定位圓柱面精度較高時(shí) (一般不低于 IT8)，可選用定位套或半圓形定位座定位。 3. 工件以內(nèi)孔定位 (1) 工件上定位內(nèi)孔較小時(shí)，常選用定位銷作為定位元件 。 (2) 在套類、盤類零件的車削、磨削和齒輪加工中，大都選用心軸定位，為了便于加緊和減小工件因間隙 造成的傾斜，當(dāng)工件定位內(nèi)孔與基準(zhǔn)端面垂直精度較高時(shí)，常以孔和端面聯(lián)合定位。 本次設(shè)計(jì)中，平面的定位采用帶斜槽的支承板，內(nèi)孔的定位采用定位銷。 定位方案的 確定 根據(jù)所加工的工件 尺寸 為 形狀是矩形即箱體 類零件可以初步確定采用一面 三支撐釘 定位，又因?yàn)榱慵w積比較大不便于 裝卸 和搬運(yùn) ， 因此在 工件安裝后 采取推入式 將工件送到指定位置，綜合考慮工件 在加工過 程中的穩(wěn)定性等其它因素最終確定采取一面兩孔定位。 一面 則采用五 個(gè)支承板 (圖21)來 代替 以 限制工件的三個(gè)自由度，兩孔則用 兩個(gè)短銷，為防止 出現(xiàn) 過 38 定位 現(xiàn)象其中一個(gè) 用削邊銷 （本設(shè)計(jì)用的是菱形削邊銷），為更好的限制工件轉(zhuǎn)動(dòng)，兩銷在空間的位置為斜對(duì)角布置，并 且削邊的方向要與兩銷中心的連線互相垂直，如圖 22 所示： 圖 21 支承板 在組合機(jī)床及其自動(dòng)線上， 為裝卸方便，通常兩個(gè)定位銷不是固定不動(dòng)的，而是活動(dòng)的可以 伸縮的，但是該工件外形尺寸比較大，裝卸不易。為了能更好的便于裝卸，在本次設(shè)計(jì)中對(duì)工件的裝卸以及定位運(yùn)用 了導(dǎo)軌運(yùn)輸?shù)姆绞?，即支承板?兩個(gè)定位 銷釘安裝在推板上，零件定位后推動(dòng) 推板使之達(dá)到正確位置 39 第 6 章 夾緊 裝置設(shè)計(jì) 在機(jī)械加工過程中，零件會(huì)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(dòng)和位移，在夾具結(jié)構(gòu)中必須設(shè)置一定的加緊裝置 將零件可靠地夾牢。 夾緊 裝置的組成與基本要求 夾緊裝置一般由 動(dòng) 力源裝置、中間傳力裝置機(jī)構(gòu)、夾緊元件與夾緊 機(jī)構(gòu)所組成。 設(shè)計(jì)夾緊 裝置時(shí)，一般應(yīng)滿足一下基本要求： 1. 夾緊 過程中不改變工件 定位時(shí)所占據(jù)的正確位置。 2. 夾緊 力大小適當(dāng)，既要保證加工過程中工件不會(huì)產(chǎn)生位移和移動(dòng)，又要使工件 不產(chǎn)生不允許的變形和損傷。 3. 夾緊 裝置的自動(dòng)化程度，應(yīng)與工 件 的生產(chǎn)批量 相適應(yīng)。 4. 結(jié)構(gòu)要簡單，力求體積小、重量輕、并有足夠的強(qiáng)度；工藝性好便于制造與維修。 5. 使用性能好，操作方便、省力、安全可靠。 夾緊 力的確定 確定夾緊力的基本原則 設(shè)計(jì) 夾緊 裝置時(shí)，夾緊力的確定包括夾緊 力的方向、作用點(diǎn)和大小三 40 個(gè)要素。 1. 夾緊 力的方向 (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)有利于減少夾緊力，以減少工件 的變形、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。 (3) 夾緊力的方向應(yīng)是工件 剛性較好的方向。 2. 夾緊力的作用點(diǎn) (1) 夾緊力的 作用點(diǎn)應(yīng)落在定位元件的支承范圍內(nèi)，應(yīng)盡可能使夾緊點(diǎn)與支承點(diǎn)對(duì)應(yīng)，使夾緊 力作用在支承上。 (2) 夾緊 力的作用點(diǎn)應(yīng)選在工件 剛性較好的部位。 (3) 夾緊 力的作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近加工表面，以防止零件產(chǎn)生振動(dòng)和變形，提高定位的穩(wěn)定性和可靠性。 3. 夾緊 力的大小 夾緊力的大小，對(duì)于保證定位穩(wěn)定、加緊可靠，確定加緊裝置的結(jié)構(gòu)尺寸，都有著密切的關(guān)系。 切削 力的計(jì)算 查《簡明機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊》可得，切削力的計(jì)算公式為： 圓周分力 p pF a f K? (31) 徑向分力 p pF a fK? (32) 41 軸向分力 p pF a f K? (33) 式中 pa：背吃刀量， mm，在切斷、割槽和成形車削時(shí)，pa指切削刃的長度 f：每轉(zhuǎn)進(jìn)給量， mm pK ：修正系數(shù) p m p K rp op rpK K K K K?? mpK ：考慮工件材料力學(xué)性能的系數(shù) Kr o rK pK pK p? ：考慮刀具幾何參數(shù)的系數(shù) 則； pa =2mm， f= 在本次工序中采用硬質(zhì)合金刀具對(duì)工件 進(jìn)行加工，其刀具的相關(guān)參數(shù)為：主偏角 rK =30176。 ，前角 0? =10176。 ，刃傾角 s? =5。 176。 查《簡明機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊》得， mpK = ()150 =， KrpK =，opK? =， rpK =。 則 p m p K rp op rpK K K K K?? = = 將以上數(shù)據(jù)代入公式 (31)得： 圓周分力 p pF a f K? =902 2 = 查《簡明機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊》得， mpK = ()150 =， KrpK =，opK? =， rpK =。 則 p m p K rp op rpK K K K K?? = = 42 將以上數(shù)據(jù)代入公式 (32)得： 徑向分力 p pF a fK? =530 = 查《簡明機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊》得，mpK= ()150=，KrpK=，opK? =， rpK =。 則 p m p K rp op rpK K K K K?? = = 將以上數(shù)據(jù)代入公式 (33)得： 軸向分力 p pF a f K? =451 2 = 夾緊力的計(jì)算 為 了防止工件在受到夾緊力時(shí)產(chǎn)生變形，本次設(shè)計(jì)采用鉤形壓板對(duì)箱體底座進(jìn)行夾緊 ，這樣可以避免因 夾緊力 過大 而使工件 變形。 查《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊》，鉤形壓板的計(jì)算公式為： k 3LQ = W (1+ )+ qH? (34) 式中 kW ：實(shí)際所需夾緊力， N L ：夾壓點(diǎn)到軸心線的距離， mm H ：鉤形壓板的導(dǎo)向長度， mm ? ：摩擦系數(shù) ~ q ：彈簧作用力， N 由于本次設(shè)計(jì)工件 的定位方式為一面兩銷，查《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊》，為防止工件在切削力 F 作用下移動(dòng)所需的加緊力 kW 為： 43 0()k K F FW ??? (35) 式中 0F ：圓柱銷允許承受的部分切屑力 對(duì)精加工： 0 0P? ； 對(duì)粗加工： 0 []JP bh?? ? ：摩擦系數(shù)，見表 31 K ：安全系數(shù) ， 0 1 2