【正文】 飛船”都是屬于產(chǎn)品的設計的范疇，本論文主要針對加工工具設計，在一定范圍內(nèi)又稱“加工輔助設計”，即機床夾具體的設計。機床夾具設計是工藝裝備設計中的一個重要組成部分，是保證產(chǎn)品質(zhì)量和提高勞動生產(chǎn)率的一項重要技術措施。在設計過程中應深人實際，進行調(diào)查研究，吸取國內(nèi)外的先進技術，制定出合理的設計方案，再進行具體的設計。而深入生產(chǎn)實際調(diào)查研究中，應當掌握下面的一些資料：(1)工件圖紙；詳細閱讀工件的圖紙，了解工件被加工表面是技術要求，該件在機器中的位置和作用，以及裝置中的特殊要求。(2)工藝文件：了解工件的工藝過程，本工序的加工要求，工件被加工表面及待加工面狀況，基準面選擇的情況，可用機床設備的主要規(guī)格，與夾具連接部分的尺寸及切削用量等。(3)生產(chǎn)綱領：夾具的結構形式應與工件的批量大小相適應，做到經(jīng)濟合理。(4)制造與使用夾具的情況，有無通用零部件可供選用。工廠有無壓縮空氣站；制造和使用夾具的工人的技術狀況等。夾具的出現(xiàn)可靠地保證加工精度，提高整體工作效率，減輕勞動強度，充分發(fā)揮和擴大機床的工藝性能。 夾具的國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢工業(yè)設計是人類社會發(fā)展和科學技術進步的產(chǎn)物，從英國莫里斯的“工藝美術運動”，到德國的包豪斯設計革命以及美國的廣泛傳播與推廣，工業(yè)設計經(jīng)過了醞釀，探索，形成，發(fā)展百余年的歷史滄桑。時至今日，工業(yè)設計已成為一門獨立的專業(yè)學科，并且有一套完整的研究體系。1980年國際工業(yè)設計協(xié)會理事會（ICSID）給工業(yè)作了明確定義：“就批量生產(chǎn)的工業(yè)產(chǎn)品而言，憑借訓練，技術知識，經(jīng)驗及視覺感受，而預示材料、結構、構造、形態(tài)、色彩、表面加工，裝飾以新的品質(zhì)和規(guī)格，叫做工業(yè)設計。根據(jù)當時的具體情況，工業(yè)設計師應在上述工業(yè)產(chǎn)品全部側面或其中幾個方面進行工作，而且需要工業(yè)設計師對包裝、宣傳、展示，市場開發(fā)等問題的解決付出自己的技術知識和經(jīng)驗以及視覺評價能力時，這也屬于工業(yè)設計的范疇”。材料、結構、工藝是產(chǎn)品設計的物質(zhì)技術基礎，一方面，技術制約著設計；另一方面，技術也推動著設計。從設計美學的觀點看，技術不僅僅是物質(zhì)基礎還具有其本身的“功能”作用，只要善于應用材料的特性，予以相應的結構形式和適當?shù)募庸すに?，就能夠?chuàng)造出實用，美觀，經(jīng)濟的產(chǎn)品，即在產(chǎn)品中發(fā)揮技術潛在的“功能”。任何設計都是時代的產(chǎn)物，它的不同的面貌，不同的特征反映著不同歷史時期的科學技術水平。技術是產(chǎn)品形態(tài)發(fā)展的先導，新材料，新工藝的出現(xiàn)，必然給產(chǎn)品帶來新的結構，新的形態(tài)和新的造型風格。材料，加工工藝，結構，產(chǎn)品形象有機地聯(lián)系在一起的，某個環(huán)節(jié)的變革，便會引起整個機體的變化。 夾具的基本結構和工作原理按在夾具中的作用,地位結構特點,組成夾具的元件可以劃分為以下幾類:(1)定位元件及定位裝置；(2)夾緊元件及定位裝置(或者稱夾緊機構)；(3)夾具體；(4)對刀,引導元件及裝置(包括刀具導向元件,對刀裝置及靠模裝置等)；(5)動力裝置；(6)分度,對定裝置；(7)其它的元件及裝置(包括夾具各部分相互連接用的以及夾具與機床相連接用的緊固螺釘,銷釘,鍵和各種手柄等)；每個夾具不一定所有的各類元件都具備,如手動夾具就沒有動力裝置,一般的車床夾具不一定有刀具導向元件及分度裝置。反之,按照加工等方面的要求,有些夾具上還需要設有其它裝置及機構,例如在有的自動化夾具中必須有上下料裝置。導向裝置設計根據(jù)產(chǎn)品加工圖紙和產(chǎn)品技術要求,知此套夾具需要在7地方鉆8次孔,其簡圖如下: 從產(chǎn)品側面圖了解,需要分別在7這些部位加工滿足條件的孔,其中在6處鉆孔后需要繼續(xù)攻絲,鉆7處的孔達到裝配要求即可。由于加工孔的要求不同,那么對導向裝置的長度,同軸度等一些要求也不盡相同。鉆6處的孔還需要計算鉆孔的直徑。根據(jù)產(chǎn)品的圖紙得到3處的孔大小相同，=。從而確定鉆套的導向直徑，從整體設計的已知條件來看，鉆模板厚20mm，縫紉機底板最寬處達178mm，又下墊塊厚14mm。由設計的框架數(shù)據(jù)計算，鉆模板與底板的最小間距為200mm14mm178mm＝8mm，由以上數(shù)據(jù)綜合分析，取鉆套1總長為30mm,其中沉孔部分長15mm，導向定位孔長15mm，帶肩部分長5mm。查設計資料表確定鉆套1的帶肩部分直徑12mm，下體直徑8mm，沉孔直徑4mm。從產(chǎn)品的三維尺寸和假象安裝情形看，鉆套3的長度不完全受底板的最寬長度的限制，為提高和保證一定的精度，取鉆套3的總長度為35mm，其中帶沉孔15mm，導向定位長20mm，帶肩部分長5mm，查設計資料表確定鉆套3的帶肩部分直徑12mm，下體直徑8mm，沉孔直徑4mm。鉆套4的選取和設計參數(shù)為，總長為35mm,其中沉孔部分長15mm，導向定位孔長20mm，帶肩部分長5mm。查設計資料表確定鉆套4的帶肩部分直徑14mm，下體直徑10mm，沉孔直徑6mm，導向直徑5mm。鉆套5的選取和設計參數(shù)為，總長為35mm，其中沉孔部分長15mm，導向定位孔長20mm，帶肩部分長5mm，查設計資料表確定鉆套5的帶肩部分直徑14mm，下體直徑10mm，沉孔直徑5mm。鉆套7的選取和設計參數(shù)為，總長為35mm,其中沉孔部分長15mm，導向定位孔長20mm，帶肩部分長5mm，查設計資料表確定鉆套7的帶肩部分直徑20mm，下體直徑16mm，沉孔直徑8mm。與7不同的是首先要在6處鉆深度為10mm，直徑為7mm的孔，(通),其參數(shù)分別為，總長為35mm,其中沉孔部分長15mm，導向定位孔長20mm，帶肩部分長5mm，帶肩部分直徑16mm，下體直徑12mm，沉孔直徑8mm，導向直徑7mm。第2孔參數(shù)總長為35mm,其中沉孔部分長15mm，導向定位孔長20mm，帶肩部分長5mm，帶肩部分直徑16mm，下體直徑12mm，沉孔直徑8mm。生產(chǎn)技術要求為:。,其允許差為+~+。：T10A,淬火HRC60~64。~。,銳邊無毛刺。 襯套的選擇與設計 襯套的主要作用是為了避免在更換鉆套的時候，對鉆模板的孔口造成過多的摩擦而不斷的擴大，從而影響鉆孔的精度，不能達到精度和加工的要求，致使生產(chǎn)的產(chǎn)品成為廢品。此套夾具采用固定襯套。根據(jù)已有條件確定襯套的外徑為18mm，公差范圍為+~+，內(nèi)孔徑為+~+。生產(chǎn)技術要求為：。,其允許差為+~+。:T10A,淬火HRC60~64；~；，銳邊無毛刺。定位元件的確定在選擇定位方案時，由于定位方式多種多樣，對定位基準、限位基準的確定也有幾種不同方法，此處采用以下觀點:1)當工件以回轉面(內(nèi)、外圓柱面、圓錐面、球面等)作為定位基面時，其軸線為定位基準。當工件以平面與定位元件接觸，此平面就是定位基面，它的理想狀態(tài)(平面度誤差為零)是定位基準。但對于已經(jīng)加工過的平面，通常忽略其平面度誤差，所以認為，定位基面就是定位基準，二者重合。2)當定位元件以回轉面作為限位基面時，其軸線作為限位基準。此夾具定位元件采用兩平面和一定位柱,擬用不完全限位方式定位。定位三面，夾緊兩面，有一面未限定的正好與加工的方向反向?？梢圆蛔饕?，在夾緊的時候，留有稍微大點的余量即可。其夾緊方式從總裝圖上可以清晰地看出，在此不在作過多的敘述。型號1墊塊的尺寸為150X30X14毫米，型號2墊塊為65X20X14毫米。定位柱的尺寸為總長83毫米，軸孔配合部分長22毫米。工件的定位誤差分析，是設計的重點和難點之一?；鶞饰灰普`差如：基準不重合誤差，構成了定位誤差，這些基本概念定義準確嚴密，在實際的設計過程中需要費一定的時間，用實際例子來說明基準位移和基準不重合這兩項誤差產(chǎn)生的原因及對加工尺寸的影響，但一涉及到兩項誤差的合成問題，即定位誤差對工序要求的影響，常常容易混淆。與其他定位誤差相比較，此夾具取用最基本的定位方式。定位柱加工要求：；:T10A，淬火HRC60~64；~；。墊塊加工要求：；：T10A,淬火HRC60~64，~；。~，裝配時磨削至所需要求。夾緊裝置 夾緊基本原理理論夾緊的目的是保證工件在夾具中的定位，不致因工時受切削力，重力或伴生離心力，慣性力，熱應力等的作用產(chǎn)生移動或振動。夾緊裝置是夾具完成夾緊作用的一個重要的而不可以缺少的組成部分，除非工件在加工過程中所受到的各種力不會使它離開定位時所需確定的位置，才可以設有夾緊裝置。夾緊裝置設計的優(yōu)劣，對于提高夾緊的精度和加工作效率，減輕勞動強度都有很大的影響。分析各類夾具的基本功能要求可以將夾緊裝置概括為兩類：第一類是性能要求，主要指定位唯一性、定位穩(wěn)定性,夾緊穩(wěn)定性及總體約束；第二類要求是夾具的結構剛性、成本及易操作性、易于維修等要求。本設計目錄中功能項包括夾緊對象特征項、加工信息特征及夾緊要求特征。夾緊對象特征項目：包括夾緊對象類型、材料、形狀、體積、數(shù)量、物理特性、磁性、導電性、剛性等信息。加工信息特征項：加工類型、機加工、裝配、檢測、焊接等、加工參數(shù)、切削參數(shù)、運動參數(shù)、幾何參數(shù)等。夾緊要求特征項：主要指性能要求，包括定位要求、定位基準選擇，如特征點、特征面。夾緊力大小、夾緊方向、夾緊行程、夾緊松開速率，自鎖性等。元件功能分析：夾緊功能主要包括四種元功能：定位功能、傳動功能、執(zhí)行功能和分度功能等輔助功能。定位功能由定位元件完成，定位元件按定位面特征分為平面定位元件、圓孔定位元件、外圓定位元件。傳動功能由中間遞力機構完成，該機構一般有三個作用；改變作用力的力一向、大小和自鎖作用。目前常用的有以下機構：斜楔機構、螺旋機構、圓偏心機構、杠桿鉸鏈機構、連桿機構、聯(lián)動機構、對中機構、定心機構等。設計夾緊裝置時,應滿足下述主要要求：，不應破壞工件的定位,為此，必須正確選擇夾緊力的方向及著力點。，適當，要保證工件在夾緊后的變形和受壓表面的損傷不致超出允許的范圍。，夾緊動作要迅速，操作方便省力，安全。 夾緊座在不考慮重力和其它的伴生力的情況下，夾緊力的大小既與切削力的大小有 關，也與切削力對支承的作用有關。W=KM(f1Rf1+f2Rf2)N(其中K=K1K2K3K4,K1=~2,K2=,K3=~,K4=)W=(+)N= M(切削扭矩)Q 需=KP/(f1+f2)=(+)= Q 需(切削力)為簡化夾具的成本及考慮工廠實際情況，擬用螺釘夾緊裝置。計算螺釘?shù)膴A緊力：W=2QL/ D中/tg(α+φ1)。此公式采用中的數(shù)據(jù)以M16標準螺紋計算。α為螺紋升角。tgα=S/лD中。φ1螺紋摩擦角；D中螺紋中徑；Q人工作用力；其中有f=(螺母端面與工件間的摩擦系數(shù))，φ1=6。34，；計算W=。很明顯，可以使用螺釘夾緊機構。見總裝圖：夾緊座加工要求：；:T10A,淬火HRC60~64； ~；；。 夾緊支板夾緊支板和夾緊座的目的相同，都是夾緊工件的，保證在加工過程中工件不移動，限制它的自由度，夾緊支板的工件接觸裝置擬用夾緊螺釘，支板在其中是輔助支承的，最終起決定作用的還是人的操作，不同人操作同樣的夾具或者是在夾緊的過程中用力和速度的不同，都對工件的加工精度有影響。由于取用的夾緊螺釘是一樣的，前面已經(jīng)計算過了，在此不重復了。具體的結構見零件圖。夾緊支板加工要求：；:T10A，淬火HRC38~45；~；；。 夾緊螺釘根據(jù)公司的實際情況選用夾緊螺釘，人工操作。節(jié)省成本，制造夾具的時間縮短并以國家標準的規(guī)格生產(chǎn)。夾緊功能的原理方案設計目錄是設計目錄應用的具體體現(xiàn)，由于夾具種類繁多，如何對其進行抽象化整理，以利于運用設計目錄的結構形式，還需要更深入的研究。建立原理方案設計目錄涉及的知識面較廣，難度較大，目錄本身的構造規(guī)律也很復雜。這里僅作最基本的原理方案設計研究。夾具體的結構設計夾具體整體輪廓尺寸如下：底座尺寸525X145X30毫米，上貼板尺寸200X25X145毫米。加強筋尺寸16X35X200(80176。)毫米。此模型是取用最基本的也是目前中捷公司大眾化模型。夾緊擬取方案：定位柱與夾緊座對稱分布，此夾緊可以盡量的避免多余的加工扭矩和定位旋轉誤差。兩不同面內(nèi)的墊塊主要墊在受力大的地方或者是產(chǎn)品的主筋上，在人為的基礎上消除夾緊和加工彈性變形。夾具在安裝和操作時應注意的事項當夾具的各個零件生產(chǎn)出來后，就要對它進行安裝。安裝夾具看起來是非常簡單的事情，但是不同的人安裝同樣的夾具，其安裝的夾具誤差都不一樣。(從瑞士手表的安裝準確度，其秒針走時誤差一年相隔一秒與一星期相隔一秒的例子得啟示)公司有專人安裝夾具的隊伍，在某些程度上提高了安裝精度。在安裝夾具的過程中要注意一些事項：(1)先以平衡的方式把鉆模板和夾具體以兩個錐銷定位，接著依次上固定螺釘。(2)墊鐵留有余量，在安裝上去后，等檢驗精度的時候再磨削部分余量至達到要求。按照磨損規(guī)則是盡量的初次磨削最少的余量，可以使使用時間加長,減少成本。(3)襯套用專用的夾鉗裝入，實際裝入時應有一定的阻力，最佳效果是一次性裝入。鉆套以旋轉的方式逐漸裝入，當裝入大約2/3時候旋出，再完全裝入。(4)定位柱套入后即旋緊螺母，當需要調(diào)整精度時再作更換，一般情況是不需要調(diào)整和更換的。(5)安裝夾緊座時，需同時上兩個固定螺釘。如果螺孔已經(jīng)回孔，就有一次性裝入，未回孔的先獨立旋進1/2后旋出，然后整體旋進即可。(6)裝支板對照總裝圖的形式裝入，其中有一反向螺栓，裝在第2支板上即可(支板序號以總裝圖從左往右為序)。(7)最后,以總裝圖的標準配上夾緊螺釘?，F(xiàn)代化生產(chǎn)要想有好的經(jīng)濟效益，必須提高勞動生產(chǎn)率而影響生產(chǎn)率的因素很多,金屬加工中一個重要的影響因素就是工件在夾具上的裝夾。夾具設計依據(jù)的原則是簡捷、實用、快速、“快速”指的就是快速裝夾。根據(jù)工件的種類、結構特征的不同，可采用不同的形式。合理的裝夾形式不但能達到快速、高效的目的而且能減輕工人的勞動強度，一般夾具設計出來成為產(chǎn)品后,就有一個裝夾模式。裝夾模式在快速裝夾的過程中，應該注意一些事項:(1)分別松開支板1和2的上下螺栓(只需要稍微松一點，約2~3毫米)，依次旋轉扳開支板1和2，逆時針松動夾緊座的的夾緊螺釘。(2)把工件以10~15度傾斜角靠定位柱放入夾具內(nèi)，同時旋轉支板2并相應的擰緊螺栓和輕微的擰夾緊螺釘至與工件接觸水平?；匚恢О?及其上的夾緊螺釘，一次性旋緊夾緊座上的夾緊螺釘，最后依次擰緊支板1和2的