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【正文】 生產(chǎn)周期，提高了生產(chǎn)效率。 車床支架機(jī)械加工工藝及（一道工序）夾具設(shè)計(jì) 23 4 夾具的設(shè)計(jì) 為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)成本，需要設(shè)計(jì)專用夾具。 本文僅針對(duì)工序Ⅳ：鉆、擴(kuò)、鉸Φ 45mm、Φ 30mm、Φ 孔的夾具進(jìn)行設(shè)計(jì)。 工序夾具的確定 夾具概述 在歷史的長(zhǎng)河中，夾具有 200 多年的歷史，它的發(fā)展大致經(jīng)歷了三個(gè)階段：第一階段，夾具在工件加工、制造的各工序中作為基本的夾持裝置，發(fā)揮著夾固工件的最基本功用。第二階段，隨著軍工生產(chǎn)及內(nèi)燃機(jī)，汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，夾具逐漸在規(guī)模生產(chǎn)中發(fā)揮出其高效率及穩(wěn)定加工質(zhì)量的優(yōu)越性，各類定位、夾緊裝置的結(jié)構(gòu)也日趨完善，夾具逐步發(fā)展成為機(jī)床 — 工件 — 工藝裝備工藝系統(tǒng)中相當(dāng)重要的組成部分。 眾所周知，夾具是用以固定加工對(duì)象，使之占有正確位置，以便接受施工的工藝裝備。如機(jī)械加工、裝配、檢驗(yàn)、焊接等工藝中都大量采用夾具。 夾具是一種裝夾工件的工藝裝備，它廣泛地應(yīng) 用于機(jī)械制造過程的切削加工、熱處理、裝配、焊接和檢測(cè)等工藝過程中。 在金屬切削機(jī)床上使用的夾具統(tǒng)稱為機(jī)床夾具。在現(xiàn)代生產(chǎn)中，機(jī)床夾具是一種不可缺少的工藝裝備，它直接影響著加工的精度、勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品的制造成本等，故機(jī)床夾具設(shè)計(jì)在企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造以及生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備中占有極其重要的地位。機(jī)床夾具設(shè)計(jì)是一項(xiàng)重要的技術(shù)工作。 機(jī)床夾具的作用 機(jī)床夾具的作用主要有 : 保證發(fā)揮機(jī)床的基本性能 如卡盤、頂尖，虎鉗、壓板、分度頭等，保證工件的安裝的正常裝卡和加工 。 擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍 如在車床的拖板上裝一個(gè)鏜模夾具，即可對(duì)箱體零件進(jìn)行鏜孔。在車床尾座上安裝板牙浮動(dòng)套筒，可實(shí)現(xiàn)套扣加工。 提高生產(chǎn)率和降低加工成本 減少輔助時(shí)間，使用夾具后，安裝工件可以不劃線，不找正，用于多刀切削（如組合鉆、組合銑），用于多件加工、多工位加工（如轉(zhuǎn)盤銑）。 車床支架機(jī)械加工工藝及（一道工序）夾具設(shè)計(jì) 24 保證加工精度 的穩(wěn)定性， 降低對(duì)工人技術(shù)水平的要求，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度如對(duì)大型、笨重的工件進(jìn)行加工時(shí)，工件的調(diào)整和夾緊是很費(fèi)力氣的，如果采用氣動(dòng)或液動(dòng)夾緊裝置，既方便又安全。 機(jī)床夾具的功能 在機(jī)床上用夾具裝夾工件時(shí)，其主要功能是使工件定位和夾緊。然而 ，由于各類機(jī)床加工方式的不同，有些機(jī)床夾具還具有一些特殊的功能。 機(jī)床夾具的主要功能有 : 定位：確定工件在夾具中占有正確的過程。定位是通過工件定位基準(zhǔn)面與夾具定位元件的定位面接觸或配合實(shí)現(xiàn)的。正確的定位可以保證工件加工面的尺寸和位置精度要求。 夾緊：工件定位后將其固定，使其在加工過程中保持定位位置不變的操作。由于工件在加工時(shí)，受到各種力的作用，若不將工件固定，則工件會(huì)松動(dòng)、脫落。因此，夾緊為工件提供了安全、可靠的加工條件。 機(jī)床夾具的特殊功能 （ 1）對(duì)刀調(diào)整刀鋸切削刃相對(duì)工件或夾具的正確位置。如銑床夾具中的對(duì)刀塊，它能迅速地確定銑刀相對(duì)于夾具的正確位置。 （ 2）導(dǎo)向如鉆床夾具中的鉆模板和鉆套，能迅速地確定鉆頭的位置，并引導(dǎo)其進(jìn)行鉆削。導(dǎo)向元件制成模板形式，故鉆床夾具常稱為鉆模。鏜床夾具也具有導(dǎo)向功能。 機(jī)床夾具在機(jī)械加工中的作用 在機(jī)械加工中，使用機(jī)床夾具的目的主要有以下六個(gè)方面。然而，在不同的生產(chǎn)條件下，應(yīng)該與不同的側(cè)重點(diǎn)。夾具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合考慮加工的技術(shù)要求，以達(dá)到預(yù)期的效果。 （ 1）保證加工精度用夾具裝夾工件時(shí)，能穩(wěn)定地保證加工精度， 并減少對(duì)其它生產(chǎn)條件的依賴性，故在精密加工中廣泛地使用加緊廠，并且它還是全面質(zhì)量管理的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。夾具能保證加工精度的原因是由于工件在夾具中的位置和夾具對(duì)刀具、機(jī)床的切削成形運(yùn)動(dòng)的位置被確定，所以工件在加工中的正確位置得到保證，從而夾具能滿足工件的加工精度要求。 （ 2）提高勞動(dòng)生產(chǎn)率使用夾具后，能使工件迅速地定位和夾緊，并能夠顯著地縮短輔助時(shí)間和基本時(shí)間，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。 （ 3）改善工人的勞動(dòng)條件用夾具裝夾工件方便、省力、安全。當(dāng)采用氣壓、液壓等夾緊裝置時(shí)，可減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，保證安全生產(chǎn)。 車床支架機(jī)械加工工藝及（一道工序）夾具設(shè)計(jì) 25 （ 4）降低生產(chǎn)成本在批量生產(chǎn)中使用夾具時(shí)，由于勞動(dòng)生產(chǎn)率的提高和允許使用技術(shù)等級(jí)較低的工人操作，故可明顯地降低生產(chǎn)成本。 （ 5）保證工藝紀(jì)律在生產(chǎn)過程中使用夾具，可確保生產(chǎn)周期、生產(chǎn)調(diào)度等工藝秩序。例如，夾具設(shè)計(jì)往往也是工程技術(shù)人員解決高難度零件加工的主要工藝手段之一。 （ 6）擴(kuò)大機(jī)床工藝范圍這是在生產(chǎn)條件有限的企業(yè)中常用的一種技術(shù)改造措施。如在車床上拉削、深孔加工等，也可用夾具裝夾以加工較復(fù)雜的成形面。 夾具設(shè)計(jì)有關(guān)計(jì)算 定位基準(zhǔn)的選擇 此時(shí)，可以用粗銑過的底面進(jìn)行定位，這樣就可以保證它們之間的位置精度。 本夾具定位方案為工件以底面及兩側(cè)面分別靠在夾具支架的定位平面和定銷及底面的 3個(gè)固定鉆套定位，用螺釘和壓板將工件夾緊固定。 切削力及夾緊力計(jì)算 撥動(dòng)叉的夾緊遵循的原則：保證定位準(zhǔn)確可靠、工件和夾具變形在允許的范圍內(nèi)、加緊機(jī)構(gòu)可靠、裝夾卸除方便快速省力、并且和中批生產(chǎn)的生產(chǎn)綱領(lǐng)匹配。 最大切削力：加工 φ 30mm孔時(shí)軸向力最大 由參考文獻(xiàn) [2]表 23 F= 公式中： F為所需切削力， D為鉆孔直徑； Kp為 安全系數(shù)。 其中： HB=200 nF= 式中： D=30mm, f=計(jì)算結(jié)果 = KF 當(dāng)實(shí)際的加工條件與求得的經(jīng)驗(yàn)公式的實(shí)驗(yàn)條件不相符時(shí)，各種因素對(duì)軸向力的修正系數(shù) 。 2．夾緊力計(jì)算 ()190 FFM nHBKK??( ) ( ) 190FFM nHBKK? ? ? ?車床支架機(jī)械加工工藝及（一道工序）夾具設(shè)計(jì) 26 選用壓板壓緊，實(shí)際加緊力 N 應(yīng)為 式中， μ 1和 μ 2是夾具定位面及加緊面上的摩擦系數(shù)， μ 1＝ μ 2 ＝ 。 壓板用螺母擰緊，由《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表 1223 得螺母擰緊力 N擰 ＝ 4200N 根據(jù)杠桿原理壓板實(shí)際加緊力為 N圧 ＝ 3＝ 33445N 此時(shí)壓 N 已大于所需的 1460N 的夾緊力，故本夾具可安全工作。 其中： K 為安全系數(shù) K1：一般安全系數(shù)，考慮到增加夾緊的可靠性和因工件材料性質(zhì)及余量不均勻等引起的切削力的變化。 一般取 K1 = K2 ：加工性質(zhì)系數(shù)，粗加工取 K2 = 。精加工取 K2 = K3：刀具鈍化系數(shù)，考慮刀具磨損鈍化后，切削力增加。一般取 K3 = 。這 里取 K3 = K4 ：斷續(xù)切削系數(shù)，斷續(xù)切削時(shí)取 K4 = 。連續(xù)切削時(shí)，取 K4 =1 所以 K=K1K2K3K4== 所以 Q =33445 ? = 86690N 所以?shī)A緊力為： Q =86690 定位誤差分析 確定基準(zhǔn)定位誤差 由參考文獻(xiàn) [7]表 1112 Δ dw = 2δ xcosα + 2δ y cos(90α ) 圓柱銷直徑 D=12mm 由參考文獻(xiàn) [7] 圓柱銷直徑偏差 D=12+ + mm δ y == mm δ x = mm Δdw=2cos90o+2 cos(9090)= 定位誤差 ε =Δ dw+Δ 1 Δ 1：為定位銷與 工件間最小間隙 Δ1= 定位誤差 ε =Δ dw+Δ 1=+= 121 1 1 4 8 . 1 4 1 1 1 4 8 . 1 40 . 5 0 . 5FNN??? ? ???車床支架機(jī)械加工工藝及（一道工序）夾具設(shè)計(jì) 27 零件誤差為因?yàn)楦黜?xiàng)誤差不可能同時(shí)出現(xiàn)最大值，故對(duì)這些隨機(jī)性變量按照概率法合稱為 T?? δ2 1 +e2 1 +e2 2 +x2 1 +(2x3)2 本工序加工 φ 30H 7孔，最后采用鉸孔加工，選用 GB/113384 鉸刀，直徑為 φ 30+ +,鉸刀尺寸允許磨損到 φ 。采用 GB/T226391快換鉆套，其內(nèi)徑為 φ30F7（ + + ） mm,外徑為 φ 34m6（ + + ） mm,采用 GB/T226391固定襯套，內(nèi)徑為 φ 30F7（ + + ） mm。 七級(jí)精度的偏差為 ,所以?shī)A具誤差小于零件誤差，滿足定位要求。 夾具裝配 總體上來說，夾具的裝配實(shí)行從下至上，從左至右，從局部到整體的順序。 局部裝配 按規(guī)定的技術(shù)要求，將零件或部件進(jìn)行配合和連接，使之成為半成品或成品的工藝過程，稱為裝配。包括：部件裝配、總裝。 裝配精度的內(nèi)容： 相互位置精度要求如，傳動(dòng)軸之間的平行度、中心距偏差等。 相對(duì)運(yùn)動(dòng)精度要求如，齒輪傳動(dòng)的轉(zhuǎn)角誤差。 相互配合精度要求如，規(guī)定的配合間隙、過盈。 接觸精度要求如，錐體配合、齒輪嚙合等的實(shí)際接觸面積。 整體裝配 保證裝配精度的工藝方法共有四種?？蓺w納為四種，即互換法、選配法、修配法和調(diào)整法。 選擇合理的裝配方法可以實(shí)現(xiàn)用較低的零件加工精度和較少的裝配勞動(dòng)量達(dá)到較高的裝配精度。根據(jù)產(chǎn)品的性能要求、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、生產(chǎn)形式和生產(chǎn)條件等，可采取不同的裝配方法。 夾具經(jīng)濟(jì)性分析 為了提高整個(gè)工藝加工的生產(chǎn)效率，在保證定位夾緊要求和零件的各項(xiàng)技術(shù)要求的前提下，對(duì)于夾具的選擇也要滿足一定的經(jīng)濟(jì)性。 1．在夾具設(shè)計(jì)中，應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件或推薦的元件，這樣在夾具需更換元件時(shí)，可避免重復(fù)設(shè)計(jì)、重復(fù)制造帶來的麻煩和浪費(fèi)，減少更換時(shí)間，且降低了夾 具成本。 盡量減小需要精加工的平面面積，降低夾具的制造成本。 車床支架機(jī)械加工工藝及（一道工序）夾具設(shè)計(jì) 28 為提高生產(chǎn)率，應(yīng)盡量采用方便、簡(jiǎn)單的夾緊裝置，這樣不僅可以減少疲勞強(qiáng)度，還可以降低成本。 夾具的裝配總圖應(yīng)該遵循機(jī)械制圖國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行繪制，圖形大小盡量取 1:1，為求使繪制的夾具總圖具有良好的直觀性，如果工件過大的時(shí)候選用 1:2等縮小比例，過小時(shí)取 2:1的比例；途中應(yīng)該以最少數(shù)量視圖清楚地表示出夾具的工作原 理和結(jié)果，表示各種元件或者裝置之間的位置光系等；繪制的順序：先用點(diǎn)劃線繪出工件的輪廓，外形及定位基準(zhǔn)，并用網(wǎng)狀線顯示出加工余量；把工件輪廓視為透明體，然后按著工件的形狀及位置依次畫出定位、導(dǎo)向、夾緊及其他元件或者裝置的具體結(jié)構(gòu)；最后繪制夾具體，形成一個(gè)完整的夾具；夾具總圖上標(biāo)注出零件編號(hào)，按規(guī)定要求填寫標(biāo)題欄和明細(xì)表；最后確定并標(biāo)注有尺寸和夾具技術(shù)要求。 本套夾具在經(jīng)濟(jì)性方面具有加工經(jīng)費(fèi)較少，比較容易加工，所用零件均為標(biāo)準(zhǔn)件，易購(gòu)買。夾具制造所需成本低，適用于大中型批量加工。 車床支架機(jī)械加工工藝及（一道工序）夾具設(shè)計(jì) 29 結(jié)論 關(guān)于 C6140A普通車床的支架工藝規(guī)程設(shè)計(jì)及夾具設(shè)計(jì)，經(jīng)過一段時(shí)間的努力，已經(jīng)基本完成，現(xiàn)總結(jié)如下： 本次課程設(shè)計(jì)師對(duì)所學(xué)知識(shí)的一次綜合運(yùn)用，充分運(yùn)用了以前所學(xué)知識(shí)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(shí)，同時(shí)也是對(duì)《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》學(xué)習(xí)水平的一個(gè)升華。 掌握了一般的設(shè)計(jì)思路和切入點(diǎn)，對(duì)機(jī)械加工工藝規(guī)程和機(jī)床夾具設(shè)計(jì)有更加全面的認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)了正確的思路和分析解決設(shè)計(jì)問題的能力，同時(shí)提升了實(shí)踐能力。 進(jìn)一步規(guī)范了機(jī)械制圖的制圖水平，對(duì)各種標(biāo)注、規(guī)范、手冊(cè)有了更深一步的了解。 還需要更大努力去不斷學(xué)習(xí)，提高我國(guó)的機(jī)械制造行業(yè)水平。 由于本人水平有限，對(duì) WORD的操作不是太熟練，論文中有許多不對(duì)或者錯(cuò)誤之處，還請(qǐng)老師給予指正和教導(dǎo)，深表感謝。 車床支架機(jī)械加工工藝及（一道工序）夾具設(shè)計(jì) 30 參考文獻(xiàn) 編 【 1】 張耀宸 編，機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)，航空工業(yè)出版社， 1993 年。 【 2】 艾興、肖詩(shī)綱編，切削用量手冊(cè)，機(jī)械工業(yè)出版社。 【 3】 侯珍秀編，機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社， 2021 年 3月。 【 4】 趙家齊編，機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書，機(jī)械工業(yè)出版社， 1987 年 11 月。 【 5】 孫玉芹、孟兆新編，機(jī)械精度設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，科學(xué)出版社， 2021 年 8 月。 【 6】 張世昌、李昌、高航主編，機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)，高等教育出版社。 2021 年 8月。 【 7】 東北重型機(jī)械學(xué)院、洛陽(yáng)農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)院、長(zhǎng)春汽車廠工人大學(xué)編，機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社， 1979 年 7月。