【正文】 。采用這套夾具可以有效的提高生產(chǎn)效率，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，在節(jié)省資源的同時(shí)有效的提高了勞動(dòng)生產(chǎn)力。機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業(yè)的生產(chǎn)提供裝備，社會(huì)上有著各種各樣的機(jī)械或機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)品。從某中意義上講，機(jī)械制造水平的高低是衡量一個(gè)國(guó)家國(guó)民經(jīng)濟(jì)綜合實(shí)力和科學(xué)技術(shù)水平的重要指標(biāo)。正確地解決一個(gè)零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工 藝尺寸確定等問(wèn)題，并設(shè)計(jì)出專用夾具，保證零件的加工質(zhì)量。因此本次設(shè)計(jì)綜合性和實(shí)踐性強(qiáng)、涉及知識(shí)面廣。 機(jī)床夾具介紹 夾具最早出現(xiàn)在 1787 年，至今經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段。在工業(yè)發(fā)展初期。夾具的定位、夾緊、導(dǎo)向（或?qū)Φ叮┰慕Y(jié)構(gòu)也日趨完善，逐漸發(fā)展成為系統(tǒng)的主要工藝裝備之一；第三階段，即近代由于世界科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步及社會(huì)生產(chǎn)力的迅速提高，夾具在系統(tǒng)中占據(jù)相當(dāng)重要的地位。 夾具的現(xiàn)狀及生產(chǎn)對(duì)其提出新的要求 現(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應(yīng)市場(chǎng)激烈競(jìng)爭(zhēng)，企業(yè)中多品種生產(chǎn)的工件已占工件種類數(shù)的 85%左右。另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，約隔 4年就要更新 80%左右的專用夾具，而夾具的實(shí)際磨損量只有 15%左右，特別最近年來(lái)柔性制造系統(tǒng)（ FMS）、數(shù)控機(jī)床（ NC），加工中心（ MC）2 和成組加工（ GT）等新技術(shù)被應(yīng)用和推廣，使中小批生產(chǎn)的生產(chǎn)率逐步趨近于大批量生產(chǎn)的水平。 ⑴ 精密化 隨著機(jī)械產(chǎn)品精度的日益提高，勢(shì)必也相應(yīng)提高對(duì)其精度要求。 ⑵ 高效化 高效化夾具主要用來(lái)減少工件加工的機(jī)動(dòng)時(shí)的和輔助時(shí)的，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減少 工人勞動(dòng)強(qiáng)度，常見(jiàn)的高效化夾具有：自動(dòng)化夾具、告訴化夾具、具有夾緊動(dòng)力模塊的夾具等。 ⑶ 柔性化 夾具的柔性化與機(jī)床的柔性化相似，它是通過(guò)調(diào)組合等方式，以適應(yīng)工藝可變因素的能力。 ⑷ 標(biāo)準(zhǔn)化 夾具的標(biāo)準(zhǔn)化與通用化是相互聯(lián)系的兩個(gè)方面，在制造典型夾具，結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，首先進(jìn)行夾具元件和部件的通用化，建立典型尺寸系列或變型，以減少功能用途相近的夾具元件和不見(jiàn)的形成：舍棄一些功能低劣的結(jié)構(gòu)，通用化方法包括：夾具、部件、元件、毛呸和材料的通用化夾具的標(biāo)準(zhǔn)化階段是通用化的深入并為工作圖的審查創(chuàng)造了良好的條件。夾具的標(biāo)準(zhǔn)化也是夾具柔性 化高效化的基礎(chǔ)，作為發(fā)展趨勢(shì)，這類夾具的標(biāo)準(zhǔn)化，有利于夾具的專業(yè)化生產(chǎn)和有利于縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)總成本 [8]。它是用來(lái)固定加工對(duì)象，使之占有正確位置，接受施工或檢測(cè)的裝置。定位后將其固定，使其在加工過(guò)程中始終保持定位位置不變的操 作稱為夾緊。用以裝夾工件的裝置稱為機(jī)床夾具，簡(jiǎn)稱夾具。 ② 夾緊裝置：該裝置的作用是將工件壓緊夾牢，并保證工件在加工的過(guò)程中正確位置不變。 ⑵ 機(jī)床夾具的其他特殊元件或裝置 4 ①連接元件：根據(jù)機(jī)床的特點(diǎn)，夾具在機(jī)床上的安裝連接常有兩種形式。連接元件用以確定夾具本身在機(jī)床上的位置。 ②對(duì)刀元件：常用在普通銑床夾具中，用對(duì)刀快調(diào)整銑刀加工前的位置。 ③導(dǎo)向元件 :常用在鉆床、鏜床夾具中，用鉆套和鏜套引導(dǎo)刀具加工中的正確位置。這些元件或裝置需要專門設(shè)計(jì) [11]。它們有很大的通用性，無(wú)需調(diào)整或稍加調(diào)整就可以用于裝夾不同的工件。 由于使用通用夾具夾緊工件比較費(fèi)時(shí)，操作復(fù)雜，生產(chǎn)效率低，且較難裝夾形狀復(fù)雜的工件，故通用夾具主要用于單件小批生產(chǎn)，在產(chǎn)品固定的大批量生產(chǎn)中很少使用通用夾具，而使用效率較高的專用夾 具。所以結(jié)構(gòu)緊湊，操作迅速方便。 專用夾具定位精度高，一批工件加工或所得尺寸穩(wěn)定，互換性高，并且可以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省工時(shí)，顯著提高效率，另外利用專用夾具還可以擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍。此外、專用夾具的設(shè)計(jì)制造周期較長(zhǎng)。 ⑶ 成組夾具 根據(jù)成組技術(shù)原來(lái)技術(shù)的用于成組加工的夾具。 5 ⑷ 組合夾具 組合夾具是由可循環(huán)使用的標(biāo)準(zhǔn)夾具零件部件組裝成易于聯(lián)結(jié)和拆卸的夾具。因?yàn)樗梢圆痖_，其元件可清洗入庫(kù)，留待組裝新的夾具。由于組合夾具還具有縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，減少專用夾具種類、數(shù)量和存放面積等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于新產(chǎn)品的試制和多品種小 批量生產(chǎn)。自動(dòng)線夾具基本上分為兩類：一類為固定式夾具，它與一般專用夾具相似；一類為隨行夾具，她除了具有一般夾具所擔(dān)負(fù)的裝夾任務(wù)外，還擔(dān)負(fù)自動(dòng)線輸送工件的任務(wù)。 除了上述分類外，夾具還可以按照動(dòng)力來(lái)源不同分為手動(dòng)夾具、氣動(dòng)夾具、液壓夾具、電動(dòng)夾具、磁力夾具、真空夾具及自?shī)A緊夾具等，按工種還可以分為車床夾具、銑床夾具、磨床夾具、鉆床夾具等 [3]。歸納起來(lái)有以下幾個(gè)方面的作用： ⑴ 保證工件的加工精度 由于采用夾具安裝，可以準(zhǔn)確地確定工件與機(jī)床、刀具之間的相互位置，所以在機(jī)械加工中，可以保證工件各個(gè)表面的相互位置精度，使其不受或不受各種主觀因素的影響，容易獲得較高的加工精度，并使一批工件的精度穩(wěn)定。另外，采用夾具裝夾或，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，對(duì)操作工人的技 術(shù)水平的要求可以降低，有利于提高生產(chǎn)率和降低成本。這是在生產(chǎn)條件有限的也器中常用的一種技術(shù)改造措施。 6 ⑷ 改善勞動(dòng)條件和保證生產(chǎn)安全 使用專用機(jī)床夾具可減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度、改善勞動(dòng)條件，保證安全生產(chǎn) [16]。此法使工件定位迅速方便，定位精度較高，廣泛用于成批和大量生產(chǎn)。由于夾具預(yù)先在機(jī)床上已調(diào)整好位置（也有在加工過(guò)程中再進(jìn)行找正的），因此，工件通過(guò)夾具相對(duì)于機(jī)床也就有了正確的位置。 基準(zhǔn)及其分類 機(jī)器零件是由若干個(gè)表面組成的。研究零件表面的相對(duì)位置關(guān)系，是離不開基準(zhǔn)的?；鶞?zhǔn)是用來(lái)確定生產(chǎn)對(duì)象上幾何要素間的幾何關(guān)系所依據(jù)的那些點(diǎn)、線、面。 ⑴ 設(shè)計(jì)基準(zhǔn) 在零件圖樣上所采用的基準(zhǔn)，稱為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。工藝基準(zhǔn)按用途不同，又分為裝配基準(zhǔn)、測(cè)量基準(zhǔn)、工序基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn)。 ②測(cè)量基準(zhǔn) 測(cè)量時(shí)用以檢驗(yàn)已加工表面尺寸幾 位置的基準(zhǔn)，稱為測(cè)量基準(zhǔn)。 ④定位基準(zhǔn) 工件定位時(shí)所采用的基準(zhǔn)，稱為定位基準(zhǔn)。如軸心線、對(duì)稱面等，它們是由某些具體表面來(lái)體現(xiàn)的。 工件的定位 工件定位的基本原理 工件裝夾在機(jī)床上必須使工件相對(duì)于刀具和機(jī)床處于正確的加工位置，它包括工件在夾具的定位、夾具在機(jī) 床上的安裝以及夾具相對(duì)于刀具和整個(gè)工藝系統(tǒng)的調(diào)整等工作過(guò)程。顯然，工件的定位是其中極為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。通常是用一個(gè)支承點(diǎn)限制工件的一個(gè)自由度，用合理設(shè)置的六個(gè)支承點(diǎn)，限制工件的六個(gè)自由度，使工件在夾具中的位置完全確定，這就是工件定位的“六點(diǎn)定位原則” 。 ② 不完全定位 根據(jù)工件的加工要求，并不需要限制工 件的全部自由度，這樣的定位，稱為不完全定位。器定位無(wú)法保證加工要求，所以是決不允許的。過(guò)定位中常會(huì)出現(xiàn)干涉現(xiàn)象。一種是改變定位元件的結(jié)構(gòu)，使定位元件在重復(fù)限制自由度的部分不起定位作用 [11]。工件定位以后需要通過(guò)一定的裝置把工件壓緊夾牢在定位元件上，使工件在加工過(guò)程中，不會(huì)由于切削力、工件重力、離心力或慣性力等的作用而發(fā)生位置變化或產(chǎn)生振動(dòng)，以保證加工精度和安全生產(chǎn)。 夾緊裝置的組成及基本要求 ⑴ 夾緊裝置的組成 ①力源裝置 ②中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 作用如下： a）改變夾緊作用力的方向 b）改變夾緊作用力的大小 c）具有一定的自鎖性能 ③夾緊元件 ⑵ 對(duì)夾緊裝置的基本要求 ①夾緊時(shí)不能破壞工件在夾具中占有的 正確位置 ②夾緊力的大小要適當(dāng) ③夾緊裝置要操作方便 ④結(jié)構(gòu)要進(jìn)湊簡(jiǎn)單，有良好的結(jié)構(gòu)工藝性，盡量使用標(biāo)準(zhǔn)件 [16] 夾緊力的確定 確定夾緊力就是確定夾緊力的大小、方向和作同點(diǎn)。夾緊力的三要素對(duì)夾緊結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)起著決定性的作用。 ⑴ 夾緊力方向的確定 ①夾緊力方向應(yīng)垂直于主要定位基準(zhǔn)面 ②夾緊力的方向最好與 切削力、工件重力方向一致 ⑵ 夾緊力作用點(diǎn)的選擇 9 ①應(yīng)能夠保持工件定位穩(wěn)定可靠，在夾緊過(guò)程中不會(huì)引起工件產(chǎn)生位移或偏轉(zhuǎn)。 ②常規(guī)情況下，只考慮切削力（矩）在力系中的影響；切削力（矩）用切削原理公式計(jì)算。在工件做高速運(yùn)動(dòng)場(chǎng)合，必須計(jì)入慣性力。 K 為總安全系數(shù)， K=K0K1K2K3 各種因素的安全系數(shù)可查表 23，一般 K=~；當(dāng)夾緊力與切削力相反時(shí)，K=~3 。對(duì)夾具的總體結(jié)構(gòu)最好能擬訂出幾個(gè)不同的方案，畫出草圖，經(jīng)過(guò)分析比較，選擇最佳方案 ⑶繪制夾具總圖 ①選擇操作者工作時(shí)正對(duì)的位置為主視圖 ②用雙點(diǎn)劃線將工件的外形輪廓、定位基面、夾緊表面以及加工表面畫在各視圖相應(yīng)的位置上，待加工 面上的加工余量可用網(wǎng)紋線表示。在夾具中的非標(biāo)準(zhǔn)零件都要繪制零件圖，并按總圖要求確定零件的尺寸、公差及技術(shù)條件 夾具總圖技術(shù)要求的制訂 ⑴夾具總圖上應(yīng)標(biāo)注的尺寸和公差 ①夾具外形的最大輪廓尺寸 ②影響定位精度的尺寸 ③影響對(duì)刀精度的尺寸和公差 ④影響夾具在機(jī)床上安裝 精度的尺寸和公差 ⑤影響夾具精度的尺寸和公差 ⑥其他裝配尺寸及公差 ⑵夾具總圖上公差值的確定 ①與加工尺寸有直接對(duì)應(yīng)關(guān)系的夾具公差δ J ②其他裝配尺寸的配合性質(zhì)及公差等級(jí) ⑶夾具總圖上應(yīng)標(biāo)注的技術(shù)要求 夾具總圖上無(wú)法用符號(hào)標(biāo)注而又必須說(shuō)明的問(wèn)題，可作為技術(shù)要求用文字寫在總圖的空白處。 第三章、零件的分析及加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 零件的分析 圖 31 零件圖 已知該零件的材料為 45 號(hào)鋼 ,大批量生產(chǎn)，在上圖錐銷套零件上銑一個(gè)平面（其它11 工序已經(jīng)加工完成）。這平面的位置要求，現(xiàn)將分述如下： ⑴ 以錐套零件中心線為基準(zhǔn)在零件表面銑平面； ⑵ 需加工的平面與零件中心線的距離為自由公差； ⑶ 需加工平面的形位公差也為自由公差； 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 確定零件的加工形式 零件材料為 45 鋼，由于零件其余尺寸以加工完成，銑平面為最后步驟。 基面的選擇的選擇 基準(zhǔn)面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一，基準(zhǔn)面選擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率 得以提高。 粗基準(zhǔn)的選擇：對(duì)于零件的加工而言，粗基準(zhǔn)的選擇對(duì)后面的精加工至關(guān)重要。為了保證平面的位置精度的要求，我們采用兩個(gè)垂直面定位，依照粗基準(zhǔn)的選擇原則（即當(dāng)零件有不加工表面時(shí)，應(yīng)該以這些不加工表面作為粗基準(zhǔn)，若零件有若干個(gè)不加面時(shí)，則應(yīng)以與加工表面要求相對(duì)位置精度較高的不加工表面做為粗基準(zhǔn)）來(lái)選取。將工件φ 16mm 圓面和φ18mm 分別放在深度 4mm 和 6mm 的兩個(gè)不同深度的垂直面上，限制了四個(gè)自由度，同時(shí)用滾壓快壓住零件限止了一個(gè)自由度同時(shí)將零件夾緊固定。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為成批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用銑床配以專用夾具，并盡量使工序集中在提高生產(chǎn)率。 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 根據(jù)上 述原始資料，分別確定各加工表面的加工余量和工步如下： 12 ⑴ Φ 18mm 的外圓 Φ 18mm 外圓粗糙度要求為 ，單邊余量為 2mm。 確定切削用量 銑平面 ⑴ 選擇刀具 刀具選取不重磨損硬質(zhì)合金套式端銑刀，刀片采用 YG8, mmap 2? ， mmd 350 ? ， min/125mv ? ， 4?z 。 根據(jù)表查出 齒/ mmfz ? ，則 m i n/ rd vn s ????? ?? 按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取 wn ＝ 1450 min/r m i n/ 0145 035100 0 mdnv w ????? ?? 當(dāng) wn ＝ 1450r/min 時(shí) 加工平面 13 rmmznff wzm /1 1 6 01 4 5 ????? 按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取 rmmfm /1160? 第四章 聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)夾具設(shè)計(jì) 委了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾 具。 問(wèn)題的提出 本夾具主要用于銑削錐銷套銑平面，精度要求不高，為此，只考慮如何提高生產(chǎn)效率上，精度則不必重點(diǎn)考慮。定位基準(zhǔn)的選擇必須合理，否則將 直接影響所制定的零件加工工藝規(guī)程和最終加工出的零件質(zhì)量。因此應(yīng)該根據(jù)零件圖的技術(shù)要求，從保證零件的加工精度要求出發(fā)，合理選擇定位基準(zhǔn)。零件外圓可以作為我們選擇的基準(zhǔn)，因?yàn)榱慵耐鈭A已經(jīng)加工到位，可以在已加工的外圓上銑出一個(gè)平面。 定位元件的選擇 如圖 41所示，由于本次設(shè)計(jì)的零件沒(méi)有較高的技術(shù)要求，而且加工零件加工平面沒(méi)有位置要求，所以考慮在加工零件外圓表面定位。根據(jù)零件實(shí)際加工的銑削力不大，夾具的夾緊力可以阻止零件的旋轉(zhuǎn)，所以我們不考慮零件加工時(shí)發(fā)生旋轉(zhuǎn)。然而用滾動(dòng)壓板壓緊就要考慮到壓緊力的問(wèn)題，考慮了各種夾緊方案，最后選用聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)一次對(duì)多個(gè)零件的夾緊，用聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)可以使十四塊移動(dòng)壓板同時(shí)壓緊并且可以使壓緊力均勻的分布，這樣不會(huì)影響到零件的加工精度。本工序的切削余量小，切削力小，可以采用液壓組合傳動(dòng)增壓夾緊。 15 圖 42 零件定位夾緊 圖中通過(guò)浮動(dòng)壓塊可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)活塞桿同時(shí)前進(jìn)且使夾緊力均勻分布。 圖 43 聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)原理 切削力及夾緊力計(jì)算 切削力是 金屬切削 過(guò)程中重要的物理現(xiàn)象之一，他直接影響著工件質(zhì)量、刀具壽命、 機(jī)床 動(dòng)力消耗。學(xué)習(xí)和掌握切削力的知識(shí)和規(guī)律，是很有意義的。16 切削力的分解根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際需要及測(cè)量方便，通常將總切削力 F分解為三個(gè)互相垂直的分力，即：主切削力、背向力、進(jìn)給力。 例題 1 夾緊力的計(jì)算工件材料為 AS9U3，大平面加工余量為 ，采用 硬質(zhì)合金 端 銑刀 加工，切削力查參考文獻(xiàn) 〔 1〕可根據(jù)如下公式計(jì)算： FVFzFw