C620-1車床改為車球窩機(jī)床的夾具設(shè)計(jì)【說明書+CAD】
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洛陽理工學(xué)院論文
第1章 緒 論
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，它直接影響著工件加工的精度、勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品的制造成本等。
現(xiàn)代機(jī)床特別是組合機(jī)床通常配備專用夾具，有些組合機(jī)床是圍繞專用夾具設(shè)計(jì)的，專用夾具作為組合機(jī)床的重要組成部分，往往是能否滿足使用要求的關(guān)鍵。
應(yīng)用機(jī)床夾具，有利于保證工件的加工精度、穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量；有利于提高勞動生產(chǎn)率和降低成本；有利于改善工人勞動條件，保證安全生產(chǎn)；有利于擴(kuò)大機(jī)床工藝范圍，實(shí)現(xiàn)“一機(jī)多用”。
通用夾具是指已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化的，可用于加工一定范圍內(nèi)的不同工件的夾具。如三爪自定心卡盤、機(jī)床用平口虎鉗、萬能分度頭磁力工作臺等。
據(jù)夾具在不同生產(chǎn)類型中的通用特性，機(jī)床夾具可分為通用夾具、專用夾具、可調(diào)夾具、組合夾具和拼裝夾具五大類。夾具按使用機(jī)床不同，可分為車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、齒輪機(jī)床夾具、數(shù)控機(jī)床夾具、自動機(jī)床夾具、自動線隨行夾具以及其他機(jī)床夾具等。
隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代，其產(chǎn)品型號越來越多，質(zhì)量要求越來越高，更新周期也越來越短。機(jī)床夾具是保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高勞動生產(chǎn)率的重要手段，其結(jié)構(gòu)形式必須與其生產(chǎn)類型和市場變化相適應(yīng)。顯然，單一品種大批量生產(chǎn)中所使用的專用夾具的結(jié)構(gòu)形式，已難以適應(yīng)這種多品種、高精度、短周期生產(chǎn)的要求，必須隨生產(chǎn)形式的變化而向前發(fā)展。其發(fā)展方向，主要表現(xiàn)在柔性化、精密化、高效自動化等方面，夾具設(shè)計(jì)工作則更加注重標(biāo)準(zhǔn)化和采用計(jì)算機(jī)輔助實(shí)現(xiàn)夾具設(shè)計(jì)自動化。
先進(jìn)高效的機(jī)床夾具不僅能減輕工人勞動強(qiáng)度，提高生產(chǎn)率，甚至能使生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)自動化。隨著汽車、內(nèi)燃機(jī)、摩托車、軸承等行業(yè)的規(guī)?；l(fā)展，對機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)與制造不斷提出新的課題。深入研究機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的理論和改進(jìn)機(jī)床夾具的結(jié)構(gòu)，無疑具有巨大的經(jīng)濟(jì)意義。
1.1現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)的生產(chǎn)特點(diǎn)
附著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和生產(chǎn)的發(fā)展，國民經(jīng)濟(jì)各部門要求機(jī)械工業(yè)不斷提供先進(jìn)的技術(shù)裝備，研制新的產(chǎn)品品種，以滿足國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展和保證人民生活水平不斷的提高。這樣，促使機(jī)械工業(yè)的主產(chǎn)形式發(fā)生了顯著的變化：多品種、中小批量生產(chǎn)逐漸占了優(yōu)勢。許多工業(yè)發(fā)達(dá)國家的統(tǒng)計(jì)資料表明，在現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)中，約有80％的企業(yè)是屬于這種生產(chǎn)類型的。
多品種、中小批量生產(chǎn)的特點(diǎn)，就是企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品品種多，而各種產(chǎn)品的批量不大，特別是近代科學(xué)新技術(shù)的應(yīng)用，但產(chǎn)品的更新?lián)Q代的周期愈來愈短．往往一種產(chǎn)品持續(xù)生產(chǎn)三至五年，就會被新的產(chǎn)品所取代。這樣，原來傳統(tǒng)的生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備工作，很不適應(yīng)這種新的生產(chǎn)特點(diǎn)，而產(chǎn)生以下的主要問題：
（1）一般小批量生產(chǎn)采用先進(jìn)的工藝方法和專用工藝裝備是不經(jīng)濟(jì)的，高、精、尖產(chǎn)品而言，不采用這種手段無法達(dá)到規(guī)定的技術(shù)要求；
（2）現(xiàn)行的生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備工作，一般都需較長的時(shí)間，花費(fèi)的人力、物力較大，趕不上產(chǎn)品更新的需要；
（3）由于產(chǎn)品更新越來越快，使用一般的專用夾具，容易造成積壓浪費(fèi)。
為了解決這些矛盾，除了在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和產(chǎn)品生產(chǎn)工藝方面進(jìn)行改革之外，在工藝裝備方面也必須改革其狹隘的專用性，使之適應(yīng)新的需要。
1.2夾具的特點(diǎn)
應(yīng)用機(jī)床夾具，有利于保證工件的加工精度、穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量；有利于提高勞動生產(chǎn)率和降低成本；有利于改善工人勞動條件，保證安全生產(chǎn)；有利于擴(kuò)大機(jī)床工藝范圍，實(shí)現(xiàn)“一機(jī)多用”。
1.2.1機(jī)床夾具在機(jī)械加工中的作用
1 保證加工精度
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，工件的位置精度由夾具保證，不受工人技術(shù)水平的影響，其加工精度高而且穩(wěn)定。
2 提高生產(chǎn)率、降低成本
用夾具裝夾工件，無需找正便能使工件迅速地定位和夾緊，顯著地減少了輔助工時(shí)；用夾具裝夾工件提高了工件的剛性，因此可加大切削用量；可以使用多件、多工位夾具裝夾工件，并采用高效夾緊機(jī)構(gòu)，這些因素均有利于提高勞動生產(chǎn)率。另外，采用夾具后，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，廢品率下降，可以安排技術(shù)等級較低的工人，明顯地降低了生產(chǎn)成本。
3 擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍
使用專用夾具可以改變原機(jī)床的用途和擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多能。例如，在車床或搖臂鉆床上安裝鏜模夾具后，就可以對箱體孔系進(jìn)行鏜削加工；通過專用夾具還可將車床改為拉床使用，以充分發(fā)揮通用機(jī)床的作用。
4 減輕工人的勞動強(qiáng)度
用夾具裝夾工件方便、快速，當(dāng)采用氣動、液壓等夾緊裝置時(shí)，可減輕工人的勞動強(qiáng)度。
1.2.2機(jī)床夾具的工作原理
夾具工作原理的要點(diǎn)：(1)使工件在夾具中占有正確的加工位置。這是通過工件各定位面與夾具的相應(yīng)定位元件的定位工作面(定位元件上起定位作用的表面)接觸、配合或?qū)?zhǔn)來實(shí)現(xiàn)的。(2)夾具對于機(jī)床應(yīng)先保證有準(zhǔn)確的相對位置，而夾具結(jié)構(gòu)又保證定位元件的定位工作面對夾具與機(jī)床相連接的表面之間的相對準(zhǔn)確位置，這就保證了夾具定位工作面相對機(jī)床切削運(yùn)動形成表面的準(zhǔn)確幾何位置，也就達(dá)到了工件加工面對定位基準(zhǔn)的相互位置精度要求。(3)使刀具相對有關(guān)的定位元件的定位工作面調(diào)整到準(zhǔn)確位置，這就保證了刀具在工件上加工出的表面對工件定位基準(zhǔn)的位置尺寸。
1.2.3機(jī)床夾具的類型
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，它直接影響著工件加工的精度、勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品的制造成本等。
機(jī)床夾具的種類繁多，可以從不同的角度對機(jī)床夾具進(jìn)行分類。常用的分類方法有以下幾種。
（１）按夾具的使用特點(diǎn)分類
根據(jù)夾具在不同生產(chǎn)類型中的通用特性，機(jī)床夾具可分為通用夾具、專用夾具、可調(diào)夾具、組合夾具和拼裝夾具五大類。
①通用夾具 已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化的可加工一定范圍內(nèi)不同工件的夾具，稱為通用夾具，其結(jié)構(gòu)、尺寸已規(guī)格化，而且具有一定通用性，如三爪自定心卡盤、機(jī)床用平口虎鉗、四爪單動卡盤、臺虎鉗、萬能分度頭、頂尖、中心架和磁力工作臺等。這類夾具適應(yīng)性強(qiáng)，可用于裝夾一定形狀和尺寸范圍內(nèi)的各種工件。這些夾具已作為機(jī)床附件由專門工廠制造供應(yīng)，只需選購即可。其缺點(diǎn)是夾具的精度不高，生產(chǎn)率也較低，且較難裝夾形狀復(fù)雜的工件，故一般適用于單件小批量生產(chǎn)中。
②專用夾具 專為某一工件的某道工序設(shè)計(jì)制造的夾具，稱為專用夾具。在產(chǎn)品相對穩(wěn)定、批量較大的生產(chǎn)中，采用各種專用夾具，可獲得較高的生產(chǎn)率和加工精度。專用夾具的設(shè)計(jì)周期較長、投資較大。
專用夾具一般在批量生產(chǎn)中使用。除大批大量生產(chǎn)之外，中小批量生產(chǎn)中也需要采用一些專用夾具，但在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要進(jìn)行具體的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。
③可調(diào)夾具 某些元件可調(diào)整或更換，以適應(yīng)多種工件加工的夾具，稱為可調(diào)夾具?？烧{(diào)夾具是針對通用夾具和專用夾具的缺陷而發(fā)展起來的一類新型夾具。對不同類型和尺寸的工件，只需調(diào)整或更換原來夾具上的個(gè)別定位元件和夾緊元件便可使用。它一般又可分為通用可調(diào)夾具和成組夾具兩種。前者的通用范圍比通用夾具更大；后者則是一種專用可調(diào)夾具，它按成組原理設(shè)計(jì)并能加工一族相似的工件，故在多品種，中、小批量生產(chǎn)中使用有較好的經(jīng)濟(jì)效果。
④組合夾具 采用標(biāo)準(zhǔn)的組合元件、部件，專為某一工件的某道工序組裝的夾具，稱為組合夾具。組合夾具是一種模塊化的夾具。標(biāo)準(zhǔn)的模塊元件具有較高精度和耐磨性，可組裝成各種夾具。夾具用畢可拆卸，清洗后留待組裝新的夾具。由于使用組合夾具可縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，元件能重復(fù)多次使用，并具有減少專用夾具數(shù)量等優(yōu)點(diǎn)，因此組合夾具在單件，中、小批量多品種生產(chǎn)和數(shù)控加工中，是一種較經(jīng)濟(jì)的夾具。
⑤拼裝夾具 用專門的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的拼裝零部件拼裝而成的夾具，稱為拼裝夾具。它具有組合夾具的優(yōu)點(diǎn)，但比組合夾具精度高、效能高、結(jié)構(gòu)緊湊。它的基礎(chǔ)板和夾緊部件中常帶有小型液壓缸。此類夾具更適合在數(shù)控機(jī)床上使用。
（２）按使用機(jī)床分類
夾具按使用機(jī)床不同，可分為車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、齒輪機(jī)床夾具、數(shù)控機(jī)床夾具、自動機(jī)床夾具、自動線隨行夾具以及其他機(jī)床夾具等。
（３）按夾緊的動力源分類
夾具按夾緊的動力源可分為手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、氣液增力夾具、電磁夾具以及真空夾具等。
1.3機(jī)床夾具的組成
雖然機(jī)床夾具的種類繁多，但它們的工作原理基本上是相同的。將各類夾具中，作用相同的結(jié)構(gòu)或元件加以概括，可得出夾具一般所共有的以下幾個(gè)組成部分，這些組成部分既相互獨(dú)立又相互聯(lián)系。
1．定位支承元件
定位支承元件的作用是確定工件在夾具中的正確位置并支承工件，是夾具的主要功能元件之一。
2．夾緊裝置
夾緊元件的作用是將工件壓緊夾牢，并保證在加工過程中工件的正確位置不變。
3．連接定向元件
這種元件用于將夾具與機(jī)床連接并確定夾具對機(jī)床主軸、工作臺或?qū)к壍南嗷ノ恢谩?
4．對刀元件或?qū)蛟?
這些元件的作用是保證工件加工表面與刀具之間的正確位置。用于確定刀具在加工前正確位置的元件稱為對刀元件
5．其它裝置或元件
根據(jù)加工需要，有些夾具上還設(shè)有分度裝置、靠模裝置、上下料裝置、工件頂出機(jī)構(gòu)、電動扳手和平衡塊等，以及標(biāo)準(zhǔn)化了的其它聯(lián)接元件。
6．夾具體
夾具體是夾具的基體骨架，用來配置、安裝各夾具元件使之組成一整體。常用的夾具體為鑄件結(jié)構(gòu)、鍛造結(jié)構(gòu)、焊接結(jié)構(gòu)和裝配結(jié)構(gòu)，形狀有回轉(zhuǎn)體形和底座形等形狀。
上述各組成部分中，定位元件、夾緊裝置、夾具體是夾具的基本組成部分。
1.4機(jī)床夾具的現(xiàn)狀及發(fā)展方向
夾具最早出現(xiàn)在18世紀(jì)后期。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，夾具已從一種輔助工具發(fā)展成為門類齊全的工藝裝備。
1.4.1機(jī)床夾具的現(xiàn)狀
國際生產(chǎn)研究協(xié)會的統(tǒng)計(jì)表明，目前中、小批多品種生產(chǎn)的工件品種已占工件種類總數(shù)的85％左右。現(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應(yīng)市場的需求與競爭。然而，一般企業(yè)都仍習(xí)慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具，一般在具有中等生產(chǎn)能力的工廠里，約擁有數(shù)千甚至近萬套專用夾具；另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，每隔3~4年就要更新50~80％左右專用夾具，而夾具的實(shí)際磨損量僅為10~20％左右。特別是近年來，數(shù)控機(jī)床、加工中心、成組技術(shù)、柔性制造系統(tǒng)（FMS）等新加工技術(shù)的應(yīng)用，對機(jī)床夾具提出了如下新的要求：
（1）能迅速而方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)成本；
（2）能裝夾一組具有相似性特征的工件；
（3）能適用于精密加工的高精度機(jī)床夾具；
（4）能適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機(jī)床夾具；
（5）采用以液壓站等為動力源的高效夾緊裝置，以進(jìn)一步減輕勞動強(qiáng)度和提高勞動生產(chǎn)率；
（6）提高機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化程度。
1.4.2現(xiàn)代機(jī)床夾具的發(fā)展方向
夾具是機(jī)械加工不可缺少的部件,在機(jī)床技術(shù)向高速、高效、精密、復(fù)合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下,夾具技術(shù)正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟(jì)方向發(fā)展.
一、高精隨著機(jī)床加工精度的提高,為了降低定位誤差,提高加工精度對夾具的制造精度要求更高高精度夾具的定位孔距精度高達(dá)±5μm,夾具支承面的垂直度達(dá)到0.01mm/300mm,平行度高達(dá)0.01mm/500mm。德國demmeler（戴美樂）公司制造的4m長、2m寬的孔系列組合焊接夾具平臺,其等高誤差為±0.03mm；精密平口鉗的平行度和垂直度在5μm以內(nèi)；夾具重復(fù)安裝的定位精度高達(dá)±5μm；瑞士EROWA柔性夾具的重復(fù)定位精度高達(dá)2～5μm。機(jī)床夾具的精度已提高到微米級,世界知名的夾具制造公司都是精密機(jī)械制造企業(yè)。誠然,為了適應(yīng)不同行業(yè)的需求和經(jīng)濟(jì)性,夾具有不同的型號,以及不同檔次的精度標(biāo)準(zhǔn)供選擇。
二、高效為了提高機(jī)床的生產(chǎn)效率,雙面、四面和多件裝夾的夾具產(chǎn)品越來越多。為了減少工件的安裝時(shí)間,各種自動定心夾緊、精密平口鉗、杠桿夾緊、凸輪夾緊、氣動和液壓夾緊等,快速夾緊功能部件不斷地推陳出新。新型的電控永磁夾具,加緊和松開工件只用1～2秒,夾具結(jié)構(gòu)簡化,為機(jī)床進(jìn)行多工位、多面和多件加工創(chuàng)造了條件。為了縮短在機(jī)床上安裝與調(diào)整夾具的時(shí)間,瑞典3R夾具僅用1分鐘,即可完成線切割機(jī)床夾具的安裝與校正。采用美國Jergens（杰金斯）公司的球鎖裝夾系統(tǒng),1分鐘內(nèi)就能將夾具定位和鎖緊在機(jī)床工作臺上,球鎖裝夾系統(tǒng)用于柔性生產(chǎn)線上更換夾具,起到縮短停機(jī)時(shí)間,提高生產(chǎn)效率的作用。
三、模塊、組合夾具元件模塊化是實(shí)現(xiàn)組合化的基礎(chǔ)。
利用模塊化設(shè)計(jì)的系列化、標(biāo)準(zhǔn)化夾具元件,快速組裝成各種夾具,已成為夾具技術(shù)開發(fā)的基點(diǎn)。省工、省時(shí),節(jié)材、節(jié)能,體現(xiàn)在各種先進(jìn)夾具系統(tǒng)的創(chuàng)新之中。模塊化設(shè)計(jì)為夾具的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與組裝打下基礎(chǔ),應(yīng)用CAD技術(shù),可建立元件庫、典型夾具庫、標(biāo)準(zhǔn)和用戶使用檔案庫,進(jìn)行夾具優(yōu)化設(shè)計(jì),為用戶三維實(shí)體組裝夾具。模擬仿真刀具的切削過程,既能為用戶提供正確、合理的夾具與元件配套方案,又能積累使用經(jīng)驗(yàn),了解市場需求,不斷地改進(jìn)和完善夾具系統(tǒng)。組合夾具分會與華中科技大學(xué)合作,正在著手創(chuàng)建夾具專業(yè)技術(shù)網(wǎng)站,為夾具行業(yè)提供信息交流、夾具產(chǎn)品咨詢與開發(fā)的公共平臺,爭取實(shí)現(xiàn)夾具設(shè)計(jì)與服務(wù)的通用化、遠(yuǎn)程信息化和經(jīng)營電子商務(wù)化。
四、通用、經(jīng)濟(jì)夾具的通用性直接影響其經(jīng)濟(jì)性。
采用模塊、組合式的夾具系統(tǒng),一次性投資比較大,只有夾具系統(tǒng)的可重組性、可重構(gòu)性及可擴(kuò)展性功能強(qiáng),應(yīng)用范圍廣,通用性好,夾具利用率高,收回投資快,才能體現(xiàn)出經(jīng)濟(jì)性好。德國demmeler（戴美樂）公司的孔系列組合焊接夾具,僅用品種、規(guī)格很少的配套元件,即能組裝成多種多樣的焊接夾具。元件的功能強(qiáng),使得夾具的通用性好,元件少而精,配套的費(fèi)用低,經(jīng)濟(jì)實(shí)用才有推廣應(yīng)用的價(jià)值。
1.5本課題的來源及主要研究內(nèi)容
1、課題的來源以及意義
在機(jī)械工業(yè)行業(yè)，專用夾具的應(yīng)用在工件的加工過程中無形的制約了工件的加工精度和勞動生產(chǎn)率，如何得到令人信服的產(chǎn)品質(zhì)量，必須通過夾具的改進(jìn)。目前夾具是機(jī)械行業(yè)中不可缺少的重要的一部分，任何機(jī)械加工都離不開夾具。為了提高勞動生產(chǎn)率、減少加工成本和擴(kuò)大機(jī)床工藝范圍，實(shí)行“一機(jī)多用”，我做的設(shè)計(jì)就是將C620-1機(jī)床改造成車磨球窩兩用的機(jī)床。本課題就是在這個(gè)環(huán)境下產(chǎn)生的。
通過本課題的研究，不僅要針對工件的精度的要求，加工出符合要求的產(chǎn)品，提高產(chǎn)品質(zhì)量和勞動生產(chǎn)率。同時(shí)通過機(jī)床的改造設(shè)計(jì)出合理的專用夾具，進(jìn)一步拓展專用夾具的應(yīng)用領(lǐng)域，促進(jìn)機(jī)床改造的發(fā)展和專用夾具設(shè)計(jì)的提高。
2、本課題的主要工作
1、結(jié)合機(jī)械工業(yè)中機(jī)床夾具的理論分析和力能分析要求確定需要的尺寸和裝配精度；
2、以C620-1機(jī)床的主軸參數(shù)為目標(biāo)進(jìn)行夾具的設(shè)計(jì)和提出磨削工件的加工范圍，結(jié)合車磨球窩的技術(shù)要求解決夾具設(shè)計(jì)的相關(guān)問題；
3、將設(shè)計(jì)的專用夾具在車床進(jìn)行試驗(yàn)，針對在加工出現(xiàn)的問題進(jìn)行進(jìn)一步的改進(jìn)。
4、利用 CAD將設(shè)計(jì)夾具的各個(gè)零部件畫出來，上面標(biāo)有加工時(shí)的尺寸和安裝精度。
第2章 車球窩等分夾具設(shè)計(jì)要求
2.1車球窩等分夾具設(shè)計(jì)步驟與方法
2.1.1車球窩等分夾具設(shè)計(jì)的基本要求
（1）保證工件的加工精度
（2）夾具總體方案應(yīng)與生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)
（3）操作方便、工作安全、能減輕工人勞動強(qiáng)度
（4）便于排屑
（5）有良好的結(jié)構(gòu)工藝性
2.1.2車球窩等分夾具設(shè)計(jì)的步驟
（1）研究所給資料，明確設(shè)計(jì)要求
（2）擬定球窩夾具結(jié)構(gòu)方案，繪制其結(jié)構(gòu)草圖
（3）繪制球窩夾具總圖，標(biāo)注有關(guān)尺寸及技術(shù)要求
（4）繪制零件圖
1.精度與批量生產(chǎn)
2.確定夾具結(jié)構(gòu)方案
（1）確定定位方案，選擇定位元件
（2）確定導(dǎo)向裝置
（3）確定夾緊機(jī)構(gòu)
（4）確定其它裝置和夾具體
3.在繪制夾具草圖的基礎(chǔ)上繪制其總圖，標(biāo)注尺寸和技術(shù)要求
4.對零件進(jìn)行編號，填寫明細(xì)表和標(biāo)題欄，繪制零件圖。
2.1.3車球窩等分夾具設(shè)計(jì)中的幾個(gè)重要問題
（1）設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性分析
（2）成組設(shè)計(jì)思想的采用
（3）夾具總圖上尺寸及技術(shù)條件的標(biāo)注
夾具總圖上標(biāo)注尺寸及技術(shù)要求的目的主要是為了便于拆零件圖，便于夾具裝配和檢驗(yàn)。為此應(yīng)有選擇地標(biāo)注尺寸及技術(shù)要求。
（4）車球窩等分夾具結(jié)構(gòu)工藝性分析
在分析其結(jié)構(gòu)工藝性時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)考慮以下問題：
1.夾具零件的結(jié)構(gòu)工藝性
2.夾具最終精度保證方法
3.夾具的測量與檢驗(yàn)
（5）車球窩等分夾具的精度分析
夾具的主要功能是用來保證零件加工的位置精度。使用夾具加工時(shí)，影響被加工零件位置精度的誤差因素主要有三個(gè)方面：
1.定位誤差
2.夾具制造與裝夾誤差
3.加工過程誤差
2.2等分夾具車球窩工藝路線的制定
2.2.1 定位基準(zhǔn)的選擇
1.粗基準(zhǔn)的選擇
（1）保證相互位置要求的原則；
（2）保證加工表面加工余量合理分配的原則；
（3）便于工件裝夾的原則；
（4）粗基準(zhǔn)一般不得重復(fù)使用的原則.
2.精基準(zhǔn)的選擇
選擇精基準(zhǔn)時(shí)要考慮的主要問題是如何保證設(shè)計(jì)技術(shù)要求的實(shí)現(xiàn)以及裝夾準(zhǔn)確、可靠、方便。
（1）基準(zhǔn)重合原則
應(yīng)盡可能選擇被加工表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為精基準(zhǔn)。
（2）基準(zhǔn)統(tǒng)一原則
當(dāng)工件以某一精基準(zhǔn)定位，可以比較方便地加工大多數(shù)（或所有）其它表 面，則應(yīng)盡早地把這個(gè)基準(zhǔn)面加工出來，并達(dá)到一定精度，以后工序均以它為精 基準(zhǔn)加工其它表面。
（3）互為基準(zhǔn)原則
某些位置度要求很高的表面，常采用互為基準(zhǔn)反復(fù)加工的辦法來達(dá)到位置度要求。
（4）自為基準(zhǔn)原則
旨在減少表面粗糙度，減小加工余量和保證加工余量均勻的工序，常以加工面本身為基準(zhǔn)進(jìn)行加工。
（5）便于裝夾原則
所選擇的精基準(zhǔn)，應(yīng)能保證定位準(zhǔn)確、可靠。夾緊機(jī)構(gòu)簡單，操作方便。
2.2.2 提高等分夾具車球窩生產(chǎn)率的工藝途徑
（1）縮短基本時(shí)間
1.提高切削用量縮短基本時(shí)間
2.采用復(fù)合工步縮短基本時(shí)間
①多刀單件加工
②單刀多件或多刀多件加工
將工件串聯(lián)裝夾或并聯(lián)裝夾進(jìn)行多件加工，可有效地縮短基本時(shí)間。
（2）減少輔助時(shí)間和輔助時(shí)間與基本時(shí)間重疊。
1.減少輔助時(shí)間
①采用自動上、下料裝置減少裝、卸的時(shí)間。
②提高機(jī)床操作的機(jī)械化與自動化水平，實(shí)現(xiàn)集中控制、自動調(diào)速與變速以縮短開、停車床和改變切削用量的時(shí)間。
2.使輔助時(shí)間與基本時(shí)間重疊
①采用可換夾具或可換工作臺，在機(jī)床外裝夾工件，可使裝夾工件的時(shí)間與基本時(shí)間重疊；
②可在加工中完成工件的裝卸，使裝卸時(shí)間與基本時(shí)間基本重疊；
③采用在線檢測的方法來控制加工過程中的尺寸，使測量時(shí)間與基本時(shí)間重疊。
（3）減少布置工作地時(shí)間
減少布置工作地時(shí)間，可在減少更換刀具的時(shí)間方面采取措施。
（4）減少準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間
2.3車床夾具的設(shè)計(jì)特點(diǎn)
（1） 因?yàn)檎麄€(gè)車床夾具隨機(jī)床主軸一起回轉(zhuǎn)，所以要求它結(jié)構(gòu)緊湊，輪廓尺寸盡可能小，重量要盡量輕，重心盡可能靠近回轉(zhuǎn)軸線，以減小慣性力和回轉(zhuǎn)力矩。
（2）應(yīng)有消除回轉(zhuǎn)中的不平衡現(xiàn)象的平衡措施，以減小震動等不利影響。一般設(shè)置配重塊或減重孔消除不平衡。（如圖紙1-1，零件2）
（3）與主軸連接部分是夾具的定位基準(zhǔn)，應(yīng)有較準(zhǔn)確的圓柱孔（或圓錐孔），其結(jié)構(gòu)形式和尺寸，依照具體使用的機(jī)床而定。
（4）為使夾具使用安全，應(yīng)盡可能避免有尖角或凸起部分，必要時(shí)回轉(zhuǎn)部分外面可加防護(hù)罩。夾緊力要足夠大，自鎖可靠。
2.4設(shè)計(jì)夾具應(yīng)該注意的問題
1. 必須保證零件的加工精度；
2. 選擇夾具的類型與結(jié)構(gòu)型式必須與零件生產(chǎn)量的大小相適應(yīng)；
3. 注意夾具的通用化和零部件的標(biāo)準(zhǔn)化；
4. 注意夾具結(jié)構(gòu)的工藝性；
5. 夾具的結(jié)構(gòu)與零部件應(yīng)具備足夠的剛度和強(qiáng)度；
6. 在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，必須主要檢查運(yùn)動零部件（特別是杠桿、鉸鏈夾緊機(jī)構(gòu)）是否會產(chǎn)生位置干涉現(xiàn)象，機(jī)構(gòu)能否達(dá)到預(yù)期的運(yùn)動效果；
7. 應(yīng)保證夾具操作方便，夾緊可靠，使用安全，應(yīng)有合理的裝卸空間。
8. 必要時(shí)夾具上還要留有足夠的容空間，開始適當(dāng)?shù)呐畔魍ǖ溃悦庥绊懚ㄎ痪?，或使機(jī)構(gòu)動作失靈產(chǎn)生咬死等現(xiàn)象。此外，應(yīng)該注意機(jī)構(gòu)的密封、防塵等要求。
第3章 將C620-1車床改為車球窩機(jī)床的工作原理
3.1 球面凹模的加工圖
單工位模具的球面凹模如圖（1）要求球窩中心徑與d、d1孔的不同軸度不大于±0.01mm。
（1）單工位壓力機(jī)用球面凹模加工過程；
a 車：車各部；D1和兩端面留磨量
0.5～0.6mm,d、d1留0.3mm.
b 平磨：磨光兩端面，留磨量0.3mm。
c 外磨：磨外徑到（D1+0.3）±0.01mm。
d 車：在等分夾具上用成形車刀R圓弧
及r圓角。D徑留磨量0.4～0.5mm，深度
不留磨量。
e 鉗：劃線，鉆孔，攻絲，打印。
f 熱處理：淬火，回火，噴砂。
g 平磨：磨兩端面，不平形度不大于
0.01mm。
h 外磨：用通用心軸，找正。端面擺差不
大于0.01mm,磨D到尺寸，磨光D外徑。
i 內(nèi)磨：以D和端面找正0.01mm，
磨d、d1至尺寸。
j 車：在等分夾具上，磨R球窩
邊緣r圓角。
k 鉗：拋光R球窩及r圓角。r圓角光潔度達(dá)△并清理螺孔。
多工位壓力機(jī)的球面凹模如圖示b，加工過程與單工位
壓力機(jī)用的球面凹模相同，只是在工序d后增加座標(biāo)
鏜工序，鏜銷孔及推出桿孔。模銷R球窩是在機(jī)床上
用砂輪端面以展成法磨銷如圖（2），球面裝在可調(diào)偏
心等分夾具上，使球窩與車床主軸同心轉(zhuǎn)動，磨頭與軸
成a角。
3.2根據(jù)此加工工藝設(shè)計(jì)工裝夾具
根據(jù)此機(jī)床加工零件的特點(diǎn)設(shè)計(jì)的等分夾具，如圖（3）。
此夾具的特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單、精度高、通用性廣、使用方便等。正確使用一般可達(dá)到±0.015mm的精度。該夾具由于配合面較多，使球窩中心徑和外徑同心度約偏0.02mm。
夾具的結(jié)構(gòu)如圖（3）所示，花盤①上有定位槽，槽內(nèi)裝有定位塊②，用定位塊的移動來調(diào)整偏心距。其上方有圓柱體和等分盤③與定位孔配合，另一端有方形定位銷⑧與等分盤的等分槽單面靠緊定位，工件④通過環(huán)形壓圈⑤固定在胎座⑥上。胎座用螺釘與等分盤固定成一體，并用壓板固定在花盤上。定位塊的圓柱與車床主軸偏心，故球面凹模與車床產(chǎn)生偏心距，其大小等于球窩中心徑的一半，這樣才能使球窩與車床主軸同心。
此夾具除加工球面凹模外，也可加工球面裝配模及帶等分孔的模具，同時(shí)設(shè)計(jì)了車磨鋼球座夾具。在此機(jī)床上配合夾具加工的鋼球座，球窩及外圓同軸度0.01，滿足設(shè)計(jì)要求。
為了在普通車床上實(shí)現(xiàn)球窩磨削，設(shè)計(jì)一套磨削裝置，這套裝置包括電主軸支座，拖板以及配套的電主軸等，安裝在車床的拖板上，把原車床尾架去掉。如圖示：
主軸直徑φ140H8/h7，座定位孔直徑φ70H7/h6。座底面到主軸中心的高度110。
第4章 車球窩等分夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及技術(shù)要求
機(jī)床夾具設(shè)計(jì)一般包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和精度設(shè)計(jì)兩個(gè)方面。而人們通常習(xí)慣側(cè)重于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而忽視精度設(shè)計(jì)。關(guān)于機(jī)床夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，不僅有大量的資料可供參考，而且還不斷從其它學(xué)科吸收新的成果而向前發(fā)展。諸如液性塑料夾具；各種彈性膜片式夾具；真空夾緊夾具；感應(yīng)分度夾具等等。關(guān)于機(jī)床夾具的精度設(shè)計(jì)，隨著零件加工精度的提高，也日益受到人們的重視。
4.1車球窩等分夾具結(jié)構(gòu)
夾具裝配圖如圖紙4-1，示意圖如下：
圖4-1
該夾具結(jié)構(gòu)如下：
夾具體（1）上有定位槽，槽內(nèi)裝有滑塊（11），用滑塊移動來調(diào)整偏心距，滑塊上方有圓柱面和等分盤（4）的定位孔配合，另一端有方行定位鍵與等分盤的等分槽單面靠緊定位，工件通過環(huán)型壓圈（7）定在胎座（5）上，胎座用螺釘與等分盤固定成一體，并用壓板固定在夾具體上。滑塊圓柱面的位置根據(jù)工件球窩中心徑進(jìn)行調(diào)整，其中心到車床主軸的偏心距等于球窩中心徑的一半，這樣才能使球窩與車床主軸同心，其測量按3.5的方法。夾具體上方有一個(gè)配重塊（2），用來平衡偏心夾具旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的不平衡力。
4.2夾具體與等分盤的聯(lián)接
（1）夾具體設(shè)計(jì)技術(shù)要求：
夾具體詳細(xì)尺寸及技術(shù)要求見圖紙4-2，示意圖如下
圖4-2
夾具體是整個(gè)夾具的基礎(chǔ)，其精度直接影響整個(gè)夾具的精度。夾具體右端面通過等分盤與胎座定位零件，其定位面精度要求較高，表面粗糙度0.8?；瑝K（見圖紙4-3）與定位槽的配合也直接影響夾具精度，表面粗糙度0.8。另外夾具體與主軸端面聯(lián)接尺寸要求很高，其尺寸要求參照機(jī)床主軸。
（2）夾具體與等分盤連接
等分盤結(jié)構(gòu)尺寸見圖紙4-4。
夾具體與等分盤連接是通過滑塊聯(lián)結(jié)的，滑塊與定位槽配合緊密，滑塊能夠在定位槽內(nèi)上下移動，但左右不允許有太大間隙，以保證夾具精度。因此滑塊與定位槽表面精度要求較高，定位槽最大公差+0.027，表面粗糙度0.8，滑塊表面粗糙度0.8?；瑝K在定位槽內(nèi)確定位置后，用兩個(gè)M10螺釘定位。等分盤上的中心孔與滑塊上圓柱體配合來定位等分盤，圓柱與中心孔表面粗糙度0.4。等分盤上的等分槽等分精度要求較高，滑塊上有一個(gè)方型鍵卡入等分盤等分槽實(shí)現(xiàn)等分分度，保證加工出來的產(chǎn)品為8等分，所以此等分夾具可以加工8等分與4等分球窩的工件。等分盤根據(jù)需要還可以設(shè)計(jì)成12等分、20等分、36等任意等分，也可以根據(jù)加工零件的需要設(shè)計(jì)成不等分的，使加工零件范圍大大增加。夾具體上有T型螺釘（圖紙4-1，零件14）和螺母通過壓板（圖紙4-1，零件15）把等分盤緊緊壓在夾具體上，實(shí)現(xiàn)等分盤的
4.3胎座與等分盤聯(lián)接
胎座與等分盤聯(lián)接方式見圖紙4-5,示意圖如下：
胎座與等分盤連接通過一個(gè)圓柱銷和臺階槽面定位，定位可靠。再用三個(gè)螺釘緊固。
胎座兩面都設(shè)計(jì)了圓形臺階，可以安裝加工不同尺寸的工件。
4.4被加工工件的定位
工件與胎座上臺階槽配合定位，胎座臺階槽尺寸根據(jù)工件尺寸加工。在胎座上有一個(gè)定位銷與工件配合，來定位工件。工件上面有一個(gè)環(huán)型壓圈來壓緊工件，環(huán)型壓圈上有和胎座上一樣的臺階槽，環(huán)型壓圈通過3個(gè)螺釘與胎座聯(lián)接。
工件裝夾示意圖如下：
4.5偏心距的測量
偏心距測量如圖紙4-6所示，示意圖如下：
圖 4-6
測量偏心距時(shí)要裝上測量塊（圖紙4-7）、滑塊。測量時(shí)測量塊裝在夾具體上，夾具體的中心就是車床主軸的中心，測量塊上圓柱與夾具體同軸，測量塊通過一個(gè)圓柱銷和一個(gè)菱形銷定位，遵循一面兩銷定位原則，再用兩個(gè)螺釘固定測量塊?；瑝K在定位槽內(nèi)可以自由滑動，根據(jù)工件的球窩中心半徑調(diào)定滑塊的中心位置，調(diào)整好后滑塊上圓柱中心與工件中心重合，所以滑塊上圓柱與測量塊圓柱中心距就是偏心距。測好偏心距后把滑塊上螺釘緊固，然后卸下測量塊，裝上等分盤與胎座，最后裝上工件，就可以進(jìn)行加工了。
4.6 夾具與機(jī)床主軸的聯(lián)接
該夾具與機(jī)床主軸（車C620）連接方式如圖紙4-8。示意圖如下：
圖4-8
聯(lián)接方式如下：
夾具夾具體通過短錐面與主軸前端相配合，夾具體推入主軸后，其端面只允許有0.05~1.0mm間隙。用螺釘均勻擰緊后，既保證了端面與錐面全部接觸，又使定心準(zhǔn)確，剛度好。該夾具還采用快換配合結(jié)構(gòu)，裝上和卸下夾具都很方便。C620-1型臥式車床主軸的前端直徑是90mm 的螺紋，也帶有小的錐度，用于安裝前頂尖或者用來安裝心軸。主軸前端的7°7’30”的短外錐和法蘭盤用于安裝卡盤或者撥盤作為徑向定心和軸向定位。法蘭盤的端面上裝有圓形端面鍵用于傳遞扭矩。安裝時(shí)，使裝在撥盤或卡盤座上的四個(gè)雙線螺栓及其螺母穿過主軸法蘭及環(huán)形鎖緊盤的圓柱孔。然后將鎖緊盤轉(zhuǎn)過一個(gè)角度，使螺栓處于鎖緊盤的窄槽內(nèi)，擰緊螺釘和螺母。這種結(jié)構(gòu)裝卸快捷，工作可靠，定心精度高，主軸懸伸長度較短，有利于提高主軸組件的剛度。
第5章 結(jié)論
5.1 結(jié)論
現(xiàn)代機(jī)床特別是組合機(jī)床通常配備專用夾具，有些組合機(jī)床是圍繞專用夾具設(shè)計(jì)的，專用夾具作為組合機(jī)床的重要組成部分，往往是能否滿足使用要求的關(guān)鍵。
本文提出的加工等分球窩的專用夾具克服了以前車磨不能使用同一個(gè)機(jī)床的弊端。而本文設(shè)計(jì)安裝在車床主軸上的專用夾具，實(shí)現(xiàn)多等分、多中心徑球面的一系列加工。 并且提出球兜孔保持架模具生產(chǎn)綱領(lǐng)為多品種小批量，其上有在等分球窩，要求在車床上加工。實(shí)際應(yīng)用中表明專用夾具在機(jī)床上有以下的創(chuàng)新：
1.機(jī)床夾具是保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高勞動生產(chǎn)率的重要手段，其結(jié)構(gòu)形式必須與其生產(chǎn)類型和市場變化相適應(yīng)。顯然，單一品種大批量生產(chǎn)中所使用的專用夾具的結(jié)構(gòu)形式，已難以適應(yīng)這種多品種、高精度、短周期生產(chǎn)的要求，必須隨生產(chǎn)形式的變化而向前發(fā)展。其發(fā)展方向，主要表現(xiàn)在柔性化、精密化、高效自動化等方面，夾具設(shè)計(jì)工作則更加注重標(biāo)準(zhǔn)化和采用計(jì)算機(jī)輔助實(shí)現(xiàn)夾具設(shè)計(jì)自動化。
2.專用夾具在設(shè)計(jì)過程中完全是保持標(biāo)準(zhǔn)尺寸和合理的配合。讓工件在加工中提升工件的加工精度和質(zhì)量的保障。并且做到了車磨在同一車床上完成，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展。
本研究結(jié)果表明：將C620-1車床改造成可以車磨兩用加工等分球窩的專用機(jī)床的專用夾具與磨床夾具比較有明顯的優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，精度高，通用性強(qiáng)及使用方便等。夾具是機(jī)械加工不可缺少的部件,在機(jī)床技術(shù)向高速、高效、精密、復(fù)合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下,夾具技術(shù)正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟(jì)方向發(fā)展.
5.2 展 望
通過實(shí)驗(yàn)分析，本文設(shè)計(jì)的將C620-1車床改造成可以車磨兩用加工等分球窩的專用機(jī)床的專用夾具，在實(shí)際應(yīng)用中，取得了良好的性能和效果。不但節(jié)約時(shí)間還節(jié)約材料，提高了勞動生產(chǎn)率和降低了成本；但討論的問題是在一定的車床上改裝的，因此在實(shí)際應(yīng)用時(shí)還有許多方面仍有待進(jìn)一步的提高，主要對以下幾方面進(jìn)行改進(jìn)：
（1） 考慮夾具在不同機(jī)床上的使用，在夾具與機(jī)床主軸連接的地方進(jìn)行改裝；
（2） 考慮一次裝夾幾個(gè)工件進(jìn)行磨削；
（3） 考慮夾具改裝后的加工精度；
總之，本文通過針對機(jī)床改造成車磨兩用的專用夾具的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出不同大小的零件可在同一個(gè)夾具上進(jìn)行磨削。對小中型企業(yè)有一定的幫助，可以在同一機(jī)床上完成車磨兩道工序，給廠家?guī)碓S多的不必要的浪費(fèi)。雖然與實(shí)際還是有一定的差距，但還是希望對機(jī)床改造和專用夾具的設(shè)計(jì)有一定的幫助。
結(jié)束語
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)雖然僅僅經(jīng)歷了短暫的三個(gè)月，但是它濃縮了大學(xué)三年學(xué)習(xí)的全過程，體現(xiàn)了我們對所學(xué)知識的掌握和領(lǐng)悟程度。由于我們是第一次進(jìn)行整體性地設(shè)計(jì)，不可避免地碰到了許多困難，有時(shí)甚至?xí)械綗o法下手。無論碰到什么樣的困難，我都沒有退縮，憑借著一股求知的熱情，再加上指導(dǎo)老師的幫助，然后再回到書本攻克一個(gè)又一個(gè)的難題，最終圓滿地完成了本次設(shè)計(jì)。通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我在各個(gè)方面都有了很大的提高，具體地表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
1.對大學(xué)三年所學(xué)到的東西進(jìn)行了歸納總結(jié)，找到了各種學(xué)科之間的交叉點(diǎn)，同時(shí)構(gòu)成了一個(gè)知識網(wǎng)絡(luò)，形成了一個(gè)整體的知識體系，進(jìn)一步完善了自己的知識結(jié)構(gòu)。
2.對所學(xué)習(xí)知識點(diǎn)進(jìn)行查漏補(bǔ)缺，并了解學(xué)習(xí)了新的知識，開闊了視野，拓寬了自己的知識面。養(yǎng)成了勤學(xué)好問的習(xí)慣，同時(shí)具有了一定的創(chuàng)新思維。
3.利用理論知識解決實(shí)際問題的能力得到了提高，為以后正確解決工作和學(xué)習(xí)中的問題打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
4.學(xué)會了充分地利用網(wǎng)絡(luò)資源查閱相關(guān)資料，以及借助前人的研究成果尋求解決問題的思維方法，對新信息和新知識及時(shí)做筆記。
5.敢于面對困難，同時(shí)也懂得了互助合作的重要性。
6.利用計(jì)算機(jī)（AutoCAD2002，Word2002,Excel2002）的能力得到很大的提高，學(xué)會了利用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計(jì)與計(jì)算。
本文是在康紅艷高級工程師的悉心指導(dǎo)下完成的。導(dǎo)師為論文課題的研究提出了許多指導(dǎo)性的意見，為論文的撰寫、修改提供了許多具體的指導(dǎo)和幫助?？导t艷老師的嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)、不斷探索的科研作風(fēng)，敏銳深邃的學(xué)術(shù)洞察力，孜孜不倦的敬業(yè)精神，給我留下了深刻的印象，使我受益良多。在本文結(jié)束之際，特向我敬愛的導(dǎo)師致以最崇高的敬禮和深深的感謝！
再次感謝康老師，還有同學(xué)對我的幫助！
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