板類工件加工及其銑床夾具三維設(shè)計與仿真

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1、 本科畢業(yè)設(shè)計(論文) 題目：板類工件加工及其銑床夾具三維設(shè)計與仿真 院（系） 機電工程學(xué)院 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 班 級 080210 姓 名 寇帥 學(xué) 號 080210108 導(dǎo) 師 萬宏強 2012年03月01日 I 摘要 板類

2、工件加工及其銑床夾具三維設(shè)計及仿真 摘要 本課題是對現(xiàn)有成套的夾具設(shè)計進行分析論證，以便能夠解決這一類夾具的設(shè)計問題。分別用CAD和SOLIDWORKS畫出本套夾具的平面圖和三維圖。 為了解決板類夾具的設(shè)計問題，本課題主要通過三類銑床夾具進行分析。分別是，長條形零件銑端面夾具，殼體零件銑端面夾具，溜板油槽靠模銑夾具，以及所給零件的工藝分析，計算、編寫各工件加工工藝；各工件的定位分析（自由度）、夾具的定位誤差計算；夾具夾緊力的分析與計算；各夾具的三維零件設(shè)計、三維裝配；夾具三維仿真；夾具工程圖生成等。 本課題根據(jù)銑床夾具的特點，針對具體的板類零件進行一系列的

3、設(shè)計。 ； 關(guān)鍵詞： 板類 銑床 夾具 仿真 摘要 3D design and simulation of sheet metal workpiece and milling fixture abstract This topic is the analysis and appraisal of the existing set of fixture design，In order to be able to solve the prob

4、lems of this type of fixture design. Fixture in this set of floor plans and 3D CAD and SOLIDWORKS draw． In order to solve the design issues of plate fixture，The main subject of three types of milling fixture。Yes, a long strip of parts face milling fixture shell parts face milling fixture, apron tan

5、k by mold milling fixture，As well as to parts of the process analysis, calculation and preparation of the workpiece process; The positioning of the workpiece，F(xiàn)ixture positioning error calculation; Clamp the analysis and calculation of the force; 3D part design of the fixture, three-dimensional assem

6、bly; fixture three-dimensional simulation; fixture drawings generated. The subject according to the characteristics of the milling fixture，A series of design for a specific sheet metal parts. Keywords: board class milling fixture simulation 主要符號表 主 要 符 號 表 H 高度 F

7、 夾緊力 F 作用力 L 螺桿直徑 α 螺紋升角 1 螺紋處摩擦角 2 螺桿端部與工件間的摩擦角 M 銑削扭矩 d 刀具直徑 F 切向力 Pm 切削功率 r 螺桿端部與工件間的當量摩擦半經(jīng) 目錄 目 錄 板類工件加工及其銑床夾具三維設(shè)計及仿真 I 摘要 I 主 要 符 號 表 III 1 緒論 1 1.1課題背景意義及發(fā)展趨勢 1

8、 1.2國內(nèi)外的現(xiàn)狀和發(fā)展狀況 1 1.2.1機床夾具的現(xiàn)狀 1 1.2.2現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向 2 1.3夾具的作用及意義 3 1.3.1夾具的作用 3 1.3.2夾具的研究意義 3 1.4本課題研究的重點及難點 3 1.4.1研究重點 3 1.4.2研究難點 3 1.4.3研究目的 4 2 長條零件銑端面夾具設(shè)計 5 2.1設(shè)計任務(wù) 5 2.1.1零件工藝分析 5 2.1.2零件加工工藝過程 5 2.1.3本工序工序卡 6 2.1.4本工序加工要求 7 2.1.5本工序使用參數(shù) 7 2.2定位設(shè)計 7 2.2.1基準選擇 7 2.2.2定位元件設(shè)

9、計 8 2.2.3定位誤差分析 8 2.3夾緊機構(gòu)設(shè)計 9 2.3.1所需夾緊力的計算 9 2.3.2設(shè)計夾緊機構(gòu)，驗算夾緊力 9 2.4其它元件設(shè)計 10 2.4.1導(dǎo)向元件 10 2.4.2對刀元件 10 2.4.3夾具體 11 2.4.5鉆高度和排屑空間 11 2.4.6夾具工作精度分析 12 2.5仿真 12 3 殼體零件銑端面夾具 13 3.1設(shè)計任務(wù) 13 3.1.1零件工藝分析 13 3.1.2零件加工工藝過程 13 3.1.4本工序加工要求 14 3.1.5本工序使用參數(shù) 14 3.2定位設(shè)計 14 3.2.1基準選擇 14 3.2.2

10、定位元件設(shè)計 15 3.2.3定位誤差分析 15 3.3夾緊機構(gòu)設(shè)計 15 3.3.1所需夾緊力的計算 16 3.3.2設(shè)計夾緊機構(gòu)，驗算夾緊力 16 3.4其它元件設(shè)計 17 3.4.1對刀元件 17 3.4.2夾具三維圖 17 3.4.3夾具工作精度分析 18 4 溜板油槽靠模銑夾具設(shè)計 19 4.1設(shè)計任務(wù) 19 4.1.1零件工藝分析 19 4.1.2零件加工工藝過程 19 4.1.3本工序工序卡 19 4.1.4本工序加工要求 20 4.1.5本工序使用參數(shù) 20 4.2定位設(shè)計 20 4.2.1基準選擇 20 4.2.2定位元件設(shè)計 21 4

11、.2.3定位誤差分析 22 4.3夾緊機構(gòu)設(shè)計 22 4.3.1所需夾緊力的計算 22 4.3.2設(shè)計夾緊機構(gòu)，驗算夾緊力 22 4.4其它元件設(shè)計 23 4.4.1手把 23 4.4.2夾具工作精度分析 24 5結(jié)論 25 致謝 27 參考文獻 28 畢業(yè)設(shè)計（論文）獨創(chuàng)性聲明 30 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 緒論 1.1課題背景意義及發(fā)展趨勢 在機械加工制造過程中,用來固定加工對象,使其占有正確的位置,以便接受施工、檢測的裝置,都可統(tǒng)稱為“夾具”。[1。2]夾具的發(fā)展歷程,大約可以分為三個階段:第一個階段主要表現(xiàn)在夾具與人的結(jié)合上,這是夾具主要是作

12、為人的單純的輔助工具,使得加工過程進一步提高效率和趨于完善;第二階段,夾具成為人與機床之間的橋梁,夾具的機能發(fā)生變化,它主要用于工件的定位和夾緊;第三階段表現(xiàn)為夾具與機床的結(jié)合,夾具作為機床的一部分,成為機械加工任務(wù)的加工設(shè)備,而任務(wù)單的開工時間則根據(jù)定單下達日期、任務(wù)單計劃入庫日期、相關(guān)的工藝信息以及各加工單元的當前加工計劃來統(tǒng)一決定。[3] 隨著機床加工精度的提高，為了降低定位誤差，提高加工精度，對夾具的制造精度要求相應(yīng)提高。為了適應(yīng)不同行業(yè)的需要和經(jīng)濟性，夾具有不同的型號，以及不同檔次的精度標準供選擇[9]。夾具的通用性直接影響其經(jīng)濟性，采用模塊、組合式的夾具系統(tǒng)只有夾具系統(tǒng)的可重組性

13、、可重構(gòu)性及可擴展性功能強，應(yīng)用范圍廣，通用性好，夾具利用率高，元件的功能強，使得夾具的通用性好，元件少而精，配套的費用低，經(jīng)濟使用才有推廣的價值[14]。 1.2國內(nèi)外的現(xiàn)狀和發(fā)展狀況 國際生產(chǎn)研究協(xié)會的統(tǒng)計表明，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?，F(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，而夾具的實際磨損量僅為10~20％左右。特別是近年來，數(shù)控機

14、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，對機床夾具提出了如下新的要求：能迅速而方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)準備周期，降低生產(chǎn)成本；能裝夾一組具有相似性特征的工件；能適用于精密加工的高精度機床夾具；能適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機床夾具；采用以液壓站等為動力源的高效夾緊裝置，以進一步減輕勞動強度和提高勞動生產(chǎn)率；提高機床夾具的標準化程度。 1.2.1機床夾具的現(xiàn)狀 在機床技術(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)濟方向發(fā)展[12]。 在高精方面，隨著機床加工精度的提高，為了降低定位誤差，

15、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5μm，夾具支承面的垂直度達到0.01mm/300mm，平行度高達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5μm；瑞士EROWA柔性夾具的重復(fù)定位精度高達2~5μm。機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)濟性，夾具有不同的型號，以及不同檔次的精度標準供選擇。 在高效方面為了提高機床的生產(chǎn)效率，雙面

16、、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，為機床進行多工位、多面和多件加工創(chuàng)造了條件。為了縮短在機床上安裝與調(diào)整夾具的時間，瑞典3R夾具僅用1分鐘，即可完成線切割機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，起到縮短停機時間，提高生產(chǎn)效率的作用【11】。 在通用、經(jīng)濟方面夾具的通用性直接影響其經(jīng)濟性。采用模

17、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)性及可擴展性功能強，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。 1.2.2現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向 現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向主要表現(xiàn)為標準化、精密化、高效化和柔性化等四個方面。 a.標準化機床夾具的標準化與通用化是相互聯(lián)系的兩個方面。目前我國已有夾具零件及部件的國家標準：gb/t2148~t2259－91以及各類通用夾具、組合夾具標準等。機床夾具的標準化，有利于夾具的商品化生產(chǎn)，有利于

18、縮短生產(chǎn)準備周期，降低生產(chǎn)總成本。 b.高效化高效化夾具主要用來減少工件加工的基本時間和輔助時間，以提高勞動生產(chǎn)率，減輕工人的勞動強度。常見的高效化夾具有自動化夾具、高速化夾具和具有夾緊力裝置的夾具等。例如，在銑床上使用電動虎鉗裝夾工件，效率可提高5倍左右；在車床上使用高速三爪自定心卡盤，可保證卡爪在試驗轉(zhuǎn)速為9000r/min的條件下仍能牢固地夾緊工件，從而使切削速度大幅度提高。目前，除了在生產(chǎn)流水線、自動線配置相應(yīng)的高效、自動化夾具外，在數(shù)控機床上，尤其在加工中心上出現(xiàn)了各種自動裝夾工件的夾具以及自動更換夾具的裝置，充分發(fā)揮了數(shù)控機床的效率。 c.精密化隨著機械產(chǎn)品精度的日益提高，勢必

19、相應(yīng)提高了對夾具的精度要求。精密化夾具的結(jié)構(gòu)類型很多，例如用于精密分度的多齒盤，其分度精度可達0.1；用于精密車削的高精度三爪自定心卡盤，其定心精度為5μm。 d.柔性化機床夾具的柔性化與機床的柔性化相似，它是指機床夾具通過調(diào)整、組合等方式，以適應(yīng)工藝可變因素的能力。工藝的可變因素主要有：工序特征、生產(chǎn)批量、工件的形狀和尺寸等。具有柔性化特征的新型夾具種類主要有：組合夾具、通用可調(diào)夾具、成組夾具、模塊化夾具、數(shù)控夾具等。為適應(yīng)現(xiàn)代機械工業(yè)多品種、中小批量生產(chǎn)的需要，擴大夾具的柔性化程度，改變專用夾具的不可拆結(jié)構(gòu)為可拆結(jié)構(gòu)，發(fā)展可調(diào)夾具結(jié)構(gòu)，將是當前夾具發(fā)展的主要方向 1.3夾具的作用及意義

20、 1.3.1夾具的作用 a.縮短輔助時間，提高勞動生產(chǎn)率； b.可靠穩(wěn)定定位，提高了加工精度的穩(wěn)定性，便于實現(xiàn)工藝過程自動化； c.擴大機床使用范圍； e.降低對工人技術(shù)等級要求和減輕工人勞動強度。 1.3.2夾具的研究意義 夾具的制造在機械加工工藝中有著很重要的意義，從其作用和地位兩方面可以得知。 機床夾具在機械加工中起著十分重要的作用，歸納起來，主要表現(xiàn)在一下幾個方面。 1. 縮短輔助時間，提高勞動生產(chǎn)率，降低加工成本。 2. 保證加工精度穩(wěn)定加工質(zhì)量。 3. 降低對工人的技術(shù)要求，減輕工人的勞動強度，保證安全生產(chǎn)。 4. 擴大機床的工藝范圍，實行一機多能。

21、 1.4本課題研究的重點及難點 1.4.1研究重點 本課題是對現(xiàn)有成套的夾具設(shè)計進行分析論證，以后能夠解決這一類夾具的設(shè)計問題。分別用CAD和SOLIDWORKS畫出本套夾具的平面圖和三維圖。 1.4.2研究難點 a所給零件的工藝分析，計算、編寫各工件加工工藝； b各工件的定位分析（自由度）、夾具的定位誤差計算；夾具夾緊力的分析與計算； c各夾具的三維零件設(shè)計、三維裝配； d重點夾具三維仿真；

22、 e重點夾具工程圖生成； 1.4.3研究目的 本課題通過介紹3種板類零件夾具的設(shè)計，以便研究出板類夾具設(shè)計的通用方法，從而解決這一類夾具的設(shè)計問題。 1.4.4研究方案 以上工件夾具經(jīng)過設(shè)計計算，用三維軟件solidworks來創(chuàng)建零件再配合為裝配體，生成工程圖。其二維裝配圖可用AutoCAD軟件修改繪畫出來即可。 在廣泛收集和研究有關(guān)資料的基礎(chǔ)上，著手擬定夾具的結(jié)構(gòu)方案，主要包括： 　 a.根據(jù)工藝的定位原理，確定工件的定位方式，選擇定位元件。 b.確定工件的夾緊方案

23、和設(shè)計夾緊機構(gòu)。 c.確定夾具的其它組成部分，如分度裝置、對刀塊或引導(dǎo)元件、微調(diào)機構(gòu)等。 d.協(xié)調(diào)各元件、裝置的布局，確定夾具體的總體結(jié)構(gòu)和尺寸。 在確定方案的過程中，會有各種方案供選擇，但應(yīng)從保證精度和降低成本的角度出發(fā)，選擇一個與生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)的最佳方案 31 2 長條零件銑端面夾具設(shè)計 2 長條零件銑端面夾具設(shè)計 2.1設(shè)計任務(wù) 2.1.1零件工藝分析 長條零件圖如圖2-1所示。其中A圖為三維圖，B圖為二維簡圖。長條形零件在機床運行過程中所受沖擊不大，又考慮到幾何形狀不太復(fù)雜，所以用鑄造的形式進行毛坯的制造。 A三維圖

24、 B二維簡圖 圖2.1 長條零件零件圖 2.1.2零件加工工藝過程 擬定工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當是使兩件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用通用機床配以專用夾具，并盡量使工序集中，或采用數(shù)控機床、加工中心等提高生產(chǎn)率。 長條零件加工工藝過程如表2-1所示。 表2.1 長條零件加工工藝過程 工藝過程方案一： 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 工序 內(nèi)容 設(shè)備 1 鑄造 2 時效處理 3 粗銑前端面，留有加工余量單邊0.5 臥式銑床 4

25、精銑前端面，達到尺寸要求，并且達到粗糙度要求 臥式銑床 5 粗銑后端面，留有加工余量單邊0.5 臥式銑床 6 精銑后端面，達到尺寸要求，并且達到粗糙度要求 臥式銑床 7 入庫 工序方案二： 工序 內(nèi)容 設(shè)備 1 鑄造 2 時效處理 3 粗銑后端面，留有加工余量單邊0.5 臥式銑床 4 精銑后端面，達到尺寸要求，并且達到粗糙度要求 臥式銑床 5 粗銑前端面，留有加工余量單邊0.5 臥式銑床 6 精銑前端面，達到尺寸要求，并且達到粗糙度要求 臥式銑床 7 入庫 方案一和方案二只是在加工前后端面時的順序相反，考慮到方便零

26、件的加工，故選擇方案一。 2.1.3本工序工序卡 本工序工序卡如圖1.2所示 序號 工序名稱 內(nèi)容 設(shè)備 1 粗銑 粗銑前端面，按照圖紙要求進行加工，留有0.5的加工余量 臥式銑床 2 精銑 精銑前端面，按照圖紙要求進行加工，達到加工尺寸公差要求，其中以底面為基準的垂直度和自身平面度達到行為公差要求。粗糙度等都達到要求。 臥式銑床 3 粗銑 粗銑后端面，按照圖紙要求進行加工，留有0.5的加工余量 臥式銑床 4 精銑 精銑后端面，按照圖紙要求進行加工，達到加工尺寸公差要求。粗糙度等都達到要求。 臥式銑床 圖1.2工序卡 2.1.4本工序加工要求

27、 加工中以底面和兩側(cè)面為基準，利用銑床進行加工，加工過程中首先粗銑，兩側(cè)留有0.5的加工余量，然后進行精銑，達到尺寸公差要求，并且行為公差中的平行度、平面度均應(yīng)達到了圖紙要求。粗糙度達到了精銑的要求。 2.1.5本工序使用參數(shù) a設(shè)備：臥式銑床 b刀具：銑床刀具 c加工余量：粗銑為0.5 d切削用量：1mm e生產(chǎn)類型：機加工 2.2定位設(shè)計 2.2.1基準選擇 自由度分析如圖2-1所示 由零件可知，工件以底面和側(cè)面進行定位；夾緊時，壓縮空氣推動氣缸托盤，通過杠桿及柱塞將力傳至壓板上，從而將工件夾緊并保持夾緊力平衡。 圖2.1長條零件 工藝規(guī)程設(shè)計 基面選擇是工藝

28、規(guī)程設(shè)計的重要工作之一?；孢x擇的正確與合理是加工質(zhì)質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中回問題百出，更有甚者，還會造成零件的大批量報廢，使生產(chǎn)無法正常運行。 1）.粗基準的選擇。對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準。而對于若干個不加工的表面的工件，則應(yīng)該與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作粗基準。根據(jù)這個基準選擇原則，選取側(cè)面和上面限制自由度以達到完全定位。 2）.精基準的選擇。主要應(yīng)該考慮基準重合的問題。當設(shè)計基準和工序基準重合時，應(yīng)該進行尺寸換算，在這以后還要專門計算，此處不再重復(fù)。 制定工藝路線得出發(fā)點，應(yīng)是使零件的的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要

29、求能得到合理的保證，在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下，可以考慮采用萬能性機床配以組合夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量降低。 在保證零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技術(shù)條件下，考慮到經(jīng)濟效果和降低生產(chǎn)成本， 2.2.2定位元件設(shè)計 夾具定位分析三維圖如圖2-2所示，本夾具中主要對工件的3個方向進行固定，上下方向上有下壓板固定緊，上壓板壓緊，實現(xiàn)了夾具的上下的穩(wěn)定性，在夾具的左右方向上有擋板進行擋住，可以完全控制好左右方向的的運動。實現(xiàn)了上下和左右后，那剩下的前后方向上，一面僅僅利用擋軸僅僅當緊，另一面留出用銑床進行端面加工. 圖2.2定

30、位元件三維圖 夾具在機床上必須進行安裝，才能保證工件與刀具的相對位置，在機床上進行夾緊安裝所需的元件稱為連接元件。 對于銑床、刨床、鉆床、鏜床等機床，夾具都是安裝在工作臺上，為了確定夾具相對于機床的位置，一般用兩個定位鍵定位，用一組螺栓夾緊。 定位鍵有矩形和圓形兩種，圓形定位鍵容易加工，但交易磨損，故使用不多。矩形定位鍵其上部分與夾具體底面上的槽配合，下部與機床工作臺的T行槽配合。夾具在工作臺上的夾緊是在夾具體上設(shè)計幾個開口耳座，用T形槽螺栓和螺母進行夾緊。 2.2.3定位誤差分析 （1）定位元件尺寸及公差的確定。夾具的主要定位元件為壓板和擋板，該定位元件的尺寸與公差規(guī)定為與本零件在

31、工作時與其相配定位元件的尺寸與公差相同。 （2）工序基準與定位基準不重合。 （3）銑端面時定位元件所引起的位置誤差。 2.3夾緊機構(gòu)設(shè)計 2.3.1所需夾緊力的計算 切削力及夾緊力計算 刀具：鑲齒三面刃銑刀 d=Φ80mm 銑削扭矩 M 切向力 切削功率 Pm=2πMn10(kw) 式中：C=558.6 x=1 y=0.8 d=80 k=0.9 f=0.13 n=1450 所以當銑距中心軸線24mm和34mm面時有： =19.65(Nm) =491.35(N) Pm=2πx19.65x1450x10=178.97

32、(kw) 因為是對銑加工，故：M=19.65x2=39.3(Nm) F=491.35x2=982.7N Pm=178.97x2=357.94(kw) 如上所述，本設(shè)計采用螺旋夾緊機構(gòu)，即由螺桿、螺母、墊圈、壓板等元件組成的夾緊機構(gòu)。 2.3.2設(shè)計夾緊機構(gòu)，驗算夾緊力 根據(jù)夾緊狀態(tài)下螺桿的受力情況和力矩平衡條件 FL= F= 式中 F——夾緊力(N) F——作用力

33、(N) L——作用力臂(mm) d——螺桿直徑 α——螺紋升角 ——螺紋處摩擦角. ——螺桿端部與工件間的摩擦角. ——螺桿端部與工件間的當量摩擦半徑(mm) 所以有F== ==3075.73N 顯然 F=3075.73N>982.7N=F 故本夾具可安全工作。 2.4其它元件設(shè)計 2.4.1導(dǎo)向元件 導(dǎo)向元件三維圖如圖2.4所示。 圖2.4導(dǎo)向元件 2.4.2對

34、刀元件 對刀元件三維圖如圖2.5所示。 圖2.5 2.4.3夾具體 夾具體三維圖如圖2.6所示 圖2.6 2.4.5鉆高度和排屑空間 鉆套高度尺寸和排屑空間的確定對鉆模的設(shè)計也很重要，轉(zhuǎn)套高度H增大，則導(dǎo)向性能好，刀具剛度提高，加工精度高，但鉆套與刀具的磨損加劇。排屑空間h增大，排屑方便，但導(dǎo)向性能差，孔的加工精度會降低。 2.4.6夾具工作精度分析 本夾具中主要對工件的3個方向進行固定，上下方向上有下壓板固定緊，上壓板壓緊，實現(xiàn)了夾具的上下的穩(wěn)定性，在夾具的左右方向上有擋板進行擋住，可以完全控制好左右方向的的運動。實現(xiàn)了上下和左右后，那剩下的前

35、后方向上，一面僅僅利用擋軸僅僅當緊，另一面留出用銑床進行端面加工. 工件以底面和側(cè)面進行定位；夾緊時，壓縮空氣推動氣缸托盤，通過杠桿及柱塞將力傳至壓板上 從而將工件夾緊并保持夾緊力平衡 證明該夾具能穩(wěn)定可靠地保證工件的加工技術(shù)要求，且結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，所以該夾具設(shè)計是可行的。 2.5仿真 利用模型復(fù)現(xiàn)實際系統(tǒng)中發(fā)生的本質(zhì)過程，并通過對系統(tǒng)模型的實驗來研究存在的或設(shè)計中的系統(tǒng)，又稱模擬。這里所指的模型包括物理的和數(shù)學(xué)的，靜態(tài)的和動態(tài)的，連續(xù)的和離散的各種模型。所指的系統(tǒng)也很廣泛,包括電氣、機械、化工、水力、熱力等系統(tǒng),也包括社會、經(jīng)濟、生態(tài)、管理等系統(tǒng)。當所研究的系統(tǒng)造價昂貴、

36、實驗的危險性大或需要很長的時間才能了解系統(tǒng)參數(shù)變化所引起的后果時，仿真是一種特別有效的研究手段。仿真的重要工具是計算機。仿真與數(shù)值計算、求解方法的區(qū)別在于它首先是一種實驗技術(shù)。仿真的過程包括建立仿真模型和進行仿真實驗兩個主要步驟。 3 殼體零件銑端面夾具 3.1設(shè)計任務(wù) 3.1.1零件工藝分析 殼體零件圖如圖3.1所示。其中A圖為三維圖，B圖為二維簡圖。殼體零件在機床運行過程中所受沖擊不大，又考慮到幾何形狀不太復(fù)雜，所以用鑄造的形式進行毛坯的制造。 A三維圖 B

37、二維簡圖 圖3.1殼體零件圖 3.1.2零件加工工藝過程 殼體零件加工工藝過程如表3.1所示。 表3.1 殼體零件加工工藝過程 工序 內(nèi)容 設(shè)備 1 脫模 2 粗銑前端面 臥式銑床 3 精銑前端面 臥式銑床 4 粗銑前端面各個凸臺 臥式銑床 5 精銑前端面各個凸臺 臥式銑床 6 粗銑后端面 臥式銑床 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 精銑后端面 臥式銑床 8 清洗 9 入庫 3.1.3本工序工序卡 機械加工工序卡如圖3.2 序號 工序名稱 內(nèi)容 設(shè)備 1 粗銑 粗銑前端面，

38、按照圖紙要求進行加工，留有0.5的加工余量 臥式銑床 2 精銑 精銑前端面，按照圖紙要求進行加工，達到加工尺寸公差要求，其中以底面為基準的垂直度和自身平面度達到行為公差要求。粗糙度等都達到要求。 臥式銑床 3 粗銑 粗銑后端面，按照圖紙要求進行加工，留有0.5的加工余量 臥式銑床 4 精銑 精銑后端面，按照圖紙要求進行加工，達到加工尺寸公差要求，其中以底面為基準的垂直度和自身平面度達到行為公差要求。粗糙度等都達到要求。 臥式銑床 圖3.2 機械加工工序卡 3.1.4本工序加工要求 加工中以底面和兩側(cè)面為基準，利用銑床進行加工，加工過程中首先粗銑，兩側(cè)留有0.5的

39、加工余量，然后進行精銑，達到尺寸公差要求，并且行為公差中的平行度、平面度均應(yīng)達到了圖紙要求。粗糙度達到了精銑的要求。 3.1.5本工序使用參數(shù) a設(shè)備：臥式銑床 b刀具：銑床刀具 c加工余量：粗銑為0.5 d切削用量：1mm e生產(chǎn)類型：機加工 3.2定位設(shè)計 3.2.1基準選擇 自由度分析三維圖如圖3.3所示。本夾具用于殼體零件端面，工件以地平面和兩個銷孔維基準。 圖3.3殼體零件 3.2.2定位元件設(shè)計 夾具定位分析三維圖如圖3.4所示。在夾具的五個支撐板和兩個定位銷上定位。用3個氣缸同時驅(qū)動鉤形兩個壓板實現(xiàn)夾緊。

40、 圖3.4定位元件三維圖 3.2.3定位誤差分析 （1）定位元件尺寸及公差的確定。夾具的主要定位元件為壓板和擋板，該定位元件的尺寸與公差規(guī)定為與本零件在工作時與其相配定位元件的尺寸與公差相同。 （2）工序基準與定位基準不重合。 （3）銑端面時定位元件所引起的位置誤差。 3.3夾緊機構(gòu)設(shè)計 3.3.1所需夾緊力的計算 切削力及夾緊力計算 刀具：鑲齒三面刃銑刀 d=Φ80mm 銑削扭矩 M 切向力 切削功率 Pm=2πMn10(kw) 式中：C=558.6 x=1 y=0.8 d=80 k=0.9 f=0.13 n=1450 所以當銑距中心軸線2

41、4mm和34mm面時有： =19.65(Nm) =491.35(N) Pm=2πx19.65x1450x10=178.97(kw) 因為是對銑加工，故：M=19.65x2=39.3(Nm) F=491.35x2=982.7N Pm=178.97x2=357.94(kw) 如上所述，本設(shè)計采用螺旋夾緊機構(gòu)，即由螺桿、螺母、墊圈、壓板等元件組成的夾緊機構(gòu)。 3.3.2設(shè)計夾緊機構(gòu)，驗算夾緊力 根據(jù)夾緊狀態(tài)下螺桿的受力情況和力矩平衡條件

42、 FL= F= 式中 F——夾緊力(N) F——作用力(N) L——作用力臂(mm) d——螺桿直徑 α——螺紋升角 ——螺紋處摩擦角. ——螺桿端部與工件間的摩擦角. ——螺桿端部與工件間的當量摩擦半徑(mm) 所以有F== ==3075.73N 顯然 F=3075.7

43、3N>982.7N=F 故本夾具可安全工作。 3.4其它元件設(shè)計 3.4.1對刀元件 銑削時加工，要用調(diào)整法獲得零件的加工尺寸，為調(diào)整工件相對于刀具的位置，銑床夾具一般設(shè)置對刀裝置。對刀件有對刀塊和對刀塞尺，兩者配合使用。 對刀裝置應(yīng)設(shè)置在便于對刀的位置，一般在工件的切入一段。使用對刀塊時，夾具總圖上應(yīng)標明塞尺的尺寸及對刀塊工作表面與定位元件之間的位置。 對刀元件三維圖如圖3.5所示 圖3.5對刀元件 3.4.2夾具三維圖 夾具三維圖如圖3.6所示 圖3.6夾具體

44、 3.4.3夾具工作精度分析 從本圖中零件的樣式來看，零件有幾個可以固定的點，即底平面是平的，同時兩側(cè)有可以固定的耳腳，這樣在上下方向上可以完好的固定了，同樣左右方向上采用擋板式固定。前后方向上采用銷軸固定，這樣可以完成3個空間自由度的固定了。 證明該夾具能穩(wěn)定可靠地保證工件的加工技術(shù)要求，且結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，所以該夾具設(shè)計是可行的。 4.溜板油槽靠模銑夾具設(shè)計 4 溜板油槽靠模銑夾具設(shè)計 4.1設(shè)計任務(wù) 4.1.1零件工藝分析 溜板油槽零件圖如圖4-1所示。其中A圖為三維圖，B圖為二維簡圖。 A三維圖 B二維簡圖

45、 圖4.1 4.1.2零件加工工藝過程 溜板油槽零件加工工藝過程如表4-1所示。 表4.1 溜板油槽零件加工工藝過程 工序 內(nèi)容 設(shè)備 1 脫模 2 粗銑端面 立式銑床C616 3 精銑端面 立式銑床C616 4 精銑油槽，以底面和側(cè)面為定位基準 立式銑床C616 5 精銑油槽，以底面和側(cè)面為定位基準 立式銑床C616 6 清洗 7 入庫 4.1.3本工序工序卡 本工序加工的工序卡如表4.2所 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 表4.2機械加工工藝卡 序號 工序名稱 內(nèi)容 設(shè)備 1

46、 粗銑 粗銑前端面 立式銑床C616 2 精銑 精銑前端面 立式銑床C616 3 粗銑 粗銑油槽，按照磨輪做橫向曲線運動，粗銑半徑R3 立式銑床C616 4 精銑 精銑前端面，按照圖紙要求進行加工，達到加工尺寸公差要求，按照磨輪做橫向曲線運動，精銑半徑R3，達到粗糙度要求 立式銑床C616 4.1.4本工序加工要求 加工中以底面和側(cè)面為基準，利用銑床進行加工，加工過程中首先粗銑，按照磨輪做橫向曲線運動，粗銑半徑R3，然后進行精銑，達到尺寸公差要求，并且行為公差中的平面度均應(yīng)達到了圖紙要求。粗糙度達到了精銑的要求。 4.

47、1.5本工序使用參數(shù) （1）設(shè)備：立式銑床C616 （2）刀具：銑床刀具 （3）加工余量：粗銑為0.1 （4）切削用量：R3 （5）生產(chǎn)類型：機加工 4.2定位設(shè)計 4.2.1基準選擇 自由度分析如圖4.2所示. 圖4.2溜板油槽零件 本夾具也是對工件的由度（上下左右和前后）的固定，左右主要由調(diào)節(jié)螺栓緊緊固定，螺栓旋轉(zhuǎn)后，進行把工件的壓緊和放松，這樣在左右兩個方向上給予緊緊固定，其中螺栓壓緊鋼板是通過一塊板與板之間的面接觸壓緊，同樣的道理，在前后方向上，其中一邊具有固定的一個平板，把鋼板的一邊與之接觸后，另一邊也是通過螺

48、栓的調(diào)節(jié)進行壓緊，這樣在前后和左右方向上鋼板被固定緊了。主要是銑上端面，這樣就要求下面的固定要有可調(diào)節(jié)性，主要通過8個螺栓頂尖進行調(diào)平，這樣就可以滿足銑端面的要求了。 4.2.2定位元件設(shè)計 定位元件分析三維圖如圖4.3所示。 圖4.3定位元件三維圖 工件以底面和側(cè)面在滑座和兩檔銷上定位；操作手把可以將工件夾緊。 4.2.3定位誤差分析 （1）定位元件尺寸及公差的確定。夾具的主要定位元件為壓板和擋板，該定位元件的尺寸與公差規(guī)定為與本零件在工作時與其相配定位元件的尺寸與公差相同。 （2）零件圖樣規(guī)定:既最

49、大側(cè)隙能滿足零件的精度要求。 （3）銑端面是定位元件所引起的位置誤差。 4.3夾緊機構(gòu)設(shè)計 4.3.1所需夾緊力的計算 切削力及夾緊力計算 刀具：鑲齒三面刃銑刀 d=Φ80mm 銑削扭矩 M 切向力 切削功率 Pm=2πMn10(kw) 式中：C=558.6 x=1 y=0.8 d=80 k=0.9 f=0.13 n=1450 所以當銑距中心軸線24mm和34mm面時有： =19.65(Nm) =491.35(N) Pm=2πx19.65x1450x10=178.97(kw) 因為是對銑加工，故：M=19

50、.65x2=39.3(Nm) F=491.35x2=982.7N Pm=178.97x2=357.94(kw) 如上所述，本設(shè)計采用螺旋夾緊機構(gòu)，即由螺桿、螺母、墊圈、壓板等元件組成的夾緊機構(gòu)。 4.3.2設(shè)計夾緊機構(gòu)，驗算夾緊力 根據(jù)夾緊狀態(tài)下螺桿的受力情況和力矩平衡條件 FL= F= 式中 F——夾緊力(N) F——作用力(N) L——作用

51、力臂(mm) d——螺桿直徑 α——螺紋升角 ——螺紋處摩擦角. ——螺桿端部與工件間的摩擦角. ——螺桿端部與工件間的當量摩擦半徑(mm) 所以有F== ==3075.73N 顯然 F=3075.73N>982.7N=F 故本夾具可安全工作。 4.4其它元件設(shè)計 4.4.1手把 手把三維圖如圖4.4所示。 圖4.4手把 4.4.2夾具工作精度分析 本夾具無非也是對工件的3個自由度（上下左右

52、和前后）的固定，因設(shè)計中使用銑床進行油槽的加工，首先把工件平方在夾具板上，在前后方向上利用銷軸進行緊緊固定，在左右方向上利用螺栓緊緊壓緊。在上下方向上同樣也使用螺栓進行緊緊壓緊，在工件的兩側(cè)留出加工油槽的位置，這樣既可滿足要求了。 證明該夾具能穩(wěn)定可靠地保證工件的加工技術(shù)要求，且結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，所以該夾具設(shè)計是可行 5結(jié)論 從國內(nèi)外機床發(fā)展的現(xiàn)狀來看，現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向主要表現(xiàn)為標準化、精密化、高效化和柔性化等四個方面。而近幾年來對機床夾具又提出了如下要求：能迅速而方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)準備周期，降低生產(chǎn)成本；能裝夾一組具有相似性特征的工件；能適用于精密

53、加工的高精度機床夾具；能適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機床夾具；采用以液壓站等為動力源的高效夾緊裝置，以進一步減輕勞動強度和提高勞動生產(chǎn)率；提高機床夾具的標準化程度。其中能裝夾一組具有相似特征的工件的夾具設(shè)計問題已經(jīng)變的越來越重要，本課題正是要通過介紹板類工件夾具的設(shè)計來解決具有這一類相似特征工件的夾具設(shè)計問題 從本課題介紹的三類板類工件夾具的設(shè)計中我們很容易總結(jié)出這一類夾具該如何設(shè)計?，F(xiàn)總結(jié)出設(shè)計步驟如下： 1．設(shè)計準備工作——研究原始資料，明確設(shè)計要求和生產(chǎn)條件 （1）生產(chǎn)綱領(lǐng)（生產(chǎn)類型）——了解生產(chǎn)批量和對夾具的需用情況； （2）零件圖及工序圖——了解工件情況、工序要求和加工狀態(tài)

54、； （3）零件的工藝規(guī)程——了解所用機床、刀具等的情況； （4）夾具制造能力——了解夾具制造車間的生產(chǎn)條件和技術(shù)現(xiàn)狀 （5）典型夾具結(jié)構(gòu)及標準——同類型產(chǎn)品的夾具結(jié)構(gòu)、有關(guān)夾具標準。 2．確定夾具的結(jié)構(gòu)方案（總體方案） 主要包括： （1）確定工件的定位方案，設(shè)計定位裝置。 根據(jù)六點定位原理，確定工件的定位方式，選擇和設(shè)計定位元件，計算定位誤差。 （2）確定工件的夾緊方案，設(shè)計夾緊裝置。 確定夾緊力、夾緊機構(gòu)及動力裝置。 （3）確定對刀或?qū)蚍桨福O(shè)計對刀或?qū)蜓b置。 對刀塊或鉆套、鏜套等的設(shè)計。 （4）確定其它元件或裝置的結(jié)構(gòu)形式。 定位鍵、分度裝置、連接

55、元件等。 （5）協(xié)調(diào)各裝置、元件的布局，確定夾具在機床上的安裝方式以及夾具體的結(jié)構(gòu)型式。 3．繪制夾具裝配圖 按照國家制圖標準繪制，應(yīng)清楚表達出夾具的結(jié)構(gòu)及各裝置、元件之間的位置關(guān)系。主視圖應(yīng)取操作者實際工作時的位置。具體方法和步驟如下： （1）在裝配圖上，工件看作透明體，用雙點劃線將工件的外形輪廓、定位基面、夾緊表面及加工表面繪制在各個視圖的合適位置上。 （2）依次繪出定位元件或裝置、夾緊元件或裝置、對刀或?qū)蛟?、其它元件、夾具體及連接元件。 （3）標注必要的尺寸、公差和技術(shù)要求。 （4）編制夾具明細表及標題欄。 4．繪制夾具零件圖。畫出夾具中非標零件圖，并按夾具裝

56、配圖的要求確定零件的尺寸、公差及技術(shù)要求。 ——尺寸及公差、形位公差、表面粗糙度等標注要完整、正確。 致謝 感謝導(dǎo)師萬宏強教授的關(guān)心、指導(dǎo)和教誨。萬宏強教授追求真理、獻身科學(xué)、嚴以律己、寬已待人的崇高品質(zhì)對學(xué)生將是永遠的鞭策。 作者在攻讀學(xué)士學(xué)位期間的工作自始至終都是在萬宏強教授全面、具體的指導(dǎo)下進行的。萬宏強老師淵博的學(xué)識、敏銳的思維、民主而嚴謹?shù)淖黠L(fēng)，使學(xué)生收益匪淺，終生難忘。 感謝萬宏強教授在課題研究中所給予的幫助。。 感謝我的學(xué)友和朋友們對我的關(guān)心和幫助。 本論文工作得到國家自然科學(xué)基金（編號）的資助。 參考文獻 參考文獻 【1】李青.機床夾具的設(shè)計.機械工程與

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60、西安工業(yè)大學(xué)有關(guān)保護知識產(chǎn)權(quán)的規(guī)定，即：本科學(xué)生在校攻讀學(xué)士學(xué)位期間畢業(yè)設(shè)計（論文）工作的知識產(chǎn)權(quán)屬于西安工業(yè)大學(xué)。本人保證畢業(yè)離校后，使用畢業(yè)設(shè)計（論文）工作成果或用畢業(yè)設(shè)計（論文）工作成果發(fā)表論文時署名單位仍然為西安工業(yè)大學(xué)。學(xué)校有權(quán)保留送交的畢業(yè)設(shè)計（論文）的原文或復(fù)印件，允許畢業(yè)設(shè)計（論文）被查閱和借閱；學(xué)?？梢怨籍厴I(yè)設(shè)計（論文）的全部或部分內(nèi)容，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存畢業(yè)設(shè)計（論文）。 （保密的畢業(yè)設(shè)計（論文）在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定） 畢業(yè)設(shè)計（論文）作者簽名： 指導(dǎo)教師簽名： 日期 畢業(yè)設(shè)計（論文）獨創(chuàng)性聲明 畢業(yè)設(shè)計（論文）獨創(chuàng)性聲明 秉承學(xué)校嚴謹?shù)膶W(xué)風(fēng)與優(yōu)良的科學(xué)道德，本人聲明所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文）是我個人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標注和致謝的地方外，畢業(yè)設(shè)計（論文）中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的成果，不包含他人已申請學(xué)位或其他用途使用過的成果。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示了致謝。 畢業(yè)設(shè)計（論文）與資料若有不實之處，本人承擔一切相關(guān)責(zé)任。 畢業(yè)設(shè)計（論文）作者簽名： 指導(dǎo)教師簽名： 日期：