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課程設(shè)計說明書
夾緊蝸桿拉夾具設(shè)計
專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計制造及其自動化
班 級：
學(xué) 號：
姓 名：
指導(dǎo)教師：
成 績：
目 錄
目 錄 II
1 誤差分析與計算 1
1.1夾具概述 1
1.2機(jī)床夾具的功能 1
1.3機(jī)床夾具的發(fā)展趨勢 1
1.3.1機(jī)床夾具的現(xiàn)狀 2
1.3.2現(xiàn)代機(jī)床夾具的發(fā)展方向 2
2 夾具設(shè)計簡介 5
2.1機(jī)床夾具的功能 5
2.2機(jī)床夾具應(yīng)滿足的要求 5
2.3設(shè)計已知條件 6
2.4 拉刀的結(jié)構(gòu)參數(shù) 7
2.4.1拉削特點(diǎn) 7
2.4.2刀類型選擇 7
2.4.3 拉刀材料選擇 7
2.4.4 拉床類型選擇 7
2.5 拉刀切削部分的設(shè)計 7
2.5.1 拉削方式選擇 7
2.5.2 齒型確定 7
2.5.3 拉削余量的確定 8
2.5.4 刀齒幾何參數(shù)選擇 8
2.5.5 確定齒升量 8
2.5.6 確定齒距及同時工作齒數(shù) 9
2.5.7 確定容屑槽形狀和尺寸 9
2.5.8 設(shè)計分屑槽 10
2.5.9 確定拉刀齒數(shù)和直徑 11
3夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計 12
3.1設(shè)計機(jī)床夾具前的準(zhǔn)備工作 12
3.1.1明確工件的年生產(chǎn)綱領(lǐng) 12
3.1.2充分理解工件的零件圖和工序圖 12
3.2確定機(jī)床夾具的結(jié)構(gòu)方案 12
3.2.1選擇定位原件 12
3.2.2選擇夾緊機(jī)構(gòu) 12
3.3夾具結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計 13
3.4繪制夾具裝配圖 13
3.5繪制夾具零件圖 15
4夾具精度的驗算 15
4.1產(chǎn)生定位誤差的原因 15
4.2 誤差分析與計算 16
4.3 確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu) 17
4.4夾具設(shè)計及操作的簡要說明 18
總結(jié)與展望 19
參考文獻(xiàn) 20
致 謝 21
1 誤差分析與計算
1.1夾具概述
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。
工具是人類文明進(jìn)步的標(biāo)志。自20世紀(jì)末期以來，現(xiàn)代制造技術(shù)與機(jī)械制造工藝自動化都有了長足的發(fā)展。但工具（含夾具、刀具、量具與輔具等）在不斷的革新中，其功能仍然十分顯著。機(jī)床夾具對零件加工的質(zhì)量、生產(chǎn)率和產(chǎn)品成本都有著直接的影響。因此，無論在傳統(tǒng)制造還是現(xiàn)代制造系統(tǒng)中，夾具都是重要的工藝裝備。
1.2機(jī)床夾具的功能
在機(jī)床上用夾具裝夾工件時，其主要功能是使工件定位和夾緊。
1．機(jī)床夾具的主要功能
機(jī)床夾具的主要功能是裝工件，使工件在夾具中定位和夾緊。
（1）定位 確定工件在夾具中占有正確位置的過程。定位是通過工件定位基準(zhǔn)面與夾具定位元件面接觸或配合實(shí)現(xiàn)的。正確的定位可以保證工件加工的尺寸和位置精度要求。
（2）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，受到各種力的作用，若不將工件固定，則工件會松動、脫落。因此，夾緊為工件提供了安全、可靠的加工條件。
2．機(jī)床夾具的特殊功能
機(jī)床夾具的特殊功能主要是對刀和導(dǎo)向。
（1）對刀 調(diào)整刀具切削刃相對工件或夾具的正確位置。如銑床夾具中的對刀塊，它能迅速地確定銑刀相對于夾具的正確位置。
（2）導(dǎo)向 如鉆床夾具中的鉆模板的鉆套，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（鏜模）也具有導(dǎo)向功能。
1.3機(jī)床夾具的發(fā)展趨勢
隨著科學(xué)技術(shù)的巨大進(jìn)步及社會生產(chǎn)力的迅速提高，夾具已從一種輔助工具發(fā)展成為門類齊全的工藝裝備。
1.3.1機(jī)床夾具的現(xiàn)狀
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)市場激烈的競爭。然而，一般企業(yè)仍習(xí)慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具。另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，約4年就要更新80%左右的專用夾具，而夾具的實(shí)際磨損量僅為15%左右。特別是近年來，數(shù)控機(jī)床（NC）、加工中心（MC）、成組技術(shù)（GT）、柔性制造系統(tǒng)（FMS）等新技術(shù)的應(yīng)用，對機(jī)床夾具提出了如上新的要求：
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）適用于精密加工的高精度機(jī)床夾具。
4）適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機(jī)床夾具。
5）采用液壓或氣壓夾緊的高效夾緊裝置，以進(jìn)一步提高勞動生產(chǎn)率。
6）提高機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化程度。
1.3.2現(xiàn)代機(jī)床夾具的發(fā)展方向
現(xiàn)代機(jī)床夾具的發(fā)展方向主要表現(xiàn)為精密化、高效化、柔性化、標(biāo)準(zhǔn)化四個方面。
精密化
隨著機(jī)械產(chǎn)品精度的日益提高，勢必相應(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(dá)±0.1；用于精密車削的高精度三爪卡盤，其定心精度為5μm；精密心軸的同軸度公差可控制在1μm內(nèi)；又如用于軸承套圈磨削的電磁無心夾具，工件的圓度公差可達(dá)0.2～0.5μm。
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(qiáng)度。常見的高效化夾具有：自動化夾具、高速化夾具、具有夾緊動力裝置的夾具等。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；在車床上使用的高速三爪自定心卡盤，可保證卡爪在（試驗）轉(zhuǎn)速為2600r/min的條件上仍能牢固地夾緊工件，從而使切削速度大幅度提高。
柔性化
機(jī)床夾具的柔性化與機(jī)床的柔性化相似，它是指機(jī)床夾具通過調(diào)整、拼裝、組合等方式，以適應(yīng)可變因素的能力?？勺円蛩刂饕校汗ば蛱卣?、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、拼裝夾具、數(shù)控機(jī)床夾具等。在較長時間內(nèi)，夾具的柔性化將是夾具發(fā)展的主要方向。
標(biāo)準(zhǔn)化
機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化與通用化是相互聯(lián)系的兩個方面。在制訂典型夾具結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，首先進(jìn)行夾具元件和部件的通用化，建立類型尺寸系列或變型，以減少功能用途相近的夾具元件和部件的型式，屏除一些功能低劣的結(jié)構(gòu)。通用化方法包括夾具、部件、元件、毛壞和材料的通用化。夾具的標(biāo)準(zhǔn)化階段是通用化的深入，主要是確立夾具零件或部件的尺寸系列，為夾具工作圖的審查創(chuàng)造良好的條件。目前我國已有夾具零件及部件的國家標(biāo)準(zhǔn)：GB/T2148~T2259—91以及各類通用夾具、組合夾具標(biāo)準(zhǔn)等。機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化，有利于夾具的商品化生產(chǎn)，有利于縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)總成本。
計算機(jī)輔助機(jī)床夾具設(shè)計是利用計算機(jī)輔助設(shè)計CAD技術(shù)來完成夾具設(shè)計的先進(jìn)方法。由于夾具種類繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其設(shè)計過程涉及控制條件多，因此，用于夾具設(shè)計的專業(yè)軟件甚少，目前還沒有一種軟件系統(tǒng)能夠?qū)A具設(shè)計完全數(shù)字化。目前，計算機(jī)輔助夾具設(shè)計一般是采用二維CAD軟件進(jìn)行。采用二維CAD軟件進(jìn)行夾具設(shè)計，可以提高設(shè)計效率和質(zhì)量，但是其缺點(diǎn)是設(shè)計人員首先要閱讀工件二維零件圖，了解零件的加工要求，并將二維零件圖在頭腦中三維實(shí)體化；再選擇或設(shè)計合適的定位、夾緊等元件和裝置；接上來將上述結(jié)構(gòu)在頭腦中形成夾具三維實(shí)體，用二維圖表示，完成夾具的設(shè)計。在設(shè)計過程中，思維要在三維和二維模型中反復(fù)轉(zhuǎn)換，最終繪制二維的總裝圖。由于繪制三維實(shí)體效果的裝配圖難度大，效率低，一般不繪制三維裝配圖。這對夾具設(shè)計質(zhì)量和效率，以及加工和裝配均有不利的影響。3D軟件是一個基于特征的參數(shù)化實(shí)體建模設(shè)計工具，該軟件完全采用Windows圖形用戶界面，易學(xué)易用。借助3D軟件平臺，可以創(chuàng)建三維實(shí)體模型；編輯零件裝配體并進(jìn)行簡單的運(yùn)動仿真；利用它的動畫功能不僅可以檢查夾具工作的可行性，還能得到夾具零部件裝配和運(yùn)動過程的動畫文件。
計算機(jī)輔助設(shè)計（CAD）的功能在于能協(xié)助設(shè)計者完成產(chǎn)品設(shè)計各階段的工作。本文針對機(jī)床夾具進(jìn)行計算機(jī)輔助設(shè)計，借助3D軟件平臺，將設(shè)計時所用標(biāo)準(zhǔn)零件建立實(shí)體模型庫；對于非標(biāo)準(zhǔn)零件，采用交互方式建模方法直接在設(shè)計平臺建模并建立非標(biāo)準(zhǔn)模型庫。
采用二維CAD軟件進(jìn)行設(shè)計，它使我們甩掉了圖板，解決r使用繪圖板帶來的諸多弊端?，F(xiàn)在，大量三維實(shí)體造型軟件崛起，如PR0／E、UG、3D、Solidedge等，推動了設(shè)計領(lǐng)域的新革命．由于這些三維軟件．不僅僅可創(chuàng)建三維實(shí)體模型，還可利用設(shè)計出三維模型進(jìn)行模擬裝配和靜態(tài)干涉檢查、機(jī)構(gòu)分析、動態(tài)干涉檢查、動力學(xué)分析、強(qiáng)度分析等，并且與其它軟件配合可進(jìn)行零件的數(shù)控加工演示和數(shù)控代碼的生成。這些功能是以往的二維CAD無法比擬的。結(jié)合夾具設(shè)計的復(fù)雜性、高精度性等特點(diǎn)．采用了易學(xué)易懂的3D三維實(shí)體造型軟件來實(shí)現(xiàn)設(shè)計過程。
21
2 夾具設(shè)計簡介
2.1機(jī)床夾具的功能
2.1.1 保證加工精度，工件通過機(jī)床夾具進(jìn)行安裝，包含了兩層含義：一是工通過夾具上的定位元件獲得正確的位置，稱為定位;二是通過家駿技工是工件 的既定位置在加工過程中保持不變，稱為夾緊、這樣，就可以保證工件加工面的位置精度，且精度穩(wěn)定。
2.1.2 提高生產(chǎn)率，使用夾具來安裝工件，可以減少劃線，找正，對刀等輔助時間，采用多件，多工位夾具，以及氣動，液壓動力基金裝置，可以進(jìn)一步減少輔助時間，提高生產(chǎn)率。
2.1.3 擴(kuò)大加床的使用范圍，有些機(jī)床夾具是指上是對機(jī)床進(jìn)行了部分改造，擴(kuò)大了原機(jī)床的功能和使用范圍。如在車床床鞍上暗訪鏜模夾具，就可以進(jìn)行箱體零件的孔系加工。
2.1.4 減輕工人的勞動強(qiáng)度，保證生產(chǎn)安全。
2.2機(jī)床夾具應(yīng)滿足的要求
機(jī)床夾具應(yīng)滿足的基本要求包括下面幾方面：
2.2.1保證加工精度，這是必須做到的最基本要求，其關(guān)鍵是正確的定位，夾緊和導(dǎo)向方案，夾具制造的技術(shù)要求，定位誤差的分析和驗算。
2.2.2夾具的總體方案應(yīng)與年生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)，在大批量生產(chǎn)時，盡量采用快速，高效的定位，夾緊機(jī)構(gòu)和動力裝置，提高自動化程度，符合生產(chǎn)節(jié)拍要求 在中，小批量生產(chǎn)時，夾具應(yīng)有一定的可調(diào)性，一適應(yīng)多品種工件的加工。
2.2.3安全，方便，減輕勞動強(qiáng)度，機(jī)床夾具要有工作安全性考慮，必要時加保護(hù)裝置、要符合工人的操作位置和習(xí)慣，要有合適的工件裝卸位置和空間，時工人操作方便、大批量生產(chǎn)和加工笨重時，更需要減輕工人的勞動強(qiáng)度。
2.2.4排屑順暢，機(jī)床夾具中積累切屑會影響到工件的定位精度，切屑的熱量時工件和夾具產(chǎn)生熱變形，影響加工精度，清理切屑將增加輔助時間，降低生產(chǎn)率。因此夾具設(shè)計中要給予排屑問題充分的重視。
2.2.5機(jī)床夾具應(yīng)有良好的強(qiáng)度，剛度和結(jié)構(gòu)工藝性，加床夾具設(shè)計時，要方便制造，檢查測，調(diào)整和裝配，有利于提高夾具的制造精度。
2.3設(shè)計已知條件
夾緊蝸桿是一個很重要的零件，因為其零件尺寸比較小，結(jié)構(gòu)形狀較復(fù)雜，但其加工孔和底面的精度要求較高，此外還有要求加工，對精度要求也很高。夾緊蝸桿的底面都要求精加工。
夾緊蝸桿毛坯的選擇型材，因為生產(chǎn)率很高，所以可以免去每次造型。單邊余量一般在，結(jié)構(gòu)細(xì)密，能承受較大的壓力，占用生產(chǎn)的面積較小。因其年產(chǎn)量是5000件，由[3]表2.1～3可知是中批量生產(chǎn)。
2.4 拉刀的結(jié)構(gòu)參數(shù)
2.4.1拉削特點(diǎn)
拉削是利用拉刀切削金屬的高生產(chǎn)率加工方法，可用來加工各種形狀的通孔、槽以及簡單或復(fù)雜形狀的外表面。拉削加工與其他切削方法相比，其特點(diǎn)表現(xiàn)在：生產(chǎn)率高、加工精度和表面粗糙度高、成本低、機(jī)床結(jié)構(gòu)簡單、操作簡單等。
2.4.2刀類型選擇
根據(jù)任務(wù)書要求，需拉削長80mm，槽數(shù)為6的內(nèi)花鍵槽，查參考文獻(xiàn)[9]表1.3-1，選擇拉刀類型為矩形花鍵拉刀第三型號，該刀具特點(diǎn)：拉削長度大于30mm，同時加工齒數(shù)不小于5，可保證花鍵孔所需的高精度。
2.4.3 拉刀材料選擇
由任務(wù)書知所需加工零件材料我HT200，其特點(diǎn)是硬度大，韌性差，因此在拉削過程中要求拉刀耐磨性好，查參考文獻(xiàn)[3]表3-1，選鋼號為W18Cr4V做拉刀材料，柄部采用40Cr材料，將兩種材料采用對焊連接，該拉刀材料特點(diǎn)是：綜合性能好，通用性強(qiáng)，可磨性好，適合加工合金，普通鑄鐵等，硬度：63~66HRC，抗彎強(qiáng)度：3.0~3.4GPa，沖擊韌度：0.18~0.32MJ/。
2.4.4 拉床類型選擇
根據(jù)所需加工零件，查參考文獻(xiàn)[5]表3.1-84，選臥式拉床L6120。
2.5 拉刀切削部分的設(shè)計
切削部分是拉刀的重要部分，它決定著拉削生產(chǎn)率和加工表面質(zhì)量。
設(shè)計切削部分是要解決下列任務(wù)：選擇拉削方式，確定拉削余量，選擇前角、后角及齒升量，確定齒距及容屑槽數(shù)量和尺寸等。
2.5.1 拉削方式選擇
拉削方式可分為分層拉削法（成形式、漸成式）、分塊拉削法和組合拉削法。本次設(shè)計中，采用組合拉削法，它結(jié)合了成形式拉刀與分塊式拉刀的優(yōu)點(diǎn)，粗切齒按分快式機(jī)構(gòu)設(shè)計，精切齒則采用成形式結(jié)構(gòu)。
2.5.2 齒型確定
在加工花鍵前預(yù)制孔只加工到21.2mm，而任務(wù)書要求內(nèi)孔為22mm，因此在加工花鍵的同時也要設(shè)計出加工內(nèi)孔的齒型，所以確定各齒齒型為：粗切齒、過渡齒、精切齒、校準(zhǔn)齒、圓形齒。
2.5.3 拉削余量的確定
根據(jù)任務(wù)書提供數(shù)據(jù)及鉆預(yù)制孔所得直徑，再查參考文獻(xiàn)[5]表1.4-4，得直徑余量為：
式中 ——花鍵孔的最大外徑；
——預(yù)制孔的最小內(nèi)徑。
2.5.4 刀齒幾何參數(shù)選擇
查參考文獻(xiàn)[11]表5-8，得：
前角
后角：切削齒；校準(zhǔn)齒
刃帶寬度：粗切齒（包括過渡齒、圓形齒）0.1mm；精切齒0.2mm；校準(zhǔn)齒0.4mm。各參數(shù)所指如圖5.1。
圖5.1 齒形圖示
2.5.5 確定齒升量
齒升量確定的原則應(yīng)該是在保證加工表面質(zhì)量、容屑空間和拉刀強(qiáng)度的前提下，盡量選取較大值。
查參考文獻(xiàn)[9]表1.1-10，得
粗切齒的齒升量為0.04~0.10mm，取0.06mm，精切齒取0.01mm，過渡齒齒升量從粗切齒齒升量0.06mm逐漸減少到精切齒齒升量0.01mm，圓形齒齒升量取0.04mm。
2.5.6 確定齒距及同時工作齒數(shù)
拉刀齒距的大小，直接影響拉刀的容屑空間和拉刀長度以及拉削同時工作齒數(shù)。查參考文獻(xiàn)[9]表1.1-13，取
粗切齒 （過渡齒齒距與粗切齒齒距相同）
精切齒 （圓形齒、校準(zhǔn)齒齒距與精切齒的齒距相同） ，同時工作齒數(shù)齒。
2.5.7 確定容屑槽形狀和尺寸
（1）容屑槽形狀選擇
查參考文獻(xiàn)[11]表5-11，選曲線齒背槽型，其特點(diǎn)是：容屑空間較大，便于切屑卷曲，用于拉削韌性材料。
（2）確定容屑系數(shù)
查參考文獻(xiàn)[9]表1.1-15，，工件材料為鑄鐵，選
（3）計算容屑槽深度
根據(jù)公式： （L——拉削總長）
帶入數(shù)據(jù)，得
由于切屑在容屑槽內(nèi)卷曲和填充不可能很緊密，為保證容屑，容屑槽的有效體積須大于切屑所占體積，即取。
（4）確定容屑槽尺寸
查參考文獻(xiàn)[11]表5-11，取基本槽，各尺寸分別為：
粗切齒：，過渡齒參數(shù)與其相同；
精切齒：，校準(zhǔn)齒、圓形齒參數(shù)與其相同，各參數(shù)所指，如圖5.2。
圖5.2 容屑槽圖示
2.5.8 設(shè)計分屑槽
分屑槽是將較寬的切屑分割成窄切屑，以便于切屑卷曲、容納和清除。拉刀前、后刀齒上的分屑槽應(yīng)交錯磨出。分屑槽分圓弧形和角度形兩種，本次設(shè)計拉刀的粗切齒采用圓弧形分屑槽，精切齒采用角度形分屑槽，在設(shè)計分屑槽深度時應(yīng)大于齒升量。
查參考文獻(xiàn)[9]表1.1-19，刃寬為6mm時，槽數(shù)為1個
分屑槽參數(shù)為：
粗切齒： ，?。?
，取；
，取。
——分屑槽寬度；
——分屑槽高度；
——分屑槽圓弧半徑。
圓形齒：
由于精切齒的齒升量較小為0.01mm，拉削量較少，切屑呈崩碎狀，所以在精切齒上不用開分屑槽，過渡齒分屑槽和粗切齒分屑槽一樣為圓弧形分屑槽，圓形齒分屑槽設(shè)計為角度形分屑槽，校準(zhǔn)齒無齒升量也不需做分屑槽。在設(shè)計分屑槽后角是為了使分屑槽側(cè)刃處的后角大于零，磨制時，應(yīng)使槽底與后刀面平行或使槽底與拉刀軸線成（為拉刀后角）。
即，粗切齒分屑槽后角為
2.5.9 確定拉刀齒數(shù)和直徑
（1）拉刀齒數(shù)
根據(jù)已確定的拉削余量A，選定的粗切齒齒升量，然后按公式估算切削齒齒數(shù)z（包括粗切齒、校準(zhǔn)齒和精切齒的齒數(shù)）
帶入數(shù)據(jù)，得，取整數(shù)z=44齒。
查參考文獻(xiàn)[11]表5-14，得各類齒齒數(shù)為：
過渡齒：4齒，精切齒：6齒，校準(zhǔn)齒：5齒，粗切齒：29齒。
圓形齒齒數(shù)確定：根據(jù)上文可知，圓形齒第一齒直徑為21.2mm，最后一
齒直徑為內(nèi)孔最大直徑22.021mm，齒升量為0.04mm，得
齒，
所以取圓形齒齒數(shù)為12齒。
則總齒數(shù)齒。
（2）各刀齒直徑
所設(shè)計拉刀第一個粗切齒主要用于修正預(yù)制孔毛邊，不設(shè)齒升量，直徑等于預(yù)制孔的最小直徑21.2mm，其余粗切齒直徑為前一刀齒直徑加上兩倍齒升量。過度齒齒升量逐步減少（直到接近精切齒齒升量，四齒齒升量分別取0.06mm、0.05mm、0.04mm、0.03mm），其直徑等于前一刀齒直徑加上兩倍實(shí)際齒升量。最后一個精切齒直徑與校準(zhǔn)齒直徑相同，圓形齒第一齒直徑為預(yù)制孔直徑21.2mm，以后每齒直徑以兩倍齒升量增加，最后一齒直徑為22.05mm。
校準(zhǔn)齒無齒升量，各齒直徑相同。取校準(zhǔn)齒直徑等于工作拉削后孔允許的最大直徑，由于拉削后孔徑會產(chǎn)生收縮，校準(zhǔn)齒直徑應(yīng)取為
查參考文獻(xiàn)[11]表5—15，取mm
帶入數(shù)據(jù)，得
3夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計
3.1設(shè)計機(jī)床夾具前的準(zhǔn)備工作
3.1.1明確工件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)
工件的年生產(chǎn)量是確定機(jī)床夾具總體方案的重要依據(jù)之一。它決定了夾具的復(fù)雜程度和自動化程度。如工件的年生產(chǎn)量很大，可采用多工件加工、機(jī)動夾緊或自動化程度較高的設(shè)計方案，采用此方案時，機(jī)床夾具的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，制造成本較高；如工件的年生產(chǎn)量不大，可采用單件加工，手動夾緊的設(shè)計方案，以減小機(jī)床夾具的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度及夾具的制作成本。
3.1.2充分理解工件的零件圖和工序圖
零件圖標(biāo)出了工件的尺寸、形狀和位置、表面粗糙度等總體要求，他決定了工件在機(jī)床夾具中的放置方法，是設(shè)計機(jī)床夾具總體結(jié)構(gòu)的依據(jù)。工序圖給出了零件本工序的工序基準(zhǔn)、以加工表面、以及本工序的定位、夾緊原理方案。工件的工序基準(zhǔn)、已加工表面、決定了機(jī)床夾具的定位方案，如選用平面定位、孔定位定位等；定位方案的選擇依據(jù)六點(diǎn)定位原理和采用的機(jī)床加工方法，定位方案不一定要頂六個自由度，但是要完全定位。工件的代待加工表面是選擇機(jī)床，刀具的依據(jù)。確定夾緊機(jī)構(gòu)要依據(jù)零件的外形尺寸，選擇合適的定位點(diǎn)，確保夾緊力安全、可靠同時夾緊機(jī)構(gòu)不能與刀具的運(yùn)動軌跡相沖突。
3.2確定機(jī)床夾具的結(jié)構(gòu)方案
3.2.1選擇定位原件
固定V形塊標(biāo)準(zhǔn)件
活動V形塊標(biāo)準(zhǔn)件
固定手柄壓緊螺釘
3.2.2選擇夾緊機(jī)構(gòu)
（1） 夾緊力的方向：
夾緊力的要有利于工件的定位，并注意工件的剛性方向，不能使工件有脫離定位表面的趨勢，防止工件在夾緊力的作用下產(chǎn)生變形。
（2） 夾緊力的作用點(diǎn)：
夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)該選擇在定位元件支撐點(diǎn)的作用范圍內(nèi)，以及工件剛度高的位置。確保工件的定位準(zhǔn)確、不變形。
（3）選擇夾緊機(jī)構(gòu)：
在確定夾緊力的方向、作用點(diǎn)的同時，要確定相應(yīng)的夾緊機(jī)構(gòu)。確定夾緊機(jī)構(gòu)
要注意以下幾方面的問題：
① 安全性 夾緊機(jī)構(gòu)應(yīng)具備足夠的強(qiáng)度和加緊力，以防止意外傷及夾具操作人員。
② 手動夾緊機(jī)構(gòu)的操作力不應(yīng)過大，以減輕操作人員的勞動強(qiáng)度。
③ 夾緊機(jī)構(gòu)的行程不宜過長，以提高夾具的工作效率。
④ 手動夾緊機(jī)構(gòu)應(yīng)操作靈活、方便。
采用螺栓壓緊機(jī)構(gòu)進(jìn)行壓緊，即采用用螺栓推動壓緊塊，壓零件的側(cè)面。
3.3夾具結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計
（1）首先對工件的加工要進(jìn)行分析，根據(jù)工件的形狀和加工要求，我認(rèn)為采用立式鉆床比較合理。
（2）然后，根據(jù)六點(diǎn)定位原理，選用定位銷套在圓柱內(nèi)孔，這樣配合使用來完成限制了五個自由度，加上圓柱銷，這樣就共限制了六個自由度，正好滿足六點(diǎn)定位原理，由于限制了六方自由度，所以只需要將工件夾緊就可以進(jìn)行加工了，在垂直方向上進(jìn)行夾緊，可以利用移動壓板，進(jìn)行夾緊，因為移動壓板簡單使用，而且不影響加工過程，所以最總選擇移動壓板進(jìn)行夾緊。
（3）最后，對整個夾緊方案分析得出，定位約合六點(diǎn)定位原理，夾緊工件穩(wěn)定，所以此夾具設(shè)計可行。這樣就可使工件穩(wěn)固的夾緊在機(jī)床上，能更加方便，準(zhǔn)確的進(jìn)行加工。
3.4繪制夾具裝配圖
（1）裝配圖應(yīng)按照國家標(biāo)準(zhǔn)盡可能1：1地繪制，用剖視圖完整清晰的表示出夾具的主要結(jié)構(gòu)及夾具的工作原理。
（2）視工件為透明體，用雙點(diǎn)畫線畫出主要部分（如輪廓，定位面‘夾緊面
加工表面）。畫出定位元件、夾緊機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向裝置的位置
（3）按照夾緊狀態(tài)畫出夾緊元件和夾緊機(jī)構(gòu)。
（4）畫出夾具體及其他聯(lián)接用的元件（聯(lián)接體、螺釘?shù)龋瑢A具各組成元件聯(lián)成一體。
此機(jī)床夾具要用到的零件如下：
六角螺釘M6X25 8個 材料：鋼件
定位銷 A6X26 4個 材料：鋼件
定位襯套 4個 材料：鋼件
六角螺母-C級M12 1個 材料：Q235
螺桿M12X40 1個 材料：鋼件
夾具體 1個 材料：HT200
筋板 1個 材料：鋼件
立柱 1個 材料：鋼件
軸 1個 材料：鋼件
快換墊圈 1個 材料：鋼件
定位軸 1個 材料：鋼件
（5）標(biāo)注必要的尺寸、配合、公差等
①夾具的外形尺寸，所設(shè)計夾具的最大長、寬、高尺寸。
②夾具中所有有配合關(guān)系的元件間應(yīng)標(biāo)注尺寸和配合種類。
③各定位元件之間，定位元件與導(dǎo)向元件之間，各導(dǎo)向元件之間應(yīng)標(biāo)注裝配后的位置尺寸和形位公差
（6）標(biāo)注技術(shù)條件。
①定位元件的定位面間相互位置精度。
②定位元件的定位表面與夾具安裝基面的位置精度。
③定位表面與導(dǎo)向元件間的位置精度。
④導(dǎo)向元件工作面間的位置精度。
（7）對零件編號，填寫標(biāo)題欄和零件明細(xì)表。
①每一個零件都必須有自己的編號，此編號是唯一的。在工廠的生產(chǎn)活動中，生產(chǎn)部件按零件編號生產(chǎn)、查找工作。
②完整填寫標(biāo)題欄，如裝配圖號、名稱、單位、設(shè)計者、比例等。
③完整填寫明細(xì)表，一般來說，加工工件填寫在明細(xì)表的下方，標(biāo)準(zhǔn)件、裝配件填寫在明細(xì)表的上方。
圖 裝配圖
3.5繪制夾具零件圖
（1）對裝配圖中需加工的零件圖均應(yīng)繪制零件圖，零件圖應(yīng)按制圖標(biāo)準(zhǔn)繪制。視圖盡可能與裝配圖上的位置一致。
（2）零件圖上的尺寸公差、形位公差、技術(shù)要求應(yīng)根據(jù)裝配圖上的配合種類、 位置精度、技術(shù)要求而定。
（3）零件的其他尺寸，如尺寸、形狀、位置、表面粗糙度等應(yīng)標(biāo)注完整
4夾具精度的驗算
4.1產(chǎn)生定位誤差的原因
（1）平位情面定形，夾具定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合，兩基準(zhǔn)之間的位置誤差會反應(yīng)到被加工表面的位置上去，所產(chǎn)生的定位誤差稱之為基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換誤差。
（2）定位基準(zhǔn)面與定位元件表面的形狀誤差。
（3）導(dǎo)向元件，對刀元件與定位元件間的位置誤差。
（4）夾緊力使工件或夾具產(chǎn)生變形，產(chǎn)生位置誤差。
（5）夾具在機(jī)床上的安裝誤差。
（6）定位元件與定位元件間的位置誤差
4.2 誤差分析與計算
3) 夾具安裝誤差
因夾具在機(jī)床上的安裝不精確而造成的加工誤差，稱為夾具的安裝誤差。
圖5-2中夾具的安裝基面為平面，因而沒有安裝誤差，=0.
2) 夾具誤差
因夾具上定位元件、對刀或?qū)蛟?、分度裝置及安裝基準(zhǔn)之間的位置不精確而造成的加工誤差，稱為夾具誤差。夾具誤差主要包括定位元件相對于安裝基準(zhǔn)的尺寸或位置誤差；定位元件相對于對刀或?qū)蛟ò瑢?dǎo)向元件之間）的尺寸或位置誤差；導(dǎo)向元件相對于安裝基準(zhǔn)的尺寸或位置誤差；若有分度裝置時，還存在分度誤差。以上幾項共同組成夾具誤差。
3) 加工方法誤差
因機(jī)床精度、刀具精度、刀具與機(jī)床的位置精度、工藝系統(tǒng)的受力變形和受熱變形等因素造成的加工誤差，統(tǒng)稱為加工方法誤差。因該項誤差影響因素多，又不便于計算，所以常根據(jù)經(jīng)驗為它留出工件公差的1/3.計算時可設(shè)
。
4) 保證加工精度的條件
工件在夾具中加工時，總加工誤差為上述各項誤差之和。由于上述誤差均為獨(dú)立隨機(jī)變量，應(yīng)用概率法疊加。因此保證工件加工精度的條件是
即工件的總加工誤差應(yīng)不大于工件的加工尺寸。
為保證夾具有一定的使用壽命，防止夾具因磨損而過早報廢，在分析計算工件加工精度時，需留出一定的精度儲備量。因此將上式改寫為
或
當(dāng)時，夾具能滿足工件的加工要求。值的大小還表示了夾具使用壽命的長短和夾具總圖上各項公差值確定得是否合理。
知此方案可行。
4.3 確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu)
對夾具體的設(shè)計的基本要求
（1）應(yīng)該保持精度和穩(wěn)定性
在夾具體表面重要的面，如安裝接觸位置，安裝表面的刀塊夾緊安裝特定的，足夠的精度，之間的位置精度穩(wěn)定夾具體，夾具體應(yīng)該采用鑄造，時效處理，退火等處理方式。
（2）應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度
保證在加工過程中不因夾緊力，切削力等外力變形和振動是不允許的，夾具應(yīng)有足夠的厚度，剛度可以適當(dāng)加固。
（3）結(jié)構(gòu)的方法和使用應(yīng)該不錯
夾較大的工件的外觀，更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，之間的相互位置精度與每個表面的要求高，所以應(yīng)特別注意結(jié)構(gòu)的過程中，應(yīng)處理的工件，夾具，維修方便。再滿足功能性要求（剛度和強(qiáng)度）前提下，應(yīng)能減小體積減輕重量，結(jié)構(gòu)應(yīng)該簡單。
（4）應(yīng)便于鐵屑去除
在加工過程中，該鐵屑將繼續(xù)在夾在積累，如果不及時清除，切削熱的積累會破壞夾具定位精度，鐵屑投擲可能繞組定位元件，也會破壞的定位精度，甚至發(fā)生事故。因此，在這個過程中的鐵屑不多，可適當(dāng)增加定位裝置和夾緊表面之間的距離增加的鐵屑空間：對切削過程中產(chǎn)生更多的，一般應(yīng)在夾具體上面。
（5）安裝應(yīng)牢固、可靠
夾具安裝在所有通過夾安裝表面和相應(yīng)的表面接觸或?qū)崿F(xiàn)的。當(dāng)夾安裝在重力的中心，夾具應(yīng)盡可能低，支撐面積應(yīng)足夠大，以安裝精度要高，以確保穩(wěn)定和可靠的安裝。夾具底部通常是中空的，識別特定的文件夾結(jié)構(gòu)，然后繪制夾具布局。圖中所示的夾具裝配。
加工過程中，夾具必承受大的夾緊力切削力，產(chǎn)生沖擊和振動，夾具的形狀，取決于夾具布局和夾具和連接，在因此夾具必須有足夠的強(qiáng)度和剛度。在加工過程中的切屑形成的有一部分會落在夾具，積累太多會影響工件的定位與夾緊可靠，所以夾具設(shè)計，必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便于鐵屑。此外，夾點(diǎn)技術(shù)，經(jīng)濟(jì)的具體結(jié)構(gòu)和操作、安裝方便等特點(diǎn)，在設(shè)計中還應(yīng)考慮。在加工過程中的切屑形成的有一部分會落在夾具，切割積累太多會影響工件的定位與夾緊可靠，所以夾具設(shè)計，必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便排出鐵屑。
4.4夾具設(shè)計及操作的簡要說明
如前所述，應(yīng)該注意提高生產(chǎn)率，但該夾具設(shè)計采用了手動夾緊方式，在夾緊和松開工件時比較費(fèi)時費(fèi)力。由于該工件體積小，經(jīng)過方案的認(rèn)真分析和比較，選用了手動夾緊方式（螺旋夾緊機(jī)構(gòu)）。這類夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、夾緊可靠、通用性大，在機(jī)床夾具中很廣泛的應(yīng)用。
此外，當(dāng)夾具有制造誤差，工作過程出現(xiàn)磨損，以及零件尺寸變化時，影響定位、夾緊的可靠。為防止此現(xiàn)象，選用可換定位銷。以便隨時根據(jù)情況進(jìn)行調(diào)整換取。
總結(jié)與展望
總結(jié)與展望
在本次設(shè)計中，考慮到零件的加工難易、材料、成本等問題，所選用的零、部件都是操作簡單，通用性較強(qiáng)的標(biāo)準(zhǔn)件，從現(xiàn)時以最低的成本實(shí)現(xiàn)最先進(jìn)的加工。但也有不足之處：特別是對于鏜孔夾具，在刀具加工完退出工件孔時，有可能會劃傷工件內(nèi)孔表面，本可以在夾具體內(nèi)部設(shè)置液壓升降系統(tǒng)，使工件孔與定位立臺可升可降，這樣，在刀具退出時，使定位立臺連同工件孔一起升起，從而避免劃傷。但考慮到成本問題，未采用這種方法。無論怎樣，這次的畢業(yè)設(shè)計使我獲益良多，是我在學(xué)校的最后一次答卷，也是我成功邁向社會的第一步。
參考文獻(xiàn)
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附 錄
致 謝
我要特別感謝我的導(dǎo)師的精心指導(dǎo)，不僅指導(dǎo)我們解決了關(guān)鍵性技術(shù)難題，更重要的是為我們指引了設(shè)計的思路并給我們講解了設(shè)計中用到的實(shí)際工程設(shè)計經(jīng)驗，從而使我們設(shè)計中始終保持著清晰的思維也少走了很多彎路，也使我學(xué)會綜合應(yīng)用所學(xué)知識，提高分析和解決實(shí)際問題的能力。不僅如此，老師的敬業(yè)精神更是深深的感染了我，鞭策著我在以后的工作中愛崗敬業(yè)，導(dǎo)師是真真正正作到了傳道、授業(yè)、解惑。
同時也要感謝其他同學(xué)、老師和同事的熱心幫助，感謝院系領(lǐng)導(dǎo)對我們課程設(shè)計的重視和關(guān)心，為我們提供了作圖工具和場所，使我們能夠全身心的投入到設(shè)計中去，為更好、更快的完成課程設(shè)計提供了重要保障。