回轉(zhuǎn)體零件的加工工藝與夾具設(shè)計(jì)

畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目： 回轉(zhuǎn)體的加工工藝與夾具設(shè)計(jì) 專業(yè)班級(jí)： 機(jī)械制造及自動(dòng)化自考班 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 助學(xué)單位： 摘要 本課題是對(duì)現(xiàn)有成套的角鐵類車床夾具設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，以便能夠解決這一類夾具的設(shè)計(jì)問題。分別用CAD和SOLIDWORKS畫出本套夾具的平面圖和三維圖。為了解決角鐵類夾具的設(shè)計(jì)問題，本課題主要通過三類車床夾具進(jìn)行分析。分別是，殼體零件鏜孔車端面夾具，鏜脫落蝸桿支架孔車床夾具，橫拉桿接頭內(nèi)孔車夾具，以及所給零件的工藝分析，計(jì)算、編寫各工件加工工藝；各工件的定位分析（自由度）；夾具夾緊力的分析與計(jì)算；各夾具的三維零件設(shè)計(jì)、三維裝配；夾具三維仿真等。 本課題根據(jù)車床夾具的特點(diǎn)，針對(duì)具體的回轉(zhuǎn)體工件進(jìn)行一系列的設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞： 回轉(zhuǎn)體 車床 夾具 仿真Workpieces , and its angle iron of the rotary lathe fixture 3D design and simulationAbstract This topic is the analysis and appraisal of existing sets of angle iron class lathe fixture design,In order to be able to solve the problems of this type of fixture design.Fixture in this set of floor plans and 3D CAD and SOLIDWORKS draw.In order to solve the problem of angle iron fixture design,The main subject of three types of lathe fixture.They are,Shell parts boring car end fixture,Boring off the worm bracket hole lathe fixture,Tie rod connector hole car fixture,As well as to parts of the process,Calculated to write each workpiece processing ; workpiece positioning (DOF) , the fixture positioning error calculation ; analysis and calculation of the fixture clamping force ; 3D part design of the fixture , three-dimensional assembly ; fixtures dimensional simulation ; fixture drawings generation.The subject according to the characteristics of the lathe fixture,A series of design for a specific rotary workpiece.Keywords: rotary lathe fixture simulation主要符號(hào)表主 要 符 號(hào) 表 背吃刀量 每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 修正系數(shù) 安全系數(shù) 扭矩 切削力 工件與壓板間的圓周方向摩擦因數(shù)。 工件與V型塊間的圓周方向摩擦因數(shù)。 工件與壓板間的軸向摩擦因數(shù)。 工件與V型塊間的軸向摩擦因數(shù)。 d 內(nèi)孔直徑 D 外圓直徑 摩擦因數(shù) F 夾緊力(N) F 作用力(N) L 作用力臂(mm) d 螺桿直徑 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(dāng)量摩擦半徑目錄目 錄摘要IAbstractII主 要 符 號(hào) 表III1 緒論11.1課題意義和背景及其夾具的發(fā)展趨勢(shì)11.2國(guó)內(nèi)外的現(xiàn)狀和發(fā)展?fàn)顩r11.2.1現(xiàn)代機(jī)床夾具的新要求21.2.2現(xiàn)代機(jī)床夾具的發(fā)展方向21.3夾具的作用及意義31.3.1夾具的研究意義31.3.2夾具的作用31.4本課題研究的難點(diǎn)和重點(diǎn)31.4.1研究難點(diǎn)31.4.2研究重點(diǎn)41.4.3研究目的42 鏜脫落蝸桿支架孔車床夾具52.1零件的設(shè)計(jì)52.1.1零件圖的繪制52.1.2零件加工工藝過程52.1.3本工序工序72.1.4加工要求72.1.5工序參數(shù)72.2零件定位設(shè)計(jì)72.2.1基準(zhǔn)的選擇72.2.2定位元件設(shè)計(jì)82.2.3定位誤差分析92.3夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)92.3.1夾緊方式92.3.2所需夾緊力的計(jì)算92.3.3驗(yàn)算夾緊力102.4其它元件設(shè)計(jì)112.4.1夾具體112.5夾具的仿真123 橫拉桿接頭內(nèi)孔車夾具設(shè)計(jì)133.1零件的設(shè)計(jì)133.1.1零件圖的繪制133.1.2零件加工工藝過程133.1.3本工序工序卡133.1.4加工要求143.1.5使用參數(shù)143.2零件定位設(shè)計(jì)143.2.1基準(zhǔn)的選擇143.2.2定位元件設(shè)計(jì)153.2.3定位誤差分析153.3夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)153.3.1 夾緊方式153.3.2所需夾緊力的計(jì)算163.3.3驗(yàn)算夾緊力163.4其它元件設(shè)計(jì)173.4.1夾具體173.4.2配重塊173.5夾具的仿真184 殼體零件鏜孔車端面夾具設(shè)計(jì)194.1零件的設(shè)計(jì)194.1.1零件圖的繪制194.1.2零件加工工藝過程、194.1.3本工序工序卡204.1.4加工要求204.1.5使用參數(shù)204.2零件的定位設(shè)計(jì)214.2.1基準(zhǔn)的選擇214.2.2定位元件設(shè)計(jì)224.2.3定位誤差分析224.3夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)224.3.1夾緊方式224.3.2所需夾緊力的計(jì)算234.3.3驗(yàn)算夾緊力234.4其它元件設(shè)計(jì)244.4.1夾具體244.4.2配重塊244.5夾具255結(jié)論26參考文獻(xiàn)27致謝28附錄29外文資料及譯文301 前言1 前言1.1課題意義和背景及其夾具的發(fā)展趨勢(shì)夾具最早出現(xiàn)在1787年，至今經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段。第一階段表現(xiàn)為夾具與人的結(jié)合。在工業(yè)發(fā)展初期。機(jī)械制造的精度較低，機(jī)械產(chǎn)品工件的制造質(zhì)量主要依賴勞動(dòng)者個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)和手藝，而夾具僅僅作為加工工藝過程中的一種輔助工具；第二階段是隨著機(jī)床、汽車、飛機(jī)等制造業(yè)的發(fā)展，夾具的門類才逐步發(fā)展齊全。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。這一階段的主要特征表現(xiàn)為夾具與機(jī)床的緊密結(jié)合。在機(jī)械制造工業(yè)中，為了達(dá)到保證產(chǎn)品質(zhì)量，改善勞動(dòng)條件，提高勞動(dòng)生產(chǎn)條件提高勞動(dòng)生產(chǎn)率及降低勞動(dòng)成本的目的，在工藝過程中，除機(jī)床等設(shè)備外，還大量使用著各種工藝裝備。它包括：夾具、模具、刀具、輔助工具及測(cè)量工具等。因此，廣義的說，夾具是一種保證產(chǎn)品質(zhì)量并便利和加速工藝過程的一種工藝裝備。不同的夾具，其結(jié)構(gòu)形式、工作情況、設(shè)計(jì)原則都不同。但就其數(shù)量和在生產(chǎn)中所占的地位來說，應(yīng)以“機(jī)床夾具”為首。所謂機(jī)床夾具，就是機(jī)床上所使用的一種輔助設(shè)備，用它來準(zhǔn)確的確定工件與刀具的準(zhǔn)確位置，即將工件的定位及加緊，以完成加工所需的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。所以機(jī)床夾具是用以使工件和夾緊的機(jī)床附加裝置1-2。夾具的形式很多，可以按照不同的特點(diǎn)進(jìn)行分類，現(xiàn)主要按以下類型來進(jìn)行分類：a.通用夾具b.專用夾具c.可調(diào)夾具d.組合夾具e.自動(dòng)線夾具3-4夾具是能夠使產(chǎn)品按一定的技術(shù)要求準(zhǔn)確定位和牢固夾緊的工藝裝置，它的主要用于保證產(chǎn)品的加工質(zhì)量、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、輔助產(chǎn)品檢測(cè)、展示、運(yùn)輸?shù)?。保證穩(wěn)定可靠地達(dá)到各項(xiàng)加工精度要求，縮短加工工時(shí)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，可由較低等級(jí)的工人進(jìn)行加工，能擴(kuò)大機(jī)床工藝范圍。應(yīng)用機(jī)床夾具，有利于保證機(jī)床的加工精度、穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量；有利于提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低成本；有利于改善工人勞動(dòng)條件，保證安全生產(chǎn)。1.2國(guó)內(nèi)外的現(xiàn)狀和發(fā)展?fàn)顩r我國(guó)國(guó)內(nèi)的夾具始于20世紀(jì)60年代，當(dāng)時(shí)建立了面向機(jī)械行業(yè)的天津組合夾具廠，和面向航空工業(yè)的保定向陽機(jī)械廠，以后又建立了數(shù)個(gè)生產(chǎn)組合夾具元件的工廠。在當(dāng)時(shí)曾達(dá)到全國(guó)年產(chǎn)組合夾具元件800萬件的水平7。20世紀(jì)80年代以后，兩廠又各自獨(dú)立開發(fā)了適合NC機(jī)床、加工中心的孔系組合夾具系統(tǒng)，不僅滿足了我國(guó)國(guó)內(nèi)的需求，還出口到美國(guó)等國(guó)家。當(dāng)前我國(guó)每年尚5需進(jìn)口不少NC機(jī)床、加工中心，而由國(guó)外配套孔系夾具，價(jià)格非常昂貴，現(xiàn)大都由國(guó)內(nèi)配套，節(jié)約了大量外匯。5-6從國(guó)際上看俄國(guó)、德國(guó)和美國(guó)是組合夾具的主要生產(chǎn)國(guó)8。當(dāng)前國(guó)際上的夾具企業(yè)均為中小企業(yè)，專用夾具、可調(diào)整夾具主要接受本地區(qū)和國(guó)內(nèi)訂貨，而通用性強(qiáng)的組合夾具已逐步成熟為國(guó)際貿(mào)易中的一個(gè)品種。有關(guān)夾具和組合夾具的產(chǎn)值和貿(mào)易額尚缺乏統(tǒng)計(jì)資料，但歐美市場(chǎng)上一套用于加工中心的央具，而組合夾具的大型基礎(chǔ)件尤其昂貴。由于我國(guó)在組合夾具技術(shù)上有歷史的積累和性能價(jià)格比的優(yōu)勢(shì)，隨著我國(guó)加入WTO和制造業(yè)全球一體化的趨勢(shì)，特別是電子商務(wù)的日益發(fā)展，其中蘊(yùn)藏著很大的商機(jī)，具有進(jìn)一步擴(kuò)大出口良好前景。1.2.1現(xiàn)代機(jī)床夾具的新要求國(guó)際生產(chǎn)研究協(xié)會(huì)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9。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(chǎng)的需求與競(jìng)爭(zhēng)。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34年就要更新5080左右專用夾具，而夾具的實(shí)際磨損量?jī)H為1020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(duì)機(jī)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(zhǔn)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(jī)床夾具；能適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機(jī)床夾具；采用以液壓站等為動(dòng)力源的高效夾緊裝置，以進(jìn)一步減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；提高機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化程度10-11。a.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；b.能裝夾一組具有相似性特征的工件；c.能適用于精密加工的高精度機(jī)床夾具；d.能適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機(jī)床夾具；e.采用以液壓站等為動(dòng)力源的高效夾緊裝置，以進(jìn)一步減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；f.提高機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化程度。1.2.2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)為標(biāo)準(zhǔn)化、精密化、高效化和柔性化等四個(gè)方面。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(gè)方面。目前我國(guó)已有夾具零件及部件的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：gb/t2148t225991以及各類通用夾具、組合夾具標(biāo)準(zhǔn)等12。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。b.高效化高效化夾具主要用來減少工件加工的基本時(shí)間和輔助時(shí)間，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。常見的高效化夾具有自動(dòng)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(dòng)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(yàn)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(dòng)線配置相應(yīng)的高效、自動(dòng)化夾具外，在數(shù)控機(jī)床上，尤其在加工中心上出現(xiàn)了各種自動(dòng)裝夾工件的夾具以及自動(dòng)更換夾具的裝置，充分發(fā)揮了數(shù)控機(jī)床的效率13。c.精密化隨著機(jī)械產(chǎn)品精度的日益提高，勢(shì)必相應(yīng)提高了對(duì)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自定心卡盤，其定心精度為5m14。d.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、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(jī)械工業(yè)多品種、中小批量生產(chǎn)的需要，擴(kuò)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(dāng)前夾具發(fā)展的主要方向15。1.3夾具的作用及意義1.3.1夾具的研究意義a.縮短輔助時(shí)間，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低加工成本。b.保證加工精度穩(wěn)定加工質(zhì)量。c.降低對(duì)工人的技術(shù)要求，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，保證安全生產(chǎn)。d.擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍，實(shí)行一機(jī)多能。1.3.2夾具的作用a.縮短輔助時(shí)間，提高勞動(dòng)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(shí)現(xiàn)工藝過程自動(dòng)化； c.擴(kuò)大機(jī)床使用范圍； e.降低對(duì)工人技術(shù)等級(jí)要求和減輕工a人勞動(dòng)強(qiáng)度。 1.4本課題研究的難點(diǎn)和重點(diǎn)1.4.1研究難點(diǎn)a所給零件的工藝分析，計(jì)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(jì)算；夾具夾緊力的分析與計(jì)算； c各夾具的三維零件設(shè)計(jì)、三維裝配； d重點(diǎn)夾具三維仿真； e重點(diǎn)夾具工程圖生成；1.4.2研究重點(diǎn)分別用CAD和SOLIDWORKS畫出本套夾具的平面圖和三維圖。1.4.3研究目的 通過介紹3種回轉(zhuǎn)體類零件夾具的設(shè)計(jì)，用以研究出回轉(zhuǎn)體類夾具設(shè)計(jì)的通用方法，解決這一類夾具的設(shè)計(jì)問2 鏜脫落蝸桿支架孔車床夾具2 鏜脫落蝸桿支架孔車床夾具2.1零件的設(shè)計(jì)2.1.1零件圖的繪制脫落蝸桿支架零件圖如圖2.1所示。其中A圖為三維圖，B圖為二維簡(jiǎn)圖。A三維圖 B二維簡(jiǎn)圖圖2.1脫落蝸桿支架零件圖2.1.2零件加工工藝過程擬定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)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(jī)床配以專用夾具，并盡量使工序集中，或采用數(shù)控機(jī)床、加工中心等提高生產(chǎn)率。第一種工藝加工工藝過程如表2.1所示。32表2.1 第一種工藝加工工藝過程工序內(nèi)容設(shè)備1鑄造2脫模，達(dá)到粗糙度要求3粗銑左端面，留加工余量0.5銑床4精銑左端面銑床5粗銑右端面，留加工余量0.5銑床6精銑右端面銑床7粗銑凸臺(tái)，留加工余量0.5銑床8精銑凸臺(tái)銑床9粗鏜孔，留加工余量0.5車床10精鏜孔車床11粗車前端面，留加工余量0.5車床12精車前端面車床13檢驗(yàn)14入庫第二種加工工藝過程如表2.2所示。表2.2 第二種工藝加工工藝過程工序內(nèi)容設(shè)備1鑄造2脫模，達(dá)到粗糙度要求3粗銑左端面，留加工余量0.5銑床4精銑左端面銑床5粗銑右端面，留加工余量0.5銑床6精銑右端面銑床7粗銑凸臺(tái)，留加工余量0.5銑床8精銑凸臺(tái)銑床9粗車前端面，留加工余量0.5車床10精車前端面車床11粗鏜孔，留加工余量0.5車床12精鏜孔車床13檢驗(yàn)14入庫加工工藝過程遵循先面后孔的原則，比較兩個(gè)工序過程可以發(fā)現(xiàn)，鑄造脫模銑端面都一樣，但在車床上裝夾后，第一個(gè)工藝過程是先孔后面，根據(jù)加工工藝遵循的先面后孔的原則，選擇第二個(gè)工藝過程比較合適。2.1.3本工序工序機(jī)械加工工序卡如表2.3所示。表2.3 工序卡序號(hào)工序名稱 內(nèi)容設(shè)備1粗車粗車前端面，按照?qǐng)D紙要求進(jìn)行加工，留有0.5的加工余量車床2精車精車前端面，按照?qǐng)D紙要求進(jìn)行加工，達(dá)到加工尺寸公差要求。粗糙度等都達(dá)到要求。車床3粗鏜粗鏜孔，按照?qǐng)D紙要求進(jìn)行加工，留有0.5的加工余量車床4精鏜精鏜孔，按照?qǐng)D紙要求進(jìn)行加工，達(dá)到加工尺寸公差要求，粗糙度等都達(dá)到要求。車床2.1.4加工要求加工中以大小外圓、端面和凸臺(tái)外形為定位基準(zhǔn)，利用車床進(jìn)行加工，加工過程中首先粗車，留有0.5的加工余量，然后進(jìn)行精車，達(dá)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(dá)到了圖紙要求。粗糙度達(dá)到了精車的要求。之后粗鏜，留有0.5加工余量，在精鏜，達(dá)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(dá)到了圖紙要求。粗糙度達(dá)到了精車的要求。2.1.5工序參數(shù)a設(shè)備：車床b刀具：硬質(zhì)合金焊接刀具c加工余量：粗車為0.5，粗鏜為0.5d切削用量：1mme生產(chǎn)類型：機(jī)加工2.2零件定位設(shè)計(jì)2.2.1基準(zhǔn)的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)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(huì)造成零件的大批量報(bào)廢，使生產(chǎn)無法正常運(yùn)行。1）.粗基準(zhǔn)的選擇。如果必須首先保證工件某重要表面的余量均勻，就應(yīng)該選擇該表面作為粗基準(zhǔn)面。如果必須首先保證工件上加工表面與不加工表面之間的位置要求，則應(yīng)以不加工表面作為粗基準(zhǔn)面，如果工件上有好幾個(gè)不需要加工的表面，則應(yīng)以其中與加工表面的位置精度要求比較高的表面為粗基面，以求壁厚均勻、外形對(duì)稱等。若零件上每個(gè)表面都要加工，則英愛以加工余量最小的表面最為粗基準(zhǔn)面，使這個(gè)表面在以后的加工中不會(huì)留下毛坯表面而造成廢品。應(yīng)該用毛坯制造中尺寸的位置比較可靠、平整光潔的表面作為粗基面。2）.精基準(zhǔn)的選擇。應(yīng)盡可能選用設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)，這稱為基準(zhǔn)重合原則。特別在最后精加工時(shí)，為保證精度，更應(yīng)該注意到這個(gè)原則。這樣可以避免以基準(zhǔn)不重合而引起的定位誤差。應(yīng)盡可能選用統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)面加工各表面，以保證各表面間的位置精度，稱為統(tǒng)一原則。還要遵循互為基準(zhǔn)原則，反復(fù)加工原則。有些精加工工序要求加工余量小而均勻，以保證加工質(zhì)量的提高生產(chǎn)率，這是就以加工面本身作為精基面，稱為自為基準(zhǔn)原則。脫落蝸桿支架零件三維圖如圖2.3所示。圖2.3脫落蝸桿支架零件 根據(jù)粗基準(zhǔn)選擇的原則和精基準(zhǔn)選擇的原則，工件以35外圓、端面和65外圓及凸臺(tái)外形為基準(zhǔn)。2.2.2定位元件設(shè)計(jì)任一剛體在空間都有六個(gè)自由度，即x、y、z三個(gè)坐標(biāo)軸的移動(dòng)自由度x、y、z，以及繞此三個(gè)坐標(biāo)的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。要使它在機(jī)床上（或夾具中）完全定位，就必須限制它在空間的六個(gè)自由。夾具定位分析三維圖如圖2.4所示。 圖2.4定位元件三維圖工件在V型架，定位塊，及兩個(gè)支撐釘上定位。工件的六個(gè)自由度都被約束，工件達(dá)到完全定位。X軸方向，V型塊約束了移動(dòng)自由度和轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，Y方向上，支撐釘約束了移動(dòng)自由度，定位銷和V型塊共同約束了轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。Z方向上，V型塊約束了移動(dòng)自由度和轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。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支撐釘和V型塊，該定位元件的尺寸與公差規(guī)定為與本零件在工作時(shí)與其相配定位元件的尺寸與公差相同。（2）零件圖樣規(guī)定:既最大側(cè)隙能滿足零件的精度要求。（3）鏜內(nèi)孔是定位元件所引起的位置誤差。2.3夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)2.3.1夾緊方式 本設(shè)計(jì)采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，即由螺桿等元件組成的夾緊機(jī)構(gòu)2.3.2所需夾緊力的計(jì)算切削力及夾緊力計(jì)算 加工為在車床上鏜孔車端面刀具：硬質(zhì)合金焊接刀具 d=80mm所以式中 -背吃刀量 -每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 -修正系數(shù)工件在V型架，定位塊，及支撐釘上定位，查表可得實(shí)際所需夾緊力的公式為：防止工件轉(zhuǎn)動(dòng)：防止工件移動(dòng)： 式中 -安全系數(shù) -扭矩 -切削力 -工件與壓板間的圓周方向摩擦因數(shù)。 -工件與V型塊間的圓周方向摩擦因數(shù)。 -工件與壓板間的軸向摩擦因數(shù)。 -工件與V型塊間的軸向摩擦因數(shù)。查表經(jīng)計(jì)算，所需夾緊力為524如上所述，本設(shè)計(jì)采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，即由螺桿等元件組成的夾緊機(jī)構(gòu)。2.3.3驗(yàn)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作用力臂(mm) d螺桿直徑 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(dāng)量摩擦半徑(mm)所以有F= =3075.73N顯然 F=3075.73N>524N=F故本夾具可安全工作。2.4其它元件設(shè)計(jì)2.4.1夾具體夾具體三維圖如圖2.5所示。 圖2.5夾具體2.4.1夾具工作精度分析工件以35外圓、端面和65外圓及凸臺(tái)外形為基準(zhǔn)。工件在V型架，定位塊，及兩個(gè)支撐釘上定位。工件的六個(gè)自由度都被約束，工件達(dá)到完全定位。X軸方向，V型塊約束了移動(dòng)自由度和轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，Y方向上，支撐釘約束了移動(dòng)自由度，定位銷和V型塊共同約束了轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。Z方向上，V型塊約束了移動(dòng)自由度和轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。擰緊螺釘，夾緊或松開工件。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(jiǎn)單、操作方便，所以該夾具設(shè)計(jì)是可行的。2.5夾具的仿真利用模型復(fù)現(xiàn)實(shí)際系統(tǒng)中發(fā)生的本質(zhì)過程，并通過對(duì)系統(tǒng)模型的實(shí)驗(yàn)來研究存在的或設(shè)計(jì)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(dòng)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(jī)械、化工、水力、熱力等系統(tǒng),也包括社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、管理等系統(tǒng)。當(dāng)所研究的系統(tǒng)造價(jià)昂貴、實(shí)驗(yàn)的危險(xiǎn)性大或需要很長(zhǎng)的時(shí)間才能了解系統(tǒng)參數(shù)變化所引起的后果時(shí)，仿真是一種特別有效的研究手段。仿真的重要工具是計(jì)算機(jī)。仿真與數(shù)值計(jì)算、求解方法的區(qū)別在于它首先是一種實(shí)驗(yàn)技術(shù)。仿真的過程包括建立仿真模型和進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)兩個(gè)主要步驟。3 橫拉桿接頭內(nèi)孔車夾具設(shè)計(jì)3 橫拉桿接頭內(nèi)孔車夾具設(shè)計(jì)3.1零件的設(shè)計(jì)3.1.1零件圖的繪制橫拉桿接頭零件圖如圖3.1所示。其中A圖為三維圖，B圖為二維簡(jiǎn)圖。A三維圖 B二維簡(jiǎn)圖 圖3.1 橫拉桿接頭零件圖3.1.2零件加工工藝過程橫拉桿接頭零件加工工藝過程如表3.1所示。 表3.1 橫拉桿接頭零件加工工藝過程工序內(nèi)容設(shè)備1脫模，到達(dá)工件粗糙度要求2粗車前端面，留加工余量0.5車床3精車前端面車床4粗鏜孔，留加工余量0.5車床5精鏜孔車床6攻內(nèi)螺紋車床7檢驗(yàn)8入庫3.1.3本工序工序卡本工序加工的工序卡如表3.2所示。表3.2機(jī)械加工工藝卡序號(hào)工序名稱 內(nèi)容設(shè)備1粗車粗車前端面，按照?qǐng)D紙要求進(jìn)行加工，留有0.5的加工余量車床2精車精車前端面，按照?qǐng)D紙要求進(jìn)行加工，達(dá)到加工尺寸公差要求。粗糙度等都達(dá)到要求。車床3粗鏜粗鏜內(nèi)孔，按照?qǐng)D紙要求進(jìn)行加工，留有0.5的加工余量車床4精鏜精鏜孔，按照?qǐng)D紙要求進(jìn)行加工，達(dá)到加工尺寸公差要求，粗糙度等都達(dá)到要求。車床5鉗攻內(nèi)螺紋車床3.1.4加工要求加工中以內(nèi)孔。端面和外圓為基準(zhǔn)，利用車床進(jìn)行加工，加工過程中首先粗車，然后進(jìn)行精車，達(dá)到尺寸公差要求，并且行為公差中的平面度均應(yīng)達(dá)到了圖紙要求。粗糙度達(dá)到了精銑的要求。之后粗鏜、精鏜，達(dá)到尺寸公差要求，并且行為公差中的平面度均應(yīng)達(dá)到了圖紙要求。粗糙度達(dá)到了精銑的要求。最后功內(nèi)螺紋。3.1.5使用參數(shù)（1）設(shè)備：普通車床（2）刀具：車端面鏜孔用硬質(zhì)合金焊接刀具 攻絲用絲錐（3）加工余量：粗車為0.5 粗鏜為0.5（4）切削用量：1mm（5）生產(chǎn)類型：機(jī)加工3.2零件定位設(shè)計(jì)3.2.1基準(zhǔn)的選擇橫拉桿接頭零件如圖3.2所示。 圖3.2橫拉桿接頭零件 根據(jù)粗基準(zhǔn)選擇的原則和精基準(zhǔn)選擇的原則，工件以內(nèi)孔、端面和外圓為基準(zhǔn)。 3.2.2定位元件設(shè)計(jì)定位元件分析三維圖如圖3.3所示。 圖3.3定位元件三維圖 工件以內(nèi)孔、端面和外圓在定位銷、夾爪上定位。工件六個(gè)空間自由度都被約束，達(dá)到完全定位。定位銷限制了除Z方向上轉(zhuǎn)動(dòng)自由度以外的其他全部自由度，夾爪限制了Z方向的上的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。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，該定位元件的尺寸與公差規(guī)定為與本零件在工作時(shí)與其相配定位元件的尺寸與公差相同。（2）零件圖樣規(guī)定:既最大側(cè)隙能滿足零件的精度要求。（3）鏜內(nèi)孔是定位元件所引起的位置誤差。3.3夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)3.3.1 夾緊方式 本設(shè)計(jì)采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，即由螺桿等元件組成的夾緊機(jī)構(gòu)3.3.2所需夾緊力的計(jì)算切削力及夾緊力計(jì)算 加工為在車床上鏜孔刀具：硬質(zhì)合金焊接刀具 所以式中 -背吃刀量 -每轉(zhuǎn)進(jìn)給量工件內(nèi)孔定位，端面夾緊工件，查表可得實(shí)際所需夾緊力的公式為： 式中 d-內(nèi)孔直徑 D-外圓直徑 -摩擦因數(shù)查表經(jīng)計(jì)算，所需夾緊力為736如上所述，本設(shè)計(jì)采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，即由螺桿、螺母、墊圈、壓板等元件組成的夾緊機(jī)構(gòu)。3.3.3驗(yàn)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作用力臂(mm) d螺桿直徑 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(dāng)量摩擦半徑(mm)所以有F= =2037.4N顯然 F=2037.4N>736N=F故本夾具可安全工作。3.4其它元件設(shè)計(jì)3.4.1夾具體夾具體三維圖如圖3.6所示圖3.6夾具體三維圖3.4.2配重塊配重塊三維圖如圖3.6所示圖3.6配重塊三維圖3.4.3夾具工作精度分析工件以內(nèi)孔、端面和外圓在定位銷、夾爪上定位。工件六個(gè)空間自由度都被約束，達(dá)到完全定位。定位銷限制了除Z方向上轉(zhuǎn)動(dòng)自由度以外的其他全部自由度，夾爪限制了Z方向的上的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。擰緊螺母，夾緊或松開工件。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(jiǎn)單、操作方便，所以該夾具設(shè)計(jì)是可行的。3.5夾具的仿真 4 殼體零件鏜孔車端面夾具設(shè)計(jì)4 殼體零件鏜孔車端面夾具設(shè)計(jì)4.1零件的設(shè)計(jì)4.1.1零件圖的繪制殼體零件圖如圖4.1所示。其中A圖為三維圖，B圖為二維簡(jiǎn)圖。 A三維圖 B二維簡(jiǎn)圖圖4.1 殼體零件零件圖 4.1.2零件加工工藝過程、擬定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)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(jī)床配以專用夾具，并盡量使工序集中，或采用數(shù)控機(jī)床、加工中心等提高生產(chǎn)率。殼體零件加工工藝過程如表4-1所示。表4.1 殼體零件加工工藝過程工序內(nèi)容設(shè)備1脫模，達(dá)到粗糙度要求2粗車前端面，留有加工余量單邊0.5車床3精車前端面，達(dá)到尺寸要求，并且達(dá)到粗糙度要求車床4粗鏜前端面的孔,留有加工余量雙邊0.6車床5精鏜前端面的孔，到達(dá)尺寸要求，并且達(dá)到粗糙度要求車床6檢驗(yàn)7入庫4.1.3本工序工序卡本工序工序卡如圖4.2所示。圖4.2工序卡序號(hào)工序名稱 內(nèi)容設(shè)備1粗車粗車前端面，按照?qǐng)D紙要求進(jìn)行加工，其中以底面為基準(zhǔn)，留有0.6的加工余量車床2精車精車前端面，按照?qǐng)D紙要求進(jìn)行加工，達(dá)到尺寸要求，并且達(dá)到粗糙度要求車床3粗鏜粗鏜前端面孔，按照?qǐng)D紙要求進(jìn)行加工，其中以底面為基準(zhǔn)，留有0.6的加工余量車床4精鏜粗鏜前端面孔，按照?qǐng)D紙要求進(jìn)行加工，達(dá)到尺寸要求，并且達(dá)到粗糙度要求車床4.1.4加工要求加工中以底面和兩側(cè)面為基準(zhǔn)，利用車床進(jìn)行加工，加工過程中首先粗鏜，按照?qǐng)D紙要求進(jìn)行加工，雙邊留有0.6的加工余量，最后精鏜，按照?qǐng)D紙要求進(jìn)行加工，達(dá)到尺寸要求，并且達(dá)到粗糙度要求。4.1.5使用參數(shù)a設(shè)備：車床b刀具：車床刀具c加工余量：分別為d切削用量：1mme生產(chǎn)類型：機(jī)加工4.2零件的定位設(shè)計(jì)4.2.1基準(zhǔn)的選擇由零件可知，工件以平面和兩孔進(jìn)行定位；夾緊時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)螺母，帶動(dòng)鉤形壓板下行，壓緊與工作面平行的工件前端后表面，從而將工件夾緊并保持夾緊力平衡。如圖4.3所示。圖4.3殼體零件基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)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(huì)造成零件的大批量報(bào)廢，使生產(chǎn)無法正常運(yùn)行。1）.粗基準(zhǔn)的選擇。如果必須首先保證工件某重要表面的余量均勻，就應(yīng)該選擇該表面作為粗基準(zhǔn)面。如果必須首先保證工件上加工表面與不加工表面之間的位置要求，則應(yīng)以不加工表面作為粗基準(zhǔn)面，如果工件上有好幾個(gè)不需要加工的表面，則應(yīng)以其中與加工表面的位置精度要求比較高的表面為粗基面，以求壁厚均勻、外形對(duì)稱等。若零件上每個(gè)表面都要加工，則英愛以加工余量最小的表面最為粗基準(zhǔn)面，使這個(gè)表面在以后的加工中不會(huì)留下毛坯表面而造成廢品。應(yīng)該用毛坯制造中尺寸的位置比較可靠、平整光潔的表面作為粗基面。2）.精基準(zhǔn)的選擇。應(yīng)盡可能選用設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)，這稱為基準(zhǔn)重合原則。特別在最后精加工時(shí)，為保證精度，更應(yīng)該注意到這個(gè)原則。這樣可以避免以基準(zhǔn)不重合而引起的定位誤差。應(yīng)盡可能選用統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)面加工各表面，以保證各表面間的位置精度，稱為統(tǒng)一原則。還要遵循互為基準(zhǔn)原則，反復(fù)加工原則。有些精加工工序要求加工余量小而均勻，以保證加工質(zhì)量的提高生產(chǎn)率，這是就以加工面本身作為精基面，稱為自為基準(zhǔn)原則。選取底面作為基準(zhǔn)。4.2.2定位元件設(shè)計(jì)任一剛體在空間都有六個(gè)自由度，即x、y、z三個(gè)坐標(biāo)軸的移動(dòng)自由度x、y、z，以及繞此三個(gè)坐標(biāo)的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。要使它在機(jī)床上（或夾具中）完全定位，就必須限制它在空間的六個(gè)自由。定位元件分析三維圖如圖4.4所示。圖4.4定位元件三維圖工件以底平面及兩通孔定位。X軸方向，兩個(gè)定位銷約束了移動(dòng)自由度和轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，Y軸方向，兩個(gè)定位銷約束了移動(dòng)自由度和轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，Z軸方向，定位銷約束了轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，工作臺(tái)限制了移動(dòng)自由度。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鍥型壓板，該定位元件的尺寸與公差規(guī)定為與本零件在工作時(shí)與其相配定位元件的尺寸與公差相同。（2）零件圖樣規(guī)定:既最大側(cè)隙能滿足零件的精度要求。（3）鏜端面孔是定位元件所引起的位置誤差。4.3夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)4.3.1夾緊方式 本設(shè)計(jì)采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，即由螺桿等元件組成的夾緊機(jī)構(gòu)4.3.2所需夾緊力的計(jì)算切削力及夾緊力計(jì)算 加工為在車床上鏜孔刀具：硬質(zhì)合金焊接刀具 所以式中 -背吃刀量 -每轉(zhuǎn)進(jìn)給量工件多面同時(shí)受力，查表可得實(shí)際所需夾緊力的公式為：查表經(jīng)計(jì)算，所需夾緊力為423.6如上所述，本設(shè)計(jì)采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，即由螺桿、螺母、墊圈、壓板等元件組成的夾緊機(jī)構(gòu)。4.3.3驗(yàn)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作用力臂(mm) d螺桿直徑 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(dāng)量摩擦半徑(mm)所以有F= =3231.32N顯然 F=3231.32N>423.6N=F故本夾具可安全工作。4.4其它元件設(shè)計(jì)4.4.1夾具體4.4.2配重塊 4.4.3夾具工作精度分析工件以底平面及兩通孔定位。X軸方向，兩個(gè)定位銷約束了移動(dòng)自由度和轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，Y軸方向，兩個(gè)定位銷約束了移動(dòng)自由度和轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，Z軸方向，定位銷約束了轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，工作臺(tái)限制了移動(dòng)自由度。擰緊兩個(gè)螺母，夾緊或者松開工件。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(jiǎn)單、操作方便，所以該夾具設(shè)計(jì)是可行的。5結(jié)論通過此次設(shè)計(jì)工作，根據(jù)自身的理解和查閱相關(guān)書籍和資料，從本課題介紹的三類回轉(zhuǎn)體工件夾具的設(shè)計(jì)中總結(jié)出這一類夾具該如何設(shè)計(jì)?，F(xiàn)總結(jié)出設(shè)計(jì)步驟如下：首先研究原始資料，然后明確設(shè)計(jì)要求和生產(chǎn)條件，了解生產(chǎn)批量和對(duì)夾具的需用情況;零件圖及工序圖了解工件情況、工序要求和加工狀態(tài)；零件的工藝規(guī)程了解所用機(jī)床、刀具等的情況；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;典型夾具結(jié)構(gòu)及標(biāo)準(zhǔn)同類型產(chǎn)品的夾具結(jié)構(gòu)、有關(guān)夾具標(biāo)準(zhǔn)。其次，也是最終的一部分，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(jì)定位裝置。根據(jù)六點(diǎn)定位原理，確定工件的定位方式，選擇和設(shè)計(jì)定位元件，計(jì)算定位誤差。（2）確定工件的夾緊方案，設(shè)計(jì)夾緊裝置。確定夾緊力、夾緊機(jī)構(gòu)及動(dòng)力裝置。（3）確定其它元件或裝置的結(jié)構(gòu)形式。定位鍵、分度裝置、連接元件等。（4）協(xié)調(diào)各裝置、元件的布局，確定夾具在機(jī)床上的安裝方式以及夾具體的結(jié)構(gòu)型式。最后，繪制夾具裝配圖及夾具零件圖。按照國(guó)家制圖標(biāo)準(zhǔn)繪制，應(yīng)清楚表達(dá)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(shí)際工作時(shí)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(diǎn)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(gè)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、其它元件、夾具體及連接元件。（3）標(biāo)注必要的尺寸、公差和技術(shù)要求。（4）編制夾具明細(xì)表及標(biāo)題欄。繪制夾具零件圖。畫出夾具中非標(biāo)零件圖，并按夾具裝配圖的要求確定零件的尺寸、公差及技術(shù)要求。參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1 朱耀祥，融亦鳴.柔性夾具與計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)技術(shù)的進(jìn)展.制造技術(shù)與機(jī)床，2000年第8期2 宋冬芳.組合夾具CAD技術(shù)的研究進(jìn)展。應(yīng)用研究。太原科技2004年10月第5期。3 崔鳳奎.Solid Works機(jī)械設(shè)計(jì).北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2004，3.4 張劍澄，黃盛，王天翔，等.Solid Works高級(jí)篇.北京:機(jī)械出版社，2004，1.5 馬賢智.夾具與附具標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊(cè)M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1996. 223224.6 許生蛟.組合夾具圖冊(cè).上冊(cè).北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1996，12.7 劉文劍，金天國(guó).基于特征與參數(shù)化的夾具半智能化設(shè)計(jì)方法.計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造，1998年第9期8 王華僑，王華昌，王耕耘，等.計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)J.機(jī)械科學(xué)與技術(shù)，2004，23(1):113-116.9 段國(guó)林，林建平，張滿囤，等.組合夾計(jì)算機(jī)輔助構(gòu)型設(shè)計(jì)J.河北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，33(2):104-109.10 Cai-Hua Xionga， You-Fu Lib， Y Kevin Rongc， You LunXionga. 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