回轉體零件的加工工藝與夾具設計

《回轉體零件的加工工藝與夾具設計》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《回轉體零件的加工工藝與夾具設計（41頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

畢業(yè)設計（論文） 題 目： 回轉體的加工工藝與夾具設計 專業(yè)班級： 機械制造及自動化自考班 姓 名： 學 號： 指導教師： 助學單位： 摘要 本課題是對現有成套的角鐵類車床夾具設計進行分析，以便能夠解決這一類夾具的設計問題。分別用CAD和SOLIDWORKS畫出本套夾具的平面圖和三維圖。為了解決角鐵類夾具的設計問題，本課題主要通過三類車床夾具進行分析。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，橫拉桿接頭內孔車夾具，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）；夾具夾緊力的分析與計算；各夾具的三維零件設計、三維裝配；夾具三維仿真等。 本課題根據車床夾具的特點，針對具體的回轉體工件進行一系列的設計。 關鍵詞： 回轉體 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主要符號表主 要 符 號 表 背吃刀量 每轉進給量 修正系數 安全系數 扭矩 切削力 工件與壓板間的圓周方向摩擦因數。 工件與V型塊間的圓周方向摩擦因數。 工件與壓板間的軸向摩擦因數。 工件與V型塊間的軸向摩擦因數。 d 內孔直徑 D 外圓直徑 摩擦因數 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量摩擦半徑目錄目 錄摘要IAbstractII主 要 符 號 表III1 緒論11.1課題意義和背景及其夾具的發(fā)展趨勢11.2國內外的現狀和發(fā)展狀況11.2.1現代機床夾具的新要求21.2.2現代機床夾具的發(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本課題研究的難點和重點31.4.1研究難點31.4.2研究重點41.4.3研究目的42 鏜脫落蝸桿支架孔車床夾具52.1零件的設計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72.2零件定位設計72.2.1基準的選擇72.2.2定位元件設計82.2.3定位誤差分析92.3夾緊機構設計92.3.1夾緊方式92.3.2所需夾緊力的計算92.3.3驗算夾緊力102.4其它元件設計112.4.1夾具體112.5夾具的仿真123 橫拉桿接頭內孔車夾具設計133.1零件的設計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143.2零件定位設計143.2.1基準的選擇143.2.2定位元件設計153.2.3定位誤差分析153.3夾緊機構設計153.3.1 夾緊方式153.3.2所需夾緊力的計算163.3.3驗算夾緊力163.4其它元件設計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計194.1零件的設計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204.2零件的定位設計214.2.1基準的選擇214.2.2定位元件設計224.2.3定位誤差分析224.3夾緊機構設計224.3.1夾緊方式224.3.2所需夾緊力的計算234.3.3驗算夾緊力234.4其它元件設計244.4.1夾具體244.4.2配重塊244.5夾具255結論26參考文獻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)展趨勢夾具最早出現在1787年，至今經歷了三個發(fā)展階段。第一階段表現為夾具與人的結合。在工業(yè)發(fā)展初期。機械制造的精度較低，機械產品工件的制造質量主要依賴勞動者個人的經驗和手藝，而夾具僅僅作為加工工藝過程中的一種輔助工具；第二階段是隨著機床、汽車、飛機等制造業(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、導向（或對刀）元件的結構也日趨完善，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技術的進步及社會生產力的迅速提高，夾具在系統(tǒng)中占據相當重要的地位。這一階段的主要特征表現為夾具與機床的緊密結合。在機械制造工業(yè)中，為了達到保證產品質量，改善勞動條件，提高勞動生產條件提高勞動生產率及降低勞動成本的目的，在工藝過程中，除機床等設備外，還大量使用著各種工藝裝備。它包括：夾具、模具、刀具、輔助工具及測量工具等。因此，廣義的說，夾具是一種保證產品質量并便利和加速工藝過程的一種工藝裝備。不同的夾具，其結構形式、工作情況、設計原則都不同。但就其數量和在生產中所占的地位來說，應以“機床夾具”為首。所謂機床夾具，就是機床上所使用的一種輔助設備，用它來準確的確定工件與刀具的準確位置，即將工件的定位及加緊，以完成加工所需的相對運動。所以機床夾具是用以使工件和夾緊的機床附加裝置1-2。夾具的形式很多，可以按照不同的特點進行分類，現主要按以下類型來進行分類：a.通用夾具b.專用夾具c.可調夾具d.組合夾具e.自動線夾具3-4夾具是能夠使產品按一定的技術要求準確定位和牢固夾緊的工藝裝置，它的主要用于保證產品的加工質量、減輕勞動強度、輔助產品檢測、展示、運輸等。保證穩(wěn)定可靠地達到各項加工精度要求，縮短加工工時，提高勞動生產率，降低生產成本，可由較低等級的工人進行加工，能擴大機床工藝范圍。應用機床夾具，有利于保證機床的加工精度、穩(wěn)定產品質量；有利于提高勞動生產率和降低成本；有利于改善工人勞動條件，保證安全生產。1.2國內外的現狀和發(fā)展狀況我國國內的夾具始于20世紀60年代，當時建立了面向機械行業(yè)的天津組合夾具廠，和面向航空工業(yè)的保定向陽機械廠，以后又建立了數個生產組合夾具元件的工廠。在當時曾達到全國年產組合夾具元件800萬件的水平7。20世紀80年代以后，兩廠又各自獨立開發(fā)了適合NC機床、加工中心的孔系組合夾具系統(tǒng)，不僅滿足了我國國內的需求，還出口到美國等國家。當前我國每年尚5需進口不少NC機床、加工中心，而由國外配套孔系夾具，價格非常昂貴，現大都由國內配套，節(jié)約了大量外匯。5-6從國際上看俄國、德國和美國是組合夾具的主要生產國8。當前國際上的夾具企業(yè)均為中小企業(yè)，專用夾具、可調整夾具主要接受本地區(qū)和國內訂貨，而通用性強的組合夾具已逐步成熟為國際貿易中的一個品種。有關夾具和組合夾具的產值和貿易額尚缺乏統(tǒng)計資料，但歐美市場上一套用于加工中心的央具，而組合夾具的大型基礎件尤其昂貴。由于我國在組合夾具技術上有歷史的積累和性能價格比的優(yōu)勢，隨著我國加入WTO和制造業(yè)全球一體化的趨勢，特別是電子商務的日益發(fā)展，其中蘊藏著很大的商機，具有進一步擴大出口良好前景。1.2.1現代機床夾具的新要求國際生產研究協(xié)會的統(tǒng)計表明，目前中、小批多品種生產的工件品種已占工件種類總數的85左右9?，F代生產要求企業(yè)所制造的產品品種經常更新?lián)Q代，以適應市場的需求與競爭。然而，一般企業(yè)都仍習慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具，一般在具有中等生產能力的工廠里，約擁有數千甚至近萬套專用夾具；另一方面，在多品種生產的企業(yè)中，每隔34年就要更新5080左右專用夾具，而夾具的實際磨損量僅為1020左右。特別是近年來，數控機床、加工中心、成組技術、柔性制造系統(tǒng)（fms）等新加工技術的應用，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品的投產，以縮短生產準備周期，降低生產成本；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；能適用于各種現代化制造技術的新型機床夾具；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率；提高機床夾具的標準化程度10-11。a.能迅速而方便地裝備新產品的投產，以縮短生產準備周期，降低生產成本；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床夾具；d.能適用于各種現代化制造技術的新型機床夾具；e.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率；f.提高機床夾具的標準化程度。1.2.2現代機床夾具的發(fā)展方向現代機床夾具的發(fā)展方向主要表現為標準化、精密化、高效化和柔性化等四個方面。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/t2148t225991以及各類通用夾具、組合夾具標準等12。機床夾具的標準化，有利于夾具的商品化生產，有利于縮短生產準備周期，降低生產總成本。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，除了在生產流水線、自動線配置相應的高效、自動化夾具外，在數控機床上，尤其在加工中心上出現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)揮了數控機床的效率13。c.精密化隨著機械產品精度的日益提高，勢必相應提高了對夾具的精度要求。精密化夾具的結構類型很多，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5m14。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整、組合等方式，以適應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、通用可調夾具、成組夾具、模塊化夾具、數控夾具等。為適應現代機械工業(yè)多品種、中小批量生產的需要，擴大夾具的柔性化程度，改變專用夾具的不可拆結構為可拆結構，發(fā)展可調夾具結構，將是當前夾具發(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.縮短輔助時間，提高勞動生產率，降低加工成本。b.保證加工精度穩(wěn)定加工質量。c.降低對工人的技術要求，減輕工人的勞動強度，保證安全生產。d.擴大機床的工藝范圍，實行一機多能。1.3.2夾具的作用a.縮短輔助時間，提高勞動生產率； b.可靠穩(wěn)定定位，提高了加工精度的穩(wěn)定性，便于實現工藝過程自動化； c.擴大機床使用范圍； e.降低對工人技術等級要求和減輕工a人勞動強度。 1.4本課題研究的難點和重點1.4.1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計、三維裝配； d重點夾具三維仿真； e重點夾具工程圖生成；1.4.2研究重點分別用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種回轉體類零件夾具的設計，用以研究出回轉體類夾具設計的通用方法，解決這一類夾具的設計問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2.1零件的設計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圖為二維簡圖。A三維圖 B二維簡圖圖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，應當是使兩件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。在生產綱領已確定為大批生產的條件下，可以考慮采用通用機床配以專用夾具，并盡量使工序集中，或采用數控機床、加工中心等提高生產率。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容設備1鑄造2脫模，達到粗糙度要求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，留加工余量0.5銑床8精銑凸臺銑床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容設備1鑄造2脫模，達到粗糙度要求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，留加工余量0.5銑床8精銑凸臺銑床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14入庫加工工藝過程遵循先面后孔的原則，比較兩個工序過程可以發(fā)現，鑄造脫模銑端面都一樣，但在車床上裝夾后，第一個工藝過程是先孔后面，根據加工工藝遵循的先面后孔的原則，選擇第二個工藝過程比較合適。2.1.3本工序工序機械加工工序卡如表2.3所示。表2.3 工序卡序號工序名稱 內容設備1粗車粗車前端面，按照圖紙要求進行加工，留有0.5的加工余量車床2精車精車前端面，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。車床3粗鏜粗鏜孔，按照圖紙要求進行加工，留有0.5的加工余量車床4精鏜精鏜孔，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。車床2.1.4加工要求加工中以大小外圓、端面和凸臺外形為定位基準，利用車床進行加工，加工過程中首先粗車，留有0.5的加工余量，然后進行精車，達到尺寸公差要求，并且行為公差中的平行度、平面度均應達到了圖紙要求。粗糙度達到了精車的要求。之后粗鏜，留有0.5加工余量，在精鏜，達到尺寸公差要求，并且行為公差中的平行度、平面度均應達到了圖紙要求。粗糙度達到了精車的要求。2.1.5工序參數a設備：車床b刀具：硬質合金焊接刀具c加工余量：粗車為0.5，粗鏜為0.5d切削用量：1mme生產類型：機加工2.2零件定位設計2.2.1基準的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設計的重要工作之一?；孢x擇的正確與合理是加工質質量得到保證，生產率得以提高。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，使生產無法正常運行。1）.粗基準的選擇。如果必須首先保證工件某重要表面的余量均勻，就應該選擇該表面作為粗基準面。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，則應以不加工表面作為粗基準面，如果工件上有好幾個不需要加工的表面，則應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、外形對稱等。若零件上每個表面都要加工，則英愛以加工余量最小的表面最為粗基準面，使這個表面在以后的加工中不會留下毛坯表面而造成廢品。應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）.精基準的選擇。應盡可能選用設計基準作為定位基準，這稱為基準重合原則。特別在最后精加工時，為保證精度，更應該注意到這個原則。這樣可以避免以基準不重合而引起的定位誤差。應盡可能選用統(tǒng)一的定位基準面加工各表面，以保證各表面間的位置精度，稱為統(tǒng)一原則。還要遵循互為基準原則，反復加工原則。有些精加工工序要求加工余量小而均勻，以保證加工質量的提高生產率，這是就以加工面本身作為精基面，稱為自為基準原則。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 根據粗基準選擇的原則和精基準選擇的原則，工件以35外圓、端面和65外圓及凸臺外形為基準。2.2.2定位元件設計任一剛體在空間都有六個自由度，即x、y、z三個坐標軸的移動自由度x、y、z，以及繞此三個坐標的轉動自由度。要使它在機床上（或夾具中）完全定位，就必須限制它在空間的六個自由。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，及兩個支撐釘上定位。工件的六個自由度都被約束，工件達到完全定位。X軸方向，V型塊約束了移動自由度和轉動自由度，Y方向上，支撐釘約束了移動自由度，定位銷和V型塊共同約束了轉動自由度。Z方向上，V型塊約束了移動自由度和轉動自由度。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:既最大側隙能滿足零件的精度要求。（3）鏜內孔是定位元件所引起的位置誤差。2.3夾緊機構設計2.3.1夾緊方式 本設計采用螺旋夾緊機構，即由螺桿等元件組成的夾緊機構2.3.2所需夾緊力的計算切削力及夾緊力計算 加工為在車床上鏜孔車端面刀具：硬質合金焊接刀具 d=80mm所以式中 -背吃刀量 -每轉進給量 -修正系數工件在V型架，定位塊，及支撐釘上定位，查表可得實際所需夾緊力的公式為：防止工件轉動：防止工件移動： 式中 -安全系數 -扭矩 -切削力 -工件與壓板間的圓周方向摩擦因數。 -工件與V型塊間的圓周方向摩擦因數。 -工件與壓板間的軸向摩擦因數。 -工件與V型塊間的軸向摩擦因數。查表經計算，所需夾緊力為524如上所述，本設計采用螺旋夾緊機構，即由螺桿等元件組成的夾緊機構。2.3.3驗算夾緊力根據夾緊狀態(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量摩擦半徑(mm)所以有F= =3075.73N顯然 F=3075.73N524N=F故本夾具可安全工作。2.4其它元件設計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外圓及凸臺外形為基準。工件在V型架，定位塊，及兩個支撐釘上定位。工件的六個自由度都被約束，工件達到完全定位。X軸方向，V型塊約束了移動自由度和轉動自由度，Y方向上，支撐釘約束了移動自由度，定位銷和V型塊共同約束了轉動自由度。Z方向上，V型塊約束了移動自由度和轉動自由度。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要求，且結構簡單、操作方便，所以該夾具設計是可行的。2.5夾具的仿真利用模型復現實際系統(tǒng)中發(fā)生的本質過程，并通過對系統(tǒng)模型的實驗來研究存在的或設計中的系統(tǒng)，又稱模擬。這里所指的模型包括物理的和數學的，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、經濟、生態(tài)、管理等系統(tǒng)。當所研究的系統(tǒng)造價昂貴、實驗的危險性大或需要很長的時間才能了解系統(tǒng)參數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。仿真與數值計算、求解方法的區(qū)別在于它首先是一種實驗技術。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 橫拉桿接頭內孔車夾具設計3 橫拉桿接頭內孔車夾具設計3.1零件的設計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圖為二維簡圖。A三維圖 B二維簡圖 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容設備1脫模，到達工件粗糙度要求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攻內螺紋車床7檢驗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機械加工工藝卡序號工序名稱 內容設備1粗車粗車前端面，按照圖紙要求進行加工，留有0.5的加工余量車床2精車精車前端面，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。車床3粗鏜粗鏜內孔，按照圖紙要求進行加工，留有0.5的加工余量車床4精鏜精鏜孔，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。車床5鉗攻內螺紋車床3.1.4加工要求加工中以內孔。端面和外圓為基準，利用車床進行加工，加工過程中首先粗車，然后進行精車，達到尺寸公差要求，并且行為公差中的平面度均應達到了圖紙要求。粗糙度達到了精銑的要求。之后粗鏜、精鏜，達到尺寸公差要求，并且行為公差中的平面度均應達到了圖紙要求。粗糙度達到了精銑的要求。最后功內螺紋。3.1.5使用參數（1）設備：普通車床（2）刀具：車端面鏜孔用硬質合金焊接刀具 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）生產類型：機加工3.2零件定位設計3.2.1基準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 根據粗基準選擇的原則和精基準選擇的原則，工件以內孔、端面和外圓為基準。 3.2.2定位元件設計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 工件以內孔、端面和外圓在定位銷、夾爪上定位。工件六個空間自由度都被約束，達到完全定位。定位銷限制了除Z方向上轉動自由度以外的其他全部自由度，夾爪限制了Z方向的上的轉動自由度。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:既最大側隙能滿足零件的精度要求。（3）鏜內孔是定位元件所引起的位置誤差。3.3夾緊機構設計3.3.1 夾緊方式 本設計采用螺旋夾緊機構，即由螺桿等元件組成的夾緊機構3.3.2所需夾緊力的計算切削力及夾緊力計算 加工為在車床上鏜孔刀具：硬質合金焊接刀具 所以式中 -背吃刀量 -每轉進給量工件內孔定位，端面夾緊工件，查表可得實際所需夾緊力的公式為： 式中 d-內孔直徑 D-外圓直徑 -摩擦因數查表經計算，所需夾緊力為736如上所述，本設計采用螺旋夾緊機構，即由螺桿、螺母、墊圈、壓板等元件組成的夾緊機構。3.3.3驗算夾緊力根據夾緊狀態(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量摩擦半徑(mm)所以有F= =2037.4N顯然 F=2037.4N736N=F故本夾具可安全工作。3.4其它元件設計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孔、端面和外圓在定位銷、夾爪上定位。工件六個空間自由度都被約束，達到完全定位。定位銷限制了除Z方向上轉動自由度以外的其他全部自由度，夾爪限制了Z方向的上的轉動自由度。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要求，且結構簡單、操作方便，所以該夾具設計是可行的。3.5夾具的仿真 4 殼體零件鏜孔車端面夾具設計4 殼體零件鏜孔車端面夾具設計4.1零件的設計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圖為二維簡圖。 A三維圖 B二維簡圖圖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，應當是使兩件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。在生產綱領已確定為大批生產的條件下，可以考慮采用通用機床配以專用夾具，并盡量使工序集中，或采用數控機床、加工中心等提高生產率。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容設備1脫模，達到粗糙度要求2粗車前端面，留有加工余量單邊0.5車床3精車前端面，達到尺寸要求，并且達到粗糙度要求車床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，到達尺寸要求，并且達到粗糙度要求車床6檢驗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工序卡序號工序名稱 內容設備1粗車粗車前端面，按照圖紙要求進行加工，其中以底面為基準，留有0.6的加工余量車床2精車精車前端面，按照圖紙要求進行加工，達到尺寸要求，并且達到粗糙度要求車床3粗鏜粗鏜前端面孔，按照圖紙要求進行加工，其中以底面為基準，留有0.6的加工余量車床4精鏜粗鏜前端面孔，按照圖紙要求進行加工，達到尺寸要求，并且達到粗糙度要求車床4.1.4加工要求加工中以底面和兩側面為基準，利用車床進行加工，加工過程中首先粗鏜，按照圖紙要求進行加工，雙邊留有0.6的加工余量，最后精鏜，按照圖紙要求進行加工，達到尺寸要求，并且達到粗糙度要求。4.1.5使用參數a設備：車床b刀具：車床刀具c加工余量：分別為d切削用量：1mme生產類型：機加工4.2零件的定位設計4.2.1基準的選擇由零件可知，工件以平面和兩孔進行定位；夾緊時，轉動螺母，帶動鉤形壓板下行，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)程設計的重要工作之一?；孢x擇的正確與合理是加工質質量得到保證，生產率得以提高。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，使生產無法正常運行。1）.粗基準的選擇。如果必須首先保證工件某重要表面的余量均勻，就應該選擇該表面作為粗基準面。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，則應以不加工表面作為粗基準面，如果工件上有好幾個不需要加工的表面，則應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、外形對稱等。若零件上每個表面都要加工，則英愛以加工余量最小的表面最為粗基準面，使這個表面在以后的加工中不會留下毛坯表面而造成廢品。應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）.精基準的選擇。應盡可能選用設計基準作為定位基準，這稱為基準重合原則。特別在最后精加工時，為保證精度，更應該注意到這個原則。這樣可以避免以基準不重合而引起的定位誤差。應盡可能選用統(tǒng)一的定位基準面加工各表面，以保證各表面間的位置精度，稱為統(tǒng)一原則。還要遵循互為基準原則，反復加工原則。有些精加工工序要求加工余量小而均勻，以保證加工質量的提高生產率，這是就以加工面本身作為精基面，稱為自為基準原則。選取底面作為基準。4.2.2定位元件設計任一剛體在空間都有六個自由度，即x、y、z三個坐標軸的移動自由度x、y、z，以及繞此三個坐標的轉動自由度。要使它在機床上（或夾具中）完全定位，就必須限制它在空間的六個自由。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，兩個定位銷約束了移動自由度和轉動自由度，Y軸方向，兩個定位銷約束了移動自由度和轉動自由度，Z軸方向，定位銷約束了轉動自由度，工作臺限制了移動自由度。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夾緊機構設計4.3.1夾緊方式 本設計采用螺旋夾緊機構，即由螺桿等元件組成的夾緊機構4.3.2所需夾緊力的計算切削力及夾緊力計算 加工為在車床上鏜孔刀具：硬質合金焊接刀具 所以式中 -背吃刀量 -每轉進給量工件多面同時受力，查表可得實際所需夾緊力的公式為：查表經計算，所需夾緊力為423.6如上所述，本設計采用螺旋夾緊機構，即由螺桿、螺母、墊圈、壓板等元件組成的夾緊機構。4.3.3驗算夾緊力根據夾緊狀態(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量摩擦半徑(mm)所以有F= =3231.32N顯然 F=3231.32N423.6N=F故本夾具可安全工作。4.4其它元件設計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，兩個定位銷約束了移動自由度和轉動自由度，Y軸方向，兩個定位銷約束了移動自由度和轉動自由度，Z軸方向，定位銷約束了轉動自由度，工作臺限制了移動自由度。擰緊兩個螺母，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要求，且結構簡單、操作方便，所以該夾具設計是可行的。5結論通過此次設計工作，根據自身的理解和查閱相關書籍和資料，從本課題介紹的三類回轉體工件夾具的設計中總結出這一類夾具該如何設計?，F總結出設計步驟如下：首先研究原始資料，然后明確設計要求和生產條件，了解生產批量和對夾具的需用情況;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)程了解所用機床、刀具等的情況；夾具制造能力了解夾具制造車間的生產條件和技術現狀;典型夾具結構及標準同類型產品的夾具結構、有關夾具標準。其次，也是最終的一部分，確定夾具的結構方案（總體方案）主要包括：（1）確定工件的定位方案，設計定位裝置。根據六點定位原理，確定工件的定位方式，選擇和設計定位元件，計算定位誤差。（2）確定工件的夾緊方案，設計夾緊裝置。確定夾緊力、夾緊機構及動力裝置。（3）確定其它元件或裝置的結構形式。定位鍵、分度裝置、連接元件等。（4）協(xié)調各裝置、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構型式。最后，繪制夾具裝配圖及夾具零件圖。按照國家制圖標準繪制，應清楚表達出夾具的結構及各裝置、元件之間的位置關系。主視圖應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、其它元件、夾具體及連接元件。（3）標注必要的尺寸、公差和技術要求。（4）編制夾具明細表及標題欄。繪制夾具零件圖。畫出夾具中非標零件圖，并按夾具裝配圖的要求確定零件的尺寸、公差及技術要求。參考文獻參考文獻1 朱耀祥，融亦鳴.柔性夾具與計算機輔助夾具設計技術的進展.制造技術與機床，2000年第8期2 宋冬芳.組合夾具CAD技術的研究進展。應用研究。太原科技2004年10月第5期。3 崔鳳奎.Solid Works機械設計.北京:機械工業(yè)出版社，2004，3.4 張劍澄，黃盛，王天翔，等.Solid Works高級篇.北京:機械出版社，2004，1.5 馬賢智.夾具與附具標準應用手冊M.北京:機械工業(yè)出版社，1996. 223224.6 許生蛟.組合夾具圖冊.上冊.北京:機械工業(yè)出版社，1996，12.7 劉文劍，金天國.基于特征與參數化的夾具半智能化設計方法.計算機輔助設計與制造，1998年第9期8 王華僑，王華昌，王耕耘，等.計算機輔助夾具設計系統(tǒng)的研究與實現J.機械科學與技術，2004，23(1):113-116.9 段國林，林建平，張滿囤，等.組合夾計算機輔助構型設計J.河北工業(yè)大學學報，2004，33(2):104-109.10 Cai-Hua Xionga， You-Fu Lib， Y Kevin Rongc， You LunXionga. Qualitative Analysis and Quantitative Evaluation of Fixturing J.Robotics and Computer Integrated Manufacturing， 2002，18: 335-342.11 Diana M Pelinescu，Michael Yu Wang .Multi-objective Optimal Fixture Layout DesignJ. Robotics and Computer Integrated Manufacturing，2002，18:365-372.12 Brost R C， Goldberg K Y. A Complete Algorithm for Designing Planar Fixtures Using Modular Components J IEEE Transactions on Robotics and Automation，1996， 1(1): 31-46.13 馬賢智.夾具與附具標準應用手冊M.北京:機械工業(yè)出版社，1996. 223224.14 麻建東，劉漩.三維組合夾具元件庫的建立.北京輕工業(yè)學院學報，第19卷第2期，2001(6):6一10.15 王光斗，王春福.機床夾具設計手冊.第三版.上海:上?？茖W技術出版社，2005，1致謝致謝經過近三個多月的學習，最終完成了畢業(yè)論文。在這次畢業(yè)論文過程中，首先要感謝導師宋東亞老師，正因為他的關心、指導和教誨，我們最終才能出色的完成設計工作。宋東亞老師追求真理、獻身科學、嚴以律己、寬已待人的崇高品質對學生將是永遠的鞭策。作者在攻讀學士學位期間的工作自始至終都是在宋東亞老師全面、具體的指導下進行的。宋東亞老師淵博的學識、敏銳的思維、民主而嚴謹的作風，使學生收益匪淺，終生難忘。感謝宋東亞老師在課題研究中所給予的幫助。感謝我的學友和朋友們對我的關心和幫助。附錄附錄一 夾具體三維圖如圖所示圖 夾具體三維圖 附錄二 夾具的仿真附錄三 配重塊三維圖如圖所示圖3配重塊三維圖 外文資料及譯文Fixturefirst appeared in 1787,it has experiencedthree stages of development.The firststage wascombined with the fixtureand man.In the initial stage ofindustrialdevelopment.Precisionmachinery manufacturing,lowmanufacturingquality of mechanical products,the workpieceis mainly dependent on theindividualexperience andskills,andfixturejustas an auxiliary toolin the process;secondstage iswith the development of the machine tools,automobiles,aircraftmanufacturing,fixturecategorygraduallydevelopmentcomplete.The fixture positioning,clamping,guide(or tool)element structurehas gradually improved,gradually become one of themain processequipment system;the third stage,the modernworldisdue to the rapid improvementof science and technology,social productivity,fixturein the systemas theimportant positionoccupied.The mainfeature of this stageiscloselycombined with the fixtureandmachine tool.In mechanical manufacturing industry,in order to ensurethe quality of the products,improve working conditions,improve thelabor and production conditionsand improve labor productivityandreduce laborcosts,in the process,in addition tomachine tools and other equipment,but also extensive use of thevarious processes and equipment.It includes:fixture,mold,tool,auxiliarytools and measuringtools etc.Therefore,broadly speaking,the fixtureis a guarantee ofaprocess equipmentproduct qualityand to facilitateandaccelerate theprocess of.Different fixtures,its structure,workingprinciple,design ofdifferent.But thequantityand the proportion ofthe position in the production,should be based onfixtureled.The so-calledmachine fixture,an auxiliaryequipmentisused on themachine tool,use it todetermine theaccurate positionof workpiece and cutter,andstepped uptothe workpiecepositioning,in order to complete therelative motionprocessingrequired.So themachine tool fixtureis used to makemachine tools