銑槽夾具的設計

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技術學院 畢 業(yè) 設 計 題目 銑槽夾具的設計 系別 機 電 工 程 系 專業(yè) 機電一體化技術 班級 機電 0 姓名 學號 09 指導教師 日期 濟源職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 I 設計任務書 設計題目： 銑槽夾具的設計 設計要求： 1． 要求設計銑槽工序用的銑床夾具。 銑槽之前其它各表面均已加工好 寬 18深 10的中心平面與Ф 27軸線的垂直度公差為 側面與 E 面的距離 13± 底面與 B 面平行。 濟源職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 計進度要求： 第一周：確定設計題目 第二周 : 收集資料 第三周 : 主要設計計算 第四周：結構設計 第五周：夾具的整體設計 第六周：撰寫論文 第七周：校核、修改、提交論文 第八周：論文答辯 指導教師（簽名）： 濟源職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 要 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提高。為了適應不同行業(yè)的需要和經濟性，夾具有不同的型號，以及不同檔次的精度標準供選擇。夾具的通用性直接影響其經濟性，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、可重構性及可擴展性功能強，應用范圍廣，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，經濟適用才有推廣的價值。 本設計是結合目前實際生產中，通用夾具不能滿足生產要求，而專門設計的一種銑床夾具，主要包括夾具的定位方案，夾緊方案、對刀方案，夾具體與定位鍵的設計及加工精度等方面的分析。 該夾具具有良好的加工精度，針對性強，主要用于拔叉銑槽工序的加工。本夾具具有夾緊力裝置，具備現(xiàn)代機床夾具所要求的高效化和精密化的特點，可以有效的減少工件加工的基本時間和輔助時間，大大提高了勞動生產力，有效地減輕了工人的勞動強度。 關鍵詞： 機床夾具，定位，夾 緊 濟源職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 錄 摘 要 ......................................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 前 言 ........................................................................................................................................ V 1 機床夾具概論 ............................................................................................................................. 1 床夾具的現(xiàn)狀及發(fā)展方向 .............................................................................................. 1 機床夾具的概念及特點 .................................................................................................... 2 機床夾具的組成及分類 .................................................................................................... 3 2 機床夾具的定位分析 ............................................................................................................... 6 .......................................................................................................................... 6 工件的組合定位 ................................................................................................................ 8 分析 .................................................................................................................... 10 3 銑床夾具設計 ........................................................................................................................... 13 ............................................................................................................................ 14 ............................................................................................................................ 18 夾具總圖上的尺寸、公差和技術要求 .......................................................................... 18 夾具體與定位鍵 .............................................................................................................. 19 夾具精度分析 .................................................................................................................. 19 致 謝 ....................................................................................................................................... 21 參考文獻 ....................................................................................................................................... 22 濟源職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 V 前 言 該設計是為了批量加工車床專用撥叉而專門設計的，是我們完成所學全部專業(yè)課程之后，檢驗我們學生綜合能力的重要途徑。 畢業(yè)設計的主要目的是培養(yǎng)我們綜合運用所學的基礎理論課 ,技術基礎課和專業(yè)課的知識和技能來分析，解決一般工程技術問題，使我們建立 正確的設計思想，概念。掌握工程設計的一般程序，規(guī)則和方法，為以后的工作打下基礎。通過這次設計能進一步鞏固和理解自己所學的基礎知識，基本理論和基本技能，提高自己的設計、計算、制圖以及計算機繪圖的能力，把書面知識與實際的操作相結合，設計過程中，同時提高和了解如何編寫技術文件，正確使用技術資料手冊，相關的工具書，更是培養(yǎng)我們嚴肅認真，一絲不茍和實事求是的工作作風，從一名學生向一名工程技術人員的過渡。就這個人而言，希望能通過這次設計對自己未來將從事的工作進行一次適應性訓練，從中鍛煉，培養(yǎng)。 我們選擇設計的機床夾具， 主要因為機床夾具形狀較復雜，能夠把以前所學的知識更深一步的分析和學習。在以前的實習中只是簡單了解了一些關于機床夾具的知識，所以本次設計是對我們的一次挑戰(zhàn)。 由于設計能力有限，實踐經驗不足，設計中錯誤難免，敬請批評、指正。 濟源職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 1 1 機床夾具概論 床夾具的現(xiàn)狀及發(fā)展方向 床夾具的現(xiàn)狀 夾具最早出現(xiàn)在 18 世紀后期。隨著科學技術的不斷進步，夾具已從一種輔助工具發(fā)展成為門類齊全的工藝裝備。 有關統(tǒng)計表明，目前的中、小批多品種生產的工件品種已占工件種類總數(shù)的 85％左右?，F(xiàn)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(shù)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 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)控機床、加工中心、成組技術、柔性制造系統(tǒng)（ 新加工技術的應用，對機床夾具提出了如下新的要求： 1）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； 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床夾具； 4）能適用于各種現(xiàn)代化制造技術的新型機床夾具； 5）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； 6）提高機床夾具的標準化程度。 所以，老式的夾具已經不能滿足生產需要了，更經濟化、高效化的夾具也就慢慢的發(fā)展起來。 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。 （ 1）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： 2148～ 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，有利于縮短生產準備周期，降低生產總成本。 （ 2）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± 用于精密車削的高精度三爪自定心卡盤，其定心精度為 5μ m。 （ 3）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，以提高勞動生濟源職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 2 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/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(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。 （ 4）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(shù)控夾具等。為適應現(xiàn)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。 綜上所述，夾具在機械加工生產過程中起著重大的作用，夾具的發(fā)展是為了滿足當代機械加工工藝的需要，可以說是社會的發(fā)展、生產的需要帶動著夾具的發(fā)展，其發(fā)展過程是必然的。 機床夾具的概念及特點 床夾具的概念 機床夾具是在機械制造過程中，用 來固定加工對象，使之占有正確的位置，以接受加工或檢測并保證加工要求的機床附加裝置，簡稱為夾具。 在我們實際生產中夾具的作用是將工件定位，以使加工工件獲得相對于機床和刀具的正確位置，并把工件可靠地夾緊，以便于對零件的加工。 機床夾具的主要功能 : 在機床上加工工件的時候，必須用夾具裝好夾牢所要加工工件。將工件裝好，就是在機床上確定工件相對于刀具的正確位置，這一過程稱為定位。將工件夾緊，就是對工件施加作用力，使之在已經定好的位置上將工件可靠地夾緊，這一過程稱為夾緊。從定位到夾緊的全過程，稱為裝夾。機床夾具 的主要功能就是完成工件的裝夾工作。工件裝夾情況的好壞，將直接影響工件的加工精度，甚至浪費人力、物力，不僅降低了勞動強度，而且還會大大降低生產效率。 具裝夾工件的方法及特點 濟源職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 3 找正裝夾方法是以工件的有關表面或專門劃出的線痕作為找正依據(jù)，用劃針或指示表進行找正，將工件正確定位，然后將工件夾緊，進行加工。這種方法安裝方法簡單，不需專門設備，但精度不高，生產率低，因此多用于單件、小批量生產。 2. 夾具裝夾方法是 靠夾具將工件定位、夾緊，以保證工件相對于刀具、機床的正確位置具有以下特點： 1）工件在夾具中的正確定位，是通過工件上的定位基準面與夾具上的定位元件相接觸而實現(xiàn)的。因此，不再需要找正便可將工件夾緊。 2）由于夾具預先在機床上已調整好位置（也有在加工過程中再進行找正的），因此，工件通過夾具對于機床也就占有了正確的位置。 3）通過夾具上的對刀裝置，保證了工件加工表面相對于刀具的正確位置。 4）裝夾基本上不受工人技術水平的影響，能比較容易和穩(wěn)定地保證加工精度。 5）裝夾迅速、方便，能減輕勞動強度，顯著地減少輔助時間 ，提高勞動生產率。 6）能擴大機床的工藝范圍。如鏜削機體上的階梯孔，若沒有臥式鏜床和專用設備，可設計一夾具在車床上加工。 3. 機床夾具的制造特點 （ 1）單件生產、精度高 由于夾具主要是為某一道工序設計的，所以一般都為單件生產。為滿足工件加工的精度要求，夾具應具有很高的裝配精度，組成夾具的各零部件，尤其是定位元件、引導元件、對刀元件等，其制造精度遠高與工件相應的工序精度要求。 （ 2）常用組合加工的方法 組合加工在夾具制造中應用很廣，如銷與孔的配作，螺釘通過孔和螺紋孔一起加工，以及裝 配后按總圖要求進行組合加工等。由于夾具裝配精度高，若一味依靠夾具組成零件的加工精度來保證，不但會使夾具制造成本很高，有時候甚至無法達到。 所以夾具雖然在生產中起著廣泛的作用，但其本身也是一種機械加工產品，所以，它的加工精度要更高一些。所以，設計合理的夾具結構，可以提高生產率、降低夾具制造成本。 機床夾具的組成及分類 床夾具的組成 雖然機床夾具的種類繁多，但它們的工作原理基本上是相同的。將各類夾具中，作用相同的結構或元件加以概括，可得出夾具一般所共有的以下幾個組成部分，這些組成部分既相互 獨立又相互聯(lián)系。 濟源職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 4 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。定位支承元件的定位精度直接影響工件加工的精度。 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床連接并確定夾具對機床主軸、工作臺或導軌的相互位置。 4．對刀元件或導向元件 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，用于確定刀具位置并引導刀具進行加工的 元件稱為導向元件。 5．其它裝置或元件 根據(jù)加工需要，有些夾具上還設有分度裝置、靠模裝置、上下料裝置、工件頂出機構、電動扳手和平衡塊等，以及標準化了的其它聯(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構、鍛造結構、焊接結構和裝配結構，形狀有回轉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。 床夾具的分類 機床夾具的種類很多，形狀千差萬別。為了設計、制造和管理的方便，往往按某一屬性進行分類。 1、按夾具的通用特性分類 目前中國常用夾具有通用夾具、專用夾具、可調夾具、組合夾具和自動線夾具等五大類。 （ 1）通用夾具 是指結構、尺寸已規(guī)格化，且具有一定通用性的夾具。其優(yōu)點是適應性強、不需要調整或稍加調整即可裝夾一定形狀和尺寸范圍內的各種工件。這類夾具已商品化。如三爪自定心卡盤、四爪單動卡盤、臺虎鉗、萬能分度頭等。采用這類夾具可縮短生產準備周期，減少夾具品種，從而減低生產成本。其缺點是夾具的加工精度不高，生產力較低且較難裝夾形狀復雜的工件，故適用于單件小批量生產中。 （ 2）專用夾具 是針對某一工 件的某一道工序的加工要求而專門設計和制造的夾具。特點是針對性強。適用與產品相對穩(wěn)定、批量較大的生產中，可獲得較高的生產率和加工精濟源職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 5 度。 （ 3）可調夾具 夾具的某些元件可調整或可更換，已適應多種工件的夾具，稱為可調夾具。它還分為通用可調夾具和成組夾具兩類。 （ 4）組合夾具 是由可循環(huán)使用的標準夾具零部件（或專用零部件）組裝成易于連接和拆卸的夾具。根據(jù)被加工零件的工藝要求可以很快地組裝成專用夾具，夾具使用完畢，可以方便地拆開。夾具主要應用在單件，中、小批多品種生產和數(shù)控加工中，是一種較經濟的夾具。 （ 5）自動線夾具 一般分為兩種，一種為固定式夾具，它與專用夾具相似；另一種為隨行夾具，使用中夾具隨工件一起運動，并將工件沿著自動線從一個工位移至下一個工位進行加工。 2、按夾具使用的機床分類 這是專用夾具所用的分類方法?？煞譃檐嚧?、銑床、鉆床、鏜床、平面磨床、齒輪加工夾具、拉床等夾具。 3．按夾具動力源來分類 按夾具夾緊動力源可將夾具分為手動夾具和機動夾具兩大類。為減輕勞動強度和確保安全生產，手動夾具應有擴力機構與自鎖性能。常用的機動夾具有氣動夾具、液壓夾具、氣液夾具、電動夾具、電磁夾具、真空夾具和離心力夾 具等。 濟源職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 6 2 機床夾具的定位分析 件的定位 件定位的基本原理 1．自由度的概念 由剛體運動學可知，一個自由剛體，在空間有且僅有六個自由度。它在空間的位置是任意的，即它既能沿 個坐標軸移動，稱為移動自由度，又能繞 為轉動自由度。 2．定位基準的基本概念 在研究和分析工件定位問題時，定位基準的選擇是一個關鍵問題。定位基準就是在加工中用作定位的基準。一般說來，工件的定位基準一旦被選定，則工件的定位方案也基本上被確定。定位方案是否合理，直接關系到 工件的加工精度能否保證。 工件定位時，作為定位基準的點和線，往往由某些具體表面體現(xiàn)出來，這種表面稱為定位基面。例如用兩頂尖裝夾車軸時，軸的兩中心孔就是定位基面。但它體現(xiàn)的定位基準則是軸的軸線。 根據(jù)定位基準所限制的自由度數(shù)，可將其分為： （ 1）主要定位基準面：平面設置三個支承點，限制工件的三個自由度，這樣的平面稱為主要定位基面。一般應選擇較大的表面作為主要定位基面。 （ 2）導向定位基準面：平面設置兩個支承點，限制了工件的兩個自由度，這樣的平面或圓柱面稱為主要定位基面。該基準面應選取工件上窄長的表面，而且兩支 承點間的距離應盡量遠些，以保證其限制精度。 （ 3）雙導向定位基準面 ： 限制工件四個自由度的圓柱面，稱為雙導向定位基準面。 （ 4）雙支承定位基準面： 限制工件兩個移動自由度的圓柱面，稱為雙支承定位基準面。 （ 5）止推定位基準面：限制工件一個移動自由度的表面，稱為止推定位基準面。平面上只設置了一個支承點，它只限制了工件沿 加工過程中，工件有時要承受切削力和沖擊力等，可以選取工件上窄小且與切削力方向相對的表面作為止推定位基準面。 （ 6）防轉定位基準面：限制工件一個轉動自由度的表面，稱為防轉定位基 準面。如軸的通槽側面設置一個防轉銷，它限制了工件沿 小了工件的角度定位誤差。防濟源職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 7 轉支承點距離工件安裝后的回轉軸線應盡量遠些。 用定位元件及選用 工件在夾具中要想獲得正確定位，首先應正確選擇定位基準，其次是選擇合適的定位元件。工件定位時，工件定位基準和夾具的定位元件接觸形成定位副，以實現(xiàn)工件的六點定位。 1．對定位元件的基本要求 （ 1）限位基面應有足夠的精度。定位元件具有足夠的精度，才能保證工件的定位精度。 （ 2）限位基面應有較好的耐磨性。由于定位元件的工作表面經常與工件接觸和磨 擦，容易磨損，為此要求定位元件限位表面的耐磨性要好，以保持夾具的使用壽命和定位精度。 （ 3）支承元件應有足夠的強度和剛度。定位元件在加工過程中，受工件重力、夾緊力和切削力的作用，因此要求定位元件應有足夠的剛度和強度，避免使用中變形和損壞。 （ 4）定位元件應有較好的工藝性。定位元件應力求結構簡單、合理，便于制造、裝配和更換。 （ 5）定位元件應便于清除切屑。定位元件的結構和工作表面形狀應有利于清除切屑，以防切屑嵌入夾具內影響加工和定位精度。 2．常用定位元件所能限制的自由度 定位元件可按工件典型定位基準面 分為以下幾類： （ 1）用于平面定位的定位元件 包括固定支承（釘支承和板支承），自位支承，可調支承和輔助支承。 （ 2）用于外圓柱面定位的定位元件 包括 位套和半圓定位座等。 （ 3）用于孔定位的定位元件 包括定位銷（圓柱定位銷和圓錐定位銷），圓柱心軸和小錐度心軸。 3．常用定位元件的選用 定位元件選用時，應按工件定位基準面和定位元件的結構特點進行選擇。 （ 1）工件以平面定位 1）以面積較小的已經加工的基準平面定位時，選用平頭支承釘，以基準面粗糙不平或毛坯面定位時，選用圓頭支承釘，側面定位時 ，可選用網(wǎng)狀支承釘 。 2）以面積較大、平面度精度較高的基準平面定位時，選用支承板定位元件，用于側面定位時，可選用不帶斜槽的支承板，通常盡可能選用帶斜槽的支承板，以利清除切屑。 3）以毛坯面，階梯平面和環(huán)形平面作基準平面定位時，選用自位支承作定位元件。但須濟源職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 8 注意，自位支承雖有兩個或三個支承點，由于自位和浮動作用只能作為一個支承點。 4）以毛坯面作為基準平面，調節(jié)時可按定位面質量和面積大小分別選用可調支承作定位元件。 5）當工件定位基準面需要提高定位剛度、穩(wěn)定性和可靠性時，可選用輔助支承作輔助定位元件，但須注意 ，輔助支承不起限制工件自由度的作用，且每次加工均需重新調整支承點高度，支承位置應選在有利工件承受夾緊力和切削力的地方。 （ 2）工件以外圓柱定位 1）當工件的對稱度要求較高時，可選用 0°、90°、 120°三種，其中應用最多的是 90° 90° 用時可根據(jù)定位圓柱面的長度和直徑進行選擇。 V 形塊結構有多種形式，有的 V 形塊適用于較長的加工過的圓柱面定位；有的 的 種 V 形塊底座采用鑄件， V 形面采用淬火鋼件， V 形塊是由兩者鑲合而成。 2）當工件定位圓柱面精度較高時（一般不低于 可選用定位套或半圓形定位座定位。大型軸類和曲軸等不宜以整個圓孔定位的工件，可選用半圓定位座， （ 3）工件以內孔定位 1）工件上定位內孔較小時，常選用定位銷作定位元件。圓柱定位銷的結構和尺寸標準化，不同直徑的定位銷有其相應的結構形式，可根據(jù)工件定位內孔的直徑選用。當工件圓柱孔用孔端邊緣定位時，需選用圓錐定位銷。當工件圓孔端邊緣形狀精度較差時，選用圓錐定位銷；當工件需平面和圓孔端邊緣同時定 位時，選用浮動錐銷。 2）在套類、盤類零件的車削、磨削和齒輪加工中，大都選用心軸定位，為了便于夾緊和減小工件因間隙造成的傾斜，當工件定位內孔與基準端面垂直精度較高時，常以孔和端面聯(lián)合定位。因此，這類心軸通常是帶臺階定位面的心軸，當工件以內花鍵為定位基準時，可選用外花鍵軸，當內孔帶有花鍵槽時，可在圓柱心軸上設置鍵槽配裝鍵塊；當工件內孔精度很高，而加工時工件力矩很小時，可選用小錐度心軸定位。 工件的組合定位 件組合定位應注意的問題 工件常以平面、外圓柱面、內圓柱面、圓錐面等的各種組合，工件 組合定位時，應注意的幾個關鍵性問題。 1．合理選擇定位元件，實現(xiàn)工件的完全定位或不完全定位。 濟源職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 9 2．按基準重合原則選擇定位基準。 3．組合定位中，一些定位元件單獨使用時限制沿坐標方向的自由度，而在組合定位時則轉化為限制繞坐標軸方向的自由度。 4．從多種定位方案中選擇定位元件時，應特別注意定位元件所限制的自由度與加工精度關系，以滿足加工要求。 因工件在夾具上定位時，定位基準發(fā)生位移、定位基準與工序基準不重合產生定位誤差?；鶞饰灰普`差和基準不重合誤差分別獨立、互不相干，它們都使工序基準位置產生變動。定位誤差包括 基準位移誤差和基準不重合誤差。當無基準位移誤差時，Δ Y=0；當定位基準與工序基準重合時，Δ B=0；若兩項誤差都沒有，則Δ D=0。分析和計算定位誤差的目的，是為了對定位方案能否保證加工要求，有一個明確的定量概念，以便對不同定位方案進行分析比較，同時也是在決定定位方案時的一個重要依據(jù)。 合表面定位及其誤差分析 以上常見定位方式，多為以單一表面作為定位基準，但在實際生產中，通常都以工件上的兩個或兩個以上的幾何表面作為定位基準，即采用組合定位方式。 組合定位方式很多，常見的組合方式：一個孔及其端面，一根 軸及其端面，一個平面及其上的兩個圓孔。生產中最常用的就是“一面兩孔”定位，如加工箱體、杠桿、蓋板支架類零件。采用“一面兩孔”定位，容易做到工藝過程中的基準統(tǒng)一，保證工件的相對位置精度。 工件采用“一面兩孔”定位時，兩孔可以是工件結構上原有的，也可以是定位需要專門設計的工藝孔。相應的定位元件是支承板和兩定位銷。當兩孔的定位方式都選用短圓柱銷時，支承板限制工件三個自由度；兩短圓柱銷分別限制工件的兩個自由度；有一個自由度被兩短圓柱銷重復限制，產生過定位現(xiàn)象，嚴重時會發(fā)生工件不能安裝的現(xiàn)象。因此，必須正確處理過定位 ，并控制各定位元件對定位誤差的綜合影響。為使工件能方便地安裝到兩短圓柱銷上，可把一個短圓柱銷改為菱形銷，采用一圓柱銷、一菱形銷和一支承板的定位方式，這樣可以消除過定位現(xiàn)象，提高定位精度，有利于保證加工質量。 菱形銷，應用較廣，其尺寸見下表 1。 濟源職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 10 表 菱形銷的尺寸 d >3～ 6 >6～ 8 >8～ 20 >20～ 24 >24～ 30 >30～ 40 >40～ 50 B 2 3 3 3 4 5 b 2 3 4 5 5 6 8 位誤差分析 六點定位原則解決了消除工件自由度的問題，即解決了工件在夾具中位置“定與不定”的問題。但是，由于一批工件逐個在夾具中定位時，各個工件所占據(jù)的位置不完全一致，即出現(xiàn)工件位置定得“準與不準”的問題。如果工件在夾具中所占據(jù)的位置不準確，加工后各工件的加工尺寸必然大小不一，形成誤差。這種只與工件定位有關的誤差稱為定位誤差，用Δ 在工件的加工過程中，產生誤差的因素很多，定位誤差僅是加工誤差的一部分，為了保證加工精度，一般限定定位誤差不超過工件加工公差 T 的 1/5～ 1/3，即： Δ D≤ (1/5～ 1/3)T 式中 Δ D──定位誤差，單位為 T ──工件的加工誤差，單位為 一、定位誤差產生的原因 工件逐個在夾具中定位時，各個工件的位置不一致的原因主要是基準不重合，而基準不重合又分為兩種情況：一是定位基準與限位基準不重合，產生的基準位移誤差；二是定位基準與工序基準不重合，產生的基準不重合誤差。 1．基準位移誤差Δ Y 由于定位副的制造誤差或定位副配合間所導致的定位基準在加工尺寸方向上最大位置變動量，稱為 基準位移誤差，用Δ Y 表示。不同的定位方式，基準位移誤差的計算方式也不同。 如果工件內孔直徑與心軸外圓直徑做成完全一致，作無間隙配合，即孔的中心線與軸的中心線位置重合，則不存在因定位引起的誤差。但實際上，如圖所示，心軸和工件內孔都有制造誤差。于是工件套在心軸上必然會有間隙，孔的中心線與軸的中心線位置不重合，導致這批工件的加工尺寸 變動量即為最大配合間隙?？砂聪率接嬎悖? Δ Y = 1/2 ( = 1/2（δ D +δ d） 濟源職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 11 式中 Δ Y──基準位移誤差單位為 孔的最大直徑單位為 軸的最小直徑單位為 δ D ──工件孔的最大直徑公差，單位為 δ d──圓柱心軸和圓柱定位銷的直徑公差，單位為 基準位移誤差的方向是任意的。減小定位配合間隙，即可減小基準位移誤差Δ Y 值，以提高定位精度。 2．基準不重合誤差Δ B 加工尺寸的基準是外圓柱面的母線時，定位基準是工件圓柱孔的中心線。這種由于工序基準與定位基準 不重合所導致的工序基準在加工尺寸方向上的最大位置變動量，稱為基準不重合誤差，用Δ B 表示。此時除定位基準位移誤差外，還有基準不重合誤差。 誤差計算： Δ B 基準不重合誤差 δ i 定位基準與工序基準之間的尺寸鏈 (1) 組成環(huán)公差 β δ （ 2）基準位移誤差Δ Y 由于定位基準的誤差或支承點的誤差而造成的定位基準位移，即工件實際位置對確定位置理想要素的誤差，稱 為基準位移誤差，以Δ 常見的定位方式中基準位移誤差： 1）用圓柱定位銷、圓柱心軸中心定位 計算式：Δ Y＝ D+δ 位心軸較短） 工件定位后最大配合間隙 δ D 工件定位基準孔的直徑公差 δ 圓柱定位銷或圓柱心軸的直徑公差 定位所需最小間隙，由設計而定 注意：基準位移誤差的方向是任意的。 當工件用長定位心軸定位時，需考慮平行度要求 計算式：Δ Y＝ δ D+δ d+1 加工面長度 濟源職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 12 定位孔長度 2）定位套定位 計算式：Δ Y＝ d+ 定位套的孔徑公差 δ d 工件定位外圓的直徑公差 注意：基準位移誤差的方向是任意的。 3）平面支承定位 平面支承定位的位移誤差較容易計算，當忽略支承誤差且定位基準制作精度較高時，工序尺寸的基準位移誤差視為零。 4） 若不計 有工件基準面的圓度誤差時，工件的定位中心會發(fā)生偏移即 生基準位移誤差。 即：Δ Y＝ ： 對于 90° ＝ d 3．定位誤差的合成 定位誤差是兩誤差的合成即：Δ D=Δ B+Δ Y 在圓柱間隙配合定位和 基準不重合誤差和位移誤差都存在時，定位誤差的合成需判斷“＋”、“－”號。 例如： Δ B＝δ d／ 2 當Δ 的變動方向相同時Δ D＝Δ B＋Δ Y＝δ d／ 2+Δ Y 當Δ 的變動方向相反時Δ D＝Δ B－Δ Y＝δ d／ 2－Δ Y 濟源職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 13 3 銑床夾具設計 示拔叉零件，要求設計銑槽工序用的銑床夾具。根據(jù)工藝規(guī)程，在銑槽之前其它各表面均已加工好，本工序的加工要求是：槽寬 18深 10的中心平面與Ф 27軸線的垂直度公差為 側面與 E 面的距離 13 ± 底面與 B 面平行。 圖 叉零件圖 濟源職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 14 位方案 點定位原理 當工件在不受任何條件約束時，其位置是任意的不確定的。設工件為一理想的鋼體，并以一個空間直角坐標作為參照來觀察鋼體的位置變動。由理論力學可知，在空間處于自由狀態(tài)的鋼體，具有六個自由度，即沿著 X、 Y、 個自由度是工件在空間位置不確定的最高程度。定位的任務，就是要限制工件的自由度。在夾具中，用分別適當?shù)?與工件接觸的六個支撐點，來限制工件六個自由度的原理，稱為六點定位原理。 用定位原理的幾種情況 （ 1）完全定位 工件的六個自由度全部被限制，它在夾具中只有唯一的位置，稱為完全定位。 （ 2）部分定位 工件定位時，并非所有情況下都必須使工件完全定位。在滿足加工要求的條件下，少于六個支撐點的定位稱為部分定位。 在滿足加工要求的前提下，采用部分定位可簡化定位裝置，在生產中應用很多。如工件裝夾在電磁吸盤上磨削平面只需限制三個自由度。 （ 3）過定位（重復定位） 幾個定位支撐點重復限制一個自由度，稱為過定位。 I、一般情況下，應該避免使用過定位。 通常，過定位的結果將使工件的定位精度受到影響，定位不確定可使工件（或定位件）產生變形，所以在一般情況下，過定位是應該避免的。 定位亦可合理應用 雖然工件在夾具中定位，通常要避免產生“過定位”，但是在某些條件下，合理地采用“過定位”，反而可以獲得良好的效果。這對剛性弱而精度高的航空、儀表類工件更為顯著。 工件本身剛性和支承剛性的加強，是提高加工質量和生產率的有效措施，生產中常有應用。大家都熟知車削 長軸時的安裝情況，長軸工件的一端裝入三爪卡盤中，另一端用尾架尖支撐。這就是個“過定位”的定位方式。只要事先能對工件上諸定位基準和機床（夾濟源職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 15 具）有關的形位誤差從嚴控制，過定位的弊端就可以免除。由于工件的支撐剛性得以加強，尾架的扶持有助于實現(xiàn)穩(wěn)定，可靠的定位，所以工件安裝方便，加工質量和效率也大為提高。 定要限制的自由度 按照加工要求，銑通槽時應限制五個自由度，即沿 x 軸移動的自由度不需要限制，但若在此方向設置一止推支撐，則可起到承受部分銑削力的作用，故可采用完全定位。 位方案選擇 如圖 3三種定位方案可供選擇： 方案 I：工件以 E 面作為主要定位面，用支承板 1 和短銷 2（與工件Ф 27配合）限制工件五個自由度，另設置一防轉擋銷實現(xiàn)六點定位。為了提高工件的裝夾剛度，在 圖（ a）所示。 方案 件以Ф 27長銷 3和支承釘 4 限制工件五個自由度，另設置一防轉擋銷實現(xiàn)六點定位。在 圖（ b）所示。 方案 件以Ф 27作 為主要定位基面，用長銷 3 和長條支承板 5 限制兩個自由度，限制工件六個自由度，其中繞 設置一防擋銷。在 圖（ c）所示。 1- 支撐板 2比較以上三種方案，方案 I 中工件繞 x 軸轉動的自由度由 E 面限制，定位基準與設計基準不重合，不利于 保證槽的中心平面與Ф 27軸線的垂直度。方案 雖然定位基濟源職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 16 準與設計基準重合，槽的中心平面與Ф 27這種定位方式不利于工件的夾緊。由于輔助支承是在工件夾緊后才起作用，而施加夾緊力 P 時，支承釘 4的面積太小，工件極易歪斜變形，夾緊也不可靠。方案 若在工件加工工藝方案中，安排Ф 27與 E 面在一次裝夾中加工，使Ф 27與 E 面有較高的垂直度，則過定位的影響甚小。在對工件施加夾緊力 件的 變形也很小，且定位基準與設計基準重合。綜上所述，方案 對于防轉擋銷位置的設置，也是三種不同的方案，如圖 3示。當擋銷放在位置 1時，由于 B 面與Ф 27的距離較近（ 250 尺寸公差又大，定位精度低。擋銷放在位置 2時，雖然距Ф 27軸線較遠，但由于工件定位是毛面，因而定位精度也較低。而當擋銷放在位置 3時，距Ф 27件定位面的精度較高（Ф 55定位精度較高，且能承受切削力所引起的轉矩。因此，防轉擋銷應放在位置 3 較好。 a )圖 銷的位置 濟源職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 17 算定位誤差 除槽寬 18銑刀保證外，本夾具要保證槽側面與 E 面的距離及槽的中心平面與Ф27它要求未注公差，因此只需計算上述兩項加工要求的定位誤差。 （ 1）加工尺寸 13± 定位誤差 采用圖 3c）所示定位方案時， E 面既是工序基準，又是定位基準，故基準不重合誤差為零。又由于 基準位移誤差為零。因此，加工尺寸 13± （ 2）槽的中心平面與Ф 27 長銷與工件的配合是Ф 27H7 則 Ф 27 Ф 27 27+ （ 由于定位基準與設計基準重合，故基準不重合誤差為零?；鶞饰灰普`差的分析如圖 3工件孔軸線定位銷軸線孔與銷的配合圖 準位移誤差分析 基準位移誤差 △ y=2*10a=2*10* 由于定位誤差△ D=△ y= （ 故此定位方案可行 。 濟源職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 18 緊方案 根據(jù)夾緊力的方向、作用點確定工件的夾緊方式。夾緊裝置的設計，實質上是根據(jù)所確定的夾緊方式，選擇杠桿、螺旋、偏心等夾緊裝置。 根據(jù)工件夾緊的原則，除在圖 c）中施加夾緊力外，還應在靠近加工面處增加一夾緊力，如圖 螺母與開口墊圈夾壓在工件圓柱的左端面，而對著支撐板的夾緊機構可采用鉤形壓板，使結構緊湊，操作方便。 圖 緊方案 夾具總圖上的尺寸、公差和技術要求 下面以撥叉銑槽夾具（裝配圖）為例給予說明。 （ 1）夾具最大輪廓尺寸為 234210250 （ 2）影響工件定位精度的尺寸和公差為：工件內孔與長銷 10 的配合尺寸為Ф 27H7 擋銷的位置尺寸為 6± 07± （ 3）影響夾具在機床上安裝精度的尺寸和公差為：定位鍵與銑床工作臺 T 形槽的配合尺寸 14 （ 4）影響夾具精度的尺寸和公差為：定位長銷 10的軸心線對定位鍵側面 位長銷 10 的軸心線對夾具底面 A 的平行度為 刀塊的位置尺寸為11± 3± 本例中，塞尺厚度為 2以對刀塊水平方向的位置尺寸為 濟源職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 19 a=131（ （基本尺寸） 對刀塊垂直方向的位置尺寸為 b=253（ 基本尺寸） 對刀塊位置尺寸的公差取工件相應尺寸公差的 2/1～ 1/5。因此 a=11± b=13± 5）影響 對刀精度的尺寸和公差；塞尺的厚度尺寸 22 夾具體與定位鍵 為保證工件在工作臺上安裝穩(wěn)定，應按照夾具體的高寬比不大于 原則確定其寬度，并在兩端設置耳座，以便固定。 為了使夾具在機床工作臺的位置準確及保證槽的中心平面與Ф 27軸線垂直度要求，夾具體底面應設置定位鍵，定位鍵的側面應與長銷的軸心線垂直。 夾具精度分析 為使夾具能滿足工序要求，在夾具技術要求指定以后，還必須對夾具進行精度分析。以衡量能否保證加工工件的工序要求，從而判斷所擬定的方案是否可行。同 時通過夾具精度分析與計算，還可以發(fā)現(xiàn)所設計方案中的薄弱環(huán)節(jié)，以便進一步修改方案和采取相應的改進措施。若工序某項精度不能被保證時，還需要夾具的有關技術要求作適當調整。 在機床上使用夾具加工一批工件時，影響工件加工精度的誤差因素有： （ 1） 對刀或導向誤差△ T （ 2） 安裝誤差△ C （ 3） 定位誤差△ D 按夾具的誤差分析一章中的分析方法，下面對本例中的工序要求逐項分析； （ 1）槽寬尺寸 18項要求由刀具精度保證，與夾具精度無關； （ 2）槽側面到 3± 此項要求有影響的是對刀塊側面到定位板間的尺寸 11± 2 上述兩項誤差之和△ D+△ G+△ A+△ J+△ T= 0.4(因此，尺寸 13± 保證； （ 3）槽深 10于工件在 Z 方向的位置由定位銷確定，而該尺寸的設計基準為 此有定位誤差，其中△ B=0.2 △ y=（＆ d+＆ D） /2=（ (＆ d 為銷公差，＆ D 為工件公差）。濟源職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 20 △ D=△ B+△ y=外，塞尺尺寸（ 2對刀塊水平面到定位銷的尺寸（ 13±對槽深尺寸有影響， △ T= J、△ G、△ A 都對槽深無影響，因此 △ D+△ G+△ A+△ J+△ T= 尺寸 10的公差（按 尺寸 10 （ 4）槽的中心平面與Ф 27響該項要求的因素有： 1）定位誤差△ D=△ y= 2）加工方法誤差△ G= 3）夾具定位心軸 17 的軸線與夾具底面 A 的平行度公差 裝配圖），即△A=）定位心軸 17的軸線對定位側面 △ B=△ J△ 于這些誤差不在同一方向，因此，槽中心平面最大位置誤差在 面上為 兩項都小于垂直度公差 該項要求能保證。 濟源職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 21 致 謝 首先，感謝我的指導老師孫海燕老師，在這次畢業(yè)設計中，我遇到了很多困難，每次向孫海燕老師請教，她都很耐心的一一幫我解決，每次幫我解決問題都到很晚。孫海燕 老師細心指導，豪爽的性格，給我留下了深刻的印象，使我對這次畢業(yè)設計充滿信心。在她的幫助下，我努力完成了銑槽夾具的設計，在這里，我再次感謝孫海燕老師對我一絲不茍的指導，同時感謝傳授我知識的恩師們。 然后感謝我的父母，是他們讓我有了上大學的機會，是他們一直在默默的支持著我。 感謝我的同學們，在大學三年里，在困難時，我的同學無私的幫助，使我銘記于心。 在這次畢業(yè)設計的過程中確實使我學到了不少專業(yè)知識。畢業(yè)設計是讓我們在指導老師的指導下自己去設計自己感興趣的題目，用八周時間去研究、設計。與以往的課程設計不同的是畢業(yè) 設計綜合了我們大學三年所學的大部分專業(yè)課程，使我們所學知識得到更進一步的升華。許多新知識也是在這次設計中學到的，這次設計挖掘了我們的潛能，鍛煉了我們的組織能力。 大學的最后一次學習，我的宗旨是：快樂的學習，學習中享受快樂。 祝老師同學們事業(yè)有成，萬事如意。 濟源職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 22 參考文獻 [1] 王光斗 機床夾具設計手冊 ?？茖W技術出版社， 1988年 [2] 楊黎明 國防工業(yè)出版社， 1994年 [3] 韓洪濤等 化學出版社， 2002 年 [4] 薛源順等 機械工業(yè)出版社 ， 1995年 [5] 戴陸武等 西北工業(yè)大學出版社， 1989年 [6] 李華 北京：機械工業(yè)出版社， 1996年 [7] 劉文劍 訂版 龍江出版社， 2000年 [8] 王季琨 ,沈中偉，劉錫珍 天津：天津大學出版社， 1998年 [9] 劉守勇 北京：機械工業(yè)出版社， 2001年