液压系统油缸支架工艺及夹具设计

设计（论文）题目： 液压系统油缸支架工艺及夹具设计 摘要论文针对液压系统油缸支架零件的加工工艺规程及一些工序的专用夹具设计。零件在工作中起连接支撑作用。设计要求一天小时工作制，一个月生产 3000件批量生产，零件需要设计专用夹具以便提高生产效率。设备主要是以普通机床为主（通用机床、专用夹具、通用量具为主、部份工序可采用数控机床、专用量具） ，零件第一步铸造毛坯，粗加工过后要求人工时效。通过对零件的结构和作用的分析，本论文将制定一个详细的中批量生产的工艺规程，和一个专用车床夹具和一个专用铣床夹具的设计过程，及工艺工程卡片和工序卡片，为了满足要求我决定采用流水作业工序分散来提高效率，所有的机床都采用普通机床，夹具采用专用夹具，量具采用通用量具。关键字：支架，工艺，专用夹具。AbstractPaper hydraulic system oil cylinder stents parts processing procedure and some process of special jig design. Parts in work connections and support role. The design requirements day eight-hour, a month production 3,000 batch production, parts need to design special jig in order to improve production efficiency. Equipment is mainly by ordinary machine primarily (general machine tools, special jig, general gage primarily, part process can use nc machine tools, measuring tools), parts for the first step after casting billet required, rough machining of artificial limitation. Through the structure and function of parts of analysis, this thesis will make a detailed in batch production of the procedure, and a special lathe fixture and a special milling fixture design process, and process engineering CARDS and processes, in order to satisfy the requirements card I decided to adopt flow operation procedure to increase efficiency, scattered all machine USES ordinary machine, fixture using special jig, measuring using universal measuring tool. Key word: stents, craft, special jig 目录摘要 .IABSTRACT.II绪论 .11.液压系统油缸支架工艺及夹具设计 .211 毕业设计题目及技术要求 .21.2 零件的分析 .21.2.1 零件的作用 .21.2.2 工艺路线分析 .22. 加工零件工艺规程设计 .32.1 工艺设计基础理论知识 .32.1.1 毛坯的选择 .42.1.2 定位基准的选择 .52.1.3 工艺路线制定 .62.2 支架零件工艺设计 .62.2.1 支架零件毛坯的选择 .62.2.2 支架零件定位基准的选择 .72.2.3 支架零件工艺路线制定 .72.3、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 .102.3.1、右端面的加工余量 .102.3.2、内孔的加工余量 .102.3.3、侧耳的加工余量 .102.3.4 、 4-17 孔的加工余量 .112.3.5、2-16 孔的加工余量 .112.3.6、M12 螺纹孔的加工余量 .112.3.7、M6 螺纹孔的加工余量 .122.4 切削用量选择 .123 专用夹具设计 .1531 专用夹具基础知识 .153.1.1 夹具组成、分类 .153.1.2 车夹具组成、分类 .163.1.3 夹具定位元件、夹紧装置 .173.2 支架车床专用夹具设计 .183.2.1 定位元件选择 .183.2.2 夹紧装置的选择 .203.2.3 其它装置、结构选择 .223.2.4 夹具设计有关计算 .234 结论和展望 .1参考文献 .2致谢 .3绪论毕业设计是每一个学校对学生在学完了大学的全部基础课、技术基础课以及全部专业课之后进行的一次考核，考查学生是否具有能力去完成一项与专业相关或与专业无关的任务，这就要考查学生有没有具备独力学习、合作、独力思考的能力，这也是大学生该具备的能力，所以毕业设计是对学生综合能力的一次大考验，也是学生能否合格拿到毕业证的标准。机械加工工艺及夹具设计是数控专业非常重要的两们课程，它考查学生对零件从材料到成品全过程的掌握程度，也是对我们在大学所学课程的一次综合性的考核，加工工艺是工人进行加工的一个依据，所有零件只有制定合理的工艺才能加工出合格的零件来，夹具就是让工件在机械加工时和机床保持正确的们位置，我加工的零件是一个液压系统油缸支架，它将用到车、镗、铣，钻床，我将设计出零件的机械加工工艺规程，要打印出机械加工工艺过程卡片、机械加工工序卡片，设计出车和铣专用夹具，写出夹具设计说明书；考虑到是一个中批量生产，毛坯采用砂型机器造型，采用工序分散原则，流水作业提高生产效率。我希望从这次毕业设计中学到更多专业知识，对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后的工作打下一个好的基础。由于能力有限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。1.液压系统油缸支架工艺及夹具设计1 1 毕业设计题目及技术要求毕业设计题目：液压系统油缸支架工艺及夹具设计；要求：要求一天小时工作制，一个月生产 3000 件，设备主要是以普通机床为主（通用机床、专用夹具、通用量具为主、部份工序可采用数控机床、专用量具） ，零件粗加工过后要求人工时效。 题目分析：要加工的工件是液压系统油缸支架，支架在机床中起支撑作用，材料是 HT250，零件的端面 150 中心线不垂直度允许误差 0.04mm，所以必需采用端面和内孔一次性装夹加工，C 面粗糙度是 1.6 要求在钳工台上刮削，其余的表面粗糙度用车床或铣床直接加工。设计出零件的机械加工工艺规程，要打印出机械加工工艺过程卡片、机械加工工序卡片，设计出两个专用夹具，写出夹具设计说明书；考虑到是一个中批量生产，毛坯采用砂型机器造型，采用工序分散原则，流水作业提高生产效率，通过我对零件的初步分析，加工这人零件需要用到车、镗、铣、钻床，我设计一个车床夹具和一个铣床夹具。1.2 零件的分析1.2.1 零件的作用题目是液压系统油缸支架，零件在工作中起支撑作用。1.2.2 工艺路线分析零件机械加工的工艺路线时指零件生产过程中，由毛坯到成品所经过工序的先后顺序。在拟定工艺路线时，除了首先考虑定位基准的选择外，还应当考虑各表面加工方法的选择，工序集中与分散的过程，加工阶段的划分和工序先后顺序的安排问题。所需加工的表面的加工方法端面 E：表面粗糙度值 6.3um,采用加工方法，粗车精车内孔：表面粗糙度值 6.3um，采用加工方法，粗镗 精镗支架侧耳：表面粗糙度值 1.6um，采用加工方法，粗铣 半精铣精铣16 孔：表面粗糙度值 3.2um，但后面需用于定位，所以提高精度，采用加工方法，钻扩铰17 孔：表面粗糙度值 12.5um，采用加工方法，钻螺纹孔：采用加工方法，钻攻丝2. 加工零件工艺规程设计2.1 工艺设计基础理论知识机械加工工艺是指用机械加工的方法改变毛坯的形状、尺寸、相对位置和性质使其成为合格零件的全过程，加工工艺是工人进行加工的一个依据。机械加工工艺流程是工件或者零件制造加工的步骤，采用机械加工的方法，直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量等，使其成为零件的过程称为机械加工工艺过程。比如一个普通零件的加工工艺流程是粗加工-精加工-装配-检验-包装，就是个加工的笼统的流程。机械加工工艺就是在流程的基础上，改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品或半成品，是每个步骤，每个流程的详细说明，比如，上面说的，粗加工可能包括毛坯制造，打磨等等，精加工可能分为车，钳工，铣床，等等，每个步骤就要有详细的数据了，比如粗糙度要达到多少，公差要达到多少。技术人员根据产品数量、设备条件和工人素质等情况，确定采用的工艺过程，并将有关内容写成工艺文件，这种文件就称工艺规程。这个就比较有针对性了。每个厂都可能不太一样，因为实际情况都不一样。总的来说，工艺流程是纲领，加工工艺是每个步骤的详细参数，工艺规程是某个厂根据实际情况编写的特定的加工工艺。机械加工工艺规程是规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件之一，它是在具体的生产条件下，把较为合理的工艺过程和操作方法，按照规定的形式书写成工艺文件，经审批后用来指导生产。机械加工工艺规程一般包括以下内容：工件加工的工艺路线、各工序的具体内容及所用的设备和工艺装备、工件的检验项目及检验方法、切削用量、时间定额等。制订工艺规程的步骤2.1.1 毛坯的选择在制订机械加工工艺规程时，正确选择合适的毛坯，对零件的加工质量、材料消耗和加工工时都有很大的影响。显然毛坯的尺寸和形状越接近成品零件，机械加工的劳动量就越少，但毛坯的制造成本就越高，所以应根据生产纲领，综合考虑毛坯制造和机械加工的费用来确定毛坯，以求得最好的经济效益。毛坯的种类 11）铸件铸件适用于形状较复杂的零件毛坯。其铸造方法有砂型铸造、精密铸造、金属型铸造、压力铸造等，较常用的是砂型铸造。2）锻造锻件适用于强度要求高、形状比较简单的零件毛坯。其锻造方法有自由锻和模锻两种。3）型材型材有热轧和冷拉两种。热轧适用于尺寸较大、精度较低的毛坯；冷拉适用于尺寸较小、精度较高的毛坯。4）焊接件焊接件是根据需要将型材或钢板等焊接而成的毛坯件，它简单方便，生产周期短，但需经时效处理后才能进行机械加工。5）冷冲压件冷冲压件毛坯可以非常接近成品要求，在小型机械、仪表、轻工电子产品方面应用广泛。但因冲压模具昂贵而仅用于大批量生产。毛坯选择时应考虑的因素 21）零件的材料及机械性能要求零件材料的工艺特性和力学性能大致决定了毛坯的种类。例如铸铁零件用铸造毛坯；钢质零件当形状简单且力学性能要求不高时常用棒料，对于重要的钢质零件，为获得良好的力学性能，应用锻件，当形状复杂力学性能要求不高时用铸钢件；有色金属零件常用型材或铸造毛坯。2）零件的结构形状和外形尺寸大型且结构较简单的零件毛坯多用砂型铸造或自由锻造；结构复杂的多用铸造；小型零件可用模锻件或压力铸造毛坯；板状钢质零件多用锻件毛坯；轴类零件的毛坯，若台阶直径相差不大，可用棒料；若各台阶尺寸相差较大，则宜选择锻件。3）生产纲领大批大量生产中，应采用精度和生产都较高的毛坯制造方法。铸件采用金属模机器造型和精密铸造，锻件用模锻或精密锻造。在单件小批生产中用木模手。工造型或自由锻来制造毛坯。4）现有生产条件确定毛坯时，必须结合具体生产条件，如现场毛坯制造的实际水平和能力、外协的可能性等，否则就不现实。5）充分利用新工艺、新材料为节约材料和能源，提高机械加工生产率，应充分考虑精密铸造、精锻、冷轧、冷挤压、粉末冶金、异型刚材及工程塑料等在机械中的应用，这样，可大大减少机械加工量，甚至不需要进行加工，经济效益非常显著。2.1.2 定位基准的选择在制订工艺规程的时候，定位基准选择的正确与否，对能否保证零件的尺寸精度和相互位置精度要求，以及对零件各表面间的加工顺序安排都有很有大影响，当用夹具安装工件时，定位基准的选择还会影响到夹具结构的复杂程度。精基准的选择原则 11）基准重合原则2）基准统一原则 3）自为基准原则4）互为基准原则5）便于装夹原则粗基准的选择原则 21）选择重要表面为粗基准2）选择不加工表面为粗基准3）选择加工余量最小的表面为粗基准4）选择较为平整光洁、加工面积较大的表面为粗基准5）粗基准在同一尺寸方向上只能用一次2.1.3 工艺路线制定零件机械加工的工艺路线是指零件生产过程中，由毛坯到成品所经过工序先后顺序。在拟定工艺路线时，除了首先考虑定位基准的选择外，还应当考虑各表面加工方法的选择，工序集中与分散的程度，加工阶段的划分和工序先后顺序的安排问题。目前还没有一套通用而完整的工芤路线拟定方法，只总结出一些综合性原则，在具体运用这些原则时，要根据具体条件综合分析。表面加工方法的选择 1加工阶段的划分 2加工顺序的安排 3工序的集中与分散 42.2 支架零件工艺设计2.2.1 支架零件毛坯的选择零件的材料为灰铸铁 HT250。考虑到零件结构简单，工艺性好，在工作过程中受力不大及没有经常承受交变载荷，因此，应该选用铸件。由于零件年产量为 3000 件，以达到大批生产的水平，而且首先采用普通机床加工，零件的轮廓尺寸不大，重量在 12kg 以下，故可采用机械造型中的金属模铸造。这从提高生产率，保证加工精度上考虑，也是应该的。2.2.2 支架零件定位基准的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。粗基准的选择 1按照有关粗基准原则：选择重要表面为粗基准 、选择不加工表面为粗基准、选择加工余量小的表面为粗基准等，应以 105f6mm 圆柱右端面为粗基准面（两个定位板） ，限制 3 个自由度，用 35H7 铸造孔（弹簧销定位）限制两个移动的自由度，再用与 125mm 相切的面（支撑钉定位）限定一个转动的自由度，达到完全定位。精基准的选择 2精基准选择的原则有：基准重合原则、基准统一原则、互为基准原则和自为基准原则。在选择时，主要应考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。2.2.3 支架零件工艺路线制定制定工艺路线的出发点，应该是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，并尽量使工作集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效率，以便使生产成本尽量下降。工艺路线 1工序号工序名称 工 序 内 容 工艺路线 20 铸 铸造毛坯10 漆 涂防锈漆20 热 人工时效处理30 车以外圆、B 面定位，两侧耳夹紧。1. 粗车 200 端面 E2. 粗镗内孔40 铣 以 E 面、内孔、侧耳 C 定位，端面夹紧。粗铣 D 面50 铣 以 D 面、端面 E、内孔定位，端面夹紧。粗铣侧耳 C 面60 热 人工时效处理70 铣 以 E 面、内孔、侧耳 C 定位，端面夹紧。精铣 D 面80 铣 以 D 面、端面 E、内孔定位，端面夹紧。精铣侧耳 C 面90 钻以 D 面、端面 E、内孔定位，端面夹紧。1. 钻 2-162. 扩 2-163. 铰 2-16100 车以侧面 C、2-16 定位，侧耳夹紧。1. 精车 200 端面2. 精镗内孔3. 倒角110 钻 以 D 面、端面 E、内孔定位，端面夹紧。钻 4-17120 锪 以 D 面、端面 E、内孔定位，端面夹紧。锪 4-26130 钻以 D 面、端面 E、内孔定位，端面夹紧。1. 钻 2-M6 中心孔2. 钻 2-M6 底孔孔140 攻以 D 面、端面 E、内孔定位，端面夹紧。1. 倒角2. 攻丝150 钻以侧面 C、2-16 定位，侧耳夹紧。1.钻 8-M12 中心孔2.钻 8-M12 底孔孔160 攻以侧面 C、2-16 定位，侧耳夹紧。1. 倒角2.攻丝170 钳 去毛刺180 洗 清洗190 油 涂防锈油200 终检 终检工工序名称 工 序 内 容序号0 铸 铸造毛坯10 漆 涂防锈漆20 热 人工时效处理30 车以外圆、B 面定位，两侧耳夹紧。1.粗车 200 端面 E2.粗镗内孔3.精车 200 端面 E4.精镗内孔40 铣以 E 面、内孔、侧耳 C 定位，端面夹紧。1.粗铣 D 面2.半精铣 D 面3.精铣 D 面50 铣以 D 面、端面 E、内孔定位，端面夹紧。1.粗铣侧耳 C 面2.半精铣侧耳 C 面3.精铣侧耳 C 面60 钻以 D 面、端面 E、内孔定位，端面夹紧。4. 钻 2-165. 扩 2-166. 铰 2-1670 车以侧面 C、2-16 定位，侧耳夹紧。4. 精车 200 端面5. 精镗内孔6. 倒角80 钻以 D 面、端面 E、内孔定位，端面夹紧。1.钻 4-172.锪 4-2690 钻以 D 面、端面 E、内孔定位，端面夹紧。1.钻 2-M6 中心孔2.钻 2-M6 底孔孔3.倒角4.攻丝100 钻以侧面 C、2-16 定位，侧耳夹紧。1.钻 8-M12 中心孔2.钻 8-M12 底孔孔3.倒角4.攻丝110 钳 去毛刺120 洗 清洗130 油 涂防锈油140 终检 终检、工艺方案的比较与分析 3上述两个方案的特点在于：方案一和方案二在 0-2 工序相同，方案一采用工序分散了，有利于大批量生产，方案二采用工序集中在位置精度上的要求仍不易保证，在一道工序中同时钻几个孔，只能选用专门设计的组合机床（但在成批生产时，在能保证加工精度的情况下，应尽量不选用专用组合机床）加工，这样便增加了加工设备的要求，经济花费会相应提高，综上所诉我决定采用方案一，设计专用夹具在普通机床上加工，以提高加工效率。2.3、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定2.3.1、右端面的加工余量按照金属机械加工工艺人员手册 ，取毛坯的单边加工余量 Z=3mm,铸 1件尺寸精度等级为 5，固偏差为1。粗车加工余量：分两次走刀，单边加工余量为 Z=3mm, （简明机械加 2工工艺手册 ） ，加工精度等级为 IT11，所以加工偏差为 （入体方向）03.2.3.2、内孔的加工余量按照金属机械加工工艺人员手册 ，取毛坯的单边加工余量 Z=4.5mm,铸 1件尺寸精度等级为 6。半精镗加工余量：单边加工余量为 0.5 见简明机械加工工艺手册 ，加 2工精度为 IT9.粗镗加工余量：单边为 =4.5-0.5=4mm,分两次走刀，固每次加工余量 3 1Z为 2mm （简明机械加工工艺手册 ） ，加工精度等级为 IT112.3.3、侧耳的加工余量按照金属机械加工工艺人员手册 ，取毛坯的单边加工余量 Z=4.5mm, 1铸件尺寸精度等级为 6。半精铣加工余量：单边加工余量为 0.5 见简明机械加工工艺手册 ，加 2工精度为 IT9.精铣加工余量：单边加工余量为 0.1 见简明机械加工工艺手册 ，加工 3精度为 IT7.加工余量：单边为 =4.5-0.5=4mm,分两次走刀，固每次加工余量为 2mm 4 1Z（简明机械加工工艺手册 ） ，加工精度等级为 IT112.3.4 、4-17 孔的加工余量孔的精度要求为 IT8， 金属机械加工工艺人员手册表 1314，确定工序尺寸及余量为：毛坯孔： 15mm钻孔： 17mm Z=2mm2.3.5、2-16 孔的加工余量毛坯孔：14mm 1钻孔： 15.5mm Z=1.5mm 2扩孔： 15.9mm Z=0.4mm 3铰孔： 16mm Z=0.1mm 42.3.6、M12 螺纹孔的加工余量孔的精度要求为 IT7， 金属机械加工工艺人员手册表 13-14，确定工序尺寸及余量为钻孔： 11.85mm攻丝： M12mm Z=0.15mm2.3.7、M6 螺纹孔的加工余量孔的精度要求为 IT7， 金属机械加工工艺人员手册表 13-14，确定工序尺寸及余量为钻孔： 5.85mm攻丝： M6mm Z=0.15mm2.4 切削用量选择工序 3、粗车端面 E，内孔选用机床： CA6140 车床。粗车 E 端面 1零件材料为灰铸铁 HT250，故可用 90外圆硬质合金车刀。查简明机械加工工艺手册 （简称简明手册） 。查机械加工工艺人员手册 （简称工艺手册）表 11-69 可知， =0.3-zf0.6mm/r,取 fz0.4mm/r。查工艺手册表 14-77,取 u=,80m/min 则： =1000u/d=200（r/min）sn粗镗内孔 2零件材料为灰铸铁 HT250，故可用 90镗刀。查简明机械加工工艺手册（简称简明手册） 。查机械加工工艺人员手册 （简称工艺手册）表 11-69 可知， =0.3-zf0.6mm/r,取 fz0.4mm/r。查工艺手册表 14-77,取 u=40m/min 则： =1000u/d=90（r/min）sn工序 4 粗铣 D 面，采用卧式铣床 X61W零件材料为灰铸铁 HT250，故可用硬质合金圆柱铣刀。查简明机械加工工艺手册 （简称简明手册） 。查机械加工工艺人员手册 （简称工艺手册）表 11-69 可知， =0.10-zf0.25mm/r,取 fz0.2mm/r。查工艺手册表 14-77,取 u=50m/min 则： =1000u/d=600（r/min）sn工序 5 粗铣侧耳 C 面零件材料为灰铸铁 HT250，故可用硬质合金圆柱铣刀。查简明机械加工工艺手册 （简称简明手册） 。查机械加工工艺人员手册 （简称工艺手册）表 11-69 可知， =0.10-zf0.25mm/r,取 fz0.2mm/r。查工艺手册表 14-77,取 u=50m/min 则： =1000u/d=600（r/min）sn工序 8 精铣 D 面，采用卧式铣床 X61W零件材料为灰铸铁 HT250，故可用硬质合金圆柱铣刀。查简明机械加工工艺手册 （简称简明手册） 。查机械加工工艺人员手册 （简称工艺手册）表 11-69 可知， =0.10-zf0.25mm/r,取 fz0.1mm/r。查工艺手册表 14-77,取 u=50m/min 则： =1000u/d=600（r/min）sn工序 5 粗铣侧耳 C 面零件材料为灰铸铁 HT250，故可用硬质合金圆柱铣刀。查简明机械加工工艺手册 （简称简明手册） 。查机械加工工艺人员手册 （简称工艺手册）表 11-69 可知， =0.10-zf0.25mm/r,取 fz0.1mm/r。查工艺手册表 14-77,取 u=50m/min 则： =1000u/d=600（r/min）sn工序 10、钻X16 底孔，选用机床： Z525 型钻床。.钻 16 的底孔，选用高速钢麻花钻,d=15.5mm。 1查简明手册表 11-10，f=0.180.22mm/r,按机床试用说明书取 f=0.2mm/r.查简明手册表 11-12，取 U=0.2m/s=21m/min,则n =1000u/d=100012/( 5.8)=431.48(r/min)s按机床使用说明书取 n =450r/min,所以实际切削速度为：wU=d n /1000=5.8680/1000=21(m/min)w工序 11、精车端面 E，内孔选用机床： CA6140 车床1.精车 200 端面 E零件材料为灰铸铁 HT250，故可用 90外圆硬质合金车刀。查简明机械加工工艺手册 （简称简明手册） 。查机械加工工艺人员手册 （简称工艺手册）表 11-69 可知， =0.3-zf0.6mm/r,取 fz0.4mm/r。查工艺手册表 14-77,取 u=,100m/min 则： =1000u/d=250（r/min）sn精镗内孔 2零件材料为灰铸铁 HT250，故可用 90镗刀。查简明机械加工工艺手册（简称简明手册） 。查机械加工工艺人员手册 （简称工艺手册）表 11-69 可知， =0.3-zf0.6mm/r,取 fz0.3mm/r。查工艺手册表 14-77,取 u=90m/min 则： =1000u/d=190（r/min）sn.钻钻 4-17 底孔，选用高速钢麻花钻,d=17mm. 2查简明手册表 11-10，f=0.180.22mm/r,按机床试用说明书取 f=0.2mm/r.查简明手册表 11-12，取 U=0.2m/s=21m/min,则n =1000u/d=100012/( 5.8)=850(r/min)s锪 4-26 3查简明手册表 11-10，f=0.180.22mm/r,按机床试用说明书取 f=0.6mm/r.查简明手册表 11-12，取 U=0.2m/s=75m/min,则n =1000u/d=100012/( 5.8)=250(r/min)s工序 14、钻 2-M6 中心孔，底孔，选用机床： Z525 型钻床。钻中心孔 1钻底孔，5.85 麻花钻 2倒角，攻螺纹 选丝锥 M6 3工序 15、钻 8-M12 中心孔，底孔，选用机床： Z525 型钻床。钻中心孔 1钻底孔，11.85 麻花钻 2倒角，攻螺纹 选丝锥 M12 33 专用夹具设计3 1 专用夹具基础知识在专用夹具设计中，除工件的定位和夹紧外，还有一些问题需要解决，如专用夹具的设计步骤、夹具体的设计、夹具总图上尺寸公差及技术要求的标注、工件在夹具中加工的精度分析、夹具的经济分析及机床夹具的计算机辅助设计等。3.1.1 夹具组成、分类机床夹具的组成 11）定位装置 定位装置的作用是使工件在夹具中占据正确的位置。2）夹紧装置夹紧装置的作用是将工件大压紧夹牢，保证工件在加工过程中受到外力作用时不离开已经占据的正确位置。3）对刀或导装置对刀或导向装置用于确定刀具相对于定位元件的正确位置。4）连接元件连接元件是确定夹具在机床上正确位置的元件。 5）夹具体夹具体是机床夹具的基础件，它将夹具的所有元件连接成一个整体。6）其它装置或元件它们是指夹具因特殊需要而设置的装置或元件。机床夹具的分类 21）按夹具的使用特点分类a.通用夹具 b.专用夹具 c.可调夹具 d.组合夹具 e.拼装夹具2）按使用机床分类夹具按使用机床可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、齿轮机床夹具、数控机床夹具、自动机床夹具、自动线随行夹具以及其它机床夹具等。按夹紧的动力源分类 3夹具按夹紧的动力源可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液增力夹具、电磁夹具以及真空夹具等。3.1.2 车夹具组成、分类机床夹具的组成 11）定位装置 定位装置的作用是使工件在夹具中占据正确的位置。2）夹紧装置夹紧装置的作用是将工件大压紧夹牢，保证工件在加工过程中受到外力作用时不离开已经占据的正确位置。3）对刀或导装置对刀或导向装置用于确定刀具相对于定位元件的正确位置。4）连接元件连接元件是确定夹具在机床上正确位置的元件。5）夹具体夹具体是机床夹具的基础件，它将夹具的所有元件连接成一个整体。6）其它装置或元件它们是指夹具因特殊需要而设置的装置或元件分类 2除了顶尖、拨盘、三爪卡盘等通用夹具外，安装在车床主轴上的专用夹具通常可分为心轴式、夹头式、卡盘式、角铁式和花盘式等。 3.1.3 夹具定位元件、夹紧装置定位元件工件以平面定位时的定位元件 11）主要支承a.固定支承 b.调节支承 c.自位支承2）辅助支承a.螺旋式辅助支承 b.自动调节支承 c.推引式辅助支承工件以圆孔定位时的定位元件 21）定位销 2）圆柱销 3）圆锥销 4）锥度销工件以外圆柱面定位时的定位元件 31）V 形块 2）定位套 3）半圆套 4）圆锥套夹紧装置夹紧装置的组成 11）动力装置产生夹紧力机械加工过程中，要保证工件不离开定位时占据的正确位置，就必须有足够的夹紧力来平衡切削力、惯性力、离心力及重力对工件的影响。夹紧力的来源，一是人力；二是某种动力装置。常用的动力装置有：液压装置、气压装置、电磁装置、气液联动装置和真空装置等。2）夹紧机构传递夹紧力要使动力装置所产生的力或人力正确地作用到工件上，需有适当的传递机构。在工件夹紧过程中起力的传递作用的机构，称为夹紧机构。3.2 支架车床专用夹具设计本工序需车 200 端面，半精车 200 端面圆柱面、粗镗内孔，精镗内孔，应满足如下加工要求：端面 K 对 150 中心线不垂直度允许误差为 0.04mm3.2.1 定位元件选择图一（1） 参考图一，车夹具定位选侧耳 C， ，2-16 定位如图 图二（2）铣夹具选用 左侧耳挡板和内孔定位，如图三所示 图三3.2.2 夹紧装置的选择本道工序中,采用手动夹紧的夹具的设计比较简单,制造成本也不高,而机动夹紧虽然可以提高劳动生产率,但是夹具的设计相对过于复杂,制造成本较高,所以本道工序采用手动夹紧，采用两副旋转式螺旋压板压在零件 C 面上，如图四和图五， 为了提高生产效率，工件的装卸必须方便快捷，所以采用这种压板，其它夹紧装置都没有这种压板好。由于左轴架件结构复杂、壁薄且不均匀，夹紧力过大或夹紧力着力点不适当，都会使工件产生夹紧变形。在这种状态下加工，虽然工件“合格” ，但加工后撤去夹紧力，工件便恢复原状，破坏了已加工好的精度，在左轴架加工中，必须注意夹紧对工件加工精度的影响，采取有效措施保证加工精度。夹紧力作用点的选择应选择工件刚度较大的部位，并保证夹紧力作用于主要定位面上。例如，夹紧力施于左轴架的边缘实体或有筋的地方；提高接触刚度孔系加工时，应尽量提高左轴架基准面与夹具定位元件的接触刚度。如夹具示图中，夹紧点定在与定位点同一垂线上，此种夹紧，刚性好，夹紧变形小。目前，最常见的夹紧方式有机械夹紧、液压夹紧、气压夹紧，其三种方法比较如下表。表 2 机械夹紧、液压夹紧、气压夹紧三种方法的比较比较项目 机械夹紧 液压夹紧 气压夹紧夹紧力 较大 最大 中等动作快慢 慢 较慢 较快环境要求 一般 较高 适应性好构造 一般 复杂 简单载荷变化影响 没有 有一些 稍有远距离操纵 短距离 短距离 中距离工作寿命 一般 一般 长维护 简单 要求高 一般价格 一般 稍贵 便宜综上所述，气动夹紧载荷变化影响不大，夹紧力适中，是铝合金左轴架加工件的理想夹紧方式 11。由零件图可知，此左轴架上下表面对轴承孔有平面度及倾斜度要求，其设计基准为毛坯孔及三搭子。为了使定位误差为零，应选择以三搭子定位并夹紧的夹具。提高加工效率及方便加工，现决定采用四齿盘铣刀对上下表面进行加工。同时，为了缩短辅助时间，易于操作和更换，准备采用气动杠杆夹紧装置。气动杠杆夹紧机构是一种利用杠杆作用原理（当动力与动力臂的乘积等于阻力与阻力臂的乘积时，杠杆平衡。杠杆平衡时杠杆处于静止状态或者匀速转动状态。这就是杠杆的工作原理） 12，使原始力转变为夹紧力的夹紧机构。（1） 车夹具夹紧，如图四所示图四（2）铣夹具夹紧如图五所示 图五3.2.3 其它装置、结构选择夹具体的设计 1根据零件的开形状和加工要求，可设计成如图六所示的角铁式车床夹具，定位元件、夹紧元件及其它辅助元件都固定在夹具体上，夹具的结构不对称。夹具在车床主轴上的安装 2由于本工序在 CA6140 车床上进行，夹具体以短圆锥面和端面在主轴上定位，用螺钉紧固，有关尺寸可查阅“夹具手册” ，夹具体的止口与过渡盘凸缘的配合为 H7/h6。 图六3.2.4 夹具设计有关计算夹具的平衡 1首先根据工件和夹具不平衡部分合成质量的重心 A，确定平衡块的重心B，计算出工件和夹具不平衡部分的合成质量 mj,然后根据平衡条件确定平衡块的质量 mp。算得 mj13kg ; 离心力 Fj=0.01mjRn*n; 设平衡块的质量为 mp,则 Fp=.0.01mprn*n力矩 MpFpl MjFjL所以由上式可得：mpmjRL/rl