车床夹具设计说明书

成都电子机械高等专科学校第3页共22页3引言十年磨一剑，一朝试锋芒。如今，毕业的钟声即将敲向，我们即将迈入社会工作的浪花中。因此，我们应该对自己大学三年来所学的知识进行汇总和提炼。而毕业设计则为我们提供了一个锻炼的舞台，在这灿烂的舞台上，我们都是主角，因为我们要运用自己所学的知识来自主设计，自主创新。为此，我还怀这饱满的热情和精力积极投入毕业设计的浪潮中。通过上个月的课程专周设计和工厂实习，我发现在机械制造业中，机床就象人的头脑一样引领着该行业飞速地发展，而夹具则象人的四肢一样推动着该行业日新月异地革新。因此，我结合了时代的发展和社会的需要，选择了机床夹具设计。此外，我还认真学习了机械教研室公布的毕业设计（论文）概念，认真分析了此次毕业设计的目的、方向、重点和意义；并结合自身专业知识的掌握程度及运用能力，选择了中等复杂零件C620拔杆来进行工艺规程拟订和第20道工序的车夹设计。我由于是在工厂自己完成的，没有老师的指导，做起来十分吃力，而且也没有足够的时间，可能设计有些粗糙，也存在很多问题，但我是真的尽力了这次毕业设计，让我明白了毕业设计的伟大意义。更进一步掌握了车夹的步骤和方法，锻炼了发现问题解决问题的能力和观察力。并对大学三年来所学的知识进行了一次彻底地“扫描”，充分认识到自身存在的不足，不但巩固了旧知识，还学到了许多新知识。进一步锻炼了自己的学习能力、自主设计、自主创新能力。第一章工艺设计工艺设计这一章是本次毕业设计的首要任务，对后面的夹具设计起着引领作用，是打开整个毕业设计的“窗户”，起着至关重要的作用。它主要包括零件工艺分析、机械加工工艺设计、机械加工工序设计等几个方面。现从各个方面具体进行。第一节零件的工艺分析由C620轴零件图可知，其材料为HT200。该材料具有较高的强度、耐磨性、耐热性、减振性以及铸造性，使用于承受较大应力、要求耐磨的零件。能够达到使用要求。该零件上的主要加工面为B面、C面、G面、F面，主要加工孔有4200027和21600019和M10螺纹孔，此外，还需加工通槽245和4处油沟宽5深2。现结合图纸（图11）要求具体分析。成都电子机械高等专科学校第4页共22页4图11C620零件图由零件图可知，B、C两平面与42孔中心线的不垂直度公差005/100。为了保证精度要求，它们最好一次装夹后加工完成，这样便能更好地保证垂直度要求，从零件的结构特性来看，B面和42孔易于实现一次装夹便完成加工，但C面由于零件右端限制，不易和它们实现一次装夹便完成加工。即便能够达到一次装夹便完成加工的要求，也不够经济。此外，还考虑到精基准选择的因素，由于B面较大，而且是端面，4200027孔较大，易于定位，因此将B面和4200027孔作为精基准。从这方面考虑，它们应该一次加工完成，这样才能减小工件的定位误差。当B面和42孔一次性加工完成后，C面以此定位来加工，便能很好地保证不垂直度误差了。对于G面和F面，虽不是重要配合面，但它的表面质量直接关系到21600019两孔的位置度及同轴度，因此这两面最好也一次性加工完成，这样便能很好地保证平行度，从而间接地减小了后续两孔的加工误差。结合本期专业实习的实践知识，初步确定该两面可采用卧式铣床X62W，用两把铣刀一次性加工完成。至于216两孔，首先，其尺寸精度较高，被约束的因素也较多，主要有成都电子机械高等专科学校第5页共22页54200027与1600019两中心线位置度公差01，1600019两孔同轴度公差005，4200027与1600019中心线垂直度公差005/100。从零件精度和加工工艺性考虑，这两孔最好在车床上一次性加工完成。对于通槽245，由于没有很高的配合要求，只是影响后续螺纹孔M10加工，因此在铣床上粗铣后再精铣即可。对于螺纹孔M16，它起着连接的作用，因此应先钻出预孔，然后攻螺纹即可，具体数据参阅工艺卡片。对于4处宽5深2油槽，可在插床上加工，精度方面易于保证，只是加工方法有点复杂。特别是4200027孔里面的两油槽，须采用活动销定位，待定位夹紧后再取出活动销进行加工。由参考文献1机械加工工艺设计手册中有关面和孔的经济精度及机床能达到的位置精度可知，上述技术要求是能够保证的，零件的结构工艺性也是可行的。第二节确定毛坯毛坯类型主要有铸件、锻件、型材等。毛坯的选择主要从以下四个方面来考虑1）零件的结构特性、形状和尺寸；2）零件材料3）零件产量4）工厂设备条件由于该零件的材料是HT200，其形状较复杂，属于中等复杂程度的异性零件，因此采用铸件较为合理。在选择铸造方法的时候应主要考虑该零件材料的铸造性能以及其生产批量以及工厂设备条件这三大因素。对于不同生产批量的零件其铸造方法也有很大区别。对于小批量生产的零件宜采用成本较低的木模铸造或；对于成批生产的零件则宜采用效率较高的砂型铸造，而在大批大量生产中，则采用高效率的砂型机械铸造。此外，对于一些精度要求较高的，并且结构较复杂的异性零件，当普通的方法不能完成铸造要求时，则需采用特种铸造。对于本零件，通过上述分析，确定采用砂型铸造的方法获得毛坯，由于铸造后有残余应力，因此在铸造后进行清砂和热处理。对毛坯进行热处理安排时，主要从以下从以下三个方面来考虑1）毛坯类型（通常，铸件采用退火处理；锻件采用正火处理）2）工时安排（若工时充裕，如两班制，则采用人工时效即可；若工时紧张，如三班制，则采用回火处理）3）工厂设备条件通过上述分析，假设在工时充裕，两班制的情况下，则才用退火后进行人工时效处理。待毛坯类型确定后，边可确定毛坯基本尺寸。通过参阅参考文献1机械加工工艺设计手册表236，该种毛坯的尺寸公差等级CT为810级，加工余量登记MA为G级。故取CT为9级，MA为G级。参阅文献1机械加工工艺设计手册表235，用查表法确定各表面的总余量如表11所示。成都电子机械高等专科学校第6页共22页6表11各加工表面总余量加工表面基本尺寸（MM）加工余量等级加工余量数值MM说明B、C面54H2单侧加工G、F面54H2双侧加工4200027孔42H3单侧加工第三节工艺规程设计工艺规程设计主要包括以下四个方面，即定位基准的选择，制订工艺路线，选择加工设备及刀、夹、量具，加工工序设计。现对这四个方面逐步详解。一、定位基准的选择精基准的选择C620轴拔杆的B面和4200027孔既是设计基准，有是装配基准，用她们作精基准，既能使加工遵循“基准重合”的原则，又能实现“销孔”的典型定位方式；其余各孔和面的加工也能用它定位，这样使工艺路线遵循了“基准统一”的原则。此外，B面的面积较大，定位比较稳定，加紧方案即可采用一长销或短销，然后在C面加开口垫圈压紧。因此夹紧方案也比较简单、可靠，操作方便。另一方面，从图纸上的技术要求4200027与1600019两中心线位置度公差001和4200027与1600019中心线垂直度公差005/100也可得知，4200027孔是后续工序的基准，只有把它作为精基准，才能很好地保证与1600019孔的位置度和垂直度。再则，G、F两对称面到中心线的距离为340025，为了更好地保证该尺寸，也应该选它作为精基准。通过以上两方面的分析，确定B面和4200027精基准。粗基准的选择粗基准选择的一般原则有以下四点1）为了保证加工面与非加工面之间的位置要求，应选非加工面为粗基准；2）合理分配各加工面的余量；3）粗基准应避免重复使用，在同一尺寸方向上，通常只允许用一次；4）选作粗基准的表面应平整光洁，要避开锻造飞边和铸造冒口、分型面、毛刺等缺陷，以保证定位准确、夹紧可靠。以上面四点为基本出发点，结合该零件结构特性及铸造特性分析。A、E、D面皆不是分型面，而且铸造后表面质量较好；而且面比较大，能够保证定位、夹紧可靠。此外，结合定位方法，可采用以A面和D面定位，E面压紧，或者采用E面和D面定位，A面压紧。这两种方案大同小异。只是工件的摆放位置相反。但都能保证加工要求。从这方面来看，只要铸造表面的质量较好，这两面不用加工便可进行定位压紧。从而使得定位基面的加工余量最小。满足一般粗基准选择的原则。另一方面，从产品的经济性来考虑，A、E、D三面皆相对较大，若铸造后都要加工方能到达定位精度要求，那必然带来成本增高的弊端，即使方案能够实现，也不实用于现场指导生产。因此，在设计零件的时候，就应从零件的结构特性、机械加工规程、生产效益等主要因素来综合考虑。通过以上分析，结合加工过程来综合考虑。选择A、D两面较E、D两面更成都电子机械高等专科学校第7页共22页7好，这是由于前者便于在定位压紧中对工件进行观察、调整、取放。综上所述，确定以A、E两面为粗基准。二、制订工艺路线（一）初步拟订工艺路线通过查阅参考文献1机械加工工艺设计手册第四章各种加工方法的经济精度和表面粗糙度，结合图纸（如第5页图所示）分析各表面的加工要求，确定各表面的加工方法如下B面粗车精车；4200027孔粗车精车；C面粗铣半精铣；G、F两面粗铣半精铣；1600019两孔钻铰；通槽245粗铣半精铣；M10螺纹孔钻攻螺纹；4处油槽插槽因B面和4200027孔中心线的垂直度要求较高，同时，它们是后续工序的精基准，因此这两个工序应采用工序集中的原则，即分边在一次装夹下将B面和4200027孔同时加工出来，以保证其位置精度。根据先面后孔、先主要面后次要面和先粗加工后精加工的原则，将G、F两面放在前面，1600019两孔则放在其后面。次要表面如C面，槽245，4处油槽则放在最后依次进行。在拟订加工工艺路线的时候，除了考虑零件工艺性以及加工工艺的一些基本原则，还应考虑零件生产批量，并结合现场车间的机床布局，适当调整生产节拍，尽量减少装卸和运输等辅助工时，以边提高生产效率。如后面的M10螺纹孔和油槽的加工，这两工序之间没有直接的联系，先加工谁并无影响，因此和根据车间现场机床布局形式来进行适当的调整。此外，在拟订工艺路线的时候还应注意一些辅助环节，如倒角，可穿插在各工序之间进行，以边减少工时，提高生产效率。除此之外，尽量使得机械设备和工作人员的合理搭配，如一些次要倒角，可安排在最后进行钳工处理。这样，不仅达到了合理的生产节拍，还充分利用物力、人力资源。从而实现了较为经济合理的，能够指导现场生产的工艺路线。通过上述分析，初步拟订加工工艺路线如下表12初步工艺路线工序号工序内容10铸造清砂退火20粗车精车B面；粗车精车4200027孔30粗铣精铣C面40粗铣半精铣G、F两面50钻铰1600019两孔60粗铣精铣通槽24570钻M10预孔攻M10螺纹孔80插4处宽5深2油槽成都电子机械高等专科学校第8页共22页8（二）改进工艺路线上述方案遵循了工艺路线拟订的一般原则，但某些工序还需进一步改进。如工序20的加工方法，是对B面和4200027孔分别进行粗、精加工，虽然这样能节省换刀等辅助工时，减小加工成本。但这两个面是整个工艺的精基准，并且它们之间有垂直度要求005/100，因此应将二者的粗、精加工集合在一起。即先粗车B面和4200027孔，再精车B面和4200027孔。这样不仅便于在加工4200027孔时可以通过精车孔来纠正垂直度误差，还提高了加工精度，为后续工序提供了精度储备，同时，还有利于降低后续工序相关夹具的设计难度。从这一点来看，我们在拟订工艺路线的时候，不能一味照搬书上的原则、定理。而应结合生产实际，针对零件的主要的相关精度要求以及零件的整个工艺路线来综合考虑工序的安排。此外，G、F两面的平行度会直接影响1600019两孔的同轴度误差，因此，这两面应采用工序集中的原则，即一次装夹，对两个面同时进行加工，可才用卧式铣床X62W，用两把铣刀一次性铣出两面。再者，1600019两孔中心线与4200027孔中心线的位置度要求为001，因此，不宜采用钻铰的工艺方法。虽然钻铰工序能保证零件精度要求，单工序工时较短，但是不便于在铰孔时纠正两孔同轴度误差以及两孔与4200027孔中心线的位置度，因此，应采用钻扩铰的工艺方法，一方面能够通过铰孔来纠正1600019两孔中心线与4200027孔中心线的位置误差以及两孔同轴度误差，还能调整合理的生产节拍，也有利于刀具等硬件资源的合理分配。此外，M10螺纹孔的加工安排则要注意零件生产批量的因素。这里是成批生产，其生产设备的搭配一般是大量通用机床。因此，这个M10螺纹孔的加工应放在一个工序中进行，这样便于机床的合理利用，同时减少了工件的搬运工时。但若该零件是大批的量生产，那么其生产设备则是以通用机床为主，辅以小量专用机床。而且生产线的安排利于随行夹具的通过。因此，宜采用工序分散的方式，以便提高生产效率。修改后的工艺路线如下表13改进的工艺路线工序号工序内容简要说明10铸造清砂退火消除内应力20粗车B面和4200027孔精车B面和4200027孔基准先行30粗铣精铣C面次要表面穿插其中40粗铣半精铣G、F两面先加工面、工序集中50钻扩铰1600019两孔后加工孔、工序分散60粗铣精铣通槽245先加工面70钻M10预孔攻M10螺纹孔后加工孔、工序分散80插4处宽5深2油槽次要表面安排在后90钳工100检验110入库成都电子机械高等专科学校第9页共22页990钳工工序分散，平衡节拍100检验110入库三、选择加工设备及刀、夹、量具选择加工设备及刀、夹、量具时，主要从以下几个方面考虑1）生产类型2）工件定位3）现场生产设备及其布置4）各个工序加工方法从上述四个基本点出发，结合零件工艺路线以及相关精度要求，现对各个工序逐次分析工序20。考虑到定位的定位夹紧方案（如图12所示）及夹具结构设计等问题，采用卧式车床，通过查阅参考文献1机械加工工艺设计手册有关机床能达到的精度和相关刀、夹、量具的测量精度，结合本工序的精度要求，选择适当的设备，尽量在保证加工要求的前提下选择相应的设备，切记不要一味地为了满足加工精度要求，而选择超出加工精度太多的机床或刀、夹、量具。通过分析比较，本工序选择C620卧式机床，选择端面车刀和内孔车刀。由于是成批生产，所以应该以通用夹具为辅，专用夹具为主。一方面成本不至于太高，另一方面以减少工件在装夹中的辅助工时，进而降低工件在加工过程中的辅助时间，提高生产效率，这里设计专门的车床夹具（编号CJ01）。由于是成批生产，则选用一般的通用量具，而不采用高效的专用量具，这里选用通用量具游标卡尺100005MM，并辅以专用量具孔用量规。工序30。其考虑原则及大致方法与上述相似，这里便不再累述。该工序的定位夹紧方案如图13所示。考虑到C面在加工过程中，由于其侧面有障碍，影响了工件的旋转，因此，不宜采用B面加工的车端面的方法，而应采用铣削的方法。在铣削方法中还要考虑立铣和卧铣。由于卧铣较为普遍，但由于工件结构的限制，卧铣的加工方法显然难以达到加工要求，因此采用立铣。通过查阅文献1，选择立式铣床X5020B。夹具也才用专门的铣床夹具（编号XJ01）。刀具则采用立铣刀，其尺寸应适中，若尺寸过大，虽然能提高切削效率，但会给机床增添动力负担；若尺寸过小，不仅费时，还没有合理利用机床资源。现综合成都电子机械高等专科学校第10页共22页10图12第20道工序定位方案这几方面，并结合加工尺寸，选择32MM的立式铣刀。至于量具则选用一般的通用量具游标卡尺100005MM即可。工序40。本工序是加工G、F两平行面（其定位夹紧方案如图14所示），由于前面已经阐述过，该工序关系到下一工序车1600019两孔的位置精度。因此，这两面应一次装夹便同时加工完成，所以，查阅参考文献1后选择常用的卧式铣床X62W较为经济合理。其夹具亦采用专用夹具（编号XJ02）。该工序的量具选用通用量具游标卡尺100X002MM。刀具则根据加工尺寸来选择合适的铣刀，查阅参考文献1有关刀具尺寸，经反复比较后选择卧铣刀铣刀42MM。成都电子机械高等专科学校第11页共22页11图13第30道工序定位夹紧方案工序50。该工序是加工1600019两孔，其定位夹紧方案是以B面和孔4200027MM长销定位，C面开口垫圈压紧，A面加支撑钉。虽然其定位夹紧方案和上一工序的不一样，不过它们的表达方法一样，因此本工序的夹紧方案图可参考图14）。由前面的分析可知，该工序非常重要，它的约束因素也比较多，牵涉到与4200027孔的位置度以及垂直度，因此其装夹方式必须采用第一道工序加工出来的精基准来定位。通过查阅参考文献1发现，车床在加工孔方面，尤其是在孔的位置度以及表面质量方面明显由于同精度级别的钻床。这是因为工件在车床上加工，一般是采用工件旋转，刀具进给；而钻床上则是工件不动，而刀具运动进给。因此，通过比较后首先确定采用车床加工该两孔而不采用钻床。查阅参考文献1有关机床加工精度及机床联系尺寸后进行比较选择，卧式车床C620能达到的加工精度为001MM,其中心高为200MM,刚好满足要求，并且不会使夹具尺寸过大。对于本工序有关刀具的选择则参阅参考文献有关刀具尺寸的知识进行比较后选择。由于该孔只有16MM,因此不便铸出预孔，所以，要先钻出预孔。查阅有关钻、扩、铰的经济加工余量并结合刀具尺寸后选择钻孔的刀具为成都电子机械高等专科学校第12页共22页12麻花钻12MM，扩孔的刀具则选用直柄扩图14工序40定位夹紧方案孔钻1575MM，铰孔的刀具则选用锥柄机用铰刀16MM。对于量具的选择，则主要考虑测量精度和效率两方面。一般的游标卡尺其精度不高，只使用于普通直线尺寸；而内径千分尺虽然能达到测量精度，但是测量工程较为复杂，不利于成批生产。因此，需选用专门的测具，这里选择专门的孔用量规。而夹具亦采用专用车床夹具（编号CJ02）。工序60。该工序只加工一个通槽245，其定位压紧方式如图15所示。由于其尺寸比较适中，因此，采用立铣的方式便方便加工。查阅参考文献1后选择立式铣床X5020B。其夹具亦采用专用铣床夹具（编号XJ03）。其刀具则由其几何尺寸来选择相应的刀具，通过反复比较并参考同类工序的加工，并结合所选铣床X5020B的机床联系尺寸以及机床主轴结构形式和主轴追孔号，最后选择选择莫氏锥柄立铣刀16MM较为经济合理。其量具则采用一般的通用量具游标卡尺即可，不过在选择游标卡尺精度的时候则要参考被测尺寸的精度状况来选择相应精度等级的游标卡尺，这里选用游标卡尺100X002MM较为经济合理。成都电子机械高等专科学校第13页共22页13图15第60道工序夹紧方案工序70。其工序内容是钻M10预孔攻M10螺纹孔，其定位夹紧方案和上一道工序的相同，只是由于加工的机床不同，因而其结构不同，不过其表达方案和图15相同。这一工序在不同批量的时候加工方法是截然不同的，若是成批生产则最好采用工序集中，即在一次装夹中先后加工完成，可才用换刀具的办法实现加工要求；若是大批大两生产则宜将工序分散，即钻孔和攻螺纹分别在两台机床上进行。由于加工方法的不同，其刀具的选择也不同。这里由于是成批生产，因此，查阅参考文献1有关钻床的机床联系尺寸及其主轴形式，并结合刀具的相关尺寸及结构特点来综合分析后选择。首先，选择用钻床Z5121。然后选择钻预孔的刀具为直柄麻花钻9MM，接着选择攻螺纹的刀具为机用丝锥M10MM较为经济合理。其家具亦采用专用钻床夹具（编号ZJ01）。至于量具，则不能采用通用量具，而宜采用专用量具，这里选用通端螺纹塞规、止端螺纹塞规。成都电子机械高等专科学校第14页共22页14图17第80道工序定位夹紧方案图工序80。其工序内容为插4处宽5深2的油槽，很明显，该工序选用的机床应该是插床。其定位夹紧方案有两种。插4200027孔两端面的油槽的定位夹紧方案如图16所示，插4200027孔里面的两油槽的定位夹紧方案如图18所示。值得指出的是在插4200027孔里面的两油槽的时候中间需用活动销，即定位夹紧后需取出活动销，再进行加工。通过查阅参考文献1有关插床的加工精度及机床联系尺寸，经过反复比较后选择插床B5032较为经济合理。其夹具亦采用专用的插床夹具（编号CHJ01）。刀具则选用专门的插槽刀。量具则根据被测尺寸的精度来选择，这里选择深度游标卡尺100002MM较为经济合理。通过以上的分析可以得知对于加工设备及刀、夹、量具的选择除了上述四个基本点之外，还应考虑机床的联系尺寸以及机床的主轴结构形式，尤其是机床的锥孔号，是选择刀具的关键因素。若在选择刀具的时候没有考虑机床的主轴追锥孔号，则选择的刀具也许能满足加工精度，但在实际操作中难免会出现刀具装不进或者装夹刀具和换刀具较麻烦，反而影响加工效率。而对于量具的选择则应首先考虑成本和测量精度等级以及被测尺寸的精度，选择相当的量具。避免高精成都电子机械高等专科学校第15页共22页15图18第80道工序定位夹紧方案图度尺寸用低精度量具而导致尺寸不准而造成工件的报废，同时也要避免低精度的尺寸选用高精度的量具而造成“杀鸡用牛刀”的浪费。总之，机床设备及刀、夹、量具的选择，应从上面提到的几个方面综合起来考虑，若过于片面皆会造成不必要的损失。此外，由于缺乏实际生产经验，也许上面的选择有不当之处，我将在以后的工作进一步改善。四、制定工艺规程通过上述分析，将工艺路线和各个工序选用的机床设备、刀、夹、量具便可制定工艺规程。通过上个月的专业实习，通过两天对现场工艺文件的查看，对工艺文件有了较深刻的认识。一般工厂用以指导现场实际生产的工艺文件包括工艺规程、工艺卡片、产品跟单。但我们在学校做设计专周的时候则采用的是学校自行设计的工艺卡片，这种工艺卡片属于集中式工艺卡片，即将工艺内容和工序内容集中在一起。虽然不够正式，但适合我们使用。由于时间关系，这次，暂不采用单独的工艺卡片和工序卡片。而采用学校自行设计的集中式工艺卡片。工艺卡成都电子机械高等专科学校第16页共22页16片详情参阅附带的“C620轴拔杆机械加工工艺规程“。第二章工序20的夹具设计本次设计的夹具为第20道工序车B面和42孔，有前面的讲述可知，该夹具安装在卧式车床C620上。现从以下一个方面进行设计。第一节确定设计方案这道工序所加工的面为一大端面，加工的孔是与该端面垂直的中心孔。它们皆为后续加工的工序基准，因此应选一可靠的粗基准来安装定位，由前一章的讲述可知该工序以A、D两面定位，E面压紧。这时有两种定位方案1）以A面三点，B面两点，E面压紧；2）以D面三点，A面两点，E面压紧现对这两种定位方式进行分析。第一种定位方案需使工件躺这放在定位基面上，虽然不是工件的自然摆放位置，但是A面的面积较D面的大，定位相对来说更加可靠。因为接触面越大，工件定位越稳定，在加工过程中的平衡性更好，不会因为切削加工带来的震动而影响工件的加工精度。但是从人的主观和直觉上感觉很别扭。不过，正因为这一点，反而使得工件的重心得以降低，根据力学的原理可知。工件的质心离回转中心越近，离心力越小。工件的平稳性便更好。第二种方案则是工件很自然地摆放在工作台上，让人感觉很自然。没有别扭的感觉，也便于夹具的设计以及装配图的绘制。不过D面相对于A面而言，其面积相对较小，因此，这种定位方案在加工过程中引起的振动效果较前者明显，不利于工件加工精度的保证。此外，由于这种方案导致工件的质心离回转中心较远，从而引起的震动较前者的大。从精度保证的要求来考虑，第一种方案较第二中的好，因此采用第一种方案。即以A面三点，D面两点定位，在E面压紧。定位方案确定后，则需考虑夹紧方案。根据工件在夹具上的定位方式，其属于面定位，而且压紧部位为E面，因此首先考虑压板压紧。通过参阅参考文献2机床夹具设计有关车床夹具设计的典型定位及压紧方案。这里采用移动使压板压紧。但由于工件纵向尺寸较长，因此，一个压板显然达不到压紧要求，这里才用两个压板分边在两端进行压紧。这样的压紧方式，操作起来比较方便，而且压紧力也较大，能够保证工件加工要求。此外，在大体方案确定后，还应对方案进行改进，检查是否有疏漏之处和需改进之处。由于工件在加工过程中，其纵向要受力，而工件是以五点定位，虽然能保证加工要求，但总体上来说，工件纵向承受力的效果较差，因此，因考虑加支撑钉或者挡销。为此，在工件的末端加一个放转销，一方面弥补了不完全定位的缺陷，二则起着承受纵向力，使工件在加工过程中更加稳定，再则，起着防转作用，能够进一步提高定位精度，减小加工过程中细微松动或细微转动带来的尺寸误差和位置度等相关误差。通过以上分析，确定夹具的定位压紧方案为以A面三点，D面两点，在小端处加防转销，活动压板两块在E面压紧，具体夹具结构请参阅夹具装配图。第二节重点零件及结构分析通过上个月的夹具课程设计和实习专周，对夹具设计的重点和难点有了一定成都电子机械高等专科学校第17页共22页17的感性认识。大体上，不管是钻夹、铣夹，还是车夹。它们的定位压紧都是一个重点，也是难点。不过他们的设计原则大体相同，只是设计方向和侧重点不同。而真正的不同之处则在于个别特殊零件的设计。如车夹，由于其运动特点是随主轴回转，因此，由于工件的装夹难免会有偏心，因此，必须设计平衡块，以减少起偏心。平衡块的设计应在不增加结构的复杂性的前提上安放在夹具的适当位置，一般和夹具体边缘处以圆弧面相切，一方面，平衡块离回转中心越远，根据力学中的力矩公式可知，距离越远，力便越小。因此，平衡块的质量也可以设计的轻一点，有利于减轻机床负荷，是一种很经典也很适用的方法。对于铣床呢则主要在于对刀块的设计，因为铣床的的加工不像车床加工，工件旋转自动定心，因此铣床上的平衡块直接关系到工件的加工误差，这便是其不同之处。对于钻夹则侧重于钻套、钻模板的设计，因为钻床上工件的尺寸精度、位置精度主要由刀具保证，而刀具需要很准确的引导，这便是钻套的功用。这便是钻夹的不同之处。由于本次设计是设计车夹，因此对铣夹和钻夹仅作简单介绍。现在针对夹具装配体对重点零件进行分析一、夹具体夹具体的结构应根据它与机床主轴或者导轨之间的连接方式来设计夹具体的连接结构。并结合夹具体在不同机床上的运动特性来综合考虑夹具体的基本结构。由于夹具体是连接机床主轴和夹具的纽带，因此，其连接部位的结构和连接方式得当与否，从某种成都上来说，可以评判该夹具的优劣。通常，铣床夹具体做成矩形状，在两端开“U”形槽；而车床夹具的夹具体则因为夹具体要随机床主轴旋转而设计成圆盘状。由于车床主轴的端部结构形式很多，因此，车夹的种类也很多。常有的有角铁式车床夹具、卡盘式车床夹具、心轴式车床夹具、夹头式车床夹具等。通过参阅参考文献2机床夹具设计和参考文献3金属切削机床夹具设计手册有关夹具体典型结构的知识。再参阅参考文献1机械加工工艺设计手册有关机床主轴端部结构尺寸的知识。结合起来设计夹具体的结构及其相关尺寸。本次设计对第20道工序选用的机床为C620，夹具在这种机床上的安装方法及特点是夹具通过过渡盘与机床主轴连接。径向尺寸较大的夹具，一般用过渡盘安装在主轴的头部，过渡盘与主轴配合处的形状取决于主轴前端的结构。因此可以参阅文献3金属切削机床夹具设计手册第436页“过渡盘”相关知识来设计夹具体的结构尺寸。通常，过渡盘与夹具体之间采用“止口”定心，即夹具体的定位孔与过渡盘的凸缘以H7/F7、H7/H6、H7/JS6或H7/N6配合，然后用螺钉固紧。过渡盘通常作为车床附件备用。因此，在设计夹具体时应按过渡盘凸缘确定夹具的止口尺寸。参阅参考文献1机械加工工艺设计手册第611页表1080“车床花盘”的相关数据，确定夹具体的止口尺寸为240MM。通过上述分析，夹具体的大致结构及相关尺寸都能确定了。但因为夹具体并不是直接与主轴相配合。因此，还要考虑怎样安装的问题。同时，还要思考安装方法会不会使得夹具结构存在缺陷。要是有的话有怎样改进现从这几个小问题出发来进一步探究夹具体的结构。根据上一小节的分析可知夹具体与过渡盘的连接是采用过渡盘凸缘与夹具体止口的配合。但这就存在一个问题。它们之间所成都电子机械高等专科学校第18页共22页18要求的配合在安装的时候怎样才能保证呢这也是怎样减少安装误差所要考虑的问题。通常，为了保证车床夹具的安装精度，安装时应对夹具的限位基面进行仔细找正。若夹具的限位基面为与主轴同轴的回转面，则直接用限位表面找正它与主轴的同轴度。若限位面偏离回转中心，则也在夹具体上专门制一孔（或外圆），即找正孔（校正环）。在安装的时候以它作为找正基面，使该面与机床主轴同轴，同时，它也作为夹具的设计、装配和测量基准。这样，夹具体的总体结构才算设计完成。夹具体的具体结构请参阅附带的“夹具体工程图”。二、角铁在车床夹具设计中，角铁式车床夹具是最常见的形式。这是因为，夹具体呈角铁状的车床夹具，其结构不对称，用于加工壳体、支座、杠杆、接头等零件上的端面和回转面。而且角铁式车夹结构简单，操作方便，设计方便。因此在设计夹具的时候优先考虑使用这种结构。角铁的设计应根据夹具的总体尺寸大小以及夹具体的结构来设计。在2000年以前，大多采用将角铁与夹具体通过铸造的方式结构在一起。这种方法随便能够使结构简化，但存在很大问题。首先，将夹具体与角铁铸造在一起，不便于找正孔和夹具上的一些螺纹孔的加工，即其加工工艺性较差。此外，由于角铁的结构尺寸和质量稍小于夹具体的。铸造在一起后破坏了夹具体的对称性，在加工过程中难免有振动，这时边直接传递到工件上，降低加工误差。这中铸造式的角铁只使用于小直径的夹具以及一些加工精度要求不高的零件。经过最近几年的不断改进，大多采用单独的角铁，通过两个销和一个面与夹具体表面定位，然后用螺栓压紧。这种方法不仅定位可靠，精度高，而且便于调整和更好。若要加工其他工件的时候，只需更换角铁后续部分的结构，而无需再设计过渡盘和夹具体。结合上述分析，参阅参阅文献3金属切削机床夹具设计手册第440页表1092“角铁”的相关数据来设计角铁的具体结构和尺寸。值得注意的是，一般角铁都是以HT200、Q235等为基本材料，一般采用铸造的方式获得毛坯。此外，用于定位的表面一般较大，因此在设计角铁的时候应铸造出凸台，以边减少加工面。再则，若需加工销孔，也最好铸造出凸台，这样不会削减角铁本身的刚度，另一方面也减小了钻孔面的加工。总的来说，车床夹具中角铁的设计和前面所讲的夹具体的设计是车夹设计的重点和难点，接着便是定位夹紧机构。因此，在设计角铁的时候要慎重考虑，结合夹具体的相关尺寸、零件工艺性、定位夹紧方案等多方面多角度综合考虑来进行设计。同时，还应结合专周课程设计和实习专周的相关知识，参考当前最新的设计方案。具体的角铁的结构及相关尺寸请参阅角铁的“零件模型”。三、夹紧装置夹紧装置相对于夹具体和角铁的结构比较复杂。通常夹紧装置又绝大部分标准件并辐以少量自行设计的以满足特殊要求的零件。设计夹紧装置，首先要确定夹紧方案，然后再选择实现该方案的具体零部件。车床夹具所采用的夹紧机构，一般有以下三种1）斜楔夹紧机构；2）螺旋夹紧机构；3）偏心夹紧机构。成都电子机械高等专科学校第19页共22页19在设计夹紧机构之前，我多大量的资料进行了学习和分析。参阅了参考文献2机床夹具设计和参考文献3金属切削机床夹具设计手册有关夹紧机构及典型夹紧装置的知识。对上述三中基本夹紧机构进行比较分析来选择夹紧方案。斜楔夹紧机构，其工作原理是工件装入后，垂击斜楔大头，夹紧工件。加工完毕后，锤击斜楔小头，送开工件。由于用斜楔直接夹紧工件的夹紧力较小，而且操作费时，所以，实际生产中应用不多，多数情况下是将斜楔与其它机构联合起来使用。不过斜楔夹紧机构也有起优点就是具有自锁功能。不过其自锁原理比较复杂，不便于设计。螺旋夹紧机构一般由螺钉、螺母、垫圈、垫板等元件组成。螺旋夹紧机构不仅结构简单、容易制造，并且大多数零件可以从标准件中选择，因此成本较低。此外，由于缠绕在螺钉表面的螺旋线很长，升角较小，所以螺旋夹紧机构的自锁性能非常好，夹紧力和夹紧行程都较大，是手动夹紧中用的最多的一中夹紧机构。它主要有两种形式1）单个螺旋夹紧机构；2）螺旋压板机构。这两种机构原理大致相同，只是结构上有些不同。不同之处在于前者无压板，而后者有压板。前者主要用于销孔定位时的夹紧，而后者的结构形式变化多样，使用对象比较广泛。偏心夹紧机构是用偏心件直接或间接夹紧工件的机构。常用的偏心件是圆偏心轮和偏心轴。偏心夹紧机构操作方便、夹紧迅速，但是夹紧力和夹紧行程都较小，一般用于切削力不大，振动较小、夹压面公差小的加工中。由于C620轴拔杆第20道工序的加工所采用的机床是卧式车床C620,而且加工内容是车端面和车42孔。通过查阅参考文献1机械加工工艺设计手册可知，车床车削的转速一般较高，相对于其他铣削和钻加工而言振动性较大，另一方面由于夹紧力比较大，所以采用斜楔夹紧机构和偏心夹紧机构显然不能达到加工要求。因此，通过上述分析。显而易见，本次设计C620轴拔杆第20道工序的夹具的夹紧机构应采用螺旋夹紧机构。由于定位面和压紧面皆为平面，因此，选择螺旋夹紧机构中的螺旋压板夹紧机构比较合适。而且，螺旋压板机构变化形式多样，所以为设计夹紧机构开拓了很多道路，因此我选择了螺旋压板夹紧机构。由于是第一次设计，很多地方难免存在不足，压板的结构设计。若有不足之处还请各位老师指点。大致的结构如下图所示，具体的模型请参考装配图3。四、平衡块由于角铁式车床夹具，其结构不对称，因此，设计时应采取平衡措施，以减小由离心力产生的振动和主轴轴承的磨损。对于低速切削的车床夹具只需进行静平衡验算。对于高速车削的车床加夹具需要考虑离心力的影响。从这点出发，现对其逐步进行分析和计算。成都电子机械高等专科学校第20页共22页20图21螺旋压板加紧机构简图五、平衡块（1）计算出工件和夹具不平衡部分的合成质量MJ合成质量MJ的计算相当复杂，所以应运用计算机辅助设计相关的软件来计算，以提高设计效率。首先画出装配图的简图，然后在SLIDWORKS这个软件里有一个特殊的工具，即“质量特性”。因此，只需选中工件和夹具不平衡部分，然后运用此项功能便能查得质量和中心。装配图简图如图22所示图22夹具装配图简图初步估算工件及夹具不平衡部分的合成质量为MJ546719G546719KGX97473Y1135成都电子机械高等专科学校第21页共22页21Z4810假设合成质量MJ集中在重心A处,则，由X97473和Y1135在CAXA软件里可以通过作图的方法来确定重心A到圆心的距离OAR9748轴向尺寸LY1135,转动时它所产生的离心力FJ001MJRN2（N为主轴转速，这里取720R/MIN）0015467199748720383685N由离心力引起的力矩MJ为MJFJL383685113543548242NMM设平衡块的质量MP集中在重心B处，OBR,轴向尺寸为L，则平衡块引起的离心力FP为FP001MPRN2由FP引起的力矩MPMPFPL在综合考虑径向位置和轴向位置平衡的情况下，满足平衡关系式MJMP，即001MJRN2L001MPRN2L,化解后得MPMJRL/RL60488/RL,即MPRL60488接下来可先根据平衡块设计的相关原则，先画出大致模型，然后装配到装配体中进行校核，有不合适的地方，根据基本原则不变来进行调整。首先，根据装配图可知，平衡块设计的越远，其质量可以相对较小，因此，平衡块的边缘应尽量靠近夹具体的外圆面，这样不仅可以使得平衡块的质量相对减小，还方便于平衡块在夹具体上的安装。因此，可以先大致画出平衡块的结构，其结构简图如图23所示大致结构确定以后，边可根据零件的工艺性来确定其厚度。厚度应适中，若是零件薄了，则会增加平衡块的数量，不便于安装。而且块数的增多，结合面便增多，对机床的运转的平稳性又负面影响。通过查阅参考文献3金属切