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1 附录 1 外文翻译 基于事例推理的夹具设计研究与应用 摘要 :根据基于事例的设计方法 ,提出采用工序件的特征信息和夹具的结构特征信息来描述夹具的相似性 ,并建立了包括这 2方面主要特征信息为基础的事例索引码 ,设计了事例库的结构形式 ,创建了层次化的事例组织方式 ;同时 ,提出了基于知识引导的夹具事例检索算法 ,以及事例的修改和采用同族事例码进行相似事例的存贮 ,形成了基于事例推理的夹具设计 并取得了令人满意的使用效果 . 关键词 : 基于事例的推理 夹具设计 具是以确定工件安全定位准确为目的的装置，并在加工过程中保持工件与刀具或机床的位置一致不变。因为夹具的结构依赖于产品的特点和在企业规划中加工工序的地位 ,所以它的设计是制造过程中的瓶颈 ,制约着效率的提高 . 夹具设计是一个复杂的过程 ,需要有从大量的设计论文中了解质量知识的经验，这些设计论文包括工件的结构设计、涉及加工工艺，和加工环境。当用这些擅长绘制详细设计图的传统的 具（如 )时 ,这仍然是一项非常耗时的工作，但是利用以往的设计经验和资源也不能提供一些益处 ,而这正是提高效率的关键因素 . 基于事例推理 (的方法适应以往个案解决的办法 ,建立一个新问题的方法 ,主要有以下四步骤 :检索、利用、修改 ,并保留 为提出一个类似的情况 ,和采用一些修改 ,似乎不言自明 ,而且比人类更直观 在注射成型及设计、建筑设计、模具设计投死 , 规划过程中 ,还有夹具设计 . 孙用六个数字组成代码参数 ,包括工件的形状、机械部分、轴衬 ,第一定位装置 ,第二定位装置和夹紧装置 . 但这个系统不能 用于除钻床夹具外的其他夹具类型 ,不能解决储存需要保留的同一参数代码的问题 ,这在 是非常重要的 . 1 事例参数和事例图书馆的建立 例参数 事例参数应该由工件的所有的特征组成，来区别不同的夹具 . 使用他们能够使操作方便 . 因为零件的形状是多种多样的 , 在生产企业中制造的技术要求也不断发展 ,许多特征作被用做事例参数将会使搜索速度降低 ,其主要特征是不 2 重要的 ,因为分配给每个特征的比重必须减少 . 另一方面 ,事例参数包含所有的特征是困难的。 因此 ,考虑到实际和快速设计的需求 ,事例参数要包含工件的主要特征和 夹具的结构。事例参数代码由 16 位数组成： 13 位数是事例特征 3 位数是事例识别数字。 前 13 位数代表 13 个特征。 每个数字与特征的一个属性相一致 ,这可能是*、 ？ 、 1、 2， ， A、 B, ， Z， ，等其中的一个。其中， *是指任何一个 ,?代表不确定 ,0代表没有。 系统规定 :夹具的类型，工件的形状，位置模式不能是 *和 ?。在设计系统时 ,三个项目的属性信息没有这些选择 ,这就意味着必须选择确定的属性。 最后三位数是事例识别号码 ,如果事例特征的 13 位数是一样的 ,这三个数字就 用来区别他们。 该系统还规定 :000是用于修正的一个典型事例 ,其他事例 001、 002、 ,这些是用于设计师查找参考事例的 . 如果其中一个偶尔需要改变成典型事例 ,首先它必须要求改成 000,前面的自动变成参考事例 . 事例索引码的结构如图 1 所示。 1 夹具类型； 6 工件重量； 11 夹紧模型； 2 工件形状； 7 工件刚度； 12 夹具体； 3 工件材料； 8 加工内容； 13 其他； 4 批 量； 9 过程所有物； 14 到 16 事例识别码； 5 工件比例； 10 定位模型； 图 1 事例索引码的结构 例库 事例库由许多预定义的事例组成。事例的描述是基于事例推理的最重要的问题之一。所以由索引码复合。 例的层次化 夹具的结构相似被认为是整个夹具，成分和内容相似。所以，整个夹具事例库，成分事例库，夹具的成分事例库形成相同。整个夹具的设计资料通常是由工件资料和工件加工资料组成 ,这就意味着夹具的设计应满足特别功能的需求 成分组成，它是用功能成分的名字和数字来进行描述 3 的。成分事例代表成员（成分功能和其他结构成分，主要驱动参数，数字，和它们的约束关系）。成分事例（夹具的最低层）是功能成分和和其他成分的结构。在现代夹具设计中有很多参数化准件和普通非标准件。所以成分事例图书馆应记录特殊参数和保持它们的方法。 2 事例修改的策略 在基于事例的夹具设计中，最重要的是相似点的修改，这样能有助于获得最相似的事例，以及缩短适应时间。根据夹具设计的需求，事例修改的策略使最接近的事例方法和知识指导结合起来。首先在深度上查找，然后在宽度上；知识指 导策略意味着在来自客观事物根源的知识规则上查找，这就要首先查找固定类型，然后查找工件的形状，第三查找定位方法。例如，如果事例索引码包括夹具类型的磨削夹具，就只查找所有的磨削夹具，然后查找工件形状的盒子，第三查找一个平面两个销的定位方法。如果没有合适的，就查找深度标点，然后回到最上层，然后再找所有与宽度相关的事例。 修改方法： 1） 根据夹具事例库的事例索引信息，查找有关事例库。 2） 将事例索引码与事例库的每个事例码匹配，然后计算相似尺寸的价值。 3） 整理相似尺寸的次序，最大的架子是最类似的事例。 两个事例之间的相似 点是基于两个事例特征之间的相似点。相似点尺寸的计算依靠特征的类型。相似点的价值可以通过数字化的价值来计算，例如比较重量分别是 50 20工件。非数字化的价值也能计算，例如，现在前13 位索引码都是非数字化的价值。一个夹具的相似尺寸的计算公式如下： 其中 S 表示通用夹具的相似尺寸， n 表示索引特性数， 表示每个特性的重量，表示事例库中特性 和相关夹具的特性 的相似尺寸。同时，数值计算如下： 4 其中 表示第 i 个特征的索引特性值， 表示事例库中第 j 个事例的 第 i 个特征的特性值。 所以有两种方法选择相似夹具。一个方法是建立数值。如果通用事例的相似尺寸值比给定的数值小，这些事例就不能选来作相似事例。事例库最初建立的时候，只有一些事例，数值可以建小一点。如果有大量的相似事例，数值就应该建的大一些。另外一个方法是只建立相似事例的数字（例如 10），这是类型单里相似尺寸的最大值。 3 事例的修改和存储 例的修改 夹具设计中相似事例的修改包括以下三个阶段： 1） 成分的替代 2） 保持形式不变，调整成分的特性 3） 模型重新设计 如果夹具的成分是普通的物品，它们能通过 使用工具被修改，代替以及删除，这些已经被设计好了。 例的存储 在将一个新的事例保存到事例库之前，设计者必须考虑保存是否有价值。如果这个事例不能增加系统的知识，就没有必要把它保存到事例库里。如果它有价值的话，设计者在保存之前必须分析一下，看看这个事例是否作为标准事例或参考事例被存储了。一个标准事例是一个描述同族事例主要特征的标准。一个同族事例是有事例库中索引码前 13 位相同而最后三位不同的那些事例组成的。一个标准事例的最后三位通常是“ 000”。一个参考事例属于同族标准事例， 5 最后三位用不同数字区分。 从被解释的概念中，可采用以下方法： 1）如果一个新的事例和任何一个存在的事例族一致，和一个存在的标准事例的前 13 位数相同，那么这个事例就不能存储因为已经这种标准事例了。或者只能作为一个参考事例保存（最后三位不是“ 000”，而且和其它的不一样）在事例库中。 2）如果一个新的事例和任何一个存在的事例族一致，并且被认为代替这个事例族要比以前的标准事例好，那么这个标准事例就被这个新的事例代替，以前的标准事例作为一个参考事例保存。 3）如果一个新的事例和任何一个存在的事例族不一致，一个新的事例族将会自动产生，并 作为标准事例保存到事例库中。 4 夹具设计中基于事例推理的过程 根据夹具设计的特性，夹具设计的基本信息，例如夹具的名字，零件，生产和设计者等等，必须先输入。然后，输入或设计工件的模型。输入有关工件的细节信息，建立事例索引码，然后 始依靠相似尺寸查找相似事例，选出最相似的事例。如果需要的话，事例要满足通用性设计，再存储到事例库中。程序流程图如图 2 所示 图 2 基于事例推理的夹具设计流程图 6 5 基于事例推理的夹具设计说明 这是一个工件如图 3 所示。材料是 45 钢，底座，形状为块状，生产批量为中批等。需要设计 成一个用来旋转孔的旋转夹具。 图 3 需要设计夹具的一个工件 （最大尺寸 80 工件的特征值，属性值，事例索引码和重量在表 1 中列出。 表 1 工件的事例索引码和重量 特征名称 特性值 索引码 重量 夹具类型 车床夹具 1 100 工件形状 块状 9 90 工件材料 中 碳钢 3 70 批量 中批 2 60 工件比例 小 5 60 工件重量 轻 5 60 工件刚度 硬度强 1 60 加工内容 孔 3 80 程序要求 完成加工 3 70 定位方法 三个平面 1 100 夹紧方法 不确定 ？ 90 夹具体 复合 4 80 其他 没有 0 60 7 通 过 查 找 和 计 算 相 似 点 ， 最 相 似 的 事 例 的 事 例 索 引 码是19325513321402000，细节信息在表 2 中列出。 表 2 最相似事例的事例索引码 特征名称 特性值 索引码 夹具类型 车床夹具 1 工件形状 块状 9 工件材料 中碳钢 3 批量 中批 2 工件比例 小 5 工件重量 轻 5 工件刚度 硬度强 1 加工内容 孔 3 程序要求 完成加工 3 定位方法 三个平面 1 夹紧方法 不确定 ？ 夹具体 复合 4 其他 没有 0 相似点的计算如下： 所以夹具的相似尺寸值是 是在事例库中用于设计的最相似的事例，最相似的事例的结构如图 4 所示 8 图 4 最相似的夹具 当成分替代，修改定位模型和夹紧模型，以及调节相关尺寸之后，新的夹具被设计出来，图形如图 6 所示 图 5 需要设计的新夹具 因为在事例库中没有相似夹具，新夹具被储存到事例库中。事例索引码是19325523311402000。 6 结论 基于事例推理，作为一个问题解决的方法，是一个比模仿人类思想的专业系统更有效的方法 ，已经在很多难获取知识的领域里得到发展。基于事例推理的优点如下：它和人类的思想很相似；一个事例库通过保存新事例获得自学能力，它比有惯例库更快更容易，它可以更好的传递和解释新的知识，这和惯例库有 9 很大的不同。基于事例推理中提出的一个夹具设计的框架已经被实行了，使用的是支持基础数据的 ， 脑绘图软件。这个框架也已经和普通成分库和典型夹具库结合起来。这个发展的标准系统，用于航空项目，帮助夹具设计者提高设计效率和重新使用先前的设计资源。 1 O m is on of up on of at of in K K a to of m to im e. a of m e AD ), . is am m to an s So m e of of m s of of m in m it is in of m 613 33”,“？”,“1”,“2”,“A”,“B”,“Z”, *”m ?”0”. s m of e, of 000”is 01”,“002”, to be If it m 00”, er is im of is as ed of es em (m of In m m 2im of e of of if m of s:1)to of )of m 3is of m of of At e e, If of sm If is to of m m of ) )m on m of it is it it to is as 3of 00”e ) If a m it 3Or is 00”,e If a m at If m e m of m of is or m m is of e of m to m p m is in as a is a m an an in m it an m is a im +, as 2m m 1 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 业 设 计 题 目 平面铣削自动夹具设计 所属系部 机械工程系 所属专业 机械设计与制造 所属班级 学 号 学生姓名 指导教师 日 期 购买后包含有 纸 和论文 ,咨询 摘 要 本论文主要阐述了 液压夹具的设计 ,液压技术是机械设备中发展速度最快的技术之一。特别是近年可与微电子、计算机技术相结合、使液压技术进入了一个新的发展阶段。目前，已广泛应用在工业各领域。由于近年来微电子、计算机技术的发展，液压元器件制造技术的进一步提高，使 液压技术不仅在作为一种基本的传统形式上占有重要地位而且以优良的静态、动态性能成为一种重要的控制手段。 本文 首先介绍液压系统工作原理、优势，说明液压夹具的特点和优势。然后分析工件加工工序和加工特点，确定夹具功能 , 分析工件的定位和夹紧要求，确定定位方案和夹紧方案；分析工件的定位和夹紧要求，确定定位方案和夹紧方案；确定夹具结构，确定夹紧机构（液压夹紧）方案；分析液压系统工作过程，设计其功能；设计液压系统原理图；设计计算液压系统主要参数，即液压泵工作压力、流量，电动机功率，溢流阀、顺序阀等的调定压力值等。 关键 词： 液压系统 ， 液压夹紧 ， 液压缸 ， 液压夹具 of is of in in so a of At in to of in to so an in as a of an of of of of of of of of of 录 摘 要 I 录 1 章 绪论 8 压系统工作原理 8 压系统的优缺点 8 压夹具的特点和优势 9 第 2 章 夹具结构设计 12 析加工工序和加工特点，确定夹具功能 12 定夹具结 构，确定夹紧机构（液压夹紧）方案 13 计夹具装配图 16 差分析与计算 16 刀块设计与选用 17 定夹具体结构尺寸和总体结构 18 具设计及操作的简要说明 19 第 3 章 液压夹紧系统设计 20 析液压系统工作过程，设计其功能 20 压缸设计 22 压缸设计计算 22 压缸工作压力设定 22 定系统工作压力 22 定液压缸的尺寸 22 塞的设计 25 压缸缸盖设计 25 向套的设计与计算 26 盖和缸底的设计与计算 27 体长度的确定 28 冲装置的设计 29 气装置 29 封件的选用 31 尘圈 32 压缸的安装连接结构 32 压系统方案设计 33 定液压泵类型及调速方式 33 用执行原件 33 向回路和压力回路的选择 33 成液压系统绘原理图 33 载图与速度图的绘制 34 第 4 章 液压元件的选择 35 压泵的选择 35 动机的选择 36 类元件及辅助元件 37 箱的容积计算 37 第 5 章 液压系统性能的运算 37 力损失和调定压力的确定 37 液温升的计算 39 热量的计算 40 结论和展望 40 参考文献 42 致谢 43 V 8 第 1 章 绪论 压系统工作原理 当前，液压技术在实现高压、高速、大功率、高效率、低噪声、经久耐用、高度集成化等各项要求方面都取得了重大的 进展，在完善比例控制、数字控制等技术上也有许多新成就。此外，在液压元件和液压系统的计 算机辅助设计、计算机仿真和优化以及微机控制等开发性工作方面， 日益显示出显著的成绩。从 17世纪中叶巴斯卡提出静压传递原理、 18 世纪末英国制成世界上第一台水压机算起，也已有二三百年历史了。近代液压传动在工业上的真正推广使用只是本世纪中叶以后的事，至于它和微电子技术密切结合，得以在尽可能小的空间内传递出尽可能大的功率并加以精确控制，更是近 10 年内出现的新事物。 我国的液压工业开始于本世纪 50年代，其产品最初只用于机床和锻压设备，后 来才用到拖拉机和工程机械上。自 1964 年从国外引进一些液压元件生产技术、同时进行自行设计液压产品以来，我国的液压件生产已从低压到高压形成系列，并在各种机械设备上得到了广泛的使用。 80 年代起更加速了对西方先进液压产品和技术的有计划引进、消化、吸收和国产化工作，以确保我国的液压技术能在产品质量、经济效益、人才培训、研究开发等各个方面全方位地赶上世界水平。 液压系统由油箱、滤油器、液压泵、溢流阀、开停阀、节流阀、换向阀、液压缸以及连接这些元件的油管组成。它的工作原理：液压泵由电动机带动旋转后，从油箱中吸油。油液经 滤油器进入液压泵，当它从泵中输出进入压力管后，将换向阀手柄、开停手柄方向往内的状态下，通过开停阀、节流阀、换向阀进入液压缸左腔，推动活塞和工作台向右移动。这时，液压缸右腔的油经换向阀和回油管排回油箱。为了克服移动工作台时所受到的各种阻力，液压缸必须产生一个足够大的推力，这个推力是由液压缸中的油液压力产生的。要克服的阻力越大，缸中的油液压力越高；反之压力就越低。输入液压缸的油液是通过节流阀调节的，液压泵输出的多余的油液须经溢流阀和回油管排回油箱，这只有在压力支管中的油液压力对溢流阀钢球的作用力等于或略大于溢流 阀中弹簧的预紧力时，油液才能顶开溢流阀中的钢球流回油箱。所以，在系统中液压泵出口处的油液压力是由溢流阀决定的，它和缸中的油液压力不一样大。 压系统的优缺点 液压传动有以下一些优点： 1） 在同等的体积下，液压装置能比电气装置产生出更多的动力，因为 液压系统中的压力可以比电枢磁场中的磁力大出 3040倍。在同等的功率下，液 9 压装置的体积小，重量轻，结构紧凑。液压马达的体积和重量只有同等功率电动机的 12%左右。 2） 液压装置工作比较平稳。由于重量轻、惯性小、反应快，液压装置 易于实现快速启动、制动和频繁的换向。液 压装置的换向频率，在实现往复回转运动时可达 500次 /现往复直线运动时可达 1000次 / 3） 液压装置能在大范围内实现无级调速（调速范围可达 2000），它还 可以在运行的过程中进行调速。 4） 液压传动易于自动化，这是因为它对液体压力、流量或流动方向易 于进行调节或控制的缘故。当将液压控制和电气控制、电子控制或气动控制结合起来使用时，整个传动装置能实现很复杂的顺序动作，接受远程控制。 5） 液压装置易于实现过载保护。液压缸和液压马达都能长期在失速状 态下工作而不会过热，这是电气传动装置和机械传动装置无法办到的 。液压件能自行润滑，使用寿命较长。 6） 由于液压元件已实现了标准化、系列化和通用化，液压系统的设计、 制造和使用都比较方便。液压元件的排列布置也具有较大的机动性。 7） 用液压传动来实现直线运动远比用机械传动简单。 液压传动的缺点是： 1） 液压传动不能保证严格的传动化，这是由液压油液的可压缩性和泄 漏等原因造成的。 2） 液压传动在工作过程中常有较多的能量损失（摩擦损失、泄漏损失 等），长距离传动时更是如此。 3） 液压传动对油温变化比较敏感，它的工作稳定性很易受到温度的影 响，因此它不宜在很高或很低的温度条件下工作。 4） 为了减少泄漏 ，液压元件在制造精度上的要求较高，因此它的造价 较贵，而且对油液的污染比较敏感。 5） 液压传动要求有单独的能源。 6） 液压传动出现故障时不易找出原因。 压夹具的特点和优势 夹具是一种装夹工件的工艺装备，它广泛地应用于机械制造过程的切削加工、热处理、装配、焊接和检测等工艺过程中。 在现代生产中， 夹具是一种不可缺少的工艺装备，它直接影响着加工的精度、劳动生产率和产品的制造成本等，帮机床夹具设计在企业的产品设计和制造以及生产技术准备中占有极其重要的地位。机床夹具设计是一项重要的技术工作。 液压夹具就是以液压为动力驱 动的夹具。 机床夹具的主要功能是装工件，使工件在夹具中定位和夹紧。 10 （ 1）定位 确定工件在夹具中占有正确位置的过程。定位是通过工件定位基准面与夹具定位元件面接触或配合实现的。正确的定位可以保证工件加工的尺寸和位置精度要求。 （ 2）夹紧 工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作。由于工件在加工时，受到各种力的作用，若不将工件固定，则工件会松动、脱落。因此，夹紧为工件提供了安全、可靠的加工条件。 夹具的特殊功能 机床夹具的特殊功能主要是对刀和导向。 （ 1）对刀 调整刀具切削刃相对工件或夹具 的正确位置。如铣床夹具中的对刀块，它能迅速地确定铣刀相对于夹具的正确位置。 （ 2）导向 如钻床夹具中的钻模板的钻套，能迅速地确定钻头的位置，并引导其进行钻削。导向元件制成模板形式，故钻床夹具常称为钻模。镗床夹具（镗模）也具有导向功能。 液压夹具有如下的一些优势： 保证加工精度 采用液压夹具安装定位，可以快速准确地确定工件与 机床 、 刀具 之间的相互位置，工件的位置精度由夹具保证，不受工人技术水平的影响，其加工精度高而且稳定。 提高生产率、降低成本 用液压夹具装夹工件，无需找正便能使工件迅速地定位和夹紧，显著地减少了辅助工时（装卸工件的时间）；用液压夹具装夹工件提高了工件的刚性，因此 可加大切削用量；可以使用多件、多工位夹具装夹工件，并采用高效夹紧机构，这些因素均有利于提高劳动生产率与安全性。另外，采用夹具后，产品质量稳定，废 品率下降，排除批次性。可以安排技术等级较低的工人，有效地降低了生产成本。 扩大机床的工艺范围 使用专用液压夹具可以改变原机床的用途和扩大机床的使用范围，实现一机多能。例如，在 车床 或摇臂钻床上安装镗模夹具后，就可以对箱体孔系进行镗削加工；通过专用夹具还可将车床改为拉床使用，以充分发挥通用机床的作用，在加工中心有效地行程范围内有效地扩大了加工零件的数量。 减轻工人的劳动强度 用夹具装夹工件方便、安全、快速，当采用气动，液压等夹紧装置时，可减轻 工人的劳动强度。 11 12 第 2 章 夹具结构设计 析加工工序和加工特点，确定夹具功能 要求设计 铣端面 工序用的铣床夹具根据工艺规程，在 铣端面 之前其它各表面均已加工好 。 下面具体阐述一下夹具的设计原理 : （ 1）、六点定位 原理 当工件在不受任何条件约束时，其位置是任意的不确定的。设工件为一理想的钢体，并以一个空间直角坐标作为参照来观察钢体的位置变动。由理论力学可知，在空间处于自由状态的钢体，具有六个自由度，即沿着 X、 Y、 图所示。用 X、 Y、 、 Y、 Z 分别表示沿三个坐标轴的移动和绕着这三个坐标轴转动的自由度。 六个自由度是工件在空间位置不确定的最高程度。定位的任务，就是要限制工件的自由度。在夹具中，用分别适当的与工件接触的六个支撑点，来限制工件六个自由度的原理，称为六点定位原理。 （ 2）、应用定位原理几种情况 1完全定位 工件的六个自由度全部被限制，它在夹具中只有唯一的位置，称为完全定位。 2部分定位 工件定位时，并非所有情况下都必须使工件完全定位。在满足加工要求的条件下，少于六个支撑点的定位称为部分定位。 13 在满足加工要求的前提下，采用部分定位可简化定位装置，在生产中应用很多。如工件装夹在电磁吸盘上磨削平面只需限制三个自由度。 3过定位（重复定位） 几个定位支撑点重复限制一个自由度，称为过定位 。 A、一般情况下，应该避免使用过定位。 通常，过定位的结果将使工件的定位精度受到影响，定位不确定可使工件（或定位件）产生变形，所以在一般情况下，过定位是应该避免的。 B、过定位亦可合理应用 虽然工件在夹具中定位，通常要避免产生“过定位”，但是在某些条件下，合理地采用“过定位”，反而可以获得良好的效果。这对刚性弱而精度高的航空、仪表类工件更为显著。 工件本身刚性和支承刚性的加强，是提高加工质量和生产率的有效措施，生产中常有应用。大家都熟知车削长轴时的安装情况，长轴工件的一端装入三爪卡盘中，另一端用尾架尖支撑 。这就是个“过定位”的定位方式。只要事先能对工件上诸定位基准和机床（夹具）有关的形位误差从严控制，过定位的弊端就可以免除。由于工件的支撑刚性得以加强，扶持有助于实现稳定，可靠的定位，所以工件安装方便，加工质量和效率也大为提高。 （ 3）确定要限制的自由度 按照加工要求，铣端面时应限制 3个自由度，可起到承受部分铣削力的作用，故可采用完全定位。 定夹具结构，确定夹紧机构（液压夹紧）方案 1夹紧装置的组成 工件在夹具中正确定位后，由夹紧装置将工件夹紧。夹紧装置的组成有： 1）动力装置：产生夹紧动力的装置 。 2）夹紧元件：直接用于夹紧工件的元件。 3）中间传力机构：将原动力以一定的大小和方向传递给夹紧元件的机构。 2对夹紧装置的要求 1）夹紧过程不得破坏工件在夹具中占有的定位位置。 2）夹紧力要适当，既要保证工件在加工过程中定位的稳定性，又要防止因夹紧力过大损伤工件表面或使工件产生过大的夹紧变形。 3）操作安全、省力。 4）结构应尽量简单，便于制造，便于维修。 典型夹紧机构 1斜楔夹紧机构 14 斜楔是夹紧机构中最为基本的一种形式，它是利用斜面移动时所产生的力来夹紧工件的，常用于气动和液压夹具中。在手动夹 紧中，斜楔往往和其他机构联合使用。 斜楔夹紧机构的缺点是夹紧行程小，手动操作不方便。斜楔夹紧机构常用在气动、液压夹紧装置中，此时斜楔夹紧机构不需要自锁。 2螺旋夹紧机构 采用螺旋装置直接夹紧或与其他元件组合实现夹紧的机构，统称螺旋夹紧机构。螺旋夹紧机构结构简单，容易制造。由于螺旋升角小，螺旋夹紧机构的自锁性能好，夹紧力和夹紧行程都较大，在手动夹具上应用较多。螺旋夹紧机构可以看作是绕在圆柱表面上的斜面，将它展开就相当于一个斜楔。 3偏心夹紧机构 偏心夹紧机构是斜楔夹紧机构的一种变型，它是通过偏心轮直接夹紧 工件或与其他元件组合夹紧工件的。常用的偏心件有圆偏心和曲线偏心，圆偏心夹紧机构具有结构简单，夹紧迅速等优点；但它的夹紧行程小，增力倍数小，自锁性能差，故一般只在被夹紧表面尺寸变动不大和切削过程振动较小的场合应用。 4定心夹紧机构 定心夹紧机构能够在实现定心作用的同时，又起着将工件夹紧的作用。定心夹紧机构中与工件定位基面相接触的元件，既是定位元件，又是夹紧元件。 5铰链夹紧机构 铰链夹紧机构是一种增力装置，它具有增力倍数较大、摩擦损失较小的优点，广泛应用于气动夹具中。 6联动夹紧机构 图 34 7双向作用固定式活塞 油 缸图 1前盖 2 油 缸体 3活塞杆 4活塞 5密封圈 6后盖 15 联动夹紧机构是一种高效夹紧机构，它可通过一个操作手柄或一个动力装置，对一个工件的多个夹紧点实施夹紧，或同时夹紧若干个工件。 夹紧的动力装置 在大批大量生产中，为提高生产率、降低工人劳动强度，大多数夹具都采用机动夹紧装置。 驱动方式有气动、液动、气液联合驱动，电（磁）驱动，真空吸附等多种形式。 1气动夹紧装置 气动夹紧装置以压缩空气作为动力源推动夹紧机构夹紧工件。常用的 油缸 结构有活塞式和薄膜式两种。 活塞式 油缸 按照 油缸 装夹方式分类有固定式、摆动式和回转式三种，按工作方式分类有单向作用和双向作用两种，应用最广泛的是双作用固定式 油缸 。 2液压夹紧装置 液压夹紧装置的结构和工作原理基本与气动夹紧装置相同，所不同的是它所用的工作介质是压力油。与 液压 夹紧装置相比，液压夹紧具有以下优点： 传动力大，夹具结构相对比较小； 油液不 可压缩，夹紧可靠，工作平稳； 噪声小。它的不足之处是须设置专门的液压系统，应用范围受限制。 根据本课题工件的结构特点，底部有台阶，而上部是个凸台，这样可以利用下部台阶来夹紧。 设计一套液压铣削夹具，加工图中工件（双点划线）的上平面，工件材料铸铁，下部为 100*100*12 的方形，上方为 80 的外圆柱面，要求铣削上平面后，保证工件高度由毛坯的 85工到 82 16 液压缸左腔进油时，活塞和缸筒分别向 两侧移动，各铰链和连杆运动，使压板头向下压紧工件；液压缸右腔进油时，活塞和缸筒都向内移动，压板头抬起松开工件。 计夹具装配图 由零件图可知： 利用底面等 为 粗 定位基准来设计 夹具 ，从而保证其尺寸公差要求。 据夹具手册知定位基准应尽可能与工序基准重合，在同一工件的各道工序中，应尽量采用同一定位基准进行加工。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此零件图没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度 。圆台外圆及两端面都已加工好，为了使定位误差减小，选择已加工好的端面作为定位精基准，来设计本道工序的夹具，以已加工好的端面作为定位夹具。 差分析与计算 （ 1）定位元件尺寸及公差确定。 夹具的主要定位元件为一平面 配合。 夹紧误差 ： c o s)(m i nm a x 其中接触变形位移值： ( 1 c o s 0 . 0 1 3j j y 磨损造成的加工误差：通 常不超过 17 夹具相对刀具位置误差： 取 误差总和： 0 . 0 9 6 0 . 5jw m m m m 从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求 。 刀块设计与选用 对刀块的具体放置的地方并没有规定，它的作用是起到一个基准的做用，因为对刀块都有标准的互相垂直的面，这样就可以比较快捷准确的来确认刀具是否垂直于加工面 对刀装置由对刀块和塞尺组成，用来确定刀具与 夹具的相对位置。 由于本工序是完成此加工，所以选用平面对刀块。根据参考文对刀块 图 对刀块 塞尺选用平塞尺，其结构如图所示： 18 图 平塞尺 (定夹具体结构尺寸和总体结构 夹具体设 计的基本要求 （ 1）应有适当的精度和尺寸稳定性 夹具体上的重要表面，如安装定位元件的表面、安装对刀块或导向元件的表面以及夹具体的安装基面，应有适当的尺寸精度和形状精度，它们之间应有适当的位置精度。 为使夹具体的尺寸保持稳定，铸造夹具体要进行时效处理，焊接和锻造夹具体要进行退火处理。 （ 2）应有足够的强度和刚度 为了保证在加工过程中不因夹紧力、切削力等外力的作用而产生不允许的变形和振动，夹具体应有足够的壁厚，刚性不足处可适当增设加强筋。 （ 3）应有良好的结构工艺性和使用性 夹具体一般外形尺寸较大，结构比较复 杂，而且各表面间的相互位置精度要求高，因此应特别注意其结构工艺性，应做到装卸工件方便，夹具维修方便。在满足刚度和强度的前提下，应尽量能减轻重量，缩小体积，力求简单。 （ 4）应便于排除切屑 在机械加工过程中，切屑会不断地积聚在夹具体周围，如不及时排除，切削热量的积聚会破坏夹具的定位精度，切屑的抛甩可能缠绕定位元件，也会破坏定位精度，甚至发生安全事故。因此，对于加工过程中切屑产生不多的情况，可适当加大定位元件工作表面与夹具体之间的距离以增大容屑空间：对于加工过程中切削产生较多的情况，一般应在夹具体上设置排屑槽。 （ 5）在机床上的安装应稳定可靠 夹具在机床上的安装都是通过夹具体上的安装基面与机床上的相应表面的接触或配合实现的。当夹具在机床工作台上安装时，夹具的重心应尽量低，支承面积应足够大，安装基面应有较高的配合精度，保证安装稳定可靠。夹具底部一般应中空，大型夹具还应设置吊环或起重孔。 19 确定夹具体的结构尺寸，然后绘制夹具总图。详见绘制的夹具装配图。 具设计及操作的简要说明 如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。 A、夹具的安装 铣床夹 具在铣床工作台上的安装位置，直接影响被加工表面的位置精度，因而在设计时必须考虑其安装方法，一般是在夹具底座下面装两个定位键。定位键的结构尺寸已标准化，应按铣床工作台的 和夹具底座以及工作台 7/H8/定位键的距离应力求最大，以利提高安装精度。 作为定位键的安装是夹具通过两个定位键嵌入到铣床工作台的同一条 T 形槽中，再用 T 形螺栓和垫圈、螺母将夹具体紧固在工作台上，所以在夹具体上还需要提供两个穿 果夹具宽度较大时，可在同侧设置两个耳座，两耳座的距离 要和铣床工作台两个 B、铣床夹具的对刀装置 铣床夹具在工作台上安装好了以后，还要调整铣刀对夹具的相对位置，以便于进行定距加工。为了使刀具与工件被加工表面的相对位置能迅速而正确地对准，在夹具上可以采用对刀装置。对刀装置是由对刀块和塞尺等组成，其结构尺寸已标准化。各种对刀块的结构，可以根据工件的具体加工要求进行选择。 由于铣削时切削力较大，振动也大，夹具体应有足够的强度和刚度，还应尽可能降低夹具的重心，工件待加工表面应尽可能靠近工作台，以提高夹具的稳定性，通常夹具体的高宽比 H/B 1 经过方案的认真分析和比较，选用了液压夹紧方式。这类夹紧机构结构简单、夹紧可靠、通用性大，在机床夹具中很广泛的应用。 此外，当夹具有制造误差，工作过程出现磨损，以及零件尺寸变化时，影响定位、夹紧的可靠。为防止此现象，选用可换定位销。以便随时根据情况进行调整换取。 20 第 3 章 液压夹紧系统设计 析液压系统工作过程，设计其功能 查阅机械加工手册，查找应用端面铣刀粗铣灰铸铁材料，去除余量为 3加工面积如工件的铣削力大小； 当刀具材料为高速钢时端铣加工的圆周切削力： N (1) N (2) 式 (1)为端铣刀加工碳钢、青铜合金，可锻铸铁等材料的切削力计算公式 式 (2)为端铣刀加工灰铸铁的切削力计算公式 式中： 铣削的背吃刀量，端铣时为切削深度， 铣 削的侧吃刀量，端铣时为加工表面宽度， 每齿进给量， 0d 铣刀直径 ， Z 铣刀齿数 端铣刀加工不同材料时的铣削系数 碳钢： 锻铸铁： 50 灰铸铁： 50 青铜： 合金： 18 当刀具材料为硬质合金时，不同材料端铣加工的圆周切削力为： 碳钢： N 灰铸铁： N 可锻铸铁： N 21 式中： n 铣刀转速 铣削功率：95 50 00 029550 0 式中： 铣刀圆周切削力 N 0d 铣刀直径 n 铣刀转速 根据机械加工工艺手册可查得： 铣削力计算公式 为 圆周分力 0 . 9 0 . 7 4 1 . 0 1 . 009 . 8 1 5 4 p f F zF z a a a Z d k 查表可得：0 80d Z 50a 2.0代入得 0 . 9 0 . 7 4 1 . 09 . 8 1 5 4 3 0 . 2 5 0 3 8 0 1 . 0 6 =查表可得铣削水平分力、垂直分力、轴向分力与圆周分力的比值为：F F F 0 . 8 0 . 8 1 1 1 1 . 1 1 8 8 8 . 9 N 0 . 6 0 . 6 1 1 1 1 . 1 1 6 6 6 . 6 N 0 . 5 3 0 . 5 3 1 1 1 1 . 1 1 5 3 1 1 . 1 1 N 铣削加工产生的水平分力应由夹紧力产生的摩擦力平衡。 即： （ ） 8 8 8 . 9 29630 . 3 计算出的理论夹紧力 F 即： 取 k= 1 . 3 2 9 6 3 4 0 0 0 22 1) 确定系统工作压力，夹具是低压系统， 可以取工作压力 p=2 压缸设计 压缸设计计算 液压缸主要参数包括，公称压力，活塞杆径，行程，缸体内径等。 压缸工作压力设定 由于 液压 虎钳系统属于小型的液压系统，设定工作负荷为 4000N,初步选定工作压力为 P 2压缸工作压力 s：屈服极限 定系统工作压力 系