车床拨叉上螺纹底孔加工钻床夹具的设计[拖拉机Ⅱ-Ⅲ档倒挡拨叉]
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拖拉机Ⅱ-Ⅲ档倒挡拨叉
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茂 名 学 院毕毕业业设设计计说说明明书书题题 目目 车床拨叉上螺纹底孔加工钻床夹具的设计车床拨叉上螺纹底孔加工钻床夹具的设计英文并列题目英文并列题目 TheThe DesignDesign ofof thethe DrillingDrilling MachineMachine FixtureFixture forfor ProcessingProcessing LatheLathe ShiftingShifting FortFort UpperUpper ThreadThread BottomBottom HoleHole学院学院 机电工程学院机电工程学院 专业专业 机械设计制造及其自动化机械设计制造及其自动化 班级班级 机电机电 04-2 班班 学生学生 周宏霄周宏霄 指导教师（职称）指导教师（职称） 王安民（教授）王安民（教授） 完成时间完成时间 2008 年年 3 月月 17 日至日至 2008 年年 6 月月 15 日日茂 名 学 院 毕毕 业业 设设 计计（论论 文文）任任 务务 书书 机电工程 系 机械设计制造及其自动化 专业 04-2 班 学生 周宏霄 一、毕业设计(论文)课题 车床拨叉上螺纹底孔加工钻床夹具的设计 二、毕业设计(论文)工作自 2008 年 3 月 17 日起至 2008 年 6 月 20 日止三、毕业设计(论文)进行地点 茂名学院机电工程学院 四、毕业设计(论文)的内容要求 (一一)已知条件：已知条件： （1） 、被加工零件的工序图 （2） 成批生产 (二二)、主要内容及要求：、主要内容及要求： （1） 、按要求写出开题报告； （2） 、结合课题到工厂进行毕业实习； （3） 、收集国内外有关情报资料，查阅文献资料 15 篇以上； （4） 、翻译不少于 5000 字的英语科技文献； （5） 、研究形成总体方案； （6） 、设计绘制出夹具的总装工作图； （7） 、绘制出主要零件图； （8） 、按学校规定格式编写出不少于 20000 字的设计计算说明书（含文献综述） ； （9） 、准备和参加毕业答辩。 ( (三三) )、主要参考资料：、主要参考资料： （1）机床夹具图册 P8 孟宪栋等主编机械工业出版社 （2）巧改机床 陈榕林 张 磊 编著中国农业机械化出版社； （3）金属切削机床 上、下册 顾熙棠等主编 上海科技出版社； （4）组合机床设计手册 机械工业出版社； （5）组合机床设计图册 机械工业出版社； （6）机电传动与控制 邓星钟等 华中理工大学出版社； （7）新编机械设计手册 徐灏 机械工业出版社； （8） 机械可靠性设计 刘惟信主编 机械工业出版社；系主任批准日期 （9） 机械设计手册 机械工业出版社； （10） 机床夹具设计 龚定安等 西安交通大学出版社 （11） 机床夹具设计 李庆寿 机械工业出版社 （12）单独驱动的回转分度工作台 组合机床（1985）7 总 137 期 P19 （13） 机床设计图册 华东五高校编 华东科技大学出版社 （14） 机电一体化系统设计手册 杨黎明 主编 国防工业出版社； 教研室负责人 指导教师 接受设计论文任务开始执行日期 2008 年 1 月 7 日学生签名 I摘摘要要本课题是车床拨叉上螺纹底孔加工钻床夹具设计，而车床拨叉它位于车床变速机构中，主要起换档，使主轴回转运动按照工作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用。本设计中，根据拨叉尺寸公差、形状和位置公差、表面粗糙度、技术要求、工件材料、毛坯类型、热处理与表面保护等要求来设计。夹具的总体设计包括从方案制定到总装配图的设计的全部过程。包括确定工件的定位，选择或设计定位元件，计算定位误差；确定刀具的导引和对刀方式，选取或色痕迹导引元件或对刀元件；确定工件的夹紧方式，选择或设计夹紧机构或装置，计算夹紧力；确定夹具体及其他装置的结构类型等。 通过合理的设计，在保证零件加工质量前提下,提高生产效率,降低消耗,以取得较好的经济效益和社会效益。关键词关键词：夹具，设计，钻床，螺纹底孔；IIAbstractThe topic is The design of the drilling machine fixture for Processing lathe shifting fort upper thread bottom hole, and lathe shifting fort located in the lathe speed institutions, mainly from the shift so that the spindle rotary movement of workers in accordance with the requirements of work, have the necessary speed and torque Role. The design, based on tolerance shifting fort size, shape and location of tolerance, surface roughness, technical requirements, the workpiece material, rough type, heat treatment and surface protection and other requirements of the design. Fixture for the overall design, including programming from the assembly to the design of the entire process. Including the identification of the workpiece location, location choice or design components, calculated positioning error; determine the tool and guided the knife, or select the color traces of knife-guided components or components; determine the workpiece clamping, choice or design clamping Or device, calculated clamping force; identify specific folders and other devices, such as the type of structure. Through rational design, to ensure the quality of parts processing premise, increase production efficiency and reduce consumption, to achieve better economic and social benefits.Keywords: Fixture, Design,Drilling Machine,Thread Bottom Hole；i目录目录摘摘要要 .I IABSTRACTABSTRACT .IIII第一章第一章绪论绪论 .1 11.1背景 .11.2夹具的特点 .11.3研究夹具的目的和意义 .41.4论文构成及研究内容 .41.4.1论文构成.41.4.2 本设计的主要内容及要求.5第二章第二章 机床夹具概述机床夹具概述 .6 62.1夹具的现状及生产对其提出新的要求 .62.2夹具的国内外现状和发展趋势 .62.3现代夹具的发展发向 .72.3.1精密化.72.3.2高效化.72.3.3柔性化.72.3.4标准化.72.4机床夹具及其功用 .82.4.1机床夹具.82.4.2机床夹具的功能.82.5机床夹具在机械加工中的作用 .82.6机床夹具组成和分类 .92.6.1机床夹具的基本组成部分.92.6.2机床夹具的其他组成部分.92.7机床夹具的分类 .102.7.1按夹具的通用特性分类.102.7.2按夹具使用的机床分类.112.8机床夹具设计特点 .11第三章第三章夹具设计夹具设计 .12123.1 夹具设计概述.12ii3.1.1机床夹具设计的基本要求和步骤.123.1.2机床夹具的分类和组成.133.1.3工件安装与获得加工精度的方法.133.1.4工件在夹具中的定位原理.143.1.5常见定位方式及定位元件.143.1.6工件在夹具中的夹紧原理.153.1.7确定刀具位置及钻套的选择.163.1.8夹具总图的绘制及标注.183.1.9机床夹具总图上尺寸的标注.193.1.10机床夹具总图上技术条件的标注.193.1.11机床夹具调刀尺寸的标注.203.2 夹具设计.213.2.1 问题的提出.213.2.2定位方案设计.223.2.3 定位元件设计.233.2.4切削力与夹紧力计算.233.2.5 定位误差计算.233.2.6 导向方案选择.243.2.7 导向元件设计.243.2.8 导向误差计算.243.2.9夹紧装置的设计.243.2.10设计夹具体.253.2.11夹具工作原理.253.3 夹具在安装和操作时应注意的事项 .253.3.1 夹具的安装.253.3.2夹具在操作时应注意的事项.263.4 夹具可行性分析.263.4.1夹具的经济效益分析.263.4.2夹具的可行性.27第四章第四章总结总结 .2828致谢致谢 .2929参考文献参考文献 .3030科技译文科技译文 .3131第一章绪论1第一章第一章绪论绪论1.1背景夹具最早出现在 1787 年，至今经历了三个发展阶段。第一阶段表现为夹具与人的结合。在工业发展初期，机械制造的精度较低，机械产品工件的制造质量主要依赖劳动者个人的经验和手艺，而夹具仅仅作为加工工艺过程中的一种辅助工具；第二阶段是随着机床、汽车、飞机等制造业的发展，夹具的门类才逐步发展齐全。夹具的定位、夹紧、导向（或对刀）元件的结构也日趋完善，逐渐发展成为系统的主要工艺装备之一；第三阶段，即近代由于世界科学技术的进步及社会生产力的迅速提高，夹具在系统中占据相当重要的地位。这一阶段的主要特征表现为夹具与机床的紧密结合。1.2夹具的特点在机床上加工工件时,我们可以看到两种不同的情况: :一种是用划针或指示表等量具,按工件的某一表面,或者按工件表面上所划的线进行找正,使工件在机床上处于所需要的正确位置,然后夹紧工件进行加工; ;另一种是把工件安装字夹具上进行加工。为了在工件的某一部位上加工出符合规定技术要求的表面,一般都按工件的结构形状,加工方法和生产批量的不同,采用各种不同的装置将工件准确,方便的而可靠地安装在机床上,然后进行加工.这种用来安装的工件以确定工件与切削刀具的相对位置并将工件夹紧的装置称为“机床夹具” 。在实际的生产中,例如活塞,连杆的生产线上,几乎每道工序中都采用了夹具。十分明显,如果不采用夹具,不但工件的加工精度难以保证,而且加工生产率也会大大降低,有时甚至会造成无法加工的情况。除了机床加工时需要使用夹具外,有时在检验,装配等的工序中也要用到夹具,因之在这种场合中用到的夹具可分别称为“检验夹具”和“装配夹具” 。 机床夹具通常是指装夹工件用的装置: :至于装夹各种刀具用的装置,则一般称为“辅助工具” 。辅助工具有时也广义地包括在机床夹具的范围内。按照机床夹具的应用范围,一般可分为通用夹具,专用夹具和可调整式夹具等。通用夹具是在普通机床上一般都附有通用夹具,如车床上的卡盘,铣床上的回转工作台,分度头,顶尖座等。它们都一标准化了,具有一定的通用性,可以用来安装一定形状尺寸范围内的各种工件而不需要进行特殊的调整。但是,在实际生产中,通用夹具常常不能够满足各种零件加工的需要; ;或者因为生产率低而必须把通用夹具进行适当的改进; ;或者由于工件的形状,加工的要求等的不同须专门设计制造一种专用夹具,以解决生产实际的需要。专用夹具是为了适应某一工件的某一工序加工的要求而专门设计制造的,其功用主茂名学院本科毕业设计：车床拨叉上螺纹底孔加工钻床夹具的设计2要有下列几个方面: :1.保证工件被加工表面的位置精度,例如与其他表面间的距离精度,平行度,同轴度等。对于外行比较复杂,位置精度要求比较高的工件,使用通用夹具进行加工往往难以达到精度要求。2.缩短了工序时间,从而提高了劳动生产率。进行某一工序所需要的时间,其中主要包括加工工件所需要的机动时间和装卸工件等所需要的辅助时间两部分。采用专用夹具后,安装工件和转换工位的工作都可以大为简化,不再需要画线和找正,缩短了工序的辅助时间并且节省了画线这个工序,从而提高了劳动生产率.在生产中由于采用了多工件平行加工的夹具,使同时加工的几个工件的机动时间将与加工一个工件的机动时间相同。采用回转式多工位连续加工夹具,可以在进行切削加工某个工件的同时,进行其它工件的装卸工作,从而使辅助时间与机动时间相重合。总之, ,随着专用夹具的采用和进一步改善,可以有效地缩短工序时间,满足生产不断发展的需要。3.采用专用夹具还能扩大机床的工艺范围。例如在普通车床上附加镗模夹具后,便可以代替镗床工作; ;装上专用夹具后可以车削成型表面等,以充分发挥通用机床的作用。4.减轻劳动强度,保障安全生产。根据生产需要,采用一些气动,液压或其它机械化,自动化程度较高的专用夹具,对于减轻工人的劳动强度,保障生产安全和产品的稳质高产都有很大作用。加工大型工件时,例如加工车床床身上,下两面上的螺孔,需要把床身工件翻转几次进行加工,劳动强度大而且不安全。采用电动回转式钻床家具后,就能够达到提高生产效率,减轻劳动强度,保障生产安全的目的。专用夹具在生产上起着很大的作用,那么是不是在任何场合都要设计和采用呢!这个问题就是具体问题具体的分析。上面说的关于专用夹具在生产中的作用,只是事物的一个方面。另一方面,由于夹具的设计,制造和所用的材料等须消耗一定的费用,增加了产品的成本。因之,在什么情况下采用什么样的夹具才是经济合算的,这是一个大问题,特别对于重大的,设计制造工作量大的专用夹具需与工人师傅等三结合共同研究解决。事物总是一分为二的,专用夹具也存在缺点,即专用夹具的专用性和产品多样性的矛盾。由于专用夹具只适用于一个工件加工的某一个工序,因而随着产品品种的不断增多,夹具数量也不断上升,造成存放和管理上的困难; ;而当某产品不再进行生产时,原来的夹具一般都无法重新利用,造成浪费.同时,专用夹具的设计生产时间周期长,与生产的迅速发展也有矛盾。但是在当前成批生产的机械工厂中,多数还是采用通用机床加上专用夹具进行工件的机械加工。可调整夹具是为了扩大夹具的使用范围,弥补专用夹具只适用与一个工件的某一特定工序的缺点,正在逐步推广使用可调整式的夹具。可调整式夹具一般可分为标准化夹具,成组夹具和组合夹具等。1.标准化夹具: :标准化夹具就是利用本厂已规格化了的部分或全部标准零件装配成的专用夹具。专用夹具中的大件,如夹具体,以及定位元件,夹紧件和机械夹紧用的气缸部件等,经过标准化,尺寸规格化后有利于工厂成批准备配件,成批加工,这样可使夹具的设计,制造工作加快,节省费用。另外,当产品更改,夹具不再使用时可以拆开,把标准零件保存起来,备以后使用。2.成组夹具: :多品种,小批量生产第一章绪论3的机械加工车间中,往往可以采用成组加工法。采用成组加工法,是把多种产品的零件按加工所用的机床和刀具,夹具等工艺装备的共性分组,同一组的零件能在同一台机床上用共同的工艺装备和调整方法进行加工。例如分成轴类,套类,盘类,齿轮,杠杆,支架类等各种零件。成组夹具就是根据一组安装方法相类似的零件而设计的,只要稍作调整或更换夹具上的某些定位,夹紧件,就可以从加工某一工件转为加工另一工件。3.组合夹具: :组合夹具是有一套专门设计制造,便于组装和拆卸的有各种不同的形状,不同尺寸规格并且有完全互换性和耐磨性的标准元件和合件所组成。利用这些元件和合件,根据加工工件的需要可以组装成车,磨,铣,刨,钻,镗等工序用的各种不同的机床夹具。夹具使用完毕,可以方便的拆开,洗净元件存放起来,留待以后组装新夹具时再用。因之组合夹具是具有高度标准化和系列化元件的新型工艺装备。关于组合夹具的问题,其设计原理基本相同。在实际生产中应用的夹具很多,分类方法也有很多种。通常还可按使用夹具的工序不同分为车床夹具,铣床夹具等; ;还可以根据在机床上运动的特点归并成以下几类,(1)车床类夹具: :包括车床,内外圆磨床,螺纹磨床用夹具,其特点是夹具与工件一起作旋转运动。(2)铣床类夹具: :包括铣床,刨床,平面磨床等机床用夹具,其特点是夹具固定字工作台上,只作纵向或横向往复运动或回转运动。(3)钻,镗床类夹具: :用于在钻床上钻,扩,铰等工序或在镗孔工序,其实就是夹具固定在机床上,刀具通过夹具上的导向装置进行送进运动。上述的各种夹具都是固定在机床上的,但是在自动线加工中,有的夹具带着工件由生产线的输送装置,挨着每台机床逐步向前输送,这类夹具通常称为“随行夹具” 。自动线上的随行夹具除了完成工件的定位,支承和夹紧外,还带着工件沿自动线的加工机床进行定位(相对于每台机床的刀具位置),夹紧,待加工完了再自动送至下一台机床加工,以便通过自动线的各台机床,完成工件的全部工序加工。随行夹具主要适用于采用组合机床自动线加工,但又无良好的输送基面和定位基面的工件,以便将这种畸形工件先装夹于基面完整的随行夹具上,然后在通过自动线进行加工。对一些有色金属等软件性材料的工件,虽然具有良好的输送基面,但为了保护工件的基面不受划伤,有时也采用随行夹具。通用可调夹具,若产品中有若干零件具有相似性,有选用通用可调整夹具的可能,应进一步探索,应用下面三方面分析判断(1)工件结构要素的相似性,主要是被加工表面形式和部位的相似,工序内容和技术要求基本相似; ;能有相似或相同的定位基准和定位方式。(2)有可能采用功能相同的定位方式和夹紧方式(包括夹紧动力源)。(3)工件尺寸要素相似,如定位基准和外廓尺寸的近似程度,看能否使用,可调夹具结构紧凑,布局协调的夹具。综上所述,机床夹具已成为机械加工中的重要装备。机床夹具的设计和使用是促进生产发展的重要工艺措施之一。随着我国机械工业生产的不断发展,机床夹具的改进和创造已成为广大机械工人和技术人员在技术革新中的一项重要任务。茂名学院本科毕业设计：车床拨叉上螺纹底孔加工钻床夹具的设计41.3研究夹具的目的和意义随着我国改革开放的不断深入，市场经济体系的不断完善，我国工业逐渐向成熟化发展。在整个机械工业中，设计在其中占有的地位日益显现出来。工业设计主要包括三个方面的内容。第一是产品设计,第二是与产品有关的视觉传达设计，如产品的包装、商业广告等平面设计。第三是由产品设计扩展的环境设计如产品的展示与陈列，商品橱窗设计以及室内设计等。产品设计作为工业设计的核心，它涉及的面广，从人们的衣食住行，到社会的各行各业，产品设计无时不有，无时不在。产品设计的对象既包括一般的日用生活制品，也包括工业生产的机床，加工工具；既包括家用小电器产品，也包括专业的仪器，仪表；既包括私有的自行车，摩托车，也包括大型的汽车，飞机等交通工具；“从口红到宇宙飞船”都是属于产品的设计的范畴，本论文主要针对加工工具设计，在一定范围内又称“加工辅助设计” ，即机床夹具体的设计。机床夹具设计是工艺装备设计中的一个重要组成部分，是保证产品质量和提高劳动生产率的一项重要技术措施。在设计过程中应深人实际，进行调查研究，吸取国内外的先进技术，制定出合理的设计方案，再进行具体的设计。而深入生产实际调查研究中，应当掌握下面的一些资料：(1)工件图纸；详细阅读工件的图纸，了解工件被加工表面是技术要求，该件在机器中的位置和作用，以及装置中的特殊要求。(2)工艺文件：了解工件的工艺过程，本工序的加工要求，工件被加工表面及待加工面状况，基准面选择的情况，可用机床设备的主要规格，与夹具连接部分的尺寸及切削用量等。(3)生产纲领：夹具的结构形式应与工件的批量大小相适应，做到经济合理。(4)制造与使用夹具的情况，有无通用零部件可供选用。工厂有无压缩空气站；制造和使用夹具的工人的技术状况等。夹具的出现可靠地保证加工精度，提高整体工作效率，减轻劳动强度，充分发挥和扩大机床的工艺性能。1.4论文构成及研究内容1.4.1论文构成论文是由绪论、正文、结论三个部分构成，在结论中叙述课题的研究背景、夹具特点、目的和意义。正文主要对夹具进行概述及对本课题的相关数据进行计算，核算。最后在结论中叙述对课题计算研究所取得的结论。第一章绪论51.4.2 本设计的主要内容及要求 (1)查阅设计资料和进行参观补习； (2)夹具的方案设计；(3)夹具总装配图设计； (4)夹具主要零件图的绘制； (5)夹具可行性分析； (6)编写设计计算说明书；(7)外文翻译（不少于 5000 字符） ；(8)准备和参加答辩。茂名学院本科毕业设计：车床拨叉上螺纹底孔加工钻床夹具的设计6第二章第二章 机床夹具概述机床夹具概述 2.1夹具的现状及生产对其提出新的要求 现代生产要求企业制造的产品品种经常更新换代，以适应市场激烈竞争，尽管国际生产研究协会的统计表明中不批，多品种生产的工件已占工件种类数的 85%左右。然而目前，一般企业习惯与采用传统的专用夹具，在一个具有只能感等生产的能力工厂中约拥有 1300015000 套专用夹具。另一方面，在多品种生产的企业中，约隔 4 年就要更新 80%左右的专用夹具，而夹具的实际磨损量只有 15%左右，特别最近年来柔性制造系统（FMS） 、数控机床（NC） ，加工中心（MC）和成组加工（GT）等新技术被应用和推广，使中小批生产的生产率逐步趋近于大批量生产的水平。 综上所述，现代生产对夹具提出了如下新的要求；（1） 、能迅速方便地装备新产品的投产以缩短生产准备周期；（2） 、能装夹一组相似性特征的工件；（3） 、适用于精密加工的高精度的机床；（4） 、适用于各种现代化制造技术的新型技术；（5） 、采用液压汞站等为动力源的高效夹紧装置，进一步提高劳动生产率。2.2夹具的国内外现状和发展趋势工业设计是人类社会发展和科学技术进步的产物，从英国莫里斯的“工艺美术运动” ，到德国的包豪斯设计革命以及美国的广泛传播与推广，工业设计经过了酝酿，探索，形成，发展百余年的历史沧桑。时至今日，工业设计已成为一门独立的专业学科，并且有一套完整的研究体系。1980 年国际工业设计协会理事会（ICSID）给工业作了明确定义：“就批量生产的工业产品而言，凭借训练，技术知识，经验及视觉感受，而预示材料、结构、构造、形态、色彩、表面加工，装饰以新的品质和规格，叫做工业设计。根据当时的具体情况，工业设计师应在上述工业产品全部侧面或其中几个方面进行工作，而且需要工业设计师对包装、宣传、展示，市场开发等问题的解决付出自己的技术知识和经验以及视觉评价能力时，这也属于工业设计的范畴” 。材料、结构、工艺是产品设计的物质技术基础，一方面，技术制约着设计；另一方面，技术也推动着设计。从设计美学的观点看，技术不仅仅是物质基础还具有其本身的“功能”作用，只要善于应用材料的特性，予以相应的结构形式和适当的加工工艺，就能够创造出实用，美观，经济的产品，即在产品中发挥技术潜在的“功能” 。任何设计都是时代的产物，它的不同的面貌，不同的特征反映着不同历史时期的第二章机床夹具概述7科学技术水平。技术是产品形态发展的先导，新材料，新工艺的出现，必然给产品带来新的结构，新的形态和新的造型风格。材料，加工工艺，结构，产品形象有机地联系在一起的，某个环节的变革，便会引起整个机体的变化。2.3现代夹具的发展发向现代夹具的发展方向表现为精密化、高效化、柔性化、标准化等四个方面：2.3.1精密化随着机械产品精度的日益提高，势必也相应提高对其精度要求。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度可达正负 0.1，用于精密车削的高精度三爪卡盘，其定心精度为 5um，又如用于轴承套圈磨削的电磁无心夹具，工件的圆读可达 0.20.5um。2.3.2高效化高效化夹具主要用来减少工件加工的机动时的和辅助时的，以提高劳动生产率，减少工人劳动强度，常见的高效化夹具有：自动化夹具、告诉化夹具、具有夹紧动力模块的夹具等。例如使用电动虎钳装夹工件，可使工件效率比普通虎钳提高了 5 倍左右；而高速卡盘则可保证卡爪在转速 9000r/min 的条件下能正常夹紧工件，使切削速度大幅度提高。2.3.3柔性化夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是通过调组合等方式，以适应工艺可变因素的能力。工艺的可变因素主要有：工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸等，具有柔性化特征的新型夹具种类主要有：组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、模块夹具、数控夹具等，在较长时间内，夹具的柔性化趋向将是夹具发展的主要方向。2.3.4标准化夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面，在制造典型夹具，结构的基础上，首先进行夹具元件和部件的通用化，建立典型尺寸系列或变型，以减少功能用途相近的夹具元件和不见的形成：舍弃一些功能低劣的结构，通用化方法包括：夹具、部件、元件、毛呸和材料的通用化夹具的标准化阶段是通用化的深入并为工作图的审查创造了良好的条件。目前，我国已有夹具零件、部件的国家标准：GB21482249-80，GB22622269-80 以及通用夹具标准，组合夹具标准等。夹具的标准化也是夹具柔性化高效化的基础，作为发展趋势，这类夹具的标准化，有利于夹具的专业化生产和有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。茂名学院本科毕业设计：车床拨叉上螺纹底孔加工钻床夹具的设计82.4机床夹具及其功用2.4.1机床夹具 夹具是一种装夹工件的一种工艺装备，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。 在金属切削机床工件是使用的夹具称为机床夹具，在现代生产过程中，机床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，故机床夹具的设计在企业产品设计和制造以及生产技术装备中占有极其主要的地位。机床夹具设计是一项重要的技术工件。2.4.2机床夹具的功能在机床上应用夹具装夹工件时，其主要功能是使工件定位和夹紧。1.机床夹具的主要功能机床夹具的主要功能是装夹工件，使工件装夹中的定位和夹紧。（1）.定位 确定工件在夹具中占有正确的位置的过程，定位是通过工件定位基准而与夹具定位元件的定位面接触成配合实现的正的定位可以保证加工面的尺寸和位置的精度要求。（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错的操作。由于工件在加工时，受到各种力的作用若不将其固定，则工件会松动、脱离，因此夹紧为工件提高了安全和可靠的加工条件。2机床夹具的特殊功能 机床夹具的特殊功能主要是对刀与导向。 1） 、对刀 调整刀具切削相对工件或夹具的正确位置如铣床夹具中饿对刀块，它能迅速地确定铣刀相对于夹具的正确位置。 2） 、导向 如铣床夹具中的钻模板与钻套，能迅速的确定钻头的位置，并引导其进行钻削，导向元件制成模板形成故钻床夹具长称为钻模、镗床夹具（镗模）也是具有导向的功能的。2.5机床夹具在机械加工中的作用 在机械加工中，使用机床夹具的目的主要有一些六个方面，然而在不同的生产第二章机床夹具概述9条件下，应该有不同的侧重点。夹具设计时应该综合考虑加工的技术要求，生产成本个工人操作方面的要求以达到预期的效果。 （1） 、保证加工精度 用夹具装夹工件时，能稳定的保证加工精度，并减少对其他工作条件的依赖性，故在精密加工中广泛的使用该夹具，并且它还是全面质量管理的一个重要环节。（2） 、提高劳动生产率 使用夹具是否能使工件迅速的定位很夹紧并能够显著的缩短辅助时间和基本时间，提高劳动生产率。（3） 、改善工人的劳动条件 用夹具装夹工件方便、省力、安全。当采用气压、液压等装夹工件时，可家少工人的劳动强度保证生产安全。（4） 、保证工艺纪律 在生产过程中使用夹具可确保生产周期，生产强度等工艺秩序。例如：夹具设计也是工程技术人员解决高难度零件的主要手段之一。（5） 、降低生产成本 在批量生产中使用夹具时，由于劳动生产率的提高和允许使用技术等级较低的工人操作，故可明显降低生产成本。（6） 、扩大机床工艺范围这是生产条件有限的企业中常用的一种技术改造措施，如车床上的拉削，钻孔加工等，也可用夹具装夹的加工较复杂的成型面。2.6机床夹具组成和分类2.6.1机床夹具的基本组成部分 虽然各类机床夹具的结构有所不同但按主要功能加以分析。机床夹具的基本组成部分是定位元件，夹紧装置和夹具体三个部分，这也好似夹具体的主要内容。1.定位元件 定位元件是夹具的主要功能元件之一 ，通常当工件定位基准面的形状确定后，定位元件的结构也就确定了。2.夹紧装置也是夹具的主要元件之一，一般铰链压板、螺钉、夹紧装置等。3.夹具体通常夹具作为铸件的结构、锻件结构、焊接结构，形状有回转体形和底座等多种定位元件，夹紧装置等分布在夹具体不同的位置上。2.6.2机床夹具的其他组成部分 为满足夹具的其他功能要求，各种夹具好要设计其他的元件个装置。茂名学院本科毕业设计：车床拨叉上螺纹底孔加工钻床夹具的设计101.连接元件根据机床的工作特点，夹具在机床上的安装。连接常有的两种方式：一种是安装在机床工作台上，另一种是安装在机床主轴上，连接元件用于确定夹具本身在机床上的位置。2.对刀与导向装置对刀装置常见在铣床夹具中，用以对刀块调铣刀对刀前的位置，对刀时，铣刀不能与对刀块直接相连，以免碰伤铣刀的切削刃和对刀块工作表面。 导向装置钻模板、钻套、镗模的镗模支架。镗套，它们能确定刀具的位置，并引导刀具进行切削。3.其他元件和装置 根据加工的需要，有些夹具分别采用分度装夹，靠模装置上下料加工工艺机器人等。2.7机床夹具的分类2.7.1按夹具的通用特性分类 这是一种基本的分类方法，主要反应夹具在不同生产类型中的通用特性，故也是选择夹具主要依据。目前，我国常用的夹具有通用夹具、专用夹具和自动化生产夹具等五大类。 （1） 、通用夹具 通用夹具是指结构、尺寸已规格化，具有一定通用性的夹具、如三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘、台虎钳、万能分度头、顶尖、中心架、电磁吸盘等。其特点是使用性强，不需调整或稍加调整就可以装夹一定形状和尺寸范围内的各种工件，这类夹具以商品化，且成为机床附件，采用这种夹具可减少生产周期，减少夹具品种从而降低生产成本，其缺点是夹具的精度不高，生产效率也较低，且较难装夹形状复杂的工件，故使用与单件小批量生产中。 （2） 、专用夹具专用夹具是针对一个工序的要求而专门设计和制造夹具，其特点是针对性极强，没有通用性，在产品相对稳定批量较大的生产中，常用各种专用夹具，可获得较长，随着现代多品种中小批量的发展专用夹具在专用性和经济性等方面已多生许多问题。 （3） 、可调夹具可调夹具是针对通用夹具专用夹具的缺陷而发展起来的异类新型夹具对不同类型和尺寸的工件，只需调整或更换原来夹具上的个别定位元件和夹紧元件便可使用。它一般又称为通用可调夹具和成组夹具两种，前者的通用范围比通用夹具更大，后者则第二章机床夹具概述11是一种可调夹具，它按成组原理设计并能加工一组相似零件，故在多品种中，中小批生产中上午有较好的经济效应。 （4） 、组合夹具 组合夹具是一种模块化的夹具，标准的模块元件有较高的精度和耐磨性，可组装成各种夹具夹具用具既可拆除，留用组装新的夹具，由于使用组合夹具可缩短生产准备周期，元件能重复多次使用，并且有可减少专用家句数量的优点，因此、组合夹具在单件中小批多品种生产和数控加工中，是一种较经济的夹具，组合夹具也已商品化。 （5） 、自动化生产专用夹具自动化生产专用夹具主要分为线夹具和数控机床专用夹具两大类，自动线夹具有两种：一种是固定完成夹具，一种是随行夹具，数控机床夹具还包括加工中心夹具和柔性制造系统专用夹具，随着制造的现代化，在企业中数控机床的夹具比例正在增加，得以满足数控机床的加工要求，数控几传呼的典型结构是平装夹具，它是利用标准的模块组装的夹具。2.7.2按夹具使用的机床分类 这是专用夹具设计使用的分类方法，如车床、铣床、刨床、钻床、数控车床等夹具。设计专用夹具时机床的类别、组别、型别主要参数均以确定。它们不同点是机床切削成型运动不同、故夹具与机床的连接方式不同它们的加工精度要求也各不相同。2.8机床夹具设计特点机床夹具设计与其他装备设计比较有较大的差别，主要表现在以下五个方面： （1） 、要有较短的设计和制造周期，一般没有条件对夹具进行原理性实验和复杂的计算工作； （2） 、夹具的精度一般比工件的精度变了三倍； （3） 、夹具在一般情况下是单体制造的，重复制造的机会通常要求夹具在投产时一次成功。 （4） 、夹具和操作工人的关系非常的密切，要求夹具与生产条件和操作密切结合。 （5） 、夹具的社会协作制造条件较差，特别是商品化的元件较少，设计者要熟悉夹具的制造方法，以满足设计的工艺要求。茂名学院本科毕业设计：车床拨叉上螺纹底孔加工钻床夹具的设计12第三章第三章夹具设计夹具设计3.1 夹具设计概述机床夹具是用以装夹工件和引导刀具的附加装置。主要用于金属切削加工，在机床与工件、刀具之间起桥梁作用，是工艺系统中的一个重要环节。它可准确地确定工件与刀具、机床的相对位置，确保加工质量；它可以提高生产效率，降低劳动强度；它可以扩大或改变机床的使用范围等。因此，机床夹具是保证机械加工工艺过程正常进行的技术硬件之一。3.1.1机床夹具设计的基本要求和步骤 机床夹具设计的基本原则是在保证加工质量的前提下，创造好的劳动条件和高的生产率，低的生产成本，高的经济性。为达到这一基本原则，需考虑一下要求：（1）机床夹具的专用性和复杂程度要与工件的生产纲领相适应。大批量上可采用高效的定位和加紧机构。小批量生产则采用结构简单的定位和加紧机构，并尽量选用通用夹具。 （2）机床夹具应满足工件加工工序的技术要求，保证工件的加工精度，即在机械加工工艺系统中，夹具在满足以下三项要求，工件在夹具中的定位，夹具在机床上的位置，刀具的正确位置。其关键在于正确定为方法，定为元件以及定位误差的分析计算。（3）机床夹具的结构应尽量简单，并具有良好的结构工艺性，并具有防尘、防屑、排屑的良好结构及必需的润滑系统。（4）机床夹具即操作方便，又要省力又保证工人的造作安全。（5）机床夹具应能提高劳动生产率，降低工件的制造成本满足夹具一定的使用寿命和经济效应。机床夹具设计时，应综合上述各项要求，提出几种设计方案进行综合分析和比较，以期达到质量好、效率好、成本低的综合经济效果。机床夹具设计的步骤可以分为三个阶段：（1）设计准备阶段明确设计任务书，收集原始资料。要了解和分析研究有关资料。（2）机床夹具设计的总体设计阶段加床夹具的总体设计阶段是包括从方案制定到总装配图设计的全部过程。其主要工作包括确定工件的定位方式，选择或设计定位元件，计算定位误差；确定刀具的导引和对刀方式，选取或设计导引元件或对刀元件；确定工件的加紧方式，选择或设计加紧机构或装置，计算加紧力；确定夹具体及其它装置的结构形式；绘制夹具图夹具总图应遵循国家标准绘制，图形大小的比例尽量取1：1，以保证良好的直观性。总图中的视图要尽量少，要清楚地表示出夹具的工作原理和构造。；标注总图上的主要尺寸、公差与配合和技术条件。夹具总图的结构绘制完成后，需要在总图上标注五类尺寸和四类技术条件及各种公差与配合；夹具零件明第三章夹具设计13细表编制。对于夹具中的非标准零件图，要分别绘出零件图。3.1.2机床夹具的分类和组成(1) 机床夹具的分类机床夹具的种类和形式十分繁多，按照机床夹具的使用范围，大致可分为四类。a.通用夹具 b. 专用夹具 c. 组合夹具 d.通用可调夹具和成组夹具.(2) 机床夹具的组成机床夹具主要是由以下几个部分组成：a.定位元件 b.夹紧装置 c. 对刀元件 d. 导引元件 e.其它装置 f.连接元件和连接表面 g.夹具体。3.1.3工件安装与获得加工精度的方法(1)机械加工时确定工件在机床上或夹具中占有准确加工位置的过程称为定位。在工件定位后用夹紧力将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作称为夹紧。安装就是定位和夹紧过程的总和。由于工件的加工批量、加工精度要求以及结构尺寸的不同，工件在安装中的定位方式也不同。工件在机床上的安装方法有三种：茂名学院本科毕业设计：车床拨叉上螺纹底孔加工钻床夹具的设计14a.直接找正定位安装法，b.划线找正定位安装法，c 夹具定位安装法(2)工件获得尺寸精度的方法a.试切法 b.定尺寸刀具法 c.调整法 d.自动控制法(3)工件获得形状精度的方法a 轨迹法 b 成形法 c 展成法3.1.4工件在夹具中的定位原理(1)工件定位的基本原理工件定位的实质就是要使工件在夹具中占有某个正确的位置。这样的定位方法，可以转化为空间直角坐标系中决定刚体坐标的问题来分析。自由刚体在空间直角坐标系中具有六个自由度，即沿三个相互垂直的坐标轴的移动自由度和绕三个坐标轴的转动自由度。在夹具中，自由度可以理解为工件位置上的不确定。假如能使工件在夹具中的六个坐标参数保持不变，即限制工件具有的六个运动自由度，则就可以做到使工件以定位面与夹具定位元件的定位工作面保持接触或配合，允许二者在保持接触或配合的前提下发生相对滑动，但不允许脱离接触或配合，脱离接触或配合，就丧失了定位作用。工件在夹具中完成定位以后，为保持定位位置，防止工件受力后运动，工件还必须进行夹紧。工件夹紧后不能运动也并不意味着工件在夹具中的六个自由度被限制，因此要正确区分定位与夹紧的概念。(2)工件在夹具中定位的几种根据夹具定位元件限制工件运动自由度的不同，工件在夹具中的定位，由下列几种情况：a. 完全定位 b. 不完全定位 c. 欠定位 d.重复定位。3.1.5常见定位方式及定位元件工件的定位方式定位元件的结构、形状、尺寸及布置形式，主要取决于工件的加工要求、工件定位基准和外力的作用状况等因素。根据工件的定位要求，工件在夹具中的定位方式通常分为两大类：单个典型表面定位方式和组合定位方式。 (1)单个典型表面的定位及定位元件典型表面是指平面、内外圆柱面、内外圆锥面等单一几何表面，它们是组成各种不同复杂形状工件的基本单元。平面定位方式是常见的工件定位方式，其定位基准为平面，根据定位基准是否经过加工而有粗基准和精基准之分。圆孔定位方式中工件的定位基准是圆柱，相应定位元件的定位工作面是外圆面的相互配合或接触实现定位。常用的定位元件有：圆柱定位新轴，圆柱定位销和锥销。外圆定位作为定位基准定位时，常用的定位方式有圆定位套定位，V 形块定位、第三章夹具设计15支承板定位和内锥套定位。圆锥孔定位方式有长圆锥孔和短圆锥孔定位两种情况。长圆锥心轴定位长圆锥孔，限制工件五个方向的自由度；短圆锥心轴定位圆锥孔，一般为顶尖定位顶尖孔，限制工件三个方向的自由度。(2)组合定位方式及定位元件由单个典型表面作不同组合来对工件相应得几个定位面进行定位，以达到工件在夹具中的定位要求，这种定位称组合定位。3.1.6工件在夹具中的夹紧原理工件定位以后必须通过夹紧力把工件固定，就需要一个产生夹紧力的基本装置。夹紧装置一般由力源装置、中间递力机构和夹紧元件三部分组成。(1)力的夹紧力的三要素原则：三要素包括：夹紧力的作用点、方向和大小。正确施加夹紧力就是要确定夹紧力的三要素。合理选择夹紧力的作用点：夹紧力的作用点应该用在工件刚性较好的部位，以免因夹紧力引起工件变形。夹紧力的作用点应正对定位元件或位于定位元件所形成的稳定受力区内，以免因夹紧力引起工件的移动和翻转。夹紧力的作用点应尽可能靠近加工部位，这样可以减小切削力对夹紧力的作用力矩，从而减小工件加工时的变形和振动。夹紧力尽量避免直接作用在精加工的表面上，以免造成压痕。必须作用在精加工表面上时，一定要在夹紧元件上垫上比洞见材料软的垫块，或者设法增大夹紧元件与工件的接触面积。合理选取夹紧力的方向：主要夹紧力的作用方向应指向主要定位基准面。工件在家居中的定位基准面通常可分为：主要定位面；导向定位面；止推定位面或防转定位面。主要定位面的分布面积较大，限制了工件三个方向自由度，它决定工件定位的稳定性。因此主要夹紧力的作用方向应指向主要定位基准面。夹紧力的作用方向尽可能有利于减小夹紧力。夹紧力，切削力，和工件重力三力方向一致，所需夹紧力为最小。三力方向不一致，所需夹紧力较大，特别是夹紧力与切削力和重力方向相反，所需加紧里为最大，一般要尽量避免这种情况。夹紧力的方向应有助于定位，而不应破坏定位。在夹紧力的作用下，工件不应离开定位元件的定位工作面，确保主要定位面与定位元件定位工作面的可靠接触，要有一定的压力使工件定位基准压向各定位元件的定位工作面。准确计算夹紧力的大小，保持夹紧力在加工过程中的稳定 夹紧力的大小影响夹具使用的安全性和可靠性，因此必须有足够的夹紧力。但夹紧力又不能过大，过大的夹紧力会使工件及夹具产生过大的夹紧变形，影响加工精度。夹紧力的大小是根据切削力计算公式，计算出可能产生的最大切削力，并找出切削力对夹紧系统的作用影响为最大的状态，按静力平衡条件计算出所需夹紧力，最后乘以一定的安全系数作为实际茂名学院本科毕业设计：车床拨叉上螺纹底孔加工钻床夹具的设计16采用的夹紧力。(2)基本夹紧机构：基本夹紧机构是夹紧装置中的一个和重要的组成部分，一切外加的作用力都必须通过夹紧机构转化为实际夹紧力。常见的基本夹紧机构有以下几种：a.斜楔夹紧机构是利用其斜面立冬时所产生的压力来夹紧工件。斜楔夹紧机构具有增力作用。当外加一个较小的夹紧作用力可得到一个比外加力大几倍的夹紧力，但外加力一定时，斜楔的斜角越小，增力越大.斜楔夹紧机构具有改变夹紧作用力方向的特点。当外加一个作用力则斜楔产生一个与外加力方向垂直的力。斜楔夹紧机构的加紧行程很小。b.螺旋夹紧机构是利用螺旋直接夹紧工件，或者与其他元件或机构组合来夹紧工件，是应用最广的一种夹紧机构。螺旋夹紧机构具有以下结构特点：螺旋夹紧机构的夹紧力急增力比大；螺旋夹紧机构的自锁性能良好；螺旋夹紧机构的夹紧行程范围大.c.圆偏心夹紧机构的作用原理，当圆偏心回转时，就相当把曲线楔逐渐楔入在基圆。d.对中定心夹紧机构是一种同时实现对工件定心定位和夹紧作用的夹紧机动原理实现定心夹紧。这类夹紧机构的对中定心夹紧元件的移动范围较大，能适应不同定位面尺寸的工件，有较大的通用性构。该夹紧机构在夹紧过程中能使工件相对某一轴线或对称面保持对称性或对中性，即实现定心夹紧。对中定心夹紧机构的工作原理有两基本类型：a.对中定心夹紧元件以均匀等速移。对中定心夹紧元件以均匀弹性变形原理实现定心夹紧。3.1.7确定刀具位置及钻套的选择(1)确定刀具位置的元件主要是各种钻套。钻套是钻具的一种主要元件，因为钻头的引导作用是通过钻套来实现的。有了钻套，加工前工件就不必进行划线和找正，因而可以提高生产率，并容易保证工件加工表面的精度。钻套可用来引导各种加工孔用的刀具，如钻头、中心钻、扩孔钻、划钻、绞刀、丝锥及复合钻头及复合划钻等。其作用是确定刀具的位置和预防刀具引偏。概括起来说，钻套是为了达到下列几个目的的面采用的a.保证被加工孔的位置精度。钻套组要是用来保证被加工孔的位置精度。但当孔的位置精度要求很高，用钻头的刃带引导不能保证时，应设计专用引导部分。b.避免刀具损坏。例如在斜面上钻孔时，如果钻套引导，则在钻孔时很容易使钻头折断。c.提高加工表面的光洁读和几何精度。这个作用主要是对刀具的前引导装置来说的。当刀具的前部于以扶持后，可以防止刀具的偏移，并能使加工过程更加稳定，防止震动，有利于提高加工表面的光洁度和几何精度。同时，也可以减少对原始尺寸的误差。在钻床上加工是这一点尤为重要，因此此时即使刀杆的钢度很好，但钻床主轴的外伸量较大，以及间隙的存在，都能成为刀具工作不稳定的原因。d.保证可靠的完成钻孔后的第二步工作，如铰孔、攻丝、锥坑、柱坑、划圆槽、划平面等。当进行这些加工时，有了钻套的引导，可以更有利于工件的精度和光洁度。第三章夹具设计17(2)钻套的选择一般常用的钻套已经标准化了，如果标准钻套不能满足工序的要求或钻具结构的要求，则应设计专用钻套。钻套按结构形式和使用情况分为四种：固定钻套、可换钻套、快换钻套及特种钻套，先分述于下：钻套内孔进口处应做成圆角，内孔下端有时也做成圆角，以有利于导屑，钻套的外径应选得使钻套壁不要太薄。钻套壁厚与其直径有关，最薄的壁厚当 D 为 2-4mm 时。可达 0.7mm。钻套的寿命与使用和维护的情况有关，也于工件的精度要求有关，钻套和刀具之间的间隙，会引起被加工孔的位置误差，故当钻套的磨损超过一定限度时，必须更换钻套。更换时必须压出钻套并重新修正座孔，此时，新钻套的外径应根具扩大后的孔座来配制，这将使修理时间加长。因本零件是大批量生产，但是在铰孔是所用夹具不同，所以仍采用固定钻套。(2)钻套的材料与热处理。钻套的材料一般为 T10A、T12A、CrMn 或 20 号钢渗碳淬火。通常当内径 d10 毫米时，采用 CrMn 钢，热 处理至 HRC5863；当d=1021 毫米时，用法 T10A、T12A 钢热处理至 HRC6364；当 d21 毫米时，用20 号钢，渗碳深度 0.81.2 毫米。淬火至 HRC6064。(3)钻套的高度。钻套的高度对被加工孔轴线的位置度和钻套的磨损情况，都有显著的影响。当钻套较高时，会加剧刀具和钻套的磨损；当高度过低时，又会降低引导精度，所以根据工作的具体条件，正确选择钻套的高度是一个比较重要的问题。在一般情况下，钻套的高度可按照钻套的标准选取。下表所示为钻套标准的高度尺寸，可供设计时参考。表 21钻套标准高度钻套内径d(mm)钻套高度 H(mm)钻套内径 d(mm)钻套高度H(mm)0.51但在某些情况下，还应考虑下列因素来确定钻套的高度。1)内径小的钻套其高度 H 与孔 d 之比可取的大一些，反之可取小一些。在表中就反映了这一特点。2)当被加工的精度及位置精度较高时，钻套的高度应取得大一些；反之，可取得小些。茂名学院本科毕业设计：车床拨叉上螺纹底孔加工钻床夹具的设计183)引导绞刀用的钻套，其高度除应满足导向精度外，还需与绞刀的引导部分相协调。一般铰套的高度应取的比钻套大一些。4)钻斜孔用的钻套，其引导部分应你普通钻套长些为宜。5)当被加工孔的深度较深时，钻套引导部分的长度应取的大一些；反之，可取的小一些。由此可知，钻套的高度与孔径、加工精度和孔深都有关系。另外，还与工件材料、钻头的本身刚度以及工件表面的形状有关。在高强度的材料上钻孔，在粗糙表面上钻孔或钻头的刚度较低时，宜用较长的钻套。在选用时，必须根据具体的情况，灵活运用。(4)钻套的内径。钻套内径 d 应按钻头或其他孔加工刀具的引导部分来确定。钻套与刀具配合间隙的大小，也直接影响被加工孔的精度，因此，按不同的加工要求，它的孔径可与刀具成以下配合：1)加工 9 级精度以下的孔时，钻套孔径的名义尺寸等于刀具的最大尺寸，其公差可按基轴 G7 或 F8。2)加工精度要求较高的孔时，钻套孔径可用 H7 或 H6 公差。3.1.8夹具总图的绘制及标注(1)夹具总图的绘制当选定结构，绘出草图之后，即可正式绘制总图。图纸是工程的语言，必须表达准确、清晰。在草图中所设想的设计意图，往往需要通过正式绘图才能加以完善，所以制总图时要认真、仔细，切忌草率从事。绘制夹具总图，必须符合国家制图标准。主要图应按工作位置画出，图形尽量按比例，否则容易引起错觉。现将绘制夹具总图的一般规定和要求分别叙述如下。a.夹具总图上应表示的内容夹具总图上一般应表示下列内容：1)工件轮廓图，特别是定位基准部分和加工面(用假象线绘出)。必要时还需画出刀具和有关辅助工具的轮廓图用假象线绘)。2)夹具结构的投影图和必要的结构图。3)夹具总图上以内标注的主要尺寸和技术条件。4)有关制造、使用、调整、维修等方面的特殊要求和说明，以及联用图号等。5)夹具零件号。6)标题栏。其形式各厂有所不同 ，按厂规办理。b.绘制总图的程序及要求1)未开始动手之前，先初步考虑以下结构的布置，按预想的结构大小选取幅面，以能花下全部总图为原则，如总图太大，可以分几张总图。2)选择投影面，通常按工件在加工时操作者正对的面为投影面。以次来布置视图。第三章夹具设计19视图数目按夹具结构情况而定。3)按所处的加工位置，画出工件轮廓图。首先画出定位基准，在画工件外轮廓及加工部位。如工件图上的投影面与夹具面上的投影面不同时，则要经过投影改造。在确定安装工件的空间或考虑夹具上活动件的位置时，有了工件轮廓，就可以只管地看出是否会发生干涉问题。在初加工工序中工件的轮廓，按毛胚图绘制，并保留适当的余地。4)按工序单(卡)上的定位简图，画出有关定位元件。5)按考虑的夹紧方案，画出夹紧装置。通过画夹紧装置，就可以把原设想的夹紧方案具体化，此时应注意尽量选用标准件。画图时，最好几个投影结 合起来同时画。6)画出刀具引导装置。按按工序卡上的定位简图即可画出这一装置。7)画出夹具本体及其他的零件。8)注上夹具零件号。零件要顺次标注。标注总图上的主要尺寸及技术条件。9)填写标题栏。10)画完总图，应自行复查一遍，检查有无考虑不到的问题。3.1.9机床夹具总图上尺寸的标注机床夹具总图上应标注的尺寸有：夹具外轮廓尺寸 A；工件与定位元件间的联系尺寸 B；刀具与定位元件的联系尺寸 C；夹具与机床的连接尺寸 D；夹具零不见的主要配合尺寸 E 共五类。(1)夹具外形轮廓尺寸 A：指夹具在长、宽、高三个方向上的外形最大极限尺寸。另外还包括可移动部分的运动件在空间可达到的极限尺寸。此类尺寸的作用在于避免夹具与机床或刀具发生干涉。(2)工件与定位元件间的联系尺寸 B：主要指工件定位面与定位元件定位工作面的配合尺寸和个定位元件的位置尺寸。依据工件在本道工序的加工的加工技术要求，并经计算后进行标注。此类尺寸的作用定位精度，满足加工要求，是计算定位误差的依据。(3)刀具与定位元件的联系尺寸 C：主要指对刀元件，导引元件与定位元件的位置尺寸；导引元件之间的位置尺寸及导引元件之间的位置尺寸及导引元件与刀具（或镗杆）导向部分的配合尺寸，作用在于保证对刀精度及刀具的精度。(4)夹具与机床的连接尺寸 D：主要指夹具与机床轴端的连接尺寸或夹具定位键、U 型槽与机床工作台 T 型槽的连接尺寸，作用在于保证夹具在机床上的安装精度。(5)夹具零部件的主要配合尺寸 E：夹具零部件有配合要求的表面，应该配合性质和配合精度标注配合尺寸，以保证夹具装配后能满足规定的使用要求。3.1.10机床夹具总图上技术条件的标注机床总图上应标注的技术条件，主要是指各有关重要表面的相互位置精度要求。其内容如下：茂名学院本科毕业设计：车床拨叉上螺纹底孔加工钻床夹具的设计20(1)定位元件之间的相互位置要求。指多个定位元件组合定位时，它们之间的相互位置要求或多件装夹时相同定位元件之间的相互位置要求。目的是保证定位精度。(2)定位元件与连接元件和（或）夹具体地面的相互位置要求。工件在机床上的最终位置是由定位元件和连接元件和（或）夹具体地面的相互位置来确定，故它们之间就应当有一定的相互位置要求。(3)导引元件与连接元件和（或）夹具体地面的相互位置要求。只有保证了导引元件与连接元件和（或）夹具体地面的相互位置要求，才能保证刀具对工件的正确位置。(4)导引元件一定位元件间的相互位置要求。指钻、镗套与定位元件间的相互位置要求。3.1.11机床夹具调刀尺寸的标注调刀尺寸指调刀基准至对刀元件工作表面或导引元件轴线之间的位置尺寸。调刀尺寸是夹具与工件加工尺寸直接相关的尺寸，也是夹具总图上的关键尺寸。调刀尺寸的公差 T（D）调刀尺寸和工件的加工尺寸直接想对应，它的公差 T（D）与工件直接对应尺寸公差 T（w）应满足下列不等式 T（D）T（W）Ti-T(M) (2-1)式中 T（D）夹具的调刀尺寸公差； T（W）工件直接对应尺寸的公差；Ti除夹具调刀尺寸公差 T（D）和夹具磨损误差 T(M)外的影响工件加工精度的工艺系统其他误差的总和； T(M)夹具磨损引起的加工误差（简称夹具磨损误差）。当工件的生产规模较大时，就应当适当减少夹具的调刀公差 T（D），从而增大夹具磨损公差 T(M)；当工件生产规模较小时，可不考虑夹具磨损的影响，即 T（D）T（W）Ti （2-2）这样就放大了夹具的调刀尺寸公差，有利于夹具的制造、装配。一般取 T（D）=（1/51/2）T（W） （2-3）系数值的大小应根据定位误差的大小选取，即工件的定位误差PE 对夹具调刀尺寸所对应的工件加工尺寸有直接影响，则系统取较小值（如 1/5），无直接影响，取较大值。夹具调刀尺寸或工序尺寸标注有三中方法：(1)按设计尺寸或工序尺寸直接标注。 若设计尺寸或工序尺寸与带标注的调刀尺寸直接对应，则可依据设计尺寸或工序尺寸直接标注调刀尺寸。见设计（或工序）尺寸换成双向对称偏差的平均尺寸，并将其公差缩小为（1/51/2）即为调刀尺寸。(2)用尺寸链计算的方法标注。设计尺寸在加工中间是间接保证的尺寸，工序尺寸第三章夹具设计21是未知数，则需通过尺寸链计算法来标注调刀尺寸。 注是应该注意一下两个问题：1)成环中某误差是单向分布，则应根据误差分布特性对调刀尺寸的基本尺寸进行修正。例如夹具元件的磨损引起的误差常是单向性的，这时可对调刀尺寸的基本尺寸进行修正，使充分利用预留磨损量一延长夹具使用寿命。2)件以外圆在 V 形块上定位，则往往要由标准测量心轴来体现调刀尺寸。因为 V形块理论圆虽然是标注调刀尺寸的依据，但是由于 V 形块理论圆的尺寸往往不是整数，不可能专门制造一根理论圆的精密测量心轴来体现调刀基准。通常是选用现有的标准测量心轴来代替理论圆的直径，计算出调刀尺寸 H 的修正值H，即可得到有标准测量心轴体现的调刀尺寸。即：H=do-d 式中H调刀尺寸 H 的修正值，mm;do计算 V 形块的理论圆直径，mmd标准测量心轴直径，mmaV 形块的斜面夹角。修正值的正负要视改用标准测量心轴后引起调刀尺寸的变化方向而定。3) 对刀样件标注。当夹具的调刀尺寸不便直接进行测量和调整时，可采用对刀样件对调刀尺寸进行测量和调整，以保证所标注的调刀尺寸。3.2 夹具设计3.2.1 问题的提出工序工序内容 单边余量工序尺寸表面粗糙度工序 11车拨叉头端面2.5mm30mm12.5m2.钻 15H8 孔714mm12.5m3.镗 15H8 孔0.8mm14.8mm6.3m4.铰 15H8 孔0.2mm(15H8)mm0.0270153.2m5.倒孔口角1mm1mmX45o12.5m工序 2粗铣拨叉脚两端面1.7mm7.6mm00.1012.5m工序 3铣拨叉脚内侧面3.5mm50H12()mm0.25012.5m工序 4铣操纵槽6.513mm0.2012.5m工序 5加工上螺纹底孔5H14 孔2.55H14()mm0.3012.5m表 31各加工表面的加工余量、工序尺寸及公差茂名学院本科毕业设计：车床拨叉上螺纹底孔加工钻床夹具的设计22已知条件为也表 31 及图 3-1 所示，本设计任务是为工序 5 加工上螺纹底孔设计钻床夹具。为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。现设计车床拨叉上螺纹底孔 5h14mm 的钻床夹具。如下图 31 所示：图 315H14 孔为销孔，用于圆锥销连接拨叉头和轴。本工序的加工要求为：孔径5H14（0.180）mm,表面粗糙度为12.5aRm，孔的轴线在操纵槽对称面上，对 5H14孔的轴线位置度允差为 0.2mm。本工序的加工条件为：Z515 标准麻花钻。工件上拨叉头端面、5H14 孔、操纵槽、拨叉脚内侧面均已加工，达设计图样要求，拨叉脚端面已粗加工。未淬硬钢实心毛坯上钻孔的经济精度为 IT1112，表面粗糙度为12.5aRm，在钻夹具上加工时适当控制切削用量，可以保证也的尺寸精度要求和表面粗糙度要求。因此，在本工序加工时，主要应考虑如何保证孔轴线与 15H8 孔轴线的位置度要求。3.2.2定位方案设计第三章夹具设计23图 32 定位方案如图所示，以 15F8 孔为主要定位基准，限制 4 个自由度，以操纵槽为止推基准，限制 1 个自由度，以拨叉脚内侧面为防转基准，限制 1 个自由度，来进行夹紧。该方案按照基准重合原则确定，不存在基准不重合误差，有利于保证加工精度，而且夹紧点靠近加工面，夹紧力方向与切削力方向相反，可以抵消部分切削力，有利于提高夹紧刚性。缺点是夹紧力过大容易引起定位元件变形。3.2.3 定位元件设计根据定位方案，设计定位元件结构如图 3-2 所示，15H8 孔采有圆柱定位心轴定位，操纵槽采用双面偏心轮定心夹紧装置，拨叉脚内侧面采用圆柱挡销定位。圆柱心轴的直径及公差为 15f7（1.0160.034）mm。3.2.4切削力与夹紧力计算钻削力的主要分力为垂直方向的分力，由图 3-2 可知，垂直方向的切削力与夹紧力方向垂直，所以此分力完全由定位心轴和偏心轮轴承受。横向分力 F，20.80.34/pFD fKL为钻头直径 5mm，f 为进给量取 0.16mm/r，为修正系数取 0.6，为夹紧力pK作用点到轴心距离，为了抵消重心产生的力偶，L 取比实际值小些，这里取 LD，代入公式得：，所以所需夹紧力非常小。0.80.34 5 0.1610.4FN 3.2.5 定位误差计算圆柱心轴与工件 15H8 孔的配合为 ，影响位置度的定位误差为：8157Hf此误差小于工件相应位置度公差maxmin(150.027)(150.034)0.061()DDdmm的三分之一，即茂名学院本科毕业设计：车床拨叉上螺纹底孔加工钻床夹具的设计24图 32 夹具定位位元件和夹紧装置结构方案所以定位方案及定位元件满中加工要求。3.2.6 导向方案选择导向方案如图 3-2 所示。由于零件的生产类型为大批生产，考虑钻套磨损后可以更换，选择标准结构的可换钻套。根据夹具手册表 2.57，钻套至工件表面的距离按（11.5）d57.5mm 选取，考虑本工序加工时钻头较细，切屑容易将钻头挤断，应有足够的排悄空间，钻套至工件表面的距离取 6mm。3.2.7 导向元件设计根据夹具手册表 2.55，衬套与钻模板的配合选 H7/n6，钻套与衬套的配合选F7/m6。根据夹具手册表 2.56、表 3.2113 确定换钻套为：5F710m620 GB/T2264-91（）。0.0220.0150.0100.0065 8(),10 6(),20,8dFDmHhmm根据夹具手册表 3.2118 确定衬套为：A1020GB/T226391 （）。0.0280.0230.0130.01210 8(),15 6(),20dFDnhmm3.2.8 导向误差计算根据夹具手册表 1.78，导向误差为3211()22rddddhbKKmep ddl 式中：d-可换钻套内孔最大直径，d=5.022mm;-钻头最小直径，根据 GB3136-85, =4.982mm;1d1d-可换钻套外径的最小直径，10.006mm;2d2d-固定衬套内孔的最大直径，10.028mm;3d3de-可换钻套内外轴线的偏心量，e=0.004mm(按同轴度公差 0.008mm);l-可换钻套的导向长度，l=28mm;h-钻套与工件之间的距离，h=6mm;b-钻孔深度，b=23mm;K-配合间隙的概率的系数，0.5；m-可换钻套安装偏心的概率系数，m=0.4;p-钻头偏斜的概率系数，p=0.35。10.0610.2()3Dmm第三章夹具设计25将各参数代入上式得：，可以保证位置度的要求。10.0350.23Tmmmm3.2.9夹紧装置的设计夹紧装置如图 3-2 所示，偏心轮 13 兼有定心和夹紧的作用，能保证槽面与偏心轮13 接触良好，定位误差小，而且结构简单，操作方便。3.2.10设计夹具体在上述定位、引导、夹紧方案的基础上，设计出夹具体，将各部分连接成整体。3.2.11夹具工作原理 图 33如图 31 及图 33 所示本夹具使用在立式钻床上，加工车床拨叉上螺纹底孔5F8mm，工件以 15 孔、50mm 叉口及 13mm 槽，分别在定位心轴 12、挡销 3 及偏心轮 13 上定位。转动手柄 17，使偏心轮 13 顺时针转动，偏心轮上的对称弧面楔入工件 13mm 槽内，定位并夹紧工件。3.3 夹具在安装和操作时应注意的事项3.3.1 夹具的安装当夹具的各个零件生产出来后，就要对它进行安装。安装夹具看起来是非常简单的事情，但是不同的人安装同样的夹具，其安装的夹具误差都不一样。(从瑞士手表的安装准确度，其秒针走时误差一年相隔一秒与一星期相隔一秒的例子得启示)公司有专人安装夹具的队伍，在某些程度上提高了安装精度。在安装夹具的过程中要注意一些事项：(1)先以平衡的方式把钻模板和夹具体以两个锥销定位，接着依次上固定螺钉。(2)垫铁留有余量，在安装上去后，等检验精度的时候再磨削部分余量至达到要求。茂名学院本科毕业设计：车床拨叉上螺纹底孔加工钻床夹具的设计26按照磨损规则是尽量的初次磨削最少的余量，可以使使用时间加长,减少成本。(3)衬套用专用的夹钳装入，实际装入时应有一定的阻力，最佳效果是一次性装入。钻套以旋转的方式逐渐装入，当装入大约 2/3 时候旋出，再完全装入。(4)定位柱套入后即旋紧螺母，当需要调整精度时再作更换，一般情况是不需要调整和更换的。(5)安装夹紧座时，需同时上两个固定螺钉。如果螺孔已经回孔，就有一次性装入，未回孔的先独立旋进 1/2 后旋出，然后整体旋进即可。(6)装支板对照总装图的形式装入，其中有一反向螺栓，装在第 2 支板上即可(支板序号以总装图从左往右为序) 。(7)最后,以总装图的标准配上夹紧螺钉。3.3.2夹具在操作时应注意的事项现代化生产要想有好的经济效益，必须提高劳动生产率而影响生产率的因素很多,金属加工中一个重要的影响因素就是工件在夹具上的装夹。夹具设计依据的原则是简捷、实用、快速、可靠.这里的“快速”指的就是快速装夹。根据工件的种类、结构特征的不同，可采用不同的形式。合理的装夹形式不但能达到快速、高效的目的而且能减轻工人的劳动强度，一般夹具设计出来成为产品后,就有一个装夹
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