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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書（指導(dǎo)教師填）
題目名稱 液壓三爪卡盤
學(xué)生姓名
牛玉恒
所學(xué)專業(yè)
數(shù)控技術(shù)
班級(jí)
數(shù)控0731
指導(dǎo)教師姓名
劉豫喜
所學(xué)專業(yè)
職稱
講師
一、設(shè)計(jì)（論文）主要內(nèi)容及進(jìn)度
1. 了解夾具的特點(diǎn)，基本結(jié)構(gòu)及原理。
2. 三爪卡盤螺旋擺動(dòng)式液壓缸增力機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和原理。
3．主要參數(shù)確定與結(jié)構(gòu)計(jì)算。
4. 凹槽輪廓線的設(shè)計(jì)。
5．夾具在安裝和操作時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)。
6．單工位夾具與成組夾具的分析
7．誤差分析。
二、主要技術(shù)指標(biāo)(或研究目標(biāo))
本論文設(shè)計(jì)一種在三爪卡盤上加裝擺動(dòng)式液壓缸和平面螺旋機(jī)構(gòu)的螺旋擺動(dòng)式液壓缸增力機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的機(jī)床如車床、銑床上三爪卡盤的工作一般依靠工人用手工進(jìn)行夾緊,這不但增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且所需夾緊力非常大,還常常有夾不緊的情況，阻礙了生產(chǎn)率的提高。通過(guò)在三爪卡盤加裝擺動(dòng)式液壓缸和平面螺旋機(jī)構(gòu)構(gòu)成螺旋擺動(dòng)式液壓缸增力機(jī)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)與原有卡盤體的較好結(jié)合,并使外加壓力能轉(zhuǎn)換成圓周運(yùn)動(dòng),且其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,工作可靠,能達(dá)到較高的增力比，具有良好的經(jīng)濟(jì)性和可行性。
三、進(jìn)度計(jì)劃
2009.11~2010.1 調(diào)研、收集資料，熟悉課題內(nèi)容，完成開(kāi)題報(bào)告
2010.1~2010.3 選擇設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行理論計(jì)算，完成中期檢查。
2010.3~2010.5 對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算﹑校核，繪制圖紙，完善結(jié)構(gòu)。
2010.5~2010.6 整理圖紙，寫說(shuō)明書及整理說(shuō)明書，完善相關(guān)資料，準(zhǔn)備答辯
四、重要參考文獻(xiàn)
[1] 唐增寶等 ,機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)(第二版),華中科技大學(xué)出版社,1995.3
[2] 王廣環(huán)，液壓技術(shù)應(yīng)用.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2001；
[3] 王洪潢,成本會(huì)計(jì),中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社,1993.3
[4] 聶桂平,錢可強(qiáng),工業(yè)設(shè)計(jì)表現(xiàn)技法.機(jī)械工業(yè)出版社,1998.12
[5] 李貴軒,設(shè)計(jì)方法學(xué).世界圖書出版社,1989.7
[6] 覃小斌,王士虎,張卉,許永年,工程制圖,中央廣播電視大學(xué)出版社,1997.7
[7] 鐘志華,周彥偉,現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法.武漢理工大學(xué)出版社,2001.8
[8] 濮良貴,紀(jì)名剛,機(jī)械設(shè)計(jì)(第六版),高等教育出版社,1996
[9] 薛源順,機(jī)床夾具設(shè)計(jì)(第二版),機(jī)械工業(yè)出版社,2003.1
[10] 張?jiān)?成本管理學(xué),山東人民出版社,1984.3
[11] 羅佑新，張龍庭，李 敏,灰色系統(tǒng)理論及其在機(jī)械工程中的應(yīng)用.長(zhǎng)沙：國(guó)防科技大學(xué)出版社，2001
[12] 朱耀祥等，計(jì)算機(jī)輔助孔系組合夾具組裝設(shè)計(jì)系統(tǒng).機(jī)械工藝師，1994.
[13] 劉友才，機(jī)床夾具設(shè)計(jì),北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992
教研室主任簽字： 年 月 日
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告
題目名稱 液壓三爪卡盤
學(xué)生姓名
專業(yè)
數(shù)控技術(shù)
班級(jí)
一、選題的依據(jù)和意義
本論文設(shè)計(jì)一種在三爪卡盤上加裝擺動(dòng)式液壓缸和平面螺旋機(jī)構(gòu)的螺旋擺動(dòng)式液壓缸增力機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的機(jī)床如車床、銑床上三爪卡盤的工作一般依靠工人用手工進(jìn)行夾緊,這不但增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且所需夾緊力非常大,還常常有夾不緊的情況，阻礙了生產(chǎn)率的提高。通過(guò)在三爪卡盤加裝擺動(dòng)式液壓缸和平面螺旋機(jī)構(gòu)構(gòu)成螺旋擺動(dòng)式液壓缸增力機(jī)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)與原有卡盤體的較好結(jié)合,并使外加壓力能轉(zhuǎn)換成圓周運(yùn)動(dòng),且其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,工作可靠,能達(dá)到較高的增力比，具有良好的經(jīng)濟(jì)性和可行性。
三、設(shè)計(jì)（或研究）的內(nèi)容
1. 了解夾具的特點(diǎn)，基本結(jié)構(gòu)及原理。
2. 三爪卡盤螺旋擺動(dòng)式液壓缸增力機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和原理。
3．主要參數(shù)確定與結(jié)構(gòu)計(jì)算。
4. 凹槽輪廓線的設(shè)計(jì)。
5．夾具在安裝和操作時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)。
6．單工位夾具與成組夾具的分析
7．誤差分析。
四、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）所用的方法
主要是在原有結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)螺旋盤，一個(gè)擺動(dòng)油缸及柱塞等。大錐齒輪背面加工出凹槽，圓柱活塞一端與槽配合，另一端裝在液壓缸定子葉片的孔中，端部裝有彈簧，柱塞在彈簧作用下，一端始終與凹槽接觸。
五、主要參考文獻(xiàn)與資料獲得情況
[1] 唐增寶等 ,機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)(第二版),華中科技大學(xué)出版社,1995.3
[2] 王廣環(huán)，液壓技術(shù)應(yīng)用.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2001；
[3] 王洪潢,成本會(huì)計(jì),中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社,1993.3
[4] 聶桂平,錢可強(qiáng),工業(yè)設(shè)計(jì)表現(xiàn)技法.機(jī)械工業(yè)出版社,1998.12
[5] 李貴軒,設(shè)計(jì)方法學(xué).世界圖書出版社,1989.7
[6] 覃小斌,王士虎,張卉,許永年,工程制圖,中央廣播電視大學(xué)出版社,1997.7
[7] 鐘志華,周彥偉,現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法.武漢理工大學(xué)出版社,2001.8
[8] 濮良貴,紀(jì)名剛,機(jī)械設(shè)計(jì)(第六版),高等教育出版社,1996
[9] 薛源順,機(jī)床夾具設(shè)計(jì)(第二版),機(jī)械工業(yè)出版社,2003.1
[10] 張?jiān)?成本管理學(xué),山東人民出版社,1984.3
[11] 羅佑新，張龍庭，李 敏,灰色系統(tǒng)理論及其在機(jī)械工程中的應(yīng)用.長(zhǎng)沙：國(guó)防科技大學(xué)出版社，2001
[12] 朱耀祥等，計(jì)算機(jī)輔助孔系組合夾具組裝設(shè)計(jì)系統(tǒng).機(jī)械工藝師，1994.
[13] 劉友才，機(jī)床夾具設(shè)計(jì),北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992
六、指導(dǎo)教師審批意見(jiàn)
年 月 日
河南工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
液壓三爪卡盤
學(xué)生姓名
系（部） 機(jī)械工程系
專 業(yè) 數(shù)控技術(shù)
指導(dǎo)教師
2010年 5 月 31日
河南工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（或論文）
摘 要
本論文設(shè)計(jì)一種在三爪卡盤上加裝擺動(dòng)式液壓缸和平面螺旋機(jī)構(gòu)的螺旋擺動(dòng)式液壓缸增力機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的機(jī)床如車床、銑床上三爪卡盤的工作一般依靠工人用手工進(jìn)行夾緊,這不但增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且所需夾緊力非常大,還常常有夾不緊的情況，阻礙了生產(chǎn)率的提高。通過(guò)在三爪卡盤加裝擺動(dòng)式液壓缸和平面螺旋機(jī)構(gòu)構(gòu)成螺旋擺動(dòng)式液壓缸增力機(jī)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)與原有卡盤體的較好結(jié)合,并使外加壓力能轉(zhuǎn)換成圓周運(yùn)動(dòng),且其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,工作可靠,能達(dá)到較高的增力比，具有良好的經(jīng)濟(jì)性和可行性。
關(guān)鍵詞： 三爪卡盤，液壓缸，夾具，增力
Abstract
This paper design a 3 Java Card the installation of the swing hydraulic pressure tank peace side spiral the spiral swing hydraulic pressure tank increased power structure. Traditional machine tools such as lathes, Miller, Chuck 3 Claws of workers in general rely on a manual for gripping, this will not only increase the intensity of the work of the workers, and the required gripping power is very great, but also a folder is not immediately are often the case, hinder the increase in productivity. The 3 Claws chuck the installation of the swing hydraulic pressure tank peace side spiral institutions constitute a spiral swing hydraulic pressure tank increased authority to achieve the original chuck the better, and the additional pressure can be converted into a circular movement and the simple, reliable, can achieve a higher increase to more than a sound economic and practical.
Key words: Three-jaw chuck, hydraulic cylinders clamps force
II
目 錄
前言·······················································································································1
第1章 夾具介紹···································································································2
1.1 夾具的特點(diǎn)································································································2
1.2 研究夾具的目的和意義················································································5
1.3 夾具的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)·······································································5
1.4 夾具的基本結(jié)構(gòu)和原理················································································6
第2章 三爪卡盤螺旋擺動(dòng)式液壓缸增力機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和原理······························7
第3章 主要參數(shù)確定與結(jié)構(gòu)計(jì)算······································································8
3.1 液壓腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)·······················································································8
3.2 轉(zhuǎn)子葉片數(shù)的設(shè)計(jì)······················································································8
3.3 擺動(dòng)角的設(shè)計(jì)·····························································································8
3.4 定子圓柱活塞杠面積的設(shè)計(jì)·········································································8
第4章 凹槽輪廓線的設(shè)計(jì)··················································································10
4.1 輪廓面段數(shù)的確定····················································································10
4.2 活塞杠升程的確定····················································································10
4.3 參數(shù)θ1的設(shè)計(jì)·························································································11
4.4 參數(shù)β的設(shè)計(jì)··························································································13
第5章 夾具在安裝和操作時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)························································14
5.1 夾具的安裝······························································································14
5.2 夾具在操作時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)·······································································14
第6章 夾具的經(jīng)濟(jì)效益分析··············································································16
第7章 單工位夾具與成組夾具的分析································································18
7.1定位基準(zhǔn)與定位元件的選擇·········································································18
7.2夾緊元件與夾緊力的選擇·············································································18
7.3夾具基體的設(shè)計(jì)夾具基體·············································································18
7.4機(jī)殼成組夾具結(jié)構(gòu)······················································································19
第8章 誤差分析··································································································22
8.1定位誤差分析···························································································22
8.2 裝備誤差分析··························································································22
參考文獻(xiàn)··············································································································24
致謝·····················································································································25
V
前 言
隨著我國(guó)改革開(kāi)放的不斷深入，市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體系的不斷完善，我國(guó)工業(yè)逐漸向成熟化發(fā)展。在整個(gè)機(jī)械工業(yè)中，設(shè)計(jì)在其中占有的地位日益顯現(xiàn)出來(lái)。工業(yè)設(shè)計(jì)主要包括三個(gè)方面的內(nèi)容。第一是產(chǎn)品設(shè)計(jì),第二是與產(chǎn)品有關(guān)的視覺(jué)傳達(dá)設(shè)計(jì)，如產(chǎn)品的包裝、商業(yè)廣告等平面設(shè)計(jì)。第三是由產(chǎn)品設(shè)計(jì)擴(kuò)展的環(huán)境設(shè)計(jì)．如產(chǎn)品的展示與陳列，商品櫥窗設(shè)計(jì)以及室內(nèi)設(shè)計(jì)等。
產(chǎn)品設(shè)計(jì)作為工業(yè)設(shè)計(jì)的核心，它涉及的面廣，從人們的衣食住行，到社會(huì)的各行各業(yè)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)無(wú)時(shí)不有，無(wú)時(shí)不在。產(chǎn)品設(shè)計(jì)的對(duì)象既包括一般的日用生活制品，也包括工業(yè)生產(chǎn)的機(jī)床，加工工具；既包括家用小電器產(chǎn)品，也包括專業(yè)的儀器，儀表；既包括私有的自行車，摩托車，也包括大型的汽車，飛機(jī)等交通工具；“從口紅到宇宙飛船”都是屬于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)的范疇，本論文主要針對(duì)加工工具設(shè)計(jì)，在一定范圍內(nèi)又稱“加工輔助設(shè)計(jì)”，即機(jī)床夾具體的設(shè)計(jì)。
本論文設(shè)計(jì)一種在三爪卡盤上加裝擺動(dòng)式液壓缸和平面螺旋機(jī)構(gòu)的螺旋擺動(dòng)式液壓缸增力機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的機(jī)床如車床、銑床上三爪卡盤的工作一般依靠工人用手工進(jìn)行夾緊,這不但增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且所需夾緊力非常大,還常常有夾不緊的情況，阻礙了生產(chǎn)率的提高。通過(guò)在三爪卡盤加裝擺動(dòng)式液壓缸和平面螺旋機(jī)構(gòu)構(gòu)成螺旋擺動(dòng)式液壓缸增力機(jī)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)與原有卡盤體的較好結(jié)合,并使外加壓力能轉(zhuǎn)換成圓周運(yùn)動(dòng),且其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,工作可靠,能達(dá)到較高的增力比，具有良好的經(jīng)濟(jì)性和可行性。
第1章 夾具介紹
1.1 夾具的特點(diǎn)
在機(jī)床上加工工件時(shí),我們可以看到兩種不同的情況:一種是用劃針或指示表等量具,按工件的某一表面,或者按工件表面上所劃的線進(jìn)行找正,使工件在機(jī)床上處于所需要的正確位置,然后夾緊工件進(jìn)行加工;另一種是把工件安裝字夾具上進(jìn)行加工。為了在工件的某一部位上加工出符合規(guī)定技術(shù)要求的表面,一般都按工件的結(jié)構(gòu)形狀,加工方法和生產(chǎn)批量的不同,采用各種不同的裝置將工件準(zhǔn)確,方便的而可靠地安裝在機(jī)床上,然后進(jìn)行加工.這種用來(lái)安裝的工件以確定工件與切削刀具的相對(duì)位置并將工件夾緊的裝置稱為“機(jī)床夾具”。在實(shí)際的生產(chǎn)中,例如活塞,連桿的生產(chǎn)線上,幾乎每道工序中都采用了夾具。十分明顯,如果不采用夾具,不但工件的加工精度難以保證,而且加工生產(chǎn)率也會(huì)大大降低,有時(shí)甚至?xí)斐蔁o(wú)法加工的情況。除了機(jī)床加工時(shí)需要使用夾具外,有時(shí)在檢驗(yàn),裝配等的工序中也要用到夾具,因之在這種場(chǎng)合中用到的夾具可分別稱為“檢驗(yàn)夾具”和“裝配夾具”。
機(jī)床夾具通常是指裝夾工件用的裝置:至于裝夾各種刀具用的裝置,則一般稱為“輔助工具”。輔助工具有時(shí)也廣義地包括在機(jī)床夾具的范圍內(nèi)。按照機(jī)床夾具的應(yīng)用范圍,一般可分為通用夾具,專用夾具和可調(diào)整式夾具等。
通用夾具是在普通機(jī)床上一般都附有通用夾具,如車床上的卡盤,銑床上的回轉(zhuǎn)工作臺(tái),分度頭,頂尖座等。它們都一標(biāo)準(zhǔn)化了,具有一定的通用性,可以用來(lái)安裝一定形狀尺寸范圍內(nèi)的各種工件而不需要進(jìn)行特殊的調(diào)整。但是,在實(shí)際生產(chǎn)中,通用夾具常常不能夠滿足各種零件加工的需要;或者因?yàn)樯a(chǎn)率低而必須把通用夾具進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn);或者由于工件的形狀,加工的要求等的不同須專門設(shè)計(jì)制造一種專用夾具,以解決生產(chǎn)實(shí)際的需要。
專用夾具是為了適應(yīng)某一工件的某一工序加工的要求而專門設(shè)計(jì)制造的,其功用主要有下列幾個(gè)方面:1.保證工件被加工表面的位置精度,例如與其他表面間的距離精度,平行度,同軸度等。對(duì)于外行比較復(fù)雜,位置精度要求比較高的工件,使用通用夾具進(jìn)行加工往往難以達(dá)到精度要求。2.縮短了工序時(shí)間,從而提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。進(jìn)行某一工序所需要的時(shí)間,其中主要包括加工工件所需要的機(jī)動(dòng)時(shí)間和裝卸工件等所需要的輔助時(shí)間兩部分。采用專用夾具后,安裝工件和轉(zhuǎn)換工位的工作都可以大為簡(jiǎn)化,不再需要畫線和找正,縮短了工序的輔助時(shí)間并且節(jié)省了畫線這個(gè)工序,從而提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率.在生產(chǎn)中由于采用了多工件平行加工的夾具,使同時(shí)加工的幾個(gè)工件的機(jī)動(dòng)時(shí)間將與加工一個(gè)工件的機(jī)動(dòng)時(shí)間相同。采用回轉(zhuǎn)式多工位連續(xù)加工夾具,可以在進(jìn)行切削加工某個(gè)工件的同時(shí),進(jìn)行其它工件的裝卸工作,從而使輔助時(shí)間與機(jī)動(dòng)時(shí)間相重合。總之,隨著專用夾具的采用和進(jìn)一步改善,可以有效地縮短工序時(shí)間,滿足生產(chǎn)不斷發(fā)展的需要。3.采用專用夾具還能擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍。例如在普通車床上附加鏜模夾具后,便可以代替鏜床工作;裝上專用夾具后可以車削成型表面等,以充分發(fā)揮通用機(jī)床的作用。4.減輕勞動(dòng)強(qiáng)度,保障安全生產(chǎn)。根據(jù)生產(chǎn)需要,采用一些氣動(dòng),液壓或其它機(jī)械化,自動(dòng)化程度較高的專用夾具,對(duì)于減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,保障生產(chǎn)安全和產(chǎn)品的穩(wěn)質(zhì)高產(chǎn)都有很大作用。加工大型工件時(shí),例如加工車床床身上,下兩面上的螺孔,需要把床身工件翻轉(zhuǎn)幾次進(jìn)行加工,勞動(dòng)強(qiáng)度大而且不安全。采用電動(dòng)回轉(zhuǎn)式鉆床家具后,就能夠達(dá)到提高生產(chǎn)效率,減輕勞動(dòng)強(qiáng)度,保障生產(chǎn)安全的目的。
專用夾具在生產(chǎn)上起著很大的作用,那么是不是在任何場(chǎng)合都要設(shè)計(jì)和采用呢!這個(gè)問(wèn)題就是具體問(wèn)題具體的分析。上面說(shuō)的關(guān)于專用夾具在生產(chǎn)中的作用,只是事物的一個(gè)方面。另一方面,由于夾具的設(shè)計(jì),制造和所用的材料等須消耗一定的費(fèi)用,增加了產(chǎn)品的成本。因之,在什么情況下采用什么樣的夾具才是經(jīng)濟(jì)合算的,這是一個(gè)大問(wèn)題,特別對(duì)于重大的,設(shè)計(jì)制造工作量大的專用夾具需與工人師傅等三結(jié)合共同研究解決。事物總是一分為二的,專用夾具也存在缺點(diǎn),即專用夾具的專用性和產(chǎn)品多樣性的矛盾。由于專用夾具只適用于一個(gè)工件加工的某一個(gè)工序,因而隨著產(chǎn)品品種的不斷增多,夾具數(shù)量也不斷上升,造成存放和管理上的困難;而當(dāng)某產(chǎn)品不再進(jìn)行生產(chǎn)時(shí),原來(lái)的夾具一般都無(wú)法重新利用,造成浪費(fèi).同時(shí),專用夾具的設(shè)計(jì)生產(chǎn)時(shí)間周期長(zhǎng),與生產(chǎn)的迅速發(fā)展也有矛盾。但是在當(dāng)前成批生產(chǎn)的機(jī)械工廠中,多數(shù)還是采用通用機(jī)床加上專用夾具進(jìn)行工件的機(jī)械加工。
可調(diào)整夾具是為了擴(kuò)大夾具的使用范圍,彌補(bǔ)專用夾具只適用與一個(gè)工件的某一特定工序的缺點(diǎn),正在逐步推廣使用可調(diào)整式的夾具。可調(diào)整式夾具一般可分為標(biāo)準(zhǔn)化夾具,成組夾具和組合夾具等。1.標(biāo)準(zhǔn)化夾具:標(biāo)準(zhǔn)化夾具就是利用本廠已規(guī)格化了的部分或全部標(biāo)準(zhǔn)零件裝配成的專用夾具。專用夾具中的大件,如夾具體,以及定位元件,夾緊件和機(jī)械夾緊用的氣缸部件等,經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化,尺寸規(guī)格化后有利于工廠成批準(zhǔn)備配件,成批加工,這樣可使夾具的設(shè)計(jì),制造工作加快, 節(jié)省費(fèi)用。另外,當(dāng)產(chǎn)品更改,夾具不再使用時(shí)可以拆開(kāi),把標(biāo)準(zhǔn)零件保存起來(lái),備以后使用。2.成組夾具:多品種,小批量生產(chǎn)的機(jī)械加工車間中,往往可以采用成組加工法。采用成組加工法,是把多種產(chǎn)品的零件按加工所用的機(jī)床和刀具,夾具等工藝裝備的共性分組,同一組的零件能在同一臺(tái)機(jī)床上用共同的工藝裝備和調(diào)整方法進(jìn)行加工。例如分成軸類,套類,盤類,齒輪,杠桿,支架類等各種零件。成組夾具就是根據(jù)一組安裝方法相類似的零件而設(shè)計(jì)的,只要稍作調(diào)整或更換夾具上的某些定位,夾緊件,就可以從加工某一工件轉(zhuǎn)為加工另一工件。3.組合夾具:組合夾具是有一套專門設(shè)計(jì)制造,便于組裝和拆卸的有各種不同的形狀,不同尺寸規(guī)格并且有完全互換性和耐磨性的標(biāo)準(zhǔn)元件和合件所組成。利用這些元件和合件,根據(jù)加工工件的需要可以組裝成車,磨,銑,刨,鉆,鏜等工序用的各種不同的機(jī)床夾具。夾具使用完畢,可以方便的拆開(kāi),洗凈元件存放起來(lái),留待以后組裝新夾具時(shí)再用。因之組合夾具是具有高度標(biāo)準(zhǔn)化和系列化元件的新型工藝裝備。關(guān)于組合夾具的問(wèn)題,其設(shè)計(jì)原理基本相同。
在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用的夾具很多,分類方法也有很多種。通常還可按使用夾具的工序不同分為車床夾具,銑床夾具……等;還可以根據(jù)在機(jī)床上運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)歸并成以下幾類,(1)車床類夾具:包括車床,內(nèi)外圓磨床,螺紋磨床用夾具,其特點(diǎn)是夾具與工件一起作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。(2)銑床類夾具:包括銑床,刨床,平面磨床等機(jī)床用夾具,其特點(diǎn)是夾具固定字工作臺(tái)上,只作縱向或橫向往復(fù)運(yùn)動(dòng)或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。(3)鉆,鏜床類夾具:用于在鉆床上鉆,擴(kuò),鉸等工序或在鏜孔工序,其實(shí)就是夾具固定在機(jī)床上,刀具通過(guò)夾具上的導(dǎo)向裝置進(jìn)行送進(jìn)運(yùn)動(dòng)。
上述的各種夾具都是固定在機(jī)床上的,但是在自動(dòng)線加工中,有的夾具帶著工件由生產(chǎn)線的輸送裝置,挨著每臺(tái)機(jī)床逐步向前輸送,這類夾具通常稱為“隨行夾具”。自動(dòng)線上的隨行夾具除了完成工件的定位,支承和夾緊外,還帶著工件沿自動(dòng)線的加工機(jī)床進(jìn)行定位(相對(duì)于每臺(tái)機(jī)床的刀具位置),夾緊,待加工完了再自動(dòng)送至下一臺(tái)機(jī)床加工,以便通過(guò)自動(dòng)線的各臺(tái)機(jī)床,完成工件的全部工序加工。隨行夾具主要適用于采用組合機(jī)床自動(dòng)線加工,但又無(wú)良好的輸送基面和定位基面的工件,以便將這種畸形工件先裝夾于基面完整的隨行夾具上,然后在通過(guò)自動(dòng)線進(jìn)行加工。對(duì)一些有色金屬等軟件性材料的工件,雖然具有良好的輸送基面,但為了保護(hù)工件的基面不受劃傷,有時(shí)也采用隨行夾具。
通用可調(diào)夾具,若產(chǎn)品中有若干零件具有相似性,有選用通用可調(diào)整夾具的可能,應(yīng)進(jìn)一步探索,應(yīng)用下面三方面分析判斷(1)工件結(jié)構(gòu)要素的相似性,主要是被加工表面形式和部位的相似,工序內(nèi)容和技術(shù)要求基本相似;能有相似或相同的定位基準(zhǔn)和定位方式。(2)有可能采用功能相同的定位方式和夾緊方式(包括夾緊動(dòng)力源)。(3)工件尺寸要素相似,如定位基準(zhǔn)和外廓尺寸的近似程度,看能否使用,可調(diào)夾具結(jié)構(gòu)緊湊,布局協(xié)調(diào)的夾具。
綜上所述,機(jī)床夾具已成為機(jī)械加工中的重要裝備。機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)和使用是促進(jìn)生產(chǎn)發(fā)展的重要工藝措施之一。隨著我國(guó)機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展,機(jī)床夾具的改進(jìn)和創(chuàng)造已成為廣大機(jī)械工人和技術(shù)人員在技術(shù)革新中的一項(xiàng)重要任務(wù)。
1.2 研究夾具的目的和意義
機(jī)床夾具設(shè)計(jì)是工藝裝備設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要組成部分，是保證產(chǎn)品質(zhì)量和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的一項(xiàng)重要技術(shù)措施。在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)深人實(shí)際，進(jìn)行調(diào)查研究，吸取國(guó)內(nèi)外的先進(jìn)技術(shù)，制定出合理的設(shè)計(jì)方案，再進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)。而深入生產(chǎn)實(shí)際調(diào)查研究中，應(yīng)當(dāng)掌握下面的一些資料：
1.工件圖紙；詳細(xì)閱讀工件的圖紙，了解工件被加工表面是技術(shù)要求，該件在機(jī)器中的位置和作用，以及裝置中的特殊要求。
2.工藝文件：了解工件的工藝過(guò)程，本工序的加工要求，工件被加工表面及待加工面狀況，基準(zhǔn)面選擇的情況，可用機(jī)床設(shè)備的主要規(guī)格，與夾具連接部分的尺寸及切削用量等。
3.生產(chǎn)綱領(lǐng)：夾具的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)與工件的批量大小相適應(yīng)，做到經(jīng)濟(jì)合理。
4.制造與使用夾具的情況，有無(wú)通用零部件可供選用。工廠有無(wú)壓縮空氣站；制造和使用夾具的工人的技術(shù)狀況等。
夾具的出現(xiàn)可靠地保證加工精度，提高整體工作效率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，充分發(fā)揮和擴(kuò)大機(jī)床的工藝性能。
1.3 夾具的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)
工業(yè)設(shè)計(jì)是人類社會(huì)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的產(chǎn)物，從英國(guó)莫里斯的“工藝美術(shù)運(yùn)動(dòng)”，到德國(guó)的包豪斯設(shè)計(jì)革命以及美國(guó)的廣泛傳播與推廣，工業(yè)設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)了醞釀，探索，形成，發(fā)展百余年的歷史滄桑。時(shí)至今日，工業(yè)設(shè)計(jì)已成為一門獨(dú)立的專業(yè)學(xué)科，并且有一套完整的研究體系。
1980年國(guó)際工業(yè)設(shè)計(jì)協(xié)會(huì)理事會(huì)（ICSID）給工業(yè)作了明確定義：“就批量生產(chǎn)的工業(yè)產(chǎn)品而言，憑借訓(xùn)練，技術(shù)知識(shí)，經(jīng)驗(yàn)及視覺(jué)感受，而預(yù)示材料、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、形態(tài)、色彩、表面加工，裝飾以新的品質(zhì)和規(guī)格，叫做工業(yè)設(shè)計(jì)。根據(jù)當(dāng)時(shí)的具體情況，工業(yè)設(shè)計(jì)師應(yīng)在上述工業(yè)產(chǎn)品全部側(cè)面或其中幾個(gè)方面進(jìn)行工作，而且需要工業(yè)設(shè)計(jì)師對(duì)包裝、宣傳、展示，市場(chǎng)開(kāi)發(fā)等問(wèn)題的解決付出自己的技術(shù)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)以及視覺(jué)評(píng)價(jià)能力時(shí)，這也屬于工業(yè)設(shè)計(jì)的范疇”。
材料、結(jié)構(gòu)、工藝是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)，一方面，技術(shù)制約著設(shè)計(jì)；另一方面，技術(shù)也推動(dòng)著設(shè)計(jì)。從設(shè)計(jì)美學(xué)的觀點(diǎn)看，技術(shù)不僅僅是物質(zhì)基礎(chǔ)還具有其本身的“功能”作用，只要善于應(yīng)用材料的特性，予以相應(yīng)的結(jié)構(gòu)形式和適當(dāng)?shù)募庸すに?，就能夠?chuàng)造出實(shí)用，美觀，經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)品，即在產(chǎn)品中發(fā)揮技術(shù)潛在的“功能”。
任何設(shè)計(jì)都是時(shí)代的產(chǎn)物，它的不同的面貌，不同的特征反映著不同歷史時(shí)期的科學(xué)技術(shù)水平。技術(shù)是產(chǎn)品形態(tài)發(fā)展的先導(dǎo)，新材料，新工藝的出現(xiàn)，必然給產(chǎn)品帶來(lái)新的結(jié)構(gòu)，新的形態(tài)和新的造型風(fēng)格。材料，加工工藝，結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品形象有機(jī)地聯(lián)系在一起的，某個(gè)環(huán)節(jié)的變革，便會(huì)引起整個(gè)機(jī)體的變化。
1.4 夾具的基本結(jié)構(gòu)和工作原理
按在夾具中的作用,地位結(jié)構(gòu)特點(diǎn),組成夾具的元件可以劃分為以下幾類:
1．定位元件及定位裝置；
(2)夾緊元件及定位裝置(或者稱夾緊機(jī)構(gòu))；
(3)夾具體；
(4)對(duì)刀,引導(dǎo)元件及裝置(包括刀具導(dǎo)向元件,對(duì)刀裝置及靠模裝置等)；
(5)動(dòng)力裝置；
(6)分度,對(duì)定裝置；
(7)其它的元件及裝置(包括夾具各部分相互連接用的以及夾具與機(jī)床相連接用的緊固螺釘,銷釘,鍵和各種手柄等)；
每個(gè)夾具不一定所有的各類元件都具備,如手動(dòng)夾具就沒(méi)有動(dòng)力裝置,一般的車床夾具不一定有刀具導(dǎo)向元件及分度裝置。反之,按照加工等方面的要求,有些夾具上還需要設(shè)有其它裝置及機(jī)構(gòu),例如在有的自動(dòng)化夾具中必須有上下料裝置。
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第2章 三爪卡盤螺旋擺動(dòng)式液壓缸增力機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及原理設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)是在三爪卡盤的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上增設(shè)一個(gè)液壓機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)夾緊省力的，設(shè)計(jì)方案如圖1所示，主要是在原有結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)螺旋盤，一個(gè)擺動(dòng)油缸及柱塞等。大錐齒輪背面加工出凹槽，圓柱活塞一端與槽配合，另一端裝在液壓缸定子葉片的孔中，端部裝有彈簧，柱塞在彈簧作用下，一端始終與凹槽接觸。
工作時(shí)利用轉(zhuǎn)動(dòng)杠轉(zhuǎn)動(dòng)小錐齒輪2帶動(dòng)大錐齒輪3,當(dāng)卡爪7未接觸工件時(shí),圓錐螺旋彈簧5所受載荷較小,圓柱活塞4與大錐齒輪3無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng),缸體6隨之一起轉(zhuǎn)動(dòng),卡爪7徑向移動(dòng),接近工件,此為空行程。當(dāng)卡爪7接觸工件后,所受阻力激增,進(jìn)
1.卡盤體端蓋 2.小錐齒輪 3.大錐齒輪 4.圓柱活塞
5.圓錐螺旋彈簧 6.液壓缸體 7.卡 爪 8.定子葉片 9.換油機(jī)構(gòu) 10.轉(zhuǎn)子葉片 11.缸體端蓋 12.液壓油 13.卡盤體
圖 2-1 卡盤結(jié)構(gòu)方案簡(jiǎn)圖
給激減，繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，活塞4受力增大，當(dāng)其達(dá)到一定程度時(shí)，圓錐螺旋彈簧5被壓縮，活塞4與大錐齒輪3產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，活塞4向定子孔中運(yùn)動(dòng)，液壓油12被加壓縮，液體推動(dòng)轉(zhuǎn)子葉片10旋轉(zhuǎn)，卡爪7徑向微進(jìn)給，此為夾緊行程。當(dāng)大錐齒輪3繼續(xù)旋轉(zhuǎn)至某一角度，活塞4將復(fù)位，繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，將重復(fù)上一次的運(yùn)動(dòng)直到把工件完全夾緊。
第3章 主要參數(shù)確定與結(jié)構(gòu)計(jì)算
以下以在KZ320型卡盤基礎(chǔ)上增設(shè)一個(gè)螺旋擺動(dòng)式液壓機(jī)構(gòu)為例進(jìn)行分析。
3.1 液壓腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
根據(jù)其具體的安裝條件和強(qiáng)度剛度要求，擬對(duì)其尺寸初步?。?
外壁厚： n1=16mm 內(nèi)壁厚： n2=8mm
油腔寬： a=30mm 空隙寬： x=1mm
故液壓腔的面積：
S1=a(D/2-d/2-L1-L2-x-n1-n2) =1350mm2 （3.1）
其中：卡盤體大徑D=320mm 小徑d=100mm
卡盤體外壁厚L1=25mm 卡盤體內(nèi)壁厚L2=15mm
3.2 轉(zhuǎn)子葉片數(shù)的設(shè)計(jì)
擺動(dòng)缸中轉(zhuǎn)子葉片的作用是得到盡可能大的扭矩,其輸出扭矩的表達(dá)式為：
M=Zb(2-2)Pym (N.m) （3.2）
其中 Z：葉片數(shù) b：軸間寬度 D1：油腔大徑
d1：油腔小徑 P：進(jìn)油口壓力(Pa) Ym：機(jī)械效率
D1=D-2L1-2X1-2n1=236mm d1=d+2L1+2L2=146mm
在b、D1、d1、P及Ym等一定的情況下，理論上葉片數(shù)越大，得到的輸出扭矩也越大。
在本設(shè)計(jì)中，擺動(dòng)液壓缸是利用液體壓強(qiáng)向各個(gè)方向等壓強(qiáng)傳遞的原理，來(lái)實(shí)現(xiàn)軸向運(yùn)動(dòng)向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換。由于已知結(jié)構(gòu)特定，故在本方案中其輸出扭矩并不隨葉片數(shù)的增大而增大，在外力一定的情況下，M只與油腔軸向面積成正比。葉片數(shù)Z只影響壓力油壓強(qiáng)，但最終扭矩不變。故為了便于制造、安裝和密封，取 Z=3.
3.3 擺動(dòng)角的設(shè)計(jì)
由經(jīng)驗(yàn)可知，在通常情況下，工件被夾緊時(shí)其變形B≤1mm,取每次夾緊行程中卡爪進(jìn)給0.05mm,故可得擺動(dòng)角θ=360o∕t·f=1.5o
其中 平面螺旋機(jī)構(gòu)的升程t=12 卡爪每次進(jìn)給量f=0.05
3.4 定子圓柱活塞杠面積的設(shè)計(jì)
由結(jié)構(gòu)可知，葉片輸出扭矩M=P?S1?r?Z1?Ym （3.3）
其中 P：進(jìn)油口壓強(qiáng) S：葉片面積 Z：葉片數(shù)
r：葉片面積的幾何中心到軸心線的距離 Ym：機(jī)械效率
油液壓強(qiáng) P=F2/S2（3.4）
其中 F2=F/Z （3.5）
每個(gè)葉片受力 F1=PS1 （3.6）
F1/F2=S1/S2=σ1 （3.7）
其中σ1為增力比,為一常數(shù),故S2=S1/σ1 （3.8）
第4章. 凹槽輪廓線的設(shè)計(jì)
根據(jù)設(shè)計(jì)方案可知,凹槽輪廓線分兩個(gè)功能部分,即增力夾緊部分和圓柱活塞杠位置復(fù)原部分?；钊芘c葉片組成增力系統(tǒng),又與彈簧配合,組成離合銷系統(tǒng)。為了使兩個(gè)系統(tǒng)的工作順利銜接,特設(shè)計(jì)過(guò)渡斜面系統(tǒng).設(shè)計(jì)的凹槽形狀如圖3所示。
圖3 凹槽展開(kāi)圖
如圖所示, θ1角斜面為槽面的第一部分,α角斜面為槽面第二部分增力部分, θ2角為第三部分過(guò)渡部分，下面分別確定個(gè)參數(shù)。
4.1確定輪廓面段數(shù)
因采用三個(gè)圓柱活塞杠,故同樣形狀的輪廓面段數(shù)N=3n(n=1、2、3……)
考慮到結(jié)構(gòu)的具體需要,取 n=2, 則N=6,卡爪在一周內(nèi)將進(jìn)給 f=6×f10.30，故縮短了夾緊時(shí)間,提高了效率。
4.2 活塞杠的升程
活塞杠的升程 H= H1+ H2 分別確定H1、 H2
再根據(jù) H=σ?m （4.1）
其中 σ：增力比
m：卷子葉片的平均移動(dòng)距離
m=θ0/π?r=θ0/π? （D1+d2/2）191/2×2π/200=3mm
根據(jù)安裝的需要，活塞杠軸線與卡盤體軸線R=（191-6）/2==92mm
得輪廓線參數(shù)L=2πr /6=90.3mm
則H=m·σ1=12mm, 故S2=S1/σ1,=1350/15=270mm. r2=σ1S2/π=9.0mm
凹槽輪廓線的增力部分增力比最大為σ3=J/L
對(duì)活塞杠進(jìn)行受力分析,如圖4所示
圖4 活塞杠受力圖
θ=Nsinα+Fcosα （4.2） J=Ncosα (4.3)
F=Nf (4.4) 其中f為摩擦系數(shù),可取f=0.18,則：σ3=T/Q=1/tgα+ f
若α取極大值,則 tgα≤H/L-2r1=15/96.3-18=0.20
故可得：σ3min=1/0.20+0.18=1/0.36=2.6
σ1σ3=4×2.5=10.4
由于新增機(jī)構(gòu)增力比為σ1σ3,且其他機(jī)構(gòu)不變,故σ1σ3就是最終的增力比.設(shè)計(jì)目標(biāo)為增力比σ0=10,故σ1σ3=10.4相差不大,符合要求，故取σ1=4,H=mσ1=12mm可設(shè)H1=4mm,H2=8mm。
4.3參數(shù)θ1的設(shè)計(jì)
當(dāng)活塞杠處于與凹槽配合狀態(tài)，與大錐齒輪還沒(méi)有相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，其受力如圖5所示，
圖5 活塞杠—凹槽受力圖
取臨界狀態(tài)分析，則根據(jù)平衡條件可得：
Fcosθ+Nsinθ+R2=R 水平力平衡 (4.4)
F1+F2+Fsinθ+T=Nsinθ 豎直力平衡 (4.5)
Fcosθ+Nsinθ=Q (4.6)
F=Rf (4.7)
T=PS2+T0 (4.8)
T：圓錐螺旋彈簧彈力 F1、F2為密封圈處摩擦力
R1、R2為密封圈處空壁對(duì)活塞杠作用力
f：摩擦系數(shù)取f=0.15，f1=f2=0.3
已知H1=4,力N的作用點(diǎn)在h=H1/2=2處,為方便計(jì)算和實(shí)際需要,初取θ=45
由以上各式可得:
(3.83sinθ-0.85cosθ)T/(0.1cosθ+sinθ)=2R1
(1.83sinθ-1.15cosθ)Q/(0.15cosθ+sinθ)=2R2
由于T≥0，θ≤52°38′； 由于R2≥0，θ≤32°9′
取θ=32°9′，則T=0.86Q，R2=0
取θ=52°38′，則T=0.故可得：
隨著θ的增大,T急劇減少,且T隨活塞杠升程增大而增大,其與彈簧彈力及液體壓強(qiáng)有關(guān),若彈簧確定,則臨界T確定,即能求得螺旋盤從空行程轉(zhuǎn)入到夾緊行程的最小動(dòng)力，故θ=45符合要求,此時(shí)R1=1.3Q，R2=0.3Q，T=0.26Q。
4.4參數(shù)β的設(shè)計(jì)
圖6 凹槽中心剖面圖
槽面形狀如圖6所示,基于工作要求,取C1=3mm,C2由前述條件得:
C2=H2tgβ=H2sin45°=8mm (4.9)
則tgβ=H2/(L-Φ-C1-C2)=8/(96.3-20-3-8)=0.123 ，得：β=7°
13
第5章 夾具在安裝和操作時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)
5.1夾具的安裝
當(dāng)夾具的各個(gè)零件生產(chǎn)出來(lái)后，就要對(duì)它進(jìn)行安裝。安裝夾具看起來(lái)是非常簡(jiǎn)單的事情，但是不同的人安裝同樣的夾具，其安裝的夾具誤差都不一樣。(從瑞士手表的安裝準(zhǔn)確度，其秒針走時(shí)誤差一年相隔一秒與一星期相隔一秒的例子得啟示)公司有專人安裝夾具的隊(duì)伍，在某些程度上提高了安裝精度。在安裝夾具的過(guò)程中要注意一些事項(xiàng)：
(1)先以平衡的方式把鉆模板和夾具體以兩個(gè)錐銷定位，接著依次上固定螺釘。
(2)墊鐵留有余量，在安裝上去后，等檢驗(yàn)精度的時(shí)候再磨削部分余量至達(dá)到要求。按照磨損規(guī)則是盡量的初次磨削最少的余量，可以使使用時(shí)間加長(zhǎng),減少成本。
(3)襯套用專用的夾鉗裝入，實(shí)際裝入時(shí)應(yīng)有一定的阻力，最佳效果是一次性裝入。鉆套以旋轉(zhuǎn)的方式逐漸裝入，當(dāng)裝入大約2/3時(shí)候旋出，再完全裝入。
(4)定位柱套入后即旋緊螺母，當(dāng)需要調(diào)整精度時(shí)再作更換，一般情況是不需要調(diào)整和更換的。
(5)安裝夾緊座時(shí)，需同時(shí)上兩個(gè)固定螺釘。如果螺孔已經(jīng)回孔，就有一次性裝入，未回孔的先獨(dú)立旋進(jìn)1/2后旋出，然后整體旋進(jìn)即可。
(6)裝支板對(duì)照總裝圖的形式裝入，其中有一反向螺栓，裝在第2支板上即可(支板序號(hào)以總裝圖從左往右為序) 。
(7)最后,以總裝圖的標(biāo)準(zhǔn)配上夾緊螺釘。
5.2夾具在操作時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)
現(xiàn)代化生產(chǎn)要想有好的經(jīng)濟(jì)效益，必須提高勞動(dòng)生產(chǎn)率而影響生產(chǎn)率的因素很多,金屬加工中一個(gè)重要的影響因素就是工件在夾具上的裝夾。夾具設(shè)計(jì)依據(jù)的原則是簡(jiǎn)捷、實(shí)用、快速、可靠.這里的“快速”指的就是快速裝夾。根據(jù)工件的種類、結(jié)構(gòu)特征的不同，可采用不同的形式。合理的裝夾形式不但能達(dá)到快速、高效的目的而且能減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，一般夾具設(shè)計(jì)出來(lái)成為產(chǎn)品后,就有一個(gè)裝夾模式。
裝夾模式在快速裝夾的過(guò)程中，應(yīng)該注意一些事項(xiàng):
(1)分別松開(kāi)支板1和2的上下螺栓(只需要稍微松一點(diǎn)，約2~3毫米)，依次旋轉(zhuǎn)扳開(kāi)支板1和2，逆時(shí)針?biāo)蓜?dòng)夾緊座的的夾緊螺釘。
(2)把工件以10~15度傾斜角靠定位柱放入夾具內(nèi)，同時(shí)旋轉(zhuǎn)支板2并相應(yīng)的擰緊螺栓和輕微的擰夾緊螺釘至與工件接觸水平?；匚恢О?及其上的夾緊螺釘，一次性旋緊夾緊座上的夾緊螺釘，最后依次擰緊支板1和2的夾緊螺釘。
(3)工件加工過(guò)程中不要手去接觸鐵屑，讓其自動(dòng)排屑.按規(guī)定是每間隔1小時(shí)有工人清除鐵屑。
(4)取工件時(shí)是先松支板1和2的夾緊螺釘，再松螺栓后旋轉(zhuǎn)支板至水平，一手扶工件，一手松夾緊座的夾緊螺釘,方可取出工件。
(5)定位柱有明顯的磨損后，更換新定位柱或調(diào)整定位柱 (原則上該公司每隔一段時(shí)間就檢驗(yàn)一次精度，不需要操作工負(fù)責(zé)) 。
第6章 夾具的經(jīng)濟(jì)效益分析
機(jī)床夾具費(fèi)用是工藝成本的組成部分，它直接影響工藝過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性及產(chǎn)品成本,機(jī)床夾具的經(jīng)濟(jì)性用下述不等式評(píng)價(jià):
SN≥C
式中S------使用機(jī)床夾具后生產(chǎn)費(fèi)用的節(jié)約,即經(jīng)濟(jì)效果；
式中N------用機(jī)床夾具全年加工的工件數(shù)量,即工件的年產(chǎn)量；
式中C------使用機(jī)床夾具全年的費(fèi)用。
(1)使用機(jī)床夾具的經(jīng)濟(jì)效果：機(jī)床夾具的使用減少了生產(chǎn)單件的時(shí)間，一個(gè)工件的某一工序因使用機(jī)床夾具而減少的單件時(shí)間是：△T=T1-T2，式中T1和T2分別為使用機(jī)床夾具前后工件的單件時(shí)間。
若比較兩種機(jī)床夾具的經(jīng)濟(jì)性， T1和T2又分別代表兩種夾具加工工件的單件時(shí)間,由于使用機(jī)床夾具而節(jié)約的工人工資額為：
△Z=Z1T1-Z2T2
式中Z1，T2分別為使用機(jī)床夾具前后機(jī)床工人每分鐘的工資額，若考慮雜費(fèi)方面H的節(jié)約，使用機(jī)床夾具的經(jīng)濟(jì)效果為：
S=△Z(1+0.01H)
(2)使用機(jī)床夾具的的全年費(fèi)用,一套專用夾具的費(fèi)用為：
式中As------專用夾具的設(shè)計(jì)系數(shù),通常為0.5；
式中Ay ------專用夾具的使用系數(shù)，一般取用專用夾具制造價(jià)格的0.2~0.3；
式中T------專用夾具的使用年限,簡(jiǎn)單夾具=1年，中等復(fù)雜的夾具=2~3年，復(fù)雜夾具是=4~5年；
Cz專用夾具的制造價(jià)格由下式計(jì)算 Cz =δθ+tZp(1+0.01H)；
式中δ------材料的平均價(jià)格 （元/kg）
式中θ------夾具元件的重量；
式中t------夾具制造工時(shí) h；
式中Zp------工人的平均工資 元/人；
式中H------工具車間雜費(fèi)百分比；
通過(guò)原理，已經(jīng)可以從該方案中檢索到實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)可行性原理方案。實(shí)現(xiàn)某一功能可能有多個(gè)解，其優(yōu)劣程序要視具體情況而論。評(píng)價(jià)項(xiàng)給出了評(píng)價(jià)準(zhǔn)則和評(píng)價(jià)的特性值，反映了原理方案在技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性和社會(huì)性上的效用。
以上所述原理中有關(guān)項(xiàng)目中所表達(dá)的評(píng)價(jià)決策的方方面面，為設(shè)計(jì)展示出統(tǒng)率全局的設(shè)計(jì)信息空間。
第7章 單工位夾具與成組夾具的分析
成組技術(shù)是近年來(lái)在國(guó)內(nèi)外機(jī)械制造領(lǐng)域內(nèi)得到迅速發(fā)展的一種新的作業(yè)方式。而成組夾具則是按成組技術(shù)原理，在零件分組的基礎(chǔ)上，針對(duì)一組 （或幾組）相似零件的一道（或幾道）工序而設(shè)計(jì)的夾具。它具有專用夾具的若干特點(diǎn)，又具有對(duì)工件特征在一定范圍內(nèi)變化的適應(yīng)性，它能使產(chǎn)品多品種、中小批量生產(chǎn)達(dá)到大批量生產(chǎn)的效果，因此，成組夾具在產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代的今天，有著不可比擬的優(yōu)勢(shì)。
零件的分析與分組, 如某廠生產(chǎn)的交、直流起動(dòng)機(jī)機(jī)殼，由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，采用10號(hào)無(wú)縫鋼管加工而成。本道工序?yàn)榘刖噧?nèi)孔，其品種有12種之多。軸向長(zhǎng)度尺寸最大為1820+0.023，最小為900+0.18 ,止口定位尺寸最大為φ0-0.087，最小為φ710-0.046，軸向止口長(zhǎng)度一律為3 ，由于尺寸段相距較遠(yuǎn)，軸向長(zhǎng)度考慮壓板尺寸，將其分為兩組。第1組軸向長(zhǎng)度為90~135 ，第2組為140~182，止口定位尺寸由于需更換定位元件不再分組。把這類使用機(jī)床、夾緊方式、加工內(nèi)容相同的零件挑選出來(lái)，形成所需要的成組工序（見(jiàn)圖 ）。
成組夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：成組夾具設(shè)計(jì)與專用夾具的設(shè)計(jì)方法相似，但具有一定的針對(duì)性，它是為加工某些幾何形狀相似、工藝過(guò)程和定位夾緊相似的零件而設(shè)計(jì)的。設(shè)計(jì)時(shí)仍然需要選擇合理的定位基準(zhǔn)、定位元件;選擇合適的夾緊力、夾緊元件；設(shè)計(jì)好合理的基體件。
7.1定位基準(zhǔn)與定位元件的選擇
定位基準(zhǔn)與定位元件的選擇制定設(shè)計(jì)方案時(shí)需選擇合理的定位基準(zhǔn)、定位元件。以圖工件為例，選φ1020-0.07處止口為定位基準(zhǔn)，止口平面為輔助定位。夾具采用定位盤定位，這樣定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，無(wú)基準(zhǔn)不重合誤差。但在實(shí)際中考慮多種因素的影響，往往采用增大定位盤內(nèi)圓柱孔的方法。定位盤內(nèi)圓柱孔最小增大尺寸為：
δ=hXtgα=3X(0.05/123)=0.0012
7.2夾緊元件與夾緊力的選擇
夾緊力的選擇，除夾緊力方向和作用點(diǎn)外，還要使工件產(chǎn)生盡可能小的夾緊變形，這是選擇夾緊元件和夾緊力的主要因素。本例采用壓板壓緊，夾緊力方向平行工件外圓母線，夾緊牢靠，工件保持正確位置，既防止了薄壁零件裝夾變形，又滿足了成組的要求。
7.3夾具基體的設(shè)計(jì)夾具基體
在設(shè)計(jì)夾具基體時(shí)，除應(yīng)保證結(jié)構(gòu)合理外，還應(yīng)保證夾具基體有足夠的剛度，而且在可能的范圍內(nèi)，力求能加工零件組的全部。對(duì)其基體件還應(yīng)根據(jù)相似件形狀、尺寸、精度、毛坯種類及其工藝方法來(lái)確定基體件形狀、尺寸，以滿足加工所有相似件的要求。該基體件與其它夾具元件組成的夾具結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便，更換元件容易，可以加工不同產(chǎn)品的相似件，詳見(jiàn)下圖，通過(guò)它組成半精車內(nèi)孔成組夾具，可以完成不同產(chǎn)品機(jī)殼內(nèi)孔的加工。
7.4機(jī)殼成組夾具結(jié)構(gòu)
機(jī)殼成組夾具由基體件、調(diào)換件、標(biāo)準(zhǔn)件三部分組成，見(jiàn)下圖。該夾具由基體件與機(jī)床連接，使用機(jī)床可視廠方具體情況而定。為保證工件軸線與機(jī)床軸線相重合，使用法蘭盤(過(guò)渡件)與機(jī)床內(nèi)錐孔配合，完成定位。與夾具定位則依靠基體件上的外止口(本例為φ240處)，準(zhǔn)確定位后，予以軸向鎖緊。夾緊采用雙壓板球鉸壓緊，由大拉桿1帶動(dòng)兩個(gè)小拉桿2來(lái)完成。兩小拉桿做為調(diào)換件，以適應(yīng)分段兩組中不同軸向長(zhǎng)度的需要。
4成組夾具的誤差分析(1)機(jī)床回轉(zhuǎn)中心與夾具安裝不同軸時(shí)，使夾具在機(jī)床上定位脫離理想狀態(tài)，造成安裝誤差。
解決辦法:可在車床上重新車一次定位盤止口，保證定位盤中心和機(jī)床主軸中心同軸度小于0.015。
(2)工件在夾具上定位時(shí)，定位脫離理想位置，產(chǎn)生加工偏差，產(chǎn)生的原因有：
①定位元件制造超差；
②工件與定位元件間定位面間隙太大，或定位元件與機(jī)床主軸不垂直；
解決辦法：
a)確保元件制造精度，定位盤與基體件的配合可按公差等級(jí)5級(jí)或6級(jí)精度。
b)夾具基體件上與定位元件的配合需在機(jī)床上精車，以確保定位元件安裝后，處于正確位置。如圖2中甲120H6及其端面A，并保證尺寸公差和精度要求。
c)定位盤內(nèi)孔尺寸，取工件最大實(shí)體尺寸加(或減)制造公差的1/5~1/8即:102+0.1 x1/7 =102.0143。
成組夾具的經(jīng)濟(jì)效益分析
1)節(jié)約設(shè)計(jì)時(shí)間：成組夾具只需設(shè)計(jì)調(diào)換件，可單獨(dú)出圖或提供元件號(hào)填表選用，一般只占總夾具設(shè)計(jì)量的5~15%，以本夾具為例，調(diào)換件只占設(shè)計(jì)總量的10%。
2)節(jié)約制造工時(shí)：只需制造調(diào)換件即可，因此節(jié)約工時(shí)，縮短生產(chǎn)周期，減輕工具車間負(fù)荷。
3)節(jié)約原材料：一般調(diào)換件所需原材料只占夾具用料的5~15%。
4)便于管理，減少庫(kù)存面積。
5)為工裝標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、規(guī)格化打下基礎(chǔ)。
目前，成組夾具和組合夾具在車床、銑床、鉆床、磨床上得到推廣應(yīng)用。開(kāi)展成組夾具的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，對(duì)保證產(chǎn)品質(zhì)量，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，提高經(jīng)濟(jì)效益起到積極作用，對(duì)我國(guó)工業(yè)發(fā)展將起到良好的推動(dòng)作用。
第8章 誤差分析
8.1定位誤差分析
工件的定位就是使同一工序中的所有工件逐次放置到夾具中，使之占有正確的位置的工藝過(guò)程。一批工件逐個(gè)在夾具中定位時(shí)，由于定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合、定位副制造不準(zhǔn)確等原因，使得各個(gè)工件在夾具中占據(jù)的位置不可能完全一致，勢(shì)必產(chǎn)生定位誤差，即工件在夾具中因定位不準(zhǔn)確而產(chǎn)生的工件加工誤差。
定位誤差實(shí)際上是一批工件采用調(diào)整法加工時(shí)，由于定位所造成的工件加工面相對(duì)于工序基準(zhǔn)的位置誤差。假定在加工時(shí)，夾具相對(duì)于刀具及切削成形運(yùn)動(dòng)的位置經(jīng)調(diào)整后不再變動(dòng)，那么可以認(rèn)為加工面的位置是固定的，這樣工件加工面相對(duì)于其工序基準(zhǔn)的位置誤差就是由于工序基準(zhǔn)的位置變動(dòng)所引起的。所以，定位誤差也就是工件定位時(shí)工序基準(zhǔn)在工序加工要求(位置尺寸或位置精度)方向上的位置變動(dòng)量。
應(yīng)用夾具CAD系統(tǒng)設(shè)計(jì)夾具時(shí)，在未選定夾具定位方案的具體結(jié)構(gòu)之前，尚不能建立定位尺寸鏈。在系統(tǒng)確定了夾具定位結(jié)構(gòu)之后，就可以根據(jù)具體結(jié)構(gòu)建立定位尺寸鏈進(jìn)行正計(jì)算或反計(jì)算。a)正計(jì)算就是當(dāng)已知定位結(jié)構(gòu)中有關(guān)定位元件尺寸的公差時(shí)，用定位尺寸鏈求解封閉環(huán)公差(即定位誤差)。如果所求的定位誤差值在允許的公差范圍之內(nèi)，則表明所確定的定位元件的尺寸公差能滿足精度要求。否則不能保證精度，就需調(diào)整定位結(jié)構(gòu)中定位元件的尺寸公差。如果這些公差無(wú)調(diào)整的余地則需考慮重新確定定位結(jié)構(gòu)。b)反計(jì)算就是已知封閉環(huán)的尺寸及公差,確定各組成環(huán)的公差,即將允許的定位誤差合理地分配到各組成環(huán)中去。
8.2 裝備誤差分析
“機(jī)床夾具裝配調(diào)整及夾具精度檢驗(yàn)”實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)到夾具制造工藝特點(diǎn)和工件加工精度的保證方法，認(rèn)識(shí)到夾具總裝圖公差配合與技術(shù)要求的實(shí)際意義。從而使我在進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)時(shí)明白到底應(yīng)標(biāo)注哪些技術(shù)要求有其意義。
安裝誤差與定位誤差：在應(yīng)用夾具安裝工件時(shí),往往由于下列幾種因數(shù)引起工件的安裝誤差：
1.夾具本身的誤差;
2.夾具在機(jī)床上的安裝,調(diào)整誤差;
3.夾緊時(shí),整個(gè)夾具或其它元件受力后產(chǎn)生彈性變形;
4.工件的定位基準(zhǔn)與定位元件接觸后的變形;
5.由于工件的定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合而引起的誤差;
6.由于工件的定位基準(zhǔn)面與定位元件之間的間隙(如內(nèi),外圓柱面定位時(shí))引起的工件可能的最大的位移。
小結(jié):在實(shí)際工作中，應(yīng)多讀些典型機(jī)床夾具總圖，多調(diào)試一些夾具，多了解一些夾具結(jié)構(gòu)方案，從中多學(xué)習(xí)一些結(jié)構(gòu)工藝性方面的知識(shí)，使設(shè)計(jì)能力有所提高。
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[13] 劉友才，機(jī)床夾具設(shè)計(jì),北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992
致 謝
時(shí)間一晃而過(guò)，三年的大學(xué)生活已快落下帷幕了，在這三年的生活學(xué)習(xí)中，我收獲不少，認(rèn)真學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)，培養(yǎng)各方面的能力，畢業(yè)設(shè)計(jì)正是檢驗(yàn)我們的大好時(shí)機(jī)，經(jīng)過(guò)半年的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒(méi)有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及同學(xué)們的支持，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以想象的。
在這里我要感謝我的指導(dǎo)老師劉豫喜老師和各位教導(dǎo)我的老師。劉老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從查閱資料，設(shè)計(jì)草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計(jì)