飛錘支架的加工工藝及夾具設計【2副鉆孔夾具】【含CAD圖紙、文檔全套】【GJ系列】

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，這會影響它的位置精度，并反過來影響零件質量。所以有必要確定最佳夾緊力，來減小由于彈性變形對工件的定位誤差，同時滿足加工的要求。在夾具分析和綜合領域上的研究人員使用了有限元模型的方法或剛體模型的方法。大量的工作都以有限元方法為基礎被報道參考文獻1-8。隨著得墨忒耳8，這種方法的限制是需要較大的模型和計算成本。同時，多數的有限元基礎研究人員一直重點關注的夾具布局優(yōu)化和夾緊力的優(yōu)化還沒有得到充分討論，也有少數的研究人員通過對剛性模型9-11對夾緊力進行了優(yōu)化，剛型模型幾乎被近似為一個規(guī)則完整的形狀。得墨忒耳12，13用螺釘理論解決的最低夾緊力，總的問題是制定一個線性規(guī)劃，其目的是盡量減少在每個定位點調整夾緊力強度的法線接觸力。接觸摩擦力的影響被忽視，因為它較法線接觸力相對較小，由于這種方法是基于剛體假設，獨特的三維夾具可以處理超過6個自由度的裝夾，復和倪14也提出迭代搜索方法，通過假設已知摩擦力的方向來推導計算最小夾緊力，該剛體分析的主要限制因素是當出現六個以上的接觸力是使其靜力不確定，因此，這種方法無法確定工件移位的唯一性。 這種限制可以通過計算夾具工件系統(tǒng)15的彈性來克服，對于一個相對嚴格的工件，該夾具在機械加工工件的位置會受夾具點的局部彈性變形的強烈影響。Hockenberger和得墨忒耳16使用經驗的接觸力變形的關系（稱為元功能），解決由于夾緊和準靜態(tài)加工力工件剛體位移。同一作者還考察了加工工件夾具位移對設計參數的影響17。桂 18 等 通過工件的夾緊力的優(yōu)化定位精度彈性接觸模型對報告做了改善，然而，他們沒有處理計算夾具與工件的接觸剛度的方法，此外，其算法的應用沒有討論機械加工刀具路徑負載有限序列。李和Melkote 19和烏爾塔多和Melkote 20用接觸力學解決由于在加載夾具夾緊點彈性變形產生的接觸力和工件的位移，他們還使用此方法制定了優(yōu)化方法夾具布局21和夾緊力22。但是，關于multiclamp系統(tǒng)及其對工件精度影響的夾緊力的優(yōu)化并沒有在這些文件中提到 。本文提出了一種新的算法，確定了multiclamp夾具工件系統(tǒng)受到準靜態(tài)加載的最佳夾緊力為基礎的彈性方法。該法旨在盡量減少影響由于工件夾緊位移和加工荷載通過系統(tǒng)優(yōu)化夾緊力的一部分定位精度。接觸力學模型，用于確定接觸力和位移，然后再用做夾緊力優(yōu)化，這個問題被作為多目標約束優(yōu)化問題提出和解決。通過兩個例子分析工件夾緊力的優(yōu)化對定位精度的影響，例子涉及的銑削夾具3-2-1布局。1 夾具工件聯(lián)系模型 11 模型假設該加工夾具由L定位器和帶有球形端的c形夾組成。工件和夾具接觸的地方是線性的彈性接觸，其他地方完全剛性。工件夾具系統(tǒng)由于夾緊和加工受到準靜態(tài)負載。夾緊力可假定為在加工過程中保持不變，這個假設是有效的，在對液壓或氣動夾具使用。在實際中，夾具工件接觸區(qū)域是彈性分布，然而，這種模式的發(fā)展，假設總觸剛度（見圖1）第i夾具接觸力局部變形如下： (1) 其中（j=x，y，z）表示，在當地子坐標系切線和法線方向的接觸剛度第 19 頁 共 15 頁圖1 彈簧夾具工件接觸模型。 表示在第i個接觸處的坐標系（j=x，y，z）是對應沿著xyz方向的彈性變形，分別 （j= x，y，z）的代表和切向力接觸 ，法線力接觸。12 工件夾具的接觸剛度模型集中遵守一個球形尖端定位，夾具和工件的接觸并不是線性的，因為接觸半徑與隨法線力呈非線性變化 23。由于法線力接觸變形作用于半徑和平面工件表面之間，這可從封閉赫茲的辦法解決縮進一個球體彈性半空間的問題。對于這個問題， 是法線的變形，在文獻23 第93頁中給出如下： （2）其中式中 和是工件和夾具的彈性模量，、分別是工件和材料的泊松比。切向變形沿著和切線方向）硅業(yè)切力距有以下形式文獻23第217頁 （3）其中、 分別是工件和夾具剪切模量一個合理的接觸剛度的線性可以近似從最小二乘獲得適合式 （2），這就產生了以下線性化接觸剛度值：在計算上述的線性近似， （4） (5)正常的力被假定為從0到1000N，且最小二乘擬合相應的R2值認定是0.94。2夾緊力優(yōu)化 我們的目標是確定最優(yōu)夾緊力，將盡量減少由于工件剛體運動過程中，局部的夾緊和加工負荷引起的彈性變形，同時保持在準靜態(tài)加工過程中夾具工件系統(tǒng)平衡，工件的位移減少，從而減少定位誤差。實現這個目標是通過制定一個多目標約束優(yōu)化問題的問題，如下描述。2.1 目標函數配方工件旋轉，由于部隊輪換往往是相當小17的工件定位誤差假設為確定其剛體翻譯基本上，其中 、和 是 沿，和三個正交組件（見圖2）。圖2 工件剛體平移和旋轉工件的定位誤差歸于裝夾力，然后可以在該剛體位移的范數計算如下： （6）其中表示一個向量二級標準。 但是作用在工件的夾緊力會影響定位誤差。當多個夾緊力作用于工件，由此產生的夾緊力為,有如下形式： （7）其中夾緊力是矢量，夾緊力的方向矩陣，是夾緊力是矢量的方向余弦，、和 是第i個夾緊點夾緊力在、和方向上的向量角度（i=1、2、3.,C）。在這個文件中，由于接觸區(qū)變形造成的工件的定位誤差，被假定為受的作用力是法線的，接觸的摩擦力相對較小，并在進行分析時忽略了加緊力對工件的定位誤差的影響。意指正常接觸剛度比，是通過（i=1，2L）和最小的所有定位器正常剛度相乘，并假設工件、取決于、的方向，各自的等效接觸剛度可有下式計算得出（見圖3），工件剛體運動，歸于夾緊行動現在可以寫成： (8)工件有位移，因此，定位誤差的減小可以通過盡量減少產生的夾緊力向量 范數。因此，第一個目標函數可以寫為：最小化 （9）要注意，加權因素是與等效接觸剛度成正比的在、和 方向上。通過使用最低總能量互補參考文獻15，23的原則求解彈性力學接觸問題得出A的組成部分是唯一確定的，這保證了夾緊力和相應的定位反應是“真正的”解決方案，對接觸問題和產生的“真正”剛體位移，而且工件保持在靜態(tài)平衡，通過夾緊力的隨時調整。因此，總能量最小化的形式為補充的夾緊力優(yōu)化的第二個目標函數，并給出：最小化 （10）其中代表機構的彈性變形應變能互補，代表由外部力量和力矩配合完成，是遵守對角矩陣的， 和是所有接觸力的載體。如圖3 加權系數計算確定的基礎內蒙古科技大學本科生畢業(yè)設計（外文翻譯）2.2 摩擦和靜態(tài)平衡約束在（10）式優(yōu)化的目標受到一定的限制和約束，他們中最重要的是在每個接觸處的靜摩擦力約束。庫侖摩擦力的法律規(guī)定（是靜態(tài)摩擦系數）,這方面的一個非線性約束和線性化版本可以使用，并且19有： （11）假設準靜態(tài)載荷，工件的靜力平衡由下列力和力矩平衡方程確保（向量形式）： (12)其中包括在法線和切線方向的力和力矩的機械加工力和工件重量。2.3界接觸力由于夾具工件接觸是單側面的，法線的接觸力只能被壓縮。這通過以下的的約束表（i=1，2,L+C） （13）它假設在工件上的法線力是確定的，此外，在一個法線的接觸壓力不能超過壓工件材料的屈服強度（）。這個約束可寫為： （i=1，2，,L+C） (14) 如果是在第i個工件夾具的接觸處的接觸面積，完整的夾緊力優(yōu)化模型，可以寫成：最小化 (15)3模型算法求解式（15）多目標優(yōu)化問題可以通過求解約束24。這種方法將確定的目標作為首要職能之一，并將其轉換成一個約束對。該補充（）的主要目的是處理功能，并由此得到夾緊力（）作為約束的加權范數最小化。對為主要目標的選擇，確保選中一套獨特可行的夾緊力，因此，工件夾具系統(tǒng)驅動到一個穩(wěn)定的狀態(tài)（即最低能量狀態(tài)），此狀態(tài)也表示有最小的夾緊力下的加權范數。 的約束轉換涉及到一個指定的加權范數小于或等于，其中是 的約束，假設最初所有夾緊力不明確，要確定一個合適的。在定位和夾緊點的接觸力的計算只考慮第一個目標函數（即）。雖然有這樣的接觸力，并不一定產生最低的夾緊力，這是一個“真正的”可行的解決彈性力學問題辦法，可完全抑制工件在夾具中的位置。這些夾緊力的加權系數，通過計算并作為初始值與比較，因此，夾緊力式（15）的優(yōu)化問題可改寫為: 最小化 （16）由： (11)(14) 得。類似的算法尋找一個方程根的二分法來確定最低的上的約束, 通過盡可能降低上限，由此產生的最小夾緊力的加權范數。 迭代次數K，終止搜索取決于所需的預測精度和，有參考文獻15： （17）其中表示上限的功能，完整的算法在如圖4中給出。 圖4 夾緊力的優(yōu)化算法（在示例1中使用）。圖5 該算法在示例2使用4 加工過程中的夾緊力的優(yōu)化及測定上一節(jié)介紹的算法可用于確定單負載作用于工件的載體的最佳夾緊力，然而，刀具路徑隨磨削量和切割點的不斷變化而變化。因此，相應的夾緊力和最佳的加工負荷獲得將由圖4算法獲得，這大大增加了計算負擔，并要求為選擇的夾緊力提供標準， 將獲得滿意和適宜的整個刀具軌跡 ，用保守的辦法來解決下面將被討論的問題，考慮一個有限的數目（例如m）沿相應的刀具路徑設置的產生m個最佳夾緊力，選擇記為， ， ,在每個采樣點，考慮以下四個最壞加工負荷向量： (18)、和表示在、和方向上的最大值，、和上的數字1，2，3分別代替對應的和另外兩個正交切削分力，而且有：雖然4個最壞情況加工負荷向量不會在工件加工的同一時刻出現，但在每次常規(guī)的進給速度中，刀具旋轉一次出現一次，負載向量引入的誤差可忽略。因此，在這項工作中，四個載體負載適用于同一位置，（但不是同時）對工件進行的采樣 ，夾緊力的優(yōu)化算法圖4，對應于每個采樣點計算最佳的夾緊力。夾緊力的最佳形式有： (i=1,2,m) (j=x,y z,r) (19)其中是最佳夾緊力的四個情況下的加工負荷載體，(C=1，2，C)是每個相應的夾具在第i個樣本點和第j負荷情況下力的大小。是計算每個負載點之后的結果，一套簡單的“最佳”夾緊力必須從所有的樣本點和裝載條件里發(fā)現，并在所有的最佳夾緊力中選擇。這是通過在所有負載情況和采樣點排序，并選擇夾緊點的最高值的最佳的夾緊力，見于式 （20）： （k=1，2，C） （20）只要這些具備，就得到一套優(yōu)化的夾緊力，驗證這些力，以確保工件夾具系統(tǒng)的靜態(tài)平衡。否則，會出現更多采樣點和重復上述程序。在這種方式中，可為整個刀具路徑確定“最佳”夾緊力 ，圖5總結了剛才所描述的算法。請注意，雖然這種方法是保守的，它提供了一個確定的夾緊力，最大限度地減少工件的定位誤差的一套系統(tǒng)方法。5影響工件的定位精度它的興趣在于最早提出了評價夾緊力的算法對工件的定位精度的影響。工件首先放在與夾具接觸的基板上，然后夾緊力使工件接觸到夾具，因此，局部變形發(fā)生在每個工件夾具接觸處，使工件在夾具上移位和旋轉。隨后，準靜態(tài)加工負荷應用造成工件在夾具的移位。工件剛體運動的定義是由它在、和方向上的移位和自轉（見圖2），如前所述，工件剛體位移產生于在每個夾緊處的局部變形，假設為相對于工件的質量中心的第i個位置矢量定位點，坐標變換定理可以用來表達在工件的位移，以及工件自轉如下: (21)其中表示旋轉矩陣,描述當地在第i幀相聯(lián)系的全球坐標系和是一個旋轉矩陣確定工件相對于全球的坐標系的定位坐標系。假設夾具夾緊工件旋轉，由于旋轉很小，故也可近似為： （22） 方程（21）現在可以改寫為： （23）其中是經方程（21）重新編排后變換得到的矩陣式，是夾緊和加工導致的工件剛體運動矢量。工件與夾具單方面接觸性質意味著工件與夾具接觸處沒有拉力的可能。因此，在第i裝夾點接觸力可能與的關系如下： （24）其中是在第i個接觸點由于夾緊和加工負荷造成的變形，意味著凈壓縮變形，而負數則代表拉伸變形; 是表示在本地坐標系第i個接觸剛度矩陣，是單位向量. 在這項研究中假定液壓/氣動夾具，根據對外加工負荷，故在法線方向的夾緊力的強度保持不變，因此，必須對方程（24）的夾緊點進行修改為： （25）其中是在第i個夾緊點的夾緊力，讓表示一個對外加工力量和載體的61矢量。并結合方程（23）（25）與靜態(tài)平衡方程，得到下面的方程組： （26）其中，其中表示相乘。由于夾緊和加工工件剛體移動，q可通過求解式（26）得到。工件的定位誤差向量， （見圖6），現在可以計算如下： （27） 其中是考慮工件中心加工點的位置向量，且 6模擬工作 較早前提出的算法是用來確定最佳夾緊力及其對兩例工件精度的影響例如：1適用于工件單點力。2應用于工件負載準靜態(tài)銑削序列 如左圖7 工件夾具配置中使用的模擬研究 工件夾具定位聯(lián)系; 、和全球坐標系。 3-2-1夾具圖7所示，是用來定位并控制7075 - T6鋁合金（127毫米127毫米38.1毫米）的柱狀塊。假定為球形布局傾斜硬鋼定位器/夾具在表1中給出。工件夾具材料的摩擦靜電對系數為0.25。使用伊利諾伊大學開發(fā)EMSIM程序參考文獻26 對加工瞬時銑削力條件進行了計算，如表2給出例（1），應用工件在點（109.2毫米，25.4毫米，34.3毫米）瞬時加工力，圖4中表3和表4列出了初級夾緊力和最佳夾緊力的算法 。該算法如圖5所示 ，一個25.4毫米銑槽使用EMSIM進行了數值模擬，以減少起步（0.0毫米，25.4毫米，34.3毫米）和結束時（127.0毫米，25.4毫米，34.3毫米）四種情況下加工負荷載體，（見圖8）。模擬計算銑削力數據在表5中給出。圖8最終銑削過程模擬例如2。表6中5個坐標列出了為模擬抽樣調查點。最佳夾緊力是用前面討論過的排序算法計算每個采樣點和負載載體最后的夾緊力和負載。7結果與討論例如算法1的繪制最佳夾緊力收斂圖9，圖9對于固定夾緊裝置在圖示例假設（見圖7），由此得到的夾緊力加權范數有如下形式：.結果表明，最佳夾緊力所述加工條件下有比初步夾緊力強度低得多的加權范數，最初的夾緊力是通過減少工件的夾具系統(tǒng)補充能量算法獲得。由于夾緊力和負載造成的工件的定位誤差，如表7。結果表明工件旋轉小，加工點減少錯誤從13.1到14.6不等。在這種情況下，所有加工條件改善不是很大，因為從最初通過互補勢能確定的最小化的夾緊力值已接近最佳夾緊力。圖5算法是用第二例在一個序列應用于銑削負載到工件，他應用于工件銑削負載一個序列。最佳的夾緊力，對應列表6每個樣本點，隨著最后的最佳夾緊力，在每個采樣點的加權范數和最優(yōu)的初始夾緊力繪圖10，在每個采樣點的加權范數的，和繪制。結果表明，由于每個組成部分是各相應的最大夾緊力，它具有最高的加權范數。如圖10所示，如果在每個夾緊點最大組成部分是用于確定初步夾緊力，則夾緊力需相應設置，有比相當大的加權范數。故是一個完整的刀具路徑改進方案。上述模擬結果表明，該方法可用于優(yōu)化夾緊力相對于初始夾緊力的強度，這種做法將減少所造成的夾緊力的加權范數，因此將提高工件的定位精度。圖108結論該文件提出了關于確定多鉗夾具，工件受準靜態(tài)加載系統(tǒng)的優(yōu)化加工夾緊力的新方法。夾緊力的優(yōu)化算法是基于接觸力學的夾具與工件系統(tǒng)模型，并尋求盡量減少應用到所造成的工件夾緊力的加權范數，得出工件的定位誤差。該整體模型，制定一個雙目標約束優(yōu)化問題，使用-約束的方法解決。該算法通過兩個模擬表明，涉及3-2-1型，二夾銑夾具的例子。今后的工作將解決在動態(tài)負載存在夾具與工件在系統(tǒng)的優(yōu)化，其中慣性，剛度和阻尼效應在確定工件夾具系統(tǒng)的響應特性具有重要作用。9參考資料：1、J. 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DeMeter. 對工件準靜態(tài)分析功能位移在加工夾具的應用程序，制造科學雜志與工程： 325331頁, 1996。南京航空航天大學畢 業(yè) 設 計 課 題 名 稱 飛錘支架的夾具設計 學 院 機電學院 專 業(yè) 機械工程及自動化 年 級 班 級 學 號 姓 名 指導教師 2007年 5 月畢業(yè)設計任務書題目：設計飛錘支架夾具內容：(1)零件的工藝分析 (2)飛錘支架夾具設計 (3)繪制夾具裝配圖(4)夾具設計說明書(5)加工程序部分原始資料：該零件圖樣一張生產綱領為5000件/年； 大批量生產目 錄前言-（3） 1. 零件的工藝分析-（4）1.1 零件的功用、結構和特點-（4） 1.2 主要加工表面及要求-（4）2. 飛錘支架夾具設計-（6） 2.1工序的工藝分析-（6）2.2定位方案及定位元件選擇和設計-（8）3. 繪制夾具裝配圖見附表一-（13）4. 夾具設計說明書-(15)4. 夾具設計的基本要求-（15） 4. 夾具設計的程序-（17） 5. 加工程序-(22)6. 結論-（24）7. 參考文獻-（24） （1）飛錘支架零件圖- (2) 裝配圖-附表一前 言畢業(yè)設計是每個大學生在畢業(yè)前必須完成的一個教學環(huán)節(jié)，是對我們所學專業(yè)的一個綜合測試，也是對我們畢業(yè)生做的一次具體的、重要的考驗。此設計密切結合高等學校的辦學宗旨。已檢測我們在學習和實習過程中對所學知識的掌握程度和運用水平。同時在畢業(yè)設計中與同學互相幫助,一起去圖書館查閱畢業(yè)設計中需要得一些相關資料,共同探討課程設計中出現的問題,體現了同學之間的凝聚力,增進了同學之間的友誼,加強了與老師的知識探討.作為機械類專業(yè)的學生不能僅以學好課本上的理論知識而滿足,如果不懂的運用他們,學再多的理論知識也毫無用處。因此我們非常重視本次畢業(yè)設計的實踐,通過本次畢業(yè)設計是我們各方面的能力都有所加強,對于今后的生產實習以及走上工作崗位有很大幫助,是我們受益匪淺。本設計不足之處，懇請老師點評、指正。 設計者 2007年5月圖1-1零件圖1. 零件的工藝分析1.1 零件的功用、結構和特點功用：起支撐作用。由于該工件工作時要承受一定的力，因此要求有一定的強度、剛度和韌性。1.2 主要加工表面及要求1. 孔徑為7的孔，其形位公差遵守包容要求，表面粗糙度Ra1.6m，孔的端面與寬18的槽相通，孔口倒角145。2. 飛錘支架11的回轉面，表面粗糙度為Ra6.3m。3. 飛錘支架15的回轉面，表面粗糙度為Ra12.5m。4. 19的回轉面和右端面，表面粗糙度為Ra1.6m，并倒角。5. 飛錘支架表面26.5锪平12的沉孔，銑上表面及其輪廓，表面粗糙度不作要求。6. 46的孔，表面粗糙度為Ra6.3m，倒角145。7. 寬18的槽，表面粗糙度為Ra6.3m。機械加工加工方案 表（1）工序號內容設備10熱處理熱處理201) 粗車11、15、19回轉面和右端面CA6140臥式車床2) 鉆7的孔至63) 擴7的孔至6.8251) 半精車19及右端面至圖樣要求CA6140臥式車床2) 鉸7的孔至圖樣要求3) 孔口倒角30銑飛錘支架上端面及26.5锪平12沉孔鉆床401) 鉆46的孔至5.8TX612鏜床2) 鉸46的孔，倒角50銑寬18的槽XA6132銑床60去毛刺鉗工70清洗80檢驗 工藝路線如表所示，根據18的加工要求選擇18的三面刃銑刀和XA6132銑床。.飛錘支架夾具設計.工序的工藝分析 零件為飛錘支架，材料為QT622。生產類型為：大批量生產。該零件工藝規(guī)程見工藝卡。先要求設計第4道工序銑18槽的銑床夾具。 零件的加工要求為：寬mm，表面粗糙度為Ra6.3um.本工序的加工條件為XA6132銑床及12端面銑刀，工件右側回轉體，孔、4-孔、及2-6.5锪平12孔均已加工，達到圖樣要求。正火處理，毛坯上銑18槽的經濟精度可達IT8，表面粗糙度Ra6.3um，在銑夾具上加工時適當控制進給速度，可以保證槽的尺寸精度和表面粗糙要求。因此在本工序加工時，主要應考慮要如何保證槽的寬度偏差。圖-工序圖2.2定位方案及定位元件選擇和設計 2.2.1定位方案的選擇 1.根據工序加工要求，工件在夾具中的定位方案如下：如圖1-1所示：要夾住的工件主要尺寸。方案一：以19回轉面及其端面為主要定位基準，限制個自由度X、Y、X、Y、Z，以19回轉面為止推基準，限制個自由度，以零件左端面外型輪廓寬30的長方體外型輪廓作為防轉基準，限制個自由度。工件在夾金緊的時候又限制了一個自由度。方案一草圖方案二：以19回轉面及其端面為主要定位基準,限制個自由度X、Y、X、Y、Z，以19回轉面為止推基準，限制個自由度,以45的圓外型輪廓作為防轉基準，限制個自由度。同樣工件在夾金緊的時候又限制了一個自由度。方案二草圖 方案三:以19回轉面及其端面為主要定位基準,限制個自由度X、Y、X、Y、Z，以19回轉面為止推基準，限制個自由度,以26.5锪平12的兩個孔為防轉基準,限制個自由度。同樣工件在夾金緊的時候又限制了一個自由度。此方案是用螺栓固定達到防轉的目的，其作用了力方向如下圖受和的作用力。方案三草圖 選擇基準時應保證工件安裝可靠,夾具設計簡單、操作方便。 方案一：按照基準重合原則確定的，用設計基準作為定位基準,以避免定位基準與設計基準不重合而引起的基準不重合誤差。有利于保證加工精度，夾緊力可以抵消部分切削力。有利于提高夾緊剛度，缺點是夾緊力大容易引起定位元件變形。夾具設計簡單,裝夾方便。 方案二:和方案一差不多,只有裝夾的方向有點不同,不存在基準不重合誤差，有利于保證加工精度，夾緊力可以抵消部分切削力。 方案三:按照基準統(tǒng)一原則確定的,有利于夾具的設計制造,夾緊力方向指向定位元件剛性較大的方向。缺點是不容易保證槽的的精確度,銑刀進給的軸向力完全由工件承受,會引起定位元件變形。 本工序加工18的槽,從夾具制造的簡單方便考慮,可以選擇方案三。但是方案三在裝夾是麻煩,大量的時間浪費在裝夾上 ,故不采用。從加工的切削力和夾緊力方面考慮,加工時夾緊力不需要太大。綜合兩方面的考慮故選擇方案一。.定位元件設計：設計定位元件的結構如圖1-2所示。夾具與零件的外型輪廓相似。 圖1-2 這樣能較容易、較穩(wěn)定地保證加工精度。用夾具裝夾工件時，工件相對與刀具的位置由夾具保證，基本不受工人技術水平的影響，因而能較容易、教穩(wěn)定地保證工件的加工精度。能提高勞動生產率，減輕工人的勞動強度。采用夾具后，工件不需劃線找正，裝夾方便迅速，顯著地減少了輔助時間，提高了勞動生產率。 夾緊力的計算:因采用的是手動夾具故夾緊力無須計算。3 繪制夾具零件圖 圖1-34、夾緊裝置設計 夾緊機構的三要素是夾緊力方向的確定、夾緊力作用點的確定、夾緊力大小的確定。 夾緊里的方向如圖3左視圖所示夾具左端固定不動,裝夾時工件受夾緊力F和與其相對的反作用力F1。夾緊力作用點的選擇應遵循的規(guī)則：（） 為了使定位穩(wěn)定，夾緊力作用點應該落在主要的定位支承面上，活絡在主要的定位支承面上的支承點所圍成的面積內；（） 夾緊力應作用在工件剛性較好的部位上，不應該使工件產生夾緊變形或使工件產生翻磚力矩；（） 為了防止工件在加工過程中產生振動，夾緊力的作用點應盡量靠近被加工表面；（） 夾緊力作用點的數目，應盡量在工件的整個接觸面上分布均勻，以減小夾緊變形。夾具三維圖該夾具是用平口鉗固定，是手動夾具為絲桿傳動。在裝夾過程中方便簡單，節(jié)約了大量的裝夾時間。操作方便，使用安全、可靠，且改善工人的勞動條件，減輕勞動強度。在夾緊過程中用不會使工件產生變形。零件三維造型3. 繪制夾具裝配圖見附表一夾具總圖繪制完畢后，對夾具上的非標準件要繪制零件工作圖，并規(guī)定相應在的技術要求。零件工作圖應嚴格遵照所規(guī)定的比例繪制。視圖、投影應完整，尺寸要標注齊全，所標注的公差及技術條件應符合總圖要求，加工精度及表面光潔度應選擇合理。 在夾具設計圖紙全部完畢后，還有待于精心制造和實踐和使用來驗證設計的科學性。經試用后，有時還可能要對原設計作必要的修改。因此，要獲得一項完善的優(yōu)秀的夾具設計，設計人員通常應參與夾具的制造、裝配，鑒定和使用的全過程。 夾具體是夾具的基本件，它既要把夾具的各種元件、機構、裝置連接成一個整體，而且還要考慮工件裝卸的方便。因此，夾具體的形狀和尺寸主要取決于夾具各組成件的分布位置、工件的外形輪廓尺寸以及加工的條件等。在設計夾具體時應滿足以下基本要求。 、具有足夠的強度和剛度。 、結構簡單、輕便，在保證強度和剛度前提下結構近可能簡單緊湊，體積小、質量輕和便于工件裝卸。 、安裝穩(wěn)定牢靠。 、結構的工藝性好，便于制造、裝配和檢驗 、尺寸要穩(wěn)定且具有一定精度。、清理方便。 夾具體毛坯制造方法的選擇 綜合考慮結構合理性、工藝性、經濟型、標準化以及各種夾具體的優(yōu)缺點等，選擇夾具體毛坯制造方法為鑄造夾具體； 夾具體的外形尺寸 在繪制夾具總圖時，根據工件、定位元件、夾緊裝置及其輔助機構在總體上的配置，夾具體的外形尺寸便已大體確定。然后進行造型設計，再根據強度和剛度要求選擇斷面的結構形狀和壁厚尺寸。夾具體的壁厚20mm，長度326mm，寬度128mm；根據設計要求，夾具體上設計有螺孔、銷孔，并且要求定位定位器和夾緊器的銷孔在裝配時配作。 4.夾具設計說明書夾具設計一般是在零件的機械加工工藝過程制訂之后按照某一工序的具體要求進行的。制訂工藝過程，應充分考慮夾具實現的可能性，而設計夾具時，如確有必要也可以對工藝過程提出修改意見。夾具的設計質量的高低，應以能否穩(wěn)定地保證工件的加工質量，生產效率高，成本低，排屑方便，操作安全、省力和制造、維護容易等為其衡量指標。 4.夾具設計的基本要求1精基準選擇的原則:在選擇基準時,主要應考慮保證加工精度和工件安裝方便可靠。其選擇原則應遵循a.基準重合原則，用設計基準作為定位基準,以避免定位基準與設計基準不重合而引起的基準不重合誤差。B基準統(tǒng)一原則，應采用同一基準電位加工零件上盡可能多的表面,基準重合和統(tǒng)一原則是選擇精基準的兩個重要原則,但實際生產中有時回遇到兩者想互矛盾的情況。C自為基準原則,某些要求加工余量小而均勻的精加工工序,選擇加工表面本身作為定位基準。D互為基準原則,對工件上兩個相互位置精度要求很高的表面進行加工時,需要兩個表面互相作為基準,反復進行加工,以保證位置精度要求。2夾具設計精度的設計原則，要保證設計的夾具制造成本低，規(guī)定零件的精度要求時應遵循以下原則：（1）對一般精度的夾具1）應使主要組成零件具有相應終加工方法的平均經濟精度；2）應按獲得夾具精度的工藝方法所達到的平均經濟精度，規(guī)定基礎件夾具體加工孔的形位公差。（2）對一般精度或精度要求低的夾具，組成零件的加工精度按此規(guī)定，既達到了制造成本低，又使夾具具有較大精度裕度，能使設計的夾具獲得最佳的經濟效果。對精密夾具 除遵循一般精度夾具的兩項原則外，對某個關鍵零件，還應規(guī)定與偶件配作或配研等，以達到無間隙滑動等。 對夾緊機構的基本要求如下： 、夾緊作用準確，處于夾緊狀態(tài)時應能保持自鎖，保證夾緊定位的安全可靠。 、夾緊動作迅速，操作方便省力，夾緊時不應損害零件表面質量 、夾緊件應具備一定的剛性和強度，夾緊作用力應是可調節(jié)的。 、結構力求簡單，便于制造和維修 夾緊誤差是指工件在夾緊力的作用下,工序基準相對于理想位置的最大偏移值在加工尺寸方向上的投影和工件變形所造成的加工表面的形狀誤差。產生夾緊變形的因素有兩個方面:工件的彈性變形、工件定位面與夾具定位面之間的接觸變形。 3一個優(yōu)良的機床夾具必須滿足下列基本要求： （1）保證工件的加工精度 保證加工精度的關鍵，首先在于正確地選定定位基準、定位方法和定位元件，必要時還需進行定位誤差分析，還要注意夾具中其他零部件的結構對加工精度的影響，確保夾具能滿足工件的加工精度要求。 （2）提高生產效率 專用夾具的復雜程度應與生產綱領相適應，應盡量采用各種快速高效的裝夾機構，保證操作方便，縮短輔助時間，提高生產效率。（3）工藝性能好 專用夾具的結構應力求簡單、合理，便于制造、裝配、調整、檢驗、維修等。專用夾具的制造屬于單件生產，當最終精度由調整或修配保證時，夾具上應設置調整和修配結構。 （4）使用性能好 專用夾具的操作應簡便、省力、安全可靠。在客觀條件允許且又經濟適用的前提下，應盡可能采用氣動、液壓等機械化夾緊裝置，以減輕操作者的勞動強度。專用夾具還應排屑方便。必要時可設置排屑結構，防止切屑破壞工件的定位和損壞刀具，防止切屑的積聚帶來大量的熱量而引起工藝系統(tǒng)變形。 （5）經濟性好 專用夾具應盡可能采用標準元件和標準結構，力求結構簡單、制造容易，以降低夾具的制造成本。因此，設計時應根據生產綱領對夾具方案進行必要的技術經濟分析，以提高夾具在生產中的經濟效益。4. 夾具設計的程序 4.2.1夾具設計規(guī)范化概述1夾具設計規(guī)范化的意義研究夾具設計規(guī)范化程序的主要目的在于：（1）保證設計質量，提高設計效率 夾具設計質量主要表現在：1）設計方案與生產綱領的適應性；2）高位設計與定位副設置的相容性；3）夾緊設計技術經濟指標的先進性； 4）精度控制項目的完備性以及各控制項目公差數值規(guī)定的合理性；5）夾具結構設計的工藝性；6）夾具制造成本的經濟性。有了規(guī)范的設計程序，可以指導設計人員有步驟、有計劃、有條理地進行工作，提高設計效率，縮短設計周期。（2）有利于計算機輔助設計 有了規(guī)范化的設計程序，就可以利用計算機進行輔助設計，實現優(yōu)化設計，減輕設計人員的負擔。利用計算機進行輔助設計，除了進行精度設計之外，還可以尋找最佳夾緊狀態(tài)，利用有限元法對零件的強度、剛度進行設計計算，實現包括繪圖在內的設計過程的全部計算機控制。（3）有利于初學者盡快掌握夾具設計的方法 近年來，關于夾具設計的理論研究和實踐經驗總結已日見完備，在此基礎上總結出來的夾具規(guī)范化設計程序，使初級夾具設計人員的設計工作提高到了一個新的科學化水平。 4.2.2 夾具設計的規(guī)范程序工藝人員在編制零件的工藝規(guī)程時，便會提出相應的夾具設計任務書，經有關負責人批準后下達給夾具設計人員。夾具設計人員根據任務書提出的任務進行夾具結構設計?，F將夾具結構設計的規(guī)范化程序具體分述如下。1明確設計要求，認真調查研究，收集設計資料（1）仔細研究零件工作圖、毛坯圖及其技術條件。（2）了解零件的生產綱領、投產批量以及生產組織等有關信息。（3）了解工件的工藝規(guī)程和本工序的具體技術要求，了解工件的定位、夾緊方案，了解本工序的加工余量和切削用量的選擇。（4）了解所使用量具的精度等級、刀具和輔助工具等的型號、規(guī)格。（5）了解本企業(yè)制造和使用夾具的生產條件和技術現狀。（6）了解所使用機床的主要技術參數、性能、規(guī)格、精度以及與夾具連接部分結構的聯(lián)系尺寸等。（7）準備好設計夾具用的各種標準、工藝規(guī)定、典型夾具圖冊和有關夾具的設計指導資料等。（8）收集國內外有關設計、制造同類型夾具的資料，吸取其中先進而又能結合本企業(yè)實際情況的合理部分。繪制夾具總圖 繪制夾具總圖通常按以下步驟進行：（1）遵循國家制圖標準，繪圖比例應盡可能選取11，根據工件的大小時，也可用較大或較小的比例；通常選取操作位置為主視圖，以便使所繪制的夾具總圖具有良好的直觀性；視圖剖面應盡可能少，但必須能夠清楚地表達夾具各部分的結構。（2）用雙點劃線繪出工件輪廓外形、定位基準和加工表面。將工件輪廓線視為“透明體”，并用網紋線表示出加工余量。（3）根據工件定位基準的類型和主次，選擇合適的定位元件，合理布置定位點，以滿足定位設計的相容性。（4）根據定位對夾緊的要求，按照夾緊五原則選擇最佳夾緊狀態(tài)及技術經濟合理的夾緊系統(tǒng)，畫出夾緊工件的狀態(tài)。對空行和較大的夾緊機構，還應用雙點劃線畫出放松位置，以表示出和其他部分的關系。（5）圍繞工件的幾個視圖依次繪出對刀、導向元件以及定向鍵等。（6）最后繪制出夾具體及連接元件，把夾具的各組成元件和裝置連成一體。（7）確定并標注有關尺寸 夾具總圖上應標注的有以下五類尺寸： 1）夾具的輪廓尺寸：即夾具的長、寬、高尺寸。若夾具上有可動部分，應包括可動部分極限位置所占的空間尺寸。 2）工件與定位元件的聯(lián)系尺寸：常指工件以孔在心軸或定位銷上（或工件以外圓在內孔中）定位時，工件定位表面與夾具上定位元件間的配合尺寸。3）夾具與刀具的聯(lián)系尺寸：用來確定夾具上對刀、導引元件位置的尺寸。對于銑、刨床夾具，是指對刀元件與定位元件的位置尺寸；對于鉆、鏜床夾具，則是指鉆（鏜）套與定位元件間的位置尺寸，鉆（鏜）套之間的位置尺寸，以及鉆（鏜）套與刀具導向部分的配合尺寸等。4）夾具內部的配合尺寸：它們與工件、機床、刀具無關，主要是為了保證夾具裝置后能滿足規(guī)定的使用要求。5）夾具與機床的聯(lián)系尺寸：用于確定夾具在機床上正確位置的尺寸。對于車、磨床夾具，主要是指夾具與主軸端的配合尺寸；對于銑、刨床夾具，則是指夾具上的定向鍵與機床工作臺上的T型槽的配合尺寸。標注尺寸時，常以夾具上的定位元件作為相互位置尺寸的基準。上述尺寸公差的確定可分為兩種情況處理：一是夾具上定位元件之間，對刀、導引元件之間的尺寸公差，直接對工件上相應的加工尺寸發(fā)生影響，因此可根據工件的加工尺寸公差確定，一般可取工件加工尺寸公差的1/31/5；二是定位元件與夾具體的配合尺寸公差，夾緊裝置各組成零件間的配合尺寸公差等，則應根據其功用和裝配要求，按一般公差與配合原則決定。（8）規(guī)定總圖上應控制的精度項目，標注相關的技術條件 夾具的安裝基面、定向鍵側面以及與其相垂直的平面（稱為三基面體系）是夾具的安裝基準，也是夾具的測量基準，因而應該以此作為夾具的精度控制基準來標注技術條件。在夾具總圖上應標注的技術條件（位置精度要求）有如下幾個方面： 1）定位元件之間或定位元件與夾具體底面間的位置要求，其作用是保證工件加工面與工件定位基準面間的位置精度。 2）定位元件與連接元件（或找正基面）間的位置要求。 3）對刀元件與連接元件（或找正基面）間的位置要求。 4）定位元件與導引元件的位置要求。 5）夾具在機床上安裝時位置精度要求。上述技術條件是保證工件相應的加工要求所必需的，其數量應取工件相應技術要求所規(guī)定數值的1/31/5。當工件沒注明要求時，夾具上的那些主要元件間的位置公差，可以按經驗取為（1000.02）（1000.05）mm，或在全長上不大于0.030.05mm。（9）編制零件明細表 夾具總圖上還應畫出零件明細表和標題欄，寫明夾具名稱及零件明細表上所規(guī)定的內容。夾具精度校核在夾具設計中，當結構方案擬定之后，應該對夾具的方案進行精度分析和估算；在夾具總圖設計完成后，還應該根據夾具有關元件的配合性質及技術要求，再進行一次復核。這是確保產品加工質量而必須進行的誤差分析。 4.確定夾具的結構方案 在廣泛收集和研究有關資料的基礎上，著手擬定夾具的結構方案，主要包括： （1）根據工藝的定位原理，確定工件的定位方式，選擇定位元件。 （2）確定工件的夾緊方案和設計夾緊機構。 （3）確定夾具的其它組成部分，如分度裝置、對刀塊或引導元件、微調機構等。 （4）協(xié)調各元件、裝置的布局，確定夾具體的總體結構和尺寸。在確定方案的過程中，會有各種方案供選擇，但應從保證精度和降低成本的角度出發(fā)，選擇一個與生產綱領相適應的最佳方案。 5.程序部分加工的槽的程序如下： %0001G90 G54 G00 X0 Y0 Z100;M03 S1800 M08;X-36 Y3;Z10;G01 Z0 F300;M98 %002 L5;G01 Z-11 F300;X36;Y-3;X-36;Y3;G00 X0 Y0 Z100 M9;M05;M30%002G01 Z-2 F300;G01 X36;Y-3;X-36;Y3;M99總 結畢業(yè)設計是理工類學生必不可少的一個環(huán)節(jié)，在老師和同學們的共同努力下已取得了初步的結果，從整體上看，畢業(yè)設計是鍛煉我們理工類學生的一種思維能力和實踐能力，雖然我們的能力有限，但是通過初步的嘗試，我們已經能基本符合我們這個專業(yè)的理論和實踐。數控加工是現代制造技術的典型代表，在制造業(yè)的各個領域如，航天航空，汽車，摩托車，模具，精密機械，家用電器等方面有著日益廣泛的應用，已成為這些行業(yè)中不可缺少的加工手段，拌隨著全球制造業(yè)向我國逐漸轉移的發(fā)展趨勢，對數控加工的要求必將呈現出高速持續(xù)的增長，人才市場急需一批既懂得數控加工相關技術，有熟悉軟件編程的人才。通過這次畢業(yè)設計，我們感受到了對專業(yè)知識的缺乏和不足，也使我們的專業(yè)知識得到進一步提高，感謝學校給我們這次難得的學習機會。參考文獻1. 王孝達主編，金屬工藝學. 高等教育出版社2. 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