本科畢業(yè)設(shè)計說明書
目錄
第1章 緒論 2
1.1 機床夾具的概念與功能 2
1.1.1 機床夾具 2
1.1.2機床夾具的功能 2
1.2 機床夾具的組成 2
1.2.1機床夾具的基本組成部分 2
1.2.2 機床夾具的其他組成部分 3
1.3機床夾具的分類 3
1.3.1 按夾具的通用特性分類 3
1.3.2 按夾具使用的機床分類 5
1.4機床夾具的設(shè)計特點 5
1.5專用夾具設(shè)計要求 5
1.6夾具設(shè)計步驟 6
車床夾具 7
1車床夾具的設(shè)計要點 7
2鏜模的設(shè)計要點 8
3研究初始資料，確定確定基本要求 9
4定位方案的比較與選擇 10
5夾緊裝置的設(shè)計 11
5.1 夾緊裝置的設(shè)計要點 11
5.2楔塊夾緊裝置夾緊力設(shè)計要點 12
6車床夾具定位誤差計算 13
一、工件以外圓柱面通過V型塊定位時的定位誤差計算要點 13
工序基準(zhǔn)定位基準(zhǔn)△定 13
二 、工件定位誤差計算 14
7繪制夾具總裝圖 15
8標(biāo)注夾具裝配圖上的各部分尺寸的技術(shù)條件 15
9標(biāo)注零件編號及編制明細(xì)表 16
第1章 緒論
1.1 機床夾具的概念與功能
1.1.1 機床夾具
由機械制造工藝系統(tǒng)的組成-機床、工件、刀具、和夾具可以看出夾具在機械加工中的地位。尤其在成批生產(chǎn)時更是大量的采用機床夾具。他們是機床和工件之間的連接裝置。機床夾具的好壞將直接影響工件加工表面的位置精度，所以機床夾具設(shè)計是及其重要的工作之一，也是加工過程中最活躍的因素之一。
夾具是一種裝夾工件的工藝裝備，他廣泛應(yīng)用于機械制造過程中的切削加工、熱處理、裝配、焊接和檢測等工藝過程中。在金屬切削機床上使用的夾具統(tǒng)稱為機床夾具。在現(xiàn)代生產(chǎn)中，機床夾具是一種不可缺少的工藝裝備，他直接影響著加工的精度，勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品的制造成本等，故機床夾具設(shè)計在企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計和制造以及生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備中占有很重要的地位。機床夾具設(shè)計是一項重要的技術(shù)工作。
1.1.2機床夾具的功能
機床夾具主要的功能是裝夾工件，使工件在夾具中定位和夾緊。
定位 確定工件在夾具中正確的位置的過程。定位是通過工件定位基準(zhǔn)面與夾具定位元件的定位面接觸和配合實現(xiàn)的。正確的定位可以保證工件加工面的尺寸和位置精度要求。
夾緊 工件定位后將其固定，使其在加工過程中保持定位位置不變的操作。由于工件在加工時，受到各種力的作用，若不使工件固定，則工件會松動、甚至脫落。因此夾緊為工件提供了安全、可靠的加工條件。
對刀 刀具切削刃相對工件或夾具的正確位置。如銑床夾具中的對刀塊，它能迅速的確定銑刀相對于夾具的正確位置。
導(dǎo)向 如鉆床夾具中的鉆模板和鉆套，能迅速的確定鉆頭的位置，并引導(dǎo)其進(jìn)行鉆削。導(dǎo)向元件制成鉆模板形式，故鉆床夾具常稱為鉆模。鏜床夾具也具有導(dǎo)向功能。
1.2 機床夾具的組成
1.2.1機床夾具的基本組成部分
雖然各類機床夾具的結(jié)構(gòu)有所不同，但主要功能加以分析，機床夾具的基本組成部分是定位元件、夾緊裝置和夾具體三個部分。這也是夾具設(shè)計的主要內(nèi)容。
1. 定位元件
定位元件是夾具的主要功能元件之一。通常，當(dāng)工件的定位基準(zhǔn)面確定后，定位元件的結(jié)構(gòu)也就基本確定了，定位元件的定位精度直接影響工件加工的精度。
2. 夾緊裝置
夾緊裝置也是夾具的主要功能之一。通常，夾緊裝置的結(jié)構(gòu)會影響夾具的復(fù)雜程度和性能。它的結(jié)構(gòu)和類型很多，設(shè)計時應(yīng)注意選擇。
3. 夾具體
夾具體是夾具的基體骨架，通過它將夾具所有元件構(gòu)成一個整體。通常的夾具體為鑄件結(jié)構(gòu)、鍛造結(jié)構(gòu)、焊接結(jié)構(gòu)，形狀有回轉(zhuǎn)體型、底座型等多種。定位元件、夾緊裝置等分布在夾具體不同的位置上。
1.2.2 機床夾具的其他組成部分
為滿足夾具的其他功能要求，各種夾具還要設(shè)計其它的元件或裝置。
1.連接元件
根據(jù)機床的工作特點，夾具在機床上的安裝連接常有兩種形式。一種是安裝在機床工作臺上，另一種是安裝在機床主軸上。連接元件用以確定夾具本身在機床上的位置。如車床夾具唆使用的過渡盤，銑床夾具所使用的定位鍵等，都是連接元件。
2.對刀與導(dǎo)向裝置
對刀與導(dǎo)向裝置的功能是確定刀具的位置。
對刀裝置常見在銑床夾具中。對刀塊可調(diào)整銑刀加工前的位置。對刀時銑刀不能直接與對刀塊接觸，以免碰傷銑刀的切削刃和對刀塊工作表面。通常在銑刀和對刀塊對刀表面間留有空隙，并且用塞尺進(jìn)行檢查，以調(diào)整刀具，使其保持正確的位置。
導(dǎo)向裝置主要指鉆模的鉆模板，刀具的位置，并引導(dǎo)刀具進(jìn)行切削。
3.其它元件或裝置
根據(jù)加工需要，有些夾具分別采用分度裝置、靠模裝置、上下料裝置、機器人、頂
出器和平衡塊等。這些元件或裝置也需要專門設(shè)計。
1.3機床夾具的分類
1.3.1 按夾具的通用特性分類
這是一種基本的分類方法，主要反映夾具在不同生產(chǎn)類型中的通用特性，故也是選擇夾具的主要依據(jù)。目前，我國常用的分類有通用夾具、專用夾具、可調(diào)夾具、組合夾具和自動化生產(chǎn)夾具五類。
（1）通用夾具
通用夾具是指結(jié)構(gòu)、尺寸已經(jīng)規(guī)格化，且具有一定通用性的夾具，如三爪自定心卡盤、四爪單動卡盤、臺虎鉗、萬能分度頭、頂尖中心架、電磁吸盤等。其特點是適應(yīng)性強，不須調(diào)整或稍加調(diào)整即可裝夾一定形狀和尺寸范圍內(nèi)的各種工件。這類夾具已商品化，且成為機床附件。采用這類夾具可縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，減少夾具品種，從而降低成本。其缺點是夾具的加工精度不高，生產(chǎn)率也較底，且較難加工形狀復(fù)雜的工件，故適用于單件小批量生產(chǎn)。
（2）專用夾具
專用夾具根據(jù)某一工件某一工序的加工要求而專門設(shè)計和制造的夾具。其特點是針對性極強，沒有通用性。在產(chǎn)品相對穩(wěn)定，批量較大的生產(chǎn)中，常用各種專用夾具，可獲得較高的生產(chǎn)率和加工精度。專用夾具設(shè)計和制造的周期較長，隨著現(xiàn)代多品種，中、小批生產(chǎn)的發(fā)展，專用夾具適應(yīng)性和經(jīng)濟(jì)性等方面已存在很多問題。
（3）可調(diào)夾具
可調(diào)夾具是根據(jù)通用夾具和專用夾具的缺點而設(shè)計發(fā)展起來的一類新型夾具。對不同類型和不同尺寸的工件，只需調(diào)整或更換原來夾具上的個別定位元件或夾緊元件便可使用。它一般又可氛圍通用可調(diào)夾具和成組夾具兩種。前者的通用范圍比通用夾具更大，；后者則是一種可調(diào)夾具，它按成組夾具設(shè)計并能加工一族相似的工件，故多品種，中、小批生產(chǎn)中使用有較好的經(jīng)濟(jì)效果。
（4）組合夾具
組合夾具是一種模塊化的夾具。標(biāo)準(zhǔn)的模塊化元件有較高的精度和耐磨性，可組裝成各種夾具；夾具用畢即可拆卸，留待組合新的夾具。由于使用組合夾具可縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，零件能重復(fù)多次使用，并具有減少專用夾具數(shù)量的優(yōu)點，因此組合夾具在單件、中、小批多品種生產(chǎn)和數(shù)控加工中，是一種非常經(jīng)濟(jì)的夾具。組合夾具也已經(jīng)商品化。
（5）自動化生產(chǎn)用夾具
自動化生產(chǎn)用夾具主要分自動線夾具和數(shù)控機床用夾具兩大類。自動線夾具有兩種：一是固定式夾具；另一種是隨行夾具。數(shù)控機床夾具還包括加工中心用夾具和柔性制造系統(tǒng)用夾具。隨著制造的現(xiàn)代化，在企業(yè)中數(shù)控機床夾具的比例正在增加，以滿足數(shù)控加工的要求。數(shù)控機床夾具的典型結(jié)構(gòu)是拼裝夾具。它是利用標(biāo)準(zhǔn)的模塊組裝成的夾具。
1.3.2 按夾具使用的機床分類
這是專用夾具設(shè)計所用的分類方法。如車床夾具、銑床夾具、刨床夾具、鏜床夾具、磨床夾具等夾具。設(shè)計專用夾具時，機床的類別、組別、型別和主要參數(shù)均已確定。它們的不同點是機床的切削成型運動不同，故夾具與機床的連接方式不同，他們的加工精度要求也各不同。
1.4機床夾具的設(shè)計特點
機床夾具設(shè)計與其它裝備設(shè)計比較，有較大的差別，主要表現(xiàn)在以下五個方面
（1） 有較短的設(shè)計和制造周期。一般沒有條件對夾具進(jìn)行原理性試驗和復(fù)雜的計算工作。
（2） 夾具的精度一般比工件高2至3倍。
（3） 夾具和操作工人的關(guān)系特別密切，要求夾具與生產(chǎn)條件和操作習(xí)慣密切結(jié)合。
（4） 夾具一般情況下是單件制造的，沒有重復(fù)制造的機會，通常要求夾具在投產(chǎn)時一次成功。
（5） 夾具的社會協(xié)作制造條件較差，特別是商品化的元件較少。
顯然，注意這些問題是很重要的。這將有利于夾具的設(shè)計以及制造質(zhì)量。
1.5專用夾具設(shè)計要求
夾具設(shè)計時，應(yīng)滿足以下主要要求：
（1）保證工件的加工精度要求，即在機械加工工藝系統(tǒng)中，夾具滿足以下三項要求：一夾具在機床上的正確位置；工件在夾具中的正確位置；刀具的正確位置。
（2）保證工人的操作方便、安全、能減輕工人的勞動強度。如采用氣動、液動等機械化夾緊裝置，以減輕工人的勞動強度，并可較好的控制夾緊力。夾具操作位置應(yīng)符合操作工人的習(xí)慣，必要時應(yīng)有安全保護(hù)裝置，以保證使用安全。
（3）夾具總體方案應(yīng)與生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)。在大批量生產(chǎn)時，應(yīng)盡量采用個中快速、高效的，如多件夾緊，聯(lián)動夾緊等，以縮短勞動時間，提高生產(chǎn)率；在小批量生產(chǎn)中，則要在盡可能滿足夾具功能的前提下，盡可能使夾具結(jié)構(gòu)簡單，容易制造，以降低成本。
（4）適當(dāng)提高家具元件的通用化和標(biāo)準(zhǔn)化程度。要選用標(biāo)準(zhǔn)化元件選用商品化的標(biāo)準(zhǔn)元件，以縮短夾具制造周期，降低夾具成本。
（5）便于排屑。
（6）有良好的結(jié)構(gòu)工藝性。設(shè)計夾具應(yīng)便于制造、檢驗、裝配、調(diào)整、維修等。
1.6夾具設(shè)計步驟
（1） 確定夾具的類型。
（2） 定位設(shè)計，根據(jù)六點定位原則設(shè)計確定工件的定位方式，選擇合適的定位元件。
（3） 確定工件的夾緊方式，選擇合適的夾緊裝置。使夾緊力與切削力靜力平衡，并注意縮短輔助時間。
（4） 確定刀具的對刀導(dǎo)向方案，選擇合適的對刀元件或?qū)蛟?
（5） 確定夾具與機床的連接方式。
（6） 確定其它元件和裝置的結(jié)構(gòu)形式，如分度裝置、靠模裝置等。
（7） 確定夾具總體布局和夾具的結(jié)構(gòu)形式。并處理好定位元件在家具體上的位置。
（8） 繪制夾具方案設(shè)計圖。
（9） 進(jìn)行工序精度分析。
（10） 對動力夾緊裝置進(jìn)行夾緊力驗算。
車床夾具
（我設(shè)計的在六角車床上鏜發(fā)動機前支座的110mm孔時，需要在車床上去鏜，要綜合車床與鏜床的特點。）
1車床夾具的設(shè)計要點
.1車床夾具總體結(jié)構(gòu)
車床夾具大都安裝在機床主軸上，并與主軸一起做回轉(zhuǎn)運動。為保證夾具工作平穩(wěn)，夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量緊湊，重心應(yīng)盡量靠近主軸端，一般要求夾具懸伸不大于夾具輪廓外徑。對于彎板式車床夾具和偏重的車床夾具，應(yīng)很好的進(jìn)行平衡。通常采用加平衡塊（配重）的方法進(jìn)行平衡。為保證工作安全，夾具上所有元件或機構(gòu)不應(yīng)超出夾具體的外輪廓，必要時應(yīng)加防護(hù)罩。此外要求車床夾具的夾緊機構(gòu)要提供足夠的夾緊力，且有較好的自鎖性，以確保工件在切削過程中不會松動。
.2 夾具與機床主軸的連接
車床夾具與機床主軸的連接方式取決于機床主軸軸端的結(jié)構(gòu)以及夾具體的體積和精度要求。
車床夾具經(jīng)常使用過渡盤與機床主軸相連接。過渡盤與機床的連接可以采用長錐柄安裝在主軸椎孔內(nèi)，這種方式定位精度高，但是剛性較差多用于小型車床夾具與機床的連接；通常采用的是斷面和短錐定位，這種定位方式不但鼎新精度高，而且剛性好。需要注意的是這種定位方式是過定位，因此要求制造精度高，一般要求對夾具體上的端面和椎孔進(jìn)行配磨加工。過渡盤與夾具的連接大都采用止口（一大平面加一短圓柱面）連接方式。當(dāng)車床夾具需要經(jīng)常更換時，采用過渡盤連接是很方便的。為減小由于增加過渡盤而造成的夾具安裝誤差，可在安裝夾具時，對夾具的定位面（或在夾具上專門作出的找正環(huán)面）進(jìn)行找正。
車床夾具主要用于加工零件的內(nèi)外圓、圓錐面、回轉(zhuǎn)成型面、螺紋及端平面等。車床夾具中，一類是加劇安裝在車床的主軸上，可分為：心軸類、夾頭卡盤類、焦忒類和花盤類等；另一類是夾具安裝在車床的拖板或床身上，如在車床上用旋轉(zhuǎn)刀鏜孔的夾具，以及加工回轉(zhuǎn)成型面的靠模等。
.3車床夾具設(shè)計要點
車床夾具工作時的主要特點是機床主軸帶動夾具做高速回轉(zhuǎn)，故在設(shè)計車床夾具時，除了保證工件達(dá)到的工序的精度要求外，還需考慮：
1. 夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量緊湊，懸臂尺寸應(yīng)盡可能短，市中心靠近主軸端。夾具懸臂長度L與其外擴(kuò)尺寸D之比：到D<150mm時,L/D1.25;當(dāng)D=150~300mm時, L/D0.9;當(dāng)D>300mm時,L/D0.6。
2. 夾具重心應(yīng)盡可能靠近回轉(zhuǎn)軸線，凡形狀或重心對回轉(zhuǎn)中心不對稱夾具應(yīng)有平衡措施，且平衡塊位置應(yīng)可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。
3. 夾具上所有元件的布置和工件的外形不應(yīng)超出夾具體的外廓，靠近外緣的元件不應(yīng)有突出的棱角，必要時應(yīng)加防護(hù)罩。夾具裝置應(yīng)注意夾具旋轉(zhuǎn)的慣性力，防止回轉(zhuǎn)是夾緊元件松脫。
4. 車床夾具與主軸的連接應(yīng)保證夾具回轉(zhuǎn)軸線與車床主軸軸線有盡可能高得同軸度。當(dāng)主軸高速轉(zhuǎn)動急剎車時，夾具與主軸間的連接應(yīng)有防松裝置。
5. 加工過程中，工件在夾具上應(yīng)能用量具測量，金屬屑應(yīng)能順利排出及清理。
根據(jù)以上要點進(jìn)行車床夾具的設(shè)計
2鏜模的設(shè)計要點
而對于鏜床夾具（鏜模），則有自己的特點，鏜模根據(jù)鏜套支架的布置形式可分為單面導(dǎo)向和雙面導(dǎo)向兩類。
一、單面導(dǎo)向只有一個導(dǎo)向支架，可布置在刀具前面，成為前導(dǎo)向；也可布置在刀具后面稱為后導(dǎo)向。單面前導(dǎo)向形式適合于加工孔徑大于60mm，長徑比小于1的通孔。其優(yōu)點是加工過程中便于加工和測量，這對于需要更換刀具進(jìn)行多工位加工或者多工步加工是很有利的。我設(shè)計的車床鏜孔夾具用的就是單面前導(dǎo)向，由于鏜刀較長，用前導(dǎo)向以保證鏜刀剛度。對于單面后導(dǎo)向的形式，主要用于盲孔和孔徑小于60mm的通孔加工。被加工孔的長徑比小于1時，鏜桿引導(dǎo)部分直徑可大于孔徑，此時鏜桿剛性較好，加工精度易于保證，換刀時也不必更換鏜套。當(dāng)被加工孔的長徑比大于1時，鏜桿直徑應(yīng)制成同一尺寸，并應(yīng)小于被加工孔的直徑，以使鏜桿能順利進(jìn)入孔中，以上兩種形式的支架，要求鏜桿與機床主軸為剛性連接。
二、 雙面導(dǎo)向有兩個鏜模支架，分別分布在刀架的前后方，并要求鏜桿與機床主軸采用浮動連接。此時，鏜桿的精度完全有夾具來保證，而不受機床精度的影響。雙面導(dǎo)向常用于加工長徑比大于1.5的長孔或同軸度要求較高的兩個短孔
工件以底面、側(cè)面和半圓弧面在兩塊定位板11、兩個定位銷8和活動V型塊6上定位。汽缸活塞桿通過拉桿接頭1、連桿2和螺釘3將耳環(huán)板4向左拉動時，撥桿5右端的球頭便撥動活動V型塊6將工件徑向定位。與此同時，搖臂10帶動拉桿9通過斜面將搖板12向下壓，搖板12兩端螺旋壓板13將工件壓緊。刀具前導(dǎo)向套起增加刀具剛性的作用，有利于保證加工質(zhì)量和提高切削用量。
在夾具中刀具前導(dǎo)向套起增加刀具剛性的作用。具有刀具導(dǎo)向套的鏜床夾具，習(xí)慣上稱為鏜模，其實鏜模與鉆模有很多相似之處。
鏜套的設(shè)計要點，鏜套用于引導(dǎo)鏜桿。根據(jù)在加工中是否運動可分為固定式鏜套和回轉(zhuǎn)式鏜套兩類。固定式鏜套的結(jié)構(gòu)和鉆套相似，外形尺寸較小，且位置精度較高，缺點是易于磨損，多用于速度較底的場合。當(dāng)鏜桿的線速度大于20mm/min時，應(yīng)采用回轉(zhuǎn)式鏜套，
3研究初始資料，確定確定基本要求
初始要求：
圖4-1 零件圖
在六角車床上鏜發(fā)動機前支座的110mm孔。
4定位方案的比較與選擇
圖4-2 加工方案
方案一：工件以底面、側(cè)面和半圓弧面在兩塊定位板、兩個定位銷和活動V型塊上定位。
圖4-3 加工方案
方案二：利用兩側(cè)孔，用一面兩銷進(jìn)行定位，然后再用兩個定位銷定位側(cè)面，在用壓板定位上側(cè)面。如上圖：
分析比較：對于方案一，定位夾緊比較可靠，自由度完全限制，并且定位面都為精加工面，可以很好的保證定位精度。對于方案二，由于孔的位置精度度不是很高，難以保證定位精度要求。因此，經(jīng)比較，選擇方案一。
對于方案二，工件以底面、側(cè)面和半圓弧面在兩塊定位板11、兩個定位銷8和活動V型塊6上定位。汽缸活塞桿通過拉桿接頭1、連桿2和螺釘3將耳環(huán)板4向左拉動時，撥桿5右端的球頭便撥動活動V型塊6將工件徑向定位。與此同時，搖臂10帶動拉桿9通過斜面將搖板12向下壓，搖板12兩端螺旋壓板將工件壓緊。刀具前導(dǎo)向套起增加刀具剛性的作用，有利于保證加工質(zhì)量和提高切削用量。
圖4-4 夾具示意圖
5夾緊裝置的設(shè)計
5.1 夾緊裝置的設(shè)計要點
工件必須靠夾緊才能保證不動從而被切削加工。夾緊力包括大小、方向、作用點三個要素，他們的確定是夾緊機構(gòu)設(shè)計中首要解決的問題。
夾緊力的方向選擇一般應(yīng)遵循以下原則：
夾緊力的作用方向應(yīng)有利于工件的準(zhǔn)確定位，而不能破壞定位。為此一般要求主要夾緊力應(yīng)垂直指向主要定位面。一般稱定點數(shù)最多的表面為第一定位基準(zhǔn)面或主要定位面或支承面。對于定位點數(shù)次多的定位表面稱為第二定位基準(zhǔn)或?qū)蛎妗τ诙ㄎ稽c數(shù)唯一的定位表面稱為第三定位基準(zhǔn)或止動面。
本夾具使用塊楔夾緊裝置，塊楔夾緊裝置是最基本的夾緊裝置形式之一,其他夾緊裝置均是它的變形。它主要用于增大夾緊力或改變夾緊力方向。
5.2楔塊夾緊裝置夾緊力設(shè)計要點
⑴楔塊夾緊裝置特點:
①自鎖性(自鎖條件α≤ψ1+ψ2)
②斜楔能改變夾緊作用力方向
③斜楔具有擴(kuò)力作用,ip=θ/p=1/[tanψ2+tan(α+ψ1)]
④夾緊行程小
⑤效率低(因為斜楔與夾具體及工件間是滑動摩擦,所以夾緊效率低)
所以適用范圍:多用與機動夾緊裝置中
⑵夾緊力計算:
θ=p/[tanψ2+tan(α+ψ1)] 其中p為原始力,α為楔塊升角,常數(shù)6度--10度
ψ1:工件與楔塊的摩擦角 ψ2:夾具體與楔塊的摩擦角
⑶自鎖條件:
原始力P撤除后,楔塊在摩擦力作用下仍然不會松開工件的現(xiàn)象稱為自鎖。
α≤ψ1+ψ2 ,一般α取10--15度或更小。
⑷傳力系數(shù):
夾緊力與原始力之比稱為傳力系數(shù)，用ip表示：ip=θ/p=1/[tanψ2+tan(α+ψ1)]。
圖4-5 確定夾緊力示意圖
⑸楔塊尺寸與材料:
升角α確定后,其工作長度應(yīng)滿足夾緊要求,其厚度保證熱處理不變形,小頭厚應(yīng)為75mm.材料一般用20鋼或20Cr,滲碳厚為0.8--1.2mm.HRC:56--62.Ra為1.6μm.
6車床夾具定位誤差計算
一、工件以外圓柱面通過V型塊定位時的定位誤差計算要點
圖4-6 確定定位誤差示意圖
工序基準(zhǔn)定位基準(zhǔn)△定
H1尺寸：
A0△不≠0，
△基≠0
H2尺寸：
00△不=0，
△基≠0
H3尺寸：
B0△不≠0，
△基≠0
①對H2尺寸：△不=0，△基為定位基準(zhǔn)線0的在加工方向的最大變動量，即OO'
所以△基=OO'=OE-O'E=[dmax/2sin（α/2）]-[dmin/2sin(α/2)]=δd/2sin(α/2）
即：△定=△不+△基=0+δd/2sin(α/2）=δd/2sin(α/2）
②對H1尺寸：△不=δd/2，△基=δd/2sin(α/2）
或：△定=AA'=AO+OO'-A'O'=dmax/2+δd/2sin(α/2）-dmin/2
=δd/2{1+[1/sin(α/2）]}
③對H3尺寸：△定=BB'=B'O'+OO'-OB=(dmin/2)+[δd/2sin(α/2）]-dmax/2
=δd/2{[1/sin(α/2）]-1}
綜上所述：△定（H3)<△定(H2)<△定(H1)，所以標(biāo)注尺寸H3最好。
二 、工件定位誤差計算
圖4-7 確定定位誤差示意圖
在設(shè)計尺寸中，未注公差（精度等級底于IT13，允許不標(biāo)注公差），須經(jīng)計算才能分配得到。為了保證的設(shè)計要求，首先要將公差分配給，。這里我用等公差法進(jìn)行分配。令，
按入體原則標(biāo)注的公差得 =
計算的基本偏差，由尺寸鏈：
由公式
（4-1）
得：
由
（4-2）
得
所以 的基本尺寸和偏差為
由于外圓表面V型塊定位，加工時產(chǎn)生定位誤差。
圖4-8 確定定位誤差示意圖
在方向上，查得公式，
在方向上，由于設(shè)計基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn)重合，不存在基準(zhǔn)不重合問題，夾具的精度遠(yuǎn)高于加工件，已能保證加工要求。
7繪制夾具總裝圖
繪制總裝圖時先用點畫線劃出輪廓和主要表面。主要表面指定為基準(zhǔn)面、夾緊表面和被加工表面?？傃b配圖上所繪制的工件視為假想的透明體，因此不影響其他元件的繪制。然后按定位元件、對刀引導(dǎo)元件、夾緊機構(gòu)傳動裝置為順序畫出各圖的具體結(jié)構(gòu)，最后畫夾緊件。
8標(biāo)注夾具裝配圖上的各部分尺寸的技術(shù)條件
這套夾具中所涉及到的尺寸：
（1）夾具外形輪廓尺寸
一般指夾具外形的長、寬、高的尺寸。標(biāo)注這種尺寸便于檢查夾具與機床。刀具的相對位置又無干涉現(xiàn)象以及在機床上安裝的可能性。在本次所涉及的這套夾具中的總長為316mm，直徑440mm。
( 2 ) 工件定位元件間的聯(lián)系尺寸:這種尺寸通常是指鉻鎳鋼件定位基準(zhǔn)與定位元件間的配合尺寸以及定位元件之間的位置尺寸。
9標(biāo)注零件編號及編制明細(xì)表
零件編號指引線引出試圖外，按順時針方向順序編號，明細(xì)表中填寫序號名稱，標(biāo)準(zhǔn)代號、規(guī)格、數(shù)量，專用件的材料、熱處理硬度等。具體見裝配圖。
16
本科畢業(yè)設(shè)計說明書
車床夾具
（我設(shè)計的在六角車床上鏜發(fā)動機前支座的110mm孔時，需要在車床上去鏜，要綜合車床與鏜床的特點。）
1車床夾具的設(shè)計要點
.1車床夾具總體結(jié)構(gòu)
車床夾具大都安裝在機床主軸上，并與主軸一起做回轉(zhuǎn)運動。為保證夾具工作平穩(wěn)，夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量緊湊，重心應(yīng)盡量靠近主軸端，一般要求夾具懸伸不大于夾具輪廓外徑。對于彎板式車床夾具和偏重的車床夾具，應(yīng)很好的進(jìn)行平衡。通常采用加平衡塊（配重）的方法進(jìn)行平衡。為保證工作安全，夾具上所有元件或機構(gòu)不應(yīng)超出夾具體的外輪廓，必要時應(yīng)加防護(hù)罩。此外要求車床夾具的夾緊機構(gòu)要提供足夠的夾緊力，且有較好的自鎖性，以確保工件在切削過程中不會松動。
.2 夾具與機床主軸的連接
車床夾具與機床主軸的連接方式取決于機床主軸軸端的結(jié)構(gòu)以及夾具體的體積和精度要求。
車床夾具經(jīng)常使用過渡盤與機床主軸相連接。過渡盤與機床的連接可以采用長錐柄安裝在主軸椎孔內(nèi)，這種方式定位精度高，但是剛性較差多用于小型車床夾具與機床的連接；通常采用的是斷面和短錐定位，這種定位方式不但鼎新精度高，而且剛性好。需要注意的是這種定位方式是過定位，因此要求制造精度高，一般要求對夾具體上的端面和椎孔進(jìn)行配磨加工。過渡盤與夾具的連接大都采用止口（一大平面加一短圓柱面）連接方式。當(dāng)車床夾具需要經(jīng)常更換時，采用過渡盤連接是很方便的。為減小由于增加過渡盤而造成的夾具安裝誤差，可在安裝夾具時，對夾具的定位面（或在夾具上專門作出的找正環(huán)面）進(jìn)行找正。
車床夾具主要用于加工零件的內(nèi)外圓、圓錐面、回轉(zhuǎn)成型面、螺紋及端平面等。車床夾具中，一類是加劇安裝在車床的主軸上，可分為：心軸類、夾頭卡盤類、焦忒類和花盤類等；另一類是夾具安裝在車床的拖板或床身上，如在車床上用旋轉(zhuǎn)刀鏜孔的夾具，以及加工回轉(zhuǎn)成型面的靠模等。
.3車床夾具設(shè)計要點
車床夾具工作時的主要特點是機床主軸帶動夾具做高速回轉(zhuǎn)，故在設(shè)計車床夾具時，除了保證工件達(dá)到的工序的精度要求外，還需考慮：
1. 夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量緊湊，懸臂尺寸應(yīng)盡可能短，市中心靠近主軸端。夾具懸臂長度L與其外擴(kuò)尺寸D之比：到D<150mm時,L/D1.25;當(dāng)D=150~300mm時, L/D0.9;當(dāng)D>300mm時,L/D0.6。
2. 夾具重心應(yīng)盡可能靠近回轉(zhuǎn)軸線，凡形狀或重心對回轉(zhuǎn)中心不對稱夾具應(yīng)有平衡措施，且平衡塊位置應(yīng)可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。
3. 夾具上所有元件的布置和工件的外形不應(yīng)超出夾具體的外廓，靠近外緣的元件不應(yīng)有突出的棱角，必要時應(yīng)加防護(hù)罩。夾具裝置應(yīng)注意夾具旋轉(zhuǎn)的慣性力，防止回轉(zhuǎn)是夾緊元件松脫。
4. 車床夾具與主軸的連接應(yīng)保證夾具回轉(zhuǎn)軸線與車床主軸軸線有盡可能高得同軸度。當(dāng)主軸高速轉(zhuǎn)動急剎車時，夾具與主軸間的連接應(yīng)有防松裝置。
5. 加工過程中，工件在夾具上應(yīng)能用量具測量，金屬屑應(yīng)能順利排出及清理。
根據(jù)以上要點進(jìn)行車床夾具的設(shè)計
2鏜模的設(shè)計要點
而對于鏜床夾具（鏜模），則有自己的特點，鏜模根據(jù)鏜套支架的布置形式可分為單面導(dǎo)向和雙面導(dǎo)向兩類。
一、單面導(dǎo)向只有一個導(dǎo)向支架，可布置在刀具前面，成為前導(dǎo)向；也可布置在刀具后面稱為后導(dǎo)向。單面前導(dǎo)向形式適合于加工孔徑大于60mm，長徑比小于1的通孔。其優(yōu)點是加工過程中便于加工和測量，這對于需要更換刀具進(jìn)行多工位加工或者多工步加工是很有利的。我設(shè)計的車床鏜孔夾具用的就是單面前導(dǎo)向，由于鏜刀較長，用前導(dǎo)向以保證鏜刀剛度。對于單面后導(dǎo)向的形式，主要用于盲孔和孔徑小于60mm的通孔加工。被加工孔的長徑比小于1時，鏜桿引導(dǎo)部分直徑可大于孔徑，此時鏜桿剛性較好，加工精度易于保證，換刀時也不必更換鏜套。當(dāng)被加工孔的長徑比大于1時，鏜桿直徑應(yīng)制成同一尺寸，并應(yīng)小于被加工孔的直徑，以使鏜桿能順利進(jìn)入孔中，以上兩種形式的支架，要求鏜桿與機床主軸為剛性連接。
二、 雙面導(dǎo)向有兩個鏜模支架，分別分布在刀架的前后方，并要求鏜桿與機床主軸采用浮動連接。此時，鏜桿的精度完全有夾具來保證，而不受機床精度的影響。雙面導(dǎo)向常用于加工長徑比大于1.5的長孔或同軸度要求較高的兩個短孔
工件以底面、側(cè)面和半圓弧面在兩塊定位板11、兩個定位銷8和活動V型塊6上定位。汽缸活塞桿通過拉桿接頭1、連桿2和螺釘3將耳環(huán)板4向左拉動時，撥桿5右端的球頭便撥動活動V型塊6將工件徑向定位。與此同時，搖臂10帶動拉桿9通過斜面將搖板12向下壓，搖板12兩端螺旋壓板13將工件壓緊。刀具前導(dǎo)向套起增加刀具剛性的作用，有利于保證加工質(zhì)量和提高切削用量。
在夾具中刀具前導(dǎo)向套起增加刀具剛性的作用。具有刀具導(dǎo)向套的鏜床夾具，習(xí)慣上稱為鏜模，其實鏜模與鉆模有很多相似之處。
鏜套的設(shè)計要點，鏜套用于引導(dǎo)鏜桿。根據(jù)在加工中是否運動可分為固定式鏜套和回轉(zhuǎn)式鏜套兩類。固定式鏜套的結(jié)構(gòu)和鉆套相似，外形尺寸較小，且位置精度較高，缺點是易于磨損，多用于速度較底的場合。當(dāng)鏜桿的線速度大于20mm/min時，應(yīng)采用回轉(zhuǎn)式鏜套，
3研究初始資料，確定確定基本要求
初始要求：
圖4-1 零件圖
在六角車床上鏜發(fā)動機前支座的110mm孔。
4定位方案的比較與選擇
圖4-2 加工方案
方案一：工件以底面、側(cè)面和半圓弧面在兩塊定位板、兩個定位銷和活動V型塊上定位。
圖4-3 加工方案
方案二：利用兩側(cè)孔，用一面兩銷進(jìn)行定位，然后再用兩個定位銷定位側(cè)面，在用壓板定位上側(cè)面。如上圖：
分析比較：對于方案一，定位夾緊比較可靠，自由度完全限制，并且定位面都為精加工面，可以很好的保證定位精度。對于方案二，由于孔的位置精度度不是很高，難以保證定位精度要求。因此，經(jīng)比較，選擇方案一。
對于方案二，工件以底面、側(cè)面和半圓弧面在兩塊定位板11、兩個定位銷8和活動V型塊6上定位。汽缸活塞桿通過拉桿接頭1、連桿2和螺釘3將耳環(huán)板4向左拉動時，撥桿5右端的球頭便撥動活動V型塊6將工件徑向定位。與此同時，搖臂10帶動拉桿9通過斜面將搖板12向下壓，搖板12兩端螺旋壓板將工件壓緊。刀具前導(dǎo)向套起增加刀具剛性的作用，有利于保證加工質(zhì)量和提高切削用量。
圖4-4 夾具示意圖
5夾緊裝置的設(shè)計
5.1 夾緊裝置的設(shè)計要點
工件必須靠夾緊才能保證不動從而被切削加工。夾緊力包括大小、方向、作用點三個要素，他們的確定是夾緊機構(gòu)設(shè)計中首要解決的問題。
夾緊力的方向選擇一般應(yīng)遵循以下原則：
夾緊力的作用方向應(yīng)有利于工件的準(zhǔn)確定位，而不能破壞定位。為此一般要求主要夾緊力應(yīng)垂直指向主要定位面。一般稱定點數(shù)最多的表面為第一定位基準(zhǔn)面或主要定位面或支承面。對于定位點數(shù)次多的定位表面稱為第二定位基準(zhǔn)或?qū)蛎妗τ诙ㄎ稽c數(shù)唯一的定位表面稱為第三定位基準(zhǔn)或止動面。
本夾具使用塊楔夾緊裝置，塊楔夾緊裝置是最基本的夾緊裝置形式之一,其他夾緊裝置均是它的變形。它主要用于增大夾緊力或改變夾緊力方向。
5.2楔塊夾緊裝置夾緊力設(shè)計要點
⑴楔塊夾緊裝置特點:
①自鎖性(自鎖條件α≤ψ1+ψ2)
②斜楔能改變夾緊作用力方向
③斜楔具有擴(kuò)力作用,ip=θ/p=1/[tanψ2+tan(α+ψ1)]
④夾緊行程小
⑤效率低(因為斜楔與夾具體及工件間是滑動摩擦,所以夾緊效率低)
所以適用范圍:多用與機動夾緊裝置中
⑵夾緊力計算:
θ=p/[tanψ2+tan(α+ψ1)] 其中p為原始力,α為楔塊升角,常數(shù)6度--10度
ψ1:工件與楔塊的摩擦角 ψ2:夾具體與楔塊的摩擦角
⑶自鎖條件:
原始力P撤除后,楔塊在摩擦力作用下仍然不會松開工件的現(xiàn)象稱為自鎖。
α≤ψ1+ψ2 ,一般α取10--15度或更小。
⑷傳力系數(shù):
夾緊力與原始力之比稱為傳力系數(shù)，用ip表示：ip=θ/p=1/[tanψ2+tan(α+ψ1)]。
圖4-5 確定夾緊力示意圖
⑸楔塊尺寸與材料:
升角α確定后,其工作長度應(yīng)滿足夾緊要求,其厚度保證熱處理不變形,小頭厚應(yīng)為75mm.材料一般用20鋼或20Cr,滲碳厚為0.8--1.2mm.HRC:56--62.Ra為1.6μm.
6車床夾具定位誤差計算
一、工件以外圓柱面通過V型塊定位時的定位誤差計算要點
圖4-6 確定定位誤差示意圖
工序基準(zhǔn)定位基準(zhǔn)△定
H1尺寸：
A0△不≠0，
△基≠0
H2尺寸：
00△不=0，
△基≠0
H3尺寸：
B0△不≠0，
△基≠0
①對H2尺寸：△不=0，△基為定位基準(zhǔn)線0的在加工方向的最大變動量，即OO'
所以△基=OO'=OE-O'E=[dmax/2sin（α/2）]-[dmin/2sin(α/2)]=δd/2sin(α/2）
即：△定=△不+△基=0+δd/2sin(α/2）=δd/2sin(α/2）
②對H1尺寸：△不=δd/2，△基=δd/2sin(α/2）
或：△定=AA'=AO+OO'-A'O'=dmax/2+δd/2sin(α/2）-dmin/2
=δd/2{1+[1/sin(α/2）]}
③對H3尺寸：△定=BB'=B'O'+OO'-OB=(dmin/2)+[δd/2sin(α/2）]-dmax/2
=δd/2{[1/sin(α/2）]-1}
綜上所述：△定（H3)<△定(H2)<△定(H1)，所以標(biāo)注尺寸H3最好。
二 、工件定位誤差計算
圖4-7 確定定位誤差示意圖
在設(shè)計尺寸中，未注公差（精度等級底于IT13，允許不標(biāo)注公差），須經(jīng)計算才能分配得到。為了保證的設(shè)計要求，首先要將公差分配給，。這里我用等公差法進(jìn)行分配。令，
按入體原則標(biāo)注的公差得 =
計算的基本偏差，由尺寸鏈：
由公式
（4-1）
得：
由
（4-2）
得
所以 的基本尺寸和偏差為
由于外圓表面V型塊定位，加工時產(chǎn)生定位誤差。
圖4-8 確定定位誤差示意圖
在方向上，查得公式，
在方向上，由于設(shè)計基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn)重合，不存在基準(zhǔn)不重合問題，夾具的精度遠(yuǎn)高于加工件，已能保證加工要求。
7繪制夾具總裝圖
繪制總裝圖時先用點畫線劃出輪廓和主要表面。主要表面指定為基準(zhǔn)面、夾緊表面和被加工表面。總裝配圖上所繪制的工件視為假想的透明體，因此不影響其他元件的繪制。然后按定位元件、對刀引導(dǎo)元件、夾緊機構(gòu)傳動裝置為順序畫出各圖的具體結(jié)構(gòu)，最后畫夾緊件。
8標(biāo)注夾具裝配圖上的各部分尺寸的技術(shù)條件
這套夾具中所涉及到的尺寸：
（1）夾具外形輪廓尺寸
一般指夾具外形的長、寬、高的尺寸。標(biāo)注這種尺寸便于檢查夾具與機床。刀具的相對位置又無干涉現(xiàn)象以及在機床上安裝的可能性。在本次所涉及的這套夾具中的總長為316mm，直徑440mm。
( 2 ) 工件定位元件間的聯(lián)系尺寸:這種尺寸通常是指鉻鎳鋼件定位基準(zhǔn)與定位元件間的配合尺寸以及定位元件之間的位置尺寸。
9標(biāo)注零件編號及編制明細(xì)表
零件編號指引線引出試圖外，按順時針方向順序編號，明細(xì)表中填寫序號名稱，標(biāo)準(zhǔn)代號、規(guī)格、數(shù)量，專用件的材料、熱處理硬度等。具體見裝配圖。
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