ca6140車床后托架工藝編制及鉆孔夾具設計（含CAD圖紙+UG三維模型+說明書+工序卡+工藝卡）

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目錄 序言 ……………………………………… …… 1 第一章 工藝 ………………………… …… 1 一. 零件的分析…………………………… …1 二. 工藝規(guī)程設計………………………… …2 第二章 夾具設計………………………… ………10 一. 問題提出 ………………………… ……10 二. 夾具的設計………………………… ……10 第三章.制圖軟件的介紹…………………………15 設計小結………………………………… …………32 致謝………………………………… ………………33 參考文獻 ………………………………… … 34  序言 機械制造工藝學課程設計是在我們學完了大學的全部基礎課、技術基礎課以及大部分專業(yè)課之后進行的。這是我們在進行畢業(yè)設計之前對所學課程的一次較深入的綜合性的總復習，也是一次理論聯系實際的訓練，因此，它是我們3年的大學成績考核的一個很好的方式，在三年的大學生活中占有重要的地位。就我個人而言，我希望能夠通過這次畢業(yè)設計對自己未來將從事的工作進行一次適應性訓練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后參加祖國的“四化”建設打下一個良好的基礎。 由于能力所限，設計尚有許多不走之處，懇請各位老師給于指教。 第一章 工 藝 一、 零件的分析 （一） 零件的作用 CA6140車床后托架在臥式機床上，當采用雙向引導刀具時，且有較高的精度要求時.刀具和主軸之間采用浮動卡頭連接，在動力頭退回原位，刀具又已退離夾具刀套的情況下，必須采用托架來支撐刀桿，以防止刀桿產生下垂，保證在下一次工作循環(huán)中，刀具能順利得重新進入刀套，托架的結構形式同活動鉆模版相似，但其作用僅在于支撐刀桿而不作為刀具的導向，托架不起直接保證加工精度的作用，但他卻直接保證機床能順利正常的工作。 （二） 零件的工藝分析 CA6140車床托架可分為四個加工工序，他們之間有一定的位置要求。 1. 托架底座 粗糙度1.6um，平面度003。 2. 三桿孔 一個直徑40的孔及其寬度為3的圓孔。 一個直徑30的孔。 一個直徑25.5的孔及其孔端面。 3. R 8 的兩吊耳：一個M6的螺紋孔和直徑6的孔 4. 托架的2-Ф10錐孔低孔，2-Ф13孔及其2-Ф20的沉頭孔個加工部位存在著位置要求。 （三）設計托架時的注意事項 托架應有足夠的支撐剛性，尤其在托架的輪廓尺寸的大，承托的刀具數量多，重量大的情況下，更應該注意采用必要的措施來加強托架的支撐剛性，如可增加刀桿的直徑，或其數量，采用刀桿與主軸向的連接而不與前蓋連接，并適當增加其連接長度，用拉桿是刀桿與主軸箱相連，在托架下部設置支撐釘或滾輪等措施，并注意，只有中小型托架采用空心導向。 二 、 工藝規(guī)程設計 （一） 確定毛坯的制造形式 零件材料為灰鑄鐵，硬度HT200，考慮到機床在工作過程當不經常加速，承受交變載荷以及沖擊載荷較小，因此應該選用金屬模機械砂型鑄造，又因為是批量生產，而且零件的尺寸不大結構對稱，故可以用鑄造，既保證工作的可靠性又提高了勞動生產率。 (二) 基面的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；孢x擇的正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產率得到提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產無法正常進行 （1）粗基面的選擇。 按照有關粗基準的選擇原則，當零件有不加工表面時，應以這些不加工表面作粗基準，當零件有若干個不加工表面時，則應該以與加工表面要求相對位置度較高的不加工表面為粗基準， 對于一般的軸類零件以外圓作為粗基準是完全合理的，現在選取?40mm的外圓作表面和底面為加工右平面的粗基準，利用一組共兩個V形塊支撐外圓輪廓作為定位面，消除X和Y方向以及繞他們旋轉的四個自由度，然后再利用支撐板支撐?40mm的底面，用以消除Z方向以及繞他旋轉的兩個自由度，最終達到完全定位。 （2）精基準的選擇。主要考慮設計基準與工序基準的重合問題，當設計基準與工序基準不重合時，應該進行尺寸換算。 （三） 制定工藝路線 線制定工藝路線的出發(fā)點，應當是以零件的幾何形狀、尺寸精度以及位置精度等技術要求能得到合理的保證。在生產綱領確定為批量生產的條件下，可以考慮采用專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產率，除此之外，還應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量下降。 工藝路線一 工序I 三次鉆托架三杠孔，分別擴，鉸空Ф40、Ф30.2 、Ф25.5 和锪22端面。 工序II 四次鉆固定螺釘底孔和定位銷底孔，擴2-Ф13，锪沉頭孔2-Ф20，Ф13 工序III 鉆Ф6及M8底孔。 工序IV 攻螺紋M6。 工序V 以三杠孔為基準精銑托架底面，以達到位置要求。 工序VI 檢查 工序VII 裝配是精鉸2-Ф10的椎孔 工藝路線二 工序I 粗銑托架底面 工序II 三次鉆托架三杠孔，分別擴，鉸空Ф40 、 Ф30.2 、 Ф25.5 锪22端面。 工序III 以三杠孔為基準精銑托架底面，以達到位置和尺寸要求。 工序IV 四次鉆固定螺釘底孔和定位銷底孔，擴2-Ф13，锪沉頭孔2-Ф20，Ф13。 工序V 鉆Ф6及M8底孔。 工序VI 攻螺紋M6。 工序VII 檢查。 工序Ⅷ 裝配是精鉸2-Ф10的椎孔。 工藝方案的比較與分析 上述兩個工藝方案的相同點在于都是以先面后孔為加工順序，方案二是加工三杠孔加工完畢后，直接以三杠孔為基準，精加工托架底面，然后再以精銑厚的底面做為基準加工其他的孔，而方案一是以粗銑面為基面，完成所有孔的加工后，在精銑底面，兩相對比，可以看出，因為加工孔全部在搖臂鉆床上完成，古方案一工序相對比較集中，但并未減少裝夾次數。釘孔，定位銷、螺紋孔的加工精度不高，而方案二，就解決了上述存在的問題，可得到精度較高的零件。 （四）具體加工路線如下 工序I 粗細托架底面，利用蓋板平面為基準，在斜面出加一可調支承，選、用立式車床并加專用夾具。 工序Ⅱ 用Ф24mm鉆頭鉆三杠孔，以底平面、側平面和蓋板平面為定位基準，選用搖臂鉆床， 工序Ⅲ 換Ф29的鉆頭，鉆三杠孔中較大的倆孔，在換第三把鉆頭，鉆Ф40的孔至 Ф39 工序Ⅳ 分別擴鉸孔Ф25.5、Ф30.2、Ф40，用R22锪頭锪出R22端面。 工序Ⅴ 精銑托架底面，選、用立式車床并加專用夾具。 工序Ⅵ 四次鉆固定螺釘底孔和定位銷底孔，擴2-Ф13、锪沉頭孔2-Ф20、Ф13、以底面，側面和頂端為定為基準，選用用搖臂鉆床并加專用夾具/ 工序Ⅶ 鉆Ф6及M8底孔，以40和30.2兩孔和側面為定為基準，選用用搖臂鉆床并加專用夾具/以實現完全定位。 工序Ⅷ 攻螺紋M6 工序Ⅸ 檢查 工序Ⅹ 裝配是 精鉸2-Ф10的椎孔 。 (五) 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 “CA6140車床后托架”零件材料為灰鑄鐵，硬度200，毛坯重量約3.4千克，生產類型為批量生產，采用金屬模機械砂型鑄造。 根據以上原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下： 1. 尺寸要求為35+-0.07，粗糙度為1.6um，因此需要的加工步驟為粗銑-精銑《加工工藝設計手冊》。 粗銑的加工余量，z=1.5-2.0mm。 精銑的加工余量z =0.6-0.8mm。 所以毛坯的零件加工余量z=2.1-2.8mm之間。 2. 底座表面長度方向的加工余量及公差， 因其兩端引起兩端都與非工表面連接，故鑄造件毛坯的外表面其長度可取120mm。 1. 三杠空的加工余量 零件中的三杠孔采用鉆、擴、鉸加工。 標準公差數值表可知：由標準公差數值表可知Ф40的孔精度為IT7，Ф30.2的孔精度為IT11-IT12。 Φ40孔的加工工序： 一次鉆孔Φ25.0mm 二次鉆孔Φ36.0mm 擴孔 Φ39.6mm 粗鉸 Φ 39.93mm 精鉸 Φ40+-0.025 Φ30.2孔的加工工序： 一次鉆孔：Φ25mm 二次鉆孔：Φ30mm 粗鉸：Φ30.13mm 精鉸 Φ30.2mm Φ25.5孔的加工工序： 鉆孔Φ25mm 粗鉸 ：Φ25.4mm 精鉸：Φ25.5+-0.05 2. 固定螺釘孔和定位銷底孔的加工余量： 鉆孔：按小頭直徑鉆出Φ10的孔 鉸孔：削銷圓錐孔，2-Φ13和2-Φ20孔的加工工序 粗锪出2-Φ13和2-Φ20的階梯孔 3.Φ5和M6孔時加工余量： Φ5孔：鉆孔6mm M6孔： 鉆孔6mm 4. 用公制粗牙機用絲錐攻螺紋。 （六）確定切削用量及其基本工時 工序Ⅰ：粗銑托架底面 1.加工條件： HT200 抗拉強度160MPa 鑄造 加工要求： 刀片材料 W6Mo5Cr4V2獲同等性能的其他牌號的高速鋼制造，焊接柄部用45#鋼65Mn或其他同等性能的合金鋼制造。道具尺寸為d=20mm標準型基本尺寸L=123mm 2、切削用量的計算 粗銑托架底面沿法線的加工余量及公差查《機械加工工藝設計手冊》表2-63，鑄件在該方向上的長度為67mm，故長度方向偏差為正負1.3mm，長度方向的余量查表2-70知，其余量為3.0mm，而按粗、精銑其加工余量為2.7mm，故3.0mm足以達到所要求的精度，考慮鑄造斜度為三十分到一度三十分，則毛皮長度方向最大加工余量為3.5mm，粗加工的加工余量可取3.0mm，三次加工即可，切削深度為30,mm 1. 進給量f 根據《金屬切削刀具與磨床標準應用手冊》到刀具半徑為20X20 f =150mm/min 3. 計算切削速度查《工藝手冊》表9-70，根據加工材料灰鑄鐵，硬度150-250HB, 高速鋼刀具V 范圍0.25-0.35 因為粗銑，切削可取負荷大，V應取小值，故可取V=0.25m/s 2. 確定機床主軸轉速 n=1000/Πd=4(r/s) 即：n s =240r/min 按機床說明書（見《設計手冊》） 3. 銑削量基本時間計算 t=120mm L=11mm L2=2-5mm,去L2=3mm T j=L/fmz=(L+L1+L2)*3/150=267min Fmz為水平進給量 工序Ⅱ 1. 鉆孔Φ25mm f=0.48mm/r v=26m/min ns=1000v/Πdw=331r/min 按機床選取 所以實際切削速度不是很高 切削工時; t=L1=10mm t2=1-4取t2=3mm,l=60min L1=L/fn=0.46min 2. 二次鉆孔Φ36mm 根據資料介紹，利用鉆頭進行擴鉆時，其進給量與切削速度與鉆同樣尺寸的實心孔時，進給量與切削關系為： f=(1.2-1.8)f鉆 v=(0.5-1/3)v鉆 式中f鉆、v鉆—加工實心孔時的切削量 現已知： f鉆=0.57mm/r v鉆=24m/min 并取 f=1.35f鉆=0.077mm/r v=0.4v鉆= 9.6m/min ns=89.96m/min 切削工時 l=60, L1=5.4mm L2=3mm Tj =L/fn=1.05min 3.擴孔Φ39.6mm f=0.1-1.0mm/r,取f=0.8mm/r v=15-12m/min,取v =14mm nsc=10000/Πdw=1126r/min 切削工時 t=60mm t1=5.5min t2=4mm Tj=L/fn=0.78min 4.鉸孔Φ40: f=1.0-1.2,取f=1.1mm/r v=14m/min ns=10000/ΠD=111.5r/min 切削工時 t=60 根據Ap=D-d1/2=0.2mm 可選t1=28mm t2=2-4,L1=3 Tj=l+L1+L2/fn=0.75min 工序Ⅲ Φ30.2孔 1. 鉆孔Φ25mm f=0.48mm/r v=26m/min ns=1000v/Πdw=330r/min 切削工時 L1=25/2*0.7+1.5=10.2mm 2. 二次鉆孔Φ30mm f=1.35f鉆=0.77mm/r v=0.4v鉆=96m /mpn ns =1000v/Πd=280.1r/min 切削工時 l=60mm,L1=30-25/2*0.7+1.5=3.25 T1=3 Tj=L+L1+L2/0.77*280.7=0.31min 3.鉸孔Φ30.2 f=11min/r v=14m/min ns=1000v/Πd=147.6r/min 切削工時L=60 因為ap=D-d1/2=0.1mm L1=13-15取LQ=14 mm L2=3mm Tj=60+14+3/1.1*147.6=0.48min 4.鉆孔 鉆孔Φ25min f=0.48min/r v=26m/min ns=1000v/Πdw=331r/min 切削工時 L1=12.5*0.7+1.5=10min L2=3mm, L=60min Tj=L/fn=0.46min 工序Ⅳ 1.鉸孔Φ25.5 f=0.7mm/r v=14mm/min ns =1000v/Πd=174.8mm 切削工時 L=40mm L=45. L2=3 Tj=L+L1+L2/fn=0.72min 锪端面 根據有關規(guī)定，锪沉頭孔時進計量吉切削速度、約為鉆孔時的1/2-1/3，故 f =1/3鉆=1/3*0.6=0.2mm/r v=1/3v鉆=1000*8.33/ΠD =8.33 切削工時 L1=20.L2=0.L=2 2.鉆孔 F=0.17min/r V=28m/rin Ns=1486.2r/min 切削工時 L=41mm T2=3mm T=l+L1+L3 3.鉆孔M6D底孔Φ49.18。 f=0.15min/r v=28mm/min ns=1000v=1813.5r/min 切削工時 T=3.72mm T2=3.72mm T3=3mm T=l+l2+l3=0.32 4.攻螺紋M6mm 切削用量選取 v=0.1/s=6m/min ns=238r/min 機動工時 l=78.9mm,T1=5mm,T2=3mm 5.攻M6孔 Tm=0.45min 6. 以三杠孔軸線為基準精銑托架底面 進給量，f=118m/min 精銑 Vc=0.33m/s Ns=1000v/Πd=5.6r/s F=0.35min/r 精銑削工時 L=120min T1=5.18min T2=3mm Tj=1.25min 工序 Ⅵ 1.鉆2-Φ10追孔時小直徑孔，锪Φ13，鉆2-Φ13，锪2-Φ20 鉆錐底銷Φ10小直徑孔Φ6.5 f=0.2mm/r v=26m/min ns=1468.5r/min 切削工時 T=18 T1=4.2MM T2=3mm T=0.1min 2.鉆2-Φ13 F=0.46min/r V=28m/min Ns=685r/min 切削工時 l=61mm L1=6.35mm L2=3mm T=0.225min 3.锪Φ13 根據有關資料或沉頭孔進給量與且削速度約為鉆孔時的1/2-1/3之間，故f=1/3f 鉆=0.20mm/r v=1/3v鉆=9m/min ns=1000v/Πd=220.5r/min 切削工時 f= 1/3f鉆=0.16mm/r v=1/3v鉆=9m/min ns=1000v/Πd=1520r/min 切削工時 切入T1=22min T2=12min T=t+t1+t2/fn=0.62min 第二章 夾具設計 為了提高勞動生產率，保證加工質量降低勞動強度，需設計專用夾具。 經過與指導老師的協商，決定設計第Ⅱ道工序——鉆、擴、鉸?22(0，+0.28)mm孔。本夾具將分別用于Z525立式鉆床，刀具為麻花鉆，擴孔鉆，鉸刀和高速鋼鑲齒套式面銑刀。 一、問題提出 本夾具設計主要用來加工車床后托架的三杠孔，即對車床后托架?40(0，+0.025)mm，?30.2(0，+0.2)mm，?25.5(0，+0.3)mm的鉆、擴、鉸的精加工。因此，在本道工序的加工過程中，主要考慮如何提高精度要求降低勞動強度，提高勞動生產率。同時還要設計出加工三杠孔及時排屑系統。所以應該在專用夾具體上考慮開排屑槽。 1、 對專用夾具的基本要求 （1）、保證攻堅的加工精度； （2）、提高生產率； （3）、工藝性好： 專用夾具的結構應簡單、合理，便于加工、裝配、檢查和維修。 （4）、使用性好： 專用夾具的操作應簡便、省力、安全、排屑方便。 （5）、經濟性好 2、專用夾具的優(yōu)點 專用夾具裝夾工件時，裝夾工件方便、不需要校正，可顯著的減少輔助時間，提高勞動生產率。 3、專用夾具的組成 （1）、定位裝置：使工件在夾具裝夾中占據準確位置。 （2）、夾緊裝置：將工件壓緊夾牢，保證工件在加工的過程中受到外力的作用下不偏離占據的正確位置。 （3）、對刀或導向塊：確定刀具相對于定位工件加工表面的正確位置。 （4）、連接元件：夾具在機床上的連接元件。 （5）、夾具體：機床夾具的基礎元件，通過夾具體將所有的元件連接組成一個整體結構。 （6）、其他輔助裝置：因特殊需要而設置的裝置等。 二、夾具的設計 1、 定位基準的選擇 根據零件圖可知，加工CA6140車床后托架三杠孔，應保證其加工的形狀公差平面度和位置公差平行度的基本要求。由工藝流程可知其設計基準為底面。所以應該精加底面， 保證底面的尺寸和粗糙度的要求。根據六點定位原則：底面限制了Z方向的移動，X方向的轉動，Y方向的轉動；再以零件的左端平面限制X方向上的移動；夾具蓋板平面限制Y方向的移動和Z方向上的轉動，從而實現工件的完全定位。 為了提高加工效率，現決定用麻花鉆，擴孔鉆，鉸刀和高速鋼鑲齒套式面銑刀對三杠孔的加工。同時為了縮短輔助時間，準備采用手動螺旋壓板夾緊機構。 1、 導向方案 為了迅速、準確的確定刀具與夾具的相對位置，鉆床夾具上都應該設置引刀 具的元件——鉆套。鉆套一般安裝在鉆模板上，鉆模板與夾具體相連接，鉆套與工件之間留有排屑空間。 （1）、鉆模的類型 鉆模根據其結構特點可分為固定式鉆模、翻轉式鉆模、蓋板式鉆模和滑柱式鉆模等。 由CA6140車床后托架的工藝分析可知：加工三杠孔適用于搖臂鉆床上，同時應采用蓋板式鉆模。 （2）、蓋板式鉆模的介紹蓋板式鉆模 蓋板式鉆模的特點是定位元件夾緊裝置及鉆套設在鉆模板上，鉆模板在工件上裝夾。它常用于床身、箱體等大型工件上的小孔加工，也可用于中、小工件上鉆孔。加工小孔的蓋板式鉆模，因鉆削力矩較小，可不設置裝置，此類鉆模結構簡單，制造方便，成本廉價，加工孔的位置精度較高。在單件小件生產中也使用，因此應用廣泛。 在一些大中型的工件上加工小孔時，但有時不宜采用劃線找正的方法，采用其他的鉆模結構。因工件笨重而安裝困難，可采用的蓋板式鉆模，它是為用來加工CA6140車床后托架而設計的蓋板式鉆模。鉆模以圓柱銷，削邊銷和3個支乘釘在工件上進行定位的。這類鉆模可采將鉆套和定位元件直接裝在鋼板上，無需夾具體，有時也無需夾緊裝置，所以結構簡單，但由于必須經常搬動，故需要設置手把或吊耳，并盡可能的減輕蓋板鉆模的重量。 2、定向鍵 定向鍵也稱定位鍵，安裝在夾具底面的縱向槽中，一般用兩個，安在一條直線上，其距離越遠，導向精度越高，用螺釘緊固在夾具體上。 定向鍵通過與銑床工作臺上的形槽配合確定夾具在機床上的正確位置；還能承受部分切削扭矩，減輕夾緊螺栓的負荷，增加夾具的穩(wěn)定性，因此平面夾具及有些專用鉆鏜床夾具也常使用。 定向鍵有矩形和圓形兩種。 定向精度要求高或重型夾具不宜采用定向鍵，而是在夾具體上加工出一窄長面作為找正基面來校正夾具的安裝位置。 3、定位方案 根據工序加工要求，定位原理分析應限制工件的自由度，銑28×40的平面需限制六個自由度。根據零件的特點，用花鍵和支承板來定位，限制六個自由度。 4、夾緊方案 由于工件生產批量不大，宜用簡單的手動加緊裝置。鋼套的軸向剛度比徑向的剛度好，因此應該指向限位臺階面。根據具體情況采用螺旋夾緊機構。 在夾緊機構中，結構形式變化最多的是螺旋壓板機構。螺旋壓板機構有四種典型結構。移動壓板，回轉壓板。 螺旋鉤形壓板機構。其特點是結構緊湊，使用方便。當鉤形壓板妨礙工件的裝卸時，可采用自動回轉形壓板，它避免了用手動鉤形壓板的麻煩。 鉤形壓板回轉時的行程和升程可按以下的公式計算： S=πdΦ/360 h=s/tgβ=πdΦ/360tgβ 或 h=Kd K=πΦ/360tgβ 式中S——壓板回轉時沿圓柱轉過的弧長（行程）（㎜）； h ——壓板回轉時的升程（㎜）； Φ——壓板回轉的角度（°）； β ——壓板螺旋槽的螺旋角，一般取β=30o～40 o； d——壓板導向圓柱的直徑； K——壓板升程系數（如表所示）。 自動回轉鉤形壓板的升程系數 螺旋角β 升程系數K 回轉的角度Φ 30° 45° 60° 90° 30° 0.45 0.68 0.91 1.36 35° 0.73 0.56 0.75 1.12 40° 0.31 0.47 0.62 0.94 螺旋鉤形壓板所產生的夾緊力（N） Fj=FQ/(1+3Lf/H) 式中FQ——作用力（N）； H——鉤形壓板的高度（bb）； L——壓板軸線支夾緊點的距離（mm）； F——摩擦因數，一般取f=0.1～0.15。 5、對刀方案 對刀裝置用以確定刀具對定位元件的相對位置，設計時應該在總圖上表明該裝置尺寸及其公差。該尺寸公差一般以保證夾具的安裝調整誤差控制在工序尺寸公差1/3范圍類，并由此而制定其公差的大小。 對刀裝置由對刀塊和塞尺組成，用來確定夾具和刀具的相對位置。對刀裝置的結構形 式取決于加工表面的形狀。 對刀塊常用銷釘和螺釘緊固在夾具體上，其位置應便于使用塞尺對刀，不妨礙工件裝卸。對刀時，在刀具與對刀塊之間加一塞尺，避免刀具與對刀塊直接接觸而損壞刀刃或造成對刀塊過早磨損。塞尺有平塞尺和圓柱形塞尺兩種，其厚度和直徑為3～5mm,制造公差h6。對刀塊和塞尺均已標準化（設計時可查閱相關手冊），使用時，夾具總圖上應標明塞尺尺寸及對刀塊工作表面與定位元件之間的位置。對刀裝置應設置在便于對刀而且是工件切入的一端。 6、夾具體的設計 采用鑄造夾具體的鋼套鉆孔鉆孔鉆模。定位心軸及模板均安裝在夾具體上。夾具體以底平面為定位基準。夾具體上設置有鉆模套、鉆模板、排屑裝置和手動夾緊裝置等。此方案結構簡單，安裝穩(wěn)定，剛性較好，設備及但可靠，所以經濟性好，大大的提高了生產效率，而 且此夾具設置有吊耳裝置，安裝方便。 7、輔助支承 輔助支承用來提高工件的裝架剛度和穩(wěn)定性，不起定位作用。 如圖7.1所示，工件以內孔及端面定位，鉆右端小孔。若右端不設支承， 工件裝夾好后，右邊為一懸臂，剛性差。若在A處設置固定支承，屬不可用重復定位，有可能破壞左端的定位。在這種情況下，宜在由端設置輔助支承。工件定位時，輔助支承是浮動的（或可調的），待工件夾緊后再固定下來，以承受切削力。 （1） 螺旋式輔助支承 ，螺旋式輔助支承的結構與調節(jié)支承相近，但操作過程不同，前者不起定位作用，后者起定位作用，且結構上螺旋式輔助支承不用螺母鎖緊。 （2） 自動調節(jié)支承（GB/T2238—91）彈簧推動滑柱與工件接觸，轉動手柄通過頂柱鎖緊滑柱，使其承受切削力等外力的作用。此結構的彈簧力應能推動滑柱，但不能頂起工件，不會破壞工件的定位。 （3） 推動式輔助支承 ：工件定位后推動手輪使滑銷與工件接觸，然后轉動手輪使斜楔開槽部分漲開而鎖緊。 圖7.1 8、對夾具車床總體結構要求 車床夾具一般都在懸臂狀態(tài)下工作的，為保證加工過程的穩(wěn)定性，夾具應力求簡單緊湊，輕便而且安全，懸伸長度要盡量小，重心靠近主軸的前支承位置。 夾具懸伸長度L與外廓直徑D之比可參考以下的數值選用。 直徑D在150mm以內的夾具，L/D≤1.25； 直徑D在150～300mm間的夾具，L/D≤0.9； 直徑D大于300mm的夾具，L/D≤0.6。 為保證安全，裝在夾具體上的各個元件不準許伸出夾具體之外。此外，還應切屑的纏繞與冷卻液的飛濺等影響安全操作的問題。 7、鉆模的裝配總圖上應該將六定位原則、鉆模板與夾具體的連接結構的表達清楚。詳見夾具設計裝配圖。 第三章 制圖軟件介紹 機床夾具是根據零件的結構形式和加工工藝要求設計制造的。零件結構的千變萬化及其制造工藝的多樣性，決定了機床夾具結構的千姿百態(tài)。采用傳統的人工設計方法進行設計，費時費力，已不適應當今產品的多樣化、個性化以及更新換代頻繁的要求。計算機輔助設計的出現和發(fā)展，是設計工具有了敏捷性、時效性和快速反應能力，而且隨著計算機技術的發(fā)展和提高，設計軟件的豐富和完善，已獲得了越來越廣泛的應用。 在本次設計中用的是三維CAD軟件UG。 Unigraphics（簡稱UG）是美國Unigraphics Solutions of EDS 公司推出的CAD/CAM/CAE 一體化軟件，它的功能覆蓋了整個產品的開發(fā)過程，即覆蓋了從概念設計、功能工程、分析工程、加工制造到產品發(fā)布的全過程，廣泛應用在航空、汽車、機械、電器電子等個工業(yè)領域。 UG軟件擁有無縫集成的產品開發(fā)環(huán)境，不僅具有強大的實體造型、曲面造型、虛擬裝配和生成工程圖等設計功能，而且在設計過程中可進行有限元分析、機構運動分析、運動力學分析和仿真模擬，提高設計的可靠性。同時，可用建立的三維模型直接生成數控代碼用于產品的加工，其后處理程序支持多種類型數控機床。利用UG軟件，不僅可以實現在產品開發(fā)全過程的各個環(huán)節(jié)保持相關，而且可以通過網絡，是各設計人員之間的數據相關，從而使許多人異地的協同工作。另外，它所提供的二次開發(fā)語言Open GRIP、OpenAPI和Open++，簡單易學、實現功能多，并且支持C++h和Java語言的面向對象程序設計。 該軟件不僅具有強大的實體造型，曲面造型，虛擬裝配和生成為工程圖等設計功能，而且在設計工程中可進行有限元分析，動力學分析和仿形模擬，提高設計的可靠性。同時，可用尖利的三維模型直接生成數控代碼，用于產品的加工，其后處理程序支持多種類型數控機床。另外，它所提供的二次開發(fā)語言Open GRIP、OpenAPI和Open++，簡單易學、實現功能多，便于用戶開發(fā)專用CAD系統。具體來說，該軟件具有以下特點： 具有統一的數據庫，真正的實現了CAD 、CAM、 CAE 等個模塊之間的無數據交換的自由切換，可實施并行工程。 采用復合建模技術，可將實體建模、曲面建模、線框建模、顯示幾何建模與參數化建模融為一體。 用基于特征（如孔、凸臺、型腔、槽溝、倒角等）的建模和編輯方法作為實體造型基礎，形象直觀，類似于工程師傳統的設計方法，并能用參數驅動。 曲面設計采用非均勻有理B樣條作為基礎，可用多種方法生成復雜的曲面，特別適合于汽車外形設計、汽輪機葉片等復雜曲面造型 出圖功能強，可十分方便的從三維實體模型直接生成二維工程圖。能按ISO標準和國際標出尺寸、形狀公差和漢字說明等。并能直接對實體作旋轉剖、階梯剖和軸測圖挖切生成各種剖視圖，增強了繪制工程圖的適用性。 以Parasolid 為實體建模的核心，實體造型功能處于領先地位。目前著名的CAD、CAM、CAE軟件均以此作為造型基礎。 提供了界面良好的二次開發(fā)工具GRIP （GRAPHICAL INTEACTIVE PROGAMING）和UFUNC （USER FUNCTION），并能通過高級語言接口，使UG的圖形與高級語言的計算功能緊密地結合起來。 具有良好的用戶界面，絕大多數功能都可通過圖標實現，進行對象編輯時，具有自動推理功能；同時，在每個操作步驟中，都有相應的提示信息，便于用戶作出正確的選擇。 （一 ） 功能模塊 UG的各項功能是通過各項功能模塊來實現的，用不同的功能進入模塊，來實現不同的用途，從而支持其強大的 Unigraphics 三位軟件。下面簡要介紹個常用模塊。 1．UG/Gateway （入口） 本模塊是UG各個模塊的入口，打開軟件是系統自動進入本模塊。本模塊支持一些觀念性操作，如打開存在的UG文件、創(chuàng)建新的文件、保存文件、繪制工程圖、導入導出不同各式的文件等。應用菜單可以進入其他的模塊，也可以通過Application 菜單退回到入口模塊。 2．CAD 模塊 本模塊包括了UG/Solid Modeling （實體建模）、UG/Features Modeling （特征建模）、UG/Freeform Modeling （自由形狀建模）、UG/Assembly Modeling （裝配模塊）等基本模塊。這些模塊一起構成了UG軟件的強大的計算機輔助設計功能。 （1）UG/Solid Modeling （實體建模） 本模塊將基于約束的特征建模和顯示幾何建模的方法結合起來，并提供了強大的“復合建模工具”，用戶還可以建立傳統的圓柱、立方體等實體，也可以建立面、曲面等二維對象，同時還可以進行拉伸、旋轉以及布爾運算等操作。通過各對象搭建成所需的實體。 （2）．UG/Features Modeling （特征建模） 本模塊提供了基于約束的特征建模方式，利用工程特征定義的設計信息提供了多種設計特征定義了多種設計特征，如孔、凸臺、型腔、槽溝、倒角等。所建立的實體特征可以參數化定義，其尺寸大小和位置可以編輯，大大方便了用戶的操作，特別是對所建立的實中的體進行修改的時候。 （3）．UG/Freeform Modeling （自由形狀建模） 本模塊用于建立復雜的曲面模型提供了沿著曲面掃描、蒙皮、將兩個曲面光滑連接、利用點或者網絡構造曲面等功能涉及直氣道、葉片等復雜的工業(yè)產品。 （4）．UG/Assembly Modeling （裝配模塊） 本模塊模擬實際的機械裝配工程，利用約束將各零件圖裝配成一個完整的機械結構。本模塊提供了并行的、自上而下和自下而上的裝配方法。在裝配過程中還可以進行零部件的設計和編輯。同時裝配以后各零件之間還保持關聯性，這種體系結構和裝配方法，允許構建非常龐大的產品結構。 3．CAM模塊 本模塊包括了UG/CAM Base （CAM基礎模塊）、UG/Postprocessing （后處理模塊）、UG/Lathe（車加工模塊）、UG/Core&CactiyMiling（芯和型腔模塊）、UG/Fixes—Axis Miling（固定軸銑模塊）、UG/Flow Cut（順序銑模塊）、UG/Wire EDM（線切割模塊）等基本模塊，這些模塊構成了本軟件的計算機輔助制造功能。 4．CAE模塊 本模塊包括了UG/Mechanism （機構學）、UG/Scenario for Structure （有限元分析）等基本模塊，這些模塊構成了UG軟件的計算機輔助工程功能。 5．UG的其他模塊 除了以上介紹的常用的模塊外，UG還有其他一些功能模塊。如用于鈑金設計的鈑金模塊、用于管路設計的管道和布線模塊、供用戶二次開發(fā)的，有UG/Open GRIP 、UG/Open API和UG/Open++組成的UG開發(fā)模塊等等。以上種種模塊構成了UG強大的功能。在本次設計中主要用的是CAD模塊。 （二） 功能模塊的進入 前面我們介紹過，UG提供了許多模塊，這些模塊在UG主界面上集中成幾個模塊并按功能開關形式集中在（Application）菜單欄下，這些模塊主要有Modeling、Studio for Design、Drafting、Manufacturing、Assemblies等。 當啟動進入UG主界面時，是在其Gateway應用模塊中，各下拉菜單和工具欄都是灰色的，所以需要新建或者打開一個文件以后，在（Application）菜單中點擊要進入的模塊，就可以DE工作了。 （三） UG軟件的實體造型功能 UG NX提供了Form Feature 模塊、Feature Operation 模塊和Edit Feature 模塊，具有強大的實體造型功能，并且在原有版本的起初上進行了一定的改進，是造型操作更簡單，更直觀，更實用。應用UG的實體造型功能，是一種基于特征和約束的建模技術，無論是概念技術還是詳細設計都可以自如地運用。與其他一些實體造型CAD系統相比較，再建模和編輯的過程中能夠獲得更大的，更自由的創(chuàng)作空間，而且花費的經歷和時間相比之下更少了。 （四） UG軟件的裝配功能 UG裝配過程是指在裝配過程中建立部件之間鏈接關系，它是通過關聯條件在部件之間建立約束關系來確定部件在產品中的位置。在裝配中，部件的集合體是被裝配引用，而不是復制到裝配中，不管如何編制部件，在何處編輯部件，整個裝配部件保持關聯性，如果某部件修改，則引用他的裝配部件自動更新，反映部件的最新變化。 UG裝配模塊不僅能將零部件快速的結合為產品，而且在裝配中，可參照其他部件進行部件關聯設計，并可對裝配模型進行間隙分析、質量管理等操作。生成裝配模型后，可建立爆炸視圖，并可將其引入到裝配工程圖中，同時，在裝配圖中可自動生成裝配明細表，并能對軸測圖進行局部挖切。 利用UG設計夾具的過程 在本次設計中的設計各種圖是利用UG來繪制的，下面就介紹以下利用UG設計的過程，以銑床夾具的設計過程為例。 一 、 在UG下創(chuàng)建新文件 啟動UG程序后，新建一個名為C的部件文件，其單位為毫米，點OK。 圖 1-1 二、 進入建模模塊 選擇 [應用] / [建模] 命令，進入建模模塊。為了以后方便可將其背景顏色改為白色。建?？煞譃閮煞N方式：一種是直接建模，一種是利用草圖建模。 （1） 直接建模 對于一些形狀簡單、可通過UG的一些建圖模塊或命令直接作出來的部件，就可以用直接建模。例對于本套夾具中的定位板，對于這種簡單的圖形，首先，可以選擇[插入]中的[成型特征]中的[長方體]命令，或者單擊圖標 ，會彈出如圖1-2所示的對話框，再設置長，寬，高，制定一點最為長方形的角點，便在建模狀態(tài)下直接成型。 圖 1-2 圖1-3 其次，選擇[插入]下的[成型特征]中的[孔]的命令，或單擊曲線工具條上的圖標，彈出如圖1-4所示的[孔]的對話框。點擊OK便生成1-5所示圖形。 圖1-4 圖1-5 重復上述動作，把打簡單空換成沉頭空，彈出的對話框和生成的圖形如1-6和1-7所示。 圖1-6 圖1-7 最后，根據圖紙的尺寸要求，利用[插入]下的[特征操作]中的[引用]下的[陣列]作出其他的三個空，如圖4-4所示。 圖1-8 圖1-9 這樣一個完整的定位板就做出來，。如圖1-10所示。 （2）利用草圖建模 圖1-10 對于一些形狀復雜或由多個曲面組成的部件，直接建模就受到了限制，不能很好的反映部件的形狀，所以利用草圖建模就比它好得多。下面就以鉆床夾具中的V形夾緊塊為例，說明一下設計中的復雜部件的建模過程。 1）同樣與直接建模一樣，先新建一個部件文件，取名jiaju14。 2）選取[插入]/[草圖]命令，或單擊成型特征工具欄上的圖標按鈕，系統彈出智能動態(tài)創(chuàng)建草圖工具條，提示用戶指定一個平面作為草圖平面。選取平面XC-YC，單擊，則以坐標XC-YC作為草圖平面，以后的所有草圖操作都在這個平面上。 3）選擇[插入]/[輪廓]命令，或單擊草圖曲線工具上的圖標按鈕，繪制如圖1-11所示的草圖。 圖1-11 4）選擇[插入]/[創(chuàng)建約束]/[尺寸]命令，或單擊草圖曲線工具欄上草圖約束工具欄上的圖標按鈕和，系統會顯示相應的定位約束和尺寸約束 5）選擇[文件]/[完成草圖]命令，退出草圖編輯狀態(tài)。 6）選擇[插入]/[成型特征][拉伸]命令，或單擊成型特征工具條上的圖標按鈕，系統彈出對話框。單擊按鈕，系統彈出[矢量構造器]對話框，設定Z軸正方向為拉伸方向。單擊，系統又彈出參數對話框，設計參數，則生成拉伸實體如圖1-15所示。 圖1-12 圖1-13 圖1-14 圖1-15 其他夾具中的部件也象上述的那樣一一作出來，當所有部件都作出來以后，緊接著的工作就是裝配了，下面以銑床夾具為例，說明一下裝配的過程。 三、裝配模塊 UG的裝配模塊是集成環(huán)境中的一個應用模塊，它一方面由基本零件或子狀裝配體組裝成更高一級的裝配體或產品總裝配體；另一方面可以先設計產品總裝配體，然后在拆開子裝配體和單個可以直接用于加工的零件。再本次設計中是將基本部件組裝成產品的總裝配體，下面就以 銑床夾具為例說明一下裝配的過程。 （1）首先新建一個部件文件，取名zhaungpei. （2）選擇[應用]/[裝配]命令，進入裝配模塊。 （3）選擇[裝配]/[組件][添加已存的]命令，或單擊工具條上的圖標，彈出[選擇部件]對話框如圖1-16所示。 圖1-16 圖1-17 （4）單擊選擇部件文件按鈕彈出[部件名]對話框，如圖1-17所示。 圖1-18 如右圖所示，接受默認參數設置，單擊按鈕，系統彈出[點構造器]，提示用戶指定一點作為位置點，進而確定出底座的位置。 添加完后開始裝配，重復上述動作，系統會自動彈出如圖1 -18所似的對話框，選用裝配 進行面與面的裝配，選用進行孔對孔的裝配，就可將兩個部件裝配再一起了，不同的是以后的添加部件都用相對坐標，為了方便裝配組件，UG以獨立窗口形式提供了裝配導航器，該窗口以樹狀圖形方式顯示了裝配結構，在他內部可以操作改變工作部件、改變顯示部件隱藏組件、刪除組件，編輯裝配配對關系等。這樣就已經裝配了一個部件了，接下來各個部件依次按照圖紙的要求裝配，步驟都與以上類似。裝配完后，就需要將立體圖轉化為二維工程視圖，下面就說明一下有立體圖向二維工程視圖轉化的過程。 圖1-18 圖1-19 四、 建立工程視圖 制圖是UG系統的應用之一，它將按照各國不同的制圖標準，在同一個模型下建立一套完整的工程圖，包括工程圖的管理、視圖的操作、尺寸標注、注釋與標注、使用符號、幾何公差符號、識別符號、自定義符號、剖面、基準尺寸等制圖對象的操作和與之有關的設置。以銑床夾具為例說明利用UG建立平面工程圖的步驟。 （1）啟動制圖模塊，必須首先打開該圖的三維模型，然后從Application中選擇Drafting命令，隨之進入制圖模塊，單擊圖標按鈕出現如圖1-20所示的對話框，按照圖紙要求及部件大小選擇圖紙大小、比例、名稱及透視方法，進而確定出使用圖紙的型號。無論是單個部件還是整個裝配圖轉為工程視圖時，都是如此。然后從標準中調用標準攔，UG的工程視圖中各種型號的標題欄也都作成了模板，再使用時可以直接再標準中調用，它包括A0、A1、A2、A3、A4五種格式，調用時單擊[文件]/[輸入]/[部件…]。 圖1-20 （2）添假視圖 創(chuàng)建視圖以后 ，接下來是在圖紙上安放各種視圖以表達三維模型。 單擊圖紙布局工具欄上的圖標按鈕 ，系統 彈出[添加視圖]對話框如圖1-21所示，系統默認的圖標按鈕是添加視圖類型，這時候便可以添加視圖了，按照工程制圖習慣先做出主視圖。 圖1-21 選擇圖標，分別以存在的視圖為主視圖，按照投影關系再水平或垂直方向上創(chuàng)建正透視圖，即做出俯視圖和左視圖，如圖1-22所示。對于零件圖來說，三個視圖已經可以表達它的形態(tài)，對于裝配圖來說，還需要添加軸側圖來進一步表達它的形態(tài) 圖1-22 3）圖紙標注 在制作工程圖過程中，圖紙標注是一項重要的且工作量大的工作，下面介紹一下圖紙的標注。 1. 首先單擊[尺寸]/[自動判斷尺寸]，即圖表按鈕 ，對圖紙上的尺寸做大體裝配尺寸的標注，應注意標注前應先進行制圖預設置，即單擊[制圖預設置]/[注釋預設置] ，提前設置好尺寸、數字等的型號，以便以后的標注。 圖1—23 圖1—24 2. 對于零件圖而言，還要進行表面粗糙度、形位公差等的標注，單擊[插入]/[符號]/表面粗糙度，進行標注。形位公差則是單擊[圖面注釋]/[注釋編譯器]即單擊 ，進行標注。 3. 最后進行標題欄的標注，如圖1—25。對于裝配圖還要標注零件序號，零件圖還要加技術要求。 這樣一張完整的二維視圖就做完了，如圖1—23、1—24所示。 圖1-25 五、 夾具設計及操作的簡要說明 如前所述，設計夾具要注意提高生產率、降低勞動度、減少成本。根據本零件的特點，零件結構簡單、重量比較小，所以不必使用氣動夾具，這是減少成本和提高勞動生產率的重要途徑，有利于提高經濟效益。鉆床夾具采用鉆套結構使鉆頭準確地進入工件，本夾具的操作主要在于加緊機構，巧妙地采用了直溝槽和螺旋槽，并且槽開在加緊軸的外圓換上，操作時，沿著直溝槽向前推手柄，然后沿著螺旋槽旋轉，工人感覺差不多時完成，此時，加緊操作完成，但零件加工完畢時候，沿著剛才的逆方向旋轉手柄茨接著沿著直溝槽向外啦。把零件從夾具上拿下來，這是整個夾具的工作過程，它的最大優(yōu)點在于靈活、快速。直溝槽用于快速大距離的運動，可以使夾具迅速得到達工件，螺旋槽適用于小距離的運動，可以迅速的加緊零件，本夾具的設計與參考資料上的設計基本相同，總體來看，本夾具設計結構合理，能夠適用于生產。下面是鉆床夾具的裝配圖，如圖1-26所示。 圖1-26 在設計銑床機具時，考慮到粗加工是切削力比較大，而且容易產生震動，使加工不精確，所以在設計時應該設法降低切削力，目前采取的措施有：一是提高毛坯的制造精度，使最大切削深度降低，以降低切削力。二是選擇一種比較理想的謝楔加緊機構，利用螺旋槽的自鎖性能來加緊零件，第三夾具的高度和長度方向尺寸比小于1/2，說明震動非常小，可以提高加工精度。它的優(yōu)點是靈活，毛坯尺寸可大可小，加緊性能可靠，綜合考慮，本套夾具適用于生產。這也是我在設計中改進的地方。在操作時與上面的原理是相同的，操作方法也一樣。下面是銑床夾具裝配圖，如圖1-27。 圖1-27 這就是制作工程視圖的全過程，當然這其中還有一些沒有提到的地方，需要以后在制圖過程中加以熟練應用。在這次設計制圖中，也遇到一些問題，例如，在做草圖時不夠細心，加上命令使用不熟練，出現了許多錯誤，造成了以后零件在裝配時由于尺寸不正確而裝不上的現象。另外，在標注時，由于對制圖的命令沒有理解造成標注的錯誤等等。總之，經過此次UG的使用，對UG的命令有了進一步的了解，因為UG的功能很多，這次也只是用了一小部分,在以后將會對UG更加練習，以便更好地掌握它的使用。 設計總結 畢業(yè)設計是一門綜合性很強的課程，也是最重要的一門課程，我在畢業(yè)設計中做的是車床后托架的夾具，雖然上學期曾學過這方面的知識，但卻不夠清楚明白，通過這次設計加深了對焊裝夾具的了解，而且通過設計使我了解了自身的不足之處。以下是我對自己這次設計的一些總結：