本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
車(chē)床夾具
（我設(shè)計(jì)的在六角車(chē)床上鏜發(fā)動(dòng)機(jī)前支座的110mm孔時(shí)，需要在車(chē)床上去鏜，要綜合車(chē)床與鏜床的特點(diǎn)。）
1車(chē)床夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn)
.1車(chē)床夾具總體結(jié)構(gòu)
車(chē)床夾具大都安裝在機(jī)床主軸上，并與主軸一起做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。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(duì)于彎板式車(chē)床夾具和偏重的車(chē)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(jī)構(gòu)不應(yīng)超出夾具體的外輪廓，必要時(shí)應(yīng)加防護(hù)罩。此外要求車(chē)床夾具的夾緊機(jī)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(guò)程中不會(huì)松動(dòng)。
.2 夾具與機(jī)床主軸的連接
車(chē)床夾具與機(jī)床主軸的連接方式取決于機(jī)床主軸軸端的結(jié)構(gòu)以及夾具體的體積和精度要求。
車(chē)床夾具經(jīng)常使用過(guò)渡盤(pán)與機(jī)床主軸相連接。過(guò)渡盤(pán)與機(jī)床的連接可以采用長(zhǎng)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(chē)床夾具與機(jī)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(guò)定位，因此要求制造精度高，一般要求對(duì)夾具體上的端面和椎孔進(jìn)行配磨加工。過(guò)渡盤(pán)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(chē)床夾具需要經(jīng)常更換時(shí)，采用過(guò)渡盤(pán)連接是很方便的。為減小由于增加過(guò)渡盤(pán)而造成的夾具安裝誤差，可在安裝夾具時(shí)，對(duì)夾具的定位面（或在夾具上專(zhuān)門(mén)作出的找正環(huán)面）進(jìn)行找正。
車(chē)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(chē)床夾具中，一類(lèi)是加劇安裝在車(chē)床的主軸上，可分為：心軸類(lèi)、夾頭卡盤(pán)類(lèi)、焦忒類(lèi)和花盤(pán)類(lèi)等；另一類(lèi)是夾具安裝在車(chē)床的拖板或床身上，如在車(chē)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(chē)床夾具設(shè)計(jì)要點(diǎn)
車(chē)床夾具工作時(shí)的主要特點(diǎn)是機(jī)床主軸帶動(dòng)夾具做高速回轉(zhuǎn)，故在設(shè)計(jì)車(chē)床夾具時(shí)，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(zhǎng)度L與其外擴(kuò)尺寸D之比：到D<150mm時(shí),L/D1.25;當(dāng)D=150~300mm時(shí), L/D0.9;當(dāng)D>300mm時(shí),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(duì)回轉(zhuǎn)中心不對(duì)稱(chēng)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(shí)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(chē)床夾具與主軸的連接應(yīng)保證夾具回轉(zhuǎn)軸線與車(chē)床主軸軸線有盡可能高得同軸度。當(dāng)主軸高速轉(zhuǎn)動(dòng)急剎車(chē)時(shí)，夾具與主軸間的連接應(yīng)有防松裝置。
5. 加工過(guò)程中，工件在夾具上應(yīng)能用量具測(cè)量，金屬屑應(yīng)能順利排出及清理。
根據(jù)以上要點(diǎn)進(jìn)行車(chē)床夾具的設(shè)計(jì)
2鏜模的設(shè)計(jì)要點(diǎn)
而對(duì)于鏜床夾具（鏜模），則有自己的特點(diǎn)，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(lèi)。
一、單面導(dǎo)向只有一個(gè)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(chēng)為后導(dǎo)向。單面前導(dǎo)向形式適合于加工孔徑大于60mm，長(zhǎng)徑比小于1的通孔。其優(yōu)點(diǎn)是加工過(guò)程中便于加工和測(cè)量，這對(duì)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(jì)的車(chē)床鏜孔夾具用的就是單面前導(dǎo)向，由于鏜刀較長(zhǎng)，用前導(dǎo)向以保證鏜刀剛度。對(duì)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(zhǎng)徑比小于1時(shí)，鏜桿引導(dǎo)部分直徑可大于孔徑，此時(shí)鏜桿剛性較好，加工精度易于保證，換刀時(shí)也不必更換鏜套。當(dāng)被加工孔的長(zhǎng)徑比大于1時(shí)，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(jī)床主軸為剛性連接。
二、 雙面導(dǎo)向有兩個(gè)鏜模支架，分別分布在刀架的前后方，并要求鏜桿與機(jī)床主軸采用浮動(dòng)連接。此時(shí)，鏜桿的精度完全有夾具來(lái)保證，而不受機(jī)床精度的影響。雙面導(dǎo)向常用于加工長(zhǎng)徑比大于1.5的長(zhǎng)孔或同軸度要求較高的兩個(gè)短孔
工件以底面、側(cè)面和半圓弧面在兩塊定位板11、兩個(gè)定位銷(xiāo)8和活動(dòng)V型塊6上定位。汽缸活塞桿通過(guò)拉桿接頭1、連桿2和螺釘3將耳環(huán)板4向左拉動(dòng)時(shí)，撥桿5右端的球頭便撥動(dòng)活動(dòng)V型塊6將工件徑向定位。與此同時(shí)，搖臂10帶動(dòng)拉桿9通過(guò)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(chēng)為鏜模，其實(shí)鏜模與鉆模有很多相似之處。
鏜套的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，鏜套用于引導(dǎo)鏜桿。根據(jù)在加工中是否運(yùn)動(dòng)可分為固定式鏜套和回轉(zhuǎn)式鏜套兩類(lèi)。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(diǎn)是易于磨損，多用于速度較底的場(chǎng)合。當(dāng)鏜桿的線速度大于20mm/min時(shí)，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(chē)床上鏜發(fā)動(dòng)機(jī)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(gè)定位銷(xiāo)和活動(dòng)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(xiāo)進(jìn)行定位，然后再用兩個(gè)定位銷(xiāo)定位側(cè)面，在用壓板定位上側(cè)面。如上圖：
分析比較：對(duì)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(duì)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(duì)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(gè)定位銷(xiāo)8和活動(dòng)V型塊6上定位。汽缸活塞桿通過(guò)拉桿接頭1、連桿2和螺釘3將耳環(huán)板4向左拉動(dòng)時(shí)，撥桿5右端的球頭便撥動(dòng)活動(dòng)V型塊6將工件徑向定位。與此同時(shí)，搖臂10帶動(dòng)拉桿9通過(guò)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(jì)
5.1 夾緊裝置的設(shè)計(jì)要點(diǎn)
工件必須靠夾緊才能保證不動(dòng)從而被切削加工。夾緊力包括大小、方向、作用點(diǎn)三個(gè)要素，他們的確定是夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中首要解決的問(wèn)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(chēng)定點(diǎn)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(duì)于定位點(diǎn)數(shù)次多的定位表面稱(chēng)為第二定位基準(zhǔn)或?qū)蛎?。?duì)于定位點(diǎn)數(shù)唯一的定位表面稱(chēng)為第三定位基準(zhǔn)或止動(dòng)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(jì)要點(diǎn)
⑴楔塊夾緊裝置特點(diǎn):
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?yàn)樾毙ㄅc夾具體及工件間是滑動(dòng)摩擦,所以?shī)A緊效率低)
所以適用范圍:多用與機(jī)動(dòng)夾緊裝置中
⑵夾緊力計(jì)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(huì)松開(kāi)工件的現(xiàn)象稱(chēng)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(chēng)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(zhǎng)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(chē)床夾具定位誤差計(jì)算
一、工件以外圓柱面通過(guò)V型塊定位時(shí)的定位誤差計(jì)算要點(diǎn)
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(duì)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(dòng)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(duì)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(duì)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(jì)算
圖4-7 確定定位誤差示意圖
在設(shè)計(jì)尺寸中，未注公差（精度等級(jí)底于IT13，允許不標(biāo)注公差），須經(jīng)計(jì)算才能分配得到。為了保證的設(shè)計(jì)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(jì)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(shí)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(jì)基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn)重合，不存在基準(zhǔn)不重合問(wèn)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(shí)先用點(diǎn)畫(huà)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(duì)刀引導(dǎo)元件、夾緊機(jī)構(gòu)傳動(dòng)裝置為順序畫(huà)出各圖的具體結(jié)構(gòu)，最后畫(huà)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(zhǎng)、寬、高的尺寸。標(biāo)注這種尺寸便于檢查夾具與機(jī)床。刀具的相對(duì)位置又無(wú)干涉現(xiàn)象以及在機(jī)床上安裝的可能性。在本次所涉及的這套夾具中的總長(zhǎng)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(hào)及編制明細(xì)表
零件編號(hào)指引線引出試圖外，按順時(shí)針?lè)较蝽樞蚓幪?hào)，明細(xì)表中填寫(xiě)序號(hào)名稱(chēng)，標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)、規(guī)格、數(shù)量，專(zhuān)用件的材料、熱處理硬度等。具體見(jiàn)裝配圖。
10