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外文翻譯
譯文題目 一種自動(dòng)化夾具設(shè)計(jì)方法
原稿題目A Clamping Design Approach for Automated Fixture Design
原稿出處 Int J Adv Manuf Technol (2001)18:784–789
一種自動(dòng)化夾具設(shè)計(jì)方法
塞西爾
美國(guó)，拉斯克魯塞斯，新墨西哥州立大學(xué)，，工業(yè)工程系，虛擬企業(yè)工程實(shí)驗(yàn)室（VEEL）
在這片論文里，描述了一種新的計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)方法。對(duì)于一個(gè)給定的工件，這種夾具設(shè)計(jì)方法包含了識(shí)別加緊表面和夾緊位置點(diǎn)。通過使用一種定位設(shè)計(jì)方法去夾緊和支撐工件，并且當(dāng)機(jī)器正在運(yùn)行的時(shí)候，可以根據(jù)刀具來正確定位工件。該論文還給出了自動(dòng)化夾具設(shè)計(jì)的詳細(xì)步驟。幾何推理技術(shù)被用來確定可行的夾緊面和位置。要識(shí)別所完成工件和定位點(diǎn)就還需要一些輸入量包括CAD模型的技術(shù)要求、特征。
關(guān)鍵詞：夾緊；夾具設(shè)計(jì)
1. 動(dòng)機(jī)和目標(biāo)
夾具設(shè)計(jì)是連接設(shè)計(jì)與制造間的一項(xiàng)重要任務(wù)。自動(dòng)化夾具設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)開發(fā)（夾具CAD）是下一代制造系統(tǒng)成功實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的關(guān)鍵。在這片論文里，討論了一種夾具設(shè)計(jì)的方法，這種方法有利于在目前環(huán)境下夾具設(shè)計(jì)的自動(dòng)化。
夾具設(shè)計(jì)方法的研究已成為國(guó)內(nèi)多家科研工作的重點(diǎn)。作者：周在[1]中對(duì)工件的穩(wěn)定和總需求約束了雙重標(biāo)準(zhǔn)，突出重點(diǎn)的工作。在夾具設(shè)計(jì)中廣泛的運(yùn)用了人工智能（AI）以及專家系統(tǒng)。部分CAD模型幾何信息也被用于夾具設(shè)計(jì)。Bidanda [4]描述了一個(gè)基于規(guī)則的專家系統(tǒng)，以確定回轉(zhuǎn)體零件的定位和夾緊。夾緊機(jī)制同時(shí)用于執(zhí)行定位和夾緊功能。其他研究者（如DeVor等，[5,6]）分析了切削力鉆井機(jī)械和建筑模型及其他金屬切削加工。康有為等在[2]中定義了裝配約束建模的模塊化與夾具元件之間的空間關(guān)系。一些研究人員采用模塊化夾具設(shè)計(jì)原則，用以生成[2,7-11]，另一些夾具設(shè)計(jì)工作者已經(jīng)報(bào)告了[1,3,9,12-23]。可以在[21,24]中找到夾具設(shè)計(jì)相關(guān)的大量的審查工作。
在第二節(jié)中，對(duì)夾具設(shè)計(jì)任務(wù)中各種步驟進(jìn)行了概述。在第3節(jié)和第四節(jié)中描述了工件的加工過程，要夾緊工件表面，否則將面臨工件的全面自動(dòng)測(cè)定。第5節(jié)討論了對(duì)工件的夾緊點(diǎn)的測(cè)定。
2. 夾具設(shè)計(jì)的整體方法
在本節(jié)中，描述了整體夾緊的設(shè)計(jì)方法。通常對(duì)較理想的位置的那一部分進(jìn)行夾緊，并減低切削力的影響。夾緊的位置和夾具設(shè)計(jì)中定位的位置是高度相關(guān)的。通常，夾緊和定位可以通過同樣的方法來完成。但是，不明白這兩個(gè)是夾具設(shè)計(jì)中不同的方面，可能導(dǎo)致夾具設(shè)計(jì)的失敗。多數(shù)人的在規(guī)劃過程中首先解決定位問題，這樣可以使開發(fā)的定位與設(shè)計(jì)的定位相契合。不過，整體定位及設(shè)計(jì)方法不在本文討論范文內(nèi)。
除了零件的設(shè)計(jì)（為此夾具設(shè)計(jì)有待開發(fā)），公差規(guī)格，過程序列，定位點(diǎn)和設(shè)計(jì)等因素外，還應(yīng)投入CAD模型到夾具設(shè)計(jì)方法中。這樣的夾具可以夾緊并支撐定位器。指導(dǎo)使用的主要內(nèi)容應(yīng)盡量不抵制切割或加工過程和中所涉及的操作。相反，應(yīng)定位夾具，使切削力在正確的方向，這將有助于保持在一個(gè)特定的部分加工操作安全。通過引導(dǎo)對(duì)定位器的切割力量，部分（或工件）被固定，固定定位點(diǎn)，因此不能移動(dòng)的定位器。
在這里討論的夾具的設(shè)計(jì)方法必須在整體夾具設(shè)計(jì)方法的范圍內(nèi)。在此之前進(jìn)行定位器/支撐和夾具設(shè)計(jì)的初步階段，涉及到的分析和識(shí)別的功能、相關(guān)的公差和其他規(guī)范是必要的。根據(jù)初步的評(píng)估和測(cè)定，定位/支撐設(shè)計(jì)與夾具設(shè)計(jì)結(jié)果的在此基礎(chǔ)上可以同時(shí)進(jìn)行。本文對(duì)所描述夾具設(shè)計(jì)的方法討論基于定位器/支撐設(shè)計(jì)與先前已經(jīng)確定的假設(shè)（包括適當(dāng)?shù)亩ㄎ缓椭С譁y(cè)定一個(gè)工件的定位，以及識(shí)別和夾具，如V元素的支持面塊，基礎(chǔ)板，定位銷等）。
（1） 夾具設(shè)計(jì)的輸入
輸入包括對(duì)特定產(chǎn)品的設(shè)計(jì)翼邊模型，公差信息，提取的特征，過程順序和部分在給定的每一個(gè)設(shè)計(jì)的相關(guān)特性的加工方向，面向的位置和定位裝置，以及加工過程中的各種工序，須出示每個(gè)相應(yīng)的功能。
（2）夾具設(shè)計(jì)的方法
圖一是自動(dòng)化夾具設(shè)計(jì)主要步驟總結(jié)圖。對(duì)這些步驟概述如下：
第1步：設(shè)置配置清單以及相關(guān)的[進(jìn)程_功能]條目。
第2步：確定方向和夾緊力。輸入必要的加工方向向量mdv1，mdv2……mdvn，面對(duì)nvs的支持力，并確定法向量。如果加工方向向下（對(duì)應(yīng)的方向向量[0，0，-1]），和面的支持向量平行于加工方向，那么，夾緊力方向平行向下加工方向[0，0，-1]。如果必需要側(cè)面夾緊并沒有可夾緊的地方，那么在其中放置一個(gè)夾具夾緊下調(diào)，然后邊鉗方向計(jì)算如下。讓sv和tv輔助常規(guī)的向量代替次要的和三級(jí)定位孔。然后，使用夾緊機(jī)構(gòu)夾緊一個(gè)方向，例如，av應(yīng)平行于這兩個(gè)法向量，即，正常向量應(yīng)分別與每塊表面的sv和tv向量平行。側(cè)面夾緊面應(yīng)該是一對(duì)分別平行于面sv和tv的平面孔。
第三步：從列表中選出最大有效加工力。這樣能夠有效的平衡各加工力。
第四步：利用計(jì)算出的最高有效加工力，才能確定用來支撐工件加工的面積的夾具尺寸（例如，一個(gè)帶夾子可以作為一個(gè)夾緊機(jī)構(gòu)使用）。
第五步：確定給定工件的夾緊面。這一步在第4步中所述過。
第六步：該夾具的夾緊面的實(shí)際位置自動(dòng)在第5節(jié)中確定?？紤]接下來的步驟并返回第一步。
3. 判斷夾具尺寸
在這項(xiàng)工作中所用到的夾具都來自一個(gè)系列。夾具的原理與圖二相同。在這一節(jié)里，描述了一個(gè)自動(dòng)化夾具。鎖模力所需的有關(guān)螺桿的螺紋裝置大小或保存到位鉗。夾緊力平衡加工工件使工件保持恰當(dāng)?shù)奈恢?。讓鎖模力為W和螺桿直徑為D。各種螺絲夾緊力大小，可以按以下方式確定：最初，極限拉伸強(qiáng)度（抗拉強(qiáng)度）和該夾具的材料（供應(yīng)情況而定）可以從數(shù)據(jù)檢索庫檢索。各種材料有不同的拉伸強(qiáng)度。該夾具材料的選擇，也可直接采用啟發(fā)式規(guī)則進(jìn)行。例如，如果部分材料是低碳鋼，那么鉗材料可低碳鋼或機(jī)器鋼。為了確定設(shè)計(jì)應(yīng)力，抗拉強(qiáng)度值應(yīng)除以安全系數(shù)（如4或5）。根區(qū)的螺絲格A1（如一個(gè)螺絲鉗）可以被確定：[鎖模力/設(shè)計(jì)應(yīng)力]。隨后，螺栓截面全面積可以計(jì)算為等于{格A1 /（65％），}（因?yàn)槁萁z的地方可能會(huì)發(fā)生根切面積約為65％螺栓的總面積） 。螺釘?shù)闹睆紻可以被確定等同于（D2的3.14 / 4）。另一項(xiàng)涉及可用于方程有關(guān)的寬度B，高度H和跨度的鉗L的螺絲直徑為D（B，H和L可以為不同的值計(jì)算D）：d2 =4/3 BH2/L.
4. 判斷夾緊表面
確定夾具經(jīng)常出現(xiàn)的相關(guān)參數(shù)包括了產(chǎn)品的CAD模型，提取的特征信息，特征尺寸，定位面和定位器的選擇。考慮所有潛在的加緊面，如圖3。最關(guān)鍵的是夾緊表面不應(yīng)重疊或與該面相交，如圖4所示。夾緊面積是與工件表面（或PCF）接觸的是一個(gè)二維輪廓線段組成的（見圖6）。利用線段相交測(cè)試，可以測(cè)定在給定的光子晶體光纖的任何范圍內(nèi)是否可能有接觸面夾緊面重疊。
夾緊面的確定可以如下所示：
第1步：鑒別平行于二級(jí)和三級(jí)定位面（lf1和lf2）是分別到lf1和tcj最遠(yuǎn)的距離的面。如下所示：（一）鑒別面tci,tcj,使面tci和 tcj平行l(wèi)f1和tcj平行l(wèi)f2。（二）在TCF中列出面對(duì)tci的面。（三）通過檢查所有TCF中面對(duì)tci的面，確定的面對(duì)tci和tcj的面是到lf1和lf2分別最遠(yuǎn)的面，并舍棄所有其他TCF中的面。
第2步：鑒別平行面的位置，除了不相鄰的附加面。最好是選擇一個(gè)不與其他定位面垂直相鄰的面。這一步如下所示：
(a) 考慮TCF列表中的tci面，獲得與每個(gè)tci面垂直或相鄰的面然后，在FCF列表中插入每個(gè)fci面。
(b) 檢查每個(gè)FCI面，并執(zhí)行以下測(cè)試：如果FCI是相鄰、垂直于lf1或lf2，然后從列表中舍棄它并插入NTCF列表中。
第3步:確定加緊面都在有效的加緊面上，如下所述夾緊面：
例1:如果沒有條目在列表NTCF中，就使用TCF中的面并繼續(xù)執(zhí)行步驟4。如果任何面發(fā)現(xiàn)，垂直于第二，第三位置的面孔lf1和lf2，這將要面臨的是下次選擇可行的夾具。在這種情況下，唯一剩下的選擇是重新審視在列表NTCF的面。
例2：如果列表中NTCF條目數(shù)為1時(shí)，可行夾緊面為FCI。與TCI的法向量垂直相鄰的相應(yīng)軸是夾緊軸。
例3：如果在列表NTCF項(xiàng)數(shù)大于1，確定最大的TCI加緊面再進(jìn)行步驟4。
例4：:夾緊力的方向可以是[1，0，0]或[0，1，0]，可以夾緊TCI面的中心位置。
在其他幾何位置可確定使用零件幾何形狀和拓?fù)湫畔ⅲ@在下一節(jié)中描述。
5. 判斷夾緊表面上的夾緊點(diǎn)
確定夾緊面后，必須確定實(shí)際夾緊位置。輸入夾具側(cè)面積，沿著[x，Y，Z]和潛在的夾緊面CF方向。容下使用CF幾何獲得夾具側(cè)面積：
第一步是確定一個(gè)箱體的大小，這是用來測(cè)試它是否包含在它里面的任何部分。相交測(cè)試也可以在前面介紹的方法使用。如果相交測(cè)試返回一個(gè)負(fù)的結(jié)果，那么有部分箱體與夾具相交，如圖4所示。如果相交測(cè)試返回一個(gè)正的結(jié)果，可以執(zhí)行下列步驟：
1． 劃分成更小的矩形大小條（1 W）夾框輪廓(圖5和圖6)。
2． 執(zhí)行指定與功能配置文件出現(xiàn)在CF面的零件設(shè)計(jì)的相交測(cè)試。
3． 沒有功能相交的條形區(qū)域，都是可行夾緊區(qū)域。如果有一個(gè)以上的長(zhǎng)方形候選
面，矩形配置文件，向中沿軸夾緊CF面點(diǎn)的是夾緊配置文件（夾點(diǎn)）。
如果沒有發(fā)現(xiàn)配置文件，夾具寬度可減少一半，夾具數(shù)可以增加兩個(gè)。使用這些修改過的夾具尺寸，執(zhí)行前面描述的特征相交測(cè)試。如果此測(cè)試也失敗了，那么可以用相鄰的面作為夾緊面用于執(zhí)行端夾緊。這面可以重復(fù)進(jìn)行PCF和功能相交測(cè)試。
:
5.1試驗(yàn)曲線的交點(diǎn)
輸入需要的二維輪廓P1、P2，使用下列方法可以自動(dòng)確定該配置文件的交集。每一個(gè)輸入的資料組成一個(gè)封閉環(huán)。此配置文件測(cè)試的步驟如下：
(T1) 考慮P1線段中的L（i，1）和P2線段中的L（2，j）。
(T2) 采用L（i，1）線段和L（2，j）線段的相交段。如果邊緣相交測(cè)試返回一個(gè)正值，那么特征面和潛在面相交。如果它返回一個(gè)負(fù)值，繼續(xù)執(zhí)行步驟3。
（T3）重復(fù)與步驟（T1）相同的部分或者緩慢走過其余P1中的(Li,1)段直到P2中的 [(L2, j+1) till j =n–1]段。
(T4) 其余部分邊和P1中的L12、L13到L1n段重復(fù)（T1）和（T2）步驟。
如果特征面與夾緊面重復(fù)，線相交測(cè)試將決定該事件。相交的邊可以進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)兩個(gè)面是否相互交叉。輸入所需的邊L12{連接 (x1, y1) 和 (x2, y2)}和L34{連接 (x3, y3) 和(x4, y4)}。
L12型方程的可表示為：
F(x,y) =0 (1)
L34型方程的可表示為：
H(x,y) =0 (2)
. 第一步：使用等式（1）計(jì)算R3 =F(x3, y3)，用X和Y取代X3和Y3;計(jì)算R4 =F(x4, y4)，用X和Y取代X4和Y4。
第二步：如果R3和R4都與0不相等，但R3與R4結(jié)果相同（R1與R2在相同的一邊），則邊L12與L34不相交。如果這樣不滿足條件，那么進(jìn)行第三步。
第三步：使用等式（2）計(jì)算R1 =H(x1, y1)。接著，計(jì)算R2 =G(x2, y2)再進(jìn)行第四步。
第四步：如果R1與R2都不等于0，且R1與R2的結(jié)果相同，那么把R1與R2放在相同的一邊并輸入不相交。如果，這個(gè)也不滿足條件，那么進(jìn)行第五步。
第五步：給定相交線段。這樣就完成了測(cè)試?？紤]如圖7所示的一部分樣品。將要生產(chǎn)一個(gè)盲孔。起初，完成定位設(shè)計(jì)。定位器的（或主要定位器）是一個(gè)基盤（放在F4面）和二級(jí)和三級(jí)定位器面臨F6和F5（對(duì)應(yīng)到定位面lf1和lf2在第4節(jié)中討論）。一個(gè)輔助定位器也被使用，這是一個(gè)V型塊（對(duì)F3和F5面輔助定位），如圖8所示。在前面討論的夾具設(shè)計(jì)方法中所述的步驟的基礎(chǔ)上，候選面孔（這是平行的，并在從lf1和lf2最遙遠(yuǎn)的距離）是面對(duì)F3和F5面。沒有面孔，這是平行到定位面，但他們不相鄰。在這種情況下使用的優(yōu)先權(quán)規(guī)則（如步驟3第4步討論），剩余的候選面面對(duì)的是F2面。夾具方向向下的V型塊徑向定位器和其他與對(duì)工件夾緊底面提供所需位置。
根據(jù)第五步選擇夾具的位置。如果沒有功能發(fā)生在面F2上，那么也沒有必要進(jìn)行相交測(cè)試確定夾具優(yōu)美加緊。夾具位置應(yīng)遠(yuǎn)離V型定位器（這是輔助定位位置）的夾緊面毗鄰輔助定位面（這確保了更好的快速夾緊）。最終位置和夾具的設(shè)計(jì)如圖8所示。
本文討論的方法，毫不遜色于其他夾具設(shè)計(jì)文獻(xiàn)中討論的方法。本文所討論的方法的獨(dú)特性是零件的夾緊面的幾何形狀，拓?fù)浜凸δ馨l(fā)生了被加工為基礎(chǔ)的系統(tǒng)鑒定。其他方法都沒有利用了定位器的位置，該方法使用定位器在對(duì)持有一級(jí)，二級(jí)和三級(jí)定位器加工的工件。這種方法的另一個(gè)好處是在可行的候選面上確定在面上用夾具面交點(diǎn)測(cè)試（如前所述），并迅速和有效地確定潛在的下游過程中可能出現(xiàn)問題，夾緊和加工的功能檢測(cè)。
6. 總結(jié)
在這篇論文中，對(duì)在一個(gè)夾具設(shè)計(jì)方法的總體框架內(nèi)進(jìn)行了夾具設(shè)計(jì)方面的討論。
設(shè)計(jì)定位器，規(guī)范零件設(shè)計(jì)，和其他相關(guān)被用來確定夾緊面和夾緊方向。并討論了各種自動(dòng)化步驟。
機(jī)械加工工藝過程卡片
產(chǎn)品型號(hào)
零件圖號(hào)
產(chǎn)品名稱
撥叉
零件名稱
撥叉
共
1
頁
第
1
頁
材 料 牌 號(hào)
HT200
毛 坯 種 類
鑄 件
毛坯外形尺寸
每毛坯件數(shù)
1
每 臺(tái) 件 數(shù)
1
備 注
中批生產(chǎn)
工
序
號(hào)
工 名
序 稱
工序內(nèi)容
車
間
工
段
設(shè)備
工藝裝備
工 時(shí)（分）
準(zhǔn)終
單件
20
車
粗車端面A，精車端面A
機(jī)
二
轉(zhuǎn)塔式六角車床C3163-1
90度車刀，游標(biāo)卡尺，通用夾具
0.33
鉆
鉆花鍵底孔
Ф20中心鉆，游標(biāo)卡尺，通用夾具
0.32
鉆
擴(kuò)花鍵底孔
Ф21擴(kuò)孔鉆，游標(biāo)卡尺，通用夾具
0.32
倒角
倒角2x15°
45度偏刀，通用夾具
30
拉
拉六齒方型花鍵
拉床
高速鋼拉刀，游標(biāo)卡尺，專用夾具
0.13
40
銑
粗銑B面
銑床X62W
高速鋼面銑刀，游標(biāo)卡尺，專用夾具
0.525
精銑B面
銑床X62W
高速鋼直齒精密級(jí)三面刃銑刀，游標(biāo)卡尺，專用夾具
0.536
50
銑
銑800。03mm的槽
銑床X62W
高速鋼直齒精密級(jí)三面刃銑刀，量塊，專用夾具
0.49
60
銑
銑1800。12mm
銑床X62W
高速鋼直齒精密級(jí)三面刃銑刀，量塊，專用夾具
0.537
70
磨
磨寬為1800。12mm的槽
磨床M114W
GZ46KV6P350×40×127，量塊
3.1
設(shè) 計(jì)（日 期）
校 對(duì)（日期）
審 核（日期）
標(biāo)準(zhǔn)化（日期）
會(huì) 簽（日期）
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件號(hào)
簽 字
日 期
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件號(hào)
簽 字
日 期
7
機(jī)械加工工序卡片
產(chǎn)品型號(hào)
零件圖號(hào)
產(chǎn)品名稱
零件名稱
撥叉
共6頁
第1頁
車間
工序號(hào)
工序名
材料牌
機(jī)
20
車
HT200
毛坯種類
毛胚外形尺寸
每毛坯可制作件數(shù)
每臺(tái)件數(shù)
鑄 件
1
1
設(shè)備名稱
設(shè)備型號(hào)
設(shè)備編號(hào)
同時(shí)加工件數(shù)
車床
C3163-1
1
夾具編號(hào)
夾具名稱
切削液
通用夾具
工位器具編號(hào)
工位器具名稱
工序工時(shí)
準(zhǔn)終
單件
描圖
工步號(hào)
工 步 內(nèi) 容
工 藝 裝 備
主軸轉(zhuǎn)速r/min
切削速度m/min
進(jìn)給量mm/r
切削深度mm
進(jìn)給次數(shù)
工步工時(shí)
描校
機(jī)動(dòng)
輔助
1
粗車端面A，精車端面A
90度車刀，游標(biāo)卡尺，通用夾具
200
40.8
0.53
2.8
1
0.1
0.5
底圖號(hào)
2
鉆花鍵底孔
Ф20中心鉆，游標(biāo)卡尺，通用夾具
280
17
0.62
20
1
0..35
3
擴(kuò)花鍵底孔
Ф21擴(kuò)孔鉆，游標(biāo)卡尺，通用夾具
280
17
0.62
1
1
0.32
裝訂號(hào)
4
倒角2x15°
45度偏刀，通用夾具
2
1
設(shè)計(jì)（日期）
審核（日期）
標(biāo)準(zhǔn)化（日期）
會(huì)簽（日期）
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件號(hào)
簽字
日期
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件號(hào)
簽字
日期
機(jī)械加工工序卡片
產(chǎn)品型號(hào)
零件圖號(hào)
產(chǎn)品名稱
零件名稱
撥叉
共6頁
第2頁
車間
工序號(hào)
工序名
材料牌
機(jī)
30
拉
HT200
毛坯種類
毛胚外形尺寸
每毛坯可制作件數(shù)
每臺(tái)件數(shù)
鑄 件
1
1
設(shè)備名稱
設(shè)備型號(hào)
設(shè)備編號(hào)
同時(shí)加工件數(shù)
拉床
1
夾具編號(hào)
夾具名稱
切削液
通用夾具
工位器具編號(hào)
工位器具名稱
工序工時(shí)
準(zhǔn)終
單件
描圖
工步號(hào)
工 步 內(nèi) 容
工 藝 裝 備
主軸轉(zhuǎn)速r/min
切削速度m/min
進(jìn)給量mm/r
切削深度mm
進(jìn)給次數(shù)
工步工時(shí)
描校
機(jī)動(dòng)
輔助
1
拉六齒方型花鍵
高速鋼拉刀，游標(biāo)卡尺，專用夾具
290
0.06
0.06
1
1
0.13
底圖號(hào)
裝訂號(hào)
設(shè)計(jì)（日期）
審核（日期）
標(biāo)準(zhǔn)化（日期）
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處數(shù)
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機(jī)械加工工序卡片
產(chǎn)品型號(hào)
零件圖號(hào)
產(chǎn)品名稱
零件名稱
撥叉
共6頁
第3頁
車間
工序號(hào)
工序名
材料牌
機(jī)
40
銑
HT200
毛坯種類
毛胚外形尺寸
每毛坯可制作件數(shù)
每臺(tái)件數(shù)
鑄 件
1
1
設(shè)備名稱
設(shè)備型號(hào)
設(shè)備編號(hào)
同時(shí)加工件數(shù)
銑床
X52K
1
夾具編號(hào)
夾具名稱
切削液
通用夾具
工位器具編號(hào)
工位器具名稱
工序工時(shí)
準(zhǔn)終
單件
描圖
工步號(hào)
工 步 內(nèi) 容
工 藝 裝 備
主軸轉(zhuǎn)速r/min
切削速度m/min
進(jìn)給量mm/r
切削深度mm
進(jìn)給次數(shù)
工步工時(shí)
描校
機(jī)動(dòng)
輔助
1
粗銑B面
高速鋼面銑刀，游標(biāo)卡尺，通用夾具
160
23.7
0.6
3
1
0.525
0.5
底圖號(hào)
2.
精銑B面
210
33.1
0.512
0.2
1
0.336
裝訂號(hào)
設(shè)計(jì)（日期）
審核（日期）
標(biāo)準(zhǔn)化（日期）
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日期
機(jī)械加工工序卡片
產(chǎn)品型號(hào)
零件圖號(hào)
產(chǎn)品名稱
零件名稱
撥叉
共6頁
第 4頁
車間
工序號(hào)
工序名
材料牌
機(jī)
50
銑
HT200
毛坯種類
毛胚外形尺寸
每毛坯可制作件數(shù)
每臺(tái)件數(shù)
鑄 件
1
1
設(shè)備名稱
設(shè)備型號(hào)
設(shè)備編號(hào)
同時(shí)加工件數(shù)
銑床
X62W
1
夾具編號(hào)
夾具名稱
切削液
通用夾具
工位器具編號(hào)
工位器具名稱
工序工時(shí)
準(zhǔn)終
單件
描圖
工步號(hào)
工 步 內(nèi) 容
工 藝 裝 備
主軸轉(zhuǎn)速r/min
切削速度m/min
進(jìn)給量mm/r
切削深度mm
進(jìn)給次數(shù)
工步工時(shí)
描校
機(jī)動(dòng)
輔助
1
銑800。03mm的槽
高速鋼直齒精密級(jí)三面刃銑刀，游標(biāo)卡尺，通用夾具
375
74.2
0.018
8
1
0.49
1.9
底圖號(hào)
裝訂號(hào)
設(shè)計(jì)（日期）
審核（日期）
標(biāo)準(zhǔn)化（日期）
會(huì)簽（日期）
標(biāo)記
處數(shù)
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日期
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件號(hào)
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日期
機(jī)械加工工序卡片
產(chǎn)品型號(hào)
零件圖號(hào)
產(chǎn)品名稱
零件名稱
撥叉
共6頁
第5頁
車間
工序號(hào)
工序名
材料牌
機(jī)
80
銑
HT200
毛坯種類
毛胚外形尺寸
每毛坯可制作件數(shù)
每臺(tái)件數(shù)
鑄 件
1
1
設(shè)備名稱
設(shè)備型號(hào)
設(shè)備編號(hào)
同時(shí)加工件數(shù)
銑床
X62W
1
夾具編號(hào)
夾具名稱
切削液
專用夾具
工位器具編號(hào)
工位器具名稱
工序工時(shí)
準(zhǔn)終
單件
描圖
工步號(hào)
工 步 內(nèi) 容
工 藝 裝 備
主軸轉(zhuǎn)速r/min
切削速度m/min
進(jìn)給量mm/r
切削深度mm
進(jìn)給次數(shù)
工步工時(shí)
描校
機(jī)動(dòng)
輔助
1
銑1800。12mm
高速鋼直齒精密級(jí)三面刃銑刀，量塊，專用夾具
300
94.2
0.02
22.9
1
0.537
底圖號(hào)
裝訂號(hào)
設(shè)計(jì)（日期）
審核（日期）
標(biāo)準(zhǔn)化（日期）
會(huì)簽（日期）
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件號(hào)
簽字
日期
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件號(hào)
簽字
日期
機(jī)械加工工序卡片
產(chǎn)品型號(hào)
零件圖號(hào)
產(chǎn)品名稱
零件名稱
撥叉
共6頁
第6頁
車間
工序號(hào)
工序名
材料牌
機(jī)
90
磨
HT200
毛坯種類
毛胚外形尺寸
每毛坯可制作件數(shù)
每臺(tái)件數(shù)
鑄 件
1
1
設(shè)備名稱
設(shè)備型號(hào)
設(shè)備編號(hào)
同時(shí)加工件數(shù)
磨床
M114W
1
夾具編號(hào)
夾具名稱
切削液
專用夾具
工位器具編號(hào)
工位器具名稱
工序工時(shí)
準(zhǔn)終
單件
描圖
工步號(hào)
工 步 內(nèi) 容
工 藝 裝 備
主軸轉(zhuǎn)速r/min
切削速度m/min
進(jìn)給量mm/r
切削深度mm
進(jìn)給次數(shù)
工步工時(shí)
描校
機(jī)動(dòng)
輔助
1
磨寬為1800。12mm的槽
GZ46KV6P350×40×127磨刀，量塊
3000
2.5
50
0.5
1
3.1
底圖號(hào)
裝訂號(hào)
設(shè)計(jì)（日期）
審核（日期）
標(biāo)準(zhǔn)化（日期）
會(huì)簽（日期）
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件號(hào)
簽字
日期
標(biāo)記
處數(shù)
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日期
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 作 者： 學(xué) 號(hào)： 系 部： 專 業(yè)： 題 目： 撥叉零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程和專用夾具設(shè)計(jì) 指導(dǎo)者： 評(píng)閱者： 年 月 摘 要 隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，提出了各種需求鉗技術(shù)。一方面，由于在焊接過程中的工業(yè)生產(chǎn)提出了 很高的要求的發(fā)展，另一方面，科學(xué)和技術(shù)，以提高焊接技術(shù)的發(fā)展開辟了新的途徑。為了滿足中 國(guó)的現(xiàn)代化建設(shè)的需要，相信鉗技術(shù)將更加快速發(fā)展，并在工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展中發(fā)揮更重要的作用。叉 基礎(chǔ)的專用夾具設(shè)計(jì)流程規(guī)劃和工藝設(shè)計(jì)上的零件。叉的外表面的主處理部分，所述臺(tái)階表面和孔。 在一般情況下，確保加工精度的加工精度的平面內(nèi)比確保容易。因此，遵循的首要原則槽面設(shè)計(jì)。 過程并清除孔和平面分為粗加工和精加工處理的階段，以確?？椎木取５谝幌盗械闹С锌准庸ろ?部位置的平面之后，除了后續(xù)過程與頂表面和其他加工主要處理操作的安排處理孔的定位孔和平面 的每個(gè)過程。使用專用夾具，夾具，夾具夾緊，自動(dòng)文件夾更多的選擇，可靠的夾緊機(jī)構(gòu)不自鎖。 因此，生產(chǎn)效率高。適用于大批量的生產(chǎn)線。能夠滿足設(shè)計(jì)要求。 關(guān)鍵詞：拔叉類零件；工藝；夾具 Abstract With the development of industrial production, a variety of needs-clamp technique. On the one hand, due to the welding process development of industrial production made high demands on the other hand, science and technology, in order to improve the development of welding technology has opened up new avenues. In order to meet the needs of China's modernization, believe clamp technique will be more rapid development, and play a more important role in the development of industrial production. Parts fork foundation dedicated fixture design process planning and process design. Fork portion of the outer surface of the main processing, the stepped surface and the bore. In general, to ensure the machining accuracy of the machining accuracy of the plane than to ensure easy. Therefore, the first principle to follow trough surface design. Process and clear the hole and the plane is divided into roughing and finishing stages of processing to ensure the accuracy of the hole. After the first series of supporting hole machining flat top position, except that each process subsequent arrangements for dealing with the process of the hole with the top surface and other machining operations mainly deal with the positioning holes and planes. The use of special fixtures, jigs, fixtures clamping, automatic folder more choices, reliable clamping mechanism is not self-locking. Therefore, high production efficiency. For high-volume production lines. Able to meet the design requirements. 目 錄 第 1 章 緒論 .1 1.1 機(jī)械加工工藝概述 1 1.2 機(jī)械加工工藝流程 .1 1.3 夾具概述 .2 1.4 機(jī)床夾具的功能 .2 1.5 機(jī)床夾具的發(fā)展趨勢(shì) .3 1.5.1 機(jī)床夾具的現(xiàn)狀 3 1.5.2 現(xiàn)代機(jī)床夾具的發(fā)展方向 3 第 2 章 零件的分析 .5 2.1 零件的分析 .5 2.1.1 零件的作用 5 2.1.2 零件的工藝分析 5 2.2 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) .5 第 3 章 鉆花鍵槽底孔液動(dòng)夾具設(shè)計(jì) .15 3.1 設(shè)計(jì)要求 .15 3.2 夾具設(shè)計(jì) .17 3.2.1 定位基準(zhǔn)的選擇 .17 3.2.2 切削力及夾緊力的計(jì)算 .17 3.3 定位誤差的分析 .21 3.4 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計(jì)與選用 21 3.5 確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu) 23 3.6 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說明 .24 總 結(jié) .25 致 謝 .26 參 考 文 獻(xiàn) .28 1 第 1 章 緒論 1.1 機(jī)械加工工藝概述 機(jī)械加工工藝是指用機(jī)械加工的方法改變毛坯的形狀、尺寸、相對(duì)位置和取得良好份的全過程 的性質(zhì)的加工坯料的方法，該方法是基于所述工作者的處理。 加工工件或所述過程的一部分是制造過程的一個(gè)步驟，加工的方法中，直接改變形狀，大小和 坯件表面質(zhì)量等，使其成為一個(gè)過程已知加工過程的一部分。例如，該處理流程粗加工的共用部分 - 精加工 - 裝配 - 檢驗(yàn) - 包裝，是一般方法的過程。 加工過程是處理的基礎(chǔ)上，改變形狀，尺寸，相對(duì)于生產(chǎn)的物體的位置和性質(zhì)，使得它成品或 半成品，每一步，每一個(gè)過程的詳細(xì)描述，如上面所述原油處理可以包括空白的制造，研磨等，可 被分成轎廂精加工，鉗工，銑床，等等，必要的每個(gè)步驟進(jìn)行了詳細(xì)的數(shù)據(jù)，如粗糙度，以實(shí)現(xiàn)得 多，公差來實(shí)現(xiàn)。 視產(chǎn)品與技術(shù)人員，設(shè)備條件和工人的質(zhì)量等的數(shù)量，以確定所使用的過程中，和寫在過程的 文件，這是所述處理的規(guī)劃的內(nèi)容。這是一個(gè)比較有針對(duì)性。每個(gè)工廠可能不一樣，因?yàn)閷?shí)際的情 況是不同的。 總體來說，該過程是一個(gè)程序，過程是對(duì)于每個(gè)步驟詳細(xì)參數(shù)，工藝規(guī)劃是基于一個(gè)特定工廠 編寫過程的實(shí)際情況。 1.2 機(jī)械加工工藝流程 機(jī)械加工工藝規(guī)程是加工過程是提供零件的加工過程和工藝文件操作方法之一，它是具體的生 產(chǎn)條件下，更合理的工藝和操作方法，按照規(guī)定的處理的批準(zhǔn)，以指導(dǎo)生產(chǎn)后所撰寫的文件的形式。 加工過程一般包括以下情況：在工件的加工工藝路線，每個(gè)過程的具體內(nèi)容和使用的設(shè)備和工藝設(shè) 備，試驗(yàn)項(xiàng)目和試驗(yàn)方法的工件，切削時(shí)間配額的數(shù)量等。 步驟開發(fā)流程規(guī)范 1）生產(chǎn)計(jì)劃的計(jì)算，以確定生產(chǎn)的類型。 2）分析零件圖和產(chǎn)品裝配圖，零件加工分析。 3）選擇了加工工藝。 4）制定工藝路線。 5）確定每個(gè)步驟中，計(jì)算處理的尺寸和公差的津貼。 6） ，以確定所使用的每一個(gè)過程的設(shè)備和工具，夾具，量具。 7）來確定切削的量和固定的工作小時(shí)。 8）確定的主要過程的技術(shù)要求和試驗(yàn)方法。 9) 填寫工藝文件。 在制訂工藝規(guī)程的過程中，往往要對(duì)前面已初步確定的內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整，以提高經(jīng)濟(jì)效益。在執(zhí) 2 行工藝規(guī)程過程中，可能會(huì)出現(xiàn)前所未料的情況，如生產(chǎn)條件的變化，新技術(shù)、新工藝的引進(jìn)，新 材料、先進(jìn)設(shè)備的應(yīng)用等，都要求及時(shí)對(duì)工藝規(guī)程進(jìn)行修訂和完善。 1.3 夾具概述 工件夾具是一個(gè)技術(shù)和設(shè)備，它被廣泛應(yīng)用于機(jī)械加工，熱處理，裝配，焊接和測(cè)試過程機(jī)械 制造工藝。 燈具在使用統(tǒng)稱為工裝夾具金屬切削機(jī)床。在現(xiàn)代化的生產(chǎn)，工裝夾具是不可缺少的技術(shù)和設(shè) 備，這直接影響到精密加工，幫助勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品，如機(jī)床夾具設(shè)計(jì)在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造和生產(chǎn)企 業(yè)在技術(shù)制造成本準(zhǔn)備一個(gè)極其重要的地位。夾具設(shè)計(jì)是一個(gè)重要的技術(shù)工作。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種新材料、新工藝和新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，機(jī)械制造工藝正向著高質(zhì)量、 高生產(chǎn)率和低成本方向發(fā)展。各種新工藝的出現(xiàn)，已突破傳統(tǒng)的依靠機(jī)械能、切削力進(jìn)行切削加工 的范疇，可以加工各種難加工材料、復(fù)雜的型面和某些具有特殊要求的零件。數(shù)控機(jī)床的問世，提 高了更新頻率的小批量零件和形狀復(fù)雜的零件加工的生產(chǎn)率及加工精度。特別是計(jì)算方法和計(jì)算機(jī) 技術(shù)的迅速發(fā)展，極大地推動(dòng)了機(jī)械加工工藝的進(jìn)步，使工藝過程的自動(dòng)化達(dá)到了一個(gè)新的階段。 “工欲善其事，必先利其器。 ” 工具是人類文明進(jìn)步的標(biāo)志。自 20 世紀(jì)末期以來，現(xiàn)代制造技術(shù)與機(jī)械制造工藝自動(dòng)化都有 了長(zhǎng)足的發(fā)展。但工具（含夾具、刀具、量具與輔具等）在不斷的革新中，其功能仍然十分顯著。 機(jī)床夾具對(duì)零件加工的質(zhì)量、生產(chǎn)率和產(chǎn)品成本都有著直接的影響。因此，無論在傳統(tǒng)制造還是現(xiàn) 代制造系統(tǒng)中，夾具都是重要的工藝裝備。 1.4 機(jī)床夾具的功能 上機(jī)當(dāng)工件夾持夾具，其主要功能是使工件定位并夾緊。 1.機(jī)床夾具的主要功能 機(jī)器的主要功能是加載工件夾具，工件定位和夾具。 （1）確定在工件的定位占據(jù)夾緊過程中的正確位置。定位是通過與工件或夾具元件定位基準(zhǔn) 表面接觸來實(shí)現(xiàn)的?？梢员ＷC工件的正確的大小和位置的定位精度的要求。 （2）之后，以夾緊工件的定位固定，以保持加工過程中的定位操作的相同的位置。因?yàn)樵诩?工過程中的工件，通過各種力的作用下，如果工件是固定的，工件會(huì)松動(dòng)。由此，夾緊工件，以提 供安全，可靠的加工條件。 2．機(jī)床夾具的特殊功能 機(jī)床夾具的特殊功能主要是對(duì)刀和導(dǎo)向。 （1）對(duì)刀 調(diào)整刀具切削刃相對(duì)工件或夾具的正確位置。如銑床夾具中的對(duì)刀塊，它能迅速 地確定銑刀相對(duì)于夾具的正確位置。 （2）導(dǎo)向 如鉆床夾具中的鉆模板的鉆套，能迅速地確定鉆頭的位置，并引導(dǎo)其進(jìn)行鉆削。 導(dǎo)向元件制成模板形式，故鉆床夾具常稱為鉆模。鏜床夾具（鏜模）也具有導(dǎo)向功能。 3 1.5 機(jī)床夾具的發(fā)展趨勢(shì) 隨著科學(xué)技術(shù)的巨大進(jìn)步及社會(huì)生產(chǎn)力的迅速提高，夾具已從一種輔助工具發(fā) 展成為門類齊全的工藝裝備。 1.5.1 機(jī)床夾具的現(xiàn)狀 用于生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)研究國(guó)際協(xié)會(huì)顯示，目前，多品種小批量的生產(chǎn)工作的品種約占 85％的總種工 件的?，F(xiàn)代化的生產(chǎn)要求企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品的品種定期升級(jí)，以適應(yīng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。然而，通常很多企業(yè)仍 習(xí)慣于使用傳統(tǒng)的專用夾具。另一方面，生產(chǎn)企業(yè)在多品種，四年左右應(yīng)該更新專用夾具 80％左 右，但磨損夾具的實(shí)際量只有約 15％。特別是近年來，新技術(shù)的應(yīng)用，數(shù)控機(jī)床（NC） ，加工中心 （MC） ，成組技術(shù)（GT） ，柔性制造系統(tǒng)（FMS）等夾具提出了如下新的要求： 1）可以快速，方便地裝備新產(chǎn)品投入生產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)成本。 2）一組能夠夾緊工件具有類似特征的。 3）適用于高精密機(jī)床夾具精密加工。 4）適用于所有現(xiàn)代燈具新機(jī)的制造技術(shù)。 5）高效利用液壓或氣動(dòng)夾緊裝置夾住，進(jìn)一步提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。 6）提高機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化程度。 1.5.2 現(xiàn)代機(jī)床夾具的發(fā)展方向 現(xiàn)代夾具主要用于精度，效率，靈活性，標(biāo)準(zhǔn)化四個(gè)方面的發(fā)展方向。 精確 隨著越來越精密機(jī)械產(chǎn)品，必將在精密夾具相應(yīng)增加。許多類型的精密夾具結(jié)構(gòu)，例如一個(gè)多 精度索引鏈輪，其分度精度可達(dá)±0.1;高精度的三爪卡盤的精密車削，定心精度為 5μm;精密心軸 同心度公差在 1μm 以內(nèi)進(jìn)行控制;如果用于電磁無心磨床夾具軸承套圈，圓度公差的工件可達(dá) 0.2?0.5 微米。 效率 高效的工件夾具，主要用于降低基本時(shí)間和輔助時(shí)間，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。常 見的有效率夾子包括：自動(dòng)化裝置，高速與夾具夾緊動(dòng)力裝置的燈具。例如，在使用電動(dòng)銑削工件 夾持虎鉗的，效率可提高約 5 倍;使用高速車床顎自定心卡盤爪保證（試驗(yàn)）的速度的條件下， 2600r/ min 的仍牢牢夾緊工件，使切割速度有很大的提高。 靈活性 柔性和撓性機(jī)夾具類似，它指的是機(jī)器通過調(diào)整夾具，組裝，組合等，以適應(yīng)可變因素的能力。 變量是：所述步驟的特征，產(chǎn)量，所述工件的形狀和大小。新品種具有柔性夾具的特點(diǎn)是：組合夾 具，通用可調(diào)夾具，夾具組，裝配夾具，數(shù)控機(jī)床和夾具。在很長(zhǎng)的，靈活的燈具燈具將成為發(fā)展 的主要方向。 標(biāo)準(zhǔn)化 4 標(biāo)準(zhǔn)化和通用夾具是兩個(gè)相互關(guān)聯(lián)的方面。在配制的典型的夾具結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，第一固定部件 和零件是普遍的，建立的類型大小串聯(lián)或變體，以減少使用類似的功能元件和夾具的類型的部件， 駁回一些的功結(jié)構(gòu)差。常用的方法包括夾具，零部件，元器件，糟糕的發(fā)型和萬能材料。標(biāo)準(zhǔn)化階 段夾具是普遍深入，主要是建立在零件或裝配夾具系列的大小，并為固定件審查地圖有利條件。目 前，中國(guó)有一個(gè)固定部分和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的組成部分：GB/ T2148?T2259-91 以及各類通用夾具，組合 夾具標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)化夾具和有利于商業(yè)化生產(chǎn)裝置，有助于縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)總成本。 5 第 2 章 零件的分析 2.1 零件的分析 2.1.1 零件的作用 題目給定的零件是 CA6140 撥叉（見附圖 1）它位于車床變速機(jī)構(gòu)中，主要起換檔，使 主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)按照工作者的要求進(jìn)行工作。寬度為 18+0.0120mm 的槽尺 寸精度要求很高，因?yàn)樵趽懿姘蝿?dòng)使滑 移齒輪時(shí)如果槽的尺寸精度不高或間隙 很大時(shí)，滑移齒輪得不到很高的位置精 度。所以，寬度為 18+0.0120mm 的槽和滑 移齒輪的配合精度要求很高。 2.1.2 零件的工藝分析 CA6140 撥叉共有兩組加工表面。 1. 以花鍵孔的中心線為基準(zhǔn)的加工面 這一組面包括 ?25+0.230mm 的六齒方花鍵孔、?22 +0.280花鍵底孔兩端的 2X150到 角和距中心線為 27mm 的平面。 2. 以工件右端面為基準(zhǔn)的 8+0.030 mm 的槽和 18+0.120mm 的槽 經(jīng)上述分析可知， 對(duì)于兩組加工表面，可先加工其中一組表面，然后借助于專 用夾具加工另一組表面。 2.2 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) (一) 確定毛坯的制造形成 零件材料 HT200、考慮到此零件的工作過程中并有變載荷和沖擊性載荷，因此 選用鍛件，以使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件的工作可靠。由于生產(chǎn)綱領(lǐng)為中 批生產(chǎn)而且零件的尺寸并不很大，故可采取模鍛成型。經(jīng)查《金屬機(jī)械加工工藝人 員手冊(cè)》表 5-5 取等級(jí)為 2 級(jí)精度底面及側(cè)面澆注確定待加工表面的加工余量為 3±0.8mm。毛坯零件圖如下圖： （二）基準(zhǔn)的選擇。 1. 粗基準(zhǔn)的選擇：因?yàn)橐ＷC花鍵的中心線垂直于右端面，所以以 Φ40 的外 圓表面的粗基準(zhǔn)。 6 2. 精度基準(zhǔn)的選擇：為保證定位基準(zhǔn)和工序基準(zhǔn)重合，以零件的 A 面為精基準(zhǔn)。 (二) 制定工藝路線。 方案一 工序： 1. 粗、精車端面，鉆、擴(kuò)花鍵底孔、倒兩端 15°倒角。 2. 粗、精銑削 B 面。 3. 銑削 8+0.030mm 的槽。 4. 銑削 18+0.0120mm 的槽。 5. 拉花鍵。 方案二 工序： 1. 粗、精車端面，鉆、擴(kuò)花鍵底孔、倒兩端 15°倒角。 以 Ф40mm 圓柱面 為粗基準(zhǔn)。選用 C3163-1 轉(zhuǎn)塔式六角車床及三爪卡盤夾具。 2. 拉花鍵。以 A 面為基準(zhǔn)， 3. 銑削槽 B 面。以花鍵的中心線及 A 面為基準(zhǔn)。選用 X62W 臥式銑床加專用 夾具 4. 銑削 8+0.030mm 的槽。以花鍵的中心線及 A 面為基準(zhǔn)。選用 X62W 臥式銑床 加專用夾具。 5. 銑削 18+0.0120mm 的槽。以花鍵的中心線及 A 面為基準(zhǔn)。選用 X62W 臥式銑床 加專用夾具。 方案分析： 上述兩方案中，工藝方案一把拉花鍵放在最后一道工序。但此方案中 2.3.4 工序 很難對(duì)工件進(jìn)行定位和加緊、方案二中，把花鍵放在第一道工序的后邊，這樣，方案 二中的 3.4.5 道工序很容易對(duì)工件進(jìn)行定位與加緊即以花鍵中心線和 A 面作為 3.4.5 道工序的定位基準(zhǔn)。此方案定位精度高，專用夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠，所以采用方案二 比較合理。 以上工藝過程詳見附表 1“機(jī)械加工工藝過程綜合卡片” (三) 機(jī)械加工余量。 CA6140 的撥叉材料為 HT200。毛坯重量為 1.0 kgσ b =160MPa HBS 生產(chǎn)類型為 由大、中批量生產(chǎn)，采用模鍛鍛模。 7 根據(jù)上述的原始資料加工工藝，分別確定各個(gè)加工表面的機(jī)械加工余量，工序尺 寸以毛坯尺寸如下： 1. A 面的加工余量 A 面有 3±0.8mm 的加工余量，足夠把鑄鐵的硬質(zhì)表面層切除 2. 矩形花鍵底孔。 要求以矩形花鍵的外徑定心，故采用拉削加工內(nèi)孔尺寸為 Φ22 0+0.28，見零件 圖，參照《金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)》 表 3-59 確定孔加工余量的分配。 鉆孔 Φ20mm 擴(kuò)孔 Φ21mm 拉花鍵 花鍵孔要求以外徑定心：拉削時(shí)加工余量參照《金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)》 取 2Ζ=1mm 3. B 面的加工余量。 此工序分 2 個(gè)工步 1、粗銑 B 面 2、精銑 B 面。 精加工余量為 0.2mm 粗銑加工余量為 2.8mm (五)確定切削用量及基本工時(shí)。 工序 Ⅰ ：車削 A 面。 1．加工條件。 工件材料：灰口鑄鐵 HT200。 σb=145 MPa。鑄造。 加工要求：粗、半精車 A 面并保證 28mm 的工序尺寸，R a=3.2μm 機(jī)床 C3163-1。轉(zhuǎn)塔式六角臥式車床。 刀具：刀片材料。 r =12. ao=6-8 b= -10 o=0.5 Kr=90 n=15 2、計(jì)算切削用量。 （1）已知長(zhǎng)度方向的加工余量為 3±0.8mm 。實(shí)際端面的最大加工余量為 3.8mm 。故 分二次加工（粗車和半精車） 。長(zhǎng)度加工公差 IT １２級(jí) 取-0.46 mm （入 體方向） （2）進(jìn)給量、根據(jù)《切削簡(jiǎn)明手冊(cè)》 （第 3 版）表 1.4 當(dāng)?shù)稐U尺寸為 16mm×25mm,ａ ｅ≤ ３mm 時(shí)，以及工件直徑為 Φ60mm 時(shí)（由于凸臺(tái) B 面的存在所以直徑 取 Φ60mm） ?=0.6-0.8mm/ｒ. 8 按 C３ １ ６ ３ － １ 車床說明書 取 ?=0.6 mm/n。 由于存在間歇加工所以進(jìn)給量乘以 k=0.75—0.85 所以：實(shí)際進(jìn)給量 f=0.6×0.8=0.48 mm/ｒ 按 C３ １ ６ ３ － １ 車床說明書 ?＝0.53ｍｍ／ｒ （3）計(jì)算切削速度。按《切削簡(jiǎn)明手冊(cè)》表 1.27 ，切削速度的計(jì)算公式為（壽命選 T=60min） 刀具材料 YG6 V=Cv/(Tm·ap xv·f yv) ·kv 其中：Cv=158 xv=0.15 yv=0.4 M=0.2 修正系數(shù) Ko 見《切削手冊(cè)》表 1.28 kmv=1.15 kkv=0.8 kkrv=0.8 ksv=1.04 kBV=0.81 ∴Vc =158/( 60 0.2·20.15·0.53 0.4) ·1.15·0.8·0.8·0.81·0.97 =46.9(m/min) （4）確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ns=1000vc/ dw=229.8（r/min）? 按 C３ １ ６ ３ － １ 車床說明書 ｎ＝200 r／min 所以實(shí)際切削速度 V=40.8m/min （5）切削工時(shí)，按《工藝手冊(cè)》表 6.2-1 由于鑄造毛坯表面粗糙不平以及存在硬皮，為了切除硬皮表層以及為下一道工步 做好準(zhǔn)備 Tm=(L+L1+L2+L3)/nw x f=0.33（min） L=(65-0)/2=32.5 L1=3、L2=0、L3=0 2、精車 1) 已知粗加工余量為 0.5mm。 2) 進(jìn)給量 f. 根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表 1.6 ， f=0.15－0.25mm/r 按 C３ １ ６ ３ － １ 車床說明書 ｆ＝0.16 mm/r 計(jì)算切削速度 按《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表 1.27，切削速度的計(jì)算公式為（壽命 選 T=60min） V=Cv/(Tm·ap xv·f yv) ·kv =158/( 600.2·20.15·0.16 0.4) ·1.15·0.8·0.8·0.81·0.97 =83.85(m/min) 3) 確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速. nw=1000vc/ dw =410.8（r/min）按 C3163－ １ 車床說明書 ? 取 nw=400（r/min） 9 實(shí)際切削速度 V=57.1m/min 4) 切削工時(shí)，查《工藝手冊(cè)》表 6.2-1 Tm=(L+L1+L2+L3)/nwxf=22.5/400x0.16=0.35（min） 由于下一道工序是鉆孔，所以留下 ?20mm 的臺(tái)階，所以 L=(65-20)/2=22.5 mm L1=3.L2=0. L3=0 3、鉆孔、擴(kuò)孔、倒角。 （1） 、鉆孔 鉆頭選擇：見《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表 2.2 鉆頭幾何形狀為（表 2.1 及表 2.2）：雙錐修磨具刃，鉆頭參數(shù)： ｄ＝Ф20ｍｍ β=30°，2Φ=118°，2Φ=70°，bε=3.5mm ,ao=12°, Ψ=55°,b=2mm，=4mm。 根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表 2-9 確定 f=0.48 ａ、按機(jī)床進(jìn)給強(qiáng)度決定進(jìn)給量：根據(jù)表 2.9 ,當(dāng) σb＝210MPa ｄ0＝20.5mm 可確定 f=0.75。 按 C3163-1 車床說明書 取 f=0.62mm/n. ｂ、 決定鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命 表 2.21，當(dāng) do=20mm、鉆頭最大磨損量取 0.6 壽命 T=45min. ｃ、切削速度 由《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》 ，表 2.15 得 Ｖ=21m/min n=1000V/ D=334.4 由機(jī)床技術(shù)資料得和 334.4 接近的有 280n/m 和 400n/min ? 取 280n/min 取 n=280m/min. 實(shí)際Ｖ=17 m/min ｄ、 基本工時(shí)，Tm=L/nf=(80+10)/280x0.62=0.32 (min) 入切量及超切量由表 2.29. 查出 Ψ+△=10mm 所以 Tm=L/nf=(80+10)/280x0.62=0.32 (min) （2） 、擴(kuò)孔 刀具直徑 do=21mm；刀具幾何參數(shù)同上。 由于兩孔直徑相差不大，為了節(jié)省停車和調(diào)換走刀量等輔助時(shí)間，n 和 f 都不 變，所以 Tm 同上 Tm=0.32 倒角刀具 15°锪鉆由于兩孔直徑相差不大，以表面粗度要求不高手動(dòng)進(jìn)給。 10 （3） 、倒角 刀具：專用刀具。此工步使用到專用刀具與手動(dòng)進(jìn)給。 檢驗(yàn)機(jī)床功率 按《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表 1.2４ 可以查出 當(dāng) σ ｂ ＝160～245HBS ａｐ≤2.8ｍｍ ｆ≤0.6ｍｍ／ｒ Ｖｃ≤41ｍ／min Ｐｃ＝3.4kw 按 C３ １ ６ ３ － １ 車床說明書 主電機(jī)功率Ｐ＝11ｋｗ 可見Ｐｃ比Ｐ小得多所以機(jī)床功率足夠所用切削用量符合要求 鉆削功率檢驗(yàn)按《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表 2.21 當(dāng)ｄｏ＝21 ｍｍ ｆ＝0.64 ｍｍ 查得轉(zhuǎn)矩Ｍ＝61.8 N.M 《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表由表 2.32 得功率公式 ＰC＝McVc/30do=61.8x17/30x21=1.67km 按 C３ １ ６ ３ － １ 車床說明書 主電機(jī)功率Ｐ＝11ｋｗ 可見ＰC 比Ｐ小得多，所以機(jī)床功率足夠，所用切削用量符合要 工序Ⅱ 拉花鍵孔 單面齒升：根據(jù)有關(guān)手冊(cè)，確定拉花鍵孔時(shí)花鍵拉刀的單面齒 為 0.06mm, 拉削速度 v=0.06m/s(3.6m/min) 切削工時(shí) t=Zblηk/1000vf zZ 式中： Z b 單面余量 1.5mm(由 Φ21mm 拉削到 Φ25mm)； L 拉削表面長(zhǎng)度，80mm； η 考慮校準(zhǔn)部分的長(zhǎng)度系數(shù)，取 1.2； k 考慮機(jī)床返回行程系數(shù)，取 1.4 ； v 拉削速度（m/min） ； fz 拉刀單面齒升； Z 拉刀同時(shí)工作齒數(shù)，Z=l/p； P 拉刀齒距。 P=(1.25-1.5)sqrt80=1.35sqrt80=12mm ∴拉刀同時(shí)工作齒數(shù) z=l/p=80/12≈7 ∴其本工時(shí) Tm=1.5×80×1.2×1.4/1000×3.6×0.06×7=0.13(min) 11 工序Ⅲ 粗銑，精銑 B 面。 加工要求：粗銑 B 面，精銑 B 面，Ra=3.2ｕｍ。 用標(biāo)準(zhǔn)鑲齒圓柱銑刀粗銑 加工余量 3mm 機(jī)床 ：Ｘ62W 加工工件尺寸：寬度：40mm 長(zhǎng)度：28mm 1. 粗銑 1) 選擇刀具 根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表 3.1 銑削寬度 ae≤5mm 時(shí)。直徑為 do=50mm 故齒 數(shù)Ｚ＝８，由于采用標(biāo)準(zhǔn)鑲齒圓柱銑刀 銑刀幾何參數(shù)（表 3.2）rn=10°ao=16° 2) 切削用量 留精銑的加工余量為 0.2，所以本道工步切削寬度 ac＝2.8±0.8ｍｍ，由于加工 表面精度要求 Ra=3.2 um.根據(jù)表 3.5 得每轉(zhuǎn)進(jìn)給量ｆ＝0.5～１mm/r 就能滿足要 求，但考慮到Ｘ62W 功率為 7.5kw，機(jī)床為中等系統(tǒng)剛度和Ｘ62W 銑床說明書 所 以每轉(zhuǎn)進(jìn)給量ｆ＝0.6mm/r 3) 選擇刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具壽命。根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表 3.7、銑刀刀齒后 刀面的最大磨損量為 0.6 鑲齒銑刀 do=50mm， 刀具壽命 T=120min（表 3.8） 4) 決定切削速度 Vc、可根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表 3.9 確定 Z=8, aP=40-70mm, ac=2.8±0.8ｍｍ, fz=f/z=0.0750.1mm/z Vc=(Cvdoqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv) Cv=20,qv=0.7,Xv=0.3,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.3,m=0.25,Km=1.12, Ksv=0.8,KTv=0.82,Kv=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79 Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)=23.7(m/min) n=1000V/ d=(1000x23.7)/(3.14x50)=151r/min 根據(jù) X62W 型銑床說明書選? n=160r/min Vc=3.14nd/1000=(160x3.14x50)/1000=25.1m/min Vf=nf=160x0.6=96mm/min 選 Vf=80mm/min 實(shí)際 fz=Vf/(nxz)=0.0625mm/z 5) 機(jī)床功率：根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表 3.20 當(dāng) Vc=71m/min ae=2.8mm ap=41mm fz=0.08 Kmpc=1.4kw 12 切削功率的修正系數(shù)： 故 Pct＜0.8, 根據(jù) X62W 型銑床說明書，機(jī)床主軸允許的功率為 Pcm=7.5×0.75=5.63kw 故 Pcc＜Pcm 因此所決定的切削用量可以采用。 ae=2.8mm Vf=80m/minn=160r/min Vc=25.1m/min fz=0.0625mmm/z 6) 基本工時(shí)根據(jù) 《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表 3.5 Tm=(L+L1+△)/Vf=(28+14)/80=0.525（min） L1+△=14mm 2. 精銑 1）選擇刀具 刀具與上道工步是同一把刀。 2）切削用量 精銑的加工余量為 0.2，所以本道工步切削寬度 ae＝0.2mm，ｆ＝0.6 3）決定切削速度 Vc、可根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表 3.9 確定 ac=0.2mm, Vc=(Cvdoqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)=33.1m/min n=1000V/ d=(1000x33.1)/(3.14x50)=211r/min 根據(jù) X62W 型銑床說明書選? n=210r/min Vf=nf=210x0.6=126mm/min、VF=125mm/min fz=Vf/(nxz)=0.074mm/Z 4）基本工時(shí)基本工時(shí)根據(jù) 《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表 3.5 Tm=(L+L1+△)/Vf=(28+14)/125=0.336（min） L1+△=14mm 工序Ⅳ 銑削 8+0.030mm 槽。 加工工件尺寸：8 +0.030mm , 長(zhǎng)度 L=40mm 加工要求：高速鋼錯(cuò)齒三面刃銑刀（精密級(jí) K8）加工余量 8 用乳化液冷卻 機(jī)床：X62W 1) 選擇刀具：由加工尺寸公差 0-0.3 。所以銑刀精度為精密級(jí) K8 銑刀參數(shù)：L=8mm D=63 d=22 d1=34 ro=15° ao=12°an=6°Z=16 2) 選擇切削量 由于槽的深度為 8mm, 故一次走完，ae=8mm ap=8mm 由《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表 3.3 確定 f=0.15-0.3mm/r 現(xiàn)取 f=0.3mm/r 13 fz=0.3/16=0.018mm/z 3) 選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具壽命：根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表 3.7,得最大磨損 量為 0.5 由表 3.8 確定刀具壽命：T=100min 其中 4) 決定切削速度 Vc 和每齒進(jìn)給量 Vf、由《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》3.27 的公式 Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)·Kv Cv=25,qv=0.2,Xv=0.1,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.1,m=0.25,Km=1.12,Ksv=0.8,KTv=0. 82, Kv=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79 Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)·Kv =82.86m/min n=1000×Vc/ do=1000×82.86/3.14×63=418.87r/min? 根據(jù) X62W 型銑床說明書選 nc=375r/min 實(shí)際速度 Vc= donc/1000=74.2m/min 選 Vfc=ncf=375X0.3=112.5mm/min 根據(jù) X62W 型銑床說明書選選 Vf=110mm/min fzc=110/375×16=0.018mm/z 5) 機(jī)床功率：根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表 3.28 公式 圓周力 fc=(CFa pxffzyFaeVFZ/doaFnWF)KFC KTV=0.90 KMFC=0.94 由表 28 得 CF=30，XF=1.0，yF=0.65，UF=0.83，WF=0，qF=0.83，KFC=1.28 Fc=(CFapxffzyFaeVFZ/doqFnWF)KFC=30 X 8 X 0.018 X 8/ 63 X 375 =505.6 N M=FCdo/2×103=15.9N?M Pc=FcVc/1000=1.18km 根據(jù) X62W 型銑床說明書，功率足夠。 6) 基本工時(shí)基本工時(shí)根據(jù) 《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表 3.5 Tm=(L+L1+△)/Vf=(40+14)/110=0.49（min） L1+△=14mm 工序Ⅴ銑寬為 180+0.12mm 槽 加工要求：用乳化液冷卻，加工工件尺寸，寬 180+0.12mm，長(zhǎng) L=40mm，加工余量 23mm 由于此工步的設(shè)計(jì)尺寸精度要求很高，用銑削加工很難達(dá)到尺寸精度的要求，所 以為了留給下一道公序磨削的加工余量，所以分兩步走，ae=23，ap=10mm， 1) 選擇刀具 銑刀參數(shù)：L=10 D=100mm d=30mm ro=15° ao=12°an=6°Z=24 14 2) 選擇銑削用量 由于槽的寬度為 18mm, 故二次走完，ae=23mm ap=10mm 由《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表 3.3 確定 f=0.5mm/r 現(xiàn)取 f=0.8mm/r fz=0.5/24=0.02mm/z 3）選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具壽命：根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表 3.7,得最大磨損量 為 0.5 由表 3.8 確定刀具壽命：T=100min 其中 4）確定切削速度 Vc 和每齒進(jìn)給量：決定切削速度 Vc 和每齒進(jìn)給量 Vf、由《切削用 量簡(jiǎn)明手冊(cè)》3.27 的公式 Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)·Kv Cv=25,qv=0.2,Xv=0.1,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.1,m=0.25,Km=1.12, Ksv=0.8,KTv=0.82, Kv=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79 Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)·Kv =98.6m/min n=1000×Vc/ do=1000×98.6/3.14×100=314r/min? 根據(jù) X62W 型銑床說明書選 nc=300r/min 實(shí)際速度 Vc= donc/1000=94.2m/min 選 Vfc=ncf=300X0.5=150mm/min 根據(jù) X62W 型銑床說明書選選 Vf=150mm/min fzc=150/300×24=0.020mm/z 5）基本工時(shí)基本工時(shí)根據(jù) 《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表 3.5 Tm=(L+L1+△)?i/Vf=(40+20)X2/150=0.8（min） L1+△=20mm i=2(走兩次) 工序Ⅵ 磨 18mm 槽， 保證尺寸 18mm 1) 選擇砂輪。 見《切削手冊(cè)》第三章中磨料選擇各表，結(jié)果為 GZ46KV6P350×40×127 其含義為：磨輪磨料為棕剛玉，為了防止粒度過小而磨輪 堵塞，所以選用為粒度為 46#，硬度為軟 2 級(jí)。 平型砂輪，其尺寸為 16×6×40（D×d×H） 。 2) 切削用量的選擇。砂輪轉(zhuǎn)速 n 砂 =3000r/min(見機(jī)床說明書)， v 砂 =2.5m/s 進(jìn)給量 f=50mm/min 雙單行程 f r=0.015mm 15 3) 切削工時(shí)。當(dāng)加工 1 個(gè)表面時(shí) Tm=(L+y+△)??i K/50=3.1min 最后，將以上各個(gè)工序切削用、工時(shí)定額的計(jì)算結(jié)果，連同其它加工數(shù)據(jù)，一起填入 機(jī)械加工工藝卡片中，見附后表。 第 3 章 鉆花鍵槽底孔液動(dòng)夾具設(shè)計(jì) 3.1 設(shè)計(jì)要求 為為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具。下面是鉆出花 鍵的底部夾具，此夾具將用于鉆 Z525。 沒有嚴(yán)格的技術(shù)要求，夾具，因此，應(yīng)主要考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度問題， 精度不是主要考慮因素。 當(dāng)工件的加工中，為了確保加工的要求，首先在道具和工具，以使相對(duì)于正確位置的工件， 并且該位置是不會(huì)因外力而變化的過程中的影響。因此，在進(jìn)行加工，第一名的好工件夾緊之前。 夾具組成 1，定位裝置，它的作用是占據(jù)工件在夾具的正確位置。 2，夾緊裝置，它的作用就是要牢牢夾緊工件夾緊，確保工件不受離開正確的位置向右曾先后 被外力（剪切力等）的過程。 3，刀或?qū)?，其作用是確定刀具相對(duì)于所述定位元件的正確位置。 如圖 4 所示，原始的連接，其目的是確定在機(jī)器上的夾具的正確位置。 5，鉗鉗夾是機(jī)床夾具通過夾具作為一個(gè)整體連接的所有組件的基本部件，。 6，其他元件或設(shè)備指的是由于家用家具和設(shè)置的特殊需要的元件或器件。根據(jù)處理的需要， 一些夾具分度裝置上設(shè)置，所述凸輪裝置;方便，定位準(zhǔn)確，往往設(shè)置了預(yù)先定位裝置; 對(duì)于大型燈 具，往往設(shè)置升降組件。 以上的組件，定位元素，夾緊裝置和夾具是機(jī)床夾具的基本組成部分。 16 分級(jí)機(jī) 夾具種類繁多，從不同的角度燈具的分類。 通過使用夾具的特性可分為：通用夾具，專用夾具，可調(diào)夾具，組合夾具， 裝配夾具。 通過使用本機(jī)可分為：車床夾具，夾具銑，鉆夾具，坐標(biāo)鏜床，齒輪治具，夾具數(shù)控機(jī)床， 自動(dòng)機(jī)床夾具，自動(dòng)線托盤等夾具。 夾具的分類及其作用： （1）按專業(yè)程度劃分 1）通用夾具 通用夾具是指已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化的，在一定范圍內(nèi)可用于加工不同工件的夾具。例如，車床上三爪卡 盤和四爪單動(dòng)卡盤，銑床上的平口鉗、分度頭和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)等。這類夾具一般由專業(yè)工廠生產(chǎn)，常 作為機(jī)床附件提供給用戶。其特點(diǎn)是適應(yīng)性廣，生產(chǎn)效率低，主要適用于單件、小批量的生產(chǎn)中。 2）專用夾具 專用夾具是指專為某一工件的某道工序而專門設(shè)計(jì)的夾具。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，操作迅速、方 便、省力，可以保證較高的加工精度和生產(chǎn)效率，但設(shè)計(jì)制造周期較長(zhǎng)、制造費(fèi)用也較高。當(dāng)產(chǎn)品 變更時(shí)，夾具將由于無法再使用而報(bào)廢。只適用于產(chǎn)品固定且批量較大的生產(chǎn)中。 3）通用可調(diào)夾具和成組夾具 其特點(diǎn)是夾具的部分元件可以更換，部分裝置可以調(diào)整，以適應(yīng)不同零件的加工。用于相似零 件的成組加工所用的夾具，稱為成組夾具。通用可調(diào)夾具與成組夾具相比，加工對(duì)象不很明確，適 用范圍更廣一些。 4）組合夾具 組合夾具是指按零件的加工要求，由一套事先制造好的標(biāo)準(zhǔn)元件和部件組裝而成的夾具。由專 業(yè)廠家制造，其特點(diǎn)是靈活多變，萬能性強(qiáng)，制造周期短、元件能反復(fù)使用，特別適用于新產(chǎn)品的 試制和單件小批生產(chǎn)。 5）隨行夾具 隨行夾具是一種在自動(dòng)線上使用的夾具。該夾具既要起到裝夾工件的作用，又要與工件成為一 體沿著自動(dòng)線從一個(gè)工位移到下一個(gè)工位，進(jìn)行不同工序的加工。 （2）按使用的機(jī)床分類 由于各類機(jī)床自身工作特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)形式各不相同，對(duì)所用夾具的結(jié)構(gòu)也相應(yīng)地提出了不同的要 求。按所使用的機(jī)床不同，夾具又可分為：車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、磨床夾具、 齒輪機(jī)床夾具和其他機(jī)床夾具等。 17 （3）按夾緊動(dòng)力源分類 根據(jù)夾具所采用的夾緊動(dòng)力源不同，可分為：手動(dòng)夾具、氣動(dòng)夾具、液壓夾具、氣液夾具、電 動(dòng)夾具、磁力夾具、真空夾具等。 夾具的作用：1．縮短輔助時(shí)間，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率 夾具的使用一般包括兩個(gè)過程：其一是夾具本身在機(jī)床上的安裝和調(diào)整，這個(gè)過程主要是依靠 夾具自身的定向鍵、對(duì)刀塊來快速實(shí)現(xiàn)，或者通過找正、試切等方法來實(shí)現(xiàn)，但速度稍慢；其二是 被加工工件在夾具中的安裝，這個(gè)過程由于采用了專用的定位裝置(如 V 形塊等)，因此能迅速實(shí)現(xiàn)。 2．確保并穩(wěn)定加 I 精度，保證產(chǎn)品質(zhì)量 加工過程中，工件與刀具的相對(duì)位置容易得到保證，并且不受各種主觀因素的影響，因而工 件的加工精度穩(wěn)定可靠。 3．降低對(duì)操作工人的技術(shù)要求和工人的勞動(dòng)強(qiáng) 由于多數(shù)專用夾具的夾緊裝置只需廠人操縱按鈕、手柄即可實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的夾緊，這在很大程度 上減少了工人找正和調(diào)整工件的時(shí)間與難度，或者根本不需要找正和調(diào)整，所以，這些專用夾具的 使用降低了對(duì)工人的技術(shù)要求并減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。 按夾緊的動(dòng)力源可分為：手動(dòng)夾具，氣動(dòng)夾具，液壓夾具，氣液增力夾具，電磁夾具以及真 空夾具等。 有兩種類型的工件夾持方法： 直接在機(jī)床工作臺(tái)上或面板工件裝夾 工件夾緊家具 第一種方法使用夾緊效率低，一般需要在工件劃線的表面上按圖中，繪制的尺寸和加工表面 的位置，當(dāng)所述夾具與夾緊后針頭或面部對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)表。一般用于單件小批生產(chǎn)。大批量，用于工件的 夾具。 使用工件夾具具有以下優(yōu)點(diǎn)： 一，確保準(zhǔn)確，穩(wěn)定的加工質(zhì)量 B，縮短輔助時(shí)間，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率 C，擴(kuò)大利用機(jī)床，實(shí)現(xiàn)“一機(jī)多能。 ” D，改善工人的工作條件，降低生產(chǎn)成本 本夾具無嚴(yán)格的技術(shù)要求，因此，應(yīng)主要考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，精度不 是主要考慮的問題。 18 3.2 夾具設(shè)計(jì) 3.2.1 定位基準(zhǔn)的選擇 為了提高加工效率及方便加工，決定材料使用高速鋼，用于對(duì)進(jìn)行加工，準(zhǔn)備采用液壓 夾緊。 3.2.2 切削力及夾緊力的計(jì)算 刀具：鉆頭 Φ22。 則軸向力：見《工藝師手冊(cè)》表 28.4 F=C d f k ……………………………………3.1F0zFy 式中： C =420， Z =1.0, y =0.8, f=0.35FF k =( 07.1)92()103.?nHB F=420 37.35.0.1 8. N??? 轉(zhuǎn)矩 T=C d f kT0ZTy 式中: C =0.206, Z =2.0, y =0.8TT T=0.206 )(34.170.351 8.02 MN???? 功率 P =mKWdV26.9470 在計(jì)算切削力時(shí),必須考慮安全系數(shù),安全系數(shù) K=K K K K1234 式中 K —基本安全系數(shù)，1.5; K —加工性質(zhì)系數(shù)，1.1;2 K —刀具鈍化系數(shù) , 1.1;3 K —斷續(xù)切削系數(shù), 1.14 則 F =KF=1.5/ )(42391.1. N?? 鉆削時(shí) T=17.34 N M? 切向方向所受力: F =1L T2670534.??? 19 取 1.0?f F =4416f )(6.4N? F Ff1 所以,時(shí)工件不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng),故本夾具可安全工作。 根據(jù)切削力，夾緊力的影響因素，在夾緊不利狀態(tài)過程，該夾緊力的計(jì)算應(yīng)該根據(jù)機(jī)械平衡 原理來設(shè)計(jì)。最后，為了確?？煽繆A緊，數(shù)值乘以安全系數(shù)實(shí)際所需夾緊力。 初步確定液壓缸參數(shù) 表 5-1 按負(fù)載選擇工作壓力 [1] 負(fù)載/ KN 50 工作壓力 /MPa 0.8~1 1 .5~2 2 .5~3 3 ~4 4~5 ≥5 表 5-2 各種機(jī)械常用的系統(tǒng)工作壓力 [1] 機(jī) 床 機(jī)械類型 磨床 組合 機(jī)床 龍門 刨床 拉床 農(nóng)業(yè)機(jī)械 小型工程 機(jī)械 建筑機(jī)械 液壓鑿巖 機(jī) 液壓機(jī) 大中型挖 掘機(jī) 重型機(jī)械 起重運(yùn)輸 機(jī)械 工作壓力 /MPa 0.8~2 3~5 2~8 8~10 10~18 20~32 由于鉆削力為 4239N，往往要取大一些，在這取負(fù)載約為 10000N，初選液壓缸的設(shè)計(jì)壓力 P1=3MPa，為了滿足工作這里的液壓缸課選用單桿式的，并在快進(jìn)時(shí)差動(dòng)連接，則液壓缸無桿腔與 有桿腔的等效面積 A1 與 A2 應(yīng)滿足 A1=2A2（即液壓缸內(nèi)徑 D 和活塞桿直徑 d 應(yīng)滿足：d=0.707D。 為防止切削后工件突然前沖，液壓缸需保持一定的背壓，暫取背壓為 0.5MPa，并取液壓缸機(jī)械效 率 。則液壓缸上的平衡方程9.0m??1212PAFAP?? 故液壓缸無桿腔的有效面積： 2232551 .46106.410.21032 cmmb ??????? ? 20 液壓缸直徑 cmAD68.73.41???? 液壓缸內(nèi)徑： 按 GB/T2348-1980，取標(biāo)準(zhǔn)值 D=80mm；因 A1=2A，故活塞桿直徑 d=0.707D=56mm（標(biāo)準(zhǔn) 直徑） 則液壓缸有效面積為： 222 6.580(4)(4.521 cmdDAc?????）?? 2.缸體壁厚 的校核? 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，取壁厚為 10mm。則 125.08D? 根據(jù) 時(shí)； （4-2）3.0~8. /?D?max3p-][.2?? 可算出缸體壁厚為： 1.25 ，滿足最低速度的要求。12c2 2.活塞桿強(qiáng)度計(jì)算： 56mm （4-4）mF150.18374][d6?????? 式中 ————許用應(yīng)力； （Q235 鋼的抗拉強(qiáng)度為 375-][ MPa84n][b? 500MPa，取 400MPa，為位安全系數(shù)取 5，即活塞桿的強(qiáng)度適中） 3．活塞桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 活塞桿的外端頭部與負(fù)載的拖動(dòng)電機(jī)機(jī)構(gòu)相連接，為了避免活塞桿在工作生產(chǎn)中偏心負(fù) 載力，適應(yīng)液壓缸的安裝要求，提高其作用效率，應(yīng)根據(jù)負(fù)載的具體情況，選擇適當(dāng)?shù)幕钊麠U端部 結(jié)構(gòu)。 4.活塞桿的密封與防塵 活塞桿的密封形式有 Y 形密封圈、U 形夾織物密封圈、O 形密封圈、V 形密封圈等 [6]。采用薄 鋼片組合防塵圈時(shí)，防塵圈與活塞桿的配合可按 H9/f9 選取。薄鋼片厚度為 0.5mm。為方便設(shè)計(jì)和 維護(hù)，本方案選擇 O 型密封圈。 由上述計(jì)算易得： KW?? 由計(jì)算可知所需實(shí)際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，決定選用液壓缸 夾緊機(jī)構(gòu)。 3.3 定位誤差的分析 制造誤差 ZZ? （1）中心線對(duì)定位件中心線位置精度 . 取 .m05.~3.2?m04.2?? （2）內(nèi)外圓同軸度誤差（查表 P297） .故，8.3? .mDW 142.06.05.8.04.125. 222225422 ?????? 則 . 0314.0??? 知此方案可行。 22 3.4 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計(jì)與選用 工藝孔的加工只需鉆切削就能滿足加工要求。故選用可換鉆套（其結(jié)構(gòu)如下圖所示）以減少 更換鉆套的輔助時(shí)間。 為了減少輔助時(shí)間采用可換鉆套，以來滿足達(dá)到孔的加工的要求。 表 d D D1 H t 基本 極限 偏差 F7 基本 極限 偏差 D6 ＞0～1 3 +0.010 +0.004 6 ＞1～1.8 4 7 ＞1.8～2.6 5 8 6 9 -- ＞2.6～3 +0.016 +0.006 ＞3～3.3 6 +0.016 +0.008 9 ＞3.3～4 7 10 ＞4～5 8 11 8 12 16 ＞5～6 +0.022 +0.010 10 +0.019 +0.010 13 ＞6～8 12 15 10 16 20 ＞8～10 +0.028 +0.013 15 18 ＞10～12 18 +0.023 +0.012 22 12 20 25 ＞12～15 22 26 0.008 ＞15～18 +0.034 +0.016 26 30 16 28 36 ＞18～22 30 +0.028 +0.015 34 ＞22～26 +0.041 +0.020 35 +0.033 39 20 36 HT 200 0.012 23 ＞26～30 42 46 ＞30～35 48 +0.017 52 25 HT20 0 56 ＞35～42 55 59 ＞42～48 62 66 ＞48～50 +0.050 +0.025 70 +0.039 +0.020 74 30 56 67 0.040 鉆模板選用固定式鉆模板，用沉頭螺釘錐銷定位于夾具體上。 3.5 確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu) 對(duì)夾具體的設(shè)計(jì)的基本要求 （1）應(yīng)該保持精度和穩(wěn)定性 在夾具體表面重要的面，如安裝接觸位置，安裝表面的刀塊夾緊安裝特定的，足夠的精度， 之間的位置精度穩(wěn)定夾具體，夾具體應(yīng)該采用鑄造，時(shí)效處理，退火等處理方式。 （2）應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度 保證在加工過程中不因夾緊力，切削力等外力變形和振動(dòng)是不允許的，夾具應(yīng)有足夠的厚度，剛度 可以適當(dāng)加固。 （3）結(jié)構(gòu)的方法和使用應(yīng)該不錯(cuò) 夾較大的工件的外觀，更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，之間的相互位置精度與每個(gè)表面的要求高，所以應(yīng)特 別注意結(jié)構(gòu)的過程中，應(yīng)處理的工件，夾具，維修方便。再滿足功能性要求（剛度和強(qiáng)度）前提下， 應(yīng)能減小體積減輕重量，結(jié)構(gòu)應(yīng)該簡(jiǎn)單。 （4）應(yīng)便于鐵屑去除 在加工過程中，該鐵屑將繼續(xù)在夾在積累，如果不及時(shí)清除，切削熱的積累會(huì)破壞夾具定位 精度，鐵屑投擲可能繞組定位元件，也會(huì)破壞的定位精度，甚至發(fā)生事故。因此，在這個(gè)過程中的 鐵屑不多，可適當(dāng)增加定位裝置和夾緊表面之間的距離增加的鐵屑空間：對(duì)切削過程中產(chǎn)生更多的， 一般應(yīng)在夾具體上面。 （5）安裝應(yīng)牢固、可靠 24 夾具安裝在所有通過夾安裝表面和相應(yīng)的表面接觸或?qū)崿F(xiàn)的。當(dāng)夾安裝在重力的中心，夾具 應(yīng)盡可能低，支撐面積應(yīng)足夠大，以安裝精度要高，以確保穩(wěn)定和可靠的安裝。夾具底部通常是中 空的，識(shí)別特定的文件夾結(jié)構(gòu)，然后繪制夾具布局。圖中所示的夾具裝配。 加工過程中，夾具必承受大的夾緊力切削力，產(chǎn)生沖擊和振動(dòng)，夾具的形狀，取決于夾具布 局和夾具和連接，在因此夾具必須有足夠的強(qiáng)度和剛度。在加工過程中的切屑形成的有一部分會(huì)落 在夾具，積累太多會(huì)影響工件的定位與夾緊可靠，所以夾具設(shè)計(jì)，必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便于鐵屑。此外， 夾點(diǎn)技術(shù)，經(jīng)濟(jì)的具體結(jié)構(gòu)和操作、安裝方便等特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)中還應(yīng)考慮。在加工過程中的切屑形 成的有一部分會(huì)落在夾具，切割積累太多會(huì)影響工件的定位與夾緊可靠，所以夾具設(shè)計(jì)，必須考慮 結(jié)構(gòu)應(yīng)便排出鐵屑。 3.6 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說明 由于是大批大量生產(chǎn)，主要考慮提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。因此設(shè)計(jì)時(shí)，需要更換零件加工時(shí)速度要 求快。本夾具設(shè)計(jì)，用移動(dòng)夾緊的大平面定