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第3章 車床夾具設(shè)計(jì)
3.1 研究原始質(zhì)料
利用本夾具主要用來加工粗車外圓φ100、φ80、φ75并切槽，加工時(shí)除了要滿足粗糙度要求外，還應(yīng)滿足外圓之間軸線間公差要求。為了保證技術(shù)要求，最關(guān)鍵是找到定位基準(zhǔn)。同時(shí)，應(yīng)考慮如何提高勞動生產(chǎn)率和降低勞動強(qiáng)度。
3.2 定位基準(zhǔn)的選擇
由零件圖可知，零件外圓有多個(gè)臺階，各個(gè)外圓之間要保證一定的同心度。尺寸精度有一定要求。其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為工件的端面，為了使工藝基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)統(tǒng)一，所以選擇了以端面作為定位基準(zhǔn)，由于加工之前，螺紋孔的底孔已加工，來作為定位孔，因此本次設(shè)計(jì)采用常見的一面兩銷的定位方式，即用一芯軸作為定位銷，和一菱形銷。端面即為一面。
為了提高加工效率及方便加工，決定車床上加工，高速車刀進(jìn)行加工。同時(shí)，為了縮短輔助時(shí)間，準(zhǔn)備采用手動螺旋夾緊。
3.2.1 定位方案的選擇
定位基準(zhǔn)選擇好后，本次設(shè)計(jì)采用一面兩銷定位，端面限制3個(gè)自由度，芯軸限制2個(gè)自由度，菱形銷限制1個(gè)自由度。完全限制了零件的6個(gè)自由度，達(dá)到完全定位。
3.3 切削力及夾緊力的計(jì)算
切削力（見《切削用量簡明手冊》表1.29） （3-1）
式中： =900 =1.0 =0.75 =0 =0.57
=1412（N）
在計(jì)算切削力的時(shí)，必須考慮安全系數(shù)，安全系數(shù)K=1.5
=14121.5=2118（N） （3-2）
徑向切削力（見《切削用量簡明手冊》表1.29）
式中： =530 =0.9 =0.75 =0 =0.57
==762（N） （3-3）
在計(jì)算切削力的時(shí)，必須考慮安全系數(shù)，安全系數(shù)K=1.5
7621.5=1143（N） （3-4）
軸向力（見《切削用量簡明手冊》表1.29） （3-5）
式中： =450 = 1.0 = 0.4 =0 =0.57
=662（N）
考慮到安全系數(shù)，由《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊》表3-4得安全系數(shù)K=1.5
（3-6）
由于設(shè)計(jì)的夾具有一個(gè)支承面，可以與軸向里相平衡，所以不用考慮軸向力。
因此就只有徑向切削力，對夾緊裝置會有作用力，徑向切削力與夾緊力平衡才能保證車削加工能順利進(jìn)行。
因此夾緊力的計(jì)算就是與徑向切削力的平衡。
計(jì)算過程如下：
因?yàn)槭巧线厞A緊，所以設(shè)計(jì)單邊夾緊力為Q，
所以有： =Q （3-7）
（3-8）
（3-9）
3.4 誤差分析與計(jì)算
定位誤差是指由于定位不準(zhǔn)而引起某一工序尺寸或位置要求方面的加工誤差。對夾具設(shè)計(jì)中采用的某一定位方案，只要其可能產(chǎn)生的定位誤差小于工件相關(guān)尺寸或位置公差的1/3，即可認(rèn)為該定方案符合加工精度的要求。
工件在車床夾具上加工時(shí)，加工誤差的大小受工件在夾具上的定位誤差、夾具誤差、夾具在主軸上的安裝誤差和加工方法誤差的影響。
如夾具圖所示，在夾具上加工時(shí)，尺寸的加工誤差的影響因素如下所述：
（1）定位誤差
由于C面既是工序基準(zhǔn)，又是定位基準(zhǔn)，基準(zhǔn)不重合誤差為零。工件在夾具上定位時(shí)，定位基準(zhǔn)與限位基準(zhǔn)是重合的，基準(zhǔn)位移誤差為零。因此，尺寸的定位誤差等于零。
（2）夾具誤差
夾具誤差為限位基面與軸線間的距離誤差，以及限位基面相對安裝基面C的平行度誤差是0.01.
（3）安裝誤差
因?yàn)閵A具和主軸是莫氏錐度配合，夾具的安裝誤差幾乎可以忽略不計(jì)。
（4）加工方法誤差
如車床主軸上安裝夾具基準(zhǔn)與主軸回轉(zhuǎn)軸線間的誤差、主軸的徑向跳動、車床溜板進(jìn)給方向與主軸軸線的平行度或垂直度等。它的大小取決于機(jī)床的制造精度、夾具的懸伸長度和離心力的大小等因素。一般取
=/3=0.05/3=0.017mm
零件的車床夾具總加工誤差是：
精度儲備：
故此方案可行。
3.5夾具體設(shè)計(jì)
對夾具體的設(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，切削熱的積累會破壞夾具定位精度，鐵屑投擲可能繞組定位元件，也會破壞的定位精度，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
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，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落在夾具，積累太多會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落在夾具，切割積累太多會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)及操作的簡要說明
（1）夾具的總體結(jié)構(gòu)應(yīng)力力求緊湊、輕便，懸臂尺寸要短，重心盡可能靠近主軸。
（2）當(dāng)工件和夾具上個(gè)元件相對機(jī)床主軸的旋轉(zhuǎn)軸線不平衡時(shí)，將產(chǎn)生較大的離心力和振動，影響工件的加工質(zhì)量、刀具的壽命、機(jī)床的精度和安全生產(chǎn)，特別是在轉(zhuǎn)速較高的情況下影響更大。因此，對于重量不對稱的夾具，要有平衡要求。平衡的方法有兩種：設(shè)置平衡塊或加工減重孔。在工廠實(shí)際生產(chǎn)中，常用適配的方法進(jìn)行夾具的平衡工作。
（3）為了保證安全，夾具上各種元件一般不超過夾具的圓形輪廓之外。因此，還應(yīng)該注意防止切削和冷卻液的飛濺問題，必要時(shí)應(yīng)該加防護(hù)罩。
總結(jié)
這是我大學(xué)期間，在學(xué)完全部課程和生產(chǎn)實(shí)習(xí)之后的又一次實(shí)踐性學(xué)習(xí)。經(jīng)過了3個(gè)星期努力，我終于完成了任務(wù)。
在這次課程設(shè)計(jì)中，使我懂得了運(yùn)用學(xué)過的知識，把理論融入到實(shí)踐中。以前在課本中不明白的很多問題，也得到了徹底的解決。
這次課程設(shè)計(jì)主要是根據(jù)要求設(shè)計(jì)工藝和某道工序的專用夾具。設(shè)計(jì)工藝與設(shè)計(jì)夾具，我都是第一次實(shí)踐，經(jīng)過老師的指導(dǎo)，我都順利完成了。
在課程設(shè)計(jì)中，我懂得了解決問題并不是只有一種方法的道理，要實(shí)事求是，要以花錢少辦好事為原則，這樣才能成為一名優(yōu)秀的設(shè)計(jì)人員。
在此，感謝學(xué)校和各位老師給了我這個(gè)難得的學(xué)習(xí)機(jī)會，我將會更努力地完成我的學(xué)業(yè)，為校爭光！
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