機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)-車床撥叉的鉆孔夾具設(shè)計(jì)（全套含CAD圖紙及三維圖紙）
機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)-車床撥叉的鉆孔夾具設(shè)計(jì)（全套含CAD圖紙及三維圖紙）,機(jī)械,畢業(yè)設(shè)計(jì),車床,鉆孔,夾具,設(shè)計(jì),全套,cad,圖紙,三維
夾具夾緊力的優(yōu)化及對(duì)工件定位精度的影響
B.Li 和 S.N.Mellkote
布什伍德拉夫機(jī)械工程學(xué)院，佐治亞理工學(xué)院，格魯吉亞，美國研究所
由于夾緊和加工，在工件和夾具的接觸部位會(huì)產(chǎn)生局部彈性變形，使工件尺寸發(fā)生變化，進(jìn)而影響工件的最終加工質(zhì)量。這種效應(yīng)可通過最小化夾具設(shè)計(jì)優(yōu)化，夾緊力是一個(gè)重要的設(shè)計(jì)變量，可以得到優(yōu)化，以減少工件的位移。本文提出了一種確定多夾緊夾具受到準(zhǔn)靜態(tài)加工部位的最佳夾緊力的新方法。該方法采用彈性接觸力學(xué)模型代表夾具與工件接觸，并涉及制定和解決方案的多目標(biāo)優(yōu)化模型的約束。夾緊力的最優(yōu)化對(duì)工件定位精度的影響通過3-2-1式銑夾具的例子進(jìn)行了分析。
關(guān)鍵詞：彈性 接觸 模型 夾具 夾緊力 優(yōu)化
前言
定位和夾緊的工件加工中的兩個(gè)關(guān)鍵因素。要實(shí)現(xiàn)夾具的這些功能，需將工件定位到一個(gè)合適的基準(zhǔn)上并夾緊，采用的夾緊力必須足夠大，以抑制工件在加工過程中產(chǎn)生的移動(dòng)。然而，過度的夾緊力可誘導(dǎo)工件產(chǎn)生更大的彈性變形 ，這會(huì)影響它的位置精度，并反過來影響零件質(zhì)量。所以有必要確定最佳夾緊力，來減小由于彈性變形對(duì)工件的定位誤差，同時(shí)滿足加工的要求。在夾具分析和綜合領(lǐng)域上的研究人員使用了有限元模型的方法或剛體模型的方法。大量的工作都以有限元方法為基礎(chǔ)被報(bào)道[參考文獻(xiàn)1-8]。隨著得墨忒耳[8]，這種方法的限制是需要較大的模型和計(jì)算成本。同時(shí)，多數(shù)的有限元基礎(chǔ)研究人員一直重點(diǎn)關(guān)注的夾具布局優(yōu)化和夾緊力的優(yōu)化還沒有得到充分討論，也有少數(shù)的研究人員通過對(duì)剛性模型[9-11]對(duì)夾緊力進(jìn)行了優(yōu)化，剛型模型幾乎被近似為一個(gè)規(guī)則完整的形狀。得墨忒耳[12，13]用螺釘理論解決的最低夾緊力，總的問題是制定一個(gè)線性規(guī)劃，其目的是盡量減少在每個(gè)定位點(diǎn)調(diào)整夾緊力強(qiáng)度的法線接觸力。接觸摩擦力的影響被忽視，因?yàn)樗^法線接觸力相對(duì)較小，由于這種方法是基于剛體假設(shè)，獨(dú)特的三維夾具可以處理超過6個(gè)自由度的裝夾，復(fù)和倪[14]也提出迭代搜索方法，通過假設(shè)已知摩擦力的方向來推導(dǎo)計(jì)算最小夾緊力，該剛體分析的主要限制因素是當(dāng)出現(xiàn)六個(gè)以上的接觸力是使其靜力不確定，因此，這種方法無法確定工件移位的唯一性。
這種限制可以通過計(jì)算夾具——工件系統(tǒng)[15]的彈性來克服，對(duì)于一個(gè)相對(duì)嚴(yán)格的工件，該夾具在機(jī)械加工工件的位置會(huì)受夾具點(diǎn)的局部彈性變形的強(qiáng)烈影響。Hockenberger和得墨忒耳[16]使用經(jīng)驗(yàn)的接觸力變形的關(guān)系（稱為元功能），解決由于夾緊和準(zhǔn)靜態(tài)加工力工件剛體位移。同一作者還考察了加工工件夾具位移對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)的影響[17]。桂 [18] 等 通過工件的夾緊力的優(yōu)化定位精度彈性接觸模型對(duì)報(bào)告做了改善，然而，他們沒有處理計(jì)算夾具與工件的接觸剛度的方法，此外，其算法的應(yīng)用沒有討論機(jī)械加工刀具路徑負(fù)載有限序列。李和Melkote [19]和烏爾塔多和Melkote [20]用接觸力學(xué)解決由于在加載夾具夾緊點(diǎn)彈性變形產(chǎn)生的接觸力和工件的位移，他們還使用此方法制定了優(yōu)化方法夾具布局[21]和夾緊力[22]。但是，關(guān)于multiclamp系統(tǒng)及其對(duì)工件精度影響的夾緊力的優(yōu)化并沒有在這些文件中提到 。
本文提出了一種新的算法，確定了multiclamp夾具工件系統(tǒng)受到準(zhǔn)靜態(tài)加載的最佳夾緊力為基礎(chǔ)的彈性方法。該法旨在盡量減少影響由于工件夾緊位移和加工荷載通過系統(tǒng)優(yōu)化夾緊力的一部分定位精度。接觸力學(xué)模型，用于確定接觸力和位移，然后再用做夾緊力優(yōu)化，這個(gè)問題被作為多目標(biāo)約束優(yōu)化問題提出和解決。通過兩個(gè)例子分析工件夾緊力的優(yōu)化對(duì)定位精度的影響，例子涉及的銑削夾具3-2-1布局。
1． 夾具——工件聯(lián)系模型
1．1 模型假設(shè)
該加工夾具由L定位器和帶有球形端的c形夾組成。工件和夾具接觸的地方是線性的彈性接觸，其他地方完全剛性。工件——夾具系統(tǒng)由于夾緊和加工受到準(zhǔn)靜態(tài)負(fù)載。夾緊力可假定為在加工過程中保持不變，這個(gè)假設(shè)是有效的，在對(duì)液壓或氣動(dòng)夾具使用。在實(shí)際中，夾具工件接觸區(qū)域是彈性分布，然而，這種模式的發(fā)展，假設(shè)總觸剛度（見圖1）第i夾具接觸力局部變形如下：
(1) 其中（j=x，y，z）表示，在當(dāng)?shù)刈幼鴺?biāo)系切線和法線方向的接觸剛度
第 19 頁 共 15 頁
圖1 彈簧夾具——
工件接觸模型。
表示在第i個(gè)
接觸處的坐標(biāo)系
（j=x，y，z）是對(duì)應(yīng)沿著xyz方向的彈性變形，分別 （j= x，y，z）的代表和切向力接觸 ，法線力接觸。
1．2 工件——夾具的接觸剛度模型
集中遵守一個(gè)球形尖端定位，夾具和工件的接觸并不是線性的，因?yàn)榻佑|半徑與隨法線力呈非線性變化 [23]。由于法線力接觸變形作用于半徑和平面工件表面之間，這可從封閉赫茲的辦法解決縮進(jìn)一個(gè)球體彈性半空間的問題。對(duì)于這個(gè)問題， 是法線的變形，在[文獻(xiàn)23 第93頁]中給出如下：
（2）
其中式中 和是工件和夾具的彈性模量，、分別是工件和材料的泊松比。
切向變形沿著和切線方向）硅業(yè)切力距有以下形式[文獻(xiàn)23第217頁]
（3）
其中、 分別是工件和夾具剪切模量
一個(gè)合理的接觸剛度的線性可以近似從最小二乘獲得適合式 （2），這就產(chǎn)生了以下線性化接觸剛度值：在計(jì)算上述的線性近似，
（4）
(5)
正常的力被假定為從0到1000N，且最小二乘擬合相應(yīng)的R2值認(rèn)定是0.94。
2．夾緊力優(yōu)化
我們的目標(biāo)是確定最優(yōu)夾緊力，將盡量減少由于工件剛體運(yùn)動(dòng)過程中，局部的夾緊和加工負(fù)荷引起的彈性變形，同時(shí)保持在準(zhǔn)靜態(tài)加工過程中夾具——工件系統(tǒng)平衡，工件的位移減少，從而減少定位誤差。實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)是通過制定一個(gè)多目標(biāo)約束優(yōu)化問題的問題，如下描述。
2.1 目標(biāo)函數(shù)配方
工件旋轉(zhuǎn)，由于部隊(duì)輪換往往是相當(dāng)小[17]的工件定位誤差假設(shè)為確定其剛體翻譯基本上，其中 、、和 是 沿，和三個(gè)正交組件（見圖2）。
圖2 工件剛體平移和旋轉(zhuǎn)
工件的定位誤差歸于裝夾力，然后可以在該剛體位移的范數(shù)計(jì)算如下：
（6）
其中表示一個(gè)向量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
但是作用在工件的夾緊力會(huì)影響定位誤差。當(dāng)多個(gè)夾緊力作用于工件，由此產(chǎn)生的夾緊力為,有如下形式：
（7）
其中夾緊力是矢量，夾緊力的方向矩陣，是夾緊力是矢量的方向余弦，、和 是第i個(gè)夾緊點(diǎn)夾緊力在、和方向上的向量角度（i=1、2、3...,C）。
在這個(gè)文件中，由于接觸區(qū)變形造成的工件的定位誤差，被假定為受的作用力是法線的，接觸的摩擦力相對(duì)較小，并在進(jìn)行分析時(shí)忽略了加緊力對(duì)工件的定位誤差的影響。意指正常接觸剛度比，是通過（i=1，2…L）和最小的所有定位器正常剛度相乘，并假設(shè)工件、、取決于、、的方向，各自的等效接觸剛度可有下式計(jì)算得出（見圖3），工件剛體運(yùn)動(dòng)，歸于夾緊行動(dòng)現(xiàn)在可以寫成：
(8)
工件有位移，因此，定位誤差的減小可以通過盡量減少產(chǎn)生的夾緊力向量 范數(shù)。因此，第一個(gè)目標(biāo)函數(shù)可以寫為：
最小化 （9）
要注意，加權(quán)因素是與等效接觸剛度成正比的在、和 方向上。通過使用最低總能量互補(bǔ)參考文獻(xiàn)[15，23]的原則求解彈性力學(xué)接觸問題得出A的組成部分是唯一確定的，這保證了夾緊力和相應(yīng)的定位反應(yīng)是“真正的”解決方案，對(duì)接觸問題和產(chǎn)生的“真正”剛體位移，而且工件保持在靜態(tài)平衡，通過夾緊力的隨時(shí)調(diào)整。因此，總能量最小化的形式為補(bǔ)充的夾緊力優(yōu)化的第二個(gè)目標(biāo)函數(shù)，并給出：
最小化 （10）
其中代表機(jī)構(gòu)的彈性變形應(yīng)變能互補(bǔ)，代表由外部力量和力矩配合完成，是遵守對(duì)角矩陣的， 和是所有接觸力的載體。
如圖3 加權(quán)系數(shù)計(jì)算確定的基礎(chǔ)
內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（外文翻譯）
2.2 摩擦和靜態(tài)平衡約束
在（10）式優(yōu)化的目標(biāo)受到一定的限制和約束，他們中最重要的是在每個(gè)接觸處的靜摩擦力約束。庫侖摩擦力的法律規(guī)定（是靜態(tài)摩擦系數(shù)）,這方面的一個(gè)非線性約束和線性化版本可以使用，并且[19]有：
（11）
假設(shè)準(zhǔn)靜態(tài)載荷，工件的靜力平衡由下列力和力矩平衡方程確保（向量形式）：
(12)
其中包括在法線和切線方向的力和力矩的機(jī)械加工力和工件重量。
2.3界接觸力
由于夾具——工件接觸是單側(cè)面的，法線的接觸力只能被壓縮。這通過以下的的約束表（i=1，2…,L+C） （13）
它假設(shè)在工件上的法線力是確定的，此外，在一個(gè)法線的接觸壓力不能超過壓工件材料的屈服強(qiáng)度（）。這個(gè)約束可寫為：
（i=1，2，…,L+C） (14)
如果是在第i個(gè)工件——夾具的接觸處的接觸面積，完整的夾緊力優(yōu)化模型，可以寫成：最小化 (15)
3．模型算法求解
式（15）多目標(biāo)優(yōu)化問題可以通過求解約束[24]。這種方法將確定的目標(biāo)作為首要職能之一，并將其轉(zhuǎn)換成一個(gè)約束對(duì)。該補(bǔ)充（）的主要目的是處理功能，并由此得到夾緊力（）作為約束的加權(quán)范數(shù)最小化。對(duì)為主要目標(biāo)的選擇，確保選中一套獨(dú)特可行的夾緊力，因此，工件——夾具系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)到一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)（即最低能量狀態(tài)），此狀態(tài)也表示有最小的夾緊力下的加權(quán)范數(shù)。 的約束轉(zhuǎn)換涉及到一個(gè)指定的加權(quán)范數(shù)小于或等于，其中是 的約束，假設(shè)最初所有夾緊力不明確，要確定一個(gè)合適的。在定位和夾緊點(diǎn)的接觸力的計(jì)算只考慮第一個(gè)目標(biāo)函數(shù)（即）。雖然有這樣的接觸力，并不一定產(chǎn)生最低的夾緊力，這是一個(gè)“真正的”可行的解決彈性力學(xué)問題辦法，可完全抑制工件在夾具中的位置。這些夾緊力的加權(quán)系數(shù)，通過計(jì)算并作為初始值與比較，因此，夾緊力式（15）的優(yōu)化問題可改寫為:
最小化 （16）
由： (11)–(14) 得。
類似的算法尋找一個(gè)方程根的二分法來確定最低的上的約束, 通過盡可能降低上限，由此產(chǎn)生的最小夾緊力的加權(quán)范數(shù)。 迭代次數(shù)K，終止搜索取決于所需的預(yù)測(cè)精度和，有參考文獻(xiàn)[15]：
（17）
其中表示上限的功能，完整的算法在如圖4中給出。
圖4 夾緊力的優(yōu)化算法（在示例1中使用）。 圖5 該算法在示例2使用
4． 加工過程中的夾緊力的優(yōu)化及測(cè)定
上一節(jié)介紹的算法可用于確定單負(fù)載作用于工件的載體的最佳夾緊力，然而，刀具路徑隨磨削量和切割點(diǎn)的不斷變化而變化。因此，相應(yīng)的夾緊力和最佳的加工負(fù)荷獲得將由圖4算法獲得，這大大增加了計(jì)算負(fù)擔(dān)，并要求為選擇的夾緊力提供標(biāo)準(zhǔn)， 將獲得滿意和適宜的整個(gè)刀具軌跡 ，用保守的辦法來解決下面將被討論的問題，考慮一個(gè)有限的數(shù)目（例如m）沿相應(yīng)的刀具路徑設(shè)置的產(chǎn)生m個(gè)最佳夾緊力，選擇記為， ， …,在每個(gè)采樣點(diǎn)，考慮以下四個(gè)最壞加工負(fù)荷向量：
(18)、和表示在、和方向上的最大值，、和上的數(shù)字1，2，3分別代替對(duì)應(yīng)的和另外兩個(gè)正交切削分力，而且有：
雖然4個(gè)最壞情況加工負(fù)荷向量不會(huì)在工件加工的同一時(shí)刻出現(xiàn)，但在每次常規(guī)的進(jìn)給速度中，刀具旋轉(zhuǎn)一次出現(xiàn)一次，負(fù)載向量引入的誤差可忽略。因此，在這項(xiàng)工作中，四個(gè)載體負(fù)載適用于同一位置，（但不是同時(shí)）對(duì)工件進(jìn)行的采樣 ，夾緊力的優(yōu)化算法圖4，對(duì)應(yīng)于每個(gè)采樣點(diǎn)計(jì)算最佳的夾緊力。夾緊力的最佳形式有：
(i=1,2,…,m) (j=x,y z,r) (19)
其中是最佳夾緊力的四個(gè)情況下的加工負(fù)荷載體，(C=1，2，…C)是每個(gè)相應(yīng)的夾具在第i個(gè)樣本點(diǎn)和第j負(fù)荷情況下力的大小。是計(jì)算每個(gè)負(fù)載點(diǎn)之后的結(jié)果，一套簡(jiǎn)單的“最佳”夾緊力必須從所有的樣本點(diǎn)和裝載條件里發(fā)現(xiàn)，并在所有的最佳夾緊力中選擇。這是通過在所有負(fù)載情況和采樣點(diǎn)排序，并選擇夾緊點(diǎn)的最高值的最佳的夾緊力，見于式 （20）：
（k=1，2，…，C） （20）
只要這些具備，就得到一套優(yōu)化的夾緊力，驗(yàn)證這些力，以確保工件夾具系統(tǒng)的靜態(tài)平衡。否則，會(huì)出現(xiàn)更多采樣點(diǎn)和重復(fù)上述程序。在這種方式中，可為整個(gè)刀具路徑確定“最佳”夾緊力 ，圖5總結(jié)了剛才所描述的算法。請(qǐng)注意，雖然這種方法是保守的，它提供了一個(gè)確定的夾緊力，最大限度地減少工件的定位誤差的一套系統(tǒng)方法。
5．影響工件的定位精度
它的興趣在于最早提出了評(píng)價(jià)夾緊力的算法對(duì)工件的定位精度的影響。工件首先放在與夾具接觸的基板上，然后夾緊力使工件接觸到夾具，因此，局部變形發(fā)生在每個(gè)工件夾具接觸處，使工件在夾具上移位和旋轉(zhuǎn)。隨后，準(zhǔn)靜態(tài)加工負(fù)荷應(yīng)用造成工件在夾具的移位。工件剛體運(yùn)動(dòng)的定義是由它在、和方向上的移位和自轉(zhuǎn)（見圖2），
如前所述，工件剛體位移產(chǎn)生于在每個(gè)夾緊處的局部變形，假設(shè)為相對(duì)于工件的質(zhì)量中心的第i個(gè)位置矢量定位點(diǎn)，坐標(biāo)變換定理可以用來表達(dá)在工件的位移，以及工件自轉(zhuǎn)如下: (21)
其中表示旋轉(zhuǎn)矩陣,描述當(dāng)?shù)卦诘趇幀相聯(lián)系的全球坐標(biāo)系和是一個(gè)旋轉(zhuǎn)矩陣確定工件相對(duì)于全球的坐標(biāo)系的定位坐標(biāo)系。假設(shè)夾具夾緊工件旋轉(zhuǎn)，由于旋轉(zhuǎn)很小，故也可近似為：
（22）
方程（21）現(xiàn)在可以改寫為： （23）
其中是經(jīng)方程（21）重新編排后變換得到的矩陣式，是夾緊和加工導(dǎo)致的工件剛體運(yùn)動(dòng)矢量。工件與夾具單方面接觸性質(zhì)意味著工件與夾具接觸處沒有拉力的可能。因此，在第i裝夾點(diǎn)接觸力可能與的關(guān)系如下：
（24）
其中是在第i個(gè)接觸點(diǎn)由于夾緊和加工負(fù)荷造成的變形，意味著凈壓縮變形，而負(fù)數(shù)則代表拉伸變形; 是表示在本地坐標(biāo)系第i個(gè)接觸剛度矩陣，是單位向量. 在這項(xiàng)研究中假定液壓/氣動(dòng)夾具，根據(jù)對(duì)外加工負(fù)荷，故在法線方向的夾緊力的強(qiáng)度保持不變，因此，必須對(duì)方程（24）的夾緊點(diǎn)進(jìn)行修改為：
（25）
其中是在第i個(gè)夾緊點(diǎn)的夾緊力，讓表示一個(gè)對(duì)外加工力量和載體的6×1矢量。并結(jié)合方程（23）—（25）與靜態(tài)平衡方程，得到下面的方程組：
（26）
其中，其中表示相乘。由于夾緊和加工工件剛體移動(dòng)，q可通過求解式（26）得到。工件的定位誤差向量， （見圖6），
現(xiàn)在可以計(jì)算如下： （27）
其中是考慮工件中心加工點(diǎn)的位置向量，且
6．模擬工作
較早前提出的算法是用來確定最佳夾緊力及其對(duì)兩例工件精度的影響例如：
1．適用于工件單點(diǎn)力。
2．應(yīng)用于工件負(fù)載準(zhǔn)靜態(tài)銑削序列
如左圖7 工件夾具配置中使用的模擬研究 工件夾具定位聯(lián)系; 、和全球坐標(biāo)系。
3-2-1夾具圖7所示，是用來定位并控制7075 - T6鋁合金（127毫米×127毫米×38.1毫米）的柱狀塊。假定為球形布局傾斜硬鋼定位器/夾具在表1中給出。工件——夾具材料的摩擦靜電對(duì)系數(shù)為0.25。使用伊利諾伊大學(xué)開發(fā)EMSIM程序[參考文獻(xiàn)26] 對(duì)加工瞬時(shí)銑削力條件進(jìn)行了計(jì)算，如表2給出例（1），應(yīng)用工件在點(diǎn)（109.2毫米，25.4毫米，34.3毫米）瞬時(shí)加工力，圖4中表3和表4列出了初級(jí)夾緊力和最佳夾緊力的算法 。該算法如圖5所示 ，一個(gè)25.4毫米銑槽使用EMSIM進(jìn)行了數(shù)值模擬，以減少起步（0.0毫米，25.4毫米，34.3毫米）和結(jié)束時(shí)（127.0毫米，25.4毫米，34.3毫米）四種情況下加工負(fù)荷載體，
（見圖8）。模擬計(jì)算銑削力數(shù)據(jù)在表5中給出。
圖8最終銑削過程模擬例如2。
表6中5個(gè)坐標(biāo)列出了為模擬抽樣調(diào)查點(diǎn)。最佳夾緊力是用前面討論過的排序算法計(jì)算每個(gè)采樣點(diǎn)和負(fù)載載體最后的夾緊力和負(fù)載。
7．結(jié)果與討論
例如算法1的繪制最佳夾緊力收斂圖9，
圖9
對(duì)于固定夾緊裝置在圖示例假設(shè)（見圖7），由此得到的夾緊力加權(quán)范數(shù)有如下形式：.結(jié)果表明，最佳夾緊力所述加工條件下有比初步夾緊力強(qiáng)度低得多的加權(quán)范數(shù)，最初的夾緊力是通過減少工件的夾具系統(tǒng)補(bǔ)充能量算法獲得。由于夾緊力和負(fù)載造成的工件的定位誤差，如表7。結(jié)果表明工件旋轉(zhuǎn)小，加工點(diǎn)減少錯(cuò)誤從13.1％到14.6％不等。在這種情況下，所有加工條件改善不是很大，因?yàn)閺淖畛跬ㄟ^互補(bǔ)勢(shì)能確定的最小化的夾緊力值已接近最佳夾緊力。圖5算法是用第二例在一個(gè)序列應(yīng)用于銑削負(fù)載到工件，他應(yīng)用于工件銑削負(fù)載一個(gè)序列。最佳的夾緊力，，對(duì)應(yīng)列表6每個(gè)樣本點(diǎn)，隨著最后的最佳夾緊力，在每個(gè)采樣點(diǎn)的加權(quán)范數(shù)和最優(yōu)的初始夾緊力繪圖10，在每個(gè)采樣點(diǎn)的加權(quán)范數(shù)的，，和繪制。
結(jié)果表明，由于每個(gè)組成部分是各相應(yīng)的最大夾緊力，它具有最高的加權(quán)范數(shù)。如圖10所示，如果在每個(gè)夾緊點(diǎn)最大組成部分是用于確定初步夾緊力，則夾緊力需相應(yīng)設(shè)置，有比相當(dāng)大的加權(quán)范數(shù)。故是一個(gè)完整的刀具路徑改進(jìn)方案。上述模擬結(jié)果表明，該方法可用于優(yōu)化夾緊力相對(duì)于初始夾緊力的強(qiáng)度，這種做法將減少所造成的夾緊力的加權(quán)范數(shù)，因此將提高工件的定位精度。
圖10
8．結(jié)論
該文件提出了關(guān)于確定多鉗夾具，工件受準(zhǔn)靜態(tài)加載系統(tǒng)的優(yōu)化加工夾緊力的新方法。夾緊力的優(yōu)化算法是基于接觸力學(xué)的夾具與工件系統(tǒng)模型，并尋求盡量減少應(yīng)用到所造成的工件夾緊力的加權(quán)范數(shù)，得出工件的定位誤差。該整體模型，制定一個(gè)雙目標(biāo)約束優(yōu)化問題，使用-約束的方法解決。該算法通過兩個(gè)模擬表明，涉及3-2-1型，二夾銑夾具的例子。今后的工作將解決在動(dòng)態(tài)負(fù)載存在夾具與工件在系統(tǒng)的優(yōu)化，其中慣性，剛度和阻尼效應(yīng)在確定工件夾具系統(tǒng)的響應(yīng)特性具有重要作用。
9．參考資料：
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3、P. Chandra, S. M. Athavale, R. E. DeVor 和S. G. Kapoor.“負(fù)載對(duì)表面平整度的影響”工件夾具制造科學(xué)研討會(huì)論文集1996，第一卷：146-152頁。
4、R. J. Menassa 和V. R. DeVries.“適用于選拔夾具設(shè)計(jì)與優(yōu)化方法，美國ASME工業(yè)工程雜志：113 、 412-414，1991。
5、A. J. C. Trappey, C. Su 和J. Hou.《計(jì)算機(jī)輔助夾具分析中的應(yīng)用有限元分析和數(shù)學(xué)優(yōu)化模型》， 1995 ASME程序，MED： 777-787頁。
6、 S. N. Melkote, S. M. Athavale, R. E. DeVor, S. G. Kapoor 和J. Burkey .“基于加工過程仿真的加工裝置作用力系統(tǒng)研究”， NAMRI/SME：207–214頁, 1995
7、“考慮工件夾具，夾具接觸相互作用布局優(yōu)化模擬的結(jié)果” 341-346，1998。
8、E. C. DeMeter. 《快速支持布局優(yōu)化》，國際機(jī)床制造， 碩士論文 1998。
9、Y.-C. Chou, V. Chandru, M. M. Barash .《加工夾具機(jī)械構(gòu)造的數(shù)學(xué)算法：分析和合成》，美國ASME，工程學(xué)報(bào)工業(yè)“：1989 299-306頁。
10、S. H. Lee 和 M. R. Cutkosky. 《具有摩擦性的夾具規(guī)劃》 美國ASME，工業(yè)工程學(xué)報(bào)：1991，320–327頁。
11、S. Jeng, L. Chen 和W. Chieng.“最小夾緊力分析”，國際機(jī)床制造，碩士論文 1995年。
12、E. C. DeMeter.《加工夾具的性能的最小——最大負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)》 美國ASME，工業(yè)工程雜志 ：1994
13、E. C. DeMeter .《加工夾具最大負(fù)荷的性能優(yōu)化模型》 美國ASME，工業(yè)工程雜志 1995。
14、JH復(fù)和AYC倪.“核查和工件夾持的夾具設(shè)計(jì)”方案優(yōu)化，設(shè)計(jì)和制造，4，碩士論文： 307-318，1994。
15、T. H. Richards、埃利斯 霍伍德.1977,《應(yīng)力能量方法分析》，1977。
16、M. J. Hockenberger and E. C. DeMeter. 對(duì)工件準(zhǔn)靜態(tài)分析功能位移在加工夾具的應(yīng)用程序，制造科學(xué)雜志與工程： 325–331頁, 1996。
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)教師評(píng)閱意見表
專業(yè)
機(jī)械與交通工程
班級(jí)
機(jī)制1101
姓名
孫震
題目
車床撥叉的鉆孔夾具設(shè)計(jì)
指
導(dǎo)
教
師
評(píng)
語
簽字： 年 月 日
沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院畢業(yè)論文文獻(xiàn)綜述
沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院畢業(yè)論文文獻(xiàn)綜述
車床撥叉的鉆孔夾具設(shè)計(jì)的文獻(xiàn)綜述
姓名：孫震 班級(jí)：機(jī)制1101 指導(dǎo)教師：邱國俊
正文
機(jī)械加工工藝及夾具設(shè)計(jì)是全面綜合運(yùn)用有關(guān)專業(yè)課程的理論和實(shí)踐知識(shí)進(jìn)行加工工藝及夾具設(shè)計(jì)的一次重要實(shí)踐。機(jī)床夾具是在機(jī)床上裝夾工件的一種裝置，其作用是使工件相對(duì)于機(jī)床和刀具有一個(gè)正確的位置，并且在加工過程中保持這個(gè)位置不變。夾具不僅能保證工件的加工精度、提高加工效率，還能減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度、降低產(chǎn)品的制造成本、擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍。制造技術(shù)已經(jīng)是生產(chǎn)、國際經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)、產(chǎn)品革新的一種重要手段，所有國家都在尋求、獲得、開發(fā)和利用它。它正被看作是現(xiàn)代國家經(jīng)濟(jì)上獲得成功的關(guān)鍵因素。 機(jī)械加工工藝規(guī)程是規(guī)定產(chǎn)品或零部件機(jī)械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件，是一切有關(guān)工生產(chǎn)人員都應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行、認(rèn)真貫徹的紀(jì)律性文件。生產(chǎn)規(guī)模的大小、工藝水平的高低以及解決各種工藝問題的方法和手段都要通過機(jī)械加工工藝規(guī)程來體現(xiàn)。而機(jī)床夾具是在機(jī)床上用以裝夾工件的一種裝置，其作用是使工件相對(duì)于機(jī)床或刀具有個(gè)正確的位置，并在加工過程中保持這個(gè)位置不變。它們的研究對(duì)機(jī)械工業(yè)有著很重要的意義
2 機(jī)械加工工藝及夾具設(shè)計(jì)的發(fā)展 2．1 發(fā)展歷史 從1949年以來，我國機(jī)械工業(yè)有了很大的發(fā)展，已經(jīng)成為工業(yè)中產(chǎn)品門類比較齊全、具有相當(dāng)規(guī)模和一定技術(shù)基礎(chǔ)的產(chǎn)業(yè)部門之一，其機(jī)械加工和夾具也有很大的發(fā)展，但是與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比，我們這方面的水平還存在著階段性的差距，主要表現(xiàn)在機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量和水平不夠高，加工工藝過程不合理，夾具應(yīng)用5）采用以液壓站等為動(dòng)力源的高效夾緊裝置，以進(jìn)一步減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率； 6）提高機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化程度。 2．3發(fā)展趨勢(shì) 長期以來，加工工藝編制是由工藝人員憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行的。如果由幾位工藝員各自編制同一個(gè)零件的工藝規(guī)程，其方案一般各不相同，而且很可能都不是最佳方案。這是因?yàn)楣に囋O(shè)計(jì)涉及的因素多，因果關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜。CAPP將是機(jī)械加工工藝的發(fā)展趨勢(shì)，它不僅提高了工藝設(shè)計(jì)的質(zhì)量，而且使工藝人員從繁瑣重復(fù)的工作中擺脫出來，集中精力去考慮提高工藝水平和產(chǎn)品質(zhì)量問題。 2．3．1夾具的發(fā)展趨勢(shì) 現(xiàn)代機(jī)床夾具的發(fā)展趨勢(shì)主要表現(xiàn)為標(biāo)準(zhǔn)化、高效化、精密化和柔性化等四個(gè)方面。 （1）標(biāo)準(zhǔn)化 機(jī)床夾具的目的就在于提高生產(chǎn)效率，這樣也就必使其具有標(biāo)準(zhǔn)化和通用化，而機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化與通用化是相互聯(lián)系的兩個(gè)方面。目前我國已有夾具零件及部件的國家標(biāo)準(zhǔn)：GB/T2148～T2259－91以及各類通用夾具、組合夾具標(biāo)準(zhǔn)等。機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化，有利于夾具的商品化生產(chǎn)，有利于縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)總成本。 （2）高效化 高效化夾具主要用來減少工件加工的基本時(shí)間和輔助時(shí)間，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。常見的高效化夾具有自動(dòng)化夾具、高速化夾具和具有夾緊力裝置的夾具等。例如，在銑床上使用電動(dòng)虎鉗裝夾工件，效率可提高5倍左右；在車床上使用高速三爪自定心卡盤，可保證卡爪在試驗(yàn)轉(zhuǎn)速為9000r/min的條件下仍能牢固地夾緊工件，從而使切削速度大幅度提高。目前，除了在生產(chǎn)流水線、自動(dòng)線配置相應(yīng)的高效、自動(dòng)化夾具外，在數(shù)控機(jī)床上，尤其在加工中心上出現(xiàn)了各種自動(dòng)裝夾工件的夾具以及自動(dòng)更換夾具的裝置，充分發(fā)揮了數(shù)控機(jī)床的效率。 （3）精密化 機(jī)床夾具的精度會(huì)直接影響到零件的加工精度，而隨著機(jī)械產(chǎn)品精度的日益提高，勢(shì)必相應(yīng)提高了對(duì)夾具的精度要求。精密化夾具的結(jié)構(gòu)類型很多，例如用于精密分度的多齒盤，其分度精度可達(dá)±0.1"；用于精密車削的高精度三爪自定心卡盤，其定心精度為5μm。這些精密化的夾具為以后零件加工的精度提供了保證。 （4）柔性化 機(jī)床夾具的柔性化與機(jī)床的柔性化相似，它是指機(jī)床夾具通過調(diào)整、組合等方式，以適應(yīng)工藝可變因素的能力。工藝的可變因素主要有：工序特征、生產(chǎn)批量、工件的形狀和尺寸等。具有柔性化特征的新型夾具種類主要有：組合夾具、通用可調(diào)夾具、成組夾具、模塊化夾具、數(shù)控夾具等。為適應(yīng)現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)多品種、中小批量生產(chǎn)的需要，擴(kuò)大夾具的柔性化程度，改變專用夾具的不可拆結(jié)構(gòu)為可拆結(jié)構(gòu)，發(fā)展可調(diào)夾具結(jié)構(gòu)，將是當(dāng)前夾具發(fā)展的主要方向。 2．3．1機(jī)械加工制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) （1）特種加工 它是指一些物理的、化學(xué)的加工方法，如電火花加工、電解加工、超聲波加工、激光加工、離子束加工等。特種加工方法的主要對(duì)象是難加工材料的加工，如金剛石、陶瓷等超硬材料的加工，其加工精度可達(dá)分子級(jí)加工單位或原子級(jí)加工單位，所以它又常常是精密加工和超精密加工的重要手段。特種加工與傳統(tǒng)加工相結(jié)合的復(fù)合加工有較大的發(fā)展前途。 （2）快速成形 利用離散、堆積成形概念，可將一個(gè)三維實(shí)體分解為若干二維實(shí)體制造出來，再經(jīng)堆積而構(gòu)成三維實(shí)體。 （3）精密工程 它包括精密加工的超精密加工技術(shù)、微細(xì)加工和超微細(xì)加工技術(shù)、微型機(jī)械和納米技術(shù)等方面。當(dāng)前，以納米技術(shù)為代表的超精密加工技術(shù)和以微細(xì)加工為手段的微型機(jī)械技術(shù)有重要意義，它們代表了這一時(shí)期精密工程的方向。
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 王先逵編著．機(jī)械制造工藝學(xué)（上下冊(cè)）[M]．北京：清華大學(xué)出版社，1989 ．
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[8] Haffman E G. Jig and Fixture Design.America, VNR Co.,1980.
[9] Boyes W E. Jigs and Fixture .America,SME,1982.
［
2
沈 陽 化 工 大 學(xué) 科 亞 學(xué) 院
本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)成績(jī)考核評(píng)價(jià)表
畢業(yè)設(shè)計(jì)
名 稱
車床撥叉的鉆孔夾具設(shè)計(jì)
專 業(yè)
機(jī)械與交通工程
班級(jí)
機(jī)制1101
姓名
孫震
評(píng)價(jià)人
權(quán)重
評(píng)價(jià)點(diǎn)
得分
指導(dǎo)教師
10
圖紙完備、整潔，設(shè)計(jì)說明書的撰寫質(zhì)量
5
分析、計(jì)算、論證的綜合能力
5
能綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)，獨(dú)立工作能力強(qiáng)
5
畢業(yè)實(shí)習(xí)表現(xiàn)、進(jìn)度表書寫情況
評(píng)閱人
10
設(shè)計(jì)的有重大改進(jìn)或獨(dú)特見解，有一定應(yīng)用價(jià)值
5
設(shè)計(jì)的難度和工作量，結(jié)合本專業(yè)情況
5
計(jì)算、圖紙、公式、符號(hào)、單位是否符合工程設(shè)計(jì)規(guī)范
5
說明書的條理性、語言、書寫、圖表水平
答辯小組
10
設(shè)計(jì)規(guī)格符合要求及答辯規(guī)范程度
10
答辯掛圖準(zhǔn)備情況
10
答辯中思維敏捷，知識(shí)面寬厚程度
10
回答問題的正確性，有無錯(cuò)誤
10
是否有創(chuàng)新意識(shí)，設(shè)計(jì)是否有新意
教師、評(píng)閱人和答辯小組按以上各條的相應(yīng)評(píng)價(jià)點(diǎn)給出得分，合計(jì)總分?jǐn)?shù)。
在總成績(jī)分?jǐn)?shù)中，90-100分為優(yōu)秀，80-89分為良好，70-79為中等，60-69為及格，不足60分為不及格，列入本表右側(cè)成績(jī)欄中。
注意：有嚴(yán)重抄襲現(xiàn)象的學(xué)生成績(jī)應(yīng)定為不及格，有抄襲現(xiàn)象但不嚴(yán)重的學(xué)生成績(jī)應(yīng)降檔處理。指導(dǎo)教師、評(píng)閱人及答辯小組對(duì)此應(yīng)切實(shí)注意，如有不可解決的分歧，可交于院系答辯委員會(huì)裁定。
合計(jì)分?jǐn)?shù)
成績(jī)
答辯小組：
年 月 日
沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯成績(jī)?cè)u(píng)定
沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)于 2015 年 06 月 05 日 審查了 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 專業(yè) 孫震 的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）。
設(shè)計(jì)（論文）題目： 車床撥叉的鉆孔夾具設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)（論文）專題部分： 撥叉的零件分析
夾具零件與主體的設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)（論文）共 頁，設(shè)計(jì)圖紙 張
指導(dǎo)教師：
評(píng) 閱 人：
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)意見：
成績(jī)：
學(xué)院答辯委員會(huì)
主任委員（簽章）
年 月 日
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)答辯記錄
專業(yè)班級(jí): 機(jī)制1101 學(xué) 號(hào) 311202212 姓 名: 孫震
答辯內(nèi)容記錄:
記錄人：
沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院
本科畢業(yè)論文
題 目： 車床撥叉的鉆孔夾具設(shè)計(jì)
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí)： 1101
學(xué)生姓名： 孫 震
指導(dǎo)教師： 邱國俊
論文提交日期： 2015 年 05 月 25 日
論文答辯日期： 2015 年 06 月 04 日
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書
機(jī)械設(shè)計(jì)制作及其自動(dòng)化專業(yè)
1101班
學(xué)生：孫震
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：
車床撥叉的鉆孔夾具設(shè)計(jì)
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容：
1.文獻(xiàn)綜述（不少于3000字）
2.裝配圖及其零件圖
3.計(jì)算說明書
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專題部分：
1、 撥叉的零件分析
2、 夾具零件與主體的設(shè)計(jì)
起止時(shí)間：
2015年3月1日至2015年05月29日
指導(dǎo)教師： 簽字 年 月 日
摘????要
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??畢業(yè)設(shè)計(jì)是在我完成了科亞學(xué)院要求的4年全部的學(xué)業(yè)后進(jìn)行的。3年的理論學(xué)習(xí)和之后半年的在金屬零件加工機(jī)械廠的實(shí)習(xí)，讓我初步的將我學(xué)到的知識(shí)和實(shí)際生產(chǎn)相結(jié)合。讓我有了充分的信心完成對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題。
畢業(yè)課程設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的是機(jī)床撥叉零件的鉆孔夾具，首先我們要對(duì)我們要設(shè)計(jì)的零件有一定的了解，所以我這次選擇的零件是車床撥叉。我了解撥叉的基本作用，然后我根據(jù)零件的基本性質(zhì)和零件圖中各端面的結(jié)構(gòu)去設(shè)計(jì)了撥叉夾具基本的機(jī)構(gòu)。先粗校準(zhǔn)，再精確校準(zhǔn)，然后制定撥叉零件的夾緊方案，最后畫出撥叉零件夾具的裝配圖。
理清了基本思路后，要先查資料，首先百度一下看看其他的零件設(shè)計(jì)，第一可以激發(fā)靈感，第二因?yàn)橹貜?fù)率的原因不可以和別人的相同，所以要想一個(gè)完全不同的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)出來，畢業(yè)設(shè)計(jì)畢竟不是真正的實(shí)際生產(chǎn)，實(shí)際生產(chǎn)看重的是實(shí)用性，經(jīng)濟(jì)性而不是看看是不是有百分之多少的重復(fù)率。但畢業(yè)設(shè)計(jì)不同，并不會(huì)真正的投入實(shí)際生產(chǎn)中，要的就是不同。所以我對(duì)這次的撥叉夾具設(shè)計(jì)要采用一種和實(shí)際生產(chǎn)相差很大的配合結(jié)構(gòu)。，來限制撥叉零件的自由度，完成工件的裝卡。
我借鑒V型塊的機(jī)械結(jié)構(gòu)構(gòu)，設(shè)計(jì)了一種特殊的水平方向V型的特殊壓塊，用2個(gè)V型在撥叉零件的左右兩端限制了5個(gè)自由度（X軸Y軸水平移動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)），用特殊V型塊下方延伸出的結(jié)構(gòu)，限制了撥叉零件的Z軸方向的自由度，完成加緊。零件主體借鑒齒輪油泵主體的結(jié)構(gòu)和多數(shù)夾具的主體結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了本次畢業(yè)課程設(shè)計(jì)的夾具主體。先畫2D草圖。我在工廠從事的就是產(chǎn)品設(shè)計(jì)，有了學(xué)校的基礎(chǔ)很快的掌握了UG的基本的3D設(shè)計(jì)功能，在夾具設(shè)計(jì)完成后，畫3D模型，最后用UG的裝配功能驗(yàn)證圖紙的正確性。也驗(yàn)證了我設(shè)計(jì)的產(chǎn)品的可行性。因?yàn)槲以跈C(jī)械廠上班的原因，我可以利用一些邊角料在休息時(shí)間進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)于設(shè)計(jì)后的夾具在機(jī)床上使用是完全可行。?
我希望在這次機(jī)械設(shè)計(jì)制造的基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)對(duì)自己未來想要從事的工作經(jīng)行一定的適應(yīng)性訓(xùn)練，讓自己在畢業(yè)設(shè)計(jì)中能夠鍛煉自身發(fā)現(xiàn)問題的能力、分析問題的能力、解決問題的人能力、信息查詢的能力?
關(guān)鍵詞：畢業(yè)設(shè)計(jì)，撥叉，夾具
Abstract
Machinofacture technology curriculum design is that we all basic courses , technology basic cose and major part having completed unirsity being in pgress after the speciazed course. This is that we always review for the course,be also that a theory contacts actual train , it occupiest position therefore, in our for three years life. must familiar with the parts, subject to the parts is Bocha . Bocha understanding of the role, followed in with the nature of parts and components in crude, Bocha finalizing the road map process, to draw fixture assembly. C first to check the information, Baidu, the first can stimulate inspiration, the second because the same repetition rate and others can not, so to to a completely different design structure, graduation design after all, not the actual production and actual production value is practical and economy not to take a look at is not can\'t really put into actual production, want to be different. So I have to use a design of the dial fork fixture and the actual production of a to limit the freedom of the fork parts, to complete the work piece of the card.I draw on V type block of mechanical structure, designed a special horizontal V-shaped V block, with two V type in the allocation of the left and the right ends of the fork parts are the five degrees of freedom is limited, structure with the lower part of the special V-shaped block extending, limiting the shifting fork parts of the Z axis direction of the degrees of freedom, stepped up to complete. the main fixture of the graduation course design. The main body of the parts is the main body of the gear pump, and the main structure of the main fixture is designed, and the main body of the fixture is designed.. Draw the 2D sketch first. I engaged in the factory is a product design, the school quickly mastered the UG basic 3D design function, in after the completion of the fixture design, draw 3D model. Finally, the correctness of the assembly function of UG drawing validation. Also verified the feasibility of the product I designed. Because I work in machinery factory, I can test for the rest of the time with some bits and pieces, for design of fixture used in the machine is completely feasible.
For me personally, I hope that through the c urulum design of their future will be further engaged in the work of adaptive training, in the hope that their design can exercise their search information, the work laid for the future A good foundation.
Key words：graduation practice，Bocha ，chucking?
Key?words：graduation?practice，Bocha?，chucking
沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章、機(jī)床的夾具概述
目 錄
一 引言 ................................................... 1
二 機(jī)床夾具概述 ........................................... 2
2.1現(xiàn)代化生產(chǎn)對(duì)夾具新的要求 .............................. 2
2.2機(jī)床夾具與功用 ........................................ 2
2.2.1 機(jī)床的夾具 ......................................... 2
2.2.2 機(jī)床夾具的功能 ..................................... 2
2.3機(jī)床夾具在機(jī)械加工中起到作用 ........................... 3
2.4機(jī)床夾具組成和分類 .................................... 3
2.4.1夾具的組成 .......................................... 3
2.4.2 夾具的基本組成部分 ................................. 3
2.5機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)特點(diǎn) ..................................... 4
2.5.1用加劇裝夾零件的優(yōu)點(diǎn)如下 ............................ 4
2.5.2 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)特點(diǎn) ................................... 4
2.6 機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)要求 .................................... 5
2.6.1 夾具的分類 ........................................ 5
2.6.2 夾緊裝置的作用 ..................................... 6
三 零件的分析 ............................................ 7
3.1零件的作用 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7
3.1.1定位原理及其實(shí)現(xiàn)..................................... 7
3.2零件的工藝分析 ........................................ 7
四 夾具設(shè)計(jì) .............................................．．9
4.1問題的提出 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．.．．.．．．．9
4.2定位基準(zhǔn)的選擇 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．.．．．.．．．．9
4.2.1零件鉆孔分析 ........................................ 9
4.2.2定位元件與夾緊元件的選擇 ........................... 11
4.2.3鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計(jì) .............................. 11
4.2.4夾具精度分析 ....................................... 14
4.2.5夾具體受力分析 ..................................... 15
4.2.6夾具體的零件圖設(shè)計(jì) ................................. 17
4.2.7夾具的主體設(shè)計(jì) ..................................... 18
4.2.8相關(guān)計(jì)算 ........................................... 19
4.2.9夾具裝配 ........................................... 20
五 鉆孔加工 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22
5.1鉆孔工步 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22
5.2擴(kuò)孔工步 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22
5.3粗鉸工步 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22
5.4.精鉸工步．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22
結(jié) 論 ................................................. 23
參考文獻(xiàn) ................................................. 24
致 謝 ................................................．25
6
引 言
設(shè)計(jì)就是對(duì)原有的產(chǎn)品進(jìn)行創(chuàng)新，或者對(duì)針對(duì)一些要求進(jìn)行的創(chuàng)造。
畢業(yè)設(shè)計(jì)是在我們完成了全部的學(xué)業(yè)后進(jìn)行的。3年的理論學(xué)習(xí)和之后半年的在金屬零件加工機(jī)械廠的實(shí)習(xí)，讓我初步的將我學(xué)到的知識(shí)和實(shí)際生產(chǎn)相結(jié)合。讓我有了充分的信心完成對(duì)畢業(yè)課題的設(shè)計(jì)：先要理清了設(shè)計(jì)的基本思路，再去查資料。先想好大致要設(shè)計(jì)的東西?？纯雌渌牧慵O(shè)計(jì)，一可以激發(fā)靈感，二因?yàn)橹貜?fù)率的原因不希望和別人的設(shè)計(jì)差不多，所以要想設(shè)計(jì)一個(gè)完全不同的結(jié)構(gòu)出來，我們要做的畢業(yè)設(shè)計(jì)畢竟不是真正的實(shí)際生產(chǎn)。工廠的實(shí)際生產(chǎn)看重的是實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性。而不會(huì)看是不是有百分之多少的重復(fù)率。但畢業(yè)設(shè)計(jì)不同，多數(shù)設(shè)計(jì)并不會(huì)真正的投入實(shí)際生產(chǎn)，更多的是看重創(chuàng)新能力。是對(duì)即將畢業(yè)的我們的一場(chǎng)考試。所以我對(duì)這次的撥叉夾具設(shè)計(jì)要采用一種和實(shí)際生產(chǎn)相差很大的配合結(jié)構(gòu)來限制撥叉零件的自由度，完成工件的裝卡。我借鑒V型塊的機(jī)械結(jié)構(gòu)構(gòu)，設(shè)計(jì)了一種水平方向V的下部有延伸的特殊夾塊，用2個(gè)特殊V型在撥叉零件的左右兩端限制了5個(gè)自由度，用特殊V型塊下部延伸出的結(jié)構(gòu)，限制了撥叉零件的Z軸方向的自由度，完成加緊。零件主體借鑒齒輪油泵的主體的結(jié)構(gòu)和多數(shù)夾具的主體結(jié)構(gòu)結(jié)合我要加工的撥叉零件，設(shè)計(jì)了本次畢業(yè)課程設(shè)計(jì)的夾具主體。先畫2D草圖，再畫3D模型進(jìn)行裝配。證明圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的正確性。因?yàn)槲以诠S上班的原因，我可以利用一些邊角料在休息時(shí)間進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)于設(shè)計(jì)后的夾具在使用上是完全可以的。熟練使用國家出版發(fā)行的標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械手冊(cè)以及各種文獻(xiàn)的圖表資料。查找本機(jī)械設(shè)計(jì)制造的基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)有關(guān)的各種資料和各種名詞的出處，并能做到足夠了解和運(yùn)用?，F(xiàn)實(shí)生活中，往往有些無法人為操控的變量在影響著一份工作的進(jìn)行。只有把理論巧妙的運(yùn)用到工作中去時(shí)，你才會(huì)明白它到底是怎么一回事。實(shí)習(xí)工作對(duì)于我的畢業(yè)設(shè)計(jì)起了很大的作用，由于在工作中了解到客服的需求，知道任何一個(gè)細(xì)節(jié)不能被忽略，懂得一個(gè)設(shè)計(jì)的實(shí)用性到底有多大。
因個(gè)人能力有限，本機(jī)械設(shè)計(jì)制造的基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)還有很多的不足之處，再此懇請(qǐng)各位老師給予指導(dǎo)和幫助，我將表示真誠的感謝。
第二章機(jī)床的夾具概述
2.1 現(xiàn)代化生產(chǎn)對(duì)夾具新的要求：
1、能快速便捷的安裝新產(chǎn)品以快速投產(chǎn)來縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備的周期；
2、能夠快速準(zhǔn)確的裝夾一組相似性特征的零件；
3、適用可以進(jìn)行高精密加工的高精度的數(shù)控機(jī)床；
4、適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型技術(shù)；
5、采用液壓泵等作為動(dòng)力源的高效夾緊裝置，可以進(jìn)一步提高工人生產(chǎn)率。
2.2 機(jī)床夾具與功用
2.2.1 機(jī)床的夾具
夾具是一種工藝機(jī)械裝備，定義見機(jī)械手冊(cè)，因重復(fù)率不引用。用大白話說就是用來加緊零件用的。夾具可以使用的機(jī)床種類就更多了，可以用在各種各樣機(jī)械制造的過程。
在金屬切削機(jī)床零件中使用的夾具稱為機(jī)床夾具，定義見機(jī)械手冊(cè)，因重復(fù)率不引用。在現(xiàn)代化大規(guī)模機(jī)械化的生產(chǎn)過程中，機(jī)床夾具是一定不能少的工藝機(jī)械裝備，機(jī)床夾具會(huì)直接影響零件、工件、鑄件等等的加工精度、勞動(dòng)工人的單位時(shí)間的生產(chǎn)數(shù)量（就是生產(chǎn)率）和產(chǎn)品的制造所要消耗的本錢（就是生產(chǎn)成本）等，因此夾具的設(shè)計(jì)在工廠的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和樣品制造以及實(shí)際的大量生產(chǎn)和技術(shù)改造中占有特別特別特別重要的地位。床夾具的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)重要的技術(shù)工作，但通常由技術(shù)員或設(shè)計(jì)師兼任。
2.2.2 機(jī)床夾具的功能
夾具的在機(jī)床設(shè)備的作用就就是給零件定應(yīng)該待的位置和夾緊要加工的零件防止在加工的過程中產(chǎn)生松動(dòng)影響加工。
1 機(jī)床夾具的主要功能
① 定位 確定
零件應(yīng)該在什么地方呆著是對(duì)的，用各種亂七八糟配合關(guān)系確定位置
② . 夾緊固定 在零件定位后將其固定在夾具上，使零件在加工過程中待在它該待的地方不亂動(dòng)。由于零件在進(jìn)行加工時(shí)，受到各種外力的作用。如果不將零件按在那，它就會(huì)四處亂動(dòng)甚至跑出去了，因此夾具的夾緊與固定為零件提高了安全和可靠的加工環(huán)境。
⑵ 、機(jī)床夾具的特殊功能
機(jī)床夾具的特殊功能有對(duì)刀和導(dǎo)向。
① 對(duì)刀 調(diào)刀具和夾具還有零件的位置讓它們到對(duì)的地方待著去，這樣干活能跟快。
② 導(dǎo)向 用了鉆模板和鉆套，能快點(diǎn)確定鉆頭改在什么地方鉆孔。故立式鉆床夾具俗稱為鉆模。鏜床夾具俗稱鏜模也是具有導(dǎo)向的功能的。
2.3機(jī)床夾具在機(jī)械加工中起到的作用
機(jī)械加工中，使用夾具的主要目的有6個(gè)方面。在設(shè)計(jì)機(jī)械夾具的時(shí)候應(yīng)該綜合考慮零件機(jī)械加工的技術(shù)要求。
2.4機(jī)床夾具組成和分類
2.4.1夾具的組成
1、系統(tǒng)元件 2、夾緊元件 3、夾具體 4、連接元件 5、對(duì)刀與導(dǎo)向裝置 6、其他元件或裝置
2.4.2夾具的基本組成部分：
各種夾具里面的樣長得都不一樣。按照主要用來干什么分的話，夾具的基本上：由定位元件，夾緊裝置和夾具體三種東西組成的。
⑴定位元件
零件定位基準(zhǔn)面的長什么樣定下來了，定位元件的結(jié)構(gòu)長什么樣也就定下來了。
⑵夾緊裝置
鉸鏈壓板、螺釘、夾緊裝置等。
⑶夾具體
通常機(jī)械夾具作為鑄鐵件的結(jié)構(gòu)、鍛造件結(jié)構(gòu)、電焊，旋轉(zhuǎn)體形和底坐等各式各樣的定位元件，夾具主體上那旮旯都有長什么樣。
2.5 機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)特點(diǎn)：
2.5.1 用夾具裝夾零件的優(yōu)點(diǎn)如下：
⑴保證加工精度
保證夾具、刀具、零件位置都對(duì)。加工的產(chǎn)品好
⑵提高工人的單位時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)的產(chǎn)品數(shù)量
保證夾具、刀具、零件位置都對(duì)，省的工人來回調(diào)，干活快了，生產(chǎn)的就多了
⑶能擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍，增強(qiáng)機(jī)床的適用性。
⑷能降低成本
工人干活快了，生產(chǎn)的零件好了，廢品少了。生產(chǎn)率自然就提高了
⑸改善工人的勞動(dòng)條件
方便、省力、安全，工人干活省力就跟有勁干活，干的就多了
2.5.2機(jī)床夾具設(shè)計(jì)特點(diǎn) ：
（1）、要有一定的設(shè)計(jì)與制造周期，通常是沒有條件和時(shí)間對(duì)夾具的原理性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和對(duì)夾具進(jìn)行太復(fù)雜的計(jì)算工作；
（2）、夾具的加工精度是大多數(shù)零件的加工精度的三倍；
（3）、夾具在大多數(shù)情況下是單獨(dú)加工制造的，重復(fù)加工制造的機(jī)會(huì)，通常要求機(jī)械夾具在投產(chǎn)時(shí)可以一次成功。
（4）、夾具的使用和操作工人的關(guān)系十分密切，要求夾具的使用與零件的生產(chǎn)條件和工人的操作熟練度要密切結(jié)合。
（5）、夾具的通用性差，一般都是自己家廠子要用就自己造了，基本沒有到市場(chǎng)上賣的，沒有社會(huì)協(xié)作制造條件，設(shè)計(jì)者一般都兼任的夾具設(shè)計(jì)，我就是這樣管產(chǎn)品設(shè)計(jì)還要設(shè)計(jì)模具。要熟悉夾具的制造工藝及夾具的加工方法，以滿足零件的設(shè)計(jì)。
2.6 機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)要求：
設(shè)計(jì)夾具時(shí)，必須滿足一下的四項(xiàng)基本要求
（1）、要保證零件的加工精度 零件在夾具中應(yīng)該待在那，機(jī)械夾具在機(jī)床上應(yīng)該待在那，刀具的正確。
（2）、保證工人在使用和進(jìn)行加工制造時(shí)的安全；
（3）、能完成加工零件的生產(chǎn)率要求
（4）、夾具要有一定的使用壽命和經(jīng)濟(jì)效應(yīng)
2.6.1 夾具的分類
⑴ 按夾具的應(yīng)用范圍分類
① 通用夾具 通用夾具是指在大多數(shù)機(jī)床上可以廣泛性使用的通用夾具
② 專用夾具 專用夾具是指專門為某一種零件的某一工序設(shè)計(jì)的夾具。
③ 成組夾具 在生產(chǎn)中，有時(shí)由于加工批量較小。
④ 組合夾具 組合夾具是在夾具零、部件標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)上種適應(yīng)多品種、小批量生產(chǎn)的新型夾具。
⑵ 夾具上的動(dòng)力源分類
①手動(dòng)夾具 用手控制安裝的夾具就是手動(dòng)夾具，一定要有助力裝置和自鎖裝置。制造簡(jiǎn)單，但使用不方便
②氣動(dòng)夾具 用壓縮空氣的方式控制的就是氣動(dòng)夾具 ，有較大的加緊力，炒作方便快捷。但生產(chǎn)時(shí)間長，成本高。
2.6.2夾緊裝置的作用
夾具在工廠的零件加工中有著重很大的作用，夾具額的用途也是特別的廣泛。總結(jié)一下基本上就是這幾個(gè)作用：
⑴能保證加工精度
能保證加工精度，是加工的精度維持在一個(gè)固定的水平上 。夾具在工廠工人干活中最基本作用就是保證零件相對(duì)與夾具的位置精度。由于零件改在夾具的什么地方，夾具蓋、該按在機(jī)床的什么地方早就決定好了，所以保證特別容易的找到零件應(yīng)該待在什么地方，且不受各種特殊情況的影響，加工精度可以保證十分穩(wěn)定。
2．縮短調(diào)節(jié)機(jī)器時(shí)間，提高工人的單位時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)的產(chǎn)品數(shù)量
使用夾具分倆個(gè)步驟，一是把夾具按在機(jī)床上，調(diào)好了，二是把零件放到夾具里，擺立正了。安裝夾具的時(shí)候一般都要用到定位銷啊對(duì)刀塊啊什么的，定位原件。而安裝零件的時(shí)候就要用到V型塊之類的輔助零件，我的課程設(shè)計(jì)中就設(shè)計(jì)了一種特殊的V型，用來轉(zhuǎn)卡撥叉零件。這些都可以有效的減少調(diào)節(jié)機(jī)器的時(shí)間，提高工人的單位時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)的產(chǎn)品數(shù)量。
3.擴(kuò)大機(jī)床工藝范圍和改變機(jī)床用途
在單獨(dú)零件生產(chǎn)量小的情況下，零件的樣式多、要求的必要尺寸多，而機(jī)床的種類少，數(shù)量也少的情況下?？梢栽O(shè)計(jì)一機(jī)多用型的夾具，兼顧到多種的零件要求，設(shè)計(jì)一個(gè)統(tǒng)一的夾具主體，通過輔助的夾具零件來完成多種零件的加工
4．降低對(duì)工人的技術(shù)要求和減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度
用專門的夾具安裝要加工的零件，定位省事、速度塊，對(duì)工人要求??；設(shè)計(jì)帶有助力裝置的可以減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。
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沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章、零件的分析
第三章、零件的分析
3.1零件的作用
沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院機(jī)械與交通工程系一共分配了近20多個(gè)課題，我選擇了夾具設(shè)計(jì)，而我所選擇設(shè)計(jì)夾具是為了加工車床撥叉。撥叉在車床的變速機(jī)構(gòu)里，撥叉是作為換擋使用的。零件上方的φ20孔與操縱機(jī)構(gòu)相連，二下方的φ50半孔則是用于與所控制齒輪所在的軸接觸。通過撥叉上方的受力改變撥叉的受力去撥動(dòng)下方的齒輪，以達(dá)到變速的效果。
3.1 .1定位原理及其實(shí)現(xiàn)
根據(jù)被加工零件的物理結(jié)構(gòu)特征，去選擇零件的定位基準(zhǔn)，來實(shí)現(xiàn)6點(diǎn)定位原理,零件的一面為定位基準(zhǔn)面，約束了垂直方向（Z軸方向）的轉(zhuǎn)動(dòng)；水平方向（x軸向）的移動(dòng)；水平方向(y軸向)的轉(zhuǎn)動(dòng)3個(gè)自由度。短定位銷約束了垂直方向（Z軸方向）的移動(dòng)；水平方向(y軸向)的移動(dòng)2個(gè)自由度。圓柱形定位銷或長定位銷（是定位銷其實(shí)就行）約束了水平方向（x軸向）的轉(zhuǎn)動(dòng)1個(gè)自由度。消除了6個(gè)自由度
3.2零件的工藝分析
零件的材料為灰鐵二百（HT200）是脆性材料，不能鍛造、沖壓，所以我們用鑄造的方式生產(chǎn)撥叉零件，鑄造性能不錯(cuò)，切削加工性能優(yōu)良。
撥叉的實(shí)際效果圖
撥叉加工的表面及位置要求：可以先銑平端面，對(duì)夾具要加緊的位置進(jìn)行打磨，達(dá)到技術(shù)要求后，進(jìn)行夾具的裝卡。定位號(hào)后對(duì)倆邊的2個(gè)φ20孔進(jìn)行鉆孔加工并且保證位置精度要求。
加工孔的位置
4個(gè)V型塊6個(gè)限制自由度，保證工件的夾緊。
撥叉零件6自由度限制示意圖
沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章、夾具設(shè)計(jì)
第四章、 夾具設(shè)計(jì)
我對(duì)這次的撥叉夾具設(shè)計(jì)要采用一種和實(shí)際生產(chǎn)相差很大的配合結(jié)構(gòu)來限制撥叉零件的自由度，完成工件的裝卡。我借鑒V型塊的機(jī)械結(jié)構(gòu)構(gòu)，設(shè)計(jì)了一種水平方向V的下部有延伸的特殊夾塊，用2個(gè)特殊V型在撥叉零件的左右兩端限制了5個(gè)自由度，用特殊V型塊下部延伸出的結(jié)構(gòu)，限制了撥叉零件的Z軸方向的自由度，完成加緊。零件主體借鑒齒輪油泵的主體的結(jié)構(gòu)和多數(shù)夾具的主體結(jié)構(gòu)結(jié)合我要加工的撥叉零件，設(shè)計(jì)了本次畢業(yè)課程設(shè)計(jì)的夾具主體。先畫2D草圖，再畫3D模型進(jìn)行裝配。證明圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的正確性。因?yàn)槲以诠S上班的原因，我可以利用一些邊角料在休息時(shí)間進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)于設(shè)計(jì)后的夾具在使用上是完全可以的。熟練使用國家出版發(fā)行的標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械手冊(cè)以及各種文獻(xiàn)的圖表資料。
和師傅商量在工廠實(shí)際考察一下后，決定用將我設(shè)計(jì)的這套夾具將用于Z525立式鉆床上。刀具為M6絲錐M6HSSH2，以及∮4的高速鋼麻花鉆。
4.1問題的提出
為了保證鉆孔的定位精確，對(duì)其他部位的加工精度也要求較高。對(duì)與零件的自由度限制要求極高，造成定位困難。對(duì)鑄件的加工量可能會(huì)很大。
4.2定位基準(zhǔn)的選擇
在零件方便定位和工人操作的方便角度考慮，選擇∮20孔為基準(zhǔn)，即以4個(gè)V型塊相互配合限制了零件的6個(gè)自由度，使撥叉零件完全定位。再使用快速螺旋卡緊機(jī)構(gòu)進(jìn)行卡緊，完成零件的裝卡。
4.2.1零件鉆孔分析
零件共有兩個(gè)孔要被加工：
以其中一個(gè)φ20為中心的加工表面
這一組加工表面包括：φ20的孔，以及其上下端面，上端面與孔有位置要求。
另一組與其中軸線對(duì)齊，且加工面是同一水平面
由上面分析可知，加工時(shí)應(yīng)先加工一組表面，再以這組加工后表面為基準(zhǔn)加工另外一組。工人的操作基本相同。
4.2.2定位元件與夾緊元件的選擇
《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》GB/T119.2-2000 GB/T 119.2-2000選用Φ10的圓柱定位銷
4.2.2-1圖 （圓柱定位銷）
根據(jù)設(shè)計(jì)需要選用Φ27的導(dǎo)栓
4.2.2-2圖（導(dǎo)栓）
根據(jù)設(shè)計(jì)需要，在《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》，表2-1-3，壓塊選用槽面壓塊（GB 2172-80）
4.2.2-3圖 槽面壓塊（GB 2172-80）
4.2.3鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計(jì)
⑴鉆套襯套分析
在鉆床的使用上為了方便加工，增加工人的單位時(shí)間內(nèi)的零件產(chǎn)量，一定使用鉆套，襯套。在鉆套，襯套的選擇上，要先考慮到作為易磨損的總被消耗的小型零部件，的價(jià)格問題，耐用問題，安裝配合的廣泛性問題，還有安裝的難易程度和工人的實(shí)際水平都是要選取鉆套和襯套要考慮的。在前期工作中，在老師的指導(dǎo)下，對(duì)機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)這本書仔細(xì)的看了一遍，對(duì)于鉆套和襯套有著十分詳細(xì)的分類和介紹。在選擇鉆套和襯套的時(shí)候就按照這本手冊(cè)上的表格進(jìn)行的挑選。
⑵鉆套和襯套的選擇
撥叉的螺紋底孔的加工，只需要在鉆床上進(jìn)行鉆削加工后粗鏜就能滿足加工要求?？紤]到鉆套可能出現(xiàn)的磨損。
所以參照《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》，表4.2.3-1選用可換鉆套（GB2264-80），當(dāng)磨損就可更換。與其裝配的是鉆套用襯套（GB2263-80），查表4.2.3-2可得。起固定的是鉆套螺釘（GB2268-80），查表4.2.3-3可得。
19
4.2.3-1圖 可換鉆套
表4.2.3-1 可換鉆套
d
D
H
h
C
r
基本
尺寸
極限
偏差
基本
尺寸
極限
偏差
6.5
+0.028
+0.013
12
+0.018
+0.007
22
18
20
10
4
7
0.5
1.5
1.5
16
4.2.3-2圖 鉆套用襯套
表4.2.3-2 鉆套用襯套
d
D
H
h
基本尺寸
極限偏差
基本尺寸
極限偏差
12
+0.034
+0.016
18
+0.023
+0.012
22
20
4
1.5
4.2.3-3圖 鉆套螺釘
表4.2.3-3 鉆套螺釘
d
L1
d1
D
d2
L
L0
n
t
基本尺寸
極限偏差
基本尺寸
極限偏差
M6
4
+0.200
+0.050
9.5
-0.040
-0.130
16
4.4
18
10
1.5
2
鉆模板選用伸出式鉆模板，先將特殊V型塊用螺釘固定在鉆模板上。將零件放進(jìn)V型塊內(nèi)固定好后用導(dǎo)栓把磚模板固定在夾具主體上。安裝銷定位，后用螺釘鉆模板擰緊在夾具主體上。安裝完成后檢查零件是否松動(dòng)。以保證設(shè)計(jì)的正確性。
4.2.4夾具精度分析
⑴夾具精度分析
零件安裝到夾具中，夾具轉(zhuǎn)配到在機(jī)床上，開始加工之前，機(jī)床、夾具、零件會(huì)形成一個(gè)封閉的加工系統(tǒng)。機(jī)床、夾具、零件、刀具之間相互聯(lián)系，最后形成要加工的零件和機(jī)床的刀具之間的對(duì)的位置關(guān)系。因此在對(duì)夾具的設(shè)計(jì)中，當(dāng)夾具的各個(gè)零件與主體質(zhì)檢的配合好了，形成完整的夾具，夾具的結(jié)構(gòu)方案確定后，應(yīng)該對(duì)所設(shè)計(jì)出來夾具和夾具零件進(jìn)行精度的分析和誤差計(jì)算。
⑵誤差計(jì)算
因?yàn)楸竟ば蛑恍枰@螺紋底孔，所以對(duì)孔的精度可以沒有考慮。因?yàn)槭橇@，對(duì)角度限位法，在Z軸方向上可能存在向轉(zhuǎn)動(dòng)。需要進(jìn)行一定的計(jì)算以確保設(shè)計(jì)出的夾具能正確的加工出零件來。
轉(zhuǎn)角定位誤差：
4.2.4圖 轉(zhuǎn)角誤差分析圖
除了上面的誤差外，影響孔位置度的因素還有：
1）、鉆模板上裝襯套孔的尺寸公差：
2）、襯套與鉆套配合的最大間隙：
3）、鉆套與鉆頭配合的最大間隙：
4）、鉆套的同軸度公差：
∴綜合誤差為：
能滿足零件要求。
4.2.5夾具體受力分析
⑴.夾緊力方向的選擇
①夾緊力的方向分析
夾緊力的方向應(yīng)方便定位零件，而不能破壞零件的定位，影響要加工零件的自由度。所以主加緊力會(huì)垂直與要加工的平面，防止定位銷或者其他定位方式干涉了零件的加工。夾緊力的方向應(yīng)該和與被加工零件剛度大的方向保持一致，以減小零件變形量。
夾緊力的方向應(yīng)與切削力、被加工零件重力方向一致，可以減少零件所需的夾緊力。根據(jù)以上的結(jié)論，分析得:
4.2.5-1 圖 夾緊力方向的選擇
.②夾緊力方向的選擇
如圖4.2.5-1示，零件的定位面應(yīng)該的左端面，并且是以撥叉左側(cè)的圓柱體上端面為第一定位基準(zhǔn)面。用4個(gè)特殊V型塊來限制撥叉零件的6個(gè)自由度，夾緊力方向應(yīng)指向第一定位基準(zhǔn)的原則可以確定該夾具的夾緊力方向應(yīng)與撥叉左圓柱體的軸線方向一致，并且零件在圓柱徑向方向上的剛度明顯比在軸線方向上的剛度小，根據(jù)夾緊離的方向應(yīng)盡量與零件剛度大的方向一致，以減小零件變形的基本原則，本夾具的夾緊方向仍然為圓柱軸線方向上。
⑵夾緊力作用點(diǎn)的選擇
① 夾緊力作用點(diǎn)
夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)正對(duì)于支承被加工零件所形成的穩(wěn)定受力區(qū)域內(nèi)，以保證被加工零件已獲得的位置不變。夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)處于被加工零件剛性較好的部位，以減小撥叉零件的夾緊變形。夾緊力的作用點(diǎn)和支承點(diǎn)應(yīng)盡量靠近切削部位，以提高零件切削部位的剛度和抗振性，夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)盡量使各支承處的接觸變形均勻，以減小加加工誤差。要保持受力均勻，形變均勻，切削力分布均勻。以保證被加工零件的加工精度、和零件的生產(chǎn)率。
4.2.5-2圖 夾緊力作用點(diǎn)的選擇
② 夾緊力作用點(diǎn)的選擇
根據(jù)以上夾緊力作用點(diǎn)的選擇原則并結(jié)合本次設(shè)計(jì)的夾具的具體情況分析，
如圖4.2.5-2圖所示。得：夾緊力作用點(diǎn)為零件圓柱右端面。
夾具主體，固定在鉆床上。放置撥叉限制自由度
4.2.6夾具體的零件圖設(shè)計(jì)。
V型壓塊設(shè)計(jì)
V型座用于用來支承軸、管、套筒等圓柱形零件，使零件軸心線平行于平臺(tái)工作
我借鑒眾多V型塊的機(jī)械結(jié)構(gòu)構(gòu)，設(shè)計(jì)了一種水平方向V型用于限制撥叉左右的圓柱體，V型下部有延伸的特殊夾塊并留鉆孔的工作空間，用2個(gè)特殊V型在撥叉零件的左右兩端限制了5個(gè)自由度，用特殊V型塊下部延伸出的結(jié)構(gòu)，限制了撥叉零件的Z軸方向的自由度，并保留加工的鉆頭活動(dòng)的空間，可以很好的完成工件的加緊。
為了進(jìn)行裝卡在V型塊主體后部加工4個(gè)螺孔（M8*2和M5*2）。
4個(gè)V型塊配合，限制撥叉的6個(gè)自由度來固定撥叉
4.2.7夾具的主體設(shè)計(jì)
夾具主體用的是延伸型鉆模板，上部預(yù)留鉆床加工的直孔,為裝卡V型壓塊需加工出8個(gè)螺孔（M8*4和M5*4）.
零件主體借鑒齒輪油泵主體的結(jié)構(gòu)和多數(shù)夾具的主體結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)的減料和安裝方便降低生產(chǎn)成本考慮，主體采用空心的結(jié)構(gòu)。后部3個(gè)圓柱體用于支撐和固定鉆模板，前面用銑床加工出一個(gè)平面和鉆8個(gè)螺孔（M8*4和M5*4）用于裝配V型塊。
4.2.8相關(guān)計(jì)算
①切削力和卡緊力計(jì)算
本步加工可按鉆削估算卡緊力。實(shí)際效果可以保證可靠的卡緊。
軸向力
扭矩
由于扭矩很小，計(jì)算時(shí)可忽略。
卡緊力為
取系數(shù) S1=1.5 S2=S3=S4=1.1
則實(shí)際卡緊力為 F’=S1*S2*S3*S4*F=10.06N
指定可靠的卡緊力。
②定位誤差分析
本工序采用2面4個(gè)V型塊，加緊零件，在水平方向受力，垂直反向加緊。裝卡方式零件自重不會(huì)對(duì)零件的定位產(chǎn)生影響，零件不在在定位銷正上方，就不會(huì)對(duì)零件產(chǎn)生干擾。
③ 機(jī)械卡具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說明
夾具的卡緊力不太大，可以手動(dòng)卡緊。夾具主體具上蓋上設(shè)置有鉆套，可以幫助工人快速找到要鉆孔的位置。
4.2.9夾具裝配
在相關(guān)配合結(jié)構(gòu)，組裝夾具
先安裝夾具體下，裝到鉆床上夾緊。再將2個(gè)V型塊用螺釘裝到夾具主體下上。再將2個(gè)V型塊用螺釘轉(zhuǎn)卡到夾具主體的上蓋上。裝卡撥叉零件。蓋上上蓋。用3個(gè)導(dǎo)栓將夾具的上下部分固定在一起。擰緊防止在加工過程中松動(dòng)，對(duì)零件加工產(chǎn)生影響。
第五章鉆孔加工
5.1鉆孔工步：
鉆孔的基本時(shí)間可由公式 tj =L/fn=(l+l1+l2)/fn 求得： l=40mm; l2=0mm; l1=D/2*cotkr+(1~2)=1.09mm; f=0.26mm/r;n=392mm/r.。 將上述結(jié)果代入公式，則該工序的基本時(shí)間： tj=(40mm+1.09mm) /(0.26mm/min* 392r/min)= 0.4min=24s。
5.2擴(kuò)孔工步：
鉆孔的基本時(shí)間可由公式 tj =L/fn=(l+l1+l2)/fn 求得： l=40mm; l2=2mm; l1=D/2*cotkr+(1~2)=1.654mm; f=1.0mm/r;n=1360mm/r.。 將上述結(jié)果代入公式，則該工序的基本時(shí)間： tj=(40mm+1.654mm+2mm)/(1.0mm/min*1360r/min) =0.03min=0.18s。
5.3粗鉸工步：
鉸圓柱孔的基本時(shí)間可由公式 tj =L/fn=(l+l1+l2)/fn 求得：按kr=15、ap=（D-d）/2=（19.94-19.8）/2=0.07 查得l1=0.19mm; l2=13mm; 而l=40mm; f=0.8mm/r; n=195r/min.。 將上述結(jié)果代入公式，則該工序的基本時(shí)間： tj=(40mm+0.19mm+13mm)/(0.8mm/min*195r/min)=0.34min=20.4s
5.4.精鉸工步
可由公式 tj =L/fn=(l+l1+l2)/fn 求得：按kr=15、ap=（D-d）/2=（20-19.94）/2=0.03 查得l1=1.1mm; l2=45mm; 而l=40mm; f=0.3 mm/r; n=140 r/min.。
將上述結(jié)果代入公式，則該工序的基本時(shí)間 tj=(40mm+1.1mm+45mm)/(1.3mm/min *140r/min)=2.05min=123s。
結(jié) 論
?這次設(shè)計(jì)徹底的完成了，對(duì)我這四年的學(xué)習(xí)也算有了一個(gè)交代。
畢業(yè)設(shè)計(jì)是在我們完成了全部的學(xué)業(yè)后進(jìn)行的。3年的理論學(xué)習(xí)和之后半年的在金屬零件加工機(jī)械廠的實(shí)習(xí)，讓我初步的將我學(xué)到的知識(shí)和實(shí)際生產(chǎn)相結(jié)合。讓我有了充分的信心完成對(duì)畢業(yè)課題的設(shè)計(jì)。
我這次機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的畢業(yè)課程設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的是機(jī)床撥叉零件的鉆孔夾具，首先我們要對(duì)我們要設(shè)計(jì)的零件有一定的了解，所以我這次選擇的零件是車床撥叉。我了解撥叉的基本作用，然后我根據(jù)零件的基本性質(zhì)和零件圖中各端面的結(jié)構(gòu)去設(shè)計(jì)了撥叉夾具基本的機(jī)構(gòu)。先粗校準(zhǔn)，再精確校準(zhǔn)，然后制定撥叉零件的夾緊方案，最后畫出撥叉零件夾具的裝配圖。
先查資料，首先百度一下看看其他的零件設(shè)計(jì)，激發(fā)了我的靈感讓我想出了特殊V型塊這種零件的想法，因?yàn)橹貜?fù)率的原因我避免和別人的相同畢業(yè)設(shè)計(jì)成果，想出了一個(gè)完全不同的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)出來，畢業(yè)設(shè)計(jì)畢竟不是真刀真槍的去生產(chǎn)，實(shí)際生產(chǎn)還是看重實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性，對(duì)于創(chuàng)新和新穎的要求還是不高。并不是看中樣式是不是和別人的是否相似。但畢業(yè)設(shè)計(jì)不同，至少我的這個(gè)設(shè)計(jì)并不會(huì)真正的投入實(shí)際生產(chǎn)中，追求的就是和別人不同的設(shè)計(jì)方案。所以我對(duì)這次的撥叉的夾具，設(shè)計(jì)了一種和實(shí)際工廠生產(chǎn)中使用的夾具差別很大的配合結(jié)構(gòu)。來限制撥叉零件的自由度，完成工件的裝卡。我借鑒V型塊的機(jī)械結(jié)構(gòu)構(gòu)，設(shè)計(jì)了一種特殊的水平方向?yàn)閂型的V型塊，用2個(gè)V型在撥叉零件的左右兩端限制了5個(gè)自由度，用特殊V型塊下方延伸出的結(jié)構(gòu)，限制了撥叉零件的Z軸方向的自由度，完成加緊。零件主體借鑒油箱主體的結(jié)構(gòu)和多數(shù)夾具的主體結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了本次畢業(yè)課程設(shè)計(jì)的夾具主體。我在工廠從事的就是產(chǎn)品設(shè)計(jì)，有了學(xué)校的基礎(chǔ)很快的掌握了UG的基本的3D設(shè)計(jì)功能，在夾具設(shè)計(jì)完成后，我用UG對(duì)夾具進(jìn)行了裝配，驗(yàn)證了我設(shè)計(jì)的圖紙的可行性。?因?yàn)槲以诠S上班的原因，我可以利用一些邊角料在休息時(shí)間進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)于設(shè)計(jì)后的夾具的使用上是完全可行。
畢業(yè)設(shè)計(jì)終歸是一場(chǎng)考試，和實(shí)踐不同，但我借次掌握了如何駕馭實(shí)際要求和理論作業(yè)的應(yīng)對(duì)方法，畢竟一個(gè)最求實(shí)用和經(jīng)濟(jì)利益。而另一個(gè)只是一份作業(yè)要的就是好看漂亮而已。
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沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 致謝
致 謝
在沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院生活的四年里，我學(xué)到了很多。懂得了很多。這是我人生里一筆寶貴的財(cái)富。每位老師的諄諄教。大學(xué)生活的美好時(shí)光轉(zhuǎn)瞬即逝，彈指一揮間，我將要完全的步入到這個(gè)社會(huì)，這個(gè)充滿了驚喜，卻又會(huì)讓我有些許忐忑的社會(huì)。首先，我要感謝沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院，學(xué)校給我們安排了一個(gè)充分的實(shí)習(xí)時(shí)間的機(jī)會(huì)，其實(shí)開始我并不是很理解學(xué)校為什么要把我們所有的課程趕在大學(xué)三年前全部完成。但是，當(dāng)我在接觸到了我的實(shí)習(xí)崗位時(shí)，我驀然明白了學(xué)校的良苦用心，我們平時(shí)在課堂上學(xué)習(xí)到的理論幾乎是接近完美，亦或者是把可控制因素考慮到其中的知識(shí)，但現(xiàn)實(shí)生活中，往往有些無法人為操控的變量在影響著一份工作的進(jìn)行。只有把理論巧妙的運(yùn)用到工作中去時(shí)，你才會(huì)明白它到底是怎么一回事。實(shí)習(xí)工作對(duì)于我的畢業(yè)設(shè)計(jì)起了很大的作用，由于在工作中了解到客服的需求，知道任何一個(gè)細(xì)節(jié)不能被忽略，懂得一個(gè)設(shè)計(jì)的實(shí)用性到底有多大。所以，在該次老師安排的設(shè)計(jì)中，也還算得上是得心應(yīng)手。接下來，我要感謝邱老師，老師細(xì)心耐心的指點(diǎn)了設(shè)計(jì)中每一處存在的問題，使我的思維變得更加的縝密，同時(shí)，老師也會(huì)提出一些問題，指引我去更好的完善自己的設(shè)計(jì)，從邱老師的身上，我學(xué)到的更多的是思維上的拓展。其次，我要感謝沈陽乾赫泡塑有限公司，是他們給予了我這個(gè)實(shí)習(xí)機(jī)會(huì)，在工作中讓我獨(dú)當(dāng)一面，給予了我充分的信任，作為我們公司的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，我常常會(huì)被拍到合作公司去溝通相關(guān)問題，雖然有時(shí)會(huì)受到批評(píng)，但會(huì)更加讓我明白了自己的責(zé)任，我的師父劉老師是位有著資深經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)者，他會(huì)把自己畢生學(xué)到的東西無私的傳授給我，讓我拓寬了自己的視野，沉淀了自己的心性。最后，謝謝15308的小伙伴們，大學(xué)四年，有你們陪伴，生活多姿多彩，讓我們共同奮斗，書寫人生美麗恩篇章，加油！
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沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 附錄
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