組合機床夾具設計說明書

1、目錄1.緒論11.1機床夾具的概念與功用11.2機床夾具的分類11.3機床夾具發(fā)展的現(xiàn)狀及發(fā)展方向21.4組合機床夾具的優(yōu)勢及類型31.4.1組合機床夾具的優(yōu)勢31.4.2組合機床夾具的類51.5設計方案的提出52.工序圖的分析62.1泵體的結(jié)構特點62.2泵體的工藝分析62.3泵體加工的工序安排83.工件在夾具中的定位83.1工件定位的基本原理83.2工件定位方案的確定93.2.1定位基準的選擇93.2.2定位支承元件的選用與設計93.3一面兩孔方案的設計103.3.1支承板的選用103.3.2伸縮式定位銷的設計113.4定位誤差的計算124.工件在夾具中的夾緊134.1夾緊力的確定144.

2、2夾緊裝置的設計154.2.1夾緊裝置動力源的選擇154.2.2常用夾緊機構的選擇165. 刀具導向裝置175.1刀具導向裝置的分類175.2固定式導套的設計176.總圖設計197.結(jié)論19參考文獻21致謝22附錄231.緒論夾具是指在機械制造過程中用以定位夾緊工件、確定工件與機床和刀具的相對位置，以提高加工精度和效率的裝置。隨著科學技術的發(fā)展，在現(xiàn)代機械制造業(yè)中，由于大量的加工操作需要裝夾，因此，夾具在制造過程的工藝設備（刀具、夾具、檢測設備及模具的選擇和設計1）中起著舉足輕重的作用。其主要應用于有機加工、焊接、裝配和檢驗過程中，直接影響加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率和制造成本。1.1機床夾具的概念與功

3、用機床夾具2是零件在機床上加工時，用以裝夾工件（和引導刀具）的一種工藝裝備。其裝夾過程包括定位（工件在夾具中的定位和夾具在機床中的定位）和夾緊，前者用以保證工件在機床上獲得準確的位置，后者用以保證工件在加工過程中能承受各種力的作用而始終保證這一準確位置不變。機床夾具在機械加工中起著十分重要的作用，歸納起來，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：縮短輔助時間，提高勞動生產(chǎn)率，降低加工成本保證加工精度，穩(wěn)定加工質(zhì)量降低對工人的技術要求，減輕工人的勞動強度，保證生產(chǎn)安全擴大機床的工藝范圍，實現(xiàn)“一機多能”在自動化生產(chǎn)和流水線生產(chǎn)中，便于平衡生產(chǎn)節(jié)拍1.2機床夾具的分類機床夾具的種類很多，分類方法千差萬別，既可按使

4、用的機床分類，也可按所使用的動力源分類，但為了設計、制造和管理的方便，應用最多的是按夾具的應用范圍分類。按此分類方法，常用的夾具有通用夾具、專用夾具可調(diào)夾具、組合機床夾具和自動線夾具五大類3。通用夾具通用夾具是指結(jié)構、尺寸已標準化，且具有一定通用性的夾具，如三爪自定心卡盤、四爪單動卡盤、臺虎鉗、萬能分度頭、中心架等。其特點是適用性強、不需調(diào)整或稍加調(diào)整即可裝夾一定形狀范圍內(nèi)的各種工件。這類夾具一般由專業(yè)工廠生產(chǎn)，并作為機床的附件提供給用戶，由于其加工精度不高，生產(chǎn)率較低，故主要用于單件和中小批生產(chǎn)、裝夾形狀比較簡單和加工精度要求不太高的工件4。專用夾具 專用夾具是指專為某一工件的某道工序的加工

5、而專門設計的夾具，具有結(jié)構緊湊，操作迅速、方便等優(yōu)點，可以保證較高的加工精度和生產(chǎn)效率，但生產(chǎn)準備周期較長。當產(chǎn)品或零件的工藝過程變更時，此類夾具將由于無法繼續(xù)使用而報廢，故其只適用于產(chǎn)品固定和工藝過程穩(wěn)定的大批量生產(chǎn)中?？烧{(diào)夾具可調(diào)夾具是指對不同類型和尺寸的工件，調(diào)整或更換原來夾具上的個別定位和夾緊元件便可使用的夾具。它一般分為通用可調(diào)夾具和成組可調(diào)夾具兩種。前者通用范圍大，適用性廣，加工對象不太固定；后者是專門為成組工藝中的某組零件設計的，調(diào)整范圍僅限于本組內(nèi)的工件。多用于多品種、小批量生產(chǎn)中。組合機床夾具組合機床夾具5是在機床夾具零部件標準化的基礎上，由一整套預先制造好的，具有各種不同形

6、狀、不同規(guī)格尺寸的標準元件和合件，按照組合化的原理，針對工件的加工要求組裝成的各種裝用夾具。這類夾具由專業(yè)廠家制造，具有靈活多變，萬能性強，制造周期短、元件能反復使用的特點，特別適用于新產(chǎn)品的試制和單件小批生產(chǎn)。自動線夾具自動線夾具一般分為固定式夾具和隨行夾具兩種，其中固定式夾具與專用夾具相似，隨行夾具在使用中隨著工件一起運動，并將工件沿著自動線從一個工位移至下一個工位進行加工。1.3機床夾具發(fā)展的現(xiàn)狀及發(fā)展方向隨著科學技術的不斷進步，最早出現(xiàn)于18世紀后期的夾具已經(jīng)從一種輔助工具發(fā)展成為門類齊全的工藝裝備。國際生產(chǎn)研究協(xié)會的統(tǒng)計表明，目前中、小批多品種生產(chǎn)的工件品種已占工件種類總數(shù)的85左右

7、?，F(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應市場的需求與競爭。然而，一般企業(yè)都仍習慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具，一般在具有中等生產(chǎn)能力的工廠里，約擁有數(shù)千甚至近萬套專用夾具；另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，每隔34年就要更新5080左右專用夾具，而夾具的實際磨損量僅為1020左右。特別是近年來，數(shù)控機床、加工中心、成組技術、柔性制造系統(tǒng)（Flexible Manufacture System）等新加工技術的應用，對機床夾具提出了如下新的要求： 能迅速而方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)準備周期，降低生產(chǎn)成本。 能裝夾一組具有相似性特征的工件。能適用于精密加工的高精度

8、機床夾具。 能適用于各種現(xiàn)代化制造技術的新型機床夾具。 采用以液壓站等為動力源的高效夾緊裝置，以進一步減輕勞動強度和提高勞動生產(chǎn)率。 提高機床夾具的標準化程度。因此，在單件、小批量生產(chǎn)的生產(chǎn)模式下，傳統(tǒng)機床夾具已不能滿足現(xiàn)代生產(chǎn)的需要。為了滿足以上要求，現(xiàn)代機床夾具在機床技術向高速、高效、精密、復合、智能和環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，正朝著標準化、精密化、高效化和柔性化等四個方向發(fā)展。標準化：機床夾具的標準化與通用化是相互聯(lián)系的兩個方面。目前我國已有夾具零件及部件的國家標準：GB/T2148T2259-91以及各類通用夾具、組合機床夾具標準等。機床夾具的標準化，有利于夾

9、具的商品化生產(chǎn)，有利于縮短生產(chǎn)準備周期，降低生產(chǎn)總成本。高效化：高效化夾具主要用來減少工件加工的基本時間和輔助時間，以提高勞動生產(chǎn)率，減輕工人的勞動強度。常見的高效化夾具有自動化夾具、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、自動線配置相應的高效、自動化夾具外，在數(shù)控加床上，尤其在加工中心上出現(xiàn)了各種自動裝夾工件的夾具以及自動更換夾具的裝置，充分發(fā)揮了數(shù)控機床的效率。精密化：隨著機械產(chǎn)品精密度的日

10、益提高，勢必相應提高了對夾具的精密度要求。精密化夾具的結(jié)構類型很多，例如用于精密分度的多齒盤，其分度精度可達±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5m。柔性化：機床夾具的柔性化與機床的柔性化相似，它是指機床夾具通過調(diào)整、組合等方式 ，以適應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：組合機床夾具、通用可調(diào)夾具、成組夾具、模塊化夾具、數(shù)控夾具等。 1.4組合機床夾具的優(yōu)勢及類型從概念上講，組合機床夾具與組合機床夾具并不相同，前者是在萬能機床上為了完成某一道工序的加工，用一些標準的和通用的元件組

11、裝成的定位夾壓裝置。用完后，可用這些元件重新組裝成新的夾壓裝置，而后者卻不能。因此，組合機床夾具比組合機床夾具應用更廣泛，也更有優(yōu)勢。1.4.1組合機床夾具的優(yōu)勢組合機床夾具和一般夾具所起的作用看似接近，但其結(jié)構和設計要求卻有著很顯著的甚至是根本的區(qū)別。與常用的通用夾具和專用夾具相比，組合機床夾具有以下幾方面的優(yōu)勢：精度方面組合機床夾具的最終精度大都通過調(diào)整和選擇來達到，因而可避免誤差累計的問題。經(jīng)過精心的組裝與調(diào)整，其精度完全可以達到專用夾具所能達到的精度。根據(jù)國內(nèi)多年推廣使用組合機床夾具的實據(jù)表明，在機床、刀具和操作正確的情況下，組合機床夾具所能加工工件的位置精度如表1所示6。表1 組合機

12、床夾具加工工件能達到的位置精度夾具種類位置精度項目名稱誤差（mm）鉆床夾具鉆、鉸兩孔中心距誤差鉆、鉸兩孔間的垂直度鉆、鉸圓周孔各孔間的孔距誤差鉆、鉸圓周孔各孔間的角度誤差鉆、鉸上下兩孔間的同軸度（雙導向）鉆、鉸孔與底面的垂直度鉆、鉸斜孔的角度誤差±0.050.05/100±0.03±30.03/1000.05/100±0.2鏜床夾具鏜兩孔的中心距誤差鏜兩孔間的平行度或垂直度鏜兩孔間的同軸度±0.020.010.02/1000.01銑、刨床夾具加工斜面的角度誤差銑、刨兩面的平行度或垂直度±20.02/100磨床夾具磨斜面的角度誤差磨平面

13、與基準平面的平行度或垂直度(正弦規(guī))孔軸線與基準平面的平行度或垂直度±300.010.02/1000.010.02/100車床夾具以平面為定位基準孔與基準面間的距離誤差孔與基準面間的平行度或垂直度以孔為定位基準加工孔與基準孔的中心距誤差加工孔與基準孔的平行度加工孔與基準孔的垂直度±0.030.010.02/100±0.020.04/1000.02/100經(jīng)濟方面在單件、小批的生產(chǎn)模式中，工人可以使用通用夾具（卡盤、虎鉗等）裝夾工件。由于通用夾具只適合于形狀簡單的工件，對復雜的裝夾任務需要一些專用的元件，而設計制作這些專用元件要花費較多的時間和費用，盡管在某些情況下

14、可以不用專用元件，但仍需要用劃線找正的方法將工件加工面與機床對準，所需的時間不會有明顯的減少，采用組合機床夾具可以減少在線裝夾時間從而降低制造成本。在線裝夾時間包括：在夾具上裝卸零件的時間、測量與調(diào)整工件位置以便和刀具對準的時間和夾緊操作的時間等。使用一套組合機床夾具代替常規(guī)裝夾方法所能節(jié)省的時間為7ti=tfi-tfmi其中 tfi 常規(guī)裝夾方法在線裝夾時間 tfmi使用組合機床夾具時線裝夾時間故全部節(jié)省的裝夾時間為t=i=1m(tfi-tfmi)m其中 m裝夾次數(shù)由于減少了在線裝夾操作時間，也就降低了勞動成本，所節(jié)約的勞動成本為Co=i=1m(tfico1-tfmico2)m其中 co1常

15、規(guī)裝夾時的工人工資率co2用組合機床夾具裝夾時的工人工資率因為用組合機床夾具裝夾時在線裝夾操作簡單，所以co1co2，同時對操作工人的技藝要求也可降低。從經(jīng)濟觀點來看，使用組合機床夾具代替常規(guī)裝夾方法是在一定時間內(nèi)，使用組合機床夾具的總成本低于常規(guī)裝夾方法。靈活多變，萬能性強，根據(jù)需要可組裝成多種不同用途的夾具9?？蓽p少專用夾具庫存面積，改善夾具管理工作?？纱蟠鬁p少材料的消耗。一套中型專用夾具平均所需材料按1050計算，而組合機床夾具每次使用的磨損量則甚微，這樣可節(jié)省大量金屬材料。綜上所述，在單件小批的生產(chǎn)模式下，組合機床夾具更能滿足生產(chǎn)上的需要，所以在現(xiàn)代制造業(yè)中應廣泛應用組合機床夾具。1.

16、4.2組合機床夾具的類型按組裝時元件間連接基面形狀的不同，組合機床夾具分為槽系組合機床夾具、孔系組合機床夾具和組合沖模，其中槽系組合機床夾具和孔系組合機床夾具是相對重要的兩個系列。槽系組合機床夾具是組合機床夾具元件主要靠槽來定位和夾緊；孔系組合機床夾具是指組合機床夾具元件主要靠孔來定位和夾緊8。槽系組合機床夾具的特點是平移調(diào)整方便,它廣泛地應用于普通機床上進行一般精度零件的機械加工,其主要元件有:基礎件、定位件、支承件、導向件、壓緊件、緊固件和合件。常見的基本結(jié)構有:基座加寬結(jié)構,定向定位結(jié)構,壓緊結(jié)構、角度結(jié)構、移動結(jié)構、轉(zhuǎn)動結(jié)構、分度結(jié)構等。若干個基本結(jié)構組成一套組合機床夾具。槽系組合機床

17、夾具在40年代70年代一直占據(jù)著主導地位?？紫到M合機床夾具的特點是旋轉(zhuǎn)調(diào)整方便,精度和剛度都高于槽系組合機床夾具?？紫到M合機床夾具按定位孔直徑分為大型和中型兩種,其定位直徑分別是1216mm,螺紋孔直徑分別是M12M16?？紫到M合機床夾具的主要元件和結(jié)構與槽系組合機床夾具基本相同,隨著孔系組合機床夾具元件設計的不斷改進完善,吸取槽系結(jié)構的特點,應用范圍更加廣泛。1.5設計方案的提出本課題的任務是鉆泵體左右兩側(cè)面上的孔，常用的鉆床設備主要有臺式鉆床、立式鉆床和搖臂鉆床三種，其特點和應用范圍各不相同。臺式鉆床臺式鉆床是一種小型鉆床，其主軸轉(zhuǎn)速一般較高。在進行鉆孔前，需根據(jù)工件高低調(diào)整好工作臺與主軸

18、架間的距離，并鎖緊固定。此外，臺式鉆床還具有小巧靈活，使用方便，結(jié)構簡單等特點，主要用于加工小型工件上的各種小孔，故在儀表制造、鉗工和裝配中用得較多。立式鉆床與臺式鉆床相比，立式鉆床的特點是：剛性好、功率大，允許鉆削較大的孔，生產(chǎn)率較高，加工精度也較高，能適應鉆、锪、鉸、攻螺紋等各種不同工藝的需要，在立式鉆床上裝一套多軸傳動頭，能可時鉆削幾十個孔，可作為批量生產(chǎn)的專用機床使用，主要適用于單件、小批量生產(chǎn)中加工中、小型零件。加工前，須先調(diào)整工件在工作臺上的位置，使被加工孔中心線對準刀具軸線。加工時，工件固定不動，主軸在套筒中旋轉(zhuǎn)并與套筒一起作軸向進給。工作臺和主軸箱可沿立柱導軌調(diào)整位置，以適應不

19、同高度的工件。搖臂鉆床搖臂鉆床有一個能繞立柱旋轉(zhuǎn)的搖臂，它可以帶著主軸箱沿立柱垂直移動，同時主軸箱還能在搖臂上作橫向移動，因此操作時能很方便地調(diào)整刀具的位置，以對準被加工孔的中心，而不需移動工件來進行加工。搖臂鉆床適用于一些笨重的大工件以及多孔工件的加工，但由于結(jié)合面比較多，故機床剛性較差。綜上所述，組合機床在經(jīng)濟性和生產(chǎn)效率上的優(yōu)勢明顯高于以上三種，而夾具作為機床的重要組成部分應重點設計。2.工序圖的分析泵10是把機械能轉(zhuǎn)換成液體的能量，用來增壓輸送液體的機械。它被列為通用機械，廣泛應用于水利、電力、農(nóng)業(yè)和礦山等行業(yè)，尤以石油化工生產(chǎn)用量最多。因為在我們的日常生活和現(xiàn)代機械生產(chǎn)中，泵都發(fā)揮著

20、重要的作用，所以，生產(chǎn)強度、剛度和組裝精度都較高的泵就顯得尤為重要。2.1泵體的結(jié)構特點在泵的生產(chǎn)過程中，泵體占據(jù)著重要的地位。它是一種箱體類零件，而箱體作為一種基礎零件，其作用是將機器和部件的軸套、齒輪等相關零件連接成一個整體，并使之保持正確的位置以傳遞轉(zhuǎn)矩或改變轉(zhuǎn)速來完成規(guī)定的運動，因此，箱體的加工質(zhì)量直接影響機器的性能、精度和壽命。作為箱體類零件，泵體的主要作用是支承各傳動軸，保證各軸之間的中心距及平行度，并保證泵體部件與底座正確安裝。因其結(jié)構一般比較復雜，壁薄且壁厚不均勻，加工部位多，所以，在泵體的加工過程中，為了保證很高的精度，應該有很好的定位和夾緊。附錄1給出了鉆泵體側(cè)孔的工序圖。

21、2.2泵體的工藝分析工藝分析是組合機床夾具設計中最重要的一步，只有認真分析被加工零件的工藝過程，才能比較全面的了解被加工零件的結(jié)構特點。為此，對附錄1中的鉆泵體側(cè)孔工序圖進行分析可知，此泵體有兩個外表面上的三組孔需要加工。這三組孔分別為：左側(cè)面上12個5的孔，右側(cè)面上12個8的孔和2個5的孔。鉆孔有淺孔（鉆孔深度不大）和深孔之分。一般規(guī)定孔深L與孔徑d之比大于5，即L/d>5的孔稱為深孔,L/d5的孔稱為淺孔，這里要加工的孔都是淺孔，并且都有一定的位置精度要求，現(xiàn)具體分析如下：圖1 泵體左側(cè)面圖2 CC圖1所示為泵體左側(cè)面，要加工的是此面上的12個5的孔，即沿CC剖開后的孔，其結(jié)構如圖2

22、所示。從圖2中可以看出，這些孔要滿足的加工要求為：I.鉆深14mm，此尺寸為未注公差尺寸且鉆孔為粗加工，故查表2線性尺寸的極限偏差數(shù)值得其極限偏差為±0.5mm。表2線性尺寸的極限偏差數(shù)值 mm公差等級尺寸分段0.53366303012012040040010001000200020004000F（精密級）±0.05±0.05±0.1±0.15±0.2±0.3±0.5M（中等級）±0.1±0.1±0.2±0.3±0.5±0.8±1.2±

23、2C（粗糙級）±0.2±0.3±0.5±0.8±1.2±2±3±4V（最粗級）±0.5±1±1.5±2.5±4±6±8注：中華人民共和國國家標準GB/T180492II.孔的直徑為未注公差尺寸，查附錄2中未注公差尺寸的極限偏差表得上下偏差分別為+0.12mm，0mm。III.孔的軸線應滿足位置度要求，即孔的軸線必須位于直徑為公差值0.2mm，并由基準R和Q所確定的理想位置上的圓柱面內(nèi)。此外，還要滿足最大實體要求，允許的最大形位誤差值為0.32mm

24、。圖3所示為泵體右側(cè)面，要加工的是此面上的12個8的孔，即沿bb剖開后的孔，其結(jié)構如圖4所示。從圖4中可以看出，這組孔要滿足的加工要求為：I.鉆深28mm，為未注公差尺寸，查表2得其極限偏差值為±0.5mm。II.由附錄2可查得這組8的孔的上下偏差分別為+0.15mm，0mm。III.這些孔的軸線要滿足位置度要求，即孔的軸線必須位于直徑為公差值0.25mm，并由基準C和S所確定的理想位置上的圓柱面內(nèi)。此外，還要滿足最大實體要求，允許的最大形位誤差值為0.4mm。圖4 bb在泵體的右側(cè)面上除了鉆12個8的孔外還要鉆2個5的孔，即沿QQ剖開后的孔，其結(jié)構如圖5所示。這組孔要滿足的加工要求

25、為：I.鉆深14mm的極限偏差值為±0.5mm。II孔的上下偏差分別為+0.12mm，0mm。圖5 QQ這三組孔要保證的表面粗糙度值為Ra12.5m。2.3孔系加工方案的設計經(jīng)過以上對泵體側(cè)孔的具體分析可知，本課題的主要任務是加工泵體側(cè)面上的三組孔，生產(chǎn)方式為中批生產(chǎn)。在加工過程中需要解決的主要問題是保證孔的尺寸精度及位置精度，除此以外，還應滿足生產(chǎn)率要求和經(jīng)濟效益之間的關系。之前已經(jīng)詳細介紹了組合機床夾具在這些方面的優(yōu)勢，因此，這里主要以組合機床夾具為設計目標，并將其應用在組合機床上用以加工這些孔，它主要包括兩方面內(nèi)容：定位和夾緊。3.工件在組合機床夾具中的定位在加工零件時，為了使

26、被加工零件對刀具及其導向保持正確的相對位置，除了正確選擇定位基準外，還應選擇合適的定位支承系統(tǒng)。定位基準的選擇原則在前面已經(jīng)敘述過，因此不再贅述，這里只就定位支承系統(tǒng)進行設計。定位支承系統(tǒng)在零件的加工過程中所起的作用主要有：確定被加工零件的位置；承受被加工零件的重量和夾壓力；某些時候還要承受切削力。3.1工件定位的基本原理圖6 自由度示意圖任何一個自由的物體在空間都可以有六個獨立的運動，如圖6中所示的長方體，既可以沿X、Y、Z方向做平移運動，又可以繞X、Y、Z軸轉(zhuǎn)動。習慣上， 我們把上述的六個獨立運動稱作六個自由度。如果要使一個自由物體在空間有一個確定的位置， 就必須設置六個按一定規(guī)則布置的約

27、束點，用以限制物體的六個自由度，實現(xiàn)完全定位。在討論零件的定位時，零件就是我們所指的自由物體。若零件的六個自由度都加以限制了，則零件在空間的位置也就完全被確定下來了。因此，定位實質(zhì)上就是限制工件的自由度，而以上這一原理就被稱為六點定位原理。在采用六點定位原理時，還應注意以下幾方面的問題：定位支承點是將定位元件進行抽象得來的。在夾具的實際結(jié)構中，定位支承點是通過具體的定位元件體現(xiàn)的，即支承點不一定用點或銷的頂端，而常用面或線來代替。由數(shù)學知識可知，兩點確定一條直線，三點確定一個平面，即兩個支承點決定一條直線，三個支承點決定一個平面。具體應用時，還可以用窄長的平面（條形支承）代替直線，用較小的平面

28、代替點。定位支承點與工件定位基準面要始終保持接觸，才能起到限制自由度的作用。分析定位支承點的定位作用時，不考慮力的影響。因為定位支承點的定位作用是使工件獲得確定位置，而不是使工件脫離定位支承點的外力后不能運動。3.2工件定位方案的確定工件在夾具中的定位包括定位基準的選擇和定位支承元件的設計兩個方面。3.2.1定位基準的選擇基準是指用來確定生產(chǎn)對象上幾何要素間的幾何關系所依據(jù)的那些點、線或面9。從設計和工藝兩方面看，基準可分為設計基準和工藝基準，其中，工藝基準又分為工序基準、定位基準、測量基準和裝配基準等。因為定位基準是獲得零件尺寸的直接基準，所以在工藝基準中占有十分重要的地位。它的選擇包括粗基

29、準的選擇和精基準的選擇兩個方面。粗基準的選擇粗基準的選擇將影響到加工面與非加工面的相互位置，或影響到加工余量的分配，故在選擇粗基準時應遵循下列原則：保證加工面與非加工面的相互位置要求，應以工件的非加工面作為粗基準。保證加工表面加工余量合理分配，應選擇該加工表面的毛坯面為粗基準。要便于工件的裝夾。粗基準一般不得重復使用。精基準的選擇。精基準一般是為了保證設計技術要求的實現(xiàn)和裝夾準確、可靠、方便，為此，在選擇精基準時應遵循以下原則：互為基準原則。統(tǒng)一基準原則?；鶞手睾显瓌t，旨在減小基準不重合誤差，以便于加工。自為基準原則，旨在減小表面粗糙度，減小加工余量和保證加工余量均勻。在鉆泵體側(cè)孔的過程中，為

30、了保證孔的尺寸精度和位置精度，應以泵體底面和底面上的孔為基準進行加工，這樣在泵體的加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準定位。3.2.2定位支承元件的選用與設計定位支承系統(tǒng)6主要由定為支承、輔助支承和一些限位元件組成。其中，定為支承是指確定工件在機床或夾具中占有正確位置的元件。輔助支承是在工件定位后才參與支承的一種活動式元件，它不起定位作用，只起輔助作用。在組合機床夾具中常用的定位支承元件有以平面定位的各種支承板和支承釘，以圓柱孔定位的各種心軸和定位銷以及以外圓表面定位的套筒或卡盤、錐套和V形塊等。因其與被加工零件直接接觸，故其尺寸、結(jié)構、精度和布置都會影響被加工零件的精度。為了避免產(chǎn)生廢品以及經(jīng)常

31、修理定位支承元件所造成的麻煩，設計時必須注意以下幾個問題：合理布置定位支承元件，力求使其組成較大的定位支承平面。提高定位支承元件的強度和剛度。提高強度是使定位支承元件在加工過程中，因受工件重力、夾緊力和切削力的作用而不易發(fā)生斷裂；提高剛度是用以減小定位支承系件的變形。提高定位支承系統(tǒng)的精度及其元件的耐磨性，以便長期保持夾具的定位精度。便于排出定位支承部位的切屑。定位支承元件應有較好的工藝性，力求結(jié)構簡單、合理，便于制造、裝配和更換。綜上所述并結(jié)合泵體側(cè)孔工序圖，就可以提出泵體在組合機床夾具中的定位方案。這里以泵體的底面和其上的孔來定位，即采用“一面兩孔”的組合定位方式，在工序圖上表示為下圖7。

32、圖7 泵體的定位與夾緊3.3一面兩孔方案的設計工件采用“一面兩孔”定位時，相應的定位支承元件是支承板和兩個定位銷。因為支承板可以限制工件三個自由度，短圓柱銷可以限制工件的兩個自由度，菱形銷可以限制工件的一個自由度，所以要想使工件實現(xiàn)完全定位，需要限制工件的六個自由度。當選用兩個短的圓柱銷時，有一個自由度會被兩短圓柱銷重復限制，產(chǎn)生過定位現(xiàn)象，嚴重時甚至會發(fā)生工件不能安裝的現(xiàn)象。為了消除這些現(xiàn)象，提高定位精度，保證加工質(zhì)量，選用的兩個定位銷可以為一個短圓柱銷和一個菱形銷。3.3.1支承板的選用圖8所示為國家標準中規(guī)定的兩種支承板，其中，B型支承板因便于排除切屑，故應用較多，但其工藝較A型復雜，所

33、以這里選擇A型支承板，至于切屑的排出采用在夾具底座上開孔的方式。圖8 支承板根據(jù)泵體的尺寸等因素，選用的A型支承板的尺寸參數(shù)如圖9所示。圖9 A型支承板的尺寸圖10 伸縮式定位銷3.3.2伸縮式定位銷的設計在“一面兩孔”的定位方式中，為了能以最簡單的運動形式裝卸工件（在單機夾具上的推進和拉出，流水線和自動線上從夾具一端送進及從另一端推出的操作等），定位銷多采用伸縮式結(jié)構。這種結(jié)構有手動和液壓驅(qū)動兩種。圖10所示為手動伸縮式定位銷，它也有兩種結(jié)構：一種不帶防護罩，用于支承板高度為30mm的定位系統(tǒng)；另一種是帶防護罩的，用于支承板高度為60mm的定位系統(tǒng)。此定位方式中，因為支承板的設計高度為30m

34、m，所以選擇不帶防護罩的定位銷。在圖10中左邊的是短圓柱銷，右邊的是菱形銷。它們的插入和拔出是轉(zhuǎn)動手柄經(jīng)一系列杠桿實現(xiàn)的，其移動距離借助于手柄座上彈簧銷的位置來保證，并利用擋銷控制插銷和拔銷的極限位置。設計時必須正確的安排兩銷的相對位置，使菱形銷的兩菱角在兩個菱形銷的中心線上，可用修磨調(diào)整墊的方法來保證。下面根據(jù)兩定位孔的基本尺寸及其中心距來具體設計兩定位銷的尺寸。取兩銷的中心距為182±0.03mm；取圓柱銷直徑為d=14g6=14-0.017-0.006mm按下表3選擇菱形銷寬度為b=3mm表3菱形銷尺寸mmd>36>68>820>2025>2532

35、>3240>4050Bd0.5d1d2d3d4d5d5b1233345b12345568菱形銷與孔的最小配合間隙為2min=Tlk+Tlx-1minbD2 =0.2+0.06-0.006×314mm=0.054mm 按h6確定菱形銷直徑公差，可得到d2=14-0.065-0.054mm其中 Tlk 工件上兩孔中心距公差 Tlx 夾具上兩銷中心距公差 1min 圓柱銷與其配合孔的最小間隙 D2 工件上與菱形銷配合孔的最小直徑除此以外，還要解決各活動點的潤滑問題，其中，定位銷推桿導套采用稀油潤滑或鋰基脂進行潤滑。3.4定位誤差的計算定位誤差是由于工件在夾具上定位不準確所引起的

36、加工誤差，包括基準位移誤差和基準不重合誤差兩個方面。其影響因素11主要有：夾具誤差，包括定位銷、菱形銷這兩種定位元件的制造誤差和安裝定位元件的夾具尺寸誤差；工件上定位基準孔的誤差；刀具相對夾具的位置誤差等。刀具相對夾具的誤差一般較小，故當前的研究主要集中在前面兩種誤差上。當采用調(diào)整法加工時，工件的定位誤差實質(zhì)上就是工序基準在加工尺寸方向上的最大變動量，在分析時既可以采用幾何的方法，也可以采用微分的方法，此處選擇前者進行計算。計算時通常要畫出工件的定位簡圖，并在圖中夸張的畫出工件變動的極限位置，然后運用數(shù)學上的三角幾何知識，求出工序基準在工序尺寸方向上的最大變動量，即為定位誤差。通過對工序圖的分

37、析可知，本工序要保證的是泵體左右兩側(cè)面上的孔的加工精度。這些加工精度包括孔的尺寸公差及形位公差。因為在加工過程中采用泵體底面及其上的兩個孔進行定位，當定位銷與定位孔之間存在間隙且兩者相互接觸時，要加工的孔的位置就會發(fā)生變化，從而引起加工誤差，所以，在計算定位誤差時，只需計算兩定位孔的中心連線的夾角。定位銷在定位孔中的安裝形式主要由以下兩種情況：一種是兩銷中心連線一直保持水平，如圖11所示；另一種是兩銷中心連線相對水平方向有一夾角，如圖12所示。圖11 中心連線為水平方向圖12 中心連線與水平方向為夾角在第一種情況下，定位誤差為dw=0.011-0.017=0.028mm在第二種情況下，定位誤差

38、為dw=±arctanD1max-d1min+D2max-d2min2L =±arctan14.011-13.983+14.011-13.9352×182=±1''4.工件在夾具中的夾緊工件在加工時，除了依靠夾具上的定位支承系統(tǒng)來獲得對刀具和其導向的正確位置外，還要依靠夾緊裝置來消除工件因受切削力或工件自重的作用而產(chǎn)生的位移或振動，使工件在加工過程中能繼續(xù)保持定位所得到的正確位置。作為組合機床夾具的重要組成部分，在設計夾緊裝置時，應滿足以下基本要求：在夾緊過程中應能保持工件定位時所獲得的正確位置。夾緊應可靠和適當。夾緊裝置一般要有自鎖作用

39、，保證在加工過程中不會產(chǎn)生松動或振動。夾緊工件時，除選擇適當?shù)淖饔命c外，夾緊裝置還應有較高的剛性，以便工件產(chǎn)生不適當?shù)淖冃魏捅砻鎿p傷。夾緊裝置應操作方便、省力、安全。夾緊裝置的復雜程度和自動化程度應與工件的生產(chǎn)批量和生產(chǎn)方式相適應。結(jié)構設計應力求簡單、緊湊，盡量采用標準化元件。4.1夾緊力的確定在夾緊裝置的設計中首先要解決的問題是夾緊力的確定，即夾緊力三要素（大小、方向和作用點）的確定。夾緊力方向的確定夾緊力方向的選擇一般應遵循的原則為：應有利于工件的準確定位，而不能破壞定位，一般要求主要夾緊力應垂直指向主要定位面；應盡量與工件剛度最大的方向相一致，以減小工件變形；應盡可能與切削力或工件重力方

40、向一致，以減小所需的夾緊力。夾緊力作用點的確定夾緊力的作用點是用來確定夾緊元件與工件接觸點的位置和接觸點的數(shù)目的。在選擇時應遵循的原則為：作用點應正對支承元件或位于支承元件所形成的支承面內(nèi)，以保證工件已獲得的定位不變；作用點應處在工件剛性較好的部位，以減小工件的夾緊變形；作用點應盡可能靠近被加工表面，以便減小切削力對工件造成的翻轉(zhuǎn)力矩。必要時應在工件剛度差的部位增加輔助支承并施加夾緊力，以減小切削過程中的振動和變形。根據(jù)泵體的加工工序圖確定的夾緊力的方向和作用點如圖7所示。夾緊力的大小確定夾緊力的大小確定應遵循的原則是：在保證機床正常和可靠加工的條件下，夾緊力愈小愈好。在計算時，常將夾具和工件

41、看成是一個剛性系統(tǒng)，按下式進行計算Wk=WK其中 Wk 實際所需夾緊力（N）W 在一定條件下，由靜力平衡計算出的理論夾緊力（N）K安全系數(shù)其中，安全系數(shù)K的計算公式為K=K1K2K3K4其中 K1基本安全系數(shù)K2加工狀態(tài)系數(shù)K3刀具鈍化系數(shù)K4切削特點系數(shù)上述各安全系數(shù)可按表4選取。表4各安全系數(shù)的選取考慮的因素系數(shù)值基本安全系數(shù)K11.21.5加工狀態(tài)系數(shù)K2粗加工1.2精加工1.0刀具鈍化系數(shù)K31.11.3切削特點系數(shù)K4連續(xù)切削1.0斷續(xù)切削1.2因為本工序要加工的孔在側(cè)面上，所以切削力的方向與夾緊力的方向是垂直的，這種情況大多出現(xiàn)在臥式組合機床上。此時，工件在切削力的作用下有產(chǎn)生平移

42、、轉(zhuǎn)動和翻轉(zhuǎn)的趨勢。由于采用“一面兩孔”的定位方式定位，所以，這里只考慮工件在平移趨勢下夾緊力的計算，其受力情況如圖13所示。它包括兩種情況：一種是定位銷不承受切削力；另一種是定位銷承受切削力。圖13 切削力使工件產(chǎn)生平移當定位銷不承受切削力時，夾緊力按下式計算Wk=KF1+2其中 F 切削力 1壓板和工件表面間的摩擦系數(shù) 2工件和定位支承塊間的摩擦系數(shù)當定位銷承受切削力時，夾緊力按下式計算Wk=K（F-F0)1+2其中 F0定位銷上允許承受的一部分切削力。這里兩種情況下的切削力都要計算，選較大者來設計夾緊機構。4.2夾緊裝置的設計夾緊裝置主要由動力源（產(chǎn)生夾緊動力的裝置）、夾緊元件（直接用于

43、夾緊工件的元件）和中間傳力機構（將原動力以一定的大小和方向傳遞給夾緊元件的機構）三部分組成。因為在有些夾具中，夾緊元件往往就是中間傳力機構的一部分，所以將其統(tǒng)稱為夾緊機構。 4.2.1夾緊裝置動力源的選擇 夾緊裝置的動力源可分為手動夾緊和自動夾緊兩大類，后者又包括氣動、液壓、電磁、電動和真空夾緊等。因為，在組合機床夾具中應用最廣泛的是氣動夾緊和液壓夾緊，所以，這里主要介紹氣動夾緊和液壓夾緊的特點，進而選出適合于本夾緊裝置的動力源。氣動夾緊氣動夾緊以壓縮空氣為工作介質(zhì)，其工作壓力通常為0.40.6MPa。與其他能源相比，氣動夾緊有其特有的優(yōu)點：空氣容易獲得，沒有供應上的困難?？諝獾恼扯群驮诠艿乐?/p>

44、的壓力損失小，故壓縮空氣便于集中供應和遠距離輸送。動作迅速，反應快。使用安全，便于實現(xiàn)過載自動保護。維護簡單，介質(zhì)清潔，管道不易堵塞，不存在介質(zhì)變質(zhì)、補充和更換等問題。液壓夾緊與氣動夾緊相比，液壓夾緊以壓力油為工作介質(zhì)，通過中間傳動機構，使夾具的夾緊元件執(zhí)行夾緊動作，其特點主要有以下幾點：操作簡便，動作迅速。易于集中控制、程序控制和實現(xiàn)工序自動化。工作壓力高，可以達到56.5MPa，傳動力大，可采用直接加緊方式，結(jié)構尺寸較小。便于實現(xiàn)過載自動保護以及元件便于標準化。液壓油不可壓縮，故夾緊剛性大，工作平穩(wěn)、可靠。綜上所述，采用氣動夾緊時，由于氣動工作壓力低，常常采用增力機構并加大結(jié)構尺寸來達到增

45、加夾緊力的目的，因此氣動夾緊裝置龐大而復雜。除此以外，由于氣體的可壓縮性，使外載變化對工作速度的影響較大，氣動夾緊所能維持的剛性低。采用液壓夾緊時，由于液壓傳動易于實現(xiàn)復雜的自動工作循環(huán)并且可以采用統(tǒng)一的液壓系統(tǒng)來控制大量的夾緊機構，因此，組合機床夾具中廣泛采用液壓夾緊。本文因考慮到要保證的泵體側(cè)孔的加工精度高，故要求工作平穩(wěn)，同時，通過對泵體夾緊力的計算可知需要的夾緊力較大，所以，本組合機床夾具采用的動力源為液壓夾緊。4.2.2常用夾緊機構的選擇常用的夾緊機構主要有直接夾緊機構、斜楔夾緊機構、螺旋夾緊機構、偏心夾緊機構、鉸鏈夾緊機構、定心夾緊機構和聯(lián)動夾緊機構等。下面主要比較結(jié)構相對簡單的直

46、接夾緊機構、斜楔夾緊機構和螺旋夾緊機構，進而選擇合適的夾緊機構應用在本夾具上。直接夾緊機構與其它夾緊機構相比，直接夾緊機構是指那些不具備自鎖性能的夾緊機構，其夾緊力可以是氣動、液壓或彈簧夾緊。斜楔夾緊機構圖14所示為直接采用斜楔進行夾緊的結(jié)構，其特點是：結(jié)構簡單，增力比大，自鎖性能好。螺旋夾緊機構圖15所示為幾種簡單的螺旋夾緊機構，其中圖a為螺釘夾緊，圖b為螺母夾緊。其特點是：結(jié)構簡單，易于制作，增力比大，自鎖性能好，是手動夾緊中應用最廣泛的一種夾緊機構，但其缺點是動作較慢。圖15 螺旋夾緊機構圖14 斜楔夾緊機構1.夾具體2. 斜楔3.工件通過以上幾種典型夾緊機構比較，本夾具因采用的是液壓夾

47、緊，所以采用結(jié)構簡單的直接夾緊機構。5.刀具導向裝置在組合機床上鉆孔時，除采用“剛性主軸”的加工方法外，大多數(shù)情況下，切削刀具都是在導向裝置中工作的，因此，具有精密的導向裝置便成為組合機床刀具工作的一個顯著特點。組合機床夾具上的導向裝置是引導刀具對工件進行切割加工的重要裝置。其作用是：保證刀具對于工件的正確位置；保證各刀具相互間的正確位置和提高刀具系統(tǒng)的支承剛度。5.1刀具導向裝置的分類組合機床的刀具導向裝置，具有多種不同的結(jié)構形式。根據(jù)其運動形式的不同，可為兩種：一種被稱為第一類導向裝置，另一種被稱為第二類導向裝置。第一類導向裝置的導套是固定不動的，稱為固定式導套。刀具和刀桿本身在導套內(nèi)既有相對轉(zhuǎn)動又有相對移動，例如鉆孔以及大多數(shù)擴孔和鉸孔的刀具導向。這種導向裝置可以有兩種不同的使用方式：一種是刀具本身在導套內(nèi)工作；另一種是以刀桿部分作為導向，此時刀桿上的導向部分可以做成以下幾種形式：圓柱形開有油溝的，銑有直齒鉸刀齒形的，銑有螺旋擴孔鉆齒形的和鑲有銅鍵的等。第二類導向裝置帶有可旋轉(zhuǎn)的部分。旋轉(zhuǎn)部分可以作在刀桿上，也可