連桿銑鍵槽工序的夾具設(shè)計(jì)

1、 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）第 21 頁(yè) 共 21頁(yè)1 引言?shī)A具最早出現(xiàn)在18世紀(jì)后期。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，夾具已從一種輔助工具發(fā)展成為門(mén)類(lèi)齊全的工藝裝備1。有關(guān)統(tǒng)計(jì)表明，目前的中、小批多品種生產(chǎn)的工件品種已占工件種類(lèi)總數(shù)85左右?，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(yīng)市場(chǎng)的需求與競(jìng)爭(zhēng)。然而，一般企業(yè)都仍習(xí)慣于大量采用傳統(tǒng)的專(zhuān)用夾具，一般在具有中等生產(chǎn)能力的工廠(chǎng)里，約擁有數(shù)千甚至近萬(wàn)套專(zhuān)用夾具；另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，每隔3年4年就要更新5080左右專(zhuān)用夾具，而夾具的實(shí)際磨損量?jī)H為1020左右。特別是近年來(lái)，數(shù)控機(jī)床、加工中心、成組技術(shù)、柔性制造系統(tǒng)（FMS）等新加工

2、技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)機(jī)床夾具在標(biāo)準(zhǔn)化、精密化、高效化和柔性化四個(gè)方面出了如下新的要求：（1）標(biāo)準(zhǔn)化：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(guó)已有夾具零件及部件的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：GB/T2148T225991以及各類(lèi)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）精密化：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(lèi)型很多，例如用于精密分度的多齒盤(pán)，其分度精度可達(dá)±0.1"；用于精密車(chē)削的高精度三爪自定心卡盤(pán)，其定心精度為5m。（3）高效化：高效化夾具主要用來(lái)減少工件加工的基本

3、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(jiàn)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(chē)床上使用高速三爪自定心卡盤(pán)，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(xiàn)、自動(dòng)線(xiàn)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。（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(guò)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

4、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(lèi)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(zhuān)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1,2。本設(shè)計(jì)為連桿銑鍵槽工序的夾具設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，先通過(guò)對(duì)連桿銑槽零件的作用、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、技術(shù)要求等的分析；其次認(rèn)真研究加工件的工藝規(guī)程，充分了解本工序的加工內(nèi)容和加工要求，了解本工序所使用的機(jī)床和刀具，確定定位基準(zhǔn)和工序尺寸，設(shè)計(jì)出符合該工序要求的零件，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，節(jié)約成本，提高生產(chǎn)率，減小工人勞動(dòng)

5、強(qiáng)度的目的。11 夾具作用及組成1.1.1 概念在金屬切削機(jī)床上加工工件時(shí)，為了保證加工表面的尺寸、幾何形狀和相互位置精度，應(yīng)使工件相對(duì)于刀具和機(jī)床切削成形運(yùn)動(dòng)占有正確的位置，然后將工件夾緊固定以完成安裝過(guò)程。在機(jī)床上用于安裝工件的工藝裝備稱(chēng)為夾具3。1.1.2 夾具的作用 工件易于正確定位，保證加工精度工件裝入夾具時(shí)，依靠定位基準(zhǔn)與夾具的定位元件相接觸占有正確的位置。工件上加工表面與不加工表面之間的相互位置關(guān)系就完全由夾具來(lái)保證，不需要找正即可夾緊。只要正確確定夾具在機(jī)床上的安裝位置，就可以保證工件相對(duì)于刀具和機(jī)床切削成形運(yùn)動(dòng)之間具有正確的位置，這樣，在加工一批工件時(shí)可使它們占據(jù)同一正確位置

6、，從而穩(wěn)定地獲得較高的加工精度。 縮短安裝時(shí)間，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率工件在夾具中的定位可以通過(guò)其定位元件快速實(shí)現(xiàn)。而夾緊工件時(shí)可用聯(lián)動(dòng)夾緊裝置、快速夾緊裝置或機(jī)動(dòng)夾緊裝置等，使用這些裝置能明顯地縮短輔助時(shí)間，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。 擴(kuò)大機(jī)床工藝范圍，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多能采用夾具后，可以使機(jī)床工藝范圍擴(kuò)大。對(duì)于中小工廠(chǎng)，由于機(jī)床的品種、規(guī)格和數(shù)量有限，為了挖掘現(xiàn)有設(shè)備的潛力，往往可通過(guò)設(shè)計(jì)不同的夾具進(jìn)一步擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍，達(dá)到一機(jī)多用的目的。例如，在車(chē)床溜板上或搖臂鉆床工作臺(tái)上裝上鏜模，就可代替鏜床實(shí)現(xiàn)箱體的鏜孔安裝。 操作方便、安全、可降低對(duì)工人的技術(shù)要求，還可減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度使用夾具，不但操作方便、安全，而

7、且工件的加工質(zhì)量基本一致，不取決于工人的技術(shù)水平，可以降低對(duì)工人的技術(shù)要求，同時(shí)可以減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度3,4。1.1.3 夾具的組成雖然機(jī)床夾具的種類(lèi)繁多，但它們的工作原理基本上是相同的。將各類(lèi)夾具中，作用相同的結(jié)構(gòu)或元件加以概括，可得出夾具一般所共有的以下幾個(gè)組成部分，這些組成部分既相互獨(dú)立又相互聯(lián)系。a定位支承元件定位支承元件的作用是確定工件在夾具中的正確位置并支承工件，是夾具的主要功能元件之一。定位支承元件的定位精度直接影響工件加工的精度。b夾緊裝置夾緊元件的作用是將工件壓緊夾牢，并保證在加工過(guò)程中工件的正確位置不變。c連接定向元件這種元件用于將夾具與機(jī)床連接并確定夾具對(duì)機(jī)床主軸、工作臺(tái)

8、或?qū)к壍南嗷ノ恢?。d對(duì)刀元件或?qū)蛟?這些元件的作用是保證工件加工表面與刀具之間的正確位置。用于確定刀具在加工前正確位置的元件稱(chēng)為對(duì)刀元件，用于確定刀具位置并引導(dǎo)刀具進(jìn)行加工的元件稱(chēng)為導(dǎo)向元件。e其它裝置或元件 根據(jù)加工需要，有些夾具上還設(shè)有分度裝置、靠模裝置、上下料裝置、工件頂出機(jī)構(gòu)、電動(dòng)扳手和平衡塊等，以及標(biāo)準(zhǔn)化了的其它聯(lián)接元件。f夾具體 夾具體是夾具的基體骨架，用來(lái)配置、安裝各夾具元件使之組成一整體。常用的夾具體為鑄件結(jié)構(gòu)、鍛造結(jié)構(gòu)、焊接結(jié)構(gòu)和裝配結(jié)構(gòu)，形狀有回轉(zhuǎn)體形和底座形等形狀。上述各組成部分中，定位元件、夾緊裝置、夾具體是夾具的基本組成部分3,4。2 連桿的加工特性及其工藝結(jié)構(gòu)性

9、21 連桿加工特性及作用連桿是發(fā)動(dòng)機(jī)的五大件之一，是發(fā)動(dòng)機(jī)重要的安全件。連桿由連桿大頭、桿身和連桿小頭三部分組成。其大頭孔與曲軸連接，小頭孔通過(guò)活塞銷(xiāo)與活塞連接，其作用是將活塞的氣體壓力傳給曲軸，又受曲軸驅(qū)動(dòng)而帶動(dòng)活塞壓縮氣缸中的氣體。連桿受的是沖擊動(dòng)載荷，因此要求連桿質(zhì)量小、強(qiáng)度高。連桿桿身是工字型截面，而且從大頭到小頭逐步變小。連桿的質(zhì)量直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的使用性能和安全性能。從結(jié)構(gòu)上看連桿并不復(fù)雜，但連桿屬于典型的不規(guī)則件且精度要求高，所以加工工藝比較復(fù)雜：磨削、鉆、鉸、鏜、銑、衍磨等多種加工方法5。連桿的作用是把活塞和曲軸聯(lián)接起來(lái)，使活塞的往復(fù)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)榍幕剞D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以輸出動(dòng)力5-7。

10、因此，連桿的加工精度將直接影響柴油機(jī)的性能，而工藝的選擇又是直接影響精度的主要因素。反映連桿精度的參數(shù)主要有5個(gè)：（1）連桿大端中心面和小端中心面相對(duì)連桿桿身中心面的對(duì)稱(chēng)度；（2）連桿大、小頭孔中心距尺寸精度；（3）連桿大、小頭孔平行度；（4）連桿大、小頭孔尺寸精度、形狀精度；（5）連桿大頭螺栓孔與接合面的垂直度6,7。22 連桿的結(jié)構(gòu)工藝性分析連桿的工藝特點(diǎn)是：外形復(fù)雜、不易定位；大、小頭是由細(xì)長(zhǎng)的桿身連接，所以彎曲剛性差，易變形；尺寸精度、形狀精度和位置精度及表面粗糙度要求很高。在連桿加工時(shí)，小頭孔的公差等級(jí)選為為IT7，表面粗糙度Ra值應(yīng)不大于1.6m,圓柱度公差取為0.015；小頭銅套

11、孔尺寸公差等級(jí)為IT6,表面粗糙度Ra值不大于0.4m，圓柱度公差為0.005。大頭孔的尺寸公差等級(jí)取為IT6，表面粗糙度Ra值應(yīng)不大于0.8m，圓柱度公差取為0.012。連桿小頭孔和小頭銅套孔中心線(xiàn)對(duì)大頭孔中心線(xiàn)的平行度公差為0.04/100；大、小頭孔中心線(xiàn)在水平面內(nèi)的平行度（扭曲度）公差為0.06/100。大、小頭孔中心距極限偏差為±0.05；大頭孔兩端面面對(duì)大頭孔中心線(xiàn)的垂直度公差為0.1，表面粗糙度Ra值應(yīng)不大于3.2m。此外，帶桿連桿的質(zhì)量（無(wú)螺栓）應(yīng)小于5200g；連桿蓋的質(zhì)量應(yīng)小于1400g；連桿體的質(zhì)量應(yīng)小于3800g。另外還要求在連桿全部表面上不允許有裂縫、發(fā)裂、

12、碰傷、分層、結(jié)疤、銹蝕、氧化皮和凹陷等缺陷，在不加工表面上允許有修整后的分模面痕跡和深度不大于0.5的局部缺陷6,7。連桿的工藝特點(diǎn)決定了連桿在機(jī)械加工時(shí)存在一定的困難，因此在確定連桿的工藝過(guò)程中要注意定位基準(zhǔn)的選擇，盡量減少定位誤差。在連桿機(jī)械加工工藝過(guò)程中，大部分工序選用連桿的一個(gè)指定的端面和小頭孔作為主要基面，并用大頭處指定一側(cè)的外表面作為另一基面。這是由于：端面的面積大，定位比較穩(wěn)定，用小頭孔定位可直接控制大、小頭孔的中心距。這樣就使各工序中的定位基準(zhǔn)統(tǒng)一起來(lái)，減少了定位誤差。既然連桿是一個(gè)剛性比較差的工件，就應(yīng)該十分注意夾緊力的大小，作用力的方向及著力點(diǎn)的選擇，避免因受夾緊力的作用而

13、產(chǎn)生變形，以影響加工精度。在加工連桿的夾具中，可以看出設(shè)計(jì)人員注意了夾緊力的作用方向和著力點(diǎn)的選擇。在粗銑兩端面的夾具中，夾緊力的方向與端面平行，在夾緊力的作用方向上，大頭端部與小頭端部的剛性高，變形小，既使有一些變形，亦產(chǎn)生在平行于端面的方向上，很少或不會(huì)影響端面的平面度。夾緊力通過(guò)工件直接作用在定位元件上，可避免工件產(chǎn)生彎曲或扭轉(zhuǎn)變形。在加工大小頭孔工序中，主要夾緊力垂直作用于大頭端面上，并由定位元件承受，以保證所加工孔的圓度。在精鏜大小頭孔時(shí)，只以大平面（基面）定位，并且只夾緊大頭這一端。小頭一端以假銷(xiāo)定位后，用螺釘在另一側(cè)面夾緊。小頭一端不在端面上定位夾緊，避免可能產(chǎn)生的變形8,9。2

14、3 毛坯材料的選擇連桿毛坯制造方法的選擇，主要根據(jù)生產(chǎn)類(lèi)型、材料的工藝性（可塑性，可鍛性）及零件對(duì)材料的組織性能要求，零件的形狀及其外形尺寸，毛坯車(chē)間現(xiàn)有生產(chǎn)條件及采用先進(jìn)的毛坯制造方法的可能性來(lái)確定毛坯的制造方法。連桿屬于機(jī)械強(qiáng)度要求高的鋼制件，所以一般要用鍛件毛坯。鍛件又分為自由鍛造鍛件和模鍛件兩種。自由鍛造鍛件是在鍛錘或壓力機(jī)上用手工操作而鍛制成形的鍛件。它的精度低，加工余量大，生產(chǎn)率也低，適用于單件小批量生產(chǎn)及大型鍛造。而模鍛件是在鍛錘或壓力機(jī)上，通過(guò)專(zhuān)用鍛模而鍛造制成形的鍛件。模鍛件形狀精度高，加工余量小，且材料纖維組織分布號(hào)，機(jī)械強(qiáng)度高，生產(chǎn)效率高。因?yàn)檫B桿工件的尺寸精度要求較高，

15、又需要成批大量的生產(chǎn)，因此通常采用模鍛的方式來(lái)鍛造連桿。鍛坯有兩種形式：連桿體和蓋在一起的整體鍛件和兩者分開(kāi)的分開(kāi)鍛件。整體鍛件較分開(kāi)鍛件而言，整體鍛造存在所需鍛造設(shè)備動(dòng)力大和金屬纖維被切斷等問(wèn)題，但整體鍛件可以節(jié)約金屬材料，并減少毛坯制造勞動(dòng)量，又可使連桿體和連桿蓋的端面同時(shí)加工，可以減少工序數(shù)目，所以連桿毛坯一般采用整體鍛造的較多。整體鍛造的毛坯需要在機(jī)械加工過(guò)程中將其切開(kāi)，為保證切開(kāi)后粗鏜孔時(shí)的余量均勻，需要將毛坯的大頭孔鍛成橢圓形。因?yàn)檫B桿的加工要通過(guò)模鍛來(lái)實(shí)現(xiàn)，連桿的剛度和強(qiáng)度要求都比較高，所以選用高強(qiáng)度碳鋼和合金鋼如45鋼、55鋼、40Cr、40CrMnB等。其中45鋼為最常用的碳

16、素調(diào)質(zhì)鋼，綜合力學(xué)性能良好，因此就選擇45鋼為連桿加工所采用的材料9。24 連桿加工過(guò)程連桿加工工藝過(guò)程見(jiàn)表2.1所列。表2.1 連桿加工工藝過(guò)程工序號(hào)工序名稱(chēng)1劃加工線(xiàn)2粗車(chē)桿身、大小端側(cè)面外圓3粗銑大小、頭兩端面4鉆、擴(kuò)連桿大、小頭孔5大、小頭兩端倒角6熱處理7精車(chē)桿身、大小端側(cè)面外圓8精銑大、小兩端面9半精鏜大、小端孔10粗銑大頭端槽口11半精銑大頭端槽口12去毛刺13噴砂處理以保護(hù)兩端孔及端面14檢查連桿的主要加工表面為大、小頭孔和兩端面，較重要的加工表面為連桿體和蓋的結(jié)合面及連桿螺栓孔定位面。連桿的機(jī)械加工路線(xiàn)是圍繞著主要表面的加工來(lái)安排的。連桿的加工路線(xiàn)按連桿的分合可分為三個(gè)階段：

17、第一階段為連桿體和蓋切開(kāi)之前的加工；第二階段為連桿體和蓋切開(kāi)后的加工；第三階段為連桿體和蓋合裝后的加工。第一階段的加工主要是為其后續(xù)加工準(zhǔn)備精基準(zhǔn)（端面、小頭孔和大頭外側(cè)面）；第二階段主要是加工除精基準(zhǔn)以外的其它表面，包括大頭孔的粗加工，為合裝做準(zhǔn)備的螺栓孔和結(jié)合面的粗加工，以及軸瓦鎖口槽的加工等；第三階段則主要是最終保證連桿各項(xiàng)技術(shù)要求的加工，包括連桿合裝后大頭孔的半精加工和端面的精加工及大、小頭孔的精加工。如果按連桿合裝前后來(lái)分，合裝之前的工藝路線(xiàn)屬主要表面的粗加工階段，合裝之后的工藝路線(xiàn)則為主要表面的半精加工、精加工階段9。由表2.1可以看出工序10和11為連桿銑鍵槽夾具設(shè)計(jì)的核心部分，

18、在之前的工序中大小端孔已經(jīng)先加工好，使其作為后續(xù)工序的定位基準(zhǔn)。大小端面常用銑、磨以及拉削方法加工。加工時(shí)先以其中的一邊端面為基準(zhǔn)加工另一邊端面，然后將連桿翻轉(zhuǎn)180°，以加工過(guò)的端面作為基準(zhǔn)加工另一端面。工序8和9為加工連桿大、小端孔。大小端孔常常為孔本身加工和其他表面的定位基準(zhǔn)。大小端孔的加工精度和表面粗糙度要求都很高，通常分為粗、半精及精加工三次進(jìn)行。對(duì)于這種尺寸較小的連桿，模鍛毛坯大小端孔均為盲孔，而且精度要求不是太高，一般只經(jīng)過(guò)粗鏜、半精鏜。小端孔的粗加工一般都安排在大端孔粗加工前，這是由于小端孔在后續(xù)加工中將作為主要定位基準(zhǔn)。鏜孔時(shí)以桿身裝夾，按孔的劃線(xiàn)痕找正定位。在大、

19、小端面，大、小頭孔分別加工完成后，這樣，就可以很容易地定出連桿銑鍵槽工序的定位基準(zhǔn)，即為已經(jīng)加工過(guò)的大頭孔端面和大、小頭兩孔，這樣銑削鍵槽時(shí)，定位基準(zhǔn)就可以選擇已經(jīng)精加工過(guò)的大頭孔端面，選擇已經(jīng)精加工的面作為定位基準(zhǔn)，這樣就可以保證工件的定位精度，減少定位誤差，從而提高工件的加工精度。3 夾具設(shè)計(jì)31 工件的加工工藝分析圖3.1連桿銑槽工序圖本工序的加工在X62W臥式銑床上用三面刃盤(pán)銑刀進(jìn)行。如圖3.1所示。工序規(guī)定了該工件將通過(guò)四次安裝完成加工八個(gè)槽，每次安裝的基準(zhǔn)都用兩個(gè)孔和一個(gè)端面，并在大端面上進(jìn)行夾緊。工件已加工過(guò)的大小頭孔徑分別為42.6+0.1 0和15.3+0.1 0，兩孔中心距

20、為57±0.06，大小頭厚度均為14.30 -0.1。在加工槽口時(shí)，槽口的寬度由刀具直接保證，而槽口的深度和位置則和設(shè)計(jì)的夾具有關(guān)。槽口的位置包括兩方面的要求：槽口的中心面應(yīng)通過(guò)42.6+0.1 0的中心線(xiàn)，但沒(méi)有在工序圖上提出，說(shuō)明此項(xiàng)要求精度較低，因此可以不做重點(diǎn)考慮。要求槽口的中心面和兩孔中心線(xiàn)所在平面的夾角為45°±30。為保證槽口的深度3.2+0.4 0和夾角45°±30，需要分析與這兩個(gè)要求有關(guān)的夾具精度。3.1.1 選擇刀具及切削用量選擇高速鋼直齒三面刃盤(pán)銑刀，根據(jù)槽口要求，選銑刀直徑=50mm，齒數(shù)為81. 選擇切削用量1) 決

21、定切削深度 =5 切削寬度=3.2mm2) 決定進(jìn)給量 查金屬切削手冊(cè)=0.10/z10(1)選擇車(chē)刀后到面最大磨損量為0.4，刀具壽命為T(mén)=120min。(2)查切削用量手冊(cè), , 10當(dāng)，查切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)修正系數(shù)為0.8710，所以(3) 實(shí)際切削速度和每齒進(jìn)給量 根據(jù)銑床X61W型萬(wàn)能銑床說(shuō)明書(shū)，選擇 因此實(shí)際切削速度和每齒進(jìn)給量(4)計(jì)算基本工時(shí) 式中L=+，其中4×52=208mm，根據(jù)切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)10+17mm故 根據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)，可以繪制出連桿銑鍵槽的機(jī)械加工工序卡，如圖3.2所示。圖3.2連桿銑鍵槽機(jī)械加工工序卡3.1.2 檢驗(yàn)機(jī)床功率當(dāng)時(shí)根據(jù)銑床X61W型萬(wàn)能銑床

22、說(shuō)明書(shū)，機(jī)床主軸允許的功率為故，故選擇的切削用量可用。即32 擬定夾具的結(jié)構(gòu)方案3.2.1 定位方案的確定根據(jù)連桿銑槽工序的尺寸、形狀和位置精度要求，根據(jù)六點(diǎn)定位原理，工件定位時(shí)需要限制6個(gè)自由度11。工件的定位基準(zhǔn)和夾緊裝置雖然在工序圖上已經(jīng)規(guī)定，但在擬定定位夾緊方案時(shí)，仍需要對(duì)其進(jìn)行研究，考察定位基準(zhǔn)的選擇是否能夠滿(mǎn)足工件位置精度的要求，夾具的結(jié)構(gòu)能否實(shí)現(xiàn)。在連桿銑槽工序中，工件在槽深方向的工序基準(zhǔn)是和槽相連的端面，如果以此端面作為平面定位基準(zhǔn)，可以達(dá)到與工序基準(zhǔn)相重合，就不會(huì)產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差。但由于此面上需要開(kāi)槽，那么夾具的定位面勢(shì)必要設(shè)計(jì)成朝下的，這樣，會(huì)給定位和夾緊帶來(lái)麻煩，夾具結(jié)

23、構(gòu)也會(huì)比較復(fù)雜。如果選擇與加工槽相對(duì)的另一端面為定位基準(zhǔn)，那么就會(huì)引起基準(zhǔn)不重合誤差B，根據(jù)工序圖，可以得出這個(gè)誤差的大小等于工件面與端面之間的聯(lián)系尺寸公差0.1。因?yàn)榧庸げ鄣牟凵罟畋容^大（0.4），這樣完全可以保證加工要求。這種方案又可以使定位夾緊可靠，操作方便，比較兩種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，綜合后選擇后一種方案，即以工件底面為定位基準(zhǔn)。采用支撐板做定位元件。在保證角度尺寸45°±30方面，因?yàn)楣ば蚧鶞?zhǔn)是兩孔的中心線(xiàn)，所以選擇兩孔為定位基準(zhǔn)，這樣，不僅可以做到基準(zhǔn)重合，避免基準(zhǔn)不重合誤差，而且操作也方便。由于孔與銷(xiāo)為間隙配合，當(dāng)誤差較大，且孔與銷(xiāo)的間隙又較小時(shí)，將導(dǎo)致兩孔不能同

24、時(shí)套進(jìn)兩銷(xiāo)，限制同一自由度的兩定位元件出現(xiàn)了干涉，這種重復(fù)定位是不允許的，因此采用一個(gè)圓柱銷(xiāo)，一個(gè)菱形銷(xiāo)作為定位元件。由于被加工槽的角度位置是以大孔中心為基準(zhǔn)的，槽的大孔應(yīng)通過(guò)大孔的中心，并與兩孔連線(xiàn)成45°角，因此把圓柱銷(xiāo)放在大孔，菱形銷(xiāo)放在小孔。這樣，工件以一面兩孔為定位基準(zhǔn)，定位元件采用一面兩銷(xiāo)，分別限制工件的6個(gè)自由度，屬于完全定位。定位元件結(jié)構(gòu)及布置參見(jiàn)圖3.3所示。圖3.3定位元件結(jié)構(gòu)及其布置3.2.2 定位元件的結(jié)構(gòu)尺寸及其在夾具中位置的確定 由上可知，定位元件由支撐板、圓柱銷(xiāo)、菱形銷(xiāo)組成。 圓柱銷(xiāo)與菱形銷(xiāo)之間的中心距及公差 兩銷(xiāo)之間的中心距的平均尺寸應(yīng)等于工件上兩定位

25、孔之間中心距的平均尺寸，其公差一般為L(zhǎng)d=(1/3/5) LD即 L±Ld、/2=L±(1/3/5) LD=57±(1/3/5)×0.06取L±Ld、/2=（57±0.02）式中Ld、LD兩銷(xiāo)之間的中心距公差和兩定位孔之間中心距的公差。式中工件加工精度要求較高時(shí)取1/5，加工精度要求較低時(shí)取1/3，這里由于加工精度要求不高，故取1/312。 圓柱銷(xiāo)尺寸的確定 圓柱銷(xiāo)的基本尺寸應(yīng)等于與之相配合的工件定位孔的最小極限尺寸，其公差一般取g6或者f7。這里取定位孔42.6+0.1 0mm直徑的最小值為圓柱銷(xiāo)的基本尺寸圓柱銷(xiāo)尺寸為d1=42.6

26、g6=42.6-0.009 -0.025（查標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值表可得出） 菱形銷(xiāo)尺寸的確定 根據(jù)表2.1查得菱形銷(xiāo)的b=4，B=13 代入下式，可得d2max=D2min-=15.3-=15.279式中d2max允許的菱形銷(xiāo)尺寸的最大值； D2min與菱形銷(xiāo)相配合的孔的最小極限尺寸。銷(xiāo)與孔的配合一般取h6。由于其上偏差為零，故d2max等于菱形銷(xiāo)尺寸d2的基本值。即d2=15.2790 -0.011=15.3-0.021 -0.032。表3.1 菱形銷(xiāo)的尺寸D2>36>68>820>2024>2430>3040>4050Bd-0.5d-1d-2d-3d-4d

27、-5d-5b11233345b2345566 分度方案的確定由于連桿每一面各有兩對(duì)兩對(duì)呈90°完全相同的槽，為提高加工效率，應(yīng)在一道工序中完成，這樣就需要按工件正反面分別加工，而在加工任一面時(shí)，一對(duì)槽加工完成后，還必須變更工件在夾具中的位置。實(shí)現(xiàn)這一目的有兩種方案，方案一：采用一個(gè)分度盤(pán)，將工件與分度盤(pán)一起轉(zhuǎn)過(guò)90°，再加工另外一對(duì)槽；方案二：在夾具上裝夾兩個(gè)相差為90°的菱形銷(xiāo)，加工完一對(duì)槽后，卸下工件，將工件轉(zhuǎn)過(guò)90°套在另外一個(gè)菱形銷(xiāo)上，重新進(jìn)行夾緊后再加工另外一對(duì)槽。對(duì)比兩種方案，方案一，工件只需要一次裝夾，定位精度較高，效率也比較高，但加工過(guò)程

28、中，需要轉(zhuǎn)動(dòng)分度盤(pán)，而且分度盤(pán)也需要鎖緊，夾具結(jié)構(gòu)相對(duì)比較復(fù)雜；而方案二，夾具結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，但是需要進(jìn)行兩次裝夾，效率可能會(huì)降低。綜合兩方案的優(yōu)缺點(diǎn)，考慮到產(chǎn)品的生產(chǎn)批量不是特別大，選擇方案二更為合適。3.2.3 夾緊方案的確定連桿是一個(gè)剛性比較差的工件，就應(yīng)該十分注意夾緊力的大小，作用力的方向及著力點(diǎn)的選擇，避免因受夾緊力的作用而產(chǎn)生變形，以影響加工精度。而在銑削加工時(shí)，切削力比較大，并且是不連續(xù)切削，易引起沖擊和振動(dòng)，所以?shī)A緊力要求較大，以保證工件夾緊可靠。為防止工件在加工過(guò)程中因振動(dòng)而松動(dòng)，夾緊裝置要有足夠的夾緊力和自鎖性能12,13。在批量較小時(shí)，夾緊機(jī)構(gòu)采用螺釘壓板較為合適（生產(chǎn)批量

29、較大時(shí)，可采用手動(dòng)聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)或液動(dòng)、氣動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)）14?？晒┻x擇的夾緊部位有兩個(gè)方案：一是壓在大端上，需用兩個(gè)壓板（讓開(kāi)加工位置）；另一是壓在桿身上，此時(shí)只需要用一個(gè)壓板。前者的缺點(diǎn)是夾緊兩次，后者的確定是夾緊點(diǎn)離加工面較遠(yuǎn)，而且壓在桿身中部可能引起工件變形，考慮到銑削力較大，夾緊點(diǎn)應(yīng)盡量靠近加工表面，確定采用第一方案。但如桿身截面較大，加工的槽也不深時(shí)，后一種方案也是可以使用的。夾緊方案具體見(jiàn)圖3.4所示。3.2.4 對(duì)刀方案的確定 本工序被加工槽的精度一般，主要保證槽深和槽中心線(xiàn)通過(guò)大孔（42.6+0.1 0）中心等要求。夾具中采用直角對(duì)刀塊及塞尺的對(duì)刀裝置來(lái)調(diào)整銑刀相對(duì)夾具的位置。其中

30、，利用對(duì)刀塊的鉛垂對(duì)刀面及塞尺調(diào)整銑刀，使其寬度方向的對(duì)稱(chēng)面通過(guò)圓柱銷(xiāo)的中心，從而保證零件加工后，兩槽中心對(duì)稱(chēng)性通過(guò)42.6+0.1 0大孔中心。利用對(duì)刀塊水平對(duì)刀面及塞尺調(diào)整銑刀圓周刃口位置，從而保證槽深尺寸3.2+0.4 0的加工要求。對(duì)刀塊采用銷(xiāo)釘定位、螺釘緊固的方式與夾具體連接15。對(duì)刀裝置的設(shè)計(jì)具體見(jiàn)圖3.4所示。圖3.4夾緊對(duì)刀裝置的設(shè)計(jì)3.2.5夾具在機(jī)床上的安裝方式安裝在工作臺(tái)平面上的夾具，其夾具體的底面便是夾具的安裝基準(zhǔn)面，因而應(yīng)經(jīng)過(guò)比較精密的加工，以保證良好的接觸并未其他表面提供良好的工藝基準(zhǔn)。由于該夾具屬于銑床類(lèi)夾具，加工表面有方向性要求，為了保證夾具的定位元件相對(duì)于切削

31、運(yùn)動(dòng)有準(zhǔn)確的方向，需要在夾具體上安裝定位鍵，這樣夾具安裝到機(jī)床時(shí)就不需要找正便可確定它的位置，然后再緊固。同時(shí)還可以承受部分切削力矩，以減輕夾具體與銑床工作臺(tái)連接用螺栓的負(fù)荷。綜合上述情況考慮，選擇一個(gè)定位鍵與機(jī)床工作臺(tái)T型槽來(lái)配合以實(shí)現(xiàn)該夾具在銑床上的定位，并通過(guò)T型槽螺栓將夾具固定在工作臺(tái)上16。3.2.6夾具體及總體設(shè)計(jì)夾具體的設(shè)計(jì)應(yīng)通盤(pán)考慮，使各組成部分通過(guò)夾具體有機(jī)地聯(lián)系起來(lái)，形成一個(gè)完整的夾具。從夾具的總體設(shè)計(jì)考慮，由于銑削加工的特點(diǎn)，切削力較大，在加工中容易引起振動(dòng)，故要求夾具體需要有適當(dāng)?shù)木群头€(wěn)定性，有足夠的強(qiáng)度和剛度，結(jié)構(gòu)工藝性好，排屑方便，在機(jī)床上安裝穩(wěn)定可靠17。33

32、切削力和夾緊力的計(jì)算夾緊力的大小，對(duì)工件裝夾的可靠性、工件和夾具的變形、夾緊裝置的復(fù)雜程度等都有很大的影響。刀具：高速鋼直齒三面刃盤(pán)銑刀。=50mm Z=8切削力經(jīng)計(jì)算700N根據(jù)夾緊力的計(jì)算公式，每個(gè)壓板需給工件的夾緊力為Fj=kFz/2f17式中K為安全系數(shù)取K=1.6，f為工件與定位元件之間的摩擦因數(shù)，取f=0.5故Fj=1120N。取Fj=1200N 即每個(gè)壓板需給工件的壓緊力為1200N時(shí)滿(mǎn)足要求。34 夾具總圖設(shè)計(jì)工件裝夾方案確定后，要進(jìn)行切削力，夾緊力以及定位誤差的計(jì)算，以確定夾緊機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式和尺寸及定位元件的結(jié)構(gòu)尺寸和精度。另外還要根據(jù)定位元件及夾緊機(jī)構(gòu)所需的空間范圍及機(jī)床工

33、作臺(tái)的尺寸，確定夾具體的結(jié)構(gòu)尺寸，然后繪制夾具總圖17。先用雙點(diǎn)劃線(xiàn)畫(huà)出工件外形，然后依次畫(huà)出定位元件，夾緊機(jī)構(gòu)及其它元件最后用夾具體把各種元件連成一體，便成為連桿銑鍵槽夾具總圖。夾具總圖上應(yīng)標(biāo)注的尺寸及配合公差 夾具的外輪廓尺寸180×140×70 兩定位銷(xiāo)直徑及公差，兩定位銷(xiāo)之間的距離和公差：圓柱定位銷(xiāo)直徑按g6取為42.6-0.009 -0.025，菱形銷(xiāo)直徑按h6取為15.3-0.021 -0.032mm。兩銷(xiāo)之間的距離尺寸與公差按連桿相應(yīng)尺寸公差±0.06的1/3取值±0.02，所以該尺寸標(biāo)注為57±0.02；為保證槽的角度要求，兩菱

34、形銷(xiāo)安裝位置的角度公差可以取得稍微嚴(yán)一些，為工件相應(yīng)角度公差±30的1/5，即±6，所以圓上 角度標(biāo)注為45°±6。 定位平面到對(duì)刀塊底面之間的尺寸關(guān)系到槽深精度，而連桿上相應(yīng)的這個(gè)尺寸是由尺寸3.2+0.4 0和14.30 -0.1間接決定的，經(jīng)過(guò)尺寸鏈的換算（3.2+0.4 0是封閉環(huán)），得到這個(gè)尺寸為11.1-0.1 -0.4mm。因?yàn)閵A具的工序尺寸是按要保證的槽深相應(yīng)尺寸的平均值標(biāo)注，將上面得到的尺寸改寫(xiě)為10.85±0.15然后再減去塞尺厚度3，得到7.85。此尺寸的公差取為工件上尺寸公差（±0.15的1/31/5，最終取為

35、±0.02，所以最終夾具總圖上對(duì)刀塊到定位面距離為7.85±0.02考慮到塞尺的尺寸，對(duì)刀塊水平方向的工作表面到定位圓柱銷(xiāo)中心的距離為8.05相應(yīng)尺寸公差的1/31/5）。 其他配合尺寸。圓柱銷(xiāo)及菱形銷(xiāo)與夾具體裝卸孔的配合尺寸（25H7/n6和10H7/n6）。夾具總圖上應(yīng)標(biāo)注的技術(shù)要求 圓柱銷(xiāo)、菱形銷(xiāo)的軸心線(xiàn)相對(duì)定位面N的垂直度公差為0.03mm。 定位面N相對(duì)夾具底面M的平行度公差為0.03mm。 對(duì)刀塊與對(duì)刀工作面相對(duì)定位鍵側(cè)面的平行度公差為0.05mm。夾具總圖結(jié)構(gòu)如圖3.5所示。圖3.5連桿銑鍵槽夾具總裝圖35 夾具精度校核為確使夾具能滿(mǎn)足工序要求，在夾具技術(shù)要求

36、指定以后，還必須對(duì)夾具進(jìn)行精度分析。若工序某項(xiàng)精度不能被保證時(shí)，還需要夾具的有關(guān)技術(shù)要求作適當(dāng)調(diào)整?？疾楣ぜ吓c使用夾具有關(guān)的工序尺寸及工序要求（即工序位置尺寸和位置要求）有槽深3.2+0.4 0槽的中心線(xiàn)與大頭孔中心線(xiàn)連線(xiàn)夾角為45°±30下面對(duì)這兩項(xiàng)要求的定位誤差分別討論：對(duì)于第一項(xiàng)要求，工序基準(zhǔn)是和槽相連的端面，而定位基準(zhǔn)是與槽相對(duì)的另一端面，那么便存在基準(zhǔn)不重合誤差B,其值等于工件面端面之間的聯(lián)系尺寸0.1而定位端面已經(jīng)進(jìn)行過(guò)精加工，其基準(zhǔn)位置誤差Y可近似看作為0。所以定位誤差D=B=0.1。由于夾具定位面和夾具底面間的平行度誤差等，會(huì)引起工件的傾斜，使被加工槽的底

37、面和端面不平行，而影響槽深的尺寸精度。夾具技術(shù)要求規(guī)定不大于0.03/100，故工件大頭約50范圍內(nèi)的影響值為0.015，所以?shī)A具安裝誤差就取為0.015。與加工方法有關(guān)的誤差：根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，這方面的誤差一般可以控制在被加工公差的1/3范圍內(nèi)，這里取為0.15。以上三項(xiàng)合計(jì)為0.265，即可能的加工誤差為0.265，這遠(yuǎn)小于工件加工尺寸要求保證的公差0.4。對(duì)于第二項(xiàng)要求，工序基準(zhǔn)為兩孔中心線(xiàn)，與定位誤差一致，故不存在基準(zhǔn)不重合誤差。但由于工件定位孔與夾具定位銷(xiāo)之間的配合間隙會(huì)造成基準(zhǔn)位移誤差，有可能導(dǎo)致工件兩定位孔中心聯(lián)系對(duì)規(guī)定位置的傾斜，其最大轉(zhuǎn)角誤差為：=arctan(D1max-d

38、1min+D2max-d2min/2L) =arctan(0.1+0.025+0.1+0.032/2×57) =7.7即傾斜對(duì)工件45°角的最大影響量為±7.7。式中D1max工件上與圓柱銷(xiāo)配合的孔的最大直徑；D2max工件上與菱形銷(xiāo)配合的孔的最大直徑：d1min夾具上圓柱銷(xiāo)最小直徑d2min夾具上菱形銷(xiāo)最小直徑L兩孔兩銷(xiāo)中心距夾具上兩菱形銷(xiāo)分別和大圓柱銷(xiāo)中心連線(xiàn)的角向位置誤差為±6，這也會(huì)影響工件的45°角。與加工方法有關(guān)的誤差：主要是機(jī)床縱向走刀方向與工作臺(tái)T形槽方向的平行度誤差，查閱有關(guān)機(jī)床手冊(cè)，一般取為0.03/100，經(jīng)換算，相當(dāng)于角

39、度誤差為±1。綜合以上三項(xiàng)誤差，其最大轉(zhuǎn)角誤差為±14.7，此值遠(yuǎn)小于工序要求的角度公差±30。結(jié)論：從以上所進(jìn)行的分析和計(jì)算來(lái)看，本夾具能滿(mǎn)足連桿銑槽工序的精度要求，可以在生產(chǎn)中投入使用。36繪制夾具零件總圖夾具總圖繪制完畢后，對(duì)夾具上的非標(biāo)準(zhǔn)件要繪制零件工作圖，并規(guī)定相應(yīng)在的技術(shù)要求。零件工作圖應(yīng)嚴(yán)格遵照所規(guī)定的比例繪制。視圖、投影應(yīng)完整，尺寸要標(biāo)注齊全，所標(biāo)注的公差及技術(shù)條件應(yīng)符合總圖要求，加工精度及表面光潔度應(yīng)選擇合理。 在夾具設(shè)計(jì)圖紙全部完畢后，還有待于精心制造和實(shí)踐和使用來(lái)驗(yàn)證設(shè)計(jì)的科學(xué)性。經(jīng)試用后，有時(shí)還可能要對(duì)原設(shè)計(jì)作必要的修改。因此，要獲得一項(xiàng)完

40、善的優(yōu)秀的夾具設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員通常應(yīng)參與夾具的制造、裝配，鑒定和使用的全過(guò)程。本工序的夾具零件總圖參考圖3.5所示18,19。結(jié) 論隨著畢業(yè)日子的到來(lái)，畢業(yè)設(shè)計(jì)也接近了尾聲。經(jīng)過(guò)幾周的奮戰(zhàn)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成了。在沒(méi)有做畢業(yè)設(shè)計(jì)以前覺(jué)得畢業(yè)設(shè)計(jì)只是對(duì)這幾年來(lái)所學(xué)知識(shí)的單純總結(jié)，但是通過(guò)這次做畢業(yè)設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)自己的看法有點(diǎn)太片面。畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)，而且也是對(duì)自己能力的一種提高。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我明白了自己原來(lái)知識(shí)還比較欠缺。自己要學(xué)習(xí)的東西還太多，以前老是覺(jué)得自己什么東西都會(huì)，什么東西都懂，有點(diǎn)眼高手低。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我才明白學(xué)習(xí)是一個(gè)長(zhǎng)期積累的過(guò)程，在以后的工作、生活中都

41、應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識(shí)和綜合素質(zhì)。通過(guò)上述夾具的設(shè)計(jì)的過(guò)程可以看出，進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)，是一項(xiàng)實(shí)踐性很強(qiáng)的工作，需要熟練掌握夾具的設(shè)計(jì)原則、步驟和方法，勤學(xué)多練才能逐步掌握。特別要注意以下幾點(diǎn)。 夾具是為零件加工服務(wù)的，零件技工質(zhì)量的保證是第一位的。要想做到這一點(diǎn)，首先必須明確相應(yīng)工序的加工要求，可能的話(huà)，多考慮幾種方案，再進(jìn)必要的計(jì)算，最終最頂能滿(mǎn)足定位精度要求的、合理的定位和夾緊方案；其次，必須明白，定位與夾具是相輔相成的，光有正確的定位，沒(méi)有合理的（夾緊力的大小和方向要合理）夾緊裝置，同樣無(wú)法保證加工質(zhì)量。 夾具是在機(jī)床上使用的，要想保證零件與機(jī)床刀具之間的正確位置，除了夾具本身的結(jié)構(gòu)之外，還必須了解各種機(jī)床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，注意夾具與機(jī)床的連接方式，保證夾具在機(jī)床上的準(zhǔn)確定位。 夾具的設(shè)計(jì)，除了要能夠保證工序的加工質(zhì)量外，還必須做到能提高生產(chǎn)效率，易于工人操作，否則會(huì)被操作工人束之高閣。致 謝 在此要感謝我的指導(dǎo)老師江琴對(duì)我悉心的指導(dǎo)，感謝老師給我的幫助。在畢業(yè)設(shè)計(jì)中，她給予了我學(xué)術(shù)和指導(dǎo)性的意見(jiàn)。我萬(wàn)分的感謝他給我的寶貴的指導(dǎo)意見(jiàn)和鼓勵(lì)。江老師嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的作風(fēng)，豐富的理論知識(shí)給了