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1、本科毕业设计(论文)题目：车床组合夹具设计 系 别： 机电信息系 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 学 生： 学 号： 指导教师： 2013年5月车床组合夹具设计摘 要 根据六点定位原理和定位基准的选择原则，采用长V型块，支承块和定位挡铁定位。长V型块置于拱形肋板后限制x轴的两自由度和z轴的两自由度，挡铁置于孔端限制绕y轴旋转的自由度，支承块置于肋板下方限制沿y轴移动的自由度。依据相关原理计算定位误差。根据夹紧方式的选择原则，选择夹紧元件为压板压头和V型块，然后通过切削力进行夹紧力的计算。夹紧的动力装置选用手动压紧装置。按照定位元件和夹紧元件设计连接件。以所选元件和装置为基础确定夹具
2、总体布局和夹具体的结构形式，并确定好定位元件在夹具体上的位置。绘制夹具方案设计，进行工序精度分析。对以上设计进行审核。最后设计夹具总装配图。 关键词：组合夹具；定位；夹紧；三通接头Lathe modular jig and fixture designAbstract According to six localizations principles and selection principle of the localization datum, using the long V block, the supporting block and the localization comes
3、true the hard localization. The long V block putted in the arch ribbed plate to limit two degrees of freedom in the x axis and the z axes two degrees of freedom, the iron putted in the hole end limit to the degree of freedom which circle the y rotation of axis, the supporting block putted under the
4、ribbed plate to limit degree of freedom along the y axis migration. Position error is reckoned by the correlation principle. According to the way of the selection principle, discharge head and V block is selected to clamp the part. Then computation of the strength is achieved by carrying on through
5、the cutting force clamps. The power of clamps is from the hydraulic unit. Design of bridge piece is according to the location part and the clamp part. The guide part designing in this topic is not requested because the cutter bar is short. Other parts and equipment are designed following last proces
6、s. The jig overall arrangement and concrete structure of the body clamp are determined with the above part and the equipment. The position of the components in the kits specific location must be guaranteed, and then design the jig, carry on the working procedure precision analysis. The design review
7、 is following. Finally the jig assembly drawing is achieved.Keywords: Modular jig and fixture; location; clamp; union tee目 录1绪论1 1.1概述1 1.1.1车床夹具的分类1 1.1.2夹具的组成2 1.1.3夹具体3 1.1.4车床夹具在机械加工中的作用3 1.1.5车床夹具在车床中的地位及作用3 1.1.6国内外夹具的发展与趋势4 1.2夹具研究现状5 1.2.1机床夹具的现状5 1.2.2现代机床夹具的发展方向6 1.3国内外对组合夹具的发展及研究状况7 1.3.1
8、国内对组合夹具的发展状况7 1.3.2国外对组合夹具的发展状况8 1.4本文主要研究内容92零件分析10 2.1零件的选择与分析10 2.2工艺路线的确定10 2.3总体设计中对夹具设计的重要的参数 113车床组合的夹具设计 12 3.1夹具设计要求与选型12 3.1.1夹具设计要求12 3.1.2夹具的选型13 3.2定位和夹紧方案的确定13 3.2.1定位和夹紧方案的选择分析14 3.3定位元件和夹紧元件的设计计算15 3.3.1定位元件的设计计算 15 3.3.2夹紧机构的设计计算16 3.4误差分析计算17 3.4.1影响加工精度的因素17 3.4.2误差的计算17 3.4.3保证加工
9、精度 18 3.5夹具结构的确定19 3.5.1夹具体的确定19 3.6夹紧力的确定21 3.6.1夹紧力的计算公式21 3.6.2夹紧力的计算224 结论 24参考文献25致谢26毕业设计（论文）知识产权声明27毕业设计（论文）独创性声明281 绪论1.1概述车床及其自动化是集机电于一体的综合自动化程度较高的制造技术和成套工艺装备。它的特征是高效、高质、经济实用，因而被广泛应用于工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电等行业。我国传统的车床及车床自动线主要采用机、电、气、液压控制，它的加工对象主要是生产批量比较大的大中型箱体类和轴类零件（近年研制的车床加工连杆、板件等也占一定份额），完成钻孔、
10、扩孔、铰孔，加工各种螺纹、镗孔、车端面和凸台，在孔内镗各种形状槽，以及铣削平面和成形面等。车床的种类繁多，有大型车床和小型车床，有单面、双面、三面、卧式、立式、倾斜式、复合式，还有多工位回转台式车床等；随着技术的不断进步，一种新型的车床柔性车床越来越受到人们的青睐，它应用多位主轴箱、可换主轴箱、编码随行夹具和刀具的自动更换，配以可编程序控制器（PLC）、数字控制（NC）等，能任意改变工作循环控制和驱动系统，并能灵活适应多品种加工的可调可变的车床。另外，近年来车床加工中心、数控车床、机床辅机（清洗机、装配机、综合测量机、试验机、输送线）等在车床行业中所占份额也越来越大。现代车床和自动线作为机电一
11、体化产品，它是控制、驱动、测量、监控、刀具和机械组件等技术的综合反映。近20年来，这些技术有长足进步，同时作为车床主要用户的汽车和内燃机等行业也有很大的变化，其产品市场寿命不断缩短，品种日益增多且质量不断提高。这些因素有力地推动和激励了车床和自动线技术的不断发展。机床夹具是在金属切削加工中，用以准确地确定工件位置，并将其牢固地夹紧，以接受加工的工艺装备。它的主要作用：可靠的保证工件的加工质量，提高加工效率，减轻劳动强度，充分发挥和扩大机床的工艺性能。因此，机床夹具在机械制造中占有重要的地位。机床夹具可以分为多种类型，其中最有代表性的就是专用夹具、组合夹具。专用夹具为某一工件的某道工序设计制造的
12、夹具。组合夹具采用标准的组合夹具元、部件，组装而成的夹具。论实用性，组合夹具要远大于专用夹具。组合夹具大部分的部件都是采用标准件，跟换容易，成本低效益高。1.1.1车床夹具的分类车床夹具的种类很多，形状千差万别。为了设计、制造和管理的方便，往往按某一属性进行分类。 a. 按夹具的通用特性分类 按这一分类方法，常用的夹具有通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合夹具和自动线夹具等五大类。它反映夹具在不同生产类型中的通用特性，因此是选择夹具的主要依据。 （1）通用夹具 通用夹具是指结构、尺寸已规格化，且具有一定通用性的夹具，如三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘、台虎钳、万能分度头、中心架、电磁吸盘等。其特点是
13、适用性强、不需调整或稍加调整即可装夹一定形状范围内的各种工件。采用这类夹具可缩短生产准备周期，减少夹具品种，从而降低生产成本。其缺点是夹具的加工精度不高，生产率也较低，且较难装夹形状复杂的工件，故适用于单件小批量生产中。 （2）专用夹具 专用夹具是针对某一工件的某一工序的加工要求而专门设计和制造的夹具。其特点是针对性极强，没有通用性。在产品相对稳定、批量较大的生产中，常用各种专用夹具，可获得较高的生产率和加工精度。专用夹具的设计制造周期较长，随着现代多品种及中、小批生产的发展，专用夹具在适应性和经济性等方面已产生许多问题。 （3）可调夹具 可调夹具是针对通用夹具和专用夹具的缺陷而发展起来的一类
14、新型夹具。对不同类型和尺寸的工件，只需调整或更换原来夹具上的个别定位元件和夹紧元件便可使用。可调夹具在多品种、小批量生产中得到广泛应用。 （4）组合夹具 组合夹具是一种模块化的夹具，并已商品化。标准的模块元件具有较高精度和耐磨性，可组装成各种夹具，夹具用毕即可拆卸，留待组装新的夹具。由于使用组合夹具可缩短生产准备周期，元件能重复多次使用，并具有可减少专用夹具数量等优点；因此组合夹具在单件、中小批多品种生产和数控加工中，是一种较经济的夹具。 （5）自动线夹具 自动线夹具一般分为两种：一种为固定式夹具，它与专用夹具相似；另一种为随行夹具，使用中夹具随着工件一起运动，并将工件沿着自动线从一个工位移至
15、下一个工位进行加工。 b. 按夹具使用的车床分类这是专用夹具设计所用的分类方法。按使用的车床分类，可把夹具分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮车床夹具、数控车床夹具。1.1.2夹具的组成虽然车床夹具的种类繁多，但它们的工作原理基本上是相同的。将各类夹具中，作用相同的结构或元件加以概括，可得出夹具一般所共有的以下几个组成部分，这些组成部分既相互独立又相互联系。 a. 定位支承元件定位支承元件的作用是确定工件在夹具中的正确位置并支承工件，是夹具的主要功能元件之一。定位支承元件的定位精度直接影响工件加工的精度。 b. 夹紧装置夹紧元件的作用是将工件压紧夹牢，并保证在加工过程中工
16、件的正确位置不变。 c. 连接定向元件这种元件用于将夹具与车床连接并确定夹具对车床主轴、工作台或导轨的相互位置。 d. 对刀元件或导向元件 这些元件的作用是保证工件加工表面与刀具之间的正确位置。用于确定刀具在加工前正确位置的元件称为对刀元件，用于确定刀具位置并引导刀具进行加工的元件称为导向元件。 e. 其它装置或元件 根据加工需要，有些夹具上还设有分度装置、靠模装置、上下料装置、工件顶出机构、电动扳手和平衡块等，以及标准化了的其它联接元件。 f. 夹具体 夹具体是夹具的基体骨架，用来配置、安装各夹具元件使之组成一整体。常用的夹具体为铸件结构、锻造结构、焊接结构和装配结构，形状有回转体形和底座形
17、等形状。上述各组成部分中，定位元件、夹紧装置、夹具体是夹具的基本组成部分。1.1.3夹具体夹具体是用于连接夹具上所有的元件的装置，使其成为一个整体的基础件，它还用来与机床有关部件连接，以确定夹具在机床上的位置。1.1.4车床家具在机械加工中的作用 a. 保证加工精度。 b. 提高劳动生产率。 c. 改善工人的劳动条件。 d. 降低生产成本。 e. 保证工艺要求。 f. 扩大机床的工艺范围。1.1.5车床家具在车床中的地位和作用 车床夹具是零件在机床上加工时，用以装夹工件（和引导刀具）的一种工艺装备。起作用是正确确定工件与刀具之间的相对位置，并将工件牢固地夹紧。使用夹具可以有效地保证工件的加工质
18、量，提高劳动生产率，扩大机床工艺范围和减轻劳动强度。因此，夹具在机械制造中占有重要位置。本课题我设计的夹具能够保证零件装夹、定位，从而保证零件的加工精度。 a. 能稳定地保证工件的加工精度用夹具装夹工件时，工件相对于刀具及机床的位置精度由夹具保证，不受工人技术水平的影响，使一批工件的加工精度趋于一致。 b. 能减少辅助工时，提高劳动生产率使用夹具装夹工件方便、快速，工件不需要划线找正，可显著地减少辅助工时；工件在夹具中装夹后提高了工件的刚性，可加大切削用量；可使用多件、多工位装夹工件的夹具，并可采用高效夹紧机构，进一步提高劳动生产率。 c. 能扩大机床的使用范围，实现一机多能根据加工机床的成形
19、运动 ，附以不同类型的夹具，即可扩大机床原有的工艺范围。例如在车床的溜板上或摇臂钻床工作台上装上镗模，就可以进行箱体零件的镗孔加工。1.1.6国内外夹具的发展与趋势夹具是机械加工不可缺少的部件，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。高精随着机床加工精度的提高，为了降低定位误差，提高加工精度，对夹具的制造精度要求更高。高精度夹具的定位孔距精度高达5m，夹具支承面的垂直度达到0.01mm/300mm，平行度高达0.01mm/500mm。德国demmeler(戴美乐)公司制造的4m长、2m宽的孔系列组合焊接夹具平台，
20、其等高误差为0.03mm；精密平口钳的平行度和垂直度在5m以内；夹具重复安装的定位精度高达5m；瑞士EROWA柔性夹具的重复定位精度高达25m。机床夹具的精度已提高到微米级，世界知名的夹具制造公司都是精密机械制造企业。诚然，为了适应不同行业的需求和经济性，夹具有不同的型号，以及不同档次的精度标准供选择。高效为了提高机床的生产效率，双面、四面和多件装夹的夹具产品越来越多。为了减少工件的安装时间，各种自动定心夹紧、精密平口钳、杠杆夹紧、凸轮夹紧、气动和液压夹紧等，快速夹紧功能部件不断地推陈出新。新型的电控永磁夹具，加紧和松开工件只用12秒，夹具结构简化，为机床进行多工位、多面和多件加工创造了条件。
21、为了缩短在机床上安装与调整夹具的时间，瑞典3R夹具仅用1分钟，即可完成线切割机床夹具的安装与校正。采用美国Jergens(杰金斯)公司的球锁装夹系统，1分钟内就能将夹具定位和锁紧在机床工作台上，球锁装夹系统用于柔性生产线上更换夹具，起到缩短停机时间，提高生产效率的作用。模块、组合夹具元件模块化是实现组合化的基础。利用模块化设计的系列化、标准化夹具元件，快速组装成各种夹具，已成为夹具技术开发的基点。省工、省时，节材、节能，体现在各种先进夹具系统的创新之中。模块化设计为夹具的计算机辅助设计与组装打下基础，应用CAD技术，可建立元件库、典型夹具库、标准和用户使用档案库，进行夹具优化设计，为用户三维实
22、体组装夹具。模拟仿真刀具的切削过程，既能为用户提供正确、合理的夹具与元件配套方案，又能积累使用经验，了解市场需求，不断地改进和完善夹具系统。组合夹具分会与华中科技大学合作，正在着手创建夹具专业技术网站，为夹具行业提供信息交流、夹具产品咨询与开发的公共平台，争取实现夹具设计与服务的通用化、远程信息化和经营电子商务化。通用、经济夹具的通用性直接影响其经济性。采用模块、组合式的夹具系统，一次性投资比较大，只有夹具系统的可重组性、可重构性及可扩展性功能强，应用范围广，通用性好，夹具利用率高，收回投资快，才能体现出经济性好。德国demmeler(戴美乐)公司的孔系列组合焊接夹具，仅用品种、规格很少的配套
23、元件，即能组装成多种多样的焊接夹具。元件的功能强，使得夹具的通用性好，元件少而精，配套的费用低，经济实用才有推广应用的价值。专家们建议组合夹具行业加强产、学、研协作的力度，加快用高新技术改造和提升夹具技术水平的步伐，创建夹具专业技术网站，充分利用现代信息和网络技术，与时俱进地创新和发展夹具技术。主动与国外夹具厂商联系，争取合资与合作，引进技术，这是改造和发展我国组合夹具行业较为行之有效的途径。1.2夹具研究的现状1.2.1机床夹具的现状国际生产研究协会的统计表明，小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的85%左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场的需求与竞争。然而，一
24、般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂里，约拥有数千甚至近万套专用夹具；另一方面，在多品种生产的企业中，每隔34年就要更新5080%左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为1020%左右。数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统（FMS）等新加工技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求：1）能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本；2）能装夹一组具有相似性特征的工件；3）能适用于精密加工的高精度机床夹具；4）能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具；5）采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率；6）提高机床夹
25、具的标准化程度。1.2.2现代机床夹具的发展方向现代机床夹具的发展方向主要表现为标准化、精密化、高效化和柔性化等四个方面。（1）标准化 机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。我国已有夹具零件及部件的国家标准：GB/T2148T225991以及各类通用夹具、组合夹具标准等。机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。（2）精密化 随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度要求。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达0.1；用于精密车削的高精度三爪自定心卡盘，其定心精度为5m。（3）高效化 高效化夹具主要用来减少
26、工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。常见的高效化夹具有自动化夹具、高速化夹具和具有夹紧力装置的夹具等。例如，在铣床上使用电动虎钳装夹工件，效率可提高5倍左右；在车床上使用高速三爪自定心卡盘，可保证卡爪在试验转速为9000r/min的条件下仍能牢固地夹紧工件，从而使切削速度大幅度提高，除了在生产流水线、自动线配置相应的高效、自动化夹具外，在数控机床上，尤其在加工中心上出现了各种自动装夹工件的夹具以及自动更换夹具的装置，充分发挥了数控机床的效率。（4）柔性化 机床夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是指机床夹具通过调整、组合等方式，以适应工艺可变因素的能力。工艺的可变
27、因素主要有：工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸等。具有柔性化特征的新型夹具种类主要有：组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、模块化夹具、数控夹具等。为适应现代机械工业多品种、中小批量生产的需要，扩大夹具的柔性化程度，改变专用夹具的不可拆结构为可拆结构，发展可调夹具结构，将是当前夹具发展的主要方向。1.3国内外对组合夹具的发展及研究状况 组合夹具是一种先进的工艺装备，它是由一套预先制造好的各种不同的形状、不同规格、不同尺寸、具有互换性、高耐磨性和高精度的标准元件组成，其结构灵活多变，适应性广，元件可长期循环使用。组合夹具的元件精度高、耐磨，并且实现了完全互换，元件精度一般为IT6-IT7级。用组合
28、夹具加工的工件，位置精度一般可达IT8-IT9级，若精心调整，可以达到IT7级。由于组合夹具有很多优点，又特别适用于新产品试制和多品种小批量生产，所以近年来发展迅速应用较广。组合夹具的主要缺点是体积较大，刚度较差，一次投资多，成本高，这使组合夹具的推广应用受到一定限制。随着机械制造业的飞速发展，产品的更新换代越来越快，传统的大批量生产模式逐步被中小批量生产模式所取代，机械制造系统欲适应这种变化需具备较高的柔性。国外己把柔性制造系统(FMS)作为开发新产品的有效手段，并将其作为机械制造业的主要发展方向。柔性化的着眼点主要在机床和工装两个方面，组合夹具是工装柔性化的重点。组合夹具是一种标准化、系列
29、化、通用化程度很高的工艺装备，它是由一套预先制造好的各种不同形状、不同规格、不同尺寸、具有完全互换性的标准元件和组合件，按工件的加工要求组装而成的夹具。它可以拆卸、清洗，并可重新组装成新的夹具，其应用非常普遍，尤其适合于多品种、中小批量的生产。由于组合夹具的平均设计和组装时间是专用夹具所花时间的5%-20%，可以认为组合夹具就是柔性夹具的代名词。 1.3.1国外对组合夹具的发展状况 夹具的设计包括三个步骤:设备规划、夹具规划和夹具结构设计。目前,Joneja以及Ferreira等人在进行CAPP方面的研究中对设备规划有详细论述。计算机辅助夹具设计(CAFD)就夹具方面作出了一些工作:Chou
30、YC ,Chandru V等人提出的自动夹具定位和夹紧的一种方法；De Meter EC提出的利用机械杠杆原理进行定位和夹紧位置选择的一种算法；Markus A等人提出的针对棱柱形工件进行组合夹具设计的基于规则的系统。目前,关于工件夹具的自动化配置方面的工作,在自动夹具结构设计( AFCD)中很少提及。TrappeyAJC等人提出了一个二维组合夹具元件的配置算法。几乎所有的AFCD研究者都承认,在一个成功的AFCD系统中, 工件的几何形状是一个关键因素。Nnaji B ,Alladin S等人也对具有复杂几何形状的工件进行尝试研究。然而其结果也仅仅适用于特定的几 何体,比如多边形棱柱。Bros
31、t和Goldberg提出了一个“完整”的算法用来分析多边形工件的组合夹具设计。并开发出一个组合夹具设计系统,针对一个任意存在的工件,能自动产生所有可行的夹具设计。并且采用力球分析的方法对产生的方案进行优化。以后的许多研究者大多借鉴了Brost 和Goldberg的算法。组合夹具在动力学方面的研究也取得了一定的进步,Yu and Goldberg的夹具加载规划方案是把夹具的加载问题看作基于传感器的集成问题并给了一个规划算法。Cai等提出了一种指导夹具设计的方法,此方法是缩小由于工件表面与夹具安装误差所带来的定位误差。Hockenberger与DeMter提出的模式是在工件加工期间工件的静态分析,
32、这种方法是一种定性分析并且是在抓紧或夹紧物体的最坏的情况下的偏差,这种情况是由于在单位扭球的干涉扭矩。1.3.2国内对组合夹具的发展状况我国于80年代末开始对组合夹具元件的设计与管理进行了研究和开发,在总结和吸取我国应用和发展槽系夹具经验的基础上,根据现代机械加工特征及夹具结构的发展趋势,研制了新一代孔系组合夹具系统。此系统发挥了槽系平移可调性和孔的旋转可调性的优势,可直接组装获得任何直线尺寸和角度尺寸。此系统把大中小三个系列的元件有机融为一体,可在一块多夹具基础板上,既能组装单个大工件夹具,又能组装多个中小零件夹具,有利于装夹具基础板长期固定在机床工作台上,此系统还设有在组合夹具设计中孔系和
33、槽系过渡元件,便于实现孔、槽系夹具元件混合使用。北京工商大学麻建东和刘璇开发的组合夹具元件库,元件库模块的核心程序用Object ARX SDK2. 02工具包开发,界面程序用AUTOCAD 提供的对话框控制语言DCL (Dialog Control Language)语言开发,在VC + + 6.0下编译和联接,生成的ARX可执行程序在AU TOCADR14下直接加载运行。元件库可为使用者提供7类组合夹具元件三维图形的浏览以及交互设计功能,并生成三维组合夹具构形图,在CAD环境中可进行修改或删除山东工业大学的徐志刚在“广义映射原理”的指导下,开发了支持“top - down”风范的夹具设计软
34、件自动化系统。吴玉光博士在这个领域取得了较大的突破。提出孔系基础板组合夹具设计的系统方法。该方法利用连杆机构原理自动确定由直线和圆弧组成定位边界的零件的全部候选定位方案。并提出定位销可见锥概念和定位销转动支点的概念,进行定位方案的装卸方便性分析。进一步提出瞬心三角形和同向边的概念,对工件进行可夹紧性分析,确定工件边界的可夹紧范围。其理论水平在国内外相关领域内开拓了新的局面。1.4本文主要研究内容本课题设计的车床组合夹具用来加工零件三通接头三孔，如图1.1所示。为了保证加工零件的质量和产量和降低成本，在设计该车床时，首先要制定合理的工艺方案；然后按工艺方案的要求，确定机床的配置型式，选择通用部件
35、，设计专用部件和工件循环的控制系统。为了保证孔的加工精度、提高生产效率，降低工人劳动强度。本设计主要解决的问题是加工三通接头孔的车床设计其中的组合夹具设计,根据总体设计的“三图一卡”主要完成车床组合夹具装配图及其相应零件图的设计任务。 图1.1 三通接头2 零件分析2.1加工零件的选择与分析针对此次设计的零件选择为三通接头（如图2.1），加工孔为：20、14。被加工零件材料为A3钢，硬度HB156。选择此零件具有系列化，大小不同形状一样，并且结构简单，易于加工与装卸。 车床组合夹具的设计就是针对具体的被加工工件，在选定的工艺和方案的基础上，进行方案设计。其中包括：被加工零件工序图（如图2.1）
36、、加工示意图、机床联系尺寸图和生产率计算卡。 图2.1根据所选择零件的工序图，分析被加工零件的精度、表面粗糙度、技术要求、加工部位尺寸、形状、结构、特点、材料硬度、刚性及零件的批量。据此确定定位基准和夹紧方案。2.2零件工艺路线的确定根据先粗后精，先基准面后其它表面，先主要表面后次要表面的机械加工工序安排的设计原则，零件的工艺路线作如下设计：工序1 半精车孔19.8mm 半精车孔13.7mm车零件孔13.7端面,表面粗糙度为1.6 零件孔19.8端倒角145工序2 车20孔表面粗糙度为1.6精车14孔表面粗糙度为1.6车14孔的另一端面, 表面粗糙度为1.6 工序3 最终检验. 各孔的位置精度
37、及具体要求详见零件图。 2.3总体设计中对夹具设计重要的参数 a. 车孔 根据参考文献7查得：ap=2mm HB=156 D=19.8mm v=99.5m/min Fz1=35.720.230.751560.75=1080.7(N) Fx1=0.21221.20.230.651561.5=375.3(N) T1=17.919.820.230.751561.5=10728.8(Nmm) P1=1080.799.5/61200=1.757(Kw) b. 车孔 根据参考文献7查得：ap=2mm HB=156 D=33.7mm v=101.6m/min Fz2=35.720.390.751560.75
38、=1555.4(N) Fx2= =0.21221.20.390.651561.5=514.6(N) T2=17.933.720.390.751560.75=26281.8(Nmm) P2=2.58(kw)式中：F切削力 T切削功率 v切削速度f进给量 Fx轴向切削力 Fz圆周力 D加工直径3车床组合夹具的设计3.1夹具的设计要求与选型定位：工件在车床上加工时，为保证加工精度和提高生产率，必须使工件在车床上相对刀具占有正确的位置，这个过程称为定位。夹紧：为克服切削过程中工件受外力的作用而破坏定位，必须对工件施加夹紧力，这个过程称为夹紧。装夹：定位和加紧综合称为装夹。车床夹具：完成装夹的工艺设备称
39、为车床夹具。车床夹具是在机械制造过程中，用来固定加工对象，使之占有正确的位置，以接受加工或检测并保证加工要求的车床附加装置，简称为夹具。工件的装夹方法有找正装夹法和夹具装夹法两种。找正装夹方法是以工件的有关表面或专门划出的线痕作为找正依据，用划针或指示表进行找正，将工件正确定位，然后将工件夹紧，进行加工。这种方法安装简单，不需专门设备，但精度不高，生产率低，因此多用于单件、小批量生产。夹具装夹方法是靠夹具将工件定位、夹紧，以保证工件相对于刀具、车床的正确位置夹具装夹工件的特点：1）工件在夹具中的正确定位，是通过工件上的定位基准面与夹具上的定位元件相接触而实现的。因此，不再需要找正便可将工件夹紧
40、。2）由于夹具预先在车床上已调整好位置（也有在加工过程中再进行找正的），因此，工件通过夹具对于车床也就占有了正确的位置。3）通过夹具上的对刀装置，保证了工件加工表面相对于刀具的正确位置。4）装夹基本上不受工人技术水平的影响，能比较容易和稳定地保证加工精度。5）装夹迅速、方便，能减轻劳动强度，显著地减少辅助时间，提高劳动生产率。 6）能扩大车床的工艺范围。如镗削图机体上的阶梯孔，若没有卧式镗床和专用设备，可设计一夹具在车床上加工。3.1.1夹具设计的基本要求 a. 保证工件的加工精度保证工件的加工精度是夹具设计的最基本要求。其关键在于，正确地确定夹具的定位方案、夹紧方案和刀具导向装置，合理地制定
41、夹具的尺寸、公差和技术要求，必要时进行适当的误差分析和计算。 b. 提高生产效率，减低制造成本 夹具设计的总体方案应与生产纲领相适应。在大量生产时，应尽量采用各种快速、高效的机构和先进的控制方法，以缩短辅助时间，提高生产率；在中批量生产中，则要求在满足夹具功能的前提下，尽量采用结构简单，容易制造的夹具，以降低夹具的制造成本。 c. 结构简单，操作方便，安全和省力夹具的操作要做到方便、省力，有条件尽可能采用气动、液压、电气及其他高效机械夹紧装置，以减轻人员的劳动强度。夹具操作位置应当有利与操作人员，必要时应有安全保护装置，以确保使用安全。 d. 便于排屑夹具的排屑是个不容忽视的问题，如果排屑不好
42、，切屑聚集在夹具中，会不利与工件的定位；切屑聚集严重时，还会损伤刀具导致设备事故或人员伤亡；切屑的清扫又会增加辅助时间，降低生产率。因此，排屑问题在夹具设计时必须给予充分的考虑。 e. 良好的结构工艺性有良好的结构工艺，便于夹具的制造加工、装配、检验和维修，要达到这些要求，应尽量选用标准件。夹具设计应按加工要求构思出设计方案，绘制图样，确定夹具的结构。合理选择材料，标注尺寸、公差和技术要求。3.1.2夹具的选型机床夹具是机床上用以装夹工件（和引导刀具）的一种装置。其作用是将工件定位，以使工件获得相对于机床和刀具的正确位置，并把工件可靠地夹紧。而要实现这一要求，又必须满足三个条件：一批工件在夹具
43、中占有正确的加工位置；夹具装夹在机床上的准确位置；刀具相对夹具的准确位置。这里涉及了三层关系：零件相对夹具，夹具相对于机床，零件相对于机床。工件的最终精度是由零件相对于机床获得的。所以“定位”也涉及到三层关系：工件在夹具上的定位，夹具相对于机床的定位，而工件相对于机床的定位是间接通过夹具来保证的。工件定位以后必须通过一定的装置产生夹紧力把工件固定，使工件保持在准确定位的位置上，否则，在加工过程中因受切削力，惯性力等力的作用而发生位置变化或引起振动，破坏了原来的准确定位，无法保证加工要求。这种产生夹紧力的装置便是夹紧装置。3.2定位和夹紧的方案确定3.2.1定位和夹紧的方案选择分析工件的定位是保证工件在夹具中占有一致的正确加工位置，而这一位置的确定要通过定位支承限制工件的相应自由度来实现。而通常需要限制的六个自由度。根据本课题零件要加工孔的位置，该零件要加工的孔面为：3个20孔，3个14孔，加工方法为先粗后精。根据定位基准的选择原则确定定位基准为：第一定位基准为外圆柱面的轴线，第二定位基准为底面。因此，可以得出如
