第一篇：機械畢業夾具設計全文

鉆縫紉機底板側面孔夾具的設計

前言 選題背景

本設計題目來源是社會實際,本課題主要是設計鉆縫紉機底版側面孔夾具,此課題是本人在中捷縫紉機股份有限公司實習時的內容,為便于我在將來崗位上盡快的投入工作狀態。那里有經驗的設計師讓我在校期間對夾具有一定的了解。

1.1 夾具的特點

在機床上加工工件時,我們可以看到兩種不同的情況:一種是用劃針或指示表等量具,按工件的某一表面,或者按工件表面上所劃的線進行找正,使工件在機床上處于所需要的正確位置,然后夾緊工件進行加工;另一種是把工件安裝字夾具上進行加工。為了在工件的某一部位上加工出符合規定技術要求的表面,一般都按工件的結構形狀,加工方法和生產批量的不同,采用各種不同的裝置將工件準確,方便的而可靠地安裝在機床上,然后進行加工.這種用來安裝的工件以確定工件與切削刀具的相對位置并將工件夾緊的裝置稱為“機床夾具”。在實際的生產中,例如活塞,連桿的生產線上,幾乎每道工序中都采用了夾具。十分明顯,如果不采用夾具,不但工件的加工精度難以保證,而且加工生產率也會大大降低,有時甚至會造成無法加工的情況。除了機床加工時需要使用夾具外,有時在檢驗,裝配等的工序中也要用到夾具,因之在這種場合中用到的夾具可分別稱為“檢驗夾具”和“裝配夾具”。

機床夾具通常是指裝夾工件用的裝置:至于裝夾各種刀具用的裝置,則一般稱為“輔助工具”。輔助工具有時也廣義地包括在機床夾具的范圍內。按照機床夾具的應用范圍,一般可分為通用夾具,專用夾具和可調整式夾具等。

通用夾具是在普通機床上一般都附有通用夾具,如車床上的卡盤,銑床上的回轉工作臺,分度頭,頂尖座等。它們都一標準化了,具有一定的通用性,可以用來安裝一定形狀尺寸范圍內的各種工件而不需要進行特殊的調整。但是,在實際生產中,通用夾具常常不能夠滿足各種零件加工的需要;或者因為生產率低而必須把通用夾具進行適當的改進;或者由于工件的形狀,加工的要求等的不同須專門設計制造一種專用夾具,以解決生產實際的需要。

專用夾具是為了適應某一工件的某一工序加工的要求而專門設計制造的,其功用主要有下列幾個方面:1.保證工件被加工表面的位置精度,例如與其他表面間的距離精度,平行度,同軸度等。對于外行比較復雜,位置精度要求比較高的工件,使用通用夾具進行加工往往難以達到精度要求。2.縮短了工序時間,從而提高了勞動生產率。進行某一工序所需要的時間,其中主要包括加工工件所需要的機動時間和裝卸工件等所需要的輔助時間兩部分。采用專用夾具后,安裝工件和轉換工位的工作都可以大為簡化,不再需要畫線和找正,縮短了工序的輔助時間并且節省了畫線這個工序,從而提高了勞動生產率.在生產中由于采用了多工件平行加工的夾具,使同時加工的幾個工件的機動時間將與加工一個工件的機動時間相同。采用回轉式多工位連續加工夾具,可以在進行切削加工某個工件的同時,進行其它工件的裝卸工作,從而使輔助時間與機動時間相重合。總之,隨著專用夾具的采用和進一步改善,可以有效地縮短工序時間,滿足生產不斷發展的需要。3.采用專用夾具還能擴大機床的工藝范圍。例如在普通車床上附加鏜模夾具后,便可以代替鏜床工作;裝上專用夾具后可以車削成型表面等,以充分發揮通用機床的作用。4.減輕勞動強度,保障安全生產。根據生產需要,采用一些氣動,液壓或其它機械化,自動化程度較高的專用夾具,對于減輕工人的勞動強度,保障生產安全和產品的穩質高產都有很大作用。加工大型工件時,例如加工車床床身上,下兩面上的螺孔,需要把床身工件翻轉幾次進行加工,勞動強度大而且不安全。采用電動回轉式鉆床家具后,就能夠達到提高生產效率,減輕勞動強度,保障生產安全的目的。

專用夾具在生產上起著很大的作用,那么是不是在任何場合都要設計和采用呢!這個問題就是具體問題具體的分析。上面說的關于專用夾具在生產中的作用,只是事物的一個方面。另一方面,由于夾具的設計,制造和所用的材料等須消耗一定的費用,增加了產品的成本。因之,在什么情況下采用什么樣的夾具才是經濟合算的,這是一個大問題,特別對于重大的,設計制造工作量大的專用夾具需與工人師傅等三結合共同研究解決。事物總是一分為二的,專用夾具也存在缺點,即專用夾具的專用性和產品多樣性的矛盾。由于專用夾具只適用于一個工件加工的某一個工序,因而隨著產品品種的不斷增多,夾具數量也不斷上升,造成存放和管理上的困難;而當某產品不再進行生產時,原來的夾具一般都無法重新利用,造成浪費.同時,專用夾具的設計生產時間周期長,與生產的迅速發展也有矛盾。但是在當前成批生產的機械工廠中,多數還是采用通用機床加上專用夾具進行工件的機械加工。

可調整夾具是為了擴大夾具的使用范圍,彌補專用夾具只適用與一個工件的某一特定工序的缺點,正在逐步推廣使用可調整式的夾具。可調整式夾具一般可分為標準化夾具,成組夾具和組合夾具等。1.標準化夾具:標準化夾具就是利用本廠已規格化了的部分或全部標準零件裝配成的專用夾具。專用夾具中的大件,如夾具體,以及定位元件,夾緊件和機械夾緊用的氣缸部件等,經過標準化,尺寸規格化后有利于工廠成批準備配件,成批加工,這樣可使夾具的設計,制造工作加快,節省費用。另外,當產品更改,夾具不再使用時可以拆開,把標準零件保存起來,備以后使用。2.成組夾具:多品種,小批量生產的機械加工車間中,往往可以采用成組加工法。采用成組加工法,是把多種產品的零件按加工所用的機床和刀具,夾具等工藝裝備的共性分組,同一組的零件能在同一臺機床上用共同的工藝裝備和調整方法進行加工。例如分成軸類,套類,盤類,齒輪,杠桿,支架類等各種零件。成組夾具就是根據一組安裝方法相類似的零件而設計的,只要稍作調整或更換夾具上的某些定位,夾緊件,就可以從加工某一工件轉為加工另一工件。3.組合夾具:組合夾具是有一套專門設計制造,便于組裝和拆卸的有各種不同的形狀,不同尺寸規格并且有完全互換性和耐磨性的標準元件和合件所組成。利用這些元件和合件,根據加工工件的需要可以組裝成車,磨,銑,刨,鉆,鏜等工序用的各種不同的機床夾具。夾具使用完畢,可以方便的拆開,洗凈元件存放起來,留待以后組裝新夾具時再用。因之組合夾具是具有高度標準化和系列化元件的新型工藝裝備。關于組合夾具的問題,其設計原理基本相同。

在實際生產中應用的夾具很多,分類方法也有很多種。通常還可按使用夾具的工序不同分為車床夾具,銑床夾具??等;還可以根據在機床上運動的特點歸并成以下幾類,(1)車床類夾具:包括車床,內外圓磨床,螺紋磨床用夾具,其特點是夾具與工件一起作旋轉運動。(2)銑床類夾具:包括銑床,刨床,平面磨床等機床用夾具,其特點是夾具固定字工作臺上,只作縱向或橫向往復運動或回轉運動。(3)鉆,鏜床類夾具:用于在鉆床上鉆,擴,鉸等工序或在鏜孔工序,其實就是夾具固定在機床上,刀具通過夾具上的導向裝置進行送進運動。

上述的各種夾具都是固定在機床上的,但是在自動線加工中,有的夾具帶著工件由生產線的輸送裝置,挨著每臺機床逐步向前輸送,這類夾具通常稱為“隨行夾具”。自動線上的隨行夾具除了完成工件的定位,支承和夾緊外,還帶著工件沿自動線的加工機床進行定位(相對于每臺機床的刀具位置),夾緊,待加工完了再自動送至下一臺機床加工,以便通過自動線的各臺機床,完成工件的全部工序加工。隨行夾具主要適用于采用組合機床自動線加工,但又無良好的輸送基面和定位基面的工件,以便將這種畸形工件先裝夾于基面完整的隨行夾具上,然后在通過自動線進行加工。對一些有色金屬等軟件性材料的工件,雖然具有良好的輸送基面,但為了保護工件的基面不受劃傷,有時也采用隨行夾具。

通用可調夾具,若產品中有若干零件具有相似性,有選用通用可調整夾具的可能,應進一步探索,應用下面三方面分析判斷(1)工件結構要素的相似性,主要是被加工表面形式和部位的相似,工序內容和技術要求基本相似;能有相似或相同的定位基準和定位方式。(2)有可能采用功能相同的定位方式和夾緊方式(包括夾緊動力源)。(3)工件尺寸要素相似,如定位基準和外廓尺寸的近似程度,看能否使用,可調夾具結構緊湊,布局協調的夾具。

綜上所述,機床夾具已成為機械加工中的重要裝備。機床夾具的設計和使用是促進生產發展的重要工藝措施之一。隨著我國機械工業生產的不斷發展,機床夾具的改進和創造已成為廣大機械工人和技術人員在技術革新中的一項重要任務。

1.2 研究夾具的目的和意義 隨著我國改革開放的不斷深入，市場經濟體系的不斷完善，我國工業逐漸向成熟化發展。在整個機械工業中，設計在其中占有的地位日益顯現出來。工業設計主要包括三個方面的內容。第一是產品設計,第二是與產品有關的視覺傳達設計，如產品的包裝、商業廣告等平面設計。第三是由產品設計擴展的環境設計．如產品的展示與陳列，商品櫥窗設計以及室內設計等。

產品設計作為工業設計的核心，它涉及的面廣，從人們的衣食住行，到社會的各行各業，產品設計無時不有，無時不在。產品設計的對象既包括一般的日用生活制品，也包括工業生產的機床，加工工具；既包括家用小電器產品，也包括專業的儀器，儀表；既包括私有的自行車，摩托車，也包括大型的汽車，飛機等交通工具；“從口紅到宇宙飛船”都是屬于產品的設計的范疇，本論文主要針對加工工具設計，在一定范圍內又稱“加工輔助設計”，即機床夾具體的設計。

機床夾具設計是工藝裝備設計中的一個重要組成部分，是保證產品質量和提高勞動生產率的一項重要技術措施。在設計過程中應深人實際，進行調查研究，吸取國內外的先進技術，制定出合理的設計方案，再進行具體的設計。而深入生產實際調查研究中，應當掌握下面的一些資料：

(1)工件圖紙；詳細閱讀工件的圖紙，了解工件被加工表面是技術要求，該件在機器中的位置和作用，以及裝置中的特殊要求。

(2)工藝文件：了解工件的工藝過程，本工序的加工要求，工件被加工表面及待加工面狀況，基準面選擇的情況，可用機床設備的主要規格，與夾具連接部分的尺寸及切削用量等。

(3)生產綱領：夾具的結構形式應與工件的批量大小相適應，做到經濟合理。(4)制造與使用夾具的情況，有無通用零部件可供選用。工廠有無壓縮空氣站；制造和使用夾具的工人的技術狀況等。

夾具的出現可靠地保證加工精度，提高整體工作效率，減輕勞動強度，充分發揮和擴大機床的工藝性能。1.3 夾具的國內外現狀和發展趨勢

工業設計是人類社會發展和科學技術進步的產物，從英國莫里斯的“工藝美術運動”，到德國的包豪斯設計革命以及美國的廣泛傳播與推廣，工業設計經過了醞釀，探索，形成，發展百余年的歷史滄桑。時至今日，工業設計已成為一門獨立的專業學科，并且有一套完整的研究體系。

1980年國際工業設計協會理事會（ICSID）給工業作了明確定義：“就批量生產的工業產品而言，憑借訓練，技術知識，經驗及視覺感受，而預示材料、結構、構造、形態、色彩、表面加工，裝飾以新的品質和規格，叫做工業設計。根據當時的具體情況，工業設計師應在上述工業產品全部側面或其中幾個方面進行工作，而且需要工業設計師對包裝、宣傳、展示，市場開發等問題的解決付出自己的技術知識和經驗以及視覺評價能力時，這也屬于工業設計的范疇”。

材料、結構、工藝是產品設計的物質技術基礎，一方面，技術制約著設計；另一方面，技術也推動著設計。從設計美學的觀點看，技術不僅僅是物質基礎還具有其本身的“功能”作用，只要善于應用材料的特性，予以相應的結構形式和適當的加工工藝，就能夠創造出實用，美觀，經濟的產品，即在產品中發揮技術潛在的“功能”。

任何設計都是時代的產物，它的不同的面貌，不同的特征反映著不同歷史時期的科學技術水平。技術是產品形態發展的先導，新材料，新工藝的出現，必然給產品帶來新的結構，新的形態和新的造型風格。材料，加工工藝，結構，產品形象有機地聯系在一起的，某個環節的變革，便會引起整個機體的變化。

1.4 夾具的基本結構和工作原理

按在夾具中的作用,地位結構特點,組成夾具的元件可以劃分為以下幾類:(1)定位元件及定位裝置；

(2)夾緊元件及定位裝置(或者稱夾緊機構)；(3)夾具體；

(4)對刀,引導元件及裝置(包括刀具導向元件,對刀裝置及靠模裝置等)；(5)動力裝置；(6)分度,對定裝置；

(7)其它的元件及裝置(包括夾具各部分相互連接用的以及夾具與機床相連接用的緊固螺釘,銷釘,鍵和各種手柄等)；

每個夾具不一定所有的各類元件都具備,如手動夾具就沒有動力裝置,一般的車床夾具不一定有刀具導向元件及分度裝置。反之,按照加工等方面的要求,有些夾具上還需要設有其它裝置及機構,例如在有的自動化夾具中必須有上下料裝置。導向裝置設計

根據產品加工圖紙和產品技術要求,知此套夾具需要在7地方鉆8次孔,其簡圖如下: 從產品側面圖了解,需要分別在1、2、3、4、5、6、7這些部位加工滿足條件的孔,其中在1、2、3、6處鉆孔后需要繼續攻絲,鉆4、5、7處的孔達到裝配要求即可。

2.1鉆套類型的選擇與設計

由于加工孔的要求不同,那么對導向裝置的長度,同軸度等一些要求也不盡相同。鉆1、2、3、6處的孔還需要計算鉆孔的直徑。

根據產品的圖紙得到1、2、3處的孔大小相同，3X0.85=2.55mm，此時查工廠的常用刀具型號選直徑2.5mm的標準麻花鉆。從而確定鉆套的導向直徑，取2.5mm，從整體設計的已知條件來看，鉆模板厚20mm，縫紉機底板最寬處達178mm，又下墊塊厚14mm。由設計的框架數據計算，鉆模板與底板的最小間距為200mm-14mm-178mm＝8mm，由以上數據綜合分析，取鉆套1總長為30mm,其中沉孔部分長15mm，導向定位孔長15mm，帶肩部分長5mm。查設計資料表確定鉆套1的帶肩部分直徑12mm，下體直徑8mm，沉孔直徑4mm，導向孔直徑2.5mm。

從產品的三維尺寸和假象安裝情形看，鉆套2、3的長度不完全受底板的最寬長度的限制，為提高和保證一定的精度，取鉆套2、3的總長度為35mm，其中帶沉孔15mm，導向定位長20mm，帶肩部分長5mm，查設計資料表確定鉆套2、3的帶肩部分直徑12mm，下體直徑8mm，沉孔直徑4mm，導向孔直徑2.5mm。

鉆套4的選取和設計參數為，總長為35mm,其中沉孔部分長15mm，導向定位孔長20mm，帶肩部分長5mm。查設計資料表確定鉆套4的帶肩部分直徑14mm，下體直徑10mm，沉孔直徑6mm，導向直徑5mm。

鉆套5的選取和設計參數為，總長為35mm，其中沉孔部分長15mm，導向定位孔長20mm，帶肩部分長5mm，查設計資料表確定鉆套5的帶肩部分直徑14mm，下體直徑10mm，沉孔直徑5mm，導向直徑3.7mm。

鉆套7的選取和設計參數為，總長為35mm,其中沉孔部分長15mm，導向定位孔長20mm，帶肩部分長5mm，查設計資料表確定鉆套7的帶肩部分直徑20mm，下體直徑16mm，沉孔直徑8mm，導向直徑6.5mm。

與1、2、3、4、5、7不同的是首先要在6處鉆深度為10mm，直徑為7mm的孔，然后再鉆直徑為5.7mm的孔(通),其參數分別為，總長為35mm,其中沉孔部分長15mm，導向定位孔長20mm，帶肩部分長5mm，帶肩部分直徑16mm，下體直徑12mm，沉孔直徑8mm，導向直徑7mm。第2孔參數總長為35mm,其中沉孔部分長15mm，導向定位孔長20mm，帶肩部分長5mm，帶肩部分直徑16mm，下體直徑12mm，沉孔直徑8mm，導向直徑5.7mm。

生產技術要求為:1.d對D的徑向跳動不大于0.01毫米;2.d公稱尺寸系刀具的最大尺寸,其允許差為+0.003~+0.013;3.熱處理：T10A,淬火HRC60~64;滲碳深度0.8~1.2mm。4.表面發藍或其它的防銹處理,銳邊無毛刺。

2.2 襯套的選擇與設計 襯套的主要作用是為了避免在更換鉆套的時候，對鉆模板的孔口造成過多的摩擦而不斷的擴大，從而影響鉆孔的精度，不能達到精度和加工的要求，致使生產的產品成為廢品。此套夾具采用固定襯套。

根據已有條件確定襯套的外徑為18mm，公差范圍為+0.02mm~+0.032mm，內孔徑為+0.011mm~+0.019mm。

生產技術要求為：1.d對D的徑向跳動不大于0.01毫米;2.d公稱尺寸系鉆套的最大尺寸,其允許差為+0.004~+0.017;3.熱處理:T10A,淬火HRC60~64；滲碳深度0.8~1.2mm；4.表面發藍或其它的防銹處理，銳邊無毛刺。定位元件的確定

在選擇定位方案時，由于定位方式多種多樣，對定位基準、限位基準的確定也有幾種不同方法，此處采用以下觀點:

1)當工件以回轉面(內、外圓柱面、圓錐面、球面等)作為定位基面時，其軸線為定位基準。當工件以平面與定位元件接觸，此平面就是定位基面，它的理想狀態(平面度誤差為零)是定位基準。但對于已經加工過的平面，通常忽略其平面度誤差，所以認為，定位基面就是定位基準，二者重合。

2)當定位元件以回轉面作為限位基面時，其軸線作為限位基準。

此夾具定位元件采用兩平面和一定位柱,擬用不完全限位方式定位。定位三面，夾緊兩面，有一面未限定的正好與加工的方向反向。可以不作要求，在夾緊的時候，留有稍微大點的余量即可。其夾緊方式從總裝圖上可以清晰地看出，在此不在作過多的敘述。

型號1墊塊的尺寸為150X30X14毫米，型號2墊塊為65X20X14毫米。定位柱的尺寸為總長83毫米，軸孔配合部分長22毫米，定位柱主擋長35毫米.軸孔配合圖上已經標注。

工件的定位誤差分析，是設計的重點和難點之一。基準位移誤差如：基準不重合誤差，構成了定位誤差，這些基本概念定義準確嚴密，在實際的設計過程中需要費一定的時間，用實際例子來說明基準位移和基準不重合這兩項誤差產生的原因及對加工尺寸的影響，但一涉及到兩項誤差的合成問題，即定位誤差對工序要求的影響，常常容易混淆。與其他定位誤差相比較，此夾具取用最基本的定位方式。

定位柱加工要求：1.表面發藍或其它的防銹處理；2.熱處理:T10A，淬火HRC60~64；滲碳深度0.8~1.2mm；3.銳邊無毛刺。墊塊加工要求：1.表面發藍或其它的防銹處理；2.熱處理：T10A,淬火HRC60~64，滲碳深度0.8~1.2mm；3.銳邊無毛刺。4.留0.2~0.3mm余量，裝配時磨削至所需要求。夾緊裝置

4.1 夾緊基本原理理論

夾緊的目的是保證工件在夾具中的定位，不致因工時受切削力，重力或伴生離心力，慣性力，熱應力等的作用產生移動或振動。夾緊裝置是夾具完成夾緊作用的一個重要的而不可以缺少的組成部分，除非工件在加工過程中所受到的各種力不會使它離開定位時所需確定的位置，才可以設有夾緊裝置。夾緊裝置設計的優劣，對于提高夾緊的精度和加工作效率，減輕勞動強度都有很大的影響。

分析各類夾具的基本功能要求可以將夾緊裝置概括為兩類：第一類是性能要求，主要指定位唯一性、定位穩定性,夾緊穩定性及總體約束；第二類要求是夾具的結構剛性、成本及易操作性、易于維修等要求。本設計目錄中功能項包括夾緊對象特征項、加工信息特征及夾緊要求特征。夾緊對象特征項目：包括夾緊對象類型、材料、形狀、體積、數量、物理特性、磁性、導電性、剛性等信息。

加工信息特征項：加工類型、機加工、裝配、檢測、焊接等、加工參數、切削參數、運動參數、幾何參數等。

夾緊要求特征項：主要指性能要求，包括定位要求、定位基準選擇，如特征點、特征面。夾緊力大小、夾緊方向、夾緊行程、夾緊松開速率，自鎖性等。

元件功能分析：夾緊功能主要包括四種元功能：定位功能、傳動功能、執行功能和分度功能等輔助功能。定位功能由定位元件完成，定位元件按定位面特征分為平面定位元件、圓孔定位元件、外圓定位元件。傳動功能由中間遞力機構完成，該機構一般有三個作用；改變作用力的力一向、大小和自鎖作用。目前常用的有以下機構：斜楔機構、螺旋機構、圓偏心機構、杠桿鉸鏈機構、連桿機構、聯動機構、對中機構、定心機構等。

設計夾緊裝置時,應滿足下述主要要求：

1.夾緊裝置在對工件夾緊時，不應破壞工件的定位,為此，必須正確選擇夾緊力的方向及著力點。

2.夾緊力的大小應該可靠，適當，要保證工件在夾緊后的變形和受壓表面的損傷不致超出允許的范圍。

3.夾緊裝置結構簡單合理，夾緊動作要迅速，操作方便省力，安全。4.夾緊力或夾緊行程在一定范圍內可進行調整和補償。

4.2 夾緊座

在不考慮重力和其它的伴生力的情況下，夾緊力的大小既與切削力的大小有 關，也與切削力對支承的作用有關。

W=KM(f1Rf1+f2Rf2)N(其中K=K1K2K3K4,K1=1.5~2,K2=1.2,K3=1.1~1.3,K4=1.2)W=1.8X1.2X1.2X1.2X85X(0.2X7+0.2X7)N=740.28N M(切削扭矩)Q 需=KP/(f1+f2)=1.8X1.2X1.2X1.2X100/(0.2+0.2)=777.4N Q 需(切削力)為簡化夾具的成本及考慮工廠實際情況，擬用螺釘夾緊裝置。計算螺釘的夾緊力：W=2QL/ D中/tg(α+φ1)。此公式采用中的數據以M16標準螺紋計算。

α為螺紋升角;tgα=S/лD中;φ1螺紋摩擦角；D中螺紋中徑；Q人工作用力；其中有f=0.1(螺母端面與工件間的摩擦系數)，φ1=6。34，；計算W=836.8公斤力。

很明顯，可以使用螺釘夾緊機構。見總裝圖：

夾緊座加工要求：1.表面發藍或其它的防銹處理；2.熱處理:T10A,淬火HRC60~64；滲碳深度0.2 ~0.6mm；3.銳邊無毛刺；4.螺紋孔以國家標準的M16配做。

4.3 夾緊支板

夾緊支板和夾緊座的目的相同，都是夾緊工件的，保證在加工過程中工件不移動，限制它的自由度，夾緊支板的工件接觸裝置擬用夾緊螺釘，支板在其中是輔助支承的，最終起決定作用的還是人的操作，不同人操作同樣的夾具或者是在夾緊的過程中用力和速度的不同，都對工件的加工精度有影響。由于取用的夾緊螺釘是一樣的，前面已經計算過了，在此不重復了。具體的結構見零件圖。

夾緊支板加工要求：1.表面發藍或其它的防銹處理；2.熱處理:T10A，淬火HRC38~45；滲碳深度0.2~0.6mm；3.銳邊無毛刺；4.螺紋孔以國家標準的M16配做。

4.4 夾緊螺釘

根據公司的實際情況選用夾緊螺釘，人工操作。節省成本，制造夾具的時間縮短并以國家標準的規格生產。

夾緊功能的原理方案設計目錄是設計目錄應用的具體體現，由于夾具種類繁多，如何對其進行抽象化整理，以利于運用設計目錄的結構形式，還需要更深入的研究。建立原理方案設計目錄涉及的知識面較廣，難度較大，目錄本身的構造規律也很復雜。這里僅作最基本的原理方案設計研究。夾具體的結構設計

夾具體整體輪廓尺寸如下：底座尺寸525X145X30毫米，上貼板尺寸200X25X145毫米。加強筋尺寸16X35X200(80°)毫米。此模型是取用最基本的也是目前中捷公司大眾化模型。夾緊擬取方案：定位柱與夾緊座對稱分布，此夾緊可以盡量的避免多余的加工扭矩和定位旋轉誤差。兩不同面內的墊塊主要墊在受力大的地方或者是產品的主筋上，在人為的基礎上消除夾緊和加工彈性變形。夾具在安裝和操作時應注意的事項

6.1夾具的安裝

當夾具的各個零件生產出來后，就要對它進行安裝。安裝夾具看起來是非常簡單的事情，但是不同的人安裝同樣的夾具，其安裝的夾具誤差都不一樣。(從瑞士手表的安裝準確度，其秒針走時誤差一年相隔一秒與一星期相隔一秒的例子得啟示)公司有專人安裝夾具的隊伍，在某些程度上提高了安裝精度。在安裝夾具的過程中要注意一些事項：

(1)先以平衡的方式把鉆模板和夾具體以兩個錐銷定位，接著依次上固定螺釘。(2)墊鐵留有余量，在安裝上去后，等檢驗精度的時候再磨削部分余量至達到要求。按照磨損規則是盡量的初次磨削最少的余量，可以使使用時間加長,減少成本。

(3)襯套用專用的夾鉗裝入，實際裝入時應有一定的阻力，最佳效果是一次性裝入。鉆套以旋轉的方式逐漸裝入，當裝入大約2/3時候旋出，再完全裝入。

(4)定位柱套入后即旋緊螺母，當需要調整精度時再作更換，一般情況是不需要調整和更換的。

(5)安裝夾緊座時，需同時上兩個固定螺釘。如果螺孔已經回孔，就有一次性裝入，未回孔的先獨立旋進1/2后旋出，然后整體旋進即可。

(6)裝支板對照總裝圖的形式裝入，其中有一反向螺栓，裝在第2支板上即可(支板序號以總裝圖從左往右為序)。

(7)最后,以總裝圖的標準配上夾緊螺釘。

6.2夾具在操作時應注意的事項

現代化生產要想有好的經濟效益，必須提高勞動生產率而影響生產率的因素很多,金屬加工中一個重要的影響因素就是工件在夾具上的裝夾。夾具設計依據的原則是簡捷、實用、快速、可靠.這里的“快速”指的就是快速裝夾。根據工件的種類、結構特征的不同，可采用不同的形式。合理的裝夾形式不但能達到快速、高效的目的而且能減輕工人的勞動強度，一般夾具設計出來成為產品后,就有一個裝夾模式。裝夾模式在快速裝夾的過程中，應該注意一些事項:

(1)分別松開支板1和2的上下螺栓(只需要稍微松一點，約2~3毫米)，依次旋轉扳開支板1和2，逆時針松動夾緊座的的夾緊螺釘。

(2)把工件以10~15度傾斜角靠定位柱放入夾具內，同時旋轉支板2并相應的擰緊螺栓和輕微的擰夾緊螺釘至與工件接觸水平。回位支板1及其上的夾緊螺釘，一次性旋緊夾緊座上的夾緊螺釘，最后依次擰緊支板1和2的夾緊螺釘。

(3)工件加工過程中不要手去接觸鐵屑，讓其自動排屑.按規定是每間隔1小時有工人清除鐵屑。

(4)取工件時是先松支板1和2的夾緊螺釘，再松螺栓后旋轉支板至水平，一手扶工件，一手松夾緊座的夾緊螺釘,方可取出工件。

(5)定位柱有明顯的磨損后，更換新定位柱或調整定位柱(原則上該公司每隔一段時間就檢驗一次精度，不需要操作工負責)。夾具的經濟效益分析

機床夾具費用是工藝成本的組成部分，它直接影響工藝過程的經濟性及產品成本,機床夾具的經濟性用下述不等式評價:

SN≥C 式中S------使用機床夾具后生產費用的節約,即經濟效果； 式中N------用機床夾具全年加工的工件數量,即工件的年產量； 式中C------使用機床夾具全年的費用。

(1)使用機床夾具的經濟效果：機床夾具的使用減少了生產單件的時間，一個工件的某一工序因使用機床夾具而減少的單件時間是：△T=T1-T2，式中T1和T2分別為使用機床夾具前后工件的單件時間。

若比較兩種機床夾具的經濟性，T1和T2又分別代表兩種夾具加工工件的單件時間,由于使用機床夾具而節約的工人工資額為：

△Z=Z1T1-Z2T2 式中Z1，T2分別為使用機床夾具前后機床工人每分鐘的工資額，若考慮雜費方面H的節約，使用機床夾具的經濟效果為：

S=△Z(1+0.01H)(2)使用機床夾具的的全年費用,一套專用夾具的費用為：

1?AsC?(?Ay)Cz

T式中As------專用夾具的設計系數,通常為0.5；

式中Ay------專用夾具的使用系數，一般取用專用夾具制造價格的0.2~0.3； 式中T------專用夾具的使用年限,簡單夾具=1年，中等復雜的夾具=2~3年，復雜夾具是=4~5年；

Cz專用夾具的制造價格由下式計算 Cz =δθ+tZp(1+0.01H)； 式中δ------材料的平均價格 元/kg； 式中θ------夾具元件的重量； 式中t------夾具制造工時 h； 式中Zp------工人的平均工資 元/人； 式中H------工具車間雜費百分比；

通過原理，已經可以從該方案中檢索到實現設計可行性原理方案。實現某一功能可能有多個解，其優劣程序要視具體情況而論。評價項給出了評價準則和評價的特性值，反映了原理方案在技術性、經濟性和社會性上的效用。

以上所述原理中有關項目中所表達的評價決策的方方面面，為設計展示出統率全局的設計信息空間。單工位夾具與成組夾具的分析

成組技術是近年來在國內外機械制造領域內得到迅速發展的一種新的作業方式。而成組夾具則是按成組技術原理，在零件分組的基礎上，針對一組（或幾組）相似零件的一道（或幾道）工序而設計的夾具。它具有專用夾具的若干特點，又具有對工件特征在一定范圍內變化的適應性，它能使產品多品種、中小批量生產達到大批量生產的效果，因此，成組夾具在產品不斷更新換代的今天，有著不可比擬的優勢。

零件的分析與分組, 如某廠生產的交、直流起動機機殼，由于結構簡單，采用10號無縫鋼管加工而成。本道工序為半精車內孔，其品種有12種之多。軸向長度尺寸最大為1820+0.023，最小為900+0.18 ,止口定位尺寸最大為φ

0-0.087，最小為φ710-0.046，軸向止口長度一律為3，由于尺寸段相距較遠，軸向長度考慮壓板尺寸，將其分為兩組。第1組軸向長度為90~135，第2組為140~182，止口定位尺寸由于需更換定位元件不再分組。把這類使用機床、夾緊方式、加工內容相同的零件挑選出來，形成所需要的成組工序（見圖）。

成組夾具的結構設計：成組夾具設計與專用夾具的設計方法相似，但具有一定的針對性，它是為加工某些幾何形狀相似、工藝過程和定位夾緊相似的零件而設計的。設計時仍然需要選擇合理的定位基準、定位元件;選擇合適的夾緊力、夾緊元件；設計好合理的基體件。

8.1定位基準與定位元件的選擇制定設計方案時需選擇合理的定位基準、定位元件。以圖工件為例，選φ1020-0.07處止口為定位基準，止口平面為輔助定位。夾具采用定位盤定位，這樣定位基準與設計基準重合，無基準不重合誤差。但在實際中考慮多種因素的影響，往往采用增大定位盤內圓柱孔的方法。定位盤內圓柱孔最小增大尺寸為：

δ=hXtgα=3X(0.05/123)=0.0012

8.2夾緊元件與夾緊力的選擇

夾緊力的選擇，除夾緊力方向和作用點外，還要使工件產生盡可能小的夾緊變形，這是選擇夾緊元件和夾緊力的主要因素。本例采用壓板壓緊，夾緊力方向平行工件外圓母線，夾緊牢靠，工件保持正確位置，既防止了薄壁零件裝夾變形，又滿足了成組的要求。

8.3夾具基體的設計夾具基體是成組夾具的基礎，在設計夾具基體時，除應保證結構合理外，還應保證夾具基體有足夠的剛度，而且在可能的范圍內，力求能加工零件組的全部。對其基體件還應根據相似件形狀、尺寸、精度、毛坯種類及其工藝方法來確定基體件形狀、尺寸，以滿足加工所有相似件的要求。該基體件與其它夾具元件組成的夾具結構緊湊，操作方便，更換元件容易，可以加工不同產品的相似件，詳見下圖，通過它組成半精車內孔成組夾具，可以完成不同產品機殼內孔的加工。

8.4機殼成組夾具結構 機殼成組夾具由基體件、調換件、標準件三部分組成，見下圖。該夾具由基體件與機床連接，使用機床可視廠方具體情況而定。為保證工件軸線與機床軸線相重合，使用法蘭盤(過渡件)與機床內錐孔配合，完成定位。與夾具定位則依靠基體件上的外止口(本例為φ240處)，準確定位后，予以軸向鎖緊。夾緊采用雙壓板球鉸壓緊，由大拉桿1帶動兩個小拉桿2來完成。兩小拉桿做為調換件，以適應分段兩組中不同軸向長度的需要。

4成組夾具的誤差分析(1)機床回轉中心與夾具安裝不同軸時，使夾具在機床上定位脫離理想狀態，造成安裝誤差。

解決辦法:可在車床上重新車一次定位盤止口，保證定位盤中心和機床主軸中心同軸度小于0.015。

(2)工件在夾具上定位時，定位脫離理想位置，產生加工偏差，產生的原因有：

①定位元件制造超差；

②工件與定位元件間定位面間隙太大，或定位元件與機床主軸不垂直；

解決辦法：

a)確保元件制造精度，定位盤與基體件的配合可按公差等級5級或6級精度。

b)夾具基體件上與定位元件的配合需在機床上精車，以確保定位元件安裝后，處于正確位置。如圖2中甲120H6及其端面A，并保證尺寸公差和精度要求。

c)定位盤內孔尺寸，取工件最大實體尺寸加(或減)制造公差的1/5~1/8即:102+0.1 x1/7 =102.0143。

5成組夾具的經濟效益分析 1)節約設計時間：成組夾具只需設計調換件，可單獨出圖或提供元件號填表選用，一般只占總夾具設計量的5~15%，以本夾具為例，調換件只占設計總量的10%。

2)節約制造工時：只需制造調換件即可，因此節約工時，縮短生產周期，減輕工具車間負荷。

3)節約原材料：一般調換件所需原材料只占夾具用料的5~15%。4)便于管理，減少庫存面積。

5)為工裝標準化、系列化、規格化打下基礎。

目前，成組夾具和組合夾具在車床、銑床、鉆床、磨床上得到推廣應用。開展成組夾具的設計和應用，對保證產品質量，縮短生產準備周期，提高經濟效益起到積極作用，對我國工業發展將起到良好的推動作用。誤差分析

9.1定位誤差分析

工件的定位就是使同一工序中的所有工件逐次放置到夾具中，使之占有正確的位置的工藝過程。一批工件逐個在夾具中定位時，由于定位基準與工序基準不重合、定位副制造不準確等原因，使得各個工件在夾具中占據的位置不可能完全一致，勢必產生定位誤差，即工件在夾具中因定位不準確而產生的工件加工誤差。

定位誤差實際上是一批工件采用調整法加工時，由于定位所造成的工件加工面相對于工序基準的位置誤差。假定在加工時，夾具相對于刀具及切削成形運動的位置經調整后不再變動，那么可以認為加工面的位置是固定的，這樣工件加工面相對于其工序基準的位置誤差就是由于工序基準的位置變動所引起的。所以，定位誤差也就是工件定位時工序基準在工序加工要求(位置尺寸或位置精度)方向上的位置變動量。

應用夾具CAD系統設計夾具時，在未選定夾具定位方案的具體結構之前，尚不能建立定位尺寸鏈。在系統確定了夾具定位結構之后，就可以根據具體結構建立定位尺寸鏈進行正計算或反計算。a)正計算就是當已知定位結構中有關定位元件尺寸的公差時，用定位尺寸鏈求解封閉環公差(即定位誤差)。如果所求的定位誤差值在允許的公差范圍之內，則表明所確定的定位元件的尺寸公差能滿足精度要求。否則不能保證精度，就需調整定位結構中定位元件的尺寸公差。如果這些公差無調整的余地則需考慮重新確定定位結構。b)反計算就是已知封閉環的尺寸及公差,確定各組成環的公差,即將允許的定位誤差合理地分配到各組成環中去。

9.2 裝備誤差分析

“機床夾具裝配調整及夾具精度檢驗”實驗，認識到夾具制造工藝特點和工件加工精度的保證方法，認識到夾具總裝圖公差配合與技術要求的實際意義。從而使我在進行夾具設計時明白到底應標注哪些技術要求有其意義。

安裝誤差與定位誤差：在應用夾具安裝工件時,往往由于下列幾種因數引起工件的安裝誤差：

1.夾具本身的誤差;2.夾具在機床上的安裝,調整誤差;

3.夾緊時,整個夾具或其它元件受力后產生彈性變形;4.工件的定位基準與定位元件接觸后的變形;5.由于工件的定位基準與設計基準不重合而引起的誤差;6.由于工件的定位基準面與定位元件之間的間隙(如內,外圓柱面定位時)引起的工件可能的最大的位移。

小結:在實際工作中，應多讀些典型機床夾具總圖，多調試一些夾具，多了解一些夾具結構方案，從中多學習一些結構工藝性方面的知識，使設計能力有所提高。人工智能的思考

隨著現代科學技術的迅速發展，機電產品種類日益繁多，而且要求產品的質量和品種不斷提高和更新，生產周期也越來越短。而且新產品的生產規模多屬中小批量。為此，在現代機械制造中，要求加工機床和夾具裝備具有更好的柔性，近20年來數控機床和柔性制造系統迅猛發展，正是迎合多品種、中小批量生產方式的需要。在這種生產方式中，組合夾具得到了廣泛的應用。

在專家系統的幫助下，輸入了有關工件的幾何尺寸和定位、壓緊等有關信息后，計算機可通過專家系統的知識庫和推理機自動進行元件的選擇、工件在基礎板上位置的確定、元件空間位置相互干涉的避免，最后生成組合夾具裝配圖和元件清單。

該公司開始組合夾具計算機輔助設計以來，已先后完成了槽系和孔系兩種組合夾具計算機輔助設計軟件包，這兩種計算機輔助設計軟件都采用了計算機繪圖法和計算機檢索法相結合的設計方法。計算機繪圖法實際上就是由人設計，計算機輔助繪圖。設計時設計者在計算機上將所需的元件調出，然后就象在組裝室現場組裝夾具一樣，將計算機屏幕作為圖板，繪制組合夾具裝配圖。計算機檢索法首先要求按工件的形狀和裝夾特征進行編碼，在確定了工件的分類編碼后，按編碼檢索出所需的夾具圖形文字，如果已有該零件或相似零件的夾具圖形文件，則可將其調出，在計算機上對檢索出的圖形進行修改，然后用繪圖儀繪制裝配交給工人組裝。目前，該公司自行開發的三維槽系組合夾具計算機輔助軟件包已經交工廠試用。

但目前已有的組合夾具CAD系統雖有節省繪圖工作量，減少人工反復試裝造成元件磨損等優點，但它無法幫助設計人員思維，從某種角度來講，它只是把反復試裝的過程從組裝現場搬到了計算機房，仍然費時費工，其設計質量還要靠設計人員的經驗來保證。因此，在已有工作的基礎上，開展了智能組合夾具CAD的研究工作，初步研究結果證明，利用基于規則的專家系統，可以大大提高組裝設計的速度并有效的提高設計質量。

專家系統是一個程序。它的工作就象一個有限應用領域的專家。因此，專家系統必須能以某種方式與用戶交流信息。一般來說，有幾種形式的輸入方式可供選擇：(l)會話方式；(2)菜單方式；(3)圖形方式；(4)聲音輸入方式。由于軟、硬件條件限制，該系統主要采用前兩種方式同計算機進行對話。

對于獨立的組合夾具輔助設計系統，零件形狀的輸入是一件復雜而難以解決的問題。對于組合夾具輔助設計而言，并不需要完整的零件形狀。因此，我們采取兩種簡化的描述方法：一是利用AutoCAD的實體造形技術，畫出帶有零件特征的三維簡圖，并以圖塊方式存入計算機；二是在進入本系統時，以對話方式將零件的長、寬、高輸入計算機。兩者相比，后者顯然簡便得多，但不如前一種方式形象。

為了便于用戶使用，定位方式的輸入采用了菜單形式，而定位點，壓緊點和壓緊方位等則采用人機對話方式輸入。為了能更形象地顯示定位點和壓緊點的位置和方向，利用Turbo PRPLOG語言的圖象功能，把輸入的數據用圖形方式顯示出來，以幫助設計人員及時發現輸入過程中的問題。

專家系統的輸出為組合夾具明細表和用AutoLISP語言編寫的自動繪圖程序。利用該自動繪圖程序調用AutoCAD命令畫出所需的組合夾具裝配圖，如下圖示。

專家系統的特征是有一個完整的知識庫。組合夾具組裝專家系統的知識庫應具有兩方面的知識，確定性知識和非確定性知識。確定性知識由組合夾具元件庫和有關計算方法組成。非確定性知識主要包括組裝工作經驗、技術和竅門。我們研究的組合夾具專家系統是一個產生式系統，用Turbo PROLOG語言編寫。采用謂詞邏輯、產生式規則和過程模式相結合的方式來描述組合夾具組裝所需的知識和信息。

對于組合夾具元件數據庫中的元件信息，可采用謂詞邏輯以如下形式來描述：元件名(元件代碼，參量1，參量2，?)以基礎件中的方形基礎板為例，如1塊長X寬X高為BXLXH的基礎板可表示為：

base_plate(Code，L，W，H)其中base_Plate是謂詞，它表示參量性質或多個參量之間的關系。

對于元件選擇，各種元件安裝位置的確定等所需的啟發性知識，系統采用產生式規則，即如果?則?來描述。例如，選擇用于立式加工中心的組合夾具長方形基礎板可采用如下規則:

select_base_plate: workpiece(W_length，w_width，_，_)，base_plate(B_name，B_length，B_width，_)，B_length>W_length+180，B width>W width+180，!assert(base plate_name，(B_name)).其含義是，如果在元件庫中有一長方形基礎板，其長和寬都比工件長180mm以上，則選用此基礎板.并把洗中的基礎板存入動態數據庫。

推理策略可分為正向推理和逆向推理。在一般的診斷系統中，系統先暫時地接受一個最終目標，并逆向推理試圖證實該目標。如果用該目標匹配搜索失敗，那么系統轉到下一個目標企圖證實它，對于有限個最終目標，上述推理過程是有效的。然而，對于本組合夾具組裝專家系統來說，其最終目標無法預先確定，因而采用正向推理策略，系統首先掃描初始數據(工件尺寸，加工方式等)，并試圖用它與最低層次的目標匹配(選擇基礎件)，如匹配成功則把規則的結論事實(選中的基礎板的代碼)存入動態數據庫并繼續掃描其它數據(有關定位和壓緊的信息)，并匹配新目標(選擇各種元件，并安排它們在基礎板上的位置)直至達到最終目標(完成整個夾具組裝設計)為止，如下圖所示。

通過本項研究，我們認為，利用專家系統，設計人員可大大提高計算機輔助設計的速度。而設計質量的提高則依賴專家系統中專家知識的水平。本系統所需的有關裝夾方式、定位點和壓緊點的位置等有關信息，可從工藝卡上得到。

一個全自動的組合夾具計算機輔助設計系統必須能從CAPP中得到有關加工方法和裝夾方式方面的信息。這就需要有創成式的計算機輔助工藝設計系統以及相應的接口。

近年來，國內外對于創成式的計算機輔助工藝設計進行了大量的工作。現有的創成式工藝規劃系統已可自動生成簡單零件的工藝規劃，其中包括加工工序，推薦使用的機床類型以及工件的定位和裝夾方式等。雖然可應用于實際的創成式的計算機輔助工藝設計系統還有待于進一步開發，目前對基于特征的計算機輔助設計，STEP標準的研究和應用以及迅速發展的專家系統為這種方法提供了光明的前景。鉆模的鉆孔精度計算

以在第6處鉆的孔為例計算鉆模板的精度，選第6處的原因是第6處的離定位基準較遠，并且有襯套的配合，當這個位置滿足條件了，其它的就可以不需要在計算了，只要加工和裝配上不出現大問題，此套夾具就能投入生產，提高生產效率了。

據圓柱與墊塊的定位的條件,確定計算精度的公式。

±δL≥±FδL±K(d3-d2)/2

≥±K(d-d1)/2±me

≥±P(d-d1)(h+b)/L

(mm)(1)±δL≥±FδL±K(d3-d2)/2

(mm)

≥0.8X(±0.01)±0.5X(12?0.011-12?0.018)/2

≥0.8X(±0.01)±0.5X(12.015?0.004-11.988?0.006)/2

≥±0.008 ±0.5X(±0.027/2)≥±0.008 ±0.00675=±0.01475

?0.004?0.006?0.019?0.006**(2)

±δL≥±K(d-d1)/2±me

(mm)

≥±0.5X(7?0.013?7?0.005)/2±0.4X0.006

≥±0.5X(7.0205?0.0075?7?0.005)/2±0.4X0.006

≥±0.5X0.0205/2±0.0024

≥±0.005125±0.0024

≥±0.007525(3)±δL ≥±P(d-d1)(h+b)/L

(mm)

≥±P(d-d1)(h+b)/L

≥±0.35X(7?0.013?7?0.005)40/257.3

≥±0.35X 0.0205X0.15546

≥±0.00111 e鉆套的的偏心量； d1刀具的最小直徑（mm）；

?0.028?0.005?0.0075?0.005?0.028?0.005δL工件的加工尺寸的偏差（mm）;

δ*L鉆模上固定稱套中心位置的偏差（毫米）（普通精度的鉆模取±0.05mm, 高精度的鉆模上取±0.02 mm）；

F固定稱套中心位置偏差的概率系數； m可換鉆套的偏心的概率系數； K配合間隙的概率系數； P鉆套偏斜的概率系數；

h鉆套下端面到工件上端面間的間隙（mm）； d可換鉆套孔最大直徑（mm）； d1刀具最小直徑（mm）； d2可換鉆套最小直徑（mm）； d3固定稱套孔最大直徑（mm）； b鉆孔的深度（mm）； 機床夾具公差的灰色綜合設計理論與方法

機床夾具是機械制造業中的一種高效工藝裝備，易于保證穩定的加工精度,降低工人的勞動強度，這在批量生產中顯得特別重要。隨著現代制造技術的發展和計算機的應用，夾具設計與制造的水平不斷提高,發揮的作用也越來越大。如何設計與制造高質量、低消耗和性能穩定的夾具，是現代機械制造生產的重要條件，也是保證機械零件質量的關鍵因素。在夾具設計中，由于夾具公差直接影響工件的加工精度(尺寸、位置公差)，因此，夾具公差的選擇是否合理，對于工件的加工精度起著決定性的作用,而且影響夾具的制造、使用維護和檢驗。因此，如何合理地確定夾具公差是夾具人員不斷探討的課題之一。由于夾具公差的優化選擇是多影響因素對單一目標最優解的問題，它不僅受工件精度、生產類型、工廠技術水平等因素的影響，而且各個因素又相互制約，難以建立數學模型。目前，夾具公差的選擇是依據誤差不等式，在工件公差δk的(1/5～1/2)的范圍內取值，在實際工作中,往往要經過反復的誤差分析，依據同類夾具及夾具人員的經驗修改公差數值，其本身有一定的誤差，加之實際加工環境具有多變性。因此,夾具公差的選取具有明顯的不確切意向，且影響選擇夾具公差的許多因素是部分信息已知、部分信息未知的，是灰色的。夾具公差影響因素信息的不完全性，是客觀存在的。而灰色系統理論的中心內容在于充分利用已知信息，將灰色系統的灰色性淡化、白化。因此用灰色系統的有關理論和方法選擇工藝參數就會更符合客觀實際，結果更為合理。此套夾具就是運用灰色理論確定公差的，該方法應用于實際確定夾具公差提供了可靠依據，從而對夾具設計中的公差取值進行優化選擇。

灰色聚類綜合評判的原理：灰色聚類綜合評判是建立在灰數的白化函數生成的基礎上，將聚類對象對于不同的聚類指標所擁有的白化數，按幾個灰類歸納后進行綜合評判的方法。記Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、?為聚類對象，k=1，2，?，K，即要評價的切削參數； 記1#、2#、3#、?為聚類指標，,j=1，2，?，m； 記1、2、3、?為聚類灰類,即灰類，i=1，2，?，n；

記dki為第k個聚類對象對第i個聚類指標所擁有的白化數據(樣本)(k=1，2，?，K；i=1，k，?，m)。

灰色聚類按以下步驟進行：

劃分灰類：在夾具公差選擇進行灰色聚類時，聚類的灰類是把夾具公差值的經驗取值范圍劃成幾個等間距的小區間，記為V，V={V1，V2，?，Vn}，聚類指標是指工件精度、生產類型、工廠技術水平、同類夾具公差及其它因素等，記為U，U={U1，U2，?，Um}。灰類劃分見表1，表中rij為第j個指標第i個灰類的無量綱化值(j=1～m，i=1～n)。

給出聚類白化樣本數據dkj

按不同k與j可得下述樣本矩陣 指標1 2 3 ? m

如：d12代表被第一要評價的夾具公差在第二項指標的得分。

表1 灰類劃分 確定灰類的白化權函數：每個評價指標的等級都是一個變化范圍，該范圍是一個灰數，灰數不是一個確定的數，而是一個區間范圍。在這個確切范圍內的任何一白化數對該區間所對應的灰數親疏程度并非相等，因此用白化函數來表征。白化函數有3種基本形式，圖1為第一類白化函數圖，λλ2j

1j

為第j個指標第一類白化函數的閾值，(i-1)j為第j個指標第二類白化函數的閾值；圖2為第2至n-1類白化函數圖，λ

ij為第j個指標第i-1類白化函數的閾值，λλ(i+1)j

為第j個指標第i類白化函數的閾值，(n-1)j為第j個指標第i+1類白化函數的閾值；圖3為第n類白化函數圖，λ

nj

為第j個指標第n-1類白化函數的閾值，λ值即為灰類的中心值。當白化函數為λ最親密(函數值最大為1)。λ

1j

ij

為第j個指標第n類白化函數的閾值；閾

時，該白化函數對第j個指標的第i個灰類

nj

=r1j/2，λ=2rnj-λ

(n-1)j，λ

ij

=(rij+r(i-1)j)/2(1)式中：

(n-1)ji=2～(n-1)，j=1～m。其中，第n類白化函數的等級范圍為[λ,∞]，無灰類中心值，其閾值按第(n-1)類與第n類的交界處兩類白化函數值相等的原則來確定。

記fij(dkj)為第j個指標對于第k個灰類的白化 函數值。其中:i=1，2，?，n；j=1，2，?,m；k=1,2,?,K,白化函數的形式如下:①灰類 ∈[0,λ

②灰類 ∈[λ③灰類 ∈[λ(n-1)jj,(i-1)j1j,λ2j], 如圖1所示。,λij,λ

(i+1)j

]，如圖2所示。

∞],如圖3所示。

(4)求標定聚類權ηij

記ηij為j個指標屬于第i個灰類的標定聚類權，則(5)求聚類系數(聚類權)σik

(6)確定聚類向量σk，σik=(σ1k，σ2k，?，σnk)，σk是σik的向量。(7)進行灰類聚類綜合評價

灰類聚類綜合評價有2種方法：一種方法是按最大聚類評價，即： 如果滿足σi k=maxσik=max(σ1k,σ2k,?,σnk)，則稱聚類對象k屬于灰類i，即第k個被評價參數屬于的區間，以該參數區間均值為最后評價結果。另一種方法是加權平均,即取第k個被評價參數相應的區間均值Vik與聚類向量σik加權平均，計算式為：

據公司設計師的經驗，一般按加權平均取值較為合適。該公司的生產工件相應加工尺寸的公差為IT6~IT5,其公差數值為δk，工廠夾具制造水平為一般，現場同類夾具公差要求嚴格，其它因素對夾具影響較小。優化設計夾具公差。

由文獻查得該類夾具公差值的經驗取值范圍為(0.5～0.2)δk，將其離散為(0.50，0.44)、(0.44，0.38)、(0.38，0.32)、(0.32，0.26)、(0.26，0.20)等五個區間。將工件精度、生產類型、工廠技術水平、同類夾具公差及其它因素等劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ,即機床性能綜合評價得分在0 950以上為Ⅴ類,0 90～0 95為Ⅳ類,0 85～0 90為Ⅲ類,0 80～0 85為Ⅱ類,0 80以下為Ⅰ類,其余類推見表2,閾值見表3,評價的公差對于灰類評價標準取值見表4。

表2 灰類劃分(rij)

注:rij為j個指標第i個灰類的無量綱化值(i=1～n,j=1～m,其中n=m=5)

表3 閾值(λij)

注:rij為j個指標第i個灰類的無量綱化值(i=1～n,j=1～m,其中n=m=5)

表4 被評價對象

利用灰色聚類綜合評價軟件,求得聚類系數見表5。

表5 聚類系數

按加權平均得夾具公差T=0.2905δk,如果按最大聚類取值則為T=0.23δk。一般按加權平均取值,即取υw=0.2905δk。經工作驗證該夾具滿足零件加工的精度要求。

灰色聚類綜合評價方法不需臨界判據,只需根據夾具公差的影響因素建立評價等級即可獲得評判結果,避免了人的主觀隨意性,結果更符合實際情況。灰色聚類綜合評價方法簡便可行、實用性強、通用性好,便于微機編程。當指標多、分級多、選擇的公差評價參數多時,更能顯示它的優越性。(該評價方法的計算和表格數據來源于中捷計量專用部門,是本人于公司實習時培訓的部分內容)。

結束語

本次畢業設計雖然僅僅經歷了短暫的三個月，但是它濃縮了大學四年學習的全過程，體現了我們對所學知識的掌握和領悟程度。由于我們是第一次進行整體性地設計，不可避免地碰到了許多困難，有時甚至會感到無法下手。無論碰到什么樣的困難，我都沒有退縮，憑借著一股求知的熱情，再加上指導老師的幫助，然后再回到書本攻克一個又一個的難題，最終圓滿地完成了本次設計。通過本次畢業設計，使我在各個方面都有了很大的提高，具體地表現在以下幾個方面：

1.對大學四年所學到的東西進行了歸納總結，找到了各種學科之間的交叉點，同時構成了一個知識網絡，形成了一個整體的知識體系，進一步完善了自己的知識結構。

2.對所學習知識點進行查漏補缺，并了解學習了新的知識，開闊了視野，拓寬了自己的知識面。養成了勤學好問的習慣，同時具有了一定的創新思維。

3.利用理論知識解決實際問題的能力得到了提高，為以后正確解決工作和學習中的問題打下了堅實的基礎。

4.學會了充分地利用網絡資源查閱相關資料，以及借助前人的研究成果尋求解決問題的思維方法，對新信息和新知識及時做筆記。

5.敢于面對困難，同時也懂得了互助合作的重要性。

6.利用計算機（AutoCAD2002，Word2002,Excel2002）的能力得到很大的提高，學會了利用計算機設計軟件進行相關的設計與計算。

但是，設計研究過程中仍然存在不足之處，有的問題還待于進一步深入，具體如下：

1.缺乏實際工廠經驗，對一些參數和元件的選用可能不是非常合理，有一定的浪費。2.與夾具相關的刀具和量具的了解還不太清楚。

3.系統的設計不太完善，在與計算機配合進行精確的數據采集和控制上還有一些不足。

4.使用有一定的局限：人工操作多，零部件磨損度在實際中尚不明確。

參 考 文 獻

[1] 唐增寶,何永然,劉安俊,機械設計課程設計(第二版),華中科技大學出版社,1995.3 [2] 施平,機械工程專業英語(第五版),哈爾濱工業大學出版社,2003.10 [3] 王洪潢,成本會計,中國農業出版社,1993.3 [4] 聶桂平,錢可強,工業設計表現技法,機械工業出版社,1998.12 [5] 李貴軒,設計方法學,世界圖書出版社,1989.7 [6] 周忠龍,工業設計模型制作工藝,北京理工大學出版社,1995 [7] 覃小斌,王士虎,張卉,許永年,工程制圖,中央廣播電視大學出版社,1997.7 [8] 鐘志華,周彥偉,現代設計方法,武漢理工大學出版社,2001.8 [9] 東北重型機械學院,洛陽農業機械學院,長春汽車廠工人大學,機床夾具手冊,上海科學技術出版社,1980.1 [10] 濮良貴,紀名剛,機械設計(第六版),高等教育出版社,1996 [11] 薛源順,機床夾具設計(第二版),機械工業出版社,2003.1 [12] 哈爾濱工業大學,哈爾濱市教育局,專用機床夾具設計與制造,黑農江人民出版社,1979.12 [13] 上海交通大學610教研組,機械制造工藝及裝備設計(3)機床夾具設計，1977 [14] 金永昕,王沛民,試論設計方法學的范疇和體系,浙江大學教育研究，1986年第一期(總第21期)[15] 張元奎,成本管理學,山東人民出版社,1984.3 [16] 李貴軒,翻譯:聯邦德國迪茨教授來華講學資料,阜新礦業學院,1986.8 [17] Patton WJ.Mechanical Power Transmission.New Jersey:Printice-Hall,1980 [18] Sors l.fatigue design of machine components.oxford:pergramon press.1971 [19] 東北重型機械學院，洛陽工學院等編，機床夾具設計手冊(第三版)[M] 上海：上海科學技術出版社，1998 [20] 羅佑新，張龍庭，李 敏，灰色系統理論及其在機械工程中的應用[M]，長沙：國防科技大學出版社，2001 [21] 朱耀祥等，計算機輔助孔系組合夾具組裝設計系統，機械工藝師，1994.（1）[22] 劉德榮，組合夾具結構簡圖的初步探討，組合夾具，1982.(1)[23] 范牧昌等，用于計算機輔助組合夾具組裝設計的成組編碼系統，成組技術與生產現代化，1994.(1)[24] 劉友才，機床夾具設計[Ｍ]，北京：機械工業出版社，1992 [25] 楊一帆，莊仲禹，應用尺寸鏈原理計算夾具定位誤差[Ｊ]，機械研究與應用，1994，94(4)：16 ~19 [26] 范收昌等.計算機輔助組合夾具組裝設計，機械與電子，1994.(1)

致謝

本文從選題、方案論證到課題的研究都是在導師王新宇講師的全面、悉心指導下完成的。導師嚴謹的治學態度、淵博的知識、豐富的創造力、高瞻遠矚的學術思想，以及敏銳的洞察力，始終令學生敬佩，并將影響我的一生。值此成文之際，謹向導師表達我深深的敬意和衷心的感謝!感謝中捷高新技術研發部和中捷工裝科在課題的研究與試驗過程中給予的諸多幫助!在四年的學習和生活期間，始終得到長江大學機械學院各位老師的無私幫助，在此深表感謝!他們是王新宇講師、陳義厚教授、劉守祥教授、張云華講師，魏梅生教授、鄒必昌講師等。

在課題研究過程中，得到了機房工作人員的大力支持，特別要感謝羅玉堂教授提 供的諸多幫助!在課題的研究過程中，得到了本校汪欣學士、毛松彌學士、鄧小軍學士、向紅學士，汪小將學士等的大力支持，作者在此表示由衷的感謝!感謝這四年中給了我珍貴友誼和幫助的師兄弟們以及生活在一起的同學們!特別要感謝的是我的父母和家人!感謝父母在我成長的道路上給予的無私的愛，他們的理解和全力支持使我的論文得以順利完成。

感謝所有關心和幫助過我的人們!最后，在本文結束之際，向所有為我的論文提出寶貴意見的評閱專家們表示衷心的感謝和崇高的敬意!謝謝!

二OO五年六月

第二篇：機械 夾具設計總結

小結

就快要畢業了.我們進行了在校期間最后一個課程設計,本次課程設計分兩塊.前兩周為機械加工工藝路線的確定,后兩周是零件加工夾具的設計.本來時間是比較充裕的,可是由于放假等因素,時間被壓縮到兩個禮拜,所以給我們的時間很緊,我們不得不加班加點的去做這次設計,當所有的任務做完的時候,我才發現原來我還有這么大的潛力,可以用兩個禮拜的時間完成4個禮拜的任務.不過時間雖然短了點,但我們的任務卻沒有減少,我們也是按照要求完成了所有的設計.本次課程設計主要內容是羅拉座夾具的設計及工藝的安排,這對我們是比較困難的.因為我們專業的偏向是電腦設計這塊,而夾具和工藝是純粹的機械.剛開始拿到題目的時候我也嚇了一跳.指導書上圖紙好象很模糊.有些關鍵尺寸標注和發下來的另一張圖紙有出入,沒辦法,我們一切按照指導書上來.參照羅拉座的圖紙,我們發現一共需要加工的面是A,B,C,D,E,F,G,U,以及兩個關鍵孔,和一些羅紋孔.考慮羅拉座主要的精度要求都在孔上,也就是定位要求非常準確,所以在安排工藝路線的時候我就把孔放在了比較前面,待A,B兩個面加工完成后邊先加工這兩個孔,以后加工其它的幾個面就可以用“兩孔一面”的定位方式來加工.而我所分配的夾具設計是兩個關鍵孔的加工,由于我的工藝將這兩個孔的加工順序放在A,B兩個面加工后加工的,所以不能使用C面來定位,所以我用30孔與邊上距離為20這個尺寸來定位,且在保證45度和兩個孔之間的尺寸的前提下,計算出另一個孔的位置,采用分開式鉆模,方便每次工件的裝夾.這個夾具可能簡單了點,但是我覺得還是能夠保證尺寸要求的,總的說來,雖然在這次設計中自己學到了很多的東西,取得一定的成績,但同時也存在一定的不足和缺陷,我想這都是這次設計的價值所在,以后的日子以后自己應該更加努力認真,以冷靜沉著的心態去辦好每一件事情!

第三篇：CA1340杠桿夾具設計機械加工工序卡片

機械加工工序卡片

產品型號

零件圖號

產品名稱

CA1340自動車床

零件名稱

杠桿

共

10頁

第1

頁

車間

工序號

工序名稱

材料牌號

銑端面

QT45-5

毛壞種類

毛壞外形尺寸

每毛坯可制件數

每臺件數

鑄件

124.42×97×34

設備名稱

設備型號

設備編號

同時工件數

萬能銑床

X61W

夾具編號

夾具名稱

切削液

工位器具編號

工位器具名稱

工序工時/分

準終

單件

工步號

工

步

內

容

工

藝

設

備

主軸轉速

切削速度

進給量

切削深度

進給速度

工步工時（min）

r/min

m/min

mm/齒

mm

m/min

機動

輔助

粗銑Φ20H7mm孔的兩端面

直齒三面刃銑刀、d=125mm，專用夾具

39.27

0.1025

0.205

0.18

半精銑Φ20H7mm孔的兩端面

專用夾具

125

0.082

0.205

0.18

精銑Φ20H7mm孔的兩端面

專用夾具

125

0.066

0.5

0.166

0.22

設計（日期）

校對（日期）

審核（日期）

標準化（日期）

會簽（日期）

標記

處數

更改文件號

簽字

日期

標記

處數

更改文件號

簽字

日期

機械加工工序卡片

產品型號

零件圖號

產品名稱

CA1340自動車床

零件名稱

杠桿

共

10頁

第2頁

車間

工序號

工序名稱

材料牌號

鉆油槽，擴孔

QT45-5

毛壞種類

毛壞外形尺寸

每毛坯可制件數

每臺件數

鑄件

124.42×97×34

設備名稱

設備型號

設備編號

同時工件數

立式鉆床

Z5125

夾具編號

夾具名稱

切削液

工位器具編號

工位器具名稱

工序工時/分

準終

單件

工步號

工

步

內

容

工

藝

設

備

主軸轉速

切削速度

進給量

切削深度

進給速度

工步工時（min）

r/min

m/min

mm/r

mm

m/min

機動

輔助

鉆R3mm圓弧油槽

麻花鉆,d=6mm，專用夾具

680

12.82

0.22

0.1496

0.557

擴φ20H7mm孔φ19.8mm

擴鉆,d=19.8mm，專用夾具

140

8.71

0.75

0.9

0.1134

0.83

設計（日期）

校對（日期）

審核（日期）

標準化（日期）

會簽（日期）

標記

處數

更改文件號

簽字

日期

標記

處數

更改文件號

簽字

日期

機械加工工序卡片

產品型號

零件圖號

產品名稱

CA1340自動車床

零件名稱

杠桿

共

10頁

第3頁

車間

工序號

工序名稱

材料牌號

鉸孔，锪倒角

QT45-5

毛壞種類

毛壞外形尺寸

每毛坯可制件數

每臺件數

鑄件

124.42×97×34

設備名稱

設備型號

設備編號

同時工件數

立式鉆床

Z5125

夾具編號

夾具名稱

切削液

工位器具編號

工位器具名稱

工序工時/分

準終

單件

工步號

工

步

內

容

工

藝

設

備

主軸轉速

切削速度

進給量

切削深度

進給速度

工步工時（min）

r/min

m/min

mm/r

mm

m/min

機動

輔助

粗鉸Φ19.94mm孔

鉸刀,d=19.94mm，專用夾具

680

42.60

0.07

0.68

0.152

精鉸Φ20H7mm孔

鉸刀,d=20H7mm，專用夾具

960

60.3

0.03

0.96

0.107

锪Φ20H7mm孔兩端倒角

90°錐面锪鉆,專用夾具

960

0.13

設計（日期）

校對（日期）

審核（日期）

標準化（日期）

會簽（日期）

標記

處數

更改文件號

簽字

日期

標記

處數

更改文件號

簽字

日期

機械加工工序卡片

產品型號

零件圖號

產品名稱

CA1340自動車床

零件名稱

杠桿

共

10頁

第4頁

車間

工序號

工序名稱

材料牌號

銑端面

QT45-5

毛壞種類

毛壞外形尺寸

每毛坯可制件數

每臺件數

鑄件

124.42×97×34

設備名稱

設備型號

設備編號

同時工件數

萬能銑床

X61W

夾具編號

夾具名稱

切削液

工位器具編號

工位器具名稱

工序工時/分

準終

單件

工步號

工

步

內

容

工

藝

設

備

主軸轉速

切削速度

進給量

切削深度

進給速度

工步工時（min）

r/min

m/min

mm/r

mm

m/min

機動

輔助

粗銑Φ6H7mm孔的四個端面

圓柱銑刀、d=40mm,專用夾具

380

47.75

0.09mm/齒

2.8

0.205

0.64

半精銑Φ6H7mm孔的四個端面

圓柱銑刀、d=40mm，專用夾具

490

61.58

1.04

0.7

0.510

0.26

設計（日期）

校對（日期）

審核（日期）

標準化（日期）

會簽（日期）

標記

處數

更改文件號

簽字

日期

標記

處數

更改文件號

簽字

日期

機械加工工序卡片

產品型號

零件圖號

產品名稱

CA1340自動車床

零件名稱

杠桿

共

10頁

第5頁

車間

工序號

工序名稱

材料牌號

鉆、鉸孔

QT45-5

毛壞種類

毛壞外形尺寸

每毛坯可制件數

每臺件數

鑄件

124.42×97×34

設備名稱

設備型號

設備編號

同時工件數

立式鉆床

Z5125

夾具編號

夾具名稱

切削液

工位器具編號

工位器具名稱

工序工時/分

準終

單件

工步號

工

步

內

容

工

藝

設

備

主軸轉速

切削速度

進給量

切削深度

進給速度

工步工時（min）

r/min

m/min

mm/r

mm

m/min

機動

輔助

鉆d=Φ5.8mm兩孔、麻花鉆、d=5.8mm,專用夾具

680

12.35

0.22

2.9

0.1496

0.21

粗鉸Φ5.95mm的兩孔

鉸刀,d=5.95mm、專用夾具

545

10.19

0.81

0.075

0.4415

0.11

精鉸Φ6H7mm的兩孔

鉸刀,d=6H7mm、專用夾具

680

12.8

0.81

0.025

0.5508

0.087

設計（日期）

校對（日期）

審核（日期）

標準化（日期）

會簽（日期）

標記

處數

更改文件號

簽字

日期

標記

處數

更改文件號

簽字

日期

機械加工工序卡片

產品型號

零件圖號

產品名稱

CA1340自動車床

零件名稱

杠桿

共

10頁

第6頁

車間

工序號

工序名稱

材料牌號

鉆、鉸孔

QT45-5

毛壞種類

毛壞外形尺寸

每毛坯可制件數

每臺件數

鑄件

124.42×97×34

設備名稱

設備型號

設備編號

同時工件數

立式鉆床

Z5125

夾具編號

夾具名稱

切削液

工位器具編號

工位器具名稱

工序工時/分

準終

單件

工步號

工

步

內

容

工

藝

設

備

主軸轉速

切削速度

進給量

切削深度

進給速度

工步工時（min）

r/min

m/min

mm/r

mm

m/min

機動

輔助

鉆d=Φ7.8mm兩孔

麻花鉆,d=7.8mm,專用夾具

545

13.36

0.22

3.9

0.1199

0.27

粗鉸Φ7.96mm的兩孔

鉸刀、d=7.96mm，專用夾具

545

13.63

0.81

0.08

0.4415

0.105

精鉸Φ8H7mm的兩孔

鉸刀,d=8H7mm，專用夾具

680

17.1

0.81

0.02

0.5508

0.084

設計（日期）

校對（日期）

審核（日期）

標準化（日期）

會簽（日期）

標記

處數

更改文件號

簽字

日期

標記

處數

更改文件號

簽字

日期

機械加工工序卡片

產品型號

零件圖號

產品名稱

CA1340自動車床

零件名稱

杠桿

共

10頁

第7頁

車間

工序號

工序名稱

材料牌號

鉆孔、锪沉頭孔

QT45-5

毛壞種類

毛壞外形尺寸

每毛坯可制件數

每臺件數

鑄件

124.42×97×34

設備名稱

設備型號

設備編號

同時工件數

立式鉆床

Z5125

夾具編號

夾具名稱

切削液

工位器具編號

工位器具名稱

工序工時/分

準終

單件

工步號

工

步

內

容

工

藝

設

備

主軸轉速

切削速度

進給量

切削深度

進給速度

工步工時（min）

r/min

m/min

mm/r

mm

m/min

機動

輔助

鉆Φ4mm的油孔

麻花鉆,d=4mm,專用夾具

960

12.06

0.13

0.1248

0.08

锪Φ8mm圓錐沉頭孔

錐面锪鉆,d=10mm，專用夾具

960

0.13

設計（日期）

校對（日期）

審核（日期）

標準化（日期）

會簽（日期）

標記

處數

更改文件號

簽字

日期

標記

處數

更改文件號

簽字

日期

機械加工工序卡片

產品型號

零件圖號

產品名稱

CA1340自動車床

零件名稱

杠桿

共

10頁

第8頁

車間

工序號

工序名稱

材料牌號

鉆孔、攻螺紋

QT45-5

毛壞種類

毛壞外形尺寸

每毛坯可制件數

每臺件數

鑄件

124.42×97×34

設備名稱

設備型號

設備編號

同時工件數

立式鉆床

Z5125

夾具編號

夾具名稱

切削液

工位器具編號

工位器具名稱

工序工時/分

準終

單件

工步號

工

步

內

容

工

藝

設

備

主軸轉速

切削速度

進給量

切削深度

進給速度

工步工時（min）

r/min

m/min

mm/r

mm

m/min

機動

輔助

鉆M4mm的螺紋底孔Φ3mm

麻花鉆,d=3mm,專用夾具

960

9.05

0.1

1.5

0.096

0.09

攻M4mm的螺紋底孔

M4絲錐，螺距P=0.7mm，專用夾具

490

6.16

0.7

0.343

0.055

設計（日期）

校對（日期）

審核（日期）

標準化（日期）

會簽（日期）

標記

處數

更改文件號

簽字

日期

標記

處數

更改文件號

簽字

日期

機械加工工序卡片

產品型號

零件圖號

產品名稱

CA1340自動車床

零件名稱

杠桿

共

10頁

第9頁

車間

工序號

工序名稱

材料牌號

銑槽

QT45-5

毛壞種類

毛壞外形尺寸

每毛坯可制件數

每臺件數

鑄件

124.42×97×34

設備名稱

設備型號

設備編號

同時工件數

萬能銑床

X61W

夾具編號

夾具名稱

切削液

工位器具編號

工位器具名稱

工序工時/分

準終

單件

工步號

工

步

內

容

工

藝

設

備

主軸轉速

切削速度

進給量

切削深度

進給速度

工步工時（min）

r/min

m/min

mm/z

mm

m/min

機動

輔助

粗銑槽

直齒三面刃銑刀、直徑d=100mm，寬度為7mm,專用夾具

125

39.27

0.082

0.20

0.31

半精銑槽

直齒三面刃銑刀，直徑d=100mm，寬度為8mm，專用夾具

125

0.0664

0.5

0.166

0.39

設計（日期）

校對（日期）

審核（日期）

標準化（日期）

會簽（日期）

標記

處數

更改文件號

簽字

日期

標記

處數

更改文件號

簽字

日期

第四篇：夾具設計論文

專用夾具設計 課題 論 文

學

校：合肥財經學院

班 級：

機電一體化2012級

學 生： 劉瀏

學號：201213250134

指導教師：王厚民老師

提交日期： 2014 年 10 月 7日

摘要

機械制造過程及檢測，檢驗中，都要使用大量的夾具。夾具是能夠使產品按一定的技術要求準確定位和牢固夾緊的工藝裝置，它的主要用于保證產品的加工質量、減輕勞動強度、輔助產品檢測、展示、運輸等。

關鍵詞：專用夾具；立式銑床；槽、斜度；

目錄

緒論

1.1課題研究內容

1.2夾具發展現狀及發展方向 1.3研究目的及意義 夾具的分類及設計原則

2.1夾具概念

2.3機床夾具的分類

2.3銑床專用夾具設計原則

3.定位方案

3.2加緊方案

3.3對刀方案

3.4夾具體與定位鍵

4銑槽組合夾具

4.1槽系列組合夾具概念

4.2 組合夾具原件的分類和編號 4.3夾具設計總結

參考文獻

1緒 論

1.1本課題研究的內容

本課題主要是根據國內目前的機械制造行業的技術力量，結合現實工作中普通立式銑床在加工多樣化的批量產品中所遇到的困難與不足，進行研究、分析，并尋找最優良的銑床專業夾具。

1.2夾具發展現狀及發展方向 1.2.1夾具發展現狀

夾具最早出現在18世紀后期。隨著科學技術的不斷進步，夾具已從一種輔助工具發展成為門類齊全的工藝裝備。據有關部門統計表明，目前的中、小批多品種生產的工件品種已占工件種類總數的85%左右。現代生產要求企業所制造的產品品種經常更新換代，以適應市場的需求與競爭。然而，一般企業都仍習慣于大量采用傳統的專業夾具，一般在具有中等生產能力的工廠里，約擁有數以千計的專用夾具；另一方面，在多品種生產企業中，每隔2-3年就要更新50%--80%左右的專用夾具，而夾具的實際磨損量僅為10%--20%左右。特別是近年來，數控機床、加工中心、柔性制造系統（FMS）等新加工技術的應用，對機床夾具提出新的要求：

1、能迅速、方便的促進新產品的投產，以縮短生產周期，降低生產成本；

2、能裝夾一組具有相似特征的工件； 3、能適用于精密加工的高精密機床夾具； 1.2.2現代機床夾具發展方向

現代機床夾具的發展方向主要表現為標準化、精密化、高效化和柔性化等四個方面。

（1）標準化 機床夾具的標準化與通用化是相互聯系的兩個方面。目前我國已有夾具零件及部件的國家標準：GB/T2148～T2259－91以及各類通用夾具、組合夾具標準等。機床夾具的標準化，有利于夾具的商品化生產，有利于縮短生產準備周期，降低生產總成本。

（2）精密化 隨著機械產品精度的日益提高，勢必相應提高了對夾具的精度要求。精密化夾具的結構類型很多，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5μm。

（3）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，除了在生產流水線、自動線配置相應的高效、自動化夾具外，在數控機床上，尤其在加工中心上出現了各種自動裝夾工件的夾具以及自動更換夾具的裝置，充分發揮了數控機床的效率。1.3研究的目的及意義

夾具是能夠使產品按一定的技術要求準確定位和牢固夾緊的工藝裝置，它的主要用于保證產品的加工質量、減輕勞動強度、輔助產品檢測、展示、運輸等。優良的專用機床夾具在保證工件各項加工精度要求、改善工人勞動條件、提高勞動生產率、降低生產成本、擴大機床工藝范圍、有效的安全生產、縮短新產品試制周期等方面有著顯著的經濟效益。槽類、孔類工件是常見的工程結構，提高槽類、孔類工件銑床夾具設計能力對加工行業具有重要的現實意義。

一個優良的機床專用夾具必須具備以下幾個主要特征：（1）保證工件加工精度

對于專用夾具本身來講，要確保工件的加工精度，首先要正確地選擇定位基準、定位方法和定位元件，必要時還需進行精度分析；另外還要注意夾具中其他零部件的結構對加工精度的影響，確保夾具能滿足工件的加工精度要求。（2）提高生產效率

專用夾具的復雜程度應與生產綱領相適應，應盡量采用各種快速高效的裝夾機構，保證操作簡單、方便，縮短加工輔助時間，有效的提高生產效率。（3）工藝性好

專用夾具的結構應力求簡單、合理，便于加工、檢驗、裝配及維修等。專用夾具的制造屬于單件生產，當最終精度由調整或修配來保證時，夾具應設計成可以調整或修配的結構。夾具的分類及設計原則 2.1夾具概念

在機械制造工業中，為了達到保證產品質量，改善勞動條件，提高勞動生產條件提高勞動生產率及降低勞動成本的目的，在工藝過程中，除機床等設備外，還大量使用著各種工藝裝備。它包括：夾具、模具、刀具、輔助工具及測量工具等。因此，廣義的說，夾具是一種保證產品質量并便利和加速工藝過程的一種工藝裝備。不同的夾具，其結構形式、工作情況、設計原則都不同。但就其數量和在生產中所占的地位來說，應以“機床夾具”為首。所謂機床夾具，就是機床上所使用的一種輔助設備，用它來準確的確定工件與刀具的準確位置，即將工件的定位及加緊，以完成加工所需的相對運動。所以機床夾具是用以使工件準確定位和夾緊的機床附加裝置。

2.2機床夾具的分類 2.2.1 機床夾具的分類

機床夾具的種類很多，形狀千差萬別。為了設計、制造和管理的方便，往往按某一屬性進行分類。第一，按夾具的通用特性分類 按這一分類方法，常用的夾具有通用夾具、專用夾具、可調夾具、組合夾具和自動線夾具等五大類。它反映夾具在不同生產類型中的通用特性，因此是選擇夾具的主要依據。

（1）通用夾具 通用夾具是指結構、尺寸已規格化，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、電磁吸盤等。其特點是適用性強、不需調整或稍加調整即可裝夾一定形狀范圍內的各種工件。采用這類夾具可縮短生產準備周期，減少夾具品種，從而降低生產成本。其缺點是夾具的加工精度不高，生產率也較低，且較難裝夾形狀復雜的工件，故適用于單件小批量生產中。

（2）專用夾具 專用夾具是針對某一工件的某一工序的加工要求而專門設計和制造的夾具。其特點是針對性極強，沒有通用性。在產品相對穩定、批量較大的生產中，常用各種專用夾具，可獲得較高的生產率和加工精度。專用夾具的設計制造周期較長，隨著現代多品種及中、小批生產的發展，專用夾具在適應性和經濟性等方面已產生許多問題。

（3）可調夾具 可調夾具是針對通用夾具和專用夾具的缺陷而發展起來的一類新型夾具。對不同類型和尺寸的工件，只需調整或更換原來夾具上的個別定位元件和夾緊元件便可使用。可調夾具在多品種、小批量生產中得到廣泛應用。

（4）組合夾具 組合夾具是一種模塊化的夾具，并已商品化。標準的模塊元件具有較高精度和耐磨性，可組裝成各種夾具，夾 具用畢即可拆卸，留待組裝新的夾具。由于使用組合夾具可縮短生產準備周期，元件能重復多次使用，并具有可減少專用夾具數量等優點；因此組合夾具在單件、中小批多品種生產和數控加工中，是一種較經濟的夾具。

2.3銑床專用夾具的設計原則

（1）由于銑削過程不是連續切削，且加工余量較大，所以不但所需的切削力較大，而且切削力的大小及方向隨時都可能在變化，致使在銑削過程中產生振動。因此銑床夾具要有足夠的夾緊力，夾具結構要有足夠的剛性。

（2）為了提高銑床夾具的剛性，工件待加工的表面應盡量不超出工作臺，在確保夾具有足夠排屑空間的前提下，盡最降低夾具的高度，一般夾具高與寬之比為 1：1.25。

（3）對于以鑄、鍛件毛坯面定位的銑夾具，應以毛坯圖作為設計夾具的依據，以免對工件毛坯余量尺寸和形狀誤差、分型面或澆 冒口等問題因考慮不周而影響夾具的合理性和可靠性。拔叉部件銑直槽夾具設計

圖3-1所示拔叉零件，要求設計銑槽工序用的銑床夾具。根據工藝規程，在銑槽之前其它各表面均已加工好，本工序的加工要求是：槽寬14H11mm，槽深7mm，槽的中心平面與Ф26H7孔軸線的垂直度公差為0.08mm，槽側面與E面的距離12 ±0.2mm，槽底面與B面平行。

3.1定位方案 3.1.1六點定位原理

當工件在不受任何條件約束時，其位置是任意的不確定的。設工件為一理想的鋼體，并以一個空間直角坐標作為參照來觀察鋼體的位置變動。由理論力學可知，在空間處于自由狀態的鋼體，具有六個自由度，即沿著X、Y、Z三個坐標軸的移動和繞著這三個坐標軸的轉動，如圖3-1拔叉零件圖所示。用X、Y、Z分別表示沿三個坐標軸的移動和繞著這三個坐標軸轉動的自由度。六個自由度是工件在空間位置不確定的最高程度。定位的任務，就是要限制工件的自由度。在夾具中，用分別適當的與工件接觸的六個支撐點，來限制工件六個自由度的原理，稱為六點定位原理。

3.1.2應用定位原理幾種情況

（1）完全定位

工件的六個自由度全部被限制，它在夾具中只有唯一的位置，稱為完全定位。（2）部分定位 工件定位時，并非所有情況下都必須使工件完全定位。在滿足加工要求的條件下，少于六個支撐點的定位稱為部分定位。在滿足加工要求的前提下，采用部分定位可簡化定位裝置，在生產中應用很多。如工件裝夾在電磁吸盤上磨削平面只需限制三個自由度。

（3）過定位（重復定位）

①一般情況下，應該避免使用過定位。通常，過定位的結果將使工件的定位精度受到影響，定位不確定可使工件（或定位件）產生變形，所以在一般情況下，過定位是應該避免的。

②過定位亦可合理應用 雖然工件在夾具中定位，通常要避免產生“過定位”，但是在某些條件下，合理地采用“過定位”，反而可以獲得良好的效果。這對剛性弱而精度高的航空、儀表類工件更為顯著。

3.1.3確定要限制的自由度

按照加工要求，銑通槽時應限制五個自由度，即沿x軸移動的自由度不需要限制，但若在此方向設置一止推支撐，則可起到承受部分銑削力的作用，故可采用完全定位。

3.1.4定位方案選擇

有三中定位方案可供選擇：

方案I：工件已E面作為主要定位面，用支承板1和短銷2（與工件Ф26H7孔配合）限制工件五個自由度，另設置一防轉擋銷實現六點定位。為了提高工件的裝夾剛度，在C處加一輔助支承。方案II：工件以Ф26H7孔作為主要定位基面，用長銷3和支承釘4限制工件五個自由度，另設置一防轉擋銷實現六點定位。在C處也加一支承。

方案III：工件以Ф26H7孔為主要定位基面，用長銷3和長條支承板5限制兩個自由度，限制工件六個自由度，其中繞z軸轉動的自由度被重復限制了，另設置一防擋銷。在C處也加一輔助支承。

比較以上三種方案，方案I中工件繞x軸轉動的自由度由E面限制，定位基準與設計基準不重合，不利于保證槽的中心平面與Ф26H7孔軸線的垂直度。方案II中雖然定位基準與設計基準重合，槽的中心平面與Ф26H7孔軸線的垂直度要求保證，但這種定位方式不利于工件的夾緊。由于輔助支承是在工件夾緊后才起作用，而施加夾緊力P時，支承釘4的面積太小，工件極易歪斜變形，夾緊也不可靠。方案III中雖是過定位，但若在工件加工工藝方案中，安排Ф26H7孔與E面在一次裝夾中加工，使Ф26H7孔與E面有較高的垂直度，則過定位的影響甚小。在對工件施加夾緊力P時，工件的變形也很小，且定位基準與設計基準重合。綜上所述，方案III較好。

計算定位誤差: 除槽寬14H11由銑刀保證外，本夾具要保證槽側面與E面的距離及槽的中心平面與Ф25H7孔軸線的垂直度，其它要求未注公差，因此只需計算上述兩項加工要求的定位誤： 3.2夾緊方案

根據工件夾緊的原則，除施加夾緊力外，還應在靠近加工面處增加一夾緊力，用螺母與開口墊圈夾壓在工件圓柱的左端面，而對著支撐板的夾緊機構可采用鉤形壓板，使結構緊湊，操作方便。3.3對刀方案

加工槽的銑刀需兩個方向對刀，故應采用直角對刀塊。3.4夾具體與定位鍵

為保證工件在工作臺上安裝穩定，應按照夾具體的高寬比不大于1.25的原則確定其寬度，并在兩端設置耳座，以便固定。為了使夾具在機床工作臺的位置準確及保證槽的中心平面與Ф26H7孔軸線垂直度要求，夾具體底面應設置定位鍵，定位鍵的側面應與長銷的軸心線垂直。4 銑槽組合夾具 4.1槽系列組合夾具概念

組合夾具的應用范圍十分的廣泛。它最適合于品種多、產品變化快、新產品試制和單件小批生產等場合，在批量生產也可以利用組合夾具代替臨時短缺的專用夾具，以滿足生產要求。用組合夾具元件可以組裝成各類機床夾具。數控機床和柔性制造單元的出現，更加推動了組合夾具技術的進步，擴大了組合夾具的應用范圍。

使用組合夾具，工件輪廓尺寸在一定范圍內不受形狀的限制。我國的槽系列組合夾具可以滿足普通機械制造廠的大部分零件的加工，其中6mm、8mm槽系列組合夾具主要適用于儀表制造行業的小型零件的加工。適用于各系列組合夾具的工件范圍見表4.1。

表4-1 各系列組合夾具的適用范圍

組合夾具元件的系列

可加工工件的最大外輪廓尺寸（mm）6mm系列，8mm系列

500×250×250 12mm系列

1500×1000×500 16mm系列

2500×2500×1000 應當指出，由于組合夾具有很大的機動性和靈活性，表4-1中所介紹的可加工工件的最大輪廓尺寸，僅是一般情況下的參考數據，通過熟練的組合技術，可用小尺寸系列的元件組裝成更大尺寸工件的組合夾具。此外，不同系列的組合夾具元件還可以通過過渡 元件共同組裝在一套組合夾具上，以達到縮小組合夾具尺寸和減輕組合夾具重量的目的。

4.2組合夾具元件的分類和編號

我國目前生產和使用的組合夾具多是槽系列的組合夾具，其元件間以鍵和鍵槽定位。用孔和圓銷定位的組合夾具稱為孔系列組合夾具，目前生產中亦有應用。下面主要介紹槽系列組合夾具元件。

根據連接螺栓直徑、支承截面尺寸和定位鍵槽尺寸，槽系列組合夾具分為三種：

1.16mm槽系列組合夾具，又稱大型組合夾具，用“D”表示。2.12mm槽系列組合夾具，又稱中型組合夾具，用“Z”表示

3.8mm和6mm槽系列組合夾具，又稱小型夾具，用“X”表示。

組合夾具元件的分類，主要根據元件的結構、形狀和用途而劃分的。按其用途不同，可分為八大類，參見表4.2。另有一類是組合夾具組裝工具和輔具。分別用表4-2表示。4.3夾具設計

毛坯為鑄造件，且對毛坯的結構工藝有一定的要求，其材料是HT200，生產類型為中批量生產，具體要求如下：

1).鑄件的壁厚要均勻，不應有較大的截面變化。2).鑄件的選材要合理，以便于鑄造。3).要設計合理的起模斜度，便于起模。4).鑄件要有圓角，不得出現尖角棱角等。

基面選擇是工藝規程設計的重要工作之一。基面選擇的正確與合理是加工質質量得到保證，生產率得以提高。6 總結

基于以上工作所建立的基于機床夾具的設計，可以給機床夾具設人員在對夾具進行設計時作為參考，避開繁瑣的建模工作，從而大大提高設計人員的工作效率，減少設計人員的工作量和勞動強度，縮短夾具的設計和開發周期，減少夾具設計中的成本費用，加快產品的更新速度。同時應用人機交互方法可以避免不必要的疏忽和錯誤，能在短時間內尋求最優設計結果，從而加快了設計速度，提高到了設計質量。

由于設計時間有限，該設計中的疏忽和缺陷在所難免，夾具設計中依然存在許多漏洞和不足之處，因此，在以后還需對該設計進行必要的修補和完善工作，望廣大同行多多批評、指正。參考文獻

[1] 楊 杰.基于WEB的夾具系統設計[J].煤礦機械，2004 [2] 馬賢智.夾具與附具標準應用手冊[M].北京:機械工業出版社，1996.[3] 許生蛟.組合夾具圖冊.上冊.北京:機械工業出版社，1996，12.[6] [4] 王光斗，王春福.機床夾具設計手冊.第三版.上海:上海科學技術出版社，2005 [5] 李德信，任建亭，等.Solid WorksV18基礎篇.北京:化學工業出版社，2007

第五篇：法蘭盤夾具設計.（范文模版）

目錄

一、序言.......................................................................................................................2

二、零件分析...............................................................................................................2

1零件的作用.........................................................................................................2 2零件的工藝分析.................................................................................................2

三、工藝規程設計.......................................................................................................3

1確定毛坯的制造形式.........................................................................................3 2基面的選擇.........................................................................................................3 3制定工藝路線.....................................................................................................3 4毛坯尺寸的確定與機械加工余量.....................................................................5 5確定各道工序的切削用量及基本工時.............................................................5

四、夾具的設計.........................................................................................................14 1問題的提出.......................................................................................................14 2夾具設計...........................................................................................................14 五、三維建模..............................................................................................................16

五、設計總結.............................................................................................................21

六、參考文獻.............................................................................................................22

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一、序言

機械制造裝備課程設計是在我們學完了大學的全部基礎課、技術基礎課、大部分專業課以及參加了生產實習之后進行的。這是我們在進行畢業設計之前對所學各課程的一次深入的綜合性的總復習，也是一次理論聯系實際的訓練，因此，它在我的大學生活中占有重要的地位。

通過本次課程設計，應該得到下述各方面的鍛煉：

1、能熟練運用機械制造課程中的基本理論以及在生產實習中學到的實踐知識，正確地解決一個零件在加工中的定位、夾緊以及工藝路線安排、工藝尺寸確定等問題，保證零件的加工質量。

2、提高結構設計的能力。通過設計夾具的訓練，應當獲得根據被加工零件的加工要求，設計出高效、省力、經濟合理而且能保證加工質量的夾具的能力。、學會使用手冊及圖表資料。掌握與本設計有關的各種資料的名稱、出處、能夠做到熟練運用。

此次設計的是CA6140車床法蘭盤及夾具設計。首先，對工件進行分析得出工藝路線；再著重進行夾具的設計，其中包括定位的設計、夾緊力的設計，夾緊和定位原件的選擇。

由于能力所限，設計尚存在許多不足之處，懇請老師予以指教。

二、零件分析

1、零件的作用

題目所給的零件是法蘭盤，為盤類零件，用于臥式車床上。車床的變速箱固定在主軸箱上，靠該法蘭盤定心。法蘭盤內孔與主軸的中間軸承外圓相配，外圓與變速箱體孔相配，以保證主軸三個軸承孔同心，使齒輪正確嚙合。

2、零件的工藝分析

法蘭盤零件，要求鉆孔Ф6和Ф4，保證尺寸28?0.3，進行夾具設計，生產批量為中批量生產。以零件心軸和一端面定位，夾緊另外一端面。用快換鉆套保證孔Ф6和Ф4的位置，即尺寸28?0.3。

三、工藝規程設計

1、確定毛坯的制造形式

零件材料是HT200。零件年產量是中批量,而且零件加工的輪廓尺寸不大,在考慮提高生產率保證加工精度后可采用鑄造成型，采用方法為砂模機器造型。零件形狀并不復雜，因此毛坯形狀可以與零件的形狀盡量接近。

2、基面的選擇

基面選擇是工藝規程設計中的重要工作之一。基面選擇得正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件的大批報廢，使生產無法正常進行。

（1）粗基準的選擇

按照有關粗基準的選擇原則（如果必須首先保證工件上欲加工表面與不加工表面之間的位置要求，則應以不加工表面為粗基準），現選擇Φ45外表面B為粗基準，利用三爪自定心卡盤加持最右端外圓Φ45，并且使卡盤端面緊靠右端面，這樣可以消除所有六個自由度，達到完全定位。

（2）精基準的選擇。主要應考慮基準重合的問題。當設計基準與工序基準不重合時，應該進行尺寸換算。

3、制定工藝路線

制定工藝路線應該使零件的加工精度（尺寸精度、形狀精度、位置精度）和表面質量等技術要求能得到合理的保證。在生產綱領已經確定為中批生量生產的條件下，可以考慮采用通用機床配以志用夾具，并盡量使工序集中來提高生產率。還應當考慮經濟效果，以便降低生產成本。

（1）工藝路線方案一

工序1粗車 Ф100mm柱體左右端面及外圓外圓留有余量。以右端Ф45 mm為粗基準。

工序2鉆、擴、粗鉸、精鉸 20mm孔至圖樣尺寸并車孔左端的倒角。工序3粗車Ф45，Ф90的外圓，粗車各端面，粗車Ф90的倒角，粗車3x2的槽，R5的圓角。以Ф20為精基準。

工序4 半精車Ф90外圓及各端面，車槽3×2，R5的圓角。工序5半精車Φ100左右端面及外圓，精車Ф100的左端面。工序6粗銑Ф90的左端面；粗銑、精銑 90柱體右側面。工序7鉆 4×Φ9孔。工序8 鉆Φ4孔，鉸Φ 6孔。

工序9磨削Φ100的右端面，Φ90外圓及左右端面，Φ45外圓。工序10 磨削外圓面 Φ100，Φ 90。

工序11刻字刻線。工序12鍍鉻。工序13 檢測入庫。

(2)工藝路線方案二

工序1鉆、擴、鉸Φ20的孔，以右端Φ45的外圓為粗基準。

工序2粗車Φ100外圓，B面，Φ90外圓及右側面，3x2槽，Φ45外圓。粗車零件左右端面

工序3粗車零件左右端面，并倒Φ20孔的倒角，以及零件右端45度倒角。工序4半精車Φ100外圓，Φ90外圓。工序5半精車零件左端面。

工序6精車Φ100外圓，并倒Φ100，Φ90的倒角。工序7精車零件右端面。

工序8粗銑Ф90的左端面；粗銑、精銑 90柱體右側面。工序9 鉆 4×Φ9孔。工序10鉆Φ4孔，鉸Φ 6孔。

工序11磨削Φ90外圓及右側Φ45外圓。工序12拋光B面。工序13刻字畫線。工序14鍍鉻。工序15檢測入庫。(3)工藝方案的比較與分析

上述兩種工藝方案的特點在于：方案二考慮以Φ20孔為精加工基準，而方案一則是從右端面開始加工到左端面，然后再鉆孔 Φ20mm，這時則很難保證其圓跳動的誤差精度等。因此決定選擇方案二作為加工工藝路線比較合理。

4、毛坯尺寸的確定與機械加工余量

由于本零件材料為灰鑄鐵，由《工藝手冊得》，毛坯為雙側加工，MA為G，加工精度為8到10級，這里選取9級。則，由《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-4得：

零件沿軸線方向的加工余量為：2x2.5mm=5mm Ф100徑向加工余量為6mm，軸向加工余量為2x2.5mm=5mm Ф90徑向加工余量為2x2.5mm=5mm，軸向加工余量為2x2.5mm=5mm Ф45徑向加工余量為2x2.5mm=5mm 由《機械零件工藝性手冊》表：2-64得：Ф100，Ф90柱體圓角為：R=2mm；右端Ф45的圓角為：R=4mm；

5、確定各道工序的切削用量及基本工時

工序1 ：鉆，擴，鉸Ф20孔 加工條件：

工件材料：HT200 硬度170—241HB，取190HB，機器砂型鑄造。加工要求：鉆，擴，鉸Ф20孔 機床：Z3040型搖臂鉆床(1)鉆 Ф18孔

1）刀具選擇：查《機械制造工藝設計簡明手冊》選用 18高速鋼錐柄標準花鉆。

2）切削用量選擇：查《切削用量手冊》得：f=0.70~0.86mm/r,再由《機械制造工藝設計簡明手冊》C365L 手冊》取V =13m/min，v??dwnw1000=18m/min。

車床進給量取f =0.76mm/r。查《切削用量簡明

?1000vns?dw=230r/min，按機床選取n =238r/m,故3)計算基本工時：T=（L+L1+L2）/(f×n)=0.66min。(2)擴Ф19.8 孔

1）刀具選擇：選用 19.8高速鋼錐柄擴孔鉆。

2）確定切削用量：查《切削用量簡明手冊》得：f=0.90~1.1mm/r,再由《機械制造工藝設計簡明手冊》C365L 車床進給量取f =0.92mm/r。擴孔時的切削速度，由《現代機械制造工藝流程設計實訓教程》得公式：vc擴=（1/2~1/3）vc鉆 查《切削用量簡明手冊》取VC =0.29m/s=17.4m/min，Vc=（1/2~1/3）VC =5.8~8.7m/min，ns?1000v?dw=93~140r/min，按機床選取n =136r/m,故v??dwnw1000=8.5m/min。

3)計算基本工時：T=（L+L1+L2）/(f×n)=(91+14+2)/(0.92×136)=0.86min。其中L=91，L1=14,L2=2。

(3)鉸Ф20

1）刀具選擇：20高速鋼錐柄機用鉸刀

2）確定切削用量：背吃刀量ap=0.12。由《切削用量簡明手冊》表2.11 f=1.3~2.5mm/r,取zvf=1.68由《切削用量簡明手冊》表

w2.30得

yv?cdT.axf=7.9m/min，ns?1000v?d=125.8 r/min按機床選取nw =136 mvvcv0pr/min。所以實際切削速度v??dwnw1000=8.54m/min。

3)計算基本工時：T=(L+L1+L2)/(f*n)=0.44min

工序2 ：粗車Ф100外圓、車B面，車Ф90外圓及右側面、3x2槽、Ф45外圓。

加工條件：

機床選擇：CA6140車床

刀具1：刀片材料YG6，刀桿尺寸BxH=16x25mm，r0?10o ?0?60 kr?600

?s??50 kr'?8o ?'0?5o ?e?0.5?1

刀具2：刀片材料為高速鋼，成型車刀，刀桿尺寸30x45 刀具3：刀片才；材料高速鋼，切斷車刀，刀桿尺寸16x25

（1）粗車Ф100外圓

1）選擇刀具：選擇刀具1 1)確定背吃刀量a 粗車的余量為1.5mm，一次走刀完成，即a =1.5mm。2)確定進給量：查《切削用量簡明手冊》：加工材料HT200、工件直徑100mm、切削深度a =1.5mm，則進給量為0.6~0.9 mm/r。再根據CA6140車床說明書，取 橫向進給量取f =0.86mm/r。選擇磨鈍標準及耐用度：根據《切削用量簡明手冊》表1.9，取車刀后面最大磨損量為0.8~1.0。焊接車刀耐用度T=60mm。

3)確定切削速度V ：根據《切削用量簡明手冊》vc?cvTm.axpfvyv=57.46 m/min，ns?1000v?dw=172 r/min。按CA6140車床轉速（《機械制造工藝設計簡明手冊》表4.2－8）選擇與172r/min相近似的機床轉速n =200r/min,則實際切削速度V = 66.6m/min。

4）計算基本工時：按《機械制造工藝設計簡明手冊》公式計算：T=0.149min。

（2）粗車 Ф90外圓

1）選擇刀具：用刀具2 2）確定背吃刀量：粗車外圓ap=1.1mm。

3)確定進給量：由《切削用量簡明手冊》HT200，刀桿尺寸16 x25，,工件直徑為Ф90mm，則f=0.6~0.9 mm/r。再根據CA6140車床說明書，取橫向進給量取f =0.86mm/r。由《切削用量簡明手冊》表1.9查取后刀面磨損最大限度為0.8~1.0，焊接耐用度T=60mm。

4)確定切削速度Vc：根據《切削用量簡明手冊》表1.27，vc?cvm/min

Tmv.axpyf=44

vns?1000v?dw=147.6 r/min，按CA6140車床轉速 選擇與157.5r/min相近似的機床轉速n =160r/min,則實際切削速度V =47.728 m/min。5)計算基本工時：T=（L+L1+L2+L3）×i/(f×n)=0.153min。

(3)粗車Ф45 外圓 選擇刀具1 1）確定切削深度：粗車外圓，一次走刀，則ap=1.1mm。

2)確定進給量：由《切削用量手冊》，HT200，刀桿尺寸16x 25，ap=1.1,工件直徑為Ф45mm，則f=0.4~0.5mm/r。再由《簡明手冊》表4.2—3查取f =0.45mm/r。

3)確定切削速度Vc：根據《切削用量手冊》表1.27查取：xfv?cT.amvyvcvp=62.7 m/min。

ns?1000v?dw=399 r/min按CA6140車床說明書，選擇與399r/min相近似的機床轉速n =400r/min,則實際切削速度V = 62.8m/min。4)計算基本工時：T=（L+L1+L2+L3）×i/(f×n)=0.286min。

(4)成型車刀加工B面

1）確定切削深度：一次走刀，則ap=2.5mm。T=120min 2)確定進給量：f=0.035~0.070mm/r。取f =0.050mm/r。

3)確定切削速度Vc：根據《切削用量手冊》表1.27查取：vc?cTvmxvyv=40.602 m/min.apfns?1000v?dw=121.987 r/min，按CA6140車床說明書，選擇與121.987r/min相近似的機床轉速n =125r/min,則實際切削速度V =41.605m/min。

4)計算基本工時：T=（L+L1+L2+L3）×i/(f×n)=11.04min。

(5)車Ф90右端面及3x2槽

1)確定切削深度：一次走刀，則ap=2.5mm。

2)確定進給量：由《切削用量手冊》表1.4，f=0.6~0.9mm/r。根據CA6140機床說明書（見《工藝手冊》表1.31）取f=0.86 mm/r。

3)確定切削速度Vc：根據《切削用量手冊》表1.27查取：vc?cTvmxvyv=13.965 m/min，.apfns?1000v?d=46.815 r/min。按CA6140車床說

w明書，選擇與46.815r/min相近似的機床轉速n =50r/min,則實際切削速度。V = 15.072m/min。

4)計算基本工時：T=（L+L1+L2+L3）×i/(f×n)=1.419min。

工序3粗車零件左右端面，并倒Ф20孔的倒角，零件右端45度倒角 加工條件：

機床選擇：CA6140車床

刀具1：刀片材料YG6，刀桿尺寸BxH=16x25mm，r0?10o ?0?60 kr?600

?s??5

0kr'?8o ?'0?5o ?e?0.5?1

(1)粗車零件左端面，即粗車Ф 100左端面 1）確定切削用量ap =1.1mm。

2)確定進給量：查《切削用量簡明手冊》：取進給量為0.6——0.9 mm/r。再根據CA6140車床說明書（見《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.31查取）進給量取f =0.86mm/r。根據《切削用量簡明手冊》表1.9，取車刀后面最大磨損量為0.8~1.0。焊接車刀耐用度T=60mm。

3)確定切削速度Vc ：根據《切削用量簡明手冊》表1.27vc?cvTmv.axpfyv=49.56 m/min

ns?1000v?dw=149 r/min。按CA6140說明書，選擇與149r/min相近似 的機床轉速n =160r/min,則實際切削速度V =53m/min。

4）計算基本工時：按《機械制造工藝設計簡明手冊》公式計算：T= 0.385min。

(2)粗車零件右端面

1）確定切削用量ap =2.5mm。

2)確定進給量：查《切削用量簡明手冊》：取進給量為0.4～0.5 mm/r。再根據CA6140車床說明書（見《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.31查取）進給量取f =0.45mm/r。根據《切削用量簡明手冊》，取車刀后面最大磨損量為0.8~1.0。焊接車刀耐用度T=60mm。

3)確定切削速度V ：根據《切削用量簡明手冊》表1.27m/min ?1000vvc?cvTmv.axpfyv=14 ns?dw=89r/min按CA6140說明書，選擇與89r/min相近似的機床轉速n =100r/min,則實際切削速度V =15.7m/min。

4）計算基本工時：按《機械制造工藝設計簡明手冊》公式計算：T= 0.674min

工序4半精車Ф100外圓、B面，Ф90外圓、Ф45外圓 機床選擇：CA6140車床

刀具1：刀片材料YG6，刀桿尺寸BxH=16x25mm，r?10 ??6 kr?60

0o000?s??50 kr?8o ??5 ?'o0e?0.5?1 刀尖圓弧半徑0.5mm。

(1)半精車Ф100外圓 用刀具1 1)確定背吃刀量：半車的余量為0.9mm，一次走刀完成，即a =0.9mm。2)確定進給量：查《切削用量簡明手冊》表1.6：加工材料HT200、工件直徑100mm、切削深度a =0.9mm，表面粗糙度為6.3，刀尖圓弧半徑0.5mm，則進給量為0.25~0.40 mm/r。再根據CA6140車床說明書，取橫向進給量取f =0.30mm/r。車刀耐用度T=60mm。

3)確定切削速度Vc ：根據《切削用量簡明手冊》表1.27vc?cvTmv.axpfyv=103.071 m/min

ns?1000v?dw=309.971 r/min。按CA6140車床轉速（《機械制造工藝設計簡明手冊》表4.2－8）選擇與309.871r/min相近似 的機床轉速n =320r/min,則實際切削速度V = 106.509m/min。

4）計算基本工時：按《機械制造工藝設計簡明手冊》公式計算：T=0.2.6min

(2)半精車 Ф90外圓 選擇刀具：用刀具1。1）確定背吃刀量： 半精車外圓ap=1.4mm。

2)確定進給量：由《切削用量簡明手冊》表1.6，HT200，刀桿尺寸16 x25，表面粗糙度為6.3，刀尖圓弧半徑0.5mm,工件直徑為Ф90mm，則f=0.25~0.40 mm/r。再根據CA6140車床說明書，取橫向進給量取f =0.30mm/r，車刀耐用度T=60mm。

3)確定切削速度Vc：根據《切削用量簡明手冊》表1.27，yv?cT.axf=103.071m/minn?1000v?d=353.719 r/min。按CA6140車床轉速 mvvcvpsw選擇與353.719r/min相近似的機床轉速n =400r/min,則實際切削速度V =116.557 m/min。

4)計算基本工時：T=（L+L1+L2+L3）×i/(f×n)=0.115min。

(3)半精車Ф45 外圓 選擇刀具1 1）確定切削深度：粗車外圓，一次走刀，則ap=1.4mm。

2)確定進給量：由《切削用量手冊》，HT200，刀桿尺寸16x 25，ap=1.1,工件直徑為Ф45mm，表面粗糙度為6.3，刀尖圓弧半徑0.5mm，則f=0.25~0.40mm/r。再由《簡明手冊》表4.2—3查取f =0.30mm/r。

3)確定切削速度V：根據《切削用量手冊》表1.27查取： yv?cT.axf=103.071 m/minnmvvcvps?1000v?dw=686.719r/min按CA6140車床說明書，選擇與686.719r/min相近似的機床轉速n =710r/min,則實際切削速度V = 107.457m/min。

4)計算基本工時：T=（L+L1+L2+L3）×i/(f×n)=0.246min。

工序5 半精車零件左端面，即Ф100左端面 加工條件：

機床選擇：CA6140車床

刀具1：刀片材料YG6，刀桿尺寸BxH=16x25mm，r?10 ?0?6 kr?60

o000?s??5 0 kr'?8o ??5 ?'o0e?0.5?1 刀尖圓弧半徑0.5mm。

(1)半精車Ф100左端面

1)確定背吃刀量：半精車的余量為0.9mm，一次走刀完成，即a =0.9mm。2)確定進給量：查《切削用量簡明手冊》表1.6：加工材料HT200、工件直徑100mm、切削深度a =0.9mm，表面粗糙度為6.3，刀尖圓弧半徑0.5mm，則進給量為0.25~0.40 mm/r。再根據CA6140車床說明書，取橫向進給量取f =0.30mm/r。車刀耐用度T=60mm。

3)確定切削速度V ：根據《切削用量簡明手冊》表1.27，vc?cvTmv.axpyf=103.071 m/min。nvs?1000v?dw=316.235 r/min。按CA6140車床轉速（《機械制造工藝設計簡明手冊》表4.2－8）選擇與316.235r/min相近似 的機床轉速n =320r/min,則實際切削速度V = 106.509m/min。

4）計算基本工時：按《機械制造工藝設計簡明手冊》公式計算：T=1.158min。

工序6 精車Ф100外圓，并倒Ф90，Ф100的倒角

1)確定背吃刀量a； 半車的余量為0.5mm，一次走刀完成，即a =0.5mm。2)確定進給量：查《切削用量簡明手冊》表1.6：加工材料HT200、工件直徑100mm、切削深度a =0.5mm，表面粗糙度為1.6，刀尖圓弧半徑0.5mm，則進給量為0.10~0.15 mm/r。再根據CA6140車床說明書，取橫向進給量取f =0.12mm/r。車刀耐用度T=60mm。

3)確定切削速度V ：根據《切削用量簡明手冊》表1.27，vc?cvTmv.axpyf=142.020 m/minnvs?1000v?dw=452.292 r/min按CA6140車床轉速的（《機械制造工藝設計簡明手冊》表4.2－8）選擇與452.292r/min相近似 機床轉速n =450r/min,則實際切削速度V = 141.3m/min。

4）計算基本工時：按《機械制造工藝設計簡明手冊》公式計算：T=0.315min。

工序7精車零件左端面，即Ф100左端面

1)確定背吃刀量：半車的余量為0.5mm，一次走刀完成，即a =0.5mm。2)確定進給量：查《切削用量簡明手冊》表1.6：加工材料HT200、工件直徑100mm、切削深度a =0.5mm，表面粗糙度為1.6，刀尖圓弧半徑0.5mm，則進給量為0.10~0.15 mm/r。再根據CA6140車床說明書，取橫向進給量取f =0.12mm/r。車刀耐用度T=60mm。

3)確定切削速度V： 根據《切削用量簡明手冊》表1.27，yv?cT.axf=142.020 m/min，ns?1000v?mvvcvpd=452.292 r/min按CA6140車床轉速

w（《機械制造工藝設計簡明手冊》表4.2－8）選擇與452.292r/min相近似 機床轉速n =450r/min,則實際切削速度V = 141.3m/min。的4）計算基本工時：按《機械制造工藝設計簡明手冊》公式計算：T=2.00min。

工序8粗銑Ф90左右側面，精銑Ф90右側面 加工條件：

機床的選擇：X62W，功率7.5KW，裝夾系統剛性好；

刀具的選擇：銑刀材料為YG6，由ap=8，ae=11～21mm，根據《工藝手冊》表3.1—28，銑刀選擇為80～110mm；由《切削手冊》表6---7選擇刀具如下：粗銑刀為粗齒圓柱形銑刀d?1000?0?12，??40，L?80，d?40，r?15，o0oo~45oo，Z=10；精銑刀為細齒圓柱形銑刀d??30~35oo?1000?，L?80，d?40，r0?15，?012，o，Z=14，圓柱銑刀壽命為180min。(1)粗銑左側面，粗銑刀具

1）切削用量：ap=8，ae=11mm，一次完成

2）確定進給量： 由《切削手冊》表3.5當機床X62W功率為5-10KW,采用YG6硬質合金材料加工鑄鐵取fz=0.14-0.24mm/z,取fz=0.24mm/z。

3）確定切削速度cv0vVc： 由《切削手冊》表

sw3,27，yqpv?cdtaxfauz=119.619m/minn?1000v?d=380.952r/min根據X61W機mpvvpzev床說明書(見《切削手冊》表4.2-39)取主軸轉速n =475r/min.則實際切削速度為Vc =149.15m/min當n =475r/min時,工作臺為每分鐘進給量是進給速度fm=fz×z×n機=0.24×10×475=1140mm/min.，X62W機床說明書(見《切削手冊》表3.23)取fm=950mm/min 4）計算基本工時：T=(L+L1)/fm=(38+5)/950=0.0453 min。

(2)粗銑右側面，粗銑刀具

1）切削用量：ap=8，ae=10mm，倆次完成。

2）確定進給量： 由《切削手冊》表3.5當機床X62W功率為5-10KW,采用YG6硬質合金材料加工鑄鐵取3)確定切削速度

fz=0.14-0.24mm/z,取

fz=0.24mm/z。

3,27，Vc ：由《切削手冊》表v?cdcvqv0ptaxfauzmpvyvpzev=160.952m/min

ns?1000v?dw=512.586r/min，根據X61W機床說明書(見《切削手冊》表4.2-39)取主軸轉速n =600r/min.則實際切削速度為Vc =188.4m/min，當n =600r/min時,工作臺為每分鐘進給量是進給速度fm=fz×z×n機=0.24×10×600=1440mm/min.，X62W機床說明書(見《切削手冊》表3.23)取fm=950mm/min。

4）計算基本工時：T=(L+L1)/fm=(48.2+5+38)/950=0.096 min。(3)精銑右側面 精銑刀具

1）切削用量： ap=8，ae=1mm，一次完成

2）確定進給量： 由《切削手冊》表3.5當機床X62W功率為5-10KW,采用YG6硬質合金材料加工鑄鐵取

fz=0.14-0.24mm/z,取

Vc:

fz=0.24mm/z。

3）確定切削速度由《切削手冊》表 3,27,vc?cvdq0vptaxfauzmpvyvpzev=404.312m/min,n?1000vs?dw=1287.618r/min根據X61W機床說明書(見《切削手冊》表4.2-39)取主軸轉速n =1180r/min.則實際切削速度為Vc 370.52m/min，當n =1180r/min時,工作臺為每分鐘進給量是進給速度fm=fz×z×n機=0.24×14×1180=2832mm/min.，X62W機床說明書(見《切削手冊》表3.23)取fm=1180mm/min。

4）計算基本工時：T=(L+L1)/fm=(48.2+5)/1180=0.0451min。

工序9鉆4×Ф9孔

1)刀具選擇：選用Ф9高速鋼,錐柄標準麻花鉆。選用Z525型搖臂鉆床。2）確定切削用量：4個孔共走四次刀。由《切削用量手冊》f=0.47—0.57mm/r,由鉆床取 f =0.40mm/r.由《切削用量手冊》，取V查=0.36m/s=21.6m/min，則n=764.331 r/min由鉆床說明書，取n機=850r/min,故。

3）計算基本工時：其中L1=8，L2=0，L=84，T= 4x0.047min=0.188min。

工序10鉆Ф 4mm孔，Ф鉸6mm孔 機床選擇：選用Z525型搖臂鉆床。(1)鉆Ф 4mm孔

1)刀具選擇：由《工藝手冊》選用 高速鋼錐柄標準花鉆。

2)確定切削用量：查《切削用量手冊》f=0.18～0.22mm/r,由鉆床取f=0.22mm/r.由《切削用量手冊》取V =0.46m/s=27.6m/min=197r/m，由Z525鉆床取n =1700r/min.，故Vc=21m/min。

3)基本工時：L1=10，L2=0，L=12.5，T= 0.07min。(2)鉸 Ф6孔

1）刀具選擇：6高速鋼錐柄機用鉸刀，刀具磨鈍標準為0.4—0.6,耐用度T=60min。

2）確定切削用量：加工余量為2mm,故背吃刀量asp=1mm。查《切削用量手冊》f=0.27—0.33mm/r，由《工藝手冊》f=0.26mm/r。

(3)確定切削速度：計算切削速度vc?(cvdTafm0pzvxvyv其中KV=1，)kv，CV=15.6,ZV=0.2,XV=0.1,YV=0.5,m=0.3，V = 0.21m/s=12.8m/min，n = 679r/min，取 n =670，V =8.415 m/min。

3）基本工時：其中L1=10，L2=2，L=7，T= 0.109min。

工序11 磨削Ф90外圓以及零件右端Ф45外圓

1)選擇砂輪：WA46KV6P350x40x12。

2)切削用量的選擇：砂輪轉速n砂=1500 r/min，v砂=27.5m/s。軸向進給量fa=0.5B=20mm，工件速度Vw=10m/min，徑向進給量fr=0.015mm/（雙行程）3)切削工時：加工Ф90外圓 圓

t1?2LbzbK1000vffar=0.819min，加工Ф45外t 1?2LbzbK1000vffar=1.606min。

工序12拋光B面 工序13刻線、刻字 工序14鍍鉻 工序15檢測入庫

四、夾具的設計 1問題的提出

本夾具用來鉆Ф4和Ф6的孔，有一定的公差要求，但同時應考慮提高生產率；因此設計時，對本夾具有一定的形位要求，還應裝夾方便。本夾具使用在Z525型搖臂鉆床上，選用螺旋夾緊。

2、夾具設計

(1)定位和夾緊方案的選擇：

由法蘭盤零件的特征，采用一銷一端面的定位方式，因此用一心軸和一端面的方式定位法蘭盤，經過定位后的法蘭盤已經限制了五個自由度，在零件的Ф100平面用螺旋夾緊方式夾緊。

（2）切削力及夾緊力計算 1)切削力的計算： 軸向力：其中：

zF.yF.(N)F?9.81cFd0fkF。

cF?42.7d0?

4f?0.22

kF?0.9

zF?1.0

yF?0.8 則：F?449.3N8 2扭矩:

zM.yM.M?9.81cM.d0fkmM，其中：c?0.021

zM?2.0

yM?0.8kM?0.87

則：M?0.884N*m 2）夾緊力的計算：

由《機床夾具設計手冊》表1-2-20，查得：當D=32，d=8，e=1.7，Ⅲ型，得夾緊力為W0=3680（N）

3）切削力與夾緊力比較

由夾具結構知，軸向力與夾緊力垂直，欲使夾具安全工作，夾緊力產生的摩擦力必須大于軸向力。一般鋼鐵接觸面的摩擦系數為：0.1～0.15。此處取小值0.1。則F總=2f=2×368=736>449.238所以安全。由于鉆頭直徑為Ф4，所以產生的扭矩非常小，夾具可安全工作。五、三維建模

4.1夾具體三維建 模的最后效果

4.2鉆模板三維建模的最后效果

4.3定位套三維建模的最后效果

4.4加長快換鉆套三維建模的最后效果

4.5支承釘三維建模的最后效果

4.6六角螺桿三維建模的最后效果

4.7夾具總裝備三維建模的最后效果

4.8夾具總裝備爆炸后三維建模的最后效果