拔叉夹具设计

拔叉夹具设计系部：学生姓名：专业班级：学号：指导教师：2012年3月20日声明本人所呈交的拔叉夹具设计，是我在指导教师的指导和查阅相关著作下独立进行分析研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。作者签名：日期：2012年3月20日【摘要】夹具是最复杂和专用化程度最高的工艺设备之一，夹具设计是一个高度依赖经验的设计，一般都是通过调整已有相似的夹具来获得新夹具的设计，很少从头做起。本文设计了一拨叉专用夹具。本文详细说明了专用夹具的地位和作用，明确了拨叉必须达到一定精度的原因，概述了夹具的重要性以及设计夹具时需注意的几个方面。并对零件图纸进行分析，根据生产需要，按照加工的要求，进行夹具的设计。首先确定了夹具的形式和组成，其次分析了夹具定位和夹紧的情况，计算加工时工件的夹紧力与切削力的关系，判断初步的设计是否符合要求。然后对夹具的外形尺寸、配合尺寸及公差进行计算，根据需要选择标准零件。最后进行误差分析。形成误差的因素有很多，需一一分开仔细，这样才能最终确定本设计的夹具是否满足加零件加工的要求。通过实际应用表明，该夹具能很好的完成既定任务，具备较好的实用性。【关键词】：定位；夹紧；夹具设计；加工工序目录引言............................................................................................................................................1一、零件分析............................................................................................................................2二、定位基准的选择................................................................................................................2（一）工件定位基准的选择.................................................................................................................2（二）拨叉的定位基准.........................................................................................................................4三、夹具设计............................................................................................................................4（一）钻床夹具的特点.........................................................................................................................4（二）机床夹具的组成.........................................................................................................................5（三）工件的定位方法.........................................................................................................................6（四）工件的定位元件.........................................................................................................................7（五）定位误差的分析与计算.............................................................................................................8（六）夹紧机构的分析与夹紧力的计算.............................................................................................9总结..........................................................................................................................................13参考文献..................................................................................................................................14谢辞..........................................................................................................................................15附录一：拨叉夹具装配图......................................................................................................16附录二：拨叉夹具设计元件..................................................................................................18-1-引言无论是在传统制造业还是现代柔性制造系统中，为了保证工件的加工表面相对其他表面的尺寸和位置精度，加工前都需要在机床上对工件进行定位和夹紧。根据工件的加工精度要求和加工批量的不同，通常可采用找正装夹和夹具装夹两种方法。找正装夹能较好地适应工序或加工对象的变换，夹具结构简单，但生产率低，劳动强度大，加工精度低，多用于单件、小批量生产中。然而，随着生产的发展，对产品的数量和质量的要求日益提高，推动了机床夹具的发展。夹具因需要一定的生产成本和准备周期，故广泛用于成批、大量生产。夹具是各类工具中最复杂和专用化程度最高的工艺设备之一，夹具设计在制造系统中占据着极其重要的地位，它直接影响零件的加工质量、生产效率和制造成本，因而夹具被认为是工艺过程中最活跃的因素之一，制造业中非常重视对夹具的研究。随着工件结构和尺寸参数、加工精度以及生产方式的不同，机床夹具的结构、种类和通用化程度也就有所不同，主要类型有：通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合夹具、拼装夹具、相变式夹具和适应性夹具。尽管机床夹具各式各样、互不相同，但可以从不同的夹具结构类型中概括出一般夹具所普遍共有的结构组成部分：定位元件、夹紧元件、夹具体、引导装置和其他装置。-2-一、零件分析如图1-1所示的拨叉零件图，材料为QT40-17，毛坯为精铸件，要在其上钻M8的螺纹底孔，要求设计大批量生产时所需的钻夹具，所需的夹具必须控制六个自由度不能有过定位。下面我们先对其拨叉做一些剖析。图1-1拨叉零件图该零件圆柱长度方向尺寸01.0-40mm的两端面、内径尺寸24ΦH7mm以及外径尺寸36Φmm均已加工好。本工序的加工要求是：底孔中心与左端面的距离为141.0±mm。拟定加工工艺路线工序：工序Ⅰ钻M8的螺纹孔工序Ⅱ攻螺纹孔二、定位基准的选择（一）工件定位基准的选择1.六点定则任何一个自由刚体，在空间均有六个自由度，即沿空间坐标轴X、Y、Z三个方向的移动和绕此三坐标轴的转动。工件定位的实质就是限制工件的自由度。由此可见，工件安装时主要紧靠机床工作台或夹具上的这六个支承点，它的六个自由度即全部被限制，工件便获得一个完全确定的位置。工件定位时，用合理分布的六个支承点与工件的定位基准相接触来限制工件的六个-3-自由度，使工件的位置完全确定，称为“六点定则”。六点定则是工件定位的基本法则，用于实际生产时，起支承作用的是一定形状的几何体，这些用来限制工件自由度的几何体就是定位元件。如图2-1所示。图2-1物体在空间具有六个自由度2.完全定位、不完全定位和欠定位加工时，工件的六个自由度被完全限制了的定位称为完全定位。但生产中并不是任何工序都需要采用完全定位的。究竟应该限制几个自由度和哪几个自由度，应由工件的加工要求决定。例如在一个长轴上铣一个两头不通的键槽，加工要求除了键槽本身的宽度、深度和长度外，还需保证槽距轴端的尺寸及槽对外圆轴线的对称度。此时绕工件轴线转动的自由度就不必限制而只要限制五个自由度即行了。工件的六个自由度没有被完全限制的现象称为不完全定位。在平面磨床上磨削平板零件的平面也是不完全定位的一个例子。在满足加工要求的前提下，采用不完全定位是允许的。但是根据加工要求应该限制的自由度而没有限制是不允许的，它必然不能保证加工要求，这种现象称为欠定位。3.过定位现象工件的某个自由度被重复限制的现象称为过定位。一般情况下应当尽量避免过定位。但是，在某些条件下，过定位的现象不仅允许，而且是必要的。此时应当采取适当的措施提高定位基准之间及定位元件之间的位置精度，以免产生干涉。如车削细长轴时，工件装夹在两顶尖间，已经限制了所必须限制的五个自由度（除了绕其轴线旋转的自由度以外），但为了增加工件的刚性，常采用跟刀架，这就重复限制了除工件轴线方向以外的两个移动自由度，出现了过定位现象。此时应仔细地调整跟刀架，使它的中心尽量与顶尖的中心一致。定位基准的选择。粗基准：未加工的毛坯表面。精基准：已加工的表面。考虑因素：加工面——不加工面。加工面——待加工面。加工面——定位基准之间的位置关系及夹具结构、定位装夹等要求。粗基准的选择：余量均匀原则，重要表面；要求高的孔；导轨表面。（粗基准只能有效）使用一次原则：-4-某一自由度只能实际使用一次，使用但不用来限制自由度不计算。粗基准平整光洁，定位可靠原则。精基准的选择。基准重合原则：定位基准与设计基准重合定位尺寸：设计基准与定位基准之间的尺寸基准不重合误差大小等于定位尺寸的公差（定位尺寸与工序尺寸同向时大小等于定位尺寸公差在工序尺寸方向上的投影（不同向时）。粗、精准选择要点：精基准考虑的重点是如何减小误差，提高定位精度；粗基准考虑的重点是加工面有足够的余量，加工面与不加工面的尺寸，位置精度，提供精基准。粗、精基准选择的各条原则，从不同方面提出的要求，在具体使用时常常会互相矛盾，必须结合具体的生产条件进行分析，抓住主要矛盾，灵活选用这些原则。（二）拨叉的定位基准根据本工序的加工要求，工件定位时需要限制六个自由度，即为全定位。为此以圆柱端面和圆柱内孔以及拔叉侧坂定位，其中圆柱端面限制三个自由度，圆柱内孔限制两个自由度，拔叉侧面限制一个自由度，具体定位如图2-2所示。图2-2工件定位基准的选择三、夹具设计（一）钻床夹具的特点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。它的主要作用是：可靠地保证工件的加工