畢業(yè)設(shè)計 --微型電機軸軸端扁部加工夾具設(shè)計——彈性件夾緊夾具設(shè)計

1、<p>　　畢業(yè)設(shè)計(論文)任務書</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告</p><p>　　注：1. 開題報告應根據(jù)教師下發(fā)的畢業(yè)設(shè)計（論文）任務書，在教師的指導下由學生獨立撰寫，在畢業(yè)設(shè)計開始后三周內(nèi)完成；</p><p>　　2．設(shè)計的目的及意義至少800字，基本內(nèi)容和技術(shù)方案至少400字；</p><p>　　3．指

2、導教師意見應從選題的理論或?qū)嶋H價值出發(fā)，闡述學生利用的知識、原理、建立的模型正確與否、學生的論證充分否、學生能否完成課題，達到預期的目標。</p><p><b>　　鄭 重 聲 明</b></p><p>　　本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標注引用的內(nèi)容外，本論文不包括任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成

3、果作品。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。</p><p>　　本人簽名： 日期： </p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要1</b></p><p>　　A

4、BSTRACT2</p><p><b>　　1 緒論3</b></p><p>　　1.1 微電機的發(fā)展概述3</p><p>　　1.2 夾具的發(fā)展趨勢4</p><p>　　1.3 本課題的研究內(nèi)容5</p><p>　　2 夾具方案分析與選擇6</p><p

5、>　　2.1 徑向定位分析6</p><p>　　2.1.1 V形塊定位誤差產(chǎn)生原因的分析6</p><p>　　2.1.2 V形塊定位誤差的計算7</p><p>　　2.1.3 兩垂直平面定位誤差分析10</p><p>　　2.2 軸向定位分析11</p><p>　　2.3 夾緊方案分析12&

6、lt;/p><p>　　2.4 裝夾方案分析13</p><p><b>　　3 夾具設(shè)計13</b></p><p>　　3.1 定位基準的選擇13</p><p>　　3.2 夾緊力的確定14</p><p>　　3.3 定位誤差分析14</p><p>　　3.

7、3.1 采用兩相互垂直平面徑向定位的定位誤差分析15</p><p>　　3.3.2 采用擋板軸向定位的定位誤差分析15</p><p>　　3.3.3 采用一面兩銷定位誤差分析15</p><p>　　3.3.4 夾具設(shè)計及操作的簡要說明16</p><p>　　4 主要零件設(shè)計16</p><p>　　4

8、.1 夾具體設(shè)計16</p><p>　　4.2 塑料板設(shè)計18</p><p>　　4.3 其他主要零件設(shè)計19</p><p><b>　　總 論20</b></p><p><b>　　參考文獻21</b></p><p><b>　　致

9、 謝22</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本設(shè)計分析了微電機軸的結(jié)構(gòu)特點 ,并針對其軸尺寸小 ,裝夾比較困難的問題設(shè)計了高效率的銑削微電機軸端扁部的工裝 ,解決了實際生產(chǎn)中的技術(shù)難點.</p><p>　　定位誤差分析與確定是機械加工工藝規(guī)程設(shè)計中不可或缺的重要內(nèi)容，定位誤差的確定恰當

10、與否直接影響加工質(zhì)量、工藝性和生產(chǎn)成本。軸端扁部作為零件設(shè)計和機械加工的典型形面，其尺寸位置定位誤差的確定具有代表性。本設(shè)計為了保證軸端扁部的高度尺寸，比較了V形塊定位和兩相互垂直平面定位兩種定位方案時軸端扁部尺寸的定位誤差和方案的優(yōu)劣，最終采用兩相互垂直平面進行徑向定位。這種徑向定位方式的好處是能是定位基準和設(shè)計基準重合，保證軸端扁部的高度尺寸不超差。在剛性壓板下墊一層彈性材料構(gòu)成組合壓板，并采用手動加緊方式實施夾緊。</p&g

11、t;<p>　　關(guān)鍵詞：微電機軸；工裝；兩相互垂直平面；組合壓板</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　The present study analyzed the structure characteristic of the micro motor shaft,designed the fixture of mil

12、ling micro motor shaft for its technical demands and high efficiency,and resolved technical difficulties in the practical production.</p><p>　　The analysis and determination of locating errors are an indispe

13、nsable and important task in the design of process planning for mechanical components. Determination of the locating errors has direct influence on the quality, manufactureability, and cost, of the component.Key-seat, wi

14、th its typical surfaces and shapes, gains its representativeness in the locating error calculations.The design dimensions in order to ensure the high groove,V-block location, and two mutually upright flat location fo<

15、/p><p>　　Key words: micro-motor; fixture; two mutually upright flat location; </p><p>　　Combination plate </p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　微電機綜合了電機、微電子、電力電子、計算機、

16、自動控制、精密機械、新材料等多門學科的高新技術(shù)行業(yè)，尤其是電子技術(shù)和新材料技術(shù)的應用促進了微特電機技術(shù)進步。微電機制造工序多，涉及精密機械、精細化工、微細加工、磁材料處理、繞組制造、絕緣處理等工藝技術(shù)，需要的工藝裝備數(shù)量大、精度高。出于經(jīng)濟效率的考慮，企業(yè)組織微電機生產(chǎn)一般為大批量生產(chǎn)，但微電機軸加工的技術(shù)要求比較高，更由于其尺寸較小，在加工時對其實施裝夾比較困難，不容易保證技術(shù)要求。對軸端臺肩面的銑削和磨削加工，由于尺寸和位置精度要求

17、較高，用一般的裝夾方式不容易保證。因此，設(shè)計制造裝夾方便、可靠、高效的銑削（或磨削）夾具是大批大量生產(chǎn)微電機軸的重要保證。</p><p>　　1.1 微電機的發(fā)展概述</p><p>　　世界經(jīng)濟在不斷發(fā)展，人們生活水平在不斷提高，微特電機作為不可缺少的基礎(chǔ)機電產(chǎn)品，它既有低、中檔、低投資的勞動密集型產(chǎn)品，又有采用先進制造技術(shù)、新興電子技術(shù)和新材料技術(shù)應用相結(jié)合的高投資技術(shù)密集型產(chǎn)品，并

18、已融入生產(chǎn)和銷售的全球化。</p><p>　　日本在AV、OA用微特電機輕、薄、小型化家電、空調(diào)用微特電機高效率化、靜音化、工業(yè)伺服用微特電機高性能化諸方面進行了大量研發(fā)工作，在世界上處于領(lǐng)先地位，其產(chǎn)品技術(shù)含量大，占據(jù)了世界高檔微特電機的絕大部分市場。 我國微電機行業(yè)創(chuàng)建于20世紀50年代末期，從為滿足國防武器裝備需要開始，經(jīng)歷了仿制、自行設(shè)計和研究開發(fā)的階段，至今已有40余年的發(fā)展歷史，已形成產(chǎn)品開

19、發(fā)、規(guī)?；a(chǎn)和關(guān)鍵零部件、關(guān)鍵材料、專用制造設(shè)備、測試儀器配套的完整的工業(yè)體系。據(jù)統(tǒng)計，我國微電機生產(chǎn)及配套廠家在1000家以上，從業(yè)人員超過10萬人，工業(yè)總產(chǎn)值超過100億元。微電機行業(yè)已成為國民經(jīng)濟和國防現(xiàn)代化建設(shè)中不可缺少的一個基礎(chǔ)產(chǎn)品工業(yè)。</p><p>　　自20世紀80年代以來，微特電機的國內(nèi)需求在不斷增長。我國已引進50余條生產(chǎn)線，實現(xiàn)25個大類、60個系列、400個品種、2000個規(guī)格微特電機

20、大批量、規(guī)?；a(chǎn)。主要產(chǎn)品是有刷永磁直流電動機、小功率交流電動機、交直流串激電動機、罩極電動機、步進電動機、振動電機(手機用)等?！　?999年我國微特電機產(chǎn)量約30億臺，其中民營和國企的產(chǎn)量約2.5億臺，獨資企業(yè)的產(chǎn)量約12億臺，香港地區(qū)的產(chǎn)量約14億臺(德昌公司12億臺)，臺灣地區(qū)的產(chǎn)量約1.8億臺。2000年生產(chǎn)量約39億臺，占全球總產(chǎn)量的60％。　　技術(shù)含量高的微特電機，如精密無刷電動機、高速同步電動機、高精度步進電動機、

21、片狀繞組無刷電動機、高性能伺服電動機以及新原理新結(jié)構(gòu)超聲波電動機國內(nèi)尚未形成商品化或批量生產(chǎn)能力。所以國內(nèi)對高精密微特電機還依賴進口。據(jù)海關(guān)統(tǒng)計，1995~2000年年均用匯增長26.9％，2001年雖然增加4.81％，還達11.97億美元。</p><p>　　微電機主要應用于三個領(lǐng)域：</p><p>　　運動機械 無特殊控制要求的驅(qū)動場合作為運動機械負載的動力源。</p>

22、;<p>　　音響設(shè)備 例如，在盒式錄像機中，微特電機既是磁鼓組件的關(guān)鍵元件，又是其主導軸驅(qū)動、收供帶和磁帶盒的自動裝載以及磁帶張力控制的重要元件。</p><p>　　自動化設(shè)備 辦公自動化設(shè)備、計算機外部設(shè)備和工業(yè)自動化設(shè)備。如磁盤驅(qū)動器、復印機、數(shù)控機床、機器人等都應用了微電機。</p><p>　　1.2 夾具的發(fā)展趨勢</p><p>　

23、　夾具是機械加工不可缺少的部件，在機床技術(shù)向高速、高效、精密、復合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾具技術(shù)正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟方向發(fā)展。</p><p><b>　　1） 高精</b></p><p>　　隨著機床加工精度的提高，為了降低定位誤差，提高加工精度，對夾具的制造精度要求更高。高精度夾具的定位孔距精度高達±5μm，夾具支承面的垂直

24、度達到0.01mm/300mm，平行度高達0.01mm/500mm。德國demmeler(戴美樂)公司制造的4m長、2m寬的孔系列組合焊接夾具平臺，其等高誤差為±0.03mm；精密平口鉗的平行度和垂直度在5μm以內(nèi)；夾具重復安裝的定位精度高達±5μm；瑞士EROWA柔性夾具的重復定位精度高達2~5μm。機床夾具的精度已提高到微米級，世界知名的夾具制</p><p>　　造公司都是精密機械制造企

25、業(yè)。誠然，為了適應不同行業(yè)的需求和經(jīng)濟性，夾具有不同的型號，以及不同檔次的精度標準供選擇。</p><p><b>　　2） 高 效</b></p><p>　　為了提高機床的生產(chǎn)效率，雙面、四面和多件裝夾的夾具產(chǎn)品越來越多。為了減少工件的安裝時間，各種自動定心夾緊、精密平口鉗、杠桿夾緊、凸輪夾緊、氣動和液壓夾緊等，快速夾緊功能部件不斷地推陳出新。新型的電控永磁夾具，

26、加緊和松開工件只用1~2秒，夾具結(jié)構(gòu)簡化，為機床進行多工位、多面和多件加工創(chuàng)造了條件。為了縮短在機床上安裝與調(diào)整夾具的時間，瑞典3R夾具僅用1分鐘，即可</p><p>　　完成線切割機床夾具的安裝與校正。采用美國Jergens(杰金斯)公司的球鎖裝夾系統(tǒng)，1分鐘內(nèi)就能將夾具定位和鎖緊在機床工作臺上，球鎖裝夾系統(tǒng)用于柔性生產(chǎn)線上更換夾具，起到縮短停機時間，提高生產(chǎn)效率的作用。</p><p&g

27、t;<b>　　3） 模塊、組合</b></p><p>　　夾具元件模塊化是實現(xiàn)組合化的基礎(chǔ)。利用模塊化設(shè)計的系列化、標準化夾具元件，快速組裝成各種夾具，已成為夾具技術(shù)開發(fā)的基點。省工、省時，節(jié)材、節(jié)能，體現(xiàn)在各種先進夾具系統(tǒng)的創(chuàng)新之中。模塊化設(shè)計為夾具的計算機輔助設(shè)計與組裝打下基礎(chǔ)，應用CAD技術(shù)，可建立元件庫、典型夾具庫、標準和用戶使用檔案庫，進行夾具優(yōu)化設(shè)計，為用戶三維實體組裝夾具。

28、模擬仿真刀具的切削過程，既能為用戶提供正確、合理的夾具與元件配套方案，又能積累使用經(jīng)驗，了解市場需求，不斷地改進和完善夾具系統(tǒng)。組合夾具分會與華中科技大學合作，正在著手創(chuàng)建夾具專業(yè)技術(shù)網(wǎng)站，為夾具行業(yè)提供信息交流、夾具產(chǎn)品咨詢與開發(fā)的公共平臺，爭取實現(xiàn)夾具設(shè)計與服務的通用化、遠程信息化和經(jīng)營電子商務化。</p><p><b>　　4） 通用、經(jīng)濟</b></p><p&

29、gt;　　夾具的通用性直接影響其經(jīng)濟性。采用模塊、組合式的夾具系統(tǒng)，一次性投資比較大，只有夾具系統(tǒng)的可重組性、可重構(gòu)性及可擴展性功能強，應用范圍廣，通用性好，夾具利用率高，收回投資快，才能體現(xiàn)出經(jīng)濟性好。德國demmeler(戴美樂)公司的孔系列組合焊接夾具，僅用品種、規(guī)格很少的配套元件，即能組裝成多種多樣的焊接夾具。元件的功能強，使得夾具的通用性好，元件少而精，配套的費</p><p>　　用低，經(jīng)濟實用才有推

30、廣應用的價值。專家們建議組合夾具行業(yè)加強產(chǎn)、學、研協(xié)作的力度，加快用高新技術(shù)改造和提升夾具技術(shù)水平的步伐，創(chuàng)建夾具專業(yè)技術(shù)網(wǎng)站，充分利用現(xiàn)代信息和網(wǎng)絡技術(shù)，與時俱進地創(chuàng)新和發(fā)展夾具技術(shù)。主動與國外夾具廠商聯(lián)系，爭取合資與合作，引進技術(shù)，這是改造和發(fā)展我國組合夾具行業(yè)較為行之有效的途徑。</p><p>　　機床夾具是在機床上裝夾的一種裝置，其作用是使工件相對于機床和刀具有一個正確的位置，并在加工過程中保持這個位置

31、不變。機床夾具的設(shè)計需要我們綜合運用所學知識，根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點和產(chǎn)品的加工要求，進行加工工藝規(guī)程和夾具的設(shè)計。機床夾具是保證機械產(chǎn)品質(zhì)量高、數(shù)量多、成本低的一種極重要的工藝裝備。其主要功能如下：</p><p><b>　　1） 保證加工質(zhì)量</b></p><p>　　使用機床夾具的首要任務是保證加工精度，特別是保證被加工面與定位面之間以及被加工表面相互之間的位置

32、精度。使用機床夾具后，這種這種精度主要靠家具和機床來保證，不再依賴于工人的技術(shù)水平。</p><p>　　2） 提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本</p><p>　　使用夾具后可減少劃線、找正等輔助時間，且易實現(xiàn)多件、多工位加工。在現(xiàn)代機床夾具中，廣泛采用氣動、液動等機動夾緊裝置，可使輔助時間進一步減少。</p><p>　　3） 擴大機床工藝范圍</p>

33、<p>　　在機床上使用夾具可使加工變得方便，并可擴大機床的工藝范圍。例如，在車床或鉆床上使用鏜模，可以代替鏜床鏜孔。又如，使用靠模夾具，可在車床或銑床上進行仿行加工。</p><p>　　4） 減輕工人勞動強度，保證安全生產(chǎn)。</p><p>　　1.3 本課題的研究內(nèi)容</p><p>　　微電機在運動機械、音響設(shè)備、自動化設(shè)備等行業(yè)應用的范圍廣，數(shù)量

34、多，因此微電機軸對微電機的性能具有十分重要的意義。長期以來，微電機軸軸端扁部加工的夾具一直采用V型塊進行徑向定位。采用V型塊定位的方案在實際加工時由于工件的尺寸和形狀誤差，V形塊的制造和安裝誤差，包括夾角誤差、對稱度誤差等，而這些誤差的綜合不是簡單的代數(shù)加減，而是矢量方式的疊加，導致產(chǎn)品經(jīng)常超差，影響產(chǎn)品生產(chǎn)效率和成本。為避免產(chǎn)品經(jīng)常性超差，則需改進微電機軸的定位方式。通過對微電機軸軸端扁部的分析，采用兩相互垂直的平面定位，可保證定位基

35、準和設(shè)計基準重合，減少定位誤差，為提高生產(chǎn)率，將多個相互垂直的平面組合在一起，并采用彈性材料進行夾緊。采用這種方案，可避免產(chǎn)品的經(jīng)常性超差，提高生產(chǎn)效率。夾緊時為了避免剛性壓板壓傷工件，采用彈性壓板進行多點浮動夾緊。</p><p>　　2 夾具方案分析與選擇</p><p>　　對于該微電機軸（見圖1），所用材料為，軸向設(shè)計基準為右斷面，設(shè)計尺寸為，徑向設(shè)計基準為外圓下母線，設(shè)計尺寸為。

36、根據(jù)基準重合原則，應選擇軸的右端面和下母線為定位基準。</p><p>　　圖1 微電機軸尺寸簡圖</p><p>　　2.1 徑向定位分析</p><p>　　定位誤差就是工件在家具中定位時產(chǎn)生的誤差，夾具的定位誤差要在進行定位基準選擇之前進行分析，以便考慮如何選擇，基準安裝是定位定位和夾緊2個動作的綜合，因此安裝誤差就包括定位誤差和夾緊誤差。定位誤差按產(chǎn)生原因

37、分析包括以下種類的誤差：</p><p>　　基準位移誤差：零件定位基準不準確造成的誤差，夾具定位基準不準確造成的誤差。</p><p><b>　　基準不重合誤差。</b></p><p>　　由上面分析看出，基準位移誤差是由兩個方面的原因造成的，其一是零件定位基準，如用長銷或短銷定位，零件的孔徑總是有偏差，一批零件中，該孔徑有一定的公差，因

38、此每個零件的定位情況就有所不同，其二是夾具定位元件不準確造成，既銷子本身的偏差造成誤差，基準不重合誤差就是定位基準與工序基準不重合造成的誤差，由于在加工中常采用調(diào)整法加工來獲得加工尺寸，經(jīng)常會產(chǎn)生這種誤差。</p><p>　　對于軸類零件典型的定位方案有：心軸定位、V形塊定位、兩相互垂直平面定位。但對于微電機軸，軸徑較小，不宜采用心軸定位。根據(jù)微電機軸的尺寸，采用V型塊或相互垂直平面進行徑向定位較為合適。<

39、;/p><p>　　2.1.1 V形塊定位誤差產(chǎn)生原因的分析</p><p>　　V形塊是使用最廣泛的外圓徑向定位元件，使用V形塊產(chǎn)生定位誤差的主要原因有工件的尺寸和形狀誤差，V形塊的制造和安裝誤差，包括夾角誤差，對稱度誤差等。工件的定位誤差是以上幾種誤差綜合作用的結(jié)果，而且這些誤差的綜合不是簡單的代數(shù)加減，而是矢量方式的疊加，其原因是各種誤差具有一定的方向性。例如對圖2所示的零件，在加工時采

40、用V形塊定位所產(chǎn)生的定位誤差進行分析計算，得到加工類似零件、類似工序的綜合定位誤差計算公式，根據(jù)零件的加工要求，就是在圖示的圓柱端面上加工一個孔，孔中心距圓柱中心距離為±△，采用圖2所示的這種定位方法引起的定位誤差在和方向存在，分別為,,在這2個方向的誤差都影響該工序的加工精度，所以對各項誤差計算時均分解為和兩個方向，這樣再進行誤差綜合時就可以變矢量運算為代數(shù)加減，便于對V形塊各項誤差進行綜合。</p><

41、p>　　圖2 工件以外圓在V形塊上定位</p><p>　　2.1.2 V形塊定位誤差的計算</p><p>　　1） 基準不重合誤差</p><p>　　如圖2所示，由于設(shè)計基準為工件外圓中心，用V型塊定位時，定位基準是點（其中為工件定位基準的直徑公差），因此基準不重合誤差為尺寸的變化量為：</p><p>　　(方向向左)

42、 （1）</p><p>　?。ǚ较蛳蛳拢?（2）</p><p>　　2) 工件定位面不準確引起的基準位移誤差，</p><p>　　如圖2所示，是工件尺寸誤差引起的，是工件形狀誤差引起的，由于外圓有尺寸誤差，使定位基準的位移為，即尺寸為：</p><p>　

43、　(方向向右) （3）</p><p>　?。ǚ较蛳蛳拢?（4）</p><p>　　由外圓有形狀誤差使定位基準位移為引起的（見圖3）：</p><p><b>　　式中：為圓度誤差。</b></p><p>　?。ǚ较蚩勺罂捎遥?

44、(5)</p><p>　?。ǚ较蚩缮峡上拢?(6)</p><p>　　圖3 工件定位面不準確引起的基準位移誤差</p><p>　　V形塊不準確引起的基準位移誤差，</p><p>　　是由V形塊安裝有一傾斜或是V型塊本身由于制造原因就存在偏轉(zhuǎn)誤差，而不能使工件理想對中（見圖4），角度偏轉(zhuǎn)

45、形成的基準位移誤差為，其值由幾何關(guān)系可求</p><p>　　圖4 V形不準確引起的基準位移誤差</p><p>　　式中：為工件外圓直徑</p><p>　?。ǚ较蚩勺罂捎遥?(7)</p><p>　?。ǚ较蛑荒芟蛳拢?(8)</p>&

46、lt;p>　　由角度值誤差引起的定位誤差，即（見圖5），依幾何關(guān)系</p><p>　　圖5 角度誤差引起的定位誤差</p><p>　　4） 由V形槽深度誤差引起的基準位移誤差</p><p>　　如圖6所示的基準位移誤差就等于.</p><p>　　圖6 V形槽深度誤差引起的基準位移誤差</p><p>

47、　　綜合以上各種誤差情況，就得到采用V形塊定位時基準位移誤差和基準不重合誤差合成的總定位誤差，計算公式如下：</p><p><b>　　(9)</b></p><p><b>　　(10)</b></p><p>　　在采用調(diào)整法加工零件時，由于V形塊已確定并安裝固定，利用誤差補償技術(shù)，采用標準心軸進行調(diào)整，可以消除由V

48、形塊制造及安裝誤差引起的定位誤差，因而上面公式簡化為</p><p><b>　　(11)</b></p><p><b>　　(12)</b></p><p>　　由以上分析可知，，，將數(shù)據(jù)代入式中</p><p><b>　　則：</b></p><p&

49、gt;　　△dw（x）=±0.004mm</p><p>　　△dw（y）=0.004mm</p><p>　　2.1.3 兩垂直平面定位誤差分析</p><p>　　如圖7所示，本道工序定位基準為與水平定位平面相切的外圓下母線B，而本道工序的設(shè)計基準亦為工件外圓下母線B。所以，定位基準與設(shè)計基準重合,即</p><p><b

50、>　　△jb（H）= 0</b></p><p>　　與軸端扁部臺階面位置的定位基準位置誤差類似，不論工件外圓的公差是多少，工件下母線的位置在工序尺寸方向上始終保持不變，即該工序定位基準的位置誤差為零：</p><p><b>　　△jw（H）= 0</b></p><p><b>　　總起來，有</b>

51、</p><p>　　△dw（H）= △jw（H）±△jb（H）= 0</p><p>　　圖7 兩相互垂直平面軸向定位</p><p>　　通過計算，理論上V行塊定位和兩相互垂直平面定位的定位誤差都很低，但是采用兩相互垂直平面進行徑向定位對于保證軸端扁部臺階面高度的尺寸公差效果更好。</p><p>　　2.2 軸向定位分析&l

52、t;/p><p>　　軸向定位可選一狹窄定位擋板，其長度取決于相互垂直平面組合的長度，高度則不超過軸端扁部在相互垂直平面的安裝高度，將擋板安裝于微電機軸的右端（見圖8），顯然，軸向定位基準與設(shè)計基準重合，理論上無定位誤差，容易保證軸向加工尺寸的精度，即</p><p>　　1—工件；2—隔板；3—定位擋板</p><p><b>　　圖8 軸向定位</

53、b></p><p>　　2.3 夾緊方案分析</p><p>　　工件在夾具中定位后一般應夾緊，使工件在加工過程中保持已獲得的定位不被破壞。由于工件在切削過程中受切削力、慣性力、夾緊力等的作用，會形成變形或位移，從而影響工件的加工質(zhì)量。所以工件的夾緊也是保證工件加工精度的一個十分重要的問題。為了獲得良好的加工效果，一定要把工件在加工過程中的位移、變形等控制在加工精度所允許的范圍之內(nèi)

54、。夾緊問題的處理有時會比定位的設(shè)計更困難，從設(shè)計難度上講，夾緊機構(gòu)往往花費設(shè)計人員較多的心血。</p><p>　　夾緊機構(gòu)設(shè)計時一般應滿足以下主要原則：</p><p>　　夾緊時不能破壞工件在定位元件上所獲得的位置；</p><p>　　夾緊力應保證工件位置在整個加工過程中不變或不產(chǎn)生不允許的振動；</p><p>　　使工件不產(chǎn)生過大的

55、變形和表面損傷；</p><p>　　夾緊機構(gòu)必須可靠，夾緊機構(gòu)各元件必須要有足夠的強度和剛度，手動夾緊機構(gòu)必須保證自鎖，機動夾緊機構(gòu)因有連鎖保護裝置，夾緊行程必須足夠；</p><p>　　夾緊機構(gòu)操作必須安全、省力、方便、符合工人操作習慣；</p><p>　　夾緊機構(gòu)的復雜程度、自動化程度必須與生產(chǎn)綱領(lǐng)和工廠的條件相適應。</p><p&g

56、t;　　上述前三條要求是為了保證加工質(zhì)量和安全生產(chǎn)的，因此必須無條件予以滿足，它是衡量夾緊裝置好壞的最根本的準則。其他要求的重要性取決于具體條件，其中有些要求在選擇夾緊力的方向和作用點時應有所考慮，有些則在擬定夾緊裝置的具體結(jié)構(gòu)時或進行夾具的整體設(shè)計時考慮。</p><p>　　夾緊點的選擇是達到最佳夾緊狀態(tài)的首要因素。只有正確的選擇夾緊點之后，才能估算出所需要的適當?shù)膴A緊力。如果夾緊點選擇不當，不僅增大夾緊變形

57、，甚至不能夾緊工件。所以夾緊點的選擇是夾緊設(shè)計中所要處理的第一個問題。</p><p>　　夾緊點選擇的一般原則：</p><p>　　盡可能使夾緊點和支撐點對應，使夾緊力作用在支撐上，這樣會減少加緊變形，凡有定位支撐的地方對應處都應選擇為夾緊點并施以適當?shù)膴A緊力，以免在加工過程中工件離開定位元件。</p><p>　　夾緊點選擇應盡量靠近加工表面，且選擇在不致引起

58、過大夾緊變形的位置。</p><p>　　此方案將若干根軸平行排于組合的相互垂直平面上（見圖9），要實現(xiàn)軸的夾緊可靠，則每根軸都應承受夾緊作用力。由于軸在兩相互垂直平面上定位，中心線隨其直徑的大小不同（軸的外徑有公差）而在平面上的高度也不相同，即裝夾在組合的相互垂直平面上的軸的中心線不在一個平面上。要對所有軸實施夾緊，僅用一平板壓所有軸是不夠的，若設(shè)計夾緊機構(gòu)對每根軸分別夾緊就更不現(xiàn)實了。</p>

59、<p>　　1.剛性壓板；2.彈性壓板；3.多點浮動夾緊</p><p>　　圖9 組合垂直平面夾緊示意圖</p><p>　　解決辦法：在剛性壓板下墊一層彈性材料，構(gòu)成組合壓板，壓板上則采用浮動壓塊實現(xiàn)多點壓緊。這樣，可利用彈性材料的彈性變形，夾緊每根軸，彈性材料可選用工程塑料。</p><p>　　如果在壓板上打多排孔（每排孔的位置與軸的安裝位置相對

60、應），用液塑作彈性材料 ,也能實現(xiàn)夾</p><p>　　緊要求.。這種方法比用工程塑料作彈性材料夾緊工件更為方便可靠 ,但成本較高。</p><p>　　為控制成本，本設(shè)計的夾緊方式采用浮動壓塊實現(xiàn)多點壓緊。</p><p>　　2.4 裝夾方案分析</p><p>　　對工件進行裝夾也是解決問題的關(guān)鍵. 從圖10可知 ,當工件銑削完畢后

61、,卸下工件 ,再裝上若干根工件 ,要求每根軸都放入由若干組相互垂直的平面構(gòu)成的槽內(nèi) ,且還需將右端緊靠定位板. 顯然 ,工件水平放置 ,操作工人用手將軸右端緊靠定位板是不可靠的 ,而且費時太多. 解決這個問題的方法如下:</p><p>　　1) 一次做兩副夾具 ,一副用于磨削 ,一副用于裝卸工件 ,使輔助時間與機動時間重合 ,從而提高效率. </p><p>　　2) 裝卸工件時 ,

62、將夾具置于安裝支臺上 ,支臺上平面傾斜一定的角度. 這樣 ,在夾具的槽內(nèi)安放工件時 ,工件將產(chǎn)生一向下滑動的分力 ,使工件右端面緊貼定位擋板 ,然后再夾緊工件 ,裝夾好后待用。</p><p>　　圖10 夾具安裝示意圖</p><p><b>　　3 夾具設(shè)計</b></p><p>　　由于微電機軸的產(chǎn)量大，精度要求較高，因此在生產(chǎn)過程中

63、既要保證生產(chǎn)效率，同時又要保障微電機軸的精度，故該方案采用50件同時加工的方法，即由50個相互垂直的平面組合在一起為微電機軸進行徑向定位，采用擋板進行軸向定位。夾緊方式采用浮動壓塊實現(xiàn)多點夾緊，利用彈性材料的彈性變形，夾緊每根軸。夾具體以一面兩銷的方式定位在下夾具體底座上。（其方案圖見裝配圖和三維實體裝配圖）</p><p>　　3.1 定位基準的選擇</p><p>　　由圖1可知，軸端

64、扁部的徑向設(shè)計尺寸為，軸向設(shè)計尺寸為。在實際生產(chǎn)中采用V型塊進行徑向定位，而徑向尺寸經(jīng)常超差，則選用徑向定位效果更好的兩相互垂直平面定位，設(shè)計基準為軸外圓下母線。電機軸的軸向尺寸用定位擋板進行軸向定位，設(shè)計基準為軸端面。</p><p>　　由于背吃刀量較小為0.58mm，為提高加工效率，現(xiàn)決定采用磨削，50件同時加工。機床采用臥式銑床。</p><p>　　3.2 夾緊力的確定</

65、p><p>　　工件的夾緊力過大，會引起工件的變形，達不到加工精度要求，而且使夾緊裝置結(jié)構(gòu)尺寸過大造成結(jié)構(gòu)不緊湊；夾緊力過小，會造成工件夾緊不牢，加工時易破壞定位，同樣也保證不了加工精度要求，甚至會引起安全事故。由此可見，必須對工件實施大小適當?shù)膴A緊力。再本夾具上進行磨削加工時，工件受到水平方向的磨削力，隔板和底面的摩擦力，另外在垂直方向上還受到工件自身重力的作用。</p><p>　　計算夾

66、緊力時，通常將工件和夾具看成一個剛性系統(tǒng)以簡化計算（但有些情況下，按剛性系統(tǒng)計算，會有較大的誤差）。然后根據(jù)工件受切削力、夾緊力、重力、摩擦力后處于靜力平衡條件，計算出理論夾緊力，再乘以安全系數(shù)K作為實際所需夾緊力。查文獻表安全系數(shù)K按下式計算：</p><p>　　K=K0K1K2K3K4K5K6 (13)</p&g

67、t;<p><b>　　式中：</b></p><p>　　K————安全系數(shù)；</p><p>　　K0————基本安全系數(shù),通常取K0=1.5；</p><p>　　K1————加工狀態(tài)系數(shù)，考慮工件材料性質(zhì)及余量不均等因素。粗加工取K1=1.2，精加工取K1=1，這里取K1=1.0；</p><p>

68、　　K2————刀具鈍化系數(shù)，考慮砂輪磨損后切削力增大，取K2=1.1；</p><p>　　K3————切削特點系數(shù)，連續(xù)切削時K3=1.0，斷續(xù)切削時K3=1.2，這里取K3=1.2；</p><p>　　K4————考慮夾緊力穩(wěn)定系數(shù)，手動夾緊時K4=1.3，動力夾緊時K4=1.0，本計算中去K4=1.3；</p><p>　　K5————考慮手動夾緊位置系數(shù)

69、，操作方便時K5=1.0，操作不方便時K5=1.5，本夾具中夾緊操作方便K5=1.0；</p><p>　　K6————當有力矩企圖使工件回轉(zhuǎn)時，考慮支撐面接觸情況系數(shù)，若接觸點穩(wěn)定K6=1.0，若接觸點不穩(wěn)定K6=1.5，本夾具中接觸點穩(wěn)定K6=1.0；</p><p><b>　　根據(jù)以上參數(shù)計算：</b></p><p>　　K=K0K1

70、K2K3K4K5K6=1.5×1.0×1.1×1.2×1..3×1.0×1.0=2.574</p><p>　　3.3 定位誤差分析</p><p>　　夾具的主要定位元件為微電機軸，其尺寸與公差按零件圖的規(guī)定，其主要尺寸為軸端扁部臺階面的高度和臺階面的長度，而臺階面的高度尺寸最為重要。</p><p>　

71、　3.3.1 采用兩相互垂直平面徑向定位的定位誤差分析</p><p>　　誤差分析見2.1.3</p><p>　　3.3.2 采用擋板軸向定位的定位誤差分析</p><p>　　如圖8所示，本道工序定位基準為右端面，而本道工序的設(shè)計基準也為工件的右端面。所以，定位基準與設(shè)計基準重合，即</p><p><b>　　△jb = 0

72、</b></p><p>　　無論工件的長度公差是多少，工件右端面的位置在工序尺寸方向上始終保持不變，即該工序定位基準的位置誤差為零：</p><p><b>　　△jw = 0</b></p><p><b>　　總起來，有</b></p><p>　　△dw = △jb + △jw

73、=0</p><p>　　3.3.3 采用一面兩銷定位誤差分析</p><p>　　由于夾具一次做兩副，一副用于磨削，一副用于裝卸，因此設(shè)計一底座安裝在支臺上，夾具底座與下夾具體通過“一面兩孔”的方式定位。若采用兩圓柱銷定位則會過定位，故采用一個圓柱銷和一個菱形銷定位。</p><p>　　由于下夾具體是以一面兩銷的方式定位在夾具體底座上，期間存在一定的偏角。下夾具

74、體的設(shè)計基準為兩孔中心連線，與定位基準一直，不存在基準不重合誤差。如圖11所示，兩孔中心連線與夾具上兩銷中心連線偏移的情況（圖中畫出了一個極端位置，另一個極端位置只畫出了孔心連線）。當兩孔直徑均為最大，而兩銷直徑均為最小時，可能出現(xiàn)的最大偏移角度為：</p><p>　　圖11 一面兩孔定位誤差示意圖</p><p><b>　　(14)</b></p>

75、<p>　　由此得到一面兩孔定位時轉(zhuǎn)角定位誤差的計算公式：</p><p>　　△dw = (15)</p><p>　　式中 、————工件上與圓柱銷和菱形銷配合孔的最大直徑；</p><p>　　、————夾具上圓柱銷和菱形銷最小直徑；</p><p>　　————

76、兩孔（兩銷）中心孔。</p><p>　　由裝配圖上的配合關(guān)系可知夾具上圓柱銷和菱形銷與孔的配合都為間隙配合，其配合關(guān)系為，則，，，，，可得到：</p><p>　　3.3.4 夾具設(shè)計及操作的簡要說明</p><p>　　如前所述，在設(shè)計夾具時應該注意勞動生產(chǎn)率和生產(chǎn)成本。綜合考慮后本道工序的銑床夾具就選擇了手動夾緊方式。本工序的背吃刀量為0.58，切削力較小，為

77、了夾緊工件,才用手動夾緊即可。</p><p>　　夾具上裝有對刀塊，可使夾具在一批零件的加工之前很好的對刀（與塞規(guī)配合使用）；同時夾具體體底座精加工一個側(cè)面，作為整個夾具在工作臺上的定位基準，使夾具在工作臺上有一個正確的安裝位置，以利于銑削加工。</p><p>　　每加工完一批零件不用完全卸下組合壓板，只需擰松夾緊螺母，在彈簧的作用下組合壓板自動抬起一段距離，即可卸下工件。在裝料時，直

78、接抓一把待加工工件在夾具體的突出部分，由于安裝支臺沿銑床的X軸與Y軸方向各傾斜，因此工件能自動靠上兩定位面，然后實施夾緊。</p><p>　　微型電機軸軸端扁部加工夾具的裝配圖及夾具零件圖見工程圖紙。</p><p><b>　　4 主要零件設(shè)計</b></p><p><b>　　4.1 夾具體設(shè)計</b></p

79、><p>　　夾具體是夾具的基本件，它既要把夾具的各種元件、機構(gòu)、裝置連接成一個整體，而且還要考慮工件裝卸的方便。因此，夾具體的形狀和尺寸主要取決于夾具各組成件的分布位置、工件的外形輪廓尺寸以及加工的條件等。</p><p>　　在設(shè)計夾具體時應滿足以下基本要求。</p><p>　　1) 具有足夠的強度和剛度</p><p>　　加工工件時，為

80、了防止在切削力，夾緊力等外力的作用下，夾具產(chǎn)生不允許的變形和振動，夾具體應具有足夠的壁厚，剛度不足處可適當增設(shè)加強筋，采用框行薄壁結(jié)構(gòu)的夾具體，不僅減輕了重量，而且還可以進一步提高其剛度與強度。</p><p>　　2) 結(jié)構(gòu)簡單、輕便</p><p>　　夾具體的外形一般尺寸較大，結(jié)構(gòu)比較復雜，而且個表面間的相互位置精度要求高，應特別注意其結(jié)構(gòu)工藝性。同時在滿足剛度及強度的條件下，盡可能

81、的減輕重量、縮小體積，特別是對于手動翻轉(zhuǎn)式夾具，要求重量一般不超過10kg，以便于操作。</p><p>　　3) 應便于排除切屑</p><p>　　加工過程中為了防止切屑聚積，影響工件的正確定位和夾具的正常操作，因此在設(shè)計夾具體時應考慮切屑排除問題。若加工中產(chǎn)生的切屑不多，可適當加大定位元件工作表面與夾具體之間的距離，以增加容屑空間；對加工中產(chǎn)生切屑量較大時，一般應在夾具體上設(shè)置排屑溝

82、，以利于將切屑自動排至家具體外。</p><p>　　4）在機床上的安裝應穩(wěn)定可靠</p><p>　　對于固定在機床上的夾具應使其中心盡量低；對于不固定在機床上的夾具，則其中心和切削力作用點，應落在夾具體的支撐范圍內(nèi)，中心越高夾具支撐面積應越大。為了使夾具安裝穩(wěn)定可靠，夾具體底面中部通常應挖空。對于翻轉(zhuǎn)或移動式夾具體，應在夾具體上設(shè)置手柄或手扶部位，一邊操作。對于大型夾具，在家具上應設(shè)置

83、吊環(huán)螺栓或起重孔，以方便吊運。</p><p>　　5) 應具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性與經(jīng)濟性</p><p>　　夾具體上有三個重要表面，直接影響到夾具的裝配精度，即夾具體底面，安裝定位元件和導引裝置的表面以及夾具安裝時的校正基面。在加工這些表面時，通常是以夾具體底面作為定位基準，因此在考慮夾具結(jié)構(gòu)時，應便于達到這些表面的加工要求。</p><p>　　6) 尺寸要穩(wěn)定

84、且具有一定精度。</p><p>　　夾具體毛坯制造方法的選擇應綜合考慮結(jié)構(gòu)合理性、工藝性、經(jīng)濟型、標準化以及各種夾具體的優(yōu)缺點等，選擇夾具體毛坯制造方法為鑄造夾具體；</p><p>　　夾具體的外形尺寸在繪制夾具總圖時，根據(jù)工件、定位元件、夾緊裝置及其輔助機構(gòu)在總體上的配置，夾具體的外形尺寸便已大體確定。然后進行造型設(shè)計，再根據(jù)強度和剛度要求選擇斷面的結(jié)構(gòu)形狀和壁厚尺寸。夾具體外形尺寸

85、件夾具總體裝配圖；根據(jù)設(shè)計要求，夾具體上設(shè)計有螺孔、銷孔，并且要求定位定位器和夾緊器的銷孔在裝配時配作。</p><p>　　本方案的夾具體包括：下夾具體底座、下夾具體、上夾具體底座，要求抗震性要好，易于加工，因此選擇阻尼大（ξ=0.5~3×10-3），有良好抗震性能的鑄鐵為夾具體的鑄造材料，鑄鐵牌號選擇HT250。鑄造成型后在鑄件表面涂上防銹底漆。粗加工后應對鑄件進行時效處理，由于產(chǎn)量較少，且時間比較

86、緊迫，故采用人工時效。人工時效時將鑄件加熱到550～650℃進行去應力退火，殘余應力去除較為徹底。</p><p>　　下夾具體底座的外形尺寸、公差配合及技術(shù)要求如夾具零件圖所示，下夾具體底座的上表面和下表面既要有平面度要求，又要有平行度要求。定位下夾具體底座和對刀塊的銷孔在裝配時配做，定位下夾具體與下夾具體底座的銷孔須精鏜。</p><p>　　下夾具體的上表面為微電機軸的定位面，其平面

87、度要求較高，且與下表面有平行度要求，下表面要與下夾具體底座配合，因此平面度要求也較高。下夾具體上由于要裝隔板，因此要加工51個槽，51個槽要求均布，隔板槽的底面與側(cè)面有垂直度要求，與上表面有平行度要求。定位下夾具體與下夾具體底座的銷孔須精鏜。其外行尺寸、公差、技術(shù)要求見零件圖。</p><p>　　上夾具體底座與塑料板構(gòu)成組合壓板，主要起壓緊作用因此精度要求較低，但下表面與塑料板配合，平面度有要求。其外行尺寸、公

88、差、技術(shù)要求見零件圖。</p><p><b>　　4.2 塑料板設(shè)計</b></p><p>　　塑料板的選擇因保證能夾緊工件，其尺寸如零件圖所示，其材料應選擇工程塑料。工程塑料英文名為：engineering-plastics，工程塑料是指被用做工業(yè)零件或外殼材料的工業(yè)用塑料，是強度、耐沖擊性、耐熱性、硬度及抗老化性均優(yōu)的塑料。日本業(yè)界將它定義為“可以做為構(gòu)造用及

89、機械零件用的高性能塑料，耐熱性在100℃ 以上，主要運用在工業(yè)上”。</p><p>　　工程塑料是指一類可以作為結(jié)構(gòu)材料，在較寬的溫度范圍內(nèi)承受機械應力，在較為苛刻的化學物理環(huán)境中使用的高性的高分子材料。-般指能承受一定的外力作用，并有良好的機械性能和尺寸穩(wěn)定性，在高、低溫下仍能保持其優(yōu)良性能，可以作為工程結(jié)構(gòu)件的塑料。如ABS、尼龍、聚礬等。此處選擇ABS作為塑料板的材料。</p><p&

90、gt;　　ABS樹脂是五大合成樹脂之一，化學名稱為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，其抗沖擊性、耐熱性、耐低溫性、耐化學藥品性及電氣性能優(yōu)良，還具有易加工、制品尺寸穩(wěn)定、表面光澤性好等特點，容易涂裝、著色，還可以進行表面噴鍍金屬、電鍍、焊接、熱壓和粘接等二次加工，廣泛應用于機械、汽車、電子電器、儀器儀表、紡織和建筑等工業(yè)領(lǐng)域，是一種用途極廣的熱塑性工程塑料。ABS樹脂是目前產(chǎn)量最大，應用最廣泛的聚合物，它將PS，SAN，BS的各種性能有機地

91、統(tǒng)一起來，兼具韌，硬，剛相均衡的優(yōu)良力學性能。ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，A代表丙烯腈，B代表丁二烯，S代表苯乙烯。</p><p>　　ABS的物理性質(zhì)見表（摘自《簡明塑料手冊》P46）：</p><p>　　表1 ABS的物理性質(zhì)</p><p>　　4.3 其他主要零件設(shè)計</p><p>　　隔板為微電機軸的側(cè)向定位

92、零件，由于其外形尺寸為153mm×3mm×9.5mm，零件較薄，故采用45鋼作為零件的材料，粗加工后進行表面淬火，使其硬度不低于45HRC。隔板側(cè)面有平面度要求，與底面有垂直度要求，其外形尺寸、公差、技術(shù)要求見零件圖。</p><p>　　擋板為微電機軸的軸向定位元件，外形尺寸為365mm×12mm×31.5mm，采用45鋼作為零件材料，粗加工后表面淬火硬度不低于45HRC

93、，淬火后磨削擋板表面至設(shè)計尺寸。隔板側(cè)面有平面度要求，與底面有垂直度要求。對刀塊的外形尺寸、公差要求及技術(shù)要求見零件圖。</p><p>　　對刀塊的毛胚可線切割成型后鉆螺栓孔，與夾具體底座配合的面需要精加工，有平面度要求。對刀塊的外形尺寸、公差要求及技術(shù)要求見零件圖。對刀塊的A、B兩面表面淬火硬度不低于45HRC，在夾具裝配時磨削表面，且都與工件的加工面相距0.2，使對刀塊與塞規(guī)配合使用進行對刀。對刀塊的A、B

94、兩面有垂直度要求。</p><p>　　夾緊螺栓為非標準螺栓，外形尺寸、技術(shù)要求如零件圖所示。</p><p>　　零件設(shè)計加工完成后裝配圖形如圖12所示。</p><p>　　圖12 夾具三維裝配體</p><p><b>　　總 論</b></p><p>　　在本次畢業(yè)設(shè)計期間，通過對

95、微電機軸仔細分析、研究、并在指導老師的多次指導下，參照多種資料，設(shè)計了微電機軸軸端扁部加工的專用夾具。通過對微電機軸軸端扁部的分析，夾具體采用“兩相互垂直平面”進行徑向定位，用擋板進行軸向定位，彈性夾緊機構(gòu)手動夾緊。彈性夾緊機構(gòu)是在剛性壓板下墊一層ABS塑料板構(gòu)成組合壓板來進行多點浮動壓緊。夾具可靠方便，省時省力，結(jié)構(gòu)簡單。通過定位誤差分析計算，本夾具設(shè)計滿足產(chǎn)品加工精度要求。</p><p>　　通過查閱相關(guān)的

96、資料文獻，具體確定各個相關(guān)的基本尺寸、精度，對于夾具體上的關(guān)鍵零件也進行設(shè)計，標注出形狀位置公差，并用AutoCAD畫出其零件圖和裝配圖，標出主要的技術(shù)要求與加工工藝，用Solidworks進行零件造型和裝配。完成全部的畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 趙家齊.機械制造工藝學課程設(shè)計指導書[M].北京：機械工業(yè)出

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100、HhI92tgKQcWA3PtGshLs50cLmTWN60eo8Wgqv7XAv2OHUm32WGeaUwYDIAWGMeR4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGZ7R4I30kA1DkaGtgKQcWA3PtGZ7R4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGshLs50cLmTWN60eo8Wgqv7XAv2OHU