工装说明书

第一部分阀体的工艺装备夹具设计概述

1.1课题说明及研究的目的意义

本设计题目加工260型蝶阀8-M12底孔工艺装备设计。具体的设计内容：为摇臂床设计带有八轴传动的多轴头设计，悬挂式钻模板设计，蝶阀的夹具及完成夹具与机床的正确定位。

本次设计共分为三个部分：夹具体的设计、钻模板的设计、多轴头的设计

夹具体的设计主要是工件的的定位设计和夹紧设计。定位设计是要把转向传动箱固定在钻床的工作台上等待加工，主要是限制工件的六个自由度。夹紧设计是利用各种夹紧元件把工件固定在工作台上，保证在进行加工时工件受到外力作用仍能保持有定位元件所确定的加工位置，而不产生偏移和误差。

钻模板的设计确保了加工的准确性。当钻头将要进行工作时，首先要通过钻模板的导向才能和工件接触，是保证加工精度的重要部件。

多轴头是整套工装中连接刀具部分的元件。多轴头与机床主轴相连接，通过其传动机构，使机床主轴的转动能够传达到多个工作轴上，并使工作轴得到各自所需要的转动速度，带动刀具进行加工。

采用该工装设备可以一次性同时完成阀体八个孔的钻削。具体优点如下：

1 能稳定的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。使一批工件的加工精度趋于一致。

2 提高了生产率，使用夹具装夹工件方便、快速，工件不需要划线找正，可显著的减少辅助工时，工件在夹具中装夹后提高了工件的刚性。因此可加大切削用量，大程度提高生产率。3悬挂式钻模是高效率的对刀导向装置。可以更加准确的确定刀具相对于定位元件的位置。4多轴头设计一次性完成八个孔的加工。既提高了加工精度又保证了位置精度。大大缩短了工作辅助时间。全方位的提高了生产效率。

1.2课题研究现状及发展趋势

本题目研究的内容在国内外属于成熟装置。对于提高生产率保证加工精度具有明显优势。对于批量生产的阀体零件，运用本套工装夹具还比较少见。采用本套夹具提高了加工精度和生产率，有很高的性价比。本工装适用于定型产品的成批量生产。该设计把技术因素和经济因素相结合，把当前效益与长远效益相结合，把定性分析指标与定量分析指标相结合，对技术经济指标作综合评价，对优化方案进行经济效果评价等诸多因素的考虑是符合国内外发展的共同趋势。

1.3课题的理论依据

本题目研究的理论依据为机床夹具设计原理，组合机床设计手册多轴头设计手册等。这几本书知识性强、内容丰富。从工件的装夹，专用夹具的设计方法，定位装置的设计，加紧装置的设计，对刀引导装置的设计，多轴头的设计等多个方面详细的阐述给了我们强有力的理论支持。

我们有了强有力的理论基础依据，在加上在研究所里实地观察以及多次工厂实习积累下来的丰富经验。重要的是指导老师的悉心指导。我们已具备了相当的条件来进行本次题目的研究。

1.4课题研究的思路及步骤

首先认真研究原始资料，研究设计任务书中提出的设计要求，明确任务后，通过查找机床夹具设计原理，组合机床设计手册等参考资料，设计多孔钻头装置、加工阀体的夹具，及对刀引导装置等，最后通过计算验证本设计的可靠性。

第二章夹具设计

2.1 夹具设计说明

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。

夹具根据使用场合的不同，可分为机床夹具、装配夹具、焊接夹具、热处理夹具和检验夹具等。

夹具的主要作用的是：

（1）保证发挥机床的基本工艺性能。

（2）扩大机床的使用工艺范围。

（3）保证加工精度

（4）提高加工效率

（5）减轻劳动强度，做到安全生产

夹具按使用范围可分为专用夹具和通用夹具两大类。

专用夹具是专为适应某一工件某一工序的加工要求而设计制造的专用装备。由于它是按工件的加工要求，结合工厂的具体条件设计制造的，所以结构比较紧凑，轮廓较小，使用维护方便，并更能符合加工的技术要求。缺点是生产的准备周期长，当生产对象变更时原有的专用夹具，一般都无法重复使用，造成人力物力上的耗费比较大。专用夹具虽有上述缺点，但对于品种固定，批量较大的企业，它仍然是最主要的夹具型式。

通用夹具是夹具中使用最广泛的一类，它的优点是适应性强，无需调整或稍加调整就可以用来加工不同的工件；采用通用夹具，可以缩短生产准备周期；在多品种生产中，利用通用夹具能减少夹具品种，降低制造装备的成本。近年来高精度高效率的通用夹具有了迅速发展，如高精度自定心卡盘、液压虎钳、气动滑柱钻模等不断出现，所以在大量生产中，通用夹具的使用有了日益增多的趋势。

夹具一般有下列全部成分或部分元件和部分组成：

定位元件-----确定工件在夹具内位置的元件和确定夹具本身在机床上的位置的元件

夹紧元件-----防止工件在加工过程中，由于切削力、离心力和本身重量的影响致使工件位置改变，而将工件夹紧的元件。

传动部件-----机械化加紧中的动力源部件。

导向元件-----孔加工中刀具导向用的导套和铣刨夹具中对刀用的对刀块。

分度回转装置-----在加工过程中改变工件和刀具相对位置的装置。

夹具体-----将上述元件和机构连成一个整体的元件，成为夹具体

2.2 确定定位方案，设计定位装置

工件的装夹包括两部分工件的定位和夹紧。工件在夹具中定位的任务是：使同一工序中的一批工件都能在夹具中占据正确的位置。

把工件定位后的位置固定下来，称为夹紧。工件夹紧的任务是：使工件在切削力、离心力、惯性力和重力的作用下不离开已经占据的正确位置，以保证机械加工正常进行。

依据六点定位原则。在夹具中短圆柱销约束两个移动自由度Y Z 。定位

面约束两个旋转自由度Y Z 和一个移动自由度X 。小圆柱销约束一个旋转自由度X 。共约束六个自由度。夹紧力靠加工时钻模板压紧工件来提供的。

钻床上进行的钻、扩、铰等及攻螺纹时用的夹具，称为钻床夹具，俗称钻模。钻模上均设置钻套和钻模板，用已引导刀具。钻模主要用于加工中等精度、尺寸较小的孔或孔系。使用钻模可以提高孔及孔系的位置精度，其结构简单、制造方便，因此钻模在各类机床夹具中占的比重最大。

一个尚未定位的工件，其空间位置是不确定的，这种位置的不确定性可描述如下。将未定位工件放在空间直角坐标系中，工件可以沿X 、Y 、Z 轴有不同的位置，称为工件沿XY 和Z

轴的位置自由度，用Z

Y X 表示；也可以绕XYZ 轴有不同的位置，称作工件绕X 、Y 和Z 轴的角度自由度，用Z Y X 表示。用以描述工件位置不确定性的Z Y X 和Z Y X ，称为工件的六个自由度。

工件定位的实质就是要限制对加工有不良影响的自由度。设空间有一固定点，工件的底面与该点保持接触，那么工件沿Z 轴的位置自由度便被限制了。工件的三个面分别和六个点接触，工件的六个自由度便都限制了。这些用来限制工件自由度的固定点，称为定位支承点，简称支承点。

六点定位则是工件定位的基本法则，用于实际生产时，起支承点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。

工件定位时，影响加工要求的自由度必须限制；不影响加工要求的自由度，有时要限制有时可不限制，视具体情况而定。工件的六个自由度全部被限制而在空间占有完全确定的唯一位置，称为完全定位。如果根据该工序加工要求只需限制部分自由度，而其它自由度无须限制时，工件虽然不占有确定的唯一位置，但不影响该工序的加工要求，此时称为不完全定位。应该采用完全定位还是不完全定位，主要由该工序的加工要求来决定。

欠定位，是指工件实际定位所限制的自由度数目，少于按该工序加工要求所必须限制的