肖遥箱盖夹具毕业设计.doc 22页

'肖遥箱盖夹具毕业设计一、三坐标测量机的国内外研究现状及发展趋势三坐标测量机的发展历经半个多世纪。它的出现是工业化发展的历史必然。一方面是由于自动机床、数控机床等高效率加工的发展以及越来越多复杂形状零件加工需要有快速可靠的测量设备与之配套；另一方面是由于电子技术、计算机技术、数控技术以及精密加工技术的发展为其提供了技术基础。坐标测量机的出现使得测量仪器从手动方式向现代化自动测量的转变成为可能。三坐标测量机作为一种精密、高效的空间长度测量仪器，它能实现许多传统测量器具所不能完成的测量工作，其效率比传统的测量器具高出十几倍甚至几十倍。而且坐标测量机很容易与CAD连接，把测量结果实时反馈给设计及生产部门，借以改进产品设计或生产流程。因此坐标测量机已经并且将继续取代许多传统的长度测量仪器。与传统测量仪器是将被测量和机械基准进行比较测量不同的是，坐标测量机的测量实际上是基于空间点坐标的采集和计算。目前，三坐标检测已广泛用于机械制造业、汽车工业、电子工业、航空航天工业和国防工业等各部门，成为现代工业检测和质量控制不可缺少的测量设备，涉及的部门和行业非常广泛。在应用范围里面，三坐标检测也基本上涵盖了机械零件及电子元器件和各种形状公差和位置公差。二、三坐标测量机的组成及工作原理三坐标测量机是一种高效、新颖的精密测量仪器。现代三坐标测量机不仅能在计算机控制下完成各种复杂测量，而且可以通过与数控机床交换信息，实现对加工的控制，并且还可以根据测量数据，实现反求工程。应用三坐标测量机可对直线坐标、平面坐标以及空间三维尺寸进行测量，可以测量球体直径、球心坐标、曲线曲面轮廓、各种角度关系以及凸轮、叶片等复杂零件的几何尺寸和形状位置误差。三坐标测量机测量精度高，速度快，软件功能强大，是测量行业不可或缺的高级仪器。22 43615X2YZ三坐标测量机的组成1—工作台2—移动桥架3—中央滑架4—Z轴5—测头6—电子系统2.1三坐标测量机的组成三坐标测量机是典型的机电一体化设备，它由机械系统和电子系统两大部分组成。机械系统：一般由三个正交的直线运动轴构成。如图所示结构中，X向导轨系统装在工作台上，移动桥架横梁是Y向导轨系统，Z向导轨系统装在中央滑架内。三个方向轴上均装有光栅尺用以度量各轴位移值。人工驱动的手轮及机动、数控驱动的电机一般都在各轴附近。用来触测被检测零件表面的测头装在Z轴端部。电子系统：一般由光栅计数系统、测头信号接口和计算机等组成，用于获得被测坐标点数据，并对数据进行处理。2.2主要仪器设备：三坐标测量机及其主要参数，22 技术配置清单名称型号规格制造商所属国家主机（Global主机、控制系统、检验球）GlobalClassicC9.12.8桥式三坐标测量机意大利HexagonMetrologyS.p.AGlobal控制系统标准检验球计算机系统DELL电脑美国软件系统基本软件PC-DMISCAD++美国激光扫描软件Hark以色列测头系统RenishawPH10M自动分度测座；RenishawTP20型测头美国WIZProbe非接触光学扫描测头以色列技术指标外形尺寸L×W×H（mm）2495×1510×3066测量行程X×Y×Z（mm）900×1200×800精测指标长度测量最大允许误差（µｍ）MPEE=2.9+3.3L/1000最大探测误差（µｍ）MPEP=2.822 最大矢量速度（mm/s）517最大矢量加速度（㎜/s）1700光栅尺分辨率（µｍ）0.39被测零件最大重量（㎏）13002.3三坐标测量机的工作原理三坐标测量机是基于坐标测量的通用化数字测量设备。它首先将各被测几何元素的测量转化为对这些几何元素上一些点集坐标位置的测量，在测得这些点的坐标位置后，再根据这些点的空间坐标值，经过数学运算求出其尺寸和形位误差。要测量零件上一圆柱孔的直径，可以在垂直于孔轴线的截面I内，触测内孔壁上三个点，则根据这三点的坐标值就可计算出孔的直径及圆心坐标OI；如果在该截面内触测更多的点（点1，2，…，n，n为测点数），则可根据最小二乘法或最小条件法计算出该截面圆的圆度误差；如果对多个垂直于孔轴线的截面圆（I，II，…，m，m为测量的截面圆数）进行测量，则根据测得点的坐标值可计算出孔的圆柱度误差以及各截面圆的圆心坐标，再根据各圆心坐标值又可计算出孔轴线位置；如果再在孔端面A上触测三点，则可计算出孔轴线对端面的位置度误差。三坐标测量机的这一工作原理使得其具有很大的通用性与柔性。由此可见，三坐标测量机的这一工作原理使得其具有很大的通用性与柔性，可以测量任何零件的任何几何元素的任何参数。三、三坐标测量机在检测过程中的使用步骤3.1测头及标准球的标定目的：当使用测量机进行零件检测时，跟零件直接接触的是测头的红宝石球的球面，测量机在数据处理时，是以红宝石球的球心来计算的，必须对测球的半径和位置进行补偿。因此，在测量零件之前，首先要进行测头校正，从而得到测头的准确数值，校正完毕，坐标机会自动补偿校正后的数据。这样，可以消除由于测头而带给零件测量的误差。功能：可分别用”手动模式”或”自动模式”校验、定义测头。方法：①定义测头直径：用鼠标单击”测头”图标，再单击”定义测头”图标，在相应图标中输入定义值及测头直径的理论值，用鼠标单击上图”确认键”，即完成定义测头功能。计算机自动提示下一个新测头的标号。②校验测头：用鼠标单击”测头”图标，再单击”校验测头”图标，在”测头标号”处选择要校验的测头标号，再键盘输入”标准球的直径”，然后选择”手动模式”校验所需的测头。当第一次校验完毕，可看到标准球的球心坐标已自动显示出来。此时用户可根据测头类型去分别用”手动模式”或”自动模式”校验每一被定义的测头。得到测头的准确值，在以后的测量中即可自动进行测头补偿。测量时，应使所有定义的测头都使用统一的基准，这样在测量过程中使用多个测头完成整个测量过程，就不必考虑测头数据的不一致性问题。22 3.2基本元素的测量目的：基本元素测量是所有测量和其它工作的基础。所有零件的检测都要通过对基本几何元素的测量来实现。通过测量得到指定被测基本元素的有关参数值。功能：通过此功能可测量指定点、线、面、圆、弧、椭圆、圆柱、圆锥、球、键槽、曲线、曲面等基本元素。方法：用鼠标单击”测量”图标，然后单击”被测元素”图标。工作区将显示该测量元素的标号及测量点数，可根据工作区的提示对测量元素进行删除点、增加点等修改，然后进行测量，即可得到被测基本元素的实际值。3.3坐标系的建立目的：将坐标系的三个轴的方向和坐标原点建立在零件上，用于一些同类零件的程序控制自动测量。功能：此功能可建立一个完整的零件坐标系。坐标系图标的含义是：3（测量第一平面上的三点，软件自动将此平面的法矢作为零件坐标系的第一轴的方向）；2（测量第二平面上的两点直线，再将其投影到第一平面作为第二轴的方向）；1（再测量或通过构造产生一点作为零件坐标系的原点）。方法：用鼠标单击零件坐标系的主菜单图标，再单击坐标系图标，工作区会显示零件坐标系的每一项信息，可根据需要输入相应的元素作为新的坐标轴和原点。以上面为例，选择坐标轴的名称，定义二坐标轴的方向及原点的坐标，方法如下：在工作区的中部有五个小方框，首先用鼠标单击”第一轴”处，此处应变为蓝色，然后用户可根据需要，到工作区最右边显示”坐标轴改变区”处，选择要建立的坐标轴的名称和方向并单击鼠标左键，，蓝色小窗口即显示所选择的坐标轴。从工作区最左边选择要建立”第一轴”的元素类型，并用鼠标单击，此类元素的所有元素标号便全部显示在工作区，从中选中所需元素的标号，用鼠标双击，此元素的标号便显示在”第一轴”的方框中，此时，”第一轴”的方向便建立了。建立”第二轴”（工作区中，中间第二个小窗口），用户可用鼠标单击此窗口，使之变为蓝色后，可用同样的方法（建立第一轴）处理。建立”原点X值”。如果要改变原点的X坐标，只要在第三个小窗口上单击鼠标左键，该小窗口即变为蓝色。在工作区最左边，查找所需元素类型，且按下该按钮，该类型所有元素标号都显示在工作区，选择所需要的元素标号，且双击鼠标左键，选择的元素标号，即出现在蓝色小窗口的右边。此时，零件坐标系的原点的X坐标即确立了。”原点Y值”、”原点Z值”的方法都参照建立”原点X值”方法。选择”确认键”按钮，确认已建立的坐标系。此时，”Coord”窗口显示坐标系的标号，便是此零件坐标系的名称。3.4激光扫描测量逆向工程是基于已有产品设计新产品的技术手段。与一般”由设计思路→产品”的设计过程不同，逆向工程是”由产品→设计思路”的过程。在制造领域中，逆向工程是在没有设计图纸或CAD模型的情况下，利用各种数字化技术、CG/CAD技术，根据实物测量数据重构计算机模型，运用现代设计理论、方法对模型进行再设计，并与现代快速制造技术有机结合，最终制造出产品的过程。在有图纸和CAD模型的情况下，逆向工程还可以应用于模具、样机的检测。逆向工程作为一种现代产品开发手段，与快速成形、快速模具以及各种数控加工技术相结合，能够大幅度缩短现代产品的开发周期，使企业适应小批量、多品种的生产要求。逆向工程应用于产品设计时，其首要的步骤是物体表面形状的测量，常用的测量方法有三坐标测量、工业CT,、层析、光学测量等，其中三坐标测量机是最早商品化的测量设备，光学测量是近几年逐渐成熟的测量方法，具有非接触性、速度快、精度高、易于自动控制、造价相对低廉的特点。22 经过激光线扫描得到物体表面的离散点集，由离散点集重构物体表面的一般分为去噪、生成点集边界、网格化、曲面生成、数据输出等步骤。选择正确的测量机硬件的关键因素在于其效率。根据不同的应用，测量机可配备触发或扫描测头。尽管触发测头通用性强，但扫描技术能够在同样的时间内采集到更多的点，从而适合于需要采集大量点以确定其形状的复杂零件的逆向设计中。一般的系统配置包括采用SP600模拟扫描测头，能够对未知三维自由型面进行连续扫描，连续、非接触激光测头，能够快速精确地完成复杂型面尤其是软材料工件的扫描，触发式测头，能够实现对于空间几何量的精确接触测量。四、三坐标测量机主要功能与应用范围三坐标测量机是一种以精密机械为基础，综合应用电子技术、计算机技术、光栅与激光干涉技术等先进技术的检测仪器。4.1三坐标测量机的主要功能   可实现空间坐标点的测量，数控机床厂可方便地测量各种零件的三维轮廓尺寸、位置精度等。测量精确可靠，万能性强。   由于计算机的引入，可方便地进行数字运算与程序控制，并具有很高的智能化程度。因此，它不仅可方便地进行空间三维尺寸的测量，还可实现主动测量和自动检测。在模具制造工业中，三坐标测量机充分显示了在测量方面的万能性、测量对象的多样性。4.2三坐标测量机的应用多种几何量的测量。测量前必须根据被测件的形状特点选择测头并进行测头的定义和校验，并对被测件的安装位置进行找正。   触头的定义和校验。在测量过程中，当触头接触零件时，计算机将存人测头中心坐标，而不是零件接触点的实际坐标，因而触头的定义包括触头半径和测杆的长度造成的中心偏置，以及多触头测量时各个触头定义代码。测量触头的校验还包括使计算机记录各触头沿测量机不同方向测同一测点时的长度差别，以便实际测量时系统能自动补偿。触头的定义和校验可直接调用测头管理程序、参考点标定和测头校正程序来进行，将各触头分别测量固定在工作台上已标定的标准球或杯准块，计算机即将各测头测量时的坐标值计算出各触头的实际球径和相互位置尺寸，并将这些数据存储于寄存器作为以后测量时的补偿值。经过校验的不同触头测同一点，数控机床厂可得到同样的测量结果。   零件的找正。指在测量机上用数学方法为工件的测量建立新的坐标基准。测量时，工件任意放置在工作台上，其基准线或基准面与测量机的坐标轴不需要精确找正，为了消除这种基准不重合对测量精度的影响，用计算机对其进行坐标转换，根据新基准计算校正测量结果。实物程序编制。对于在数控机床上加工的形状复杂的零件，当其形状难于建立数学模型使程序编制困难时，常常可以借助于测量机。通过对木质、塑料、数控机床厂黏土或石膏制的模型或实物的测量，得到加工面几何形状的各项参数，经过实物程序软件系统的处理，输出所需结果。   轻型加工。生产型三坐标测量机除用于零件的测量外，还可用于划线、打冲眼、钻孔、微量铣削及末道工序精加工等轻型加工，在模具制造中可用于模具的安装、装配。22 五、三坐标测量机在综合检验中应用传统的平台检测,检测周期长,对复杂的零件与曲面跟本就无法处理。专用检具如同专用生产设备一样柔性差,不同品种不同型号的零件,就要用不同的检具。费用高转型又慢。而用三坐标测量机就完全没有这个问题了。实践证明,三坐标测量机可以用于快速综合检验。一般的工夹量模具和产品,在三坐标测量机上检测时不需要任何装夹装置。5.1.在综合检验上，三坐标测量机具有以下功能（1）能对零件进行自动找正零件在工作台上的放置,没有特别的要求,不需要象平台测量那样找准零件的某个基准面与平台平行或成某一个图纸所指定的角度。测量系统可以为零件建立合适的坐标系,使零件处于一个一定的坐标系中,然后测出各相关尺寸。（2）坐标系的转换机器系统可以按要求将测量结果转换成需要的格式,方便测量结果与理论结果相比较。（3）可以实现各种几何特征的测量点,线,面,圆,椭圆,圆锥,圆柱,球。一般规则零件均是由这些基本几何特征组合起来的。就象在CAD系统里用特征建模一样,测量时划分结构也基本如此。（4）可以实现各种测量数据之间的各种关系的转换可以求得各测量特征之间的距离,角度,交点,等等。（5）可以实现各种形状位置公差的自动计算与比较只需测量出所需要检测的特征,给出公差要求,机器将自动计算形位公差的值,并作出比较。5.2配置于柔性生产线或柔性制造系统中在柔性生产线或柔性制造系统中)配置数控CMM,根据预定的程序,可以实现工件的高效,自动,在线检测。并能利用检测数据对零件进行全面的统计分析,找出影响零件质量的因素,从而制定措施确保零件的质量。此外若不配备CMM的话,则整个的生产线或系统就有可能需要停下来等待检验结果,这在生产任务紧,品种规格变化多的情况下,可能会造成巨大损失。发展出数据测量中心如同数控机床发展到加工中心一样,三坐标测量机也可以发展演化到数控测量中心。以之解决各种复杂测量问题。5.3运用于逆向工程其实前面三种用途都可以归为质量检验一类。运用于逆向工程是其另一类重要用途。在此其变为一种模型量数字化的设备。在工业生产中,常常碰到依据实物生产的情况。这对复杂曲面构成的零件将十分困难。而利用三坐标测量机则可以很方便的解决此问题。在具有连续扫描系统的三坐标测量机上,利用三向变位测头,按照需要的步长与行距对成型面进行扫描,转换为数控机床所能接受的格式,就可送入数控加工系统,进行加工。三坐标测量机一种情况可以是这样。先取得轮廓数据,然后送入CAD系统,生成该轮廓,并完成数字化。22 六、夹具概述夹具是在检测或是切削加工中，用以准确地确定工件位置，并将其牢固地夹紧的工艺装备。它的主要作用是:可靠的保证工件的检测精度和加工精度，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和检测性能。因此，夹具在机械制造中占有重要的地位。6.1使用夹具的目的及夹具的发展方向一般来说，使用夹具的目的可以归纳为如下四个方面：（1）使用夹具可以稳定地保证工件的加工质量，减少废品具体地说，使用夹具所能保证的只是工件加工表面的位置精度。（2）使用夹具可以提高生产率。（3）使用夹具可以扩大机床的工艺范围。（4）使用夹具可以改善操作者的劳动条件。根据各种生产组织形式的发展特点，机床夹具的发展方向可以归纳为以下几个方面:（1）功能柔性化。由于多品种、小批量生产方式成为今后的主要生产形式，夹具应能在一定范围被适应不同形状及尺寸的工件，又能适用于不同的生产类型和不同机床加工。近年来，组合夹具和可调夹具等在传统应用的基础上都有了新的发展。（2）结构标准化、模块化。夹具标准化是生产专业化和柔性化的基础。模块化是在夹具的标准化和组合化的基础上发展起来的新型夹具。组合夹具等的进一步发展将为夹具模块化开拓广阔的应用前景。（3）精密化。由于机械产品的加工精度日益提高，高精度机床大量出现，必然要求夹具也相应越来越精密。（4）高效、自动化。为了实现机械加工过程自动化，必须配备相应的夹具。目前除了在生产流水线、自动线上配置相应的高效、自动化夹具外，在数控机床上，尤其是带自动换刀装置的数控机床上，出现了各种自动装夹工件的夹具，和自动更换夹具的装置，充分发挥了数控机床的效率。6.2专用夹具及其设计要求专用夹具是指仅仅适用于某一工件的一道或数道工序的加工而专门设计的夹具。当工件结构变更或工序内容变更时，都可能使此夹具失去应用价值。由于这类夹具不需要考虑其通用性，所以夹具结构可以设计得较简单、紧凑，且定位结构的精度可以提高，还可以采用各种省力、传力机构，使操作快捷、方便。采用专用夹具，可以得到较高的定位精度和较高的生产效率。专用夹具需要根据工件的具体加工要求而专门设计和制造，故产品的生产准备周期比较长，工装费用较高。这类夹具适用于产品较固定、生产批量较大的工件生产。专用夹具的设计应满足以下要求：（1）保证工件的加工精度。专用夹具应有合理的定位方案，标注合适的尺寸、公差和技术要求，并进行必要的精度分析，确保夹具能满足工件的加工精度要求。（2）提高生产效率。应根据工件生产批量的大小设计不同复杂程度的高效夹具，以缩短辅助时间，提高生产效率。（3）工艺性好。专用夹具的结构应简单、合理，便于加工、装配、检验和维修。专用夹具的制造属于单件生产。当最终精度由调整或修配保证时，夹具上应设置调整或修配结构，如设置适当的调整间隙，采用可修磨的垫片等。（4）22 使用性好。专用夹具的操作应简便、省力、安全可靠，排屑应方便，必要时可设置排屑机构。（5）经济性好。除考虑专用夹具本身结构简单、标准化程度高、成本低廉外，还应根据生产纲领对夹具方案进行必要的济分析，以提高夹具在生产中的经济效益。七、箱座夹具的设计随着科技的发展，对机械制造产品的设计要求越来越高，用于工业检测、质量控制和反求工程等方面的三坐标测量机在汽车工业、航空航天工业及国防工业等各个领域得到了广泛的应用，高等学校承担着教育、科研及创新的重任，三坐标测量机也被引入了高校的实验室环境。零部件的多样化、复杂化对三坐标测量机的夹具提出了新的要求，设计一种简单、实用，拆卸方便、装夹灵活的专用夹具。数控机床、加工中心、柔性制造单元、柔性制造系统等现代化加工设备的广泛应用,使传统的机械加工的制造方法发生了重大变革,夹具的功能已经从过去的装夹、定位、引导刀具,转变为装夹、定位。而数字化的设备加工功能的扩大化,给今后夹具的快速定位、快速装夹提出了更高的要求。制造业中广泛应用的夹具，是产品制造整个工艺阶段中十分重要的工艺装备之一，生产中所使用夹具的质量、工作效率及夹具的使用的可靠性，都对产品加工质量及生产效率有着决定性的影响。夹具是在切削加工或是有检测过程中，用以准确地定位工件位置，并将其牢固地夹紧的工艺装备。它的主要作用是：可靠地保证工件的加工精度及其检测过程中更为方便而快捷，从而提高加工效率，减轻劳动强度，充分发挥和扩大机床的工艺性能。因此，夹具在机械制造行业中占有十分重要的地位。7.1箱座的结构分析随着我国先进制造技术的发展，越来越多的企业将原本从国外进口的高精度复杂零件，减速器箱座属于多面多孔、高精度、高性能要求的复杂箱体类零件，空间尺寸多，机械加工难度较高，检测工艺也比较复杂，如何高效高质量地完成这类零件的加工与检测工作，通过分析了减速器壳体零件的结构及尺寸特点，结合现有设备制定了壳体加工的工艺规程与检测工艺，并进行了相应的夹具设计，该夹具的设计使减速器箱座的检测效率提高，降低工人的劳动强度，从而增强了企业的竞争力。22 减速器箱座三维图减速器箱座二维图22 7.2箱座检测时定位基准的选择因为是基于三坐标测量机的检测，所以在制定检测工艺过程时，选择定位基准的主要目的是为了保证检测过程中的位置精度。因此选择定位基准的总原则应该是从有较高位置精度要求的表面中进行选择。因为检测过程只是对箱座进行检测其平面度、垂直度、同轴度，并没有涉及到加工，因此可以直接选择箱座底面做为基准。7.3设计方案一因为此夹具的设计是基于三坐标测量机的检测，没有的涉及到加工，所以相对于专用的加工夹具设计比较简单一些，以箱座底盘的四个螺栓孔作为定位基准，采用导柱导套结构、螺栓紧固件作为夹紧结构，夹具结构如下图所示，但是考虑到箱座底盘的四个螺栓孔作为基准进行检测，所产生的误差比较大，所以此方案不可行。夹具设计方案一7.4设计方案二以箱座的侧面作为夹具检测的基准，同样采用导柱导套结构、螺栓紧固件作为夹紧结构，只是螺栓从侧边加紧紧固，就是夹紧了箱座的左右定位，但是箱座的前后定位比较麻烦，考虑到夹具结构的设计可能比较复杂，因此该方案实施也比较困难，所以也不是最优方案。22 7.5设计方案三（最优方案）因为此夹具的设计是基于三坐标测量机的检测，没有的涉及到加工，所以相对于专用的加工夹具设计比较简单一些，只要能保证三坐标测量机的测头能够检测到箱座所要检测的部位就可以了，保证测头不碰到夹具就可以，此方案采用箱座的定位销作为定位基准，由于定位销的加工精度比较高，常被作为定位基准，同样也采用导柱导套结构、螺栓紧固件作为夹紧结构，夹具两侧用支撑的筋板上两个凸起的小圆柱作为定位，这样只要箱座一放下去就可以定位，方便而又便捷的实现检测的目的，可以大大的减轻工作的劳动量，提高检测的工作效率。其具体结构如下：夹具设计方案三（最优方案）7.6具体设计方案7.6.1夹具设计遵循的原则（1）定位装置要确保工件检测定位准确可靠，因为检测过程只是对箱座进行检测其平面度、垂直度、同轴度，并没有涉及到加工，因此可以直接选择箱座底面做为基准，只需对三个方向进行定位就可以了。（2）定位精度能保证工件的精度要求。（3）夹具结构尽量简单操纵力尽量小而可靠，力争造价低。22 夹具装配图1.六角螺母2.压板3.导柱4.夹具底座5.压柄6.弹簧7.销钉7.6.2夹具设计三维设计箱座夹具的尺寸大小（长470mmX宽430mmX高204mm）此方案采用箱座的定位销作为定位基准，由于定位销的加工精度比较高，常被作为定位基准，同样也采用导柱导套结构、螺栓紧固件作为夹紧结构，夹具两侧用支撑的筋板上两个凸起的小圆柱作为定位，这样只要箱座一放下去就可以定位，方便而又便捷的实现检测的目的，可以大大的减轻工作的劳动量，提高检测的工作效率。夹具立体三维图22 7.6.3夹具结构分析按设计步骤，先在各视图部位用双点划线画出工件的外形，然后围绕工件的布置定位，夹紧和导向元件再进一步考虑零件的装卸，各部件结构单元的划分，检测时操作的方便和结构工艺性的问题使整个夹具设计形成一个整体。1、夹具采用分铸式铸件组合的结构。铸造简单，刚性较好。为保证铸件壁厚均匀，内腔掏空；为减少加工面，各部件的结合面处设置铸件凸台。2、定位板和定位钉安装在夹具体的底面与侧面并通过夹具体的孔与底面的平行度，保证工件底面与夹具底面的平行度。3、为了便于装卸零件，夹具采用了铰链式的钻模板结构。以保证钻套的位置精度，用琐紧螺钉锁紧。7.6.4定位机构的设计及误差分析检测零件的位置精度取决于工件在机床或夹具中定位的准确性，所以夹具定为基准的选择，既要保证本身的定位精度。又要保证被零件的各种精度要求。定位机构的设计是非常重要的。该夹具是基于三坐标测量机而设计的，采用导柱导套结构、螺栓紧固件作为夹紧结构，夹具两侧用支撑的筋板上两个凸起的小圆柱作为定位，也就是使用定位销进行定位。夹具装配图1.箱座2.六角螺母3.压板4.导柱5.夹具底座6.压柄7.弹簧8.销钉22 夹具装配三维效果图7.6.5确定定位元件，计算定位误差由于定位方案为一面两销定位，一两个圆柱销作为定位元件，则会产生重复定位现象，即一销套上工件孔以后，另一个销很难同时套上。为了避免这种定位干涉，补偿工件两定位孔直径和中心距误差及夹距两定位销直径和中心距误差。1、确定定位销中心距及尺寸公差销间距的基本尺寸和孔间距的基本尺寸相同，尺寸公差一般取为（7-1）孔间距的计算：mm由于取mm22 图7-1定位元件距离2确定圆柱销的基本尺寸是该孔的最小极限尺寸，其中=，为基准孔。最小直径公差取，配合取为由表中查的f的基本偏差为mm，3确定补偿距离(7-2)式中：为夹具圆柱销与其配合的工件定位孔间的最小间隙。由于零件圆柱孔销的尺寸为4确定定位销圆弧部分与其相配合得工件定位孔的最小间隙式中为与定位销相配合的工件定位孔的最小直径。22 5定位销的最大直径公差配合取，其下偏差为ei=0.021mm(7-3)6确定转角误差由于定位孔和定位销作上下销移接触，造成工件两定位孔连心线相对夹具上量定位销连心线发生偏移，产生最大转角误差，其式可按下面公式计算：(7-4)其中：为夹具圆柱销与其配合的工件定位孔间的最大间隙。为夹具体定位销与其配合的工件定位孔间的最大间隙。7确定基准定位误差这一误差取决于定位孔和圆柱销之间的最大间隙，工件在平面内任何方向上的基准位移误差为：(7-5)式中：为工件孔直径的公差为圆柱销直径的公差：为圆柱销与工件孔最小间隙其中:7.6.6定位误差的分析与计算22 为保证定位精度，所以需定期检查定位销的磨损情况，及时更换定位销，以利于准确定位，所以选择可换定位销。该销通过螺纹与其导向销相连，以便更换。其具体计算步骤如下：图7-2定位误差分析见图7-2在使用夹具安装工件并按调整法检测一批工件时，由于工件在夹具中定位所产生的定位误差。必然要反映到工件的加工精度上，因此在设计夹具定位机构时，应对定位误差加以控制，使其不超过允许的范围，一般情况下，工件的定位误差与工件上相应公差的关系为：（7-6）产生定位误差的原因有以下两个方面：一是定位基准与工序基准不重合，产生基准不重合误差，用符号表示;另一主要误差是由工件的定位基面与定位元件的工作表面的制造误差及配合的最小间隙的存在，引起定位基准产生位移，即基准位移误差，用符号来表示。（7-7）其中式中：……………工件孔直径的公差……………圆柱销直径公差………………圆柱销与工件孔最小间隙由以上计算可知：根据图中计算可知：22 八、夹具设计技术的发展无论是在传统制造业还是现代柔性制造系统中，由于大量的加工操作需要装夹，夹具设计在制造系统中就显得非常重要，它直接影响加工质量，生产效率和制造成本在一个柔性制造系统中，夹具设计制造的费用占到整个系统费用的一,夹具在单件、成批、大量生产中得到了广泛的应用,它是在制造加工过程中根据设计说明书,在合理的位置定位和牢固装夹工件,从而完成所要求的加工过程的一种装置柔性夹具是随柔性制造系统和计算机集成制造系统的发展而应运而生的没有柔性夹具,就不可能实现真正意义上的柔性,而随着的提出,多品种中小批生产日益受到重视。适应于这种产品和生产变化需要的柔性夹具更是必不可少的年代中期开始,从计算机辅助夹具设计到自动夹具设计,在国际上普遍受到重视,同时正在发展成为一个独立的制造软件系统。8.1柔性夹具的研究和发展制造过程的工艺设备包括刀具、夹具、检测设备及模具的选择和设计为了降低装夹费用和生产准备时间,柔性装夹是必不可少的一般说来,柔性夹具是指工件的形状和尺寸有一定变化后,夹具还能适应这种变化并继续使用的应变能力但是工件变化可以在小范围,即在相似的形状和尺寸变动不大的范围,也可在大范围,即零件形状完全不同,尺寸变化也很大所以,柔性夹具还是模糊的,没有明确的定义和界限笼统地说,就是指与机床、加工中心配合使用的、具有夹持多种不同工件能力的夹具。柔性夹具包括组合夹具、可编程夹具、通用柔性夹具、相变材料柔性夹具及其它夹具,使用不同的相变材料可得到多种类型的夹具,相变材料柔性夹具,而相变材料柔性夹具适合于装夹具有复杂曲面和刚度较弱容易变形的工件朱耀祥和融易鸣中将年代后期柔性夹具的研究开发分为两大方向。8.2计算机辅助夹具设计在过去的十几年中,制造研究团体将研究的重点放在了发展和改善诸如计算机辅助设计计算机辅助制造和计算机辅助工艺规划等方面只是在最近20年来,CAFD才发展成为集成技术的一个重要组成部分,并且成为CAPP的一个重要方面。它是CIMS环境下设计和制造之间的连接纽带.随着CAD/CAM系统在工业中的建立,CAFD很自然地应用到了夹具设计当中。领域的主要研究方面有：(1)夹具设计时基于成组技术的分类方法及基于案例的推理；(2)通过运动学分析确定定位点和夹紧点；(3)利用基于知识的专家系统选择定位面和夹紧面；(4)基于几何分析的夹具规划；（5）用于定位基准选择的精度关系分析；（6）组合夹具的构形设计。从技术的角度看，计算机辅助夹具设计中标准件库应具有以下特点：具有模块化分层结构每种类型的标准件都应具有基本输入模块、数据检索模块和图形绘制模块；22 具有独立的数据结构数据应独立于程序，在管理方式上采用数据库、数据文件和内存变量等多种方法；图元参数化一般情况下，不应把图元做成BLOCK类，而应做成参数化的绘图程序：资源的开放性不同类型的标准件在标准件库中处于平行地位，应允许卸掉不同的标准件子库或装入其它的标准件子库；界面形象直观操作界面应使用对话框，做到图文并茂，用户在众多的标准件库中准确快速地挑选出自己所希望的结果；函数化在不同种类的标准件或同一种类但不同规格的标准件中，往往具有许多相同或相似的功能，如选择集操作、对话框常用栏目的处理、绘图环境的设置等等，都应使用通用函数的形式来完成。8.3自动化夹具设计近年来组合夹具系统的设计受到了夹具行业的普遍关注,并且在一些文献中对该领域的最新发展成果进行了回顾，通过几何计算的方法验证了夹具构形中力的锁合问题,在确定优化的夹紧点和夹紧顺序中提出了几何推理的方法,这种方法在考虑到力的锁合后,从候选的夹紧点布局中确定最优化的夹紧点,是非常简单并行之有效的。通过变形一种是由于装夹所产生的接触变形,另一种是由于切割力所引起的工件的弯曲变形分析,对支撑和夹紧位置进行所需的重新布置,以在给定的工件上设计出最好的支撑、定位和夹紧位置,完成加工过程中牢固精确地夹紧工件的功能，并在自动夹具设计原型系统中贯彻了这样的推理机制该系统提供了一种智能化的自动夹具设计环境系统由个主要模块构成完全信息化的产品模型知识库推理机制最终的夹具构型。按照自动化程度区分,夹具设计系统分为交互式,半自动化式和自动化式交互式的夹具。设计系统是计算机为使用者提供一种信息化的用户界面,基于设计者的知识,辅助用户选择合适夹具元件的一种系统系统由于要由用户根据工件的几何形状及加工要求来选择装夹表面、装夹点及夹具元件,所以是非常耗时的,而且并未完全开发出计算机的功能半自动化式的夹具设计系统是在交互式的基础上加以改进而来的,它降低了对设计者专业知识的要求而自动化式的夹具设计系统用以进一步提高夹具设计过程的效率和质量,可以自动确定夹紧点,自动从一系列候选点列表中选择精确的夹紧点,等基于先进的及技术在组合夹具上的应用,使用方法和一软件技术,开发了一种自动组合夹具设计系统该系统与交互式和半自动化式的夹具设计系统相集成,除了能够自动确定夹紧点外,还可以使用加工干涉检测子模块来防止加工过程中切割工具和夹具之间的干涉，则提出了一种快速干涉检测算法,该方法将夹具部件模型简化成具有高度信息的二维轮廓模型,它不同于使用填充实体的检测过程,在夹具验证方面更加有效。结论通过做毕业设计，使我对书本的知识有了更深一步的认识和理解，知道了理论联系实际的重要性；另外，对如何查阅资料与合理利用有了更深入的了解；本次毕业设计过程中进行了工件的检测工艺路线分析、工艺卡的制定、工艺过程的分析、箱座夹具的设计与分析，是对我在大学期间所学的专业知识的一个检验，也是对所学知识的运用和综合；通过做毕业设计的这个过程，对我以后参加实际工作一定有很好的锻炼意义和指导作用。在本次设计中，让我很好的加强理论联系实际的结合，从中的学习与研究让我完成了这一份艰难的课程设计，同时与具体项目、课题相结合开发、设计产品的能力。在设计过程中总是有很多22 问题。有时发现一个问题的时候，需要做大量的工作，花大量的时间才能解决。自然而然，我的耐心便在其中建立起来了。为以后的工作积累了经验，增强了信心。本来以为自己对机械设计、机械原理的知识掌握的还比较好，但是到做毕业设计的时候才发现自己存在着诸多不足，其中就有很多基础知识都不是很完善，很多知识都掌握的不是很扎实。值得鼓励的是我们全体组员不懈努力，我们一直地突破，一直地完善，一直地积极地寻找各种解决问题的方法。我很兴奋，因为整个过程都是我们自己去设计的。尽管有过争执，有过激励的争辩，但是我可以很骄傲地说，这个设计是我自己的东西，是我自己努力而完成的。设计过程中，通过针对性地查找资料，了解有关机械方面的资料，既增长了自己的知识面，补充最新的专业知识，又提高了自己的应用能力和实践能力。对学过的课本理论知识起到了很好的温习作用。对课本的知识进一步的消化和巩固。“千里之行始于足下”给我一点点体会，虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富，使我终身受益。参考文献22 [1]机械设计手册，第三版，成大先等主编，北京：化学工业出版社，2007[2]机械设计，第八版，濮良贵等主编，高等教育出版社，2006[3]画法几何及工程制图，中国纺织大学工程图学系等编，上海科学技术出版社，2001.3[4]机械零件设计手册/中册，东北工学院《机械零件设计手册》编写组编，冶金工业出版社，1982.1[5]机械工程手册/传动设计卷(第二版)，机械工程手册电机工程手册编辑委员会编，北京：机械工业出版社，1997.7[6]机械零件课程设计，郭奇亮等主编，贵州人民出版社，1982.1[7]机械设计标准应用手册/第二卷，汪恺主编，北京：机械工业出版社，1997.8[8]极限配合与测量技术基础，孔庆华、刘传绍主编，上海：同济大学出版社，2002.2[9]机械传动设计手册(修订本)/上册，江耕华、胡来瑢、陈启松主编，煤炭工业出版社，1990.10[10]机械设计手册/上册，《机械设计手册》联合编写组编，化学工业出版社，197922'