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1、毕业设计(论文)任务书学生姓名专业班级指导教师工作单位机械制造及其自动化设计(论文)题目: 微型电机轴轴端扁部加工夹具设计弹性件夹紧夹具设计设计（论文）主要内容： 微型电机轴轴端扁部加工夹具设计夹具方案分析与选择、总体设计及主要零件设计要求完成的主要任务:1. 夹具方案分析、开题报告；2. 夹具总体设计； 3. 主要零部件设计；4. 外文翻译；5. 说明书。必读参考资料：1. 夹具设计手册2. 夹具设计图册3. 机械设计手册4. 机械制造工艺设计简明手册5. 组合机床设计图册6. 机械制造工艺及专用夹具设计制导7. 机床夹具零件及部件国家标准8. 机械制造工艺设计手册指导教师签名： 教研室主任
2、签名： 盖章毕业设计(论文)开题报告题目微型电机轴轴端扁部加工夹具设计弹性件夹紧夹具设计1目的及意义（含国内外的研究现状分析）： 我国微电机行业创建于20世纪50年代末期，从为满足国防武器装备需要开始，经历了仿制、自行设计和研究开发的阶段，至今已有40余年的发展历史，已形成产品开发、规模化生产和关键零部件、关键材料、专用制造设备、测试仪器配套的完整的工业体系。自20世纪80年代以来，微电机的国内需求在不断增长。我国已引进50余条生产线，实现25个大类、60个系列、400个品种、2000个规格微特电机大批量、规模化生产。主要产品是有刷永磁直流电动机、小功率交流电动机、交直流串激电动机、罩极电动机
3、、步进电动机、振动电机(手机用)等。1999年我国微电机产量约30亿台，其中民营和国企的产量约2.5亿台，独资企业的产量约12亿台，香港地区的产量约14亿台(德昌公司12亿台)，台湾地区的产量约1.8亿台。2000年生产量约39亿台，占全球总产量的60。2000年世界微电机市场约65亿台，我国出口 27.26亿台，占国际市场约42的份额，其中玩具电机32151.1万台，37.5W的交直两用电机1970.6万台，750W的直流电动机、发电机237.7万台。据统计，80为日本、我国香港和台湾地区在内地的投资企业所生产出口的微电机。2001年出口创汇在5000万美元的企业有6家：青岛三美电机有限公司
4、14134万美元，天津三美电机有限公司12450万美元，珠海三美电机有限公司10803万美元，东芝华强三洋马达有限公司9955万美元，万宝至马达大连有限公司9690万美元，珠海松下马达有限公司8082万美元，三协精机(福建)有限公司7271万美元。技术含量高的微电机，如精密无刷电动机、高速同步电动机、高精度步进电动机、片状绕组无刷电动机、高性能伺服电动机以及新原理新结构超声波电动机国内尚未形成商品化或批量生产能力。所以国内对高精密微特电机还依赖进口。据海关统计，19952000年年均用汇增长26.9，2001年虽然增加4.81，还达11.97亿美元。据统计，我国微电机生产及配套厂家在1000家
5、以上，从业人员超过10万人，工业总产值超过100亿元。微电机行业已成为国民经济和国防现代化建设中不可缺少的一个基础产品工业。日本是世界微电机的最大制造国，1996年其产量达23亿台，出口量达16亿台，2000年其产量降至17亿台，产值也下降至 673.3亿日元，约为10年前日本微电机产值的一半。日本Mabuchi 马达公司是全球最大的微电机制造商，它制造了世界DC电机市场产品一半以上，在我国大陆和台湾省、马来西亚、越南等地均设有生产厂，该公司在全球各地的DC电机综合生产能力已达15亿台。由于日本在磁性材料、电子控制和生产工艺上的领先地位，从而使其不仅在微电机的生产方面居世界霸主地位，在技术领域
6、也雄居世界前沿，其微电机产品具有大转矩、小尺寸、高控制精度、低功耗、长寿命和低成本的竞争优势。2基本内容和技术方案： 基本内容： 针对微型电机轴轴端扁部加工制订夹具方案，并对夹具的方案进行分析与选择，确定方案后对夹具进行总体设计及主要零件设计，其中包括：对零件进行工艺分析；选择毛胚的制造方式；制订零件的机械加工工艺路线；工艺装备设计。最后需完成以下任务： . 夹具方案分析、开题报告； . 夹具总体设计； . 主要零部件设计； . 外文翻译； . 说明书。 技术方案： 针对零件的形状、大小、材料、硬度、刚性、加工部位的结构特点、加工精度、表面粗糙度以及定位、夹紧方法、工艺过程、所采用的道具及切削
7、用量、现场环境和条件、生产率要求等确定设计方案，选择定位元件计算定位误差，计算所需夹紧力、设计夹紧机构，画夹具装配图。 采用弹性件夹紧夹具，两相互垂直平面进行径向定位，挡板进行轴向定位。由于微电机轴的直径为2.58mm，故采用50件同时加工的方式。3进度安排： 第3-4周：查阅有关微电机轴轴端扁部的加工资料，初步了解微电机轴轴端扁部的加工方法，并编写开题报告。 第5-7周：外文翻译，并确定夹具的方案。 第8-13周：对夹具进行设计，完成夹具图纸的绘制。 第14周：编写设计说明书。 第15周：答辩.4指导老师意见：指导教师签名： 年 月 日注：1. 开题报告应根据教师下发的毕业设计（论文）任务书
8、，在教师的指导下由学生独立撰写，在毕业设计开始后三周内完成；2设计的目的及意义至少800字，基本内容和技术方案至少400字；3指导教师意见应从选题的理论或实际价值出发，阐述学生利用的知识、原理、建立的模型正确与否、学生的论证充分否、学生能否完成课题，达到预期的目标。郑 重 声 明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。本人签名： 日期： 目 录摘 要1ABSTRACT21 绪论31.1 微电机的发展概述31.2 夹具的发展趋势4
9、1.3 本课题的研究内容52 夹具方案分析与选择62.1 径向定位分析62.1.1 V形块定位误差产生原因的分析62.1.2 V形块定位误差的计算72.1.3 两垂直平面定位误差分析102.2 轴向定位分析112.3 夹紧方案分析122.4 装夹方案分析133 夹具设计133.1 定位基准的选择133.2 夹紧力的确定143.3 定位误差分析143.3.1 采用两相互垂直平面径向定位的定位误差分析153.3.2 采用挡板轴向定位的定位误差分析153.3.3 采用一面两销定位误差分析153.3.4 夹具设计及操作的简要说明164 主要零件设计164.1 夹具体设计164.2 塑料板设计184.3
10、 其他主要零件设计19总 论20参考文献21致 谢22摘 要本设计分析了微电机轴的结构特点 ,并针对其轴尺寸小 ,装夹比较困难的问题设计了高效率的铣削微电机轴端扁部的工装 ,解决了实际生产中的技术难点.定位误差分析与确定是机械加工工艺规程设计中不可或缺的重要内容，定位误差的确定恰当与否直接影响加工质量、工艺性和生产成本。轴端扁部作为零件设计和机械加工的典型形面，其尺寸位置定位误差的确定具有代表性。本设计为了保证轴端扁部的高度尺寸，比较了V形块定位和两相互垂直平面定位两种定位方案时轴端扁部尺寸的定位误差和方案的优劣，最终采用两相互垂直平面进行径向定位。这种径向定位方式的好处是能是定位基准和设计基
11、准重合，保证轴端扁部的高度尺寸不超差。在刚性压板下垫一层弹性材料构成组合压板，并采用手动加紧方式实施夹紧。关键词：微电机轴；工装；两相互垂直平面；组合压板ABSTRACTThe present study analyzed the structure characteristic of the micro motor shaft,designed the fixture of milling micro motor shaft for its technical demands and high efficiency,and resolved technical difficulties in
12、 the practical production. The analysis and determination of locating errors are an indispensable 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.K
13、ey-seat, with 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 for both the key-seat dimension and its parallelism.t Examples are also giv
14、en for using this approach .Final two mutually upright flat location to the radial orientation.This approach has the advantage of radial positioning is positioning to base benchmarks and design overlap, to ensure a high degree keyway size does not tolerance. In the rigid plate layer of elastic mater
15、ial composition Xiadian combination plate, and manually clamping step manner. Key words: micro-motor; fixture; two mutually upright flat location; Combination plate 1 绪论微电机综合了电机、微电子、电力电子、计算机、自动控制、精密机械、新材料等多门学科的高新技术行业，尤其是电子技术和新材料技术的应用促进了微特电机技术进步。微电机制造工序多，涉及精密机械、精细化工、微细加工、磁材料处理、绕组制造、绝缘处理等工艺技术，需要的工艺装备数
16、量大、精度高。出于经济效率的考虑，企业组织微电机生产一般为大批量生产，但微电机轴加工的技术要求比较高，更由于其尺寸较小，在加工时对其实施装夹比较困难，不容易保证技术要求。对轴端台肩面的铣削和磨削加工，由于尺寸和位置精度要求较高，用一般的装夹方式不容易保证。因此，设计制造装夹方便、可靠、高效的铣削（或磨削）夹具是大批大量生产微电机轴的重要保证。1.1 微电机的发展概述世界经济在不断发展，人们生活水平在不断提高，微特电机作为不可缺少的基础机电产品，它既有低、中档、低投资的劳动密集型产品，又有采用先进制造技术、新兴电子技术和新材料技术应用相结合的高投资技术密集型产品，并已融入生产和销售的全球化。日本
17、在AV、OA用微特电机轻、薄、小型化家电、空调用微特电机高效率化、静音化、工业伺服用微特电机高性能化诸方面进行了大量研发工作，在世界上处于领先地位，其产品技术含量大，占据了世界高档微特电机的绝大部分市场。 我国微电机行业创建于20世纪50年代末期，从为满足国防武器装备需要开始，经历了仿制、自行设计和研究开发的阶段，至今已有40余年的发展历史，已形成产品开发、规模化生产和关键零部件、关键材料、专用制造设备、测试仪器配套的完整的工业体系。据统计，我国微电机生产及配套厂家在1000家以上，从业人员超过10万人，工业总产值超过100亿元。微电机行业已成为国民经济和国防现代化建设中不可缺少的一个基础产品
18、工业。自20世纪80年代以来，微特电机的国内需求在不断增长。我国已引进50余条生产线，实现25个大类、60个系列、400个品种、2000个规格微特电机大批量、规模化生产。主要产品是有刷永磁直流电动机、小功率交流电动机、交直流串激电动机、罩极电动机、步进电动机、振动电机(手机用)等。1999年我国微特电机产量约30亿台，其中民营和国企的产量约2.5亿台，独资企业的产量约12亿台，香港地区的产量约14亿台(德昌公司12亿台)，台湾地区的产量约1.8亿台。2000年生产量约39亿台，占全球总产量的60。技术含量高的微特电机，如精密无刷电动机、高速同步电动机、高精度步进电动机、片状绕组无刷电动机、高性
19、能伺服电动机以及新原理新结构超声波电动机国内尚未形成商品化或批量生产能力。所以国内对高精密微特电机还依赖进口。据海关统计，19952000年年均用汇增长26.9，2001年虽然增加4.81，还达11.97亿美元。微电机主要应用于三个领域：1） 运动机械 无特殊控制要求的驱动场合作为运动机械负载的动力源。2） 音响设备 例如，在盒式录像机中，微特电机既是磁鼓组件的关键元件，又是其主导轴驱动、收供带和磁带盒的自动装载以及磁带张力控制的重要元件。3） 自动化设备 办公自动化设备、计算机外部设备和工业自动化设备。如磁盘驱动器、复印机、数控机床、机器人等都应用了微电机。1.2 夹具的发展趋势 夹具是机械
20、加工不可缺少的部件，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。 1） 高精 随着机床加工精度的提高，为了降低定位误差，提高加工精度，对夹具的制造精度要求更高。高精度夹具的定位孔距精度高达5m，夹具支承面的垂直度达到0.01mm/300mm，平行度高达0.01mm/500mm。德国demmeler(戴美乐)公司制造的4m长、2m宽的孔系列组合焊接夹具平台，其等高误差为0.03mm；精密平口钳的平行度和垂直度在5m以内；夹具重复安装的定位精度高达5m；瑞士EROWA柔性夹具的重复定位精度高达25m。机床夹具的精度已提高
21、到微米级，世界知名的夹具制造公司都是精密机械制造企业。诚然，为了适应不同行业的需求和经济性，夹具有不同的型号，以及不同档次的精度标准供选择。 2） 高 效 为了提高机床的生产效率，双面、四面和多件装夹的夹具产品越来越多。为了减少工件的安装时间，各种自动定心夹紧、精密平口钳、杠杆夹紧、凸轮夹紧、气动和液压夹紧等，快速夹紧功能部件不断地推陈出新。新型的电控永磁夹具，加紧和松开工件只用12秒，夹具结构简化，为机床进行多工位、多面和多件加工创造了条件。为了缩短在机床上安装与调整夹具的时间，瑞典3R夹具仅用1分钟，即可完成线切割机床夹具的安装与校正。采用美国Jergens(杰金斯)公司的球锁装夹系统，1
22、分钟内就能将夹具定位和锁紧在机床工作台上，球锁装夹系统用于柔性生产线上更换夹具，起到缩短停机时间，提高生产效率的作用。 3） 模块、组合 夹具元件模块化是实现组合化的基础。利用模块化设计的系列化、标准化夹具元件，快速组装成各种夹具，已成为夹具技术开发的基点。省工、省时，节材、节能，体现在各种先进夹具系统的创新之中。模块化设计为夹具的计算机辅助设计与组装打下基础，应用CAD技术，可建立元件库、典型夹具库、标准和用户使用档案库，进行夹具优化设计，为用户三维实体组装夹具。模拟仿真刀具的切削过程，既能为用户提供正确、合理的夹具与元件配套方案，又能积累使用经验，了解市场需求，不断地改进和完善夹具系统。组
23、合夹具分会与华中科技大学合作，正在着手创建夹具专业技术网站，为夹具行业提供信息交流、夹具产品咨询与开发的公共平台，争取实现夹具设计与服务的通用化、远程信息化和经营电子商务化。 4） 通用、经济 夹具的通用性直接影响其经济性。采用模块、组合式的夹具系统，一次性投资比较大，只有夹具系统的可重组性、可重构性及可扩展性功能强，应用范围广，通用性好，夹具利用率高，收回投资快，才能体现出经济性好。德国demmeler(戴美乐)公司的孔系列组合焊接夹具，仅用品种、规格很少的配套元件，即能组装成多种多样的焊接夹具。元件的功能强，使得夹具的通用性好，元件少而精，配套的费用低，经济实用才有推广应用的价值。专家们建
24、议组合夹具行业加强产、学、研协作的力度，加快用高新技术改造和提升夹具技术水平的步伐，创建夹具专业技术网站，充分利用现代信息和网络技术，与时俱进地创新和发展夹具技术。主动与国外夹具厂商联系，争取合资与合作，引进技术，这是改造和发展我国组合夹具行业较为行之有效的途径。 机床夹具是在机床上装夹的一种装置，其作用是使工件相对于机床和刀具有一个正确的位置，并在加工过程中保持这个位置不变。机床夹具的设计需要我们综合运用所学知识，根据零件的结构特点和产品的加工要求，进行加工工艺规程和夹具的设计。机床夹具是保证机械产品质量高、数量多、成本低的一种极重要的工艺装备。其主要功能如下： 1） 保证加工质量 使用机床
25、夹具的首要任务是保证加工精度，特别是保证被加工面与定位面之间以及被加工表面相互之间的位置精度。使用机床夹具后，这种这种精度主要靠家具和机床来保证，不再依赖于工人的技术水平。 2） 提高生产效率，降低生产成本 使用夹具后可减少划线、找正等辅助时间，且易实现多件、多工位加工。在现代机床夹具中，广泛采用气动、液动等机动夹紧装置，可使辅助时间进一步减少。 3） 扩大机床工艺范围 在机床上使用夹具可使加工变得方便，并可扩大机床的工艺范围。例如，在车床或钻床上使用镗模，可以代替镗床镗孔。又如，使用靠模夹具，可在车床或铣床上进行仿行加工。4） 减轻工人劳动强度，保证安全生产。1.3 本课题的研究内容微电机在
26、运动机械、音响设备、自动化设备等行业应用的范围广，数量多，因此微电机轴对微电机的性能具有十分重要的意义。长期以来，微电机轴轴端扁部加工的夹具一直采用V型块进行径向定位。采用V型块定位的方案在实际加工时由于工件的尺寸和形状误差，V形块的制造和安装误差，包括夹角误差、对称度误差等，而这些误差的综合不是简单的代数加减，而是矢量方式的叠加，导致产品经常超差，影响产品生产效率和成本。为避免产品经常性超差，则需改进微电机轴的定位方式。通过对微电机轴轴端扁部的分析，采用两相互垂直的平面定位，可保证定位基准和设计基准重合，减少定位误差，为提高生产率，将多个相互垂直的平面组合在一起，并采用弹性材料进行夹紧。采用
27、这种方案，可避免产品的经常性超差，提高生产效率。夹紧时为了避免刚性压板压伤工件，采用弹性压板进行多点浮动夹紧。2 夹具方案分析与选择对于该微电机轴（见图1），所用材料为，轴向设计基准为右断面，设计尺寸为，径向设计基准为外圆下母线，设计尺寸为。根据基准重合原则，应选择轴的右端面和下母线为定位基准。 图1 微电机轴尺寸简图2.1 径向定位分析定位误差就是工件在家具中定位时产生的误差，夹具的定位误差要在进行定位基准选择之前进行分析，以便考虑如何选择，基准安装是定位定位和夹紧2个动作的综合，因此安装误差就包括定位误差和夹紧误差。定位误差按产生原因分析包括以下种类的误差：1） 基准位移误差：零件定位基准
28、不准确造成的误差，夹具定位基准不准确造成的误差。2） 基准不重合误差。由上面分析看出，基准位移误差是由两个方面的原因造成的，其一是零件定位基准，如用长销或短销定位，零件的孔径总是有偏差，一批零件中，该孔径有一定的公差，因此每个零件的定位情况就有所不同，其二是夹具定位元件不准确造成，既销子本身的偏差造成误差，基准不重合误差就是定位基准与工序基准不重合造成的误差，由于在加工中常采用调整法加工来获得加工尺寸，经常会产生这种误差。对于轴类零件典型的定位方案有：心轴定位、V形块定位、两相互垂直平面定位。但对于微电机轴，轴径较小，不宜采用心轴定位。根据微电机轴的尺寸，采用V型块或相互垂直平面进行径向定位较
29、为合适。2.1.1 V形块定位误差产生原因的分析V形块是使用最广泛的外圆径向定位元件，使用V形块产生定位误差的主要原因有工件的尺寸和形状误差，V形块的制造和安装误差，包括夹角误差，对称度误差等。工件的定位误差是以上几种误差综合作用的结果，而且这些误差的综合不是简单的代数加减，而是矢量方式的叠加，其原因是各种误差具有一定的方向性。例如对图2所示的零件，在加工时采用V形块定位所产生的定位误差进行分析计算，得到加工类似零件、类似工序的综合定位误差计算公式，根据零件的加工要求，就是在图示的圆柱端面上加工一个孔，孔中心距圆柱中心距离为，采用图2所示的这种定位方法引起的定位误差在和方向存在，分别为,在这2
30、个方向的误差都影响该工序的加工精度，所以对各项误差计算时均分解为和两个方向，这样再进行误差综合时就可以变矢量运算为代数加减，便于对V形块各项误差进行综合。 图2 工件以外圆在V形块上定位2.1.2 V形块定位误差的计算1） 基准不重合误差如图2所示，由于设计基准为工件外圆中心，用V型块定位时，定位基准是点（其中为工件定位基准的直径公差），因此基准不重合误差为尺寸的变化量为： (方向向左) （1）（方向向下） （2）2) 工件定位面不准确引起的基准位移误差，如图2所示，是工件尺寸误差引起的，是工件形状误差引起的，由于外圆有尺寸误差，使定位基准的位移为，即尺寸为：(方向向右) （3）（方向向下）
31、（4） 由外圆有形状误差使定位基准位移为引起的（见图3）：式中：为圆度误差。（方向可左可右） (5)（方向可上可下） (6) 图3 工件定位面不准确引起的基准位移误差3） V形块不准确引起的基准位移误差， 是由V形块安装有一倾斜或是V型块本身由于制造原因就存在偏转误差，而不能使工件理想对中（见图4），角度偏转形成的基准位移误差为，其值由几何关系可求图4 V形不准确引起的基准位移误差式中：为工件外圆直径（方向可左可右） (7)（方向只能向下） (8) 由角度值误差引起的定位误差，即（见图5），依几何关系 图5 角度误差引起的定位误差 4） 由V形槽深度误差引起的基准位移误差如图6所示的基准位移误
32、差就等于. 图6 V形槽深度误差引起的基准位移误差综合以上各种误差情况，就得到采用V形块定位时基准位移误差和基准不重合误差合成的总定位误差，计算公式如下： (9) (10)在采用调整法加工零件时，由于V形块已确定并安装固定，利用误差补偿技术，采用标准心轴进行调整，可以消除由V形块制造及安装误差引起的定位误差，因而上面公式简化为 (11) (12)由以上分析可知，将数据代入式中则：dw（x）=0.004mmdw（y）=0.004mm2.1.3 两垂直平面定位误差分析如图7所示，本道工序定位基准为与水平定位平面相切的外圆下母线B，而本道工序的设计基准亦为工件外圆下母线B。所以，定位基准与设计基准重
33、合,即jb（H）= 0与轴端扁部台阶面位置的定位基准位置误差类似，不论工件外圆的公差是多少，工件下母线的位置在工序尺寸方向上始终保持不变，即该工序定位基准的位置误差为零：jw（H）= 0总起来，有dw（H）= jw（H）jb（H）= 0图7 两相互垂直平面轴向定位通过计算，理论上V行块定位和两相互垂直平面定位的定位误差都很低，但是采用两相互垂直平面进行径向定位对于保证轴端扁部台阶面高度的尺寸公差效果更好。2.2 轴向定位分析轴向定位可选一狭窄定位挡板，其长度取决于相互垂直平面组合的长度，高度则不超过轴端扁部在相互垂直平面的安装高度，将挡板安装于微电机轴的右端（见图8），显然，轴向定位基准与设计
34、基准重合，理论上无定位误差，容易保证轴向加工尺寸的精度，即 1工件；2隔板；3定位挡板图8 轴向定位2.3 夹紧方案分析工件在夹具中定位后一般应夹紧，使工件在加工过程中保持已获得的定位不被破坏。由于工件在切削过程中受切削力、惯性力、夹紧力等的作用，会形成变形或位移，从而影响工件的加工质量。所以工件的夹紧也是保证工件加工精度的一个十分重要的问题。为了获得良好的加工效果，一定要把工件在加工过程中的位移、变形等控制在加工精度所允许的范围之内。夹紧问题的处理有时会比定位的设计更困难，从设计难度上讲，夹紧机构往往花费设计人员较多的心血。夹紧机构设计时一般应满足以下主要原则：1） 夹紧时不能破坏工件在定位
35、元件上所获得的位置；2） 夹紧力应保证工件位置在整个加工过程中不变或不产生不允许的振动；3） 使工件不产生过大的变形和表面损伤；4） 夹紧机构必须可靠，夹紧机构各元件必须要有足够的强度和刚度，手动夹紧机构必须保证自锁，机动夹紧机构因有连锁保护装置，夹紧行程必须足够；5） 夹紧机构操作必须安全、省力、方便、符合工人操作习惯；6） 夹紧机构的复杂程度、自动化程度必须与生产纲领和工厂的条件相适应。上述前三条要求是为了保证加工质量和安全生产的，因此必须无条件予以满足，它是衡量夹紧装置好坏的最根本的准则。其他要求的重要性取决于具体条件，其中有些要求在选择夹紧力的方向和作用点时应有所考虑，有些则在拟定夹紧
36、装置的具体结构时或进行夹具的整体设计时考虑。夹紧点的选择是达到最佳夹紧状态的首要因素。只有正确的选择夹紧点之后，才能估算出所需要的适当的夹紧力。如果夹紧点选择不当，不仅增大夹紧变形，甚至不能夹紧工件。所以夹紧点的选择是夹紧设计中所要处理的第一个问题。夹紧点选择的一般原则：1） 尽可能使夹紧点和支撑点对应，使夹紧力作用在支撑上，这样会减少加紧变形，凡有定位支撑的地方对应处都应选择为夹紧点并施以适当的夹紧力，以免在加工过程中工件离开定位元件。2） 夹紧点选择应尽量靠近加工表面，且选择在不致引起过大夹紧变形的位置。此方案将若干根轴平行排于组合的相互垂直平面上（见图9），要实现轴的夹紧可靠，则每根轴都
37、应承受夹紧作用力。由于轴在两相互垂直平面上定位，中心线随其直径的大小不同（轴的外径有公差）而在平面上的高度也不相同，即装夹在组合的相互垂直平面上的轴的中心线不在一个平面上。要对所有轴实施夹紧，仅用一平板压所有轴是不够的，若设计夹紧机构对每根轴分别夹紧就更不现实了。1.刚性压板；2.弹性压板；3.多点浮动夹紧 图9 组合垂直平面夹紧示意图解决办法：在刚性压板下垫一层弹性材料，构成组合压板，压板上则采用浮动压块实现多点压紧。这样，可利用弹性材料的弹性变形，夹紧每根轴，弹性材料可选用工程塑料。如果在压板上打多排孔（每排孔的位置与轴的安装位置相对应），用液塑作弹性材料 ,也能实现夹紧要求.。这种方法比
38、用工程塑料作弹性材料夹紧工件更为方便可靠 ,但成本较高。为控制成本，本设计的夹紧方式采用浮动压块实现多点压紧。2.4 装夹方案分析对工件进行装夹也是解决问题的关键. 从图10可知 ,当工件铣削完毕后 ,卸下工件 ,再装上若干根工件 ,要求每根轴都放入由若干组相互垂直的平面构成的槽内 ,且还需将右端紧靠定位板. 显然 ,工件水平放置 ,操作工人用手将轴右端紧靠定位板是不可靠的 ,而且费时太多. 解决这个问题的方法如下:1) 一次做两副夹具 ,一副用于磨削 ,一副用于装卸工件 ,使辅助时间与机动时间重合 ,从而提高效率. 2) 装卸工件时 ,将夹具置于安装支台上 ,支台上平面倾斜一定的角度. 这样
39、 ,在夹具的槽内安放工件时 ,工件将产生一向下滑动的分力 ,使工件右端面紧贴定位挡板 ,然后再夹紧工件 ,装夹好后待用。 图10 夹具安装示意图3 夹具设计由于微电机轴的产量大，精度要求较高，因此在生产过程中既要保证生产效率，同时又要保障微电机轴的精度，故该方案采用50件同时加工的方法，即由50个相互垂直的平面组合在一起为微电机轴进行径向定位，采用挡板进行轴向定位。夹紧方式采用浮动压块实现多点夹紧，利用弹性材料的弹性变形，夹紧每根轴。夹具体以一面两销的方式定位在下夹具体底座上。（其方案图见装配图和三维实体装配图）3.1 定位基准的选择由图1可知，轴端扁部的径向设计尺寸为，轴向设计尺寸为。在实际
40、生产中采用V型块进行径向定位，而径向尺寸经常超差，则选用径向定位效果更好的两相互垂直平面定位，设计基准为轴外圆下母线。电机轴的轴向尺寸用定位挡板进行轴向定位，设计基准为轴端面。由于背吃刀量较小为0.58mm，为提高加工效率，现决定采用磨削，50件同时加工。机床采用卧式铣床。3.2 夹紧力的确定工件的夹紧力过大，会引起工件的变形，达不到加工精度要求，而且使夹紧装置结构尺寸过大造成结构不紧凑；夹紧力过小，会造成工件夹紧不牢，加工时易破坏定位，同样也保证不了加工精度要求，甚至会引起安全事故。由此可见，必须对工件实施大小适当的夹紧力。再本夹具上进行磨削加工时，工件受到水平方向的磨削力，隔板和底面的摩擦
41、力，另外在垂直方向上还受到工件自身重力的作用。计算夹紧力时，通常将工件和夹具看成一个刚性系统以简化计算（但有些情况下，按刚性系统计算，会有较大的误差）。然后根据工件受切削力、夹紧力、重力、摩擦力后处于静力平衡条件，计算出理论夹紧力，再乘以安全系数K作为实际所需夹紧力。查文献表安全系数K按下式计算： K=K0K1K2K3K4K5K6 (13)式中：K安全系数；K0基本安全系数,通常取K0=1.5；K1加工状态系数，考虑工件材料性质及余量不均等因素。粗加工取K1=1.2，精加工取K1=1，这里取K1=1.0；K2刀具钝化系数，考虑砂轮磨损后切削力增大，取K2=1.1；K3切削特点系数，连续切削时K
42、3=1.0，断续切削时K3=1.2，这里取K3=1.2；K4考虑夹紧力稳定系数，手动夹紧时K4=1.3，动力夹紧时K4=1.0，本计算中去K4=1.3；K5考虑手动夹紧位置系数，操作方便时K5=1.0，操作不方便时K5=1.5，本夹具中夹紧操作方便K5=1.0；K6当有力矩企图使工件回转时，考虑支撑面接触情况系数，若接触点稳定K6=1.0，若接触点不稳定K6=1.5，本夹具中接触点稳定K6=1.0；根据以上参数计算：K=K0K1K2K3K4K5K6=1.51.01.11.21.31.01.0=2.5743.3 定位误差分析夹具的主要定位元件为微电机轴，其尺寸与公差按零件图的规定，其主要尺寸为轴
43、端扁部台阶面的高度和台阶面的长度，而台阶面的高度尺寸最为重要。3.3.1 采用两相互垂直平面径向定位的定位误差分析误差分析见2.1.33.3.2 采用挡板轴向定位的定位误差分析如图8所示，本道工序定位基准为右端面，而本道工序的设计基准也为工件的右端面。所以，定位基准与设计基准重合，即jb = 0无论工件的长度公差是多少，工件右端面的位置在工序尺寸方向上始终保持不变，即该工序定位基准的位置误差为零：jw = 0总起来，有dw = jb + jw =0 3.3.3 采用一面两销定位误差分析由于夹具一次做两副，一副用于磨削，一副用于装卸，因此设计一底座安装在支台上，夹具底座与下夹具体通过“一面两孔”的方式定位。若采用两圆柱销定位则会过定位，故采用一个圆柱销和一个菱形销定位。由于下夹具体是以一面两销的方式定位在夹具体底座上，期间存在一定的偏角。下夹具体的设计基准为两孔中心连线，与定位基准一直，不存在基准不重合误差。如图11所示，两孔中心连线与夹具上两销中心连线偏移的情况（图中画出了一个极端位置，另一个极端位置只画出了孔心连线）。当两孔直径均为最大，而两销直径均为最小时，可能出现的最大偏移角度为： 图11 一面两孔定位误差示意图 (14)由此得到一面两孔定位时转角定位误差的计算公式： dw =
