成品取出夹子加工工艺和夹具设计【钻和铣2套夹具】【含12张图纸及及档全套】

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In the process of design should first of all parts to analyze, understand parts of the process and then design a blank structure, and choose the good parts machining datum, designs the process routes of the parts; then the parts of each step process dimension calculation, the key is to determine the process equipment and cutting the amount of each working procedure; design then a special fixture, fixture for the various components of the design, such as the connecting part positioning device, clamping device, a guide element, clamp and the machine tool and other components; the positioning error generated when calculate fixture positioning, analysis of the rationality and deficiency of fixture structure, pay attention to improving and will design in. KeyKey words:words: Technology, process, cutting, clamping, positioning目录III目目 录录摘要摘要.IIABSTRACT.II第第 1 章章绪论绪论.1第第 2 章章 零件的分析零件的分析.22.1 零件的形状.22.2 零件的工艺分析.2第第 3 章章 工艺规程设计工艺规程设计.43.1 确定毛坯的制造形式.43.2 基面的选择.43.3 制定工艺路线.43.3.1 工艺路线方案一.43.3.2 工艺路线方案二.53.3.3 工艺方案的比较与分析.53.4 选择加工设备和工艺装备.63.4.1 机床选用.63.4.2 选择刀具.63.4.3 选择量具.63.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定.63.6 确定切削用量及基本工时.7第第 4 章章 钻孔夹具设计钻孔夹具设计.124.1 夹具的夹紧装置和定位装置.124.2 夹具的导向.134.3 钻孔与工件之间的切屑间隙.134.4 钻模板.144.5 定位误差的分析.144.6 钻套、衬套、钻模板设计与选用.154.7 确定夹具体结构和总体结构.174.8 夹具设计及操作的简要说明.18第第 5 章章 铣斜面夹具设计铣斜面夹具设计.195.1 研究原始质料.195.2 定位、夹紧方案的选择.205.3 切削力及夹紧力的计算.205.4 误差分析与计算.215. 5 定向键与对刀装置设计.225.6 确定夹具体结构和总体结构.235.7 夹具设计及操作的简要说明.25镇江市高等专科学校毕业设计（论文）IV结 论.26参 考 文 献.27致 谢.28第 1 章 绪论1第 1 章绪论夹具是一种装夹工件的工艺装备，它广泛地应用于机械制造过程的切削加工、热处理、装配、焊接和检测等工艺过程中。在金属切削机床上使用的夹具统称为机床夹具。在现代生产中，机床夹具是一种不可缺少的工艺装备，它直接影响着加工的精度、劳动生产率和产品的制造成本等，帮机床夹具设计在企业的产品设计和制造以及生产技术准备中占有极其重要的地位。机床夹具设计是一项重要的技术工作。 “工欲善其事，必先利其器。 ”工具是人类文明进步的标志。自 20 世纪末期以来，现代制造技术与机械制造工艺自动化都有了长足的发展。但工具（含夹具、刀具、量具与辅具等）在不断的革新中，其功能仍然十分显著。机床夹具对零件加工的质量、生产率和产品成本都有着直接的影响。因此，无论在传统制造还是现代制造系统中，夹具都是重要的工艺装备。机床夹具的特殊功能主要是对刀和导向。（1）对刀 调整刀具切削刃相对工件或夹具的正确位置。如铣床夹具中的对刀块，它能迅速地确定铣刀相对于夹具的正确位置。（2）导向 如钻床夹具中的钻模板的钻套，能迅速地确定钻头的位置，并引导其进行钻削。导向元件制成模板形式，故钻床夹具常称为钻模。镗床夹具（镗模）也具有导向功能。第 2 章 零件的分析2第 2 章 零件的分析2.1 零件的形状题目给的零件是成品取出夹子零件零件，主要作用是起连接作用。零件的实际形状如上图所示，从零件图上看，该零件是典型的零件，结构比较简单。具体尺寸，公差如下图所示 2-1。图 2-1 成品取出夹子零件图2.2 零件的工艺分析由零件图可知，其材料为 A3，具有较高强度，耐磨性，耐热性及减振性，适用于承受较大应力和要求耐磨零件。成品取出夹子零件零件主要加工表面为：1. 粗铣底面、半精铣，表面粗糙度值为 3.2。2. 粗铣、半精铣上端面，表面粗糙度值 3.2。4. 钻内孔，aRmaRm及表面粗糙度值 3.2。5.两侧面粗糙度aR值 6.3、12.5，面粗糙度aRmmm值 6.3。aRm成品取出夹子零件共有两组加工表面，他们之间有一定的位置要求。现分述如下：(1)底部端面的加工表面： 这一组加工表面包括：端面，倒角钻孔。这一部份只有端面有 6.3 的粗糙度要求。其要求并不高，粗铣后半精铣就可以达到精度要求。而钻工没有精度要求，因此一道第 2 章 零件的分析3工序就可以达到要求，并不需要扩孔、铰孔等工序。(2).端面的加工表面： 这一组加工表面包括：端面，粗糙度为 3.2；的端面，并带有倒角。其要求也不高，粗铣后半精铣就可以达到精度要求。第 3 章 工艺规程设计4第 3 章 工艺规程设计本成品取出夹子零件假设年产量为 10 万台，每台铣床需要该零件 1 个，备品率为 19%，废品率为 0.25%，每日工作班次为 2 班。该零件材料为 A3，考虑到零件在工作时要有高的耐磨性，所以选择焊接。依据设计要求 Q=100000 件/年，n=1 件/台；结合生产实际，备品率 和 废品率 分别取 19%和 0.25%代入公式得该工件的生产纲领N=2XQn(1+)（1+)=238595 件/年3.1 确定毛坯的制造形式零件材料为 A3，年产量已达成批生产水平，而且零件轮廓尺寸不大，可以采用型材，这从提高生产效率，保证加工精度，减少生产成本上考虑，也是应该的。3.2 基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产效率得以提高。否则，不但使加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。粗基准的选择，对像成品取出夹子零件这样的零件来说，选好粗基准是至关重要的。对本零件来说，如果外圆的端面做基准，则可能造成这一组内外圆的面与零件的外形不对称，按照有关粗基准的选择原则(即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面做粗基准，若零件有若干个不加工表面时，则应以与加工表面要求相对应位置精度较高的不加工表面做为粗基准) 3。对于精基准而言，主要应该考虑基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不在重复。3.3 制定工艺路线制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。3.3.1 工艺路线方案一10 焊接焊接20 时效时效第 3 章 工艺规程设计 530 铣 铣 16 一侧端面40 铣 铣 16 另外一侧端面50 钻 钻铰 6.35mm 的孔60 铣 铣斜面70 铣 铣 90 度 V 槽80 钻 钻 M5 底孔，然后攻丝 M5 孔90 去毛刺 清洗去毛刺100 验收验收110 入库入库3.3.2 工艺路线方案二10 焊接焊接20 时效时效30 铣 铣 16 一侧端面40 铣 铣 16 另外一侧端面50 铣 铣斜面60 铣 铣 90 度 V 槽70 钻 钻铰 6.35mm 的孔80 钻 钻 M5 底孔，然后攻丝 M5 孔90 去毛刺 清洗去毛刺100 验收验收110 入库入库3.3.3 工艺方案的比较与分析上述两个方案的特点在于：方案一的定位和装夹等都比较方便。方案二采用镗床加工，需要要及时更换刀具，因为有些工序在铣床上也可以加工，镗、钻孔等等，需要换上相应的刀具。因此综合工艺方案，取优弃劣，具体工艺过程如下：10 焊接焊接20 时效时效30 铣 铣 16 一侧端面40 铣 铣 16 另外一侧端面50 钻 钻铰 6.35mm 的孔60 铣 铣斜面70 铣 铣 90 度 V 槽80 钻 钻 M5 底孔，然后攻丝 M5 孔镇江市高等专科学校毕业设计（论文）690 去毛刺 清洗去毛刺100 验收验收110 入库入库3.4 选择加工设备和工艺装备3.4.1 机床选用.工序是粗铣、和精铣。各工序的工步数不多，成批量生产，故选用铣床就能满足要求。本零件外轮廓尺寸不大，精度要求属于中等要求，选用最常用的 XK52 铣床。参考根据机械制造设计工工艺简明手册表 4.2-7。.工序是钻孔，选用 Z525 摇臂钻床。3.4.2 选择刀具.在铣床上加工的工序,一般选用硬质合金铣刀和镗刀。加工刀具选用 YG6 类硬质合金铣刀，它的主要应用范围为普通低碳钢、冷硬低碳钢、高温合金的精加工和半精加工。为提高生产率及经济性,可选用可转位铣刀(GB5343.1-85,GB5343.2-85)。.钻孔时选用高速钢麻花钻，参考机械加工工艺手册 （主编 孟少农） ，第二卷表 10.21-47 及表 10.2-53 可得到所有参数4。3.4.3 选择量具本零件属于成批量生产，一般均采用通常量具。选择量具的方法有两种：一是按计量器具的不确定度选择；二是按计量器的测量方法极限误差选择。采用其中的一种方法即可。3.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“成品取出夹子零件” 零件材料为 A3，查机械加工工艺手册 （以后简称工艺手册 ） ，表 2.2-17 各种低碳钢的性能比较，灰焊接的硬度 HB 为 143269，表2.2-23 灰焊接的物理性能，A3 密度 =7.27.3（） ，计算零件毛坯的重量约3cmg为 2。kg表 3-1 机械加工铣间的生产性质同类零件的年产量件生产类别重型（零件重2000kg）中型（零件重1002000kg）轻型（零件重100kg）单件生产5 以下10 以下100 以下第 3 章 工艺规程设计 7小批生产510010200100500中批生产1003002005005005000大批生产30010005005000500050000大量生产1000 以上5000 以上50000 以上根据所发的任务书上的数据，该零件的月工序数不低于 3050，毛坯重量2100为轻型，确定为大批生产。kgkg根据生产纲领，选择焊接类型的主要特点要生产率高，适用于大批生产，查工艺手册表 3.1-19 特种焊接的类别、特点和应用范围，再根据表 3.1-20 各种焊接方法的经济合理性，采用机器砂模造型铸件5。表 3-2 成批和大量生产铸件的尺寸公差等级公差等级 CT焊接方法灰焊接砂型手工造型1113砂型机器造型及壳型810金属型79低压焊接79熔模焊接57根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸。3.6 确定切削用量及基本工时切削用量一般包括切削深度、进给量及切削速度三项。确定方法是先是确定切削深度、进给量，再确定切削速度。现根据切削用量简明手册 （第三版，艾兴、肖诗纲编，1993 年机械工业出版社出版）确定本零件各工序的切削用量所选用的表格均加以*号，与机械制造设计工工艺简明手册的表区别6。工序 30：铣 16 一侧端面机床：铣床 X52K刀具：面铣刀(硬质合金材料)，材料：， ，齿数。15YT100Dmm5Z 单边余量：Z=1mm精铣面余量：Z=1.0mm铣削深度：pa1.0pamm每齿进给量：取：取铣削速度fa0.15/famm Z2.8/Vm s每齿进给量：取取铣削速度faZmmaf/18. 02.47/Vm s镇江市高等专科学校毕业设计（论文）8机床主轴转速：n (3-1)10001000 2.47 60471.97 /min3.14 100Vnrd按照文献，取 475 /minnr实际铣削速度 ：v (3-2)3.14 100 4752.49/10001000 60dnvm s进给量： fV0.18 5 475/607.12/ffVa Znmm s 工作台每分进给量： mf7.12/427.5/minmffVmm smm：,取amma60切削工时被切削层 ：由毛坯可知， l141lmm68lmm刀具切入：1l (3-3)2210.5()(1 3)lDDa220.5(10010060 )(1 3)12mm刀具切出：取2lmml22走刀次数为 1机动时间： (3-4)1jt121141 1220.36min427.5jmllltf机动时间： (3-5)1jt12168 1220.19min427.5jmllltf所以该工序总机动时间110.55minjjjttt工序 40：铣 16 另外一侧端面机床：铣床 X52K刀具：面铣刀(硬质合金材料)，材料：， ，齿数。15YT100Dmm5Z 精铣面余量：Z=1.0mm铣削深度：pa1.0pamm每齿进给量：取：取铣削速度fa0.15/famm Z2.8/Vm s每齿进给量：取，取铣削速度faZmmaf/18. 02.47/Vm s机床主轴转速：n (3-6)10001000 2.47 60471.97 /min3.14 100Vnrd按照文献，取 475 /minnr实际铣削速度 ：v (3-7)3.14 100 4752.49/10001000 60dnvm s进给量： fV0.18 5 475/607.12/ffVa Znmm s 工作台每分进给量： mf7.12/427.5/minmffVmm smm：取amma60切削工时第 3 章 工艺规程设计 9被切削层 ：由毛坯可知， l141lmm68lmm刀具切入：1l 2210.5()(1 3)lDDa (3-8)220.5(10010060 )(1 3)12mm刀具切出：取2lmml22走刀次数为 1机动时间： (3-9)1jt121141 1220.36min427.5jmllltf机动时间： (3-10)1jt12168 1220.19min427.5jmllltf所以该工序总机动时间110.55minjjjttt工序 80：钻铰 6.35mm 的孔机床：立式钻床 Z525刀具：根据选高速钢锥柄麻花钻头。切削深度：pa3.2pamm进给量：取。frmmf/33. 0切削速度取。 V0.48/Vm s机床主轴转速：n （3-38）100010000.4860539.53 / min3.146.35vnrd按照文献，取630 /minnr所以实际切削速度 ： （3-39）v3.146.35 6300.56/1000100060dnvm s切削工时 被切削层 ：l42lmm刀具切入：1l （3-40）117(1 2)12015.9622rDlctgkctgmmmm 刀具切出： 取2lmml412mml32走刀次数为 1机动时间： （3-41）1 jt142630.25min0.33 630jLtfn工序 70：铣 90 度 V 槽机床：铣床 X52K刀具：V 槽铣刀(硬质合金材料)，材料：。15YT精铣面余量：Z=1.0mm铣削深度：pa1.0pamm每齿进给量：取：取铣削速度fa0.15/famm Z2.8/Vm s每齿进给量：取，取铣削速度faZmmaf/18. 02.47/Vm s镇江市高等专科学校毕业设计（论文）10机床主轴转速：n (3-6)10001000 2.47 60471.97 /min3.14 100Vnrd按照文献，取 475 /minnr实际铣削速度 ：v (3-7)3.14 100 4752.49/10001000 60dnvm s进给量： fV0.18 5 475/607.12/ffVa Znmm s 工作台每分进给量： mf7.12/427.5/minmffVmm smm：取amma60切削工时被切削层 ：由毛坯可知， l141lmm68lmm刀具切入：1l 2210.5()(1 3)lDDa (3-8)220.5(10010060 )(1 3)12mm刀具切出：取2lmml22走刀次数为 1机动时间： (3-9)1jt121141 1220.36min427.5jmllltf机动时间： (3-10)1jt12168 1220.19min427.5jmllltf所以该工序总机动时间110.55minjjjttt工序 60：铣斜面机床：铣床 X52K刀具：面铣刀(硬质合金材料)，材料：， ，齿数。15YT100Dmm5Z 精铣面余量：Z=1.0mm铣削深度：pa1.0pamm每齿进给量：取：取铣削速度fa0.15/famm Z2.8/Vm s每齿进给量：取，取铣削速度faZmmaf/18. 02.47/Vm s机床主轴转速：n (3-6)10001000 2.47 60471.97 /min3.14 100Vnrd按照文献，取 475 /minnr实际铣削速度 ：v (3-7)3.14 100 4752.49/10001000 60dnvm s进给量： fV0.18 5 475/607.12/ffVa Znmm s 工作台每分进给量： mf7.12/427.5/minmffVmm smm：取amma60第 3 章 工艺规程设计 11切削工时被切削层 ：由毛坯可知， l141lmm68lmm刀具切入：1l 2210.5()(1 3)lDDa (3-8)220.5(10010060 )(1 3)12mm刀具切出：取2lmml22走刀次数为 1机动时间： (3-9)1jt121141 1220.36min427.5jmllltf机动时间： (3-10)1jt12168 1220.19min427.5jmllltf所以该工序总机动时间110.55minjjjttt工序 80：钻 M5 底孔，然后攻丝 M5 孔（1） 、钻孔切削深度：pa2.1pamm进给量：根据机械加工工艺师手册表 28-10，取f(0.22 0.28)/fmm r由于本零件在加工孔时属于底刚度零件，故进给量应乘系数 0.75，则(0.20 0.28) 0.75/(0.165 0.21)/fmm rmm r根据机械加工工艺师手册表 28-13，取0.20/fmm r取切削速度24/minVm取=24, =9 代入公式（2-1）得V0d机床主轴转速：，根据机械加工工艺师手n01000100024849 / min3.144.2Vnrd册表 9-3，取772 /minnr实际切削速度： V03.144.277221.8/ min10001000d nVm 被切削层长度 ：l48lmm刀具切入长度： 1l8lmm刀具切出长度： 2l3lmm走刀次数为 1取，, ,代入公式（2-4）得：48l 18l 23l 0.20f 772n 机动时间：jt12148830.38min772 0.20jllltfn 以上为钻一个孔的机动时间，故本工序机动工时为1122 0.380.76minjtt第 4 章 钻孔夹具设计12第 4 章 钻孔夹具设计4.1 夹具的夹紧装置和定位装置在本次夹具设计中，设计钻扩铰 6.35 孔的夹具，在工件夹紧方面要求手动夹紧。这类夹具的特点是：针对性强，刚性好，容易操作，装夹速度较快以及生产效率高和定位精度高，但是设计制造周期长，产品更新换代时往往不能继续使用适应性差，费用较高。夹具中的装夹是由定位和夹紧两个过程紧密联系在一起的。定位问题已在前面研究过，其目的在于解决工件的定位方法和保证必要的定位精度。仅仅定好位在大多数场合下，还无法进行加工。只有进而在夹具上设置相应的夹紧装置对工件进行夹紧，才能完成工件在夹具中装夹的全部任务。夹紧装置的基本任务是保持工件在定位中所获得的即定位置，以便在切削力、重力、惯性力等外力作用下，不发生移动和震动，确保加工质量和生产安全。有时工件的定位是在夹紧过程中实现的，正确的夹紧还能纠正工件定位的不正确。一般夹紧装置由动源即产生原始作用力的部分。夹紧机构即接受和传递原始作用力，使之变为夹紧力，并执行夹紧任务的部分。他包括中间递力机构和夹紧元件。考虑到机床的性能、生产批量以及加工时的具体切削量决定采用手动夹紧。螺旋夹紧机构是斜契夹紧的另一种形式，利用螺旋杆直接夹紧元件，或者与其他元件或机构组成复合夹紧机构来夹紧工件。是应用最广泛的一种夹紧机构。螺旋夹紧机构中所用的螺旋，实际上相当于把契绕在圆柱体上，因此他的作用原理与斜契是一样的。也利用其斜面移动时所产生的压力来夹紧工件的。不过这里上是通过转动螺旋，使绕在圆柱体是的斜契高度发生变化来夹紧的。典型的螺旋夹紧机构的特点：（1）结构简单；（2）扩力比大；（3）自琐性能好；（4）行程不受限制；（5）夹紧动作慢。夹紧装置可以分为力源装置、中间传动装置和夹紧装置，在此套夹具中，中间传动装置和夹紧元件合二为一。力源为机动夹紧，通过螺栓夹紧移动压板。达到夹紧和定心作用。工件通过定位销的定位限制了绕Z轴旋转，通过螺栓夹紧移动压板，实现对工件的夹紧。并且移动压板的定心装置是与工件外圆弧面相吻合的移动压板，通过精确的第 4 章 钻孔夹具设计 13圆弧定位，实现定心。此套移动压板制作简单，便于手动调整。通过松紧螺栓实现压板的前后移动，以达到压紧的目的。压紧的同时，实现工件的定心，使其定位基准的对称中心在规定位置上。4.2 夹具的导向在钻床上加工孔时，大都采用导向元件或导向装置，用以引导刀具进入正确的加工位置，并在加工过程中防止或减少由于切削力等因素引起的偏移，提高刀具的刚性，从而保证零件上孔的精度，在钻床上加工的过程中，导向装置保证同轴各孔的同轴度、各孔孔距精度、各轴线间的平行度等，因此，导向装置如同定位元件一样，对于保证工件的加工精度有这十分重要的作用。导向元件包括刀杆的导向部分和导向套。在这套钻床夹具上用的导向套是钻套。钻套按其结构可分为固定钻套，可换钻套，快换钻套及特殊钻套。因此套钻夹具加工量不大，磨损较小，孔距离精度要求较高，则选用固定钻套。如图4.2。直接压入钻模板或夹具体的孔中。图4.2 钻套钻模板与固定钻套外圆一般采用H7/h6的配合。且必须有很高的耐磨性，材料选择20Mn2。淬火HRC60。我选择的钻套:12.5F7*22K6*35 GB2264-1980。相同的，为了防止定位销与模板之间的磨损，在模板定位孔之间套上两个固定衬套。选取的标准件代号为12*18 GB2263-1980。材料仍选取T10A， 淬火HRC60。公差采用H7/p6的配合。4.3 钻孔与工件之间的切屑间隙钻套的类型和特点:1、固定钻套：钻套直接压入钻模板或夹具体的孔中，钻模板或夹具体的孔与钻套外圆一般采用 H7/n6 配合，主要用于加工量不大，磨损教小的中小批生产或加工孔径甚小，孔距离精度要求较高的小孔。2、可换钻套：主要用在大批量生产中，由于钻套磨损大，因此在可换钻套和钻镇江市高等专科学校毕业设计（论文）14模板之间加一个衬套，衬套直接压入钻模板的孔内，钻套以 F7/m6 或 F7/k6 配合装入衬套中。3、快换钻套：当对孔进行钻铰等加工时，由于刀径不断增大，需要不同的导套引导刀具，为便于快速更换采用快换钻套。4、特殊钻套：尺寸或形状与标准钻套不同的钻套统称特殊钻套。钻套下端面与工件表面之间应留一定的空隙C，使开始钻孔时，钻头切屑刃不位于钻套的孔中，以免刮伤钻套内孔，如图4.3。图4.3 切屑间隙 C=(0.31.2)d。在本次夹具钻模设计中考虑了多方面的因素，确定了设计方案后，选择了C=8。因为此钻的材料是铸件，所以C可以取较小的值。4.4 钻模板在导向装置中，导套通常是安装在钻模板上，因此钻模板必须具有足够的刚度和强度，以防变形而影响钻孔精度。钻模板按其与夹具体连接的方式，可分为固定式钻模板、铰链式钻模板、可卸式钻模板、滑柱式钻模板和活动钻模板等。在此套钻模夹具中选用的是可卸式钻模板，在装卸工件时需从夹具体上装上或卸下，钻模板在夹具体上采用定位销一面双孔定位，螺栓紧固，钻模精度较高。44.5 定位误差的分析定位误差是指由于定位不准而引起某一工序尺寸或位置要求方面的加工误差。对夹具设计中采用的某一定位方案，只要其可能产生的定位误差小于工件相关尺寸或位置公差的 1/3，即可认为该定方案符合加工精度的要求。在用夹具装夹工件时，当工件上的定位基准面与夹具上的定位元件相接触或相配合时，工件的位置即由定位元件确定下来。而对一批工件来说，因各工件的有关表面本身和它们之间在尺寸和位置上都存在公差，且夹具上的定位元件本身及相互间存在第 4 章 钻孔夹具设计 15尺寸和位置公差，因此，虽然工件已经定位，但每个被定位的工件上的一些表面的位置仍然会产生变化，这就造成了工序尺寸和位置要求方面的加工误差。为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的尺寸公差。由5和6可得：1 定位误差： 当以任意边接触时 minD WDd 当以固定边接触时 2DdD W 式中为彼此最小间隙min通过分析可得： 0.052Dmm0.011dmmmin0mm因此：当以任意边接触时 0.063D Wmm2 夹紧误差 ： cos)(minmaxyyjj其中接触变形位移值： mmSNcHBKRkmnZHBaZRaZy014. 081. 9)(1cos0.013j jymm 磨损造成的加工误差：通常不超过Mjmm005. 0 夹具相对刀具位置误差：取ADmm01. 0误差总和：0.0960.5jwmmmm 从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。4.6 钻套、衬套、钻模板设计与选用工艺孔的加工只需钻切削就能满足加工要求。故选用可换钻套（其结构如下图所示）以减少更换钻套的辅助时间。为了减少辅助时间采用可换钻套，以来满足达到孔的加工的要求。镇江市高等专科学校毕业设计（论文）16表d dD DD1D1H Ht t基本基本极限极限偏差偏差 F7F7基本基本极限极限偏差偏差 D6D6013+0.010+0.004611.8471.82.65869-2.63+0.016+0.00633.36+0.016+0.00893.34710458118121656+0.022+0.01010+0.019+0.01013681215101620810+0.028+0.0131518101218+0.023+0.01222122025121522260.0081518+0.034+0.0162630162836182230+0.028+0.01534222635392036A32630+0.041+0.02042+0.033+0.0174625A350.012第 4 章 钻孔夹具设计 1730354852635425559424862664850+0.050+0.02570+0.039+0.020743056670.040钻模板选用翻转钻模板，用沉头螺钉锥销定位于夹具体上。4.7 确定夹具体结构和总体结构对夹具体的设计的基本要求（1）应该保持精度和稳定性在夹具体表面重要的面，如安装接触位置，安装表面的刀块夹紧安装特定的，足够的精度，之间的位置精度稳定夹具体，夹具体应该采用焊接，时效处理，退火等处理方式。（2）应具有足够的强度和刚度保证在加工过程中不因夹紧力，切削力等外力变形和振动是不允许的，夹具应有足够的厚度，刚度可以适当加固。（3）结构的方法和使用应该不错夹较大的工件的外观，更复杂的结构，之间的相互位置精度与每个表面的要求高，所以应特别注意结构的过程中，应处理的工件，夹具，维修方便。再满足功能性要求（刚度和强度）前提下，应能减小体积减轻重量，结构应该简单。（4）应便于铁屑去除在加工过程中，该铁屑将继续在夹在积累，如果不及时清除，切削热的积累会破坏夹具定位精度，铁屑投掷可能绕组定位元件，也会破坏的定位精度，甚至发生事故。因此，在这个过程中的铁屑不多，可适当增加定位装置和夹紧表面之间的距离增加的铁屑空间：对切削过程中产生更多的，一般应在夹具体上面。（5）安装应牢固、可靠镇江市高等专科学校毕业设计（论文）18夹具安装在所有通过夹安装表面和相应的表面接触或实现的。当夹安装在重力的中心，夹具应尽可能低，支撑面积应足够大，以安装精度要高，以确保稳定和可靠的安装。夹具底部通常是中空的，识别特定的文件夹结构，然后绘制夹具布局。图中所示的夹具装配。加工过程中，夹具必承受大的夹紧力切削力，产生冲击和振动，夹具的形状，取决于夹具布局和夹具和连接，在因此夹具必须有足够的强度和刚度。在加工过程中的切屑形成的有一部分会落在夹具，积累太多会影响工件的定位与夹紧可靠，所以夹具设计，必须考虑结构应便于铁屑。此外，夹点技术，经济的具体结构和操作、安装方便等特点，在设计中还应考虑。在加工过程中的切屑形成的有一部分会落在夹具，切割积累太多会影响工件的定位与夹紧可靠，所以夹具设计，必须考虑结构应便排出铁屑。4.8 夹具设计及操作的简要说明由于是大批大量生产，主要考虑提高劳动生产率。因此设计时，需要更换零件加工时速度要求快。本夹具设计，用底部大平面定位三个自由度， V 型块定位两个自由度，再用一个压块限制最后一个自由度。第 5 章 铣斜面夹具设计19第 5 章 铣斜面夹具设计5.1 研究原始质料利用本夹具主要用来加工铣斜面夹具设计，加工时除了要满足粗糙度要求外，还应满足两孔轴线间公差要求。为了保证技术要求，最关键是找到定位基准。同时，应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。一、机床夹具定位元件工件定位方式不同，夹具定位元件的结构形式也不同，这里只介绍几种常用的基本定位元件。实际生产中使用的定位元件都是这些基本定位元件的组合。（一）工件以平面定位常用定位元件1支承钉 常用支承钉的结构形式如图6-1所示。平头支承钉（图 a）用于支承精基准面；球头支承钉（图 b）用于支承粗基准面；网纹顶面支承钉（图 c）能产生较大的摩擦力，但网槽中的切屑不易清除，常用在工件以粗基准定位且要求产生较大摩擦力的侧面定位场合。一个支承钉相当于一个支承点，限制一个自由度；在一个平面内，两个支承钉限制二个自由度；不在同一直线上的三个支承钉限制三个自由度。图5-1 常用支承钉的结构形式2支承板 常用的支承板结构形式如图5-2所示。平面型支承板（图 a）结构简单，但沉头螺钉处清理切屑比较困难，适于作侧面和顶面定位；带斜槽型支承板（图 b） ，在带有螺钉孔的斜槽中允许容纳少许切屑，适于作底面定位。当工件定位平面较大时，常用几块支承板组合成一个平面。一个支承板相当于两个支承点，限制两个自由度；两个（或多个）支承板组合，相当于一个平面，可以限制三个自由度。图6-2 常用支承板的结构形式3可调支承 常用可调支承结构形式如图6-3所示。可调支承多用于支承工件的粗基准面，支承高度可以根据需要进行调整，调整到位后用螺母锁紧。一个可调支承限制一个自由度。图6-3 常用可调支承的结构形式 (二) 工件以孔定位常用定位元件1定位销 镇江市高等专科学校毕业设计（论文）20图6-6是几种常用固定式定位销的结构形式。当工件的孔径尺寸较小时，可选用图 a 所示的结构；当孔径尺寸较大时，选用图 b 所示的结构；当工件同时以圆孔和端面组合定位时，则应选用图 c 所示的带有支承端面的结构。用定位销定位时，短圆柱销限制二个自由度；长圆柱销可以限制四个自由度；短圆锥销（图 d）限制三个自由度。图5-6 固定式定位销的结构形式5.2 定位、夹紧方案的选择由零件图可知：在对加工前，平面进行了粗、精铣加工，底面进行了钻、扩加工。因此，定位、夹紧方案有：为了使定位误差达到要求的范围之内，采用一面一销再加上一手动调节的螺丝定位的定位方式，这种定位在结构上简单易操作。一面即底平面。5.3 切削力及夹紧力的计算刀具：铣刀（硬质合金） 刀具有关几何参数： 00150010 顶刃0n 侧刃60010 15 30rK 20.5Lmm22Z 0.08/famm zmmap0 . 2由参考文献55 表 129 可得铣削切削力的计算公式： 0.90.801.11.10.12335pzFafDB zn有：0.900.801.11.10.12335 2.00.082820.522 2.4836.24()FN根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值，即： FKWK安全系数 K 可按下式计算： 6543210KKKKKKKK 式中：为各种因素的安全系数，查参考文献5121 可知其公式参数：60 KK第 5 章 铣斜面夹具设计 21 1234561.0,1.0,1.0,1.3,1.0,1.0.KKKKKK由此可得： 1.2 1.0 1.0 1.0 1.3 1.0 1.01.56K 所以 根据工件受力切削力、836.24 1.561304.53()KWK FN夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值。即：FKWK安全系数 K 可按下式计算有：6543210KKKKKKKK 式中：为各种因素的安全系数，查参考文献5表可得： 60 KK1211.2 1.0 1.0 1.0 1.3 1.0 1.01.56CK 1.2 1.2 1.05 1.2 1.3 1.0 1.02.36PK 1.2 1.2 1.0 1.2 1.3 1.0 1.02.25fK 所以有： 1193.08()KCCWKFN 766.37()KPPWKFN 1359.90()KffWKFN该孔的设计基准为中心轴，故以回转面做定位基准，实现“基准重合”原则；参考文献，因夹具的夹紧力与切削力方向相反，实际所需夹紧力 F 夹与切削力之间的关系 F 夹KF轴向力：F 夹KF （N）扭距：Nm93.111033. 1234. 05 .1054.3331038 . 09 . 130MYFXFMKfdCM5.4 误差分析与计算该夹具以一底面一侧面，两支撑钉和一个调节螺丝定位，为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的尺寸公差。gwj与机床夹具有关的加工误差，一般可用下式表示：j MjjjWDADZWj由参考文献5可得：销的定位误差 ：111minD WDd 11221min2min.2DdDdJ WarctgL其中：镇江市高等专科学校毕业设计（论文）22，10.052Dmm20Dmm，10.011dmm20.023dmm， 1min0mm2min0.034mm 0.063D Wmm .0.0032J Wmm 夹紧误差 ： cos)(minmaxyyjj其中接触变形位移值： 1()()19.62nHBZyRaZaZkNkRcHBl 查5表 1215 有。 10.004,0.0016,0.412,0.7RazHBKKCn cos0.0028j jymm 磨损造成的加工误差：通常不超过Mjmm005. 0 夹具相对刀具位置误差：取ADmm01. 0误差总和：0.0850.3jwmmmm 5. 5 定向键与对刀装置设计定向键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。通过定向键与铣床工作台 T 形槽的配合，使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。定向键可承受铣削时产生的扭转力矩，可减轻夹紧夹具的螺栓的负荷，加强夹具在加工中的稳固性。根据 GB220780 定向键结构如图所示：o 图 5.1 夹具体槽形与螺钉根据 T 形槽的宽度 a=18mm 定向键的结构尺寸如表 5.4：第 5 章 铣斜面夹具设计 23表 5.4 定向键夹具体槽形尺寸 B2B公称尺寸允差 d允差4dL公称尺寸允差 D180.0120.0352512124.518+0.019对刀装置由对刀块和塞尺组成，用来确定刀具与夹具的相对位置。塞尺选用平塞尺，其结构如图 5.3 所示： 标记四周倒圆 图 5.3 平塞尺塞尺尺寸参数如表 5.5：表 5.5 塞尺公称尺寸 H允差 dC30.0060.25上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。镇江市高等专科学校毕业设计（论文）245.6 确定夹具体结构和总体结构对夹具体的设计的基本要求（1）应该保持精度和稳定性在夹具体表面重要的面，如安装接触位置，安装表面的刀块夹紧安装特定的，足够的精度，之间的位置精度稳定夹具体，夹具体应该采用铸造，时效处理，退火等处理方式。（2）应具有足够的强度和刚度保证在加工过程中不因夹紧力，切削力等外力变形和振动是不允许的，夹具应有足够的厚度，刚度可以适当加固。（3）结构的方法和使用应该不错夹较大的工件的外观，更复杂的结构，之间的相互位置精度与每个表面的要求高，所以应特别注意结构的过程中，应处理的工件，夹具，维修方便。再满足功能性要求（刚度和强度）前提下，应能减小体积减轻重量，结构应该简单。（4）应便于铁屑去除在加工过程中，该铁屑将继续在夹在积累，如果不及时清除，切削热的积累会破坏夹具定位精度，铁屑投掷可能绕组定位元件，也会破坏的定位精度，甚至发生事故。因此，在这个过程中的铁屑不多，可适当增加定位装置和夹紧表面之间的距离增加的铁屑空间：对切削过程中产生更多的，一般应在夹具体上面。（5）安装应牢固、可靠夹具安装在所有通过夹安装表面和相应的表面接触或实现的。当夹安装在重力的中心，夹具应尽可能低，支撑面积应足够大，以安装精度要高，以确保稳定和可靠的安装。夹具底部通常是中空的，识别特定的文件夹结构，然后绘制夹具布局。图中所示的夹具装配。加工过程中，夹具必承受大的夹紧力切削力，产生冲击和振动，夹具的形状，取决于夹具布局和夹具和连接，在因此夹具必须有足够的强度和刚度。在加工过程中的第 5 章 铣斜面夹具设计 25切屑形成的有一部分会落在夹具，积累太多会影响工件的定位与夹紧可靠，所以夹具设计，必须考虑结构应便于铁屑。此外，夹点技术，经济的具体结构和操作、安装方便等特点，在设计中还应考虑。在加工过程中的切屑形成的有一部分会落在夹具，切割积累太多会影响工件的定位与夹紧可靠，所以夹具设计，必须考虑结构应便排出铁屑。5.7 夹具设计及操作的简要说明为提高生产率，经过方案的认真分析和比较，选用了手动夹紧方式（螺旋机构）。这类夹紧机构结构简单、夹紧可靠、通用性大，在机床夹具中很广泛的应用。此外，当夹具有制造误差，工作过程出现磨损，以及零件尺寸变化时，影响定位、夹紧的可靠。为防止此现象，选用可换定位销。以便随时根据情况进行调整换取。结论26结 论通过本次的毕业设计，使我能够对书本的知识做进一步的了解与学习，对资料的查询与合理的应用做了更深入的了解，本次进行工件的工艺路线分析、工艺卡的制定、工艺过程的分析，对我们在大学期间所学的课程进行了实际的应用与综合的学习提高了我了思考问题，解决问题的能力以及创新设计的能力，为以后的设计工作打下了坚实的基础。由于能力有限，设计中还有很多不足之处，恳请老师批评指导参考文献27参 考 文 献1 李 洪机械加工工艺手册M 北京出版社，200612 陈宏钧实用金属切削手册M 机械工业出版社，200513 上海市金属切削技术协会金属切削手册M上海科学技术出版社，20024 杨叔子机械加工工艺师手册M机械工业出版社，20005 徐鸿本机床夹具设计手册M 辽宁科学技术出版社，2003106 都克勤机床夹具结构图册M 贵州人民出版社，200347 胡建新机床夹具M 中国劳动社会保障出版社，200158 冯 道机械零件切削加工工艺与技术标准实用手册M 安徽文化音像出版社，20039 王先逵机械制造工艺学M机械工业出版社，200010 马贤智机械加工余量与公差手册M中国标准出版社，19941211 刘文剑夹具工程师手册M黑龙江科学技术出版社，200712 王光斗机床夹具设计手册M上海科学技术出版社，20028致谢28致 谢在毕业设计即将结束之际我向所有帮助过我的老师和同学说一声，谢谢！我想没有他们的帮助，毕业设计就会做得很困难。这次毕业设计是在老师悉心指导下完成的。XX 老师以其渊博的学识、严谨的治学风范、高度的责任感使我受益非浅。在做设计的过程中也遇到了不少的问题，XX 老师给了我许多关怀和帮助，并且随时询问我毕业设计的进展情况、细心的指导我们，也经常打电话或者发电子邮件过来指导我的设计。在论文工作中，得到了机电学院有关领导和老师的帮助与支持，在此表示衷心的感谢。最后，在即将完成毕业设计之时，我再次感谢对我指导、关心和帮助过老师、领导及同学。谢谢了！