杠杆零件的机械加工工艺规程及铣36的内槽夹具设计

I杠杆零件的机械加工工艺规程及铣 36 的内槽夹具设计摘 要杠杆零件加工工艺及夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。关键词：工艺，工序，切削用量，夹紧，定位，误差IIAbstractHub parts processing and lathe fixture design process design, including machining process design and fixture three. In process design should first of all parts for analysis, to understand part of the process to design blank structure, and choose the good parts machining datum, design the process routes of the parts; then the parts of each step in the process to the size calculation, the key is to determine the craft equipment and the cutting dosage of each working procedure design; then the special fixture, the fixture for the various components of the design, such as the connecting part positioning devices, clamping element, a guide element, fixture and machine tools and other components; positioning error calculated by the analysis of fixture, jig structure the rationality and the deficiency, pay attention to improving and will design in.Keywords: process, process, cutting dosage, clamping, positioningIII目 录摘 要 .IIAbstract.III目 录 .IV第 1 章 序 言.1第 2 章 零件的分析.22.1 零件的形状 .22.2 零件的工艺分析 .2第 3 章 工艺规程设计.33.1 确定毛坯的制造形式 .33.2 基面的选择 .33.3 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 .43.3.3 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 .73.6 确定切削用量及基本工时 .8第 4 章 铣 36 的内槽夹具设计.204.1 指出存在的问题 .204.2 夹具设计 .204.2.1 夹具体设计 .204.2.2 定位基准的选择 .204.2.3 定位方案和元件设计 .214.2.4 定位误差的计算 .21IV4.2.5 夹紧力计算 .224.2.6 夹紧机构的设计 .244.2.7 定向键与对刀装置设计 .244.2.8 确定夹具体结构尺寸和总体结构 .264.2.9 夹具设计及操作的简要说明 .28总 结.29致 谢.30参 考 文 献.310第 1 章 序 言机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。杠杆零件加工工艺及夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等的基础下，进行的一个全面的考核。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证尺寸证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。1第 2 章 零件的分析2.1 零件的形状题目给的零件是杠杆零件，主要作用是起固定连接其他部件的作用。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。图 2-1 杠杆零件2.2 零件的工艺分析由零件图可知，其材料为 45#，该材料具有较高强度，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。杠杆零件主要加工表面为：1. 两外侧面，表面粗糙度 值为 3.2 。2. 28 的内侧aRm面端面，表面粗糙度 值 3.2 。3. R15 的圆弧，表面粗糙度 值 3.2 。4. aRma17.3，12.1 的孔粗糙度 值 6.3 、12.5 ，法兰面粗糙度 值 6.3 。杠杆共有两组加工表面，他们之间有一定的位置要求。现分述如下：(1)两外侧面的加工表面：这一组加工表面包括：两外侧面，倒角钻孔并攻丝。这一部份只有端面有 6.3 的粗糙度要求。其要求并不高，粗车后半精车就可以达到精度要求。而钻工没有精度要求，因此一道工序就可以达到要求，并不需要扩孔、铰孔等工序。(2).尺寸为 28 的内侧面的加工表面：2这一组加工表面包括：28 的内侧面，36 的内槽，粗糙度为 6.3；其要求也不高。第 3 章 工艺规程设计本杠杆假设年产量为 10 万台，每台车床需要该零件 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 45#，考虑到零件在工作时要有高的耐磨性，所以选择锻铁锻造。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 45#，锻件的特点是液态成形，其主要优点是适应性强，即适用于不同重量、不同壁厚的锻件，也适用于不同的金属，还特别适应制造形状复杂的锻件。考虑到零件在使用过程中起连接作用，分析其在工作过程中所受载荷，最后选用锻件，以便使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。年产量已达成批生产水平，而且零件轮廓尺寸不大，可以采用锻造，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，对像杠杆这样的零件来说，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)。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。33.3 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 锻造 锻造毛坯20 时效 时效处理30 铣 粗铣两外侧面40 铣 粗铣 28 的内侧面50 铣 粗铣 R15 的圆弧60 调质70 铣 半精铣两外侧面80 铣 半精铣 28 的内侧面90 铣 半精铣 R15 的圆弧100 钻 钻 17.3，12.1 的孔110 扩 扩 17.312.168 的孔120 铰 精铰 68 的孔130 钻 钻两螺纹底孔，攻丝140 铣 半精铣 36 的内槽150 氮 软氮化160 钻 加工 17.6 、12.1 、68 的孔到尺寸170 涂 涂油180 钳 去毛刺190 检 检验入库3.3.2 工艺路线方案二10 锻造 锻造毛坯20 时效 时效处理430 铣 粗铣两外侧面40 铣 粗铣 28 的内侧面50 铣 粗铣 R15 的圆弧60 调质70 铣 半精铣两外侧面80 铣 半精铣 28 的内侧面90 铣 半精铣 R15 的圆弧100 钻 钻 17.3，12.1 的孔110 扩 扩 17.312.168 的孔120 铰 精铰 68 的孔130 钻 钻两螺纹底孔，攻丝140 铣 半精铣 36 的内槽150 氮 软氮化160 钻 加工 17.6 、12.1 、68 的孔到尺寸170 涂 涂油180 钳 去毛刺190 检 检验入库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，但是要更换多台设备，加工过程比较繁琐，而且在加工过程中位置精度不易保证。方案二减少了装夹次数，但是要及时更换刀具，因为有些工序在车床上也可以加工，镗、钻孔等等，需要换上相应的刀具。因此综合两个工艺方案，取优弃劣，具体工艺过程如下：10 锻造 锻造毛坯20 时效 时效处理30 铣 粗铣两外侧面40 铣 粗铣 28 的内侧面50 铣 粗铣 R15 的圆弧60 调质70 铣 半精铣两外侧面80 铣 半精铣 28 的内侧面590 铣 半精铣 R15 的圆弧100 铣 半精铣 36 的内槽110 钻 钻 17.3，12.1 的孔120 扩 扩 17.312.168 的孔130 铰 精铰 68 的孔140 钻 钻两螺纹底孔，攻丝150 氮 软氮化160 钻 加工 17.6 、12.1 、68 的孔到尺寸170 涂 涂油180 钳 去毛刺190 检 检验入库3.4 选择加工设备和工艺装备3.4.1 机床选用.工序是粗铣和半精。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 X52K 铣床。参考根据机械制造设计工工艺简明手册表 4.2-7。.工序钻孔，选用 Z35 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锻铁、冷硬锻铁、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。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。63.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“杠杆” 零件材料为 45#，查机械加工工艺手册 （以后简称工艺手册 ） ，表2.2-17 各种锻铁的性能比较，灰锻铁的硬度 HB 为 143269，表 2.2-23 灰锻铁的物理性能，45#密度 =7.27.3（ ） ，计算零件毛坯的重量约为 2 。3cmg kg表 3-1 机械加工车间的生产性质同类零件的年产量 件生产类别重型（零件重>3150kg）中型（零件重1003150kg）轻型（零件重120250 6.04.0顶、侧面底 面锻孔的机械加工余量一般按浇注时位置处于顶面的机械加工余量选择。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。工序 30：粗铣两外侧面机床：铣床 X52K刀具：面铣刀(硬质合金材料)，材料： ， ，齿数 。15YT0Dm5Z单边余量：Z=3mm所以铣削深度 ：pa2m精铣面余量：Z=1.0mm铣削深度 ：p1.0每齿进给量 ：取 ：取铣削速度fa5/f Z2.8/Vms每齿进给量 ：取 取铣削速度f mf8. 47机床主轴转速 ：n102.47601.9/in31Vnrd8按照文献，取 475/minr实际铣削速度 ：v3.102.9/06dnv s进给量 ： fV1854760.12/ffaZnms工作台每分进给量 ： m./475infV：,取a60切削工时被切削层 ：由毛坯可知 ， l14l'68lm刀具切入 ：1210.5()(3lDa601)2刀具切出 ：取2lm走刀次数为 1机动时间 ： 1jt12420.36min7.5jmlf机动时间 ：'1jt'1268.19i.jlf所以该工序总机动时间'105injjtt工序 40：粗铣 28 的内侧面机床：铣床 X52K刀具：面铣刀(硬质合金材料)，材料： ， ，齿数 。15YT0Dm5Z单边余量：Z=3mm所以铣削深度 ：pa3m精铣面余量：Z=1.0mm铣削深度 ：p1.0每齿进给量 ：取 ：取铣削速度fa5/f Z2.8/Vms9每齿进给量 ：取 ，取铣削速度faZmf/18.02.47/Vms机床主轴转速 ：n102.476.97/in310Vnrd按照文献，取 5/ir实际铣削速度 ：v3.14072.49/06dnvms进给量 ： fV185607.12/ffaZns工作台每分进给量 ： m./45minfV：取a60切削工时被切削层 ：由毛坯可知 ， l14l'68l刀具切入 ：1210.5()(3lDa601)2m刀具切出 ：取2l走刀次数为 1机动时间 ： 1jt12420.36in7.5jmlf机动时间 ：'1jt'1268.19mi.jlf所以该工序总机动时间'105injjtt工序 50：粗铣 R15 的圆弧机床：铣床 X52K刀具：立铣刀(硬质合金材料)，材料： ， ，齿数 。15YT4Dm5Z单边余量：Z=2.2mm所以铣削深度 ：pa2.m每齿进给量 ：取 ：取铣削速度f015/f Z2.8/Vs10每齿进给量 ：取 取铣削速度faZmf/18.02.47/Vms机床主轴转速 ：n102.476.97/in310Vnrd按照文献，取 5/ir实际铣削速度 ：v3.14072.49/06dnvms进给量 ： fV185607.12/ffaZns工作台每分进给量 ： m./45minfV：,取a60切削工时被切削层 ：由毛坯可知 ， l14l'68l刀具切入 ：1210.5()(3lDa601)2m刀具切出 ：取2l走刀次数为 1机动时间 ： 1jt12420.36in7.5jmlf机动时间 ：'1jt'1268.19mi.jlf所以该工序总机动时间'105injjtt工序 70：半精铣两外侧面机床：铣床 X52K刀具：面铣刀(硬质合金材料)，材料： ， ，齿数 。15YT0Dm5Z精铣面余量：Z=1.0mm铣削深度 ：pa1.0m每齿进给量 ：取 ：取铣削速度f 5/f Z2.8/Vs11每齿进给量 ：取 ，取铣削速度faZmf/18.02.47/Vms机床主轴转速 ：n102.476.97/in310Vnrd按照文献，取 5/ir实际铣削速度 ：v3.14072.49/06dnvms进给量 ： fV185607.12/ffaZns工作台每分进给量 ： m./45minfV：取a60切削工时被切削层 ：由毛坯可知 ， l14l'68l刀具切入 ：1210.5()(3lDa601)2m刀具切出 ：取2l走刀次数为 1机动时间 ： 1jt12420.36in7.5jmlf机动时间 ：'1jt'1268.19mi.jlf所以该工序总机动时间'105injjtt工序 80：半精铣 28 的内侧面机床：铣床 X52K刀具：面铣刀(硬质合金材料)，材料： ， ，齿数 。15YT0Dm5Z精铣面余量：Z=1.0mm铣削深度 ：pa1.0m每齿进给量 ：取 ：取铣削速度f 5/f Z2.8/Vs12每齿进给量 ：取 ，取铣削速度faZmf/18.02.47/Vms机床主轴转速 ：n102.476.97/in310Vnrd按照文献，取 5/ir实际铣削速度 ：v3.14072.49/06dnvms进给量 ： fV185607.12/ffaZns工作台每分进给量 ： m./45minfV：取a60切削工时被切削层 ：由毛坯可知 ， l14l'68l刀具切入 ：1210.5()(3lDa601)2m刀具切出 ：取2l走刀次数为 1机动时间 ： 1jt12420.36in7.5jmlf机动时间 ：'1jt'1268.19mi.jlf所以该工序总机动时间'105injjtt工序 90：半精铣 R15 的圆弧机床：铣床 X52K刀具：材料： ，齿数 。15YT5Z精铣面余量：Z=1.0mm铣削深度 ：pa.0m每齿进给量 ：取 ：取铣削速度f 15/f Z2.8/Vms13每齿进给量 ：取 ，取铣削速度faZmf/18.02.47/Vms机床主轴转速 ：n102.476.97/in310Vnrd按照文献，取 5/ir实际铣削速度 ：v3.14072.49/06dnvms进给量 ： fV185607.12/ffaZns工作台每分进给量 ： m./45minfV：取a60切削工时被切削层 ：由毛坯可知 ， l14l'68l刀具切入 ：1210.5()(3lDa601)2m刀具切出 ：取2l走刀次数为 1机动时间 ： 1jt12420.36in7.5jmlf机动时间 ：'1jt'1268.19mi.jlf所以该工序总机动时间'105injjtt工序 100：钻 17.3，12.1 的孔机床：立式钻床 Z525刀具：根据选高速钢锥柄麻花钻头。 钻孔 12.1钻孔 12.1 时先钻 孔。1.514切削深度 ：pa6m进给量 ：取 。frf/3.0切削速度 取 。V48s机床主轴转速 ：n，100.6539./min314vnrd按照文献，取 /ir所以实际切削速度 ：v.14.5630./0ds切削工时 被切削层 ：l42m刀具切入 ：117()105.9622rDlctgkctgm刀具切出 ： 取l4l32走刀次数为 1机动时间 ： 1jt60.5in.3jLfn 铰孔 12.1刀具：选择扩孔钻头（硬质合金锥柄麻花材料） 。片型号：E403切削深度 ：pa1.35m进给量 ：取 。f06/fr切削速度 ：取 。V.4s机床主轴转速 ：n100.62.78/min3149vnrD按照文献取 5/ir所以实际切削速度 ：v3.149.50.2/06ds切削工时被切削层 ：l42m15刀具切入 有：1l1 19.7(2)20.8632rDdlctgkctgm刀具切出 ： ，取lm4l3走刀次数为 1机动时间 ：2jt20.16in.5jLfn工序 110 扩 17.312.168 的孔表 3-5 高速钢麻花钻的类型和用途标准号 类型 直径范围（mm） 用途GB1436-85 直柄麻花钻 2.020.0在各种机床上，用钻模或不用钻模钻孔GB1437-85 直柄长麻花钻 1.031.5在各种机床上，用钻模或不用钻模钻孔GB1438-85 锥柄麻花钻 3.0100.0在各种机床上，用钻模或不用钻模钻孔GB1439-85 锥柄长麻花钻 5.050.0在各种机床上，用钻模或不用钻模钻孔选用 Z35 摇臂钻床，查机械加工工艺手册 孟少农 主编，查机表 2.4-37钻头的磨钝标准及耐用度可得，耐用度为 4500，表 10.2-5 标准高速钢麻花钻的直径系列选择锥柄长，麻花钻 ，则螺旋角 =30 ，锋交 2 =118 ，后角 a =10 ,横刃斜2000f0角 =50 ，L=197mm,l =116mm。01表 3-6 标准高速钢麻花钻的全长和沟槽长度（摘自 GB6137-85） mm直柄麻花钻直径范围l l1>11.8013.20 151 101表 3-7 通用型麻花钻的主要几何参数的推存值（根据 GB6137-85） （º）d (mm) 2 f 8.618.00 30 118 12 4060表 3-8 钻头、扩孔钻和铰刀的磨钝标准及耐用度（ 1）后刀面最大磨损限度 mm16钻头直径 d0（mm）刀具材料 加工材料20高速钢 锻铁 0.50.8（2）单刃加工刀具耐用度 T min刀具直径d0（mm）刀具类型 加工材料 刀具材料1120钻头（钻孔及扩孔）锻铁、铜合金及合金高速钢 60钻头后刀面最大磨损限度为 0.50.8mm 刀具耐用度 T = 60 min.确定进给量查机械加工工艺手册 孟少农 主编，第二卷表 10.4 高速钢钻头钻孔的进给量为 f=0.250.65 ,根据表 4.13 中可知，进给量取 f=0.60 。zm* rm.确定切削速度查机械加工工艺手册 孟少农 主编，表 10.4-17 高速钢钻头在灰锻铁（190HBS）上钻孔的切削速度轴向力，扭矩及功率得，V=12 ，参考机械加工in工艺手册 孟少农 主编，表 10.4-10 钻扩铰孔条件改变时切削速度修正系数K =1.0，R =0.85。mvtvV=12 =10.32 （3-85.0min17）则 = =131 （3-nir18）查表 4.2-12 可知， 取 n = 150* minr则实际切削速度 = = =11.8v实.确定切削时间查机械加工工艺手册 孟少农 主编，表 10.4-43，钻孔时加工机动时间计算公式： 其中 l = l =5 l =23f2mdRKcotwm1m23.110d0514.317则： t= =9.13 s工序 130 钻两螺纹底孔，攻丝钻孔选用机床为 Z35 摇臂机床，刀具选用 GB1436-85 直柄短麻花钻， 机械加工工艺手册第 2 卷。根据机械加工工艺手册第 2 卷表 10.4-2 查得钻头直径小于 10 的钻孔进给m量为 0.200.35 。rm则取 rf30.确定切削速度，根据机械加工工艺手册第 2 卷表 10.4-9切削速度计算公式为 （3-minkfaTdcvvyxpmzv20）查得参数为 ，刀具耐用度 T=3515.0,.,0,25.,1.8zcvvvv min则 = =1.65.0125.02.337in所以 = =72n4.6mir选取 i120所以实际切削速度为 =2.647.3vin确定切削时间（一个孔） =ts20.8工序 140 半精铣 36 的内槽机床：铣床 X52K刀具：立铣刀(硬质合金材料)，切削深度 ：pa2.0m根据参考文献3表 查得：进给量 ,根据参考文献1表4760.8/famz查得切削速度 ，3023/inV机床主轴转速 ：n，10245./in.160rd按照参考文献3表 3.174，取 。7实际切削速度 ：v3.0/nms6.0527318进给量 ：fV0.8247.5/601.39/ffaZnms工作台每分进给量 ： m8infV被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知 ， ll刀具切入长度 ：10.5(2)lD=81mm刀具切出长度 ：取2lm走刀次数为 1机动时间 ： 2jt12081.23min.6jmlf本工序机动时间： 125.ijjtt工序 160 加工 17.6 、12.1 、68 的孔到尺寸取 rmf2.0rm1.05.1（ ）sv.in所以 （ ）rn8713r按机床选取 = （ ）wi80r.所以实际切削速度 （ ）smv2.in5切削工时（一个孔）：st3.1.0319第 4 章 铣 36 的内槽夹具设计4.1 指出存在的问题为了提高劳动生产率和降低生产成本，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。对于铣 36 的内槽夹具设计，由于对加工精度要求不是很高，所以在本道工序加工时，主要考虑如何降低降低生产成本和降低劳动强度。4.2 夹具设计4.2.1 夹具体设计设计夹具，首先要仔细分析加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，拟定夹具设计方案；在满足加工精度的条件下，合理的进行安装、定位、夹紧；在完成夹具草图后，进一步考虑零件间的连接关系和螺钉、螺母、定位销等的固定方式，设计合理的结构实现个零部件间的相对运动；根据零件的使用要求，选择相应的材料。完成钻床夹具的所有设计后，用 AutoCAD 进行二位图形的绘制，首先画装配图，然后从装配图上拆画零件图，标注相关尺寸及技术要求，最后进行论文撰写、整理、修改完成该毕业设计。4.2.2 定位基准的选择在加工中用作确定工件在夹具中占有正确位置的基准，称为定位基准。据夹具手册知定位基准应尽可能与工序基准重合，在同一工件的各道工序中，应尽量采用同一定位基准进行加工。该零件以三面定位，滑鞍上的装配基准为平面，而它们又是滑鞍上其他要素的设计基准，因此以这些装配基准平面作为定位基准，避免了基准不重合误差，有利于提高滑鞍各主要表面的相互位置精度。有零件图可知,根据本道工序，20选底面和侧面为定位基准。 4.2.3 定位方案和元件设计根据以上零件的结构分析以及定位基准的选择，可得定位基准为平面，因此可选择定位元件为支承板,如图 4.1 定位支承板所示。根据工序图及对零件的结构的分析，本道工序需限制 4 个自由度，为了增加定位的可靠行，实际限制了其 6 个自由度。本夹具采用 6 点定位原则，用两个固定的支撑板作为一大平面，限制了工件的两个旋转自由度和一个移动自由度；采用一面 2 销共限制 6 个自由度，两孔分别是 17.3，12.1 的孔4.2.4 定位误差的计算 定位误差 ： 11minDWd1 21in2min.DdDdJarctgL其中：，10.52Dm20D，d .3dm， inin4.6DW图 4.1 定位支承板21.032JWm 夹紧误差 ： cos)(inmaxyj其中接触变形位移值：1()(9.62nHBZyRaZkNcl查5表 1215 有 。 10.4,0.,.42,0.7azBKCcos.28jym 磨损造成的加工误差： 通常不超过Mj05. 夹具相对刀具位置误差： 取AD1.误差总和： 0.85.3jwm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。4.2.5 夹紧力计算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： FKW安全系数 K 可按下式计算有： 6543210式中： 为各种因素的安全系数，查参考文献 5表 可得： 6 121.20.1.301.56CK.52.23P1.2.01.301.5f22所以有： 193.08()KCWFN76.P1359.0()Kf螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算有： )(210 tgtQLWz式中参数由参考文献5可查得：6.2.76zr901052'29螺旋夹紧力： 048.()WN该夹具采用螺旋夹紧机构，用螺栓通过弧形压块压紧工件，受力简图如下： 163图 4.1 受力简图由表 得：原动力计算公式 261001KLWl即： 0478.23.932.75()KWLNl 由上述计算易得： K由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。234.2.6 夹紧机构的设计采用螺旋直接夹紧或与其他元件组合实现夹紧工件的机构，统称螺旋夹紧机构。由于这类夹紧机构简单，夹紧可靠，通用性大，故在机床夹具中得到广泛运用。它的主要缺点是夹紧和松开工件时比较费力。本夹具采用移动压板进行夹紧，同时保证了夹紧可靠和动作迅速的要求。同时，由于移动压板标准件，可直接购买，降低了夹具的制造成本。夹紧力的计算单个螺旋夹紧时产生的夹紧力按下列计算： )(2'1'0tgrtQLWz式中： W0单个螺旋夹紧产生的夹紧力（N） ；Q 原始作用力（N） ；L作用力臂（ mm） ；螺杆端部与工件间的当量摩擦半径（mm） ，其值视螺杆端'r部的结构形式而定，参见机床夹具设计手册第三版表 1-2-20；螺杆端部与工件间的摩擦角（ °） ；1螺纹中径之半（mm） ；zr螺旋升角（°） ，参见机床夹具设计手册 第三版表 1-2-21；螺旋副的当量摩擦角（ °） ， 式中 为螺旋副的摩擦角（°） ，2' 2 为螺纹牙型半角（°） ，参见机床夹具设计手册第三版表 1-2-22。4.2.7 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。24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 4.1 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 4.4：表 4.4 定向键夹具体槽形尺寸B 2B公称尺寸允差 d允差 4L H h D 1公称尺寸允差 D2h1 0 2 1 4 1 4 18 +0 5258 0.012 .035 5 2 2 .5 .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 4.3 所示： 标 记四 周 倒 圆×图 4.3 平塞尺塞尺尺寸参数如表 4.5：表 4.5 塞尺公称尺寸 H 允差 d C3 0.006 0.254.2.8 确定夹具体结构尺寸和总体结构夹具体：夹具的定位、引导、夹紧装置装在夹具体上，使其成为一体，并能正确的安装在机床上。夹具体是将夹具上的各种装置和元件连接成一个整体的最大最复杂的基础件。夹具体的形状和尺寸取决于夹具上各种装置的布置以及夹具与机床的连接，而且在零件的加工过程中，夹具还要承受夹紧力、切削力以及由此产生的冲击和振动，因此夹具体必须具有必要的强度和刚度。切削加工过程中产生的切屑有一部分还会落在夹具体上，切屑积聚过多将影响工件的可靠的定位和夹紧，因此设计夹具体时，必26须考虑结构应便于排屑。此外，夹具体结构的工艺性、经济性以及操作和装拆的便捷性等，在设计时也应加以考虑。夹具体设计的基本要求（1）应有适当的精度和尺寸稳定性夹具体上的重要表面，如安装定位元件的表面、安装对刀块或导向元件的表面以及夹具体的安装基面，应有适当的尺寸精度和形状精度，它们之间应有适当的位置精度。为使夹具体的尺寸保持稳定，锻造夹具体要进行时效处理，焊接和锻造夹具体要进行退火处理。（2）应有足够的强度和刚度为了保证在加工过程中不因夹紧力、切削力等外力的作用而产生不允许的变形和振动，夹具体应有足够的壁厚，刚性不足处可适当增设加强筋。（3）应有良好的结构工艺性和使用性夹具体一般外形尺寸较大，结构比较复杂，而且各表面间的相互位置精度要求高，因此应特别注意其结构工艺性，应做到装卸工件方便，夹具维修方便。在满足刚度和强度的前提下，应尽量能减轻重量，缩小体积，力求简单。（4）应便于排除切屑在机械加工过程中，切屑会不断地积聚在夹具体周围，如不及时排除，切削热量的积聚会破坏夹具的定位精度，切屑的抛甩可能缠绕定位元件，也会破坏定位精度，甚至发生安全事故。因此，对于加工过程中切屑产生不多的情况，可适当加大定位元件工作表面与夹具体之间的距离以增大容屑空间：对于加工过程中切削产生较多的情况，一般应在夹具体上设置排屑槽。（5）在机床上的安装应稳定可靠27夹具在机床上的安装都是通过夹具体上的安装基面与机床上的相应表面的接触或配合实现的。当夹具在机床工作台上安装时，夹具的重心应尽量低，支承面积应足够大，安装基面应有较高的配合精度，保证安装稳定可靠。夹具底部一般应中空，大型夹具还应设置吊环或起重孔。工件装夹方案确定以后，根据定位元件及夹紧机构所需要的空间范围及机床工作台的尺寸，确定夹具体的结构尺寸，然后绘制夹具总图。详见绘制的夹具装配图。4.2.9 夹具设计及操作的简要说明如前所述，应该注意提高生产率，但该夹具设计采用了手动夹紧方式，在夹紧和松开工件时比较费时费力。由于该工件体积小，经过方案的认真分析和比较，选用了手动夹紧方式（螺旋夹紧机构） 。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。28总 结毕业设计即将结束了，时间虽然短暂但是它对我们来说受益菲浅的，通过这次的设计使我们不再是只知道书本上的空理论，不再是纸上谈兵，而是将理论和实践相结合进行实实在在的设计，使我们不但巩固了理论知识而且掌握了设计的步骤和要领，使我们更好的利用图书馆的资料，更好的更熟练的利用我们手中的各种设计手册和AUTOCAD 等制图软件，为我们踏入社会打下了好的基础。毕业设计使我们认识到了只努力的学好书本上的知识是不够的，还应该更好的做到理论和实践的结合。因此我们非常感谢老师给我们的辛勤指导，使我们学到了很多，也非常珍惜大学给我们的这次设计的机会，它将是我们毕业设计完成的更出色的关键一步。29致 谢这次毕业设计使我收益不小，为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。但是，查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时，数据存在大量的重复和重叠，由于经验不足，在选取数据上存在一些问题，不过我的指导老师每次都很有耐心地帮我提出宝贵的意见，在我遇到难题时给我指明了方向，最终我很顺利的完成了毕业设计。这次毕业设计成绩的取得，与指导老师的细心指导是分不开的。在此，我衷心感谢我的指导老师，特别是每次都放下他的休息时间，耐心地帮助我解决技术上的一些难题，她严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从题目的选择到项目的最终完成，他都始终给予我细心的指导和不懈的支持。多少个日日夜夜，他不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，除了敬佩指导老师的专业水平外，他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。在此谨向指导老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。30参 考 文 献1 东北重型机械学院，洛阳农业机械学院，长春汽车厂工人大学，机床夹具设计手册M，上海：上海科学技术出版社，1980。2 张进生。机械制造工艺与夹具设计指导 。机械工业出版社，1995。3 李庆寿。机床夹具设计 。机械工业出版社，1991。4 李洪。机械加工工艺手册 。北京出版社，1996。5 上海市金属切削技术协会。金属切削手册 。上海科学技术出版社，2544。6 黄如林，刘新佳，汪群。切削加工简明实用手册 。化学工业出版社，2544。7 余光国，马俊，张兴发，机床夹具设计M，重庆：重庆大学出版社，1995。8 周永强，高等学校毕业设计指导M，北京：中国建材工业出版社，2542。9 刘文剑，曹天河，赵维，夹具工程师手册M，哈尔滨：黑龙江科学技术出版社，1987。10 王光斗，王春福。机床夹具设计手册 。上海科学技术出版社，2542。11 东北重型机械学院，洛阳农业机械学院