零件工艺及夹具设计铣槽20专用夹具Word下载.docx
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1.4.1定位基面的选择6
1.4.2拟定工艺路线6
第2章铣槽夹具的设计9
2.1机床夹具设计的基本要求和设计原则9
2.1.1夹具概念9
2.1.2机床夹具的分类9
2.1.3铣床专用夹具的设计原则10
2.1.4对专用夹具的基本要求10
2.2零件的铣床夹具设计10
2.2.1确定定位方案11
2.2.2夹紧方案设计11
2.2.3对刀方案设计11
2.2.4定位误差分析11
2.2.5定向键设计12
2.2.6夹具体设计13
2.2.7夹具装配图......................................................................................................................14
第3章总结15
答谢词16
参考文献17
第1章零件机械加工工艺规程的编制
1.1中批量生产工艺特征
生产纲领的大小对生产组织和零件加工工艺过程起着重要的作用，它决定了各工序所需专业化和自动化的程度，以及所选用的工艺方法和工艺装备。
（1）零件的互换性：
具有广泛的互换性，少数装备精度较高处，采用分组装配方法和调整法。
（2）毛胚的制造方法和加工余量：
采用模锻成型，毛胚精度高，加工余量小。
（3）机床设备及其布置形式：
广泛采用高效专用机床及自动机床，按流水线和自动排列设备。
（4）工艺装备：
广泛采用高效夹具。
复合刀具，专用量具或自动检验装置，靠调整法达到精度要求。
（5）对工人的技术要求：
对调整工的技术水平要求高，对操作工的技术要求水平较低。
（6）工艺文件：
有工艺过程卡或工序卡，关键工序要调整卡和检验卡。
（7）成本：
较低。
（8）生产率：
高。
（9）工人劳动条件：
较好。
1.2零件的分析
如图1.1所示槽两侧表面必须分别位于距离为公差值0.1，且平行于基准表面B的两平行平面之间。
槽底表面必须分别位于距离为公差值0.1，且平行于基准表面A的两平行平面之间。
槽表面粗糙度要求Ra=6.3μｍ。
图1.1
1.3选择毛坯及毛坯制造方法
毛坯的选择应以生产批量的大小、零件的复杂程度、加工表面及非加工表面的技术要求等几个方面综合考虑。
应使整个工艺过程经济合理，通常情况下，主要以生产性质来决定。
根据技术要求，该零件为定位元件，材料选灰铸铁，由于该零件定位作用，生产类型为中批量生产，轮廓尺寸不大，故使用模锻成型。
1.4工艺规程设计
1.4.1定位基面的选择
基准面的选择是工艺规程设计的重要工作之一。
基准面选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。
否则，加工工艺过程中会问题百出，造成零件的大批报废，使生产无法正常进行。
（1）粗基准的选择
对于零件而言，尽力能选择不加工的表面为粗基准，而对于有若干个不加工的表面的工件，则应与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作为粗基准根据这个基准选择原则，选择其中一个侧面作为粗基准，加工另一个侧面。
（2）精基准的选择
将被加工的侧面作为精基准，加工其他表面。
1.4.2拟定工艺路线
（1）拟定方案
方案1：
：
铣两侧面
铣轮廓
铣槽
检验
方案2：
铣一个侧面
铣另一个侧面
两个方案的比较分析
两个方案除了前两道工序不同外，后面的工序全相同。
方案一前两道工序是为了获取精基准，提高了生产效率。
另外，选择方案时还应考虑工厂的具体环境等因素，如设备，能否借用工、夹、量具等，所以选择方案1较合理。
（2）根据方案一制定详细的工艺路线划分如下：
工序10：
铣前后两端面，保证其厚度为80mm
工序20：
铣上下两端面80mm
工序30：
铣左右两端面150mm
工序40：
工序50：
钳工去毛刺
工序60：
总检入库
（3）选择夹具、刀具、量具
本零件除铣宽20mm的槽需设计专用夹具外，其他各工序使用通用夹具即可。
铣端面时，铣刀选镶齿套式面铣刀。
铣槽时，铣刀选用端面铣刀。
选择加工槽所用量具，选用分度植为0.02mm测量范围为0——150mm游标卡尺进行测量。
（4）毛坯尺寸、加工余量、工序尺寸与公差及切削用量的确定
a）毛坯尺寸的确定“毛坯各面的尺寸设计基准包括位置基准应尽量采用加工该毛坯时采用的粗基准”称为毛坯尺寸设计原则以下称原则。
遵循该原则，一是可以使毛坯各面的粗加工余量公差最小，从而可选取较小的加工余量，降低材料消耗：
二是可以使得非加工面与加工面之间的相对位置尺寸最准确，以提高零件的加工精度。
b）查机械加工工艺手册，由表3.2—25得（单面）
铣前、后两侧面
半精铣80mm2Z=1.4mmIT11
粗铣81.4mm2Z=2mmIT13
毛坯83.4mm
铣上、下两个端面
毛坯83.4mm
铣左右两侧面
半精铣150mm2Z=1.4mmIT11
粗铣151.4mm2Z=2mmIT13
毛坯153.4mm
铣槽两侧面
半精铣20mm2Z=1.4mmIT11
粗铣18.6mm2Z=2mmIT13
毛坯16.6mm
铣槽圆弧
半精铣R10mmZ=0.7mmIT11
粗铣R9.3mmZ=1mmIT13
毛坯R8.3mm
铣槽底面
半精铣20mmZ=0.7mmIT11
粗铣19.3mmZ=1mmIT13
毛坯18.3mm
（5）切削用量的确定
1）工序1、2、3：
铣削两侧面：
机床选用立式铣床X-53K。
由于是铣端面，所以选用端面铣刀，刀具直径为100mm。
查阅查文献【1】5-144，取粗铣的每齿进给量fz=0.08mm/z，半精铣的每转进给量f=1.2mm/z，粗铣走刀1次，背吃刀量ap=0.5mm。
半精铣走刀1次，背吃刀量ap=0.4mm。
取粗铣的主轴转速为130r/min，取半精铣的主轴转速为260r/min，又前面已选定铣刀直径D为Φ100mm，故相应的切削速度分别为：
粗加工Vc=πDn/1000×
3.14×
100×
130/1000m/min=40.82m/min
半精加工Vc=πDn/1000×
260/1000m/min=81.64m/min
2）工序4：
用铣刀铣槽：
选用刀具为端面铣刀，直径为10mm。
查文献【1】5-144，取粗铣的每齿进给量fz=0.04mm/z，半精铣的每转进给量f==1.0mm/z，粗铣走刀1次，背吃刀量ap=0.5mm。
半精铣走刀1次，背吃刀量ap=0.4mm。
取粗铣的主轴转速为100r/min，取半精铣的主轴转速为200r/min，又前面已选定铣刀直径D为Φ10mm，故相应的切削速度分别为：
粗加工Vc=πDn/1000×
10×
100/1000m/min=3.14m/min
半精加工Vc=πDn/1000×
200/1000m/min=6.28m/min
第2章铣槽夹具的设计
2.1机床夹具设计的基本要求和设计原则
2.1.1夹具概念
在机械制造工业中，为了达到保证产品质量，改善劳动条件，提高劳动生产条件提高劳动生产率及降低劳动成本的目的，在工艺过程中，除机床等设备外，还大量使用着各种工艺装备。
它包括：
夹具、模具、刀具、辅助工具及测量工具等。
因此，广义的说，夹具是一种保证产品质量并便利和加速工艺过程的一种工艺装备。
不同的夹具，其结构形式、工作情况、设计原则都不同。
但就其数量和在生产中所占的地位来说，应以“机床夹具”为首。
所谓机床夹具，就是机床上所使用的一种辅助设备，用它来准确的确定工件与刀具的准确位置，即将工件的定位及加紧，以完成加工所需的相对运动。
所以机床夹具是用以使工件准确定位和夹紧的机床附加装置。
2.1.2机床夹具的分类
机床夹具的种类很多，形状千差万别。
为了设计、制造和管理的方便，往往按某一属性进行分类。
第一，按夹具的通用特性分类
按这一分类方法，常用的夹具有通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合夹具和自动线夹具等五大类。
它反映夹具在不同生产类型中的通用特性，因此是选择夹具的主要依据。
（1）通用夹具通用夹具是指结构、尺寸已规格化，且具有一定通用性的夹具，如三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘、台虎钳、万能分度头、中心架、电磁吸盘等。
其特点是适用性强、不需调整或稍加调整即可装夹一定形状范围内的各种工件。
采用这类夹具可缩短生产准备周期，减少夹具品种，从而降低生产成本。
其缺点是夹具的加工精度不高，生产率也较低，且较难装夹形状复杂的工件，故适用于单件小批量生产中。
（2）专用夹具专用夹具是针对某一工件的某一工序的加工要求而专门设计和制造的夹具。
其特点是针对性极强，没有通用性。
在产品相对稳定、批量较大的生产中，常用各种专用夹具，可获得较高的生产率和加工精度。
专用夹具的设计制造周期较长，随着现代多品种及中、小批生产的发展，专用夹具在适应性和经济性等方面已产生许多问题。
（3）可调夹具可调夹具是针对通用夹具和专用夹具的缺陷而发展起来的一类新型夹具。
对不同类型和尺寸的工件，只需调整或更换原来夹具上的个别定位元件和夹紧元件便可使用。
可调夹具在多品种、小批量生产中得到广泛应用。
（4）组合夹具组合夹具是一种模块化的夹具，并已商品化。
标准的模块元件具有较高精度和耐磨性，可组装成各种夹具，夹具用毕即可拆卸，留待组装新的夹具。
由于使用组合夹具可缩短生产准备周期，元件能重复多次使用，并具有可减少专用夹具数量等优点；
因此组合夹具在单件、中小批多品种生产和数控加工中，是一种较经济的夹具。
（5）自动线夹具自动线夹具一般分为两种：
一种为固定式夹具，它与专用夹具相似；
另一种为随行夹具，使用中夹具随着工件一起运动，并将工件沿着自动线从一个工位移至下一个工位进行加工。
第二，按夹具使用的机床分类
这是专用夹具设计所用的分类方法。
按使用的机床分类，可把夹具分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮机床夹具、数控机床夹具。
第三，按夹紧的动力源分类
夹具按夹紧的动力源可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液增力夹具、电磁夹具、真空夹具、离心夹具等。
2.1.3铣床专用夹具的设计原则
（1）由于铣削过程不是连续切削，且加工余量较大，所以不但所需的切削力较大，而且切削力的大小及方向随时都可能在变化，致使在铣削过程中产生振动。
因此铣床夹具要有足够的夹紧力，夹具结构要有足够的刚性。
（2）为了提高铣床夹具的刚性，工件待加工的表面应尽量不超出工作台，在确保夹具有足够排屑空间的前提下，尽最降低夹具的高度，一般夹具高与宽之比为1：
1.25。
（3）对于以铸、锻件毛坯面定位的铣夹具，应以毛坯图作为设计夹具的依据，以免对工件毛坯余量尺寸和形状误差、分型面或浇冒口等问题因考虑不周而影响夹具的合理性和可靠性。
（4）以工件毛坯面定位时，为避免毛坯误差，应多设置若干个辅助支承。
（5）要特别注意在铣削过程中容易变形的部位，并设置必要的辅助支承。
（6）为了获得较大的夹紧力，在铣床夹具中尽可能采用扩力机构。
（7）为了防止工件在加工过程中因振动而使夹紧松脱，夹紧装置应具有足够的自锁能力。
（8）从侧面压紧工件的着力点应低于工件侧面的支承点，并使其产生作用在支承上的合力。
2.1.4对专用夹具的基本要求
（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）.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，必要时可设置排屑结构。
（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经济分析，以提高夹具在生产中的经济效益。
2.2零件的铣床夹具设计
根据工艺规程，在铣槽之前其它各表面均已加工好，本工序的加工要求是：
槽宽20mm，右端R10半圆，槽深20mm。
2.2.1确定定位方案
为保证工序尺寸600-0.2，应以A面定位，限制Z方向移动自由度，X、Y方向转动自由度。
为保证工件尺寸30±
0.1，应定位B面，需限制X方向移动自由度，Z方向转动自由度。
为保证工序尺寸50，应定位C面，限制Y方向移动自由度。
工件在夹具体上六个自由度完全限制，成为完全定位。
工件以A面作为第一定位基准，C面紧靠在定位块上作为第二定位基准，B面作为第三定位基准用滑动压块压紧。
A面定位，限制工件的Z方向移动自由度，X、Y方向转动自由度
B面定位，限制工件的X方向移动自由度，Z方向转动自由度
C面定位，限制工件的Y方向移动自由度
实现完全定位，以A做基准时，与600-0.2设计基准重合。
工件以A面作为第一定位基准，在工件A面对面加一压块用螺母固定在夹具底座上，C面紧靠在定位块上作为第二定位基准，B面作为第三定位基准用滑动压块压紧。
实现完全定位，但压块影响槽的加工，所以选择方案1较合理。
2.2.2夹紧方案设计
根据工件夹紧的原则，转动螺杆，带动滑动压块对零件施加夹紧力，结构紧凑，操作方便。
2.2.3对刀方案设计
加工槽的铣刀需两个方向对刀，故应采用直角对刀块。
2.2.4定位误差分析
工件在夹具中定位产生的定位误差，其值应控制在工件相对尺寸或位置公差的
～
，为此需对每一项工序加工要求逐一进行分析。
除槽宽20±
0.05mm由铣刀保证外，本夹具保证槽侧面与B面的距离及槽的侧面与B面的平行度，槽的底面与A面的平行度，其它要求未注公差，因此只需计算上述三项加工要求的定位误差：
（1）槽侧面与B面的距离定位误差B面既是工序基准，又是定位基准，故基准重合误差为零。
（2）侧面平行度的定位误差B面既是工序基准，又是定位基准，故基准重合误差为零。
（3）底面平行度的定位误差A面既是工序基准，又是定位基准，故基准重合误差为零。
2.2.5定向键设计
铣床夹具依靠夹具体底面和定向键侧面与机床工作台上平面及T型槽相连接，以保证定位元件对工作台和导轨具有正确的相对位置。
为了减小安装时的偏斜角
的误差，安装定向键时应当使它们靠向T型槽的同一侧。
对定向键的设计方案如右图2.1所示（局部图）：
对定向键的直角部分都倒2*45°
的倒角，如图中的小凹槽。
定向键与夹具体采用螺钉连接。
图2.1
2.2.6夹具体设计
在夹具体设计方面，采用了一个直角块，来进行大体上的定位，夹具体通过安装在夹具体上的定向键进而与铣床的工作台连接，从而实现对夹具的固定。
如下图2.2，此夹具在有加强筋的情况下，具有足够的刚度与强度，安放稳定，工艺性好。
图2.2
2.2.7夹具装配图
如下图2.3所示
图2.3
第3章总结
本毕业设计主要完成了如下工作：
1.归纳总结了夹具的概念、分类、设计原则等基础理论知识。
2.设计了一套夹具，并完成了夹具的三维建模工作，将平面的二维图形用三维装配体形象的表示出来。
基于以上工作所建立的基于机床夹具的设计，可以给机床夹具设人员在对夹具进行设计时作为参考，避开繁琐的建模工作，从而大大提高设计人员的工作效率，减少设计人员的工作量和劳动强度，缩短夹具的设计和开发周期，减少夹具设计中的成本费用，加快产品的更新速度。
同时应用人机交互方法可以避免不必要的疏忽和错误，能在短时间内寻求最优设计结果，从而加快了设计速度，提高到了设计质量。
由于设计时间有限，该设计中的疏忽和缺陷在所难免，夹具设计中依然存在许多漏洞和不足之处，因此，在以后还需对该设计进行必要的修补和完善工作，望老师多多批评、指正。
答谢词
本次毕业设计，是在我尊敬的张老师的悉心指导下完成的。
老师对于治学的严谨态度和对任务的精益求精着实让我佩服。
在毕业设计期间，老师在工作之余抽空为我们进行毕业设计的指导，对于我们遇到的问题耐心回答，身体力行，在完成这篇毕业设计的过程中起到了举足轻重的地步。
在此，我要先对张老师表示最诚挚的感谢！
谢谢老师对于我的指导！
其次，我要感谢我们学校的各位老师，在毕业设计中，对于我遇到的一些流程上的问题，都能清晰地回答，为我减少了很多麻烦。
然后，我要感谢此次毕业设计。
通过这次毕业设计，收获颇丰，不仅提高了自己的动手能力、设计能力和编程能力，还提高了自己的阅读和写作能力，这对于以后的工作生活，都能起到很重要的作用。
最后，我要感谢一下自己。
在这次紧张的毕业设计过程中，我能够较好的完成自己指定的目标和计划，认真查阅资料，自行设计，完成了此次毕业设计。
于此，感谢所有在设计过程中，帮助过我的老师，同学和朋友！
祝万事如意，身心健康
参考文献
1、孟少农主编机械加工工艺手册机械工业出版社
2王绍俊主编机械制造工艺设计手册机械工业出版社
3郑修本，冯冠大主编。
机械制造工艺学。
机械工业出版社
4刘友才，肖继德主编。
机床夹具设计机械工业出版社
5、UG零件设计实例与技巧王群主编国防工业出版社
6、UGNX机械设计实例教程袁锋主编清华大学出版社
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