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铣键槽专用夹具设计论文

摘要

机械制造工艺装备设计是一个非常重要的学习环节，它一方面要求我们通过设计能获得综合应用过去所学过的全部课程进行工艺及结构设计的基本能力，另外，这也是以后做好毕业设计进行一次综合训练和准备。

为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动法强度，需做一种专用夹具，省去加工中繁琐的工序。

我们已经学习了机械制造工艺和夹具，对夹具设计有了初步的了解。

对于一种批量较大的产品可设计制造一种专业夹具，操作迅速方便，减少了工人的劳动量，可获得较高的加工精度和生产率，对工人的技术水平要求也相对较低。

但专用夹具设计制造周期长、夹具制造费用较高。

专用夹具的针对性极强、没有通用性，很明显只能适用于产品相对稳定的大批量生产中。

关键词：

设计，专用夹具，V形块

目录

1专用夹具介绍1

2夹具设计任务2

2.1产品零件图2

2.2零件的重点技术要求2

2.3键槽的位置精度3

3夹具设计方案确定3

3.1定位方式及元件选择4

3.2加紧装置设计5

4定位误差的分析与计算7

5夹具的装配8

毕业总结8

致谢11

参考文献12

附录13

1专用夹具介绍

专用夹具是为了适应某一工件的某一工序加工的要求而专门设计制造的,其功能主要有下列几个方面:

1.保证工件被加工表面的位置精度,例如与其他表面间的距离，精度,平行度,同轴度等。

对于外形比较复杂,位置精度要求比较高的工件,使用通用夹具进行加工往往难以达到精度要求。

2.缩短了工序时间,从而提高了劳动生产率。

进行某一工序所需要的时间,其中主要包括加工工件所需要的机动时间和装卸工件等所需要的辅助时间两部分。

采用专用夹具后,安装工件和转换工位的工作都可以大为简化,不再需要画线和找正,缩短了工序的辅助时间并且节省了画线这个工序,从而提高了劳动生产率.在生产中由于采用了多工件平行加工的夹具,使同时加工的几个工件的机动时间将与加工一个工件的机动时间相同。

采用回转式多工位连续加工夹具,可以在进行切削加工某个工件的同时,进行其它工件的装卸工作,从而使辅助时间与机动时间相重合。

总之,随着专用夹具的采用和进一步改善,可以有效地缩短工序时间,满足生产不断发展的需要。

3.采用专用夹具还能扩大机床的工艺范围。

例如在普通车床上附加镗模夹具后,便可以代替镗床工作;装上专用夹具后可以车削成型表面等,以充分发挥通用机床的作用。

4.减轻劳动强度,保障安全生产。

根据生产需要,采用一些气动,液压或其它机械化,自动化程度较高的专用夹具,对于减轻工人的劳动强度,保障生产安全和产品的稳质高产都有很大作用。

加工大型工件时,例如加工车床床身上,下两面上的螺孔,需要把床身工件翻转几次进行加工,劳动强度大而且不安全。

采用电动回转式钻床家具后,就能够达到提高生产效率,减轻劳动强度,保障生产安全的目。

2夹具设计任务

2.1产品零件图 

2.2零件的重点技术要求 

产品叫轴类零件，为模锻件，本工序铣削一个键槽，其长度为80mm，宽度为14mm，深度为5.5mm，设计其专用夹具。

在加工槽时，槽的尺寸精度和表面粗糙度要求不是很高，由铣削直接加工就可以达到要求，其中槽的宽度由刀具的尺寸保证，槽的深度尺寸和位置精度由设计的夹具来保证。

2.3槽的位置精度 

加工槽的宽度为14mm，且两个侧面相对于中心面A对称度为0.02mm；加工槽的深度为5.5±0.8mm。

3夹具设计方案确定

根据加工槽两侧面相对于中心面对称要求，需要限制工件X方向转动自由度、Y方向转动自由度和Z方向转动自由度；根据加工槽宽度和深度要求，需要限制工件X方向移动自由度和Z方向移动自由度。

但考虑到加工时工件定位的稳定性，可以将六个不定度全部限制。

工件相对中心面对称，要实现加工槽两侧面相对中心面对称的要求，根据基准重合选择A、C2个面作为定位基准，限制了4个自由度，为了不使工件左右移动，用顶尖限制其一个自由度，采用不完全定位即可。

如图1：

（图1）

3.1定位方式及元件选择

用V形块（如图2）及其顶尖（如图1）实现定位。

如图2所示

（图2）

3.2加紧装置设计

3.2.1夹紧机构

根据该产品是单件小批量生产，因此夹具的夹紧机构也同样不宜太复杂，自动化程度也不能太高，采用螺旋压板夹紧机构，采用M12螺栓作为夹具夹紧螺栓。

3.2.2夹紧力的计算

根据理论力学的力学平衡理论，夹紧摩擦力矩应与铣削力矩平衡，即M摩=M切。

1铣削力矩M_切的计算。

根据《切削用量简明手册》，得：

其中CFZ=68.2，ae=18，Z=4

设：

af=0.15，ap=7.25

所以

=68.2×180.86×0.150.72×18-0.86×7.25×4

=4942（N）

2夹紧力的计算。

由V形块定位夹紧力计算公式得：

取K=2.0.f=0.25

得FKW总=4912.69（N）

由于该夹具采用双压板夹紧机构，故每支压板只承受总夹紧力的一半，所以没根夹紧螺栓所承受的夹紧力：

FWK=2456.35（N）

③选择夹紧螺栓直径。

根据夹紧力方向和作用点的选择原理。

;选用两只M12×150的螺栓作为夹紧螺栓。

且置于工件的同一侧，铣削键槽垂直进刀时，切削力F_z与夹紧力F_WK方向相同，和分别作用在定位支撑A和B两V形块上（如图3所示）。

切削扭矩M_切使工件转动。

为防止工件发生转动，夹具夹紧机构应有足够的摩擦力矩与之平衡。

铣削时，若两压板与工件接触处的摩擦力矩忽略不计，铣削键槽切入嘴深处时，轴向力最大，为最不利因素，假若作用在P点（如图4所示），将此处作为验算依据，在垂直于铣刀轴线平面内，根据力矩平衡原理，对支点B取矩，即

=0，设MB为顺时针方向。

得：

（N）

又根据图5，由力矩平衡原理，得：

得：

（N）

即A处螺栓需要承受556N的夹紧力。

当螺栓直径为12mm时，带手柄螺母夹紧达3510N，远大于所需夹紧力，故选用M12X150螺栓作为夹紧螺栓，安全可靠。

4定位误差的分析与计算

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。

对加工槽两侧面对中心面B对称度进行分析：

由于加工槽的工序基准和定位基准重合，所以△B=0

△B=0d=0-（-0.021）=0.021△Y=0.707x0.021=0.01

△D=0+△Y=0.01＜0.02故满足定位误差。

UG是一种功能强大的软件，在这个零件的造型中我们用到的是UG的草图建模、实体造型和仿形加工模块。

5夹具的装配

对此夹具各个零件的装配关系如图3所示

毕业总结

时光飞逝，为期三个多月的毕业设计已经接近尾声。

回首这两个多月的设计过程，感慨万千。

使我从中学到了以前在课内根本就学不到的东西。

受益匪浅！

在这次设计过程中，使我真正的认识到自己的不足之处，以前上课没有学到的知识，在这次设计当中也涉及到了。

使我真正感受到了知识的重要性。

这次设计将我以前学过的机械制造工艺与装备、公差与配合、机械制图、等知识很好的串联了起来，起到了穿针引线的作用，巩固了所学知识的作用。

在毕业设计中，首先是对工件机械加工工艺规程的制定，这样在加工工件就可以知道用什么机床加工，怎样加工，加工工艺装备及设备等，因此，工件机械加工工艺规程的制定是至关重要的。

在毕业设计中还用到了CAD制图和UG建模装配等一些计算机软件，因为学的时间长了，因此在开始画图的时候有很多问题，而且不熟练，需参阅课本。

但不久就能熟练的画了。

CAD制图不管是现在，对以后工作也是有很大的帮助的。

因此，这次毕业设计真正将以前所学的联系到实际应用中来了。

在这次毕业设计中，还有一个重要的就是关于专用夹具的设计，因为机床夹具的设计在学习的过程中只是作为理论知识讲的，并没有亲自设计过，因此，在开始的设计过程中，存在这样那样的问题，在老师的细心指导下，我根据步骤一步一步的设计，画图，查阅各种关于专用夹具的设计资料，终于将它设计了出来，我感到很高兴，因为在这之中我学到了以前没有学到的知识，也懂得了很多东西，真正做到了理论联系实际。

在这次毕业设计中，我学到了很多知识，有一点更是重要，就是我能作为一个设计人员，设计一个零件，也因此，我了解了设计人员的思想，每一个零件，每件产品都是先设计出来，再加工的，因此，作为一个设计人员，在设计的过程中一点不能马虎，每个步骤都必须有理有据，不是凭空捏造的。

而且，各种标准都要严格按照国家标准和国际标准，查阅大量资料，而且设计一个零件，需要花好长时间。

亲自上阵后我才知道，做每件是都不是简简单单就能完成的，是要付出大量代价的。

因此，我们也要用心去体会每个设计者的心思，这样才能像他们一样设计出好的作品。

在这次毕业设计中，对我来说有所收获也存在着不足之处。

收获：

（1）能把以前所学的各种知识，综合的运用的这次设计中，巩固以前所学的知识。

（2）学会了参阅各种资料及查各种余量、切削用量等手册。

（3）学会了，分析问题，解决问题的能力。

不足之处：

（1）有些步骤，问题解决的方法不是很好，需在以后的学习、实践中进一步改进。

（2）有些工艺路线制定的不是太好，而且余量、切削用量设计不是很精确，需在以后的实践中积累经验，进一步改进。

综上所述：

这次的毕业设计对我以后的工作起了很大的帮助，我认识到，无论是工作还是学习都必须做到认真、谨慎，时时处处细心。

致谢

本论文是在指导老师的悉心指导下完成的。

老师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。

不仅使我树立了远大的学术目标、掌握了基本的研究方法，还使我明白了许多待人接物与为人处世的道理。

本论文从选题到完成，每一步都是在老师的指导下完成的，倾注了老师大量的心血。

在此，谨向老师们表示崇高的敬意和衷心的感谢！

本论文的顺利完成，离不开各位老师、同学和朋友的关心和帮助。

在此感谢老师的指导和帮助，在此表示深深的感谢。

没有他们的帮助和支持是没有办法完成我的论文的。

愿这种亦师亦友的感情长存。

参考文献

[1]贺江.UGNX6.5基础教程.北京：

机械工业出版社，2010.4

[2]王甫茂.机械制造基础.上海：

上海交通大学出版社，2005.

[3]吕思科.机械制图.北京：

北京理工大学出版社，2007.7

[4]陶波《CAD/CAM应用》北京：

北京高等教育出版社2009

附录

CAD装配图（A3）一张零件图（A4）三张