软起动隔爆箱体关键零件的铣削夹具设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 编号： 毕业设计 (论文 )说明书 题 目： 软起动隔爆箱体关键零件 的铣削夹具设计 院 （系）： 机电工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学生姓名： 学 号： 指导教师单位： 姓 名： 职 称： 题目类型 ： 理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发 2014 年 5 月 26 日 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 摘 要 夹具是一 种工艺装置，可以使产品按相应的技术要求确切定位和牢固夹紧。它的主要作用是用于保证产品的加工质量、减轻劳动强度、辅助产品检测、展示、运输等。板类工件是常见的工程结构，提高板类工件铣床夹具设计效率具有一定的实际工程意义。 目前 ,实际生产，通过观察发现仅用通用夹具不能满足生产要求。当通用夹具装夹工件时，具有生产效率低，加工质量低，要增加划线工序等缺点。由此，专门设计了一种铣床夹具，通过对夹具的定位方案，夹紧方案，对刀方案，夹具体与定位元件及加工精度等方面的分析，证明能满足工艺和生产要求。 在本次设计中，针对所给的 两个工件，设计出了对应的铣床夹具来提高工件的加工工艺和生产效率，从而突破传统夹具的局限性，具有一定的创新性和实用方便性。 在设计过程中，确定工件自由度，利用六点定位原理，限制足够的自由度，并观察了工件的外形特点和加工要求，确定合理的定位面和夹紧面，最终使用 维模型软件对工件和夹具进行了三维建模，通过修改，最终建立了三维装配实体图。 关键词 ：铣床夹具；专用夹具；三维建模；六点定位原理 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 is a of It to be to is to is a it to of it is of it a is of of In to to a to of so as to of it In it of of to we a we G 3D to D By it 3D 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目 录 1 引言 . 1 具设计目的与意义 . 1 床夹具的现状及发展 . 2 . 2 . 2 . 3 2 夹具设计的概论 . 4 床夹具的概述 . 4 . 4 . 4 . 5 床夹具的分类 . 5 削专用夹具的设计要点 . 6 床夹具的安装 . 6 件的定位与误差分析 . 7 . 7 位方法与定位元件 . 7 . 9 位误差产生的原因 . 9 紧装置 . 9 . 9 . 10 . 10 紧力大小计算 . 11 紧机构种类 . 11 小夹紧变形措施 . 11 3 铣削专用夹具的设计 . 12 件加工工艺过程 . 12 . 12 . 13 定定位方案 . 14 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 . 14 . 15 位误差的计算与分析 . 19 小定位误差的措施 . 20 削力和夹紧力的计算 . 20 紧机构的设计 . 24 要元件的设计与 模 . 24 刀元件 . 27 4 夹具图绘制 . 28 序图 . 28 制夹具装配总图 . 28 配图 . 29 5 分析夹具工作精度 . 31 析工件 1 工作精度 . 31 析工件 2 工作精度 . 31 6 结论 . 32 致 谢 . 33 参考文献 . 34 附 录 . 35 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 引言 夹具作为机械制造业举足轻重的工艺装备，主要表现在能够保证机械加工质量、提高生产效率、降低生产成本、减轻劳动强度、降低对工人技术的过高要求、实现生产过程自动化和流水线生产。本次课程设计的夹具是关于防爆箱关键零部件的铣床夹具，针对相应的零部件进行设计。由于传统夹具对该工件的加工精度和生产效率不高，故根据本课题的要求，将设计能提高精度和生产效率的铣床夹具。 具设计目的与意义 在机械制造加工过程当中，对加工对象 进行固定，使之处于正确的安装位置，之后接受加工或检测的装置，又称卡具。从广义上讲，这个过程中的任何工序，一个装置，方便，快捷，安全的夹紧工件，被称为夹具。 在中国现代工业的迅速发展中，提出了更高的要求对于各项技术经济指标的性能和机械传动装置，通用夹具已不能满足现代工业的大规模生产的需要，因此设计创新的实用夹具是机械行业中的重要主题。 国民经济发展的支柱产业是机械制造业，它是国民经济的基础产业，它为国民经济中任何行业的发展提供帮助和设备。工艺装备是机械制造系统中的重要组成部分之一。随着制造技术的不断发展，世界 经济形式的不断变化，以及企业竞争的全球化，为了领先其他企业产品的上市时间，企业生产的产品更新换代的速度越来越快，大批量生产已经过去，被小批量生产方式所取代。通过国外生产研究协会的统计数据表明，目前工件品种总数的 85左右被中、小批量多品种生产的工件品种占据了。另一方面，根据相关资料统计表明，我国现有工业水准，全部产品研制周期的 50 70往往被生产筹备周期所占据，而生产准备周期的 50 70又被工艺装备的设计制造周期所占据，其中夹具的设计、修改、完善和制造占工艺装备的准备阶段的 70 80的时间。所以 在产品开发周期的夹具设计与制造，进入市场的时间有很大的影响。是以，现有机械制造行业的发展需求对于传统夹具设计的方法早已不能够满足。为了适应于多品种、中、小批量生产模式对夹具快速设计的需求，随着数控机床迅速的普及 ，采用机床专用夹具的机械制造企业越来越多。机床专用夹具的作用是为加工特定零件的特定工序而特意设计制造的，加工以前，按照零件的加工要求、所选用的机床和夹具设计原则，选择夹具元件，保证元件与元件之间的位置关系，夹具的设计制造装配要满足与以上要求。机床专用夹具拥有布局紧凑、操作简易、快速、刚性好、应用广泛 、数量大等优点，因为批量的生产要求适用于机床专用夹具，制造企业提高生产率和取得市场竞争力就依靠于它了。根据以往的设计经验来设计制造夹具往往属于传统的机床专用夹具设计，它需要通过夹具设计人员的丰富经验来完成，具有设计时间较长，劳动量比较大，不易修改，设计效率低等缺点。由于以前没有 术，传统的设计方法往往让设计者在策划和修改过程买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 中带来了很多的麻烦，当代设计制造的要求愈来愈不能适应。然而，在制造业，据统计所有的夹具设计超出 70%的夹具是通过修改现有的类似设备。机床专用夹具的设计也不例外。专用的夹具设计模块在 某些大型的三维参数化 件，如 件、件、 E 软件等都没有提供相应的模块。为此，为了升高夹具的设计效率和规范性，完成夹具设计经验的重复使用性，并达到迅速响应市场需求的目的，使用 时为了企业获得良好的经济效益和社会效益，在二次开发过程中，能设计出迅速、确切绘制、装配和管理参数化机床专用夹具的设计软件是非常紧迫的。 床夹具的现状及发展 国外 生产研究协会统计表明， 当前 工件种类总数的 85%左右 被 多品种 小批量 生产 的工件品种 所 占 据 。 为了顺应当代 市场的需求 和 竞争 ，当代 生产要求企业所制造的产品品种 频繁的推陈出新 。 但是 ， 很多的 企业 依旧 习惯于 大批选用 传统专用夹具， 往往 在 拥有中等生产能力的 制造企业 里， 估计具有 数千 乃至 近万套专用夹具； 另一方面，由于企业的生产多品种产品的更新换代，每 3 4 年就要更新 50 80%专用夹具，其中只有约 10 20%的磨损量。 特别是 这几年 新加工技术的应用， 例如： 加工中心、数控机床、成组技术、 柔 性制造系统 （ 的迅速发展 ，对机床夹具提出了如下新的要求： 产准备周期， 减少 生产成本 为目的，夹具能够装夹 新产品的投产 ，快速而 便利 ； 夹一组具有相似性特征的工件； 有 精密加工的高精度 性 ； 种 现代化制造技术； 轻劳动强度和提高 生产效率，最好能够选用 以液压站等为 能源 的高效夹紧装置 ； 机械加工中机床夹具是一种不可缺少的组成部分，由于 机床技术正朝着高速度，高效率，高精度，高智能，复合，环保的方向发展着，夹具技术也必须适应于机床技术，向着高精度、高效率、模块化、组合、通用性、经济化的目标成长着。 高精 为了达到降低定位偏差，提高加工精度的目的，要求机床加工精度有所提高，同时对夹具的制造精度要求更高。其中，对定位孔距精度的要求已经高达 5 m，对支承面买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 的垂直度的要求为每 300 毫米偏差 米，平行度的要求为每 500 毫米偏差 米。显然，对机床夹具的精度要求已提高到微米级，世界各个著名的夹具制造公司都向着高精密机械制造企业靠拢。事 实上，为了满足不同行业和经济性的需要，可选取不同的夹具类型，不同档次的精度标准。 高效 由于越来越多的双面、四面和多件装夹的夹具产品的设计生产，提高了机床的生产效率，同时各类的自动定心夹紧机构、精密平口钳、杠杆夹紧机构、凸轮夹紧机构、气动和液压夹紧机构等的提出，迅速夹紧功能组件不断的更新换代，减少了工件大量的装夹周期。基于这个基础上，新式的电控永磁夹具，抓紧和松开工件仅仅需要 1 2 秒钟，简化了夹具结构，有利于机床实现多工位、多面和多件加工的目的。瑞典 3R 夹具和美国 金斯 )公司的球锁装夹系 统都仅仅只用了一分钟就能将夹具安装、调整到机床上，完成装夹操作，提高了生产效率。 模块、组合 达成组合化的基础是夹具元件模块化。夹具技术开发的基点是利用模块化设计的系列化、标准化夹具元件，迅速拼装成各种夹具。省力，节省时间，节省材料，节约能源，体现先进的夹具系统的创新性。模块化设计有利于夹具的计算机辅助设计与组装打下基础，在实现夹具优化设计时，利用 术，可建立元件库、典型夹具库、标准和用户使用档案库，为用户实现三维实体组装夹具。通过对刀具切削过程的模拟仿真，不仅可以为设计者提供准确、合理的夹具与元 件配套方案，而且还能累积经验，解析市场需求，在此基础上不断地改良和完善夹具系统。组合夹具分会与华中科技大学合作，开始着手建立夹具专业技术网站，提供信息交流，产品咨询和开发公共平台，希望能够达到夹具设计与服务的通用化、远程信息化和经营电子商务化。 通用、经济 夹具的经济性受其通用性的影响。要使其经济性好，必须可重组性、可重构性和拓展性功能要强，并且通用性好，回收快，不然仅采用模块、组合式夹具系统，投资过大。现在各个制造企业都致力于研制功能强的元件，增强夹具的通用性，设计的元件少而精，降低配套的费用，只有经 济实用的夹具才有推广应用的价值。 本设计主要介绍了设计铣床夹具的一般总体设计思想和方法。这次设计的零件都是矩形工件，因为有形状和位置公差的要求，所以需要很高的精度要求。并且夹具的特性和夹具的设计必须符合铣床的设计要求和意图；继而 对原始 材料 (工件图、技术要求等 )进行分析 ， 然后提出 详细 的 定位方案、 夹紧 方案、对刀方案，并分析其精度；最后绘制出 夹具的 零件图及装备图，运用 维软件对整个夹具进行建模和装配 ,完成设计论文的撰写。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 夹具设计的概论 床夹具的概述 机床夹具是在机械制造过程中，用来固定加工对象，使之占有正确的位置，以接受加工或检测并保证加工要求的机床附加装置，简称为夹具。 工件在机床上加工前 ， 务必 用夹具 装夹好 所 需 加工 的 工件。 同时 为了保障加工精度和提高生产效率，工件在机床上加工时，将工件安装定位 就是确定工件相对于刀具的正确位置，这称之为定位。当确定定位位置后，再 将工件夹紧 就是对工件施加作用力，使之在已规定好的位置上可靠地固定，这称之为夹紧。 定位 和 夹紧 的全部过程称之为 装夹。完成工件的装夹工作 是 机床夹具的主要功能。找正装夹法和夹具装夹 法 是两种基本的 工件装夹方法。 （ 1）专门化分类 1）通用夹具 在 一定范围内用于加工不同工件的夹具 称之为 通用夹具 ， 是已经标准化 了的 ，。 通用夹具的 特点是适应 范围 广，生产效率 较低 ，主要适用于单件、 少量 的 零件 生产中。 我们常见的有 三爪卡盘 、 四爪单动卡盘 、 平口钳、分度头和回转工作台等。 这些 夹具 通常由 专门的 工厂生产，常作为用户 的 机床附件。 2）专用夹具 特意为 某一工件的某 一 道工序而专门设计的夹具 称之为 专用夹具。 它不仅 可以保证较高的加工精度和生产效率 ，而且 结构紧凑，操作 简易 、 便利 、省力 。 但设计制造 周期较长、 制造 费用也较高。 由于专用夹具 只适用于产品固定且批量较大的生产中 ，故 当 产品 变更时，夹具将由于无法 重复 使用而报废。 3）通用可调夹具和成组夹具 通用夹具的 特点是夹具的 某些部件是可以调整的或者是直接更换某些部件 ， 这样可以 适应 于 不同 工件 的加工。成组夹 具 是 用于相似 工件 的 成批 加工所用的夹具。通用可调夹具 相对于 成组夹具 而言 ，加工对象不 是 很明确， 但 适用 性 更 强 。 4）组合夹具 是指由一套事先制造好的标准元件和部件组装而成 并符合 零件的加工要求的夹具。它是 由专业 的 厂家制造，其特点是灵活， 通用 性强， 生产 周期短、元件 重用性好 ，特别适用于新产品 小批量的生产和试制 。 5）随行夹具 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 在自动线上 不仅 起到装夹工件的作用， 而且还要 与工件成为一 个整体顺着 自动线从一个工位移到下一个工位，进行不同工序的加工 的夹具称为 随行夹具 。 （ 2）按使用分类 夹具可分为：车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、 镗床夹具、 磨床 夹具、齿轮机床夹具和其他机床夹具等。 这是 由于各类机床自身工作特点和结构形式各 有差别 ，对所用夹具的结构也相应地提出了不同的要求。 （ 3）按夹紧分类 根据夹具所采用的夹紧动力源不同，可分为：手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具等。 (1)定位元件 为了 保证加工时 零件 相对刀具和机床加工运动间的相对位置 ， 它与工件 的 定位基准相接触，用于 保证 工件在夹具中的正确位置。如定位销 等 。 (2)夹紧装置 用于夹紧工件，在切削工件 时保证其既定位置 。 (3)对刀、引导元件或装置 对刀元件 是为了 保证工件与刀具之间的正确位置。用于 保证 刀具在加工前正确位置的元件， 例如 对刀块。导引元件 是 用于确定刀具位置并导引刀具进行加工的元件。 (4)连接元件 连接夹具与机床的元件，保证夹具与机床之间的相互位置关系。 (5)夹具体 用于连接或固定夹具上各元件及装置，使其成为一个整体的基础件。它与机床有关部件进行连接、对定，使夹具相对机床具有确定的位置。 (6)其它元件及装置 根据夹具的不同，某些夹具要根据工件加工要求的不同，要有对应的分度机构，例如铣床夹具的定位键等。 上面所介绍的 组成部分，并不是 每个部分都是 缺一不可的， 不同的机床夹具，组成部分也不同。 但是 每一个 夹具都 一定要 有定位元件和夹紧装置， 因为 它们是保证工件加工精度的关键， 为了让 工件定准、夹牢。 床夹具的分类 铣床夹具是最常用的夹具之一 ， 主要加工零件上的凹槽 、平面、花键及各种成型面。主要由定位装置、夹紧装置、夹具体、连接元件、对刀元件组成。铣削加工 过程中 ，切买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 削力较大， 当 断续切削 时 ，振动 又 较大，因此铣床夹具的夹紧力要求 比较高 ，夹具刚度、强度要求 相对于其他夹具也比较高了 。 铣床夹具 按铣削时的进给方式 的不同 ，可分为直线进给式、圆周进给式和靠模进给式三种。 1、直线进给式：这 种 类 型的 夹具安装在铣床工作台上，加工 时 随 着 工作台按直线进给方式运动。 2、圆周进给式：多用在铣床上有回转工作台或回转鼓轮 的夹具，它 依靠回转台或鼓轮的旋转 作用 将工件顺序送入铣床的加工区域。 3、靠模 进给式： 常 用于专用或通用铣床上加工 各类 非圆曲面 的夹具 。靠模的作用是使工件获得辅助运动。 另外， 铣床夹具还可以按自动化程度，使用范围和夹紧动力源的不同以及装夹工件数量的多少等进行分类。 削专用夹具的设计要点 夹具体应至少具有两个定位键。 正确选用对刀装置，对刀装置应满足在使用塞尺的时候，方便、易于观察，并应在工件被切入的一端。 3. 夹具应有充足的刚性和强度，重心应尽量低，这样可以预防加工余量过大和切削力方 向随时变化后带来的不良后果。 止工件在加工过程中振动而松脱。 量用在工件刚度大的面。定位元件以工件的接触面也尽可能大些。 要时应开排泄孔。 床夹具的安装 夹具体底部的两个定位键可以把夹具定位在工作台上。由于铣床夹具在铣床工作台上的安装位置对被加工表面的位置精度有所影响，因而在设计时应该考虑其安装方法，通常是在夹具底座下面装两个定位键。由于定位键的结构尺寸已标准化，应根据铣床工作台的 T 形槽尺寸选定，他们的配合 一般为 H7/H8/定位键的距离应力应最大，有利于提高安装精度。 一般一个夹具由两个定位键，但如果夹具体尺寸很大，可以再夹具体的两侧设计两个对应工作台两个 T 型槽的距离相等的定位键。 T 形槽导轨如下图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 图 床 T 行槽导轨 件的定位与误差分析 工件的定位实质是在夹具中要使工件有某个确定的位置。可以通过定位支承限制相应的自由度来获得这个位置。 六点定位原理：如果要使一个自由刚体在空间有一个确定的位置，就必须设置相应的六个约束以限制六个运动自由度 1。如果工件的六个自由度都加以限制了，工件在空间的位置也就完全被确定下来了。因此定位实质上就是限制自由度。 关于六点定位原则的几个主要问题： 体的定位元件可以表现定位支承点。如：支承点不一定用点或销来定位，可以用面或线来替代。我们知道，两点确定一条直线，三个点确定一个平面。反之，一条直线可以代替两个支承点，一个平面可以代替三个支承点。实际应用中，还可以用比较窄而长的平面代替直线，用小面积的平面来替代点的定位。 2. 要起到限制自由度的作用，必须定位支承点与工件定位基准面始终 保持接触。 需要考虑力的影响。当限制了工件的某一自由度时，说明工件在某个坐标方向上有了确定的位置。定位与夹紧不同 ，定位只需限制方向，不考虑力，而夹紧力是要靠夹紧装置来完成。 位方法与定位元件 定位方法和定位元件的选择，主要决定于工件的加工要求、工件的定位基准和外力的作用情况等。根据工件定位面的不同，我们可以选择合理的定位元件来确保定位得当，如：平面定位，圆柱面定位，圆柱孔定位，特殊表面定位，组合表面定位等。 (1) 限制定位的 定位基准面应该有足够的精度。这样才能保证工件的定位精度。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 (2) 限制定位的定位基准面应该有良好的耐磨性。因为定位元件的工作表面频繁与工件接触和磨擦。为此，为了保证夹具的寿命和精度，定位元件限位表面的耐磨性一定要好。 (3) 定位支承元件应该具有足够的强度和刚度。因为定位元件在加工时受到工件重力、夹紧力和切削力的作用，所以要求定位元件应具有足够的刚度和强度。 (4) 应有较好的工艺性。定位元件应制造简单、合理、便于更换和装配。 (5) 定位元件应便于清除切屑。为了防切屑进入到夹具内对加工和定位精度产生影响 ，定位元件工作表面形状和结构应该有利于清除切屑。 根据工件定位基准面结构特点可以选择对应的定位元件。 用于面积较小的已经加工好的基准平面定位。 用于基准面粗糙不平或毛坯面定位。 用于侧面定位。 用于面积较大、平面度精度较高的基准平面定位。当用于侧面定位时，可选用不带斜槽的支承板。但在总的设计中，最好用带斜槽的支承板，便于清除切屑。 用于毛坯面和环形平面作基准平面定位。 定位基准面需提高定位刚度、稳定性和可靠性。它不限制工件的自由度，但是每次加工均需要重新调节支承点高度，支承位置应选在有利工件承受夹紧力和切削力的地方。 常见的支承板和支承钉如下图 图 图 承钉 图 承板 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 由于一批工件逐个在夹具中定位时，各个工件所占据的位置不完全一致，即出现工件位置定得“准与不准”的问题。如果工件在夹具中所占据的位置不准确，加工后各工件的尺寸必然有误差。这种由工件定位引起的误差即定位误差（ D） 2。 为保证精度，限定定位误 差不超过工件加工公差 T 的 1/5 1/2。 即， D (1/5 1/2)T 式中： D定位误差，单位为 T 工件的加工误差，单位为 位误差产生的原因 每次工件在夹具中定位时，各个工件的位置不同的原因主要是基准不重合，而基准不重合又分为两种情况：一是定位基准与限位基准不重合，产生的基准位移误差 Y；二是定位基准与设计基准不重合，产生的基准不重合误差 B。 例如：工件 1 的设计基准是工件的 底面，与定位基准相重合。但工件 2 的设计基准是底面，与定位基准不重合，从而导致在工序基准的加工尺寸方向上产生变动量，这个变动量称为基准不重合误差（ B）。 因为定位基准与设计基准不重合会产生误差，所以在我们选择定位基准时应尽可能的让设计基准与定位基准相重合。当工件的工艺过程确定后，各个工序的工序尺寸也就定下来了，此时在工艺文件上，设计基准便转化为工序基准了。 因为定位元件存在着制造误差，从而导致定位基准在加工尺寸上存在着最大位移变动量，我们称这个最大位移变动量为基准位移误差（ Y）。 由于某些工件由于外形问题，存在基准不重合误差，这是不可避免的。但我们可以通过减少基准位移误差来提高加工零件的精度，从而使加工后的工件更加符合我们的设计标准。 紧装置 工件在夹具定位之后，在机械加工过程中，工件会受到切削力、离心力、惯性力等的作用，故必须设计夹紧装置对工件夹紧，它对工件加工有较大影响。 夹紧装置的组成由以下三部分组成： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 产生夹紧作用力的装置，分机动夹紧和手动夹紧两种。目前为了改善劳动条件和提高生产率，在大批量生产中均采用机动夹紧。而手动夹紧主 要适用于小批量生产中。机动夹紧的力源来自于气动、液压、气液联动、电磁、真空等动力夹紧装置。 传递动力的机构。主要作用是改变作用力的方向和大小；且应该具有一定的自锁性能，以便于在夹紧力消失后，仍能保证其夹紧系统处于可靠的夹紧状态，对于手动夹紧时尤为重。 它是直接与工件接触完成夹紧作用的最终执行元件。 工件被夹紧的过程中，工件的加工精度、表面粗糙度以及生产效率受夹紧作用的效果直接影响。因此，设计夹紧装置应遵守以下原则： 能破坏工件 定位时占据的正确位置。 要确保加工过程当中工件不发生位移或振动，也不允许工件发生不适当的变形和表面损伤。 作方便、安全、省力。 夹紧力的确定包括夹紧力的方向、作用点和大小三个要素。 夹紧力的方向与工件定位的基本配置情况，以及工件所受外力的作用方向等有关。选择时必须遵守以下准则： （ 1）夹紧力的方向应主夹紧力应朝向主要定位基面，