摘 要
本次设计内容主要是机械加工工艺，工程材料应用，机床夹具设计及金属切削机床等多方面知识。
方套零件的设计主要是由零件加工工艺设计，工序设计和其机床专用夹具设计组成。加工工艺设计主要对零件的作用和零件的工艺分析，设计出其毛坯结构。再由其基面粗基准和精基准的选择来制定出工艺路线，从而确定零件机械加工余量及工序尺寸和切削用量及基本工时。最后进行零件专用夹具，定位分析及基准的选择和切削力和夹紧力的计算以及定位误差分析，从而确定定位元件、加紧元件、机床链接部分和夹具体来设计出夹具。本文主要围绕方套夹具设计为中心，在分析生产零件的基础上设计制造工艺，针对方套的加工工艺确定夹具设计方案。在设计合理，符合工程实际的基础上，设计了3套夹具，并绘制夹具装配图及零件图，完成毕业设计。
关键词：方套、加工工艺、夹具、夹具设计
Square Sleeve’s Machining Process And Its Fixture Design
Abstract
The design content mainly by mechanical processing technology, application of engineering materials, tooling and fixture design of metal cutting machine tool and so on.
Fixture design process design and fixture design of the machine tool. Process analysis of machining process design of the main role of parts and components, design the billet structure. From its base and benchmark crude benchmarks choice to develop process, so as to determine the parts machining allowance and the process dimensions and cutting parameters and the basic working hours. The last part of special fixture, positioning analysis and selection of reference and cutting force and clamping force calculation and positioning error, so as to determine the positioning element to element, machine tool, clamp to link part and fixture design. This paper mainly focuses on the sets of fixture design as the center, the design and manufacturing process based on the analysis of production parts, design scheme of the fixture for processing sleeve. On the basis of reasonable design, accord with the actual engineering, 3 sets of fixture design, fixture and assembly drawings and parts drawing, completed the graduation design.
Keywords：Square Sleeve, Processing technic,Fixture , Fixture design
目 录
1 绪 论 1
1.1 概述 1
1.2 夹具的研究意义 1
1.3 夹具的相关研究现况 1
1.4 本课题的主要研究内容 3
2零件分析 4
2.1 零件的生产类型及生产纲领 4
2.2 零件作用分析 4
2.3 零件的工艺分析 4
2.4 确定毛坯的成形方法 5
2.5 确定铸造工艺方案 6
2.6 确定铸造工艺参数 6
3 机械加工工艺规程设计 8
3.1 基面的选择 8
3.2 确定机械加工余量及工序尺寸 11
3.3 确定切削用量及基本工时 16
4 铣30方槽夹具设计 34
5.1定位分析及基准的选择 34
5.2切削力及夹紧力的计算 34
5.3定位误差分析 35
5.4夹具设计及操作的简要说明 36
结 论 43
参考文献 44
致 谢 45
1 绪 论
1.1 概述
在机械加工制造过程中,用来固定加工对象,使其占有正确的位置,以便接受施工、检测的装置,都可统称为“夹具”。夹具的发展历程,大约可以分为三个阶段:第一个阶段主要表现在夹具与人的结合上,这是夹具主要是作为人的单纯的辅助工具,使得加工过程进一步提高效率和趋于完善;第二阶段,夹具成为人与机床之间的桥梁,夹具的机能发生变化,它主要用于工件的定位和夹紧;第三阶段表现为夹具与机床的结合,夹具作为机床的一部分,成为机械加工任务的加工设备,而任务单的开工时间则根据定单下达日期、任务单计划入库日期、相关的工艺信息以及各加工单元的当前加工计划来统一决定。它主要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。工件的工艺分析及夹具设计是工艺工程师必备的专业素质。通过完成毕业设计，可以使设计者掌握机械加工的流程，为成为合格工艺工程师打下良好的基础[1]~[5]。
1.2 夹具的研究意义
随着机床加工精度的提高，为了降低定位误差，提高加工精度，对夹具的制造精度要求相应提高。为了适应不同行业的需要和经济性，夹具有不同的型号，以及不同档次的精度标准供选择。夹具的通用性直接影响其经济性，采用模块、组合式的夹具系统只有夹具系统的可重组性、可重构性及可扩展性功能强，应用范围广，通用性好，夹具利用率高，元件的功能强，使得夹具的通用性好，元件少而精，配套的费用低，经济使用才有推广的价值[5]~[8]。
1.3 夹具的相关研究现况
近几十年来, 夹具的基本组成部分虽无明显变化, 但对夹具设计的要求却不断提高。机械加工中的工装水平往往代表一个国家的工艺水平。据统计, 在大型工业企业中, 采用的工装很多, 有的甚至多达上万种。一般生产一辆轿车大约需4000 件, 夹具及紧固件7500 件。设计每套夹具需12 小时, 制造需58 小时。这仅是一个平均数字。对于单个夹具的设计与制造, 以及中小企业的生产, 需要的时间则更长。夹具在新产品研制过程中, 对缩短研制周期起着重要作用。根据我国机械工业的现有水平, 生产准备周期一般要占整个研制周期的50～70%, 而工艺装备的设计装备周期又占生产装备周期的50～70%, 其中工艺装备准备周期中有70～80%的时间用于夹具的设计与制造。在现代制造企业中, 夹具已成为保证产品质量, 实行全面质量管理的重要手段, 利用加工中心、坐标测量机可使零件的装卸、检测、刀具的更换自动化, 夹具及装夹已成为制造系统发展的关键。夹具的标准化、自动高效化、精密化和柔性化是夹具发展的主要趋势, 也是实现产品更新换代和老产品改造的需要。
在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。
在高精方面，随着机床加工精度的提高，为了降低定位误差，提高加工精度，对夹具的制造精度要求更高。高精度夹具的定位孔距精度高达±5μm，夹具支承面的垂直度达到0.01mm/300mm，平行度高达0.01mm/500mm。德国demmeler(戴美乐)公司制造的4m长2m宽的孔系列组合焊接夹具平台，其等高误差为±0.03mm；精密平口钳的平行度和垂直度在5μm以内；夹具重复安装的定位精度高达±5μm；瑞士EROWA柔性夹具的重复定位精度高达2~5μm。机床夹具的精度已提高到微米级，世界知名的夹具制造公司都是精密机械制造企业。诚然，为了适应不同行业的需求和经济性，夹具有不同的型号，以及不同档次的精度标准供选择。
在柔性化上，机床夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是指机床夹具通过调整、组合等方式 ，以适应工艺可变因素的能力。工艺的可变因素主要有：工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸等。具有柔性化特征的新型夹具种类主要有：组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、模块化夹具、数控夹具等。为适应现代机械工业多品种、中小批量生产的需要，扩大夹具的柔性化程度，改变专用夹具的不可拆结构，发展可调夹具结构，将是当前夹具发展的主要方向。
在高效方面为了提高机床的生产效率，双面、四面和多件装夹的夹具产品越来越多。为了减少工件的安装时间，各种自动定心夹紧、精密平口钳、杠杆夹紧、凸轮夹紧、气动和液压夹紧等，快速夹紧功能部件不断地推陈出新。新型的电控永磁夹具，加紧和松开工件只用1~2秒，夹具结构简化，为机床进行多工位、多面和多件加工创造了条件。为了缩短在机床上安装与调整夹具的时间，瑞典3R夹具仅用1分钟，即可完成线切割机床夹具的安装与校正。采用美国Jergens(杰金斯)公司的球锁装夹系统，1分钟内就能将夹具定位和锁紧在机床工作台上，球锁装夹系统用于柔性生产线上更换夹具，起到缩短停机时间，提高生产效率的作用[4]~[16]。
1.4 本课题的主要研究内容
本文在分析生产零件、确定毛坯、选择基面的基础上设计了两套制造工艺，并对这两套方案进行分析，最终得出了最佳方案，并针对方案完成夹具的设计。总体来说，本次毕业设计的主要研究内容包括以下几个方面：
（1）对所给零件进行工艺分析，并建立该零件三维模型，设计该零件毛坯；
（2）所给零件的工艺分析，计算、编写加工工艺，有数控工序的并编写数控代码；
（3）设计1-2个工序的机床夹具，有定位分析（自由度）、夹具的定位误差计算等内容；
（4）绘制各夹具的装配图及部分零件图；要求各夹具设计合理，符合工程实际；
（5）撰写毕业论文。
2零件分析
2.1 零件的生产类型及生产纲领
生产纲领是企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。在本次毕业设计题目中，已知该零件的生产类型为大批生产。由于方套廓尺寸小，属于轻型零件。因此，该零件的年生产纲领大于5000(件/年)。
2.2 零件作用分析
本次毕业设计题目的零件是方套零件，是用于其他零件的配合，要求有一定精度要求及适当刚度与强度，材料为45钢。方槽位联接结面用于呈受传递力之用。
2.3 零件的工艺分析
方套零件主要有以30方孔和以?8深孔为中心的两组加工表面(即孔与平面)。
（1）以30方孔为中心的加工表面
这组加工表面有30方孔面上顶面，凸台面?53及其周围的5个直径为8.5的（直径为14的）孔面。
（2）以深孔?8为中心的加工表面
有以上的分析可知，可以先加工平面，然后借助平面加工其他表面。这样子对于后续的加工，其精度要求更加容易得到保证。如下图2.1所示。
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