摘 要
盘类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
Abstract
Disc type parts processing technology and fixture design is the design of process design, including the parts processing process design and the three part special fixture. In the process of design should first of all parts to analyze, understand parts of the process and then design a blank structure, and choose the good parts of the machining datum, designs the process routes of the parts; then the parts each step process dimension calculation, the key is to determine the process equipment and cutting the amount of each working procedure design; then a special fixture, fixture for the various components of a design, such as the connecting part positioning device, clamping element, a guide element, clamp and the machine tool and other components; the positioning error caused calculate fixture when positioning, analysis of the rationality and deficiency of fixture structure, pay attention to improving and will design in.
Keywords: process, process, cutting, clamping, positioning, error
目录
摘 要 2
Abstract 3
绪论 1
1.夹具设计目的与意义 1
1.1机床夹具的现状 1
1.2 现代机床夹具的发展方向 2
1.3本课题主要讨论的问题 2
第1章 夹具设计的概论 3
1.1 机床夹具的概述 3
1.1.1 机床夹具概述 3
1.1.2 机床夹具的种类 3
1.1.3 机床夹具的组成 3
1.2 铣床夹具的分类 4
1.3 铣削专用夹具的设计要点 4
1.4 铣床夹具的安装 4
1.5 工件的定位与误差分析 5
1.5.1 工件定位的基本原理 5
1.5.2 定位方法与定位元件 5
1.5.3 工件的误差分析 7
1.5.4 定位误差产生的原因 7
1.6 夹紧装置 7
1.6.1夹紧装置的组成 7
1.6.2 对夹紧装置的基本要求 8
1.6.3 夹紧力的确定 8
1.6.4 夹紧力大小计算 9
1.7 夹紧机构种类 9
1.8 减小夹紧变形措施 9
第2章 铣削3-60度缺口精加工工序专用夹具的设计 10
2.1 明确设计任务，了解零件加工工艺过程 10
2.1.1 熟悉工件零件图、本工序加工要求 10
2.1.2 熟悉零件加工工艺过程 11
2.2.1 基准的选择 11
2.2.2 确定定位夹紧方案 11
2.2.3 定位元件的选择及设计 12
2.3 定位误差的计算与分析 12
2.4 减小定位误差的措施 14
2.5 计算切削力及实际所需的夹紧力 14
2.6 设计夹紧机构并验算机构所能产生的夹紧力 15
2.7 主要元件的设计与建模 17
2.8 对刀元件及夹具体 17
第3章 夹具图绘制 19
3.1 工序图 19
3.2 夹具体零件图 19
3.3 绘制夹具装配总图 19
3.4 标注总图上的尺寸、公差与配合和技术条件 19
3.4.1 标注尺寸、公差与配合 19
3.4.2制订技术条件 20
3.5 三维装配图UG建模 20
第4章 夹具工作精度分析 23
4.2 位置尺寸300.10 23
4.4平面度允差0.2mm 23
结束语 24
致谢 25
参考文献 26
绪 论
1.夹具设计目的与意义
夹具是机械制造厂里的一种工艺装备，机床夹具就是机床上用以装夹工件的一种装置，它使得工件相对于刀具或机床活动正确的位置，并在加工过程中不因外力的影响而变动。广义的说夹具一种保证加工质量并能加速工艺过程的一种工艺装备，而在机械制造领域中，机床夹具作为机床的一种辅助设备，用以对工件的定位和夹紧，其数量和种类很多，显得相当重要。
机械制造离不开金属切削机床，对于切削机床，机床夹具是保证机械加工质量、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不可或缺的重要工艺装备之一。虽然各种数控机床和加工中心等，高度智能化的加工设备已经在我国各个生产单位已被广泛使用，但是，在大部分情况下都还以普通专用机床为主要生产设备。因此，根据我国机械行业规模化流水生产线生产的现状，设计一款专用铣床夹具来满足生产纲领高效、大批量的要求，是对机械设计从业人员的基本要求。我们必须掌握对铣床夹具的设计方法和设计思路，将其应用到实际生产中，从中不断提高自己对所学理论知识的认识与运用能力。此次设计不仅可对整个大学专业课所学知识加以巩固和弥补，更能锻炼自身的自学能力，对于以后个人发展大有裨益。
二、机床夹具的现状及发展
1.机床夹具的现状
国际生产研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的85%左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂里，约拥有数千甚至近万套专用夹具；另一方面，在多品种生产的企业中，每隔3~4年就要更新50~80%左右专用夹具，而 夹具的实际磨损量仅为10~20%左右。特别是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统（FMS）等新加工技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求：
1.能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本；
2.装夹一组具有相似性特征的工件；
3.能适用于精密加工的高精度机床夹具；
4.能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具；
5.采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，减轻劳动强度和提高生产率
6.提高机床夹具的标准化程度。
2. 现代机床夹具的发展方向
现代机床夹具的发展方向主要表现为标准化、精密化、高效化和柔性化等四个方面。
1.标准化?机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。
2.精密化?随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度要求。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达±0.1"；用于精密车削的高精度三爪自定心卡盘，其定心精度为5μm。
3.高效化?高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。常见的高效化夹具有自动化夹具、高速化夹具和具有夹紧力装置的夹具等。目前，除了在生产流水线、自动线配置相应的高效、自动化夹具外，在数控机床上，尤其在加工中心上出现了各种自动装夹工件的夹具以及自动更换夹具的装置，充分发挥了数控机床的效率。
4.柔性化?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为可拆结构，发展可调夹具结构，将是当前夹具发展的主要方向【2】。
3.本课题主要讨论的问题
本次设计主要介绍了铣床夹具的的一般设计思想和方法。所给零件为一矩形工件，有形状和位置公差的要求，所以对夹具的精度有较高的要求。并且夹具的设计要符合铣床夹具的特性。明确设计的要求和意图；然后对原始资料(零件图、技术要求等)进行分析，然后提出具体的定位、夹紧、对刀方案，并进行精度分析；最后绘制出夹具的零件图及装备图，运用Pro/E三维软件对整个夹具进行建模和装配,完成设计论文的撰写。
第1章 夹具设计的概论
1.1 机床夹具的概述
1.1.1 机床夹具概述
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。
在机床上加工工件的时候，必须用夹具装好夹牢所要加工工件。工件在机床上加工时，为保证加工精度和提高生产率，必须使工件在机床上相对刀具占有正确的位置，这一过程称为定位。将工件夹紧，就是对工件施加作用力，使之在已经定好的位置上将工件可靠地夹紧，这一过程称为夹紧。从定位到夹紧的全过程，称为装夹。机床夹具的主要功能就是完成工件的装夹工作。工件的装夹方法有找正装夹法和夹具装夹法两种。
1.1.2 机床夹具的种类
机床夹具按其适用范围可分为通用夹具、专业夹具、组合夹具、可调夹具及随行夹具五种基本类型。如按所使用的机床来分类，则机床夹具可分为车床夹具、铣床夹具、躺床夹具、钻床夹具、磨床夹具、自动机床夹具及数控机床夹具等。
通用夹具是指已经标准化的、可用于加工一定范围内的不同工件的夹具，如三爪卡盘、平口虎钳、万能分度头等。这些夹具已作为机床附件由专门工厂制造供应。
专业夹具是指专为某一工件的某道工序而设计制造的夹具。专业夹具在批量生产中使用，这也是本次夹具设计的主要研究对象。
1.1.3 机床夹具的组成
1.定位元件及定位装置 用于确定工件在夹具中的正确位置，定位支承元件的定位精度直接影响工件加工的精度。定位元件有支承钉，支承板等。
2.夹紧元件及夹紧装置 用于夹紧工件，保持工件定位后的位置在加工过程中不变。
3.夹具体 夹具体是机床夹具的基础件，通过它将夹具的所有元件连接成一个整体，并通过它将整个夹具安装在机床上。
4.其他装置或元件 各种夹具还应根据需要设置一些其它装置或元件，有分度装置，导向或对刀元件，夹具与机床之间的连接元件等。如铣削加工一般多采用定距切削，为便于调整刀具相对于工件被加工表面的位置，夹具上常设置对刀装置，其中对刀装置包括对刀块和塞尺。
1.2 铣床夹具的分类
铣床夹具主要用于加工零件上的平面、凹3-60度缺口精加工工序、花键及各种成型面等，是最常见的夹具之一。按铣削的进给方式，可将铣床夹具分为直线进给式、圆周进给式和靠模进给式三类。其中，直线进给式夹具用得最多。
另外，铣床夹具按使用范围可分为通用铣夹具、专用铣夹具和组合铣夹具三类；还可按自动化程度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。
1.3 铣削专用夹具的设计要点
1.为了调整和确定夹具与机床工作台轴线的相对位置，在夹具体与地面之间应具有两个定位键。
2.为了调整和确定夹具与铣刀的相对位置，应正确选用对刀装置，对刀装置应在使用塞尺方便和易于观察的位置，并应在铣刀开始切入工件的一端。
3.考虑加工余量大和切削力方向随时可能变化的因素，夹具应有足够的刚性和强度，夹具的重心应尽量低。
4.夹具装置要有足够的强度和刚度，保证必需的夹紧力，并有良好的自锁性能。
5.夹紧力应作用在工件刚度较大的部位上。工件与主要定位元件的定位表面接触刚度要大。当从侧面压紧工件时，压板在侧面的着力点应低于工件侧面支承点。
6.切屑和冷却液应能顺利排出，必要时应开排泄孔【2】
1.4 铣床夹具的安装
夹具在铣床工作台上的定位,由装在夹具体底部的两个定位键实现。铣床夹具在铣床工作台上的安装位置，直接影响被加工表面的位置精度，因而在设计时必须考虑其安装方法，一般是在夹具底座下面装两个定位键。定位键的结构尺寸已标准化，应按铣床工作台的T形3-60度缺口精加工工序尺寸选定，它和夹具底座以及工作台T形3-60度缺口精加工工序的配合为H7/h6、H8/h8。两定位键的距离应力求最大，以利提高安装精度。
定位键安装在夹具体底面的纵向3-60度缺口精加工工序中,一个夹具一般要配置两个定位键。铣床夹具底座定位键与铣床工作台T型3-60度缺口精加工工序的配合连接，再用T 形螺栓和垫圈、螺母将夹具体紧固在工作台上，所以在夹具体上还需要提供两个穿T形螺栓的耳座。如果夹具宽度较大时，可在同侧设置两个耳座，两耳座的距离要和铣床工作台两个T形3-60度缺口精加工工序间的距离一致。T形3-60度缺口精加工工序导轨如下图1.1：
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