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k047 调速 杠杆 调速器 机械 加工 工艺 规程 50 两端 夹具 设计

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课程设计论文题目：“调速杠杆”零件铣50mm宽的夹具设计 班 级： 专 业： 学生姓名： 指导教师： 日 期: 目 录 第1章 绪 论51.1 夹具设计目的与意义51.2 专用夹具设计的国内外现状61.2.1 国内专用技术应用及现状61.2.2 专用工艺在国外的发展状况71.3 专用夹具设计的发展趋势7第2章 专用夹具的设计102.1 铣床专用夹具的主要类型102.2 铣床专用夹具的设计要点102.3 夹紧装置112.4 专用夹具的基准选择112.5 机床夹具的概述112.5.1 机床夹具的种类122.5.2 机床夹具的组成122.6 铣床夹具的分类122.7 铣削专用夹具的设计要点122.8 铣床夹具的安装132.9 工件的定位与误差分析132.9.1 工件定位的基本原理132.9.2 定位方法与定位元件142.9.3 工件的误差分析152.9.4 定位误差产生的原因152.10 夹紧装置162.10.1夹紧装置的组成162.10.2 对夹紧装置的基本要求162.10.3 夹紧力的确定162.10.4 夹紧力大小计算17第3章 专用夹具具体设计过程183.1 研究原始质料183.3 切削力及夹紧力的计算203.4 误差分析与计算213. 5 定向键与对刀装置设计223.6 确定夹具体结构和总体结构243.7夹具设计及操作的简要说明25第1章 绪 论 题目所给的零件是调速杠杆，主要作用是用于连接调速器，对侧面加工要求低，对下孔的的加工精度要求比较高，尤其是12mm的孔有粗糙度的要求高，加工有困难。2.零件工艺分析通过对该零件的重新绘制，知道原图样的视图基本正确，完整尺寸，公差及技术要求齐全。但下表面的精度较高。要进行精铣才能达到粗糙度要求。 该零件属于杆类零件，它的侧面都是直接锻造出来的，在加工时很方便，但要同时保证孔的平行度和垂直度比较困难，但毛坯基本确定位置，所以简单了许多3.零件的生产类型依设计题目知：Q=4000台/年，n=1件/台；结合生产实际，备品率和废品率分别取10%和1%。代入公式N=Qn(1+)(1+)得该零件生产纲领 N=40001（1+10%）（1+1%）=4444件/年零件质量为0.25kg,查表2-1得其属轻型零件，生产类型为中批生产。1.1 夹具设计目的与意义随着社会的发展，人类的进步，人们对于日常生活、工作中的物资需求呈现出了极大的多样化与复杂化。传统的简单的产品已经难以再满足人们的需求。而且在企业、工厂的运营过程中，需要的工具也不断精细化与多样化，给制造业带来了新的难题。个性化的社会导致了制造产品大批量越来越少，更多的是需求多品种少批量，这种单件小值的生产模式是对传统的机械加工产业模式的挑战1。为此，制造技术的研究者提出了专用技术的科学理论及实现方法，从根本上解决了生产由于品种多、产量少带来的矛盾。它是将多种零件按其工艺的相似性分类专用，以形成零件族，即把同一零件族中零件分散的小生产量汇聚成较大的专用生产量，从而使小批量生产能获得接近于大批量生产的经济效益，专用夹具便应运而生2。专用夹具的应用可以扩大机床的使用范围，提高生产效率和零件的加工质量，也能够降低工人的劳动强度，缩短生产准备周期，提高劳动生产率3。而且随着专用夹具的应用和发展，必将加速开拓专用技术新的应用领域。因此，专用夹具将是我国机械工业今后夹具发展的一个主要方面。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。1.2 专用夹具设计的国内外现状1.2.1 国内专用技术应用及现状1.专用技术的应用目前发展的专用技术是应用系统工程学的观点，把中、小批生产中的设计制造和管理等方面作为一个生产系统整体，统一协调生产活动的各个方面，全面实施专用技术以提高综合经济效益。（1）产品设计方面。由于用专用技术指导设计，赋予各类零件以更大的相似类，这就为在制造管理方面实施专用技术奠定了良好的基础，使之取得更好的效果。以专用技术为指导的设计合理化和标准化工作将为实现计算机辅助设计(CAD)奠定良好的基础；为设计信息最大程度地重复使用，加快设计速度，节约时间作出贡献。据统计，当设计一种新产品时，往往有3/4以上的零件设计可参考借鉴或直接引用原有的产品图纸，从而减少新设计的零件，这不仅可免除设计人员的重复性劳动，也可以减少工艺准备工作和降低制造费用。（2）制造工艺方面。专用技术在制造工艺方面最先得到广泛应用。开始是用于专用工序，即把加工方法、安装方式和机床调整相近的零件归结为零件组，设计出适用于全组零件加工的专用工序。专用工序允许采用同一设备和工艺装置，以及相同或相近的机床调整加工全组零件，这样，只要能按零件组安排生产调度计划，就可以大大减少由于零件品种更换所需要的机床调整时间。此外，由于零件组内诸零件的安装方式和尺寸相近，可设计出应用于专用工序的公用夹具，只要进行少量的调整或更换某些零件，公用夹具就可适用于全组零件的工序安装。（3）生产组织管理方面。专用加工要求将零件按工艺相似性分类形成加工族，加工同一加工族有其相应的一组机床设备。因此，很自然专用生产系统要求按模块化原理组织生产，即采取专用生产单元的生产组织形式。专用技术是计算机辅助管理系统技术基础之一。这是因为运用专用技术基本原理将大量信息分类专用，并使之规格化、标准化，这将有助于建立结构合理的生产系统公用数据库，可大量压缩信息的储存量；由于不再是分别针对一个工程问题和任务设计程序，可使程序设计优化5。2. 发展现状专用技术从20世纪50年代提出到如今已经历了近50年的发展和应用。专用技术作为一门综合性的生产技术科学是计算机辅助设计、计算机辅助工艺过程设计、计算机辅助制造（CAM）和柔性制造系统等方面的技术基础。我国早在20世纪60年代初就在纺织机械、飞机、机床及工程机械等机械制造业中推广应用专用技术，并初见成效。因此，专用技术受到国家有关部、局和工厂企业，研究所及高等院校的重视。目前，正积极开展这一方面的科学研究、人材培训和推广应用等工作。原机械部设计研究院负责组织研制的全国机械零件分类编码系统JLBM I，它将对我国推广应用专用技术起到积极推进作用。我国不少高等工业院校结合教学和科研工作，在专用技术基本理论及其应用方面，如零件分类编码系统、零件分类专用方法和计算机辅助编码、分类、工艺设计、零件设计、生产管理的软件系统等方面都开展了许多研究工作，并取得了不少成果。可以相信，随着应用推广和科研工作的持续开展，专用技术对提高我国机械工业的制造技术和生产管理水平将日益发挥其重要的作用6。1.2.2 专用工艺在国外的发展状况专用工艺作为一种先进的工艺方法和生产准备方法，先后在苏联、民德、捷克、波兰以及英国、法国、日本等国已经逐步得到了应用，并获得了良好的经济效果。由于它能缩短单件、小批生产的准备时间，扩大加工批量，提高生产效率，为适应多品种生产的发展创造了条件。机床工业具有多品种、小批量生产的特点，因而近年来在国外有不少机床制造厂家先后也采用了专用工艺技术。如日本三菱公司的机床制造部门也引进了专用工艺技术7。据介绍，该公司从引进专用工艺到过渡为新的管理系统只用了半年时间。他们引进专用工艺分为两个阶段进行。第一阶段主要是进行零件的编码和分类，确定机床布局，按类似零件设置专用生产线，以改进加工技术，缩短加工时间，并为在新的生产管理系统中采用电子数据处理系统创造条件。第二阶段的任务着重在设计部门推广和应用专用工艺。通过有效地利用现有图纸及标准化以减少图纸数量及设计工时。依靠反复使用质量稳定而有效的零件图纸，保证产品质量，扩大加工批量，从而降低成本，缩短生产周期，并为采用专用夹具、专用机床以及数控机床等高效率的设备创造条件。英国赫伯特(Herbert) 公司的埃奇维克 (Edgwick)和马肯当一莱恩(Mackadown Lane)工厂也成功地应用了专用工艺。现在埃奇维克厂有26个专用加工工段。在马肯当一莱恩厂有18个专用加工工段。这些工段所加工的零件相当于赫伯特公司制造的机床零件的90%以上。其余零件则在非专用加工线上加工。该公司采用专用工艺后，使新产品的生产周期由原来的1218个月减为平均6个月；其次是减少库存和再制品数量。据该公司介绍，采用专用工艺后，生产效率可提高60%。另外该公司还特别从专用加工的观点出发，发展了小批、中批及大批生产用的自动化车床8。随着生产的不断发展，进一步提高劳动生产率，今后专用工艺的采用将会更加广泛。1.3 专用夹具设计的发展趋势专用夹具由于能够利用加工零件工艺上的相似性，并且适应工件特征在一定范围内的变化而得到推广和应用，如何提高专用夹具设计效率成为需要重点解决的问题之一9。组合夹具与专用夹具都适用于中小批生产和新产品试制，任何事物都不是十全十美的，组合夹具可多次重复使用，缩短生产准备周期，但制造成本高，组装后笨重复杂，刚性差，积累误差大，而专用夹具可克服组合夹具的不足，组装调整时间短，生产和技术管理较方便。采用专用夹具是企业全面实行专用技术的需要，是实现专用加工的重要手段和工具，而专用加工是实施专用技术的重要领域和必要的环节10。夹具设计正朝着多功能、模块化、高精度、高刚性、高强度、通用化、快速化和自动化的方向发展11。1.国内外研究现状目前发展的专用技术是应用系统工程学的观点，把中、小批生产中的设计制造和管理等方面作为一个生产系统整体，统一协调生产活动的各个方面，全面实施专用技术以提高综合经济效益。专用技术从20世纪50年代提出到如今已经历了近50年的发展和应用。专用技术作为一门综合性的生产技术科学是计算机辅助设计、计算机辅助工艺过程设计、计算机辅助制造和柔性制造系统等方面的技术基础。我国早在20世纪60年代初就在纺织机械、飞机、机床及工程机械等机械制造业中推广应用专用技术，并初见成效。因此，专用技术受到国家有关部、局和工厂企业，研究所及高等院校的重视。目前，正积极开展这一方面的科学研究、人材培训和推广应用等工作。可以相信，随着应用推广和科研工作的持续开展，专用技术对提高我国机械工业的制造技术和生产管理水平将日益发挥其重要的作用4。专用工艺作为一种先进的工艺方法和生产准备方法，先后在苏联、民德、捷克、波兰以及英国、法国、日本等国已经逐步得到了应用，并获得了良好的经济效果。由于它能缩短单件、小批生产的准备时间，扩大加工批量，提高生产效率，为适应多品种生产的发展创造了条件。机床工业具有多品种、小批量生产的特点，因而近年来在国外有不少机床制造厂家先后也采用了专用工艺技术5。2.发展趋势专用夹具由于能够利用加工零件工艺上的相似性，并且适应工件特征在一定范围内的变化而得到推广和应用，如何提高专用夹具设计效率成为需要重点解决的问题之一6。组合夹具与专用夹具都适用于中小批生产和新产品试制，任何事物都不是十全十美的，组合夹具可多次重复使用，缩短生产准备周期，但制造成本高，组装后笨重复杂，刚性差，积累误差大，而专用夹具可克服组合夹具的不足，组装调整时间短，生产和技术管理较方便。采用专用夹具是企业全面实行专用技术的需要，是实现专用加工的重要手段和工具，而专用加工是实施专用技术的重要领域和必要的环节7。夹具设计正朝着多功能、模块化、高精度、高刚性、高强度、通用化、快速化和自动化的方向发展8。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SOLIDWORKS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。25第2章 专用夹具的设计2.1 铣床专用夹具的主要类型（一）直线送进的专用铣床夹具 这类夹具安装在铣床工作台上，加工中工作台是按直线进给方式运动的， 在洗削工序中，为了提高夹具的工作效率，对于这类铣床夹具，可采用连动加紧机构和气动，和液压传动装置，也可采用多件多工位夹具使加工的机构时间和装卸工件时间重合等项措施。（二）圆周送进的专用铣床夹具 圆周铣削法的送进运动时连续的，能在不停车的情况下装卸工件，因此是一种高效率的加工方法，适用于大批量生产。 设计圆周送进铣床夹具时应注意使沿圆周排列的工件尽量紧凑，以减少铣刀的空程和夹具的尺寸和质量；手柄沿转台的四周分布以便于操作，尽可能采用气动液压等机械化夹紧方式以减轻工人劳动强度。（三）机械仿形送进的靠模夹具 靠模夹具时用来加工各种直线曲面或空间曲面，靠模夹具的作用是使主送进运动和由靠模获得的辅助运动合成加工所需要的仿形运动。因此按照送进运动的方式，把用于加工直线曲面的仿形夹具分成直线送进和圆周送进的两种。采用靠模夹具可在一般万能铣床上加工出所需要的成形面以代替价格昂贵的靠模铣床加工，这对于中小厂来说，通过采用夹具来扩大机床工艺用途，以解决缺少特殊设备问题，具有较大的技术经济意义。2.2 铣床专用夹具的设计要点（一）由于铣削过程不是连续切削，且加工余量较大，切削力较大而方向随时多可能在改变。所以夹具应具有足够的刚性和强度，夹具的重心应尽量低，夹具的高度于宽度之比应为1：1.25，并应有足够排屑空间。（二）夹紧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，一般在铣床夹具上特别是粗铣，不宜采用偏心夹紧。（三）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。（四）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，对到装置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。（五）切削和切削液应能顺利地排除，必要时应开排屑孔。（六）为了调整和确定夹具与机床工作台轴线的相对位置，在夹具的底面应具有两个定向建，定向健与工作台T形槽宜用单面贴合。当工作台T形槽表面平整时可采用圆柱销，精度高的或重型夹具宜采用夹具体上的找正基面。2.3 夹紧装置 在机械加工中，加工件将受到切削力，离心力，惯性力等外力的作用。为了保证在这些外力作用下，工件仍能在夹具中保持有定位元件所确定的加工位置，而不致发生震动或位移，一般在夹具结构中都必须设置一定的夹紧装置，将工件可靠的夹紧。 1.夹紧装置的组成 典型的夹紧装置是由几部分组成 （1）力源装置。力源装置是产生夹紧作用力的装置。通常是指机动夹紧时所用的气动，液压，电动等动力装置。（2）中间递力机构，。中间递力机构是介于力源和夹紧作用力传递给夹紧元件，然后由夹紧元件，然后由夹紧元件最终完成对工件的夹紧。一般递力机构可以在传递加紧作用力过程中，改变夹紧作用力的方向和大小，并根据需要亦可具有一定的自锁性能。（3）夹紧元件与夹紧机构。夹紧元件是夹紧装置的最终执行元件。通过它和工件受压面的直接接触而完成夹紧动作。以上就是夹紧装置的基本设计内容。2.夹紧装置的基本要求(1)在夹紧过程中，工件应能保持在既定位置，即在夹紧力的作用下，工件不应离开定位置支承。（2）夹紧力的大小要适当，可靠。既要是工件在加工过程中不产生移动和振动，又不使工件产生不允许的变形和损伤。（3）夹紧装置应操作安全，方便，省力。（4）夹紧装置的自动化程度和复杂程度应与工件的产量和批量相适应。2.4 专用夹具的基准选择 本夹具采用侧面定位限制一个方向的自由度；由压板轴定位，这样六个自由度全部都被限制住了。可调部分安装在夹具体上，即通过滑块来限制住支座X轴方向上的转动。并通过滑块上的可换定位销来实现限制作用。定位基础可以通过夹具体上的面来定位或由底板来定位，因为夹具上的面上的定位误差比起底板所产生的定位误差相比较大，因此为了减少定位误差，在此我选择了以底板作为定位基准。2.5 机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。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。2.5.1 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。 2.5.2 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。2.6 铣床夹具的分类铣床夹具主要用于加工零件上的平面精加工工序、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。2.7 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】2.8 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形精加工工序尺寸选定，它和夹具底座以及工作台T形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形精加工工序间的距离一致。T形精加工工序导轨如下图1.1： 图1.1 铣床加工工序导轨2.9 工件的定位与误差分析2.9.1 工件定位的基本原理六点定位原理：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。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：1.在夹具的结构中，定位支承点是通过具体的定位元件体现的，即支承点不一定用点或销的顶端，而常用面或线来代替。两个点决定一条直线，三个点决定一个平面，即一条直线可以代替两个支承点，一个平面可代替三个支承点。在具体应用时，还可用窄长的平面代替直线，用较小的平面来替代点。2.定位支承点与工件定位基准面始终保持接触，方起到限制自由度的作用。3.分析定位支承点的定位作用时，不考虑力的影响。工件的某一自由度被限制是指工件在某个坐标方向有了确定位置，并不是指工件在受到使其脱离定位支承点的外力时不能运动。使工件在外力作用下不能运动，要靠夹紧装置来完成。2.9.2 定位方法与定位元件 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。定位方法有平面定位，圆柱孔定位，圆柱面定位，特殊表面定位，组合表面定位等。据定位方法及各定位元件的特点合理选择定位元件 1.对定位元件的基本要求(1) 限位基面应有足够的精度。足够的精度才能保证工件的定位精度。(2) 限位基面应有较好的耐磨性。由于定位元件的工作表面经常与工件接触和磨擦，为此定位元件限位表面的耐磨性要好，以保证夹具的寿命和精度。(3) 支承元件应有足够的强度和刚度。定位元件在加工过程中受工件重力、夹紧力和切削力的作用，因此要求定位元件应有足够的刚度和强度。(4) 应有较好的工艺性。定位元件应简单、合理，便于制造、装配和更换。(5) 定位元件应便于清除切屑。定位元件的结构和工作表面形状应有利于清除切屑，以防切屑嵌入夹具内影响加工和定位精度。2.常用定位元件的选用 定位元件选用时，应按工件定位基准面和定位元件的结构特点进行选择。 1.以面积较小的已经加工的基准平面定位时，选用平头支承钉，以基准面粗糙不平或毛坯面定位时，选用圆头支承钉，侧面定位时，可选用网状支承钉。2.以面积较大、平面度精度较高的基准平面定位时，选用支承板，用于侧面定位时，可选用不带斜精加工工序的支承板，尽可能用带斜精加工工序的支承板，以利清除切屑。3.以毛坯面和环形平面作基准平面定位时，选用自位支承作定位元件。4.定位基准面需提高定位刚度、稳定性和可靠性时，可选用辅助定位元件，辅助支承不限制自由度，且每次加工均需重新调整支承点高度，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1.2和图1.3： 图1.2 支承钉 图1.3 支承板2.9.3 工件的误差分析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）。为保证精度，限定定位误差不超过工件加工公差T的1/51/2。【3】 即， D(1/51/2)T 式中：D定位误差，单位为mm； T 工件的加工误差，单位为mm2.9.4 定位误差产生的原因工件逐个在夹具中定位时，各个工件的位置不一致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。1.基准不重合误差B加工尺寸的设计基准是外圆柱面的母线时，定位基准是圆柱孔的中心线，这种由设计基准与定位基准不重合所致的工序基准在加工尺寸方向上的最大位置变动量，称基准不重合误差，此时除定位基准位移误差外，还有基准不重合误差。当定位基准与设计基准不重合时产生基准不重合误差。因此选择定位基准时应尽量与设计基准相重合。当被加工工件的工艺过程确定以后，各工序的工序尺寸也就随之而定，此时在工艺文件上，设计基准便转化为工序基准。2.基准位移误差Y由于定位副的制造误差或定位副配合间所导致的定位基准在加工尺寸方向上最大位置变动量，称为基准位移误差（Y）。如果工件内孔直径与心轴外圆直径做成完全一致，作无间隙配合，即孔的中心线与轴的中心线位置重合，则不存在因定位引起的误差。但实际上，心轴和工件内孔都有制造误差。基准位移误差的方向是任意的，减小定位配合间隙，即可减小基准位移误差Y值，以提高定位精度。2.10 夹紧装置 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。2.10.1夹紧装置的组成夹紧装置的组成由以下三部分组成：1.动力源装置 产生夹紧作用力的装置。分手动和机动夹紧两种，为了改善劳动条件和提高生产率，目前在大批量生产中均采用机动夹紧。机动夹紧的力源来自气动、液压、气液联动、电磁、真空等动力夹紧装置。2.传力机构 介于动力源和夹紧元件之间传递动力的机构。作用是，改变作用力的方向、大小；具有一定的自锁性能，以便在夹紧力一旦消失后，仍能保证整个夹紧系统处于可靠的夹紧状态，这一点在手动夹紧时尤为重。3.夹紧元件 它是直接与工件接触完成夹紧作用的最终执行元件。2.10.2 对夹紧装置的基本要求在夹紧工件的过程中，夹紧作用的效果会直接影响工件的加工精度、表面粗糙度以及生产效率。因此，设计夹紧装置应遵循以下原则：1.夹紧过程中，不能破坏工件定位时占据的正确位置。2.夹紧力的大小应适当可靠。既要保证加工过程中工件不发生送的或振动，又不允许工件产生不适当的变形和表面损伤。3.夹紧装置工艺性好。4.使用性好。操作方便、安全、省力。2.10.3 夹紧力的确定夹紧力的确定包括夹紧力的方向、作用点和大小三个要素。1.夹紧力的方向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）夹紧力的方向应有助于定位稳定，且主夹紧力应朝向主要定位基面。（2）夹紧力的方向应有利于减小夹紧力，以减小工件的变形、减轻劳动强度。（3）夹紧力的方向应是工件刚性较好的方向。2.夹紧力的作用点合理选择夹紧力作用点必须遵守以下准则：（1）夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内，应尽可能使夹紧点与支承点对应，使夹紧力作用在支承上。如夹紧力作用在支承面范围之外，会使工件倾斜或移动，夹紧时将破坏工件的定位。（2）夹紧力的作用点应选在工件刚性较好的部位。这对刚度较差的工件尤其重要，如将作用点由中间的单点改成两旁的两点夹紧，可使变形大为减小，并且夹紧更加可靠。（3）夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面，以防止工件产生振动和变形，提高定位的稳定性和可靠性。3.夹紧力的大小夹紧力的大小，对于保证定位稳定、夹紧可靠，确定夹紧装置的结构尺寸，都有着密切的关系。2.10.4 夹紧力大小计算 计算夹紧力时，通常将夹具和工件看成一个刚性系统。根据工件受切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬时状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需的夹紧力数值。即： 式中，实际所需的夹紧力； 在一定条件下，由静力平衡计算出的理论夹紧力； 安全系数。 其中，【2】 六夹具设计本夹具是工序粗铣、精铣杠杆50mm两端面（互为基准，先右后左）的专用夹具。3.1 研究原始质料利用本夹具主要用来加工为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。由指导老师的分配，决定设计铣宽度为50mm的两侧面的铣床夹具。加工时除了要满足粗糙度要求外，还应满足两孔轴线间公差要求。为了保证技术要求，最关键是找到定位基准。同时，应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。一、机床夹具定位元件工件定位方式不同，夹具定位元件的结构形式也不同，这里只介绍几种常用的基本定位元件。实际生产中使用的定位元件都是这些基本定位元件的组合。（一）工件以平面定位常用定位元件1支承钉 常用支承钉的结构形式如图6-1所示。平头支承钉（图a）用于支承精基准面；球头支承钉（图b）用于支承粗基准面；网纹顶面支承钉（图c）能产生较大的摩擦力，但网槽中的切屑不易清除，常用在工件以粗基准定位且要求产生较大摩擦力的侧面定位场合。一个支承钉相当于一个支承点，限制一个自由度；在一个平面内，两个支承钉限制二个自由度；不在同一直线上的三个支承钉限制三个自由度。图6-1 常用支承钉的结构形式2支承板 常用的支承板结构形式如图6-2所示。平面型支承板（图a）结构简单，但沉头螺钉处清理切屑比较困难，适于作侧面和顶面定位；带斜槽型支承板（图b），在带有螺钉孔的斜槽中允许容纳少许切屑，适于作底面定位。当工件定位平面较大时，常用几块支承板组合成一个平面。一个支承板相当于两个支承点，限制两个自由度；两个（或多个）支承板组合，相当于一个平面，可以限制三个自由度。图6-2 常用支承板的结构形式3可调支承 常用可调支承结构形式如图6-3所示。可调支承多用于支承工件的粗基准面，支承高度可以根据需要进行调整，调整到位后用螺母锁紧。一个可调支承限制一个自由度。图6-3 常用可调支承的结构形式 (二) 工件以孔定位常用定位元件1定位销 图6-6是几种常用固定式定位销的结构形式。当工件的孔径尺寸较小时，可选用图 a 所示的结构；当孔径尺寸较大时，选用图 b 所示的结构；当工件同时以圆孔和端面组合定位时，则应选用图c所示的带有支承端面的结构。用定位销定位时，短圆柱销限制二个自由度；长圆柱销可以限制四个自由度；短圆锥销（图d）限制三个自由度。 图6-6 固定式定位销的结构形式（1）定位方案 本工序以孔轴线为基准，采用一面二销块的定位方案实现完全定位。销选择固定式定位销（表5-167）D=12mm的定位销，面定位采用三个可调支撑螺钉（表5-166）选择M8长度35的可调支撑钉。（2）夹紧机构 根据零件的生产率要求，采用手动夹紧装置即可满足要求。根据零件的形状及夹紧装置，选择在上端面采用螺栓拧紧，进行夹紧。（3）对刀装置 采用侧装对刀块及平面塞尺对刀。选用JB/T 8031.4-1999直角对刀块固定在夹具体上，保证刀具的垂直高度以及夹具体定位精度。（表5-176）（4）夹具与机床的连接元件采用两个标准定位键A14h6 JB/T 8016-1999，固定在夹具体底面的同一直线位置的键槽中，用于确定铣床夹具相对于机床进给方向的正确位置，并保证定位键的宽度和机床工作台T型槽相匹配的要求。（5）结构特点 该夹具结构简单，操作方便，但加工精度受到定位键与铣床定位精度影响，定位基准与设计基准不重合，对精度产生影响。3.3 切削力及夹紧力的计算刀具：面铣刀（硬质合金） 刀具有关几何参数： 由参考文献55表129 可得铣削切削力的计算公式： 有：根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值，即： 安全系数K可按下式计算： 式中：为各种因素的安全系数，查参考文献5121可知其公式参数： 由此可得： 所以 根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值。即：安全系数K可按下式计算有：式中：为各种因素的安全系数，查参考文献5表可得： 所以有： 参考文献，因夹具的夹紧力与切削力方向相反，实际所需夹紧力F夹与切削力之间的关系F夹KF轴向力：F夹KF （N）扭距：Nm3.4 误差分析与计算该夹具以采用一面一销再加上一挡销的定位方式，为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的尺寸公差。与机床夹具有关的加工误差，一般可用下式表示： 由参考文献5可得：销的定位误差 ： 其中：， 夹紧误差 ： 其中接触变形位移值： 查5表1215有。 磨损造成的加工误差：通常不超过 夹具相对刀具位置误差：取误差总和：3. 5 定向键与对刀装置设计定向键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。通过定向键与铣床工作台T形槽的配合，使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向