毕业设计（论文）-连杆加工工艺及铣槽夹具设计.docx

桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 编号： 毕业设计说明书题 目：连杆加工工艺及铣槽夹具设计 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： 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 2016年6月3日 桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸摘 要 随着机械加工工业的快速发展，对提高加工效率和改善工人劳动强度的要求已经越来越高，对于各种各样的结构复杂的工件，特别是精度要求很高的零件，普通的机床夹具已经不能满足需要的加工要求。因此结合现状，为了针对某一道的加工，提高产品的精度和加工效率的总体要求而专门设计制造的专用夹具应运而生。本次设计为连杆铣槽专用夹具，连杆专用于发动机的活塞缸的连接，在生产中被广泛使用。由于其结构相对复杂，普通的机床夹具不易加工，因此设计了专门加工其槽口的夹具。 本次毕业设计通过提出方案并加以论证，选出最好的设计方案为原则，阐述了连杆铣槽夹具的的结构设计和工作原理，论证它的实用性和可行性。本次设计的夹具针对连杆的结构特点，采用“一面两孔”的定位方法，设计出使工件安装方便，能保证加工精度的夹具。本次设计以保证加工质量、提高劳动生产率、减小劳动强度为原则，涉及了夹具机床类型的选用，夹紧方案的分析等等的设计。关键词：铣槽；夹具；定位；夹紧全套图纸加扣 3012250582Abstract Along with the rapid development of mechanical processing industry, to improve the processing efficiency is improved and the labor intensity of workers has become increasingly high, for a variety of complex structure of the work piece, especially for high precision parts, common machine tool fixture has been unable to meet the needs of requirements.Therefore, combined with the status analysis, in order to the processing of a certain way, improve the accuracy of the product and the processing efficiency of the overall requirements of the specialized design and manufacture of special fixtures came into being.This design is a special fixture for connecting rod mill, which is widely used in the production of the connection of the piston cylinder of the engine.Because the structure is relatively complex, ordinary machine tool fixture is not easy to process, so the design of the special fixture processing notch The graduation project through the proposed scheme and to prove that the best design scheme for the principle of the connecting rod milling fixture design and working principle, demonstrate its practicality and feasibility.Fixture of the design according to the structure characteristics of the connecting rod, using a two hole positioning method, is designed to make the work piece is easy to install, can ensure the machining accuracy of the fixture.This design to ensure processing quality, improve labor productivity, reduce the labor intensity for the principle, involving the choice of the type of fixture machine tools, the design of the analysis of the clamping program, etc.Key words: milling groove; fixture; positioning; clamping桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸目 录引言11 概述21.1 夹具的特点21.1.1夹具的分类21.1.2夹具的组成31.2 现代夹具的发展31.3 夹具的设计步骤42 夹具的结构分析62.1 工件的分析62.2 制定工艺路线62.3 加工余量、公差的确定72.4 切削用量的计算82.4.1粗铣槽底面和两侧面82.4.2半精铣槽两侧面92.5 时间定额的计算92.5.1基本时间的计算92.5.2辅助时间的计算102.5.3其他时间的计算103 夹具的结构设计113.1 工件的定位方案及特点113.2 工件的夹紧方案设计113.2.1对夹紧装置的基本要求113.2.2夹紧力的确定123.2.3夹紧方案的选择和设计123.3 夹具的对刀143.4 夹具在机床上的安装方式153.5 夹具体的结构设计163.5.1夹具体设计的要求163.5.2夹具体毛坯的选用173.6 分度圆盘的设计173.7 夹紧动力的设计193.8 挡屑圈的设计193.9 压板导套的设计203.10 液压台板的设计204 夹具精度的校验214.1 定位销尺寸的计算214.2 切削力及夹紧力的计算214.3 夹具加工时的误差分析234.4 液压系统的选择254.4.1液压缸的结构形状254.4.2额定压力的计算254.5 轴承的选用及计算254.6 压板连杆的强度校核264.7 板的强度校核275 夹具的安装295.1 夹具的安装顺序295.2 装夹稳定性的校验295.3 夹具在操作时应注意的事项296 结论31谢 辞32参考文献33附 录34全套图纸加扣 3012250582引言机械的制造生产离不开金属的切削加工，而金属的切削加工又得使用机床。在机械加工过程中使用机床夹具是保证加工质量、提高生产效率的重要方式。机床使用夹具来固定工件，可以提高工件的精度、减少工件的损坏。因此，机床夹具被广泛使用于机械制造工业中，大量的专用夹具使得机械制造实现大批量生产更加容易实现。机械结构设计是机床夹具设计的根本，结构设计和精度设计是机床夹具设计中的两个重要方面。随着机械技术和工业领域的不断发展，我们对机械零件的精度要求越来越严格，夹具也得到进一步的发展，做到能够加工各种精密的仪器。高精度的工件对夹具的定位、夹紧，加工都有很高的要求。所以在进行夹具设计时应该对结构尺寸，分布等进行细致的分析。本次设计介绍了夹具设计的方法和步骤，通过设计连杆铣槽用夹具为例，阐述了机床夹具设计过程的基本方法。夹具设计离不开机构设计，只要我们把握好生活的所见的机械，就会为夹具设计带来更多有意思的创意。1 概述1.1 夹具的特点夹具是在装备过程中对工件进行准确的定位和可靠的固定，使工件能够得到有效的加工和制造，保证了零件和产品的加工质量，提高产品的生产效率所采用的工艺装备。1.1.1夹具的分类现在机床夹具发展越来越快，夹具的种类也是多种多样。夹具通常按某一些属性或者特点分类，就是为了使人们能够方便的辨别。 1.按夹具的使用特性分类这是一种基本的分类方案，通常将夹具分为五大类。这种分法主要是体现夹具在不同生产环境中的使用特性，也是一般我们选用夹具的依据。 （1）通用夹具。通用夹具已经很广泛，成为了机床的附件。它的结构特点已经发展成标准化模式，具有一定的通用性。该夹具可以用来装夹某些形状尺寸范围内的工件，只需要稍微的调整就能使工件很好的装夹。虽然通用夹具能够缩短生产周期，降低成本，但是使用这类夹具加工出来的工件的精度不高。 （2）专用夹具。专用夹具是一种针对性的夹具，它是专门为了加工某一道工序要求专门设计的夹具。它的功能主要有以下几个方面： 保证工件被加工表面的位置精度。例如常见的平行度、同轴度等。加工外形比较复杂，位置精度要求比较高的工件，如果使用通用夹具进行加工就很难达到要求，使用专用夹具却可以。 缩短工序时间，减轻劳动强度，保证安全生产。在加工工件的过程中，缩短辅助时间能够大大的提高生产效率。我们可以在装夹过程中使用一些自动化程度比较高的专用夹具，如气动夹具、液压夹具等。专用夹具对于减少机床加工工序时间，减轻工人的劳动压力有很大的作用。 虽然专用夹具在生产上起着很大的作用，但是不是什么时候都一定要使用专用夹具的。专用夹具需要专门的生产才可以使用，若是普通的车根轴，轴上洗个凹槽用常见的三爪卡盘就能加工，不需要在专门设计夹具，使用专用夹具还会增加生产成本。设计专用夹具是针对某一道很难加工的复杂工序，或者使用通用夹具不能达到加工精度的生产。专用夹具虽然好用，但是其生产成本也高，设计制造比较繁琐，如果每一道加工工序都使用专用夹具还会使生产时间增多，因此使用专用夹具应该考虑周全。利用专用夹具针对性强的特点，我们在生产大批量的复杂零件能够得到有效的保证，同时对生产出来的工件也具有一定的加工精度。 （3）可调夹具。可调夹具是利用了通用夹具和专用夹具的不同特点而设计制造出来的一类新型夹具。它在装夹的过程中只需调整或者更换一些定位元件或夹紧元件就能对不同类型和尺寸的工件进行装夹。 （4）组合夹具。组合夹具顾名思义是通过使用不同形状尺寸的元件或合件组装而成的夹具。它有着再利用，再组装的优势特点，能够在这个夹具用完后，洗净保存好，待需要使用时再跟别的元件组装成另一个夹具。因此设计组成夹具需要很标准化才能使用元件组成。使用组合夹具可以缩短生产夹具的时间，是一种比较经济的夹具。 （5）自动线夹具。自动线夹具分为两类夹具:一是跟专用夹具非常类似的固定夹具。另一种在使用时会跟随着工件一起运动的随行夹具。2.按夹具使用的机床分类根据使用的机床分类，可以将夹具种类划分为铣床用夹具、车床用夹具、钻床夹具等。这种分类方式是专用夹具设计所采用的。3.按夹具使用的动力源分类这类分类是根据夹具的夹紧动力来源分的，它有手动夹具和机动夹具两大类。1.1.2夹具的组成虽然夹具的有很多种，到那时它们的工作原理和组成都大体相同。夹具一般可以分为以下几个组成部分：（1） 定位元件。定位元件是夹具元件种类中最主要的功能元件，一般的工件就是通过定位元件来实现在机床上的准确位置，保证工件能可靠的加工。例如：定位销、定位块等。（2） 支承元件。顾名思义就是用来支承工件使用的。例如：支承钉、支承板。（3） 夹紧元件。夹紧元件就是将压紧夹牢，保证工件在加工的过程中位置不变。；例如：压板、三爪卡盘等。（4） 导向元件。它的作用是将夹具与机床连接起来，确定夹具对机床主轴、工作台、导轨等的相互位置。例如：导向键，钻套等。（5） 其他装置或元件。根据加工的需要，有些夹具设置有别的功能元件，如有些夹具需要对刀，应该设置有对刀元件；有些元件需要将工件顶出，需要设置顶出装置。虽然它们不是夹具共有的元件，但是由于特殊要求应该进行设计。（6） 夹具体。夹具体在整个夹具中为骨架支承作用，所有的夹具元件都需要通过夹具体来定位安装，才能构成一个完整的夹具。常用的夹具体有铸件架构、锻件架构，焊接结构等。1.2 现代夹具的发展工业的不断发展使得夹具从一种辅助工具发展成齐全的工艺装备，夹具使用越来越多，经常在机床上都可以看到。随着科技的飞快发展，特别是机床的数控化，对夹具的精度、自动化要求快来越高，精密夹具也孕育而生。如用于精密车削的高精度定心卡盘的定心精度为。夹具的夹紧装置也是不断的进化，出现高效化的自动夹紧动力，使得夹具的能有快速的提升。随着科技的发展，我们对夹具的要求也在不断变更，因此对现代机床夹具有如下新的要求： (1) 能迅速而方便的装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本；(2) 能装夹一组具有相似特性的工件；(3) 能使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) 采用以液压等为动力源的高效夹紧装置，进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率；(6) 提高机床夹具的标准化程度。1.3 夹具的设计步骤1.专用夹具的基本要求本次设计主要是专用夹具的设计，因此我们介绍专用夹具的设计方法，其实原理上跟别的夹具设计方法都一样。我们设计专用夹具时应该具备几个要求。（1） 保证加工质量。任何的加工生产都是与保证产品的质量为前提，如果产品的质量不过关，那么生产出来的零件就会失去它的价值。专用夹具的设计也是与保证生产质量的基础上提出来的。（2） 提高生产率。专用夹具在生产质量保证的前提上，应该更好更快的加工出合格产品，缩短零件加工需要的辅助时间。（3） 工艺性好。专用夹具的结构设计尽量简单化，有实用性，还要便于加工制造，装夹方便。（4）使用性好。专用夹具的结构操作要容易上手，最好是工人一看就懂的，还要保证加工稳定可靠。（5）经济性好。设计专用夹具时应该进行合理的经济分析，结合生产要求和工厂的能力来设计，以提高使用夹具在生产加工中的经济效益。2.专用夹具设计步骤 （1）在拿到设计任务书时应该先自己花一些时间理解，再收集有关这方面设计的资料。通过资料初步设计简易出方案，再结合生产技术的要求，分析工件的加工方法和内容改进设计方案。其次是根据设计任务收集有关资料，如夹具零部件的国家标准等，以供参考选用。 （2）拟订夹具结构方案设计，绘制结构草图。具体有以下几个步骤： 明确工件的定位方案，选择工艺性好的定位方法，设计出夹具的可行定位装置； 拟订、分析工件的夹紧方案，设计出合理的工件夹紧装置； 明确其它元件的结构，如对刀、导向装置等； 明确夹具体的结构尺寸及整个夹具在机床上的安装方法； 绘夹具零件草图，和装配草图。设计好结构后，我们就可以定结构的尺寸以及绘制夹具所有图形。绘制时应该注意工件的外形轮廓是用虚线描述的，图纸上应该注明相依的尺寸和必要的公差要求。2 夹具的结构分析2.1 工件的分析下图2-1为连杆的铣槽工序简图，根据任务书的要求，铣削工件正反两面总共8个通槽。槽宽，槽深。工件已加工有厚度均为的两端面，直径为的孔和直径为的孔，此两孔中心距为700.06mm。图2-1 连杆铣槽工序图查公差表知，工件的尺寸精度都不高，在之间，正常加工就能达到要求。因此在加工时不需要很精密的工序。工件材料为45钢，锻件，。将零件的技术要求总结于下表2-1。表2-1 连杆零件技术要求加工表面尺寸及偏差（mm）公差及精度等级表面粗糙度Ra(um)连杆槽宽度IT133.2连杆槽深度IT153.22.2 制定工艺路线 如图2-2为连杆的毛坯图，根据工艺顺序“先粗后精”的原则，初步列举的几种加工路线。路线一：粗铣半精铣去毛刺发蓝处理检查。路线二：粗车半精车去毛刺发蓝处理检查。路线三：粗刨半精刨去毛刺发蓝处理检查。图2-2 连杆毛坯车削、铣削、刨削都能完成加工，也能达到要求的精度，相对刨床来说，车削、铣削比较普遍也相对经济，再加上我们加工的是槽口，铣削相对于车削有更好的优势，铣刀上选择的种类更好加工。因此，我们选择路线一作为我们加工的方法。综上考虑，初步列出工序加工路线，设备选用等于下表2-2。表2-2 工序路线、设备、刀具、量具的选用工序号工序名称机床设备使用的刀具使用的量具1粗铣8槽X63卧式铣床高速钢镶齿三面刃铣刀游标卡尺2半精铣8槽X63卧式铣床高速钢镶齿三面刃铣刀游标卡尺2.3 加工余量、公差的确定先用铣刀铣出槽，再用进行粗铣。查切削余量简明手册知凹槽宽度的粗铣余量（双边），半精铣余量（双边）。同时可依次确定各工序尺寸的加工精度为，粗铣：IT12；半精铣：IT11。各工步的公差值分别为，粗铣：；半精铣：。凹槽深度可以直接粗铣就能得到精度要求，无需精铣。计算各加工工序基本尺寸。半精铣槽后的工序基本尺寸为12mm；所以其他工序的基本尺寸为：粗铣 初步切槽 真正加工时请根据实际情况来定，这里只给出一个理论的计算。接着对各工序的加工经济精度和表面粗糙度进行分析。查机械制造工艺学表4-9得：半精铣后为IT11，Ra3.2m；粗铣后精度为IT13，。将上述汇总在下表2-3：表2-3 工序尺寸、表面粗糙度及公差的确定工序名称工序间余量/mm工序工序基本尺寸/mm标注工序尺寸公差/mm经济精度/mm表面粗糙度/m半精铣1.6h11( )粗铣3h12()初切凹槽7.42.4 切削用量的计算2.4.1粗铣槽底面和两侧面 （1）背吃刀量的确定。取ap=3.5mm。 （2）进给量的确定 有切削余量简明手册（第三版）表3.3，按机床功率为5-10kW、工件夹具系统刚度为中等条件选取，该工序的每齿进给量fz取为0.09mm/z。 （3）铣削速度的计算 由切削余量简明手册表3.13，按高速钢镶齿三面刃铣刀、，齿数的条件选取，铣削速度v可取为268m/min。由： （2-1）可求得该工件铣刀转速： 参照机械制造工艺设计简明手册表4.2-39所列X63卧式铣床的主轴转速，取转速。再将此转速代入铣削速度公式（见切削余量简明手册），可求出该工序的实际铣削速度： 当时，工作台的每分钟进给量为： （4） 校验机床功率根据切削余量简明手册表3.23， 。可得近似功率为：参照机械制造工艺设计简明手册表4.2-38所列X63卧式铣床的主电动机功率为10kw，所以机床主轴功率为：。远远大于我们计算所需的功率，因此机床可以正常加工。2.4.2半精铣槽两侧面 （1）背吃刀量的确定 取ap=1.0mm。 （2）进给量的确定 由切削余量简明手册表3.3，按机床功率为5-10kW、工件夹具系统刚度为中等条件选取，该工序的每齿进给量fz取为0.08mm/z。 （3）铣削速度的计算 按高速钢镶齿三面刃铣刀，,齿数的条件，取，铣削速度v可取为318m/min。可求得该工件铣刀转速： 参照机械制造工艺设计简明手册表4.2-39所列X63卧式铣床的主轴转速，取转速n=600r/min。再将此转速带入铣削速度公式，可求出该工序的实际铣削速度: 当时，工作台的每分钟进给量为： （4） 校验机床功率根据切削余量简明手册表3.23， 。可得近似功率为：。参照机械制造工艺设计简明手册表4.2-38所列X63卧式铣床的主电动机功率为10kw，远远大于我们计算所需的功率，因此机床可以正常加工。2.5 时间定额的计算2.5.1基本时间的计算 （1）粗铣槽底槽和两侧面根据机械制造工艺设计简明手册表6.2-7中三面刃铣刀铣槽的基本时间计算公式： (2-2)式中，一般等于1， ，取。查机械制造工艺设计简明手册表4.2-40取铣床工作台的进给量，最后代入公式得： 。 （2）半精铣槽两侧面同理，根据上述方法：；，取铣床进给量。得：2.5.2辅助时间的计算辅助时间包括：装、卸工件，开、停机床，改变切削用量，测量工件尺寸和进刀、退刀动作等的时间。这些动作由人工操作完成时，时间上会有波动，这里我们初步取基本时间的50%。实际加工时在进行修改。粗铣辅助时间：精铣辅助时间：2.5.3其他时间的计算除了加工时间与辅助时间之外，单件工序的时间还包括布置工作地时间、工人休息与生理需要时间、加工前的工件准备时间与终结后的安置时间等。这些时间通过查机械制造工艺设计简明手册表3.8大约占加工时间与辅助时间之和的16.5%。所以： 将上述所有工序的设计结果填入工序文件中，制成工序卡。（见附录）3 夹具的结构设计3.1 工件的定位方案及特点在确定工件加工位置时，对于有孔类零件的定位基准经常使用一个定位平面和两个定位孔，达到基准统一原则。通常采用一个定位平面和两个圆柱销的定位方式。这种定位方式简洁易懂、夹紧工件也很容易。根据需要铣槽的结构、位置精度要求和工件的复杂性。我们需限制工件六个自由度，保证工件的精准定位，在选择定位销时还应该考虑其能否达到所需的位置精度。在铣槽时，对于槽深选择的加工基准面是需要加工槽的那个端面。若是使用这个面作为平面的定位基准，就不需要考虑基准不一样的问题。但是由于我们需要在这个面上铣槽，那么就需要这个平面在上面的位置。所以相应的加工定位面就要设计向下，这样会使得定位、夹紧等操作以及加工等带来不便，夹具的结构也较复杂。经过对工件的分析，加工槽的精度要求较大（为0.4mm），我们选用加工槽相对的那个面作为工件的定位基准。虽然这样会引起基准不重合的误差，但是引起的误差只是工件两个端面的尺寸公差0.1mm，在精度允许规定内。这样对加工、夹紧都很方便。在考虑槽的加工角度时，为了使基准重合，加工方便。我们采用两个孔做为定位基准，保证了角度的同时，加工起来也很方便。采用圆柱销和菱形销的配合使用，避免的过定位的情况。工件通过定位面限定，、方向的转动。由于加工的槽是在大孔的面上，槽的中心通过大孔的中心线，因此我们选取大孔作为定位的主要基准，选取圆柱销来限定，两个自由度。而另一个小孔则当作次要定位基准，选用菱形销来限定方向上的转动。如图3-1所示：图3-1 工件限定自由度简图3.2 工件的夹紧方案设计3.2.1对夹紧装置的基本要求夹紧装置的主要目的是在机械加工过程中，使工件能够在正确的加工位置上稳定加工。夹紧装置设计的合理性、稳定性，都会对工件加工的精度、产品的生产率有着重大的影响。为此设计夹紧装置时有几个基本要求： （1）夹紧工件时，不能使工件的正确定位位置发生偏移。 （2）夹紧力不能太小也不能太大。太小的话不能将工件锁牢，在加工过程中会使工件偏移，破坏位置精度；夹紧力太大的话压弯工件，是工件变形。 （3）夹紧装置应与生产类型相适应。小批量生产不需要设计自动化很高的夹紧装置，大批量生产应该根据条件设计夹紧设备。 （4）夹紧装置设计操作不要费时费力，这样会影响加工的效率。尽量往简单、省力上改进，减轻工人的劳动量。 （5）夹紧装置应具有良好的自锁性能，保证工件在夹具中的正确位置，不会因加工过程中受到切削力作用下产生移动。夹紧装置设计的优劣，是否合理，对于提高工件的质量和加工作效率，减少加工时间都有很大的影响。好的夹紧装置能够保证工件的质量，提高工件的合格率。而差些的夹紧装置会对工件产生破坏，影响工件的加工，加工出来的产品不太合格，废品率高，影响经济效益。3.2.2夹紧力的确定通常我们是依据工件的结构特点、复杂程度、加工要求来确定夹紧力的方向、作用点和大小。有时候还需要根据工件加工中的受力状况及工件定位元件的结构来分析。我们在铣槽连杆时，夹紧力应该垂直压在连杆端面或者连杆身上，才能保证工件有足够的夹紧力而不发生移动。如图3-2所示，夹紧力直接向下压紧工件。图3-2 工件夹紧力方向3.2.3夹紧方案的选择和设计通过对工件的分析，初步确定两种夹紧方案。方案一：是采用两个压板压在大孔面上，设计时错开加工位置，而且不能影响铣刀的加工路径。方案二:是采用一个压板直接压在杆身上。采用方案一时对设计位置有更高的要求，而且需要我们设计两块压板；若是采用方案二压在杆身上，如果夹紧时力度过大会引起工件的变形。综合考虑，选用方案一比较合适。于是绘制出如下图3-3所示的压板结构形式。图3-3 压板在设计压板时，考虑到两块压板夹紧，所以我们设计平行式多点夹紧机构。通过使用两根杆连接两块压板，再使用一块板将两根杆连在一起，如图3-4所示。上升顶起连板时，杆带动压板向上移动松开工件；当下拉连板时，压板作用在工件上将工件压紧，如图3-5所示的板。图3-4 压板连接图 3-5 连板3.3 夹具的对刀 （1）夹具的对刀方法夹具在机床上定位安装好后，接着进行的就是加工的对刀。通常夹具的对刀方法有以下几种： 单件试切法。 每次加工一批工件就需要调整一次夹具，通过试切数个工件来确定刀具相对元件定位面的理想位置的对刀方法。 用试切样件或对刀装置进行对刀的方法。这种方法在加工样件和调节对刀装置时需要试切一定数量的工件，而后在每次安装使用夹具时，并不需要再进行试切工件。显然，这种对刀方法最快最方便。 （2）影响对刀装置对准精度的因素在本次夹具设计中，我们使用对刀装置来实现快速对刀，能更快的提高生产率，但是在使用对刀装置调整刀具时，存在一些因素使得对刀装置的对准精度偏低。影响对刀精度的因素有： 对刀时的调整精度；我们在对刀时由于人操作、视觉上的误差，会使得在对刀过程中有一些偏差，对于精度不是很高的工件，这些微小的偏差可以忽略。 元件定位面相对对刀装置的位置误差：在设计夹具时，如果选用不同的基准来设计安装对刀装置，就会使得其与工件的定位面有一些误差。因此，在设计夹具时应该正确确定对刀块表面和元件定位面尺寸及公差，尽量减少变换基准面带来的误差。 （3）对刀元件的组成对刀元件主要由对刀块和塞尺组成，通过它们的配合使用来确定夹具和刀具的相对位置。选用对刀元件的结构形式需要考虑加工表面的形状，对刀块有圆形的、方形的。还有直角对刀块和侧装对刀块。根据工件需要加工的是键槽，所以本夹具采用直角对刀块，直角对刀块是通过使用螺栓，销钉固定在夹具体上，如图3-6所示的直角对刀块。用对刀块调整刀具与工件待加工面的尺寸，保证刀具能够正确的加工。使用对刀块对刀时不能加工精度非常高的工件，但是在本次加工的槽口还是能达到精度要求。图3-6 直角对刀块使用对刀元件对刀时，使用塞尺来调节刀具和对刀块之间的位置，得出正确的加工位置，塞尺可以避免损坏切削刃或造成对刀块过早磨损。本次加工设计采用平塞尺，其厚度基本尺寸为H=5mm，如图3-7所示。图3-7 塞尺标准对刀块采用20钢来制造，通过渗碳处理使得渗碳深度达到0.8-1.2mm，淬火硬度为58-64HRC。标准塞尺采用T8来制造，淬火硬度为55-60HRC。为了使刀具能更好更快的加工定位，我们设计了一块导刀板，如图3-8所示。方便刀具按路线加工。同时通过导刀板我们可以更快的确定刀具的位置，大大提升了加工效率。图3-8 导刀板结构3.4 夹具在机床上的安装方式夹具有在工作台上安装的（如铣床、钻床），也有装在回转轴上的（如车床、磨床）。本次设计的夹具是通过定位键与铣床工作台T形槽的配合进行安装，使夹具体能够安放在工作台的正确位置，如图3-9所示。从而使的夹具上的定位元件跟工作台的进给方向保持着正确的位置。定位键与夹具体上键槽的配合选择为，两个定位键对称分布在夹具体上。设计定位键时应该严格按照国家的制定标准，才能避免定位键与T形槽的配合对安装精度的影响。如图3-10为定位键的结构，根据机床夹具标准，定位键多用45钢来加工，淬火至40-45HRC。 图3-9 定位键连接图 图3-10 定位键3.5 夹具体的结构设计3.5.1夹具体设计的要求 夹具体是将各种装置和元件组装成一整个夹具的基础件。它的结构特点是夹具中复杂程度最高的，为了元件的合理布局，一般夹具体的体积设计也是最大的。设计夹具体时应考虑以下几点： （1）应保证良好的加工稳定性 夹具体上有些特殊的平面需要有较高的位置精度，保证工件的精度稳定性。如安装定位元件的表面需要保证工件的定位精度；安装对刀或导向元件的表面需要保证工件加工时的精准度。为此，夹具体毛坯应该进行必要的热处理要求，有时候还需要二次时效处理。 （2）应具有足够的强度和刚度 加工过程中，夹具体要承载加工工件产生的部分切削力和夹紧力。同时为保证夹具体在加工过程中产生不允许的变形和断裂，夹具体应有足够的抗压、抗拉强度和刚度。在不影响工件装卸的情况下，采用框形薄壁结构的夹具体能够减少重量，还能使夹具体有较高的强度和刚度。 （3）有良好的制造工艺性和使用性 夹具体应该有良好的工艺制造性能，结构上尽量简单，方便加工。如果加工中会产生很多的铁屑，夹具体还应该设计有排屑机构，不影响工件的正常加工。设计铣床夹具体与工作台的连接部分需要保证连接工作台时要牢固稳定，因此夹具体上跟工作台安装的表面要加工平整。为提高铣床夹具在机床上安装的稳固性，保证足够的安全稳定性，要求夹具体具有足够的强度和刚度，重心要低。这些都要在不断的改进设计尺寸的基础上得出。机械加工过程中，切削工件产生的废屑会不断的堆积在夹具体周围，如果不及时把这些废屑排除，就会影响工件的加工，严重的还会对人身安全收到威胁。因此，适当增大容屑空间或者设置排屑槽能够保证工件的合理加工，以及车床、铣床、人身的安全。3.5.2夹具体毛坯的选用由于夹具结构复杂多样，夹具体的设计很难标准化，通常都是结合所要加工的工件的形状、尺寸等来加工出我们需要的夹具体。本次设计根据工件的结构和安装方式选用开式结构的夹具体，选择夹具体毛坯时采用铸造方式制造成的夹具体毛坯。这种方式加工出来的铸造夹具体毛坯拥有很好工艺性能，而且还具有良好的抗压强度、刚度和抗振性。最后我们根据设计的要求，在夹具体毛坯上加工出我们需要的通孔、键槽等就能使用。如图3-11为夹具体的主要结构形状。图3-11 夹具体结构图3.6 分度圆盘的设计由于我们加工的槽有一定的角度，为了能在一次装夹中尽可能多的加工完一个平面上的所有槽，我们采用分度装置的设计，设计一个旋转平面，如图3-12所示。将工件安装在这个平面上，需要换向时，我们松开夹紧装置、分度杀完对定装置，再旋转平面到一定的角度后在加紧。设计这样的分度平面，能够减少工件的搬动，对元件的磨损、减轻颗工人的劳动强度，提高劳动的生产效率有很大的用处。（1） 分度平面的对定 在机床上使用分度或转位夹具加工时，加工零件得到的位置精度和制造分度装置的分度定位精度之间的相对位置精度有关。图3-12 分度盘分析工件需要加工的槽面的位置精度，我们发现它与大、小两孔的中心线成，相对来说前后有1度的差距。所以槽的相对位置精度不高，采用销配合来做对定机构就可以达到要求。（2） 分度的操纵机构 分度装置的操纵机构可以是手动的、气动的、液压的、电动的等等。由于我们加工的平面不是很大，用人手拉就能做到，而且不需要跟多时间，因此我们采用手柄式的手动直接拔销。这种机构由于手柄与定位销连接在一起，拉动手柄就能将定位销拉出。如图3-13所示。图3-13 手动拔销 在使用手动拔销时，需要一个基台来讲其固定，这样拔销才能准确定位，同时还能防止分度平面在切削力的作用转动。这个基台的放置拔销位置应该与分度平面的分度孔同轴心，才能保证分度平面转过正确的位置，避免影响工件加工误差。如图3-14所示。 为了使分度盘能够方便转动，我们将其与轴承连接，而轴承安放在夹具体的圆口内。转动分度盘时有轴承的作用，使用很小的力就能将分度盘带动旋转。图3-14 拔销台3.7 夹紧动力的设计 在夹紧工件时我们需要上下移动来实现夹紧，由于人工实现起来比较繁琐，因此我们采用与液压系统连接。通过液压缸下拉压板将工件夹紧，上升压板松开工件。这样比较方便快捷，能够提高生产率，提高了自动化程度，而且保证了夹紧力的作用。不会因人为因素使得夹紧力忽大忽小，影响分度台的精度和工件的变形。3.8 挡屑圈的设计 由于在加工过程中会产生铁屑，它们在切削力的作用下会随处飞溅，铁屑的堆积会影响加工的精度，还会影响分度盘的转动。因此在分度盘与夹具体的连接处安放一块挡屑圈，它有利于阻挡铁屑对分度圆盘的转动，防止铁屑过多的飞入圆口内难以清理。如图3-15所示 。图3-15 挡屑圈3.9 压板导套的设计我们在确实压板的正确压紧位置时会出现偏移，无法简单的对准中心。在固定压板与连轴时，不方便对准位置。因此，设计一个压板导套，将压板伸出部分与导套的槽口部分对准放入，保证了压板能很好很快的压向工件正确的平面。同时还能防止压板在切削过程中因震动出现偏移。如图3-16所示：图3.16 压板导套3.10 液压台板的设计 基于我们选用液压系统来做夹紧动力源，但是液压缸不能直接安装在铣床工作台上。为了保证液压缸能正确的找到工作位置，我们设计了一块液压台板，如图3-17所示，它主要用来安放液压缸，保证液压缸能够稳定的工作，不会因工作震动而偏离位置。液压台板通过螺母连接在夹具体上，两脚压在工作台上，保证有足够的刚度和强度，不会给夹具体带来很大的压力。图3-17 液压台版4 夹具精度的校验 夹具精度的校验主要是在设计夹具完成过后对夹具定位精度的校核。我们在完成夹具设计的时候，就要进行下一步的精度校核。校核时主要根据零件图样的设计要求和工艺规程，对每一步的加工误差加以分析。如果校核的误差小于零件图样的设计值，那么这个设计方案是可行的，不然就要对夹具重新设计或者采取应有的工艺补救措施。4.1 定位销尺寸的计算 （1） 确定两个销中心距尺寸 取连杆工件上两个孔中心距的基本尺寸为两定位销中心距的基本尺寸，其公差取工件两孔中心距公差的 ，所以可以得出两定位销的中心距为（700.02）mm。 （2） 确定圆柱销直径及公差取大头孔孔的最小值作为圆柱销直径的基本尺寸，其公差一般取g6或f7。所以根据工件大孔的尺寸，取圆柱销直径为：。 （3） 根据机床夹具零件及部件固定式定位销的标准选取菱形销宽度：。 （4） 根据机械制造工艺学公式6-2计算菱形销与其配合孔的最小间隙： （4-1） （5） 按h6确定菱形销的直径公差，最后得到： 如图4-1所示是它们的配合关系：图4-1 定位误差4.2 切削力及夹紧力的计算根据选用的高速钢镶齿三面刃铣刀，z=12，则根据公式： （见切削用量简明手册表3.28） （4-2）式中:，背吃刀量，每转进给量，切削长度，所以代入上式可得： 垂直上的分力：在计算切削力时，还应该考虑安全系数。安全系数: （4-3）式中：基本安全系数，1.5； 加工性质系数，1.1； 刀具钝化系数，1.1； 断续切削系数，1.1。则： 为了克服水平切削力的作用，实际夹紧力应为： 所以 ： （4-4）其中和为夹具定位面跟夹紧面上的摩擦系数，。所以代入上式可得： 由于我们设计的是使用两块压板来夹紧工件，所以每块压板只需要337N左右的力就能使工件夹紧。但是由于我们使用连板将压板连接在一起通过压力降工件压紧，因此，我们还需要计算拉力。计算公式为： （4-5）式中：实际需要的夹紧力，； 夹压点到轴心线的距离，： 钩形压板的导向长度，； 摩擦系数，： 弹簧作用力，。其中夹紧力取总的夹紧力，取0.1，代入上式得： 因此，我们在选择液压系统时，应该考虑能达到大于1140N的拉力系统。4.3 夹具加工时的误差分析 1.槽深的定位误差分析 在加工槽口时，槽深的工序基准是槽顶端面，而定位基准是跟槽顶端面相对的另一面，所以存在基准不重合误差。这个误差值为两端面距离尺寸公差，即0.1mm。 而定位端面已经加工过了，其基准位置误差可以近似认为等于零。因此对于槽深的定位误差为： 2.槽中心线和大小头孔中心连线夹角成的误差槽中心线的工序基准是大小两头孔的中心连线，与定位基准一致。因此，不存在基准不重合误差。但是大小头孔与定位销之间存在着基准位置误差，这些误差也会影响到槽的加工，下面计算这误差。如下图4-2所示，画出了工件两大小孔中心连线与夹具上两定位销中心连线偏移情况。最大的偏移角为：图4-2 面与孔定位误差计算 （4-6） 由此，可以得到一面两孔的定位时转角定位误差的计算公式：（见机械制造工艺学公式（6-5）式中：、工件上与圆柱销和菱形销配合孔的最大直径； 、夹具上圆柱销和菱形销最小直径； 两孔中心距。将数据代入公式得： 3.槽中心平面过大孔轴线的误差由于工序基准为大头孔轴线，与定位基准重合，所以只计算基准位置误差。其为孔销配合的最大间隙，即： 4.夹具安装误差 在安装夹具或定位元件等时，会因人为的安装误差产生不平行，或者生产这些元件时出现的面与面产生的平行度误差。根据技术要求的第一条规定为不大于100：0.03，那么工件约115mm的尺寸内的误差值近似为0.03mm。 5.加工方法有关的误差对刀块的加工和人工对刀调节误差。机床工作台长久使用出现的倾斜等因素所引起的加工误差，铣刀加工时因震动出现的误差，可根据生产经验并参照经济加工精度进行确定，目前取0.1mm。6. 分度平面的对定误差采用分度装置时，由于定位销与定位孔之间属于间隙配合，它们之间存在的误差等于孔的销配合的最大间隙： 由于定位销的插入和伸出，会使定位销或多或少都有一些磨损，误差会越来越大，因此在加工一段时间后，根据磨损情况需要更换定位销。7