铣拨叉齿顶面铣床的夹具设计【优秀课程毕业设计论文】
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叉齿
铣床
夹具
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铣拨叉齿顶面铣床的夹具设计【优秀课程毕业设计论文】
【带任务书+开题报告+中期检查表+文献综述+外文翻译】【22页@正文10000字】【详情如下】【需要咨询购买全套设计请加QQ1459919609 】
中期表格.doc
任务书.doc
开题报告.doc
文献综述.doc
毕业论文外文资料翻译.doc
设计说明书.doc
诚信承诺书.doc
任务书
毕业设计（论文）题目铣拨叉齿顶面铣床的夹具设计
毕业设计（论文）主要内容和要求：
1.清楚被加工的零件材质, 性能及构造特点.
2.确定加工零件定位面和定位基准,拟定定位方案.
3.确定夹紧方案.
4.确定钻套尺寸及材质. 固定方法等.
5.夹具力学分析, 材质选择, 精度分析.
6.绘制夹具总装配图
7.绘制夹具零件图.
8.编写设计说明书.
毕业设计（论文）主要参考资料：
泰国华 [期刊论文] 《机床夹具现代设计方法》 —航空工业出版社 1996年
【2】丁同梅 周正武 《机械研究与应用》 —2008年第5期
【3】王启年 《机床夹具设计》 —哈尔滨工业大学出版社 1996年第3期
【4】张洪冰 《制造技术与机床》 —2004年第8期
【5】燕春南 刘自辉 《装备制造技术》 —2007年第4期—维普资讯网
【6】杨祖孝 陈营 《工具技术》 —2002年第6期—万方数据
【7】刘光明 朱新平 《现在制造工程》 —2004年第8期—万方数据
【8】方坤礼 蒋晓英 《制造业自动化》 —2009年第3期
毕业设计（论文）应完成的主要工作：
确定夹具最终方案。
2.详细计算设计。
3.用计算机绘制较完整的装配图及相关零件图。不少于3张0号图纸。
4.撰写设计说明书一篇，不少于6000字，论文格式按院方规定写作格式进行。
5.完成3000字英文文献翻译一份。（与课题相关的内容）
6.完成开题报告一份
7.完成文献综述一份
- 内容简介：
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中国地质 大学长城学院 2015 届毕业设计 1 中国地质大学长城学院 本 科 毕 业 设 计 题目 铣拨叉齿顶面铣床的夹具设计 系 别 工程技术系 专 业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 黄杰 学 号 05211526 指导教师 候宗涛 职 称 高工 2015 年 04 月 18 日 nts中国地质 大学长城学院 2015 届毕业设计 2 铣拨叉齿顶面铣床的夹具设 计 摘 要 夹具是非常复杂跟非常专业化程度非常 高的 工艺设备，夹具 设计 是 非常 依赖经验的设计， 目前 夹具 的 设计 全部 通过调整已 有 的类似 夹具 从而获得新夹具 的 设计。 此次 设计了一 款铣 拨叉 齿顶面的 专用 的 夹具。 此文详细说明 专用 的夹具地位跟 作用， 表明 了 为什么 拨叉 一定要精准 ， 讲述了夹具的重要作用还有设计夹具时所 注意的几点 。 并且对 零件 的 图纸进行 了 分析，根据生产 的需要，按照加工的要求，进行夹具 设计。 首先确定了夹具的 基本 形式和组成， 然后对 夹具定位和夹紧的情况 进行了分析 ，计算加工时工件的夹紧力与切削力的关系，判断初步的设计是否符合 要求。然后对夹具 的 尺寸 以及 公差进行 相应的 计算，根据 需求 选择标准 的 零件。最后进行误差分析。 因为 形成误差的因素很多， 所以要仔细的分析 ，这样才能确定本 次设计的夹具是否 可以 满足加 工 零件加工的要求。 通过实际应用表明，该夹具能 非常好 的完成 给定 任务， 具有 较好的实用性。 关键词： 加工 工序； 夹紧； 定位； 误差 。 nts中国地质 大学长城学院 2015 届毕业设计 3 ABSTRCT The fixture is one of the most complex process equipment and the highest degree of specialization, the fixture design is highly depended on the experience of design, through the design of fixture adjustment is generally have similar to obtain new fixture, rarely start from scratch. In this paper, the design of the fixture shift fork. In this paper, a detailed description of the status and role of the special fixture, to make clear the reasons of the fork must reach a certain precision, several aspects need to pay attention to the importance of clamp and fixture design. And the parts drawing are analyzed, according to the need of production, according to the processing requirements, design of fixture. First determine the form and composition of the fixture, followed by the analysis of fixture locating and clamping, clamping force and the calculation of the cutting force during machining, judge whether it meets the requirements of the preliminary design. Then, the fixture dimension with dimension and tolerance were calculated, according to the standard parts. Finally, error analysis. There are many factors in the formation of error, need to carefully separate, so as to ultimately determine the design of the fixture meets with parts processing requirements. The practical application shows that, the fixture can be very good to complete the task, have good practicability. Keywords: the cutting specifications； clamp,； the localization； error。 nts中国地质 大学长城学院 2015 届毕业设计 4 目 录 1 绪论 .5 1.1 夹具设计意义 .5 2 零 件分析 .5 2.1 零件的作用和装配关系 .5 3 工艺规程设计 .6 3.1 确定毛坯的制造形式 .7 3.2 定位基准的选择 .7 3.3 拨叉的定位基准 .8 3.4 制定工艺路线 .9 3.5 机械加工余量、工序尺寸和毛坯尺寸的确定 .9 3.6 确定切削用量及基本工时 . 10 4 夹具设计 . 13 4.1 机床夹具的组成 . 13 4.2 毛坯的定位元件 . 14 4.3 定位误差分析与计算 . 16 4.4 夹紧机构分析 与计算 . 17 4.5 夹具的设计 . 18 5 结论 . 20 参考文献 . 21 致谢 . 22 nts中国地质 大学长城学院 2015 届毕业设计 5 绪论 1.1 夹具 设计 意义 夹具设计是通过学完机械制造基础以后，进行生产实习之后的接下来的环节 。它要求同学们 通过本次设计能够灵活的运用所学的知识记性工艺结构的基本设计的能力 。学生通过机械制造技术基础设计，应在下述各方面得到锻炼： （ 1） 能熟练运用制造技术基础课程中的基础理论以及在生产实习中学到的实践知识，正确地解决一个零件在加工中的定位、夹紧以及 工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量。 （ 2） 提高结构设计能力。学生通过设计夹具（或量具）的训练，应当获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、经济合理而能保证加工质量的夹具的能力。 （ 3） 学会使用手册及图表资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称、出处，能够做到熟练运用。 2 零件分析 2.1 零件的作用和装配关系 拨叉是 本次设计 的 加工 零件。 在 车床 的 变速机构里，起到 换档 的作用 ，使主轴回运动 依照 工作者的 需要 进行 ， 从而 得到 需求 速度和扭矩的作用。零件上方直径 30mm孔跟 操作 机构相连，二下方直 径 55mm 半孔 就 用 在跟 控制齿轮所在的轴接触。通过上边的力拨动下边 的齿轮变速。两个 零件铸成 一体，加工时 再 分开。 如图 1-1图，材料是 QT40-17，毛坯是 精铸件，要在它 上钻 M8 螺纹底孔，因为 设计大批 生产时 钻夹具，所用 夹具必须控制六个自由度不能有过定位。下面我们先对其拨叉做一些剖析。 nts中国地质 大学长城学院 2015 届毕业设计 6 图 1-1 拨叉零件图 该零件圆柱长度方向尺寸 80mm 的两端面、内径尺寸 30H7mm 以及外径尺寸55mm均已加工好。 零件材料是 QT450-10，灰铸铁生产工艺不难 ，铸造性能 很好，就是塑性不好 、脆性 很 高，不 合适 磨削，为此以下是拨叉需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求 。 需要加工的表面： 1.小孔的上端面、大孔的上下端面； 2.小头孔 30mm 孔； 3.大头半圆孔 47.5mm； 位置要求： 小头孔上端面跟小头孔中心线的垂直度误差是 0.05mm、大孔上下端面跟小头孔中心线的垂直度误差是 0.07mm。 综上所述 ，能 对 拨叉底面 进行 粗加工 ，再 用专门 夹具 进行 粗基准 加工， 而且还要确保位置 精确度 。接着 依据各种加工方式的经济精 确度和 机床所可以 达到的位置精度，并且这个拨叉零件没 非常 复杂的加工曲面， 因此 依据 上述技术 的 需求采取通常 的 加工工艺 就能 保证。 3 工艺规程设计 nts中国地质 大学长城学院 2015 届毕业设计 7 3.1 确定毛坯的制造形式 零件材料为 QT450-10。因为零件在机床运行过程中不会受到太大的冲击 ，零件 的 结构 也较 简单，生产类型为大批生产， 因为 选 用 铸件毛坯。选取 铸件尺寸公差等级 是 CT9级， 这个拨叉零件的生产是 每年 4000件 ， 质量 每个 1.0Kg， 因 此 该拨叉生产类型是大 量 生产，初步工艺安排 ：加工时 工序划分 的阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采取专门 工装。 3.2 定位基准的选择 定位基准的 选取 作为 工艺规程设计 时最主要 的 工作。基面选取 的 正确跟 适当 ，可 确保 加工的质量 ， 使 生产效率得到 增强。要不 ，加工工艺 的 时可能 出现很多问题 ， 更会 造成大批 的 损失 ，使生产无法 继续 正常 的 进行。 （ 1） 粗基准的选择：定位粗基准 是用零件的地面为主，用 两个小头孔 的 外圆表面 作 为辅助 的 粗基准。这样 有五个自由度和 一个 垂直的 机械加紧，就可以完全定位 了 。 （ 2） 精基准的选择：想 使 零件的 加工精度跟装夹精准便捷，根据 “基准重合”跟 “基准统一” 原则，定 精基准 是以粗加工后的底面为 首的 ， 两个小头孔内圆柱表面 是 辅助的定位精基准。 要是 设计基准跟 工序 基准不重合 ， 此时尺寸换算， 以后还要专门计算，此处 不能 有 重复。 因此 ，工件 在安装 的 时 候首要 紧靠机床工作台或夹具上 这 6个支承点，它的6个自由度及全部 受 限制，工件及 可得到 全部 确定 位置。 工件 在 定位 时 ，用分布 合适的 6个支承点跟工件定位基准相接触来限制工件的 6个自由度，使工件的位置完全确定，称作 “六点定则”。 6 点定则作为 工件定位基本定则，用在 现实 生产时，起 到 支承作用 的是 规定形状的几何体，这 用来规定 工件自由度的几何体 是定位元件。如图 2-1所示。 图 2-1 物体在空间具有六个自由度 2.完全定位、不完全定位跟 欠定位 比如 在一个长轴上 边 铣一个两头不 相通的键槽，加工要求除了键槽本身的宽、nts中国地质 大学长城学院 2015 届毕业设计 8 深和长之 外，还 应确保槽距轴端的尺寸和 槽对外圆轴线的对 称度。 这时候 绕工件轴线转动的自由度就不必控制而只 控制五个自由度就行了。工件中 六个自由度没有全部 的 受限 现象称为不完全定位。 当 满足加工 时 ，采用不完全定位是 可以的 。但 依据 加工条件 应当 控制的自由度而没有被限是不 可以 的，它必然不可以 保证加工条件 ， 此现象称作 欠定位。 3.过定位现象 工件 某个自由度重复 受限 的情况 是 过定位。 通常 时候 下 应该 尽可能 的 避免过定位 这种现象 。 但 在某种情况下，过定位的情况不但允许，还是必要的。这时应该采用合适的手段使定位基准之间跟定位元件 间的位置精度 得到提高 ，以免产生干涉。 使它的中心 可以和 顶尖的中心一样。定位基准 选择。粗基准：没有加工 毛坯表面。精基准：已加工 表面。考虑因素： 加工面跟不加工面。加工面跟 待加工面。加工面 定位基准之间的位置关系及夹具结构、定位装夹等要求。粗基准的选择：余量均匀原则 ， 重要表面；要求高的孔；导轨表面。 （ 使用一次原则：某一自由度只可以实际 用一次， 使用但不用来限制自由度不计算 。 基准重合原则： 定位 的 基准与设计 的 基准重合 夫人 定位尺寸： 设计的基准跟 定位 的 基准之间的尺寸基准不重合误差大小 及 定位尺寸公差 。粗、精准 选用 要点：精基准 应当 考虑要点是怎样 减小 误差，使 定位 的 精 确 度 更准确 ；粗基准 的考虑要点就是加工面有足够的余量，加工面跟不加工面的大小 ，位置 的准确度，提供精基准。粗、精基准选择的每条原则，从不同角度提出的要求，在实际中经常会冲突，一定要结合实际的 生产条件进行 分析，抓住主要问题，灵活选取 这些原则。 3.3 拨叉的定 位基准 依据此次工序 加工 需要 ，工件 要求 限制六个自由度 进行定位 ， 及 全定位。因此以圆柱端面跟 圆柱内孔 还有 拔叉侧坂定位，其中圆柱端面 应控制 3 个自由度，圆柱内孔 应控制 2 个自由度，拔叉侧面控制 1 个自由度，具体定位如图 2-2 所示。 图 2-2 工件定位基准的选择 nts中国地质 大学长城学院 2015 届毕业设计 9 3.4 制定工艺路 线 制定工艺路线的出发点，应该 是使零件的几何 形状 、尺寸 精确度还有位置的精确度 等技术要求 才可以 得到合理的保证。当 生产纲领 决定 大量 生产 时 ，可 采取万能性机床配 上专门 的夹具， 并且 尽可能 提高工序 生产效率 。处此之外，还 必须尽可能的降低成本。 1.工艺路线方案一 工序 粗铣 47.5mm 孔的两头的端面。 工序 精铣 47.5mm 孔的两头的端面。 工序 粗镗、半精镗、精镗 47.5mm 孔至图样尺寸。 工序 钻、扩、铰两端 30mm 孔至图样尺寸。 工序 铣断保证图样尺寸。 工序 去毛刺，检查。 2.工艺路线方案二 工序 粗铣 47.5mm 孔的两头的端面。 工序 钻、铰两端 30mm 孔之图样尺寸。 工序 粗铣中间孔上端面至 55mm。 工序 粗镗、半精镗、精镗 47.5mm 孔至图样尺寸。 工序 铣断保证图样尺寸 工序 去毛刺，检查。 3. 工艺方案的比较与分析 综上所述 的 2 个工艺 方案特征 ：方案一是 首先 加工完跟 直径为 30mm 的孔有垂直度要求的面再加工孔。而方案二 就不一样 ， 首先 加工 直径 为 30mm 的孔，其次以孔的中心轴线来定位加工完个人个人跟 有垂直度 需求 的三个面。方案一 装夹的 次数 较 少 ，但 是在加工直径为 30mm 时 最多 也 只能 确保 一个 定位面与之的垂直度要求 。 其余 两个面 较难确保 。所以，这个方案有很大的不到位。方案二在加工三个面时全用直径为 30mm 孔的中心轴线来定位这样很容易就可以保证其与三个面 的位置度要求。这样 就 体现了基准重合原则。其余 的工序尤为 平时 容易 不需再讨论 。这样一比较最 后 的工艺方案为： 工序 粗铣 47.5mm 孔的两头的端面。 工序 钻、铰两端 30mm 孔之图样尺寸。 工序 粗铣中间孔上端面至 55mm。 工序 粗镗、半精镗、精镗 47.5mm 孔至图样尺寸。 工序 铣断保证图样尺寸 工序 去毛刺，检查。 3.5 机械加工余量、工序尺寸和 毛坯尺寸的确定 “拨叉”零件 的 材料为 QT450-10，毛坯重量 大约是 1.6 ,生产类型是 大批nts中国地质 大学长城学院 2015 届毕业设计 10 量 生产， 应采取 砂型铸造毛坯。 1.外圆表面（ 47.5mm） 它 铸造精度是 CT9。还需铣断，故对 47.5mm 的中心轴线 尺寸偏差为 115.5的范围内。 2. 两小孔 30mm 因毛坯是 实心，两内孔精 确 度 需求在 IT7 到 IT8，参考 切屑加工简明实用手册表 8-21 决定 工序尺寸跟 余量： 钻孔： 29.8mm 2Z=29.8mm 铰孔： 30mm 2Z=0.2mm 3.中间孔（ 47.5mm） 中间 的 孔尺寸 很大 用铸造，查询 机械制造工艺设计手册表 1-13 得：孔的铸造毛坯是在 47.5 孔的基础上铣削加工 可得 ，他的 轴向尺寸上下表面 的 距离是30mm， 因为对轴向 尺寸要求 并 不高，直接铸造 及可 。 参照切屑加工简明实用手册表 8-95 确定 47.5mm 工序尺寸及余量： 粗 镗： 43mm 2Z=4mm 半精镗： 47mm 精 镗： 47.5mm 3.6 确定切削用量及基本工时 工序 粗铣 47.5mm 孔的两头的端面。 1. 加工条件 工件材料： QT450-10，硬度 190 260HBS， b =0.16Gpa，铸造。 加工要求：粗铣 的 两头端面至 81mm、粗铣 的 大孔端面至 30mm。 机床： X52K 立式铣床参数。 刀具：涂层硬质合金盘铣刀 45mm，选取 刀具前角 o 5后角 o 8，副后角 o=8，刀齿斜角 s= 10,主刃 Kr=60,过渡刃 Kr=30,副刃 Kr=5过渡刃宽 b=1mm。 2.计算切削用量 1）铣削深度 ap=2mm 2）计算切削速度 按简明手册 V c=vpvvevzvpm vov KZuayfXaTqdC 算得 Vc 98mm/s， n=439r/min,Vf=490mm/s 据 X52K 立式铣床参数，选择 nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度 V c=3.1480475/1000=1.06m/s,实际进给量为 f zc=V fc/ncz=475/(30010)=0.16mm/z。 3)校验机床功率 查询 简明手册 Pcc=1.5kw,又因 机床 的 功率是 PcmPcc。故 校验合格。 nts中国地质 大学长城学院 2015 届毕业设计 11 最 终 确 定 ap=2mm ， nc=475r/min,Vfc=475mm/s ， V c=1.06m/s ， f z=0.15mm/z。 4）计算基本工时 tm L/ Vf=9.4s。 工序 钻、铰两端 30mm 孔之图样尺寸。 1. 加工条件 工件材料： QT450-10，硬度 190 260HBS， b =0.16Gpa，铸造。 加工要求：钻孔到 29.8mm，精铰到 30mm，确保 孔壁 的 粗糙度 为Ra=1.6m。 机床： Z512 台式钻床。 刀具： YG8 硬质合金麻花钻 21.8mm，钻头采用双头刃磨法，后角 o 12、二重刃长度 b =2.5mm、横刀长 b=1.5mm、宽 l=3mm、棱带长度 mml 5.11 、1202 100 、 30 。 YG8 硬质合金铰刀 30mm。 2.计算切削用量 1）查切削用量简明手册 rmmf /1.1 。 按钻头强度选择 rmmf /75.1 按机床强度选择 rmmf /53.0 ， 最终决定选择机床已有的进给量 rmmf /1.1 。 2）钻头磨钝标准及寿命 后刀面最大磨损限度（查简明手册）为 0.5 . mm，寿命 min60T 3）切削速度 查切削用量简明手册 rmmvc /12修正系数 0.1TVK0.1MVK0.1tvK 0.1Kxv 0.11 vK 10apvK 故 rmmvc /12 。 m in/46510000rd vn s 查简明手册机床实际转速为 min/460 rnc 。 故实际的切削速度 smndv sc /52.01 0 0 00 。 3. 计算基本工时 snfLt m 745.12 7 2 1030 因为所有工步所用工时较短 ， 故使 切削用量 一样 ，以 缩短 辅助 的 时间。 钻和 精铰的切削用量如下： 钻孔： min/460 rn rmmf /1.1 smvc /52.0mmd 8.210 。 精铰： min/850 rn rmmf /1 smvc /98.0mmd 220 。 工序 粗铣中间孔上端面至 55mm。 1. 加工条件 工件材料： QT450-10，硬度 190 260HBS， b =0.16Gpa，铸造。 加工要求：粗铣中间孔上端面到 55mm 确保 端面粗糙度 为 Ra=3.2 m， 确保nts中国地质 大学长城学院 2015 届毕业设计 12 孔壁粗糙度 为 Ra=6.3 m。 机床： X63卧式铣床。 刀具：涂层硬质合金盘铣刀 45mm，选择刀具 的 前角 o 5 后角 o8 ，副后角 o =8 ，刀齿斜角 s= 10 ,主刃 Kr=60 ,过渡刃 Kr =30 ,副刃 Kr =5 过渡刃宽 b =1mm。 2.计算切削用量 1）铣削深度 因切削量 很小，所以可 选择 ap=4mm，一次走刀就 可完成。 2）计算切削速度 按简明手册 V c=vpvvevzvpmvov KZuayfXaT qdC算得 Vc 98mm/s， n=780r/min,Vf=490mm/s 据 X52K 立式铣床参数，选择 nc=750r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度 V c=3.14 80 750/1000=1.78m/s,实际进给量为 f zc=V fc/ncz=750/(300 10)=0.25mm/z。 3)校验机床功率 经 查简明手册 Pcc=2kw,又因 机床 功率是 PcmPcc。 故检验 合格。 最终确定 ap=1mm， nc=750r/min,Vfc=475mm/s， V c=1.78m/s， f z=0.15mm/z。 4）计算基本工时 粗铣中间孔上端面至 55 mm， tm1=L/ Vf=13s 粗铣中间孔下端面至 30mm， tm2=L/ Vf=13s 精铣小孔上端面至 55mm， tm3=L/ Vf=8s 工序 粗镗、半精镗、精镗 47.5mm孔至图样尺寸。 1. 加工条件 工件材料： QT450-10，硬度 190 260HBS， b =0.16Gpa，铸造。 加工要 求：粗镗中 间的孔到 25mm、半精镗中间 的孔到 28.5mm、精镗中间的孔到 30mm。 机床： T616卧式镗床。 刀具： YG8硬质合金镗刀。 2.计算切削用量 单边余量 ,3mmZ 分三 次切除，则 第一次 mmap 2。根据简明手册4.2-20查得，取 rmmf /1 。根据简明手册 4.2-21 查得，取 ： min/245 rn 。 3.计算切削基本工时： sfLtmm 3052.02 0 0 1212 同理，当第二次 mmap 6.0，第三次 mmap 4.0时，进给量 rmmf /3.0 和rmmf /12.0 ，机床主轴转速都取 64r/min， 切削基本工时 分别为 100s和 80s。 工序 铣断保证图样尺寸 nts中国地质 大学长城学院 2015 届毕业设计 13 1. 加工条件 工件材料： QT450-10，硬度 190 260HBS， b =0.16Gpa，铸造。 加工要求：铣断后保证两边对称相等。 刀具： YG硬质合金圆盘铣刀，厚度为 4mm。 机床：组合机床。 2.计算切削用量 查切削手册，选择进给量为： rmmf /3.0 ,切削速度为： smv /1 ，则： m in/1 0 073 11 0 0 01 0 0 0 rd vnws 根据简明手册表 4.2-39，取 min/100 rn w ，故实际切削速度为： smndv ww /11 0 0 0 1 0 0731 0 0 0 查切削手册表 4.2-40，刚好有 m in/400 mmfm 。 计算切削基本工时： sfyltmm 1 2 64 0 0 3072 工序 去毛刺，检查。 4 夹具设计 4.1 机床夹具的组成 夹具的基本组成有以下几个部分： 1.位元件 和 定位装置：用在 判定工件在夹具 的 位置是否 正确。 2.紧元件和 夹紧装置：用在 夹紧件 中 ， 以 确保工件定位后的位置 加工 的 过程时 不 发生 变 话 。 3.向或对刀元件：用在 决定 夹具和刀具的相对位置。如钻夹具中 钻套等。 4.具体：用于将各种元件、装置安装。 5.其他 元件和 装置： 钻具作为生产上应用的非常 广泛的机床夹具，型式 很多 ，这是 因 被加工孔的位置对在 定位基准 说， 是 很 分散的而且几何关系 变化 的 很多所导致的，其夹具设计的 重要特点跟 要求有：正确选择钻具的结构型式 被加工足够孔的数目、精度需求还有工件生产批量大小所规定 的。 钻具 首要作用是使工件所加工表面的轴线在机床主轴的轴线 上， 并且保证 刀具的旋转对工件 定位基准有正确的相互位置。 nts中国地质 大学长城学院 2015 届毕业设计 14 总体来说，钻具 结构 的 刚度 很不错 ， 所加工孔的位置精确度很高 。在 钻具 工序 过程中，刀具 轴线基本都和 机床工作台 是 相垂直，因此钻具上有垂直跟 钻套轴线的底平面，使钻有稳定地放置在机床的工作台，以确保 所 加工孔的正确方向并承受轴向切削力。要注意装卸工件方便，安装无误，便于排屑与冷却刀具 。 （ 1） 该切屑可以靠它 的重量或靠它运动是所具有 离心力无 妨碍的 离开钻具。 （ 2） 有 能 在钻具本 壁上开窗口或 通槽 以便 切屑的通过和排除。 （ 3） 切屑通过的地方要平整，光洁度一般为 65 。 （ 4） 免有切屑不易通过的内部棱角和凸台等。 （ 5） 定位面跟安装面要求比 周围的平面 稍高，这样，周围就算 有切屑 出现 ，也不 会导致工件定位跟 安装 受影响 。 （ 6） 定位面与 安装面的面积 不应过大，只要可以稳定地维持 工件跟 夹具 就行 。 （ 7） 配合表面的根部转接处，应开有空刀槽，这样 就可密合也可方便清除垃圾 。 夹紧装置的安排应该合理，使钻模或定位销不因弯曲力矩所 影响加工 精 确 度 定位方法跟定位元件的使用，包含定位元件的结构、形状、尺寸和 布置形式等， 取决 于工件的加工需求 ，工件 的定位基准跟外力 作用情况 因素。 1、工件以平面定位 所以 可依据光洁度所 断定表面好 坏。光洁度 等级不一样，平面 好坏也可 有不同，但相差较 小，对于定位方法和定位件的设计 不 能 引起原则性 差别。 本文 设计的钻夹具的定位 的 基准以拨叉零件的圆柱孔端面为第一定位基准，受限 工件的 3 个自由度，即工件以平面定位，并且此端面是已 机械加工过的。 工件用早已机械加工 平面定位工 件在经机械加工后，基准平面 的 误差 比较 小。能直接用在平面定位。但为使定位的稳定性跟 定位精 确 度 得到加强，对刚度非常好，而基准面的光洁度 并且 平面度不是很高。轮廓的尺寸很大的工件，应叫定位平面中间位置挖 低一点 。 基准面轮廓尺寸大于定位平面 轮廓尺寸 。要不经较长时间 的磨损 后定位 的平面上就会出现磨损，以后定位会因此导致倾斜 。 4.2 毛坯的定位元件 1.拔叉定位及其元件 定位件会有多种选择，如：夹具 本体、固定 的 支承销、固定 的支承板、可以调节的 支承还有 自位支承等。 此钻夹具选择 固定支承板 作 为平面定位 的元件， 如图 4-1 所示。 nts中国地质 大学长城学院 2015 届毕业设计 15 图 4-1 定位元件 支承板常可用于装以铸铁制造的或其于 不耐 磨损的夹具体。支承板可用 2 个或 3 个螺钉 在本体上 固定 。这种支承板的缺点是螺钉头处的凹坑容易 集中很小 的屑，清理不方便 。支承板尽量做成细短 ，同时刚度 较强 ，使淬火时不至翘曲。 支承板 可用于 精基准定位，它分为 A、 B两 种类型，如图 4-2所示。 A型 B型 图 4-2 定位支承板 A 型用在侧面跟 顶面 定位， B 型为带斜拉槽形式，通常用在底面定位。支承板用紧定螺钉紧固于 夹具体上。如果受力过大 或支 承板有移动趋势时，应当 增强圆锥销或将支承板嵌入夹具体槽中。采取 2 个以上支承板定位时，装配后应磨平工作表面，以保证等高性。 本设计的支承板用于侧面定位，故选择 A 型。 工件以圆柱孔定位 ，夹具上通常 用的定位元件是心轴跟 定位销。 定位销的结构类型根据 实施应用的不同有不 同的形式，此设计中采取 的定位销的结构形式如图 4-3 所示。 nts中国地质 大学长城学院 2015 届毕业设计 16 图 4-3 定位销结构 4.3 定位误差分析与计算 在 机械加工 的 过程中， 出现 加工误差的 原因有 很多。 在此之中， 有 一个原因是 与机床夹具 相关的 。 当 工件在夹具中定位 的 时 候 ， 每个 工件所占据的位置 是不同的 。由 于工件在夹具中定位不准确所引起的加工误差，称为定位误差，用 D 表示。 1.定位误差产生的原因 1）基准不重合误差 由于工序基准与定位基准不重合而引起的工序基准相对于定位基准在加工尺寸方向上的最大位置变动量，称为基准不重 合误差，用 B 表示。 222 m inm a x dB Tdd =式中 dT 工件外圆的直径公差。 2）基准位移误差 由于定位副的制造公差以及最小配合间隙的影响，会引起定位基准在加工尺寸方向上有位置变动，其最大位置变动量称为基准位移误差，用 Y 表示。 1221 OOOOOOY = 222 0m a x0m i nm i n0m a x dDTTdDdD += 式中 DT 工件内孔的直径公差； 0dT 定位心轴的直径公差。 3）定位误差的计算 定位 误差是工件加工误差的一部分，在分析定位方案时，根据工厂生产实际经验，定位误差应控制在工件对应误差的 1/31/5 以内。 按合成法计算定位误差 D 时，先分别算出基准不重合误差 B 和基准位移误nts中国地质 大学长城学院 2015 届毕业设计 17 差 Y ，然后将两者组合而得。当 0Y 、 0 =B 时 D = Y 。当 0 =Y 、 0B 时，D = B 。当 0 Y 、 0B 时，如果工序基准不在定位基准面上，则 D = Y + B ；如果工序基准在定位基准面上，则 D = Y B ，当由于基准位移和基准不重合分别引起加工尺寸作相同方向变化（即同时增大或同时减小）时，取“ +”号，而当 引起加工尺寸作相反方向变化时，取“ -”号。 根据定位误差产生的原因的，可得加工尺寸的定位误差为： 222 0 ddDBYD TTT +=+= 根据以上对定位误差 分析、公式 3-1、 3-2、 3-3 以及夹具 定位元件的尺寸精度，计算本次设计夹具设计的定位误差如下： 定位销与工件的配合公差为： mmhH6724由公式 1 计算定位基准不重合误差为 B =0 由公式 2 计算定位基准位移误差为 Y 222 0m a x0m i nm i n0m a x dD TTdDdD += = )(017.02 013.0021.0 mm=+由公式 3-3 得工件安装定位误差为 )(017.00017.0 mmBYD =+=+= 故 本 设计的夹具通过计算得到工件的定位安装误差是 ： =D 0.017mm 4.4 夹紧机构分析与计算 工件在夹具中 除了定位之外，因加工过程中 会受 切削力、离心力、惯性力和重 力等外力作用，为 阻止 工件因此发生运动而破坏定位时获得的正确位置，工件在夹具中 所需 夹紧。夹紧的基本要求 : 决定 夹紧力 就是决定 夹紧力的方向、大 小跟 作用点。它 必须 要 综合 工件 结构特点跟 加工需求 、定位元件的 结构跟 布置方式、切削条件还有 切削力大小等具体情况来进行。 1.夹紧力方向的确定 1）夹紧力 方向 是有助 工件 定位，而 不是破坏定位。因此常常规定 主夹紧力应该 垂直指向第一定位基准面。 2）夹紧力 方向 尽量跟 工件刚度大 方向一 样 ，以缩小 工件 形变 。 3）夹紧力 方向 尽量 与切削力、工件 的 重力方向 一样 ，以缩小 所需 夹紧力。 依照上边 夹紧力方向的基本原则，并 综合此 设计的夹具的实际情况做出如下nts中国地质 大学长城学院 2015 届毕业设计 18 分析： 由图 可见 ， 左端面是 工件 定位面，并 以左圆住端面为第一定位基准面来限制三个自由度， 依据 夹紧力方向应指向第 1定位基准的原 则能决定 本夹具的夹紧力方向跟工件圆柱轴线方向相同 ，并且工件在圆柱径向方向上 刚度明显比在轴线方向上的刚度小， 依据夹紧离的方向应可能跟工件刚度大的方向一样 ，以缩小 工件发生形变 的基本原则。 2.夹紧力作用点的选择 夹紧力作用点需 正对于支承元件所形成的稳定受力区域内，以 确保工件已得到的位置不发生变化 。夹紧力的作用点和支承点应 可能接近 切削部位，以提高工件切削部位 刚度和抗振性，夹紧力作用 。 因此夹紧力作用点是 工件圆柱右端面。 3.夹紧力大小的计算 KFFJ = 式中 ： K 安全系数，一般取 1.52.5； F 由静力平衡计算的出的理论夹紧力，单位为 N。 根据实际分析出夹紧力 )ta n( += QRPLT 式中 T 加在楔槽式夹紧机构上的夹紧转矩（ N/m）； L 手柄上力的作用点到回转轴间的距离（ m）； P 加在手柄上的外力（ N）； Q 夹紧力（ N）； R 螺旋槽的作用半径（ m）； 螺旋槽升角； 螺旋槽与定位销之间的摩 擦角。 夹紧力可以由上式得出 )tan( += R PLQ（ N） 这个夹紧力是 理论 上的夹紧力，应 乘 安全系数所以 得 出 夹紧机构的事实 夹紧力是 )t an (2 += R PLKQF J（ N） 为了 加强生产率，确保生产 的 质量，减小劳动强度，需设计专门的 夹具。并设计铣拨叉齿顶面铣床夹具。 4.5 夹具的设计 因为 是第一道工序，只可 以 以底面作 粗基准。 又 因 底面是粗基准， 故 采取 了nts中国地质 大学长城学院 2015 届毕业设计 19 4个球头支撑钉。 2切削力及夹紧力计算 1） .切削力 FVFzFwqueyzXpFndzafaCF0 查表得其中： 修正系数 0.1vk30FC 83.0Fq 0.1FX 65.0Fy 83.
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