调速杠杆（135调速器）加工艺及铣宽50两端面夹具设计【带三维爆炸图】
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调速杠杆设计说明书.doc
调速杠杆（135调速器）（1-铣宽50两端面）夹具设计说明书.doc
调速杠杆工艺过程卡与工序卡.doc
UG三维图
圆柱销.DWG
夹具体.dwg
对刀块.dwg
工艺过程卡片.doc
毛坯图.dwg
说明书.doc
铣宽50夹具装配图.dwg
零件图.dwg
目 录
第1章 绪 论 5
1.1 夹具设计目的与意义 5
1.2 专用夹具设计的国内外现状 6
1.2.1 国内专用技术应用及现状 6
1.2.2 专用工艺在国外的发展状况 7
1.3 专用夹具设计的发展趋势 7
第2章 专用夹具的设计 10
2.1 铣床专用夹具的主要类型 10
2.2 铣床专用夹具的设计要点 10
2.3 夹紧装置 11
2.4 专用夹具的基准选择 11
2.5 机床夹具的概述 11
2.5.1 机床夹具的种类 12
2.5.2 机床夹具的组成 12
2.6 铣床夹具的分类 12
2.7 铣削专用夹具的设计要点 12
2.8 铣床夹具的安装 13
2.9 工件的定位与误差分析 13
2.9.1 工件定位的基本原理 13
2.9.2 定位方法与定位元件 14
2.9.3 工件的误差分析 15
2.9.4 定位误差产生的原因 15
2.10 夹紧装置 16
2.10.1夹紧装置的组成 16
2.10.2 对夹紧装置的基本要求 16
2.10.3 夹紧力的确定 16
2.10.4 夹紧力大小计算 17
第3章 专用夹具具体设计过程 18
3.1 研究原始质料 18
3.3 切削力及夹紧力的计算 20
3.4 误差分析与计算 21
3. 5 定向键与对刀装置设计 22
3.6 确定夹具体结构和总体结构 24
3.7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φ12mm的孔有粗糙度的要求高，加工有困难。
- 内容简介：
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课程设计论文论文题目：设计“调速杠杆”零件的机械加工工艺规程及铣 50mm宽的夹具工艺装备班 级： 专 业： 学生姓名： 指导教师： 日 期: 目录一、零件的工艺分析及生产类型的确定1二、选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图3三、选择加工方法，制定工艺路线6四、工序设计8五、确定切削用量及基本时间12六 夹具设计 25七、总结26八、参考文献26序言机械制造技术基础课程设计是在学完了机械制造技术基础和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的又一个实践性教学环节。这次设计使我们能综和运用机械制造技术基础中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立的分析和解决了零件机械制造工艺问题，设计了机床专用夹具这一典型的工艺装备，提高了结构设计能力，为今后的毕业设计及未来从事的工作打下了良好的基础。由于能力所限，经验不足，设计中还有很多不足之处，希望各位老师多加指教。一 零件的工艺分析及生产类型确定1. 零件的作用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=4000 1 （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。二 选择毛坯及热处理、确定毛坯尺寸、设计毛坯图1. 选择毛坯该零件的材料为 30 钢，考虑到零件的强度要求较高、形状比较简单，因此应该采用锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。由于零件年产量为 4444 件，属批量生产，而且零件的轮廓尺寸不大，故可采用模锻成型。这从提高生产率，保证加工精度上考虑，也是应该的。2.确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差参见机械制造技术基础课程设计指南 （崇凯 主编，李楠 副主编 2010 版）第五章第一节，钢质模锻件的公差及机械加工余量按 GB/T 12362-2003 确定。要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量，应先确定如下各项因素。锻件公差等级 由该零件的功用和技术要求，确定其锻件公差等级为普通级。 1锻件质量 根据零件成品质量 ，估算为 。 2 fmKg25.0Kgmf39.0锻件形状复杂系数 3 SNfS/该锻件为非圆形锻件，长 ，宽 ，假设最大厚度 ，则由公式m5.182953（5-5） KglbhpmN 1.0.74295.186/30/fS由于 0.204 介于 0.16 和 0.32 之间，故该零件的形状复杂系数 属于 级。S3锻件材质系数 由于该零件材料为 30 钢，是碳的质量分数小于 的碳素 4 M%65.0钢，故该锻件的材质系数属于 级1零件的表面粗糙度 由于该零件图可知，该零件各加工表面为 。 5 mRa.13.确定机械加工余量根据锻件质量、零件表面粗糙度、形状复杂系数查表 5-9，由此查得单边余量在厚度方向为 1.52.0mm,水平方向亦为 1.52.0mm，即锻件的各个加工余量均为1.52.0mm。4.确定毛坯尺寸上面查得的加工余量适用于机械加工表面粗糙度 。mRa6.1分析本零件，各加工表面的粗糙度为 ，因此各加工表面的毛坯尺寸a.只需将零件的尺寸加上所查得的余量值即可。孔 、 、 、 由于孔较小，85.2不锻出，均由加工得到。综上所述，确定毛坯尺寸见表 1-1表 1-1 调速杠杆毛坯（锻件）尺寸零件尺寸 单面加工余量 缎件尺寸05.921318.43 545.确定毛坯尺寸公差毛坯尺寸公差根据锻件质量、材质系数、形状复杂系数从表 5-7 中查得。本零件毛坯尺寸允许偏差见表 1-2。表 1-2 调速杠杆毛坯（锻件）尺寸允许偏差锻件尺寸 偏差 根据139.03544.1019.03表 5-76.设计毛坯图确定圆角半径 锻件的外圆角半径按表格 5-12 确定。本锻件的各个部分 为1,故 1 Ht/均按表中第一行中的数值。为简化起见，本锻件圆角取相同数值，结果为 2R考虑到加工余量只有 2，故取 以保证各表面的加工余量。1R确定模锻斜度 本锻件 由于上下模膛相等，根据计算，查表 5-11，外模斜度 2，考虑到零件的结构较小，加工余量等取5 3确定分模位置 由于毛坯是杠类零件，应采取沿杠长方向分模，这样可以使材料利 3用率得到提高。为了便于起模及便于发现模锻过程中的错移，选择沿杠长方向上下对称面为分模面，分模线为不对称弯曲线，属于不对称弯曲分模范线。确定毛坯的热处理方式 钢质杠杆毛坯经缎造后应安排正火，以消除残余的锻造应 4力，并使不均匀的金相组织通过重新结晶而得到细化、均匀的组织，从而改善加工性。图 1-2 为毛坯图三选择加工方法，制定工艺路线1.定位基准的选择本零件是带孔的杠杆，孔 是其设计基准（亦是装配基准和测量基准） ，为避免12由于基准不重合而产生的误差，应选孔为定位基准，即遵循“基准重合”的原则。具体而言，即选 孔作为精基准，及杠杆一端面作为精基准。712H分析零件可知，孔 作为精基准应先加工，应选外圆及一端面作为粗基准。2.零件表面加工方法的选择本零件的加工面有端面、内孔杠杆两侧面等，材料为 30 钢。以公差等级和表面粗糙度要求，参考本指南有关资料，其加工方法选择如下。两端面，公差等级为 IT12，表面粗糙度为 根据表 5-16 选择粗车即可。 1 24mRa5.12内孔 公差等级为 IT7 表面粗糙度为 ，孔径1520mm 根据 2 018.7Ha.3表 5-15 选择 钻-粗铰-精铰。内孔 未标注公差尺寸，根据 GB1800-79 规定其公差等级为 IT14，表面粗糙度 3 5.为 根据表 5-15 选择 粗镗即可。mRa2杠杆两侧面表面粗糙度 ，尺寸为 ，公差等级为 IT9 级，根据表 5-16 4 mRa5.1205.9选择 粗铣-精铣。20 槽和凸块 表面粗糙度为 根据表 5-6 选择 粗铣即可。 5 a、 内孔，公差等级 IT9，表面粗糙度 查表 5-30 得其平行度和 6 9H8 mRa3.6垂直度公差等级为 IT1011，根据表 5-15 和表 5-24 选择 钻-铰即可。3.制定工艺路线按照先加工基准面再以先粗后精的原则，该零件的加工可以按下述工艺路线进行。工序：以 处外圆及右端面定位粗车左端面、倒角；24再以左面为基准加工右端面、倒角。工序：以外圆为基准钻-粗铰-精铰 孔，粗镗 孔、倒角。018.72H5.12工序：以杠杆左表面为基准粗铣-精铣长杆右表面，再以右表面为基准粗铣-精铣左表面（互为基准） 。工序：以杠杆左表面和 轴线为基准钻 -铰 、 内孔、倒018.72H96H8角。工序：以外圆及左端面为基准粗铣槽 20、粗铣凸台表面。工序：钳工去毛刺。工序：终检。四工序设计1选择加工设备与工艺装备（1）选择机床 根据不同的工序选择机床。工序是粗车。工序工步不多，成批生产不要求很高的生产率，故选用卧式车床就 1能满足要求。本零件外圆长度精度要求不高，选用最常用的 CA6140 型卧式车床（表5-55） 。工序是钻-粗铰-精铰、粗镗、倒角，为了加工方便，结合零件外形，选择 CA6140 2型卧式车床。工序铣侧面。从加工的要求及尺寸的大小考虑，选择 X51 型立式铣床较合适（表 35-71） 。工序钻孔。从加工要求来看，选择 Z550 型立式钻床比较合适（表 5-64） 。 4工序铣槽和凸台。根据加工要求和尺寸，选择 X51 型立式铣床。 （表 5-71） 5（2）选择夹具本零件除钻-铰 、 内孔以及杠杆左右表面需要专用夹具外，其他各工序使96H8用通用夹具即可。车床使用三角自定心卡盘。（3）选择刀具 根据不同的工序选择刀具。车床一般选择硬质合金车刀和镗刀。加工钢制零件采用 YT 类硬质合金，粗加工选择 1YT5。钻刀选择相应大小的钻刀即可。 2铣刀选择镶齿盘铣刀即可（表 2-17） 。 3（4）选择量具 本零件属成批生产，一般情况下尽量采用通用量具。根据零件表面的精度要求、尺寸和形状的特点，参考本书有关资料，选择如下。厚度采用测量读数值为 0.01mm 的千分尺、槽和凸块的测量采用读数值为 0.02 的游标卡尺进行测量。孔径采用 530mm 的内径千分尺即可（机械制造技术基础课程设计 主编 尹成湖 P161 表 4.46） 。2.确定工序尺寸（1）确定 圆长度尺寸 24零件尺寸 ，锻件尺寸 ，018.354.105（2）确定孔的尺寸工序：钻,扩,粗铰，精铰， 12 孔工序间 工序间工序名称工序间余量 m/经济精度 /表面粗糙度 mRa/工序间尺寸 /尺寸、公差 m/表面粗糙度Ra/精铰 0.05 H7 32 12 018.2Ra3.2粗铰 0.1 H8 6.3 11.95 11.95 Ra6.3钻孔 11.85 H12 12.5 11.85 11.85 Ra12.5锻造 0工序: 钻，铰,倒角 6 的孔工序间 工序间工序名称工序间余量 m/经济精度/mm表面粗糙度 mRa/工序间尺寸 /尺寸、公差 m/表面粗糙度Ra/粗铰 0.2 H9 6.3 6 03.6.3钻孔 5.8 H12 12.5 12.5锻造 0工序: 钻，铰,倒角 8 的孔工序间 工序间工序名称工序间余量 m/经济精度表面粗糙度工序间尺寸 m/尺寸、公差 /表面粗糙度m/Ra/ mRa/粗铰 0.2 H10 12.5 8 8 12.5钻孔 7.8 H12 12.5 7.8 7.8 25锻造 0(2)确定轴向工序尺寸确定工序一尺寸由工序 1 加工方法得A1= A2=5.09 3.082由题可知 A2 为封闭环又因为：封闭环基本尺寸： 110nmiiiAA上偏差: )()()(110niii ESE下偏差: )()()(110nmiimi AIAI则 29123A 2.0)5.(3.0)()()(123 nmiAESAE3.)8()()(123niII粗加工按尺寸链进行。五确定切削用量及基本时间切削用量包括被吃刀量 、进给量 和切削速度 。确定顺序是先确定 、 ，再确pafvpaf定 。v1. 工序切削用量及基本时间的确定。（1）切削用量 本工序为粗车。已知加工材料为 30 钢， （机械加工工MPab490艺手册 第二版 第一卷 工艺基础卷 主编 王先逵 P2-58 表 2.1-84） ，锻件，有外皮；机床为 CA6140 型卧式车床，工件装卡在三爪自定心卡盘中。确定粗车外圆端面 的切削用量。所选刀具为 YT5 硬质合金车刀。根据表 5- 1 4.105112， ，由于 CA6140 车床的中心高度为 200mm（表 5-55） ，故选择刀杆尺寸，刀片厚度为 4.5mm。根据表 5-113，选择选择车刀几何形状为mHB26卷屑到棱型前刀面，前角 ，后角 ，主偏角 ，副偏角 ，1206090rk10rk刃倾角 ，刀尖圆弧半径 。0sm8.确定被吃刀量 粗车单边余量为 2mm,显然 。pamap2.确定进给量 根据表 5-114，在粗车钢料、刀杆尺寸为 、f m2516、工件直径为 2040mm 时， ，按 CA6140 车床的进给量map3 rf/5.04（表 5-57） ，选择 。rmf/46.0确定的进给量尚需满足机床进给机构强度要求，故需进行校验。根据表 5-55，CA6140 车床进给机构允许的进给力 。NF350max根据表 5-123，当钢料 ， ， 、MPb5604p2rf/.、 （预计）时，进给力45rkmin/6v f的修正系数为 ， ， ，故实际进给力为fF0.10fFk 0.1fsFk17.fTFKkNf .731.60，所选的进给量 可用。maxf rmf/46.选择车刀磨钝标准及耐用度 根据表 5-119，车刀的刀面最大磨损量取为1mm,车刀耐用度 。in60T.确定切削速度 根据表 5-120，当用 YT15 硬质合金车刀加工v， ， 时，切削速度 。MPab5460mp3rf/54.0min/176v切削速度的修正系数 ， ， ， ， ，8.svk6.tv8.0vkTTvk86.0Mv（表 2-9） ，故.1kv in/1.934.01.6508.7 min/23491rdvn按 CA6140 车床的转速（表 5-56） ，选择 ，则实际切削速srr/7.18i/20度 。mi/4.8v.校验机床功率 由表 5-125，当 、HBS=166277、 、MPab58map2、 时，rf/7.0in/4.8vKW2Pc切削功率的修正系数为 ， ， ，1.0pk 1cTrckckrpp.Mpck， （表 2-9） ，故实际切削时的功率为 。8.spck65.0tpck KWP37.根据表 5-59，当 时，机床主轴允许功率 。 ,故min/2rnE94ECP所选切削用量可在 CA6140 车床进行。最后确定的切削用量为， ， ，map2rf/46.0in/120rnmin/4.8v（2）基本时间粗车左端面时间。根据表 2-24，车端面基本时间为 ，ifnllifLTj 3211， ， ， ， ，321lldL0,41d)32(tan1rpkl 2l03l， ， ，90rkirmf/6.0srn/7.8sTj 327.184.51粗车右端面。由于左右端面形状尺寸一样，故基本时间 sTj3.2确定工序的基本时间 sTjij 6.43.2212工序切削用量及基本时间的确定（1）切削用量。钻孔采用莫氏锥柄麻花钻，d=12，L 1=101,L=182 莫氏圆锥号 1.确定背吃刀量 pa由于钻孔时背吃刀量为孔的半径，故 map925./8.确定进给量 f由表 5-127 查取 。 19.0确定的进给量尚需满足机床进给机构强度要求，故需进行校验.选择刀具磨钝标准及耐用度 由 p190 表 5-130 得，用莫氏椎柄麻花钻加工锻钢，后刀面最大磨损限度为1.0mm，刀具寿命 T=30min。.确定切削速度 v由表钻头钻 30 钢时的切削速度为 min/17v修正系数 ， ， 1.vC25.0vZ0X4.vY125.0vki/.9.3/85.117.2.0n3284/4/ rdvn由表 5-55 取 CA6140 的主轴转速为 。mi/.9i,/50vn.校验机床效率由 p31 表 2-15 公式钻孔时的功率为 ， ,03dvMPcMyzCkfd0, ,206.MC.Mz8.0y代入求得 ， 。Nc1KWc5CA6140 型车床的功率为 7.5kw，故所选切削用量可以采用。， , 。rmf/9.0map92. in/3.9v粗铰.确定背吃刀量 p由于钻孔时背吃刀量为孔的半径，故 map05.2/1.确定进给量 f由表 5-127 查取 。18.0.选择刀具磨钝标准及耐用度 由 p190 表 5-130 得，用莫氏椎柄麻花钻加工锻钢，后刀面最大磨损限度为1.0mm，刀具寿命 T=30min。.确定切削速度 v由表钻头钻 30 钢时的切削速度为 min/15vci/395.101rdvncs由本工序采用 CA6140 卧式车床，查表取转速 ,故实际铣削速度in/40rnwmin/1042vc精铰.确定背吃刀量 pa由于钻孔时背吃刀量为孔的半径，故 map025./.确定进给量 f由表 5-127 查取 。15.0f.选择刀具磨钝标准及耐用度 由 p190 表 5-130 得，用莫氏椎柄麻花钻加工锻钢，后刀面最大磨损限度为1.0mm，刀具寿命 T=30min。.确定切削速度 v由表钻头钻 30 钢时的切削速度为 min/14vci/5.3712401rdvncs由本工序采用 CA6140 型卧式车床，查表取转速 ,故实际铣削速度in/40rnwmin/5104vc粗镗确定粗镗 mm 孔的切削用量。所选刀具为 YT5 硬质合金、杆部直径为 8mm 的机夹.2单刃镗刀（机械加工工艺师手册 杨叔子 主编，P652 表 20-77 和表 20-78） 。. 确定被吃刀量 双边余量为 0.65mm，显然单边余量 。pa map325.06.确定进给量 根据表 5-115，当粗镗钢料、镗刀直径为 8mm、 、镗刀伸f p出长度为 80mm 时， ，按 CA6140 车床的进给量（表 5-57） ，选rmf/20.1择 。切削速度查得 ，则rmf/15.0in3vi/764.23rdvn由于本工序采用 CA6140 型卧式车床，由表 5-56 得， ，故实际切min/710rw削速度为min/8.27105.dnvw（2）基本时间确定钻孔的基本时间。根据表 2-26，车钻孔的基本时间为 式fnlfLtj 21中， ， ， ，则该50l mmkDlr 7)145cot28.1()1(cot21 l2工步的基本时间为 sTj 2.73min.12509.71 确定粗铰孔的基本时间。根据表 2-26，车钻孔的基本时间为式中， ，fnlfLtj 21l， （表mmkdDlr 05.)4cot285.19.()(cot11 l1322-27） ，则该工步的基本时间为 sTj 4.in76.0.3确定精铰孔的基本时间。根据表 2-26，车钻孔的基本时间为式中， ，fnlfLtj 2150l， ， （表 2-mmkdDlr 093.)15cot29.1()(cot11 l13227） ，则该工步的基本时间为 sTj .6in.40.353确定粗镗孔的基本时间。根据表 2-24，车镗孔的基本时间式中 ， ， ， ，ifnllifLtj 321ml5.21)32(tan1rpkl 90rk2l， ， ， 则03lrm/5. i/70rwsTj 24.13i071.24确定工序的基本时间： sjij 08.65.341 3工序切削用量及基本时间的确定 （1）粗铣左右端面该工序分为两工步，先以右端面为基准粗铣左端面，以左端面为基准粗铣右端面，因为这两个工步是在一台机床上经一次走刀完成的，因此他们的切削速度 和进给量cV是一样的，只有背吃刀量不同，而本题中背吃刀量也是相同的。f.背吃刀量由上文中的工序尺寸得，背吃刀量 map1 .进给量X51 型立式铣床功率为 4.5Kw，查得高速钢套式面铣刀粗铣平面进给量，按机床，工件，夹具系统刚度为中等条件选取，该工件的每齿进给量 zmfz/08.铣削速度由于本工序采用高速钢镶齿铣刀， ,齿数 。查表高速钢套式面铣刀铣mdw801z削速度，确定铣削速度 则in/9.4vci/65.178010rdncs 由本工序采用 X51 型立式铣床，查表取转速 ,故实际铣削速度min/160rnwmin/2.41068vc当 时，工作台的每分钟进给量 应为in/rnw mfin/128i/1608.zfm 也可根据表差的机床进给量为 5f(2)精铣左右端面.背吃刀量 map1.进给量本工序的表面粗糙度 ，查表的高速钢套式面铣刀精铣平面进给量。每转mRa5.12进给量 取为 ,故每齿进给量 为 。fr/4.0zfz/04.铣削速度由于本工序采用高速钢镶齿铣刀， ,齿数 。查表高速钢套式面铣刀铣dw81z削速度，确定铣削速度 则min/4.vci/58.19280.10rdvncs 由本工序采用 X51 型立式铣床，查表取转速 ,故实际铣削速度min/180rnw min/24.5108vc当 时，工作台的每分钟进给量 应为in/rnw mfin/72i/180.zfm 也可根据表查得机床进给量为 。654工序切削用量及基本时间的确定一.确定切削用量(1)钻孔 96H采用莫氏锥柄麻花钻，d=6，L 1=57,L=138 莫氏圆锥号 1（表 5-84）.确定背吃刀量 pa由于钻孔时背吃刀量为孔的半径，故 map9.2/8.5.确定进给量 f由表 5-127 查取 。16.0确定的进给量尚需满足机床进给机构强度要求，故需进行校验iii.选择刀具磨钝标准及耐用度 由 p190 表 5-130 得，用莫氏椎柄麻花钻加工锻钢，后刀面最大磨损限度为1.0mm，刀具寿命 T=25min。iv 确定切削速度 v由表 5-131 钻头钻 30 钢时的切削速度为 min/56.17v修正系数 ， ， ， 8.4vC4.0vZvX0Y2.1vki/3.816.925/. 7.0in/7.15/130 rdvn 由表 5-65 取 Z550 的主轴转速为 mi5.8i,/9vnv 校验机床效率由 p31 表 2-15 公式钻孔时的功率为 ， , ,03dMPcMyzCkfd0305.C,0.2Mz8.y代入求得 ，NMc03.18KWPc8.1Z550 型钻床的功率为 7.5kw，故所选切削用量可以采用。， , rmf/6.0map9.2/.5in/15.8v(2)粗铰.确定背吃刀量 p由于钻孔时背吃刀量为孔的半径，故 map1.02/.确定进给量 f由表 5-136 查取 。3.0.选择刀具磨钝标准及耐用度 由 p190 表 5-130 得，用莫氏锥柄麻花钻加工锻钢，后刀面最大磨损限度为1.0mm，刀具寿命 T=25min。.确定切削速度 v由表 5-136 钻头钻 30 钢时的切削速度为 min/10vcmin/5.306101rdvncs 由本工序采用 Z550 立式钻床，查表取转速 ,故实际铣削速度in/50rwin/42.910vc(2)钻孔 8H采用莫氏锥柄麻花钻，d=8，L 1=75,L=156 莫氏圆锥号 1.确定背吃刀量 pa由于钻孔时背吃刀量为孔的半径，故 map9.32/8.7.确定进给量 f由表 5-127 查取 。2.0确定的进给量尚需满足机床进给机构强度要求，故需进行校验iii.选择刀具磨钝标准及耐用度 由 p190 表 5-130 得，用莫氏椎柄麻花钻加工锻钢，后刀面最大磨损限度为 1.0mm，刀具寿命 T=25min。iv 确定切削速度 v由表 5-131 钻头钻 30 钢时的切削速度为 min/04.16v修正系数 ， ， ， 8.4vC4.0vZvX7Y2.1vki/9.2.9325/.77.0in/.218/6110 rdvn 由表 5-65 取 Z550 的主轴转速为 mi/5.i,/50vnv 校验机床效率由 p31 表 2-15 公式钻孔时的功率为 ， , ,03dMPcMyzCkfd0305.C,0.2Mz8.y代入求得 ，Nc341KWc16.2Z550 型钻床的功率为 7.5kw，故所选切削用量可以采用。， , rmf/2.0map9./8.7in/25.v(2)粗铰.确定背吃刀量 p由于钻孔时背吃刀量为孔的半径，故 map1.02/.确定进给量 f由表 5-136 查取 。3.0.选择刀具磨钝标准及耐用度 由 p190 表 5-130 得，用莫氏椎柄麻花钻加工锻钢，后刀面最大磨损限度为1.0mm，刀具寿命 T=25min。.确定切削速度 v由表 5-136 钻头钻 30 钢时的切削速度为 min/10vcmin/5.306101rdvncs 由本工序采用 Z550 立式钻床，查表取转速 ,故实际铣削速度min/50rwin/42.910vc二 基本时间（1）钻孔 基本时间6H确定钻孔的基本时间。根据表 2-26，车钻孔的基本时间为式中，fnlfLtj 21， ， ，则该工步的9l mmkDlr 4)145cot28.()(cot1 l12基本时间为 sj 7.in0.96.014确定粗铰孔的基本时间。根据表 2-26，车钻孔的基本时间为式中， ，fnlfLtj 21l， （表 2-27） ，mmkdDlr 1.0)45cot28.6()(cot11 l52则该工步的基本时间为 stj 6.9in1.03.9（2）钻孔 基本时间8H确定钻孔的基本时间。根据表 2-26，车钻孔的基本时间为式中，fnlfLtj 21， ， ，则该工步的9l mmkDlr 5)14cot28.7()(cot1 l12基本时间为 sTj 9in15.02.93确定粗铰孔的基本时间。根据表 2-26，车钻孔的基本时间为式中， ，fnlfLtj 21l， （表 2-27） ，mmkdDlr 1.0)45cot28.7()1(cot211 l52则该工步的基本时间为 sTj 6.9in.03.194 （3）确定工序的基本时间： sTjij .5264.6.27561六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12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。016.2（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： 015001顶 刃 0n侧 刃 601530rK2.5Lm2Z.8/famzmap.2由参考文献55 表 129 可得铣削切削力的计算公式：0.8.10.pzFafDBzn有： .9.81.1.0.135254836.2()N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：FKW安全系数 K 可按下式计算：6543210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：6123456.0,.,.0,31KK由此可得： .310.56所以 根据工件受力切削力、8245()KWFN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： FK安全系数 K 可按下式计算有： 6543210式中： 为各种因素的安全系数，查参考文献5表 可得： 6 12.01.301.56CK12522.3P.f所以有： 193.08()KCWFN76P5.()Kf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：Nm93.103.24.05.14.3108.90 MYFXKfdC3.4 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。 gwj与机床夹具有关的加工误差 ，一般可用下式表示：jMjjWDAZWj 由参考文献5可得：销的定位误差 ：11minDWd1 21min2min.DdDdJarctgL其中：，10.52D20D，dm.3d， inin4m0.63DW.2J 夹紧误差 ： cos)(minaxyj其中接触变形位移值：1()(9.62nHBZyRaZkNcl查5表 12 15 有 。 104,0.6,.42,0.7RazHBKCncos.8jym 磨损造成的加工误差： 通常不超过Mjm5. 夹具相对刀具位置误差： 取AD01.误差总和： 0.853jw3. 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具有正确的位置。定向键可承受铣削时产生的扭转力矩，可减轻夹紧夹具的螺栓的负荷，加强夹具在加工中的稳固性。根据 GB220780 定向键结构如图所示：o图 5.1 夹具体槽形与螺钉根据 T 形槽的宽度 a=18mm 定向键的结构尺寸如表 5.4：表 5.4 定向键夹具体槽形尺寸B 2B公称尺寸允差 d允差 4L H h D 1公称尺寸允差 D2h180.0120.03525124124.518+0.0195对刀装置由对刀块和塞尺组成，用来确定刀具与夹具的相对位置。塞尺选用平塞尺，其结构如图 5.3 所示： 标 记四 周 倒 圆图 5.3 平塞尺塞尺尺寸参数如表 5.5：表 5.5 塞尺公称尺寸 H 允差 d C3 0.006 0.25上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。3.6 确定夹具体结构和总体结构对夹具体的设计的基本要求（1）应该保持精度和稳定性在夹具体表面重要的面，如安装接触位置，安装表面的刀块夹紧安装特定的，足够的精度，之间的位置精度稳定夹具体，夹具体应该采用铸造，时效处理，退火等处理方式。（2）应具有足够的强度和刚度保证在加工过程中不因夹紧力，切削力等外力变形和振动是不允许的，夹具应有足够的厚度，刚度可以适当加固。（3）结构的方法和使用应该不错夹较大的工件的外观，更复杂的结构，之间的相互位置精度与每个表面的要求高，所以应特别注意结构的过程中，应处理的工件，夹具，维修方便。再满足功能性要求（刚度和强度）前提下，应能减小体积减轻重量，结构应该简单。（4）应便于铁屑去除在加工过程中，该铁屑将继续在夹在积累，如果不及时清除，切削热的积累会破坏夹具定位精度，铁屑投掷可能绕组定位元件，也会破坏的定位精度，甚至发生事故。因此，在这个过程中的铁屑不多，可适当增加定位装置和夹紧表面之间的距离增加的铁屑空间：对切削过程中产生更多的，一般应在夹具体上面。（5）安装应牢固、可靠夹具安装在所有通过夹安装表面和相应的表面接触或实现的。当夹安装在重力的中心，夹具应尽可能低，支撑面积应足够大，以安装精度要高，以确保稳定和可靠的安装。夹具底部通常是中空的，识别特定的文件夹结构，然后绘制夹具布局。图中所示的夹具装配。加工过程中，夹具必承受大的夹紧力切削力，产生冲击和振动，夹具的形状，取决于夹具布局和夹具和连接，在因此夹具必须有足够的强度和刚度。在加工过程中的切屑形成的有一部分会落在夹具，积累太多会影响工件的定位与夹紧可靠，所以夹具设计，必须考虑结构应便于铁屑。此外，夹点技术，经济的具体结构和操作、安装方便等特点，在设计中还应考虑。在加工过程中的切屑形成的有一部分会落在夹具，切割积累太多会影响工件的定位与夹紧可靠，所以夹具设计，必须考虑结构应便排出铁屑。3.7 夹具设计及操作的简要说明为提高生产率，经过方案的认真分析和比较，选用了手动夹紧方式（螺旋机构）。这类夹紧机构结构简单、夹紧可靠、通用性大，在机床夹具中很广泛的应用。此外，当夹具有制造误差，工作过程出现磨损，以及零件尺寸变化时，影响定位、夹紧的可靠。为防止此现象，选用可换定位销。以便随时根据情况进行调整换取。七总结通过本次的设计，使我能够对书本的知识做进一步的了解与学习，对资料的查询与合理的应用做了更深入的了解，本次进行工件的工艺路线分析、工艺卡的制定、工艺过程的分析、铣镗钻夹具的设计与分析，对我们在大学期间所学的课程进行了实际的应用与综合的学习。八参考文献1 李楠，机械制造技术基础课程设计指南，化学工业出版社，20092 机床夹具图册，机械工业出版社，19843 夹具设计手册4 吉卫喜. 机械制造技术基础. 北京：高等教育出版社. 2008.65 机械加工工艺手册 第二版 第一卷 工艺基础卷 主编 王先逵课程设计论文题目：“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: 1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 .252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3率 分别取 10%和 1%。代入公式 N=Qn(1+)(1+)得该零件生产纲领N=4000 1 （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4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5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。61.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 。7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8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9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
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