圆环铣槽夹具设计

常州工学院 XX 学院毕业论文- 1 -目 录摘要绪论第一章 零件的工艺分析1.1 零件的作用以及材料选择1.2 零件的尺寸分析第二章 零件加工工艺设计2.1 工艺路线说明2.2 工艺制定第三章 定位元件与定位基准分析第四章 夹具结构及其工作原理4.1 夹具的组成4.2 夹具的定位与使用第五章 夹具主要零件热处理与材料第六章 结论参考文献致谢常州工学院 XX 学院毕业论文- 2 -摘要机械制造工艺学课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业之后进行的。这是我们进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的链接，也是一次理论联系实际训练。因此，它在我们的大学学习生活中占有十分重要的地位。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的现代化建设打下一个良好的基础。我也相信通过课程设计能将零碎的知识点都联系起来，系统而全面的做好设计。机械制造离不开金属切削机床,而机床夹具则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。机床夹具被广泛应用于机械制造业中,大量专用机床夹具的使用为大批量生产提供了必要的条件。本设计以培养和提升技校学生的机床夹具设计能力为主旨,结合自己多年的教学和实践经验,系统地介绍了项目分析、工艺规程设计、夹具设计原理、夹具使用说明、机床夹具设计参考资料、机床夹具零部件等内容。本次课程设计是机械制造工艺学这门课程的一个阶段总结，是对课堂中学习的基本理论和在生产实习中学到的实践知识的一个实际应用过程。由于知识和经验所限，设计会有许多不足之处，所以恳请老师给予指导。常州工学院 XX 学院毕业论文- 3 -绪论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。目前我国已有夹具零件及部件的国家标准：GB/T2148T225991 以及各类通用夹具、组合夹具标准等。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 5m。（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。例如，在铣床上使用电动虎钳装夹工件，效率可提高 5 倍左右；在车床上使用高速三爪自定心卡盘，可保证卡爪在试验转速为 9000r/min 的条件下仍能牢固地夹紧工件，从而使切削速度大幅度提高。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。常州工学院 XX 学院毕业论文- 4 -第一章 零件工艺性分析1.1 零件的作用以及材料选择题目所给的零件是一 个 圆 环 形 状 零 件 ， 零 件 的 总 体 尺 寸 直 径 为 100目 标 尺 寸 ， 该 尺 寸大 小 属 于 小 型 零 件 ， 结 构 形 状 主 要 有 外 形 圆 ， 内 孔 圆 与 周 边 四 面 均 布 分 布 的 四 处 槽 ， 在 零件 的 厚 度 方 向 上 是 15属 于 薄 型 零 件 可 以 考 虑 在 车 床 上 加 工 ， 周 边 四 处 槽 可 以 考 虑 在铣 床 上 加 工 ， 又 由 于 需 要 保 证 四 处 槽 在 各 个 方 向 上 的 对 称 性 所 以 需 要 增 加 一 分 度 机构 ， 或 者 直 接 采 用 分 度 头 来 进 行 装 夹 但 是 该 方 法 只 能 单 一 的 加 工 一 个 零 件 ， 生 产 效率 低 下 ， 故 本 次 设 计 专 用 夹 具 进 行 多 件 装 夹 同 时 加 工 铣 槽 ，由于 45 号钢件具有非常好的综合加工性能，热处理后具有较好的强度和韧性，零件可塑性极强并能满足本次技术要求当中的硬度要求，故本次选择的材料为 45 号钢件。1.2 零件的尺寸分析1.内孔直径 60H7（+0.020，0） ，粗糙度为 3.2 在本次设计中精度要求较高是本次加工的重点和定位基准点。需要首先保证加工的精确性以利于后期的装夹定位。2.外圆是直径 100 是自由尺寸，可以通过一刀车削的方式保证该外圆与中心孔的同心度，粗糙度为 6.3，3.零件的厚度方向尺寸为 15 是属于自由尺寸，但是由于本次加工将采用多件同时加工的方式进行，该零件之间相互接触在厚度方向上，故需要进行精加工厚度面以保证尺寸和最后的定位精度。4.本次专用夹具需要加工的位置时宽度为 15 的槽，槽是四面均布结构，对称方向定位尺寸为 80，需要保证各个槽之间的均匀分布。常州工学院 XX 学院毕业论文- 5 -图 2-1 待加工零件第二章 工件加工工艺过程2.1 工艺路线说明1.工件的调质处理本次选用的加工零件是 45 号钢件，因为该种钢件的加工过程中会产生大量的热量，并改变材料表面的材质金相组织，同时伴随产生氧化层。另一方面为了保证后续加工材质的硬度故需要进行调质处理。2.正确增加工艺性工序由于采用专用夹具装夹定位，多件加工时厚度方向面相互贴合将会影响定位精度，故增加了工艺性工序进行磨削保证平行度，以及整体定位精度。2.粗、精加工阶段要分开因为加工前会有 4-5mm 的加工余量存在，加工时在粗加工中切除的金属较多，因而夹紧力、切削力都较大，切削热也较多的原因会产生零件变形以及应力集中的情况所以需要在粗精加工分开，中间 加入热处理过程来调节材质的硬度以利于后期加工。2.2 工艺顺序工序 10 下料 连锯 105x50 可做两件工序 20 粗车 车内孔 60 及其外圆 100 均放余量 2-3，厚度方向不车工序 30 热处理 T235，人工时效温度（500550）消除应力工序 50 车床 1.车内孔 60H7（+0.02,0 ）至尺寸要求2.车外圆 100 至尺寸要求3.车一侧端面并做记号（以上保证一刀落）4.倒角至要求，割断至总长工序 60 磨削 以记号面为基准面，平磨厚度 15 两面光出算工序 70 铣 专用夹具芯轴定位，10 件连续铣削，分度铣出四面槽至要求工序 80 去除毛刺常州工学院 XX 学院毕业论文- 6 -工序 90 检验工序 100 入库第三章 定位工件与误差分析工件的加工误差，是指工件加工后在尺寸，形状和位置三个方面偏离理想工件的大小，它是由三部分因素产生的：1）工件在夹具中的定位、夹紧误差，本次夹具中内孔 60 定位会由于本身各个内孔的精度偏差累计后产生径向偏差。2）夹具带着工件安装在机床上，夹具相对机床主轴（或刀具）或运动导轨的位置误差，也称对定误差。3）加工过程中误差，如机床几何精度，工艺系统的受力、受热变形、切削振动等原因引起的误差。其中定位误差是指工序基准在加工方向上的最大位置变动量所引起爱的加工误差。产生定位误差的原因1.基准不重合来带的定位误差：夹具定位基准与工序基准不重合，两基准之间的位置误差会反映到被加工表面的位置上去，所产生定位误差称之为基准转换误差。2.间隙引起的定位误差在使用心轴、销、定位套定位时，定位面与定位元件间的间隙可使工件定心不准产生定位误差。比如本次加工过程中采用的销钉定位会产生这样的定位误差，造成四面槽不对称的情况。3.与夹具有关的因素产生的定位误差1）定位基准面与定位元件表面的形状误差。2）导向元件、对刀元件与定位元件间的位置误差，以及其形状误差导致产生的导向误差和对刀误差。3）夹具在机床上的安装误差，即对定误差导致工件相对刀具主轴或运动方向产生的位置误差。4）夹紧力使工件与定位元件间的位置误差，以及定位元件、对刀元件、导向元件、常州工学院 XX 学院毕业论文- 7 -定向元件等元件的磨损。第四章 夹具结构及其工作原理夹具结构图如下：图 4-1 夹具机构总图4.1 夹具的组成定位芯轴、夹具体、锁紧螺母、带肩螺母、手柄、定位销、弹簧、开口垫圈、尾座、顶尖、摇动手柄其他固定销钉及螺钉等附件。4.2 夹紧定位与使用方法1.本夹具为中心芯轴定位结构，芯轴外圆 60 可以套入工件总计十个采用孔定位模式，而后垫入开口垫圈并用锁紧螺母锁紧。夹具的芯轴两端有中心孔，他们与芯轴 60 外圆有同轴精度要求可以保证工件的径向定位准确性。2.芯轴的左端有分度定位孔。夹具体左端有定位销钉机构，定位销钉的插拔有弹簧装置辅助可以有效的采用半自动模式进行销钉定位，保证各个方向铣槽的准确性。3.夹具体的右端安装有定位座机构，内部的顶尖外圆有一个键槽，上部的定位螺钉限制了顶尖的运动，保证顶尖在轴向运动不会产生径向位移。顶尖的内孔是螺纹，螺常州工学院 XX 学院毕业论文- 8 -纹与摇动手柄的外螺纹进行配合。手柄摇动后带动顶尖顶紧和放松可以定位芯轴的中心，拆装也非常方便。4.夹具体的下部有两个限位块可以卡入机床工作台的 T 型槽中并进行定位。U 型的定位孔可以有效保证将夹具体固定在工作台面处。第五章 夹具的主要零件热处理工艺与材料选择表 5-1 夹具主要零件加工与材料表序号 名称 材料 热处理 附注1 夹具体 HT200 人工时效 经济性好，材料易加工2 定位芯轴 45 C35 具有良好的加工性能与韧性3 带肩螺母 Q235-A 正火 价格便宜，加工易成型，材料硬度较低4 手柄 HT200 人工时效 经济性好，材料易加工5 开口垫圈 Q235-A 正火 价格便宜，加工易成型，材料硬度较低常州工学院 XX 学院毕业论文- 9 -第六章 设计总结通过这次的课程设计，它提供了我们一个用自己所学知识的机会，及相关资料到对夹具精度分析计算和运用所学的绘图软件画出夹具图（立体）和装配图，都对我们所学的知识进行了检验，这次的课程设计有苦有甜，让我记忆深刻。设计思路是重要的，只要设计思路是成功的，那么一个设计就会事半功倍，因此通过这次的设计，我们也学会了做事情之前都应该有充分的准备，为事情的成功打下基础。制作的过程是一个考验我们耐心的过程，不能有丝毫的急躁和马虎，要一步一步来。通过这次的设计，我们基本掌握了零件的加工过程分析、工艺文件的编制、专用夹具的设计方法和步骤，学会查阅相关手册，选择使用相关工艺装备等等。总的来说，这次设计让我们在基本理论的综合运用及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的训练，提高了我们思考问题、解决问题、创新设计的能力，为以后更好的设计大侠了基础。常州工学院 XX 学院毕业论文- 10 -参考文献1 王先逵.机械制造工艺学M.机械工业出版社，20062 王莉.发动机塑料进气歧管的应用现状与发展趋势.天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室.天津.300072.2007 年 6 月.第 36 卷.第 3 期.3 蔡兰.王霄.数控加工工艺学.化学工业出版社，20054 崔元刚.数控机床技术应用.北京理工大学出版社，200