机械设计制造及其自动化.wps

学号 成绩 连杆体机械加工工艺规程 与打标记面铣夹具设计 院 部 机电工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化 姓 名 吴 银 灿 指导教师 徐 文 梅 二 一一年五月二 一一年五月 毕业论毕业论文文诚诚信信声声明明 本人郑重声明 所呈交的毕业论文 连杆体机械加工工艺规程与 打标记面铣夹具设 计 是本人在指导老师的指导下 独立研究 写作的成果 论文中所引 用是他人的无论以何种方式发布的文字 研究成果 均在论文中以明 确方式标明 本声明的法律结果由本人独自承担 毕业论文作者签名 年 月 日 摘 要 本文介绍了连杆体工艺规程制定 专用机床夹具的设计 以及连杆体铣定 位面夹具设计的主要过程 首先要解决的问题是工艺规程设计的问题 要解决这 个问题必须首先分析零件图样 并且对零件图样要熟悉 以及了解零件的结构 特点 零件的结构工艺性 生产批量的确定等 熟悉工艺规程的设计原则 工艺规 程设计所需原始材料及毛坯制造的选择 表面加工方法的选择 组合工序 工序顺 序的排列 刀具的选择 工艺过程中的技术经济分析和工序卡的设计计算 其二要 解决的是夹具设计的问题 要解决这个问题必须分析与本工序有关的资料 本工 序的加工要求 工艺指定的定位基准 夹紧部位和生产类型 夹具的作用和组成 铣床夹具的结构特点 夹具方案的确定 对刀方案的选择 夹具体与定位键 夹具 总图上的尺寸 公差的技术要求及加工精度分析与计算 以及夹具结构的使用和 夹具的技术经济性 关键词 连杆体 工艺规程 定位 夹紧 铣夹具 AbstractAbstract This paper introduces the connecting rod body procedure formulation the special machine tool fixture design and connecting rod body surface milling positioning the main process fixture design The first problem to be solved is the problem of process planning To solve this problem at first it must be analysis of parts and components pattern pattern must be familiar and understand the structure characteristics parts of the structure of the technology production batch decide etc Familiar with process planning design principle process planning design original material and blank manufacturing needed of choice the selection of surface machining method combination processes the arrangement of activity sequencing cutting tool selection the technical process of economic analysis and process card design calculation The second is to solve the problem fixture design to solve the problem with this process it is necessary to analyze the material this process on the processing requirements process designated the locating datum clamping parts and production type The function and composition fixture structure feature milling fixture to determine the fixture scheme the choice sword with TAB clamping fixture specific on the general technical requirements of the dimension and tolerance and machining accuracy analysis and calculation and the use of fixture structure and fixture technology economy Key words Connecting rod body technical schedule fix position Clamp Milling fixture 前 言 目录 第一章 连杆及盖工艺过程制定 1 1 连杆及图盖的结构特点及其工作状况 1 1 1 1连杆及盖的结构特点及其工作状况 2 1 1 2连杆体及盖的结构工艺性 2 1 1 3 连杆机械加工的主要技术要求 2 1 2生产批量的确定 3 1 2 1计算生产纲领 确定生产类型 3 1 3毛坯制造方法的选择 3 1 3 1毛坯的种类 3 1 3 2毛坯制造方法的选择 3 1 4连杆体及盖加工工艺过程的制定 4 1 4 1定位基准的选择 4 1 4 2加工阶段的划分 5 1 4 3零件主要表面的加工方法 6 1 4 4连杆体加工工艺过程 7 第二章 专用夹具机床的设计 9 2 1 连杆打标记面铣夹具设计 9 2 2定位与夹紧方案的分析 9 2 3夹具精度的分析 10 2 4夹具总体结构分析 11 2 4 1夹具的作用 11 2 4 2铣床夹具组成及分类 11 2 4 3设计定位元件的基本要求 12 2 4 4工件的夹紧及对夹紧装置的基本要求 13 2 4 5铣床夹具的设计特点 14 2 4 6夹具的设计特点 15 4 4 7夹具的设计方法和步骤 16 2 5夹具的经济性评估和使用说明 17 2 5 1夹具的使用说明 17 2 5 2夹具的经济性评估 17 总 结 18 致 谢 20 参考文献 21 前言 机械制造工艺夹具毕业设计是机械专业的学生的重要实践环节 根据教学要 求选择连杆体工艺规程及连杆体铣定位面夹具设计为毕业课题 生产纲领为中批 量生产 通过毕业设计可以得到如下锻炼 一是学会制定中等复杂程度的机械加 工工艺过程 二是提高结构设计能力 三是学会编制设计说明书 四是学会正确使 用设计资料 图册 手册等 通过毕业设计的锻炼力争把以前所学的知识融会贯通 从而达到温故而知新的目的 同时将进一步培养和提高独立分析和解决实际工程 课题的能力 它是机械类学生学习工艺课程的继续 是培养和提高学生分析 解 决工艺问题和独立处理技术工作不可缺少的实践环节 第一章 连杆及盖工艺过程制定 生产过程中 工艺规程是指导工人操作和用于生产 管理工作的主要 技术文件 又是新产品投产前进行准备的依据和新建 扩建车间或工厂的原 始资料 此外先进的工艺规程还起到交流和推广先进经验的作用 制定工艺规程的原则为 保证以最低的生产成本和最高的生产效率 可靠的加工出符合设计要求的产品 因此在制订工艺规程时 应从工厂的实 际条件出发 充分利用现有的生产条件 尽可能利用国内外的先进技术和 经验 制定工艺规程的原始资料有 产品的零件图和装配图 产品的生产纲 领 有关手册 图册 标准 类似产品额工艺资料 工厂的生产条件 机床设 备 工艺装备 工人技术水平等 国内外有关的工艺技术发展情况等 1 1 连杆及图盖的结构特点及其工作状况 1 1 1 连杆及盖的结构特点及其工作状况 连杆是汽车发动机的重要零件 在发动机内曲柄连杆机构中 连杆大 头孔与曲柄连接 小头孔通过活塞销与活塞连接 其作用是将活塞的直线 往复运动变为曲轴的旋转运动并输出动力 也就是连杆在发动机的工作行程 中将作用于活塞顶部的膨胀气体的压力传给曲轴 在进气 排气和压缩行程 时 又受曲轴的驱动而带动活塞 气体的压力在连杆内引起很大的压缩应力 和纵向弯曲应力 活塞和连杆本身的惯性力则在连杆横断面上引起拉伸应 力和横向弯曲应力 而且这些受力的情况是急剧地改变的 所以连杆工作 条件的特征是承受接近于冲击性质的变动负荷 连杆承受冲击动态载荷 因 此要求连杆质量小 强度高 刚度好 所以连杆不但应具有高的疲劳强度 而 且本身的重量应尽量减轻 以降低由于连杆本身重量所产生的惯性力 故制 造连杆应使用优质钢材和设计合理的结构形式 在制造毛坯时应使金属纤 维的方向合适排列 连杆大头为分开式结构 连杆与连杆盖是通过舌顶与舌 槽来定位的 并用螺栓连接 大头孔和小头孔内分别安装轴瓦和衬套 为了 减轻重量并保证连杆具有足够的强度和刚度 连杆体的杆身截面为工字形 其表面不需要机械加工 连杆体大头和小头端面与杆身对称 因为连杆大头 和小头端面与杆身对称 所以连杆体的结构为对称结构 1 1 2 连杆体及盖的结构工艺性 连杆和连杆盖的结构形式 直接影响到机械加工工艺的可靠性和经济 性 连杆盖好连杆大头厚度不一样 改善了加工工艺性 因为连杆盖厚度为 40mm 比较杆大头厚度单边小 20mm 所以连杆盖两端面精度要求不高 可 一次加工而成 由于加工面小 冷却条件好 使加工振动不易产生 连杆盖 和连杆大头转配后不存在端面不一致的问题 而且连杆两端面的精磨不需 要在装配后进行 可在螺栓孔加工之前 螺栓孔 轴瓦对端面的位置精度可 由加工精度直接保证 而不会受精磨加工精度的影响 所以连杆及盖结构合 理 工艺性也较好 1 1 3 连杆机械加工的主要技术要求 连杆的主要加工表面有 大小头孔 上下平面 大头盖体结合面以及连杆螺 栓孔等 杆身的表面一般不进行机械加工 机械加工的主要技术要求如下 1 大 小头孔精度 a 大头孔 大头孔镶有薄壁部分轴瓦 底孔尺寸公差为 IT6 级 粗糙度 Ra0 8 圆度 圆柱度0 01mm b 小头孔 小头衬套底孔尺寸公差为IT7 IT9级 粗糙度Ra1 6 小头衬套 孔为 IT5 级 粗糙度 Ra0 4 为了保证与活塞销的精密装配间隙 小头衬套孔在 加工后以每组间隔为0 0025mm分组 圆度 圆柱度0 008mm c 大小头孔轴线位于同一平面 其平行度不大于0 06mm 大小头孔间距尺 寸公差 0 05 mm 大小头孔对端面的垂直度允差每100 mm长度上不大于 0 1 mm 2 连杆大小头平面 大头表面粗糙度Ra1 6 小头表面粗糙度Ra6 3 3 两螺孔的平行度为0 15mm 100mm 两螺孔和定位孔对于接合面的垂直 度为 0 12mm 100mm 接合面对于连杆纵向中心线的不垂直度不得大于 0 1mm 100mm 4 大头孔止口侧面的平行度为0 015mm 100mm 其对称度0 05mm 100mm 为保证柴油机正常运转平稳 对于连杆的重量以及装于同一台柴油机中的一组 连杆重量都有要求 对连杆大头重量和小头重量都分别规定 涂色分组供选择装 配 1 2 生产批量的确定 1 2 1 计算生产纲领 确定生产类型 在机械制造工艺与夹具中生产纲领的大小对生产组织和零件加工工艺过程 起着重要的作用 它决定了各工序所需专业化和自动化的程度 以及所选用的 工艺方法和工艺装备 1 零件生产纲领可按下式计算 N Qn 1 a 1 b 2 根据教材中生产纲领与生产类型及产品大小和复杂程度的关系 确定 其生产类型 现已知该产品属于轻型机械 根据生产类型与生产纲领的关系查阅参考文 献 确定其生产类型为中批量生产 1 3 毛坯制造方法的选择 1 3 1 毛坯的种类 机械加工中毛坯的种类很多 如铸件 锻件 焊件等 主要的选择依据 是根据生产批量 连杆的结构 连杆的技术条件等可确定 零件承受重载荷 冲击载荷或交变载荷时 其毛坯宜用锻件 锻造方法有自由锻 模锻与胎模 锻和精密锻造等几种 毛坯主要有铸件 锻件 焊件等 主要的选择依据为 零件的力学性 能 零件材料的工艺性 零件的结构形状和尺寸 生产类型等 依据连杆的 功用 一般采用钢质模锻件 1 3 2 毛坯制造方法的选择 连杆毛坯的锻造工艺方案有两种 整体锻造 连杆和连杆盖分开锻造 由于模锻生产率高 锻件精度高 表面质量好 加工余量小 可锻制较复杂的 锻件 所以此零件选用模锻 连杆模锻形式有两种 一种是体和盖分开锻造 另一种是将体和盖锻成 体 整体锻造的毛坯 需要在以后的机械加工过程 中将其切开 为保证切开后粗镗孔余量的均匀 最好将整体连杆大头孔锻 成椭圆形 相对于分体锻造而言 整体锻造存在所需锻造设备动力大和金属 纤维被切断等问题 但由于整体锻造的连杆毛坯具有材料损耗少 锻造工时 少 模具少等优点 故用得越来越多 成为连杆毛坯的一种主要形式 总之 毛坯的种类和制造方法的选择应使零件总的生产成本降低 性能提高 本工 艺方案采用毛坯连杆和连杆盖分开锻造 并用锻造余热淬火加高温回火调质 热处理新工艺 此方法既能获得良好的综合机械性能 又能提高疲劳强度 还能节省大量的资源 本工艺方案采用毛坯连杆和连杆盖分开锻造 并用锻造余热淬火加高 温回火调质热处理新工艺 此方法既能获得良好的综合机械性能 又能提 高疲劳强度 还能节省大量的资源 连杆还必须经过外观缺陷 内部探伤 毛 坯尺寸及质量等的全面检查 方能进入机械加工生产线 1 4 连杆体及盖加工工艺过程的制定 1 4 1 定位基准的选择 定位基面的选择是拟定零件的机械加工路线 确定加工方案中首先要 做的重要工作 所以定位基准的选择要遵循粗基准和精基准的选择原则 基 面选择得正确 合理与否 将直接影响工件的加工质量和生产率 定位基准 的选择要遵循粗基准和精基准的选择原则 一 粗基准选择的原则是 1 保证相互位置要求的原则 如果必须保证加工面与非加工面之间的位 置要求 则应选非加工面为粗基准 2 保证加工表面加工余量合理分配的原则 如果必须首先保证工件重要 加工面的余量均匀 应选择其为粗基准 3 粗基准应避免重复使用 在同一尺寸方向上 即同一自由度方向上 通常只允许使用一次 4 作粗基准的表面应平整光洁 以使工件定位稳定可靠夹紧方便 5 为保证工件上两端面的加工余量均匀 根据粗基准选择原则 先选毛 坯两侧面任一面为基准面加工另一侧面 连杆加工粗基准选择要保证其对称 性和孔的壁厚均匀 如 钻小头孔钻模是以小头外圆定位 来保证孔和外 圆的同轴度 使其壁厚均匀 镗大头孔时的定位基准为一底平面 小头孔和 大头孔一侧面定位点 而镗小头孔时可选一底平面 大头孔定位点和小头孔 外圆等 二 精基准选择的原则是 1 基准重合原则 选择设计基准为精基准 2 基准统一原则 以某一精基准定位 可以方便地加工大多数表面或 全部表面 3 自为基准原则 减少加工余量和保证加工余量均匀的工序采用 4 互为基准原则 某些位置要求很高的工件 5 便于装夹的原则 连杆加工精度要求较高的零件一般分工序都采用统一的定位精基准 一个端面 小头孔及工业凸台 这样即可保证加工精度 而且因端面的面积 大 定位也较稳定 以端面 小头孔作为定位基准 也符合基准重合原则 其 次 连杆相对刚性较差 要十分注意加紧力的大小 方向及着力点的选择 根据选择夹紧装置的要求 在不破坏工件正确定位的前提下 应能保持与 工件的正确位置 夹紧适当 可靠 并使机构操作方便 安全 省力 1 4 2 加工阶段的划分 对于加工精度要求较高的零件一般分为粗加工 半精加工 精加工 光整等几个阶段 粗加工要求生产率 精加工保证精度 工序集中 将工件的加工加 工集中在小数中在小数几道工序内完成 每道工序的加工内容很多 工序分 散 将工件的加工分散在较多的工序内进行 每道工序加工的加工内容很 少 优点 保证加工质量 合理使用设备 及早发现缺陷 由于连杆本身的刚度差 因此 在安排工艺过程时 将各主要加工表 面的粗 精加工分开 连杆加工工艺过程分为三个阶段 1 粗加工阶段是连杆和连杆盖合装前的加工阶段 基准面的加工和接合 面的加工 2 半精加工阶段是连杆和连杆盖合装后的加工 如精磨两平面 半精镗 大头孔等 3 精加工阶段是最终保证连杆主要工作表面全部达到图样要求 因为连 杆小头和连杆大头厚度不一样 为了加工过程中定位方便连杆小头去落差 安排到较后 320序 工序顺序的安排 1 先基面 后其他 首先安排加工后续工序作为精基准的表面 然后 再以该基准面定位 加工其它面 2 先面后孔 平面可以作为精基准 以平面定位加工孔以保证位置精 度 3 先次后主 4 先粗后精 热处理工序的安排 调质目的 主要是获得需要的力学性能 由于产生较大变形 调质安 排在机加工前 需要注意的是由于连杆毛坯为铸件 所以调质放在在机械加工 之前 首先安排正火处理 以消除锻造应力 改善金属组织 细化晶粒 改 善切削性能 辅助工序的安排 1 检验工序 一般尺寸检查 一般要放在重要 关键工序前后 各阶段间及最后 特殊内部质量检验 探伤 密封性检查等 加工前或最后 2 清洗 去毛刺 加工后 装配前 1 4 3 零件主要表面的加工方法 选择表面加工方法应该考虑的因素 1 工件材料的性质 例如 零件材料为 45 钢 毛坯为模锻制造 孔的 直径较大 尺寸精度 形状精度要求较高 两孔位置精度要求严格 大小头 孔加工既要保证孔本身的精度 表面粗糙度要求 还要保证相互位置和孔与 端面垂直度要求 2 工件的形状和尺寸的大小 3 生产类型 中批生产 较高生产率 质量稳定 一般使用专用夹具 可以提高生 产效率 以保证各工件质量稳定 平面加工 主要采取铣 磨 孔加工 主要是钻 镗 磨 4 具体生产条件 利用现有设备和工艺手段 根据工人的技术水平 挖槽 再根据加工 零件在各个加工工序中的不同尺寸及加工精度等 合理选择加工的机床 刀 具 夹具和量具 其中夹具的选择是采用大量专用高效夹具 并结合工人的 技术水平 把工人的潜力挖掘出来 重视新工艺 新技术 兼顾设备的负荷 平衡 1 4 4 连杆体加工工艺过程 中批生产分开锻造的连杆的加工工艺过程 序号工序名称设备名称专用夹具名称 10模锻坯 20酸洗 30调质处理 40酸洗 50喷丸 涂涂底漆 60擦伤 退磁磁力擦伤机 70铣两端面铣床 80检验磁力擦伤机 90磨两平面平面磨床 100钻小头孔钻床 110小头孔口倒角钻床 120镗小头孔镗床 130铣大头孔定位点铣床 140铣小头孔定位点铣床 150检验 160粗铣舌顶面铣床 170镗半边大头孔专床 180铣打标记面铣床连杆打标记处 铣床夹具 190精铣舌顶面铣床 200铣槽侧分开面铣床 210钻 锪孔 挤压螺纹 挤压螺纹 专床 220粗拉舌槽拉床 230检验 240去定位点 舌槽处毛 刺 钳 250拉舌槽至尺寸拉床 260转至与连杆盖合起来加工 第二章 专用夹具机床的设计 2 1 连杆打标记面铣夹具设计 铣打标记面工序加工要求如下图 工序加工要求的分析 本工序铣打标记面保证尺寸58并要求与杆身成450 采统 一的定位精基准 小头孔及工艺凸台和端面定位夹紧 为了保证尺寸要求工件定 位必须消除Y和 z方向的移动自由度 X Y和Z 方向的转动自由度 本工序选择 的定位方法完全满足上述要求 2 2 定位与夹紧方案的分析 本次所设计的夹具是一套铣床夹具 铣床主要用于加工零件的平面 沟槽 缺 口 花键及各种成形面等 铣削时切削用量大 切削力大 且多刃断续切削 铣削 过程不平稳 容易产生振动 由于刀具易磨损 生产中需要经常进行调刀和换刀 因此设计铣床夹具时需考虑 夹具本身应有足够的强度和刚度 夹具装置要要 安全可靠 且有良好的自锁性和抗振性 并考虑快速对刀装置 以减少调刀 换 刀的时间 本工序是在机械加工的粗基准加工完毕后的工序 因此定位基准的选择要符 合精基准的选择原则 本工序采用了基准统一原则 定位元件 固定式定位销9消 除 Z 和 Y方向的移动自由度 定位块4消除了X方向的转动自由度 夹具支承板 5 和 10 消除了Z 和Y方向的转动自由度及X 方向的移动自由度 根据工序加工要 求和产品图的要求 本定位方案完全消除了第一类自由度 本工序加工要求一次装2件 夹紧方式采用螺纹夹紧 由于铣削用的铣刀在 铣削时 每个刀齿轮流切削 每个刀齿切入和切出时都会产生一定的冲击 并 且铣削时 切削用量大 切削力大且切削力是变化的 每个刀齿的切削层厚度 是变化的 同时参加切削的分齿数也是变化的 因此 铣削过程不平稳 容易产 生振动 这就要求所设计的夹具要夹紧可靠 夹紧力要足够大 并且自锁性要好 以减少加工中这此因素的影响 确保加工精度 夹紧力要作用在刚度大的部位 着力点 施力方向要恰当 所以本夹具的夹紧力作用点和方向选择了大端面 并 且大端面夹紧力的作用点靠近加工表面 因两端面均已加工有利于工件的定位夹 紧 使夹紧更可靠 本夹具夹紧采用螺旋夹紧机构 结构简单 夹紧力大 因为 螺纹本身有良好的自锁性 所以自锁性 夹紧行程大等优点 2 3 夹具精度的分析 在夹具体的底面有两个定位健 它可以调整和确定夹具与机床 刀具相互位 置关系 定位元件 固定式定位销 9 定位块 4 夹具支承板 5和10 表面具有 较高的尺寸精度 硬度和较小的表面粗糙度 又有足够的强度和刚度及结构简单 保证了工件定位基准与定位元件接触后能限制住必须由其限制的工件的自由度 夹具的精度能保证本工序的加工要求 定位精度确定 工件被加工平面至定位元 件的位置精度和尺寸精度 在未注明特殊要求的情况下 一般当工序尺寸有公 差要求时 夹具公差等于工件公差的 1 5 1 3 必要时需作误差分析 当工序 尺寸无公差要求时 夹具公差取 尺寸 0 1 角度 位置 0 02 0 05 100 2 4 夹具总体结构分析 2 4 1 夹具的作用 夹具是一种装夹工件的工艺装备 它广泛地应用于机械制造过程中的切削 加工 焊接 检测和装备等工艺过程 其主要的作用有 保证加工精度 夹具的设计和应用注重于解决工件的可靠定位和稳定装夹 可使用一批工件的安装结果高度统一 稳定的装夹使各工件间的加工条件差异 性大为减少 所以 采用夹具可在保证工件加工精度的基础上极大的稳定整批工 件的加工质量 提高劳动生产率 使用夹具后 能使工件迅速地定位和夹紧 并能够显著地 缩短辅助时间 提高劳动生产率 改善工人的劳动条件 用夹具装夹工件方便 省力 安全 当采用气动 液压等 夹紧装置时 可减轻工人的劳动强度 保证安全生产 降低生产成本 在批量生产中使用夹具 由于劳动生产率的提高和允许使用 技术等级较低的工人操作 故可明显地降低生产成本 但在单件生产中 使用夹 具的生产成本仍较高 扩大机床的工艺范围 2 4 2 铣床夹具组成及分类 1 铣床夹具组成 定位元件 夹紧机构 定位键 夹具体 对刀装置等 2 铣床夹具的设计特点 1 切削力大 切削用量大 2 多刃连续切 屑 切削过程不平稳 容易产生振动 3 铣床夹具的要求 1 定位稳定 可支撑面大 2 加紧可靠 夹紧 力要足够大 并且自锁性要好 3 夹紧力要作用在刚度大的部位 着力点 施 力点要恰当 4 多工件加工 快速夹紧 联动夹紧 机床夹具的种类很多 可以从不同的角度对夹具进行不同的分类 常用的 分类方法有以下几种 1 按夹具使用特点分类 通用夹具 已经标准化的 可加工一定范围内不同工件的夹具 成为通用 夹具 专用夹具 专为某一工件某道工序设计制造的夹具 称专用夹具 专用夹 具一般在批量生产中使用 组合夹具 采用标准的组合夹具元件 部件 专为某一工件的某道工序组 装的夹具 称组合夹具 可调夹具 夹具的某些元件可以调换 以适应多种工件加工的夹具 称 为可调夹具 他还可以分为通用可调夹具和组成可调夹具两类 拼装夹具 用专门的标注化 系列化的拼装夹具零件拼装而成的夹具 称 为拼装夹具 它具有组合夹具精度高 效能高 结构紧凑 它的基础版和夹紧部件 中常带有小的液压缸 此类夹具适合在数控机床上使用 2 按使用机床来分类 夹具按使用机床可分为车床夹具 铣床夹具 钻车夹具 镗床夹具 齿轮车床 夹具 数控机床夹具 自动机床夹具 自动线随行夹具以及其他机床夹具等 3 按加紧动力源分类 加紧动力源可分为手动加紧 气动夹紧 液压夹紧 气压增力夹紧 电磁 夹具及真空夹具等 2 4 3 设计定位元件的基本要求 a 足够的精度 由于定位误差中的基准位移误差直接与定位元件的定位表面有关 因此定 位元件的定位表面应有足够的精度 以保证工件的加工精度 并且通常其定位 表面还应有较小的表面粗糙度 b 足够的强度和刚度 一般设计时对定位元件的强度和刚度不作校核的 但它也是往往影响加工 精度的因素之一 因此为缩短夹具的设计周期 常用类比法来保证定位元件的 强度和刚度 c 应协调好与有关元件的关系 在定位元件设计时 还应处理 协调好与夹具体 夹紧装置 对刀 引导元件 的关系 d 具有良好的结构工艺性 定位元件的结构应具备便于加工 装配 维修等工艺要求 通常标准化的定位 元件有良好的工艺性 设计时应优先选用标准件 2 4 4 工件的夹紧及对夹紧装置的基本要求 在机械加工中 工件的安装包括定位和夹紧两个过程 安装工件时 先把工 件放置在夹具的定位元件上 使它获得预定的正确位置 然后采用一机械将它 夹紧夹牢 以保证在加工过程中不会由于切削力 离心力或重力等外力作用而产 生位置改变或振动 这种将工件夹紧夹牢的机构称为夹紧装置 1 对夹紧装置的基本要求 a 夹得稳 夹紧时应保持工件在定位时所处的正确位置 b 夹得牢 夹紧后在加工过程中不应产生振动 变形和表面损伤 c 夹得快 夹紧机构应力求操作方便 省力 安全 有利于快速装卸工件 减轻 工人的劳动强度 提高工人效率 此外 采用手动夹紧机构必须具有自锁作用 2 夹紧力的确定 夹紧方向的确定 a 主要夹紧方向应尽量指向工件的主要定位基准面 工件的主要定位基 准面其面积一般较大 消除的自由度多 由夹紧力的引起的单位面积上的变形 较小 有利于保证安装的稳定和加工质量 b 夹紧力方向应尽量施于工件刚性较强的方向 不同的工件 各方向的 刚性也不同 为尽量减小夹紧变形 应尽量选择刚性较强的方向施力来夹紧工 件 c 夹紧力方向应有力于减小夹紧力 夹紧力的作用点的确定 a 夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内 夹紧力作用点若落在 定位元件支承范围之外 会引起的失稳和翻转 b 夹紧力的作用点应选择工件的刚性较好的部位 c 夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面 夹紧力大小的确定 理论上 夹紧力的大小应与作用在工件上的其他力 力矩 相平衡 而实际 上 夹紧力的大小还有很多因素有关 比如 加工性质 加工余量是否均匀 刀 具的钝化程度 切削的特点等等 故实际夹紧力的大小是要根据具体使用条件下 的修正系数折算而来 常采用确定夹紧力的方法有两种 一是根据同类夹具的实际使用情况用类 比法进行估算 二是根据加工情况 确定出工件在加工过程中对夹紧最不利的 瞬时状态 再将此时工件所受的各种外力看作静力 并用静力平衡原理列出夹 紧力的计算方程 计算出所需夹紧力 因夹紧力的大小还有很多因素有关 为确 保夹紧安全可靠 往往将按静力平衡原理求出的夹紧力再乘以安全系数作为实 际所需要的夹紧力 一般 手动夹紧机构凭人力控制 不计算夹紧力的大小 必 要时才对螺钉 压板等压紧元件作强度校核 若为机动夹紧机构 则要计算夹紧 力的大小 以便决定动力部件的尺寸 2 4 5 铣床夹具的设计特点 a 由于铣削加工切削用量大 切削力大 多刃断续切削 铣削过程不平 稳 容易产生振动 所以 夹具选择的定位要稳定 支承面要大 定位元件 4的 设计符合此要求 b 夹紧可靠 夹紧力要足够大 并且自锁性要好 夹紧机构的设计 螺 母 14 和 8 双头螺柱6 开口垫圈7 夹紧可靠 力足够 自锁性也好 c 作用在刚度大的部位 着力点 施力方向恰当 d 多件加工 快速夹紧 联动夹紧 e 定位键 确定夹具相对于机床 刀具的位置 铣床夹具与机床的连接 一般是利用装在夹具体的两个定向键与机床工作台的T形槽 对定安装 定向键 的结构尺寸已标准化 设计时 可按铣床工作台的T形槽尺寸选用 这与夹具体 以及 T 形槽的配合按 H8 h6选用 为提高安装精度 两个定向键间的距离力求最 大 安装夹具时采用单面接触的方法 f 夹具体的设计 由于铣削过程不是连续切削 以及加工余量较大 不 但所需的切削力较大 而且切削力的大小及方向随时都可能在变化 致使在铣 削过程中产生振动 因此铣床夹具不仅要有足够的夹紧力 夹具体还要有足够的 刚度 铣床夹具总体结构设计应考虑要有足够的刚度 为了提高铣床夹具的刚度 工件待加工的表面应尽量不超出工作台 在确保夹具有足够排屑空间的前提下 尽量降低夹具的高度 一般使夹具高与宽之比 1 1 5 g 对刀装置 确定刀具相对于工件的位置 铣床夹具安装后 还须调整铣刀与工件的相对 位置 对刀的方法有三种 单件试切法 用样件对刀和用对刀装置对刀 而用 样件对刀和用对刀装置对刀较为方便 用对刀装置对刀的方法是 刀具要在缓慢 的运动状态下 将刀块上的对刀面慢慢地靠近铣刀 并在对刀面与铣刀之间塞 入塞尺 使人手感觉到对刀面 塞尺 铣刀之间稍微有一点紧度 这样就确定了 铣刀的位置 在对刀块与刀具之间采用塞尺 是为了避免刀具直接与对刀面接触 时发生碰伤和磨损 且接触情况容易感觉 尺寸容易控制 塞尺的种类主要有两种 均已标准化 一种是平塞尺 常用规格有厚 1mm 3mm 和 5mm 的 第二种是圆柱塞尺 常用的规格有 mm 5mm 一般用于 曲面的对刀或成形对刀的场合 对刀块的结构取决于加工表面的形状 其中平面对刀块的结构已标准化 也可以根据夹具的具体结构自行设计 连杆铣打标记面夹具设计主要由定位元件 用来解决工件在机床上占据一 个正确的工作位置 如图中固定式定位销 9 定位块4 夹具支承板5和10 夹 紧机构 由各类夹紧元件组成 用以解决工件在加工过程中不因外力的作用而 发生位置的变动 如图中螺母 14 和8 双头螺柱 6 开口垫圈7 定位键3 保证 夹具与机床的正确连接 夹具体件1 整个夹具的基础 依靠夹具体与机床相 连 夹具上其他结构装置都靠夹具体连接而成为一个整体 对刀装置 用于解 决刀具与工件的位置问题 本套夹具设计了对刀装置 如图中对刀块 12 根 据本工序的特点用对刀装置对刀较为方便 2 4 6夹具的设计特点 1 由于铣削加工切削用量大 切削力大 所以 夹具选择的定位要稳定 支承面要大 定位元件 固定式定位销 9 定位块 4 夹具支承板 5 和10 的设 计符合此要求 2 夹紧机构的设计 螺母14和8 双头螺柱6 开口垫圈7的 刚度足够 夹紧可靠 力足够 自锁性也好 3 力作用在刚度大的部位 着 力点 施力方向恰当 4 多件加工 一次夹紧 5 定位键 确定夹具相对于 机床 刀具的位置 布置两个定位键 相距较远 定位准确 根据本工序的特点用 对刀装置对刀较为方便 直接调整工件加工时相对于机床 刀具的位置 所以采 用了对刀装置 6 夹具体的设计 由于铣削过程不是连续切削 以及加工余 量较大 不但所需的切削力较大 而且切削力的大小及方向随时都可能在变化 致使在铣削过程中产生振动 因此铣床夹具不仅要有足够的夹紧力 夹具体还要 有足够的刚度 铣床夹具总体结构设计应考虑要有足够的刚度 为了提高铣床夹具的刚度 工件待加工的表面应尽量不超出工作台 在确保夹具有足够排屑空间的前提下 尽量降低夹具的高度 一般使夹具高与宽之比 1 1 5 4 4 7 夹具的设计方法和步骤 1 夹具的设计任务 分析零件的结构特点 材料 生产批量和有关工艺文件 了解本工序的加工要求及与前后工序的联系 弄清夹具设计的具体任务 2 定位基准面的分析和定位方案的确定 根据本工序的加工要求 确定应限 制的自由度 3 对刀元件和导向元件的选择 对刀元件在夹具上的安装或放置应使调整刀 具方便迅速 并使其相对于定位元件的位置准确 4 夹紧方案的确定 根据工件结构特点 定位方案和定位夹紧力的原则 确 定夹紧力的作用点和方向 以及选用 5 夹具总图的绘制 夹具的总装配图应按国家制图标准绘制 绘图比例采用 1 1 主视图按夹具面对操作者的方向绘制 总图应把夹具的工作原理 各种装置 的结构及其相互关系表达清楚 总图的绘制顺序 a 用双点划线将工件的外形轮廓 定位基面 夹紧表面及加工表面绘 制在各个视图的合适位置上 b 在总图中 工件可看作透明体 不遮挡后面夹具上的线条 依次 c 绘出定位装置 夹紧装置 对刀或导向装置 对于夹具活动件 为 防止干涉用双点划线画出活动间的极限位置 d 绘制其他元件或机构及夹具体 形成一套完整夹具 6 有关夹具和技术要求的标注 a 夹具的轮廓尺寸 b 夹具定位元件与工件定位基准面间的配合尺寸及定位元件的位置 偏差 c 夹具与刀具的联系尺寸 d 夹具与机床联结的联系尺寸 e 夹具各组成元件间的其他配合尺寸 f 夹具技术要求的标注 1工序尺寸有公差要求 夹具公差 工件相 应公差1 3 1 5 2 工序尺寸无公差要求 夹具公差 线性 尺寸公差为 0 1 角度尺寸公差为 10 位置尺寸公差为0 02 0 05 100 1 夹具零件的绘制 夹具中的非标准零件均要画零件图 并按夹具总图 的要求 确定零件的尺寸 公差及技术要求 2 5夹具的经济性评估和使用说明 2 5 1夹具的使用说明 工件以固定式定位销 9 定位块 4 夹具支承板 5 和 10 定位 与定位面定 位准确后 加入开口垫圈 7 让双头螺柱 6 和带肩六角螺母件 8 同时夹紧两个零 件 2 5 2夹具的经济性评估 夹具设计除需要满足定位精度及夹紧可靠等要求外 还应考虑其经济性 本 夹具是针对中批生产进行设计的 为使经济性良好 1 采用了使夹具结构简 单的手动夹紧机构 2 采用多件夹紧的结构 以缩短辅助时间 提高了生产 效率 3 为了减少设计制图时间 加快制造周期 降低制造费用 尽可能选择 了标准件 总结 2011 年 4 月份 我开始了我的毕业设计论文的工作 时至今日 我的论文 工作基本完成 从最初的茫然 一直到对论文思路的逐渐清晰 整个过程真的难 以用语言表达 经历了一个多月的奋战 紧张而又充实的毕业论文终于落下帷幕 现在在回想这段日子的经历和感受 我感慨万千 在这次毕业设计中 我自己 也学到了很多的知识和难忘的回忆 从起初 在老师的辅导下 慢慢到现在逐渐 的熟悉过程中 我也真正体会到了学习的重要性 眨眼间 时光飞逝 为期一个多