连杆铣键槽工序的夹具设计

1、 本科毕业设计说明书（论文）第 21 页 共 21页1 引言夹具最早出现在18世纪后期。随着科学技术的不断进步，夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备1。有关统计表明，目前的中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数85左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂里，约拥有数千甚至近万套专用夹具；另一方面，在多品种生产的企业中，每隔3年4年就要更新5080左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为1020左右。特别是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统（FMS）等新加工

2、技术的应用，对机床夹具在标准化、精密化、高效化和柔性化四个方面出了如下新的要求：（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

3、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

4、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1,2。本设计为连杆铣键槽工序的夹具设计，在设计过程中，先通过对连杆铣槽零件的作用、结构特点、技术要求等的分析；其次认真研究加工件的工艺规程，充分了解本工序的加工内容和加工要求，了解本工序所使用的机床和刀具，确定定位基准和工序尺寸，设计出符合该工序要求的零件，从而实现自动化生产，节约成本，提高生产率，减小工人劳动

5、强度的目的。11 夹具作用及组成1.1.1 概念在金属切削机床上加工工件时，为了保证加工表面的尺寸、几何形状和相互位置精度，应使工件相对于刀具和机床切削成形运动占有正确的位置，然后将工件夹紧固定以完成安装过程。在机床上用于安装工件的工艺装备称为夹具3。1.1.2 夹具的作用 工件易于正确定位，保证加工精度工件装入夹具时，依靠定位基准与夹具的定位元件相接触占有正确的位置。工件上加工表面与不加工表面之间的相互位置关系就完全由夹具来保证，不需要找正即可夹紧。只要正确确定夹具在机床上的安装位置，就可以保证工件相对于刀具和机床切削成形运动之间具有正确的位置，这样，在加工一批工件时可使它们占据同一正确位置

6、，从而稳定地获得较高的加工精度。 缩短安装时间，提高劳动生产率工件在夹具中的定位可以通过其定位元件快速实现。而夹紧工件时可用联动夹紧装置、快速夹紧装置或机动夹紧装置等，使用这些装置能明显地缩短辅助时间，提高劳动生产率。 扩大机床工艺范围，实现一机多能采用夹具后，可以使机床工艺范围扩大。对于中小工厂，由于机床的品种、规格和数量有限，为了挖掘现有设备的潜力，往往可通过设计不同的夹具进一步扩大机床的工艺范围，达到一机多用的目的。例如，在车床溜板上或摇臂钻床工作台上装上镗模，就可代替镗床实现箱体的镗孔安装。 操作方便、安全、可降低对工人的技术要求，还可减轻工人的劳动强度使用夹具，不但操作方便、安全，而

7、且工件的加工质量基本一致，不取决于工人的技术水平，可以降低对工人的技术要求，同时可以减轻工人的劳动强度3,4。1.1.3 夹具的组成虽然机床夹具的种类繁多，但它们的工作原理基本上是相同的。将各类夹具中，作用相同的结构或元件加以概括，可得出夹具一般所共有的以下几个组成部分，这些组成部分既相互独立又相互联系。a定位支承元件定位支承元件的作用是确定工件在夹具中的正确位置并支承工件，是夹具的主要功能元件之一。定位支承元件的定位精度直接影响工件加工的精度。b夹紧装置夹紧元件的作用是将工件压紧夹牢，并保证在加工过程中工件的正确位置不变。c连接定向元件这种元件用于将夹具与机床连接并确定夹具对机床主轴、工作台

8、或导轨的相互位置。d对刀元件或导向元件 这些元件的作用是保证工件加工表面与刀具之间的正确位置。用于确定刀具在加工前正确位置的元件称为对刀元件，用于确定刀具位置并引导刀具进行加工的元件称为导向元件。e其它装置或元件 根据加工需要，有些夹具上还设有分度装置、靠模装置、上下料装置、工件顶出机构、电动扳手和平衡块等，以及标准化了的其它联接元件。f夹具体 夹具体是夹具的基体骨架，用来配置、安装各夹具元件使之组成一整体。常用的夹具体为铸件结构、锻造结构、焊接结构和装配结构，形状有回转体形和底座形等形状。上述各组成部分中，定位元件、夹紧装置、夹具体是夹具的基本组成部分3,4。2 连杆的加工特性及其工艺结构性

9、21 连杆加工特性及作用连杆是发动机的五大件之一，是发动机重要的安全件。连杆由连杆大头、杆身和连杆小头三部分组成。其大头孔与曲轴连接，小头孔通过活塞销与活塞连接，其作用是将活塞的气体压力传给曲轴，又受曲轴驱动而带动活塞压缩气缸中的气体。连杆受的是冲击动载荷，因此要求连杆质量小、强度高。连杆杆身是工字型截面，而且从大头到小头逐步变小。连杆的质量直接影响发动机的使用性能和安全性能。从结构上看连杆并不复杂，但连杆属于典型的不规则件且精度要求高，所以加工工艺比较复杂：磨削、钻、铰、镗、铣、衍磨等多种加工方法5。连杆的作用是把活塞和曲轴联接起来，使活塞的往复直线运动变为曲柄的回转运动，以输出动力5-7。

10、因此，连杆的加工精度将直接影响柴油机的性能，而工艺的选择又是直接影响精度的主要因素。反映连杆精度的参数主要有5个：（1）连杆大端中心面和小端中心面相对连杆杆身中心面的对称度；（2）连杆大、小头孔中心距尺寸精度；（3）连杆大、小头孔平行度；（4）连杆大、小头孔尺寸精度、形状精度；（5）连杆大头螺栓孔与接合面的垂直度6,7。22 连杆的结构工艺性分析连杆的工艺特点是：外形复杂、不易定位；大、小头是由细长的杆身连接，所以弯曲刚性差，易变形；尺寸精度、形状精度和位置精度及表面粗糙度要求很高。在连杆加工时，小头孔的公差等级选为为IT7，表面粗糙度Ra值应不大于1.6m,圆柱度公差取为0.015；小头铜套

11、孔尺寸公差等级为IT6,表面粗糙度Ra值不大于0.4m，圆柱度公差为0.005。大头孔的尺寸公差等级取为IT6，表面粗糙度Ra值应不大于0.8m，圆柱度公差取为0.012。连杆小头孔和小头铜套孔中心线对大头孔中心线的平行度公差为0.04/100；大、小头孔中心线在水平面内的平行度（扭曲度）公差为0.06/100。大、小头孔中心距极限偏差为±0.05；大头孔两端面面对大头孔中心线的垂直度公差为0.1，表面粗糙度Ra值应不大于3.2m。此外，带杆连杆的质量（无螺栓）应小于5200g；连杆盖的质量应小于1400g；连杆体的质量应小于3800g。另外还要求在连杆全部表面上不允许有裂缝、发裂、

12、碰伤、分层、结疤、锈蚀、氧化皮和凹陷等缺陷，在不加工表面上允许有修整后的分模面痕迹和深度不大于0.5的局部缺陷6,7。连杆的工艺特点决定了连杆在机械加工时存在一定的困难，因此在确定连杆的工艺过程中要注意定位基准的选择，尽量减少定位误差。在连杆机械加工工艺过程中，大部分工序选用连杆的一个指定的端面和小头孔作为主要基面，并用大头处指定一侧的外表面作为另一基面。这是由于：端面的面积大，定位比较稳定，用小头孔定位可直接控制大、小头孔的中心距。这样就使各工序中的定位基准统一起来，减少了定位误差。既然连杆是一个刚性比较差的工件，就应该十分注意夹紧力的大小，作用力的方向及着力点的选择，避免因受夹紧力的作用而

13、产生变形，以影响加工精度。在加工连杆的夹具中，可以看出设计人员注意了夹紧力的作用方向和着力点的选择。在粗铣两端面的夹具中，夹紧力的方向与端面平行，在夹紧力的作用方向上，大头端部与小头端部的刚性高，变形小，既使有一些变形，亦产生在平行于端面的方向上，很少或不会影响端面的平面度。夹紧力通过工件直接作用在定位元件上，可避免工件产生弯曲或扭转变形。在加工大小头孔工序中，主要夹紧力垂直作用于大头端面上，并由定位元件承受，以保证所加工孔的圆度。在精镗大小头孔时，只以大平面（基面）定位，并且只夹紧大头这一端。小头一端以假销定位后，用螺钉在另一侧面夹紧。小头一端不在端面上定位夹紧，避免可能产生的变形8,9。2

14、3 毛坯材料的选择连杆毛坯制造方法的选择，主要根据生产类型、材料的工艺性（可塑性，可锻性）及零件对材料的组织性能要求，零件的形状及其外形尺寸，毛坯车间现有生产条件及采用先进的毛坯制造方法的可能性来确定毛坯的制造方法。连杆属于机械强度要求高的钢制件，所以一般要用锻件毛坯。锻件又分为自由锻造锻件和模锻件两种。自由锻造锻件是在锻锤或压力机上用手工操作而锻制成形的锻件。它的精度低，加工余量大，生产率也低，适用于单件小批量生产及大型锻造。而模锻件是在锻锤或压力机上，通过专用锻模而锻造制成形的锻件。模锻件形状精度高，加工余量小，且材料纤维组织分布号，机械强度高，生产效率高。因为连杆工件的尺寸精度要求较高，

15、又需要成批大量的生产，因此通常采用模锻的方式来锻造连杆。锻坯有两种形式：连杆体和盖在一起的整体锻件和两者分开的分开锻件。整体锻件较分开锻件而言，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，但整体锻件可以节约金属材料，并减少毛坯制造劳动量，又可使连杆体和连杆盖的端面同时加工，可以减少工序数目，所以连杆毛坯一般采用整体锻造的较多。整体锻造的毛坯需要在机械加工过程中将其切开，为保证切开后粗镗孔时的余量均匀，需要将毛坯的大头孔锻成椭圆形。因为连杆的加工要通过模锻来实现，连杆的刚度和强度要求都比较高，所以选用高强度碳钢和合金钢如45钢、55钢、40Cr、40CrMnB等。其中45钢为最常用的碳

16、素调质钢，综合力学性能良好，因此就选择45钢为连杆加工所采用的材料9。24 连杆加工过程连杆加工工艺过程见表2.1所列。表2.1 连杆加工工艺过程工序号工序名称1划加工线2粗车杆身、大小端侧面外圆3粗铣大小、头两端面4钻、扩连杆大、小头孔5大、小头两端倒角6热处理7精车杆身、大小端侧面外圆8精铣大、小两端面9半精镗大、小端孔10粗铣大头端槽口11半精铣大头端槽口12去毛刺13喷砂处理以保护两端孔及端面14检查连杆的主要加工表面为大、小头孔和两端面，较重要的加工表面为连杆体和盖的结合面及连杆螺栓孔定位面。连杆的机械加工路线是围绕着主要表面的加工来安排的。连杆的加工路线按连杆的分合可分为三个阶段：

17、第一阶段为连杆体和盖切开之前的加工；第二阶段为连杆体和盖切开后的加工；第三阶段为连杆体和盖合装后的加工。第一阶段的加工主要是为其后续加工准备精基准（端面、小头孔和大头外侧面）；第二阶段主要是加工除精基准以外的其它表面，包括大头孔的粗加工，为合装做准备的螺栓孔和结合面的粗加工，以及轴瓦锁口槽的加工等；第三阶段则主要是最终保证连杆各项技术要求的加工，包括连杆合装后大头孔的半精加工和端面的精加工及大、小头孔的精加工。如果按连杆合装前后来分，合装之前的工艺路线属主要表面的粗加工阶段，合装之后的工艺路线则为主要表面的半精加工、精加工阶段9。由表2.1可以看出工序10和11为连杆铣键槽夹具设计的核心部分，

18、在之前的工序中大小端孔已经先加工好，使其作为后续工序的定位基准。大小端面常用铣、磨以及拉削方法加工。加工时先以其中的一边端面为基准加工另一边端面，然后将连杆翻转180°，以加工过的端面作为基准加工另一端面。工序8和9为加工连杆大、小端孔。大小端孔常常为孔本身加工和其他表面的定位基准。大小端孔的加工精度和表面粗糙度要求都很高，通常分为粗、半精及精加工三次进行。对于这种尺寸较小的连杆，模锻毛坯大小端孔均为盲孔，而且精度要求不是太高，一般只经过粗镗、半精镗。小端孔的粗加工一般都安排在大端孔粗加工前，这是由于小端孔在后续加工中将作为主要定位基准。镗孔时以杆身装夹，按孔的划线痕找正定位。在大、

19、小端面，大、小头孔分别加工完成后，这样，就可以很容易地定出连杆铣键槽工序的定位基准，即为已经加工过的大头孔端面和大、小头两孔，这样铣削键槽时，定位基准就可以选择已经精加工过的大头孔端面，选择已经精加工的面作为定位基准，这样就可以保证工件的定位精度，减少定位误差，从而提高工件的加工精度。3 夹具设计31 工件的加工工艺分析图3.1连杆铣槽工序图本工序的加工在X62W卧式铣床上用三面刃盘铣刀进行。如图3.1所示。工序规定了该工件将通过四次安装完成加工八个槽，每次安装的基准都用两个孔和一个端面，并在大端面上进行夹紧。工件已加工过的大小头孔径分别为42.6+0.1 0和15.3+0.1 0，两孔中心距

20、为57±0.06，大小头厚度均为14.30 -0.1。在加工槽口时，槽口的宽度由刀具直接保证，而槽口的深度和位置则和设计的夹具有关。槽口的位置包括两方面的要求：槽口的中心面应通过42.6+0.1 0的中心线，但没有在工序图上提出，说明此项要求精度较低，因此可以不做重点考虑。要求槽口的中心面和两孔中心线所在平面的夹角为45°±30。为保证槽口的深度3.2+0.4 0和夹角45°±30，需要分析与这两个要求有关的夹具精度。3.1.1 选择刀具及切削用量选择高速钢直齿三面刃盘铣刀，根据槽口要求，选铣刀直径=50mm，齿数为81. 选择切削用量1) 决

21、定切削深度 =5 切削宽度=3.2mm2) 决定进给量 查金属切削手册=0.10/z10(1)选择车刀后到面最大磨损量为0.4，刀具寿命为T=120min。(2)查切削用量手册, , 10当，查切削用量简明手册修正系数为0.8710，所以(3) 实际切削速度和每齿进给量 根据铣床X61W型万能铣床说明书，选择 因此实际切削速度和每齿进给量(4)计算基本工时 式中L=+，其中4×52=208mm，根据切削用量简明手册10+17mm故 根据计算数据，可以绘制出连杆铣键槽的机械加工工序卡，如图3.2所示。图3.2连杆铣键槽机械加工工序卡3.1.2 检验机床功率当时根据铣床X61W型万能铣床

22、说明书，机床主轴允许的功率为故，故选择的切削用量可用。即32 拟定夹具的结构方案3.2.1 定位方案的确定根据连杆铣槽工序的尺寸、形状和位置精度要求，根据六点定位原理，工件定位时需要限制6个自由度11。工件的定位基准和夹紧装置虽然在工序图上已经规定，但在拟定定位夹紧方案时，仍需要对其进行研究，考察定位基准的选择是否能够满足工件位置精度的要求，夹具的结构能否实现。在连杆铣槽工序中，工件在槽深方向的工序基准是和槽相连的端面，如果以此端面作为平面定位基准，可以达到与工序基准相重合，就不会产生基准不重合误差。但由于此面上需要开槽，那么夹具的定位面势必要设计成朝下的，这样，会给定位和夹紧带来麻烦，夹具结

23、构也会比较复杂。如果选择与加工槽相对的另一端面为定位基准，那么就会引起基准不重合误差B，根据工序图，可以得出这个误差的大小等于工件面与端面之间的联系尺寸公差0.1。因为加工槽的槽深公差比较大（0.4），这样完全可以保证加工要求。这种方案又可以使定位夹紧可靠，操作方便，比较两种方案的优缺点，综合后选择后一种方案，即以工件底面为定位基准。采用支撑板做定位元件。在保证角度尺寸45°±30方面，因为工序基准是两孔的中心线，所以选择两孔为定位基准，这样，不仅可以做到基准重合，避免基准不重合误差，而且操作也方便。由于孔与销为间隙配合，当误差较大，且孔与销的间隙又较小时，将导致两孔不能同

24、时套进两销，限制同一自由度的两定位元件出现了干涉，这种重复定位是不允许的，因此采用一个圆柱销，一个菱形销作为定位元件。由于被加工槽的角度位置是以大孔中心为基准的，槽的大孔应通过大孔的中心，并与两孔连线成45°角，因此把圆柱销放在大孔，菱形销放在小孔。这样，工件以一面两孔为定位基准，定位元件采用一面两销，分别限制工件的6个自由度，属于完全定位。定位元件结构及布置参见图3.3所示。图3.3定位元件结构及其布置3.2.2 定位元件的结构尺寸及其在夹具中位置的确定 由上可知，定位元件由支撑板、圆柱销、菱形销组成。 圆柱销与菱形销之间的中心距及公差 两销之间的中心距的平均尺寸应等于工件上两定位

25、孔之间中心距的平均尺寸，其公差一般为Ld=(1/3/5) LD即 L±Ld、/2=L±(1/3/5) LD=57±(1/3/5)×0.06取L±Ld、/2=（57±0.02）式中Ld、LD两销之间的中心距公差和两定位孔之间中心距的公差。式中工件加工精度要求较高时取1/5，加工精度要求较低时取1/3，这里由于加工精度要求不高，故取1/312。 圆柱销尺寸的确定 圆柱销的基本尺寸应等于与之相配合的工件定位孔的最小极限尺寸，其公差一般取g6或者f7。这里取定位孔42.6+0.1 0mm直径的最小值为圆柱销的基本尺寸圆柱销尺寸为d1=42.6

26、g6=42.6-0.009 -0.025（查标准公差数值表可得出） 菱形销尺寸的确定 根据表2.1查得菱形销的b=4，B=13 代入下式，可得d2max=D2min-=15.3-=15.279式中d2max允许的菱形销尺寸的最大值； D2min与菱形销相配合的孔的最小极限尺寸。销与孔的配合一般取h6。由于其上偏差为零，故d2max等于菱形销尺寸d2的基本值。即d2=15.2790 -0.011=15.3-0.021 -0.032。表3.1 菱形销的尺寸D2>36>68>820>2024>2430>3040>4050Bd-0.5d-1d-2d-3d-4d

27、-5d-5b11233345b2345566 分度方案的确定由于连杆每一面各有两对两对呈90°完全相同的槽，为提高加工效率，应在一道工序中完成，这样就需要按工件正反面分别加工，而在加工任一面时，一对槽加工完成后，还必须变更工件在夹具中的位置。实现这一目的有两种方案，方案一：采用一个分度盘，将工件与分度盘一起转过90°，再加工另外一对槽；方案二：在夹具上装夹两个相差为90°的菱形销，加工完一对槽后，卸下工件，将工件转过90°套在另外一个菱形销上，重新进行夹紧后再加工另外一对槽。对比两种方案，方案一，工件只需要一次装夹，定位精度较高，效率也比较高，但加工过程

28、中，需要转动分度盘，而且分度盘也需要锁紧，夹具结构相对比较复杂；而方案二，夹具结构比较简单，但是需要进行两次装夹，效率可能会降低。综合两方案的优缺点，考虑到产品的生产批量不是特别大，选择方案二更为合适。3.2.3 夹紧方案的确定连杆是一个刚性比较差的工件，就应该十分注意夹紧力的大小，作用力的方向及着力点的选择，避免因受夹紧力的作用而产生变形，以影响加工精度。而在铣削加工时，切削力比较大，并且是不连续切削，易引起冲击和振动，所以夹紧力要求较大，以保证工件夹紧可靠。为防止工件在加工过程中因振动而松动，夹紧装置要有足够的夹紧力和自锁性能12,13。在批量较小时，夹紧机构采用螺钉压板较为合适（生产批量

29、较大时，可采用手动联动夹紧机构或液动、气动夹紧机构）14。可供选择的夹紧部位有两个方案：一是压在大端上，需用两个压板（让开加工位置）；另一是压在杆身上，此时只需要用一个压板。前者的缺点是夹紧两次，后者的确定是夹紧点离加工面较远，而且压在杆身中部可能引起工件变形，考虑到铣削力较大，夹紧点应尽量靠近加工表面，确定采用第一方案。但如杆身截面较大，加工的槽也不深时，后一种方案也是可以使用的。夹紧方案具体见图3.4所示。3.2.4 对刀方案的确定 本工序被加工槽的精度一般，主要保证槽深和槽中心线通过大孔（42.6+0.1 0）中心等要求。夹具中采用直角对刀块及塞尺的对刀装置来调整铣刀相对夹具的位置。其中

30、，利用对刀块的铅垂对刀面及塞尺调整铣刀，使其宽度方向的对称面通过圆柱销的中心，从而保证零件加工后，两槽中心对称性通过42.6+0.1 0大孔中心。利用对刀块水平对刀面及塞尺调整铣刀圆周刃口位置，从而保证槽深尺寸3.2+0.4 0的加工要求。对刀块采用销钉定位、螺钉紧固的方式与夹具体连接15。对刀装置的设计具体见图3.4所示。图3.4夹紧对刀装置的设计3.2.5夹具在机床上的安装方式安装在工作台平面上的夹具，其夹具体的底面便是夹具的安装基准面，因而应经过比较精密的加工，以保证良好的接触并未其他表面提供良好的工艺基准。由于该夹具属于铣床类夹具，加工表面有方向性要求，为了保证夹具的定位元件相对于切削

31、运动有准确的方向，需要在夹具体上安装定位键，这样夹具安装到机床时就不需要找正便可确定它的位置，然后再紧固。同时还可以承受部分切削力矩，以减轻夹具体与铣床工作台连接用螺栓的负荷。综合上述情况考虑，选择一个定位键与机床工作台T型槽来配合以实现该夹具在铣床上的定位，并通过T型槽螺栓将夹具固定在工作台上16。3.2.6夹具体及总体设计夹具体的设计应通盘考虑，使各组成部分通过夹具体有机地联系起来，形成一个完整的夹具。从夹具的总体设计考虑，由于铣削加工的特点，切削力较大，在加工中容易引起振动，故要求夹具体需要有适当的精度和稳定性，有足够的强度和刚度，结构工艺性好，排屑方便，在机床上安装稳定可靠17。33

32、切削力和夹紧力的计算夹紧力的大小，对工件装夹的可靠性、工件和夹具的变形、夹紧装置的复杂程度等都有很大的影响。刀具：高速钢直齿三面刃盘铣刀。=50mm Z=8切削力经计算700N根据夹紧力的计算公式，每个压板需给工件的夹紧力为Fj=kFz/2f17式中K为安全系数取K=1.6，f为工件与定位元件之间的摩擦因数，取f=0.5故Fj=1120N。取Fj=1200N 即每个压板需给工件的压紧力为1200N时满足要求。34 夹具总图设计工件装夹方案确定后，要进行切削力，夹紧力以及定位误差的计算，以确定夹紧机构的结构形式和尺寸及定位元件的结构尺寸和精度。另外还要根据定位元件及夹紧机构所需的空间范围及机床工

33、作台的尺寸，确定夹具体的结构尺寸，然后绘制夹具总图17。先用双点划线画出工件外形，然后依次画出定位元件，夹紧机构及其它元件最后用夹具体把各种元件连成一体，便成为连杆铣键槽夹具总图。夹具总图上应标注的尺寸及配合公差 夹具的外轮廓尺寸180×140×70 两定位销直径及公差，两定位销之间的距离和公差：圆柱定位销直径按g6取为42.6-0.009 -0.025，菱形销直径按h6取为15.3-0.021 -0.032mm。两销之间的距离尺寸与公差按连杆相应尺寸公差±0.06的1/3取值±0.02，所以该尺寸标注为57±0.02；为保证槽的角度要求，两菱

34、形销安装位置的角度公差可以取得稍微严一些，为工件相应角度公差±30的1/5，即±6，所以圆上 角度标注为45°±6。 定位平面到对刀块底面之间的尺寸关系到槽深精度，而连杆上相应的这个尺寸是由尺寸3.2+0.4 0和14.30 -0.1间接决定的，经过尺寸链的换算（3.2+0.4 0是封闭环），得到这个尺寸为11.1-0.1 -0.4mm。因为夹具的工序尺寸是按要保证的槽深相应尺寸的平均值标注，将上面得到的尺寸改写为10.85±0.15然后再减去塞尺厚度3，得到7.85。此尺寸的公差取为工件上尺寸公差（±0.15的1/31/5，最终取为

35、±0.02，所以最终夹具总图上对刀块到定位面距离为7.85±0.02考虑到塞尺的尺寸，对刀块水平方向的工作表面到定位圆柱销中心的距离为8.05相应尺寸公差的1/31/5）。 其他配合尺寸。圆柱销及菱形销与夹具体装卸孔的配合尺寸（25H7/n6和10H7/n6）。夹具总图上应标注的技术要求 圆柱销、菱形销的轴心线相对定位面N的垂直度公差为0.03mm。 定位面N相对夹具底面M的平行度公差为0.03mm。 对刀块与对刀工作面相对定位键侧面的平行度公差为0.05mm。夹具总图结构如图3.5所示。图3.5连杆铣键槽夹具总装图35 夹具精度校核为确使夹具能满足工序要求，在夹具技术要求

36、指定以后，还必须对夹具进行精度分析。若工序某项精度不能被保证时，还需要夹具的有关技术要求作适当调整。考查工件上与使用夹具有关的工序尺寸及工序要求（即工序位置尺寸和位置要求）有槽深3.2+0.4 0槽的中心线与大头孔中心线连线夹角为45°±30下面对这两项要求的定位误差分别讨论：对于第一项要求，工序基准是和槽相连的端面，而定位基准是与槽相对的另一端面，那么便存在基准不重合误差B,其值等于工件面端面之间的联系尺寸0.1而定位端面已经进行过精加工，其基准位置误差Y可近似看作为0。所以定位误差D=B=0.1。由于夹具定位面和夹具底面间的平行度误差等，会引起工件的倾斜，使被加工槽的底

37、面和端面不平行，而影响槽深的尺寸精度。夹具技术要求规定不大于0.03/100，故工件大头约50范围内的影响值为0.015，所以夹具安装误差就取为0.015。与加工方法有关的误差：根据实际生产经验，这方面的误差一般可以控制在被加工公差的1/3范围内，这里取为0.15。以上三项合计为0.265，即可能的加工误差为0.265，这远小于工件加工尺寸要求保证的公差0.4。对于第二项要求，工序基准为两孔中心线，与定位误差一致，故不存在基准不重合误差。但由于工件定位孔与夹具定位销之间的配合间隙会造成基准位移误差，有可能导致工件两定位孔中心联系对规定位置的倾斜，其最大转角误差为：=arctan(D1max-d

38、1min+D2max-d2min/2L) =arctan(0.1+0.025+0.1+0.032/2×57) =7.7即倾斜对工件45°角的最大影响量为±7.7。式中D1max工件上与圆柱销配合的孔的最大直径；D2max工件上与菱形销配合的孔的最大直径：d1min夹具上圆柱销最小直径d2min夹具上菱形销最小直径L两孔两销中心距夹具上两菱形销分别和大圆柱销中心连线的角向位置误差为±6，这也会影响工件的45°角。与加工方法有关的误差：主要是机床纵向走刀方向与工作台T形槽方向的平行度误差，查阅有关机床手册，一般取为0.03/100，经换算，相当于角

39、度误差为±1。综合以上三项误差，其最大转角误差为±14.7，此值远小于工序要求的角度公差±30。结论：从以上所进行的分析和计算来看，本夹具能满足连杆铣槽工序的精度要求，可以在生产中投入使用。36绘制夹具零件总图夹具总图绘制完毕后，对夹具上的非标准件要绘制零件工作图，并规定相应在的技术要求。零件工作图应严格遵照所规定的比例绘制。视图、投影应完整，尺寸要标注齐全，所标注的公差及技术条件应符合总图要求，加工精度及表面光洁度应选择合理。 在夹具设计图纸全部完毕后，还有待于精心制造和实践和使用来验证设计的科学性。经试用后，有时还可能要对原设计作必要的修改。因此，要获得一项完

40、善的优秀的夹具设计，设计人员通常应参与夹具的制造、装配，鉴定和使用的全过程。本工序的夹具零件总图参考图3.5所示18,19。结 论随着毕业日子的到来，毕业设计也接近了尾声。经过几周的奋战我的毕业设计终于完成了。在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做毕业设计发现自己的看法有点太片面。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次毕业设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都

41、应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。通过上述夹具的设计的过程可以看出，进行夹具设计，是一项实践性很强的工作，需要熟练掌握夹具的设计原则、步骤和方法，勤学多练才能逐步掌握。特别要注意以下几点。 夹具是为零件加工服务的，零件技工质量的保证是第一位的。要想做到这一点，首先必须明确相应工序的加工要求，可能的话，多考虑几种方案，再进必要的计算，最终最顶能满足定位精度要求的、合理的定位和夹紧方案；其次，必须明白，定位与夹具是相辅相成的，光有正确的定位，没有合理的（夹紧力的大小和方向要合理）夹紧装置，同样无法保证加工质量。 夹具是在机床上使用的，要想保证零件与机床刀具之间的正确位置，除了夹具本身的结构之外，还必须了解各种机床的结构特点，注意夹具与机床的连接方式，保证夹具在机床上的准确定位。 夹具的设计，除了要能够保证工序的加工质量外，还必须做到能提高生产效率，易于工人操作，否则会被操作工人束之高阁。致 谢 在此要感谢我的指导老师江琴对我悉心的指导，感谢老师给我的帮助。在毕业设计中，她给予了我学术和指导性的意见。我万分的感谢他给我的宝贵的指导意见和鼓励。江老师严谨细致的作风，丰富的理论知识给了