底板零件的机械加工工艺规程及铣床夹具设计

PAGEPAGE21底板零件的机械加工工艺规程及铣床夹具设计摘要：在生产过程中，使生产对象（原材料，毛坯，零件或总成等）的质和量的状态发生直接变化的过程叫工艺过程，如毛坯制造，机械加工，热处理，装配等都称之为工艺过程。在制定工艺过程中，要确定各工序的安装工位和该工序需要的工步，加工该工序的机车及机床的进给量，切削深度，主轴转速和切削速度，该工序的夹具，刀具及量具，还有走刀次数和走刀长度，最后计算该工序的基本时间，辅助时间和工作地服务时间。机械工业是一种基本工业形式，对于我们国家来说，它关系到国计民生的方方面面。近年来机械工业领域向着高精度、高质量、高效率、低成本方向发展，数字化，自动化水平日益提高。同时由于机械工业的发展，其他各工业部门也向着高深度迈进，机械工业的发展日趋重要。机械制造过程及检测，检验中，都要使用大量的夹具夹具是能够使产品按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装置，它的主要用于保证产品的加工质量、减轻劳动强度、辅助产品检测、展示、运输等。因此，如何设计好机床夹具则成了机械制造的一项重要任务。机床夹具是夹具中的一种，将其固定到机床上，可以使被加工件对刀具与机床保持正确的相对位置，并克服切削力的影响，使加工顺利进行。机床夹具分为通用夹具和专用夹具两种。

此次论文，主要是对普通卧式铣床上槽类零件的专用夹具进行研究、分析。

关键词：工序；工艺；定位方案；专用夹具；卧式铣床；

MachiningprocessplanningofthebottompartsandmillingfixturedesignAbstract：Enable

producing

the

target

in

process

of

production

(raw

materials,

the

blank

,

state

of

quality

and

quantity

on

part

become

always

)

take

place

direct

course

of

change

ask

craft

course,

if

the

blank

is

made,

machining,

heat

treatment

,

assemble

etc.

and

call

it

the

craft

course.

In

the

course

of

making

the

craft

,

is

it

confirm

every

erector

location

and

worker

step

that

process

need

this

of

process

to

want,

the

locomotive

of

processing

,

this

process

,

and

the

entering

the

giving

amount

of

the

lathe,

cut

depth

,

the

rotational

speed

of

the

main

shaft

and

speed

of

cutting,

the

jig

of

this

process,

the

cutter

and

measuring

tool,

a

one

hundred

sheets

of

number

of

times

still

leaves

and

a

one

hundred

sheets

of

length

leaves,

calculate

basic

time

of

this

process

,

auxiliary

time

and

service

time

of

place

of

working

finally.

Machinery

industry

is

a

basic

industry,

for

our

country,

it

is

related

to

aspects

of

beneficial

to

the

people's

livelihood.

In

recent

years

the

field

of

machinery

industry

towards

high

precision,

high

quality,

high

efficiency,

low-cost

development,

digitalization,

automatization

level

is

improved.

At

the

same

time

as

the

development

of

machinery

industry,

other

industries

are

also

facing

high

depth

forward,

the

development

of

mechanical

industry

is

becoming

more

and

more

important.

Mechanical

manufacturing

process

and

testing,

inspection,

will

use

a

lot

of

fixture.

The

fixture

is

to

be

able

to

make

products

according

to

the

technical

requirements

of

accurate

positioning

and

tight

clamping

technology

device,

it

is

mainly

used

to

ensure

the

product

processing

quality,

reduce

labor

intensity

auxiliary

products

detection,

display,

transportation

etc..

Therefore,

how

to

design

the

fixture

has

become

an

important

task

of

mechanical

manufacturing.

Machine

tool

fixture

fixture

in

a,

be

fixed

to

the

machine,

can

be

processing

tool

and

the

tool

to

maintain

the

correct

relative

position,

and

to

overcome

the

effect

of

the

cutting

force,

smooth

processing.

Machine

tool

fixture

for

universal

jig

and

fixture

two.

This

paper,

mainly

on

the

general

vertical

milling

machine

slot

parts

of

the

special

fixture

for

research,

analysis.

Keywords：The

process；worker

one；orient

the

scheme；Special

fixture；

vertical

milling

machine；目录2目录目录第一章绪论 11.1本课题研究的内容 11.2夹具发展现状及发展方向 11.2.1夹具发展现状 11.2.2现代机床夹具发展方向 11.3工艺规程 21.3.1工艺规程简介 21.3.2工艺规程主要内容 21.4研究的目的及意义 2第二章零件图工艺分析 42.1普通铣床上铣削顺序安排 42.2铣床上加工分析 6第三章工件定位与装夹 83.1工件定位 83.2工件的装夹与夹具 8第四章加工工序与工步的划分 9第五章刀具选择 10第六章铣削用量的选择 116.1选择铣削用量的原则 116.1.1铣削层深度的选择 116.1.2进给量的选择 116.1.3铣削速度的选择 116.2切削用量的计算 116.3机械加工工艺卡片 13第七章夹具的概述 227.1夹具的一般概念 227.2夹具设计的基本要求 227.3机床夹具的分类 227.4柔性夹具 22第八章夹紧装置的组成及其设计原则 238.1夹紧装置的组成 238.2夹紧装置的设计原则 238.3确定夹紧力的基本原则 238.3.1夹紧力三要素 238.3.2减小夹紧变形的措施 248.4夹紧机构的设计要求 25第九章铣床夹具设计 269.1定位方案 279.1.1六点定位原理 279.1.2应用定位原理几种情况 279.1.3确定要限制的自由度 289.1.4定位方案选择 289.1.5计算定位误差 299.2夹紧方案 319.3对刀方案 329.4夹具体与定位键 329.5夹具的三维示意图 32结束语 34致谢 35参考文献 36附录一：英文资料原文 37附录二：英文资料译文 42附录三：底板零件工程图 45西安文理学院本科毕业设计（论文）PAGE44第一章绪论1.1本课题研究的内容本课题主要是根据国内目前的机械制造行业的技术力量，结合现实工作中普通卧式铣床在加工多样化的批量产品中所遇到的困难与不足，进行研究、分析，设计零件加工工艺规程并寻找最优良的铣床专业夹具。1.2夹具发展现状及发展方向1.2.1夹具发展现状夹具最早出现在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。据有关部门统计表明，目前的中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的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业夹具，一般在具有中等生产能力的工厂里，约拥有数以千计的专用夹具；另一方面，在多品种生产企业中，每隔2~3年就要更新50%~80%左右的专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为10%~20%左右。特别是近年来，数控机床、加工中心、柔性制造系统（FMS）等新加工技术的应用，对机床夹具提出新的要求：1、能迅速、方便的促进新产品的投产，以缩短生产周期，降低生产成本；2、能装夹一组具有相似特征的工件；3、能适用于精密加工的高精密机床夹具；4、能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具；5、采用气动、液压等为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度，提高劳动效率；6、提高机床夹具的标准化程度。1.2.2现代机床夹具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/T2148～T2259－91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5μm。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。1.3工艺规程1.3.1工艺规程简介一个同样要求的零件，可以采用几种不同的工艺过程来加工，但其中总有一种工艺过程在给定的条件下是最合理的，人们把工艺过程的有关内容用文件的形式固定下来，用以指导生产，这个文件称为“工艺规程”。工艺规程是组成技术文件的主要部分，是工艺装备、材料定额、工时定额设计与计算的主要依据，是直接指导工人操作的生产法规，它对产品成本、劳动生产率、原材料消耗有直接关系。工艺规程编制的质量高低。对保证产质量第一起着重要作用1.3.2工艺规程主要内容1、产品特征，质量标准。2、原材料、辅助原料特征及用于生产应符合的质量标准。3、生产工艺流程。4、主要工艺技术条件、半成品质量标准。5、生产工艺主要工作要点。6、主要技术经济指标和成品质量指标的检查项目及次数。7、工艺技术指标的检查项目及次数。8、专用器材特征及质量标准。1.4研究的目的及意义夹具是能够使产品按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装置，它的主要用于保证产品的加工质量、减轻劳动强度、辅助产品检测、展示、运输等。优良的专用机床夹具在保证工件各项加工精度要求、改善工人劳动条件、提高劳动生产率、降低生产成本、扩大机床工艺范围、有效的安全生产、缩短新产品试制周期等方面有着显著的经济效益。槽类、孔类工件是常见的工程结构，提高槽类、孔类工件铣床夹具设计能力对加工行业具有重要的现实意义。一个优良的机床专用夹具和工艺规程必须具备以下几个主要特征：1、机床装用夹具：(1)保证工件加工精度对于专用夹具本身来讲，要确保工件的加工精度，首先要正确地选择定位基准、定位方法和定位元件，必要时还需进行精度分析；另外还要注意夹具中其他零部件的结构对加工精度的影响，确保夹具能满足工件的加工精度要求。(2)提高生产效率专用夹具的复杂程度应与生产纲领相适应，应尽量采用各种快速高效的装夹机构，保证操作简单、方便，缩短加工辅助时间，有效的提高生产效率。(3)工艺性好专用夹具的结构应力求简单、合理，便于加工、检验、装配及维修等。专用夹具的制造属于单件生产，当最终精度由调整或修配来保证时，夹具应设计成可以调整或修配的结构。(4)使用性好专用夹具的操作应简便、省力、安全可靠。在条件允许的前提下，可以采用气动、液压等机械化夹紧装置，以减轻操作者的劳动强度，提供劳动效率。必要时，专用夹具还需要有排屑装置，以防止切屑破坏工件的定位精度、损坏刀具，或者因切屑的积聚带来大量的热量而引起工艺系统变形。(5)经济性好专用夹具应尽可能采用标准元器件，精简化的结构，保证夹具本身低廉的制造成本。因此，设计时应根据生产纲领对夹具制作方案进行必要的技术和经济分析，以增大夹具在生产中所产生的经济效益。2、工艺规程：(1)所设计的工艺规程必须保证机器零件的加工质量和机器的装配质量，达到设计图样上规定的各项技术要求。(2)工艺过程应具有较高的生产效率，使产品能尽快投放市场。(3)尽量降低制造成本。(4)注意减轻工人的劳动强度，保证生产安全。设计工艺规程必须具备以下原始资料：1、产品装配图、零件图。2、产品验收质量标准。3、产品的年生产纲领。4、毛坯材料与毛坯生产条件。5、制造厂的生产条件，包括机床设备和工艺装备的规格、性能和当前的技术状态，工人的技术水平，工厂自制工艺装备的能力以及工厂供电、供气的能力等有关资料。6、工艺规程设计、工艺装备设计所用设计手册和有关标准。7、国内外有关制造技术资料等。第二章零件图工艺分析2.1普通铣床上铣削顺序安排用专用夹具装夹，在卧式铣床上用圆柱铣刀铣削如下图所示，图2.1为铣削示意图，图2.2为毛坯尺寸图。1、面1：面1为悬空面。2、面2：面2为定位面，用来限制X方向的位移。3、面3：面3为铣削面。4、面4：面4为定位面，用来限制Y方向的位移以及Z方向的旋转。5、面5：面5为加紧面。6、面6：面6为定位面，用来限制Z方向的位移以及X、Y方向的旋转。图2.1铣削示意图图2.2毛坯尺寸图图2.3～图2.5为铣削加工过程示意图。图2.3加工过程图图2.4加工过程图图2.5加工过程图2.2铣床上加工分析零件图的分析该工件材料为45锻件,切削性能较好.毛坯选择90mm×65mm×25mm,已完成六面的粗加工以及中孔的冲压（模锻）。锻钢件的质量比铸钢件高，能承受大的冲击力作用，塑性、韧性和其他方面的力学性能也都比铸件高，所以凡是一些重要的机械零件都应当采锻钢件。该零件分为六面面的铣削、挖槽加工和孔的加工。（1）上表面的加工要求尺寸保证85×60，粗糙度为1.6（2）凸台轮廓外轮廓加工部分尺寸精度要求较高，表面粗糙度要求为1.6，切与面6有垂直度和平行度要求，在铣床上需通过粗精加工来保证。（3）挖槽加工轮廓有一处是需要铣掉一个封闭区域内的材料，该区域尺寸为60×18×10,在普通车床上进行三次行程来保证1.6的粗糙度以及H9的精度。零件中心的封闭槽挖槽时，刀具垂直下刀不可避免的首先要碰到工件材料，由于圆柱形车刀垂直切削时受力情况不好一般可选用双刃的键槽车刀，并注意下刀方式，可选择斜向下刀或螺旋形下刀，以改善下刀切削时刀具的受力情况。在敞开边界区域内挖槽加工时，既可选择键槽车刀，也可选择圆柱车刀，切出选择在工件实体外边界的切向延长线上，（4）孔加工分析孔加工特点是，刀具的刀心在XY平面内定位到孔的中心，然后在Z方向做一定的切削运动。根据实际选用刀具和编程指令不同可实现钻孔、铰孔、镗孔等加工形式。一般对精度要求不高、孔径较小的孔可以用钻头一次加工完成，较大的孔可以先钻孔在扩孔或用镗刀进行镗孔，也可用铣刀按轮廓加工的方法铣出相应的孔。通常孔径D小于等于20mm的采用钻——扩——铰。孔径在20mm——80mm之间或位置精度要求较高的孔，采用钻——扩——镗或钻——铣——镗。设计课题中有直径为mm、直径为mm直径为mm的通孔。孔的表面粗糙度要求为Ra1.6um，孔中心位置尺寸有一定要求。钻孔时由于孔深尺寸较大，采用深孔钻削循环指令编程，以使刀具在钻削过程中适当退刀以利于排屑。通常，用麻花钻钻头，孔的尺寸经济精度可达IT12～IT11，孔的表面粗糙度Ra值可达12.5～6.3um.铰孔是应用较普遍的孔精加工方法之一，尺寸经济精度可达IT9～IT7，表面粗糙度Ra值可达1.6～0.4um。在铣床上镗孔，孔径尺寸经济精度可达IT9～IT7，表面粗糙度Ra值可达3．2～0．8um.孔距精度可控制在0.05㎜左右。（5）精度及技术要求分析设计课题图样上位置精度要求有四处平行度∥0.03A∥0.05A⊥0.04A⊥0.05B可在一次装夹中加工来保证。表面粗糙度要求较高的为Ra0.8um,其次Ra1.6um其余的为Ra6.4um。第三章工件定位与装夹3.1工件定位合理选择定位基准对保证加工精度,提高生产效率有着重要的作用。确定零件的定位基准,应遵循以下原则：1、尽量使定位基准与设计基准重合。2、保证零件在一次装夹中完成尽可能多的加工内容。3、工件坐标原点的确定工件坐标原点的确定主要应考虑编程和测量。确定定位基准时，不必与其原点重合，但应考虑坐标原点能否通过定位基准得到准确的测量，即得到准确的集合关系，同时兼顾到测量方法。设计课题中的工件坐标系原点选在工件上表面的左下角，与编程原点重合，便于计算和编程。3.2工件的装夹与夹具为了保证加工的精度，提高生产效率，一般要求夹具具有结构紧凑、简单，夹紧动作迅速、准确，操作方便、省力、安全，并有足够的刚性。经分析，设计课题中，以已加工过的底面和侧面作为定位基准，其中底面为主定位面，面2与面4为辅定位面。第四章加工工序与工步的划分加工方法的选择原则：保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求，由于获得同一级精度和表面粗糙度的方法很多，因而在实际选择时，要结合零件的形状、尺寸、大小、热处理要求等全面考虑。一般小尺寸的孔采用较孔，孔径较大时则应选择镗孔。此外还应考虑生产效率和经济性要求。在安排加工顺序时应遵循：先面后孔、先集基准后其他、先主后次、粗精分开等原则。1、粗铣六面，使毛坯呈2、钻孔Ø35至Ø38,最后粗精镗至3、钻孔，扩孔至，最后精铰至4、钻孔，扩孔至，最后半精铰至5、精铣六面，使毛坯呈6、粗铣C面至16，精铣C面至18（进给量为14）7、粗铣D面至16，精铣D面至18（进给量为22）8、精铣F面至9、精铣E面至10、三次行程车槽11、将所有边都磨成1×1的倒角12、将60×85的一个面抛光13、检验14、入库第五章刀具选择铣刀的几何参数对铣削金属的变形、铣削力、切削温度和铣刀的磨损都有显著的影响。并由此影响加工质量、铣刀的使用寿命和生产效率。为了充分发挥铣刀的切削性能，除了正确选择铣刀的材料外，还应根据具体铣削条件,合理地选择铣刀的几何参教。刀具材料:高速钢强度高，韧性好，具有良好的工艺，刀具具有较好的切削性能。硬质合金韧性差，能承受冲击和振动能力差。刀刃不易磨得非常锐利，切削性能差，加工工艺性较差。铣刀直径的选择原则：铣刀直径大，散热条件好，铣刀刚性好，所允许的铣削速度和切削量大，但铣刀直径大时，铣削时铣刀的切入长度增加，工作时间长，铣削力矩大，刀具材料消耗也大。一般面铣刀的直径应比宽大20%～50%，立铣刀直径的选择主要应考虑工件加工尺寸的要求，并保证刀具所需功率在机车额定功率范围以内。第六章铣削用量的选择6.1选择铣削用量的原则选择铣削用量的原则是在保证加工质量、降低加工成本和提高生产效率的前题下，使铣削宽度（或铣削深度）、进给量、铣削速度的乘积最大，这时的工时最少。粗铣时按铣削铣削宽度（或铣削深度）、进给量、铣削速度的次序，选择和确定铣削用量。精铣时为了保证加工精度和表面粗糙度要求，工件的切削层宽度应尽量在一次铣出；切削层深度一般在0.5mm左右，再根据表面粗糙度要求选择合适的每齿进给量；最后根据铣刀的耐用度确定铣削速度。6.1.1铣削层深度的选择端铣时的铣削深度ap、圆周铣削时的铣削宽度ae即是被切金属层的深度。当精度要求较高或加工表面的粗糙度Ra植小于6.3um时，应分粗、精加工。粗铣时应留精铣余量0.5～2.0mm。6.1.2进给量的选择进给量有三种表示和度量方式：①每转进给量f(mm/r)②每齿进给量fz(mm/z)③进给速度vf(mm/min)。三种进给量的关系为：fz=fn=fzzn(其中n为主轴转速,z为铣刀齿数)粗铣时，限制进给量提高的主要因素是铣削力。精铣时，限制进给量提高的主要因素是加工表面粗糙度，进给量越大，表面粗糙度值也越大，为了减小工艺系统的弹性变形，减小已加工表面残留面积的高度，一般采用较小的进给量。6.1.3铣削速度的选择在铣削深度ap、铣削宽度ae、进给量f确定后，最后选择铣削速度vc。铣削速度vc是在保证加工质量和铣刀耐用度的前提下确定的。粗铣时，由于金属切除量大，产生热量多，切削温度高，为了保证合理的铣刀耐用度，铣削速度要比精铣时低一些。6.2切削用量的计算公式：n=1000vc/d（6.1）vf=fzzn（6.2）铣面：查表得铣削速度vc=100～180m/min，每齿进给量fz=0.05～0.2mm/z，铣削深度0.5～1.0mm（根据6.1、6.2、参考文献[6][7]）。取n=1000×150/3.14×150≈320n/minvf=280mm/min2、铣凸台轮廓：查表得铣削速度vc=20m/min，每齿进给量fz=0.15mm/z（根据6.1、6.2、参考文献[6][7]）。粗：n=1000×20/3.14×30≈210r/minvf=6×0.15×210≈190mm/min精：vc=20×(1+30%)=26m/minn=1000×26/3.14×30≈270r/minvf=6×0.15×270≈240mm/min粗加工每层最大切深5mm3、铣通槽：查表得铣削速度vc=20m/min，进给量f=0.08mm/r（根据6.1、6.2、参考文献[6][7]）。粗：n=1000×20/3.14×18≈320r/minvf=320×0.08≈26mm/min精：vc=20×(1+30%)=26m/minn=1000×26/3.14×12≈700r/minvf=700×0.08≈56mm/min4、铣通槽：查表得铣削速度vc=20m/min，进给量f=0.08mm/r（根据6.1、6.2、参考文献[6][7]）。粗：n=1000×20/3.14×18≈320r/minvf=320×0.08≈26mm/min精：vc=20×(1+30%)=26m/minn=1000×26/3.14×12≈700r/minvf=700×0.08≈56mm/min5、打φ10mm、φ12mmφ40mm的中心孔（根据6.1、6.2、参考文献[6][7]）。取n=1000r/minvf=100mm/min6、钻φ10mm、φ12mm的通孔：查表得铣削速度vc=20m/min，进给量f=0.15mm/r（根据6.1、6.2、参考文献[6][7]）。n=1000×20/3.14×11≈600r/minvf=600×0.15≈90mm/min铰φ10mm、φ12mm的通孔：查表得铣削速度vc=10~20m/min，进给量f=0.12~0.20mm/r（根据6.1、6.2、参考文献[6][7]）。n=1000×20/3.14×12≈530r/minvf=530×0.2≈106mm/min8、钻φ40mm的孔：查表得铣削速度vc=10~20m/min，进给量f=0.30~0.4mm/r（根据6.1、6.2、参考文献[6][7]）。n=1000×20/3.14×36≈180r/minvf=180×0.4≈70mm/min9、粗镗φ40mm的通孔：查表得铣削速度vc=30m/min，进给量f=0.4mm/r（根据6.1、6.2、参考文献[6][7]）。n=1000×30/3.14×37.8≈250r/minvf=250×0.4≈100mm/min10、精镗φ40mm的通孔：查表得铣削速度vc=120m/min，进给量f=0.12m/min(根据6.1、6.2、、参考文献[6][7])n=1000×120/3.14×38≈1000r/minvf=1000×0.12≈120mm/min6.3机械加工工艺卡片如下图所示，表6.1为机械加工工艺规程卡片，表6.2～表6.7为机械加工工艺过程中重要的步骤。西安文理学院本科毕业设计（论文）14表6.1机械加工工艺规程机械加工工艺过程卡产品型号零部件图号产品名称零部件名称底板共2页第1页材料45毛坯种类锻造毛坯外形尺寸90×65×25每个毛坯可制件数1每台件数1备注工序号工序名称工序内容车间设备刀具夹具工时h准终单件10锻造模锻机加工车间20下料毛坯90×65×25机加工车间30铣粗铣六面，使毛坯呈××机加工车间TPX611B铣夹具40钻扩孔Ø35至Ø38,最后精铰至φ机加工车间ZJ4016钻夹具50钻钻孔()，扩孔至()，最后精铰至10H7()机加工车间ZJ4016钻夹具60钻钻孔()，扩孔至()，最后半精铰至H8()机加工车间ZJ4016钻夹具70铣精铣六面，使毛坯呈××机加工车间TPX611B专用铣夹具80铣粗铣C面至16，精铣C面至18（进给量为14）机加工车间TPX611B专用铣夹具90铣粗铣D面至16，精铣D面至18（进给量为22）机加工车间TPX611B专用铣夹具100铣精铣F面至机加工车间TPX611B专用铣夹具机械加工工艺过程卡产品型号零部件图号产品名称零部件名称底板共2页第2页材料45毛坯种类锻造毛坯外形尺寸90×65×25每个毛坯可制件数1每台件数1备注工序号工序名称工序内容车间设备刀具夹具工时h准终单件110铣精铣E面至机加工车间TPX611B专用铣夹具120车三次行程车槽60×18×10H9()机加工车间LC-30G车夹具130磨将所有边都磨成1×1的倒角机加工车间GD-900S磨夹具140抛光将60×85的一个面抛光机加工车间SD-603抛光夹具150检检验检验160入库检验设计(日期)审核(日期)标准化(日期)会签(日期)标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字2013/3/28表6.2机械加工工艺流程图机械加工工序卡产品型号零部件图号02产品名称零部件名称底板共7页第2页车间工序号工序名称材料牌号机加工车间45毛坯种类毛坯外形尺寸每个毛坯可制件数每台件数锻造90×65×2511设备名称设备型号设备编号同时加工件数铣床TPX611B1夹具编号夹具名称切削液铣床夹具工位器具编号工位器具名称工序工时20s准终单件工序号内容刀具主轴转速r/min切削速度m/min进给量mm/r切削深度mm铣削宽度mm进给次数工步工时30粗铣六面，使毛坯呈××专用刀具1000150.12121设计(日期)审核(日期)标准化会签2013/3/28标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期表6.3机械加工工艺流程图机械加工工序卡产品型号零部件图号02产品名称零部件名称底板共7页第3页车间工序号工序名称材料牌号机加工车间45毛坯种类毛坯外形尺寸每个毛坯可制件数每台件数锻造90×65×2511设备名称设备型号设备编号同时加工件数钻床ZJ40163夹具编号夹具名称切削液钻床夹具工位器具编号工位器具名称工序工时1min准终单件工序号内容刀具主轴转速r/min最大钻孔直径mm主轴行程mm电机功率重量进给次数工步工时40扩孔Ø35至Ø38,最后精铰至Ø外圆车刀120830设计(日期)审核(日期)标准化会签2013/3/28标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期机械加工工序卡产品型号零部件图号02产品名称零部件名称底板共7页第4页车间工序号工序名称材料牌号机加工车间45毛坯种类毛坯外形尺寸每个毛坯可制件数每台件数锻造90×65×2511设备名称设备型号设备编号同时加工件数钻床ZJ40161夹具编号夹具名称切削液专用夹具工位器具编号工位器具名称工序工时2min准终单件工序号内容刀具主轴转速r/min最大钻孔直径mm主轴行程mm电机功率重量进给次数工步工时50钻孔Ø6()，扩孔至Ø8()，最后精铰至Ø10H7()专用刀具12083060钻孔Ø6()，扩孔至Ø10()，最后半精铰至Ø12H8()120830设计(日期)审核(日期)标准化会签2013/3/28标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期表6.4机械加工工艺流程图6.5机械加工工艺流程图机械加工工序卡产品型号零部件图号02产品名称零部件名称底板共7页第5页车间工序号工序名称材料牌号机加工车间45毛坯种类毛坯外形尺寸每个毛坯可制件数每台件数锻造90×65×2511设备名称设备型号设备编号同时加工件数铣床TPX611B5夹具编号夹具名称切削液专用夹具工位器具编号工位器具名称工序工时6min准终单件工序号内容刀具主轴转速r/min铣削速度m/min进给量mm/r铣削深度mm铣削宽度mm进给次数工步工时70精铣六面，使毛坯呈××YT15盘形铣刀，刀盘直径50mm，厚度3mm外圆车刀1201200.250.8180粗铣C面至16，精铣C面至18（进给量为14）901200.180.2190粗铣D面至16，精铣D面至18（进给量为22）1201200.250.81设计(日期)审核(日期)标准化会签2013/3/28标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期机械加工工序卡产品型号零部件图号02产品名称零部件名称底板共7页第6页车间工序号工序名称材料牌号机加工车间45毛坯种类毛坯外形尺寸每个毛坯可制件数每台件数锻造90×65×2511设备名称设备型号设备编号同时加工件数铣床TPX611B1夹具编号夹具名称切削液专用夹具工位器具编号工位器具名称工序工时20s准终单件工序号内容刀具主轴转速r/min铣削速度m/min进给量mm/r铣削深度mm铣削宽度mm进给次数工步工时100精铣F面至外圆车刀55012010.21110精铣E面至镗刀设计(日期)审核(日期)标准化会签2013/3/28标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期6.6机械加工工艺流程图6.7机械加工工艺流程图机械加工工序卡产品型号零部件图号02产品名称零部件名称底板共7页第7页车间工序号工序名称材料牌号机加工车间45毛坯种类毛坯外形尺寸每个毛坯可制件数每台件数锻造90×65×2511设备名称设备型号设备编号同时加工件数车床LC-30G1夹具编号夹具名称切削液专用夹具工位器具编号工位器具名称工序工时20s准终单件工序号内容刀具主轴转速r/min铣削速度m/min进给量mm/r铣削深度mm铣削宽度mm进给次数工步工时120三次行程车槽60×18×10H9()外圆车刀5501201213设计(日期)审核(日期)标准化会签2013/3/28标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期22第七章夹具的概述7.1夹具的一般概念夹具广泛用于各种制造工序中，用以将工件定位并牢固地夹持在一定的位置，以便按照产品设计规定完成要求的制造过程。为了将工件可靠定位，经常用定位件和支撑件与工件表面相接触，以限制工件包括移动和旋转在内的六个自由度，用夹紧来抵消切削力，以保证工件牢固定位。传统夹具以专用夹具为代表主要有四种功能:定位、夹紧、导向和对刀。7.2夹具设计的基本要求对夹具的基本要求就是将工件定位并牢固的夹持在一定位置，并在机床工作台上有一定的方位，其次，还要满足其他要求，如保证夹具的生产率(容易装卸工件，采用自动或半自动夹紧装置，切屑容易排除)，操作简单并安全(如对贵重工件采用防误功能的元件)，有效降低成本(考虑夹具材料和制造过程，优先选用标准件)。因此，夹具设计是一个复杂的过程，在传统夹具设计中，这些基本原理应用于具体夹具设计中主要取决于设计者的经验。从夹具设计人员的经验中收集和表达这些知识是开发计算机辅助夹具设计(CAFD)系统的关键。7.3机床夹具的分类单件小批生产一般选用通用夹具、可调整夹具和组合夹具等，使用这类夹具时的调整和测量需要依赖经验，而且需花费大量时间。大批量生产使用以上夹具会使生产效率降低，对操作人员的操作技能要求提高，生产成本提高。为了提高加工效率和制件精度，降低对操作人员的要求，一般使用多轴加工的专用机床加工，这种机床包含相应夹具或者设计专用夹具与通用机床配合使用，这两种方法都涉及专用夹具的设计问题。计算机辅助制造技术的发展，制造业越来越多的使用数控机床和加工中心组成柔性制造单元。在使用CNC机床修改产品设计时，只要变更NC程序，加工工艺就能随之变化，而NC程序借助于计算机辅助编程系统只要花一天或数个小时就能完成修改。刀具是标准化的，随时可以从市场上购买。如果还使用现有的夹具或不用柔性夹具，FMS就不能实现真正的柔性，所以在FMS和计算机集成制造系统中迫切需要能适用产品变化的柔性夹具7.4柔性夹具一般来说，柔性夹具是指用同一夹具系统装夹定位在形状与尺寸上有所变化的多种工件。工件的变化可在小范围，即在相似形状和尺寸变动不大的范围内，也可在大范围，即零件形状完全不同，尺寸变化也很大。所以柔性的概念是模糊的。笼统的说是指与NC机床、加工中心配合使用的、具有加工多种不同工件能力的夹具。自20世纪80年代后柔性夹具的研究开发主要沿原理和结构均有创新和传统夹具创新两大方向发展。在机械加工过程中，工件会受到切削力、离心力、惯性力等的作用。为了保证在这些外力作用下，工件仍能在夹具中保持已由定位元件所确定的加工位置，而不致发生振动和位移，在夹具结构中必须设置一定的夹紧装置将工件可靠地夹牢。第八章夹紧装置的组成及其设计原则8.1夹紧装置的组成夹紧装置的组成由以下三部分组成。1、动力源装置它是产生夹紧作用力的装置。分为手动夹紧和机动夹紧两种。手动夹紧的力源来自人力，用时比较费时费力。为了改善劳动条件和提高生产率，目前在大批量生产中均采用机动夹紧。机动夹紧的力源来自气动、液压、气液联动、电磁、真空等动力夹紧装置。2、传力机构它是介于动力源和夹紧元件之间传递动力的机构。传力机构的作用是：改变作用力的方向；改变作用力的大小；具有一定的自锁性能，以便在夹紧力一旦消失后，仍能保证整个夹紧系统处于可靠的夹紧状态，这一点在手动夹紧时尤为重。3、夹紧元件它是直接与工件接触完成夹紧作用的最终执行元件。8.2夹紧装置的设计原则在夹紧工件的过程中，夹紧作用的效果会直接影响工件的加工精度、表面粗糙度以及生产效率。因此，设计夹紧装置应遵循以下原则：1、工件不移动原则夹紧过程中，应不改变工件定位后所占据的正确位置。2、工件不变形原则夹紧力的大小要适当，既要保证夹紧可靠，又应使工件在夹紧力的作用下不致产生加工精度所不允许的变形。3、工件不振动原则对刚性较差的工件，或者进行断续切削，以及不宜采用气缸直接压紧的情况，应提高支承元件和夹紧元件的刚性，并使夹紧部位靠近加工表面，以避免工件和夹紧系统的振动。4、安全可靠原则夹紧传力机构应有足够的夹紧行程，手动夹紧要有自锁性能，以保证夹紧可靠。5、经济实用原则夹紧装置的自动化和复杂程度应与生产纲领相适应，在保证生产效率的前提下，其结构应力求简单，便于制造、维修，工艺性能好；操作方便、省力，使用性能好。8.3确定夹紧力的基本原则8.3.1夹紧力三要素设计夹紧装置时，夹紧力的确定包括夹紧力的方向、作用点和大小三个要素。1、夹紧力的方向夹紧力的方向与工件定位的基本配置情况，以及工件所受外力的作用方向等有关。选择时必须遵守以下准则：（1）夹紧力的方向应有助于定位稳定，且主夹紧力应朝向主要定位基面。（2）夹紧力的方向应有利于减小夹紧力，以减小工件的变形、减轻劳动强度。（3）夹紧力的方向应是工件刚性较好的方向。由于工件在不同方向上刚度是不等的。不同的受力表面也因其接触面积大小而变形各异。尤其在夹压薄壁零件时，更需注意使夹紧力的方向指向工件刚性最好的方向。2、夹紧力的作用点夹紧力作用点是指夹紧件与工件接触的一小块面积。选择作用点的问题是指在夹紧方向已定的情况下确定夹紧力作用点的位置和数目。夹紧力作用点的选择是达到最佳夹紧状态的首要因素。合理选择夹紧力作用点必须遵守以下准则：（1）夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内，应尽可能使夹紧点与支承点对应，使夹紧力作用在支承上。如夹紧力作用在支承面范围之外，会使工件倾斜或移动，夹紧时将破坏工件的定位。（2）夹紧力的作用点应选在工件刚性较好的部位。这对刚度较差的工件尤其重要，如将作用点由中间的单点改成两旁的两点夹紧，可使变形大为减小，并且夹紧更加可靠。（3）夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面，以防止工件产生振动和变形，提高定位的稳定性和可靠性。3、夹紧力的大小夹紧力的大小，对于保证定位稳定、夹紧可靠，确定夹紧装置的结构尺寸，都有着密切的关系。夹紧力的大小要适当。夹紧力过小则夹紧不牢靠，在加工过程中工件可能发生位移而破坏定位，其结果轻则影响加工质量，重则造成工件报废甚至发生安全事故。夹紧力过大会使工件变形，也会对加工质量不利。理论上，夹紧力的大小应与作用在工件上的其它力（力矩）相平衡；而实际上，夹紧力的大小还与工艺系统的刚度、夹紧机构的传递效率等因素有关，计算是很复杂的。因此，实际设计中常采用估算法、类比法和试验法确定所需的夹紧力。当采用估算法确定夹紧力的大小时，为简化计算，通常将夹具和工件看成一个刚性系统。根据工件所受切削力、夹紧力（大型工件应考虑重力、惯性力等）的作用情况，找出加工过程中对夹紧最不利的状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力，最后再乘以安全系数作为实际所需夹紧力，即Fwk=KFw式中Fwk——实际所需夹紧力，单位为N；Fw——在一定条件下，由静力平衡算出的理论夹紧力，单位为N；K——安全系数，粗略计算时，粗加工取K＝2.5～3，精加工取K＝1.5～2。夹紧力三要素的确定，实际是一个综合性问题。必须全面考虑工件结构特点、工艺方法、定位元件的结构和布置等多种因素，才能最后确定并具体设计出较为理想的夹紧装置。8.3.2减小夹紧变形的措施有时一个工件很难找出合适的夹紧点。如较长的套筒在车床上镗内孔和高支座在镗床上镗孔，以及一些薄壁零件的夹持等，均不易找到合适的夹紧点。这时可以采取以下措施减少夹紧变形。1、增加辅助支承和辅助夹紧点若高支座可采用增加一个辅助支承点及辅助夹紧力，就可以使工件获得满意的夹紧状态。2、分散着力点用一块活动压板将夹紧力的着力点分散成两个或四个，从而改变着力点的位置，减少着力点的压力，获得减少夹紧变形的效果。3、增加压紧件接触面积在压板下增加垫环，使夹紧力通过刚性好的垫环均匀地作用在薄壁工件上，避免工件局部压陷。4、利用对称变形加工薄壁套筒时，采用加宽卡爪，如果夹紧力较大，仍有可能发生较大的变形。因此，在精加工时，除减小夹紧力外，夹具的夹紧设计，应保证工件能产生均匀的对称变形，以便获得变形量的统计平均值，通过调整刀具适当消除部分变形量，也可以达到所要求的加工精度。5、其它措施对于一些极薄的特形工件，靠精密冲压加工仍达不到所要求的精度而需要进行机械加工时，上述各种措施通常难以满足需要，可以采用一种冻结式夹具。这类夹具是将极薄的特形工件定位于一个随行的型腔里，然后浇灌低熔点金属，待其固结后一起加工，加工完成后，再加热熔解取出工件。低熔点金属的浇灌及熔解分离，都是在生产线上进行的。8.4夹紧机构的设计要求夹紧机构是指能实现以一定的夹紧力夹紧工件选定夹紧点的功能的完整结构。它主要包括与工件接触的压板、支承件和施力机构。对夹紧机构通常有如下要求。1、可浮动由于工件上各夹紧点之间总是存在位置误差，为了使压板可靠地夹紧工件或使用一块压板实现多点夹紧，一般要求夹紧机构和支承件等要有浮动自位的功能。要使压板及支承件等产生浮动，可用球面垫圈、球面支承及间隙联接销不实现。2、可联动为了实现几个方向的夹紧力同时作用或顺序作用，并使操作简便，设计中广泛采用各种联动机构。3、可增力为了减小动力源的作用力，在夹紧机构中常采用增力机构。最常用的增力机构有：螺旋、杠杆、斜面、铰链及其组合。铰链增力机构常和杠杆机构组合使用，称为铰链杠杆机构。它是气动夹具中常用的一种增力机构。其优点是增力比较大，而摩擦损失较小。4、可自锁当去掉动力源的作用力之后，仍能保持对工件的夹紧状态，称为夹紧机构的自锁。自锁是夹紧机构的一种十分重要并且十分必要的特性。常用的自锁机构有螺旋、斜面及偏心机构。第九章铣床夹具设计图3-1所示底板零件，根据工艺规程，在铣凸台之前其它各表面均已加工好，本工序的加工顺序及要求是：粗铣C面至16，精铣C面至18（进给量为14）粗铣D面至16，精铣D面至18（进给量为22）精铣F面至精铣E面至∥0.05A⊥0.04A下图为机械加工工艺要求示意图图9.1底板零件工艺要求一图9.2底板零件工艺要求二9.1定位方案9.1.1六点定位原理当工件在不受任何条件约束时，其位置是任意的不确定的。设工件为一理想的钢体，并以一个空间直角坐标作为参照来观察钢体的位置变动。由理论力学可知，在空间处于自由状态的钢体，具有六个自由度，即沿着X、Y、Z三个坐标轴的移动和绕着这三个坐标轴的转动，如图所示。用X、Y、Z和X、Y、Z分别表示沿三个坐标轴的移动和绕着这三个坐标轴转动的自由度。六个自由度是工件在空间位置不确定的最高程度。定位的任务，就是要限制工件的自由度。在夹具中，用分别适当的与工件接触的六个支撑点，来限制工件六个自由度的原理，称为六点定位原理。9.1.2应用定位原理几种情况1、完全定位工件的六个自由度全部被限制，它在夹具中只有唯一的位置，称为完全定位。2、部分定位工件定位时，并非所有情况下都必须使工件完全定位。在满足加工要求的条件下，少于六个支撑点的定位称为部分定位。在满足加工要求的前提下，采用部分定位可简化定位装置，在生产中应用很多。如工件装夹在电磁吸盘上磨削平面只需限制三个自由度。3、过定位（重复定位）几个定位支撑点重复限制一个自由度，称为过定位。（1）一般情况下，应该避免使用过定位。通常，过定位的结果将使工件的定位精度受到影响，定位不确定可使工件（或定位件）产生变形，所以在一般情况下，过定位是应该避免的。（2）过定位亦可合理应用虽然工件在夹具中定位，通常要避免产生“过定位”，但是在某些条件下，合理地采用“过定位”，反而可以获得良好的效果。这对刚性弱而精度高的航空、仪表类工件更为显著。工件本身刚性和支承刚性的加强，是提高加工质量和生产率的有效措施，生产中常有应用。大家都熟知车削长轴时的安装情况，长轴工件的一端装入三爪卡盘中，另一端用尾架尖支撑。这就是个“过定位”的定位方式。只要事先能对工件上诸定位基准和车床（夹具）有关的形位误差从严控制，过定位的弊端就可以免除。由于工件的支撑刚性得以加强，尾架的扶持有助于实现稳定，可靠的定位，所以工件安装方便，加工质量和效率也大为提高。9.1.3确定要限制的自由度按照加工要求，铣面时应限制六个自由度，即采用完全定位。9.1.4定位方案选择定位方式如图9.3所示图9.3夹具定位9.1.5计算定位误差如图9.4所示，该图为地板零件基本尺寸图9.4尺寸链一该尺寸链有个未知数，因此先计算出该未知数X的尺寸。该尺寸链中为封闭环。如图9.5所示，该图为求未知量X的尺寸链图9.5尺寸链计算基本尺寸上偏差下偏差增环600-0.03减环160-0.05Xab封闭环20+0.050有此计算出X的尺寸为。计算尺寸18时的定位误差图9.6为计算尺寸18时的基准面分析图9.6尺寸链二该尺寸链中，尺寸18未定义偏差，因此采用自由公差：查表得该尺寸18最大允许偏差为±1.5先将偏差取为18±0.1，采用互换法，将改为，将18±0.1变为±0.46，依然符合尺寸链要求。设计基准与定位基准如图所示，因此，基准不重合误差为0.04计算尺寸时的定位误差图9.7为计算尺寸24时的基准面分析图9.7尺寸链三设计基准与定位基准如图所示，基准不重合误差为0.03计算尺寸时的定位误差图9.8为计算尺寸16时的基准面分析图9.8尺寸链四设计基准与定位基准如图所示，基准重合，无定位误差。9.2夹紧方案根据工件夹紧的原则，除施加夹紧力外，还应在靠近加工面处增加一夹紧力。加紧方案如图所示：图9.9零件与夹具配合图9.3对刀方案加工面的铣刀需两个方向对刀，故应采用直角对刀块。9.4夹具体与定位键为保证工件在工作台上安装稳定，应按照夹具体的高宽比不大于1.25的原则确定其宽度，并在两端设置耳座，以便固定。9.5夹具的三维示意图图9.10夹具图一图9.11夹具图二结束语经过近4个月的设计，在老师的悉心指导和严格要求下，我完成了此次毕业设计的全部任务毕业设计是对大学四年学习成果的一次大检阅，平时课堂上学到的知识很难以融会贯通，通过本次毕业设计，让我们平时课堂上的知识得到了进一步的巩固，通过毕业设计基本可以将平时所学的一些知识应用到实际的设计中。设计刚开始时，由于对福莱一点通软件的不熟悉，导致绕了很多弯路，甚至出现一些错误，造成了很多次的返工。但是，正是这一次次的尝试磨练了我的耐性并加强了我对软件的操作水平。在这次设计中，我不仅收获了专业知识，还在与同学的沟通交流方面有了很大的提高，为未来踏上社会、步入工作岗位打下了良好基础。毕业设计忙了两个多月，深深地体会到这是一个连接学习和工作的桥梁。毕业设计的完成标志着大学生活的结束，今后迎接我们的是更多的挑战，但是通过毕业设计的磨练，我相信我能够更好的面对这些，把握机遇。在大学里我们得到了最好的锻炼，我们要将学到的知识转换成力量，为了自己的梦想而努力。致谢本课题的研究探讨以及论文撰写一直都是在赵竹青老师的细心指导下进行的，可以说其中的每个环节都倾注了赵竹青老师的智慧和心血，尤其是对于本次设计疑难的解答以及设计的细节问题表示感谢。参考文献[1]

许晓旸，专用机床设备设计[M]，重庆：重庆大学出版社，2003。[2]

孙已德，机床夹具图册[M]，北京：机械工业出版社，1984：20-23。[3]

贵州工学院机械制造工艺教研室，机床夹具结构图册[M]，贵阳：贵州任命出版社，1983：42-50。[4]

东北重型机械学院等，机床夹具设计手册[M]，上海：上海科学技术出版社，1979。

[5]

孟少龙，机械加工工艺手册第1卷[M]，北京：机械工业出版社，1991。

[6]

李洪，机械加工工艺手册[M]，北京：机械工业出版社，1990。

[7]

马贤智，机械加工余量与公差手册[M]，北京：中国标准出版社，1994。

[8]

上海金属切削技术协会，金属切削手册[M]，上海：上海科学技术出版社，1984。[9]

周永强，高等学校毕业设计指导[M]，北京：中国建材工业出版社，2002。

[10]

刘文剑，曹天河，赵维，夹具工程师手册[M]，哈尔滨：黑龙江科学技术出版社，1987。[11]

余光国，马俊，张兴发，机床夹具设计[M]，重庆：重庆大学出版社，1995。[12]R.J.MenassaandWR.DeVries,"OptimizationMethodsAppliedtoSelectingSupportPositionsinFixtureDesign,"Trans.ofASME,JournalofEngg.forIndustry(v113,1991),pp412-418.[13]

E.C.DeMeter,"TheMin-MaxLoadCriteriaasaMeasureofMachiningFixturePerformance,"Trans.ofASME,JournalofEngg.forIndustry(v1116,1994),pp500-507.[14]

M.J.HockenbergerandE.C.DeMeter,"TheApplicationsofMetaFunctionstotheQuasi-StaticAnalysisofWorkpieceDisplacementWithinaMachiningFixture,"Trans.ofASME,JournalofMfg.ScienceandEngg.(1996),pp325-331.

附录一：英文资料原文OptimizationoffixturedesignwithconsiderationofthermaldeformationinfacemillingInadvancedautomationofrelativelyhighproductmixandlowrepetitivemachiningcenterwork,fixturepreparationbecomesabottleneckproblemintermsofproductioncostandleadtime.Toassistfixturepreparationinthisenvironment,HuangandHoshi'proposedaprototypefixtureCADsystembywhichuserscanrealizetheproposedconceptsoffixturedesignandfabricationandmakeapracticalfixtureassemblyeasily.Toimprovetheperformanceofworkpiecefixturingandtominimizeworkpiecedeformationanddeflectioncausedbycuttingforceandclampingforceinmachiningandfixturingprocesses,someeffectivemethodologieshavebeenproposedalso.Especially,optimizationmethodsandfiniteelementanalysishavebeenintroducedintofixturedesign.Forexample,Daimonetal.2describedawaytoselectadditionalsupportstoimproveworkpiecedynamicrigiditybasedonafiniteelementmodel.MenassaandDeVries3proposedusinganoptimizationalgorithmonthedecisionoffixturesupportpositionstoassistfixturedesignforholdingprismaticworkpieces.Finiteelementanalysiswasusedforcalculatingworkpiecedeformation,whichwasincludedintheobjectivefunction.DeMeter4,5analyzedhowtoconfirmwhethertheworkpiecewasconstrainedenoughornot,gavesomeeffectiveexamplesofprismaticworkpieces,andstudiedthemin-maxnecessaryclampingforceappliedontheworkpiecefromthefixtureunits.Toimprovetheaccuracyoffixturing,HockenbergerandDeMeter','discussedworkpiecedisplacementinthefixturingprocesswithdifferentmathematicalmethods.Inmostofthoseresearches,cuttingforceandclampingforcehavebeenfocusedonprimarily.Finishmachining,whichisusuallyconductedatalightcuttingcondition,isthefinalandonlyprocessthatdirectlyaccountsforaccuracy.Duringthefinishmachiningprocess,itisregardedthat,exceptforcuttingforceandclampingforce,cuttingheat,whichcausestheworkpiecetodeformduringthemachiningprocess,isalsoanunavoidablefactorwhenfixturedesignisconsidered.Experimentsshowedthatthermaleffectiscriticaltothefinalerrorinfinishcutandthatitdominatescuttingaccuracy.Therefore,theobjectiveofthestudyistofindeffectivemethodsoffixturedesignforplate-shapedworkpiecesthatcanreducethemachiningerrorcausedbythemovingcuttingheatsourceimposedbyafinishfacemillingcutter.ExperimentalEvaluationofFactorsInfluencingWorkpieceFlatnessAccuracyCuttingExperimentwithSideClampFixtureFacecuttingexperimentsareconductedasshowninFigure1.Aworkpiece400x400mminsizeisattachedona45mmthicksteelfixtureplatebythesideclampingmethod.Thecuttingtoolusedisa63mmdiametersingletoothfacefinishmillingcutteroperatedatrotatingspeed,1220rpm(241m/min.);feedrate,3660mm/min.(3mm/tooth);axialdepthofcut(Ad),0.01mm;radialwidthofcut(Rd),50mm.Cuttingandmeasuringexperimentsareundertakenattestconditionsforvariablefactors,aslistedinTable1.Ateachtestcondition,themeasurementofflatnessisconductedafterthecuttingtestonanEnshuS-400verticalmachiningcenterwiththeexperimentalsetupillustratedinFigure2.Awirelesselectronicindicator(TELEMICRO,ESM-01),whichisatactileprobeattachedtothemachinespindle,isusedtomeasuretheverticaldisplacementoftheworkpiecetopsurface.Followingthemovementofthespindle,thetactileprobescansonthetopsurface,detectsthedeviationoftheplatesurfaceintheZdirection,andtransmitssignals.ThesignalsarereceivedbythemeterthroughtheantennaandsenttoapersonalcomputerviaanAIDconverter.ThesignalsareprocessedbytheVisualDesignersoftwareandtransformedtothevisualsurfaceprofile.Themovementofthespindleisusedasthereferencesurface.Thecuttingprocessdependsontheaccuracyofthespindlemovementanditisrepeatedinthemeasuringprocess,sothatthemeasuredflatnesserrorofthefinishedworkpiecedoesnotincludetheerrorinherenttothespindlemovement.Fromtheexperimentalmeasurement,whichwasrepeated10timesforeverycombinationofthevariablefactors,thecontributionsofthefactorsarecalculatedbytheanalysisofvariance.TheresultisshowninFigure3."Fixturingstate"iswhethertheworkpieceisclampedorwhethertheclampisreleasedduringtheflatnessmeasurement.Thefixturingstateinfluencesworkpieceflatnessmostsignificantly.Thisresultcanbeattributedtothesubstantialelasticdeformationthathappensintheplateworkpieceduetothepreloadfromthesideclampingforcebeforemachining.Duringthemachiningprocess,thecuttingforceandcuttingheatfurtherdeformtheworkpiece.Eventhoughthetoolpathmaybecorrect,afterallforcesandheatarereleasedtheworkpiecereturnsbacktoitsnaturalformandthenfinalerrorinflatnessoccurs.Fromt