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螺旋定心夹紧铣床夹具的设计及主要零件的工艺编制
摘  要

本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。
螺旋定心夹紧铣床夹具的设计及主要零件的工艺编制是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析,了解零件的工艺再设计出毛坯的结构,并选择好零件的加工基准,设计出零件的工艺路线;接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算,关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量;然后进行专用夹具的设计,选择设计出夹具的各个组成部件,如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件;计算出夹具定位时产生的定位误差,分析夹具结构的合理性与不足之处,并在以后设计中注意改进。

关键词:工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。
This design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal-cutting machine tool, the common difference coordination and the survey and so on the various knowledge.
The reduction gear box body components technological process and its the processing hole jig design is includes the components processing the technological design, the working procedure design as well as the unit clamp design three parts. Must first carry on the analysis in the technological design to the components, understood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; After that is carrying on the size computation to a components each labor step of working procedure, the key is decides each working procedure the craft equipment and the cutting specifications; Then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed connection part as well as other parts; Position error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement.

Keywords: The craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error

目  录

序   言 1
第一章 机床夹具介绍 2
1 .1夹具的现状及生产对其提出新的要求 2
1.2 现代夹具的发展方向 3
第二章  机床夹具的定位及夹紧 5
2.1 概述 5
2.1.1 机床夹具的概念 5
2.1.2 机床夹具的组成 5
2.1.3 机床夹具的分类 6
2.1.4 机床夹具在机械加工中的作用 8
2.2工件的装夹方式 9
2.3 基准及其分类 10
2.4 工件的定位 12
2.4.1 工件定位的基本原理 12
2.4.2 常见定位方式及定位元件 13
2.5 工件的夹紧 14
2.5.1夹紧装置的组成及基本要求 14
2.5.2 夹紧力的确定 15
2.5.3典型夹紧结构 16
2.5.4定心夹紧机构 16
2.6 专用夹具设计 17
2.6.1对机床专用夹具的基本要求 17
2.6.2专用夹具设计方法和步骤 17
2.6.3夹具总图技术要求的制订 18
第三章  螺旋定心夹紧铣床夹具的设计及主要零件的工艺编制 20
3.1零件的分析 20
3.1.1 零件的作用 20
3.1.2  零件的工艺分析 20
3.2.工艺规程设计 21
3.2.1 确定毛坯的制造形式 21
3.2.2 基面的选择的选择 21
3.2.3 制定工艺路线 21
3.2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 22
3.2.5 确定切削用量及基本工时 22
3.3夹具设计 27
3.3.1问题的提出 28
3.3.2定位基准选择 28
3.3.3切削力及夹紧力计算 28
3.3.4定位误差分析 30
3.3.5夹具设计及操作的简要说明 30
总    结 32
致   谢 34
参 考 文 献 35
序   言
机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品,并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用,也可以为其它行业的生产提供装备,社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业,因此制造业是国民经济发展的重要行业,是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲,机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。
螺旋定心夹紧铣床夹具的设计及主要零件的工艺编制是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定位,夹紧以及工艺路线安排,工艺尺寸确定等问题,并设计出专用夹具,保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论,又要注意生产实践的需要,只有将各种理论与生产实践相结合,才能很好的完成本次设计。
本次设计水平有限,其中难免有缺点错误,敬请老师们批评指正。
第一章 机床夹具介绍
夹具最早出现在1787年,至今经历了三个发展阶段。第一阶段表现为夹具与人的结合。在工业发展初期。机械制造的精度较低,机械产品工件的制造质量主要依赖劳动者个人的经验和手艺,而夹具仅仅作为加工工艺过程中的一种辅助工具;第二阶段是随着机床、汽车、飞机等制造业的发展,夹具的门类才逐步发展齐全。夹具的定位、夹紧、导向(或对刀)元件的结构也日趋完善,逐渐发展成为系统的主要工艺装备之一;第三阶段,即近代由于世界科学技术的进步及社会生产力的迅速提高,夹具在系统中占据相当重要的地位。这一阶段的主要特征表现为夹具与机床的紧密结合。
1 .1夹具的现状及生产对其提出新的要求
现代生产要求企业制造的产品品种经常更新换代,以适应市场激烈竞争,企业中多品种生产的工件已占工件种类数的85%左右。然而目前,一般企业习惯与采用传统的专用夹具,在一个具有大批量生产的能力工厂中约拥有13000~15000套专用夹具。另一方面,在多品种生产的企业中,约隔4年就要更新80%左右的专用夹具,而夹具的实际磨损量只有15%左右,特别最近年来柔性制造系统(FMS)、数控机床(NC),加工中心(MC)和成组加工(GT)等新技术被应用和推广,使中小批生产的生产率逐步趋近于大批量生产的水平。
综上所述,现代生产对夹具提出了如下新的要求:
1. 能迅速方便地装备新产品的投产以缩短生产准备周期
2. 能装夹一组相似性特征的工件
3. 适用于精密加工的高精度的机床
4. 适用于各种现代化制造技术的新型技术
5. 采用液压汞站等为动力源的高效夹紧装置,进一步提高劳动生产率1.2 现代夹具的发展方向 
现代夹具的发展方向表现为精密化、高效化、柔性化、标准化等四个方面:
1. 精密化
随着机械产品精度的日益提高,势必也相应提高对其精度要求。精密化夹具的结构类型很多,例如用于精密分度的多齿盘,其分度可达正负0.1,用于精密车削的高精度三爪卡盘,其定心精度为5um,又如用于轴承套圈磨削的电磁无心夹具,工件的圆读可达0.2~0.5um。
2. 高效化
高效化夹具主要用来减少工件加工的机动时的和辅助时的,以提高劳动生产率,减少工人劳动强度,常见的高效化夹具有:自动化夹具、告诉化夹具、具有夹紧动力模块的夹具等。例如使用电动虎钳装夹工件,可使工件效率比普通虎钳提高了5倍左右;而高速卡盘则可保证卡爪在转速9000r/min的条件下能正常夹紧工件,使切削速度大幅度提高。
3. 柔性化
夹具的柔性化与机床的柔性化相似,它是通过调组合等方式,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、模块夹具、数控夹具等,在较长时间内,夹具的柔性化趋向将是夹具发展的主要方向。
4. 标准化
夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面,在制造典型夹具,结构的基础上,首先进行夹具元件和部件的通用化,建立典型尺寸系列或变型,以减少功能用途相近的夹具元件和不见的形成:舍弃一些功能低劣的结构,通用化方法包括:夹具、部件、元件、毛呸和材料的通用化夹具的标准化阶段是通用化的深入并为工作图的审查创造了良好的条件。目前,我国已有夹具零件、部件的国家标准:GB2148~2249-80,GB2262~2269-80以及通用夹具标准,组合夹具标准等。夹具的标准化也是夹具柔性化高效化的基础,作为发展趋势,这类夹具的标准化,有利于夹具的专业化生产和有利于缩短生产准备周期,降低生产总成本。
第二章  机床夹具的定位及夹紧
2.1 概述
在机械制造中,用以装夹工件(和引导刀具)的装置,称为夹具。它是用来固定加工对象,使之占有正确位置,接受施工或检测的装置。
2.1.1 机床夹具的概念
在机械加工过程中,为了保证加工精度,首先要使工件在机床上占有正确的位置,确定工件在机床上或夹具中占有正确的位置的过程,称为工件的定位。定位后将其固定,使其在加工过程中始终保持定位位置不变的操作称为夹紧。工件在机床或夹具上定位、夹紧的过程称为工件的装夹。用以装夹工件的装置称为机床夹具,简称夹具。
2.1.2 机床夹具的组成
1. 机床夹具的基本组成部分
(1)定位装置
该装置由定位元件组合而成,其作用是确定工件在夹具中的正确位置。
(2)夹具装置
该装置的作用是将工件压紧夹牢,并保证工件在加工的过程中正确位置不变。
(3)夹具体
夹具体是夹具的基本骨架,通过它将夹具所有的元件构成一个整体。
2. 机床夹具的其他特殊元件或装置
(1)连接元件
根据机床的特点,夹具在机床上的安装连接常有两种形式。一种是安装在机床工作台上,另一种是安装在机床主轴上。连接元件用以确定夹具本身在机床上的位置。如机床夹具所使用的过渡盘,铣床夹具所使用的定向键等,都是连接元件。
(2)对刀元件
常用在普通铣床夹具中,用对刀快调整铣刀加工前的位置。对刀时,铣刀不与对刀快直接接触,而用塞尺进行检查,以免碰伤铣刀的切削刃和对刀快工作表面。
(3)导向元件
常用在钻床、镗床夹具中,用钻套和镗套引导刀具加工中的正确位置。
(4)其他元件或装置
根据加工需要,有些夹具还分别采用分度装置、靠模装置、上下料装置、平衡块等。这些元件或装置需要专门设计。
2.1.3 机床夹具的分类
根据机床夹具的通用化程度,可将夹具氛围以下几种:
1. 通用夹具
可加工一定范围内不同工价的夹具为通用夹具,如车床上的三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘;铣床上的平口虎钳、分度头和回转工作台等。它们有很大的通用性,无需调整或稍加调整就可以用于装夹不同的工件。这类夹具一般已标准化,由专业工厂生产,作为机床附件供应给用户。
由于使用通用夹具夹紧工件比较费时,操作复杂,生产效率低,且较难装夹形状复杂的工件,故通用夹具主要用于单件小批生产,在产品固定的大批量生产中很少使用通用夹具,而使用效率较高的专用夹具。
2. 专用夹具
专用夹具是针对某一种工件的某道工序专门设计的夹具。所以结构紧凑,操作迅速方便。专用夹具通常由使用厂根据要求自行设计与制造。
专用夹具定位精度高,一批工件加工或所得尺寸稳定,互换性高,并且可以减轻劳动强度,节省工时,显著提高效率,另外利用专用夹具还可以扩大机床的工艺范围。但专用夹具是为满足某个工件某道工序的加工需要而专门设计的,所以它的适用范围较窄。此外、专用夹具的设计制造周期较长。当产品更换时,往往因无法再使用而报废,因此,专用夹具主要适用于产品品种相对稳定的大批大量生产。
 参 考 文 献

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1. 切削用量简明手册,艾兴、肖诗纲主编,机械工业出版社出版,1994年
2.机械制造工艺设计简明手册,李益民主编,机械工业出版社出版,1994年
3.机床夹具设计,哈尔滨工业大学、上海工业大学主编,上海科学技术出版社出版,1983年
4.机床夹具设计手册,东北重型机械学院、洛阳工学院、一汽制造厂职工大学编,上海科学技术出版社出版,1990年
5.金属机械加工工艺人员手册,上海科学技术出版社,1981年10月
6.机械制造工艺学,郭宗连、秦宝荣主编,中国建材工业出版社出版,1997年
      


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