铣床尾座顶尖套双槽铣夹具设计【全套CAD图纸+word说明书】
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I 摘要 本文首先介绍了夹具的研究背景和发展趋势、课题的作用和意义、夹具的组成以及铣床夹具的结构特点，通过对参考文献进详细的分析，阐述了定位方案的选择、夹紧方案的确定、对刀方案的选择、夹具体与定位键、夹具总图上的尺寸、公差和技术要求以及加工精度分析。 关键词 定位，夹紧，对刀，铣夹具 目录 1 课题介绍 . 1 题背景及发展趋势 . 1 题的作用与意义 . 2 具的组成 . 3 床夹具的结构 特点 . 4 题的任务 . 5 2 铣床夹具设计 . 6 位方案 . 6 紧方案 . 7 刀方案 . 7 具体与定位键 . 7 具总图上的尺寸、公差和技术要求 . 8 工精度分析 . 9 3 小结 . 12 参考文献 . 13 铣床尾座 顶尖套双槽铣夹具设计 1 1 1 课题介绍 在机械制造过程中，用来固定加工对象，使其占有正确的位置，以便接受施工，检测的装置都可统称为“夹具”。广义地说，夹具是一种保证产品质量并便利和加速工艺过程的一种工艺装备。夹具以其数量和在生产中的地位来说，“机床夹具”最重要。机床夹具为机床的一种辅助设备，用它来准确地确定工件与刀具的相对位置，即将工件定位及夹紧，以完成加工所需要的相对运动。所以机床夹具是用以使工件定位和夹紧的附加装置。 机床夹具设计的基本要求有保证工件的加工精度，提高生产率，工艺性好，使用性好，经济性好。 题 背景及发展趋势 夹具从产生到现在，大约可以分为三个阶段：第一个阶段主要表现在夹具与人的结合上，这是夹具主要是作为人的单纯的辅助工具，是加工过程加速和趋于完善；第二阶段，夹具成为人与机床之间的桥梁，夹具的机能发生变化，它主要用于工件的定位和夹紧。人们越来越认识到，夹具与操作人员改进工作及机床性能的提高有着密切的关系，所以对夹具引起了重视；第三阶段表现为夹具与机床的结合，夹具作为机床的一部分，成为机械加工中不可缺少的工艺装备 在机械制造业中，为了适应新品种不断发展的要求，夹具设计有朝着下列方向发展的趋势： 1. 发展通用夹具新品种 通用夹具是使用最广泛的一种夹具，发展通用夹具以代替某些专用夹具。内容包括以下： 1） 发展高精度通用夹具 2） 广泛采用高效率通用夹具 3） 发展适用于各种类型零件工艺特征的专用夹具 2. 发展调整式夹具 调整式夹具经过部分零件的更换和重新调整组合，即可适应不同工件的加工。适用程度介于通用和专用之间。主要有两种类型： 1） 通用可调式夹具 2） 调整式夹具 3. 推广和发展组合夹具及拼拆夹具 1） 组合夹具 组合夹具式有一套预先制好的各种不同形状 、不同规格尺寸、具有互换性和耐磨性的标准元件与合件所组成。 2） 拼拆夹具 与组合夹具有相同之处，有一系列可多次利用的标准零件与基础零件，但铣床尾座 顶尖套双槽铣夹具设计 2 2 又采用了部分具有一定专用性的部件，其夹紧部件多采用液压传动装置。 4. 加强专用夹具的标准化和规格化 加强夹具元件的标准化和规格化，不但能加速生产准备周期，而且也可使夹具的生产由单件转为成批，降低夹具制造成本。因此，可节省劳动力，缩短生产准备周期。 5. 专用夹具中采用高精度、高效率的夹具 主要满足高生产率的加工要求，使之有可能采用采用平行或平行先后的加工方法，采 用多件的加工方法，以及尽可能缩短或重合辅助时间的方法来压缩单件工时，提高生产率。 6. 大力推广和使用机械化及自动化夹具 生产机械化及自动化是技术革命的中心内容，大力推广和使用机械化及自动化夹具以减少和消除繁重的体力劳动是机械制造中的重要问题。 7. 推广和发展扩大机床性能的夹具 具体的有仿形装置、机床改装用的各类夹具 8. 采用新结构、新工艺、新材料来设计和制造夹具 实践证明，采用新结构、新工艺、新材料来设计和制造夹具，能满足机械加工中的定位要求，并简化制造工艺，缩短了生产周期，并能保证零件的加工精度。 题的作用与意义 由于专用夹具可以按照工件加工的具体要求进行设计，故可事先采取措施来保证操作的安全。 对工件进行机械加工时，为了保证加工要求，首先要使工件相对刀具（或机床）有正确的位置，并使这个位置在加工过程中不因外力的影响而变动，为此，进行机械加工之前，先将工件装夹好。 工件的装夹方法有两种：一种使工件直接装夹在机床的工作台或花盘上；另一种使工件装夹在夹具上。 采用第一种方法装夹工件时，一般要先按图样要求在工件表面划线，划出加工表面的尺寸和位置，装夹时用划针或百分表找正后再夹紧。这种方法不需专门装备，但效 率低，一般用于单件或者小批生产。批量较大时，大都采用夹具装夹工件。 用夹具装夹工件有以下优点： 证加工精度，降低人工等级 零件的加工精度，包括尺寸精度，几何形状精度和表面相互位置精度三种。实用夹具的最大功用，是保证零件上加工表面的位置精度。例如，在摇臂钻床上使用钻夹具加工孔系时，可保证达到 中心距精度，而按划线找正加工时，仅能保证 且受到操作技术的影响，同批零件的质量也不稳定。 铣床尾座 顶尖套双槽铣夹具设计 3 3 当工件的形状复杂及精度要求高时，往往不易或不能依靠通用机床及其附件来达到加工要求，因此 需要采用专用夹具 高劳动生产率和降低加工成本 使用夹具后，免除了每件都要找正、对刀等时间，加速工件的装卸，从而大大减少了有关工件安装的辅助时间。特别对那些机动时间较短而辅助时间长的中小件加工意义更大。此外，用夹具安装还容易实现多件加工、多工位加工、可进一步缩短辅助时间，提高劳动生产率。 大机床工艺范围 工件的结构形状时各式各样的，现在对精度和生产率的要求也越来越高，在某些情况下，原有机床难以适应。为解决这一困难，往往采用专用夹具以扩大机床的适用范围，实现“一机多用”。例如在机床上使用镗夹具，就可以代替镗 床来做镗孔工作，解决缺乏设备的困难 变原机床的用途，扩大机床适用范围 在产品更换时，工厂现有的机床设备，有时往往不能适应新产品的要求。为此，可以采用夹具来改变机床的用途 轻操作的劳动强度，做到安全生产 由于夹具中可以采用扩力机构来减小操作的原始力，而且有时还可以采用各种机动夹紧装置，故可使操作省力，减轻劳动强度。由于专用夹具可以按照工件加工的具体要求进行设计，故可事先采取措施来保证操作的安全。 具的组成 根据夹具元件在结构中所起的作用不同，可将各种夹具元件分为下列几种： 铣床尾座 顶尖套双槽铣夹具设计 4 4 度装置 用于改变工件与刀具 相对位置以获得多个工位的一种装置，可作为某些夹具的一部分。 具本体 用来连接夹具上的所有各种元件和装置成为一个夹具整体。 模装置 它是作为用来加工型面的一种特殊装置。 力装置 在非手动夹具中，作为产生动力的部分，如气缸，油缸，电磁装置等。 他件 包括与机床连接用的零件，各种连接件，特殊元件及其它辅助装置等。 度装置 用于改变工件与刀具相对位置以获得多个工位的一种装置，可作为某些夹具的一部分。 具本体 用来连接夹具上的所有各种元件和装置成为一个夹具整体。 模装置 它是作为用来加工型 面的一种特殊装置。 力装置 在非手动夹具中，作为产生动力的部分，如气缸，油缸，电磁装置等。 但是并非所有夹具都包括上述各类元件，然而其中定位元件，夹紧装置和夹具体本体则是每一夹具都不可缺少的组成部分。 床夹具的结构特点 铣床夹具主要用于加工零件上的平面、凹槽、花键及各种成型面。铣削加工的切削用量和切削力一般较大，切削力的大小和方向也是变化的，而且又是断续切削，因而，加工时的冲击和振动也较严重。所以设计这类夹具时，要特别注意工件定位稳定性和夹紧可靠性；夹紧装置要能产生足够的夹紧力，手动夹紧时要有良好的自 锁性能，夹具上个组成元件的强度和刚度要高。为此，要求铣床夹具得结构比较粗壮低矮，以降低夹具重心，增加刚度、强度，铣削得切屑较多，夹具上应有足够得排屑空间，以尽量避免切屑堆积在定位支承面上。因此，定位支承面应高出周围的平面，而且在夹具体内尽可能做出便于清除切屑和排出冷却液的出口。 粗铣时振动较大，不宜采用偏心夹紧，因为振动时偏心夹紧容易松开。 在侧面夹紧工作（如加工薄而大的平面）时，压板的着力点应低于工件侧面的定位支承点，并使夹紧力有一垂直分力，将工件压向主要定位支承面，以铣床尾座 顶尖套双槽铣夹具设计 5 5 避免工件向上抬起；对于毛坯件，压板与 工件接触处应开有尖齿纹，以增大摩擦系数。 题的任务 图 1为铣顶尖套双槽工序图，工件的材料为 45 钢，大批量生产。根据工艺规程，铣双槽之前，其它表面均已加工好。本工序的所要加工的为两键槽。 图 1顶尖套双槽 1. 键槽宽 h 轴线的对称度 行度 身控制尺寸 82 2. 油槽半径 3心在轴的圆柱面上。油槽长度 170 3. 键槽与油槽的对称面应在同一平面内。 铣床尾座 顶尖套双槽铣夹具设计 6 6 2 铣床夹具设计 位方案 若先铣键槽后铣油槽，按照加工需要，铣键槽时应限制五个自由度，铣油槽时应限制六个自由度。 由于是大批生产，为了提高生产效率，可在铣床主轴上安装两把的铣刀，同时对两个工件铣键槽和油槽，每走刀一次，即能得到一个铣槽和油槽均已加工好的工件。为达此目的，有图 2 2示的两种定位方案。 方案 1：工件以 h 外圆在两个互相垂直的平面上定位，端面加止推销，如图 2示。 图 2位方案 1 方案 2：工件以 h 外圆在 V 形块上定位，端面加止推销，如图 2示 。 图 2位方案 2 为保证键槽和油槽在对称面在同一平面内，两方案中的第二工位（铣油槽工位）都需用一短销配合在已铣好的键槽内，限制工件绕轴线的自由度。由于键槽和油槽的长度不等，要同时走刀完毕，需将两个止推销错开适当距离。 比较以上两种方案，方案 1 使加工尺寸为 定位误差为零，方案则使对称度的定位误差为零。由于 注公差，加工要求低，而对称度的公差较小，故 选用方案 2 较好，从承受切削力的角度看，方案 2 也较可靠 铣床尾座 顶尖套双槽铣夹具设计 7 7 紧方案 根据夹紧力的方向应朝向主要限位面和作用点应落在定位元件的支承范围内的原则，如 图 2示，夹紧力的作用线应落在区域内（ 夹紧力与垂直方向的夹角应尽量小，以保证夹紧稳定可靠。铰链压板的两个弧形面的曲率半径应大于工件的最大半径。 由于顶尖套较长，须用两块压板在两外夹紧。如采用手动夹紧，工件装卸所花时间较多，不能适应大批生产的要求。若用气动夹紧，则夹具体积太大，不便安装在铣床工作台上，因此宜用液压夹紧，如图 2示。液压缸 5 固 定在、工位之间，采用联动夹紧机构使两块压板 6 同时均匀地夹紧工作。 图 2紧方案 刀方案 键槽铣刀需两个方向对刀，故应采用直角对刀块。由于两铣刀的直径相等，油槽深度由两工位 V 形块定位高度之差保证。两铣刀的距离则由两铣刀间的轴套长度确定。 具体与定位键 为了在夹具体上安装油缸和联动夹紧机构，夹具体应有适当的高度，中部应有较大的空间。为保证夹具在工作台上安装稳定，应按照夹具体的高宽比不大于 原则确定其宽度，并在两端设置耳座，以便固定。 为了保证槽的对称 度要求，夹具体底面应设置定位键，两定位键的侧面应与 减少夹具的安装误差，宜采用有沟槽的方形定位键。 铣床尾座 顶尖套双槽铣夹具设计 8 8 具总图上的尺寸、公差和技术要求 1. 夹具最大轮廓尺寸为 570230270 2. 影响工件定位精度的尺寸和公差为两组 V 形块的定位高度 64 61 两止推销的距离 112 定位销 12 与工件上键槽的配合尺寸 12 3. 影响夹具在机床上安装精度的尺寸和公差为定位键与铣床工作台 T 形槽的配合尺寸 18 h 8（ T 形槽为 18 4. 影响夹具精度的尺寸和公差为定位键与夹具体的配合尺6718I 工位 V 形块 8、 10 设计心轴线对定位键侧面 B 的平行度 I 工位 V 形块设计心轴轴线对夹具底面 A 的平行度 I 工位与工位 V 形块的距离尺寸 125 I 工位与工位 V 形块设计心轴轴线间的平行度 ,对刀块的位置尺寸 11 对刀块的位置尺寸应从限位基准标起 ,标注时 ,要考虑位基准在加工尺寸方向的最小位移量 ( 当最小位移量使加工尺寸增大时 m 当最小位移量使加工尺寸缩小时 m 式中 当工件以圆孔在心轴上定位或者以圆柱面在定位套中定位且定位基准方向移动时 2i 式中 当工件以圆柱面在 . 本例中 ,由于工件定位基面直径 h 的平均尺寸为 尺厚度为5 以对刀块的位置水平尺寸为 11)56(1 (基本尺寸 ) 对刀块的位置垂直尺寸为 铣床尾座 顶尖套双槽铣夹具设计 9 9 (基本尺寸 ) 对刀块位置尺寸的公差按第二章中介绍的方法，取工件相应尺寸公差的5121，因此 42 5. 影响对刀精度的尺寸和公差；塞尺的厚度尺寸 h。 6. 夹具总图上应标注下列技术要求；键槽铣刀与油槽铣刀的直径应相 等。 工精度分析 顶尖套铣双槽工序中，键槽两侧面对 h 轴线的对称度和平行度要求较高，应进行精度分析，其它加工要求未注公差或公差很大，可不进行精度分析 槽侧面对 h 轴线的对称度的加工精度 h 轴线，定位基准也是此轴线，故 B =0，由于 Y =0，因此，对称度的定位误差为零 。 形槽中有两种位置，如图所示。定位键位置如图 2a）所示时 , 0A ，定位键如图 2b）所示时 。 0 5 2 7.0(m a x 床尾座 顶尖套双槽铣夹具设计 10 10 图 2位键 r 对称度的对刀误差等于塞尺厚度的公差，即 r = z 影响对称度的夹具误差有： I 工位 V 形块设计心轴轴线对定位键侧面 B 的平行度 1 公差 ,所以 z=( 键槽侧面对 h 轴线的平行度的加工误差 D 由于两 V 形块 8、 10一般在装配后一起精加工 们的相互位置误差极小，可视为一长 以 D =0。 键的位置如图 2-4(a)所示时， A =0;定位键的位置如图 2 以 r =0。 工位 的平行度（ 以， z= 铣床尾座 顶尖套双槽铣夹具设计 11 11 表 5 2 顶尖套铣双槽夹具的加工误差 加加工要求 代 号 对称度 行度 0。 08 D A T Z G J C 0 1=222 1=22 床尾座 顶尖套双槽铣夹具设计 12 12 小结 通过做这次小设计，更深刻地了解了夹具方面的知识。而所设计的铣床夹具，在够满足精 度要求下，由于一次走刀过程能有两个工步，大大提高了效率。另外，工件的夹紧采用液压弹簧装置，装夹稳定拆卸迅速。不过感觉还有不尽理想的地方，比如工件从第一工位到第二工位时要换向翻转。而且工位二的安装要考虑到定位销与键槽的正确定位，这个过程相对效率不高。 从总的看，本铣床夹具能够满足要求，达到了设计要求 铣床尾座 顶尖套双槽铣夹具设计 13 13 参考文献 1 徐憬 机械工业出版社， 2 张普礼 东南大学出版社， 3 刘守勇等 机械工业出版社， 4 徐发仁 重庆大学出版社， 5 白成轩 机械工业出版社， 6 韦彦成 国防工业出版社， 1991 7 柯明扬 北京航天航空大学出版社， 1995 8 武良臣 煤炭工业出版社， 2003 9融亦鸣 机械出版社， 2002 10 美 工艺过程设计导论 西北工业 大学出版社， 1988 11 1969 12 1979 13 1995 14 et of 1992 15 P&M 1996 机 械 加 工 工 序 卡 产品型号 零（部）件图号 共 1 页 产品名称 顶尖套 零（部）件名称 顶尖套 第 1 页 车 间 工序号 工序名称 材料牌号 70 铣 45 毛坯种类 毛坯外形尺寸 每毛坯件数 每台件数 型材 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 铣床 夹 具 编 号 夹 具 名 称 切 削 液 专用夹具 工序工时 准终 单件 序号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴 转速 (r/切削 速度 (m/进给 量 (mm/r) 切削 深度 (走刀次数 时间定额 机动 辅助 1 铣 宽度为 12 的槽 刀、游标卡尺、专用夹具 500 编制（日期） 审核（日期） 会签（日期） 标记 处数 更改文件号 签字 日期 标记 更改文件号 签字 日期 机 械 加 工 工 艺 过 程 卡 片 产品型号 零（部）件图号 顶尖套 第 1 页 产品名称 顶尖套 零（部）件名称 顶尖套 共 1 页 材料牌号 45 毛坯种类 型材 毛坯外形尺寸 每毛坯件数 1 每台件数 备注 工序号 工序名称 工 序 内 容 车间 工段 设备 工艺装备 工时 准终 单件 备料 开料型材 一 10 车 夹住毛坯，伸出长度大于等于 342端面，打中心孔； 机加工 二 质合金车刀 、游标卡尺、专用夹具 20 车 粗车外圆 机加工 二 质合金车刀、游标卡尺、专用夹具 30 车 精车外圆 面 机加工 二 质合金车刀、游标卡尺、专用夹具 40 车 车另一端端面，取总长 342加工 二 质合金车刀、游标卡尺、专用夹具 50 钻 钻 中心 孔 机加工 二 花钻、游标卡尺，专用夹具 60 车 车锥度 及内孔 机加工 二 质合金车刀、游标卡尺、专用夹具 70 铣 铣 宽度为 12 的槽 机加工 二 铣刀、游标卡尺、专用夹具 80 铣 铣 槽 机加工 二 铣刀、游标卡尺、专用夹具 90 终检 终检 100 入库 入库 编制 （日期） 审核 （日期） 会签 （日期） 处 数 更改文件号 签字 日期 标记 处数 更改文件号 签字 日期 车床尾座顶尖套双槽铣夹具设计 (开题报告 ) 1 车床尾座顶尖套双槽铣夹具设计 开题报告 机电 021（ 0250408）裴文炳 摘要 本文首先介绍了 夹具的 研究背景，通过对参考文献进详细的分析，阐述了机械夹具制造技术的相关内容；在技术路线中，论述夹具设计的过程，夹具的尺寸和定位选择，为毕业论文写作建立了进度表，为以后的设计工作提供了一个指导。 关键词 定位 ,夹紧 ,对刀 ,铣夹具 夹具从产生到现在，大约可以分为三个阶段：第一个阶段主要表现在夹具与人的结合上，这是夹具主要是作为人的单纯的辅助工具，是加工过程加速和趋于完善；第二阶段，夹具成为人 与机床之间的桥梁，夹具的机能发生变化，它主要用于工件的定位和夹紧。人们越来越认识到，夹具与操作人员改进工作及机床性能的提高有着密切的关系，所以对夹具引起了重视；第三阶段表现为夹具与机床的结合，夹具作为机床的一部分，成为机械加工中不可缺少的工艺装备 在机械制造业中，为了适应新品种不断发展的要求，夹具设计有朝着下列方向发展的趋势： 1、 发展通用夹具新品种 通用夹具是使用最广泛的一种夹具，发展通用夹具以代替某些专用夹具。内容包括以下： 1） 发展高精度通用夹具 2） 广泛采用高效率通用夹具 3） 发展适用于各种类型零件工艺特征的专用夹具 2、 发展调整式夹具 调整式夹具经过部分零件的更换和重新调整组合，即可适应不同工件的加工。适用程度介于通用和专用之间。主要有两种类型： 1） 通用可调式夹具 2） 调整式夹具 3、推广和发展组合夹具及拼拆夹具 1） 组合夹具 组合夹具式有一套预先制好的各种不同形状、不同规格尺寸、具有互换性和耐磨性的标准元件与合件所组成。 2） 拼拆夹具 与组合夹具有相同之处，有一系列可多次利用的标准零件与基础零件，但又采用了部分具有一定专用性的部件，其夹 紧部件多采用液压传动装置。 强专用夹具的标准化和规格化 加强夹具元件的标准化和规格化，不但能加速生产准备周期，而且也可使夹具的生产由单件转为成批，降低夹具制造成本。因此，可节省劳动力，缩短生产准备周期。 用夹具中采用高精度、高效率的夹具 车床尾座顶尖套双槽铣夹具设计 (开题报告 ) 2 主要满足高生产率的加工要求，使之有可能采用采用平行或平行先后的加工方法，采用多件的加工方法，以及尽可能缩短或重合辅助时间的方法来压缩单件工时，提高生产率。 力推广和使用机械化及自动化夹具 生产机械化及自动化是技术革命的中心内容，大力推广和使用机械化 及自动化夹具以减少和消除繁重的体力劳动是机械制造中的重要问题。 广和发展扩大机床性能的夹具 具体的有仿形装置、机床改装用的各类夹具 用新结构、新工艺、新材料来设计和制造夹具 实践证明，采用新结构、新工艺、新材料来设计和制造夹具，能满足机械加工中的定位要求，并简化制造工艺，缩短了生产周期，并能保证零件的加工精度。 通过一些文献我们可以了解到铣床夹具的类型和定位、夹紧、装夹的含义，机床夹具工作原理以及机床夹具设计，为我所要做的课题确定研究的方向和设计的内容。 床夹具的类 型 1 直线进给式 2 圆周进给式 3 靠模铣床夹具 位，夹紧，装夹的含义 确定工件在机床上或夹具中占有正确位置的过程称为定位 工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作称为夹紧 将工件在机床上或夹具中定位，夹紧的过程称为装夹 床夹具装夹方法 在加工时，工件应相对于刀具，机床具有正确位置，并保持在加工过程中不因外力的作用而发生变化，这就要求在加工之前将工件装夹好。 装夹工件的方法通常有两种：一种是利用划针按工件的一个表面，或按工件表面上划的线进行找正，使工件在机床工作台或花盘上处于正确的加工位置，然后夹紧工件进行加工。这种装夹方法劳动强度大，对工人的技术水平要求高，加工精度底，只适用于单件和小批量生产。 另一种方法是采用夹具装夹工件，不需要划线找正，避免了人为因素的影响。可稳定地保证工件的加工精度。 位方案 若先铣键槽后铣油槽，按照加工需要，铣键槽时应限制五个自由度，铣油槽时应限制六个自由度。 由于是大批生产，为了提高生产效率，可在铣床主轴上安装两把直径相等的铣刀，车床尾座顶尖套双槽铣夹具设计 (开题报告 ) 3 同时对两个工件铣键槽和油槽，每走刀一次，即能得到一个铣槽和油槽均已加工好的工件。 紧方案 根据夹紧力的方向应朝向主要限位面和作用点应落在定位元件的支承范围内的原则，如图 3示，夹紧力的作用线应落在区域内（ 夹紧力与垂直方向的夹角应尽量小，以保证夹紧稳定可靠。铰链压 板的两个弧形面的曲率半径应大于工件的最大半径。 由于顶尖套较长，须用两块压板在两外夹紧。如采用手动夹紧，工件装卸所花时间较多，不能适应大批生产的要求。若用气动夹紧，则夹具体积太大，不便安装在铣床工作台上，因此宜用液压夹紧，如图 3示。液压缸 5 固定在、工位之间，采用联动夹紧机构使两块压板 6 同时均匀地夹紧工作。 图 3紧方案 刀方案 键槽铣刀需两个方向对刀，故应采用直角对刀块。由于两铣刀的直径相等，油槽深度由两工位V 形块定位高度之差保证。两铣刀的距离 则由两铣刀间的轴套长度确定。 具体与定位键 为了在夹具体上安装油缸和联动夹紧机构，夹具体应有适当的高度，中部应有较大的空间。为保证夹具在工作台上安装稳定，应按照夹具体的高宽比不大于 原则确定其宽度，并在两端设置耳座，以便固定。 为了保证槽的对称度要求，夹具体底面应设置定位键，两定位键的侧面应与 V 形块的对称面平行。为减少夹具的安装误差，宜采用有沟槽的方形定位键。 工精度分析 顶尖套铣双槽工序中，键槽两侧面的对称度和平行度要求较高，应进行精度分析，其他加工要求未注公差或公差很大，可不进 行精度分析。 在对加工精度进行分析的时候按照以下四要素进行分析计算： 车床尾座顶尖套双槽铣夹具设计 (开题报告 ) 4 1. 定位误差 D 2. 安装误差 A 3. 对刀误差 r 4. 夹具误差 z 为保证我的设计顺利进行，特指定进度安排： 第 1- 2 周 查阅有管资料和文献，制定设计方案并完成开题报告。 第 3- 6 周 完成夹具结构设计 第 7- 9 周 完成设计计算和说明书内容 第 10 周 修改并准备答辩 1 徐憬 机械设计手册 机械工业出版社 2 张普礼 机械加工工艺装备 东南大学出版社 3 刘守勇等 机械工业出版社 ,4 徐发仁 重庆大学出版社 ,5 白成轩 机械工业出版社 , 6 韦彦成 国防工业出版社 ,1991 7 柯明扬 北京航天航空大学出版社 ,1995 8 武良臣 敏捷夹具设计理论及应用 煤炭工业出版社 2003 9融亦鸣 计算机辅助夹具设计 机械出版社 2002 10 美 工艺过程设计导论 西北工业大学出版社 ,1988 11 969 12 979 13 1995 14 et of 992 15 P&M 996 学 课程设计论文 顶尖套 加工工艺及夹具 设计 所在学院 专 业 班 级 姓 名 学 号 指导老师 年 月 日 目 录 一序言 . 3 二零件的分析 . 3 （一）零件的作用 . 3 （二）零件的工艺分析 . 4 三机械加工工艺规程制定 . 4 （一）确定毛坯的制造形式 . 4 选择定位基准 . 4 （三）选择加工方法 . 4 （四）制定工艺路线 . 5 （五）确定加工余量及毛坯尺寸 . 5 （六）工序设计 . 6 （七）确定加工用量及基本时间 . 8 4 夹具的设计 . 17 计步骤 . 17 计要点 . 18 定夹具结构方案 . 19 床尾座顶尖套双槽夹具设计 . 20 件本工序的加工要求分析 . 20 订定位方案 . 20 位误差计算 . 20 五课程设计心得体会 . 21 参 考 文 献 . 22 致谢 . 23 一序言 机械制造工艺学课程设计是在我们学习了大学的技术基础课和大专部分专业课之后进行的。这是我们在进行课程设计之前对所学各课程的一次深入的综合性链接，也是一次理论联系实际的训练。因此，它在我们的学习生活中占有十分重要的地位。 我希望通过这次课程设计对自己未来将从事的工 作进行一次 适应性的训练，从中锻炼自己分析问题，解决问的能力，为 今后参加祖国的现代化建设做出一些贡献。 由于能力有限，设计上有许多不足之处，恳请各位老师给予指导。 二零件的分析 （一）零件的作用 题目所给的零件是顶尖套，顶尖套的主要作用是用来固定零件之间的相对位置，起定位作用，也可以用于轴与毂的连接，顶尖套传递的载荷不大，还可以为安全装置中的过载元件。 （二）零件的工艺分析 顶尖套的加工要求表面光滑些好，硬度不用太高的，空的精度要求高一些，从零件图上可以看出：该零件表面粗糙度要求较高，表面粗糙度最高的是的圆柱表面 。 三机械加工工艺规程制定 （一）确定毛坯的制造形式 由零件的工作状况及功能可知， 销所起固定的作用， 所以要求销有较高的的强度和 （二） 抗冲击能力。该零件所选的材料为 45 号钢，模锻 选择定位基准 定位基准就是工件上直接与机床或夹具的定位元件相 接触 的点线面。基准的选择是工艺规程设计的重要工作之一。 基 面选择的正确，合理，可以保证加工质量，提高生产效率，否则，就会使加工工艺路线问题百出，严重的还会造成零件大批报废，试生产无法进行。 1 粗基准的选择 由 5 零件图可知，该顶尖套的定位基准为不规则的上表面，以上面凸台为粗加工基准，加圆柱表面和圆柱下端角度 10 的锥度， 2 精基准的选择 精基准的选择主要应该考虑基准重合问题，当设计基准与工序基准不重合时应该进行尺寸换算，对于顶尖套而言可根据基准统一原则， 采用“两面一孔”的方法加工。所以该零件的精加工基准为上表面与底面，即用两顶尖加工。 （三）选择加工方法 平面的加工方法有很多种，如：车、刨、铣、磨、拉等 圆柱面的表面粗糙度达到 m ，经查表得经济精度 寸精度为 16 617所以必须选择车床进行，先由车床进行粗车 半精车 +精车，再选择磨床，进行精磨，表 械制造工艺设计简明手册 对于表面粗糙度为 m 的底面， 加 工方法应在车床上进行粗车 半精车 精车。 10 的圆锥，圆跳动应选择精加工，精车 磨。 内孔的加工方法有钻、扩、镗等，该零件图中的 10孔的加工方法应先钻，由于要求大批量生产，所以应选择钻 铰，查表得该孔的经济精度 为 限偏差为 （四）制定工艺路线 工序 备料 开料型材 车 夹住毛坯，伸出长度大于等于 342端面，打中心孔；机加工 粗车外圆 机加工 二 精车外圆面 机加工 二 车另一端端面，取总长 342加工 二 钻中心孔 机加工 二 车锥度及内孔 机加工 二 铣宽度为 12 的槽 机加工 二 铣 槽 机加工 二 检 终检 入库 入库 （五）确定加工余量及毛坯尺寸 确定机械加工余量 钢质的机械加工余量按 85 确定，确定时根据质量，加工精度及型材形状复杂系数，由表 25简明手册可查得除孔以外各内外表面的加工余量，表中余量值为单面余量。 （ 1） 质量 根据零件成品重量 估算为 （ 2） 加 工精度 零件除孔、槽以外的各表面为磨削加工精度 3） 型材形状复杂系数 S 外廓包容体 模锻m m 外廓包容体 = = m 锻体 = 按表 10，可定形状复杂系数为 S，属简单级别 （ 4）机械加工余量 根据重量 S查表 25简明手册，得直径方向为 2 平方向为 型材各外径的单面余量为 轴向尺寸的单面余量为 确定毛坯尺寸 上面所查得的加工余量适用于机械加工表面粗糙度 m， m 的表面，余量要适当增大 由零件图可知，除 16圆，和 10的斜度以外，其余表面都 m，所以这些表面的毛坯尺寸只需将零件的尺寸加上所查得的余量值即可（因为这些表面粗加工和半精加工，这时因去所查数据中的大值。当表面只需粗加工，可取最小值） 16外圆和 16的斜度面，精度为 m，故需增加磨削的加工余量。参考外圆磨削余量（表 4）简明手册确定磨削 16g 6 外圆及斜面的余量为 毛坯图尺寸如表 设计毛坯图 确定毛坯尺寸公差 定位毛坯尺寸公差 毛坯尺寸公差根据型材体重量、形状复杂系数、分模线形状种类及型材精度等级从有关的表中查得。 本零件型材重量 状复杂系数 S， 45 钢含碳量为 其最高含碳量为 按表 明手册 可知，锻体材料系数为 M，采取平直 分模线，锻体为普通精度等级，则毛坯公差可从表 明手册查得 （六）工序设计 一，选择加工设备与工艺装备 1. 选择机床 由于已经根据零件的形状，精度特点，选择了加工方法，因此机床的类型也随之确定。至于机床的型号，主要取决于现场的设备情况，所选择的机床，其经济精度应与零件表面的设计要求相适应，初步选定各工序机床如下 : 工序 1、工序 2、工序 3 为粗车、半精车，大批量生产要求很高的生产率，选择 式车床即可（表 7）简明手册 工序 6 钻孔，可选择专用的夹具在立式钻床上加工，可选择 14）简明手册 工序 9， 精铰孔，可在立式钻床 装铰刀（表 7）简明手册 工序 10工序 12 有粗铣，半精铣，精铣，应选择卧式铣床。本零件属于成批大量生产，所选择机床适用范围较广为宜，所以应选择常用的 能满足加工要求（表 38）简明手册 2选择夹具 对于成批生 高效的前提下，亦可采用普通夹具。本零件除铣 10的对称斜面需要专用夹具外，其他的各工序使用普通夹具即可。 3选择刀具 （ 1）在车床上加工的工序，一般都选用硬质合金车刀和镗刀。加工钢质零件采用 加工用 精加工用 加工用 提高生产率及经济性，可选用转位车刀（ 切槽刀宜选用高速钢。 （ 2）铣刀按表 零件要求加工 25 的斜面，所以应选择铣刀直径 d=63 L=7径 D=22深为 110的斜面，应选择高速钢，立铣刀，零件要求铣切深度为 11表 0110 3）磨具 所加工的表面粗糙度为 m ，根据 选择粒度 (4)钻 钻 1 孔，根据 柄麻花钻（ 选择 d=7，l=150l=69直柄麻花钻，在顶尖套的底面用中心钻打中心孔 （ 4）铰刀 ，表面粗糙度为 m，所以要进行粗铰及精铰，根据表 17，锥柄机用铰刀（ 择 d=10 ,L=168 ,l=38 的锥柄机用铰刀。 本零件属于大量生产，一般采用通用量具。加工 16 外径千分尺，加工 3 沟槽可用分度值 游 标卡尺，加工 10孔可用分度值 内径百分表 外圆加工所用量具 工序 加工面尺寸 尺寸公差（） 量具 14 值为 025的外径千分尺 8 柄圆柱塞尺（ 911 角度尺 测量范围 0 320（ 12 圆面 专用配合件 16寸公差为 表 明手册）计量器具不确定度允许值 U=据 度值 游标卡尺，其不确定度数值U=U U 不能选用。必须 U U ，故应选分度值 外径千分尺（ U=量范围 025（ 可满足要求 二、 确定工序尺寸 确定工序尺寸一般的方法，由加工表面的最后工序往前推算，最后工序的工序尺寸按零件图样的要求标准。当无基准转换时，同一表面多次加工的工序尺寸只与工序的加工余量有关。当基准不重合时，工序尺寸应用工艺尺寸链解算。 圆柱表面多次加工的工序尺寸只与加工余量有关。前面根据有关资料已查出本零件各圆柱面的总加工余量（ 毛坯余量），应将总加工余量分为各工序加工余量，然后由后往前计算工序尺寸。中间工序尺寸的公差按加工方法的经济精度确定。 本零件各圆柱表面的工序加工余量、工序尺寸及偏差、表面粗糙度如下表： 圆柱表面的工序加工余量、工序尺寸公差及表面粗糙度 加工表面 工序双边余量（） 工序尺寸及偏差 ( ) 表面粗糙度 粗车 半精车 精车 磨 粗车 半精车 精 车 磨 粗车 半精车 精 车 磨 外圆 2 16 16 16 孔 - 10 中心表面 8 长度方向的工序加工余量、工序尺寸 加工长度 工序余量（） 工序尺寸及偏差 ( ) 粗车 半精车 精车 粗车 半精车 精车 11 1 11 1 11 52 2 52 2 52 61 1 61 1 61 （七）确定加工用量及基本时间 工序 2 本工序为粗车（粗车端面、外圆及沟槽）。已知加工材料为 45 钢，抗拉强度b=670M 型材，有外皮，机床为 式车床， （一）确定粗车外圆 切削用量，所选刀具为 质合金可转位车刀。根据切削用量简明手册第一部分 ，由于 床的 中心高为 200 （表 ），故刀杆尺寸 B H=16 25。 刀片厚度为 ，根据表 ，选择车刀几何形状为卷屑，带倒棱型前刀面，前角。 =12，后角。 =6，主偏角 r =90,副偏角 r =10，刃倾角s=0，角尖圆弧半径= （二） （ 1）确定切削深度 由于单边余量为 ，可在一次走刀内完成 (2) 确定进给量 f 根据表 在粗车钢料 , 刀杆尺寸为 1625 ,工件直径为 2040 按 机床的进给量 (表 选择 确定进给量尚需满足机床进给机构强度的要求 ,故需进行校验 . 根据表 床进给机构允许的进给力 (1)纵走刀 (2)横走刀 据 表 当钢b=570670 2mm,f ,50 ,V=50m/计 )进给力 630N s f= 故实际进给力为 30 于切削时的进给力小于机床进给机构允许的进 给力 ,故所选的 f =0.4 ,可用 (3)选择车刀磨钝标准及耐用度 根据 刀后刀面最大磨损量取 1转位车刀的寿命一般为 T=304)确定切削速度 V 切削速度 V 可根据公式计算 ,也可直接由表中查出 ,现采用查表法确定切削速度 根据表 当用 630700 2f r,切削速度 V=138m/削速度的修正系数为 .8,故 Vc=38 m/n=D 1000=20 000r =925 r 根据 床说明书 ,选择 120 r 这时实际切削速度 000000112020m/0 m/ (5)校验机床功率 切 削 时 的 功 率 可 由 表 出 , 当b=580970 2f 70 m/ , 削功率的修正系数 实际切削功率时的功率为 据 床说明书 ,当60r/ ,车床主轴允许功率 故所选择的切削用量可在 床上进行 . 最后决定的车削用量为 , n=1120 r , 0m/(三 )计算基本时间 tm= l =52,根据表 削时的入切量及超切量 y =则 L=52+3.5 5.5 120 序 3，本工序为半精车外圆 （ 1） 选择刀具 车刀形状，刀杆尺寸及刀片厚度均与粗车相同。半精车的刀片牌号选为 刀几何形状为（表 ,45 k r =5 o =12 o =8 o =3=01=屑槽尺寸为 2）切削用量 1）切削深度 2 =定进给量 f ，半精加工进给量主要受加工表面粗糙度的限制，根据表 表 面 粗 糙 度 为 m, =v=50100m/预计时 ) f =r 根据 床说明书，选择 f =r (3)选择车刀磨钝标准及耐用度 根据 刀后刀面最大磨损量取 转位车刀的寿命一般为 T=60 4）决定切削速度 据表 b=630700 料 , f r,切削速度 V=176m/削速度的修正系数为 .8,.0, Vc=76 m/4.1 m/n=D 1000= 000r =1354 r 根据 床说明书 ,选择 400 r 这时实际切削速度 000000 1400m/m/5)校验机床功率 切削时的功率可由表 出 ,当b=580970 2f 86 m/ , 电动机功率 ,因 故所选择的切削用量可在床上进行 . 最 后 决 定 的 车 削 用 量 为 , n=1400 r , 6m/(三 )计算基本时间 tm= l =52,根据表 削时的入切量及超切量 y =则 L=52+3.5 5.5 400 序 6 本工序为 精铣角度为 10 的对称斜面 1、选择铣刀 1）根据表 择高速钢立铣刀，根据表 削宽度8 时，铣刀直径 0、选择切削用量 1）由于加工余量不大，可在一次走刀内切完，则 10）决定进给量 根据表 齿进给量 z， 取 ）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命 根据表 刀刀齿后面最大磨损量为 于 40刀具寿命 T=90 4）决定切削速度的公式计算 Vc=vv 50 460 . 0 510900 . 4 54090m/n=40 991000r/88 r/据 卧式铣床主轴转速表（ 择 n=750 r/据 机床说明书选择 n=750r/ 00mm/ 24750600 mm/z=mm/z 5）检验机床功率 根据表 当b=5601000M 15 0z=24 00mm/据 卧式铣床说明书（表 床主轴允许的功率为为以所选择的切削用量可以采用，即 10 =600mm/ n 750 r/9m/z 3、计算基本时间 tm= l =10,根据表 对称安装铣刀，车 削时的入切量及超切量y =40则 L=10+400 0050序 8、钻孔 加工材料 45 钢，b=670工要求 孔径 d=10深 l =30度为 乳化液冷却 机床 立式钻床 1、选择钻头 选择高速钢麻花钻头，其直径 d。 =头几何形状为（表 表 标准刃磨 =30 2 =118 2 =70。 =12 b=1l =2、 选择切削用量 （ 1） 决定进给量 f 1） 按加工要求决定进给量，根据表 加工要求为 度，钢的强度b 800d。 = f =r 2） 按钻头强度决定进给量，根据表 b 670d。 =钻头强度允许的进给量 f =r 按机床进给机构强度决定进给量，根据表 b=840 d。 床进给机构允许的轴向力为 8330N（ 床允许的轴向力为 8330N）见表 给量为 f =r，根据 床说明书，选择 f =r，机床进给机构强度也可根据初步确定的进给量查出轴向力 再进行比较来校验，由表 查出钻孔时的轴向力，当 f =r， d。 ，轴向力 2520N，轴向力的修正系数均为 2520N 根据 床说明书，机床进给机构强度允许的 最大向力 8830N，由于 故 f =r 可用 （ 2）决定钻头磨钝标准及寿命 由表 d。 =，钻头后刀面最大磨损量取为 命 T=25 3）决定切削速度 根据表 b=670 45 钢加工性属 5 类 , 当加工性为 5 类， f r, 标准的钻头， d。 =， 2 m/削速度的修正系数为 V=2 m/n= 121000r =389.9 r 根据 床说明书 ,可考虑选择 92 r ，但因所选择转速较高，会使刀具寿命下降，故可将进给量降低一级，即取 f =r 也可选择较低一级转速 72 r ，仍用 f =r，比较这两种选择方案 1）第一方案， f =r， 92 r nc f=392 二方案， f =r， 72 r nc f=272 为第一方案 nc 本时间较少，故第一方案较好，这时 12 m/f =r （ 4）校验机床的扭矩及功率 根据表 f r d。 ， m，扭矩的修正系数均为 1，故 . m，根据 床说明书，当92 r ， . m。根据表 b 570 680d。 10mm f r 12 m/根据 床说明书 于 故选择之切削用量可用，即 f =r， 392 r ， 12 m/ 3、计算基本时间 tm= l =30,根据表 削时的入切量及超切量 y =5则 L=30+5 5 92 35序 9 本工序为精铰孔 1、选择铰刀 选择硬质合金铰刀，其直径 d=10刀几何形状为表 质合金铰刀 2、 选择车削用量 （ 1）决定进给量 f 1)按加工要求决定进给量，根据表 钢的强度b 900刀直径 510，进给量为 只用于加工通孔，加工盲孔时，进给量应取为 .5 mm/r，根据 床说明书 ,选 f =mm/r （ 2）决定铰刀磨钝标准及寿命 由表 铰刀直径 d。 20刀后刀面最大磨 损限度为 命 T=20 3）决定切削速度 由表 钢b=670M 刀直径为 10削深度 ，切削速度为 812m/ c= 80 10 26m/n= 1061000 r/28 r/据 床说明书，选择 n=960r/ 4）检验机床扭矩及功率 根据表 f d。 矩的修正系数均为 1，故 m，根据 床说明书，当60r/m=m，功率 Pc=030 26据表 钻床的功率 于 故 选择之切削用量可用，即 f =r， 960 r ， 26 m/ 3、计算基本时间 tm= l =30,根据表 削时的入切量及超切量 y =5则 L=30+5 5 60 35tm= 工序 10 本工序为铣 25槽 粗铣槽 ,所选刀具为高速钢角度铣刀 ,铣刀直径 d=40 ,深度为 10 ,齿数 Z=25,表 600 1000围内 ,故选前刀o =15 ,后角 o =25 (周齿 ), o =8 (端齿 ). 已知铣削宽度 ,铣削深度 8 ,机床选用 卧式铣床 ,铣20的槽 . z 根据表 卧式铣床的功率为 艺系统刚性为中等 ,查得每齿进给量 z(表 取 z 根据表 ,铣刀直径 =40 ,耐用度 T=120 (表 和工作台每分钟进给量 根据表 107)中公式计算 V=vv 30 2 52560 81 2 0 4048=0 . 3 81 . 70 . 5 51 . 2 32 . 6 2 . 548m/9 m/n=40 291000r/r/据 卧式铣床主轴转速 (表 择 n=235 r/根据 卧式铣床说明书选择 n=235 r/90mm/此实际每齿进给量 25235190 mm/z=mm/z 4、检验机床功率 根据表 当b=5601000M 38 8.4 90mm/似值据 卧式铣床说明书（表 床主轴允许的功率为为以所选择的切削用量可以采用，即 8 =190mm/ n 235 r/9m/z 3、计算基本时间 tm= l =22,根据表 对称安装铣刀，车削时的入切量及超切量 y =40则 L=22+402 3562 4夹具的设计 计步骤 夹具设计的第一步是在已知生产纲领的前提下，研究被加工零件的零件图、工序图、工艺规程和设计任务书，对工件进行工艺分析。其内容主要是了解工件的结构特点、材料；确定本工序的加工表面、加工要求、加工余量、定位基准和夹紧表面及所用的机床、刀具、量具等。 其次是根据设计任务收集有关资料，如机床的技术参数，夹具零部件的国家标准、部颁标准和厂订标准，各类夹具图册、夹具设计手册等，还可收集一些同类夹具的设计图样，并了解该厂的工装制造水平，以供参考。 草图 1)确定工件的定位方案，设计定位装置。 2）确定工件的夹紧方案，设计夹紧装置。 3）确定对刀或导向方案，设计对刀或导向装置。 4）确定夹具与机床的连接方式，设计连接元件及安装基面。 5）确定和设计其它装置及元件的结构形式。如分度装置、预定位装置及吊装元件等。 6）确定夹具体的结构形式及夹具在机床上的安装方式。 7）绘制夹具草图，并标注尺寸、公差及技术要求。 8）进行必要的分析计算。 工件的加工精度较高时，应进行工件加工精度分析。有动力装置的夹具，需计算夹紧力。当有几种夹具方案时，可进行经济分析，选用 经济效益较高的方案。 夹具草图画出后，应征求有关人员的意见，并送有关部门审查，然后根据根据他们的意见对夹具方案作进一步修改。 夹具的总装配图应按国家制图标准绘制。绘图比例尽量采用 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、个种装置的结构及其相互关系表达清楚。 夹具总图绘制次序如下： 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。在总图中，工件可看作透明体，不遮挡后面夹具上的线条。 、夹紧装置、对刀或导向装置、其它装置、夹具体及连接元件和安装基面。 差和技术要求。 5.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、
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