铣槽12专用夹具

1、机械制造综合课程设计2013-2014第1学期题目: 铣槽 12专用夹具 学 号： 姓 名： 班 级： 指导教师： 成 绩： 机电与汽车工程学院 2013年12月目 录设计任务书1一、零件的分析21、零件的作用32、零件的工艺分析4二、确定生产类型5三、确定毛坯6四、工艺规程设计7 1、选择定位基准7 2、制定工艺路线9 3、选择加工设备和工艺设备114、机械加工余量、工序尺寸及工时的确定145、机械加工工艺过程卡片、机械加工工序卡片14五、夹具设计16 1、问题的提出16 2、夹具设计17 3、定位误差分析19 4、夹具的装配图见附图21参考文献22心得体会23机械制造综合课程设计设计任务书

2、设计题目：铣槽 12专用夹具设计要求：能够根据工序卡片规定的定位夹紧方法，正确选择夹具元件；能正确进行定位误差和夹紧力计算，合理布置夹紧力作用点和作用方向并进行夹具精度校核；能够根据国家制图标准，运用必要的视图完整地表达一个夹具结构，能正确标注设计尺寸，合理标注技术要求。生产类型：中批量生产毛坯类型：模锻件设计内容：1、绘制产品零件图 2、确定定位及夹紧方案 3、绘制夹具总装图 4、绘制夹具零件图 5、编写设计说明书一、零件的分析1.1、零件的作用题目所给的零件是传力杆。主要起传递力和扭矩的作用。传力杆两端分别与主动和从动构件铰接以传递运动和力。在传动过程中承受交变载荷。1.2、零件的工艺分析

3、零件的主要加工表面是两个侧平面M/N、孔内表面、铣槽12的表面、外轮廓表面。零件的两个侧平面表面粗糙度值应不大于12.5m。零件要加工小孔孔径为11mm，小孔内表面表面粗糙度值应不大于1.6m。零件要加工大孔孔径为24mm，大孔内表面表面粗糙度值应不大于1.6m。两孔中心距为 42±0.02 mm。零件外轮廓大孔端尺寸R18mm，小孔端尺寸R14，厚度为26mm。在加工槽时，槽的尺寸精度和表面粗糙度要求不是很高，由铣削直接加工就可以达到要求，其中槽的宽度由刀具的尺寸保证，槽的深度尺寸和位置精度由设计的夹具来保证。槽的位置包括如下两方面要求： （1）、加工槽的宽度为12mm，且两个侧面

4、相对于中心面A对称度为0.1mm； （2）、加工槽的深度为32±0.2mm。在大孔处有一6销孔，没有特殊要求，只需按一般钻孔处理。传力杆在工作中承受多向交变载荷的作用，要具有很高的强度。因此，传力杆材料一般都采用合金钢，如45钢、65钢、40Cr、40MnB等。在此选用45钢。二、确定生产类型2.1、生产纲领：指产品的年产量。N = Qn(1+ a%) (1 + b%)式中 N-零件的年产量（件/年）；Q-产品的年产量（台/年）；n-每台产品中该零件的数量（件/台）；a%-备品率；b%-废品率。2.2、生产类型生产类型有三种：单件生产、成批生产和大量生产。生产纲领和生产类型的关系类型

5、生产类型 零件的年生产纲领/件重型零件（30kgy以上）中型零件（430kg）轻型零件（4kg一下）单件生产小于5小于10小于100小批量生产510010200100500中批量生产1003002005005005000大批量生产30010005005000500050000大量生产大于1000大于5000大于50000题目给出生产类型为中批量生产。年产量5000件。2.3各种生产类型的工艺特征表2.3 各种生产类型的工艺特征名称大批生产中批生产单件生产生产对象品种较少，数量很大品种较多，数量较多品种很多，数量少零件互换性具有广泛的互换性，某些高精度配合件用分组选择法装配，不允许用钳工修配大部

6、分零件具有互换性，同时还保留某些钳工修配工作广泛采用钳工修配毛坯制造广泛采用金属模机器造型、模锻等毛坯精度高，加工余量小部分采用金属模造型、模锻等，部分采用木模手工造型、自由锻造毛坯精度中等广泛采用木模手工造型、自由锻造毛坯精度低，加工余量大机床设备及其布置采用高效专用机床，组合机床、可换主轴箱(刀架)机床、可重组机床采用流水线或自动线进行生产部分采用通用机床，部分采用数控机床、加工中心、柔性制造单元、柔性制造系统机床按零件类别分工段排列广泛采用通用机床、重要零件采用数控机床或加工中心，机床按机群布置获得规定加工精度的方法在调整好的机床上加工一般是在调整好的机床上加工，有时也用试切法试切法装夹

7、方法高效专用夹具装夹夹具装夹通用夹具装夹，找正装夹工艺装备广泛采用高效率夹具、量具或自动检测装置，高效复合刀具广泛采用夹具，广泛采用通用刀具、万能量具，部分采用专用刀具、专用量具广泛采用通用夹具、量具和刀具对工人要求调整工技术水平要求高，操作工技术水平要求不高对工人技术水平要求较高对工人技术水平要求高工艺文件工艺过程卡片，工序卡片，检验卡片一般有工艺过程卡片，重要工序有工序卡片只有工艺过程卡片由上表2.3可知，不同的生产类型具有不同的工艺特征。在制订零件机械加工工艺规程时，必须首先确定生产类型，生产类型确定之后，工艺过程的总体轮廓就勾画出来了。由题意可知，该零件为中批量生产，则部分采用通用机床

8、，部分采用数控机床、加工中心；广泛采用通用刀具、万能量具，部分采用专用刀具、专用量具。三、确定毛坯传力杆在工作中承受多向交变载荷的作用，要具有很高的强度。因此，毛坯材料一般都采用合金钢，如45钢、65钢、40Cr、40MnB等。在此选用45钢。毛坯用模锻法成型。毛坯的锻造工艺过程。将棒料在炉中加热至1140-1200°C。先在辊锻机上通过4个型槽进行辊锻制坯，然后在锻压机上进行预锻和终锻。锻造好的毛坯需要经调质处理，使之得到细致均匀的回火索氏体组织，从而改善性能，减少毛坯内应力。此外，为提高毛坯的精度，还需要进行热校正、外观缺陷检查、内部探伤、毛坯尺寸检查等工序，最终获得合格的毛坯。

9、为节省材料、减少加工余量，同时保证加工精度，毛坯外形锻造成零件外形，外轮廓留下2mm加工余量，即大孔端取R20，小孔端取R16；厚度留下4mm的加工余量，取30mm。四、工艺规程设计4.1、选择定位基准4.1.1 设计基准零件图上用来确定其他点、线、面的位置时所依据的点、线、面其组合，称为设计基准。此零件的设计基准中心面A。4.1.2工艺基准工件的加工、检验、装配过程中所采用的基准称为工艺基准。因此，工艺基准按其用途不同又可以分为定位基准、测量基准、装配基准、和工序基准。（1）定位基准工件在加工时用作定位的基准称为定位基准。根据基准重合的原则应选中心面A面作为定位基准，但A面实际不存在，故可选

10、工件的两侧面M或N的任一面作为定位基准。（2）测量基准工件在测量是所采用的基准称为测量基准。与定位基准重合，可选工件的两侧面M或N的任一面作为定位基准。（3）装配基准工件在装配时用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准称为装配基准。与定位基准重合，可选工件的两侧面M或N的任一面作为定位基准。（4）工序基准在工序图上用来确定本工序被加工表面位置所采用的基准称为工序基准。加工侧面M时以侧面N为基准；加工侧面N时以侧面M为基准；加工两个孔及销孔时以侧面N为基准；加工槽时以侧面N为基准。4.2、制定工艺路线该零件的加工工艺路线是先进行外形的加工，再进行孔、槽的加工。按照先基准面后其他、先粗后精

11、、先面后孔的原则，传力杆加工可按下面工艺路线进行。工序1 锻造毛坯工序2 以侧面N为基准，粗铣侧面M; 以侧面M、N互为为基准，半精铣侧面M、N，保证厚度260.03mm工序3 以侧面N为基准，钻孔10工序4 以侧面N为基准，扩孔10至10.8工序5 以侧面N为基准，铰孔10.8至11工序6 以侧面N为基准，钻孔23工序7 以侧面N为基准，扩孔23至23.8工序8 以侧面N为基准，铰孔23.8至24工序9 以侧面N、两个孔为基准，铣零件外轮廓，大孔端外轮廓铣至R=18mm，小孔端外轮廓铣至R=14mm工序10 以侧面N、两个孔为基准，铣槽至12mm工序11 以侧面N、两个孔为基准，钻销孔6工序

12、12 倒角、去毛刺工序13 检验4.3、选择加工设备和工艺设备由零件的加工工艺路线可知，需要铣床、钻床；以及相应铣刀、钻头等刀具；量具选用普通钢尺、游标卡尺、千分尺；需要V型块来定位夹紧。工序2，用立式铣床，选用30端铣刀工序3，用立式钻床，选用10钻头工序4，用立式钻床，选用10.8扩孔钻工序5，用立式铣床，选用11铰刀工序6，用立式钻床，选用23钻头工序7, 用立式钻床，选用23.8扩孔钻工序8, 用立式铣床，选用24铰刀工序9，用数控铣床，选用30立铣刀工序10用立式铣床，选用11.5立铣刀、12立铣刀工序11，用立式钻床，选用6钻头工序12，钳工倒角、去毛刺4.4、机械加工余量、工序尺

13、寸及工时的确定机械加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度如下表加工表面工序双边余量（mm）工序尺寸及公差（mm）表面粗糙度（m）粗半精精粗半精精粗半精精两侧面3.20.826.8261612.5大孔220.80.22323.824326.31.6小孔100.80.21010.811326.31.6外轮廓1.20.8R18.8R181612.5外轮廓1.20.8R14.8R141612.5槽1211.50.511.512166.3销孔6616切削用量的确定：1、工序2：由于是铣平面，所以选用端面铣刀，刀具直径为D=30mm。粗铣的每齿进给量 f z=0.10mm/z，背吃刀量 a p=1.6mm,

14、 取粗铣的主轴转速为 n=130r/min。半精铣的每转进给量 f=1.2mm/r，背吃刀量ap=0.4mm，取半精铣的主轴转速为 n=260r/min。故相应的切削速度分别为：粗加工 V=D n /1000=3.14×30×130/1000m/min=12.25m/min 半精加工 V=D n/1000=3.14×30×260/1000 m/min=25.49 m/min2、工序3：钻孔，钻头直径10mm,进给量f=0.09mm/r,主轴转速,1000r/min，切削速度V=31.4m/min;工序4：扩孔，钻头直径10.8mm,进给量f=0.09mm

15、/r,主轴转速,1000r/min，切削速度V=33.9m/min;工序5：铰孔，铰刀直径:11mm，进给量f=0.1mm/r,主轴转速110r/min,切削速度V=3.8m/min。工序6：钻孔，钻头直径23mm,进给量f=0.09mm/r,主轴转速,1000r/min，切削速度V=69.08m/min;工序7：扩孔，钻头直径23.8mm,进给量f=0.09mm/r,主轴转速,1000r/min，切削速度V=71.59m/min;工序8：铰孔，铰刀直径:24mm，进给量f=0.1mm/r,主轴转速110r/min,切削速度V=7.94m/min。3、工序9：铣圆弧轮廓，选用立铣刀，刀具直径为

16、30mm。粗铣的每齿进给量 f z=0.06mm/z，背吃刀量 a p=0.6mm, 取粗铣的主轴转速为 n=100r/min，切削速度V9.42m/min。半精铣的每转进给量 f=0.8mm/r，背吃刀量 a p=0.4mm,半精铣的主轴转速为200r/min，切削速度为V=18.84m/min。4、工序10：铣槽12，选用立铣刀。粗铣，刀具直径为11.5mm，每齿进给量 f z=0.06mm/z，背吃刀量 a p=0.5mm, 取粗铣的主轴转速为 n=100r/min，切削速度V=3.61m/min。半精铣，刀具直径为12mm，每转进给量 f=0.8mm/r，背吃刀量 a p=0.4mm,

17、半精铣的主轴转速为200r/min，切削速度为V=7.54m/min。5、工序11：钻孔，钻头直径6mm,进给量f=0.09mm/r,主轴转速,1000r/min，切削速度V=18.84m/min 4.5、机械加工工艺过程卡片、机械加工工序卡片机械加工工艺过程卡片重庆交通大学机械加工工艺过程卡片产品型号产品名称传力杆共1页材料牌号45钢毛坯种类模锻件毛坯外型尺寸工序号工序名称工序内容设 备工艺装备1锻造锻造毛坯2铣以侧面N为基准，粗铣侧面M; 以侧面M、N互为为基准，半精铣侧面M、N，保证厚度260.03mm立式铣床30硬质合金端铣刀3钻以侧面N为基准，钻孔10立式钻床10麻花钻4钻以侧面N为

18、基准，扩孔10至10.8立式钻床10.8麻花钻5铰以侧面N为基准，铰孔10.8至11立式铣床11铰刀6钻以侧面N为基准，钻孔23立式钻床23麻花钻7钻以侧面N为基准，扩孔23至23.8立式钻床23.8麻花钻8铰以侧面N为基准，铰孔23.8至24立式铣床24铰刀9铣以侧面N、两个孔为基准，铣零件外轮廓，大孔端外轮廓铣至R=18mm，小孔端外轮廓铣至R=14mm数控铣床30硬质合金立铣刀10铣以侧面N、两个孔为基准，铣槽至12mm立式铣床11.5、12硬质合金立铣刀11钻以侧面N、两个孔为基准，钻销孔6立式钻床6麻花钻12钳工钳工倒角、去毛刺钳工台规，锉刀13检查按工艺要求游标卡尺，塞规机械加工工

19、序卡片重庆交通大学机械加工工序卡片产品名称零件名称零件图号传力杆传力杆材料材料名称毛坯种类毛坯尺寸零件重每台件数卡片编号第1页45半成品1共6页加工工序图 工序号2工序名铣侧面M、N设 备立式铣床夹具V型块、机用虎钳工量具游标卡尺刃具30硬质合金端铣刀工步工步内容及要求主轴转速(r/min)吃刀深度(mm)切削速度(m/min)进给量(mm/r)走刀次数1以侧面N为基准，粗铣侧面M1301.612.250.312以侧面M为基准，粗铣侧面N1301.612.250.313以侧面N为基准，半精铣侧面M2600.425.491.214以侧面M为基准，半精铣侧面N2600.425.491.21工艺编制

20、学号审 定会 签工时定额校 核执行时间批 准机械加工工序卡片重庆交通大学机械加工工序卡片产品名称零件名称零件图号传力杆传力杆材料材料名称毛坯种类毛坯尺寸零件重每台件数卡片编号第2页45半成品1共6页加工工序图 工序号3工序名钻孔设 备立式钻床夹具V型块、机用虎钳工量具游标卡尺刃具10麻花钻工步工步内容及要求主轴转速(r/min)吃刀深度(mm)切削速度(m/min)进给量(mm/r)走刀次数1以侧面N为基准，划线找中心，钻中心孔100012按中心孔钻孔10100031.40.091工艺编制学号审 定会 签工时定额校 核执行时间批 准机械加工工序卡片重庆交通大学机械加工工序卡片产品名称零件名称零

21、件图号传力杆传力杆材料材料名称毛坯种类毛坯尺寸零件重每台件数卡片编号第3页45半成品1共6页加工工序图 工序号4工序名钻孔设 备立式钻床夹具V型块、机用虎钳工量具游标卡尺刃具10.8麻花钻工步工步内容及要求主轴转速(r/min)吃刀深度(mm)切削速度(m/min)进给量(mm/r)走刀次数1在孔10的基础上扩孔至10.8100033.90.091工艺编制学号审 定会 签工时定额校 核执行时间批 准机械加工工序卡片重庆交通大学机械加工工序卡片产品名称零件名称零件图号传力杆传力杆材料材料名称毛坯种类毛坯尺寸零件重每台件数卡片编号第4页45半成品1共6页加工工序图 工序号5工序名铰孔设 备立式铣床

22、夹具V型块、机用虎钳工量具游标卡尺刃具11铰刀工步工步内容及要求主轴转速(r/min)吃刀深度(mm)切削速度(m/min)进给量(mm/r)走刀次数1在孔10.8的基础上铰孔至111103.80.11工艺编制学号审 定会 签工时定额校 核执行时间批 准机械加工工序卡片重庆交通大学机械加工工序卡片产品名称零件名称零件图号传力杆传力杆材料材料名称毛坯种类毛坯尺寸零件重每台件数卡片编号第5页45半成品1共6页加工工序图 工序号9工序名铣外轮廓设 备数控铣床夹具专用夹具工量具游标卡尺刃具30硬质合金立铣刀工步工步内容及要求主轴转速(r/min)吃刀深度(mm)切削速度(m/min)进给量(mm/r)

23、走刀次数1编程，粗铣外轮廓1000.69.420.1812编程，半精铣外轮廓2000.418.840.81工艺编制学号审 定会 签工时定额校 核执行时间批 准机械加工工序卡片重庆交通大学机械加工工序卡片产品名称零件名称零件图号传力杆传力杆材料材料名称毛坯种类毛坯尺寸零件重每台件数卡片编号第6页45半成品1共6页加工工序图 工序号10工序名铣槽12设 备立式铣床夹具专用夹具工量具游标卡尺刃具11.5、12硬质合金立铣刀工步工步内容及要求主轴转速(r/min)吃刀深度(mm)切削速度(m/min)进给量(mm/r)走刀次数111.5硬质合金立铣刀粗铣槽10013.610.1830212硬质合金立铣

24、刀半精铣槽20017.540.831工艺编制学号审 定会 签工时定额校 核执行时间批 准五、夹具设计5.1、问题的提出零件已加工大小孔24mm、11mm，两个侧面也加工完毕。现在需要在小孔端加工槽，槽的尺寸精度和表面粗糙度要求不是很高，由铣削直接加工就可以达到要求，其中槽的宽度由刀具的尺寸保证，槽的深度尺寸和位置精度由设计的夹具来保证。槽的位置包括如下两方面要求： （1）、加工槽的宽度为12mm，且两个侧面相对于中心面A对称度为0.1mm； （2）、加工槽的深度为32±0.2mm。因此，为工序14、工序15设计一个专用夹具。5.2、夹具设计 5.2.1、定位方案设计：根据加工槽两侧面

25、相对于中心面对称要求，需要限制工件X方向转动自由度、Y方向转动自由度和Z方向转动自由度；根据加工槽宽度和深度要求，需要限制工件X方向移动自由度和Z方向移动自由度。但考虑到加工时工件定位的稳定性，可以将六个不定度全部限制。 工件相对中心面对称，要实现加工槽两侧面相对中心面对称的要求，且根据基准重合的原则应选A面作为定位基准，但A面实际不存在，故可选工件的两侧面M或N的任一面作为定位基准，限制三个不定自由度，此为第一定位基准。由加工槽深度要求，方案一：如右图所示 孔O2及O1为第二和第三定位基准，通过固定圆柱销及V形块实现定位；方案二：如下图所示可以选择孔O1及O2为第二和第三定位基准，通过图中所

26、示的固定式圆柱销及菱形销实现定位。经分析，第一种方案以圆柱和V形块组合定位时，要受到外圆加工精度的影响，由于外圆表面系毛坯铸件不能保证工件的加工要求，加上V形块比较薄且夹住工件一边，不易夹紧。所以采用第二种方案，即以孔O1及O2为第二和第三定位基准，对两孔采用固定式圆柱销及菱形销定位，此方案实现了工件的完全定位，无重复定位，方案可取。5.2.2、导引方案设计：对此方案，我们采用每加工一批工件，只安装调整一次夹具，通过试切数个工件来对刀的，此种方案对导引方案的要求很高，如下图所示：我们要保证的第一个精度是槽的宽度12mm关于工件厚度方向上的对称中心的对称性如，第二个精度为槽的深度即尺寸A。所以对

27、导引元件初步设计方案为一个方形的块如右图所示，用于安装在夹具体上。正确的安装方法见夹具装配图。5.2.3、夹紧方案设计：对此工件的铣削加工，我们所采用的是一面和两个定位销的原理，而且我们拟定采用的是手动夹紧，为了节约成本，我们采用一个压块，一个螺母对其压紧，夹紧方案的初步确定如右图所示（局部图）：根据工件上大孔的尺寸、菱形销、螺杆的尺寸大小，我们选用M10的压紧螺母，对压块的尺寸我们拟定为厚度5mm，直径为35mm。具体见附录中的零件图。计算切削力 刀具：高速钢直齿三面刃铣刀。 D=12mm. Z=18 =2448N校核定位销： 根据公式：可知直径为10mm的螺杆和M10的螺母能满足夹紧力的要

28、求。夹紧力：由于工作状态原因，切削力与夹紧力在空间上是相互垂直的。螺母提供的夹紧力足以夹紧，故无须验算。5.2.4、其它装置设计：铣床夹具依靠两个对角M8螺栓与机床工作台上相连接，通过两个对角的定位销（6）保证定位元件对工作台和导轨具有正确的相对位置。5.2.5、夹具体设计：在夹具体设计方面，我们采用了一个直角块，来进行大体上的定位，而且要设置导引装置的安装位置，对各个面的要求见零件图，（右图为夹具体的立体图）夹具体通过安装在夹具体上的定向键进而与铣床的工作台连接，从而实现对夹具的固定。此夹具在有加强筋的情况下，具有足够的刚度与强度，安放稳定，工艺性好，实用安全。5.2.6、技术条件制定：1、

29、定位元件20和35相对于夹具底平面的平行度公差在100mm上为0.03mm。2、夹具上与短销凸肩接触的垂直面相对于夹具底平面的垂直度公差在全长上为0.03mm。5.2.7、夹具工作原理(操作)简介：对此夹具各个零件的装配关系见下图，下面我们来分析与说明它的工件原理：短销通过夹具体上的孔、本身的螺栓、螺母与夹具体紧紧连接。菱形销也是能过同样的方法与夹。具体连接而得到固定，菱形销上设置一长螺纹，用于压紧螺母对工件的夹紧。在夹具体的底平面上安装定向键用于与铣床工件台面的连接与定位。工件时，只要把压紧螺母、压块卸下，即可把工件套上去。利用一面二孔进行定位，当工件套上去后，先装入压块，再用压紧螺母进行夹

30、紧。这时铣刀在导引装置的引导下对待加工工件进行加工，并且在导引装置的作用下完成铣床对工件的铣槽工序。本夹具操作简单，装卸工件时只需靠压板紧定螺栓的松紧即可轻松实现。5.3、定位误差分析现选取工件上两孔与两定位销的配合均为H7/g6，则圆柱销的直径尺寸为11mm,菱形销的圆弧部分直径尺寸为24mm，b=5mm,B=d-3=24mm。圆柱销与菱形销之间的中心距为42±0.02 mm。工件在夹具中定位产生的定位误差，其值应控制在工件相对尺寸或位置公差的，为此需对每一项工序加工要求逐一进行分析。5.3.1、对加工槽深尺寸A进行分析加工槽的深度尺寸的工序基准为工件小孔外圆面的上母线，定位基准为

31、圆柱销中心线，则定位（A）=位置+不重 =0.035+0.04=0.075mm 因定位（A）值小于工序尺寸公差值（0.6mm）的，故能满足工序加工要求。5.3.2、对加工槽两侧面对中心面A对称度进行分析 加工槽的位置精度对称度的工序基准是中心面A，而定位基准为第一基准平面，这里忽略基准的位移误差，则 定位（对称度）=位置+不重=0+0.03=0.03mm 因定位（对称度）值小于工序位置精度要求的公差值（0.1mm）的，故能满足工序加工要求。5.4、夹具的装配图见附图参考文献1张世昌等机械制造技术基础（第2版）北京：高等教育出版社，2007 2关慧贞等机械制造装备设计（第3版）北京：机械工业出版社，2009 3白海清典型零件工艺设计北京：北京大学出版社，2012 4卞洪元机械制造工艺与夹具北京：北京理工大学出版社，2010 5陈磊等机械制造工艺北京：北京理工大学出版社，2010 6朱辉等画法几何及工程制图（第6版）上海：上海科学技术出版社，20077王光斗、王春福机床夹具设计手册上海：上海科学技术出版社，19808哈儿滨工业大学理论力学教研室理论力学北京：高等教育出版社，20029刘鸿文材料力学北京：高等教育出版社，2004心得体会 两周的课程设计结束了，在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在设计过程