铣四方夹具设计

1、学号：24091900335南湖学院 毕业论文（设计）题目： 铣 四 方 夹 具 设 计 作 者： 周 赞 春 届 别： 2013 系 别：机械与电子工程系专 业：机械设计制造及其自动化指导老师： 田水清 职 称： 高级工程师 完成时间： 2013年5月20日 摘 要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，是最常用的夹具之一，主要作用是保证工件相对刀具与机床的位置精度，并承受切削力。它主要由定位装置、夹紧装置、夹具体、连接元件、对刀元件等组成。在现代工业化进程中，该夹具在机械制造中起着至关重要的作用，对于保证产品精度，提高工作效率，降低工人操作要求扮演着关键角色。本次设计的题

2、目是“铣四方夹具设计”。 本次设计的创新之处在于简化了铣四方的结构设计,使其结构更简便,且能一次装夹同时铣削多个零件。该夹具有良好的加工精度，针对性强，从而具备现代机床夹具所要求的高效化和精密化的特点，可以有效的减少工件加工的基本时间和辅助时间，大大提高了劳动生产力。本文详细介绍了该夹具的设计过程。根据查表所得数据及设计经验，进行了必要的工艺计算，并得出夹具各部分的具体尺寸。在此基础上绘制了夹具总装配图及零件图。关键词：铣四方；夹具；设计ABSTRACT Milling jig is mainly used for processing parts on the plane, grooves,

3、 spline, and various molding surface, is one of the most commonly used fixture, main effect is to ensure that the workpiece relative to the location of the cutting tool and machine tool accuracy, and cutting force. It mainly by the positioning device, clamping device, clamp, connecting element, the

4、knife components, etc. In the process of modern industrialization, the fixture plays an important role in mechanical manufacturing, to ensure product accuracy, improve the work efficiency, reduce the workers operation requirements plays a key role. This design topic is "four side milling fixtur

5、e design". The innovation of this design is simplified and milling four structural design, make its structure more simple, and a clamping milling multiple parts at the same time. The clip has good precision, targeted, and qualifications for the modern machine tool fixture efficiency, and the ch

6、aracteristics of motors, can effectively reduce the processing time and auxiliary time, has greatly raised Labour productivity. This paper introduces in detail the fixture design process. Based on look-up table data and design experience, has carried on the essential process calculation, and clamp t

7、he dimensions of each part are obtained. On the basis of drawing the fixture total assembly drawing and part drawing. Key words: Milling the quartet; jig; design目 录第一章 绪 论1第二章 机床夹具的概述22.1 机床夹具的分类22.2 机床夹具的组成32.3 机床夹具的主要功能32.4 机床夹具的设计特点和设计要求4第三章 零件工序加工工艺性分析6第四章 铣床夹具的特点分析与夹具本体方案的确定74.1 铣床夹具的简述74.2夹具本体

8、方案的确定7第五章 工件定位方案的确定95.1 工件的定位原理95.2 对定位元件的要求95.3 定位精度95.4 工件的定位方式的选择105.4.1 完全定位、不完全定位、欠定位和过定位现象105.4.2 定位方式的选择105.5 定位元件的设计115.5.3转动轴的设计115.6 定位误差的分析和计算125.6.1 定位误差的基本概念125.6.2 定位误差的计算13第六章 夹紧方案的确定146.1 工件达到正确夹紧的原则146.2 夹紧机构的确定156.3.1 压板的设计176.3.2螺丝的设计176.3.3插销的设计176.4 夹紧力三要素的确定186.4.1 夹紧力方向的确定186.

9、4.2 夹紧力作用点的确定196.4.3 夹紧力大小的确定19第七章 其他元件的设计207.1衬套的设计207.2 套筒的设计207.3分度盘的设计217.4 手把的设计217.4 遮尘罩的设计22第八章 夹具结构设计23总 结24参考文献25致 谢26II南湖学院毕业设计（论文）第一章 绪 论机床夹具是在金属切削加工中，用以准确的确定工件位置，并将其可靠夹紧，以便于加工的一种重要工艺装备。它主要作用有：可靠地保证工件的加工质量，提高加工效率，减轻劳动强度，充分发挥和扩大机床的工艺范围【1】。因此它广泛地应用于机械切削加工、装配、热处理、检测和焊接等生产工艺的装夹的过程中，在机械制造中占有重要

10、的地位。铣床是继机床之后发展起来的一种工作母机，并逐渐形成完整的机床体系。铣床夹具因此应运而生，成为如今机床夹具中的一大体系。现代生产过程中，夹具已经成为了一种必不可少的工艺装备，它直接影响着加工的精度、劳动生产率和产品的制造成本等。故夹具设计在企业的产品设计和制造以及生产技术准备中占有极其重要的地位，是一项重要的技术工作。随着科学技术的进步及社会生产力发展的需要，夹具已从一种辅助性工具发展成为一项门类齐全的工艺装备。如今的夹具正朝着精密化、高效化、柔性化和标准化四个方向高速发展。26第二章 机床夹具的概述2.1 机床夹具的分类1机床夹具一般可按专门化程度、按夹紧动力源和使用的机床分类。其中按

11、专门化程度分类可分为: （1）通用夹具。通用夹具是指已经标准化的，在一定范围内可用于加工不同工件的夹具。这类夹具一般由专业工厂生产，常作为机床附件提供给用户。其特点是适应性广，生产效率低，主要适用于单件、小批量的生产。（2）专用夹具。专用夹具是指专为某一工件的某道工序而专门设计的夹具。其特点是结构紧凑，操作迅速、方便、省力，可以保证较高的加工精度和生产效率，但设计制造周期较长、制造费用也较高【2】。当产品变更时，夹具将由于无法再使用而报废。只适用于产品固定且批量较大的生产中。（3）通用可调夹具和成组夹具。其特点是夹具的部分元件可以更换，部分装置可以调整，以适应不同零件的加工。用于相似零件的成组

12、加工所用的夹具，称为成组夹具。通用可调夹具与成组夹具相比，加工对象不很明确，适用范围更广一些。（4）组合夹具。组合夹具是指按零件的加工要求，由一套事先制造好的标准元件和部件组装而成的夹具【3】。其专业厂家制造，具有灵活多变，万能性强，制造周期短、元件能反复使用等特点，特别适用于新产品的试制和单件小批生产。（5）随行夹具。随行夹具是一种在自动线上使用的夹具。2机床夹具按使用的机床分类，可分为：（1）车床夹具；（2）钻床夹具；（3）铣床夹具；（4）磨床夹具；（5）镗床夹具；（6）齿轮机床夹具；（7）其他机床夹具。3按夹紧动力源分类，可分为：（1）手动夹具；（2）气动夹具；（3）液压夹具；（4）气液

13、夹具；（5）电动夹具；（6）磁力夹具；（7）真空夹具。本次设计是采用手动夹紧的专用铣床夹具。2.2 机床夹具的组成机床夹具通常由以下几部分组成：1定位元件定位元件与工件的定位基准相接触，可以使工件在夹具中得到正确位置，从而保证加工时工件相对于刀具和机床加工运动间的相对正确位置。如支承钉、支承板、V形块、定位销等。2夹紧装置将工件夹紧夹牢，保证工件在加工过程中不因受重力、惯性力以及切削力等外力作用而产生位移，同时防止减少震动。夹紧装置包括夹紧元件或其组合以及动力源。3导向及对刀元件迅速确定道具与工件之间的相对位置，防止加工过程中的刀具偏移。用于确定刀具在加工前正确位置的元件，称为对刀元件，如对刀

14、块。用于确定刀具位置并导引刀具进行加工的元件，称为引导元件。 4夹具体 用于连接或固定夹具上各元件及装置，使其成为一个整体的基础件。它与机床有关部件进行连接、对定，使夹具相对机床具有确定的位置。5其它元件及装置如定相件、操作件以及根据夹具特殊功能需要设置的一些装置，如分度机构、铣床夹具定位键等。2.3 机床夹具的主要功能1机床夹具的主要作用：（1）可靠且稳定的保证产品的加工精度，降低对工人的技术等级要求；（2）减轻工人劳动强度；提高劳动生产率，降低生产成本；（3）扩大机床的工艺范围，如专用夹具的使用，可以改变机床的用途，扩大机床的适用范围【4】；（4）减少生产准备时间，缩短新产品试制周期；（5

15、）提高工业生产的自动化程度。2机床夹具的主要功能：（1）定位确定工件在夹具中占有正确位置的过程，是通过工件定位基准面与夹具定位元件的定位面接触和配合实现的【5】。正确的定位可以保证工件加工的尺寸和位置精度要求。（2）夹紧工件在定位以后再将其固定，保证其在加工的过程中定位位置不变的操作。由于工件在加工时，受到各种力的作用，若不将工件固定，则工件会松动，脱落。因此，夹紧为工件提供了安全可靠的加工条件。（3）对刀调整刀具切削刃相对于工件和夹具的正确位置。如铣床夹具中的对刀块，它能迅速地确定铣刀相对于夹具的正确位置。（4）导向如钻床夹具中的钻模板和钻套，能迅速地确定钻头的位置，并引导其进行钻削。导向元

16、件制成模板形式，故钻床夹具常称为钻模。镗床夹具也具有导向功能。2.4 机床夹具的设计特点和设计要求1机床夹具的设计特点机床夹具设计与其他装备设计比较，有较大的差别，主要表现在以下五个方面。（1）设计和制造周期较短，一般没有条件对夹具进行原理性试验和复杂的计算工作。（2）夹具的设计精度一般比工件的设计精度高23倍。（3）夹具与操作工人的关系非常密切，要求使夹具与生产条件、操作习惯密切结合。（4）夹具一般是单件制造的，一般情况下不会出现重复制造的情况，通常要求使夹具在生产时一次成功。（5）夹具的社会协同合作制造条件很差，尤其是商品化的元件很少。设计人员要要非常熟悉夹具的制造方法，以满足不同设计的工

17、艺要求。2机床夹具的设计要求 机床夹具应满足的基本要求包括以下几个方面：（1）保证工件的各项技术要求。即在机械加工工艺系统中，夹具要满足以下三个要求：1）工件能在夹具中正确的定位；2）夹具能装在机床上正确的位置；3）刀具相对工件能够有正确位置。（2）提高生产率和降低生产成本。 夹具的总体方案应与年生产纲领相适应。应该根据工件的生产批量，确定不同复杂程度的快速高效的定位和夹紧方案。在中、2批量生产时，夹具应有一定的可调性，以适应多品种工件的加工。（3）工艺性好 所设计的夹具应便于制造、检验、装配、调整和维修。（4）适用性好。夹具的操作应简便、省力（可采用气动、液压和气液联动等机械化夹紧装置），安

18、全可靠、排屑方便。（5）机床夹具应具有足够的强度、刚度和结构工艺性。设计的机床夹具，要方便制造、检测、调整和装配，这样有利于提高夹具的制造精度，从而间接的减少工件的定位误差【13】。 第三章 零件工序加工工艺性分析 零件名称：主动齿轮零件材料：45零件硬度：HRC 3138铣四方加工内容：齿轮轴端铣四方、方头对D的对称度不大于0.075加工设备型号：X62W工件的加工位置精度要求及具体的尺寸分布见图3-1。图3-1 主动齿轮铣四方加工工艺尺寸图第四章 铣床夹具的特点分析与夹具本体方案的确定 4.1 铣床夹具的简述 铣床是继机床之后发展起来的一种工作母机，并逐渐形成完整的机床体系。铣床夹具因此应

19、运而生，成为如今机床夹具中的一大体系。现代生产过程中，夹具已经成为了一种必不可少的工艺装备，它直接影响着加工的精度、劳动生产率和产品的制造成本等。故夹具设计在企业的产品设计和制造以及生产技术准备中占有极其重要的地位，是一项重要的技术工作。铣床夹具主要用于加工平面、凹槽及各种成形表面。它主要由定位元件、夹紧机构、对刀装置、定位键和夹具体组成。其特点大概可分为三点：1） 铣削加工时一般切削用量和切削力都比较大，而且多是反复切削，因此极易产生震动，设计时需要特别注意工件定位的准确性和稳定性。2） 有时为确定夹具相对加床的位置，需要为其设计定位键。3） 有时为了调整工件相对于刀具的位置，铣床夹具一般可

20、以设计对刀装置。4.2夹具本体方案的确定 铣床夹具的定位、夹紧等机构通常都是配合在夹具本体上的，因此夹具本体必须具有足够的刚度和强度，以防止因夹具本体变形而影响夹具的定位精度【6】。夹具本体的设计应满足以下几点： 1. 夹具本体重心应尽量低，应保证夹具的高度和宽度之比应为11.25，并应有足够的排屑空间。 2. 本体各位置间尺寸应尽量精确，并有足够的表面粗糙度，以保证夹具定位装置和夹紧装置的定位精度。 3. 由于铣削时铣削力较大，极易产生震动。因此该夹具本体要有足够的强度和刚度，来保证工件定位的准确性和夹紧的牢固性。 4. 因加工本次工件无需夹具对刀辅助，因此本次夹具设计不涉及对刀装置的设计。

21、 夹具本体一般可分为，构造组合型、铸造型、焊接型。其中铸造型夹具体强度最好，焊接型次之，构造组合型最差。由于考虑到本夹具对强度、刚度要求较高，因此采用铸造型夹具本体。 本体 材料：HT20-40 夹具本体如图4-1所示： 图4-1 夹具本体 第五章 工件定位方案的确定5.1 工件的定位原理工件在夹具中定位的任务，就是通过定位元件限制工件的自由度，从而满足工序的加工精度要求【13】。习惯上一般把工件定位范畴内的位置不确定性称为自由度，因此工件定位就是限制工件的自由度1。根据六点定位原则，使工件在夹具中得到正确的位置。5.2 对定位元件的要求1当定位元件与工件定位基准接触或配合后，应该能限制住由其

22、限制的工件的自由度【8】；2由其产生的定位误差最小；3定位表面应具有较高的尺寸精度、配合精度、表面光洁度和硬度；4定位元件结构应尽量简单，便于装卸工件；5具有足够的强度和刚度；6无产生超定位的可能性；7定位件与定位表面的接触面积应较小，在不影响定位精度的前提下，应从结构上采取措施，尽量减小【10】。8消除定位表面的切屑方便。5.3 定位精度1夹具需要做详细的定位误差分析及计算，确保定位误差能够满足工件所要求的加工精度【12】；2必须考虑提高夹具在机床上的定位精度；3必须确保刀具在夹具上的导向精度；4必须确保对刀元件表面到工件被加工面间的尺寸精度；5出现超定位时，应取消产生超定位的定位元件，或增

23、加超定位元件与定位基准间的间隙，以提高定位精度；6工件被加工平面或中心至定位元件的位置精度和尺寸精度，在未标明特殊要求的情况下，一般取工件精度要求的1/5-1/3【7】；7当工件未注明定位面间的位置精度要求时，夹具定位面间的位置精度一般取0.01-100mm【9】；8按工件公差选取夹具公差的参考值；9按工件的直线尺寸公差确定夹具相应尺寸公差的参考值；10按工件的角度公差确定夹具相应角度公差的参考值。5.4 工件的定位方式的选择5.4.1 完全定位、不完全定位、欠定位和过定位现象1完全定位加工时，工件的六个自由度被完全限制了的定位称为完全定位。但生产中并不是任何工序都需要采用完全定位的。究竟应该

24、限制几个自由度和哪几个自由度，应由工件的加工要求决定。例如在一个长轴上铣一个两头不通的键槽，加工要求除了键槽本身的宽度、深度和长度外，还需保证槽距轴端的尺寸及槽对外圆轴线的对称度。此时绕工件轴线转动的自由度就不必限制，只要限制五个自由度就行了。2不完全定位工件的六个自由度没有被完全限制的现象称为不完全定位。在平面磨床上磨削平板零件的平面也是不完全定位的一个例子。在满足加工要求的前提下，采用不完全定位是允许的【5】。3欠定位在工件加工中，根据加工要求应该限制的自由度而没有被限制的情况称为欠定位。这种现象是不允许出现的的，它存在将无法保证加工要求。4过定位工件的同一自由度被重复限制的现象称为过定位

25、。一般情况下应当尽量避免过定位。但是，在某些条件下，过定位不仅对工件定位精度影响不大，而且能提高工件加工时的刚度。例如如本次夹具设计中，便通过转动轴支撑面和90度 V型面重复定位了工件的沿X轴转动、沿Y轴的转动，这有利于提高工件在加工过程中的刚度和强度。5.4.2 定位方式的选择 沿X轴移动，以表示；沿Y轴移动，以表示；沿Z轴移动，以表示；沿X方向的旋转，以表示；沿Y方向的旋转，以表示；沿Z方向的旋转，以表示。 该套夹具主要用于轴端铣四方加工。经分析知，需要限制工件的五个自由度。即：X轴方向的移动自由度、转动自由度，Z轴方向的移动自由度以及Y轴的转动自由度、移动自由度（Z轴方向的转动自由度无须

26、限制）。首先分析该工件的定位基准。在本次设计中需要限制工件的五个自由度，拟定该工件的工艺定位基准为工件的外圆柱面和底部支撑面。 结合工件的具体形状特征，根据基准的选择原则，为了较容易地获得加工表面对其设计基准的相对位置精度要求，选择加工表面的设计基准作为定位基准。采用基准重合原则，可以直接保证设计精度，避免基准不重合误差。该夹具采用“转动轴”多面组合定位。转动轴支撑面限制3个自由度，即、，转动轴90度V型面限制2个自由度，即、。通过“转动轴”多面组合定位，保证了工件在夹具中的正确位置，实现了定位。为了增加工件的刚度，减小切削变形，在转动轴上设置较长垂直辅助支承面，为了防止过定位，在压板上设置了

27、预紧弹簧。定位简图如图5-1。 图5-1 定位简图5.5 定位元件的设计5.5.3转动轴的设计 在本次夹具设计中，转动轴是工件的直接定位标准，它的支撑面和90度V型面限制工件所需限制的五个自由度。转动轴只能发生转动，而不能平动的这一特性，很好的保证了角度转换后，铣削工件另一面时的位置精度，从而保证了一次装夹，完成所有铣削工作。转动轴选用20钢。热处理工艺：渗碳淬火（渗碳深度0.81.2，硬度HRC5055）。如图5-2。图5-2 转动轴5.6 定位误差的分析和计算5.6.1 定位误差的基本概念定位误差是指由于定位不准而造成的某一工序在工序尺寸（通常指加工表面对工序基准的距离尺寸）或位置要求方面

28、的加工误差。其大小是判断夹具定位方案是否合理的重要依据【8】。对铣床夹具的某一定位方案，经过计算其可能产生的定位误差，只要小于工件有关尺寸或位置公差的1/31/5，一般即认为此定位方案能满足该工序的加工精度要求。为了保证加工精度要求，我们加工时应满足下列关系式： (5.1)式中， 与机床夹具有关的加工误差； 与工序中除夹具外其他因素有关； 工件被加工尺寸的公差。在这里，我们只研究与夹具有关的定位方法所引起的定位误差对加工精度的影响，因此上式又可写成： (5.2)式中: 定位误差； 工序公差； 除定位误差外，其它因素所引起的误差总和，可按加工经济精度查表确定。所以由上式知道：，或者：。定位误差的

29、组成及产生原因有以下两个方面：1定位基准与工序基准不一致所引起的定位误差，称基准不重合误差，即工序基准相对定位基准在加工尺寸方向上的最大变动量，以表示。2基准位置误差是指定位基准面和定位元件本身的制造误差所引起的定位误差。即定位基准的相对应位置在加工尺寸方向上的最大变动量，以表示【14】。故有： (5.3)5.6.2 定位误差的计算在本设计的定位方式中，因为工序基准与定位基准重合，故位移误差。由下图可知90度V型面尺寸D为，90度V型面定位存在定位误差，如图5-3所示。查机床夹具设计手册得： （5.4）代入数据得：。而由上工序可知被加工工件的公差。可知。所以此定位元件满足设计要求。 定位误差分

30、析如图5-3。 图5-3 定位误差分析图 第六章 夹紧方案的确定机床对工件进行加工时，除了需要定位支承系统获得对于刀具及其导向的正确相对位置，还需依靠夹具上的夹紧机构来消除工件因受切削力和工件自重的作用而产生的位移或振动【12】。在本例夹紧装置中，在工件的加工过程，该夹具能使持续保持定位时所获得的正确位置。夹紧机构通常由三个部分组成：夹紧动力部分，中间传动机构和夹紧元件。夹紧动力部分的作用是产生动力源，并将作用力传递给中间传动机构。中间传动机构可以改变作用力的大小和方向，并使夹紧机构产生自锁。夹紧元件则承受由中间传动机构传递的夹紧力并与工件直接接触而执行夹紧动作。6.1 工件达到正确夹紧的原则

31、1在夹紧过程中，不至于因工件重力的影响而破坏正确定位（1）选定定位方案和设计定位支承时，因尽可能的使工件的重心在支承范围内，避免因工件重力与支承反力构成力偶而破坏正确定位；（2）当工件重力与主基准或双导向基准垂直，而工件的重心位置不在各支承范围内时，应使主要夹紧力与主基准或双导向基准垂直，并处在各支承范围内【15】。同时在夹具的适当位置上设置初定位件；（3）若由于工件或加工等条件的限制，使主夹紧力不能与主基准或双导向基准垂直，可在夹紧前对工件施加预夹紧力【16】。该力应垂直于主基准或双导向基准，并处在支承范围内。待夹紧后可将预夹紧力撤出，并在适当位置设置初定位件。（4）当重力与主基准或双导向基

32、准平行而与止动基准垂直时，则应在夹具的适当位置上设置初定位件。2在夹紧过程中，夹紧力不应使已经获得正确定位的工件脱离正确位置：（1）制定夹紧方案时，应尽可能避免夹紧力与支承反力构成力偶；（2）主夹紧力的方向最好压向主基准或双导向基准，其作用点应在定位支承范围内；（3）当主夹紧力只能压向导向基准时，应合理的选择夹紧力的作用点或设置预夹紧力【7】；（4）若压紧力处于支承范围外，则应采取结构上的措施，使工件不脱离正确位置；3在夹紧过程中，应使工件不产生超出表面形状精度允许范围的变形：（1）设计夹紧方案时，面对刚性较差的工件时，应尽可能的减少甚至避免由于夹紧力而使工件产生的弯曲变形；（2）夹紧力应力求

33、通过或靠近定位基准与定位支承的接触面；（3）当夹紧力无法通过或靠近定位基准与定位支承的接触面时，应在与夹紧力相对应的位置设置辅助支承；（4）当夹紧力作用的作用点是在工件的斜面上时，如果该作用力的分力会在工件上产生弯曲力矩，则应避免在该斜面上施加夹紧力。（5）当单方面夹紧所需要的夹紧力过大，致使弯曲力矩过大而造成工件变形较大时，可采用多向夹紧的方法；（6）夹紧力应避免压向超定位元件；4在切削过程中，应避免工件产生不能允许的振动：（1）制定夹紧方案时，对于刚性较差的工件，应尽可能减少或避免由切削力而产生的振动；（2）夹紧力要尽可能靠近工件被加工表面，以减少工件的悬臂长度；（3）当主夹紧力无法靠近工

34、件被加工表面，而工件被加工表面悬臂又较长时，可在切削过程中对工件刚性较差的部位设置辅助支承，或在辅助支承上还加一个夹紧力【17】。5在铣削过程中，应确保铣削力不会破坏工件已有的正确位置，并应尽量平衡铣削力，从而使所需的夹紧力最小【18】：（1）当用定位支承反力平衡最大的铣削力时，此时所需要的夹紧力最小；（2）当用夹紧力平衡最大铣削力时，此时所需夹紧力最大；（2）当用夹紧力产生的摩擦力以平衡铣削力时，此时所需夹紧力最大。（3）因此在制定夹紧方案时，铣削力最好由定位支承反力平衡，尽可能的避免用夹紧力及由夹紧力产生的摩擦力平衡。6.2 夹紧机构的确定针对成批生产的工艺特征，本夹具选用螺旋夹紧机构夹压

35、工件。采用螺旋装置直接夹紧或其它元件组合实现夹紧的机构，统称为螺旋夹紧机构。螺旋夹紧机构结构简单，容易制造。由于一般螺纹的螺旋角比较小，因此螺旋夹紧机构的自锁性能比较好。且夹紧力及夹紧行程都较大，因此在手动夹具上应用较多。螺旋夹紧机构可以看做是绕在圆柱表面上的斜面，将它展开就相当于一斜楔。在此螺旋夹紧装置中，采用回转压板夹紧与螺母直接压紧。装夹工件时，先将回转压板的螺母与紧固螺钉拧松，然后将工件放到转动轴上，并用转动轴上两垂直面定位，使得两垂直面与工件圆柱侧面接触，最后手动拧紧回转压板的螺母与紧固螺钉以压紧工件。铣削完工件两面后，把手把拉上，插销从分度盘拔出，转动转动轴90度，然后将手把放下，

36、插销进入分度盘凹口，将分度盘定位并加紧。夹紧原理分别如图6-1（分度盘夹紧示意图）、图6-2（工件夹紧示意图）所示。 图6-1 分度盘夹紧示意图图 6-2 工件夹紧示意图 6.3 夹紧元件的设计6.3.1 压板的设计 压板是直接接触工件的夹紧元件，是夹紧力的传递者。衬套选用45号钢。热处理工艺：淬火（硬度HRC3035）。如图6-3。 图6-3 压板6.3.2螺丝的设计螺丝是工件夹紧力的来源。螺丝采用45号钢。热处理工艺：淬火（硬度HRC3035）。如图6-4。 图6-4 螺丝6.3.3插销的设计 插销既是配合分度盘对工件进行角度定位的定位元件，又是配合手把对分度盘夹紧的夹紧元件，在这里把它放

37、在夹紧元件中分析。热处理工艺：渗碳淬火（渗碳深度0.81.2，硬度HRC5055）。如图6-5。 图6-5 插销6.4 夹紧力三要素的确定6.4.1 夹紧力方向的确定夹紧力的方向一般与工件的定位与夹紧方式、工件所受外力的方向以及工件的刚性等因素有关，敲定夹紧力方向的原则有以下三点：1夹紧力的方向应使定位基面与定位元件接触良好，保证工件定位准确可靠；2夹紧力的方向应与工件刚度最大的方向一致，以减小工件变形；3夹紧力的方向应尽量与工件受到的切削力、重力等的方向一致，以减小夹紧力。本夹具的夹紧力方向如图6-6所示：F-铣削力、Q-夹紧力、T-支撑力、G重力。图6-6 夹紧力示意图 6.4.2 夹紧力

38、作用点的确定夹紧力的作用点是指夹紧元件与工件相接触的一小块面积。选择夹紧力的作用点和数目时，应考虑工件定位的准确，防止夹紧力使工件变形，确保每一道工序的加工精度。1夹紧力的作用点应能保持工件定位稳定，而不致引起工件发生位移和偏转。2夹紧力的作用点应使被夹紧工件的夹紧变形尽可能小。3夹紧力的作用点应尽量的接近工件的加工表面，以提高定位的准确性和夹紧牢固性。该套夹具的夹紧力作用点有两处，是紧固螺钉与工件作用部位以及回转压板的压块与工件的作用部位。6.4.3 夹紧力大小的确定加工过程中，工件受到切削力、离心力、惯性力及重力的作用。理论上，夹紧力的作用应与上述力（矩）的作用平衡；而实际上，夹紧力的大小

39、还与工艺系统的刚性，夹紧机构的传递效率等有关。而且切削力的大小在加工过程中是变化的，因此，夹紧力的计算是个很复杂的问题，只能进行粗略的估算。由于是小型工件，工件重力略去不计。因为压板是活动的，压板对工件的摩擦力也略去不计。铣削时铣削面不大，铣削力较大，选用M10螺纹螺旋夹紧机构，当扳手长度为120mm且加在扳手上的力为4.5N时，查金属切削机床夹具设计手册表3-25得夹紧力为224N。第七章 其他元件的设计7.1衬套的设计衬套是为保证转动轴对中的正确位置。衬套选用20钢。热处理工艺：渗碳淬火（渗碳深度0.81.2，硬度HRC5055）。如图5-2。 图7-1 衬套 7.2 套筒的设计 在本次设

40、计中，套筒是为保证插销和分度盘相对位置的元件。套筒选用20钢。热处理工艺：渗碳淬火（渗碳深度0.81.2，硬度HRC5055）。如图7-2。图 7-2 套筒7.3分度盘的设计 分度盘是工件四方铣削角度的定位基准件，能起到保证方头对D的对称度不大于0.075的作用。分度盘选用20钢。热处理工艺：渗碳淬火（渗碳深度0.81.2，硬度HRC5055）。如图7-2。 图7-3 分度盘 7.4 手把的设计 在本次设计之中，手把是分度盘夹紧机构夹紧力的来源，同时也是夹紧机构中的自锁机构。选用45钢。热处理工艺：淬火（硬度HRC3035）。如图7-4。图 7-4 手把7.4 遮尘罩的设计遮尘罩，顾名思义就是

41、夹具的密封装置，主要作用就是对夹具内部遮尘，避免铣削屑掉进夹具内部，保证夹具内部洁净。选用A3。如图7-4。图 7-4 遮尘罩第八章 夹具结构设计夹具体是夹具的基础件。在夹具体上，要安装组成该夹具所需的各种元件、机构和装置等。设计时应满足以下基本要求：1应有足够的强度和刚度。保证加工过程中，夹具体在夹紧力、切削力等力作用下，不致产生不允许的变形和振动。2结构简单，具有良好的工艺性。在保证强度和刚度的条件下，力求结构简单，体积小，重量轻，特别是对于移动或翻转夹具，其重量不应太大（一般不超过10kg）,以便于操作。3尺寸要稳定。对于铸造夹具体，要进行时效处理；对焊接夹具体，要进行退火处理，以消除内

42、应力，以保证夹具体加工尺寸的稳定。4便于排屑为防止加工中切屑聚积在定位元件工作表面或其他装置中，而影响工件的正确定位和夹具的正常工作，在设计夹具时要考虑切屑的排除问题。夹具结构设计总图如图8-1所示。1-本体 2-分度盘 3-圆螺帽 4-键 5-螺钉 6-螺帽 7-转动轴 8-遮尘罩9-螺钉10-衬套11-插销 12-套筒 13-弹簧 14-手把 15-销钉 16-销钉17-螺钉18-螺钉 19弹簧 20-垫圈 21-螺丝 22-螺钉 23-压板图8-1 夹具结构设计总图总 结到此为止，在自己三个多月的努力后顺利完成了“铣四方夹具设计”夹具的设计。从刚开始对制造工艺只有一点感性认识到现在已熟悉

43、制造工艺的国内外现状及趋势，能对工件确定合理的工艺方案，对零件的设计制造，机床设备的选用，机械零件的选用及零件加工工艺过程的说明有了较为深刻的领会，同时对根据加工工艺设计相应的夹具体也较清楚。所做工作如下：1.查阅相关技术文献资料，对本设计中的轴端铣四方进行了全面的技术分析，对加工零件进行功能、精度、作用及加工工艺的全面分析；2.到工厂实习，现场了解轴端铣四方生产加工情况，以加深对铣四方加工的认识，深入了解零件加工工艺及夹具设计需要考虑的问题；3.对铣四方夹具进行总体方案设计，绘制完成夹具装配图，确定铣四方的加工工艺，制作零件加工工序卡；4.完成了设计说明书（15000字左右），完成3000字的英文文献翻译。虽然本次设计我很努力去做，但还是存在一些不足之处：1.我对机械工艺装备设计理论方面的知识还不是十分扎实，考虑问题欠周全。2.虽然课题要求我们只要选择其中一道工序进行夹具设计，但是夹具设计过程中遇到的问题是很多的，特别是对各机构的选