铣床专用夹具毕业设计论文

（2.1）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，一般取2%～4%；b%——废品率，一般取0.3%～0.7%。本次设计的铣槽工序用的铣床夹具，产品的类型为轻型机械，年产量为5000台/年，根据实际生产的情况投产，备品率取3%，废品率取0.5%。由题意知Q=5000，n=1，a%=3%，b%=0.5%，代入公式（2.1）得：)=5000*（1+3%）*（1+0.5%）=5175.75（件/年）根据计算结果，查表2.1生产类型与生产纲领的关系，可知零件的生产为大批生产。根据生产类型查《机械制造技术基础》【11】第184页各种生产类型的工艺特点。查得生产类型的工艺特点分别为加工对象：固定不变；毛坯特点：模锻件，精度高，余量小；机床设备：专用机床、自动机床及自动线；夹具：采用专用夹具、量具；生产率高生产成本低；操作工人操作技能要求一般。长期连续生产。表2.1生产类型与生产纲领的关系生产类型生产纲领（件/年）重型机械中型机械小型机械单件生产<5<10<100小批生产5～10010～200100～500中批生产100～300200～500500～5000大批生产300～1000500～50005000～50000大量生产>1000>5000>50000工件的为套筒类零件，此零件为车床尾座套筒，它是车床的主要零件，其结构合理与否、质量好坏对加工过程、加工精度等有极大影响，其作用是轴类零件定心，同时具有辅助支撑和夹紧的功能。尾座顶尖的定位精度直接影响机床加工工件的径向尺寸精度，以及圆度、圆柱度、同轴度等形位精度。其外圆和箱体之间经常来回运动，其耐磨性要求较高。平键槽用来安装平键，起导向作用，Φ6孔为排气孔，Φ30孔安装手轮丝杠。零件的材料为45钢锻造成型，经调质硬度在HRC28～32。具有良好的力学性能，改善切削加工性，细化晶粒，消除组织缺陷。夹具设计方法：夹具设计是在机械加工工艺过程制定之后，按照某一工序的具体要求进行。夹具设计是工艺装备设计的一部分，是保证质量和提高劳动生产率的一项重要技术措施之一。其首先研究分析原始资料，明确设计任务；第二确定夹具的结构方案；第三绘制夹具总图；第四确定并标注有关尺寸及技术条件；第五绘制夹具零件图。首先问题的提出：本次设计的工艺内容：在实体上铣出两通槽，如图（2.1）所示。本工序选用的加工要求是：槽宽为mm，槽深为，两槽在圆周方向互为角度，表面粗糙度为12.5在大批大量生产的条件下，为节约辅助时间，采用两把铣刀同时进行加工，即采用两工位铣床夹具。工序图如图2.2所示，本工序前已加工的表面为：外圆，内孔及两端面均已加工完毕。该槽既要保证尺寸精度，又要保证位置精度，需要设计专用夹具来进行工才能实现。本工序采用5mm标准键槽铣刀在立式铣床X51上，一次装夹六件进行加工。图2.1零件图其次设计的任务：保证加工精度，提高劳动生产率。改善工人的劳动条件，采用夹具装夹工件方便、省力、安全、可靠。当采用气动、液动等夹紧装置时可减轻工人的劳动强度，同时保证安全生产。降低生产成本。在成批生产中使用夹具，生产效率高，对工人的技术要求低，可相对降低生产成本。批量越大，生产成本降低越显著。获得良好经济效率。夹具应具有良好地结构工艺性，操作安全可靠。加工工序图如图2.2所示：图2.2工序图由于该工件生产为大批大量生产，为了减少夹紧的辅助时间和减轻工人的劳动强度，提高生产率。采用具有一定自动化程度的夹具。由于零件的壁厚较薄，加工中容易变形。从工作平稳，刚性大，无噪声，劳动条件好等方面考虑，本工序加工采用具有柔性的夹具。故拟定选用V形块定位浮动夹紧液压装置。第3章工件的定位3.1工件的定位方案3.1.1概述使用夹具加工工件有多种加工要求，其主要是满足工件被加工表面的工序尺寸和位置精度要求。为此，必须保证工件在加工过程中相对机床切削成形运动有准确的位置。从夹具保证加工精度的原理可知，工件的定位是其中极为重要的一个环节。（1）基准基准是零件上用以确定其他点、线、面位置所依据的那些点、线、面。根据作用不同，可将基准做如下分类:（2）设计基准在零件图上用来确定其他点、线、面位置的基准，称为设计基准。（3）定位基准加工时工件定位所使用的基准，称为定位基准。（4）定位与夹紧的关系定位与夹紧是装夹工件的两个有联系的过程。在工件使用定位元件定位以后，工件在夹具中的位置即。为使在切削力、重力、离心力等外力作用下能保持即定的位置不变，通常使用夹紧机构再妥善的夹紧工件，将工件固定。还有些夹具能使工件的定位与夹紧同时完成，例如三爪自定心卡盘等。3.1.2限制工件自由度与加工要求的关系1.自由度的概念由刚体运动学可知，一个自由刚体，在空间有且仅有六个自由度。工件在空间的位置是任意的，即它既能沿Ox、Oy、Oz三个坐标轴移动，称为移动自由度分别表示为；又能绕Ox、Oy、Oz三个坐标轴转动，称为转动自由度，分别表示为。图3.1自由度2.六点定位原则如果要使一个自由刚体在空间有一个确定的位置，就必须设置相应的六个约束，分别限制刚体的六个运动自由度。分析工件定位时，通常是用一个支承点限制工件的一个自由度。用合理设置的六个支承点，限制工件的六个自由度，使工件在夹具中的位置完全确定，这就是六点定位原则。根据工件加工面的位置精度（包括位置尺寸）要求，有时需要限制6个自由度，有时仅需要限制1个或几个（少于6个）自由度，具体视工件加工要求而定。下面分几种情况讨论。（1）完全定位完全定位是指不重复地限制了工件的六个自由度的定位。当工件在x、y、z三个坐标方向均有尺寸要求或位置精度要求时，一般采用这种定位方式。（2）不完全定位根据工件的加工要求，有时并不需要限制工件的全部自由度，这样的定位方式称为不完全定位。（3）欠定位根据工件的加工要求，应该限制的自由度没有完全被限制的定位称为欠定位。欠定位无法保证加工要求，因此，在确定工件在夹具中的定位方案时，决不允许有欠定位的现象产生。（4）过定位夹具上的两个或两个以上的定位元件重复限制同一个自由度的现象，称为过定位。3.1.3确定定位方式与定位元件工件的外圆柱面定位有两种基本形式:定心定位和支承定位。定心定位的外圆柱面是定位基面，外圆柱面的中心线是定位基准。在夹具设计中，常用于外圆表面定位的定位元件有定位套、支承板和V形块等。各种定位套对工件外圆表面实现定心定位，支承板对外圆表面的支承定位，V形块则实现对外圆表面的定心对中定位。工件为套筒类零件，加工键槽和油槽，其对称度要求较高，并且采用外圆柱面定位。即当工件的对称度要求较高时，可选用V形块定位。V形块工作面间的夹角α常取60°、90°、120°三种，其中应用最多的是90°V形块。90°V形块的典型结构和尺寸已标准化，使用时可根据定位圆柱面的长度和直径进行选择。在夹具主要定位元件是V形块和止动定位销。由于V形块定位精度高，工件轴向位置用止动定位销定位，能保证加工精度。另外，夹紧方向与切入方向（垂直进刀）一致，且夹紧力在主要定位支撑面内，定位夹紧可靠。由于键槽和油槽长度不等，为了能够同时加工完毕，将两个止动定位销的位置前后错开。此加工工序有两个加工工位，如图3.2所示。图3.2定位方案工位1:加工键槽8H11，工件以外圆和端面在两个V形块上和止动定位销定位，限制工件五个自由度即：。工位2:键槽8H11已加工，加工油槽R2mm。工件以外圆和端面在两个V形块上和止动定位销定位，键槽处用Φ8h6定位销定位。用两个V形块上和止动定位销定位，限制工件五个自由度，即。键槽处用Φ8h6定位销定位，限制工件的三个自由度即：。这样工件被限制了8个自由度属于过定位。如果工件的定位面经过加工，定位元件的尺寸、形状和位置也都做得比较准确光整，则过定位不但对工件加工面的位置尺寸影响不大，反而可以增强加工时的支撑刚性，这时过定位是允许的。键槽处用Φ8h6定位销定位，以满足两槽间的位置精度要求。3.2定位误差的分析与计算六点定位原则解决了消除工件自由度的问题，即解决了工件在夹具中位置“定与不定”的问题。但是，由于一批工件逐个在夹具中定位时，各个工件所占据的位置不完全一致，即出现工件位置定得“准与不准”的问题。如果工件在夹具中所占据的位置不准确，加工后各工件的加工尺寸必然大小不一，形成误差。这种只与工件定位有关的误差称为定位误差，用ΔD表示。在工件的加工过程中，产生误差的因素很多，定位误差仅是加工误差的一部分，为了保证加工精度，一般限定定位误差不超过工件加工公差T的1/5～1/3。即：ΔD≤(1/5～1/3)T（3.1）式中：ΔD──定位误差，单位为mm；T──工件的加工误差，单位为mm。3.2.1.定位误差的产生原因及计算方法工件逐个在夹具中定位时，各个工件的位置不一致的原因主要是基准不重合，而基准不重合又分为两种情况：一是定位基准与限位基准不重合，产生的基准位移误差；二是定位基准与工序基准不重合，产生的基准不重合误差。（1）基准位移误差ΔY定位基面和定位元件本身的制造误差会引起同一批工件定位基准的相对位置发生变动，这一变动的最大范围称为基准位移误差，用ΔY表示。基准位移误差引起的定位误差是将ΔW在加工要求方向上投影。即:（3.2）式中：──Y与工序尺寸（或位置要求）方向的夹角。（2）基准不重合误差B当工件的工序基准与定位基准不重合时，则在工序基准与定位基准之间必然存在位置误差，由此引起同一批工件的工序基准发生变动，其最大变动范围称为基准不重合误差，用ΔB表示。这种由于工序基准与定位基准不重合所导致的工序基准在加工尺寸方向上的最大位置变动量，称为基准不重合误差。工序基准与定位基准之间的联系尺寸称为基准尺寸。ΔB等于基准尺寸的公差。基准不重合误差引起的定位误差是将ΔB在加工要求（尺寸、位置要求）方向上投影。即（3.3）式中：──B与工序尺寸（或位置要求）方向的夹角。定位误差是由基准位移误差和基准不重合误差两部分产生的定位误差ΔDW、ΔDB的合成。其基本计算步骤为:（1）当工序基准与定位基准为两个独立的表面，即ΔW、ΔB无相关的公共变量时，（3.4）（2）当工序基准在定位基面上，即ΔW、ΔB有相关的公共变量时，（3.5）在定位基面尺寸变动方向一定的条件下，当ΔW与ΔB变动方向相同，即对加工尺寸影响相同时，取“+”号；当ΔW与ΔB变动方向相反即对加工尺寸影响相反时，取“-”号。通常定位误差ΔD在ΔW与ΔB都和工序尺寸一致的情况下有下列公式即:（3.6）3.2.2.定位误差的计算下表列出了在不同夹角的V形架上定位时，工序尺寸的三种不同标注方法的计算公式，供设计时使用。表3.1V形架定位误差值定位误差ΔDV形架夹角60°1.51.00.590°1.200.7070.207120°1.0770.5770.077选用标准V形块定位，即90°V形块，不计其制造误差，工件采用Φ55h6mm外圆表面定位时，只有定位基准面的制造误差造成工件定位中心偏移，产生基准位移误差，方向不定。如图（3.3）所示由图3.3可知，仅由于工件直径公差的影响，使工件中心沿Z方向从O1移至O2，即基准位移量为（3.7）（3.8）式中──工件定位的直径公差（mm）；a/2──V形块的半角（）。V形块对中性好，即其沿X方向的位移误差为零。，其V形块的位移误差计算公式为（3.9）图3.3V形块定心定位的基准位移误差（3.9）由此可知；考虑到定位基准面制造时的尺寸公差、圆柱度误差等随机误差综合因素影响，所以用概率叠加法计算基准位移误差：由此可知，定位基准沿Z轴方向最大位移为0.035mm，并且影响其键槽深度方向的尺寸精度。工序尺寸公差：故采用此定位方案精度足够。工件的夹紧在机械加工过程中，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。4.1夹紧装置的组成及基本要求工件定位后将工件固定并使其在加工过程中保持定位位置不变的装置，称为夹紧装置。（1）夹紧装置的组成由以下三部分组成。a.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。b.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。c.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。（2）设计夹紧装置应遵循以下原则：a.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。b.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。c.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。d.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。e.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。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。a.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。b.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。c.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。d.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。4.2夹紧力的确定4.2.1夹紧力的三要素（1）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。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。其一般根据切削原理的公式求出切削力的大小，必要时算出惯性力、离心力的大小，然后与工件的重力及待求的夹紧力组成静平衡力系，列平衡方程式。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（4.1）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。（2）紧力的方向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：a.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。b.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。c.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。（3）夹紧力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：a.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。b.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。c.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。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。工件其夹紧力示意图如下图4.1所示图4.1夹紧力着力点示意图4.2.2夹紧的动力装置在大批大量生产中，为提高生产率，降低工人的劳动强度，大多数夹具都采用机动夹紧装置。常见的机动夹紧的动力装置有气动、液动、气液联合驱动、电动、真空夹紧等多种形式。采用机动夹紧时，原始夹紧作用力可以连续作用，夹紧可靠，机构可不必自锁。本设计采用液压夹紧装置，其的结构和工作原理基本与气动夹紧装置相同，所不同的是它所用的工作介质是压力油。与气压夹紧装置相比，液压夹紧具有以下优点：①传动力大，夹具结构相对比较小；一般液压夹具中压力油的工作压强可达5~6.5MPa，比压缩空气的工作压强高10多倍。因此油缸的结构尺寸比气缸小的多。②油液不可压缩，夹紧可靠，工作平稳Z③噪声小。它的不足之处是须设置专门的液压系统，应用范围受限制。本夹具液压系统中的执行元件为液压缸，用来执行直线往复运动。其特点是：结构简单，制造容易，维修方便，工作可靠；重量轻，传力大，寿命长；运动惯性小，制造精度高，可做频繁换向；易于实现远控和自控。查文献【15】液压缸的类型选用单杆单作用活塞缸，其工作特点单向液压驱动，回程靠弹簧。采用YJZ型液压泵，如下图（4.2）所示图4.2液压缸简图活塞缸的有效作用面积S1为：（4.2）（4.3）（4.4）查文献机械设计手册【14】载荷的工作压力F<5KN即液压系统的工作压力为0.8MPa。得S1=676mm。在缸内两腔之间的密封靠活塞内孔O形密封圈，为了防止油液外漏采用Y形密封圈。4.2.3.夹紧力的分析计算有时一个工件很难找出合适的夹紧点，这时采取浮动压板分散着力点；增加压紧件接触面积。并采用M16螺栓作为夹具夹紧螺栓。根据理论力学的力平衡理论，夹紧摩擦力矩应与铣削力矩平衡，即。公式（4.5）(1)铣削力矩的计算。根据《切削用量简明手册》，得：（4.6）其中=68.2，=18，=16设：=0.15，=7.25所以=切削力矩（2）夹紧力的计算。由V形块定位夹紧力计算公式得公式（4.7）得：取K=2.0,df=0.25得由于该夹具采用双压板夹紧机构，故每支压板只承受总夹紧力的一半，所以每根夹紧螺栓所承受的夹紧力：（3）选择夹紧螺栓直径。根据夹紧力方向和作用点的选择原则，铣削键槽垂直进刀时，切削力与夹紧力方向相同，和分别作用在定位支撑A和B两V形块上。切削扭矩M切使工件转动。为防止工件发生转动，夹具夹紧机构应有足够的摩擦力矩与之平衡。铣削时，若两压板与工件接触处的摩擦力矩忽略不计，铣削键槽切入最深处时，轴向力最大，为最不利因素。假若作用在P点（如图4.2所示），将此处作为验算依据，在垂直于铣刀轴线的平面内，根据力矩平衡原理，对支点B取矩，即求得：又根据图4.3，由力矩平衡原理，得：采用对顶螺栓，其夹紧力达3510N，远远大于所需夹紧力，故夹紧力安全。图4.3铣削受力图4.4夹紧力对刀元件、连接元件及夹具体5.1对刀元件铣床夹具的对刀元件是对刀块和塞尺。对刀时，铣刀与对刀块的对刀面不能接触，留有一定的间距，用塞尺检验调整铣刀的位置来实现对刀，确定夹具与刀具间的相对位置。查文献【1】对刀块采用JB/T8031.3—1999用于加工铣槽的对刀。如图（5.1）图5.1对刀块5.2定位键铣床夹具与铣床工作台连接，使夹具的位置与工作台纵向进给方向平行。夹具的主要连接表面与夹具体的底平面采用定位键连接，两个定位键安装在夹具底面的纵向槽中，用开槽圆柱头螺钉固定。定位键是连接元件，通过定位键与铣床工作台T形槽的配合，确定夹具在机床上的正确位置。定位键还可承受切削扭矩，减轻夹具固定螺栓的负荷，加强夹具在加工过程中的稳定性。查文献【1】定位键采用JB/T8016—1999，其参数查附表9，如图（5.2）所示。图5.2定位键5.3夹具体夹具体是整个夹具的基础和骨架。夹具体的形状和尺寸主要取决于工件的外轮廓尺寸和各类元件与装置的布置情况以及加工性质。其形状和尺寸很多都是非标准的。夹具体设计时应满足以下一些基本要求:有足够的强度和刚度；减轻重量、便于操作；要有良好的结构工艺性和使用性；尺寸稳定，有一定的精度；排屑方便；在机床上安装稳定、可靠；吊装方便、使用安全。夹具体毛坯的类型:铸造夹具体、焊接夹具体、锻造夹具体、装配夹具体、型材夹具体。对于铸造结构的夹具体，其结构优点是工艺性好，容易获得形状复杂的内、外轮廓，且具有较好的强度、刚度和抗振性。其材料一般用HT150或HT200.第6章夹具总体结构设计及精度分析双工位铣双槽铣削夹具设计的指导思想是，采用快速准确定位（零件放在V形块上，且其中一端面与轴向止推销接触），两件同时安装、加工的原则。在普通卧式铣床上对车床尾座顶尖套筒零件槽加工是利用一对V形块和“定位销”定位、带圆弧面浮动压板夹紧工件，这样就能保证工件的形位精度，也就是说确保了车床尾座顶尖套筒零件铣削加工质量。其原理是：利用底板导向定位键与铣床本身T型槽“精密”配合；用于车床尾座顶尖套筒零件定位的V形块和键槽“定位销”，其“轴线”则与底板突出导向定位键平行，两把铣刀之间利用专用套筒保证距离为132mm。通过对刀块与塞尺对刀以保证所加工槽的对称度和深度，从而保证两件工件的加工质量。本工序要加工键槽8H11和油槽R2，有两个工位。在大批大量生产的条件下，为节约辅助时间，采用两把铣刀同时进行加工，即采用两工位铣床夹具。工位1:工件五点定位，加工键槽8H11。工位2:键槽8H11已加工，工件六点定位，加工油槽R2mm。键槽处用Φ8h6定位销定位，以满足两槽间的位置精度要求。夹具主要定位元件是V形块、可调支承。本工序采用三面刃盘铣刀和圆弧铣刀同时进行加工，生产率很高。由于键槽和油槽长度不等，为了能够同时加工完毕，将两个可调支承的位置前后错开。夹具采用液压夹紧动力装置夹紧。通过液压缸、浮动杠杆、浮动压板，能四点联动夹紧两工件，其结构尺寸小，可不用增力机构，工作平稳，夹紧刚性大，无噪声，劳动条件好。对刀时使用一个对刀块，在使三面刃盘铣刀对刀的同时，使圆弧铣刀实现间接对刀。故两把铣刀的安装位置及其直径，均应保持一定的联系尺寸关系。工件定位尺寸为Φ55h6mm(留磨销余量)，对刀尺寸为（）mm、（70.015）mm，塞尺厚度尺寸为3h8.本夹具体毛坯采用铸造夹具体，其技术要求和有关尺寸、公差配合如下（1）V形块安装基面与夹具体底座接合表面平面度误差0.02mm。（2）V形块轴线与导向定位键中心平面平行度在100mm内为0.05/mm，对称度在100mm内为0.04/mm。（3）止动定位销定位面与夹具体安装基面的垂直度0.01mm。（4）V形块与夹具体底座装合定位销公差配合H7/s6。（5）导向定位键与夹具体底座装配取18H7/h9。夹具总装图如图6.1所示：1、夹具体2、支座3、对刀块4、圆柱销5、V形块6、心轴7、螺母8、卡块9、钩形压板图6.1夹具装配图夹具精度分析如下：（1）在加键槽时要保证尺寸方向的精度，必须控制夹具与铣床工作台在垂直方向的安装误差和V形块与夹具体底座安装误差，以及垂直方向位移误差。如图6.2所示的V形块与夹具体、定位键与铣床工作台安装示意图。图6.2安装示意图由此可知，引起其安装误差的是V形块安装平面与底座上接触平面和夹具体底座下平面与机床工作台面的平面度误差，即和共同作用的结果。由于，因此故夹具满足设计要求。（2）定位导向键中心平面与工件轴心线平行度误差和对称度误差的分析。若忽略V形块本身定位误差的影响，影响该平行度误差和对称度误差的因素则为夹具体在铣床工作台安装时定位导向键制造误差。由图6.2可知，定位导向键与夹具体公差配合为18H7/h9，两键距离为323mm。两键槽公差：两键公差：键与键槽配合最小间隙：根据公式由装配图可知，定位导向键中心平面与工件轴心线平行度误差和对称度误差分别为0.05/100与0.04/100。故精度达到了设计要求。（3）键槽宽度精度分析。由于铣削刀具按标准刀具选取，分别为Φ8e8和R2两种规格成形刀具，一次成形，其键槽宽度为Φ8H11，油槽不要求。尺寸公差，刀具公差，，同样达到精度要求。综上分析此夹具的结构设计能够满足图纸精度要求。夹具结构工艺性和经济性分析在夹具设计过程中，除了应考虑保证工件的加工精度，提高生产率，延长夹具的使用寿命外，还需考虑夹具的结构工艺性和经济性。7.1.夹具的结构工艺性评定夹具结构工艺性好坏，主要是看这种结构在单件或小批生产的条件下，其制造、检测、装配、调试、维修所花费的劳动量是否最少而制造费用又是否最低。为了保证所设计的夹具结构具有良好的工艺性，在设计中应注意以下几个方面:应尽量多采用标准件和通用件。夹具的装配精度应便于用调整、修配法来保证。夹具结构应便于测量和调试。此外，在设计时还应注意到，拆卸有关夹具零件时，应尽可能受其他零部件的阻碍；夹具上某些零件拆卸后，若装配时仍要求保持原来位置，应考虑防止误装措施。诸如此类的问题，若考虑不周，会影响夹具装配，调试和维修的工艺性。7.2.夹具的经济性分析在夹具设计过程中，为了优化设计方案，提高设计水平，以保持获得最佳经济效果，需对夹具进行经济性分析。夹具的经济性可用下述不等式(6.1)评价:（7.1）式中:S──使用夹具后节约的单件生产费用，即经济效果（元/件）；N──使用夹具全年加工的工件数量，即工件的年产量（件）；C──使用夹具的全年费用（元）。（1）夹具经济效果S的计算夹具的使用减少了单件的时间。一个工件的某一工序因使用夹具而减少的单件时间是:（7.2）式中:t1和t2分别为使用夹具前后工件的单件时间，min。辅助时间查表，换刀时间t=0.1min,变速或变速进给0.02min,取工件0.2min，自动夹紧时间0.002min手动夹紧0.01min即=0.418min则=0.418min由于使用夹具而节省的工人工资额为:（7.3）式中:Z1和Z2分别为使用夹具前后操作人员每分钟的工资额，元/min。若考虑杂费节约的百分比a,使用夹具的经济效果为:（7.4）（2）夹具全年费用C的计算一套夹具的全年费用为：（7.5）式中:──设计成本系数（夹具设计和调整费用与制造费用之比），一般取0.5；──维修成本系数（夹具维修管理费用与制造费用之比），一般取0.2～0.3；T──夹具使用寿命，简单夹具T=1年，中等复杂夹具T=2～3年，复杂夹具T=4～5年；──夹具制造费用（元），由下列计算:（7.6）式中:──材料的平均价格，元/kg；Q──夹具的毛坯重量，kg；t──夹具的制造工时，h；──工人平均工资，元/h；──工具车间杂费百分比。由此可见，对各种不同的夹具方案，若年产量一定，S值越大，C值越小，则表明其经济性越好。总结该夹具为两工位铣床夹具，夹具总体结构简单、定位精度高、夹紧可靠、工件装拆方便、快捷等优点，采用该夹具在普通卧式铣床上进行槽的铣削加工，所铣削的键槽和圆弧槽的几何尺寸、形位精度以及表面粗糙度值均达到了图纸设计要求；特别是解决了在铣削加工过程中两槽对称度难以保证的现象，因而车床尾座顶尖套筒零件两槽加工质量较好、加工效率显著提高。在本次设计中采用了液压泵为动力源，进一步减轻了劳动强度和提高了劳动生产率。在本次课程设计的制作过程中，我深深的体会到一个看似简单的结构其实并不像我们想象中的那么简单，它所要考虑的东西还很多。要完善一个产品首先应该对其功能作用有充分的了解，然后对实现这些功能的结构进行分析，考虑哪种结构方案能够实现这种功能，哪种结构更加合理、有效、简便。根据了解的类似结构进行仔细分析，再进行适当的改进、创新，争取用最低的成本实现最先进的功能。最后再根据结构设计出各个零件，应当考虑到零件的加工、材料、成本等问题。致谢本次毕业设计涉及的全部内容是在指导老师刘淑香老师的悉心指下完成的。感谢刘老师给我们提供了良好的课题条件，让我从这次设计中得到了很好的锻炼。同时刘老师也为我们讲解了不少难题，在此特别感谢。刘老师渊博的学识、严谨的治学态度、平易近人的作风和认真负责的工作态度让我们受益非浅。从刘老师处我们学到了许多的专业知识和相关的设计方法。在此，谨向恩师表示最真诚的感谢。感谢他在百忙中给予我们的指导。不积跬步何以至千里，本设计能够顺利的完成，也归功于各位任课老师的认真负责，使我能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得以体现。正是有了他们的悉心帮助和支持，才使我的毕业论文工作顺利完成，在此向全体老师表示由衷的谢意。感谢他们两年来的辛勤栽培。当然还有本院其他老师的指导。在此我向各位给予我指导的老师表示忠心的感谢和致敬。课程设计，我想是我大学里、也是我学生时代中的最后的作业了，这次作业，也是我完成最认真、投入心血最大的一次作业。设计的顺利完成，离不开老师的悉心指导和严格要求，谢谢各位老师。最后还要感谢的，也是最应该感谢的是山东科技大学，在学校和各位老师孜孜不倦的教诲和无微不至的关怀下，我拥有了更加成熟的思想和更加豁达的心胸，也学到了可以独立于社会的一技之长和永不停息的终身学习理念。通过这次毕业设计，让我在走上工作岗位之前好好的锻炼一下自己。参考文献［1］薛源顺主编.《机床夹具设计》.北京：机械工业出版社,2011:1~196.［2］李庆寿主编.《机床夹具设计》.北京：机械工业出版社,1984:1~124.［3］宋殷主编.《机床夹具设计》.武汉：华中理工大学出版社,1990:1~200.［4］陆剑中、孙家宁主编.《金属切削原理与刀具》.北京：机械工业出版社,2005:35~60.［5］许德珠主编.《机械工程材料》.北京：高等教育出版社,2001:55~145.［6］陈榕林主编.《机械设计应用手册》.北京：科学技术文献出版社,1995:75~98.［7］陈立德主编.《机械设计基础》.北京：高等教育出版社,2002:30~168.［8］李益明主编.《机械制造工艺设计简明手册》.北京：机械工业出版社,1993:35~99.［9］郑修本主编.《机械制造工艺学》.北京：机械工业出版社,1999:77~178.［10］王伯平主编.《互换性与测量技术基础》.北京：机械工业出版社,2008:7~150.［11］李凯岭主编.《机械制造技术基础》.北京：清华大学出版社,2010:180~380.［12］陈磊主编.《机械制造工艺学》.北京：北京理工大学出版社,2010:47~79.［13］戴陆武主编.《机械夹具设计》.西安，西北工业大学出版社,1990:45~190.［14］机械设计委员会主编.《机械设计手册》.北京：机械工业出版社,2004.［15］机械设计委员会主编.《工程机械液压与液力传动》.北京：机械工业出版社,1978:164~191.［16］王自宽<eoreticalandExperimentalAnalysisonMulti-Coiled-SpiralPipeAppliedinCondenseranditsApplication>:100~379.［17］PengYouwen,<AnumericalCalculationofBailianyaHydroelectricStationWater–divertingStructureTransitionProcess>:100~379.附录一外文Enteringthe21stcentury,China'seconomyandinternationalfullyconnected,enteredanewperiodofvigorousdevelopment.Thetoolmachinemanufacturingindustryisfacingbothmechanicalmanufacturingrequirementlevelascensionmanufacturingequipmentcausedbythedevelopmentofopportunities,alsoencounterafterjoiningtheworldtradeorganizationfierceinternationalmarketcompetitionpressure,acceleratingthedevelopmentofnumericalcontrolmachinetoolmachinemanufacturingindustrysustainabledevelopmentistosolveakey.Withtheindustryforncmachinetoolsingreatdemandandcomputertechnologyandmoderndesigntechniques,therapidprogressofCNCapplicationscopearestillgrowing,andconstantlydevelopwithmoreadapttotheneedsofproductionandprocessing.Thispaperbrieflyanalyzesthehigh,highprecisionCNCgeneralization,KaiFangHuapropertyrights,intelligent,multiaxial,networkinganddevelopmenttrendofsuch,greening,andputforwardtheCNCmachineinChinasomeproblemsindevelopmentof.Thedevelopmenttrendofncmachine1.fastpaceAscars,defense,aviation,aerospaceindustriesandaluminumalloy,therapiddevelopmentoftheapplicationofnewmaterialsforCNCmachineprocessing,highdemandishigherandhigher.Spindlespeed:thismachineadoptselectricspindle(ofbuilt-intypespindlemotor),spindle200000r/minsupremeturnshortdial;Feedrateis:intheresolutionforthe0.01muonm,thebiggestfeedratereached240m/minandmayobtainthepreciseprocessing;comparingSpeed:microprocessorfortherapiddevelopmentofhighspeedandprecisionncsystemdevelopmenttoprovidethesafeguard,developedaCPUhasdevelopedinto32-bitand64-bitCNCsystem,thehigherthefrequencytohundredsofmegahertz,thousandsofMHZ.Sincetheoperationspeedgreatlyenhance,makewhenresolutionforthe0.1um,0.01muonmstillcangetupto24~240m/min'sfeedingspeed;Cutterreplacementspeed:atpresentforeignadvancedprocessingcentertoolsalreadyinexchangetimeisgenerallyabout1s,highhasamountedto0.5s.2.TheprecisionTheaccuracyrequirementofthencmachinehasnowbeenconfinedtostaticgeometryprecision,andthemachine'smotionaccuracy,thermaldeformationandthevibrationmonitoringandcompensationmoreandgetattention.ImproveCNCsystemcontrolprecision:adoptinghighspeedinterpolationtechnologytoachievecontinuousintotinypieceofprogram,CNCcontrolunittofine,andusinghighresolutionpositiondetectiondevices,advancepositiondetectionaccuracy,positionservosystemwithnonlinearcontrolbyfeed-forwardcontrolmethods;Adopterrorcompensationtechnology:usingreverseclearancecompensation,screwpitcherrorcompensationandthecuttingtoolerrorcompensationforequipmenttechnology,suchasthermaldeformationerrorandspacecomprehensivecompensationerror.Researchresultsshowthattheintegratederrorcompensationtechnologyapplicationprocessingerrorcanbereduced60%~80%;Usinggriddecoderinspectionandtheimprovementofthemachiningcentertrajectorysimulationpredictedbytheprecision,andtheprocessingprecisionmachinetool,toensurethatthelocationaccuracyandrepositioningprecision,makeitsperformancelong-termstabilityindifferentoperationconditions,canfinishmanykindsofprocessingtasks,andensurethepartsprocessingquality.3.multiplefunctionsCompoundmachinereferstorealizeinamachineorasmuchaspossiblefromavarietyofelementstofinishedproductsemifinishedproductprocessing.Accordingtoitsstructurecharacteristicscanbedividedintoprocesscomplexandprocessesofcompoundtwo.Adoptedcomplexmachinetoolprocessing,reducetheworkpieceloadingandunloading,changeandadjusttoolandauxiliarytimeamongtheerrorproducesintheprocess,improvetheprecisionmachiningparts,shortenedproductmanufacturingcycle,improvetheproductionefficiencyandmanufacturersmarketreactionability,comparedwiththetraditionalprocessscatteredproductionmethodhasobviousadvantages.Theprocessingofcompoundalsoledtothemultiaxialtomodularmachinetool,thedevelopment.4.controlintellectualizationAsthedevelopmentofartificialintelligence,inordertosatisfythemanufacturingflexibilityandmanufacturingautomationdevelopmentneeds,ncmachinetoolsincontinuouslyimprovethelevelofintelligence.Specificreflectsinthefollowingaspects:processingadaptivecontroltechnology:throughthemonitoringprocess,cuttingforceandspindleandfeedmotorpower,current,voltage,usetheinformationsuchasthealgorithmoftraditionalandmodernachieredrecognitioninthetoolwearandbreakageforce,thestabilityofthestateandmachining,andbasedonthesestatestateregulatesreal-timeprocessingparameters(spindlespeed,feedspeed)andprocessinginstructions,makeequipmentinbestoperationstate,inordertoimprovethemachiningprecision,lowersurfaceroughnessandimproveequipmentoperationsafetyof;Processingparametersoftheintelligentoptimizationandselection:willprocessexpertsortechnicianexperience,partsprocessinggeneralandspeciallaws,usemodernintelligentmethod,basedonexpertsystemorstructuremodelbased"processingparametersoftheintelligentoptimizationandselector",usingittoobtaintheoptimumprocessingparameters,soastoimprovetheefficiencyandprocessingtechnologylevelprogramming,shortentheproductionpreparationtimepurpose;Intelligentfaultdiagnosisandtherepairtechnology:onthebasisoftheexistingfailureinformation,theapplicationmethodofrealizationofmodernintelligentfaultfastandaccuratepositioning;Intelligentmalfunctionplaybackandfaultsimulationtechnology:canacompleterecordofallkindsofinformationsystemofCNCmachineerrorsandaccidenthappenedonplaybackandsimulation,usedtodecidethemistakethecauses,tofindasolutiontotheproblem,theaccumulationproductionexperience;Intelligentacservodrivedevice:automaticidentificationload,andcanbeautomaticadjustmentparameters,includingtheintelligentservosystemofintelligentspindlecommunicationdevicedriversandintelligentservodevice.Thiskindofdevicedriverscanautomaticallyidentifymotorandloadofinertia,andautomaticcontrolsystemparameteroptimizationandadjustment,makedrivesystemforbestoperation;Intelligent4Mncsystem:inManufacturingprocesses,processing,testingintegrationistherapidmanufacture,fastdetectionandrapidresponse,willtheeffectivewayofmeasuring(Measurement),modeling(Modelling),processing(Manufacturing),machineoperation(4person(i.e.Manipulator)4M)fusioninasystem,soastorealizetheinformationsharingandpromoteMeasurement,modeling,processing,clamping,operationofintegration.5.KaiFangHuasystemDuetothefuturetechnologyhardwareandsoftwareinterfacecanopen:standardagreementcomplywiththeuniversallyrecognized,justasmallamountofredesignandadjustment,thenewgenerationofgeneralsoftwareandhardwareresourcescanbeadoptedbytheexistingsystem,absorptionandcompatible,thismeansthatsystemdevelopmentcostswillgreatlyreduceandsystemperformanceandreliabilitywillcontinuetoimproveandinlonglifecycle;Totheuser'sspecialdemandopen:updateproducts,extendthefunctionality,providevariouscombinationsofhardwareorsoftwareproductstomeetthespecificapplicationrequirements;TheestablishmentofnumericalcontrolstandardsareresearchandinternationalenactedanewkindofCNCsystemstandardsISO14649(STEP-NC)toprovideaspecificsystemisnotdependentontheneutermechanism,abletodescribeproductwholelifecycle,soastoachieveunifieddatamodelthroughoutthemanufacturingprocessandevenmanyindustrialfieldsproductinformationstandardization.Standardizedprogramminglanguage,convenientuseruse,andreducedandoperatingefficiencythedirectlyrelatedlaborcost.6.ThedriverparallelParallelmotionmachineovercometraditionalmachineseriesmechanismsmovingpartsqualitybig,systemlowstiffness,cuttercanonlyfeed,alongthefixedguideoffreedomonthelowside,equipmentprocessingoperationssuchasflexibleandversatileenoughinherentdefect,spindle(usuallyinthemobileplatform)andbaseforstaticplatform(usuallyadoptsparallelbetweenconnectedinstitutionsdrive,polebycontrollingthestemlengthofthestemistostemtheplatformofsupporttoobtaincorrespondingfreedommovement,whichcanrealizemulti-axisncmachining,assemblingandlinkageofmeasuringavarietyoffunctions,whichcanbettersatisfycomplexspecialpartsprocessing,ahighdegreeofmodularizationmodernrobots,lightweightandspeed,etc.Asanewparallelmachineprocessingequipment,hasbecomethepresentmachinetooltechnology,animportantresearchdirectionofmachinetoolindustrycametointernationalattention,isconsideredthe"sincetheinventionofnumericalcontroltechnologyinthemachinetoolindustrythemostmeaningfulprogress"and"the21stcenturyanewgenerationofncmachiningequipment".7.polarize(large-scaleandminiaturization)Defense,aerospaceandaviation,careerdevelopmentandenergyandotherbasicindustryequipmentunitsrequirelargeandthegoodperformanceofncmachinetoolssupport.Andultra-precisionprocessingtechnologyandthemicro/nanotechnologyisthe21stcentury'sstrategictechnology,todevelopacanadaptmicrosmallsizeandmicro/nanomachiningprecisionofnewmanufacturingtechniquesandequipment,sominiaturemachinetoolsincludingmicrocuttingprocess(turning,milling,grindingmachines,microelectricmachineandmicrolaserprocessingmachineandminiaturepress,etcaregraduallyincreasethedemand.8.interactiveinformationnetworkFacingfiercecompetitionfortheenterpriseconcerned,makingncmachinetoolshavetwo-way,high-speednetworkingcommunicationfunction,toensurethattheinformationflowbetweendifferentdepartmentsintheworkshopunimpededisveryimportant.Canrealizenetworkresourcesharing,andcanrealizenumerically-controlledmachinetool'sremotemonitoringandcontrol,training,teaching,management,stillcanachievenumericalcontrolequipmentofdigitalservice(CNCmachinefaultdiagnosisandmaintenancedistance).9.NewfunctionalcomponentsInordertoimprovetheperformanceofCNCmachinevariousaspectswithhighprecisionandhighreliability,thenewfunctionalele-mentsofbecomeinevitable.Thetypicalnewfunctionalcomponentsinclude:high-frequencyelectricspindle:high-frequencyelectricspindleiswithhighfrequencymotorspindlecomponentofintegration,withsmallsize,highspeed,butsteplessspeedregulationandsoonaseriesofadvantagesinvariousnewncmachinetools,hasawiderangeofapplications.Electricballscrew:electricballscrewisservomotorsandballscrewofintegration,simplifythestructureofncmachine,withlesstransmissionlinks,compactstructureandsoonaseriesofadvantages.10.TheapplicationofmultimediatechnologyThemultimediatechnologysetcomputer,audio-visualandcommunicationtechnologyatanorganicwhole,makethecomputerhasthesynthesisprocessingvoice,text,imagesandvideoinformationability,soalsoproposedtotheuserinterfacegraphicalrequirements.Reasonablehumanizeduserinterfacegreatshowtheuseofnon-professionalusersplace,peoplecanthroughthewindowandmenuoperation,facilitateblueprintprogrammingandquickprogramming,3dcoloured3ddynamicgraphicsdisplay,graphicsimulation,graphicsdynamictrackingandsimulation,differentdirectionviewsandlocaldisplayscalingfunctionrealization.Besides,inthenumericalcontroltechnologyapplicationofmultimediatechnologycandoinformation.附录二中文进入21世纪，我国经济与国际全面接轨，进入了一个蓬勃发展的新时期。机床制造业既面临着机械制造业需求水平提升而引发的制造装备发展的良机，也遭遇到加入世界贸易组织后激烈的国际市场竞争的压力，加速推进数控机床的发展是解决机床制造业持续发展的一个关键