毕业设计（论文）-滚珠丝杠零件工艺规程及铣键槽夹具设计

PAGE\*ArabicPAGE\*Arabic2摘要本次接到的设计课题是滚珠丝杠零件机械加工工艺及夹具的设计，零件为机床设备必备的核心零件，滚珠丝杠通常与丝杠螺母组合使用，两者的螺母尺寸一样，丝杠在螺母中旋转，将旋转运动转换成线性运动，因此滚珠丝杠的加工精度直接决定了机床部件移动的精度，所以对于丝杠零件的加工工艺和加工方法的研究显得格外重要。本次毕业设计是在学习了机械制图、公差配合与测量技术、数控加工工艺及操作、机械加工技术以及机械加工工艺等专业课程之后安排的检验学习成果的实用性设计课题，研究内容包含丝杠零件加工工艺过程及工序卡片的设计、各工序切削参数的计算、重要工序机床加工夹具的设计、切削力和夹紧力的计算、丝杠零件图和毛坯图以及三维模型的设计、专用夹具装配模型的设计、夹具装配图预计零件图的绘制等，对本人在学校所学的课程进行了全面的检验。本次设计会形成一篇专业的设计说明书，包含丝杠零件加工工艺路线的分析与选择、加工过程中粗精基准的选择及定位方法的确定、各道工序的切削参数选择与计算、定位方法的分析及自由度限制情况说明、夹具的定位精度计算等等，另外一点在完成本次设计的过程中需要查阅大量的关于机械加工工艺方面的书籍，丝杠加工方法等书籍，分析传统加工方法和先进的新型加工方法的优缺点，对于国内丝杠零件的加工工艺有着至关重要的作用，提升丝杠零件的加工精度和经济性。关键词：滚珠丝杠工艺方案夹具设计

ABSTRACTThedesigntopicreceivedthistimeisthemechanicalprocessingtechnologyandfixturedesignofballscrewparts.Thepartsareessentialcorepartsofmachinetoolequipment.Ballscrewsareusuallyusedincombinationwithscrewnuts,withthesamenutsize.Thescrewrotatesinthenut,convertingtherotationalmotionintolinearmotion.Therefore,themachiningaccuracyofballscrewsdirectlydeterminestheaccuracyofmachinetoolcomponentmovement,Soitisparticularlyimportanttostudytheprocessingtechnologyandmethodsofscrewparts.Thisgraduationprojectisapracticaldesignprojectarrangedafterstudyingprofessionalcoursessuchasmechanicaldrawing,tolerancefitandmeasurementtechnology,CNCmachiningtechnologyandoperation,mechanicalmachiningtechnology,andmechanicalmachiningtechnology.Theresearchcontentincludesthedesignofthemachiningprocessandprocesscardsforleadscrewparts,thecalculationofcuttingparametersforeachprocess,andthedesignofimportantmachiningfixturesformachinetoolsThecalculationofcuttingforceandclampingforce,thedesignofscrewpartdrawings,blankdrawings,and3Dmodels,thedesignofspecializedfixtureassemblymodels,andthedrawingofexpectedfixtureassemblydrawingshavecomprehensivelyverifiedthecoursesIhavelearnedinschool.Thisdesignwillformaprofessionaldesignmanual,whichincludestheanalysisandselectionofthemachiningprocessrouteforthescrewparts,theselectionofcoarseandfinebenchmarksduringthemachiningprocess,thedeterminationofpositioningmethods,theselectionandcalculationofcuttingparametersforeachprocess,theanalysisofpositioningmethodsandtheexplanationofdegreeoffreedomlimitations,thecalculationoffixturepositioningaccuracy,andsoon,Anotherpointintheprocessofcompletingthisdesignistoconsultalargenumberofbooksonmechanicalprocessingtechnology,screwprocessingmethods,andotherbooks,analyzetheadvantagesanddisadvantagesoftraditionalprocessingmethodsandadvancednewprocessingmethods,whichplayacrucialroleintheprocessingtechnologyofdomesticscrewpartsandimprovetheprocessingaccuracyandeconomyofscrewparts.Keywords:DesignofFixture；forBallScrew；ProcessPlan目录摘要 1ABSTRACT 21.绪论 31.1机械制造的重要性 31.2夹具的发展经过 41.3课题的背景 41.4夹具的介绍 51.5课题的研究方法 52. 零件分析 62.1零件详细分析图 62.2零件的作用 72.3零件加工表格面的详细技术分析 72.4确定毛坯的余量和形状 72.5绘制毛坯图 83.机械加工的工艺流程设计 83.1准确选择定位基准 83.2拟订的工艺过程 83.2.1选择表格面的加工方式 83.2.2确认工艺过程方案 84.加工设备跟工艺装备的选取 94.1依照不同的工序来选择不同的机床 94.2选取刀具、夹具以及量具 104.3切削用量的计算和确定 105.专用夹具的内部结构设计 145.1确定出设计的任务跟收集并分析原始的资料 145.2夹具的结构以及类型 155.3工件定位基准的选择和自由度分析 165.4定位基准的选择 165.5夹具的内部结构 165.6对夹具的精度进行分析 175.7夹紧力计算 195.8夹具设计及操作的简要说明 196.结论 20参考文献 22致谢 241.绪论1.1机械制造的重要性社会发展到今天，机械制造行业已经成为国家甚至社会的支柱行业，机械行业的各项经济指标已经能够说明这一点了，国名经济的主导是机械制造业。我们制造近代工业是从传统的手工业发展而来，发展过程中机械行业涉及到的机械设备以及生产的工具都在经历着不断的新旧更迭，机械工业的主要任务是生产工业产品，包括加工机床和生产工具的制造等。因此机械行业的各个经济方面的指标占据整个国家经济的比重超过四分之一，甚至一度达到了五分之二，所占比重随着技术的发展越来越大，国民经济各个部门的发展同样受到机械行业的发展的影响，鉴于这样情况，各个国家都把机械行业的发展作为经济发展的头等大事，都在不断地提高机械行业在国民经济中所占的比重。随着机械产品在市场竞争中的地位不断的爬升，各国都把先进的技术添加到机械产品的设计和制造中去，以提升机械产品的竞争力，这个手段可以说是提高产品竞争力的制胜法宝。机械行业的主导地位在国民经济中显而易见，好的工业基础是在强大的机械制造行业的基础上发展起来的，没有好的工业基础就没有好的国防业，一个国家的国防实力薄弱和谈人民的安全、人民的利益、国家的经济富强。因此，机械制造技术需要提升，国家工业化进程需要加快步伐，农业和科学技术行业才能实现现代化，这一点是世界上各个国家为了发展本国的经济，更改落后挨打的现状所普遍采用的途径。社会的近代工业是从传统的手工业发展而来，第一次工业革命的兴起是在十八世纪，本次工业革命最大的改变是让机器和机器体系取代了人工劳动，让机械行业成为国民经济支柱成为可能。也正是在这个时候，机械制造行业成为了一个独立的行业，并且在社会经济的发展中起到的作用越来越大。作为发展机械设备和生产工具的物质标准，作为人类社会改变和改变自然科学形态的工具，作为现代社会发展新的创造性和持续性人类社会的工具，机械行业在国民经济中所占据的比重越来越大。和自然科学等相关的知识形态的生产力转化为现实生产力的载体就是机械行业，同时，机械制造行业又是人类社会认识自己和改造自然的重要手段，可以说，近代社会最新的生产力的代表就是机械行业。那么，作为一个国家生产机器、设备、生产工具的工业部门是哪个行业？答案就是机械行业。通过上述分析可以看出，机械制造行业在国民经济中所占的比重已经显而易见了，机械行业涉及到我们人类生活的各个方面，吃、穿、住、行、用等等。大到一个国家的国防实力，国防实力靠的就是各种武器装备的制造水平，西方以美国为代表的国家，其国防武器的发展位于全球前列，正是由于武器装备的先进优良，西方国家才会走在世界前列。1.2夹具的发展经过提到机械加工就不得不想到机床专用的夹具，夹具的种类是根据机床的种类来划分的，目前常见的机床主要有钻孔机床、铣削加工机床、镗孔机床以及磨削平面和内孔的机床，从而机床夹具就可以分成以上几种。早期的机床夹具仅仅是几个简单的零件进行简单的拼凑，那个时候的夹具的功能也是比较单一的，只能进行一些简单的加工操作，比如说钻孔夹具的功能只能进行钻孔的定位，并且对于工件的定位和夹紧也是比较简单的，由于一个公司的产品种类有很多，同一个产品又同时拥有多个不同的型号，这个时候简单的夹具之弊端就显现出来了，一个产品的不同型号之间的夹具不可以进行互换，这就要求在更换产品型号的时候需要重新设计针对该型号的夹具，无形中造成了夹具设计和制造的成本，对于整个产品的生产来说，其加工经济型也被拉低了。随着科学技术的不断发展，现代的机床夹具针对上述的弊端进行了很大的优化改进，一套夹具不再仅仅只能加工一个型号的零件，现代的夹具零件是可以调整的，针对不同型号的零件加工可以调整夹具中的部分零部件以实现不同零件的定位夹紧。可以说这种现代夹具设计理念的更新优化对于机床夹具的发展有着非常大的推动作用。另外现代机床夹具的发展还朝着之智能化和精密化的方向发展。1.3课题的背景目前机械制造行业经历了几十年的发展已经发展到了一个很高的阶段，近几年出现了一些先进的加工方法，这些加工方法都离不开高精度、智能化、快速化等词语，反观国内机械加工行业现状，目前国内机械行业小、中型企业比较多，这种企业的最大的特点就是加工的产品，技术含量不高。主要是加工一些小型零部件，对于高科技含量的产品没有涉及到。鉴于目前国内的这种机械行业的现状，有必要提升国内机械加工工艺以及加工的方法。目前国内机床生产行业处于井喷状态，国内企业所生产的机床不仅用于国内机加工行业的使用，还出口到国外，对于机床配件的夹具需求量也是成指数增加，所以对于夹具的设计和制造就显得至关重要，在这样的背景下本次课题关于丝杠零件的机械加工工艺和夹具的设计之重要性就显而易见。对于机械制造专业的学生来说，在校期间学习了机械制图、公差配合与测量技术、机械加工工艺学、机械制造基础，同时也经历了金工实训，但是学生的知识仅仅局限于课堂理论知识，对于实践应用可以说是存在很大的问题，鉴于这种情况，设计了本次丝杠零件的机械加工工艺及夹具的设计，在设计的过程中需要运用到很多专业的机械方面的知识，对于理论知识也是一个理论联系实际的机会，对于学生来说也是参加工作之前的一次能力检验，对今后的工作起到承上启下的作用。1.4夹具的介绍机床夹具是机床附件中不可缺少的一个非常重要的部分。对于一些比较复杂的零件，常规夹具比如说卡盘、虎钳，没有办法装夹，这个时候就需要设计专门的机床夹具。机床夹具主要可以分为钻床夹具、车床夹具、铣床夹具以及其他机床，比如镗床、磨床夹具等等。机床夹具在设计的时候需要注意几个方面，第一，工件在夹具中的拿取不能发生干涉，工件的定位要正确，尽量不要有不完全定位的情况出现，同时不允许出现过定位的情况。工件在夹具中的夹紧要稳定、可靠，不能出现工件夹不紧，或者工件侧翻的情况，另外一点就是工件在加工的过程中，刀具与夹具零部件之间不能发生干涉。目前机械行业中用的最多的夹具还是机床专用夹具，但是这种夹具有一个缺点就是使用的范围太窄，不同零部件或者同意零部件的不同型号之间的夹具无法通用，这就造成了夹具设计和制造费用的浪费，所以夹具的功能方向目前是朝着通用性、快速性和准确性的方向发展。1.5课题的研究方法由丝杠的加工过程的创新设计，加工工艺路线的设计等，夹具在设计过程中尽量采用通用零件。课题在研究之前需要做好调研工作，完成开题报告，关于丝杠零件，首先可以去丝杠生产厂家实地观察和调研，学习丝杠零件的机械加工工艺以及夹具的使用方法。采用调查法研究论文，去生产企业调查目前国内关于丝杠零件的加工方法和夹具的使用情况，过程中要有目的和系统的收集关于丝杠零件加工的相关信息。观察法是用自己的眼睛观察研究对象从而得到有用信息的过程，在生产企业参观期间需要我们仔细观察丝杠的加工过程，仔细学习车间的相关技术文件，特别是对丝杠零件的加工工艺过程要仔细研究，为什么要这样去设计工艺路线等。模拟法就是创设一个和实际相类似的情景和产品，模拟实际的生产过程，对模拟的零件进行工艺分析和夹具的设计，以期达到实用的效果。零件分析2.1零件详细分析图图2-1丝杠零件详图分析所绘制的丝杠零件图，该零件属于典型的轴类回转体零件，同时需要切削的表面主要有外圆柱面、端面、丝杠螺纹以及键槽和内孔等，其中最重要的、尺寸要求最高的待加工表面就是丝杠螺纹的加工，其尺寸公差要求也比较高，因为丝杠螺纹的加工精度直接决定了其与丝杠螺母之间的配合精度。另外丝杠与螺母之间的旋转运动为零件的主要运动，所以要求丝杠表面要有比较强的耐磨性能，所以要求丝杠表面进行淬火要求或者渗碳热加工等。2.2零件的作用滚珠丝杠作为机床最常见最重要的零件，对于机床的加工精度有着至关重要的作用，可以说丝杠加工的精度直接决定该机床的加工精度。丝杠必须和丝杠螺母配合使用才能达到使用要求，其作用是吧旋转运动转化成直线运动，以达到驱动机床刀架和机床工作台直线运动。一般在机床上存在不止一根丝杠，机床有几个主轴就会有几根滚珠丝杠，只是丝杠的螺母尺寸不同，由于丝杠需要承受驱动力，需要不间断的与滚珠进行摩擦，丝杠一般要求其表面硬度高，要求表面有较强的耐磨性，所以丝杠的热处理必不可少。2.3零件加工表格面的详细技术分析分析所给丝杠零件的零件图，对其尺寸公差、几何公差以及技术要求作以下总结：1.型材不许有裂纹、气孔、疏松等缺陷。2.去除毛刺飞边，未注倒角C1.5，未注圆角R2-R3。3.未注表格面粗糙度为6.3μm。4.毛坯需经人工时效，以消除内应力。5.丝杠外径的径向跳动为0.01mm，基准为A-B。6.两端轴径的径向跳动为0.01mm，基准为A-B。7.直径44.5mm轴径端面跳动0.01mm，基准为A-B；8.键槽对称度0.01mm，基准为A-B；2.4确定毛坯的余量和形状毛坯的制造方法有铸造毛坯、锻造毛坯、型材毛坯以及新型3D打印毛坯，本次课题涉及到的零件为丝杠零件，该零件属于轴类回转体零件，因此不适于采用铸造毛坯，而锻件毛坯需要设计锻造模具以及专用的锻造机，一般由专门生产锻件的厂家来完成，这无形中增加了生产的成本，而型材毛坯就没有以上的问题，只需要从专门上产型材的厂家购买现成的棒料型材即刻。综合以上对丝杠图纸零件图的分析，确定丝杠毛坯采用型材为毛坯。2.5绘制毛坯图毛坯图见图2-2。图2-2丝杠零件毛坯图3.机械加工的工艺流程设计3.1准确选择定位基准1）选择精基准并尽量遵循“基准重合”的原则。由于丝杠为轴类零件，所以精基准为两段的中心孔。2）选择粗基准根据分析，在中心孔之前加工的基准为粗基准，所以粗基准为毛坯的外圆柱面，通过车床上的三爪子定心卡盘装夹丝杠毛坯，优先加工出两端的中心孔。3.2拟订的工艺过程3.2.1选择表格面的加工方式Φ30外圆：粗车（IT11）—精车（IT10）—磨削（IT8）。Φ44.5外圆：粗车（IT11）—精车（IT10）—磨削（IT8）。Φ28外圆：粗车（IT11）—精车（IT10）—磨削（IT8）。丝杠螺纹：粗车（IT11）—精车（IT10）—磨削（IT8）。键槽：铣削加工两端沟槽：车削加工3.2.2确认工艺过程方案确定加工工艺流程需要注意后续加工时的定位夹紧不能破坏前面工序加工完成的表面，由于丝杆的外圆柱面，特别是丝杆螺纹的表面要求比较高，所以针对以上表面需要留一定的最终加工余量来消除后续加工对已加工表面的影响，所以各段轴颈预留最终的磨削余量，以消除铣键槽工序对各表面的影响，这样可以消除铣键槽工序对工件的夹紧而产生的表面各种痕迹。拟好方案因为各个表面的加工方式和粗精加工的标准已经确定，现在就根据“先粗后精”、“先主后次”、“先面后孔”“基准先行”的标准。表3-1工艺的流程方案工序号工名序称工序内容010毛坯型钢毛坯热处理球化退火800℃020车三爪卡盘夹持工件，车端面见平，钻中心孔用尾架顶尖顶住粗车右端、丝杠螺纹、等外圆柱面，直径和长度均留余量2mm030车调头，三爪卡盘夹持工件另一端，车端面保证总长695mm，钻中心孔用尾架顶尖顶住，粗车左端、外圆柱面，直径和长度均留余量2mm040调质调质处理28～32HRC050钳修研两端中心孔060精车双顶尖，车、丝杠螺纹、、外圆柱面，单边留0.1mm磨削余量，倒角，车两端槽070车双顶尖装夹，车丝杠螺纹080铣铣键槽090时效使用300℃低温烘箱，在140～160℃环境中保持10h，出炉空冷100磨双顶尖，磨外圆、、及丝杠螺纹外圆柱面110磨粗精磨滚珠丝杠螺纹120检验检验关键尺寸130入库清洗入库4.加工设备跟工艺装备的选取4.1依照不同的工序来选择不同的机床从零件的加工精度标准跟生产率来考虑，机械加工机床的选取需要满足以下几个方面。（1）工序30、40、70、80是对丝杠零件进行粗、精车加工，表格面的精度很高，所以这个工序要选择高精度以及高效率的车床做车削加工操作。（2）工序110是对工件进行磨削加工，所以这个工序选用常规的外圆磨床进行磨削加工。（3）工序90是对丝杆零件的键槽进行加工，一般采用立式铣床加工，故该道工序选择X52K立式铣床进行加工。（4）工序120是对丝杆螺纹的磨削加工，选择丝杆螺纹磨削专用机床FX27-55CNC螺纹磨床进行加工。4.2选取刀具、夹具以及量具表4-1刀具、夹具以及量具的流程方案工序号工名序称工序内容机床设备工艺装备夹具刀具量具010毛坯型钢毛坯锯片020热处理球化退火800℃030车三爪卡盘夹持工件，车端面见平，钻中心孔用尾架顶尖顶住粗车右端、丝杠螺纹、等外圆柱面，直径和长度均留余量2mmCA6140普车三爪卡盘外圆车刀中心钻游标卡尺040车调头，三爪卡盘夹持工件另一端，车端面保证总长685mm，钻中心孔用尾架顶尖顶住，粗车左端、外圆柱面，直径和长度均留余量2mmCA6140普车三爪卡盘外圆车刀中心钻游标卡尺050调质调质处理28～32HRC060钳修研两端中心孔中心钻070精车双顶尖，车、丝杠螺纹、、外圆柱面，单边留0.1mm磨削余量，倒角，车两端槽CA6140普车双顶尖外圆车刀割槽刀千分尺080车双顶尖装夹，车丝杠螺纹CA6140普车双顶尖螺纹车刀090铣铣键槽X52K立式铣床专用夹具立铣刀游标卡尺100时效使用300℃低温烘箱，在140～160℃环境中保持10h，出炉空冷110磨双顶尖，磨外圆、、及丝杠螺纹外圆柱面M1332外圆磨双顶尖砂轮千分尺120磨粗精磨滚珠丝杠螺纹FX27-55CNC螺纹磨床专用夹具砂轮千分尺4.3切削用量的计算和确定工序030：三爪卡盘夹持工件，车端面见平，钻中心孔用尾架顶尖顶住粗车右端、丝杠螺纹、等外圆柱面，直径和长度均留余量2mm工步1：粗车端面见平即可使用机床：CA6140卧式车床选择刀具：硬质合金外圆车刀：：根据《机械加工工艺手册》表2.4-39，取：参照《机械加工工艺手册》表2.4-41，取：，取：：：：1：工步2：粗车右端外圆柱面切削参数参照工步1，即、：：：：1：工序040：调头，三爪卡盘夹持工件另一端，车端面保证总长685mm，钻中心孔用尾架顶尖顶住，粗车左端、外圆柱面，直径和长度均留余量2mm本道工序切削参数参照工序30进行计算，此处不在赘述，具体数据详见工艺卡片。工序070：双顶尖，精车、丝杠螺纹、、外圆柱面，单边留0.1mm磨削余量，倒角，车两端槽工步1：精车外圆：：根据《机械加工工艺手册》表2.4-39，取：参照《机械加工工艺手册》表2.4-41，取：，取：：：：1：精车丝杠螺纹、、外圆柱面的切削参数参照工步一选取。工序080：双顶尖，车丝杆螺纹：：由于丝杆螺纹的螺距为10mm，取：参照《机械加工工艺手册》表2.4-41，取：：：：1：工序090：铣键槽所采用机床：X52K铣床所采用刀具：高速钢立铣刀加工过程走刀次数：1次：,刀具：8mm立铣刀：根据《机械加工工艺手册》[2]表2.4-39，取：参照《机械加工工艺手册》[2]表2.4-41，取：，查询X52K铣床心说明书，取：：：：1机动时间：工序110：双顶尖，磨外圆、、及丝杠螺纹外圆柱面工步1：磨削丝杠螺纹外圆柱面机床：M1050外圆磨床刀具：白色钢玉磨料砂轮、直径200mm、宽度30mm走刀次数1：,刀具：白色钢玉磨料砂轮、直径200mm：根据《机械加工工艺手册》表2.4-39，：参照《机械加工工艺手册》表2.4-41，取：，查询M1050外圆磨床说明书，取：：：：2机动时间：工序120：粗精磨滚珠丝杠螺纹机床：FX27-55CNC外螺纹磨床刀具：螺纹用单线氧化铝砂轮、直径350mm、宽度10mm走刀次数1：,刀具：白色钢玉磨料砂轮、直径200mm工件转速：丝杆线速度圆整为：根据《机械加工工艺手册》表2.4-39，：参照《机械加工工艺手册》表2.4-41，取：，查询M1050外圆磨床说明书，取：：：：2机动时间：5.专用夹具的内部结构设计5.1确定出设计的任务跟收集并分析原始的资料详细的设计信息参照表格5-1表5-1生产的纲领工件的名称丝杠零件夹具的类型专用的夹具材料GCr15生产的类型大批量的生产机床的型号X52K立式铣床同时安装的夹工件数1个1）设计定位方案的最根本的要求就是要对丝杠零件的6个自由度进行限制，使得工件处于完全定位状态，零件定位过程中的过定位情况是绝对不允许存在的，这一点在夹具设计的时候需要注意。2）选取定位的元件，并设计出相应的定位装置完成夹具的设计方案之后需要对零件定位的定位原件进行选择和设计，定位元件是夹具中比较重要的部分，定位元件的选择和设计精度直接决定了工件定位的精度，定位元件有通用的定位标准元件和非标的定位元件，定位标准件主要有定位销、菱形销、支承板、支撑钉、对刀块、定位键以及各种辅助定位元件，非标定位元件根据设计的情况具体设计。本次丝杠零件铣键槽夹具采用的定位原件主要是固定V形块，铣刀的对刀元件是直角对刀块。夹具的设计需要运用到的工序有：工序130：铣键槽铣键槽详细的工序图见图5.1图5.1铣键槽详细的工序图5.2夹具的结构以及类型钻床选择钻夹具、铣床选择铣夹具、镗床选择镗夹具。同一种机床所采用的家具又可以分为不同的类型，比如说钻床。钻床夹具主要是设计钻、磨、钻、磨在不同的加工场合中有不同的类型，主要有固定式钻模，铰链式钻模，可翻转钻模以及活动式钻模等，对于钻床的设计重点是设计麻花钻的引导元件，目前麻花钻的引导元件已经行程标准，即钻套，钻套可以分为固定钻套、可换钻套以及快换钻套，配合钻套衬套的使用，完成对麻花钻的引导。铣床专用夹具为铣削夹具，设计的要点是铣刀的一个对定元件，我们通常选择对刀块来作为铣刀的对定元件，对刀块的种类有圆形对刀块、方形对刀块以及直角对刀块，根据使用的场合不同选择不同的对刀块，另外铣床夹具需要选择定位键来连接夹具体和机床工作台。镗床夹具的设计要点是设计镗杆的支撑机构，即镗模的设计，目前镗套有标准元件也有非标设计零件，镗套同样分为固定镗套和可换镗套，另外非标设计的镗模主要是回转式和滑动式镗模，在功能上有了一个比较大的提升。5.3工件定位基准的选择和自由度分析对上图5-1的工艺流程图进行分析，本夹具为加工丝杠端部键槽专用铣床夹具，定位元件为2个V形块，限制工件5个自由度，其中轴线的旋转自由度没有限制，虽然工件为不完全限制，但是对加工没有影响，键槽的深度的和位置由直角对刀块来保证，夹具采用螺旋夹紧机构，可以提供稳定的、足够大的夹紧力，操作简单方便，大大提升加工效率。5.4定位基准的选择分析前面制定的丝杠零件机械加工工艺流程，铣键槽工序可以选择丝杠零件的外圆柱面和其中的一个端面为定位基准，在铣键槽工序之前，外圆柱面和端面已经加工完成，属于精基准，其中外圆柱面与固定V块配合限制4个自由度，端面与支撑钉接触限制1个自由度，工件的定位状态为欠定位，剩余1个绕轴线的旋转自由度没有限制，由于键槽的圆周位置没有要求，所以该定位方案满足要求。5.5夹具的内部结构通过指导老师的认证指导跟翻阅相关的夹具设计的其他案例，设计出了图5-2看到的机床铣削的专用夹具：图5-2夹具的总装图5.6对夹具的精度进行分析夹具方案设计完成之后就是制造夹具，由于夹具中定位元件存在制造误差，丝杠零件的毛坯本身存在制造误差，当零件的毛坯面与定位元件相接触进行定位的时候，由于两者的制造误差会产生定位误差。另外由于设计基准和工艺基准不重复也会产生定位误差，这种误差是不可避免的，需要经过计算得到定位误差的极限值，与待加工表面关联的尺寸公差进进行比较，要求定位误差小于这个值，所设计的夹具才是合格的夹具。分析丝杠的零件图可以得知零件的设计基准为外圆轴线以及端面（详细见丝杠零件图），分析专用夹具装配图可以得知零件的定位基准为工件轴线以及工件端面，即定位基准和设计基准重合，不存在基准不重合误差，故该夹具的基准不重合误差，故本夹具的定位误差为基准位置误差。图5-3误差分析简图分析该道工序简图，工件以底部平面、侧面以及外圆弧面为基准定位，主要定位基准为精基准，引起定位误差较大的因素是外圆弧定位基准面，其定位元件为V形块，计算分析过程如上图所示，基准位移误差为基准在制造过程中产生的误差，分析如图5-3所示。得到定位误差5.7夹紧力计算零件在机床上加工时，零件的加工精度是第一需要保证的因素，所以必须对工件进行正确的定位，但是仅仅是定位还不够，由于工件在加工的时候会产生切削力，切削力会破坏工件的定位，因此需要对工件进行夹紧。对于夹紧力的大小也需要进行验证，主要考虑夹紧力太小的话无法将工件压紧，工件在受到切削力和其他力的影响会破坏定位的位置，如果夹紧力太大的话，工件在强大的夹紧力的影响下会在表面产生挤压痕迹，破坏零件的表面光滑程度，对零件的精度产生一些不可修复的破坏，所以设计的过程是根据计算出来的切削力，按照夹紧机构计算出需要抵抗切削力的加紧力，然后查表确定工件与夹具表面之间的摩擦系数，从而计算出施加的夹紧力大小。查手册的铣削切削力计算公式为：==170.4查《机床夹具设计手册》取工件与夹具接触面之间的表面粗糙度为0.3，则能够抵消切削力的压紧力计算公式如下：这样才能保证这个夹具能够安全的工作。夹紧力的计算这是按照理论公式的计算结果，并不代表是真正加工过程中的实际夹紧力大小，具体的夹紧力还需要在实际加工过程中根据实际情况具体计算并进行必要的调整，以确保一个最合适的夹紧力保证工件的正确装夹。5.8夹具设计及操作的简要说明本夹具为滚珠丝杆零件专用铣键槽夹具，夹具主要由夹具体、3个V形块、直角对都块以及铰链压板等组成，其中定位元件为2个V形块（剩下一个V形块位于待加工键槽下方，起到辅助支撑的作用），作为定位元件的2个V形块限制了工件5个自由度（剩余绕轴线的旋转自由度），由于是铣键槽夹具，故满足加工要求。另外丝杠的夹紧选择铰链压板，打开压板后方便工件的取放，可以提供稳定的、较大的夹紧力，减轻劳动者的工作强度，提高加工效率。图5-4钻夹具三维示意图6.结论在经过一个学期的忙碌以及工作，我所做的设计也接近了尾声，我终于松了一口气，因为在此期间我遇到的困难非常的多，有时候都会把我压的喘不过气来，但是有着指导老师耐心的指导，我遇到的问题也就都能够引刃而解了。这次设计是大学最为重要的一次设计，是每个大学生是否能够合格毕业的标准，也是一个比较重要的实践教学过程。在这次设计当中，老师将我们混乱的思路慢慢理清，然后一步一个脚印的带领着我们做这个设计，在此我还是要给我们的指导老师说一声谢谢。在巩固基础的同时，也得到了许许多多的收获。在本次毕业设计中，从一开始的手足无措到最后完成方案，我感受到了团队协作的重要性。很感激导师以及我的组员，在毕业设计的过程中悉心指导以及耐心的交流。在设计当中各个部分的设计都需要严格按照国家规定来进行，在整个过程中我深刻感受到以前从没有过的心力交瘁。这一次毕业设计对于我来说是我的一次成长，让我在即将结束的大学生活中感受到了大学所学的运用。现在才真正了解到老师所说的“你心中的设计并不是设计，做出来的设计才是王道”！在我做毕业设计的过程中真的是遇到很多的麻烦，比如说今年的我们答辩的时间提前了，这也就意味着我们的所有一切都需要提前，让人不得不紧张，但是希望自己能在这次的毕业设计中学习到更多的专业方面的知识，能够得到老师更多的指点，能够使自己在此次的毕业设计中得到成长。毕业设计无疑就是把自己在大学四年里所学的专业知识运用到自己的毕业设计里，希望自己能够把自己心里的想法很好的表格达出来，顺利的完成毕业设计顺利毕业。因为自身的原因，能够学习到的知识非常的有限，实际操作的经验更加不用多说，依旧存在很大的不足之处，还是很希望各位老师能够多加点评，并且指正我的不足之处，以此，我对各位老师不甚感激！参考文献[1]林锴.数控加工机械零件中的专用夹具设计[J].中国高新科技,2022,(24):109-111.[2]侯贺天,曹亚亭.连杆