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铣曲轴工艺定位面铣床夹具

摘 要

此次毕业设计题目为铣曲轴工艺定位面铣床夹具，铣床类夹具关键用于加工零件上平面、键槽、缺口及成型表面等。因为铣削加工切削力较大，又是断续切削，加工中易引发振动，所以要求铣床夹具对应元件要有足够强度，夹紧力应足够大，且有很好自锁性。另外，铣床夹具通常经过对刀装置确定刀具和工件相对位置，其夹具体底面大多设有定向键，经过定向键和铣床工作台T形槽配合来确定夹具在机床正确位置。夹具和铣床工作台上连接还要经过螺栓紧固，所以在设计中综合地考虑了相关安装尺寸。在现代制造技术迅猛发展今天，机床夹具不管在传统机床上还是在数控机床、加工中心上，仍是必不可少关键工艺装备。经过机床夹具设计，我们不仅能够培养综合利用已学知识能力而且能够得到工程设计综合训练。

关键词：曲轴，定位，铣床，强度，自锁

CRANKSHAFT MILLING MACHINE FIXTURE
SURFACE POSITIONING TECHNOLOGY

ABSTRACT

The graduation project entitled Technological Positioning Crankshaft milling machine fixture type face, clamp-type milling machine mainly used for processing parts of the plane, keyway, and the gap and forming surface. Milling of the cutting force due to the larger, but also intermittent cutting, processing is easy to cause vibration, therefore requested the milling machine components corresponding fixture should have sufficient strength, clamping force should be large enough, and have better self-locking of . In addition, the milling cutter fixture devices, usually derived by the tool and the workpiece to determine the relative position, the folder has directed most of the specific key bottom, through the directional keys and the milling table with T-shaped slot in the machine tool fixture to determine the correct position. Milling machine fixture and connect the work platform through fastening bolts, so the design of an integrated consideration of the relevant installation size. In the rapid development of modern manufacturing technology of today, both in the traditional fixture on the machine or CNC machine tools, machining center is still an important technique and equipment is essential. Fixture Design through the machine, we can develop the integrated use of not only has the ability and knowledge engineering can be integrated training.

KEY WORDS: crankshaft ，positioning，milling machines ，strength ，self-locking

目　录

前　言 1
第1章 概述 2
1.1夹具特点 2
1.2研究夹具目标和意义 5
1.3夹具中国外现实状况和发展趋势 6
1.4夹具基础结构和工作原理 6
第2章 工件定位 8
2.1工件定位原理 8
2.1.1六点定位规则 8
2.1.2常见定位方法所限制自由度 8
2.1.3 正确处理过定位 9
2.2设计零件定位方法 10
第3章 工件结构特点及加工要求 14
3.1工件结构特点 14
3.2 工件加工要求 14
第4章 设计方案讨论 16
4.1 初定夹具结构设计方案 16
4.1.1工件定位方案及定位装置 16
4.1.2工件夹紧方案及夹紧装置 16
4.1.3其它装置及原件结构形式 16
4.1.4夹具体结构形式及夹具体和机床连接方法 17
4.2审查方案和改善设计 17
4.3夹紧螺钉 18
第5章 误差分析 19
5.1定位误差分析 19
5.1.1 定位误差组成 20
5.2定位误差计算 20
5.2.1定位误差计算方法 20
5.2.2工件以圆柱配合面定位 21
5.2.3工件以外圆在V形块上定位 22
5.2.4一面两孔组合定位 23
5.3装配误差分析 24
结　论 26
谢 辞 27
参考文件 28

前　言

铣床夹具应含有足够强度和刚度。夹紧时不能破坏工件定位位置和确保产品形状、尺寸符合图样要求。既不能许可工件松动滑移，破坏了定位，又不使工件因夹紧过程中产生变形，最终影响加工精度。使用夹具生产应确保操作时工件在铣削结束后能顺利从夹具中取出，还要曲轴工件在翻转或吊运使不受损害。所设计夹具应便于制造、安装和操作，便于检验、维修和更换易损零件。另外，设计还应考虑实用车间现有夹紧动力源、吊装能力及安装场地等原因，降低夹具制造成本，提升夹具实用性。
此次毕业设计题目为铣曲轴工艺定位面类铣床夹具，铣床类夹具关键用于加工零件上平面、键槽、缺口及成型表面等。因为铣削加工切削力较大，又是断续切削，加工中易引发振动，所以要求铣床夹具对应元件要有足够强度，夹紧力应足够大，且有很好自锁性。另外，铣床夹具通常经过对刀装置确定刀具和工件相对位置，其夹具体底面大多设有定向键，经过定向键和铣床工作台T形槽配合来确定夹具在机床方位。夹具安装后用螺栓紧固在铣床工作台上。在现代制造技术迅猛发展今天，机床夹具不管在传统机床上还是在数控机床、加工中心上，仍是必不可少关键工艺装备。经过机床夹具设计，不仅能够培养综合利用已学知识能力而且能够得到工程设计初步训练。

第1章 概述

1.1夹具特点

在机床上加工工件时,通常有两种不一样情况:一个是用划针或指示表等量具,按工件某一表面,或按工件表面上所划线进行找正,使工件在机床上处于所需要正确位置,然后夹紧工件进行加工，即划线找正;另一个是把工件安装到夹具上进行加工。为了在工件某一部位上加工出符合要求技术要求表面,通常全部按工件结构形状,加工方法和生产批量大小,采取不一样方法进行加工。在大量生产中，将工件方便而可靠地安装在机床上,然后进行加工.这种用来安装工件以确定工件和切削刀具相对位置并将工件夹紧装置称为“机床夹具”。在实际生产中,比如活塞,连杆生产线上,几乎每道工序中全部采取了夹具。十分显著,假如不采取夹具,不仅工件加工精度难以确保,而且加工生产率也会大大降低,有时甚至会造成无法加工情况。除了机床加工时需要使用夹具外,有时在检验,装配等工序中也要用到夹具,所以在这种场所中用到夹具可分别称为“检验夹具”和“装配夹具”。
机床夹具通常是指装夹工件用装置:至于装夹多种刀具用装置,则通常称为“辅助工具”。辅助工含有时也广义地包含在机床夹具范围内。根据机床夹具应用范围,通常可分为通用夹具,专用夹具和可调整式夹具等。
通用夹具是在一般机床上通常全部附有通用夹具,如车床上卡盘,铣床上回转工作台,分度头,顶尖座等。它们全部统一标准化了,含有一定通用性,能够用来安装一定形状尺寸范围内多种工件而不需要进行特殊调整。不过,在实际生产中,通用夹具常常不能够满足多种零件加工需要;或因为生产率低而必需把通用夹具进行合适改善;或因为工件形状,加工要求等不一样需专门设计制造一个专用夹具,以处理生产实际需要。
专用夹具是为了适应某一工件某一工序加工要求而专门设计制造,其功用关键有下列多个方面:1.确保工件被加工表面位置精度,比如和其它表面间位置精度,平行度,同轴度等。对于外行比较复杂,位置精度要求比较高工件,使用通用夹具进行加工往往难以达成精度要求。2.缩短了工序时间,从而提升了劳动生产率。进行某一工序所需要时间,其中关键包含加工工件所需要机动时间和装卸工件等所需要辅助时间两部分。采取专用夹具后,安装工件和转换工位工作全部能够大为简化,不再需要划线和找正,缩短了工序辅助时间而且节省了划线这道工序,从而提升了劳动生产率.在生产中因为采取了多工件平行加工夹具,使同时加工多个工件机动时间将和加工一个工件机动时间相同。采取回转式多工位连续加工夹具,能够在进行切削加工某个工件同时,进行其它工件装卸工作,从而使辅助时间和机动时间相重合。总而言之,伴随专用夹具采取和深入改善,能够经过有效地缩短工序时间,满足生产不停发展需要。3.采取专用夹具还能扩大机床工艺范围。比如在一般车床上附加镗模夹具后,便能够替换镗床工作;装上专用夹具后能够车削成型表面等,以充足发挥通用机床作用。4.减轻劳动强度,保障安全生产。依据生产需要,采取部分气动,液压或其它机械化,自动化程度较高专用夹具,对于减轻工人劳动强度,保障生产安全和产品稳质高产全部有很大作用。加工大型工件时,比如加工车床床身上,下两面上螺孔,需要把床身工件翻转几次进行加工,劳动强度大而且不安全。采取电动回转式钻床家俱后,就能够达成提升生产效率,减轻劳动强度,保障生产安全目标。
专用夹具在生产上起着很大作用,那么是不是在任何场所全部要设计和采取呢？这个问题就是具体问题具体分析。上面说相关专用夹具在生产中作用,只是夹具一个方面。其次,因为夹具设计,制造和所用材料等须消耗一定费用,增加了产品成本。因之,在什么情况下采取什么样夹具才是经济合算,这是一个大问题,尤其对于重大,设计制造工作量大专用夹具需和工人师傅等共同研究处理。专用夹具还存在其它缺点,如专用夹具专用性和产品多样性矛盾。因为专用夹具只适适用于一个工件加工某一个工序,所以伴随产品品种不停增多,夹具数量也不停上升,造成存放和管理上困难;而当某产品不再进行生产时,原来夹具通常全部无法重新利用,造成浪费。同时,专用夹具设计生产时间周期长,和生产快速发展也有矛盾。不过在目前成批生产机械工厂中,多数还是采取通用机床加上专用夹具进行工件机械加工。
可调整夹具是为了扩大夹具使用范围,填补专用夹具只适用和一个工件某一特定工序缺点,正在逐步推广使用可调整式夹具。可调整式夹具通常可分为标准化夹具,成组夹具和组合夹具等。1.标准化夹具:标准化夹具就是利用本厂已规格化了部分或全部标准零件装配成专用夹具。专用夹具中大件,如夹具体,和定位元件,夹紧件和机械夹紧用气缸部件等,经过标准化,尺寸规格化后有利于工厂成同意备配件,成批加工,这么可使夹具设计,制造工作加紧,节省费用。另外,当产品更改,夹具不再使用时能够拆开,把标准零件保留起来,备以后使用。2.成组夹具:多品种,小批量生产机械加工车间中,往往能够采取成组加工法。采取成组加工法,是把多个产品零件按加工所用机床和刀具,夹具等工艺装备共性分组,同一组零件能在同一台机床上用共同工艺装备和调整方法进行加工。比如分成轴类,套类,盘类,齿轮,杠杆,支架类等多种零件。成组夹具就是依据一组安装方法相类似零件而设计,只要稍作调整或更换夹具上一些定位,夹紧件,就能够从加工某一工件转为加工另一工件。3.组合夹具:组合夹具是有一套专门设计制造,便于组装和拆卸有多种不一样形状,不一样尺寸规格而且有完全交换性和耐磨性标准元件和合件所组成。利用这些元件和合件,依据加工工件需要能够组装成车,磨,铣,刨,钻,镗等工序用多种不一样机床夹具。夹具使用完成,能够方便拆开,洗净元件存放起来,留待以后组装新夹具时再用。因之组合夹具是含有高度标准化和系列化元件新型工艺装备。相关组合夹具问题,其设计原理基础相同。
在实际生产中应用夹具很多,分类方法也有很多个。通常还可按使用夹具工序不一样分为车床夹具,铣床夹具……等;还能够依据在机床上运动特点归并成以下几类,(1)车床类夹具:包含车床,内外圆磨床,螺纹磨床用夹具,其特点是夹具和工件一起作旋转运动。(2)铣床类夹具:包含铣床,刨床,平面磨床等机床用夹具,其特点是夹具固定字工作台上,只作纵向或横向往复运动或回转运动。(3)钻,镗床类夹具:用于在钻床上钻,扩,铰等工序或在镗孔工序,其实就是夹具固定在机床上,刀具经过夹具上导向装置进行送进运动。
上述多种夹具全部是固定在机床上,不过在自动线加工中,有夹具带着工件由生产线输送装置,挨着每台机床逐步向前输送,这类夹具通常称为“随行夹具”。自动线上随行夹具除了完成工件定位,支承和夹紧外,还带着工件沿自动线加工机床进行定位(相对于每台机床刀具位置),夹紧,待加工完了再自动送至下一台机床加工,方便经过自动线各台机床,完成工件全部工序加工。随行夹具关键适适用于采取组合机床自动线加工,但又无良好输送基面和定位基面工件,方便将这种畸形工件先装夹于基面完整随行夹具上,然后在经过自动线进行加工。对部分有色金属等软件性材料工件,即使含有良好输送基面,但为了保护工件基面不受划伤,有时也采取随行夹具。
通用可调夹具,若产品中有若干零件含有相同性,有选择通用可调整夹具可能,应深入探索,应用下面三方面分析判定(1)工件结构要素相同性,关键是被加工表面形式和部位相同,工序内容和技术要求基础相同;能有相同或相同定位基准和定位方法。(2)有可能采取功效相同定位方法和夹紧方法(包含夹紧动力源)。(3)工件尺寸要素相同,如定位基准和外廓尺寸近似程度,看能否使用,可调夹具结构紧凑,布局协调夹具。
总而言之,机床夹具已成为机械加工中关键装备。机床夹具设计和使用是促进生产发展关键工艺方法之一。伴随中国机械工业生产不停发展,机床夹具改善和发明已成为广大机械工人和技术人员在技术革新中一项关键任务。

1.2研究夹具目标和意义

伴随中国改革开放不停深入，市场经济体系不停完善，中国工业逐步向成熟化发展。在整个机械工业中，设计在其中占有地位日益显现出来。工业设计关键包含三个方面内容。第一是产品设计,第二是和产品相关视觉传达设计，如产品包装、商业广告等平面设计。第三是由产品设计扩展环境设计，如产品展示和陈列，商品橱窗设计和室内设计等。
产品设计作为工业设计关键，它包含面广，从大家衣食住行，到社会各行各业，产品设计无时不有，无时不在。产品设计对象既包含通常日用生活制品，也包含工业生产机床，加工工具；既包含家用小电器产品，也包含专业仪器，仪表；既包含私有自行车，摩托车，也包含大型汽车，飞机等交通工具；“从口红到宇宙飞船”全部是属于产品设计范围，本论文关键针对加工工具设计，在一定范围内又称“加工辅助设计”，即机床夹具体设计。
机床夹具设计是工艺装备设计中一个关键组成部分，是确保产品质量和提升劳动生产率一项关键技术方法。在设计过程中应深人实际，进行调查研究，吸收中国外优异技术，制订出合理设计方案，再进行具体设计。而深入生产实际调查研究中，应该掌握下面部分资料：
(1)工件图纸；具体阅读工件图纸，了解工件被加工表面是技术要求，该件在机器中位置和作用，和装置中特殊要求。
(2)工艺文件：了解工件工艺过程，本工序加工要求，工件被加工表面及待加工面情况，基准面选择情况，可用机床设备关键规格，和夹具连接部分尺寸及切削用量等。
(3)生产纲领：夹具结构形式应和工件批量大小相适应，做到经济合理。
(4)制造和使用夹具情况，有没有通用零部件可供选择。工厂有没有压缩空气站；制造和使用夹具工人技术情况等。
夹具出现可靠地确保加工精度，提升整体工作效率，减轻劳动强度，充足发挥和扩大机床工艺性能。

1.3夹具中国外现实状况和发展趋势

工业设计是人类社会发展和科学技术进步产物，从英国莫里斯“工艺美术运动”，到德国包豪斯设计革命和美国广泛传输和推广，工业设计经过了酝酿，探索，形成，发展百余年历史沧桑。时至今日，工业设计已成为一门独立专业学科，而且有一套完整研究体系。
1980年国际工业设计协会理事会（ICSID）给工业作了明确定义：“就批量生产工业产品而言，凭借训练，技术知识，经验及视觉感受，而预示材料、结构、结构、形态、色彩、表面加工，装饰以新品质和规格，叫做工业设计。依据当初具体情况，工业设计师应在上述工业产品全部侧面或其中多个方面进行工作，而且需要工业设计师对包装、宣传、展示，市场开发等问题处理付出自己技术知识和经验和视觉评价能力时，这也属于工业设计范围”。
材料、结构、工艺是产品设计物质技术基础，首先，技术制约着设计；其次，技术也推进着设计。从设计美学见解看，技术不仅仅是物质基础还含有其本身“功效”作用，只要善于应用材料特征，给予对应结构形式和合适加工工艺，就能够发明出实用，美观，经济产品，即在产品中发挥技术潜在“功效”。
任何设计全部是时代产物，它不一样面貌，不一样特征反应着不一样历史时期科学技术水平。技术是产品形态发展先导，新材料，新工艺出现，肯定给产品带来新结构，新形态和新造型风格。材料，加工工艺，结构，产品形象有机地联络在一起，某个步骤变革，便会引发整个机体改变。

1.4夹具基础结构和工作原理

按在夹具中作用,地位结构特点,组成夹具元件能够划分为以下几类:
(1) 定位元件及定位装置；
(2) 夹紧元件及定位装置(或称夹紧机构)；
(3) 夹具体；
(4) 对刀,引导元件及装置(包含刀具导向元件,对刀装置及靠模装置等)；
(5) 动力装置；
(6) 分度,对定装置；
(7) 其它元件及装置(包含夹具各部分相互连接用和夹具和机床相连接用紧固螺钉,销钉,键和多种手柄等)。
每个夹具不一定全部各类元件全部含有,如手动夹具就没有动力装置,通常车床夹具不一定有刀具导向元件及分度装置。反之,根据加工等方面要求,有些夹具上还需要设有其它装置及机构,比如在有自动化夹具中必需有上下料装置。

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