加工支承套零件的夹具设计.doc

毕业设计说明书

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课 题： 支承套零件的专用夹具
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毕业设计任务书

课题：支承套零件的专用夹具

图面工作量 ： 工件零件图 A4 4张
总图部分 ： 铣夹具装配图 A1 1张
夹具零件部分： 铣夹具夹具体零件图 A3 1张
原始资料 ：支承套零件样一张

摘要
本文首先介绍了夹具的研究背景和发展趋势、课题的作用和意义、夹具的组成以及铣床夹具的结构特点，通过对参考文献进详细的分析，阐述了定位方案的选择、夹紧方案的确定、夹具体与定位键、夹具总图上的尺寸、公差和技术要求以及加工精度分析。
关键词 定位，夹紧，铣夹具
目录
1 课题介绍 1
1.1 课题背景及发展趋势 1
1.2 课题的作用与意义 2
1.3 夹具的组成 3
1.4 铣床夹具的结构特点 4
1.5 课题的任务 5
2 铣床夹具设计 6
2.1 定位方案 6
2.2 夹紧方案 7
2.3 夹具体与定位键 7
2.4 夹具总图上的尺寸、公差和技术要求 8
2.5 加工精度分析 9
3 小结 12
参考文献 13

17
1 课题介绍
在机械制造过程中，用来固定加工对象，使其占有正确的位置，以便接受施工，检测的装置都可统称为“夹具”。广义地说，夹具是一种保证产品质量并便利和加速工艺过程的一种工艺装备。夹具以其数量和在生产中的地位来说，“机床夹具”最重要。机床夹具为机床的一种辅助设备，用它来准确地确定工件与刀具的相对位置，即将工件定位及夹紧，以完成加工所需要的相对运动。所以机床夹具是用以使工件定位和夹紧的附加装置。
机床夹具设计的基本要求有保证工件的加工精度，提高生产率，工艺性好，使用性好，经济性好。
1.1 课题背景及发展趋势
夹具从产生到现在，大约可以分为三个阶段：第一个阶段主要表现在夹具与人的结合上，这是夹具主要是作为人的单纯的辅助工具，是加工过程加速和趋于完善；第二阶段，夹具成为人与机床之间的桥梁，夹具的机能发生变化，它主要用于工件的定位和夹紧。人们越来越认识到，夹具与操作人员改进工作及机床性能的提高有着密切的关系，所以对夹具引起了重视；第三阶段表现为夹具与机床的结合，夹具作为机床的一部分，成为机械加工中不可缺少的工艺装备
在机械制造业中，为了适应新品种不断发展的要求，夹具设计有朝着下列方向发展的趋势：
1. 发展通用夹具新品种
通用夹具是使用最广泛的一种夹具，发展通用夹具以代替某些专用夹具。内容包括以下：
1） 发展高精度通用夹具
2） 广泛采用高效率通用夹具
3） 发展适用于各种类型零件工艺特征的专用夹具
2. 发展调整式夹具
调整式夹具经过部分零件的更换和重新调整组合，即可适应不同工件的加工。适用程度介于通用和专用之间。主要有两种类型：
1） 通用可调式夹具
2） 调整式夹具
3. 推广和发展组合夹具及拼拆夹具
1） 组合夹具
组合夹具式有一套预先制好的各种不同形状、不同规格尺寸、具有互换性和耐磨性的标准元件与合件所组成。
2） 拼拆夹具
与组合夹具有相同之处，有一系列可多次利用的标准零件与基础零件，但又采用了部分具有一定专用性的部件，其夹紧部件多采用液压传动装置。
4. 加强专用夹具的标准化和规格化
加强夹具元件的标准化和规格化，不但能加速生产准备周期，而且也可使夹具的生产由单件转为成批，降低夹具制造成本。因此，可节省劳动力，缩短生产准备周期。
5. 专用夹具中采用高精度、高效率的夹具
主要满足高生产率的加工要求，使之有可能采用采用平行或平行先后的加工方法，采用多件的加工方法，以及尽可能缩短或重合辅助时间的方法来压缩单件工时，提高生产率。
6. 大力推广和使用机械化及自动化夹具
生产机械化及自动化是技术革命的中心内容，大力推广和使用机械化及自动化夹具以减少和消除繁重的体力劳动是机械制造中的重要问题。
7. 推广和发展扩大机床性能的夹具
具体的有仿形装置、机床改装用的各类夹具
8. 采用新结构、新工艺、新材料来设计和制造夹具
实践证明，采用新结构、新工艺、新材料来设计和制造夹具，能满足机械加工中的定位要求，并简化制造工艺，缩短了生产周期，并能保证零件的加工精度。
1.2 课题的作用与意义
由于专用夹具可以按照工件加工的具体要求进行设计，故可事先采取措施来保证操作的安全。
对工件进行机械加工时，为了保证加工要求，首先要使工件相对刀具（或机床）有正确的位置，并使这个位置在加工过程中不因外力的影响而变动，为此，进行机械加工之前，先将工件装夹好。
工件的装夹方法有两种：一种使工件直接装夹在机床的工作台或花盘上；另一种使工件装夹在夹具上。
采用第一种方法装夹工件时，一般要先按图样要求在工件表面划线，划出加工表面的尺寸和位置，装夹时用划针或百分表找正后再夹紧。这种方法不需专门装备，但效率低，一般用于单件或者小批生产。批量较大时，大都采用夹具装夹工件。
用夹具装夹工件有以下优点：
1.2.1 保证加工精度，降低人工等级
零件的加工精度，包括尺寸精度，几何形状精度和表面相互位置精度三种。实用夹具的最大功用，是保证零件上加工表面的位置精度。例如，在摇臂钻床上使用钻夹具加工孔系时，可保证达到0.10～0.20mm的中心距精度，而按划线找正加工时，仅能保证0.4～1.0mm，而且受到操作技术的影响，同批零件的质量也不稳定。
当工件的形状复杂及精度要求高时，往往不易或不能依靠通用机床及其附件来达到加工要求，因此需要采用专用夹具
1.2.2 提高劳动生产率和降低加工成本
使用夹具后，免除了每件都要找正、对刀等时间，加速工件的装卸，从而大大减少了有关工件安装的辅助时间。特别对那些机动时间较短而辅助时间长的中小件加工意义更大。此外，用夹具安装还容易实现多件加工、多工位加工、可进一步缩短辅助时间，提高劳动生产率。
12.3 扩大机床工艺范围
工件的结构形状时各式各样的，现在对精度和生产率的要求也越来越高，在某些情况下，原有机床难以适应。为解决这一困难，往往采用专用夹具以扩大机床的适用范围，实现“一机多用”。例如在机床上使用镗夹具，就可以代替镗床来做镗孔工作，解决缺乏设备的困难
1.2.4 改变原机床的用途，扩大机床适用范围
在产品更换时，工厂现有的机床设备，有时往往不能适应新产品的要求。为此，可以采用夹具来改变机床的用途
1.2.5 减轻操作的劳动强度，做到安全生产
由于夹具中可以采用扩力机构来减小操作的原始力，而且有时还可以采用各种机动夹紧装置，故可使操作省力，减轻劳动强度。由于专用夹具可以按照工件加工的具体要求进行设计，故可事先采取措施来保证操作的安全。
1.3 夹具的组成
根据夹具元件在结构中所起的作用不同，可将各种夹具元件分为下列几种：
1.3.1 分度装置——用于改变工件与刀具相对位置以获得多个工位的一种装置，可作为某些夹具的一部分。
1.3.2 夹具本体——用来连接夹具上的所有各种元件和装置成为一个夹具整体。
1.3.3 靠模装置——它是作为用来加工型面的一种特殊装置。
1.3.4 动力装置——在非手动夹具中，作为产生动力的部分，如气缸，油缸，电磁装置等。
1.3.5 其他件——包括与机床连接用的零件，各种连接件，特殊元件及其它辅助装置等。
1.3.6 分度装置——用于改变工件与刀具相对位置以获得多个工位的一种装置，可作为某些夹具的一部分。
1.3.7 夹具本体——用来连接夹具上的所有各种元件和装置成为一个夹具整体。
1.3.8 靠模装置——它是作为用来加工型面的一种特殊装置。
1.3.9 动力装置——在非手动夹具中，作为产生动力的部分，如气缸，油缸，电磁装置等。
但是并非所有夹具都包括上述各类元件，然而其中定位元件，夹紧装置和夹具体本体则是每一夹具都不可缺少的组成部分。
1.4 铣床夹具的结构特点
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。铣削加工的切削用量和切削力一般较大，切削力的大小和方向也是变化的，而且又是断续切削，因而，加工时的冲击和振动也较严重。所以设计这类夹具时，要特别注意工件定位稳定性和夹紧可靠性；夹紧装置要能产生足够的夹紧力，手动夹紧时要有良好的自锁性能，夹具上个组成元件的强度和刚度要高。为此，要求铣床夹具得结构比较粗壮低矮，以降低夹具重心，增加刚度、强度，铣削得切屑较多，夹具上应有足够得排屑空间，以尽量避免切屑堆积在定位支承面上。因此，定位支承面应高出周围的平面，而且在夹具体内尽可能做出便于清除切屑和排出冷却液的出口。
粗铣时振动较大，不宜采用偏心夹紧，因为振动时偏心夹紧容易松开。
在侧面夹紧工作（如加工薄而大的平面）时，压板的着力点应低于工件侧面的定位支承点，并使夹紧力有一垂直分力，将工件压向主要定位支承面，以避免工件向上抬起；对于毛坯件，压板与工件接触处应开有尖齿纹，以增大摩擦系数。
1.5 课题的任务
课题来源：支承套零件的专用夹具
图1-1示为支承套零件图，工件的材料为45钢，大批量生产。
简介：
在支承套长度方向，选择左端面为定位基准，以保证ф17mm孔深尺寸11 +00。5，设计一专用夹具。

图1-1支承套零件
1．6设计工艺
1．6．1选择加工方法
由于毛呸为棒料，因此所有孔都是在实体上加工，为防止钻偏，需先用中心孔钻钻孔正孔，然后再钻孔。孔Ø35H7及2XØ15H7选择铰削作其最终加工方法。对Ø60的孔，根据孔径精度，孔深尺寸和孔底平面要求，用铣削方法同时完成孔壁和孔底平面的加工。各加工表面选择的加工方案如下：
2XØ15H7孔 钻中心孔—钻孔—扩孔—铰孔
Ø35H7孔 钻中心孔—钻孔—粗镗—半精镗—铰孔
Ø60孔 粗铣—精铣
2XØ11孔 钻中心孔—钻孔
2XØ17孔 忽孔（在Ø11底孔上）
2XM6—6H螺孔 钻中心孔—钻底孔—孔端倒角—攻螺纹
1．6．2确定加工顺序
为减少变换工位的辅助时间和工作台分度误差的影响，各个工位上的加工表面在工作台一次分度下按先粗后精的原则加工完毕。具体的加工顺序是：第一工位（B0度）：钻Ø35H7、2XØ11中心孔—钻Ø35H7孔—钻2XØ11孔—忽2XØ17孔—粗镗Ø35H7孔—粗铣、精铣Ø60X12孔—半精镗Ø35H7孔—钻2XM6—6H螺纹中心孔—钻2XM6—6H螺纹底孔—2XM6—6H螺纹孔端角—攻2M6—6H螺纹—铰Ø35H7孔；第2工位（B90度）：钻2XØ15H7中心孔—钻2XØ15H7孔—扩2XØ15H7孔—铰2XØ15H7孔。

2 铣床夹具设计
2.1 定位方案

表3.5 修正系数与工件材料的关系
工件材料硬度
HB
140
160
KFc1
0.78

0.84
刀具主偏角
kr
30°
KFc2
1.05
刀尖圆弧半径
re
1
1.5
KFc3
0.95

表3.6 修正系数与工件材料的关系
工件材料硬度
HB
140
160
KFt1
0.61
0.67
刀具主偏角
Kr
30°
KFt2
0.63

查表3.5、表3.6知：KFc1=0.84
KFc2=1.05
KFc3=0.95
KFt1=0.67
KFt2=0.63
所以，最终 KFc= KFc1* KFc2* KFc3=0.84×1.05×0.95=0.8379
KFt = KFt1* KFt2=0.67×0.63=0.4221
Fc0 = KFc×Fc=0.8379×7.5=6.28425 kN
Ft0= KFt×Ft=0.4221×1.6=0.67536 kN
即，最终的切削力为轴向6.28425 kN，径向0.67536 kN。
夹紧力与钻削力的比较：由计算得知，夹紧力大于钻削力，所以所设计的夹具所使用的螺旋夹紧机构的拧紧螺丝是适用的，达到了夹紧的作用，使工件在加工时不会移位，保证了加工的精度。

小结
通过做这次小设计，更深刻地了解了夹具方面的知识。而所设计的铣床夹具，在够满足精度要求下，由于一次走刀过程能有两个工步，大大提高了效率。另外，工件的夹紧采用液压弹簧装置，装夹稳定拆卸迅速。不过感觉还有不尽理想的地方，比如工件从第一工位到第二工位时要换向翻转。而且工位二的安装要考虑到定位销与键槽的正确定位，这个过程相对效率不高。
从总的看，本铣床夹具能够满足要求，达到了设计要求

参考文献
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