1、连杆零件铣15mm槽工装夹具设计 摘要:本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。连杆体加工工艺规程及其铣15mm槽的夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理
2、性与不足之处，并在以后设计中注意改进。关键词：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。目 录1.前言12.机床夹具介绍22.1夹具的现状及生产对其提出新的要求22.2现代夹具的发展方向23. 机床夹具的定位及夹紧43.1 概述43.1.1机床夹具的概念43.1.2机床夹具的组成43.1.3机床夹具的分类53.1.4机床夹具在机械加工中的作用63.3 基准及其分类73.4 工件的定位83.4.1工件定位的基本原理83.4.2常见定位方式及定位元件93.5 工件的夹紧103.5.1夹紧装置的组成及基本要求103.5.2夹紧力的确定103.5.3典型夹紧结构113.5.4定心夹紧机构113.6 专用
3、夹具设计123.6.1对机床专用夹具的基本要求123.6.2专用夹具设计方法和步骤123.6.3夹具总图技术要求的制订134. 零件的分析144.1 零件的作用144.2 零件的工艺分析145. 工艺规程设计155.1 确定毛坯的制造形式155.2 基面的选择155.3 制定工艺路线155.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定165.5 确定切削用量及基本工时176. 夹具设计256.1定位基准的选择256.2切削力及夹紧力计算256.3定位误差的分析26装 配 图 附 图27夹 具 体 附 图28总 结29参 考 文 献30致 谢31 页第 页 共 页1.前言机械制造业是制造具有一定形
4、状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某种意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标10。通过这次毕业设计，对我们将来从事的工作进行了一次锻炼。此次毕业设计对给定的零件图分析并进行工艺规程设计。其中考察了定位基准的选择，零件表面加工方法的选择，加工工艺路线的拟定以及工序加工余量、工序尺寸、公差等相关知识，有助于今后能熟练地
5、运用在工作当中。设计中遇到的一些问题经过张老师的指导及时得到解决，在此对老师表示衷心的感谢。本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。2. 机床夹具介绍夹具最早出现在1787年，至今经历了三个发展阶段。第一阶段表现为夹具与人的结合。在工业发展初期，机械制造的精度较低，机械产品工件的制造质量主要依赖劳动者个人的经验和手艺，而夹具仅仅作为加工工艺过程中的一种辅助工具；第二阶段是随着机床、汽车、飞机等制造业的发展，夹具的门类才逐步发展齐全。夹具的定位、夹紧、导向（或对刀）元件的结构也日趋完善，逐渐发展成为系统的主要工艺装备之一；第三阶段，即近代由于世界科学技术的进步及社会生产力的迅速
6、提高，夹具在系统中占据相当重要的地位。这一阶段的主要特征表现为夹具与机床的紧密结合3。2.1夹具的现状及生产对其提出新的要求现代生产要求企业制造的产品品种经常更新换代，以适应市场激烈竞争，企业中多品种生产的工件已占工件种类数的85%左右。然而目前，一般企业习惯于采用传统的专用夹具，在一个具有大批量生产的能力工厂中约拥有1300015000套专用夹具。另一方面，在多品种生产的企业中，约隔4年就要更新80%左右的专用夹具，而夹具的实际磨损量只有15%左右，特别最近年来柔性制造系统（FMS）、数控机床（NC），加工中心（MC）和成组加工（GT）等新技术被应用和推广，使中小批生产的生产率逐步趋近于大批
7、量生产的水平10。综上所述，现代生产对夹具提出了如下新的要求：1. 能迅速方便地装备新产品的投产以缩短生产准备周期2. 能装夹一组相似性特征的工件3. 适用于精密加工的高精度机床4. 适用于各种现代化制造技术的新型技术5. 采用液压汞站等为动力源的高效夹紧装置，进一步提高劳动生产率2.2 现代夹具的发展方向10现代夹具的发展方向表现为精密化、高效化、柔性化、标准化等四个方面：1. 精密化随着机械产品精度的日益提高，势必也相应提高对其精度要求。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度可达正负0.1，用于精密车削的高精度三爪卡盘，其定心精度为5um，又如用于轴承套圈磨削的电磁无心
8、夹具，工件的圆度可达0.20.5um。2. 高效化高效化夹具主要用来减少工件加工的机动时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减少工人劳动强度，常见的高效化夹具有：自动化夹具、高速化夹具、具有夹紧动力模块的夹具等。例如使用电动虎钳装夹工件，可使工件效率比普通虎钳提高了5倍左右；而高速卡盘则可保证卡爪在转速9000r/min的条件下能正常夹紧工件，使切削速度大幅度提高。3. 柔性化夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是通过可调组合等方式，以适应工艺可变因素的能力。工艺的可变因素主要有：工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸等，具有柔性化特征的新型夹具种类主要有：组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、模块夹具、
9、数控夹具等，在较长时间内，夹具的柔性化趋向将是夹具发展的主要方向。4. 标准化夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面，在制造典型夹具，结构的基础上，首先进行夹具元件和部件的通用化，建立典型尺寸系列或变型，以减少功能用途相近的夹具元件和部件的形成：舍弃一些功能低劣的结构，通用化方法包括：夹具、部件、元件、毛胚和材料的通用化，夹具的标准化阶段是通用化的深入并为工作图的审查创造了良好的条件。目前，我国已有夹具零件、部件的国家标准：GB21482249-80，GB22622269-80以及通用夹具标准，组合夹具标准等。夹具的标准化也是夹具柔性化高效化的基础，作为发展趋势，这类夹具的标准化，有利于夹具
10、的专业化生产和有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。3. 机床夹具的定位及夹紧3.1 概述在机械制造中，用于装夹工件（和引导刀具）的装置，称为夹具。它是用来固定加工对象，使之占有正确位置，接受施工或检测的装置。3.1.1 机床夹具的概念 在机械加工过程中，为了保证加工精度，首先要使工件在机床上占有正确的位置，确定工件在机床上或夹具中占有正确的位置的过程，称为工件的定位。定位后将其固定，使其在加工过程中始终保持定位位置不变的操作称为夹紧。工件在机床或夹具上定位、夹紧的过程称为工件的装夹。用于装夹工件的装置称为机床夹具，简称夹具。3.1.2 机床夹具的组成1. 机床夹具的基本组成部分（1）定位装
11、置该装置由定位元件组合而成，其作用是确定工件在夹具中的正确位置。（2）夹具装置该装置的作用是将工件压紧夹牢，并保证工件在加工的过程中正确位置不变。（3）夹具体夹具体是夹具的基本骨架，通过它将夹具所有的元件构成一个整体。2. 机床夹具的其他特殊元件或装置（1）连接元件根据机床的特点，夹具在机床上的安装连接常有两种形式。一种是安装在机床工作台上，另一种是安装在机床主轴上。连接元件用以确定夹具本身在机床上的位置。如机床夹具所使用的过渡盘，铣床夹具所使用的定向键等，都是连接元件。（2）对刀元件常用在普通铣床夹具中，用对刀块调整铣刀加工前的位置。对刀时，铣刀不与对刀块直接接触，而用塞尺进行检查，以免碰伤
12、铣刀的切削刃和对刀块工作表面。（3）导向元件常用在钻床、镗床夹具中，用钻套和镗套引导刀具加工中的正确位置。（4）其他元件或装置根据加工需要，有些夹具还分别采用分度装置、靠模装置、上下料装置、平衡块等。这些元件或装置需要专门设计。3.1.3 机床夹具的分类14根据机床夹具的通用化程度，可将夹具分为以下几种：1. 通用夹具可加工一定范围内不同工件的夹具为通用夹具，如车床上的三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘；铣床上的平口虎钳、分度头和回转工作台等。它们有很大的通用性，无需调整或稍加调整就可以用于装夹不同的工件。这类夹具一般已标准化，由专业工厂生产，作为机床附件供应给用户。由于使用通用夹具夹紧工件比较费时
13、，操作复杂，生产效率低，且较难装夹形状复杂的工件，故通用夹具主要用于单件小批生产，在产品固定的大批量生产中很少使用通用夹具，而使用效率较高的专用夹具。2. 专用夹具专用夹具是针对某一种工件的某道工序专门设计的夹具。所以结构紧凑，操作迅速方便。专用夹具通常由使用厂根据要求自行设计与制造。专用夹具定位精度高，一批工件加工或所得尺寸稳定，互换性高，并且可以减轻劳动强度，节省工时，显著提高效率，另外利用专用夹具还可以扩大机床的工艺范围。但专用夹具是为满足某个工件某道工序的加工需要而专门设计的，所以它的适用范围较窄。此外、专用夹具的设计制造周期较长。当产品更换时，往往因无法再使用而报废，因此，专用夹具主
14、要适用于产品品种相对稳定的大批量生产。3. 成组夹具根据成组技术用于成组加工的夹具。这种夹具的特点是，在通用的夹具体上，只需对夹具的部分元件稍加调整或更换，即可用于组内的不同工件的加工。4. 组合夹具组合夹具是由可循环使用的标准夹具零件部件组装成易于联结和拆卸的夹具。它在使用上具有专用夹具的优点，而当产品更换时，不存在夹具“报废”问题。因为它可以拆开，其元件可清洗入库，留待组装新的夹具。因此，组合夹具很适合于新产品试制和单件小批生产使用。由于组合夹具还具有缩短生产准备周期，减少专用夹具种类、数量和存放面积等优点，特别适用于新产品的试制和多品种小批量生产。5. 随行夹具随行夹具为自动线上使用的一
15、种夹具。自动线夹具基本上分为两类：一类为固定式夹具，它与一般专用夹具相似；一类为随行夹具，她除了具有一般夹具所担负的装夹任务外，还担负自动线输送工件的任务。所以，它是跟随被加工工件沿着自动线从一个工位移到下一个工位的，故称为随行夹具。除了上述分类外，夹具还可以按照动力来源不同分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具及自夹紧夹具等，按工种还可以分为车床夹具、铣床夹具、磨床夹具、钻床夹具等。3.1.4 机床夹具在机械加工中的作用夹具是机械加工中的一种工艺装备，它在生产中起的作用很大，所以在机械加工中的应用十分广泛。归纳起来有以下几个方面的作用：1. 保证工件的加工精度由于采用夹具安装，可以准确地确定工件与机床、刀具之间的相互位置，所以在机械加工中，可以保证工件各个表面的相互位置精度，使其不受各种主观因素的影响，容易获得较高的加工精度，并使一批工件的精度稳定。2. 提高劳动生产率和降低加工成本采用夹具使
