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1、1湖南科技工业职业技术学院毕业设计论文设计课题： 半圆键槽铣床夹具设计 班 级： 姓 名： 学 号： 专 业： 教 研 室： 指导老师： 联系电话： E-mail： 2摘要铣削加工一般用于加工平面、沟槽、缺口以及成形曲面。铣床夹具也是一种常用夹具。该设计的夹具是用于在卧式铣床上对于凸轮轴铣半圆键槽的专用夹具,主要由夹具体、定位元件(V 型块)、夹紧元件(压板)、夹紧机构(斜楔联动夹紧)等组成。在设计中,分析了零件图、夹具的结构特点、夹具工作原理,计算了定位误差、夹紧力,从而保证了该专用夹具能够用于加工该工件的可靠性、高效性。专用夹具也有很大的应用空间,即通过专用夹具达到定位准确、夹紧迅速、操作
2、快捷等优点,易于保证，并通过绘图软件完成了铣床夹具装配图及零件图的设计。关键词：铣床夹具、凸轮轴、沟槽、V 形块3目录1.绪论-52.现代夹具的发展-52.1 柔性夹具的主要发展方向-52.2 夹具的发展趋势-62.3 组合夹具的应用-63.零件的分析-74.工件定位设计-74.1 方案选择-84.2V 形块的设计-84.3 定位误差的计算-95.工件的夹紧设计-105.1 夹紧装置的组成-115.2 夹紧机构的选择-115.3 夹紧力的计算-116.对刀元件和夹具体的设计-126.1 对刀装置的设计-126.2 夹具体的设计-127.感受与总结-148.参考文献-1541.绪论夹具是一种装夹
3、工件的工艺装备，它广泛地应用于机械制造过程的切削加工、热处理、装配、焊接和检测等工艺过程中。在金属切削机床上使用的夹具统称为机床夹具。在现代生产中，机床夹具是一种不可缺少的工艺装备，它直接影响着加工的精度、劳动生产率和产品的制造成本等，故机床夹具设计在企业的产品设计和制造以及生产技术准备中占有极其重要的地位。机床夹具设计是一项重要的技术工作，是工艺装备设计中的一个重要组成部分，是保证产品质量和提高劳动生产率的一项重要技术措施。在设计过程中，一般设计夹具步骤如下：1.1 确定工件的定位方法和刀具的导向方式工件在夹具中的定位应符合定位原理。合理地设置定位和导向件。设计定位件和导向件时，应尽量采用通
4、用标准。1.2 确定工件的夹紧方式和设计夹紧机构夹紧力的作用点和方向应符合夹紧原则，进行夹紧力的分析和计算，以确定夹紧元件和传动装置的主要尺寸。1.3 确定夹具其他部分的结构形式如分度装置、对刀元件和夹具体等。1.4 绘制夹具总装配图在绘制总装图配图是，尽量采用 1:1 比例。1.5 标注各部分主要尺寸、公差配合和技术要求1.6 标注零件编号及编制零件明细表在标注零件编号时，标准件可直接标出国家标准代号。明细表要注明夹具名称、编号、序号、零件名称及材料、数量等。1.7 绘制夹具零件图拆绘夹具零件图的顺序和绘制夹具总装配图的顺序相同。在机床上加工工件时，为了要使该工序所加工的表面，能达到图纸规定
5、的尺寸、几何形状以及与其他表面的互相位置精度等技术要求，在加工前，必须首先将工件装好夹牢，把工件装好就是要在机床上确定工件相对刀具的正确加工位置，工件只有处在这一位置接受加工，才能保证其被加工表面达到工序所规定的各项技术要求。在夹具设计的术语中，把工件装好称为定位。把工件夹牢，就是指在已经定好的位置上将工件可靠地夹住，以防止在加工时工件因受到切削力、离心5力、冲击和振动等的影响，发生不应有的位移而破坏了定位。在夹具设计的术语中把夹牢工件称做夹紧。由此可见，工件装夹的实质，就是在机床上对工件进行定位和夹紧，装夹工件的目的，则是通过定位和夹紧而使工件在加工过程中始终保持其正确的加工位置，以保证达到
6、该工序所规定的加工技术要求。2.现代夹具的发展2.1 柔性夹具的发展方向由于经济和技术的发展以及数控、加工中心机床的特点，对机床夹具的使用性能和结构提出了更高更新的需求，需要一种结构简单、精度高、强度高和通用性好、适应性强、柔性高的新型夹具系统。这种夹具能适应不同的机床、不同的产品或同一产品不同的规格型号，能最大限度地满足各种机床夹具的需要。以组合夹具为基础的柔性夹具就是根据以上的要求设计制造的，这种柔性夹具的特点是：元件规格统一化、元件性能多功能化、元件结构简单化、模块化、夹紧工件快速自动化、重复使用可调化、组装管理微机化。柔性夹具是现代夹具的一个主要发展方向。柔性夹具是又一套预先制造好的各
7、种不同形状、不同尺寸规格、不同功能的系列化、标准化元件、合件组装而成的。柔性夹具元件、合件具有较好的互换性和较高的精度及耐磨性。柔性夹具能保证工件在规定的坐标位置上准确定位和牢固的夹紧，也就是说能保证工件相对于机床坐标原点具有准确和稳定可靠的坐标位置。这种夹具具有较高的刚度和精度，在粗加工是能承受较大的切削用量，以充分发挥数控、加工中心机床的生产能力，在精加工时能更好地保证工件定位基准和加工表面的位置精度，还能根据数控、加工中心机床的要求保证夹具应允许刀具接近尽可能更多的被加工表面甚至全部被加工表面，可减少机床的停机时间，在夹具上还能一次装夹多个工件同时依次加工，可以减少夹具、刀具、工件系统的
8、调整时间，还能减少刀具的更换次数和刀具的调整时间，更好地发挥数控、加工中心机床的高效性能。柔性夹具元件可以通过组装、使用、拆卸、再组装重复使用。柔性夹具元件分三个系列：槽系列夹具元件、孔系列夹具元件、光面系列夹具元件。2.2 夹具的发展趋势2.2.1 夹具元件多功能模块化6能单独使用也能与其他元件组合在一起使用的多功能模块化单元体的比例将进一步增加。如现在使用的各种定位夹紧座、定位夹紧支承、精密虎钳等模块式单元体具有定位、夹紧以及调节的综合功能，可以一件单独使用，也可以几件组装在一起使用，T 形基础、方箱能组装成一次能装夹多件相同或不相同的工件的夹具，使用这种夹具可以减少机床可以减少机床的停机
9、时间，最大限度发挥数控、加工中心机床的高效性能。2.2.2 高强度、高刚性、高精度为了提高劳动生产率，缩短工件的加工工时，工件的加工的加工已向着高速、大切削量方向发展、工序高度其中，工件定位夹紧后要依次完成铣、钻、镗等多工序的加工。切削力的大小、方向在不断地变化，这就需要柔性夹具本身要有较高的使用强度和刚度，才能满足工件的加工精度。2.2.3 专用夹具、组合夹具、成组夹具一体化现代化加工设备的多功能化，使工艺过程高度其中、工件一次定位夹紧后能完成多工序加工，这就需要一种通用而又能重复使用的组合可调式的夹具系统。它是由一系统统一化、标准化的元件和合作组成。利用这些元件、合件组装成各种不同形式、不
10、同结构、可重复使用的夹具，供单件或中小批量生产使用。这种夹具系统保留了组合夹具的各种优点。为了便于夹具与机床定位连接，夹具基体有统一标准的定位连接位置，使之专用、组合、成组夹具向着一体化、组合化方向发展，以满足现代化加工设备的需要，2.2.4 工件夹紧快速、自动化为缩短工件加工中的辅助时间，减轻工人的劳动强度，工件的装夹、拆卸也需要机械化、自动化。工件的夹紧有原先的单一功能的压紧件、紧固件发展为可以调整的模块，以便实现快速组装和快速夹紧。2.3 组合夹具的应用随着机械制造业的飞速发展，产品的更新换代越来越快，传统的大批量生产模式逐步被中小批量生产模式所取代，机械制造系统适应这种变化需具备较高的
11、柔性，国外已把柔性制造系统作为开发新产品的有效手段，并将其作为机械制造业的主要发展方向。柔性化的着眼点主要在机床工装两个方面，组合夹具是工装柔性化的重点。随着科学技术的日新月异，先进制造技术不断得到发展。柔性制造技术、集成制造技术将是现代先进制造技术发展的主流。未来制造过程将变得更智能化，制造企业适应市场的能力更强。柔性制造技术由于其高效、灵活的特性使其成为实施敏捷制造、并行工程和智能制造系统的基础，且应用日益广泛，已成为整个机构制造领域的核心技术，面组合夹具由于其灵活性，已成为现代夹具主要发展7方向，在制造业中发挥着重要作用。3.零件的分析3.1 如下图，各表面均已加工完毕，只需铣削 R14
12、 深 5 mm、Ra1.6 粗糙度的10半圆键槽，工件材料 45钢，数量为为中批量.40h6R14 5+105+0.02+0.01A0.1A28.450-0.1NNN-N2260?38+0.1025+0.1082+0.1050?0.124?0.112?0.1 10?0.120?0.5R14.2R10201.61.61.61.61.6余余 6.310?0.11.6要求设计一卧式铣床夹具，加工凸轮轴的半圆形键槽。该零件的技术要求为：大端直径40h6mm，加工段直径28.45 0-0.1mm，半圆形槽深5 +10，半径为14mm，槽宽 mm,键槽的对程度公差为0.1。凸轮轴的轴线对于机床工作台面的水
13、平度501.2误差为0.02，键槽的表面粗糙度为3.2。由图可知此零件为轴类零件，年产量为 1500 件，属于中批量生产，该轴是45 钢属于调质钢，一般都经淬火和高温回火后，具有较高的综合力学性能，强度硬度适中，易铣削。外形简单，其它各表面已经加工过，半圆键槽宽度要求高，且有对成都要求。直径为 40 和 28.45 的外圆加工精度高可作为定位基准面。除了尺寸精度外还需要保证形位精度，因此，可在卧式铣床上用三面刃铣刀加工。4.工件定位设计为了保证工件被加工表面的技术要求，必须使工件相对刀具和机床处于正确8的加工位置。在使用夹具的情况下，就要使机床、刀具、夹具和工件之间保持正确的加工位置。显然，工件的定位是其中极为重要的一个环节。要使工件完全定位，就必须限制工件在空间的六个自由度，此即为工件的“六点定位原则” 。在定位设计中，会遇到以
