板类工件加工及其铣床夹具三维设计与仿真

本科毕业设计(论文)题目：板类工件加工及其铣床夹具三维设计与仿真院（系） 机电工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化班 级 080210 姓 名 寇帅 学 号 080210108 导 师 万宏强 2012年03月01日I摘要板类工件加工及其铣床夹具三维设计及仿真摘要 本课题是对现有成套的夹具设计进行分析论证，以便能够解决这一类夹具的设计问题。分别用CAD和SOLIDWORKS画出本套夹具的平面图和三维图。为了解决板类夹具的设计问题，本课题主要通过三类铣床夹具进行分析。分别是，长条形零件铣端面夹具，壳体零件铣端面夹具，溜板油槽靠模铣夹具，以及所给零件的工艺分析，计算、编写各工件加工工艺；各工件的定位分析（自由度）、夹具的定位误差计算；夹具夹紧力的分析与计算；各夹具的三维零件设计、三维装配；夹具三维仿真；夹具工程图生成等。 本课题根据铣床夹具的特点，针对具体的板类零件进行一系列的设计。 ； 关键词： 板类 铣床 夹具 仿真摘要3D design and simulation of sheet metal workpiece and milling fixtureabstract This topic is the analysis and appraisal of the existing set of fixture design，In order to be able to solve the problems of this type of fixture design. Fixture in this set of floor plans and 3D CAD and SOLIDWORKS drawIn order to solve the design issues of plate fixture，The main subject of three types of milling fixture。Yes, a long strip of parts face milling fixture shell parts face milling fixture, apron tank by mold milling fixture，As well as to parts of the process analysis, calculation and preparation of the workpiece process; The positioning of the workpiece，Fixture positioning error calculation; Clamp the analysis and calculation of the force; 3D part design of the fixture, three-dimensional assembly; fixture three-dimensional simulation; fixture drawings generated.The subject according to the characteristics of the milling fixture，A series of design for a specific sheet metal parts.Keywords: board class milling fixture simulation主要符号表主 要 符 号 表H 高度F 夹紧力F 作用力L 螺杆直径 螺纹升角1 螺纹处摩擦角2 螺杆端部与工件间的摩擦角M 铣削扭矩d 刀具直径F 切向力Pm 切削功率r 螺杆端部与工件间的当量摩擦半经目录目 录板类工件加工及其铣床夹具三维设计及仿真I摘要I主 要 符 号 表III1 绪论11.1课题背景意义及发展趋势11.2国内外的现状和发展状况11.2.1机床夹具的现状11.2.2现代机床夹具的发展方向21.3夹具的作用及意义31.3.1夹具的作用31.3.2夹具的研究意义31.4本课题研究的重点及难点31.4.1研究重点31.4.2研究难点31.4.3研究目的42 长条零件铣端面夹具设计52.1设计任务52.1.1零件工艺分析52.1.2零件加工工艺过程52.1.3本工序工序卡62.1.4本工序加工要求72.1.5本工序使用参数72.2定位设计72.2.1基准选择72.2.2定位元件设计82.2.3定位误差分析82.3夹紧机构设计92.3.1所需夹紧力的计算92.3.2设计夹紧机构，验算夹紧力92.4其它元件设计102.4.1导向元件102.4.2对刀元件102.4.3夹具体112.4.5钻高度和排屑空间112.4.6夹具工作精度分析122.5仿真123 壳体零件铣端面夹具133.1设计任务133.1.1零件工艺分析133.1.2零件加工工艺过程133.1.4本工序加工要求143.1.5本工序使用参数143.2定位设计143.2.1基准选择143.2.2定位元件设计153.2.3定位误差分析153.3夹紧机构设计153.3.1所需夹紧力的计算163.3.2设计夹紧机构，验算夹紧力163.4其它元件设计173.4.1对刀元件173.4.2夹具三维图173.4.3夹具工作精度分析184 溜板油槽靠模铣夹具设计194.1设计任务194.1.1零件工艺分析194.1.2零件加工工艺过程194.1.3本工序工序卡194.1.4本工序加工要求204.1.5本工序使用参数204.2定位设计204.2.1基准选择204.2.2定位元件设计214.2.3定位误差分析224.3夹紧机构设计224.3.1所需夹紧力的计算224.3.2设计夹紧机构，验算夹紧力224.4其它元件设计234.4.1手把234.4.2夹具工作精度分析245结论25致谢27参考文献28毕业设计（论文）独创性声明30西安工业大学毕业设计（论文）1 绪论1.1课题背景意义及发展趋势在机械加工制造过程中,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”。1。2夹具的发展历程,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,使得加工过程进一步提高效率和趋于完善;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;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,成为机械加工任务的加工设备,而任务单的开工时间则根据定单下达日期、任务单计划入库日期、相关的工艺信息以及各加工单元的当前加工计划来统一决定。3随着机床加工精度的提高，为了降低定位误差，提高加工精度，对夹具的制造精度要求相应提高。为了适应不同行业的需要和经济性，夹具有不同的型号，以及不同档次的精度标准供选择9。夹具的通用性直接影响其经济性，采用模块、组合式的夹具系统只有夹具系统的可重组性、可重构性及可扩展性功能强，应用范围广，通用性好，夹具利用率高，元件的功能强，使得夹具的通用性好，元件少而精，配套的费用低，经济使用才有推广的价值14。1.2国内外的现状和发展状况国际生产研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的85左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂里，约拥有数千甚至近万套专用夹具；另一方面，在多品种生产的企业中，每隔34年就要更新5080左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为1020左右。特别是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统（fms）等新加工技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求：能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本；能装夹一组具有相似性特征的工件；能适用于精密加工的高精度机床夹具；能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具；采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率；提高机床夹具的标准化程度。1.2.1机床夹具的现状在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展12。 在高精方面，随着机床加工精度的提高，为了降低定位误差，提高加工精度，对夹具的制造精度要求更高。高精度夹具的定位孔距精度高达5m，夹具支承面的垂直度达到0.01mm/300mm，平行度高达0.01mm/500mm。德国demmeler(戴美乐)公司制造的4m长2m宽的孔系列组合焊接夹具平台，其等高误差为0.03mm；精密平口钳的平行度和垂直度在5m以内；夹具重复安装的定位精度高达5m；瑞士EROWA柔性夹具的重复定位精度高达25m。机床夹具的精度已提高到微米级，世界知名的夹具制造公司都是精密机械制造企业。诚然，为了适应不同行业的需求和经济性，夹具有不同的型号，以及不同档次的精度标准供选择。 在高效方面为了提高机床的生产效率，双面、四面和多件装夹的夹具产品越来越多。为了减少工件的安装时间，各种自动定心夹紧、精密平口钳、杠杆夹紧、凸轮夹紧、气动和液压夹紧等，快速夹紧功能部件不断地推陈出新。新型的电控永磁夹具，加紧和松开工件只用12秒，夹具结构简化，为机床进行多工位、多面和多件加工创造了条件。为了缩短在机床上安装与调整夹具的时间，瑞典3R夹具仅用1分钟，即可完成线切割机床夹具的安装与校正。采用美国Jergens(杰金斯)公司的球锁装夹系统，1分钟内就能将夹具定位和锁紧在机床工作台上，球锁装夹系统用于柔性生产线上更换夹具，起到缩短停机时间，提高生产效率的作用【11】。在通用、经济方面夹具的通用性直接影响其经济性。采用模块、组合式的夹具系统，一次性投资比较大，只有夹具系统的可重组性、可重构性及可扩展性功能强，应用范围广，通用性好，夹具利用率高，收回投资快，才能体现出经济好。德国demmeler(戴美乐)公司的孔系列组合焊接夹具，仅用品种、规格很少的配套元件，即能组装成多种多样的焊接夹具。1.2.2现代机床夹具的发展方向现代机床夹具的发展方向主要表现为标准化、精密化、高效化和柔性化等四个方面。a.标准化机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。目前我国已有夹具零件及部件的国家标准：gb/t2148t225991以及各类通用夹具、组合夹具标准等。机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。b.高效化高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。常见的高效化夹具有自动化夹具、高速化夹具和具有夹紧力装置的夹具等。例如，在铣床上使用电动虎钳装夹工件，效率可提高5倍左右；在车床上使用高速三爪自定心卡盘，可保证卡爪在试验转速为9000r/min的条件下仍能牢固地夹紧工件，从而使切削速度大幅度提高。目前，除了在生产流水线、自动线配置相应的高效、自动化夹具外，在数控机床上，尤其在加工中心上出现了各种自动装夹工件的夹具以及自动更换夹具的装置，充分发挥了数控机床的效率。c.精密化随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度要求。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达0.1；用于精密车削的高精度三爪自定心卡盘，其定心精度为5m。d.柔性化机床夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是指机床夹具通过调整、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、模块化夹具、数控夹具等。为适应现代机械工业多品种、中小批量生产的需要，扩大夹具的柔性化程度，改变专用夹具的不可拆结构为可拆结构，发展可调夹具结构，将是当前夹具发展的主要方向1.3夹具的作用及意义1.3.1夹具的作用a.缩短辅助时间，提高劳动生产率； b.可靠稳定定位，提高了加工精度的稳定性，便于实现工艺过程自动化； c.扩大机床使用范围； e.降低对工人技术等级要求和减轻工人劳动强度。 1.3.2夹具的研究意义夹具的制造在机械加工工艺中有着很重要的意义，从其作用和地位两方面可以得知。机床夹具在机械加工中起着十分重要的作用，归纳起来，主要表现在一下几个方面。1. 缩短辅助时间，提高劳动生产率，降低加工成本。2. 保证加工精度稳定加工质量。3. 降低对工人的技术要求，减轻工人的劳动强度，保证安全生产。4. 扩大机床的工艺范围，实行一机多能。1.4本课题研究的重点及难点1.4.1研究重点本课题是对现有成套的夹具设计进行分析论证，以后能够解决这一类夹具的设计问题。分别用CAD和SOLIDWORKS画出本套夹具的平面图和三维图。1.4.2研究难点a所给零件的工艺分析，计算、编写各工件加工工艺； b各工件的定位分析（自由度）、夹具的定位误差计算；夹具夹紧力的分析与计算； c各夹具的三维零件设计、三维装配； d重点夹具三维仿真； e重点夹具工程图生成；1.4.3研究目的本课题通过介绍3种板类零件夹具的设计，以便研究出板类夹具设计的通用方法，从而解决这一类夹具的设计问题。1.4.4研究方案以上工件夹具经过设计计算，用三维软件solidworks来创建零件再配合为装配体，生成工程图。其二维装配图可用AutoCAD软件修改绘画出来即可。在广泛收集和研究有关资料的基础上，着手拟定夹具的结构方案，主要包括： a.根据工艺的定位原理，确定工件的定位方式，选择定位元件。 b.确定工件的夹紧方案和设计夹紧机构。 c.确定夹具的其它组成部分，如分度装置、对刀块或引导元件、微调机构等。 d.协调各元件、装置的布局，确定夹具体的总体结构和尺寸。在确定方案的过程中，会有各种方案供选择，但应从保证精度和降低成本的角度出发，选择一个与生产纲领相适应的最佳方案312 长条零件铣端面夹具设计2 长条零件铣端面夹具设计2.1设计任务2.1.1零件工艺分析长条零件图如图2-1所示。其中A图为三维图，B图为二维简图。长条形零件在机床运行过程中所受冲击不大，又考虑到几何形状不太复杂，所以用铸造的形式进行毛坯的制造。 A三维图 B二维简图图2.1 长条零件零件图 2.1.2零件加工工艺过程拟定工艺路线的出发点，应当是使两件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以专用夹具，并尽量使工序集中，或采用数控机床、加工中心等提高生产率。长条零件加工工艺过程如表2-1所示。表2.1 长条零件加工工艺过程工艺过程方案一：西安工业大学毕业设计（论文）工序内容设备1铸造2时效处理3粗铣前端面，留有加工余量单边0.5卧式铣床4精铣前端面，达到尺寸要求，并且达到粗糙度要求卧式铣床5粗铣后端面，留有加工余量单边0.5卧式铣床6精铣后端面，达到尺寸要求，并且达到粗糙度要求卧式铣床7入库工序方案二：工序内容设备1铸造2时效处理3粗铣后端面，留有加工余量单边0.5卧式铣床4精铣后端面，达到尺寸要求，并且达到粗糙度要求卧式铣床5粗铣前端面，留有加工余量单边0.5卧式铣床6精铣前端面，达到尺寸要求，并且达到粗糙度要求卧式铣床7入库方案一和方案二只是在加工前后端面时的顺序相反，考虑到方便零件的加工，故选择方案一。2.1.3本工序工序卡本工序工序卡如图1.2所示序号工序名称 内容设备1粗铣粗铣前端面，按照图纸要求进行加工，留有0.5的加工余量卧式铣床2精铣精铣前端面，按照图纸要求进行加工，达到加工尺寸公差要求，其中以底面为基准的垂直度和自身平面度达到行为公差要求。粗糙度等都达到要求。卧式铣床3粗铣粗铣后端面，按照图纸要求进行加工，留有0.5的加工余量卧式铣床4精铣精铣后端面，按照图纸要求进行加工，达到加工尺寸公差要求。粗糙度等都达到要求。卧式铣床图1.2工序卡2.1.4本工序加工要求加工中以底面和两侧面为基准，利用铣床进行加工，加工过程中首先粗铣，两侧留有0.5的加工余量，然后进行精铣，达到尺寸公差要求，并且行为公差中的平行度、平面度均应达到了图纸要求。粗糙度达到了精铣的要求。2.1.5本工序使用参数a设备：卧式铣床b刀具：铣床刀具c加工余量：粗铣为0.5d切削用量：1mme生产类型：机加工2.2定位设计2.2.1基准选择自由度分析如图2-1所示由零件可知，工件以底面和侧面进行定位；夹紧时，压缩空气推动气缸托盘，通过杠杆及柱塞将力传至压板上，从而将工件夹紧并保持夹紧力平衡。图2.1长条零件工艺规程设计基面选择是工艺规程设计的重要工作之一。基面选择的正确与合理是加工质质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中回问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批量报废，使生产无法正常运行。1）.粗基准的选择。对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对于若干个不加工的表面的工件，则应该与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。根据这个基准选择原则，选取侧面和上面限制自由度以达到完全定位。2）.精基准的选择。主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准和工序基准重合时，应该进行尺寸换算，在这以后还要专门计算，此处不再重复。制定工艺路线得出发点，应是使零件的的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证，在生产纲领已确定的情况下，可以考虑采用万能性机床配以组合夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量降低。在保证零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技术条件下，考虑到经济效果和降低生产成本，2.2.2定位元件设计夹具定位分析三维图如图2-2所示，本夹具中主要对工件的3个方向进行固定，上下方向上有下压板固定紧，上压板压紧，实现了夹具的上下的稳定性，在夹具的左右方向上有挡板进行挡住，可以完全控制好左右方向的的运动。实现了上下和左右后，那剩下的前后方向上，一面仅仅利用挡轴仅仅当紧，另一面留出用铣床进行端面加工.图2.2定位元件三维图夹具在机床上必须进行安装，才能保证工件与刀具的相对位置，在机床上进行夹紧安装所需的元件称为连接元件。对于铣床、刨床、钻床、镗床等机床，夹具都是安装在工作台上，为了确定夹具相对于机床的位置，一般用两个定位键定位，用一组螺栓夹紧。定位键有矩形和圆形两种，圆形定位键容易加工，但交易磨损，故使用不多。矩形定位键其上部分与夹具体底面上的槽配合，下部与机床工作台的T行槽配合。夹具在工作台上的夹紧是在夹具体上设计几个开口耳座，用T形槽螺栓和螺母进行夹紧。2.2.3定位误差分析（1）定位元件尺寸及公差的确定。夹具的主要定位元件为压板和挡板，该定位元件的尺寸与公差规定为与本零件在工作时与其相配定位元件的尺寸与公差相同。（2）工序基准与定位基准不重合。（3）铣端面时定位元件所引起的位置误差。2.3夹紧机构设计2.3.1所需夹紧力的计算切削力及夹紧力计算刀具：镶齿三面刃铣刀 d=80mm铣削扭矩M切向力切削功率Pm=2Mn10(kw)式中：C=558.6 x=1 y=0.8 d=80 k=0.9 f=0.13 n=1450所以当铣距中心轴线24mm和34mm面时有： =19.65(Nm) =491.35(N) Pm=2x19.65x1450x10=178.97(kw) 因为是对铣加工，故：M=19.65x2=39.3(Nm) F=491.35x2=982.7N Pm=178.97x2=357.94(kw)如上所述，本设计采用螺旋夹紧机构，即由螺杆、螺母、垫圈、压板等元件组成的夹紧机构。2.3.2设计夹紧机构，验算夹紧力根据夹紧状态下螺杆的受力情况和力矩平衡条件 FL= F= 式中 F夹紧力(N) F作用力(N) L作用力臂(mm) d螺杆直径 螺纹升角 螺纹处摩擦角. 螺杆端部与工件间的摩擦角. 螺杆端部与工件间的当量摩擦半径(mm)所以有F= =3075.73N显然 F=3075.73N982.7N=F故本夹具可安全工作。2.4其它元件设计2.4.1导向元件导向元件三维图如图2.4所示。图2.4导向元件2.4.2对刀元件对刀元件三维图如图2.5所示。 图2.52.4.3夹具体夹具体三维图如图2.6所示图2.62.4.5钻高度和排屑空间 钻套高度尺寸和排屑空间的确定对钻模的设计也很重要，转套高度H增大，则导向性能好，刀具刚度提高，加工精度高，但钻套与刀具的磨损加剧。排屑空间h增大，排屑方便，但导向性能差，孔的加工精度会降低。2.4.6夹具工作精度分析 本夹具中主要对工件的3个方向进行固定，上下方向上有下压板固定紧，上压板压紧，实现了夹具的上下的稳定性，在夹具的左右方向上有挡板进行挡住，可以完全控制好左右方向的的运动。实现了上下和左右后，那剩下的前后方向上，一面仅仅利用挡轴仅仅当紧，另一面留出用铣床进行端面加工. 工件以底面和侧面进行定位；夹紧时，压缩空气推动气缸托盘，通过杠杆及柱塞将力传至压板上从而将工件夹紧并保持夹紧力平衡证明该夹具能稳定可靠地保证工件的加工技术要求，且结构简单、操作方便，所以该夹具设计是可行的。2.5仿真 利用模型复现实际系统中发生的本质过程，并通过对系统模型的实验来研究存在的或设计中的系统，又称模拟。这里所指的模型包括物理的和数学的，静态的和动态的，连续的和离散的各种模型。所指的系统也很广泛,包括电气、机械、化工、水力、热力等系统,也包括社会、经济、生态、管理等系统。当所研究的系统造价昂贵、实验的危险性大或需要很长的时间才能了解系统参数变化所引起的后果时，仿真是一种特别有效的研究手段。仿真的重要工具是计算机。仿真与数值计算、求解方法的区别在于它首先是一种实验技术。仿真的过程包括建立仿真模型和进行仿真实验两个主要步骤。3 壳体零件铣端面夹具3.1设计任务3.1.1零件工艺分析壳体零件图如图3.1所示。其中A图为三维图，B图为二维简图。壳体零件在机床运行过程中所受冲击不大，又考虑到几何形状不太复杂，所以用铸造的形式进行毛坯的制造。A三维图 B二维简图图3.1壳体零件图3.1.2零件加工工艺过程壳体零件加工工艺过程如表3.1所示。表3.1 壳体零件加工工艺过程工序内容设备1脱模2粗铣前端面卧式铣床3精铣前端面卧式铣床 4粗铣前端面各个凸台 卧式铣床 5精铣前端面各个凸台卧式铣床6粗铣后端面卧式铣床西安工业大学毕业设计（论文）7精铣后端面卧式铣床8清洗9入库3.1.3本工序工序卡机械加工工序卡如图3.2序号工序名称 内容设备1粗铣粗铣前端面，按照图纸要求进行加工，留有0.5的加工余量卧式铣床2精铣精铣前端面，按照图纸要求进行加工，达到加工尺寸公差要求，其中以底面为基准的垂直度和自身平面度达到行为公差要求。粗糙度等都达到要求。卧式铣床3粗铣粗铣后端面，按照图纸要求进行加工，留有0.5的加工余量卧式铣床4精铣精铣后端面，按照图纸要求进行加工，达到加工尺寸公差要求，其中以底面为基准的垂直度和自身平面度达到行为公差要求。粗糙度等都达到要求。卧式铣床图3.2 机械加工工序卡3.1.4本工序加工要求加工中以底面和两侧面为基准，利用铣床进行加工，加工过程中首先粗铣，两侧留有0.5的加工余量，然后进行精铣，达到尺寸公差要求，并且行为公差中的平行度、平面度均应达到了图纸要求。粗糙度达到了精铣的要求。3.1.5本工序使用参数a设备：卧式铣床b刀具：铣床刀具c加工余量：粗铣为0.5d切削用量：1mme生产类型：机加工3.2定位设计3.2.1基准选择自由度分析三维图如图3.3所示。本夹具用于壳体零件端面，工件以地平面和两个销孔维基准。图3.3壳体零件3.2.2定位元件设计夹具定位分析三维图如图3.4所示。在夹具的五个支撑板和两个定位销上定位。用3个气缸同时驱动钩形两个压板实现夹紧。 图3.4定位元件三维图3.2.3定位误差分析（1）定位元件尺寸及公差的确定。夹具的主要定位元件为压板和挡板，该定位元件的尺寸与公差规定为与本零件在工作时与其相配定位元件的尺寸与公差相同。（2）工序基准与定位基准不重合。（3）铣端面时定位元件所引起的位置误差。3.3夹紧机构设计3.3.1所需夹紧力的计算切削力及夹紧力计算刀具：镶齿三面刃铣刀 d=80mm铣削扭矩M切向力切削功率Pm=2Mn10(kw)式中：C=558.6 x=1 y=0.8 d=80 k=0.9 f=0.13 n=1450所以当铣距中心轴线24mm和34mm面时有： =19.65(Nm) =491.35(N) Pm=2x19.65x1450x10=178.97(kw) 因为是对铣加工，故：M=19.65x2=39.3(Nm) F=491.35x2=982.7N Pm=178.97x2=357.94(kw)如上所述，本设计采用螺旋夹紧机构，即由螺杆、螺母、垫圈、压板等元件组成的夹紧机构。3.3.2设计夹紧机构，验算夹紧力根据夹紧状态下螺杆的受力情况和力矩平衡条件 FL= F= 式中 F夹紧力(N) F作用力(N) L作用力臂(mm) d螺杆直径 螺纹升角 螺纹处摩擦角. 螺杆端部与工件间的摩擦角. 螺杆端部与工件间的当量摩擦半径(mm)所以有F= =3075.73N显然 F=3075.73N982.7N=F故本夹具可安全工作。3.4其它元件设计3.4.1对刀元件铣削时加工，要用调整法获得零件的加工尺寸，为调整工件相对于刀具的位置，铣床夹具一般设置对刀装置。对刀件有对刀块和对刀塞尺，两者配合使用。对刀装置应设置在便于对刀的位置，一般在工件的切入一段。使用对刀块时，夹具总图上应标明塞尺的尺寸及对刀块工作表面与定位元件之间的位置。对刀元件三维图如图3.5所示 图3.5对刀元件3.4.2夹具三维图夹具三维图如图3.6所示 图3.6夹具体3.4.3夹具工作精度分析从本图中零件的样式来看，零件有几个可以固定的点，即底平面是平的，同时两侧有可以固定的耳脚，这样在上下方向上可以完好的固定了，同样左右方向上采用挡板式固定。前后方向上采用销轴固定，这样可以完成3个空间自由度的固定了。证明该夹具能稳定可靠地保证工件的加工技术要求，且结构简单、操作方便，所以该夹具设计是可行的。4.溜板油槽靠模铣夹具设计4 溜板油槽靠模铣夹具设计4.1设计任务4.1.1零件工艺分析溜板油槽零件图如图4-1所示。其中A图为三维图，B图为二维简图。A三维图 B二维简图 图4.14.1.2零件加工工艺过程溜板油槽零件加工工艺过程如表4-1所示。表4.1 溜板油槽零件加工工艺过程工序内容设备1脱模2粗铣端面立式铣床C6163精铣端面立式铣床C6164精铣油槽，以底面和侧面为定位基准立式铣床C6165精铣油槽，以底面和侧面为定位基准立式铣床C6166清洗7入库4.1.3本工序工序卡本工序加工的工序卡如表4.2所西安工业大学毕业设计（论文）表4.2机械加工工艺卡序号工序名称内容设备1粗铣粗铣前端面立式铣床C6162精铣精铣前端面立式铣床C6163粗铣粗铣油槽，按照磨轮做横向曲线运动，粗铣半径R3立式铣床C6164精铣精铣前端面，按照图纸要求进行加工，达到加工尺寸公差要求，按照磨轮做横向曲线运动，精铣半径R3，达到粗糙度要求立式铣床C616 4.1.4本工序加工要求加工中以底面和侧面为基准，利用铣床进行加工，加工过程中首先粗铣，按照磨轮做横向曲线运动，粗铣半径R3，然后进行精铣，达到尺寸公差要求，并且行为公差中的平面度均应达到了图纸要求。粗糙度达到了精铣的要求。4.1.5本工序使用参数（1）设备：立式铣床C616（2）刀具：铣床刀具（3）加工余量：粗铣为0.1（4）切削用量：R3（5）生产类型：机加工4.2定位设计4.2.1基准选择自由度分析如图4.2所示. 图4.2溜板油槽零件本夹具也是对工件的由度（上下左右和前后）的固定，左右主要由调节螺栓紧紧固定，螺栓旋转后，进行把工件的压紧和放松，这样在左右两个方向上给予紧紧固定，其中螺栓压紧钢板是通过一块板与板之间的面接触压紧，同样的道理，在前后方向上，其中一边具有固定的一个平板，把钢板的一边与之接触后，另一边也是通过螺栓的调节进行压紧，这样在前后和左右方向上钢板被固定紧了。主要是铣上端面，这样就要求下面的固定要有可调节性，主要通过8个螺栓顶尖进行调平，这样就可以满足铣端面的要求了。4.2.2定位元件设计定位元件分析三维图如图4.3所示。 图4.3定位元件三维图 工件以底面和侧面在滑座和两档销上定位；操作手把可以将工件夹紧。4.2.3定位误差分析（1）定位元件尺寸及公差的确定。夹具的主要定位元件为压板和挡板，该定位元件的尺寸与公差规定为与本零件在工作时与其相配定位元件的尺寸与公差相同。（2）零件图样规定:既最大侧隙能满足零件的精度要求。（3）铣端面是定位元件所引起的位置误差。4.3夹紧机构设计4.3.1所需夹紧力的计算切削力及夹紧力计算刀具：镶齿三面刃铣刀 d=80mm铣削扭矩M切向力切削功率Pm=2Mn10(kw)式中：C=558.6 x=1 y=0.8 d=80 k=0.9 f=0.13 n=1450所以当铣距中心轴线24mm和34mm面时有： =19.65(Nm) =491.35(N) Pm=2x19.65x1450x10=178.97(kw) 因为是对铣加工，故：M=19.65x2=39.3(Nm) F=491.35x2=982.7N Pm=178.97x2=357.94(kw)如上所述，本设计采用螺旋夹紧机构，即由螺杆、螺母、垫圈、压板等元件组成的夹紧机构。4.3.2设计夹紧机构，验算夹紧力根据夹紧状态下螺杆的受力情况和力矩平衡条件 FL= F= 式中 F夹紧力(N) F作用力(N) L作用力臂(mm) d螺杆直径 螺纹升角 螺纹处摩擦角. 螺杆端部与工件间的摩擦角. 螺杆端部与工件间的当量摩擦半径(mm)所以有F= =3075.73N显然 F=3075.73N982.7N=F故本夹具可安全工作。4.4其它元件设计4.4.1手把手把三维图如图4.4所示。图4.4手把4.4.2夹具工作精度分析本夹具无非也是对工件的3个自由度（上下左右和前后）的固定，因设计中使用铣床进行油槽的加工，首先把工件平方在夹具板上，在前后方向上利用销轴进行紧紧固定，在左右方向上利用螺栓紧紧压紧。在上下方向上同样也使用螺栓进行紧紧压紧，在工件的两侧留出加工油槽的位置，这样既可满足要求了。 证明该夹具能稳定可靠地保证工件的加工技术要求，且结构简单、操作方便，所以该夹具设计是可行5结论从国内外机床发展的现状来看，现代机床夹具的发展方向主要表现为标准化、精密化、高效化和柔性化等四个方面。而近几年来对机床夹具又提出了如下要求：能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本；能装夹一组具有相似性特征的工件；能适用于精密加工的高精度机床夹具；能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具；采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率；提高机床夹具的标准化程度。其中能装夹一组具有相似特征的工件的夹具设计问题已经变的越来越重要，本课题正是要通过介绍板类工件夹具的设计来解决具有这一类相似特征工件的夹具设计问题从本课题介绍的三类板类工件夹具的设计中我们很容易总结出这一类夹具该如何设计。现总结出设计步骤如下：1设计准备工作研究原始资料，明确设计要求和生产条件（1）生产纲领（生产类型）了解生产批量和对夹具的需用情况；（2）零件图及工序图了解工件情况、工序要求和加工状态； （3）零件的工艺规程了解所用机床、刀具等的情况；（4）夹具制造能力了解夹具制造车间的生产条件和技术现状（5）典型夹具结构及标准同类型产品的夹具结构、有关夹具标准。2确定夹具的结构方案（总体方案） 主要包括：（1）确定工件的定位方案，设计定位装置。根据六点定位原理，确定工件的定位方式，选择和设计定位元件，计算定位误差。（2）确定工件的夹紧方案，设计夹紧装置。确定夹紧力、夹紧机构及动力装置。（3）确定对刀或导向方案，设计对刀或导向装置。对刀块或钻套、镗套等的设计。（4）确定其它元件或装置的结构形式。定位键、分度装置、连接元件等。（5）协调各装置、元件的布局，确定夹具在机床上的安装方式以及夹具体的结构型式。3绘制夹具装配图按照国家制图标准绘制，应清楚表达出夹具的结构及各装置、元件之间的位置关系。主视图应取操作者实际工作时的位置。具体方法和步骤如下：（1）在装配图上，工件看作透明体，用双点划线将工件的外形轮廓、定位基面、夹紧表面及加工表面绘制在各个视图的合适位置上。（2）依次绘出定位元件或装置、夹紧元件或装置、对刀或导向元件、其它元件、夹具体及连接元件。（3）标注必要的尺寸、公差和技术要求。（4）编制夹具明细表及标题栏。4绘制夹具零件图。画出夹具中非标零件图，并按夹具装配图的要求确定零件的尺寸、公差及技术要求。尺寸及公差、形位公差、表面粗糙度等标注要完整、正确。致谢感谢导师万宏强教授的关心、指导和教诲。万宏强教授追求真理、献身科学、严以律己、宽已待人的崇高品质对学生将是永远的鞭策。作者在攻读学士学位期间的工作自始至终都是在万宏强教授全面、具体的指导下进行的。万宏强老师渊博的学识、敏锐的思维、民主而严谨的作风，使学生收益匪浅，终生难忘。感谢万宏强教授在课题研究中所给予的帮助。感谢我的学友和朋友们对我的关心和帮助。本论文工作得到国家自然科学基金（编号）的资助。参考文献参考文献【1】李青.机床夹具的设计.机械工程与自动化.2004，06:99103【2】wind sun.机床夹具分类. 【3】李双跃，殷国富，刘兴伟.基于特征工艺设计的夹具设计系统研究.机械.2000,27（06）1618【4】Yiming Rong，Yaoxiang Zhu.Computer-Aided Fixture Design.New York：Marcel Dekker Inc，1999【5】冯文涛.鼓式制动器效能因数计算模型的研究.农业与技术.2005，25（2）：189190【6】王金刚, 孟杰, 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2004中文版使用教程.江苏.中国矿业大学出版社.毕业设计（论文）只是产权声明毕业设计（论文）知识产权声明本人完全了解西安工业大学有关保护知识产权的规定，即：本科学生在校攻读学士学位期间毕业设计（论文）工作的知识产权属于西安工业大学。本人保证毕业离校后，使用毕业设计（论文）工作成果或用毕业设计（论文）工作成果发表论文时署名单位仍然为西安工业大学。学校有权保留送交的毕业设计（论文）的原文或复印件，允许毕业设计（论文）被查阅和借阅；学校可以公布毕业设计（论文）的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存毕业设计（论文）。（保密的毕业设计（论文）在解密后应遵守此规定）毕业设计（论文）作者签名：指导教师签名：日期毕业设计（论文）独创性声明毕业设计（论文）独创性声明秉承学校严谨的学风与优良的科学道德，本人声明所呈交的毕业设计（论文）是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，毕业设计（论文）中不包含其他人已经发表或撰写过的成果，不包含他人已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了致谢。毕业设计（论文）与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。毕业设计（论文）作者签名：指导教师签名：日期：