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夹具设计毕业论文资料
山东华宇工学院
毕业论文
支承套夹具设计以及工艺分析
系别机械系
专业机械制造及其自动化
班级机械制造及其自动化一班
姓名陈昊
学号20132030116
2013-2015学年第1学期
开题报告
开题报告
本次毕业设计的题目是：
铣床升降台支承套夹具设计以及工艺分析
我学的专业是机械制造及其自动化，一说到这个专业，我想大家联想到的肯定是加工，而在加工零件时，对于任何一位了解该过程的人都会知道，加工肯定有夹具夹住毛坯，只有这样零件才能很好的被加工出来。
所以，对于夹具我们也是时时刻刻被老师灌输这个词语，此次毕业设计，我自选了夹具设计这个课题，我想它足以检验我两年来所学的知识，因为夹具的设计，肯定设计到工序、工步、工艺的分析等等内容，这刚好把我们所学的东西全部联系到了一起。
我想通过这次毕业设计，会使得我灵活运用所学的能力得到很好的提升，同时也大大增加了我思考问题是的逻辑思维能力，我会珍惜这个机会，尽自己最大努力做好这个课题！
一、绪论…………………………………………………….IV
三、工艺规程设计………………………………….…….…..16
3.1分析图样并选择加工内容………………………….…….……16
3.2选择加工中心……………………………………….…….……16
3.3工艺设计………………………………………….………..17
五、小结……………………………………………………..30
1.绪论
1.1机械制造业在国民经济中的地位、作用和发展概况
机械制造业是国民经济的基础产业，它为国民经济各部门的发展提供所需的机器、仪器、工具等机械设备。
据统计，美国68%的社会财富来源于产业，日本国民总产值的49%是由制造业提供的，中国的制造业在工业总产值中也占有40%的比例。
可以说，没有发达的制造业就不可能有国家的真正繁荣和富强，机械制造业的发展规模和水平是反映国民经济实力和科学技术水平的重要标志之一。
经过见过依赖50多年的发展，我国的机械制造业已有了相当的实力，逐步形成了一个国内外两方面的技术资源，有计划地推进企业的技术改造，引导企业走依靠科技进步的道路，使制造技术、产品质量和水平及经济效益发生课显著变化，为繁荣国内市场、扩大出口创汇、推动国民经济的发展作出了很大贡献。
我国的机械制造业虽已取得了很大成绩，但与工业发达国家相比，无论在生产能力、技术水平、管理水平和劳动生产率等发面都还有很大的差距。
这些问题的主要原因，在于机械制造水平的落后。
因此，大力发展制造技术，已成为机械工业的当务之急。
随着科学技术的发展，油气是计算机技术的发展，促使常规机械制造技术与精密检测技术、数控技术等相互结合。
进机械产品的节后越来越合理。
其性能、精度和效率日趋提高，更新换代频繁，生产类型由大批量生产向多品种小批量生产变化。
这对机械制造技术提出了更高的要求，使机械制造技术不断向着高柔性化与高自动化、高精度高效率的趋势发展。
（1）机械制造向高柔性与高自动化方向发展计算机技术在机床中的应用，使计算机数字控制（CNC）机床、加工中心（MC）、柔性制造系统（FMS）及计算机集成制造系统（CIMS）等自动化制造设备的应用比例迅速增加，使得机械制造过程逐步柔性化，适应了市场类型由大批量生产向多品种小批量生产及产品更新换代快的方向转变，缩短了生产周期。
（2）机械制造想高精度方向发展精密与超精密加工技术是一个国家制造技术水平的重要标志之一。
目前，人们正在积极从事超精密加工和超微细加工的研究，其绝对可达0.005～0.01um。
另外，不少工业国家已开始向纳米级（1nm=0.001um）加工精度发展，课望在不远的饿将来，机械制造业将能实现分子级或原子级的加工精度。
（3）机械制造想高速高效率方向发展由于机床结构设计与制造水平的提高各新型刀具材料的应用，使切削加工速度提高至每分钟数百米甚至每分钟一千多米，从而促使切削效率显著提高。
1.2数控加工技术在机械制造技业中的地位、作用和发展状况
现代机械制造要求产品品种多样化，更新换代加速，从而使多品种小批量生产的比重明显增加。
在传统的机械制造中，但见小批量生产一般都采用通用机床加工，当产品改变时，机床与工艺装备均需作相应的变换和调整，而且通用机床的自动化程度不高，基本上有人工操作，难以提高生产效率和保证产品质量。
特别是一些区县、曲面轮廓组成的复杂零件，只能借助靠模和仿形机床加工，加工精度和生产效率都受到很大的限制。
为了解决多品种、小批量及复杂零件机械加工的自动化，数控加工技术应运而生。
由于数控技术综合应用了计算机、自动控制、精密检测等方面的技术成果，具有高柔性、高精度与高度自动化的特点，因此采用数控加工手段，解决了机械制造中常规监管技术难以解决甚至无法解决的单件小批量，特别是复杂型面零件加工的自动化问题。
应用数控加工技术是机械制造业的一次技术革命，使机械制造业的发展进图了一个新的阶段，提高了机械制造业的真正水平，为社会提供了高质量、多品种及高可靠性的机械产品。
我国的数控技术发展过程可分为四个阶段：
第一阶段是1958-1965年，开始研究数控铣床（电子管控制、步进电机和液力放大器拖动的开环系统），处于试制、使用阶段。
第二阶段是从1965年开始，研制晶体管数控系统，知道20实际60年代末和70年代初。
这一阶段的特点是，虽然数控机床的数量和配置不多，但在少数复杂零件加工中，已开始从试验阶段进入生产试用阶段。
第三阶段为1972-1979年，是上课就是的生产和使用阶段，例如，研制成功集成电路数控系统；数控技术在车、铣、钻、镗、磨、齿轮加工、电加工领域开始研究或应用；数控加工中心机床压制成功；数控线切割机床业取得了较大的发展等。
1980年以后为第四阶段，是翁定发展阶段。
通过研究和引进国外的现金技术，我国的数控技术水平发展很快，已自行研制开发了三轴、四轴和五轴联动的数控系统，研制了具有工艺处理能力的加工中心等，数控机床的品种已超过500种，其中金属切削机床品种的时刻化率已达20%以上。
2.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。
2.1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。
2.2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：
2.2.1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
2.2.2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。
2.2.3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
2.2.4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
2.2.5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。
2.3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：
2..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。
2.3.2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。
2.3.3靠模装置——它是作为用来加工型面的一种特殊装置。
2.3.4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。
2.3.5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。
2.3.6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。
2.3.7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。
2.3.8靠模装置——它是作为用来加工型面的一种特殊装置。
2.3.9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。
2.4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。
2.4.1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
2.5设计工艺
2.5.1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
2.5.2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。
3.工艺规程设计
如图所示为升降台铣床的支承套，在两个互相垂直的方向上有多个孔要加工，若在普通机床上加工，则需多次安装才能完成，且效率低，在加工中心上加工，只需一次安装即可完成，现将其工艺介绍如下：
支承套简图
3.1分析图样并选择加工内容
支承套的材料为45钢，毛坯选棒料。
支承套φ35H7孔对φ100f9外圆、φ60mm孔底平面对φ35H7孔、2×φ15H7孔对端面C及端面C对内φ100f9外圆均有位置精度要求。
为便于在加工中心上定位和夹紧，将φ100f9外圆、80
mm尺寸两端面、78
mm尺寸上平面均安排在前面工序中由普通机床完成。
其余加工表面（2×φ15H7孔、φ35H7孔、φ60mm孔、2×φ11mm孔、2×φ17mm孔、2×M8－6H螺孔）确定在加工中心上一次安装完成。
3.2选择加工中心
因加工表面位于支承套互相垂直的两个表面（左侧面及上平面）上，需要两工位加工才能完成，故选择卧式加工中心。
加工工步有钻孔、扩孔、镗孔、锪孔、铰孔及攻螺纹等，所需刀具不超过20把。
国产XH754型卧式加工中心可满足上述要求。
该机床工作台尺寸为400mm×400mm，x轴行程为500mm，z轴行程为400mm，y轴行程为400mm，主轴中心线至工作台距离为100~500mm，主轴端面至工作台中心线距离为150~550mm，主轴锥孔为ISO40，定位精度和重复定位精度分别为0.02mm和0.01mm，工作台分度精度和重复分度精度分别为7″和4″。
3.3工艺设计
1）选择加工方法所有孔都是在实体上加工，为防钻编，均先用中心钻钻引正孔，然法再钻孔。
为保证φ35H7及2×φ15H7孔的精度，根据其尺寸，选择铰削作其最终加工方法。
对φ60mm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：
φ35H7孔：
钻中心孔一钻孔一粗镗一半精镗一铰孔；
φ15H7孔：
钻中心孔一钻孔一扩孔一铰孔；
φ60mm孔：
粗铣一精铣；
φ11mm孔：
钻中心孔一钻孔；
φ17mm孔：
锪孔（在φ11mm底孔上）；
M6一6H螺孔：
钻中心孔一钻底孔一孔端倒角一攻螺纹。
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°）：
钻φ35H7、2×φ11mm中心孔——钻φ35H7孔——钻2×φ11mm孔——锪2×φ17mm孔一粗镗φ35H7孔——粗铣、精铣φ60mm×12孔——半精镗φ35H7孔——钻2×M6一6H螺纹中心孔一钻2×M6一6H螺纹底孔——2×M6一6H螺纹孔端倒角——攻2×M6一6H螺纹——铰φ35H7孔；第二工位（B90°）：
钻2×φ15H7中心孔——钻2×φ15H7孔——扩2×φ15H7孔——铰2×15H7孔。
详见表6一13数控加工工序卡片。
支承套装夹示意图
1—定位元件2—夹紧机构3—工件4—夹具体
3）确定装夹方案和选择夹具φ35H7孔、φ60mm孔、2×φ11mm孔及2×φ17mm孔的设计基准均为φ100f9外圆中心线，遵循基准重合原则，选择φ100f9外圆中心线为主要定位基准。
因φ100f9外圆不是整圆，故用V形块作定位元件。
在支承套长度方向，若选右端面定位，则难以保证φ17mm孔深尺寸11
mm（因工序尺寸80mm——11mm无公差），故选择左端面定位。
所用夹具为专用夹具，工件的装夹简图如图所示。
在装夹时应使工件上平面在夹具中保持垂直，以消除转动自由度。
4）选择刀具各工步刀具直径根据加工余量和孔径确定，详见表1数控加工刀具卡片。
刀具长度与工件在机床工作台上的装夹位置有关，在装夹位置确定之后，再计算刀具长度。
表1数控加工刀具卡片
产品名称或代号
零件名称
盖板
零件图号
程序编号
工
步
号
刀具号
刀具名称
刀柄型号
刀具
补偿值
mm
备注
直径
mm
长度
mm
1
T01
中心钻φ3mm
JT40—Z6—45
φ3
280
2
T13
锥柄麻花钻φ31mm
JT40—M3—75
φ31
330
3
T02
锥柄麻花钻φ11mm
JT40—M1—35
φ11
330
4
T03
锥柄埋头钻φ17mm×11mm
JT40—M2—50
φ17
300
5
T04
粗镗刀φ34mm
JT40—TQC30—165
φ34
320
6
T05
硬质合金立铣刀φ32mm
JT40—MW4—85
φ32T
300
7
T05
8
T06
镗刀φ34.85mm
JT40—TZC30—165
φ34.5
320
9
T01
10
T07
直柄麻花钻φ5mm
JT40—Z6—45
φ5
300
11
T02
12
T08
机用丝锥M6mm
JT40—G1JT3
M6
280
13
T09
套式铰刀φ35AH7
JT40—K19—140
φ35AH7
330
14
T01
15
T10
锥柄麻花钻φ14mm
JT40—M1—30
φ14
320
16
T11
扩孔钻φ14.85mm
JT40—M2—50
φ14.85
320
17
T12
铰刀φ15AH7
JT40—M2—50
φ15AH7
320
编制
审核
批准
共1页
第1页
表2数控加工工序卡片
单位名称
数控加工工艺卡片
产品名称或代号
零件名称
材料
零件图号
支承套
45钢
工序号
程序编号
夹具名称
夹具编号
使用设备
车间
专用夹具
XH754
工
步
号
工步内容
加工面
刀具号
刀具规格
mm
主轴转速
r·mm
进给速度
mm·min
背吃刀量
mm
备注
B0°
1
钻φ35H孔、2×φ17mm×11mm孔中心孔
T01
中心钻φ3
1200
40
2
钻φ35H孔至φ31mm
T13
锥柄麻花钻φ31
150
30
3
钻φ11mm孔
T02
锥柄麻花钻φ11
500
70
4
锪2×φ17mm
T03
锥柄埋头钻φ17
150
15
5
粗镗φ35H7孔至φ34mm
T04
粗镗刀φ34
400
30
6
粗铣φ60×12mm至φ59mm×11.5mm
T05
合金立铣刀φ32T
500
70
7
精铣φ60×12mm
T05
合金立铣刀φ32T
600
45
8
半精镗φ35H7孔至φ34.85mm
T06
镗刀φ34.85
450
35
9
钻2×M6—6H螺纹中心孔
T01
1200
40
10
钻2×M6—6H底孔至φ5mm
T07
直柄麻花钻φ5
650
35
11
2×M6—6H孔端倒角
T02
500
20
12
攻2×M6—6H螺纹
T08
机用丝锥、中锥M6
100
100
13
铰φ35H7孔
T09
套式铰刀φ35AH7
100
50
B90°
14
钻2×φ15H7至中心孔
T01
1200
40
15
升级会员 