《铣槽夹具的设计》word版

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技术学院毕业设计题目铣槽夹具的设计系别机电工程系专业机电一体化技术班级机电0##学号09指导教师日期21/27

1设计任务书设计题目：铣槽夹具的设计设计要求：1．要求设计铣槽工序用的铣床夹具。2.根据工艺规程,在铣槽之前其它各表面均已加工好3.其加工要求是：槽宽18H11mm,槽深10mm,槽的中心平面与Ф27H7孔轴线的垂直度公差为0.08mm,槽侧面与E面的距离13±0.2mm,槽底面与B面平行。21/27

2设计进度要求：第一周：确定设计题目第二周:收集资料第三周:主要设计计算第四周：结构设计第五周：夹具的整体设计第六周：撰写论文第七周：校核、修改、提交论文第八周：论文答辩指导教师〔签名〕：摘　　要21/27

3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。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,经济适用才有推广的价值。本设计是结合目前实际生产中,通用夹具不能满足生产要求,而专门设计的一种铣床夹具,主要包括夹具的定位方案,夹紧方案、对刀方案,夹具体与定位键的设计及加工精度等方面的分析。该夹具具有良好的加工精度,针对性强,主要用于拔叉铣槽工序的加工。本夹具具有夹紧力装置,具备现代机床夹具所要求的高效化和精密化的特点,可以有效的减少工件加工的基本时间和辅助时间,大大提高了劳动生产力,有效地减轻了工人的劳动强度。关键词：机床夹具,定位,夹紧目录摘　　要III前言V1机床夹具概论11.1机床夹具的现状及发展方向11.2机床夹具的概念及特点21.3机床夹具的组成及分类321/27

42机床夹具的定位分析6工件的定位62.2工件的组合定位8定位误差分析103铣床夹具设计13定位方案14夹紧方案183.3夹具总图上的尺寸、公差和技术要求183.4夹具体与定位键193.5夹具精度分析19致谢22参考文献23前言该设计是为了批量加工车床专用拨叉而专门设计的,是我们完成所学全部专业课程之后,检验我们学生综合能力的重要途径。毕业设计的主要目的是培养我们综合运用所学的基础理论课,技术基础课和专业课的知识和技能来分析,解决一般工程技术问题,使我们建立正确的设计思想,概念。掌握工程设计的一般程序,规则和方法,为以后的工作打下基础。通过这次设计能进一步巩固和理解自己所学的基础知识,基本理论和基本技能,提高自己的设计、计算、制图以及计算机绘图的能力,把书面知识与实际的操作相结合,设计过程中,同时提高和了解如何编写技术文件,正确使用技术资料手册,相关的工具书,更是培养我们严肃认真,一丝不苟和实事求是的工作作风,从一名学生向一名工程技术人员的过渡。就这个人而言,希望能通过这次设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练,从中锻炼,培养。我们选择设计的机床夹具,主要因为机床夹具形状较复杂,能够把以前所学的知识更深一步的分析和学习。在以前的实习中只是简单了解了一些关于机床夹具的知识,所以本次设计是对我们的一次挑战。由于设计能力有限,实践经验不足,设计中错误难免,敬请批评、指正。21/27

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61机床夹具概论机床夹具的现状及发展方向夹具最早出现在18世纪后期。随着科学技术的不断进步,夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。有关统计表明,目前的中、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3～4年就要更新50～80％左右专用夹具,而夹具的实际磨损量仅为10～20％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：1〕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；2〕能装夹一组具有相似性特征的工件；3〕能适用于精密加工的高精度机床夹具；4〕能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具；5〕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；6〕提高机床夹具的标准化程度。所以,老式的夹具已经不能满足生产需要了,更经济化、高效化的夹具也就慢慢的发展起来。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。〔1〕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/T2148～T2259－91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。〔2〕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5μm。〔3〕高效化21/27

7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。〔4〕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。综上所述,夹具在机械加工生产过程中起着重大的作用,夹具的发展是为了满足当代机械加工工艺的需要,可以说是社会的发展、生产的需要带动着夹具的发展,其发展过程是必然的。1.2机床夹具的概念及特点1.2.1机床夹具的概念机床夹具是在机械制造过程中,用来固定加工对象,使之占有正确的位置,以接受加工或检测并保证加工要求的机床附加装置,简称为夹具。在我们实际生产中夹具的作用是将工件定位,以使加工工件获得相对于机床和刀具的正确位置,并把工件可靠地夹紧,以便于对零件的加工。机床夹具的主要功能:在机床上加工工件的时候,必须用夹具装好夹牢所要加工工件。将工件装好,就是在机床上确定工件相对于刀具的正确位置,这一过程称为定位。将工件夹紧,就是对工件施加作用力,使之在已经定好的位置上将工件可靠地夹紧,这一过程称为夹紧。从定位到夹紧的全过程,称为装夹。机床夹具的主要功能就是完成工件的装夹工作。工件装夹情况的好坏,将直接影响工件的加工精度,甚至浪费人力、物力,不仅降低了劳动强度,而且还会大大降低生产效率。1.工件的装夹方法有找正装夹法和夹具装夹法两种。21/27

8找正装夹方法是以工件的有关表面或专门划出的线痕作为找正依据,用划针或指示表进行找正,将工件正确定位,然后将工件夹紧,进行加工。这种方法安装方法简单,不需专门设备,但精度不高,生产率低,因此多用于单件、小批量生产。2.夹具装夹方法是靠夹具将工件定位、夹紧,以保证工件相对于刀具、机床的正确位置具有以下特点：1〕工件在夹具中的正确定位,是通过工件上的定位基准面与夹具上的定位元件相接触而实现的。因此,不再需要找正便可将工件夹紧。2〕由于夹具预先在机床上已调整好位置〔也有在加工过程中再进行找正的〕,因此,工件通过夹具对于机床也就占有了正确的位置。3〕通过夹具上的对刀装置,保证了工件加工表面相对于刀具的正确位置。4〕装夹基本上不受工人技术水平的影响,能比较容易和稳定地保证加工精度。5〕装夹迅速、方便,能减轻劳动强度,显著地减少辅助时间,提高劳动生产率。6〕能扩大机床的工艺范围。如镗削机体上的阶梯孔,若没有卧式镗床和专用设备,可设计一夹具在车床上加工。3.机床夹具的制造特点〔1〕单件生产、精度高由于夹具主要是为某一道工序设计的,所以一般都为单件生产。为满足工件加工的精度要求,夹具应具有很高的装配精度,组成夹具的各零部件,尤其是定位元件、引导元件、对刀元件等,其制造精度远高与工件相应的工序精度要求。〔2〕常用组合加工的方法组合加工在夹具制造中应用很广,如销与孔的配作,螺钉通过孔和螺纹孔一起加工,以及装配后按总图要求进行组合加工等。由于夹具装配精度高,若一味依靠夹具组成零件的加工精度来保证,不但会使夹具制造成本很高,有时候甚至无法达到。所以夹具虽然在生产中起着广泛的作用,但其本身也是一种机械加工产品,所以,它的加工精度要更高一些。所以,设计合理的夹具结构,可以提高生产率、降低夹具制造成本。1.3机床夹具的组成及分类虽然机床夹具的种类繁多,但它们的工作原理基本上是相同的。将各类夹具中,作用相同的结构或元件加以概括,可得出夹具一般所共有的以下几个组成部分,这些组成部分既相互独立又相互联系。1．定位支承元件21/27

9定位支承元件的作用是确定工件在夹具中的正确位置并支承工件,是夹具的主要功能元件之一。定位支承元件的定位精度直接影响工件加工的精度。2．夹紧装置夹紧元件的作用是将工件压紧夹牢,并保证在加工过程中工件的正确位置不变。3．连接定向元件这种元件用于将夹具与机床连接并确定夹具对机床主轴、工作台或导轨的相互位置。4．对刀元件或导向元件这些元件的作用是保证工件加工表面与刀具之间的正确位置。用于确定刀具在加工前正确位置的元件称为对刀元件,用于确定刀具位置并引导刀具进行加工的元件称为导向元件。5．其它装置或元件根据加工需要,有些夹具上还设有分度装置、靠模装置、上下料装置、工件顶出机构、电动扳手和平衡块等,以及标准化了的其它联接元件。6．夹具体夹具体是夹具的基体骨架,用来配置、安装各夹具元件使之组成一整体。常用的夹具体为铸件结构、锻造结构、焊接结构和装配结构,形状有回转体形和底座形等形状。上述各组成部分中,定位元件、夹紧装置、夹具体是夹具的基本组成部分。机床夹具的种类很多,形状千差万别。为了设计、制造和管理的方便,往往按某一属性进行分类。1、按夹具的通用特性分类目前中国常用夹具有通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合夹具和自动线夹具等五大类。〔1〕通用夹具是指结构、尺寸已规格化,且具有一定通用性的夹具。其优点是适应性强、不需要调整或稍加调整即可装夹一定形状和尺寸范围内的各种工件。这类夹具已商品化。如三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘、台虎钳、万能分度头等。采用这类夹具可缩短生产准备周期,减少夹具品种,从而减低生产成本。其缺点是夹具的加工精度不高,生产力较低且较难装夹形状复杂的工件,故适用于单件小批量生产中。〔2〕专用夹具是针对某一工件的某一道工序的加工要求而专门设计和制造的夹具。特点是针对性强。适用与产品相对稳定、批量较大的生产中,可获得较高的生产率和加工精度。21/27

10〔3〕可调夹具夹具的某些元件可调整或可更换,已适应多种工件的夹具,称为可调夹具。它还分为通用可调夹具和成组夹具两类。〔4〕组合夹具是由可循环使用的标准夹具零部件〔或专用零部件〕组装成易于连接和拆卸的夹具。根据被加工零件的工艺要求可以很快地组装成专用夹具,夹具使用完毕,可以方便地拆开。夹具主要应用在单件,中、小批多品种生产和数控加工中,是一种较经济的夹具。〔5〕自动线夹具一般分为两种,一种为固定式夹具,它与专用夹具相似；另一种为随行夹具,使用中夹具随工件一起运动,并将工件沿着自动线从一个工位移至下一个工位进行加工。2、按夹具使用的机床分类这是专用夹具所用的分类方法。可分为车床、铣床、钻床、镗床、平面磨床、齿轮加工夹具、拉床等夹具。3．按夹具动力源来分类按夹具夹紧动力源可将夹具分为手动夹具和机动夹具两大类。为减轻劳动强度和确保安全生产,手动夹具应有扩力机构与自锁性能。常用的机动夹具有气动夹具、液压夹具、气液夹具、电动夹具、电磁夹具、真空夹具和离心力夹具等。2机床夹具的定位分析1．自由度的概念由刚体运动学可知,一个自由刚体,在空间有且仅有六个自由度。它在空间的位置是任意的,即它既能沿Ox、Oy、Oz三个坐标轴移动,称为移动自由度,又能绕Ox、Oy、Oz三个坐标轴转动,称为转动自由度。2．定位基准的基本概念在研究和分析工件定位问题时,定位基准的选择是一个关键问题。定位基准就是在加工中用作定位的基准。一般说来,工件的定位基准一旦被选定,则工件的定位方案也基本上被确定。定位方案是否合理,直接关系到工件的加工精度能否保证。21/27

11工件定位时,作为定位基准的点和线,往往由某些具体表面体现出来,这种表面称为定位基面。例如用两顶尖装夹车轴时,轴的两中心孔就是定位基面。但它体现的定位基准则是轴的轴线。根据定位基准所限制的自由度数,可将其分为：〔1〕主要定位基准面：平面设置三个支承点,限制工件的三个自由度,这样的平面称为主要定位基面。一般应选择较大的表面作为主要定位基面。〔2〕导向定位基准面：平面设置两个支承点,限制了工件的两个自由度,这样的平面或圆柱面称为主要定位基面。该基准面应选取工件上窄长的表面,而且两支承点间的距离应尽量远些,以保证其限制精度。〔3〕双导向定位基准面：限制工件四个自由度的圆柱面,称为双导向定位基准面。〔4〕双支承定位基准面：限制工件两个移动自由度的圆柱面,称为双支承定位基准面。〔5〕止推定位基准面：限制工件一个移动自由度的表面,称为止推定位基准面。平面上只设置了一个支承点,它只限制了工件沿y轴方向的移动。在加工过程中,工件有时要承受切削力和冲击力等,可以选取工件上窄小且与切削力方向相对的表面作为止推定位基准面。〔6〕防转定位基准面：限制工件一个转动自由度的表面,称为防转定位基准面。如轴的通槽侧面设置一个防转销,它限制了工件沿y轴的转动,减小了工件的角度定位误差。防转支承点距离工件安装后的回转轴线应尽量远些。工件在夹具中要想获得正确定位,首先应正确选择定位基准,其次是选择合适的定位元件。工件定位时,工件定位基准和夹具的定位元件接触形成定位副,以实现工件的六点定位。1．对定位元件的基本要求〔1〕限位基面应有足够的精度。定位元件具有足够的精度,才能保证工件的定位精度。〔2〕限位基面应有较好的耐磨性。由于定位元件的工作表面经常与工件接触和磨擦,容易磨损,为此要求定位元件限位表面的耐磨性要好,以保持夹具的使用寿命和定位精度。〔3〕支承元件应有足够的强度和刚度。定位元件在加工过程中,受工件重力、夹紧力和切削力的作用,因此要求定位元件应有足够的刚度和强度,避免使用中变形和损坏。〔4〕定位元件应有较好的工艺性。定位元件应力求结构简单、合理,便于制造、装配和更换。〔5〕定位元件应便于清除切屑。定位元件的结构和工作表面形状应有利于清除切屑,以防切屑嵌入夹具内影响加工和定位精度。2．常用定位元件所能限制的自由度21/27

12定位元件可按工件典型定位基准面分为以下几类：〔1〕用于平面定位的定位元件包括固定支承〔钉支承和板支承〕,自位支承,可调支承和辅助支承。〔2〕用于外圆柱面定位的定位元件包括V形架,定位套和半圆定位座等。〔3〕用于孔定位的定位元件包括定位销〔圆柱定位销和圆锥定位销〕,圆柱心轴和小锥度心轴。3．常用定位元件的选用定位元件选用时,应按工件定位基准面和定位元件的结构特点进行选择。〔1〕工件以平面定位1〕以面积较小的已经加工的基准平面定位时,选用平头支承钉,以基准面粗糙不平或毛坯面定位时,选用圆头支承钉,侧面定位时,可选用网状支承钉。2〕以面积较大、平面度精度较高的基准平面定位时,选用支承板定位元件,用于侧面定位时,可选用不带斜槽的支承板,通常尽可能选用带斜槽的支承板,以利清除切屑。3〕以毛坯面,阶梯平面和环形平面作基准平面定位时,选用自位支承作定位元件。但须注意,自位支承虽有两个或三个支承点,由于自位和浮动作用只能作为一个支承点。4〕以毛坯面作为基准平面,调节时可按定位面质量和面积大小分别选用可调支承作定位元件。5〕当工件定位基准面需要提高定位刚度、稳定性和可靠性时,可选用辅助支承作辅助定位元件,但须注意,辅助支承不起限制工件自由度的作用,且每次加工均需重新调整支承点高度,支承位置应选在有利工件承受夹紧力和切削力的地方。〔2〕工件以外圆柱定位1〕当工件的对称度要求较高时,可选用V形块定位。V形块工作面间的夹角α常取60°、90°、120°三种,其中应用最多的是90°V形块。90°V形块的典型结构和尺寸已标准化,使用时可根据定位圆柱面的长度和直径进行选择。V形块结构有多种形式,有的V形块适用于较长的加工过的圆柱面定位；有的V形块适于较长的粗糙的圆柱面定位；有的V形块适用于尺寸较大的圆柱面定位,这种V形块底座采用铸件,V形面采用淬火钢件,V形块是由两者镶合而成。2〕当工件定位圆柱面精度较高时〔一般不低于IT8〕,可选用定位套或半圆形定位座定位。大型轴类和曲轴等不宜以整个圆孔定位的工件,可选用半圆定位座,〔3〕工件以内孔定位21/27

131〕工件上定位内孔较小时,常选用定位销作定位元件。圆柱定位销的结构和尺寸标准化,不同直径的定位销有其相应的结构形式,可根据工件定位内孔的直径选用。当工件圆柱孔用孔端边缘定位时,需选用圆锥定位销。当工件圆孔端边缘形状精度较差时,选用圆锥定位销；当工件需平面和圆孔端边缘同时定位时,选用浮动锥销。2〕在套类、盘类零件的车削、磨削和齿轮加工中,大都选用心轴定位,为了便于夹紧和减小工件因间隙造成的倾斜,当工件定位内孔与基准端面垂直精度较高时,常以孔和端面联合定位。因此,这类心轴通常是带台阶定位面的心轴,当工件以内花键为定位基准时,可选用外花键轴,当内孔带有花键槽时,可在圆柱心轴上设置键槽配装键块；当工件内孔精度很高,而加工时工件力矩很小时,可选用小锥度心轴定位。2.2工件的组合定位工件常以平面、外圆柱面、内圆柱面、圆锥面等的各种组合,工件组合定位时,应注意的几个关键性问题。1．合理选择定位元件,实现工件的完全定位或不完全定位。2．按基准重合原则选择定位基准。3．组合定位中,一些定位元件单独使用时限制沿坐标方向的自由度,而在组合定位时则转化为限制绕坐标轴方向的自由度。4．从多种定位方案中选择定位元件时,应特别注意定位元件所限制的自由度与加工精度关系,以满足加工要求。因工件在夹具上定位时,定位基准发生位移、定位基准与工序基准不重合产生定位误差。基准位移误差和基准不重合误差分别独立、互不相干,它们都使工序基准位置产生变动。定位误差包括基准位移误差和基准不重合误差。当无基准位移误差时,ΔY=0；当定位基准与工序基准重合时,ΔB=0；若两项误差都没有,则ΔD=0。分析和计算定位误差的目的,是为了对定位方案能否保证加工要求,有一个明确的定量概念,以便对不同定位方案进行分析比较,同时也是在决定定位方案时的一个重要依据。以上常见定位方式,多为以单一表面作为定位基准,但在实际生产中,通常都以工件上的两个或两个以上的几何表面作为定位基准,即采用组合定位方式。21/27

14组合定位方式很多,常见的组合方式：一个孔及其端面,一根轴及其端面,一个平面及其上的两个圆孔。生产中最常用的就是"一面两孔"定位,如加工箱体、杠杆、盖板支架类零件。采用"一面两孔"定位,容易做到工艺过程中的基准统一,保证工件的相对位置精度。工件采用"一面两孔"定位时,两孔可以是工件结构上原有的,也可以是定位需要专门设计的工艺孔。相应的定位元件是支承板和两定位销。当两孔的定位方式都选用短圆柱销时,支承板限制工件三个自由度；两短圆柱销分别限制工件的两个自由度；有一个自由度被两短圆柱销重复限制,产生过定位现象,严重时会发生工件不能安装的现象。因此,必须正确处理过定位,并控制各定位元件对定位误差的综合影响。为使工件能方便地安装到两短圆柱销上,可把一个短圆柱销改为菱形销,采用一圆柱销、一菱形销和一支承板的定位方式,这样可以消除过定位现象,提高定位精度,有利于保证加工质量。菱形销,应用较广,其尺寸见下表1。表2.2：菱形销的尺寸d>3～6>6～8>8～20>20～24>24～30>30～40>40～50Bd-1d-2d-3d-4d-5d-6b11233345b2345568六点定位原则解决了消除工件自由度的问题,即解决了工件在夹具中位置"定与不定"的问题。但是,由于一批工件逐个在夹具中定位时,各个工件所占据的位置不完全一致,即出现工件位置定得"准与不准"的问题。如果工件在夹具中所占据的位置不准确,加工后各工件的加工尺寸必然大小不一,形成误差。这种只与工件定位有关的误差称为定位误差,用ΔD表示。在工件的加工过程中,产生误差的因素很多,定位误差仅是加工误差的一部分,为了保证加工精度,一般限定定位误差不超过工件加工公差T的1/5～1/3,即：ΔD≤<1/5～1/3>T式中ΔD──定位误差,单位为mm；T──工件的加工误差,单位为mm。一、定位误差产生的原因21/27

15工件逐个在夹具中定位时,各个工件的位置不一致的原因主要是基准不重合,而基准不重合又分为两种情况：一是定位基准与限位基准不重合,产生的基准位移误差；二是定位基准与工序基准不重合,产生的基准不重合误差。1．基准位移误差ΔY由于定位副的制造误差或定位副配合间所导致的定位基准在加工尺寸方向上最大位置变动量,称为基准位移误差,用ΔY表示。不同的定位方式,基准位移误差的计算方式也不同。如果工件内孔直径与心轴外圆直径做成完全一致,作无间隙配合,即孔的中心线与轴的中心线位置重合,则不存在因定位引起的误差。但实际上,如图所示,心轴和工件内孔都有制造误差。于是工件套在心轴上必然会有间隙,孔的中心线与轴的中心线位置不重合,导致这批工件的加工尺寸H中附加了工件定位基准变动误差,其变动量即为最大配合间隙。可按下式计算：ΔY=amax-amin=1/2=1/2〔δD+δd〕式中ΔY──基准位移误差单位为mm；Dmax──孔的最大直径单位为mm；dmin──轴的最小直径单位为mm。δD──工件孔的最大直径公差,单位为mm；δd──圆柱心轴和圆柱定位销的直径公差,单位为mm。基准位移误差的方向是任意的。减小定位配合间隙,即可减小基准位移误差ΔY值,以提高定位精度。2．基准不重合误差ΔB加工尺寸的基准是外圆柱面的母线时,定位基准是工件圆柱孔的中心线。这种由于工序基准与定位基准不重合所导致的工序基准在加工尺寸方向上的最大位置变动量,称为基准不重合误差,用ΔB表示。此时除定位基准位移误差外,还有基准不重合误差。误差计算：ΔB基准不重合误差δi定位基准与工序基准之间的尺寸链<1>组成环公差βδi方向与加工尺寸方向间的夹角〔2〕基准位移误差ΔY21/27

16由于定位基准的误差或支承点的误差而造成的定位基准位移,即工件实际位置对确定位置理想要素的误差,称为基准位移误差,以ΔY表示。常见的定位方式中基准位移误差：1〕用圆柱定位销、圆柱心轴中心定位计算式：ΔY＝Xmax=δD+δd0+Xmin〔定位心轴较短〕Xmax工件定位后最大配合间隙δD工件定位基准孔的直径公差δd0圆柱定位销或圆柱心轴的直径公差Xmin定位所需最小间隙,由设计而定注意：基准位移误差的方向是任意的。当工件用长定位心轴定位时,需考虑平行度要求计算式：ΔY＝Xmax=〔δD+δd+Xmin〕L1／L2L1加工面长度L2定位孔长度2〕定位套定位计算式：ΔY＝Xmax=δD0+δd+XminδD0定位套的孔径公差δd工件定位外圆的直径公差注意：基准位移误差的方向是任意的。3〕平面支承定位平面支承定位的位移误差较容易计算,当忽略支承误差且定位基准制作精度较高时,工序尺寸的基准位移误差视为零。4〕V形体定心定位若不计V形体制造误差,仅有工件基准面的圆度误差时,工件的定位中心会发生偏移即O1O2＝T1－T2,产生基准位移误差。即：ΔY＝O1O2=T1－T2故：对于90°V形体Δδd3．定位误差的合成定位误差是两误差的合成即：ΔD=ΔB+ΔY21/27

17在圆柱间隙配合定位和V形块中心定位中,当基准不重合误差和位移误差都存在时,定位误差的合成需判断"＋"、"－"号。例如：V形块中ΔB＝δd／2当ΔB与ΔY的变动方向相同时ΔD＝ΔB＋ΔY＝δd／2+ΔY当ΔB与ΔY的变动方向相反时ΔD＝ΔB－ΔY＝δd／2－ΔY3铣床夹具设计3.1所示拔叉零件,要求设计铣槽工序用的铣床夹具。根据工艺规程,在铣槽之前其它各表面均已加工好,本工序的加工要求是：槽宽18H11mm,槽深10mm,槽的中心平面与Ф27H7孔轴线的垂直度公差为0.08mm,槽侧面与E面的距离13±0.2mm,槽底面与B面平行。21/27

18图3.1拨叉零件图21/27

19当工件在不受任何条件约束时,其位置是任意的不确定的。设工件为一理想的钢体,并以一个空间直角坐标作为参照来观察钢体的位置变动。由理论力学可知,在空间处于自由状态的钢体,具有六个自由度,即沿着X、Y、Z三个坐标轴的移动和绕着这三个坐标轴的转动。六个自由度是工件在空间位置不确定的最高程度。定位的任务,就是要限制工件的自由度。在夹具中,用分别适当的与工件接触的六个支撑点,来限制工件六个自由度的原理,称为六点定位原理。〔1〕完全定位工件的六个自由度全部被限制,它在夹具中只有唯一的位置,称为完全定位。〔2〕部分定位工件定位时,并非所有情况下都必须使工件完全定位。在满足加工要求的条件下,少于六个支撑点的定位称为部分定位。在满足加工要求的前提下,采用部分定位可简化定位装置,在生产中应用很多。如工件装夹在电磁吸盘上磨削平面只需限制三个自由度。〔3〕过定位〔重复定位〕几个定位支撑点重复限制一个自由度,称为过定位。I、一般情况下,应该避免使用过定位。通常,过定位的结果将使工件的定位精度受到影响,定位不确定可使工件〔或定位件〕产生变形,所以在一般情况下,过定位是应该避免的。II、过定位亦可合理应用虽然工件在夹具中定位,通常要避免产生"过定位",但是在某些条件下,合理地采用"过定位",反而可以获得良好的效果。这对刚性弱而精度高的航空、仪表类工件更为显著。工件本身刚性和支承刚性的加强,是提高加工质量和生产率的有效措施,生产中常有应用。大家都熟知车削长轴时的安装情况,长轴工件的一端装入三爪卡盘中,另一端用尾架尖支撑。这就是个"过定位"的定位方式。只要事先能对工件上诸定位基准和机床〔夹具〕有关的形位误差从严控制,过定位的弊端就可以免除。由于工件的支撑刚性得以加强,尾架的扶持有助于实现稳定,可靠的定位,所以工件安装方便,加工质量和效率也大为提高。按照加工要求,铣通槽时应限制五个自由度,即沿x轴移动的自由度不需要限制,但若在此方向设置一止推支撑,则可起到承受部分铣削力的作用,故可采用完全定位。如图3-2所示,有三种定位方案可供选择：方案I：工件以E面作为主要定位面,用支承板1和短销2〔与工件Ф27H7孔配合〕限制工件五个自由度,另设置一防转挡销实现六点定位。为了提高工件的装夹刚度,在C处加一辅助支承,如图〔a〕所示。21/27

20方案II：工件以Ф27H7孔作为主要定位基面,用长销3和支承钉4限制工件五个自由度,另设置一防转挡销实现六点定位。在C处也加一辅助支承,如图〔b〕所示。方案III：工件以Ф27H7孔作为主要定位基面,用长销3和长条支承板5限制两个自由度,限制工件六个自由度,其中绕z轴转动的自由度被重复限制了,另设置一防挡销。在C处也加一辅助支承,如图〔c〕所示。1-支撑板2-短销3-长销4-支撑钉5-长条支撑板比较以上三种方案,方案I中工件绕x轴转动的自由度由E面限制,定位基准与设计基准不重合,不利于保证槽的中心平面与Ф27H7孔轴线的垂直度。方案II中虽然定位基准与设计基准重合,槽的中心平面与Ф27H7孔轴线的垂直度要求保证,但这种定位方式不利于工件的夹紧。由于辅助支承是在工件夹紧后才起作用,而施加夹紧力P时,支承钉4的面积太小,工件极易歪斜变形,夹紧也不可靠。方案III中虽是过定位,但若在工件加工工艺方案中,安排Ф27H7孔与E面在一次装夹中加工,使Ф27H7孔与E面有较高的垂直度,则过定位的影响甚小。在对工件施加夹紧力P时,工件的变形也很小,且定位基准与设计基准重合。综上所述,方案III较好。对于防转挡销位置的设置,也是三种不同的方案,如图3-3所示。当挡销放在位置1时,由于B面与Ф27H7孔的距离较近〔250-0.3mm〕,尺寸公差又大,定位精度低。挡销放在位置2时,虽然距Ф27H7孔轴线较远,但由于工件定位是毛面,因而定位精度也较低。而当挡销放在位置3时,距Ф27H7孔轴线较远,工件定位面的精度较高〔Ф55H12〕,定位精度较高,且能承受切削力所引起的转矩。因此,防转挡销应放在位置3较好。21/27

21图3.3挡销的位置除槽宽18H11由铣刀保证外,本夹具要保证槽侧面与E面的距离及槽的中心平面与Ф27H7孔轴线的垂直度,其它要求未注公差,因此只需计算上述两项加工要求的定位误差。〔1〕加工尺寸13±0.2mm的定位误差采用图3-2〔c〕所示定位方案时,E面既是工序基准,又是定位基准,故基准不重合误差为零。又由于E面与长条支承板始终保持接触,故基准位移误差为零。因此,加工尺寸13±0.2mm没有定位误差。〔2〕槽的中心平面与Ф27H7孔轴线垂直度的定位误差长销与工件的配合是Ф27H7g6,则Ф27g6=Ф27-0.009-0.025〔mm〕Ф27H7=Ф27+0.0250〔mm〕由于定位基准与设计基准重合,故基准不重合误差为零。基准位移误差的分析如图3-4所示21/27

22图3.4基准位移误差分析基准位移误差△y=2*10tan△a=2*10*0.000625=0.0124〔mm〕由于定位误差△D=△y=0.0124<0.03/2〔mm〕,故此定位方案可行。根据夹紧力的方向、作用点确定工件的夹紧方式。夹紧装置的设计,实质上是根据所确定的夹紧方式,选择杠杆、螺旋、偏心等夹紧装置。根据工件夹紧的原则,除在图3.2〔c〕中施加夹紧力外,还应在靠近加工面处增加一夹紧力,如图3.5所示,用螺母与开口垫圈夹压在工件圆柱的左端面,而对着支撑板的夹紧机构可采用钩形压板,使结构紧凑,操作方便。21/27

23图3.5夹紧方案3.3夹具总图上的尺寸、公差和技术要求下面以拨叉铣槽夹具〔装配图〕为例给予说明。〔1〕夹具最大轮廓尺寸为234mm,210mm,250mm。〔2〕影响工件定位精度的尺寸和公差为：工件内孔与长销10的配合尺寸为Ф27H7g6和挡销的位置尺寸为6±±0.07mm。〔3〕影响夹具在机床上安装精度的尺寸和公差为：定位键与铣床工作台T形槽的配合尺寸14h6。〔4〕影响夹具精度的尺寸和公差为：定位长销10的轴心线对定位键侧面B的垂直度为0.03mm；定位长销10的轴心线对夹具底面A的平行度为0.05mm；对刀块的位置尺寸为11±±0.04mm。本例中,塞尺厚度为2h8mm,所以对刀块水平方向的位置尺寸为a=13-2=11〔mm〕〔基本尺寸〕对刀块垂直方向的位置尺寸为b=25-10-2=13〔mm〕〔基本尺寸〕对刀块位置尺寸的公差取工件相应尺寸公差的2/1～1/5。因此a=11±b=13±〔5〕影响对刀精度的尺寸和公差；塞尺的厚度尺寸2h8=22-0.014mm。21/27

243.4夹具体与定位键为保证工件在工作台上安装稳定,应按照夹具体的高宽比不大于1.25的原则确定其宽度,并在两端设置耳座,以便固定。为了使夹具在机床工作台的位置准确及保证槽的中心平面与Ф27H7孔轴线垂直度要求,夹具体底面应设置定位键,定位键的侧面应与长销的轴心线垂直。3.5夹具精度分析为使夹具能满足工序要求,在夹具技术要求指定以后,还必须对夹具进行精度分析。以衡量能否保证加工工件的工序要求,从而判断所拟定的方案是否可行。同时通过夹具精度分析与计算,还可以发现所设计方案中的薄弱环节,以便进一步修改方案和采取相应的改进措施。若工序某项精度不能被保证时,还需要夹具的有关技术要求作适当调整。在机床上使用夹具加工一批工件时,影响工件加工精度的误差因素有：（1）对刀或导向误差△T（2）安装误差△C（3）定位误差△D按夹具的误差分析一章中的分析方法,下面对本例中的工序要求逐项分析；〔1〕槽宽尺寸18H11mm；此项要求由刀具精度保证,与夹具精度无关；〔2〕槽侧面到E面尺寸13±0.2mm；对此项要求有影响的是对刀块侧面到定位板间的尺寸11±0.04mm及塞尺的精度〔2h8mm〕。上述两项误差之和△D+△G+△A+△J+△T=0.094<0.4因此,尺寸13±0.2mm能保证；〔3〕槽深10mm：由于工件在Z方向的位置由定位销确定,而该尺寸的设计基准为B面。因此有定位误差,其中△B=0.2mm、△〕/2=0.02mm<＆d为销公差,＆D为工件公差〕。△D=△B+△y=0.22mm、另外,塞尺尺寸〔2h8mm〕及对刀块水平面到定位销的尺寸〔13±0.04mm〕也对槽深尺寸有影响,△T=0.014+0.08+0.094mm,△J、△G、△A都对槽深无影响,因此△D+△G+△A+△J+△T=0.314〔mm〕尺寸10的公差〔按IT14级〕为0.36mm,故尺寸10mm能保证；〔4〕槽的中心平面与Ф27H7孔轴线垂直度公差0.08mm；影响该项要求的因素有：1〕定位误差△D=△y=0.0124mm；2〕加工方法误差△G=0.012mm；21/27

253〕夹具定位心轴17的轴线与夹具底面A的平行度公差0.05mm〔见装配图〕,即△4〕定位心轴17的轴线对定位侧面B的垂直度公差0.05mm,即△B=0.05mm；而△J△T都对垂直度无影响。由于这些误差不在同一方向,因此,槽中心平面最大位置误差在YOZ面之上为0.0124+0.012+0.05=0.0744mm；在YOX平面上为0.0124+0.012+0.03=0.0544mm。此两项都小于垂直度公差0.1mm,故该项要求能保证。致谢首先,感谢我的指导老师孙海燕老师,在这次毕业设计中,我遇到了很多困难,每次向孙海燕老师请教,她都很耐心的一一帮我解决,每次帮我解决问题都到很晚。孙海燕老师细心指导,豪爽的性格,给我留下了深刻的印象,使我对这次毕业设计充满信心。在她的帮助下,我努力完成了铣槽夹具的设计,在这里,我再次感谢孙海燕老师对我一丝不苟的指导,同时感谢传授我知识的恩师们。然后感谢我的父母,是他们让我有了上大学的机会,是他们一直在默默的支持着我。感谢我的同学们,在大学三年里,在困难时,我的同学无私的帮助,使我铭记于心。在这次毕业设计的过程中确实使我学到了不少专业知识。毕业设计是让我们在指导老师的指导下自己去设计自己感兴趣的题目,用八周时间去研究、设计。与以往的课程设计不同的是毕业设计综合了我们大学三年所学的大部分专业课程,使我们所学知识得到更进一步的升华。许多新知识也是在这次设计中学到的,这次设计挖掘了我们的潜能,锻炼了我们的组织能力。大学的最后一次学习,我的宗旨是：快乐的学习,学习中享受快乐。祝老师同学们事业有成,万事如意。参考文献[1]王光斗.王春福等.机床夹具设计手册.##：##科学技术,1988年[2]杨黎明.机床夹具设计.国防工业,1994年[3]韩洪涛等.机械制造技术.化学,20##[4]薛源顺等.机床夹具设计.机械工业,1995年[5]戴陆武等.机床夹具设计.西北工业大学,1989年[6]李华.机械制造技术.：机械工业,1996年21/27

26[7]刘文剑.夹具工程师手册,修订版.##：##,20##[8]王季琨,沈中伟,刘锡珍.机械制造工艺学.##：##大学,1998年[9]刘守勇.机械制造工艺与机床夹具.：机械工业,20##21/27