铣床夹具设计说明书

铣床夹具设计说明书（共6篇）（共6篇）

1.铣床夹具设计说明书 篇一

哈尔滨理工大学

机

械

制

造

技

术

基

础

课

程

设

计

说

明

书

设计题目：

制定CA6140C车床拨叉的加工工艺，设计铣18mm槽的铣床夹具

设 计 者：耿 利 威 班 级：机械03-1班

学 号： 25

指导教师：敖 晓 春

哈 尔 滨 理 工 大 学 机械设计制造及其自动化系

2006年9月30日

哈 尔 滨 理 工 大 学

机械自造工艺及夹具课程设计任务书

设计题目：制定CA6140C车床拨叉的加工工艺，设计铣8mm槽的铣床夹具

设计要求：中批量生产

设计时间：设计内容：

手动夹紧

通用工艺装备

2006.9.11~2006.9.29

1、熟悉零件图；

2、绘制零件图（一张）；

3、绘制毛坯图（一张）；

4、编写工艺过程卡片和工序卡片（各一张）；

5、绘制夹具总装图；

6、绘制夹具零件图；

7、说明书

班

级：机 械 03-1 班 学

生：

耿 利 威 指导教师：

敖 晓 春 系 主 任：

2006年09月3日

目录

序言..............................................................................................................2

一、零件的分析..........................................................................................4 零件的作用.............................................................................................4 零件的工艺分析.....................................................................................4 二.确定生产类型.....................................................................................5 三.确定毛坯...............................................................................................5 四.工艺规程设计.........................................................................................5(一)选择定位基准：............................................错误！未定义书签。

（二）制定工艺路线...........................................错误！未定义书签。

（三）选择加工设备和工艺设备......................错误！未定义书签。(四）机械加工余量、工序尺寸及工时的确定.错误！未定义书签。

五、夹具设计........................................................错误！未定义书签。(一)问题的提出....................................................错误！未定义书签。(二)夹具设计........................................................错误！未定义书签。3.定位误差分析....................................................错误！未定义书签。4钻床夹具的装配图见附图...............................错误！未定义书签。参考文献：................................................................错误！未定义书签。

序言

机械制造工艺学课程设计使我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的.这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。

就个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的“四化”建设打下一个良好的基础。

由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导。

一、零件的分析

零件的作用

题目所给的零件是CA6140车床的拨叉。它位于车床变速机构中，主要起换档，使主轴回转运动按照工作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用。

零件的工艺分析

零件的材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削，为此以下是拨叉需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：

0.0211.轴孔22以及与此孔相通的的花键。02.拨叉底面、上顶面、右端面；上顶面8mm槽及下底面18mm槽。

3.由上面分析可知，可以加工拨叉右端面；然后以此作为基准采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度要求。再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度，并且此拨叉零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。

二.确定生产类型

已知此拨叉零件的生产纲领为10000件/年，零件的质量是1.0Kg/个，查《机械制造工艺及设备设计指导手册》321页表15-2，可确定该拨叉生产类型为大批生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。

三.确定毛坯 确定毛坯种类：零件材料为HT200。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，生产类型为大批生产，故选择铸件毛坯。查《机械制造工艺及设备设计指导手册》324页表15-5选用铸件尺寸公差等级CT9级。2 确定铸件加工余量及形状：

《机械制造工艺及设备设计指导手册》325页表15-7，选用加工余量为MA-G级，并查表15-8确定各个加工面的铸件机械加工余量，铸件的分型面的选者及加工余量如下表所示：（附毛坯图）

3绘制铸件零件图：（附零件图）

出版社 张世昌等主编

2.铣床夹具设计说明书 篇二

在加工实训过程中, 我们设计的中国象棋正面是象棋中的“将”“帅”“马”等文字, 背面则是加工者自己的名字或者名字中有代表性的一个字, 这样加工出来的工艺品, 学生有成就感, 学习有动力。

在我校的数控加工实训设备中, 有数控车床CJK6140A (配备四爪卡盘) 和数控铣床XK714 (配备QH-160机用平口钳) , 实训材料为50×800mm的铝棒。为此, 制订中国象棋的加工方案如下:

首先在数控车床上加工出象棋的成型毛坯, 切断时留下0.3 mm余量。然后在数控铣床上加工象棋中的字:先用面铣刀去除余量, 再用合适刀具在工件上加工出象棋正、背面的文字。

中国象棋的数控加工, 在数控车床上的加工内容不成问题, 但在数控铣床上的加工内容, 工件的装夹则是一个值得探讨的问题。

中国象棋的外形为圆弧形, 如果直接用机用平口钳装夹数控车床加工出来的成型毛坯, 或用三爪卡盘装夹加工成型毛坯, 必定会夹伤工件, 因接触的面积只是圆弧的最高点, 所有的夹紧力都集中在那里, 装夹刚性达不到加工要求, 受力过大, 工件容易滑动, 影响加工质量。为此, 必须解决工件的装夹问题。

1.考虑到装夹刚性要求, 必须利用夹具与工件采用面接触夹紧的方法来保证。因为中国象棋的外形为圆弧形, 夹具与工件接触部分的形状也应该设计成圆弧形。

2.为实现装夹目的, 夹具应该分成两部分, 一部分固定, 另一部分可以移动。为此, 具有圆弧形接触面的夹具应该分成前、后两部分, 但两部分夹具的圆弧形接触面应该同心且尺寸一致, 这就要求这两部分夹具要在同一加工中完成后再分割开来。可以分割成前、后夹板。

3.考虑到加工过程中便于对刀操作, 加上数控铣床配套有QH-160机用平口钳, 所以夹具外形设计成矩形, 便于装夹和对刀。

4.考虑到夹具分成前、后夹板, 前夹板可以移动, 后夹板需要固定, 所以设计一块底板, 具有导向槽, 便于前夹板移动。同时, 后夹板通过沉头螺栓与底板连接固定。另外, 为了便于清理加工出来的废料, 底板底部要开有半圆槽, 同时, 为了定位和装夹的方便, 半圆槽尺寸应该比中国象棋的最大外形尺寸略小 (直径小10mm) 。

5.考虑到工件装夹后, 需要先去除数控车削切断时留下的余量, 前、后夹板的高度应该略小于中国象棋的高度 (高度小2mm) 。

6.为了保证装夹到位, 前、后夹板装夹工件后, 应该直接与机用平口钳接触, 为此, 装夹后前、后夹板的尺寸应该大于底板尺寸10mm左右。

7.考虑到QH-160机用平口钳的钳口宽度为160 mm, 中国象棋的最大外形尺寸为52 mm, 同时, 学校的数控铣床实训设备数量有限, 为提高加工效率, 本夹具设计成一次可装夹两件工件。

前、后夹板中圆弧形部分一块加工, 在数控车床上采用四爪卡盘装夹加工, 加工完毕再切割成前、后两部分, 中间切割宽度为10 mm。后夹板采用3颗沉头螺栓M8与底板连接。

本夹具因为内孔尺寸及形状与中国象棋的圆弧形外形及尺寸是一致的, 充分保证了中心基准的定位问题, 同时, 由于夹具的定位是靠两块与象棋圆弧外形及尺寸一致的钢板来锁紧象棋成型毛坯的, 整体配合性、刚性好, 对工件加工质量有保证。

当然, 本夹具必须通过机用平口钳来装夹在数控铣床上才能加工工件, 同时, 夹具的设计只是针对象棋唯一外形及尺寸的, 应用范围有限, 而且, 夹具每次装夹加工时, 均需要重新对刀, 二次装夹中心基准定位难以保证一致。但因为是用于学生实训操作的, 而对刀也是学生实训的内容, 所以, 本夹具足以满足教学需要。

总之, 数控加工中夹具的选用和设计是工件的夹装和定位加工工艺中不可缺少的环节, 选择正确的夹具会给自己的加工减少很多不必要的问题, 比如说减少误差、减少加工变形和刀具上的组件发生碰撞等等。其实在加工过程中也碰到很多问题, 该夹具设计中的疏忽和缺陷在所难免, 依然存在许多漏洞和不足之处, 因此, 在以后还需对该夹具进行必要的修补和完善工作。

参考文献

[1]刘守勇.机械制造工艺与机床夹具[M].北京:机械工艺出版社, 2001.

3.连杆加工夹具设计说明书 篇三

1、前言···································································· 2

2、设计任务及工况要求················································ 2

3、连杆零件分析························································ 2

4、设计条件······························································ 3

5、专用夹具的设计······················································ 4

5.1、本夹具的功用······················································· 4

5.2、设计方案分析比较·················································· 4

5.3、夹具工作原理······················································· 6

6、定位误差计算························································ 6

7、夹紧力的计算与强度校核············································ 7

7.1、夹紧力的计算······················································ 7

7.2、强度校核··························································

8、夹具特点及使用说明················································ 8

9、心得体会····························································· 9

10、参考文献···························································· 9

铣连杆小头油槽夹具设计说明书

1、前言

连杆在工作过程中，连杆小头油槽收集飞溅的润滑油，并通过连杆小头孔衬套上的小孔将润滑油引导到活塞销上，起到润滑、冷却活塞销和活塞小头孔衬套的作用。因此要求连杆小头油槽不仅要位于连杆小头顶部并铣穿，而且要有一定的对称度；但在整个连杆加工过程中，铣连杆小头油槽并不是一道非常重要的工序。连杆小头油槽加工后形成的表面，在后续的工序中，不会用其做定位或夹紧使用，所以铣连杆小头油槽的加工精度要求不高。

2、设计任务及工况要求

运用所学机械制造工程学等基本理论知识，正确解决连杆在加工时的定位和夹紧问题，选择合理的方案，进行必要的计算，为492Q汽油机连杆的机械加工中的“铣连杆小头油槽”这一工序设计一套专用夹具，努力做到使其具有质优、高效、低成本的特点。

连杆作为汽车发动机的关键零部件，使用量很大，在连杆加工工厂通常采用中批量或大批量生产，实行生产流水线作业。因此加工连杆小头油槽可以选用卧式铣床X51，液压夹紧。

3、连杆零件分析

连杆是汽车发动机的主要传动机构之一，在发动机缸体内将活塞与曲轴连接起来，实现活塞与曲轴之间力的传递，将活塞的往复直线运动可逆地转化为曲轴的旋转运动，并实现功率的输出。

连杆通常是一种细长的变截面非圆杆件，由从大头到小头逐步变小的工字型截面的连杆体、连杆盖、螺栓及螺母等组成。不同结构的发动机，连杆的结构略有差异，但基本上都是由活塞销孔端（小头）、连杆身、曲柄销孔端（大头）三部分组成。连杆大头孔套在曲轴连杆轴径上，为了便于安装，连杆一般自大头孔处分开成连杆体和连杆盖两部分，然后用连杆螺栓连接。为了减少磨损，大头孔内装有上下两片轴瓦；连杆小头孔与活塞销相连，小头孔内压入铜衬套，孔内设有油槽，小头顶部设有油孔，通过飞溅润滑实现。为了减少惯性力，并有一定的刚度，连杆身采用工字型断面。因此连杆工艺特点：外形复杂，不易定位；连杆的大、小头是由细长的杆身相连，故刚性差，易弯曲、变形；尺寸精度、形位精度和表面质量要求高。

连杆在工作过程中主要受三个方向的作用力：活塞顶上压缩气体力、活塞杆 2 组的往复运动惯性力，连杆高速摆动时产生的横向惯性力

连杆的主要加工表面：连杆大、小头孔；连杆大、小头端面；连杆大头剖分面及连杆螺栓孔等。

（1）大小端孔的精度要求：为了使大端孔与轴瓦及曲轴、小端孔与活塞销能密切配合，减少冲击的不良影响和便于传热，采用分组装配法。（2）大小端孔中心线在两个互相垂直方向的平行度：两孔轴心线在连杆轴线方向的平行度误差会使活塞在汽缸中倾斜，增加活塞与汽缸的摩擦力，从而造成汽缸壁损加剧。

（3）大小端孔的中心距：大小端孔的中心距影响汽缸的压缩比，所以对其要求很高。

（4）大端孔两端面对大端孔轴线的垂直度：此参数影响轴瓦的安装和磨

损。

（5）连接螺栓孔：螺栓孔中心线对盖体结合面与螺栓及螺母坐面的不垂直，会增加连杆螺栓的弯曲变形和扭转变形，并影响螺栓伸长量而削弱螺栓强度。

（6）连杆螺栓预紧力要求：连杆螺栓装配时的预紧力如果过小，工作时一旦脱开，则交变载荷能迅速导致螺栓断裂。

（7）对连杆重量的要求：为了保证发动机运转平稳，连杆大、小头重量和整台发动机上的一组连杆的重量按图纸的规定严格要求。

（8）轴瓦槽：对槽头的要求非常高。

由于连杆在工作中承受多种急剧变化的动载荷，所以要求其材料具有足够的疲劳强度及刚度要求，而且还要使其纵剖面的金属宏观组织纤维方向应沿连杆中心线并与连杆外形相符合，不得有裂纹、断裂、疏松、扭曲、气泡、气孔、分层和杂质等缺陷。

连杆成品的金相显微组织应为均匀的细晶结构，不允许有片状铁素体。

4、设计条件

加工工序中，在“铣连杆小头油槽”工序之前，已经完成了对连杆双端面和侧面的精加工，并且完成了连杆钻扩小头孔的加工工艺，因此在定位夹紧时可以选择已加工表面作为定位基准。

而连杆的加工在工厂实行生产流水线作业，进行大批量的生产，要求生产效率高，并且尽量降低工人劳动强度和生产成本。通用机床X51可以满足本工序的加工要求，因此可设计与X51工作台配套使用的夹具，并选用液压自动夹紧的方式以降低劳动强度，提高生产效率。

5、专用夹具的设计

5.1、本夹具的功用

在机床上进行加工工件工程中，为了使工件的表面以及各项指标能够达到图纸规定的尺寸、几何形状以及与其他表面的相互位置精度等技术要求，在加工前必须将工件定位、夹紧。本夹具主要用于铣连杆小头油槽，它采用通用的定位元件，使被加工的连杆在夹具的安装过程能够迅速实现定位夹紧。夹具只有安装到机床的工作台上才能实现被加工工件的加工工序，因此本夹具的另一功用是连接安装到卧式铣床X51的工作台上。

5.2、设计方案比较分析

根据本工序“铣连杆小头油槽”的加工工艺要求，选用卧式铣床X51，3mm盘状铣刀进行铣削加工。故被加工零件——连杆的定位夹紧，根据加工工艺方法，可以有多种方案。方案

一、定位元件：支撑板、圆柱销、削边销；

夹紧装置：液压自动夹紧，直压板；

定位夹紧原理如下图：

1、小头支撑板

2、削边销

3、加紧压板

4、大头支撑板

5、圆柱销

方案

二、定位元件：支撑板、圆柱销、定位块；

夹紧装置：液压自动夹紧，直压板；

定位夹紧原理图如下：

1、小头支撑板

2、可换定位销

3、夹紧压板

4、定位块

5、大头支撑板

方案一中采用“一面双销”的定位方式，能够限制使得夹具结构简单，但由于在本道工序之前，连杆大头孔还是毛坯面，没有进行加工，因此基准精度很低；且考虑到锻造连杆时的模型锥度，用圆柱销定位连杆大头孔，还存在定位可靠性差的缺点。

方案二采用大小头支撑板、定位销和定位块作为定位元件。在本道工序之前，连杆大小头双端面和侧面及连杆小头孔已经进行了精加工，选用上述已加工表面为定位面，基准精度较高，定位准确，可靠性高且安装方便，只是夹具夹具结构与方案一相比稍显复杂。

综上所述，方案二优点明显，好于方案一，故选用方案二作为本道工序“铣连杆小头油槽”的夹具设计方案。

5.3、夹具工作原理

本工序“铣连杆小头油槽”夹具设计原理方案如下图所示。大小头的支撑板支撑连杆端面，限制连杆的3个自由度；可换定位销套在连杆小头孔内，限制2个自由度；定位块与连杆大头侧面相连，限制1个自由度；因此本夹具可以实现“铣连杆小头油槽”工艺的完全定位。

1、小头支撑板

2、可换定位销

3、夹紧压板

4、定位块

5、大头支撑板

6、定位误差计算

由于位于小头顶部的定位面的定位尺寸为6.2±0.05，因此基准不重合误差ΔB为δ差

D/2。定位孔与轴可以在任意方向上接触，此种情况下，定位基准可以在任意方向上变动，其最大变动量为孔径最大与轴颈最小时的间隙，所以基准位移误

YDmaxdminDd式中，δD、δd、Δ分别为定位孔、轴的尺寸公差和孔轴配合的最小间隙。

由于ΔB和ΔY变化方向相反，所以定位误差 DYBDd2 6 带入数据：δD=0.012，δd=0.03，Δ=0.01，得到：ΔD=0.046mm。

7、夹紧力的计算和强度校核

7.1、夹紧力的计算

由【1】知：铣削切削力计算公式为：

P = Cp·t 0.86·Sz

0.7

2·D

-0.86

·B·z·kp

由于本工序“铣连杆小头油槽”使用卧式铣床X51，盘状铣刀，直径D为75mm,宽度B为3mm，模数m 为3.50；连杆材料为40Cr，属于中碳合金结构钢，σ为980MPa；

故由【1】知：

bCp = 808 N Sz = 0.01 mm D = 75 mm

0.8B = 3 mm z =12 kp =(σb/736)由连杆加工工艺图可知：t = 8.3 mm 所以可以得出：

P = Cp·t·Sz·D·B·z·kp

0.860.72-0.860.8 = 808×8.3×0.01×75×3×12×(980/736)N

= 200 N

由【2】知：钢与钢的摩擦因数μ=0.3，理论夹紧力F: 0.860.72-0.86F = F·μ 即 F = P/μ

所以可以得出：

F = P/μ = 200/0.3 = 667 N

由【1】知：夹紧力计算公式为：

Fk = F·K K = Ko·K1·K2·K3·K4·K5·K6

由工艺规程可知Ko = 1.4 K1=1.2 K3 = 1.0 K4 = 1.0 K5 = 1.0 K6 = 1.0

故可知实际所需夹紧力Fk:

Fk = F·K = F·Ko·K1·K2·K3·K4·K5·K6 = 667×1.4×1.2×1×1×1×1 = 1120 N 7.2、强度校核

压板强度校核：

由理论力学知识，对压板受力分析可知，压板所受的最大力矩M

M = Fk·L = 1120×0.86 N·m = 963.2 N·m

由于压板厚度厚度H 为20mm，压板宽度B2为50mm。所以弯曲应力σp为：

σp = M/S = M/(H·B2)= 963.2÷0.2÷0.5 = 9632 Pa

而压板材料为45钢材，【σp】 为600 MPa，故压板强度足够。

压板螺钉强度校核：

有理论力学知识可知，压板螺钉为M16，所受的拉力同为5880 N ,所以压板螺钉所受的拉应力σp为：

σp = Fk /(πr)= 1120÷π÷0.16 = 13926 Pa

而压板螺钉的材料 Q235 的【σb】为375—500 MPa，故压板螺钉的强度足够。228、夹具特点及其使用说明

本工序“铣连杆小头油槽”所用的夹具，定位元件由大小头支撑板、可换定位销、大头定位块组成，定位精确可靠，结构比较简单，安装使用方便；且由于使用液压自动夹紧，降低了工人的劳动强度，提高了生产效率。夹具在使用过程中，要注意定期维护检测

9、心得体会

伴随着机械制造工程学课程设计的开始，我们也踏入了大学的最后一年。虽然我们进入了大四，虽然我们在开学时仅仅有这一项学习任务，虽然我们课程设计的要求不如机械设计制作系的高，但由于种种的原因，我还是感觉到时间的紧迫。还好这一切几乎都在计划中进行，虽不能说是忙而不乱，有条不紊，但还是渐渐地完成了各项任务。而这其中机械制造工程学课程设计则是其中一项比较有意义的收获。

我课程设计的任务是“铣连杆小头油槽”加工工序的夹具设计，虽然是较为简单的一项，但麻雀虽小，五脏俱全。从方案的设计制定，到定位元件、夹紧机构的选用，再到定位误差与夹紧力的计算与校核，每一个步骤都认真地查阅资料，从中收获颇丰。

这次课程设计不仅是对学过知识的复习与巩固，也是一种实践的检查和联系，更是一种对设计研究的探索和尝试。我们的大学生活，快要结束了，很快就要走上工作岗位或从事研究工作。我相信经过大学这样一次又一次的课程设计，未来的路虽然很漫长，但我们有能力克服前进路上的一切困难，迎来胜利的曙光！

10、参考文献

【1】 《机床夹具设计手册》 中国农业大学工学院机械设计制造系

4.铣床夹具设计说明书 篇四

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数控加工夹具简介 数控车床、铣床、加工中心夹具

图3-37三爪自定心卡盘的构造

现代自动化生产中，数控机床的应用已愈来愈广泛。数控机床夹具必须适应数控机床的高精度、高效率、多方向同时加工、数字程序控制及单件小批生产的特点。为此，对数控

机床夹具提出了一系列新的要求。

(1)推行标准化、系列化和通用化；

(2)发展组合夹具和拼装夹具，降低生产成本；

(3)提高精度；

(4)提高夹具的高效自动化水平。

根据所使用的机床不同，用于数控机床的通用夹具通常可分为以下几种：

1．数控车床夹具

数控车床夹具主要有三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘、花盘等。三爪自定心卡盘如图3-37所示，可自动定心，装夹方便，应用较广，但它夹紧力较小，不便于夹持外形不规则的工件。

四爪单动卡盘如图3-38所示，其四个爪都可单独移动，安装工件时需找正，夹紧

力大，适用于装夹毛坯及截面形状不规则和不对称的较重、较大的工件。

通常用花盘装夹不对称和形状复杂的工件，装夹工件时需反复校正和平衡。

2．数控铣床夹具

数控铣床常用夹具是平口钳，先把平口钳固定在工作台上，找正钳口，再把工件装夹

在平口钳上，这种方式装夹方便，应用广泛，适于装夹形状规则的小型工件。如图3-39所示。

图3-38四爪单动卡盘

1-卡盘体2-卡爪3-丝杆图3-39平口钳

1-底座2-固定钳口3-活动钳口4-螺杆

3．加工中心夹具

数控回转工作台是各类数控铣床和加工中心的理想配套附件，有立式工作台、卧式工

作台和立卧两用回转工作台等不同类型产品。立卧回转工作台在使用过程中可分别以立式和

水平两种方式安装于主机工作台上。工作台工作时，利用主机的控制系统或专门配套的控制

系统，完成与主机相协调的各种必须的分度回转运动。

为了扩大加工范围，提高生产效率，加工中心除了沿X、Y、Z三个坐标轴的直线进给

运动之外；往往还带有A、B、C三个回转坐标轴的圆周进给运动。数控回转工作台作为机床的一个旋转坐标轴由数控装置控制，并且可以与其他坐标联动，使主轴上的刀具能加工到工

件除安装面及顶面以外的周边。回转工作台除了用来进行各种圆弧加工或与直线坐标进给联

动进行曲面加工以外，还可以实现精确的自动分度。因此回转工作台已成为加工中心一个不可缺少的部件。

5.铣床夹具设计说明书 篇五

序言„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„

一、零件的工艺分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„

二、工艺过程设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 1．定位基准的选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2．毛坯的制造形式„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 3．制定工艺路线„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„

三、加工工序设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 1．确定切削用量„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2．确定加工工序„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„

四、夹具设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 1．确定设计方案„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2．计算夹紧力„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 3．定位精度分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 4．装配尺寸链及公差分配„„„„„„„„„„„„„„„„

五、机械加工工艺过程卡片„„„„„„„„„„„„„„„„„

六、机械加工工序卡片„„„„„„„„„„„„„„„„„„„

七、小结„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„

八、参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„

序言

机械制造工艺学课程设计使我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的.这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。

就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的“四化”建设打下一个良好的基础。

由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导。

一、零件的分析

题目所给的零件是CA6140车床的法兰盘。主要是要来安装在机床上，起到导向的作用使机床实现进给运动。

零件的工艺分析

法兰盘共有八处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下： 法兰盘共有八处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下：

1、以为1000.34基准面加工表面

这一组加工表面包括：450.017，450.017的右端面

2、以450.017 端面为基准，先用18的钻头钻孔，然后扩孔，再用铰刀铰孔 由于孔与450.017有跳动的要求，所以要以400.017 端面为基准 000000.121000.34、450.017外圆，3、以 450.017端面为基准，车450.6、并导145，和1.545。

4、要以孔2000.045000.120为基准，精车所有外圆面，使其达到要求。

由上面分析可知，加工时应先加工一组表面，再以这组加工后表面为基准加工另外一组。

二、工艺规程设计

(一)确定毛坯的制造形式

零件材料为HT200。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，故选择铸件毛坯。

（二）定位基准的选择

基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理可以使加工质量得到保证，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报废，是生产无法正常进行。

（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。而对有若干个不加工表面的工件，则应以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，现选取孔400.017外轮廓表面作为粗基准。

（2）精基准的选择。主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。

0

（三）制定工艺路线

制定工艺路线得出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,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下降。

1.工艺路线方案一

工序一 车端面及外圆450.017，以1000.34为粗基准，选用CA6150机床 工序二 以450.017外圆面为基准，钻200后用19.8钻头扩孔，再粗、精铰孔达到200000.04500.12通孔，先用钻18的钻头钻孔，然

0.045的尺寸

0.120工序三 以450.017外圆面为基准，粗车1000.34、90、450.6外圆，粗车0.1201000.34、90左右端面、450.6外圆。

工序四 以1000.34外圆面为基准，倒200工序五 2000.0450.120.045孔右边角145。

00.12450.6外圆，内孔为基准，精车1000.34、精车1000.34、90、0.12045外圆、倒、和、车90左右端面、4501.5451450.60.6柱体的过度倒圆，保证跳动在0.03内、并车32槽。

工序六 粗铣、精铣90柱体的两侧面。

工序七 以一个铣好的面定位,再利用另外一个面夹紧,钻4的通孔,再圹孔到6孔,保证尺寸为L=7,再铰孔使其达到所要求的精度。

工序八 以2000.045孔为基准面,利用专用夹具,钻4个9孔。

2.工艺路线方案二

工序一 车端面及外圆450.017，以1000.34为粗基准，选用CA6140机床 工序二以450.017外圆面为基准，粗车1000.34、90外圆，并导1.545，和00.1200.12145

工序三以450.017外圆面为基准，钻200铰孔达到20000.04500.045通孔，先用钻18的钻头钻孔，再的尺寸

0.12以450.017外圆面为基准，粗车1000.34、90外圆，并导1.545，和145 工序四。以1000.34外圆面为基准，并导745，和145 工序五 2000.0450.12内孔为基准精车1000.34左端面和90右端面和450.017保证

0.120跳动在0.03内,并车32槽

工序六 右端面和一圆面定位,利用两个端面夹紧,先铣粗糙度为3.2的一面。工序七 以刚铣的平面定位，利用两端面夹紧,铣另外一面保证尺寸为24 工序八 以一个铣好的面定位,再利用另外一个面夹紧,钻4的通孔,再圹孔到6孔,保证尺寸为L=7,再铰孔使其达到所要求的精度。

工序九 以2000.045孔为基准面,利用专用夹具,钻4个9孔。

0虽然工序仍然是十步，多次加工450.017表面是精度要求和粗糙度的要求和有跳动的要求所以选择第一个方案

三、加工工序设计

（一）机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定

“CA6140车床法兰盘”；零件材料为HT200，硬度190～210HB，毛皮重量1.4kg，生产类型大批量，铸造毛坯。

据以上原始资料及加工路线，分别确定各家工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：

1000.34端面）1.外圆表面延轴线方向长度方向的加工余量及公差（450.017。

查《机械制造工艺设计简明手册》（以下称《工艺手册》）表2.2～2.5，取φ45，φ100端面长度余量均为4（均为双边加工）

00.12车削加工余量为： 粗车 2mm 精车 0.7mm 2.内孔

工序尺寸加工余量： 钻孔 2mm

扩孔 0.125mm 铰孔 0.035mm 精铰 0mm 3.其他尺寸铸造得到

由于本设计规定的零件为中批量生产，应该采用调整加工。因此在计算最大、最小加工余量时应按调整法加工方式予以确认。

取余量为：7mm 因此可以确定毛坯的尺寸（毛坯图）

（二）确立切削用量及基本工时

序一 以1000.34外圆为粗基准，粗车450.017外圆及其右端面。1.加工条件

工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,铸造。加工要求：粗车外圆55，尺寸保证到47。

机床：CA6150车床。选择刀具：

车端面

选用93°偏头端面车刀，选择车刀几何形状，前刀面形状为平面带倒棱型，前角 =10°，后角 =8°，主偏角93°。,副偏角k =10 °,刀尖角圆弧半径0.5，刃倾角 =－10°。

车外圆

90°焊接式直头外圆车刀，刀片厚度5mm，YG6硬质合金，前刀面带倒棱形，主偏角90°，前角10°，后角6°，副偏角8°，刃倾角－10°，刀尖圆弧直径0.5mm。工序Ⅰ：

粗车450.017外圆 90°焊接式直头外圆车刀

确定加工时间

由于余量为8mm，因此分二次切削，吃刀深度为ap=4mm 查《切削用量简明手册》，进给量f=0.4mm/r（表1.4）计算切削速度，耐用度t=45min 00.120v=cvtmapxvfyvkv=

189.80.810.81.54=86.4m/min 0.20.150.24540.4确定机床主轴转速：

ns= 1000vd=100086.4=497r/min

3.14555 按机床取nw=500r/min 实际切削速度为v=86.35r/s

车外圆时tm1=04152=0.46min 5000.4粗车450.017右端面 选用93°左偏头端面车刀

确定加工时间

由于余量为2mm，因此分一次切削，吃刀深度为ap=2mm 查《切削用量简明手册》，进给量f=0.4mm/r（表1.4）计算切削速度，耐用度t=45min

v=cvtmapxvfyvkv=

189.80.810.81.54=95.7m/min 450.220.150.40.2确定机床主轴转速：

ns=1000vd=100095.7=554r/min

3.1455按机床取nw=560r/min 实际切削速度为v=96.7r/s

车端面时tm2l1l2l3247/2220.12min nwf5600.4工序II 选CA6150车床

查《切削用量简明手册》，进给量f=0.36mm/r，d取18mm时v=14m/min

vtvkTvkcvklvktv140.811.2m/min

n1000vt100014247r/min d03.1418可考虑选择nc250r/min，故取f0.27mm/r

r/m inf0.28mm/r

nc250钻、扩孔时tm1ll9110= 2=2.99min ncf2500.27m/m in铰孔时ap0.1f0.27mm/ r vc9.6 6

n

tm21000vt10009.61

53取nc160

203.142091101.9mi n1950.27工序III

确定加工时间

由于余量为8mm，因此分二次切削，吃刀深度为ap=3.5mm

查《切削用量简明手册》，进给量f=0.4mm/r（表1.4）

粗车1000.34外圆 0.12v=cvtmapxvfyvkv=

189.80.810.81.54=86.4m/min 0.20.150.24540.4确定机床主轴转速：

ns=1000vd=100086.4=252r/min

3.14109按机床取nw=250r/min 实际切削速度为v=78.5 m/min

车外圆tm1=

粗车90外圆 1422=0.32min 2500.4v=cvtmapxvfyvkv=

189.80.810.81.54=86.4m/min 0.20.150.24520.4确定机床主轴转速：

ns=1000vd=100086.4=278r/min

3.1499按机床取nw=320r/min 实际切削速度为v=90.4m/min

车外圆tm2=1222=0.22min 3200.4粗车1000.34左端面 选用93°左偏头端面车刀

确定加工时间

由于余量为2.5mm，因此分一次切削，吃刀深度为ap=2mm 查《切削用量简明手册》，进给量f=0.4mm/r（表1.4）计算切削速度，耐用度t=45min 0.12 7 v=cvtmapxvfyvkv=

189.80.810.81.54=95.7m/min 450.220.150.40.2确定机床主轴转速：

ns=1000vd=100095.7=305r/min

3.14100按机床取nw=320r/min 实际切削速度为v=100.5 m/min 车端面时tm20.12l1l2l32(10120)2220.35min nwf3200.4粗车1000.34右端面 选用93°右偏头端面车刀

确定加工时间

由于余量为2.5mm，因此分一次切削，吃刀深度为ap=2mm 查《切削用量简明手册》，进给量f=0.4mm/r（表1.4）

计算切削速度，耐用度t=45min

v=cvtmapxvfyvkv=

189.80.810.81.54=95.7m/min 450.220.150.40.2确定机床主轴转速：

ns=1000vd=100095.7=305r/min

3.14100按机床取nw=320r/min 实际切削速度为v=100.5 m/min 车端面时tm2

粗车90左端面

选用93°左偏头端面车刀

确定加工时间

由于余量为2mm，因此分一次切削，吃刀深度为ap=2mm 查《切削用量简明手册》，进给量f=0.4mm/r（表1.4）计算切削速度，耐用度t=45min l1l2l32(10155)2220.21min nwf3200.4

v=cvtmapxvfyvkv=

189.80.810.81.54=95.7m/min 450.220.150.40.2 8 确定机床主轴转速：

ns=1000vd=100095.7=339r/min

3.1490按机床取nw=320r/min

实际切削速度为v=90.4 m/min

车端面时tm2l1l2l32(9147)2220.20

nwf3200.4粗车90右端面

选用93°右偏头端面车刀

确定加工时间

由于余量为2mm，因此分一次切削，吃刀深度为ap=2mm 查《切削用量简明手册》，进给量f=0.4mm/r（表1.4）

计算切削速度，耐用度t=45min

v=cvtmapxvfyvkv=

189.80.810.81.54=95.7m/min 0.20.150.24520.4确定机床主轴转速：

ns=1000vd=100095.7=339r/min

3.1490按机床取nw=320r/min 实际切削速度为v=90.4r/s 车端面时tm20l1l2l32(9147)2220.20

nwf3200.4粗车450.6外圆

确定加工时间

由于余量为2mm，因此分一次切削，吃刀深度为ap=2mm 查《切削用量简明手册》，进给量f=0.4mm/r（表1.4）

计算切削速度，耐用度t=45min

v=cvtmapxvfyvkv=

189.80.810.81.54=95.7m/min 0.20.150.24520.4确定机床主轴转速：

ns=1000vd=100095.7=339r/min

3.1490按机床取nw=320r/min

实际切削速度为v=90.4 m/min 车端面时tm2l1l2l32(9147)2220.20

nwf3200.4倒角1.545和145

基本工时：由工人操控，大约为0.03min。工序IV

基本工时：由工人操控，大约为0.03min。

工序五 2000.045内孔为基准精车1000.34左端面、90右端面、400.017和

0.12004500.6外圆。车450.6柱体的过度倒圆，保证跳动在0.03内,并车32槽

工序V 精车1000.34左端面

确定加工时间

由于余量为0.5mm，因此分一次切削，吃刀深度为ap=0.5mm 查《切削用量简明手册》，进给量f=0.15mm/r（表1.4）计算切削速度，耐用度t=45min 0.12

v=cvtmapxvfyvkv=

189.80.810.81.54=145m/min 450.20.50.150.150.2确定机床主轴转速：

ns=1000vd=1000145=462r/min

3.14100按机床取nw=450r/min 实际切削速度为v=141.3r/s 车端面时tm2

精车90右端面

确定加工时间

由于余量为2mm，因此分一次切削，吃刀深度为ap=0.5mm 查《切削用量简明手册》，进给量f=0.15mm/r（表1.4）计算切削速度，耐用度t=45min l1l2l32(10020)2220.65

nwf4500.15

v=cvtmapxvfyvkv=

189.80.810.81.54=145m/min 450.20.50.150.150.2 10 确定机床主轴转速：

ns=1000vd=1000145=513r/min

3.1490按机床取nw=500r/min 实际切削速度为v=141.3r/s 车端面时tm2精车400.017

确定加工时间

由于余量为2mm，因此分一次切削，吃刀深度为ap=2mm 查《切削用量简明手册》，进给量f=0.15mm/r（表1.4）计算切削速度，耐用度t=45min 0l1l2l32(9147)2220.35

nwf5000.15

v=cvtmapxvfyvkv=

189.80.810.81.54=145m/min 0.20.150.2450.50.15确定机床主轴转速：

ns=1000vd=1000145=982r/min

3.1447按机床取nw=900r/min 实际切削速度为v=132.8m/min 车端面时tm2车32槽

车450.6柱体的过度倒圆

工序Ⅵ

(一)粗铣两侧面

（1）刀具选择

根据《工艺手册》表3.1及铣刀样本手册，选两把镶片圆锯齿铣刀，外径160mm,内径32mm,L=3mm,Z=40（2）切削用量

L=3mm（3）由《切削手册》表3.5当机床X61W功率为5-10KW,采用YG6硬质合金材料加工铸铁取f=0.14-0.24mm/r,取f机=0.14mm/r。（4）选择铣刀磨钝标准及耐用度

根据《切削手册》表3.7,铣刀齿后刀面最大磨损限度为1.5mm,由《切削手册》表3.8,铣刀直径d0=160mm,则硬质合金盘铣刀T=150min.（5）确定切削速度Vc

由《切削手册》表3,13,当取Vc=130m/min 0l1l2l3241220.33

nwf9000.15 11 ns=1000vd=1000130=258.6r/min

3.1490

根据X61W机床说明书(见《切削手册》表3.23)取主轴转速n机=255r/min.则实际切削速度为Vc = 128m/min

当n机=255r/min时,工作台为每分钟进给量是进给速度Vf=fm=fz×z×n

V机=0.14×40×255=1428mm/min.X61W机床说明书(见《切削手册》表3.23)取Vf=980mm/min（6）计算基本工时

L=48m

L1=38mm

L2=5 T=(L+L1+L2)/fm=(48.2+38+5)/960=0.09 min(二)精铣两侧面(1)工序要求

证表面粗糙度Ra=3.2,单边加工余量z=0.55mm,选X63卧式铣床,使用专用夹具.选择刀具:由《工艺手册》表5.45及铣刀杆手册,选两把高钢镶齿三面刃铣刀,同时铣削两面,铣刀外径d0=160mm,D=40mm,L=20mm,Z=22(由《切削手册》表4.1, 4.2)(2)确定铣削深度

由于单边加工余量Z=0.55mm,余量不大,故一次走刀完成,则 =0.55mm.(3)确定每齿进给量fz 由《切削手册》表3.3在X63铣床功率为10kw(《切削手册》表3.25),工艺系统刚性为低,用高速钢成形盘铣刀加工时,选每齿进给量fz=0.08mm/z(4)选铣刀磨钝标准及刀具耐用度

根据《切削手册》表3.7铣刀后刀面最大磨损量为0.2mm,由《切削手册》表3.8铣刀直径d0=160mm,则T=150min(5)确定切削速度Vc 由《切削手册》表3.11,取Vc=30,Kmv=0.9,Ksv=1.0,Kzv=0.8, Vc =30×0.9×1.0×0.8=21.6m/min nc查=1000×Vc / d0=1000×21.6/160 =43r/min 查X63机床说明书(见《工艺手册》表4.2-39)选取主轴转速n机=47.5r/min.则实际切削速度为Vc = n机d0/1000= ×47.5×160/1000=23.87m/min,当n机=47.5r/min时,工作台每分进给量fm=Vf=fz×z×n机=0.08×22×47.5=83.6mm/min

由X63机床说明书(《见工艺手册》表4.2-40)选取铣床工作台进给量fm=75mm/min(6)计算基本工时 L=l+l1+l2=91 T=L/fm=91÷75=1.2min 工序Ⅷ：先用4钻头钻通孔，再圹孔到5.9，再铰孔到达所要求的精度 查手册，知钻4孔时f10.42mm/r，钻5.9的钻头孔：f10.6mm/r

n100014743rmin 3.146

查手册去标准值n1680r/min

铰孔时f30.28mm/r、Cv109、Zv0.2、M0.3、Xv0.1、T180

15.660.2Cv0.89m91mm0.30.10.5mins1800.30.6

1000Vc10009n3478rmind03.146

取

tmn3545rmin

LL1L12.557575230.16minn1f1n2f2n3f36800.426800.425450.28

工序Ⅸ：由于钻4个9孔，先用8.9的钻头钻孔，然后再铰孔

钻孔时：f10.81mm/r、Vc10m/min

铰孔时：f10.62mm/r、Vc10m/min

由于速度是一样的所以

n1000Vc100010330rmind3.149

查表可知道取n392r/min 8585tm40.163920.813920.6

20.210.37min

四 夹具设计：

为了提高劳动生产，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。

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一平面一短销，该定位短销的尺寸与公差规定和本零件在工作时的尺寸与公差配合，即0200.045

2． 由于存在两平面配合，由于零件的表面粗糙度为Ra3.2，因此需要与配合平面有一粗糙度的要求为Ra3.2 3． 钻削力的计算：

px419DS0.8kp

刀具选用高速钢材料

查《机床夹具设计手册》表1-2-8

0.62000.6

HBkp190

1901.03

4．D8.4、S10.25、S20.125

px1419DS0.8kp4198.40.250.81.031195.8N

px2419DS0.8kp41990.1250.81.03735.9N 夹紧力计算：

查《机床夹具设计手册》由表1-2-23

由于工件为垂直安装在夹具之间，所以夹紧力w0w所以夹具设计符合要 求

4．装配尺寸链及公差分配

五、机械加工工艺过程卡片

六、机械加工工序卡片

七、小结

八、参考文献

《机床夹具设计手册》

6.铣床夹具设计说明书 篇六

在机械金属切削加工中, 工件在装夹定位和校准阶段所花费的时间占工件总加工时间很大比例。在批量加工时若没有采用合理的装夹方法, 则会大大延长装夹定位时间, 降低加工效率, 增加生产成本, 甚至提高废品的产生率。但通用的机床工装设备已无法满足生产效率和加工质量的要求, 机床专用夹具越来越被重视和设计使用。

本文将以截面为鼓形的零件 (图1) 为研究对象, 通过分析该类型零件的结构形状特点和生产加工要求, 阐述鼓形零件在数控铣床上进行批量加工时使用的专用夹具的设计、定位原理和生产过程。

二、提出问题

鼓形零件以截图中间部分向外以一定半径圆弧形突出并由两头缩进为主要特点, 本文中的鼓形零件的外形突出圆弧尺寸为R12 (图1) 。该鼓形零件在数控铣床上进行实际批量加工生产时出现了以下的问题。

(一) 通用的机用工装定位夹具不能够很好满足加工要求。该零件用数控铣床切削加工时, 通常会采用圆柱形垫块和通用夹具如机用平口台虎钳或三爪卡盘配合来进行工装定位。虽然能够装工件夹紧并定位, 但工件和虎钳或卡盘在零件外周的最外周的极点, 台虎钳的接触面为两个点, 而三爪卡盘的接触面为三个点, 夹紧力高度集中, 较小的夹紧力都会产生很大的压强, 很容易导致工件滑动, 夹不稳, 或者损伤工件的表面, 从而降低产品的合格率和生产效率。

(二) 生产效率低下, 无法满足批量生产的要求。任何零件在机械切削加工时保证其设计精度和达到预定的生产效率, 都必须要在加工前选定合适的工装定位方案。

三、分析问题

(一) 鼓形零件端面特征数控铣床加工工艺分析。根据图1所示, 所加工特征一般为雕刻汉字或铣出一定的外形, 加工位置基本都在零件的上下两个端面上。因此所设计的夹具不仅要能够在满足稳固夹紧且接触面较大的前提下, 还要保持工件的顶面能够预留出一定的高度以防止在下一步的数控铣床加工工序中出现刀具干涉的现象。同时还要达到能够批量加工的要求, 夹具的设计还要加入多工位的设计元素。

(二) 夹具设计原理。本文针对鼓形的结构外形特点和其加工工艺, 设计了一套数控铣床批量加工专用工装夹具, 如图2所示。此设计原理将夹具的活动板设计成与零件的外形R12的外圆相配合的内圆形式, 从上而下即可紧贴零件的外圆周, 再施以夹紧力, 既可以达到夹紧又可以使得零件的外圆周和夹具的活动板上的圆孔的基准重合的目的。

(四) 夹具的结构设计和工艺特点。图4所示为夹具内部结构, 此套模具共有活动板和固定板两个主要部分组成。两个部分通过中间和四个角共五个内六角平圆头螺钉夹紧固定。夹具采用四工位的设计, 上下左右成各自成对称布置, 保证数控铣床加工工序效率的同时也使得每五个在同时加工的工件都承受了同样的三个螺钉的夹紧力, 提高同等加工条件下的加工质量。

从鼓形零件的数控铣床加工工艺来分析, 本套夹具有着以下几个特点:一是活动板设计有内凹的与零件外圆周同样的R12圆弧面, 使得活动板与零件在装夹和加工的过程中能够保持两者拥有较大的接触面贴合, 解决了通用夹具与零件装夹只有最外圆周的点接触的缺点, 避免了零件的夹持工序会对零件造成的外表面的损伤和加工过程中的打滑现象。二是固定板的下端设计有用于平口台虎钳夹持用的凸台, 方便在通用夹具上使用。三是固定板的孔位设计为非圆弧面设计, 实际形状是深度为6.3mm, 直径为Ф35.5mm的平底圆孔。零件的最外圆周的形状为Ф35.22的圆周, 固定板的工位孔径大于此尺寸, 同样深度也超过了零件的半高6mm的好处是, 零件在定位时是放置于此孔内, 能够很好地完成零件的初定位, 使得零件在孔内不能够拥有很大的活动空间, 避免在定位中造成过定位的可能, 大大降低了两个圆周的初基准重合度误差, 同时也保证了夹紧的基本要求。四是整体工位和螺钉孔位呈上下左右全对称结构布置, 提高同等的夹紧定位条件下产品的合格率。五是如夹具设计原理图 (图2) 所示, 活动板的厚度为4mm, 固定板的厚度为6.3mm, 夹紧后两板间有间隙0.7mm, 活动板的孔内夹紧的零件的裸露的高度为1mm, 此设计既保证能够对工件进行科学的工装定位, 防止过定位, 又保证加工工艺的可行性。

(五) 数控加工。

1.生产加工工艺分析。加工设备采用普通的华中数控铣床即可, 刚性要求中等。考虑到被夹紧的鼓形零件多为铜或铝合金等材料, 夹具的材料选择常见的45号钢。从夹具的结构来看, 夹具主要有活动板和固定板两个主要组成部分, 再辅以内六角螺钉固定, 夹具的生产加工也要分几个部分来完成。

固定板的加工工艺应该遵守粗、精加工分开的原则, 并且最好在粗加工之后隔一段时间再进行精加工, 这样能保证让零件在粗加工后能够有足够的时间恢复因受力造成的变形, 以提高夹具的加工精度。固定板在加工完底部用于平口台虎钳的凸台之后装夹于数控铣床的台虎钳之后再加工顶部的特征。在加工4个工位孔的时候, 应该先进行钻孔操作, 然后用平底铣刀加工, 采用螺旋下刀方式, Z向层高设置应该小于1mm, 这样可以大大减小刀具的损伤速度, 同时也可以保证零件的加工质量。4个工位孔可以在钻孔操作的时候, 采取贯穿孔的设计, 穿孔的直径应该小于孔的直径Ф35.5mm, 此举改善排屑的条件。

活动板的加工工艺充分考虑板材比较薄的特点, 为了减小和避免在数控铣床用压板夹紧后在加工过程中发生的零件变形的情况发生, 这样将采取活动动板先钻5个螺钉位孔, 通过平头螺钉与固定板固定, 两块夹具的上下板配合固定后, 将固定板装夹于台虎钳上再加工活动板。活动板的正面加工包含了四个工位孔的辅助孔的钻孔操作。底面的4个带内凹球面的工位孔的加工同样采取配合固定后加工的方式, 固定板的工位孔直径为Ф35.5mm, 不会在此步操作过程发生刀具干涉现象。

2.数控加工程序的编制。本文使用Master CAM X3作为编程软件, 着重讲述固定板和活动板的工位孔的数控铣加工程序的编制和仿真结果。

固定板的工位孔的加工工序是加工固定板非常关键的一道工序, 孔径为Ф35.5mm, 采用钻孔加平底铣刀铣孔的加工方式完成。这里只介绍采用平底铣刀铣孔的编程方法和注意事项。

粗加工和精加工分工进行, 粗加工采用Ф12mm的平底铣刀, 快速去除多余的材料, 切削速度取v=90m/min, 根据公式计算主轴转速:

这里取S=2, 400r/min。同样可以计算出进给速度的数值, 考虑到本段工序是用平底铣刀进行铣孔的操作, 刀具承受的切削力较大, 且受力面较大, 故F值应该设置得比计算值要小, 这里取F=600mm/min。

在菜单的刀具路径栏选择标准挖槽方式, 选择4个工位孔的圆周作为加工路径, 打开刀具路径参数选项卡, 从刀具库Steel-MM.TOOLS列表中选择Ф12mm的平底铣刀, 按照上述已经设定好的加工参数在该选项卡对话框内的相应选项内进行设置。切换到2D挖槽参数设置选项卡, 设置参考高度增量坐标25.0, 进给下刀位置增量坐标5.0, 工件表面绝对坐标0.0, 深度绝对坐标﹣6.3, 顺铣, XY方向预留量0.3, Z方向预留量0.0。在高度上进行分层铣削, 取层高0.8mm, 精修次数1次, 精修量为0.3mm。切换到精修的参数对话框, 选择螺旋切削方式, 并且勾选螺旋下刀, 切削间距60.0, 切削距离7.2, 由内向外环切, 精加工设置:次数1次, 间距2.5, 修光次数0。点击螺旋下刀按钮, 参照图5进行相应设置。至此完成粗加工刀路设置。精加工采用外形铣方式进行, 刀具选择Ф8mm的平底铣刀, 一次加工到6.3mm的深度。完成精加工刀具路径设置后, 设置毛坯进行仿真操作, 结果如图6所示。

活动板的工位孔的加工工序要分上下两个面进行, 工位孔的内凹球面应该在底面加工, 此时将工件用5个螺钉固定在固定板上, 再装夹于平口台虎钳上。同样, 本工序分粗、精加工两步进行, 粗加工采用平底铣刀进行铣孔, 留下0.3mm精加工余量。粗加工刀路设置如固定板的工位孔的操作方法, 精加工刀路采用精加工等高外形方式, 精加工刀路参数设置如图7。这里要注意的是Z轴最大进给量应该设置比较小, 本文取0.15mm。为了获取比较好的加工表面, 本文设置了进/退刀参数, 取圆弧半径为1mm。完成精加工刀具路径设置后, 设置毛坯进行仿真操作, 结果如图8所示。

为了提高加工效率, 在精加工等高外形铣削刀路编制时, 使用了图9所示路径旋转的刀路, 此刀路图少很多提刀的刀路, 大大提高了加工效率。

四、结语

本文针对鼓形零件在数控铣床上加工时出现的装夹难题设计了一套实用的夹具, 通过分析夹具的结构特点、定位原理和加工工艺, 对夹具进行了数控加工的程序编制, 编程过程中通过优化参数设置, 利用刀路的旋转功能, 保证了夹具的尺寸精度、表面光滑度和生产加工的效率, 并实现了鼓形零件在数控铣床上高效、高质、多件同时加工, 提高了生产效率和加工的质量。

参考文献