3 支架铣开夹具设计毕业设计

第一篇：3 支架铣开夹具设计毕业设计

支架铣开夹具设计

3.1 铣床夹具设计基本要求

1)由于铣削过程不是连续切削，且加工余量较大，所以不但所需的切削力较大，而且切削力的大小及方向随时都可能在变化，致使在铣削过程中产生振动。因此铣床夹具要有足够的夹紧力，夹具结构要有足够的刚性。

2)为了提高铣床夹具的刚性，工件待加工的表面应尽量不超出工作台，在确保夹具有足够排屑空间的前提下，尽最降低夹具的高度，一般夹具高与宽之比为 1：1.25。

3)对于以铸、锻件毛坯面定位的铣夹具，应以毛坯图作为设计夹具的依据，以免对工件毛坯余量尺寸和形状误差、分型面或浇 冒口等问题因考虑不周而影响夹具的合理性和可靠性[13]。

A以工件毛坯面定位时，为避免毛坯误差，应多设置若干个辅助支承。B要特别注意在铣削过程中容易变形的部位，并设置必要的辅助支承。C为了获得较大的夹紧力，在铣床夹具中尽可能采用扩力机构。

D为了防止工件在加工过程中因振动而使夹紧松脱，夹紧装置应具有足够的自锁能力。E从侧面压紧工件的着力点应低于工件侧面的支承点，并使其产生作用在支承上的合力。

对于本课题支架工件所要求的是铣开上下端面5.5mm的切开，按照以上的设计要求，对其进行以下夹具设计。

3.2 定位设计

3.2.1 定位基准选择

根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，制定出了两套定位方案。1)方案一：工件以两孔和端面为基准，以定位长销定位内孔52mm，限制了四个自由度，再用削边销限制了工件的转动，消除一个自由度，总共限制了五个自由度。再通过定位螺套和开口垫圈固定住了支架在长销方向上的移动，实现了完全定位。

2)方案二：工件以底面和端面为定位基准，以3个定位钉支撑支架底面，限制了支架的三个自由度，在左端面以一个定位支撑板限制了两个自由度，最后通过螺母的夹紧，实现完全定位。

在铣支架开口时，要保持孔与端面的平行度，方案二以底面为基准，从加工的位置精度上来说，更精确些。但是在刀具铣槽时，刀具的切削力会对底面的支撑钉造成很大的磨损，并且不能保证铣的开口与中心孔的位置精度。所以综合以上优缺点，选择方案一。

3.2.2 定位误差分析

该夹具采用了削边销定位[14]，是为了补偿工件的定位基准与夹具定位元件之间的实际尺寸误差，消除重复定位而采用的。除开口宽5.5±0.05由铣刀保证外，本夹具要保证开口侧面与左端面距离及开口中心平面与52H7的孔轴线的垂直度，其他要求未注公差，因此只计算上述两项加工要求的定位误差。

1)加工尺寸左端面既是工序基准，又是定位基准，故基准重合误差为零。由于左端面与定位螺套始终保持接触，故基准位移误差为零。因此加工尺寸没有定位误差。

2)开口的中心平面与52H7孔轴线垂直度的定位误差，定位长销与工件的配合是52H7g6，则根据参考文献[11]表1-10和表1-11可得

0.03052H7=520(mm)

0.04052g6=52(mm)0.010则定位误差 dwjbjw（3.1）

0.01020.0302

0.01因机床精度，刀具精度，刀具与机床的位置精度，工艺系统受力变形和受热变形等因素造成的加工误差，统称为加工方法误差，因该项误差影响因素很多，又不便于计算，所以常根据经验为它留出工件公差的1/3。所以定位误差dw=0.01<0.08/3，故此方案可行。

3.3 夹紧部分设计

夹紧是工件装夹过程的重要组成部分。工件定位之后必须通过夹具上的夹紧装置将其可靠地固定在正确的加工位置上，使其在承受工艺力和惯性力等的情况下正确位置不发生变化[14]。否则，在加工过程中因切削力、惯性力的作用而发生位置的变化或引起振动，原有的正确定位遭到破坏，就不能保证加工要求。夹紧机构的三要素是夹紧力作用点的确定、夹紧力方向的确定、夹紧力大小的确定。对夹紧机构的基本要求如下：

1)夹紧动作迅速，操作方便省力，夹紧时不应损害零件表面质量。2)结构力求简单，便于制造和维修。

3)夹紧件应具备一定的刚性和强度，夹紧作用力应是可调节的。

4)夹紧作用准确，处于夹紧状态时应能保持自锁，保证夹紧定位的安全可靠。

3.3.1 确定夹具类型

由夹具结构方案可知，本工序加工的开口槽在支架的端面上，生产批量大。工件形状复杂，采用手动夹紧的夹具结构简单，在生产中的应用也比较广泛。采用手动夹紧，夹紧可靠，机构可以不必自锁[16]。参考类似夹具资料，本道工序夹具的夹紧元件选用球面带肩螺母，在零件端面夹紧，这样铣开口槽，其切削力与夹紧力方向一致，可减少夹紧力，同时夹紧力方向指向定位面，是定位可靠。

3.3.2 夹紧力的计算

夹紧力的大小要恰当，要保证在加工中工件不产生位移和振动。要保证夹紧后的工件变形和表面损失不超出允许的范围。保证工件在夹具中的正确位置。

夹紧力计算公式

WkWK

（3.2）

式中 Wk－夹紧力(N)；

W－理论夹紧力(N)； K—安全系数。

查参考文献机床设计手册 可知工件以内孔定位的夹紧力计算公式为

WkK(T2PR1)1.87(12050.1520010)0.1100.15145451R12R2KT

（3.3）

式中

—安全系数

—扭矩 —施加压力

—夹紧力距定位轴的中心距离，受力处距定位轴的中心距离

PR1、R2

1、2—摩擦系数0.1,0.15 K(T2PR1)1.87(12050.1520010)0.1100.1514545Wk1R12R2N 故本夹具所需夹紧力为545N，该夹具采用螺母拧紧力为N拧=3200N，此时N拧大于所需的夹紧力，故本夹具可靠安全。

3.4 对刀元件设计

铣削加工时，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[15]。对刀件有对刀块和对刀塞尺，两者配合使用。铣开口，刀具需要对于运行方向对刀，故采用方形对刀块。

3.5 定位键设计

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，对于铣床，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。本道工序选用的铣床型号是X61W，通过参考文献 课程设计 表3-41查得工作台T形槽槽数是3，宽度14mm，槽距是50mm。本课题设计采用两个定位键定位，用一组螺栓夹紧其材料是45钢，热处理为HRC40~45。

作为定位键的安装是夹具通过两个定位键嵌入到铣床工作台的同一条T 形槽中，再用T 形螺栓和垫圈、螺母将夹具体紧固在工作台上，所以在夹具体上还需要提供两个穿T形螺栓的耳座。如果夹具宽度较大时，可在同侧设置两个耳座，两耳座的距离要和铣床工作台两个T形槽间的距离一致。

3.6 定位块设计

定位块和夹具体中其他定位元件一样，是工件起到定位支撑作用。此工件当铣开一切口后，松开工件，以工件孔和已铣开的切口为基准，再在定位销和定位块上定位，夹紧后铣切另一切口。如图3.1.图3.1

第二篇：铣槽夹具说明书

目

录

前言 ··································1 设计任务书 ·······························2

一、设计思想和方案对比 ·························3 1.1设计思想 ····························3 1.2定位夹紧方案对比选择 ······················3 1.3对刀装置选择 ··························5 1.4夹具体选择 ···························5

二、定位分析与定位误差计算 ·······················5 2.1定位分析 ····························5 2.2定位误差计算 ··························5

三、对刀及导引装置设计 ·························6

四、夹紧机构设计与夹紧力计算 ······················6 4.1夹紧机构设计 ··························6 4.2夹紧力计算 ···························6

五、夹具操作说明 ····························7 心得体会 ································8 参考文献 ································9 装配图级零件图 ························（见附图）

机械设计（减速箱轴键槽铣床夹具设计）

前 言

通过机床工艺及夹具设计，汇总所学专业知识如一体(如《公差于配合》、《机械制造装备设计》、《机械制造技术基础》等)。让我们对所学的专业课得以巩固、复习及实用，在理论与实践上有机结合，使我们对各科的作用更加深刻的熟悉与理解，并为以后的实际工作奠定坚实的基础！

设计的目的：

机械制造技术基础课程设计,是在学完机械制造技术基础及夹具设计原理课程，取得感性知识后进行的一项教学环节；在老师的指导下，要求在设计中能初步学会综合运用以前所学过的全部课程，并且独立完成的一项工程基本训练。同时，也为以后搞好毕业设计打下良好基础。通过课程设计达到以下目的：

1、能熟练的运用机械制造技术基础的基本理论和夹具设计原理的知识，正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及合理制订工艺规程等问题，培养学生分析问题和解决问题的能力。

2、通过对零件某道工序的夹具设计，学会工艺装备设计的一般方法。通过学生亲手设计夹具（或量具）的训练，提高结构设计的能力。

3、课程设计过程也是理论联系实际的过程，并学会使用手册、查询相关资料等，增强学生解决工程实际问题的独立工作能力。

4、培养学生独立思考和独立工作的能力，为毕业后走向社会从事相关技术工作打下良好的基础。

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《机械制造综合课程设计》

设计任务书

设计题目：电器操纵盒键槽铣床夹具 设计要求：设计槽宽20mm键槽的铣床夹具 生产类型：中批量生产 毛坯类型：铸造件

说明：

进行本工序前，定位基准面B已加工达到要求。

工序加工要求：

1、键槽宽分别为20mm，深度分别为29mm；

2、键槽两侧面与底面B的垂直度误差为0.1/100，粗糙度为1.6。

一、设计思想

1.1设计思想

设计前先要明确工件的年生产纲领，它是夹具总体方案确定的依据之一，它决定了夹具的复杂程度和自动化程度。如大批量生产时，尽量采用快速、高效的定位、夹

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紧机构和动力装置，提高自动化程度，符合生产节拍要求。在中、小批量生产时，夹具应有一定的可调性，以适应多种工件的加工。

设计中要考虑机床夹具应满足的基本要求，包括以下几个方面：

1﹚保证加工精度。这是必须做到的最基本要求。其关键是正确的定位、夹紧和导向方案，夹具制造的技术要求，定位误差的分析和验算。

2﹚夹具的总体方案应与年生产纲领相适应。

3﹚安全、方便、减轻劳动强度。机床夹具要有工作安全性考虑，必要时加保护装置。要符合工人的操作位置和习惯，要有合适的工件装卸位置和空间，使工人操作方便。大批量生产和工件笨重时，更需要减轻工人劳动强度。

4﹚排屑顺畅。机床夹具中积累切屑会影响到工件的定位精度，切屑的热量使工件和夹具产生热变形，影响加工精度。

5﹚机床夹具应有良好的强度、刚度和结构工艺性。机床夹具设计时，要方便制造、检测、调整和装备，有利于提高夹具的制造精度。

根据所给的零件图，设计铣直径为20mm的一个键槽的夹具。依次选择确定定位、夹紧、导向、夹具体的方案。1.2定位、夹紧方案的比较选择

工件在夹具中的定位是通过工件上的定位基准表面与夹具的定位元件的工作表面接触或配合来实现的，因此设计中选用的定位方法与定位元件的具体结构应与工件的定位基准表面相适宜。

夹紧方案的确定

夹紧力方向原则：

1）夹紧力的作用方向不应破坏工件的既定位置； 2）夹紧力的作用方向应使所需夹紧力尽可能小； 3）夹紧力的作用方向应使工件的夹紧变形最小。夹紧作用点原则：

1）夹紧里的作用点应正对夹具定位支撑元件或位于支撑元件所形成的稳定受力区域内，以免工件产生位移和偏转；

2）夹紧力的作用点应正对工件刚性较好的部位上，以使夹紧变形尽可能少，有时可采用增大工件受力面积或合理分布夹紧点位置等措施来实现；

3）夹紧力的作用点应尽可能靠近工件的加工表面，以保证夹紧力的稳定性和可靠性，减少工件的夹紧力，防止加工过程中可能产生振动。

根据以上要求，考虑加工零件的特点及定位方式，确定定位及夹紧方式。

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工件是电器操纵盒，根据六点定位原理，要对凸台面和凸台上面的孔定位，最后限制工件绕凸台中心旋转。对外凸台面上的孔定位时，常用的定位元件有定位套，圆柱销等。我选择用短圆柱销定位，以B面为第一基准面，用挡销进行定位，用压板夹紧，螺旋夹紧工件，以及限制工件绕凸台中心旋转。我有两种方案：

方案：以凸台面上的孔为定位基准面，用短圆柱销定位，以工件尾部侧面为定位基准面，用挡销定位。

图 1.1

1.3 短圆柱销尺寸的确定

取定位孔Φ35H7直径的最小值为圆柱销的基本尺寸，销与孔按H7/g6配合，则圆柱销的直径和公差为Φ35 1.4 挡销尺寸的确定

尺寸为Φ15 两销与夹具体连接选用过渡配合ΦH6/f5。1.5 夹紧方案的确定

根据工件的定位方案，考虑夹紧力的作用点及方向，采用如图1.1所示的方式比较好。因它的夹紧点在大孔端面，接近被加工面，增加了工件的刚度，切削过程中不易产生震动，工件的夹紧变形也小，夹紧可靠。但对夹紧机构的高度要加以限制，以防和铣刀杆相碰。由于工件较小，批量又不大，为使夹具结构简单，采用了手动的螺旋压板夹紧机构。1.6对刀装置的选择

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因为此工序为铣键槽，故选用直角对刀块。对刀装置是由对刀块和塞尺构成。塞尺用于检查刀具与对刀块之间的间隙，避免刀具与对刀块直接接触。对刀块采用销钉定位，螺钉紧固的方式与夹具体连接。具体结构参见图1.1。1.7 夹具在机床上的安装方式

夹具可通过定向键与机床工作台T形槽的配合实现在铣床上的定位，用通过T形槽螺栓将夹具固定在工作台上，如图1.1所示。1.8 夹具体及总体设计

夹具体的设计应通盘考虑，使各组成部分通过夹具体有机地联系起来，形成一个完整的夹具。从夹具的总体设计考虑，由于铣削加工的特点，在加工中易产生振动，故要求夹具体及其上个组成部分的所有元件的刚度、强度要足够。夹具体及夹具总体结构参见图1.1。

二、夹具总图设计

1）夹具总图上应标注的尺寸及公差配合（1）夹具的外轮廓尺寸280mm*170mm*100mm。

（2）两定位销的尺寸为：Φ15与（3）挡销到中心线距离分别为

和。

和

（4）对刀块工作表面与定位元件表面间的尺寸（5）其它配合尺寸。圆柱销及挡销与夹具体装卸孔的配合尺寸Φ20H7/n6和Φ10H7/n6。

（6）夹具定位键与夹具体的配合尺寸18H7/h6。

2）夹具总图上应标注的技术要求

（1）圆柱销、挡销的轴心线相对定位面B的垂直度公差为0.05mm。

（2）定位面B相对夹具底面的平行度公差为0.02mm。

（3）对刀快与对刀工作面相对定位键侧面的平行度公差为0.05mm。

三、定位分析与定位误差计算

2.1 定位分析：根据工序图上的要求。要保证距槽两侧面与底面B的垂直度为0.1/100。键槽深度尺寸为29+0.2；平键槽长度51mm，键槽宽度20+0.52。前两项是靠工件在夹具中定位来保证的；后三项分别是靠小拖板运动实现和键槽铣刀(定尺寸刀具)来保证的。

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2.2 定位误差的计算：机械加工中，产生加工误差的原因很多。在这些因素中，有一项因素与机床夹具有关。使用夹具时，加工表面的位置误差与夹具在机床上的对定及工件在夹具中的定位密切相关。为了满足工序的加工要求，必须使工序中各项加工误差之总和等于或小于该工序所规定的工序公差。

jg

式中j为与机床夹具有关的加工误差；为与工序中除夹具外其他因素有关的误差；g为工序公差。由式可知，使用夹具加工工件时，应尽量减小与夹具有关的加工误差，在保证工序加工要求情况下，留给加工过程中其他误差因素的比例大一些，以便较易控制加工误差。

与机床夹具有关的加工误差j，一般可用下式表示：

jWZDADWJJJM

由上式可知，正确地计算出工件在夹具中的定位误差和减小其他各项误差，是设计必须认真考虑的重要问题。

定位误差是指工序基准在加工方向上的最大位置变动量所引起的加工误差。设计的夹具要从分考虑此定位方案的定位误差的大小是否在允许的范围内。一般定位误差应控制在工件允许误差的1/5~1/3之内。

由定位基准外圆查表可知：尺寸为别为0.016mm和0.04。

11，其中2sin2 和，则公差分 定位误差为H90，则H10.006mm。H20.004mm，满足条件。

三、对刀及导引装置设计

对刀装置是由对刀块和塞尺构成。直角对刀块用于加工键槽，塞尺用于检查刀具与对刀块之间的间隙，避免刀具与对刀块直接接触。由于对刀块与塞尺都已经标准化，则选用直角对刀块和对刀平塞尺。

四、夹紧机构设计与夹紧力计算

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4.1夹紧机构的设计

对此工件的铣削加工，我所采用的是螺旋与压板组合实现夹紧工作的夹紧机构，而且我拟定采用的是手动夹紧，此夹紧机构结构简单，夹紧可靠，通用性大。夹紧方案的初步确定如右图所示（局部图）： 4.2夹紧力的计算

初步选定压紧螺母的尺寸为M20，选择铣刀尺寸为直径d=10mm的铣刀，齿数z2。

计算切屑力：根据刀具用高速钢，工件材料为可锻铸铁，则切削力为

FCap0.66fz0.72D0.66BzK

其中C为在用高速钢铣刀铣削时，考虑工件材料及铣刀类型的系数，其值取294；ap为铣削深度，按18mm的键槽来算，取7mm；由d=10mm的铣刀，查得，铣削速度Vc22m/min，每分钟进给量f19mm，由铣刀转速n100022389r/min，ffzZn，得到fz0.024mm；D=10mm；B为18切削宽度，取10；K为用高速钢铣削时，考虑工件材料机械性能不同的修正系数，取0.9。计算得切削力F=1050N。

对于V形块定位压板夹紧方案，为防止工件移动而需要的夹紧力为：

KFsinWK22

1sin2其中，K为安全系数，取2.4。1和2分别为工件与压板间的轴向摩擦因数和工件与V形块的轴向摩擦因数，取为0.4。则计算得需要的夹紧力根据公式：W1289N

QLtg(1)d0/2rtg2可知直径为10mm的螺杆和m10的螺母夹紧力为3925N，因为WWK,故能满足夹紧力的要求。

由于工作状态原因，切削力与夹紧力在空间上是相互垂直的。螺母提供的夹紧力足以夹紧，故无须验算。

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五、夹具操作说明

在加工前，需要先将夹具安装在铣床上的正确位置，夹具在铣床上的安装是通过夹具体上安装基面与铣床上相应表面的接触和配合实现的。铣床夹具通过定位键与铣床工作台T形槽的配合来确定夹具在机床上的方位。为方便夹具在工作台上固定，夹具体上设计有耳座，两端各设置两个耳座。

压板通过铰连接固定在夹具体上，可以通过铰连接以连接点为中心做圆周运动。螺杆固定在压板活动的另一端的夹具体上，压板上开有孔，可以使之穿过螺杆，并可以以螺母夹紧固定。动作过程如下：工作时，将压板打开，把工件放在短圆柱销上，工件的一端顶在挡销上，确定好工件的准确位置，然后将压板压下，先装入压块，再用压紧螺母进行夹紧。这时铣刀在进行对刀后，就可以对工件进行加工，铣键槽，换刀，完成铣床铣两个键槽的工序。

本夹具操作简单，省时省力，装卸工件时只需靠压板紧定螺栓的松紧即可轻松实现。

心 得 体 会

通过这次课程设计，使我对机械装备课程有了更进一步的了解。装备在现在工业中有着重要的作用。当然，我们现在对机械设计只不过时一个初步的了解，这门课程还有更多的知识等着我们去学习，在这一次课程设计里，我学会了一些机械设计的最基本的理论，同时也对机械装备产生了浓厚的兴趣。

机械设计贯穿设计、制造、使用、维护的整个过程，设计时的疏忽总会在这些方面反映出来，方案成功与否很容易判断。

通过这次设计，我能够熟练运用CAD、CAXA、等软件，在这次课程设计过程中，我发现自己还有很多不足之处，在设计和计算过程中也出现了各种各样的错误，在同学和老师的帮助下也都尽量改正了，虽然还存在或多或少的问题，这也是我今后努力的方向，我会继续努力学习，来丰富自己的知识。

虽然过程中我们遇到了遇到困难，但是在老师的指点下，同学们都的十分的努力。我们把我们所学的知识运用到现实中来了，这对同学们加深对课本知识的理解很有好处。同时学会了对于不同的待加工原件，设计不同的夹具，对于夹具的各种标准件学

机械设计（减速箱轴键槽铣床夹具设计）

会了如何查标准件手册、如何使用它们。这些都是在老师的帮助下，我们才能完成的。在此衷心感谢老师们的帮助！

参 考 文 献

［1］张世昌，李旦，高航等．机械制造技术基础［M］．北京：高等教育出版社，2007.5 ［2］余承辉，姜晶等．机械制造工艺与夹具[M]．上海：上海科学技术出版社。2010.7 ［3］关慧贞，冯辛安等．机械制造装备设计（第3版）[M]．北京：机械工业出版社，2009.11 ［4］陈立德．机械制造技术基础课程设计[M]．北京：高等教育出版社，2009.5

第三篇：毕业设计--夹具模版

安徽机电职业技术学院

毕 业 设 计

课题: 偏心轴承夹具设计

系（部）：

机 械 工 程 系

专 业： 机械制造与自动化 班 级： 机自3082 姓 名： 周 润 之

学 号： 1204083095 指导教师： 王 甫

2011 ～ 2012 学年第 一 学期 毕 业 设 计 任 务 书

专业：机械制造与自动化 班级：机自3092 学生：葛日龙 一：设计题目：

螺纹球形轴工艺设计 二：设计内容：

设计螺纹球形轴加工工艺，用数控车床加工；

根据要求，选择机床、刀具、夹具、毛胚，编写加工程序。加工零件。

绘制加工工艺图 制作加工工艺卡片 三 原始文件

规定设计要求的图纸一张

四：完成日期：2012 年 2 月 28 日

指导教师：

年 月 日签发

目 录

前言…………………………………………………………………………………1 摘要（包括关键词）………………………………………………………………1 第1章 概述………………………………………………………………………1 1.1零件图的分析……………………………………………………………11 1.2 机床选择分析……………………………………………………………1 1.3夹具选择分析……………………………………………………………3 第2章 选择工艺方案....................................................6 2.1 分析加工对象 ……………………………………………………………… 4 2.2零件工艺性分析…………………………………………………………6 2.3制订夹具设计方案…………………………………………………………6 第3章 定位误差确定……………………………………………………………14 3.1 定位误差分析和确定………………………………………………………14 3.2 定位元件设计………………………………………………………………1 3.3 定位误差分析与计算…………………………………………………………14 3.4 定位误差的校核……………………………………………………………1 第4章 夹紧力确定…………………………………………………………………1

4.1 工件夹紧力的分析…………………………………………………………1 4.2 夹紧装置的设计……………………………………………………………1 4.3 夹紧力的计算………………………………………………………………1 4.4 夹紧力的校核………………………………………………………………1 第5章 定位元件的设计……………………………………………………………

1（这些由学生自己设计而定，有的可以有，有的可以没有）5.1 机架设计……………………………………………………………………1 5.2 钻模板设计…………………………………………………………………1 5.3 定位盘设计…………………………………………………………………1 5.4 可换钻套设计………………………………………………………………1 5.5 定位销、开口垫片及垫片设计……………………………………………1 毕业总结…………………………………………………………………………… ……18 致谢……………………………………………………………………………………19 参考文献…………………………………………………………………………………20 附录一（夹具零件图纸）………………………………………………………………21 附录一（夹具零件的加工工艺卡）……………………………………………………21

叫学生按照这个目录搞，内容可以自行加减，大约30页左右纸即可。图纸要拼起来要有一张A0图纸大即可。

这里的内容有很多不合适的地方，请自行根据情况更改，目录大致按照这个，自行调整。

按照这个目录来，内容是拼凑的，参考一下。

前 言

毕业设计是我院大学的全部基础课、技术基础课之后进行的，这是我们在对所学课程的深入综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，突出综合素质的培养，并注意加强专业知识的广度，积极吸纳新技术，体现了应用性、实用性、综合性和先进性。因此，它在我们的大学生活中占有重要的地位。在这次毕业设计之我通过在毕业工作前的这次综合性训练，使我在下面几方面中得到了很好的锻炼：

（1）通过本次设计课程的学习，我掌握了冲压弯曲工艺过程设计及模具设计过程的基本方法，合理选择、使用和维护冲压设备，具有设计中等复杂程度冲压见的冲压工艺及模具的能力。

（2）分析零件工艺了解并运用冷冲模课程中的基本理论知识以及在冷冲压生产实习中学到的实践知识，正确地解决一个零件在加工中的工艺尺寸确定等问题。

（3）提高了结构设计能力。通过设计冷冲模的训练，根据被加工零件的加工要求，能设计出高效，经济合理且能保证加工质量的模具的能力。

（4）掌握基本技能训练得到提高，如分析计算，绘图以及合理的选择符合零件加工要求好的方法。

（5）提高了我在模具设计中如何解决问题、如何分析问题的能力。对我个人而言，我希望通过学校这次毕业设计对我三年来所学是专业课程进行一次适应性训练，从中锻炼自己发现问题、分析问题和解决问题的能力，为今后参加祖国的建设打一个良好的基础。

由于个人能力有限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教，本人将表示真诚的感谢！

摘要

本设计说明书是围绕着该零件所设计的偏心轴承夹具，是钻床专用夹具。夹具的材料为Q235，精度等级为自由公差，即IT14级。可换钻套的材料为45钢，表面渗碳。本设计说明书是以正确的参数、表格和插图对夹具进行解析和参照，是一本图文并茂的设计说明书。本偏心轴承夹具的设计是先对其进行工艺分析、计算，然后再以计算的数据及参考夹具国家标准画出装配草图、零件图等等。由于该零件的外形结构可视为圆形，钻模的构造应该选用带分度装置的回转式钻模； 该夹具具有一定的通用性，生产效率高，精度一般，操作方便及易安装和维修，可以更换钻套、钻模板、定位盘、开口垫片和定位销。制造简单、成本低，安装简单，使用时工件与定位盘的配合精度要求较高，且要保证机架与定位盘的润滑度，夹具寿命较低。

关键词：

通用性、经济性、可行性。1.

第四篇：气缸缸盖夹具设计 毕业设计

摘要

本文主要研究机车气缸缸盖数控加工工艺和夹具的设计，机车气缸缸盖是机车气缸的重要的组成部分，它在气缸体上部封闭的燃烧室，并与活塞顶部一起形成燃烧室。随着发动机技术的飞速发展现代气缸盖的结构也越来越复杂，加工难度越来越大，精度要求越来越高。而且先进的内燃机越来越多地倾向于采用多气门机构这使得气缸盖加工变得越来越困难，气缸缸盖的加工工艺以及夹具设计一直以来是国内外加工的重点，难点。

本课题主要研究机车气缸缸盖加工工艺以及专用夹具的设计，夹具设计旨在能够达到快速装夹，定位。结合实际，确保加工质量的前提下，达到提高生产速率，降低生产成本

关键词：气缸盖 加工工艺 专用夹具

I

ABSTRACT This paper studies motorcycle cylinder head machining process and fixture design，motorcycle cylinder head is an important part of the cylinder。It closed in the upper part of the cylinder combustion chamber, and together form a combustion chamber and piston top。With the rapid development of modern engine technology structure of the cylinder head more and more complex, more and more difficult process, more and more high precision。And advanced internal combustion engines tend to use more and more multi-valve cylinder head body which makes it increasingly difficult, and the cylinder head of the fixture design process has always been the focus of domestic processing and difficult The main topic of motorcycle cylinder head processing technology and a dedicated fixture design, fixture design to be able to achieve rapid clamping, positioning.Reality, the premise of ensuring the quality of processing, to increase production rates, lower production costs

Keywords: cylinder head;processing;special fixture

II

目录

摘要.................................................................................................................................I ABSTRACT..................................................................................................................II 第1章绪论....................................................................................................................1 1.1气缸缸盖简介......................................................................................................1 1.2气缸缸盖国内外发展的现状..............................................................................1 1.3 本次论文研究的内容和意义.............................................................................1 第2章气缸缸盖的工艺设计........................................................................................3 2.1 机车气缸缸盖的三维建模.................................................................................3 2.2零件的工艺分析..................................................................................................3 2.3确定毛坯的铸造形式..........................................................................................4 2.4基面的选择..........................................................................................................4 2.4.1粗基准的选择................................................................................................4 2.4.2精基准的选择................................................................................................5 2.5制定工艺路线......................................................................................................5 2.5.1工艺路线方案一............................................................................................5 2.5.2工艺方案二....................................................................................................6 2.5.3.工艺方案的比较与分析................................................................................6 2.6机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定..................................................7 2.7确定切削用量及基本工时..................................................................................7 2.7.1 粗铣气缸缸盖的接触面...............................................................................7 2.7.2钻 扩 铰两个定位销孔................................................................................8 2.7.3铣气缸缸盖的底面........................................................................................9 2.7.4钻缸该底面的孔..........................................................................................11 2.7.5 铣气缸缸盖的左侧面.................................................................................12 2.7.6铣气缸缸盖的右侧面..................................................................................13 2.7.7铣气缸缸盖的一个端面..............................................................................13 2.7.8精铣气缸缸盖的接触面..............................................................................15 第3章 专用夹具的设计............................................................................................16 3.1 问题的提出.......................................................................................................16 3.2夹具设计............................................................................................................16 3.2.1定位基准的选择..........................................................................................16 3.2.2定位夹紧原件的介绍..................................................................................16

III 3.3切削力及夹紧力计算........................................................................................18 3.3.1计算钻直径为15.75的孔的切削力...........................................................18 3.3.2法兰式转角缸的选择..................................................................................19 3.4误差分析............................................................................................................21 第4章 气缸缸盖数控加工仿真............................................................................23 4.1气缸缸盖数控加工..........................................................................................23 4.2生成G代码及刀具路径后处理.....................................................................25 总结..............................................................................................................................28 参考文献......................................................................................................................29 致谢..............................................................................................................................30

IV

第1章绪论

1.1气缸缸盖简介

缸盖安装在缸体的上面，从上部密封气缸并构成燃烧室。它经常与高温高压燃气相接触，因此承受很大的热负荷和机械负荷。水冷发动机的气缸盖内部制有冷却水套，缸盖下端面的冷却水孔与缸体的冷却水孔相通。利用循环水来冷却燃烧室等高温部分，因此缸盖的性能与缸体的安全系数息息相关，对于现代化安全和高效生产缸盖的性能起着至关重要的作用。

气缸盖处在内燃机的心脏是内燃机的核心部件，它在气缸体上部封闭燃烧室并与活塞顶部一起形成燃烧室，气缸盖体上一般铸有冷却水腔气道等其上有安装燃油系统及配气机构的座孔，结构复杂，孔系繁多是气缸盖加工的特点，尤其是其阀座孔与导管孔的加工因其尺寸精度和形位公差要求严格，长期以来都是国内外内燃机制造行业研究的重点难点。随着内燃机发动机技术的飞速发展现代气缸盖的结构也越来越复杂而且先进的内燃机越来越多地倾向于采用多气门机构这使得气缸盖加工变得越来越困难

气缸盖一般采用灰铸铁或合金铸铁铸成，铝合金的导热性好，有利于提高压缩比，所以近年来铝合金气缸盖被采用得越来越多

1.2气缸缸盖国内外发展的现状

近年来国内外内燃机行业发展的新趋势和工作实践，对结构复杂的气缸盖机械加工提出了进、排气门座圈锥面与导管孔的加工是其工艺技术关键，从定位方式、基准选择、气门座底孔与导管孔底孔的加工，气门座圈锥面加工方式和导管孔的加工方式等方面进行了探讨和分析

气缸盖的机械加工工艺技术关键和整体工艺水平正在随着高技术含量内燃机的发展而日趋提高和完善，国外工艺水平已与产品开发水平呈现同步水平，国内工艺水平随着与国际接轨和科技发展将由落后变为逐步接近产品开发水平，解决好加工工艺技术关键是工艺设计的核心和前提。但是工艺的设计编制，受到诸多因素的影响，如产品的精度高低，产品的工艺性好坏，生产纲领的大小，投资力度的强弱，企业现状等等。因此，合理的最佳的工艺方案不仅需要对某一关键部位或某一关键工序认真论证、合理配置，更必须整线统盘考虑，最终是否取得最佳效果必须经过实践检验.1.3 本次论文研究的内容和意义

针对机车的气缸缸盖利用三维软件进行建模，2对机车气缸缸盖进行可靠的工艺设计，3通过机车气缸缸盖的三维模型对机车气缸缸盖设计某一步的夹具，夹具设计要求能够快速安装 定位 夹紧，夹具要求是气动夹。

本次课程设计的主要意义熟悉箱体零件的加工工艺路线，并能正确的设计出 1 机车气缸缸盖的加工路线，夹具设计能够实现快速定位 夹紧，能够投入大规模的技术生产，给企业带来效益。

近年来随着发动机的快速发展，使得机车对气缸缸盖的要求也越来越高，气缸盖一般采用灰铸铁或合金铸铁铸成，铝合金的导热性好，有利于提高压缩比，所以近年来铝合金气缸盖被采用得越来越多，本次课题旨在能够完善气缸缸盖的加工工艺，并能更好的提高机车气缸缸盖的夹具设计。

第2章气缸缸盖的工艺设计

2.1 机车气缸缸盖的三维建模

利用三维建模软件对机车气缸缸盖建模 机车缸盖三维图如（图1-1）所示

图1-1机车气缸缸盖

2.2零件的工艺分析

机车气缸缸盖是机车气缸部件的基础件，机车气缸缸盖主要加工面是平面和孔，气缸缸盖毛坯是铸造出来的，缸盖的接触面作为主轴孔的设计基准，缸盖的接触面与接触面上的两个通孔作为定位基准 “一面双销定位”，上下两面的平行度要求为0.1mm/300mm,箱体腔内的孔不仅本身有较高的尺寸精度要求，而且有较高的位置精度要求，缸盖加工中的定位基准的选择可以先加工它的一个端面, 3 再借助专用夹具以这个端面为定位基准加工另一端面,然后再加工其它加工表面以及孔的加工。

2.3确定毛坯的铸造形式

基于成本和力学性能方面约综分考虑，扩大铝合金的应用是目前乘用车轻量化，降低油耗的主要手段，如机车气缸缸盖已经实现铝合金化制造。尽管铝合金缸盖的生产方法有多种，但主流的制造工艺则是金属型铸造和低压铸造，其中欧洲和中国以金属型为主，而日本、美国则更多采用低压铸造 相对于金属型铸造，低压铸造由于是在压力下充型和结晶凝固，因而具有成形质量好、工艺出品率高等优点，但对于形状复杂、性能要求高的缸盖铸件，则存在着工艺复杂，控制要求高等技术难关。因此采用了铝合金缸盖的低压铸造技术，用以充分发挥低压铸造工艺的技术，低压铸造工艺技术应用多个浇口即多权分流的形式。缸盖，具有代表性的两种浇注系统即在燃烧室侧是设置2个或4个浇口，铸造后再进行机械加工。这从提高生产率，保证加工精度上考虑也是应该的

2.4基面的选择

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，加工工艺过程中会问题百出，更有甚着，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。

2.4.1粗基准的选择

选择粗基准时，考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量，使不加工表面与加工表面间的尺寸、位子符合图纸要求。

粗基准选择应当满足以下要求：

1.粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。

2.选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。

3.应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。

4.应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。

5.粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次 使用难以保证表面间的位置精度。要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置。

但对于一般箱体零件来说，以接触面作为粗基准是完全合理的。对本零件而言，由于每个表面都要求加工，为保证各表面都有足够的余量，应选加工余量最小的面为粗基准（这就是粗基准选择原则里的余量足够原则），即综上所述选择加工底面为粗基准。

2.4.2精基准的选择

1.基准重合原则。即尽可能选择设计基准作为定位基准。这样可以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。

2.基准统一原则，应尽可能选用统一的定位基准。基准的统一有利于保证各表面间的位置精度，避免基准转换所带来的误差，并且各工序所采用的夹具比较统一，从而可减少夹具设计和制造工作。例如：轴类零件常用顶针孔作为定位基准。车削、磨削都以顶针孔定位，这样不但在一次装夹中能加工大多书表面，而且保证了各外圆表面的同轴度及端面与轴心线的垂直度。

3.互为基准的原则。选择精基准时，有时两个被加工面，可以互为基准反复加工。例如：对淬火后的齿轮磨齿，是以齿面为基准磨内孔，再以孔为基准磨齿面，这样能保证齿面余量均匀。

自为基准原则。有些精加工或光整加工工序要求余量小而均匀，可以选择加工表面本身为基准。例如：磨削机床导轨面时，是以导轨面找正定位的。此外，像拉孔在无心磨床上磨外圆等，都是自为基准的例子。

此外，还应选择工件上精度高。尺寸较大的表面为精基准，以保证定位稳固可靠。并考虑工件装夹和加工方便、夹具设计简单等。

要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置，适于作精基准使用。选择精基准的原则时，考虑的重点是有利于保证工件的加工精度并使装夹准。

2.5制定工艺路线

制定工艺路线的出发点，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。在生产纲领一确定为中批生产的条件下，可以考虑采用万能性的机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降

2.5.1工艺路线方案一

工序 1 粗铣气缸缸盖的接触面。

工序 2 钻 扩 铰缸盖接触面的两个定位销的孔。工序 3 粗 精 铣气缸缸盖的底面。工序 4 加工气缸缸盖底面的孔。工序 5 粗 精铣气缸缸盖的一个侧面。工序 6 粗 精铣气缸缸盖的另一个侧面。工序 7 粗 精铣气缸缸盖的一个端面。工序 8 粗 精铣气缸缸盖的另一个端面。工序 9 精铣气缸缸盖的接触面。

工序 10 加工气缸缸盖的接触面，加工接触面上一些孔，并且加工气缸缸盖内部的一些孔。

工序 11 加工气缸缸盖侧面一些孔。工序 12 加工气缸缸盖另一侧面的一些孔。工序 13 加工气缸缸盖端面的一些孔。工序 14 加工气缸缸盖端面的一些孔。工序 15 清洗。工序 16 去毛刺。

2.5.2工艺方案二

工序 1粗铣气缸缸盖的接触面

工序 2钻 扩 铰缸盖接触面的两个定位销的孔 工序 3粗 精 铣气缸缸盖的底面 工序 4加工气缸缸盖底面的孔 工序 5精铣气缸缸盖的一个侧面。工序 6粗 精铣气缸缸盖的另一个侧面 工序 7粗 精铣气缸缸盖的一个端面。工序 8粗 精铣气缸缸盖的另一个端面

工序 9加工气缸缸盖的接触面，加工接触面上一些孔，并且加工气缸缸盖内部的一些孔

工序 10精铣气缸缸盖的接触面。

工序 11加工气缸缸盖侧面一些孔。工序 12加工气缸缸盖端面的一些孔。

工序 13加工气缸缸盖端面的一些孔 工序 14加工气缸缸盖端面的一些孔。工序 15清洗 工序 16去毛刺

2.5.3.工艺方案的比较与分析

在大批大量生产中，毛坯的质量较高，各个孔的镗孔的余量较小，为使镗孔的余量均匀，最好是粗镗 半精镗 精镗和金刚镗都统一采用精加工过的精基准面定位一次进行，这就要在粗镗空之前安排精加工基准面。这种违反先粗后精原则 6 的工序安排有一个前提条件，箱体毛坯制造质量较高

综上所述我选择第一种的工艺安排作为加工工艺，以上工艺过程详见“机械加工工艺过程综合卡片”。

2.6机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定

“机车气缸缸盖”零件材料为铝制合金，硬度200HB，生产类型为大批生产，采用铸造毛坯。

根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸下：

1.参照《机械加工工艺手册》表2.3-6查得压力铸造及壳型的尺寸公差等级ZJ1。

2.选用压力铸造查《机械加工工艺手册》得，在实际生产中，有的工厂根据工厂的生产技术条件和生产经验来确定铸件的加工余量，在这里初步定铸件的加工单边的加工余量为1。

3.精铣的单边余量为0.2 4.粗铣的单边余量为1-0.8=0.2 2.7确定切削用量及基本工时

2.7.1 粗铣气缸缸盖的接触面 1.粗铣气缸缸盖的接触面（1）刀具选择

根据《机械加工工艺手册》表4.4-5及铣刀样本手册，选普通直柄立铣刀，直径50mm, ,L=0.8mm,Z=10（2）切削用量

ap =L=0.8mm（3）由《机械加工工艺手册》表2.4-79 ae=15采用硬质合金材料加工铝合金取af=0.1~0.2mm/r,取af=0.2mm/r（4）确定切削速度Vc

由《机械加工工艺手册》表2.4-90,当取V=6m/s

n查=

1000vc=（1000x6）/3,14x50=38r/s

（1-1）πdW根据机床说明书(见《机械加工工艺手册》表.取主轴转速n机=38r/s则实际切削速度为V = 10m/s 当n =38r/s时,工作台为每分钟进给量是进给速度V=fm=fz×z×n机=0.2X10X38=76mm/s（5）计算基本工时

L=645

L2=5 7 T=

ll1l2l3=（645+5）/76=9s

（1-2）

fm即 横向每次走刀是9s.2.7.2钻 扩 铰两个定位销孔 1.钻两个定位销孔

（1）刀具选择：查《机械制造工艺设计简明手册》选用15.75高速钢直柄标准麻花钻。

（2）切削用量选择：

查《机械加工工艺手册》得：f=0.31mm/r~0.37mm/r,根据所选机床定f=0.35mm/r查《机械加工工艺手册》取V =1.25m/s 由公式（1-1）n =1000 V /3.14x D=1000×1.25/3.14×15.75=25r/s 按机床选取n =1000r/min（3）计算基本工时 由公式（1-2）T=2.扩16.75孔

（1）刀具选择：选用16高速钢直柄扩孔钻。（2）确定切削用量：

查《机械制造工艺手册》得：f=0.90~1.1mm/r,再由所选的机床确定进给量取f =0.9mm/r。扩孔时的切削速度，由《机械制造工艺手册》得公式：V=0.4m/s 由公式（1-1）n=1000 V/ 3.14xD=1000×0.4/(3.14×16)=8r/s=480r/min 按机床选取n =480r/min 机床扩孔时的切削速度为0.4m/s（3）计算基本工时： 由公式（1-2）T=3.铰17的孔

（1）刀具选择： 17高速钢直柄机用铰刀（2）确定切削用量：

背吃刀量ap=0.25。切削速度与粗铰，故n =200r/min。由《机械制造工艺手册》f=1.0mm/r,取f=1mm/r

V= d n /1000=17x200 /1000=3.4mm/min

（1-3）（3）计算基本工时： 由公式（1-2）T=

LL1L2L3=(91+11+0)/(0.76×322)=0.42min。

nwfLL1L2L3=(91+14+2)/(0.92×136)=0.86min。

nwfLL1L2L3 =(91+14+2)/(1.24x132)=0.65min

nwf其中

L=91,L1=14,L2=2 2.7.3铣气缸缸盖的底面 1.粗铣气缸缸盖的底面（1）刀具选择

根据《机械加工工艺手册》 及铣刀样本手册，选普通直柄立铣刀，直径50mm, ,L=0.8mm,Z=10（2）切削用量

ap =L=0.8mm（3）由《机械加工工艺手册》 ae=15采用硬质合金材料加工铝合金取af=0.1~0.2mm/r,取af=0.2mm/（4）确定切削速度V 由《机械加工工艺手册》表2.4-90,当取V=6m/s 由公式（1-1）n查=

1000vc=（1000x6）/3,14x50=38r/s πdW根据机床说明书(见《机械加工工艺手册》表.取主轴转速n机=38r/s则实际切削速度为V= 10m/s 当n =38r/s时,工作台为每分钟进给量是进给速度V=fm=fz×z×n机=0.2X10X38=76mm/s（5）计算基本工时

L=610

L2=5 由公式（1-2）T=

ll1l2l3=（610+5）/76=8s 即 横向每次走刀是8s

fm2.精铣气缸缸盖的底面（1）刀具选择

根据《机械加工工艺手册》表4.4-5及铣刀样本手册，选柄立铣刀，外径50mm, ,L=0.2mm,Z=10（2）切削用量

ap =L=0.2mm（3）由《机械加工工艺手册》表2.4-75，由数控铣床的功率在10KW以上，af=0.1mm/z~0.2mm/z,取af=0.2mm/z（4）选择铣刀磨钝标准及耐用度

根据《机械加工工艺手册》表2.4-71,铣刀齿后刀面最大磨损限度为1.5mm,由《机械加工工艺手册》表2.4-72,铣刀直径d0=50mm,则硬质合金铣刀T=200min（5）确定切削速度V

由《机械加工工艺手册》,当取V=2m/s 由公式（1-1）n查=

1000vc=（1000x2）/3.14x50=12r/s

πdW9 根据数控机床的实际情况，取主轴转速n=500r/min.则实际切削速度为Vc = 78.5r/min 当n机=500r/min时,工作台为每分钟进给量是进给速度Vf=fm=fz×z×n机=0.2X10X12=24mm/s 根据数控机床的实际情况取机床的进给速度为24mm/s（6）计算基本工时

L=610

L2=5 由公式（1-2）T=ll1l2l3=(610+5)/24=26s 即机床走刀一次的时间是24s

fm3.粗铣气缸缸盖底面1（1）刀具选择

根据《机械加工工艺手册》表4.4-5及铣刀样本手册，选普通直柄立铣刀，直径50mm, ,L=0.8mm,Z=10（2）切削用量

ap =L=0.8mm（3）由《机械加工工艺手册》表2.4-79 ae=15采用硬质合金材料加工铝合金取af=0.1~0.2mm/r,取af=0.2mm/（4）确定切削速度Vc

由《机械加工工艺手册》表2.4-90,当取Vc=6m/s 由公式（1-1）n查=

1000vc=（1000x6）/3,14x50=38r/s πdW根据机床说明书(见《机械加工工艺手册》表.取主轴转速n机=38r/s则实际切削速度为Vc = 10m/s 当n =38r/s时,工作台为每分钟进给量是进给速度Vf=fm=fz×z×n机=0.2X10X38=76mm/s（5）计算基本工时

L=610

L2=5 由公式（1-2）T=

ll1l2l3=（507+5）/76=6.7s 即 横向每次走刀是6.7s

fm4.精铣气缸缸盖的底面1（1）刀具选择

根据《机械加工工艺手册》表4.4-5及铣刀样本手册，选柄立铣刀，外径50mm,L=0.2mm,Z=10（2）切削用量

ap =L=0.2mm（3）由《机械加工工艺手册》表2.4-75，由数控铣床的功率在10KW以上，af=0.1mm/z~0.2mm/z,取af=0.2mm/z 10（4）选择铣刀磨钝标准及耐用度

根据《机械加工工艺手册》,铣刀齿后刀面最大磨损限度为1.5mm,由《机械加工工艺手册》,铣刀直径d0=50mm,则硬质合金铣刀T=200min（5）确定切削速度V

由《机械加工工艺手册》,当取V=2m/s 由公式（1-1）n查=

1000vc=（1000x2）/3.14x50=12r/s

πdW根据数控机床的实际情况，取主轴转速n=500r/min.则实际切削速度为Vc = 78.5r/min 当n机=500r/min时,工作台为每分钟进给量是进给速度Vf=fm=fz×z×n机=0.2X10X12=24mm/s 根据数控机床的实际情况取机床的进给速度为24mm/s（6）计算基本工时

L=610

L2=5 由公式（1-2）T=

ll1l2l3=(507+5)/24=22 即机床走刀一次的时间是22s

fm2.7.4钻缸该底面的孔

由于气缸缸盖地面的孔很多在这里不一一说明，每类孔只说明一次，其他详见气缸缸盖的加工工艺卡。

1.钻18个15.75通孔

（1）刀具选择：查《机械制造工艺设计简明手册》选用15.75高速钢直柄标准麻花钻。

（2）切削用量选择：

查《机械加工工艺手册》得：f=0.31mm/r~0.37mm/r,根据所选机床定f=0.35mm/r查《机械加工工艺手册》取V =1.25m/s 由公式（3-1）n =1000 V /3.14x D=1000×1.25/3.14×15.75=25r/s 按机床选取n =1000r/min（3）计算基本工时

LL1L2L3由公式（1-2）T==(91+11+0)/(0.76×322)=0.42min。

nwfT1=18 T=18x0.42=7.56 2.半精镗16.25的内孔

（1）刀具选择：选用16.25的镗刀。（2）确定切削用量：

查《机械制造工艺手册》得：f=0.8mm/r~0.15mm/r,再由所选的机床确定进给 量取f =0.9mm/r。镗孔时的切削速度，由《机械制造工艺手册》得0.5m/s~0.83m/s：V=0.5m/s 由公式（1-3）n=1000 V/ 3.14xD=1000×0.5/(3.14×16.25)=10r/s 按机床选取n =600r/min 机床扩孔时的切削速度为0.5m/s 3.精镗16.75的内孔

（1）刀具选择：选用16.75的镗刀（2）确定切削用量：

查《机械制造工艺手册》得：f=0.8mm/r~0.15mm/r,再由所选的机床确定进给量取f =0.8mm/r。镗孔时的切削速度，为了保证精镗的质量定切削速度 V=0.4mm/s 由公式（1-1）n=1000 V/ 3.14xD=1000×0.4/(3.14×16.25)=8r/s 按机床选取n =480r/min 机床扩孔时的切削速度为0.4mm/s 4.金刚镗17的内孔

（1）刀具选择：选用16.75的镗刀（2）确定切削用量：

查《机械制造工艺手册》得：f=0.05mm/r~0.10mm/r,再由所选的机床确定进给量取f =0.08mm/r。镗孔时的切削速度，为了保证金刚镗的质量定切削速度 V=0.3mm/s 由公式（1-1）n=1000 V/ 3.14xD=1000×0.3/(3.14×16.25)=6r/s 按机床选取n =400r/min 机床扩孔时的切削速度为0.35mm/ 2.7.5 铣气缸缸盖的左侧面 1.粗铣气缸缸盖的一个侧面（1）刀具选择

根据《机械加工工艺手册》表 及铣刀样本手册，选普通直柄立铣刀，直径50mm, ,L=0.8mm,Z=10（2）切削用量

ap =L=0.8mm（3）由《机械加工工艺手册》表

ae=15采用硬质合金材料加工铝合金取af=0.1~0.2mm/r,取af=0.2mm/（4）确定切削速度V 由《机械加工工艺手册》表 ,当取Vc=6m/s 由公式（1-1）n查=

1000vc=（1000x6）/3,14x50=38r/s πdW根据机床说明书(见《机械加工工艺手册》表.取主轴转速n机=38r/s则实际切削速度为Vc = 8m/s 当n =38r/s时,工作台为每分钟进给量是进给速度V=fm=fz×z×n机=0.2X8X38=61mm/s（5）计算基本工时

L=153

L2=56 T=ll1l2l3=（153+5）/61=2.6 即 横向每次走刀是2.6.fm2.精铣气缸缸盖的这个侧面（1）刀具选择

根据《机械加工工艺手册》，及铣刀样本手册，选柄立铣刀，外径50mm, ,L=0.2mm,Z=10（2）切削用量

ap =L=0.2mm（3）由《机械加工工艺手册》，由数控铣床的功率在10KW以上，af=0.1mm/z~0.2mm/z,取af=0.2mm/z（4）选择铣刀磨钝标准及耐用度

根据《机械加工工艺手册》 铣刀齿后刀面最大磨损限度为1.5mm,由《机械加工工艺手册》表2.4-72,铣刀直径d0=50mm,则硬质合金铣刀T=200min（5）确定切削速度Vc

由《机械加工工艺手册》,当取Vc=2m/s 由公式（1-1）n查=

1000vc=（1000x2）/3.14x50=12r/s

πdW根据数控机床的实际情况，取主轴转速n=500r/min.则实际切削速度为V= 78.5r/min 当n机=500r/min时,工作台为每分钟进给量是进给速度Vf=fm=fz×z×n机=0.2X10X12=24mm/s 根据数控机床的实际情况取机床的进给速度为24mm/s（6）计算基本工时

L=153

L2=5 由公式（1-2）T=间是6.5s 2.7.6铣气缸缸盖的右侧面

虽然气缸缸盖的两个侧面不是对称结构，但加工气缸缸盖的两个侧面的方法都是一样的，即都是”先粗后精”,由于气缸缸盖的毛坯单面的加工余量都是1即它们的切削用量 以及他们的切削参数基本相同。相同的计算方法在这里就不再重复，详见加工工艺卡。

2.7.7铣气缸缸盖的一个端面 1.粗铣气缸缸盖的前端面（1）刀具选择

ll1l2l3=(153+5)/24=6.5s 即机床横向走刀一次的时

fm根据《机械加工工艺手册》表 及铣刀样本手册，选普通直柄立铣刀，直径50mm, ,L=0.8mm,Z=10（2）切削用量

ap =L=0.8mm（3）由《机械加工工艺手册》表

ae=15采用硬质合金材料加工铝合金取af=0.1~0.2mm/r,取af=0.2mm/（4）确定切削速度V 由《机械加工工艺手册》表 ,当取V=3.5m/s

1000vc由公式（1-1）n查==（1000x3.5）/3,14x50=23r/s

πdW根据机床说明书(见《机械加工工艺手册》表.取主轴转速n机=38r/s则实际切削速度为V = 8m/s 当n =23r/s时,工作台为每分钟进给量是进给速度V=fm=fz×z×n机=0.2X10X23=46mm/s（5）计算基本工时

L=55

L2=5 由公式（1-2）T=

ll1l2l3=（55+5）/46=2即 横向每次走刀是2s.fm2.精铣气缸缸盖的后端面（1）刀具选择

根据《机械加工工艺手册》表4.4-5及铣刀样本手册，选柄立铣刀，外径50mm, ,L=0.2mm,Z=10（2）切削用量

ap =L=0.2mm（3）由《机械加工工艺手册》表2.4-75，由数控铣床的功率在10KW以上，af=0.1mm/z~0.2mm/z,取af=0.2mm/z（4）选择铣刀磨钝标准及耐用度

根据《机械加工工艺手册》表，铣刀齿后刀面最大磨损限度为1.5mm,由《机械加工工艺手册》表,铣刀直径d0=50mm,则硬质合金铣刀T=200min（5）确定切削速度Vc

由《机械加工工艺手册》,当取Vc=1.5m/s 由公式（1-1）n查=

1000vc=（1000x1.5）/3.14x50=10r/s

πdW根据数控机床的实际情况，取主轴转速n=500r/min.则实际切削速度为Vc = 78.5r/min 当n机=500r/min时,工作台为每分钟进给量是进给速度Vf=fm=fz×z×n机=0.2X10X10=20mm/s 根据数控机床的实际情况取机床的进给速度为24mm/s（6）计算基本工时 L=55

L2=5 由公式（1-2）T=是3s 2.7.8精铣气缸缸盖的接触面 1.精铣气缸缸盖的接触面（1）刀具选择

根据《机械加工工艺手册》表4.4-5及铣刀样本手册，选普通直柄立铣刀，直径50mm, ,L=0.2mm,Z=10（2）切削用量

ap =L=0.2mm（3）由《机械加工工艺手册》表2.4-79 ae=15采用硬质合金材料加工铝合金取af=0.1~0.2mm/r,取af=0.2mm/r（4）确定切削速度Vc

由《机械加工工艺手册》表2.4-90,当取Vc=6m/s 由公式（1-1）n查=

ll1l2l3=(55+5)/20=3s 即机床横向走刀一次的时间

fm1000vc=（1000x6）/3,14x50=38r/s πdW根据机床说明书(见《机械加工工艺手册》表.取主轴转速n机=38r/s则实际切削速度为V= 10m/s 当n =38r/s时,工作台为每分钟进给量是进给速度V=fm=fz×z×n机=0.2X10X38=76mm/s（5）计算基本工时

L=645

L2=5

ll1l2l3由公式（1-2）T==（645+5）/76=9s 即 横向每次走刀是9s.fm本次加工工序大部分主要是铣削平面和加工孔为主，重复的加工方法在这里就不一一介绍。详细的见加工工序卡。

第3章 专用夹具的设计

为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。专业夹具应该满足能够快速夹紧，有良好的定位。满足企业能够大批大量生产的要求。

3.1 问题的提出

本夹具主要用来加工气缸缸盖的底面，此平面的形位公差和表面要求一般，无特殊要求，且加工此平面时机车气缸缸盖的接触面和两个定位销孔都已经都已加工出来，可用来作为此工序的定位基准面。因此在本道工序，在保证提高劳动生产率，降低劳动强度的同时可以设计选用比较简单的夹具

3.2夹具设计

3.2.1定位基准的选择

当加工机车气缸缸盖底面的这些孔时，机车气缸缸盖的接触面已经被粗加工，并且机车气缸缸盖接触面上定位销孔已经被精加工，所以定位基准选择是机车气缸缸盖的接触面和两个定位销的孔

3.2.2定位夹紧原件的介绍 1.定位销的介绍

该夹具属于利用一面双销来定位，所选用的销是阶梯销，如图3-1所示

图3-1 阶梯销

利用两个销来完成机车气缸缸盖与地板的连接与定位，阶梯销的下部直径为40，上部直径为17。

2.法兰式转角缸的介绍 利用三维制图软件对法兰盘转角进行建模，三维模型图3-2所示.图3-2 法兰式转角缸

3.法兰盘转角缸的工作原理

法兰盘转角缸中气缸的活塞做往复的运动，加压时从气缸缸体的上气孔进入，推动活塞向下，带动压臂同时完成两个工作行程，转角形成和压紧形成，两者之和叫做总行程

在转角行程中，活塞连同压臂一起，同时向下作直线运动和按设定的角度转动，使压臂对正被压工件的位置，在压紧过程中，活塞导杆连同压臂一起，同时向下继续做直线运动，直至使压臂把工件压紧为止

卸压时，气压从缸体的下气孔进入，推动活塞杆向上，带动压臂同时完成与述两个工作行程相反的工作行程，压臂首先向上直线运动离开被压工件，然后按原设定的角度转回原来的位置

4.法兰盘转角缸的功能

转角缸能按设定的自动化控制气路，将压臂自动转到被压工件上并随之将其压紧，工件加工完成后，压臂能自动卸压并能自动的转回原位。

工作速度敏捷，一个工作行程使用的时间仅在0.5秒到几秒以下 工作安全可靠，（5）法兰盘转角缸的应用场合

气压转角缸夹具，广泛应用于产品的批量加工和装配，自动化的程度高，夹 具空间小以及要求装卸快速省时的工作场合也适用于各种自动快速锁定压紧和解锁打开的工作场合。

3.3切削力及夹紧力计算

3.3.1计算钻直径为15.75的孔的切削力 切削力的计算公式 切削扭矩：

MCMd0XfYKM108

（3-1）

MM轴向力：

FCFd0XfYKF

（3-2）

FF切削工率：

Pm2Mn010（3-3）

经《机械加工工艺设计手册》铝合金HB190~210 Cm=225.63 X m=1.9 Y m=0.8 C f=588.6 X f=1Y f=0.8 机械手册切削条件变化后，切削力的修正系数

钻头直径d=15.75，进给量F=0.35mm/r 转头的转速n=25r/s 由公式（3-1）：MCMd0XMfYMKM108=32.159 由公式（3-2）：FCFd0XFfYFKF=4453.52

2101900.6当HB=210时，查《机械加工工艺手册》得

K料FK料M实际切削扭矩及轴向力F为

=1.062（3-4）

由公式（3-1）：M=1.062X32.159=34.152 由公式（3-2）：F=4453.52X1.062=4729.63

由公式（3-2）：切削功率Pm2Mn010=5.362（kw）求出切削功率后，知道切削速度即可以求出横向的切削力

3FPM=5.362/1.25=4260

（3-5）v切根据切削力在表3-1和表3-2来选择法兰式转角缸，法兰式转角缸的夹紧力要大于切削 3.3.2法兰式转角缸的选择

图3-3 法兰式转角缸二维图

21.最大使用压力7kg/cm ； 工作压力4-6kg/cm2； 标准转角90o；可定制非标 转角45o、60o、180o型号标注标准：PSFL-40X90o系列标识 转角方向 缸径 转动角度。

2.双臂请在系列号后加“D”。例如：PSFD、MASD 应用：转角缸是提高机加、装配、焊接等工模夹具自动化程度的重要夹紧件适于工业各界对夹持自动化的要求。在任何时候都能尽善尽美体现您的设计思想，表现出动人的夹持功能。

功能：在压力空气的作用下，转角缸将夹具位移和夹持功能和谐的统一体现，工作时，活塞先行完成旋转行程----压臂下压并旋转至设计的规定位置和角度，然后完成夹持行程----即直线下压并夹紧工件，退回则反之。

型式：空压转角缸夹具有顺时针和逆时针旋转两种型式，顺为R、逆为L，即右转(顺)代号标“R”、左转(逆)代号标“L”。标准旋转角度90度，并可定制0、45、60等多种旋转角度型式。

压臂分单臂和双臂两种，夹持型式为旋转角度后向下压紧夹持。

空压转角缸夹具安装型式分为法兰座、外螺牙式、方块型、顶部法兰式及油路板式。

材质：主体为铝合金，硬膜处理。

注意：加长压臂不能超过原装的1.5倍，建议加装空气滤清装置、流量控制阀。

加长压臂不能超过原装的1.5倍，建议加装空气滤清装置、流量控制阀、并请加注润滑剂，以保证其正常使用寿命。

表3-1法兰式转角缸的型号

型号 PSF25R/L PSF32R/L PSF40R/L PSF50R/L A 95.5 102.5 106 113

B 66.5 71 75 80

C 23 23 26 26

D 16 19 19 25.4 25.4

F 30 50 50 70

H 8 9 9 10

O1 O2 M5

J M6X1

K 31 44 48 55

L 40 54 58 68

1/8PT M8X1.25 1/8PT M8X1.25 1/8PT M8X1.25 PSF63R/L 119 86 30 70 10 1/8PT M8X1.25 64 80

表3-2法兰式转角缸的规格

规格

PSF25R/L PSF32R/L PSF40R/L PSF50R/L PSF63R/L 活塞杆直径 14 16 16 20 20 32 40 50 63 12 12 14 14 14 15 15 15 26 27 29 29 30 50 85 140

12.75 20.90 33.91 56.91 90.35

8.76 15.67 28.49 47.80 81.25

缸径

旋转行成

夹持形成

总行程

夹持力

压臂伸出

压臂撤回

根据切削力的计算选取法兰式转角缸 选取PSF63R/L型号的法兰式转角缸。总体的装配图如图 3-5所示。

图3-5 总装配图

由四个法兰式转角缸来快速定位夹紧机车气缸缸盖，使机车气缸缸盖能够稳定加工。

3.4误差分析

该夹具以一面双销定位 中心线与侧面规定的垂直度偏差0.08mm，为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的工序公差。

jwg

（3-6）与机床夹具有关的加工误差j，一般可用下式表示：

jWZDADWjjjM

（3-7）

由《机床夹具设计手册》可得：

平面定位心轴定心的定位误差 ：DW0 夹紧误差 ：

jj(ymaxymin)cos

（3-8）

其中接触变形位移值：

kN y(kRaZRaZHBc1)(Z)n0.004mm

（3-8）

HB19.62l jjycos0.0036mm

（3-9）磨损造成的加工误差：jM通常不超过0.005mm 夹具相对刀具位置误差：DA取0.01mm 误差总和：jw0.0522mm0.11mm

第4章 气缸缸盖数控加工仿真

利用UG进行辅助编程是一个综合的过程。它涉及刀具运动轨迹、加工刀具类型、切削用量选择、加工参数选择和下刀方式等的选择，所有这些内容都反映在由加工刀具路径转化而成的数控加工代码中。曲面加工刀具路径生成过程分为刀具参数设置、加工方式选用、粗精加工参数设置和后处理等步骤，这些参数设置的正确与否是保证零件尺寸精度、提高工效和降低成本的关键所在。

4.1气缸缸盖数控加工

UG中有粗加工和精加工两种方式，要根据具体情况和实际加工经验，合理选用加工方式，然后确定刀具形式、直径和加工材料等。

精加工气缸缸盖的底面选择刀具为立铣刀，加工方式为跟随工件，精加工余量为1mm。用立铣刀及等距环切方式加工，提高加工效率。

1.气缸缸盖加工底面的刀具路径，如图4-1

图4-1 刀具路径图

2.气缸缸盖加工底面的效果图，如图4-2

图4-2 加工路径效果图

3.气缸缸盖加工接触面的刀具路线图，如图4-3

图4-3 刀具路径图

4.气缸缸盖加工接触面的效果图，如图4-4

图4-4加工路径效果图

4.2生成G代码及刀具路径后处理

对于刀具路径，机床是不能直接识别的。所以，加工方式选择好后，必须要进行后处理，也就是将刀具路径“翻译”成机床能够识别的数控代码。不同的机床能识别的数控代码不尽相同，所以不同的机床必须采用不同的后处理方式。将自动生成的数控代码，进行必要的校核处理后，就能输送给数控机床进行加工了。

1.气缸缸盖接触面精加工数控程序代码 % N0010 G40 G17 G90 G70 N0020 G91 G28 Z0.0 N0030 T00 M06 N0040 G0 G90 X-2.838 Y-15.6781 S1800 M03 N0050 G43 Z-2.4569 H00 N0060 Z-2.7365 N0070 G1 Z-2.8546 F9.8 M08 N0080 G3 X-3.5466 Y-14.9694 I-7.086 J0.0 N0090 G1 X-12.8251 N0100 G2 X-13.559 Y-14.7023 I0.0 J1.1417 N0110 G1 X-15.7135 Y-12.8945 N0120 X-15.7317 Y-12.8743 „„ „„

N6150 X4.1896 N6160 Y-10.56 N6170 X-3.5466 N6180 Y-10.245 N6190 X-10.9679 N6200 Y-9.93 N6210 X3.8746 N6220 Y-10.245 N6230 X-3.5466 N6240 G3 X-4.2553 Y-10.9537 I0.0 J-7.087 N6250 G1 Z-2.7719 N6260 G0 Z-2.4569 N6270 M02 % 2.气缸缸盖底面精加工数控程序代码 % N0010 G40 G17 G90 G70 N0020 G91 G28 Z0.0 N0030 T00 M06 N0040 G0 G90 X-2.838 Y-15.6781 S1800 M03 N0050 G43 Z-2.4569 H00 N0060 Z-2.7365 N0070 G1 Z-2.8546 F9.8 M08 N0080 G3 X-3.5466 Y-14.9694 I-7.086 J0.0 N0090 G1 X-12.8251 N0100 G2 X-13.559 Y-14.7023 I0.0 J1.1417 N0110 G1 X-15.7135 Y-12.8945 N0120 X-15.7317 Y-12.8743 „„ „„

N6150 X4.1896 N6160 Y-10.56 N6170 X-3.5466 N6180 Y-10.245 N6190 X-10.9679 N6200 Y-9.93 N6210 X3.8746 N6220 Y-10.245 N6230 X-3.5466 N6240 G3 X-4.2553 Y-10.9537 I0.0 J-7.087 N6250 G1 Z-2.7719 N6260 G0 Z-2.4569 N6270 M02 %

总结

本次机车气缸缸盖数控加工工艺研究主要是设计机车气缸缸盖的一套专用夹具，机车气缸缸盖工序设计。

机车气缸缸盖的夹具设计是以一面双销定位,采用法兰式转角缸来夹紧的。法兰式转角缸实现两个自由度，工作时，活塞先行完成旋转行程----压臂下压并旋转至设计的规定位置和角度，然后完成夹持行程----即直线下压并夹紧工件。退回则反之，这样既能完成机车气缸缸盖的快速夹紧定位。

总之，本设计基本完成了初始目的，达到了设计要求。并且通过本次的设计使我所学的知识融会贯通，在查找资料的过程中也使我了解和掌握了许多的课外知识，开拓了视野，使自己专业知识方面和动手能力方面有了质的飞跃。也将是走向工作岗位的一个重要的开端。

参考文献

[1] 张耀宸.机械加工工艺设计手册[M].北京:航天工业出版社，1987 [2] 于俊一,邹青.机械制造技术基础(第二版)[M].北京:机械工业出版社,2009 [3] 陈心昭.机械加工工艺装备设计手册[M].北京:机械工业出版社,1998 [4] 袁哲俊,刘华明.金属切削刀具设计手册[M].北京:机械工业出版社,2009 [5] 陈吉红,胡涛.数控机床现代加工工艺[M].武汉:华中科技大学出版社,2008 [6] 东北重型机械学院,洛阳工业学院,第一汽车制造厂职工大学.机床夹具设计手册（第二版）[M].上海:上海科学技术出版社，1990 [7] 刘朝儒,吴志军,高政一.机械制图(第五版）[M]，北京:高等教育出版社.2006 [8] 天津大学.机械零件手册[M].北京:人民教育出版社，1981 [9] 甘永立.几何量公差与检测（第八版）[M].上海:上海科学技术出版，2007 [10] 寇尊权，王多.机械设计课程设计[M].北京:机械工艺出版社，2006

[11] Dr.Marc Gerdisch Cylinger Head Assembly For An Internal Combustion Engine and Method of Manufacture[P].United States:12/612789, 05/05/2011 [12] Han-Joachin Esch,Heimshcing.Cylinder head for an internal-combustion engine[P].United States:5408958,1995

[13] Ronald J.Hoffman,Phoenix;Robert G.Everts[P].Cylinder head assembly[P].United States:5421292.2000

[14] 王润孝.先进制造技术导论[M].北京:科学出版社，2004 [15] 黄天佑.材料加工工艺[M].北京:清华大学出版社，2004

致谢

在整个毕业设计过程中,我得到了李学光老师的悉心指点。在整个过程中老师体现的那种一丝不苟，细心细致的科学精神让我久久不能忘记,并肃然起敬。特别是李老师的扎实功底和谆谆教导让我受益匪浅。我个人认为我这次毕业设计的完成很大程度上源于老师教导我养成的专心致志，循序渐进,不断积累，决不放过任何一个含糊问题，以高度的责任感面对所有的细节的良好的学习习惯

近一个学期的不懈努力,大学本科学习中非常重要的一个环节---毕业设计终于完成在即！这是我在毕业之前对所学的各门知识的一次深入的综合的总复习，也是一次理论联系实际的真正训练,。因此,它在我四年的大学生活的占有很重要的地位。通过这次毕业设计我对自己的下一个阶段的顺利进行作了一次适应性的演练,很好的锻炼了自己分析问题、解决问题的能力，回顾了以前的学习内容并为将来的学习和工作打下了很好的基础

由于自己的能力有限,并且经验和知识的储备在一定的程度上也限制了我在设计上的水平, 但是正是这些缺陷激励着我不断的前行。在以后的学习和生活中我会更加的努力去掌握更多的知识,让自己的视野更加广阔,并且这种良好的学习精神也将永远的保留下去

所以在设计中出现的许多不足之处,期望各位老师和同学多多包涵并给予指教,以激励我更好的改进,在将来的生活和学习中不断的完善自己。在本次毕业设计期间，我也得到其他老师的指点，以及同组成员的帮助，在此向所有关心帮助过本文写作的老师、同学及参考文献的作者表示衷心感谢！

最后再一次的感谢母校和四年来辛勤培养我的各位老师,我将永远记住您们的教导，我将永远以母校为荣耀.30

第五篇：钻床夹具毕业设计（本站推荐）

前言

机械制造工业是国民经济最重要的部门之一，是一个国家或地区经济发展的支柱产业，其发展水平标志着该国家或地区的经济实力、科技水平、生活水准和国防实力。机械制造工业是制造农业机械、动力机械、运输机械，矿山机械等机械产品的工业生产部门。机械制造是国民经济的装配部，是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的产业。不论是传统产业，还是新兴产业，都离不开各种各样的机械装备。机械制造业的生产能力和发展水平标志着一个国家或地区国民经济或现代化的程度，而机械制造业的生产能力主要取决于机械制造装备的先进程度，产品性能和质量的好坏则取决于制造过程中工艺水平的高低。将设计图样转化成产品，离不开机械制造工艺与夹具，因而它是机械制造业的基础，是生产高科技产品的保障。离开了它，就不能开发制造先进的产品和保证产品质量，不能提高生产效率、降低成本和缩短生产周期。

夹具设计是每个机械类学生必须完成的一个教学环节，是对我们所学专业的一个测试，也是对我们学生做的一次具体的、重要的考验。此设计密切结合高等学校的办学宗旨。已检测我们在学习和实习过程中对所学知识的掌握程度和运用水平。同时在设计中与同学互相帮助，一起去图书馆查阅设计中需要得一些相关资料，共同探讨设计中出现的问题，体现了同学之间的凝聚力，增进了同学之问的友谊，加强了与老师的知识探讨．

作为机制专业的学生不能以学好课本上的理论知识而满足，如果不懂的运用他们，学再多的理论知识也毫无用处。因此我们非常重视本次设计的实践，通过本次设计是我们各方面的能力都有所力加强，对于今后的生产实习以及走上工作岗位有很大帮助，是我们受益匪浅。本设计不足之处，恳请老师点评、指正。

目录

前言········································································1 1.设计任务书·····························································3 1.1设计任务书····························································3 1.2目的····································································4 2．钻床夹具设计过程·····················································5 2.1定位方案设计与定位分析············································5 2.2定位误差分析与计算·················································7 2.3对刀及引导装置设计·················································8 2.4加紧机构设计·························································9 2.5夹具体设计··························································10 2.6精度分析计算························································10 3．绘制夹具总图·························································11 4．绘制夹具零件图·······················································11 5．夹具操作动作说明····················································12 6．设计心得体会·························································13 7．参考文献·······························································15 8．致谢····································································15

1．设计任务书

1.1设计任务书

如图1所示，设计加工一直径为φ30h7的轴上2个直径为15H7的孔，两孔的距离为150H13。φ15H7孔对φ30h7外圆的垂直度公差为0.1mm/100mm，φ15H7孔对φ30h7外圆轴线的对称度公差为0.1mm。其他表面均以加工完毕。（中批量生产）

图1 1要求

1）保证工件的加工精度

专用夹具应有合理的定位方案、合适的尺寸、公差和技术要求，并进行必要的精度分析，确保夹具能满足工件的加工精度要求。2）提高生产效率

专用夹具的复杂程度要与工件的生产纲领相适应。应根据工件生产批量的大小选用不同复杂程度的快速高效夹紧装置，以缩短辅助时间，提高生产效率。3）工艺性好 专用夹具的结构简单、合理、便于加工、装配、检验和维修。专用夹具的生产属于中批量生产。4）使用性好

专用夹具的操作应简便、省力、安全可靠，排屑应方便，必要时可设置排屑结构。5）经济性好

1.2目的

综合运用机械方面的知识，掌握机床夹具的设计方法、设计步骤及设计计算过程，具有运用计算机辅助设计机床夹具的能力。关键词

钻套 V型块 圆柱削

2.钻床夹具设计过程

机床夹具的种类结构虽然繁多，但它们组成可概括为以下几个部分：

1、定位装置：定位装置的作用是使工件在夹具中占据正确的位置。

2、夹紧装置：夹紧装置的作用是将工件压紧夹牢。

3、对刀或导向装置：确定刀具相对于定位元件的正确位置。

4、连接元件：确定夹具在机床上正确位置元件。

5、夹具体：夹具体是机床夹具的基础件。

6、其他装置或元件：指夹具固特殊需要而设置的装置和元件。用夹具装夹工件有以下优点：

①能稳定的保证工作的加工精度，用夹具装夹工件时，工件相对于刀具及机床的位置精度由夹具保证，不受工人技术水平的影响，使一批工件的加工精度趋于一致。

②能提高劳动生产率，使用夹具装夹方便、快速、工件不需要划线找正，可减少辅助工时，提高生产率。③能扩大机床的使用范围。

所以我们决定设计钻床的专用夹具加工此工件。

2.1定位方案设计与定位分析

机械加工时，为了使工件的被加工表面获得规定的尺寸和正确位置要求，确定工件在机床上或家具中有正确的位置过程，称为定位。用来确定生产对象（工件）上几何关系所依据的那些点，线，面叫做基准。根据机械原理，机构具有确定运动时所必须给定的独立运动参数的数目，称为机构自由度。放在空间的物体都有六个自由度。工件的定位，就是使得工件占据一致的正确的位置，实质上就是限制工件的六个自由度。在分析工件定位时，通常是用一个支撑点限制工件的 5 一个自由度，用合理分布的六个支撑限制工件的六个自由度。工件的自由度限制真确了就可以保证工件的加工精度。1）自由度的分析（图2）

为保证加工轴上轴Φ15H7孔的距离及孔与端面的距离，则要限制Y轴的移动。保证两孔与轴线的垂直度，则需限制X、Z轴的移动。为了保证两孔的对称度，则需限制X轴的移动，所以综上所述所设计的夹具在加工时应限制工件的四个自由度，即：X、Z轴的移动，X、Y轴的移动。2）确定定位方案，设计定位装置

由于所设计夹具是用于加工实心轴上的两孔，且两孔有一定的距离，一孔与端面有距离要求，所以应当以轴的外圆面与轴的一端面定位。而又考虑到夹具必须限制X、Y轴的移动，所以初步拟定以一长V型块与一支撑钉来限制这几个方向的自由度。

分析：由于X、Z轴的移动X、Y轴的移动，而Y轴的转动没限制，所以此定位属于不完全定位。

由于一个长V型块能够限制四个自由度，即：两个方向的转动与移动，即这把Z轴的转动也限制了，但是所加工的轴上的孔为通孔，所以限制了Z轴移动也不会影响加工，不影响加工精度。

由上述分析可得，用一长V型块和一支撑钉定位是可行的。

图2 2.2定位误差分析与计算

能否保证工件的加工精度，取决于道具与工件的相互位关系。当一批工件逐个在夹具上定位用调整法加工件时，各个工件在夹具中所占的位置并不一致，各个工件的不一致性必然引起工件相对刀具之间的位置变化，加工后，个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。

一批工件逐个在夹具上定位时各个工件位置不一致的原因有两个。根据工件结构特点，其定位方案有二：一是定位基准与工序基准不重合；二是定位基准的位置变化。

（1）基准不重合误差：由于定位基准与工序基准不重合而引起的加工尺寸误差，称为基准不重合误差，用ΔB表示。

（2）基准位移误差：工件在夹具中定位时，由于定位副的制造误差和最小配合间隙的影响，导致各个工件定位基准的位置不一致，从而给加工尺寸造成误差，这个误差称为基准位移误差，用ΔY表示。ΔD=ΔB+ΔY ΔY=δd/（2sinα/2）

本设计课题是加工轴上的两个孔，由于两孔间有一定的距离要求所以应当考虑定位误差。我们是用一支撑钉去限制Y轴方向的移动，所以应当考虑此方向上的定位误差。又由于加工这两轴是一次装夹同时加工两孔，所以它的定位定位基准与工序基准重合，所以ΔB=0, ΔY=0, ΔD=ΔB+ΔY=0。因为△Y<1/3*0.63（0.63为孔间距离的公差），所以定位误差符合要求符合。2.3对刀及导引装置设计

本课题设计我们采用GCr15钢作为钻套材料。GCr15是一种最常用的高铬轴承钢，具有高的淬透性，热处理后可获得高而均匀的硬度。耐磨性优于GCr9，接触疲劳强度高，有良好的尺寸稳定性和抗蚀性，冷变形塑性中等，切削性一般，焊接性差，对白点形成敏感，有第一类回火脆性。

由于课题要求此工件中批量生产，所以用可换的钻套较为合理。为了钻套能和好的固定在钻套支架上，所以在钻套的一边开了一个缺口。并用一个M16的螺钉去压紧钻套。

钻套主要尺寸由《机床夹具零、部件》国家标准 GB/T2263 — 80、GB/T2265 — 80。（后附零件2图）

钻孔加工时，钻套外径为φ30mm g6；内径为φ150mmH7。钻套端面至加工面的距离取 25mm。先选用φ14.8的麻花钻进行钻削并钻通，再用φ15的铰刀铰削。这样可以达到所加工孔的要求（Φ15H7）。2.4夹紧机构设计

参考夹具资料，采用铰链氏夹紧机构来夹紧工件。如图3所示：

图3 1 工件压紧横梁 2 螺母 3拉紧螺杆

打开1工件压紧横梁和3拉紧螺杆，把工件放在压紧横梁下面。放下1压紧横梁，打上3拉紧螺杆，使拉紧螺杆穿过压紧横梁右端的槽，然后拧紧2螺母。从而使1压紧横梁压紧工件。

此种夹紧装置可以快速的装夹工件，并使工件可以得到所需的夹紧力，也不会工件的装夹位置。这样就提高了生产效率。由图可知压紧横梁中间开了V型槽，这可是夹紧力均匀，使工件能很好的与下V型块接触保证了加工精度。横梁上的V型块也可以用来压紧不同尺寸的圆柱，符合了设计要求。

2.5夹具体设计

根据课题的要求及综上所述的分析，我们决定用一长V型块作为夹具体。我们设计V型块总长为400mm，宽和高都是150mm。这么大的尺寸可以用来加工此种类的零件，加工两孔距离为120-360mm。同时这么大的实体尺寸很适合工人的操作，通事此夹具体全由45钢制造，所以有一定的重量不必再设计夹具体与钻床的链接机构，可以由工人直接用手拿住进行加工。这样就使加工更加的简单。同样由于夹具体有那么的大小，经过计算与分析可得，可以加工两孔距由120mm到360mm的轴。

同时为了方便排除加工时的铁屑，我们特意在V型槽底端开了一条宽度为10mm排屑槽，此槽可以让加工出来的铁屑更容易的排除，同时也提高了加工的精度。经过上述分析可以知道此夹具体不仅结构合理，通用型也很强，同时加工容易。满足课题要求。

2.6精度分析与计算

由课题设计要求可知，加工孔的位置要求为：

1）φ15H7孔对φ30h7外圆的垂直度公差为0.1mm/100mm。2)φ15H7孔对φ30h7外圆轴线的对称度公差为0.1mm。位置精度（δk1=0.01mm，δk2=0..10mm）校核如下。①影响位置精度δk1的因素有三项： △k1=0.01mm/100mm △A+△T=0.02 mm/100mm △T=（0.034-0.014）mm/48mm=0.042/100mm(铰刀尺寸为φ15 时的歪斜)按概率法计算得

√（0.01/100）2 +(0.02/100)2+（0.042/100）2=0.044/100mm＜δk1 故其夹具的精度较低。

②影响位置精度δk2的因素有两项：

△T1=0.03 mm(铰套中心对V形块标准圆柱的对称度)△T2=0.034-0.014=0.020 mm（铰刀与铰套的配合间隙）将误差合成得

√0.032+0.0202=0.030mm＜δk2 由上述分析及公式的计算 √△D2+△A2+△G2+△T2≤δk 此夹具加工满足加工精度要求

3.绘制夹具总图

根据已完成的夹具结构草图，进一步修改结构，完善视图后，绘制正式夹具总装 图。（附图1）

4.绘制夹具零件图

（附图2）5.夹具操作动作说明（与装配图说明）

（1）挡块体的安装

先用挡板紧固螺钉3把挡块体2紧固在夹具体1上，再把定位螺杆6装进挡块体，调节到适当的加工距离，然后用螺母5紧固。（2）钻套支架的安装

先把11紧固双头螺杆的一头装进10支架压紧铁块中，再把10支架压紧铁块装进1夹具体的T型槽中。然后把12钻套支架下的孔穿过11紧固双头螺杆并与T型槽配合好。最后装上5螺母，并拧紧。（3）支架的安装

此安装与（2）步骤相同，这里不再重复。（4）钻套的安装

先把7钻套的下端φ30g6配合到12钻套支架上φ30H7的孔。在转动7钻套的缺口并对准紧固螺钉的螺孔，然后把8钻套紧固螺钉拧紧。（5）工件的装夹

打开13工件压紧横梁和15拉紧螺杆，把工件放在压紧横梁下面。推动轴靠紧到6定位螺杆，然后放下1压紧横梁，打上15拉紧螺杆，使拉紧螺杆穿过压紧横梁右端的槽，然后拧紧5螺母。从而使13压紧横梁压紧工件。（6）加工操作

把夹具体放到钻床的工作台上，移动夹具体使7钻套上端口对准钻头。先用Φ14.8钻头钻通加工轴，换上Φ15的铰刀加工孔。（7）把工件取下来加工另一个工件。（8）一个工作日完后，清扫夹具体。

6.设计心得体会

1）目标完成情况：

经过几个星期的努力，设计达到了预想的成功，由于条件的限制没能加工出成品，但对于我自己来说已经学到了不少东西。2）存在不足：

一是对钻床的不熟悉，二是在公差与配合方面的知识所学较少。3）程序设计中遇到的问题及解决方法： 主要困难：学院图书馆相关资料有限。

解决方法：在互连网上收集相关资料与有关公司联系落实加工 4）总结和体会：

通过这次课程设计，我更加熟练的掌握了使用机械制图的方法，加深了对机械制造技术基础课程知识的理解。由于时间仓促，设计还有很多不足之处，如：夹具部分不够全面，效率不高等等，都是对工艺基础不熟练，对相关认识缺乏造成的。在实践过程中李老师给了我很大的帮助和鼓励，在今后的学习中我会加强理论与实践的结合，通过不断的摸索来弥补自己在机械制作方面的差距。

与同学讨论我们设计过程遇到的问题更是一件快乐的事情，只有彼此都付出，彼此都努力维护才能将作品做的更加完美。

对我而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。挫折是一份财富，经历是一份拥有。这次实习必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆!首先从课程设计本身来说，是对我们平时所学的专业知识的巩固，回想课程设计刚开始时，全无思路，举步维艰。对于理论知识掌握不牢固的我来说，真是书到用时方恨少，所以我把这学期学过的专业课书籍又看了一遍，并且又请教了老师和同学，来了设计灵感。其次，课程设计也锻炼了我们大家的团结协作的精神，刚开始的时候，我们大家都是两眼发黑，什么思路都没有，但是大家却懂得团结协作，虽然每个人的设计内容都不同，但是思路都是大同小异，所以大家各自去 13 查阅资料，而且是分别查阅不同的资料，最后大家汇总，拟定出每一个人夹紧方案，和夹具形状，工作效率提高了几倍。第三，在课程设计的过程中能培养我们的创新能力，虽然我们的设计内容都是很简单，但是这其中也不乏创新能力的体现，比如我们有的同学的加工位置不再同一轴线上，是分布在圆周上，按照以前的经验就是利用分度装置，但是我们同学却设计了一个新颖的夹具，这是对我们创新能力的最好的锻炼方式的体现。

这次课程设计马上就要结束了，回想这一段设计路程，虽然我收获了许多，但同时发现了自己存在的很多不足，自己知识有很多漏洞，看到了自己的实践经验还是比较缺乏，理论联系实际的能力还急需提高等。以后在这些方面我要重点改正。我很感谢这次课程设计，同时通过这次设计使我们对夹具设计的过程有了一个比较全面的了解，他把我们从枯燥的理论知识中解放了出来，是我们发现了这其中的乐趣，为我们以后的工作指明了道路。

7.参考文献

[1].兰建设.机械制造工艺与夹具[M].机械工业出版社,2008 [2].黄云清.公差配合与测量技术[M].机械工业出版社,2009 [3].刘晓年.机械制图[M].机械工业出版社,2007 [4].隋明阳.机械设计基础[M].高等教育出版社,2002 [5].王启平主编王振龙.狄士春副主编.机械制造工艺学(第5版)[M].哈尔滨工业大学出版社，2005 [6].王启平主编.机床夹具设计[M].哈尔滨工业大学出版社，2005 [7].李旦.邵向东.王杰等.机床专用夹具图册[M].哈尔滨工业大学出版社，1998

8.致 谢

在老师和同学的共同努力下，我在两周的时间内完成了夹具课程设计。我们花费的时间很长，因为这是同学第一次进行这样的课程设计。虽然过程中我们遇到了很多困难，但是在老师的指点下，同学们做的十分的努力。这次我们终于把所学的知识运用到现实中来了，这对同学们加深对课本知识的理解很有好处。同学学会了对于不同的待加工工件设计不同的夹具，对于夹具的各种标准件都学会了如何查标准件手册、如何使用它们。这些都是因为老师的帮助下，我们才能完成的。谢谢老师。