铣床夹具设计

铣床夹具设计地方及周边地区的快速发展需要越来越多的实用型应用型人才。

高等职业教育根据“必须、够用”原则培养出一大批能把科学发现转化应用技术，把产品设计转化为工艺流程，把宏观决策转化为微观管理的技术型和管理型的人才。

正是在这种背景下，我们为全面提升自身的知识结构、能力结构和素质结构进行此次毕业设计。

毕业设计是继专业基础课程如机械制造工艺学、工程力学、机械设计、差与技术测量、夹具设计等之后，并在一定生产实习的基础上进行的一个教学环节，要求我们综合运用所学知识，根据零件的结构特点和产品的加工要求，进行加工工艺规程和夹具的设计。

机床夹具是保证机械产品质量高、数量多、成本的一种极重要的工艺装备。

其主要作用是：可靠地保证工件的加工质量，提高加工效率，减轻劳动强度，充分发挥和扩大机床的工艺性能。

机床夹具设计是工艺装备设计的重要组成部分。

一个好的设计，应能稳定地保证工件的加工质量，生产效率高，成本低，排屑方便，操作安全、省力，制造、维护容易等其衡量指标。

本人设计的课题是气缸体工艺及其液压夹紧铣床夹具设计。

原始数据及设计要求见设计任务书。

通过本次毕业设计，我能够综合的运用机械制造工艺学中的基本知识和理论,结合生产实习中的实践知识,独立地分析和解决工艺问题,已初步具备设计一定复杂程度的零件的工艺规程能力和运用夹具设计的基本原理和方法.拟订夹具设计方案,完成夹具结构设计的能力,并熟悉和运用相关手册、图表等技术资料及编写技术文件等技能的一次综合训练的机会,为今后从事的工作打下良好的基础。

作为一名高职院校的学生，我深知自己知识、能力和经验的不足,正是这种不足让我在今后的工作中更加谦虚谨慎、脚踏实地、不断进步，敬请各位老师多多指教。

第一章零件的工艺分析该气动缸体只有一个加工表面（上表面，以∮80的孔为中心）平面的技术要求只要是对平面度，表面粗糙度的要求0.05。

1.1平面度分析平面度是指平面的平整程度,符号表示本零件的顶面和基准面的平面度误差在整个平面内最大不允许超过0.05mm ,即平面度公差为0.05mm。

1.2 表面粗糙度表面粗糙度是指加工表面上具有较小间距和峰谷所组成的微观几何形状特性该零件粗糙度要求为4。

第二章毛坯的制造形式毛坯的选择对零件工艺过程的经济性有很大影响，工序数量，材料消耗加工工时等都取决于所选择的毛坯，但要提高毛坯的质量往往会使毛坯制造困难，需要复杂的工艺和昂贵的设备，增加了毛坯的成本，这两者是矛盾的。

因此毛坯的种类和制造方法的选择要根据毛坯的类型和具体的生产条件决定。

同时应该注意到，充分使用新工艺、新技术、新材料的可能性，以便降低零件生产总成本提高质量。

零件材料为HT200，其表面形状比较复杂，内腔也较复杂，因此选择铸造的方法获得毛坯，铸型用的材料来源广泛，价格低廉，铸件可部分用废零件或废金属料熔炼而成。

此外，铸件的形状尺寸与零件很接近，因而节约了大量金属材料和加工工时，同时铸件抗压强度高，抗振性好，易于加工但生产周期长，需要进行时效处理，以消除内应力。

据以上分析，采用铸造的方法获得毛坯是比较合理的。

第三章铣削方式的选择3.1 端面铣端面铣削是指用铣刀端面齿刃进行的铣削，是利用分布在铣刀端面上的刀尖来加工平面的，在铣床上铣削平面，尤其是较宽，较大的平面和大平面，大都采用端面铣削的方法加工，用端面铣削的方法铣出的平面，其平面度主要取决于铣床主轴轴线与进给方向的垂直度，若主轴与进给方向垂直，则刀尖旋转时的轨迹为一个与进给平行我圆环，这个圆环割出一个平面，此时，铣刀刀尖在工件表面铣出网状的刀纹。

若铣床主轴与进给方向不垂直，则相当于一个倾斜的圆环，把工件切出一个凹面，此时，工件表面将形成单向胡形刀纹，在铣削过程中，若进给方向是从刀尖高的一边移向低的一边时，则会产生“拖刀”现象，反之则无“拖刀”现象3.2周边铣削周边铣削是指用铣刀周边齿刃进行的铣削是指利用分布在铣刀圆柱面上的刀刃来铣削并形成平面,所以周边铣削适用于加工不太宽和较窄的平面，也适用于周边铣削加工，对宽度大于120mm的平面，就不太合适，除特殊情况外最好采用端面铣削，用周边铣削的方法铣出的平面，其平面度主要取决于铣刀饿圆柱度，因为用周边铣削方法铣出的平面，相当于工件在圆柱下做直线运动时被辗出一个平面，是用圆柱铣刀铣削平面的情况，精削时要保证铣刀的圆柱度。

3.3 端面铣削和周边铣削的比较端面铣削时，由于端铣刀杆短，刚性好，刀片装夹方便，尤其是可转位铣刀，适用于进行高速铣削移动铣削，能显著提高生产率和减少表面粗糙度值。

端铣刀的直径最大可达1m左右，能一次铣出较宽的表面，同时工作的刀齿比较多，故震动小而平稳，效率也高。

端铣刀的刃磨没有圆柱形铣刀要求严格，在一把端铣刀上，若各个刀齿刃磨的高低不齐，半径方向也出入不等，但对铣出平面的平面度是没有影响的，只对铣削时平稳性和表面粗糙度值有影响。

用端面铣削获得的平面只可能是凹面，从使用情况看大都只允许凹不允许凸；而用周边铣削获得平面，则凸和凹都可能产生，因此用端面铣削平面比较合理。

对于铣削用量相同，并在端铣刀上不采用修光刀刃等措施的情况下，用周边铣削加工出的表面粗糙度值小。

用周边铣削时，能一次切除较大的铣削层深度（吃刀量）据以上分析与比较本工件采用端面铣削的方法。

3.4端面铣削时的顺铣与逆铣端面铣削时，根据铣刀与工件之间的相对位置不同而分为对称对称铣削和非对称铣削。

3.5对称铣削工件处在铣刀中间时的铣削称为对称铣削，铣削时，刀齿在工件的前半部分为逆铣，在进给方向的铣削分力 Ff与进给方向相反。

刀齿在工件的后半部分为顺铣，与进给方向相同。

对称铣时，在铣削层宽度较窄和铣刀齿数少的情况下，由于Ff 在进给方向上的交替变化，使工件和工作台容易产生窜动。

另外，在横向的水平分力Ff 较大，对窄长的工件易造成变形和弯曲，所以只有在工件宽度接近铣刀直径时才采用对称铣削。

3.6非对称铣削工件的铣削层宽度偏向铣刀一边时的铣削称为非对称铣削，即铣刀中心与铣削层宽度的对称线处在偏心状态下的铣削，非对称铣削时有顺铣和逆铣两种。

非对称逆铣铣削时，逆铣部分占的比例大，在各个刀齿上的F 之和与进给方向相反，所以不会拉动工作台。

端面铣削时刀刃切入工件虽由薄到厚，但不等于从零开始，因而没有因而没有像周边铣削时那样的缺点，从薄处切入刀齿的冲击反而较小，故振动较小，另外工件所受的垂直铣削力Ff 又于铣削方式无关，因此在端面铣削时，应采用非对称逆铣。

非对称顺铣，铣削时，顺铣部分占的比例大，为在各个刀齿上的Fv 之和，与进给方向相同，故易拉动工作台。

在铣削塑性和韧性好，加工硬化严重的（如不锈钢和耐热刚等）材料时，采用不对称顺铣，以减少切削粘附和提高刀具寿命，此时必须调整好丝赶副的传动间隙。

经上述端铣时顺铣与逆铣的对比与分析，在端面铣削时采用非对称逆铣。

第四章刀具的选择4.1基本要求铣刀切削部分的常用材料应满足以下基本要求：4.1.1硬度在常温下，刀具切削部分必须具有足够的硬度才能切入工件，由于在切削过程中会会产生大量的热量，因而要求刀具材料在高温下仍能保持其硬度，并继续进行切削。

4.1.2韧性和强度高的强度和好的韧性在切削过程中，刀具要承受很大的冲击力，所以刀具眼材料要具有较高的强度，否则易断裂和损坏。

由于铣刀受到冲击和振动，因此铣刀条件还具备好的韧性，才不易崩刃，碎裂。

4.1.3铣刀切削部分的材料的要求刀具的切削的切削部分不但要承受切削过程中的高温，高压及冲击载荷，而且还要受到切削中工件的强烈摩擦，因此，作为刀具切削部分的材料必须具备较高的硬度，韧性，此外，还需有良好的冷热加工性能。

4.2常用材料具有上述性能的材料很多，常用的铣刀材料有高速工具钢和硬质合金两种。

4.2.1高速工具钢（高速钢和锋钢等）有通用高速钢和特殊用途高速钢两种，通用高速钢是指加工一般金属材料用的高速钢，其牌号有W18Cr4V.W6Mo5Cr4V等。

W18Cr4V是钨高速钢，具有较好的综合性能，常温时该材料硬度为HRC62～65，在600℃高温时，硬度约为HRC51，抗弯强度约为3500MPa，磨削性能好。

所以各种通用铣刀都采用这种牌号的高速钢材料制造。

W6Mo5Cr4V是钨钢系高速钢，它的抗弯强度、冲击韧性和热塑性均比W18Cr4V 好，而磨削性能稍比W18Cr4V差，而其他情况基本相同。

用于其热塑性和韧性较好故常用于制造成形刀具和承受冲击力较大的铣刀。

特殊用途高速钢是通过改革高速钢的化学成分来改变其切削性能而发展起来的。

它的常温硬度和高温硬度比才常用高速钢高，这种材料的刀具主要用于加工耐热钢，不锈钢，高温或超强度材料等难加工材料。

近年来，我们研究成功了许多新型高速钢。

用于制造铣刀的新型高速钢牌号为 W6Mo5Cr4V2Al，C50（钢）和Ｗ６Ｍo５Ｃr４Ｖ５ＳiＮ６Ａl２０钢等。

高速钢具有以下特点：1）合金元素如Ｗ（钨），Ｃr（铬），Ｍo，Ｖ等的含量较高，淬火硬度可达６２～７０，在６００℃高温下，仍能保持较高的硬度2）刃口强度和韧性好，抗振性强，能用于制造切削速度较低的刀具，即使刚性较差的机床，采用高速钢铣刀仍能顺利切削。

3）工艺性能好，锻造焊接、切削加工和刃磨都比较容易，还可以制造形状复杂的刀具。

4）与硬质合金材料相比，能有硬度较低，热硬性和耐磨性较差等特点。

4.2.2硬质合金硬质合金是以金属碳化物化WC（碳化钨）、TiC（碳化钛）和以Co（钴）粘接剂粉末冶金工艺制造而成，其主要特点如下：1）.耐高温。

在800～1000度左右仍能保持良好的切削性能切削时可选用比高速钢高4～8倍的切削速度。

2）.常温硬度高，耐磨性好。

3）.抗弯性低，冲击刃度差，切削刃不易刃磨的很锋利。

为了节省高速刚，直径较大而不太薄的铣刀大多作成镶齿刀，为提高生产效率和铣刀寿命；成型铣刀很多采用涂层刀齿。

经上分析，比较后决定采用高速钢镶齿三面刃铣刀。

根据图样给定的平面宽度尺寸现选用外径为200mm，Z=20的镶齿三面刃铣刀。

第五章铣削用量在铣削过程中所选用的铣削用量称为铣削用量，铣削用量包括铣削层宽度，铣削层深度，铣削速度和进给量，铣削用量的选择，对提高生产效率，改善工件表面粗糙度和加工精度都有密切的关系。

选择铣削用量，是在保证铣削加工质量和工艺系统刚性所允许的前提下进行的，首先应选用较大的每齿进给量，最后确定铣削速度。

铣削层深度选择铣削层深度主要根据工件的加工余量和加工表明的精度来确定，当加工余量不大时，应尽量一次进给铣去全部加工余量，只有当工件的加工精度要求较高或加工表面粗糙度小于Ra6.3时，才分粗精铣两次进给。

因本工件为铸铁，所选刀具为高速钢铣刀，现选取粗铣时的铣削层深度为5～7mm，精铣铣削层深度为0.5～1mm。

5.１每齿进给量的选择粗铣时，限制进给量提高的主要因素是切削力，进给量主要根据铣床进给机构的强度，刀轴尺寸，刀齿强度以及机床夹具等工艺系统的刚性来确定，在强度，刚度许可的条件下，进给量应尽量选的大些。