3 支架铣开夹具设计毕业设计

3 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

52H7= (mm)

52g6= (mm)

则定位误差 （3.1）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=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

（3.2）式中－夹紧力(N)；

－理论夹紧力(N)；

—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

（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

、—摩擦系数0.1,0.15

N

故本夹具所需夹紧力为545N，该夹具采用螺母拧紧力为=3200N，此时大于所需的夹紧力，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