1、调压器工件加工专用数控铣床夹具设计 摘 要本课题为解决 CHTF50 调压器壳体加工工艺，根据图纸要求及中批的生产类型，分析调压器壳体特点，对其确立整体的工艺路线，确定了毛坯的制造形式、制定合理的加工工序，确定了合适的加工余量、毛坯尺寸并对量具的选择做了一定的阐述。对机床、刀具切削用量及时间进行了确定，最后设计钻孔三副专用夹具提高生产效率。关键词：调压器 加工工艺 夹具调压器工件加工专用数控铣床夹具设计 目 录第一章 概述 11.1. 夹具及其设计概述 11.2. 机床夹具的分类 11.3. 铣床夹具的组成 11.4. 课题内容简介 1第二章 工件定位方案的确定 12.1. 工件定位要则 .1
2、2.2.工件的定位方式的选择 .12.2.1.完全定位、不完全定位和欠定位现象 12.2.2.过定位现象 12.2.3.定位方式的选择 12.3.定位误差的分析和计算 .12.3.1.定位误差的基本概念 12.4.定位误差的计算 .1第三章 夹紧方案的确定 13.1.工件达到正确夹紧的原则 .13.2.夹紧机构的确定 .13.3.夹紧力三要素的确定 .13.3.1.夹紧力方向的确定 13.3.2.夹具力作用点的确定 13.3.3.夹紧力大小的确定 1第四章 工艺路线的拟订 14.1.工序的合理组合 .14.2.工序的集中与分散 .1第五章 零件加工 15.1.夹具安装 .15.1.1 夹具安装
3、 15.2.零件加工 .15.2.1.加工阶段的划分 15.2.2.零件加工 1总结 1致谢 1参考资料 1调压器工件加工专用数控铣床夹具设计 1第 1 章 概述机床夹具是机械加工工艺系统的一个重要组成部分。为保证工件某工序的加工要求，必须使工件在机床上相对刀具的切削或成形运动处于准确的相对位置。当用夹具装夹加工一批工件时，是通过夹具来实现这一要求的。而要实现这一要求，又必须满足三个条件： 一批工件在夹具中占有正确的加工位置； 夹具装夹在机床上的准确位置； 刀具相对夹具的准确位置。这里涉及了三层关系：零件相对夹具，夹具相对于机床，零件相对于机床。工件的最终精度是由零件相对于机床获得的。所以“定
4、位”也涉及到三层关系：工件在夹具上的定位，夹具相对于机床的定位，而工件相对于机床的定位是间接通 过夹具来保证的。工件定位以后必须通过一定的装置产生夹紧力把工件固定，使工件保持在准确定位的位置上，否则，在加工过程中因受切削力，惯性力等力的作用而发生位置变化或引起振动，破坏了原来的准确定位，无法保证加工要求。这种产生夹紧力的装置便是夹紧装置。以上是通过网络和书籍综合的解释了机床夹具的概述。1.1.夹具及其设计概述机床夹具是机床上用以装夹工件（和引导刀具）的一种装置。其作用是将工件定位，以使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，并且能得到较高的精度且装夹方便有效。 机床夹具被广泛应
5、用于机械制造业中。大量专用机床夹具的采用为大批大量生产提供了必要的条件。机床夹具是组成工艺系统的一个环节，是影响加工质量的重要因素。一般情况下，使用机床夹具能稳定地保证产品质量，而不必过高的要求工人的技术等级。夹具是工艺装备的主要组合部分，在机械制造中占有重要地位，夹具对保证产品质量，提高生产率，减轻劳动强度，缩短产品生产周期等都具有重要意义。随着先进制造技术的发展和市场竞争的加剧，传统的夹具设计方式已成为企业中产品快速上市的瓶颈，各企业迫切需要提高夹具设计的效率。先进高效的机床夹具不仅能减轻工人劳动强度，提高生产率，甚至能使生产过程实现自动化。随着汽车、内燃机、摩托车、轴承等行业的规模化发展
6、，对机床夹具的设计与制造不断提出新的课题。深入研究机床夹具设计的理论和改进机床夹具的结构，无疑具有巨大的经济意义。机床夹具设计一般包括结构设计和精度设计两个方面。而人们通常习惯侧重于结构设计而忽视精度设计。关于机床夹具的结构设计，不仅有大量的资料可供参考，而且还不断从其它学科吸收新的成果而向前发展。诸如液性塑料夹具；各种弹性膜片式夹具；真空夹紧夹具；感应分度夹具等等。关于机床夹具的精度设计，随着零件加工精度的提高，也日益受到人们的重视。人们逐渐认识到，机床夹具设计工作应围绕精度设计这个中心来进行。没有合理的精度设计不仅会给夹具制造带来困难，甚至会使制造出的夹具不能保证工件的调压器工件加工专用数
7、控铣床夹具设计 2加工精度甚至于是工件或机床的损坏。因此，迫切需要全面的研究机床夹具的设计、制造、使用诸方面的定量关系；研究工件精度和夹具设计精度之间的合理联系。机床夹具设计是用途极广的一门专业学科，熟悉它的内容和方法，对从事机械制造方面的工程技术人员来说是十分必要的。毕业设计是我们在学习阶段的最后一个重要环节，要求我们能综合运用大学三年所学的专业知识和理论知识，结合实际，独立解决本专业一般问题,树立为生产服务，扎实肯干肯吃苦，一丝不苟的工作作风，为将来在机械方面工作打下良好的基础。荐于夹具的重要性,同时也为了培养我们综合设计地能力，进一步培养我们科学的思维方式和正确的设计思维，提高我们发现问
8、题、分析问题、解决问题的实际能力，我们选用了浙江省春晖智能控制有限公司燃气事业部的 CHTF50-BP(T)主调压器斜孔工装作为毕业课题，对其加工过程的工艺，每一道工序的工装夹具进行设计。一般来说,夹具设计必须满足下列要求：1保证工件加工的各项技术要求要求正确确定定位方案、夹紧方案，正确确定刀具的导向方式，合理制定夹具的技术要求，必要时要进行误差分析与计算；2具有较高的生产效率和较低的制造成本为提高生产效率，应尽量采用多件夹紧、联动夹紧等高效夹具，但结构应尽量简单，造价要低廉；3尽量选用标准化零部件尽量选用标准夹具元件和标准件，这样可以缩短夹具的设计制造周期，提高夹具设计质量和降低夹具制造成本
9、；4夹具操作方便安全、省力为便于操作，操作手柄一般应放在右边或前面；为便于夹紧工件，操纵夹紧件的手柄或扳手在操作范围内应有足够的活动空间；为减轻工人的劳动强度，在条件允许的情况下，应尽量采用气动、液压等机械化夹紧装置；5夹具应具有良好的结构工艺性所设计的夹具应便于制造、检验、装配、调整和维修。1.2.机床夹具的分类（1）机床夹具按专门化程度分类,可分为: 1) 通用夹具 通用夹具是指已经标准化的，在一定范围内可用于加工不同工件的夹具。例如，车床上三爪卡盘和四爪单动卡盘，铣床上的平口钳、分度头和回转工作台等。这类夹具一般由专业工厂生产，常作为机床附件提供给用户。其特点是适应性广，生产效率低，主要
10、适用于单件、小批量的生产中。 2) 专用夹具 专用夹具是指专为某一工件的某道工序而专门设计的夹具。其特点是结构紧凑，操作迅速、方便、省力，可以保证较高的加工精度和生产效率，但设计制造周期较长、制造费用也较高。当产品变更时，夹具将由于无法再使用而报废。只适用于产品固定且批量较大的生产中。 3) 通用可调夹具和成组夹具 其特点是夹具的部分元件可以更换，部分装置可以调整，以适应不同零件的加调压器工件加工专用数控铣床夹具设计 3工。用于相似零件的成组加工所用的夹具，称为成组夹具。通用可调夹具与成组夹具相比，加工对象不很明确，适用范围更广一些。 4) 组合夹具 组合夹具是指按零件的加工要求，由一套事先制
11、造好的标准元件和部件组装而成的夹具。由专业厂家制造，其特点是灵活多变，万能性强，制造周期短、元件能反复使用，特别适用于新产品的试制和单件小批生产。 5) 随行夹具 随行夹具是一种在自动线上使用的夹具。该夹具既要起到装夹工件的作用，又要与工件成为一体沿着自动线从一个工位移到下一个工位，进行不同工序的加工。 本次设计的即为 CHTF50-BP(T)主调压器斜孔工装而专门设计的专用夹具。（2）按使用的机床分类 由于各类机床自身工作特点和结构形式各不相同，对所用夹具的结构也相应地提出了不同的要求。按所使用的机床不同，夹具又可分为：车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮机床夹具和其他机床
12、夹具等。本次设计的为铣床夹具。 （3）按夹紧动力源分类 根据夹具所采用的夹紧动力源不同，可分为：手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具等。考虑到夹紧力与切销力方向相同，本次采用手动夹紧。1.3. 铣床夹具的组成铣床夹具通常由以下几部分组成： （1）定位元件 它与工件的定位基准相接触，用于确定工件在夹具中的正确位置，从而保证加工时工件相对于刀具和机床加工运动间的相对正确位置如图一中的 5、9、14。（2）夹紧装置 用于夹紧工件，在切削时使工件在夹具中保持既定位置。图 1 中的夹紧螺母13；（3）对刀、引导元件或装置 这些元件的作用是保证工件与刀具之间的正确位置。用于
13、确定刀具在加工前正确位置的元件，称为对刀元件，如对刀块。用于确定刀具位置并导引刀具进行加工的元件，称为导引元件。如图 1 中 1 对刀块；（4）连接元件使夹具与机床相连接的元件，保证机床与夹具之间的相互位置关系如图一中的2。 （5）夹具体 用于连接或固定夹具上各元件及装置，使其成为一个整体的基础件。它与机床有关部件进行连接、对定，使夹具相对机床具有确定的位置。如图 1 中的夹具体11、12。（6）其它元件及装置 有些夹具根据工件的加工要求，要有分度机构，铣床夹具还要有定位键等。调压器工件加工专用数控铣床夹具设计 41.4.课题内容简介本次设计主要是设计 CHTF50-BP(T)主调压器斜孔工装
14、。如图一：图一数控铣床专用夹具，主要用于保证在加工孔时刀具有一个确切的位置，从而保证孔的位置和精度。需要加工的孔：如图二 1 2 3 5 6 7 8491011121314460320为 为 为 为 为 为 3381 2 3 5 6 7 8491011121314460320为 为 为 为 为 为 33831.117调压器工件加工专用数控铣床夹具设计 5图二图二孔的放大图：如图三 图三本次夹具设计的步骤是：调压器工件加工专用数控铣床夹具设计 6（1）研究原始资料，明确设计要求；（2）拟定夹具结构方案，绘制夹具结构草图；1) 确定定位方案，选择定位元件；2) 确定导向装置；3) 确定夹紧机构；4
15、) 确定其它装置和夹具体；5) 绘制夹具总图经过一个多月的设计和讨论，终于圆满地完成了设计任务。本次设计整个设计过程条理清晰，能让使用者明白整个过程。力求结构合理，计算准确，经济可靠。本设计的创新之处在于简化了斜孔加工专用夹具的结构设计,使其结构更简便,同时也能满足设计要求。但是由于本人实践经验的欠缺和知识的局限性，设计过程中难免出现一些错误，该夹具的实际工作情况及可用性还有待于实践的检验，敬请各位领导，老师，同学提出宝贵意见和见解，本人在此表示由衷的感谢调压器工件加工专用数控铣床夹具设计 7第 2 章 工件定位方案的确定2.1. 工件定位要则（1）选择合理的定位基准1) 定位基准必须与工艺基
16、准重合,并尽量与设计基准重合,以减小定位误差,获得最大加工允差,降低夹具制造精度。当定位基准和工艺基准或设计基准不重合时，需进行必要的加工尺寸及其允差的换算。2) 应选择工件上最大的平面，最长的圆柱面或圆柱轴线为定位基准，以提高定位精度，并使定位稳定、可靠。3) 在选择定位元件时，要防止出现在超定位现象。4) 在工件各加工工序中，力求采用同一基准，以避免因基准更换而降低工件各表面相互位置的准确度。5) 当铸、锻件以毛坯面作为第一道工序的基准时，应选用比较光整的表面作基准面，避开冒口、浇口或分型面等凸起不平整的部位。（2）限制工件的自由度一个自由的物体，它对三个相互垂直的坐标系来说，有六个可活动
17、可能性，其中三种是移动，三种是转动。习惯上把这种活动的可能性称为自由度，因此空间任一自由物体共有 6 个自由度，物体的 6 个自由度分别为：沿 X 轴移动，以 x表示；沿 Y 轴移动，以 表示；沿 Z 轴移动，以 表示；沿 X 方向的旋转，以yz表示；沿 Y 方向的旋转，以 表示；沿 Z 方向的旋转，以 表示。若要使物体在某x个方向有确定的位置，就必须限制该方向的自由度，所以要使工件在空处于相对固定的位置，就必须对六个自由度加以限制，限制的方法就是用相当于六个支承点的定位元件与工件的定位基准面接触。这种用正确分布的 6 个支承点来限制工件的 6个自由度，使工件在夹具中得到正确位置的规律，称为六
18、点定位原理。（3）对定位元件的要求1) 工件定位基准与定位元件接触或配合后，能限制住必须由其限制的工件的自由度；2) 由其产生的定位误差最小；3) 定位表面应具有较高的尺寸精度、配合精度、表面光洁度和硬度；4) 定位元件结构应尽量简单，便于装卸工件；5) 具有足够的强度和刚度；6) 无产生超定位的可能性；7) 对尺寸大的定位件表面，从结构上采取措施，在不影响定位精度的前提下，尽量减小与工件定位表面的接触面积；8) 消除定位表面的切屑方便。调压器工件加工专用数控铣床夹具设计 8（4）定位精度1) 对夹具要做必要的定位误差分析和计算，定位误差必须满足工件的加工精度要求；2) 必须考虑提高夹具在机床
19、上的定位精度；3) 必须确保刀具在夹具上的导向精度；4) 必须确保对刀元件表面到工件被加工面间的尺寸精度；5) 出现超定位时，应取消产生超定位的定位元件，或增加超定位元件与定位基准间的间隙，以提高定位精度；6) 工件被加工平面或中心至定位元件的位置精度和尺寸精度，在未注明特殊要求的情况下，一般取工件精度要求的 1/5-1/3。7) 当工件未注明定位面间的位置精度要求时，夹具定位面间的位置精度一般取0.01-100mm；8) 按工件公差选取夹具公差的参考值；9) 按工件的直线尺寸公差确定夹具相应尺寸公差的参考值；10) 按工件的角度公差确定夹具相应角度公差的参考值。2.2.工件的定位方式的选择2
20、.2.1.完全定位、不完全定位和欠定位现象加工时，工件的六个自由度被完全限制了的定位称为完全定位。但生产中并不是任何工序都需要采用完全定位的。究竟应该限制几个自由度和哪几个自由度，应由工件的加工要求决定。例如在一个长轴上铣一个两头不通的键槽，加工要求除了键槽本身的宽度、深度和长度外，还需保证槽距轴端的尺寸及槽对外圆轴线的对称度。此时绕工件轴线转动的自由度就不必限制而只要限制五个自由度即行了。工件的六个自由度没有被完全限制的现象称为不完全定位。在平面磨床上磨削平板零件的平面也是不完全定位的一个例子。在满足加工要求的前提下，采用不完全定位是允许的。但是根据加工要求应该限制的自由度而没有限制是不允许
21、的，它必然不能保证加工要求，这种现象称为欠定位。2.2.2.过定位现象工件的某个自由度被重复限制的现象称为过定位。一般情况下应当尽量避免过定位。但是，在某些条件下，过定位的现象不仅允许，而且是必要的。此时应当采取适当的措施提高定位基准之间及定位元件之间的位置精度，以免产生干涉。如车削细长轴时，工件装夹在两顶尖间，已经限制了所必须限制的五个自由度（除了绕其轴线旋转的自由度以外） ，但为了增加工件的刚性，常采用跟刀架，这就重复限制了除工件轴线方向以外的两个移动自由度，出现了过定位现象。此时应仔细地调整跟刀架，使它的中心尽量与顶尖的中心一致以免影响工件的加工质量。调压器工件加工专用数控铣床夹具设计
22、92.2.3.定位方式的选择根据六点定位原理本设计是在底部用球头螺钉控制工间的 5 个自由度（Z 方向可转动除外）实现工件的不完全定位，使工件只能在圆周上有轻微的旋转，然后工件与模板之间，根据本例加工零件的结构特点，以及考虑到定位基准与设计基准重合的原则和六点定位原则选择一面及两孔作为定位基准。故该类工件采用“一面两孔销”的定位方法。以消除工件在空间中的六个自由度。当采用一平面、两短圆柱销的定位元件时，此时平面限制 Z 方向的移动、X 和 Y 方向的旋转三个自由度，第一个定位销限制 X 和 Y 方向的移动两个自由度，第二个定位销限制 X 方向的移动和Z 方向的旋转，因此 X 方向的移动属于过定
23、位。又设两圆孔分别为 、 ，1DT2D孔距为 ；两销直径分别为 d1-Td1,d2-Td2,销距为 。由于两孔、两销LDT Ld的直径，两孔中心距都存在制造误差，故有可能使工件两孔无法套在两定位销上。图四XZ 定位销如图五： 图五由于两孔、两销的直径，两孔中心距都存在制造误差，故有可能使工件两孔无法套在两定位销上。调压器工件加工专用数控铣床夹具设计 10图六解决的方法有三：（1)减小第二个销子的直径；（2) 使第二个销子可沿 X 方向移动；（3）第二个销子采用削角销及菱形销。这三种方法解决的原则都是消除 X 方向移动的过定位，但是，第一种方法中，减小第二个销子的直径后应有的直径大小可由图六求得
24、，即销子的大小应在 AB 范围内，其最大半径为 (或 ),最大DOA2B2直径为 ,由图得:ADd2(2.1) )(LdT为便于装夹,销子与孔的侧壁应有一定的最小间隙,假设为 ,它使得销子直min2C径减小 ,同理,第一孔与销子配合也应有一定的最小间隙为 ,并起到了补偿min2C i1第二个销子减小直径的一部分数值,使第二个销子直径可以加大 .因此得:min+ (2.2)(22LdDTdmin2Ci1此种方法由于销子直径减小，配合间隙加大，故使工件绕销子 1 的转角误差加大；第二种方法使整体结构复杂；当转角误差要求较为严格时，采用第三种方法很普遍，因为它不需要减小第二个销子直径，因此转角误差较
25、小。因此，根据工件的具体形状，定位基准及定位要求，为补偿工件两定位孔的孔径和孔距误差及夹具两定位销的直径和距离误差，避免工件不套入定位销，选择一面两孔销定位。即两定位销一个为圆柱销，一个为菱形销。选择这些定位装置所能消除的自由度如下所示：一固定面： 消除 X,Y,Z 方向的旋转三个不定度，即消除 ， ，xyz圆柱定位销：消除 X,Y 方向的移动两个不定度，即消除 ，削边销： 消除 Z 方向的移动一个不定度，即消除 z来实现工件在夹具中的准确定位。调压器工件加工专用数控铣床夹具设计 112.3.定位误差的分析和计算2.3.1.定位误差的基本概念所谓定位误差,是指由于工件定位造成的加工面相对工序基
26、准的位置误差。因为对一批工件来说，刀具经调整后位置是不动的，即被加工表面的位置相对于定位基准是不变的，所以定位误差就是工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量。为了保证加工精度要求，我们加工时应满足下列关系式：(2.5)Te总式中， 各种因素产生误差的总和；总eT工件被加工尺寸的公差。在这里，我们只研究有夹具有关的定位方法所引起的定位误差对加工精度的影响，因此上式又可写成：(2.6)TWe定式中， 定位误差；定eW除定位误差外，其它因素所引起的误差总和，可按加工经济精度查表确定。所以由上式知道： ，或者： 。定e3/1定e定位误差的组成及产生原因有以下两个方面：（1）定位基准与工序基准不一致所引起
27、的定位误差，称基准不重合误差，即工序基准相对定位基准在加工尺寸方向上的最大变动量，以 表示。不e（2）定位基准面和定位元件本身的制造误差所引起的定位误差，称基准位置误差，即定位基准的相对应位置在加工尺寸方向上的最大变动量，以 表示。基故有 (2.7)基不定 ee此工式是在加工尺寸方向上的代数和。 2.4.定位误差的计算在本设计的定位方式中，因为工序基准与定位基准重合，故 ，0不e基定 e（1） “1”孔中心线在 X，Y 方向的最大位移为：（孔与销的最大间隙） (2.8)max1in1)1()( dDyx定定由以上的计算知： ， ， ；故可求得026.07.016.in(2.9)27max)()
28、( 定定调压器工件加工专用数控铣床夹具设计 12（2） “2”孔中心线在 X,Y 方向的最大位移分别为：(两孔中心距公差 ) (2.10)Ldx2)1()2(定定(2.11)main)(dDy定由以上的计算知： ， ， ，代入计算得：06.08.018.in2512max)2( 定（3）两孔中心连线对两销中心连线的最大转角误差为 ，则(2.12)051.98.4207.ax21 rctgLrctge定又因为 3.)15.(0.可知： ，即由定位副制造误差引起的定位误差小于该.3/105.定e工序尺寸制造公差 0.03 的 1/3，证明上述方案可行。调压器工件加工专用数控铣床夹具设计 13第 3
29、 章 夹紧方案的确定机床对工件进行加工时，除需要定位支承系统获得对于刀具及其导向的正确相对位置，还需依靠夹具上的夹紧机构来消除工件因受切削力和工件自重的作用而产生的位移或振动。本例夹紧装置中，工件在加工过程中能继续保持定位所得到的正确位置。夹紧机构通常由三个部分组成：夹紧动力部分，中间传动机构和夹紧元件。夹紧动力部分用于产生力源，并将作用力传给中间传动机构，中间传动机构用于改变作用力的大小和方向，并能产生自锁。夹紧元件则承受由中间传动机构传递的夹紧力并与工件直接接触而执行夹紧动作。3.1.工件达到正确夹紧的原则（1）在夹紧过程中，不至于因工件重力的影响而破坏正确定位1) 确定定位方案及设置定位
30、支承时，因尽量使工件重心位于支承范围内，避免因支承反力与工件重力构成力偶而破坏正确定位；2) 当工件重力与主基准或双导向基准垂直，而工件的重心位置不在各支承范围内时，应使主要夹紧力与主基准或双导向基准垂直，并处在各支承范围内。同时在夹具的适当位置上设置初定位件；3) 若由于工件或加工等条件的限制，使主夹紧力不能与主基准或双导向基准垂直，可在夹紧前对工件施加预夹紧力。该力应垂直于主基准或双导向基准，并处在支承范围内。待夹紧后可将预夹紧力撤出，并在适当位置设置初定位件。4) 当重力与主基准或双导向基准平行而与止动基准垂直时，则应在夹具的适当位置上设置初定位件。（2）在夹紧过程中，夹紧力不应使已经获
31、得正确定位的工件脱离正确位置：1) 制定夹紧方案时，应尽可能避免夹紧力与支承反务构成力偶；2) 主夹紧力的方向最好压向主基准或双导向基准，其作用点应在定位支承范围内；3) 当主夹紧力只能压向导向基准时，则应合理选择夹紧力的作用点或设置预夹紧力；4) 若压紧力处于支承范围外，则应采取结构上的措施，使工件不脱离正确位置；（3）在夹紧过程中，应使工件不产生超出表面形状精度允许范围的变形：1) 制定夹紧方案时，对于刚性较差的工件，应尽可能减少或避免由于夹紧力而产生弯曲变形；2) 夹紧力应力求通过或靠近定位基准与定位支承的接触面；3) 当夹紧力无法通过或靠近定位基准与定位支承的接触面时，应在与夹紧力相对
32、应的位置设置辅助支承；4) 当夹紧力作用于工件的斜面上时，若其分力能够在工件上产生弯曲力矩，则应避免在斜面上施加夹紧力。5) 当单方面夹紧所需要的夹紧力过大，致使弯曲力矩过大而造成工件变形较大时，可采用多向夹紧的方法；6）夹紧力应避免压向超定位元件；调压器工件加工专用数控铣床夹具设计 14（4）在切削过程中，应避免工件产生不能允许的振动：1）制定夹紧方案时，对于刚性较差的工件，应尽可能减少或避免由切削力而产生的振动；2）夹紧力要尽可能靠近工件被加工表面，以减少工件的悬臂长度；3）当主夹紧力无法靠近工件被加工表面，而工件被加工表面悬臂又较长时，可在切削过程中对工件刚性较差的部位设置辅助支承，或在
33、辅助支承上还加一个夹紧力。（5）在切削过程中，切削力不应破坏工件的正确位置，并使平衡切削力所需的夹紧力最小：1）制定夹紧方案时，切削力最好由定位支承反力平衡，尽可能避免用夹紧力及由夹紧力产生的摩擦力平衡。2）用定位支承反力平衡最大切削力，此时所需要的夹紧力最小；3）用夹紧力平衡最大切削力，此时所需夹紧力最大；4）用夹紧力产生的摩擦力以平衡切削力，此时所需夹紧力最大。3.2.夹紧机构的确定针对成批生产的工艺特征，本夹具选用螺旋夹紧机构夹压工件。采用螺旋装置直接夹紧或其它元件组合实现夹紧的机构，统称为螺旋夹紧机构。螺旋夹紧机构结构简单，容易制造。由于螺旋升角小，螺旋夹紧机构的自锁性能好，夹紧力的夹
34、紧行程都较大，在手动夹具上应用较多。螺旋夹紧机构可以看做是绕在圆柱表面上的斜面，将它展开就相当于一人斜楔。在此螺旋夹紧装置中，采用螺母直接夹紧。装夹工件时，先将工件放在夹具体上，用三个定位销控制工件的五个自由度，使工件不能前后左右移动，然后将模板放在工件上，利用一面两孔定位，然后手动拧紧螺母压紧工件。3.3.夹紧力三要素的确定3.3.1.夹紧力方向的确定夹紧力的方向与工件的装夹方式、工件受外力的方向以及工件的刚性等有关，夹紧力方向的确定原则：（1）夹紧力的方向应使定位基面与定位元件接触良好，保证工件定位准确可靠；（2）加紧力的方向应与工件刚度最大的方向一致，以减小工件变形；（3）加紧力的方向应
35、尽量与工件受到的切削力、重力等的方向一致，以减小加紧力。可以从以下三方面考虑：1) 当工件以几个表面作为定位基准时，若工件是大型的，则为了保持工件的正确位置，朝每个定位元件都要有夹紧力；若工件尺寸较小，切销力不大，则往往只要垂直朝向主要定位面有夹紧力，保证主要定位面与定位元件有较大的接触面积，就可以使工件装夹稳定可靠。2) 夹紧力的方向应方便装夹和有利于减小夹紧力。下图 4.1 为夹紧力 Q、重力调压器工件加工专用数控铣床夹具设计 15G 和切销力 F 三者之间的组合关系：工件重力 G 方向始终指向地面，因此从装夹工件出发，以图 a,b 最好，因为主要定位元件表面是水平朝上，使工件装夹稳定可靠
36、；图 c,d,e 情况较差，图 f 情况最差，一便装夹；若从减小夹紧力出发，假定图中 G 和 F 大小相同，则所需要的 Q力以图 a 最小，图 b 次之，图 f 最大；由此可见当 Q，G，F 方向相同时，所需夹紧力最小，此时施加夹紧力的目的就是防止工件在加工中振动。此设计中，主夹紧力的 Q，G，F 方向就相同。（3）夹紧力的方向应使工件夹紧后的变形小。图 4-1 六种夹紧方式的比较3.3.2.夹具力作用点的确定（1）加紧力的作用点应正对支撑元件或位于支撑元件所形成的支撑面内；（2）夹具力的作用点应位于工件刚性较好的部位。（3）夹具力的作用点应尽量靠近加工表面，以减小切削力对夹紧点的力矩，防止或
37、减小工件的加工振动或弯曲变形。3.3.3.夹紧力大小的确定工件的夹紧力过大，会引起工件的变形，达不到加工精度要求，而且使夹紧装置结构尺寸过大，造成结构不紧凑；夹紧力过小，会造成工件夹紧不牢，加工时易破坏定位，同样也保证不了加工精度要求，甚至会引起安全事故。由此可见，必须对工件施加大小适当的夹紧力。查金属切削机床夹具设计手册表 3-21 可知，当工件以一面两孔定位，而夹紧力又与切削力方向一致时，由于主切削力起着帮助夹紧工件的作用，所以当其它切削分力较小时，通常可不必计算，仅需较小的夹紧力来防止工件在加工时产生的振动和转动。而在此夹紧方案中,夹紧力与切削力方向相同, 故不必计算夹紧力的大小。调压器
38、工件加工专用数控铣床夹具设计 16调压器工件加工专用数控铣床夹具设计 17第 4 章 工艺路线的拟订对于大批量生产的零件，一般总是首先加工出统一的基准本次设计中，CHTF50-BP(T)主调压器的加工方式如下：车端面-打中心孔-镗中心孔-车台阶孔-粗车外轮廓-精车外轮廓-车后端面-车台阶孔-精车台阶孔-铣床点 16-12.5 的孔-铣床上点 17.6 的孔-铣床上点 M12 螺纹孔-铣床上加工 8-13、8-19 沉孔-攻丝机上攻 M12 螺纹-清理、去尖角、毛刺、打标记-成检-清洗-油封、包装、入库。本次设计是在已经打好 16-12.5 的孔情况下进行对 M12 螺纹孔的斜孔加工和8-13、
39、8-19 沉孔的加工。后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则。4.1.工序的合理组合确定加工方法以后，就按生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等具体生产条件确定工艺过程的工序数。确定工序数的基本原则：（1）工序分散原则工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机床工艺装备。生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。但需要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。（2）工序集中原则工序数目少，工件装，夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数和生产面积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置
40、精度。使用设备少，大量生产可采用高效率的专用机床，以提高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修费事，生产准备工作量大。一般情况下，单件小批生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中。但由于不采用专用设备，工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产。加工工序完成以后，将工件清洗干净。清洗是在 的含 0.4%1.1%苏打809c及 0.25%0.5%亚硝酸钠溶液中进行的。清洗后用压缩空气吹干净。保证零件内部基本无杂质、铁屑、毛刺、砂粒等的残留物。4.2.工序的集中与分散制订工艺路线时，应考虑工序的数目，采用工序集中或工序分散是其两个不同的原则。所谓工序集中，
41、就是以较少的工序完成零件的加工，反之为工序分散。 （1）工序集中的特点工序数目少，工件装，夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数和生产面积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度。使用设备少，大量生产可采用高效率的专用机床，以提高生产调压器工件加工专用数控铣床夹具设计 18率。但采用复杂的专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修费事，生产准备工作量大。（2）工序分散的特点工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机床工艺装备。生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。但需要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路
42、线长，生产管理复杂。工序集中与工序分散各有特点，必须根据生产类型。加工要求和工厂的具体情况进行综合分析决定采用那一种原则。一般情况下，单件小批生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中。但由于不采用专用设备，工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产。由于近代计算机控制机床及加工中心的出现，使得工序集中的优点更为突出，即使在单件小批生产中仍可将工序集中而不致花费过多的生产准备工作量，从而可取的良好的经济效果。调压器工件加工专用数控铣床夹具设计 19第 5 章 零件加工5.1.夹具安装5.1.1 夹具安装先将各个零件依次放在钳工桌上，依照图纸进行安装。因为现在的工件是最后一步进
43、行斜孔加工，所以我们可以依靠法兰孔进行定位，用 XZ 定位销进行定位。安装步骤：先安装 XZ 底板在安装上对刀块。再安装上 XZ 球座。底板安装好后在安装上半部分。安装 XZ 模体主件，在安装 XZ 模体主件时要把球头螺钉先安装上去。再在 XZ 模体主件上安装 XZ 长短球棒。再在 XZ 模体主件上安装上 XZ 定位销。把安装好的上半部分放在底板上。把工件依次放上去，对准 XZ 模体主件上的 XZ 定位销，在用 XZ 模体主件上的螺母进行拧紧，固定上半部分。当上半部分固定好了以后用活动扳手拧紧 XZ 球头螺钉，依靠 XZ 球头螺钉的下拉力时上下 2 部分固定。5.2.零件加工5.2.1.加工阶
44、段的划分零件的加工质量要求较高时，常把整个加工过程划分为几个阶段：（1）粗加工阶段粗加工的目的是切去绝大部分多余的金属，为以后的精加工创造较好的条件，并为半精加工，精加工提供定位基准，粗加工时能及早发现毛坯的缺陷，予以报废或修补，以免浪费工时。粗加工可采用功率大，刚性好，精度低的机床，选用大的切前用量，以提高生产率、粗加工时，切削力大，切削热量多，所需夹紧力大，使得工件产生的内应力和变形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等级为 IT11IT12。粗糙度为 Ra=80100m。（2）半精加工阶段半精加工阶段是完成一些次要面的加工并为主要表面的精加工做好准备，保证合适的加工余量。半精
45、加工的公差等级为 IT9IT10。表面粗糙度为Ra=101.25m。（3）精加工阶段精加工阶段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保证零件的形状位置几精度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面达到图纸要求.另外精加工工序安排在最后,可防止或减少工件精加工表面损伤。精加工应采用高精度的机床小的切前用量，工序变形小，有利于提高加工精调压器工件加工专用数控铣床夹具设计 20度精加工的加工精度一般为 IT6IT7，表面粗糙度为 Ra101.25m。（4）光整加工阶段对某些要求特别高的需进行光整加工，主要用于改善表面质量，对尺度精度改善很少。一般不能纠正各表面相互位置误差，其精度等级一般为 IT5IT6,表
46、面粗糙度为 Ra1.250.32m。此外，加工阶段划分后，还便于合理的安排热处理工序。由于热处理性质的不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之间。但须指出加工阶段的划分并不是绝对的。在实际生活中，对于刚性好，精度要求不高或批量小的工件，以及运输装夹费事的重型零件往往不严格划分阶段，在满足加工质量要求的前提下，通常只分为粗、精加工两个阶段，甚至不把粗精加工分开。必须明确划分阶段是指整个加工过程而言的，不能以某一表面的加工或某一工序的性质区分。例如工序的定位精基准面，在粗加工阶段就要加工的很准确，而在精加工阶段可以安排钻小空之类的粗加工。5.2.2.零件加工（1）对刀：利用对刀块进行对刀
47、（2）编程：用 CAXA 制造工程师 2008 进行编程如下：因为是 M12 的螺纹所以底径为 10.2，可以用 10.2 的钻头进行啄式加工。程序为：%O001N1000 G90 G00 X0 Y0 Z50.000N1001 S1000 M03N1002X0.000Y0.000Z50.000N1003 G99 G83 X0.000 Y0.000 Z4.000 R24.500Q 1.000 F100N1004 G98 X0.000 Y0.000N1005 G80 G00N1006 M05N1007 G26N1008 M30因为我们用的数控铣床是没有自己的刀库的所以要手动换刀，但手动换刀要进行第
48、二次对刀所以在铣刀的夹头上做一个靠山使每一次刀的长度都是一样的 只要在第二次编程上进行改变。因为要加工工 8-13、8-19 沉孔用 6 的双刃铣刀进行加工。因为程序条数太多故不放在说明书上！当完成第一个孔的加工后拧松螺母进行旋转在一次加工！调压器工件加工专用数控铣床夹具设计 21总结机床夹具是由定位元件,夹紧装置,对刀元件,夹具体部分组成,机床夹具设计也就是针对夹具组成的各个部分进行设计,其中定位与夹紧量个环节是夹具设计的重点。本次设计中，基本上按专用夹具设计步骤来设计夹具的。首先对工件零件图进行仔细研究，分析，明确设计任务书中的设计要求及有关资料。对工件有了全面透彻的了解，熟悉了它的结构和
49、工艺要求。考虑到在生产实际方便、可靠性、机床型号、生产批量、零件工艺性等各方面的因素，然后确定夹具的结构方案。主要包括：工件的定位方案确定夹紧方案确定夹紧机构确定夹具体极其总体结构根据具体方案的各项工艺性指标，画出非标准件的零件工作图，公差配合制定。参照有关资料经验植，基本上完成了专用夹具的设计。在夹具设计中，本夹具具有以下特点该夹具采用手动夹紧，可靠方便，省时省力，尺寸小，不需要增压装置，结构简单；该夹具采用一面两销定位，误差少，能够满足工件的加工要求；工件要求不太高，夹具各公差配合适当放宽，降低了夹具的制造精度，从而使夹具生产成本不太高，符合夹具设计要求。由于本人实践经验不足，对各门知识运用不是很熟悉，在加上这是第一次接触这门
