目录
摘要 ................................................................................................................................................................2 第1章 铣床夹具的概念 ..............................................................................................................................3 1.1铣床夹具介绍 .................................................................................................................................3 1.2铣床夹具的分类 .............................................................................................................................3 1.3 铣床常用通用夹具的结构 ............................................................................................................4 第2章 铣床夹具的设计 ..............................................................................................................................5 2.1 铣床夹具的设计要点 ....................................................................................................................5 2.1.1 定向键 ..................................................................................................................................5 2.1.2 对刀装置 ..............................................................................................................................5 2.1.3 夹具体设计 ..........................................................................................................................6 2.2 夹具装夹工件的特点 ....................................................................................................................6 2.3 铣床夹具的安装 ............................................................................................................................6 第3章 铣床夹具的对刀与定位 ..................................................................................................................7 3.1 定位方案 ........................................................................................................................................7 3.2铣床夹具的定位 ..............................................................................................................................7 3.3定位误差计算 ..................................................................................................................................9 3.4 夹紧方案 .......................................................................................................................................10 第4章 铣刀分类 .........................................................................................................................................11 4.1.按铣刀的用途分类 .........................................................................................................................11 4.2.按铣刀齿背形状分类 .....................................................................................................................11 第5章 夹具体与定位键 ............................................................................................................................12 5.1夹具总图上的尺寸、公差和技术要求 ........................................................................................12 5.2夹具精度分析 ................................................................................................................................12 设计收获 ......................................................................................................................................................14 致谢 ..............................................................................................................................................................15 参考文献 ......................................................................................................................................................16 附录 ..............................................................................................................................................................17
摘要
夹具是机械加工不可缺少的部件，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。
本论文是结合目前实际生产中，常常发现仅用通用夹具不能满足生产要求，用通用夹具装夹工件生产效率低劳动强大，加工质量不高，而且往往需要增加划线工序，而专门设计的铣床夹具，主要包括夹具的定位方案，夹紧方案、对刀方案，夹具体与定位键的设计及加工精度等方面的分析。
设计铣床夹具，首先要仔细分析加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，拟定夹具设计方案；在满足加工精度的条件下，合理的进行安装、定位、夹紧；在完成夹具草图后，进一步考虑零件间的连接关系和螺钉、螺母、定位销等的固定方式，设计合理的结构实现各零部件间的相对运动；根据各零件的使用要求，选择相应的材料。
本设计铣床夹具有良好的加工精度，针对性强，主要用于拨叉零件铣槽工序的加工。其具有夹紧力装置，具备现代机床夹具所要求的高效化和精密化的特点，可以有效的减少工件加工的基本时间和辅助时间，大大提高了劳动生产力，从而可以有效地减轻工人的劳动强度和增加劳动效率。因此，对夹具知识的认识和学习以及设计新式的适合实际生产的夹具在今天显得尤为重要起来。
完成钻床夹具的所有设计后，用AutoCAD进行二维图形的绘制，首先画装配图，然后从装配图上拆画零件图，标注相关尺寸及技术要求，最后进行论文的撰写、整理、修改完成该毕业设计。
关键词：机械，铣床夹具，设计，高效，AutoCAD
第1章 铣床夹具的概念
1.1铣床夹具介绍
铣床夹具主要用于加工零件上的平面、凹槽、花键及各种成型面，是最常用的夹具之一。主要由定位装置、夹紧装置、夹具体、连接元件、对刀元件组成。铣削加工时，切削力较大，又是断续切削，振动较大，因此铣床夹具的夹紧力要求较大，夹具刚度、强度要求都比较高。
1.2铣床夹具的分类
铣床夹具的分类（见图1-1），铣床夹具按使用范围，可分为通用铣床夹具、专用铣床夹具和组合铣床夹具三类；按工作在铣床上的运动特点，可分为直线进给夹具、圆周进给夹具、沿曲线进给夹具（如仿形装置）三类；还可按自动化程度和夹具动力源的不同（如气动、电动、液压）以及装夹工作数量的多少（如单件、双件、多件）等进行分类；其中，最常用的分类方法是按通用、专用和组合进行分类。
铣床夹具
适用 范围 运动 特点
自动化程度和夹具动力源的不同
装夹工作 数量的多少
通 用 铣 床 夹 具 专 用 铣 床 夹 具 组 合 铣 床 夹 具
直 线 进 给 夹 具 圆 周 进 给 夹 具
沿 曲 线 进 给 夹 具
电
动 气
动 液
压 单
件 双
件 多
件
图1-1 铣床夹具的分类
3 1.3 铣床常用通用夹具的结构
铣床常用的通用夹具主要有平口虎钳，它主要用于装夹长方形工件，也可用于装夹圆柱形工件。
机用平口虎钳是通过虎钳体固定在机床上。固定钳口和钳口铁起垂直定位作用，虎钳体上的导轨平面起水平定位作用。活动座、螺母、丝杆（及方头的）和紧固螺钉可作为夹紧元件。回转底座和定位键分别起角度分度和夹具定位作用。
第2章 铣床夹具的设计
2.1 铣床夹具的设计要点
由于铣削加工切削用量及切削力较大，又是多刃断续切削，加工时易产生振动，因此设计铣床夹具时应注意：夹紧力要足够且反行程自锁；夹具的安装要准确可靠，即安装及加工时要正确使用定向键、对刀装置；夹具体要有足够的刚度和稳定性，结构要合理。
2.1.1 定向键
定向键（见图2-1）也称定位键，安装在夹具底面的纵向槽中，一般用两个，安在一条直线上，其距离越远，导向精度越高，用螺钉紧固在夹具体上。
定向键通过与铣床工作台上的形槽配合确定夹具在机床上的正确位置；还能承受部分切削扭矩，减轻夹紧螺栓的负荷，增加夹具的稳定性，因此平面夹具及有些专用钻镗床夹具也常使用。
定向键有矩形和圆形两种。
定向精度要求高或重型夹具不宜采用定向键，而是在夹具体上加工出一窄长面作为找正基面来校正夹具的安装位置。
2.1.2 对刀装置
形式取决于加工表面的形状。
图2-1 定向键
对刀装置由对刀块和塞尺组成，用来确定夹具和刀具的相对位置。对刀装置的结构对刀块常用销钉和螺钉紧固在夹具体上，其位置应便于使用塞尺对刀，不妨碍工件装卸。对刀时，在刀具与对刀块之间加一塞尺，避免刀具与对刀块直接接触而损坏刀刃或造成对刀块过早磨损。塞尺有平塞尺和圆柱形塞尺两种，其厚度和直径为3～5mm,制造公差h6。对刀块和塞尺均已标准化（设计时可查阅相关手册），使用时，夹具总图
5 上应标明塞尺尺寸及对刀块工作表面与定位元件之间的位置。对刀装置应设置在便于对刀而且是工件切入的一端。
2.1.3 夹具体设计
为提高铣床夹具在机床上安装的稳固性，减轻其断续切削可能引起的振动，夹具体不仅要有足够的刚度和强度，其高度和宽度比也应恰当，一般有H/B≤1～1.25，以降低夹具重心，使工件加工表面尽量靠近工作台面。此外，还要合理地设置加强筋和耳座。
若夹具体较宽，可在同一侧设置两个与铣床工作台T形槽间等距的耳座；对重型铣床夹具，夹具体两端还应设置吊装孔或吊环等以便搬运。
2.2 夹具装夹工件的特点
夹具装夹方法是靠夹具将工件定位、夹紧，以保证工件相对于刀具、机床的正确位置具有以下特点：
1.工件在夹具中的正确定位，是通过工件上的定位基准面与夹具上的定位元件相接触而实现的。因此，不再需要找正便可将工件夹紧。
2.由于夹具预先在机床上已调整好位置（也有在加工过程中再进行找正的），因此，工件通过夹具对于机床也就占有了正确的位置。
3.通过夹具上的对刀装置，保证了工件加工表面相对于刀具的正确位置。 4.装夹基本上不受工人技术水平的影响，能比较容易和稳定地保证加工精度。 5.装夹迅速、方便，能减轻劳动强度，显著地减少辅助时间，提高劳动生产率。 6.能扩大机床的工艺范围。如镗削图机体上的阶梯孔，若没有卧式镗床和专用设备，可设计一夹具在车床上加工。
综上所述：夹具安装方法简单，不受技术水平影响，易操作。
2.3 铣床夹具的安装
铣床夹具在铣床工作台上的安装位置，直接影响被加工表面的位置精度，因而在设计时必须考虑其安装方法，一般是在夹具底座下面装两个定位键。定位键的结构尺寸已标准化，应按铣床工作台的T形槽尺寸选定，它和夹具底座以及工作台T形槽的配合为H7/h
6、H8/h8。两定位键的距离应力求最大，以利提高安装精度。
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。
第3章 铣床夹具的对刀与定位
铣床夹具在工作台上安装好了以后，还要调整铣刀对夹具的相对位置，以便于进行定距加工。为了使刀具与工件被加工表面的相对位置能迅速而正确地对准，在夹具上可以采用对刀装置。对刀装置是由对刀块和塞尺等组成，其结构尺寸已标准化。各种对刀块的结构，可以根据工件的具体加工要求进行选择。
3.1 定位方案
图3-1所示拔叉零件，要求设计铣槽工序用的铣床夹具。根据工艺规程，在铣槽之前其它各表面均已加工好。本工序的加工要求是：槽宽16H11mm，槽深8mm，槽的中心平面与Ф25H7孔轴线的垂直度公差为0.08mm，槽侧面与E面的距离11±0.2mm，槽底面与Ф25H7孔轴线平行。
BcxAzE
图3-1 拨叉零件
3.2铣床夹具的定位
如图3-2所示，有三种定位方案可供选择：
方案I：工件以E面作为主要定位面，用支承板1和短销2（与工件Ф25H7孔配合）限制工件五个自由度，另设置一防转挡销实现六点定位。为了提高工件的装夹刚度，在C处加一辅助支承，如图（a）所示。
方案II：工件以Ф25H7孔作为主要定位基面，用长销3和支承钉4限制工件五个自由度，另设置一防转挡销实现六点定位。在C处也加一辅助支承，如图（b）所示。
7 方案III：工件以Ф25H7孔为主要定位基面，用长销3和长条支承板5限制两个自由度，限制工件六个自由度，其中绕z轴转动的自由度被重复限制了，另设置一防挡销。在C处也加一辅助支承，如图（c）所示。
比较以上三种方案，方案I中工件绕x轴转动的自由度由E面限制，定位基准与设计基准不重合，不利于保证槽的中心平面与Ф25H7孔轴线的垂直度。方案II中虽然定位基准与设计基准重合，槽的中心平面与Ф25H7孔轴线的垂直度要求保证，但这种定位方式不利于工件的夹紧。由于辅助支承是在工件夹紧后才起作用，而是施加夹紧力P时，支承钉4的面积太小，工件极易歪斜变形，夹紧也不可靠。方案III中虽是过定位，但若在工件加工工艺方案中，安排Ф25H7孔与E面在一次装夹中加工，使Ф25H7孔与E面有较高的垂直度，则过定位的影响甚小。在对工件施加夹紧力P时，工件的变形也很小，且定位基准与设计基准重合。综上所述，方案III较好。
PabcP
图3-2 铣槽定位方案
对于防转挡销位置的设置，有两种不同的方案，如图3-3所示。
当挡销放在位置1时，由于B面与Ф25H7孔的距离较进（230-0.3mm），尺寸公差又大，定位精度低。挡销放在位置2时，虽然距Ф25H7孔轴线较远，但由于工件定位是毛面，因而定位精度也较低。而当挡销放在位置3时，距Ф25H7孔轴线较远，工件定位面的精度较高（Ф55H12），定位精度较高，且能承受切削力所引起的转矩。因此，防转挡销应放在位置3较好。
综上所述：选择方案III较好。
BFR(a)b
图3-3挡销的位置
3.3定位误差计算
除槽宽16H11由铣刀保证外，本夹具要保证槽侧面与E面的距离及槽的中心平面与Ф25H7孔轴线的垂直度，其它要求未注公差，因此只需计算上述两项加工要求的定位误差。
1.加工尺寸11±0.2mm的定位误差采用图3-2（c）所示定位方案时，E面既是工序基准，又是定位基准，故基准不重合误差为零。有由于E面与长条支承板始终保持接触，故基准位移误差为零。因此，加工尺寸11±0.2mm没有定位误差。
72.槽的中心平面与Ф25H7孔轴线垂直度的定位误差长销与工件的配合去Ф25H则 g6，0.009 Ф25g6=Ф250.025（mm）
（3-1） 0.025 Ф25H7=Ф250（mm） （3-2）
由于定位基准与设计基准重合，故基准不重合误差为零。基准位移误差的分析如图3-4所示：
定位销轴线孔与销的配合工件孔轴线
图2----4 基准位移误差分析图3-4 基准位移误差分析
基准位移误差：△y=2*8tan△a=2*8*0.000625=0.01（mm） （3-3）
9 由于定位误差：△D=△y=0.01＜0.08/3（mm），故此定位方案可行。
3.4 夹紧方案
根据工件夹紧的原则，除在图3-2（c）中施加夹紧力外，还应在靠近加工面处增加一夹紧力，如图3-5所示，用螺母与开口垫圈夹压在工件圆柱的左端面，而对着支撑板的夹紧机构可采用钩形压板，使结构紧凑，操作方便。
图2----5 加紧方案图3-5 夹紧方案
第4章 铣刀分类
铣刀的类型很多，可根据铣刀的形状及用途分类。
4.1.按铣刀的用途分类
（1）加工平面用的铣刀
圆柱铣刀：用于卧式铣床上加工平面，主要是用高速钢制造。圆柱铣刀采用螺旋形刀齿以提高切削工作的平稳性。
端面铣刀：用于立式铣床上加工平面。刀齿采用硬质合金制造，生产高。 （2）加工沟槽用的铣刀
如键槽铣刀、两面刃铣刀、三面刃铣刀、立铣刀、角度铣刀、月牙键槽铣刀、锯片铣刀等。
（3）加工成形表面用的铣刀 如成形铣刀。
4.2.按铣刀齿背形状分类
（1）尖齿铣刀
尖齿铣刀也叫直线齿背铣刀。这种铣刀的刀齿是尖齿的，其齿背是用角度铣刀铣出来的，所以呈直线形。
（2）产齿铣刀
产齿铣刀的齿背是用产齿的方法得到的。产齿铣刀沿前刀面重磨，重磨后铣刀的刀齿性能保持不变，因此适用于切削廓形较复杂的铣刀，如成形铣刀等。
除此之外，铣刀还可以按刀齿数目分为粗齿铣刀和细齿铣刀。在直径相同的情况下，粗齿铣刀的刀数较少，刀齿的强度及容屑空间较大，适于粗加工，细齿铣刀适用于半精加工和精加工。
加工槽的铣刀需两个方向对刀，故应采用直角对刀块。
第5章 夹具体与定位键
为保证工件在工作台上安装稳定，应按照夹具体的高宽比不大于1.25的原则确定其宽度，并在两端设置耳座，以便固定。
为了使夹具在机床工作台的位置准确及保证槽的中心平面与Ф25H7孔轴线垂直度要求，夹具体底面应设置定位键，定位键的侧面应与长销的轴心线垂直。
5.1夹具总图上的尺寸、公差和技术要求
下面是对拨叉铣槽夹具（见装配图）的分析说明。 1.夹具最大轮廓尺寸为234mm，210mm，250mm。
72.影响工件定位精度的尺寸和公差为工件内孔与长销10的配合尺寸为Ф25Hg6和挡销的位置尺寸为6±0.024mm及107±0.07mm。
3.影响夹具在机床上安装精度的尺寸和公差定位键与铣床工作台T形槽的配合尺寸14h6。
4.影响夹具精度的尺寸个公差为定位长销10的轴心线对定位键侧面B的垂直度为0.03mm；定位长销10的轴心线对夹具底面A的平行度为0.05mm；对刀块的位置尺寸为9±0.04 mm和13±0.04mm。
图中，塞尺厚度为2h8mm，所以对刀块水平方向的位置尺寸为：
a=11-2=9（mm） （基本尺寸） （5-1）
对刀块垂直方向的位置尺寸为：
b=23-8-2=13（mm）（基本尺寸） （5-2）
对刀块位置尺寸的公差取工件相应尺寸公差的2/1～1/5。因此，a=9±0.04mm；b=13±0.04mm。
5.影响对刀精度的尺寸和公差，塞尺的厚度尺寸2h8=22-0.014mm。
5.2夹具精度分析
为确使夹具能满足工序要求，在夹具技术要求指定以后，还必须对夹具进行精度分析。若工序某项精度不能被保证时，还需要夹具的有关技术要求作适当调整。按夹具的误差分析一章中的分析方法，下面对本例中的工序要求逐项分析。
1.槽宽尺寸16H11mm，此项要求由刀具精度保证，与夹具精度无关。
2.槽侧面到E面尺寸11±0.2mm，对此项要求有影响的是对刀块侧面到定位板 间的尺寸9±0.04mm及塞尺的精度（2h8mm）。上述两项误差之和：
△D+△G+△A+△J+△T=0.094＜0.4(vmm)
（5-3） 因此，尺寸11±0.2mm能保证。
3.槽深8mm，由于工件在Z方向的位置由定位销确定，而该尺寸的设计基准为B面。因此有定位误差，其中
12 △B=0.2vmm （5-4） （5-5）
△D=△B+△y=0.22mm （5-6） 另外，塞尺尺寸（2h8mm）及对刀块水平面到定位销的尺寸（13±0.04mm）也对槽深尺寸有影响，△T=0.014+0.08+0.094mm，△J、△G、△A都对槽深无影响，因此，
△D+△G+△A+△J+△T=0.314（mm） （5-7） 尺寸8的公差（按IT14级）为0.36mm，故尺寸8mm能保证。
4.槽的中心平面与Ф25H7孔轴线垂直度公差0.08mm，影响该项要求的因素有： （1）定位误差△D=△y=0.01mm；
（2）加工方法误差△G=0.012mm；
（3）夹具定位心轴17的轴线与夹具底面A的平行度公差0.05mm（见附录 装配图），即△A=0.05mm；
（4）定位心轴17的轴线对定位侧面B的垂直度公差0.05mm，即△A=0.05mm，而△J、△T都对垂直度无影响。由于这些误差不在同一方向，因此，槽中心平面最大位置误差在YOZ面之上为
0.01+0.012+0.05=0.072mm；在
YOX
平面上为
0.01+0.012+0.03=0.052mm。此两项都小于垂直度公差0.08mm，故该项要求能保证。
综上所述，该铣槽夹具能满足铣槽工序要求，可行。
13 △y=(δd+δD）/2=（0.16+0.025）/2=0.02mm(δd为销公差，δD为工件公差）
设计收获
从2013年12月02日至2013年12月06日我开展了为期一周的数控夹具设计项目的实训，主要从事数控铣床夹具设计工作。
从零件的结构特点及加工内容初步拟定定位方案，夹紧方案，绘制草图，修改方案，最终确定方案。这期间巩固复习了以前学习过的内容并进行了综合运用，提高了我们综合运用所学知识以及理论结合实际的能力。
通过此次的学习不仅使我对课本内容有了更深入的认识，培养了我分析问题的能力。对灵活运用工具手册解决问题的能力有了明显地提高。我基本掌握了专用夹具设计的方法和步骤。
由于自己的能力所限，设计中还有许多不足之处，以后还要继续不断的学习改进。
我在现在的工作中常遇到很多困难，有时要走很多弯路，甚至工作长时间没有效果。不过我一直按照问题，方法，结论，应用的思考方式从根本出发，归类性质，找出问题解决方法并加以利用力求稳定，快速，准确的解决问题。对一个问题提出方案，实施，反思，改进，做好这些让我思维更加敏捷清晰。同时我完成给自己造成深刻印象使自己吸取教训的工作时，我都要重新细读电路图，梯形图，地址表等关键资料再次巩固复习，这样能使自己对新的方法，设计思路有进一步的了解。
大学生出身社会后，成才一般有三个阶段。 第一阶段为个人的学习积累阶段。此时是结合大学所学和所形成的意识形态去到社会上去磨合并融入社会。此段时间主要是以积累和改良自我的思想为主。
第二阶段为展现阶段。此时在积累了足够的知识技能，成熟了较多能力，有一定的渠道和人际关系，贴近现实但又有一定个性的具有了个人的思想认识后，开始崭露头角，运用所学到的东西完成自我的实现，获得社会的认同。
第三阶段即个人拓展阶段。在长期的工作中，我越亦成熟干练，得到了周围人对我们的认可。我们开始利用长期积累的经验，结合个人实际和坚实的知识，为自己的人生开拓出可靠的结论与思维方式。
经历了如上的三阶段时，可以说学有所成了。我正开始处在成才第一阶段时，就是以积累为主，磨合并融入社会。通过第14周的课程设计一切都在从量变到质变，井然有序，我已经找到了工作也生活的结合点，磨合期已过我现在证大步向前，期待着新的开始，前进！我的未来会更美好！
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参考文献
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[5] 王昆.机械设计手册【M】 化学工业出版社,2004 [6] 吴拓.机械制造工艺与机床夹具【M】北京：机械工业出版社，2006
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