论文总字数：17812字

摘 要

数控高速铣齿机是加工齿轮的常用设备，其夹具作为定位和夹紧工件的关键部位，对数控高速铣齿机的加工精度有关键性影响，所以对夹具的设计有重要意义。

本文是基于智能制造的背景针对回转支承设计的一种自动工装夹具，需对其毛胚内圈表面进行铣齿加工。工装夹具要不仅能满足铣削加工的要求，还能实现自动定位和自动夹紧，因而明显提高生产效率。主要研究内容如下:

1. 根据铣齿机铣削加工的要求和工件回转支承的尺寸，利用Solidworks三维画图软件绘制出夹具的机械结构，并对其工作原理进行分析。
2. 对夹具的动力源进行选取和分析，确定选取用液压系统来完成夹具的自动定位和自动夹紧，并绘制其液压回路图。
3. 通过软件模拟计算铣齿时的铣削力和理论公式计算夹紧力，确定能稳定装夹，然后说明加工误差来源，分析了定位误差。

关键词：自动工装 铣齿 回转支承 误差

Auto-tool structure design for CNC milling tool

ABSTRACT

CNC high-speed milling machine is a common equipment for processing gears, and its fixture is the key part of positioning and clamping work-piece, which has a key influence on the processing accuracy of CNC high-speed milling machines.

Based on the background of intelligent manufacturing for a specific work-piece designed for the milling machine automatic tooling fixture, this particular work-piece is a slewing bearing, the surface of its hair embryo inner ring needs to be milled gears.Tooling fixtures should not only be able to meet milling processing requirements, automatic positioning and automatic clamping, resulting in significantly improved productivity.The main research content is as follows:

First, according to the requirements of milling machine and the size of the work-piece slewing bearing, the mechanical structure of the fixture is drawn using Solidworks 3D drawing software and the working principle is analyzed.

Secondly, the power source of the fixture is selected and analyzed, the automatic positioning and automatic tooling of the fixture is determined to be selected with the hydraulic system, and the hydraulic circuit map is drawn.

Finally, the milling force and the theoretical formula of the milling teeth are calculated by software simulation to determine whether the clamp can be stabilized, and then the source of the processing error is explained, and its positioning error are analyzed.

Key Words:Automatic fixture；Milling teeth；Slewing bearing；Error

目 录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 夹具的研究现状 1

1.2.1国外现状 1

1.2.2 国内现状 2

1.3 课题背景和研究意义 3

1.4 本文主要研究内容 4

1.5 本章小结 5

第二章 夹具的结构设计及三维装配 6

2.1 夹具的概念和分类 6

2.1.1 智能制造中的夹具发展趋势 6

2.1.2 夹具的分类 7

2.2 夹具结构设计及三维可视化 7

2.2.1 回转支承 7

2.2.2 回转工作台 8

2.2.3 定位装置 9

2.2.4 夹紧装置 11

2.3 夹具设计方案 12

2.3.1 夹具工作原理 12

2.3.2 经济性分析 12

2.3.3 安全分析 13

2.4 本章小结 14

第三章 动力源的选取和分析 15

3.1 夹具的各种动力源分析 15

3.1.1 气动夹具 15

3.1.2 液压夹具 17

3.1.3 电力传动夹具 18

3.1.4 电磁夹具 18

3.1.5 真空夹具 19

3.2 夹具液压系统设计 20

3.2.1 自动定位液压图 20

3.2.2 自动夹紧液压图 22

3.3 本章小结 22

第四章 工件受力计算和误差分析 23

4.1 铣削力 23

4.1.1 铣削参数 23

4.1.2 铣削力计算 24

4.2 夹紧力 25

4.3 误差分析 26

4.3.1 误差来源 26

4.3.2 定位误差 26

4.4 本章小结 27

第五章 总结与展望 28

5.1 论文总结 28

5.2 展望 28

参考文献 29

致谢 31

绪论

引言

随着科学与技术的不断进步，我国机械制造行业的发展方向，核心技术体系以及竞争关系发生着重大的变化。在将来，我国的制造将表现出集成化，信息化，自动化，绿色化的发展趋势[1]。现在，许多发达国家都已经很重视智能制造的发展了，其已经成为现代制造业的核心[2]。美国的措施是支持物联网发展，将人，机器和网络连接，然后用大数据分析，实现数字化制造[3]。德国提出了工业4.0，想要通过智能制造进一步提升制造能力[4]。与此同时，亚洲的制造业强国也大力发展智能制造，紧随时代脚步[5]。综上所述，发达国家都很关注智能制造领域，可见智能制造将成为发展的推动力和基石[6]。我国也极为关注，中国制造2025战略说明一切，为了我国制造业的发展，中国提出中国制造2025，想使我国制造业变强变大[7]。对于智能机械加工行业来说，夹具是极其重要的组成部分，传统夹具人工装夹的话不仅耗时长，工人费力，而且还容易有各种人为失误[8]。所以为推进产业智能化制造，本文设计了一种用于夹持回转支承的自动工装夹具，数控高速铣齿机对回转支承毛胚件内圈表面进行铣齿，夹具能自动定位和自动夹紧。

夹具的研究现状

1.2.1国外现状

在夹具设计研究领域，国外学者在许多方面都有成果。如柔性夹具，CATIA二次开发的夹具，液压与气动夹具等方面。

Vaughan等人[9]设计了一种新型的自适应夹具装置系统，并对该自适应装置的能力进行了评估，认为它适合用于飞机机翼的制造和装配。

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