軸上鍵槽專用夾具設(shè)計(jì)書

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1、機(jī) 械 制 造 工 藝 學(xué) 課程設(shè)計(jì)說明書 設(shè)計(jì)題目 “傳動軸上鍵槽專用夾具設(shè)計(jì)” 班 級：機(jī)制131 學(xué) 生：徐仕陽 指導(dǎo)老師：梁春光 綿陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院 年 月 零件圖 一、

2、專用夾具作用分析 專用夾具是為零件的某一道工序加工而設(shè)計(jì)制造的，在產(chǎn)品相對穩(wěn)定、批量較大的生產(chǎn)中使用；在生產(chǎn)過程中它能有效地降低工作時(shí)的勞動強(qiáng)度、提高勞動生產(chǎn)率、并獲得較高的加工精度。夾具的設(shè)計(jì)質(zhì)量的高低，應(yīng)以能否穩(wěn)定地保證工件的加工質(zhì)量，生產(chǎn)效率高，成本低，排屑方便，操作安全、省力和制造、維護(hù)容易等為其衡量指標(biāo)。正確地設(shè)計(jì)并合理的使用夾具，是保證加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，從而降低生產(chǎn)成本的重要技術(shù)環(huán)節(jié)之一。 二、任務(wù)分析 1.設(shè)計(jì)任務(wù) （1）設(shè)計(jì)軸鍵槽銑削夾具 （2）加工工件兩件如圖1所示 （3）生產(chǎn)類型：單件生產(chǎn) （4）毛坯：模鍛件 （5）工藝內(nèi)容;本工序在?62mm和?48m

3、m兩處分別銑削鍵槽，工序圖如圖2所示。在進(jìn)行本工序前，定位基準(zhǔn)?48mm和?60mm的外圓一加工，達(dá)到圖紙技術(shù)要求。該工序所用設(shè)備為X53T型立式升降臺銑床，刀具選擇標(biāo)準(zhǔn)鍵槽銑刀，本工序選用?14e8和?18e8鍵槽銑刀。 （6）工序的加工要求：鍵槽寬為18mm鍵槽深度為7mm以及鍵槽寬14mm，槽深為5.5mm。鍵槽中心平面與軸頸中心線的平行度誤差為標(biāo)準(zhǔn)誤差，對稱度誤差為0.040mm。 圖一、軸零件圖 圖二、鍵槽銑削工序圖 2.設(shè)計(jì)步驟 1）夾具類型的選擇 由于該工件生產(chǎn)為單件生產(chǎn)，且工件體積小，結(jié)構(gòu)部復(fù)雜，從經(jīng)濟(jì)耐用的要求考慮，本工序加工夾具不宜太復(fù)雜，自動化

4、程度不宜太高。故擬定選用簡單的V形塊定位螺旋壓板加緊機(jī)構(gòu)。 2）定位裝置的設(shè)計(jì) （1）定位裝置的確定。 方案一：以?60外圓表面自定心三爪卡盤與活動頂尖定位，限制X ,Y,Z,Z`,四個自由度。這種定位無法保證軸尺寸精度，再由于加緊力方向與切削力方向不一致，切削力遠(yuǎn)離定位支撐面，加緊不穩(wěn)定，如圖3所示。 圖樣三、 方案二：工件以外圓和端面在V形塊上和止動定位銷定位，限制X,Y,Y`,Z,Z`五個自由度。由于V形塊定位精度高，工件軸向位置用止動定位銷定位，能保證加工精度。另外，加緊力方向與切入方向9垂直進(jìn)刀）一致，且夾緊力在主要定位支撐面內(nèi)，定位夾緊可靠，如圖4所示。從以上兩個方

5、案比較來看，方案二明顯地優(yōu)于方案一，故采用方案二作為本工序的定位方案。 圖樣四、 （2）定位誤差分析。 選用標(biāo)準(zhǔn)V形塊定位，不計(jì)其制造誤差，所以工件采用?48mm和?60mm兩外圓表面定位時(shí)，只有定位基準(zhǔn)面的制造誤差造成工件定位偏移，產(chǎn)生基準(zhǔn)位移誤差，而且方向不定，由此可知： ?圓=0 ?t2=0 ?Y1=0.707δd1=0.028（mm） ?Y2=0.707δd2=0.021（mm） 考慮到定位基準(zhǔn)面制造時(shí)的尺寸公差、圓柱度誤差、圓跳動誤差等隨機(jī)誤差綜合因素的影響，所以用概率疊加法計(jì)算基準(zhǔn)位移誤差： ?`Y2=0.0282

6、+0.0252+0.0212=0.0437(mm) ?Y2=?`Y2=0.021(mm) 由此可知，兩定位基準(zhǔn)沿Z軸方向最大位移分別為0.021mm和0.0437mm，并且影響其鍵槽深度方向的尺寸精度。 工序尺寸48-0.010.03；公差：δ1=0.04（mm） 工序尺寸60-0.010.02；公差δ2=0.03（mm） ?D1=?Y1=0.021<13δ1=0.057(mm) ?D2=?Y2=0.0437<13δ2=0.057(mm) 故采用此定位方案精度足夠。 3.加緊裝置設(shè)計(jì) 1)夾緊機(jī)構(gòu) 根據(jù)該產(chǎn)品是單件小批量生產(chǎn)，因此夾具的夾緊機(jī)構(gòu)也同樣不宜太復(fù)雜，自動化程度

7、也不能太高，采用螺旋壓板夾緊機(jī)構(gòu)，采用M12螺栓作為夾具夾緊螺栓。 2)夾緊力的計(jì)算 根據(jù)理論力學(xué)的力學(xué)平衡理論，夾緊摩擦力矩應(yīng)與銑削力矩平衡，即M摩=M切。 (1) 銑削力矩M切的計(jì)算。根據(jù)《切削用量簡明手冊》，得： FZ=CFZae0.86af0.72d0-0.86apZ 其中CFZ=68.2，ae=18，Z=4 設(shè)：af=0.15，ap=7.25 所以FZ=CFZae0.86af0.72d0-0.86apZ =68.2180.860.150.7218-0.867.254 =4942（N） (2) 夾緊力的計(jì)算。由V形塊定位夾緊力計(jì)算公式得：

8、FWK總=KFW=2KM切df.sina21+sina2 取K=2.0.f=0.25 得FKW總=4912.69（N） 由于該夾具采用雙壓板夾緊機(jī)構(gòu)，故每支壓板只承受總夾緊力的一半，所以沒根夾緊螺栓所承受的夾緊力： FWK=2456.35(N) (3) 選擇夾緊螺栓直徑。 根據(jù)夾緊力方向和作用點(diǎn)的選擇原理。依照方案二;選用兩只M12150的螺栓作為夾緊螺栓。且置于工件的同一側(cè)，銑削鍵槽垂直進(jìn)刀時(shí)，切削力Fz與夾緊力FWK方向相同，和分別作用在定位支撐A和B兩V形塊上(如圖3所示)。切削扭矩M切使工件轉(zhuǎn)動。為防止工件發(fā)生轉(zhuǎn)動，夾具夾緊機(jī)構(gòu)應(yīng)有足夠的摩擦力矩與之平衡。 銑削時(shí)，若兩壓

9、板與工件接觸處的摩擦力矩忽略不計(jì)，銑削第一個鍵槽切入嘴深處時(shí)，軸向力最大，為最不利因素，假若作用在P點(diǎn)（如圖4所示），將此處作為驗(yàn)算依據(jù)，在垂直于銑刀軸線平面內(nèi)，根據(jù)力矩平衡原理，對支點(diǎn)B取矩，即MB=0，設(shè)MB為順時(shí)針方向。 M切+MB-MA=0 MB=0，AB=200，M切=MA 得：FWA=222.4(N) 又根據(jù)圖5，由力矩平衡原理，得： MA2+MA-MA1=0 MA2=0，MA=MA1 得：FWKA=556(N) 即A處螺栓需要承受556N的夾緊力。當(dāng)螺栓直徑為12mm時(shí)，帶手柄螺母夾緊達(dá)3510N，遠(yuǎn)大于所需夾緊力，故選用M12X15

10、0螺栓作為夾緊螺栓，安全可靠。 圖樣五、銑削受力圖 （4）繪制夾具結(jié)構(gòu)如圖 夾具總裝備圖如圖6所示。 圖樣六、 5.確定夾具具體技術(shù)要求和有關(guān)尺寸、公差配合 （1）V形塊安裝基面與夾具底座接合表面平面誤差0.02mm。 （2）V形塊軸線與導(dǎo)向定位鍵中心平面平行度在100mm內(nèi)為0.05/mm。對稱度在100mm內(nèi)為0.04/mm。 (3)止動定位銷定位面與夾具安裝基面的垂直度0.01mm。 （4）V形塊與夾具體底座裝合定位銷公差配合H7/s6. （5）導(dǎo)向定位銷與夾具體底座裝配取18H7/h9. 6.夾具精度分析 （1）與尺寸53-0.2

11、 0和39.50.20有關(guān)的精度分析。要保證53-0.2 0和39.50.20尺寸方向的精度，必須控制夾具與銑床工作臺在垂直方向的安裝誤差和V形塊與夾具體底座安裝誤差，以及垂直方向位移誤差?y1和?y2如圖七所示的安裝形式。 圖樣七、 由此可知，引起起安裝誤差的是V形塊安裝平面與底座上接觸平面和夾具體底座下平面與機(jī)床工作臺的平面度誤差，即?A1與?A2共同作用的結(jié)果。 由于?A1=?A2=0.02mm, ?y1=0.0201

12、02+0.021=0.061（mm）

13、X2min2L=0.021+0.043+0.021+0.0432323=0.02100 由圖1-22可知，定位導(dǎo)向鍵中心平面與工件軸心平行度誤差和對稱度誤差分別為0.05100與0.04100。 故精度也達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。 （3）鍵槽寬度精度分析。由于銑削刀具按標(biāo)準(zhǔn)刀具選取，分別為?18e8和?14e8兩種規(guī)格成型刀具，一次成型，而鍵槽寬度分別為18p9和14p9。 尺寸公差δ工件=0.043mm，刀具公差δ刀=0.027mm，δ刀<δ工件同樣達(dá)到精度要求。 7、繪制非標(biāo)準(zhǔn)件零件圖及編寫 將定位方案設(shè)計(jì)、夾緊方案設(shè)計(jì)、主要結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化處理、其他結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、總體設(shè)計(jì)、精度分析等比較詳細(xì)地記述下來，作為設(shè)計(jì)說明書的內(nèi)容。