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1、机机 械械 制制 造造 工工 艺艺 学学 课程设计说明书课程设计说明书设计题目设计题目 “传动轴上键槽专用夹具设计传动轴上键槽专用夹具设计”班班 级级：机制 131学学 生生：徐仕阳 指导老师指导老师：梁春光 绵阳职业技术学院绵阳职业技术学院年年 月月零件图零件图一、专用夹具作用分析一、专用夹具作用分析专用夹具是为零件的某一道工序加工而设计制造的，在产品相对稳定、批量较大的生产中使用；在生产过程中它能有效地降低工作时的劳动强度、提高劳动生产率、并获得较高的加工精度。夹具的设计质量的高低，应以能否稳定地保证工件的加工质量，生产效率高，成本低，排屑方便，操作安全、省力和制造、维护容易等为其衡量指标
2、。正确地设计并合理的使用夹具，是保证加工质量和提高生产率，从而降低生产成本的重要技术环节之一。二、任务分析1.设计任务（1）设计轴键槽铣削夹具（2）加工工件两件如图 1 所示（3）生产类型：单件生产（4）毛坯：模锻件（5）工艺内容;本工序在mm 和 48mm 两处分别铣削键槽，工62序图如图 2 所示。在进行本工序前，定位基准和的4860外圆一加工，达到图纸技术要求。该工序所用设备为 X53T 型立式升降台铣床，刀具选择标准键槽铣刀，本工序选用 14e8 和 18e8 键槽铣刀。（6）工序的加工要求：键槽宽为 18mm 键槽深度为 7mm 以及键槽宽 14mm，槽深为 5.5mm。键槽中心平面
3、与轴颈中心线的平行度误差为标准误差，对称度误差为 0.040mm。图一、轴零件图图二、键槽铣削工序图2.设计步骤1）夹具类型的选择由于该工件生产为单件生产，且工件体积小，结构部复杂，从经济耐用的要求考虑，本工序加工夹具不宜太复杂，自动化程度不宜太高。故拟定选用简单的 V 形块定位螺旋压板加紧机构。2）定位装置的设计（1）定位装置的确定。方案一：以 60 外圆表面自定心三爪卡盘与活动顶尖定位，限制 X,Y,Z,Z,四个自由度。这种定位无法保证轴尺寸精度，再由于加紧力方向与切削力方向不一致，切削力远离定位支撑面，加紧不稳定，如图 3 所示。图样三、方案二：工件以外圆和端面在 V 形块上和止动定位销
4、定位，限制X,Y,Y,Z,Z五个自由度。由于 V 形块定位精度高，工件轴向位置用止动定位销定位，能保证加工精度。另外，加紧力方向与切入方向 9垂直进刀）一致，且夹紧力在主要定位支撑面内，定位夹紧可靠，如图 4 所示。从以上两个方案比较来看，方案二明显地优于方案一，故采用方案二作为本工序的定位方案。图样四、（2）定位误差分析。选用标准 V 形块定位，不计其制造误差，所以工件采用两外圆表面定位时，只有定位基准面的制造误差48和60造成工件定位偏移，产生基准位移误差，而且方向不定，由此可知：圆= 0 2= 0（mm）1= 0.7071= 0.028（mm）2= 0.7072= 0.021考虑到定位基
5、准面制造时的尺寸公差、圆柱度误差、圆跳动误差等随机误差综合因素的影响，所以用概率叠加法计算基准位移误差：(mm)2=0.0282+ 0.0252+ 0.0212= 0.0437(mm)2= 2= 0.021由此可知，两定位基准沿 Z 轴方向最大位移分别为 0.021mm 和0.0437mm，并且影响其键槽深度方向的尺寸精度。工序尺寸；公差：（mm）480.03 0.011= 0.04工序尺寸；公差（mm）600.02 0.012= 0.03(mm)1= 1= 0.021 131= 0.057(mm)2= 2= 0.0437 132= 0.057故采用此定位方案精度足够。3.加紧装置设计1)夹紧
6、机构根据该产品是单件小批量生产，因此夹具的夹紧机构也同样不宜太复杂，自动化程度也不能太高，采用螺旋压板夹紧机构，采用 M12螺栓作为夹具夹紧螺栓。2)夹紧力的计算根据理论力学的力学平衡理论，夹紧摩擦力矩应与铣削力矩平衡，即。摩= 切(1)铣削力矩的计算。根据切削用量简明手册 ，得：切FZ= 0.86 0.72 0.86 0其中= 68.2，= 18， = 4设：= 0.15，= 7.25所以= 0.860.72 0.86 0= 68.2 180.86 0.150.72 18 0.86 7.25 4（N）= 4942(2)夹紧力的计算。由 V 形块定位夹紧力计算公式得：总= =2切.sin 21
7、 + sin 2取 K=2.0.f=0.25得（N）总= 4912.69由于该夹具采用双压板夹紧机构，故每支压板只承受总夹紧力的一半，所以没根夹紧螺栓所承受的夹紧力：(N)= 2456.35(3)选择夹紧螺栓直径。根据夹紧力方向和作用点的选择原理。依照方案二;选用两只M12150 的螺栓作为夹紧螺栓。且置于工件的同一侧，铣削键槽垂直进刀时，切削力与夹紧力方向相同，和分别作用在定位支撑 A 和 B 两 V 形块上(如图 3 所示)。切削扭矩使工件转动。为切防止工件发生转动，夹具夹紧机构应有足够的摩擦力矩与之平衡。铣削时，若两压板与工件接触处的摩擦力矩忽略不计，铣削第一个键槽切入嘴深处时，轴向力最
8、大，为最不利因素，假若作用在 P 点（如图 4 所示） ，将此处作为验算依据，在垂直于铣刀轴线平面内，根据力矩平衡原理，对支点 B 取矩，即=0，设为顺时针方向。切+ = 0= 0， = 200，切= 得：(N)= 222.4又根据图 5，由力矩平衡原理，得：2+ 1= 02= 0，= 1得：(N)= 556即 A 处螺栓需要承受 556N 的夹紧力。当螺栓直径为 12mm 时，带手柄螺母夹紧达 3510N，远大于所需夹紧力，故选用 M12X150 螺栓作为夹紧螺栓，安全可靠。图样五、铣削受力图（4）绘制夹具结构如图夹具总装备图如图 6 所示。图样六、5.确定夹具具体技术要求和有关尺寸、公差配
9、合（1）V 形块安装基面与夹具底座接合表面平面误差 0.02mm。（2）V 形块轴线与导向定位键中心平面平行度在 100mm 内为0.05/mm。对称度在 100mm 内为 0.04/mm。(3)止动定位销定位面与夹具安装基面的垂直度 0.01mm。（4）V 形块与夹具体底座装合定位销公差配合 H7/s6.（5）导向定位销与夹具体底座装配取 18H7/h9.6.夹具精度分析（1）与尺寸和有关的精度分析。要保证和530 0.239.50 0.2530 0.2尺寸方向的精度，必须控制夹具与铣床工作台在垂直方向的39.50 0.2安装误差和 V 形块与夹具体底座安装误差，以及垂直方向位移误差和如图七
10、所示的安装形式。12图样七、由此可知，引起起安装误差的是 V 形块安装平面与底座上接触平面和夹具体底座下平面与机床工作台的平面度误差，即与共12同作用的结果。由于=0.02mm,=0.0201=0.021，12 1 1=0.2=0.067（mm）允1313因此 =+=0.02+0.02+0.021=0.061（mm）-122 0.067mm故夹具满足设计要求。（2）定位导向键中心平面与工件轴心线平行度误差和对称度误差的分析。若忽略 V 形块本身定位误差的影响，影响该平行度误差和对称度误差的因素则为夹具体在铣床工作台安装时间定位导向键制造误差。由图 1-21 可知，导向定位键与夹具体公差配合为，
11、187 9两键距离为 323mm。两键槽公差：=0.02112两键公差：=0.04312键与槽配合最小间隙：=012【机械制造工艺】根据公式=1+ 2 +1 + 1+ 2 + 2 20.021 + 0.043 + 0.021 + 0.043 2 3230.02 100由图 1-22 可知，定位导向键中心平面与工件轴心平行度误差和对称度误差分别为与。0.05 1000.04 100故精度也达到了设计要求。（3）键槽宽度精度分析。由于铣削刀具按标准刀具选取，分别为和两种规格成型刀具，一次成型，而键槽宽度分别为188148和。189149尺寸公差=0.043mm，刀具公差=0.027mm，同样工件刀刀 工件达到精度要求。7、绘制非标准件零件图及编写将定位方案设计、夹紧方案设计、主要结构标准化处理、其他结构设计、总体设计、精度分析等比较详细地记述下来，作为设计说明书的内容。
