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1、一、概述机床夹具是在金属切削加工中，用以准确的确定工件位置，并将其牢固地加紧，以接受加工的工艺装备。它的主要作用是：可靠的保证工件的加工质量，提高加工效率，减轻劳动强度，充分发挥和扩大机床的工艺性能，因此，机床夹具在机械制造中占有重要的地位。二、设计目的1) 综合运用已学过的机床夹具设计及有关课程的理论知识以及生产实习中所获得实际知识，根据被加工零件的要求，设计既经济合理又能保证加工质量的夹具。2)培养结构设计能力，掌握结构设计的方法和步骤。3)学会使用各种手册、图册、设计表格、规范等各种标准技术资料，能够做到熟练运用。4)能熟练运用机械制造技术课程中的基本理论，正确地解决一个零件在加工中的加
2、工基准的选择；定位、夹紧；加工方法选择以及合理安排工艺路线，保证零件的加工质量。5）进一步培养机械制图、分析计算、结构设计、编写技术文件等基本技能。三、被加工零件的结构特点及指定工序的加工要求被加工零件为一个输出轴，材料为45钢如图所示：工序13 铣键槽至尺寸被加工零件整体结构比较简单，此零件具有轴盘类结合的结构，中批生产，精度要求较高，故加工过程分为粗加工阶段，半精加工阶段和精加工阶段，以保证加工精度要求。大椎内孔虽然距轴端为40mm，仍可用顶尖孔定位，保证各部位置精度，使装夹方便。由于结构特点，加工中需要使用中心架装夹。要求75+0.023 +0.003mm，外圆在每一批加工中的工序尺寸要
3、一致，以减少装夹工件的找正时间。配钻工序，应在装配时与结合件一起加工，不能作单独加工。本次题目是设计加工输出轴工序13，即铣键槽的专用夹具。此键槽相对中心有0.08mm的对称度要求，宽度160 -0.05mm，轴底端到键槽底端500 -0.17mm，轴的前端为此键槽的定位基准，由于是阶梯轴，夹紧部分可由后面的外圆来承担。四、设计方案的讨论首先来确定定位方案和夹紧方案，一般来说，铣键槽只需限制5个自由度，即轴向旋转的自由度无需消除，但由于轴末端的外圆上有10个均布的20的孔，并且有位置度要求，所以为了铣这键槽必须限制6个自由度。方案一 由于铣键槽这道工序在这整个输出轴加工工序中比较靠后，所以可以
4、利用以加工部位进行定位。由于轴末端10个孔已加工完，可以“一面两销”限制6个自由度进行定位，1个大平面限制3个自由度，1个短销限制2个自由度，再加1个削边销限制1个自由度，总共6个自由度全部消除，为了能够承受加工时的切削力，所以在有键槽的外圆下端使用调节支撑钉作辅助支撑，2个销为非标准件可以拧上螺母用来夹紧。方案二 考虑到输出轴本身的结构特点，属于轴类零件，故采用2个短V型块限制4个自由度，在轴的前端加上支撑钉限制1个自由度，使输出轴不能左右移动，最后利用轴末端已加工好的孔使用定位插销，限制1个自由度，使之不能轴向旋转。夹紧装置采用铰链压紧装置。经比较方案一虽然一面两销的定位方案比较容易，但是
5、为了夹紧，2个销使用的是非标准件，另外键槽的定位基准是轴的前端，如果使用方案一，基准不重合，造成过大的定位误差。而定位方案二比较合理，不但消除所有的自由度，并且在前端使用支撑钉定位基准与设计基准重合，减少了定位误差，夹紧方式可靠。故最终采用方案二作为定位夹紧方案。五、夹具结构特点的论述V形块 V形块是用的最广泛的外圆表面定位元件，不论定位基面是否经过加工，不论是完整的圆柱面还是局部圆弧都可以采用V形块定位，其优点是对中性好，即能使工件的定位基准轴线队中在V形块两斜面的对称平面上，而不受定位基面直径误差的影响，并且安装方便，在V形块定位时，工件具有自动对中作用。V形块的材料是20钢。渗碳淬火60
6、-64HRC，渗碳深度0.8-1.2mm。这里采用2个短V形块，相当于1个长V形块限制4个自由度。支承钉 采用固定支承，即高度尺寸固定，不能调整的支承。这里采用平头支承钉，与工作接触面大，常用于定位平面较光滑的工件，即适用于精基准或已加工表面。这类固定支承钉，一般用碳素工具钢T8经热处理至55-60HRC。与夹具体采用H7/r6过盈配合，当支承钉磨损后，较难更换。若需更换支承钉的应加衬套。定位插销 定位销以H7/r6配合直接压入夹具体孔中，直径大于16mm的定位销，用20钢，渗碳淬火53-58HRC。这里使用削边销，只消除1个转动自由度。对刀块 借助对刀装置确定刀具相当夹具定位元件的位置，此位
7、置一般固定在夹具体上，由于键槽的深度和宽度2个方向上有要求，所以采用直角对刀块。定位块 借助定位键确定夹具在工作台上的位置，定位键上部的宽度与夹具体底部的槽采用H7/h6配合，下部宽度依据铣床工作台T形槽规格决定，亦采用H7/h6配合。二定位键组合，起到夹具在铣床上的定向作用，切削过程中也能承受切削扭矩，从而增加了切削稳定性。铰链式夹紧装置 采用铰链压板压在外圆上，使用手柄螺母锁紧，结构简单，拆卸方便，夹紧可靠。六、定位误差的计算加工键槽有2个尺寸要求，1个是键槽宽度相对中心线的对称度要求，由于此次定位方案使用V形块定位，通过V形块的对中性，对工件没有影响，所以定位误差为0.另一个是深度，有定
8、位误差V形块 jb=0.02/2=0.01jw=0.02/(2*sin(90/2)=0.014dw=0.014-0.01=0.004七、夹具使用说明松开手柄压紧螺母，翻上铰链压板，放入工件，先靠上支承钉，再在已加工好的20孔上插入定位插销，最后盖上压板，拧紧手柄压紧螺母。八、夹具非标零件加工工艺过程零件名称：夹具体 材料：铸铁 生产纲领：单个 单位：mm工序号工序名称工序内容设备1铸铸造毛坯2热处理时效处理3铣铣底面面至相关尺寸要求卧式铣床4钻钻各档孔至尺寸钻床5钳攻4处M10孔2处M144处M6钳台6磨精磨12,2-8，2-10,2-6至要求内圆磨床7铣铣4凸台平面及耳座立式铣床8钳去毛刺9
9、检验检验、清洗、入库九、小结 本次夹具设计是学生在学习了机械制造技术基础进行了教学实习，及学习了一些其他专业课以后所进行的一个重要实践性教学环节。不仅培养了我们综合运用已学知识的能力而且得到了工程设计的初步训练。在设计中要求综合运用已学过的机床夹具设计及有关课程的理论知识，以及生产实习中所获得的实际知识，根据被加工零件的要求，设计经济合理又保证加工质量的夹具。在整个设计过程中，的确让本人熟悉并学会了借助各种手册、图册、设计表格、画图规范等各种标准技术资料来达到设计的要求。并且，本次的课程设计进一步培养了本人在机械制图、分析计算、结构设计、编写技术文摘的能力。十、主要参考资料1 冯鹤敏.机床夹具设计 课程设计参考资料.上海：上海理工大学2 裘文言. 张祖继, 瞿元赏. 机械制图. 北京：高等教育出版社3 卢秉恒.机械制造技术基础. 北京：机械工业出版社 第3版 4 甘永立.几何量公差与检测 .上海：上海科学技术出版社 第九版 5 陈秀宁,施高义.机械设计课程设计.浙江：浙江大学出版社 第三版1
