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1、機 械 制 造 工 藝 學
課程設計說明書
設計題目 “傳動軸上鍵槽專用夾具設計”
班 級：機制131
學 生：徐仕陽
指導老師：梁春光
綿陽職業(yè)技術學院
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計制造的，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的勞動強度、提高勞動生產(chǎn)率、并獲得較高的加工精度。夾具的設計質(zhì)量的高低，應以能否穩(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、維護容易等為其衡量指標。正確地設計并合理的使用夾具，是保證加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，從而降低生產(chǎn)成本的重要技術環(huán)節(jié)之一。
二、任務分析
1.設計任務
（1）設計軸鍵槽銑削夾具
（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。在進行本工序前，定位基準?48mm和?60mm的外圓一加工，達到圖紙技術要求。該工序所用設備為X53T型立式升降臺銑床，刀具選擇標準鍵槽銑刀，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準誤差，對稱度誤差為0.040mm。
圖一、軸零件圖
圖二、鍵槽銑削工序圖
2.設計步驟
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)部復雜，從經(jīng)濟耐用的要求考慮，本工序加工夾具不宜太復雜，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構(gòu)。
2）定位裝置的設計
（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。
選用標準V形塊定位，不計其制造誤差，所以工件采用?48mm和?60mm兩外圓表面定位時，只有定位基準面的制造誤差造成工件定位偏移，產(chǎn)生基準位移誤差，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）
考慮到定位基準面制造時的尺寸公差、圓柱度誤差、圓跳動誤差等隨機誤差綜合因素的影響，所以用概率疊加法計算基準位移誤差：
?`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.加緊裝置設計
1)夾緊機構(gòu)
根據(jù)該產(chǎn)品是單件小批量生產(chǎn)，因此夾具的夾緊機構(gòu)也同樣不宜太復雜，自動化程度
7、也不能太高，采用螺旋壓板夾緊機構(gòu)，采用M12螺栓作為夾具夾緊螺栓。
2)夾緊力的計算
根據(jù)理論力學的力學平衡理論，夾緊摩擦力矩應與銑削力矩平衡，即M摩=M切。
(1) 銑削力矩M切的計算。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：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) 夾緊力的計算。由V形塊定位夾緊力計算公式得：
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)，銑削鍵槽垂直進刀時，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，夾具夾緊機構(gòu)應有足夠的摩擦力矩與之平衡。
銑削時，若兩壓
9、板與工件接觸處的摩擦力矩忽略不計，銑削第一個鍵槽切入嘴深處時，軸向力最大，為最不利因素，假若作用在P點（如圖4所示），將此處作為驗算依據(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B取矩，即MB=0，設MB為順時針方向。
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。當螺栓直徑為12mm時，帶手柄螺母夾緊達3510N，遠大于所需夾緊力，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.確定夾具具體技術要求和有關尺寸、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。
故精度也達到了設計要求。
（3）鍵槽寬度精度分析。由于銑削刀具按標準刀具選取，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工件同樣達到精度要求。
7、繪制非標準件零件圖及編寫
將定位方案設計、夾緊方案設計、主要結(jié)構(gòu)標準化處理、其他結(jié)構(gòu)設計、總體設計、精度分析等比較詳細地記述下來，作為設計說明書的內(nèi)容。
軸上鍵槽專用夾具設計書
