軸上鍵槽專用夾具設(shè)計(jì)書

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(dòng)軸上鍵槽專用夾具設(shè)計(jì)” 班 級(jí)：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、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(duì)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(dòng)強(qiáng)度、提高勞動(dòng)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：?jiǎn)渭a(chǎn)（4）毛坯：模鍛件（5）工藝內(nèi)容;本工序在62mm和48mm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(tái)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(duì)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(dòng)化程度不宜太高。故擬定選用簡(jiǎn)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(dòng)頂尖定位，限制X,Y,Z,Z,四個(gè)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(dòng)定位銷定位，限制X,Y,Y,Z,Z五個(gè)自由度。由于V形塊定位精度高，工件軸向位置用止動(dòng)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(gè)方案比較來看，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=0.707d1=0.028（mm） Y2=0.707d2=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(dòng)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+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：1=0.04（mm）工序尺寸60-0.010.02；公差2=0.03（mm）D1=Y1=0.021<131=0.057(mm)D2=Y2=0.0437<132=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(dòng)化程度也不能太高，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(jiǎn)明手冊(cè)，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：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(dòng)。為防止工件發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，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)，若兩壓板與工件接觸處的摩擦力矩忽略不計(jì)，銑削第一個(gè)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(duì)支點(diǎn)B取矩，即MB=0，設(shè)MB為順時(shí)針方向。M切+MB-MA=0MB=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=0MA2=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M12X150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(duì)稱度在100mm內(nèi)為0.04/mm。 (3)止動(dòng)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 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(tái)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(tái)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<y1=0.021， D允=13c=130.2=0.067（mm） 因此 D=A1+A2+y2=0.02+0.02+0.021=0.061（mm）<DFc-0.067mm 故夾具滿足設(shè)計(jì)要求。 （2）定位導(dǎo)向鍵中心平面與工件軸心線平行度誤差和對(duì)稱度誤差的分析。若忽略V形塊本身定位誤差的影響，影響該平行度誤差和對(duì)稱度誤差的因素則為夾具體在銑床工作臺(tái)安裝時(shí)間定位導(dǎo)向鍵制造誤差。由圖1-21可知，導(dǎo)向定位鍵與夾具體公差配合為18H7h9，兩鍵距離為323mm。 兩鍵槽公差：D1=D2=0.021 兩鍵公差：d1=d2=0.043 鍵與槽配合最小間隙：X1min=X2min=0【機(jī)械制造工藝】 根據(jù)公式tan=d1+d2+X1min+D1+D2+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(duì)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。 尺寸公差工件=0.043mm，刀具公差刀=0.027mm，刀<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。