顶尖套键槽和油槽铣床夹具设计说明书

机械制造技术课程设计课程设计说明书设计题目：顶尖套键槽和油槽铣床夹具设计提交日期：2019.5.28目 录1 零件功能与工艺分析21.1零件的功用21.2加工工艺分析42 夹具总体方案设计52.1 确定定位方案52.2 夹紧方案选择52.3 夹具定位方案确定52.4 对刀方案的确定62.5 定位误差的分析计算63夹具结构设计73.1 定位结构设计73.2 夹紧机构设计93.3 总体结构设计104课程设计总结111 零件功能与工艺分析1.1零件的功用由于专用夹具可以按照工件加工的具体要求进行设计，故可事先采取措施来保证操作的安全。对工件进行机械加工时，为了保证加工要求，首先要使工件相对刀具（或机床）有正确的位置，并使这个位置在加工过程中不因外力的影响而变动，为此，进行机械加工之前，先将工件装夹好。工件的装夹方法有两种：一种使工件直接装夹在机床的工作台或花盘上；另一种使工件装夹在夹具上。采用第一种方法装夹工件时，一般要先按图样要求在工件表面划线，划出加工表面的尺寸和位置，装夹时用划针或百分表找正后再夹紧。这种方法不需专门装备，但效率低，一般用于单件或者小批生产。批量较大时，大都采用夹具装夹工件。用夹具装夹工件有以下优点：保证加工精度，降低人工等级零件的加工精度，包括尺寸精度，几何形状精度和表面相互位置精度三种。实用夹具的最大功用，是保证零件上加工表面的位置精度。例如，在摇臂钻床上使用钻夹具加工孔系时，可保证达到0.100.20mm的中心距精度，而按划线找正加工时，仅能保证0.41.0mm，而且受到操作技术的影响，同批零件的质量也不稳定。当工件的形状复杂及精度要求高时，往往不易或不能依靠通用机床及其附件来达到加工要求，因此需要采用专用夹具提高劳动生产率和降低加工成本使用夹具后，免除了每件都要找正、对刀等时间，加速工件的装卸，从而大大减少了有关工件安装的辅助时间。特别对那些机动时间较短而辅助时间长的中小件加工意义更大。此外，用夹具安装还容易实现多件加工、多工位加工、可进一步缩短辅助时间，提高劳动生产率。扩大机床工艺范围工件的结构形状时各式各样的，现在对精度和生产率的要求也越来越高，在某些情况下，原有机床难以适应。为解决这一困难，往往采用专用夹具以扩大机床的适用范围，实现“一机多用”。例如在机床上使用镗夹具，就可以代替镗床来做镗孔工作，解决缺乏设备的困难。改变原机床的用途，扩大机床适用范围在产品更换时，工厂现有的机床设备，有时往往不能适应新产品的要求。为此，可以采用夹具来改变机床的用途减轻操作的劳动强度，做到安全生产由于夹具中可以采用扩力机构来减小操作的原始力，而且有时还可以采用各种机动夹紧装置，故可使操作省力，减轻劳动强度。由于专用夹具可以按照工件加工的具体要求进行设计，故可事先采取措施来保证操作的安全。1.2加工工艺分析铣床夹具主要用于加工零件上的平面、凹槽、花键及各种成型面。铣削加工的切削用量和切削力一般较大，切削力的大小和方向也是变化的，而且又是断续切削，因而，加工时的冲击和振动也较严重。所以设计这类夹具时，要特别注意工件定位稳定性和夹紧可靠性；夹紧装置要能产生足够的夹紧力，手动夹紧时要有良好的自锁性能，夹具上的组成元件的强度和刚度要高。为此，要求铣床夹具得结构比较粗壮低矮，以降低夹具重心，增加刚度、强度，铣削得切屑较多，夹具上应有足够得排屑空间，以尽量避免切屑堆积在定位支承面上。因此，定位支承面应高出周围的平面，而且在夹具体内尽可能做出便于清除切屑和排出冷却液的出口。粗铣时振动较大，不宜采用偏心夹紧，因为振动时偏心夹紧容易松开。在侧面夹紧工作（如加工薄而大的平面）时，压板的着力点应低于工件侧面的定位支承点，并使夹紧力有一垂直分力，将工件压向主要定位支承面，以避免工件向上抬起；对于毛坯件，压板与工件接触处应开有尖齿纹，以增大摩擦系数。2 夹具总体方案设计2.1 确定定位方案若先铣键槽后铣油槽，按照加工需要，铣键槽时应限制五个自由度，铣油槽时应限制六个自由度。由于是大批生产，为了提高生产效率，可在铣床主轴上安装两把直径相等的铣刀，同时对两个工件铣键槽和油槽，每走刀一次，即能得到一个铣槽和油槽均已加工好的工件。2.2 夹紧方案选择根据夹紧力的方向应朝向主要限位面和作用点应落在定位元件的支承范围内的原则。2.3 夹具定位方案确定为了在夹具体上安装油缸和联动夹紧机构，夹具体应有适当的高度，中部应有较大的空间。为保证夹具在工作台上安装稳定，应按照夹具体的高宽比不大于1.25的原则确定其宽度，并在两端设置耳座，以便固定。为了保证槽的对称度要求，夹具体底面应设置定位键，两定位键的侧面应与V形块的对称面平行。为减少夹具的安装误差，宜采用有沟槽的方形定位键。2.4 对刀方案的确定键槽铣刀需两个方向对刀，故应采用直角对刀块。由于两铣刀的直径相等，油槽深度由两工位V形块定位高度之差保证。两铣刀的距离则由两铣刀间的轴套长度确定。2.5 定位误差的分析计算1.定位误差D 由于两V形块8、10一般在装配后一起精加工V形面，它们的相互位置误差极小，可视为一长V形块，所以D =0。2.安装误差A定位键的位置如图2-4(a)所示时，A =0;定位键的位置如图2-4所示时， mm。3.对刀误差r由于平行度不受塞尺厚度的影响，所以r =0。4.夹具误差z影响平行度的制造误差是I工位V形块设计心轴轴线与定位键侧面B的平行度（0.03 mm）所以，z=0.03 mm。表1 顶尖套铣双槽夹具的加工误差加加工要求代 号对称度 0.1mm平行度0.08mmDATZGJ C00.0380.0090.060.1=0.0330.1-0.079=0.02100.03800.030.08=0.0270.01-0.055=0.0253夹具结构设计3.1 定位结构设计若先铣键槽后铣油槽，按照加工需要，铣键槽时应限制五个自由度，铣油槽时应限制六个自由度。由于是大批生产，为了提高生产效率，可在铣床主轴上安装两把的铣刀，同时对两个工件铣键槽和油槽，每走刀一次，即能得到一个铣槽和油槽均已加工好的工件。为达此目的，有图2-1和2-2所示的两种定位方案。方案1：工件以外圆在两个互相垂直的平面上定位，端面加止推销，如图2-1所示。图2 定位方案1方案2：工件以外圆在V形块上定位，端面加止推销，如图2-2所示。图3 定位方案2为保证键槽和油槽在对称面在同一平面内，两方案中的第二工位（铣油槽工位）都需用一短销配合在已铣好的键槽内，限制工件绕轴线的自由度。由于键槽和油槽的长度不等，要同时走刀完毕，需将两个止推销错开适当距离。比较以上两种方案，方案1使加工尺寸为64.8mm的定位误差为零，方案则使对称度的定位误差为零。由于64.8mm未注公差，加工要求低，而对称度的公差较小，故选用方案2较好，从承受切削力的角度看，方案2也较可靠3.2 夹紧机构设计由于顶尖套较长，须用两块压板在两外夹紧。如采用手动夹紧，工件装卸所花时间较多，不能适应大批生产的要求。若用气动夹紧，则夹具体积太大，不便安装在铣床工作台上，因此宜用液压夹紧，如图1所示。液压缸5固定在、工位之间，采用联动夹紧机构使两块压板同时均匀地夹紧工作。图1 夹紧方案3.3 总体结构设计1. 夹具最大轮廓尺寸为570mm ,230mm ,270mm。2. 影响工件定位精度的尺寸和公差为两组V形块的定位高度640.02mm、610.02mm、，两止推销的距离1120.1mm、，定位销12与工件上键槽的配合尺寸12h8。3. 影响夹具在机床上安装精度的尺寸和公差为定位键与铣床工作台T形槽的配合尺寸18h 8（T形槽为18H8）。4. 影响夹具精度的尺寸和公差为定位键与夹具体的配合尺，I工位V形块8、10设计心轴线对定位键侧面B的平行度0.03mm ; I工位V形块设计心轴轴线对夹具底面A的平行度0.05mm ; I工位与工位V形块的距离尺寸1250.03mm ; I工位与工位V形块设计心轴轴线间的平行度0.03mm ;,对刀块的位置尺寸110.015mm、24.40.015mm。 对刀块的位置尺寸应从限位基准标起,标注时,要考虑位基准在加工尺寸方向的最小位移量(imin)。当最小位移量使加工尺寸增大时 当最小位移量使加工尺寸缩小时式中 h-对刀块的位置尺寸H-定位基准至加工表面的距离s-塞尺厚度 当工件以圆孔在心轴上定位或者以圆柱面在定位套中定位且定位基准方向移动时式中 Xmin-圆柱面与圆孔的最小配合间隙.当工件以圆柱面在V形块上定位时, imin=0.本例中,由于工件定位基面直径的平均尺寸为mm，塞尺厚度为5 h6，所以对刀块的位置水平尺寸为 (基本尺寸)对刀块的位置垂直尺寸为 (基本尺寸)对刀块位置尺寸的公差按第二章中介绍的方法，取工件相应尺寸公差的，因此5. 影响对刀精度的尺寸和公差；塞尺的厚度尺寸。6. 夹具总图上应标注下列技术要求；键槽铣刀与油槽铣刀的直径应相等。4课程设计总结夹具从产生到现在，大约可以分为三个阶段：第一个阶段主要表现在夹具与人的结合上，这是夹具主要是作为人的单纯的辅助工具，是加工过程加速和趋于完善；第二阶段，夹具成为人与机床之间的桥梁，夹具的机能发生变化，它主要用于工件的定位和夹紧。人们越来越认识到，夹具与操作人员改进工作及机床性能的提高有着密切的关系，所以对夹具引起了重视；第三阶段表现为夹具与机床的结合，夹具作为机床的一部分，成为机械加工中不可缺少的工艺装备。这次设计使我真正的认识到自己的不足之处，以前上课没有学到的知识，在这次设计当中也涉及到了。使我真正感受到了知识的重要性。这次设计将我以前学过的知识很好的串联了起来，起到了穿针引线的作用，巩固了所学知识的作用。参考文献1 徐憬.机械设计手册.机械工业出版社，2000.62 张普礼.机械加工工艺装备.东南大学出版社，2002.33 刘守勇等.机械制造工艺与机床夹具.机械工业出版社，1994.74 徐发仁.机床夹具设计.重庆大学出版社，1996.75 白成轩.机床夹具设计新原理.机械工业出版社，1997.7 6 韦彦成.金属切削机床构造与设计.国防工业出版社，19917 柯明扬.机械制造工艺学.北京航天航空大学出版社，19958 武良臣.敏捷夹具设计理论及应用 煤炭工业出版社，20039融亦鸣.计算机辅助夹具设计 机械出版社，200210 美CHANGTIEN-CHIEN,WYSK RICHARD A.等.工艺过程设计导论.黄乃康等译.西北工业大学出版社，198811 J.Flack,Marine Combustion Practice,Pregamo Press，196912 R.S.Benson and N.D.Whitehouse,Internal Combustion Engine，197913 KALPAKJAN.Manufacturing Engineering and Te