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机 械 制 造 工 艺 学

课程设计说明书

设计题目

“传动轴上键槽专用夹具设计”

班 级：机制131

学 生：徐仕阳

指导老师：梁春光

绵阳职业技术学院

年 月

零件图 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。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?62mm和?48mm两处分别铣削键槽，工序图如图2所示。在进行本工序前，定位基准?48mm和?60mm的外圆一加工，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?48mm和?60mm两外圆表面定位时，只有定位基准面的制造误差造成工件定位偏移，产生基准位移误差，而且方向不定，由此可知：

?圆=0 ???2=0

???1=0.707??d1=0.028（mm） ???2=0.707??d2=0.021（mm）

考虑到定位基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： ?`??2=√0.0282+0.0252+0.0212=0.0437(mm) ???2=?`??2=0.021(mm)

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480.03?0.01；公差：??1=0.04（mm） 工序尺寸600.02?0.01；公差??2=0.03（mm） ???1=???1=0.021<

13??1

13??2

=0.057(mm) =0.057(mm)

???2=???2=0.0437<

故采用此定位方案精度足够。 3.加紧装置设计

1)夹紧机构

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??切的计算。根据《切削用量简明手册》，得：

0.72?0.86

0.86????????=????????????0??????

其中??????=68.2，????=18，Z=4 设：????=0.15，????=7.25

0.72?0.86

0.86????所以????=????????????0??????

=68.2×180.86×0.150.72×18?0.86×7.25×4 =4942（N）

(2) 夹紧力的计算。由V形块定位夹紧力计算公式得：

??????总=??????=

取

得??????总=4912.69（N）

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： ??????=2456.35(N) (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M12×150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

2????切????

sin???2. 1+sin???2

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??切使工件转动。为防止工件发生转动，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，AB=200，??切=????

得：??????=222.4(N)

又根据图5，由力矩平衡原理，得：

????2+?????????1=0 ????2=0，????=????1

得：????????=556(N)

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、公差配合

（1）V形块安装基面与夹具底座接合表面平面误差0.02mm。