轴夹具设计.docx

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轴夹具设计

专业课程综合设计

题目

轴上铣槽专用夹具设计

院（系）别

机电及自动化学院

专业

机械制造

级别

2010级

学号

06

姓名

陈诗纯

指导老师

林俊义

华侨大学机电及自动化学院

2014年1月

第一章夹具设计任务１

零件（产品）结构分析及零件图２　

轴上铣槽工序的重点技术要求分析４

第二章“铣槽”夹具设计方案的确定４

基准面的选择（夹具体方案的确定）４

2.2定位方式及定位元件的选择４

夹紧方案及夹紧元件选择５

夹具结构５

第三章主要零件设计及计算说明６

夹紧力计算６

3.２其他零件设计................................................................................................................8

第四章夹具定位误差计算11

第五章夹具的装配要求及使用说明……………………………………………...12

参考文献

第一章夹具设计任务

零件（产品）结构分析及零件图

零件图（CAD）

零件三维效果图

该轴主要采用45钢能承受一定的载荷与冲击。

此轴为阶梯轴类零件，尺寸精度，形位精度要求均较高。

Φ32，φ50，φ，Ｍ２２，为主要配合面，精度均要求较高，需通过磨削得到。

键槽有同轴度要求。

在加工过程中须严格控制。

（1）该轴采用４５钢，精度较高。

经调质处理后具有良好的综合力学性能，具有较高的强度、较好的韧性和塑性。

（2）该轴为阶梯轴，其结构复杂程度中等，其有多个过渡台阶，根据表面粗糙度要求和生产类型，表面加工分为粗加工、半精加工和精加工。

加工时应把精加工、半精加工和粗加工分开，这样经多次加工以后逐渐减少了零件的变形误差。

（3）零件毛坯采用模锻，锻造后安排正火处理。

（4）该轴的加工以车削为主，车削时应保证外圆的同轴度。

（5）在精车前安排了热处理工艺，以提高轴的疲劳强度和保证零件的内应力减少，稳定尺寸、减少零件变形。

并能保证工件变形之后能在半精车时纠正。

（6）同一轴心线上各轴孔的同轴度误差会导致轴承装置时歪斜，影响轴的同轴度和轴承的使用寿命。

在两端面钻中心孔进行固定装夹可以有效防止径向圆跳动、保证其同轴度。

某加工工序的重点技术要求分析

工序图

表.1工装及切削要素数据表

工步号

工步内容

工艺装备

主轴转速

/（r／min）

铣削速度

/（m／min）

进给量/（mm／r）

背吃刀量/mm

走刀

次数

工时定额

基本

辅助

1

粗铣键槽

X51

130

2

第二章铣槽夹具设计方案的确定

夹具体方案的确定

夹具体式将夹具上的各种装置和元件连接成一个整体的最大、最复杂的基础件。

夹具体的形状和尺寸主要取决于夹具上各种装置的布置以及夹具与机床的连接，而且在零件的加工过程中，夹具还要承受夹紧力、切削力以及由此产生的冲击和振动，因此夹具体必须具有必要的强度和刚度。

切削过程中产生的切屑有一部分还会落在夹具体上，切屑积聚过多将影响工件可靠的定位和夹紧，因此设计夹具体时，必须考虑其结构应便于排屑。

此外，夹具体结构的工艺性、经济性以及操作和装拆的便捷性都必须在设计中认真加以考虑。

常见的夹具体毛坯制造方法有铸造夹具体、焊接夹具体、锻造夹具体和装配夹具体。

本次夹具体的制造方法选择铸造夹具体，铸造夹具体能够铸出各种复杂形状，工艺性好，并且具有较好的抗压强度、刚度和抗振性；但其生产周期较长，且需经时效处理，成本较高。

定位方式及定位原件的选择

通过两个短V对零件Z方向的移动、Y方向的移动、Z方向的转动、Y方向的转动的四个自由度的限制，利用支撑钉限制其X方向的移动，即可使零件进行定位加工。

故对零件采取限制其5个自由度的不完全定位。

夹紧方案及夹紧原件的选择

夹紧装置的设计和选用是否正确，对保证工件的精度、提高生产率和减轻工人劳动强度有很大影响。

因此，对夹紧装置提出如下基本要求：

夹紧过程中，不能破坏工件在定位时所处的正确位置。

夹紧力的大小适当。

保证工件在整个加工过程中的位置稳定不变，夹紧可靠牢固，振动小，又不超出允许的变形。

本夹紧装置采用两个压板还有螺钉和螺柱螺母锁紧对工件进行夹紧。

夹具结构

第三章主要零件设计及计算说明

夹紧力的计算

1.加工条件

工件材料：

材料45钢，N=Qn（1+a%+b%）=5000×1×（1+16%+2%）=5900（件/年）。

加工要求：

粗铣平面

机床：

X51铣床。

刀具：

硬质合金三面刃圆盘铣刀。

2.切削用量

1）铣削深度

由以上可知取粗铣走刀一次ap=，分两次走刀完成。

2）每齿进给量

机床功率为。

查《切削手册》每齿进给量

为取z。

3）计算铣削速度

n=130r/min

V粗=πDn/1000=min

4）计算基本工时

查《机械制造工艺设计简明手册》得铣键槽的基本时间

其中：

——工作台的垂直进给量（mm/min）；

——工作台的水平进给量（mm/min）；

1～2（mm）

则可得：

（1）粗铣：

=

E.辅助时间一般按基本时间的15%~20%估算，取

=15%

，则

=

作业时间：

+

=

F.其他时间，6%（

+

）=

G.单件时间

=

+

+

+

=

计算切屑力：

切削力为

其中

为在用硬质合金三面刃圆盘铣刀铣削时，考虑工件材料及铣刀类型的系数，其值取294；

为铣削深度，按6mm的键槽来算，取；由

的铣刀，查得，铣削速度

，由铣刀转速

，根据机床型号，选择转速

1735r/min

根据

，得到

；

；

为切削宽度，取6；

为用硬质合金钢铣削时，考虑工件材料机械性能不同的修正系数，取。

计算得切削力

。

对于V形块定位压板夹紧方案，为防止工件移动而需要的夹紧力为：

其中，

为安全系数，取。

和

分别为工件与压板间的轴向摩擦因数和工件与V形块的轴向摩擦因数，取为，

。

则计算得需要的夹紧力

。

因为切削力

（夹紧力），所以符合要求。

3.２其它零件设计

　　　Ｖ型块

　　　　图一　　　　

　压板

图二

　夹具体

图三

第四章夹具定位误差计算

定位误差是指采用调整法加工一批工件时，由于定位不准确造成的工序在工序尺寸（通常指加工表面对工序基准的距离尺寸）或位置要求方面的加工误差。

当采用夹具加工工件时，由于工件定位基准面和定位元件的工作表面均有制造误差使得定位基准位置变化，即定位基准的最大变动量，由此引起的误差成为基准位置误差。

v块定位时，采用的是以圆柱面的圆心做定位标准，则其基准位置误差如下图

图四

当定位基准与工序基准不重合时，就产生基准不重合误差，基准不重合误差即工序基准相对于定位基准理想位置的最大变动量。

基准位移误差

本次设计的夹具的基准不重合误差为零，即设计基准与定位基准重合，因此

因为

，

，

，所以定位误差满足加工精度要求。

第五章夹具的装配要求及使用说明

夹具装配时注意不要使夹具体和零件磨损，严格按照装配要求装配，先装配V型块然后用螺钉锁紧在夹具体上，然后装配支撑钉，把工件放到V型块上，接着装配压板，然后用螺柱和螺钉锁在V型块上，接下来把对刀块和定位键装配到夹具体上，并用螺钉锁紧，夹具就装配完成了。

参考文献

[1]杨黎明主编.机床夹具设计手册[M].北京：

国防工业出版社.1996.

[2]吴拓编着.现代机床夹具设计[M].北京：

化学工业出版社.2009.

[3]杜金萍主编.机械制造技术基础课程设计[M].高等教育出版社.2008.

[4]李军编着.互换性与测量技术基础[M].武汉：

华中科技大学出版社.2008.

[5]大连大学工程画教研室.机械制图[M].北京：

高等教育出版社.2003.

[6]王光斗，王春福.机床夹具设计手册[M].上海：

上海科学技术出版社.2000.