机床夹具课程设计说明书-传力杆铣槽-11专用夹具.docx

Xxxx大学

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课题名称: 铣槽夹具设计+7号
专 业： 机械设计制造及其自动化
班 级：
姓 名：
学 号：
指导老师：

201x年x月

一、机床夹具课程设计任务书

姓 名
xxx
班 级
X级机械x班
学号

计题目
铣槽 11专用夹具
指导老师

零件名称
传力杆
材料
ZG
生产类型
中批量生产
毛坯
铸件
生产纲领
年生产量 5000 件
设计任务
零件简图如下，本工序铣削加工12 mm 的直通槽，设计手动铣床专用夹具。

组位数
不同的学生所选用的尺寸
A
B
ΦC
尺寸ΦD
7
35±0.3
48±0.03
Φ12 H7
Φ27 H7

1.加工条件工件已加工过的大小孔径分别为Φ12H7和Φ27H7，两孔中心距为 48mm,厚度为26mm

二、机床夹具课程设计说明书
1.铣削加工工序图
针对第5工序的加工设备和工件状态，勾画出连杆零件在该工序中的加工内容、定位要求、夹紧点位置等——工序图
第五道工序图

1.1 定位元件的选择及设计
1.定位元件的选择 由上知，工件的定位面是侧平面B面、底平面A面、和孔，据此在夹具上的定位元件选为支承板、支承钉、和菱形定位销。
1.2定位板设计
定位平面B面所用的两块定位支承板，材料：T8。 如下图2.4
图2.4 定位板

1.3支承钉的设计
3. 钉参照《机床夹具设计手册》【3】第271页设计 标记：支承钉A16×8 GB 2226-80 材料：T8。 如下图2.5：

图2.6 支承钉三维建模
1.4菱形定位销的设计
用于孔定位的菱形定位销参照《机床夹具设计手册》【3】第262页设计 菱形销（GB 2226-80） 材料：T8。 如下图2.8：

图2.8菱形销三维建模

现确定定位销的极限偏差和定位表面到定位销中心的名义尺寸：
=L，其中取工件相应尺寸=L=230.08mm的平均尺寸，公差取相应尺寸公差的(~)倍，现取，【2】则有：
=230.02mm
满足工件顺利装拆的补偿量值：=(+)÷2=(0.16+0.04)÷2=0.10mm
则，菱形定位销和定位孔配合的最小间隙===0.43mm
（其中，b的值可查手册得值为3【3】）
菱形定位销圆柱部分的直径为：=-=14-0.043=13.957mm
其公差按IT7选取，公差值为0.018mm，则：
d=Φ

2.对加工件进行工艺分析：

工件已加工过的大小孔径分别为Φ12mm和Φ27mm，两孔中心距为 48±0.03 mm,厚度为26mm。
在加工槽时，槽的尺寸精度和表面粗糙度要求不是很高，由铣削直接加工就可以达到要求，其中槽的宽度由刀具的尺寸保证，槽的深度尺寸和位置精度由设计的夹具来保证。槽的位置包括如下两方面要求：
1.1、加工槽的宽度为12mm，且两个侧面相对于中心面A对称度为0.1mm；
1.2、加工槽的深度为35±0.3mm。
3.定位方案设计：
根据加工槽两侧面相对于中心面对称要求，需要限制工件X方向转动自由度、Y方向转动自由度和Z方向转动自由度；根据加工槽宽度和深度要求，需要限制工件X方向移动自由度和Z方向移动自由度。但考虑到加工时工件定位的稳定性，可以将六个不定度全部限制。
工件相对中心面对称，要实现加工槽两侧面相对中心面对称的要求，且根据基准重合的原则应选A面作为定位基准，但A面实际不存在，故可选工件的两侧面M或N的任一面作为定位基准，限制三个不定自由度，此为第一定位基准。
由加工槽深度要求，
方案一：如右图所示
孔O2及O1为第二和第三定位基准，通过固定圆柱销及V形块实现定位；
方案二：如下图所示
可以选择孔O1及O2为第二和第三定位基准，通过图中所示的固定式圆柱销及菱形销实现定位。
经分析，第一种方案以圆柱和V形块组合定位时，要受到外圆加工精度的影响，由于外圆表面系毛坯铸件不能保证工件的加工要求，加上V形块比较薄且夹住工件一边，不易夹紧。所以采用第二种方案，即以孔O1及O2为第二和第三定位基准，对两孔采用固定式圆柱销及菱形销定位，此方案实现了工件的完全定位，无重复定位，方案可取。
3.1计算定位误差：
现选取工件上两孔与两定位销的配合均为H7/g6，则圆柱销的直径尺寸为Φ12mm,菱形销的圆弧部分直径尺寸为Φ27mm，b=5mm,B=d-3=24mm。圆柱销与菱形销之间的中心距为48±0.03 mm。
工件在夹具中定位产生的定位误差，其值应控制在工件相对尺寸或位置公差的～，为此需对每一项工序加工要求逐一进行分析。
3.1.1对加工槽深尺寸A进行分析
加工槽的深度尺寸的工序基准为工件小孔外圆面的上母线，定位基准为圆柱销中心线，则
定位（A）=位置+不重 =0.035+0.04=0.075mm
因定位（A）值小于工序尺寸公差值（0.6mm）的，故能满足工序加工要求。
2..1.2、对加工槽两侧面对中心面A对称度进行分析
加工槽的位置精度—对称度的工序基准是中心面A，而定位基准为第一基准平面，这里忽略基准的位移误差，则
定位（对称度）=位置+不重=0+0.03=0.03mm
因定位（对称度）值小于工序位置精度要求的公差值（0.1mm）的，故能满足工序加工要求。
4.导引方案设计：
对此方案，我们采用每加工一批工件，只安装调整一次夹具，通过试切数个工件来对刀的，此种方案对导引方案的要求很高，如右图所示：
我们要保证的第一个精度是槽的宽度12mm关于工件厚度方向上的对称中心的对称性如，第二个精度为槽的深度即尺寸A。
所以对导引元件初步设计方案为一个方形的块如右图所示，用于安装在夹具体上。正确的安装方法见夹具装配图。
5.夹紧方案设计：
对此工件的铣削加工，我们所采用的是一面和两个定位销的原理，而且我们拟定采用的是手动夹紧，为了节约成本，我们采用一个压块，一个螺母对其压紧，夹紧方案的初步确定如右图所示（局部图）：
根据工件上大孔的尺寸、菱形销、螺杆的尺寸大小，我们选用m10的压紧螺母，对压块的尺寸我们拟定为厚度5mm，直径为35mm。具体见附录中的零件图。
计算切削力
刀具：高速钢直齿三面刃铣刀。 D=80mm. Z=18

=2448N
校核定位销：

根据公式：可知直径为10mm的螺杆和m10的螺母能满足夹紧力的要求。
夹紧力：由于工作状态原因，切削力与夹紧力在空间上是相互垂直的。螺母提供的夹紧力足以夹紧，故无须验算。
6.其它装置设计：
铣床夹具依靠夹具体底面和定向键侧面与机床工作台上平面及T型槽相连接，以保证定位元件对工作台和导轨具有正确的相对位置。为了减小安装时的偏斜角的误差，安装定向键时应当使它们靠向T型槽的同一侧。
对定向键的设计方案如右图所示（局部图）：
对定向键的直角部分都倒2*45°的倒角，在夹具体与定向键的连接部分中的直角开出凹槽，如图中的小凹槽。定向键与夹具体采用螺钉连接，至于定向键的大小要根据铣床工作台是具体情况而定，在此我们就不对定向键的尺寸大小进行说明。
7.夹具体设计：
在夹具体设计方面，我们采用了一个直角块，来进行大体上的定位，而且要设置导引装置的安装位置，对各个面的要求见零件图，（右图为夹具体的立体图）夹具体通过安装在夹具体上的定向键进而与铣床的工作台连接，从而实现对夹具的固定。
此夹具在有加强筋的情况下，具有足够的刚度与强度，安放稳定，工艺性好，实用安全。
8.技术条件制定：
1、定位元件15和20相对于夹具底平面的平行度公差在100mm上为0.03mm。
2、夹具上与短销凸肩接触的垂直面相对于夹具底平面的垂直度公差在全长上为0.03mm。

9.夹具工作原理(操作)简介：
对此夹具各个零件的装配关系见下图，下面我们来分析与说明它的工件原理：短销通过夹具体上的孔、本身的螺栓、螺母与夹具体紧紧连接。菱形销也是能过同样的方法与夹。具体连接而得到固定，菱形销上设置一长螺纹
用于压紧螺母对工件的夹紧。在夹具体的底平面上安装定向键用于与铣床工件台面的连接与定位。工件时，只要把压紧螺母、压块卸下，即可把工件套上去。利用一面二孔进行定位，当工件套上去后，先装入压块，再用压紧螺母进行夹紧。这时铣刀在导引装置的引导下对待加工工件进行加工，并且在导引装置的作用下完成铣床对工件的铣槽工序。
本夹具操作简单，省时省力，装卸工件时只需靠压板紧定螺栓的松紧即可轻松实现。
10.主要元件的设计与建模

1，夹具体（1）

2. 夹具体（2）

3.锥齿轮

4. 丝杠

5.螺母

6.定位板

7. 短销

8. 菱形销

9.垫圈

8 夹具体

11.具三维总装图：

夹具总装图

12.夹具二维装配总图
定位销
锥齿轮
螺母
夹具体
工件
夹具体

三、参考文献
1、《机床夹具设计手册》 王光斗、王春福主编 上海科学技术出版社 1980年
2、《机床夹具设计》 林正焕、陈本通主编 国防工业出版社 1987年
3、《机床夹具设计》 王启平主编 哈尔滨工业出版社 1996年
4、《机械制造基础》 严霖元主编 中国农业出版社 2004年
5、《图学基本教程》 谭建荣、张树有等编 高等教育出版社 1999年
6、《理论力学》 哈儿滨工业大学理论力学教研室编 高等教育出版社 2002年
7、《材料力学》 刘鸿文主编 高等教育出版社 2004年

四、附录（非标准零件图及夹具体图）