轴上键槽专用夹具设计书

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

****：***

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：

=0 ∆t2=0

∆

圆

∆Y1=0.707δd1=0.028（mm）

∆Y2=0.707δd2=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： ∆`Y2=√0.0282+0.0252+0.0212=0.0437(mm)

∆Y2=∆`Y2=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48−0.010.03；公差：δ1=0.04（mm ）

工序尺寸60−0.010.02；公差δ2=0.03（mm ）

∆D1=∆Y1=0.021<1

3δ1

=0.057(mm) ∆D2=∆Y2=0.0437<

1

3δ2=0.057(mm) 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M 摩=M 切。

(1) 铣削力矩M 切的计算。根据《切削用量简明手册》，得：

F Z =C FZa e 0.86a f 0.72d 0−0.86a p Z

其中C FZ =68.2，a e =18，Z =4

设：a f=0.15，a p=7.25

所以F Z=C FZa

e

0.86a f0.72d0−0.86a p Z

=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：

F

WK总=KF W=

2KM

切

d f

.

sin a2⁄

1+sin a2⁄

取K=2.0.f=0.25

得F

KW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：

F WK=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F z与夹紧力F WK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M

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∑M B=0，设M B为顺时针方向。

M

切

+M B−M A=0