机械制造工艺学课程设计说明书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

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mm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，定位基准和的外圆一加工，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，所以工件采用和两外圆表面定位时，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

（mm）

（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：

(mm)

(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；公差：（mm）

工序尺寸；公差（mm）

(mm)

(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。

摩切

的计算。根据《切削用量简明手册》，得：(1)铣削力矩

切

其中，，

设：，

所以

（N）

(2)夹紧力的计算。由V形块定位夹紧力计算公式得：

切

总

取K=2.0.f=0.25

（N）

得

总

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：

(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M12150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

使工件转动。为防止工

切

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

，，

切

得：(N)

又根据图5，由力矩平衡原理，得：

，

得：(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。（2）V形块轴线与导向定位键中心平面平行度在100mm内为0.05/mm。对称度在100mm内为0.04/mm。

(3)止动定位销定位面与夹具安装基面的垂直度0.01mm。

（4）V形块与夹具体底座装合定位销公差配合H7/s6.

（5）导向定位销与夹具体底座装配取18H7/h9.

6.夹具精度分析

（1）与尺寸和有关的精度分析。要保证和尺