减速箱轴键槽铣床夹具设计.docx

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减速箱轴键槽铣床夹具设计

前言1

设计任务书2

一、设计思想和方案对比3

1.1设计思想3

1.2定位夹紧方案对比选择3

1.3对刀装置选择5

1.4夹具体选择5

二、定位分析与定位误差计算5

2.1定位分析5

2.2定位误差计算5

三、对刀及导引装置设计6

四、夹紧机构设计与夹紧力计算6

4.1夹紧机构设计6

4.2夹紧力计算·6

五、夹具操作说明7

心得体会8

参考文献9

装配图级零件图（见附图）

前言

通过机床工艺及夹具设计，汇总所学专业知识如一体（如《公差于配合》、《机械制造装备设计》、《机械制造技术基础》等）。

让我们对所学的专业课得以巩固、复习及实用，在理论与实践上有机结合，使我们对各科的作用更加深刻的熟悉与理解，并为以后的实际工作奠定坚实的基础！

设计的目的：

机械制造技术基础课程设计,是在学完机械制造技术基础及夹具设计原理课程，取得感性知识后进行的一项教学环节；在老师的指导下，要求在设计中能初步学会综合运用以前所学过的全部课程，并且独立完成的一项工程基本训练。

同时，也为以后搞好毕业设计打下良好基础。

通过课程设计达到以下目的：

1、能熟练的运用机械制造技术基础的基本理论和夹具设计原理的知识，正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及合理制订工艺规程等问题，培养学生分析问题和解决问题的能力。

2、通过对零件某道工序的夹具设计，学会工艺装备设计的一般方法。

通过学生亲手设计夹具（或量具）的训练，提高结构设计的能力。

3、课程设计过程也是理论联系实际的过程，并学会使用手册、查询相关资料等，增强学生解决工程实际问题的独立工作能力。

4、培养学生独立思考和独立工作的能力，为毕业后走向社会从事相关技术工作打下良好的基础。

《机械制造综合课程设计》

设计任务书

设计题目：

电器操纵盒键槽铣床夹具

设计要求：

设计槽宽20mm键槽的铣床夹具

生产类型：

中批量生产

毛坯类型：

铸造件

说明：

进行本工序前，定位基准面B已加工达到要求。

工序加工要求：

1、键槽宽分别为20mm，深度分别为29mm；

2、键槽两侧面与底面B的垂直度误差为0.1/100，粗糙度为1.6。

一、设计思想

1.1设计思想

设计前先要明确工件的年生产纲领，它是夹具总体方案确定的依据之一，它决定了夹具的复杂程度和自动化程度。

如大批量生产时，尽量采用快速、高效的定位、夹紧机构和动力装置，提高自动化程度，符合生产节拍要求。

在中、小批量生产时，夹具应有一定的可调性，以适应多种工件的加工。

设计中要考虑机床夹具应满足的基本要求，包括以下几个方面：

1﹚保证加工精度。

这是必须做到的最基本要求。

其关键是正确的定位、夹紧和导向方案，夹具制造的技术要求，定位误差的分析和验算。

2﹚夹具的总体方案应与年生产纲领相适应。

3﹚安全、方便、减轻劳动强度。

机床夹具要有工作安全性考虑，必要时加保护装置。

要符合工人的操作位置和习惯，要有合适的工件装卸位置和空间，使工人操作方便。

大批量生产和工件笨重时，更需要减轻工人劳动强度。

4﹚排屑顺畅。

机床夹具中积累切屑会影响到工件的定位精度，切屑的热量使工件和夹具产生热变形，影响加工精度。

5﹚机床夹具应有良好的强度、刚度和结构工艺性。

机床夹具设计时，要方便制造、检测、调整和装备，有利于提高夹具的制造精度。

根据所给的零件图，设计铣直径为20mm的一个键槽的夹具。

依次选择确定定位、夹紧、导向、夹具体的方案。

1.2定位、夹紧方案的比较选择

工件在夹具中的定位是通过工件上的定位基准表面与夹具的定位元件的工作表面接触或配合来实现的，因此设计中选用的定位方法与定位元件的具体结构应与工件的定位基准表面相适宜。

夹紧方案的确定

夹紧力方向原则：

1）夹紧力的作用方向不应破坏工件的既定位置；

2）夹紧力的作用方向应使所需夹紧力尽可能小；

3）夹紧力的作用方向应使工件的夹紧变形最小。

夹紧作用点原则：

1）夹紧里的作用点应正对夹具定位支撑元件或位于支撑元件所形成的稳定受力区域内，以免工件产生位移和偏转；

2）夹紧力的作用点应正对工件刚性较好的部位上，以使夹紧变形尽可能少，有时可采用增大工件受力面积或合理分布夹紧点位置等措施来实现；

3）夹紧力的作用点应尽可能靠近工件的加工表面，以保证夹紧力的稳定性和可靠性，减少工件的夹紧力，防止加工过程中可能产生振动。

根据以上要求，考虑加工零件的特点及定位方式，确定定位及夹紧方式。

工件是电器操纵盒，根据六点定位原理，要对凸台面和凸台上面的孔定位，最后限制工件绕凸台中心旋转。

对外凸台面上的孔定位时，常用的定位元件有定位套，圆柱销等。

我选择用短圆柱销定位，以B面为第一基准面，用挡销进行定位，用压板夹紧，螺旋夹紧工件，以及限制工件绕凸台中心旋转。

我有两种方案：

方案：

以凸台面上的孔为定位基准面，用短圆柱销定位，以工件尾部侧面为定位基准面，用挡销定位。

图1.1

1.3短圆柱销尺寸的确定

取定位孔Φ35H7直径的最小值为圆柱销的基本尺寸，销与孔按H7/g6配合，则圆柱销的直径和公差为Φ35

1.4挡销尺寸的确定

尺寸为Φ15

两销与夹具体连接选用过渡配合ΦH6/f5。

1.5夹紧方案的确定

根据工件的定位方案，考虑夹紧力的作用点及方向，采用如图1.1所示的方式比较好。

因它的夹紧点在大孔端面，接近被加工面，增加了工件的刚度，切削过程中不易产生震动，工件的夹紧变形也小，夹紧可靠。

但对夹紧机构的高度要加以限制，以防和铣刀杆相碰。

由于工件较小，批量又不大，为使夹具结构简单，采用了手动的螺旋压板夹紧机构。

1.6对刀装置的选择

因为此工序为铣键槽，故选用直角对刀块。

对刀装置是由对刀块和塞尺构成。

塞尺用于检查刀具与对刀块之间的间隙，避免刀具与对刀块直接接触。

对刀块采用销钉定位，螺钉紧固的方式与夹具体连接。

具体结构参见图1.1。

1.7夹具在机床上的安装方式

夹具可通过定向键与机床工作台T形槽的配合实现在铣床上的定位，用通过T形槽螺栓将夹具固定在工作台上，如图1.1所示。

1.8夹具体及总体设计

夹具体的设计应通盘考虑，使各组成部分通过夹具体有机地联系起来，形成一个完整的夹具。

从夹具的总体设计考虑，由于铣削加工的特点，在加工中易产生振动，故要求夹具体及其上个组成部分的所有元件的刚度、强度要足够。

夹具体及夹具总体结构参见图1.1。

二、夹具总图设计

1）夹具总图上应标注的尺寸及公差配合

（1）夹具的外轮廓尺寸280mm*170mm*100mm。

（2）两定位销的尺寸为：

Φ15与

（3）挡销到中心线距离分别为

和

。

（4）对刀块工作表面与定位元件表面间的尺寸

和

（5）其它配合尺寸。

圆柱销及挡销与夹具体装卸孔的配合尺寸Φ20H7/n6和Φ10H7/n6。

（6）夹具定位键与夹具体的配合尺寸18H7/h6。

2）夹具总图上应标注的技术要求

（1）圆柱销、挡销的轴心线相对定位面B的垂直度公差为0.05mm。

（2）定位面B相对夹具底面的平行度公差为0.02mm。

（3）对刀快与对刀工作面相对定位键侧面的平行度公差为0.05mm。

三、定位分析与定位误差计算

2.1定位分析：

根据工序图上的要求。

要保证距槽两侧面与底面B的垂直度为0.1/100。

键槽深度尺寸为29+0.2；平键槽长度51mm，键槽宽度20+0.52。

前两项是靠工件在夹具中定位来保证的；后三项分别是靠小拖板运动实现和键槽铣刀（定尺寸刀具）来保证的。

2.2定位误差的计算：

机械加工中，产生加工误差的原因很多。

在这些因素中，有一项因素与机床夹具有关。

使用夹具时，加工表面的位置误差与夹具在机床上的对定及工件在夹具中的定位密切相关。

为了满足工序的加工要求，必须使工序中各项加工误差之总和等于或小于该工序所规定的工序公差。

式中

为与机床夹具有关的加工误差；

为与工序中除夹具外其他因素有关的误差；

为工序公差。

由式可知，使用夹具加工工件时，应尽量减小与夹具有关的加工误差，在保证工序加工要求情况下，留给加工过程中其他误差因素的比例大一些，以便较易控制加工误差。

与机床夹具有关的加工误差

，一般可用下式表示：

由上式可知，正确地计算出工件在夹具中的定位误差和减小其他各项误差，是设计必须认真考虑的重要问题。

定位误差是指工序基准在加工方向上的最大位置变动量所引起的加工误差。

设计的夹具要从分考虑此定位方案的定位误差的大小是否在允许的范围内。

一般定位误差应控制在工件允许误差的1/5~1/3之内。

由定位基准外圆查表可知：

尺寸为

和

，则公差分别为0.016mm和0.04。

定位误差为

，其中

，则

，

，满足条件。

三、对刀及导引装置设计

对刀装置是由对刀块和塞尺构成。

直角对刀块用于加工键槽，塞尺用于检查刀具与对刀块之间的间隙，避免刀具与对刀块直接接触。

由于对刀块与塞尺都已经标准化，则选用直角对刀块和对刀平塞尺。

四、夹紧机构设计与夹紧力计算

4.1夹紧机构的设计

对此工件的铣削加工，我所采用的是螺旋与压板组合实现夹紧工作的夹紧机构，而且我拟定采用的是手动夹紧，此夹紧机构结构简单，夹紧可靠，通用性大。

夹紧方案的初步确定如右图所示（局部图）：

4.2夹紧力的计算

初步选定压紧螺母的尺寸为

，选择铣刀尺寸为直径d=10mm的铣刀，齿数

。

计算切屑力：

根据刀具用高速钢，工件材料为可锻铸铁，则切削力为

其中

为在用高速钢铣刀铣削时，考虑工件材料及铣刀类型的系数，其值取294；

为铣削深度，按18mm的键槽来算，取7mm；由d=10mm的铣刀，查得，铣削速度

，每分钟进给量

，由铣刀转速

，

，得到

；D=10mm；

为切削宽度，取10；

为用高速钢铣削时，考虑工件材料机械性能不同的修正系数，取0.9。

计算得切削力F=1050N。

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2.4。

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0.4。

则计算得需要的夹紧力

1289N

根据公式：

可知直径为10mm的螺杆和m10的螺母夹紧力为3925N，因为

故能满足夹紧力的要求。

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。

五、夹具操作说明

在加工前，需要先将夹具安装在铣床上的正确位置，夹具在铣床上的安装是通过夹具体上安装基面与铣床上相应表面的接触和配合实现的。

铣床夹具通过定位键与铣床工作台T形槽的配合来确定夹具在机床上的方位。

为方便夹具在工作台上固定，夹具体上设计有耳座，两端各设置两个耳座。

压板通过铰连接固定在夹具体上，可以通过铰连接以连接点为中心做圆周运动。

螺杆固定在压板活动的另一端的夹具体上，压板上开有孔，可以使之穿过螺杆，并可以以螺母夹紧固定。

动作过程如下：

工作时，将压板打开，把工件放在短圆柱销上，工件的一端顶在挡销上，确定好工件的准确位置，然后将压板压下，先装入压块，再用压紧螺母进行夹紧。

这时铣刀在进行对刀后，就可以对工件进行加工，铣键槽，换刀，完成铣床铣两个键槽的工序。

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。

心得体会

通过这次课程设计，使我对机械装备课程有了更进一步的了解。

装备在现在工业中有着重要的作用。

当然，我们现在对机械设计只不过时一个初步的了解，这门课程还有更多的知识等着我们去学习，在这一次课程设计里，我学会了一些机械设计的最基本的理论，同时也对机械装备产生了浓厚的兴趣。

机械设计贯穿设计、制造、使用、维护的整个过程，设计时的疏忽总会在这些方面反映出来，方案成功与否很容易判断。

通过这次设计，我能够熟练运用CAD、CAXA、等软件，在这次课程设计过程中，我发现自己还有很多不足之处，在设计和计算过程中也出现了各种各样的错误，在同学和老师的帮助下也都尽量改正了，虽然还存在或多或少的问题，这也是我今后努力的方向，我会继续努力学习，来丰富自己的知识。

虽然过程中我们遇到了遇到困难，但是在老师的指点下，同学们都的十分的努力。

我们把我们所学的知识运用到现实中来了，这对同学们加深对课本知识的理解很有好处。

同时学会了对于不同的待加工原件，设计不同的夹具，对于夹具的各种标准件学会了如何查标准件手册、如何使用它们。

这些都是在老师的帮助下，我们才能完成的。

在此衷心感谢老师们的帮助！

参考文献

［1］张世昌，李旦，高航等．机械制造技术基础［M］．北京：

高等教育出版社，2007.5

［2］余承辉，姜晶等．机械制造工艺与夹具[M]．上海：

上海科学技术出版社。

2010.7

［3］关慧贞，冯辛安等．机械制造装备设计（第3版）[M]．北京：

机械工业出版社，2009.11

［4］陈立德．机械制造技术基础课程设计[M]．北京：

高等教育出版社，2009.5

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