铣轴承座端面夹具设计说明书.docx

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铣轴承座端面夹具设计说明书

机电及自动化学院

机械专业课程

综合课程设计

设计题目：

轴承座铣端面夹具设计

专业：

08机械制造及自动化2班

学号：

0811113008

2011年12月27日至2011年1月13日

目录

1.序言………………………………………………………………………………3

2.任务介绍…………………………………………………………………………4

3.夹具设计…………………………………………………………………………6

一、定位与夹紧方案选择……………………………………………………6

二、定位误差分析……………………………………………………………6

三、夹紧力钻削力计算………………………………………………………7

四、夹具零件以及工艺分析…………………………………………………9

4.总结……………………………………………………………………………10

5.参考文献………………………………………………………………………10

1.序言

对我而言，在这近一个月的时间我完成了对铣轴承座两端面的夹具设计，通过这次设计，我了解到了关于夹具设计相关的零件，如夹具体的设计、定位元件（定位销、支承板等）、夹紧机构、对刀装置等等。

是在我们对机械相关课程和生产实习综合运用进行的一次锻炼。

进行了一次深入的综合性的复习，这次设计更加巩固了我对CAD、PROE制图软件的应用。

非常感激老师的指导和帮助。

铣端面夹具设计

2.任务介绍

轴承座：

为箱体类零件，轴承座是用来支撑轴承的，固定轴承的外圈，有足够的强度和刚度，可以承受冲击载荷。

零件三维图模型截图如下：

零件二维图如下：

铣轴承座上面两个端面

工序图：

设计任务书

设计题目：

铣轴承座端面夹具设计

设计清单：

1、用三维工程软件（PROE）设计夹具方案结构示意图。

2、夹具总装图（AUTOCAD）。

3、主要非标准件零件图（AUTOCAD）。

4、设计说明书（需含夹具设计方案、夹具设计原理说明、定位误差分析和夹紧力计算）。

5、以上所有资料的纸质版和电子版。

3.夹具设计

一：

定位与夹紧方案选择

1.定位基准的选择

由零件图可知：

工艺对轴承座两端面的尺寸精度没有要求，端面对底面有0.02的垂直度误差要求，故选择底面为定位基准，考虑对底面的平行度的要求，采用一面两孔的定位方式定位，采用分别在两个支承板上固定一个圆柱定位销和一个菱形定位销配合在底座的对角线处。

其中支承板限制3个自由度，圆柱定位销限制2个自由度，菱形定位销限制1个自由度。

2.夹具设计方案确定

根据要求，铣轴承座上端面到尺寸为50mm，端面粗糙度1.6，端面与底面的垂直度误差要求0.02mm，现设计夹具方案有：

方案一：

采用压板，螺栓连接，采用气缸夹紧，这种夹紧方式夹紧力可靠，辅助时间短，工人劳动强度小，但是成本高。

方案二：

采用压板，用螺栓、螺母连接，利用手动夹紧，这种夹紧力小，成本低。

本次设计零件为大批量生产，要求成本低，并且在加工过程中夹紧力要求不高，因此夹具方案采用方案二，利用螺栓、螺母手动夹紧。

夹具上装有对刀装置，可使夹具在一批零件加工之前很好的对刀（与对刀塞尺配合使用）；同时通过支承板固定在夹具体上，通过定位销将工件定位在两个支承板上，这样可以保证加工精度，有利于铣削，提高加工工艺性。

最终定位方案如下图：

3.工件工装方式如图：

4.夹紧机构选择

此零件需六点完全定位，只需一个方向夹紧，所以采用竖直方向的夹紧就够了。

采用移动压板夹紧，适于大批量生产。

夹紧机构配合图和总装配图如下：

二：

定位误差分析

对于端面与底面的垂直度误差分析，一般取工件上相应公差带1/5～1/2，最常用的是1/3～1/2，此处取1/3，由《机床夹具设计手册》表3-14和表3-15得

垂直度误差T（e）=1/3（0.02+0.01）=0.01<0.02

故满足要求

因为采用一面两孔定位

ΔDW=δD1+δd1+Δ1min=0+0.015+0=0.015mm

ΔJW=tg^-1[（δD1+δd1+Δ1min+δD2+δd2+Δ2min）/2L]=tg^-1[（0+0.015+0+0+0.015+0）/2/74]=0.012mm

=

±

由定位方案可知定位基准与工序基准重合，所以

=0。

夹具的定位误差为

=

±

=0.012mm，

对于端面长度尺寸50的定位误差没有要求，由上定位误差不大，所以符合精度要求。

三：

切削力与夹紧力分析计算

刀具：

端铣刀

刀具参数：

r0=10～15σ0=8～12α=5～8β=15～25D=63mmZ=8αf=0.25mm/zαρ=2.0mm

由参考文献《机床夹具设计手册》表1-2-9可得铣削切削力的计算公式：

F=Cρ·（aρ^1.1）·（fz^0.72）·（D^-1.1）·（B^0.9）·z·Kr

由参考文献表1-2-10得：

Cρ=510

对于灰铸铁：

Kρ=（HB/190）^0.55

取HB=175，即Kρ=0.96

所以F=510×2.0^1.1×0.25^0.72×63^-1.1×60^0.9×8×0.96=640.69N

由《机械加工工艺员施工员手册》表1-2可得：

垂直切削力：

Fcn=09F=576.62N（对称铣削）

背向力：

Fr=0.55F=352.38N

根据工件受切削力和夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。

最后为保证夹紧力可靠，再乘以安全系数为实际所需夹紧力的数值。

即：

Wr=K·F

安全系数K按下面计算

K=K0K1K2K3K4K5K6

式中：

K0～K6为各种因素的安全系数，见参考文献《机械夹具设计手册》表1-2-1可得K=1.2x1x1.2x1x1.3x1x1.5=2.805

所以Wk=K·F=640.69X2.805=1799.06N

Wk=K·Fcn=576.62X2.805=1617.42N

Wk=K·Fρ=352.38X2.805=987.37N

由计算可知所需夹紧力不是很大，为了使夹具结构简单、操作方便，决定用手动螺旋夹紧机构。

Wo=Q·L/【r´·tgΦ1+rz·tg（α+Φ´2）】

MQ=W0·【r´·tgΦ1+rz·tg（α+Φ´2）】=Wk·【r´·tgΦ1+rz·tg（α+Φ´2）】·（L/l）·（1/η0）

式中参数有《机械夹具设计手册》表1-2-20～26可查得：

其中L=60r´=7.78r2=3.7565α=1°49´Φ=9°50´Q=80

螺旋夹紧力：

W0=2260.93N

所以W0>Wk

经过比较实际夹紧力远大于要求的夹紧力，因此可以采用该夹紧机构。

四、夹具的零件和装配工艺性分析

（1）工艺性分析

在夹具体装配过程中，主要是将两个定位销分别固定在两个支承板上，靠圆柱式定位销4与菱形定位销11与工件底座上的孔配合连接在一起。

夹紧机构采用移动压板夹紧，操作较方便。

支承板与夹具体间一般不拆卸，一次性装就可满足生产要求。

如图所示：

（2）主要零件的选择

夹具体：

由于工件尺寸相对较大，宜采用铸造。

又因为夹具体上表面与支承板进行配合，所以与支持配合的上表，面经过粗铣-半精铣-精铣达到所要求的加工精度；下表面与工作台配合，

对刀块：

为了方便对刀，选择直角对刀块与支承块配合，如下图：

定位销：

采用机加工成型。

由于定位销是保证工件加工符合所要求技术的关键性零件，因此定位销需要精加工，并测量轴径，使其加工尺寸及加工精度符合技术要求。

4.小结：

本次课程设计是专用夹具设计。

夹具设计运用了工件定位、夹紧机构及零件结构设计等方面的知识。

通过此次设计，使我基本掌握了零件的专用夹具设计的方法和步骤等。

本设计还存在很多不足之处。

一是由于本人对Cad画图软件的掌握还不够熟练,在画图遇到复杂图和难的地方时显得力不从心，使图不能达到预期设计出来的水平。

二是本人对换档叉结构和工作原理掌握的不够熟练，在设计过程中不能全面地考虑问题，造成走许多弯路，设计速度缓慢，这些都需要进一步研究和进一步实践来解决。

总的来说，这次设计，使我们在基本理论的综合运用及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的训练。

提高了我们的思考、解决问题创新设计的能力，为以后的设计工作打下了较好的基础。

由于能力所限，设计中还有许多不足之处！

参考文献：

《机床夹具设计手册》第二版上海科学技术出版社

《现代夹具设计手册》机械工业出版社

《机床夹具图册》孙巳德机械工业出版社

《机械制图》大连理工大学工程画教研室高等教育出版社第六版

《机床夹具设计》国防工业出版社

《互换性与测量技术基础》李军华中科技大学出版社2007

《机械加工工艺员施工员手册》陈宏钧机械工业出版社