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1、機(jī) 械 制 造 工 藝 學(xué)
課程設(shè)計(jì)說明書
設(shè)計(jì)題目 “傳動(dòng)軸上鍵槽專用夾具設(shè)計(jì)”
班 級(jí):機(jī)制131
學(xué) 生:徐仕陽
指導(dǎo)老師:梁春光
綿陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院
年 月
零件圖
一、
2、專用夾具作用分析
專用夾具是為零件的某一道工序加工而設(shè)計(jì)制造的,在產(chǎn)品相對(duì)穩(wěn)定、批量較大的生產(chǎn)中使用;在生產(chǎn)過程中它能有效地降低工作時(shí)的勞動(dòng)強(qiáng)度、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、并獲得較高的加工精度。夾具的設(shè)計(jì)質(zhì)量的高低,應(yīng)以能否穩(wěn)定地保證工件的加工質(zhì)量,生產(chǎn)效率高,成本低,排屑方便,操作安全、省力和制造、維護(hù)容易等為其衡量指標(biāo)。正確地設(shè)計(jì)并合理的使用夾具,是保證加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率,從而降低生產(chǎn)成本的重要技術(shù)環(huán)節(jié)之一。
二、任務(wù)分析
1.設(shè)計(jì)任務(wù)
(1)設(shè)計(jì)軸鍵槽銑削夾具
(2)加工工件兩件如圖1所示
(3)生產(chǎn)類型:單件生產(chǎn)
(4)毛坯:模鍛件
(5)工藝內(nèi)容;本工序在?62mm和?48m
3、m兩處分別銑削鍵槽,工序圖如圖2所示。在進(jìn)行本工序前,定位基準(zhǔn)?48mm和?60mm的外圓一加工,達(dá)到圖紙技術(shù)要求。該工序所用設(shè)備為X53T型立式升降臺(tái)銑床,刀具選擇標(biāo)準(zhǔn)鍵槽銑刀,本工序選用?14e8和?18e8鍵槽銑刀。
(6)工序的加工要求:鍵槽寬為18mm鍵槽深度為7mm以及鍵槽寬14mm,槽深為5.5mm。鍵槽中心平面與軸頸中心線的平行度誤差為標(biāo)準(zhǔn)誤差,對(duì)稱度誤差為0.040mm。
圖一、軸零件圖
圖二、鍵槽銑削工序圖
2.設(shè)計(jì)步驟
1)夾具類型的選擇
由于該工件生產(chǎn)為單件生產(chǎn),且工件體積小,結(jié)構(gòu)部復(fù)雜,從經(jīng)濟(jì)耐用的要求考慮,本工序加工夾具不宜太復(fù)雜,自動(dòng)化
4、程度不宜太高。故擬定選用簡單的V形塊定位螺旋壓板加緊機(jī)構(gòu)。
2)定位裝置的設(shè)計(jì)
(1)定位裝置的確定。
方案一:以?60外圓表面自定心三爪卡盤與活動(dòng)頂尖定位,限制X
,Y,Z,Z`,四個(gè)自由度。這種定位無法保證軸尺寸精度,再由于加緊力方向與切削力方向不一致,切削力遠(yuǎn)離定位支撐面,加緊不穩(wěn)定,如圖3所示。
圖樣三、
方案二:工件以外圓和端面在V形塊上和止動(dòng)定位銷定位,限制X,Y,Y`,Z,Z`五個(gè)自由度。由于V形塊定位精度高,工件軸向位置用止動(dòng)定位銷定位,能保證加工精度。另外,加緊力方向與切入方向9垂直進(jìn)刀)一致,且夾緊力在主要定位支撐面內(nèi),定位夾緊可靠,如圖4所示。從以上兩個(gè)方
5、案比較來看,方案二明顯地優(yōu)于方案一,故采用方案二作為本工序的定位方案。
圖樣四、
(2)定位誤差分析。
選用標(biāo)準(zhǔn)V形塊定位,不計(jì)其制造誤差,所以工件采用?48mm和?60mm兩外圓表面定位時(shí),只有定位基準(zhǔn)面的制造誤差造成工件定位偏移,產(chǎn)生基準(zhǔn)位移誤差,而且方向不定,由此可知:
?圓=0 ?t2=0
?Y1=0.707δd1=0.028(mm)
?Y2=0.707δd2=0.021(mm)
考慮到定位基準(zhǔn)面制造時(shí)的尺寸公差、圓柱度誤差、圓跳動(dòng)誤差等隨機(jī)誤差綜合因素的影響,所以用概率疊加法計(jì)算基準(zhǔn)位移誤差:
?`Y2=0.0282
6、+0.0252+0.0212=0.0437(mm)
?Y2=?`Y2=0.021(mm)
由此可知,兩定位基準(zhǔn)沿Z軸方向最大位移分別為0.021mm和0.0437mm,并且影響其鍵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<13δ1=0.057(mm)
?D2=?Y2=0.0437<13δ2=0.057(mm)
故采用此定位方案精度足夠。
3.加緊裝置設(shè)計(jì)
1)夾緊機(jī)構(gòu)
根據(jù)該產(chǎn)品是單件小批量生產(chǎn),因此夾具的夾緊機(jī)構(gòu)也同樣不宜太復(fù)雜,自動(dòng)化程度
7、也不能太高,采用螺旋壓板夾緊機(jī)構(gòu),采用M12螺栓作為夾具夾緊螺栓。
2)夾緊力的計(jì)算
根據(jù)理論力學(xué)的力學(xué)平衡理論,夾緊摩擦力矩應(yīng)與銑削力矩平衡,即M摩=M切。
(1) 銑削力矩M切的計(jì)算。根據(jù)《切削用量簡明手冊》,得:
FZ=CFZae0.86af0.72d0-0.86apZ
其中CFZ=68.2,ae=18,Z=4
設(shè):af=0.15,ap=7.25
所以FZ=CFZae0.86af0.72d0-0.86apZ
=68.2180.860.150.7218-0.867.254
=4942(N)
(2) 夾緊力的計(jì)算。由V形塊定位夾緊力計(jì)算公式得:
8、FWK總=KFW=2KM切df.sina21+sina2
取K=2.0.f=0.25
得FKW總=4912.69(N)
由于該夾具采用雙壓板夾緊機(jī)構(gòu),故每支壓板只承受總夾緊力的一半,所以沒根夾緊螺栓所承受的夾緊力:
FWK=2456.35(N)
(3) 選擇夾緊螺栓直徑。
根據(jù)夾緊力方向和作用點(diǎn)的選擇原理。依照方案二;選用兩只M12150的螺栓作為夾緊螺栓。且置于工件的同一側(cè),銑削鍵槽垂直進(jìn)刀時(shí),切削力Fz與夾緊力FWK方向相同,和分別作用在定位支撐A和B兩V形塊上(如圖3所示)。切削扭矩M切使工件轉(zhuǎn)動(dòng)。為防止工件發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng),夾具夾緊機(jī)構(gòu)應(yīng)有足夠的摩擦力矩與之平衡。
銑削時(shí),若兩壓
9、板與工件接觸處的摩擦力矩忽略不計(jì),銑削第一個(gè)鍵槽切入嘴深處時(shí),軸向力最大,為最不利因素,假若作用在P點(diǎn)(如圖4所示),將此處作為驗(yàn)算依據(jù),在垂直于銑刀軸線平面內(nèi),根據(jù)力矩平衡原理,對(duì)支點(diǎn)B取矩,即MB=0,設(shè)MB為順時(shí)針方向。
M切+MB-MA=0
MB=0,AB=200,M切=MA
得:FWA=222.4(N)
又根據(jù)圖5,由力矩平衡原理,得:
MA2+MA-MA1=0
MA2=0,MA=MA1
得:FWKA=556(N)
即A處螺栓需要承受556N的夾緊力。當(dāng)螺栓直徑為12mm時(shí),帶手柄螺母夾緊達(dá)3510N,遠(yuǎn)大于所需夾緊力,故選用M12X15
10、0螺栓作為夾緊螺栓,安全可靠。
圖樣五、銑削受力圖
(4)繪制夾具結(jié)構(gòu)如圖
夾具總裝備圖如圖6所示。
圖樣六、
5.確定夾具具體技術(shù)要求和有關(guān)尺寸、公差配合
(1)V形塊安裝基面與夾具底座接合表面平面誤差0.02mm。
(2)V形塊軸線與導(dǎo)向定位鍵中心平面平行度在100mm內(nèi)為0.05/mm。對(duì)稱度在100mm內(nèi)為0.04/mm。
(3)止動(dòng)定位銷定位面與夾具安裝基面的垂直度0.01mm。
(4)V形塊與夾具體底座裝合定位銷公差配合H7/s6.
(5)導(dǎo)向定位銷與夾具體底座裝配取18H7/h9.
6.夾具精度分析
(1)與尺寸53-0.2
11、 0和39.50.20有關(guān)的精度分析。要保證53-0.2 0和39.50.20尺寸方向的精度,必須控制夾具與銑床工作臺(tái)在垂直方向的安裝誤差和V形塊與夾具體底座安裝誤差,以及垂直方向位移誤差?y1和?y2如圖七所示的安裝形式。
圖樣七、
由此可知,引起起安裝誤差的是V形塊安裝平面與底座上接觸平面和夾具體底座下平面與機(jī)床工作臺(tái)的平面度誤差,即?A1與?A2共同作用的結(jié)果。
由于?A1=?A2=0.02mm, ?y1=0.0201
12、02+0.021=0.061(mm)
13、X2min2L=0.021+0.043+0.021+0.0432323=0.02100
由圖1-22可知,定位導(dǎo)向鍵中心平面與工件軸心平行度誤差和對(duì)稱度誤差分別為0.05100與0.04100。
故精度也達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。
(3)鍵槽寬度精度分析。由于銑削刀具按標(biāo)準(zhǔn)刀具選取,分別為?18e8和?14e8兩種規(guī)格成型刀具,一次成型,而鍵槽寬度分別為18p9和14p9。
尺寸公差δ工件=0.043mm,刀具公差δ刀=0.027mm,δ刀<δ工件同樣達(dá)到精度要求。
7、繪制非標(biāo)準(zhǔn)件零件圖及編寫
將定位方案設(shè)計(jì)、夾緊方案設(shè)計(jì)、主要結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化處理、其他結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、總體設(shè)計(jì)、精度分析等比較詳細(xì)地記述下來,作為設(shè)計(jì)說明書的內(nèi)容。