机械制造装备设计-铣槽12铣床专用夹具设计

-1-课题名称:铣槽12铣床专用夹具设计专业：班级：姓名：学号：指导老师：2015年01月目录-2-序言…………………………………………………………………………………3一、机械制造装备设计课程设计任务书…………………………………………4二、机械制造装备设计课程设计说明书…………………………………………51.对加工件进行工艺分析…………………………………………………52.定位方案设计……………………………………………………………53.导向方案设计……………………………………………………………84.夹紧方案设计……………………………………………………………95.对定装置设计……………………………………………………………96.夹具体设计………………………………………………………………107.技术条件制定……………………………………………………………118.夹具工作原理(操作)简介………………………………………………119.绘制夹具的零件图与总装图……………………………………………1210.夹具总装图预览………………………………………………………1211．绘制夹具的零件图与总装图…………………………………………13三、参考文献………………………………………………………………………13四、附录（非标准零件图及夹具体图）…………………………………………13结束语………………………………………………………………………………14序言-3-机械制造装备设计是一个非常重要的学习环节，它一方面要求我们通过设计能获得综合应用过去所学过的全部课程进行工艺及结构设计的基本能力，另外，这也是为了以后能做好毕业设计而进行的一次综合训练和准备。为了保证工件的加工精度,稳定产品质量，提高劳动生产率和降低加工成本，扩大机床使用范围，减轻劳动强度，改善工人劳动条件在加工批量较大的情况下，需要做一种专用夹具。我们已经学习了《机械制造装备设计》，对夹具设计有了初步的了解。对于一种批量较大的产品可设计制造专用夹具，操作迅速方便，减少了工人的劳动量，还能获得较高的加工精度和生产率，对工人的技术水平要求也相对较低。但专用夹具设计制造周期长、夹具制造费用较高。专用夹具的针对性极强、没有通用性，很明显只能适用于产品相对稳定的大批量生产中。由于作者水平有限，在设计过程中难免会有许多错误和不足，恳请老师批评指正！学生：3110644909段俞廷3110644916周红2015年1月一、机械制造装备设计课程设计任务书姓名段俞廷周红班级机械11-4学号311064490916-4-二、机械制造装备设计课程设计说明书1、对加工件进行工艺分析：计题目铣槽12专用夹具指导老师严天祥零件名称传力杆材料ZG（铸钢）生产类型中批量生产毛坯铸件生产纲领年生产量5000件设计任务零件简图如下，本工序铣削加工12mm的直通槽，设计手动铣床专用夹具。-5-工件已加工过的大小孔径分别为Φ12018.00mm和Φ28021.00mm，查（《机械简明设计手册》P32）两孔中心距为50±0.03mm,工件整体厚度为2603.003.0mm。题目已给数据在加工槽时，槽的尺寸精度和表面粗糙度要求不是很高（Ra6.3mm）。由铣削直接加工就可以达到要求，其中槽的宽度（12mm）由刀具的尺寸保证，槽的深度尺寸和位置精度由设计的夹具来保证。槽的位置包括如下两方面要求：①加工槽的宽度为12mm，且两个侧面相对于中心面A对称度为0.1mm；②加工槽的深度为36±0.3mm。2、定位方案设计：2.1、定位方案的选用①根据加工槽两侧面相对于中心面对称要求，需要限制工件Y方向转动自由度和Z方向转动自由度；②根据加工槽宽度和深度要求，需要限制工件X方向移动自由度、X方向转动自由度和Z方向移动自由度。但考虑到加工时工件定位的稳定性，可以将六个自由度全部限制。2.2、具体定位方案分析工件相对中心面对称，要实现加工槽两侧面相对中心面对称的要求，且根据基准重合的原则应选A面（工件在X方向的对称面）作为定位基准，但A面实际不存在，故可选工件的两侧面M或N的任一面作为定位基准，限制X方向移动自由度、Y方向转动自由度和Z方向转动自由度三个不定自由度，此面为第一定位基准。方案一：利用V块和圆柱销进行定位（如下图所示）由加工槽深度要求，孔O2和O1为第二和第三定位基准，通过固定圆柱销和V形块实现定位；此时限制工件Z方向的移动自由度、Y方向的移动自由度和X方向的转动自由度。-6-方案一以圆柱销和V形块组合定位，会受到外圆加工精度的影响，由于外圆表面系毛坯铸件，表面十分粗糙从而不能保证工件的加工要求；且V形块较薄不易夹住夹紧工件。此方案不可选。方案二：利用固定式圆柱销定位（如右上图所示）可以选择孔O1及O2为第二和第三定位基准，通过图中所示的固定式圆柱销实现定位。但是使用双圆柱销存在过定位问题，且由于工件加工批量较大，圆柱销存在磨损，固定式采用的过盈配合又不易更换。此方案不可选。方案三：利用可换式圆柱销及菱形销定位可以选择孔O1及O2为第二和第三定位基准，通过图中所示的可换式圆柱销和菱形销实现定位。工件六个自由度完全被限制。此方案实现了工件的完全定位，且没有重复定位及过定位，方案可取。结论：工件的夹紧采取方案三。2.3、定位销的选用定位销拟定采用JB/T8014.3-1999的可换定位销标准件，但查询后发现其无法同时满足大小孔的定位要求。故应重新设计。具体设计在零件图上表示。参考：①JB/T8014.3-1999标准；②保证安装可靠的轴环和轴肩设计尺寸；③工件自身的尺寸；④夹具体设计壁厚选用范围；⑤定位衬套标准件尺寸⑥配套螺母、弹簧垫圈、平垫圈的厚度。方案二方案一方案二方案三方案二方案一方案三-7-设计圆柱销和菱形销具体尺寸如下：2.4、定位误差计算现选取工件上两孔与两定位销的配合均为H7/g6。则圆柱销的直径尺寸为Φ12006.0017.0mm,菱形销的圆弧部分直径尺寸为Φ28007.0020.0mm，b=5mm,B=d-4=24mm。（查《机床夹具选用简明手册》P15-16）圆柱销与菱形销之间的中心距为50±0.03mm。工件在夹具中定位产生的定位误差，其值应控制在工件允差的31～51之内，为此需对每一项工序加工要求逐一进行分析。2.4.1.对加工槽深尺寸A进行定位误差分析加工槽的深度尺寸的工序基准为工件小孔外圆面的上母线，定位基准为圆柱销中心线，则位置=minmaxdD=0175.02017.0122018.012）（mm-8-不重=0.08mm定位（A）=位置+不重=0.0175+0.08=0.0975mm＜0.12mm因定位值小于工序尺寸公差值（0.0+0.3=0.6mm）的51，故能满足工序加工要求。2.4.2.对加工槽进行位置（对称度）误差分析加工槽的位置精度（对称度）的工序基准是中心面A，而定位基准为第一基准平面，这里忽略基准的位移误差，则定位（对称度）=位置+不重=0+0.03=0.03mm＜0.033mm因定位（对称度）值小于工序位置精度要求的公差值（0.1mm）的31，故能满足工序加工要求。3、导向方案设计：每加工一批工件，我们只需要安装调整一次夹具，然后通过对刀块来实现对刀。①第一个需要满足的精度是槽的宽度12mm以及关于A面的对称度为0.1mm；②第二个需要满足的精度是槽的深度即36±0.3mm。所以初步设计使用直角对刀块（JB/T8031.3-1999），实现X和Z方向的对刀。X方向和Z方向上都选用基本尺寸2mm的平塞尺（JB/T8032.1-1999）为此需要在夹具体上制造一个方形块为导向件提供安装空间，用于将对刀块安装在夹具体上。正确的安装方法见夹具装配图。（查《机床夹具选用简明手册》P82、P83）-9-4、夹紧方案设计：对此工件的铣削加工，我们采用一面两销的定位方法并手动夹紧。为了节约成本，压紧件拟采用一个压块，和一个螺母对其压紧。根据工件上大、小孔的尺寸、菱形销、螺杆的尺寸大小（上面可知，采用定位销拟定采用JB/T8014.3-1999的可换定位销标准件无法同时满足大小孔的定位要求）参考标准件的尺寸，大/小孔定位件我们分别配选压紧螺母为M12和M10。（查《机床夹具设计简明手册》P56）对我们拟定压块的尺寸为厚度5mm，直径为35mm。5、切削工艺制定5.1机床的选择基本要求：①机床尺寸规格和工件的形状尺寸应相适应；②机床精度等级与本工序加工要求应相适应；③机床电动机功率与本工序加工所需功率应相适应；④机床自动化程度和生产效率与生产类型应相适应等。查《金属机械加工工艺人员手册》，根据最大加工面尺寸120×180，采用卧式升降台铣床X6132，其工作台最大行程700×245×320，主传动电机功率7.5KW。5.2刀具的选择刀具的选择主要取决于所采用的加工方法，工件材料，加工尺寸，精度和表面粗糙度的要求，生产率要求和加工经济性等。应尽量采用标准刀具，在大批量生产中应采用高生产率的复合刀具。（1）计算切削力刀具：槽较深为36±0.03mm，查《机械制造技术基础课程设计指导教程》P75表3-40，采用高速钢直齿三面刃铣刀，L=12mm，d=125mm，D=32mm.Z=22（GB/T6119.1-1996）由《机械加工工艺手册》P1-61表1.6-10所列公式得FVFzFwqueyzXpFndzafaCF0查P1-62表1.6-12得：修正系数0.1vk查P1-61表1.6-10得其中：30FC0.1FX65.0Fy83.0Fu0Fw83.0Fq8Pa-10-查《机械制造技术基础课程设计指导教程》P99表5-6得其中：ea=12zf=0.025～0.02(取0.0225)代入上式，可得F=64.2N因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。安全系数K=4321KKKK由《机械制造装备设计》P293得其中：1K为基本安全系数1.52K为加工性质系数1.13K为刀具钝化系数1.24K为断续切削系数1.1代入上式，可得K=2.1788.139jKFFN（2）校核定位销：2FFAr6210*6*14.38.13945pa24.1M对于螺旋加紧机构，根据公式：2012/)(tgrdtgLFFQWFW为夹紧力；FQ为原始动力；L为作用力臂；d0螺纹中径；为螺旋角；1为螺母处摩擦角；2螺杆端部与工件处的摩擦角；r为螺杆端部与工件当量摩擦半径。可知直径为10mm的螺杆和M10的螺母能满足夹紧力的要求。6、对定装置设计：铣床类夹具，夹具体底面是夹具的主要基准面，要求底面经过比较精密的加工，夹具的各定位元件相对于此底平面应有较高的位置精度要求。为了保证夹具具有相对切削运动的准确的方向，夹具体地平面的对称中心上开设有定向键槽，安装两个定向键。夹具靠这两个定向键定位在机床工作台中心线上的T型槽内，采用良好的配合，一般为H7/h6，再用T型槽螺钉固定夹具。为了减小安装时的偏斜角的误差，安装定向键时应当使它们靠向T型槽的同一侧。-11-对定向键的设计方案如右图所示（局部图）：对定向键的直角部分都倒1×45°的倒角，在夹具体与定向键的连接部分中的直角开出凹槽，如图中的小凹槽。定向键与夹具体采用螺钉连接，参考《机械制造技术基础课程设计指导教程》P245、P246在使用卧式升降台铣床X6132的情况下，T型槽宽度14mm，T型槽中心距50mm，T型槽数3，与T型槽相配的定位件尺寸长×宽×高：20×14×8mm。7、夹具体设计：夹具体采用铸造的方法，立着的壁厚取18mm；底平面壁厚取20mm；加强筋厚度为壁厚的0.6-0.8倍，在这里我们取12mm。高度不高于其壁厚的5倍，这里我们取60mm。（查《机床夹具及应用》P128）夹具体左端设计一个立方块，用来安装对刀块。夹具体通过安装在夹具体上的定向键进而与铣床的工作台连接，从而实现对夹具的固定。具体尺寸见零件图。此夹具在有加强筋的情况下，具有足够的刚度与强度，安放稳定，工艺性好，实用