课程设计（论文）-铣削凸轮轴半圆形键槽的夹具设计.doc

I摘要铣削加工一般用于加工平面、沟槽、缺口以及成型曲面。铣床夹具也是最常见的夹具。由于铣削是切削力较大，冲击和振动也较严重，因此要求铣床夹具的夹紧力较大，夹具各组成部分的强度和刚度较高。本文在查阅相关文献的基础上，针对待加工工件的加工要求，确定了工件的定位方案及夹紧方案，并进行了夹具夹紧力及定位精度的分析计算，确定了夹具体的结构及尺寸并通过绘图软件完成了铣床夹具装配图及零件图的设计。关键词：铣床夹具，凸轮轴，沟槽，V形块II目录1绪论-12现代夹具的发展-32.1柔性夹具的主要发展方向-32.2夹具的发展趋势-32.3组合夹具的应用-43设计任务-54工件定位设计-64.1方案选择-64.2V形块的设计-84.3定位误差的计算-105工件的夹紧设计-125.1夹紧装置的组成-125.2夹紧机构的选择-125.3夹紧力的计算-136连接元件和夹具体的设计-146.1连接元件的设计-146.2夹具体的设计-157感受与总结-168参考文献-17铣削凸轮轴半圆形键槽的夹具设计11绪论机床夹具是在切削加工中，用以准确确定工件位置，并将其牢固地夹紧的工艺装备。它的主要作用是：可靠地保证工件的加工精度，提高加工效率，减轻劳动强度，充分发挥和扩大机床的工艺性能。因此，机床夹具在机械制造中占有重要的地位。机床夹具设计是工艺装备设计中的一个重要组成部分，是保证产品质量和提高劳动生产率的一项重要技术措施。在设计过程中，应深入生产实际，进行调查研究，吸取国内外的先进技术，制定出合理的设计方案，一般夹具设计步骤如下：1.深入生产实际调查研究在深入生产实际调查研究中，应掌握下面一些资料。1）工件图纸：详细阅读工件图纸，了解工件被加工表面的技术要求，该件在机器中的位置和作用，以及装配中的特殊要求。2）工艺文件：了解工件的工艺过程，本工序的加工要求，工件已加工面及待加工面的状态，基准面选择的情况，可用的机床设备的主要规格，与夹具连接部分的尺寸及切削用量等。3）生产纲领：夹具的结构形式应与工件批量大小相适应，做到经济合理。4）制造与使用夹具的情况：有无通用零部件可供选用；工厂有无压缩空气站；制造和使用夹具的工人的技术状况等。2.确定工件的定位方法和刀具的导向方式工件在夹具中的定位应符合定位原理。合理地设置定位件和导向件。设计定位件和导向件时，应尽量采用通用标准。3.确定工件的夹紧方式和设计夹紧机构夹紧力的作用点和方向应符合夹紧原则。进行夹紧力的分析和计算，以确定夹紧元件和传动装置的主要尺寸。4.确定夹具其他部分的结构形式如分度装置、对刀元件和夹具体等。5.绘制夹具总装配图在绘制总装配图时，尽量采用1：1比例，主视图应选取面对操作者的工作位置。绘图时，先用红线或双点划线画出工件的轮廓和主要表面，如定位表面，夹紧表面和被加工表面等。其中，被加工表面用网纹线或粗实线画出加工余量。工件在夹具上可看成是一个假想的透明体，按定位元件、导向元件、夹紧机构、传动装置等顺序，画出具体结构，最后画夹具体。6.标注各部分主要尺寸、公差配合和技术要求7.标注零件编号及编制零件明细表铣削凸轮轴半圆形键槽的夹具设计2在标注零件编号时，标准件可直接标出国家标准代号。明细表要注明夹具名称、编号、序号、零件名称及材料、数量等。8.绘制夹具零件图拆绘夹具零件图的顺序和绘制夹具总装配图的顺序相同。在机床上加工工件时，为了要使该工序所加工的表面，能达到图纸规定的尺寸、几何形状以及与其他表面的互相位置精度等技术要求，在加工前，必须首先将工件装好夹牢。把工件装好就是要在机床上确定工件相对刀具的正确加工位置。工件只有处在这一位置上接受加工，才能保证其被加工表面达到工序所规定的各项技术要求。在夹具设计的术语中，把工件装好称为定位。把工件夹牢，就是指在已经定好的位置上将工件可靠地夹住。以防止在加工时工件因受到切削力、离心力、冲击和振动等的影响，发生不应有的位移而破坏了定位。在夹具设计的术语中把夹牢工件称做夹紧。由此可知，工件装夹的实质，就是在机床上对工件进行定位和夹紧。装夹工件的目的，则是通过定位和夹紧而使工件在加工过程中始终保持其正确的加工位置，以保证达到该工序所规定的加工技术要求。在机械制造过程中，用来固定加工对象，使之占有正确的位置，以接受施工或检验的装置，都可以统称为夹具。例如：焊接过程中用于拚焊的焊接夹具；检验过程中用的检验夹具；装配过程中用的装配夹具；机械加工中用的机床夹具等，都属于泛指的夹具范畴。铣削凸轮轴半圆形键槽的夹具设计32现代夹具的发展2.1柔性夹具的主要发展方向由于经济和技术的发展以及数控、加工中心机床的特点,对机床夹具的使用性能和结构提出了更高更新的要求,需要一种结构简单、精度高、强度高和通用性好、适应性强、柔性高的新型夹具系统。这种夹具能适应不同的机床、不同的产品或同一产品不同的规格型号,能最大限度地满足各种机床夹具的需要。以组合夹具为基础的柔性夹具就是根据以上的要求设计制造的,这种柔性夹具的特点是:元件规格统一化、元件性能多功能化、元件结构简单化、模块化、夹紧工件快速自动化、重复使用可调化、组装管理微机化。柔性夹具是现代夹具的一个主要发展方向。柔性夹具是由一套预先制造好的各种不同形状、不同尺寸规格、不同功能的系列化、标准化元件、合件组装而成的。柔性夹具元件、合件具有较好的互换性和较高的精度及耐磨性。柔性夹具能保证工件在规定的坐标位置上准确定位和牢固的夹紧,也就是说能保证工件相对于机床坐标原点具有准确和稳定可靠的坐标位置。这种夹具具有较高的刚度和精度,在粗加工时能承受较大的切削用量,以充分发挥数控、加工中心机床的生产能力,在精加工时能更好地保证工件定位基准和加工表面的位置精度,还能根据数控、加工中心机床的要求保证夹具应允许刀具接近尽可能更多的被加工表面甚至全部被加工表面,可减少机床的停机时间,在夹具上还能一次装夹多个工件同时依次加工,可以减少夹具、刀具、工件系统的调整时间,还能减少刀具的更换次数和刀具的调整时间,更好地发挥数控、加工中心机床的高效性能。柔性夹具元件可以通过组装、使用、拆卸、再组装重复使用。柔性夹具元件分三个系列:槽系列夹具元件、孔系列夹具元件、光面系列夹具元件。2.2夹具的发展趋势a夹具元件多功能模块化能单独使用也能与其他元件组合在一起使用的多功能模块化单元体的比例将进一步增加。如现在使用的各种定位夹紧座、定位压紧支承、精密虎钳等模块式单元体具有定位、夹紧以及调节的综合功能,可以一件单独使用,也可以几件组装在一起使用,T形基础、方箱能组装成一次能装夹多件相同或不相同的工件的夹具,使用这种夹具可以减少机床的停机时间,最大限度发挥数控、加工中心机床的高效性能。铣削凸轮轴半圆形键槽的夹具设计4b高强度、高刚性、高精度为了提高劳动生产率,缩短工件的加工工时,工件的加工已向着高速、大切削量方向发展,工序高度集中,工件定位夹紧后要依次完成铣、钻、镗等多工序的加工。切削力的大小、方向在不断地变化,这就需要柔性夹具本身要有较高的使用强度和刚度,才能满足工件的加工精度。c专用夹具、组合夹具、成组夹具一体化现代化加工设备的多功能化,使工艺过程高度集中、工件一次定位装夹后能完成多工序加工,这就需要一种通用而又能重复使用的组合可调式的夹具系统,它是由一系列统一化、标准化的元件和合件组成,利用这些元件、合件组装成各种不同形式、不同结构、可重复使用的夹具,供单件或中小批量生产使用。这种夹具系统保留了组合夹具的各种优点,组装又像专用夹具那样简单可靠,又有可调整元件,保留了成组夹具的优点。为了便于夹具与机床定位连接,夹具基体有统一标准的定位连接位置,使之专用、组合、成组夹具向着一体化、组合化方向发展,以满足现代化加工设备的需要。d工件夹紧快速化、自动化为缩短工件加工中的辅助时间,减轻工人的劳动强度,工件的装夹、拆卸也需要机械化、自动化。工件的夹紧由原来的单一功能的压紧件、紧固件发展为可以调整的模块,以便实现快速组装和快速夹紧。对于批量大的一些零件的加工,液压夹具、气动夹具可实现工件自动化快速夹紧。2.3组合夹具的应用随着机械制造业的飞速发展，产品的更新换代越来越快，传统的大批量生产模式逐步被中小批量生产模式所取代，机械制造系统欲适应这种变化需具备较高的柔性。国外已把柔性制造系统(FMS)作为开发新产品的有效手段，并将其作为机械制造业的主要发展方向。柔性化的着眼点主要在机床和工装两个方面，组合夹具是工装柔性化的重点。随着科学技术的日新月异，先进制造技术不断得到发展。柔性制造技术、集成制造技术将是现代先进制造技术发展的主流。未来制造过程将变得更智能化，制造企业适应市场的能力更强。柔性制造技术由于其高效、灵活的特性使其成为实施敏捷制造、并行工程、精益生产和智能制造系统的基础，且应用日益广泛，已成为整个机构制造领域的核心技术，而组合夹具由于其灵活性，已成为现代夹具的主要发展方向，在制造业中发挥着重要作用。铣削凸轮轴半圆形键槽的夹具设计53设计任务待加工工件及加工要求：要求设计一卧式铣床夹具，加工凸轮轴的半圆形键槽。该零件的技术要求为：大端直径40h6mm，加工段直径28.450-0.1mm，半圆形槽深5+10，半径为14mm，槽宽501.002.0mm,键槽的对程度公差为0.1。凸轮轴的轴线对于机床工作台面的水平度误差为0.02，键槽的表面粗糙度为3.2。夹具体的基本要求：1）能保证工件的加工要求保证加工质量，是必须首先满足的要求。保证加工质量的关键，就在于正确选定定位基准、定位方法和定位元件。必要时需进行误差的分析计算。2）能提高生产率，降低成本应尽量采用各种快速高效的结构，缩短辅助时间，提高生产率。同时尽可能采用标准元件与标准结构，力求结构简单，制造容易，以降低夹具制造成本。3）操作方便、省力和安全在客观条件许可且又经济的前提下，尽可能采用气动、液压和气液等机械化夹紧装置，以减轻操作者的劳动强度。操作位置应正确符合操作工人的操作习惯，并注意操作安全。4）便于排屑排屑问题是夹具设计中的一个重要问题。因为切屑积聚在夹具中，会破坏工件正确可靠地定位；切屑带来的大量热量会引起热变形，影响加工质量；清扫切屑又要花费一部分辅助时间。(加工件图)