机床夹具设计课程设计-连杆铣削槽口工序专用夹具设计.doc

河南工业职业技术学院机床夹具设计课程设计“机床夹具设计”课程设计说明书题目：连杆铣削槽口工序专用夹具设计系 名 机械工程 专 业 机械设计与制造 班 级 机制1107班 学 号 0101110746 姓 名 葛海星 指导教师 刘吉彪 2013年 6月 24日至2013年6月29号序言机床夹具课程设计是我们在学完了大学的全部基础课，专业基础课以及专业课后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学的各科课程一次深入的综合性总复习，也是一次理论联系实际的训练。因此，它在我们的大学生活中占有重要的地位。就我个人而言，我希望通过这次课程夹具设计对自己未来将从事的工作进一步适应性的训练，希望自己在设计中能锻炼自己的分析问题、解决问题、资料的能力，为以后的工作打下良好的基础。由于能力有限，设计尚有很多不足之处，希望各位老师给予指导。目录一 夹具设计任务.41.产品零件图.52.零点重点技术要求.5二 确定夹具设计方案.6 1.基准面的选择.6 2.定位方式定位元件的确定.7 3.夹紧方案及计算.9三 夹具总装结构确定.10 1.夹具图上公差，尺寸.10 2.技术要求.10四 误差分析与计算.11五 主要零件的设计说明.12六 夹具的设计要求.12七 夹具的使用与维护.12八 设计总结.13九 参考资料.13设计任务书一 设计题目连杆 铣削槽口工序夹具设计 设计内容与要求：1制定 连杆1 零件机械加工工艺规程，编制机械加工工艺过程卡片，选择所用机床、夹具、刀具、量具、辅具；2对所制定的工艺进行必要的分析论证和计算；3确定毛坯制造方法及主要表面的总余量；4确定主要工序的工序尺寸、公差和技术要求；5对两道工序进行工序设计，编制机械加工工序卡片，画出的工序简图，选择切削用量，计算时间定额；6设计铣削槽口工序夹具，绘制夹具装配图，进行必要的计算（如夹具组件结构尺寸计算，切削力、夹紧力、定位误差、导向误差计算等）；7对葛海星 同学的设计进行校对；8编写设计说明书。车间设备（与设计有关的设备）：X62W设计小组：葛海星 方勇 指导教师签字年月日成绩：工作态度（满分20）设计质量（满分60）答辩（满分10）校对品质（满分10）总评4河南工业职业技术学院1.1产品零件图 工件已加工过的大小头孔径分别为42.6-0.009 -0.025mm和15.3-0.042 -0.053mm，两孔中心距为570.06mm，大、小头厚度均为14.3 0 -0.1mm。如图1。1.2零点重点技术要求1.2.1选择刀具及切削用量选择高速钢圆柱铣刀，根据槽口要求，选铣刀直径d0=10mm，齿数为81. 选择切削用量1) ap=5mm ae=3.2mm af=0.1mm2) 决定进给量fz 根据查表取fz=0.10mm/z(1) 选择车刀后到面最大磨损量为0.4mm，刀具寿命为T=120min。(2) 查切削用量简明手册 表3.10，, , 当，查切削用量简明手册 表3.9 修正系数为0.87，所以(3) 实际切削速度和每齿进给量 根据铣床X62W型万能铣床说明书，选择 (4)计算基本工时 tm=Lvf 式中L=+，其中290=180mm，根据切削用量简明手册表3.25，+17mm故 tm=(180+17)/85=1.37min1.2.2加工要求 在加工槽口时。槽口的宽度由刀具直接保证，而槽口的深度和位置则和设计的夹具有关。槽口的位置包括两方面的要求： （1）槽口的中心面应通过42.6-0.009 -0.025mm的中心线，但没有在工序图上提出，说明此项要求精度较低，因此可以不作重点考虑。（2）要求槽口的中心面和两孔中心线所在的平面的夹角为4510。为保证槽口的深度3.2+0.4 0mm和夹角4510，需要分析与这两个要求有关的夹具精度。二 确定夹具的设计方案2.1基准面的选择 在槽口深度方面的工序基准是工件的相应端面。从基准重合的要求出发，定位基准最好选择此端面。但由于要在此端面上开槽，开槽时，此面必须朝上，相应的夹具定位势必要设计成朝下，这对定位、夹紧等操作和加工都不方便。因此，定位基准选在与槽相对的那个端面比较合适。由于槽深的尺寸公差较大（0.2mm），而基准不重合造成的误差仅为0.1mm，所以这样选择定位基准是可以的。22定位方式，定位元件的确定 在保证夹角4510方面，工序基准是双孔中心线所在的平面，所以定位工件采用一圆柱销和一菱形销最为简便。由于槽开在大头端面上，槽的中心面应通过孔的42.6-0.009 -0.025mm中心线，这说明大头孔还是槽口的对称中心面的工序基准。因此，应选择大头孔42.6-0.009 -0.025mm作主要定位基准，定位组件选择短圆柱销（限制两个自由度）。而小头孔15.3-0.042 -0.053mm作次要定位基准，定位组件选择菱形销（限制一个自由度），如图2. 图2在每个工件上铣八个槽，除正反两面分别装卸加工外，在同一面的四个槽的加工也可采用两种方案：一是采用分度机构在一次装夹中加工，由于不能夹紧大头端，夹具结构比较复杂，但可获得较高的槽与槽间的位置精度；另一方案是采用两次装夹工件，通过两个菱形定位销分别定位（如图2），由于受两次装夹定位误差的影响，获得的槽与槽间的位置精度较低。鉴于本夹具设计中槽与槽间的位置精度要求不高（夹角4510），故可采用第二种方案。2.3夹紧方案,夹紧元件确定，夹紧力计算。2.3.1夹紧方案本设计的夹紧机构采用螺钉压板较为合适。可供选择的夹紧部位有两个方案：一是压在大端上，需要两个压板（让开加工位置）；另一是压在杆身上，此时只需一个压板。前者的缺点是夹紧两次，后者的缺点是加紧点离加工面较远，而且压在杆身中部可能引起工件的变形。考虑到铣削力较大，故采用第一种方案（如4）。图42.3.2夹紧元件的确定夹具的设计除了考虑工件在夹具上的定位之外，还要考虑夹具如何在机床上定位，以及刀具相对夹具的位置如何确定。对设计中铣床夹具，在机床的定位是以夹具体的底面放在铣床工作台面上，再通过两个定向键与机床工作台的T型槽相连接来实现，两定向键之间的距离应尽可能远些（如图5）。刀具相对夹具位置采用直角对刀块及厚度为5mm的塞尺来确定，以保证加工槽面的对称度及深度要求（如图5）。 图52.3.3夹紧力计算 根据单位切削力计算公式 查表得 故 根据切削力计算公式 得切削力为 =1069.2 故切削力取 1100N 根据夹紧力的计算公式，每个压板需给工件的夹紧力为FJ=KFe2f 式中K为安全系数取K=1.6，f为工件与定位组件之间的摩擦因子，取f=0.5 故FJ=1760N。取FJ=1800N 即每个压板需给工件的压紧力为1800N时满足要求。三 确定夹具的主要尺寸、公差和技术要求如图5所示，在该夹具总图中需标注有关尺寸，公差及技术要求：3.1夹具总图应标尺寸，公差（1）夹具最大轮廓尺寸：180mm140mm70mm（2）定位组件的定位尺寸及各定位组件间的位置尺寸为42.6mm 、15.3mm及(570.06)mm。（3）两菱形销之间的方向位置尺寸455.（4）对刀组件的工作面与定位组件的定位面间的位置尺寸为(7.850.02)mm及(80.02)mm。（5）夹具定向槽与夹具定向键的配合为H7n6 。（6）夹具体与定位套的配合为25H7n6及10H7n6 。3.2技术要求（1）圆柱销，菱形销的轴心线相对定位面夹具上底面的垂直度公差为0.03mm。（2）定位面上底面相对夹具下底面的平行度公差为0.02mm。（3）对刀块与对刀工作面相对定位键侧面的平行度公差为0.05mm。3.3对刀引导，定位键（如图5）13为对刀块，14为定位键四 误差分析与计算4.1定位误差分析 夹具精度的校核1）深槽精度的校核影响槽深精度的主要因素如下。 定位误差D。其中，基准不重合误差B=0.1mm，基准位移误差 Y=0，所以D=B=0.1mm。 对刀误差T。槽深的对刀误差等于塞尺厚度的公差。塞尺为3h8，即公差为0.014mm。 夹具的安装误差A。由于夹具定位面N和夹具底面M剪得平行度误差等会引起工件的倾斜，使被加工槽的底面不平行，而影响槽深的尺寸精度。夹具技术要求规定为不大于0.03/100，故工具安装误差影响值为0.015mm。 加工方法误差G。根据实际生产经验，这方面的误差一般可控制在被加工工件误差的1/3范围内，这里取为0.15mm。不考虑夹具误差J,则工件加工总误差为2）角度尺寸4530的校核定位误差。由于工件定位孔与夹具定位销之间的配合间隙会造成基准位移误差，有可能导致工件两定位孔中心连线对规定位置的倾斜，其最大转角误差为 =arctan =arctan0.00227=7.8即倾斜对工件45角的最大影响量为7.8。 夹具上两菱形销分别和大圆柱销中心连线的角向位置误差为5，这会影响工件的45角。 与加工方法有关的误差。主要是机床纵向走刀方向与工作台T型槽方向的平行度误差，查阅机床手册，一般为0.03/100，经换算相当于角度误差为1。综合以上三项误差，其最大角度误差为（7.8+5+1）=13.8（应用概率法叠加计算最大角度误差值更小），此值远小于工序要求的角度公差30。结论：从以上所进行的分析和计算来看，本夹具能满足连杆零件铣槽工序的精度要求，因此可以应用。4.2对刀误差分析槽深的对刀误差等于塞尺厚度的公差。塞尺为3h8，即公差为0.014mm。五 主要零件的设计说明 1、夹具体夹具的设计应通盘考虑，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，在加工中易引起振动，故要求夹具体及其上面组成部分的所有元件的刚度、强度要足够大。夹具体及夹具总体结构参见图8.362、定位元件在保证角度尺寸4530方面，工序基准是两孔的中心线，以两孔为定位基准，不仅可以做到基准重合，而且操作方便。为了避免发生不必要的过定位现象，采用一个圆柱销和一个菱形销作定位元件。由于被加工槽的角度位置是以大孔的中心为基准的，槽的大孔应通过大孔的中心，并与两孔连线成45角，因此应将圆柱销放在大孔上，菱形销放在小孔上，如图3.14所示。工件以一面两孔为定位基准，定位元件采用一面两销，分别限制工件的6个自由度，属完全定位。3、其它元件当工件绕圆柱销转动到固定位置时，再用定位键菱形销定位，刀具就直接可以通过对刀块加工工件，已达到批量生产的要求。六 夹具装配要求1夹紧元件要有足够的刚度和强度，减小铣削时引起振动，保证工件的成品率。2.定位明确，易装夹和拆卸。3.工件转动灵活，便于定位。七 夹具平时的使用维护要求1. 加工必须严格按照图纸技术要求和加工工艺要求进行，以确保工装夹具质量。2. 夹具在使位。用前应清洁定位面，不许积聚污垢和其他锈蚀物，夹紧时要求平稳，不使工件移3. 工装夹具由使用部门进行存放，或专职人员管理，便于下次使用。4. 定期检查，调试，以保证夹具的精度。八 、设计总结通过上述机床夹具设计的实训过程可以看出，进行机床夹具设计是一项实践性很强的工作，需要熟练掌握机床夹具的设计原则、步骤和方法，勤学多练才能掌握。在机床夹具设计过程中，特别要求注意以下几点。（1） 机床夹具是为零件加工服务的，零件加工质量的保证是第一位的。想要做到这一点，首先，必须明确相应的工序的加工要求，条件允许的情况下，可以多考虑几种方案，再进行必要的计算，最终明确满足定位精度要求的、合理的定位和夹紧方案：其次，必须明白定位和夹紧是相辅相成的，仅有正确的定位，没有合理的（夹紧力的大小和方向要合理）夹紧装置，同样无法保证加工质量。（2） 机床夹具是在机床上使用的，要想保证零件与机床刀具之间的正确位置，除了夹具本身的结构设计外，还必须了解各种机床的结构特点，注意夹具与机床的连接方式，保证夹具在机床上的准确定位。（3） 夹具的设计，除了要能够保证工序的加工质量外，还必须做到能够提高生产效率，易于工人操作，否则会被操作工人束之高阁。 九、参考文献1.薛源顺.机床夹具设计.北京：机械工业出版社，2007.2.肖断德，陈宁平.机床夹具设计.北京：机械工业出版社，19973.刘登平。机械制造工艺及夹具设计.北京：北京理工大学出版社，20