機械制造裝備設計-銑槽12銑床專用夾具設計.doc

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課題名稱: 銑槽12銑床專用夾具設計 專 業(yè)： 班 級： 姓 名： 學 號： 指導老師： 2015年 01月 目 錄 序言…………………………………………………………………………………3 一、機械制造裝備設計課程設計任務書…………………………………………4 二、機械制造裝備設計課程設計說明書…………………………………………5 1.對加工件進行工藝分析…………………………………………………5 2.定位方案設計……………………………………………………………5 3.導向方案設計……………………………………………………………8 4.夾緊方案設計……………………………………………………………9 5.對定裝置設計……………………………………………………………9 6.夾具體設計………………………………………………………………10 7.技術條件制定……………………………………………………………11 8.夾具工作原理(操作)簡介………………………………………………11 9.繪制夾具的零件圖與總裝圖……………………………………………12 10.夾具總裝圖預覽 ………………………………………………………12 11．繪制夾具的零件圖與總裝圖…………………………………………13 三、參考文獻………………………………………………………………………13 四、附錄（非標準零件圖及夾具體圖）…………………………………………13 結束語………………………………………………………………………………14 序言 機械制造裝備設計是一個非常重要的學習環(huán)節(jié)，它一方面要求我們通過設計能獲得綜合應用過去所學過的全部課程進行工藝及結構設計的基本能力，另外，這也是為了以后能做好畢業(yè)設計而進行的一次綜合訓練和準備。 為了保證工件的加工精度, 穩(wěn)定產品質量，提高勞動生產率和降低加工成本，擴大機床使用范圍，減輕勞動強度，改善工人勞動條件在加工批量較大的情況下，需要做一種專用夾具。我們已經學習了《機械制造裝備設計》，對夾具設計有了初步的了解。對于一種批量較大的產品可設計制造專用夾具，操作迅速方便，減少了工人的勞動量，還能獲得較高的加工精度和生產率，對工人的技術水平要求也相對較低。但專用夾具設計制造周期長、夾具制造費用較高。專用夾具的針對性極強、沒有通用性，很明顯只能適用于產品相對穩(wěn)定的大批量生產中。 由于作者水平有限，在設計過程中難免會有許多錯誤和不足，懇請老師批評指正！ 學生：3110644909 段俞廷 3110644916 周紅 2015年1月 一、機械制造裝備設計課程設計任務書 姓 名 段俞廷 周紅 班 級 機械11-4 學號 3110644909 16 計題目 銑槽 12專用夾具 指導老師 嚴天祥 零件名稱 傳力桿 材料 ZG（鑄鋼） 生產類型 中批量生產 毛坯 鑄件 生產綱領 年生產量 5000 件 設計任務 零件簡圖如下，本工序銑削加工12 mm 的直通槽，設計手動銑床專用夾具。 二、機械制造裝備設計課程設計說明書 1、對加工件進行工藝分析： 工件已加工過的大小孔徑分別為Φ12mm和Φ28mm， 查（《機械簡明設計手冊》P32） 兩孔中心距為 500.03 mm,工件整體厚度為26mm。 題目已給數據 在加工槽時，槽的尺寸精度和表面粗糙度要求不是很高（Ra6.3mm）。由銑削直接加工就可以達到要求，其中槽的寬度（12mm）由刀具的尺寸保證，槽的深度尺寸和位置精度由設計的夾具來保證。槽的位置包括如下兩方面要求： ①加工槽的寬度為12mm，且兩個側面相對于中心面A對稱度為0.1mm； ②加工槽的深度為360.3mm。 2、定位方案設計： 2.1、定位方案的選用 ①根據加工槽兩側面相對于中心面對稱要求，需要限制工件Y方向轉動自由度和Z方向轉動自由度； ②根據加工槽寬度和深度要求，需要限制工件X方向移動自由度、X方向轉動自由度和Z方向移動自由度。但考慮到加工時工件定位的穩(wěn)定性，可以將六個自由度全部限制。 2.2、具體定位方案分析 工件相對中心面對稱，要實現加工槽兩側面相對中心面對稱的要求，且根據基準重合的原則應選A面（工件在X方向的對稱面）作為定位基準，但A面實際不存在，故可選工件的兩側面M或N的任一面作為定位基準，限制X方向移動自由度、Y方向轉動自由度和Z方向轉動自由度三個不定自由度，此面為第一定位基準。 方案一：利用V塊和圓柱銷進行定位（如下圖所示） 由加工槽深度要求，孔O2和O1為第二和第三定位基準，通過固定圓柱銷和V形塊實現定位；此時限制工件Z方向的移動自由度、Y方向的移動自由度和X方向的轉動自由度。 方案一以圓柱銷和V形塊組合定位，會受到外圓加工精度的影響，由于外圓表面系毛坯鑄件，表面十分粗糙從而不能保證工件的加工要求；且V形塊較薄不易夾住夾緊工件。此方案不可選。 方案一 方案二 方案一 方案二：利用固定式圓柱銷定位（如右上圖所示） 方案三 可以選擇孔O1及O2為第二和第三定位基準，方案二 通過圖中所示的固定式圓柱銷實現定位。但是使用雙圓柱銷存在過定位問題，且由于工件加工批量較大，圓柱銷存在磨損，固定式采用的過盈配合又不易更換。此方案不可選。 方案三：利用可換式圓柱銷及菱形銷定位 可以選擇孔O1及O2為第二和第三定位基準，方案二 通過圖中所示的可換式圓柱銷和菱形銷實現定位。工件六個自由度完全被限制。此方案實現了工件的完全定位，且沒有重復定位及過定位，方案可取。 方案三 結論：工件的夾緊采取方案三。 2.3、定位銷的選用 定位銷擬定采用JB/T 8014.3-1999的可換定位銷標準件，但查詢后發(fā)現其無法同時滿足大小孔的定位要求。故應重新設計。具體設計在零件圖上表示。 參考： ①J B/T 8014.3-1999標準； ②保證安裝可靠的軸環(huán)和軸肩設計尺寸； ③工件自身的尺寸； ④夾具體設計壁厚選用范圍； ⑤定位襯套標準件尺寸 ⑥配套螺母、彈簧墊圈、平墊圈的厚度。 設計圓柱銷和菱形銷具體尺寸如下： 2.4、定位誤差計算 現選取工件上兩孔與兩定位銷的配合均為H7/g6。 則圓柱銷的直徑尺寸為Φ12mm, 菱形銷的圓弧部分直徑尺寸為Φ28mm，b=5mm,B=d-4=24mm。 （查《機床夾具選用簡明手冊》P15-16） 圓柱銷與菱形銷之間的中心距為500.03 mm。 工件在夾具中定位產生的定位誤差，其值應控制在工件允差的～之內，為此需對每一項工序加工要求逐一進行分析。 2.4.1.對加工槽深尺寸A進行定位誤差分析 加工槽的深度尺寸的工序基準為工件小孔外圓面的上母線，定位基準為圓柱銷中心線，則 位置==mm 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，故能滿足工序加工要求。 2.4.2. 對加工槽進行位置（對稱度）誤差分析 加工槽的位置精度（對稱度）的工序基準是中心面A，而定位基準為第一基準平面，這里忽略基準的位移誤差，則 定位（對稱度）=位置+不重=0+0.03=0.03mm＜0.033mm 因定位（對稱度）值小于工序位置精度要求的公差值（0.1mm）的，故能滿足工序加工要求。 3、導向方案設計： 每加工一批工件，我們只需要安裝調整一次夾具，然后通過對刀塊來實現對刀。 ① 第一個需要滿足的精度是槽的寬度12mm以及關于A面的對稱度為0.1mm； ② 第二個需要滿足的精度是槽的深度即360.3mm。 所以初步設計使用直角對刀塊（JB/T8031.3-1999），實現X和Z方向的對刀。X方向和Z方向上都選用基本尺寸2mm的平塞尺（JB/T8032.1-1999）為此需要在夾具體上制造一個方形塊為導向件提供安裝空間，用于將對刀塊安裝在夾具體上。正確的安裝方法見夾具裝配圖。 （查《機床夾具選用簡明手冊》P82、P83） 4、夾緊方案設計： 對此工件的銑削加工，我們采用一面兩銷的定位方法并手動夾緊。為了節(jié)約成本，壓緊件擬采用一個壓塊，和一個螺母對其壓緊。 根據工件上大、小孔的尺寸、菱形銷、螺桿的尺寸大?。ㄉ厦婵芍?，采用定位銷擬定采用JB/T 8014.3-1999的可換定位銷標準件無法同時滿足大小孔的定位要求）參考標準件的尺寸，大/小孔定位件我們分別配選壓緊螺母為M12和M10。 （查《機床夾具設計簡明手冊》P56） 對我們擬定壓塊的尺寸為厚度5mm，直徑為35mm。 5、切削工藝制定 5.1機床的選擇 基本要求：①機床尺寸規(guī)格和工件的形狀尺寸應相適應；②機床精度等級與本工序加工要求應相適應；③機床電動機功率與本工序加工所需功率應相適應；④機床自動化程度和生產效率與生產類型應相適應等。 查《金屬機械加工工藝人員手冊》，根據最大加工面尺寸120180，采用臥式升降臺銑床X6132，其工作臺最大行程700245320，主傳動電機功率7.5KW。 5.2刀具的選擇 刀具的選擇主要取決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，生產率要求和加工經濟性等。應盡量采用標準刀具，在大批量生產中應采用高生產率的復合刀具。 （1）計算切削力 刀具：槽較深為360.03mm，查《機械制造技術基礎課程設計指導教程》P75表3-40，采用高速鋼直齒三面刃銑刀，L=12mm，d=125mm，D=32mm. Z=22（GB/T6119.1-1996） 由《機械加工工藝手冊》P1-61表1.6-10 所列公式 得 查P1-62表1.6-12得： 修正系數 查P1-61表1.6-10得其中： 查《機械制造技術基礎課程設計指導教程》P99表5-6得其中： =12 =0.025～0.02(取0.0225) 代入上式，可得 F=64.2N 因在計算切削力時，須把安全系數考慮在內。 安全系數 K= 由《機械制造裝備設計》P293得其中： 為基本安全系數1.5 為加工性質系數1.1 為刀具鈍化系數1.2 為斷續(xù)切削系數1.1 代入上式，可得K= 2.178 N （2）校核定位銷： 對于螺旋加緊機構，根據公式： FW為夾緊力；FQ為原始動力；L為作用力臂；d0螺紋中徑；為螺旋角；為螺母處摩擦角；螺桿端部與工件處的摩擦角； 為螺桿端部與工件當量摩擦半徑。 可知直徑為10mm的螺桿和M10的螺母能滿足夾緊力的要求。 6、對定裝置設計： 銑床類夾具，夾具體底面是夾具的主要基準面，要求底面經過比較精密的加工，夾具的各定位元件相對于此底平面應有較高的位置精度要求。為了保證夾具具有相對切削運動的準確的方向，夾具體地平面的對稱中心上開設有定向鍵槽，安裝兩個定向鍵。夾具靠這兩個定向鍵定位在機床工作臺中心線上的T型槽內，采用良好的配合，一般為H7/h6，再用T型槽螺釘固定夾具。為了減小安裝時的偏斜角的誤差，安裝定向鍵時應當使它們靠向T型槽的同一側。 對定向鍵的設計方案如右圖所示（局部圖）： 對定向鍵的直角部分都倒145的倒角，在夾具體與定向鍵的連接部分中的直角開出凹槽，如圖中的小凹槽。定向鍵與夾具體采用螺釘連接，參考《機械制造技術基礎課程設計指導教程》P245、P246在使用臥式升降臺銑床X6132的情況下，T型槽寬度14mm，T型槽中心距50mm，T型槽數3，與T型槽相配的定位件尺寸長寬高：20148mm。 7、夾具體設計： 夾具體采用鑄造的方法，立著的壁厚取18mm；底平面壁厚取20mm；加強筋厚度為壁厚的0.6-0.8倍，在這里我們取12mm。高度不高于其壁厚的5倍，這里我們取60mm。 （查《機床夾具及應用》P128） 夾具體左端設計一個立方塊，用來安裝對刀塊。夾具體通過安裝在夾具體上的定向鍵進而與銑床的工作臺連接，從而實現對夾具的固定。具體尺寸見零件圖。 此夾具在有加強筋的情況下，具有足夠的剛度與強度，安放穩(wěn)定，工藝性好，實用安全。 圓柱銷采用定位襯套：B 12 H6X12 JB/T8013.1-1999 菱形銷采用定位襯套：A 16 H6X16 JB/T8013.1-1999 8、技術條件制定： 1、圓柱短銷材料為T8，按GB/T 1298的規(guī)定。熱處理為55-60HRC； 菱形銷材料為20鋼，按GB/T699的規(guī)定。熱處理為滲碳深度0.8-1.2mm，55-60HRC； （查《機床夾具選用簡明手冊》P55） 2、夾具上與短銷凸肩接觸的垂直面相對于夾具底平面的垂直度公差在全長上為0.03mm； 3、夾具體底平面制造粗糙度Ra為1.6~0.8μm。平面度和直線度不大于0.05mm，平行度或垂直度不大于0.01mm。 （查《機床夾具及應用》P128） 9、夾具工作原理(操作)簡介： 對此夾具各個零件的裝配關系見右圖，下面我們來分析與說明它的工件原理：短圓柱銷和菱形銷通過夾具體上的孔、本身的螺栓、螺母與夾具體連接并固定。菱形銷上設置一長螺紋用于壓緊螺母對工件的夾緊。 在夾具體的底平面上安裝定向鍵用于與銑床工件臺面的連接與定位。工件時，只要把壓緊螺母、壓塊卸下，即可把工件套上去。利用一面二孔進行定位，當工件套上去后，先裝入壓塊，再用壓緊螺母進行夾緊。這時銑刀在導向裝置的引導下完成對工件的銑槽工序。 本夾具操作簡單，省時省力，裝卸工件時只需靠壓板緊定螺栓的松緊即可輕松實現。 10、夾具總裝圖預覽： 11、繪制夾具的零件圖與總裝圖： 具體見零件圖和裝配圖。 三、參考文獻 1、《機械制造裝備設計》 第三版關慧貞、馮辛安主編 機械工業(yè)出版社 2014年 2、《機床夾具選用簡明手冊》 李名望主編 化學工業(yè)出版社2012年 3、《機床夾具及應用》 楊金鳳、何丁勇主編 北京理工大學出版社 2011年 4、《機械設計簡明手冊》 楊黎明 楊志勤主編 國防工業(yè)出版社 2008年 5、《機床夾具設計》第三版 薛源順主編 機械工業(yè)出版社 2012年 6、《機械加工工藝手冊》 王先逹編 機械工業(yè)出版社 2007年 7、《機械制造技術基礎課程設計指導教程》鄒青、呼永主編 機械工業(yè)出版2011年 四、附錄（非標準零件圖及夾具體圖） 結束語 轉眼之間，三周的課程設計時間已經結束,現在回想起來，感覺很充實，在課程設計的同時，也為以后的畢業(yè)設計奠定了堅實的基礎。在剛拿到課程設計的任務書的時候，感覺無從下手，不過在老師的耐心指導、同學的幫助以及小組間的努力付出下，終于把課程設計做好了，心里很踏實也很欣慰。 這次的課程設計給我留下了深刻的印象，同時，也教會了我們很多的東西。首先，尋找有關資料和課題并且研究方案，進行設計的總體規(guī)劃，理清設計思路，但是將這些具體的方案落實到每一個設計環(huán)節(jié)和步驟中，難免會出現一些錯誤，這就需要在具體的設計過程中利用所掌握的知識認真排查錯誤原因，多方面的思考問題，不斷的改正設計的不足之處和錯誤；其次，運用所學的知識對夾具的定位銷優(yōu)化設計；最后進行合理的裝配。 從一開始的無從下手，到資料的整理，逐步清晰設計內容，無疑在是考驗我們查閱資料的能力，書寫的能力，電腦繪圖能力，這使我們的個人能力進一步得到了提高。如學會了運用標準、規(guī)范、手冊和查閱相關資料的本領，對我們的能力有了進一步的提高，為以后的學習和工作加強。在設計過程中，總是遇到這樣或那樣的問題。有時發(fā)現一個問題的時候，需要做大量的工作，花大量的時間才能解決。但這些都為以后的工作積累了經驗，增強了信心。 最后非常感謝給我提供幫助的老師和同學！