機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)-銑槽12銑床專用夾具設(shè)計(jì).doc

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課題名稱: 銑槽12銑床專用夾具設(shè)計(jì) 專 業(yè)： 班 級(jí)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)老師： 2015年 01月 目 錄 序言…………………………………………………………………………………3 一、機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書…………………………………………4 二、機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書…………………………………………5 1.對(duì)加工件進(jìn)行工藝分析…………………………………………………5 2.定位方案設(shè)計(jì)……………………………………………………………5 3.導(dǎo)向方案設(shè)計(jì)……………………………………………………………8 4.夾緊方案設(shè)計(jì)……………………………………………………………9 5.對(duì)定裝置設(shè)計(jì)……………………………………………………………9 6.夾具體設(shè)計(jì)………………………………………………………………10 7.技術(shù)條件制定……………………………………………………………11 8.夾具工作原理(操作)簡(jiǎn)介………………………………………………11 9.繪制夾具的零件圖與總裝圖……………………………………………12 10.夾具總裝圖預(yù)覽 ………………………………………………………12 11．繪制夾具的零件圖與總裝圖…………………………………………13 三、參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………13 四、附錄（非標(biāo)準(zhǔn)零件圖及夾具體圖）…………………………………………13 結(jié)束語………………………………………………………………………………14 序言 機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)是一個(gè)非常重要的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，它一方面要求我們通過設(shè)計(jì)能獲得綜合應(yīng)用過去所學(xué)過的全部課程進(jìn)行工藝及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本能力，另外，這也是為了以后能做好畢業(yè)設(shè)計(jì)而進(jìn)行的一次綜合訓(xùn)練和準(zhǔn)備。 為了保證工件的加工精度, 穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低加工成本，擴(kuò)大機(jī)床使用范圍，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，改善工人勞動(dòng)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(jīng)學(xué)習(xí)了《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》，對(duì)夾具設(shè)計(jì)有了初步的了解。對(duì)于一種批量較大的產(chǎn)品可設(shè)計(jì)制造專用夾具，操作迅速方便，減少了工人的勞動(dòng)量，還能獲得較高的加工精度和生產(chǎn)率，對(duì)工人的技術(shù)水平要求也相對(duì)較低。但專用夾具設(shè)計(jì)制造周期長、夾具制造費(fèi)用較高。專用夾具的針對(duì)性極強(qiáng)、沒有通用性，很明顯只能適用于產(chǎn)品相對(duì)穩(wěn)定的大批量生產(chǎn)中。 由于作者水平有限，在設(shè)計(jì)過程中難免會(huì)有許多錯(cuò)誤和不足，懇請(qǐng)老師批評(píng)指正！ 學(xué)生：3110644909 段俞廷 3110644916 周紅 2015年1月 一、機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 姓 名 段俞廷 周紅 班 級(jí) 機(jī)械11-4 學(xué)號(hào) 3110644909 16 計(jì)題目 銑槽 12專用夾具 指導(dǎo)老師 嚴(yán)天祥 零件名稱 傳力桿 材料 ZG（鑄鋼） 生產(chǎn)類型 中批量生產(chǎn) 毛坯 鑄件 生產(chǎn)綱領(lǐng) 年生產(chǎn)量 5000 件 設(shè)計(jì)任務(wù) 零件簡(jiǎn)圖如下，本工序銑削加工12 mm 的直通槽，設(shè)計(jì)手動(dòng)銑床專用夾具。 二、機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書 1、對(duì)加工件進(jìn)行工藝分析： 工件已加工過的大小孔徑分別為Φ12mm和Φ28mm， 查（《機(jī)械簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》P32） 兩孔中心距為 500.03 mm,工件整體厚度為26mm。 題目已給數(shù)據(jù) 在加工槽時(shí)，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(dá)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(shè)計(jì)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(gè)側(cè)面相對(duì)于中心面A對(duì)稱度為0.1mm； ②加工槽的深度為360.3mm。 2、定位方案設(shè)計(jì)： 2.1、定位方案的選用 ①根據(jù)加工槽兩側(cè)面相對(duì)于中心面對(duì)稱要求，需要限制工件Y方向轉(zhuǎn)動(dòng)自由度和Z方向轉(zhuǎn)動(dòng)自由度； ②根據(jù)加工槽寬度和深度要求，需要限制工件X方向移動(dòng)自由度、X方向轉(zhuǎn)動(dòng)自由度和Z方向移動(dòng)自由度。但考慮到加工時(shí)工件定位的穩(wěn)定性，可以將六個(gè)自由度全部限制。 2.2、具體定位方案分析 工件相對(duì)中心面對(duì)稱，要實(shí)現(xiàn)加工槽兩側(cè)面相對(duì)中心面對(duì)稱的要求，且根據(jù)基準(zhǔn)重合的原則應(yīng)選A面（工件在X方向的對(duì)稱面）作為定位基準(zhǔn)，但A面實(shí)際不存在，故可選工件的兩側(cè)面M或N的任一面作為定位基準(zhǔn)，限制X方向移動(dòng)自由度、Y方向轉(zhuǎn)動(dòng)自由度和Z方向轉(zhuǎn)動(dòng)自由度三個(gè)不定自由度，此面為第一定位基準(zhǔn)。 方案一：利用V塊和圓柱銷進(jìn)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(zhǔn)，通過固定圓柱銷和V形塊實(shí)現(xiàn)定位；此時(shí)限制工件Z方向的移動(dòng)自由度、Y方向的移動(dòng)自由度和X方向的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。 方案一以圓柱銷和V形塊組合定位，會(huì)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(zhǔn)，方案二 通過圖中所示的固定式圓柱銷實(shí)現(xiàn)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(zhǔn)，方案二 通過圖中所示的可換式圓柱銷和菱形銷實(shí)現(xiàn)定位。工件六個(gè)自由度完全被限制。此方案實(shí)現(xiàn)了工件的完全定位，且沒有重復(fù)定位及過定位，方案可取。 方案三 結(jié)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(biāo)準(zhǔn)件，但查詢后發(fā)現(xiàn)其無法同時(shí)滿足大小孔的定位要求。故應(yīng)重新設(shè)計(jì)。具體設(shè)計(jì)在零件圖上表示。 參考： ①J B/T 8014.3-1999標(biāo)準(zhǔn)； ②保證安裝可靠的軸環(huán)和軸肩設(shè)計(jì)尺寸； ③工件自身的尺寸； ④夾具體設(shè)計(jì)壁厚選用范圍； ⑤定位襯套標(biāo)準(zhǔn)件尺寸 ⑥配套螺母、彈簧墊圈、平墊圈的厚度。 設(shè)計(jì)圓柱銷和菱形銷具體尺寸如下： 2.4、定位誤差計(jì)算 現(xiàn)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(jī)床夾具選用簡(jiǎn)明手冊(cè)》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(chǎn)生的定位誤差，其值應(yīng)控制在工件允差的～之內(nèi)，為此需對(duì)每一項(xiàng)工序加工要求逐一進(jìn)行分析。 2.4.1.對(duì)加工槽深尺寸A進(jìn)行定位誤差分析 加工槽的深度尺寸的工序基準(zhǔn)為工件小孔外圓面的上母線，定位基準(zhǔn)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(duì)加工槽進(jìn)行位置（對(duì)稱度）誤差分析 加工槽的位置精度（對(duì)稱度）的工序基準(zhǔn)是中心面A，而定位基準(zhǔn)為第一基準(zhǔn)平面，這里忽略基準(zhǔn)的位移誤差，則 定位（對(duì)稱度）=位置+不重=0+0.03=0.03mm＜0.033mm 因定位（對(duì)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(dǎo)向方案設(shè)計(jì)： 每加工一批工件，我們只需要安裝調(diào)整一次夾具，然后通過對(duì)刀塊來實(shí)現(xiàn)對(duì)刀。 ① 第一個(gè)需要滿足的精度是槽的寬度12mm以及關(guān)于A面的對(duì)稱度為0.1mm； ② 第二個(gè)需要滿足的精度是槽的深度即360.3mm。 所以初步設(shè)計(jì)使用直角對(duì)刀塊（JB/T8031.3-1999），實(shí)現(xiàn)X和Z方向的對(duì)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(gè)方形塊為導(dǎo)向件提供安裝空間，用于將對(duì)刀塊安裝在夾具體上。正確的安裝方法見夾具裝配圖。 （查《機(jī)床夾具選用簡(jiǎn)明手冊(cè)》P82、P83） 4、夾緊方案設(shè)計(jì)： 對(duì)此工件的銑削加工，我們采用一面兩銷的定位方法并手動(dòng)夾緊。為了節(jié)約成本，壓緊件擬采用一個(gè)壓塊，和一個(gè)螺母對(duì)其壓緊。 根據(jù)工件上大、小孔的尺寸、菱形銷、螺桿的尺寸大小（上面可知，采用定位銷擬定采用JB/T 8014.3-1999的可換定位銷標(biāo)準(zhǔn)件無法同時(shí)滿足大小孔的定位要求）參考標(biāo)準(zhǔn)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(jī)床夾具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》P56） 對(duì)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(jī)床的選擇 基本要求：①機(jī)床尺寸規(guī)格和工件的形狀尺寸應(yīng)相適應(yīng)；②機(jī)床精度等級(jí)與本工序加工要求應(yīng)相適應(yīng)；③機(jī)床電動(dòng)機(jī)功率與本工序加工所需功率應(yīng)相適應(yīng)；④機(jī)床自動(dòng)化程度和生產(chǎn)效率與生產(chǎn)類型應(yīng)相適應(yīng)等。 查《金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)》，根據(jù)最大加工面尺寸120180，采用臥式升降臺(tái)銑床X6132，其工作臺(tái)最大行程700245320，主傳動(dòng)電機(jī)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(chǎn)率要求和加工經(jīng)濟(jì)性等。應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)刀具，在大批量生產(chǎn)中應(yīng)采用高生產(chǎn)率的復(fù)合刀具。 （1）計(jì)算切削力 刀具：槽較深為360.03mm，查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)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(jī)械加工工藝手冊(cè)》P1-61表1.6-10 所列公式 得 查P1-62表1.6-12得： 修正系數(shù) 查P1-61表1.6-10得其中： 查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)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(jì)算切削力時(shí)，須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。 安全系數(shù) K= 由《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》P293得其中： 為基本安全系數(shù)1.5 為加工性質(zhì)系數(shù)1.1 為刀具鈍化系數(shù)1.2 為斷續(xù)切削系數(shù)1.1 代入上式，可得K= 2.178 N （2）校核定位銷： 對(duì)于螺旋加緊機(jī)構(gòu)，根據(jù)公式： FW為夾緊力；FQ為原始動(dòng)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(dāng)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(duì)定裝置設(shè)計(jì)： 銑床類夾具，夾具體底面是夾具的主要基準(zhǔn)面，要求底面經(jīng)過比較精密的加工，夾具的各定位元件相對(duì)于此底平面應(yīng)有較高的位置精度要求。為了保證夾具具有相對(duì)切削運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確的方向，夾具體地平面的對(duì)稱中心上開設(shè)有定向鍵槽，安裝兩個(gè)定向鍵。夾具靠這兩個(gè)定向鍵定位在機(jī)床工作臺(tái)中心線上的T型槽內(nèi)，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(shí)的偏斜角的誤差，安裝定向鍵時(shí)應(yīng)當(dāng)使它們靠向T型槽的同一側(cè)。 對(duì)定向鍵的設(shè)計(jì)方案如右圖所示（局部圖）： 對(duì)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(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》P245、P246在使用臥式升降臺(tái)銑床X6132的情況下，T型槽寬度14mm，T型槽中心距50mm，T型槽數(shù)3，與T型槽相配的定位件尺寸長寬高：20148mm。 7、夾具體設(shè)計(jì)： 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(qiáng)筋厚度為壁厚的0.6-0.8倍，在這里我們?nèi)?2mm。高度不高于其壁厚的5倍，這里我們?nèi)?0mm。 （查《機(jī)床夾具及應(yīng)用》P128） 夾具體左端設(shè)計(jì)一個(gè)立方塊，用來安裝對(duì)刀塊。夾具體通過安裝在夾具體上的定向鍵進(jìn)而與銑床的工作臺(tái)連接，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)夾具的固定。具體尺寸見零件圖。 此夾具在有加強(qiáng)筋的情況下，具有足夠的剛度與強(qiáng)度，安放穩(wěn)定，工藝性好，實(shí)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(shù)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(jī)床夾具選用簡(jiǎn)明手冊(cè)》P55） 2、夾具上與短銷凸肩接觸的垂直面相對(duì)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(jī)床夾具及應(yīng)用》P128） 9、夾具工作原理(操作)簡(jiǎn)介： 對(duì)此夾具各個(gè)零件的裝配關(guān)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(shè)置一長螺紋用于壓緊螺母對(duì)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(tái)面的連接與定位。工件時(shí)，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(jìn)行定位，當(dāng)工件套上去后，先裝入壓塊，再用壓緊螺母進(jìn)行夾緊。這時(shí)銑刀在導(dǎo)向裝置的引導(dǎo)下完成對(duì)工件的銑槽工序。 本夾具操作簡(jiǎn)單，省時(shí)省力，裝卸工件時(shí)只需靠壓板緊定螺栓的松緊即可輕松實(shí)現(xiàn)。 10、夾具總裝圖預(yù)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(xiàn) 1、《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》 第三版關(guān)慧貞、馮辛安主編 機(jī)械工業(yè)出版社 2014年 2、《機(jī)床夾具選用簡(jiǎn)明手冊(cè)》 李名望主編 化學(xué)工業(yè)出版社2012年 3、《機(jī)床夾具及應(yīng)用》 楊金鳳、何丁勇主編 北京理工大學(xué)出版社 2011年 4、《機(jī)械設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》 楊黎明 楊志勤主編 國防工業(yè)出版社 2008年 5、《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)》第三版 薛源順主編 機(jī)械工業(yè)出版社 2012年 6、《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》 王先逹編 機(jī)械工業(yè)出版社 2007年 7、《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》鄒青、呼永主編 機(jī)械工業(yè)出版2011年 四、附錄（非標(biāo)準(zhǔn)零件圖及夾具體圖） 結(jié)束語 轉(zhuǎn)眼之間，三周的課程設(shè)計(jì)時(shí)間已經(jīng)結(jié)束,現(xiàn)在回想起來，感覺很充實(shí)，在課程設(shè)計(jì)的同時(shí)，也為以后的畢業(yè)設(shè)計(jì)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在剛拿到課程設(shè)計(jì)的任務(wù)書的時(shí)候，感覺無從下手，不過在老師的耐心指導(dǎo)、同學(xué)的幫助以及小組間的努力付出下，終于把課程設(shè)計(jì)做好了，心里很踏實(shí)也很欣慰。 這次的課程設(shè)計(jì)給我留下了深刻的印象，同時(shí)，也教會(huì)了我們很多的東西。首先，尋找有關(guān)資料和課題并且研究方案，進(jìn)行設(shè)計(jì)的總體規(guī)劃，理清設(shè)計(jì)思路，但是將這些具體的方案落實(shí)到每一個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)和步驟中，難免會(huì)出現(xiàn)一些錯(cuò)誤，這就需要在具體的設(shè)計(jì)過程中利用所掌握的知識(shí)認(rèn)真排查錯(cuò)誤原因，多方面的思考問題，不斷的改正設(shè)計(jì)的不足之處和錯(cuò)誤；其次，運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)對(duì)夾具的定位銷優(yōu)化設(shè)計(jì)；最后進(jìn)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(shè)計(jì)內(nèi)容，無疑在是考驗(yàn)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(gè)人能力進(jìn)一步得到了提高。如學(xué)會(huì)了運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊(cè)和查閱相關(guān)資料的本領(lǐng)，對(duì)我們的能力有了進(jìn)一步的提高，為以后的學(xué)習(xí)和工作加強(qiáng)。在設(shè)計(jì)過程中，總是遇到這樣或那樣的問題。有時(shí)發(fā)現(xiàn)一個(gè)問題的時(shí)候，需要做大量的工作，花大量的時(shí)間才能解決。但這些都為以后的工作積累了經(jīng)驗(yàn)，增強(qiáng)了信心。 最后非常感謝給我提供幫助的老師和同學(xué)！