铣槽 80.090专用夹具课程设计说明书

夹具课程设计说明书班级姓名学号导师目录机床夹具课程设计任务书2铣槽8-0.030 -0.060夹具设计说明书3一、 明确设计任务，收集原始资料31 熟悉工件零件图以及本工序的加工要求2 收集原始资料、明确零件的加工工艺过程二、 拟定夹具结构方案31. 确定定位方案2. 确定夹紧方式，设计夹紧机构三、 绘制夹具总图及制定技术要求81. 绘制夹具总图 2. 标注总图上的尺寸、公差配合与技术条件四、 夹具工作精度的分析计算101. 影响加工精度的因素分析2. 保证加工精度的条件3. 夹具加工精度的分析计算五、夹具的经济性分析14夹具零件图（见附图）夹具装配总图（见附图）参考文献 15机床夹具课程设计任务书专 业数控技术加工班 级姓 名学号设计题目铣槽 8-0.090专用夹具指导老师设计条件零件简图（含材料、质量及毛坯种类）、大批量生产材料：45加工设备：X62W序号尺寸200+0.2尺寸300.06尺寸100+0.0221200+0.2300.06100+0.022设计要求1 用计算机绘制夹具总装图一张（A3图）、指定零件图5张（A4图）；2 设计说明书一份（包括零件图分析、定位方案确定、定位误差计算等内容）；3 设计时间：二周。审 核 批 准 年 月 日评 语铣槽8-0.030 -0.060夹具设计说明书一、 明确设计任务，收集原始资料1 熟悉工件零件图以及本工序的加工要求 由夹具设计任务书中铣槽工序的工序图可知，该零件大批量生产，材料为45钢。 该铣槽工序在X62W卧铣上用三面刃铣刀加工。本工序加工要求为:（1）槽宽8-0.030 -0.060 mm。（2）槽底至两定位孔中心线的位置尺寸为20+0.2 0mm 。（3）槽两侧面对A的对称度为0.2mm。2 收集原始资料、明确零件的加工工艺过程1) 零件加工工艺过程铣前后两端面 X6130卧铣铣底面、顶面 X6130卧铣铣两侧面 X6130卧铣铣两边轮廓 X6130卧铣钻、铰孔 Z5135立钻铣槽 X62W卧铣 2) 铣槽工序的工序卡（见附表1-1）二、 拟定夹具结构方案1、确定定位方案 根据工件的加工要求，该工序必须限制工件五个自由度。现在来分析其必须限制的自由度数目及基准选择的合理性自由度分析 建立坐标系 为保证工序尺寸20+0.2 0mm，应限制工件， 为保证槽两侧对尺寸30土0.03mm中心线的对称度，应限制工件 ，选A为定位基准。为了方便地控制刀具的走刀位置，还应限制工件，因而工件的六个自由度都被限制。定位基准选择 由分析可知，要使定位基准与设计基准相重合，所选定位基准是后面、10+0.022 0mm 、6+0.018 0mm孔轴线。选择定位元件 本道工序工件的定位面是后平面和10+0.022 0mm 、6+0.018 0mm 孔。夹具上相应的定位元件选为支承板、可换定位销和菱形定位销，如下图所示定位平面所用的支承板参考JBT8029.11999中的定位支承板进行设计。 定位10+0.022 0mm 、6+0.018 0mm 孔的可换定位销、菱形定位销按实际需要在JB-T 8014.3-1999、JB3930.38-1985中选取。确定定位元件尺寸、极限偏差和定位元件间位置尺寸及其极限偏差 确定两定位销的中心距 L d土 两定位销的中心距的基本尺寸应等于工件两定位孔中心距的平均尺寸，其公差一般为 =L d =（）L D 因孔间距L D=30土0.06 mm ,故取销间距L d =30土0.02 mm 确定圆柱销直径d 1 圆柱销直径的基本尺寸应等于与之配合的工件孔的最小极限尺寸，其公差带一般取g6或h7 , d 1=10g6(10-0.005 -0.014) 确定菱形销的尺寸b 查机械设计手册得，b=2mm 确定菱形销的直径 a=0.02+0.06=0.08mm b=2mm D 2=6+0.018 0mm X 2min=0.05mmd 2max= D 2min- X 2min=6-0.05=5.95mm d 2=6-0.05 -0.058mm（4）分析计算定位误差 尺寸8-0.030 -0.060 mm的定位误差 该尺寸由铣刀直接保证，不存在定位误差 槽底至孔10+0.022 0mm轴线位置的尺寸20+0.2 0mm的定位误差 尺寸20+0.2 0mm的定位基准为孔10+0.022 0 mm的轴线，设计（工序）基准为圆柱销10-0.005 -0.014 mm的中心线，故基准重合，其基准不重合误差B=0 尺寸20+0.2 0mm的限位基准为圆柱销10-0.005 -0.014的中心线，故其基准位移不重合，Y=Y1+Y2=X1max +2L1tg=0.018+0.037=0.055mm 所以定位误差D=B+Y=0+0.055=0.055mm（参考机床夹具设计书41页的公式） 槽两侧面对基准A的对称度的定位误差 因定位基准与工艺基准重合，所以基准不重合误差B=0，限位基准为两定位销连线的中垂线，所以基准位移不重合，其误差Y=0.12mm ,故D= B+ Y=0+0.12=0.12mm（5）减少对称度定位误差的措施 提高菱形定位销圆柱部分的制造精度，将菱形定位销圆柱部分精度提高到IT6级 2、确定夹紧方式，设计夹紧机构（1）计算切削力及所需夹紧力 如下图所示，加工时，工件受到切削合力F，可分解为水平和垂直方向的切削分力FH 、FV，切向铣削力 Fc 。在对称铣削情况下FH=（0.20.3）Fc FV=（1.01.2）Fc切向铣削力Fc为F c=9.81C FCa0.86 ef0.72 Zd-0.86 0a pZK FC式中 Fc 铣削力，N； CFc影响系数，大小与实验条件有关； ae铣削宽度，mm； fz每齿进给量，mm齿； d0铣刀直径，mm； ap铣削深度，mm； Z铣刀齿数； KFc修正系数（2）设计夹紧机构并验算机构产生的夹紧力由于工件主定位面是后平面，故选择夹紧力的作用方向为水平方向作用于后平面上。满足夹紧力水平作用要求的夹紧装置结构方案，可以有如下两种方案。 方案一.直接加上螺母锁紧工件 方案二.设计活动压板螺旋夹紧工件 经比较方案一不能保证工件的刚性，容易使工件弯曲变形，相比之下方案二却能保证工件刚性，且能够保证工件的定位精度。因此选用方案二。（3）设计对刀元件、连接元件 根据所选X613W型铣床T形槽的宽度，选用宽度B=18mm，公差带为h6的A型两个定位键来确定夹具在机床上的位置（4）设计夹具体 夹具选用灰铸铁的铸造夹具体。基本厚度选为22mm，并要在夹具体底部两端设计出U形槽耳座，用于T形槽用螺栓紧固夹具。布置好夹具上各种元件、机构、装置之间的相对位置。三、绘制夹具总图及制定技术要求 1. 绘制夹具总图 夹具总图及其绘制步骤如下:1) 根据工件在几个视图上的投影关系，分别画出其轮廓线，如工件三视图所示：2) 安排定位元件，如定位元件布置图所示3) 布置夹紧装置，如下图所示4) 布置对刀元件、连接元件；设计夹具体并完成夹具总图，如夹具总装图所示。2.标注总图上的尺寸、公差配合与技术条件1) 夹具外形轮廓尺寸 夹具在长、宽、高三个方向的外形轮廓尺寸分别为350mm 150mm 56mm2) 工件与定位元件间的联系尺寸 圆柱销尺寸10-0.005 -0.014mm 菱形销尺寸6-0.05 -0.058mm3) 夹具与刀具的联系尺寸 4) 夹具与机床连接部分的联系尺寸5) 夹具内部的配合尺寸10618四、夹具工作精度的分析计算 在完成夹具结构设计的全部工作之后，还需对夹具工作精度进行分析计算，即分析计算各项加工要求的夹具部分误差J，并将它与加工允差进行比较，从而判断该夹具能否可靠地保证各项加工要求，以证明所设计夹具方案的合理性。1. 影响加工精度的因素分析 用夹具装夹工件进行机械加工时，其工艺系统中影响工件加工精度的因素很多。 与夹具有关的因素有定位误差D、对刀误差T、夹具在机床上的安装误差A和夹具误差J。在机械加工工艺系统中，影响加工精度的其它因素综合称为加工方法误差G。 上述各项误差均导致刀具相对工件的位置不精确，而形成总的加工误差J ，即为由夹具引起的总的加工误差。1) 定位误差D2) 对刀误差T 因刀具相对于对刀或导向元件的位置不精确而造成的加工误差，称为对刀误差3) 夹具的安装误差A 因夹具在机床上的安装不精确而造成的加工误差，称为夹具的安装误差4) 夹具误差J 因夹具上定位元件、对刀或导向元件及安装基面三者间（包括导向元件与导向元件之间）的位置不精确而造成的加工误差，称为夹具误差 5) 加工方法误差G 因机床精度、刀具精度、刀具与机床的位置精度、工艺系统受力变形和受热变形等因素造成的加工误差，统称为加工方法误差。 因该项误差影响因素多，又不便于计算，所以常根据经验为它留出工件公差 k的三分之一。计算时可设G= k/3 2. 保证加工精度的条件 工件在夹具中加工时，总加工误差 为上述各项加工误差之和。由于上述误差均为独立随机变量，应用概率法叠加。因此保证加工精度的条件是 即由夹具引起的工件总加工误差 应小于工件的相应公差 k。 为保证夹具有一定的使用寿命，防止夹具因磨损而过早报废，在分析计算工件加工精度时，需留出一定的精度储备量J c。因此将上式改为 kJ c 或J c= k 0 当J c0时，夹具能满足工件的加工要求。J c值的大小还表示了夹具使用寿命的长短和夹具总图上各项公差值 j确定得是否合理3. 夹具加工精度的分析计算1) 槽宽尺寸 由铣刀直接保证，不必进行分析计算2) 槽底至两定位孔中心线的位置尺寸 20+0.2 0mm的分析计算1 定位误差 其定位基准为孔10+0.022 0mm的轴线，设计（工序）基准为圆柱销10-0.005 -0.014mm的中心线，故基准重合，B=0 其限位基准为圆柱销10-0.005 -0.014mm的中心线，故其基准位移不重合，Y=Y1+Y2=X1max +2L1tg=0.018+0.037=0.055mm， 所以定位误差D=B+Y=0+0.055=0.055mm2 对刀误差 由于我们采用试切方式，避免了对刀造成的误差，所以T=03 由夹具引起的总加工误差 J= D+ T=0.055+0=0.055mm该误差远小于工件的加工允差0.2mm，是可行的。3) 槽两侧面对基准A的对称度允许误差0.2mm的分析计算a) 定位误差 定位基准与工艺基准重合，所以基准不重合误差B=0，限位基准为两定位销连线的中垂线，所以基准位移不重合，其误差 Y=0.12mm 故 D= B+ Y=0+0.12=0.12mmb) 夹具安装误差 A 定位键与工作台T形槽配合间隙也会引起对称度误差。已知定位键与T形槽选用的配合为18H7（+0.018 ）h6（-0.011）配合的最大间隙Xmax=0.029mm。两定位键的最大跨距L=150mm。c) 定位键与工作台T形槽配合间隙也会引起对称度误差 A若两者配合时出现图所示的实线或虚线的两种接触情况，由于工件厚度为10mm，则 A =（0.029/150）4020.015mmd) 由夹具引起的总加工误差影响对称度的夹具部分的总误差J为J=D+A=0.12+0.015=0.135mm工件对称度的允差为0.20mm，除夹具误差外，留给工艺系统其他因素的误差为0.20-0.135=0.065mm，是可行的夹具加工精度的分析计算表: 加工要求误差名称 20+0.2 0mm对称度为0.2mm D0.055mm0.12mmT00A00015mmJ0.055mm0135mmG(0.2/3)mm=0.067mm(0.2/3)mm=0.067mm(0.2-0.011)mm=0.189mm(0.2-0.037)mm=0.163mm五、 夹具的经济性分析由于本零件是大批量生产，而专用夹具有高效率、高精度、低成本、使用方便等优点，所以我们选择专用夹具。本专用铣床夹具是适用于大批量生产的铣床,可以提高生产率,保证加工质量,简化结构,降低成本,且零件有较长的使用周期。此设计是根据加工的零件图,在综合运用机械制造工艺、公差等机械类课程的基本理论,参考一些相关资料,分析零件加工技术要求的基础上,拟定零件加工的工序，而设计出来的零件专用钻床夹具。选用此夹具，零件加工后尺寸比较稳定可靠，互换性也好，操作简便，装夹速度快。通过加工工艺分析在保证加工精度下，尽量降低加工成本，夹具简便，效率高。采用电动刀架与心轴配合和铰链夹紧装置，不仅有效地保证精度要求，对于工件的夹伤和变形也起到了很好的作用。工序也简单，而所采用的螺旋压板装置可以很好的装夹工件。整套夹具制造成本低廉，结构简洁，效力高。专用夹具的制造费用：Cz=pm+e专用夹具年成本：Cj=（1+K1）/T+K2 参考文献刘小年主编.机械制图.北京:机械工业出版社，1999张权民主编.机床夹具设计.北京:科学出版社，2006国家标准.1983.机床夹具零件及部件.北京：技术标准出版社刘守勇主编.机械制造工艺与机床夹具.北京:机械工业出版社,2004张龙勋，机械制造工艺学课程设计指导书，机械工业出版社，2000，9机械制造工艺学简明设计手册，机械工业出版社，2000，9，肖刚，切削用量简明手册，机械工业出版社，1999，10赵如福，金属切削加工工艺人员手册，上海科学技术出版社，2006.12孟宪栋，机床夹具设计图册，机械工业出版社，1990，8王光斗，机床夹具设计手册，上海科学技术出版社，1994肖继德，机床夹具设计，机械工业出版社，1990，817