车床尾座套筒键槽及油槽液压铣床夹具设计.doc

1、本科毕业论文（设计）题 目 车床尾座套筒键槽及油槽液压铣床夹具设计 学 院 机电与信息工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化年 级 学 号 姓 名 指 导 教 师 成 绩 年 月 日目 录摘要1关键词1Abstract1Key words10 引言21 零件分析2 1.1 零件结构分析2 1.2 本夹具的工序要求分析22 专用机床夹具设计3 2.1 夹具类型选择3 2.2 定位基准及定位元件选择3 2.3 夹紧机构及夹紧元件初步选择4 2.4 定位键类型选择及配合尺寸确定4 2.5 对刀块类型选择及对刀尺寸计算5 2.6 绘制受力图，计算切削力和夹紧力6 2.7 夹具体设计9 2.8 夹具主

2、要技术要求拟定103 结束语10参考文献11致谢12附件清单13西南大学育才学院2016届机械设计制造及其自动化专业本科毕业设计车床尾座套筒键槽及油槽液压铣床夹具摘要：本次毕业设计针对车床尾座套筒的键槽和油槽加工进行夹具设计，本设计为液压铣床专用夹具，主要包括对夹具的定位方案，夹紧方案，对刀方案，夹具体等方面进行设计及分析计算。本夹具能够保证工件的加工质量。由于采用液压夹紧，因此能够降低工人的劳动强度。本夹具适用于在大批大量生产中使用。 关键词：车床尾座套筒 键槽及油槽 液压铣床夹具 Abstract: The graduation design for lathe tailstock sle

3、eve keyway, and oil groove processing of fixture design, the design of hydraulic special fixture of milling machine, mainly including the fixture locating scheme, clamping scheme, tool programs, clamp specific aspects to calculate the design and analysis. The fixture can guarantee the quality of the

4、 workpiece. Because of the use of hydraulic clamping, it can reduce the labor intensity of workers. This jig is suitable for use in mass production.Key words: Lathe tailstock, A key groove and an oil groove, Hydraulic milling fixture0 引言在机械加工过程中，为了保证加工精度，必须固定工件，使工件相对于机床或刀具占有确定的位置，以完成工件的加工，夹具是完成这一过程的

5、工艺装备，机床夹具是制造系统的重要组成部分，其作用是使工件相对机床或刀具有一个正确的位置，并在加工过程中保持这个位置不变。好的夹具可以保证产品的加工质量，提高产品的劳动生产率，降低生产成本，还可以扩大机床的使用范围。本设计中零件的生产类型为大批量生产，年生产纲领是10000件/年。本次设计任务是：绘制出夹具装配图、绘制出夹具体零件图、选择2-4个夹具的专用零件绘制出零件图、编写夹具的设计说明书。1 零件分析1.1 零件结构及作用分析车床尾座套筒是车床尾座部件上的一个重要零件，其零件简图如图1-1所示，它属于套筒类零件，筒壁较薄。该零件由外圆、锥孔、中心通孔、键槽和油槽组成。该零件用来安装后顶尖

6、，用顶尖来顶紧工件，并和主轴卡盘一起起支撑作用，做工件车削时的定位基准。其作用是使轴类零件定心，同时具有辅助支撑和夹紧功能。尾座顶尖的定位精度直接影响机床加工工件的径向尺寸精度，以及圆度、圆柱度、同轴度等形位精度。套筒的外圆和尾座体安装孔之间经常来回运动，因此对套筒外圆的耐磨性要求较高。套筒的莫氏四号锥孔用来安装钻头、铰刀、丝锥、钻夹头等刀具或工具，用来在工件上加工孔，平键槽用来安装平键，起导向作用，6孔为排气孔，30孔安装手轮丝杠。油槽用来储存润滑油。1.2 本夹具的工序要求分析 本夹具用于铣削套筒上的键槽和油槽。键槽与油槽分布在套筒方向的外圆上。键槽有宽度、深度和长度尺寸的要求，并相对于外

7、圆轴线有平行度和对称度要求，键槽两侧面和底面的粗糙度为。油槽有圆弧尺寸、深度及长度尺寸的要求，粗糙度为。图1-1车床尾座套筒零件简图2 专用机床夹具设计2.1 夹具类型选择 由于本工序是铣削套筒外圆上直线型的键槽和油槽，所以我选择设计一套直线进给式铣床夹具。由于是大批大量生产，为了节约辅助时间，故采用两把铣刀同时进行加工，即应设计为双工位铣床夹具。本夹具安装在卧式铣床上使用。2.2 定位基准及定位元件选择2.2.1 工件定位面选择零件结构为具有外圆柱面的零件，而且待加工的键槽要求与外圆轴线平行且对称，所以应该用套筒的外圆定位。由于键槽有长度尺寸要求，所以还要用套筒的端面定位。为了保证油槽与键槽

8、的方位要求，加工油槽时，除了用外圆和端面定位外，还要用键槽定位。2.2.2 夹具定位元件选择在夹具设计中，常用于外圆定位的定位元件有定位套，支承板和V型块等。各种定位套对工件外圆表面实现定心定位，支承板对外圆表面实现支承定位，V型块则对外圆表面实现对中定心定位。而工件为套筒类零件，加工键槽和油槽，其对称度要求较高，并且采用外圆柱面定位，故采用V型块做定位元件。由于90V型块的典型结构和尺寸已经标准化，故选用90V型块做定位元件。又因为键槽和油槽有长度要求且长度不相等，所以增加两个止动定位销来对工件进行轴向定位，且两个止动定位销应沿套筒轴线方向左右错开布置。加工油槽时，键槽处用定位销定位。2.2

9、.3 定位元件限制不定度分析因为此零件有两个工位需进行加工，所以对不定度分析时应对两个工位分别进行分析。工位I：加工宽度为8的键槽，工件以外圆和端面在长V型块和止动定位销1上定位，限制工件五个不定度，即：。工位II：键槽已加工，加工R2油槽，工件以外圆和端面在长V型块和止动定位销2上定位，键槽处用8h6定位销定位。用长V型块和止动定位销2定位时，限制五个不定度；用8h6定位销定位限制工件一个不定度,这样工件在工位II上被限制了六个不定度，属于完全定位，这样定位可以保证键槽和油槽分布在方位上。2.3 夹紧机构及夹紧元件初步选择 夹紧机构是能实现以一定的夹紧力夹紧工件，保证工件的定位位置不发生变化

10、的结构。由于本零件属于大批大量生产且每个零件都需要进行双工位加工，加工时选择对两个零件的不同工位同时加工，所以同时装夹两个工件，故选择浮动压板对工件进行夹紧，由于是大批大量生产，首先应考虑机动夹紧，所以我选择用液压油缸作动力源，设计一套液压夹紧装置。这样的夹紧装置既可以保证套筒的加工质量，又可以提高生产效率和减轻工人的劳动强度。2.4 定位键类型选择及配合尺寸确定 安装夹具时，夹具与机床的正确位置由连接件来保证，铣床夹具的连接件是定位键，通过定位键与铣床T型槽配合和连接确定夹具体在机床上的正确位置，由于本零件加工精度要求较高，故采用侧面做成沟槽的B型结构定位键，因为这种定位键的下半部分尺寸留有

11、余量，能按所选机床工作台T型槽实际宽度进行修配，以达到精确的配合。查参考文献3定位键采用JB/8016-1999标准中宽度为18的B型定位键，如图2-1所示。 图2-1定向键 定位键与卧式铣床工作台T型槽的配合尺寸取，定位键与夹具体底平面安装槽的配合尺寸取。2.5 对刀块类型选择及对刀块位置尺寸计算2.5.1对刀块类型选择 铣床夹具的对刀装置由对刀块和塞尺组成。对刀时，铣刀与对刀块的对刀面不能直接接触，留有一定的距离，用塞尺来检验调整铣刀的位置而实现对刀，使夹具与刀具之间具有正确的相对位置。查参考文献3，根据JB/T8031.4-1999标准选择直角对刀块，此对刀块用于键槽铣刀的对刀。直角对刀

12、块如图2-2所示。对刀时使用一个对刀块，在使三面刃盘铣刀对刀的同时，在铣刀杆上两把铣刀之间安装一个专用定位套，使圆弧铣刀实现间接对刀，故两把铣刀安装位置及其直径，均应保持一定的联系尺寸关系。2.5.2对刀块位置尺寸计算对刀块位置尺寸关系如图2-3所示。（1）计算对刀块水平工作面位置尺寸：工件定位外圆尺寸为（含粗、精磨余量0.6），键槽深度尺寸为，将此尺寸换算成工序基准为轴线的深度尺寸，由于工件键槽尺寸公差为，取尺寸公差为则,取。所以对刀块水平工作面的位置尺寸为：。（2）计算对刀块垂直工作面位置尺寸：键槽宽度尺寸，半槽宽尺寸,则取,所以对刀块垂直工作面的位置尺寸为：。 图2-2对刀块 2-3对刀

13、块位置尺寸2.6 绘制受力图，计算切削力和夹紧力2.6.1 绘制切削加工受力图，计算切削力由于工件用V型块作主要支承并定位，根据理论力学知识的平衡理论，夹紧力产生的摩擦力矩应与铣削力矩平衡，即。根据切削用量简明手册，得：其中，查参考文献3，选择直齿三面刃铣刀铣键槽，该铣刀的刀齿数为,设。所以。其铣削加工受力图如图2-4所示。铣油槽时，自制一把圆弧铣刀，直径，厚度，齿数。取，则铣油槽时的铣削力为：图2-4铣削受力图2.6.2 绘制夹紧受力图，计算夹紧力其夹紧力受力分析图如图2-5所示。计算夹紧力，通常将夹具和工件看做一个刚性系统加以简化计算，然后根据工件受切削力、夹紧力（大工件还应考虑重力，高速

14、运动的工件还应考虑惯性力等）后处于静力平衡条件，计算出理论夹紧力,再乘以安全系数，作为实际所需的夹紧力，即： 分析夹紧机构可知，夹紧力主要是用来防止工件转动，因。铣键槽的切削转矩：铣油槽的切削转矩：铣键槽时防止工件转动的力为： = =铣油槽时，防止工件转动的力为： = =图2-5夹紧力受力分析2.6.3确定油缸直径及工作行程由于夹具上布置了两个V型块和两套压板，因此在四个V型块上均应防止工件转动，且加工时是键槽和油槽在两个工位上同时加工，所以防止工件在四个V型块上转动的总合力为： =此合力来自于油缸产生的向下推动拉杆和压板的力，即，由于油缸无杆腔产生的推力为：取油压，传动效率则： 查液压缸活塞

15、直径系列表，决定选择一个液压缸内径为的法兰式液压油缸，其工作行程为，活塞杆直径。经上述计算，最后确定油缸的直径和工作行程为：。2.6.4 夹紧机构及夹紧元件最终确定 通过上述一系列的理论分析和计算，再结合零件本身的结构和生产纲领以及加工要求，最终确定采用以液压油缸为动力源，并结合实际需要，设计浮动杠杆辅助的夹紧机构，夹紧元件采用浮动压板对工件夹紧，即可保证工件的加工精度以及满足大批大量的生产纲领。2.7 夹具体设计2.7.1 夹具体类型选择夹具体是整个夹具的基础和骨架，是夹具上最大和最复杂的基础零件，由于本夹具上要安装V 型块定位，对刀块对刀，液压油缸提供动力，所以其结构相对比较复杂，尺寸较大

16、，故为了满足有足够的强度和刚度、安放稳定可靠、结构紧凑和工艺性好，并且重量尽可能轻巧，便于操作，使用安全，所以选择夹具体为铸造的空腔型，以方便安装液压油缸，并设置耳槽与铣床工作台用T型螺栓相连接。2.7.2 夹具体材料选择对于铸造结构的夹具体，其结构优点是工艺性好，容易获得形状复杂的内、外轮廓，且具有较好的强度、刚度和抗震性，故夹具体材料选择HT200 。2.7.3 夹具体主要部位配合尺寸选择 定位键与夹具体底平面安装槽装配尺寸为，V型块定位销与夹具体销孔配合尺寸取。2.8 夹具主要技术要求拟定为了保证键槽的平行度要求，装配夹具时在工位上应满足以下五项技术要求： V型块上标准心轴轴线与夹具底平

17、面应平行，平行度公差为0.03/100。 V型块上标准心轴轴线与两个定位键侧面应平行，平行度公差为0.015/100。 对刀块垂直工作面与两个定位键侧面应平行，平行度公差为0.015/100。 对刀块水平工作面与夹具底平面应平行，平行度公差为0.03/100。 工位与工位V型槽中心对称平面之间距离为1750.005。详见夹具装配图上的标注。3 结束语该夹具为双工位铣床夹具，夹具总体结构较为简单，具有定位精度高、夹紧可靠、工件拆装方便、快捷等优点，采用该夹具在普通卧式铣床上进行槽的铣削加工，所铣削的键槽和圆弧油槽的几何尺寸、形位精度以及表面粗糙度均能达到图纸设计要求，由于本次设计采用了液压装置为

18、动力源，进一步减轻了工人的劳动强度和提高了劳动生产效率，有利于工件的大批大量生产。在本次毕业设计过程中，我深深地体会到，一个看似简单的夹具结构其实并不像我们想象中那么简单，它所要考虑的东西很多。要完成一套工艺装备的设计首先应对其用途进行充分了解，然后对夹具结构进行构思，最后才能进行具体的设计工作。设计夹具时要正确的设计定位方案和夹紧机构，还要考虑正确确定刀具位置，正确确定夹具在机床上具有正确的位置，这样才能保证零件的加工精度要求，同时起到降低生产成本，提高生产效率和减轻工人劳动强度的作用。在这个过程中让我对专业知识有了更加深入的理解，同时也增强了我对本专业知识的综合运用能力，为我以后学习各种先进的制造技术和知识及从事专业技术工作打下了良好的基础。参考文献1王启平.机床夹具设计M.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2005：108-218.2王先逵.机械制造工艺学M.第3版.北京:机械工业出版社,2013：98-143.3邹青、呼咏.机械制造技术基础课程设计指导教程M.第二版.北京：机械工业出版 社,2011：91-245.4 艾兴、肖诗纲.切削用量简明手册M.第三版.北京：机械工业出版社,2002：80-111.5大