車床尾座套筒鍵槽及油槽液壓銑床夾具設(shè)計(jì)

本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）目車床尾座套筒鍵槽及油槽液壓銑床夾具設(shè)計(jì)學(xué) 院機(jī)電與信息工程學(xué)院專 業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化年 級 學(xué) 號 姓 名 指導(dǎo)教師 成 績 年月日TOC\o"1-5"\h\z摘要 1關(guān)鍵詞 1Abstract 1Keywords 1\o"CurrentDocument"0引言 2\o"CurrentDocument"零件分析 2\o"CurrentDocument"零件結(jié)構(gòu)分析 2\o"CurrentDocument"本夾具的工序要求分析 2\o"CurrentDocument"專用機(jī)床夾具設(shè)計(jì) 3\o"CurrentDocument"2.1夾具類型選擇 3\o"CurrentDocument"定位基準(zhǔn)及定位元件選擇 3\o"CurrentDocument"夾緊機(jī)構(gòu)及夾緊元件初步選擇 4\o"CurrentDocument"定位鍵類型選擇及配合尺寸確定 4\o"CurrentDocument"對刀塊類型選擇及對刀尺寸計(jì)算 5\o"CurrentDocument"繪制受力圖，計(jì)算切削力和夾緊力 6\o"CurrentDocument"夾具體設(shè)計(jì) 9\o"CurrentDocument"夾具主要技術(shù)要求擬定 10\o"CurrentDocument"結(jié)束語 10\o"CurrentDocument"參考文獻(xiàn) 12\o"CurrentDocument"致謝 13\o"CurrentDocument"附件清單 13車床尾座套筒鍵槽及油槽液壓銑床夾具摘要：本次畢業(yè)設(shè)計(jì)針對車床尾座套筒的鍵槽和油槽加工進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)為液壓銑床專用夾具，主要包括對夾具的定位方案，夾緊方案，對刀方案，夾具體等方面進(jìn)行設(shè)計(jì)及分析計(jì)算。本夾具能夠保證工件的加工質(zhì)量。由于采用液壓夾緊，因此能夠降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。本夾具適用于在大批大量生產(chǎn)中使用。關(guān)鍵詞：車床尾座套筒鍵槽及油槽液壓銑床夾具Keywords:Keywords:Lathetailstock,Akeygrooveandanoilgroove,Hydraulicmillingfixture0引言在機(jī)械加工過程中，為了保證加工精度，必須固定工件，使工件相對于機(jī)床或刀具占有確定的位置，以完成工件的加工，夾具是完成這一過程的工藝裝備，機(jī)床夾具是制造系統(tǒng)的重要組成部分，其作用是使工件相對機(jī)床或刀具有一個(gè)正確的位置，并在加工過程中保持這個(gè)位置不變。好的夾具可以保證產(chǎn)品的加工質(zhì)量，提高產(chǎn)品的勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，還可以擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍。本設(shè)計(jì)中零件的生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，年生產(chǎn)綱領(lǐng)是10000件/年。本次設(shè)計(jì)任務(wù)是：繪制出夾具裝配圖、繪制出夾具體零件圖、選擇2-4個(gè)夾具的專用零件繪制出零件圖、編寫夾具的設(shè)計(jì)說明書。零件分析零件結(jié)構(gòu)及作用分析車床尾座套筒是車床尾座部件上的一個(gè)重要零件，其零件簡圖如圖1-1所示，它屬于套筒類零件，筒壁較薄。該零件由外圓、錐孔、中心通孔、鍵槽和油槽組成。該零件用來安裝后頂尖，用頂尖來頂緊工件，并和主軸卡盤一起起支撐作用，做工件車削時(shí)的定位基準(zhǔn)。其作用是使軸類零件定心，同時(shí)具有輔助支撐和夾緊功能。尾座頂尖的定位精度直接影響機(jī)床加工工件的徑向尺寸精度，以及圓度、圓柱度、同軸度等形位精度。套筒的外圓和尾座體安裝孔之間經(jīng)常來回運(yùn)動(dòng)，因此對套筒外圓的耐磨性要求較高。套筒的莫氏四號錐孔用來安裝鉆頭、鉸刀、絲錐、鉆夾頭等刀具或工具，用來在工件上加工孔，平鍵槽用來安裝平鍵，起導(dǎo)向作用，06孔為排氣孔，030孔安裝手輪絲杠。R2油槽用來儲存潤滑油。本夾具的工序要求分析本夾具用于銃削套筒上的鍵槽和油槽。鍵槽與油槽分布在套筒180方向的外圓上。鍵槽有寬度、深度和長度尺寸的要求，并相對于外圓055軸線有平行度和對稱度要求，鍵槽兩側(cè)面和底面的粗糙度為6.3pm。油槽有圓弧尺寸、深度及長度尺寸的要求，粗糙度為6.3pm。

圖1-1車床尾座套筒零件簡圖專用機(jī)床夾具設(shè)計(jì)夾具類型選擇由于本工序是銑削套筒外圓上直線型的鍵槽和油槽，所以我選擇設(shè)計(jì)一套直線進(jìn)給式銑床夾具。由于是大批大量生產(chǎn)，為了節(jié)約輔助時(shí)間，故采用兩把銑刀同時(shí)進(jìn)行加工，即應(yīng)設(shè)計(jì)為雙工位銃床夾具。本夾具安裝在X62W臥式銃床上使用。定位基準(zhǔn)及定位元件選擇工件定位面選擇零件結(jié)構(gòu)為具有外圓柱面的零件，而且待加工的鍵槽要求與外圓軸線平行且對稱，所以應(yīng)該用套筒的外圓定位。由于鍵槽有長度尺寸要求，所以還要用套筒的端面定位。為了保證油槽與鍵槽180的方位要求，加工油槽時(shí)，除了用外圓和端面定位外，還要用鍵槽定位。夾具定位元件選擇在夾具設(shè)計(jì)中，常用于外圓定位的定位元件有定位套，支承板和V型塊等。各種定位套對工件外圓表面實(shí)現(xiàn)定心定位，支承板對外圓表面實(shí)現(xiàn)支承定位，V型塊則對外圓表面實(shí)現(xiàn)對中定心定位。而工件為套筒類零件，加工鍵槽和油槽，其對稱度要求較高，并且采用外圓柱面定位，故采用V型塊做定位元件。由于90。V型塊的典型結(jié)構(gòu)和尺寸已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化,故選用90。V型塊做定位元件。又因?yàn)殒I槽和油槽有長度要求且長度不相等，所以增加兩個(gè)止動(dòng)定位銷來對工件進(jìn)行軸向定位，且兩個(gè)止動(dòng)定位銷應(yīng)沿套筒軸線方向左右錯(cuò)開布置。加工油槽時(shí)，鍵槽處用定位銷定位。定位元件限制不定度分析因?yàn)榇肆慵袃蓚€(gè)工位需進(jìn)行加工，所以對不定度分析時(shí)應(yīng)對兩個(gè)工位分別進(jìn)行分析。工位I：加工寬度為8的鍵槽，工件以外圓和端面在長V型塊和止動(dòng)定位銷1上定位，限制工件五個(gè)不定度，即：X,Y,Z,Y,Z。工位II：鍵槽已加工，加工R2油槽，工件以外圓和端面在長V型塊和止動(dòng)定位銷2上定位，鍵槽處用08h6定位銷定位。用長V型塊和止動(dòng)定位銷2定位時(shí)，限制五個(gè)不定度X,Y,Z,Y,Z；用08h6定位銷定位限制工件一個(gè)不定度X，這樣工件在工位II上被限制了六個(gè)不定度，屬于完全定位，這樣定位可以保證鍵槽和油槽分布在180。方位上。夾緊機(jī)構(gòu)及夾緊元件初步選擇夾緊機(jī)構(gòu)是能實(shí)現(xiàn)以一定的夾緊力夾緊工件，保證工件的定位位置不發(fā)生變化的結(jié)構(gòu)。由于本零件屬于大批大量生產(chǎn)且每個(gè)零件都需要進(jìn)行雙工位加工，加工時(shí)選擇對兩個(gè)零件的不同工位同時(shí)加工，所以同時(shí)裝夾兩個(gè)工件，故選擇浮動(dòng)壓板對工件進(jìn)行夾緊，由于是大批大量生產(chǎn)，首先應(yīng)考慮機(jī)動(dòng)夾緊，所以我選擇用液壓油缸作動(dòng)力源，設(shè)計(jì)一套液壓夾緊裝置。這樣的夾緊裝置既可以保證套筒的加工質(zhì)量，又可以提高生產(chǎn)效率和減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。定位鍵類型選擇及配合尺寸確定安裝夾具時(shí)，夾具與機(jī)床的正確位置由連接件來保證，銑床夾具的連接件是定位鍵，通過定位鍵與銃床T型槽配合和連接確定夾具體在機(jī)床上的正確位置，由于本零件加工精度要求較高，故采用側(cè)面做成溝槽的B型結(jié)構(gòu)定位鍵，因?yàn)檫@種定位鍵的下半部分尺寸留有余量，能按所選機(jī)床工作臺T型槽實(shí)際寬度進(jìn)行修配，以達(dá)到精確的配合。查參考文獻(xiàn)［3］定位鍵采用JB/8016-1999標(biāo)準(zhǔn)中寬度為18的B型定位鍵，如圖2-1所示。圖2-1定向鍵定位鍵與X62W臥式銃床工作臺T型槽的配合尺寸取18H7，定位鍵與夾具體底平面安裝h6槽的配合尺寸取18。h6對刀塊類型選擇及對刀塊位置尺寸計(jì)算對刀塊類型選擇銑床夾具的對刀裝置由對刀塊和塞尺組成。對刀時(shí)，銑刀與對刀塊的對刀面不能直接接觸，留有一定的距離，用塞尺來檢驗(yàn)調(diào)整銑刀的位置而實(shí)現(xiàn)對刀，使夾具與刀具之間具有正確的相對位置。查參考文獻(xiàn)［3］，根據(jù)JB/T8031.4-1999標(biāo)準(zhǔn)選擇直角對刀塊，此對刀塊用于鍵槽銑刀的對刀。直角對刀塊如圖2-2所示。對刀時(shí)使用一個(gè)對刀塊，在使三面刃盤銑刀對刀的同時(shí)，在銑刀桿上兩把銑刀之間安裝一個(gè)專用定位套，使圓弧銑刀實(shí)現(xiàn)間接對刀，故兩把銑刀安裝位置及其直徑，均應(yīng)保持一定的聯(lián)系尺寸關(guān)系。對刀塊位置尺寸計(jì)算對刀塊位置尺寸關(guān)系如圖2-3所示。（1）計(jì)算對刀塊水平工作面位置尺寸：工件定位外圓尺寸為055.6（含粗、精磨余量0.6），鍵槽深度尺寸為L=50.5。，工 —0.2

將此尺寸換算成工序基準(zhǔn)為軸線的深度尺寸L，1由于工牛鍵槽尺寸公差為化=0.2，取L尺寸公差為TL=2TL工=0J則L二22.70-0.110.1H二L-3二22.7-3二19.7，取T二—T二沁0.03。1 H1 3L3所以對刀塊水平工作面的位置尺寸為：H二19.7土0.015。1(2)計(jì)算對刀塊垂直工作面位置尺寸：B鍵槽寬度尺寸B=8，半槽寬尺寸卞=4，則H=4+3=7,取T=T=0.03,2 2 H2 H1所以對刀塊垂直工作面的位置尺寸為：H二7土0.015。所以對刀塊垂直工作面的位置尺寸為：H二7土0.015。A-A圖2-2對刀塊2-3對刀塊位置尺寸繪制受力圖,計(jì)算切削力和夾緊力繪制切削加工受力圖,計(jì)算切削力由于工件用V型塊作主要支承并定位，根據(jù)理論力學(xué)知識的平衡理論，夾緊力產(chǎn)生的摩擦力矩應(yīng)與銃削力矩平衡，即M二M。根據(jù)《切削用量簡明手冊》，得：摩切F二9.81(65.2)a0.86f0.72d-0.86azCeZp其中，a二4.55，查參考文獻(xiàn)[3],選擇直齒三面刃銃刀080x8銃鍵槽，該銃刀的刀齒數(shù)為Z=16，設(shè)f=0.1,a=8。zp所以F二9.81x65.2x4.550.86x0.10.72x80-0.86x8x16二733.58N?734N。其銃削加c1工受力圖如圖2-4所示。銃油槽時(shí)，自制一把R2圓弧銃刀，直徑d=75，厚度L=4，齒數(shù)Z二10。取f=0.16，a=4，a=2，則銃油槽時(shí)的銃削力為:zpeF二9.81X65.2x2o&x0.I60.72x75-0.86x4x10二302.88?303Nc2繪制夾緊受力圖，計(jì)算夾緊力其夾緊力受力分析圖如圖2-5所示。計(jì)算夾緊力，通常將夾具和工件看做一個(gè)剛性系統(tǒng)加以簡化計(jì)算，然后根據(jù)工件受切削力、夾緊力（大工件還應(yīng)考慮重力，高速運(yùn)動(dòng)的工件還應(yīng)考慮慣性力等）后處于靜力平衡條件，計(jì)算出理論夾緊力F，再乘以安全系數(shù)K，作為實(shí)際所需的夾緊力F，即：W WKF=K-FTOC\o"1-5"\h\zWK W分析夾緊機(jī)構(gòu)可知，夾緊力主要是用來防止工件轉(zhuǎn)動(dòng)，因M二M。摩切銑鍵槽的切削轉(zhuǎn)矩：d 80M二F--1二734x 二29360N-mm\o"CurrentDocument"切1 c12 2銑油槽的切削轉(zhuǎn)矩：d 75M二F-—2二303x二11362.5N-mm11363N-mm切2 c22 2銑鍵槽時(shí)防止工件轉(zhuǎn)動(dòng)的力為：FWK1KMsina切1 乙-（取K二2,ffRsin+fR11221f=0.2，a=90。）20.22x29360xsin90280 90。xxsin2 2+0.2x802x29360x0.7071067818x0.707106781+8=3051.12N二3051N銑油槽時(shí)，防止工件轉(zhuǎn)動(dòng)的力為：aFWK2f=0.2，a二90。FWK2f=0.2，a二90。）4fRsin+fR32 2 4190。2x11363xsin-275~90： 750.2xxsin+0.2x-216069.708715.303300859+7.5二917.5Nu918N圖2-5夾緊力受力分析確定油缸直徑及工作行程由于夾具上布置了兩個(gè)V型塊和兩套壓板，因此在四個(gè)V型塊上均應(yīng)防止工件轉(zhuǎn)動(dòng)，且加工時(shí)是鍵槽和油槽在兩個(gè)工位上同時(shí)加工，所以防止工件在四個(gè)V型塊上轉(zhuǎn)動(dòng)的總合力為：F=2(F+F)WK合 WK1 EK2=2x(3051+1255)二8612N此合力來自于油缸產(chǎn)生的向下推動(dòng)拉桿和壓板的力，即Q二F，由于油缸無桿腔產(chǎn)拉 W合生的推力為：取油壓p=5MPa，傳動(dòng)效率耳=0.85則：D二d缸塞D二d缸塞:—8612—x5x0.85二25.3mm?25mm查液壓缸活塞直徑系列表，決定選擇一個(gè)液壓缸內(nèi)徑為D=25mm的法蘭式液壓油缸,其工作行程為L=32mm，活塞桿直徑d=14mm。經(jīng)上述計(jì)算，最后確定油缸的直徑和工作行程為：055x32(mm)。夾緊機(jī)構(gòu)及夾緊元件最終確定通過上述一系列的理論分析和計(jì)算，再結(jié)合零件本身的結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)綱領(lǐng)以及加工要求，最終確定采用以液壓油缸為動(dòng)力源，并結(jié)合實(shí)際需要，設(shè)計(jì)浮動(dòng)杠桿輔助的夾緊機(jī)構(gòu)，夾緊元件采用浮動(dòng)壓板對工件夾緊，即可保證工件的加工精度以及滿足大批大量的生產(chǎn)綱領(lǐng)。夾具體設(shè)計(jì)夾具體類型選擇夾具體是整個(gè)夾具的基礎(chǔ)和骨架，是夾具上最大和最復(fù)雜的基礎(chǔ)零件，由于本夾具上要安裝V型塊定位，對刀塊對刀，液壓油缸提供動(dòng)力，所以其結(jié)構(gòu)相對比較復(fù)雜，尺寸較大，故為了滿足有足夠的強(qiáng)度和剛度、安放穩(wěn)定可靠、結(jié)構(gòu)緊湊和工藝性好，并且重量盡可能輕巧，便于操作，使用安全，所以選擇夾具體為鑄造的空腔型，以方便安裝液壓油缸，并設(shè)置耳槽與銑床工作臺用T型螺栓相連接。夾具體材料選擇對于鑄造結(jié)構(gòu)的夾具體，其結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)是工藝性好，容易獲得形狀復(fù)雜的內(nèi)、外輪廓，且具有較好的強(qiáng)度、剛度和抗震性，故夾具體材料選擇HT200。夾具體主要部位配合尺寸選擇定位鍵與夾具體底平面安裝槽裝配尺寸為18H7，V型塊定位銷與夾具體銷孔配合尺h(yuǎn)6寸取H7。n6夾具主要技術(shù)要求擬定為了保證鍵槽的平行度要求，裝配夾具時(shí)在工位I上應(yīng)滿足以下五項(xiàng)技術(shù)要求：V型塊上標(biāo)準(zhǔn)心軸軸線與夾具底平面應(yīng)平行，平行度公差為0.03/100。V型塊上標(biāo)準(zhǔn)心軸軸線與兩個(gè)定位鍵側(cè)面應(yīng)平行，平行度公差為0.015/100。對刀塊垂直工作面與兩個(gè)定位鍵側(cè)面應(yīng)平行，平行度公差為0.015/100。對刀塊水平工作面與夾具底平面應(yīng)平行，平行度公差為0.03/100。工位II與工位IV型槽中心對稱平面之間距離為175 0.005。詳見夾具裝配圖上的標(biāo)注。結(jié)束語該夾具為雙工位銑床夾具，夾具總體結(jié)構(gòu)較為簡單，具有定位精度高、夾緊可靠、工件拆裝方便、快捷等優(yōu)點(diǎn)，采用該夾具在普通臥式銑床上進(jìn)行槽的銑削加工，所銑削的鍵槽和圓弧油槽的幾何尺寸、形位精度以及表面粗糙度均能達(dá)到圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求，由于本次設(shè)計(jì)采用了液壓裝置為動(dòng)力源，進(jìn)一步減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和提高了勞動(dòng)生產(chǎn)效率，有利于工件的大批大量生產(chǎn)。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，我深深地體會(huì)到，一個(gè)看似簡單的夾具結(jié)構(gòu)其實(shí)并不像我們想象中那么簡單，它所要考慮的東西很多。要完成一套工藝裝備的設(shè)計(jì)首先應(yīng)對其用途進(jìn)行充分了解，