车床尾座顶尖套铣槽夹具设计说明书

机械制造技术基础

课 程 设 计

题 目：机床尾座顶尖套铣槽夹具设计系 别：机电工程系专 业：机械设计制造及其自动化班 级：机械本姓 名：吕世伟 指导教师：谢伟东

122 任瑞新 陈天琪 孙留洋

年6月24号

2014

一、 绪论 .................................................................................................................. 2 （一）设计的目的 ............................................................................................... 2 （二）设计任务及要求 ....................................................................................... 2 （三）设计的内容及步骤 ................................................................................... 2

1.工艺规程的设计 ....................................................................................... 2 2.专用夹具设计 ........................................................................................... 3

二、机械加工工艺规程的制定 ................................................................................... 5

（一）零件的工艺分析 ....................................................................................... 5

1. 尺寸精度 ................................................................................................. 5 2. 形位精度 ............................................................................................... 5 3. 表面粗糙度 ........................................................................................... 5 4. 热处理 ................................................................................................... 5 （二）毛坯的制造方式 ....................................................................................... 5

1. 零件的生产纲领 ..................................................................................... 5 2. 毛坯材料及制造方法 ............................................................................. 6

三、拟订零件机械加工工艺路线 ............................................................................... 6

（一） 制定工艺路线 ....................................................................................... 6 （二） 基准的选择 ........................................................................................... 7 （三） 机床及工、夹、量、刃具 ................................................................... 9 （四） 公差的计算 ......................................................................................... 10 四、顶尖套铣槽的夹具设计 ..................................................................................... 11

（一） 设计夹具目的 ....................................................................................... 11 （二) 设计方案 ............................................................................................... 12

1. 定位方案的选择 ................................................................................. 12 2. 对定位方案的确定 ............................................................................. 13 3. 夹紧方案的选择及夹紧机构设计 ..................................................... 13 4. 对刀方案 ............................................................................................. 14 5. 设计夹具体 ......................................................................................... 14 （三）确定夹具的主要尺寸、公差和技术要求 ............................................. 14

1. 加工精度分析 ..................................................................................... 16 （四） 夹紧力计算（估算） ........................................................................... 18 结 论 ..................................................................................................................... 20 参考文献 ..................................................................................................................... 21 致 谢 ..................................................................................................................... 22

一、 绪论

（一）设计的目的

能熟练的运用机械制造工艺学的基本理论和夹具设计原理的知识，正确的解决一个零件在加工中的定位、夹紧以及合理制定工艺规程等问题的方法，培养分析问题和解决问题的能力。通过对零件某道工序的夹具的设计夹具的训练，提高结构设计的能力。本次设计也是理论联系实践的过程，并学会用手册、资料等，增加解决工程实际问题的独立工作能力。

（二）设计任务及要求

制作成批量生产（10000台）中等复杂程度零件（车床尾座顶尖套）的机械加工工艺规程和铣槽工序中所需要的专用夹具的设计。

设计任务要求：1.夹具装配图和零件图

2.设计说明书

（三）设计的内容及步骤 1.工艺规程的设计

1）对零件进行工艺分析。

（1）对零件机器结构中的作用及零件图上技术要求进行分析。 （2）对零件主要加工表面尺寸，形状及相对位置精度，表面粗糙度及主要技术条件进行分析。

（3）对零件的材质、热处理及工艺性进行分析。通过以上分析，以便在工艺过程中切实加以保证。

2）选择毛坯的制造方式，绘制零件毛坯综合示意图。

选择毛坯应以生产批量的大小来确定，跟据批量大小的生产规模决定毛坯形式及制造方法，根据有关资料确定各个加工表面的总余量，并把各余量加在零件图各有关位置上，在毛坯图上标出相关尺寸。

3）制定零件的机械加工工艺路线

（1）制定工艺路线，在对零件和毛坯进行分析的基础上制定零件的加工工艺，它包括确定加工方法、确定安排加工顺序、确定定

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位夹紧方法，以及安排热处理、检验以及其他辅助工序等。

（2）选择定位基准，合理选定各工序的定位基准，当工序定位基准与设计基准不重合时，需要对它的工序尺寸进行换算。

（3）选择机床及夹具、刀具、量具。机床设备及工艺装备的选用应当既要保证加工质量，还要经济合理。

（4）加工余量及工序间尺寸与公差的确定。根据工艺路线的安排，计算铣槽相关工序加工余量。其工序间尺寸公差按经济精度确定。

（5）确定切削用量机动时间。用公式计算各工序的切削用量，其余各工序的切削用量可由切削手册查到。然后计算该工序的时间定额。

（6）绘制零件的机械加工工艺过程卡片，及铣槽工序的工序卡片。

2.专用夹具设计

在该加工过程中需要设计铣槽专用夹具。 夹具结构设计的方法和步骤：

1）确定夹具设计方案、绘制结构原理图。 确定夹具设计方案应遵循几个原则： （1）保证工序加工精度和技术要求。 （2）结构简单、制造容易。 （3）造作方便、省力安全。

（4）满足零件在生产中高效低成本。 确定夹具设计方案的主要内容为： （1）确定工件的定位方案。

（2）确定刀具的对刀或引导方式。 （3）确定刀具的夹紧方案。

（4）确定夹具其他组成部分的结构形式。 （5）确定夹具体。

最后绘制出结构原理示意图

2）选择定位原件，计算定位误差。

在确定设计方案的基础上，应按照加工精度的高低，根据六点定位原理。约束自由度的数目以及确定所需的定位元件。选择好定位原件后，应计算定位误差。

3）计算夹紧力，决定夹紧机构及其主要尺寸

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夹紧是按照静力平衡条件，从具体定位夹紧力方案和切削条件出发进行分析，主要根据切削力决定理论夹紧力，但由于在加工过程中有冲击震荡存在，为了保障安装稳定理论夹紧力还要乘以一个安全系数K，K值可以在相关手册中查到。

计算出夹紧力后，根据所确定的加紧机构决定其主要尺寸。 4）绘制夹具装配图：

（1）要求夹具装配图按照比例绘制。 （2）要有必要的视图和剖面图。

5）在装配图上标注各部位尺寸、公差配合和技术条件参考《机床夹具设计》或其他有关手册。

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二、机械加工工艺规程的制定

（一）零件的工艺分析 1. 尺寸精度

Φ50mm、Φ70.8mm都是配合尺寸，要求有较高的尺寸精度，尺寸精度都为IT7级公差，键槽长度282±0.4mm槽深控制尺寸64.8mm油槽半径3mm油槽长度170mm，加工中都需加以保证。 2. 形位精度

加工中要求键槽与油槽的对称面应在同一平面上且对称度为0.1mm键槽对A的平行度误差为0.08mm。 3. 表面粗糙度

配合面表面粗糙度要求较高，键槽、油槽的粗糙度为Ra3.2um，Φ33mm、Φ51mm孔的粗糙度为Ra6.3um。 4. 热处理

为了消除毛坯锻件中的残余应力，进一步改善切削性能，毛坯锻造后应安排去应力退火或时效处理。 （二）毛坯的制造方式 1. 零件的生产纲领

机器产品在计划期内应当生产的产品产量和进度计划称为该产品的生产纲领。零件的生产纲领可按下式计算：

N=Q·n·(1+α%+β%)

零 式中

N —— 零件的生产纲领（件/年）

零 Q —— 产品的年产量（台/年） n —— 每台中该零件的数量（件/台）

α% —— 备品的百分率

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β% —— 废品的百分率

其中，产品的年产量Q=10000台/年，每台产品中该零件的数量n=1件/每台，备品率α%=4%，平均废品率β%=3%。

N=5000*1*(1+4%+3%)=10700件

从计算结果可知，生产类型为中批生产，生产周期性变换。 2. 毛坯材料及制造方法

顶尖套同套筒的毛坯选择与其材料、结构、尺寸及生产批量有关。该零件材料为45钢。考虑到车床在车销外圆工作中要经常正、反向旋转，该零件在工作过程中则经常承受交变载荷及冲击性载荷，因此应该选用锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。由于零件年产量为10700件，属批量生产，而且零件的轮廓尺寸不大，故可采用模锻成形。这从提高生产率、保证加工精度上考虑，也是应该的。孔径小的套筒一般选择焊接或冷拔棒料，也可采用实心棒料；孔径大的套筒选择无缝钢管或带孔的铸铁或锻件。大批量生产时，常采用冷挤压和粉末冶金等先进毛坯制造方法，既可节约用材又可提高毛坯的精度及生产率。冷挤压的加工方法适用于小型零件，而且结构简单，非合金钢、合金钢、有色金属，大批生产，加工公差等级为6～7级，表面粗超度为0.8～1.6，毛坯公差尺寸为0.02～0.05 ,生产率高，用于精度较高的小零件，需要机械加工。

因此考虑到零件是成批生产，而且轴向尺寸变化不大，且尺寸较小，该零件起支撑作用，所以选用45钢，直径为?80mm。的棒料，采用锻造的方法。

三、拟订零件机械加工工艺路线

（一） 制定工艺路线

技术条件先确定终加工方法，接着再确定一系列准备工序的加工方法，然制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度和位置精度技术要求等能得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。

制定工艺路线主要是确定加工方法和划分加工阶段。

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⑴选择加工方法应以零件加工表面的技术条件为依据，主要是加工面的尺寸精度、形状精度、表面粗超度，并综合考虑各方面工艺因素的影响。一般是根据主要表面的后再确定其它次要表面的加工方法。

⑵在各表面的加工方法选定以后，就需要进一步考虑这些加工方法在工艺路线中的大致顺序，以定位基准面的加工为主线，妥善安排热处理工序及其他辅助工序。

车床尾座顶尖套的加工工艺路线一般是先下料，再进行外圆的加工。还包括端面及钻孔、铣键槽等。按照先加工基准面及先粗后精的原则，参照顶尖套筒的工艺路线，结合生产条件和大批生产的生产纲领，初步拟订顶尖套筒工艺过程：

1 以毛坯外圆定位，铣削端面，钻中心孔，去毛刺。 2 以外圆中心孔定位，车削外圆。 3 热处理，调质至220-240HBS。 4 以外圆中心孔定位，车削外圆。

5 以外圆，端面定位，钻削深孔，去毛刺。 6 以外圆，端面定位，车削内锥孔。

7 热处理，高频淬火morseNO.5锥孔，45-50HRC。 8 锥堵中心孔定位，精车外圆。

9 锥堵中心孔定位，磨削外圆，留余量。

10以外圆定位，粗磨morseNO.5锥孔，留磨量。 11以中心孔定位，粗、精铣键槽及油槽。 12以锥堵中心孔定位，粗、精磨外圆。 13以外圆定位，精磨morseNO.5内锥孔。 14检验。 （二） 基准的选择

（１）选择定位基准

工件的加工部位和各表面相对位置的准确性，取决于工件在机床上相对刀具位置的准确性，也就是取决于工件在夹具中定位的准确性，定位的准确与否，又与定位基准选择的好坏直接相关，因此定位基准选择合理与否不仅影响到零件的加工位置精度，而且对工件各表面加工顺序也有很大影响。首先考虑保证空间位置精度，再考虑保证尺寸精度；其次应尽量选择零件的主要表面为定位基准，因为主要表面是决定该零件其它表面的基准，选主要表面为定位基

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准可使设计基准与定位基准重合；最后，定位基准应有利于夹紧，在加工过程中稳定可靠。

（２）选择粗基准

粗基准选择应是使所需加工各表面，尤其是重要表面能分配到必须而又尽可能均匀的加工余量，能保证工件加工与不加工面间的相互位置精度。

粗基准选择的原则为① 用不加工的面作为粗基准，以保证不加工表面相对于加工表面有较高的加工精度，当工件有几个不加工表面时，选其中与加工表面相对于位置精度要求较高的不加工表面作为粗基准②选择重要表面作为粗基准，且保证各加工表面都有足够的加工余量③应选择平整光洁的表面作为粗基准，以使工件定位加紧可靠④粗基准一般不得重复使用。

根据以上原则，结合该零件的特点选择粗基准如下：

对于一般的轴类零件而言，以外圆作为粗加工的基准。本零件首先要进行外圆的粗车和平端面，以外圆为粗基准是合理的。在粗车外圆和端面后，加工直径为?33mm的孔，粗精加工都是在一次装夹中完成。

（３）精基准的选择

应保证各表面的相互位置精度，使夹具结构简单，安装方便，采用基准统一原则，即设计基准与定位基准相统一原则。

一般是用已经加工过的表面作为精基准。选择原则为①基准重合原则，即用设计基准作为定位基准，以免产生基准不重合误差。②基准统一原则，以免产生基准转换误差③互为基准，反复加工的原则④应遵循自为基准原则，即当精加工或光整加工工序要求加工余量小而且均匀时，常以加工表面自身为精基准。⑤应选择定位基准、加紧可靠的表面作为精基准。

根据以上原则选择精基准：

该零件对于外圆和孔的同轴度要求很高，因此为了保证它们的位置精度要求，选择已经加工过的孔作为精加工的基准，以心轴作为定位元件，以此来保证它们的位置精度。在铣削直槽时，以外圆作为精基准，用v形块来定位。

（４）此外还应考虑到工序加工时工序基准，以及保证装配质量的装配基准。

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（三） 机床及工、夹、量、刃具

（1）选择机床

a: 粗车和精车，工序的工步数不多，成批生产不要求很的生产率，故选用卧式车床就能满足要求。本零件外廓尺寸不大，精度要求不是很高，选用最常用的CA6140型卧式车床即可。

b：钻孔，粗镗孔，精镗孔。由于加工的零件外廓尺寸不大，又是回转体，故宜在车床上钻孔，镗孔。由于要求的精度较高，表面粗糙度数值较小，需选用较精密的车床才能满足要求，因此选用C616A型卧式车床。

c:切断、车端面。选用CA6140d车床。

d:研磨技术要求，表面粗糙度要求较高，因此选用。

d:键槽是用三面刃铣刀粗铣及精铣槽，应选用卧式铣床。考虑本零件属成批生产。所选机床使用范围较广为宜，故选常用的X62型铣床能满足加工要求。

（2）选择夹具

以上工序中本零件除粗铣及精铣槽等工序需要专用夹具外，其它各工序使用通用夹具即可。车床工序用三爪自定心卡盘和顶尖。在外圆的精车中使用心轴定位，然后是一夹一顶式装夹，这样可以保证外圆和孔的同轴度。

（3）选择刀具 根据不同的工序选择刀具。

在车床上加工时一般都选用硬质合金车刀和镗刀。加工钢质类零件采用YT类硬质合金，粗加工用YT15，半精加工YT15,精加工用YT30。为提高生产率及经济性可以使用转位车刀。切槽刀宜选用高速钢。

铣刀选镶齿三面刃铣刀。零件要求铣切深度为6mm，铣刀的直径应为160～200mm。因此所选铣刀：半精铣工序铣刀直径d＝125mm,宽L＝8mm,孔径D＝32mm,齿数Z＝20。

（4）选择量具

本零件属于成批生产，一般情况下尽量选用通用量具。根据零件表面的精度要求、尺寸和形状特点，参考有关资料。选择量具的方法有两种：一是按计量器具的不确定度选择；二是按计量器具的测量方法极限误差选择。

a 选择各外圆加工面的量具。加工外圆Φ70.8mm按计量器具的不确定择量具。该尺寸公差为0.019。按工艺人员手册，计量器具

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不确定度允许值，选择测量范围为50～75，分度值为0.01的外径千分尺。

b 选择加工孔用量具。莫氏6号锥孔及55mm尺寸的孔经粗镗、精镗、磨削三次加工。粗镗至55mm精镗至55mm。按计量器具的测量极限误差选择其量具。

粗镗孔55mm公差等级为IT11,有参考资料选读数值0.01mm、测量范围50～125mm的内径千分尺即可。

精镗、磨削孔及莫氏6号锥孔，由于精度要求高，加工时每个工件都需进行测量，故宜选用极限量规。根据孔径可选三牙锁紧式圆柱塞规。

c 选择轴向尺寸用量具。由于尺寸精度要求不高，故选用分度值为0.02。

d 选择加工槽用量具。槽经粗铣、半精铣两次加工。槽宽的尺寸公差等级为IT9，槽深的尺寸公差等级为IT12，切可选用分度值为0.01mm,测量工具用内径千分尺及深度千分尺即可。 （四） 公差的计算

1. 工序尺寸换算

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公式

nm ESA0=?ESi??EIi

nmi?1i?n?1 EIA0=?EIi??ESi

nmi?1?i?n?1?A0??Ai??Ai

i?1i?n?1 A1增环 A2减环 A0封闭环 A1=70.80?0.019 A0=64.800

A2=A1-A0=70.8-64.8=6mm ESA0=0-0=0

EIA0=-0.019-0=-0.019 A2=60?0.019mm

最大单边余量值为0.902mm。

根据《金属机械加工工艺人员手册》可得，此余量可进行扩孔加工。

C?dq??m?y?p?? Tafaz???z?e??

四、顶尖套铣槽的夹具设计

（一） 设计夹具目的

机床夹具是在切削加工中，用以准确的确定工件位置，并将其

牢固的加紧的工艺装备。它可靠的保证工件的加工精度，提高加工效率，减轻劳动强度。充分发挥机床的工艺性能。为了提高生产率，对顶尖套铣槽的加工，有必要采用专用夹具来满足生产率及合理的经济要求，减轻工人劳动强度。

由于铣槽加工比其它表面要复杂的多，加工环境条件差，刀具尺寸受被加工的槽限制，致使刀杆细长而刚性差，以至于影响槽的

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加工精度。如果采用一般的方法加工有一定位置精度的槽时；不仅生产效率低，而且加工质量也不高。有必要采用铣槽夹具。设计该铣槽夹具，有利于保证加工精度，提高生产率，保证定位准确，保证夹紧可靠，并尽可能使夹具结构简单合理，降低成本。 （二) 设计方案

1. 定位方案的选择

若先铣键槽后铣油槽，按加工要求，铣键槽时应限制5个自由度，铣油槽时应限制6个自由度。因为是大批生产，为了提高生产率，可在铣床主轴上安装两把直径相等的铣刀，同时对两个工件铣键槽和油槽，每进给一次，即能看到一个键槽和油槽均已加工好的工件，这类夹具称多工位加工铣床夹具。如图4-1所示为顶尖套铣双槽的两种定位方案。

方案1：工件以Φ70.8mm外圆在两个互相垂直的平面上定位，端面加止推销，如图4-1（a）所示。

方案2：工件以Φ70.8mm外圆在v形块上定位，端面加止推销，如图4-1（b）所示。为保证油槽和键槽的对称面在同一平面内，两方案中的第二工位（铣油槽工位）都需要一短销与已铣好的键槽配合，限制工件绕轴线的角度自由度。由于键槽和油槽的长度不等，要同时进给完毕，需将两个止推销沿工件轴线方向错开适当的距离。

图4-1

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2. 对定位方案的确定

比较以上两种方案，方案1使加工尺寸为64.8mm的定位误差为零，方案2则使对称度的定位误差为零。由于64.8mm未注公差，加工要求低，而对称度的公差较小，故选用方案2的较好，从承受切削力的角度看，方案2也较可靠。 3. 夹紧方案的选择及夹紧机构设计

根据加紧力的方向应朝向主要限位面以及作用点应落在定位元件的支承范围内的原则，如图4-2所示，夹紧力的作用线应落在Ｂ区域内（N'为接触点），加紧力与垂直方向的夹角应尽量小，以保证加紧稳定可靠。铰链压板的两个弧形面的曲率半径应大于工件的最大半径。

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图4-2

由于顶尖套较长，须用两块压板在两处加紧。如果采用手动加紧，工件装所花的时间较多，不能适应大批生产的要求；若用气动加紧，则夹具体积太大，不便安装在铣床工作台上。因为采用动夹紧机构使两块压板7同时均匀地夹紧工件。液压缸的结构型式和活塞直径可参考夹具手册。铣削时各支承面上受力良好。该夹紧机构操作简便，工件的装卸迅速、方便，稳定性好。 4. 对刀方案

键槽铣刀需两个方向对刀，故应采用侧装直角对刀块6。由于两铣刀的直径相等，油槽深度由两工位v形块定位高度之差保证。两铣刀的距离（125?0.03）mm则由两铣刀间的轴套长度确定。因此，只需设置一个对刀块即能满足键槽和油槽的加工要求。 5. 设计夹具体

夹具体应能保证夹具的整体刚度和强度，在此前提下，要尽量减轻重量。因此，夹具体大部分采用铸件，以便能根据需要铸出各种形状的筋条和边框、铣床、磨床等机床夹具通常是开式或半开式的，以便刀具通过。

为了提高夹具制造的工艺性，夹具体很少做成整体的，而是分成座底立柱，模板等零件，它们之间用螺钉和销钉进行联接定位。

为了在夹具体上安装液压缸和联动夹紧机构，夹具体应有适当高度，中部应有较大的空间。为保证夹具在工作台上安装稳定，应按照夹具体的高宽比不大于1.25的原则确定其宽度，并在两端设置耳座，以便固定。

为了保证槽的对称度要求，夹具体底面应设置定位键，两定位键的侧面应与v形块的对称面平行。为减小夹具的安装误差，宜采用B型定位键。

（三）确定夹具的主要尺寸、公差和技术要求

（1）夹具最大轮廓尺寸为570mm、230mm、270mm。

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（2）影响工件定位精度的尺寸和公差。为两组v形块的设计心轴直径Φ70.79mm、两止推销的距离（112?0.01）mm、定位销12与工件上键槽的配合尺寸Φ12h8mm。

（3）影响夹具在机床上安装精度的尺寸和公差。为定位键与铣床工作台T形槽的配合尺寸18h8(T形槽为18h8)。

(4)影响夹具精度的尺寸和公差。为两组v形块的定位高度(64?0.02)mm、(61?0.02)mm；1工位v形块8、10设计心轴轴线对定位键侧面B的平行度0.03mm；1工位v形块设计心轴轴线对夹具底面A的平行度0.05mm；1工位与2工位v形块的距离尺寸(125?0.03)mm；1工位与2工位v形块设计心轴轴线间的平行度

0.047?0.010.938?0.015）mm、0.03mm。对刀块的位置尺寸11??0.017mm、24.5?0.02mm(或（

（24.495?0.015）mm)。

对刀块的位置尺寸h为限位基准（v形块的设计心轴的轴线）到对刀块表面的距离。计算时，要考虑定位基准在加工尺寸方向的最小位移量imin。

当最小位移使加工尺寸增大时

h=H?s?imin 当最小位移量使加工尺寸缩小时

h=H?s?imin

式中 h----对刀块的位置尺寸；

H-----定位基准至加工表面的距离； S----- 塞尺厚度。

当工件以圆孔在心轴上定位或者以圆柱面在定位并在外力作用下单边接触时

imin?Xmin2

式中Xmin ----圆柱面与圆孔的最小配合间隙，当工件以圆柱在v形块上定位时imin=0。

按照尺寸链，将各环转化为平均尺寸（对称偏差的基本尺寸），分别算出h1和h2的平均尺寸，然后取工件相应尺寸公差的1/5～?作为h和h的公差，即可确定对刀块的位置尺寸和公差。

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由于工件定位基面直径Φ70.8h6=Φ70.80?0.019mm=Φ

?0.09)mm,键槽宽(70.7905?0.095)mm,塞尺厚s=5h8=50?0.018mm=(4.91

?0.01112H11=120mm=（12.055?0.055）mm,槽深控制尺寸64.8h12=（64.8?0.15）mm。

所以对刀块水平方向的位置尺寸为 mmH1?12.055 2h1=(6.0275+4.91)mm=10.938mm(基本尺寸)

对刀块垂直方向的位置尺寸为

70.79H2?(64.8?)mm?29.405mm

2 h2?(29.405?4.91)mm?24.495mm(基本尺寸）取工件相应尺寸公差的1/5～?得

0.047h1?(10.938?0.015)mm?11??0.077mm

0.01h2?(24.495?0.015)mm?24.5??0.02mm

（5）影响对刀精度的尺寸和公差s:塞尺的厚度尺寸??05h8=5?0.018mm。

（6）夹具总图上应标注下列技术要求：键槽刀与油铣刀的直径相等。

1. 加工精度分析

尖套铣双槽工序中，键槽两侧面对Φ70.8h6轴线的对称度和平行度要求较高，应进行精度分析，其他加工要求未注公差或公差很大，可不进行精度分析。

1、 键槽侧面对Φ70.8h6轴线的对称度的加工精度

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（1）定位误差?D。由于对称度的工序基准是Φ70.8h6轴线，定位基准也是此轴线，故?B?0。由于v形块的对中性，?Y?0因此，对称度的定位误差为零。

（2）安装误差?A。定位键在T形槽中有两种位置，如图5-20所示。

图5-20

因加工尺寸在两定位键之间，若按如图5-20（a）所示计算 ?A=Xmax?(0.027?0.027)mm?0.054mm

若加工尺寸在两定位键之外，则应按如图5-20（b）所示计算 ?A?Xmax?2Ltan??

tan???XmaxL0

（3）对刀误差?T。对称度的对刀误差等于塞尺厚度的公差，即?T=0.018mm。

（4）夹具误差?J。影响对称度的误差有：1工位v形块设计心轴轴线对定位键侧面B的平行度0.03mm、对刀块水平位置尺寸11mm的公差，所以?J=（0.03+0.03）mm=0.06mm。

2、键槽侧面对Φ70.8h6轴线的平行度的加工误差

（1）定位误差?D。由于两v形块8、10一般在装配后一起精加工v形面，它们的相互位置误差极小，可视为一长v形块，所以?D=0。

（2）安装误差?A。当定位键的位置如图5-20（a）所示时，工件的轴线相对工作台导轨平行，所以?A=0。

当定位键的位置如图5-20（b）所示时，工件的轴线相对工作台导轨有转角误差，使键槽侧面对Φ70.8h6轴线产生平行度误差，故

?A?tan??L?(0.054?282)mm?0.038mm 400（3）对刀误差?T。由于平行度不受塞尺厚度的影响，所以?T=0。

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（4）夹具误差?J。影响平行度的制造误差是1工位v形块设计心轴轴线与定位键侧面B的平行度0.03mm，所以?J=0.03mm。 （四） 夹紧力计算（估算）

实际设计中常采用类比法、估算法、实验法确定所需的夹紧力。当采用估算法确定夹紧力的大小时，为了简化计算，通常将夹具和工件看成一个刚性系统。根据工件所受切削力、夹紧力、摩擦力等的作用情况，找出加工过程中对夹紧最不利的状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力FJ，再乘以安全系数k作为实际所需夹紧力FJ，即

0FJ?KFJ0

安全系数k的选择应根据切削的具体情况和所用夹紧机构的特点来选取。一般粗加工或断续切削时取k=2.5～3；精加工和连续切削时取k=1.5～2。如果夹紧力的方向和切削力的方向相反，为了保证夹紧可靠，k值可取2.5～3。

工件以外圆定位，用v形块和铰链压板夹紧，加工键槽及油槽，工件承受切削转矩及轴向力，加工时，主要应考虑如何保证两端面的表面粗糙度，尺寸公差。由于粗铣时，切削深度较精铣时大，所以粗铣时切削力最大。切削时，铣刀切槽深为6mm，槽宽12mm。刀具材料高速钢三面刃铣刀。

切削力的计算，查表 防止工件转动 FJ?防止工件移动 FJ?kFsinf3sinkMsinf1Rsin?2?2

?f2R?2?f4?2

式中 f1-----工件与压板间的圆周方向摩擦系数

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f1-----工件与v形块间的圆周方向摩擦系数 f1-----工件与压板间的轴向方向摩擦系数 f1-----工件与v形块间的轴向方向摩擦系数

当用两把刀铣削时压板的静力平衡夹紧力，FJ=980(N) FJ?KFJ?3096.8

在计算切削力时，必须把安全系数考虑在内，查表，基本安全系数K0=3, 加工性质系数K1＝1.2，刀具钝化系数K2＝1.3，断续切削系数K3＝1.2，手动夹紧系数K4＝1.3。安全系数：

K?K0K1K2K3K4?3.16

?? kFsinkMsin22∴F= + FJ?FJ???fsin?f4f1Rsin?f2R3 22

=3250（N）

FJ?KFJ?2.5?980?2450（N） 查《金属机械加工工艺人员手册》第664页表9－33，选用M12mm。当螺纹直径为12mm，手柄长度为119mm，作用力为60N时，其夹紧力为N螺=3250N。

此时N螺已大于所需的2450N的夹紧力，故本夹具可安全工作。

0

0019

结 论

通过对车床夹具的设计，首先进行的是毛坯的分析确定，在分析的过程中，参考了有建设性的资料，达到设计的要求。其次是对加工工艺的分析，分析的过程中有多种方案的进行比较，找到较合理的方案，为后期的夹具设计做好充分的准备，在分析的基础上，进行了夹具的设计，确定夹具的结构，如何定位，夹紧。在分析时，也查看了手册，防止夹紧时有干涉现象，定位误差大等。

在设计的过程中，遇到了很多问题，尤其是在对定位方案的选择，夹紧方案的选择等方面，费了很多周折，也走了一些弯路。而在装配图的绘制中，也遇到一些问题。经过仔细的思考和查阅大量的资料。本次设计过程中还涉及到了液压夹紧，因为液压缸的体积比较小，夹紧效果也比较好，还可以有减震的作用。所以也查找了很多有关液压的书籍，最终才成功的完成了本套夹具的设计。

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参考文献

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[4] 冯之敬主编.机械制造工程原理.清华大学出版社，1999 [5] 卢秉恒主编.机械制造技术基础.机械工业出版社，2007 [6] 邹青，呼咏主编.机械制造技术基础课程设计指导教程.机械工业出版社，2011

[7] 龚定安,蔡建国主编.机床夹具设计原理.陕西科学技术出版社，1985

[8] 黄毅宏,李明辉主编.模具制造工艺.机械工业出版社，1999

[9] 天津大学机械零件教研室.机械零件手册.高等教育出版社，1980

[10] 哈尔滨工业大学.上海工业大学.机械夹具设计.上海科学技术出版社，1984

[11] 机械夹具设计手册.上海科学技术出版社，1984

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致 谢

致此课程设计完成之际，向所有给予过我关心和帮助的老师、同学表示忠心的感谢。

首先要向我的指导老师谢伟东老师以及机械教研室的所有老师表示深深的敬意。设计过程中我查找大量的资料和相关内容,遇到不懂或者不能理解的问题及时请教指导老师,寻求解决方法。在课程设计的整个过程中指导老师尽心尽责，为了使我们更快地进入设计，在整个课程设计过程都是在指导老师的亲切他们为我们提供资料,对问题进行详细的解答与细致的指导。每次都会给我们很大的帮助，纠正了很多我们在设计上的不够科学的地方，使我们的设计能顺利地完成。总之，是在指导老师的关怀和悉心指导下完成的，指导老师严谨认真的治学态度、执着的科研精神将使我们受益终生。

其次感谢在研究过程中给予我帮助的老师和同学。给予了科学的指导和春雨般的帮助，并提出了很多建设性的意见，没有你们的帮助，我们的设计就不够合理不够完善，所以，对你们再次表示忠心的感谢和敬意同时也感谢学校的教学环节为我们准备的课程设计，使我们得到了锻炼和理论结合实践的学习。一同做课程设计的同学给予了热情的帮助，在此一并感谢!

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