半轴零件铣Φ38端面的铣床夹具设计

夹具设计

    为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。

    由指导老师的分配，决定设计第00道工序粗铣半轴Φ38mm外左端面的铣床夹具。

1、问题的提出

    本夹具主要用于铣左端面，精度要求不高，因为后面还有精加工，因此本道工序加工精度要求不高，为此，只考虑如何提高生产效率上，精度则不予考虑。

2、定位基准的选择

    拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此道工序后面还有精加工，因此本次铣没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。我们采用Φ38外圆面为定位基准，为了提高加工效率，缩短辅助时间，决定用简单的螺母作为夹紧机构。

3. 切削力及夹紧力计算

（1）刀具：采用高速钢立铣刀 φ50mm 

机床：X51立式铣床，铣的功率4.5kw

   由[3]所列公式 得

查表 9.4—8 得其中： 40Cr材料的硬度在这里我们取1900HB

修正系数=1

为走刀量 

为铣削深度 

B为铣削宽度B=38，

Z为铣刀齿数Z=4，

D为铣刀直径  D=50

           代入上式，可得 p=1081.8N       

    因在计算切削力时，须把修正系数考虑在内，上面我们已经算出，修正系数为1，所以实际切削力P=1081.8N。

（2）夹紧力的计算

     用压板和V型块夹紧工件，切削力的计算工式为

    我们选用的标准V型块a=90°

    其中f为支承面上的摩擦系数，支承面为平面，f=0.16～0.25，在这里我们取f=0.20

    K为安全系数，粗加工时，K=2.5～3.0,在这里取2.5

D为工件直径，D=38

M为切削扭矩：M=PL

L==13.433mm

M=PL=14531.8N.mm

       =126.7N

W远远小于p,夹紧力满足要求

经校核： 满足强度要求，夹具安全可靠，

使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧，调节夹紧力调节装置，即可指定可靠的夹紧力

4、定位误差分析

    对于定位元件，因为定位基准为外圆，故选择长V型块作为定位元件。

    至于使用的V型块个数，应使用2个V型块进行定位。一个位固定长V型块，它主要限制了y轴的旋转、位移和z轴的旋转、位移四个自由度，保证了孔的尺寸精度，另一块为滑动长V型块，防止过定位的形成。

    一批工件在卡具中定位时，各个工件所占据的位置不完全一致，因此使加工后，各工件加工尺寸的不一致，而形成误差，即工件定位时造成的加工表面相对工序基准的误差。

    形成原因有两个，一是由于定位基准 与设计基准不重合而造成。二是定位基准与限位基准不重合而造成。

    根据零件图可知，T=0.127mm， Td=0.20mm，，。

    已知孔的形状公差为0.127，根据经验公式，易知此结果符合。

5、定向键与对刀装置设计

    定向键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。通过定向键与铣床工作台T形槽的配合，使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。

根据GB2207—80定向键结构如图所示：

图 3.3  夹具体槽形与螺钉图

    根据T形槽的宽度 a=28mm 定向键的结构尺寸如下：

表3.1定向键数据表

    对刀装置由对刀块和塞尺组成，用来确定刀具与夹具的相对位置。

    本工序是用来铣工件左端面的，所以选用方形对刀块，对刀块的图形和尺寸如下：

    塞尺选用平塞尺，其结构如下图所示：

图3.5 平塞尺图

塞尺尺寸为：

表 3.2  平塞尺尺寸表

6、夹具设计及操作简要说明

    如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本道工序为铣床夹具选择了铰链压板的夹紧方式。本工序为铣切削余量小，切削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。

    本夹具的最大优点就是结构简单紧凑。

    夹具的夹紧力不大，故使用手动夹紧。为了提高生产力，使用铰链压板的夹紧机构。

    铣夹具装配图如下：

    夹具体附图如下：