机械制造工艺学
课程设计阐明书
设计题目“传动轴上键槽专用夹具设计”
班级：机制131
学生：徐仕阳
指引教师：梁春光
绵阳职业技术学院
年月
零件图
一、专用夹具作用分析
专用夹具是为零件某一道工序加工而设计制造，在产品相对稳定、批量较大生产中使用；在生产过程中它能有效地减少工作时劳动强度、提高劳动生产率、并获得较高加工精度。

夹具设计质量高低，应以能否稳定地保证工件加工质量，生产效率高，成本低，排屑以便，操作安全、省力和制造、维护容易等为其衡量指标。

对的地设计并合理使用夹具，是保证加工质量和提高生产率，从而减少生产成本重要技术环节之一。

二、任务分析
1.设计任务
（1）设计轴键槽铣削夹具
（2）加工工件两件如图1所示
（3）生产类型：单件生产
（4）毛坯：模锻件
（5）工艺内容;本工序在mm和48mm两处分别铣削键槽，工序图如图2所示。

在进行本工序前，定位基准和外圆一加工，达到图纸技术规定。

该工序所用设备为X53T型立式升降台铣床，刀具选取原则键槽铣刀，本工序选用14e8和18e8键槽铣刀。

（6）工序加工规定：键槽宽为18mm键槽深度为7mm以及键槽宽14mm，槽深为5.5mm。

键槽中心平面与轴颈中心线平行度误差为原则误差，对称度误差为0.040mm。

图一、轴零件图
图二、键槽铣削工序图
2.设计环节
1）夹具类型选取
由于该工件生产为单件生产，且工件体积小，构造部复杂，从经济耐用规定考虑，本工序加工夹具不适当太复杂，自动化限度不适当太高。

故拟定选用简朴V形块定位螺旋压板加快机构。

2）定位装置设计
（1）定位装置拟定。

方案一：以60外圆表面自定心三爪卡盘与活动顶尖定位，限制X
,Y,Z,Z`,四个自由度。

这种定位无法保证轴尺寸精度，再由于加快力方向与切削力方向不一致，切削力远离定位支撑面，加快不稳定，如图3所示。

图样三、
方案二：工件以外圆和端面在V形块上和止动定位销定位，限制X,Y,Y`,Z,Z`五个自由度。

由于V形块定位精度高，工件轴向位置用止动定位销定位，能保证加工精度。

此外，加快力方向与切入方向9垂直进刀）一致，且夹紧力在重要定位支撑面内，定位夹紧可靠，如图4所示。

从以上两个方案比较来看，方案二明显地优于方案一，故采用方案二作为本工序定位方案。

图样四、
（2）定位误差分析。

选用原则V形块定位，不计其制造误差，因此工件采用
两外圆表面定位时，只有定位基准面制造误差导致工件定位偏移，产生基准位移误差，并且方向不定，由此可知：
（mm）
（mm）
考虑到定位基准面制造时尺寸公差、圆柱度误差、圆跳动误差等随机误差综合因素影响，因此用概率叠加法计算基准位移误差：
(mm)
(mm)
由此可知，两定位基准沿Z轴方向最大位移分别为0.021mm和0.0437mm，并且影响其键槽深度方向尺寸精度。

工序尺寸；公差：（mm）
工序尺寸；公差（mm）
(mm)
(mm)
故采用此定位方案精度足够。

3.加快装置设计
1)夹紧机构
依照该产品是单件小批量生产，因而夹具夹紧机构也同样不适当太复杂，自动化限度也不能太高，采用螺旋压板夹紧机构，采用M12螺栓作为夹具夹紧螺栓。

2)夹紧力计算
依照理论力学力学平衡理论，夹紧摩擦力矩应与铣削力矩平衡，即。

(1)铣削力矩计算。

依照《切削用量简要手册》，得：
其中
设：
因此
（N）
(2)夹紧力计算。

由V形块定位夹紧力计算公式得：
取K=2.0.f=0.25
得（N）
由于该夹具采用双压板夹紧机构，故每支压板只承受总夹紧力一半，因此没根夹紧螺栓所承受夹紧力：
(N)
(3)选取夹紧螺栓直径。

依照夹紧力方向和作用点选取原理。

依照方案二;选用两只M12150螺栓作为夹紧螺栓。

且置于工件同一侧，铣削键槽垂直进刀时，切削力与夹紧力方向相似，和分别作用在定位支撑A和B两V形块上(如图3所示)。

切削扭矩使工件转动。

为防止工件发生转动，夹具夹紧机构应有足够摩擦力矩与之平衡。

铣削时，若两压板与工件接触处摩擦力矩忽视不计，铣削第一种键槽切入嘴深处时，轴向力最大，为最不利因素，假若作用在P点（如图
4所示），将此处作为验算根据，在垂直于铣刀轴线平面内，依照力矩平衡原理，对支点B取矩，即=0，设为顺时针方向。

得：(N)
又依照图5，由力矩平衡原理，得：
得：(N)
即A处螺栓需要承受556N夹紧力。

当螺栓直径为12mm时，带手柄螺母夹紧达3510N，远不不大于所需夹紧力，故选用M12X150螺栓作为夹紧螺栓，安全可靠。

图样五、铣削受力图
（4）绘制夹具构造如图
夹具总装备图如图6所示。

图样六、
5.拟定夹具详细技术规定和关于尺寸、公差配合
（1）V形块安装基面与夹具底座接合表面平面误差0.02mm。

（2）V形块轴线与导向定位键中心平面平行度在100mm内为0.05/mm。

对称度在100mm内为0.04/mm。

(3)止动定位销定位面与夹具安装基面垂直度0.01mm。

（4）V形块与夹详细底座装合定位销公差配合H7/s6.
（5）导向定位销与夹详细底座装配取18H7/h9.
6.夹具精度分析
（1）与尺寸和关于精度分析。

要保证和尺寸方向精度，必要控制夹具与铣床工作台在垂直方向安装误差和V形块与夹详细底座安装误差，以及垂直方向位移误差和如图七所示安装形式。

图样七、
由此可知，引起起安装误差是V形块安装平面与底座上接触平面和夹详细底座下平面与机床工作台平面度误差，即与共同作用成果。

由于==0.02mm，=0.0201=0.021，
==0.2=0.067（mm）
因而=++=0.02+0.02+0.021=0.061（mm）-0.067mm
故夹具满足设计规定。

（2）定位导向键中心平面与工件轴心线平行度误差和对称度误差分析。

若忽视V形块自身定位误差影响，影响该平行度误差和对称度误差因素则为夹详细在铣床工作台安装时间定位导向键制造误差。

由图1-21可知，导向定位键与夹详细公差配合为，两键距离为323mm。

两键槽公差：==0.021
两键公差：==0.043
键与槽配合最小间隙：==0
【机械制造工艺】
依照公式
===
由图1-22可知，定位导向键中心平面与工件轴心平行度误差和对称度误差分别为与。

故精度也达到了设计规定。

（3）键槽宽度精度分析。

由于铣削刀具按原则刀具选用，分别为和两种规格成型刀具，一次成型，而键槽宽度分别为和。

尺寸公差=0.043mm，刀具公差=0.027mm，同样达到精度规定。

7、绘制非原则件零件图及编写
将定位方案设计、夹紧方案设计、重要构造原则化解决、其她构造设计、总体设计、精度分析等比较详细地记述下来，作为设计阐明书
内容。