《機床夾具設計》教案§6.3.1項目導入與分析【項目描述】如圖所示零件圖6-2-1，材料為鋁，中批量生產，毛坯為棒料φ175×55，已完成外圓、內孔及端面加工，現需使用專用銑床夾具在CY-KX850LD數控銑床上完成銑端面槽及孔6-Φ8H7的加工。工序圖見圖6-1-2、機械加工工藝卡見表6-1-1。現設計銑鍵槽專用夾具。具體要求如下：具體要求如下：1.設計定位夾緊方案；2.設計夾具與銑床連接裝置；3.分析計算銑床夾具誤差；4.分析該銑床夾具精度；5.繪制該銑床夾具裝配圖；6.繪制該銑床夾具零件圖。圖6-2-1前輪轂側蓋零件圖圖6-2-2前輪轂側蓋工序圖【項目分析】完成這一項目，涉及以問題：一是如何進行設計前期準備；二是擬定夾具結構方案，這個方案包括定位方案、夾緊方案、連接方案等。三是如何繪圖裝配體的工程圖？四是如何繪制夾具零件圖？§6.2.2設計前準備一、項目分析零件結構：零件為盤類零件，材料為鋁合金，強度較好，結構簡單，加工設備與批量：CY-KX850LD數控銑床、中批量1.工序流程分析工序流程：該零件本道工序前期各表面已完成加工，本工序為第四道工序，銑端面槽及鉆孔2.工序圖樣分析槽的內孔軸線對稱度公差為0.18孔6-Φ8H的位置尺寸：φ90±0.2mm其它尺寸精度為GB/T1804-m二、準備設計資料收集零件圖、機械加工工藝卡等夾具設計的生產原始資料收集《機械零件設計手冊》《機床夾具設計手冊》《機械加工工藝手冊》等工具用書。三、進行實際調查深入生產實際，了解工件材料及上道工序加工情況，了解CY-KX850LD數控銑床操作性能，了解本工序加工使用的刀具，了解同類夾具在生產實際中設計、制造和使用情況。§6.2.3制訂夾具結構方案夾具的結構方案包括了定位、夾緊、連接、夾具體等設計方案。一、制訂定位方案（一）本工序加工理論應限制自由度這是在圓柱體零件加工不通槽及孔，工件外形關于軸線對稱，如果槽與底座耳孔沒有相對位置要求，則不需限制繞z軸的轉動。但通常要求槽與底座耳孔有相對位置要求，則就需要限制繞Z轉動自由度。即限制沿X軸、Y軸、Z軸移動的自由度和繞沿X軸、Y軸、Z軸轉動自由度。要滿足加工要求理論應限制自由度:（二）定位基準分析從工序圖中分析，定位基準面為工件底面、φ50內孔面、φ10內孔面(一面兩孔定位）設計或選用定位元件如圖前輪轂側蓋工序圖，定位基準面為工件底面、φ50內孔面、φ10內孔面，定位元件的選擇是依據定位基準面，那么，針對工件底面、φ50內孔面，可以選用什么定位元件呢？1.帶軸肩定位心軸。心軸與φ50內孔面配合，軸肩與工件底面接觸。φ50內孔軸向長度較短，工件以心軸定位后限制了工件5個自由度。2.防轉菱形銷φ10防轉銷限制工件繞Z軸轉動自由度。定位方案如圖所示：圖6-2-3定位方案如何利用三維軟件進行設計呢？視頻1：利用三維CAD進行定位方案設計確定兩銷結構尺寸布置銷位：圓柱銷布置在大孔φ50中，菱形銷布置在φ150±0.08的圓周上，孔間距：L±ΔK=75±0.04確定銷間距：L±ΔJ=L±（1/2~1/5)ΔK=75±（1/2~1/5)0.04=75±0.02確定圓柱銷的直徑：確定菱形銷的直徑：d2=10mm，查表2.1得：b=4mm（（（計算定位誤差1.φ90±0.2mm定位誤差φ90±0.2mm工序基準是孔φ50孔的軸線，工件以心軸定位，定位基準也是φ50孔的軸線，工序基準與定位重合再來分析定位副。工件以φ50H7圓孔定位，為任意邊接觸其配合為φ50H7/g6。查《機械手冊》T=0.4mm，T/3=0.133mm因此，該定位方案能滿足φ90±0.2mm尺寸加工要求2.對稱度0.18mm的定位誤差對稱度工序基準是孔φ50孔的軸線，工件以心軸定位，定位基準也是φ50孔的軸線，工序基準與定位重合再來分析定位副。工件以φ50H7圓孔定位，為任意邊接觸，其配合為φ50H7/g6。查《機械手冊》T=0.18mm，T/3=0.06mm因此，該定位方案能滿足對稱度0.18mm加工要求。二、制訂夾緊方案根據夾緊力方向、作用點的選擇原則，并結合銑床夾具結構及工件加工情況，對夾緊裝置進行設計。如圖6-2-3所示定位方案，工件采用心軸定位。底面為主要定位基準面，如圖所示6-2-2夾緊力的方向垂直向下，夾緊力的作用點盡量靠近加工部位。針對如圖6-2-3所示定位方案，可采用手動螺旋夾緊機構。在定位心軸上設置內螺紋，采用開口墊片加內六角螺栓的快速夾緊裝置，夾緊力垂直于主要定位基準面。夾緊裝置布置見圖6-2-4。圖6-2-4夾緊方案視頻2：利用三維軟件進行夾緊方案設計三、確定對刀方案對刀是加工前調整刀具相對夾具定位元件位置關系，以保證刀具相對于工件處于正確的位置的過程。如圖所示，定位元件上限位面是φ50心軸的外圓柱面及軸肩面。如圖所示，生產企業采用尋邊器對刀，尋邊器接近定位元件上的限位面，可測被測表面的坐標位置，再輸入至數控系統中。本銑床夾具用應用尋邊器對刀，選取心軸φ50外圓柱與軸肩面作為對刀基準。如圖所示，紅色箭頭所標為定位元件的限位面。這種對刀方式對刀誤差較小，四、夾具與機床連接方案設計銑床夾具以夾具體底面、定位鍵側面與銑床工作臺面、T型槽側面接觸定位，采用定位鍵，將夾具聯接在夾具體上，然后用螺栓壓板將夾具壓緊在銑床工作臺面上。在夾具連接裝置中，主要零件是夾具體與定位鍵。圖6-2-7連接裝置（一）確定夾具體夾具體采用灰鑄鐵HT200鑄造加工而成。夾具體底面與銑床工作臺面兩邊接觸，在夾具體上兩側設置U形耳座，供固定夾具用，在夾具體底面兩側加工有鍵槽，供安裝定位鍵。定位心軸軸線與夾具體定位面要有相互位置要求。在該銑床夾具中，定位心軸軸線對夾具體底面的垂直度要求，垂直度公差取工件尺寸φ90±0.2公差的1/5，即1/5×0.4=0.08mm。確定定位鍵定位鍵型號選擇根據銑床工作臺面上T型槽寬度來選擇。本工序所使用CY-KX850LD數控銑床，T型槽寬度為選擇定位鍵A：結構如圖所示(JB/TB8016-1999)確定兩鍵間距：L=220mm定位鍵作為夾具與機床的連接零件，其精度高低直接影響加工精度，取定位心軸中心線對鍵槽兩側面的平行度取工件對稱度的1/5，即1/5×0.18=0.036mm。計算夾具位置誤差夾具位置誤差(△jw)是指由于夾具在機床上安裝位置不準確而在工件上產生的加工誤差。它由兩部分組成，一是定位元件與夾具定位面的位置誤差，二是夾具體定位面與機床的連接誤差。如圖銑床夾具中，定位心軸軸線對夾具體底面的垂直度取工件尺寸φ90±0.2公差的1/5，即1/5×0.4=0.08mm。1.對于φ90±0.2mm（1）定位元件與夾具定位面的位置誤差?_jw1(2)夾具體定位面與機床的連接誤差對φ90±0.2尺寸精度影響較小（3）夾具位置誤差2.對于對稱度0.18mm（1）定位元件與夾具定位面的位置誤差?_jw1這個誤差主要由定位心軸中心線對鍵槽兩側面的對稱度引起的。（2）夾具體定位面與機床的連接誤差確定兩鍵間距：L=220mm夾具體定位面與機床的連接誤差夾具位置誤差五、分析夾具精度對于尺寸φ90±0.2mm允許誤差：由于，因此，能滿足該項加工精度要求。（二）對于對稱度0.18mm允許誤差：由于因此，能滿足該項加工精度要求結論：所設計夾具精度能滿足加工精度要求§6.2.4繪制夾具的裝配圖裝配工程圖在裝配體的基礎上繪制，工程圖包括一組圖形、必要尺寸、技術要求、標題欄與明細欄。一、一組圖形以能清楚地表達結構、裝配關系為原則，主視圖一般按照夾具的安裝方向，選擇面向操作者的視圖，或最能反映內部裝配結構、動作原理的方向繪制。必要尺寸包括夾具外形的最大輪廓尺寸、工件與定位元件的配合尺寸，夾具與機床的聯系尺寸等。該銑床夾具應標注尺寸：外形輪廓尺寸：300×180×115工件與定位元件配合尺寸：夾具與機床的聯系尺寸：其它配合尺寸：填寫標題欄與零件明細欄首先將夾具上各個零件用序號引出，序號要按照視圖的順時針或是逆時針進行擺放，擺放要整齊，間隔適中。再填寫明細欄。技術要求應標注定位元件與夾具定位面、夾具定位面與機床定位面、定位元件之間等形位精度要求。該銑床夾具應技術要求：1.定位心軸軸線與菱形銷軸線的平行度≤0.022.定位心軸大定位面與夾具體底面的平行度≤0.02。3.定位心軸軸線與夾具體底面的的垂直度≤φ0.08。4.定位心軸軸線與定位鍵側面的平行度≤0.03視頻4：利用三維軟件繪制銑床夾具裝配圖§6.2.5繪制零件圖從裝配體中選中相關零件，單獨打開零件，打開工程圖。零件圖包括圖形、尺寸、技術要求與標題欄。該銑床夾具要繪制非標零主要是定位心軸、夾具體，設計零件精度要求根據制訂夾具方案標注，材料選擇根據使用功能等情況進行選擇。如定位心軸，可選擇T8A鋼。視頻5：利用三維軟件繪制定位心軸零件圖§6.2.6總結與作業布置總結作業布置1.復習鞏固本次上課內容；2.設計銑圓弧槽專用夾具，零件圖、工序圖及工序卡見教材P130-131,要求完成夾具結構方案設計，并繪制夾具的裝配圖及零件圖。課程名稱學習任務教學時數10上課日期周次審批教學班級18機電（1）授課教師項目描述如圖所示零件圖6-1，材料為A3，中批量生產，毛坯為棒料φ115×110，已完成外圓、內孔及端面加工，現需完成銑圓弧槽工序，工序圖見圖6-2，工件機械加工工藝卡見表6-1，采用CY-KX850LD數控銑床加工，現制訂銑鍵槽專用夾具，具體要求如下：進行任務分析。設計定位方案。設計夾緊方案置。設計夾具與銑床連接裝置。分析該夾具的精度。繪制夾具裝配圖及零件圖。圖6-1軸承端蓋零件圖圖6-2軸承端蓋工序圖學習目標1.能分析銑床專用夾具設計任務。2.能設計定位方案與定位裝置。3.能設計夾緊方案與夾緊裝置。4.能選擇對刀方式。5. 能設計夾具與銑床連接裝置。6.能進行夾具的精度分析。7.能合理繪制夾具總圖及零件圖。學生情況分析學習重點學習難點教學方法項目教學法場地與資源場地：