数控加工键槽的工装设计.docx

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1、数控加工键槽的工装设计下载之后可以联系QQ1074765680 索取图纸，PPT，翻译=文档 摘 要 本设计分析了数控机床加工轴外键槽的工艺以及引起加工误差的因素。分析对比了普通机床加工轴外键槽和数控加工的优劣。提出了加工轴外键槽的工装设计方案及加工工艺。在设计方案确定以后，根据具体使用要求和工作情况设计夹具的定位元件，夹紧机构，定位键和夹具体。在生产加工中，应用本设计装夹工件，定位夹紧可靠，可以提高工件的加工精度。 关键词：数控加工，键槽，铣削，对称度 CNC machining of tooling design keyway Abstract This topic has mainly

2、studied the Circle cooperate numerical control processing craft and the processing method, determined the reasonable processing cutting tool and the attire clamp the way and the cutting specifications, solved the cutting tool when processed the scoop channel with the work piece surface to have the i

3、nterference question with emphasis. In the analysis and the research process, used numerical control vehicle software to carry on the patterning, the modeling and the simulation, has produced the processing code, has carried on the processing in the numerical control lathe, and carried on the contra

4、st to analyze and to summarize, has provided the reliable basis for the actual numerical control production processing. Keywords：Numerical control processing, Keyway, Milling, Symmetry 目 录 1 引言. 26 2 夹具的设计. 27 2.1 零件的分析. 27 2.1.1 零件的作用. 27 2.1.2 零件的工艺分析. 27 2.2 工艺规程设计. 28 2.2.1 确定毛胚的制造形式. 28 2.2.2 基

5、面的选择. 28 2.2.3 制定工艺路线. 28 2.2.4 工艺方案分析. 29 2.2.5 机械加工余量，工序尺寸以及毛胚尺寸的确定. 29 2.3 夹具的设计. 36 2.3.1 问题的提出. 36 2.3.2 夹具的设计. 36 2.4 夹具设计及操作的简要说明. 40 3 轴外键槽的传统加工工艺与传统加工方式. 41 3.1 加工轴外键槽的传统工艺与传统工艺分析. 41 3.1.1 传统工艺. 41 3.1.2 传统工艺分析. 41 3.2 轴外键槽的传统加工方式. 41 3.3 传统加工方式分析. 42 4 轴外键槽的数控加工工艺与加工方式. 43 4.1 数控加工工艺. 43

6、4.2 数控加工生产的优势. 43 4.2.1 生产率的提高. 43 4.2.2 数控机床的适应性与灵活性. 43 4.2.3 机床刚性的提高. 44 4.2.4 采用数控加工工艺，改变受力状况. 44 5 结束语. 44 致谢. 45 参考文献.错误！未定义书签。 1 引言 轴类零件外键槽是与键配合构成键连接。键是用来连接轴与轴上传动件以实现周向固定，以便传动件与轴一起转动传递转矩和旋转运动。轴外键槽的加工精度高，则键在键槽中的轴向固定良好，连接更为可靠。 键槽加工中，对称度是重要的技术指标。运用普通立铣床加工轴外键槽，采用传统加工工艺，一般用抱钳装夹工件，用键槽铣刀或是立铣刀加工，在加工过

7、程中受力不均衡，容易引起加工误差。生产效率较低,运动刚性差，质量稳定性差. 运用数控铣床加工轴外键槽，可以实现X轴与Z轴联动，形成“之”字形走刀路线，较普通走刀路线受力更均衡，从而改变了工件的受力情况，有利于提高工件的加工精度。 应用专用夹具装夹工件，进行加工生产可以提高工件的加工精度和生产效率。所以对轴外键槽的加工进行工装设计，以提高其加工精度。 根据使用要求和工作情况确定合理的夹具设计方案，在保证加工质量的前提下，力求结构尽量简单，操作方便，安全可靠，加工制造容易。结合实际的情况，考虑互相制约的各种因素，确定最合理的设计方案。 在确定设计方案的基础上，按照加工精度的高低，需要消除自由度的数

8、目，按有关的标准确定定位元件。选择好定位元件后，还应该对定位误差进行计算。 在设计方案确定后，根据所需的夹紧力，选择并设计螺旋，铰链，联动等夹紧机构，并配以手动，气动，液动的动力源，将夹具设计的工作逐步完善。所设计的夹具结构应该合理，否则就不能正常使用。 夹具设计时，尽量采用标准元件，以缩短设计和制造周期，降低夹具制造成本，提高其经济性。 本设计从夹具的设计，制造，定位这些环节上讨论了提高键槽加工对称度的问题，实际上影响轴外键槽加工对称度的因素有很多。比如机床的精度和刚度，工件的质量，刀具的刃磨，运动副的间隙等等，故使用本夹具时，必须考虑其他因素，对于相关的环节作以必要的改进，争取达到最佳的效

9、果。 2 夹具的设计 轴类零件外键槽与键配合构成键连接。键槽的加工精度高，则键在键槽中的固定良好，连接可靠。用专用夹具装夹轴类零件，键槽的加工精度和工件的生产效率都可以得到保证。 使用夹具装夹工件无需划线找正，可以显著的减少辅助工时，方便快捷；可以提高工件的刚性，使用较大的切削用量；用夹具装夹工件时，工件相对于刀具及机床的位臵精度由夹具保证，不受工人技术水平的影响，使一批工件的加工精度趋于一致。 2.1 零件的分析 2.1.1 零件的作用 轴类零件外键槽与键配合构成键连接。键是用来连接轴与轴上传动件周向或是轴向固定，以便传动件与轴一起转动传递转矩和旋转运动。轴外键槽的加工精度高，则键在键槽中固

10、定良好，连接可靠。当被连接的毂类零件在工作过程中必须在轴上做轴向移动时，需要采用导向平键或是滑键，则需铣削出较长的键槽，以实现毂类零件的轴向移动。 2.1.2 零件的工艺分析 轴类零件主要加工表面是各外圆表面。次要加工表面是轴外键槽，花键，螺纹。 通常先安排定位基面的加工，为加工其他表面做好准备。后安排次要表面的加工。所以轴外键槽的加工安排在外圆精车或粗磨以后，精磨之前进行。否则会在外圆终加工时产生冲击，不利于保证加工质量影响刀具的寿命，或是会破坏主要加工表面已经获得的精度。 轴外键槽与轴类零件外圆有位臵要求。 键槽与工件外圆的对称度公差为0.08mm。 由以上分析，需要先加工工件的主要加工表

11、面，然后借助专用夹具加工轴外键槽，并且保证它们之间的位臵精度要求。 2.2 工艺规程设计 2.2.1 确定毛胚的制造形式 零件材料为45钢。 轴类零件应根据不同的使用要求和工作条件选用不同的材料，并且采用不同的热处理方法，以获得一定的强度，韧性和耐磨性。 45钢是轴类零件的常用材料，经过调质后，可以得到较好的切削性能，而且可以获得较好的强度和韧性，淬火后表面硬度可以达到45-52HRC。 对于直径相差不大的非重要阶梯轴适宜选用棒料。比较重要的轴采用锻件作为毛胚。根据生产方式的不同，毛胚的锻造方式有自由锻和模锻。大批大量生产时适合采用模锻。 2.2.2 基面的选择 基面的选择是工艺规程设计中的重

12、要工作之一。基面选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，会造成零件报废，使生产无法顺利进行。 粗基准的选择。对于轴类零件的加工，以外圆作为粗基准。 精基准的选择。采用顶尖孔作为定位基准。以顶尖孔为精基准可以实现基准统一，能够在一次装夹中加工出各段外圆表面及端面，可以很好的保证各外圆表面的同轴度以及外圆与端面的垂直度，加工效率高并且所用的夹具结构简单。所以对于实心轴，在粗加工之前，应先打顶尖孔，以后的工序都以顶尖孔定位。 加工轴外键槽以工件外圆柱面作为定位基准。 2.2.3 制定工艺路线 对于7级精度，表面粗糙度Ra1-0.5m的一般传动轴，工艺

13、路线方案为： 用工件外圆表面作为粗基准，钻顶尖孔。 用顶尖孔定位，粗车外圆表面和端面。 用顶尖孔定位，精车外圆表面和端面。 用外圆柱面定位，加工轴外键槽。 热处理。 修研顶尖孔。 用顶尖孔定位，粗磨外圆。 用顶尖孔定位，精磨外圆。 检验。 2.2.4 工艺方案分析 对于轴外键槽这种次要表面的加工通常安排在外圆精车之后，磨削之前进行。如果在精车前就铣削出键槽，在精车时由于断续切削而易产生振动，影响加工质量，又容易损坏刀具，也难以控制键槽的尺寸要求。甚至于破坏主要表面已经获得的精度1。 2.2.5 机械加工余量,工序尺寸以及毛胚尺寸的确定 零件材料为45钢，硬度为207-241HBS，生产类型为大

14、批大量生产，采用在锻模上合模模锻毛胚。 根据上述原始资料以及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量，工序尺寸以及毛胚尺寸。 外圆表面沿轴线长度方向的加工余量以及公差 查工艺手册表2.2-14，其中锻件复杂形状系数为S1，锻件材质系数M1，锻件轮廓尺寸为420mm，故长度方向偏差为上偏差为+1.5mm下偏差为-0.7mm。长度方向的余量查工艺手册，其余量值规定为4.0-4.5mm，现取4.0mm。 轴各段外圆加工余量 轴外圆表面直径为65mm的轴段 参照工艺手册确定工序尺寸及余量为： 粗车：直径为67.5mm，其余量值规定为2.5mm。 精车：直径为65.5mm，其余量值规定为2mm。 粗磨

15、：直径为65.2mm，其余量值规定为0.3mm。 精磨：直径为65mm，其余量值规定为0.2mm。 轴外圆表面直径为72mm的轴段 参照工艺手册确定工序尺寸及余量为： 粗车：直径为74.5mm，其余量值规定为2.5mm。 精车：直径为72.5mm，其余量值规定为2mm。 粗磨：直径为72.2mm，其余量值规定为0.3mm。 精磨：直径为72mm，其余量值规定为0.2mm。 轴外圆表面直径为75mm的轴段 参照工艺手册确定工序尺寸及余量为： 粗车：直径为77.5mm，其余量值规定为2.5mm。 精车：直径为75.5mm，其余量值规定为2mm。 粗磨：直径为75.2mm，其余量值规定为0.3mm。

16、 精磨：直径为75mm，其余量值规定为0.2mm。 轴外圆表面直径为80mm的轴段 参照工艺手册确定工序尺寸及余量为： 粗车：直径为82.5mm，其余量值规定为2.5mm。 精车：直径为80.5mm，其余量值规定为2mm。 粗磨：直径为80.2mm，其余量值规定为0.3mm。 精磨：直径为80mm，其余量值规定为0.2mm。 轴外圆表面直径75mm的轴段 参照工艺手册确定工序尺寸及余量为： 粗车：直径为77.5mm，其余量值规定为2.5mm。 精车：直径为75.5mm，其余量值规定为2mm。 粗磨：直径为75.2mm，其余量值规定为0.3mm。 精磨：直径为75mm，其余量值规定为0.2mm。

17、 确定切削用量及基本工时 工序1：车端面，钻顶尖孔。 加工条件：45钢正火，模锻。 加工要求：粗车直径65mm端面及钻中心孔。 机床：C620-1卧式车床。 刀具：刀片材料YT15，刀杆尺寸16*25mm2，Kr=90，ro=15， ao=12， r=0.5mm。 计算切削用量： 粗车端面：已知毛胚长度方向的加工余量为4mm，考虑到锻模拔模斜度，则长度方向的加工余量Zmax=7.5mm。分两次加工，ap=3mm。 进给量f根据切削手册查得当刀杆尺寸16*25mm，且工件直径为65mm时：f=0.5-0.7mm/r，则选取f=0.5mm/r。 计算切削速度 根据切削手册查得切削速度公式为： Vc

18、=Cv*Kv/Tapf 其中：Cv=242，Xv=0.15，yv=0.35，m=0.2。 修正系数Kv为： Kv=KmvKsvKkrvKkvKBv Vc=(242*1.44*0.8*1.04*0.81*0.97)/(60*3确定机床主轴转速： Ns=1000Vc/3.14*dw 将数值代入，机床主轴转速为532r/min。取与532r/min相近的机床转速为600m/min。 切削工时，根据工艺手册查表可得： Tm=(l+l1+l2+l3)/nwf 代入数值可得：Tm=0.45(min)。 工序2：粗车加工。 粗车直径为65mm的轴段，切削深度 单边余量为1.25mm，可以一次切除。 进给量

19、根据切削手册查得，f=0.5mm/r。 0.20.15mxvyv2*0.50.35)=108.6(m/min) 计算切削速度： Vc=Cv*Kv/Tmapxvfyv(m/min) 代入数值可得，Vc=118(m/min) 确定主轴转速ns=1000*118/3.14*65=578(r/min)按机床选取n=600r/min 所以实际的切削速度为132m/min。 检验机床功率 主切削力Fc根据切削手册所示公式计算 Fc=CFapxffyfVcnfKfc CF=2795，xFc=1.0,yFc=0.75,nFc=-0.15,Fc=2795*1.5*0.50.75*122-0.15*0.94*0.

20、89 Fc=1012.5(N) 切削时消耗功率为： Pc=FcVc/6*104 代入数值得：Pc=2.06 由切削手册得知C620-1主电机功率为7.8kw，当主轴转速为600r/min，主轴传递得最大功率为5.5kw，所以机床功率足够，可以正常加工。 校验机床进给系统强度 已知主切削力为1012.5N，则径向切削力为： FP=CFp*apxffyfVcnfKFp CFp=1940,xFp=0.9,yFp=0.6,nFp=-0.3,Fp=1940*1.5*0.5*122=197(N) 而轴向力为： Ff=CFf*af*f*Vc*KFf CFf=2880,xFf=1.0,yFf=0.5,nFf=

21、-0.4，代入数值为Ff=480(N)。 取机床导轨与床鞍之间的摩擦系数为0.1，则切削力在纵向进给方向对进给机构的作用力为： F=Ff+u(Fc+Fp) 代入数值算得F=600(N)。而机床纵向进给机构可以承受的最大纵向力为3530N，故可以正常功能工作。 切削工时： T=(l+l1+l2)/nf 其中 l=86，l1=4，l2=0，所以t=0.3 车削直径为72mm的轴段的外圆 切削深度单边余量为1.25mm，可以一次切除。 进给量 根据切削手册查得，f=0.5mm/r。 计算切削速度： Vc=Cv*Kv/Tapf mxvyvxfyfnf0.90.6-0.3*0.897*0.5 代入数值可

22、得，Vc=118(m/min) 确定主轴转速： n=1000Vc/3.14dw n=(1000*118)/(3.14*72)=521(r/min) 按机床选取n=600r/min 。 切削工时： T=(l+l1+l2)/nf 其中 l=60，l1=4，l2=0，所以t=0.21 粗车直径为75mm的轴段的外圆 切削深度单边余量为1.25mm，可以一次切除。 进给量 根据切削手册查得，f=0.5mm/r。 计算切削速度： Vc=Cv*Kv/Tapf 代入数值可得，Vc=118(m/min) 确定主轴转速：n=(1000*118)/(3.14*75)=501.6(r/min) 按机床选取n=600

23、r/min 。 切削工时： T=(l+l1+l2)/nf 其中 l=74，l1=4，l2=0，所以t=0.26 粗车直径为80mm的轴段的外圆 切削深度单边余量为1.25mm，可以一次切除。 进给量 根据切削手册查得，f=0.5mm/r。 计算切削速度： Vc=Cv*Kv/Tapf(m/min) 代入数值可得，Vc=118(m/min) 确定主轴转速：n=(1000*118)/(3.14*80)=469.7(r/min) 按机床选取n=480r/min 。 切削工时： T=(l+l1+l2)/nf 其中 l=86，l1=4，l2=0，所以t=0.375 粗车直径为75mm的轴段的外圆 切削深度

24、单边余量为1.25mm，可以一次切除。 进给量 根据切削手册查得，f=0.5mm/r。 计算切削速度： mxvyvmxvyvVc=Cv*Kv/Tmapxvfyv(m/min) 代入数值可得，Vc=118(m/min) 确定主轴转速：n=(1000*118)/(3.14*75)=501.6(r/min) 按机床选取n=600r/min 。 切削工时： T=(l+l1+l2)/nf 其中 l=46，l1=4，l2=0，所以t=0.16 工序3：精车加工。 精车直径为65mm的轴段，切削深度单边余量为1mm，可以一次切除。 进给量 根据切削手册查得，f=0.2mm/r。 计算切削速度： Vc=Cv*

25、Kv/Tmapxvfyv(m/min) 代入数值可得，Vc=218(m/min) 确定主轴转速：n=(1000*218)/(3.14*65)=1068(r/min) 按机床选取n=1000r/min 。 切削工时： T=(l+l1+l2)/nf 其中 l=86，l1=4，l2=0，所以t=0.45 精车直径为72mm的轴段的外圆 切削深度单边余量为1mm，可以一次切除。 进给量 根据切削手册查得，f=0.2mm/r。 计算切削速度： Vc=Cv*Kv/Tmapxvfyv(m/min) 代入数值可得，Vc=218(m/min) 确定主轴转速：n=(1000*218)/(3.14*72)=964(

26、r/min) 按机床选取n=1000r/min 。 切削工时： T=(l+l1+l2)/nf 其中 l=60，l1=4，l2=0，所以t=0.32 精车直径为75mm的轴段的外圆 切削深度单边余量为1mm，可以一次切除。 进给量 根据切削手册查得，f=0.2mm/r。 计算切削速度： Vc=Cv*Kv/Tapf mxvyv代入数值可得，Vc=218(m/min) 确定主轴转速：n=(1000*218)/(3.14*75)=926(r/min) 按机床选取n=1000r/min 。 切削工时： T=(l+l1+l2)/nf 其中 l=74，l1=4，l2=0，所以t=0.39 精车直径为80mm

27、的轴段的外圆 切削深度单边余量为1mm，可以一次切除。 进给量 根据切削手册查得，f=0.2mm/r。 计算切削速度： Vc=Cv*Kv/Tmapxvfyv 代入数值可得，Vc=218(m/min) 确定主轴转速：n=(1000*218)/(3.14*80)=868(r/min) 按机床选取n=1000r/min 。 切削工时： T=(l+l1+l2)/nf 其中 l=86，l1=4，l2=0，所以t=0.45 精车直径为75mm的轴段的外圆 切削深度单边余量为1mm，可以一次切除。 进给量 根据切削手册查得，f=0.2mm/r。 计算切削速度： Vc=Cv*Kv/Tmapxvfyv 代入数值

28、可得，Vc=218(m/min) 确定主轴转速：n=(1000*218)/(3.14*75)=926(r/min) 按机床选取n=1000r/min 。 切削工时： T=(l+l1+l2)/nf 其中 l=46，l1=4，l2=0，所以t=0.25 工序4：铣削键槽。 FANUC-0i Mate系统数控铣床，铣削轴外键槽选用高速钢键槽铣刀，d=20mm ,z=2,参考数控机床与编程Vc=30m/min。 机床转速：Ns=1000*30/3.14*20=477(r/min)。 每分钟进给量：fm=0.08*2*480=76.8(mm/min)。 机动时间：tm=9/76.8=0.21(min)。

29、 工序5：热处理。 工序6：修研顶尖孔。 工序7：磨削加工。 磨削直径为65mm的轴外圆。选择砂轮：见工艺手册选择平型砂轮磨削外圆及端面，尺寸350*40*127。 切削用量的选择：砂轮转速为1500r/min。工作速度为24m/min，工件纵向进给量为fa=0.6。 切削工时为： t1=2LbZbK/1000vfafr t=(2*86*0.3*65*1.1)/(1000*24*0.6*20)=0.012(min) 磨削直径为72mm的外圆 切削用量的选择：砂轮转速为1500r/min。工作速度为24m/min，工件纵向进给量为fr=0.6。 切削工时为： t1=2LbZbK/1000vfaf

30、r t=(2*60*0.3*72*1.1)/(1000*24*0.6*20)=0.009(min) 磨削直径为75mm的外圆: 切削工时为：t=(2*75*0.3*75*1.1)/(1000*24*0.6*20)=0.012(min) 磨削直径为80mm的外圆: 切削工时为：t=(2*80*0.3*86*1.1)/(1000*24*0.6*20)=0.0157(min) 磨削直径为75mm的外圆: 切削工时为：t=(2*46*0.3*75*1.1)/(1000*24*0.6*20)=0.0079(min) 精磨直径为65mm的外圆: 切削用量的选择：砂轮转速为1500r/min。工作速度为30

31、m/min，工件纵向进给量为fr=0.6。 切削工时为：t=(2*65*0.2*86*1.1)/(1000*30*0.6*20)=0.0068(min) 精磨直径为72mm的外圆: 切削用量的选择：砂轮转速为1500r/min。工作速度为30m/min，工件纵向进给量为fr=0.6。 切削工时为：t=(2*60*0.2*72*1.1)/(1000*30*0.6*20)=0.0053(min) 精磨直径为75mm的外圆: 切削工时为：t=(2*75*0.2*74*1.1)/(1000*30*0.6*20)=0.0067 (min) 精磨直径为80mm的外圆: 切削工时为：t=(2*80*0.2*

32、86*1.1)/(1000*30*0.6*20)=0.0084(min) 精磨直径为75mm的外圆: 切削工时为：t=(2*75*0.2*46*1.1)/(1000*30*0.6*20)=0.0042(min) 2.3 夹具的设计 为了提高生产效率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。这样，在产品固定且批量较大的生产中，可以较大的提高生产效率和加工精度。且批量生产中工件的加工精度能够趋于一致。 2.3.1 问题的提出 本夹具用来加工轴类零件外键槽。键槽与工件外圆表面有位臵要求。加工本工序时，零件外圆柱面已经精车过，主要考虑如何保证键槽与工件外圆表面的位臵精度要求。 2.3.2 夹具的

33、设计 定位基准的选择 由零件的工艺分析可知，轴外键槽与轴外圆表面有对称度要求。零件外圆已经精车过，则应以零件外圆柱表面为定位基准。 为了简化夹具的结构，方便操作，准备采用手动夹紧。 确定定位元件 工件以外圆柱面作为定位基准时，根据外圆柱面的完整程度，加工要求及安装方式，可以在V形块，定位套，半圆套及圆锥套中定位。 本夹具是用来加工轴类零件的外键槽的，定位基准直径与长度均较大，且铣削加工是多刀多刃断续切削，切削用量和切削力都较大，且切削力的方向变化不断，加工时极易产生振动。因此选用长V形块作为定位元件，其定位支撑面积大，定位可靠。V形块定位的优点：对中性好，可以使工件的定位基准轴线对中在V形块两

34、斜面的对称面上，不会发生偏移而且安装方便；应用范围广泛，不论定位基准是否经过加工，不论是否完整，都可以采用V形块定位。 V形块上两斜面间的夹角一般选用60，90，和120。随着V形块的夹角的增大，其定位误差减小，但夹角过大时，又会引起工件定位不稳定，综合两方面考虑选择90的V形块。 本夹具中采用的定位元件如图1所示，V形块与工件接触的平面其表面粗糙度要求较高，工件定位误差较小，且夹具的使用寿命更长，定位更为可靠5。 确定夹紧机构及夹紧元件 夹紧机构常用的有斜楔，螺旋，偏心等夹紧机构，它们都是根据斜面加紧原理来实现夹紧工作的。 但是本工序采用数控铣床加工，考虑到切削力的方向变化不断，加工时极易产

35、生振动等因素。不采用偏心夹紧机构，而采用螺旋压板组合夹紧机构。 图1 V形块主视图 本夹具采用的夹紧机构。其制造简单，夹紧行程大扩力比大，自锁性能好，适合于手动夹紧。运用双头螺杆压板系统可以沿横向移动而只起压紧作用。 切削力及夹紧力的计算 F=CFapxffzyfaeuf Cf=650,ap=3mm，xF=1.0，fz=0.08，yF=0.72，ae=9mm，uf=0.86，do=22mm，qF=0.86，wF=0，z=2 所以F=141.27(N)。 实际切削力为： F=F*K1K2K3K 实际夹紧力为F=291(N) 选用压板V形块夹紧机构: F=(2*M*K)/(D*f)*/ 其中：安全

36、系数K=3，压板尺寸为D=24，摩擦系数为f=0.16，M=500。 需要夹紧力为F=531.25。 可以安全工作。 确定定位键 铣床夹具底面应该设臵两个定位键。通过定位键与铣床工作台T形槽的配合，使夹具上定位元件的工作表面相对于铣床工作台的进给方向具有正确的位臵关系。 定位键的位臵相距越远，定位精度越高。除了定位外，定位键还能承受部分切削转矩，增加夹具的稳定性。 定位键有矩形和圆柱型两种，矩形更为常用。故此采用矩形定位键。 矩形定位键有A型和B型。A型比B型更为常用，且B型与铣床工作台的T形槽配合，但较易磨损，故选用A型定位键6。 本夹具采用的定位键如图2所示。 图2 定位键 夹具体的设计

37、夹具体上应该设臵耳座，方便夹具体在工作台上的固定。本夹具体的尺寸较小，可以在两端各设臵一个耳座。但若是夹具体尺寸较大，则应该在夹具体两边各摄制两个耳座，以固定夹具体。 本夹具采用的耳座如图3所示。 图3 耳座 夹具体用于连接，固定夹具上各定位与夹紧元件及装臵，使其成为一个整体的基础件。本夹具采用的定位元件是V形块，为了避免零件装夹时发生干涉。故此，本夹具体上的槽的宽度设计应该大于V形块的设计尺寸，则工件可以正常装夹，这样的设计是正确合理的。 本夹具的夹具体主视图如图4，左视图如图5所示。 图4 夹具体主视图 图5 夹具体左视图 定位误差分析 工件以外圆柱面在V形块上定位时，若不考虑V形块的制造

38、误差，则工件定位基准在V形块的对称面上，因此工件中心线在水平方向上的位移为零。但在垂直方向上，因为工件外圆有制造误差，而产生基准位移。轴外圆直径为80mm，其上偏差为0mm，下偏差为-0.15mm其值为： 基准位移误差=0.053mm； 工序基准选在上母线或是下母线时，工序基准与定位基准不重合，其误差值为： 基准不重合误差=0.075mm； 工序基准选在下母线时，工序尺寸为H3，定位误差最小。其值为： 定位误差=基准位移误差-基准不重合误差=0.022mm； 已知键槽的深度为9上偏差为+0.2mm，下偏差为0mm。 定位误差值满足要求。 2.4 夹具设计及操作的简要说明 本夹具属于铣床夹具，直

39、接安装在工作台上。工件以外圆柱面在V形块上定位，拧紧双头螺杆，使压板夹紧工件。 采用螺旋压板夹紧机构，其结构简单，夹紧行程大扩力比大，自锁性能好，适合于手动夹紧。运用双头螺杆压板系统可以沿横向移动而只起压紧作用。操作方便快捷。采用V形块作为定位元件，对中性好，定位误差小，应用广泛。采用本夹具加工轴类零件的外键槽，对称度误差较小，可以适应实际生产加工。本设计结构合理，制造容易，定位可靠，对中精度高，操作方便，可以大大提高轴外键槽的对称度，同时还能提高键槽其他方面的加工精度，具有较高的实用价值。 需要指出的是，本设计从夹具的设计，制造，定位这些环节上讨论了提高键槽加工对称度的问题，实际上影响轴外键

40、槽加工对称度的因素有很多。比如： 因为定位因素造成的键槽对称平面与轴的纵向对称面不重合，引起对称度误差。 因为受力不均衡，导致铣刀微量变形引起的对称度误差。 机床的精度与刚度不足引起的对称度误差。 工件的质量低，引起的对称度误差。 刀具的刃磨出现误差所引起的对称度误差。 运动副的间隙引起的对称度误差。 上述原因都会对工件的加工精度造成影响，故使用本夹具时，必须考虑其他因素，对于相关的环节作以必要的改进，才能达到较高的加工精度。 3 轴外键槽的传统加工工艺与传统加工方式 3.1 加工轴外键槽的传统工艺与传统工艺分析 3.1.1 传统工艺 运用传统工艺加工轴外键槽如图6所示：现将铣刀垂直进给移向工

41、件，到一定深度后，将纵向进给切至键槽全长；再进行垂直进给，然后反向纵向进给，反复多次直至切刀要求深度。 3.1.2 传统工艺分析 运用传统工艺加工轴外键槽会带来两个弊端： 其一垂直切削分力加大，引起刀具挠度和转角加大，这样就加剧键槽侧面倾斜，另外顺铣与逆铣时产生的不对称变形，这些都会给对称度带来不利影响。 其二吃深较大，铣刀与工件接触弧长，切削沿前刀面滑动时间较长，因此前后刀面同时磨损，而后刀面磨损尤为严重，这样键槽宽度尺寸会受到影响，同时减少刀具重磨次数。 基于以上两点，此工艺对于加工轴外键槽的效果较差。 3.2 轴外键槽的传统加工方式 图6 传统加工方式 圆轴类外键槽通常使用键槽铣刀或立铣

42、刀加工，如图6所示。用键槽铣刀铣削封闭式键槽时，一般用抱钳装夹工件或v型体装夹工件 夹紧工件前必须校正夹具在工作台中的位臵，然后利用螺栓与工作台T型槽连接。键槽长度进给量由工作台纵向进给手轮控制，深度进给由工作台升降进给手柄来控制，宽度由铣刀直径控制。其工作循环如图6所示；先将铣刀垂直进给移向工件，切削少量的深度，将工件纵向进给切至键槽的全长；再进行垂直进给，然后方向纵向进给，反复多次直至完成。用传统的工艺方法和普通铣床来加工精度要求不是很高的键槽，应用较为广泛，随处可见。 3.3 传统加工方式分析 用传统的工艺方法和普通铣床来加工精度要求不是很高的轴外键槽，应用较为广泛。 运用传统工艺加工轴外键槽，在精度要求较高，尺寸范围变化大的时候存在如下弊端： 质量稳定性差