齒飛面雙臥多軸夾具設(shè)計(jì)

1、目 錄序言-1第一章：課題簡(jiǎn)介-2第二章：加工對(duì)象及分析-41零件示意圖-42問(wèn)題的提出-53定位和夾緊方案-64方案對(duì)比-65方案確定-86設(shè)計(jì)鉆模-167定位誤差分析與計(jì)算-20第四章：小結(jié)-25參考文獻(xiàn)-27揚(yáng)州職業(yè)大學(xué)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)序 言機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)是在我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課程后進(jìn)行的。這是我們?cè)谶M(jìn)行畢業(yè)之前對(duì)所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練，因此，它在我們?nèi)甑拇髮W(xué)生活中占有重要的地位。就我而言，我希望能通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)對(duì)自己未來(lái)將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，從而更好的以積極

2、向上的態(tài)度來(lái)對(duì)待工作能溶入到實(shí)踐中去。我們做畢業(yè)設(shè)計(jì)目的是：1、學(xué)生綜合分析和解決本專業(yè)的一般工藝技術(shù)問(wèn)題的獨(dú)立工作能力，拓寬和深化學(xué)生的知識(shí)。2、學(xué)生樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思路，設(shè)計(jì)構(gòu)思和創(chuàng)新思維，掌握工藝設(shè)計(jì)的一般程序.規(guī)范和方法。 3、學(xué)生正確使用技術(shù)資料.國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，有關(guān)手冊(cè).圖冊(cè)等工具書(shū)。進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算.數(shù)據(jù)處理.編寫(xiě)技術(shù)文件等方面的工作能力。 4、學(xué)生今昔功能調(diào)查研究。面向?qū)嶋H。面向生產(chǎn)。向工人和工程技術(shù)人員學(xué)習(xí)的基本工作態(tài)度.工作作風(fēng)和工作方法。第一章 課題簡(jiǎn)介本課題的來(lái)源：揚(yáng)州柴油機(jī)廠為機(jī)體齒飛面雙臥多軸夾具設(shè)計(jì)。柴油機(jī)多軸箱體為柴油機(jī)主要組成部分之一，其作用是用于支撐多個(gè)軸以及輔助零件能

3、夠使他們很好配合，使機(jī)器能夠在這一配合下正常運(yùn)轉(zhuǎn)。其夾具是通過(guò)液壓系統(tǒng)裝置將力傳到壓板上以固定箱體并且用到活動(dòng)定位銷與定位基面定位的定位銷來(lái)限制被加工零件的自由度，以便于對(duì)工件進(jìn)行加工。此夾具所需要加工的齒面及飛面，由于在一個(gè)箱體上，箱體的寬度526.75 mm，高度為 ：長(zhǎng)沖程機(jī)體高度為388.3，短沖程機(jī)體高度為364.8。因?yàn)樾枰玫姐@孔.鏜孔所以要考慮到齒面及飛面的鉆套，又因?yàn)橄潴w表面并不是平整均勻的所以需要鉆模板，考慮到柴油機(jī)是批量生產(chǎn)的，所以最好多利用可換鉆套，同時(shí)要設(shè)計(jì)導(dǎo)向以用于提供鉆套導(dǎo)向進(jìn)行鉆加工。并且考慮到機(jī)床刀架與夾具間不互相碰撞。所以根據(jù)上面的要求設(shè)計(jì)夾具，要做到：良好

4、的定位，夾緊，自鎖能力要強(qiáng)，精度合理便于拆裝。兩活動(dòng)定位銷距離在140-270之間為宜，固定的基面定位銷之間的距離為372左右為好 。夾具導(dǎo)向板與孔軸線對(duì)導(dǎo)軌平行度為0.0.15/150主軸回轉(zhuǎn)軸線和夾具導(dǎo)向孔軸線成等距度0.03機(jī)床所有通用件及專用件均在102vx02z03-20夾具上下導(dǎo)向精度要求不低于0.250.005第二章 加工對(duì)象分析一 零件示意圖柴油機(jī)箱體結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，零件上有多處需要鉆孔，鏜孔。材料為鑄鐵，毛坯為鑄造件，從結(jié)構(gòu)上看，有多處筋板側(cè)面凹凸不平，因此給定位帶來(lái)困難柴油機(jī)齒飛面箱體的簡(jiǎn)單視圖如下 圖1 飛面箱體造型柴油機(jī)齒面和飛面需要加工的孔有7-35ht,6-22ht,

5、30ht的孔。這些孔的極限偏差0.01mm。因?yàn)殂@孔所達(dá)到的精度為6級(jí)精度即可以二 問(wèn)題的提出 柴油機(jī)齒面飛面多以孔為主，而這些孔有一定的精度要求但加工本工序時(shí)因?yàn)楸砻娌⒉黄交怯幸欢ǖ膹澢葎t給鉆孔帶來(lái)一定的難度，所以用通用的夾具是不容易加工的，設(shè)計(jì)夾具的目的是在于提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度同時(shí)要保證精度，單孔鉆加工不太適合這里的情況，所以用鉆模板可以提高效率。以為是齒面和飛面所以要設(shè)計(jì)2塊鉆模板，即齒面鉆模鈑和飛面鉆模板。同時(shí)要考慮鉆模板 的鉆套，如何定位等等。不僅僅要符合要求還要達(dá)到更好的性價(jià)比。第三章 定位和夾緊方案 一方案1定位基準(zhǔn)方案一由零件圖可知7-35ht,6-22ht,3

6、0ht的孔的端面在齒飛面上不是均勻分布。定位基準(zhǔn)選擇底面則可以限制x方向旋轉(zhuǎn)，y方向旋轉(zhuǎn)，z方向移動(dòng)三個(gè)自由度.因?yàn)榈撞坑袔讉€(gè)孔，如果采用短銷定位就可以約束x方向旋轉(zhuǎn)，y方向旋轉(zhuǎn)兩個(gè)自由度，而往往夾緊部分與短銷平行就可以完全定位，在其側(cè)面利用一導(dǎo)向板起導(dǎo)向作用則可以調(diào)整它的方向，另一側(cè)采用雙聯(lián)聯(lián)動(dòng)板可以調(diào)整箱體與下支撐板的平行度。夾緊方案 箱體定位元件是兩個(gè)定位銷，兩個(gè)活動(dòng)定位銷，兩聯(lián)動(dòng)導(dǎo)向板。下底面，往往夾緊機(jī)構(gòu)與定位銷平行夾緊則選擇商標(biāo)面用壓板夾緊。查夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)（表10-32）中選用螺紋夾緊機(jī)構(gòu)，但考慮到柴油機(jī)箱體的尺寸和重量，螺紋機(jī)構(gòu)最大的缺陷是需要人工手動(dòng)不適合加工大的工件，和大量的

7、加工。所以為了減小勞動(dòng)強(qiáng)度提高效率，采用液壓夾緊。將液壓系統(tǒng)的力作用于上面的壓板來(lái)固定箱體從而起到夾緊作用2定位基準(zhǔn)方案二 柴油機(jī)齒面定位也是以底面定位，可以約束x方向旋轉(zhuǎn)，y方向旋轉(zhuǎn)，z方向移動(dòng)三個(gè)自由度，以另一面為基準(zhǔn)定位，可以定位于則可以定位。如果采用底面完全定位就要使底面加工精度過(guò)高給加工帶來(lái)難度。況且不可以調(diào)整底面的尺寸。如果采用雙聯(lián)傳動(dòng)板，側(cè)面用一導(dǎo)向板作為引導(dǎo)側(cè)面與齒飛面密切貼合。而雙聯(lián)傳動(dòng)板以兩部分組成，以一根引導(dǎo)棒來(lái)連接兩懸掛的傳動(dòng)板。當(dāng)齒飛面放置在夾具中，會(huì)出現(xiàn)齒面飛面鉆模板與地面出現(xiàn)間隙調(diào)整一頭的桿子則可以使另一端桿移動(dòng)直到需要的面能夠緊密貼合為止，而一面貼合時(shí)雖然夾緊但

8、另一面則可能會(huì)產(chǎn)生間隙，則可以調(diào)整導(dǎo)向板使柴油機(jī)箱體側(cè)面與夾具側(cè)面貼合，則可以定位，而第一種定位方案為一定位銷，雖然可以保證不移動(dòng)而一個(gè)銷強(qiáng)度不一定夠且可能會(huì)損壞箱體，則選擇這種方法比較合理。圖2 導(dǎo)向板所以經(jīng)過(guò)對(duì)比，選取方案內(nèi)容如下： 柴油機(jī)齒面定位也是以底面定位，可以約束x方向旋轉(zhuǎn)，y方向旋轉(zhuǎn)，z方向移動(dòng)三個(gè)自由度，以另一面為基準(zhǔn)定位，可以定位于則可以定位。如果采用底面完全定位就要使底面加工精度過(guò)高給加工帶來(lái)難度。況且不可以調(diào)整底面的尺寸。如果采用雙聯(lián)傳動(dòng)板，側(cè)面用一導(dǎo)向板作為引導(dǎo)側(cè)面與齒飛面密切貼合。而雙聯(lián)傳動(dòng)板以兩部分組成，以一根引導(dǎo)棒來(lái)連接兩懸掛的傳動(dòng)板。當(dāng)齒飛面放置在夾具中，會(huì)出現(xiàn)

9、齒面飛面鉆模板與地面出現(xiàn)間隙調(diào)整一頭的桿子則可以使另一端桿移動(dòng)直到需要的面能夠緊密貼合為止，而一面貼合時(shí)雖然夾緊但另一面則可能會(huì)產(chǎn)生間隙，則可以調(diào)整導(dǎo)向板使柴油機(jī)箱體側(cè)面與夾具側(cè)面貼合，則可以定位，而第一種定位方案為一定位銷，雖然可以保證不移動(dòng)而一個(gè)銷強(qiáng)度不一定夠且可能會(huì)損壞箱體，則選擇這種方法比較合理。支撐板設(shè)計(jì)：柴油機(jī)箱體與夾具下面相貼合為了能夠很好的貼合，由于想體底部面積較大，要選取適當(dāng)?shù)膲|塊，以保證見(jiàn)效接觸面積，達(dá)到較好的平衡，但同時(shí)考慮到柴油機(jī)箱體質(zhì)量較大，用一般的墊塊不足以滿足其支撐強(qiáng)度要求，所以設(shè)計(jì)四塊支撐板。同時(shí)用螺栓將其固定在機(jī)床夾具上，并且在制造支撐板時(shí)需注意的是支撐板在同

10、一夾具上，需要同時(shí)磨出以保證等高。 圖3 支撐板圖在支撐板上童謠要考慮接觸面積所以將其表面制造成有一段段溝槽，無(wú)要求只要平均分布凸處寬度在40mm左右即可?？傞L(zhǎng)度在345mm。二設(shè)計(jì)鉆模 由于箱體上孔比較多，且不是均勻分布，為了使加工簡(jiǎn)便，所以利用鉆模板來(lái)加工，為了可以長(zhǎng)期的使用鉆模（即使用壽命），設(shè)計(jì)決定使用可換鉆套，這樣才能防止鉆套在使用過(guò)度的情況下影響加工精度甚至報(bào)廢加工產(chǎn)品。鉆套的長(zhǎng)度會(huì)影響導(dǎo)向性能。一般是： 可換鉆套 h=（1.53）d，其中d為鉆套直徑一般加工低于工廠8級(jí)公差孔或粗鏜時(shí)，鏜桿選用工廠6級(jí)公差，由于此孔加工精度為 此加工用可換鉆套與鉆模間隙配合達(dá)到0.01mm?？蓳Q鉆

11、套材料用45鋼制造另外，外形尺寸與箱體所加工的面大小一致最好，這樣便于裝夾定位，所以設(shè)計(jì)為下面形狀飛面鉆模板同樣齒面也是不規(guī)則，孔也是沒(méi)有一定規(guī)律的童謠需要鉆模板，且齒面的孔與非面的孔不一至，所以用同一塊模板是不行的，根據(jù)柴油機(jī)齒面的孔系設(shè)計(jì)方法類似于上面的飛面鉆模板圖形零件放置為兩個(gè)定位銷，兩個(gè)活動(dòng)定位銷，兩聯(lián)動(dòng)導(dǎo)向板定位。誤差產(chǎn)生是由于銷在圓心上的跳動(dòng)和聯(lián)動(dòng)導(dǎo)向板的平面精度是其主要原因。箱體在固定或壓緊時(shí)，由于聯(lián)動(dòng)板表面精度為公差0.012則兩聯(lián)動(dòng)板平衡度不超過(guò)0.01mm。欲保證工作加工要求則可以選夾緊再調(diào)整。 2定位誤差的計(jì)算 由于箱體放置在水平面上，基準(zhǔn)是下底面，那么下底面保證尺寸公

12、差0.012而箱體本身需要加工到的尺寸公差為0.0.12則誤差計(jì)算定位誤差 =0.012-（-0.012）=0.024mm同理雙聯(lián)導(dǎo)向板上的誤差計(jì)算 =0.01-（0.01）=0.02mm由于0.02大于零件加工尺寸所需要公差則可以選用此方法價(jià)緊定位。 柴油機(jī)箱體定位元件改為雙聯(lián)傳動(dòng)板與兩活動(dòng)定位銷和兩固定銷還有導(dǎo)向板，夾緊機(jī)構(gòu)會(huì)適當(dāng)調(diào)整由于靠材料為鑄鐵結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜而銑端面力比較大，則需要使夾緊機(jī)構(gòu)在冊(cè)面和上面旋緊，而上面提過(guò)為了提高效率，可以選用液壓夾緊，這樣可以節(jié)省時(shí)間且效率提高并且降低勞動(dòng)強(qiáng)度。計(jì)算刀具銑削時(shí)，切削力及夾緊力，銑刀選用：高速鋼，鑲齒三面刃銑刀則：f=cfafzyaefz

13、/doafnwf（見(jiàn)切削手冊(cè)表3。28）其中查表得 q=560,ap=3.0,xf=2.0,fz=0.2,y=0.5,ae=20f=560x3.0x0.20.72x200.06x20/2250.86 =2363(n)水平力fh=1.1x2363=2599.3垂直分力fn=0.3x2363=708.9安全系數(shù)安全系數(shù)k=k1k2k3k4其中k1為基本安全系數(shù)1.5 k2為加工性質(zhì)系數(shù)1.1 k3為刀具鈍化系數(shù)1.1 k4為斷續(xù)切削系數(shù)1.1 所以f=ffh=1.5x1.1x1.1x1.1x1.1x2363 =5189.5(n) 選用液壓缸： 由于工件在鉆孔之前要先進(jìn)行銑削，則計(jì)算機(jī)床的切削力及夾

14、緊力 刀具：高速鋼鑲齒三面銑刀，225mm z=20 f= cfaxpff2yfaeufz doqfnwf （見(jiàn)切削手冊(cè)表3.28）其中查得cf=650，ap=3.1,xf=1.0 ,fz=0.08,y1=0.72,ae=40則 f=1456（n）水平分力：fh=1.1f實(shí)=1.1x1456=1601.6(n)垂直分力：fv=0.3f實(shí)=0.7x1456=1019.2（n）安全系數(shù)k=k1k2k3k4其中k1為基本安全系數(shù)1.5 k2為加工性質(zhì)系數(shù)1.1 k3為刀具鈍化系數(shù)1.1 k4為斷續(xù)切削系數(shù)1.1所以f=fxfh=1.5x1.1x1.1x1.1xfh=3197.6(n)選用液壓夾緊 擴(kuò)

15、力比i=3.42 為克服水平切削力，實(shí)際夾緊力應(yīng)該為n（f1+f2）=kfh n=kfh/(f1+f2)其中 f1 f2為夾具定位面和夾緊面上摩擦系數(shù)?。篺1=f2=0.25則 n=f/0.25=12790.4（n） 液壓缸選用80（節(jié)約用材，制造成本低，輕便）液壓壓強(qiáng)p=0.5mpa推力為3900n則得液壓缸壓力n n=3900i=13338n 夾具與工件位置圖圖4 夾具與工件位置圖夾具與機(jī)床總裝配圖： 圖5 夾具與機(jī)床總裝配圖二設(shè)計(jì)鉆模 由于箱體上孔比較多，且不是均勻分布，為了使加工簡(jiǎn)便，所以利用鉆模板來(lái)加工，為了可以長(zhǎng)期的使用鉆模（即使用壽命），設(shè)計(jì)決定使用可換鉆套，這樣才能防止鉆套在使

16、用過(guò)度的情況下影響加工精度甚至報(bào)廢加工產(chǎn)品。鉆套的長(zhǎng)度會(huì)影響導(dǎo)向性能。一般是： 可換鉆套 h=（1.53）d，其中d為鉆套直徑一般加工低于工廠8級(jí)公差孔或粗鏜時(shí)，鏜桿選用工廠6級(jí)公差，由于此孔加工精度為7級(jí)此加工用可換鉆套與鉆模間隙配合達(dá)到0.01mm。可換鉆套材料用45鋼制造另外，外形尺寸與箱體所加工的面大小一致最好，這樣便于裝夾定位，所以設(shè)計(jì)為下面形狀（a）(b)圖6 可換鉆套(a)和鉆套用襯套(b)圖7 飛面鉆模板上圖是飛面鉆模板同樣齒面也是不規(guī)則，孔也是沒(méi)有一定規(guī)律的童謠需要鉆模板，且齒面的孔與非面的孔不一至，所以用同一塊模板是不行的，根據(jù)柴油機(jī)齒面的孔系設(shè)計(jì)方法類似于上面的飛面鉆模板

17、圖形如下：圖8齒面鉆模板三 定位誤差的分析與計(jì)算 1定位誤差產(chǎn)生的原因零件放置為兩個(gè)定位銷，兩個(gè)活動(dòng)定位銷，兩聯(lián)動(dòng)導(dǎo)向板定位。誤差產(chǎn)生是由于銷在圓心上的跳動(dòng)和聯(lián)動(dòng)導(dǎo)向板的平面精度是其主要原因。箱體在固定或壓緊時(shí)，由于聯(lián)動(dòng)板表面精度為公差0.012則兩聯(lián)動(dòng)板平衡度不超過(guò)0.01mm。欲保證工作加工要求則可以選夾緊再調(diào)整。圖9 聯(lián)動(dòng)導(dǎo)向板 2定位誤差的計(jì)算 由于箱體放置在水平面上，基準(zhǔn)是下底面，那么下底面保證尺寸公差0.012而箱體本身需要加工到的尺寸公差為0.0.12則誤差計(jì)算定位誤差 =0.012-（-0.012）=0.024mm同理雙聯(lián)導(dǎo)向板上的誤差計(jì)算 =0.01-（0.01）=0.02m

18、m由于0.02大于零件加工尺寸所需要公差則可以選用此方法價(jià)緊定位。4切削力及夾緊力計(jì)算 由于工件在鉆孔之前要先進(jìn)行銑削，則計(jì)算機(jī)床的切削力及夾緊力 刀具：高速鋼鑲齒三面銑刀，225mm z=20 f= cfaxpff2yfaeufz doqfnwf （見(jiàn)切削手冊(cè)表3.28）其中查得cf=650，ap=3.1,xf=1.0 ,fz=0.08,y1=0.72,ae=40則 f=1456（n）水平分力：fh=1.1f實(shí)=1.1x1456=1601.6(n)垂直分力：fv=0.3f實(shí)=0.7x1456=1019.2（n）安全系數(shù)k=k1k2k3k4其中k1為基本安全系數(shù)1.5 k2為加工性質(zhì)系數(shù)1.1

19、 k3為刀具鈍化系數(shù)1.1 k4為斷續(xù)切削系數(shù)1.1所以f=fxfh=1.5x1.1x1.1x1.1xfh=3197.6(n)選用液壓夾緊 擴(kuò)力比i=3.42 為克服水平切削力，實(shí)際夾緊力應(yīng)該為n（f1+f2）=kfh n=kfh/(f1+f2)其中 f1 f2為夾具定位面和夾緊面上摩擦系數(shù)取：f1=f2=0.25則 n=f/0.25=12790.4（n） 液壓缸選用100m液壓壓強(qiáng)p=0.5mpa推力為3900n則得液壓缸壓力n n=3900i=13338n 由于13338大于12790所以此夾緊機(jī)構(gòu)可以選用。 柴油機(jī)箱體定位元件改為雙聯(lián)傳動(dòng)板與兩活動(dòng)定位銷和兩固定銷還有導(dǎo)向板，夾緊機(jī)構(gòu)會(huì)適

20、當(dāng)調(diào)整由于靠材料為鑄鐵結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜而銑端面力比較大，則需要使夾緊機(jī)構(gòu)在冊(cè)面和上面旋緊，而上面提過(guò)為了提高效率，可以選用液壓夾緊，這樣可以節(jié)省時(shí)間且效率提高并且降低勞動(dòng)強(qiáng)度。計(jì)算刀具銑削時(shí)，切削力及夾緊力，銑刀選用：高速鋼，鑲齒三面刃銑刀則：f=cfafzyaefz /doafnwf（見(jiàn)切削手冊(cè)表3。28）其中查表得 q=560,ap=3.0,xf=2.0,fz=0.2,y=0.5,ae=20f=560x3.0x0.20.72x200.06x20/2250.86 =2363(n)水平力fh=1.1x2363=2599.3垂直分力fn=0.3x2363=708.9安全系數(shù)安全系數(shù)k=k1k2k3k

21、4其中k1為基本安全系數(shù)1.5 k2為加工性質(zhì)系數(shù)1.1 k3為刀具鈍化系數(shù)1.1 k4為斷續(xù)切削系數(shù)1.1 所以f=ffh=1.5x1.1x1.1x1.1x1.1x2363 =5189.5(n) 選用液壓缸： 由于工件在鉆孔之前要先進(jìn)行銑削，則計(jì)算機(jī)床的切削力及夾緊力 刀具：高速鋼鑲齒三面銑刀，225mm z=20 f= cfaxpff2yfaeufz doqfnwf （見(jiàn)切削手冊(cè)表3.28）其中查得cf=650，ap=3.1,xf=1.0 ,fz=0.08,y1=0.72,ae=40則 f=1456（n）水平分力：fh=1.1f實(shí)=1.1x1456=1601.6(n)垂直分力：fv=0.3

22、f實(shí)=0.7x1456=1019.2（n）安全系數(shù)k=k1k2k3k4其中k1為基本安全系數(shù)1.5 k2為加工性質(zhì)系數(shù)1.1 k3為刀具鈍化系數(shù)1.1 k4為斷續(xù)切削系數(shù)1.1所以f=fxfh=1.5x1.1x1.1x1.1xfh=3197.6(n)選用液壓夾緊 擴(kuò)力比i=3.42 為克服水平切削力，實(shí)際夾緊力應(yīng)該為n（f1+f2）=kfh n=kfh/(f1+f2)其中 f1 f2為夾具定位面和夾緊面上摩擦系數(shù)?。篺1=f2=0.25則 n=f/0.25=12790.4（n） 液壓缸選用80（節(jié)約用材，制造成本低，輕便）液壓壓強(qiáng)p=0.5mpa推力為3900n則得液壓缸壓力n n=3900i=13338n 由于13338大于12790所以此夾緊機(jī)構(gòu)可以選用。且更加適合。第四章 小 結(jié)兩個(gè)月時(shí)間的畢業(yè)設(shè)計(jì)遇期而終心情輕松之中略帶幾份收獲的喜悅，覺(jué)得總結(jié)一下很有必要，經(jīng)過(guò)這一段時(shí)間的畢業(yè)設(shè)計(jì)，深刻體會(huì)到設(shè)計(jì)的艱難，時(shí)間雖短，但非常高興，學(xué)到平時(shí)課堂上所不能學(xué)到的東西實(shí)踐與理論的互助的認(rèn)識(shí)。