109變速箱殼體銑面夾具設計解析

1、變速箱殼體銑面夾具設計本 科畢業(yè)設計題目變速箱殼體銃面夾具設計摘 要為對變速箱殼體端面銑削加工，我們進行此次專用夾具設計。變速箱零件為鑄件，零件形狀復雜，在定位時，選一面兩銷的定位方式定位，并以操作簡單的手動夾緊方式 夾緊，其機構設計簡單，方便且能滿足要求。關鍵詞：變速箱殼體，銑面加工，專用夾具，設計Design of Clamping Device for The Gearbox Shell Face MillingAbstract: This design is about the shell of the gearbox face milling clamp design.The par

2、ts iscast ing ,and it have complex shape.Whe n processes in g,we n eed take it in right positi on,sowe chooses locate mode which two sells at the same time, and operates the simple manualclamp way clamp, its orga ni zatio n desig n is simple, the convenience also can satisfy therequest.變速箱殼體銑面夾具設計Ke

3、y WOrds：Shell of The Gearbox,Milli ng Face,Un it Clamp,Desig n of Clampi ng Device.目 錄一.前 U 言. -1 -二. 設計任務-2 -三. 銑床夾具的主要類型與特點 . -3 -3.1 銑床夾具的主要類型 . -3 -3.2 銑床夾具的特點. -3 -四. 對加工工件進行工藝分析-3 -五. 定位方案設計 . -3 -5.1 工件與夾具體的定位 . -3 -5.2 夾具體與機床的定位 . -4 -5.3 定位誤差計算 . -4 -六. 夾緊方案設計 . -6 -6.1 銑削力的計算. -7 -6.2 夾緊力的

4、計算. -8 -七. 夾具體與其它裝置設計-10 -7.1 夾具體設計 . -10 -7.2 其它裝置設計. -11 -八. 技術條件制定 . -12 -九. 夾具精度分析. -12 -十.夾具工作原理簡介 . -13 -十一 .總結. -14 -參考文獻. -15 -致 謝. -16 -變速箱殼體銑面夾具設計-1 -一.前言夾具最早出現(xiàn)在18世紀后期，隨著科學技術的不斷進步，夾具已從一種輔助工具 發(fā)展成為門類齊全的工藝裝備。在機床上對工件進行加工時，為了保證加工表面相對其它表面的尺寸和位置精度，首先需要使工件在機床上占有準確的位置，并在加工過程中能承受各種力的作用而始終 保持這一準確位置不變

5、。前者稱為工件的定位，后者稱為工件的夾緊，這一整個過程統(tǒng)稱 為工件的裝夾。在機床上裝夾工件所使用的工藝裝備稱為機床夾具。而機床夾具按專業(yè) 化程度可分為通用夾具、專用夾具、組合夾具、成組夾具。它在保證產(chǎn)品優(yōu)質、高產(chǎn)、 低成本，充分發(fā)揮現(xiàn)有設備的潛力，以便工人掌握復雜或精密零件加工技術，以減輕繁重的體力勞動等諸方面起著巨大的作用。 因此，機床夾具的設計和使用是促進生產(chǎn)迅速 發(fā)展的重要工藝措施之一。夾具通常由定位元件（確定工件在夾具中的正確位置）、夾緊裝置、對刀引導元件（確定刀具與工件的相對位置或導引刀具方向）、分度裝置（使工件在一次安裝中能完成數(shù)個工位的加工，有回轉分度裝置和直線移動分度裝置兩類）

6、、連接元件以及夾具體（夾具底座）等組成。對于此次要加工的變速箱，由于傳統(tǒng)銑削變速箱殼體端面所使用的夾具復雜、生產(chǎn)效率低、工人工作強度大、夾具通用性低等特點，故需設計一種能滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)的專 用夾具。當然，由于自己知識的缺陷，設計時考慮的不夠周全，存在一些錯誤，還請各位老 師和同學指正，我將做到虛心接受，努力提高自己。變速箱殼體銑面夾具設計-2 -設計題目：變速箱殼體銑面夾具設計姓名陳亮班級機制052學號20050416設計題目變速箱殼體銑面夾具設計指導老師樊十全零件名稱變速箱殼體材料QT450-10生產(chǎn)類型中批量生產(chǎn)毛坯鑄件生產(chǎn)綱領年生產(chǎn)量5000件設計任務零件簡圖如下圖2-1,本工序銑削加工

7、變速箱殼體側端面，設計銑床手 動專用夾具。圖 2-1變速箱殼體銑面夾具設計-3 -三.銃床夾具的主要類型與特點3.1 銑床夾具的主要類型銑床夾具主要用于加工零件上的平面、凹槽、鍵槽、缺口、花鍵、齒輪及各種成形 面等。由于銑削加工通常是夾具隨工作臺一起作進給運動，有時也作圓周進給運動，因此銑床夾具的結構，按進給方式不同銑床夾具可分為直線進給式、圓周進給式和靠模進 給式三種類型。3.2 銑床夾具的特點銑削加工的切削用量和切削力一般較大，切削力的大小和方向也是變化的，而且又 是斷續(xù)切削，因而加工時沖擊和振動較嚴重。所以對于此次所設計的夾具，要特別注意 工件定位穩(wěn)定性和夾緊可靠性；夾緊裝置要能產(chǎn)生足夠

8、的夾緊力，手動夾緊時要有良好 的自鎖能力；夾具上各組成元件的強度和剛度要高。另外，由于銑削的切屑較多，夾具上應有足夠的排屑空間，應盡量避免切屑堆積在 定位支承面上。因此，定位支承面應高出周圍的平面（可參考底板圖紙） ，而且在夾具 體內盡可能做出便于清除切屑和排出冷卻液的出口。四.對加工工件進行工藝分析在銑削端面前，變速箱殼體的上下表面與兩定位孔都已加工好。對于上下表面其加 工精度要求保證平面度為0.28，粗糙度為6.3，兩表面間距離為165.15mm對于兩定 位孔則是先鉆，再通過鉸刀精鉸至10 mm.在加工側端面時，側端面尺寸要求為202o0.2，表面粗糙度為3.2，分析可知由銑削 直接加工就

9、可達到要求。五.定位方案設計5.1 工件與夾具體的定位工件與夾具體的定位是間接通過定位塊來實現(xiàn)的。定位塊通過自己本身及定位插銷12、四個內六角圓柱頭螺釘16、襯套11實現(xiàn)與底板的定位。而對于工件與定位塊的 定位，為限制工件沿Z軸的移動自由度、工件繞X軸的轉動自由度及工件繞丫軸的轉動 自由度，我們需用工件的下表面作為第一定位基準； 為限制工件沿X軸方向的移動自由 度、沿丫軸方向的移動自由度，需將工件上內孔1作為第二定位基準；同時為限制工件 繞Z軸的轉動自由度，需將工件上內孔2作為第三定位基準， 這樣就限制了工件的六個 不定度， 達到完全定位， 而這種定位方式也就是我們常說的“一面兩孔”定位。變速

10、箱殼體銑面夾具設計-4 -5.2 夾具體與機床的定位夾具體與機床的定位是通過兩個定向鍵9、內六角圓柱頭螺釘10,以及T型螺釘 與壓板將夾具體固定在機床導軌上，實現(xiàn)定位。定位方案示意具體情況如下圖5-1:圖 5-15.3 定位誤差計算在機械加工中，產(chǎn)生加工誤差的因素很多，而其中與夾具相關的誤差有夾具相對于 機床成形運動的位置誤差，夾具相對于刀具位置的誤差，工件在夾具中的定位誤差，工件在夾具中被夾緊時產(chǎn)生的夾緊誤差，夾具磨損所造成的加工誤差等，而我們此處的話， 只對工件在夾具中的定位誤差做一簡單計算。定位誤差由基準位置誤差和基準不重合誤差組成?；诖?，對于一面兩孔的定位， 如下圖5-2:變速箱殼體

11、銑面夾具設計-5 -圖 5-2可查機床夾具設計手冊表1-1-12得:式中：；D1為第一定位孔的公差，冷1為圓柱銷的公差；D2為第二定位孔的公差，；d2為菱形銷的公差；：1min第一定位孔與圓柱銷間的最小間隙；：2min第二定位孔與菱形銷間的最小間隙；：J*W- -為轉角誤差。又因圓柱銷尺寸為10；。08,菱形銷尺寸為卩：吹,圓柱銷與定位孔1的配合為G7h6 菱形銷與定位孔2間的配合為G7，兩定位孔尺寸為1o0.006。h6由此可得：D*W(Y)一 D1 d1 1min二0.018+0.008+0.006=0.032基準位置誤差：D*W(Y) 一 D1 di：1minJ*W二tg6+ 6+ AD

12、i di iminD2、d22min2L(5.1)(5.2變速箱殼體銑面夾具設計-6 -對于基準不重合的誤差有:則定位誤差厶二 = D二0.032 0.004= 0.036T工3十g，D1 + Jmin+ 注2 + b + minJ*Wtg=0.0175由此可知，此定位方式能夠滿足加工要求。六.夾緊方案設計由于螺旋夾緊機構具有結構簡單、制造容易、夾緊可靠、擴力比大、夾緊行程不受 限制等特點，所以在手動夾緊裝置中被廣泛使用，而對于此次設計，即可用螺旋夾緊機構對工件進行夾緊，在這螺旋夾緊機構的結構是由底板1、六角螺母2、可調支柱3、雙頭螺桿4、壓縮彈簧5、平墊圈6、移動壓板7、平底螺母8構成。在對

13、工件進行夾緊 前，可先將可調支柱、六角螺母、雙頭螺桿、平底螺母擰松，待工件裝上之后，通過壓 板壓住工件，再分別擰緊可調支柱、六角螺母、雙頭螺桿、平底螺母，再加上定位塊、 圓柱銷、菱形銷、襯套的定位，實現(xiàn)對工件的夾緊與松開。根據(jù)工件尺寸，對移動壓板的尺寸可初步擬定為厚度為25mm長155mm再據(jù)工件10.0082二0.004(5.3)2Ltg0.032 0.0322 105.01(5.4)變速箱殼體銑面夾具設計-7 -尺寸、壓板尺寸、雙頭螺桿尺寸大小，可選M20X2.5的平底螺母作為壓緊螺母。夾緊方案的確定如下圖6-1所示（局部圖）：變速箱殼體銑面夾具設計-8 -圖 6-16.1 銑削力的計算對

14、于此零件，我們可用萬能銑床X62W對其進行加工，所選銑刀為鑲齒套式面銑刀， 刀具材料為高速鋼W18Cr4V.因工件材料為QT450-10,硬度為185HBS則可查機床夾具設計手冊表1-2-9得：計算公式為：P = Cpt1.1s0.72D_1.1B0.90z Kp（6.1）其中P-銑削力（N；CP-在調整高速鋼銑刀銑削時，考慮工件材料及銑刀類型系數(shù)，其值查表1-210選取，此處為CP=294;t-銑削深度（mm）,指銑刀刀齒切入和切出工件過程中，接觸弧在垂直走刀方向平變速箱殼體銑面夾具設計-9 -面中測得的投影長度sz-每齒進給量（mm齒）;D-為銑刀直徑（mm；B-銑削寬度（mm,指平行于銑

15、刀軸線方向測得的切削尺寸；z-為銑刀齒數(shù)；Kp-為用高速鋼銑削時，考慮工件材料機械性能不同的修正系數(shù)，對于QT45O-10HB0 55心珂莎）.“987。查金屬切削手冊表9-12可得sz=0.3,查表9-7可得D=125mm,Z=14又因工件的銑削深度為2.5mm銑削寬度為110mm.所以P二Cpt1.1s0.72D_1.1B0.90z Kp= 294 2.51.10.30.72125_1.11100.9014 0.987=1607N6.2 夾緊力的計算查機械夾具設計手冊表夾緊力計算公式W=其中K-安全系數(shù)；P-為切削力（N ;J1-為夾緊元件與工件間的摩擦系數(shù)；L、H、I-工件受力大概尺寸，

16、其中L=82.575mm H=165.15mm l=52.5mm,具體如下圖6-2:1-2-11可得(6.2)u1H l變速箱殼體銑面夾具設計-10 -又因安全系數(shù)K二K。K1K2K3K4K5K6其中Ko-考慮工件材料及加工余量均勻的基本安全系數(shù)；K1-加工性質系數(shù)；K2-刀具鈍化程度系數(shù)；Ka-切削特點系數(shù)；K4-夾緊力的穩(wěn)定性系數(shù)；K5-手動夾緊時的手柄位置系數(shù)；K6-僅有力矩使工件與支承面接觸的情況系數(shù)。查機械夾具設計手冊表1-2-1和表1-2-2和表1-2-12得:K。= 1.3,K 廠 1.0, K廠 1.3,K3二1.2, K4二1.3,K5二1.0, K6q =0.16。則K -

17、 K0K1K2K3K4K5K6=1.31.01.3 1.21.3 1.01.0= 2.6364代入夾緊力計算公式(6.3)1.0圖 6-2變速箱殼體銑面夾具設計-11 -K P L u1H l=2.6364 如 607 漢 82.5750.16 165.15 52.5=6167N因螺旋夾緊機構是通過平底螺母來實現(xiàn)夾緊， 若手柄長度為240mm作用力為100N,則可查機械夾具設計手冊表1-2-25得螺母夾緊力W。=7950N。所以有WKW0,故此夾緊裝置能滿足加工所需的夾緊力，能保證工件的加工精度， 是可行的。七.夾具體與其它裝置設計7.1 夾具體設計夾具體是夾具的基礎件。在夾具體上， 要安裝組

18、成該夾具所需要的各種元件、機構和裝置等。設計時應滿足以下基本要求：1、 應有足夠的強度和剛度：保證在加工過程中，夾具體在夾緊力、切削力等的作 用下，不致產(chǎn)生不允許的變形和振動；2、結構簡單，具有良好的工藝性：在保證強度和剛度的條件下，力求結構簡單，體積小，重量輕，特別是對于移動或翻轉的夾具， 其重量不應太大（一般不超過10KG， 以便于操作；3、 尺寸要穩(wěn)定：對于鑄造夾具體，要進行時效處理，對于焊接夾具體，要進行退 火處理，以消除內應力，以保證夾具體加工尺寸的穩(wěn)定；4、 便于排屑：為防止加工中切屑積在定位元件工作表面或其他裝置中，而影響工 件的正確定位和夾具的正常工作，在設計夾具體時，要考慮切

19、屑的排除問題?；诖?，選夾具的結構為鑄造結構，材料為45鋼，夾具體進行時效處理，根據(jù)工 件、定位元件、夾緊裝置、對刀-引導元件以及其他輔助機構和裝置在總體上的配置， 夾具體的外形尺寸大致可確定為長430mm寬200mm厚23mm如下圖7-1所示：（具體見夾具體零件圖）：變速箱殼體銑面夾具設計-12 -圖 7-17.2 其它裝置設計銑床夾具依靠夾具體底面和定向鍵側面與機床工作臺上平面及T型槽相連接，以保 證定位元件對工作臺和導軌具有正確的相對位置。為了減小安裝時的偏斜角的誤差, 安裝定向鍵時應當使它們靠向T型槽的同一側。變速箱殼體銑面夾具設計-13 -變速箱殼體銑面夾具設計-14 -對定向鍵的直

20、角部分都倒1*45的倒角，在夾具體與定向鍵的連接部分中的直角開出凹槽，如圖中的小凹槽。定向鍵與夾具體采用螺釘連接，對于定向鍵的大小，根據(jù) 銑床工作臺最大行程700*260*320，我們可以確定向鍵的尺寸，具體見定向鍵零件圖。八.技術條件制定1.圓柱銷中心和菱形銷中心到D面的距離之差為116.01mm。2.菱形銷相對于夾具體表面的垂直度要求為0.02。3.夾具體側面與基準面A的垂直度要求0.02,與基準C與基準D的公共連線的平 行度要求為0.025。九.夾具精度分析夾具誤差必須滿足如下公式：(9.1) dw是定位誤差：dw=0.032;jw是基準位置誤差：jw=0.004;jd是銑床夾具的對刀誤

21、差：jd =SS+ Sh(9.2)SS塞尺的制造誤差；Sh對刀塊工作表面至定位元件的尺寸公差。查機床夾具設計手冊塞尺基本尺寸可知：SS=0.014。因為對刀塊是用就地加工法加工的，所以可以認為：Sh=0。由此我們可知：Ajd=0.014得J(0.032)2(0.004)2(0.014)2=0.0350.035|丁工可知,夾具精度符合要求十.夾具工作原理簡介下面我們來分析與說明它的工件原理：工件通過菱形銷、圓柱銷固定在定位塊上， 而定位塊又通過定位插銷和內六角圓柱頭螺釘與夾具體相聯(lián)，對于螺旋夾緊機構是通過六角螺母固定在夾具體上。在夾具體的底平面上安裝定向鍵用于與銑床工件臺面的連接 與定位。裝工件

22、時，只要把平底螺母松開一點，并將移動壓板向左移動一點即可把工件 放上去，擰緊即可，開始對工件的進行銑面加工。卸載工件時，松開平底螺母，移動壓 板左移，即可卸載。操作簡單，省時省力，裝卸工件時只需靠平底螺母的松緊和移動壓 板的移動即可輕松實現(xiàn)。通過上述分析得出：本套夾具定位準確可靠，拆卸工件方便，加工質量穩(wěn)定，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本，變速箱殼體銑面夾具設計-15 -減輕了工人的勞動強度 是可行 的。對此夾具各個零件的裝配關系見下圖10-1：圖 10-1十一.總結此次畢業(yè)設計是我們從大學理論學習走向實際工作應用的重要一步。從最初的選 題，開題到計算、繪圖直到完成設計。其間，查找資料，向老師

23、請教，與同學交流，反 復修改圖紙，每一個過程都是對自己能力的一次檢驗和充實。在設計過程中，我對專業(yè)基礎知識有了一次系統(tǒng)的復習和鞏固，同時也學會了查找 相關資料與標準，學會了分析數(shù)據(jù)，提高了自己的CADPRO-E的制圖能力，也能更熟 練的運用OFFICE辦公軟件，懂得了許多經(jīng)驗公式的獲得是前人不懈努力的結果。但是畢業(yè)設計也暴露出自己專業(yè)基礎的很多不足之處，比如缺乏綜合應用專業(yè)知識的能 力，設計分析不全面，運用各種工具不熟，等等，當然這的話還在自己在以后的工作學 習中不斷完善?？傊?，通過這次設計，我了解了變速箱殼體銑面的加工方法，熟悉了變速箱殼體銑 面夾具的設計步驟，鍛煉了自己工程設計的實踐能力，

24、也培養(yǎng)了自己獨立思考分析問題 的意識，相信這對于我以后的工作學習是有很大幫助。變速箱殼體銑面夾具設計-16 -參考文獻1王啟平主編機床夾具設計M.哈爾濱工業(yè)大學出版社，20052東北重機，洛陽工學院，一汽職工大學編機械夾具設計手冊M.上?？茖W技術出版社，3陸劍中孫家寧主編金屬切削原理與刀具M.機械工業(yè)出版社，20054刑閩芳主編互換性與技術測量M.清華大學出版社.20005王秀倫主編機床夾具設計M.國防工業(yè)出版社 19836曾志新，呂明主編機械制造技術基礎M 武漢理工大學出版社.20017楊忠明，朱家誠主編機械設計M.武漢理工大學出版社.20018吳宗澤主編機械零件設計手冊M.機械工業(yè)出版社.20039徐圣群主編簡明機械加工工藝手冊M.上?？茖W技術出版社.199110于就泗，齊發(fā)主編機械工程材料M.大連理工大學出版社,200311譚建榮主編圖學基礎教程M.高等教育出版社，199912余桂英，郭紀林主編.Auto CAD 2006 中文版實用教程M.大連理工出版社.200613戴曙主編金屬切削機床M.機械工業(yè)出版社.199314上海柴油機廠工藝設備研究所編金屬切削機床夾具設計手冊M.機械工業(yè)出版社.198415上海市金屬切削技術協(xié)會編金屬切削手冊M.上?？茖W