變速箱殼體銑面夾具設(shè)計(jì)

1、摘 要為對變速箱殼體端面銑削加工,我們進(jìn)行此次專用夾具設(shè)計(jì)。變速箱零件為鑄件, 零件形狀復(fù)雜,在定位時(shí),選一面兩銷的定位方式定位,并以操作簡單的手動(dòng)夾緊方式 夾緊,其機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)簡單,方便且能滿足要求。關(guān)鍵詞:變速箱殼體,銑面加工,專用夾具,設(shè)計(jì)Design of Clamping Device for The Gearbox Shell Face Milling Abstract: This design is about the shell of the gearbox face milling clamp design.The parts is casting ,and it have co

2、mplex shape.When processesing,we need take it in right position,so we chooses locate mode which two sells at the same time, and operates the simple manual clamp way clamp, its organization design is simple, the convenience also can satisfy the request.Key words:Shell of The Gearbox,Milling Face, Uni

3、t Clamp,Design of Clamping Device.目 錄一.前言. - 2 -二.設(shè)計(jì)任務(wù). - 3 -三.銑床夾具的主要類型與特點(diǎn) . - 4 -3.1 銑床夾具的主要類型.- 4 -3.2 銑床夾具的特點(diǎn).- 5 -四.對加工工件進(jìn)行工藝分析 . - 5 -五.定位方案設(shè)計(jì). - 5 -5.1 工件與夾具體的定位.- 5 -5.2 夾具體與機(jī)床的定位.- 5 -5.3 定位誤差計(jì)算.- 6 -六.夾緊方案設(shè)計(jì). - 8 -6.1 銑削力的計(jì)算 .- 9 -6.2 夾緊力的計(jì)算.- 10 -七.夾具體與其它裝置設(shè)計(jì). - 12 -7.1 夾具體設(shè)計(jì).- 12 -7.2 其它

4、裝置設(shè)計(jì).- 13 -八.技術(shù)條件制定. - 14 -九.夾具精度分析. - 14 -十.夾具工作原理簡介. - 15 -十一.總結(jié). - 16 -參 考 文 獻(xiàn). - 17 -致 謝. - 18 -一.前言夾具最早出現(xiàn)在 18 世紀(jì)后期,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)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(jī)床上對工件進(jìn)行加工時(shí),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(jī)床上占有準(zhǔn)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(zhǔn)確位置不變。 前者稱為工件的定位,后者稱為工件的夾緊,這一整個(gè)過程統(tǒng)稱 為工件的裝夾。在機(jī)床上裝夾工件所使用的工藝裝備稱為機(jī)床

5、夾具。而機(jī)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(zhì)、高產(chǎn)、 低成本,充分發(fā)揮現(xiàn)有設(shè)備的潛力,以便工人掌握復(fù)雜或精密零件加工技術(shù),以減輕繁 重的體力勞動(dòng)等諸方面起著巨大的作用。因此,機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)和使用是促進(jìn)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(dǎo)元件(確定刀具與工件的相對位置或?qū)б毒叻较?、分度裝置(使工件在一次 安裝中能完成數(shù)個(gè)工位的加工,有回轉(zhuǎn)分度裝置和直線移動(dòng)分度裝置兩類、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(fù)雜、生產(chǎn)

6、效率低、工人工作強(qiáng)度大、夾具通用性低等特點(diǎn),故需設(shè)計(jì)一種能滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)的專 用夾具。當(dāng)然,由于自己知識的缺陷,設(shè)計(jì)時(shí)考慮的不夠周全,存在一些錯(cuò)誤,還請各位老 師和同學(xué)指正,我將做到虛心接受,努力提高自己。二.設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)題目:變速箱殼體銑面夾具設(shè)計(jì)三.銑床夾具的主要類型與特點(diǎn)3.1 銑床夾具的主要類型姓 名 陳亮 班 級 機(jī)制052 學(xué)號 20050416設(shè)計(jì)題目 變速箱殼體銑面夾具設(shè)計(jì) 指導(dǎo)老師 樊十全零件名稱 變速箱殼體 材料 QT450­10生產(chǎn)類型 中批量生產(chǎn) 毛坯 鑄件生產(chǎn)綱領(lǐng) 年生產(chǎn)量 5000 件設(shè)計(jì)任務(wù) 零件簡圖如下圖2­1,本工序銑削加工變速箱殼體側(cè)端面

7、,設(shè)計(jì)銑床手動(dòng)專用夾具。圖 2­1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(jìn)給運(yùn)動(dòng),有時(shí)也作圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng),因 此銑床夾具的結(jié)構(gòu),按進(jìn)給方式不同銑床夾具可分為直線進(jìn)給式、圓周進(jìn)給式和靠模進(jìn) 給式三種類型。3.2 銑床夾具的特點(diǎn)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(shí)沖擊和振動(dòng)較嚴(yán)重。所以對于此次所設(shè)計(jì)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)生足夠的夾緊力,手動(dòng)夾緊時(shí)要有良好 的自鎖能力;夾具上各組成元件的強(qiáng)度和剛度要高。另外,由于銑削

8、的切屑較多,夾具上應(yīng)有足夠的排屑空間,應(yīng)盡量避免切屑堆積在,而且在夾具 定位支承面上。因此,定位支承面應(yīng)高出周圍的平面(可參考底板圖紙?bào)w內(nèi)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(jìn)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(cè)端面時(shí),側(cè)端面尺寸要求為 0.2202+ ,表面粗糙度為3.2,分析可知由銑削直接加工就可達(dá)到要求。五.定位方案設(shè)計(jì)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

9、塊來實(shí)現(xiàn)的。定位塊通過自己本身及定位插 銷12、四個(gè)內(nèi)六角圓柱頭螺釘16、襯套11實(shí)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(dòng)自由度、工件繞X軸的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度及工件繞 Y軸的轉(zhuǎn)動(dòng) 自由度,我們需用工件的下表面作為第一定位基準(zhǔn);為限制工件沿X軸方向的移動(dòng)自由 度、沿Y軸方向的移動(dòng)自由度,需將工件上內(nèi)孔1作為第二定位基準(zhǔn);同時(shí)為限制工件 繞Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度,需將工件上內(nèi)孔 2作為第三定位基準(zhǔn),這樣就限制了工件的六個(gè) 不定度,達(dá)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。5.2 夾具體與機(jī)床的定位夾具體與機(jī)床的定位是通過兩個(gè)定向鍵 9、內(nèi)六角圓柱頭螺釘 10,

10、以及 T 型螺釘 與壓板將夾具體固定在機(jī)床導(dǎo)軌上,實(shí)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(jì)算在機(jī)械加工中,產(chǎn)生加工誤差的因素很多,而其中與夾具相關(guān)的誤差有夾具相對于 機(jī)床成形運(yùn)動(dòng)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(shí)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(jì)算。定位誤差由基準(zhǔn)位置誤差和基準(zhǔn)不重合誤差組成?；诖?對于一面兩孔的定位, 如下圖5-2: 圖 5-2可查機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊表1-1-12得:基準(zhǔn)位置誤差 *(111minD W Y D d d d D

11、 =+D (5.1 1 111min 222min* 2 D d D d J Wtg Ld d d d - +D +D D = (5.2式中: 1 D d 為第一定位孔的公差, 1 d d 為圓柱銷的公差;2 D d 為第二定位孔的公差, 2 d d 為菱形銷的公差; 1min D 第一定位孔與圓柱銷間的最小間隙; 2min D 第二定位孔與菱形銷間的最小間隙; * J W D 為轉(zhuǎn)角誤差。又因圓柱銷尺寸為 0 0.008 10 - ,菱形銷尺寸為 00.00810 - ,圓柱銷與定位孔1的配合為 7 6G h , 菱形銷與定位孔2間的配合為 7 6G h ,兩定位孔尺寸為 0.0240.00

12、6 10 + + 。由此可得 *(111minD W Y D d d d D =+D 0.0180.0080.006 0.032=+ = 對于基準(zhǔn)不重合的誤差有: 112 dd d= (5.310.008 2 =´ 0.004= 則定位誤差 *( D W Y dD=D + (5.410.0320.0040.036 3T =+=< 工1111min 222min* 2 D d D d J W tgLd d d d - +D +D D = 10.0320.032 2105.01tg- + ´ =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(shè)計(jì)

13、由于螺旋夾緊機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、夾緊可靠、擴(kuò)力比大、夾緊行程不受 限制等特點(diǎn),所以在手動(dòng)夾緊裝置中被廣泛使用,而對于此次設(shè)計(jì),即可用螺旋夾緊機(jī) 構(gòu)對工件進(jìn)行夾緊,在這螺旋夾緊機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)是由底板 1、六角螺母 2、可調(diào)支柱 3、 雙頭螺桿4、壓縮彈簧5、平墊圈6、移動(dòng)壓板 7、平底螺母8構(gòu)成。在對工件進(jìn)行夾緊 前,可先將可調(diào)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(diào)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(shí)現(xiàn)對工件的夾緊與松開。根據(jù)工件尺寸,對移動(dòng)壓板的尺寸可初步擬定為厚度為25mm,長155mm,再

14、據(jù)工件 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: 圖 6-16.1銑削力的計(jì)算對于此零件,我們可用萬能銑床X62W 對其進(jìn)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(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊表 1-2-9 得:計(jì)算公式為: 1.10.721.10.90 P z PC t sD B z K - =´´´´´´ P(6.1其中P-銑削力(N ;P C -在調(diào)整高速鋼銑刀銑削時(shí),考慮工件材料

15、及銑刀類型系數(shù),其值查表 1-2 -10選取, 此處為 P C =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面中測得的投影長度;z s -每齒進(jìn)給量(mm/齒; D-為銑刀直徑(mm;B-銑削寬度(mm ,指平行于銑刀軸線方向測得的切削尺寸; z-為銑刀齒數(shù);P K -為用高速鋼銑削時(shí), 考慮工件材料機(jī)械性能不同的修正系數(shù), 對于QT450-10:0.55 (0.987 190P HB K = 。查金屬切削手冊表9-12可得 0.3 z s = ,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 1.

16、10.721.10.90 P z PC ts D B z K - =´´´´´´ P 1.10.72 1.10.90 294 2.50.3125110140.987 1607N- ´´´´´´ = 6.2 夾緊力的計(jì)算查機(jī)械夾具設(shè)計(jì)手冊表1-2-11可得夾緊力計(jì)算公式 1 K K P LWu H l´´ = ´+ (6.2其中K-安全系數(shù);P-為切削力(N;1 m -為夾緊元件與工件間的摩擦系數(shù);L、H、l-工件受力大概尺寸,其中L=82.575

17、mm,H=165.15mm,l=52.5mm,具體如下圖6-2: 圖 6-2又因安全系數(shù) 0123456KK K K K K K K =´´´´´´ (6.3其中 0 K -考慮工件材料及加工余量均勻的基本安全系數(shù);1 K -加工性質(zhì)系數(shù);2 K -刀具鈍化程度系數(shù);3 K -切削特點(diǎn)系數(shù);4 K -夾緊力的穩(wěn)定性系數(shù);5 K -手動(dòng)夾緊時(shí)的手柄位置系數(shù);6 K -僅有力矩使工件與支承面接觸的情況系數(shù)。查機(jī)械夾具設(shè)計(jì)手冊表1-2-1和表1-2-2和表1-2-12得:0123456 1.3, 1.0, 1.3, 1.2, 1.3, 1.

18、0, 1.0K K K K K K K = 1 0.16 u = 。則 0123456KK K K K K K K =´´´´´´ 1.3 1.0 1.3 1.2 1.3 1.0 1.0 2.6364´´´´´´ = 代入夾緊力計(jì)算公式1 K K P L W u H l´´ =´+2.6364160782.575 0.16165.1552.5 6167N´´ ´+ = 因螺旋夾緊機(jī)構(gòu)是通過平底螺母來實(shí)現(xiàn)夾緊, 若手柄

19、長度為240mm, 作用力為100N, 則可查機(jī)械夾具設(shè)計(jì)手冊表1-2-25得螺母夾緊力 0 7950 W = N。所以有 K W < 0 W ,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(shè)計(jì)7.1 夾具體設(shè)計(jì)夾具體是夾具的基礎(chǔ)件。在夾具體上,要安裝組成該夾具所需要的各種元件、機(jī)構(gòu) 和裝置等。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足以下基本要求:1、應(yīng)有足夠的強(qiáng)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(dòng);2、結(jié)構(gòu)簡單,具有良好的工藝性:在保證強(qiáng)度和剛度的條件下,力求結(jié)構(gòu)簡單, 體積小,重量輕,特別是對于移動(dòng)或翻轉(zhuǎn)的夾具

20、,其重量不應(yīng)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(jìn)行時(shí)效處理,對于焊接夾具體,要進(jìn)行退 火處理,以消除內(nèi)應(yīng)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(shè)計(jì)夾具體時(shí),要考慮切屑的排除問題?；诖?選夾具的結(jié)構(gòu)為鑄造結(jié)構(gòu),材料為 45 鋼,夾具體進(jìn)行時(shí)效處理,根據(jù)工 件、定位元件、夾緊裝置、對刀-引導(dǎo)元件以及其他輔助機(jī)構(gòu)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 : 圖 7-1

21、7.2 其它裝置設(shè)計(jì)銑床夾具依靠夾具體底面和定向鍵側(cè)面與機(jī)床工作臺上平面及T型槽相連接, 以保D 的誤差, 證定位元件對工作臺和導(dǎo)軌具有正確的相對位置。 為了減小安裝時(shí)的偏斜角b安裝定向鍵時(shí)應(yīng)當(dāng)使它們靠向T型槽的同一側(cè)。對定向鍵的設(shè)計(jì)方案如下圖7-2所示(局部圖: 圖 7­2對定向鍵的直角部分都倒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(shù)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1

22、16.01mm 。2. 菱形銷相對于夾具體表面的垂直度要求為 0.02 f 。3.夾具體側(cè)面與基準(zhǔn)面 A 的垂直度要求 0.02,與基準(zhǔn) C 與基準(zhǔn) 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:Tjd jw dw 32222£ D + D + D (9.1D dw 是定位誤差:D dw=0.032; D jw 是基準(zhǔn)位置誤差:D jw=0.004; D jd 是銑床夾具的對刀誤差:jd =S+h (9.2S塞尺的制造誤差;h對刀塊工作表面至定位元件的尺寸公差。查機(jī) 床夾具設(shè)計(jì)手冊塞尺基本尺寸可知:S=0.014。因?yàn)閷Φ秹K是用就地加工法加工的,

23、所以可以認(rèn)為:h=0。由此我們可知:D jd=0.014得222(0.032(0.004(0.014 + =0.0350.035< 23T 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(nèi)六角圓柱頭螺釘與夾具體相聯(lián), 對于螺旋夾緊機(jī)構(gòu)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。裝工件時(shí),只要把平底螺母松開一點(diǎn),并將移動(dòng)壓板向左移動(dòng)一點(diǎn)即可把工件 放上去,擰緊即可,開始對工件的進(jìn)行銑面加工。卸載工件時(shí),松開平底螺母,移動(dòng)壓 板左移,即可卸載。

24、操作簡單,省時(shí)省力,裝卸工件時(shí)只需靠平底螺母的松緊和移動(dòng)壓 板的移動(dòng)即可輕松實(shí)現(xiàn)。 通過上述分析得出 :本套夾具定位準(zhǔn)確可靠 ,拆卸工件方便 , 加工質(zhì)量穩(wěn)定 ,提高了生產(chǎn)效率 ,降低了生產(chǎn)成本 ,減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度 是可行 的。對此夾具各個(gè)零件的裝配關(guān)系見下圖10­1: 圖 10-1十一.總結(jié) 此次畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們從大學(xué)理論學(xué)習(xí)走向?qū)嶋H工作應(yīng)用的重要一步。從最初的選 題，開題到計(jì)算、繪圖直到完成設(shè)計(jì)。其間，查找資料，向老師請教，與同學(xué)交流，反 復(fù)修改圖紙，每一個(gè)過程都是對自己能力的一次檢驗(yàn)和充實(shí)。 在設(shè)計(jì)過程中,我對專業(yè)基礎(chǔ)知識有了一次系統(tǒng)的復(fù)習(xí)和鞏固，同時(shí)也學(xué)會(huì)了查找 相關(guān)資料與

25、標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)會(huì)了分析數(shù)據(jù)，提高了自己的 CADPRO­E 的制圖能力，也能更熟 練的運(yùn)用 OFFICE 辦公軟件，懂得了許多經(jīng)驗(yàn)公式的獲得是前人不懈努力的結(jié)果。 但 是畢業(yè)設(shè)計(jì)也暴露出自己專業(yè)基礎(chǔ)的很多不足之處，比如缺乏綜合應(yīng)用專業(yè)知識的能 力，設(shè)計(jì)分析不全面,運(yùn)用各種工具不熟，等等，當(dāng)然這的話還在自己在以后的工作學(xué) 習(xí)中不斷完善。 總之,  通過這次設(shè)計(jì)，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(shè)計(jì)步驟，鍛煉了自己工程設(shè)計(jì)的實(shí)踐能力，也培養(yǎng)了自己獨(dú)立思考分析問題 的意識,相信這對于我以后的工作學(xué)習(xí)是有很大幫助。 參 考 文 獻(xiàn)

26、0; 1  王啟平主編. 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)M. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2005  2  東北重機(jī),洛陽工學(xué)院， 一汽職工大學(xué)編.機(jī)械夾具設(shè)計(jì)手冊M.上?？茖W(xué)技術(shù)出版社， 1990  3  陸劍中.孫家寧主編. 金屬切削原理與刀具M(jìn). 機(jī)械工業(yè)出版社，2005  4  刑閩芳主編.  互換性與技術(shù)測量M.  清華大學(xué)出版社.2000  5  王秀倫主編.  機(jī)床夾具設(shè)計(jì)M.  國防工業(yè)出版社. 1983  6  曾志新,呂明主編.  機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)M.  武漢理工大學(xué)出版社.2001  7  楊忠明，朱家誠主編.機(jī)械設(shè)計(jì)M.武漢理工大學(xué)出版社.2001  8  吳宗澤主編.機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊M.機(jī)械工業(yè)出版社.