2293 變速箱殼體銑面夾具設計

2293 變速箱殼體銑面夾具設計,變速箱,殼體,夾具,設計 學校代碼： 10410學 號: 20050416本 科 畢 業(yè) 設 計題目： 變速箱殼體銑面夾具設計 學 院： 工 學 院 姓 名： 陳亮 學 號： 20050416 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 年 級： 機制 052 班 指導教師： 樊十全 二 OO 九年 五 月變速箱殼體銑面夾具設計摘 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 parts is casting ,and it have complex 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, Unit Clamp,Design of Clamping Device.變速箱殼體銑面夾具設計目 錄一.前言 ............................................- 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。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。它在保證產品優(yōu)質、高產、低成本，充分發(fā)揮現有設備的潛力，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 個 工 位 的 加 工 ， 有 回 轉 分 度 裝 置 和 直 線 移 動 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雜、生產效率低、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代化生產的專用夾具。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 -二．設計任務設計題目：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生產類型 中批量生產 毛坯 鑄件生產綱領 年生產量 5000 件設計任務 零件簡圖如下圖 2-1，本工序銑削加工變速箱殼體側端面，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．銑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；夾緊裝置要能產生足夠的夾緊力，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 ，表面粗糙度為 3.2，分析可知由銑削0.2?直接加工就可達到要求。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 Y 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 Y 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” 變速箱殼體銑面夾具設計- 4 -定位。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：基準位置誤差 （5.1）*() 1minDWYDd?????11i22minDdJtgL?? ??（5.2）式中： 為第一定位孔的公差， 為圓柱銷的公差；1D?1d?為第二定位孔的公差， 為菱形銷的公差；2 2——第一定位孔與圓柱銷間的最小間隙；1min?——第二定位孔與菱形銷間的最小間隙；2——為轉角誤差。*JW又因圓柱銷尺寸為 ，菱形銷尺寸為 ，圓柱銷與定位孔 1 的配合為 ，0.8?0.81? 76Gh菱形銷與定位孔 2 間的配合為 ，兩定位孔尺寸為 。76Gh0.246?由此可得 *()11minDWYDd?????變速箱殼體銑面夾具設計- 6 -0.18.0.632??= 對于基準不重合的誤差有： （5.3）12d??0.8?.4?則定位誤差 （5.4）*()DWY???10.32.04.36T???工11min22min*DdDdJWtgL?????????＝10.32.051t??= .7?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，實現對工件的夾緊與松開。根據工件尺寸，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。變速箱殼體銑面夾具設計- 7 -夾緊方案的確定如下圖 6-1 所示（局部圖）：圖 6-16.1 銑削力的計算對于此零件，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： （6.1）1.0.721.0.9Pz PCtsDBzK????其中 P---銑削力（N） ；---在調整高速鋼銑刀銑削時，考慮工件材料及銑刀類型系數，其值查表PC1－2－10 選取, 此處為 =294；PC變速箱殼體銑面夾具設計- 8 -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; ---每齒進給量（mm/齒）; zsD---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;---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，對于 QT450-PK10： 。0.5().9871HB?查《金屬切削手冊》表 9－12 可得 ，查表 9－7 可得 D＝125mm,Z=14,又因0.3zs?工件的銑削深度為 2.5mm,銑削寬度為 110mm.所以 1.0.721.0.9Pz PCtsBzK????..1.0.929453514.876N??＝＝6.2 夾緊力的計算查《機械夾具設計手冊》表 1－2－11 可得夾緊力計算公式 （6.2）1KPLWuHl???其中 K---安全系數; P---為切削力（N）;---為夾緊元件與工件間的摩擦系數;1?L、H、l---工件受力大概尺寸，其中 L＝82.575mm，H＝165.15mm，l=52.5mm,具體如下圖 6-2：變速箱殼體銑面夾具設計- 9 -圖 6-2又因安全系數 （6.3）0123456KKK???其中 ---考慮工件材料及加工余量均勻的基本安全系數;0---加工性質系數;1---刀具鈍化程度系數;2---切削特點系數;3----夾緊力的穩(wěn)定性系數;4K----手動夾緊時的手柄位置系數;5----僅有力矩使工件與支承面接觸的情況系數。6查《機械夾具設計手冊》表 1－2－1 和表 1－2－2 和表 1－2－12 得:013456.3,.0,.,.,.3,.0,1.KKK????。1u則 0123456??..1.0.2634＝＝代入夾緊力計算公式 1KPLWuHl???變速箱殼體銑面夾具設計- 10 -2.63410782.5.N??＝＝因螺旋夾緊機構是通過平底螺母來實現夾緊，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 N。0795W?所以有 < ，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KW0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，要考慮切屑的排除問題?；诖耍x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- 11 -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。對定向鍵的設計方案如下圖 7-2 所示（局部圖）：圖 7-2變速箱殼體銑面夾具設計- 12 -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 。0.2?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）Tjdjwd3222????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差：Δjd =δS＋δh （9.2）δS——塞尺的制造誤差；δh——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：δS=0.014。因為對刀塊是用就地加工法加工的，所以可以認為：δh=0。由此我們可知： jd=0.014?得 =0.035222(0.3)(0.4)(0.14)?0.035< 3T工可知,夾具精度符合要求。變速箱殼體銑面夾具設計- 13 -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，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。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 ,提高了生產效率 ,降低了生產成本 ,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：變速箱殼體銑面夾具設計- 14 -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，學會了分析數據，提高了自己的 CAD\PRO-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變速箱殼體銑面夾具設計- 15 -面夾具的設計步驟，鍛煉了自己工程設計的實踐能力，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。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，2005[2] 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，1990[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，2005[4] 刑閩芳主編. 互換性與技術測量[M]. 清華大學出版社.2000[5] 王秀倫主編. 機床夾具設計[M]. 國防工業(yè)出版社. 1983[6] 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.2001[7] 楊忠明，朱家誠主編.機械設計[M].武漢理工大學出版社.2001[8] 吳宗澤主編.機械零件設計手冊[M].機械工業(yè)出版社.2003變速箱殼體銑面夾具設計- 16 -[9] 徐圣群主編. 簡明機械加工工藝手冊[M]. 上?？茖W技術出版社.1991[10] 于就泗，齊發(fā)主編.機械工程材料[M].大連理工大學出版社,2003[11] 譚建榮主編.圖學基礎教程[M].高等教育出版社，1999[12] 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.2006[13] 戴曙主編.金屬切削機床[M].機械工業(yè)出版社.1993[14] 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.1984[15] 上海市金屬切削技術協會編. 金屬切削手冊[M]. 上?？茖W技術出版社，1984[16] 中國機械社區(qū)：http://bbs.cmiw.cn/index.php.[17] 野火論壇：http://www.proewildfire.cn/index.php.[18] 燕春南.浮動夾緊銑削夾具的設計. 機床與液壓[J]，2008 年 01 期.[19] 李兆東.一種萬能銑夾具設計.山東建筑工程學院學報[J]， 2006 年 03 期.[20] 竇廣勇，胡延鳳.單向閥專用銑夾具的設計.通用機械[J]， 2004 年 08 期.變速箱殼體銑面夾具設計- 17 -致 謝此次畢業(yè)設計可以圓滿地完成， 要 感 謝 我 的 指 導 老 師 樊 十 全 ,感 謝 他 在 整 個 設計 過 程 中 給 予 我 的 指 導 和 幫 助 ,也 要 謝 謝 吳 彥 紅 老 師 中 途 對 我 CAD 圖 的 指 正 ， 以及 我 周 圍 的 同 學 朋 友 ， 感 謝 他 們 提 出 寶 貴 的 意 見 和 建 議 。 另 外 ， 我 要 感 謝 在 大 學期 間 所 有 傳 授 我 知 識 的 老 師 ， 是 你 們 的 悉 心 教 導 使 我 有 了 良 好 的 專 業(yè) 基 礎 知 識 ，這 也 是 畢 業(yè) 設 計 得 以 完 成 的 基 礎 。雖然大學即將結束,但學習是人一生的事,在以后的工作中,我一定努力學習,不辜負老師同學對我的期待,做出自己的一份事業(yè)，也為社會做出自己的一份貢獻。