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拖拉機前驅半軸殼端面鉆孔夾具設計,班級:機制052班 姓名:朱敏芳 指導老師:曾一凡 老師,,,摘要,機床夾具是組成工藝系統(tǒng)的一個環(huán)節(jié),是影響加工質量的重要因素,一般情況下,使用機床夾具能穩(wěn)定地保證產品質量。因而機床夾具設計被廣泛應用于機械設計與制造當中 機床夾具包括結構設計和精度設計兩個方面,二者相輔相成,有好的結構定位才能保證夾具的合理性,而保證了高的精度才能保證加工的零件符合生產要求。 機床夾具設計要充分考慮加工的可行性.通用行.經濟性和高效性,1.工件的加工工藝性分析,如圖所示為所要求加工的工件,它是拖拉機前驅半軸殼,其材料為鑄鐵材料QT400-15 。 重約20公斤,中批量生產,拖拉機半軸殼的基本結構和所要達到的加工工藝要求在零件圖中已經給出:,工件的加工工藝路線具體定制如下:,2.工件端面鉆孔工藝分析,本工序要加工的兩組孔的孔徑大小無精度要求,可以由刀具來直接保證,但由于法蘭面要起到連接作用,兩組孔之間得有一定的位置度的要求.因此依靠所設計的夾具需要保證以下的精度: .加工小端面孔時,6個孔在125mm的圓周上均勻分布,孔的中心線相對于基準D和H偏離理想尺寸0.5mm的圓柱范圍內,其中兩個相對的孔的中心線在懸梁的中心面內。 .加工大端面孔時,8個孔在144mm的圓周上均勻分布,孔的中心線相對于基準D和H偏離理想尺寸0.5mm的圓柱范圍內,其中與懸梁中心面相鄰的孔與懸梁中心面的夾角為22.5。 .為了保證連接,法蘭面要求光滑平整。若不平整,要求刮深直徑18mm,深0.5mm。 為了保證工件連接,提高工件的合格率,孔的位置度公差采用最大實體原則.當基準外圓的尺寸同時最小的時候,直徑10.5mm偏離最大實體尺寸時偏離值可補償給位置度誤差,其最大補償量=0.5mm+0.1mm=0.6mm.,.定位方案的確定,方案一 選用一標準工作臺,標準工作臺上有分度裝置。將工件的一端面放置在基準面上,限制工件的3個自由度(兩個旋轉和一個移動);采用一彈簧活動錐銷限制工件的兩個自由度(兩個移動);使用v塊與工件的懸梁定位,來確定第一個孔的位置。加工完第一個孔之后則依靠分度裝置來旋轉工件加工圓周上的其他的孔。示意圖如下:,,方案二: 設計蓋板式鉆模.將工件的其中一個端面放置在一基準面上,由此限制工件的3個自由度(2個旋轉和1個移動);將設計好的鉆模板放置在工件的另外一個端面上,鉆模板的中心有一個內圓與工件的階梯外圓配合,由此限制兩個自由度(2個移動);那么還有一個旋轉自由度依靠v型塊來定位.在鉆模板上加工與工件位置相符合的孔,孔內安裝鉆套作為刀具導向.簡圖如下;,,方案分析: 方案一,工件定位夾緊后繞中心旋轉加工端面上的孔,那么端面上所有的孔到中心的距離就是一致的,孔與懸梁的中心面的角度偏差就依靠分度裝置來保證.而且不需要頻繁的對刀,只要調節(jié)分度裝置.但是這種方案所采用的基準是工件的階梯內圓,而內圓又是經鑄造出來不加工的部分,所以只可以進行粗基準定位,這里若用它作為基準的話,會造成比較大的偏差. 方案二,鉆模板的定位基準就選用了工件的階梯外圓,這也正好符合了圖樣上的設計基準.但采用鉆模板的話,需要經常的拆卸, 而且加工時要依靠鉆套的導向,頻繁的對刀 ,這樣就造成了加工效率不高. 綜合分析上面兩種方案,方案一定位基準選擇不當,會造成很大的加工誤差。因為零件為中小批量生產。此處選擇方案二來完成這次的設計.,4.設計夾緊方案,對于夾緊方案的選擇,若生產批量較小時采用螺釘夾緊比較合適,不管是從經濟上還是操作上來比較;若生產批量較大時,則采用聯(lián)動夾緊機構或氣動、液動夾緊機構較為合適。由于工件已經是中小批量生產,因此這里選擇螺釘夾緊. 夾緊力作用點的選擇: 1、夾緊力的作用點,應能保持工件定位穩(wěn)定,而不致引起工件發(fā)生位移和偏轉。 2、夾緊力的作用點,應使被夾緊工件的夾緊變形盡可能小。 3、夾緊力的作用點,應盡可能靠近工件加工表面,以提高定位穩(wěn)定性和夾緊可靠性 . 由于工件的高度達到了300多毫米,工件的夾緊最好采用中間夾緊,這樣就可以使得夾緊力的作用點能更好的保持工件的穩(wěn)定,鉆削力矩能更好的受到限制。,鉆削力計算 已知工件的材料為鑄鐵,硬度HB190210,刀具選擇高速鋼刀具, 鉆削力 其中CFf =420, d=10.5 mm ,zFf=1, yFf=0.8, f=0.2 mm,KFf=1 那么 Ff=1217.16 N鉆削力矩 其中CMc =0.206 ,d =10.5 mm,zMC=2, f=0.2mm yMC =0.8, KFf=1 那么 M=6.27 Nm 查閱 工具書,m16的螺母所能達到的夾緊力是4020 N,由于工件端面所加工的孔所在的圓周比兩個端面直徑要小,即鉆削力作用在工件的支撐端面范圍內,沿垂直方向是沒有力矩作用的. 依靠端面和鉆模板與工件端面之間的摩擦力要保證工件旋轉的限制,而由摩擦力產生的力矩是M=FnL=4020 x0.18x0.0625=45 N*m,可見夾緊是沒有問題.,,,,,綜上所述,選擇夾緊方案如下:,,夾緊件,夾緊件包括夾緊桿、螺母、墊圈、壓板和夾具體底座等。具體的思路是:在夾具體底座的一端加工一個槽與v型塊配合,將夾緊桿垂直安裝在夾具體的中心位置,夾緊桿上并排銑兩個槽,通過導向鍵與大、小鉆模板的中心鍵槽配合。螺母施加的預緊力壓緊壓板。刀具加工產生的力矩主要由鉆模板和夾具體與工件兩個端面的摩擦力來克服。,夾具體底座,夾緊桿,夾緊桿即起夾緊作用又起導向作用,在夾緊桿上銑兩個鍵槽,鍵與槽的配合是過盈配合,配合精度為H7/n6.然后將鍵與夾緊桿焊緊.夾緊桿與底座先用鍵導向,然后焊接使其牢固.這樣夾緊桿和底座就成一體了.如下:,V型塊,小端面鉆模板,大端面鉆模板,鉆套: 選用A型固定鉆套螺栓: 選用GB/T5781-1986 M81 L=80mm 螺母: 選用GB/T6173-2000 M81 選用GB/T6173-2000 M242 選用GB/T6173-2000 M161.5 彈簧: 選用GB/T1358-1993 M103 L=15mm 墊圈: 選用GB/T97.1-2002 M8 選用GB/T96.2-2002 M16 選用GB/T96.2-2002 M24導向平鍵: 選用GB/T1097-2003 A型加工設備: 搖臂鉆床刀具: 10.5直柄麻花鉆,小端面總裝圖:,大端面總裝圖,5誤差分析,誤差有兩部分組成,其一系統(tǒng)誤差,是不可避免的。其二定位誤差,是由所設計的夾具 來保證的精度。 大、小兩個端面孔系的誤差有周向誤差和徑向誤差。 對于孔系的周向誤差: 1、同一端面上孔周向精度由鉆模板保證。 2、大、小端面孔系周向位置精度由定位元件保證。 對于孔系的徑向誤差:定位=不重合+位置 小端面鉆模的誤差: 底座和v型塊之間的誤差=0.007,鉆模板85H8與工件85f8之間的誤差(=TD/2=0.054mm)和125mm的圓周和85mm的同軸度誤差(=0.015),即總的誤差=0.007mm+0.054mm+0.015mm=0.076mm,可見是滿足要求的。 大端面鉆模的誤差:v塊的定位和鉆模118mm和工件外圓的定位,還有鉆套所在的圓周和118mm同軸度誤差。所以總的誤差=0.08mm+0.054mm+0.015mm =0.077mm??梢娨彩欠弦蟮?。,6設計小結,上述設計方案符合設計要求,在生產上也是可行的。它很好的遵循設計基準和定位基準相重合的原則。 設計期間,對夾具的設計和工作用途有了較為深刻的認識,設計過程中,通過查找資料、方案設計、工藝分析、軟件應用(PRO/E、CAD、)等使得我對夾具的設計和圖紙的繪制有了更加深刻的認識和了解。 此次設計任務能順利完成,離不開老師的悉心指導。在這我要感謝我的設計指導老師曾一凡院長和給予我?guī)椭拿恳晃焕蠋?,在他們的幫助和指導下完成了此次畢業(yè)設計。,謝謝各位評委老師!本設計若有不足,敬請指點!,