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拖拉機前驅(qū)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(zhì)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(chǎn)品質(zhì)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(jié)構(gòu)設計和精度設計兩個方面，二者相輔相成，有好的結(jié)構(gòu)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(chǎn)要求。 機床夾具設計要充分考慮加工的可行性.通用行.經(jīng)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(qū)半軸殼，其材料為鑄鐵材料QT400-15 。 重約20公斤，中批量生產(chǎn)，拖拉機半軸殼的基本結(jié)構(gòu)和所要達到的加工工藝要求在零件圖中已經(jīng)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(nèi)，其中兩個相對的孔的中心線在懸梁的中心面內(nèi)。 .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(nèi)，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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(nèi)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(zhuǎn)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(nèi)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(zhuǎn)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(diào)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(nèi)圓,而內(nèi)圓又是經(jīng)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(jīng)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(chǎn)。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(chǎn)批量較小時采用螺釘夾緊比較合適，不管是從經(jīng)濟上還是操作上來比較；若生產(chǎn)批量較大時，則采用聯(lián)動夾緊機構(gòu)或氣動、液動夾緊機構(gòu)較為合適。由于工件已經(jīng)是中小批量生產(chǎn),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(zhuǎn)。 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(nèi),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(zhuǎn)的限制,而由摩擦力產(chǎn)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(chǎn)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蟮摹?6設計小結(jié),上述設計方案符合設計要求，在生產(chǎn)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!,