拖拉機(jī)后橋半軸套車(chē)削加工夾具設(shè)計(jì)

1、拖拉機(jī)后橋半軸套車(chē)床夾具設(shè)計(jì) 目 錄前言1設(shè)計(jì)題目21工件加工工藝分析32夾具結(jié)構(gòu)方案的確定32.1定位方案選擇及定位元件設(shè)計(jì)32.2夾緊方案選擇及夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)52.2.1夾具與工件的夾緊方案選擇及夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)62.2.2夾具與機(jī)床的加緊方案選擇及加緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)63 加緊機(jī)構(gòu)的相關(guān)計(jì)算73.1切削力的計(jì)算73.2加緊力的計(jì)算83.2.1三抓卡盤(pán)夾緊力的計(jì)算83.2.1.1理論夾緊力可用如下公式計(jì)算93.2.1.2安全系數(shù)K的計(jì)算93.2.2螺旋夾緊機(jī)構(gòu)夾緊力的計(jì)算93.3定位誤差的計(jì)算104 確定夾具的主要尺寸、公差和技術(shù)要求114.1夾具總圖上應(yīng)標(biāo)尺寸，公差11附錄結(jié)束語(yǔ)參考資料前 言?shī)A具是機(jī)

2、械加工不可缺少的部件，在機(jī)床技術(shù)向高速、高效、精密、復(fù)合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動(dòng)下，夾具技術(shù)正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟(jì)方向發(fā)展。高精：隨著機(jī)床加工精度的提高，為了降低定位誤差，提高加工精度，對(duì)夾具的制造精度要求更高。德國(guó)demmeler(戴美樂(lè))公司制造的4m長(zhǎng)、2m寬的孔系列組合焊接夾具平臺(tái)，其等高誤差為±0.03mm；精密平口鉗的平行度和垂直度在5m以內(nèi)；夾具重復(fù)安裝的定位精度高達(dá)±5m。機(jī)床夾具的精度已提高到微米級(jí)，世界知名的夾具制造公司都是精密機(jī)械制造企業(yè)。誠(chéng)然，為了適應(yīng)不同行業(yè)的需求和經(jīng)濟(jì)性，夾具有不同的型號(hào)，以及不同檔次的精度標(biāo)準(zhǔn)供選擇。

3、0;       高效：為了提高機(jī)床的生產(chǎn)效率，雙面、四面和多件裝夾的夾具產(chǎn)品越來(lái)越多。為了減少工件的安裝時(shí)間，各種快速夾緊功能部件不斷地推陳出新。新型的電控永磁夾具，加緊和松開(kāi)工件只用12秒，夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，為機(jī)床進(jìn)行多工位、多面和多件加工創(chuàng)造了條件。為了縮短在機(jī)床上安裝與調(diào)整夾具的時(shí)間，瑞典3R夾具僅用1分鐘，即可完成線切割機(jī)床夾具的安裝與校正。    模塊、組合：模塊化設(shè)計(jì)為夾具的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與組裝打下基礎(chǔ)，應(yīng)用CAD技術(shù)，可建立元件庫(kù)、典型夾具庫(kù)、標(biāo)準(zhǔn)和用戶使用檔案庫(kù)，進(jìn)行夾具優(yōu)化設(shè)計(jì)，為用戶三維

4、實(shí)體組裝夾具。組合夾具分會(huì)與華中科技大學(xué)合作，正在著手創(chuàng)建夾具專業(yè)技術(shù)網(wǎng)站，為夾具行業(yè)提供信息交流、夾具產(chǎn)品咨詢與開(kāi)發(fā)的公共平臺(tái)，爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)夾具設(shè)計(jì)與服務(wù)的通用化、遠(yuǎn)程信息化和經(jīng)營(yíng)電子商務(wù)化。 通用、經(jīng)濟(jì)：夾具的通用性直接影響其經(jīng)濟(jì)性。采用模塊、組合式的夾具系統(tǒng)，一次性投資比較大，只有夾具系統(tǒng)的可重組性、可重構(gòu)性及可擴(kuò)展性功能強(qiáng)，應(yīng)用范圍廣，通用性好，夾具利用率高，收回投資快，才能體現(xiàn)出經(jīng)濟(jì)性好。德國(guó)demmeler(戴美樂(lè))公司的孔系列組合焊接夾具，僅用品種、規(guī)格很少的配套元件，即能組裝成多種多樣的焊接夾具。元件的功能強(qiáng)，使得夾具的通用性好，元件少而精，配套的費(fèi)用低，經(jīng)濟(jì)實(shí)用才有推廣應(yīng)用的價(jià)值

5、。 本設(shè)計(jì)也是遵循以上夾具技術(shù)的發(fā)展方向，圍繞高效、通用、經(jīng)濟(jì)而進(jìn)行設(shè)計(jì)的。設(shè)計(jì)題目由拖拉機(jī)半軸套零件圖可知零件的基本結(jié)構(gòu)和加工要求。該工件鑄成后（鑄件圖參見(jiàn)附錄）需車(chē)削四個(gè)端面和兩個(gè)外圓，并滿足各端面的平面度和垂直度的要求及兩外圓的同軸度要求,為后期加工提供較好的定位基準(zhǔn)。車(chē)削后需銑削三個(gè)端面，其中兩個(gè)是為了鉆孔而做的前期工作，而有10度傾角要求的端面是零件圖中的要求。端面車(chē)削好后需對(duì)兩個(gè)端面鉆通孔，各端面孔的位置要求為均布，并且為了保證連接緊湊，法蘭面不光滑平整的情況下需要在通孔周?chē)紊?.518的孔。在前期車(chē)好端面和鉆好孔的情況下，可以方便的利用其對(duì)鉆兩排孔進(jìn)行定位。加工該零件的夾具設(shè)計(jì)

6、由謝李華、朱敏芳及本人組成的三人小組負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)。其中本人負(fù)責(zé)車(chē)床夾具的設(shè)計(jì)。圖（一）是拖拉機(jī)半軸套車(chē)削的工序圖，該零件是中批量生產(chǎn)，現(xiàn)要求設(shè)計(jì)車(chē)削該零件四個(gè)端面和兩外圓的車(chē)床夾具。其中兩端面和外圓的粗糙度要求是6.3，另外兩端面的粗糙度要求是3.2，兩外圓的直徑分別是mm和mm。且應(yīng)保證圖中的相應(yīng)面的平面度和垂直度及兩外圓的同軸度的要求。圖（一）具體步驟如下：1 工件的加工工藝分析按照常規(guī)的車(chē)削方法先車(chē)端面再車(chē)外圓。其中端面粗糙度要求為6.3的兩端面比較容易完成，可通過(guò)粗車(chē)完成。粗糙度要求為3.2的兩端面因?yàn)橛衅矫娑?.06mm和垂直度0.08mm的要求，所以需在完成車(chē)外圓后才能加工出來(lái)。兩外圓

7、的尺寸分別為mm和mm，且還有同軸度0.1mm的要求，所以最好是在一次裝夾中完成以滿足該精度的要求。但考慮到加工可取性，本人選擇了兩次加工完成，詳解后續(xù)。另外為了配合該零件的后期鉆孔加工，對(duì)F平面有一個(gè)平面度為0.06mm的要求。基于以上精度要求，再結(jié)合零件圖上個(gè)各尺寸要求的工序基準(zhǔn)，初步把整個(gè)加工工藝工程表示成下表步驟順序步驟內(nèi)容保證的尺寸1車(chē)左端面粗糙度6.32車(chē)右端面粗糙度6.3，平面度0.06mm，零件長(zhǎng)度313mm3車(chē)左外圓mm，同軸度0.1mm4車(chē)右外圓mm，同軸度0.1mm5車(chē)左大端面粗糙度3.2，平面度0.06mm，垂直度0.08mm6車(chē)右大端面粗糙度3.2，平面度0.06mm

8、，垂直度0.08mm2 夾具結(jié)構(gòu)方案的確定2.1定位方案選擇及定位元件設(shè)計(jì) 該零件是個(gè)不規(guī)則的零件，要對(duì)其兩端面進(jìn)行加工，必須的選好定位元件，仔細(xì)觀零件的結(jié)構(gòu)，如果對(duì)零件的外面進(jìn)行定位，很難做到想得到的結(jié)果，即使得可以得到結(jié)果，那也很繁瑣，夾具也講究效率、經(jīng)濟(jì)。所以結(jié)合零件結(jié)構(gòu)，只有在零件內(nèi)部進(jìn)行定位裝夾，方法才能簡(jiǎn)單可靠。如此，我們可以得到以下方案。方案一：對(duì)套類(lèi)零件，為了簡(jiǎn)化定心定位裝置，常常采用剛性心軸作為定位元件。因?yàn)楣ぜ亩嗣孢€未加工故不能用帶有凸肩的心軸，即在夾緊裝置的設(shè)計(jì)上不能使用拉桿。而工件的內(nèi)孔直徑呈中間大兩頭小分布，所以只能靠?jī)啥说男】讈?lái)定位并通過(guò)與圓孔的過(guò)盈配合來(lái)夾緊。示

9、意圖如圖（二）。限定工件六個(gè)自由度。心軸上的鍵是用來(lái)傳遞扭矩，帶動(dòng)工件和車(chē)床主軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。心軸左端用于與雞形夾抓緊。同時(shí)其軸心線也是夾具體和車(chē)床定位的一個(gè)基準(zhǔn)。圖（二）如此設(shè)計(jì)則可在一次裝夾完成上述對(duì)工件各端面和外圓的加工。但由于定位基準(zhǔn)是兩端的內(nèi)壁且?jiàn)A緊是通過(guò)過(guò)盈配合，所以雖然該心軸的定位精度高但裝卸工件麻煩，生產(chǎn)效率較低。且由于工件為鑄件，內(nèi)壁精度很低，容易引起夾緊不可靠。方案二：用螺絲來(lái)代替夾緊，在車(chē)左端面方面，裝夾不用螺母、墊圈和左邊的錐套固定，因?yàn)槿绻米筮叺腻F套固定，那么錐套將會(huì)復(fù)蓋一部分在端面，使左端面加工不完全，等車(chē)完左端面再地行第二次裝夾，加上螺母，這樣就不會(huì)影響加工，因?yàn)檐?chē)

10、左端面時(shí)要求較低。粗車(chē)就可達(dá)到粗糙度6.3的要求，且對(duì)平面度和垂直度沒(méi)有要求，所以只用三抓卡盤(pán)定位及夾緊即可。為了保證工件在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)候的安全，可在工件中間部分用中心架頂住，但由于工件表面是一個(gè)錐體，且還是鑄件，所以中心架的頂桿并不與工件接觸只是起保護(hù)作用，防止工件由于旋轉(zhuǎn)而甩出。在車(chē)右端面方面，由于其有粗糙度6.3的要求，還為了配合后期的鉆孔的定位所以有平面度0.06mm的要求，再結(jié)合左端面的外形結(jié)構(gòu)，故把該工序的夾具和車(chē)外圓的夾具合在一起。使得車(chē)右端面和車(chē)外圓在一次裝夾完成。在車(chē)外圓方面，由于有同軸度0.1mm的要求，而其外形方面卻又找不到合適的定位基準(zhǔn)，故以工件上的內(nèi)孔作為定位基準(zhǔn)。但由于工

11、件本身為鑄件，內(nèi)部的尺寸精度不高，故以其內(nèi)孔兩端的截面圓心的連線為定位基準(zhǔn)。定位元件采用定位套。如圖（三）所示。這樣限定了工件的六個(gè)自由度。在車(chē)大端面方面，為了減少工件的安裝時(shí)間，且保證其平面度0.06mm和垂直度0.08mm的要求，故仍以內(nèi)孔兩端的截面圓心的連線為定位基準(zhǔn)。該工序的夾具也和車(chē)外圓的的夾具合在一起。使得車(chē)端面和車(chē)外圓可在一次裝夾內(nèi)完成。提高裝夾的效率。圖（三）1- 心軸 2- 錐套 3- 墊圈 4- 螺母2.2夾緊方案選擇及夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)2.2.1夾具與工件的夾緊方案選擇及夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案一：如圖（二）通過(guò)心軸與工件內(nèi)壁的過(guò)盈配合夾緊，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，心軸的制作也簡(jiǎn)單。但裝卸工件時(shí)比較

12、麻煩，生產(chǎn)效率也較低，且由于工件內(nèi)壁精度不高，故夾緊不可靠。方案二：螺旋夾緊機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，夾緊可靠，通用性大，且結(jié)合工件的形狀，故該設(shè)計(jì)使用螺旋加緊機(jī)構(gòu)夾緊。如圖（三）心軸1上有一錐臺(tái)用于右端定位，錐臺(tái)的錐面上開(kāi)有鍵槽，當(dāng)心軸加工好后把鍵焊接在鍵槽內(nèi)；心軸左端為螺桿結(jié)構(gòu)，具體尺寸見(jiàn)（零件圖一）。錐套2用于左端定位，并在錐面上開(kāi)有鍵槽，當(dāng)錐套加工好后把鍵焊接在鍵槽內(nèi)，使得其和心軸上的鍵配合傳遞扭矩。具體尺寸見(jiàn)（零件圖二、三）。墊圈3和螺母4起夾緊作用，具體尺寸見(jiàn)（零件圖四、五）。這樣的機(jī)構(gòu)既能起到夾緊的功能，也有自動(dòng)定心的功能。雖然要裝夾兩次，但第二次裝夾很簡(jiǎn)單，在很短的時(shí)間內(nèi)就可以完成，而且在裝夾

13、時(shí)不會(huì)影響后面的的精確度，在裝卸方便時(shí)，也提高了生產(chǎn)效率。此外，通過(guò)使用不同規(guī)格的錐套與此心軸配合可加工不同尺寸的套類(lèi)零件?？尚》鹊膶?shí)現(xiàn)其通用性并提高此使用夾具的經(jīng)濟(jì)性。2.2.2夾具與機(jī)床的加緊方案選擇及加緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)兩套方案的夾具在車(chē)床上的定位都是以三爪卡盤(pán)夾住夾具體，再通過(guò)尾座頂尖與心軸的頂尖孔的接觸來(lái)實(shí)現(xiàn)的。三抓卡盤(pán)和尾座頂尖是通用夾具，因此不需專門(mén)設(shè)計(jì)，可根據(jù)生產(chǎn)的實(shí)際情況選擇適當(dāng)型號(hào)的三爪卡盤(pán)和尾座頂尖。故在總裝圖中不畫(huà)出。兩個(gè)方案的比較優(yōu)劣可由下表比較表示出序號(hào)定位方面夾緊方面裝夾次數(shù)經(jīng)濟(jì)性方案一以兩端小孔內(nèi)壁定位，定位精度高通過(guò)過(guò)盈配合夾緊，但由于工件內(nèi)壁精度不高，加緊不可靠一

14、次裝卸麻煩，生產(chǎn)效率低方案二以內(nèi)孔兩端的截面圓心的連線定位螺旋夾緊機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，夾緊可靠，通用性大兩次裝卸簡(jiǎn)單，由于其有一定的通用性，故經(jīng)濟(jì)性也得到一定的提高由上表對(duì)比可知，選用方案二較為妥善。為此，根據(jù)以上情況，可以確定整個(gè)加工工藝工程表示如下表步驟順序步驟內(nèi)容保證的尺寸1車(chē)左端面粗糙度6.32加上螺母限制足夠的自由度，加緊機(jī)構(gòu)3車(chē)右端面粗糙度6.3，平面度0.06mm，零件長(zhǎng)度313mm4車(chē)左外圓mm，同軸度0.1mm5車(chē)右外圓mm，同軸度0.1mm6車(chē)左大端面粗糙度3.2，平面度0.06mm，垂直度0.08mm7車(chē)右大端面粗糙度3.2，平面度0.06mm，垂直度0.08mm3 加緊機(jī)構(gòu)的相關(guān)

15、計(jì)算3.1切削力的計(jì)算刀具在切削工件時(shí)，存在切屑與工件內(nèi)部彈、塑性變形的抗力；切屑與工件對(duì)刀具產(chǎn)生的摩擦阻力；兩者作用在刀具上的合力為F。為了測(cè)量、計(jì)算和反映實(shí)際作用的需要，可將合力F分解為三個(gè)分力：切削力Fc在主運(yùn)動(dòng)方向上的分力；背向力Fp在垂直于假定工作平面上分力；進(jìn)給力Ff在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上的分力；各分力與合力的關(guān)系為：根據(jù)切削力實(shí)驗(yàn)公式 式中 Fc、Fp、Ff各切削分力，單位為N； 、公式中系數(shù)，根據(jù)加工條件由實(shí)驗(yàn)確定；查表確定分別為2795、1940、2880； xf、yf、nf 表示各因素對(duì)切削力的影響程度指數(shù)；查表的Fc的各指數(shù)為1.0、0.75、-0.15；Fp的各指數(shù)為0.90

16、、0.6、-0.3；Ff的各指數(shù)為1.0、0.5、-0.4； 、不同加工條件對(duì)各切削力的影響修正指數(shù)，暫設(shè)加工條件比較理想各修正指數(shù)為1。計(jì)算得Fc=18067 N Fp=8130 N Ff=6323 N 3.2加緊力的計(jì)算3.2.1三抓卡盤(pán)夾緊力的計(jì)算計(jì)算夾緊力時(shí),通常將夾具和工件看成是一個(gè)剛性系統(tǒng).根據(jù)工件受切削力,夾緊力(大型工件還應(yīng)考慮工件重力,運(yùn)動(dòng)的工件還應(yīng)考慮慣性力等)的作用情況,找出在加工過(guò)程中對(duì)夾緊最不利的瞬時(shí)狀態(tài),按靜力平衡原理計(jì)算出理論夾緊力.最后為保證夾緊可靠,再乘于安全系數(shù)作為實(shí)際所需夾緊力的數(shù)值.即: =WK式中, -實(shí)際所需夾緊力(N); W-在一定條件下,由靜力平

17、衡計(jì)算出的理論夾緊力(N); K-安全系數(shù).3.2.1.1理論夾緊力可用如下公式計(jì)算： 為工件與支撐表面的摩擦系數(shù)取0.23.2.1.2安全系數(shù)K的式計(jì)算: = 查表得: -考慮工件材料及加工余量均勻性的基本安全系數(shù),取1.3; -加工性質(zhì)(粗加工)取1.2; -刀面鈍化程度(端面銑削,粗銑,含碳量高于0.3%.故選1.3; -切削特點(diǎn).斷續(xù)切削.取1.2; -夾緊力的穩(wěn)定性,手動(dòng)夾緊.取1.3; -手動(dòng)夾緊時(shí)的手柄位置.取1.0; -僅有力矩使工件回轉(zhuǎn)時(shí)工件與支承接觸的情況,接觸點(diǎn)不確定.取1.5; 計(jì)算得：W=1694 =7991 3.2.2螺旋夾緊機(jī)構(gòu)的夾緊力的計(jì)算其中本夾具機(jī)構(gòu)采用的夾

18、緊裝置是螺旋夾緊機(jī)構(gòu):該類(lèi)夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,夾緊可靠,通用性大,故在機(jī)床夾具中得到廣泛應(yīng)用.它的主要缺點(diǎn)是與液壓機(jī)構(gòu)相比該機(jī)構(gòu)在夾緊和松開(kāi)工件時(shí)比較費(fèi)時(shí)和費(fèi)力; 單個(gè)螺旋夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊力按下列計(jì)算: = (N)式中 -原始作用力; -作用力臂; -螺桿端部與工件間的當(dāng)量摩擦半徑（mm）,其值視螺桿端部的結(jié)構(gòu)形式而定，查表可得： -螺桿端部與工件間的摩擦角； -螺紋中徑之半； -螺紋升角，查表可得；經(jīng)計(jì)算的： =3600 經(jīng)計(jì)算夾，具滿足剛度和強(qiáng)度要求。3.3定位誤差的計(jì)算由于按方案二加工零件是在一次裝夾加工完成的。故影響其定位誤差的因素只有兩項(xiàng)：一項(xiàng)是錐套和心軸的配合引起的誤差；一項(xiàng)是兩中心孔的同軸度的公差引起的誤差。 而與錐套的錐面同軸度及錐臺(tái)的錐面同軸度無(wú)關(guān)。在次基礎(chǔ)上進(jìn)行定位分析。定位誤差的計(jì)算公式為錐套和心軸的配合引起的同軸度誤差有兩項(xiàng)：一項(xiàng)是垂直方向的定位誤差，一項(xiàng)是水平方向的定位誤差，圖（五）此處省略 NNNNNNNNNNNN字。如需要完整說(shuō)明書(shū)和設(shè)計(jì)圖紙等.請(qǐng)聯(lián)系 扣扣：九七一九二零八零零 另提供全套機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)下載！該論