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各位老師 同學(xué)大家上午好 題目 變速箱殼體銑面夾具設(shè)計(jì) 江西農(nóng)業(yè)大學(xué)2014屆畢業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)院 工學(xué)院姓名 賀先學(xué)號(hào) 20101137專(zhuān)業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化年級(jí) 機(jī)制104班指導(dǎo)教師 樊十全 一 前言 工欲善其事 必先利其器 這是我國(guó)歷史上勞動(dòng)人民在生產(chǎn)斗爭(zhēng)中對(duì)工具重要性所做出的結(jié)論 在現(xiàn)代化生產(chǎn)中 夾具 工藝設(shè)備 的作用也是如此 機(jī)床夾具在機(jī)械加工中起著十分重要的作用 第一 縮短輔助時(shí)間 提高生產(chǎn)效率 降低加工成本 第二 保證加工精度 穩(wěn)定加工質(zhì)量 第三 降低對(duì)工人的技術(shù)要求 減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度 保證生產(chǎn)安全等 由此可知 機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)和運(yùn)用是改良工藝技術(shù)的重要途徑之一 二 設(shè)計(jì)任務(wù) 本次設(shè)計(jì)的題目為題目 變速箱殼體銑面夾具設(shè)計(jì)也就是設(shè)計(jì)一個(gè)變速箱殼體銑面手動(dòng)可調(diào)夾具 殼體為鑄件 材料為鑄鐵 要求要求年生產(chǎn)能力為5000件為中批生產(chǎn) 具體如圖下 1 圖 1 三 銑床夾具的主要類(lèi)型與特點(diǎn) 3 1銑床夾具的主要類(lèi)型銑床專(zhuān)用夾具主要用于加工零件上的平面 溝槽 缺口 花鍵 直線(xiàn)成型面和立體成型面等 由于在銑削加工中 多數(shù)情況是夾具好工作臺(tái)一起做送進(jìn)運(yùn)動(dòng) 而夾具的整體結(jié)構(gòu)又在很大程度上取決于銑加工的送進(jìn)方式 因此銑床夾具可分為直線(xiàn)送進(jìn)式 圓周送進(jìn)式和沿曲線(xiàn)靠模送進(jìn)式三種類(lèi)型 3 2銑床夾具的特點(diǎn) 第一 銑削通常為斷續(xù)切削 且加工余量較大 切削力較大而方向隨時(shí)可能變化 因此夾具整體應(yīng)有足夠的剛度和強(qiáng)度 第二 夾緊裝置應(yīng)有足夠的剛度和強(qiáng)度 保證必須的夾緊力 第三 夾緊力應(yīng)作用在工件剛度較大的部位上 工件與主要定位元件的定位表面接觸剛度要大 第四 夾具結(jié)構(gòu)應(yīng)使切屑和冷卻液能順利排出 必要時(shí)應(yīng)開(kāi)排屑孔等等 四 對(duì)加工工件進(jìn)行工藝分析 在銑削端面前 變速箱的上下表面已加工好 倆定位孔也保證了精度 具體為上下表面加工精度為平面度0 36 粗糙度為3 2 倆表面間的距離為168 45mm 而倆孔則是先打中心孔 然后再鉆孔 再擴(kuò)孔最后再用絞刀精加工至10 3mm 在銑削側(cè)端面前根據(jù)所給任務(wù)的要求 直接銑削加工其表面粗糙度為6 3 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通過(guò)定位塊簡(jiǎn)介來(lái)實(shí)現(xiàn)的 定位塊是通過(guò)本身的下面與夾具體的地面貼合和四個(gè)內(nèi)6角圓柱頭螺釘 村套與底板鑲嵌而實(shí)現(xiàn)定位的 而定位塊與工件的定位 以定位塊上表面限制工件Z方向的移動(dòng) X方向方向轉(zhuǎn)動(dòng)以及Y方向的轉(zhuǎn)動(dòng) 以工件上內(nèi)孔1作為軸線(xiàn)的定位基準(zhǔn) 圓柱銷(xiāo)1限制X方向的移動(dòng)及Y方向的移動(dòng)倆個(gè)自由度 菱形銷(xiāo)2則限制Z方向的轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度 另外菱形銷(xiāo)與圓柱銷(xiāo)的中心連線(xiàn)必須和菱形銷(xiāo)長(zhǎng)軸垂直 從而達(dá)到完全定位 我們稱(chēng)這種定位為 一面二銷(xiāo) 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(guò)倆個(gè)定向鍵與T型槽同側(cè) 內(nèi)六角圓柱體螺釘以及T型螺桿與壓板將夾具固定在機(jī)床上 完成定位 如圖 2 所示圖 2 六 定位誤差分析與計(jì)算 6 1定位誤差分析在機(jī)械加工中 產(chǎn)生加工誤差的因素很多 工件逐個(gè)在夾具中定位時(shí) 各個(gè)工件的位置不一致的原因主要是基準(zhǔn)不重合 而基準(zhǔn)不重合又分為倆種情況 一是定位基準(zhǔn)與限位基準(zhǔn)不重合產(chǎn)生的基準(zhǔn)位移誤差 二是定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合產(chǎn)生的基準(zhǔn)不重合誤差 6 2定位誤差計(jì)算 圖 3 對(duì)于一面?zhèn)z銷(xiāo)的定位 如下圖 3 是倆銷(xiāo)反向移動(dòng) 查 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè) 表1 1 12得基準(zhǔn)位移誤差 基準(zhǔn)轉(zhuǎn)角誤差 同理當(dāng)圓柱銷(xiāo)與菱形銷(xiāo)移動(dòng)方向相同時(shí)有基準(zhǔn)位移誤差 基準(zhǔn)轉(zhuǎn)角誤差 其中式中為第一定位孔的公差 為圓柱銷(xiāo)的公差為第一定位孔的公差 為圓柱銷(xiāo)的公差為第一定位孔與圓柱銷(xiāo)間的最小間隙 為第一定位孔與圓柱銷(xiāo)間的最小間隙為第二定位孔與圓柱銷(xiāo)間的最小間隙為轉(zhuǎn)角誤差同理當(dāng)圓柱銷(xiāo)與菱形銷(xiāo)移動(dòng)方向相同時(shí)有基準(zhǔn)位移誤差 基準(zhǔn)轉(zhuǎn)角誤差 而基準(zhǔn)不重合誤差為 0 5 0 5x0 008 0 004圓柱銷(xiāo)與定位孔1的配合為 菱形銷(xiāo)與定位孔2間的配合為 都是為過(guò)盈配合又因?yàn)閳A柱銷(xiāo)的尺寸為10 20 菱形銷(xiāo)的尺寸為10 17 帶入基準(zhǔn)誤差公式得 0 018 0 008 0 005 0 031則定位誤差 0 031 0 004 0 035 0 2T tan 0 0172度綜上可知 這次的定位方案符合要求 七 夾緊方案設(shè)計(jì) 我們所加工的工件需六點(diǎn)定位 工件三個(gè)方向都要被夾緊 若三方向分別設(shè)置夾緊機(jī)構(gòu) 則夾具復(fù)雜且操作不便 為簡(jiǎn)化操作 其結(jié)構(gòu)由底板 可調(diào)支柱 壓縮彈簧 移動(dòng)壓板 平墊圈 雙頭螺桿等組成 在工件夾緊前 先旋松平底螺母 使壓板松動(dòng)向左右移動(dòng) 再將工件放置在加工位置出 而后定位之后 再將移動(dòng)壓板放置正確位子 最后再擰緊螺母即可 按照工件的尺寸 可設(shè)壓板的長(zhǎng) 高 寬分別為160mm 25mm 44mm 再由撐桿和支柱桿的尺寸大小 可選M20 x1 8的平底其中夾緊圖 4 如下圖 4 八 切削力的計(jì)算 我們此次加工面為平面 工件材料為鑄鐵故查 現(xiàn)代機(jī)床夾具設(shè)計(jì) 表4 20得切削力P 同理其中由一直條件查表4 20可得 294 為在高速鋼銑刀銑削時(shí) 考慮工件材料及銑刀類(lèi)型的系數(shù) 為銑削深度 mm 為每齒進(jìn)給量 mm d為銑刀直徑 mm B為銑削寬度 mm z為銑刀齒數(shù) 為用高速鋼銑刀銑削時(shí) 考慮工件材料機(jī)械性能筆筒的修正系數(shù) 其中 0 939 另外查 材料力學(xué) 筆記其中為取700MPa查 金屬切削手冊(cè) 表9 7 9 9 9 10和9 12可取 0 4 銑削直徑d為100mm 齒數(shù)取10 工件銑削深度B為10mm 銑削寬度d取80mm 將以上數(shù)據(jù)帶入切削力公式得P 帶入數(shù)據(jù)得得P 1554N 九 夾緊力的計(jì)算 按照我們的設(shè)計(jì)的工件和夾具的特點(diǎn) 查 機(jī)械夾具設(shè)計(jì)手冊(cè) 可得其受力分析圖 3 圖 3 由理論力學(xué)力矩知識(shí)可知 選的力矩方向?yàn)檎较虻?0其中f u即得 其中K為安全系數(shù) P為切削力u為夾緊元件與工件間的摩擦系數(shù)L H l為工件的大致受力尺寸其中L 89 243mmH 165 34mmL 50 05mm 查 現(xiàn)代機(jī)械機(jī)床夾具設(shè)計(jì) 表4 21知安全系數(shù)K xx其中為考慮工件材料及加工余量均勻性的基本安全系數(shù)其值取1 2 1 5為加工性質(zhì)系數(shù)精加工其取值為1 0為刀具鈍化系數(shù)其取值為1 0到1 9為切削特點(diǎn)系數(shù)斷續(xù)切削其值為1 2為夾緊的穩(wěn)定性系數(shù)手動(dòng)夾緊其值為1 3為手動(dòng)夾緊時(shí)的手柄位置其值操作方便為1 0 為僅有力矩使工件回轉(zhuǎn)時(shí) 工件與支承面接觸的情況系數(shù)接觸點(diǎn)穩(wěn)定其值為1 0另外刀具銑削力P查 機(jī)械夾具設(shè)計(jì)手冊(cè) 和相應(yīng)計(jì)算可知切削力P大概為1550N代入安全系數(shù)公式可知K xx 1 25x1 0 x1 45x1 2x1 3x1 0 x1 0 2 8275帶入夾緊力公式可得 4928 62471N我們此次采用的夾緊方式是螺旋夾緊機(jī)構(gòu) 查 機(jī)械夾具設(shè)計(jì)手冊(cè) 表1 2 25有當(dāng)手柄長(zhǎng)度為240mm 作用力為100N時(shí)螺母的夾緊力 7950N由此可知 因此夾緊機(jī)構(gòu)滿(mǎn)足加工所需夾緊力 故此設(shè)計(jì)是可行的 十 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(mǎn)足以下基本要求 1 應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度 2 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 具有良好的工藝性 3 尺寸要穩(wěn)定 4 便于排屑 由此 根據(jù)所銑削工件的尺寸 倆面一銷(xiāo)的定位方案和刀具的對(duì)刀方式與夾緊力的作用點(diǎn)和方向以及其他組成部分的結(jié)構(gòu)形式等來(lái)確定夾具體的形式和結(jié)構(gòu) 則推知夾具體的尺寸長(zhǎng)為430mm 寬200 厚24mm 如圖 4 所示圖 4 十一 夾具精度計(jì)算以及減少誤差的方法 11 1夾具的精度計(jì)算機(jī)床夾具是用于保證工件相對(duì)于刀具的正確位置的 而產(chǎn)品的加工精度主要取決于機(jī)械加工過(guò)程中工件與刀具之間的相對(duì)位置 所以?shī)A具精度直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量 夾具設(shè)計(jì)中 為了保證制造精度 必須將工件定位在一個(gè)合適的位置 并在一個(gè)或多個(gè)加工工序中保持位置不發(fā)生變化 首先應(yīng)選擇好定位表面 其次應(yīng)考慮定位點(diǎn)的合理分布 定位件的位置不準(zhǔn)確 必然造成工件定位和方位的變化 進(jìn)而引起工件產(chǎn)生幾何誤差 因此設(shè)計(jì)時(shí)必須認(rèn)真分析 綜合考慮各個(gè)方面因素 又因?yàn)楣ぜ庸r(shí) 各項(xiàng)誤差都是獨(dú)立的隨機(jī)變量 所以總加工誤差 另外夾具的精度必須滿(mǎn)足其中是定位誤差 0 031是基準(zhǔn)位置誤差 0 003是塞尺的制造誤差 0 010是對(duì)刀塊工作表面至定位元件的尺寸公差 0 010其中他們之間的關(guān)系如圖 5 圖 5 帶入公式得由此可知我們所設(shè)計(jì)的夾具滿(mǎn)足以上要求 11 2減少誤差分析第一 在機(jī)床上找正夾具的位置 第二 定位件裝在夾具體上以后再最后加工定位件的工作表面 第三 夾具安裝在機(jī)床上以后再加工定位件的工作表面 十二 夾具的工作原理簡(jiǎn)介 接下來(lái)我們來(lái)簡(jiǎn)述一下夾具的工作原理 夾具體首先固結(jié)在機(jī)床上 并用底面安裝定向鍵用于與銑床工作臺(tái)定位 其次 通過(guò)定位塊分別與夾具體和工件固結(jié) 形成一面 然后通過(guò)菱形銷(xiāo)和圓柱銷(xiāo)將工件固結(jié)在定位塊上 期間 菱形銷(xiāo)與圓柱銷(xiāo)的中心連線(xiàn)應(yīng)垂直菱形銷(xiāo)的長(zhǎng)邊 從而形成一面?zhèn)z銷(xiāo)的定位原則 再通過(guò)旋動(dòng)螺母來(lái)左右移動(dòng)夾板來(lái)對(duì)工件形成夾緊 通過(guò)前者的定位和后面的夾緊從而達(dá)到了裝夾 最后 開(kāi)始對(duì)工件進(jìn)行銑切加工 由此我們這次設(shè)計(jì)的夾具的Pro E裝配圖如圖 6 圖 6 十三 總結(jié) 這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)論文是我們大學(xué)階段的最后一次考試 也是我們大學(xué)四年學(xué)習(xí)的的一次理論到實(shí)踐的一次檢驗(yàn) 從一開(kāi)始的選題 認(rèn)識(shí)題目原理 去圖書(shū)館查找資料 繪圖 修圖 再向老師請(qǐng)教 與同學(xué)交流 再反復(fù)如此幾次 也有挑燈夜戰(zhàn)的苦讀 但每次克服困難的過(guò)程就是我們收獲和成長(zhǎng)的過(guò)程 在這次設(shè)計(jì)過(guò)程中 我對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)系統(tǒng)的復(fù)習(xí)和鞏固了一遍 也了解了許多我以前不懂的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和課外知識(shí) 特別地這次歷時(shí)一個(gè)多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我提高了以前讓我望而卻步的pro E和CAD軟件 豐富了我的學(xué)習(xí)經(jīng)歷 我也進(jìn)一步的熟悉了OFFICE軟件的使用 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我收獲頗豐 我從一開(kāi)始一看題目就一片空白到后來(lái)自己能獨(dú)立完成這次設(shè)計(jì) 讓我更懂得了沒(méi)有做不出來(lái)的事 只有不想做的事 但這次設(shè)計(jì)也暴露出來(lái)我的許多不足 例如 我不能很好的把之前學(xué)過(guò)的許多之前有機(jī)的竄起來(lái) 聯(lián)系起來(lái)運(yùn)用 分析問(wèn)題不太全面 容易心浮氣躁等 因此 我希望通過(guò)這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)的經(jīng)歷能讓我在以后的工作和生活中不斷進(jìn)步 致謝 此次畢業(yè)設(shè)計(jì)可以圓滿(mǎn)地完成 我要感謝我的指導(dǎo)老師樊十全 感謝他在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中給予我的指導(dǎo)和幫助 也要感謝劉世安和占旺龍中途對(duì)我CAD和pro E圖的指正 以及我周?chē)耐瑢W(xué)朋友 感謝他們提出寶貴的意見(jiàn)和建議 另外 我還要感謝在大學(xué)期間所有傳授我知識(shí)的老師 是你們的悉心教導(dǎo)使我有了良好的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí) 這也是畢業(yè)設(shè)計(jì)得以完成的基礎(chǔ) 雖然大學(xué)即將結(jié)束 但學(xué)習(xí)是人一生的事 在以后的工作中 我一定努力學(xué)習(xí) 不辜負(fù)老師同學(xué)對(duì)我的期待 也為社會(huì)做出自己的一份貢獻(xiàn)