拖拉机半轴壳铣床夹具设计-铣削φ36端面含proe三维及12张CAD图
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XXX 工学院工艺规程零件图号XXXX 零件名称 拖拉机半轴壳 班 级 XXXX 姓 名 XXX 指导老师 XXX 20XX年 5 月 18 日XX机 械 加 工 工 序 卡产品型号BZK01零件图号 33431A102产品名称半轴壳零件名称半轴壳共1 页第1 页工序图见附页车 间工序号工序名称材料牌号大金工X2铣端面QT40015毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯件数每台件数铸造件318x22011设备名称设备型号设备编号同时加工件数立式铣床X53T1夹 具 编 号夹 具 名 称切削液铣床专用夹具工序工时准终单件13min工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速(r/min)切削速度(m/min)进给量(mm/r)切削深度(mm)进给次数工步工时机动min辅助minX2-1铣4个28mm的端面铣床专用夹具,游标卡尺,塞尺,圆盘铣刀220550.25 5133X2-2铣36mm的端面铣床专用夹具,游标卡尺,塞尺,立铣刀220200.27 3 1 1.5 2X2-3铣10度倾角的端面铣床专用夹具, 万能角度尺,立铣刀220200.2731 1.52设计(日期)审核(日期)标准化(日期)会签(日期)校对(日期)标记处数更改文件号签字日期标记更改文件号签字日期机 械 加 工 工 序 卡 附 页拖拉机半轴壳铣床夹具设计拖拉机半轴壳铣床夹具设计摘 要机床夹具是在金属切削加工中,用以准确地确定工件位置,并将其牢固地夹紧,以接受加工的工艺设备. 本着夹得快,夹得牢,夹得准的设计原则和在经济,高效的市场观念指导下进行本次毕业设计。 汽车半轴壳是汽车的重要部件之一。它既要承受车体和车载的全部质量,还要承受汽车在行驶过程中由于道路不平而引起的冲击力和扭矩,并要保证在行驶过程中不发生变形,而半轴在其内旋转自如。由拖拉机半轴壳零件图可知零件的基本结构和加工要求。该工件铸成后要达到图纸所示的加工要求要分三阶段完成,第一阶段需车削四个端面和两个外圆;车削后第二阶段铣削三个端面,其中两个是为了钻孔而做的前期工作,而有10度倾角要求的端面是零件结构的要求。完成前两阶段加工后再对两个端面钻通孔,各端面孔的位置要求为均布。据些分析设计铣床夹具。关键词: 铣削 夹具 工件 定位 精度Tractor rear axle shaft housing milling jig designThe engine bed jig is in the metal machining, with by accurately the definite work piece position, and its clamps reliably, accepts the processing the process unit. In line with clamps quickly, clamps the jail, clamps the accurate principle of design and in the economy, under the highly effective market idea instruction carries on this graduation project. The automobile rear axle shaft housing is one of automobile important parts.It already must withstand the complete quality which the chassis and the vehicle carry, but also must withstand the automobile in the travel process because the path does not put down the impulse and the torque which causes, and must guarantee does not have the distortion in the travel process, but the rear axle revolves in among them freely.May know the components by the tractor half axle sleeve detail drawing the basic structure and the processing request.After this work piece casts must achieve the blueprint shows the processing request must divide three stages to complete, the first stage needs the turning four end surfaces and two outer annuluses. After the turning the second stage milling three end surfaces, but has 10 degree inclination angle request end surface is the components structure request.After completes the first two stage processing to drill through the hole again to two end surfaces, various ends face position request is the even cloth.According to analysis design milling jig.Key words: Milling jig work piece pointing accuracy目录1绪论11.1前 言11.2 课题总体任务概述12 工件的加工工艺分析43.夹具的结构设计53.1定位方案选择及定位元件设计53.2定位误差分析73.3夹具对定方案的确定84.绘制夹具总图(见图纸)94.1铣削力的计算94.1.1圆盘铣刀.94.1.2粗齿锥柄立铣刀.104.2夹紧力的计算105. 确定夹具的主要尺寸,公差及技术要求125.1 夹具总图上应标尺寸,公差125.2 夹具总图应标注的技术条件126.总结137.参考文献148致谢15- iii -1绪论1.1前 言机床夹具是在金属切削加工中,用以准确地确定工件位置,并将其牢固地夹紧,以接受加工的工艺设备.它的主要作用是:可靠地保证工件的加工质量,提高加工效率,减轻劳动强度,充分发挥和扩大机床的工艺性能.因此,机床夹具在机械制造中占有重要的地位.夹具是机械加工不可缺少的部件,在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下,夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。本着夹得快,夹得牢,夹得准的设计原则和在经济,高效的市场观念指导下进行本次毕业设计.在满足生产技术要求和现有生产设备配置的前提下,合理,优化设计夹具装置.使得所设计的夹具简便,快捷,低廉,高效.“工欲善其事,必先利其器”,这是我国历史上劳动人民在生产斗争中对工具重要性所作的结论。在现代化生产中,工具(工装夹具)的作用也是如此。 在机械制造工业中,为了达到保证产品质量、改善劳动条件、提高劳动生产率及降低成本的目的,在工艺过程中,除机车等设备外,还大量使用这种工艺装备。它包括机具、模具、刀具、辅助工具及测量工具等。因此,广义地说,夹具是一种保证产品质量并便利和加速工艺过程的一种工艺装备。不同的夹具,其结构形式、工作情况、设计原则都不相同,但就其数量和在生产中所占的位置来说,应以“机床夹具”为先。 所谓机车夹具就是机车上所使用的一种辅助设备,用它来准确地确定工件与刀具的相对位置,即将工件定位和夹紧,以完成加工所需要的相对运动。所以机床夹具是用以使工件定位和夹紧的机床附加装置。鉴于目前机械加工中大多是采用通用的机床加上各种夹具、辅助工具及刀具等进行产品的生产,工艺准备工作比较繁重,夹具设计和制造的工作量显得更为突出,往往成为生产准备工作的关键。因此,提高夹具设计水平,缩短设计时间,就成为生产准备中的一个重要问题。要做好夹具设计工作,应当具备必要的基本知识,掌握合理的设计方法,了解产品的具体条件。此外,还应考虑到夹具的制造工艺,并与产品工艺规程和刀具、辅助工具和测量工具设计相联系。1.2 课题总体任务概述汽车半轴壳是汽车的重要部件之一,汽车的行驶是由发动机通过中间传动轴,将动力传送到汽车后桥的后半轴,再有后半轴带动车轮完成的。后桥上,左右两侧各有一支半轴壳管,其一端与后桥壳压配成一体,另一端安装有轮毂轴承。它既要承受车体和车载的全部质量,还要承受汽车在行驶过程中由于道路不平而引起的冲击力和扭矩,并要保证在行驶过程中不发生变形,而半轴在其内旋转自如。因此,对半轴壳在重要配合表面的精度和整体结构的刚度和强度要求较高。 在本次毕业设计中, 所要求加工的工件为一铸铁拖拉机半轴壳零件,其材料为QT400-15铸铁材料。由拖拉机半轴壳零件图可知零件的基本结构和加工要求。该工件铸成后(工件零件图参见附录)要达到图纸所示的加工要求要分三阶段完成,第一阶段需车削四个端面和两个外圆,并满足各端面的平面度和垂直度的要求及前后两外圆的同轴度要求,作为后面加工的主要定位基准;车削后第二阶段铣削三个端面,其中两个是为了钻孔而做的前期工作,而有10度倾角要求的端面是零件结构的要求。完成前两阶段加工后再对两个端面钻通孔,各端面孔的位置要求为均布,并且为了保证连接紧凑,法兰面不光滑平整的情况下需要在通孔周围刮深0.518的孔。在前期车好端面和钻好孔的情况下,可以方便的利用其对钻两排孔进行定位。整个加工工艺过程可用下表表示工序号工序名称工序内容设备1粗车端面、外圆粗车左端面、外圆车床2粗车端面、外圆粗车右端面、外圆车床3半精车端面、外圆半精车左右端面、外圆车床4铣圆柱面 铣4个28mm的端面铣床5 铣圆柱面铣36mm的端面铣床6铣斜面铣10度倾角的端面铣床7钻孔钻左端面6个10.5mm的均布通孔钻床8钻孔钻右端面8个10.5mm的均布通孔钻床9钻孔钻4个11深24的孔钻床10攻丝在11的孔中攻M12-6H深20的螺纹钻床加工该零件的夹具设计由我和其它两位同学负责设计。其中本人负责铣床夹具的设计。.在同学完成上道车削加工工序的基础上,工件已达到的尺寸,位置精度如图1-2-1所示:可以看出,左右两端面和外圆的尺寸,位置精度要求高,为重要的配合表面。也可作为本道工序的参考定位基准。在铣削加工中,对,4-的端面进行铣削,并在端面铣削出斜面.在设计过程中,夹具特点必须与机床相匹配。 图1-1位置精度图铣床专用夹具的设计特点(1) 由于铣削过程不是连续切削,且加工余量较大,切削力较大而方向随时都可能在变化。所以夹具应有足够的刚度和强度,夹具的重心应尽量低,夹具的高度和宽度之比应为11.25,并应有足够的排屑空间。(2) 夹紧装置要有足够的刚度和强度,保证必需的夹紧力,并有良好的自锁功能,一般在铣床夹具上特别是粗铣,不宜采用偏心夹紧。(3) 夹紧力应作用在工件刚度较大的部位上,工件与主要定位元件的定位表面接触刚度要大。当从侧面压紧工件时,压板在侧面的着力点应低于工件的侧面支承点。(4) 为了调整和确定夹具与铣刀的相对位置,应正确选用对刀装置,对刀装置在使用塞尺方便和易于观察的位置,并应在铣刀开始切入的一侧。(5) 切屑和冷却液应能顺利排出,必要是要开排屑空。(6) 为了调整和确定夹具与机床工作台轴线的相对位置,在夹具体的底面应具有两个定向键,定向键与工作台型槽宜用单面贴合,当工作台型槽平整时可采用圆柱销,精度高的或重型夹具宜采用夹具体上的找正基面。根据上述特点结合实际设计本道工序的夹具,具体步骤如下所述。 2 工件的加工工艺分析 分析图纸可知,工件在上道车削工序中已加工并达到要求的尺寸包括的外圆,表面粗糙度为6.3。的外圆尺寸,表面粗糙度为3.2。两外圆的端面的表面粗糙度均为6.3,且左右两外圆的同轴度为。与的外圆端面的平面度为0.06,且与两外圆的中心线的垂直度要求均为0.08,为了方便描述,今设A代表的外圆表面,B代表的端面,C代表的端面,D代表的外圆表面,如图2-1所示。 图2-11.在铣削斜面和端面时,应该保证的中心线垂直于设计基准,且该中心线是钻孔加工工序中的工序基准,铣削端面是为便于钻孔,因此,在铣削加工过程中,位置度要求较高,而两待加工表面的粗糙度要求较低。2.铣削4-时,工序图上并未就平面度和位置度作严格要求,表面粗糙度为12.5。说明此项形位要求较低,只要加工到一定程度便于下道工序钻孔即可,因此,不必做重点要求。3.夹具的结构设计3.1定位方案选择及定位元件设计分析零件的结构及尺寸要求可知,在加工428的高度90时应以两孔之间的轴线为工序基准;在加工26是的斜面时应以C面为工序基准,高度120时应以两孔之间的轴线为工序基准;在加工36是高度53时应以两孔之间的轴线为工序准。所以在加工时两孔之间的轴线是非常重要的工序基准。根据基准重合的原则,可以用外圆面D为定位基准,这样在加工尺寸90、120、53时,定位基准与工序基准重合;在加工斜面时用C面为定位基准,则工序基准与定位基准重合。定位方案1如图3-1-1所示: 图3-1定位方案一定位方案2如图3-2所示: 图3-2定位方案二定位方案分析分析及选择:分析方案一可知:图3-1-1所示为一环行工件铣床专用夹具典型结构,工件以已加工端面C,D为定位基准进行定位,从该工件的零件图可知,C面作为定位表面可实现与的工序基准重合:D面作为另一定位基准也可实现基准重合。在对4-铣削时,虽然基准不重合,但由于是对4个圆柱端面进行铣削,造成的误差方向不一致,故基准不重合误差可忽略,所以这样选择定位基准是可行的。可限制工件的五个自由度。再通过挡位柱控制工件的绕中心线的转动自由度。从而实现完全定位。分析方案二可知:图3-1-2所示,工件通过两V型块的相对位置实现对工件的主要定位。V型块有很好的对中性,可保证工件的中心线与夹具体正确的位置关系。但由于工件A,D两外圆端面与V型块的接触长度较小,只是限制工件的四个自由度,工件在轴向方向上的移动自由度并没有得到限制,挡位柱可控制工件的绕中心线的转动自由度。故第二种方案限制了工件的5个自由度,为不完全定位。综合分析上述两种方案,选择第一种方案作为定位方案。考虑到加工时装卸方便,生产高效,及经济性,产品为中批量生产,采用一次装夹完成加工.选用X53T立式铣床,铣削4-的圆柱端面时用圆柱铣刀(D80,Z8),铣削的端面和铣削斜面时采用粗齿锥柄立铣刀(D=30,Z=4)。在铣削的端面后,调整夹具体与辅助底板的相对位置。进而实现与铣刀端面的正确位置。 铣削斜面。调整方案如图3-3所示。 图3-3铣斜面定位图3.2定位误差分析分析此夹具定位方案可知,由于该工件是通过两外圆柱面和端面与夹具的接触来定位,再加上轴向尾架顶尖的螺旋压紧力,保证轴向不移动. 由于工件在上道加工工序中的精度已足够满足本道工序的定位加工,且本道加工工序对尺寸精度和位置度要求并不高,只是尺寸上的界定。且定位基准和工序基准重合。故影响其定位误差的因素只有一项:工件外圆柱面和夹具体内孔的配合引起的误差,即基准位置误差。在此基础上进行定位误差分析。 定位误差的计算公式为:;其中=0;工件外圆柱面和夹具体内孔的配合引起的误差:; 其中:TD=0.019,Td=0.022, =0.028所以=0.049- 满足加工要求。3.3夹具对定方案的确定 夹具的设计除了考虑工件在夹具上的定位之外,还要考虑夹具如何在机床上定位,以及刀具相对夹具的位置如何确定,针对本方案铣床夹具在机床上的定位是以夹具体的底面与辅助底板接触,再由辅助底板与机床工作台的接触;再通过两个定向键与机床工作台的型槽相连接来实现的。在铣斜面时, 调整夹具体与铣床工作台的相对位置。刀具的对刀位置视工序而定。 对刀方案:在进行4-的圆柱端面铣削时,把夹具体左端的A面高度加工成与定位时4-的圆柱端面的理论位置高度一致,从而实现对4-的加工对刀,在加工时可采用圆盘端面铣刀,立式铣床X53T。 对于端面和斜面的铣削定位:从零件图及定位方案上分析可以看出,的圆柱高出中心线的距离与工件表面差不多平齐,且工件在该周向的半径较大,右侧与4-的轴向距离又不是很大,左侧又与加强筋靠近,因此,用普通的立式铣床进行对刀加工很容易发生干涉,难以满足加工要求。对于铣削斜面时也容易发生这样的情况,因此需从与基面垂直的方向进行端面侧面铣削,这对铣床和铣刀提出较高的要求,铣刀由于伸出的长度比较大,所以刀杆的刚度较大,宜用高速钢铣刀,为减少加工时对工艺系统的稳定性,每次铣削量较小,分多次走刀完成,由于X53T立式铣床的技术参数可满足这些要求,因此,可选用该立式铣床。铣削端面的对刀定位采用以夹具体左侧的定位块右表面B为对刀位置.如图3-4所示:(加工时对刀后周向移动27mm,轴向移动167.5mm.)。 图 3-4对刀示意图 在铣削好端面后,移动工作台,再装夹一次,通过夹具体底面的弧型槽调整好角度,通过止位销来防止工件在加工时的转动,对刀是通过计算工作台的移动量来确定对刀位置。4.绘制夹具总图(见图纸) 工件装夹方案确定后,进行铣削力,夹紧力的计算:4.1铣削力的计算4.1.1圆盘铣刀工件材料: 球墨铸铁 刀具材料:硬质合金钢 铣刀类型: 圆盘铣刀 P=52z 根据查表得: P=1330N式中 P-铣削力; t-铣削深度(mm),指铣刀刀齿切入和切出工件过程中, 接触弧在垂直走刀方向平面中测得的投影长度,取值5mm; -每齿进给量,取0.2mm; D铣刀直径80mm; B-铣削宽度56mm; z铣刀的齿数8。4.1.2粗齿锥柄立铣刀工件材料: 球墨铸铁 刀具材料:高速钢 铣刀类型:粗齿锥柄立铣刀 P= 根据查表得: P=1126 N式中 P-铣削力 -在用高速钢(W18Cr4V)铣刀铣削时,考虑工件材料及铣刀类型的参数,本式中取30; t-铣削深度(mm),只铣刀刀齿切入和切出工件过程中, 接触弧在垂直走刀方向平面中测得的投影长度取值3mm; -每齿进给量0.2mm; D铣刀直径30mm; B-铣削宽度36mm; z铣刀的齿数4; -用高速钢(W18Cr4V)铣刀铣削时,考虑工件材料机械性能不同的修正参数.对于灰铸铁: =;HB工件材料的布氏硬度值(取最大值)。4.2夹紧力的计算夹紧力的确定:计算夹紧力时,通常将夹具和工件看成是一个刚性系统.根据工件受切削力,夹紧力(大型工件还应考虑工件重力,运动的工件还应考虑惯性力等)的作用情况,找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬时状态,按静力平衡原理计算出理论夹紧力.最后为保证夹紧可靠,再乘于安全系数作为实际所需夹紧力的数值.即: =WK式中, -实际所需夹紧力(N); W-在一定条件下,由静力平衡计算出的理论夹紧力(N); K-安全系数.安全系数K可按下式计算: = 查表得: -考虑工件材料及加工余量均匀性的基本安全系数,取1.3; -加工性质(粗加工)取1.2; -刀面钝化程度(端面铣削,粗铣,含碳量高于0.3%.故选1.3; -切削特点.断续切削.取1.2; -夹紧力的稳定性,手动夹紧.取1.3; -手动夹紧时的手柄位置.取1.0; -仅有力矩使工件回转时工件与支承接触的情况,接触点不确定.取1.5; 其中本夹具机构采用的夹紧装置是螺旋夹紧机构:该类夹紧机构结构简单,夹紧可靠,通用性大,故在机床夹具中得到广泛应用。它的主要缺点是与液压机构相比该机构在夹紧和松开工件时比较费时和费力; 单个螺旋夹紧时产生的夹紧力按下列计算: = (N)式中 -原始作用力; -作用力臂; -螺杆端部与工件间的当量摩擦半径(mm),其值视螺杆端部的结构形式而定,查表可得: -螺杆端部与工件间的摩擦角; -螺纹中径之半; -螺纹升角,查表可得;经计算的: =1250 =3250 经校核,满足强度和刚度要求。夹具装配图: 见图纸夹具元件零件图: 见图纸 具体装夹方式: 见图纸5. 确定夹具的主要尺寸,公差及技术要求 5.1 夹具总图上应标尺寸,公差 (1).夹具的最大轮廓尺寸: 560mm 280mm 209mm;(2).定位键的定位表面精度及两定位键的位置公差分别为0.8,; (3)夹具体定向槽与定向键的配合为20或;(4)辅助底板与定位元件的配合为18;(5) 辅助底板与止位销的配合为。5.2 夹具总图应标注的技术条件 (1)夹具体的六个凸台的表面粗糙度为1.6,平面度为0.01; (2)辅助底板的平行度公差为0.03/100; (3)夹具体与辅助底板的转动是通过弧型槽实现的,弧型槽与固定定位销的配合为。6.总结通过此次毕业设计,使我在资料的准备、设计的规划、思维创新和自学能力等方面都有了较大的提高。并且在毕业前使个人能力有了一个飞跃。设计期间,我多次到工厂参观学习,对夹具的设计和工作用途有了较为深刻的认识,并熟悉了多种应用软件,为这次毕业设计提供了较丰富的实践经验。设计过程中,通过查找资料、方案设计、工艺分析、软件应用(PRO/E、CAD、UG)等使得我对夹具的设计和图纸的绘制有了更加深刻的认识和了解,为我今后工作学习提供了宝贵的经验。鉴于本人的知识水平和实践经验所限,在设计和装配这套铣床夹具上存在有许多不足的地方,如夹紧机构的连动性、底板的强度、夹紧的稳定性等方面都比较粗糙和不完善,恳请各位老师批评指正。7.参考文献1 机床夹具设计手册 上海科学技术出版社,19882 王启平 机床夹具设计 哈尔滨工业大学出版社 19953 陶崇德, 葛鸿翰编. 机床夹具设计(第二版). 上海科学技术出版社 19894 职工大学机制专业教学研究会编.机床夹具.北京科学技术出版社 19855 李益民主编.机械制造工艺.机械工业出版社.19866 长春汽车制造厂工装设计室编.机床设计原理.吉林人民出版社.19767. 林文涣、陈本通.机床夹具设计. 国防工业出版社,1987.88. 朱龙根.简明机械设计手册.机械工业出版社,1997.119. 方昆凡.公差与配合技术手册.北京出版社,1983.610. 熊万武.金属切削机床夹具设计手册.机械工业出版社, 1984.1211.王先逵.机械制造工艺学.机械工业出版社,1995.1112.中国纺织大学工程图教研室.画法几何及工程制图.上海科技技术出版社,1997.513.金属切削手册(第二版) 上海科学技术出版社,1984.414金属机械加工工艺人员手册.上海科学技术出版社8致谢在设计过程中,感谢曾一凡老师对我的论文不厌其烦的细心指点。曾一凡老师首先细致地为我解题;当我迷茫于众多的资料时,他又为我提纲挈领,梳理脉络,使我确立了本文的框架。论文写作中,每周都得到曾一凡老师的指点。从框架的完善,到内容的扩充;从行文的用语,到格式的规范,曾一凡老师都严格要求,力求完美。我再次为曾一凡老师的付出表示感谢。此次论文的完成还与众多老师在这四年对我的教导和帮助是分不开的。在此,一并感谢。值此论文完成之际,我只能用拙笔来表达我诚挚的谢意和由衷的感谢之情,并祝愿多年来在学习、工作、生活等方面给予的关心支持和帮助的众多领导、老师、同学身体健康、工作顺利、万事如意!16
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