288 拖拉機半軸殼端面鉆孔夾具設(shè)計,拖拉機,半軸殼,端面,鉆孔,夾具,設(shè)計 江西農(nóng)業(yè)大學(xué) 工學(xué)院工藝規(guī)程零件圖號 33431A102 零件名稱 拖拉機半軸殼 班 級 05 級 2 班 姓 名 朱敏芳 指導(dǎo)老師 曾一凡 2009 年 5 月 15 日產(chǎn)品型號 BZK01 零件圖號 33431A102江西農(nóng)業(yè)大學(xué) 機 械 加 工 工 序 卡 產(chǎn)品名稱 半軸殼 零件名稱 半軸殼 共 1頁第 1頁車 間 工序號 工序名稱 材料牌號小金工 Z3- 鉆孔 QT400—15毛坯種類 毛坯外形尺寸 每毛坯件數(shù) 每臺件數(shù)鑄造件 313xф168 1 1設(shè)備名稱 設(shè)備型號 設(shè)備編號 同時加工件數(shù)搖臂鉆床 Z3050-10.5 YBZ01 1夾 具 編 號 夾 具 名 稱 切 削 液GBS01 蓋板式夾具 乳化液工序工時準終 單件7min工步工時工步號工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 備主軸轉(zhuǎn)速(r/min)切削速度(m/min)進給量(mm/r)切削深度(mm)進給次數(shù) 機動min輔助minZ3-1 鉆小端面上 6-ф10.5 的孔 蓋板式夾具、直柄麻花鉆、游標卡尺 200 0.0066 0.11 5.25 1 3 4設(shè)計（日期） 審核（日期）標準化（日期）會簽（日期） 校對（日期）標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 標記 更改文件號 簽字 日期產(chǎn)品型號 BZK01 零件圖號 33431A102江西農(nóng)業(yè)大學(xué) 機 械 加 工 工 序 卡 產(chǎn)品名稱 半軸殼 零件名稱 半軸殼 共 1 頁 第 1 頁車 間 工序號 工序名稱 材料牌號小金工 Z3- 鉆孔 QT400—15毛坯種類 毛坯外形尺寸 每毛坯件數(shù) 每臺件數(shù)鑄造件 313xф168 1 1設(shè)備名稱 設(shè)備型號 設(shè)備編號 同時加工件數(shù)搖臂鉆床 Z3050-10.5 YBZ01 1夾 具 編 號 夾 具 名 稱 切 削 液GBS02 蓋板式夾具 乳化液工序工時準終 單件9min工步工時工步號工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 備主軸轉(zhuǎn)速(r/min)切削速度(m/min)進給量(mm/r)切削深度(mm)進給次數(shù) 機動 輔助Z3-2 鉆小端面上 8-ф10.5 的孔 蓋板式夾具、直柄麻花鉆、游標卡尺 200 0.0066 0.11 5.25 1 5 4設(shè)計（日期） 審核（日期） 標準化（日期） 會簽（日期） 校對（日期）標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 標記 更改文件號 簽字 日期 學(xué)校代碼：10410序 號：20050469本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計題目： 拖拉機半軸殼端面 鉆孔夾具設(shè)計學(xué) 院： 工 學(xué) 院 姓 名： 朱 敏 芳 學(xué) 號： 20050469 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 年 級： 05 級 2 班 指導(dǎo)教師： 曾一凡（老師） 二 OO 九年 五 月 拖拉機前驅(qū)半軸殼夾具設(shè)計 機制 052 班 朱敏芳摘 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，而不必過高的要求工人的技術(shù)等級。因而機床夾具設(shè)計被廣泛應(yīng)用于機械設(shè)計與制造當中．? 機床夾具包括結(jié)構(gòu)設(shè)計和精度設(shè)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(shè)計要充分考慮加工的可行性.通用行.經(jīng)濟性和高效性．Tractor forerunner half axle sleeve end surface drill hole jig designThe engine bed jig is composes the craft system a link, is affects the processing quality the important attribute, in the ordinary circumstances, uses the engine bed jig to be able to guarantee the product quality stably, but does not need the high request worker's technical rank.Thus the engine bed jig design is widely applied middle the machine design and the manufacture. The engine bed jig designs two aspects including the structural design and the precision, the two complement one another, has the good structure localization to be able to guarantee the jig the rationality, but had guaranteed the high precision can guarantee the processing the components conform to the production requirement. The engine bed jig design must consider the processing fully the feasibility. General line. Efficiency and highly effective.拖拉機前驅(qū)半軸殼夾具設(shè)計 機制 052 班 朱敏芳- 2 -拖拉機前驅(qū)半軸殼夾具設(shè)計 機制 052 班 朱敏芳- 3 -目 錄第一部分 前言 .................................................... 3 第二部分 課題任務(wù)說明 ..............................................4 第三部分 工件的端面孔加工工藝性分析 ...............................6 第四部分 確定夾具的結(jié)構(gòu)方案 .........................................7 4.1 確定定位方案,設(shè)計定位機構(gòu) .................................... 7 4.2 確定夾緊方案，設(shè)計夾緊機構(gòu) ................................... 10 4.2.1 鉆削力的計算 .............................................10 4.2.2 夾緊力的計算 ............................................10 4.2.3 夾緊方案選擇和設(shè)計 ......................................10 4.2.4 各定位元件、夾緊件的設(shè)計 .................................12 4.2.5 加工設(shè)備、刀具的選擇 .................................... 18 第五部分 確定夾具的尺寸、公差和技術(shù)要求 ........................... 19 第六部分 誤差分析 ............................................... 19 第七部分 編后語 ..................................................21 第八部分 參考文獻 ................................................ 22 拖拉機前驅(qū)半軸殼夾具設(shè)計 機制 052 班 朱敏芳- 4 -第一部分 前言機床夾具被廣泛應(yīng)用于機械設(shè)計制造業(yè)當中。大量專用機床夾具的采用為大批量生產(chǎn)提供了必要的條件。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，而不必過高的要求工人的技術(shù)等級。先進高效的機床夾具不僅能減輕工人勞動強度，提高生產(chǎn)效率，甚至能使生產(chǎn)過程實現(xiàn)自動化。機床夾具包括結(jié)構(gòu)設(shè)計和精度設(shè)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。關(guān)于機床夾具的設(shè)計要參考大量的書籍，從不同的編者那里學(xué)到各種不同的方案，通過知識的累積才能得到不同的設(shè)計方案，然后從中選擇最適合的設(shè)計方案，從而使夾具的制造更加的合理化。機床夾具的設(shè)計也要充分的考慮到加工的可行性，這些都是在實踐中所得到的，夾具的最終目的不是可觀性良好，而是要制造出來能夠輔助其他零件的加工，并且要考慮到制造出夾具的經(jīng)濟性。由于初次承擔這樣一個設(shè)計，之前在實踐當中又沒有什么經(jīng)驗可言，因此在設(shè)計過程當中難免會走彎路，大費周章。然而這期間多虧曾一凡老師的悉心指點，在指導(dǎo)我做設(shè)計時廢寢忘食，不厭其煩，我也曾數(shù)次到實習(xí)工廠去觀摩請教，工廠的工人師傅們也很熱心的指點，在此謹對他們表示誠摯的感謝??！限于經(jīng)驗水平，在做這樣的一份設(shè)計時難免會有一些錯誤和疏漏。俗話說：吃一塹，長一智。貴在錯誤要能夠及時的得到改正，因此，敬請各位領(lǐng)導(dǎo)老師能夠?qū)τ谖业牟蛔愣嗵岢鼋ㄗh和批評，錯誤之處我也將大力改正。朱 敏 芳2009 -5- 10拖拉機前驅(qū)半軸殼夾具設(shè)計 機制 052 班 朱敏芳- 5 -第二部分 課題任務(wù)說明——拖拉機半軸殼端面孔加工夾具設(shè)計設(shè)計任務(wù)說明 拖拉機后橋半軸殼零件的示意圖如下:工件選用的材料是 QT400-15 為球墨鑄鐵，組織有鐵素體、鐵素體加珠光體和珠拖拉機前驅(qū)半軸殼夾具設(shè)計 機制 052 班 朱敏芳- 6 -光體 3 種。球墨鑄鐵突出特點是屈強比約為 0.7—0.8。主要用于汽車、礦山機械、冶金機械等方面?？纱娌糠痔间撝圃焓芰?fù)雜，強度、韌性和耐磨性要求高的零件。工件是一個鑄造成型的軸套類零件，并且左右兩個法蘭面的大小不一樣，工件的殼體部分大小也不一致，成一定的錐度。兩個內(nèi)圓經(jīng)鑄造后有個鍵槽，但整個內(nèi)孔是不加工的，可以作為粗基準定位。殼體外圍有許多的肋板起加強筋的作用，由于筋板的長度較高，這給工件的定位和夾緊帶來了極大的不便.工件的兩個端面上各長出了一個階梯圓，小端面上的階梯圓外圓直徑 Φ85mm，大端面上的階梯圓外圓直徑Φ118mm。小端面的直徑為 Φ145mm，大端面的直徑為 Φ168mm。工件對于端面有平面度和垂直度的要求，即平面度 0.06mm 和相對于階梯外圓的中心線垂直度 0.08mm。兩階梯外圓的同軸度要求保證在 0.1mm 的范圍內(nèi)。在工件的大端面附近有一突出的懸伸梁，懸梁的中心到大端面的距離為16.5mm。垂直于懸梁中心面(懸梁的中心線與階梯外圓的中心線所構(gòu)成的面)的側(cè)面上有一組孔并排，四個孔之間有位置度的要求，四個孔的中心線都不偏離理想位置為Φ0.5mm 圓柱范圍，四個孔還要攻螺紋。懸梁的頂端需要銑一個斜面，斜面與懸梁中心面的垂直面形成 100 的角度。工件的兩個端面上還要加工兩組孔，大端面上 Φ144mm 的圓周上均勻分布了一組數(shù)量為 8 的孔，8 個孔關(guān)于懸梁的中心面對稱，且其中的 4 個孔與懸梁的中心面成22.50 的角。小端面上 Φ125mm 的圓周上有一組個數(shù)為 6 的孔均勻分布，6 個孔的其中兩相對的孔在懸梁的中心面內(nèi)。兩組孔的孔徑大小無精度要求，但有位置度的要求，即以階梯外圓的中心線為基準，孔的中心線的位置度要保證在偏離理想位置 Φ0.5mm的圓柱范圍內(nèi)。鑄件要經(jīng)熱處理，硬度為 HB160—210。并要求鑄件的法蘭平面光滑平整，這樣 8-Φ 18 和 6-Φ18 刮深 0.5 就可以不加工。那么整個工件的加工工藝路線大致為：工序號 工序名稱 工序內(nèi)容 設(shè)備1 粗車端面、外圓 粗車左端面、外圓 車床2 粗車端面、外圓 粗車右端面、外圓 車床3 精車端面外圓 精車左右端面、外圓 車床拖拉機前驅(qū)半軸殼夾具設(shè)計 機制 052 班 朱敏芳- 7 -4 銑端面銑 4 個 Φ28mmm 的端面，銑 Φ36mm 的端面，銑 10 度傾角的端面銑床5 鉆孔 鉆左端面 6 個 Φ10.5mm 的均布通孔 鉆床6 鉆孔 鉆右端面 8 個 Φ10.5mm 的均布通孔 鉆床7 鉆孔 鉆 4 個 Φ11 深 24 的孔 鉆床8 攻絲 在 Φ11 的孔中攻 M12-6H 深 20 的螺紋 鉗工臺關(guān)于工件的所有加工任務(wù)在上面已經(jīng)作了大致的概述，本次設(shè)計的任務(wù)就是要做出夾具來保證這個工件的加工。由于所有的設(shè)計任務(wù)并非一個人承擔，我在此處所分配到的任務(wù)就是要做出工件大小兩個端面的孔的加工工序的鉆孔夾具設(shè)計，并負責(zé)刮深孔的工序夾具設(shè)計.。第三部分 工件的端面孔加工工藝性分析根據(jù)圖紙的要求，大小兩個端面的孔的加工的工序基準為工件兩個階梯外圓的中心線，以及兩個端面，因此本工序要排在工件的兩個端面和階梯外圓的加工之后.在對工件的兩個端面和階梯外圓加工之后，工件可以獲得的精度要求有: 小階梯外圓的直徑為 Φ85f8mm，大階梯外圓的直徑為 Φ118g6mm。兩階梯外圓的中心線同軸度保證在偏離理想位置 Φ0.1mm 的圓柱范圍內(nèi)。兩端面的平面度保證在偏離理想位置 0.06mm的范圍內(nèi)，且垂直度保證在以階梯外圓中心線為基準偏離理想位置 0.08mm 的范圍內(nèi)。由于兩個端面和階梯外圓的加工工序采用心軸定位、一次裝夾之后車削完成，那么圖紙上所要求的平面度、垂直度、同軸度等要求很容易得到保證。那么對于圖樣上所要求的孔的位置度的基準就有了，工件的其它部分是否加工過都對于本工序無直接的影響。端面上的孔都要求孔徑為 Φ10.5mm，而無其它的精度要求，因此其大小可以由刀具來保證。兩組孔的位置度則由所設(shè)計的夾具來保證。在前面的車削加工工序中已經(jīng)保證了兩個端面和階梯外圓的精度，那么孔在 Φ125mm 和 Φ144mm 的圓周上的位置拖拉機前驅(qū)半軸殼夾具設(shè)計 機制 052 班 朱敏芳- 8 -和孔的中心線的垂直則已經(jīng)有了基準，外加一個懸梁的中心線，那么孔的位置就好保證了。兩組孔的位置度要求如下：1. 加工小端面孔時，6 個孔在 Φ125mm 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 Φ0.5mm 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)。2. 加工大端面孔時，8 個孔在 Φ144mm 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 Φ0.5mm 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 22.50。第四部分 確定夾具的結(jié)構(gòu)方案4.1 確定定位方案,設(shè)計定位機構(gòu)工件在加工時根據(jù)要求要限制一定的自由度以保證加工精度，夾具完全定位，并力求遵循基準重合原則，可以減少定位誤差的影響。完全定位一個工件需要限制 6 個自由度，其中包括 3 個移動自由度和 3 個旋轉(zhuǎn)自由度。有些工序可以要求不滿 6 個自由度進行定位，諸如在鉆孔夾具設(shè)計中沿刀具方向的自由度可以不限制。本工序所要求的基準在前面的車削加工中已經(jīng)很好的得到了保證,在鉆床上加工該工件,那么首要就是工件要將其中的一個端面放置在一個基準面上,這樣就使得工件的一個移動自由度、兩個轉(zhuǎn)動自由度得到了限制。那么所要求加工的孔的垂直方向的位置就保證了。那么還有其它 3 個自由度，其中包括一個繞 z 軸的旋轉(zhuǎn)、繞 y 的移動和繞x 的移動。由于工件的兩個端面上的兩組孔在兩個圓周上均布，那么加工時就可以有兩種方式來加工，一是刀具位置固定不動，只上下移動，工件繞一個基準中心旋轉(zhuǎn)進行加工；二是工件位置固定不動，使用搖臂鉆床進行加工，需要對刀；刀具位置只上下移動，工件和夾具一起移動，并使用對刀裝置進行加工。那么在這里就考慮了兩種方案進行分析比較：拖拉機前驅(qū)半軸殼夾具設(shè)計 機制 052 班 朱敏芳- 9 -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旋轉(zhuǎn)工件接著加工以后的孔。示意圖如下： 位v位 位方案二 分別針對大小兩個端面的尺寸加工兩塊蓋板式鉆模。工件的其中一個端面放置在基準平面上，由此限制了工件的 3 個自由度（2 個旋轉(zhuǎn)和 1 個移動自由度） ，另外一個端面上放上相匹配的可卸式鉆模板，鉆模板的中心有一個與被加工端面上階梯圓相互配合的圓，與圓同心的 Φ125mm 或 Φ144mm 的圓周上有一組 6 個或 8 個均布的孔。鉆模板與工件的加工表面貼牢，鉆模板的內(nèi)圓限制工件的 2 個自由度（2 個移動） ，通過鉆套來對刀后進行加工。其示意圖如下：拖拉機前驅(qū)半軸殼夾具設(shè)計 機制 052 班 朱敏芳- 10 -位 位v位位方案比較：方案一通過分析這種定位方案可知道，這種方案在加工時的效率更高，第一個孔加工完之后可以依靠分度裝置來找準其它孔的位置。但是這中方案的旋轉(zhuǎn)中心是工件的內(nèi)孔，而工件階梯圓的內(nèi)孔又是不被加工的部位，因而這里采用的基準是粗基準，造成基準與設(shè)計的基準不重合。方案二這種方案很好的遵循了基準重合原則，工件的定位誤差較小。但是這種方案當中需要加工兩塊鉆模板，工件在加工時要求加工完一個端面以后，將工件反轉(zhuǎn)過來加工另外一個端面時鉆模板要換，搬上搬下比較費力，而且經(jīng)常拆卸鉆模板，造成加工的效率不高。結(jié)合工件的生產(chǎn)，工件如果屬于大批量生產(chǎn)的話，考慮到以生產(chǎn)效率為主，先對工件的階梯內(nèi)圓進行加工，然后采用方案一以提高生產(chǎn)。如果工件中小批量生產(chǎn)的話，采用方案二，就可以很好的保證工件的加工了。因為工件為中小批量生產(chǎn)，所以定位方案選擇方案二。4.2 確定夾緊方案，設(shè)計夾緊機構(gòu)4.2.1 鉆削力的計算 由已知工件的材料為球墨鑄鐵，刀具材料為高速鋼可拖拉機前驅(qū)半軸殼夾具設(shè)計 機制 052 班 朱敏芳- 11 -得到計算公式： 鉆削力 fff fzFyFFCdK?——其中 CFf =420, d=10.5 mm ，zF f=1, yFf=0.8, f=0.2 mm，K Ff=1那么 Ff=1217.16 N鉆削力矩 CC czMycc MMf?——其中 CM c =0.206 ,d =10.5 mm，zM C=2, f=0.2mm yMC =0.8, KFf=1那么 M=6.27 N·m可見 刀具鉆削產(chǎn)生的鉆削力和鉆削力矩都不是很大。4.2.2 夾緊力的計算查閱工具書,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=μFnL=4020*0.18*0.0625=45 N*m, 可見夾緊是沒有問題.4.2.3 夾緊方案選擇和設(shè)計工件在夾具中的裝夾是由定位和夾緊這兩個過程緊密聯(lián)系在一起的，定位的目的在于解決工件的定位方法和保證必要的定位精度。僅僅定好位，在大多數(shù)的場合下還是無法進行加工的，因而還需要在夾具上設(shè)置相應(yīng)的夾緊裝置對工件實行夾緊，才能完成工件在夾具中裝夾的全部任務(wù)。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。本設(shè)計中前面的定位方案已經(jīng)選擇了中小批量生產(chǎn)，因此這里也選擇和拖拉機前驅(qū)半軸殼夾具設(shè)計 機制 052 班 朱敏芳- 12 -前者相符合的，采用螺釘夾緊。另外，因為工件和體積大而笨重，又是小孔加工，采用蓋板式最為適宜。夾緊力作用點的選擇：（1） 、 夾緊力的作用點應(yīng)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(yīng)使被夾緊工件的夾緊變形盡可能小。（3） 、 夾緊力的作用點應(yīng)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，切削力矩能更好的限制。那么，這里所設(shè)計的夾緊方案如示意圖： 位位位位由于工件的加工表面要放置鉆模板，那么壓板只能壓在鉆模板表面，通過螺母對壓板的壓緊，進而對工件進行壓緊。由于防止工件繞 z 軸的旋轉(zhuǎn)只能靠壓板與加工表面和基準面與另外一個端面的摩擦力來限制，只要保證工件與鉆模板在夾緊的情況下沒有相對的移動或旋轉(zhuǎn)就可以了。工件鉆削產(chǎn)生的鉆削力矩為 M=6.27 N·m，由此可見采用螺母壓緊壓板就可以保證旋轉(zhuǎn)方向的夾緊了。而豎直方向的鉆削力本身就處在支承面的范圍以內(nèi)，那么由工件的支撐端面就可以承受鉆削力的作用了。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：拖拉機前驅(qū)半軸殼夾具設(shè)計 機制 052 班 朱敏芳- 13 -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(dǎo)向鍵與大、小鉆模板的中心鍵槽配合。螺母施加的預(yù)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。4.2.4 各定位元件、夾緊件的設(shè)計（1）夾具體底座： 材料 HT250 夾具體底座的上表面為一個基準面，基準面上加工了一個 Φ125mm 深 8mm 的階梯內(nèi)圓，其作用是為了錯開工件的端面上的階梯圓，使工件的端面能放置在基準面上。夾具體底座中心還有一個 Φ24mm 的通孔是為了安裝夾緊桿的。底部的加強筋可以防止底座由于剛性不足導(dǎo)致變形。夾具替的一側(cè)還有一個階梯，階梯上銑一個槽，可以和v 型塊配合導(dǎo)向。夾緊桿： 材料 45 夾緊桿的一頭通過螺母固定在夾具體上，并且保證鍵槽的導(dǎo)向，然后焊接使其牢拖拉機前驅(qū)半軸殼夾具設(shè)計 機制 052 班 朱敏芳- 14 -固。另一頭的鍵槽內(nèi)也焊接一個導(dǎo)向鍵，使其與小鉆模板配合。如下：V 型塊： 材料 45，調(diào)質(zhì) HRC50--60V 型塊在這里的作用就是起定好鉆套與懸梁的中心面的位置關(guān)系， V 塊可以用于粗基準也可以用于精基準，采取 v 塊是最好的定心元件。由于懸梁是未被加工過的粗基準，因此 v 塊的位置不能固定，而應(yīng)該是活動的，所以采用活動式 v 塊定位。V 塊的兩個側(cè)面與夾具體上所開的槽配合導(dǎo)向，實現(xiàn)上下移動而又不傾斜。V 塊通過螺栓安裝彈簧來固定。那么 v 塊的尺寸結(jié)構(gòu)設(shè)計如下：拖拉機前驅(qū)半軸殼夾具設(shè)計 機制 052 班 朱敏芳- 15 -小端面鉆模 總體思路是：將加工了中心孔的鉆模板套在工件的小端面上的階梯圓上，由此可以限定 2 個自由度（2 個移動） ；工件放置在底座的基準面上，可以限制 3 個自由度（2 個旋轉(zhuǎn)和一個移動） ；鉆模板的中心圓上加工了一個鍵槽與夾緊桿的上的導(dǎo)向鍵相配合，可以限制旋轉(zhuǎn)自由度。V 型塊安裝在底座上，而且 v 型塊所定的中心線與導(dǎo)向鍵導(dǎo)向垂直。材料 35 熱處理 淬硬 52-54HRC鉆模板中心的孔與工件的 Φ85f8 的外圓配合，配合的精度為 H8/f8 。距離鉆模板中心 Φ125 的圓周上嵌入 6 個鉆套，鉆套與鉆模板的配合精度為 H7/n6。鉆模板的中心還有一個 Φ24 的孔是與夾緊桿配合的，配合的精度為 H8/h7，而且 Φ24 的孔還開了一個鍵槽 B8×25mm，主要是起導(dǎo)向作用。鍵槽導(dǎo)向沿著懸梁的中心面。拖拉機前驅(qū)半軸殼夾具設(shè)計 機制 052 班 朱敏芳- 16 -大端面鉆模 大端面鉆模板所包括的元件有鉆模板、v 型塊、鉆套、螺栓、螺母、彈簧等。其思路是，在鉆模板的中心加工一個孔與大端面上的階梯外圓相配合，在距離孔的中心 Φ144mm 的圓周上有一組個數(shù)為 8 的均勻分布的孔，孔與鉆套相配合。在鉆模板的一端長出一部分把柄，把柄上加工一個與 v 塊相配合的槽。V 塊在方孔中上下移動實現(xiàn)定位作用，以保證懸梁的中心面與鉆套的位置關(guān)系。材料 35 淬硬 52—54HRC鉆模板中心加工一個與工件大端面階梯外圓相配合的孔，配合精度為 h7/g6。距離中心孔 Φ144mm 的圓周上有一組個數(shù)為 8 的均勻分布的孔，孔與鉆套采取過盈配合，配合的精度為 h7/n6。鉆模板長出一部分把柄，把柄上加工了一個與 v 塊相配合的槽，配合精度為 H8/g7。那么鉆模板的尺寸結(jié)構(gòu)就如下所示：拖拉機前驅(qū)半軸殼夾具設(shè)計 機制 052 班 朱敏芳- 17 -螺栓： 選用 GB/T5781-1986 M8×1 L=80mm 2 個螺母： 選用 GB/T6173-2000 M8×1 2 個選用 GB/T6173-2000 M24×2 1 個選用 GB/T6173-2000 M16×1.5 1 個彈簧： 選用 GB/T1358-1993 M10×3 L=15mm 2 個墊圈： 選用 GB/T97.1-2002 M8 6 個選用 GB/T96.2-2002 M16 1 個選用 GB/T96.2-2002 M24 1 個鉆套： 材料 35 淬硬 52—54HRC鉆套是刀具的導(dǎo)向件，在加工時依靠鉆套來保證所加工孔的位置。鉆套分為好多種，如：固定鉆套、快換鉆套、特殊鉆套等等，一般根據(jù)加工的要求選擇鉆套的類型，其中固定鉆套與鉆模板采取過盈配合，它能保證的加工精度最高，而快換鉆套和特殊鉆套的精度次之。由于加工時刀具可能頻繁的碰到鉆套，因此鉆套的使用精度也會逐漸下降。選擇如上的材料做鉆套的話，其使用壽命可以達到加工上萬件工件才報廢，拖拉機前驅(qū)半軸殼夾具設(shè)計 機制 052 班 朱敏芳- 18 -因此在這里可以選擇固定鉆套?？梢赃x擇 A 型固定鉆套，其尺寸結(jié)構(gòu)如下：其中鉆套的高度 H=（1.5—2）d 。壓板： 材料 45 熱處理 HRC35-40壓板安裝在夾緊桿的上端，通過螺母壓緊。壓板兩端的夾緊部分錯開孔的加工位置，壓板的兩頭小中間大就是為了不干涉孔的加工位置。其尺寸如下：拖拉機前驅(qū)半軸殼夾具設(shè)計 機制 052 班 朱敏芳- 19 -導(dǎo)向平鍵： 材料 45選用 GB/T1097-2003 A 型4.2.5 加工設(shè)備、刀具的選擇加工設(shè)備，由于工件和夾具體較大總高度達 420mm，所以可以采用搖臂鉆床。刀具，加工的孔都是 Φ10.5。選用 Φ10.5 的直柄麻花鉆，GB/T1436 —1985。拖拉機前驅(qū)半軸殼夾具設(shè)計 機制 052 班 朱敏芳- 20 -第五部分 確定夾具的尺寸、公差和技術(shù)要求有關(guān)夾具各定位的元件和夾緊件的尺寸結(jié)構(gòu)已經(jīng)在上面做了說明，那么在夾具上還需要標注的尺寸，公差及技術(shù)要求：1、夾具的最大輪廓尺寸：250mm×250mm×423mm2、夾緊桿和底座的配合公差 H7/g6，夾緊桿和小鉆模板的配合公差也是 H7/g6。3、定向鍵與夾緊桿的配合公差為 H7/n6，與鉆模板或底座的配合為 H9/g8。4、鉆套與鉆模板的配合公差 H7/n6。5、V 型塊與鉆模板或底座槽的配合精度為 H8/g7。夾具總圖上還應(yīng)標注的技術(shù)條件有：1、鉆套 Φ10.5f8 的中心與基準 A 的垂直度為 0.02mm。2、6-Φ10.5mm 和 8-Φ10.5mm 相對于基準 B 的位置度為 Φ0.015mm。3、V 型塊與鉆模板或底座槽的對稱度為 0.05mm。由于鉆模板和底座上不容易加工出和 v 型塊相配合的方孔，那么只好銑出一個槽出來與 v 型塊配合。裝配時要注意的是不要對 v 型塊沿懸梁的中心線方向施加過大的力，彈簧的安裝要有一定的預(yù)緊，否則不能起到定位的作用。第六部分 誤差分析工件裝夾定位方案已經(jīng)如上所確定，鉆削力在上面已經(jīng)計算出來，分析出來的夾緊是合理的。與本工序設(shè)計中采用的工件的加工表面需要符合以下的精度要求：1、外圓 Φ85mm 和 Φ118mm 的同軸度為 Φ0.1。2、端面 Φ145mm 和 Φ168mm 的平面度為 0.06mm，相對與基準 D 和 H 的垂直度為0.08mm。3、6-Φ10.5mm 和 8-Φ10.5mm 相對于基準 D 和 H 的位置度為 Φ0.5mm。那么，夾具中與零件工序圖各項要求相對應(yīng)的標注公差 即控制精度所需測量的尺拖拉機前驅(qū)半軸殼夾具設(shè)計 機制 052 班 朱敏芳- 21 -寸及公差，具體定制如下：1、 小端面鉆模板的中心 Φ85 +0.0540mm 與鉆套所在的圓周 Φ125mm 的同軸度取為 0.03mm，鉆套與鉆模板底面的垂直度取 0.02mm。Φ24mm 的孔相對于Φ85 的中心線同軸度取 0.03mm，槽的對稱度取 0.05mm。2、 大端面鉆模板的中心 Φ118 0-0.04mm 與 Φ144mm 的圓周同軸度取 0.03mm。鉆套中心與鉆模板底面的垂直度取 0.02mm，Φ24mm 的孔相對于 Φ118 的中心線同軸度取 0.03mm，鉆模板底面的平面度取 0.02mm。3、 夾具體底座的中心 Φ24 +0.0210mm 所開的槽對稱度 0.015mm，夾具體底座階梯上銑的槽 45+0.025-0.025的對稱度取 0.015mm。夾具體底座基準面的平面度為 0.02mm。4、 鉆套直徑取 Φ10.5n6。誤差分析： 誤差的產(chǎn)生有兩部分組成，其一是機床本身的精度造成的，稱為系統(tǒng)誤差，系統(tǒng)誤差也是不可避免的。另外就是定位誤差，是由所設(shè)計的夾具 所能保證的精度。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。對于小端面：均布 6 個 Φ10.5 的孔。那么小端面鉆模板同樣要均布 6 個 Φ18的孔，相鄰兩孔的夾角 60o±0.5o。鉆套與鉆模板配合公差 H7/n6。另外鉆模板與夾緊桿的配合公差 H9/g8。對于大端面：均布 8 個 Φ10.5 的孔。那么大端面鉆模板同樣要均布 8 個 Φ18的孔，相鄰兩孔的夾角 45o±0.5o。鉆套與鉆模板配合公差 H7/n6。另外鉆模板與夾緊桿的配合公差 H9/g8。V 型塊的定位。因為大、小端面的孔系在周向的公差是未注公差。這里就不計算。2、大、小端面孔系周向位置精度。小端面上第一個孔的中心線與懸臂的中心線垂直。大端面的第一個孔中心線與懸臂中心線的夾角 22.5o。它們的公差也是未注的，所以只要保證上述加工方法就好。對于孔系的徑向誤差：δ 定位 =δ 不重合 +δ 位置拖拉機前驅(qū)半軸殼夾具設(shè)計 機制 052 班 朱敏芳- 22 -小端面鉆模的誤差： 由于夾緊桿和底座焊接成一體的，所以需要累加分析的誤差有底座和 v 型塊之間的誤差 δ=0.007，鉆模板 Φ85H8 與工件 Φ85f8 之間的誤差（δ=TD/2=0.054mm）和 Φ125mm 的圓周和 Φ85mm 的同軸度誤差（δ=0.015） ，即總的誤差 δ=0.007mm+0.054mm+0.015mm=0.076mm，可見是滿足要求的。大端面鉆模的誤差：其來源于 v 塊的定位和鉆模 Φ118mm 和工件外圓的定位，還有鉆套所在的圓周和 Φ118mm 同軸度誤差。所以總的誤差 δ=0.08mm+0.054mm+0.015mm =0.077mm?？梢娨彩欠弦蟮?。第七部分 編后語 經(jīng)過一個月的準備工作，在 5 月 6 號開始對本稿進行整理工作。這其中我查閱了很多的參考書，也不時的向老師們請教問題。有時遇到加工的問題還經(jīng)常跑到校辦工廠去觀摩和實踐。這其中使我悟出了一些道理：事不目見耳聞，而臆斷其有無，不可！我設(shè)計過好幾種方案，但有好多的方案都是主觀的意愿，在實際中很難加工出來。例如我在設(shè)計中選擇 v 型塊與鉆模板導(dǎo)向采用方孔配合，而實際加工方孔時沖裁可以達到要求，但是材料不能太厚，銑削也是可以加工出來，但是必需圓弧過度等。這些都是靠實踐和觀察所得的經(jīng)驗，主觀的意愿有時確是有違背設(shè)計原則。經(jīng)過這次設(shè)計，使我在綜合能力上有了一個飛躍?？梢哉f這次的設(shè)計是一個重要的學(xué)習(xí)過程，將實踐和理論的綜合學(xué)習(xí)過程。實踐是學(xué)習(xí)，而且是更重要的學(xué)習(xí)。那么在不斷的實踐與糾正錯誤當中能得到提升，就是很好的鍛煉。在設(shè)計之中，不斷的查閱資料、工藝分析和方案設(shè)計，還有計算機輔助軟件的使用對我的夾具設(shè)計有很大的幫助。我所有的這些成績都離不開曾一凡老師們的悉心指導(dǎo)，沒有他們的幫助我很難完成不了這次的設(shè)計任務(wù) 。在設(shè)計的過程當中，曾一凡老師利用很多自己的休息時間來幫助我們分析和解決問題，還有其他的老師也非常細心的給我指點錯誤和幫我分析問題，在此深表感謝！拖拉機前驅(qū)半軸殼夾具設(shè)計 機制 052 班 朱敏芳- 23 -第八部分 參考文獻1、王啟平 主編.機床夾具設(shè)計.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社.1996 年 2 月第二版2、白成軒 編著.機床夾具設(shè)計新原理.機械工業(yè)出版社.1997 年 7 月第一版3、電子版.機床夾具設(shè)計手冊4、林文煥、陳本通編著.機床夾具設(shè)計.國防工業(yè)出版社.1987 年 8 月第一版5、方昆凡 主編.公差與配合技術(shù)手冊.北京出版社.1999 年 5 月6、東北重型機械學(xué)院、洛陽工學(xué)院、第一汽車制造廠職工大學(xué)編.機床夾具設(shè)計手冊（第二版）.上?？茖W(xué)技術(shù)出版社7、 上海是金屬切削技術(shù)協(xié)會編.金屬切削手冊.上?？茖W(xué)技術(shù)出版社。