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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 銑床夾具的主要類型與特點(diǎn) 3 1銑床夾具的主要類型銑床專用夾具主要用于加工零件上的平面 溝槽 缺口 花鍵 直線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送進(jìn)式 圓周送進(jìn)式和沿曲線靠模送進(jìn)式三種類型 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定位塊簡(jiǎn)介來實(shí)現(xiàn)的 定位塊是通過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作為軸線的定位基準(zhǔn) 圓柱銷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2則限制Z方向的轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度 另外菱形銷與圓柱銷的中心連線必須和菱形銷長(zhǎng)軸垂直 從而達(dá)到完全定位 我們稱這種定位為 一面二銷 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銷的定位 如下圖 3 是倆銷反向移動(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)圓柱銷與菱形銷移動(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 為圓柱銷的公差為第一定位孔的公差 為圓柱銷的公差為第一定位孔與圓柱銷間的最小間隙 為第一定位孔與圓柱銷間的最小間隙為第二定位孔與圓柱銷間的最小間隙為轉(zhuǎn)角誤差同理當(dāng)圓柱銷與菱形銷移動(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圓柱銷與定位孔1的配合為 菱形銷與定位孔2間的配合為 都是為過盈配合又因?yàn)閳A柱銷的尺寸為10 20 菱形銷的尺寸為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)械加工過程中工件與刀具之間的相對(duì)位置 所以夾具精度直接影響產(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 接下來我們來簡(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 通過定位塊分別與夾具體和工件固結(jié) 形成一面 然后通過菱形銷和圓柱銷將工件固結(jié)在定位塊上 期間 菱形銷與圓柱銷的中心連線應(yīng)垂直菱形銷的長(zhǎng)邊 從而形成一面?zhèn)z銷的定位原則 再通過旋動(dòng)螺母來左右移動(dòng)夾板來對(duì)工件形成夾緊 通過前者的定位和后面的夾緊從而達(dá)到了裝夾 最后 開始對(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) 從一開始的選題 認(rèn)識(shí)題目原理 去圖書館查找資料 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程就是我們收獲和成長(zhǎng)的過程 在這次設(shè)計(jì)過程中 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 我從一開始一看題目就一片空白到后來自己能獨(dú)立完成這次設(shè)計(jì) 讓我更懂得了沒有做不出來的事 只有不想做的事 但這次設(shè)計(jì)也暴露出來我的許多不足 例如 我不能很好的把之前學(xué)過的許多之前有機(jī)的竄起來 聯(lián)系起來運(yùn)用 分析問題不太全面 容易心浮氣躁等 因此 我希望通過這次的畢業(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 以及我周圍的同學(xué)朋友 感謝他們提出寶貴的意見和建議 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)