優(yōu)秀畢業(yè)論文（設(shè)計）：拖拉機傳動箱兩端面鉆孔機床夾具設(shè)計

1、目錄摘要I前言11 零件的分析21.1分析傳動箱零件圖22 機械加工工藝過程設(shè)計32.1 毛坯的制造方法32.2選擇各表面加工方法和加工方案42.3選擇定位基準52.4擬定機械加工工藝路線72.5機床加工工序的設(shè)計82.5.1 機床的設(shè)計與選擇82.5.2工藝裝備的選擇與設(shè)計83 夾具的設(shè)計103.1定位基準和定位方案的確定103.2選擇定位元件103.3定位誤差的計算103.4 對工件的夾緊方案設(shè)計123.4.1 夾緊力的作用點及方向的選擇123.4.2夾緊力計算133.4.3夾緊方式的選擇14結(jié)束語16參考文獻17致謝1815 拖拉機傳動箱兩端面鉆孔機床夾具設(shè)計摘要：夾具是在機床上用于裝夾

2、工件的裝置，它包括夾緊機構(gòu)，定位元件和夾具體等。本設(shè)計通過對零件的分析，確定了零件的加工工藝過程，選擇出了工藝裝備，如刀具、切削用量，機床等等。通過對定位誤差的計算，確定了其定位基準和定位元件；通過對夾緊力的計算，確定了其夾緊機構(gòu)壓板夾緊和夾緊方式液壓夾緊，從而降低了工人的勞動強度，提高了生產(chǎn)率。關(guān)鍵詞： 夾具 定位基準 定位元件Tractor transmission box two end drilling the machine tools fixture designAbstract：The jigs and fixtures is the installment that used

3、to armor the work piece on the machine tool, it includes the fixture, localization part and clamps concretely and so on. This design through to the analysis of components, had determined the processing technological process of components, chose the craft equipment, like cutting tool, cutting specifi

4、cations, machine tool and so on. Through to the position error of computation, had determined its localization datum and the localization part; Through to clamps the strength of the computation, had determined its fixture - clamp and clamps of the way -hydraulic pressure to clamp, thus reduced worke

5、rs labor intensity, enhanced the productivity.Keywords: jigs and fixtures localization datum localization part前言夾具作為機床的一部分，成為機械加工中不可缺少的工藝裝備。用夾具裝夾工件可以保證加工精度，降低人工等級，提高勞動生產(chǎn)率和降低加工成本，擴大機床工藝范圍等作用，使得操作方便、安全。本設(shè)計通過對拖拉機傳動箱工藝的分析，對其中一道工序兩端面鉆孔進行夾具設(shè)計。本設(shè)計說明書共分為三章。第一章對零件進行了大體分析，介紹了一下零件在拖拉機中的作用；第二章，對零件的工藝過程進行了分析，確定了

6、其毛坯的制造方法、定位基準和各表面加工方法加工方案，擬定出了加工工藝路線，通過對加工方案的選擇，確定了機床的選擇；第三章，也就是本設(shè)計的主要內(nèi)容，即夾具的設(shè)計，在這一章中，具體介紹了兩端面鉆孔定位基準的選擇，通過分析比較，確定出了定位元件，通過查閱工具書算出了定位誤差，根據(jù)夾緊力的選擇原則，確定了夾緊力的作用點和作用方向，進而計算出了夾緊力，確定了其夾緊機構(gòu)和夾緊方式。 隨著經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，在機床技術(shù)向高速、高效、精密、復(fù)合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾具技術(shù)正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟方向發(fā)展。1 零件的分析1.1分析傳動箱零件圖(a)加工定位基準面圖 (b)加工定位基準面圖圖

7、1.2 傳動箱工序圖傳動箱（見圖1.1）是拖拉機的基礎(chǔ)零件，它將部件中的軸、套、齒輪等有關(guān)零件聯(lián)結(jié)成一個整體，并使之保持正確的相互位置，以傳遞轉(zhuǎn)矩或改變轉(zhuǎn)速來完成規(guī)定的運動。因此，傳動箱的尺寸精度、幾何形狀和相互位置精度以及各表面質(zhì)量均影響拖拉機的性能與工件壽命，是一個關(guān)鍵零件。2 機械加工工藝過程設(shè)計 設(shè)計合理的加工方法，工序數(shù)量和順序，應(yīng)考慮以下關(guān)系：（1）零件成形的內(nèi)在關(guān)系。零件材料與工藝手段的成形屬性，以及工廠的生產(chǎn)條件，如傳動箱零件材料為HT200，故采用鑄件；機械加工中的安排原則與零件的材料、種類、結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小、精度高低相關(guān)聯(lián)。（2）零件加工質(zhì)量的內(nèi)在聯(lián)系。在加工階段劃分中，

8、粗精加工階段順序分開，其目的在于對主要表面能及時發(fā)現(xiàn)毛坯的氣孔、縮孔、疏松等缺陷，避免不必要的后續(xù)工序加工的浪費；粗、精加工由于其加工目的不同，切削用量選取的原則各異，其切削力、切削熱和切削功率也不同，由此可合理選取機床（其精度和功率等）；為保證加工質(zhì)量，粗精加工應(yīng)分階段和工序，以減小或消除有切削力、熱所引起的內(nèi)應(yīng)力；有些零件由于結(jié)構(gòu)形狀的原因，采用互為基準加工時，也應(yīng)把加工分為階段和工序，以利于保證各表面間的相互位置精度；對于零件中的主要表面和次要表面，為保證主要表面的加工精度和表面粗糙度不受加工中的影響，也應(yīng)分加工階段和工序。（3）零件加工成本的內(nèi)在聯(lián)系。機械加工工藝過程的設(shè)計要考慮工廠的

9、優(yōu)勢，即設(shè)備、人員和財力的實際情況，是否發(fā)揮工廠原有設(shè)備的潛力、技術(shù)人員和工人的特長；機械加工工藝過程設(shè)計使工藝投入最小、物力消耗最低。（4）零件加工生產(chǎn)率的內(nèi)在聯(lián)系。機械加工工藝過程設(shè)計中采用工序集中還是工序分散原則；各工序的工時定額是否符合生產(chǎn)節(jié)拍；是否合理的采用了高生產(chǎn)率的工藝方法。根據(jù)成形內(nèi)在聯(lián)系、質(zhì)量內(nèi)在聯(lián)系、成本內(nèi)在聯(lián)系和生產(chǎn)率內(nèi)在聯(lián)系原則，設(shè)計程序大體如下：2.1 毛坯的制造方法由零件的結(jié)構(gòu)、尺寸大小、材料與技術(shù)要求、生產(chǎn)綱領(lǐng)與生產(chǎn)節(jié)拍，以及工廠的具體條件等選擇毛坯的種類和制造方法。傳動箱零件的材料為HT200，其結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜，孔與面多，屬多孔箱體類，由于零件的年產(chǎn)量為35000

10、件，已達到大批生產(chǎn)的水平，而且零件的輪廓尺寸不大，故采用壓鑄制造方法，它既滿足了零件的技術(shù)要求，又提高了材料的利用率，又有較高的生產(chǎn)率，還能保證加工精度。各種毛坯的制造方法所獲得的毛坯形狀一般都比較粗糙，尺寸精度和表面質(zhì)量低于零件的要求，因此必須經(jīng)過一系列的機械加工才能獲得合乎技術(shù)要求的零件。零件制造過程中需規(guī)定合理的加工余量，以減小加工時的能量、刀具和加工時間的消耗，提高材料的利用率。目前一般由查閱文獻中的表格來決定余量。零件上的一個表面往往是由多個工序或多個工步加工而獲得的。如傳動箱零件的底平面（加工定位基準面），須經(jīng)兩次銑削加工完成，其工序尺寸1520.1mm，加工余量為1.5mm-2m

11、m;其加工余量為0.3mm，則該加工表面總余量為1.8mm-2.3mm.2.2選擇各表面加工方法和加工方案在分析零件的技術(shù)要求基礎(chǔ)上，根據(jù)零件各組成表面的結(jié)構(gòu)性質(zhì)、技術(shù)條件及生產(chǎn)類型決定加工方法，以及所需的粗、精加工工序；根據(jù)工廠的具體條件，決定零件加工工序數(shù)目的多少，以采用工序集中還是分散原則（文獻2-5）。選擇表面加工方法的原則： 所選擇加工方法的經(jīng)濟加工精度及表面粗糙度應(yīng)滿足被加工表面的要求。 所選擇的加工方法要能保證加工表面的幾何形狀精度和表面相互位置要求。 選擇加工方法要與零件的加工性能、熱處理狀況相適應(yīng)。對于硬度低、韌性較高的金屬材料，如有色金屬等不應(yīng)采用磨削加工，而淬火剛、耐熱鋼

12、等材料多用磨削加工。 所選擇的加工方法要與生產(chǎn)類型相適應(yīng)。大批量生產(chǎn)可采用高效機床和先進加工方法；而小批量生產(chǎn)則用通用機床、通用工藝裝備和一般的加工方法。 所選擇的加工方法要與工廠現(xiàn)有的生產(chǎn)條件相適應(yīng)，不能脫離現(xiàn)有設(shè)備狀況和工人技術(shù)水平，要充分利用現(xiàn)有設(shè)備，挖掘生產(chǎn)潛力。根據(jù)加工原則結(jié)合本設(shè)計任務(wù)給的零件需要加工的表面端面，內(nèi)孔，圓角等可知，其中要表面的加工方法如下： 1）下端面：是重要表面，也是定位基準面，表面粗糙度是R6.3，可進行粗細后再進行半精銑或精銑。2）兩端面；是重要表面，表面粗糙度是R6.3，可進行粗細后再進行半精銑。3）鉆兩端面孔：是重要表面，用麻花鉆鉆孔本次加工的是鉆孔這道工

13、序，要想保證鉆孔的精度，就要選擇最合理的加工方法，為此，在這里設(shè)計了兩種加工方案。加工方案的選擇如下：方案一：工件安裝在工作臺上，通過工作臺的移動，有工作臺帶動工件沿各工位順序逐一地進行加工。先加工零件的一端面的孔，加工完畢后，再加工零件的另外一個端面，重新定位、夾緊、對刀，再進行加工。方案二：工件安裝在工作臺上，動力滑臺移動同時對兩端面的孔進行加工。經(jīng)分析比較，如果用方案一，由于中間過程中有零件的裝卸，所以容易產(chǎn)生定位誤差，造成基準不重合誤差、基準位移誤差等，不利于傳動箱的加工，加工精度低，生產(chǎn)率也低。而第二種方案可做到基準重合，避免基準不重合誤差，由于孔的精度要求高，可充分利用加工中心，一

14、次加工多個孔。這樣利用機床的精度一次裝夾加工多個孔，以保證零件各主要表面的位置精度，是一種局部的工序集中原則的體現(xiàn)。至于其他表面，采用普通機床專用夾具，工序加工內(nèi)容較簡單，屬分散原則。2.3選擇定位基準在分析零件各個加工表面的設(shè)計基準之后，應(yīng)考慮選擇其加工時的定位基準，在零件表面的加工方法和工序集中或分散原則確定之后，就大致決定了加工工序的數(shù)目及其內(nèi)容，而后進一步考慮工序的先后順序和保證個加工表面的位置精度，這就是正確選擇各加工表面加工時的定位基準。 拖拉機傳動箱是機械加工中工序多、精度要求高的零件，一般都有較高精度的孔需要加工，又常常要在幾次安裝下進行。因此，定位基準選擇“一面雙孔”是最常用

15、的方法，它的特點是：1）可以簡便的消除工件的6個自由度，使工件獲得穩(wěn)定可靠的定位。2）有同時加工零件五個表面的可能，即能高度集中工序，又有利于提高各面上孔的位置精度。 3）“一面兩孔”可作為零件從粗加工到精加工全部工序的定位基準，使零件整個工藝過程基準統(tǒng)一，從而減少由基準轉(zhuǎn)換帶來的累積誤差，有利于保證零件加工精度。同時，部件（如夾具）實現(xiàn)通用化，有利于縮短設(shè)計、制造周期，降低成本。4）易于實現(xiàn)自動化定位、夾緊，并有利于防止切屑落于定位基面上。 為保證加工精度及技術(shù)要求，作為定位基準的平面和銷孔必須規(guī)定相應(yīng)的尺寸精度、位置精度及表面粗糙度要求。定位基準的選擇還包括粗基準的選擇和精基準的選擇，粗基

16、準的選擇原則如下：1）選擇重要表面為粗基準：對于工件的重要表面，為保證其本身的加工余量小而均勻，應(yīng)優(yōu)先選擇該重要表面為粗基準。2）選擇不加工表面為粗基準：為了保證加工表面與不加工表面之間的相互位置要求，一般應(yīng)選擇不加工表面為粗基準。3）選擇加工余量最小的表面為粗基準：若零件上有多個表面要加工，則應(yīng)選擇其中加工余量最小的表面為粗基準，以保證各加工表面都有足夠的加工余量。4）選擇較為平整光潔，無分型面、冒口、面積較大的表面為粗基準，以使工件定位可靠、裝夾方便，減少加工勞動量。5）粗基準在同一自由度上只能使用一次。粗基準重復(fù)使用會造成加大的定位誤差。根據(jù)以上原則，結(jié)合本零件，則粗基準的選擇為：選取不

17、加工表面為粗基準，由于傳動箱的軸孔為不加工表面，不存在加工余量，所以取傳動箱的軸孔為加工底面時的粗基準。精基準的選擇原則：1）基準重合原則：盡量選用被加工表面的設(shè)計基準作為精基準，這樣可以避免因精準不重合而引起的誤差。2）基準統(tǒng)一原則：選擇盡可能多的表面加工時都能使用的基準作精基準。3）互為基準原則：對于兩個表面間相互位置精度要求很高，同時其自身尺寸與形狀精度都要求很高的加工表面，常采用“互為基準，反復(fù)加工”原則。4）自為基準原則：對于加工精度要求很高，余量小而且均勻的表面，加工中常用加工表面本身作為定位基準。5）所選精基準，應(yīng)保證工件裝夾穩(wěn)定可靠，夾具結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。根據(jù)以上原則，精基準

18、的選擇為：采用“一面兩孔”的定位方式，以底面和兩個12孔為精基準加工的定位基準。后續(xù)工序均采用統(tǒng)一的精基準，這樣可以做到基準統(tǒng)一，故而可減少因基準變換帶來的基準不重合誤差，另外也有利于零件安裝，夾緊也較為方便。2.4擬定機械加工工藝路線擬定機械加工工藝路線決定了各表面的加工方法、工序數(shù)目和個工序所用的基準之后，便可具體編排各工序的順序，包括機械加工工序，熱處理、表面處理、檢驗，以及各種輔助性工序（如清洗、去毛刺），安排工藝路線必須合理，符合客觀規(guī)律。機械加工工藝路線方案：1） 編號上線2） 粗銑定位基準面3） 鉆定位基準孔4） 精銑定位基準面5） 粗銑頂部平面6） 粗銑兩端面7） 粗細前端面和

19、槽8） 精銑頂部平面9） 精銑兩端面10）精銑前端面和槽11）粗鏜兩端面孔12）半精鏜兩端面孔13）精鏜兩端面孔14）鉆兩端面孔15）鉆前端面各孔16）擴兩端面孔17）攻兩端面螺紋18）攻前端面螺紋19）鉆底面各孔20）攻底面螺紋21）清洗22）終檢2.5機床加工工序的設(shè)計機床加工工序的設(shè)計，包括：機床和工藝裝備的選擇和設(shè)計，工序余量及工序尺寸的計算，切削用量的選擇，以及工時定額的制定等。2.5.1 機床的設(shè)計與選擇 零件加工的精度和生產(chǎn)率在很大程度上是由使用的機床決定的。在設(shè)計工藝規(guī)程選擇機床是主要確定機床的種類和型號（包括規(guī)格尺寸）。選擇機床時要考慮生產(chǎn)的經(jīng)濟性，還要考慮機床的工藝可能性、

20、機床的精度和零件的加工精度相適應(yīng)、機床的加工尺寸范圍需與毛坯的外形尺寸相適應(yīng)、機床的主軸轉(zhuǎn)速范圍、走刀量、機床動力等應(yīng)基本上符合切削用量要求（文獻6-8）。在選擇機床時應(yīng)盡可能利用工廠的現(xiàn)有設(shè)備，或?qū)ΜF(xiàn)有機床進行改裝。根據(jù)所選擇的加工方案兩端面同時鉆孔，所以采用雙面組合機床加專用夾具。2.5.2工藝裝備的選擇與設(shè)計 由于傳動箱零件機械加工中采用了雙面組合機床，而且零件的精度要求高，故采用專用機床夾具來保證其位置精度。1.刀具的選擇：在選擇刀具的角度時，需要考慮多種因素的影響，如工件材料、刀具材料、加工性質(zhì)(粗、精加工)等，必須根據(jù)具體情況合理選擇。通常講的刀具角度，是指制造和測量用的標注角度在

21、實際工作時，由于刀具的安裝位置不同和切削運動方向的改變，實際工作的角度和標注的角度有所不同，但通常相差很小。 制造刀具的材料必須具有很高的高溫硬度和耐磨性，必要的抗彎強度、沖擊韌性和化學(xué)惰性，良好的工藝性(切削加工、鍛造和熱處理等)，并不易變形。 通常當材料硬度高時，耐磨性也高；抗彎強度高時，沖擊韌性也高。但材料硬度越高，其抗彎強度和沖擊韌性就越低。高速鋼因具有很高的抗彎強度和沖擊韌性，以及良好的可加工性，現(xiàn)代仍是應(yīng)用最廣的刀具材料，其次是硬質(zhì)合金。在鉆兩端面孔時，根據(jù)孔的直徑分別選取相應(yīng)直徑的麻花鉆。（查閱文獻9）根據(jù)以上原則，由于傳動箱零件的材料是HT200，其硬度是160HB-210HB

22、，切削性能較好，所以采用標準型高速鋼麻花鉆 測量工具盡量采用通用量具，并設(shè)計專用量具，如塞規(guī)L、L、L21/12H7量規(guī)等。2.切削用量的選擇和工時定額的確定切削用量的選擇：（1）盡量做到合理的利用刀具，充分發(fā)揮其性能。（2）復(fù)合刀具切削用量選擇，應(yīng)考慮刀具的使用壽命。進給量通常按復(fù)合刀具最小直徑選擇，切削速度按復(fù)合刀具得最大直徑選擇。（3）選擇切削用量時，應(yīng)注意零件生產(chǎn)批量的影響。（4）切削用量選擇時，還必須考慮所選動力滑臺的性能，尤其是當采用液壓動力滑臺時，所選擇的每分鐘進給量一般比動力滑臺可實現(xiàn)的最小進給量大%50。否則， 會由于溫度和其它原因?qū)е逻M給量不穩(wěn)定，影響加工精度，甚至造成機床

23、不能正常工作。根據(jù)傳動箱零件的材料和強度，查閱文獻1 可選出相應(yīng)的切削用量。根據(jù)加工表面的尺寸大小計算出基本時間，至于單件工時定額由工廠的生產(chǎn)經(jīng)驗并參照其它先進工廠同類零件的工時來制定。3.確定機床加工工序的其它一些問題確定工序余量、工序尺寸及公差、加工表面粗糙度等由機械加工工藝手冊中查閱。確定工序尺寸時應(yīng)考慮工序基準預(yù)定為基準是否重合，若不重合時需進行工序尺寸的換算，并計算在定位夾緊后的定位誤差是否滿足工序尺寸公差的要求（文獻8）。在有些工序中，測量基準與工序基準不重合，也需進行工藝尺寸換算，并注意假廢品的問題。3 夾具的設(shè)計機床夾具是在機床上加工使用的一種工藝裝備，用來確定工件與刀具的相對

24、位置，將工件定位并夾緊。專用夾具是為某一零件的某一道工序而專門設(shè)計制造的夾具，沒有通用性。但可用在組合機床、通用機床或?qū)Ｓ脵C床。傳動箱零件機械加工工藝中采用許多專用夾具，現(xiàn)就該零件工藝路線中兩端面鉆孔工序所用夾具作分析。3.1定位基準和定位方案的確定根據(jù)鉆孔時的工序尺寸，形狀和位置精度要求，工件定位時需限制六個自由度，工件的定位基準和夾緊裝置雖然在工序圖上已經(jīng)規(guī)定，但在擬定定位、夾緊方案時仍然應(yīng)對其進行分析研究。由于該零件結(jié)構(gòu)形狀較為復(fù)雜，為保證該零件各孔的位置精度，采用同一基準加工，即采用一面兩孔作為定位基準。用六點定位原理分析，限制了六個自由度，屬于完全定位。3.2選擇定位元件根據(jù)工件的定

25、位基準表面，采用定位塊為定位元件，以形成定位平面，限制了工件的三個自由度，保證了它的尺寸精度與形狀精度。在保證孔的位置精度方面，以兩孔為定位基準，可以做到定位重合，而且操作方便。為了避免發(fā)生不必要的過定位現(xiàn)象，所以采用一個圓柱銷和一個菱形銷作為定位元件。3.3定位誤差的計算工件以“一面兩孔”在夾具一面兩銷上定位時，由于孔O1與圓柱銷存在最大配合間隙，孔O2與菱形銷存在最大配合間隙，因此會產(chǎn)生基準位置（位移和轉(zhuǎn)角）誤差，通過查閱文獻11-12，得出以下計算： 菱形銷尺寸計算：（1）確定定位銷中心距及尺寸公差取 所以兩定位銷中心距為580.50.005mm為兩定位銷中心距公差為工件上孔心距公差（2

26、）確定圓柱銷尺寸及公差取12g6=12mm按3-1表選定菱形銷b1及B的值。取b1=4mm B=d-2=（12-2）mm=10mmd3668820202525323240405050BBb1d-0.512d-123d-234d-335d-435d-546d-558-14 表3-1（3）確定菱形銷直徑尺寸及公差取補償值：則 菱形銷與孔的配合取h6，其下偏差取-0.011mm，故菱形銷直徑為11.983mm =12 所以 計算定位誤差：基準位移誤差為：轉(zhuǎn)角誤差為：所以 雙向轉(zhuǎn)角誤差、分別為兩工件孔直徑公差、分別為兩定位銷直徑公差、分別為兩定位副最小間隙、分別為兩定位副最大間隙單項轉(zhuǎn)角誤差3.4 對

27、工件的夾緊方案設(shè)計3.4.1 夾緊力的作用點及方向的選擇根據(jù)工件定位方案，應(yīng)考慮夾緊力的作用點及方向1. 對夾緊力作用方向的選擇要考慮下面幾點（1）加緊力的作用方向應(yīng)不破壞工件定位的準確性和可靠性。要做到這點要求，夾緊力的方向應(yīng)朝向主要低能定位基準，把工件壓向定位元件的主要定位表面上。（2）夾緊力方向應(yīng)是工件變形盡可能小。由于工件在不同方向上剛度是不等的，不同的受力表面也因其接觸面積大小變形各異，尤其在加壓薄壁零件時，更需要注意。（3）夾緊力方向應(yīng)是所需夾緊力盡可能小。在保證夾緊可靠的情況下，減小夾緊力可以減輕工人的勞動強度，提高生產(chǎn)率，同時可以使機構(gòu)輕便，緊湊以及減少工件變形。2. 夾緊力作用點的選擇夾緊力作用點是指夾緊件與工件接觸的一小塊面積，選擇夾緊作用點的問題是指在夾緊方向已定的情況下確定夾緊力作用點的位置和數(shù)目、合理選擇夾緊力作用點必須注意以下幾點：（1）夾緊力應(yīng)落在支承元件上或幾個支承元件所形成的支撐面內(nèi)。（2）夾緊力作用點應(yīng)落在工件剛度較好的部位上，這對剛度較差的工件尤其重要。（3）夾緊力作用點應(yīng)盡可能靠近被加工表面以減小切削力對工件造成的翻轉(zhuǎn)力矩。必要時應(yīng)在工件剛性差的部位增加輔助支承并施加夾緊力，以免振動和變形。由于傳動箱屬于薄壁類零件，容易變形，在選擇夾緊力時，就要防止其變形。根據(jù)以上原則，我們選擇兩個夾緊作用點，作用點位置位頂部