變速箱殼體銑面夾具設(shè)計(jì)答辯稿

1、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： 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：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

2、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)

3、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

4、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(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

5、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

6、定位孔與圓柱銷間的最小間隙 min1111dDWD LmiandDdDWJ2tan2min112211 min1111dDWD LmiandDdDWJ2tan2min112211 1D2D 1d2d 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(guò)盈配合又因?yàn)閳A柱銷的尺寸為10.20 ，菱形銷的尺寸為10.17min1min2)(WJ min1111dDWD Lmi

7、andDdDWJ2tan2min112211重合 1d67gH67gH 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 =0.0350.2T =tan =0.0172度 綜上可知，這次的定位方案符合要求 min1111dDWDWD重合 LmiandDdDWJ2tan2min11221102.1062031. 0031. 01x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

8、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

9、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 = 0.939pazfpkpkPCPCPzpPzKBdfaC95. 01 . 18 . 01 . 18 . 0736b 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= 1554NPzpPzKBdfaC95. 01 . 18 . 01 . 1zf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

10、（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=89.243mm H=165.34mm L=50.05mmPMkWMfMkWMkWluxHKxPxLkW 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= x x 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)

11、的手柄位置 其值操作方便為1.00K54321xKxKxKxKK6K0K1K2K3K4K5K 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= x x =1.25x1.0 x1.45x1.2x1.3x1.0 x1.0 =2.8275 帶入夾緊力公式可得 =6K0K54321xKxKxKxKK6KluxHKxPxLkW = =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

12、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。5534.16516. 0243.8915548275. 2xxx0W0WWK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(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

13、）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足 其中是定位誤差： =0

14、.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）2222GSjDwwT32wDwjSGwjSG 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。Tx320315. 0001. 02003. 0031. 0222十二、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

15、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(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