变速箱壳体铣面夹具设计答辩稿

各位老师、同学大家上午好！,题目：变速箱壳体铣面夹具设计,-江西农业大学2014届毕业设计 学 院： 工 学 院 姓 名： 学 号： 20101137 专 业：机械设计制造及其自动化 年 级：机制104班 指导教师：,一.前言,“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做出的结论。在现代化生产中，夹具（工艺设备）的作用也是如此。 机床夹具在机械加工中起着十分重要的作用：第一，缩短辅助时间，提高生产效率，降低加工成本。第二，保证加工精度，稳定加工质量。第三，降低对工人的技术要求，减轻工人劳动强度，保证生产安全等。由此可知，机床夹具的设计和运用是改良工艺技术的重要途径之一。,二、设计任务,本次设计的题目为题目：变速箱壳体铣面夹具设计也就是设计一个变速箱壳体铣面手动可调夹具，壳体为铸件，材料为铸铁，要求要求年生产能力为5000件为中批生产。具体如图下（1）： 图（1）,三铣床夹具的主要类型与特点,3.1 铣床夹具的主要类型 铣床专用夹具主要用于加工零件上的平面、沟槽、缺口、花键，直线成型面和立体成型面等，由于在铣削加工中，多数情况是夹具好工作台一起做送进运动，而夹具的整体结构又在很大程度上取决于铣加工的送进方式，因此铣床夹具可分为直线送进式，圆周送进式和沿曲线靠模送进式三种类型。,3.2 铣床夹具的特点,第一，铣削通常为断续切削，且加工余量较大，切削力较大而方向随时可能变化，因此夹具整体应有足够的刚度和强度；第二，夹紧装置应有足够的刚度和强度，保证必须的夹紧力；第三，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；第四，夹具结构应使切屑和冷却液能顺利排出，必要时应开排屑孔等等。,四对加工工件进行工艺分析,在铣削端面前，变速箱的上下表面已加工好，俩定位孔也保证了精度。具体为上下表面加工精度为平面度0.36，粗糙度为3.2，俩表面间的距离为168.45mm；而俩孔则是先打中心孔，然后再钻孔，再扩孔最后再用绞刀精加工至10.3mm。在铣削侧端面前根据所给任务的要求，直接铣削加工其表面粗糙度为6.3。,五定位方案设计,5.1 工件与夹具体的定位 工件与夹具体的定位是通过定位块简介来实现的。定位块是通过本身的下面与夹具体的地面贴合和四个内6角圆柱头螺钉、村套与底板镶嵌而实现定位的。而定位块与工件的定位，以定位块上表面限制工件Z方向的移动、X方向方向转动以及Y方向的转动；以工件上内孔1作为轴线的定位基准，圆柱销1限制X方向的移动及Y方向的移动俩个自由 度。菱形销2则限制Z方向的转动的自由度。另外菱形销与圆柱销的中心连线必须和菱形销长轴垂直，从而达到完全定位，我们称这种定位为一面二销定位。,5.2 夹具体与机床的定位,夹具体与机床的定位是通过俩个定向键与T型槽同侧、内六角圆柱体螺钉以及T型螺杆与压板将夹具固定在机床上，完成定位。如图（2）所示 图（2）,六、定位误差分析与计算,6.1定位误差分析 在机械加工中，产生加工误差的因素很多， 工件逐个在夹具中定位时，各个工件的位置不一致的原因主要是基准不重合，而基准不重合又分为俩种情况：一是定位基准与限位基准不重合产生的基准位移误差；二是定位基准与工序基准不重合产生的基准不重合误差。,6.2 定位误差计算,图（3）,对于一面俩销的定位，如下图（3）是俩销反向移动,查机床夹具设计手册表1-1-12得基准位移误差： 基准转角误差： 同理当圆柱销与菱形销移动方向相同时有基准位移误差： 基准转角误差：其中式中为第一定位孔的公差，为圆柱销的公差 为第一定位孔的公差，为圆柱销的公差 为第一定位孔与圆柱销间的最小间隙,为第一定位孔与圆柱销间的最小间隙 为第二定位孔与圆柱销间的最小间隙 为转角误差同理当圆柱销与菱形销移动方向相同时有基准位移误差： 基准转角误差：而基准不重合误差为 =0.5 =0.5x0.008=0.004圆柱销与定位孔1的配合为 ,菱形销与定位孔2间的配合为 ,都是为过盈配合又因为圆柱销的尺寸为10.20 ，菱形销的尺寸为10.17,带入基准误差公式得 =0.018+0.008+0.005 =0.031则定位误差 = + =0.031+0.004=0.0350.2T=tan=0.0172度 综上可知，这次的定位方案符合要求,七、夹紧方案设计,我们所加工的工件需六点定位，工件三个方向都要被夹紧，若三方向分别设置夹紧机构，则夹具复杂且操作不便，为简化操作，其结构由底板、可调支柱，压缩弹簧，移动压板、平垫圈，双头螺杆等组成。在工件夹紧前，先旋松平底螺母，使压板松动向左右移动，再将工件放置在加工位置出，而后定位之后，再将移动压板放置正确位子，最后再拧紧螺母即可。,按照工件的尺寸，可设压板的长、高、宽分别为160mm、25mm、44mm，再由撑杆和支柱杆的尺寸大小，可选M20x1.8的平底其中夹紧图（4）如下 图（4）,八、切削力的计算,我们此次加工面为平面，工件材料为铸铁故查现代机床夹具设计表4-20得切削力P= 同理其中由一直条件查表4-20可得 =294, 为在高速钢铣刀铣削时，考虑工件材料及铣刀类型的系数； 为铣削深度，mm； 为每齿进给量，mm；d为铣刀直径，mm；B为铣削宽度，mm;z为铣刀齿数； 为用高速钢铣刀铣削时,考虑工件材料机械性能笔筒的修正系数。其中 = 0.939,另外查材料力学笔记其中为取700MPa 查金属切削手册表9-7、9-9、9-10和9-12可取=0.4,铣削直径d为100mm， 齿数取10，工件铣削深度B为10mm，铣削宽度d取80mm。将以上数据带入切削力公式得P= 带入数据得得P= 1554N,九、夹紧力的计算,按照我们的设计的工件和夹具的特点，查机械夹具设计手册可得其受力分析图（3） 图（3）,由理论力学力矩知识可知：选的力矩 方向为正方向得 + =0 其中f=u 即得： =其中K为安全系数，P为切削力u为夹紧元件与工件间的摩擦系数L、H、l为工件的大致受力尺寸其中L=89.243mmH=165.34mmL=50.05mm,查现代机械机床夹具设计表4-21知安全系数K= x x 其中 为考虑工件材料及加工余量均匀性的基本安全系数 其值取1.2-1.5 为加工性质系数 精加工其取值为1.0 为刀具钝化系数 其取值为1.0到1.9 为切削特点系数 断续切削其值为1.2 为夹紧的稳定性系数 手动夹紧其值为1.3 为手动夹紧时的手柄位置 其值操作方便为1.0,为仅有力矩使工件回转时，工件与支承面接触的情况系数 接触点稳定其值为1.0 另外刀具铣削力P查机械夹具设计手册 和相应计算可知切削力P大概为1550N代入安全系数公式可知 K= x x =1.25x1.0x1.45x1.2x1.3x1.0x1.0=2.8275 带入夹紧力公式可得 =,= =4928.62471N我们此次采用的夹紧方式是螺旋夹紧机构，查机械夹具设计手册表1-2-25有当手柄长度为240mm，作用力为100N时螺母的夹紧力 =7950N由此可知 , 因此夹紧机构满足加工所需夹紧力，故此设计是可行的。,十、夹具体设计,夹具体是夹具的基础件。在夹具体上，要安装组成该夹具所需要的各种元件、机构和装置等。设计时应满足以下基本要求： 1、应有足够的强度和刚度； 2、结构简单，具有良好的工艺性； 3、尺寸要稳定； 4、便于排屑。,由此，根据所铣削工件的尺寸、俩面一销的定位方案和刀具的对刀方式与夹紧力的作用点和方向以及其他组成部分的结构形式等来确定夹具体的形式和结构，则推知夹具体的尺寸长为430mm，宽200，厚24mm，如图（4）所示 图（4）,十一、夹具精度计算以及减少误差的方法,11.1 夹具的精度计算 机床夹具是用于保证工件相对于刀具的正确位置的，而产品的加工精度主要取决于机械加工过程中工件与刀具之间的相对位置，所以夹具精度直接影响产品的质量。夹具设计中，为了保证制造精度，必须将工件定位在一个合适的位置，并在一个或多个加工工序中保持位置不发生变化，首先应选择好定位表面，其次应考虑定位点的合理分布。定位件的位置不准确，必然造成工件定位和方位的变化，进而引起工件产生几何误差，因此设计时必须认真分析、综合考虑各个方面因素。又因为工件加工时，各项误差都是独立的随机变量，所以总加工误差, 另外夹具的精度必须满足 其中是定位误差： =0.031 是基准位置误差： =0.003 是塞尺的制造误差： =0.010 是对刀块工作表面至定位元件的尺寸公差： =0.010 其中他们之间的关系如图（5） 图（5）,带入公式得由此可知我们所设计的夹具满足以上要求.11.2减少误差分析 第一，在机床上找正夹具的位置； 第二，定位件装在夹具体上以后再最后加工定位件的工作表面； 第三，夹具安装在机床上以后再加工定位件的工作表面。,十二、夹具的工作原理简介,接下来我们来简述一下夹具的工作原理：夹具体首先固结在机床上，并用底面安装定向键用于与铣床工作台定位；其次，通过定位块分别与夹具体和工件固结，形成一面；然后通过菱形销和圆柱销将工件固结在定位块上，期间，菱形销与圆柱销的中心连线应垂直菱形销的长边，从而形成一面俩销的定位原则；再通过旋动螺母来左右移动夹板来对工件形成夹紧，通过前者的定位和后面的夹紧从而达到了装夹；最后，开始对工件进行铣切加工。由此我们这次设计的夹具的Pro-E装配图如图（6）,图（6）,十三、总结,这次的毕业设计论文是我们大学阶段的最后一次考试，也是我们大学四年学习的的一次理论到实践的一次检验。从一开始的选题、认识题目原理、去图书馆查找资料、绘图、修图、再向老师请教、与同学交流、再反复如此几次，也有挑灯夜战的苦读，但每次克服困难的过程就是我们收获和成长的过程。 在这次设计过程中，我对机械设计的基础知识系统的复习和巩固了一遍，也了解了许多我以前不懂的专业知识和课外知识，特别地这次历时一个多月的毕业设计让我提高了以前让我望而却步的pro-E和CAD软件，丰富了我的学习经历，我也进一步的熟悉了OFFICE软件的使用，这次毕业设计使我收获颇丰，我从一开始一看题目就一片空白到后来自己能独立完成这次设计，让我更懂得了没有做不出来的事，只有不想做的事。但这次设计也暴露出来我的许多不足，例如，我不能很好的把之前学过的许多之前有机的窜起来、联系起来运用；分析问题不太全面，容易心浮气躁等。因此，我希望通过这次的毕业设计的经历能让我在以后的工作和生活中不断进步,致谢,此