290 拖拉机后桥半轴套车削加工夹具设计【答辩ppt+毕业论文+cad图纸】【机械全套资料】
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290 拖拉机后桥半轴套车削加工夹具设计【答辩ppt+毕业论文+cad图纸】【机械全套资料】,拖拉机,后桥,轴套,车削,加工,夹具,设计,答辩,ppt,毕业论文,cad,图纸,机械,全套,资料
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江西农业大学工学院 拖拉机半轴套车床夹具设计 机制 05（ 2）班 黄阁锋 前 言 夹具是机械加工不可缺少的部件，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。 高精：随着机床加工精度的提高，为了降低定位误差，提高加工精度，对夹具的制造精度要求更高。德国 美乐 )公司制造的 42等高误差为 密平口钳的平行度和垂直度在 5具重复安装的定位精度高达 5m。机床夹具的精度已提高到微米级，世界知名的夹具制造公司都是精密机械制造企业。诚然，为了适应不同行业的需求和经济性，夹具有不同的型号，以及不同档次的精度标准供选择。 高效：为了提高机床的生产效率，双面、四面和多件装夹的夹具产品越来越多。为了减少工件的安装时间，各种快速夹紧功能部件不断地推陈出新。新型的电控永磁夹具，加紧和松开工件只用12秒，夹具结构简化，为机床进行多工位、多面和多件加工创造了条件。为了缩短在机床上安装与调整夹具的时间，瑞典 3分钟，即可完成线切割机床夹具的安装与校正。 模块、组合：模块化设计为夹具的计算机辅助设计与组装打下基础，应用 建立元件库、典型夹具库、标准和用户使用档案库，进行夹具优化设计，为用户三维实体组装夹具。组合夹具分会与华中科技大学合作，正在着手创建夹具专业技术网站，为夹具行业提供信息交流、夹具产品咨询与开发的公共平台，争取实现夹具设计与服务的通用化、远程信息化和经营电子商务化。 通用、经济：夹具的通用性直接影响其经济性。采用模块、组合式的夹具系统，一次性投资比较大，只有夹具系统的可重组性、可重构性及可扩展性功能强，应用范围广，通用性好，夹具利用率高，收回投资快，才能体现出经济性好。德国 美乐 )公司的孔系列组合焊接夹具，仅用品种、规格很少的配套元件，即能组装成多种多样的焊接夹具。元件的功能强，使得夹具的通用性好，元件少而精，配套的费用低，经济实用才有推广应用的价值。 本设计也是遵循以上夹具技术的发展方向，围绕高效、通用、经济而进行设计的。 设计题目 由拖拉机半轴套零件图可知零件的基本结构和加工要求。该工件铸成后（铸件图参见附录）需车削四个端面和两个外圆，并满足各端面的平面度和垂直度的要求及两外圆的同轴度要求 ,为后期加工提供较好的定位基准。车削后需铣削三个端面，其中两个是为了钻孔而做的前期工作，而有 10度倾角要求的端面是零件图中的要求。端面车削好后需对两个端面钻通孔，各端面孔的位置要求为均布，并且为了保证连接紧凑，法兰面不光滑平整的情况下需要在通孔周围刮深 前期车好端面和钻好孔的情况下，可以方便的利用其对钻两排孔进行定位。 加工该零件的夹具设计由谢李华、朱敏芳及本人组成的三人小组负责设计。其中本人负责车床夹具的设计。 图（一）是拖拉机半轴套车削的工序图，该零件是中批量生产，现要求设计车削该零件四个端面和两外圆的车床夹具。其中两端面和外圆的粗糙度要求是 外两端面的粗糙度要求是 外圆的直径分别是 应保证图中的相应面的平面度和垂直度及两外圆的同轴度的要求。 具体步骤如下： 1 工件的加工工艺分析 . 按照常规的车削方法先车端面再车外圆。通过粗车完成。粗糙度要求为 以需在完成车外圆后才能加工出来。两外圆的尺寸分别为 还有同轴度 以最好是在一次装夹中完成以满足该精度的要求。但考虑到加工可取性，本人选择了两次加工完成，详解后续。另外为了配合该零件的后期钻孔加工，对 基于以上精度要求，再结合零件图上个各尺寸要求的工序基准，初步把整个加工工艺工程表示成下表 2 夹具结构方案的确定 方案一： 对套类零件 ， 为了简化定心定位装置 ， 常常采用刚性心轴作为定位元件 。 因为工件的端面还未加工故不能用带有凸肩的心轴 ， 即在夹紧装置的设计上不能使用拉杆 。 而工件的内孔直径呈中间大两头小分布 ， 所以只能靠两端的小孔来定位并通过与圆孔的过盈配合来夹紧 。 示意图如图 （ 二 ） 。 限定工件六个自由度 。 心轴上的键是用来传递扭矩 ， 带动工件和车床主轴一起转动 。 心轴左端用于与鸡形夹抓紧 。 同时其轴心线也是夹具体和车床定位的一个基准 。 图 （ 二 ） 如此设计则可在一次装夹完成上述对工件各端面和外圆的加工。但由于定位基准是两端的内壁且夹紧是通过过盈配合，所以虽然该心轴的定位精度高但装卸工件麻烦，生产效率较低。且由于工件为铸件，内壁精度很低，容易引起夹紧不可靠。 28 方案二： 用螺丝来代替夹紧 ， 在车左端面方面 ， 装夹不用螺母 、 垫圈和左边的锥套固定 ，因为如果用左边的锥套固定 ， 那么锥套将会复盖一部分在端面 ， 使左端面加工不完全 ， 等车完左端面再地行第二次装夹 ， 加上螺母 ， 这样就不会影响加工 ， 因为车左端面时要求较低 。 粗车就可达到粗糙度 且对平面度和垂直度没有要求 ， 所以只用三抓卡盘定位及夹紧即可 。 为了保证工件在转动时候的安全 ， 可在工件中间部分用中心架顶住 ， 但由于工件表面是一个锥体 ， 且还是铸件 ， 所以中心架的顶杆并不与工件接触只是起保护作用 ， 防止工件由于旋转而甩出 。 在车右端面方面 ， 由于其有粗糙度 还为了配合后期的钻孔的定位所以有平面度 再结合左端面的外形结构 ， 故把该工序的夹具和车外圆的夹具合在一起 。 使得车右端面和车外圆在一次装夹完成 。 在车外圆方面，由于有同轴度 其外形方面却又找不到合适的定位基准，故以工件上的内孔作为定位基准。但由于工件本身为铸件，内部的尺寸精度不高，故以其内孔两端的截面圆心的连线为定位基准。定位元件采用定位套。如图（三）所示。这样限定了工件的六个自由度。 在车大端面方面，为了减少工件的安装时间，仍以内孔两端的截面圆心的连线为定位基准。该工序的夹具也和车外圆的的夹具合在一起。使得车端面和车外圆可在一次装夹内完成。提高装夹的效率。 图（三） 1- 心轴 2- 锥套 3- 垫圈 4- 螺母 方案一： 如图（二）通过心轴与工件内壁的过盈配合夹紧，设计简单，心轴的制作也简单。但装卸工件时比较麻烦，生产效率也较低，且由于工件内壁精度不高，故夹紧不可靠。 方案二： 螺旋夹紧机构简单，夹紧可靠，通用性大，且结合工件的形状，故该设计使用螺旋加紧机构夹紧。如图（三） 心轴 1上有一锥台用于右端定位，锥台的锥面上开有键槽，当心轴加工好后把键焊接在键槽内；心轴左端为螺杆结构，具体尺寸见（零件图一）。锥套 2用于左端定位，并在锥面上开有键槽，当锥套加工好后把键焊接在键槽内，使得其和心轴上的键配合传递扭矩。具体尺寸见（零件图二、三）。垫圈 3和螺母 4起夹紧作用，具体尺寸见（零件图四、五）。这样的机构既能起到夹紧的功能，也有自动定心的功能。虽然要装夹两次，但第二次装夹很简单，在很短的时间内就可以完成，而且在装夹时不会影响后面的的精确度，在装卸方便时，也提高了生产效率。 此外，通过使用不同规格的锥套与此心轴配合可加工不同尺寸的套类零件。可小幅度的实现其通用性并提高此使用夹具的经济性 。 两套方案的夹具在车床上的定位都是以三爪卡盘夹住夹具体，再通过尾座顶尖与心轴的顶尖孔的接触来实现的 三抓卡盘和尾座顶尖是通用夹具，因此不需专门设计，可根据生产的实际情况选择适当型号的三爪卡盘和尾座顶尖。故在总装图中不画出。 两个方案的比较优劣可由下表比较表示出 由上表对比可知，选用方案二较为妥善。 为此，根据以上情况，可以确定整个加工工艺工程表示如下表 3 加紧机构的相关计算 刀具在切削工件时，存在切屑与工件内部弹、塑性变形的抗力；切屑与工件对刀具产生的摩擦阻力；两者作用在刀具上的合力为 F。为了测量、计算和反映实际作用的需要，可将合力 切削力 在主运动方向上的分力； 背向力 在垂直于假定工作平面上分力； 进给力 在进给运动方向上的分力； 根据切削力实验公式 各切削分力，单位为 N； 、 公式中系数，根据加工条件由实验确定；查表确定分别为2795、 1940、 2880； 表示各因素对切削力的影响程度指数；查表的 、 不同加工条件对各切削力的影响修正指数，暂设加工条件比较理想各修正指数为 1。 计算得 8067 N 130 N 323 N 计算夹紧力时 ,通常将夹具和工件看成是一个刚性系统 夹紧力 (大型工件还应考虑工件重力 ,运动的工件还应考虑惯性力等 )的作用情况 ,找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬时状态 ,按静力平衡原理计算出理论夹紧力 再乘于安全系数作为实际所需夹紧力的数值 N); 由静力平衡计算出的理论夹紧力 (N); 为工件与支撑表面的摩擦系数取 的式计算 : 计算得： W=1694 22 )3()6( r 其中本夹具机构采用的夹紧装置是螺旋夹紧机构 :该类夹紧机构结构简单 ,夹紧可靠 ,通用性大 ,故在机床夹具中得到广泛应用 经计算的 ， 具满足刚度和强度要求。 4 确定夹具的主要尺寸、公差和技术要求 （ 1）心轴的总长和各部分的截面直径 （ 2）锥套的定位面尺寸及其他结构尺寸 （ 3）锥套与心轴的配合为零间隙配合为佳 详见附录中总装图。 各零件的三维实体图如下 铸件三维实体图 锥套三维实体图 锥套三维实体图（焊接键以后） 垫圈三维实体图 螺母三维实体图 心轴三维实体图 心轴三维实体图（焊接键以后） 总装三维示意图 通过将近三那个月的毕业设计，使我在资料的准备、设计的规划、市场的调查、创新思维和自学能力等方面都有了较大的提高。并且在毕业前使个人能力有了一个飞跃。 感谢曾一凡老师对我的论文不厌其烦的细心指点。曾老师首先细致地为我解题；当我迷茫于众多的资料时，他又为我提纲挈领，梳理脉络，使我确立了本文的框架。论文写作中，定期得到曾老师的指点。从框架的完善，到内容的扩充；从行文的用语，到格式的规范，曾老师都严格要求，力求完美。我再次为曾老师的付出表示感谢。 另外 ,在设计过程中 , 有很多专业老师曾对本设计的完成提供了有力的帮助，在此，一并表示感谢。在设计中 ,由于本人的水平有限 ,必会有很多的不足之处 ,谨请各位老师批评指正 . 机床夹具设计
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