汽车转向杆的加工工艺及铣端面夹具设计含6张CAD图
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汽车转向杆的加工工艺及铣端面夹具设计含6张CAD图,汽车,转向,加工,工艺,端面,夹具,设计,CAD
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XXXX摘要 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。该论文的设计任务是铣削工件端面。铣削精度要求较不高，所以设计一个专用的铣床夹具，保证零件的加工质量。由于夹具的利用率高，经济性好，使用元件的功能强并且数量少，配套费用低，降低了生产成本；采用夹紧装置，缩短停机时间，提高生产效率。设计铣床夹具，首先要仔细分析加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，拟定夹具设计方案；在满足加工精度的条件下，合理的进行安装、定位、夹紧；在完成夹具草图后，进一步考虑零件间的连接关系和螺钉、螺母、定位销等的固定方式，设计合理的结构实现各零部件间的相对运动；根据各零件的使用要求，选择相应的材料。完成铣床夹具的所有设计后，用AutoCAD进行二维图形的绘制，首先画装配图，然后从装配图上拆画零件图，标注相关尺寸及技术要求，最后进行论文的撰写、整理、修改完成该毕业设计。 关键词： 夹具；铣床夹具；精度；CADAbstract Machining fixture is an indispensable part , driven by the machine tool technology to high-speed, high- precision , complex , intelligent , environmentally friendly direction , the jig is moving high-precision technology , high efficiency, module combination , general economic direction.The paper design tasks are milling workpiece face . Milling precision less high, so a dedicated milling fixture design to ensure part quality . Due to high utilization of the fixture , the economy is good , the use of components and a small number of powerful , low support costs, reduce production costs ; using clamping device, reduce downtime , improve production efficiency.Milling fixture design , first carefully analyze the technical requirements of machined parts , using the basic principles and methods of fixture design , develop fixture design; precision in meeting the conditions of reasonable installing , positioning, clamping ; fixture finished sketch after further consideration of ways to connect a fixed relationship between parts and screws , nuts , pins , etc. , well-designed structure to achieve relative movement between the various components ; according to the requirements of each part , select the appropriate material.After the completion of the milling fixture writing all designed with AutoCAD drawing two-dimensional graphics , first draw assembly drawing , painting and demolition of part drawings from the assembly drawing , mark the relevant dimensions and technical requirements , the final papers , organize, edit the completion of the graduation .Keywords : fixture ; milling fixture ; accuracy ; CAD 目录 摘要-2第1章 绪论-51.1 夹具论述-51.2 现代化夹具的发展方向-5第2章 工件的工艺性分析-72.1 工件的分析-72.2 定位基准的选择-82.3 零件技术条件分析-92.4 工件加工工艺路线-10第3章 夹具设计分析-113.1 问题的提出-113.2 定位基准的选择-123.3 总体方案的确定-123.4 整体安装及其尺寸公差分析-133.5 夹具体的要求-133.6 夹具设计的简要说明-133.7 装配图-14第4章 主要部件的分析-154.1 标准板-154.2 支撑轴-154.3 连接丝筒-16第5章 结束语-17参考文献-18致 谢-19 第1章 绪论1.1夹具论述夹具最早出现在18世纪后期。随着科学技术的不断进步，夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。国际生产研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的85左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂里，约拥有数千甚至近万套专用夹具；另一方面，在多品种生产的企业中，每隔34年就要更新5080左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为1020左右，为了适应科学技术的快速发展，我们在短短几年内需更新大量的专用夹具，这样即提高了加工的成本，也造成了材料的浪费，为了减少这种情况，我们可以采用数控机床的柔性化制造技术。近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统（FMS）等新加工技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求：1）能迅速方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本；2）能装夹一组具有相似性特征的工件；3）能适用于精密加工的高精度机床夹具；4）能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具；5）采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率；6）提高机床夹具的标准化程度。1.2现代机床夹具的发展方向主要表现为标准化、精密化、高效化、柔性化和模块化等五个方面。（1）标准化 机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。目前我国已有夹具零件及部件的国家标准：GB/T2148T225991以及各类通用夹具、组合夹具标准等。机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。（2）精密化 随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度要求。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达0.1；用于精密车削的高精度三爪自定心卡盘，其定心精度为5m。（3）高效化 高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。常见的高效化夹具有自动化夹具、高速化夹具和具有夹紧力装置的夹具等。例如，在铣床上使用电动虎钳装夹工件，效率可提高5倍左右；在车床上使用高速三爪自定心卡盘，可保证卡爪在试验转速为9000r/min的条件下仍能牢固地夹紧工件，从而使切削速度大幅度提高。目前，除了在生产流水线、自动线配置相应的高效、自动化夹具外，在数控机床上，尤其在加工中心上出现了各种自动装夹工件的夹具以及自动更换夹具的装置，充分发挥了数控机床的效率。（4）柔性化 机床夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是指机床夹具通过调整、组合等方式，以适应工艺可变因素的能力。工艺的可变因素主要有：工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸等。具有柔性化特征的新型夹具种类主要有：组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、模块化夹具、数控夹具等。为适应现代机械工业多品种、中小批量生产的需要，扩大夹具的柔性化程度，改变专用夹具的不可拆结构为可拆结构，发展可调夹具结构，将是当前夹具发展的主要方向。（5）模块化 模块化的设计省时、节能，体现在各种先进夹具的系统中，为夹具的计算机辅助设计与组装打下了坚实的基础，应用CAD技术，可建立元件库、典型夹具库和用户使用档案库，可进行夹具优化设计，进行夹具的三维实体组装。模拟仿真刀具的切削过程，为用户提供正确、合理的配套方案，了解市场需求，不断地改进和完善夹具系统。 第2章 工件的工艺性分析2.1工件分析图2.1零件图本工件为汽车转向杆，它是为方向盘向车轮转向体统提供扭矩传导的作用，材料为ht200，加工工序不多但是零件形状特殊，加工时需要专用夹具开辅助加工。本设计的要求为铣削夹具的设计，根据以下分析，最终确定工序5为工件铣削夹具设计。零件加工的精度要求要满足一下几点：(1）首先检查图纸，制定检查公差，几何公差，表面粗糙度的合理。(2）零件的主要加工部位有：梯形孔、上下对称四个平面、及光孔及5mm槽等。加工这些零件的主要要求有A. 基底的下侧，表面必须是平行的，该误差不超过0.55毫米 /千毫米；B. 表面粗糙度Ra1.6m，两结合面的接合间隙0.03毫米；C. 轴承孔的中心线必须结合面，误差小于；D. 轴承孔的尺寸和公差一般H7，表面粗糙度Ra值小于1.6米，圆柱度误差应小于尺寸公差的一半，0.03尺寸公差精度区间，0.05毫米；2.2 基准面的选择2.2.1粗基准选择应当满足以下要求：（1）加工表面是粗基准的第一个选择。其目的是确保的工作表面和加工表面之间的相互位置关系的精度不是。如果有几个不需加工的工件表面的表面上，你应该选择的表面精度高，作为一个粗略指标的相互位置的加工表面之一。到均匀的厚度，形成更少对称钳位等。（2） 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。（3） 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。（4） 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。（5） 粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。2.2.2精基准的选择精基准的选择应满足以下原则：（1）“基准重合”原则 应尽量选择加工表面的设计基准为定位基准，避免基准不重合引起的误差。（2）“基准统一”原则 尽可能在多数工序中采用同一组精基准定位，以保证各表面的位置精度，避免因基准变换产生的误差，简化夹具设计与制造。（3）“自为基准”原则 某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均匀，应选择该加工表面本身为精基准，该表面与其他表面之间的位置精度由先行工序保证。（4）“互为基准”原则 当两个表面相互位置精度及自身尺寸、形状精度都要求较高时，可采用“互为基准”方法，反复加工。（5）所选的精基准 应能保证定位准确、夹紧可靠、夹具简单、操作方便。2.3 零件的技术条件分析加工方法包括定位基准的选择，加工方法的选择加工表面，加工顺序的安排和各环节进行全过程的组织，以确定内容的每一个过程的机床和夹具等。多个解决方案的设计考虑，通过分析比较，选择一个更合理的计划。减速器箱体零件的大批量生产，所以普通机床，并配备了专用夹具和刀具。通过零件的工艺分析，对砂铸坯，经过人工处理消除铸件的内应力，提高工件的加工效率。尺寸精度、形状精度和表面粗糙度分析：内孔20H7 尺寸精度IT10 粗糙度3.230H7 尺寸精度IT10 粗糙度3.214 尺寸精度IT10 粗糙度6.3上、下端面尺寸精度为 IT10 粗糙度6.3 左、右端面尺寸精度为 IT10 粗糙度6.3 宽度为5的槽 尺寸精度IT10 粗糙度6.3上述表面加工难度不大，工艺性良好。2.4工件的加工工艺路线1、铸造处理（设计分析中按HT200分析）2、对工件进行时效处理3、铣端面A4、铣端面B5、铣端面C6、钻孔直径20H7,先粗钻后精钻，最后钻锥形孔。7、钻孔直径30H7,先粗钻后精钻，保证两中心距离1500.5。8、铣端面D9、铣端面E10、钻孔直径14，先粗钻后半精钻，钻后粗糙度6.311、铣键槽宽度512、检验综上所述，根据设计要求需要，设计中夹具的设计为工序5，铣工件的一个端面.第3章 夹具设计分析为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。设计在铣床上铣削工件表面的夹具。以下几个部分机床夹具通常由独立的和相关的功能：1.定位元件。如支承钉、定位键或销等。2.夹 紧装置，通常由动力装置油缸、汽缸、偏心轮等。夹紧元件压板和钩板、中间传力装置等组成。3.为保证钻孔位置，使用钻套和镗套等。4.夹具底座，它与机床连接固定在床身上，以保证夹具相对机床的位置方便加工。5.紧固件，保证在床上定位夹具，如定位键，定位销，螺钉，螺栓，等。工件的定位原理在空间直角坐标系以及六自由度”，三自由度和三轴轴向自由度工件固定位置识别特定的文件夹，你必须禁止所有自由度是完全定位；工件是小于六自由度是有限的，但仍然能够确保持续的定位称不完全定位.（1）工件以孔为定位基准时常采用销定位器（2）工件用圆柱外表面为定位基准时常采用V形铁定位器 3.1问题的提出 本夹具主要铣削工件C端面，设计要求中说铣削工件端面，但是考虑实际情况，铣削工序有几种，有夹持工件夹紧装置的许多方面，这是各种形状。夹紧元件一般分为简单的和复合的两个夹夹紧元件。夹紧装置一般由三部分组成：在给夹具提供作用力的机构称为动力机构。有手动与机动两类，由于箱体加工为批量生产为方便装夹所以本夹具采用机动液压夹紧。中间传动机构原力发电厂转移到夹紧的装置称为传输机制。螺旋机构，该铰链机构，偏心轮机构等。本夹具采用螺旋机构设计中任意设计一种进行夹具的设计，所以本设计中设计工件中工序5为夹具设计。 3.2定位基准的选择本设计中定位基准为一个端面，然后保证铣削后两端面的上下距离为100，其中宽度分别为28和32，铣削粗糙度为6.3，根据这一特点，设计中设计了一个标准板为基准板，本基准板上固定有顶紧挡和顶紧圆柱，这样底部的两个端面和一个固定档就设计完成了，也是基准设计的要求。3.3总体方案的确定本设计根据以上论述，可以采用底部基准板，基准板上固定标准板，然后一侧挡住，另一侧推紧即可。根据这一想法和实物的具体情况，以及查阅设计资料。3.3.1定位原理定位原理的主要关键找到定位基准，定位基准主要是选择了两个定位基准，一个是定位板，定位板主要是与底板连接，然后上部一侧安放有工件的一侧，另一个定位基准是顶紧轴，顶紧轴主要也是定位作用，顶紧轴的设计是根据工件的特点进行设计完善完成的。找到了定位基准，也就是在定位基准的基础上找到了定位原理3.3.2夹紧机构夹具的设计无非就是满足三个自由度的固定，有时候三个自由度可以有三种夹紧机构完成，也可以有两种机构夹紧，最少的情况下可以有一种机构夹紧即可完成。本到夹具在三个方向上的自由主要是XYZ轴的固定，在XY平面内，主要是有一侧的固定，另一侧的顶紧，在Y轴上给予夹紧，因工件的特殊性，顶紧和夹紧部分均为弧形，故在Y轴上压紧后，在X轴上就不会运动了。那么上下机构设计呢，主要是下部有顶紧轴，上部可以为加工工件的铣刀机械铣削，产生下压力即可完成。3.3.3切削力的计算切削力的计算刀具材料为：硬质合金镗削力的计算：修正系数 S 每转进给量 t 切削深度V 切削速度 表1-2-4 ，P33参考文献8 在 （4.1）在 （4.2） 在 （4.3） 刀具主偏角1.01.01.0前角1.01.01.0刀倾角1.01.01.0刀尖圆弧半径 r=0.5mm0.870.661.0镗削力：圆周力： （4.4） 轴向力： （4.5） 径向力： （4.6）夹紧力的确定确定夹紧力的一个元素，是夹紧力的方向，规模效应点。它必须通过结构特征的综合分析确定，零件的加工要求，在外部力量的过程中定位零件和配件。(1)确定夹紧力作用方向原则夹紧力的方向不仅影响零件的装夹还影响了零件的加工精度。夹紧力方向的确定应考虑2点：1是夹紧力的方向不能影响工件的即定位置；2是夹紧力的作用方向应使夹紧力尽可能最小。本夹具作用方向为向下。(2)确定夹紧力作用点的原则夹紧力与工件接触夹紧元件的地方。作用点的夹紧力夹紧力的方向已经确定，确定的位置和数量及作用点区域。本夹具的作用点为两个点。(3)夹紧力大小的确定夹紧力的大小影响到夹具装配的安全性和可靠性以及装夹是产生的变形。夹紧力太小会装夹不住工件，夹紧力太大会使工件产生受力变形。所以加紧力太大或太小都不好。对夹具的实际所需要的夹紧力计算是一个非常复杂的过程，为了方便计算，往往只考虑加工过程切削力影响下的夹紧力，切削过程的连续和稳定。理论，根据力学平衡原理计算W的夹紧力，在乘客的安全系数K的实际夹紧力安全系数，其中为1.52粗加工时取1.2，精加工时取1刀具钝化系数；取1.11.3断续切削系数，连续取1方向所需夹紧力 （4.7）方向所需夹紧力 （4.8）方向所需夹紧力 （4.9）则3.3.4 定位误差的分析与计算由于工件相对于参考位置的工件的装夹工艺设计位置的误差称为定位误差，以表示。夹具设计，只要位置的误差小于13的尺寸时，夹紧工件公差,或满足前述；可以定位方案满足加工精度的要求。调整后的加工位置钳将不会改变因此，在工作平面的位置是固定的，在这种情况下，加工误差的阶跃变化的参考面的步骤必须由参考位置引起的。造成的定位误差等于是基准误差与基准不重合误差之合。 转向杆的底部是一个定位基准，五自由度的消除，然后液压板和动模板压缩6自由度的消除3.4整体的安装及尺寸公差的分析根据设计中零件图的尺寸和设计要求可以知道，零件图两上下平面高度为100，设计中主要是保证这个尺寸，100的公差为自由公差，故设计中需要考虑圆柱顶的尺寸，故设计中圆柱顶的尺寸为700.2，这样可以满足要求，其他粗糙度的要求，均按照零件图表面的粗糙度加工即可。3.5夹具体的要求有适当的精度和尺寸稳定性夹具体上的重要表面，如安装定位元件的表面、安装对刀或导向元件的表面以及夹具体的安装基面（与机床相连接的表面）等，应有适当的尺寸和形状精度，它们之间应有适当的位置精度。为使夹具体尺寸稳定，铸造夹具体要进行时效处理，焊接和锻造夹具体要进行退火处理。有足够的强度和刚度加工过程中，夹具体要承受较大的切削力和夹紧力。为保证夹具体不产生变形和振动，夹具体应有足够的强度和刚度。因此夹具体需要有一定的壁厚，铸造和焊接夹具体常设置加强筋，或在不影响工件装卸的情况下采用框架式夹具体。结构工艺性好夹具体应便于制造、装配和检验。铸造夹具体上安装各种元件的表面应铸出凸台，以减少加工面积。夹具体毛面与工件之间应留有足够的间隙，一般为415mm。夹具体结构型式应便于工件的装卸，分为开式结构、半开式结构、框架式结构等。3.6夹具设计及操作的简要说明： 如前所述，在设计夹具时，应考虑提高劳动生产率，为此，应首先着眼于机动夹紧，而不采用手动夹紧。但是此零件用机动夹紧过于浪费，从经济上考虑应该用手动夹紧，方便、简单、易于操作。由于是精加工，钻削余量十分小，钻削削力自然就小。因此，更适合采用手动夹紧。经过老师的耐心指导，以及相关工具书的查阅，本夹具总的感觉还是比较紧凑的。 3.7 装配图根据以上原理设计出装配图如下 第4章 主要加工件的分析、选择4.1 标准板根据设计的要求，设计中需要设计一块标准板，标准板的目的的保证本板底部光滑，达到设计中粗糙度的要求，因设计中工件粗糙度为6.3，故本板的上下端面粗糙度为3.2.设计的长度和宽度均根据工件的大小，适当的加大而定。4.2 支撑轴支撑轴的目的是支撑作用，设计中根据工件的需要和设计要求，故设计了支撑轴，支撑轴长度为7002.，根据工件长度100为自由公差而定。底部的固定位内六角螺栓和圆柱销，圆柱销是定位的作用，内六角螺栓是固定的作用，然后把他们固定在标准板上。4.3 连接筒丝设计中设计连接筒丝的目的是，顶紧部分上的一个重要元件，顶紧部分为顶紧工件的一侧，然后通过压紧，在水平位置上产生分力，与挡紧部分对称，这样在水平方向上可以固定牢固。第5章 结束语 历时近两个月的毕业设计已接近尾声，通过这次毕业设计，不仅提高了我对四年来所学的各种知识的综合运用能力，还使我学到了书本所不能获取的知识，在看待问题核处理问题方面有了新的认识与方法，让我学会了用不同的立场去思考问题。在自己的刻苦努力和老师的精心辅导下，终于完成了对焊接件夹具体的结构设计。在选题时，我经过慎重考虑选择了对焊接件夹具体的结构设计。作为机械设计专业的毕业生，我希望通过此次的毕业设计，对机械设计有个更清晰的设计概念和思路，同时也是对所学专业知识的一个综合实践与巩固。回顾整个毕业设计过程，收获颇多，感触颇多，也得到了一些有价值的结论： ）设计时必须搜集并参阅大量的文献资料，善于选择与借鉴。文献资料是前人的知识与经验的总结，对我们的设计有着举足轻重的作用。通过对现有机械的分析、对比、市场反馈的信息，我们可以“取其精华，舍其糟驳”，使所设计的机械更便于应用。 ）对于设计专业的学生必须养成严谨的态度，对于机械结构的设计、材料的选择都应该有理有据，严格执行机械设计手册的相关规定。 3）通过此次的设计，我顿然明白了“纸上得来总觉浅，觉知此事要躬行”的道理。理论知识的学习，只有运用到设计实践中，才能更牢固的掌握，才能在以后的工作中发挥出它应有的作用！同时，我也感触到了知识系统潜在的联系。4）在设计的过程中感触到团队的凝聚力。一个人的思考难免片面、甚至偏激、无从着手，通过和同学之间的讨论，可以开发自己的视野和创新思路，并
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