109 变速箱壳体铣面夹具设计解析

变速箱壳体铣面夹具设计本科毕业设计题目：变速箱壳体铣面夹具设计摘要为对变速箱壳体端面铣削加工，我们进行此次专用夹具设计。变速箱零件为铸件，零件形状复杂，在定位时，选一面两销的定位方式定位，并以操作简单的手动夹紧方式夹紧，其机构设计简单，方便且能满足要求。关键词：变速箱壳体，铣面加工，专用夹具，设计DesignofClampingDeviceforTheGearboxShellFaceMillingAbstract:Thisdesignisabouttheshellofthegearboxfacemillingclampdesign.Thepartsiscasting,andithavecomplexshape.Whenprocessesing,weneedtakeitinrightposition,sowechooseslocatemodewhichtwosellsatthesametime,andoperatesthesimplemanualclampwayclamp,itsorganizationdesignissimple,theconveniencealsocansatisfytherequest.Keywords:ShellofTheGearbox,MillingFace,UnitClamp,DesignofClampingDevice.变速箱壳体铣面夹具设计目录一.前言...........................................-1-二．设计任务......................................-2-三．铣床夹具的主要类型与特点......................-3-3.1铣床夹具的主要类型..............................-3-3.2铣床夹具的特点..................................-3-四．对加工工件进行工艺分析........................-3-五．定位方案设计..................................-3-5.1工件与夹具体的定位..............................-3-5.2夹具体与机床的定位..............................-4-5.3定位误差计算....................................-4-六．夹紧方案设计..................................-6-6.1铣削力的计算.....................................-7-6.2夹紧力的计算....................................-8-七．夹具体与其它装置设计.........................-10-7.1夹具体设计.....................................-10-7.2其它装置设计...................................-11-八．技术条件制定.................................-12-九．夹具精度分析.................................-12-十.夹具工作原理简介..............................-13-十一.总结........................................-14-参考文献......................................-15-致谢.........................................-16-变速箱壳体铣面夹具设计-1-一.前言夹具最早出现在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。在机床上对工件进行加工时,为了保证加工表面相对其它表面的尺寸和位置精度,首先需要使工件在机床上占有准确的位置,并在加工过程中能承受各种力的作用而始终保持这一准确位置不变。前者称为工件的定位,后者称为工件的夹紧,这一整个过程统称为工件的装夹。在机床上装夹工件所使用的工艺装备称为机床夹具。而机床夹具按专业化程度可分为通用夹具、专用夹具、组合夹具、成组夹具。它在保证产品优质、高产、低成本，充分发挥现有设备的潜力，以便工人掌握复杂或精密零件加工技术，以减轻繁重的体力劳动等诸方面起着巨大的作用。因此，机床夹具的设计和使用是促进生产迅速发展的重要工艺措施之一。夹具通常由定位元件（确定工件在夹具中的正确位置）、夹紧装置、对刀引导元件(确定刀具与工件的相对位置或导引刀具方向)、分度装置（使工件在一次安装中能完成数个工位的加工，有回转分度装置和直线移动分度装置两类）、连接元件以及夹具体（夹具底座）等组成。对于此次要加工的变速箱，由于传统铣削变速箱壳体端面所使用的夹具复杂、生产效率低、工人工作强度大、夹具通用性低等特点，故需设计一种能满足现代化生产的专用夹具。当然，由于自己知识的缺陷，设计时考虑的不够周全，存在一些错误，还请各位老师和同学指正，我将做到虚心接受，努力提高自己。变速箱壳体铣面夹具设计-2-二．设计任务设计题目：变速箱壳体铣面夹具设计姓名陈亮班级机制052学号20050416设计题目变速箱壳体铣面夹具设计指导老师樊十全零件名称变速箱壳体材料QT450-10生产类型中批量生产毛坯铸件生产纲领年生产量5000件设计任务零件简图如下图2-1，本工序铣削加工变速箱壳体侧端面，设计铣床手动专用夹具。图2-1变速箱壳体铣面夹具设计-3-三．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夹具主要用于加工零件上的平面、凹槽、键槽、缺口、花键、齿轮及各种成形面等。由于铣削加工通常是夹具随工作台一起作进给运动，有时也作圆周进给运动，因此铣床夹具的结构，按进给方式不同铣床夹具可分为直线进给式、圆周进给式和靠模进给式三种类型。3.2铣床夹具的特点铣削加工的切削用量和切削力一般较大，切削力的大小和方向也是变化的，而且又是断续切削，因而加工时冲击和振动较严重。所以对于此次所设计的夹具，要特别注意工件定位稳定性和夹紧可靠性；夹紧装置要能产生足够的夹紧力，手动夹紧时要有良好的自锁能力；夹具上各组成元件的强度和刚度要高。另外，由于铣削的切屑较多，夹具上应有足够的排屑空间，应尽量避免切屑堆积在定位支承面上。因此，定位支承面应高出周围的平面（可参考底板图纸），而且在夹具体内尽可能做出便于清除切屑和排出冷却液的出口。四．对加工工件进行工艺分析在铣削端面前，变速箱壳体的上下表面与两定位孔都已加工好。对于上下表面其加工精度要求保证平面度为0.28，粗糙度为6.3，两表面间距离为165.15mm；对于两定位孔则是先钻，再通过铰刀精铰至10mm.在加工侧端面时，侧端面尺寸要求为0.20202，表面粗糙度为3.2，分析可知由铣削直接加工就可达到要求。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间接通过定位块来实现的。定位块通过自己本身及定位插销12、四个内六角圆柱头螺钉16、衬套11实现与底板的定位。而对于工件与定位块的定位，为限制工件沿Z轴的移动自由度、工件绕X轴的转动自由度及工件绕Y轴的转动自由度，我们需用工件的下表面作为第一定位基准；为限制工件沿X轴方向的移动自由度、沿Y轴方向的移动自由度，需将工件上内孔1作为第二定位基准；同时为限制工件绕Z轴的转动自由度，需将工件上内孔2作为第三定位基准，这样就限制了工件的六个不定度，达到完全定位，而这种定位方式也就是我们常说的“一面两孔”定位。变速箱壳体铣面夹具设计-4-5.2夹具体与机床的定位夹具体与机床的定位是通过两个定向键9、内六角圆柱头螺钉10，以及T型螺钉与压板将夹具体固定在机床导轨上，实现定位。定位方案示意具体情况如下图5-1：图5-15.3定位误差计算在机械加工中，产生加工误差的因素很多，而其中与夹具相关的误差有夹具相对于机床成形运动的位置误差，夹具相对于刀具位置的误差，工件在夹具中的定位误差，工件在夹具中被夹紧时产生的夹紧误差，夹具磨损所造成的加工误差等，而我们此处的话，只对工件在夹具中的定位误差做一简单计算。定位误差由基准位置误差和基准不重合误差组成。基于此，对于一面两孔的定位，如下图5-2：变速箱壳体铣面夹具设计-5-图5-2可查《机床夹具设计手册》表1－1－12得：基准位置误差*()111minDWYDd（5.1）1111min222min*2DdDdJWtgL（5.2）式中：1D为第一定位孔的公差，1d为圆柱销的公差；2D为第二定位孔的公差，2d为菱形销的公差；1min——第一定位孔与圆柱销间的最小间隙；2min——第二定位孔与菱形销间的最小间隙；*JW——为转角误差。又因圆柱销尺寸为00.00810，菱形销尺寸为00.00810，圆柱销与定位孔1的配合为76Gh，菱形销与定位孔2间的配合为76Gh，两定位孔尺寸为0.0240.00610。由此可得*()111minDWYDd0.0180.0080.0060.032=变速箱壳体铣面夹具设计-6-对于基准不重合的误差有：112d（5.3）10.00820.004则定位误差*()DWY（5.4）10.0320.0040.0363T工1111min222min*2DdDdJWtgL＝10.0320.0322105.01tg=0.0175由此可知，此定位方式能够满足加工要求。六．夹紧方案设计由于螺旋夹紧机构具有结构简单、制造容易、夹紧可靠、扩力比大、夹紧行程不受限制等特点，所以在手动夹紧装置中被广泛使用，而对于此次设计，即可用螺旋夹紧机构对工件进行夹紧，在这螺旋夹紧机构的结构是由底板1、六角螺母2、可调支柱3、双头螺杆4、压缩弹簧5、平垫圈6、移动压板7、平底螺母8构成。在对工件进行夹紧前，可先将可调支柱、六角螺母、双头螺杆、平底螺母拧松，待工件装上之后，通过压板压住工件，再分别拧紧可调支柱、六角螺母、双头螺杆、平底螺母，再加上定位块、圆柱销、菱形销、衬套的定位，实现对工件的夹紧与松开。根据工件尺寸，对移动压板的尺寸可初步拟定为厚度为25mm，长155mm，再据工件尺寸、压板尺寸、双头螺杆尺寸大小，可选M20X2.5的平底螺母作为压紧螺母。夹紧方案的确定如下图6-1所示（局部图）：变速箱壳体铣面夹具设计-7-图6-16.1铣削力的计算对于此零件，我们可用万能铣床X62W对其进行加工，所选铣刀为镶齿套式面铣刀，刀具材料为高速钢W18Cr4V.因工件材料为QT450-10,硬度为185HBS.则可查《机床夹具设计手册》表1－2－9得：计算公式为：1.10.721.10.90PzPCtsDBzKP（6.1）其中P---铣削力（N）；PC---在调整高速钢铣刀铣削时，考虑工件材料及铣刀类型系数，其值查表1－2－10选取,此处为PC=294；t---铣削深度(mm)，指铣刀刀齿切入和切出工件过程中，接触弧在垂直走刀方向平变速箱壳体铣面夹具设计-8-面中测得的投影长度;zs---每齿进给量（mm/齿）;D---为铣刀直径（mm）;B---铣削宽度（mm），指平行于铣刀轴线方向测得的切削尺寸;z---为铣刀齿数;PK---为用高速钢铣削时，考虑工件材料机械性能不同的修正系数，对于QT450-10：0.55()0.987190PHBK。查《金属切削手册》表9－12可得0.3zs，查表9－7可得D＝125mm,Z=14,又因工件的铣削深度为2.5mm,铣削宽度为110mm.所以1.10.721.10.90PzPCtsDBzKP1.10.721.10.902942.50.3125110140.