CA6140主軸箱加工工藝及夾具設計【說明書+CAD】

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A） 該零件直徑75 孔的端面距離為366,粗糙度為3.2。 B） 該零件直徑75孔的精度等級為6級,采用基軸制,粗糙度為0.8,相對于底面的平行度為0.05,其軸線距底面為205公差為0.1 C） 上表面上的六個直徑為8.5孔的表面粗糙度為1.6 零件的技術要求：1該變速器體的材料為HT20-40，2為未注鑄造圓角R3-5，3鑄件不允許有夾渣、裂紋、氣孔等缺陷。 1.3 零件的加工方法選擇 表1-1零件的加工方法選擇 加工面 加工方法 設備 刀具 定位夾緊 上表面A 銑 立銑X62 ? 40端面銑刀 以底面B定位, 在底面與空腔上夾緊 下表面B 銑 立銑X62 ? 40端面銑刀 以頂面A定位, 在119*119 長方體的上面與空腔上夾緊 直徑75的孔 鉆 鉆床 鉆頭， 以工件的B面定位,在加上工件左側一點及E面兩點. 在底面與空腔上夾緊 兩側面 銑 立銑X62 ? 50立式銑刀 以A面定位. 在零件上表面上夾緊. 鉆A面上孔 鉆,鉸 組合機床 ? 8.5麻花鉆頭 以B面定位加上?75的兩端定位及夾緊. 在零件左側上夾緊 鏜75孔 鏜 鏜床 鏜刀 以工件的B面定位,在加上工件左側一點及E面兩點. 在底面與空腔上夾緊 1.2.3 零件的加工方案的選擇 表1-2 零件的加工方案的選擇 序號 工序名稱 工序內容 設備及工藝裝備 說 明 1 鑄 2 熱處理 3 粗銑底面 立銑X62, ? 40端面銑刀 以頂面A定位在119*119 長方體的上面與空腔上夾緊 4 銑 銑A面約3至4mm 立銑X62 ? 40端面銑刀 以底面B定位, 在底面與空腔上夾緊 5 精銑 銑B面至A面為267 立銑X62, ? 40端面銑刀 以頂面A定位在119*119 長方體的上面與空腔上夾緊 6 銑 銑側面 立銑X62, ? 50立式銑刀 以A面定位加上?75的兩端定位. 在零件左側上夾緊. 7 銑 銑C面約2至3mm ?40的端面銑刀 以工件的B面定位,在加上工件左側一點及E面兩點.在工件A面上加緊 8 銑 銑D面至C面為366 ?40的端面銑刀 以工件的B面定位,在加上工件右側一點及E面兩點.在工件A面上加緊 9 鏜 鏜?75的孔 以工件的B面定位,在加上工件左側一點及E面兩點. 10 鉆 鉆A面上孔 ? 8.5麻花鉆頭,立式鉆床 以B面定位加上?75的兩端定位及夾緊. 在零件左側上夾緊 11 熱處理 12 去毛刺 13 檢驗 1.4 確定切削用量及基本工時 1.4.1 工序5：銑B面。本工序采用計算法確定切削用量。 a、加工條件 工件材料:HT200鑄造 b、加工要求 精銑B面，表面粗糙度為1.6 c、機床：X62立式銑床. d、刀具：刀片材料硬質合金? 40端面銑刀. 1.4.2 計算切削用量 （1）粗銑B面,在長度方向上的余量為20. a、已知毛坯長度方向的加工余量為10+1.5-1.7mm,一次加工ap=2mm計 長度加工公差按IT12級，取-0.46mm（入體方向）。 b、進給量 f根據(jù)《切削用量簡明手冊》（第三版）（以下簡稱《切削手冊》，當ap≤3mm以及工件直徑為80mm時 f=1~2mm/r 按說明書見《切削手冊》取 F=1.5mm/r C、計算切削速度 按《切削手冊》表1.27，切削速度的計算公式為（壽命選T=60 min） Vc=CvKv/Tmapxvfyv(m/min) 其中Cv=242, Xv=0.15, yv=0.35, m=0.2。修正系數(shù)Kv 見《切削手冊》表1.28即 Kmv=1.44, Ksv=0.8, Kkv=1.04, Kkrv=0.81, KBv=0.97。 所以 Vc=242×1.44×0.8×1.04×0.81×0.97/800.2×20.15×1.50.35 = 102.6(m/min) d、 確定機床主軸轉速 ns=1000vc/∏dw=1000×102.6/∏×65=523(r/min) 按機床說明書（見《工藝手冊》表4.2-8），與523r/min相近的機床轉速為480r/min及600r/min?，F(xiàn)取nw=600r/min如果選nw=480r/min，則速度損失太大。 所以實際切削速度為vc=122m/min 1.4.3 鉆孔?8.5mm 根據(jù)有關資料介紹，利用鉆頭進行鉸鉆時，其進給量與切削速度與鉆同樣尺寸的實心孔時的進給量與切削速度的關系為： f=(1.2~1.8)f鉆 v=(1/2~1/3)v鉆 式中f鉆，v鉆—加工實心孔時的切削用量。 現(xiàn)已知： f鉆=0.56mm/r (《切削手冊》表2-7) v鉆=19.25m/min (《切削手冊》表2.13) 并令 f=1.35 f鉆=0.76mm/r 按機床選取f=0.76mm/r v=0.4 v鉆=7.7m/min ns=1000/∏D=1000×7.7/∏×12=204r/min 按機床選取nw=200r/min 所以實際切削速度v=∏×12×200/1000=75m/min 第2章 鉆床夾具的設計 為提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度， 設計專用夾具。 經過老師的指導與協(xié)商，決定設計第12道工序，它們分別是鉆六個?8.5的孔其中兩個用鉆鉸復合刀加工到?8.5H7。 2.1. 鉆?26與?40的孔夾具的設計 本夾具將用于組合機床，刀具為?8.5的麻花鉆頭和鉆鉸復合刀。 2.1 問題的提出 本夾具主要用鉆直徑8.5孔，這個孔為通空，采用基空制,精度等級為6級. 2.2 夾具設計 基面的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；孢x擇的正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，甚至造成零件的大批報廢，使生產無法正常進行。 基準的選擇：對于該工序而言,采用B面為定位基準。設計基準應該是變速器體頂面作為主要定位面，限制工件的3個自由度，為保證工件上兩軸承孔的加工余量均勻，用該兩個毛呸孔定位基準，限制2個自由度，又為了保證工件上兩軸承孔處壁厚一致，用兩毛呸面177.5mm作定位基準，在自動定心的卡爪2上定位，限制最后一個自由度。 因為該夾具用于加工批量大的場合，加工要求相對來說比較高，因此，決定采用氣動夾緊。 定位方案和夾緊如圖（2-1）所示： 圖2-1定位方案和夾緊 2.3 夾具的結構設計 2.3.1 定位元件的選用 本夾具的定位面為夾具體上的底面，固定定位銷為短心軸,活動定位銷為螺柱式,采用螺母進行鎖緊與拆卸. 定位面是平面。材料為45Cr優(yōu)質炭素結構鋼，支撐釘與工件定位基面的接觸的表面，尺寸精度不低于IT8，定位元件-支撐釘?shù)墓ぷ鞅砻娲植诙却笥赗a1.6微米，選用Ra0.8或Ra0.4，采用調整法和修配法提高裝配精度，保證支撐釘在同一個平面上。 定位心軸的材料選用45鋼，心軸外圓柱表面與工件定位面配合的表面，尺寸精度不低于IT8，選用IT7或IT6制造，并經過調質處理，提高表面硬度和耐磨性。硬度HRC55~62。該心軸為剛性心軸的結構形式。是間隙配合的心軸，多用于定心精度不高生產批量不大的場合，要求水泵葉輪以孔和端面組合定位。 2.3.2 夾緊元件的選擇 本夾緊方案采用夾緊螺母、墊圈與心軸聯(lián)結夾緊，通過于心軸的聯(lián)結把水泵葉輪固定到夾具上，心軸的具體形狀尺寸等見圖紙車夾具中心軸。當工件加工完畢后，松開螺母，卸下工件。再裝上下一個工件，夾緊后即可加工下底面。由于采用手動夾緊，也只能用與中小批生產的場合。 2.3.3 夾具體的設計 夾具體是與車床聯(lián)結的元件，本車床夾具體材料為HT20-40，盤形類零件，夾具體為鑄件。 2.3.4 支架的設計 該支架是用來固定定位元件用的，材料為：HT100，支架采用鑄件。 2.3.5 夾緊方案的設計 加工前，水泵葉輪在夾具上獲得正確的位置后，還必須在夾具上設置夾緊機構，將水泵葉輪夾緊，以保證水泵葉輪在切削力、離心力等外力作用下仍然保持定位時所占據(jù)的位置不變。 a)夾緊力的方向：夾緊力的方向朝向工件的主要定位面，以保證水泵葉輪的定位精度。根據(jù)加工要求，在水泵葉輪的底面上車削，要保證孔與端面的垂直度和4mm的厚度，根據(jù)加工要求，以水泵葉輪底面的對面為主要定位面，夾緊力的方向應該朝向底面，這樣能保證定位可靠，滿足上述要求。 b)夾緊力的作用點：夾緊力的作用點應正對定位元件或落在定位元件的支撐范圍內，以保證水泵葉輪的定位可靠。夾緊力的作用點應處在水泵葉輪剛性較好的部位，減小了夾緊變形。這種措施對剛性較差的水泵葉輪很重要，夾緊水泵葉輪時，若夾緊力作用在水泵葉輪的圓柱薄壁上，會使水泵葉輪產生較大的變形，所以夾緊力作用在剛性較好的凸臺處，因為它的軸向剛度比徑向剛度大。 c)夾緊力的大?。簥A緊力的大小，對工件的定位可靠性，工件和夾具的變形，夾緊機構的復雜程度和傳動裝置的選擇都有很大的影響。 夾緊力的大小涉及復雜的動態(tài)平衡問題，所以只能作粗略估算。計算時已主切削力為依據(jù)與夾緊力建立靜平衡方程，解此方程來求夾緊力的大小?？紤]到切削力大小在加工過程中受到工件材質不均勻、刀具磨損等因素影響，在考慮到工件在實際加工過程中還會受到慣性力3和來自工件自重等外力因素。所以對按靜力平衡求得的夾緊力大小還必須乘以安全系數(shù)加以修正，作為實際所需要的夾緊了力數(shù)值。即： Fj=KFj0 式中：Fj 為實際所需的夾緊力，單位：N;Fj0為理論上的夾緊力；K為安全系數(shù)，通常K=1.5~1.3。 Fj=12000(N)（計算略） 2.3.6 夾緊元件結構 本夾具夾緊元件采用夾緊螺母、墊圈與中心定位心軸夾緊。 2.3.7 夾具與工作臺的聯(lián)結方式 夾具是通過過渡盤固定在車床主軸上的，以此來確定夾具在機床上的位置。用4個M16的螺栓將夾具安裝在車床主軸上。 2.4 夾具設計及操作的簡要說明 如前說述，在設計夾具時，應該注意提高勞動生產率。但由于是中大批生產，所以著眼于氣動夾緊而不采用機動夾緊，因為這是提高工作效率的重要途徑。本道工序的組合車床夾具就選用了氣動夾緊的方式。本工序是鉆頂面六個8.5孔,力較小，為了夾緊工件，避免了夾具結構過于龐大。目前采取的措施是：提高毛坯的制造精度，使最大切削深度降低，以降低切削力。選擇合理的夾緊機構，盡量增加夾緊力。結果，本夾具總的感覺還比較緊湊。 夾具的裝配圖以及零件圖分別見圖紙。 第3章 銑床夾具的設計 3.1 臥式銑床夾具的設計 經過與指導老師的協(xié)商，本夾具用在立式銑床上加工汽車變速器體的頂面。機床型號為X63力式銑床。刀具為?50的端面銑刀。 3.1.1問題的提出 本夾具主要用來精銑變速器體的頂面,有一定的技術要求，要求相對于?72H8的軸線的對稱度為0.2，表面粗糙度為3.2。主要應考慮機械加工的精度，而提高勞動生產率，降低勞動強度為次要因素。 3.1.2定位基準的選擇 精基準的選擇主要應考慮基準重合問題。當設計基準與工序基準不重合時，應該進行尺寸換算?，F(xiàn)設計計算如下： 方案1，工件以底面及?80+_ 0.05 mm外圓為定位基準，共限制了工件的五個自由度。 a） 定位誤差的分析 如圖所示，工件以?80+_ 0.05 mm外圓柱面在定位元件的?80+0.07+0.01mm止口中定位，加工寬11mm的槽，求槽的對稱度的定位誤差。 （a）零件定位誤差 葉輪工序圖及定位元件簡解 (a)分析：對稱度的工序基準?12H8的軸線與定位基準?80+_ 0.05 mm的軸線不重合，ΔB≠0。工件定位基準與止口定位基準（?80+0.07+0.01mm）不重合，ΔY≠0。定位基準可以任意方向移動。 （b）計算： ΔB=0.02mm（同軸度誤差）。 ΔY=TD+Td+Xmin =0.03+0.10+0.02 =0.15mm ΔD=ΔY+ΔB =0.15+0.02=0.17mm 這種定位方式的定位誤差太大，很難保證槽的對稱度要求。其原因：一方面是定位基準與工序基準不重合，另一方面是定位基面的公差太大。解決以上問題的措施是： 方案二：改用?12H8孔定位，使ΔB=0。同時，由于?12H8孔的公差較小，ΔY也將縮小。 計算： 此時 ΔB=0（同軸度誤差） ΔY=Dmax-dmin =80.10-79.95 =0.15mm ΔD=ΔY+ΔB =0.15+0 =0.15mm 方案三：提高定位基面的制造精度，縮小ΔY，如可將 ?80+_ 0.05 mm提高到?80+_ 0.02 mm，止口定位基面的直徑改為?80+0.04+0.07mm。 經過計算比較，通過方案二的這種方式，能夠滿足槽的對稱度要求。 3.1.3夾具的結構設計 夾具的總體結構為盤類形狀。 3.1.4定位元件的選擇及要求： 本夾具選用的定位元件是一個定位銷和一個定位盤。定位銷采用的短圓柱銷，因為這種類型的銷適用于直徑在50mm以下的孔定位。限制了水泵葉輪兩個自由度。用一個定位盤上的面限制水泵葉輪底面的三個自由度。定位盤的定位基面必須有足夠的精度，因為工件的定位是通過定位副的接觸實現(xiàn)的，定位盤的精度直接影響工件的定位精度，因此，該定位盤基面應有足夠的精度，以適應水泵葉輪的加工要求。 該定位盤應有足夠剛度和強度，定位盤不僅限制工件的自由度，還有支撐工件，承受夾緊力和切削力的作用，所以應該有足夠剛度和強度，以免使用中變形或破壞。 定位盤的耐磨性好，水泵葉輪的裝卸會磨損定位元件的定位基面，導致定位精度下降。 定位盤的工藝性要好，定位盤的的結構應力求簡單，合理，便于加工，裝配和更換。 定位盤的材料：HT20-40， 3.1.5夾緊元件的選擇 本夾具夾緊元件，采用移動壓板。 3.1.6夾具體的設計 夾具材料選用HT20-40，盤類結構。夾具體采用鑄件。 3.1.7夾緊方案的設計 夾緊力的作用點在水泵葉輪定位基面的對面，落在定位盤的支承范圍內，保證定位可靠，作用點處在水泵葉輪剛性較好的部位，減小了夾緊變形。 夾緊力的方向：夾緊力的方向朝向水泵葉輪定位底面以保證水泵葉輪的定位精度。該夾緊力的方向有利于減小夾緊力，在工件上銑床上銑銷，夾緊力因于銑銷軸向力工件的重力同向，切削力、重力由夾具的固定支承承受。切削扭矩由夾緊力所產生的摩擦力矩平衡，軸向力和重力所產生的摩擦力矩有利于減小所需夾緊力。故所需夾緊力可最小。 夾緊力對工件定位的可靠性、工件和夾具的變形、夾緊機構的復雜程度和傳動裝置的選擇有很大的影響。夾緊力的大小計算涉及到復雜的動力平衡問題，這里只作粗略的估算。 FJ=KFJ0=1.5×600=900N 1. 夾緊元件的結構：在夾緊機構中多數(shù)是以斜鍥夾緊機構、螺旋夾緊機構以及偏心夾緊機構為基礎構成的，這三種夾緊機構合稱為基本夾緊機構。 本夾緊機構采用螺旋夾緊機構，它的結構形式變化最多，選用典型的移動壓板，它的結構緊湊，使用方便。 2. 夾具與工作臺安裝聯(lián)結方式：本銑夾具通過定位鍵與銑床工作臺T形槽的配合來確定夾具在機床上的位置。定位鍵采用沉頭螺釘固定在夾具體底面的縱向槽中，使用兩個，兩定位鍵的距離較遠，定位精度較好。定位鍵與夾具體的配合為H7/h6。為提高夾具安裝精度，定位鍵的下部（與工作臺T形槽配合部分）可留有余量進行修配，或者在安裝夾具時使定位鍵一側與工作臺T形槽靠緊，以小軸間隙的影響。 銑床夾具的夾具體設計有耳座，并通過四個M16的螺栓將夾具緊固在機床的工作臺T形中，耳座的間距與T形槽的間距一致。 3.2 夾具設計及操作的簡要說明 本夾具用在臥式銑床上加工變速器體的上表面. 工件以底面,側面,后面定位，在孔72的地方用快速螺旋夾緊機構夾緊，旋轉手柄，通過杠桿聯(lián)動壓板同時夾緊工件。 當加工完畢后，扳手順時針轉動，使工件與夾具體之間松開。及可換另一零件加工.分度盤下端沿圓周方向分布有四條長度為1/4周長的斜槽。然后逆時針轉動分度盤，在斜槽面的推壓下是對定銷逐漸退入夾具體的襯套中，當分度盤轉過90度位置時，對定銷依靠彈簧彈出，落入第二條斜槽中，再反靠分度盤使對定銷與槽壁貼緊，用扳手把分度盤拉緊在夾具體上，即可加工另一條槽。由于分度盤上的四條槽為單向升降，因此分度盤也只能單向旋轉分度。 該夾具結構簡單，操作方便。但分度精度受到分度盤的四條斜槽制造精度的影響，故適用于加工要求精度不高的情況下。另外采用鑄鐵定位盤，也只能用于加工批量不大的場合。 銑床夾具的裝配圖及夾具主要零件圖分別見圖紙 結 論 通過將近2個月的設計研究，整個設計工作已經完成。本人設計了一套車夾具和一套銑夾具。其設計本方案與實際生產相吻合，能夠解決了企業(yè)一些基本的實際問題。 本設計方案與和類似的夾具相比較，能正確解決一個零件在加工中的定位、夾緊以及工藝路線安排、工藝尺寸確定等問題，保證零件的加工質量。但是還有一些地方做得不完善，需要進一步改進和研究，本夾具對夾緊力的計算只是粗略的估算，車夾具在安裝還需要調試，可能要加配重。銑夾具的夾緊改位其它夾緊方式可能會跟好的提高生產效率。 總而言之：我在這次畢業(yè)設計的過程中，專業(yè)知識得到一次全面的復習提高。在以下的各方面得到了很好的鍛煉：1.能熟練運用機械制造工藝學課程中的基本理論以及在生產實習中學到的知識2.提高了結構設計能力，通過設計夾具訓練，獲得根據(jù)被加工零件的加工要求，設計出高效、省力、經濟合理而能保證加工質量的夾具能力。3.學會使用手冊以及圖表資料，掌握與本夾具設計有關的各種資料的名稱、出處，做到了熟練運用。 致 謝 感謝我的導師李超，他嚴謹細致、一絲不茍的作風一直是我工作、學習中的榜樣；他循循善誘的教導和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。 感謝范豐老師對我的幫助和指點。沒有他的幫助和提供資料對于我一個對某些方面知識一竅不通的人來說要想在短短的幾個月的時間里學好并完成畢業(yè)論文是幾乎不可能的事情。 最后，鄭重感謝各位老師尤其是我的指導李超老師在這幾個月中的悉心指導和幫助。 參考文獻 1. 《機械制圖》 上海： 上海交通大學出版社，2000 沒康燾 主編 2.機械制造技術（第二版） 上海：上海交通大學出版社，2004 陳立德 李曉輝主編 3.機械制造工藝學課程設計指導用書（第二版） 機械工業(yè)出版社，1994 趙家齊 主編 4.《切削用量簡明手冊》 北京：機械工業(yè)出版社，1994 艾興 肖詩綱 主編 5．《機床夾具設計》 上海：上?？茖W技術出版社，1983 哈爾濱工業(yè)大學，上海工業(yè)大學主編 6.《機床夾具手冊》 上海：上?？茖W技術出版社，1990 東北重型機械學院，洛陽工學院，第一汽車制造廠職工大學編. - 19 -