齒飛面雙臥多軸夾具設(shè)計-柴油機多軸箱體【包含CAD圖紙+PDF圖】

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目 錄 序言------------------------------------------------------1 第一章：課題簡介-------------------------------------------2 第二章：加工對象及分析-------------------------------------4 1零件示意圖-----------------------------------------4 2問題的提出-----------------------------------------5 3定位和夾緊方案-------------------------------------6 4方案對比-------------------------------------------6 5方案確定-------------------------------------------8 6設(shè)計鉆模------------------------------------------16 7定位誤差分析與計算--------------------------------20 第四章：小結(jié)---------------------------------------------25 參考文獻-------------------------------------------------27 揚州職業(yè)大學(xué)設(shè)計說明書 序 言 機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計是在我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課程后進行的。這是我們在進行畢業(yè)之前對所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練，因此，它在我們?nèi)甑拇髮W(xué)生活中占有重要的地位。 就我而言，我希望能通過這次課程設(shè)計對自己未來將從事的工作進行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，從而更好的以積極向上的態(tài)度來對待工作能溶入到實踐中去。我們做畢業(yè)設(shè)計目的是： 1、學(xué)生綜合分析和解決本專業(yè)的一般工藝技術(shù)問題的獨立工作能力，拓寬和深化學(xué)生的知識。 2、學(xué)生樹立正確的設(shè)計思路，設(shè)計構(gòu)思和創(chuàng)新思維，掌握工藝設(shè)計的一般程序.規(guī)范和方法。 3、學(xué)生正確使用技術(shù)資料.國家標準，有關(guān)手冊.圖冊等工具書。進行設(shè)計計算.數(shù)據(jù)處理.編寫技術(shù)文件等方面的工作能力。 4、學(xué)生今昔功能調(diào)查研究。面向?qū)嶋H。面向生產(chǎn)。向工人和工程技術(shù)人員學(xué)習(xí)的基本工作態(tài)度.工作作風和工作方法。 第一章 課題簡介 本課題的來源：揚州柴油機廠為機體齒飛面雙臥多軸夾具設(shè)計。柴油機多軸箱體為柴油機主要組成部分之一，其作用是用于支撐多個軸以及輔助零件能夠使他們很好配合，使機器能夠在這一配合下正常運轉(zhuǎn)。其夾具是通過液壓系統(tǒng)裝置將力傳到壓板上以固定箱體并且用到活動定位銷與定位基面定位的定位銷來限制被加工零件的自由度，以便于對工件進行加工。 此夾具所需要加工的齒面及飛面，由于在一個箱體上，箱體的寬度526.75 mm，高度為 ：長沖程機體高度為388.3，短沖程機體高度為364.8。因為需要用到鉆孔.鏜孔所以要考慮到齒面及飛面的鉆套，又因為箱體表面并不是平整均勻的所以需要鉆模板，考慮到柴油機是批量生產(chǎn)的，所以最好多利用可換鉆套，同時要設(shè)計導(dǎo)向以用于提供鉆套導(dǎo)向進行鉆加工。并且考慮到機床刀架與夾具間不互相碰撞。所以根據(jù)上面的要求設(shè)計夾具，要做到：良好的定位，夾緊，自鎖能力要強，精度合理便于拆裝。 兩活動定位銷距離在140-270之間為宜，固定的基面定位銷之間的距離為372左右為好 。 夾具導(dǎo)向板與孔軸線對導(dǎo)軌平行度為0.0.15/150 主軸回轉(zhuǎn)軸線和夾具導(dǎo)向孔軸線成等距度0.03 機床所有通用件及專用件均在102Vx02~Z03-20夾具上下 導(dǎo)向精度要求不低于0.25±0.005 第二章 加工對象分析 一 零件示意圖 柴油機箱體結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，零件上有多處需要鉆孔，鏜孔。材料為鑄鐵，毛坯為鑄造件，從結(jié)構(gòu)上看，有多處筋板側(cè)面凹凸不平，因此給定位帶來困難 柴油機齒飛面箱體的簡單視圖如下 圖1 飛面箱體造型 柴油機齒面和飛面需要加工的孔有7-ф35HT,6-ф22HT,ф30HT的孔。這些孔的極限偏差±0.01mm。 因為鉆孔所達到的精度為6級精度即可以 二 問題的提出 柴油機齒面飛面多以孔為主，而這些孔有一定的精度要求但加工本工序時因為表面并不平滑而是有一定的彎曲度則給鉆孔帶來一定的難度，所以用通用的夾具是不容易加工的，設(shè)計夾具的目的是在于提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度同時要保證精度，單孔鉆加工不太適合這里的情況，所以用鉆模板可以提高效率。以為是齒面和飛面所以要設(shè)計2塊鉆模板，即齒面鉆模鈑和飛面鉆模板。同時要考慮鉆模板 的鉆套，如何定位等等。不僅僅要符合要求還要達到更好的性價比。 第三章 定位和夾緊方案 一方案 1定位基準方案一 由零件圖可知7-ф35HT,6-ф22HT,ф30HT的孔的端面在齒飛面上不是均勻分布。定位基準選擇底面則可以限制x方向旋轉(zhuǎn)，y方向旋轉(zhuǎn)，z方向移動三個自由度.因為底部有幾個孔，如果采用短銷定位就可以約束x方向旋轉(zhuǎn)，y方向旋轉(zhuǎn)兩個自由度，而往往夾緊 部分與短銷平行就可以完全定位，在其側(cè)面利用一導(dǎo)向板起導(dǎo)向作用則可以調(diào) 整它的方向，另一側(cè)采用雙聯(lián)聯(lián)動板可以調(diào)整箱體與下支撐板的平行度。 夾緊方案 箱體定位元件是兩個定位銷，兩個活動定位銷，兩聯(lián)動導(dǎo)向板。下底面，往往夾緊機構(gòu)與定位銷平行夾緊則選擇商標面用壓板夾緊。查《夾具設(shè)計手冊》（表10-32）中選用螺紋夾緊機構(gòu)，但考慮到柴油機箱體的尺寸和重量，螺紋機構(gòu)最大的缺陷是需要人工手動不適合加工大的工件，和大量的加工。所以為了減小勞動強度提高效率，采用液壓夾緊。將液壓系統(tǒng)的力作用于上面的壓板來固定箱體從而起到夾緊作用 2定位基準方案二 柴油機齒面定位也是以底面定位，可以約束x方向旋轉(zhuǎn)，y方向旋轉(zhuǎn)，z方向移動三個自由度，以另一面為基準定位，可以定位于則可以定位。如果采用底面完全定位就要使底面加工精度過高給加工帶來難度。況且不可以調(diào)整底面的尺寸。如果采用雙聯(lián)傳動板，側(cè)面用一導(dǎo)向板作為引導(dǎo)側(cè)面與齒飛面密切貼合。而雙聯(lián)傳動板以兩部分組成，以一根引導(dǎo)棒來連接兩懸掛的傳動板。當齒飛面放置在夾具中，會出現(xiàn)齒面飛面鉆模板與地面出現(xiàn)間隙調(diào)整一頭的桿子則可以使另一端桿移動直到需要的面能夠緊密貼合為止，而一面貼合時雖然夾緊但另一面則可能會產(chǎn)生間隙，則可以調(diào)整導(dǎo)向板使柴油機箱體側(cè)面與夾具側(cè)面貼合，則可以定位，而第一種定位方案為一定位銷，雖然可以保證不移動而一個銷強度不一定夠且可能會損壞箱體，則選擇這種方法比較合理。 圖2 導(dǎo)向板 所以經(jīng)過對比，選取方案內(nèi)容如下： 柴油機齒面定位也是以底面定位，可以約束x方向旋轉(zhuǎn)，y方向旋轉(zhuǎn)，z方向移動三個自由度，以另一面為基準定位，可以定位于則可以定位。如果采用底面完全定位就要使底面加工精度過高給加工帶來難度。況且不可以調(diào)整底面的尺寸。如果采用雙聯(lián)傳動板，側(cè)面用一導(dǎo)向板作為引導(dǎo)側(cè)面與齒飛面密切貼合。而雙聯(lián)傳動板以兩部分組成，以一根引導(dǎo)棒來連接兩懸掛的傳動板。當齒飛面放置在夾具中，會出現(xiàn)齒面飛面鉆模板與地面出現(xiàn)間隙調(diào)整一頭的桿子則可以使另一端桿移動直到需要的面能夠緊密貼合為止，而一面貼合時雖然夾緊但另一面則可能會產(chǎn)生間隙，則可以調(diào)整導(dǎo)向板使柴油機箱體側(cè)面與夾具側(cè)面貼合，則可以定位，而第一種定位方案為一定位銷，雖然可以保證不移動而一個銷強度不一定夠且可能會損壞箱體，則選擇這種方法比較合理。 支撐板設(shè)計： 柴油機箱體與夾具下面相貼合為了能夠很好的貼合，由于想體底部面積較大，要選取適當?shù)膲|塊，以保證見效接觸面積，達到較好的平衡，但同時考慮到柴油機箱體質(zhì)量較大，用一般的墊塊不足以滿足其支撐強度要求，所以設(shè)計四塊支撐板。同時用螺栓將其固定在機床夾具上， 并且在制造支撐板時需注意的是支撐板在同一夾具上，需要同時磨出以保證等高。 圖3 支撐板圖 在支撐板上童謠要考慮接觸面積所以將其表面制造成有一段段溝槽，無要求只要平均分布凸處寬度在40mm左右即可?？傞L度在345mm。 二設(shè)計鉆模 由于箱體上孔比較多，且不是均勻分布，為了使加工簡便，所以利用鉆模板來加工，為了可以長期的使用鉆模（即使用壽命），設(shè)計決定使用可換鉆套，這樣才能防止鉆套在使用過度的情況下影響加工精度甚至報廢加工產(chǎn)品。 鉆套的長度會影響導(dǎo)向性能。 一般是： 可換鉆套 H=（1.5～3）d，其中d為鉆套直徑 一般加工低于工廠8級公差孔或粗鏜時，鏜桿選用工廠6級公差，由于此孔加工精度為 此加工用可換鉆套與鉆模間隙配合達到≦0.01mm?？蓳Q鉆套材料用45鋼制造另外，外形尺寸與箱體所加工的面大小一致最好，這樣便于裝夾定位，所以設(shè)計為下面形狀 飛面鉆模板同樣齒面也是不規(guī)則，孔也是沒有一定規(guī)律的童謠需要鉆模板，且齒面的孔與非面的孔不一至，所以用同一塊模板是不行的，根據(jù)柴油機齒面的孔系設(shè)計方法類似于上面的飛面鉆模板圖形 零件放置為兩個定位銷，兩個活動定位銷，兩聯(lián)動導(dǎo)向板定位。誤差產(chǎn)生是由于銷在圓心上的跳動和聯(lián)動導(dǎo)向板的平面精度是其主要原因。箱體在固定或壓緊時，由于聯(lián)動板表面精度為公差±0.012則兩聯(lián)動板平衡度不超過0.01mm。欲保證工作加工要求則可以選夾緊再調(diào)整。 2定位誤差的計算 由于箱體放置在水平面上，基準是下底面，那么下底面保證尺寸公差0.012而箱體本身需要加工到的尺寸公差為0.0.12則誤差計算定位誤差 △ =0.012-（-0.012）=0.024mm同理雙聯(lián)導(dǎo)向板上的誤差計算 △ =0.01-（0.01）=0.02mm由于0.02大于零件加工尺寸所需要公差則可以選用此方法價緊定位。 柴油機箱體定位元件改為雙聯(lián)傳動板與兩活動定位銷和兩固定銷還有導(dǎo)向板，夾緊機構(gòu)會適當調(diào)整由于靠材料為鑄鐵結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜而銑端面力比較大，則需要使夾緊機構(gòu)在冊面和上面旋緊，而上面提過為了提高效率，可以選用液壓夾緊，這樣可以節(jié)省時間且效率提高并且降低勞動強度。計算刀具銑削時，切削力及夾緊力，銑刀選用：高速鋼，鑲齒三面刃銑刀 則：F=CFafzyaeFZ /doaFnwF（見《切削手冊》表3。28） 其中查表得 q=560,ap=3.0,Xf=2.0,fz=0.2,y=0.5,ae=20 F=560x3.0x0.20.72x200.06x20/2250.86 =2363(N) 水平力FH=1.1x2363=2599.3 垂直分力FN=0.3x2363=708.9 安全系數(shù)安全系數(shù)K=K1K2K3K4 其中K1為基本安全系數(shù)1.5 K2為加工性質(zhì)系數(shù)1.1 K3為刀具鈍化系數(shù)1.1 K4為斷續(xù)切削系數(shù)1.1 所以F`=F·FH=1.5x1.1x1.1x1.1x1.1x2363 =5189.5(N) 選用液壓缸： 由于工件在鉆孔之前要先進行銑削，則計算機床的切削力及夾緊力 刀具：高速鋼鑲齒三面銑刀，ф225mm Z=20 F= cFaxpFf2yFaeuFz doqFnwF （見《切削手冊》表3.28） 其中查得CF=650，ap=3.1,xF=1.0 ,fz=0.08,y1=0.72,ae=40則 F=1456（N） 水平分力：FH=1.1F實=1.1x1456=1601.6(N) 垂直分力：Fv=0.3F實=0.7x1456=1019.2（N） 安全系數(shù)K=K1K2K3K4 其中K1為基本安全系數(shù)1.5 K2為加工性質(zhì)系數(shù)1.1 K3為刀具鈍化系數(shù)1.1 K4為斷續(xù)切削系數(shù)1.1 所以F`=FxFH=1.5x1.1x1.1x1.1xFH=3197.6(N) 選用液壓夾緊 擴力比i=3.42 為克服水平切削力，實際夾緊力應(yīng)該為N（f1+f2）=KFH N=KFH/(f1+f2) 其中 f1 f2為夾具定位面和夾緊面上摩擦系數(shù) ?。篺1=f2=0.25則 N=F`/0.25=12790.4（N） 液壓缸選用ф80（節(jié)約用材，制造成本低，輕便） 液壓壓強P=0.5MPa 推力為3900N則得液壓缸壓力N N=3900i=13338N 夾具與工件位置圖 圖4 夾具與工件位置圖 夾具與機床總裝配圖： 圖5 夾具與機床總裝配圖 二設(shè)計鉆模 由于箱體上孔比較多，且不是均勻分布，為了使加工簡便，所以利用鉆模板來加工，為了可以長期的使用鉆模（即使用壽命），設(shè)計決定使用可換鉆套，這樣才能防止鉆套在使用過度的情況下影響加工精度甚至報廢加工產(chǎn)品。 鉆套的長度會影響導(dǎo)向性能。 一般是： 可換鉆套 H=（1.5～3）d，其中d為鉆套直徑 一般加工低于工廠8級公差孔或粗鏜時，鏜桿選用工廠6級公差，由于此孔加工精度為7級此加工用可換鉆套與鉆模間隙配合達到≦0.01mm?？蓳Q鉆套材料用45鋼制造另外，外形尺寸與箱體所加工的面大小一致最好，這樣便于裝夾定位，所以設(shè)計為下面形狀 （a） (b) 圖6 可換鉆套(a)和鉆套用襯套(b)  圖7 飛面鉆模板 上圖是飛面鉆模板同樣齒面也是不規(guī)則，孔也是沒有一定規(guī)律的童謠需要鉆模板，且齒面的孔與非面的孔不一至，所以用同一塊模板是不行的，根據(jù)柴油機齒面的孔系設(shè)計方法類似于上面的飛面鉆模板圖形如下： 圖8齒面鉆模板  三 定位誤差的分析與計算 1定位誤差產(chǎn)生的原因 零件放置為兩個定位銷，兩個活動定位銷，兩聯(lián)動導(dǎo)向板定位。誤差產(chǎn)生是由于銷在圓心上的跳動和聯(lián)動導(dǎo)向板的平面精度是其主要原因。箱體在固定或壓緊時，由于聯(lián)動板表面精度為公差±0.012則兩聯(lián)動板平衡度不超過0.01mm。欲保證工作加工要求則可以選夾緊再調(diào)整。 圖9 聯(lián)動導(dǎo)向板 2定位誤差的計算 由于箱體放置在水平面上，基準是下底面，那么下底面保證尺寸公差0.012而箱體本身需要加工到的尺寸公差為0.0.12則誤差計算定位誤差 △ =0.012-（-0.012）=0.024mm同理雙聯(lián)導(dǎo)向板上的誤差計算 △ =0.01-（0.01）=0.02mm由于0.02大于零件加工尺寸所需要公差則可以選用此方法價緊定位。 4切削力及夾緊力計算 由于工件在鉆孔之前要先進行銑削，則計算機床的切削力及夾緊力 刀具：高速鋼鑲齒三面銑刀，ф225mm Z=20 F= cFaxpFf2yFaeuFz doqFnwF （見《切削手冊》表3.28） 其中查得CF=650，ap=3.1,xF=1.0 ,fz=0.08,y1=0.72,ae=40則 F=1456（N） 水平分力：FH=1.1F實=1.1x1456=1601.6(N) 垂直分力：Fv=0.3F實=0.7x1456=1019.2（N） 安全系數(shù)K=K1K2K3K4 其中K1為基本安全系數(shù)1.5 K2為加工性質(zhì)系數(shù)1.1 K3為刀具鈍化系數(shù)1.1 K4為斷續(xù)切削系數(shù)1.1 所以F`=FxFH=1.5x1.1x1.1x1.1xFH=3197.6(N) 選用液壓夾緊 擴力比i=3.42 為克服水平切削力，實際夾緊力應(yīng)該為N（f1+f2）=KFH N=KFH/(f1+f2) 其中 f1 f2為夾具定位面和夾緊面上摩擦系數(shù) 取：f1=f2=0.25則 N=F`/0.25=12790.4（N） 液壓缸選用ф100m 液壓壓強P=0.5MPa 推力為3900N則得液壓缸壓力N N=3900i=13338N 由于13338大于12790所以此夾緊機構(gòu)可以選用。 柴油機箱體定位元件改為雙聯(lián)傳動板與兩活動定位銷和兩固定銷還有導(dǎo)向板，夾緊機構(gòu)會適當調(diào)整由于靠材料為鑄鐵結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜而銑端面力比較大，則需要使夾緊機構(gòu)在冊面和上面旋緊，而上面提過為了提高效率，可以選用液壓夾緊，這樣可以節(jié)省時間且效率提高并且降低勞動強度。計算刀具銑削時，切削力及夾緊力，銑刀選用：高速鋼，鑲齒三面刃銑刀 則：F=CFafzyaeFZ /doaFnwF（見《切削手冊》表3。28） 其中查表得 q=560,ap=3.0,Xf=2.0,fz=0.2,y=0.5,ae=20 F=560x3.0x0.20.72x200.06x20/2250.86 =2363(N) 水平力FH=1.1x2363=2599.3 垂直分力FN=0.3x2363=708.9 安全系數(shù)安全系數(shù)K=K1K2K3K4 其中K1為基本安全系數(shù)1.5 K2為加工性質(zhì)系數(shù)1.1 K3為刀具鈍化系數(shù)1.1 K4為斷續(xù)切削系數(shù)1.1 所以F`=F·FH=1.5x1.1x1.1x1.1x1.1x2363 =5189.5(N) 選用液壓缸： 由于工件在鉆孔之前要先進行銑削，則計算機床的切削力及夾緊力 刀具：高速鋼鑲齒三面銑刀，ф225mm Z=20 F= cFaxpFf2yFaeuFz doqFnwF （見《切削手冊》表3.28） 其中查得CF=650，ap=3.1,xF=1.0 ,fz=0.08,y1=0.72,ae=40則 F=1456（N） 水平分力：FH=1.1F實=1.1x1456=1601.6(N) 垂直分力：Fv=0.3F實=0.7x1456=1019.2（N） 安全系數(shù)K=K1K2K3K4 其中K1為基本安全系數(shù)1.5 K2為加工性質(zhì)系數(shù)1.1 K3為刀具鈍化系數(shù)1.1 K4為斷續(xù)切削系數(shù)1.1 所以F`=FxFH=1.5x1.1x1.1x1.1xFH=3197.6(N) 選用液壓夾緊 擴力比i=3.42 為克服水平切削力，實際夾緊力應(yīng)該為N（f1+f2）=KFH N=KFH/(f1+f2) 其中 f1 f2為夾具定位面和夾緊面上摩擦系數(shù) ?。篺1=f2=0.25則 N=F`/0.25=12790.4（N） 液壓缸選用ф80（節(jié)約用材，制造成本低，輕便） 液壓壓強P=0.5MPa 推力為3900N則得液壓缸壓力N N=3900i=13338N 由于13338大于12790所以此夾緊機構(gòu)可以選用。且更加適合。  第四章 小 結(jié) 兩個月時間的畢業(yè)設(shè)計遇期而終心情輕松之中略帶幾份收獲的喜悅，覺得總結(jié)一下很有必要，經(jīng)過這一段時間的畢業(yè)設(shè)計，深刻體會到設(shè)計的艱難，時間雖短，但非常高興，學(xué)到平時課堂上所不能學(xué)到的東西——實踐與理論的互助的認識。 　 工藝設(shè)計早在大二雖已做過，但那畢竟是課程設(shè)計，和這次的畢業(yè)設(shè)計相比，說句老實話剛開始拿到這個課題我還真不知該如何下手。不僅工作量比以前大了好幾倍，其難度不在話下，在實習(xí)過程中望著一大堆的資料和圖紙用“焦頭爛額”形容一點都不為過，最后得到成老師的指點，才正確地進入設(shè)計工藝中，我們深知工藝設(shè)計不易，仍需專心細致的去做?；叵肫鹪谧霎厴I(yè)設(shè)計過程中所遇到的一個個門檻，最后一個一個的跨過。這一結(jié)果離不開很多人的幫助，碰到問題在車間問工人，飯后到技術(shù)部去問工程師，回校請老師指導(dǎo)，我很慶辛有這么多人在幫我。工藝卡、過程卡、工藝計算修改，最后變成現(xiàn)在的模樣，在設(shè)計過程中經(jīng)常會出現(xiàn)這樣那樣的工藝錯誤都被指導(dǎo)老師及時指正過來，在這段設(shè)計過程中，收獲不少，對工藝設(shè)計又有了進一步的認識。 不過相信，不斷積累這些體會性的經(jīng)驗，我們的設(shè)計思路，原理原則，認識見識會日趨完善的。 最后，感謝指導(dǎo)老師的指導(dǎo)幫助！ 參考文獻 [1]趙如福主編，《金屬機械加工工藝人員手冊》，上?？萍技夹g(shù)出版社，1990。 [2]王紹俊主編，《機械制造工藝設(shè)計手冊》，機械工業(yè)出版社，1985。 [3]東北重型機械學(xué)院等編，《機床夾具設(shè)計手冊》，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1998。 [4]上海柴油機廠工藝設(shè)備研究所編，《金屬切削機床夾具設(shè)計手冊》，機械工業(yè)出版社，1984。 [5]上海市金屬切削技術(shù)學(xué)會所編，《金屬切削手冊》，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1988。 [6]張耀宸主編，《機械加工工藝設(shè)計實用手冊》，航空工業(yè)出版社，1993。 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