第四組專(zhuān)用鏜床夾具設(shè)計(jì)

1、機(jī)床夾具設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：“萬(wàn)向節(jié)滑動(dòng)叉”專(zhuān)用鏜床家具設(shè)計(jì)學(xué) 院： 交通運(yùn)輸與管理學(xué)院 班 級(jí)： 12級(jí)5班專(zhuān) 業(yè)： 機(jī)電技術(shù)教育 姓 名： 陳其旗 劉 佳 蔣小鵬 周春陽(yáng)周中華 指導(dǎo)老師：張大鵬 時(shí)間：2015年6月名目前言-3設(shè)計(jì)任務(wù)與工件材料-3設(shè)計(jì)方案-5夾具體定位 -5夾具設(shè)計(jì)-7切削力及夾緊力計(jì)算-9誤差分析 -11校核-13夾具工件裝配圖-13經(jīng)濟(jì)性分析-15夾具設(shè)計(jì)總結(jié)-15參考文獻(xiàn)-15 前言 本次課程設(shè)計(jì)的課題是“萬(wàn)向節(jié)滑動(dòng)叉”專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)。萬(wàn)向節(jié)滑動(dòng)叉位于傳動(dòng)軸的端部，主要作用之一是傳遞扭矩，使汽車(chē)獲得前進(jìn)的動(dòng)力；二是當(dāng)汽車(chē)后橋鋼板彈簧處在不同狀態(tài)時(shí)，由本零件可以調(diào)整傳動(dòng)軸的

2、長(zhǎng)短及其位置。萬(wàn)向節(jié)滑動(dòng)叉就是將萬(wàn)向節(jié)叉和滑動(dòng)花鍵副的一部分組合起來(lái)，使其成為一個(gè)零件，其特征是該萬(wàn)向節(jié)滑動(dòng)叉為接受模鍛制作的萬(wàn)向節(jié)叉與滑動(dòng)套為一體的整體式結(jié)構(gòu)，其端部呈叉形結(jié)構(gòu)，并設(shè)有兩個(gè)十字銷(xiāo)孔，用于安裝十字萬(wàn)向節(jié)；在管內(nèi)設(shè)有內(nèi)花鍵，這種呈整體式結(jié)構(gòu)的滑動(dòng)叉，不僅加工簡(jiǎn)潔、成本低，而且強(qiáng)度高，故其使用壽命與傳統(tǒng)的萬(wàn)向節(jié)叉滑動(dòng)套合件相比，有了成倍的提高。它的爭(zhēng)辯和使用可以簡(jiǎn)化萬(wàn)向傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)，也滿(mǎn)足能要求，因此對(duì)萬(wàn)向節(jié)滑動(dòng)叉的爭(zhēng)辯有極大的實(shí)際意義。通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，是對(duì)上學(xué)期所設(shè)計(jì)的零件進(jìn)行某一道工序的專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)，通過(guò)設(shè)計(jì)使我對(duì)本專(zhuān)業(yè)有了更加深刻的了解，在以后的工作中有重大的意義。 一

3、設(shè)計(jì)任務(wù)與工件材料1設(shè)計(jì)題目本次設(shè)計(jì)的題目是“萬(wàn)向節(jié)滑動(dòng)叉”專(zhuān)用鏜床夾具設(shè)計(jì)。2。生產(chǎn)綱領(lǐng) 大批量生產(chǎn)。3。工件材料工件萬(wàn)向節(jié)滑動(dòng)叉材料為45號(hào)鋼，硬度HBS=160.經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后HBS=210.抗拉強(qiáng)度=600MPA，屈服強(qiáng)度=355Mpa. 本夾具主要用來(lái)精鏜39mm二孔的兩個(gè)端面，這兩個(gè)端面對(duì)39mm孔及花鍵孔都有肯定的技術(shù)要求。如圖所示 二 設(shè)計(jì)方案接受V型塊+定位花鍵專(zhuān)用夾具：夾具設(shè)計(jì)便利，加工效率和精度高。綜合考慮：具體設(shè)計(jì)接受“一塊一花鍵”定位。同時(shí)，為了縮短幫助時(shí)間，預(yù)備接受氣動(dòng)夾緊。三夾具體定位（1）夾具的定位設(shè)計(jì)工件在夾具中的位置是由與工件接觸的定位元件的定位表面所確定的。

4、為了保證工件相對(duì)刀具及切削成形運(yùn)動(dòng)有正確的位置，還需要使夾具與機(jī)床連接和協(xié)作時(shí)所用的夾具定位表面相對(duì)刀具及切削成形運(yùn)動(dòng)處于抱負(fù)的位置。保證定位元件的定位表面的各項(xiàng)要求，在夾具體上表現(xiàn)為與機(jī)床的連接和定位。夾具體與機(jī)床工作臺(tái)之間的定位依靠定位鍵與工作臺(tái)上的T型槽之間的定位，夾具通常是通過(guò)兩個(gè)定位鍵與工作臺(tái)上的T形槽相連，以保證夾具在工作臺(tái)上的方向；為了提高定位精度，定位鍵與T形槽應(yīng)有良好的協(xié)作，必要時(shí)定位鍵的寬度應(yīng)依據(jù)工作臺(tái)上的T形槽配作；兩定位鍵之間的距離，在夾具底座允許的范圍內(nèi)應(yīng)盡可能遠(yuǎn)些；安裝夾具時(shí)，可讓定位鍵靠向T形槽一側(cè)，以消退間隙造成的誤差。因此依據(jù)機(jī)床型號(hào)和GB/T2206-91可

5、知，定位鍵的型號(hào)為：A16x27（2）夾具與機(jī)床連接夾具與機(jī)床的連接，依據(jù)機(jī)床的工作特點(diǎn)，最基本的兩種方式：夾具安裝在機(jī)床的工作臺(tái)上，如銑床、刨床、鉆床等；夾具安裝在機(jī)床的回轉(zhuǎn)主軸上，如車(chē)床、外圓磨床、內(nèi)圓磨床等。本次夾具設(shè)計(jì)接受的連接方法為夾具安裝在機(jī)床的工作臺(tái)上，夾具定位后，應(yīng)用M12螺栓將其固緊在工作臺(tái)上，以提高其連接剛度。（3）夾具的對(duì)刀設(shè)計(jì)常見(jiàn)的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)刀塊有圓形對(duì)刀塊、方形對(duì)刀塊、直角對(duì)刀塊和側(cè)裝對(duì)刀塊幾種。本次夾具設(shè)計(jì)中選用的對(duì)刀塊為側(cè)裝對(duì)刀塊，標(biāo)準(zhǔn)為GB/T2243-91，材料為T(mén)7A鋼。用對(duì)刀裝置調(diào)整刀具對(duì)夾具的相對(duì)位置便利快速，但其對(duì)準(zhǔn)精度一般比試切法低。影響對(duì)刀裝置對(duì)準(zhǔn)精度

6、的主要因素有： 對(duì)刀時(shí)的調(diào)整精度； 元件定位面相對(duì)對(duì)刀裝置的位置誤差。因此，在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，應(yīng)正確確定對(duì)刀塊對(duì)刀表面的位置尺寸及其公差，一般來(lái)說(shuō)，這些位置尺寸都是以元件定位面作為基準(zhǔn)來(lái)標(biāo)注的，以削減基準(zhǔn)變換帶來(lái)的誤差。四夾具設(shè)計(jì) （1）定位V形塊 V型塊按JB/T8047-95標(biāo)準(zhǔn)制造，也稱(chēng)為V型架。材質(zhì):鑄鐵材料。精度等級(jí):高精度。V型塊的選擇：?jiǎn)慰赩形塊。V型塊的用途:用于萬(wàn)向節(jié)滑動(dòng)叉的定位，限制自由度，以及工件的裝夾。（如圖所示） （2）定位花鍵花鍵材質(zhì)為鑄鐵材質(zhì)，與底板相連，作為定心軸，限制工件的5個(gè)自由度。底板有兩個(gè)M8的螺紋孔與機(jī)床連接。定心軸接受1643H1150H85H10mm花

7、鍵軸。（如圖所示）（3）定位基準(zhǔn)的選擇由零件圖可知，39mm二孔端面應(yīng)對(duì)花鍵孔中心線(xiàn)有平行度及對(duì)稱(chēng)度要求，其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為花鍵孔中心線(xiàn)。為了使定位誤差為零，應(yīng)當(dāng)選擇以花鍵孔定位的自動(dòng)定心夾具。但這種自動(dòng)定心夾具在結(jié)構(gòu)上將過(guò)于簡(jiǎn)單，因此這里只選用以花鍵孔為主要定位基面。五。切削力及夾緊力的計(jì)算鏜刀材料：（硬質(zhì)合金鏜刀）刀具的幾何參數(shù)： mm的精度要求到0.001mm。所以設(shè)計(jì)切削時(shí)切削深度（背吃刀量）=0.1mm，進(jìn)給量f=0.008.切削速度在6065m/min之間。工件材料為45號(hào)鋼，硬度HBS=160.經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后HBS=210.抗拉強(qiáng)度=600MPA，屈服強(qiáng)度=355Mpa.作用于鏜刀上的切

8、削力可用一個(gè)旋轉(zhuǎn)測(cè)力計(jì)進(jìn)行測(cè)量。被測(cè)力包括切向力、進(jìn)給力和徑向力。與其它兩個(gè)力相比，切向力的量值最大。 切向力垂直作用于刀片的前刀面，并將鏜刀向下推。需要留意，切向力作用于刀片的刀尖四周，而并非作用于刀桿的中心軸線(xiàn)，。切向力偏離中心線(xiàn)產(chǎn)生了一個(gè)力臂（從刀桿中心線(xiàn)到受力點(diǎn)的距離），從而形成一個(gè)力矩，它會(huì)引起鏜刀相對(duì)其中心線(xiàn)發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形。 進(jìn)給力是量值其次大的力，其作用方向平行于刀桿的中心線(xiàn)，因此不會(huì)引起鏜刀的撓曲。徑向力的作用方向垂直于刀桿的中心線(xiàn)，它將鏜刀推離被加工表面。 因此，只有切向力和徑向力會(huì)使鏜刀產(chǎn)生撓曲。已沿用了幾十年的一種閱歷算法 為：進(jìn)給力和徑向力的大小分別約為切向力的25和50

9、。但如今，人們認(rèn)為這種比例關(guān)系并非“最優(yōu)算法”，由于各切削力之間的關(guān)系取決于特定的工件材料及其硬度、切削條件和刀尖圓弧半徑。故接受閱歷公式來(lái)計(jì)算切向力FtFt396000切削深度進(jìn)給量功率常數(shù)查刀具設(shè)計(jì)手冊(cè)6-5,可知功率常數(shù)n=0.99.切向力的計(jì)算 ： Ft396000切削深度進(jìn)給量功率常數(shù)3960000.10.0080.99313.6 lN依據(jù)工件受切削力、夾緊力的作用狀況，找出在加工過(guò)程中對(duì)夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計(jì)算出理論夾緊力。最終為保證夾緊牢靠，再乘以平安系數(shù)作為實(shí)際所需夾緊力的數(shù)值。即： （式5.8）式中 實(shí)際所需夾緊力； 在肯定條件下，由靜力平衡計(jì)算出的理論夾緊力

10、； 平安系數(shù)。平安系數(shù)K可按下式計(jì)算， （式5.9）式中 加工性質(zhì)； 刀具鈍化程度； 切削特點(diǎn)；夾緊力的穩(wěn)定性；自動(dòng)夾緊時(shí)的手柄位置；僅有力矩使工件回轉(zhuǎn)時(shí)工件與支承面接觸的狀況。式中：為各種因素的平安系數(shù)，見(jiàn)參考文獻(xiàn)10表可得： 粗鏜：代入（式5.9）得 所以，由（式5.8）有： 精鏜：代入（式5.9）得 所以，有： 鏜削產(chǎn)生的圓周切削分力由定位塊和夾緊力所產(chǎn)生的摩擦力平衡。查表可得：所以， （式5.10）因此，所需的夾緊力為4668N。夾緊力供應(yīng)：氣缸+活塞桿活塞桿與活塞接受內(nèi)六角螺母連接，活塞與氣缸間由密封圈密封。均為標(biāo)準(zhǔn)件。六誤差分析由機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)可得：定位誤差（兩個(gè)垂直平面定位）：

11、 （式5.1）式中 定位副間的最小協(xié)作間隙；工件圓孔直徑公差； 心軸外圓直徑公差， 由（式5.1）可知，（1）夾緊誤差： （式5.2）其中接觸變形位移值： （式5.3）（2） 磨損造成的加工誤差：通常不超過(guò)（3） 夾具相對(duì)刀具位置誤差：取誤差總和：從以上的分析可見(jiàn)，所設(shè)計(jì)的夾具能滿(mǎn)足零件的加工精度要求。定位誤差的分析（1）定位元件尺寸及公差的確定。夾具的主要定位元件為一花鍵軸，該定位花劍軸的尺寸與公差現(xiàn)歸定位與本零件在工作時(shí)與其相配花鍵軸的尺寸與公差相同，即1643H1150H85H10mm。（2）零件圖樣規(guī)定mm花鍵孔鍵槽寬中心線(xiàn)與mm兩孔中心線(xiàn)轉(zhuǎn)角公差為2。由于39mm孔中心線(xiàn)應(yīng)與其外端面

12、垂直，故要求39mm二孔端面之垂線(xiàn)應(yīng)與50mm花鍵孔鍵槽寬中心線(xiàn)轉(zhuǎn)角公差為2。此項(xiàng)技術(shù)要求主要應(yīng)由花鍵槽寬協(xié)作中的側(cè)向間隙保證。已知花鍵孔鍵槽寬為mm，夾具中定位花鍵軸鍵寬為mm，因此當(dāng)零件安裝在夾具中時(shí)，鍵槽處的最大側(cè)向間隙為 =0.048-（-0.065）=0.113（mm）由此而引起的零件最大轉(zhuǎn)角為 tan= /R=0.113/25=0.00452所以 =0.258即最大側(cè)隙能滿(mǎn)足零件的精度要求。（3）計(jì)算39mm二孔外端面銑加工后與花鍵孔中心線(xiàn)的最大平行度誤差。零件花鍵孔與定位心軸外徑的最大間隙為： max=0.048-（-0.083）=0.131（mm）當(dāng)定位花鍵軸的長(zhǎng)度取100mm

13、時(shí)，則由上述間隙引起的傾角為0.131/100。此即為由于定位問(wèn)題而引起的39mm孔端面對(duì)花鍵孔中心線(xiàn)的最大平行度誤差。由于39mm孔外端面以后還要進(jìn)行磨削加工，故上述平行度誤差值可以允許。七校核夾緊過(guò)程中，通過(guò)液壓供應(yīng)夾緊力，柱銷(xiāo)端面承受夾緊力，因此只需要校核柱銷(xiāo)端面的強(qiáng)度就可。由強(qiáng)度校核公式T=F/A可得：A=R2=*25*25=1.962510 A-柱銷(xiāo)端面面積已知夾緊力F=2467.07N可得：T=1.25MPA查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可得45號(hào)鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后T=355MPA.TT.故設(shè)計(jì)的要求滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。由強(qiáng)度校核公式同樣可求得夾緊力最大為：F=T*A=696697N.所以?shī)A緊力最大不超過(guò)6

14、96697N就不會(huì)造成工件的強(qiáng)度失效。八夾具工件裝配圖 九經(jīng)濟(jì)性分析萬(wàn)向節(jié)滑動(dòng)叉位于傳動(dòng)軸的端部，主要作用之一是傳遞扭矩，使汽車(chē)獲得前進(jìn)的動(dòng)力；二是當(dāng)汽車(chē)后橋鋼板彈簧處在不同狀態(tài)時(shí)，由本零件可以調(diào)整傳動(dòng)軸的長(zhǎng)短及其位置。萬(wàn)向節(jié)滑動(dòng)叉就是將萬(wàn)向節(jié)叉和滑動(dòng)花鍵副的一部分組合起來(lái)，使其成為一個(gè)零件，其特征是該萬(wàn)向節(jié)滑動(dòng)叉為接受模鍛制作的萬(wàn)向節(jié)叉與滑動(dòng)套為一體的整體式結(jié)構(gòu)，其端部呈叉形結(jié)構(gòu)，并設(shè)有兩個(gè)十字銷(xiāo)孔，用于安裝十字萬(wàn)向節(jié)；在管內(nèi)設(shè)有內(nèi)花鍵，這種呈整體式結(jié)構(gòu)的滑動(dòng)叉，不僅加工簡(jiǎn)潔、成本低，而且強(qiáng)度高，故其使用壽命與傳統(tǒng)的萬(wàn)向節(jié)叉滑動(dòng)套合件相比，有了成倍的提高。它的爭(zhēng)辯和使用可以簡(jiǎn)化萬(wàn)向傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)，也滿(mǎn)足能要求，因此對(duì)萬(wàn)向節(jié)滑動(dòng)叉的爭(zhēng)辯有極大的實(shí)際意義。十夾具設(shè)計(jì)總結(jié)在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，應(yīng)當(dāng)留意提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。為此，應(yīng)首先著眼于機(jī)動(dòng)夾緊而不接受手動(dòng)夾緊。由于這是提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的重要途徑。本道工序的銑床夾具就選擇了氣動(dòng)夾緊方式。本工序由于是粗加工，切削力較大，為了夾緊工件，勢(shì)必要增大氣缸直徑，而這樣將使整個(gè)夾具過(guò)于浩大。因此，應(yīng)首先設(shè)法降低切削力。目前實(shí)行的措施有三：一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；二是選擇一種比較抱負(fù)的斜楔夾緊機(jī)構(gòu)，盡量增加該夾緊機(jī)構(gòu)