齿飞面双卧多轴夹具设计

1、目 录序言-1第一章：课题简介-2第二章：加工对象及分析-41零件示意图-42问题的提出-53定位和夹紧方案-64方案对比-65方案确定-86设计钻模-167定位误差分析与计算-20第四章：小结-25参考文献-27扬州职业大学设计说明书序 言机械制造工艺学课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课程后进行的。这是我们在进行毕业之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们三年的大学生活中占有重要的地位。就我而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，从而更好的以积极

2、向上的态度来对待工作能溶入到实践中去。我们做毕业设计目的是：1、学生综合分析和解决本专业的一般工艺技术问题的独立工作能力，拓宽和深化学生的知识。2、学生树立正确的设计思路，设计构思和创新思维，掌握工艺设计的一般程序.规范和方法。 3、学生正确使用技术资料.国家标准，有关手册.图册等工具书。进行设计计算.数据处理.编写技术文件等方面的工作能力。 4、学生今昔功能调查研究。面向实际。面向生产。向工人和工程技术人员学习的基本工作态度.工作作风和工作方法。第一章 课题简介本课题的来源：扬州柴油机厂为机体齿飞面双卧多轴夹具设计。柴油机多轴箱体为柴油机主要组成部分之一，其作用是用于支撑多个轴以及辅助零件能

3、够使他们很好配合，使机器能够在这一配合下正常运转。其夹具是通过液压系统装置将力传到压板上以固定箱体并且用到活动定位销与定位基面定位的定位销来限制被加工零件的自由度，以便于对工件进行加工。此夹具所需要加工的齿面及飞面，由于在一个箱体上，箱体的宽度526.75 mm，高度为 ：长冲程机体高度为388.3，短冲程机体高度为364.8。因为需要用到钻孔.镗孔所以要考虑到齿面及飞面的钻套，又因为箱体表面并不是平整均匀的所以需要钻模板，考虑到柴油机是批量生产的，所以最好多利用可换钻套，同时要设计导向以用于提供钻套导向进行钻加工。并且考虑到机床刀架与夹具间不互相碰撞。所以根据上面的要求设计夹具，要做到：良好

4、的定位，夹紧，自锁能力要强，精度合理便于拆装。两活动定位销距离在140-270之间为宜，固定的基面定位销之间的距离为372左右为好 。夹具导向板与孔轴线对导轨平行度为0.0.15/150主轴回转轴线和夹具导向孔轴线成等距度0.03机床所有通用件及专用件均在102vx02z03-20夹具上下导向精度要求不低于0.250.005第二章 加工对象分析一 零件示意图柴油机箱体结构比较复杂，零件上有多处需要钻孔，镗孔。材料为铸铁，毛坯为铸造件，从结构上看，有多处筋板侧面凹凸不平，因此给定位带来困难柴油机齿飞面箱体的简单视图如下 图1 飞面箱体造型柴油机齿面和飞面需要加工的孔有7-35ht,6-22ht,

5、30ht的孔。这些孔的极限偏差0.01mm。因为钻孔所达到的精度为6级精度即可以二 问题的提出 柴油机齿面飞面多以孔为主，而这些孔有一定的精度要求但加工本工序时因为表面并不平滑而是有一定的弯曲度则给钻孔带来一定的难度，所以用通用的夹具是不容易加工的，设计夹具的目的是在于提高劳动生产率，降低劳动强度同时要保证精度，单孔钻加工不太适合这里的情况，所以用钻模板可以提高效率。以为是齿面和飞面所以要设计2块钻模板，即齿面钻模钣和飞面钻模板。同时要考虑钻模板 的钻套，如何定位等等。不仅仅要符合要求还要达到更好的性价比。第三章 定位和夹紧方案 一方案1定位基准方案一由零件图可知7-35ht,6-22ht,3

6、0ht的孔的端面在齿飞面上不是均匀分布。定位基准选择底面则可以限制x方向旋转，y方向旋转，z方向移动三个自由度.因为底部有几个孔，如果采用短销定位就可以约束x方向旋转，y方向旋转两个自由度，而往往夹紧部分与短销平行就可以完全定位，在其侧面利用一导向板起导向作用则可以调整它的方向，另一侧采用双联联动板可以调整箱体与下支撑板的平行度。夹紧方案 箱体定位元件是两个定位销，两个活动定位销，两联动导向板。下底面，往往夹紧机构与定位销平行夹紧则选择商标面用压板夹紧。查夹具设计手册（表10-32）中选用螺纹夹紧机构，但考虑到柴油机箱体的尺寸和重量，螺纹机构最大的缺陷是需要人工手动不适合加工大的工件，和大量的

7、加工。所以为了减小劳动强度提高效率，采用液压夹紧。将液压系统的力作用于上面的压板来固定箱体从而起到夹紧作用2定位基准方案二 柴油机齿面定位也是以底面定位，可以约束x方向旋转，y方向旋转，z方向移动三个自由度，以另一面为基准定位，可以定位于则可以定位。如果采用底面完全定位就要使底面加工精度过高给加工带来难度。况且不可以调整底面的尺寸。如果采用双联传动板，侧面用一导向板作为引导侧面与齿飞面密切贴合。而双联传动板以两部分组成，以一根引导棒来连接两悬挂的传动板。当齿飞面放置在夹具中，会出现齿面飞面钻模板与地面出现间隙调整一头的杆子则可以使另一端杆移动直到需要的面能够紧密贴合为止，而一面贴合时虽然夹紧但

8、另一面则可能会产生间隙，则可以调整导向板使柴油机箱体侧面与夹具侧面贴合，则可以定位，而第一种定位方案为一定位销，虽然可以保证不移动而一个销强度不一定够且可能会损坏箱体，则选择这种方法比较合理。图2 导向板所以经过对比，选取方案内容如下： 柴油机齿面定位也是以底面定位，可以约束x方向旋转，y方向旋转，z方向移动三个自由度，以另一面为基准定位，可以定位于则可以定位。如果采用底面完全定位就要使底面加工精度过高给加工带来难度。况且不可以调整底面的尺寸。如果采用双联传动板，侧面用一导向板作为引导侧面与齿飞面密切贴合。而双联传动板以两部分组成，以一根引导棒来连接两悬挂的传动板。当齿飞面放置在夹具中，会出现

9、齿面飞面钻模板与地面出现间隙调整一头的杆子则可以使另一端杆移动直到需要的面能够紧密贴合为止，而一面贴合时虽然夹紧但另一面则可能会产生间隙，则可以调整导向板使柴油机箱体侧面与夹具侧面贴合，则可以定位，而第一种定位方案为一定位销，虽然可以保证不移动而一个销强度不一定够且可能会损坏箱体，则选择这种方法比较合理。支撑板设计：柴油机箱体与夹具下面相贴合为了能够很好的贴合，由于想体底部面积较大，要选取适当的垫块，以保证见效接触面积，达到较好的平衡，但同时考虑到柴油机箱体质量较大，用一般的垫块不足以满足其支撑强度要求，所以设计四块支撑板。同时用螺栓将其固定在机床夹具上，并且在制造支撑板时需注意的是支撑板在同

10、一夹具上，需要同时磨出以保证等高。 图3 支撑板图在支撑板上童谣要考虑接触面积所以将其表面制造成有一段段沟槽，无要求只要平均分布凸处宽度在40mm左右即可。总长度在345mm。二设计钻模 由于箱体上孔比较多，且不是均匀分布，为了使加工简便，所以利用钻模板来加工，为了可以长期的使用钻模（即使用寿命），设计决定使用可换钻套，这样才能防止钻套在使用过度的情况下影响加工精度甚至报废加工产品。钻套的长度会影响导向性能。一般是： 可换钻套 h=（1.53）d，其中d为钻套直径一般加工低于工厂8级公差孔或粗镗时，镗杆选用工厂6级公差，由于此孔加工精度为 此加工用可换钻套与钻模间隙配合达到0.01mm。可换钻

11、套材料用45钢制造另外，外形尺寸与箱体所加工的面大小一致最好，这样便于装夹定位，所以设计为下面形状飞面钻模板同样齿面也是不规则，孔也是没有一定规律的童谣需要钻模板，且齿面的孔与非面的孔不一至，所以用同一块模板是不行的，根据柴油机齿面的孔系设计方法类似于上面的飞面钻模板图形零件放置为两个定位销，两个活动定位销，两联动导向板定位。误差产生是由于销在圆心上的跳动和联动导向板的平面精度是其主要原因。箱体在固定或压紧时，由于联动板表面精度为公差0.012则两联动板平衡度不超过0.01mm。欲保证工作加工要求则可以选夹紧再调整。 2定位误差的计算 由于箱体放置在水平面上，基准是下底面，那么下底面保证尺寸公

12、差0.012而箱体本身需要加工到的尺寸公差为0.0.12则误差计算定位误差 =0.012-（-0.012）=0.024mm同理双联导向板上的误差计算 =0.01-（0.01）=0.02mm由于0.02大于零件加工尺寸所需要公差则可以选用此方法价紧定位。 柴油机箱体定位元件改为双联传动板与两活动定位销和两固定销还有导向板，夹紧机构会适当调整由于靠材料为铸铁结构比较复杂而铣端面力比较大，则需要使夹紧机构在册面和上面旋紧，而上面提过为了提高效率，可以选用液压夹紧，这样可以节省时间且效率提高并且降低劳动强度。计算刀具铣削时，切削力及夹紧力，铣刀选用：高速钢，镶齿三面刃铣刀则：f=cfafzyaefz

13、/doafnwf（见切削手册表3。28）其中查表得 q=560,ap=3.0,xf=2.0,fz=0.2,y=0.5,ae=20f=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安全系数安全系数k=k1k2k3k4其中k1为基本安全系数1.5 k2为加工性质系数1.1 k3为刀具钝化系数1.1 k4为断续切削系数1.1 所以f=ffh=1.5x1.1x1.1x1.1x1.1x2363 =5189.5(n) 选用液压缸： 由于工件在钻孔之前要先进行铣削，则计算机床的切削力及夹

14、紧力 刀具：高速钢镶齿三面铣刀，225mm z=20 f= cfaxpff2yfaeufz doqfnwf （见切削手册表3.28）其中查得cf=650，ap=3.1,xf=1.0 ,fz=0.08,y1=0.72,ae=40则 f=1456（n）水平分力：fh=1.1f实=1.1x1456=1601.6(n)垂直分力：fv=0.3f实=0.7x1456=1019.2（n）安全系数k=k1k2k3k4其中k1为基本安全系数1.5 k2为加工性质系数1.1 k3为刀具钝化系数1.1 k4为断续切削系数1.1所以f=fxfh=1.5x1.1x1.1x1.1xfh=3197.6(n)选用液压夹紧 扩

15、力比i=3.42 为克服水平切削力，实际夹紧力应该为n（f1+f2）=kfh n=kfh/(f1+f2)其中 f1 f2为夹具定位面和夹紧面上摩擦系数取：f1=f2=0.25则 n=f/0.25=12790.4（n） 液压缸选用80（节约用材，制造成本低，轻便）液压压强p=0.5mpa推力为3900n则得液压缸压力n n=3900i=13338n 夹具与工件位置图图4 夹具与工件位置图夹具与机床总装配图： 图5 夹具与机床总装配图二设计钻模 由于箱体上孔比较多，且不是均匀分布，为了使加工简便，所以利用钻模板来加工，为了可以长期的使用钻模（即使用寿命），设计决定使用可换钻套，这样才能防止钻套在使

16、用过度的情况下影响加工精度甚至报废加工产品。钻套的长度会影响导向性能。一般是： 可换钻套 h=（1.53）d，其中d为钻套直径一般加工低于工厂8级公差孔或粗镗时，镗杆选用工厂6级公差，由于此孔加工精度为7级此加工用可换钻套与钻模间隙配合达到0.01mm。可换钻套材料用45钢制造另外，外形尺寸与箱体所加工的面大小一致最好，这样便于装夹定位，所以设计为下面形状（a）(b)图6 可换钻套(a)和钻套用衬套(b)图7 飞面钻模板上图是飞面钻模板同样齿面也是不规则，孔也是没有一定规律的童谣需要钻模板，且齿面的孔与非面的孔不一至，所以用同一块模板是不行的，根据柴油机齿面的孔系设计方法类似于上面的飞面钻模板

17、图形如下：图8齿面钻模板三 定位误差的分析与计算 1定位误差产生的原因零件放置为两个定位销，两个活动定位销，两联动导向板定位。误差产生是由于销在圆心上的跳动和联动导向板的平面精度是其主要原因。箱体在固定或压紧时，由于联动板表面精度为公差0.012则两联动板平衡度不超过0.01mm。欲保证工作加工要求则可以选夹紧再调整。图9 联动导向板 2定位误差的计算 由于箱体放置在水平面上，基准是下底面，那么下底面保证尺寸公差0.012而箱体本身需要加工到的尺寸公差为0.0.12则误差计算定位误差 =0.012-（-0.012）=0.024mm同理双联导向板上的误差计算 =0.01-（0.01）=0.02m

18、m由于0.02大于零件加工尺寸所需要公差则可以选用此方法价紧定位。4切削力及夹紧力计算 由于工件在钻孔之前要先进行铣削，则计算机床的切削力及夹紧力 刀具：高速钢镶齿三面铣刀，225mm z=20 f= cfaxpff2yfaeufz doqfnwf （见切削手册表3.28）其中查得cf=650，ap=3.1,xf=1.0 ,fz=0.08,y1=0.72,ae=40则 f=1456（n）水平分力：fh=1.1f实=1.1x1456=1601.6(n)垂直分力：fv=0.3f实=0.7x1456=1019.2（n）安全系数k=k1k2k3k4其中k1为基本安全系数1.5 k2为加工性质系数1.1

19、 k3为刀具钝化系数1.1 k4为断续切削系数1.1所以f=fxfh=1.5x1.1x1.1x1.1xfh=3197.6(n)选用液压夹紧 扩力比i=3.42 为克服水平切削力，实际夹紧力应该为n（f1+f2）=kfh n=kfh/(f1+f2)其中 f1 f2为夹具定位面和夹紧面上摩擦系数取：f1=f2=0.25则 n=f/0.25=12790.4（n） 液压缸选用100m液压压强p=0.5mpa推力为3900n则得液压缸压力n n=3900i=13338n 由于13338大于12790所以此夹紧机构可以选用。 柴油机箱体定位元件改为双联传动板与两活动定位销和两固定销还有导向板，夹紧机构会适

20、当调整由于靠材料为铸铁结构比较复杂而铣端面力比较大，则需要使夹紧机构在册面和上面旋紧，而上面提过为了提高效率，可以选用液压夹紧，这样可以节省时间且效率提高并且降低劳动强度。计算刀具铣削时，切削力及夹紧力，铣刀选用：高速钢，镶齿三面刃铣刀则：f=cfafzyaefz /doafnwf（见切削手册表3。28）其中查表得 q=560,ap=3.0,xf=2.0,fz=0.2,y=0.5,ae=20f=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安全系数安全系数k=k1k2k3k

21、4其中k1为基本安全系数1.5 k2为加工性质系数1.1 k3为刀具钝化系数1.1 k4为断续切削系数1.1 所以f=ffh=1.5x1.1x1.1x1.1x1.1x2363 =5189.5(n) 选用液压缸： 由于工件在钻孔之前要先进行铣削，则计算机床的切削力及夹紧力 刀具：高速钢镶齿三面铣刀，225mm z=20 f= cfaxpff2yfaeufz doqfnwf （见切削手册表3.28）其中查得cf=650，ap=3.1,xf=1.0 ,fz=0.08,y1=0.72,ae=40则 f=1456（n）水平分力：fh=1.1f实=1.1x1456=1601.6(n)垂直分力：fv=0.3

22、f实=0.7x1456=1019.2（n）安全系数k=k1k2k3k4其中k1为基本安全系数1.5 k2为加工性质系数1.1 k3为刀具钝化系数1.1 k4为断续切削系数1.1所以f=fxfh=1.5x1.1x1.1x1.1xfh=3197.6(n)选用液压夹紧 扩力比i=3.42 为克服水平切削力，实际夹紧力应该为n（f1+f2）=kfh n=kfh/(f1+f2)其中 f1 f2为夹具定位面和夹紧面上摩擦系数取：f1=f2=0.25则 n=f/0.25=12790.4（n） 液压缸选用80（节约用材，制造成本低，轻便）液压压强p=0.5mpa推力为3900n则得液压缸压力n n=3900i=13338n 由于13338大于12790所以此夹紧机构可以选用。且更加适合。第四章 小 结两个月时间的毕业设计遇期而终心情轻松之中略带几份收获的喜悦，觉得总结一下很有必要，经过这一段时间的毕业设计，深刻体会到设计的艰难，时间虽短，但非常高兴，学到平时课堂上所不能学到的东西实践与理论的互助的认识。