1、 拖拉机前驱半轴壳夹具设计 摘 要 机床夹具是组成工艺系统的一个环节，是影响加工质量的重要因素，一般情况下，使用机床夹具能稳定地保证产品质量，而不必过高的要求工人的技术等级。因而机床夹具设计被广泛应用于机械设计与制造当中 机床夹具包括结构设计和精度设计两个方面，二者相辅相成，有好的结构定位才能保证夹具的合理性，而保证了高的精度才能保证加工的零件符合生产要求。 机床夹具设计要充分考虑加工的可行性.通用行.经济性和高效性Tractor forerunner half axle sleeve end surface drill hole jig designThe engine bed jig is
2、 composes the craft system a link, is affects the processing quality the important attribute, in the ordinary circumstances, uses the engine bed jig to be able to guarantee the product quality stably, but does not need the high request workers technical rank.Thus the engine bed jig design is widely
3、applied middle the machine design and the manufacture. The engine bed jig designs two aspects including the structural design and the precision, the two complement one another, has the good structure localization to be able to guarantee the jig the rationality, but had guaranteed the high precision
4、can guarantee the processing the components conform to the production requirement. The engine bed jig design must consider the processing fully the feasibility. General line. Efficiency and highly effective.拖拉机前驱半轴壳夹具设计 - 1 -拖拉机前驱半轴壳夹具设计 - 2 -目 录第一部分 前言 . 3 第二部分 课题任务说明 .4 第三部分 工件的端面孔加工工艺性分析 .6 第四部分
5、确定夹具的结构方案 .7 4.1 确定定位方案,设计定位机构 . 7 4.2 确定夹紧方案，设计夹紧机构 . 10 4.2.1 钻削力的计算 .10 4.2.2 夹紧力的计算 .10 4.2.3 夹紧方案选择和设计 .10 4.2.4 各定位元件、夹紧件的设计 .12 4.2.5 加工设备、刀具的选择 . 18 第五部分 确定夹具的尺寸、公差和技术要求 . 19 第六部分 误差分析 . 19 第七部分 编后语 .21 第八部分 参考文献 . 22 拖拉机前驱半轴壳夹具设计 - 3 -第一部分 前言机床夹具被广泛应用于机械设计制造业当中。大量专用机床夹具的采用为大批量生产提供了必要的条件。机床夹
6、具是组成工艺系统的一个环节，是影响加工质量的重要因素。一般情况下，使用机床夹具能稳定地保证产品质量，而不必过高的要求工人的技术等级。先进高效的机床夹具不仅能减轻工人劳动强度，提高生产效率，甚至能使生产过程实现自动化。机床夹具包括结构设计和精度设计两个方面，二者相辅相成，有好的结构定位才能保证夹具的合理性，而保证了高的精度才能保证加工的零件符合生产要求。关于机床夹具的设计要参考大量的书籍，从不同的编者那里学到各种不同的方案，通过知识的累积才能得到不同的设计方案，然后从中选择最适合的设计方案，从而使夹具的制造更加的合理化。机床夹具的设计也要充分的考虑到加工的可行性，这些都是在实践中所得到的，夹具的
7、最终目的不是可观性良好，而是要制造出来能够辅助其他零件的加工，并且要考虑到制造出夹具的经济性。由于初次承担这样一个设计，之前在实践当中又没有什么经验可言，因此在设计过程当中难免会走弯路，大费周章。然而这期间多亏曾一凡老师的悉心指点，在指导我做设计时废寝忘食，不厌其烦，我也曾数次到实习工厂去观摩请教，工厂的工人师傅们也很热心的指点，在此谨对他们表示诚挚的感谢！限于经验水平，在做这样的一份设计时难免会有一些错误和疏漏。俗话说：吃一堑，长一智。贵在错误要能够及时的得到改正，因此，敬请各位领导老师能够对于我的不足多提出建议和批评，错误之处我也将大力改正。朱 敏 芳2009 -5- 10拖拉机前驱半轴壳
8、夹具设计 - 4 -第二部分 课题任务说明拖拉机半轴壳端面孔加工夹具设计设计任务说明 拖拉机后桥半轴壳零件的示意图如下:拖拉机前驱半轴壳夹具设计 - 5 -工件选用的材料是 QT400-15 为球墨铸铁，组织有铁素体、铁素体加珠光体和珠光体 3 种。球墨铸铁突出特点是屈强比约为 0.70.8。主要用于汽车、矿山机械、冶金机械等方面。可代替部分碳钢制造受力复杂，强度、韧性和耐磨性要求高的零件。工件是一个铸造成型的轴套类零件，并且左右两个法兰面的大小不一样，工件的壳体部分大小也不一致，成一定的锥度。两个内圆经铸造后有个键槽，但整个内孔是不加工的，可以作为粗基准定位。壳体外围有许多的肋板起加强筋的作
9、用，由于筋板拖拉机前驱半轴壳夹具设计 - 6 -的长度较高，这给工件的定位和夹紧带来了极大的不便.工件的两个端面上各长出了一个阶梯圆，小端面上的阶梯圆外圆直径 85mm，大端面上的阶梯圆外圆直径118mm。小端面的直径为 145mm，大端面的直径为 168mm。工件对于端面有平面度和垂直度的要求，即平面度 0.06mm 和相对于阶梯外圆的中心线垂直度 0.08mm。两阶梯外圆的同轴度要求保证在 0.1mm 的范围内。在工件的大端面附近有一突出的悬伸梁，悬梁的中心到大端面的距离为16.5mm。垂直于悬梁中心面(悬梁的中心线与阶梯外圆的中心线所构成的面)的侧面上有一组孔并排，四个孔之间有位置度的要
10、求，四个孔的中心线都不偏离理想位置为0.5mm 圆柱范围，四个孔还要攻螺纹。悬梁的顶端需要铣一个斜面，斜面与悬梁中心面的垂直面形成 100 的角度。工件的两个端面上还要加工两组孔，大端面上 144mm 的圆周上均匀分布了一组数量为 8 的孔，8 个孔关于悬梁的中心面对称，且其中的 4 个孔与悬梁的中心面成22.50 的角。小端面上 125mm 的圆周上有一组个数为 6 的孔均匀分布，6 个孔的其中两相对的孔在悬梁的中心面内。两组孔的孔径大小无精度要求，但有位置度的要求，即以阶梯外圆的中心线为基准，孔的中心线的位置度要保证在偏离理想位置 0.5mm的圆柱范围内。铸件要经热处理，硬度为 HB160
11、210。并要求铸件的法兰平面光滑平整，这样 8- 18 和 6-18 刮深 0.5 就可以不加工。那么整个工件的加工工艺路线大致为：工序号 工序名称 工序内容 设备1 粗车端面、外圆 粗车左端面、外圆 车床2 粗车端面、外圆 粗车右端面、外圆 车床3 精车端面外圆 精车左右端面、外圆 车床4 铣端面铣 4 个 28mmm 的端面，铣 36mm 的端面，铣 10 度倾角的端面铣床5 钻孔 钻左端面 6 个 10.5mm 的均布通孔 钻床6 钻孔 钻右端面 8 个 10.5mm 的均布通孔 钻床7 钻孔 钻 4 个 11 深 24 的孔 钻床拖拉机前驱半轴壳夹具设计 - 7 -8 攻丝 在 11
12、的孔中攻 M12-6H 深 20 的螺纹 钳工台关于工件的所有加工任务在上面已经作了大致的概述，本次设计的任务就是要做出夹具来保证这个工件的加工。由于所有的设计任务并非一个人承担，我在此处所分配到的任务就是要做出工件大小两个端面的孔的加工工序的钻孔夹具设计，并负责刮深孔的工序夹具设计.。第三部分 工件的端面孔加工工艺性分析根据图纸的要求，大小两个端面的孔的加工的工序基准为工件两个阶梯外圆的中心线，以及两个端面，因此本工序要排在工件的两个端面和阶梯外圆的加工之后.在对工件的两个端面和阶梯外圆加工之后，工件可以获得的精度要求有: 小阶梯外圆的直径为 85f8mm，大阶梯外圆的直径为 118g6mm
13、。两阶梯外圆的中心线同轴度保证在偏离理想位置 0.1mm 的圆柱范围内。两端面的平面度保证在偏离理想位置 0.06mm的范围内，且垂直度保证在以阶梯外圆中心线为基准偏离理想位置 0.08mm 的范围内。由于两个端面和阶梯外圆的加工工序采用心轴定位、一次装夹之后车削完成，那么图纸上所要求的平面度、垂直度、同轴度等要求很容易得到保证。那么对于图样上所要求的孔的位置度的基准就有了，工件的其它部分是否加工过都对于本工序无直接的影响。端面上的孔都要求孔径为 10.5mm，而无其它的精度要求，因此其大小可以由刀具来保证。两组孔的位置度则由所设计的夹具来保证。在前面的车削加工工序中已经保证了两个端面和阶梯外
14、圆的精度，那么孔在 125mm 和 144mm 的圆周上的位置和孔的中心线的垂直则已经有了基准，外加一个悬梁的中心线，那么孔的位置就好保证了。两组孔的位置度要求如下：1. 加工小端面孔时，6 个孔在 125mm 的圆周上均匀分布，孔的中心线相对于基准 D 和 H 偏离理想尺寸 0.5mm 的圆柱范围内，其中两个相对的孔的中心线在悬梁的中心面内。拖拉机前驱半轴壳夹具设计 - 8 -2. 加工大端面孔时，8 个孔在 144mm 的圆周上均匀分布，孔的中心线相对于基准 D 和 H 偏离理想尺寸 0.5mm 的圆柱范围内，其中与悬梁中心面相邻的孔与悬梁中心面的夹角为 22.50。第四部分 确定夹具的结
15、构方案4.1 确定定位方案,设计定位机构工件在加工时根据要求要限制一定的自由度以保证加工精度，夹具完全定位，并力求遵循基准重合原则，可以减少定位误差的影响。完全定位一个工件需要限制 6 个自由度，其中包括 3 个移动自由度和 3 个旋转自由度。有些工序可以要求不满 6 个自由度进行定位，诸如在钻孔夹具设计中沿刀具方向的自由度可以不限制。本工序所要求的基准在前面的车削加工中已经很好的得到了保证,在钻床上加工该工件,那么首要就是工件要将其中的一个端面放置在一个基准面上,这样就使得工件的一个移动自由度、两个转动自由度得到了限制。那么所要求加工的孔的垂直方向的位置就保证了。那么还有其它 3 个自由度，
16、其中包括一个绕 z 轴的旋转、绕 y 的移动和绕x 的移动。由于工件的两个端面上的两组孔在两个圆周上均布，那么加工时就可以有两种方式来加工，一是刀具位置固定不动，只上下移动，工件绕一个基准中心旋转进行加工；二是工件位置固定不动，使用摇臂钻床进行加工，需要对刀；刀具位置只上下移动，工件和夹具一起移动，并使用对刀装置进行加工。那么在这里就考虑了两种方案进行分析比较：方案一 选用一标准工作台，标准工作台上有分度装置。将工件的一端面放置在基准面上，限制工件的 3 个自由度（两个旋转和一个移动） ；采用一弹簧活动锥销限制工件的两个自由度（两个移动） ；使用 v 块与工件的悬梁定位，来确定第一个孔的位置。加工完第一个孔之后则旋转工件接着加工以后的孔。示意图如下：拖拉机前驱半轴壳夹具设计 - 9 -位v位 位方案二 分别针对大小两个端面的尺寸加工两块盖板式钻模。工件的其中一个端面放置在基准平面上，由此限制了工件的 3 个自由度（2 个旋转和 1 个移动自由度） ，另外一个端面上放上相匹配的可卸式钻模板，钻模板的中心有一个与被加工端面上阶梯圆相互配合的圆，与圆同心的 125mm 或 144mm 的圆周上有一组 6 个或 8 个均布的孔。钻模板与工件的加工表面贴牢，钻模板的内圆限制工件的 2 个自由度（2 个移动） ，通过钻套来对刀后进行加工。其示意图如下： 位 位v位位
