拖拉机半轴壳端面钻孔夹具设计

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1、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。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．1.工件的加工工艺性分析如图所示为所要求加工的工件,它是拖拉机前驱半轴壳，其材料为铸铁材料QT400-15。重约20公斤，中批量生产，拖拉机半轴壳的基本结构和所要达到的加工工艺要求在零件图中已经给出:

2、工件的加工工艺路线具体定制如下: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Φ28mmm的端面，铣Φ36mm的端面，铣10度倾角的端面铣床5钻孔钻左端面6个Φ10.5mm的均布通孔钻床6钻孔钻右端面8个Φ10.5mm的均布通孔钻床7钻孔钻4个Φ11深24的孔钻床8攻丝在Φ11的孔中攻M12-6H深20的螺纹钻床2.工件端面钻孔工艺分析本工序要加工的两组孔的孔径大小无精度要求,可以由刀具来直接保证,但由于法兰面要起到连接作用,两组孔之间得有一定的位

3、置度的要求.因此依靠所设计的夹具需要保证以下的精度:１.加工小端面孔时，6个孔在Φ125mm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Φ0.5mm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。２.加工大端面孔时，8个孔在Φ144mm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Φ0.5mm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22.5°。３.为了保证连接，法兰面要求光滑平整。若不平整，要求刮深直径Φ18mm,深0.5mm。为了保证工件连接,提高工件的合格率,孔的位置度公差采用最大实体原则.当基准外

4、圆的尺寸同时最小的时候,直径Φ10.5mm偏离最大实体尺寸时偏离值可补偿给位置度误差,其最大补偿量δ=0.5mm+0.1mm=0.6mm.３.定位方案的确定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依靠分度装置来旋转工件加工圆周上的其他的孔。示意图如下：方案二:设计盖板式钻模.将工件的其中一个端面放置在一基准面上,由此限制工件的3个自由度(2个旋转和1个

5、移动);将设计好的钻模板放置在工件的另外一个端面上,钻模板的中心有一个内圆与工件的阶梯外圆配合,由此限制两个自由度(2个移动);那么还有一个旋转自由度依靠v型块来定位.在钻模板上加工与工件位置相符合的孔,孔内安装钻套作为刀具导向.简图如下;方案分析:方案一,工件定位夹紧后绕中心旋转加工端面上的孔,那么端面上所有的孔到中心的距离就是一致的,孔与悬梁的中心面的角度偏差就依靠分度装置来保证.而且不需要频繁的对刀,只要调节分度装置.但是这种方案所采用的基准是工件的阶梯内圆,而内圆又是经铸造出来不加工的部分,所以只可以进行粗基准定位,这里若用它作为基准的话,会

6、造成比较大的偏差.方案二,钻模板的定位基准就选用了工件的阶梯外圆,这也正好符合了图样上的设计基准.但采用钻模板的话,需要经常的拆卸,而且加工时要依靠钻套的导向,频繁的对刀,这样就造成了加工效率不高.综合分析上面两种方案,方案一定位基准选择不当,会造成很大的加工误差。因为零件为中小批量生产。此处选择方案二来完成这次的设计.4.设计夹紧方案对于夹紧方案的选择，若生产批量较小时采用螺钉夹紧比较合适，不管是从经济上还是操作上来比较；若生产批量较大时，则采用联动夹紧机构或气动、液动夹紧机构较为合适。由于工件已经是中小批量生产,因此这里选择螺钉夹紧.夹紧力作用点

7、的选择：1、夹紧力的作用点，应能保持工件定位稳定，而不致引起工件发生位移和偏转。2、夹紧力的作用点，应使被夹紧工件的夹紧变形尽可能小。3、夹紧力的作用点，应尽可能靠近工件加工表面，以提高定位稳定性和夹紧可靠性.由于工件的高度达到了300多毫米，工件的夹紧最好采用中间夹紧，这样就可以使得夹紧力的作用点能更好的保持工件的稳定，钻削力矩能更好的受到限制。钻削力计算已知工件的材料为铸铁,硬度HB190~210,刀具选择高速钢刀具,钻削力——其中CFf=420,d=10.5mm，zFf=1,yFf=0.8,f=0.2mm，KFf=1那么Ff=1217.16N钻

8、削力矩——其中CMc=0.206,d=10.5mm，zMC=2,f=0.2mmyMC=0.8,KFf=1那么