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  • 差速器壳夹具设计钻孔【差速器壳体八孔钻夹具的设计】

    分类:七月思想汇报 时间:2019-05-02 本文已影响

      摘要:本文简要的阐述了差速器壳体八孔钻夹具的设计研究。   关键词:差速器壳体、组合钻床、专用夹具   Abstract: This paper briefly describes the differential casing eight hole drilling fixture design research.
      Key words: differential shell; combination drilling machine; dedicated fixture
      
      
      中图分类号:TG523 文献标识码:A 文章编号:
      
       1引言:。夹具设计是制造工艺设计过程中的一项重要工作,它们是机床和工件之间的联结装置,使工件相对于机床或夹具获得正确位置。机床夹具的好坏将直接影响工件加工表面的位置精度,所以机床夹具设计是装备设计中一项重要的工作,是加工过程中最活跃的因素之一。夹具在机械制造过程中,用来固定加工对象,使其占有正确的位置,以便接受施工,夹具是机械加工不可缺少的部件,在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下,夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。
       关键词:差速器壳体、组合钻床、专用夹具
       2课题研究的背景
       近十几年来,高效,自动化夹具得到了迅速的发展。主要原因是:由于数控机床,组合机床及其它高效自动化机床的出现,要求夹具能适应机床的要求,才能更好的发挥机床的作用。本套夹具的设计,是从生产实际出发,总结以往的经验,根据客户需要而设计的。
      2.1研究零件图,明确设计要求
       差速器壳体为40Cr,需要加工两种型号,分别为9901232008和99014320130,见图2-1和图2-2,为大批量生产,节拍要求为8分钟/2件,要求在组合机床上一次装夹二件,考虑到排屑及冷却问题,本组合机床采用立式组合机床。要求加工的8孔为8-ф14.5 ,孔两端面都已加工,光洁度为一端为0.8位置度为
      
      
      
      图2-1(型号为99012320008)
      
      
      图2-2(型号为99012320030)
      2.2工件的加工工艺分析
       工件的结构形状比较规则,需加工的8孔直径精度和表面粗糙度都不是很高,型号为99012320008的差速器加工长度与直径之比L/D=60/14.5=4.13,接近于深孔加工,由于加工的零件材料为40Cr,首先得考虑冷却与排屑问题,若工件卧式加工,冷却水很难进入,若采用立式加工,水会自然流入待钻孔内,所以经过比较,工件采用立式放置。由于是大批量生产,生产节拍短,要求一次加工二工件,机床采用立式钻组合机床,机床一次工进,两工件的16孔全部钻削。机床的简图如下2-3所示
      
      
      图2-3
      3.1导向装置的设计
       根据产品加工图纸和产品技术要求, 知此套夹具需要在16地方钻孔,虽然型号不同,但钻孔的大小与精度都相同,只是长短不同。其简图如下图3-1:
      
      图3-1
       3.1.1确定钻模板
       钻模板是供安装钻套用的。要求具有一定的强度和刚度,以防止由于变形而影响钻套的位置精度和导向精度。常见的类型有:固定式钻模板,铰链式钻模板,可卸式钻模板,悬挂式钻模板。
       固定式钻模板,这种钻模板是直接固定在夹具体上而不可移动的,加工孔时,精度较高,但有时对于装卸工件不方便,结构比较简单,制造容易。因两待加工的工件的中心距较远(考虑到液夹紧,以给夹紧装置留有足够的空间),故钻模板采用固定式的钻模板,并开槽,以利于排屑。钻模板上预先加工有孔,钻模板上的钻套孔的中心距公差要严格按工件的公差缩小。在组合机床孔加工工序中,除采用刚性主轴加工方法外,多数情况下多数情况下都让切削刀具在导向装置中工作。在本道孔加工工序中因主轴为非刚性主轴,故采用固定钻模导向装置,其作用是:
       1)保证刀具对工件的正确位置。
       2)保证各刀具相互间的正确位置。
       3)提高刀具系统的支承刚度。
       由上可知,钻头直径为14.5mm,钻套总长为45mm, 参照《组合机床设计》P4固定导向的布置,导套至工件端面的距离L2=0.7-1.5d,此距离若选的大,会影响工件的加工精度,根据实际情况,选取为L2=0.8d =0.8X14.5=12mm,再加上定位止口4mm的距离,所以钻模板的总厚度为45+12+4=51mm,故选用固定钻模板的厚度为51mm
       3.2.定位元件的确定
       定位方式及元器件选择
       定位元件的作用是要使工件在夹具中具有准确和确定不变的位置 ,在保证加工要求的情况下,限制足够的自由度。
       通过分析两差速器壳体,以差速器壳体的大端面即底面及外圆处定位,两种型号的差速器所选用的定位元件一致,省去了更换品种时更换定位件,节省了劳动时间,提高了生产效率。以钻模板的一面作为定位面,可限制工件的3个自由度,即X、Y轴的转动及Z轴的移动,外圆相当于一短圆柱销,短圆定位销,从理论上分析,把它看成接触长度无限短的无间隙接触的定位副,限制了工件的2个自由度,即X、Y轴的移动,侧面一定位拨叉,限制了工件的Z轴的转动,这样,工件的六个自由度被完全限制,符合六点定则。为了提高生产效率,采用的是液压夹紧,为了使定位销顺利进入定位止口,又设计了二组辅助装置,二组辅助定位块及侧面定位轴。
       3.3夹紧装置的确定
       夹紧的目的是保证工件在夹具中的定位,不致因加工时受切削力,重力或伴生离心力,惯性力,热应力等的作用产生移动或振动。夹紧装置是夹具完成夹紧作用的一个重要的而不可以缺少的组成部分,除非工件在加工过程中所受到的各种力不会使它离开定位时所需确定的位置,才可以没有夹紧装置。夹紧装置设计的优劣,对于提高夹紧的精度和加工效率,减轻劳动强度都有很大的影响。夹紧装置的种类很多,但其结构均由两部分组成:动力装置和夹紧机构,常用的动力装置有:液压装置、气压装置、电磁装置、电动装置、气液联动装置和真空装置等。本夹具的动力装置选用液压装置,减轻了劳动强度。夹紧机构目前常用的有以下机构:斜楔夹紧机构、螺旋夹紧机构、圆偏心夹紧机构、杠杆铰链夹紧机构、连杆夹紧机构、联动夹紧机构、对中夹紧机构、定心夹紧机构等。本夹具夹紧机构采用杠杆铰链夹紧机构,一液压油缸夹紧一工件。具体夹具总图参见下图:
      
      
       本工序加工时的主要切削力为垂直向下的轴向力,若待加工件的大端面向下,虽然对夹紧有利,但不利于排屑,综合多方面的因素,选用待加工件的大端面向下,夹紧力向上,用油缸承受,所以在选用油缸时必须十分注意。
       夹紧力的方向和作用点的确定
       (1).夹紧力应朝向主要限位面
       (2).夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内
       (3).夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的方向和部位
       (4). 夹紧力的作用点应靠近工件的加工表面
       本夹具夹紧力的作用点P在工件的加工面下见图3-3
      
      
       图3-3
       3.4夹紧力的计算
       夹紧力主要是钻削时主轴的轴向力,查《组合机床设计手册》P8页
       p=
       为合金钢材料的修正系数
       为轴向力
       其中查得=1.61
       =666.5D
       D为钻头的直径(mm)
       S为每转进给量(mm/r)

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