變速箱體兩側面鉆孔組合機床夾具設計

【摘要】科學技術是第一生產力， 隨著科學技術的發展，組合機床被廣泛應用于大、中批量零部件如汽車拖拉機、摩托車等行業的汽缸體、汽缸蓋、變速箱殼體后橋等的生產加工領域。目前，組合機床的研制也正向高效、高精度、高自動化的柔性化方向發展。本次設計針對變速箱體兩側面組合機床總體及夾具進行設計，以技術性、經濟性、實用性為前提，著重分析計算變速箱體的工序圖、加工示意圖、機床尺寸聯系圖、生產率計算卡以及夾具系統，并簡述了組合機床的概況。組合機床的夾具設計具有生產率高、加工精度穩定、制造和維護成本低、勞動強度低、配置靈活等特點。由于切削力不是很大，采用手動夾緊裝置，降低成本。本次夾具設計運用了Pro/E軟件進行了實體的設計，使零件直觀，設計簡便，與實際更為貼近。

【關鍵詞】變速箱體；組合機床；夾具

1.機床夾具發展趨勢

夾具是機械加工不可缺少的部件，在機床技術向高速、高效、精密、復合、智能、環保方向發展的帶動下，夾具技術正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經濟方向發展。

1.1高精

隨著機床加工精度的提高，為了降低定位誤差，提高加工精度，對夾具的制造精度要求更高。高精度夾具的定位孔距精度高達±5μm，夾具支承面的垂直度達到0.01mm/300mm，平行度高達0.01mm/500mm。德國demmeler（戴美樂）公司制造的4m長、2m寬的孔系列組合焊接夾具平臺，其等高誤差為±0.03mm；精密平口鉗的平行度和垂直度在5μm以內；夾具重復安裝的定位精度高達±5μm；瑞士EROWA柔性夾具的重復定位精度高達2～5μm。機床夾具的精度已提高到微米級，世界知名的夾具制造公司都是精密機械制造企業。誠然，為了適應不同行業的需求和經濟性，夾具有不同的型號，以及不同檔次的精度標準供選擇。

1.2高效

為了提高機床的生產效率，雙面、四面和多件裝夾的夾具產品越來越多。為了減少工件的安裝時間，各種自動定心夾緊、精密平口鉗、杠桿夾緊、凸輪夾緊、氣動和液壓夾緊等，快速夾緊功能部件不斷地推陳出新。新型的電控永磁夾具，加緊和松開工件只用1～2秒，夾具結構簡化，為機床進行多工位、多面和多件加工創造了條件。

1.3模塊、組合

夾具元件模塊化是實現組合化的基礎。利用模塊化設計的系列化、標準化夾具元件，快速組裝成各種夾具，已成為夾具技術開發的基點。省工、省時，節材、節能，體現在各種先進夾具系統的創新之中。模塊化設計為夾具的計算機輔助設計與組裝打下基礎，應用CAD技術，可建立元件庫、典型夾具庫、標準和用戶使用檔案庫，進行夾具優化設計，為用戶三維實體組裝夾具。

1.4通用、經濟

夾具的通用性直接影響其經濟性。采用模塊、組合式的夾具系統，一次性投資比較大，只有夾具系統的可重組性、可重構性及可擴展性功能強，應用范圍廣，通用性好，夾具利用率高，收回投資快，才能體現出經濟性好。

2.605B變速箱體工藝路線

2.1變速箱體的功用

箱體是各類機器的基礎零件，它將機器和部件中的軸、套、齒輪等有關零件連接成一個整體，并使之保持正確的位置，以傳遞轉矩或改變轉速來完成規定的運動。此外它還可以起到保護內部傳動系統的作用，隔離外界干擾，使機器正常運轉，達到使用要求和使用目的。

箱體零件是機械制造加工工序較多，勞動量較大，精度要求較高的典型零件。因此，箱體的加工質量，直接影響機器的性能、精度和壽命。

2.2機械加工工藝規程

本次設計是605B變速箱體兩側面鉆孔組合機床夾具的設計，即針對工80而提出的。

3.專用夾具設計

鉆削加工的切削用量和切削力較小，而且是連續切削，且屬于對稱切削，因而，加工時的沖擊和振動也較輕，所以本次專用夾具設計只需考慮到工件的夾緊可靠性，以及加緊裝置能夠達到足夠的加緊力.

3.1工件的加工工藝分析

針對工序80：鉆變速箱體兩側面的一系列孔，因為是采用多軸箱加工，所以，本道工序不需要保證孔與孔之間的距離尺寸，只需將零件安裝、夾緊進行加工即可。

3.2確定夾具的結構方案

夾具是組合機床的重要組成部件，是根據機床的工藝和結構方案的具體要求而專門設計的。它的作用是實現被加工零件的準確定位、夾壓、刀具的導向、裝卸工件時的限位，可靠的保證工件的加工質量，提高加工效率，減輕勞動強度，充分發揮擴大機床的工藝性能等，因此組合機床夾具是機床的主要組成部分，根據加工工件的形狀，技術要求不同，所使用的機床不同，夾具的結構也各不相同，但在加工時所使用的夾具大多由以下五個部分組成：

（1）定位元件及定位裝置；（2）夾緊裝置；（3）其它元件及裝置；（4）夾具體；（5）對刀及導引元件。

3.3夾緊力計算

為使夾緊力有助于定位，則工件應緊靠支承點并保證各個定位基準與定位元件接觸可靠。

3.4加工精度分析

用夾具裝夾工件進行機械加工時，其工藝系統中影響加工精度的因素很多，與夾具有關的因素有定位誤差ΔD，對刀誤差ΔT，夾具在機床上的安裝誤差ΔA和夾具誤差ΔJ。在機械加工工藝系統中，影響加工因素的其他因素綜合稱為加工方法誤差ΔG，上述各項誤差均導致刀具相對工件的位置不精確，從而形成總的加工誤差ΣΔ。

3.5確定夾具的主要尺寸、公差和技術要求

（1）夾具的最大輪廓尺寸：700mm×300mm×16mm。

（2）定位元件的定位面尺寸及各定位元件定位面的位置尺寸。

（3）夾具體與定位元件的配合為Φ10。

4.結論

（1）組合機床主要用于平面加工和孔加工兩類工序。本次箱體兩側面鉆孔工序，采用組合機床可實現一次裝夾同時鉆削，使工序集中，降低裝夾誤差，提高加工精度和生產率。

（2）因為工序固定，可選用成熟的通用部件，設計專用夾具和自動工作循環來保證加工精度的一致性。

（3）因為結構模塊化、組合化使得組合機床配置靈活，并且易于用PLC控制，自動化程度高，勞動強度低。

（4）專用夾具設計具有明顯的針對性，能提高零件的加工精度和加工質量。

（5）專用夾具不能避免的缺點是設計制造周期較長，成本較高，難以適應未來制造業的發展步伐，因此既能保證加工精度又能靠近其通用化，標準化，系列化，是我們今后的努力方向。

（6）在設計過程中，由于組合機床大部分是由標準零件構成，另外一些非標準件盡量適應工廠的生產條件，使加工和維修方便，大大減少了設計工作量。

【參考文獻】

[1]陳宏均.機械加工工藝手冊（第2版）.北京：機械工業出版社，2003.

[2]謝家瀛.組合機床設計簡明手冊（第1版）.北京：機械工業出版社，2006.