半軸機械加工工藝及工裝設計摘要：半軸是汽車的軸類中承受扭矩最大的零件，它是差速器和驅動輪之間傳遞扭矩的實心軸，其內端一般通過花鍵與半軸齒輪連接，外端與輪轂連接，該零件在機械設備中具有傳動性，在進行半軸的工藝和工裝設計時，首先對半軸的工藝性進行了詳細的分析，設計出了加工的工藝過程，根據(jù)加工要求設計專用夾具設計，一付是用來車削半軸的外圓，一付是用來鉆削半軸圓盤上均勻分布的小孔，在設計中注意的夾具的經(jīng)濟性和使用性，盡量降低加工時的成本，減少工人的勞動強度，除此還進行了組合量具的設計，用來檢查6個均勻分布的小孔的位置度公差。關鍵詞：工藝工裝設計夾具設計組合量具設計Abstract：Thehalfstalkisinautomotivestalktheacceptancetwistthebiggestsparepartsofsqire,itisbadsoonmachineanddrivetheroundofdeliverstotwisttheofsolidstalk,itinsidecarrygenerallypasstospendthekeyandhalfstalkwheelgearstoconnect,carryoutsidewithaconjunction,thatsparepartsisinthemachineequipmentshavetospreadtomovesex,atcarryonthehalfstalkofcraftandworkequiptoaccount,thehalfaxialcraftcarriedonthedetailedanalysisfirst,designingprocessedcraftprocess,accordingtoprocesstorequesttodesigntheappropriationtongsdesign,apayistousetocometocartoparetheoutsidecircleofthehalfstalk,onpayisusetodrilltopareadishofthehalfstalkupevendistributeofeyelet,inthedesigntheeconomyoftheadvertenttongsandusage,asfaraspossiblelowertoprocessofcost,reducetheworkeroflaborstrength,inadditiontothisstillcarriedonthedesignthatthecombinationquantityhave,usetocheck6evendistributeofabusinesstripofpositionoftheeyelet.KeyWords：ThecraftworkpacksthedesignThetongsdesignCombinethequantityhasthedesign文獻綜述夾具設計綜述一前言在機械制造中，為完成需要的加工工序、裝配工序及檢驗工序等，使用著大量的夾具。利用夾具，可以提高勞動生產(chǎn)率，提高加工精度，減少廢品；可以擴大機床的工藝范圍，改善操作的勞動條件。因此，夾具是機械制造中的一項重要的工藝裝備。按夾具的應用范圍分類有：通用夾具、專用夾具、成組夾具、組合夾具；按夾具上的動力源分類有：手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、電動夾具、磁力夾具、真空夾具、切削力及離心力夾具1。（一）夾具設計的基礎理論18一個好的機床夾具，首先要保證能加工出合格的產(chǎn)品。為此，所設計的夾具首先應滿足以下兩項要求：(1)在未受外力作用時，加工件對刀具和機床應保持正確的位置，即加工件應有正確的定位。(2)在加工過程中，作用于加工件上的各種外力，不應當破壞加工件原有的正確定位即對加工件應有正確的夾緊。（二）定位原理在機械加工中，我們要求加工出來的表面對加工件的其它表面保持規(guī)定的位置尺寸。因為加工表面是由切削刀具和機床的綜合運動所造成，所以在加工時，必須使加工件上的規(guī)定表面(線、點)對刀具和機床保持正確的位置才能加工出合格的產(chǎn)品。定位原理把加工件上的規(guī)定表面(線、點)與夾具上的規(guī)定表面(線、點)相互靠住的這一措施，叫做夾工件在夾具中的定位。該加工件上的這種規(guī)定表面(線、點)稱為定位基準。定位基本原理在夾具設計中的應用自由物體定位的基本原理：自由的物體，它對三個互相垂直的坐標面來說，有六種活動的可能性，其中三種是移動，三種是轉動，習慣上，我們把這種活動的可能性稱為自由度。當物體的六個自由度被完全限制后，該物體在空間的位置也就完全確定了，所以定位就是限制自由度；在夾具中限制加工件的自由度在夾具中，使加工件的規(guī)定表面與定位元件接觸，就能限制自由度。定位元件所能限制的自由度數(shù)與定位元件的形式、數(shù)量及布置情況有關；夾具中的超定位如果兩種定位元件均能限制加工件的同一個自由度時，就發(fā)生了超定位，超定位能產(chǎn)生一些不良后果。如使定位不穩(wěn)定，降低了定位精度；因加工件定位基準間的誤差，使加工件裝不進夾具等。在設計中應盡量避免超定位。（三）夾緊原理18在生產(chǎn)實踐中，盡管定位方式是合理的，但由于夾緊狀態(tài)不良(即夾緊力的大小、方向、作用點和支承的位置選擇不當)可能出現(xiàn)如下問題：加工件飛出夾具，打壞刀具，造成安全事故；加工出來的位置尺寸不準確；加工表面產(chǎn)生形位公差(如不平度、不垂直度)；加工表面粗糙度高等。因此，當加工件正確定位后還需要獲得良好的夾緊狀態(tài)。使加工件獲得良好的夾緊狀態(tài)的措施，叫做正確的夾緊。加工件的正確夾緊原則1.在夾緊過程中，如何克服重力的影響，把加工件壓回正確位置，是正確夾緊原則之一。所以在考慮定位方案及設置定位支承時，應盡可能使支承反力與重力不構成力偶，使加工件重心位于支承范圍內。2.在夾緊過程中，如何使已獲得正確定位的加工件不脫離正確位置，是正確夾緊原則之二。所以，在制定夾緊方案時，應盡可能避免夾緊力與支承反力構成力偶。3.在夾緊過程中，如何使加工件不產(chǎn)生超出允許范圍的變形，是正確夾緊原則之三。所以在制定夾緊方案時，對于剛性較差的加工件，應盡可能避免產(chǎn)生或應盡可能減小由夾緊力產(chǎn)生的彎曲力矩。4.在切削過程中，如何避免加工件發(fā)生不能允許的振動，是正確夾緊原則之四。所以，在制定夾緊方案時，對于剛性較差的加工件，應盡可能避免產(chǎn)生或應盡可能減小由切削力產(chǎn)生并作用于加工件上的彎曲力矩。5.如何使平衡切削力所需要的夾緊力最小，是正確夾緊原則之五。所以，在制定夾緊方案時，切削力最好由支承反力平衡，而盡可能避免用夾緊力及由夾緊力產(chǎn)生的摩擦力平衡。（四）簡述計算機設計專用夾具專用夾具是為完成某一工件的某一工序而專門設計的工藝設備。與組合夾具相比，專用夾具具有以下特殊的優(yōu)點：(1)能確保工件的加工精度；(2)總體方案與生產(chǎn)綱領相適應；(3)操作方便，能減輕工人的勞動強度；(4)便于排屑，有良好的結構工藝性。傳統(tǒng)的專用夾具設計需要耗費大量的時間進行設計計算，需要經(jīng)驗豐富的夾具設計人員來完成，勞動量大，效率低。20世紀80年代以來，將計算機技術應用到夾具設計中一直是機械領域研究的課題之一。傳統(tǒng)夾具設計理論與先進的計算機技術相結合而開發(fā)出的各種CAFD系統(tǒng)成為專用夾具新的設計方法。17最初的交互式設計系統(tǒng)是由設計人員簡單應用CAD軟件的圖形功能，建立一個標準夾具元件數(shù)據(jù)庫，設計者根據(jù)經(jīng)驗選擇元件，并裝配成夾具。隨后開發(fā)的CAFD系統(tǒng)建立了定位方法選擇、工件信息檢索等模塊，大大提高了CAFD系統(tǒng)的實用性。這些都是基于二維平臺開發(fā)的。隨著計算機技術的發(fā)展，三維繪圖成了計算機輔助設計的有力工具。多數(shù)三維繪圖軟件都建立了標準件庫，同時允許用戶建立自己的元件庫。這為交互式夾具設計提供了更好的平臺交互式夾具設計步驟以傳統(tǒng)夾具設計步驟為基礎。首先根據(jù)工件特征、工序信息及夾具信息，調用有關的程序和數(shù)據(jù)協(xié)助技術人員來完成夾具的定位方案、導向方案、夾緊方案的設計，并通過人機交互的方式完成各功能元件和部件的選擇和設計。然后進入三維繪圖環(huán)境，采用人工交互的方式進行參數(shù)化驅動，以獲得尺寸滿足要求的零件和部件，裝配后繪出裝配圖和零件圖。交互式夾具設計系統(tǒng)適合于開發(fā)新產(chǎn)品和需要加工新工件、沒有已有夾具信息可以利用的情況。對于大多數(shù)制造業(yè)企業(yè)來說，待加工的工件相似性高，因此要設計的夾具只需要在尺寸或結構上進行部分修改，這就使夾具設計中重復性工作多，需要繁瑣的人工繪圖工作。如何充分利用已有夾具信息成為CAFD系統(tǒng)的關鍵環(huán)節(jié)。因此基于實例推理的夾具設計理論得到了發(fā)展和實際應用。CAPP在世界范圍內掀起的熱潮，又由于工藝和夾具的密切聯(lián)系而后者又有其獨立性，推動了計算機輔助夾具設計系統(tǒng)的研究和開發(fā)。FMS和CIMS的興起和開發(fā)，迫切需要柔性夾具實現(xiàn)快速生產(chǎn)準備。同時，以計算機輔助夾具設計系統(tǒng)為基礎的夾具信息系統(tǒng)是CIMS中信息集成的一個重要環(huán)節(jié)。根據(jù)國內外現(xiàn)已開發(fā)的夾具設計軟件系統(tǒng)，計算機輔助夾具設計是目前比較成熟的夾具設計系統(tǒng)。計算機輔助夾具設計可歸納為四種方法：部分自動化的夾具設計、夾具自動設計(AFD)法、參數(shù)夾具設計、據(jù)已有夾具方案進行夾具設計。（五）夾具設計技術的發(fā)展趨勢由于CAD/CAM系統(tǒng)的迅速發(fā)展以及越來越廣泛使用的多軸CNC機床，使得對形狀復雜工件的設計和加工過程控制的自動化程度要求越來越高。因此對夾具設計方法提出了更高的要求，它不僅能將CAD/CAM系統(tǒng)有效地聯(lián)接起來，同時應能適用于各種形狀的工件。以組合夾具元件為基礎的夾具自動設計(AFD)將是夾具設計的一個主要發(fā)展趨向。組合夾具自動設計系統(tǒng)可分為兩種類型，一種是在CAD基礎上的擴展系統(tǒng)；另一種是經(jīng)驗法則的專家系統(tǒng)。這兩種系統(tǒng)目前都還不完善，為了將這些設計系統(tǒng)應用于生產(chǎn)實踐，必須建立更大數(shù)量的“規(guī)則”以擴展專家系統(tǒng)；在理論上通過分析研究工件和夾具間關系的基本規(guī)律，建立起一些新的理論基礎；另外，在開發(fā)、研究AFD軟件系統(tǒng)的同時，夾具硬件設計的研究也必須同時進行，以增強整個夾具設計的自動化程度。另一方面，計算機技術的發(fā)展為夾具設計提供了有利的工具。CAFD系統(tǒng)已經(jīng)從對二維繪圖軟件的二次開發(fā)發(fā)展到實現(xiàn)與三維繪圖軟件的集成設計，使夾具的結構表達更清晰。三維繪圖軟件成為CAFD的有利工具。隨著CIMS、并行工程和敏捷制造技術的發(fā)展，企業(yè)對CAFD的需求也越來越迫切。歸納目前CAFD系統(tǒng)的研究方向主要包括以下幾個方面：(1)集成化。CAFD是生產(chǎn)準備的重要部分。確定該工序所使用的夾具，給出夾具的裝配圖和零件圖是連接CAD與CAM的橋梁。集成化的CAFD應首先實現(xiàn)與CAPP的集成。集成化是CAFD系統(tǒng)發(fā)展的必然方向，是企業(yè)信息集成的必然要求。(2)標準化。標準化是提高CAFD系統(tǒng)適應性和促進集成的基礎。功能模塊標準化將有利于實現(xiàn)CAFD系統(tǒng)與CAPP的集成。(3)并行化。以往的CAFD總是在CAPP制定完所有工序之后才開始進行，并行化則強調CAFD與CAPP并行實現(xiàn)。CAFD并行化的發(fā)展將更加提高夾具設計效率，縮短生產(chǎn)準備周期。1引言通過對設計零件的分析可知，對該零件進行工藝工裝設計，由于半軸加工比較的特殊，我們?yōu)榱藵M足加工要求和經(jīng)濟性及減少工人的勞動強度，我們初步?jīng)Q定設計兩套夾具和一套組合量具。2零件的分析2.1零件的生產(chǎn)綱領及生產(chǎn)類型生產(chǎn)綱領是企業(yè)在計劃期內應當生產(chǎn)的產(chǎn)量，在設計題目中半軸的生產(chǎn)綱領為較小。生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，所以在制度工藝路線的時候應充分考慮其生產(chǎn)特點，制度合理的工業(yè)路線，選擇合理的機床，刀具，量具，檢具，以提高生產(chǎn)率，降低成本。2.2零件的作用設計題目給定的零件，將其劃定為軸類零件。它是汽車的軸類中承受扭矩最大的零件，半軸是差速器和驅動輪之間傳遞扭矩的實心軸，其內端一般通過花鍵與半軸齒輪連接，外端與輪轂連接，該零件在機械設備中具有傳動性，故應具有足夠的強度和剛度。2.3零件的工藝分析半軸共有2個加工表面，他們之間有的有一定的位置關系?，F(xiàn)在分述如下：1.以mm38軸線為中心的加工表面這一組加工表面包括：半軸的左端面和半軸左端的花鍵加工，以及mm5.39、mm45和mm52的外圓表面和mm112和mm5.96的兩個臺階面。2.以半軸右邊圓盤上mm5.96的臺階面為中心的加工表面這一組加工表面包括：6個均勻分布的mm14的孔，和一個M6的螺孔以及一個mm10的孔。這兩組加工表面之間有著一定的位置要求，主要有：6個mm14孔與表面F和G的位置度公差為mm2.0；mm38的外圓表面的跳動公差相對基準A為1.0mm；半軸圓盤的跳動公差相對基準A為0.8mm。由以上分析可知，對于這兩組加工表面而言，可以先加工其中一個表面，然后借助于專用夾具加工另一表面，并且保證它們之間的位置精度要求。www