【導(dǎo)讀】涉及的知識(shí)面廣，決定著零件的加工質(zhì)量、生產(chǎn)成本、產(chǎn)品效益及單位的經(jīng)濟(jì)效果。具有重要的意義。汽車差速器是驅(qū)動(dòng)轎的主要部件。它的作用就是在向兩邊半軸傳遞動(dòng)力的同時(shí)，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力經(jīng)離合器、變速器、傳動(dòng)軸，最后傳送到驅(qū)動(dòng)橋再左右分配。本設(shè)計(jì)就是主要設(shè)計(jì)差速器殼體工藝規(guī)程的制定及夾具。首先對(duì)零件的作用與原理加以了解，然后根據(jù)零件圖，進(jìn)行工藝分析，再查表確定加工余量，選擇刀具及制定出一套完整的工序卡。第二部分是夾具設(shè)。Keywords：Differentialshell；Processplanning；Clamp；Auto；Design

　　

【正文】 喝水、上廁所等 ）所消耗的時(shí)間。一般按作業(yè)時(shí)間的 2％ 4％計(jì)算。 24 （ 5） 準(zhǔn)備和終結(jié)時(shí)間 tz： 工人為生產(chǎn)一批工件進(jìn)行準(zhǔn)備和結(jié)束工作所消耗的時(shí)間。如加工一批工件前熟悉工件文件，領(lǐng)取毛坯材料，領(lǐng)取和安裝刀具和夾具，調(diào)整機(jī)床及工藝裝備等；在加工一批工件終了時(shí)，斥下和歸還工藝裝備，送交成品等。這部分時(shí)間應(yīng)平均分?jǐn)偟酵慌忻考a(chǎn)品或零件的時(shí)間定額中去。假如每批中產(chǎn)品或零件的數(shù)量為 m，則分?jǐn)偟矫恳粋€(gè)工件上的準(zhǔn)備和終結(jié)時(shí)間為 tz\和大批生產(chǎn)的情況下都不考慮這項(xiàng)時(shí)間，只有在中小批量生產(chǎn)時(shí)才考慮，一般按作業(yè)時(shí)間的 3％ — 5％ 計(jì)算。 單件時(shí)間定額 tdj 可按下式計(jì)算： tdj=tj+tf+tb+tx+tz\m （ ） 本章小結(jié) 本章主要介紹了差速器殼體加工工藝編制原則。對(duì)差速器殼體加工的基準(zhǔn)選擇、加工方案的確定、加工工序的安排、差速器殼體加工的要點(diǎn)、原則等作了介紹。重點(diǎn)在差速器殼體加工工藝編25 第 4 章 夾具的設(shè)計(jì) 概述 夾具的定義和作用 夾具是零件在機(jī)床上加工時(shí)，用以裝夾工件和引導(dǎo)刀具的一種工藝設(shè)備。 使用夾具 的目的是正確確定工件與刀具之間的相對(duì)位置，并將工件牢固地夾緊。夾具可以保證加工精度；減少安裝工件的輔助時(shí)間；提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；改善勞動(dòng)條件，減少勞動(dòng)量和勞動(dòng)強(qiáng)度；降低加工成本，擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍；保證安全生產(chǎn)等。 夾具的分類 機(jī)床夾具的種類和行駛很多，按適用對(duì)象、使用特點(diǎn)、使用機(jī)床和動(dòng)力源等分類，可分為通用夾具、專用夾具、通用可調(diào)夾具、成組夾具、組合夾具、隨行夾具等。 夾具的組成 通常，夾具由以下幾個(gè)部分組成： 定位裝置包括定為元件及其組合，起作用是確定工件在家具中的位置 。常用的定為元件有支承釘、支承銷、 V 型塊等。 夾緊裝置的作用是將工件壓緊夾牢，保證工件在定位時(shí)所占據(jù)的位置再加工過程中不因受外力（切削力、重力、慣性力等）作用而產(chǎn)生位移，同時(shí)可以防止和減輕振動(dòng)。它通常由加緊元件（夾爪、壓板等）、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（如杠桿、斜楔等）和動(dòng)力裝置等組成。 、引導(dǎo)裝置 對(duì)刀引導(dǎo)裝置的作用是確定刀具相對(duì)與夾具的位置、或引導(dǎo)刀具進(jìn)行加工。常用的對(duì)刀、引導(dǎo)裝置有對(duì)刀塊、鉆套等。 根據(jù)夾具特殊功能需要而設(shè)計(jì)一些元件或裝置。 夾具體的要求 26 當(dāng)?shù)木群统叽绶€(wěn)定性 夾具體上的重要表面，如安裝定位工件的表面、導(dǎo)向元件的表面以及夾具體的安裝基面等，應(yīng)有適當(dāng)?shù)某叽绾托螤罹?，他們之間應(yīng)有適當(dāng)?shù)奈恢镁取? 為使夾具體尺寸穩(wěn)定，鑄造夾具體要進(jìn)行時(shí)效處理，焊接和鍛造夾具要進(jìn)行退火處理。 加工過程中，夾具體要承受較大的切削力和夾緊力。為保證夾具體不產(chǎn)生不允許的變形和振動(dòng)，夾具體應(yīng)該有足夠的強(qiáng)度和剛度。因此夾具體須有一定的壁厚，鑄造和焊接夾具體常設(shè)置加強(qiáng)肋，或在不影響工件裝卸的情況下采用框架式夾具體。 夾具體應(yīng)便于制造、 裝配和檢驗(yàn)。鑄造夾具體上安裝各種元件的表面應(yīng)鑄出凸臺(tái)，以減少加工面積。夾具體毛面與工件之間應(yīng)留有足夠的間隙。夾具體結(jié)構(gòu)型式應(yīng)便于工件的裝卸，分為開式、半開式和框架式結(jié)構(gòu)等。 切屑多時(shí)，夾具體上應(yīng)考慮排屑結(jié)構(gòu)?？梢栽趭A具體上開排屑槽或在夾具體下部設(shè)置排屑斜面。 夾具在機(jī)床上的安裝都是通過夾具體上的安裝基面與機(jī)床上相應(yīng)表面的接觸或配合實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)夾具在機(jī)床工作臺(tái)上安裝時(shí)，夾具的重心應(yīng)盡量低，重心越高則支承面應(yīng)越大；夾具底面四邊應(yīng)凸出，使夾具體的安裝基面與機(jī)床的工作臺(tái)面接觸 良好。 粗鏜差速器殼體兩端軸孔的設(shè)計(jì) 粗鏜差速器殼體兩端軸孔的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 加工軸孔夾具設(shè)計(jì)要點(diǎn)有以下幾方面； （ 1） 夾緊機(jī)構(gòu)有保證足夠的夾緊力，并且有良好的自鎖性能。 （ 2） 夾緊力要作用在工件剛度較大的部位，且作力點(diǎn)和施力點(diǎn)方向要恰當(dāng)。 （ 4） 為了便于用塞尺對(duì)刀和觀察方便，對(duì)刀裝置應(yīng)設(shè)在鏜刀開始切入的一段。 （ 5） 要有足夠的排屑空間，使切屑和切削液能順利排除，必要時(shí)可設(shè)計(jì)排屑孔。 （ 6） 為了調(diào)整和確定夾具與機(jī)床工作臺(tái)軸線的相對(duì)位置，夾具兩側(cè)應(yīng)設(shè)置準(zhǔn)確的 U型槽以進(jìn)行定位。 設(shè)計(jì)原 則和內(nèi)容 首先要保證夾具設(shè)計(jì)的合理性；第二，要保證差速器殼體的全方位定位，以避免在加工過程中所產(chǎn)生的誤差影響精度。第三，要保證生產(chǎn)效率。 本設(shè)計(jì)的在粗鏜差速器殼體兩端軸孔這道工序中的夾具，主要是對(duì)差速器殼體的27 兩端軸孔進(jìn)行加工，確保加工后軸孔內(nèi)圓面的尺寸、公差、粗糙度符合設(shè)計(jì)要求。 根據(jù)上面提到的差速器殼體軸孔加工的設(shè)計(jì)要點(diǎn)和實(shí)際設(shè)備情況，既要保證加工精度，又要盡量降低成本，一面兩銷定位加緊方案夾具具有加工精度穩(wěn)定，成本低，可重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)。因此，我們選擇一面兩銷式的定位夾緊方案，即以中殼體的大端面為基 準(zhǔn)面，利用兩個(gè)定位銷來實(shí)現(xiàn)定位。所以對(duì)差速器殼體軸孔進(jìn)行加工的夾具體由底板、中板、上板三個(gè)主板、 v 形塊、壓塊等組成 ，初步設(shè)計(jì)方案如圖 所示。 圖 夾具體初步設(shè)計(jì)方案 夾具體 限制工件 中殼體 Y、 Z 方向的移動(dòng)， V形塊與壓塊配合夾緊工件。各板之間采用一面兩銷定位方法，利用圓柱銷定位。 加工差速器殼體軸孔的夾具體主體是三個(gè)夾具板，它們必須具有足夠的強(qiáng)度與剛度、足夠的精度，并且底板要有 U 型槽與機(jī)床精確配合。 三個(gè)主板的厚度與高都有特殊的精度要求，滿足誤差在 0177。 之間。 另 外三個(gè)主板之間的連接方式除了采用螺栓固定外，各板連接處都采用圓柱定位銷固定，從而保證從底板底面（設(shè)計(jì)基準(zhǔn)）到加工面的加工精度。 夾具底板下部開出階梯面，便于加工。 U 型槽上設(shè)有階梯面，便于與機(jī)床相連。 28 圖 夾具體底板主視圖 圖 夾具中板左視圖 29 圖 夾具上板 2． 夾緊裝置的設(shè)計(jì) 在本次設(shè)計(jì)中夾具體的夾緊裝置選用 v 形塊和壓塊，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能可靠，裝夾方便，既可以提供差速器殼體在這道工序的加工過程中需要的夾緊力保證差速器殼體的裝夾質(zhì)量和精度，又可以縮短了裝夾時(shí)間，提高工 作效率，根據(jù)以上原則，結(jié)合實(shí)際情況我們?cè)O(shè)計(jì)的 v 形塊結(jié)構(gòu)如圖 所示。 圖 V形塊 30 鉆、擴(kuò)差速器殼體大圓孔的設(shè)計(jì) 鉆、擴(kuò)差速器殼體大圓孔的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 加工大圓孔 夾具設(shè)計(jì)要點(diǎn)有以下幾方面： （ 1） 工件要裝夾在夾具內(nèi)不能上、下竄動(dòng)，左、右移動(dòng)。 （ 2） 孔的位置要按要求加工，與十字軸孔成一定角度關(guān)系。 （ 4） 保證 8 個(gè)均勻分布孔加工能夠方便快捷，省時(shí)省力。 （ 5） 要有足夠的排屑空間，使切屑和切削液能順利排除，必要時(shí)可設(shè)計(jì)排屑孔。 （ 6） 為了調(diào)整和確定夾具與機(jī)床工作臺(tái)軸線的相對(duì)位置，夾 具兩側(cè)應(yīng)設(shè)置準(zhǔn)確的 U型槽以進(jìn)行定位。 鉆、擴(kuò)差殼大圓孔夾具裝配圖的設(shè)計(jì) 對(duì)差速器殼體大圓孔的加工夾具設(shè)計(jì)主要由定位裝置夾緊工件，通過定心軸限制工件上下竄動(dòng)。利用分度盤將工件分為 8 個(gè)點(diǎn)進(jìn)行加工，每加工一個(gè)孔，分度盤旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)到另一個(gè)加工點(diǎn)。 初步設(shè)計(jì)方案如圖 所示。 圖 夾具初步設(shè)計(jì)方案 加工差速器殼體大圓孔的夾具體主體是底板、中板、鉆模板和定位裝置，它們必31 須具有足夠的強(qiáng)度與剛度、足夠的精度，并且底板要有 U型槽與機(jī)床精確配合。各夾具體板的厚度與高都有特殊 的精度要求，滿足誤差在 0~177。 之間，另外各板之間的連接方式除了采用螺栓固定外，各板連接處都采用圓柱定位銷固定，從而保證從底板底面（設(shè)計(jì)基準(zhǔn)）到加工面的加工精度。 圖 夾具底板主視圖 圖 定位夾具 32 圖 夾具中板左視圖 圖 轉(zhuǎn)臺(tái)主視圖 33 圖 轉(zhuǎn)臺(tái)俯視圖 夾緊機(jī)構(gòu)的夾緊力 在機(jī)械加工中，工件將受到大小和方向時(shí)時(shí)在變化的外力的作用，為了保證在外力作用下，工件仍能在夾具中保持由定位元件所確定的加工位置，而不致發(fā)生振動(dòng)和位移，在夾具結(jié)構(gòu)中應(yīng)設(shè)置夾緊裝置，將工件可靠的夾緊。在夾緊過程中，保證工件在夾緊力的作用下，工件不離開定位支承。夾緊力的大小要適當(dāng)、可靠，既要使工件在加工過程中不產(chǎn)生移動(dòng)和振動(dòng)，又不使工件產(chǎn)生不允許的變形和損傷。因此夾緊機(jī)構(gòu)的夾緊力需要經(jīng)過嚴(yán)格的計(jì)算，不能過小無法滿足加工要求，亦不能過大，避免破壞殼體。 夾緊力的大小 夾緊力的大小，對(duì)工件裝夾的可能性，工件和夾具的變形，夾緊裝置的復(fù)雜程度等都有很大的影響。 計(jì)算夾緊力，通常將夾具和工件一個(gè)剛性系統(tǒng)以簡(jiǎn)化計(jì)算。然后根據(jù)工件受切學(xué)34 禮、夾緊力（大型工件 還應(yīng)考慮重力、高速運(yùn)動(dòng)的工件還應(yīng)考慮慣性力等）后處于靜力平衡條件，計(jì)算出理論夾緊力 F,在乘以安全系數(shù) K，作為實(shí)際所需的夾緊力 Fk即 FKFk? () 考慮到切削力的變化和工藝系統(tǒng)變性等因素，一般在粗加工時(shí)取 K=— 3；精加工時(shí)取 K=— 2。加工過程中切削力的作用電、方向和大小可能都在變化 ，估計(jì)夾緊力安最不利的情況考慮。 切削力夾緊力的計(jì)算與校核 （ 1） 確定切削深度 pa 由于粗加工余量?jī)H為 2mm，查表選切削用量 2mm。查《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》易知切削深度為 2mm。 （ 2） 確定進(jìn)給量? 查表易得，在粗鏜灰鑄鐵材料時(shí)， pa 在 到 3 之間時(shí) ?取 。 （ 3） 計(jì)算切削力 切削力計(jì)算公式 : Fp KfF a 63? （ ） FK 為修正系數(shù)差表可得其值為 將數(shù)值帶入公式可得切削力 F=1085N 圖 工件受力分析 此圖為 v 型塊定位壓板夾緊，工件承受切削扭矩及軸向力的受力分析圖，因?yàn)殓M35 削，所以我們要防止工件上下移動(dòng)，可以有轉(zhuǎn)動(dòng)。因此計(jì)算公式按防止工件移動(dòng)的方式計(jì)算。 因選擇夾緊方式為 v 形塊定位壓塊夾緊，查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可得其夾緊力計(jì)算公式為 43 2sin2sin??????KFFk （ ） 式中 ??3? 工件與壓塊建的軸向摩擦因數(shù) ??4? 工件與 v 形塊的軸向摩擦因數(shù) ??k 安全系數(shù) ??F 按靜力平衡原理計(jì)算出的理論夾緊力（ N）（切削力） 安全系數(shù) k 的數(shù)值查《機(jī)械加工工藝師設(shè)手冊(cè)》可得其取值為 1， 一般情況下，壓塊與工件間的摩檫系數(shù) 181。=。 V形塊與工件的軸向摩擦系數(shù) 181。=。 將各個(gè)數(shù)值帶入上式可計(jì)算出 kF =1784N 該工序采用螺栓與壓塊連接壓緊工件的方法，故可視為螺栓夾緊機(jī)構(gòu)。 依照機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)中的“螺紋擰緊力矩計(jì)算”和“單個(gè)螺栓的強(qiáng)度計(jì)算”公式，可得： （ 1）螺栓的擰緊力矩： kT = ? ? 20230302021 3121 dD dDfFdtgFTT wwcv ???????????? ?? （ ） 0F? ? 2023032 236dDdDfdtgTwwcvk????????? ?? （ ） F0：?jiǎn)蝹€(gè)螺栓的拉緊力（ KN）； Tk：螺栓的擰緊力矩規(guī)定值（ Nm）； φ：螺紋升角 ρv：螺旋副當(dāng)量摩擦角： ρv=arctgfv。 其中 fv： 螺旋副當(dāng)量摩擦系數(shù)，取 fv =； d1：螺紋小徑（ mm）； d2：螺紋中徑（ mm）； f c： 螺栓工作面摩擦系數(shù)，取 f c =~； 36 Dw：螺栓頭摩擦面外徑（ mm）； d0： 螺栓通孔直徑（ mm.）； T1 ：螺旋副螺紋阻力矩（ Nm）， ? ?201 21 dtgFT v ????? ?? T2： 螺栓頭與其接觸面的摩擦力矩（ Nm），20230302 31 dD dDfFT wwc ?????? （ 2） 螺栓螺紋部分的拉應(yīng)力：2104dF??? （ 3） 螺栓的螺紋部分剪應(yīng)力： ? ?31 2031 1 816 d dtgFdT v? ???? ???? （ 4）對(duì)一般的鋼制螺栓，其強(qiáng)度條件為： ? ????? ??? 221 3 （ 5）螺栓安全系數(shù) : n1=[σ ]/σ l [σ ]： 螺栓的極限許用應(yīng)力， [σ ]=σ S / n （ n安全系數(shù)取 ） （ 6）螺栓組能傳遞的摩擦力矩：ncm K fzrFT ???? 0 z：螺栓個(gè)數(shù)； r：螺栓組半徑； Kn：螺栓組可靠性系數(shù)。 （ 7）傳遞扭矩的安全系數(shù)： n2= Tm/T T： 聯(lián)軸器承受的扭矩。 查《金屬切削機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知用扳手的 M10 六 角螺栓夾緊力 Q =2240。 螺栓的夾緊力 Q 大于實(shí)際所需夾緊力 kF ，因此該夾緊機(jī)構(gòu)合理。 本章小結(jié) 本章重點(diǎn)介紹了夾具的定義、作用、加工差速器殼體