CA6140車床手柄軸的鉆M10螺紋底孔夾具設(shè)計(jì)及加工工藝裝備含SW三維及4張CAD圖

CA6140車床手柄軸的鉆M10螺紋底孔夾具設(shè)計(jì)及加工工藝裝備含SW三維及4張CAD圖,ca6140,車床,手柄,m10,螺紋,羅紋,底孔,夾具,設(shè)計(jì),加工,工藝,裝備,設(shè)備,sw,三維,cad 目 錄 第1章 緒論 4 1.1 了解夾具總體設(shè)計(jì)的要求 4 1.2 鉆孔夾具方案設(shè)計(jì) 4 1.3 鉆床的發(fā)展趨勢 5 1.4鉆床夾具的概述 6 1.4.1鉆床夾具的特點(diǎn) 6 1.4.2鉆床夾具的主要類型 7 1.4.3鉆模類型選擇 7 1.4.4鉆套的選擇 7 1.4.5鉆模板類型 8 第2章 鉆床夾具設(shè)計(jì)特點(diǎn) 9 2.1 確定夾具的類型 9 2.2 鉆模的主要類型 9 2.3 明確設(shè)計(jì)任務(wù)，了解零件加工工藝過程 10 2.3.1 熟悉工件零件圖、本工序加工要求 10 2.4 確定定位方案 10 第3章 工件的夾緊計(jì)算及其選擇 11 3.1 工件的夾緊 11 3.1.1 夾緊基本原理理論 11 3.1.2 夾緊座 12 3.1.3 夾緊壓板 13 3.1.4 夾緊螺釘 14 3.2 夾緊力的選擇 14 3.2.1 夾緊力方向 14 3.2.2 夾緊力的作用點(diǎn) 14 3.2.3 夾緊力的計(jì)算 15 3.2.4 夾具精度計(jì)算與分析 16 第4章 夾具結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì) 0 4.1 夾具的夾緊裝置和定位裝置 0 4.2 夾具的導(dǎo)向 1 4.3 鉆孔與工件之間的切屑間隙 4 4.4 鉆模板 5 4.5定位誤差的分析 5 4.6 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計(jì)與選用 6 4.7 確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu) 8 第5章 鉆M10mm孔孔夾具設(shè)計(jì) 9 5.1問題提出。 9 5.11夾具的設(shè)計(jì) 9 5.3切削力及夾緊力的計(jì)算 10 5.4 鉆孔與工件之間的切屑間隙 13 5.5 鉆模板 14 5.6定位誤差的分析 15 5.7 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計(jì)與選用 16 5.8 確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu) 18 第1章 緒論 1.1 了解夾具總體設(shè)計(jì)的要求 1）夾具應(yīng)滿足零件加工工序的精度要求。特別對于精加工工序， 應(yīng)適當(dāng)提高夾具的精度，以保證工件的尺寸公差和形狀位置公差等。 2）夾具應(yīng)達(dá)到加工生產(chǎn)率的要求。特別對于大批量生產(chǎn)中使用的 夾具，應(yīng)設(shè)法縮短加工的基本時(shí)間和輔助時(shí)間。 3）夾具的操作要方便、安全。按不同的加工方法，可設(shè)置必要的 防護(hù)裝置、擋屑板以及各種安全器具。 4）能保證夾具一定的使用壽命和較低的夾具制造成本。夾具元件 的材料選用將直接影響夾具的使用壽命。因此，定位元件以及主要元件宜采用力學(xué)性能較好的材料。夾具的低成本設(shè)計(jì)在世界各國都以相當(dāng)重視。為此，夾具的復(fù)雜程度應(yīng)與工件的生產(chǎn)批量相適應(yīng)。在大批量生產(chǎn)中。宜采用氣壓、液壓等高效夾緊裝置；而小批量生產(chǎn)，則宜采用較簡單的夾具結(jié)構(gòu)。 5）要適當(dāng)提高夾具元件的通用化和標(biāo)準(zhǔn)程度。選用標(biāo)準(zhǔn)化元件， 特別應(yīng)選用商品化的標(biāo)準(zhǔn)元件，以縮短夾具制造周期，從而降低夾具成本。 6）必須具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性，以便夾具的制造、使用和維修。 以上要求有時(shí)是互相矛盾的，故應(yīng)在全面考慮的基礎(chǔ)上，處理好主要矛盾，使之達(dá)到較好的效果。例如鉆模設(shè)計(jì)中，通常側(cè)重于生產(chǎn)率的要求。 1.2 鉆孔夾具方案設(shè)計(jì) 方案設(shè)計(jì)是夾具設(shè)計(jì)的重要階段，它在分析各種原始資料的基礎(chǔ)上，要完成下列設(shè)計(jì)工作：[1] ① 研究殼體零件原始資料，明確設(shè)計(jì)要求。 ② 擬訂鉆孔夾具結(jié)構(gòu)方案，繪制夾具結(jié)構(gòu)草圖。 ③ 繪制夾具總圖，標(biāo)注有關(guān)尺寸及技術(shù)要求。 ④ 繪制零件圖。 從另外一方面來說，機(jī)床夾具設(shè)計(jì)是工藝裝備設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要組成部分，是保證產(chǎn)品質(zhì)量和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的一項(xiàng)重要技術(shù)措施。在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)深人實(shí)際，進(jìn)行調(diào)查研究，吸取國內(nèi)外的先進(jìn)技術(shù)，制定出合理的設(shè)計(jì)方案，再進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)。而深入生產(chǎn)實(shí)際調(diào)查研究中，應(yīng)當(dāng)掌握下面的一些資料：[1] (1)工件圖紙；詳細(xì)閱讀工件的圖紙，了解工件被加工表面是技術(shù)要求，該零件在機(jī)器中的位置和作用，以及裝置中的特殊要求。 (2)工藝文件：了解工件的工藝過程，本工序的加工要求，工件被加工表面及待加工面狀況，基準(zhǔn)面選擇的情況，可用機(jī)床設(shè)備的主要規(guī)格，與夾具連接部分的尺寸及切削用量等。 (3)生產(chǎn)綱領(lǐng)：夾具的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)與工件的批量大小相適應(yīng)，做到經(jīng)濟(jì)合理。 在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的夾具要求是中小批量生產(chǎn)的夾具設(shè)計(jì)。 (4)制造與使用夾具的情況，有無通用零部件可供選用。工廠有無壓縮空氣站；制造和使用夾具的工人的技術(shù)狀況等。 夾具的出現(xiàn)可靠地保證加工精度，提高整體工作效率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，充分發(fā)揮和擴(kuò)大機(jī)床的工藝性能。 1.3 鉆床的發(fā)展趨勢 鉆床系指主要用鉆頭在工件上加工孔的機(jī)床。通常鉆頭旋轉(zhuǎn)為主運(yùn)動(dòng)，鉆頭軸向移動(dòng)為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。鉆床結(jié)構(gòu)簡單，加工精度相對較低，可鉆通孔、盲孔，更換非凡刀具，可擴(kuò)、锪孔，鉸孔或進(jìn)行攻絲等加工。鉆床可分為下列類型： (1)臺(tái)式鉆床：可安放在作業(yè)臺(tái)上，主軸垂直布置的小型鉆床。 (2)立式鉆床：主軸箱和工作臺(tái)安置在立柱上，主軸垂直布置的鉆床。 (3)搖臂鉆床：搖臂可繞立柱回轉(zhuǎn)、升降，通常主軸箱可在搖臂上作水平移動(dòng)的鉆床。它適用于大件和不同方位孔的加工。 (4)銑鉆床：工作臺(tái)可縱橫向移動(dòng)，鉆軸垂直布置，能進(jìn)行銑削的鉆床。 (5)深孔鉆床：使用特制深孔鉆頭，工件旋轉(zhuǎn)，鉆削深孔的鉆床。 (6)平端面中心孔鉆床：切削軸類端面和用中心鉆加工的中心孔鉆床。 (7)臥式鉆床：主軸水平布置，主軸箱可垂直移動(dòng)的鉆床 鉆床相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與其他金屬切削機(jī)床相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)大體相同，其專用標(biāo)準(zhǔn)有：GB6477.4-86《金屬切削機(jī)床術(shù)語鉆床》，GB2815-89、JB/T5763-91《鉆床聯(lián)接尺寸標(biāo)準(zhǔn)》，GB9461-88、JB/Z108-89《搖臂鉆床參數(shù)及系列型譜標(biāo)準(zhǔn)》等，出口產(chǎn)品不得低于一等品。 主要生產(chǎn)廠家有：中捷友誼廠、沙市第一機(jī)床廠、寧夏大河機(jī)床廠、魯南機(jī)床廠、保定鉆床廠等。鉆床主要出口日本、東南亞、歐、美、非洲及港、澳等30余個(gè)國家及地區(qū)。 1.4鉆床夾具的概述 鉆床夾具：用干各種鉆床（鏜床組合機(jī)床）上的夾具，又稱鉆模，鏜模。主要目的保證孔的精度（位置）。要想對鉆床夾具有深刻的了解，就要先知道鉆床夾具的特點(diǎn)。 1.4.1鉆床夾具的特點(diǎn) 在一般鉆床對工件進(jìn)行空加工，多具一下特點(diǎn): 首先是刀具本身的剛性比較差。鉆床上所加工的空多為小尺寸的孔，其工序內(nèi)容不外乎鉆、擴(kuò)、鉸、锪或攻螺紋等加工，所以，刀具直徑往往比較小，而軸向尺寸比較啊，刀具的剛性均較差。 其次是多刃刀的不對稱，易造成空的形位公差。鉆、擴(kuò)、鉸等孔加工刀具，多為多刃刀具，當(dāng)?shù)度蟹植疾粚ΨQ，或刀刃分布不對稱，或刀刃長度不等，會(huì)造成被加工孔的制造誤差，尤其是采用普通麻花鉆鉆孔，手工刃磨鉆頭所造成的兩側(cè)不對稱，極易造成被加工孔的孔位偏移、孔徑增大及孔軸線的彎曲和歪斜，嚴(yán)重影響孔的形狀、位置精度。 再有就是普通麻花鉆頭起鉆時(shí)，孔的精度極差。普通麻花鉆軸向尺寸大，結(jié)構(gòu)剛性差，加上鉆心結(jié)構(gòu)所形成的橫刃，破壞定心，使鉆尖運(yùn)動(dòng)布穩(wěn)定，往往在起鉆過程造成較大的孔位誤差。在單件、小批量生產(chǎn)種中，往往要考操作工在起鉆過程中不斷地進(jìn)行人工矯正控制孔位精度，而在大批生產(chǎn)中，則需依靠刀刃結(jié)構(gòu)的改進(jìn)和夾具對刀具的嚴(yán)格引導(dǎo)解決。 綜合以上孔加工特點(diǎn)，鉆床夾具的主要任務(wù)是解決好工件相對刀具的正確加工位置的嚴(yán)格控制問題。在大批量生產(chǎn)中，為有自傲解決鉆頭鉆孔的精度不穩(wěn)定的問題，多直接設(shè)置帶有刀具引導(dǎo)的鉆模板，對鉆頭進(jìn)行正確引導(dǎo)和對孔位進(jìn)行強(qiáng)制性限制。尤其是對箱體、蓋板類工件的鉆孔，往往要同時(shí)有多支鉆頭一次性鉆出眾多的孔，為保證加工孔隙的位置精度，一定要通過一塊精確的模版，把多個(gè)孔位由引導(dǎo)限制好。這種用來正確引導(dǎo)鉆頭控制孔位精度的模版。專業(yè)化、高效生產(chǎn)中的鉆床夾具，通常具有較精確的鉆模版，以正確、快速地引導(dǎo)鉆頭控制孔位精度，這是鉆床夾具的最主要的特點(diǎn)。所以，習(xí)慣上又把鉆床夾具稱為鉆模。為防止鉆刃破壞鉆模板上引導(dǎo)孔的孔壁，多在引導(dǎo)孔中設(shè)置高硬度的鉆套，以維持鉆模板的孔系精度。 對鉆床夾具的類型要有一定的認(rèn)知。 1.4.2鉆床夾具的主要類型 鉆床加工中對不同的加工工件所選著的夾具體液是不同的。因此根據(jù)經(jīng)驗(yàn)人們總結(jié)了以下不同工件加工的主要夾具。它們主要是： 1.固定式：夾具與機(jī)床上位置固定不變，用于立鉆，搖臂鉆加工大件等 2.回轉(zhuǎn)式：用于同一圓周上的孔系加工。它包括立軸、臥軸和斜軸回轉(zhuǎn)三種基本型式。 3.移動(dòng)式：鉆模移動(dòng)，用于加工同一表面上的多個(gè)孔中小型工件 4、翻轉(zhuǎn)式：鉆模板轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，用于加工不同表面上的孔，翻轉(zhuǎn)點(diǎn)力， 5、蓋板式：沒有夾具體，模板蓋在工件上加工 6、滑柱式：升降鉆模板的通用可調(diào)夾具 根據(jù)不同工件的加工，因此我們也要對鉆模由工件的形狀和加工要求進(jìn)行選擇。 1.4.3鉆模類型選擇 鉆模類型多，在設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)工件的形狀、重量、加工要求和批量來選型：被鉆孔徑>10mm，或加工精度較高時(shí)，宜用固定鉆模。不同表面上的孔，總G<100N，中、小型工件，宜用翻轉(zhuǎn)鉆模。當(dāng)分布在不同心圓周上的孔系，總G<150N，宜用回轉(zhuǎn)式鉆模。當(dāng)G>150N,宜用固定鉆模，在搖臂鉆加工，量大時(shí)用立鉆多軸加工。垂直度與孔間距要求不高時(shí)，用滑柱式鉆模。若加工大件上的小孔時(shí)，宜用蓋式鉆模。 為了提高鉆孔的精度，可以通過鉆套來來引導(dǎo)刀具的位置，保證孔加工的精度。但由于加工工件的量大小和孔位置特殊，所以鉆套也分為以下幾種。 1.4.4鉆套的選擇 鉆套和鉆模板是鉆床夾具的特殊元件。鉆套的作用是確定被加工孔的位置和引導(dǎo)刀具加工，鉆套裝配在模板上，用鉆套比不用鉆套可減少50%以上的誤 差。其結(jié)構(gòu)尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化： 1）固定鉆套：配合H7/n6,H7/r6,結(jié)構(gòu)簡單，精度高，適用于單孔或小批生產(chǎn)。 2）可換鉆套：H7/g5,H7/g6，間隙配合裝入襯套內(nèi)，用螺釘固定 3）快換鉆套：配合H7/g5,H7/g6,結(jié)構(gòu)與上述不同，不用固定螺釘便可更換。適用于加工多，更換不同孔經(jīng)的鉆套。 上述鉆套標(biāo)準(zhǔn)化。還有一種特殊故鉆套。 4）特殊鉆套：適用于工件結(jié)構(gòu)形狀和被加工孔的位置特殊 性，標(biāo)準(zhǔn)鉆套不滿足時(shí)用的鉆套。 鉆套的安裝也是非常重要的，因此鉆模板可以通過合理的設(shè)計(jì)將鉆套定位安裝，從而保證孔的加工位置。鉆模板通常裝配在夾具體或支架上，或與夾具上的其它元件相連接。常見的有如下幾種類型： 1.4.5鉆模板類型 A固定式鉆模板：鉆模板和夾具體或支架是用固定方法相連接，一般采用兩個(gè)圓錐銷和螺釘裝配連接；對于簡單的結(jié)構(gòu)也可采用整體的鑄造或焊接結(jié)構(gòu)。 B鉸鏈?zhǔn)姐@模板： 當(dāng)鉆模板妨礙工件裝卸等工作時(shí)，可用活動(dòng)鉸鏈把鉆模板與夾具體相連接。 C可卸式鉆模板 D懸掛式鉆模板： 在立式鉆床上采用多軸傳動(dòng)頭進(jìn)行平行孔系加工時(shí)，所用的鉆模板就連接在傳動(dòng)箱上，并隨機(jī)床主軸往復(fù)移動(dòng)。這種鉆模板簡稱為懸掛式鉆模板 第2章 鉆床夾具設(shè)計(jì)特點(diǎn) 2.1 確定夾具的類型 按使用范圍，夾具可分為通用夾具和專用夾具兩類。通用夾具適用于各種不同尺寸的零件加工，如導(dǎo)尺、分度盤等。這類夾具是作為附件與機(jī)床一起配套供應(yīng)的。專用夾具是專門為某一工件在某一工序進(jìn)行加工而設(shè)計(jì)的夾具，如在銑床上加工彎曲零件必須采用相應(yīng)的夾具，在壓刨上加工斜面、曲面也要采用專用夾具。 2.2 鉆模的主要類型 鉆床專用夾具一般通稱為“鉆?！薄？砂淬@模有無夾具體，以及夾具體是否可動(dòng)，而分為下面幾類：[1] 1.固定式鉆模 這種鉆模在使用時(shí)，是被固定在鉆床工作臺(tái)。用于在立軸式鉆床上加工較大的單孔或在搖臂鉆床上加工平行孔系。如果要在立式鉆床上使用固定式鉆模加工平行空系，則需要在機(jī)床主軸上安裝鉆模時(shí)，一般先將裝在主軸上的定尺刀具伸入鉆套中，以確定鉆模的位置，然后將其緊固。這種加工方式的鉆孔精度比較高。 2.回轉(zhuǎn)式鉆模 回轉(zhuǎn)式鉆模主要用于加工同一圓周面上的平行孔系，或分布在圓周上的徑向孔。有立軸、臥軸和斜軸回轉(zhuǎn)等三種基本形式。由于回轉(zhuǎn)臺(tái)已標(biāo)準(zhǔn)化，并作為機(jī)床附件由專門廠生產(chǎn)供應(yīng)，固回轉(zhuǎn)式鉆模的設(shè)計(jì)，大多數(shù)情況是設(shè)計(jì)專用的工作夾具和標(biāo)準(zhǔn)回轉(zhuǎn)臺(tái)聯(lián)合使用。 3.翻轉(zhuǎn)式鉆模 主要用于加工小型工件不同表面上的孔。使用翻轉(zhuǎn)式鉆?？蓽p少工件裝夾的次數(shù)，提高工件上各孔之間的位置精度。 4.蓋板式鉆模 這種鉆模無夾具體，其定位元件和夾緊裝置直接裝在鉆模板上。鉆模板在工件上裝夾，適合于體積大而笨重的工件上的小孔加工。夾具、結(jié)構(gòu)簡單輕便，易清除切屑；但是每次夾具需從工件上裝卸，較費(fèi)時(shí)，故此鉆模的質(zhì)量一般不宜超過10 kg。 5.滑柱式鉆模 滑柱式鉆模的結(jié)構(gòu)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化了和規(guī)格化了，具有不同的系列。使用時(shí)，只要根據(jù)工件的形狀、尺寸和加工要求等具體情況，專門設(shè)計(jì)制造相應(yīng)的定位、夾緊裝置和鉆套等，裝在夾具體的平臺(tái)或鉆模板上的適當(dāng)位置，就可用于加工。 2.3 明確設(shè)計(jì)任務(wù)，了解零件加工工藝過程 2.3.1 熟悉工件零件圖、本工序加工要求 圖2.3 加工零件圖 2.4 確定定位方案 根據(jù)工件的加工要求，該工序必須限制工件的五個(gè)自由度。建立坐標(biāo)系如圖2.2所示。為保證通孔底面至工件B面的垂直度，應(yīng)選B面為定位基面，限制；為保證工序尺寸80 mm，須限制、，所以選取A面為定位基面；為保證3-φ10通孔對孔軸線的對稱度要求，還必須在加工時(shí)限制自由度。另外，為了方便控制刀具的走刀位置，還需要限制。 綜上所述，工件的六個(gè)自由度均被限制，為使定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，選取的定位基準(zhǔn)是2-φ48H7孔和A面。 第3章 工件的夾緊計(jì)算及其選擇 3.1 工件的夾緊 3.1.1 夾緊基本原理理論 夾緊的目的是保證工件在夾具中的定位，不致因工時(shí)受切削力，重力或伴生離心力，慣性力，熱應(yīng)力等的作用產(chǎn)生移動(dòng)或振動(dòng)。夾緊裝置是夾具完成夾緊作用的一個(gè)重要的而不可以缺少的組成部分，除非工件在加工過程中所受到的各種力不會(huì)使它離開定位時(shí)所需確定的位置，才可以設(shè)有夾緊裝置。夾緊裝置設(shè)計(jì)的優(yōu)劣，對于提高夾緊的精度和加工作效率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度都有很大的影響。 夾緊對象特征 加工信息特征 夾緊要求特征 動(dòng)力源項(xiàng) 元功能解項(xiàng) 技術(shù)性 經(jīng)濟(jì)性 社會(huì)性 應(yīng)用實(shí)例 技術(shù)參數(shù) 夾緊功能原理方案設(shè)計(jì) 功能項(xiàng) 原理解項(xiàng) 評價(jià)項(xiàng) 備注項(xiàng) 圖3.1 夾緊功能原理方案設(shè)計(jì)組成結(jié)構(gòu) 分析各類夾具的基本功能要求可以將夾緊裝置概括為兩類：第一類是性能要求，主要指定位唯一性、定位穩(wěn)定性，夾緊穩(wěn)定性及總體約束；第二類要求是夾具的結(jié)構(gòu)剛性、成本及易操作性、易于維修等要求。本設(shè)計(jì)目錄中功能項(xiàng)包括夾緊對象特征項(xiàng)、加工信息特征及夾緊要求特征。 夾緊對象特征項(xiàng)目：包括夾緊對象類型、材料、形狀、體積、數(shù)量、物理特性、磁性、導(dǎo)電性、剛性等信息。 加工信息特征項(xiàng)：加工類型、機(jī)加工、裝配、檢測、焊接等、加工參數(shù)、切削參數(shù)、運(yùn)動(dòng)參數(shù)、幾何參數(shù)等。 夾緊要求特征項(xiàng)：主要指性能要求，包括定位要求、定位基準(zhǔn)選擇，如特征點(diǎn)、特征面。夾緊力大小、夾緊方向、夾緊行程、夾緊松開速率，自鎖性等。 元件功能分析：夾緊功能主要包括四種元功能。它們是：定位功能、傳動(dòng)功能、執(zhí)行功能和分度功能等輔助功能。定位功能由定位元件完成，定位元件按定位面特征分為平面定位元件、圓孔定位元件、外圓定位元件。傳動(dòng)功能由中間遞力機(jī)構(gòu)完成，該機(jī)構(gòu)一般有三個(gè)作用；改變作用力的力一向、大小和自鎖作用。目前常用的有以下機(jī)構(gòu)：斜楔機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)、圓偏心機(jī)構(gòu)、杠桿鉸鏈機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)、聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)、對中機(jī)構(gòu)、定心機(jī)構(gòu)等。 設(shè)計(jì)夾緊裝置時(shí)，應(yīng)滿足下述主要要求：[2] 1.夾緊裝置在對工件夾緊時(shí)，不應(yīng)破壞工件的定位，為此，必須正確選擇夾緊力的方向及著力點(diǎn)。 2.夾緊力的大小應(yīng)該可靠，適當(dāng)，要保證工件在夾緊后的變形和受壓表面的損傷不致超出允許的范圍。 3.夾緊裝置結(jié)構(gòu)簡單合理，夾緊動(dòng)作要迅速，操作方便省力，安全。 4.夾緊力或夾緊行程在一定范圍內(nèi)可進(jìn)行調(diào)整和補(bǔ)償。 3.1.2 夾緊座 在不考慮重力和其它的伴生力的情況下，夾緊力的大小既與切削力的大小有 關(guān)，也與切削力對支承的作用有關(guān)。 W=KM(f1Rf1+f2Rf2)N(其中K=K1K2K3K4，K1=1.5~2，K2=1.2，K3=1.1~1.3，K4=1.2) M為切削扭矩 W=1.8×1.2×1.2×1.2×85×(0.2×7+0.2×7)=740.28(N) Q 需=KP/(f1+f2)=1.8×1.2×1.2×1.2×100/(0.2+0.2)=777.4N Q 需為切削力 為簡化夾具的成本及考慮工廠實(shí)際情況，擬用螺釘夾緊裝置。計(jì)算螺釘?shù)膴A緊力：W=2QL/ D中/tg(α+φ1)。此公式采用中的數(shù)據(jù)以M16標(biāo)準(zhǔn)螺紋計(jì)算。 α為螺紋升角;t“gα=S/лD中;φ1螺紋摩擦角；D中螺紋中徑；Q人工作用力；其中有f=0.1(螺母端面與工件間的摩擦系數(shù))，φ1=6。34，；計(jì)算W=836.8（N）。 很明顯，可以使用螺釘夾緊機(jī)構(gòu)。 夾緊座加工要求：1.表面發(fā)藍(lán)或其它的防銹處理；2.熱處理:T10A，淬火HRC60~64；滲碳深度0.2~0.6mm；3.銳邊無毛刺；4.螺紋孔以國家標(biāo)準(zhǔn)的M16配做。 3.1.3 夾緊壓板 夾緊支板和夾緊座的目的相同，都是夾緊工件的，保證在加工過程中工件不移動(dòng)，限制它的自由度，夾緊支板的工件接觸裝置擬用夾緊螺釘，支板在其中是輔助支承的，最終起決定作用的還是人的操作，不同人操作同樣的夾具或者是在夾緊的過程中用力和速度的不同，都對工件的加工精度有影響。由于取用的夾緊螺釘是一樣的，前面已經(jīng)計(jì)算過了，在此不重復(fù)了。[5]具體的結(jié)構(gòu)見零件圖。 螺旋夾緊機(jī)構(gòu)是指螺旋副與其他元件（壓板、墊片、螺釘?shù)龋┫嘟Y(jié)合，對工件實(shí)施夾緊的機(jī)構(gòu)。螺旋夾緊機(jī)構(gòu)在生產(chǎn)中使用極為普遍。螺旋夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，夾緊行程大，且自鎖性能好，增力比大，是手動(dòng)夾緊中用的最多的一種夾緊機(jī)構(gòu)。常用的夾緊形式有：單個(gè)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)、螺旋壓板夾緊機(jī)構(gòu)。 圖3.2 壓板 夾緊壓板加工要求：1.表面發(fā)藍(lán)或其它的防銹處理；2.熱處理:T10A，淬火HRC38~45；滲碳深度0.2~0.6mm；3.銳邊無毛刺；4.螺紋孔以國家標(biāo)準(zhǔn)的M27配做。[1] [6] 3.1.4 夾緊螺釘 根據(jù)公司的實(shí)際情況選用夾緊螺釘，人工操作。節(jié)省成本，制造夾具的時(shí)間縮短并以國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)格生產(chǎn)。 夾緊功能的原理方案設(shè)計(jì)目錄是設(shè)計(jì)目錄應(yīng)用的具體體現(xiàn)，由于夾具種類繁多，如何對其進(jìn)行抽象化整理，以利于運(yùn)用設(shè)計(jì)目錄的結(jié)構(gòu)形式，還需要更深入的研究。建立原理方案設(shè)計(jì)目錄涉及的知識面較廣，難度較大，目錄本身的構(gòu)造規(guī)律也很復(fù)雜。這里僅作最基本的原理方案設(shè)計(jì)研究。 為使工件在定位件上所占有的規(guī)定位置在加工過程中保持不變，就要用夾緊裝置將工件夾緊.保證工件的定位基準(zhǔn)與夾具上的定位表面可靠的接觸，防止在加工過程中移動(dòng)、振動(dòng)、或變形。 因?yàn)榇颂讑A具加工的工件剛度較好，防止了切削力作用是所引起的振動(dòng)，側(cè)面在加上移動(dòng)壓板的定位，免除夾緊力對加工表面幾何形狀精度的不利影響夾具的夾緊選用加工表面的松態(tài)夾緊，夾緊力的作用線不通過加工表面的周圍，使加工表面的材料處在自由狀態(tài)下。 3.2 夾緊力的選擇 3.2.1 夾緊力方向 在保證安裝的真確可靠，減少工件的變形，定位方便和在可以減少所需夾緊力的大小的前提下，此套夾具的夾緊方向和工件重力方向和切削方向相同。工件的定位工作面為垂直方向上，則工件的夾緊通過工件的一個(gè)定位銷與水平方向的移動(dòng)壓塊完成。夾緊力的方向?yàn)槠叫兄亓Ψ较虼怪眾A緊。[2] 在本次夾具設(shè)計(jì)中，夾緊力是由中心螺桿和一邊壓板提供的。 3.2.2 夾緊力的作用點(diǎn) 夾緊力的作用點(diǎn)是指夾緊元件與工件相接觸的一小塊面積?，F(xiàn)在夾緊力的方案已定。考慮夾具的結(jié)構(gòu)尺寸特征可以確定夾緊力的作用點(diǎn)個(gè)數(shù)為2個(gè)。 考慮夾緊力作用點(diǎn)的一般要求：[1] ① 夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)能保持工件定位穩(wěn)定，而不至引起工件發(fā)生位移和偏轉(zhuǎn)； ② 夾緊力的作用點(diǎn)，應(yīng)使被夾緊的夾緊變形盡可能的小些； ③ 夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)盡可能靠近加工表面，以提高定位穩(wěn)定性。 3.2.3 夾緊力的計(jì)算 夾緊力的大小重要取決于切削P和重力G，重力是可認(rèn)為不變的，而切削力在切削的過程中是變化的。影響切削力的大小因素很多，如工件質(zhì)量的不均勻，加工質(zhì)量的不均勻，刀具磨損以及切削用量的變化等等。同時(shí)夾緊力也和其他因素有關(guān)，如夾緊件和工件及工件與定位件間接觸表面的光潔度，工藝系統(tǒng)的剛性等等，因此夾具夾緊力的設(shè)計(jì)只能對其作初略的估算。 W:實(shí)際夾緊力 Wi:理論夾緊力 K:安全系數(shù) 安全系數(shù):K= K1×K2×K3×K4 式中: K1-基本安裝系數(shù) K2-加工安裝系數(shù) K3-刀具鈍化系數(shù) K4-切削特點(diǎn)系數(shù) 其加工直徑全部為10 刀具：鉆頭 D=5。 則軸向力：見《工藝師手冊》表28.4 F=Cdfk……………………………………3.1 式中： C=420， Z=1.0, y=0.8, f=0.35 k=( F=420 轉(zhuǎn)矩 T=Cdfk 式中: C=0.206, Z=2.0, y=0.8 T=0.206 功率 P= 在計(jì)算切削力時(shí),必須考慮安全系數(shù),安全系數(shù) K=KKKK 式中 K—基本安全系數(shù)，1.5; K—加工性質(zhì)系數(shù)，1.1; K—刀具鈍化系數(shù), 1.1; K—斷續(xù)切削系數(shù), 1.1 則 F=KF=1.5 鉆削時(shí) T=17.34 N 切向方向所受力: F= 取 F=4416 F> F 所以,時(shí)工件不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng),故本夾具可安全工作。 3.2.4 夾具精度計(jì)算與分析 精度等級的選擇：首先根據(jù)所要加工的零件進(jìn)行分析，看其在各方面的精度及表面粗糙度等的要求。然后，根據(jù)設(shè)計(jì)好的夾具（即零件在夾具上的配合和裝配來確定。 表3 標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值表（節(jié)錄） 基本尺寸 IT5 IT6 IT7 IT8 IT9 IT10 IT11 IT12 >50~80 13 19 30 46 74 120 190 300 >80~120 15 22 35 54 87 140 220 350 >120~180 18 25 40 563 100 160 250 400 由國家標(biāo)準(zhǔn)推薦的各公差等級的應(yīng)用范圍可知： IT5～I(xiàn)T12級用于配合尺寸公差。其中 （1）IT5（孔到IT6）級用于高精度和重要的配合處； （2）IT6（孔到IT7）級用于要求精密配合的情況； （3）IT7（孔到IT8）級用于一般精度要求的配合。 選用公差等級時(shí)，除上述有關(guān)原則和因素外，還應(yīng)考慮以下問題。 ａ.相關(guān)件配合的精度； ｂ.加工成本。 在本次設(shè)計(jì)的夾具中可得知零件與夾具體的配合要求較高精度配合，所以選擇(1），而用于定位零件中間的孔和軸，在鉆孔只能夠要求這個(gè)孔和軸要有較高的位置度，所以選擇（2），鉆模板和零件上用來定位的插銷，因?yàn)樗怯脕韺α慵@孔裝夾定位的，所以同樣選（2）。 第4章 夾具結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì) 4.1 夾具的夾緊裝置和定位裝置 夾具中的裝夾是由定位和夾緊兩個(gè)過程緊密聯(lián)系在一起的。定位問題已在前面研究過，其目的在于解決工件的定位方法和保證必要的定位精度。 僅僅定好位在大多數(shù)場合下，還無法進(jìn)行加工。只有進(jìn)而在夾具上設(shè)置相應(yīng)的夾緊裝置對工件進(jìn)行夾緊，才能完成工件在夾具中裝夾的全部任務(wù)。 夾緊裝置的基本任務(wù)是保持工件在定位中所獲得的即定位置，以便在切削力、重力、慣性力等外力作用下，不發(fā)生移動(dòng)和震動(dòng)，確保加工質(zhì)量和生產(chǎn)安全。有時(shí)工件的定位是在夾緊過程中實(shí)現(xiàn)的，正確的夾緊還能糾正工件定位的不正確。 一般夾緊裝置由動(dòng)源即產(chǎn)生原始作用力的部分。夾緊機(jī)構(gòu)即接受和傳遞原始作用力，使之變?yōu)閵A緊力，并執(zhí)行夾緊任務(wù)的部分。他包括中間遞力機(jī)構(gòu)和夾緊元件。 考慮到機(jī)床的性能、生產(chǎn)批量以及加工時(shí)的具體切削量決定采用手動(dòng)夾緊。 螺旋夾緊機(jī)構(gòu)是斜契夾緊的另一種形式，利用螺旋桿直接夾緊元件，或者與其他元件或機(jī)構(gòu)組成復(fù)合夾緊機(jī)構(gòu)來夾緊工件。是應(yīng)用最廣泛的一種夾緊機(jī)構(gòu)。 螺旋夾緊機(jī)構(gòu)中所用的螺旋，實(shí)際上相當(dāng)于把契繞在圓柱體上，因此他的作用原理與斜契是一樣的。也利用其斜面移動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的壓力來夾緊工件的。不過這里上是通過轉(zhuǎn)動(dòng)螺旋，使繞在圓柱體是的斜契高度發(fā)生變化來夾緊的。 典型的螺旋夾緊機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)： （1）結(jié)構(gòu)簡單； （2）擴(kuò)力比大； （3）自瑣性能好； （4）行程不受限制； （5）夾緊動(dòng)作慢。 夾緊裝置可以分為力源裝置、中間傳動(dòng)裝置和夾緊裝置，在此套夾具中，中間傳動(dòng)裝置和夾緊元件合二為一。力源為機(jī)動(dòng)夾緊，通過螺栓夾緊移動(dòng)壓板。達(dá)到夾緊和定心作用。 工件通過定位銷的定位限制了繞Z軸旋轉(zhuǎn)，通過螺栓夾緊移動(dòng)壓板，實(shí)現(xiàn)對工件的夾緊。并且移動(dòng)壓板的定心裝置是與工件外圓弧面相吻合的移動(dòng)壓板，通過精確的圓弧定位，實(shí)現(xiàn)定心。此套移動(dòng)壓板制作簡單，便于手動(dòng)調(diào)整。通過松緊螺栓實(shí)現(xiàn)壓板的前后移動(dòng)，以達(dá)到壓緊的目的。壓緊的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)工件的定心，使其定位基準(zhǔn)的對稱中心在規(guī)定位置上。 圖4.1 CAD裝配圖 如圖4.1所示在這次夾具設(shè)計(jì)中，定位是采用一根心軸和一個(gè)定位插銷來定位水平方向的。在垂直方向，用兩個(gè)同心半圓環(huán)來定位。當(dāng)被加工零件放到夾具體同心圓環(huán)上后，用定位插銷把夾具上的鉆模板和零件通過先加工的孔進(jìn)行定位，把壓板壓緊，之后取出定位插銷。 4.2 夾具的導(dǎo)向 在鉆床上加工孔時(shí)，大都采用導(dǎo)向元件或?qū)蜓b置，用以引導(dǎo)刀具進(jìn)入正確的加工位置，并在加工過程中防止或減少由于切削力等因素引起的偏移，提高刀具的剛性，從而保證零件上孔的精度，在鉆床上加工的過程中，導(dǎo)向裝置保證同軸各孔的同軸度、各孔孔距精度、各軸線間的平行度等，因此，導(dǎo)向裝置如同定位元件一樣，對于保證工件的加工精度有這十分重要的作用。 確定引導(dǎo)元件 (鉆套的類型及結(jié)構(gòu)尺寸 ) 為能迅速、準(zhǔn)確的確定刀具與夾具的相對位置，鉆夾具上都應(yīng)該設(shè)置引導(dǎo)刀具的元件——鉆套。鉆套一般安裝在鉆模板上，鉆模板與夾具體連接，鉆套與工件之間留有排屑空間，如圖3.2-1所示。因工件批量小又是單一鉆孔工序，所以此處選用固定鉆套。 圖3.2-1 固定鉆套 主要尺寸有《機(jī)床夾具零、部件》國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T2262-91選取鉆孔時(shí)如表3.2-1 表3.2-1 固定鉆套標(biāo)準(zhǔn)尺寸 1.鉆套的尺寸、公差配合的選擇 鉆套內(nèi)徑基本尺寸=引導(dǎo)刀具的最大極限尺寸 1） 鉆套內(nèi)徑基本尺寸：鉆頭、擴(kuò)孔鉆，鉸刀是標(biāo)準(zhǔn)化定尺寸刀具，所以內(nèi)徑刀與刀具按基軸制選。鉆套與刀具之間按一定的間隙配合，以防刀具使用時(shí)咬孔或長使一般根據(jù)刀具精度選套孔的公差：鉆（擴(kuò)孔）選F7，粗鉸 G7，精鉸G6。若引導(dǎo)的是刀具導(dǎo)柱部分不是切削部分，可按孔制選?。篐7/f7，,H7/g6，,H6/g5等。 2）鉆套高度H： H=（1~3）D 斜孔 H=（4~6）D H過長，磨損嚴(yán)重由 表1.5-1可查得： 鉆套高度H取20mm 3）排屑空間：h措鉆套底部與工件表面之間的空間。h過大要引偏，過小不能排屑. 鑄鐵：S=（0.3~0.7）D 小孔取小值 鋼： S=(0.7~1.5) D 大孔取大值 斜孔：S=（0~0.2）D 所以排屑空間h為 30mm 4）材料： 性能要求：高硬度，耐磨 常用材料：T10A T12A CrMn 或20滲碳淬火 D≤10mm CrMn D<25mm T10A T12A HRC58~64 D≥25mm 20滲碳淬火 HRC58~64 因此，本處采用材料T10A,熱處理:T10A HRC58~64。 因鉆孔φ6.5H9；由表1.5-1可查得： 鉆套內(nèi)徑為φ6.5F7； 外徑為φ12D6； 麻花鉆選用φ6.5f6 鉆套軸線對基面的垂直度允差為0.02mm 導(dǎo)向元件包括刀桿的導(dǎo)向部分和導(dǎo)向套。 在這套鉆床夾具上用的導(dǎo)向套是鉆套。 鉆套按其結(jié)構(gòu)可分為固定鉆套，可換鉆套，快換鉆套及特殊鉆套。 因此套鉆夾具加工量不大，磨損較小，孔距離精度要求較高，則選用固定鉆套。如圖4.2。直接壓入鉆模板或夾具體的孔中。 圖4.2 鉆套 鉆模板與固定鉆套外圓一般采用H7/h6的配合。且必須有很高的耐磨性，材料選擇20Mn2。淬火HRC60。我選擇的鉆套:12.5F7*22K6*35 GB2264-1980。 相同的，為了防止定位銷與模板之間的磨損，在模板定位孔之間套上兩個(gè)固定襯套。選取的標(biāo)準(zhǔn)件代號為12*18 GB2263-1980。材料仍選取T10A， 淬火HRC60。公差采用H7/p6的配合。 4.3 鉆孔與工件之間的切屑間隙 鉆套的類型和特點(diǎn): 1、固定鉆套：鉆套直接壓入鉆模板或夾具體的孔中，鉆模板或夾具體的孔與鉆套外圓一般采用H7/n6配合，主要用于加工量不大，磨損教小的中小批生產(chǎn)或加工孔徑甚小，孔距離精度要求較高的小孔。 2、可換鉆套：主要用在大批量生產(chǎn)中，由于鉆套磨損大，因此在可換鉆套和鉆模板之間加一個(gè)襯套，襯套直接壓入鉆模板的孔內(nèi)，鉆套以F7/m6或F7/k6配合裝入襯套中。 3、快換鉆套：當(dāng)對孔進(jìn)行鉆鉸等加工時(shí)，由于刀徑不斷增大，需要不同的導(dǎo)套引導(dǎo)刀具，為便于快速更換采用快換鉆套。 4、特殊鉆套：尺寸或形狀與標(biāo)準(zhǔn)鉆套不同的鉆套統(tǒng)稱特殊鉆套。 鉆套下端面與工件表面之間應(yīng)留一定的空隙C，使開始鉆孔時(shí)，鉆頭切屑刃不位于鉆套的孔中，以免刮傷鉆套內(nèi)孔，如圖4.3。 圖4.3 切屑間隙 C=(0.3～1.2)d。 在本次夾具鉆模設(shè)計(jì)中考慮了多方面的因素，確定了設(shè)計(jì)方案后，選擇了C=8。因?yàn)榇算@的材料是鑄件，所以C可以取較小的值。 4.4 鉆模板 在導(dǎo)向裝置中，導(dǎo)套通常是安裝在鉆模板上，因此鉆模板必須具有足夠的剛度和強(qiáng)度，以防變形而影響鉆孔精度。鉆模板按其與夾具體連接的方式，可分為固定式鉆模板、鉸鏈?zhǔn)姐@模板、可卸式鉆模板、滑柱式鉆模板和活動(dòng)鉆模板等。 在此套鉆模夾具中選用的是可卸式鉆模板，在裝卸工件時(shí)需從夾具體上裝上或卸下，鉆模板在夾具體上采用定位銷一面雙孔定位，螺栓緊固，鉆模精度較高。[4] 4.5定位誤差的分析 該夾具以一個(gè)平面和和2個(gè)定位銷定位，要求保證孔軸線間的尺寸公差。為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的尺寸公差。 由[5]和[6]可得： 1 定位誤差： 當(dāng)短圓柱銷以任意邊接觸時(shí) 當(dāng)短圓柱銷以固定邊接觸時(shí) 式中為定位孔與定位銷間的最小間隙 通過分析可得： 因此：當(dāng)短圓柱銷以任意邊接觸時(shí) 2 夾緊誤差 ： 其中接觸變形位移值： ⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過 ⑷ 夾具相對刀具位置誤差：取 誤差總和： 從以上的分析可見，所設(shè)計(jì)的夾具能滿足零件的加工精度要求。 4.6 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計(jì)與選用 工藝孔的加工只需鉆切削就能滿足加工要求。故選用可換鉆套（其結(jié)構(gòu)如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時(shí)間。 為了減少輔助時(shí)間采用可換鉆套，以來滿足達(dá)到孔的加工的要求。 表 d D D1 H t 基本 極限 偏差F7 基本 極限 偏差D6 ＞0～1 +0.016 +0.006 3 +0.010 +0.004 6 6 9 -- 0.008 ＞1～1.8 4 +0.016 +0.008 7 ＞1.8～2.6 5 8 ＞2.6～3 6 9 8 12 16 ＞3～3.3 +0.022 +0.010 ＞3.3～4 7 +0.019 +0.010 10 ＞4～5 8 11 ＞5～6 10 13 10 16 20 ＞6～8 +0.028 +0.013 12 +0.023 +0.012 15 ＞8～10 15 18 12 20 25 ＞10～12 +0.034 +0.016 18 22 ＞12～15 22 +0.028 +0.015 26 16 28 36 ＞15～18 26 30 0.012 ＞18～22 +0.041 +0.020 30 34 20 36 HT200 ＞22～26 35 +0.033 +0.017 39 ＞26～30 42 46 25 HT200 56 ＞30～35 +0.050 +0.025 48 52 ＞35～42 55 +0.039 +0.020 59 30 56 67 ＞42～48 62 66 ＞48～50 70 74 0.040 鉆模板選用翻轉(zhuǎn)鉆模板，用沉頭螺釘錐銷定位于夾具體上。 4.7 確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu) 對夾具體的設(shè)計(jì)的基本要求 （1）應(yīng)該保持精度和穩(wěn)定性 在夾具體表面重要的面，如安裝接觸位置，安裝表面的刀塊夾緊安裝特定的，足夠的精度，之間的位置精度穩(wěn)定夾具體，夾具體應(yīng)該采用鑄造，時(shí)效處理，退火等處理方式。 （2）應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度 保證在加工過程中不因夾緊力，切削力等外力變形和振動(dòng)是不允許的，夾具應(yīng)有足夠的厚度，剛度可以適當(dāng)加固。 （3）結(jié)構(gòu)的方法和使用應(yīng)該不錯(cuò) 夾較大的工件的外觀，更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，之間的相互位置精度與每個(gè)表面的要求高，所以應(yīng)特別注意結(jié)構(gòu)的過程中，應(yīng)處理的工件，夾具，維修方便。再滿足功能性要求（剛度和強(qiáng)度）前提下，應(yīng)能減小體積減輕重量，結(jié)構(gòu)應(yīng)該簡單。 （4）應(yīng)便于鐵屑去除 在加工過程中，該鐵屑將繼續(xù)在夾在積累，如果不及時(shí)清除，切削熱的積累會(huì)破壞夾具定位精度，鐵屑投擲可能繞組定位元件，也會(huì)破壞的定位精度，甚至發(fā)生事故。因此，在這個(gè)過程中的鐵屑不多，可適當(dāng)增加定位裝置和夾緊表面之間的距離增加的鐵屑空間：對切削過程中產(chǎn)生更多的，一般應(yīng)在夾具體上面。 （5）安裝應(yīng)牢固、可靠 夾具安裝在所有通過夾安裝表面和相應(yīng)的表面接觸或?qū)崿F(xiàn)的。當(dāng)夾安裝在重力的中心，夾具應(yīng)盡可能低，支撐面積應(yīng)足夠大，以安裝精度要高，以確保穩(wěn)定和可靠的安裝。夾具底部通常是中空的，識別特定的文件夾結(jié)構(gòu)，然后繪制夾具布局。圖中所示的夾具裝配。 加工過程中，夾具必承受大的夾緊力切削力，產(chǎn)生沖擊和振動(dòng)，夾具的形狀，取決于夾具布局和夾具和連接，在因此夾具必須有足夠的強(qiáng)度和剛度。在加工過程中的切屑形成的有一部分會(huì)落在夾具，積累太多會(huì)影響工件的定位與夾緊可靠，所以夾具設(shè)計(jì)，必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便于鐵屑。此外，夾點(diǎn)技術(shù)，經(jīng)濟(jì)的具體結(jié)構(gòu)和操作、安裝方便等特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)中還應(yīng)考慮。在加工過程中的切屑形成的有一部分會(huì)落在夾具，切割積累太多會(huì)影響工件的定位與夾緊可靠，所以夾具設(shè)計(jì)，必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便排出鐵屑。 第5章 鉆M10mm孔孔夾具設(shè)計(jì) 為了提高生產(chǎn)率，保證質(zhì)量。本夾具將用在Z525立式鉆床。刀具是高速鋼鉆頭。 5.1問題提出。 本夾具主要用來加工鉆M10mm孔夾具，設(shè)計(jì)夾具時(shí)，要求保證尺寸要求。 5.11夾具的設(shè)計(jì) 為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具。 定位方式如下圖，夾緊方式為螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。 本夾具是工序11用麻花鉆鉆M10，8.5孔的專用夾具，所設(shè)計(jì)的夾具裝配圖，供需簡圖及夾具體零件圖如圖所示。有關(guān)說明如下。 （1） 定位方案 工件以 20的圓柱面及圓錐大端面為定位基準(zhǔn)，采用V形塊和平面的組合定位方案，兩個(gè)V形塊限制4個(gè)自由度，右邊V形塊的右端面限制一個(gè)自由度，共限制5個(gè)自由度?？自趫A周上無位置要求，該自由度不用限制。 （2） 夾緊機(jī)構(gòu) 根據(jù)生產(chǎn)率要求，運(yùn)用手動(dòng)夾緊可以滿足。采用二位螺旋壓板夾緊機(jī)構(gòu)，擰緊螺母即可實(shí)現(xiàn)壓緊，使用方便。壓板夾緊力主要作用是防止工件在鉆銷力的作用下擺動(dòng)和震動(dòng)，手動(dòng)螺旋夾緊是可靠的，可免去夾緊力計(jì)算。 （3） 導(dǎo)引裝置 為方便快捷的鉆14 8.5兩個(gè)孔，本夾具采用快換鉆套，刀具在鉆套的引導(dǎo)下準(zhǔn)確的鉆孔。 （4） 夾具與機(jī)床的連接元件 采用10的定位銷確定夾具與機(jī)床的相對正確位置，夾具體底座上開有兩個(gè)U 形槽，用M14的螺栓固定在機(jī)床工作臺(tái)上。 （5） 夾具體 工件的定位元件，夾緊元件，導(dǎo)引裝置用螺釘與夾具體底座連接起來，夾具體底座鑄造加工出來，這樣該夾具便有機(jī)連接起來，實(shí)現(xiàn)定位，夾緊，導(dǎo)引等功能。 （6） 使用說明 安裝工件時(shí)，松開右邊鉸鏈螺栓上的螺母，將兩個(gè)鉸鏈螺栓順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，然后將兩塊壓板后撤，把工件放在V形塊上，注意工件的圓錐大端面一定要緊貼在右邊V 形塊的右端面，實(shí)現(xiàn)可靠定位，然后把鉸鏈螺栓放在鉸鏈壓板的U 形槽中，擰緊螺母實(shí)現(xiàn)可靠夾緊。 （7） 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 該夾具結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。但斜面的制造誤差以及V 形塊在斜面上的安裝誤差，使孔的加工位置精度受到了限制，故適用于加工要求不高的場合。 5.3切削力及夾緊力的計(jì)算 刀具：鉆頭M10螺紋底孔 φ8.5孔。 則軸向力：見《工藝師手冊》表28.4 F=Cdfk……………………………………3.1 式中： C=420， Z=1.0, y=0.8, f=0.35 k=( F=420 轉(zhuǎn)矩 T=Cdfk 式中: C=0.206, Z=2.0, y=0.8 T=0.206 功率 P= 在計(jì)算切削力時(shí),必須考慮安全系數(shù),安全系數(shù) K=KKKK 式中 K—基本安全系數(shù)，1.5; K—加工性質(zhì)系數(shù)，1.1; K—刀具鈍化系數(shù), 1.1; K—斷續(xù)切削系數(shù), 1.1 則 F=KF=1.5 鉆削時(shí) T=17.34 N 切向方向所受力: F= 取 F=4416 F> F 所以,時(shí)工件不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng),故本夾具可安全工作。 根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計(jì)算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實(shí)際所需夾緊力的數(shù)值。即： 安全系數(shù)K可按下式計(jì)算有：： 式中：為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻(xiàn)[5]表可得： 所以有： 該孔的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為中心軸，故以回轉(zhuǎn)面做定位基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)“基準(zhǔn)重合”原則；　參考文獻(xiàn)，因夾具的夾緊力與切削力方向相反，實(shí)際所需夾緊力F夾與切削力Ｆ之間的關(guān)系F夾＝KF 軸向力：F夾＝KF （N） 扭距： Nm 在計(jì)算切削力時(shí)必須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)，安全系數(shù) 由資料《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊》查表可得： 切削力公式： 式（2.17） 式中 查表得： 即： 實(shí)際所需夾緊力：由參考文獻(xiàn)[16]《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊》表得： 安全系數(shù)K可按下式計(jì)算，由式（2.5）有：： 式中：為各種因素的安全系數(shù)，見參考文獻(xiàn)[16]《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊》表 可得： 所以 由計(jì)算可知所需實(shí)際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。 該夾具采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu) 原動(dòng)力計(jì)算公式 即： 由上述計(jì)算易得： 由計(jì)算可知所需實(shí)際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用手動(dòng)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。 5.4 鉆孔與工件之間的切屑間隙 鉆套的類型和特點(diǎn): 1、固定鉆套：鉆套直接壓入鉆模板或夾具體的孔中，鉆模板或夾具體的孔與鉆套外圓一般采用H7/n6配合，主要用于加工量不大，磨損教小的中小批生產(chǎn)或加工孔徑甚小，孔距離精度要求較高的小孔。 2、可換鉆套：主要用在大批量生產(chǎn)中，由于鉆套磨損大，因此在可換鉆套和鉆模板之間加一個(gè)襯套，襯套直接壓入鉆模板的孔內(nèi)，鉆套以F7/m6或F7/k6配合裝入襯套中。 3、快換鉆套：當(dāng)對孔進(jìn)行鉆鉸等加工時(shí)，由于刀徑不斷增大，需要不同的導(dǎo)套引導(dǎo)刀具，為便于快速更換采用快換鉆套。 4、特殊鉆套：尺寸或形狀與標(biāo)準(zhǔn)鉆套不同的鉆套統(tǒng)稱特殊鉆套。 鉆套下端面與工件表面之間應(yīng)留一定的空隙C，使開始鉆孔時(shí)，鉆頭切屑刃不位于鉆套的孔中，以免刮傷鉆套內(nèi)孔，如圖4.3。 圖4.3 切屑間隙 C=(0.3～1.2)d。 在本次夾具鉆模設(shè)計(jì)中考慮了多方面的因素，確定了設(shè)計(jì)方案后，選擇了C=8。因?yàn)榇算@的材料是鑄件，所以C可以取較小的值。 5.5 鉆模板 在導(dǎo)向裝置中，導(dǎo)套通常是安裝在鉆模板上，因此鉆模板必須具有足夠的剛度和強(qiáng)度，以防變形而影響鉆孔精度。鉆模板按其與夾具體連接的方式，可分為固定式鉆模板、鉸鏈?zhǔn)姐@模板、可卸式鉆模板、滑柱式鉆模板和活動(dòng)鉆模板等。 在此套鉆模夾具中選用的是可卸式鉆模板，在裝卸工件時(shí)需從夾具體上裝上或卸下，鉆螺栓緊固，鉆模精度較高。[4] 5.6定位誤差的分析 （8） 定位誤差計(jì)算 工件采用V 形塊定位，V 形塊的定位誤差= = 0.002692 因?yàn)樾泵娼嵌葹?5度，所以工件的水平方向的定位誤差為y = 0.002692 sin(15)= 0.000696 ,滿足定位要求。 3) 夾具安裝誤差 因夾具在機(jī)床上的安裝不精確而造成的加工誤差，稱為夾具的安裝誤差。 圖5-2中夾具的安裝基面為平面，因而沒有安裝誤差，=0. 4) 夾具誤差 因夾具上定位元件、對刀或?qū)蛟?、分度裝置及安裝基準(zhǔn)之間的位置不精確而造成的加工誤差，稱為夾具誤差。夾具誤差主要包括定位元件相對于安裝基準(zhǔn)的尺寸或位置誤差；定位元件相對于對刀或?qū)蛟ò瑢?dǎo)向元件之間）的尺寸或位置誤差；導(dǎo)向元件相對于安裝基準(zhǔn)的尺寸或位置誤差；若有分度裝置時(shí)，還存在分度誤差。以上幾項(xiàng)共同組成夾具誤差。 5) 加工方法誤差 因機(jī)床精度、刀具精度、刀具與機(jī)床的位置精度、工藝系統(tǒng)的受力變形和受熱變形等因素造成的加工誤差，統(tǒng)稱為加工方法誤差。因該項(xiàng)誤差影響因素多，又不便于計(jì)算，所以常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)為它留出工件公差的1/3.計(jì)算時(shí)可設(shè) 。 2. 保證加工精度的條件 工件在夾具中加工時(shí)，總加工誤差為上述各項(xiàng)誤差之和。由于上述誤差均為獨(dú)立隨機(jī)變量，應(yīng)用概率法疊加。因此保證工件加工精度的條件是 即工件的總加工誤差應(yīng)不大于工件的加工尺寸。 為保證夾具有一定的使用壽命，防止夾具因磨損而過早報(bào)廢，在分析計(jì)算工件加工精度時(shí)，需留出一定的精度儲(chǔ)備量。因此將上式改寫為 或 當(dāng)時(shí)，夾具能滿足工件的加工要求。值的大小還表示了夾具使用壽命的長短和夾具總圖上各項(xiàng)公差值確定得是否合理。 知此方案可行。 5.7 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計(jì)與選用 工藝孔的加工只需鉆切削就能滿足加工要求。故選用可換鉆套（其結(jié)構(gòu)如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時(shí)間。 為了減少輔助時(shí)間采用可換鉆套，以來滿足達(dá)到孔的加工的要求。 表 d D D1 H t 基本 極限 偏差F7 基本 極限 偏差D6 ＞0～1 +0.016 +0.006 3 +0.018 +0.004 6 6 9 -- 0.008 ＞1～1.8 4 +0.016 +0.008 7 ＞1.8～2.6 5 8 ＞2.6～3 6 9 8 12 16 ＞3～3.3 +0.022 +0.018 ＞3.3～4 7 +0.019 +0.018 18 ＞4～5 8 11 ＞5～6 18 11 18 16 20 ＞6～8 +0.028 +0.011 12 +0.023 +0.012 15 ＞8～18 15 18 12 20 25 ＞18～12 +0.034 +0.016 18 22 ＞12～15 22 +0.028 +0.015 26 16 28 36 ＞15～18 26 30 0.012 ＞18～22 +0.041 +0.020 30 34 20 36 HT200 ＞22～26 35 +0.033 +0.017 39 ＞26～30 42 46 25 HT200 56 ＞30～35 +0.050 +0.025 48 52 ＞35～42 55 +0.039 +0.020 59 30 56 67 ＞42～48 118 66 ＞48～50 70 74 0.040 鉆模板選用固定鉆模板，用沉頭螺釘錐銷定位于夾具體上。 5.8 確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu) 對夾具體的設(shè)計(jì)的基本要求 （1）應(yīng)該保持精度和穩(wěn)定性 在夾具體表面重要的面，如安裝接觸位置，安裝表面的刀塊夾緊安裝特定的，足夠的精度，之間的位置精度穩(wěn)定夾具體，夾具體應(yīng)該采用鑄造，時(shí)效處理，退火等處理方式。 （2）應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度 保證在加工過程中不因夾緊力，切削力等外力變形和振動(dòng)是不允許的，夾具應(yīng)有足夠的厚度，剛度可以適當(dāng)加固。 （3）結(jié)構(gòu)的方法和使用應(yīng)該不錯(cuò) 夾較大的工件的外觀，更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，之間的相互位置精度與每個(gè)表面的要求高，所以應(yīng)特別注意結(jié)構(gòu)的過程中，應(yīng)處理的工件，夾具，維修方便。再滿足功能性要求（剛度和強(qiáng)度）前提下，應(yīng)能減小體積減輕重量，結(jié)構(gòu)應(yīng)該簡單。 （4）應(yīng)便于鐵屑去除 在加工過程中，該鐵屑將繼續(xù)在夾在積累，如果不及時(shí)清除，切削熱的積累會(huì)破壞夾具定位精度，鐵屑投擲可能繞組定位元件，也會(huì)破壞的定位精度，甚至發(fā)生事故。因此，在這個(gè)過程中的鐵屑不多，可適當(dāng)增加定位裝置和夾緊表面之間的距離增加的鐵屑空間：對切削過程中產(chǎn)生更多的，一般應(yīng)在夾具體上面。 （5）安裝應(yīng)牢固、可靠 夾具安裝在所有通過夾安裝表面和相應(yīng)的表面接觸或?qū)崿F(xiàn)的。當(dāng)夾安裝在重力的中心，夾具應(yīng)盡可能低，支撐面積應(yīng)足夠大，以安裝精度要高，以確保穩(wěn)定和可靠的安裝。夾具底部通常是中空的，識別特定的文件夾結(jié)構(gòu)，然后繪制夾具布局。圖中所示的夾具裝配。加工過程中，夾具必承受大的夾緊力切削力，產(chǎn)生沖擊和振動(dòng)，夾具的形狀，取決于夾具布局和夾具和連接，在因此夾具必須有足夠的強(qiáng)度和剛度。在加工過程中的切屑形成的有一部分會(huì)落在夾具，積累太多會(huì)影響工件的定位與夾緊可靠，所以夾具設(shè)計(jì)，必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便于鐵屑。此外，夾點(diǎn)技術(shù)，經(jīng)濟(jì)的具體結(jié)構(gòu)和操作、安裝方便等特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)中還應(yīng)考慮。在加工過程中的切屑形成的有一部分會(huì)落在夾具，切割積累太多會(huì)影響工件的定位與夾緊可靠，所以夾具設(shè)計(jì)，必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便排出鐵屑。用一個(gè)定位銷限制工件的另一個(gè)自由度。采用螺母夾緊。然后按照有關(guān)公式進(jìn)行切削力和夾緊力的計(jì)算，然后對鉆床夾具必不可少的鉆套和襯套進(jìn)行設(shè)計(jì)，還應(yīng)對夾具精度進(jìn)行分析。 夾具是制造系統(tǒng)的重要組成部分，夾具對加工質(zhì)量、生產(chǎn)率和產(chǎn)品成本都有直接的影響。是能否高效、便捷生產(chǎn)出合格、優(yōu)質(zhì)零件的保證。所以對夾具設(shè)計(jì)也是非常重要的。 參考文獻(xiàn) [1]馬霄，武良臣 互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ).北京：北京理工大學(xué)出版社，2008.1 [2]曹秋霞，程雪利，段維峰 機(jī)械制造工藝裝備 [3]東北重型機(jī)械學(xué)院， 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊 第二版 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 1988.4 [4]張龍勛 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