盤(pán)類軸向多孔成組鉆模設(shè)計(jì)
盤(pán)類軸向多孔成組鉆模設(shè)計(jì),盤(pán)類軸向多孔成組鉆模設(shè)計(jì),軸向,多孔,成組,設(shè)計(jì)
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)
設(shè)計(jì)題目：盤(pán)類軸向多孔成組
鉆模設(shè)計(jì)
系 別:
專 業(yè):
班 級(jí):
姓 名:
學(xué) 號(hào):
設(shè)計(jì)小組:
指導(dǎo)教師:
完成時(shí)間:
1 摘要
能通過(guò)運(yùn)用機(jī)械制造工藝學(xué)課程中的基本理論以及在生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到實(shí)踐知識(shí)，正確的解決一個(gè)零件在加工過(guò)程中的定位.夾緊以及工藝路線安排.工藝尺寸確定等問(wèn)題，保證零件的加工質(zhì)量
學(xué)會(huì)使用圖表資料以及手冊(cè)，掌握與本本設(shè)計(jì)有關(guān)的各種資料的名稱，出處，能夠做到熟練運(yùn)用。因此，它在我們的大學(xué)生活中占有重要的地位。就我個(gè)人而言，我希望能通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)對(duì)自己未來(lái)從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問(wèn)題，解決問(wèn)題的能力，為今后參加工作打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。由于能力有限，設(shè)計(jì)當(dāng)中可能會(huì)有不足之處，懇請(qǐng)各位老師給予批評(píng)指正。
Abstract：Can through the utilization machine manufacture technology curriculum in elementary theory as well as in the productive practice middle school to the practice knowledge, a correct solution components in processing process localization. Clamp as well as craft route arrangement. Questions and so on craft size determination, guarantee components processing quality The academic society uses the graph data as well as the handbook, grasps designs the related each kind of material with the notebook the name, the source, can achieve the skilled utilization. Therefore, it holds the important status in ours university life. To my own opinion, I hoped that can the work which will be engaged to own future carry on an adaptability training through this curriculum project, will exercise itself to analyze the question, will solve the question ability, will start the work for the present to build a good foundation. Because ability is limited, middle the design will possibly have the deficiency, will request earnestly fellow teachers to give the criticism to point out mistakes.
2 前 言
隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，市場(chǎng)需求的變化多端及商品競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈，使機(jī)械產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期愈來(lái)愈短，多品種、小批量生產(chǎn)的比例愈來(lái)愈高。為了適用這種形勢(shì)的需要出現(xiàn)了各種新型夾具。
現(xiàn)代機(jī)床夾具的發(fā)展方向主要表現(xiàn)在精密化、高效化、柔性化等方面。下面介紹幾種現(xiàn)代機(jī)床夾具。
一、可調(diào)夾具
可調(diào)夾具分為通用可調(diào)夾具和成組夾具(也稱專用可調(diào)夾具)兩類。它們共同的特點(diǎn)是，只要更換或調(diào)整個(gè)別定位、夾緊或?qū)蛟纯捎糜诙喾N零件的加工，從而使多種零件的單件小批生產(chǎn)變?yōu)橐唤M零件在同一夾具上的“成批生產(chǎn)”。產(chǎn)品更新?lián)Q代后，只要屬于同一類型的零件就仍能在此夾具上加工。由于可調(diào)夾具具有較強(qiáng)的適應(yīng)性和良好的繼承性，所以使用可調(diào)夾具可大量減少專用夾具的數(shù)量，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低成本。
(一)通用可調(diào)夾具
通用可調(diào)夾具的加工對(duì)象較廣，有時(shí)加工對(duì)象不確切。如滑柱式鉆模只要更換不同的定位、夾緊、導(dǎo)向元件，便可用于不同類型工件的鉆孔。
(二)成組夾具
成組夾具是成組工藝中為一組零件的某一工序而專門設(shè)計(jì)的夾具。
成組夾具加工的零件組都應(yīng)符合成組工藝的相似原則，相似原則主要包括以下內(nèi)容：工藝相似；裝夾表面相似；形狀相似；尺寸相似；材料相似；精度相似。圖10-7所示為加工撥叉叉部圓弧面及其一端面的成組工藝零件組，它符合成組工藝的相似性原則。
10-8所示為加工該零件組的成組車床夾具，兩件同時(shí)加工。夾具體1上有四對(duì)定位套2(定位孔為φ16H7)，可用來(lái)安裝四種可換定位軸KHl，用來(lái)加工四種中心距L不同的零件。若將可換定位軸安裝在C一C剖面的T形槽內(nèi)，則可加工中心距L在一定范圍內(nèi)變化的各種零件?？蓳Q墊套KH2及可換壓板KH3按零件叉部的高度H選用更換，并固定在兩定位軸連線垂直的T形槽內(nèi)，防轉(zhuǎn)定位及輔助夾緊用。
成組夾具的設(shè)計(jì)方法與專用夾具相似，首先確定一個(gè)“復(fù)合零件”，該零件能代表組內(nèi)零件的主要特征，然后針對(duì)“復(fù)合零件”設(shè)計(jì)夾具，并根據(jù)組內(nèi)零件加工范圍，設(shè)計(jì)可調(diào)整件和可更換件。應(yīng)使調(diào)整方便、更換迅速、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。由于成組夾具能形成批量生產(chǎn)因此可以采用高效夾緊裝置，如各種氣動(dòng)和液壓裝置。
二、組合夾具
(一)概述
組合夾具是一種標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化程度很高的工藝裝備。我國(guó)從60年代初開(kāi)始推廣使用，目前已基本普及，各城市及各大工廠均有自己的組合夾具站。
組合夾具由一套預(yù)先制造好的不同形狀、不同規(guī)格、不同尺寸的標(biāo)準(zhǔn)元件及合件組裝而成。
組合夾具一般是為某一工件的某一工序組裝的專用夾具，也可以組裝成通用可調(diào)夾具或成組夾具。組合夾具適用于各類機(jī)床。
組合夾具把專用夾具的設(shè)計(jì)、制造、使用、報(bào)廢的單向過(guò)程變?yōu)榻M裝、擴(kuò)散、清洗入庫(kù)、再組裝的循環(huán)過(guò)程?？捎脦仔r(shí)的組裝代替幾個(gè)月的設(shè)計(jì)制造周期，從而縮短了生產(chǎn)周期；節(jié)省了工時(shí)和材料，降低了生產(chǎn)成本；還可減少夾具庫(kù)房面積，有利管理。
組合夾具的元件精度高、耐磨，并且實(shí)現(xiàn)了完全互換，元件精度一般為IT6～I(xiàn)T7級(jí)。用組合夾具加工的工件，位置精度一般可達(dá)IT8～I(xiàn)T9級(jí)，若精心調(diào)整可達(dá)IT7級(jí)。
組合夾具的主要缺點(diǎn)是體積大、剛度較差、一次性投資大、成本高。這使組合夾具的推廣應(yīng)用受到一定限制。
三、數(shù)控機(jī)床夾具
在現(xiàn)代自動(dòng)化生產(chǎn)中，數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用已愈來(lái)愈廣泛。數(shù)控機(jī)床加工時(shí)，刀具或工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)是由程序控制，按一定坐標(biāo)位置進(jìn)行的。
數(shù)控機(jī)床夾具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
1．?dāng)?shù)控機(jī)床夾具上應(yīng)設(shè)置原點(diǎn)(對(duì)刀點(diǎn))。
2．?dāng)?shù)控機(jī)床夾具無(wú)需設(shè)置刀具導(dǎo)向裝置。這是因?yàn)閿?shù)控機(jī)床加工時(shí)，機(jī)床、夾具、刀具和工件始終保持嚴(yán)格的坐標(biāo)關(guān)系，刀具與工件間無(wú)需導(dǎo)向元件來(lái)確定位置。
3．?dāng)?shù)控機(jī)床上常需在幾個(gè)方向上對(duì)工件進(jìn)行加工，因此數(shù)控機(jī)床夾具應(yīng)是敞開(kāi)式的。
4．?dāng)?shù)控機(jī)床上應(yīng)盡量選用可調(diào)夾具、拼裝夾具和組合夾具。因?yàn)閿?shù)控機(jī)床上加工的工件，常是單件小批生產(chǎn)，必須采用柔性好、準(zhǔn)備時(shí)間短的夾具。
5．?dāng)?shù)控機(jī)床夾具的夾緊應(yīng)牢固可靠、操作方便。夾緊元件的位置應(yīng)固定不變?cè)燔嚲W(wǎng)，防止在自動(dòng)加工過(guò)程中，元件與刀具相碰。
夾具設(shè)計(jì)中的特點(diǎn)：
1.夾具的設(shè)計(jì)周期較短，一般不用進(jìn)行強(qiáng)度和剛度的計(jì)算。
2.專用夾具的設(shè)計(jì)對(duì)產(chǎn)品零件有很強(qiáng)的針對(duì)性。
3.“確保產(chǎn)品加工質(zhì)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率”是夾具設(shè)計(jì)工作的主要任務(wù)，加工質(zhì)量包括被加工表面的本身精度和位置精度，后者主要用夾具來(lái)保證。
4.夾緊裝置的設(shè)計(jì)對(duì)整個(gè)夾具的結(jié)局有具定性的影響。設(shè)計(jì)一個(gè)好的夾具可以減少?gòu)U品率。
因此，夾具設(shè)計(jì)要保證以下幾個(gè)條件：
1.夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)與其用途及生產(chǎn)規(guī)模相適應(yīng)。
2.保證工件的精度。
3.保證使用方便與安全。
4.正確處理作用力的平衡問(wèn)題。
5.注意結(jié)構(gòu)的工藝性，便于制造和維修。注意夾具與機(jī)床、輔助工具、刀具、量具之間的聯(lián)系。
在機(jī)械制造中，為了適應(yīng)新產(chǎn)品的不斷發(fā)展要求。因此,夾具設(shè)計(jì)過(guò)程中有朝著下列方向發(fā)展的趨勢(shì)：
1.發(fā)展通用夾具的新品種
a、 由于機(jī)械產(chǎn)品的加工精度日益提高，因此需要發(fā)展高精度通用夾具。
b、 廣泛的采用高效率夾具，可以壓縮輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。
2.推廣和發(fā)展組合夾具及拼拆夾具。
3.加強(qiáng)專用夾具的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化。
4.大力推廣和使用機(jī)械化及自動(dòng)化夾具。
采用新結(jié)構(gòu)、新工藝、新材料來(lái)設(shè)計(jì)和制造夾具。
本設(shè)計(jì)屬于工藝夾具設(shè)計(jì)范圍，機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)在零件的加工制造過(guò)程中有著重要的作用。工藝性的好壞，直接影響著零件的加工質(zhì)量及生產(chǎn)成本，在設(shè)計(jì)中為了適應(yīng)中批批量的生產(chǎn)情況，以提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，在設(shè)計(jì)中所采用的零件盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件，以降低產(chǎn)品的生產(chǎn)費(fèi)用。
目錄
1 摘要····································································1
2 前言····································································3
3 盤(pán)類軸向多孔成組鉆模的設(shè)計(jì)·······································6
3.1 盤(pán)類軸向多孔零件結(jié)克特點(diǎn)····································9
3.1 盤(pán)類軸向多孔成組鉆模的設(shè)計(jì)·································10
3.3定位元件的選擇與設(shè)計(jì)·············································11
3.3.1 定位元件的選擇·········································11
3.3.2 定位誤差的分析···········································11
3.3.2 定位誤差的計(jì)算···········································12
3.4 零件在夾具中夾緊···············································12
3.5 夾緊裝置的組成··················································13
3.6 鉆套、襯套、鉆模板及夾具體設(shè)計(jì)······························19
3.7 夾緊力的計(jì)算及夾緊元件的強(qiáng)度校核····························28
3.8 夾緊機(jī)構(gòu)的選擇及設(shè)計(jì)··········································29
設(shè)計(jì)總結(jié)································································30
參考文獻(xiàn)································································32
9
3 盤(pán)類軸向多孔成組鉆模的設(shè)計(jì)
針對(duì)我所設(shè)計(jì)的零件加工特點(diǎn), 零件的結(jié)構(gòu)零件較為適合應(yīng)用成組技術(shù)設(shè)計(jì)夾具。希望通過(guò)總結(jié)成組夾具的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),在這方面做出一些探討,與同行們互相切磋、交流。
本夾具適合于小型盤(pán)類零件(如法蘭)的鉆孔加工.通常工件是以加工端面和中心孔定位,限制五個(gè)自由度.對(duì)于不對(duì)稱結(jié)構(gòu)(見(jiàn)工序圖)則以側(cè)面用擋銷再限制一個(gè)回轉(zhuǎn)自由度,該側(cè)面可以是精基準(zhǔn),也可以是粗基準(zhǔn).夾具上采用螺母通過(guò)開(kāi)口墊圈夾緊工件.翻板連同鉆模板由焊接夾具體上的兩個(gè)支角T托住后(見(jiàn)圖中假想線位置),可以裝卸工件,當(dāng)把它們翻轉(zhuǎn)到工件位置時(shí)由鎖扣通彈簧力鎖住后,可以進(jìn)行鉆孔加工.
鉆模板和定位銷都是可換件,可以根據(jù)不現(xiàn)工件的需要進(jìn)行更換.插銷是在鉆好一個(gè)孔后, 插進(jìn)該孔,以增強(qiáng)加工的穩(wěn)定性,確保各孔間的位置精度.若也徑不大時(shí),也可以不用.本夾具由于采用翻板結(jié)構(gòu)代替翻轉(zhuǎn)式鉆模,降低了勞動(dòng)強(qiáng)度,同時(shí)避免了鉆床工件臺(tái)的磕碰現(xiàn)象
我所設(shè)計(jì)夾具為盤(pán)類軸向多孔夾具,它是以中孔作為定位基準(zhǔn)限制二個(gè)自由度,端面限制三個(gè)自由度,有的側(cè)面需要限制一個(gè)自由度,一共限制六個(gè)自由度,符合六點(diǎn)定則原理.
3.1 盤(pán)類多孔軸向零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn):
盤(pán)類多孔軸向零件結(jié)構(gòu)示意圖如下,它們的結(jié)構(gòu)特點(diǎn):中間有一個(gè)中心孔,在中心孔的同周圍布置一些要的孔,這些孔相對(duì)于中心孔都有同軸度的要求,兩端面相對(duì)于孔有垂直度要求,這就給我們?cè)O(shè)計(jì)夾具提供了條件,我們可以用中孔與端面作為定位基準(zhǔn),實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與加工定位基準(zhǔn)重合,符合基準(zhǔn)重合原則.
3.2 盤(pán)類軸向多孔成組鉆模設(shè)計(jì)
針對(duì)盤(pán)類多孔軸向零件結(jié)構(gòu)零件結(jié)構(gòu)尺寸特點(diǎn),設(shè)計(jì)了一套成組鉆模工裝,主要包括以下幾個(gè)零件。
1，夾具體 2，鎖扣 3，鉆模板（可換） 4，翻板
5，定位心軸（可換） 6，插銷 7，開(kāi)口墊圈 8手柄
盤(pán)類多孔軸向零件鉆削加工工裝示意圖:
夾具體為工裝夾具的基準(zhǔn),要求各面的垂直度小于0.02 mm, 以保證各面翻轉(zhuǎn)加工時(shí)定位精度不受影響;鉆模板零件為夾具的核心,通過(guò)緊固螺釘聯(lián)接在翻板上, 鉆模板中孔能過(guò)與心軸配合,實(shí)現(xiàn)對(duì)軸向多孔零件的軸向定位,并通過(guò)插銷釘保證位置精度。
盤(pán)類多孔軸向零件通過(guò)鎖扣,配合定位心軸及翻盤(pán)與夾具體零件連成一體,螺釘緊固。鉆削加工時(shí)采用壓板夾持夾具體,鉆削零件,加工一個(gè)零件結(jié)束后;隨后松銷扣及插銷,通過(guò)手柄使得翻板零件旋轉(zhuǎn)180°,撤換零件,加工另一個(gè)零件?！ ?
使用該工裝,將盤(pán)類多孔軸向零件的鉆孔加工工序簡(jiǎn)化到了兩個(gè)工步即可完成,實(shí)現(xiàn)了兩種零件的互換加工,大大降低了勞動(dòng)強(qiáng)度,提高生產(chǎn)效率近4倍。而且由于定位方式簡(jiǎn)單可靠,精度較高,因此,很好地保證了零件的加工質(zhì)量,在該產(chǎn)品的生產(chǎn)中起到了關(guān)鍵的作用。
3.3 定位元件的選擇與設(shè)計(jì)
3.3.1 定位元件的選擇
工件在夾具中位置的確定，主要是通過(guò)各種類型的定位元件實(shí)現(xiàn)的。在機(jī)械加工中，雖然被加工工件的種類繁多和形狀各異，但從它們的基本結(jié)構(gòu)來(lái)看，不外乎是由平面、圓柱面、圓錐面及各種成形面所組成。工件在夾具中定位時(shí)，可根據(jù)各自的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工序加工精度要求，選擇其上的平面、圓柱面，圓錐面或它們之間的組合表面作為定位基準(zhǔn)。為此，在夾具設(shè)計(jì)中可根據(jù)需要選用各類型的定位元件。
在夾具設(shè)計(jì)中常用于平面定位的定位元件有定位板與定位柱，我此次工序設(shè)計(jì)所用定位元件為定位柱與定位板
3.3.2 定位誤差的分析
夾具的作用首先是要保證工序加工精度，在設(shè)計(jì)夾具選擇和確定工件的定位方案時(shí)，根據(jù)工件定位原理選用相應(yīng)的定位元件外，還必須對(duì)選定的工件定位方案能否滿足工序加工精度要求作出判斷。為此，就需對(duì)可能產(chǎn)生的定位誤差進(jìn)行分析和計(jì)算。
定位誤差是指由于定位不準(zhǔn)而造成某一工序在工序尺寸（通常指加工表面對(duì)工序基準(zhǔn)的距離尺寸）或位置要求方面的加工誤差。對(duì)某一定位方案，經(jīng)分析計(jì)算其可能產(chǎn)生的定位誤差，只要小于工件有關(guān)尺寸或位置公差的~，一般即認(rèn)為此定位方案能滿足該工序的加工精度要求。
工件在夾具中的位置是由定位元件確定的，當(dāng)工件上的定位表面一旦與夾具上的定位元件相接觸或相配合，作為一個(gè)整體的工件的位置也就確定了。但對(duì)于一批工件來(lái)說(shuō)，由于在各個(gè)工件的有關(guān)表面之間，彼此在尺寸及位置上均有著在公差范圍內(nèi)的差異，夾具定位元件本身和各定位元件之間也具有一定的尺寸和位置公差。這樣一來(lái)，工件雖已定位，但每個(gè)被定位工件的某些具體表面都會(huì)有自己的位置變動(dòng)量，從而造成在工序尺寸和位置要求方面的加工誤差。
由此可知，定位誤差是指工件在用調(diào)整法加工時(shí)，僅僅由于定位不準(zhǔn)而引起工序尺寸或位置要求的最大可能變動(dòng)范圍。即定位誤差主要是由基準(zhǔn)位置誤差和基準(zhǔn)不重合誤差兩項(xiàng)組成。
根據(jù)定位誤差的上述定義，在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，對(duì)任何一個(gè)定位方案，可通過(guò)一批工件定位時(shí)的兩個(gè)極端位置，直接計(jì)算出工序基準(zhǔn)的最大變動(dòng)范圍，即為該定位方案的定位誤差。
在機(jī)械加工中，有很多工件是以多個(gè)表面作為定位基準(zhǔn)，在夾具中實(shí)現(xiàn)表面組合定位的。
采用表面組合定位時(shí)，由于各個(gè)定位基準(zhǔn)面之間存在著位置偏差，故在定位誤差的分析和計(jì)算時(shí)也必須加以考慮。為了便于分析和計(jì)算，通常把限制不定度最多的主要定位表面成為第一定位基準(zhǔn)，然后再依次劃分為第二、第三定位基準(zhǔn)。一般來(lái)說(shuō)，采用多個(gè)表面組合定位的工件，其第一定位基準(zhǔn)的位置誤差最小，第二定位基準(zhǔn)次之，而第三定位基準(zhǔn)的位置誤差最大。
3.3.3 定位誤差的計(jì)算
定位元件尺寸及公差的確定。根據(jù)定位方案，設(shè)計(jì)定位元件的結(jié)構(gòu)如附圖（夾具裝配圖）所示。該設(shè)計(jì)中的定位銷為主要的定位元件，其公差根據(jù)文獻(xiàn)【5】表2.9-6得0.02mm，所以影響位置度的定位誤差為：，即小于相位位置度公差的，所以定位方案能夠滿足加工要求。
3.4 零件在夾具中的夾緊
工件在夾具中的裝夾是由定位和夾緊這兩個(gè)過(guò)程緊密聯(lián)系在一起的。僅僅定位好，在大多數(shù)場(chǎng)合下，還無(wú)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(duì)工件實(shí)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)就是保持工件在定位中所獲得的既定位置，以便在切削力、重力、慣性力等外力作用下，不發(fā)生移動(dòng)和振動(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(guò)程中實(shí)現(xiàn)的，正確的夾緊還能糾正工件定位的不正確位置。
3.5 夾緊裝置的組成
一般夾緊裝置由下面兩個(gè)基本部分組成。
1) 動(dòng)力源
即產(chǎn)生原始作用力的部分。如果用人的體力對(duì)工件進(jìn)行夾緊，稱為手動(dòng)夾緊；如果用氣動(dòng)、液壓、氣液聯(lián)合、電動(dòng)以及機(jī)床的運(yùn)動(dòng)等動(dòng)力裝置來(lái)代替人力進(jìn)行夾緊，則稱為機(jī)動(dòng)夾緊。
2) 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。它包括中間遞力機(jī)構(gòu)和夾緊元件。中間遞力機(jī)構(gòu)把來(lái)自人力或動(dòng)力裝置的力傳遞給夾緊元件，再由夾緊元件直接與工件接觸，最終完成夾緊任務(wù)。
根據(jù)動(dòng)力源的不同和工件夾緊的實(shí)際需要，一般中間遞力機(jī)構(gòu)在傳遞夾緊力的過(guò)程中，可以起到以下作用：
a 改變作用力的方向；
b 改變作用力的大?。?
c 具有一定的自鎖性能，以保證夾緊可靠，在手動(dòng)夾緊時(shí)尤為重要。
3.6 鉆套、襯套、鉆模板及夾具體設(shè)計(jì)
孔的加工需鉆切削才能滿足加工要求。故選用快換鉆套（其結(jié)構(gòu)如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時(shí)間。根據(jù)工藝要求：根據(jù)參考文獻(xiàn)[11]表2-1-47可查得鉆套孔徑結(jié)構(gòu)如圖3.14所示。
圖3.14 快換鉆套
鉆孔鉆套結(jié)構(gòu)參數(shù)如表3.9所示。
表3.9
d
H
D
公稱尺寸
允差
7
20
12
+0.018
+0.007
22
18
10
4
7
7
16
50°
根據(jù)參考文獻(xiàn)[11]表2-1-58可得襯套選用固定襯套其結(jié)構(gòu)如圖3.15所示。
圖3.15 固定襯套
其結(jié)構(gòu)參數(shù)如表3.10所示。
表3.10
d
H
D
C
公稱尺寸
允差
公稱尺寸
允差
12
+0.034
+0.016
20
18
+0.023
+0.012
0.5
2
夾具體先用焊接件,采用45鋼,焊接后進(jìn)行時(shí)效處理,硬度達(dá)到HRC40-45.下圖為夾具體結(jié)構(gòu)圖
鉆模板采用中碳鋼正常用45鋼,熱處理硬度為HRC35-40,它為該夾具中的可換配件,當(dāng)改變加工工件時(shí),只要更換鉆模板便可.
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。選擇作用點(diǎn)的問(wèn)題是在夾緊力方向已定的情況下才提出來(lái)的。選擇夾緊力作用點(diǎn)位置和數(shù)目時(shí)，應(yīng)考慮工件定位可靠，防止夾緊變形，確保工序的加工精度。
a 夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)能保持工件定位穩(wěn)定，而不致引起工件發(fā)生位移和偏轉(zhuǎn)。
當(dāng)夾緊力雖然朝向主要定位基面，但作用點(diǎn)卻在支承范圍以外時(shí)，夾緊力與支反力構(gòu)成力矩，夾緊時(shí)工件將發(fā)生偏轉(zhuǎn)，使定位基面與支承元件脫離，以至破壞原有定位。應(yīng)使夾緊力作用在穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)。
b 夾緊力的作用點(diǎn)，應(yīng)使被夾緊工件的夾緊變形盡可能小。
對(duì)于箱體、殼體、桿叉類工件，要特別注意選擇力的作用點(diǎn)問(wèn)題。
在使用夾具時(shí)，為盡量減少工件的夾緊變形，可采用增大工件受力面積的措施。采用具有較大弧面的夾爪來(lái)防止薄壁套筒變形；可在壓板下增加墊圈，使夾緊力均勻地作用在薄壁
夾緊力的大小必須適當(dāng)。當(dāng)夾緊力過(guò)小，工件可能在加工過(guò)程中移動(dòng)而破壞定位，不僅影響質(zhì)量，還能造成事故；夾緊力過(guò)大，不但會(huì)使工件和夾具產(chǎn)生變形，對(duì)加工質(zhì)量不利，而且造成人力、物力的浪費(fèi)。
計(jì)算夾緊力，通常將夾具和工件看成一個(gè)剛性系統(tǒng)以簡(jiǎn)化計(jì)算。然后根據(jù)工件受切削力、夾緊力（大工件還應(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，再乘以安全系數(shù)，作為實(shí)際所需的夾緊力，即
(2-6)
式中 ——實(shí)際所需要的夾緊力 (N)；
——按力平衡條件計(jì)算之夾緊力 (N)；
——安全系數(shù)，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，一般?。?.5～3。
用于粗加工時(shí)，?。?.5～3；用于精加工時(shí)，?。?.5～2。
夾緊工件所需夾緊力的大小，除與切削力的大小有關(guān)外，還與切削力對(duì)定位支撐的作用方向有關(guān)。
3.7 夾緊力的計(jì)算及夾緊元件的強(qiáng)度校核
夾緊裝置如夾具裝配圖，根據(jù)零件的形狀，以及夾緊機(jī)構(gòu)在夾具中安裝，可確定夾緊力的位置。
切削力及夾緊力的計(jì)算
刀具： 直徑麻花鉆，由文獻(xiàn)【5】表3-24得：
其中：
所以：
水平分力：
垂直分力：
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)
其中：—基本安全系數(shù)，1.5；
—加工性質(zhì)系數(shù)，1.1；
—刀具鈍化系數(shù)，1.1；
—斷續(xù)切削系數(shù)，1.1；
F’=K
為克服水平切削力，實(shí)際夾緊力N應(yīng)為
所以：
其中和為夾具定位面及夾緊面上的摩擦系數(shù)，取。則
夾具設(shè)計(jì)合格可靠。
3.8 夾緊機(jī)構(gòu)的選擇及設(shè)計(jì)
從前面提到的夾緊裝置組成中可以看出，不論采用何種力源（手動(dòng)或機(jī)動(dòng)）形式，一切外加的作用力要轉(zhuǎn)化為夾緊力均需通過(guò)夾緊機(jī)構(gòu)。因此，夾緊機(jī)構(gòu)是夾緊裝置中的一個(gè)很重要的組成部分。
夾緊機(jī)構(gòu)可分為斜楔夾緊機(jī)構(gòu)、螺旋夾緊機(jī)構(gòu)、偏心夾緊機(jī)構(gòu)、定心對(duì)中夾緊機(jī)構(gòu)等。斜楔夾緊機(jī)構(gòu)中最基本的形式之一，螺旋夾緊機(jī)構(gòu) 、偏心夾緊機(jī)構(gòu)及定心對(duì)中夾緊機(jī)構(gòu)等都是斜楔夾緊機(jī)構(gòu)的變型。
斜楔夾緊機(jī)構(gòu)主要是利用其斜楔面移動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的壓力來(lái)夾緊工件的，亦即一般所謂的楔緊作用。斜楔的斜度一般為1:10，其斜度的大小主要是根據(jù)滿足斜楔的自鎖條件來(lái)確定。
一般對(duì)夾具的夾緊機(jī)構(gòu)，都要求具有自鎖性能。所謂自鎖，也就是當(dāng)外加的作用力Q一旦消失或撤除后，夾緊機(jī)構(gòu)在純摩擦力的作用下，仍應(yīng)保持其處于夾緊狀態(tài)而不松開(kāi)。
3.9 夾具在機(jī)床上的定位
1) 夾具在機(jī)床上定位的目的
為了保證工件的尺寸精度和位置精度，工藝系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)之間必須具有正確的幾何關(guān)系[13]。一批工件通過(guò)其定位基準(zhǔn)面和夾具定位表面的接觸或配合，占有一致的、確定的位置，這是滿足上述要求的一個(gè)方面。夾具的定位表面相對(duì)于機(jī)床工作臺(tái)和導(dǎo)軌或主軸軸線具有正確的位置關(guān)系，是滿足上述要求另一個(gè)極為重要的方面。只有滿足這兩方面的要求，才能使夾具定位表面以及工件加工表面相對(duì)刀具及切削成型運(yùn)動(dòng)處于理想位置。
夾具在機(jī)床上的定位，其本質(zhì)是夾具定位元件對(duì)刀具切削成型運(yùn)動(dòng)的定位。為此，就要解決好夾具與機(jī)床連接與配合問(wèn)題以及正確規(guī)定定位元件定位面對(duì)夾具安裝面的位置要求。
2) 夾具在機(jī)床上的定位方式
夾具通過(guò)連接元件實(shí)現(xiàn)其在機(jī)床上的定位，根據(jù)機(jī)床的結(jié)構(gòu)與加工特點(diǎn)，夾具在機(jī)床上的連接定位通常有兩種方式：夾具連接定位在機(jī)床的工作臺(tái)面上（如銑、刨、鏜、鉆床及平面磨床等）及夾具連接定位在機(jī)床的主軸上（如車床，內(nèi)、外圓磨床等）。
夾具在工作臺(tái)面上的連接定位
夾具在工作臺(tái)面上是用夾具安裝面及定向鍵定位的。為了保證夾具安裝面與工作臺(tái)面有良好的接觸，夾具安裝面的結(jié)構(gòu)形式及加工精度都應(yīng)有一定的要求。 除夾具安裝面之外，一般還通過(guò)兩個(gè)定向鍵或定位銷與工作臺(tái)上的T型槽相配合，以限制夾具在定位時(shí)所應(yīng)限制的不定度，并承受部分切削力矩，增強(qiáng)夾具在工作過(guò)程中的穩(wěn)定性。
圖2-14（a）是定向鍵的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，圖2-14（b）為定向鍵相配合零件的尺寸。
在小型夾具中，為了制造簡(jiǎn)便，可用圓柱定位銷代替定向鍵。圖2-15為圓柱銷直接裝配在夾具體的圓孔中（過(guò)盈配合）。圖2-15(b)、(c)為階梯形圓柱銷及其連接形式。其螺紋孔是供取出定位銷用的。
為了提高定向精度，定向鍵與T型槽應(yīng)有良好的配合（一般采用,） ,必要時(shí)定向鍵寬度可按機(jī)床工作臺(tái)T型槽配作。兩定向鍵之間的距離在夾具底座的允許范圍內(nèi)盡可能遠(yuǎn)些。另外在夾具安裝時(shí)應(yīng)對(duì)T型槽精度進(jìn)行檢測(cè)，選擇精度高的使用（一般工作臺(tái)中間處T型槽精度較高），或使定向鍵靠向T型槽的一側(cè)，以減少間隙造成的誤差。定向鍵的材料常用45鋼，淬火HRC40～45。
圖3-16(a)所示為圓柱定向鍵的結(jié)構(gòu)。上部圓柱體與夾具體的圓孔相配合，下部圓柱體切出與T型槽寬度b相等的兩平面。這可改善圖 結(jié)構(gòu)中圓柱部分與T型槽配合時(shí)易磨損的特點(diǎn)。
所示為圓柱定向鍵與夾具體的固定方式。當(dāng)用扳手1旋緊螺釘2時(shí)，借助摩擦力，月牙塊3發(fā)生偏轉(zhuǎn)外移，使定向鍵4卡緊在夾具體5的圓孔中。放松螺釘2，便可取出定向鍵。
通常在這類夾具的縱向兩端底邊上，設(shè)計(jì)出帶U型槽的耳座，供緊固夾具體的螺栓穿過(guò)。圖3-17為其具體結(jié)構(gòu)形式。
3) 夾具在機(jī)床上的定位誤差
夾具安裝在機(jī)床上時(shí)，由于夾具定位元件對(duì)夾具體安裝幾面存在位置誤差，夾具安裝面本身有制造誤差，家具安裝面與機(jī)床裝卡面有連接誤差，這就使夾具定位元件相對(duì)機(jī)床裝卡面 存在位置誤差。為提高工件在夾具中加工時(shí)的加工精度，必須研究各類夾具定位誤差的計(jì)算方法及減少這些誤差的措施。
為減小夾具在機(jī)床上的定位誤差，設(shè)計(jì)夾具時(shí)，定位元件定位面對(duì)夾具在機(jī)床上的安裝面的位置要求，應(yīng)在夾具裝配圖上標(biāo)出，作為夾具驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)之一。
設(shè)計(jì)總結(jié)
為期四個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，回顧整個(gè)過(guò)程，在各位老師的熱心指導(dǎo)下和同學(xué)們的幫助下，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于圓滿結(jié)束，同時(shí)通過(guò)這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)到了很多知識(shí)。
我設(shè)計(jì)的題目是渦輪減速箱體加工工藝規(guī)程及工藝裝備的設(shè)計(jì)。在開(kāi)始設(shè)計(jì)前，我做了大量的資料搜查，找到一些有箱體加工的資料，并對(duì)其分析、消化和吸收。但將所學(xué)的知識(shí)和實(shí)踐緊密聯(lián)系起來(lái)，對(duì)我來(lái)說(shuō)是很棘手的，但在老師和同學(xué)的幫助下，一個(gè)個(gè)困難迎刃而解。設(shè)計(jì)中的種種困難使我感到將知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐是我的一種欠缺。也使我學(xué)會(huì)了如何快速收集、查找、應(yīng)用工具書(shū)和電子工具書(shū)及網(wǎng)上資料。
畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)；是對(duì)自己綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的考驗(yàn)；同時(shí)也是鍛煉自己理論與實(shí)踐相結(jié)合能力的過(guò)程。這充分體現(xiàn)了我們運(yùn)用知識(shí)和解決問(wèn)題的能力。經(jīng)過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我對(duì)所學(xué)的知識(shí)有所鞏固，理論應(yīng)用到實(shí)踐的能力有所提高，同時(shí)也鍛煉了我獨(dú)立思考問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。但通過(guò)這次的設(shè)計(jì)也使我發(fā)現(xiàn)所學(xué)知識(shí)的貧乏，這對(duì)我在以后的工作和學(xué)習(xí)中不斷的提高和完善自己提供了很大的動(dòng)力。
總之，通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我受益匪淺，它不僅大大鞏固了以前所學(xué)的知識(shí)，還培養(yǎng)了理論與實(shí)踐相結(jié)合的能力，在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，還培養(yǎng)一種吃苦耐勞的精神，實(shí)事求是的科學(xué)作風(fēng)，認(rèn)認(rèn)真真的學(xué)習(xí)態(tài)度，這對(duì)我以后的學(xué)習(xí)和工作將是一筆寶貴的財(cái)富。
由于能力所限，設(shè)計(jì)中還有許多不足之處，懇請(qǐng)各位老師、同學(xué)們批評(píng)指正！
參 考 文 獻(xiàn)
【1】 《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》，孟少農(nóng)主編.機(jī)械工業(yè)大學(xué)出版社
【2】 《金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)》組編．金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)．上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1979
【3】 《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》 東北重型機(jī)械學(xué)院、 洛陽(yáng)工學(xué)院、第一汽車制造廠職工大學(xué)編. 上海科學(xué)技術(shù)出版社
【4】 《機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》，趙家齊主編，機(jī)械工業(yè)出版社
【5】 《金屬切削機(jī)床夾具圖冊(cè)》（下冊(cè) 專用夾具）南京市機(jī)械研究所主編. 機(jī)械工業(yè)出版社
【6】 《機(jī)械制造工藝學(xué)》，王啟平主編.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社
【7】 《金屬切削機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》（第二版），浦林祥主編.機(jī)械工業(yè)出版社
【8】 《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》，東北工學(xué)院機(jī)械教研室編，冶金工業(yè)出版社
【9】 《機(jī)械制造工程學(xué)》，黃克孚、王光逵主編. 機(jī)械工業(yè)出版社
【10】 《機(jī)械設(shè)計(jì)》 濮良貴主編 。 高等教育出版社
【11】 《機(jī)械精度設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》，孫玉芹等主編，北京，科學(xué)出版社，2003
【12】 《機(jī)械制圖》，石光源等主編，高等教育出版社
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