2059 CA6140杠桿中心孔夾具設計

2059 CA6140杠桿中心孔夾具設計,ca6140,杠桿,中心,夾具,設計 機械制造工藝學CA6140 杠桿夾具設計說明書學生姓名： 學生學號： 院 （系）： 年級專業(yè)： 指導教師： 二〇〇八年八月目錄前言1定位基準的選擇2切削力的計算與夾緊力分析3夾緊元件及動力裝置確定4鉆套、襯套、鉆模板及夾具體設計5夾具精度分析6夾具設計及操作的簡要說明7小結(jié)專用夾具設計為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度。在加工杠桿零件時，需要設計專用夾具。根據(jù)任務要求中的設計內(nèi)容，需要設計加工工藝孔 Φ25 夾，加工工藝孔的夾具將用于組合鉆床，刀具分別為麻花鉆、擴孔鉆、鉸刀對工件上的工藝孔進行加工。加工工藝孔 Φ25 夾具設計本夾具主要用來鉆、擴、鉸工藝孔 Φ25。這個工藝孔有尺寸精度要求為+0.023，表面粗糙度要求，表面粗糙度為 ，與頂面垂直。并用于以后各面各孔加工中的定1.6aRm??位。其加工質(zhì)量直接影響以后各工序的加工精度。本到工序為杠桿加工的第二道工序，加工到本道工序時只完成了杠桿下表面的粗、精銑。因此再本道工序加工時主要應考慮如何保證其尺寸精度要求和表面粗糙度要求，以及如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度。1定位基準的選擇由零件圖可知，工藝孔位于零件中心偏左，其有尺寸精度要求和表面粗糙度要求并應與頂面垂直。為了保證所鉆、鉸的孔與頂面垂直并保證工藝孔能在后續(xù)的孔系加工工序中使各重要支承孔的加工余量均勻。根據(jù)基準重合、基準統(tǒng)一原則。在選擇工藝孔的加工定位基準時，應盡量選擇上一道工序即粗、精銑 Φ25 下表面工序的定位基準，以及設計基準作為其定位基準。因此加工工藝孔的定位基準應選擇選用 Φ45 外圓面作為定位基準，用 V 型塊定位限制 4 個自由度。再以 Φ25 下表面加 3 個支撐釘定位作為主要定位基面以限制工件的三個自由度。為了提高加工效率，根據(jù)工序要求先采用標準高速鋼麻花鉆刀具對工藝孔 Φ25 進行鉆削加工；然后采用標準高速鋼擴孔鉆對其進行擴孔加工；最后采用標準高速鉸刀對工藝孔Φ25 進行鉸孔加工。準備采用手動夾緊方式夾緊。2切削力的計算與夾緊力分析由于本道工序主要完成工藝孔的鉆、擴、鉸加工，而鉆削力遠遠大于擴和鉸的切削力。因此切削力應以鉆削力為準。由參考文獻得：鉆削力 6.08.2HBDfF?鉆削力矩 ..91T式中： 25Dm????231875323minaxmax ???? 15.0???rmf?0.80.6262375.2FN??1.9..14Tm??本道工序加工工藝孔時，工件的 Φ45 外圓面與 V 形塊靠緊。采用帶光面壓塊的壓緊螺釘夾緊機構(gòu)夾緊，該機構(gòu)主要靠壓緊螺釘夾緊，屬于單個普通螺旋夾緊。根據(jù)參考文獻可查得夾緊力計算公式：式（3.1）0' '12()ZQLWrtgt????式中： —單個螺旋夾緊產(chǎn)生的夾緊力（N） ；0—原始作用力（N） ；—作用力臂（mm） ；L—螺桿端部與工件間的當量摩擦半徑（mm） ；'r—螺桿端部與工件間的摩擦角（°） ；1?—螺紋中徑之半（mm） ；Z—螺紋升角（°） ；?—螺旋副的當量摩擦角（°） 。'2由式（3.1）根據(jù)參考文獻[11]表 1-2-23 可查得點接觸的單個普通螺旋夾緊力： 0''35018954(1)WN??????3夾緊元件及動力裝置確定由于杠桿的生產(chǎn)量很大，采用手動夾緊的夾具結(jié)構(gòu)簡單，在生產(chǎn)中的應用也比較廣泛。因此本道工序夾具的夾緊動力裝置采用手動夾緊。采用手動夾緊，夾緊可靠，機構(gòu)可以不必自鎖。本道工序夾具的夾緊元件選用帶光面壓塊的壓緊螺釘。旋緊螺釘使其產(chǎn)生的力通過光面壓塊將工件壓緊。帶光面壓塊的壓緊螺釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)如圖 3.1 所示。圖 3.1 帶光面壓塊的壓緊螺釘4鉆套、襯套、鉆模板及夾具體設計工藝孔的加工需鉆、擴、鉸三次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間。根據(jù)工藝要求：工藝孔Φ25mm 分鉆、擴、鉸三個工步完成加工。鉆、擴、鉸，加工刀具分別為：鉆孔——Φ22mm 標準高速鋼麻花鉆，磨出雙錐和修磨橫刃；擴孔——Φ24.7mm標準高速鋼擴孔鉆；鉸孔——Φ mm 標準高速鉸刀。0.235?根據(jù)參考文獻可查得鉆套孔徑結(jié)構(gòu)尺寸如圖 3.2 及表 3.1 所示。圖 3.2 快換鉆套表 3.1 鉸工藝孔鉆套結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表：Dd H 公稱尺寸 公差 12Dh1m1r?22 25 30+0.021+0.00846 42 12 5.5 18 18 29.5 55°襯套選用固定襯套其結(jié)構(gòu)如圖 3.3 所示。圖 3.3 固定襯套襯套選用固定襯套其結(jié)構(gòu)參數(shù)如表 3.2 所示。表 3.2 固定襯套的結(jié)構(gòu)尺寸d D公稱尺寸 允差H公稱尺寸 允差C 130+0.041+0.02025 42+0.033+0.0171 3根據(jù)參考文獻固定 V 型塊的結(jié)構(gòu)及主要尺寸如圖 3.4 及表 3.3 所示。圖 3.4 V型塊表 3.3 V型塊的主要尺寸N D B H L l l A A1 d d1 d2 h b42 45 52 20 68 20 14 26 22 10 11 18 10 12注：T=L+0.707D-0.5N鉆模板選用固定式鉆模板，工件以底面及 Φ45 外圓面分別靠在夾具支架的定位快及 V 型塊上定位，用帶光面壓塊的壓緊螺釘將工件夾緊。夾具體的設計主要考慮零件的形狀及將上述各主要元件聯(lián)成一個整體。這些主要元件設計好后即可畫出夾具的設計裝配草圖。整個夾具的結(jié)構(gòu)見夾具裝配圖 ZJZ-01 所示。5夾具精度分析利用夾具在機床上加工時，機床、夾具、工件、刀具等形成一個封閉的加工系統(tǒng)。它們之間相互聯(lián)系，最后形成工件和刀具之間的正確位置關系。因此在夾具設計中，當結(jié)構(gòu)方案確定后，應對所設計的夾具進行精度分析和誤差計算。由工序簡圖可知，本道工序由于工序基準與加工基準重合，又采用頂面為主要定位基面，故定位誤差 很小可以忽略不計。本道工序加工中主要保證wd?工藝孔尺寸 Φ mm 及表面粗糙度 。本道工序最后采用鉸加工，0.235? 1.6aRm?選用標準高速鉸刀，直徑為 Φ mm，并采用鉆套，鉸刀導套孔徑為0.235?，外徑為 同軸度公差為 。固定襯套采0.3921dm???.1D?0.5?用孔徑為 ，同軸度公差為 。.46 .該工藝孔的位置度應用的是最大實體要求。即要求：（1）各孔的實際輪廓受最大實體實效邊界的控制即受直徑為 的理想圓柱面的25.124.9m??控制。 （2）各孔的體外作用尺寸不能小于最大實體實效尺寸 。 （3）當各5孔的實際輪廓偏離其最大實體狀態(tài)，即其直徑偏離最大實體尺寸 時可將2?偏離量補償給位置度公差。 （4）如各孔的實際輪廓處于最小實體狀態(tài)即其實際直徑為 時，相對于最大實體尺寸 的偏離量為 ，5.03m?25?0.此時軸線的位置度誤差可達到其最大值 。即孔的位置0.1.3.1m??度公差最小值為 。.1工藝孔的尺寸 ，由選用的鉸刀尺寸 滿足。0.23? 0.58?工藝孔的表面粗糙度 ，由本工序所選用的加工工步鉆、擴、鉸滿6aR?足。影響兩工藝孔位置度的因素有（如下圖所示）：（1）鉆模板上兩個裝襯套孔的尺寸公差： m05.1??（2）兩襯套的同軸度公差： 05.2?（3）襯套與鉆套配合的最大間隙： 3.42..2?（4）鉆套的同軸度公差： .4?（5）鉆套與鉸刀配合的最大間隙： 5.95.08.31?222134507wdm??????所以能滿足加工要求。6夾具設計及操作的簡要說明鉆鉸 Φ25 孔的夾具如夾具裝配圖 ZJZ-01 所示。裝卸工件時，先將工件放在定位塊上；再把工件向固定 V 行塊靠攏，用帶光面壓塊的壓緊螺釘將工件夾緊；然后加工工件。當工件加工完后，將帶光面壓塊的壓緊螺釘松開，取出工件。 小結(jié)對專用夾具的設計，可以了解機床夾具在切削加工中的作用：可靠地保證工件的加工精度，提高加工效率，減輕勞動強度，充分發(fā)揮和擴大機床的給以性能。本夾具設計可以反應夾具設計時應注意的問題，如定位精度、夾緊方式、夾具結(jié)構(gòu)的剛度和強度、結(jié)構(gòu)工藝性等問題。機械制造工藝學CA6140 杠桿夾具設計說明書學生姓名： 學生學號： 院 （系）： 年級專業(yè)： 指導教師： 二〇〇八年八月目錄前言1定位基準的選擇2切削力的計算與夾緊力分析3夾緊元件及動力裝置確定4鉆套、襯套、鉆模板及夾具體設計5夾具精度分析6夾具設計及操作的簡要說明7小結(jié)專用夾具設計為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度。在加工杠桿零件時，需要設計專用夾具。根據(jù)任務要求中的設計內(nèi)容，需要設計加工工藝孔 Φ25 夾，加工工藝孔的夾具將用于組合鉆床，刀具分別為麻花鉆、擴孔鉆、鉸刀對工件上的工藝孔進行加工。加工工藝孔 Φ25 夾具設計本夾具主要用來鉆、擴、鉸工藝孔 Φ25。這個工藝孔有尺寸精度要求為+0.023，表面粗糙度要求，表面粗糙度為 ，與頂面垂直。并用于以后各面各孔加工中的定1.6aRm??位。其加工質(zhì)量直接影響以后各工序的加工精度。本到工序為杠桿加工的第二道工序，加工到本道工序時只完成了杠桿下表面的粗、精銑。因此再本道工序加工時主要應考慮如何保證其尺寸精度要求和表面粗糙度要求，以及如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度。1定位基準的選擇由零件圖可知，工藝孔位于零件中心偏左，其有尺寸精度要求和表面粗糙度要求并應與頂面垂直。為了保證所鉆、鉸的孔與頂面垂直并保證工藝孔能在后續(xù)的孔系加工工序中使各重要支承孔的加工余量均勻。根據(jù)基準重合、基準統(tǒng)一原則。在選擇工藝孔的加工定位基準時，應盡量選擇上一道工序即粗、精銑 Φ25 下表面工序的定位基準，以及設計基準作為其定位基準。因此加工工藝孔的定位基準應選擇選用 Φ45 外圓面作為定位基準，用 V 型塊定位限制 4 個自由度。再以 Φ25 下表面加 3 個支撐釘定位作為主要定位基面以限制工件的三個自由度。為了提高加工效率，根據(jù)工序要求先采用標準高速鋼麻花鉆刀具對工藝孔 Φ25 進行鉆削加工；然后采用標準高速鋼擴孔鉆對其進行擴孔加工；最后采用標準高速鉸刀對工藝孔Φ25 進行鉸孔加工。準備采用手動夾緊方式夾緊。2切削力的計算與夾緊力分析由于本道工序主要完成工藝孔的鉆、擴、鉸加工，而鉆削力遠遠大于擴和鉸的切削力。因此切削力應以鉆削力為準。由參考文獻得：鉆削力 6.08.2HBDfF?鉆削力矩 ..91T式中： 25Dm????231875323minaxmax ???? 15.0???rmf?0.80.6262375.2FN??1.9..14Tm??本道工序加工工藝孔時，工件的 Φ45 外圓面與 V 形塊靠緊。采用帶光面壓塊的壓緊螺釘夾緊機構(gòu)夾緊，該機構(gòu)主要靠壓緊螺釘夾緊，屬于單個普通螺旋夾緊。根據(jù)參考文獻可查得夾緊力計算公式：式（3.1）0' '12()ZQLWrtgt????式中： —單個螺旋夾緊產(chǎn)生的夾緊力（N） ；0—原始作用力（N） ；—作用力臂（mm） ；L—螺桿端部與工件間的當量摩擦半徑（mm） ；'r—螺桿端部與工件間的摩擦角（°） ；1?—螺紋中徑之半（mm） ；Z—螺紋升角（°） ；?—螺旋副的當量摩擦角（°） 。'2由式（3.1）根據(jù)參考文獻[11]表 1-2-23 可查得點接觸的單個普通螺旋夾緊力： 0''35018954(1)WN??????3夾緊元件及動力裝置確定由于杠桿的生產(chǎn)量很大，采用手動夾緊的夾具結(jié)構(gòu)簡單，在生產(chǎn)中的應用也比較廣泛。因此本道工序夾具的夾緊動力裝置采用手動夾緊。采用手動夾緊，夾緊可靠，機構(gòu)可以不必自鎖。本道工序夾具的夾緊元件選用帶光面壓塊的壓緊螺釘。旋緊螺釘使其產(chǎn)生的力通過光面壓塊將工件壓緊。帶光面壓塊的壓緊螺釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)如圖 3.1 所示。圖 3.1 帶光面壓塊的壓緊螺釘4鉆套、襯套、鉆模板及夾具體設計工藝孔的加工需鉆、擴、鉸三次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間。根據(jù)工藝要求：工藝孔Φ25mm 分鉆、擴、鉸三個工步完成加工。鉆、擴、鉸，加工刀具分別為：鉆孔——Φ22mm 標準高速鋼麻花鉆，磨出雙錐和修磨橫刃；擴孔——Φ24.7mm標準高速鋼擴孔鉆；鉸孔——Φ mm 標準高速鉸刀。0.235?根據(jù)參考文獻可查得鉆套孔徑結(jié)構(gòu)尺寸如圖 3.2 及表 3.1 所示。圖 3.2 快換鉆套表 3.1 鉸工藝孔鉆套結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表：Dd H 公稱尺寸 公差 12Dh1m1r?22 25 30+0.021+0.00846 42 12 5.5 18 18 29.5 55°襯套選用固定襯套其結(jié)構(gòu)如圖 3.3 所示。圖 3.3 固定襯套襯套選用固定襯套其結(jié)構(gòu)參數(shù)如表 3.2 所示。表 3.2 固定襯套的結(jié)構(gòu)尺寸d D公稱尺寸 允差H公稱尺寸 允差C 130+0.041+0.02025 42+0.033+0.0171 3根據(jù)參考文獻固定 V 型塊的結(jié)構(gòu)及主要尺寸如圖 3.4 及表 3.3 所示。圖 3.4 V型塊表 3.3 V型塊的主要尺寸N D B H L l l A A1 d d1 d2 h b42 45 52 20 68 20 14 26 22 10 11 18 10 12注：T=L+0.707D-0.5N鉆模板選用固定式鉆模板，工件以底面及 Φ45 外圓面分別靠在夾具支架的定位快及 V 型塊上定位，用帶光面壓塊的壓緊螺釘將工件夾緊。夾具體的設計主要考慮零件的形狀及將上述各主要元件聯(lián)成一個整體。這些主要元件設計好后即可畫出夾具的設計裝配草圖。整個夾具的結(jié)構(gòu)見夾具裝配圖 ZJZ-01 所示。5夾具精度分析利用夾具在機床上加工時，機床、夾具、工件、刀具等形成一個封閉的加工系統(tǒng)。它們之間相互聯(lián)系，最后形成工件和刀具之間的正確位置關系。因此在夾具設計中，當結(jié)構(gòu)方案確定后，應對所設計的夾具進行精度分析和誤差計算。由工序簡圖可知，本道工序由于工序基準與加工基準重合，又采用頂面為主要定位基面，故定位誤差 很小可以忽略不計。本道工序加工中主要保證wd?工藝孔尺寸 Φ mm 及表面粗糙度 。本道工序最后采用鉸加工，0.235? 1.6aRm?選用標準高速鉸刀，直徑為 Φ mm，并采用鉆套，鉸刀導套孔徑為0.235?，外徑為 同軸度公差為 。固定襯套采0.3921dm???.1D?0.5?用孔徑為 ，同軸度公差為 。.46 .該工藝孔的位置度應用的是最大實體要求。即要求：（1）各孔的實際輪廓受最大實體實效邊界的控制即受直徑為 的理想圓柱面的25.124.9m??控制。 （2）各孔的體外作用尺寸不能小于最大實體實效尺寸 。 （3）當各5孔的實際輪廓偏離其最大實體狀態(tài)，即其直徑偏離最大實體尺寸 時可將2?偏離量補償給位置度公差。 （4）如各孔的實際輪廓處于最小實體狀態(tài)即其實際直徑為 時，相對于最大實體尺寸 的偏離量為 ，5.03m?25?0.此時軸線的位置度誤差可達到其最大值 。即孔的位置0.1.3.1m??度公差最小值為 。.1工藝孔的尺寸 ，由選用的鉸刀尺寸 滿足。0.23? 0.58?工藝孔的表面粗糙度 ，由本工序所選用的加工工步鉆、擴、鉸滿6aR?足。影響兩工藝孔位置度的因素有（如下圖所示）：（1）鉆模板上兩個裝襯套孔的尺寸公差： m05.1??（2）兩襯套的同軸度公差： 05.2?（3）襯套與鉆套配合的最大間隙： 3.42..2?（4）鉆套的同軸度公差： .4?（5）鉆套與鉸刀配合的最大間隙： 5.95.08.31?222134507wdm??????所以能滿足加工要求。6夾具設計及操作的簡要說明鉆鉸 Φ25 孔的夾具如夾具裝配圖 ZJZ-01 所示。裝卸工件時，先將工件放在定位塊上；再把工件向固定 V 行塊靠攏，用帶光面壓塊的壓緊螺釘將工件夾緊；然后加工工件。當工件加工完后，將帶光面壓塊的壓緊螺釘松開，取出工件。 小結(jié)對專用夾具的設計，可以了解機床夾具在切削加工中的作用：可靠地保證工件的加工精度，提高加工效率，減輕勞動強度，充分發(fā)揮和擴大機床的給以性能。本夾具設計可以反應夾具設計時應注意的問題，如定位精度、夾緊方式、夾具結(jié)構(gòu)的剛度和強度、結(jié)構(gòu)工藝性等問題。