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目 錄 第 3 章 鉆孔夾具設(shè)計(jì) 1 3 1 設(shè)計(jì)要求 1 3 2 夾具設(shè)計(jì) 1 3 2 1 定位基準(zhǔn)的選擇 1 3 2 2 切削力及夾緊力的計(jì)算 1 3 3 定位誤差的分析 2 3 4 鉆套 襯套 鉆模板設(shè)計(jì)與選用 2 3 5 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明 4 第 4 章 銑端面夾具設(shè)計(jì) 5 4 1 指出存在的問(wèn)題 5 4 2 夾具設(shè)計(jì) 5 4 2 1 夾具體設(shè)計(jì) 5 4 2 2 定位基準(zhǔn)的選擇 5 4 2 3 定位方案和元件設(shè)計(jì) 6 4 2 4 定位誤差的計(jì)算 6 4 2 5 夾緊力計(jì)算 7 4 2 6 夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 9 4 2 7 定向鍵與對(duì)刀裝置設(shè)計(jì) 10 4 2 8 確定夾具體結(jié)構(gòu)尺寸和總體結(jié)構(gòu) 11 4 2 9 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明 13 第 3 章 鉆孔夾具設(shè)計(jì) 3 1 設(shè)計(jì)要求 為了提高勞動(dòng)生產(chǎn) 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 上面即為鉆 4X 9 鉆床夾具 鉆孔 的專用夾具 本夾具將用于 Z525 鉆床 本夾具無(wú)嚴(yán)格的技術(shù)要求 因此 應(yīng)主要考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率 降低 勞動(dòng)強(qiáng)度 精度不是主要考慮的問(wèn)題 3 2 夾具設(shè)計(jì) 3 2 1 定位基準(zhǔn)的選擇 為了提高加工效率及方便加工 決定材料使用高速鋼 用于對(duì)進(jìn)行加工 準(zhǔn)備采用手動(dòng)夾緊 3 2 2 切削力及夾緊力的計(jì)算 刀具 鉆 4X 9 的鉆頭 D 9 則軸向力 見(jiàn) 工藝師手冊(cè) 表 28 4 F C d f k 3 1F0zFy 式中 C 420 Z 1 0 y 0 8 f 0 35FF k 07 1 92 103 nHB F 420 237 35 0 18 N 轉(zhuǎn)矩 T C d f kT0ZTy 式中 C 0 206 Z 2 0 y 0 8TT T 0 206 34 170 35 18 02 MN 功率 P mKWdV26 90 在計(jì)算切削力時(shí) 必須考慮安全系數(shù) 安全系數(shù) K K K K K1234 式中 K 基本安全系數(shù) 1 5 K 加工性質(zhì)系數(shù) 1 1 2 K 刀具鈍化系數(shù) 1 1 3 K 斷續(xù)切削系數(shù) 1 14 則 F KF 1 5 42391 1 N 鉆削時(shí) T 17 34 N M 切向方向所受力 F 1L T2670534 取 f F 4416f 1N F Ff1 所以 時(shí)工件不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng) 故本夾具可安全工作 3 3 定位誤差的分析 制造誤差 ZZ 1 中心線對(duì)定位件中心線位置精度 取 m05 3 2 m04 2 2 內(nèi)外圓同軸度誤差 查表 P297 故 8 3 mDW 142 06 05 8 04 125 222225422 則 0314 0 知此方案可行 3 4 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 圖 6 1 可換鉆套 鉸工藝孔鉆套結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表 6 4 表 6 4 鉆套 D d H 公 稱尺寸 允差 1D2h1mCr 5 12 12 0 018 0 007 22 18 10 4 9 0 5 18 0 5 襯套選用固定襯套其結(jié)構(gòu)如圖所示 圖 6 2 固定襯套 其結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表 6 5 表 6 5 固定襯套 d D 公稱 尺寸 允差 H 公稱尺 寸 允差 C 1 5 0 034 0 016 12 10 0 023 0 012 0 5 2 鉆模板選用固定式鉆模板 用 4 個(gè)沉頭螺釘和 2 個(gè)錐銷定位于夾具體上 3 5 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明 由于是大批大量生產(chǎn) 主要考慮提高勞動(dòng)生產(chǎn)率 因此設(shè)計(jì)時(shí) 需要更換零 件加工時(shí)速度要求快 本夾具設(shè)計(jì) 用移動(dòng)夾緊的大平面定位三個(gè)自由度 定位 兩個(gè)自由度 用定位塊定位最后一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度 此時(shí)雖然有過(guò)定位 但底面是 經(jīng)精銑的面 定位是允許的 第 4 章 銑端面夾具設(shè)計(jì) 4 1 指出存在的問(wèn)題 為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本 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 對(duì)于銑端面夾具設(shè)計(jì) 由于對(duì)加工精度要求不是很高 所以在本道工序加 工時(shí) 主要考慮如何降低降低生產(chǎn)成本和降低勞動(dòng)強(qiáng)度 4 2 夾具設(shè)計(jì) 4 2 1 夾具體設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)夾具 首先要仔細(xì)分析加工零件的技術(shù)要求 運(yùn)用夾具設(shè)計(jì)的基本原理和方 法 擬定夾具設(shè)計(jì)方案 在滿足加工精度的條件下 合理的進(jìn)行安裝 定位 夾緊 在完成夾具草圖后 進(jìn)一步考慮零件間的連接關(guān)系和螺釘 螺母 定位銷等的固定方 式 設(shè)計(jì)合理的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)個(gè)零部件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng) 根據(jù)零件的使用要求 選擇相應(yīng)的 材料 完成鉆床夾具的所有設(shè)計(jì)后 用 AutoCAD 進(jìn)行二位圖形的繪制 首先畫(huà)裝配圖 然后從裝配圖上拆畫(huà)零件圖 標(biāo)注相關(guān)尺寸及技術(shù)要求 最后進(jìn)行論文撰寫(xiě) 整理 修改完成該畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 2 2 定位基準(zhǔn)的選擇 在加工中用作確定工件在夾具中占有正確位置的基準(zhǔn) 稱為定位基準(zhǔn) 據(jù) 夾具 手冊(cè) 知定位基準(zhǔn)應(yīng)盡可能與工序基準(zhǔn)重合 在同一工件的各道工序中 應(yīng)盡量采用 同一定位基準(zhǔn)進(jìn)行加工 該零件以三面定位 滑鞍上的裝配基準(zhǔn)為平面 而它們又是 滑鞍上其他要素的設(shè)計(jì)基準(zhǔn) 因此以這些裝配基準(zhǔn)平面作為定位基準(zhǔn) 避免了基準(zhǔn)不 重合誤差 有利于提高滑鞍各主要表面的相互位置精度 有零件圖可知 根據(jù)本道工 6 序 選底面和側(cè)面為定位基準(zhǔn) 4 2 3 定位方案和元件設(shè)計(jì) 根據(jù)以上零件的結(jié)構(gòu)分析以及定位基準(zhǔn)的選擇 可得定位基準(zhǔn)為平面 因此可選 擇定位元件為支承板 如圖 4 1 定位支承板所示 根據(jù)工序圖及對(duì)零件的結(jié)構(gòu)的分析 本道工序需限制 4 個(gè)自由度 為了增加定位 的可靠行 實(shí)際限制了其 6 個(gè)自由度 本夾具采用 6 點(diǎn)定位原則 用兩個(gè)固定的支撐 板作為一大平面即 D 面 限制了工件的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度和一個(gè)移動(dòng)自由度 用 W 面 作為一小平面 限制了工件的一個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度和一個(gè)移動(dòng)自由度 用一個(gè)底面 C 來(lái) 限制了工件上下移動(dòng)自由度 4 2 4 定位誤差的計(jì)算 定位誤差 11minDWd 1 21in2min DdDdJarctgL 其中 10 52Dm 20D d 3dm 圖 4 1 定位支 承板 7 1min0 2min0 34 6DWm 2J 夾緊誤差 cos minaxyj 其中接觸變形位移值 1 9 62nHBZyRaZkNcl 查 5 表 1 2 15 有 10 4 0 42 0 7azBKC cos 28jym 磨損造成的加工誤差 通常不超過(guò)Mj 05 夾具相對(duì)刀具位置誤差 取AD 1 誤差總和 0 85 3jwm 從以上的分析可見(jiàn) 所設(shè)計(jì)的夾具能滿足零件的加工精度要求 4 2 5 夾緊力計(jì)算 根據(jù)工件受力切削力 夾緊力的作用情況 找出在加工過(guò)程中對(duì)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 FKW 安全系數(shù) K 可按下式計(jì)算有 6543210 式中 為各種因素的安全系數(shù) 查參考文獻(xiàn) 5 表 可得 6 12 8 1 20 1 301 56CK 52 23P 1 2 01 301 5f 所以有 9 8 KCWFN 76 3P 159 0 Kf 螺旋夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計(jì)算有 210 tgtQLWz 式中參數(shù)由參考文獻(xiàn) 5 可查得 6 2 76zr 901 052 29 螺旋夾緊力 048 WN 該夾具采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu) 用螺栓通過(guò)弧形壓塊壓緊工件 受力簡(jiǎn)圖如下 163 圖 4 1 受力簡(jiǎn)圖 由表 得 原動(dòng)力計(jì)算公式 261 001KLWl 即 0478 23 932 75 KWLNl 9 由上述計(jì)算易得 KW 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(jiǎn)單 操作方便 決定 選用手動(dòng)螺旋夾緊機(jī)構(gòu) 4 2 6 夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 采用螺旋直接夾緊或與其他元件組合實(shí)現(xiàn)夾緊工件的機(jī)構(gòu) 統(tǒng)稱螺旋夾緊機(jī)構(gòu) 由于這類夾緊機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單 夾緊可靠 通用性大 故在機(jī)床夾具中得到廣泛運(yùn)用 它的 主要缺點(diǎn)是夾緊和松開(kāi)工件時(shí)比較費(fèi)力 本夾具采用移動(dòng)壓板進(jìn)行夾緊 同時(shí)保證了夾緊可靠和動(dòng)作迅速的要求 同時(shí) 由于移動(dòng)壓板標(biāo)準(zhǔn)件 可直接購(gòu)買 降低了夾具的制造成本 夾緊力的計(jì)算 單個(gè)螺旋夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊力按下列計(jì)算 2 1 0 tgrtQLWz 式中 W0 單個(gè)螺旋夾緊產(chǎn)生的夾緊力 N Q 原始作用力 N L 作用力臂 mm 螺桿端部與工件間的當(dāng)量摩擦半徑 mm 其值視螺桿 r 端部的結(jié)構(gòu)形式而定 參見(jiàn) 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè) 第三版表 1 2 20 螺桿端部與工件間的摩擦角 1 螺紋中徑之半 mm zr 螺旋升角 參見(jiàn) 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè) 第三版表 1 2 21 10 螺旋副的當(dāng)量摩擦角 式中 為螺旋副的摩擦角 2 2 為螺紋牙型半角 參見(jiàn) 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè) 第三版表 1 2 22 4 2 7 定向鍵與對(duì)刀裝置設(shè)計(jì) 定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中 一般使用兩個(gè) 其距離盡可能布置的遠(yuǎn)些 通過(guò)定向鍵與銑床工作臺(tái) T 形槽的配合 使夾具上定位元件的工作表面對(duì)于工作臺(tái) 的送進(jìn)方向具有正確的位置 定向鍵可承受銑削時(shí)產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力矩 可減輕夾緊夾具 的螺栓的負(fù)荷 加強(qiáng)夾具在加工中的穩(wěn)固性 根據(jù) GB2207 80 定向鍵結(jié)構(gòu)如圖所示 o 圖 4 1 夾具體槽形與螺釘 根據(jù) T 形槽的寬度 a 18mm 定向鍵的結(jié)構(gòu)尺寸如表 4 4 表 4 4 定向鍵 夾具體槽形尺寸 B L H h D 12B2h 11 公 稱尺 寸 允 差 d 允 差 4 公稱 尺寸 允 差 D 1 8 0 012 0 035 2 5 1 2 4 1 2 4 5 18 0 019 5 對(duì)刀裝置由對(duì)刀塊和塞尺組成 用來(lái)確定刀具與夾具的相對(duì)位置 塞尺選用平塞尺 其結(jié)構(gòu)如圖 4 3 所示 標(biāo) 記四 周 倒 圓 圖 4 3 平塞尺 塞尺尺寸參數(shù)如表 4 5 表 4 5 塞尺 公稱尺寸 H 允差 d C 3 0 006 0 25 4 2 8 確定夾具體結(jié)構(gòu)尺寸和總體結(jié)構(gòu) 夾具體 夾具的定位 引導(dǎo) 夾緊裝置裝在夾具體上 使其成為一體 并能正確 12 的安裝在機(jī)床上 夾具體是將夾具上的各種裝置和元件連接成一個(gè)整體的最大最復(fù)雜 的基礎(chǔ)件 夾具體的形狀和尺寸取決于夾具上各種裝置的布置以及夾具與機(jī)床的連接 而且在零件的加工過(guò)程中 夾具還要承受夾緊力 切削力以及由此產(chǎn)生的沖擊和振動(dòng) 因此夾具體必須具有必要的強(qiáng)度和剛度 切削加工過(guò)程中產(chǎn)生的切屑有一部分還會(huì)落 在夾具體上 切屑積聚過(guò)多將影響工件的可靠的定位和夾緊 因此設(shè)計(jì)夾具體時(shí) 必 須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便于排屑 此外 夾具體結(jié)構(gòu)的工藝性 經(jīng)濟(jì)性以及操作和裝拆的便捷 性等 在設(shè)計(jì)時(shí)也應(yīng)加以考慮 夾具體設(shè)計(jì)的基本要求 1 應(yīng)有適當(dāng)?shù)木群统叽绶€(wěn)定性 夾具體上的重要表面 如安裝定位元件的表面 安裝對(duì)刀塊或?qū)蛟谋?面以及夾具體的安裝基面 應(yīng)有適當(dāng)?shù)某叽缇群托螤罹?它們之間應(yīng)有適當(dāng)?shù)奈?置精度 為使夾具體的尺寸保持穩(wěn)定 鑄造夾具體要進(jìn)行時(shí)效處理 焊接和鍛造夾具 體要進(jìn)行退火處理 2 應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度 為了保證在加工過(guò)程中不因夾緊力 切削力等外力的作用而產(chǎn)生不允許的變 形和振動(dòng) 夾具體應(yīng)有足夠的壁厚 剛性不足處可適當(dāng)增設(shè)加強(qiáng)筋 3 應(yīng)有良好的結(jié)構(gòu)工藝性和使用性 夾具體一般外形尺寸較大 結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜 而且各表面間的相互位置精度要求高 因此應(yīng)特別注意其結(jié)構(gòu)工藝性 應(yīng)做到裝卸工件方便 夾具維修方便 在滿足剛度和 強(qiáng)度的前提下 應(yīng)盡量能減輕重量 縮小體積 力求簡(jiǎn)單 4 應(yīng)便于排除切屑 13 在機(jī)械加工過(guò)程中 切屑會(huì)不斷地積聚在夾具體周圍 如不及時(shí)排除 切削熱量 的積聚會(huì)破壞夾具的定位精度 切屑的拋甩可能纏繞定位元件 也會(huì)破壞定位精度 甚至發(fā)生安全事故 因此 對(duì)于加工過(guò)程中切屑產(chǎn)生不多的情況 可適當(dāng)加大定位元 件工作表面與夾具體之間的距離以增大容屑空間 對(duì)于加工過(guò)程中切削產(chǎn)生較多的情 況 一般應(yīng)在夾具體上設(shè)置排屑槽 5 在機(jī)床上的安裝應(yīng)穩(wěn)定可靠 夾具在機(jī)床上的安裝都是通過(guò)夾具體上的安裝基面與機(jī)床上的相應(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 支承面積應(yīng) 足夠大 安裝基面應(yīng)有較高的配合精度 保證安裝穩(wěn)定可靠 夾具底部一般應(yīng)中空 大型夾具還應(yīng)設(shè)置吊環(huán)或起重孔 工件裝夾方案確定以后 根據(jù)定位元件及夾緊機(jī)構(gòu)所需要的空間范圍及機(jī)床工作 臺(tái)的尺寸 確定夾具體的結(jié)構(gòu)尺寸 然后繪制夾具總圖 詳見(jiàn)繪制的夾具裝配圖 4 2 9 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明 如前所述 應(yīng)該注意提高生產(chǎn)率 但該夾具設(shè)計(jì)采用了手動(dòng)夾緊方式 在夾緊和 松開(kāi)工件時(shí)比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力 由于該工件體積小 經(jīng)過(guò)方案的認(rèn)真分析和比較 選用了 手動(dòng)夾緊方式 螺旋夾緊機(jī)構(gòu) 這類夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 夾緊可靠 通用性大 在 機(jī)床夾具中很廣泛的應(yīng)用 此外 當(dāng)夾具有制造誤差 工作過(guò)程出現(xiàn)磨損 以及零件尺寸變化時(shí) 影響定位 夾緊的可靠 為防止此現(xiàn)象 選用可換定位銷 以便隨時(shí)根據(jù)情況進(jìn)行調(diào)整換取