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鎮(zhèn) 江 高 專 ZHENJIANG COLLEGE 畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文) 成品取出夾子加工工藝和夾具設(shè)計【鉆+ 銑】 【2 副】 Products from the clip processing technology and fixture design 系 名： （四號宋體） 專業(yè)班級： （四號宋體） 學(xué)生姓名： （四號宋體） 學(xué) 號： （四號宋體） 指導(dǎo)教師姓名： （四號宋體） 指導(dǎo)教師職稱： （四號宋體） 年 月 摘要 II 摘要 成品取出夾子零件零件加工工藝及夾具設(shè)計是包括零件加工的工藝設(shè)計、工序設(shè) 計以及專用夾具的設(shè)計三部分。在工藝設(shè)計中要首先對零件進(jìn)行分析，了解零件的工 藝再設(shè)計出毛坯的結(jié)構(gòu)，并選擇好零件的加工基準(zhǔn)，設(shè)計出零件的工藝路線；接著對 零件各個工步的工序進(jìn)行尺寸計算，關(guān)鍵是決定出各個工序的工藝裝備及切削用量； 然后進(jìn)行專用夾具的設(shè)計，選擇設(shè)計出夾具的各個組成部件，如定位元件、夾緊元件、 引導(dǎo)元件、夾具體與機床的連接部件以及其它部件；計算出夾具定位時產(chǎn)生的定位誤 差，分析夾具結(jié)構(gòu)的合理性與不足之處，并在以后設(shè)計中注意改進(jìn)。 關(guān)鍵詞：工藝，工序，切削用量，夾緊，定位，誤差 Abstract II Abstract parts processing technology and fixture design is the design of the process design, including the parts processing process design and the three part special fixture. In the process of design should first of all parts to analyze, understand parts of the process and then design a blank structure, and choose the good parts machining datum, designs the process routes of the parts; then the parts of each step process dimension calculation, the key is to determine the process equipment and cutting the amount of each working procedure; design then a special fixture, fixture for the various components of the design, such as the connecting part positioning device, clamping device, a guide element, clamp and the machine tool and other components; the positioning error generated when calculate fixture positioning, analysis of the rationality and deficiency of fixture structure, pay attention to improving and will design in. Key words: Technology, process, cutting, clamping, positioning 目錄 III 目 錄 摘要 ....................................................................................................................II ABSTRACT ......................................................................................................II 第 1 章 緒論 .....................................................................................................1 第 2 章 零件的分析 ...........................................................................................2 2.1 零件的形狀 ....................................................................................................................2 2.2 零件的工藝分析 ............................................................................................................2 第 3 章 工藝規(guī)程設(shè)計 .......................................................................................4 3.1 確定毛坯的制造形式 ....................................................................................................4 3.2 基面的選擇 ....................................................................................................................4 3.3 制定工藝路線 ................................................................................................................4 3.3.1 工藝路線方案一 .....................................................................................................4 3.3.2 工藝路線方案二 .....................................................................................................5 3.3.3 工藝方案的比較與分析 .........................................................................................5 3.4 選擇加工設(shè)備和工藝裝備 ............................................................................................6 3.4.1 機床選用 .................................................................................................................6 3.4.2 選擇刀具 .................................................................................................................6 3.4.3 選擇量具 .................................................................................................................6 3.5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 ............................................................6 3.6 確定切削用量及基本工時 ............................................................................................7 第 4 章 鉆孔夾具設(shè)計 .....................................................................................12 4.1 夾具的夾緊裝置和定位裝置 ......................................................................................12 4.2 夾具的導(dǎo)向 ..................................................................................................................13 4.3 鉆孔與工件之間的切屑間隙 ......................................................................................13 4.4 鉆模板 ..........................................................................................................................14 4.5 定位誤差的分析 ..........................................................................................................14 4.6 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計與選用 ..............................................................................15 4.7 確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu) ......................................................................................17 4.8 夾具設(shè)計及操作的簡要說明 ......................................................................................18 第 5 章 銑斜面夾具設(shè)計 .................................................................................19 5.1 研究原始質(zhì)料 ..............................................................................................................19 5.2 定位、夾緊方案的選擇 ..............................................................................................20 5.3 切削力及夾緊力的計算 ..............................................................................................20 5.4 誤差分析與計算 ..........................................................................................................21 5. 5 定向鍵與對刀裝置設(shè)計 .............................................................................................22 5.6 確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu) ......................................................................................23 5.7 夾具設(shè)計及操作的簡要說明 ......................................................................................25 鎮(zhèn)江市高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計（論文） IV 結(jié) 論 .................................................................................................................26 參 考 文 獻(xiàn) .....................................................................................................27 致 謝 .................................................................................................................28 第 1 章 緒論 1 第 1 章緒論 夾具是一種裝夾工件的工藝裝備，它廣泛地應(yīng)用于機械制造過程的切削加工、熱 處理、裝配、焊接和檢測等工藝過程中。 在金屬切削機床上使用的夾具統(tǒng)稱為機床夾具。在現(xiàn)代生產(chǎn)中，機床夾具是一種 不可缺少的工藝裝備，它直接影響著加工的精度、勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品的制造成本等， 幫機床夾具設(shè)計在企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計和制造以及生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備中占有極其重要的地位。 機床夾具設(shè)計是一項重要的技術(shù)工作。 “工欲善其事，必先利其器。 ” 工具是人類文明進(jìn)步的標(biāo)志。自 20 世紀(jì)末期以來，現(xiàn)代制造技術(shù)與機械制造工 藝自動化都有了長足的發(fā)展。但工具（含夾具、刀具、量具與輔具等）在不斷的革新 中，其功能仍然十分顯著。機床夾具對零件加工的質(zhì)量、生產(chǎn)率和產(chǎn)品成本都有著直 接的影響。因此，無論在傳統(tǒng)制造還是現(xiàn)代制造系統(tǒng)中，夾具都是重要的工藝裝備。 機床夾具的特殊功能主要是對刀和導(dǎo)向。 （1）對刀 調(diào)整刀具切削刃相對工件或夾具的正確位置。如銑床夾具中的對刀 塊，它能迅速地確定銑刀相對于夾具的正確位置。 （2）導(dǎo)向 如鉆床夾具中的鉆模板的鉆套，能迅速地確定鉆頭的位置，并引導(dǎo) 其進(jìn)行鉆削。導(dǎo)向元件制成模板形式，故鉆床夾具常稱為鉆模。鏜床夾具（鏜模）也 具有導(dǎo)向功能。 第 2 章 零件的分析 2 第 2 章 零件的分析 2.1 零件的形狀 題目給的零件是成品取出夾子零件零件，主要作用是起連接作用。 零件的實際形狀如上圖所示，從零件圖上看，該零件是典型的零件，結(jié)構(gòu)比較簡 單。具體尺寸，公差如下圖所示 2-1。 圖 2-1 成品取出夾子零件圖 2.2 零件的工藝分析 由零件圖可知，其材料為 A3，具有較高強度，耐磨性，耐熱性及減振性，適用于 承受較大應(yīng)力和要求耐磨零件。 成品取出夾子零件零件主要加工表面為：1. 粗銑底面、半精銑，表面粗糙度 值為 3.2 。2. 粗銑、半精銑上端面，表面粗糙度 值 3.2 。4. 鉆內(nèi)孔，aRm aRm 及表面粗糙度 值 3.2 。5.兩側(cè)面粗糙度 a值 6.3 、12.5 ，面粗糙度a 值 6.3 。a 成品取出夾子零件共有兩組加工表面，他們之間有一定的位置要求。現(xiàn)分述如 下： (1)底部端面的加工表面： 這一組加工表面包括：端面，倒角鉆孔。這一部份只有端面有 6.3 的粗糙度要求。 其要求并不高，粗銑后半精銑就可以達(dá)到精度要求。而鉆工沒有精度要求，因此一道 第 2 章 零件的分析 3 工序就可以達(dá)到要求，并不需要擴孔、鉸孔等工序。 (2).端面的加工表面： 這一組加工表面包括：端面，粗糙度為 3.2；的端面，并帶有倒角。其要求 也不高，粗銑后半精銑就可以達(dá)到精度要求。 第 3 章 工藝規(guī)程設(shè)計 4 第 3 章 工藝規(guī)程設(shè)計 本成品取出夾子零件假設(shè)年產(chǎn)量為 10 萬臺，每臺銑床需要該零件 1 個，備品率 為 19%，廢品率為 0.25%，每日工作班次為 2 班。 該零件材料為 A3，考慮到零件在工作時要有高的耐磨性，所以選擇焊接。依據(jù) 設(shè)計要求 Q=100000 件/年，n=1 件/臺；結(jié)合生產(chǎn)實際，備品率 和 廢品率 分別 取 19%和 0.25%代入公式得該工件的生產(chǎn)綱領(lǐng) N=2XQn(1+)（1+)=238595 件/年 3.1 確定毛坯的制造形式 零件材料為 A3，年產(chǎn)量已達(dá)成批生產(chǎn)水平，而且零件輪廓尺寸不大，可以采用型 材，這從提高生產(chǎn)效率，保證加工精度，減少生產(chǎn)成本上考慮，也是應(yīng)該的。 3.2 基面的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一，基面選擇的正確與合理，可以使加 工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)效率得以提高。否則，不但使加工工藝過程中的問題百出，更 有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。 粗基準(zhǔn)的選擇，對像成品取出夾子零件這樣的零件來說，選好粗基準(zhǔn)是至關(guān)重要 的。對本零件來說，如果外圓的端面做基準(zhǔn)，則可能造成這一組內(nèi)外圓的面與零件的 外形不對稱，按照有關(guān)粗基準(zhǔn)的選擇原則(即當(dāng)零件有不加工表面時，應(yīng)以這些不加 工表面做粗基準(zhǔn)，若零件有若干個不加工表面時，則應(yīng)以與加工表面要求相對應(yīng)位置 精度較高的不加工表面做為粗基準(zhǔn)) 3。 對于精基準(zhǔn)而言，主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問題，當(dāng)設(shè)計基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合 時，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不在重復(fù)。 3.3 制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù) 要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已經(jīng)確定為成批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬 能性機床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng) 濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。 3.3.1 工藝路線方案一 10 焊接 焊接 20 時效 時效 第 3 章 工藝規(guī)程設(shè)計 5 30 銑 銑 16 一側(cè)端面 40 銑 銑 16 另外一側(cè)端面 50 鉆 鉆鉸 6.35mm 的孔 60 銑 銑斜面 70 銑 銑 90 度 V 槽 80 鉆 鉆 M5 底孔，然后攻絲 M5 孔 90 去毛刺 清洗去毛刺 100 驗收 驗收 110 入庫 入庫 3.3.2 工藝路線方案二 10 焊接 焊接 20 時效 時效 30 銑 銑 16 一側(cè)端面 40 銑 銑 16 另外一側(cè)端面 50 銑 銑斜面 60 銑 銑 90 度 V 槽 70 鉆 鉆鉸 6.35mm 的孔 80 鉆 鉆 M5 底孔，然后攻絲 M5 孔 90 去毛刺 清洗去毛刺 100 驗收 驗收 110 入庫 入庫 3.3.3 工藝方案的比較與分析 上述兩個方案的特點在于：方案一的定位和裝夾等都比較方便。方案二采用鏜床 加工，需要要及時更換刀具，因為有些工序在銑床上也可以加工，鏜、鉆孔等等，需 要換上相應(yīng)的刀具。因此綜合工藝方案，取優(yōu)棄劣，具體工藝過程如下： 10 焊接 焊接 20 時效 時效 30 銑 銑 16 一側(cè)端面 40 銑 銑 16 另外一側(cè)端面 50 鉆 鉆鉸 6.35mm 的孔 60 銑 銑斜面 70 銑 銑 90 度 V 槽 80 鉆 鉆 M5 底孔，然后攻絲 M5 孔 鎮(zhèn)江市高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 90 去毛刺 清洗去毛刺 100 驗收 驗收 110 入庫 入庫 3.4 選擇加工設(shè)備和工藝裝備 3.4.1 機床選用 .工序是粗銑、和精銑。各工序的工步數(shù)不多，成批量生產(chǎn)，故選用銑床就能 滿足要求。本零件外輪廓尺寸不大，精度要求屬于中等要求，選用最常用的 XK52 銑 床。參考根據(jù)機械制造設(shè)計工工藝簡明手冊表 4.2-7。 .工序是鉆孔，選用 Z525 搖臂鉆床。 3.4.2 選擇刀具 .在銑床上加工的工序,一般選用硬質(zhì)合金銑刀和鏜刀。加工刀具選用 YG6 類硬 質(zhì)合金銑刀，它的主要應(yīng)用范圍為普通低碳鋼、冷硬低碳鋼、高溫合金的精加工和半 精加工。為提高生產(chǎn)率及經(jīng)濟性,可選用可轉(zhuǎn)位銑刀(GB5343.1-85,GB5343.2-85)。 .鉆孔時選用高速鋼麻花鉆，參考機械加工工藝手冊 （主編 孟少農(nóng)） ，第二 卷表 10.21-47 及表 10.2-53 可得到所有參數(shù) 4。 3.4.3 選擇量具 本零件屬于成批量生產(chǎn)，一般均采用通常量具。選擇量具的方法有兩種：一是按 計量器具的不確定度選擇；二是按計量器的測量方法極限誤差選擇。采用其中的一種 方法即可。 3.5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 “成品取出夾子零件” 零件材料為 A3，查機械加工工藝手冊 （以后簡稱工 藝手冊 ） ，表 2.2-17 各種低碳鋼的性能比較，灰焊接的硬度 HB 為 143269，表 2.2-23 灰焊接的物理性能，A3 密度 =7.27.3 （ ） ，計算零件毛坯的重量約3cmg 為 2 。kg 表 3-1 機械加工銑間的生產(chǎn)性質(zhì) 同類零件的年產(chǎn)量件 生產(chǎn)類別 重型 （零件重2000kg） 中型 （零件重 1002000kg） 輕型 （零件重<100kg） 單件生產(chǎn) 5 以下 10 以下 100 以下 第 3 章 工藝規(guī)程設(shè)計 7 小批生產(chǎn) 5100 10200 100500 中批生產(chǎn) 100300 200500 5005000 大批生產(chǎn) 3001000 5005000 500050000 大量生產(chǎn) 1000 以上 5000 以上 50000 以上 根據(jù)所發(fā)的任務(wù)書上的數(shù)據(jù)，該零件的月工序數(shù)不低于 3050，毛坯重量 2 <100 為輕型，確定為大批生產(chǎn)。kg 根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)，選擇焊接類型的主要特點要生產(chǎn)率高，適用于大批生產(chǎn)，查工 藝手冊表 3.1-19 特種焊接的類別、特點和應(yīng)用范圍，再根據(jù)表 3.1-20 各種焊接 方法的經(jīng)濟合理性，采用機器砂模造型鑄件 5。 表 3-2 成批和大量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級 公差等級 CT焊接方法 灰焊接 砂型手工造型 1113 砂型機器造型及殼型 810 金屬型 79 低壓焊接 79 熔模焊接 57 根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸 及毛坯尺寸。 3.6 確定切削用量及基本工時 切削用量一般包括切削深度、進(jìn)給量及切削速度三項。確定方法是先是確定切削 深度、進(jìn)給量，再確定切削速度?，F(xiàn)根據(jù)切削用量簡明手冊 （第三版，艾興、肖 詩綱編，1993 年機械工業(yè)出版社出版）確定本零件各工序的切削用量所選用的表格 均加以*號，與機械制造設(shè)計工工藝簡明手冊的表區(qū)別 6。 工序 30：銑 16 一側(cè)端面 機床：銑床 X52K 刀具：面銑刀(硬質(zhì)合金材料)，材料： ， ，齒數(shù) 。15YT0Dm5Z 單邊余量：Z=1mm 精銑面余量：Z=1.0mm 銑削深度 ：pa1.0m 每齒進(jìn)給量 ：取 ：取銑削速度f 5/fZ2.8/Vs 每齒進(jìn)給量 ：取 取銑削速度8. 47m 鎮(zhèn)江市高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 機床主軸轉(zhuǎn)速 ：n (3-1) 102.47601.97/min31Vnrd 按照文獻(xiàn)，取 5/ir 實際銑削速度 ：v (3-2) .2.4/1060v s 進(jìn)給量 ： fV187560.12/ffaZns 工作臺每分進(jìn)給量 ： m./475minfV ： ,取a 切削工時 被切削層 ：由毛坯可知 ， l14l68l 刀具切入 ：1 (3-3) 210.5()(3lDa60)2m 刀具切出 ：取2l 走刀次數(shù)為 1 機動時間 ： (3-4)jt 1240.36in7.5jmlf 機動時間 ： (3-5) 819 所以該工序總機動時間 1.ijjtt 工序 40：銑 16 另外一側(cè)端面 機床：銑床 X52K 刀具：面銑刀(硬質(zhì)合金材料)，材料： ， ，齒數(shù) 。15YT0Dm5Z 精銑面余量：Z=1.0mm 銑削深度 ：pa1.0m 每齒進(jìn)給量 ：取 ：取銑削速度f 5/fZ2.8/Vs 每齒進(jìn)給量 ：取 ，取銑削速度8. 47 機床主軸轉(zhuǎn)速 ：n (3-6) 10247601.97/in3.1Vnrd 按照文獻(xiàn)，取 5/mir 實際銑削速度 ：v (3-7) .2.4/1060v s 進(jìn)給量 ： fV187560.12/ffaZnms 工作臺每分進(jìn)給量 ： m./475infV ：取a 切削工時 第 3 章 工藝規(guī)程設(shè)計 9 被切削層 ：由毛坯可知 ， l14lm68l 刀具切入 ：1 210.5()(3lDa (3-8)60)2 刀具切出 ：取2l 走刀次數(shù)為 1 機動時間 ： (3-9)jt 1240.36min7.5jmlf 機動時間 ： (3-10) 819 所以該工序總機動時間 1.ijjtt 工序 80：鉆鉸 6.35mm 的孔 機床：立式鉆床 Z525 刀具：根據(jù)選高速鋼錐柄麻花鉆頭。 切削深度 ：pa3.2m 進(jìn)給量 ：取 。frf/0 切削速度 取 。 V.48s 機床主軸轉(zhuǎn)速 ：n （3-38）10.6539./in31vnrd 按照文獻(xiàn)，取 0/ir 所以實際切削速度 ： （3-39）.146530.6/dvms 切削工時 被切削層 ：l42m 刀具切入 ：1 （3-40）1 7()105.962rDlctgkctg 刀具切出 ： 取l2ml32 走刀次數(shù)為 1 機動時間 ： （3-41）jt 46.in0.jLfn 工序 70：銑 90 度 V 槽 機床：銑床 X52K 刀具：V 槽銑刀(硬質(zhì)合金材料)，材料： 。15YT 精銑面余量：Z=1.0mm 銑削深度 ：pa1.0m 每齒進(jìn)給量 ：取 ：取銑削速度f 5/fZ2.8/Vms 每齒進(jìn)給量 ：取 ，取銑削速度8. 47 鎮(zhèn)江市高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 機床主軸轉(zhuǎn)速 ：n (3-6) 102.47601.97/min31Vnrd 按照文獻(xiàn)，取 5/ir 實際銑削速度 ：v (3-7) .2.4/1060v s 進(jìn)給量 ： fV187560.12/ffaZns 工作臺每分進(jìn)給量 ： m./475minfV ：取a 切削工時 被切削層 ：由毛坯可知 ， l14l68l 刀具切入 ：1 210.5()(3lDa (3-8)60)2m 刀具切出 ：取2l 走刀次數(shù)為 1 機動時間 ： (3-9)jt 1240.36in7.5jmlf 機動時間 ： (3-10) 819 所以該工序總機動時間 1.ijjtt 工序 60：銑斜面 機床：銑床 X52K 刀具：面銑刀(硬質(zhì)合金材料)，材料： ， ，齒數(shù) 。15YT0Dm5Z 精銑面余量：Z=1.0mm 銑削深度 ：pa1.0m 每齒進(jìn)給量 ：取 ：取銑削速度f 5/fZ2.8/Vs 每齒進(jìn)給量 ：取 ，取銑削速度8. 47 機床主軸轉(zhuǎn)速 ：n (3-6) 10247601.97/in3.1Vnrd 按照文獻(xiàn)，取 5/mir 實際銑削速度 ：v (3-7) .2.4/1060v s 進(jìn)給量 ： fV187560.12/ffaZnms 工作臺每分進(jìn)給量 ： m./475infV ：取a 第 3 章 工藝規(guī)程設(shè)計 11 切削工時 被切削層 ：由毛坯可知 ， l14lm68l 刀具切入 ：1 210.5()(3lDa (3-8)60)2 刀具切出 ：取2l 走刀次數(shù)為 1 機動時間 ： (3-9)jt 1240.36min7.5jmlf 機動時間 ： (3-10) 819 所以該工序總機動時間 1.ijjtt 工序 80：鉆 M5 底孔，然后攻絲 M5 孔 （1） 、鉆孔 切削深度 ：pa2.1m 進(jìn)給量 ：根據(jù)機械加工工藝師手冊表 28-10，取f (0.2.8)/fmr 由于本零件在加工孔時屬于底剛度零件，故進(jìn)給量應(yīng)乘系數(shù) 0.75，則(0.2.8)0.75/(0.65.21)/f rmr 根據(jù)機械加工工藝師手冊表 28-13，取 0.2/fr 取切削速度 24/inVm 取 =24, =9 代入公式（ 2-1）得0d 機床主軸轉(zhuǎn)速 ： ，根據(jù)機械加工工藝師手01489/in3.2rd 冊表 9-3，取 7/ir 實際切削速度 ： V .71./mi10n 被切削層長度 ：l48m 刀具切入長度 ： 1 刀具切出長度 ： 2l3 走刀次數(shù)為 1 取 ， ， , , 代入公式（2-4）得：48ll2l0.2f7n 機動時間 ：jt1483.8mijn 以上為鉆一個孔的機動時間，故本工序機動工時為120.3.76mijt 第 4 章 鉆孔夾具設(shè)計 12 第 4 章 鉆孔夾具設(shè)計 4.1 夾具的夾緊裝置和定位裝置 在本次夾具設(shè)計中，設(shè)計鉆擴鉸 6.35 孔的夾具，在工件夾緊方面要求手動夾 緊。這類夾具的特點是：針對性強，剛性好，容易操作，裝夾速度較快以及生產(chǎn)效率 高和定位精度高，但是設(shè)計制造周期長，產(chǎn)品更新?lián)Q代時往往不能繼續(xù)使用適應(yīng)性差， 費用較高。 夾具中的裝夾是由定位和夾緊兩個過程緊密聯(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)生移動和震動，確保加工質(zhì)量和生產(chǎn)安全。有時工件 的定位是在夾緊過程中實現(xiàn)的，正確的夾緊還能糾正工件定位的不正確。 一般夾緊裝置由動源即產(chǎn)生原始作用力的部分。夾緊機構(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。他包括中間遞力機構(gòu)和夾緊元件。 考慮到機床的性能、生產(chǎn)批量以及加工時的具體切削量決定采用手動夾緊。 螺旋夾緊機構(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 元件或機構(gòu)組成復(fù)合夾緊機構(gòu)來夾緊工件。是應(yīng)用最廣泛的一種夾緊機構(gòu)。 螺旋夾緊機構(gòu)中所用的螺旋，實際上相當(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。也利用其斜面移動時所產(chǎn)生的壓力來夾緊工件的。不過這里上是 通過轉(zhuǎn)動螺旋，使繞在圓柱體是的斜契高度發(fā)生變化來夾緊的。 典型的螺旋夾緊機構(gòu)的特點： （1）結(jié)構(gòu)簡單； （2）擴力比大； （3）自瑣性能好； （4）行程不受限制； （5）夾緊動作慢。 夾緊裝置可以分為力源裝置、中間傳動裝置和夾緊裝置，在此套夾具中，中間傳 動裝置和夾緊元件合二為一。力源為機動夾緊，通過螺栓夾緊移動壓板。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)，通過螺栓夾緊移動壓板，實現(xiàn)對工件 的夾緊。并且移動壓板的定心裝置是與工件外圓弧面相吻合的移動壓板，通過精確的 第 4 章 鉆孔夾具設(shè)計 13 圓弧定位，實現(xiàn)定心。此套移動壓板制作簡單，便于手動調(diào)整。通過松緊螺栓實現(xiàn)壓 板的前后移動，以達(dá)到壓緊的目的。壓緊的同時，實現(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。 4.2 夾具的導(dǎo)向 在鉆床上加工孔時，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。 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: 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 鎮(zhèn)江市高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 模板之間加一個襯套，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，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，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=(0.31.2)d。 在本次夾具鉆模設(shè)計中考慮了多方面的因素，確定了設(shè)計方案后，選擇了C=8。 因為此鉆的材料是鑄件，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 定位誤差是指由于定位不準(zhǔn)而引起某一工序尺寸或位置要求方面的加工誤差。對 夾具設(shè)計中采用的某一定位方案，只要其可能產(chǎn)生的定位誤差小于工件相關(guān)尺寸或位 置公差的 1/3，即可認(rèn)為該定方案符合加工精度的要求。 在用夾具裝夾工件時，當(dāng)工件上的定位基準(zhǔn)面與夾具上的定位元件相接觸或相配 合時，工件的位置即由定位元件確定下來。而對一批工件來說，因各工件的有關(guān)表面 本身和它們之間在尺寸和位置上都存在公差，且夾具上的定位元件本身及相互間存在 第 4 章 鉆孔夾具設(shè)計 15 尺寸和位置公差，因此，雖然工件已經(jīng)定位，但每個被定位的工件上的一些表面的位 置仍然會產(chǎn)生變化，這就造成了工序尺寸和位置要求方面的加工誤差。 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)以任意邊接觸時 minDWd 當(dāng)以固定邊接觸時 2 式中 為彼此最小間隙min 通過分析可得： 0.5D1dmin 因此：當(dāng)以任意邊接觸時 0.63DW 2 夾緊誤差 ： cos)(minaxyj 其中接觸變形位移值： SNHBKRkZaZy 014.8.9(1cos0.3j 磨損造成的加工誤差： 通常不超過Mjm5. 夾具相對刀具位置誤差： 取AD. 誤差總和： .9605jwm 從以上的分析可見，所設(shè)計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間。 為了減少輔助時間采用可換鉆套，以來滿足達(dá)到孔的加工的要求。 鎮(zhèn)江市高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 表 d D D1 H t 基本 極限 偏差 F7 基本 極限 偏差 D6 01 3 +0.010 +0.004 6 11.8 4 7 1.82.6 5 8 6 9 -- 2.63 +0.016 +0.006 33.3 6 +0.016 +0.008 9 3.34 7 10 45 8 11 8 12 16 56 +0.022 +0.010 10 +0.019 +0.010 13 68 12 15 10 16 2 0 810 +0.0 28 +0.013 15 18 1012 18 +0.023 +0.012 22 12 20 25 1215 22 26 0.008 1518 +0.034 +0.016 26 30 16 28 36 1822 30 +0.028 +0.015 34 2226 35 39 20 36 A 3 2630 +0.041 +0.020 42 +0.033+0.017 46 25 A3 5 0.012 第 4 章 鉆孔夾具設(shè)計 17 3035 48 52 6 3542 55 59 4248 62 66 4850 +0.050 +0.025 70 +0.039 +0.020 74 30 56 6 7 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)該采用焊接，時效處理，退火等處 理方式。 （2）應(yīng)具有足夠的強度和剛度 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 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，如果不及時清除，切削熱的積累會破 壞夾具定位精度，鐵屑投擲可能繞組定位元件，也會破壞的定位精度，甚至發(fā)生事故。 因此，在這個過程中的鐵屑不多，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 鎮(zhèn)江市高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 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，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度和剛度。在加工過程中的 切屑形成的有一部分會落在夾具，積累太多會影響工件的定位與夾緊可靠，所以夾具 設(shè)計，必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便于鐵屑。此外，夾點技術(shù)，經(jīng)濟的具體結(jié)構(gòu)和操作、安裝方 便等特點，在設(shè)計中還應(yīng)考慮。在加工過程中的切屑形成的有一部分會落在夾具，切 割積累太多會影響工件的定位與夾緊可靠，所以夾具設(shè)計，必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便排出鐵 屑。 4.8 夾具設(shè)計及操作的簡要說明 由于是大批大量生產(chǎn)，主要考慮提高勞動生產(chǎn)率。因此設(shè)計時，需要更換零件加 工時速度要求快。本夾具設(shè)計，用底部大平面定位三個自由度， V 型塊定位兩個自 由度，再用一個壓塊限制最后一個自由度。 第 5 章 銑斜面夾具設(shè)計 19 第 5 章 銑斜面夾具設(shè)計 5.1 研究原始質(zhì)料 利用本夾具主要用來加工銑斜面夾具設(shè)計，加工時除了要滿足粗糙度要求外，還 應(yīng)滿足兩孔軸線間公差要求。為了保證技術(shù)要求，最關(guān)鍵是找到定位基準(zhǔn)。同時，應(yīng) 考慮如何提高勞動生產(chǎn)率和降低勞動強度。 一、機床夾具定位元件 工件定位方式不同，夾具定位元件的結(jié)構(gòu)形式也不同，這里只介紹幾種常用的基 本定位元件。實際生產(chǎn)中使用的定位元件都是這些基本定位元件的組合。 （一）工件以平面定位常用定位元件 1支承釘 常用支承釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式如圖6-1所示。平頭支承釘（圖 a）用于支承精基準(zhǔn)面；球 頭支承釘（圖 b）用于支承粗基準(zhǔn)面；網(wǎng)紋頂面支承釘（圖 c）能產(chǎn)生較大的摩擦力， 但網(wǎng)槽中的切屑不易清除，常用在工件以粗基準(zhǔn)定位且要求產(chǎn)生較大摩擦力的側(cè)面定 位場合。一個支承釘相當(dāng)于一個支承點，限制一個自由度；在一個平面內(nèi)，兩個支承 釘限制二個自由度；不在同一直線上的三個支承釘限制三個自由度。 圖5-1 常用支承釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式 2支承板 常用的支承板結(jié)構(gòu)形式如圖5-2所示。平面型支承板（圖 a）結(jié)構(gòu)簡單，但沉頭螺 釘處清理切屑比較困難，適于作側(cè)面和頂面定位；帶斜槽型支承板（圖 b） ，在帶有 螺釘孔的斜槽中允許容納少許切屑，適于作底面定位。當(dāng)工件定位平面較大時，常用 幾塊支承板組合成一個平面。一個支承板相當(dāng)于兩個支承點，限制兩個自由度；兩個 （或多個）支承板組合，相當(dāng)于一個平面，可以限制三個自由度。 圖6-2 常用支承板的結(jié)構(gòu)形式 3可調(diào)支承 常用可調(diào)支承結(jié)構(gòu)形式如圖6-3所示。可調(diào)支承多用于支承工件的粗基準(zhǔn)面，支承 高度可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整到位后用螺母鎖緊。一個可調(diào)支承限制一個自由度。 圖6-3 常用可調(diào)支承的結(jié)構(gòu)形式 (二) 工件以孔定位常用定位元件 1定位銷 鎮(zhèn)江市高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 圖6-6是幾種常用固定式定位銷的結(jié)構(gòu)形式。當(dāng)工件的孔徑尺寸較小時，可選用圖 a 所示的結(jié)構(gòu)；當(dāng)孔徑尺寸較大時，選用圖 b 所示的結(jié)構(gòu)；當(dāng)工件同時以圓孔和端 面組合定位時，則應(yīng)選用圖 c 所示的帶有支承端面的結(jié)構(gòu)。用定位銷定位時，短圓柱 銷限制二個自由度；長圓柱銷可以限制四個自由度；短圓錐銷（圖 d）限制三個自由 度。 圖5-6 固定式定位銷的結(jié)構(gòu)形式 5.2 定位、夾緊方案的選擇 由零件圖可知：在對加工前，平面進(jìn)行了粗、精銑加工，底面進(jìn)行了鉆、擴加工。 因此，定位、夾緊方案有： 為了使定位誤差達(dá)到要求的范圍之內(nèi)，采用一面一銷再加上一手動調(diào)節(jié)的螺絲定 位的定位方式，這種定位在結(jié)構(gòu)上簡單易操作。一面即底平面。 5.3 切削力及夾緊力的計算 刀具：銑刀（硬質(zhì)合金） 刀具有關(guān)幾何參數(shù)： 015001頂 刃 0n側(cè) 刃 6015 30rK2.5Lm2Z.8/famzmap.2 由參考文獻(xiàn)55 表 129 可得銑削切削力的計算公式： 0.8.10.pzFafDBzn 有： ..8.1.10.1254836.()N 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) 作為實際所需夾緊力的數(shù)值，即： FKW 安全系數(shù) K 可按下式計算： 6543210 式中： 為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻(xiàn)5121 可知其公式參數(shù)：6 第 5 章 銑斜面夾具設(shè)計 21 123456.0,.,1.0,3KK 由此可得： .310.56 所以 根據(jù)工件受力切削力、8.45()KWFN 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 算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實際所需夾緊力的數(shù)值。 即： FK 安全系數(shù) K 可按下式計算有：： 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..01.301.56C 22.3P 1.2...fK 所以有： 98()CWFN 76.3P 150Kf 該孔的設(shè)計基準(zhǔn)為中心軸，故以回轉(zhuǎn)面做定位基準(zhǔn)，實現(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，實際所需夾緊力 F 夾與切削力之間 的關(guān)系 F 夾KF 軸向力：F 夾KF （N） 扭距： Nm93.103.24.05.14.3108.90 MYFXKfdC 5.4 誤差分析與計算 該夾具以一底面一側(cè)面，兩支撐釘和一個調(diào)節(jié)螺絲定位，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。 gwj 與機床夾具有關(guān)的加工誤差 ，一般可用下式表示：j MjWDAZWj 由參考文獻(xiàn)5可得： 銷的定位誤差 ： 11minDd 1 21min2min.DdDdJWarctgL 其中： 鎮(zhèn)江市高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計（論文） 22 ，10.52Dm20D ，d .3dm ， 1in2in4 0.63DW .2J 夾緊誤差 ： cos)(minaxyj 其中接觸變形位移值： 1 ()9.62HBZyRaZkNcl 查5表 1215 有 。 104,0.6,.42,0.7RazHBKCncos.8jy 磨損造成的加工誤差： 通常不超過Mjm5. 夾具相對刀具位置誤差： 取AD. 誤差總和： 0.53jwm 5. 5 定向鍵與對刀裝置設(shè)計 定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，一般使用兩個。其距離盡可能布置的遠(yuǎn)些。 通過定向鍵與銑床工作臺 T 形槽的配合，使夾具上定位元件的工作表面對于工作臺的 送進(jìn)方向具有正確的位置。定向鍵可承受銑削時產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力矩，可減輕夾緊夾具的 螺栓的負(fù)荷，加強夾具在加工中的穩(wěn)固性。 根據(jù) GB220780 定向鍵結(jié)構(gòu)如圖所示：o 圖 5.1 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 5.4： 第 5 章 銑斜面夾具設(shè)計 23 表 5.4 定向鍵 夾具體槽形尺寸 B 2B 公 稱尺 寸 允 差 d 允 差 4 L H h D 1 公稱 尺寸 允 差 D 2h 1 8 0.012 0 .035 2 5 1 2 4 1 2 4 .5 18 +0 .019 5 對刀裝置由對刀塊和塞尺組成，用來確定刀具與夾具的相對位置。 塞尺選用平塞尺，其結(jié)構(gòu)如圖 5.3 所示： 標(biāo) 記四 周 倒 圓 圖 5.3 平塞尺 塞尺尺寸參數(shù)如表 5.5： 表 5.5 塞尺 公稱尺寸 H 允差 d C 3 0.006 0.25 上的