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目 錄 第 3 章 鉆孔夾具設計 1 3 1 設計要求 1 3 2 夾具設計 1 3 2 1 定位基準的選擇 1 3 2 2 切削力及夾緊力的計算 1 3 3 定位誤差的分析 2 3 4 鉆套 襯套 鉆模板設計與選用 2 3 5 夾具設計及操作的簡要說明 4 第 4 章 銑端面夾具設計 5 4 1 指出存在的問題 5 4 2 夾具設計 5 4 2 1 夾具體設計 5 4 2 2 定位基準的選擇 5 4 2 3 定位方案和元件設計 6 4 2 4 定位誤差的計算 6 4 2 5 夾緊力計算 7 4 2 6 夾緊機構的設計 9 4 2 7 定向鍵與對刀裝置設計 10 4 2 8 確定夾具體結構尺寸和總體結構 11 4 2 9 夾具設計及操作的簡要說明 13 第 3 章 鉆孔夾具設計 3 1 設計要求 為了提高勞動生產 保證加工質量 降低勞動強度 需要設計專用夾具 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 本夾具無嚴格的技術要求 因此 應主要考慮如何提高勞動生產率 降低 勞動強度 精度不是主要考慮的問題 3 2 夾具設計 3 2 1 定位基準的選擇 為了提高加工效率及方便加工 決定材料使用高速鋼 用于對進行加工 準備采用手動夾緊 3 2 2 切削力及夾緊力的計算 刀具 鉆 4X 9 的鉆頭 D 9 則軸向力 見 工藝師手冊 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 在計算切削力時 必須考慮安全系數 安全系數 K K K K K1234 式中 K 基本安全系數 1 5 K 加工性質系數 1 1 2 K 刀具鈍化系數 1 1 3 K 斷續(xù)切削系數 1 14 則 F KF 1 5 42391 1 N 鉆削時 T 17 34 N M 切向方向所受力 F 1L T2670534 取 f F 4416f 1N F Ff1 所以 時工件不會轉動 故本夾具可安全工作 3 3 定位誤差的分析 制造誤差 ZZ 1 中心線對定位件中心線位置精度 取 m05 3 2 m04 2 2 內外圓同軸度誤差 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 其結構如下 圖所示 以減少更換鉆套的輔助時間 圖 6 1 可換鉆套 鉸工藝孔鉆套結構參數如下表 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構如圖所示 圖 6 2 固定襯套 其結構參數如下表 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 個沉頭螺釘和 2 個錐銷定位于夾具體上 3 5 夾具設計及操作的簡要說明 由于是大批大量生產 主要考慮提高勞動生產率 因此設計時 需要更換零 件加工時速度要求快 本夾具設計 用移動夾緊的大平面定位三個自由度 定位 兩個自由度 用定位塊定位最后一個轉動自由度 此時雖然有過定位 但底面是 經精銑的面 定位是允許的 第 4 章 銑端面夾具設計 4 1 指出存在的問題 為了提高勞動生產率和降低生產成本 保證加工質量 降低勞動強度 需要設計 專用夾具 對于銑端面夾具設計 由于對加工精度要求不是很高 所以在本道工序加 工時 主要考慮如何降低降低生產成本和降低勞動強度 4 2 夾具設計 4 2 1 夾具體設計 設計夾具 首先要仔細分析加工零件的技術要求 運用夾具設計的基本原理和方 法 擬定夾具設計方案 在滿足加工精度的條件下 合理的進行安裝 定位 夾緊 在完成夾具草圖后 進一步考慮零件間的連接關系和螺釘 螺母 定位銷等的固定方 式 設計合理的結構實現個零部件間的相對運動 根據零件的使用要求 選擇相應的 材料 完成鉆床夾具的所有設計后 用 AutoCAD 進行二位圖形的繪制 首先畫裝配圖 然后從裝配圖上拆畫零件圖 標注相關尺寸及技術要求 最后進行論文撰寫 整理 修改完成該畢業(yè)設計 4 2 2 定位基準的選擇 在加工中用作確定工件在夾具中占有正確位置的基準 稱為定位基準 據 夾具 手冊 知定位基準應盡可能與工序基準重合 在同一工件的各道工序中 應盡量采用 同一定位基準進行加工 該零件以三面定位 滑鞍上的裝配基準為平面 而它們又是 滑鞍上其他要素的設計基準 因此以這些裝配基準平面作為定位基準 避免了基準不 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 根據本道工 6 序 選底面和側面為定位基準 4 2 3 定位方案和元件設計 根據以上零件的結構分析以及定位基準的選擇 可得定位基準為平面 因此可選 擇定位元件為支承板 如圖 4 1 定位支承板所示 根據工序圖及對零件的結構的分析 本道工序需限制 4 個自由度 為了增加定位 的可靠行 實際限制了其 6 個自由度 本夾具采用 6 點定位原則 用兩個固定的支撐 板作為一大平面即 D 面 限制了工件的兩個旋轉自由度和一個移動自由度 用 W 面 作為一小平面 限制了工件的一個旋轉自由度和一個移動自由度 用一個底面 C 來 限制了工件上下移動自由度 4 2 4 定位誤差的計算 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Mj 05 夾具相對刀具位置誤差 取AD 1 誤差總和 0 85 3jwm 從以上的分析可見 所設計的夾具能滿足零件的加工精度要求 4 2 5 夾緊力計算 根據工件受力切削力 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 作為實際所需夾緊力的數值 即 FKW 安全系數 K 可按下式計算有 6543210 式中 為各種因素的安全系數 查參考文獻 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 螺旋夾緊時產生的夾緊力按以下公式計算有 210 tgtQLWz 式中參數由參考文獻 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構 用螺栓通過弧形壓塊壓緊工件 受力簡圖如下 163 圖 4 1 受力簡圖 由表 得 原動力計算公式 261 001KLWl 即 0478 23 932 75 KWLNl 9 由上述計算易得 KW 由計算可知所需實際夾緊力不是很大 為了使其夾具結構簡單 操作方便 決定 選用手動螺旋夾緊機構 4 2 6 夾緊機構的設計 采用螺旋直接夾緊或與其他元件組合實現夾緊工件的機構 統(tǒng)稱螺旋夾緊機構 由于這類夾緊機構簡單 夾緊可靠 通用性大 故在機床夾具中得到廣泛運用 它的 主要缺點是夾緊和松開工件時比較費力 本夾具采用移動壓板進行夾緊 同時保證了夾緊可靠和動作迅速的要求 同時 由于移動壓板標準件 可直接購買 降低了夾具的制造成本 夾緊力的計算 單個螺旋夾緊時產生的夾緊力按下列計算 2 1 0 tgrtQLWz 式中 W0 單個螺旋夾緊產生的夾緊力 N Q 原始作用力 N L 作用力臂 mm 螺桿端部與工件間的當量摩擦半徑 mm 其值視螺桿 r 端部的結構形式而定 參見 機床夾具設計手冊 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 機床夾具設計手冊 第三版表 1 2 21 10 螺旋副的當量摩擦角 式中 為螺旋副的摩擦角 2 2 為螺紋牙型半角 參見 機床夾具設計手冊 第三版表 1 2 22 4 2 7 定向鍵與對刀裝置設計 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 的送進方向具有正確的位置 定向鍵可承受銑削時產生的扭轉力矩 可減輕夾緊夾具 的螺栓的負荷 加強夾具在加工中的穩(wěn)固性 根據 GB2207 80 定向鍵結構如圖所示 o 圖 4 1 夾具體槽形與螺釘 根據 T 形槽的寬度 a 18mm 定向鍵的結構尺寸如表 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 其結構如圖 4 3 所示 標 記四 周 倒 圓 圖 4 3 平塞尺 塞尺尺寸參數如表 4 5 表 4 5 塞尺 公稱尺寸 H 允差 d C 3 0 006 0 25 4 2 8 確定夾具體結構尺寸和總體結構 夾具體 夾具的定位 引導 夾緊裝置裝在夾具體上 使其成為一體 并能正確 12 的安裝在機床上 夾具體是將夾具上的各種裝置和元件連接成一個整體的最大最復雜 的基礎件 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床的連接 而且在零件的加工過程中 夾具還要承受夾緊力 切削力以及由此產生的沖擊和振動 因此夾具體必須具有必要的強度和剛度 切削加工過程中產生的切屑有一部分還會落 在夾具體上 切屑積聚過多將影響工件的可靠的定位和夾緊 因此設計夾具體時 必 須考慮結構應便于排屑 此外 夾具體結構的工藝性 經濟性以及操作和裝拆的便捷 性等 在設計時也應加以考慮 夾具體設計的基本要求 1 應有適當的精度和尺寸穩(wěn)定性 夾具體上的重要表面 如安裝定位元件的表面 安裝對刀塊或導向元件的表 面以及夾具體的安裝基面 應有適當的尺寸精度和形狀精度 它們之間應有適當的位 置精度 為使夾具體的尺寸保持穩(wěn)定 鑄造夾具體要進行時效處理 焊接和鍛造夾具 體要進行退火處理 2 應有足夠的強度和剛度 為了保證在加工過程中不因夾緊力 切削力等外力的作用而產生不允許的變 形和振動 夾具體應有足夠的壁厚 剛性不足處可適當增設加強筋 3 應有良好的結構工藝性和使用性 夾具體一般外形尺寸較大 結構比較復雜 而且各表面間的相互位置精度要求高 因此應特別注意其結構工藝性 應做到裝卸工件方便 夾具維修方便 在滿足剛度和 強度的前提下 應盡量能減輕重量 縮小體積 力求簡單 4 應便于排除切屑 13 在機械加工過程中 切屑會不斷地積聚在夾具體周圍 如不及時排除 切削熱量 的積聚會破壞夾具的定位精度 切屑的拋甩可能纏繞定位元件 也會破壞定位精度 甚至發(fā)生安全事故 因此 對于加工過程中切屑產生不多的情況 可適當加大定位元 件工作表面與夾具體之間的距離以增大容屑空間 對于加工過程中切削產生較多的情 況 一般應在夾具體上設置排屑槽 5 在機床上的安裝應穩(wěn)定可靠 夾具在機床上的安裝都是通過夾具體上的安裝基面與機床上的相應表面的接 觸或配合實現的 當夾具在機床工作臺上安裝時 夾具的重心應盡量低 支承面積應 足夠大 安裝基面應有較高的配合精度 保證安裝穩(wěn)定可靠 夾具底部一般應中空 大型夾具還應設置吊環(huán)或起重孔 工件裝夾方案確定以后 根據定位元件及夾緊機構所需要的空間范圍及機床工作 臺的尺寸 確定夾具體的結構尺寸 然后繪制夾具總圖 詳見繪制的夾具裝配圖 4 2 9 夾具設計及操作的簡要說明 如前所述 應該注意提高生產率 但該夾具設計采用了手動夾緊方式 在夾緊和 松開工件時比較費時費力 由于該工件體積小 經過方案的認真分析和比較 選用了 手動夾緊方式 螺旋夾緊機構 這類夾緊機構結構簡單 夾緊可靠 通用性大 在 機床夾具中很廣泛的應用 此外 當夾具有制造誤差 工作過程出現磨損 以及零件尺寸變化時 影響定位 夾緊的可靠 為防止此現象 選用可換定位銷 以便隨時根據情況進行調整換取