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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4XΦ9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4XΦ9的鉆頭 D=9。
則軸向力:見(jiàn)《工藝師手冊(cè)》表28.4
F=Cdfk……………………………………3.1
式中: C=420, Z=1.0, y=0.8, f=0.35
k=(
F=420
轉(zhuǎn)矩
T=Cdfk
式中: C=0.206, Z=2.0, y=0.8
T=0.206
功率 P=
在計(jì)算切削力時(shí),必須考慮安全系數(shù),安全系數(shù)
K=KKKK
式中 K—基本安全系數(shù),1.5;
K—加工性質(zhì)系數(shù),1.1;
K—刀具鈍化系數(shù), 1.1;
K—斷續(xù)切削系數(shù), 1.1
則 F=KF=1.5
鉆削時(shí) T=17.34 N
切向方向所受力:
F=
取
F=4416
F> F
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.
(2)內(nèi)外圓同軸度誤差(查表P297)
.故,.
則.
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
H
D
公稱尺寸
允差
5
12
12
+0.018
+0.007
22
18
10
4
9
0.5
18
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
H
D
C
公稱尺寸
允差
公稱尺寸
允差
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(xiāo)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(xiāo)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。
圖4.1 定位支承板
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
⑴ 定位誤差 :
其中:
,
,
,
⑵ 夾緊誤差 :
其中接觸變形位移值:
查[5]表1~2~15有。
⑶ 磨損造成的加工誤差:通常不超過(guò)
⑷ 夾具相對(duì)刀具位置誤差:取
誤差總和:
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:
安全系數(shù)K可按下式計(jì)算有::
式中:為各種因素的安全系數(shù),查參考文獻(xiàn)[5]表可得:
所以有:
螺旋夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計(jì)算有:
式中參數(shù)由參考文獻(xiàn)[5]可查得:
螺旋夾緊力:
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:
圖4.1受力簡(jiǎn)圖
由表得:原動(dòng)力計(jì)算公式
即:
由上述計(jì)算易得:
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(lèi)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(mǎi),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:
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(°);
——螺紋中徑之半(mm);
——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;
——螺旋副的當(dāng)量摩擦角(°), 式中為螺旋副的摩擦角(°),β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:
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
B
L
H
h
D
夾具體槽形尺寸
公稱尺寸
允差d
允差
公稱尺寸
允差D
18
~0.012
~0.035
25
12
4
12
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:
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)蛟谋砻嬉约皧A具體的安裝基面,應(yīng)有適當(dāng)?shù)某叽缇群托螤罹龋鼈冎g應(yīng)有適當(dāng)?shù)奈恢镁取?
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
在機(jī)械加工過(guò)程中,切屑會(huì)不斷地積聚在夾具體周?chē)?,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(lèi)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(xiāo)。以便隨時(shí)根據(jù)情況進(jìn)行調(diào)整換取。
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