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1 四 專用夾具設(shè)計(jì) 4 1 問題的指出 由于生產(chǎn)類型為成批 大批生產(chǎn) 要考慮生產(chǎn)效率 降低勞動(dòng)強(qiáng)度 保證 加工質(zhì)量 故需設(shè)計(jì)專用夾具 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 本次設(shè)計(jì)選擇設(shè)計(jì)是針對(duì)鉆連桿小頭孔的夾具 它將用于 Z525 鉆床 4 2 定位基準(zhǔn)的選擇 該工序要求中心線與端面 有位置要求 因此可以得出該孔在兩個(gè)側(cè)面的 正中心上 并且還要求其孔為通孔 由于端面經(jīng)過精銑 精度比較高 因而工 序基準(zhǔn)為端面 A 為了便于加工 選取適當(dāng)?shù)亩ㄎ换鶞?zhǔn) 保證其加工要求 夾 具設(shè)計(jì)應(yīng)首先滿足這些要求 在保證較高的生產(chǎn)效率的前提下 還應(yīng)考慮夾具 體制造工藝性和生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性 加工過程中夾具的操作應(yīng)方便 定位夾緊穩(wěn)定可 靠 并且夾具體應(yīng)具有較好的剛性 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 擬定加工路線的第一步是選擇定 位基準(zhǔn) 定位基準(zhǔn)的選擇必須合理 否則將直接影響所制定的零件加工工藝規(guī) 程和最終加工出的零件質(zhì)量 基準(zhǔn)選擇不當(dāng)往往會(huì)增加工序或使工藝路線不合 理 或是使夾具設(shè)計(jì)更加困難甚至達(dá)不到零件的加工精度 特別是位置精度 要求 因此我們應(yīng)該根據(jù)零件圖的技術(shù)要求 從保證零件的加工精度要求出發(fā) 合理選擇定位基準(zhǔn) 此零件圖沒有較高的技術(shù)要求 也沒有較高的平行度和對(duì) 稱度要求 所以我們應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)效率 降低勞動(dòng)強(qiáng)度 提高加工精度 圓臺(tái)外圓及兩端面都已加工好 為了使定位誤差減小 選擇已加工好的端面作 為定位精基準(zhǔn) 來設(shè)計(jì)本道工序的夾具 以已加工好的端面作為定位夾具 4 3 夾具方案的設(shè)計(jì) 如圖所示 為了加工通孔 必須使其完全定位 因此初步的設(shè)計(jì)方案如下 首先必須明確其加工時(shí)應(yīng)如圖所示 這樣水平放置 便于鉆床加工 那么要 2 使其完全定位 可以采用 一面加固定 V 型塊和滑動(dòng)塊定位 這樣既簡(jiǎn)單又方便 如上圖所示 一底面限制的自由度有 3 個(gè) 一個(gè)固定 V 型塊限制兩個(gè)自由度 一個(gè)滑動(dòng)塊限制限制一個(gè)自由度 為使定位可靠 加工穩(wěn)定 我所設(shè)計(jì)的定位 方案 總共限制了工件的全部 6 個(gè)自由度 屬于完全定位 一面加固定 V 型塊和滑動(dòng)塊定位 這樣既簡(jiǎn)單 如上圖所示 一底面限制 的自由度有 3 個(gè) 一個(gè)固定 V 型塊限制兩個(gè)自由度 一個(gè)固定 V 型塊限制限制 一個(gè)自由度 為使定位可靠 加工穩(wěn)定 我所設(shè)計(jì)的定位方案 總共限制了工 件的全部 6 個(gè)自由度 屬于完全定位 可是這種方案無法調(diào)節(jié) 如果毛坯超差 還得通過螺絲調(diào)節(jié) 在該定位方案中 一個(gè)支撐面頂住 限制了 z 軸的移動(dòng) z 軸的旋轉(zhuǎn) y 軸 的旋轉(zhuǎn)三個(gè)移動(dòng)自由度 一個(gè)固定 V 型塊限制了 y 軸的移動(dòng) x 軸的移動(dòng) 一 個(gè)滑動(dòng) V 型塊限制了 z 軸的旋轉(zhuǎn) 這樣 6 個(gè)自由度全部被限制 4 4 切削力和夾緊力計(jì)算 1 切削力及夾緊力的計(jì)算 由文獻(xiàn) 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè) 表3 54 工件的材料為灰鑄鐵 其切削力 pxKDSp8 0742 kgf 切削力矩 PKSDM 8 021 kgf 其中 D為鉆頭直徑 mm S為每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 mm r pK為修正系數(shù) 由文獻(xiàn)表 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè) 表3 55 pK 8 019 HB 8 02 1 12414 5 7 48 0 xP 79 16 kgf 791 3NPSDM 2 124 5 8 02 194 66kfg mm 1946 6N mm 2 夾緊力的計(jì)算 為了防止工件在切削力的作用下平移所需的夾緊力 3 21 0 fPKQ 由文獻(xiàn) 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè) 表3 21查得 kgf 其中 1f為夾緊元件與工件之間的磨擦系數(shù) 2為工件與支撐面間的摩擦系數(shù) 0P為定位銷承受的部分切削力 對(duì)精度機(jī)床B 0 由文獻(xiàn) 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè) 表3 19可知 1f 0 4 2f 0 2 654310KK 取基本安全系數(shù) 0 1 5 加工狀態(tài)系數(shù) 1 1 刀具鈍化系數(shù) 2K 1 10 切削特點(diǎn)系數(shù) 3 1 0 夾緊動(dòng)力穩(wěn)定系數(shù) 4 1 2 手動(dòng)夾緊時(shí)手柄位置系數(shù) 5K 1 2 支撐面接觸情況系數(shù) 6 1 3 6543210 4 6 取K 4 21 fPKQ 0 791 527 7kgf 5277N 由文獻(xiàn) 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè) 表3 24選 d 16mm P 2mm L 190mm 1 8kgf 0d 12mm Q 626kgf 10 f 0 178 1f 0 2 120 表由文獻(xiàn) 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè) 表3 22 選 3 10d 4mm 4 tan r nP 2 4 1 4 55 M Q r tan 1f 1150 7 kgf mm 11507N mm 而實(shí)際上的夾緊扭矩M L 1P 1520kgf 遠(yuǎn)大于所需的夾緊扭矩 即工作是可靠的 五 定位誤差分析 1 定位元件尺寸及公差確定 夾具的主要定位元件為一平面和 V 型塊間隙配合 2 工件的工序基準(zhǔn)為孔心 當(dāng)工件孔徑為最大 定位銷的孔徑為最小 時(shí) 孔心在任意方向上的最大變動(dòng)量等于孔與銷配合的最大間隙量 本 夾具是用來在臥式鏜床上加工 所以工件上孔與夾具上的定位銷保持固 定接觸 此時(shí)可求出孔心在接觸點(diǎn)與銷中心連線方向上的最大變動(dòng)量為 孔徑公差多一半 工件的定位基準(zhǔn)為孔心 工序尺寸方向與固定接觸點(diǎn) 和銷中心連線方向相同 則其定位誤差為 Td Dmax Dmin 該夾具以一面兩銷定位 兩定位銷孔尺寸公差為 80 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(jī)床夾具有關(guān)的加工誤差 一般可用下式表示 j MjjWDAZWj 由參考文獻(xiàn) 5 可得 兩定位銷的定位誤差 11minDWd 1 21min2i DdJWarctgL 其中 10 52D20D d 3d 5 1min0 2min0 34 6DWm 2J 夾緊誤差 cos minaxyj 其中接觸變形位移值 1 9 62nHBZyRaZkNl 查 5 表 1 2 15 有 10 4 0 42 0 7zKC cos8jym 磨損造成的加工誤差 通常不超過Mj 5 夾具相對(duì)刀具位置誤差 取AD01 誤差總和 0 853jwm 從以上的分析可見 所設(shè)計(jì)的夾具能滿足零件的加工精度要求 六 零 部件的設(shè)計(jì)與選用 6 1 擋銷選用 本夾具選用一擋銷來定位 其參數(shù)如下表 表 2 2 擋銷銷 d d H 公稱尺寸 允差 Lh1b1C1 12 20 10 0 034 0 02 3 65 5 3 8 1 6 1 5 6 2 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 6 下圖所示 以減少更換鉆套的輔助時(shí)間 尺寸表 d D D1 H t 基本尺寸 極限偏差 F7 基 本尺寸 極限 偏差 D6 0 1 3 0 010 0 004 6 1 1 8 4 7 1 8 2 6 5 8 6 9 2 6 3 0 016 0 006 3 3 3 6 0 016 0 008 9 3 3 4 7 10 4 5 8 11 8 12 16 5 6 0 022 0 010 10 0 019 0 010 13 6 8 12 15 10 16 20 8 10 0 028 0 013 15 18 10 12 18 0 023 0 012 22 12 20 25 12 15 22 26 0 008 15 18 0 034 0 016 26 30 16 28 36 18 22 30 0 028 0 015 34 22 26 35 39 20 36 45 26 30 0 041 0 020 42 46 30 35 48 0 033 0 017 52 25 45 56 35 42 55 59 42 48 62 66 0 012 48 50 0 050 0 025 70 0 039 0 020 74 30 56 67 0 040 鉆模板選用固定鉆模板 用沉頭螺釘錐銷定位于夾具體上 7 七 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)奈恢镁?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 詳見繪制的夾 具裝配圖