K525-閥體【中心距90】 機(jī)械加工工藝規(guī)程及工序10 鉆端面Φ11兩小孔夾具設(shè)計(jì)參考素材
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第4章 工序10 鉆端面11兩小孔夾具設(shè)計(jì)4.1 夾具的夾緊裝置和定位裝置本夾具主要用于工序10 鉆端面11兩小孔,用于立式鉆床Z525上。夾具中的裝夾是由定位和夾緊兩個(gè)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(dòng)和震動(dòng),確保加工質(zhì)量和生產(chǎn)安全。有時(shí)工件的定位是在夾緊過程中實(shí)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(dòng)源即產(chǎn)生原始作用力的部分。夾緊機(jī)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(jī)構(gòu)和夾緊元件??紤]到機(jī)床的性能、生產(chǎn)批量以及加工時(shí)的具體切削量決定采用手動(dòng)夾緊。螺旋夾緊機(jī)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(jī)構(gòu)組成復(fù)合夾緊機(jī)構(gòu)來夾緊工件。是應(yīng)用最廣泛的一種夾緊機(jī)構(gòu)。螺旋夾緊機(jī)構(gòu)中所用的螺旋,實(shí)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(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的壓力來夾緊工件的。不過這里上是通過轉(zhuǎn)動(dòng)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(jī)構(gòu)的特點(diǎn):(1)結(jié)構(gòu)簡單;(2)擴(kuò)力比大;(3)自瑣性能好;(4)行程不受限制;(5)夾緊動(dòng)作慢。夾緊裝置可以分為力源裝置、中間傳動(dòng)裝置和夾緊裝置,在此套夾具中,中間傳動(dòng)裝置和夾緊元件合二為一。力源為機(jī)動(dòng)夾緊,通過螺栓夾緊移動(dòng)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(dòng)壓板,實(shí)現(xiàn)對工件的夾緊。并且移動(dòng)壓板的定心裝置是與工件外圓弧面相吻合的移動(dòng)壓板,通過精確的圓弧定位,實(shí)現(xiàn)定心。此套移動(dòng)壓板制作簡單,便于手動(dòng)調(diào)整。通過松緊螺栓實(shí)現(xiàn)壓板的前后移動(dòng),以達(dá)到壓緊的目的。壓緊的同時(shí),實(shí)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。在這次夾具設(shè)計(jì)中,定位是采用一根心軸和一個(gè)定位插銷來定位水平方向的。在垂直方向,用兩個(gè)同心半圓環(huán)來定位。當(dāng)被加工零件放到夾具體同心圓環(huán)上后,用定位插銷把夾具上的鉆模板和零件通過先加工的孔進(jìn)行定位,把壓板壓緊,之后取出定位插銷。4.2 夾具的導(dǎo)向在鉆床上加工孔時(shí),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HRC110。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(gè)固定襯套。選取的標(biāo)準(zhǔn)件代號(hào)為12*18 GB2263-19134。材料仍選取T10A, 淬火HRC110。公差采用H7/p6的配合。4.3 切削力及夾緊力的計(jì)算刀具:鉆頭11。則軸向力:見工藝師手冊表28.4F=Cdfk3.1 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=0.8T=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=4416F F所以,時(shí)工件不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng),故本夾具可安全工作。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(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: 該孔的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為中心軸,故以回轉(zhuǎn)面做定位基準(zhǔn),實(shí)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(shí)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:Nm在計(jì)算切削力時(shí)必須把安全系數(shù)考慮在內(nèi),安全系數(shù)由資料機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊查表可得:切削力公式: 式(2.17)式中 查表得: 即:實(shí)際所需夾緊力:由參考文獻(xiàn)16機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊表得: 安全系數(shù)K可按下式計(jì)算,由式(2.5)有:式中:為各種因素的安全系數(shù),見參考文獻(xiàn)16機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊表 可得: 所以 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)簡單、操作方便,決定選用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。4.4 鉆孔與工件之間的切屑間隙鉆套的類型和特點(diǎn):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模板之間加一個(gè)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(shí),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(shí),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(jì)中考慮了多方面的因素,確定了設(shè)計(jì)方案后,選擇了C=8。因?yàn)榇算@的材料是鑄件,所以C可以取較小的值。4.5 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(qiáng)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(dòng)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(shí)需從夾具體上裝上或卸下,鉆螺栓緊固,鉆模精度較高。44.6定位誤差的分析3) 夾具安裝誤差因夾具在機(jī)床上的安裝不精確而造成的加工誤差,稱為夾具的安裝誤差。圖5-2中夾具的安裝基面為平面,因而沒有安裝誤差,=0.4) 夾具誤差因夾具上定位元件、對刀或?qū)蛟?、分度裝置及安裝基準(zhǔn)之間的位置不精確而造成的加工誤差,稱為夾具誤差。夾具誤差主要包括定位元件相對于安裝基準(zhǔn)的尺寸或位置誤差;定位元件相對于對刀或?qū)蛟ò瑢?dǎo)向元件之間)的尺寸或位置誤差;導(dǎo)向元件相對于安裝基準(zhǔn)的尺寸或位置誤差;若有分度裝置時(shí),還存在分度誤差。以上幾項(xiàng)共同組成夾具誤差。5) 加工方法誤差因機(jī)床精度、刀具精度、刀具與機(jī)床的位置精度、工藝系統(tǒng)的受力變形和受熱變形等因素造成的加工誤差,統(tǒng)稱為加工方法誤差。因該項(xiàng)誤差影響因素多,又不便于計(jì)算,所以常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)為它留出工件公差的1/3.計(jì)算時(shí)可設(shè)。2. 保證加工精度的條件工件在夾具中加工時(shí),總加工誤差為上述各項(xiàng)誤差之和。由于上述誤差均為獨(dú)立隨機(jī)變量,應(yīng)用概率法疊加。因此保證工件加工精度的條件是即工件的總加工誤差應(yīng)不大于工件的加工尺寸。為保證夾具有一定的使用壽命,防止夾具因磨損而過早報(bào)廢,在分析計(jì)算工件加工精度時(shí),需留出一定的精度儲(chǔ)備量。因此將上式改寫為或 當(dāng)時(shí),夾具能滿足工件的加工要求。值的大小還表示了夾具使用壽命的長短和夾具總圖上各項(xiàng)公差值確定得是否合理。知此方案可行。4.7 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。為了減少輔助時(shí)間采用可換鉆套,以來滿足達(dá)到孔的加工的要求。表dDD1Ht基本極限偏差F7基本極限偏差D601+0.016+0.0063+0.010+0.004669-0.00811.84+0.016+0.00871.82.6582.63698121633.3+0.022+0.0103.347+0.019+0.010104581156101110162068+0.028+0.01112+0.023+0.0121581015181220251012+0.034+0.0161822121522+0.028+0.01526162836151826300.0121822+0.041+0.02030342036HT150222635+0.033+0.017392630424625HT150563035+0.050+0.0254852354255+0.039+0.02059305667424811066485070740.040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。4.8 確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu)對夾具體的設(shè)計(jì)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)該采用鑄造,時(shí)效處理,退火等處理方式。(2)應(yīng)具有足夠的強(qiáng)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(dòng)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(cuò)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(gè)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(qiáng)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(shí)清除,切削熱的積累會(huì)破壞夾具定位精度,鐵屑投擲可能繞組定位元件,也會(huì)破壞的定位精度,甚至發(fā)生事故。因此,在這個(gè)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(shí)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(dòng),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(qiáng)度和剛度。在加工過程中的切屑形成的有一部分會(huì)落在夾具,積累太多會(huì)影響工件的定位與夾緊可靠,所以夾具設(shè)計(jì),必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便于鐵屑。此外,夾點(diǎn)技術(shù),經(jīng)濟(jì)的具體結(jié)構(gòu)和操作、安裝方便等特點(diǎn),在設(shè)計(jì)中還應(yīng)考慮。在加工過程中的切屑形成的有一部分會(huì)落在夾具,切割積累太多會(huì)影響工件的定位與夾緊可靠,所以夾具設(shè)計(jì),必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便排出鐵屑。4.9 夾具設(shè)計(jì)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(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,用擋銷定位最后一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。13
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