机床加工工艺夹具设计.doc

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机床加工工艺孔夹具设计
1 加工工艺孔夹具设计
本夹具主要用来钻、 扩、 两个工艺孔。这两个工艺孔均有表面粗糙度要求, 表面粗糙度为, 与圆垂直。本到工序为后钢板弹簧吊耳加工的第六道工序, 本道工序加工时主要应考虑如何保证其表面粗糙度要求, 以及如何提高劳动生产率, 降低劳动强度。
2 定位方案的分析和定位基准的选择
由零件图可知, 两工艺孔位于零件孔上, 其有尺寸精度要求和表面粗糙度要求并应与端面垂直。为了保证所钻、 扩的孔与侧面垂直, 根据基准重合、 基准统一原则。在选择两工艺孔的加工定位基准时, 应尽量选择上一道工序即钻扩铰工序的定位基准, 以及设计基准作为其定位基准。因此加工工艺孔的定位基准应选择孔端面为主要定位基面以限制工件的三个自由度, 以孔配和的圆柱销限制工件的两个自由度, 以孔配和的削边销限制工件的一个自由度, 既采用一面两销定位。再用一个螺旋夹紧机构从孔的另一端面进行夹紧。

图1 定位分析图

3 定位元件的设计
本工序选用的定位基准为一面两孔定位, 因此相应的夹具上的定位元件应是一面两销。因此进行定位元件的设计主要是对短圆柱销和短削边销进行设计。
由加工工艺孔工序简图可知两工艺孔中心距。

由于两工艺孔有位置度公差, 因此其尺寸公差为
因此两工艺孔的中心距为 , 而两工艺孔尺寸为, 。
根据《机床夹具设计手册》削边销与圆柱销的设计计算过程如下:

图2 两销分析图
( 1) 、 确定两定位销中心距尺寸及其偏差
==

( 2) 、 确定圆柱销直径及其公差
( —基准孔最小直径)
取f6
因此圆柱销尺寸为
( 3) 、 削边销的宽度b和B ( 由《机床夹具设计手册》)

( 4) 、 削边销与基准孔的最小配合间隙
式( 5-1)
其中: —基准孔最小直径 —圆柱销与基准孔的配合间隙
代入数据由公式( 5-1) 得

( 5) 、 削边销直径及其公差

按定位销一般经济制造精度, 其直径公差带为, 则削边销的定位圆柱部分定位直径尺寸为 。
( 6) 、 补偿值

4 定位误差分析
本夹具选用的定位元件为一面两销定位。其定位误差主要为:
( 1) 、 移动时基准位移误差

=
=
(2)、 转角误差

其中:

5 切削力的计算与夹紧力分析
由于本道工序主要完成工艺孔的钻、 扩、 铰加工, 而钻削力远远大于扩和铰的切削力。因此切削力应以钻削力为准。由《切削手册》得:
钻削力 式( 5-2)
钻削力矩 式( 5-3)
式中:
代入公式( 5-2) 和( 5-3) 得

本道工序加工工艺孔时, 夹紧力方向与钻削力方向相同。因此进行夹紧立计算无太大意义。只需定位夹紧部件的销钉强度、 刚度适当即能满足加工要求。
6 钻套、 衬套、 钻模板及夹具体设计
工艺孔的加工需钻、 扩、 两次切削才能满足加工要求。故选用快换钻套( 其结构如下图所示) 以减少更换钻套的辅助时间。根据工艺要求: 工艺孔分钻、 扩、 两个工步完成加工。即先用的麻花钻钻孔, 根据GB1141—84的规定钻头上偏差为零, 故钻套
孔径为。再用标准扩孔钻扩孔, 根据的规定扩孔钻的尺寸为, 钻套尺寸为。

图 3 快换钻套图
扩工艺孔钻套结构参数如下表:
表 1 扩工艺孔钻套数据表
d
H
D

公称尺寸
允差
10.5
16
16
-0.006
-0.018
26
22
12
4
10
11.5
20.5

衬套选用固定衬套其结构如图所示:

图 4 固定衬套图
其结构参数如下表:
表 2 固定衬套数据表
D
H
D
C

公称尺寸
允差
公称尺寸
允差
16
+0.019
0
16
22
+0.039
+0.025
1
0.6
夹具体的设计主要考虑零件的形状及将上述各主要元件联成一个整体。这些主要元件设计好后即可画出夹具的设计装配草图。整个夹具的结构见夹具装配图2所示。
7 夹具精度分析
利用夹具在机床上加工时, 机床、 夹具、 工件、 刀具等形成一个封闭的加工系统。它们之间相互联系, 最后形成工件和刀具之间的正确位置关系。因此在夹具设计中, 当结构方案确定后, 应对所设计的夹具进行精度分析和误差计算。
本道工序加工中主要保证两工艺孔尺寸及与孔距离要求为粗糙度表面粗糙度。。固定衬套采用孔径为, 同轴度公差为。
该工艺孔的位置度应用的是最大实体要求。即要求: ( 1) 、 各孔的实际轮廓受最大实体实效边界的控制即受直径为的理想圆柱面的控制。( 2) 、 各孔的体外作用尺寸不能小于最大实体实效尺寸。( 3) 、 当各孔的实际轮廓偏离其最大实体状态, 即其直径偏离最大实体尺寸时可将偏离量补偿给位置度公差。( 4) 如各孔的实际轮廓处于最小实体状态即其实际直径为时, 相对于最大实体尺寸的偏离量为, 此时轴线的位置度误差可达到其最大值。
工艺孔的尺寸, 由选用的铰刀尺寸满足。工艺孔的表面粗糙度, 由本工序所选用的加工工步钻、 扩、 满足。
8 夹具设计及操作的简要说明
由零件图可知, 两工艺孔位于零件孔上, 其有尺寸精度要求和表面粗糙度要求并应与端面垂直。为了保证所钻、 扩的孔与侧面垂直, 根据基准重合、 基准统一原则。在选择两工艺孔的加工定位基准时, 应尽量选择上一道工序即钻扩铰工序的定位基准, 以及设计基准作为其定位基准。因此加工工艺孔的定位基准应选择孔端面为主要定位基面以限制工件的三个自由度, 以孔配和的圆柱销限制工件的两个自由度, 以孔配和的削边销限制工件的一个自由度, 既采用一面两销定位。然后由一个螺旋夹紧机构夹紧就能够开始加工了。