钻分度盘6× 32mm孔的夹具设计

1 零件的工艺性分析 1) 该工件锻造比比较大，很容易造成应力的分布不均。因此，锻造后进行正火处理，粗加工后进行调质处理，以改善材料的切削性能。 2) 工序安排以台阶面和 100外圆表面定位，装夹工件，达到了设计基准，工艺基准的统一。 3) 分度盘大端面对 35中心线有垂直度要求；外圆台阶面对 100 10056 纹与和 6 32对 100圆轴心线有位置度要求，可在偏摆仪上用百分表检查同轴度及垂直度。 2 机械加工工 艺规程设计 度盘的工艺分析及生产类型的确定 度盘的用途 分度盘是一种高精度的分度定位元件。主要用于需要高精度分度定位的金属切削机床和专用夹具上。 度盘的主要技术要求 按表 1式将该分度盘的主要技术要求列于表 6。 表 2分度盘零件的主要技术要求 加工表面 尺寸及偏差 /差及精度 等级 表面粗糙度 m 形位公差 /端面 180 外圆台阶面 小端面 100大外圆 180 小外圆 100 M C M 6 32 孔 6 32 M 35 孔 35 36 孔 36 21 孔 21 螺纹孔 6 M 6 12 孔 6 12 10 销孔 10 12 孔底面 10 32 孔底面 20 弧形槽底面 10 查分度盘的工艺性 1）零件材料 45 钢，切削加工性良好。 2）分度盘 100圆与 35有同轴度要求，为保证加工精度，工艺安排应粗、精加工分开。 3）主要表面虽然加工精度较高 ，但可以在正常的生产条件下，采用较经济的方法保证质量地加工出来。 定分度盘的生产类型 依设计题目可知生产类型为：大批大量生产 定毛坯 绘制毛胚图 坯选择 根据材料 45 钢，生产类型为大批大量生产及零件形状要求，可选择模锻件。毛坯的拔模斜度 5。 定毛坯的尺寸公差和机械加工余量 1）公差等级 由分度盘零件的功用和技术要求，确定该零件的公差等级为普通级。 2）锻件重量 根据机械加工后零件的形状及零件材料，估算锻件毛坯重量为 3）锻件复杂系数 对分度盘零件图进行分析计算，可大致确定锻件外廓包容体的直径 d= 180 H=60公式 S= =此可确定该分度盘零件的复杂系数为 2S 级。 4）锻件材质系数 由于该分度盘零件材料为 45 钢，是碳的质 量分数小于 碳素钢，故该锻件的材质系数为 1M 级。 5）锻件分模线形状与零件表面粗糙度 根据该分度盘零件的形位特点，采用平直分模面。由零件图可知，该分度盘零件各加工表面的粗糙度 大于等于 m 。 根据上述诸因素，可查表确定该锻件的尺寸公差和机械加工余量，所得结果列于表 2。 表 2度盘锻造毛坯尺寸公差及机械加工余量 锻件重量 /容体重量 /状复杂系数 材质系数 公差等级 S 1M 普通级 项目 /械加工余量 /寸公差 /注 180 外圆 表 2 表 2 100 外圆 表 2 表 2度 60 表 2 表 2度 25（台阶面 ) 表 2 表 2：根据表 2表注，将此表中所有公差按 1/2 分配。 制分度盘锻造毛坯简图 由表 2得结果，绘制毛坯简图如图 2示。 图 2定分度盘工艺路 线 位基准的选择 基准的选择 根据该分度盘零件的技术要求和装配要求，选择分度盘大端面为精基准，零件上的很多表面都可以采用它们作为基准进行加工，即遵循了“基准统一”原则。分度盘 35轴线是设计基准，选用其作为精基准定位加工分度盘 100圆柱面和台阶面，实现了设计基准和工艺基准的重合，保证了被加工表 面的垂直度和同轴度要求。在钻削均布圆周孔时采用 100轴心线作为精基准，做到了设计基准与工艺基准的统一。 基准的选择 作为粗基准的表面应平整，没有飞边、毛刺或其他表面缺欠。此处选择分度盘 100线作为粗基准，可以为后续工序准备好精基准。 面加工方法的确定 根据分度盘零件图上个加工表面的尺寸 精度和表面粗糙度，确定加工工件各表面的加工方法，如表 2示。 表 2度盘零件各表面加工方案 加工表面 尺寸精度等级 表面粗糙度 m 加工方案 备注 大端面 车 表 1圆台阶面 车 半精车 精车 表 1端面 车 表 1外圆 车 半精车 表 1外圆 车 半精车 精车 表 1 32 孔 扩 表 1 35 孔 粗镗 半精镗 精镗 表 1 36 孔 车 表 1 21 孔 表 1纹孔（ 6 个） 攻螺纹 表 2 12 孔 铰 表 1 10 销孔 粗铰 精铰 表 1形槽底面 10 圆锥形孔 表 1 加工阶段划分 该分度盘加工质量要求较高，可将加工阶段划分成粗加工、半精加工和精加工几个阶段。 序集中与分散 采用工序集中原则，尽可能在一次安装中加工许多表面，或尽量在同一台设备上连续完成较多的加工要求。 序顺序的安排 1）机械加工工序 遵循”先基准后其他“、“先粗后精”、“先主后次”、“先面后孔”的原则。 2)热处理工序 因模锻件的表面层有硬皮，会加速刀具磨损和钝化，为改善切削加工性，模锻后对毛坯进行正火处理，软化硬皮；零件 100圆面和台阶面需进行淬火，由于零件壁厚小，易 变形，加之加工精度要求高，为尽量控制淬火变形，在零件粗加工后安排调质处理作预处理。 3)辅助工序 在粗加工和半精加工后各安排一次中间检验，精加工后安排去毛刺、清洗和终检工序。 定工艺路线 在 综合考虑上述工序安排原则基础上，表 2出了分度盘的工艺路线。 表 2分度盘工艺路线及设备、工装的选用 工序号 工序名称 机床设备 刀具 量具 1 正火 2 粗车大端面 90 偏刀 游标卡尺 3 粗车大外圆 90 偏刀 游标卡尺 4 钻大端孔 立式钻床 花钻 游标卡尺 5 粗车小端面 90 偏刀 游标卡尺 6 粗车小外圆 90 偏刀 游标卡尺 7 粗车台阶面 90 偏刀 游标卡尺 8 钻 21 孔 立式钻床 花钻 卡尺、塞规 9 中间检验 塞规、百分表、卡尺等 10 调质处理硬度230 2501 半精车大端面 90 偏刀 游标卡尺 12 粗镗 半精镗 精镗 卧式镗床 镗刀 内径千分尺、塞规 13 车内槽 槽车刀 游标卡尺 14 半精车小外圆 90 偏刀 游标卡尺 15 半精车台阶面 90 偏刀 游标卡尺 16 车削退刀槽 槽刀 游标卡尺 17 钻 铰 612 孔 立式钻床 头复合铰刀 卡尺、塞规 18 铣弧形槽 立式铣床 槽铣刀 游标卡尺 19 钻 粗铰 精铰 10 销孔 立式钻床花钻、铰刀 内径千分尺 20 中间检验 塞规、百分表、卡尺 等 21 热处理 淬硬 40 45火机等 22 精车小外圆 90 偏刀 外径千分尺 23 精车台阶面 90 偏刀 外径千分尺 24 钻 攻螺纹孔 立式钻床花钻、丝锥 卡尺、塞规 25 钻 扩孔 6 32 孔 立式钻床花钻、扩孔钻 卡尺、塞规 26 去毛刺 钳工台 平锉 27 清洗 清洗机 28 终检 塞规、百分表、卡尺等 序 25 加工余量、工序尺寸和公差的确定 1)钻孔余量 钻Z =2)由于需要保证 10 圆锥形孔的尺寸要求，所以不能继续使用麻花钻进行扩孔，而采用多次扩孔的方法达到 32的尺寸要求。 查表 机械加工工艺手册 李洪）可得扩孔工步余量： 1Z =Z =Z =Z =Z =Z =Z =Z =9Z =10Z =11Z =12Z =13Z = 3)查表 1确定各工序尺寸的加工经济精度等级分别为： 据以上结果，再查标准公差数值表可确定各工步的公差值分别为： 综上所述，该工序各工步的工序尺寸及公差分别为，钻孔： 孔： 、 削用量、时间定额的计算 由于孔的加工精度和表面粗糙度要求不高，所以在刀具强度允许的情况下，选择较大的切削用量和进给量。 削用量的计算 1)钻孔工步 背吃刀量的 确定 取 进 给 量 的 确 定 由表 5选 取 该 工 步 的 每 转 进 给 量 f=r。 切削速度的计算 由表 5工件材料为 45 钢的条件选取，切削速度 v 可取为 20m/公式（ 5 n=1000v/ d 可求得该工序钻头转速 n=照表 4列 式钻床主轴转速，取转速 n=735r/将此转速带入公式（ 5可求出该工序的实际切削速度 v= 000= 2)扩钻工步 扩孔工步分 13 次进行，切削速度可根据公式 n=1000v/ d 和 v= 000 确定。 第一次扩孔 背吃刀量 给量 f=r 切削速度 取 v=42m/n=1000v/ d n=996r/v= 000 二次扩孔 背吃刀量 给量 f=r 切削速度 取 v=42m/n=1000v/ d n=996r/v= 000 三次扩孔 背吃刀量 给量 f=r 切削速度 取 v=42m/n=1000v/ d n=996r/v= 000 四次扩孔 背吃刀量 给量 f=r 切削速度 取 v=40m/n=1000v/ d n=735r/v= 000 五次扩孔 背吃刀量 给量 f=r 切削速度 取 v=40m/n=1000v/ d n=735r/v= 000 六次扩孔 背吃刀量 给量 f=r 切削速度 取 v=43m/n=1000v/ d n=735r/v= 000 七次扩孔 背吃刀量 进给量 f=r 切削速度 取 v=46m/n=1000v/ d n=735r/v= 000 八次扩孔 背吃刀量 给量 f=r 切削速度 取 v=46m/n=1000v/ d n=500r/v= 000 九次扩孔 背吃刀量 给量 f=r 切削速度 取 v=45m/n=1000v/ d n=500r/v= 000 十次扩孔 背吃刀量 给量 f=r 切削速 度 取 v=45m/n=1000v/ d n=500r/v= 000 十一次扩孔 背吃刀量 给量 f=r 切削速度 取 v=45m/n=1000v/ d n=500r/v= 000 十二次扩孔 背吃刀量 给量 f=r 切削速度 取 v=47m/n=1000v/ d n=500r/v= 000 十三次扩孔 背吃刀量 进给量 f=r 切削速度 取 v=47m/n=1000v/ d n=500r/v= 000 时间定额的计算 1)基本时间 计算 钻孔工步 根据表 5孔的基本时间可由公式 L/l + 1l + 2l )/ 中 l =201l =（ 1 2） 54c +1l =0； f=r； n=735r/上述结果代入公式，则该工步的基 本 时 间 （ 20)/(r 735r/ 扩孔工步 根据表 5孔的基本时间可由公式 L/l + 1l + 2l )/ 中 l =201l = +（ 1 2） 601 13.0 +1 2l =0 ； 由 此 可 得 扩 孔 各 工 步 的 基 本 时 间 （ 21+ 13.0 ） /于在通过分度装置钻均布圆周孔的过程中，切削用量、切削速度均不变，且不需装卸工件，所以看 成复合工步。 复 合 工 步 2 ： (21+ ( 996 ） 6 合 工 步 3 ： （ 21+ /( 996) 6 合工步 4 ： (21+ /( 996 ） 6 合 工 步 5 ： （ 21+ /(735 ） 6 合 工 步 6 ： （ 21+ /(735 ） 6 合工步 7 ： (21+03 ( 735 ） 6 合工步 8 ： (21+ /( 735) 6 合 工 步 9 ： （ 21+ /( 500) 6 合工步 10 ： (21+ ( 500 ） 6 合 工 步 11 ： (21+03 ( 500 ） 6 合 工 步 12： (21+ /( 500) 6 合工步 13： （ 21+ /( 500) 6 合工步 14 ： (21+ ( 500 ） 6 )辅助时间 计算 钻孔工步 (此处取 扩孔工步 复合工步 2： 合工步 3： 合工步 4： 合工步 5： 合工步 6： 合工步 7： 合工步 8： 合工步 9： 合工步 10： 合工步 11： 合工步 12： 合工步 13： 合工步 14： )其他时间的计算 钻孔工步 除了作业时间（基本时间与辅助时间）以外，每道工序的单件时间还包括布置工作地时间、休息与生理需要时间和准备时间与终结时间。由于分度盘的生产类型为大批生产，分摊到每个工件上的准备与终结时间甚微，可忽略不计；布置工作地时间 作业时间的 2%7%，休息与生理需要时间 作业时间的 2% 4%，此处取 3%，则各工序的其他时间 ( 可按关系式（ 3%+3%)x( 计算。该工步的其他时间： ( =6%x（ 扩孔工步 复合工步 2： ( =6%x（ 合工步 3： ( =6%x（ 合工步 4： ( =6%x（ 合工步 5： ( =6%x（ 合工步 6： ( =6%x（ 合工步 7： ( =6%x（ 合工步 8： ( =6%x（ 合工步 9： ( =6%x（ 合工步 10： ( =6%x（ 合工步 11： ( =6%x（ 合工步 12： ( =6%x（ 合工步 13： ( =6%x（ 合工步 14： ( =6%x（ )单件时间 计算 钻孔工步 钻 扩孔工步 复合工步 2： 扩合工步 3： 扩合工步 4： 扩合工步 5： 扩合工步 6： 扩 复合工步 7： 扩合工步 8： 扩合工步 9： 扩合工步 10： 扩合工步 11： 扩合工步 12： 扩合工步 13： 扩合工步 14： 扩此，工序 23 的单间时间为 10 个复合工步的时间之和，即 孔加工夹具设计 具设计任务 图 3示为钻分度盘 6 32的工序简图。已知：零件材料为 45 钢，毛坯为模锻件，所用机床为立式钻床 批大量生产规模。 图 3位方案确定 按基准重合原则选择 100心线和外圆台阶面作为定位基准，定位方案如图 3示。圆柱衬套的内 表面限制工件四个自由度，衬套端面限制工件三个自由度，属于过定位。因两个定位面经过精加工，垂直度较高，允许过定位。此外，由于分度盘直径比较大、壁薄，采用如上定位方案，有利于提高定位的稳定性与支撑刚度。图 3视图所示削边销与定位衬套组合可限制工件六个自由度。 具导向方案确定 为能迅速、准确地确定刀具与夹具的相对位置，钻夹具上都应设置引导刀具的元件 钻套。钻套一般安装在钻模板上，此处，采用钻模板与夹具体一体的结构，有利于提高夹具刚度。钻套与工件之间留有排削间隙。 紧方案确定 紧机构的选择 采用简单手动螺旋夹紧机构，使工件的装卸迅速、方便，如图 3 紧力的计算分析 夹紧力的大小，对工件装夹的可靠性，工件和夹具的变形，夹紧装置的复杂程度等都有很大的影响，可根据公式 计算夹紧力。考虑到切削力的变化和工艺系统变形等因素，一般在粗加工时取K=3；精加工时取 K=2。此处，通过受力分析可知，夹紧力方向与与钻头进给方向相同，因此，所选夹紧机构能够满足要求。 图 3 图 3具体的设计 夹具体必须将定位、导向、夹紧装置链接成一体，并能正确地安装机床上。本夹具采用铸铁夹具体，此方案安装稳定、刚性好，但周期较长，成本略高。 度装置设计 为了能在一次装夹中完成均布圆周孔的加工，就要求在工件加工过程中按其需要进行分度。即当加工好工件的一个表面后，使夹具的某些部件连同工件转动一个角度而不断完成其余表面的加工。图 3工作原理如下所述。 转动 手柄 5 时，轴 3 一起回转，通过销 2 带动定位销 1 回转。由于定位销外圆柱表面上有曲线槽，定位螺钉 6 圆柱头嵌在曲线槽中，故定位销回转时便向右移动，压缩弹簧 4 而退出定位孔。完成分度后，重新反转手柄，定位销在弹簧的作用下沿曲线槽重新插入定位孔内。 图 3位误差分析与计算 定位误差由基准不重合误差 和基准移位 两部分组成，定位误差的大小 是两项误差在工序尺寸方向上的代数和，即 = 由 位方案可知定位基准与工序基准重合，所以 =0。零件在定位衬套中定位时，由于 （最小间隙）无法通过调整刀具预先予以补偿，所以在加工尺寸方向上的最大基准移位误差可按最大孔和最小轴（配合代号 H7/得（配合代号 H7/则 = =上所述，夹具的定位误差为 = =足要求。 4 方案综合评价