偏心套筒加工工艺规程及锥销孔钻削夹具设计

目录偏心套筒加工工艺规程及锥销孔钻削夹具设计摘要 在机械制造技术发展的过程中，机械加工工艺技术及机床夹具设计是机械制造业的重要技术。合理的机械加工工艺过程设计及夹具设计对于保证零件的加工精度，缩短辅助时间，提高劳动生产率，降低生产成本及减轻工人的劳动强度，降低对工人的操作技术要求有着重要意义。本次设计的主要任务是偏心套筒的机械加工工艺过程分析及径向定位锥销孔钻孔夹具设计。因此首先对偏心套筒的作用及结构进行全面分析，确定加工工艺路线，编制机械加工工艺过程卡，其次对加工工序的切削用量、时间定额做了详尽的计算，编制各工序卡，并完成偏心套筒上径向定位锥销孔的夹具设计，对夹具精度校核，确保夹具的精度及安全工作。关键词：偏心套筒、工艺过程、工序、钻孔夹具1机械加工工艺规程编制1.1计算生产纲领、生产类型产品（或零件）的生产纲领，即包括备品和废品在内的该产品（或零件）的年产量。生产纲领的大小对生产组织和零件加工工艺过程的制订志着重要的作用，它决定了各工序 所需专业化和自动化的程度，以及所应选用的工艺方法和工艺装备。本次设计的零件是机床丝杠调节间歇的偏心套筒（见图1-1），年生产量为15000件，备品率为2.5%，废品率为2%，其生产纲领如下：=150001（1+2.5%+2%）=15675（件/年）N零件的生产纲领；Q产品的生产纲领；n每台产品中该零件的数量；a%备品率b%废品率本偏心套筒的生产纲领为15675件/年，零件重量为0.44kg，该产品属于轻型机械，根据生产类型与生产纲领的关系（见表1-1），确定其生产类型为大批量生产。表11 生产类型和生产纲领的关系同类零件的年产量，件生产类型重型（零件重大于2000kg）中型（零件重1002000kg）轻型（零件重小于100kg）单件生产520100小批生产510020200100500中批生产1003002005005005000大批生产30010005005000500050000大量生产1000500050000图1-1 偏心套筒零件图1.2零件分析该零件是机床丝杠副中调节间隙用的偏心套筒，35孔为H8级公差、粗糙度Ra1.6，与35孔同轴的45外径没有公差要求，60外径为j7级公差、粗糙度Ra0.8，与35孔偏心距为7.5mm，且两轴线平行度为0.02，6H7锥销孔为定位销孔，M8螺纹孔为固定孔，锥销孔与M8螺纹孔中心线垂直，其余各加工部位光洁度为Ra6.3。其中60外径、35内孔及6H7锥销孔是本零件的主要加工表面。1.3 毛坯选择由于本零件为大批量生产，材质为40Cr，轮廓尺寸不大，形状亦不复杂，做毛坯可采用模锻成型。零件形状并不复杂，因此毛坯形状可以与零件的形状尽量接近。即外形做成台阶形，内部孔锻出。1.4 工艺规程设计1）定位基准选择本零件是偏心套筒，35H8孔是其设计基准（亦是装配基准和测量基准），与60j7外径中心线平行度要求，为避免由于基准不重合而产生的误差，应选孔为定位基准，遵循“基准重合”的原则，具体而言，即选35H8孔及一端面作为精基准。由于本偏心套筒全部表面都需加工，而孔作为精基准应先进行加工，因此应选60j7外圆及一端面为粗基准。2）零件表面加工工方法的选择本零件的加工面有外圆、内孔、端面、螺孔及小孔等，材料为40Cr。可确定加工方法选择如下：45mm外圆面：为未注公差尺寸，公差等级可定为IT11，表面粗糙度为Ra6.3m ，需进行粗车及半精车。60mm外圆面：公差等级为IT7 ，表面粗糙度Ra0.8m ，需进行粗车、半精车、精车、磨削。35mm外圆面：公差等级为IT8 ，表面粗糙度Ra1.6m ，粗车、半精车、精车即可。端面：本零件的端面为回转体端面，尺寸精度都要求不高，表面粗糙度为Ra6.3m，故经粗车和半精车即可。6mm锥销孔：采用钻、铰加工。M8螺孔：采用钻底孔，攻扣。3）制定工艺路线 偏心套筒类零件的主要加工表面为孔和外圆，按照先加工基准面及先粗后精的原则，本偏心套筒加工可按下述工艺路线进行：工序02：以60j7外圆及端面定位，粗车右端面，粗车45外径。工序03：以60j7外圆及端面定位，粗车35内孔。工序04：以粗车后的45外圆及端面定位，粗车左端面，粗车60外径，倒角。工序05：以粗车后的60j7外圆及端面定位，半精车右端面，45。工序06：以粗车后的60j7外圆及端面定位，半精车35。工序07：以粗车后的35H8孔及端面定位，半精车左端面，60外径，倒角。工序08：以半精车后的60j7外圆及端面定位，精车35。工序09：以精车后的35H8孔及端面定位，精车60外径，留磨量，倒角。工序10：钻M8底孔。工序11：钻6孔。工序12：铰6孔。工序13：攻M8扣。工序14：以精车后的35H8孔及端面定位，精磨60外径到尺寸。4）确定机械加工余量、毛坏尺寸（1）确定机械加工余量钢质模锻件的机械加工余量按有关标准确定。确定时，根据估算的锻件质量、加工精度及锻件形状复杂系数，由有关资料可查得偏心套筒各内、外表面的加工余量及毛坯各尺寸偏差。 锻件质量：根据零件成品质量0.44kg 估算为0.7kg 。 加工精度：零件除孔以外的各表面为一般加工精度。 锻件形状复杂系数 偏心套筒毛坯最大直径为65mm，长度52mm，则S=，m=Rld=3.14（）5.27.85 =1353g=1.353kg，m=0.7kg，=0.517 确定机械加工余量。根据锻件质量、复杂系数，查附表1得直径方向及各台阶尺寸单边加工余量为1.52mm。（2）确定毛坯尺寸及偏差上述查得的加工余量适用于机械加工表面粗糙度Ra1.6m。考虑到偏心套筒偏心轴线平行度要求较高，且60j7外圆粗糙度为Ra0.8m，35H8内孔粗糙度为Ra1.6m，加工余量应适当加大，故本偏心套筒35H8内孔单边加工余量加大2.5，其余各单边加工余量加大0.5mm。查附表2得各尺寸偏差，毛坯尺寸如表1-2。表1-2 毛坯尺寸及偏差零件尺寸单边加工余量锻件尺寸偏差602.565354.526452.550472.552222.527（3）毛坯零件综合图设计确定圆角半径 锻件圆角半径按表1-3确定，本锻件各部分的H/B均小于2，故可用下式计算。外圆角半径r=0.05H+0.5。内圆角半径R=0.5r+0.5。为简化起见，本锻件只有外圆角半径，以最大的H计算。则有r=0.0552+0.5=3.1mm，R=2.53+0.5=8mm。表1-3 锻件圆角半径计算（mm）H/BrR20.05H+0.52.5r+0.5240.06H+0.53.0r+0.540.07H+0.53.5r+0.5确定拔模角 本锻件上、下模模镗深度基本相等，起模角以模镗较深的一侧计算。 =1，=0.385，可取外起模角=5。确定分模位置 由于毛坯是HD的短套筒类锻件，应采取轴向分模，可冲内孔，提高材料的利用率，降低加工量。为了便于起模及发现上、下模在模锻过程中的错移，分模位置选择60外径的中部，分模线为直线。（4）确定毛坯的热处理方式本锻件材质为40Cr，由于零件需调质HB215235，考虑到模锻件加工余量不大，将毛坯热处理与零件热处理合并，毛坯采用调质热处理HB215235。绘制毛坯零件合图（见图12）。图12 毛坯零件合图1.5选择加工设备及工艺装备1）选择机床工序02、03、04、05、06、07、08是粗车和半精车，本零件轮廓尺寸不大，选用最常用的CA6140普通车床。工序08、09为精车，各部位精度要求保证，故选用C616A型车床。工序10、11、12为钻孔，攻扣，铰孔，故选用GT3-231台式钻床，可攻丝。工序12为磨削，是最后一道精加工工序，故选用M131W万能磨床。2）选择夹具 本零件是偏心套筒，且是大批量生产，为提高工效，各工序均需使用专用夹具。3）选择刀具本偏心套筒主要加工表面是内外径和端面，主要在车床上完成，60的精加工在外圆磨床上完成，定位销孔及M8螺孔在钻床上完成。在车床上加工一般选用硬件质合金车刀和镗刀。本零件材质是40Cr，属钢质零件，采用YT类硬质合金刀具，粗加工用YT5，半精加工用YT15，精加工用YT30。在磨床上精加工60外径时，表面光洁度要求是Ra0.8m，可选择棕刚玉36-46砂轮。钻6H7锥销孔时选用5.8直柄麻花钻，铰孔用6直柄铰刀；钻M8螺纹底孔时用7直柄麻花钻，M8丝锥。4）选择量具本零件属成批生产，一般均采用通用量具选择量具的方法有两种：是按计量器具的不确定度选择；二是按计量器具的测量方法极限误差选择。工序02中粗车外圆47.5hll，该尺寸公差T=0.34mm。现按计量器具的不确定度选择该表面加工时所用量具，按工艺人员手册，计量器具不确定度允许值U=0.029mm。选择测量范围0150mm，分度值为0.02mm 游标卡尺。工序09中精车外径60.2，该尺寸公差为T=0.074mm。现按计量器具的不确定度选择该表面加工时所用量具，按工艺人员手册，计量器具不确定度允许值U=0.0054mm，选择测量范围50100mm，分度值为0.01mm 外径千分尺。按照上述方法选择本零件各外圆加工面的量具见表1-4 。表1-4 各外圆加工面的量具工序号工序名称工序尺寸及公差选择的量具测量范围/mm分度值/mm02车47.5游标卡尺01500.0205车45游标卡尺01500.0207车60.7游标卡尺01500.0209车60.2外径千分尺501000.0113磨60外径千分尺501000.0135孔经粗镗、半精镗、精镗三次加工，现按计量器的测量方法极限误差选择其量具，由孔较小，各工序均选用塞规来作量具。各孔量具如表1-5。表1-5 各孔加工量具工序号工序名称工序尺寸及公差选择的量具03车33锥柄测头塞规06车34.7锥柄测头塞规08车35锥柄测头塞规10钻M8螺纹量柱11钻5.8锥柄测头塞规12钻6锥柄测头塞规本偏心套筒所有轴向尺寸均为未注公差，要求不高，可选择游标卡尺。加工轴向尺寸所选量具见表1-6。表1-6 轴向尺寸所用量具工序号工序名称工序尺寸及公差选择的量具测量范围/mm分度值/mm02车粗车右端面至50.5外径游标卡尺、深度游标卡尺01500.0204车粗车左端面至49游标卡尺01500.0205车半精车右端面至48外径游标卡尺、深度游标卡尺01500.0207车半精车左端面至47外径千分尺501000.011.6 工序尺寸的确定及计算确定工序尺寸的一般方法是由加工表面的最后工序往前推算，最后工序的工序尺寸按零件图样的要求标注。当无基准转换时，同呈表面多次加工的工序尺寸只与工序（或工步）的加工余量有关。当有基准转换时，工序尺寸应用工艺尺寸链解算。1）确定圆柱面的工序尺寸前面根据有关资料已查出本偏心套筒各圆柱面的总加工余量，然后按机械制造工艺设计简明手册表2-2、2-3、2-4、2-5、2-9，查出各工序加工余量，总加工余量减去各工序加工余量之各，即为粗加工余量。中间工序尺寸的公差按加工方法的经济精度确定。本零件各圆柱表面的工序加工余量、工序尺寸、公差及表面粗糙度见表1-7。表17 圆柱表面工序加工余量、工序尺寸、公差及表面粗糙度加工表面工序双边余量/mm工序尺寸及公差/mm表面粗糙度/m粗半精精磨粗半精精磨粗半精精磨60外径2.51.80.50.26060606012.53.21.60.845外径2.52.547.54512.56.335内孔71.70.33334.73512.53.21.62 ）确定各端面工序尺寸 各端面工序尺寸确定，见图1-3。图1-3 各端面工序尺寸各端面总加工余量前面已确定，机械制造工艺设计简明手册表2-21查出各工序加工余量，各端面工序加工余量见表1-8。表1-8 各端面工序加工余量工序加工表面总加工量/mm工序加工余量/mm1122.52.5=1.5=2232.5=1.531210.5=1=0.5431.3=1确定工序尺寸L2L8，其中L5、L7、L8在工序05、07中达到零件图样中的要求，L5=25mm、L7=47mm、L8=22mm。L1、L2、L4、L3、L6这些尺寸只与加工余量有关，则L6=L7+=47+1=48mmL4=L6+=48+1=49mmL3=L6- L5+=48-25+0.5+2=25.5mmL2=L4+=49+1.5=50.5mm1.7 选择切削用量、确定时间定额1）工序切削用量的选择工序02：粗车右端面至50.5，粗车50外径至47.5，机床选择CA6140普通车床，刀具为YT5硬质合车刀。由于本工序属于粗加工，在选择切削用量时，应选择尽可能大的进给量，适当的切削速度，以便提高工效。本工序外圆加工余量为3mm，故切削深度t=1.5mm，根据金属机械加工工艺人员手册表10-26查得，切削速度，进给量为0.70mm/r。机床主轴转速，则，根据机械制造工艺设计简明手册表2-34查得与之相近的车床转速为710r/min则实际切削速度故工序02外圆的切削用量：切削深度t=1.5mm，进给量为0.70mm/r，实际切削速度。本工序端面切削深度t=1.5mm，根据金属机械加工工艺人员手册表10-24查得，切削速度，进给量为0.20mm/r。机床主轴转速则，根据机械制造工艺设计简明手册表2-34查得与之相近的车床转速为400r/min则实际切削速度工序02端面的切削用量：切削深度t=1.5mm，根，切削速度，进给量为0.20mm/r。工序03：粗车26孔外径至33，机床选择CA6140普通车床，刀具为YT5硬质合车刀。由于本工序属于粗加工，在选择切削用量时，应选择尽可能大的进给量，适当的切削速度，以便提高工效。本工序外圆加工余量为7mm，故切削深度t=3.5mm，根据金属机械加工工艺人员手册表10-10查得，切削速度，进给量为0.30mm/r。机床主轴转速，则，根据机械制造工艺设计简明手册表2-34查得与之相近的车床转速为710r/min则实际切削速度故工序03的切削用量：切削深度t=3.5mm，进给量为0.30mm/r，实际切削速度。工序04：粗车左端面至49，粗车65外径至62.5，机床选择CA6140普通车床，刀具为YT5硬质合车刀。由于本工序属于粗加工，在选择切削用量时，应选择尽可能大的进给量，适当的切削速度，以便提高工效。本工序外圆加工余量为3mm，故切削深度t=1.5mm，根据金属机械加工工艺人员手册表10-26查得，切削速度，进给量为0.70mm/r。机床主轴转速，则，根据机械制造工艺设计简明手册表2-34查得与之相近的车床转速为560r/min则实际切削速度故工序04外圆的切削用量：切削深度t=1.5mm，进给量为0.70mm/r，实际切削速度。本工序端面切削深度t=1.5mm，根据金属机械加工工艺人员手册表10-24查得，切削速度，进给量为0.20mm/r。机床主轴转速则，根据机械制造工艺设计简明手册表2-34查得与之相近的车床转速为400r/min则实际切削速度工序04端面的切削用量：切削深度t=1.5mm，根，切削速度，进给量为0.20mm/r。工序05：半精车右端面至48，47.5外径至45，机床选择CA6140普通车床，刀具为YT15硬质合车刀。由于本工序属于半精加工，且加工到零件图样尺寸，在选择切削用量时，应选择尽稍小的进给量，表面较高的切削速度，以提高加工的表面。本工序外圆加工余量为2.5mm，故切削深度t=1.25mm，根据金属机械加工工艺人员手册表10-26查得，切削速度，进给量为0.20mm/r。机床主轴转速，则，。根据机械制造工艺设计简明手册表2-34查得与之相近的车床转速710r/min，则实际切削速度故工序05外圆的切削用量：切削深度t=1.25mm，进给量为0.20mm/r，实际切削速度。本工序端面切削深度t=1mm，根据金属机械加工工艺人员手册表10-24查得，切削速度，进给量为0.15mm/r。机床主轴转速，则，。根据机械制造工艺设计简明手册表2-34查得与之相近的车床转速为710r/min，则实际切削速度工序05端面的切削用量：切削深度t=1mm，根，切削速度，进给量为0.15mm/r。工序06：半精车车33孔外径至34.7，机床选择CA6140普通车床，刀具为YT15硬质合车刀。由于本工序属于半精加工，在选择切削用量时，应选择较小的进给量，适当的切削速度。本工序外圆加工余量为1.7mm，故切削深度t=0.85mm，根据金属机械加工工艺人员手册表10-10查得，切削速度，进给量为0.15mm/r。机床主轴转速，则，根据机械制造工艺设计简明手册表2-34查得与之相近的车床转速为900r/min则实际切削速度。故工序06的切削用量：切削深度t=0.85mm，进给量为0.15mm/r，实际切削速度。工序07：半精车左端面至47，62.5外径至60.7，机床选择CA6140普通车床，刀具为YT15硬质合车刀。由于本工序属于半精加工，在选择切削用量时，应选择尽稍小的进给量。本工序外圆加工余量为1.8mm，故切削深度t=0.9mm，根据金属机械加工工艺人员手册表10-26查得，切削速度，进给量为0.20mm/r。机床主轴转速，则根据机械制造工艺设计简明手册表2-34查得与之相近的车床转速为560r/min则实际切削速度故工序05外圆的切削用量：切削深度t=0.9mm，进给量为0.20mm/r，实际切削速度。本工序端面切削深度t=1mm，根据金属机械加工工艺人员手册表10-24查得，切削速度，进给量为0.15mm/r。机床主轴转速则。根据机械制造工艺设计简明手册表2-34查得与之相近的车床转速为560r/min，则实际切削速度工序07端面的切削用量：切削深度t=1mm，根，切削速度，进给量为0.15mm/r。工序08：精车34.7内径至35，机床选择C616A普通车床，刀具为YT30硬质合车刀。由于本工序属于精加工，在选择切削用量时，应选择较小的进给量，较大的切削速度，以提高零件加工的表面。本工序外圆加工余量为0.3mm，故切削深度t=0.15mm，根据金属机械加工工艺人员手册表10-10查得，切削速度，进给量为0.08mm/r。机床主轴转速，则根据机械制造工艺设计简明手册表2-34查得与之相近的车床转速为900r/min则实际切削速度故工序08的切削用量：切削深度t=0.15mm，进给量为0.08mm/r，实际切削速度。工序09：精车60.7外径至60.2，倒角，机床选择C616A普通车床，刀具为YT30硬质合车刀。由于本工序属于精加工，在选择切削用量时，应选择较大切削速度，较小的进给量，以提高零件加工的精度及表面质量。本工序外圆加工余量为0.5mm，故切削深度t=0.25mm，根据金属机械加工工艺人员手册表10-26查得，切削速度，进给量为0.15mm/r。机床主轴转速。则。根据机械制造工艺设计简明手册表2-34查得与之相近的车床转速为710r/min，则实际切削速度故工序05外圆的切削用量：切削深度t=0.9mm，进给量为0.15mm/r，实际切削速度。工序10：钻M8底孔，攻扣，钻M8螺纹底孔时用7直柄麻花钻，M8丝锥。确定进给量 根据金属机械加工工艺人员手册表10-67可查出，由于孔深度比，本偏心套筒材质为40Cr ,调质，根据金属机械加工工艺人员手册表10-78查出，故。查Z512立式钻床说明书，取。根据金属机械加工工艺人员手册表10-67钻头强度所允许进给量是。故所选可用。确定切削速度、轴向力、转矩及切削功率 根据金属机械加工工艺人员手册表10-67查得：， 。由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对所的结论进行修正。由表10-78，故查机械制造工艺设计简明手册表3-8，取，则实际切削速度为：由金属机械加工工艺人员手册表10-78，故NM3）校验机床功率 切削功率为机床有效功率 故选择的钻削用量可用。即：，（10）工序14：磨削60.2外径至60，该工序为本零件的终了加工工序，零件材质为40Cr，选择棕刚玉（粒度3646）平形磨轮，磨轮宽度，查金属机械加工工艺人员手册表10-214得，工件回转速度，工件每分钟转数，则纵进给量可按下式计算： 取，则实际每分钟工件转数为 查得横进给量按金属机械加工工艺人员手册表10-216查得，磨轮表面每10mm长度的切削功率，切削动力可用下式计算： 2）时间定额确定 时间定额是在一定生产条件下，所制定的为完成产品或某工序应消耗的时间。单件时间定额包括基本时间、辅助时间、工作地服务时间、休息和自然需要时间、准备终结时间，在大批量生产中，各工作地始终只完成一个固定的工序，所以单件时间定额中不计入。计算中所需用到的参数如下：切削长度 刀具切入长度 刀具切出长度 切削直径 机床主轴转速 切削速度 进给量 吃刀深度 进给次数（1）车削时间定额的确定如工序02：粗车右端面至50.5，粗车50外径至47.5，切削长度，采用YT5主偏角45度弯头通切车刀。车外圆的时间 ，则由于本零件重量0.44kg，按机械制造工艺设计简明手册表5-1、5-2不计装夹和卸下时间，查表5-3车床上对刀时间0.02、按通或停止时间0.01，表5-4测量时间（直径和长度）0.2，故辅助时间共为0.23。故=0.33粗车右端面至50.5的时间根据上述查表得辅助时间共为0.13，故=0.38。（2）车内孔时间确定如工序03粗车左26内孔至33，切削长度，则根据上述查表得辅助时间共为0.13，故=0.42。（3）钻小孔的时间确定如工序10、11钻7、5.8小孔，机床主轴转速，进给量，切削长度，切入长度，则基本定额时间根据机械制造工艺设计简明手册表5-12查得辅助时间为0.25，故。（4）铰6H7锥销孔的时间确定工序12铰6H7锥销孔，机床主轴转速，进给量，切削长度，切入长度，据机械制造工艺设计简明手册表4-16查得切出长度，则基本定额时间根据机械制造工艺设计简明手册表5-12查得辅助时间为0.25，故（5）磨床上时间确定工序14：磨削60.2外径至60，选择棕刚玉（粒度3646）平形磨轮，磨轮宽度，采用切入法磨削，根据机械制造工艺设计简明手册表4-11查得光磨时间，表4-12查得光磨时间修正系数，查出外圆磨系数，磨削加工余量，横进给余量，则基本时间定额根据机械制造工艺设计简明手册表5-13查得装卸时间0.1min，表5-15查得磨床上各种操作所需时间0.16min，测量时间0.08min，故辅助时间，基本时间。其余各工序基本时间按上述方式计算，依次填入工序卡中。2 机床夹具设计在金属切削机床上进行加工时，为了保证工件的尺寸、形状和相互位置精度要求，在加工方法确定后，合理的机床夹具不仅能更好的保证加工零件的产品质量，还能提高劳动生产率，降低工人劳动强度及生产成本，在现代机械加工起着不可或缺的作用。 本次设计的夹具是偏心套筒径向上6H7锥销孔的钻床夹具。2.1 拟定夹具的结构方案1）夹具类型确定夹具的分类方法很多，根据其通用特性，机床夹具可分为通用夹具、专用夹具、通用可调夹具和成组夹具、组合夹具。通用夹具是指已经标准化的可加工一定范围内不同工件的夹具。其结构、尺寸已规格化，而且具有一定通用性，如三爪、四爪卡盘、机器虎钳、回转工作台、台虎钳、万能分度头、顶尖、中心架和磁力工作台等。这些夹具已作为机床附件由专门工厂制造供应，只需选购即可，此类夹具在单件小批量生产中广泛应用。但其夹具的精度不高，生产率也较低，且较难装夹形状复杂的工件。专用夹具是指专为某一工件的某道工序的加工而设计制造的夹具。在产品种类相对稳定、批量较大的生产中，各种专用夹具得到了广泛使用，其最主要的优点是可获得较高加工精度，提高工效，降低产品生产成本。但专用夹具的设计周期较长、投资较大。通用可调夹具和成组夹具这两种夹具其结构很相似。它们的共同点是：可经过调整或更换个别元件，即可加工形状相似，尺寸相近或加工工艺相似的多种式件。可调夹具是针对通用夹具和专用夹具的缺陷而发展起来的一类新型夹具。组合夹具是指按某一工件的某道工序而采用标准的组合元件和部件组合而成的夹具。组合夹具是一种模块化的夹具。标准的模块元件具有较高精度和耐磨性，由于其组装迅速，周期短、能反复利用等优点，因此组合夹具在单件、小批量、多品种生产和数控加工中，是一种非常经济适用的夹具。 由于本次设计偏心套筒径6H7的钻床夹具，根据前面计算本产品年生产纲领为15675件，属于大批量生产，为了提高劳动生产率，保证零件加工精度，降低工人劳动强度，显然应该采用6H7的钻模专用夹具。2）定位方案确定本夹具主要用来钻、铰6H7锥销孔，尺寸精度要求为+0.012mm，表面粗糙度为Ra0.8m，本道工序加工时主要应考虑如何保证其尺寸精度和表面粗糙度，以及如何提高劳动生产率，降低劳动强度。由于本零件是偏心套筒，6H7孔在35孔径向上，偏心外圆60与孔35两轴线有0.02的平行度要求，确定定位方案时应充分考虑，故选择定位方案为一面一孔定位，偏心外圆60为辅助定位面（如图2-1）。图2-13）确定工件的夹紧形式 在机械加工中，工件的定位和夹紧是相互联系非常密切的两个工作过程。工件定位后，为保证加工精度及生产安全，必须利用一定的装置把工件夹紧在定位元件上，使工件在加工过程中不因切削力，工件重力及离心力等力的作用下位置发生变化和振动，这个装置即是夹紧装置。夹紧装置的形式因夹紧工件的方式多种多样而种类繁多。在夹具中起基本夹紧作用夹紧元件多为斜楔、螺旋、偏心、杠杆、薄壁弹性等，其中以斜楔、螺旋、偏心以及由它们组合而成的夹紧装置应用最为普遍。基本的夹紧机构见表2-1。表2-1 基本夹紧机构序号夹紧机构名称夹紧机构特点应用场合2斜楔夹紧机构结构简单、夹紧有限、 手动操作不方便。一般用于气动、液压的组合夹紧机构中。5螺旋夹紧机构结构简单、夹紧可靠、通用性强，但操作费时费力。在手动夹紧中应用广泛。4偏心夹紧机构结构简单，操作方便，夹紧迅速，但夹紧行程小，夹紧力小，自锁性较差。切削不大的手动夹紧机构。本零件是偏心套筒属于大批量生产，零件重量为0.44kg，在选择夹紧机构时应选择结构简单，操作方便，夹紧迅速的夹紧装置，故本零件钻、铰6H7锥销孔的钻模夹具夹紧方式选择偏心夹紧机构。4）确定刀具的导向方式或对刀装置本夹具为钻模夹具，刀具导向元件为钻模套筒（简称钻套），钻套装配在钻模板或夹具体上，钻模板与夹具体之间以各种形式连接。钻套的作用是确定工件上孔的位置，引导钻头、铰刀，并防止其在加工过程中发生偏斜。按钻套的结构和使用情况，可分为固定钻、可换钻套、快换钻套、特殊钻套四种类型。本夹具主要用来钻、铰6H7锥销孔，尺寸精度要求为+0.012mm，表面粗糙度为Ra0.8m，此锥孔分钻、铰两个工步完成，刀具分别为5.8高速钢锥孔麻花钻（1：50）、锥柄1：50锥度销子铰刀。本偏心套筒属于大批量生产，故钻套采用快速换钻套，为了避免在更换钻套时钻模板的磨损，在快换钻套与钻模板间按的配合压入衬套，钻套外圆与衬套内孔采用或的配合，并用螺钉加以固定，防止加工过程中钻套因钻头与钻套内孔的摩擦而转动，或因退刀时随钻头升起。根据金属机械加工工艺人员手册表7-46查得所选钻套具体结构尺寸如图2-2及表2-2。图2-2 快换钻套表2-2 钻、铰6H7孔钻套结构尺寸工步dHD公称尺寸公差钻5.81210+0.027+0.01018171065.261340铰61210-0.005-0.01118171065.261340固定衬套的结构尺寸如图2-3所示。图2-3 固定衬套钻模板选用固定式钻模板，工件偏心外圆60辅助定位，端面装在夹具支架上定位，以35内孔定位于弹性涨套及锥形轴上，利用偏心轮带动压板将工件夹紧。整个夹具结构详见夹具装配图。5）夹具定位夹紧方案分析论证（1）定位基准分析根据零件图，6H7锥销孔位于35内孔径向，35内孔与偏心外圆60轴线有7.5偏心距，尺寸精度要求为+0.012mm，表面粗糙度为Ra0.8m，因此工件偏心外圆60装在夹具支架上辅助定位，60端面靠在夹具支架上定位，以35内孔两端分别定位于弹性涨套及锥形轴上，消除6个自由度。（2）夹紧力计算偏心轮选D=50，根据金属机械加工工艺人员手册表7-19查得，偏心夹紧力：式中：夹紧力 作用力 力臂 接触点偏心升角 回转中心到接触点距离 工件与偏心轮、偏心轮与转轴间摩擦角 如手动作用力为150N时，则 查表3-7得，则夹紧力恰当。2.2 夹具体的结构类型设计 夹具体是整个夹具的基体和骨架，在夹具体上要安装组成该夹具所需要的各种元件、机构、装置，夹具体的结构要便于装卸工件和在机床上的固定，夹具上各组成件的分布情况、工件形状尺寸、加工性质决定夹具体的形状与尺寸。夹具体设计的基本要求为：1） 应有足够的强度和刚度 足够的强度和刚度来保证在加工过程中的夹紧力、切削力不致使整个夹具产生不允许的变形与振动。2）结构力求简单 在保证强度和刚度的前提下，简单的结构便于工件装卸，防止夹具体无法制造和难以装卸的现象。3） 要有良好的结构工艺性和使用性 良好的结构工艺性和使用性，便于整个夹具的制造、装配和使用。4）尺寸要稳定 铸造及焊接夹具体均要进行去应力热处理，防止夹具体日久变形，影响工件加工的质量。5） 排屑要方便 为防止加工中切屑堆积在定位元件工作表面上或其它装置中，影响工件的定位和夹具的正常工作。（1）夹具体毛坯类型确定夹具体毛坯制造类型选择时，应根据其工艺性、结构合理性、制造周期、经济性、标准化可能性以及工厂的具体条件来选择。生产中常见的夹具体毛坯制造方法有以下四种。铸造夹具体是一种常用制造方法，其优点是工艺性好，可铸造出各种复杂的内、外轮廓形状，其抗压强度，刚度和抗振性较好。但这种方法的制造周期长，制造成本高，需时效处理。其材料大多采用灰铸铁HT1533或HT2040，要求强度高时可用铸钢件，轻型夹具可用铸铝（ZC104）件。铸件均需时效处理，精密夹具体在粗加工后需作第二次时效处理。锻造夹具体夹具体具有较高的强度、刚度，但只适用于尺寸较小且形状简单的夹具体。一般很少采用。焊接夹具体夹具体容易制造、生产周期短、成本低、重量轻，使用灵活，当发现夹具体刚度不足时，可补焊肋和隔板。但这种夹具体焊接变形较大，抗振性差，外形复杂的夹具体难以用这种方法制造，且焊接后需经去应力热处理。装配夹具体是近年来发展起来的一种新型制造方法，这种结构选用标准零部件装配成夹具体，可以缩短生产准备周期，降低生产成本。但这种夹具体较难获得高精度的夹具，也难以制造外形轮廓复杂工件的夹具。由于本偏心套筒属于大批量生产，零件重量较轻，精度要求高，故本设计采用铸造夹具体。（见夹具装配图）2.3 夹具精度校核在夹具的设计过程中，夹具公差大多用经验法确定，往往带有一