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k046 操纵 手柄 调速器 机械 加工 工艺 规程 m6 螺纹 罗纹 三维 夹具 设计

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K046-操纵手柄(135调速器)机械加工工艺规程及钻M6螺纹孔(带三维)夹具设计,k046,操纵,手柄,调速器,机械,加工,工艺,规程,m6,螺纹,罗纹,三维,夹具,设计

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机械加工工艺综合卡片产品型号零件图号产品名称操纵手柄 零件名称操纵手柄 共1页第1页材 料 牌 号45#毛 坯 种 类铸铁毛坯外形尺寸每毛坯件数1每 台 件 数备 注 工 序 号 工 名 序 称 工 序 内 容 车 间 工 段设 备工 艺 装 备 工 时 准终 单件1锻造锻造毛坯2热处理退火（消除内应力）3车车24mm外圆，车18mm外圆，倒角3X45，4X45C1640车床4铣铣D端面至尺寸18 mm、铣左端面至尺寸8 mm X51立式铣床5铣铣键槽至尺寸X63卧式铣床6钻钻孔12，倒角0.5X45Z535立式钻床7钻钻孔10，倒角1X45 Z535立式钻床8钻钻孔8 mm，扩孔至9 mm，扩孔至16 mmZ535立式钻床9车倒角0.5X45 10去毛刺 去除全部毛刺钳工台 11终检按零件图样要求全面检查 12入库 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期） 华耀光2010.6.82010.6.102010.6.11标记处数更改文件号签 字 日 期标记处数更改文件号签 字 日 期车机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称操纵手柄零件名称操纵手柄共9页第1页车间工序号工序名称材 料 牌 号10车45#毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数铸铁设备名称设备型号设备编号同时加工件数C1640夹具编号夹具名称切削液工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/mimmm机动辅助1装夹（以两端面为基准）2车24mm外圆（N）C164010025.12903.510.433车18mm外圆（M）C164010017.890110.654倒角3X45，3X45 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期）华耀光2010.6.6邓志勇2010.6.10邓志勇2010.6.11铣机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称操纵手柄零件名称操纵手柄共9页第2页车间工序号工序名称材 料 牌 号20铣45#毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数铸铁设备名称设备型号设备编号同时加工件数X51立式铣床夹具编号夹具名称切削液工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/minmm机动辅助1装夹2铣D端面至尺寸18 mm（以E和T2为基准）X51立式铣床10025.12903.510.653铣左端面至尺寸8 mm（以E和T3为基准）X51立式铣床10025.12903.51 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期）华耀光2010.6.6邓志勇2010.6.10邓志勇2010.6.11铣机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称操纵手柄零件名称操纵手柄共9页第3页车间工序号工序名称材 料 牌 号30铣45#毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数铸铁设备名称设备型号设备编号同时加工件数X63卧式铣床夹具编号夹具名称切削液工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/minmm机动辅助1装夹（以D和E为基准）2铣14mm槽X63卧式铣床37513.3556.254010.94铣16mm槽X63卧式铣床37513.3556.2530.94 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期）华耀光2010.6.7邓志勇2010.6.10邓志勇2010.6.11钻机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称操纵手柄零件名称操纵手柄共9页第4页车间工序号工序名称材 料 牌 号40钻45#毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数铸铁设备名称设备型号设备编号同时加工件数Z535立式钻床夹具编号夹具名称切削液工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1装夹（以D和E为基准）2钻孔10mmZ535立式钻床19514.080.4310.64 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期）华耀光2010.6.7邓志勇2010.6.10邓志勇2010.6.11钻机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称操纵手柄零件名称操纵手柄共9页第5页车间工序号工序名称材 料 牌 号50钻45#毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数铸件设备名称设备型号设备编号同时加工件数Z535立式钻床夹具编号夹具名称切削液工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1装夹（以D和E为基准）2扩孔11.8mmZ535立式钻床685.290.720.64 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期）华耀光2010.6.7邓志勇2010.6.10邓志勇2010.6.11 钻机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称操纵手柄零件名称操纵手柄共9页第6页车间工序号工序名称材 料 牌 号60钻ZG45毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数设备名称设备型号设备编号同时加工件数YB-211夹具编号夹具名称切削液工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1装夹（以D和E为基准）2铰孔12Z535立式钻床685.341.220.653倒角0.5X45 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期）华耀光2010.6.8邓志勇2010.6.10邓志勇2010.6.11钻机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称操纵手柄零件名称操纵手柄共9页第7页车间工序号工序名称材 料 牌 号70钻45#毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数铸件设备名称设备型号设备编号同时加工件数Z535立式钻床夹具编号夹具名称切削液工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1装夹（以D和E为基准）2钻孔10mmZ535立式钻床19514.080.4310.643倒角倒角1X45 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期）华耀光2010.6.8邓志勇2010.6.10邓志勇2010.6.11钻机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称操纵手柄零件名称操纵手柄共9页第8页车间工序号工序名称材 料 牌 号80钻ZG45毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数设备名称设备型号设备编号同时加工件数Z525立式钻床夹具编号夹具名称切削液工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1装夹（以D和E为基准）2钻8孔（J）Z525立式钻床54516.770.280.333扩孔9mm（K）Z525立式钻床1956.10.810.34精铰16mm孔（L）Z525立式钻床1956.120.810.3 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期）华耀光2010.6.8邓志勇2010.6.10邓志勇2010.6.11车机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称操纵手柄零件名称操纵手柄共9页第9页车间工序号工序名称材 料 牌 号90钻ZG45毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数铸件设备名称设备型号设备编号同时加工件数C5116夹具编号夹具名称切削液 07粗铣N面夹具工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1装夹（以E为基准）2倒角0.5X45 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期）华耀光2010.6.8邓志勇2010.6.10机械加工工序卡产品型号零件图号共 页第 页产品名称零件名称操纵手柄材 料 牌 号45硬 度 车间工序号工序名称每 台 件 数01铣1毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数同时加工件数锻件11设备名称设备型号设备编号批 量立式铣床X5110000夹具编号夹具名称切削液铣夹具工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件工步号工 步 内 容刀具量具主轴转速切削速度进给量切削深度加工余量工步工时r/minm/minmm/rmmmm机动辅助1以20的下端面作为粗基准，粗铣上端面 硬质合金圆柱形铣刀游标卡尺1000.256352.53.5311002粗铣下端面 mm 硬质合金圆柱形铣刀游标卡尺1000.256352.53.531103半精铣上端面 硬质合金圆柱形铣刀游标卡尺2000.308351131104半精铣下端面 硬质合金圆柱形铣刀游标卡尺2000.3085113110标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签 字日 期设 计（日 期）校 对（日期）审 核（日期）标准化（日期）会 签（日期）赵锐枫 机械加工工艺综合卡片产品型号零件图号产品名称操纵手柄 零件名称操纵手柄 共1页第1页材 料 牌 号45#毛 坯 种 类铸铁毛坯外形尺寸每毛坯件数1每 台 件 数备 注 工 序 号 工 名 序 称 工 序 内 容 车 间 工 段设 备工 艺 装 备 工 时 准终 单件1锻造锻造毛坯2热处理退火（消除内应力）3车车24mm外圆，车18mm外圆，倒角3X45，4X45C1640车床4铣铣D端面至尺寸18 mm、铣左端面至尺寸8 mm X51立式铣床5铣铣键槽至尺寸X63卧式铣床6钻钻孔12，倒角0.5X45Z535立式钻床7钻钻孔10，倒角1X45 Z535立式钻床8钻钻孔8 mm，扩孔至9 mm，扩孔至16 mmZ535立式钻床9车倒角0.5X45 10去毛刺 去除全部毛刺钳工台 11终检按零件图样要求全面检查 12入库 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期） 华耀光2010.6.82010.6.102010.6.11标记处数更改文件号签 字 日 期标记处数更改文件号签 字 日 期机械制造技术基础课程设计说明书设计题目： 操纵手柄夹具设计设 计 者： 班 级： 学 号： 指导老师： 目录 第2章 钻床夹具设计特点42.1 确定夹具的类型42.2 钻模的主要类型42.3 明确设计任务，了解零件加工工艺过程52.3.1 熟悉工件零件图、本工序加工要求52.4 确定定位方案5第3章 工件的夹紧计算及其选择73.1 工件的夹紧73.1.1 夹紧基本原理理论73.1.2 夹紧座83.1.3 夹紧压板93.1.4 夹紧螺钉103.2 夹紧力的选择103.2.1 夹紧力方向103.2.2 夹紧力的作用点103.2.3 夹紧力的计算113.2.4 夹具精度计算与分析12第4章 夹具结构分析与设计144.1 夹具的夹紧装置和定位装置144.2 夹具的导向154.3 钻孔与工件之间的切屑间隙184.4 钻模板194.5定位误差的分析194.6 钻套、衬套、钻模板设计与选用204.7 确定夹具体结构和总体结构223.1 夹具的设计233.1.1 定位分析233.1.2 定位原理233.1.3 定位元件的分析243.1.4 夹紧元件的选择243.1.5定位误差的分析253.1.6切削力及夹紧力的计算263.2 夹具设计及操作的简要说明27一、 序言 设计是在我们学完了大学全部基础课程、技术基础课程以及全部专业课之后进行的。这是对我们各课程的一次深入的综合性的总复习，也是我们在走进社会工作岗位前的一次理论联系实际的训练。因此，它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。就我个人而言，我希望能通过这次毕业设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题，解决问题的能力。 本设计的内容是制订操纵手柄加工工艺规程。详细讨论操纵手柄从毛坯到成品的机械加工工艺过程，分析总结操纵手柄的结构特点、主要加工表面，并制定相应的机械加工工艺规程；针对操纵手柄零件的主要技术要求，设计先端面用的铣床夹具。 本着力求与生产实际相结合的指导思想，本次毕业设计达到了综合运用基本理论知识，解决实际生产问题的目的。由于个人能力所限、实践经验少、资料缺乏，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。 1.1零件的作用 课程设计题目给定的零件是车床操纵手柄，属于板块类零件，是机床操纵杆上的一个零件，该零件的功用是传递扭矩。工人操纵手柄即可使操纵杆获得不同的转动位置，从而使机床主轴正转、反转或停止转动。 1.2零件的加工工艺分析 该零件主要有平面、孔和键槽，是一个形状比较简单的零件。 以工件的上下表面为中心加工孔和槽。钻10的孔，钻12H8的孔，铣16mm8mm的槽。 以18 mm外圆为中心加工24表面和孔，钻9H7，钻16H7的孔。 有以上的分析可知，对于这两组加工表面而言，可以先加工其中一组表面，然后借助于夹具加工另一组表面，并保证它们的精度。第2章 钻床夹具设计特点2.1 确定夹具的类型按使用范围，夹具可分为通用夹具和专用夹具两类。通用夹具适用于各种不同尺寸的零件加工，如导尺、分度盘等。这类夹具是作为附件与机床一起配套供应的。专用夹具是专门为某一工件在某一工序进行加工而设计的夹具，如在铣床上加工弯曲零件必须采用相应的夹具，在压刨上加工斜面、曲面也要采用专用夹具。2.2 钻模的主要类型钻床专用夹具一般通称为“钻模”。可按钻模有无夹具体，以及夹具体是否可动，而分为下面几类：11.固定式钻模 这种钻模在使用时，是被固定在钻床工作台。用于在立轴式钻床上加工较大的单孔或在摇臂钻床上加工平行孔系。如果要在立式钻床上使用固定式钻模加工平行空系，则需要在机床主轴上安装钻模时，一般先将装在主轴上的定尺刀具伸入钻套中，以确定钻模的位置，然后将其紧固。这种加工方式的钻孔精度比较高。2.回转式钻模 回转式钻模主要用于加工同一圆周面上的平行孔系，或分布在圆周上的径向孔。有立轴、卧轴和斜轴回转等三种基本形式。由于回转台已标准化，并作为机床附件由专门厂生产供应，固回转式钻模的设计，大多数情况是设计专用的工作夹具和标准回转台联合使用。3.翻转式钻模 主要用于加工小型工件不同表面上的孔。使用翻转式钻模可减少工件装夹的次数，提高工件上各孔之间的位置精度。4.盖板式钻模 这种钻模无夹具体，其定位元件和夹紧装置直接装在钻模板上。钻模板在工件上装夹，适合于体积大而笨重的工件上的小孔加工。夹具、结构简单轻便，易清除切屑；但是每次夹具需从工件上装卸，较费时，故此钻模的质量一般不宜超过10 kg。5.滑柱式钻模 滑柱式钻模的结构已经标准化了和规格化了，具有不同的系列。使用时，只要根据工件的形状、尺寸和加工要求等具体情况，专门设计制造相应的定位、夹紧装置和钻套等，装在夹具体的平台或钻模板上的适当位置，就可用于加工。2.3 明确设计任务，了解零件加工工艺过程2.3.1 熟悉工件零件图、本工序加工要求 图2.3 加工零件图2.4 确定定位方案 根据工件的加工要求，该工序必须限制工件的五个自由度。建立坐标系如图2.2所示。为保证通孔底面至工件B面的垂直度，应选B面为定位基面，限制；为保证工序尺寸80 mm，须限制、，所以选取A面为定位基面；为保证3-10通孔对孔轴线的对称度要求，还必须在加工时限制自由度。另外，为了方便控制刀具的走刀位置，还需要限制。第3章 工件的夹紧计算及其选择3.1 工件的夹紧3.1.1 夹紧基本原理理论夹紧的目的是保证工件在夹具中的定位，不致因工时受切削力，重力或伴生离心力，惯性力，热应力等的作用产生移动或振动。夹紧装置是夹具完成夹紧作用的一个重要的而不可以缺少的组成部分，除非工件在加工过程中所受到的各种力不会使它离开定位时所需确定的位置，才可以设有夹紧装置。夹紧装置设计的优劣，对于提高夹紧的精度和加工作效率，减轻劳动强度都有很大的影响。夹紧对象特征加工信息特征夹紧要求特征动力源项元功能解项技术性经济性社会性应用实例技术参数夹紧功能原理方案设计功能项原理解项评价项备注项图3.1 夹紧功能原理方案设计组成结构分析各类夹具的基本功能要求可以将夹紧装置概括为两类：第一类是性能要求，主要指定位唯一性、定位稳定性，夹紧稳定性及总体约束；第二类要求是夹具的结构刚性、成本及易操作性、易于维修等要求。本设计目录中功能项包括夹紧对象特征项、加工信息特征及夹紧要求特征。夹紧对象特征项目：包括夹紧对象类型、材料、形状、体积、数量、物理特性、磁性、导电性、刚性等信息。加工信息特征项：加工类型、机加工、装配、检测、焊接等、加工参数、切削参数、运动参数、几何参数等。夹紧要求特征项：主要指性能要求，包括定位要求、定位基准选择，如特征点、特征面。夹紧力大小、夹紧方向、夹紧行程、夹紧松开速率，自锁性等。元件功能分析：夹紧功能主要包括四种元功能。它们是：定位功能、传动功能、执行功能和分度功能等辅助功能。定位功能由定位元件完成，定位元件按定位面特征分为平面定位元件、圆孔定位元件、外圆定位元件。传动功能由中间递力机构完成，该机构一般有三个作用；改变作用力的力一向、大小和自锁作用。目前常用的有以下机构：斜楔机构、螺旋机构、圆偏心机构、杠杆铰链机构、连杆机构、联动机构、对中机构、定心机构等。设计夹紧装置时，应满足下述主要要求：21.夹紧装置在对工件夹紧时，不应破坏工件的定位，为此，必须正确选择夹紧力的方向及着力点。2.夹紧力的大小应该可靠，适当，要保证工件在夹紧后的变形和受压表面的损伤不致超出允许的范围。3.夹紧装置结构简单合理，夹紧动作要迅速，操作方便省力，安全。4.夹紧力或夹紧行程在一定范围内可进行调整和补偿。3.1.2 夹紧座在不考虑重力和其它的伴生力的情况下，夹紧力的大小既与切削力的大小有 关，也与切削力对支承的作用有关。W=KM(f1Rf1+f2Rf2)N(其中K=K1K2K3K4，K1=1.52，K2=1.2，K3=1.11.3，K4=1.2)M为切削扭矩W=1.81.21.21.285(0.27+0.27)=740.28(N)Q 需=KP/(f1+f2)=1.81.21.21.2100/(0.2+0.2)=777.4NQ 需为切削力为简化夹具的成本及考虑工厂实际情况，拟用螺钉夹紧装置。计算螺钉的夹紧力：W=2QL/ D中/tg(+1)。此公式采用中的数据以M16标准螺纹计算。为螺纹升角;t“g=S/D中;1螺纹摩擦角；D中螺纹中径；Q人工作用力；其中有f=0.1(螺母端面与工件间的摩擦系数)，1=6。34，；计算W=836.8（N）。很明显，可以使用螺钉夹紧机构。夹紧座加工要求：1.表面发蓝或其它的防锈处理；2.热处理:T10A，淬火HRC6064；渗碳深度0.20.6mm；3.锐边无毛刺；4.螺纹孔以国家标准的M16配做。3.1.3 夹紧压板夹紧支板和夹紧座的目的相同，都是夹紧工件的，保证在加工过程中工件不移动，限制它的自由度，夹紧支板的工件接触装置拟用夹紧螺钉，支板在其中是辅助支承的，最终起决定作用的还是人的操作，不同人操作同样的夹具或者是在夹紧的过程中用力和速度的不同，都对工件的加工精度有影响。由于取用的夹紧螺钉是一样的，前面已经计算过了，在此不重复了。5具体的结构见零件图。螺旋夹紧机构是指螺旋副与其他元件（压板、垫片、螺钉等）相结合，对工件实施夹紧的机构。螺旋夹紧机构在生产中使用极为普遍。螺旋夹紧机构结构简单，夹紧行程大，且自锁性能好，增力比大，是手动夹紧中用的最多的一种夹紧机构。常用的夹紧形式有：单个螺旋夹紧机构、螺旋压板夹紧机构。图3.2 压板夹紧压板加工要求：1.表面发蓝或其它的防锈处理；2.热处理:T10A，淬火HRC3845；渗碳深度0.20.6mm；3.锐边无毛刺；4.螺纹孔以国家标准的M27配做。1 63.1.4 夹紧螺钉根据公司的实际情况选用夹紧螺钉，人工操作。节省成本，制造夹具的时间缩短并以国家标准的规格生产。夹紧功能的原理方案设计目录是设计目录应用的具体体现，由于夹具种类繁多，如何对其进行抽象化整理，以利于运用设计目录的结构形式，还需要更深入的研究。建立原理方案设计目录涉及的知识面较广，难度较大，目录本身的构造规律也很复杂。这里仅作最基本的原理方案设计研究。为使工件在定位件上所占有的规定位置在加工过程中保持不变，就要用夹紧装置将工件夹紧.保证工件的定位基准与夹具上的定位表面可靠的接触，防止在加工过程中移动、振动、或变形。因为此套夹具加工的工件刚度较好，防止了切削力作用是所引起的振动，侧面在加上移动压板的定位，免除夹紧力对加工表面几何形状精度的不利影响夹具的夹紧选用加工表面的松态夹紧，夹紧力的作用线不通过加工表面的周围，使加工表面的材料处在自由状态下。 3.2 夹紧力的选择3.2.1 夹紧力方向在保证安装的真确可靠，减少工件的变形，定位方便和在可以减少所需夹紧力的大小的前提下，此套夹具的夹紧方向和工件重力方向和切削方向相同。工件的定位工作面为垂直方向上，则工件的夹紧通过工件的一个定位销与水平方向的移动压块完成。夹紧力的方向为平行重力方向垂直夹紧。2在本次夹具设计中，夹紧力是由中心螺杆和一边压板提供的。3.2.2 夹紧力的作用点夹紧力的作用点是指夹紧元件与工件相接触的一小块面积。现在夹紧力的方案已定。考虑夹具的结构尺寸特征可以确定夹紧力的作用点个数为2个。考虑夹紧力作用点的一般要求：1 夹紧力的作用点应能保持工件定位稳定，而不至引起工件发生位移和偏转； 夹紧力的作用点，应使被夹紧的夹紧变形尽可能的小些； 夹紧力的作用点应尽可能靠近加工表面，以提高定位稳定性。3.2.3 夹紧力的计算夹紧力的大小重要取决于切削P和重力G，重力是可认为不变的，而切削力在切削的过程中是变化的。影响切削力的大小因素很多，如工件质量的不均匀，加工质量的不均匀，刀具磨损以及切削用量的变化等等。同时夹紧力也和其他因素有关，如夹紧件和工件及工件与定位件间接触表面的光洁度，工艺系统的刚性等等，因此夹具夹紧力的设计只能对其作初略的估算。W:实际夹紧力 Wi:理论夹紧力 K:安全系数 安全系数:K= K1K2K3K4式中: K1-基本安装系数 K2-加工安装系数 K3-刀具钝化系数 K4-切削特点系数 其加工直径全部为10刀具：钻头 D=5。则轴向力：见工艺师手册表28.4F=Cdfk3.1 式中： C=420， Z=1.0, y=0.8, f=0.35 k=(F=420转矩T=Cdfk式中: C=0.206, Z=2.0, y=0.8T=0.206功率 P=在计算切削力时,必须考虑安全系数,安全系数 K=KKKK式中 K基本安全系数，1.5; K加工性质系数，1.1;K刀具钝化系数, 1.1;K断续切削系数, 1.1则 F=KF=1.5钻削时 T=17.34 N切向方向所受力: F=取F=4416F F所以,时工件不会转动,故本夹具可安全工作。3.2.4 夹具精度计算与分析 精度等级的选择：首先根据所要加工的零件进行分析，看其在各方面的精度及表面粗糙度等的要求。然后，根据设计好的夹具（即零件在夹具上的配合和装配来确定。表3 标准公差数值表（节录）基本尺寸IT5IT6IT7IT8IT9IT10IT11IT1250801319304674120190300801201522355487140220350120180182540563100160250400由国家标准推荐的各公差等级的应用范围可知：IT5IT12级用于配合尺寸公差。其中（1）IT5（孔到IT6）级用于高精度和重要的配合处； （2）IT6（孔到IT7）级用于要求精密配合的情况；（3）IT7（孔到IT8）级用于一般精度要求的配合。选用公差等级时，除上述有关原则和因素外，还应考虑以下问题。.相关件配合的精度；.加工成本。在本次设计的夹具中可得知零件与夹具体的配合要求较高精度配合，所以选择(1），而用于定位零件中间的孔和轴，在钻孔只能够要求这个孔和轴要有较高的位置度，所以选择（2），钻模板和零件上用来定位的插销，因为它是用来对零件钻孔装夹定位的，所以同样选（2）。第4章 夹具结构分析与设计4.1 夹具的夹紧装置和定位装置夹具中的装夹是由定位和夹紧两个过程紧密联系在一起的。定位问题已在前面研究过，其目的在于解决工件的定位方法和保证必要的定位精度。仅仅定好位在大多数场合下，还无法进行加工。只有进而在夹具上设置相应的夹紧装置对工件进行夹紧，才能完成工件在夹具中装夹的全部任务。夹紧装置的基本任务是保持工件在定位中所获得的即定位置，以便在切削力、重力、惯性力等外力作用下，不发生移动和震动，确保加工质量和生产安全。有时工件的定位是在夹紧过程中实现的，正确的夹紧还能纠正工件定位的不正确。一般夹紧装置由动源即产生原始作用力的部分。夹紧机构即接受和传递原始作用力，使之变为夹紧力，并执行夹紧任务的部分。他包括中间递力机构和夹紧元件。考虑到机床的性能、生产批量以及加工时的具体切削量决定采用手动夹紧。螺旋夹紧机构是斜契夹紧的另一种形式，利用螺旋杆直接夹紧元件，或者与其他元件或机构组成复合夹紧机构来夹紧工件。是应用最广泛的一种夹紧机构。螺旋夹紧机构中所用的螺旋，实际上相当于把契绕在圆柱体上，因此他的作用原理与斜契是一样的。也利用其斜面移动时所产生的压力来夹紧工件的。不过这里上是通过转动螺旋，使绕在圆柱体是的斜契高度发生变化来夹紧的。典型的螺旋夹紧机构的特点：（1）结构简单；（2）扩力比大；（3）自琐性能好；（4）行程不受限制；（5）夹紧动作慢。夹紧装置可以分为力源装置、中间传动装置和夹紧装置，在此套夹具中，中间传动装置和夹紧元件合二为一。力源为机动夹紧，通过螺栓夹紧移动压板。达到夹紧和定心作用。工件通过定位销的定位限制了绕Z轴旋转，通过螺栓夹紧移动压板，实现对工件的夹紧。并且移动压板的定心装置是与工件外圆弧面相吻合的移动压板，通过精确的圆弧定位，实现定心。此套移动压板制作简单，便于手动调整。通过松紧螺栓实现压板的前后移动，以达到压紧的目的。压紧的同时，实现工件的定心，使其定位基准的对称中心在规定位置上。图4.1 CAD装配图如图4.1所示在这次夹具设计中，定位是采用一根心轴和一个定位插销来定位水平方向的。在垂直方向，用两个同心半圆环来定位。当被加工零件放到夹具体同心圆环上后，用定位插销把夹具上的钻模板和零件通过先加工的孔进行定位，把压板压紧，之后取出定位插销。4.2 夹具的导向在钻床上加工孔时，大都采用导向元件或导向装置，用以引导刀具进入正确的加工位置，并在加工过程中防止或减少由于切削力等因素引起的偏移，提高刀具的刚性，从而保证零件上孔的精度，在钻床上加工的过程中，导向装置保证同轴各孔的同轴度、各孔孔距精度、各轴线间的平行度等，因此，导向装置如同定位元件一样，对于保证工件的加工精度有这十分重要的作用。确定引导元件 (钻套的类型及结构尺寸 )为能迅速、准确的确定刀具与夹具的相对位置，钻夹具上都应该设置引导刀具的元件钻套。钻套一般安装在钻模板上，钻模板与夹具体连接，钻套与工件之间留有排屑空间，如图3.2-1所示。因工件批量小又是单一钻孔工序，所以此处选用固定钻套。图3.2-1 固定钻套主要尺寸有机床夹具零、部件国家标准GB/T2262-91选取钻孔时如表3.2-1 表3.2-1 固定钻套标准尺寸1.钻套的尺寸、公差配合的选择钻套内径基本尺寸=引导刀具的最大极限尺寸1） 钻套内径基本尺寸：钻头、扩孔钻，铰刀是标准化定尺寸刀具，所以内径刀与刀具按基轴制选。钻套与刀具之间按一定的间隙配合，以防刀具使用时咬孔或长使一般根据刀具精度选套孔的公差：钻（扩孔）选F7，粗铰 G7，精铰G6。若引导的是刀具导柱部分不是切削部分，可按孔制选取：H7/f7，,H7/g6，,H6/g5等。2）钻套高度H：H=（13）D 斜孔 H=（46）DH过长，磨损严重由表1.5-1可查得： 钻套高度H取20mm3）排屑空间：h措钻套底部与工件表面之间的空间。h过大要引偏，过小不能排屑.铸铁：S=（0.30.7）D 小孔取小值钢： S=(0.71.5) D 大孔取大值斜孔：S=（00.2）D 所以排屑空间h为 30mm4）材料：性能要求：高硬度，耐磨 常用材料：T10A T12A CrMn 或20渗碳淬火 D10mm CrMn D25mm T10A T12A HRC5864 D25mm 20渗碳淬火 HRC5864因此，本处采用材料T10A,热处理:T10A HRC5864。因钻孔6.5H9；由表1.5-1可查得：钻套内径为6.5F7；外径为12D6；麻花钻选用6.5f6钻套轴线对基面的垂直度允差为0.02mm导向元件包括刀杆的导向部分和导向套。在这套钻床夹具上用的导向套是钻套。钻套按其结构可分为固定钻套，可换钻套，快换钻套及特殊钻套。因此套钻夹具加工量不大，磨损较小，孔距离精度要求较高，则选用固定钻套。如图4.2。直接压入钻模板或夹具体的孔中。图4.2 钻套钻模板与固定钻套外圆一般采用H7/h6的配合。且必须有很高的耐磨性，材料选择20Mn2。淬火HRC60。我选择的钻套:12.5F7*22K6*35 GB2264-1980。相同的，为了防止定位销与模板之间的磨损，在模板定位孔之间套上两个固定衬套。选取的标准件代号为12*18 GB2263-1980。材料仍选取T10A， 淬火HRC60。公差采用H7/p6的配合。4.3 钻孔与工件之间的切屑间隙钻套的类型和特点:1、固定钻套：钻套直接压入钻模板或夹具体的孔中，钻模板或夹具体的孔与钻套外圆一般采用H7/n6配合，主要用于加工量不大，磨损教小的中小批生产或加工孔径甚小，孔距离精度要求较高的小孔。2、可换钻套：主要用在大批量生产中，由于钻套磨损大，因此在可换钻套和钻模板之间加一个衬套，衬套直接压入钻模板的孔内，钻套以F7/m6或F7/k6配合装入衬套中。3、快换钻套：当对孔进行钻铰等加工时，由于刀径不断增大，需要不同的导套引导刀具，为便于快速更换采用快换钻套。4、特殊钻套：尺寸或形状与标准钻套不同的钻套统称特殊钻套。钻套下端面与工件表面之间应留一定的空隙C，使开始钻孔时，钻头切屑刃不位于钻套的孔中，以免刮伤钻套内孔，如图4.3。图4.3 切屑间隙 C=(0.31.2)d。在本次夹具钻模设计中考虑了多方面的因素，确定了设计方案后，选择了C=8。因为此钻的材料是铸件，所以C可以取较小的值。4.4 钻模板在导向装置中，导套通常是安装在钻模板上，因此钻模板必须具有足够的刚度和强度，以防变形而影响钻孔精度。钻模板按其与夹具体连接的方式，可分为固定式钻模板、铰链式钻模板、可卸式钻模板、滑柱式钻模板和活动钻模板等。在此套钻模夹具中选用的是可卸式钻模板，在装卸工件时需从夹具体上装上或卸下，钻模板在夹具体上采用定位销一面双孔定位，螺栓紧固，钻模精度较高。44.5定位误差的分析该夹具以一个平面和和2个定位销定位，要求保证孔轴线间的尺寸公差。为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的尺寸公差。由5和6可得：1 定位误差： 当短圆柱销以任意边接触时 当短圆柱销以固定边接触时 式中为定位孔与定位销间的最小间隙通过分析可得： 因此：当短圆柱销以任意边接触时 2 夹紧误差 ： 其中接触变形位移值： 磨损造成的加工误差：通常不超过 夹具相对刀具位置误差：取误差总和：从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。4.6 钻套、衬套、钻模板设计与选用工艺孔的加工只需钻切削就能满足加工要求。故选用可换钻套（其结构如下图所示）以减少更换钻套的辅助时间。为了减少辅助时间采用可换钻套，以来满足达到孔的加工的要求。表dDD1Ht基本极限偏差F7基本极限偏差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+0.010104581156101310162068+0.028+0.01312+0.023+0.0121581015181220251012+0.034+0.0161822121522+0.028+0.01526162836151826300.0121822+0.041+0.02030342036HT200222635+0.033+0.017392630424625HT200563035+0.050+0.0254852354255+0.039+0.0205930566742486266485070740.040钻模板选用翻转钻模板，用沉头螺钉锥销定位于夹具体上。4.7 确定夹具体结构和总体结构对夹具体的设计的基本要求（1）应该保持精度和稳定性在夹具体表面重要的面，如安装接触位置，安装表面的刀块夹紧安装特定的，足够的精度，之间的位置精度稳定夹具体，夹具体应该采用铸造，时效处理，退火等处理方式。（2）应具有足够的强度和刚度保证在加工过程中不因夹紧力，切削力等外力变形和振动是不允许的，夹具应有足够的厚度，刚度可以适当加固。（3）结构的方法和使用应该不错夹较大的工件的外观，更复杂的结构，之间的相互位置精度与每个表面的要求高，所以应特别注意结构的过程中，应处理的工件，夹具，维修方便。再满足功能性要求（刚度和强度）前提下，应能减小体积减轻重量，结构应该简单。（4）应便于铁屑去除在加工过程中，该铁屑将继续在夹在积累，如果不及时清除，切削热的积累会破坏夹具定位精度，铁屑投掷可能绕组定位元件，也会破坏的定位精度，甚至发生事故。因此，在这个过程中的铁屑不多，可适当增加定位装置和夹紧表面之间的距离增加的铁屑空间：对切削过程中产生更多的，一般应在夹具体上面。（5）安装应牢固、可靠夹具安装在所有通过夹安装表面和相应的表面接触或实现的。当夹安装在重力的中心，夹具应尽可能低，支撑面积应足够大，以安装精度要高，以确保稳定和可靠的安装。夹具底部通常是中空的，识别特定的文件夹结构，然后绘制夹具布局。图中所示的夹具装配。加工过程中，夹具必承受大的夹紧力切削力，产生冲击和振动，夹具的形状，取决于夹具布局和夹具和连接，在因此夹具必须有足够的强度和刚度。在加工过程中的切屑形成的有一部分会落在夹具，积累太多会影响工件的定位与夹紧可靠，所以夹具设计，必须考虑结构应便于铁屑。此外，夹点技术，经济的具体结构和操作、安装方便等特点，在设计中还应考虑。在加工过程中的切屑形成的有一部分会落在夹具，切割积累太多会影响工件的定位与夹紧可靠，所以夹具设计，必须考虑结构应便排出铁屑。五、夹具设计3.1 夹具的设计在本次夹具设计中，设计钻M6螺纹孔的夹具，在工件夹紧方面要求手动夹紧。这类夹具的特点是：针对性强，刚性好，容易操作，装夹速度较快以及生产效率高和定位精度高，但是设计制造周期长，产品更新换代时往往不能继续使用适应性差，费用较高。3.1.1 定位分析在工件的定位中有很多种不同的定位方法，如：工件以平面定位，工件支撑钉定位，工件以小V型块定位等。根据零件的形状，我们可以选择以平面定位或以工件中心圆孔定位。在夹具设计过程中尽量以设计基准为定位基准，以便减小加工误差。所以在这道设计中采用外圆表面以及底平面和一侧端面为定位基准。3.1.2 定位原理在机械加工过程中，为了保证工件某道工序的加工要求，必须使工件在机床上相对于刀具处于正确的相对位置。当采用机床夹具安装一批工件时，是通过夹具来实现这些要求的。要实现工件在机床上相对于刀具占有一个正确的加工位置，必须做到以下三点：（1） 使一批工件在夹具中都占有一致的正确的加工位置；（2） 使夹具在机床上占有正确的位置；（3） 使刀具相对于夹具占有正确的位置。工件在夹具中定位，就是要使工件在夹具中占据正确的加工位置，这就可以通过设置定位支承点，限制工件的相对运动来实现。工件在没有采取定位措施之前，可视为一个处于空间自由状态的刚体，根据运动原理学可知，任一刚体在空间直角坐标系中都有六个自由度，即沿三个坐标轴轴向移动的自由度，分别用、来表示；绕三个坐标轴的转动的自由度，分别用、来表示。由此看来，未限制六个自由度的工件的位置是不确定的，当然也是无法加工的。因此要使工件在夹具中处于正确的位置，必须对影响工件加工面位置精度的相应自由度进行限制。工件的六个自由度都是客观存在的，是工件在夹具中所占空间位置确定的最高程度。也就是说。工件最多只有六个自由度，限制工件在某一方向的自由度，工件在夹具中该方向的位置就确定下来。工件在夹具中定位，意味着通过定位元件限制工件相应的自由度。3.1.3 定位元件的分析在加工过程中，因为该零件较为复杂，加上零件的特殊性，因此在设计过程中设计定位板一块来限制零件的自由度，定位板限制了零件的X 、Y的移动方向和旋转方向，设计一拉杆限制了零件绕Z轴旋转的方面，一共限制了零件的五个自由度，达到不完全定位状态。不完全定位可分为下列两种情况：. 由于工件的加工前的结构特点，无法也没有必要限制某些方面的自由度；. 由于加工工序的加工精度要求，工件在定位时允许某些方面的自由度不被限制。3.1.4 夹紧元件的选择工件在夹紧过程中应避免夹紧元件跟工件进行点接触。因为在点接触的过程中，即使有很小的夹紧力也可以产生很大的应力，由于定加工过程产生的误差在夹紧上经常会出现点接触的情况。但是后面还要考虑液压缸的活塞杆与工作台的相对位置安装误差，必须进行自位平衡，则钻模板和夹具体之间采用铰链连接，使钻模板形成自位平衡。本次设计中钻模板材料为45钢，其外还有自制导轨。.选择钻套钻套装在衬套中，而衬套则是压配在夹具体上或钻模板中。钻套有固定钻套，固定钻套直接压入钻模板采用或配合，磨损后不容易更换，适用于中、小批量生产或用来加工孔距较小以及孔距精度较高的孔。可换钻套：可换钻套装在衬套中，而衬套则是压配在夹具体或钻模板中。钻套由螺钉固定，以防止转动。钻套与衬套间采用或配合，钻套磨损后，可以迅速更换。适于大批