托架设计方案.doc

托架斜孔分度钻模设计方案 任务书图001为托架工序图，工件的材料为铸铝，年产1000件，已加工面为33H7孔及其两面顶面，底面和距离为44mm的二侧面。本工序加工2M12mm的底孔10mm，试设计钻模。二 工件加工要求分析如下：1)210mm孔轴心线与33H7轴心线夹角为2520。2) 210mm孔到与33H7孔的轴心线的距离为（88.50.15）mm3)两加工孔对2R18 mm轴心线组成的中心面对称（未注公差）。加工孔的工序基准为33H7轴心线、顶面和2R18mm的对称面。由于主要工序基准33H7孔的轴心线与加工孔210mm轴心线具有2520的倾斜角，因此主要限位基准轴心线与钻套轴心线也应倾斜相同角度。主要定位元件的轴心线与钻套倾斜的钻模称为斜孔钻模。工序图中的尺寸1050.1及1040.05为加工上下端面时已控制的尺寸，加工孔的工序基准为33H7轴线下点（88.50.5与G面的交点）和2R18mm的对称面。由于210mm孔应在一次装夹中加工因此应设计分度装置。三 定位方案的选择方案1：选33H7孔顶面、侧面定位基面，其机构如图001A所示，用心轴及其端面限制五个自由度，活动定位支承1限制一个自由度，实现六点定位。由于托架加工部位刚性不足，则在加工部位加两个辅助支承钉2，以增加工艺系统的刚性。 此方案的定位基准B与工序基准不重合，结构不紧凑，夹紧装置与导向装置易互相干扰。方案2：选33H7孔顶面、及R18 mm的圆弧面作定位基面，其机构如图002B所示，心轴及其端面限制五个自由度，在R18 mm处用活动V形块3限制一个自由度，加工部位也设置两个辅助支承钉2。此方案的定位方案由于基准完全重合且定位误差小，但夹紧装置与导向装置易互相干扰，而结构较大。方案3：选33H7孔、底面、D面做定位基面，其结构如图002D图所示，心轴及其端面限制五个自由度两侧面设置四个调节螺钉4，其中一个起定位作用限制一个自由度，其它三个起辅夹紧作用。加工孔下方同样设置两个辅助支撑钉，增加两支架的刚性。 此方案结构紧凑，用于辅助加紧结构，可进一步提高工艺系统的刚性，但定位基准C及D与工序基准不重合，并且工件装卸不方便。方案4：选33H7孔底面、E面定位基面，其机构如图002C所示，心轴及其端面限制五个自由度，用一个活动V形块3在E面处限制一个自由度，在加工孔下方用两个斜楔作辅助支承。 此方案结构紧凑，工件装夹方便，定位基准C与工序基准不重合。 四个方案比较，第四个方案优点多，我决定选取它。四 导向方案的选择 1.钻模的选择：引导刀具在工件上钻孔或较孔用的机床夹具。钻模的结构特点是除有工件的定位，夹紧装置外还有根据被加工孔的位置的分布而设置的钻套和钻模板，用以确定刀具的位置，并防止刀具在加工过程中倾斜，从而保证被加工孔的位置精度，常用的钻模有固定式、回转式、翻转式和盖板式4种固定式钻模：钻模与工件在机床上的位置保持不变，用来加工单个孔或在摇臂钻床上钻削不平行孔，不合适加工两个孔所以排除。2.回转式钻模：带有回转分度装置，在不松开工件的情况下可加工分布在同一圆周上的多个轴向平行孔、垂直和斜交于工件轴线的多个径向孔或几个表面上的孔，3翻转式：适用于上下对应的孔，4盖板式；适用于较大工件上钻小孔，由于加工的两个孔均匀的分布在180的轴线两侧，则选择带有分度装置的回转式钻模。 2钻套的选择；钻套是安装在钻模板和夹具体上，其作用是用来确定工件上被加工孔的位置，引导刀具进行加工，并提高刀具在加工过程中的刚性和防止加工中的振动由于两个孔是螺纹底孔，可直接钻出，加之年产量仅1000件，批量不大，宜用固定钻套。固定钻套可分A型、B型两种，为了防止长期使用磨损形成间隙，造成误差，着选择B型钻套，其配合采用21H7/n6，钻出孔达到表面12.5的粗糙度，而最终要达到表面6.5的粗糙度，生产量仅1000件，所以由钳工做扩孔达到后在较出螺纹低孔。五 夹紧方案的选择： 夹紧方案是否正确合理，对保证工件的加工质量，缩短工件的装卸辅助时间，降低工人的劳动强度等都有直接的影响，主要考虑夹紧力的大小、方向、作用点的问题，夹紧装置的组成动力装置-夹紧元件-中间传力机构。夹紧装置的基本要（1）夹紧既不应破坏工件的定位，或产生过大的夹紧变形，又要有足够的夹紧力，防止工件在加工过程中产生振动 （2）要有足够的夹紧行程，夹紧动作动作迅速，操作方便，安全，省力，常用的夹紧机构有斜契加紧、螺旋夹紧、偏心夹紧、铰链夹紧等，根据工件的结构加工方法，为便于快速装卸工件，采用螺钉及开口垫圈夹紧机构，斜契夹紧装置，工件装入夹具后，在夹具体上定位后，锤击楔块大头，则楔块对工件产生夹紧力和对夹具体产生正压力从而把工件夹紧，加工完毕后，锤击小头，松开工件。回转轴与定位心轴做成一体，用两个浮动支撑，实现了过定位，但在有些情况下，形式上的过定位是允许的，因为工件的内孔和定位端面是在一次装夹中加工出来的 ，具有良好的垂直度，而夹具的心轴和凸台也具有较好的垂直度， 即使两者仍有很小的垂直度误差，但可有心轴和内孔之间的配合间隙来补偿，在拖架的两端用两浮动支撑来支撑工件，有较好的稳定性四、分度方案 由于210mm孔对33H7孔的对称度要求不高（未注公差），设计一般精度的分度装置即可。回转轴1与定位心轴做成一体，用销钉与分度盘3连接，在夹具体6的回转套5中回转。采用圆柱分度销2对定，锁定螺母4锁紧。次分度装置结构简单、制造方便，能满足加工要求。七 夹具体的选择夹具体是夹具的基本件，它既要把夹具的各种元件、机构、装置连接成一个整体，而且还要考虑工件装卸的方便。因此夹具夹具体毛坯制造方法的选择综合考虑结构合理性、工艺性、经济型、标准化以及各种夹具体的优缺点等，选择夹具体毛坯制造方法为铸造夹具体； 夹具体的外形尺寸在绘制夹具总图时，根据工件、定位元件、夹紧装置及其辅助机构在总体上的配置，夹具体的外形尺寸便已大体确定。然后进行造型设计，再根据强度和刚度要求选择断面的结构形状和壁厚尺寸。夹具体的壁厚18mm，长度300mm，宽度118mm；根据设计要求，夹具体上设计有螺孔、销孔，并且要求定位定位器和夹紧器的销孔在装配时配作。 选用焊接夹具体材料为Q235节构刚，由它焊接而成，制造方便，生产周期短，成本低，重量轻，但热应力较大，易变形，需经退火处理，增加其刚性，保证夹具体的尺寸稳定性，安装分度盘的表面与夹具体底面成2520倾斜角，夹具体底面支角尺寸应大于钻床T形槽尺寸。图2-2是托架钻模的总图。由于工件可随分度装置转出，所以装卸很方便。 2.斜孔钻模上工艺孔的设置与计算在斜孔钻模上，钻套轴心线与限位基准，其相互位置无法直接标注和测量，为此常在夹具的适当部位设置工艺孔，利用此孔间接确定钻套与定位元件之间的尺寸，以保证加工精度。如图007所示，在夹具体斜板的侧面设置了工艺孔10H7。工艺孔的设置应注意以下几点：1）工艺孔的位置必须便于加工和测量，一般设置在夹具体的暴露面上。2）工艺孔的位置必须便于计算，一般设置在定位元件轴心线上或钻套轴心线上，在两者交点上更好。3）工艺孔尺寸应选与标准芯棒相配套的尺寸。本方案的工艺孔符合以上原则。工艺孔到限位基面的距离为L=75mm。通过图008的几何关系，可以求出工艺孔到钻套轴心线的距离l l=BD=BFcos=AF-（OE-EA）tancosa =88.5-（75-1）tan25 cos25mm=48.94mm 在夹具制造中通过控制（750.05）mm这两个尺寸，即可间接地保证（88.50.15）mm的加工要求。 3总图上尺寸、公差及装配图上尺寸、公差及技术要求如下：1）最大轮廓尺寸SL :355 mm、150 mm、312 mm2）影响工件定位精度的尺寸、公差SD ：定位心轴与工件的配合尺寸33g63）影响导向精度的尺寸、公差ST ：钻套导向孔的尺寸、公差10F74）影响夹具精度尺寸、公差SJ ：工艺孔到定位心轴限位端面的距离J=（750.05）mm；工艺孔到钻套轴心线的距离l=（48.94 0.05）mm；钻套轴线对安装基面的垂直度 0.05 mm ; 钻套轴心线与定位心轴轴心线间的夹角2520；圆柱分度销10与分度套及夹具体上固定套配合尺寸12h7 g6 。5)其他重要尺寸：回转轴与分度盘的配合尺寸30K7 g6 ；分度套与分读盘9及固定衬套与夹具体3的配合尺寸28 N7 n6等；钻套5与钻模板4的配合尺寸15 N7 n6 ；活动V形块1与座架的配合尺寸 60 H8 f7 等。6）需标注的技术要求：说明工件定位、夹紧后才能拧动辅助支承的旋钮，拧紧了应适当。4.工件的加工精度分析本工序的主要加工要求是：尺寸（88.50.15）mm和角度2520。加工孔轴心线与2R18mm半圆面的对称度要求不高，暂不进行精度分析。见表1所示。1）定位误差D 工件定位孔33H7（0.025）mm，圆柱心轴为36g6（-0.025-0.009）mm，在尺寸88.5mm方向上的基准位移误差为 Y=Xmax=(0.025+0.025)mm=0.05mm由于定位基准C与工序基准A不重合，在圆柱心轴方向上存在基准不重合误差B，其不重合误差为（1040.05）mm的公差，因此i=0.1mm。如图008a所示，i给尺寸88.5mm造成的误差为B=i tan=0.1 tan25mm=0.097mm因此尺寸88.5mm的定位误差为D=Y+B=（0.05+0.047）mm=0.097mm2）对刀误差T 因加工孔处工件较薄，可不考虑钻头的偏斜。钻套导向孔尺寸10F7（+0.013+0.028）mm；钻头尺寸为100-0.036mm。对刀误差为 T=（0.028+0.036）mm=0.064mm在尺寸88.5mm方向上的对刀误差如图008b所示T= T cosa=0.064 cos25mm=0.058mm3）安装误差A A=04）夹具误差J 它由以下几项组成：尺寸j的公差j=0.05mm，如图008c，它在尺寸88.5mm方向上产生的误差为 j1=j tan=0.1 tan25mm=0.046mm 尺寸l的公差l=0.05mm，它在尺寸88.5mm方向上产生的误差为j2=lcosa=0.05cosa25mm=0.09mm钻套轴心线对底面的垂直度=0.05mm，它在尺寸88.5mm方向上产生的误差为j3=cosa=0.05 cosa25mm=0.045mm回转轴与夹具体回转套的配合间隙给尺寸88.5mm造成的误差为j4=Xmax=（0.021+0.02）mm=0.041mm 钻套轴心线与定位心轴心线的角度误差ja=10，它直接影响2520的精度。5）加工方法误差 对于孔距（88.50.15）mm，G=0.3/3mm=0.1mm；对角度2520，Ga=40/3=13.3。具体计算列于表2-3中。表2-3 托架斜孔钻模加工精度计算加工要求误差名称角度2520孔距88.50.15mm定位误差D0D=Y+B=（0.05+0.047）mm=0.097mm对刀误差T0T=Tcos