连杆孔加工工艺与夹具设计（三维建模CAD图纸）.pdf

连杆孔加工工艺与夹具设计连杆孔加工工艺与夹具设计 第 1 章 课程设计 1 1 零件分析 一 整体零件分析 如图 1 1 所示的连杆零件 材料为 QT40 17 毛坯为精铸件 要在其右侧钻 M8 的通孔 要求设计大批量生产时 10000 件 年 所需的钻夹具 图 1 1 连杆零件图 零件分析 此零件为一连杆 它的各个尺寸如上图所示 总的长度方向上的尺寸为 100mm 高度方向总尺寸为 32mm 宽度方向为 30 mm 本次主要是对连杆右端 8 mm 孔的 加工进行设计 孔通常都采用钻床进行加工 所以本次设计的主要任务是在其它各个部位 都已加工好的前提条件下 运用钻床夹具的有关知识来设计加工左孔的夹具 1 2 定位基准的选择 使用夹具安装工件时 首先要使工件在夹具中占有正确的位置 即工件的定位 通过 工件的定位 使得每一个被加工的工件重复放置到夹具体中都能准确占据由定位元件规定 的同一个位置 对一批工件来说 每个工件放置到夹具中都能准确占据同一位置 一 定位原理 工件的定位就是采取适当的约束措施来限制工件的某些自由度 使得工件在该方向上 有确定的位置 即沿三个互相垂直的坐标轴的移动自由度 以及围绕这三个坐标轴的转动 自由度 如图 2 1 所示 用适当分布的六个约束点限制工件的六个自由度 称为六点定位 图 2 1 物体在空间具有六个自由度 工件在夹具中定位时 往往是利用工件上的几个表面与夹具体上的几个定位元件相接触 来限制工件的几个自由度 具体的定位可能有以下两种情况 正常的定位情况 根据工件的加工表面的位置尺寸要求 需要限制的自由度均已被正确的定位情况 它 可以是完全定位 也可以是不完全定位 若需要将工件的六个自由度全部限制 定位时正好限制了六个自由度 则为完全定位 若需要限制的自由度少于六个 定位时正好限制了这几个自由度 则为不完全定位 非正常的定位情况 包括欠定位和过定位 或者重复定位 欠定位是要限制的自由度没有被全部限制的 情况 过定位就是某个自由度被两个或者是两个以上的约束重复限制了的情况 欠定位不能保证位置精度 是不允许的 过定位一般是不允许的 因为它可能会造成一些不良的后果 如工件与定位元件的接触点 不稳定 使一批工件的位置一致性较差 会增加工件及夹具的夹紧变形 也可能导致部分 工件不能顺利地与定位元件接触来实现定位 因此 通常应该采取措施避免过定位 但有 时采用这种形式的定位也有一定的好处 这是只要工件定位基准和夹具定位元件都具有较 高的形状和位置精度 过定位是允许的 二 选择合理的定位基准 定位基准必须与工艺基准重合 并尽量与设计基准重合 以减小定位误差 获得最大 加工允许 降低夹具制造精度 当定位基准与工艺基准或设计基准不重合时 需进行必要 的加工尺寸及其允差的换算 择工件上最大的平面 最长的圆柱面或圆柱轴线为定位基准 以提高定位精度 并使 定位稳定 可靠 择定位元件时 要防止出现超定位现象 工件各加工工序中 力求采用同一基准 并避免因基准更换而降低工件各表面相互位 置的准确度 铸 锻件以毛坯面作为第一道工序的基准时 应选择比较光滑的表面作基准面 避 开冒口 浇口或分型面等凸起的不平整的部位 图 2 2 定位基准与夹紧方案图 根据定位原理以及选择定位基准的注意点 综合连杆结构的特点 连杆的定位方式如图 2 2 所示 选择可以限制连杆左右移动的定位元件 钻的孔为一通孔 并且这个孔又为一个中 心孔 因此我们不需要完全限制工件六个自由度 我们可以忽略工件孔轴线方向上的上下 两个自由度以及绕着孔轴线的旋转的两个自由度 只要限制工件左右方向上的自由度 所 以连杆上下方向的约束可以解除 但是由于要加工为右面的孔 它与底座有一定的距离 为了钻夹方便以及能够承受一定的力 所以要在右孔的下平面加上一个约束 因此采用 不完全定位的方案来定位以及夹紧要加工的工件即只需限制五个自由度 Z 轴向的转动在 钻孔时可以忽略 三 主要标准件的选择 1 六角头螺栓 GB 5782 86 连接本体的标准元件 螺纹规格 d M 6 公称长度 L 30 mm K 5mm e 10 89mm S 9 64mm 性能等级为 8 8 级 表面氧化 A 级 技术条件 1 材料 钢 2 螺纹公差 6g GB196 81 GB197 8 3 机械性能 d 39 8 8 10 9 级 d 39 按协议 GB3098 1 82 4 公差 产品等级 A 级用 d 24 和 l 10d 或 150mm 按较小值 产品 等 B 级 用于 d 24 和 l 10d 或 150mm 按较小值 GB3103 1 82 5 表面处理 氧化 镀锌钝化 GB5267 85 6 表面缺陷 按 GB5779 1 86 2 圆柱销 GB 119 C4 30 规格尺寸 公称直径 d 4mm 长度 L 30mm 材料为 35 钢 热处理硬度 28 38 HRC 表面氧化处理的 C 型 技术条件 按 GB 121 86 的规定 3 移动压板 A10 80 GB T2175 规格尺寸 公称直径 10mm L 80mm 的 A 型移动压板 L 80mm B 30mm H 16mm l 36mm l1 17mm b 11mm B1 10mm 配螺纹 d M10 技术条件 1 材料 45 钢 按 GB699 的规定 2 热处理 35 40HRC 3 其他技术条件 按 GB T2259 的规定 3 六角头螺栓 GB5782 86 M6 40 技术条件同零件 1 规格尺寸 d M6 公称长度 L 26 mm 性能等级 8 8 级 表面氧化 A 级 e 11 05mm K 4 25mm S 9 64mm 4 夹具本体 1 一般要求 有足够的刚度和强度 较轻的重量 安装稳定 保证装卸工件方便 工艺 性好 便于清理切屑和赃物 2 本体构形 本设计采用的是半封闭式的 且是型材和型材用标准元件连接的本体 3 外形尺寸 本设计参考有关结构尺寸的经验数据 设计尺寸如下 壁厚 h 25mm 长 343mm 宽 131mm 4 座耳尺寸 查得 d 8mm D 10mm D1 20mm L 16mm 5 开槽半沉头螺钉 GB69 M4 16 规格尺寸 d M4 公称长度 L 16mm 性能等级为 4 8 不经表面处理 a 1 4m K 2 7mm t 1 6mm L 16mm f 1mm 技术条件 1 材料 钢 2 螺纹公差 6g GB196 81 GB197 81 3 机械性能 4 8 5 8 级 GB3098 1 820 4 公差 产品等级 A 级 GB3103 1 82 5 表面处理 不经处理 镀锌钝化 GB5267 85 6 表面缺陷 按 GB5779 1 86 6 支承板 A20 30 GB T2236 规格尺寸 H 20mm L 30mm A 型 B 12mm l 7 5mm A 15mm d 4 5mm d1 8mm h 3mm 孔数 n 2 技术条件 1 材料 T8 按 GB1298 的规定 2 热处理 55 60HRC 3 其他技术条件 按 GB T2259 的规定 8 六角头螺栓 GB5782 86 M6 112 技术条件同零件 1 规格尺寸同零件 4 9 移动 V 型块 A32 GB T2211 规格尺寸 N 32mm A 型 D 30mm B 42mm H 16mm L 55mm l 16mm l1 13mm b1 13mm b2 24mm b3 10mm 相配件 d M16 技术条件 1 材料 20 钢按 GB699 的规定 2 热处理 渗碳深 度 0 8 1 2mm 58 64HRC 3 其他技术条件 按 GB T2259 10 钻套螺钉 M6 4 GB T22 规格尺寸 d M6 L1 4mm d1 9 5mm D 16mm L 18mm L0 10mm n 1 5 t 2mm 技术条件 1 材料 45 钢 按 GB699 的规定 2 热处理 35 40HRC 3 其他技术条件 按 GB T2259 的规定 11 可换钻套 10F7 15k6 16 GB T2264 规格尺寸 d 10mm 公 差 带 F7 D 15 D1 26mm D2 22mm H 16mm h 10mm h1 4mm r 18mm m 9mm t 0 008 配螺钉 M6 技术条件 1 材料 d 26mm T10A 按 GB1298 的规定 2 热处理 T10A 为 58 64HRC 20 钢渗碳深度为 0 8 1 2mm 58 64HRC 3 其他技术条件 GB T2259 的规定 12 钻套用衬套 A15 16 GB T2263 规格尺寸 d 15mm H 16mm F7 极限偏差 D 22 D1 26mm t 0 012 技术条件 1 材料 d 26mm T10A 按 GB1298 的规定 2 热处理 T10A 为 58 64 HRC 20 钢渗碳深度 0 8 1 2mm 58 64HRC 3 其他技术条件 按 GB TT2259 的规 定 13 双头螺柱 GB900 BYM10 M10 50 8 8 Zn 规格尺寸 旋入机体一端为过盈配合螺纹 旋螺母的一端为粗 牙普通螺纹 d 10mm l 50mm 性能等级为 8 8 级 镀锌钝化 B 型 Bm 2 的双头螺柱 Bm 16mm Ds 8mm 技术条件 1 材料 钢 2 螺纹公差 普通螺纹公差 6g 3 机械性能 4 8 5 8 6 8 8 8 10 9 12 9 级 GB3098 1 82 4 公差 产品等级 B 级 GB3103 1 820 5 表面处理 不经处理 氧化 镀锌钝化 6 表面缺陷 按 GB5779 1 86 GB5779 3 86 1 3 夹具设计 1 3 1 钻床夹具的特点 各种钻床所使用的夹具 通常称为钻具或钻模 使用钻具的工序 一般是用钻头 惚 刀 铰倒和丝锥等刀具来进行加工的 在大多数情况下 加工工程的特点是刀具和机床主 轴一起做旋转运动和送给运动 而工件和钻具则固定不动 因此 工件少年宫被加工孔是 与刀具旋转轴线同心的 其位置分布可以是同轴线的一些表面 也可以是不同轴线的互相 平行或成任意角度的表面 针对我们所要加工的工件为一个孔 因此要选择使用钻床进行加工 本章的重点就是 设计在钻床上所使用的夹具 机床夹具的组成 夹具的基本组成有以下几个部分 定位元件及定位装置 用于确定工件在夹具中的正确位置 夹紧元件及夹紧装置 用于夹紧工件 保持工件定位后的位置在加工过程中不变 导向或对刀元件 用于确定夹具与刀具的相对位置 如钻夹具中的钻套等 夹具体 用于将各种元件 装置安装 其它元件及装置 根据加工需求而设置的其它元件或装置 本次夹具设计的主要特点 钻具作为生产上应用的最广泛的机床夹具 型式特多 这主要是由于被加工孔的位置 相对与定位基准来说 比较分散的而且几何关系变化较多所决定的 其夹具设计的主要特 点和要求有 正确选择钻具的结构型式 钻具的结构型式主要是根据工件的形状和尺寸大小 被加工孔相对于定位基准的位置 被加工能够孔的数目 精度要求以及工件生产的批量大小所决定的 按照工序进行过程中钻具在机床上的位置变化情况 钻具分为以下几类 固定式钻具 多用为大型钻具 被加工表面轴线相同 或相平行 钻具需要 固 定在机床工作台上的情况 本次设计所采用的即是此类型 移动式钻具 多用个被加工表面的轴线平行 用钻具移动来变换工位的情况 翻转式钻具 用于方向不同的几个孔 整个钻具可以翻转的情况 回转式钻具 用于加工方向不同的几个孔 工件装在钻具的回转部分相对于钻具 底座可以转动或分度 为保证被加工表面的位置精度 除了钻套应有较高的精度要求外 还应正确选择引导 方式和钻套的结构型式 钻具的作用主要是使工件被加工表面的轴线位于机床主轴轴线的方向上 并保持刀具的旋 转对工件的定位基准有正确的相互位置 为了实现这一作用钻具上通常都有钻套 以确定刀具和夹具的相互位置 并用定位件 和夹紧件来确定工件在夹具上的位置 钻套则安装在与本体相连的钻模板上 是钻套在夹 具上的位置得以确定 因此 钻套与钻模板都是钻具特有的元件 各钻套之间的相互位置 影响着加工表面之间的相互位置精度 钻套相对于定位表面的位置则影响着各被加工表面 对于定位基准的位置精度 正因为钻套对于所加工孔的精度有直接的影响 所以在设计时 都特别注意它的位置精度 并妥当选择钻套的结构型式 一般而言钻套的基本类型有 固 定钻套 可换钻套 快换钻套 回转导套以及特殊钻套 在本设计中我们采用的可换钻套 它便于在钻套磨损后 可以迅速更换 且适合大批量生产 另外 还应注意钻套和刀具的 配合精度 进行误差分析和计算 以保证工件原始尺寸公差的要求 而钻模板的结构形式主要有 整体式 固定式 可卸式 铰链式 悬挂式 滑柱式 本设计中选用的是固定式 它和钻模家具体的联结采用的是销钉定位 用螺钉紧固成一整 体 结构刚度好 加工孔的位置精度较高 在使用钻具的工序中 刀具的轴线一般都与机 床工作台垂直 故钻具上应有垂直与钻套轴线的底平面 使钻具能稳定地安放在机床的工 作台上 以保证被加工孔的正确方向并承受轴向切削力 要注意装卸工件方便 安装无误 便于排屑与冷却刀具 应是切屑能靠自身的重量或靠其运动是所具有的离心力无障碍地离开钻具 有是可以在钻具本体壁上开窗口或通槽以利于切屑的通过和排除 切屑通过的地方边面要平整 光洁度一般为 6 5 避免有切屑不易通过的内部棱角和凸台等 定位面和安装面应略高于周围的平面 这样 周围即使有切屑存在 也不致于影响 工件的正确定位和安装 定位面和安装面的面积不必太大 只要能稳定地支持工件和夹具即可 配合表面的根部转接处 应开有空刀槽 这样既可密合也可便于清除残存的切屑 钻具上应有清除切屑所需要的操作空间 便于工人进行清除 当钻斜孔 盲孔 沉头孔是 为了保证深度公差 在钻具上需对刀面 一般可利用带 台钻套的端面或设置专用对刀块及支承销等 由于钻孔或钻 铰孔工序的激动时间一般较短 所以要尽可能采用快速夹紧装置 以 缩短辅助时间 夹紧装置的安排要恰当 使钻模或定位销不因弯曲力矩而影响加工的精度 如图 a 所示的钻具 压紧螺钉设在铰链式钻模板上 右端插销拔出后可以打开钻模板 虽然这种夹紧机构比较简单 但夹紧是钻模板要发生弯曲变形 会影响加工孔的位置精度 并且还会发生钻套卡住刀具的现象 所以不能设计成这样 如图 b 所示是将上图 A A 截面中的夹紧螺钉改成装在钻具底座上的压板 这可避免上图 的缺点 图 a 左 图 b 右 由 于 刀 具 相 对 于 钻 具 的 位 置 是 由 钻 套 来 确 定的 故当切屑扭拒不大时 钻具可以不与机床的工作台固定 对于位置精度要求较高的孔 应采用半箱式或箱式钻具 因为这一类钻具中 钻套相 对定位表面无活动环节 因此 可保证被加工孔有较高的位置精度 这种钻具的优点是 钻模板与夹具的相对位置在加工过程中不会改变 因此被加工孔的 位置精度较高 工件孔距公差较小 一般不大于 0 05 毫米 是 应采用固定钻套 即不宜采用快换钻 套 此时钻头和绞刀应采用同一尺寸的后引导 分别与固定钻套孔相配 并严格控制其 配合间隙 以保证工件的孔距公差 1 3 2 定位方法及其定位元件 定位方法和定位元件的选择 包括定位元件的结构 形状 尺寸及布置形式等 主要 决定于工件的加工要求 工件定位基准和外力的作用状况等因素 定位方法 平面定位以平面定位 工件以平面定位 即指工件的定位基准为平面的情况 作为定位基准的平面不可能是 理想的几何平面 而是凹凸不平的 一个平面对正确几何平面的误差 可以分为平面度和 光洁度两个方面 虽然表面的平面度和光洁度之间 并无绝对的数值关系 但一般情况下 光洁度愈高 平面度也愈好 因次 此可以根据光洁度来判断表面的好坏 根据基准表面的好坏不同 定位方法和定位件的设计原则也将不同 一般可把平面定 位基准分成未经机械加工的和已经机械加工的两类 在第二类中 光洁度的等级不同 平 面的好坏还会有些差异 但相差很小 对于定位方法和定位件的设计不会引起原则性的差 别 图 3 1 连杆以平面定位示意图 本文设计的钻夹具的定位基准以连杆零件的左圆柱孔底部端面为基准 限制工件的三 个自由度 即工件以平面定位 并且此端面是已经机械加工过的 如图 3 1 所示 工件用已经机械加工过的平面定位 工件经过机械加工后 基准平面的误差比较小 可以直接放在平面上定位 但是为了 提高定位的稳定性和定位精度 对于刚度较好 而基准面的光洁度以及平面度不是很高 轮廓尺寸又较大的工件 应将定位平面的中间部分挖低一些 对于刚度较差的工件 或基 准平面的光洁度和平面度都很高时 它们之间的接触面积可以大一些 但为了便于排除切 屑 定位平面上往往开有若干窄槽 定位平面的轮廓尺寸最好小于基准面的轮廓尺寸 否则经过长期的磨损之后定位平面 上将出现不平的痕迹 以后定位工件时 可能因此造成倾斜 工件以外圆柱面定位及其定位元件 在第一章零件分析中提到 连杆左孔的加工 由于它是一个中心孔又是一个通孔 所 以理论上只要限制它左右方向上的两个自由度即可 由于该连杆的左右两端都为已经加工 好的圆柱面 因此最好就使用圆柱面来定位 定位方案如图 3 2 所示 图 3 2 外圆柱面定位图 工件以外圆柱面定位时 夹具上常用的定位元件是 V 形块 图 3 3 固定 V 形块 图 3 4 活动 V 形块 V 形块有固定式和活动式两种 固定 V 形块一般由 2 个定位销和 2 4 个螺钉与夹具体 联结 如图 3 3 所示 活动 V 形块的应用如图 3 4 中的 V 形块限制了工件左右方向上的移 动自由度 同时还兼有夹紧作用 使用 V 形块定位的特点是对中性好 能使工件的定位基准轴线对中在两工作面的对称 平面上 而不受定位基准直径误差的影响 V 形块使用范围广 不论定位基准是否经过加 工 是完整的圆柱面还是局部的圆弧面 都可以用它来定位 定位元件 定位元件的选择原则 工件定位基准与定位元件接触或配合后 能限制住必须由其限制的工件的自由度 由其产生的定位误差最小 定位表面应具有较高的尺寸精度 配合精度 表面光洁度和硬度 定位元件结构应尽量简单 便于装卸工件 具有足够的强度和刚度 无产生超定位的可能性 对尺寸大的定位件表面 从结构上采取措施 在不影响定位精度的前提下 尽量 减少与工件定位表面的接触面积 清除定位表面的切屑方便 定位元件分析 组成同一平面的两个支承板 使用于光基准 支承板用螺钉紧固在夹具体上 若受 力较大或支承板有移动的趋势时 应将支承板嵌入夹具体槽内 且因为是两个支承板 装 配后应磨平工作表面 以保证等高性 具体的零件见第一章的单个零件分析第七 移动 V 型块 在其未夹紧时可以消除一个自由度 便于取走工件 具体的零件见 第一章零件分析第九 1 3 3 定位误差的计算 一批工件分别在夹具中定位时 各个工件所占据的位置并不完全一致 由于工件在夹 具中定位不准确所引起的加工误差 称为定位误差 用 D 表示 定位误差主要是有基准不重合或基准位移误差所造成 所以如果采用试切法加工 一般不需要考虑定位误差 在成批生产中采用调整法加工 时 需要作定位误差的分析计算 定位误差是工件加工误差的一部分 在分析定位方案时 根据实际生产经验 定位误差应控制在工件对应公差的 1 3 1 5 以内 定位误差的计算可以采用几何方法 也可以采用微分方法 几何方法又有合成法和极限置 法两种 但不同的计算方法所得的结果相同 按合成法计算定位误差 D 时 先分别算出基准不重合误差 B 和基准位移误差 Y 然后将 两者组合而得 当 0 Y 0 B 时 D Y 当 0 Y 0 B 时 D B 当 0 Y 0 B 时 如果工序基准不在定位基准面上 则 D Y B 如果工序基准在定位基准面 上 则 D Y B 当由于基准位移和基准不重合分别引起加工尺寸作相同方向变化 即 同时增大或同时减小 时 取 号 而当引起加工尺寸作相反方向变化时 取 号 1 3 4 夹紧机构分析及夹紧力的计算 夹具上实现夹紧的夹紧机构是否正确合理 对于保证加工质量 提高生产率 减轻工人 的劳动强度有很大的影响 工件的夹紧应满足以下基本要求 夹紧是不能破坏工件定位时所获得的正确位置 夹紧应可靠和适当 既要保证加工过程中工件不发生松动或振动 又不允许工件产生不 适当的变形和表面损伤 夹紧操作应方便 省力 安全 夹紧机构的自动化程度和复杂程度应与工件的生产批量及工厂的生产条件相适应 夹紧机构应有良好的结构工艺性 尽量使用标准件 对夹紧元件的要求 工件在加工过程中 能产生克服切削力所需要的夹紧力 施于夹紧元件上的力不宜过大 不会使工件偏移正确定位的位置 偏心轮 凸轮或斜锲在夹紧工件后 在加工过程中应能保持自锁 防止因切削力的作用 而使夹紧失效 与工件的接触面积应尽量大 以避免应力集中和单位面积压力过大 采用螺旋夹紧时 尽量避免螺旋端面直接作用在工件上 两点或两点以上同时夹紧工件的夹紧元件应设计成浮动的 压向工件毛坯侧面的夹紧元件端部应具有与垂直平面呈 7 度左右的斜角 具有必要的强度 刚度和与工件接触表面的硬度 本设计采用的是螺旋夹紧机构 由螺钉 螺母 螺栓或螺杆等带有螺旋结构的元件 与垫圈 压板等组成的夹紧机构称为螺旋夹紧机构 如图所示本设计采用的是螺旋压板夹 紧机构 根据受力简图可得 MQ Wk r1tan 1 rztan 2 W0 r1tan 1 rztan 2 L l 0 三 夹紧力的计算 确定夹紧力首先应先分析夹紧力的大小 方向和作用点 它必须结合工件的结构和加工 要求 定位元件的结构和布置方式 切削条件和切削力的大小等具体情况进行 A 夹紧力方向的确定 力的方向应有利于工件的定位 而不能破坏定位 为此一般要求主夹紧力应垂直指向第 一定位基准面 力的方向应尽量与工件刚度大的方向一致 以减小工件的变形 夹紧力的方向应尽可能与切削力 工件重力方向一致 一减小所需要的夹紧力 B 夹紧力作用点的选择 力的作用点应正对支承元件或位于支承元件所形成的稳定受力区内 以保证工件已获得 的定位不变 力作用点应处在工件刚性较好的部位 以减小工件的夹紧变形 力作用点和支承点应尽量靠近切削部位 以提高工件切削部位的刚度和抗振性 力作用点应尽量使各支承处的接触变形均匀 以减小加工误差 C 夹紧原则 在夹紧过程中 不至于因工件重力的影响而破坏正确定位 确定定位方案及设置定位支承是 应尽量使工件重心位于支承范围内 避免因支承反力 与工件重力构成力偶而破坏正确定位 工件重力与主基面或双导向基面垂直 而工件的重心位置不在各支承范围内 应使主要 夹紧力与基准或双导向基准垂直 并处在各支承范围内 同时在夹具的适当位置上设置初 定位件 由于工件或加工等条件的限制 使主夹紧力不能与主基准或双导向基准垂直 可在夹 紧前对工件施加预夹紧力 该力应垂直于主基准或双导向基准 并处在支承范围内 待夹紧后可将预夹紧力撤出 并在适当位置设置初定位件 重力与主基准或双导向基准平行而与止动基准垂直时 则应在夹具的适当位置处定位 件 在夹紧过程中 夹紧力不应使已经获得正确定位的工件脱离正确的位置 制定夹紧方案时 应尽量避免夹紧力与支承反力构成力偶 主夹紧力的方向最好压向主基准或双导向基准 其作用点应在定位支承范围内 夹紧力只能压向导向基准时 则应合理选择夹紧力的作用点或设置预夹紧力 为避免侧向压紧时工件发生转动 侧压力作用点离侧支承的垂直距离 a 应尽量小 预压紧力不宜太大 只要能保证工件在主夹紧力作用时不致转动即可 紧力处于支承范围内 则应采取结构上的措施 使工件不脱离正确的位置 若两个以上的平行夹紧力对称分布于支承两侧 此时可以采用浮动夹紧机构 使各夹 紧力同时作用于工件上 若夹紧力 单个或多个 位于支承一侧 可采用辅助支承 在夹紧过程中 应使工件不产生超出表面形状精度 如平行度 垂直度 圆柱度等 允 许范围的变形 夹紧方案时 对于刚性较差的工件 应尽量减少或避免由夹紧力而产生弯曲变形力应力 求通过或靠近定位基准与定位支承的接触面 夹紧力无法通过或靠近定位基准与定位支承的接触面时 应在与夹紧力相对应的位置设 置辅助支承 夹紧力作用于工件的斜面上时 若其分力能够在工件上产生弯曲力矩 则应避免在斜 面上施加夹紧力 单方向夹紧所需要的夹紧力过大 致使弯曲力矩过大而造成工件变形较大时 可采用 多向夹紧的方法 夹紧力应避免压向超定位件 在切削过程中 应避免工件产生不能允许的振动 制定夹进方案时 对于刚性差的工件 应尽可能减少或避免由切削力而产生的振动力要 尽可能靠近工件被加工表面 以减少工件的悬臂长度 当夹紧力无法靠近工件被加工表面 而工件被加工面悬臂又较长时 可在切削过程中对 工件刚性较差的部位设置辅助支承 或在辅助支承上还加一个夹紧力 在切削过程中 切削力不应破坏工件的正确位置 并使平衡切削力所需的夹紧力最小 定夹紧方案时 切削力最好由定位支承反力平衡 尽可能避免用夹紧力及由夹紧力产生 的摩擦力平衡 定位支承反力平衡最大切削力 此时所需要夹紧力最小 用夹紧力平衡最大切削力 此时所需夹紧力较大 用夹紧力产生的摩擦力以平衡切削力 此时所需夹紧力最大 D 夹紧力计算 开始计算夹紧力的大小时 一般将工件视为分离体 以最不利于夹紧时的状况为工件 受力状况 分析作用在工件上的各种力 列出工件的静力平衡方程式 求出理论夹紧力 再乘以安全系数 作为实际所需的夹紧力 F J KF 式中 F J 实际所需的夹紧力 单位为 N K 安全系数 一般取 1 5 到 2 5 F 由静力平衡计算出的理论夹紧力 单位为 N 分析工件的受力情况时 除了夹紧力 切削力外 大工件还应考虑重力 运动速度较大 时还必须考虑离心力和惯性力的影响 从上 图我们可以看出由于螺旋可以看作是一斜楔绕在圆柱体上而形成的 因此可从斜楔的夹紧 力计算公式直接导出螺旋夹紧力的计算公式 2 式中 FJ 沿螺旋轴线作用的夹紧力 单位为 N FQ 作用在扳手上的原始力 单位为 N L 原始作用力的力臂 单位为 d 0 螺纹中径 单位为 螺纹升角 单位为 1 螺纹副的当量摩擦角 单位为 2 螺杆 或螺母 端部与压块的摩擦 单位为 r 螺杆 或螺母 端部与工件 或压块 的当量摩擦半径 单位为 V 型块夹持工件钻孔是所需的夹紧力 四 夹具图上技术要求的制定 夹具装配图上应标注的尺寸和公差 夹具外形轮廓尺寸如平面图所示 尺寸界限应在 598 420mm 保证工件定位精度的有关尺寸和公差 如定位元件与工件的配合尺寸和配合代号 各 定位元件之间的位置尺寸和公差等 保证刀具导向精度或对刀精度的有关尺寸和公差 如导向元件与刀具之间的配合尺寸 和配合代号 各导向件之间 导向元件与定位元件之间的位置尺寸和公差 或者对刀用 塞尺的尺寸 对刀块工作面到定位表面之间的位置尺寸和公差 保证夹具安装精度的有关尺寸和公差 其他影响工件加工精度的尺寸和公差 主要指夹具内部各组成元件之间的配合尺寸和 配合代号 如本设计中的衬套与夹具体的配合应为 H7 g6 夹具装配图上应标注的技术要求 钻套轴心线对本体底面的垂直度 钻套轴心线对定位件的同轴度或位置度 定位表面对本体底面的平行度或垂直度 活动定位件 V 形块的轴心线对定位件或钻套轴线的位置度 1 3 5 夹具装配图 16 H7 h6 A A A A 第 2 章 综合训练 2 1 夹具设计 AutoCAD 三维造型 2 1 1 夹具休及定位元件的造型 一 三维实体造型软硬件设备 1 硬件 CPU 至少 Pentium 450 以上 内存 64MB 以上 显卡显存 16MB 以上 硬 盘空余空间应在 600MB 以上 显示器 15 英寸以上 2 软件 AutoCAD 2004 二 使用步骤及实际造型 首先打开 AUTOCAD 绘图工具 右击工具栏选择出 实体 实体编辑 绘图 曲面 渲染 等三维视图工具 如下图所示 1 设置图形界限 命令 limits 指定左下角点或 开 ON 关 OFF 0 0000 0 0000 指定右上角点 420 0000 297 00000 598 420 2 生成底座 如图所示 命令 Box 指定长方体的角点或 中心点 CE 0 0 0 指定角点 立方体 C 长度 L 343 131 25 命令 Box 指定长方体的角点或 中心点 CE 0 0 0 10 0 0 指定角点 立方体 C 长度 L 310 131 8 命令 Box 指定长方体的角点或 中心点 CE 0 0 0 120 0 0 指定角点 立方体 C 长度 L 150 130 15 命令 Cylinder 指定圆柱体底面的中心点或 椭圆 E 0 0 0 135 105 0 指定圆柱体底面的半径或 直径 D 5 指定圆柱体高度或 另一个圆心 C 20 命令 Cylinder 指定圆柱体底面的中心点或 椭圆 E 0 0 0 135 80 0 指定圆柱体底面的半径或 直径 D 5 指定圆柱体高度或 另一个圆心 C 20 命令 Cylinder 指定圆柱体底面的中心点或 椭圆 E 0 0 0 190 50 0 指定圆柱体底面的半径或 直径 D 3 指定圆柱体高度或 另一个圆心 C 20 命令 Copy 选择对象 找到一个 选择最小的一个圆柱体边界 指定基点和位移 或者 重复 M 0 30 0 命令 Copy 选择对象 找到一个 选择最小的一个圆柱体边界 指定基点和位移 或者 重复 M 30 30 0 命令 Copy 选择对象 找到一个 选择最小的一个圆柱体边界 指定基点和位移 或者 重复 M 30 0 0 命令 Subtract 选择要从中删除的实体或面域 选择对象 找到一个 选择最大的长方体边界 选择对象 选择要删除的实体或面域 选择对象 找到 4 个 选择其余的两个长方体和六个圆柱体边界 选择对象 命令 Fillet 选择第一个对象或 多段线 P 半径 R 修剪 T 多个 U R 指定圆角半径 0 0000 4 选择第一个对象或 多段线 P 半径 R 修剪 T 多个 U 选择需要倒角的两条 边 输入倒角半径 4 0000 选择边或 链 C 半径 R 命令 Box 指定长方体的角点或 中心点 CE 0 0 0 15 10 20 指定角点 立方体 C 长度 L 50 120 110 命令 Box 指定长方体的角点或 中心点 CE 0 0 0 40 10 42 指定角点 立方体 C 长度 L 65 120 56 选择要从中删除的实体或面域 选择对象 找到 1 个 选择最大的长方体边界 选择对象 选择要删除的实体或面域 选择对象 找到 1 个 选择小长方体边界 单击工具条上的原点 UCS 指定新原点 0 0 0 15 10 110 命令 Rectang 指定第一个角点或 倒角 C 标高 E 圆角 F 厚度 T 宽度 W 15 10 指定另一个角点或 尺寸 D 35 110 命令 Circle 指定圆的圆心或 三点 3P 两点 2P 相切 相切 半径 T 76 75 指定圆的半径或 直径 D 20 命令 Line 指定第一点 35 16 指定下一点或 放弃 U 选择与圆的切点 命令 Trim 选择对象 找到 4 个 选择矩形框 圆 直线 选择要修剪的对象 或按住 Shift 键选择要延伸的对象 或 投影 P 边 E 放弃 U 找到一个 修改 对象 多段线 Pedit 选择多段线或 多条 U 选择刚刚修剪后的任意一条线 是否将其转化为多段线 Y Y 输 入 选 项 闭 合 C 合 并 J 宽度 W 编辑顶点 E 拟合 F 样条曲线 S 非曲线化 D 线性 生成 L 放弃 U J 选择对象 找到 3 个 选择剩下 的另三条线 命令 Extrude 选择对象 选择刚生成的多段线 选择对象 指定拉伸高度或 路径 P 15 拉伸倾斜角 3 生成 V 型铁 单击工具条上的原点 UCS 指定新原点 0 0 0 0 0 90 命令 PLine 指定第一点 0 30 14 指定下一点或 圆弧 A 闭合 C 半宽 H 长度 L 放弃 U 宽度 W 56 30 22 指定下一点或 圆弧 A 闭合 C 半宽 H 长度 L 放弃 U 宽度 W 0 8 0 指定下一点或 圆弧 A 闭合 C 半宽 H 长度 L 放弃 U 宽度 W 16 12 0 指定下一点或 圆弧 A 闭合 C 半宽 H 长度 L 放弃 U 宽度 W 5 10 0 指定下一点或 圆弧 A 闭合 C 半宽 H 长度 L 放弃 U 宽度 W 0 10 0 指定下一点或 圆弧 A 闭合 C 半宽 H 长度 L 放弃 U 宽度 W 5 0 0 指定下一点或 圆弧 A 闭合 C 半宽 H 长度 L 放弃 U 宽度 W 16 12 0 指定下一点或 圆弧 A 闭合 C 半宽 H 长度 L 放弃 U 宽度 W 0 8 0 指定下一点或 圆弧 A 闭合 C 半宽 H 长度 L 放弃 U 宽度 W 56 0 0 指定下一点或 圆弧 A 闭合 C 半宽 H 长度 L 放弃 U 宽度 W C 命令 Extrude 选择对象 选择多段线 选择对象 指定拉伸高度或 路径 P 14 拉伸倾斜角度 0 命令 Box 指定长方体的角点或 中心点 CE 0 0 0 指定角点 立方体 C 长度 L 6 46 65 命令 Cylinder 指定圆柱体底面的中心点或 椭圆 E 0 0 0 0 18 8 指定圆柱体底面的半径或 直径 D 3 指定圆柱体高度或 另一个圆心 C C 指定圆心 6 18 0 命令 Copy 选择对象 找到一个 选择最小的一个圆柱体边界 指定基点和位移 或者 重复 M 0 30 0 命令 Copy 选择对象 找到一个 选择最小的一个圆柱体边界 指定基点和位移 或者 重复 M 30 30 0 命令 Copy 选择对象 找到一个 选择最小的一个圆柱体边界 指定基点和位移 或者 重复 M 30 0 0 命令 Subtract 选择要从中删除的实体或面域 选择对象 找到一个 选择大的长方体边界 选择对象 选择要删除的实体或面域 选择对象 找到 4 个 选择四个小圆柱体 选择对象 命令 Move 选择对象 找到 1 个 选择差集后的实体 选择对象 指定基点或位移 捕捉实体右下角的点 指定位移第二点或 用第一点作位移 10 36 9 命令 Union 选择对象 找到 2 个 选择差集后的两个实体 选择对象 4 生成钻套与钻套螺钉 从二维中把图形复制过来用修改 对象 多段线 Pedit 生成多段线 使钻套左边的多段 线用 Revolve 命令使其绕轴线旋转 180 钻套的右边的多段线也用 Revolve 命令使其绕轴 线旋转 180 钻套螺钉也从二维中复制过来用修改 对象 多 段线 Pedit 生成多段线 使钻套绕轴线旋转 360 然后画一个两毫米高的小长方体 使其与与表面相 交 并用 Subtract 命令 将小长方体减去 使上端形 成小凹槽 5 生成工件 X 轴旋转 UCS 指定绕 X 轴旋转角度 90 命令 PLine 指定第一点 4 0 0 指定下一点或 圆弧 A 闭合 C 半宽 H 长度 L 放弃 U 宽度 W 8 0 指定下一点或 圆弧 A 闭合 C 半宽 H 长度 L 放弃 U 宽度 W A 指定圆弧的端点或 角度 A 圆心 CE 方向 D 半宽 H 直线 L 半径 R 第二个点 S 放弃 U 宽度 W R 指定圆弧的半径 15 指定圆弧的端点或 角度 A 0 18 指定圆弧的端点或 角度 A 圆心 CE 方向 D 半宽 H 直线 L 半径 R 第二个点 S 放弃 U 宽度 W L 指定下一点或 圆弧 A 闭合 C 半宽 H 长度 L 放弃 U 宽度 W 8 0 指定下一点或 圆弧 A 闭合 C 半宽 H 长度 L 放弃 U 宽度 W C 命令 Line 中心轴 指定第一点 0 3 指定下一点或 放弃 U 0 24 命令 Revolve 选择对象 找到 1 个 选择多段线 定义轴依照 对象 O X 轴 X Y 轴 Y 捕捉直线的一个端点 指定轴端点 捕捉直线的另一个端点 指定旋转角度 360 命令 PLine 指定第一点 96 0 0 指定下一点或 圆弧 A 闭合 C 半宽 H 长度 L 放弃 U 宽度 W 14 0 指定下一点或 圆弧 A 闭合 C 半宽 H 长度 L 放弃 U 宽度 W A 指定圆弧的端点或 角度 A 圆心 CE 方向 D 半宽 H 直线 L 半径 R 第二个点 S 放弃 U 宽度 W R 指定圆弧的半径 15 指定圆弧的端点或 角度 A 0 12 指定圆弧的端点或 角度 A 圆心 CE 方向 D 半宽 H 直线 L 半径 R 第二个点 S 放弃 U 宽度 W L 指定下一点或 圆弧 A 闭合 C 半宽 H 长度 L 放弃 U 宽度 W 14 0 指定下一点或 圆弧 A 闭合