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轴承座工艺和钻25孔夹具设计【装配图 夹具体 夹具说明书】【原创资料】

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第4章  钻Φ25孔夹具设计

4.1 夹具的夹紧装置和定位装置

本夹具是钻Φ25孔夹具设计

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。


内容简介:
第 4 章 钻 25 孔夹具设计 4.1 夹具的夹紧装置和定位装置 本夹具是 钻 25 孔夹具设计 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 。 nts 切削力及夹紧力的计算 刀具: 钻头 25。 则轴向力:见工艺师手册表 28.4 F=CF d0 Fz fFy kF 3.1 式中: CF =420, ZF =1.0, yF =0.8, f=0.35 kF =( 07.1)190200()190 3.1 FnHB F=420 1 . 0 0 . 82 5 0 . 3 5 1 . 0 7 2 1 2 3 ( )N 转矩 T=CT d0 TZ fTy kT 式中 : CT =0.206, ZT =2.0, yT =0.8 T=0.206 )(34.1707.135.025 8.00.2 MN 功率 Pm = KWdT V 7 2 6.0253095.1634.1730 0 在计算切削力时 ,必须考虑安全系数 ,安全系数 K=K1 K2 K3 K4 式中 K1 基本安全系数, 1.5; K2 加工性质系数, 1.1; K3 刀具钝化系数 , 1.1; K4 断续切削系数 , 1.1 则 F/ =KF=1.5 )(423921231.11.11.1 N 钻削时 T=17.34 N M 切向方向所受力 : F1 = NLT 2671065 34.17 3 取 1.0f Ff =4416 )(6.4411.0 N Ff F1 nts 所以 ,时工件不会转动 ,故本夹具可安全工作。 根据工件受力 切削力、夹紧力的作用情况,找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态,按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠,再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值。即 : FKWK 安全系数 K可按下式计算 有: : 6543210 KKKKKKKK 式中:60KK为各种因素的 安全系数,查参考文献 5表 121 可得: 1 . 2 1 . 0 1 . 0 1 . 0 1 . 3 1 . 0 1 . 0 1 . 5 6CK 1 . 2 1 . 2 1 . 0 5 1 . 2 1 . 3 1 . 0 1 . 0 2 . 3 6PK 1 . 2 1 . 2 1 . 0 1 . 2 1 . 3 1 . 0 1 . 0 2 . 2 5fK 所以有: 1 1 9 3 . 0 8 ( )K C CW K F N 7 6 6 . 3 7 ( )K P PW K F N 1 3 5 9 . 9 0 ( )K f fW K F N 该孔的设计基准为中心轴,故以回转面做定位基准,实现“基准重合”原则; 参考文献,因夹具的夹紧力与切削力方向相反,实际所需夹紧力 F夹与切削力之间的关系 F夹 KF 轴向力: F 夹 KF ( N) 扭距: 93.111033.1234.05.1054.33310 38.09.130 MYFXFM KfdCM Nm 在计算切削力时必须把安全系数考虑在内,安全系数321 KKKK 由资料机床夹具设计手册查表 721 可得: 切削力公式:Pf KfDF 75.02.1412式( 2.17) 式中 25D mm rmmf /3.0 查表 821 得: 95.0)19 0( 6.0 HBK p即: )(69.1980 NFf 实际所需夹紧力:由 参考文献 16机床夹具设计手册表 1121 得: KFWfK 安全系数 K可按下式计算,由式( 2.5)有: 6543210 KKKKKKKK nts 式中:60 KK为各种因素的安全系数,见 参考文献 16机床夹具设计手册表 121 可得: 25.20.10.13.12.10.12.12.1 K 所以 )(55.4 4 5 625.269.1 9 8 0 NFKWfK 由计算可知所需实际夹紧力不是很大,为了使其夹具结构简单、操作方便,决定选用螺旋夹紧机构。 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 。 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。 nts 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=(0.3 1.2)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 。 4 4.5 定位误差的分析 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。 gwj 与机床夹具有关的加工误差 j ,一般可用下式表示: MjjjWDADZWj nts 由参考文献 5可得: 销的定位误差 : 11 1 m i nD W D d 1 1 2 21 m i n 2 m i n. 2D d D dJW a r c t g L 其中: 1 0 .0 5 2D mm , 2 0D mm 1 0 .0 1 1d mm , 2 0 .0 2 3d mm 1min 0mm , 2 m i n 0 .0 3 4 mm 0 . 0 6 3DW mm . 0 . 0 0 3 2JW mm 夹紧误差 : co s)( m inm a x yyjj 其中接触变形位移值: 1( ) ( )1 9 . 6 2 nH B Zy R a Z a Z kNk R cH B l 查 5表 1 2 15 有 10 . 0 0 4 , 0 . 0 0 1 6 , 0 . 4 1 2 , 0 . 7R a z H BK K C n 。 c o s 0 . 0 0 2 8j j y mm 磨损造成的加工误差: Mj 通常不超过 mm005.0 夹具相对刀具位置误差: AD 取 mm01.0 误差总和: 0 . 0 8 5 0 . 3jw m m m m 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 。 nts 表 d D D1 H t 基本 极限 偏差 F7 基本 极限 偏差 D6 0 1 +0.016 +0.006 3 +0.010 +0.004 6 6 9 - 0.008 1 1.8 4 +0.016 +0.008 7 1.8 2.6 5 8 2.6 3 6 9 8 12 16 3 3.3 +0.022 +0.010 3.3 4 7 +0.019 +0.010 10 4 5 8 11 5 6 10 13 10 16 20 6 8 +0.028 +0.013 12 +0.023 +0.012 15 8 10 15 18 12 20 25 10 12 +0.034 +0.016 18 22 12 15 22 +0.028 +0.015 26 16 28 36 15 18 26 30 0.012 18 22 +0.041 +0.020 30 34 20 36 HT200 22 26 35 +0.033 +0.017 39 26 30 42 46 25 HT200 56 30 35 +0.050 +0.025 48 52 35 42 55 +0.039 +0.020 59 30 56 67 42 48 62 66 48 50 70 74 0.040 钻模板选用翻转钻模板,用沉头螺钉锥销定位于夹具体上。 nts 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。 nts 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
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