KCSJ-08阀体 加工工艺及钻4-M6孔夹具设计（全套含CAD图纸）
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第 5 章 钻 4-M6 螺纹孔夹具设计5.1 研究原始质料利用本夹具主要用来加工钻 4-M6 螺纹孔，加工时除了要满足粗糙度要求外，还应满足两孔轴线间公差要求。为了保证技术要求，最关键是找到定位基准。同时，应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。一、机床夹具定位元件工件定位方式不同，夹具定位元件的结构形式也不同，这里只介绍几种常用的基本定位元件。实际生产中使用的定位元件都是这些基本定位元件的组合。（一）工件以平面定位常用定位元件1支承钉 常用支承钉的结构形式如图6-1所示。平头支承钉（图 a）用于支承精基准面；球头支承钉（图 b）用于支承粗基准面；网纹顶面支承钉（图 c）能产生较大的摩擦力，但网槽中的切屑不易清除，常用在工件以粗基准定位且要求产生较大摩擦力的侧面定位场合。一个支承钉相当于一个支承点，限制一个自由度；在一个平面内，两个支承钉限制二个自由度；不在同一直线上的三个支承钉限制三个自由度。图6-1 常用支承钉的结构形式2支承板 常用的支承板结构形式如图6-2所示。平面型支承板（图 a）结构简单，但沉头螺钉处清理切屑比较困难，适于作侧面和顶面定位；带斜槽型支承板（图 b） ，在带有螺钉孔的斜槽中允许容纳少许切屑，适于作底面定位。当工件定位平面较大时，常用几块支承板组合成一个平面。一个支承板相当于两个支承点，限制两个自由度；两个（或多个）支承板组合，相当于一个平面，可以限制三个自由度。图6-2 常用支承板的结构形式3可调支承 常用可调支承结构形式如图6-3所示。可调支承多用于支承工件的粗基准面，支承高度可以根据需要进行调整，调整到位后用螺母锁紧。一个可调支承限制一个自由度。图6-3 常用可调支承的结构形式 (二) 工件以孔定位常用定位元件1定位销 图6-6是几种常用固定式定位销的结构形式。当工件的孔径尺寸较小时，可选用图 a 所示的结构；当孔径尺寸较大时，选用图 b 所示的结构；当工件同时以圆孔和端面组合定位时，则应选用图 c 所示的带有支承端面的结构。用定位销定位时，短圆柱销限制二个自由度；长圆柱销可以限制四个自由度；短圆锥销（图 d）限制三个自由度。图6-6 固定式定位销的结构形式5.2 定位、夹紧方案的选择由零件图可知：在对加工前，平面进行了粗、精铣加工，底面进行了钻、扩加工。因此，定位、夹紧方案有：为了使定位误差达到要求的范围之内，采用一面一销再加上一 V 型块定位的定位方式，这种定位在结构上简单易操作。一面即底平面。5.3 切削力及夹紧力的计算刀具：钻头。则轴向力：见工艺师手册表 28.4F=C d f k 3.1F0zFy式中： C =420， Z =1.0, y =0.8, f=0.35FFk =(07.1)92()103.nHBF=420 1.0.8635723(N转矩T=C d f kT0ZTy式中: C =0.206, Z =2.0, y =0.8TTT=0.206 )(34.170.35.18.02 MN功率 P =mKWdTV726.08395.14.70在计算切削力时,必须考虑安全系数,安全系数K=K K K K1234式中 K 基本安全系数，1.5;K 加工性质系数，1.1;2K 刀具钝化系数 , 1.1;3K 断续切削系数, 1.14则 F =KF=1.5/ )(42391.1. N钻削时 T=17.34 N M切向方向所受力: F =1LT2670534.取 .fF =4416f )(.41NF Ff1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： FKW安全系数 K 可按下式计算有： 6543210式中： 为各种因素的安全系数，查参考文献5表 可得： 6 12.01.310.56C25223PK.f所以有： 19308()KCWFN76.P 1359.0()KfWFN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：Nm93.103.24.05.14.3108.90 MYFXKfdC在计算切削力时必须把安全系数考虑在内，安全系数 2K由资料机床夹具设计手册查表 可得：7切削力公式： 式（2.17）PffDF75.02.14式中 5mr/3.查表 得： 82195.0)1(6.HBKp即： 69.0NFf实际所需夹紧力：由参考文献16机床夹具设计手册表 得：12WfK安全系数 K 可按下式计算，由式（2.5）有： 6543210式中： 为各种因素的安全系数，见参考文献16机床夹具设计手0册表 可得： 25.01.32.1.21K所以 )(4656980NFWf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。5.4 误差分析与计算该夹具以一销定位，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 ，一般可用下式表示：j MjjWDAZWj 由参考文献5可得：销的定位误差 ：11minDWd1 21min2min.DdDdJarctgL其中：，10.52D20D，dm.3d， inin4m0.63DW.2J 夹紧误差 ： cos)(minaxyj其中接触变形位移值：1()(9.62nHBZyRaZkNcl查5表 12 15 有 。 104,0.6,.42,0.7RazHBKCncos.8jym 磨损造成的加工误差： 通常不超过Mjm5. 夹具相对刀具位置误差： 取AD01.误差总和： 0.853jw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。5.5 定位销选用本夹具选用一可换定位销和棱形销来定位，其参数如下表：表 3.1 定位销Dd H公称尺寸允差1h1b1dC120 16 20 22 5 1 4 M1 4 10.011 24.6 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。图 6.1 可换钻套表d D D1 H t基本 极限偏差 F7基本 极限偏差 D601 3 +0.010+0.004611.8 4 71.82.6 5 86 9 -2.63+0.016+0.00633.36+0.016+0.008 93.34 7 1045 8 118 12 1656+0.022+0.01010+0.019+0.0101368 12 15 10 16 20810+0.028+0.013 15 181012 +0.034 18+0.023+0.0122212 20 250.0081215 22 261518+0.01626 3016 28 361822 30+0.028+0.015342226 35 39 20 36HT2002630+0.041+0.02042 463035 48+0.033+0.0175225HT200563542 55 594248 62 660.0124850+0.050+0.02570+0.039+0.0207430 56 670.040钻模板选用钻模板，用沉头螺钉锥销定位于夹具体上。5.7 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
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