【GY174】托架钻2-M10螺纹孔底孔钻模设计【机械工艺夹具类毕业设计论文】【优秀】【通过答辩】
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一、 主要研究内容: 本设计要求学生根据已知条件,综合利用机械制图、公差配合与技术测量等技术进行零件分析,并利用绘图软件 和 装图及其三维造型;综合应用机械制造装备设计、机械制造技术、材料力学等知识,进行工艺规程的设计;最后对工件某道或某几道工序进行夹具设计。 二、主要任务及目标 3000 2000 艺规程卡片一套) 型设计( 3 标准件外 ,其它零件均按合适比例绘制) 1万字以上) 参考文献: 1 柯建宏 . 机械制造工艺学课程设计 M. 武汉:华中科技大学出版社 2 卢秉恒 . 机械制造技术基础 M. 北京:机械工业出版社 ,3 艾兴 ,肖诗纲 . 切削用量简明手 3版 M. 北京:机械工业出版社 ,4 李益民 . 机械制造工艺设计简明手册 M. 上 海:机械工业出版社 ,5 王明珠 . 工程制图学及计算机绘图 M. 北京:国防工业出版社 ,6 李庆余 . 机械制造装备设计 M. 北京:机械工业出版社, 2003 7 郑金兴 M 哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社, 2008 8 陈立德 M 北京:高等教育出版社, 2007 9 王启平 M 北京:机械工业出版社, 2003 10 肖继德,陈宁平 M北京:机械工业出版社, 2004 11 袁哲俊 M上海:上海科学技术出版社, 1993 12 袁哲明,刘华明 M. 北京:机械工业出版社, 1999 指导教师签名: 年 月 日 工作小组组长签名: 年 月 日 北京理工大学珠海学院 2013 届本科生毕业设计(论文) 1 附件 5: 北京理工大学珠海学院 毕业 设计( 论文 ) 开题报告 题 目: 托架机械加工工艺 规程及夹具设计 学 院 : 机械与车辆学院 专 业: 机械工程及自动化 学生姓名: 指导教师: 保 金 凤 北京理工大学珠海学院 2013 届本科生毕业设计(论文) 2 一、 研究的现状及其意义 托架是用来保证杆件与板类零件垂直度和连接作用的,托架在现代工艺技术条 件下的加工生产已经接近成熟化。 目前中国制造 业发展迅猛,以前的我国制造业普遍使用刚性专机加工各种各样的零部件,导致改型和生产个零部件周期较长。随着我国制造业发展和各种各种零件的需求与日俱增,加工设备和工艺也向着柔性化的方向转变。加工装备的柔性概念和需求主要体现在对设备快速性和适应性的需求上,因此制造商不得不寻求柔性和产量之间的最佳组合。当然,在满足了柔性的条件下、也有着不同的解决方案,如:模块化、可变换化、可重新配置化、在线兼容性等。不论采用哪种方案,使用高性能的液压夹具都显得尤为重要,现在,柔性专机、可重新配置的机床及专用加工中心的组合应用,使得发 动机零件的加工变得越来越柔性化,具体情况取决于每个加工项目的产量配额 使用液压夹具的主要优势是能节省夹紧和松卸工件时所花的大量的时间。有关统计资料表明液压夹紧相比机械夹紧节省 90%95%的时间,缩小了生产循环周期,从而增加了产量也就意味着降低了成本。 当加工一长型铝合金零件时,刀具通过时旋转油缸可快速让开,刀具通过后可快速复位。液压夹具系统的第二项重要特点是可实现非常高的定位精度。关键在于夹紧力在定位和夹紧过程中保持恒定不变。从而确保了同一道工序下的加工质量一致性。由于变形造成的废品率将会微乎其微 夹具是 机械加工不可缺少的部件,在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下,夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济的方向发展 , 夹具提出了如下新的要求: ( 1)能迅速而方便地装备新产品的投产,以缩短生产准备周期,降低生产成本; ( 2)能装夹一组具有相似性特征的工件; ( 3)能适用于精密加工的高精度机床夹具; ( 4)能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具; ( 5)采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置,以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率; ( 6)提高机床夹具的 机械化,自动化水平 (7)开 展计算机辅助机床夹具设计的研究工作 北京理工大学珠海学院 2013 届本科生毕业设计(论文) 3 二、研究目标、研究内容和拟解决的关键问题 ( 1)研究目标 : 通过本次毕业设计达到对机床结构及工作原理更好认识,对绘图软件的使用更加熟练,了解毕业 设计基本步骤,并掌握 机床 托架加工工艺及其夹具设计应注意的一些细节问题。争取通过本次 毕业 设计对 机 床加工知识掌握程度进一步完善,提高理论联系实际、分析问题和解决问题的能力,使自己学到的理论知识与生产实践进行一次结合。 ( 2)研究内容 : 托架 机床 零件图 ; 托架 机床 毛坯 零件图 ; 托架 机床 专用 夹具装配图 ; 托架 机床专用 夹具 非标零件图 ; 托架 机床 加工工艺卡片 一份 ; 托架 机床 专用机床 夹具 设计说明书一份 ( 3)研究的关键问题 工件定位是否正确,定位精度是否满足要求,工件夹紧牢固是否可靠等等。 工件在夹具中的定位精度,主要与定位基准是否与工序基准重合、定位基 准与定位元件的配合状况等因素有关,可提高夹具的制造精度,减少配合 间隙,就能提高夹 具在机床上的定位精度,夹具中出现过定位时,可通过 撤消多余定位元件,使多余定位元件失去限制重复自由度的能力,增加过 定位元件与定位基准的配合间隙等办法来解决。 夹紧必须可靠,但夹紧力不可过大,以免工件或夹具产生过大变形。可采 用多点夹紧或在工件钢性薄弱部位安放适当的辅助支撑。夹具的设计必须 要保证夹具的定位准确和机构合理 ,考虑夹具的定位误差和安装误差。我 们将通过对工件与夹具的认真分析 ,结合一些夹具的具体设计事例 ,查阅 相关的夹具设计资料 ,联系在工厂看到的一些箱体零件加工的夹具来解决 这些问题 . 北京理工大学珠海学院 2013 届本科生毕业设计(论文) 4 三、研究的基本思路和方法、技术路线、实验方案及可行性分析 ( 1)解决思路: 通 过各种渠道广泛的收集、阅读和分析参考资料,参阅工具书,结合托架钻床 的传统工艺进行工艺规程及工艺装备设计。采取以下方法解决关键问题: 定位基准分为精基准和粗基准。精基准的选择应遵循基准重合、基准统一、自为基准、互为基准等原则。粗基准应尽量选择不需要机械加工或没有飞边、毛刺等其他表面缺欠的平面。以保证定位可靠和待加工零件所需精度。 常用夹紧装置有楔形夹紧装置、螺旋夹紧装置、偏心夹紧装置、联动夹紧装置。在满足夹紧可靠省力、结构工艺性好的基础上进行选择。 在确定机械加工工艺时应该遵循基准先行、先粗后精、先主后次、先面后孔等原则,以保证零件精度。 通过提高专用夹具的零部件精度及夹具装配精度来保证夹具整体精度,以达到使其误差小于待加工零件误差的 1/3 的目的。 ( 2) 可行性分析 夹具设计关键要求是对工件定位正确,且满足定位精度要求。为了解决此问题,首先得了解影响定位精 度的因素。然后采取措施解决具体的问题。如定位基准与定位元件的配合状况和影响定位精度,那么可以提高夹具的制造精度,减小配合间隙就能提高夹具在机床上的定位精度。 除此之外,选择夹具的类型与结构型式必须与零件生产批量大小相适应,夹具结构与零部件应具有足够的刚度和强度,从而保证夹具操作方便、夹紧可靠、使用安全、并有合理的装卸空间。 北京理工大学珠海学院 2013 届本科生毕业设计(论文) 5 四、研究计划及进度安排 ( 1)工作方案: 完成开题报告; 查阅相关工艺工装设计书集,熟悉本课题所涉及 的内容; 进行 托架钻床 工艺方案设计; 进行 托架钻床 工艺装备设计; 完成相关图纸绘制及工艺卡片的填写; 完成毕业论文。 ( 2)进度计划: 第 1 周 熟悉设计题目,查阅相关资料,写出开题报告 第 2 周第 3 周 分析零件特点,安排工艺,填写工艺文件 第 4 周第 6 周 为部分工序设计专用夹具,绘制装配图和所用非标准零件图 第 7 周 为需加工非标准零件编排 工艺,准备好零件毛坯。 第 8 周第 10 周 绘制所有零件的三维。 第 11 周 对夹具进行装配和制作动画。 第 12 周 撰写说明书 第 13 周 整理材料,准备答辩 北京理工大学珠海学院 2013 届本科生毕业设计(论文) 6 参考文献: 1 柯建宏 . 机械制造工艺学课程设计 M. 武汉:华中科技大学出版社 2 卢秉恒 . 机械制造技术基础 M. 北京:机械工业出版社 , 艾兴 ,肖诗纲 . 切削用量简明手 3 版 M. 北京:机械工业出版社 , 李益民 . 机械制造工艺设计简明手册 M. 上海:机械工业出版社 , 王明珠 . 工程制图学及计算机绘图M. 北京:国防工业出版社 , 李庆余 . 机械制造装备设计 M. 北京:机械工业出版社, 20037 郑金兴 M 哈尔滨: 哈尔滨工程大学出版社,20088 陈立德 M 北京:高等教育出版社, 20079 王启平 M 北京:机械工业出版社, 200310 肖继德,陈宁平 夹具设计 M 北京:机械工业出版社, 200411 袁哲俊 M 上海:上海科学技术出版社, 199312 袁哲明,刘华明 M. 北京:机械工业出版社, 1999 13 李洪,机械加工工艺师手册 M,北京:机械工业出版社, 1990. 14 马贤智,机械加工余量与公差手册 M,北京:中国标准出版社, 1994。 15 上海金属切削技术协会,金属切削手册 M,上海:上海科学技术出版社, 1984。 16 周永强,高等学校毕业设计指导 M,北京: 中国建材工业出版社, 2002。 17 薛源顺 ,机床夹具设计 (第二版 ) M,机械工业出版社 ,18 余光国,马俊,张兴发,机床夹具设计 M,重庆:重庆大学出版社, 1995。 19 刘德荣,组合夹具结构简图的初步探讨,组合夹具, 1982. (1) 20 孙已德,机床夹具图册 M,北京:机械工业出版社, 1984:20京理工大学珠海学院 2013 届本科生毕业设计(论文) 7 五、指导教师意见: 指导教师: 年 月 日 六、工作小组审查意见: 工作小组组长 : 年 月 日 毕业设计说明书毕业设计说明书题 目:托架钻 2-M10 螺纹孔底孔钻模设计 作 者: 学 号: 专 业: 班 级: 指导教师: 评 阅 者: 20*年*月*日I摘 要本设计主要介绍了机床夹具的发展背景和在机械加工中的作用,托架斜孔分度钻模的设计过程。设计过程主要包括定位方案的选取,导向方案中钻套参数的设定,夹紧机构的选择,采用分度方案的原因及夹具体的选择;斜孔钻模上工艺孔的设置及计算;夹具总图上尺寸,公差及技术要求的标注;工件的加工精度分析。关键词:关键词:钻模;定位基准;工艺路线;加工设备IIAbstractThe design introduces the background of the development of jigs and fixtures and machining bracket the inclined holes indexing jig design process. Design process including drill sets the parameters set in the the positioning program selection guide program, the choice of the clamping mechanism, indexing program and folder specific choices; slant-hole drilling mode on technical hole set and calculations; fixture total figure on the label of dimensions, tolerances and technical requirements; workpiece machining accuracy.Keywords: jig; positioning reference; routing; processing equipmentIII目 录1.1.绪论绪论.1 11.1 课题研究背景及夹具发展趋势 .11.2 机床夹具 .31.2.1 夹具主要的作用 .31.2.2 机床夹具的分类 .41.2.3 钻模设计要点 .51.3 课题的任务 .52.2.钻钻 2-M122-M12 底孔的钻底孔的钻模设计模设计.7 72.1 定位方案 .72.2 导向方案 .92.3 夹紧方案 .102.4 分度方案 .112.5 夹具体的选用 .112.6 斜孔钻模上工艺孔的设置与计算 .112.7 夹具总图上尺寸,公差及技术要求的标注 .122.8 工件加工精度分析 .132.8.1 定位误差.13D2.8.2 对刀误差.14T2.8.3 安装误差.15A2.8.4 夹具误差.15Z2.8.5 加工方法误差.16G设计总结设计总结.1717致致 谢谢.1818参考文献参考文献.191911.绪论在机械制造过程中,用来固定加工对象,使其占有正确的位置,以便接受施工,检测的装置,都可统称为“夹具” 。在钻床上进行孔的钻,扩,铰,攻螺纹加工时所用的夹具称为钻床夹具,又称为钻模。机床夹具为机床的一种附加装置,安装工件后使之与刀具间达到要求的相对尺寸。1.1 课题研究背景及夹具发展趋势夹具从产生到现在,大约可以分为三个阶段:第一个阶段主要表现在夹具与人的结合上,这是夹具主要是作为人的单纯的辅助工具,是加工过程加速和趋于完善;第二阶段,夹具成为人与机床之间的桥梁,夹具的机能发生变化,它主要用于工件的定位和夹紧。人们越来越认识到,夹具与操作人员改进工作及机床性能的提高有着密切的关系,所以对夹具引起了重视;第三阶段表现为夹具与机床的结合,夹具作为机床的一部分,成为机械加工中不可缺少的工艺装备。随着机械工业的迅速发展,人们对产品的需求和评价标准将从质量、功能和价格转为最短的交货期、最大顾客满意度、资源保护、污染控制等方面。对产品的品种和生产率提出了愈来愈高的要求,使多品种,中小批生产作为机械生产的主流,为了适应机械生产的这种发展趋势,必然对机床夹具提出更高的要求。它主要表现在以下几个方面:(1)加强机床夹具的三化工作为了加速新产品的投产,简化设计工作,加速工艺装备的准备工作,以获得良好的技术经济效果,必须重视机床夹具的标准化,系列化和通用化工作。(2)大力研制推广实用新型机床夹具在单件,小批生产或新产品试制中,应推广使用组合夹具和半组合夹具。在多品种,中小批生产中,应大力推广使用可调夹具,尤其是成组夹具。(3)提高夹具的机械化,自动化水平近十几年来,高效,自动化夹具得到了迅速的发展。主要原因是:一方面是由于数控机床,组合机床及其它高效自动化机床的出现,要求夹具能适应机床的要求,才能更好的发挥机床的作用;另一方面是由于采用高速强力切削,机动时间得到了相应的缩短,但劳动生产率并没有的得到相应的提高,其原因2就在于辅助时间并没有减少或减少不多。因此,只有采用高效机械化与自动化夹具,才能使生产效率进一步大幅度提高。(4)研制高精度机床夹具目前,机械制造工艺普遍朝着精密化的方向发展。对精度要求较高的零件,除选用精密的机床外,尚需采用一些精密的夹具。(5)开展计算机辅助机床夹具设计的研究工作计算机辅助夹具设计可以做到:用标准化的夹具元件组成的专用夹具的设计;用标准化、规格化的夹具机体和调整组成的成组夹具的设计;组合夹具的组装设计。在目前产品的设计趋于个性化、多样化的前提下,产生了制造敏捷化的概念。敏捷化知道强调将柔性的、先进的、实用的制造技术,熟练掌握技能的高素质的劳动者,及企业间和企业内部灵活的管理三者有机地集成起来,实现总体最优化,对于千变万化的市场做出快速响应。敏捷设备是实现企业制造敏捷化的硬件条件,是能够根据具体生产任务的需要快速组合的资源配置。在敏捷制造的深入发展过程中,以加工设备为基础的敏捷制造单元的理论已得到一定的发展。但作为完整制造系统的一部分,夹具也要进行相应的改进,使得各敏捷制造设备单元高度协调一致,集成化进而敏捷化。敏捷夹具指具有“敏捷”特征的夹具,是传统组合夹具、柔性夹具的延伸和发展。敏捷夹具的敏捷性体现在适应性、快速性、虚拟性、信息集成、资源共享和协调性等方面:(1)适应性,一方面是指根据零件结构和尺寸的变化,能够进行重构;另一方面,夹具机构能够根据零件切削力的变化,提供合适的夹紧力。(2)快速性,即通过使用参数化图形库提高敏捷夹具设计、制造和装配的速度,尽可能使用标准元件和可重用部件,以缩短夹具制造时间。(3)虚拟性,是指采用多种软件或仿真技术检查夹具设计结果,夹具装配图采用三维造型,使夹具结构直观、易于理解、通过加工过程仿真检查夹具、工件、刀具、机床间的干涉情况,应用最有限元分析零件的变形和模拟夹具装配过程。(4)信息集成,即敏捷夹具设计系统可以与 CAD、CAPP、MPS(加工过3程仿真)系统的信息集成,他可以从 CAD 系统中提取零件的几何信息,从CAPP 系统中获取零件的工艺信息,从而得到零件的装配信息、敏捷夹具设计结果(夹具装配图)作为 MPS 系统的输入。(5)资源共享,即敏捷夹具设计系统能够实现夹具资源的网络共享,包括夹具设计图纸和库存夹具及元件,设计人员通过网络可以查询以有的夹具图纸和库存夹具信息。(6)协同性,是指夹具设计结果能够实现异地浏览、异地修改和异地评价。敏捷夹具的特征:1)可重构性好。敏捷夹具系统由封装集成的单元模块组成,不同模块之间具有标准的接口,可以根据不同的工件、加工类型、所用机床设备和刀具等信息改进某些模块而重组敏捷夹具。2)可扩充性好。因为敏捷夹具系统和计算机技术的集成,可根据生产需要,通过软件实现夹具的组成元件、结构与性能迅速扩充,提供开放式的人机接口,可方便快捷地扩充、更新夹具元件或单元以及相关夹具构成的知识。3)开放性好。能直接与 CAD/CAPP/CAM 系统、生产调度系统以及与其他应用系统集成,具有高度柔韧性的外部接口,可用于任何类型的设备。4)适应性强。通过相应单元和组成模块的修改,可以适应任何类型的产品或零件,即与产品或零件的类型无关。5)其他。系统响应新产品和重构的速度快,启动时间短,费用低,效率高。敏捷夹具的以上特点,很符合敏捷设备的要求,对于实现制造系统的全面敏捷化具有十分重要的现实意义。1.2 机床夹具夹具是在机械加工过程中,为了保证加工精度,固定工件,使之占有确定位置以接受加工或检测的工艺装备。工件在机床上加工时要确定两个安装要求,即定位和夹紧。41.2.1 夹具主要的作用(1)保证加工精度:由于采用夹具安装,可以准确地确定工件与机床、刀具之间的相互位置,所以在机械加工中,可以保证加工件各表面的相互位置精度,使其不受或少受各种主观因素的影响。因而容易获得较高的加工精度,并使一批工件的精度稳定。(2)提高生产率、降低成本:采用夹具使工件装夹方便,免去工件逐个找正对刀所花费的时间,因此可以大大缩短这部分的辅助时间。如果采用气动、液动等动力装置,更可大幅度地缩短辅助时间。另外,采用夹具后,产品质量稳定,对操作工人的技术水平的要求可以降低等。均有利于提高生产率和降低成本。(3)扩大机床工艺范围:使用专用夹具可以改变原机床的用途和扩大机床的使用范围,实现一机多能。例如,在车床或摇臂钻床上安装镗磨夹具后,就可以对箱体孔系进行镗削加工;通过专用夹具还可以将车床改为拉床使用;附加靠模装置便可以进行仿形车削或铣削加工,以充分发挥通用机床的作用。(4)减轻工人的劳动强度。设计夹具可以根据生产批量及现场条件酌情采用气动、液动、电动等力源,以减轻劳动强度。1.2.2 机床夹具的分类机床夹具按应用范围分类可分为:通用夹具、通用可调夹具、专用夹具、组合夹具、成组夹具和拼拆式夹具;按夹具动力源分类可分为:手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液增压夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具、离心力夹具等;按使用机床分类可分为:车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮机床夹具和其它机床夹具。这次课题研究的是钻床夹具(钻模) ,钻模的分类为:(1)固定式钻模,加工中钻模相对于工件的位置保持不变的钻模称为固定式钻模。这类钻模多用于立式钻床、摇臂钻床和多轴钻床上 。立式钻床上加工大直径单孔,或摇臂钻上加工平行孔。(2)回转式钻模,带有回转分度装置的钻模,加工同一圆周上的平行孔系,同一截面内径向孔系,同一直线上的等距孔系。5(3)翻转式钻模,加工小型工件不同表面上的孔,夹具工件总质量不大于Kg,孔径 810mm,精度不高。(4)盖板式钻模,大中型工件上加工孔,将钻套的定位元件直接装在钻模板上,无夹具体,设手柄,吊耳,常用一面二孔定位。(5)带有升降钻模板的通用可调夹具。1.2.3 钻模设计要点(1)钻套,钻套是引导刀具的元件,用以保证孔的加工位置,并防止加工过程中刀具的偏斜。钻套按其结构可分为 4 种即固定钻套、可换钻套、快换钻套和特殊钻套。 固定钻套直接压入钻模板或夹具体的孔中,位置精度较高,但磨损后不易拆卸,故多用于中、小批量生产。可换钻套以间隙配合安装在衬套中,而衬套则压入钻模板或夹具体的孔中。为防止钻套在衬套中转动,加一固定螺钉。可换钻套在磨损后可以更换,故多用于大批量生产。快速钻套具有快速更换的特点,更换时不需拧动螺钉,而只要将钻套逆时针方向转动一个角度,使螺钉头部对准钻套缺口即可取下钻套,多用于同一孔需经多个共步加工情况。上述 3 种钻套均已标准化,其规格可查阅有关手册。特殊钻套用于特殊加工的场合,例如在斜面上钻孔,在工件凹陷处钻孔,钻多个小间距孔等等。此时不宜使用标准钻套,可根据特殊要求设计专用钻套。(2)钻模板,钻模板用于安装钻套。钻模板与夹具体的联接方式有固定式、铰链式、分离式和悬挂式等几种。钻模采用的是固定式钻模板。这种钻模板直接固定在夹具体上,结构简单,精度较高。分离式钻模板,这种钻模板是可拆卸的,工件每装卸一次,钻模板也要装卸一次。塌实为了装卸工件方便而设计的。悬挂式钻模板。这种钻模板悬挂在机床主轴上,并随主轴一起靠近或离开工件。它与夹具体的相对位置由滑柱来保证。这种钻模板多与组合机床的多轴头联用。(3)夹具体,钻模夹具体一般没有定位或导向装置,夹具通过夹具体底面安放在钻床上,可直接用钻套找正用压板压紧。1.3 课题的任务图 1-1 为托架工序图,工件的材料为铸铝,生产 1000 件,已加工面为孔33H7 面 A,C 和距离为 44mm 的二侧面 B。本工序加工 2-M12mm 的底孔 2-610mm,试设计钻模。图图 1-11-1 加工零件加工零件工件加工要求:2-10mm 孔轴线与33H7 轴线夹角为。02252-10mm 孔到33H7 孔的轴线的距离为 88.50.15mm。两加工孔对 2-R18mm 轴线组成的中心面对称。工序图中的尺寸 1050.1mm 及 1040.05mm 为加工上、下端是已经控制的尺寸。加工孔的工序基准为33H7 轴线、F 点(88.50.15mm 与 G 面的交点)和 2-R18mm 的对称面。由于主要工序基准33H7 孔的轴线与加工孔 2-10mm 轴线具有的倾斜角,因此主要限位基准轴线与钻套轴线也应倾斜相同的角度。0225主要定位元件的轴线与钻套轴线倾斜的钻模称为斜孔钻模。2-10mm 孔应在一次装夹中加工,因此需设计分度装置。工件加工部位刚度较差,设计时应给予注意。72.钻 2-M12 底孔的钻模设计2.1 定位方案方案 1:选33H7 孔,A 面、B 面为定位基面,其结构如图 2-1 所示,用心轴及端面限制五个自由度(),活动定位支承板 1 限制一ZYXZY、X个自由度(),实现六点定位。加工部位加两个辅助支撑钉 2,已增强工艺系统Z的刚性。图图 2-12-1 定位方案定位方案 1 1 此方案的定位基准 A 和 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:选主轴33H7 孔、 A 面、B 面为定为基面。其结构如图 2-2 所示, 心轴及端面限制五个自由度,在 R18mm 处用活动 V 形块 3 限制一个自由度,Z加工部位也设置两个辅助支撑钉 2。8图图 2-22-2 定位方案定位方案 2 2此方案的定位基准主轴33H7 孔轴线及 R18 对称面与工序基准重合,但定位基准 A 与工序基准不重合,且同样有方案 1 的缺点。图图 2-32-3 定位方案定位方案 3 3方案 3: 选主轴33H7 孔、 C 面、 D 面作定位基准。其结构如图 2-3 所示,心轴及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,其他三个起辅助夹紧作用。加工孔下方同样放置Z两个辅助支承钉 2。此方案结构紧凑,用了辅助夹紧机构,进一步提高工艺系统的刚度,但定9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:选主轴33H7 孔,C 面及 E 面为定位基面。其结构如图 2-4 所示, 心轴及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。Z图图 2-42-4 定位方案定位方案 4 4此方案结构紧凑,工件装夹方便,但定位基准 C 与工序基准不重合。四个方案比较,第四个方案优点多,可选取。2.2 导向方案为了达到斜臂 2-10mm 孔的尺寸精度和粗糙度要求,又要保证 2-10mm孔的轴线与中心轴线成 25,必须防止刀具在加工时发生倾斜,所以要采用导向元件,钻套的结构和尺寸已标准化,只须进行选择。由于两个加工孔是螺纹底孔,可直接钻出,加之年产量不大,所以采用固定钻套,固定钻套有两种,无肩的和有肩的,因为钻模板较薄,要保持钻套有足够的导引长度,故选用有肩的钻套。(1)钻套高度 H 的确定H 太小导向作用差,反之则与钻套摩擦大,一般取 H/d=12.5。孔径小而加工要求高时应取大的比值,反之则可取小的比值。(2)钻套底面与工件间距离 h10h 太大则对刀具的导向作用差,太小则对排屑不利,一般加工铸铁时,取h=(0.30.7)d;加工钢时则取 h=(0.71)d;加工有色金属时则取(0.81.1) 。(3)钻套内径公差为保证刀具与钻套内径有一定的间隙,故钻套内径的基本尺寸应等于刀具的最大极限尺寸,以防止卡住或咬死,导引孔的公差带根据所导引刀具的种类和加工精度要求选定,钻孔选 F7。图图 2-52-5 导向方案导向方案在工件装卸方便的情况下,尽可能选用固定式钻模板。导向方案如图 2-5所示。2.3 夹紧方案为便于快速装卸工件,采用螺钉及开口夹紧机构,如图 2-6 所示。图图 2-62-6 夹紧方案夹紧方案112.4 分度方案图图 2-72-7 分度方案分度方案由于斜臂 2-10mm 孔对主轴33H7 孔的对称度要求不高(未标注公差),设计一般精度的分度装置即可。如图 2-7 所示,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。采用圆柱对定销 2 对定,锁紧螺母 4 锁紧。此分度装置结构简单,能满足加工要求。2.5 夹具体的选用选用焊接夹具体,夹具体上安装分度盘表面与夹具体底面成倾斜0225角,夹具体底面支脚尺寸应大于钻床 T 形槽尺寸。2.6 斜孔钻模上工艺孔的设置与计算在斜孔钻模上,钻套轴线与限位基准倾斜,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。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: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。工艺孔的位置必须便于计算,一般设置在定位元件轴线或钻套轴线上,在二者交点上更好。工艺孔尺寸应选用标准心轴的尺寸。12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 J=75mm。通过图 2-8 的几何关系,可以求出工艺孔到钻套轴线的距离 。lmmtgmmmmmmtgEAOEAFBFBDl94.4825cos25)175(5 .88cos)(cos图图 2-82-8 用工艺孔确定钻套位置用工艺孔确定钻套位置在夹具制造中要求控制 750.05mm 及 48.940.05mm 这两个尺寸,即可间接地保证 88.50.15mm 的加工要求。2.7 夹具总图上尺寸,公差及技术要求的标注主要标注如下尺寸及技术要求:(1)大轮廓尺寸:355mm、150mm、312mm.(2)影响工件定位精度的尺寸、公差。定位心轴与工件配合尺寸33g6mm。(3)影响导向精度的尺寸、公差。钻套导向孔的尺寸、公差10H7。(4)影响夹具精度的尺寸、公差。工艺孔到定位心轴限位端面的距离J=750.05mm;工艺孔到钻套轴线的距离 x=48.940.05mm;钻套轴线对安装基面 B 的垂直度0.05;钻套轴线与定位心轴轴线间的夹角。0225(5)其他重要尺寸。回转轴与分度盘的配合尺寸 30;回转轴与夹具67gK13体回转套的配合尺寸 50,圆柱对定销 10 与分度套及夹具体上固定套的配67gH合尺寸 12;分度套与分度盘 9 及固定衬套与夹具体 3 的配合 28;钻67nH67nH套 5 与钻模板 4 的配合 15;活动 V 形块 1 与座架的配合尺寸 60等。67nH78fH(6)需标注的技术要求。说明工件的定位,夹紧后才能拧动辅助支承的旋钮;拧紧力应适当。2.8 工件加工精度分析本工序的主要加工要求是:尺寸 88.50.15mm 和角度。加工孔轴0225线与 2-R18mm 半圆面的对称度要求不高,可不进行精度分析。2.8.1 定位误差 D BB21B 图图 2-92-9 定位误差计算定位误差计算工件定位孔为33H7mm,圆柱心轴为33g6mm,在尺寸)(025. 00)(0025. 088.5mm 方向上的基准位移误差为mmmmxY05. 0)025. 0025. 0(max由于定位基准 C 与工序基准 F 不重合,在圆柱心轴的轴线方向上存在基准不重合误差,为尺寸 1050.1mm 及 1040.5mm 的公差之和,BD14=(0.2+0.1)mm=0.3mm。如图 2-9 所示,给尺寸 88.5mm 造成的误差为BB=BmmtgtgB25) 1 . 02 . 0(=0.14mm因此尺寸 88.5mm 的定位误差为mmBYD)14. 005. 0(=0.19mm2.8.2 对刀误差T如图 2-10(a)所示,刀具与钻套的最大配合间隙的存在会引起刀具的偏斜,1X将导致加工孔的偏移量2X122XHHhBX式中 B-工件的厚度;H-钻套高度;H-排屑空间的高度。工件厚度大时,按计算对刀误差,;工件薄时,按计算对刀误2X2XT差:本设计中,工件较薄,不考虑钻头的倾斜。钻套导向尺寸为10F7;钻头尺寸为10。)(028. 0013. 0)(0030. 0TT图图 2-102-10 对刀误差对刀误差15对刀误差为mmmmT064. 0)036. 0028. 0(在尺寸 88.5mm 方向上的对刀误差如图 2-10(b)所示mmmmTT058. 025cos064. 0cos2.8.3 安装误差A=0A2.8.4 夹具误差 Z它有以下几项组成:1ZJ2Z l3Z 图图 2-112-11 夹具误差夹具误差(1)寸 J 的公差,如图 2-11(a)所示,它在尺寸 88.5mm 方向mmJ05. 0上产生的误差为mmmmtgtgJZ046. 0251 . 01(2)尺寸 l 的公差,如图 2-11(b)所示,它在尺寸 88.5 mm 方mml05. 0向上产生的误差为mmmmlZ09. 025cos1 . 0cos2(3)钻套轴线对底面的垂直度=0.05mm,如图 2-11(c)所示,它在尺寸 88.5mm 方向上产生的误差为mmmmZ045. 025cos05. 0cos3(4)转轴与夹具体回转套的配合间隙给尺寸 88.5mm 造成的误差mmmmxZ041. 0)02. 0021. 0(max416(5)钻套轴线与定位心轴轴线的角度误差,它直接影响01 Z的精度。02252.8.5 加工方法误差G对于孔径 88.50.15mm,;对角度,mmmmG1 . 03/3 . 00225。3 .133/04G具体计算列于表 2-1 中表表 2-12-1 托架斜孔钻模加工精度计算托架斜孔钻模加工精度计算角度0225孔距 88.50.15mm定位误差D0 0mmmmBYD19. 0)14. 005. 0(对刀误差T0(不考虑钻头偏差)mmTT058. 025cos夹具误差夹具误差Z01 ZmmmmZZZZZ111. 0041. 0045. 009. 0046. 0222224232221加工方法加工方法误差误差G3 .13 GmmG1 . 0加工总误差42310222mmmmGZTDZ252. 01 . 0118. 0058. 019. 022222222夹具精度储备CJ0614204CJ0048. 0)252. 0
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