杠杆臂零件机械加工工艺规程及翻转式钻模专用夹具设计-[机械毕业设计论文]
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杠杆
零件
机械
加工
工艺
规程
翻转
式钻模
专用
夹具
设计
毕业设计
论文
- 资源描述：
-
文档包括:
说明书一份，31页，12700字。
开题报告一份。
文献综述一份。
工序卡一套。
工艺卡一张。
图纸共4张，如下所示
A1-夹具装配图.dwg
A3-夹具零件图.dwg
A4-零件图.dwg
A4-毛坯图.dwg
- 内容简介：
-
浙 江 * * 学 院 毕业设计（论文） 题目： 杠杆零件工艺与工装设计 姓 名 : 系 别、 专 业 : 导 师 姓 名、职 称 : 完 成 时 间 : I 摘要 本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。 本设计的零件为杠杆零件，选用 45 号钢。根据零件的形状、尺寸精度、生产的经济效益等各方面的详细分析其加工工艺，多采钻床加工。通过对零件的分析，此 工件外形轮廓尺寸小，重量轻，加工要求不高，生产批量不大。因此在保证质量和提高生产率的前提下，尽量简化结构，做到经济合理。 关键词 ：钻床加工，杠杆零件，尺寸精度。 so on of 5 to of as a of of of of as as so 目录 摘要 . I 前 言 . 1 第 1章 绪论 . 2 . 2 具的发展史 . 2 结 . 3 第 2章 零件的分析 . 4 . 4 件的工艺分析 . 5 产纲领 . 5 解零件的功用及技术要求 . 5 析零件的结构工艺性 . 5 3夹具设计 . 6 计夹具的目的 . 6 具的分类 . 6 用夹具的组成 . 8 型的定位元件 . 8 具中的夹紧机构 . 10 具的发展趋势 . 11 计任务 . 13 计方法和步骤 . 14 具类型的确定 . 14 位装置的设计 . 14 . 18 夹具体的确定 . 21 . 22 定夹具技术要求和有关尺寸，公差配合 . 23 具精度分析与计算 . 24 论 . 25 致谢 . 26 参考文献 . 27 1 前 言 本设计的课题，不仅让我们系统全面的巩固了三年来所学的的理论知识，还使我们把所学的理论知识运用 到实际操作中。理论结合实际从而达到对理论知识更加的巩固与理解，为我们走向社会打下坚实的基础。 二十一世纪机械制造业的竞争，其实质是数控技术的竞争。 数控加工本身而言，具有设定数控程序后大批大量加工、效率高、质量控制稳定等优点，是加工的必然趋势。关键是你承接的工件，是否适合你的数控机床，价格是否具有赢利。 数控技术是一种集机、电、液、光、计算机、自动控制技术为一体的知识密集型技术，它是制造业实现现代化、柔性化、集成化生产的基础，同时也是提高产品质量，提高生产率必不可少的物质手段。 本次设计主要步骤：杠杆零件夹具 设计：设计夹具装置 ,导向装置 ,确定夹具技术要求和有关尺寸 ,公差配合 ,夹具精度分析和计算；杠杆零件工艺设计：确定毛坯 ,确定工艺内容。 2 第 1 章 绪论 题背景 随着科学技术的发展，各种新材料、新工艺和新技术不断涌现，机械制造工艺正向着高质量、高生产率和低成本方向发展。各种新工艺的出现，已突破传统的依靠机械能、切削力进行切削加工的范畴，可以加工各种难加工材料、复杂的型面和某些具有特殊要求的零件。数控机床的问世，提高了更新频率的小批量零件和形状复杂的零件加工的生产率及加工精度。特 别是计算方法和计算机技术的迅速发展，极大地推动了机械加工工艺的进步，使工艺过程的自动化达到了一个新的阶段。 “工欲善其事，必先利其器。” 工具是人类文明进步的标志 。 自 20 世纪末期以来，现代制造技术与机械制造工艺自动化都有了长足的发展。但工具（含夹具、刀具、量具与辅具等）在不断的革新中，其功能仍然十分显著。机床夹具对零件加工的质量、生产率和产品成本都有着直接的影响。因此，无论在传统制造还是现代制造系统中，夹具都是重要的工艺装备。 阀体的加工工艺规程及其铣右端面 的夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机 械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。 本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。 具的发展史 夹具在其发展的 200多年历史中，大致经历了三个阶段：第一阶段，夹具在工件加工、制造的各工序中作为基本的夹持装置，发 挥着夹固工件的最基本功用。随着军工生产及内燃机，汽车工业的不断发展，夹具逐渐在规模生产中发挥出其高效率及稳定加工质量的优越性，各类定位、夹紧装置的结构也日趋完善，夹具逐步发展成为机床 工件 工艺装备工艺系统中相当重要的组成部分。这是夹具3 发展的第二阶段。这一阶段，夹具发展的主要特点是高效率。在现代化生产的今天，各类高效率，自动化夹具在高效，高精度及适应性方面，已有了相当大的提高。随着电子技术，数控技术的发展，现代夹具的自动化和高适应性，已经使夹具与机床逐渐融为一体，使得中，小批量生产的生产效率逐步趋近于专业化 的大批量生产的水平。这是夹具发展的第三个阶段，这一阶段，夹具的主要特点是高精度，高适应性。可以预见，夹具在不一个阶段的主要发展趋势将是逐步提高智能化水平。 结 一项优秀的夹具结构设计，往往可以使得生产效率大幅度提高，并使产品的加工质量得到极大地稳定。尤其是那些外形轮廓结构较复杂的，不规则的拔叉类，杆类工件，几乎各道工序都离不开专门设计的高效率夹具。目前，中等生产规模的机械加工生产企业，其夹具的设计，制造工作量，占新产品工艺准备工作量的50% 80%。生产设计阶段，对夹具的选择和设计工作的重视程度， 丝毫也不压于对机床设备及各类工艺参数的慎重选择。夹具的设计，制造和生产过程中对夹具的正确使用，维护和调整，对产品生产的优劣起着举足轻重的作用。 本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。 4 第 2 章 零件的分析 件的作用 图 2 题目给出的零件是杠杆。它的主要的作用是用来支承、固定的。要求零件的配合 要 符合要求。 件的工艺分析 产纲领 生产纲领的计算与生产类型的确定 生产类型 生产纲领（件 /年） 小批生产 中型零件（ 5010200 解零件的功用及技术要求 熟悉用途、性能及工作条件，明确被加工零件在产品中的位置和功用，审查图样的完整性和正确性 析零件的结构工艺性 零件的结构工艺分析主要应考虑以下几个方面： （ 1）零件的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度的要求应经济合理； （ 2）各加工表面的几何形状应尽量简单； （ 3）有相互位置要求的表面应尽量在一次装夹中加工 ； 零件的工艺过程 如下（具体参考各工序卡）（另附页）： （ 1） 模锻成形，（ 28 锻成 22）其余实心； （ 2） 退火，消除残余内应力； （ 3） 数控铣， 铣左边两平面，再 钻 铰 28，用平虎钳 定 位 和 装 夹 ； （ 4） 数控铣，铣右 边两平面 ， 用平虎钳定位和装夹 ； （ 5） 钻孔，用专用钻 夹具加工 10 11 孔； （ 6） 数控铣，铣 36 孔 ； （ 7） 去毛刺 6 3 夹具设计 计夹具的目的 在机械制造的机械加工、检验、装配、焊接和热处理等冷、热工艺过程中，使用着大量的夹具。所谓夹具就是一切用来固定加工对象，使之占有正确位置，接受施工或者检测的装置。在机械制造中采用大量的夹具，机床夹具就是夹具中的一种。它装在机床上，使工件相对刀具与机床保持正确的相对位置，并能承受切削力 的作用。机床夹具的作用主要有以下几个方面：较容易、较稳定地保证加工精度，因为用夹具装夹工件时，工件相对机床（刀具）的位置由夹具来保证，基本不受工人技术水平的影响，因而能较容易、较稳定地保证工件的加工精度；提高劳动生产率，因为采用夹具后，工件不需要划线找正，装夹也方便迅速，显著地减少了辅助时间，提高了劳动生产率；扩大机床的使用范围，因为使用专用夹具可以改变机床的用途、扩大机床的使用范围，例如，在在车床或摇臂转床上安装镗模夹具后，就可以对箱体孔系进行镗削加工；改善劳动条件、保证生产安全，因为使用专用机床夹具可以 减轻工人的劳动强度、改善劳动条件，降低对工人操作技术水平的要求，保证安全。 具的分类 （ 1）通用夹具 通用夹具是指已经标准化的，在一定范围内可用于加工不同工件的夹具。例如， 车床上的三爪卡盘和四爪卡盘、顶尖和鸡心夹头；铣床上的平口钳、分度头和回转工作台等。它们有很大的通用性，无需调整或稍加调整就可以用于装夹不同的工件。这类夹具一般已经标准化。由专业工厂生产，作为机床附件供应给用户。 （ 2）专用夹具 专用夹具是指专为某一工件的某道工序的加工而专门设计的夹具，具有结构紧凑，操作迅速、方便等优点。专用夹 具通常由使用厂根据要求自行设计和制造，适用于产品固定且批量较大的生产中。 （ 3）组合夹具 组合夹具是在机床夹具零部件标准化的基础上，由一整套预先制造好的，具7 有各种不同形状、不同规格尺寸的标准元件和合件，按照组合化的原理，针对工件的加工要求组装成各种专用夹具。夹具使用完毕后，可以拆卸，留待组装新夹具时使用。 组合夹具的应用范围十分广泛。它最适合于品种多、产品变化快、新产品试制和单件小批生产等场合，在批量生产中也可利用组合夹具代替临时短缺的专用夹具，以满足生产要求。用组合夹具元件可以组装成各类机床夹具。数控机床 和柔性制造单元的出现，更加推动了组合夹具技术的进步，扩大了组合夹具的应用范围。 组合夹具具有以下特点：组合夹具元件可供多次使用，但其一旦组装成某个夹具后，该夹具结构仍属专用性，只能一次使用。当变换加工对象时，一般仍需全部拆开，重新组装成新夹具结构，以满足新工件的加工要求。和专用夹具不一样，组合夹具的最终精度，是靠各组成元件的精度，直接组合来保证的，不允许进行任何补充加工，否则无法保证元件的互换性。由于组合夹具是由各标准元件组合起来的，因此刚性较差，尤其是元件连接的结合面接触刚度，对加工精度影响较大。一般组合 夹具的外形尺寸较大，不及专用夹具那样紧凑。这种夹具不受生产类型的限制，可以随时组装，以应生产之急。 （ 4）拼装夹具 拼装夹具是指按某一工件的某道工序的加工要求，由标准化、系列化的夹具元件，直接按专用夹具的装配方法（销钉定位、螺栓紧固）装配成的专用夹具。采用拼装夹具大大缩短了专用夹具的设计与制造周期，而且当产品改型时原来夹具的大部分元件仍可拆下重新使用，适用于多品种、小批量生产中。 （ 5）通用可调夹具 通用可调夹具是指根据不同尺寸或种类的工件，调整或更换个别定位元件或夹紧元件而形成的专用夹具。加工对象不很 确定，通用范围较大，适用于多品种、小批量生产中。 （ 6）成组夹具 成组夹具是指专为加工成组工艺中某一组零件而设计的可调夹具。加工对象明确，只需调整或更换个别定位元件或夹紧元件便可使用，调整范围只限于本零件组被的工件，适用于成组加工。 8 通用可调夹具和成组夹具都是一种比较先进的、继承性好的新型夹具。采用这两种夹具可大大减少专用夹具数量，缩短生产准备周期，降低生产成本，加快产品的更新换代，并可有效地促进并实现机床夹具标准化、系列化和通用化。 通用可调夹具与成组夹具的区别在于：前者的加工对象不很确定，其更换调整部分 的结构设计，往往具有较大的适应性，通用范围大；而成组夹具则是为成组加工工艺中 一组零件而专门设计的，加工对象十分明确，可调范围也只限于本组内的零件，因此后者亦称为专用可调夹具 。 用夹具的组成 （ 1）定位装置 这种装置包括定位元件及其组合，其作用是确定工件在夹具中的位置，即通过它使工件加工时相对于刀具及切削成形运动处于正确的位置，如支撑钉、支撑板、 位销等。 （ 2）夹紧装置 它的作用是将工件压紧夹牢，保证工件在定位时所占据的位置在加工过程中不因受重力、惯性力以及切削力等外力作用而产生位移， 同时防止或减小振动。它通常是一种机构，包括夹紧元件（如夹爪、压板等），增力及传动装置（如杠杆、螺纹传动副、斜楔、凸轮等）以及动力装置（如气缸、油缸）等。 （ 3）对刀 引导装置 它的作用是确定夹具相对于刀具的位置，或引导刀具进行加工，如对刀块、钻套、镗套等。 （ 4）其他元件及装置 如定向件、操作件以及根据夹具特殊功用需要设置的一些装置，如分度装置、工件顶出装置、上下料装置等。 （ 5）夹具体 用于连接夹具各元件及装置，使其成为一个整体的基础件，并与机床有关部位连接，以确定夹具相对于机床的位置。 型的定 位元件 工件以平面定位：工件以平面作为定位基面，是最常见的定位方式之一。如9 箱体、床身、机座、支架等类零件的加工中，较多采用了平面定位。工件以平面定位时常用的定位元件如下所述。 它主要用来限制工件的自由度，起定位作用。 1） 固定支承，有支承釘和支承板两种形式，在使用过程中他们都是固定不动的。当工件以粗糙不平的粗基准定位时，采用球头支承釘。齿纹头支承釘用在工件的侧面，它能增大摩擦因数，防止工件滑动。当工件以加工过的平面定位时，可采用平头支承釘或支承板。 为保证各固定支承的定位表面严格共面，装配后 ，需将其工作表面一次磨平。支承钉与夹具体孔的配合采用 7/支承需要经常更换时，应加衬套。衬套外径与夹具体孔的配合一般采用 H7/者 H7/套内径与支承钉的配合选用 H7/ 可调支承，是指支承钉的高度可以调节。调整时要先松后调，调好后用防松螺母锁紧。 可调支承主要用于工件以粗基准面定位、或者定位基面的形状复杂（如成型面、台阶面等），以及各批毛坯的尺寸、形状变化较大时的情况。可调支承在一批工件加工前调整一次。在同一批工件加工中，它的作用同固定支承相同。 自位支承（浮动支承） 在工件定位过程中，它能自动地调整位置，其特点是：支承点的位置能随着工件定位基面的不同而自动调节，定位基面压下其中一点，其余点便上升，甚至各点都与工件接触。接触点数的增加，提高了工件的装夹刚度和稳定性，但其作用仍相当于一个固定支承，只限制工件一个自由度。 B 辅助支承 辅助支承用来提高工件的刚度和稳定性，不起定位作用。辅助支承的工作特点是：待工件定位夹紧后，再调整支承钉的高度，使其与工件的有关表面接触并锁紧。每安装一个工件就调整一次辅助支承。另外，辅助支承还可以起预定位的作用。常见的辅助支承有：螺旋式辅助支承 、自位式辅助支承和推引式辅助支承。 工件以圆孔定位：工件以圆孔表面作为定位基面时，常用以下定位元件： 圆柱销（定位销）当工件孔径较小时（ D=3，为增加定位销刚度，避免销子因受撞击而折断，或热处理时淬裂，通常把根部倒成圆角。这时夹具体上10 应有沉孔，使定位销的圆角部分沉入孔内而不会妨碍定位。大批大量生产时，可以采用带衬套的结构形式。为了便于工件装入，定位销的头部应有 15 度的倒角。 定位销的工作部分直径可按 造，定位销和夹具体的配合可用 H7/H7/套与夹具体选用过渡配 合 H7/内径和定位销为间隙配合 H7/H7/ 2） 圆柱心轴 其定位部分直径按 卸工件方便，但定心精度不高。为了减少因配合间隙而造成的工件的倾斜，工件常以孔和端面联合定位，因而要求工件定位孔和端面有较高的垂直度，最好能在一次 装夹中加工出来 。使用开口垫圈可实现快速装卸工件，开口垫圈的两端面应互相平行。当工件内孔和端面垂直度误差很大时，因采用球面垫圈。 3） 圆锥销 限制了 X、 Y、 4） 圆锥心轴（小锥度心轴）这种定位方式的定心精度较高，不用另设夹紧装置，但工件的轴向定位误差较大，传递的扭矩较小，适用于工件定位孔不低于能加工端面。 工件以外圆柱面定位：工件以外圆柱面定位时，常用以下元件： V 形块 它有固定式和活动式两种。固定式 V 形块在夹具体上的装配，一般用两个定位销和 2动式 V 形块除限制工件一个移动自由度外，还兼有夹紧作用。它定位最大的优点就是对中性好，它可使一批工件的定位基准轴线对中在 不受定位基准直径误差的影响。 完整的圆柱面还是局部圆弧面，都可采用 V 形块定位。因此， 定位套 它用来限制沿轴向的自由度，常与端面联合定位。用端面作为主要定位面时，应控制套的长度，以免夹紧时工件产生不允许的变形。它结构简单，容易制造，但定心精度不高，一般适用于精基准定位。 半圆套 这种定位方式主要用于大型轴类零件及不便于轴向装夹的零件。定位基面的精度不低于 圆的最小内径取工件定位基面的最大直径。 具中的夹紧机构 夹具中的夹紧装置一般由动 力源和夹紧机构两个部分组成。动力源是产生原11 始作用力的部分，如用人的体力对工件进行夹紧，称为手动夹紧；若采用气动，液动，电动以及机床的运动等动力装置来代替人力进行夹紧，则称为机动夹紧。夹紧机构是接受和传递原始作用力，使其变为夹紧力并执行夹紧任务的部分，包括中间传递力机构和夹紧元件。中间传递力机构把来自人力或者动力装置的力传给夹紧元件，再由夹紧元件直接与工件受压面接触，最终完成夹紧任务。 在夹紧的组成中可以看出，不论采用任何动力源（手动或者机动），外加的原始作用力要转化为夹紧力，都必须通过夹紧机构。夹具中常用的 夹紧机构有斜碶夹紧机构、螺旋夹紧机构、圆偏心夹紧机构、铰链夹紧机构、定心对中夹紧机构以及联动夹紧机构等。 （ 1）斜碶夹紧机构：斜碶夹紧机构是夹紧机构中最基本的形式之一，螺旋夹紧机构，圆偏心夹紧机构，定心对中夹紧机构等均是斜碶夹紧机构的变形，由于手动的斜碶夹紧机构在夹紧工件时既费时又费力，效率很低，故实际上多在机动夹紧装置中采用。 （ 2）螺旋夹紧机构：利用螺杆直接夹紧工件，或者与其他元件组成复合夹紧机构夹紧工件，是应用较广泛的一种夹紧机构，由于螺旋夹紧机构具有结构简单，容易制造，夹紧可靠，扩力比较大和夹紧行程 不受限制等特点，所以在手动夹紧装置中被广泛使用，在夹具中除采用螺杆直接夹紧工件外，经常采用螺旋压板夹紧机构。 （ 3）圆偏心夹紧机构：由于偏心圆的夹紧力小，自锁性能又不是很好，故只使用于切削负荷不大而且无很大震动的场合，为满足自锁条件，其夹紧行程也相应受到限制，用与夹紧行程较小的场合。 （ 4）铰链夹紧机构：因铰链夹紧机构的结构简单，扩力比较大，适用于多点或多件夹紧，在气动或者液动夹具中广泛应用。 （ 5）定心、对中夹紧机构：定心，对中夹紧机构是一种特殊的夹紧机构，工件在其上同时实现定位和夹紧。 （ 6）联动夹紧机 构：工件装夹所使用的夹具，有的需要同时有几个点对工作的工件进行夹紧，而有的则需要同时夹紧几个工件，为了提高效率，减少装夹时间，可采用联动夹紧机构。 具的发展趋势 12 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、经济方向发展。 1） 高精 度 随着机床加工精度的提高，为了降低定位误差，提高加工精度，对夹具的制造精度要求更高。高精度夹具的定位孔距精度高达 5m ，夹具支承面的垂直度达到 00平行度高达 00国 美乐 )公司制造的 42等高误差为 精密平口钳的平行度和垂直度在 5m 以内；夹具重复安装的定位精度高达 5m ；瑞士 性夹具的重复定位精度高达 25m 。机床夹具的精度已提高到微米级，世界知名的夹具制造公司都是精密机械制造企业。诚然，为了适应不同行业的需求和经济性，夹具有不同的型号，以及不同档次的精度标准供选择。 2） 高效 为了提高机床的生产效率，双面、四面和多件装夹的夹具产品越来 越多。为了减少工件的安装时间，各种自动定心夹紧、精密平口钳、杠杆夹紧、凸轮夹紧、气动和液压夹紧等，快速夹紧功能部件不断地推陈出新。新型的电控永磁夹具，加紧和松开工件只用 12秒，夹具结构简化，为机床进行多工位、多面和多件加工创造了条件。为了缩短在机床上安装与调整夹具的时间，瑞典 3R 夹具仅用 1分钟，即可完成线切割机床夹具 的安装与校正。采用美国 金斯 )公司的球锁装夹系统， 1分钟内就能将夹具定位和锁紧在机床工作台上，球锁装夹系统用于柔性生产线上更换夹具，起到缩短停机时间，提高生产效率的作用。 3） 模块、组合 夹具元件模块化是实现组合化的基础。利用模块化设计的系列化、标准化夹具元件，快速组装成各种夹具，已成为夹具技术开发的基点。省工、省时，节材、节能，体现在各种先进夹具系统的创新之中。模块化设计为夹具的计算机辅助设计与组装打下基础，应用 建立元件库、典型夹具库、标准和用户使用档案库，进行夹具优化设计，为用户三维实体组装夹具。模拟仿真刀具的切削过程，既能为用户提供正确、合理的夹具与元件配套方案，又能积累使用经验，了解市场需求，不断地改进和完善夹具系统。组合夹具分会与华中科技大学合作，13 正在着 手创建夹具专业技术网站，为夹具行业提供信息交流、夹具产品咨询与开发的公共平台，争取实现夹具设计与服务的通用化、远程信息化和经营电子商务化。 4） 通用、经济 夹具的通用性直接影响其经济性。采用模块、组合式的夹具系统，一次性投资比较大，只有夹具系统的可重组性、可重构性及可扩展性功能强，应用范围广，通用性好，夹具利用率高，收回投资快，才能体现出经济性好。德国 美乐 )公司的孔系列组合焊接夹具，仅用品种、规格很少的配套元件，即能组装成多种多样的焊接夹具。元件的功能强，使得夹具的通用性好，元件少而 精，配套的费用低，经济实用才有推广应用的价值。 专家们建议组合夹具行业加强产、学、研协作的力度，加快用高新技术改造和提升夹具技术水平的步伐，创建夹具专业技术网站，充分利用现代信息和网络技术，与时俱 进地创新和发展夹具技术。主动与国外夹具厂商联系，争取合资与合作，引进技术，这是改造和发展我国组合夹具行业较为行之有效的途径。 计任务 （ 1）加工工件零件图如图 2示（见零件图 ），完成设计钻 、扩、较杠杆 10和 11 孔的钻床夹具。 （ 2）生产类型：中批量生产。 （ 3）毛胚：模锻件。 模锻是利用模 具 使坯 料 变 形 而 获 得 锻件 的 锻 造 方 法 具有生产率高 ,锻件外形复杂 ,尺寸精度高 ,表面粗糙度 值 小 ,加 工 余 量 小 等 优 点 ,但 模 锻 件 质 量 受 设 备 能 力 的 限 制 一般不超过 150模制造成本高 模锻方法较多 ,常用的有锤上模锻 . （ 4）工艺内容：先铣端面 ,后完成钻、扩、较 10和11 孔，工序如 图 3示。该工序所用设备为 式钻床。 14 图 3 5）工序的加工要求： 10和 28的中心距为（ 80 行度允差 11 孔与 28中心距为（ 15 计方法和步骤 具类型的确定 由 设 计 任 务 及 条 件 可 知 ,工 件 的 外 形 轮 廓 尺 寸 小 ,重 量 轻 ,加工 要 求 不 高 ,生产批量不大 设 计 的 夹 具 不 宜 复 杂 ,在保证质量 和 提 高 生 产 率 的 前 提 下 ,尽 量 简 化 结 构 ,做 到 经 济 合 理 被加工部位 的分布情况 ,拟采用翻转式钻夹具 (快换钻套 ). 位装置的设计 ( 1 )确定定位方案 根据工件结构特点 ,其定位方案有两种 : 15 方案一 :如图 4 - 3 所示 ,以 28及一组合面 (K 面与 10为定位面 ,限制工件的五个自 由度 ,以 10端外缘毛胚一侧为防转定位面 ,限制工件 Z 自由度 M M 的公差大 ,定位不稳定 ,定位误差大 . 方案二 :如图 4 - 4 所示 ,以孔 28端面 K 定位 ,限制工件 5个自由度 ,以 11 孔外缘定位 ,限制 Z 自由度 强 刚 性 ,在10下端 ,增设一辅助支承 8 影响 ,定位误差小 . 比较上述两个方案 ,方案二为最佳方案 . 图 3 案一 16 图 3 案二 ( 2 )选择定位元件 1)选用带台阶面的定位销 ,作为 28及其端面定位的定位元件 (见夹具总图 3- 7 ) 2)以 10 端 面 外 缘 定 位 ,采 用 的 定 位 元 件 有 两 种 形 式 (如图 3 示 ): 选用可调支承钉作为以 10外缘定位的定位元件 ,其结构和尺寸按表 3 - 19 和表 3- 20 确定 ,它可限制 Z 自由度 毛 胚 精 度 对 定 位 精 度 的 影 响 ,在 使 用 过 程 中 根 据 每 批 毛 胚 的精度进行调整 ,结构如图 3 a)所示 . 采用移动形块为定位元件 ,如图 3- 4 ( b)所示 ,限制了 Z 自由度 ,其 定 位 精 度 不 受 毛 胚 精 度 的 影 响 ,但 受 夹 具 结 构 限 制 ,并 且 结构复杂 ,布局较难 块 除 定 位 作 用 外 ,还有夹紧作用 ,根据本工件的结构特点 ,易引起工件的变形 . 17 比较上述两种形式 ,确定采用第一种形式 . 图 3 位件的选择 ( 3 )定位误差分析计算 1)加工 10求 保 证 中心 距 尺寸 ( 8 00. 20 )m m 及 两孔 轴 线平行度 0. 30 计算中心距尺寸 ( 8 00. 20 )m m 定位误差 为 = B+ 由图 3 知 , B=0 基准位移误差 等于定位销与定位孔的最大间隙值 Xm 销孔配合代号为 2828 28,28 28 . 于是 Xm D m n =2 8. 02 1 27 =0. 04 1（ D= Y =X 0 1（ m m) 其中： G =0 m D 允 =1 /3 G =0 （ m m) 则 D D 允 该定位方案满足要求。 计 算 1 0H 9 与 2 8 孔 轴 线 的 平 行 度 定 位 误差。 18 同理 D= B+ Y， B=0 由基准位位移误差定义可知 Y= 1+ 2 1 是定位销圆柱部分与台阶面的垂直度误差。由于此两表面是在一次安装中加工出的，其误差很小，也是可忽略不计 2=0。 因此 D= B+ Y =0 定位误差的允许值 D 允 =1 /3 G =1 /3 * 0. 3=0. 10（ 显然 D D 允 因而该定位方案也能满足两孔轴线平行度 0 加工要求 。 2）加工 11 孔，要求保证孔距尺寸（ 12 0 ） 定位精度。 同理 D= B+ Y， B=0 而 Y 与加工 1 0H 9 孔时相同，只是方向沿加工尺寸 1 5 D= Y =0 （ 其中： G =0 m D 允 =1 /3 G =1 /3 * 0. 5=1 67 ( 显然 D D 允 该定位方案满足要求。 由于上分析可知，该定位方案与定位装置是可行的。 紧装置的设计 根据生产类型，此夹具的夹紧机构不宜复杂，采用螺旋夹紧方式。螺栓直径暂用 M 12，为缩短装卸工件的时间，采用开口垫圈。 （ 1）加工 1 0H 9 时受力分析如图 3 5 所示，加工时，钻削轴向力 F 与夹紧力 向，作用在定位支承上，而钻削扭距 用钻头直径小，切削力矩不大。因此，对加工此孔来说，夹紧是可靠的，不必进行夹紧力校核。 19 图 3 加工 10 H 9 孔时工件受力图 20 图 3 工 11 孔时工件受力图 （ 2）加工 11 孔时受力分析如图 3 6 所示，加工时，钻削轴向力 F 有使工件绕 O 点旋转的趋势，而钻削扭 矩 有使工件翻转的趋势，为防止上述两种趋势的发生，夹具的夹紧机构具有足够的夹紧力和摩檫力矩，为此需进行夹紧的校核。 1）钻削轴向力 F F=9 . 81 f =0 m m，已知 11 余参数查文献 5得： F=9. 81 6 1. 2 11 0. 25 0. 7 0. 86 6=2 16 7. 15（ N） 2）钻削力距 =9. 8 1=9. 81 0 11 11 0 0. 86 6 =9 6（ N m） 3）使工件转动的转距 使工件翻转的力距 图 4 T 3 =21 M 0 =1 式中： 翻 转 力 ， 翻转力臂， L=d 0 / 2 D 0/2 得 1 6 7. 15 0 5 =3 2. 51（ N m） M 0 =1 =9 . 86 6/ 1 （ 0. 01 5 +0 1 /2 - 0. 04 0/2 ） =0 （ N m） 4）防转夹紧力 防转夹紧力 据力学平衡原理，由图 4 ： F3 f r +2 Fn f r 2 中， r 为当量摩檫半径，查表 3 ： r =1/ 3 ( D 1 - D) =1/ 3 (0 0 28/ 0. 0 4 - 0. 02 8 ) =0 8 (m m) 得 K 2 r f =1 32 . 51/ 2 0. 01 8 0. 15 =9. 30 (N ) 2 1 0. 48/ 0. 02 8 =5 1. 42 ( N ) 5)夹紧机构产生的夹紧为 根据初步选用螺栓直径为 参考文献 9查得，采用 螺栓十，许用夹紧力 800N。 显然 栓无法满足要求。现改用 栓，许用夹紧力 0500N， 栓可满足夹紧要求，同时， 8尺寸，不妨碍工件的装卸。 向装置的设计及其他装置结构 0 H 9 孔导向装置的确定 为适应钻、扩、铰的要求 ，现选用快换钻套及与之相适应的衬套，它们的主要尺寸和结构由表 3 1 和表 3 2 选取 . 具体尺寸如表 3 1 所示。 表 3 1 快换钻套及衬套尺寸 22 钻套端面至加工面间的距离一般取（ 0 . 3 1） d ( d 为钻头直径 ），取 8 1 孔的导向装置的确定 为维修方便，不采用固定钻套，而选用可换钻套，它们的主要尺寸和结构由参考文献 1选取。其主要尺寸如表 3 2 所示。 表 3 2 可换钻套及衬套尺寸 钻套端 面至加工表面的距 离，选取原则与 相同，因加工 精度低，为排屑方便取 12 各导向件至定位元件（ 28 中心）间的位置尺寸公差按工件相应公差的 1/ 2 1/5 选取。因此，它们分别为（ 15 0 ）m m, (8 0 0. 05） 10 钻套轴心线对基准面垂直度允差0 . 05m m, 11 孔钻套轴心线对基准面平行度允差 0. 05m m. 为便于排屑，辅助支承采用螺旋套筒式；为便于夹具的制造和维修，钻模板与夹具体的联接采用装配式。夹具体采用开式，使加工、观察、清理切屑均方便。 制夹具结构图 绘制夹具结构图一般分两步，首先绘制 草图，待对夹具精度进行分析和计算后，若需修改的，修改后再按国际正式绘制夹具总装图，如图 3 示。 23 5。定夹具技术要求和有关尺寸，公差配合 夹具技术要求和有关尺寸，公差配偶和是根据教材和、有关资料，手册规定的原则和方法确定的，本例的技术要求和公差配合如下： 定 位 元 件 与 夹 具 底 面 的 垂 直 度 误 差 允 许 值 在 全 长 上 为0 . 03m m。 导 向 元 件 与 夹 具 底 面 的 垂 直 度 误 差 允 许 值 在 全 长 上 为0 . 05m m 导向元件（件 11）与夹具底面（ F）的平行度误差允许值为0 . 05m m 10 钻套 ，衬套，钻模板上内孔之间的配合代号及精度分别为： 2 6 套 钻模板） 18 H 7/ 套 衬套 ) 24 11 孔钻套，衬套，钻模板上内孔之间的配合代号及精度分别为： 2 6 套 钻模板） 18 H 7/ 套 衬套 ) 其余部分的公差配合代号及精度如图 4 示。 具精度分析与计算 由图 4 知，所设计夹具需保
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