机床夹具柔性化技术研究及设计【双偏心轮平口钳夹具机构设计】【说明书+CAD】
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双偏心轮平口钳夹具机构设计
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15第三部分 设计和制造钻模及夹具第12-14单元翻译者:林怡第十二单元 直角板钻模和夹具一、目的:在完成这一单元以后,学生应该可以:分析零件数据并确定适当的夹具设计方案。确定指定样本零件的定位、支承,以及夹紧方案。为指定的样本零件设计一个直角板钻模和一个直角板夹具。直角板夹具主要用于加工那些用板型工具不容易加工的零件。这些工具的尺寸和复杂性随着零件的改变而改变,但是不管他们的尺寸如何变化,每件工具的基本结构本质上是相同的。直角板工具结构上的主要构件是一个角。过去通常由这一结构构成的工具有角、T形物、S梁、铸造支架材料、平面材料的组合剖面、以及标准工具的工具体,如图12-1所示。二、变化及应用在任何直角板工具体的设计中,必须牢记一个重点:工具的垂直构件必须与水平构件尺度相同或略小于水平构件。维持工具的刚性以及确保零件的精度这也是必需的。在极少数情况下,这条规则并不适用。垂直构件必须由特殊位置的角撑板支撑或由两个角撑板共同支撑,如图12-2所示。(一)简单的直角板工具简单的直角板工具由一个与机床工作台成90度的角构成,如图12-3所示。这些工具通常用来加工那些有与机床工作台成垂直角的细节要求的零件。(二)改良的直角板工具改良的直角板工具由一个在平行于机床工作台到垂直于机床工作台角度范围内任意可调的角构成,如图12-4所示。这些直角板工具通常用于加工那些有与机器工作台成一定角度但并不垂直的细节要求的零件。(三)其它应用除了上述讨论的主要用途外,直角板钻模和夹具还可作为分度工具,如图12-5所示,或作为辅助支撑,如图12-6所示。通过改变长度来改变角度枢轴点图12-1 工具体结构铸造支架材料结构剖面图标准工具的工具体组合件剖面角撑板图12-2 支撑角配合特殊角机床工作台机床工作台图12-3 简单的直角板工具 图12-4 改良的直角板工具分度柱塞图12-5 分度夹具 直角板支撑零件板形夹具机床工作台 图12-6 辅助支撑三、直角板钻模设计直角板钻模通常用于多种零件的机械加工。由于他们的设计,他们能够适应零件不断变化的形状。图12-7就是一个展示适合性的例子。图12-7 利用直角板钻模加工的典型零件一旦设计者选定了一个直角板钻模,评估和分析也就开始了。这将涉及到零件图和联接器的生产计划,如图12-8所示,设计者记录下下列设计数据:零件是一个圆柱形套管,长2.38英寸,一段台阶直径为2.38英寸,另一段直径为1.38英寸。每段台阶宽均为1.13英寸。零件上钻了两个孔,一个直径为1.188英寸,另一个直径为0.594英寸。零件已在车床上车端面、钻孔。材料选用1020钢。生产批量是100件。要求执行的操作是在直径较大的台阶上钻四个直径为0.19英寸的孔,在直径较小的台阶上钻两个直径为0.19英寸的孔。该半成品在这道工序之前已车端面、钻孔。.5941.13深1.188.0061.13深2-.19孔4-.19孔A-A 剖面 注意: 孔偏离中心位置在.015的范围内除非特别注明公差为.01明细栏序号数量尺寸材料11002.382.381020序号日期修改设备名称连接器制图CR检查W.C.审核M.B.日期材料比例公差 .xx.015 角度 .xxx.015 0-30除特别规定的公差以外零件号D-22019生产计划零件号22019零件名称连接器数量100规程序号78-0544图号D-22019工序制定者M.MC.AVOY修改序号日期第1页 共1页工序号工序内容设备加工工具12345车端面,车外圆镗0.594英寸、深1.13英寸的孔镗1.19英寸、深1.13英寸的孔钻6-0.19英寸孔,然后镗孔去毛刺并检查#27车床#27车床#27车床#66钻床#7磨床#27-12六角车床#27-12六角车床#27-12六角车床#66-9立式钻床#7-84研磨滚筒5432量规钻头钻头,机用长锥柄钻头,机用长锥柄-.191.000.500T-22019-2检验夹具T-22019-1钻模-工序号工艺装备尺寸特殊工具序号图12-8 零件图和生产计划(一)定位、支撑和夹紧零件最简单、最精确的定位方法是钻中心孔。台阶式定位器以满足与大孔相配合的同时能通过小孔的要求来制造,如图12-9所示。台阶式定位器末端的螺纹用于安装能将零件在适当位置夹紧的快速作用旋钮。台阶式定位器大端的直径是最重要的尺寸。这一表面既是钻孔的支撑面又是与零件参考表面轮毂相配合的表面。根据在零件图上找到的信息,定位孔最大允许直径是1.194英寸;最小允许直径是1.182英寸。根据这些尺寸,定位器尺寸决定为1.1810.0005英寸。当考虑最小零件和最大定位器尺寸时,在零件和定位器之间允许存在0.0005英寸的间隙。当使用最大零件和最小定位器尺寸时,在零件和定位器之间允许存在0.0135英寸的间隙。孔的定位公差是偏离中心线0.015英寸;因此,这个定位器尺寸在公差范围内,如图12-10所示。必须记住这些尺寸是极限值。在实际情况中,尺寸变化通常小得多。快速作用旋钮夹具体定位点图12-9 台阶式定位器1.194 最大零件尺寸1.1805 最小定位器尺寸.0135 总偏差 .0135/2 (在各方向上偏离中心的位移为.0068)1.182 最大零件尺寸1.1815 最小定位器尺寸.0005 总偏差 .0005/2 (在各方向上偏离中心的位移为.00025)图12-10 定位器尺寸计算(二)分度定位零件图12-11 球形柱塞双头螺纹定位器用这个钻模夹具完成的分度定位通常是由操作者手工完成的。用于定位零件的分度销是一个球头柱塞,如图12-11所示,这个分度销既能保证转速又能保证精确性。使用时,先在零件上钻孔;然后旋转零件直到球形按钮进入刚钻的孔中。以相同的方式钻其余孔。通过使用球头柱塞分度速度得以提高,这是因为零件仅仅旋转就使球头按钮与孔分离胜于用手移动分度销。通过控制球头柱塞与钻孔位置成90度角的位置,四个等间距孔能够很容易被加工出。当钻小台阶上的两个孔时,大台阶上的孔再次作为零件参考。通过分度球和孔配合来定位零件,可以维持两台阶上孔之间适当的径向定位,如图12-12所示。变换位置零件旋转钻孔位置零件图12-12 利用球形柱塞分度 图12-13 铰接叶片中的钻模定位(三)钻套定位由这个钻模夹具指定的钻套既可以是固定的又可以是可换的,这取决于夹具体的设计。如果顶部的夹具是铰接的可以采用固定钻套,如图12-13所示。这儿钻套可以转开以便零件的加载和卸载。这种方法适用于高强度运转。因为绝对的经济性,通常会选择另一种方法。相对于由固定钻套构成的钻模夹具,由可换钻套(图12-14)构成的钻模夹具可以获得相同的间隙但成本较低。这种类型的钻模夹具可能加载和卸载稍微慢些,但是100个零件总体增加的时间也是极小的。钻套向左偏.005零件向右偏.0068最大偏差为.0118变换位置图12-14 滑移式可换钻套的使用 图12-15 衬套的定位在每一种情况下,钻套都必须被定位在与定位器中心线的偏差不超过0.0075英寸的位置上。将钻套与定位器的定位公差合成可能引起的情况如图12-15所示。可能出现的最糟的公差情况将使孔的位置偏离中心0.0118英寸。这可以完全处于0.015英寸的零件公差范围内。(四)钻模夹具体设计由这个钻模夹具确定的夹具体应该是由铸造支架原材料制造的不对称T型。这一结构能允许足够的刚度,同时也提供了防止整个夹具翻转的稳定性。钻模板也可以是铸造的平面材料。夹具体应该由合板钉以及螺钉与定位器固定起来,如图12-16所示。夹具在机床上的定位可以由U型槽和T型螺栓完成,也可以由螺旋压板夹紧机构完成,如图12-17所示。图12-16 装配好的钻模夹具体绘制夹具体草图和夹具总图(P183图12-18)是直角板钻模设计的最后阶段。螺旋压板夹紧机构U型槽和T型螺栓图12-17 工具在机床上的定位四、直角板夹具设计直角板夹具广泛应用于制造业中的各种操作。它们易于适应实际情况中的任何加工工具和任何工序。到目前为止,探讨过的夹具都以夹具固定、刀具移动的形式使用。在这一部分中,将研究刀具静止而夹具旋转的问题和好处。这将涉及到零件图和悬架(P184图12-19)的生产计划,设计夹具时必须考虑下列事项:零件是一个粗糙的铸件,大约长100,宽80,高80。零件底部已加工,底部有四个10孔。材料选用生黄铜。生产批量是80件。要求执行的操作是在铸件的圆柱形部分钻一个30的通孔。零件在这道工序以前,底面已铣、已钻孔。零件有一个直径约为20的中心孔。一旦收集和分析设计尺寸,设计过程也就开始了。T-22019-1钻孔并攻螺纹至1/4-20统一标准粗螺纹.4531/2-20统一标准粗螺纹零件“B”零件“A”双头螺纹定位器 零件“A”1/2-13统一标准粗螺纹两处球形柱塞固定件 零件“B”标记图12-18 夹具总图尺寸转换表4-10孔明细栏mm英寸序号数量尺寸材料10.3941808080100生黄铜12.472301.181602.362662.598803.1501003.397公差为.01序号日期修改设备名称悬架制图JB检查K.D.审核M.H.日期材料比例公差 .xx.015 角度 .xxx.005 0-30除特别规定的公差以外零件号D-11207生产计划零件号11207零件名称悬架数量80规程序号77-94752图号D-11207工序制定者D.LIBBY修改序号日期第1页 共1页工序号工序内容设备加工工具1234铣低面至厚度12mm钻4-10mm孔钻30通孔去毛刺并检查#37铣床#66钻床#27车床#7磨床#37-10卧式铣床#66-9立式钻床#27-60普通车床#7-84研磨滚筒4321量规-钻头,机用长直柄平面铣刀,台钳-10mm100100125,#87T-11207-4检验夹具T-11207-3车床夹具T-11207-2钻床夹具T-11207-1铣床夹具工序号工艺装备尺寸特殊工具序号图12-19 零件图和生产计划(一)零件定位圆柱形定位销零件定位该零件最精确有效的方法是以孔为定位基准。零件底部四个孔中的其中两个可以用于定位零件,如185页图12-20所示。如果孔径有很大偏差,可以使用可调圆锥定位器来确保重复精度,如185页图12-21所示。对所钻孔可以进行与这些孔相关的加工。图12-20 零件定位零件假如零件在钻孔这一道工序中所钻得的孔径尺寸与规定尺寸的偏差不大,那么可以采用同一类型的定位器。倘若销的位置正确,一个圆柱形定位销和一个菱形定位销将精确定位零件。如图12-22所示正确地安排这些定位元件的位置。圆柱形定位销菱形定位销菱形定位销零件图12-21 锥面定位销的使用 图12-22 定位元件的布置(二)夹紧零件一些方法可以用于夹紧该零件。为了尽可能使成本降低,通常选用压板夹紧机构夹紧该铸件。压板是闩型的,它以一端为轴心转动,在另一端闩上,如图12-23所示。这一类型因其结构简单、快速动作而被选用。用来保证夹紧的螺钉应该是内六角圆柱头螺钉,以此减小暴露部分螺纹受损的可能性。压板厚度应该大约为15以抵抗弯曲变形。螺钉应该大致为M10。图12-23 零件的夹紧(三)夹具体设计由这个夹具确定的材料应该是直角形式的铸造支架原材料。将夹具体固定在固定夹具体的面板上可以由很多种方法实现。最简单方便的方法是在直角板的底部做出一个凸台,这个凸台将和面板上的中心孔配合。一旦被置于中心位置,夹具由螺栓通过面板上与之相配的 长孔固定在面板上。这些长孔应该加以设计被加工成埋头孔,以便使螺母处于面板后面,如图12-24所示。面板夹具体有时候夹具比较大,提供一个配重以减小面板的振动、消除面板的摆动可能是有必要的。在这些情况下,设计者必须规定出一个重量,它和由夹具引起的质量偏移的总值大小相同。这一配重应该根据装夹了最重零件的夹具来定位,并且应该直接定位于与其相对的位置,如图12-25所示。定位凸台绘制夹具体草图和完成夹具总图(图12-26)是设计过程的最后阶段。记住检查每一个细节来保证夹具的安全性和价值。图12-24 夹具在面板上的固定面板平衡块夹具上最重的零件 图12-25 配重的固定五、夹具设计应用1. 分析零件图和生产计划(图12-27)以决定设计直角板钻模和直角板夹具所必需的有关信息。2. 比较选定零件和以前例子的相同点和不同点。3. 准备设计草图以考虑必需的大小和尺寸。4. 完整的夹具总图上包含所有必需的数据。T-11207-3T-11207-3R20钻9通孔零件“A”注意: 1.凸台应该被车削至适合面板上所钻孔大小的直径。钻、扩8孔(两处)钻通孔并攻螺纹至M8(两处)零件“A”注意 1图12-26 夹具总图2-.19孔除非特别注明,否则公差为.020明细栏序号数量尺寸材料1150.502.631020序号日期修改设备名称连杆制图J.V.检查G.M.审核T.S.日期材料比例公差 .xx.015 角度 .xxx.015 0-30除特别规定的公差以外零件号D-4982-1生产计划零件号4982零件名称连杆数量150规程序号77-1497-2图号D-4982-1工序制定者P.LONGO修改序号日期第1页 共1页工序号工序内容设备加工工具1234将.50棒料割断至2.63长钻2-0.19通孔铣两个.125.54平面去毛刺并检查#68切断机床#66钻床#37铣床#7磨床#68-18砂轮切割机#66-12钻床#37-10卧式铣床#7-84研磨滚筒43 2量规刀具,端铣刀钻头,机用长直柄-6.00.751.001.88T-4982-3检验夹具T-4982-2夹具T-4982-1钻模工序号工艺装备尺寸特殊工具序号图12-27 零件图和生产计划(一)有关设计的建议注意零件形状选择最合适的定位装置。检查每个夹具肘杆曲柄夹紧动作的使用可能性。检查跨铣台阶末端的可能性。检查前面工序确定的零件的精度和性能。只要可能尽量使用孔定位工件。六、总结这一单元中介绍的重要概念如下:直角板钻模和夹具由板式钻模和夹具演变而来,板式钻模和夹具过去常用来以各种他们特有的定位角度固定工件。两种基本类型是简单的直角板工具和改良的直角板工具。简单的直角板钻模和夹具以90度角固定工件。改良的直角板钻模和夹具以90度以外的角固定工件。在设计开始以前,必须研究零件图以获取关于零件所有必需的信息。必须仔细计算以确定精确的尺寸和用于定位零件的定位器的位置。刀具的定位和参考由成套刀架完成。尽可能使用标准件。每一个设计应该由草图开始。画草图有助于明确表达设计方案。草图有助于减少问题,展示关系。一旦设计方案制定,问题解决,最终的设计图也就制定了。七、复习1. 直角板钻模和夹具的两个主要类型是什么?2. 说明各种类型的应用情况。3. 直角板高度和宽度之间的尺寸关系有何要求?4. 什么装置可以被用来提高分度速度?5. 如何将钻模板安装在同一类型的直角板钻模上?6. 通常直角板工具在机床上是如何定位的?7. 刀具移动的同时是不是所有夹具都必须保持静止?8. 为安全起见,旋转的夹具上应使用什么类型的螺钉?9. 夹具在机床面板上的定位可以采用什么方法?10. 为防止大型夹具引起振动应该在面板上使用什么?第十二章 直角板钻模和夹具41第三部分 设计和制造钻模及夹具第十三单元 槽式和箱式钻模一、目的:在完成这一单元以后,学生应该可以:分析零件数据并确定适当的夹具设计方案。确定指定样本零件的定位、支承、夹紧方案,以及细节部分。为指定的样本零件确定需要的规定类型的钻模,并设计钻模夹具。绘制所需的夹具总图。二、槽式钻模槽式和箱式钻模是通常使用的最贵最复杂的一类钻模。然而,尽管它既复杂,成本又高,当设计和使用适当时,这些钻模可以节省大量的加工时间和零件装夹时间。一旦一个零件装入一个这样的钻模,它几乎不会被移动,直到所有加工都完成。利用槽式和箱式钻模加工零件几个表面的细节部分时,不需要在夹具中重新定位零件。槽式钻模是封闭式钻模的最简单、最基本的形式,如图13-1所示。如它名字所指,这种钻模的主要构成元素是槽。使用时,槽式钻模能用来加工零件的三个表面。除了它们的多向加工能力以外,相对于敞开式钻模,槽式钻模提供了更好的稳定性,并能支撑薄壁零件。工件可以以任何可能的方法固定在槽式钻模中。这种钻模的夹紧也能很容易被完成。一般,工件靠着钻模的顶部和一边被固定,从另一边被夹紧,如图13-2所示。零件夹紧元件定位元件钻套 图13-1 槽式钻模 图13-2 槽式钻模中的定位与支撑三、槽式钻模的设计一旦设计者为规定的零件选定了用于其加工的槽式钻模,零件分析就开始了。这将涉及到零件图和间距环的生产计划,如图13-3所示,摘录下下列设计数据:零件是一个长150的120圆柱环。零件有一个有两个内部凹槽的80钻孔。材料选用铸造青铜。生产批量是200件。要求执行的操作是在两侧面各钻三个16等间距的通孔,在一端钻、铰6-M121.75孔。该半成品在这道工序之前已钻孔、车端面和开槽。设计过程由这些数据开始。尺寸转换表钻通孔16(6个孔)钻10.20孔攻螺纹至M12-1.7520深(6个孔)注意 1明细栏mm英尺序号数量尺寸材料10.20.4021200120150管材铸造青铜12.47216.63018.70920.787291.142461.811803.150903.5431003.9371204.7241505.901序号日期修改设备名称间距环制图PC检查A.W.审核M.T.日期材料 注意: 偏离中心位置在0.25mm的范围内除非特别注明,否则公差为0.2比例公差 .xx.015 角度 .xxx.015 0-30除特别规定的公差以外零件号D-1881-2-1生产计划零件号1881-2零件名称间距环数量200规程序号79-9215图号D-1881-2-1工序制定者T.L.PRICE修改序号日期第1页 共1页工序号工序内容设备加工工具12345钻80通孔,在孔内开1890槽车两端面至150长在端面上钻8孔,攻螺纹至6-M121.75孔在两侧面钻6-16孔去毛刺并检查#27车床#27车床#66钻床#66钻床#7磨床#27-63六角车床#27-63六角车床#66-1摇臂钻床#66-1摇臂钻床#7-84研磨滚筒54 3量规机用长锥柄丝锥,2个出屑槽,机用长锥柄-16mmM121.75,10.20mmT-1881-2-1检验夹具T-1881-2-1钻模T-1881-2-1钻模工序号工艺装备尺寸特殊工具序号图13-3 零件图和生产计划(一)零件定位因为该零件已经经过孔加工、两端面车削加工,这些表面都可以用于定位零件。为这个钻模选用的定位器必须被退切(图13-4)以防止干涉。退切过的定位器还为钻头的运行提供了空间。倘若钻头运行的空间不能由退切提供,可采用小锥坑或略大于钻头尺寸的凹槽,如图13-5所示。定位器的尺寸公差必须使零件加工后尺寸在规定的极限范围内。考虑零件的极限允许尺寸,最大孔径为80.1;最小孔径为79.9。以最小尺寸为基准,定位器尺寸应该是79.880.01。再考虑极限允许尺寸,定位器和零件之间的最大间隙是偏离中心0.115,如图13-6所示。这完全在规定的偏离中心0.25的允许范围内。 图13-4 圆柱形定位器 图13-5 钻头运行空间(二)零件夹紧偏离中心的最大位移为0.115在这个钻模中,夹紧是定位器的第二功能。通过钻、铰孔(图13-7),压板夹紧元件可以用来将零件保持在适当位置。当定位器用来夹紧零件时,该定位器应该比零件短5至20毫米。这就能保证确定的夹紧,并能防止在定位器上的夹紧元件处于极限位置时仍无法夹紧零件的情况出 图13-6 尺寸误差 现。用于夹紧零件的压板应该约为10厚,以此防止夹紧零件时压板出现弯曲变形。柱头螺栓压板压板定位元件零件 图13-7 夹紧零件(三)钻模夹具体设计钻模夹具体的构造始于对所用槽尺寸的规定。如果不能使用标准槽,或者零件比槽的标准尺寸大,装配式槽(P194图13-8)可以取而代之。在这个钻模的情况中,可以选用尺寸为203203150的标准铸槽。用两个M10的螺钉将双头螺纹定位器安装在槽的中心。固定定位器的螺钉是内六角圆柱头螺钉。它们的安装孔是沉孔以便使有头螺钉略低于夹具表面,以防螺钉有任何可能与钻床主轴产生干涉。因为这个夹具的基本形状不易提供适当的夹紧表面,所以只能采用第二或辅助夹紧装置。如图13-9所示的夹紧装置是一种可以将夹具固定在钻床工作台上的夹紧装置。这种夹紧装置的优点是它的装夹速度、通用性和使用范围。焊接点内六角圆柱头螺钉图13-8 装配式槽 图13-9 辅助夹紧(四)钻套定位因为这个钻模夹具的主要定位元件是一个圆柱,有六个M121.75的孔的一端的圆孔必须与这个定位元件同心。为了保证这点,设计者必须规定圆孔和定位元件位置间的精密公差。0.03的定位公差应该提供给夹具制造者足够的公差,并能提供一把满足零件图要求的有足够精确的刀具。将这项可变公差增加到定位器的尺寸公差上意味着极限允许尺寸将使孔在各方向上偏离中心的最大值为0.145,如图13-10所示。这可以完全处于零件图上规定的0.25的允许变化范围内。通过规定描述确定定位器位置的方法,设计者能够使夹具制造者的工作容易得多。当使用这种方法时,设计者应该规定轴肩的长度略大于槽的厚度。这保证了定位器参考的精确性,如图13-11所示,并且使坐标镗床工作更容易、消耗时间更少。轴肩还可以帮助夹具制造者在夹具侧面确定孔的位置。当所有孔都适当定位并加工到尺寸后,轴肩可以用刀具顶端磨削修平的方式去除。定位表面夹具体定位误差零件位移图13-10 零件与钻套间的尺寸误差 图13-11 夹具参考用于钻侧面上六个孔的钻套的定位是由相同方法完成的。此处的主要要求还是相对于定位器中心的适当关系。由这些孔规定的公差也应该是0.03。设计这个槽式钻模的最后阶段是完成大致的设计草图和夹具总图(图13-12)。三、箱式钻模箱式或翻转式钻模通常加工成围绕零件的箱子或框架形式,如图13-13所示。虽然这些钻模存在加工零件各表面的可能性,但是一些固定在箱式钻模中的零件只需要加工两到三个侧面。使用箱式钻模是因为箱式钻模也能对脆性工件提供很好的支撑,并且具有极好的公差控制能力。四、箱式钻模的设计一旦选定一个箱式钻模作为加工操作的最合理的钻模,钻模的设计必须搜集和评估与零件有关的所有数据。这将涉及到零件图和导块的生产计划,如图13-14所示,摘录下下列信息和设计数据:零件长70,宽50,厚30。零件上加工了一个27宽、15度角的台阶。材料选用1040钢。生产批量是150件。零件有3-M14孔和2-810孔。零件上的五个孔被定位在四个表面上。零件钻孔前已铣平面、去毛刺。利用这些数据,设计者开始简洁的陈述必需的设计概念和选择余地。从这些最初的概念和印象中,箱式钻模的设计发展了。T-1881-2-1T-1881-2-1零件“B”零件“A”下陷5mm为安装8mm销钉钻、扩孔45mm螺栓圆周钻孔并攻螺纹至M1045mm螺栓圆周钻10.20孔攻螺纹至M12零件“B”零件“A”图13-12 夹具总图固定支承钻套(一)零件定位翼形螺钉钻模支脚翼形螺钉零件因为这个零件的基本形式是一个平直的矩形,可使用的最适当的定位方法是第三单元中介绍的六点定位法。先将零件定位于三个定位元件上,如图13-15所示,首先考虑钻模的可靠侧面。两个固定支承应该如图13-16那样布置。构成钻模夹具体的槽应该约为15至20厚,这样能抵抗夹具的侧向压力,并能保持规定的刚度。第三定位基准由一个与零件小侧面联系的固定支承组成,如图13-17所示。叶片调节螺钉钻套作为防止错误加载的预防措施,设计者必须选择一种方法使夹具安全。这个夹具采用的最简单的装置是一个如图13-18那样定位的销。这个销将只允许零件安装在正确位置。如果零件负载正常,设计者必须选择一种方法和一种装置在整个加工周期中保持这个位置。零件(二)零件夹紧翼形螺钉图13-13 箱式钻模夹紧由两个如图13-19所示定位的螺纹夹紧元件完成。通过这些夹紧元件,足够的夹紧力可以在不干涉零件加工的情况下获得。由于选用了优于普通螺钉的旋转头螺钉夹紧元件,工件胶结的概率将会降低。设计者最后必须考虑的钻模夹具体零件是叶片。这个钻模的叶片上没有钻套。其它一些较复杂的钻模,钻套可能被定位在它的叶片上。当叶片用来支撑钻套时,必须提供一个实际方案以确保叶片的正确定位。只要可能,尽量不要将钻套定位在叶片上,因为叶片经常会由于磨损、直线不重合度以及移动而引起误差。为了保证叶片正确定位,可以采用调节螺钉。(三)钻套定位必须记住一个重点:钻套被定位在与控制孔的尺寸位置的定位元件相关的位置。比如,钻大孔的钻套被定位在与定位元件A和B相关的位置,如图13-20所示。钻小孔的钻套被定位在与定位元件A和C相关的位置。钻套与水平和垂直定位相关的位置通常由箱式钻模的外形控制。在这个箱式钻模的情况中,必须加工一个倾斜孔。为了精确定位钻这个孔的钻套,相对于钻套的侧面必须被加工成相同的角度,如图13-21所示。钻模中钻套的定位公差必须在零件公差的30%至50%之间。一旦所有数据被收集和评价完毕,并且设计制定了,设计者就开始绘制草图和夹具总图(图13-22)。尺寸转换表钻8孔深10两处钻12孔攻螺纹至M1423处明细栏mm英尺序号数量尺寸材料5.197115070503010408.31510.39414.55115.59120.787271.063301.181341.339401.575501.969702.756序号日期修改设备名称导块制图检查审核日期材料比例公差 .xx.015 角度 .xxx.005 0-30除特别规定的公差以外零件号D-8971-1生产计划零件号8971零件名称导块数量150规程序号77-14992图号D-8971-1工序制定者T.WONG修改序号日期第1页 共1页工序号工序内容设备加工工具123456割断3050原料至70mm长铣8平面去毛刺钻5孔攻螺纹3孔去毛刺并检查#68切割机床#37铣床#7磨床#66钻床#66钻床#7磨床#68-1砂轮切割机#37-10卧式铣床#7-84研磨滚筒#66-1摇臂钻床#66-1摇臂钻床#7-84研磨滚筒654 2量规丝锥,4个出屑槽钻头,机用长锥柄铣刀,联锁装置-M1428mm,12mm10030251004025(15)901025T-8971-2检验夹具-T-8971-2箱式钻模T-8971-1虎钳口夹具工序号工艺装备尺寸特殊工具序号图13-14 零件图和生产计划零件零件 图13-15 第一定位基准 图13-16 第二定位基准零件 图13-17 第三定位基准零件安全销排屑通道零件 图13-18 夹具的安全定位 图13-19 零件夹紧与第一定位基准有关的中心位置8mm钻孔与第三定位基准有关的中心位置零件与第一定位基准有关的中心位置14mm内螺纹孔与第二定位基准有关的中心位置零件图13-20 钻套定位五、夹具设计应用1. 分析零件图和生产计划(图13-23)以决定设计槽式和箱式钻模所必需的有关信息。2. 比较选定零件和以前例子的相同点和不同点。3. 准备设计草图以考虑必需的大小和尺寸。4. 完整的夹具总图上包含所有必需的数据。(一)有关设计的建议选择任一种类型的钻模。每种类型都能装夹该零件。零件的选择以经济和效率为基础。六、总结这一单元中出现的重要概念如下:槽式钻模是封闭式钻模的最简单形式。它可以加工零件三个不同的表面。箱式或翻转式钻模是钻模最详细和复杂的形式。它可以加工零件六个不同的表面。不管是用来设计槽式钻模还是箱式钻模的过程与设计模板钻模的过程均相同。在设计开始以前,必须研究零件图以获取关于零件所有必需的信息。仔细计算以确定精确的尺寸以及定位器和钻套的定位。尽可能使用标准件。每一个设计应该由草图开始。画草图有助于明确表达设计方案。草图有助于减少问题,展示关系。一旦设计方案制定,问题解决,最终的设计图也就制定了。用工具加工角度零件用于钻成15角孔的钻套图13-21 以工具轮廓为参考定位钻套尺寸转换表钻孔并攻螺纹至M8钻孔攻螺纹M8明细栏mm英尺序号数量尺寸材料8.31511铸件CLM-4-CSU普通生铁15.59122铸造平板CLM-2-CF普通生铁16.63038支撑销CLM-7-5RB普通生铁18.70941螺钉CLM-6-SHS普通生铁19.74852钻套P-12-20-19普通生铁20.78761钻套P-12-20-25普通生铁25.98471螺钉CLM-6-SMS普通生铁261.02486支撑销CLM-7-SHS普通生铁351.37892钻套P-8-14-19普通生铁47.51.870102支撑销103215特制501.969112销830普通生铁582.283121调节螺钉CLM-8-DTS普通生铁1024.016131铸造平板1512063普通生铁1204.724141销1020普通生铁注意: 1.测量所有没有给出的尺寸。 2. 除非特别注明,否则公差为0.5mm。 3.为了清楚观察这个视图,顶盖已被移走。序号日期修改设备名称 箱式钻模 零件号8971导块制图检查审核日期材料比例公差 .xx.015 角度 .xxx.005 0-30除特别规定的公差以外零件号T-2164-1为安装M8销钻、扩孔(两处)销孔用于安装支承销攻螺纹至M10深14mm左视图安装1/4调节螺钉使顶部叶片的槽适合螺钉钻套部件用螺钉和销来配合为安装M8螺钉钻孔并攻螺纹钻孔并攻螺纹至M10叶片之间留30间隙 正视图尺寸转换表mm英尺5.1979.5.37410.39412.47214.55115.59118.70925.984351.378391.535622.441702.756图13-22 夹具总图尺寸转换表钻5mm通孔(两处)钻与中心孔相连的8.7孔攻螺纹至M101.75,10mm深(6处)明细栏mm英尺序号数量尺寸材料5.1971200404080铝7.2768.7.34310.39420.78725.984401.575602.362803.150钻8.7通孔攻螺纹至M101.75,10mm深各端面序号日期修改设备名称连接器制图检查审核日期材料比例公差 .xx.015 角度 .xxx.005 0-30除特别规定的公差以外零件号D-1120-2-1生产计划零件号1120-2零件名称连接器数量200规程序号551491-78图号D-1120-2-1工序制定者J.FLYNN修改序号日期第1页 共1页工序号工序内容设备加工工具1234割断4040原料至80mm长钻7-8.7孔攻螺纹至7-M101.75孔去毛刺并检查#68切割机床#66钻床#66钻床#7磨床#68-1砂轮切割机#66-4摇臂钻床#66-4摇臂钻床#7-84研磨滚筒54 3量规丝锥,2个出屑槽机用长锥柄-M10-1.758.7mmT-1120-2-2检验夹具T-1120-2-1钻模T-1120-2-1钻模工序号工艺装备尺寸特殊工具序号图13-23 零件图和生产计划七、复习1. 槽式和箱式钻模的用途是什么?2. 封闭式钻模的最基本形式是什么?3. 为什么定位元件必须被退切?4. 当定位元件用来夹紧时,怎样才能防止夹紧元件处于极限位置时仍无法夹紧零件?5. 为什么螺钉必须低于夹具表面安装在沉孔中?6. 为什么设计者应该规定定位器轴肩的长度大于槽的厚度?7. 如果不移动零件在箱式钻模中的位置可以加工几个零件表面?8. 应该采用什么方法来定位平直的矩形零件?9. 最简单的安全装置是什么?10. 为什么叶片是用来安装钻模的最后地方?11. 应该如何设计钻模外形来加工倾斜孔?第十三章 槽式和箱式钻模第十四单元 虎钳口钻模和夹具一、目的:在完成这一单元以后,学生应该可以:分析零件数据并确定适当的夹具设计方案。确定指定样本零件的定位、支承、夹紧方案,以及细节部分。为指定的样本零件设计一个虎钳口钻模和一个虎钳口夹具。二、机床虎钳虎钳口钻模和夹具是装夹装置的最简单最基本的形式。这些夹具的适应性、通用性和经济性使它们成为现代化生产中最高效最经济的夹具之一。这些钻模和夹具使用的基本元件是机床虎钳(图14-1)。设计虎钳口钻模和夹具取代标准虎钳。这允许机床虎钳作为装夹任何一种不同类型零件的专用夹具来使用,并且可以用一个专用钳夹方便的装夹每个零件。这样做不仅可以节省制造专用夹具的时间,还可以大大降低夹具的成本。某些机床虎钳的变体可以促进增加它的用途,如图14-2所示。图14-1 标准回转底机床虎钳三、在虎钳口夹具中定位零件完成零件在虎钳口夹具中定位的方式与零件在其类型夹具中定位的方式相同。几乎每种在这篇文章中讨论过的定位设备和定位方法都能用在虎钳口夹具上。使用这种类型夹具的唯一限制是零件的大小和虎钳的容量。通常,只要零件适合用虎钳装夹,虎钳口钻模和夹具就能使用。(一)销和块的定位最普通的定位工件的方法是用销和块。利用这种方法,零件既可以用它外表面的棱定位又可以用它的孔定位,如图14-3所示。为了维持要求的可重复性,相对于固定钳爪放置定位元件以防任何由于移动可动钳爪而引起的不重合是一个好习惯。图14-2 标准虎钳的变化图14-3 销或块定位(二)模具定位没有孔或加工过的棱的零件的定位基准有时可以用模具来定位。模具式定位器既可以通过机械加工制造又可以通过铸造方法制造。零件机械加工的模具通常用于定位没有任何复杂细节部分的对称零件。这种式样用于零件轮廓可以容易地用标准刀具加工出来的地方,如图14-4所示。因为制造模具十分消耗时间,成本也高,机械加工的模具通常受到用于长期生产运行的刀具的限制。图14-4 机械制造模具铸造模具通常用于定位不对称零件或有复杂细节部分的零件,如图14-5所示。塑料、环氧树脂或低熔点合金是用于制造这种模具的材料。零件图14-5 铸造模具型壳塑料混合物零件塑料或环氧树脂制造的模具通常用于短期生产工作或加工特殊形状的同一类零件。这些材料在低温下混合并浇注到型壳中。涂上防粘剂的零件压入两个型壳之中,然后放置在旁边直到混合物变硬为止,如图14-6所示。磨碎的玻璃、金属屑或磨碎的胡桃壳有时作为添加剂被加入混合物中。这些材料还能提高塑料的耐磨性。图14-6 塑料混合物铸造低熔点合金制造的模具,比如铋,要求一个略有不同的加工过程。在制造这种类型的模具时,零件悬挂于铸型内部,如图14-7所示。为了提高耐磨性,在浇注熔融的金属液前,型腔可用已定形的滚珠轴承填满。这些合金的熔点在147到227之间。用于制造夹具的低熔点合金的缺点是融化合金的设备的成本太高。它们相对于其它铸造材料的优点是当夹具不再被需要使用时可以熔化回收。 图14-7 低熔点合金铸造四、虎钳口钻模设计设计一个虎钳口钻模需要一些时间。所需的一切是一个合适的定位零件的设备并相对夹具侧向压力支撑它。这类夹具的钻套定位会出现一些问题。.31.32两孔公差:.xx.015/.xxx.005 明细栏序号数量尺寸材料1500.38.7517.751020序号日期修改设备名称支撑杆制图检查审核日期材料比例公差 .xx.015 角度 .xxx.005 0-30除特别规定的公差以外零件号D-26226生产计划零件号26226零件名称支撑杆数量500规程序号77-419-10图号D-26226工序制定者MIKE BLAIN修改序号日期第1页 共1页工序号工序内容设备加工工具1234割断.38.75原料至17.75长钻2-0.310.32通孔钻1-0.250.26通孔去毛刺并检查#68切割机床#66钻床#66钻床#7磨床#68-20卧式砂轮切割机#66-12钻床#66-12钻床#7-1207研磨滚筒432量规钻头,机用长锥柄钻头,机用长锥柄-.250.3125T-26226-2检验夹具T-26226-1钻模T-26226-1钻模工序号工艺装备尺寸特殊工具序号图14-8 零件图和生产计划这将涉及到零件图和支撑杆的生产计划,如图14-8所示,设计者摘录下下列信息:零件是一根平直杆,宽0.75英寸,厚0.38英寸,长17.75英寸。材料选用1020钢。要求完成的机械加工操作是在一端钻一个直径为0.250.26英寸的孔,在另一端钻两个直径为0.310.32英寸的孔该半成品是铣过两端面的轧制的棒料。生产批量是500件。利用这些信息,设计者开始设计。(一)零件定位定位这个零件最简单的方法是一个在固定钳爪上铣成L形的支架,如图14-9所示。涉及到零件的纵向移动,可采用可调定位器。支架的宽度应为零件宽度的75%,以允许夹紧空间和在固定爪上的主要定位元件的装夹空间。图14-9 L形支架的定位可动钳爪既可以是整体爪也可以是L形爪,如图14-10所示。如果钳爪是铣成L形的,在钳夹之间必须保留足够的间隙以保证虎钳夹紧而不处于极限位置。对于这样大小的零件而言,0.0500.060英寸的间隙就足够了。铣成L形爪简单的整体爪图14-10 移动爪的变化(二)钻套定位因为这种钻模用来在零件两个端面上钻孔,所以可以在两个可行设计方案中选择一个方案。第一个方案,设计两个分离的夹具模,各对着零件的一端,如图14-11所示。第二个方案只使用一个双头夹具模。这种类型首先处于一个位置,然后旋转到第二个位置,如图14-12所示。不管是哪一种夹具模,为了保证必需的精度,夹具模和钳爪都应该开槽,如图14-13所示。A-A截面A-A截面 图14-11 简单钻模 图14-12 双头钻模通过销的滑动协调钻模板(三)钳爪的可靠确定图14-13 钳爪上夹具模的定位挤压协调整体爪滑动协调整体爪虎钳口钻模和夹具通过铸造在虎钳铸件上的安装孔被定位在合适的位置。夹具设计者的一个好习惯是在设计虎钳口夹具时身边有一份列出标准虎钳口尺寸的表格(图14-14)。对于此处的支承板,应该选择8英寸机床虎钳。利用下面表中所示的虎钳尺寸数据,可以避免许多计算。这种钻模设计的最后阶段是绘制夹具总图(图14-15)。标 准 虎 钳 口 尺 寸虎钳图14-14 标准虎钳尺寸T-26226-1过盈配合.50000.0005两孔配合钻模板定位钻孔并镗孔以配合M.25内六角圆柱头螺钉以.19孔适合.1875销孔的滑动配合(两孔)图14-15 夹具总图五、虎钳口夹具设计虎钳口夹具(图14-16)和虎钳口钻模基本相同。两者最主要的区别是夹具没有钻套而有块规。所有夹具的设计过程是一样的。图14-16 虎钳夹具这将涉及到零件图和瞄准架的生产计划,如图14-17所示,下列数据被摘录并用于设计虎钳口夹具:零件是一个平直的矩形,长85,宽40, 厚12。要求完成的机械加工操作是排铣三个槽:两个宽10,一个宽3,深度均为15。该半成品两端锯断,钻有2-18孔。生产批量是150件。材料选用7075-T6铝。由这些信息开始,设计者开始设计虎钳口夹具。尺寸转换表钻8mm通孔(两处)明细栏mm英尺序号数量尺寸材料3.11811501240857075-T6铝7.5.2958.31510.39412.47215.59123.5.925401.575552.165853.346序号日期修改设备名称瞄准架制图检查审核日期材料比例 除非特别注明,否则公差为0.2公差 .xx.015 角度 .xxx.005 0-30除特别规定的公差以外零件号D-145B生产计划零件号145B零件名称瞄准架数量200规程序号77-10109图号D-145B工序制定者T.L.PRICE修改序号日期第1页 共1页工序号工序内容设备加工工具12345割断4012原料至85mm长钻2-8mm孔去毛刺铣2-10mm,开槽1-3mm去毛刺并检查#68切割机床#66钻床#7磨床#37铣床#7磨床#68-20卧式砂轮切割机#66-20钻床#7-1207研磨滚筒#37-10卧式铣床#7-1207研磨滚筒54 3量规割断刀具,普通铣刀机用长直柄-2-10251001-3251008mmT-145B-3检验夹具T-145B-2铣床夹具T-145B-1钻模工序号工艺装备尺寸特殊工具序号图14-17 零件图和生产计划(一)零件定位定位这个零件所使用的最好的定位表面是两个钻孔。如图14-18所示,两定位销以中心距550.10确定位置。这个公差允许孔的定位有微小变化。当定位元件的直径比孔径小0.05时,零件仍然可以保持必须的精度。这个零件选用的定位元件是一个圆柱形定位销和一个菱形定位销。菱形定位销必须被定位在限制零件绕圆柱形定位销转
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