攻泵体端面螺纹孔机床夹具设计

1、 本 科 毕 业 设 计题目 攻泵体端面螺纹孔机床的夹具设计 系 别 工程技术系 专 业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 学 号 指导教师 李敬 职 称 教授 2015年 4月 11 日攻泵体端面螺纹孔机床的夹具设计摘 要本设计是将以往组合机床夹具的缺点摒弃，吸收其优点，针对泵体的侧孔面上多个需要钻孔工件进行定位，夹紧，然后进行加工，其定位方法为一面两销定位。本文将从设计方案，具体安装过程及绘制夹具总图跟零件图来深层次的表达本次设计的优缺点，并从定位方式与夹紧力的计算来验证本设计的可行性。关键词：泵体； 设计； 夹具 论文图纸qq:2604130359Abstract This design

2、 is the combination of machine tool fixture disadvantages discard, absorb its advantages, the side hole of the pump body surface a plurality of drilling the workpiece positioning, clamping, and then is processed, the positioning method is a two pin positioning. This article from the design, drawing

3、and the advantages and disadvantages of the design of the fixture layout and parts diagram to express the deep specific installation process, to verify the feasibility of this design calculation and analyzes positioning and clamping force.Keywords: barrel of pump; design; Fixture目 录1引言11.1夹具设计的必要性11

4、.2钻床夹具的概括21.2.1钻床夹具的特点21.3钻床夹具的设计要点21.3.1钻套21.3.2钻模板31.4确定各表面加工方案32设计任务33多轴钻床夹具的总体设计43.1多轴钻床夹具的设计43.2夹具的工作原理与结构设计43.2.1定位方案与定位元件43.2.2夹紧机构43.2.3六点定位原理53.2.4一面两销定位方式53.3夹具的使用方法53.4夹具与多轴钻床的固定64多轴钻床夹具零件的具体设计64.1夹具零件的设计64.2夹具体的设计64.2.1夹具体机构分析设计64.2.2夹具体的制造74.2.3夹具体的固定74.3定位销的设计74.3.1定位销的设计74.3.2确定切削力、切削

5、扭矩84.3.3定位销加工时的问题及解决方法94.4钻模板以及钻套的设计104.4.1钻模板的设计104.4.2钻套的设计114.4.3钻模板与夹具的连接固定125夹具的二维视图135.1定位销7135.2夹具体底座136结 论14参 考 文 献15致 谢16_ 1引言1.1夹具设计的必要性 结合目前实际生产，通过观察发现仅用通用夹具不能满足生产要求, 用通用夹具装夹工件生产效率低，加工质量低，而且往往需要曾加划线工序，由此，专门设计了这种铣床夹具，通过对夹具的一面两销定位，手动夹紧方案、对刀方案，夹具体与定位键的设计及加工精度等方面的分析和实践应用，以便能满足工艺和生产要求，提高生产效率。1

6、.2钻床夹具的概括1.2.1钻床夹具的特点（1）保证工件的加工精度专用夹具应有合理的定位方案，合适的尺寸，公差和技术要求，并进行必要的精度分析，确保夹具能满足工件的加工精度要求。（2）提高生产效率专业夹具的复杂程度要与工件的生产纲领相适应，应根据工件生产批量的大小选用不同复杂程度的高效夹紧装置，以缩短辅助时间，以提高生产效率。（3）工艺性好专用夹具的结构简单，合理，便于加工，装配，检验和维修。专用夹具的生产属于批量生产（4）使用性好专用夹具的操作应简单，省力，安全可靠，排屑应方便，必要时可设置排屑机构。（5）经济型好除考虑专用夹具本身结构简单，标准化程度高，成本低廉外，还应根据生产纲领对夹具方

7、案进行必要的经济分析，以提高夹具在生产中的经济效益。1.3钻床夹具的设计要点1.3.1钻套钻套的作用是确定钻头，铰刀等刀具的轴线位置，防止刀具在加工过程中发生偏斜。根据使用二点，钻套可分为固定式，可换式，快换式等多种结构形式：（1）固定钻套 固定钻套直接被压在钻模板上，其位置精度要求较高，但磨损后不易更换，钻模板较薄时，为使钻套具有足够的引导长度，应采用有肩钻套。（2）可换钻套 在成批生产、大量生产中，为便于更换钻套，采用可换钻套。（3）快换钻套 在工件的一次装夹中，若顺序进行钻孔、扩孔、铰孔或攻丝等多个工步加工，需要不同孔径的钻套来引导刀具，此时应使用快换钻套。更换钻套时，只需逆时针转动钻套

8、使削边平面转至螺钉位置，即可向上快速取出钻套。（4）专用钻套 在一些特殊场合，可以根据具体要求自行设计钻套。1.3.2钻模板常见的钻模板有固定式、铰链式、可卸式、悬挂式等四种结构形式：（1）固定式钻模板 固定式钻模板与夹具是固定连接的可以与夹具体做成一体，也可以用螺钉将它与夹具体相连接。采用这种钻模板钻孔，位置精确度较高。（2）铰链式钻模板 铰链式钻模板与夹具体通过铰链连接。1.翻转：装卸工件时，将钻模板往上翻；加工时将钻模板往下翻，并用菱形夹紧螺钉。2.固紧：采用铰链式钻模板，工件可以在夹具上方装入，装卸工件方便；但翻转钻模板费工费时，效率较低，且钻模板位置精度受铰链间隙影响，钻孔位置精度不

9、高；它主要用于生产规模不大、钻孔精度要求不高的场合。（3）悬挂式钻模板 悬挂式钻模板是与机床主轴箱连接的，悬挂式钻模板通常用在多轴传动头加工平行孔系时采用，生产效率高，适于在大批量生产中应用。1.4确定各表面加工方案在选择各表面的及孔的加工方法时，需综合考虑以下因素：（1）要考虑各表面的精度和质量要求，根据各加工表面的技术要求，选择加工方法及分几次加工。（2）根据生产类型来选择，在大批量生产中可使用专用的高效率的设备；在单件小批量生产中则使用常用设备和一般加工方法。（3）要考虑被加工材料的性质。（4）要考虑工厂或车间的实际情况，同时也应考虑不断改进现有的加工方法和设备，推广新技术，提高工艺水平

10、。（5）此外，还要考虑一些其他因素，如加工表面的物理机械性能的特殊要求，工件形状和重量等。2设计任务本任务主要是设计多轴钻床泵体的夹具，对泵体进行相互垂直两孔的加工，要对泵体进行固定定位，提高加工精度。泵体专用夹具设计，方便加工以及装卸，提高工作效率。被加工零件的分析:泵体，泵体左右两端底面作为与夹具接触定位固定的面，在杠杆上钻的两个相互垂直的12mm、14mm的孔。泵体在安装到夹具上时应对左右两端底面进行定位固定，因不同零件左右两端底面垂直距离存在一定的误差，所以应设计能够上下移动的平面对零件两端底面进行定位固定；在钻水平孔时，泵体承受向里的力，所以应对泵体进行防止前后运动的固定；在钻垂直孔

11、时，泵体承受向下的力，所以应对泵体进行防止下移的固定。 图2-1 被加工零件及需要加工的孔3多轴钻床夹具的总体设计3.1多轴钻床夹具的设计本次的夹具设计是运用了一面两销的定位原理，通过M面的压紧定位，限制了三个自由度，然后通过圆滚子摇杆将下面的拨叉将两个定位销划到毛坯件的底部，一个是圆柱销，可以限制两个自由度，另一个是菱形销，可以限制一个自由度。由上而下的液压缸可以向下输送液压力，然后通过两侧墙体的各六个钻套，进行钻孔。3.2夹具的工作原理与结构设计3.2.1定位方案与定位元件为了满足泵体的需要，使泵体左右两端底面定位固定，因不同零件存在一定的误差，应使泵体被加工两孔轴线与钻模板轴线的重合，所

12、以将钻模板固定，又因零件要求为垂直距离，所以设计右端平面固定，左端设置螺旋辅助支撑2进行左右两端垂直距离的调整定位。使其孔轴线与钻模板轴线重合。3.2.2夹紧机构防止钻孔时零件晃动，应对泵体的两端底面以及前后移动进行定位固定，所以在右端设计定位销7、开口垫圈6、夹紧螺母5对零件零件进行固定；（如图3.2所示）定位销7通过垫圈16和六角螺母15固定于夹具体上。3.2.3六点定位原理任何未定位的工件在空间直角坐标系中都具有六个自由度（如图3.2）。工件定位的任务就是根据加工要求限制工件的全部或部分自由度。工件的六点定位原理是指用六个支撑点来分别限制工件的六个自由度，从而使工件在空间得到确定定位的方

13、法。本次设计用得是一面两销定位。一面两销，限制了全部6个自由度。一面，限制了3个自由度，沿Z移动、绕X转动、绕Y转动。2个定位孔的中心距是有公差（误差）的，与两销中心距不可能非常一致的，菱形销就是“让开”两者中心距误差、安装干涉的，限制绕Z转动的。菱形销的长轴必须垂直于两销孔的连心线。圆柱销是限制沿X、Y移动的。 图3-2 两端固定3.2.4一面两销定位方式 图3-3一面两销定位3.3夹具的使用方法被加工零件放在夹具体上时以右端底面与夹具体接触面重合为基准，将被加工零件右端底面放在平面上，调整螺旋辅助支撑2使零件左右底面同时接触夹具，拧紧锁紧螺母1是螺旋辅助支撑固定；调整可调支撑钉11使被加工

14、零件的垂直孔轴线与钻套轴线重合，拧紧定位销7使零件固定于夹具体上。3.4夹具与多轴钻床的固定夹具加紧泵体后，加工的时候将承受向下、向内的力以及钻孔时的旋转力，夹具将会受力而产生直线以及旋转运动，所以夹具固定在钻床上应受到约束，是夹具加紧零件加工时，不因受力而产生位移，影响加工精度，所以对家具的下面以及左面进行固定。4多轴钻床夹具零件的具体设计4.1夹具零件的设计论文图纸qq:2604130359为了节省零件的加工时间，减少夹具的成本，在同样的情况下采用了国标零件，减少因为专用零件的开发要花费很多时间以及成本，螺母、垫圈、螺钉、锁紧螺母等零件采用国标零件。4.2夹具体的设计夹具体是整个夹具的结构

15、基础，它与翻转钻床连接，支撑整个夹具，所以夹具体的设计应符合与钻床连接要求也要符合支撑整个夹具体以及加工时承受的力的机械性能要求。因为采用了一面两销定位方式，夹具体设计如图 图4-2液压缸4.2.1夹具体机构分析设计夹具体体型比较大，为了减轻其重量，方便在钻床上装卸，所以我将夹具体的后面以及下面个减去一个方形空间。为了提高夹具体对零件定位的精度，在夹具体上左右两面各设一个突台，提高定位固定精度。4.2.2夹具体的制造夹具体是铸造件，铸造完成后要进行时效处理，满足加工强度要求，要对表面进行去除氧化层处理，保证表面粗糙度，满足定位精度。4.2.3夹具体的固定夹具下端固定于钻床上，通过凹槽直接防御钻

16、床上，方便与装卸，并能满足加工时对夹具的约束。由M面限制三个自由度，N面卡主工件左侧。 4.3定位销的设计4.3.1定位销的设计定位销的作用是固定被加工零件的右端，时期在被加工时能够固定不动，提高加工精度。定位销应先让自己固定于夹具体上，然后将零件放在夹具体上进行定位固定，因而定位销属于一个细长轴，所以定位销要具有足够的强度和韧性，一面在加工时承受不了冲击力而折断，影响加工。所以定位销的材料选择为20号钢，并进行渗碳处理，渗碳深度为0.8-1.2mm，达到HRC为55-60。圆柱定位销的尺寸为：D=20 D1=40 D2=M10 D3=16 L=119L1=47 L2=19 其尺寸（表1）为：

17、表1定位销直径DdD1重量（公斤）121816.5240.0044.3.2确定切削力、切削扭矩根据选定的切削用量（主要指切削速度v及进给量f）确定切削力，确定切削扭矩,根据机床总体设计计算得出的数据如下：慢工进时切削力：切削扭矩：工进时切削力：切削扭矩：慢工进时切削力：切削扭矩：式中 HBW材料硬度，一般取HBW的偏大值,取45钢的硬度取55 F切削力（N） D钻头直径（mm） f每转进给量（mm/r） T切削扭矩（N·mm）4.4钻模板以及钻套的设计4.4.1钻模板的设计钻模板结构形式的选择：在设计钻模板的结构时，主要要根据工件的外形大小、加工部位、结构特点和生产规模以及机床类型等

18、条件而定。要求所设计的钻模板结构简单、使用方便、制造容易。钻模板上安装钻套的底孔与定位元件间的位置精度直接影响工件孔的位置精度，因此至关重要。在上述各钻模板结构中，以固定式钻模板钻套底孔的位置精度最高，而以悬挂式钻模板钻套底孔的位置精度为最低。泵体的夹具属于专用夹具，进行小批量生产，考虑到夹具的加工成本，所以选择固定式钻模板。为了减少成本又可以进行装卸，我将通过螺钉将它与夹具体固定（如图4.1所示）。固定钻模板与夹具体，我选择国标零件圆锥销14（6X30）和螺钉9（M8X25）。在保证钻模板有足够刚度的前提下，要尽量减轻其重量。在生产中，钻模板的厚度往往按钻套的高度来确定，一般在10-30mm

19、之间。如果钻套较长，可将钻模板局部加厚。此外，钻模板一般不宜承受夹紧力。因为钻模板13的钻套在顶部，所以将钻模板13的厚度设计为18mm。因为钻模板4的钻套位于靠右端，所以讲钻模板4厚度定位18mm。钻模板材料的选择：钻模板在满足刚性要求的情况下减轻其重量，所以对材料的选择进行了对比。45号钢为优质碳素结构用钢，硬度不高易切削加工,模具中常用来做45号钢管模板,梢子，导柱等。45号钢广泛的应用于机械制造行业，它的机械性能要求完全满足钻模板的要求，所以选择45号钢作为钻模板的材料。钻模板13螺钉9圆锥销14夹具体8图4-1 钻模板134.4.2钻套的设计钻套结构形式的选择：钻套的作用是确定钻头，

20、铰刀等刀具的轴线位置，防止刀具在加工过程中发生偏斜。根据使用二点，钻套可分为固定式，可换式，快换式等多种结构形式。（1）固定钻套 固定钻套直接被压在钻模板上，其位置精度要求较高，但磨损后不易更换，钻模板较薄时，为使钻套具有足够的引导长度，应采用有肩钻套。（2）可换钻套 在成批生产、大量生产中，为便于更换钻套，采用可换钻套。（3）快换钻套 在工件的一次装夹中，若顺序进行钻孔、扩孔、铰孔或攻丝等多个工步加工，需要不同孔径的钻套来引导刀具，此时应使用快换钻套。更换钻套时，只需逆时针转动钻套使削边平面转至螺钉位置，即可向上快速取出钻套。（4）专用钻套 在一些特殊场合，可以根据具体要求自行设计钻套。跟据

21、钻套的选择原则，泵体的加工属于小批量生产，所以选择固定钻套。又因为右端垂直孔孔径大，钻模板薄，应采用有肩钻套（如图4.2所示）。 图4-2 钻套钻套的选择：由于钻套属于国标规定零件，按照泵体钻孔的大小要求，选择国标内的钻套：无肩钻套3（12G7）和右肩钻套12（B13F7X32）。4.4.3钻模板与夹具的连接固定钻模板支撑钻套，对钻套进行定位固定，所以在加工时钻模板将承受力而产生运动，影响加工，所以应对其进行固定。因为螺钉固定会有空隙产生误差，影响加工精度，所以在应用螺钉的固定的基础上，再加上圆锥销进行定位固定，是钻模板与夹具体紧密结合，以免加工时螺钉松动产生误差，影响加工。5夹具的二维视图5

22、.1定位销7图5-1定位销75.2夹具体底座图5.2 夹具体底座5.3总图图5.3 夹具体总体图6结 论夹具设计时首先考虑的是定位，利用六点定位原则结合缸体的形状，采用一面两销定位，限制了全部6个自由度。其次考虑的是夹紧，零件被加工表面是上表面，所以夹紧时要考虑不要影响到刀具的运行，所以选择手动螺旋夹紧机构，它可以手动进行夹紧，螺旋夹紧机构具有很大的曾力系数，但是其摩擦损失也较大。本次的钻床夹具设计，可以实现夹具便于装夹，而且使用寿命长。零件加工精度不高，为了提高经济性，我们主要是从提高生产效率方面考虑。采用一面两销定位，利用钩形压板夹紧。本次工序的切削力不大，采用手动加紧，可以很大的提高加工效率。参 考 文 献1 徐鸿本.夹