三面钻床专用夹具设计(共10页)

1、精选优质文档-倾情为你奉上一、 零件的分析1.1  零件的作用 题目所给的是一个箱体类零件，主要作用是保证安装轴的位置精度和箱体的移动精度，并给轴传动齿轮提供安装空间。1.2  零件的工艺分析该箱体的零件图中规定了一系列技术要求1. 50（+0.025）孔两端面和上顶面包括：尺寸为50（+0.025）孔两端面，平行度公差为0.02/300，表面粗糙度为3.2，孔内表面粗糙度为1.6。上顶面粗糙度为3.2。孔中心线对B面不垂直度公差为0.02。镗孔两端面与孔相交处倒角为1X45。2. 50（+0.025）阶梯孔包括：尺寸为33与50（+0.025

2、）同轴度为0.01, 50（）表面粗糙度为1.6, 33表面粗糙度为6.3。镗孔台阶面对中心线不垂直度公差为0.05。镗孔台阶面与孔相交处圆角不大于：r0.53.其它未注表面的粗糙度要求为6.3,属于非加工表面 1.3 尺寸和粗糙度的要求1.两端面和上顶面的表面粗糙度均为3.2，需要通过粗铣，精铣两步达到。2.50孔的内表面粗糙度为1.6，要求很高，需要精镗，同时，考虑到尺寸较大，所以采用铸出孔，然后粗镗，最后精镗。3.两50孔的位置公差为290±0.0015，位置要求很高，需要通过高定位精度的夹具实现。4. 40阶梯孔中的40的内表面粗糙度为1.6，33孔内表面粗糙度要求为6.3，

3、要求较高，因此，采用阶梯镗，分粗镗和精镗，两步完成。5. 40阶梯孔之间的横向位置精度分别为170±0.025,110±0.025，纵向位置精度为75±0.015，与精基准的位置精度为90±0.015和60±0.0015，精度要求比较高，需要通过提高夹具的定位精度来保证。6.12XM8螺纹孔之间的位置精度要求不是很高，通过一定的夹具定位即可达到。二、 毛坯的设计2.1  毛坯的制造形式 零件材料为HT200，硬度为HBS190，考虑到零件材料的综合性能及材料成本和加工成本,保证零件工作的可靠,采用铸造。该零件为大量

4、生产，考虑到生产效率，故采用金属型铸造，以提高生产效率，保证生产进行。2.2 确定机加工余量、毛坯尺寸和公差(1)确定最大轮廓尺寸根据零件图计算零件的最大轮廓尺寸为：长364mm，宽234mm，高100mm，毛坯质量约为34kg。（2）选择锻件公差等级查铸件机械加工余量手册表，零件材料按灰铸铁，确定铸件公差等级为79级取为8级。（3）求机械加工余量等级查铸件机械加工余量手册表，按金属模铸造成型的方法，确定锻件材料为灰铸铁的机械加工余量等级F级。三、选择加工方法，拟定工艺路线3.1  粗基准的选择选择粗基准时，考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量，使不加工表面与加工表面

5、间的尺寸、位子符合图纸要求。粗基准选择应当满足以下要求：（1） 粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。（2） 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。（3） 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够

6、的加工余量。（4） 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。（5） 粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。对于一般的箱体类零件，采用铸造平面作为粗基准，而且该毛坯采用金属型铸造，精度比较高，可选择表面的铸造槽作为粗基准，同时也可以方便安装定位。3.2  精基准的选择 （1） 基准重合原则。即尽可能选择设计基准作为定位基准。这样可以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。（2） 基准统一原则，应尽可能选用统一的

7、定位基准。基准的统一有利于保证各表面间的位置精度，避免基准转换所带来的误差，并且各工序所采用的夹具比较统一，从而可减少夹具设计和制造工作。（3） 互为基准的原则。选择精基准时，有时两个被加工面，可以互为基准反复加工。（4） 自为基准原则。有些精加工或光整加工工序要求余量小而均匀，可以选择加工表面本身为基准。对于本零件，采用箱体类零件常用的一面两孔的定位方式，使用经过铣削的底面和经过精镗的两底孔作为精基准。3.3 制定工艺路线3.3.1  工艺路线方案一工序   粗精铣底孔两端面及上顶面。工序   粗精镗50孔，并倒角。工序&

8、#160;  双面粗精镗33阶梯孔。工序   钻12-M8孔、4-M4孔。工序   攻12-M8螺纹孔、4-M4螺纹孔。工序   去毛刺工序   检验3.3.2  工艺路线方案二工序   粗精铣底孔两端面。工序   粗精镗50孔，并倒角。工序   双面粗精镗33阶梯孔。工序   粗精铣上顶面。工序 钻12-M8孔、4-M4孔。工

9、序   攻12-M8螺纹孔、4-M4螺纹孔。工序   去毛刺工序   检验3.3.3  工艺方案的比较与分析上述两个方案的特点在于：方案一采用一次铣削三个平面，节省了加工时间，但是会增加夹具设计的难度，同时也需要更加复杂的机床。但是，方案二中，虽然采用三个平面分开加工的方式，但是，这样大大增加了加工时间，浪费了时间，因此，综上考虑，应当采用一方案更加的合理。3.4  机械加工余量、工序尺寸的确定根据上述材料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯

10、尺寸如下：考虑到该零件有很多孔结构，而且尺寸都比较大，故为了减少切削材料，33阶梯孔，50孔均铸出，查机械制造工艺设计简明手册（一下简称手册）表，其双边余量值规定为1.5mm2.5mm，现取2.0mm。两端面以及上顶面，查手册，由于长度为100mm，长度方向的余量查表,其余量值规定为1.5mm2.5mm，现取2.0mm。切削用量的确定：工序 粗精铣底孔两端面及上顶面。（1） 50两端面加工查手册表得，粗铣 双边余量为1.5mm精铣 双边余量为0.5mm（2） 加工上顶面粗铣 单边余量为1.5mm精铣 双边余量为0.5mm工序 粗精镗50孔50（+0.025）铸出坯孔52，以一侧端面和上顶面定位

11、查手册表得，粗镗52 双边余量为1.9mm精镗50.1 双边余量为0.1mm工序   双面粗精镗33阶梯孔。33铸出坯孔35，以50孔作为定位基准查手册表得，粗镗52 双边余量为1.9mm精镗50.1 双边余量为0.1mm工序   钻12-M8孔、4-M4孔。三面钻12-M8孔、4-M4孔此道工序为在实体上钻孔，考虑到下一道工序为攻M8螺纹孔，故此道工序钻孔为寸为6.8；M4螺纹孔，的钻孔尺寸为3.3。工序 钻12-M8孔、4-M4孔。钻头尺寸分别为6.8和3.3。工序   攻12-M8螺纹孔、4-M4螺

12、纹孔。攻M8和M4螺纹孔四、相关计算4.1.1 钻3.3孔1.加工条件（1） 刀具选择：选用高速直柄麻花钻d0=3.3mm钻头几何形状为双锥修磨横刃标准，主要参数为=18°,=28°,=50°,2=115°（2） 工件材料：HT200，硬度HBS190（3） 选取加工机床：使用专用三面钻机床2.选择切削用量（1） 确定进给量1) 根据加工要求决定进给量查机械加工工艺手册表，由d0=3.3mm，加工材料为HT200，HBS190查得，进给量为f=0.18-0.22mm/r2) 根据钻头强度决定进给量查切削用量简明手册表，由d0=3.3mm，加工材料为HT2

13、00，HBS190查得，钻头允许的进给量为f=0.50mm/r从以上两个个进给量的比较可以看出，受限制的进给量是工艺要求，其值为f=0.180.22mm/r，选取f=0.20mm/（2） 决定钻头磨钝标准及寿命查切削用量简明手册，根据钻头材料为高速钢，尺寸为d0=3.3mm，加工材料为HT200，查得后刀面最大磨损限度为0.5mm-0.8mm，选取0.7mm。单刀加工时，刀具寿命T=20min。多刀加工时，刀具寿命T=90min-220min。（3） 决定切削速度由切削用量简明手册表2.15，铸铁HBS190，进给量f=0.2mm/r，双锥修磨横刃钻头直径<20mm，查得切削速度v0=1

14、8m/min。n=1000v/D=1737r/min，取n=1750r/min。3.确定机床扭矩和功率由切削用量简明手册表2.20和表2.22，查得加工时的扭矩M0=4N·m，消耗功率P=1KW4.工时定额的计算工时定额是指完成零件加工的就一个工序的时间定额。Td=Tj+Tf+Tb+Tx+Tz/N其中：Td是指单件时间定额Tj是指基本时间（机动时间），通过计算求得Tf是指辅助时间，一般取（15-20）%Tj(Tj与Tf和称为作业时间)Tb是指布置工作时间，一般按作业时间的（2-7）%估算Tx是指休息及生理需要时间，一般按作业时间的（2-4）%估算Tz是指准备与终结时间，大量生产时，准

15、备与终结时间忽略不计N是指一批零件的个数计算基本工时:Tj=L/nf 式中L=l+y+ 查切削用量简明手册表2.29，y+=0L=14mm，n=1750r/min故Tj=0.04minTf=（15-20）%Tj=0.008min Tb=（2-7）%（Tj+Tf）=0.001min Tx=（2-4）%（Tj+Tf）=0.001min Tz=0 Td=Tj+Tf+Tb+Tx+Tz/N=0.05min4.1.2 钻6.8孔1.加工条件（1） 刀具选择：选用高速直柄麻花钻d0=6.8mm钻头几何形状为标准，主要参数为=16°,=29°,=50°,2=115°（2

16、） 工件材料：HT200，硬度HBS190（3） 选取加工机床：使用专用三面钻机床2.选择切削用量（1） 确定进给量3) 根据加工要求决定进给量查机械加工工艺手册表，由d0=6.8mm，加工材料为HT200，HBS190查得，进给量为f=0.36-0.44mm/r4) 根据钻头强度决定进给量查机械加工工艺手册表，由d0=6.8mm，加工材料为HT200，HBS190查得，钻头允许的进给量为f=0.50mm/r从以上两个个进给量的比较可以看出，受限制的进给量是工艺要求，其值为f=0.360.44mm/r，选取f=0.40mm/（2） 决定钻头磨钝标准及寿命查机械加工工艺手册，根据钻头材料为高速钢

17、，尺寸为d0=6.8mm，加工材料为HT200，查得后刀面最大磨损限度为0.5mm-0.8mm，选取0.7mm。单刀加工时，刀具寿命T=35min。多刀加工时，刀具寿命T=90min-220min。（3） 决定切削速度由机械加工工艺手册表2.15，铸铁HBS190，进给量f=0.2mm/r，双锥修磨横刃钻头直径<20mm，查得切削速度v0=13.5m/min。n=1000v/D=632r/min，取n=650r/min。3.确定机床扭矩和功率由机械加工工艺手册表2.20和表2.22，查得加工时的扭矩M0=4N·m，消耗功率P=1KW4.工时定额的计算计算基本工时:Tj=L/nf

18、 式中L=l+y+ 查切削用量简明手册表2.29，y+=5mml=20mm，L=25mm，n=650r/min故Tj=0.096minTf=（15-20）%Tj=0.02min Tb=（2-7）%（Tj+Tf）=0.005min Tx=（2-4）%（Tj+Tf）=0.005min Tz=0 Td=Tj+Tf+Tb+Tx+Tz/N=0.126min由于采用组合三面钻机床，所以额定工时应取两者的最大值，因而基本工时Tj=0.126min五、夹具设计在机床上对工件进行切削加工，首先要将工件夹紧。为了能加工出合乎精度要求的工件，仅将工件夹紧，以进行切削加工是不够的，还必须使工件在机床上占有正确的位置。

19、这种使工件占有正确的加工位置，并使工件夹紧的过程，称为工件的安装。若单纯从解决工件的安装出发，最好是针对每一种工件，设计和制造一种夹具，即所谓专用夹具。这样既实现工件的准确定位，保证加工质量，又便于采用各种快速夹紧机构，提高生产效率。但是，夹具本身的设计和制造多为单件和小批量生产，生产费用较高。因此若被加工工件的批量较小，专用夹具的生产费用分摊到每个工件就很高，在经济上不合算。专用夹具是针对某一种工件的一定工序而专门设计的。因为不需要考虑通用性，所以夹具可以设计的结构紧凑，操作方便。还可以采用各种省力机构或动力装置。因此用专用夹具可以保证较高的加工精度和生产效率。专用夹具通常是根据工件的加工要

20、求自行设计和制造的。他的设计与制造的周期较长，制造费用也较高，当产品变更时，往往因无法再使用而“报废”。因此这类夹具适用于产品固定的批量较大的生产中。夹具设计的基本要求：1能稳定保证工件的加工精度；2能提高机械加工的劳动生产率，降低工件的制造成本；3结构简单，制造方便，安全和省力；4便于排屑；5有良好的结构工艺性，便于夹具的制造、装配、检验、调整和维修。设计时应在保证加工精度的前提下，综合考虑生产率、经济性和劳动条件等项因素。当生产批量较大时，可采用较先进的结构和动力传动装置，以提高生产率。当生产批量较小时，则不能使夹具的成本太高。经过与指导老师协商，确定设计钻3.3和6.8孔专用机床夹具。本

21、夹具将用于专用的三面钻床，刀具为麻花钻。5.1 问题提出本夹具主要用来钻3.3和6.8孔，由于工艺要求不高，因此，在本道工序加工时，主要应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。5.2 夹具设计5.2.1 确定定位方案（1） 初选定位方案在加工3.3和6.8孔时，工件一侧面采用四个支撑块定位（两个圆形，两个矩形），在其中一个50孔内用一短销，在另一个50孔内用削边销，经过分析，此种定位方案下，工件被完全定位。在设计夹具装置时，因为考虑到工件需要经常装卸，而且工件材料为HT200，硬度为HBS190，销钉可能会因为磨损而影响定位精度，故将两销钉设计为可换定位销。（2） 定位方案改进夹具设计要求除能

22、完成既定的定位夹紧任务以外还要考虑到操作者的操作方便否，因此夹具也要求人性化设计。第一，该到工序需要三面同时钻，而且使用的是刚性机床，没有钻模板，而为了防止使用过长的钻头，因此夹具体厚度不应过大；第二，由于采用专用三面钻机床，考虑到为了不增加机床设计的复杂度，因而采用工件竖直装夹的方式，从而使机床从两侧以及上方加工工件，从而降低了专用机床的设计复杂程度。5.2.2 确定加紧方案 工件定位后必须采用一定装置将工件夹紧在定位元件上，从而使工件在加工过程中不会由于切削力，工件重力，离心力或惯性力而发生位置变化或产生振动，以保证加工精度避免机床刀具的损坏或发生人身安全事故。 为了提高生产效率，减少加紧

23、工件时所耗费的辅助时间，同时为了防止能提供足够的加紧力，防止工件在加工过程中位置发生变化而影响加工质量，根据工件自身的特点分析后，决定采用自动加紧装置，通过液压设备实现。5.2.3 切削力及夹紧力计算1. 钻3.3孔刀具：高速钢麻花钻 直径：3.3（1） 轴向力F=Cdfk式中： C=420， Z=1.0, y=0.8, f=0.35k=(F=420转矩T=Cdfk式中: C=0.206, Z=2.0, y=0.8T=0.206功率 P=在计算切削力时,必须考虑安全系数,安全系数 K=KKKK式中 K基本安全系数，1.5 K加工性质系数，1.1K刀具钝化系数, 1.1K断续切削系数, 1.1则 F=KF=1.52. 钻6.8孔刀具：高速钢麻花钻 直径：6.8（2） 轴向力F=Cdfk式中： C=420， Z=1.0, y=0.8, f=0.35k=(F=420转矩T=Cdfk式中: C=0.206, Z=2.0, y=0.8T=0.206功率 P=在计算切