《机床夹具设计》教案 4.3钻床夹具设计样例学习

《机床夹具设计》教案课程名称学习任务§4.3钻床夹具设计教学时数4上课日期周次审批教学班级18机电授课教师2021年11月学习项目描述如图4-3-1所示杠杆零件图，材料HT200，中批量生产，已完成杠杆零件轮廓及总厚加工工序、φ30H8孔的铰削工序，现需完成φ5mm孔的钻削工序，采用Z4112A钻床，工序卡见表4-2，现制订钻削专用夹具方案。具体要求如下：1.进行工序分析；2.分析定位方案；3.分析夹紧方案；4.分析导引装置；5.分析夹具精度；6.绘制夹具总装图。图4－3－1杠杆零件图§学习目标1.能分析夹定位形式及定位原件所限定工件的自由度。2.能分析夹紧机构选择的合理性。3.能分析钻模结构设计、公差配合的合理性。4.能分析钻床夹具精度。5.能分析钻床夹具总图尺寸标注、公差配合及技术要求的合理性。学生情况分析学习重点学习难点钻床夹具的精度分析教学方法讲授法场地与资源场地：机床夹具学习工作站资源：《机床夹具设计》学材，学生学习工作页，课件，专用夹具及多媒体教学设备学习内容及教学组织流程§4.3钻床夹具设计§4.3.1导入与项目分析§4.3.2项目实施设计前期准备钻床夹具结构方案设计三、夹具精度分析四、绘制夹具图纸§4.3.3总结与拓展评价方法从课堂表现、课堂作业、课后作业等三个方面测评，课堂表现主要是回答问题、纪律等；课堂作业以小组合作方式完成，并进行展示、评价。课后作业由教师批改。课后记

§4.3钻床夹具设计§4.3.1导入与项目分析我们学习了钻床夹具主要类型、特点、设计要点及钻床夹具对刀误差计算，那么，如何进行钻床专用夹具设计呢？【项目描述】如图4-1所示杠杆零件图，材料HT200，中批量生产，已完成杠杆零件轮廓及总厚加工工序、孔的铰削工序，现需完成φ5mm孔的钻削工序，采用Z4112A钻床，工序卡见表4-1，现设计钻削专用夹具。具体要求如下：1.进行工序分析；2.分析定位方案；3.分析夹紧方案；4.分析导引装置；5.分析夹具精度；6.绘制夹具总装图。图4-2-1杠杆零件图图4－2-1杠杆加工工序图【项目分析】针对钻床夹具的设计包括了定位、夹紧、连接等各部分方案设计，夹具精度分析等内容。§4.3.2项目实施工序分析1.该零件为异形零件，材料为HT200，强度较好，结构较复杂；2.零件外形尺寸较小，本工序钻φ5mm孔，钻孔切削力较小，夹紧力要求不高；3.该零件除φ5mm孔未加工外，其余表面均已完成加工，本工序孔径要求不高但加工位置精度有一定要求，在设计夹具时，其精度和复杂程度不宜太高、尽可能以降低制作成本为出发点；4.该零件为中批量生产，本工序完成单一直径钻孔。二、定位方案设计（一）定位基准和加工要求分析从机械加工工序卡片知：本工序定位基准为典型的两孔一面，即孔底平面定位限制3个自由度，孔定位限制2个自由度，R7.5轮廓定位限制1个自由度。基准选择遵循基准重合原则。本工序加工要求：形状要求φ5mm；位置要求为尺寸60±0.1mm。（二）限制自由度分析1.φ5mm孔形状尺寸由定尺寸刀具保证；2.保证位置尺寸60±0.1mm，需要限制；3.保证φ5mm孔与孔底面垂直度，需要限制；4.保证φ5mm孔的壁厚均匀，需要限制；工件为通孔，沿Z方向自由度理论上不需要消除，但实际上工件以孔底面定位时，必须消除该方向的自由度，因此，应按照完成定位消除工件自由度。工序定位方案合理。图4-21限制自由度分析（三）定位元件设计根据工序图要求，按照基准重合的原则，工件以大头孔和端面在定位销上定位，用活动V型块将小头外圆对中的定位方案。定位销限制；端面限制；活动V型块限制。综合结果限制了六个自由度，满足加工要求。定位基准内孔的尺寸为φ30H8，选与定位销配合为，零件的内孔深30mm，取定位销与孔配合部分轴向尺寸为25mm，定位元件布置如图所示，活动V型块的结构尺寸参照机械行业标准《机床夹具设计手册》。定位误差分析对于位置尺寸：∆jb=0孔φ30H8与定位销配合，查《机械设计手册》，得知：，。在活动V型块作用下，孔φ30H8与定位销为单边固定接触。允许定位误差：由于，结论：该定位方案满足加工可行。三、其它结构方案设计（一）夹紧方案设计由于工件批量小，宜采用简单手动装置。杠杆的轴向刚度比径向刚度好，因此夹紧力应指向台阶面。如图所示，在大端用螺旋压板夹紧机构和开口垫圈将工件压紧。固定手柄压紧螺钉以球形端面与活动V型块相接，由于加工位置与夹紧位置距离较大，设置辅助支撑10。图4－23夹紧导引方案心轴定位销；2-螺母；3-开口垫圈；4-工件；5-钻套；6-钻模板；7-螺套；8-调节螺杆；9-V型块；10-辅助支撑；11-夹具体；12-锁紧螺钉（二）导引方案设计根据中批生产的要求，同时考本工序只是钻孔，为提高对刀精度，采用固定钻模板、固定钻套的方案。图4-24固定1.确定钻套导引孔内径尺寸dφ5mm麻花钻公差带查《机夹夹具设计手册》或附表17，得，根据关于钻套导引孔的选择原则，确定钻套导引孔内径尺寸d为。固定钻套结构尺寸查阅《机床夹具手册》，结构如图4-3-4所示，其中H=12mm，钻套与钻模板的配合查取。确定钻套的位置尺寸钻套左右方向位置尺寸的基准均为圆柱定位销中心线，钻套位置尺寸直接与工序位置尺寸相关，所以L=60±0.1/4=60±0.025对刀误差计算工件厚度大时，按X2计算对刀误差，=X2；工件薄时，按刀具与钻套的最大配合间隙计算对刀误差，=，该杠杆零件钻φ5mm孔属于薄件。因此，=。已知，钻套导引孔内径尺寸d为，麻花钻，得==0.022-（-0.018）=0.04mm（三）连接装置设计1.夹具与钻床的连接移动式钻床夹具是通过夹具体与钻床工作台面直接接触即可。此时取定位端面所在工作面与夹具体底面平行度误差≯0.02:100mm。2.夹具位置误差计算由于钻套的位置尺寸公差为60±0.025mm，则夹具位置误差（四）夹具体设计钻孔钻模采用铸造夹具体，材料选用HT200，进行时效处理。夹具体底面作为安装基准面。四、夹具精度分析对于加工要求60±0.1mm：，=0.04mm，，得：绘制夹具总装配图装配图一组图形以能清楚地表达结构、装配关系为原则，主视图一般按照夹具的安装方向，选择面向操作者的视图，或最能反映内部装配结构、动作原理的方向绘制。（二）必要标注尺寸最大外形轮廓尺寸（A类尺寸）：长、宽、高工件与定位元件的联系尺寸（B类尺寸）：、60±0.025；夹具与刀具的联系尺寸（C类尺寸）：。（三）填写标题栏与零件明细栏首先将夹具上各个零件用序号引出，序号要按照视图的顺时针或是逆时针进行摆放，摆放要整齐，间隔适中。再填写明细栏。（四）技术要求定位端面等高允差≯0.02mm；定位端面所在工作面与夹具体底面平行度误差≯0.02:100mm；定位销对夹具体底面垂直度误差≯φ0.05:100mm；钻套中心线与夹具体底面垂直度误差≯φ0.05:100mm；安装钻模板时采用调整法，保证钻套位置尺寸60±0.025。二、绘制夹具零件图从装配体中选