杠杆臂零件钻夹具及工艺规程设计毕业论文

1、机床杠杆臂钻夹具及机械加工工艺规程设计 机床杠杆臂钻夹具及机械加工工艺规程设计机床杠杆臂钻夹具及机械加工工艺规程设计 摘摘要要 本文主要介绍杠杆臂、机械加工工艺规程设计、翻转式钻床夹具以及金属切削机床 等方面的知识。 杠杆臂加工工艺规程及其钻孔的夹具设计是包括零件加工的工艺设计、 工序设计以 及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设 计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺机床设计的重点是选定 零件翻转式钻床夹具在工艺设计中要首先对零件进行分析， 了解零件的工艺再设计出毛 坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；然后对零件各个

2、工步的 工序进行尺寸计算，确定各个工序的工艺装备及切削用量，然后进行专用夹具的设计， 选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的 连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与 不足之处，并在以后设计中注意改进。 【关键字】杠杆臂，工艺，钻夹具 ，切削用量，夹紧，定位 机床杠杆臂钻夹具及机械加工工艺规程设计 AbstractAbstract This paper mainly introduces the technicalregulations of the lever arm, mechanical design, tilti

3、ng drilling fixture and metal cutting machine tools and other aspects of knowledge. Focus on the design of machine tool is selected parts of tilting drilling fixture in the process design should first of all parts for analysis, to understand the parts of the process to design blank structure, and ch

4、oose the good parts machining datum, design a part of the process route; and then the parts of each step of process dimension calculation, is the key to decide process equipment and cutting of various process amount, then design special fixture fixture design, selection of the various components, su

5、ch as the connecting part positioning element, clamping elements, guiding elements, fixture and machine tools and other components; calculate fixture when generating The positioning error analysis, rationality and shortcoming of the fixture structure, pay attention to improve and design in later. Ke

6、ywordsKeywords: :lever arm, process,fixture, cutting dosage, clamping, 机床杠杆臂钻夹具及机械加工工艺规程设计 positioning 目目录录 第一章前言 1 第二章零件分析 2 2.1 零件作用2 2.2 零件的工艺分析 2 第三章工艺规程设计 4 3.1 确定毛坯的制造形式4 3.2 基面的选择 4 3.3 制定工艺路线 4 3.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 .5 3.5 确定切削用量 5 3.6 确定基本工时 12 第四章夹具设计 16 4.1 夹具的工作原理与结构设计16 4.2 夹具的使用方法17

7、4.3 夹具与翻转式钻床的固定17 4.4 定位误差分析17 4.5 铣削力与夹紧力计算18 第五章翻转式钻床夹具零件的具体设计 19 5.1 钻床夹具的概括19 5.2 夹具零件的设计20 5.3 夹具体的设计 20 5.4 定位销的设计 21 5.5 钻模板以及钻套的设计21 第六章总 结 27 参考文献28 机床杠杆臂钻夹具及机械加工工艺规程设计 致谢 29 机床杠杆臂钻夹具及机械加工工艺规程设计 第一章第一章 前言前言 机械加工工艺是规定产品或零件机械加工工艺过程和操作方法， 是指导生产的重要 的技术性文件。它直接关系到产品的质量、生产率及其加工产品的经济效益，生产规模 的大小、 工艺

8、水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺来 体现，因此工艺规程的编制的好坏是生产该产品的质量的重要保证的重要依据。在编制 工艺时须保证其合理性、科学性、完善性。而机床夹具是为了保证产品的质量的同时提 高生产的效率、改善工人的劳动强度、降低生产成本而在机床上用以装夹工件的一种装 置，其作用是使工件相对于机床或刀具有个正确的位置，并在加工过程中保持这个位置 不变。它们的研究对机械工业有着很重要的意义，因此在大批量生产中，常采用专用夹 具。 本次对于拨叉加工工艺及夹具设计的主要任务是： 完成拨叉零件加工工艺规程的制定； 完成钻孔专用夹具的设计。 希望能通过这次课程设计对自己未来

9、将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻 炼自己分析问题、解决问题的能力，希望自己在设计中能锻炼自己的分析问题、解决 问题、查资料的能力，为以后的工作打下良好的基础。 1 机床杠杆臂钻夹具及机械加工工艺规程设计 第二章第二章 零件分析零件分析 2.12.1 零件的作用零件的作用 课题给出的零件是机床的杠杆臂。 它的主要的作用是实现机床工作部件启起、 停止、 变速、变向、操纵机构中的传动装置。要求该零件有足够的强度和刚度，尺寸精度，形 状精度， 是机床操纵机构中重要零件， 影响机床操纵动作及控制机构装置运动的准确性。 2.22.2 零件的工艺分析零件的工艺分析 对零件进行工艺分析就是研究、审查零件

10、的结构工艺性。零件设计是否满足加工的 工艺性和经济性要求。 图 2.1 杠杆臂零件产品图 2 机床杠杆臂钻夹具及机械加工工艺规程设计 该零件的材料为 QT500，球墨铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，强度刚度好、 以下是杠杆臂零件需要加工表面以及加工表面的位置要求。 该零件是机床操纵结构中一个重要零件，根据产品零件图1.1 分析，有四个面需 加工（即 A,B,C,D 面） ，2 个垂直平面铣削，3 个通孔需钻铰加工（即 10+0.122+0.28 13+0.12）。根据产品图尺寸及公差和形状公差要求，用普通铣床和钻床即能保证该零件 的加工。 3 机床杠杆臂钻夹具及机械加工工艺规程设计 第三章第三

11、章工艺规程设计工艺规程设计 3.13.1 确定毛坯的制造形式确定毛坯的制造形式 零件的材料 QT500。由于年产量为 4000 件，达到大批生产的水平，而且零件的轮廓 尺寸不大，故采用铸造加工工艺，适合大批生产的金属型模铸造。铸造后，及时时效处 理，以消除内应力。 3.23.2 基准的选择基准的选择 （1）粗基准的选择以杠杆臂铸造件上表面 A 面为粗基准定位加工铸件下表面 D 面。 （2） 精基准的选择以加工铸件下表面 D 面为精基准定位加工杠杆臂零件上表面 A 面 和 C 面， 保证零件尺寸 25mm ,以加工铸件下表面 D 面为精基准定位加工杠杆臂零件小端 的上表面。以杠杆臂小端为精基准定

12、位加工小端的下表面，保证尺寸 12mm。翻转杠杆臂 以杠杆臂大端上表面为精基准加工大端下表面，保证尺寸 39.50.5。 3.33.3 确定工艺路线确定工艺路线 表表 2.12.1 工艺路线方案工艺路线方案 工 序 号 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 工序名称 制造金属模 铸造 铸造 铣端面 D 铣端面 A,C 金工 钻 20 孔 金工 金工 金工 工序内容 做木模，加工外表面每边放加工余量 1.5mm， 铸造杠杆臂，铸件表面应清除毛刺、披缝及粘砂等。 检验铸件是否合格和有关尺寸是否正确，不加工处涂上放透漆，放 置时效处理一个月。 以小端上底面 A 面做粗基准定位

13、，加工大端面的底面 D 面 以大端的底面 D 面做精基准定位，加工大、小上表面 A,C 面 以小端的上端 A 面做精基准，加工下端面 D 面保证尺寸 39.50.5 打样冲，钻孔 20（大端 220.28孔） 扩镗孔为 21.8mm 铰孔为 22+0.28，粗造度为 1.6 以 22+0.28mm 和大端面 D 定位钻 100.1的孔 4 机床杠杆臂钻夹具及机械加工工艺规程设计 110 120 金工 金工 将钻夹具翻转 90，钻 130.12的孔 总检杠杆臂的所有尺寸。 3.43.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 杠杆的材料是 QT500 球墨铸

14、铁，毛坯的重量 0.85kg，生产类型为大批生产。由于毛 坯用采用金属模铸造, 毛坯尺寸的确定如下： 由于毛坯及以后各道工序或工步的加工都有加工公差， 因此所规定的加工余量其实 只是名义上的加工余量，实际上加工余量有最大加工余量及最小加工余量之分。 由于本设计规定零件为大批量生产，应该采用调整法加工，因此计算最大与最小余 量时应按调整法加工方式予以确定。 毛坯与零件不同的尺寸有： (见零件图 2.1)故台阶已被铸出,根据参考文献12的粗 加工：加工余量 1mm，精铣的加工余量为 0.5mm。 3.53.5 确定切削用量确定切削用量 工序 40：粗、精铣 22 孔下平面 D 面 工步 1：粗铣

15、22 孔下平面 D 面 加工条件： 工件材料： QT500，铸造。 机床：X52K 立式铣床。 刀具：硬质合金三面刃圆盘铣刀（面铣刀） ，材料：YT15，D 100mm，齿数Z 8。 因其单边余量：Z=1mm 所以铣削深度 ap=1mm 每齿进给量a f ：取a f 0.12mm/Z铣削速度V 1.33m/s。 机床主轴转速n：n 1000V （式 1） d 式中 V铣削速度； d刀具直径。 由式 2.1 机床主轴转速n： n 1000V10001.3360 254r /min取n 300r/min d3.14100 5 机床杠杆臂钻夹具及机械加工工艺规程设计 实际铣削速度v：v dn 100

16、0 3.14100300 1.57m/s 100060 进给量V f ：V f a f Zn 0.128300/60 4.8mm / s 工作台每分进给量f m ：f m V f 4.8mm / s 288mm /min a：a 40mm 工步 2：精铣 22+0.28孔下平面 D 面 加工条件： 工件材料： HT200，铸造。 机床： X52K 立式铣床。 刀具：高速钢三面刃圆盘铣刀（面铣刀） ：YT15，D 100mm，齿数 12。 精铣该平面的单边余量：Z=0.2mm 铣削深度a p ：a p =0.2mm 每齿进给量a f ：取a f 0.08mm/Z 铣削速度V：取V 0.32m/s

17、 机床主轴转速n： n 1000V10000.3260 61r /min取n 75r/min d3.14100 实际铣削速度v：v dn 1000 3.1410075 0.4m/s 100060 进给量V f ：V f a f Zn 0.151275/60 2.25mm / s 工作台每分进给量f m ：f m V f 2.25mm / s 135mm /min 工序 3：粗精铣宽度为 42mm 的下平面 （1）粗铣宽度为 42mm 的下平面 加工条件： 工件材料： QT500，铸造。 机床：X52K 立式铣床。 刀具：硬质合金三面刃圆盘铣刀（面铣刀） ，材料：YT15，D 100mm，齿数Z

18、 8。 因其单边余量：Z=1mm 6 机床杠杆臂钻夹具及机械加工工艺规程设计 所以铣削深度a p ：a p=1mm 每齿进给量a f ：取a f 0.12mm/Z铣削速度V 1.33m/s。 由式 2.1 得机床主轴转速n： n 1000V10001.3360 254r /min d3.14100 取n 300r/min 实际铣削速度v：v dn 1000 3.14100300 1.57m/s 100060 进给量V f ：V f a f Zn 0.128300/60 4.8mm / s 工作台每分进给量f m： f m V f 4.8mm / s 288mm /min a：a 30mm 被切

19、削层长度l：由毛坯尺寸可知l 30mm， 刀具切入长度l1： l 1 0.5(DD2a2)(1 3)（式 2） 0.5(100 1002302)(1 3)5.3mm 刀具切出长度l 2：取 l2 2mm 走刀次数为 1 （2）精铣宽度为 42mm 的下平台 加工条件： 工件材料： QT500，铸造。 机床： X52K 立式铣床。 刀具：高速钢三面刃圆盘铣刀（面铣刀） ：YT15，D 100mm，齿数 12。 精铣该平面的单边余量：Z=0.5mm 铣削深度a p ：a p=0.5mm 每齿进给量a f ：取a f 0.08mm/Z 铣削速度V：取V 0.32m/s 机床主轴转速n，由式（2.1）

20、有： 7 机床杠杆臂钻夹具及机械加工工艺规程设计 n 1000V10000.3260 61r /min d3.14100 取n 75r/min 实际铣削速度v：v dn 1000 3.1410075 0.4m/s 100060 进给量V f ，由式（2.3）有：V f a f Zn 0.151275/60 2.25mm / s 工作台每分进给量f m： f m V f 2.25mm / s 135mm /min 被切削层长度l：由毛坯尺寸可知l 40mm 刀具切入长度l1：精铣时l1 D 100mm 刀具切出长度l 2：取 l2 2mm 走刀次数为 1 工序 70,钻 22+0.28孔 工件材

21、料为 QT500。孔的直径为 22+0.28，公差为 H7，表面粗糙度Ra1.6m。加工机 床为 Z535 立式钻床，加工工序为钻、扩、铰，加工刀具分别为：钻孔 22mm 标准 高速钢麻花钻，磨出双锥和修磨横刃；扩孔 21.8mm 标准高速钢扩孔钻；铰孔 25mm 标准高速铰刀。选择各工序切削用量。 （1）确定钻削用量 1）确定进给量f：f表 0.47 0.57mm/r，由于孔深度比l /d 0 30/22 1.36， k lf 0.9，故f表 (0.47 0.57)0.9 0.42 0.51mm/r。查 Z535 立式钻床说明书，取 f 0.43mm/r。 钻头强度所允许是进给量f1.75m

22、m/r。由于机床进给机构允许的轴向力 F max 15690N（由机床说明书查出） ，允许的进给量f1.8mm/r。 由于所选进给量f远小于f及f，故所选f可用。 2）确定切削速度v、轴向力 F、转矩 T 及切削功率P m 由插入法得： v 表 17m/min，F 表 4732N T 表 51.69N M，P m表 1.25kW 8 机床杠杆臂钻夹具及机械加工工艺规程设计 由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对所的结论进行修正。 k Mv 0.88，klv 0.75，故 v 表 17m/min0.880.7511.22(m/min) 1000v 表 100011.22mm/min n

23、 162r/min d 0 22mm 查 Z535 机床说明书，取n 195r /min。实际切削速度为： v d0n 1000 22mm195r /min 1000 14m/min k MF k MT 1.06，故 F 4732N 1.06 5016(N) T 51.69N m1.06 54.8N m 3）校验机床功率切削功率Pm为 P m P m表 （n/n)k MM 1.25kW (195/ 246)1.06 1.05kW 机床有效功率 P E P E 4.5kW 0.81 3.65kW P m 故选择的钻削用量可用。即 d0=20,f 0.43mm/r，n 195r /min，v 14

24、m/min 相应地 F 5016N，T 54.8N m，P m 1.05kW （2）确定扩孔切削用量 1）确定进给量f取f=0.57mm/r。 2）确定切削速度v及n取v表 25m/min。修正系数： k mv 0.88，k apv 1.02(根据 a pR a p 24.722 /1.5 0.9) 2 故v 表 25m/min0.881.0211.22m/min 9 机床杠杆臂钻夹具及机械加工工艺规程设计 n1000v 表 （/d 0 ) 100011.22mm/min/(24.7mm) 286r /min 查机床说明书，取n 275r /min。实际切削速度为 v d 0n10 3 24.

25、7mm275r /min103 21.3m/min （3）确定铰孔切削用量 1） 确定进给量ff 表 1.3 2.6mm， 按该表注 4， 进给量取小植。 查 Z535 说明书，取f 1.6mm/r。 2）确定切削速度v及n取v 表 8.2m/min，得修正系数kMv 0.88， k apv 0.99 (根据 a pR a p 2524.7 /0.125 1.2) 2 故v 表 8.2m/min0.880.99 7.14m/min n1000v 表 /(d 0 ) 10007.14(m/min)/(25mm) 91.5r /min 查 Z535 说明书，取n 100r /min，实际铰孔速度

26、v d 0n10 3 25mm100r /min103 7.8m/min （4）各工序实际切削用量根据以上计算，各工序切削用量如下： 钻孔：d 0 =20mm，f 0.43mm/r，n 195r /min，v 14m/min 扩孔：d 0 =21.8mm，f 0.57mm/r，n 275r /min，v 21.3m/min 铰孔：d 0 =22+0.28mm，f 1.6mm/r，n 100r /min，v 7.8m/min 10 机床杠杆臂钻夹具及机械加工工艺规程设计 工序 110：钻 13+0.12孔 孔的直径为 12.7mm， ，表面粗糙度Ra=12.5um。加工机床为Z535 立式钻床，

27、钻孔 12.7mm 标准高速钢麻花钻，磨出双锥和修磨横刃；扩孔 13+0.12mm 标准高速钢 扩孔钻。选择各工序切削用量。 （1）确定钻削用量 1）确定进给量f f表 0.47 0.57mm/r，由于孔深度比l /d 0 30/22 1.36，k lf 0.9，故 f表 (0.47 0.57)0.9 0.42 0.51mm/r。查Z535 立式钻床说明书，取f 0.43mm/r。 钻头强度所允许是进给量f1.75mm/r。由于机床进给机构允许的轴向力 F max 15690N（由机床说明书查出） ，允许的进给量f1.8mm/r。 由于所选进给量f远小于f及f，故所选f可用。 2）确定切削速度

28、v、轴向力 F、转矩 T 及切削功率P m 由插入法得： v 表 17m/min，F 表 4732N T 表 51.69N M，P m表 1.25kW 由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对所的结论进行修正。 k Mv 0.88，klv 0.75，故 v 表 17m/min0.880.7511.22(m/min) 1000v 100011.22mm/min 表n162r/min d 0 22mm 查 Z535 机床说明书，取n 195r /min。实际切削速度为： v k MF k MT 1.06，故 d0n 1000 22mm195r /min 1000 14m/min F 473

29、2N 1.06 5016(N) T 51.69N m1.06 54.8N m 3）校验机床功率切削功率P m 为 11 机床杠杆臂钻夹具及机械加工工艺规程设计 P m P m表 （n/n)k MM 1.25kW (195/ 246)1.06 1.05kW 机床有效功率 P E P E 4.5kW 0.81 3.65kW P m 故选择的钻削用量可用。即 do=12.7，f 0.43mm/r，n 195r /min，v 14m/min 相应地 F 5016N，T 54.8N m，P m 1.05kW （2）确定扩孔切削用量 1）确定进给量f根据 Z535 机床说明书，取f=0.57mm/r。 2

30、）确定切削速度v及n取v 表 25m/min。修正系数： k mv 0.88，k apv 1.02(根据 a pR a p 24.722 /1.5 0.9) 2 故v 表 25m/min0.881.0211.22m/min n1000v 表 （/d 0 ) 100011.22mm/min/(24.7mm) 286r /min 故取n 275r /min。实际切削速度为 v d 0n10 3 24.7mm275r /min103 21.3m/min 3.63.6 确定基本工时确定基本工时 （1）粗铣、精铣22+0.28孔下平面(D 面） 加工条件： 工件材料：QT500 铸铁， b 200MPa

31、 机床：X525K 机床 12 机床杠杆臂钻夹具及机械加工工艺规程设计 刀具：高速钢镶齿套式面铣刀 粗铣的切削工时 被切削层长度l：由毛坯尺寸可知l=44mm， 刀具切入长度l 1 ： l 1 0.5(DD2a2)(1 3) 0.5(100 1002402)(1 3)7mm 刀具切出长度l 2：取 l2 2mm 走刀次数为 1 机动时间t j1 ：t j1 = l l1l2447 2 =0.184min 288fm 可查得铣削的辅助时间t f 1 0.41 精铣的切削工时 被切削层长度l：由毛坯尺寸可知l=40mm 刀具切入长度l 1 ：精铣时l 1 =7mm 刀具切出长度l 2 ：取l2 2

32、mm 走刀次数为 1 机动时间t j2 ：t j2 = l l1l2407 2 =0.184min 135fm 可查得铣削的辅助时间t f 2 0.41 总铣削工时 t=t j1+tf1+tj2+tf2 时=0.184+0.41+0.184+0.41=0.188min （2）钻孔 加工条件： 工件材料：QT500 铸铁， b 200MPa 机床：Z535 立式钻床 刀具： 钻孔标准高速钢麻花钻， 磨出双锥和修磨横刃； 扩孔标准高速钢扩孔钻； 铰孔标准高速铰刀 13 机床杠杆臂钻夹具及机械加工工艺规程设计 钻孔工时：切入 3mm、切出 1mm，进给量f 0.43mm/r，机床主轴转速n 195r

33、 /min， 铰孔：d0 25mm，f 1.6mm/r，n 100r /min，v 7.8m/min t 1 =（30+3+1）/0.43195=0.41min 可查得钻削的辅助时间t f 1 1.77 扩孔工时：切入 3mm、切出 1mm，进给量f 0.57mm/r，机床主轴转速n 275r /min t 2 =（30+3+1）/0.57275=0.22min 可查得钻削的辅助时间t f 2 1.77 铰孔工时：切入 3mm、切出 1mm，进给量f 1.6mm/r，机床主轴转速n 100r /min t 3 =（30+3+1）/1.6100=0.21min 可查得钻削的辅助时间t f 3 1

34、.77 （3）粗精铣宽度为 42mm 的下平台 工件材料：QT500，金属模铸造 加工要求：粗铣宽度 42mm 的下平台，精铣宽度为 30mm 的下平台达到粗糙度 3.2。 机床：X52K 立式铣床 刀具：高速钢镶齿式面铣刀 计算切削工时 粗铣宽度为 42mm 的下平台 进给量 f=3mm/z，切削速度 0.442m/s，切削深度 1.9mm，走刀长度是 225mm。机床主 轴转速为 37.5z/min。 切削工时：t 1 =50/(37.53)=0.444min。 铣削的辅助时间t f 1 0.41 精铣宽度为 30mm 的下平台 进给量 f=3mm/z，切削速度 0.442m/s，切削深度

35、 0.1mm，走刀长度是 225mm。机床主 轴转速为 37.5z/min。 切削工时：t 2 =50/(37.53)=0.444min。 14 机床杠杆臂钻夹具及机械加工工艺规程设计 铣削的辅助时间t f 2 0.41 （4）钻孔 13+0.12 工件材料：HT200，金属模铸造， 加工要求：粗糙度要求Ra 6.3m， 机床：Z535 立式钻床 刀具：高速钢钻头 12.7， 计算基本工时 孔 12.7 的内表面。进给量 f=0.64mm/z，切削速度 0.193m/s，切削深度是 1.5mm，机床主轴 转速为 195r/min。走刀长度是 36mm。 基本工时： t1=236/(0.6419

36、5)=0.58 min。 钻削的辅助时间t f 1 1.77 用 13 扩孔 12.7 的内表面。进给量 f=0.64mm/z，切削速度 0.204m/s，切削深度是 0.5mm， 机床主轴转速为 195r/min。走刀长度是 36mm。 基本工时： t 2 =236/(0.64195)=0.58 min。 钻削的辅助时间t f 2 1.77 15 机床杠杆臂钻夹具及机械加工工艺规程设计 第四章第四章 夹具设计夹具设计 4.1.4.1.夹具的工作原理与结构设计夹具的工作原理与结构设计 4.1.1 定位方案与定位元件： 为了满足杠杆臂的需要， 使杠杆臂左右两端底面定位固定， 因不同零件存在一定的

37、误差，应使杠杆臂被加工两孔轴线与钻模板轴线的重合，所以将 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。 （如图 4.2 所 示） 4.1.2 夹紧机构：防止钻孔时零件晃动，应对杠杆臂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；定位 销 7 通过垫圈 16 和六角螺母 15 固定于夹具体上。 4.1.3 其他辅助设备：考虑到零件加工存在误差，所以设计螺旋辅助支撑 2 可以上下升 降，使所有零件都能使左右两端面同时得到固定，为防止

38、误差使加工时上下颠簸，设置 锁紧螺母 1 对螺旋辅助支撑进行锁紧，防止钻孔时辅助支撑受力太大而下降影响加工。 设计可调支撑钉 11 为防止钻孔时零件前后移动，影响加工精度；设计锁紧螺母 10，方 便了可调支撑钉 11 的前后移动，提高了定位固定的精度。设计定位体17 为了使零件右 端底面固定精度更高。 （如图 4.2 所示）图 4.1 定位零件、固定零件和其他辅助零件 左底面固定 开口垫圈 6 夹紧螺母 5 定位销 7 螺旋辅助支撑 2 锁紧螺母 1 右底面固定 定位体 17 垫圈 16 六角螺母 15 16 机床杠杆臂钻夹具及机械加工工艺规程设计 锁紧螺母 10 可调支撑 钉 11 图 4.

39、2 定位零件、固定零件和其他辅助零件 4.24.2 夹具的使用方法夹具的使用方法 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。 4.34.3 夹具与翻转式钻床的固定夹具与翻转式钻床的固定 夹具加紧杠杆臂后，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

40、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。 4.44.4 定位误差分析定位误差分析 本夹具选用的定位元件为一面两销定位。其定位误差主要为： 销与孔的配合 0.05mm，铣/钻模与销的误差 0.02mm，铣/钻套与衬套 0.029mm 由公式 e=(H/2+h+b) max/H max=(0.05 2+0.022+0.0292)1/2 17 机床杠杆臂钻夹具及机械加工工艺规程设计 =0.06mm e=0.0630/32=0.05625 可见这种定位方案是可行的。 4.54.5 夹紧力计算夹紧力计算 本夹具是在钻床上使用的，用于定位螺钉的不但起到定位用，还用于夹紧，为了保

41、证工件在加工工程中不产生振动， 必须对“17”六角螺母和”11”螺母螺钉施加一定的 夹紧力。由计算公式 F j=FsL/(d0tg( +1 )/2+rtg 2) （式 3.2） F j沿螺旋轴线作用的夹紧力 F s作用在六角螺母 L作用力的力臂(mm) d 0螺纹中径(mm) 螺纹升角() 1螺纹副的当量摩擦() 2螺杆(或螺母)端部与工件(或压块)的摩擦角() r螺杆(或螺母)端部与工件(或压块)的当量摩擦半径() 根据参考文献6其回归方程为 F jktTs 其中 F j螺栓夹紧力(N)； k t力矩系数(cm 1) T s作用在螺母上的力矩(N.cm)； F j =52000=10000N

42、 18 机床杠杆臂钻夹具及机械加工工艺规程设计 第五章：翻转式钻床夹具零件的具体设计第五章：翻转式钻床夹具零件的具体设计 5.15.1 钻床夹具的概括钻床夹具的概括 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

43、 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 方案进行必要的经济分析，以提高夹具在生产中的经济效益。 钻床夹具的设计要点 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，赢采用有肩钻套。 （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

44、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 2、钻模板 19 机床杠杆臂钻夹具及机械加工工艺规程设计 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

45、。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。 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

46、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。 （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 5.25.2 夹具零件的设计夹具零件的设计 为了节省零件的加工时间，减少家具的成本，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 5.35.3 夹具体的设计夹具体的设计 夹具体是整个夹具的结构基础

47、，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。 5.2.1 夹具体机构分析设计 20 机床杠杆臂钻夹具及机械加工工艺规程设计 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。 5.2.2 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。 5.2.3 夹具体的固定 夹具下端固定于钻床上，通过凹槽

48、直接防御钻床上，方便与装卸，并能满足加工时对夹 具的约束。 5.45.4 定位销的设计定位销的设计 5.4.1 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 0.81.2mm，达到 HRC 为 5560。 5.55.5 钻模板以及钻套的设计钻模板以及钻套的设计 5.4.1 钻模板的设计 钻模板结构形式的选

49、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。 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

50、置精度受铰链间隙影响，钻孔位置精度不高；它主要用于生产规模不大、钻 孔精度要求不高的场合。 21 机床杠杆臂钻夹具及机械加工工艺规程设计 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。 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。杠杆臂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

51、它与夹具体固定（如图 5.1 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 1030mm 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 21mm。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 17mm。 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，

52、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， 二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。 22 机床杠杆臂钻夹具及机械加工工艺规程设计 钻模板 13 夹具体 8 圆锥销 14 螺钉 9 图 5-1 螺钉 9 圆锥销 14钻模板 4 夹具体 8 图 5.2 钻模板与夹具体的固定 23 机床杠杆臂钻夹具及机械加工工艺规程设计 5.4.2 钻套的设计 钻套结构形式的选择： 钻套的作用是确定钻头， 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

53、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 跟据钻套的选择原则，杠杆臂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 5.1 所示） 24 机床杠杆臂钻夹具及机械加工工艺规程设计