1 機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院 機(jī)械制造工機(jī)械制造工藝藝學(xué)學(xué) 課課程程設(shè)計(jì)說設(shè)計(jì)說明明書書 設(shè)計(jì)題目：曲軸箱箱蓋鉆孔夾具設(shè)計(jì) 姓 名： . 學(xué) 號(hào)： . 班 級(jí)： . 指導(dǎo)教師： . 2014年 1月 2 前言 全套圖紙，加153893706 1、主要技術(shù)指標(biāo) 1）保證工件的加工精度專用夾具應(yīng)有合理的定位方案、合適的尺寸、公差 和技術(shù)要求，并進(jìn)行必要的精度分析，確保夾具能滿足工件的加工精度要求。 2）提高生產(chǎn)效率,專用夾具的復(fù)雜程度要與工件的生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)。應(yīng)根 據(jù)工件生產(chǎn)批量的大小選,用不同復(fù)雜程度的快速高效夾緊裝置，以縮短輔助時(shí) 間，提高生產(chǎn)效率。 3）工藝性好,專用夾具的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、合理、便于加工、裝配、檢驗(yàn)和維修 。專用夾具的生產(chǎn)屬于中批量生產(chǎn)。 4）使用性好,專用夾具的操作應(yīng)簡(jiǎn)便、省力、安全可靠，排屑應(yīng)方便，必 要時(shí)可設(shè)置排屑結(jié)構(gòu)。 5）經(jīng)濟(jì)性好,除考慮專用夾具本身結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、標(biāo)準(zhǔn)化程度高、成本低廉外 ，還應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng),對(duì)夾具方案進(jìn)行必要的經(jīng)濟(jì)分析，以提高夾具在生產(chǎn)中的 經(jīng)濟(jì)效益。 2、設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)手段 （一）研究原始資料,在明確夾具設(shè)計(jì)任務(wù)后，應(yīng)對(duì)以下幾方面的原始資料進(jìn)行 研究。 3 1、研究加工工件圖樣,了解該工件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸、材料、熱處理要求 ，主要表面的加工精度、表面粗糙度及其它技術(shù)要求。 2、熟悉工藝文件，明確以下內(nèi)容： （1）毛坯的種類、形狀、加工余量及其精度。 （2）工件的加工工藝過程、工序圖、本工序所處的地位，本工序前已加工 表面的精度及表面粗糙度，基準(zhǔn)面的狀況。 （3）本工序所使用的機(jī)床、刀具及其它輔具的規(guī)格。 （4）本工序所采用的切削量。 （二）擬訂夾具的結(jié)構(gòu)方案，擬訂夾具的結(jié)構(gòu)方案包括以下幾個(gè)內(nèi)容 1）確定夾具的類型，各類機(jī)床夾具均有多種不同的類型、鉆床夾具有固定 式、翻轉(zhuǎn)式、蓋板式和滑板式等，應(yīng)根據(jù)工件的型狀、尺寸、加工要求及重量 確定為回轉(zhuǎn)式。 2）確定工件的定位方案，設(shè)計(jì)定位裝置，根據(jù)六點(diǎn)定位原則，通過分析工 序圖確定工件以圓柱孔定位，定位元件為定位心軸。 3）確定工件的夾緊方式，設(shè)計(jì)夾緊裝置，常用的夾緊機(jī)構(gòu)有斜楔夾緊、螺 旋夾緊、偏心夾緊、鉸鏈夾緊等。根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)，加工方法其因素確定為螺 旋夾緊。 4）確定引導(dǎo)元件（鉆套的類型及結(jié)構(gòu)尺寸）：鉆套的類型有固定式鉆套、 可換式鉆套、快換式鉆套、特殊式鉆套，根據(jù)工件加工量確定為可換式鉆套。 5）夾具精度分析與計(jì)算 6）繪制夾具總圖 3、主要工作程序 1)零件本工序的加工要求分析 4 2)確定夾具類型 3)擬定定位方案和選擇定位元件 4)確定夾緊方案 5)確定引導(dǎo)元件(鉆套的類型及結(jié)構(gòu)尺寸) 6)夾具精度分析與計(jì)算 7)繪制夾具總圖 8)繪制夾具零件圖樣 9）編寫設(shè)計(jì)說明書 二、設(shè)計(jì) 1 工件的加工工藝性分析 因采用搖臂鉆床，待加工孔處于水平位置。若設(shè)平行于待加工孔的面分別 為頂面和底面，則使多孔那面為底面，即定位基準(zhǔn)面。以基準(zhǔn)面上的直徑為7 的兩孔以及基準(zhǔn)面定位。 鉆模板應(yīng)垂直與定位基準(zhǔn)面，鉆套中心線與待加工孔中心線同軸。夾緊件 由工件頂面向定位基準(zhǔn)面夾緊。采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。 2 定位元件的選擇與設(shè)計(jì) 2.1 定位元件的選擇 5 工件在夾具中位置的確定，主要是通過各種類型的定位元件實(shí)現(xiàn)的。在機(jī) 械加工中，雖然被加工工件的種類繁多和形狀各異，但從它們的基本結(jié)構(gòu)來(lái)看 ，不外乎是由平面、圓柱面、圓錐面及各種成形面所組成。工件在夾具中定位 時(shí)，可根據(jù)各自的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工序加工精度要求，選擇其上的平面、圓柱面， 圓錐面或它們之間的組合表面作為定位基準(zhǔn)。為此，在夾具設(shè)計(jì)中可根據(jù)需要 選用各類型的定位元件。 在夾具設(shè)計(jì)中常用于圓孔表面的定位元件有定位銷、剛性心軸和錐度心軸 等。工件以圓孔表面定位時(shí)使用定位銷定位；套類零件，為了簡(jiǎn)化定心裝置， 常常采用剛性心軸作為定位元件；為消除工件與心軸的配合間隙，提高定心定 位精度，在夾具設(shè)計(jì)中還可選用小錐度心軸。在此次設(shè)計(jì)中，根據(jù)箱體蓋的結(jié) 構(gòu)特點(diǎn)采用六點(diǎn)支承定位。 在夾具中，工件以圓孔表面定位時(shí)使用的定位銷一般有固定式和可換式兩 種。在大批量生產(chǎn)中，由于定位銷磨損較快，為保證工序加工精度需定期維修 更換，此時(shí)常采用便于更換的可換式定位銷。 圖2所示為常用的固定式定位銷的典型結(jié)構(gòu)。當(dāng)被定位工件的圓孔尺寸較小 時(shí)，可選圖2中(a)所示的定位銷結(jié)構(gòu)。這種帶有小凸肩的定位銷結(jié)構(gòu)，與夾具 體連接時(shí)穩(wěn)定牢靠。當(dāng)被定位工件的圓孔尺寸較大時(shí)，選用圖2中(b)所示的結(jié) 構(gòu)即可。若被定位工件同時(shí)以其上的圓柱孔和端面組合定位時(shí)，還可選用帶有 支撐墊圈的定位銷結(jié)構(gòu)。支撐墊圈與定位銷可做成整體式的，也可做成組合式 的。為保證定位銷在夾具上的位置精度，一般與夾具的連接采用過盈配合。 6 可換式定位銷如圖3所示，為了便于定期更換，在定位銷與夾具體之間裝有 襯套，定位銷與襯套內(nèi)徑的的配合采用間隙配合，而襯套與夾具體則采用過度 配合。由于這種定位銷與襯套之間存在裝配間隙，故其位置精度較固定式定位 銷低。 為了便于工件的順利裝入，上述定位銷的定位端頭部均加工成的大倒角15 。各種類型定位銷對(duì)工件圓孔定位時(shí)限制的自由度，應(yīng)視其與工件定位孔的接 觸長(zhǎng)度而定，一般選用長(zhǎng)定位銷時(shí)限制四個(gè)自由度，短定位銷時(shí)則限制兩個(gè)自 由度。若采用削邊銷，則分別限制兩個(gè)或一個(gè)自由度。當(dāng)采用圖 所示的錐面定位銷定位時(shí)，則相當(dāng)于三個(gè)支撐點(diǎn)，限制三個(gè)自由度。 圖2 固定式定位銷 圖3 可換式定位銷及錐面定位銷 在固定式和可換式中，為適應(yīng)以工件上的兩孔一起定位的需要，應(yīng)在兩個(gè) 定位銷中采用一個(gè)削邊定位銷。直徑為350mm的削邊定位銷都做成菱形。 7 2.2 定位誤差的分析 夾具的作用首先是要保證工序加工精度，在設(shè)計(jì)夾具選擇和確定工件的定 位方案時(shí)，根據(jù)工件定位原理選用相應(yīng)的定位元件外，還必須對(duì)選定的工件定 位方案能否滿足工序加工精度要求作出判斷。為此，就需對(duì)可能產(chǎn)生的定位誤 差進(jìn)行分析和計(jì)算。 定位誤差是指由于定位不準(zhǔn)而造成某一工序在工序尺寸（通常指加工表面 對(duì)工序基準(zhǔn)的距離尺寸）或位置要求方面的加工誤差。對(duì)某一定位方案，經(jīng)分 析計(jì)算其可能產(chǎn)生的定位誤差，只要小于工件有關(guān)尺寸或位置公差的1 31 5 ，一般即認(rèn)為此定位方案能滿足該工序的加工精度要求。 工件在夾具中的位置是由定位元件確定的，當(dāng)工件上的定位表面一旦與夾 具上的定位元件相接觸或相配合，作為一個(gè)整體的工件的位置也就確定了。但 對(duì)于一批工件來(lái)說，由于在各個(gè)工件的有關(guān)表面之間，彼此在尺寸及位置上均 有著在公差范圍內(nèi)的差異，夾具定位元件本身和各定位元件之間也具有一定的 尺寸和位置公差。這樣一來(lái)，工件雖已定位，但每個(gè)被定位工件的某些具體表 面都會(huì)有自己的位置變動(dòng)量，從而造成在工序尺寸和位置要求方面的加工誤差 。 由此可知，定位誤差是指工件在用調(diào)整法加工時(shí)，僅僅由于定位不準(zhǔn)而引 起工序尺寸或位置要求的最大可能變動(dòng)范圍。即定位誤差主要是由基準(zhǔn)位置誤 差和基準(zhǔn)不重合誤差兩項(xiàng)組成。 8 根據(jù)定位誤差的上述定義，在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，對(duì)任何一個(gè)定位方案，可通過 一批工件定位時(shí)的兩個(gè)極端位置，直接計(jì)算出工序基準(zhǔn)的最大變動(dòng)范圍，即為 該定位方案的定位誤差。 在機(jī)械加工中，有很多工件是以多個(gè)表面作為定位基準(zhǔn)，在夾具中實(shí)現(xiàn)表 面組合定位的。 采用表面組合定位時(shí)，由于各個(gè)定位基準(zhǔn)面之間存在著位置偏差，故在定 位誤差的分析和計(jì)算時(shí)也必須加以考慮。為了便于分析和計(jì)算，通常把限制不 定度最多的主要定位表面成為第一定位基準(zhǔn)，然后再依次劃分為第二、第三定 位基準(zhǔn)。一般來(lái)說，采用多個(gè)表面組合定位的工件，其第一定位基準(zhǔn)的位置誤 差最小，第二定位基準(zhǔn)次之，而第三定位基準(zhǔn)的位置誤差最大。 2.3 定位誤差的計(jì)算 在本次設(shè)計(jì)中采用一面兩孔組合定位。 采用工件上一面兩孔組合定位時(shí)，根據(jù)工序加工要求可能采用平面為第一 定位基準(zhǔn)，也可能采用其中某一個(gè)內(nèi)孔為第一定位基準(zhǔn)。圖4所示為一長(zhǎng)方體工 件及其在一面兩銷上的定位情況，因系采用短定位銷，故工件底面1為第一定位 基準(zhǔn)，工件上的內(nèi)孔及分別為第二和第三定位基準(zhǔn)。 1 O 2 O 一批工件在夾具中定位時(shí)，工件上作為第一基準(zhǔn)的底面1沒有基準(zhǔn)位置誤差 。由于定位孔較淺，其內(nèi)孔中心線由于內(nèi)孔與地面垂直度誤差而引起的基準(zhǔn)位 置誤差也可忽略不計(jì)。但作為第二、第三定位基準(zhǔn)的、，由于與定位銷的 1 O 2 O 配合間隙及兩孔、兩銷中心距誤差引起的基準(zhǔn)位置誤差必須考慮。 9 圖4長(zhǎng)方體工件在夾具中一面兩銷上的定位 根據(jù)上述，確定本次夾具設(shè)計(jì)采用底面為第一基準(zhǔn)面，兩孔分別為第二和 第三基準(zhǔn)面。兩定位銷的尺寸及定位誤差的計(jì)算如下： 圖5 一面兩孔式，第二、第三定位基準(zhǔn)的位置和角度誤差 根據(jù)圖4有： 1) 兩定位銷中心距 =86 x L y L 式中 工件兩定位孔的中心距 y L()mm 2) 兩定位銷中心距的公差 10 (2-1) 11 () 53 xy LL 式中 工件兩定位孔的中心距公差 y L()mm 中心距公差 0.070.040.03 y LESEI 則兩定位銷中心 11 0.030.01 33 xy LL 3) 圓柱銷直徑的公稱值 =7 11 dD 式中 與圓柱銷相配合的工件定位孔的最小直徑(mm) 1 D 公差選?。?6g 4) 菱形銷寬度 表1 及的推薦值(mm)bB 定位孔直徑 2 D 3668820 b234 B -0.5 2 D-1 2 D-2 2 D =7，因此得：=3, =1 2 DbB 5) 補(bǔ)償距離 (mm) (2-2) 1min 1 2 xy LL 式中 夾具圓柱銷與其相配合的工件定位孔間的最小間隙(mm) 1min 11 圓柱銷的尺寸為，根據(jù)GB180179知該即尺寸為7-0.006 -0.0017。11 6g 由此可得 (mm) 1min 0.006 則 (mm) 1min 11 0.030.010.0060.043 22 xy LL 6) 菱形銷圓弧部分與其相配合的工件定位孔間的最小間隙 (mm) 2min 2 22 0.043 4 0.031 11 b D 式中 與菱形銷相配合的工件定位孔的最小直徑(mm) 2 D 7) 菱形銷最大直徑 (mm) 222min 11 0.03110.969dD 公差選取h5 8) 兩定位銷所產(chǎn)生的最大角度定位誤差 1max2max 0.0060.031 0 22 155 tg L 式中 夾具圓柱銷與其配合的工件定位孔間的最大間隙； 1max 夾具菱形削與其配合的工件定位孔間的最大間隙應(yīng)保證； 2max 則 0 由于待加工孔未對(duì)其形位公差，因此允許些許偏差。 3 在夾具中的夾緊 12 工件在夾具中的裝夾是由定位和夾緊這兩個(gè)過程緊密聯(lián)系在一起的。僅僅 定位好，在大多數(shù)場(chǎng)合下，還無(wú)法進(jìn)行加工。只有進(jìn)而在夾具上設(shè)置相應(yīng)的夾 緊裝置對(duì)工件實(shí)行夾緊，才能完成工件在夾具中裝夾的全部任務(wù)。 夾緊裝置的基本任務(wù)就是保持工件在定位中所獲得的既定位置，以便在切 削力、重力、慣性力等外力作用下，不發(fā)生移動(dòng)和振動(dòng)，確保加工質(zhì)量和生產(chǎn) 安全。有時(shí)工件的定位是在夾緊過程中實(shí)現(xiàn)的，正確的夾緊還能糾正工件定位 的不正確位置。 3.1 夾緊裝置的組成 一般夾緊裝置由下面兩個(gè)基本部分組成。 1) 動(dòng)力源 即產(chǎn)生原始作用力的部分。如果用人的體力對(duì)工件進(jìn)行夾緊，稱為手動(dòng)夾緊； 如果用氣動(dòng)、液壓、氣液聯(lián)合、電動(dòng)以及機(jī)床的運(yùn)動(dòng)等動(dòng)力裝置來(lái)代替人力進(jìn) 行夾緊，則稱為機(jī)動(dòng)夾緊。 2) 夾緊機(jī)構(gòu) 即接受和傳遞原始作用力，使之變?yōu)閵A緊力，并執(zhí)行夾緊任務(wù)的部分。它 包括中間遞力機(jī)構(gòu)和夾緊元件。中間遞力機(jī)構(gòu)把來(lái)自人力或動(dòng)力裝置的力傳遞 給夾緊元件，再由夾緊元件直接與工件接觸，最終完成夾緊任務(wù)。 根據(jù)動(dòng)力源的不同和工件夾緊的實(shí)際需要，一般中間遞力機(jī)構(gòu)在傳遞夾緊 力的過程中，可以起到以下作用： 13 a 改變作用力的方向； b 改變作用力的大??； c 具有一定的自鎖性能，以保證夾緊可靠，在手動(dòng)夾緊時(shí)尤為重要。 本次設(shè)計(jì)采用手動(dòng)夾緊方式。 3.2 夾緊力的確定 1) 夾緊力的方向 夾緊力應(yīng)垂直于主要定位基準(zhǔn)面。為使夾緊力有助于定位，則工件應(yīng)緊靠 支撐點(diǎn)，并保證各個(gè)定位基準(zhǔn)與定位元件接觸可靠。一般地講，工件的主要定 位基準(zhǔn)面其面積較大、精度較高，限制的不定度多，夾緊力垂直作用于此面上 ，有利于保證工件的加工質(zhì)量。 夾緊力的方向應(yīng)有利于減小夾緊力。圖6所示為工件安裝時(shí)的重力、切G 削力和夾緊力之間的相互關(guān)系。其中圖(a)最好，圖(d)最差。FW 圖6 夾緊力與切削力、重力的關(guān)系 圖（a） 0W 圖（b） F WG 14 圖（c） cossin(sincos)FG W 圖（d） FG W 圖（e） WFG 下面分析三力互相垂直的情況下，切削力與夾緊力間的比例關(guān)系。 當(dāng)重量G很小而可以忽略不計(jì)時(shí)，只考慮夾緊力W與切削力的平衡，按 r F 靜力平衡條件 =W+W (2-3) r F 1 2 (2-4) 12 r F W 式中 1 工件的定位基準(zhǔn)與夾具定位元件工作表面間的摩擦系數(shù)，0.150.25; 1 工件的夾壓表面與夾緊元件間的摩擦系數(shù)，0.150.25; 2 2 因此 (2-5) (2.0 3.3) 0.30 0.50 r r F WF 可見在依靠摩擦力克服切削力的情況下，所需要的夾緊力是很大的。 在夾緊力工件時(shí)各種不同接觸面之間的摩擦系數(shù)可見表。 表2各種不同接觸表面之間的摩擦系數(shù) 15 接觸表面的形式摩擦系數(shù) 接觸表面均為加工過的光滑表面0.150.25 工件表面為毛坯，夾具的支承面為球面 0.20.3 夾具定位或夾緊元件的淬硬表面在沿主切削力方向有齒紋 0.3 夾具定位或夾緊元件的淬硬表面在垂直于主切削力的方向有齒紋 0.4 夾具定位或夾緊元件的淬硬表面有相互垂直齒紋 0.40.5 夾具定位或夾緊元件的淬硬表面有網(wǎng)狀齒紋 0.70.8 為了減小夾緊力，可以在正對(duì)切削力F的作用方向，設(shè)置一支承元件。這 種支承不用作定位，而是用來(lái)防止工件在加工中移動(dòng)。 在鉆床上對(duì)工件鉆孔時(shí)，為了減小夾緊力，應(yīng)力求使主要定位基準(zhǔn)面處于 水平位置，使夾緊力、重力和切削力同向，都垂直作用在主要定位基準(zhǔn)面上。 2) 夾緊力的作用點(diǎn) 夾緊力的作用點(diǎn)是指夾緊元件與工件相接觸的一小塊面積。選擇作用點(diǎn)的 問題是在夾緊力方向已定的情況下才提出來(lái)的。選擇夾緊力作用點(diǎn)位置和數(shù)目 時(shí)，應(yīng)考慮工件定位可靠，防止夾緊變形，確保工序的加工精度。 a 夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)能保持工件定位穩(wěn)定，而不致引起工件發(fā)生位移和偏轉(zhuǎn)。 16 當(dāng)夾緊力雖然朝向主要定位基面，但作用點(diǎn)卻在支承范圍以外時(shí)，夾緊力 與支反力構(gòu)成力矩，夾緊時(shí)工件將發(fā)生偏轉(zhuǎn)，使定位基面與支承元件脫離，以 至破壞原有定位。應(yīng)使夾緊力作用在穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)。 b 夾緊力的作用點(diǎn)，應(yīng)使被夾緊工件的夾緊變形盡可能小。 對(duì)于箱體、殼體、桿叉類工件，要特別注意選擇力的作用點(diǎn)問題。 在使用夾具時(shí)，為盡量減少工件的夾緊變形，可采用增大工件受力面積的 措施。采用具有較大弧面的夾爪來(lái)防止薄壁套筒變形；可在壓板下增加墊圈， 使夾緊力均勻地作用在薄壁 夾緊力的大小必須適當(dāng)。當(dāng)夾緊力過小，工件可能在加工過程中移動(dòng)而破 壞定位，不僅影響質(zhì)量，還能造成事故；夾緊力過大，不但會(huì)使工件和夾具產(chǎn) 生變形，對(duì)加工質(zhì)量不利，而且造成人力、物力的浪費(fèi)。 計(jì)算夾緊力，通常將夾具和工件看成一個(gè)剛性系統(tǒng)以簡(jiǎn)化計(jì)算。然后根據(jù) 工件受切削力、夾緊力（大工件還應(yīng)考慮重力，高速運(yùn)動(dòng)的工件還應(yīng)考慮慣性 力等）后處于靜力平衡條件，計(jì)算出理論夾緊力，再乘以安全系數(shù)，作為 0 WK 實(shí)際所需的夾緊力，即 0 W (1) 0 WK WA 式中 實(shí)際所需要的夾緊力 (N)； 0 W 按力平衡條件計(jì)算之夾緊力 (N)；W 安全系數(shù)，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，一般取1.53。KK 17 用于粗加工時(shí)，取2.53；用于精加工時(shí)，取1.52。KK 夾緊工件所需夾緊力的大小，除與切削力的大小有關(guān)外，還與切削力對(duì)定 位支撐的作用方向有關(guān)。 3.3 夾緊機(jī)構(gòu)的選擇及設(shè)計(jì) 從前面提到的夾緊裝置組成中可以看出，不論采用何種力源（手動(dòng)或機(jī)動(dòng) ）形式，一切外加的作用力要轉(zhuǎn)化為夾緊力均需通過夾緊機(jī)構(gòu)。因此，夾緊機(jī) 構(gòu)是夾緊裝置中的一個(gè)很重要的組成部分。 夾緊機(jī)構(gòu)可分為斜楔夾緊機(jī)構(gòu)、螺旋夾緊機(jī)構(gòu)、偏心夾緊機(jī)構(gòu)、定心對(duì)中 夾緊機(jī)構(gòu)等。斜楔夾緊機(jī)構(gòu)中最基本的形式之一，螺旋夾緊機(jī)構(gòu) 、偏心夾緊機(jī)構(gòu)及定心對(duì)中夾緊機(jī)構(gòu)等都是斜楔夾緊機(jī)構(gòu)的變型。 斜楔夾緊機(jī)構(gòu)主要是利用其斜楔面移動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的壓力來(lái)夾緊工件的，亦 即一般所謂的楔緊作用。斜楔的斜度一般為1:10，其斜度的大小主要是根據(jù)滿 足斜楔的自鎖條件來(lái)確定。 一般對(duì)夾具的夾緊機(jī)構(gòu)，都要求具有自鎖性能。所謂自鎖，也就是當(dāng)外加 的作用力Q一旦消失或撤除后，夾緊機(jī)構(gòu)在純摩擦力的作用下，仍應(yīng)保持其處 于夾緊狀態(tài)而不松開。 螺旋夾緊機(jī)構(gòu)中所用的螺旋，實(shí)際上相當(dāng)于把斜楔繞在圓柱體上因它的夾 緊作用原理與斜楔時(shí)一樣的。不過這里是通過轉(zhuǎn)動(dòng)螺旋，使繞在圓柱體上的斜 楔高度發(fā)生變化來(lái)夾緊工件的。本次工件夾緊便采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu) 4 導(dǎo)向元件的設(shè)計(jì) 18 導(dǎo)向元件主要使用來(lái)確定刀具與工件的相對(duì)位置，加工時(shí)起刀正確引導(dǎo)刀 具的作用。另外，它還可作定位元件使用。這類元件包括各種鉆模板、鉆套、 鉸套和導(dǎo)向支承等。 4.1 鉆模板的類型與選擇 鉆模板是組裝鉆床夾具不可缺少的重要元件，鉆床夾具在組合夾具中所占 數(shù)量最多，因此鉆模板的結(jié)構(gòu)形式有22類，尺寸規(guī)格有92種之多。在組裝鉆床 夾具時(shí)，要根據(jù)孔的直徑和位置來(lái)選擇相應(yīng)孔徑和外形尺寸的鉆模板。鉆模板 孔徑大小要與標(biāo)準(zhǔn)的鉆套外徑一致，因此鉆模板孔徑大小與被加工孔徑大小有 關(guān)。按鉆模板底面分，有帶定位槽和不帶定位槽的兩種。前者可利用定位鍵直 接在支承元件導(dǎo)向，以調(diào)整其適宜位置，而后者則需與專用的導(dǎo)向支承元件相 配合使用。 大多數(shù)鉆模板的鉆套定位孔偏于一端，組裝成懸臂式鉆模。這種鉆模多用 于較小孔徑的加工。對(duì)于定位孔在中間的叫中孔鉆模板，它適用于鉆削大孔用 ，或用支撐元件組裝成橋式鉆模夾具以增加其剛性。 立式鉆模板適用于加工孔間距小的工件，由于鉆模厚度加大，使其剛度增 強(qiáng)，可使鉆模板增大其懸伸長(zhǎng)度，或使相鄰鉆模板之間相互靠近。 4.2 鉆套的選擇與設(shè)計(jì) 夾具在機(jī)床上安裝完畢，在進(jìn)行加工之前，尚需進(jìn)行夾具的對(duì)刀，使刀具 相對(duì)夾具定位元件處于正確位置。 19 在鉆床夾具中，通常用鉆套實(shí)現(xiàn)刀具的對(duì)準(zhǔn)，如圖7所示，加工中只要鉆頭 對(duì)準(zhǔn)鉆套，所鉆孔的位置就能達(dá)到工序要求。當(dāng)然，鉆套和鏜套還有增強(qiáng)刀具 剛度的作用。 圖7鉆套對(duì)刀 1-定位元件；2-工件；3-鉆模板；4-固定襯套；5-快換鉆套 1) 鉆套的四種形式 a 固定鉆套 圖8(a)為固定鉆套的兩種結(jié)構(gòu)，A型為無(wú)肩的，B型為帶肩的。帶肩的主要 用于鉆模板較薄時(shí)，用以保持鉆套必要的導(dǎo)引長(zhǎng)度。鉆套外圓以或76Hn 配合直接壓入夾具體或鉆模板孔中。這種鉆套的缺點(diǎn)是磨損后不易更換76Hr ，因此主要用于中小批生產(chǎn)用的鉆床夾具上或用來(lái)加工孔距小和孔距精度要求 較高的孔。為防止切屑進(jìn)入鉆套內(nèi)，鉆套的上下端應(yīng)以突出鉆模板為宜，一般 不能低于鉆模板。 b可換鉆套 20 可換鉆套的實(shí)際功用仍和固定鉆套一樣，可供鉆、擴(kuò)、鉸孔工序使用，在 批量較大時(shí)，磨損后可迅速更換?？蓳Q鉆套的結(jié)構(gòu)如圖8(b)所示，它的凸緣銑 有臺(tái)肩，防轉(zhuǎn)螺釘?shù)念^部與此臺(tái)肩有一定間隙以防止可換鉆套轉(zhuǎn)動(dòng)。擰去螺釘 便可取出可換鉆套。為了避免鉆模板的磨損，鉆套不直接壓配在夾具體或鉆模 板上，而是以或的配合裝進(jìn)襯套的內(nèi)孔中，并用防轉(zhuǎn)螺釘防止在76Hg65Hg 加工過程中刀具、切屑與鉆套內(nèi)孔的摩擦力使鉆套產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)，或推倒時(shí)隨刀具 抬起。襯套外圓與夾具體或鉆模板的配合采用或。76Hn76Hr c 快換鉆套 快換鉆套是供一個(gè)孔須經(jīng)多個(gè)加工工步（如鉆、擴(kuò)、鉸、锪孔和攻絲等） 所用的。由于在加工過程中，需依次更換、取出鉆套，以適應(yīng)不同加工刀具的 需要，所以采用快換鉆套。圖8（c）是標(biāo)準(zhǔn)快換鉆套結(jié)構(gòu)。它除在其凸緣銑有 臺(tái)肩以供防轉(zhuǎn)螺釘壓住外，同時(shí)還銑出一削邊平面。當(dāng)此削邊平面轉(zhuǎn)至鉆套螺 釘位置時(shí)，便可向上快速取出鉆套。為防止直接磨損鉆模板或夾具體，也必須 配有襯套。 圖8 各類鉆套 1-可換鉆套；2-襯套；3-防轉(zhuǎn)螺釘 21 d 特殊鉆套 特殊鉆套是根據(jù)具體加工情況自行設(shè)計(jì)的，以補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)鉆套性能的不足,在 本次設(shè)計(jì)中，根據(jù)加工情況選擇長(zhǎng)型快換鉆套。 2) 鉆套導(dǎo)引孔尺寸和公差的確定 根據(jù)待加工孔的尺寸d4.5mm，選擇快換鉆套的尺寸。 長(zhǎng)型快換鉆套 技術(shù)條件：a 材料：d26mmT10A；d26mm 20； b 熱處理： T10A HRC5864；20滲碳深度0.81.2mm；HRC58645。 3) 鉆套高度和鉆套與工件距離 a 鉆套高度 鉆套高度由孔距精度、工件材料、孔加工深度、刀具耐用度、工件表面形 狀等因素決定。一般材料強(qiáng)度高，鉆頭剛度低（鉆頭懸伸長(zhǎng)度直徑與直徑之比 大于15）和在斜面上鉆孔時(shí)，采用長(zhǎng)鉆套。 鉆一般的螺釘孔、銷子孔，工件孔距精度在0.25mm或是自由尺寸公差時(shí) ，鉆套的高度取，鉆套內(nèi)徑采用基軸制F8的公差。(1.5 2)Hd 加工IT6、IT7級(jí)精度，孔徑在12mm以上的孔或加工加工工件孔距精度 要求在0.100.15mm時(shí)，鉆套的高度取。鉆套內(nèi)徑采用基(2.5 3.5)Hd 軸制G7的公差。 22 加工IT7、IT8級(jí)精度的孔和孔距精度要求在0.060.10時(shí)，鉆套的高 度取。(1.25 1.5)H ()hLA b 鉆套與工件表面的距離 鉆套與工件間留有一定的距離h，如表2- 4的簡(jiǎn)圖。如果h太大，會(huì)增大鉆頭的傾斜量，使鉆套不能很好的導(dǎo)向。h過小 ，切屑排出困難（特別使鋼件），不僅會(huì)增大工件加工表面的粗糙度，有時(shí)還 可能將鉆頭折斷。 h值可按表5選取 材料越硬，則式中的系數(shù)應(yīng)取小值，鉆頭直徑越小，也即鉆頭剛性越差， 式中的系數(shù)取最大值，以免切屑堵塞而使鉆頭折斷。 但是下面幾種特殊情況需另考慮： a 在斜面上鉆孔（或鉆斜孔）時(shí)，鉆頭最易引偏，為保證起鉆良好，h應(yīng)盡可能小 一些（）。0.3hd b 孔的位置精度要求高時(shí)，可取h=0，以保證鉆套有較好的導(dǎo)引作用，而讓切屑 從鉆頭的螺旋槽中排出。這樣，排屑條件反比只留很小h值的要好，但此時(shí)鉆套 磨損嚴(yán)重。 c 鉆深孔（孔的長(zhǎng)徑比）時(shí)，要求排屑暢快，可取h1.5d.5B d 此外，各種鉆套內(nèi)孔合外圓的同軸度不應(yīng)大于0.005mm。 23 因此鉆套與工件表面的距離h取h1.5d。 5 5 夾具體的設(shè)計(jì)夾具體的設(shè)計(jì) 夾具體一般是夾具上最大和最復(fù)雜的基礎(chǔ)元件。在夾具體上，要安放組成 該夾具所需要的各種元件、機(jī)構(gòu)、裝置，并且還要考慮便于裝卸工件以及在機(jī) 床上的固定。因此夾具體的形狀和尺寸應(yīng)滿足一定要求，它主要取決于工件的 外廓尺寸和各類元件與裝置的布置情況以及加工性質(zhì)等。所以在專用夾具中， 夾具體的形狀和尺寸很多是非標(biāo)準(zhǔn)的。 夾具的制造屬單件生產(chǎn)性質(zhì)，為縮短設(shè)計(jì)和制造周期，減少設(shè)計(jì)和制造費(fèi) 用，所以?shī)A具體設(shè)計(jì)一般不作復(fù)雜計(jì)算。通常都是參照類似的夾具結(jié)構(gòu)，按經(jīng) 驗(yàn)類比法估計(jì)確定。實(shí)際上在繪制夾具總圖時(shí)，根據(jù)工件、定位元件、夾緊裝 置、對(duì)刀導(dǎo)引元件以及其他輔助機(jī)構(gòu)和裝置在總體上的配置，夾具體的外形 尺寸便已大體確定。 6 6 夾具在機(jī)床上的定位夾具在機(jī)床上的定位 1) 夾具在機(jī)床上定位的目的 為了保證工件的尺寸精度和位置精度，工藝系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)之間必須具有正 確的幾何關(guān)系13。一批工件通過其定位基準(zhǔn)面和夾具定位表面的接觸或配合， 占有一致的、確定的位置，這是滿足上述要求的一個(gè)方面。夾具的定位表面相 對(duì)于機(jī)床工作臺(tái)和導(dǎo)軌或主軸軸線具有正確的位置關(guān)系，是滿足上述要求另一 24 個(gè)極為重要的方面。只有滿足這兩方面的要求，才能使夾具定位表面以及工件 加工表面相對(duì)刀具及切削成型運(yùn)動(dòng)處于理想位置。 夾具在機(jī)床上的定位，其本質(zhì)是夾具定位元件對(duì)刀具切削成型運(yùn)動(dòng)的定位 。為此，就要解決好夾具與機(jī)床連接與配合問題以及正確規(guī)定定位元件定位面 對(duì)夾具安裝面的位置要求。 2) 夾具在機(jī)床上的定位方式 夾具通過連接元件實(shí)現(xiàn)其在機(jī)床上的定位，根據(jù)機(jī)床的結(jié)構(gòu)與加工特點(diǎn)， 夾具在機(jī)床上的連接定位通常有兩種方式：夾具連接定位在機(jī)床的工作臺(tái)面上 （如銑、刨、鏜、鉆床及平面磨床等）及夾具連接定位在機(jī)床的主軸上（如車 床，內(nèi)、外圓磨床等）。 夾具在工作臺(tái)面上的連接定位 夾具在工作臺(tái)面上是用夾具安裝面及定向鍵定位的。為了保證夾具安裝面 與工作臺(tái)面有良好的接觸，夾具安裝面的結(jié)構(gòu)形式及加工精度都應(yīng)有一定的要 求。 除夾具安裝面之外，一般還通過兩個(gè)定向鍵或定位銷與工作臺(tái)上的T型槽相配合 ，以限制夾具在定位時(shí)所應(yīng)限制的不定度，并承受部分切削力矩，增強(qiáng)夾具在 工作過程中的穩(wěn)定性。 圖10（a）是定向鍵的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，圖10（b）為定向鍵相配合零件的尺寸。 25 圖10標(biāo)準(zhǔn)定向鍵結(jié)構(gòu) 在小型夾具中，為了制造簡(jiǎn)便，可用圓柱定位銷代替定向鍵。圖2- 15為圓柱銷直接裝配在夾具體的圓孔中（過盈配合）。其螺紋孔是供取出定位 銷用的。 為了提高定向精度，定向鍵與T型槽應(yīng)有良好的配合（一般采用,76Hh ） 88Hh ,必要時(shí)定向鍵寬度可按機(jī)床工作臺(tái)T型槽配作。兩定向鍵之間的距離在夾具底 座的允許范圍內(nèi)盡可能遠(yuǎn)些。另外在夾具安裝時(shí)應(yīng)對(duì)T型槽精度進(jìn)行檢測(cè)，選擇 精度高的使用（一般工作臺(tái)中間處T型槽精度較高），或使定向鍵靠向T型槽的 一側(cè)，以減少間隙造成的誤差。定向鍵的材料常用45鋼，淬火HRC4045。 3) 夾具在機(jī)床上的定位誤差 夾具安裝在機(jī)床上時(shí)，由于夾具定位元件對(duì)夾具體安裝幾面存在位置誤差 ，夾具安裝面本身有制造誤差，家具安裝面與機(jī)床裝卡面有連接誤差，這就使 夾具定位元件相對(duì)機(jī)床裝卡面 26 存在位置誤差。為提高工件在夾具中加工時(shí)的加工精度，必須研究各類夾具定 位誤差的計(jì)算方法及減少這些誤差的措施。 為減小夾具在機(jī)床上的定位誤差，設(shè)計(jì)夾具時(shí)，定位元件定位面對(duì)夾具在 機(jī)床上的安裝面的位置要求，應(yīng)在夾具裝配圖上標(biāo)出，作為夾具驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)之一 。 設(shè)計(jì)小結(jié) 經(jīng)過這次曲軸箱蓋鉆孔夾具課程設(shè)計(jì)，對(duì)所設(shè)計(jì)的夾具有一定的了解，同時(shí)對(duì) 制造技術(shù)基礎(chǔ)和機(jī)械制圖中的部分知識(shí)有所復(fù)習(xí)，結(jié)合實(shí)際畫圖，對(duì) 我們掌握CAD和PROE的能力有所鞏固。此課程設(shè)計(jì)是我們學(xué)完了大學(xué)的絕大多數(shù) 基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后進(jìn)行的，這是我們?cè)谶M(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì) 之前對(duì)所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn) 練。 此次課程設(shè)計(jì)對(duì)給定的零件工序圖分析進(jìn)行分析并設(shè)計(jì)加工所用夾具，其 中考察了定位基準(zhǔn)的選擇，零件表面加工方法的選擇，定位元件的選擇，夾緊 機(jī)構(gòu)的選擇，切削力、夾緊力的計(jì)算，對(duì)刀元件或者引導(dǎo)元件的選擇，夾具的 總體設(shè)計(jì)等相關(guān)知識(shí)，利用兩周的時(shí)間進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，加深了對(duì)所學(xué)知識(shí)的理 解，有助于今后工作。本次課程設(shè)計(jì)使我學(xué)會(huì)了解決機(jī)械加工中分析設(shè)計(jì)夾具 的能力，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力，熟悉并運(yùn)用有關(guān)手冊(cè)、規(guī)范、圖表等技術(shù)資料的 能力，同時(shí)還具備了識(shí)圖、制圖、運(yùn)算和編寫技術(shù)文件等基本技能。 27 整體來(lái)說，在此次設(shè)計(jì)中學(xué)習(xí)到了很多以前沒有用心學(xué)過的知識(shí)，同時(shí)也 有對(duì)課外知識(shí)的自主學(xué)習(xí)，因此在設(shè)計(jì)中鞏固和學(xué)習(xí)了一部分知識(shí)，對(duì)以后我 們的實(shí)際工作都有很現(xiàn)實(shí)的意義。 因?yàn)榇舜问鞘状芜M(jìn)行有關(guān)制造設(shè)計(jì)夾具的課程設(shè)計(jì)，對(duì)中間所需要的知識(shí) 掌握不夠牢固，同時(shí)缺少實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，因此設(shè)計(jì)中間難免會(huì)出現(xiàn)不合理和錯(cuò)誤的 地方，但是這些不合理和錯(cuò)誤的地方將是我們?cè)谝院髮?shí)際工作值得借鑒的地方 ，因此還請(qǐng)老師多多指導(dǎo)。