2059 CA6140杠桿中心孔夾具設(shè)計,ca6140,杠桿,中心,夾具,設(shè)計 機械制造工藝學(xué)CA6140 杠桿夾具設(shè)計說明書學(xué)生姓名： 學(xué)生學(xué)號： 院 （系）： 年級專業(yè)： 指導(dǎo)教師： 二〇〇八年八月目錄前言1定位基準(zhǔn)的選擇2切削力的計算與夾緊力分析3夾緊元件及動力裝置確定4鉆套、襯套、鉆模板及夾具體設(shè)計5夾具精度分析6夾具設(shè)計及操作的簡要說明7小結(jié)專用夾具設(shè)計為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度。在加工杠桿零件時，需要設(shè)計專用夾具。根據(jù)任務(wù)要求中的設(shè)計內(nèi)容，需要設(shè)計加工工藝孔 Φ25 夾，加工工藝孔的夾具將用于組合鉆床，刀具分別為麻花鉆、擴孔鉆、鉸刀對工件上的工藝孔進行加工。加工工藝孔 Φ25 夾具設(shè)計本夾具主要用來鉆、擴、鉸工藝孔 Φ25。這個工藝孔有尺寸精度要求為+0.023，表面粗糙度要求，表面粗糙度為 ，與頂面垂直。并用于以后各面各孔加工中的定1.6aRm??位。其加工質(zhì)量直接影響以后各工序的加工精度。本到工序為杠桿加工的第二道工序，加工到本道工序時只完成了杠桿下表面的粗、精銑。因此再本道工序加工時主要應(yīng)考慮如何保證其尺寸精度要求和表面粗糙度要求，以及如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度。1定位基準(zhǔn)的選擇由零件圖可知，工藝孔位于零件中心偏左，其有尺寸精度要求和表面粗糙度要求并應(yīng)與頂面垂直。為了保證所鉆、鉸的孔與頂面垂直并保證工藝孔能在后續(xù)的孔系加工工序中使各重要支承孔的加工余量均勻。根據(jù)基準(zhǔn)重合、基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。在選擇工藝孔的加工定位基準(zhǔn)時，應(yīng)盡量選擇上一道工序即粗、精銑 Φ25 下表面工序的定位基準(zhǔn)，以及設(shè)計基準(zhǔn)作為其定位基準(zhǔn)。因此加工工藝孔的定位基準(zhǔn)應(yīng)選擇選用 Φ45 外圓面作為定位基準(zhǔn)，用 V 型塊定位限制 4 個自由度。再以 Φ25 下表面加 3 個支撐釘定位作為主要定位基面以限制工件的三個自由度。為了提高加工效率，根據(jù)工序要求先采用標(biāo)準(zhǔn)高速鋼麻花鉆刀具對工藝孔 Φ25 進行鉆削加工；然后采用標(biāo)準(zhǔn)高速鋼擴孔鉆對其進行擴孔加工；最后采用標(biāo)準(zhǔn)高速鉸刀對工藝孔Φ25 進行鉸孔加工。準(zhǔn)備采用手動夾緊方式夾緊。2切削力的計算與夾緊力分析由于本道工序主要完成工藝孔的鉆、擴、鉸加工，而鉆削力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于擴和鉸的切削力。因此切削力應(yīng)以鉆削力為準(zhǔn)。由參考文獻得：鉆削力 6.08.2HBDfF?鉆削力矩 ..91T式中： 25Dm????231875323minaxmax ???? 15.0???rmf?0.80.6262375.2FN??1.9..14Tm??本道工序加工工藝孔時，工件的 Φ45 外圓面與 V 形塊靠緊。采用帶光面壓塊的壓緊螺釘夾緊機構(gòu)夾緊，該機構(gòu)主要靠壓緊螺釘夾緊，屬于單個普通螺旋夾緊。根據(jù)參考文獻可查得夾緊力計算公式：式（3.1）0' '12()ZQLWrtgt????式中： —單個螺旋夾緊產(chǎn)生的夾緊力（N） ；0—原始作用力（N） ；—作用力臂（mm） ；L—螺桿端部與工件間的當(dāng)量摩擦半徑（mm） ；'r—螺桿端部與工件間的摩擦角（°） ；1?—螺紋中徑之半（mm） ；Z—螺紋升角（°） ；?—螺旋副的當(dāng)量摩擦角（°） 。'2由式（3.1）根據(jù)參考文獻[11]表 1-2-23 可查得點接觸的單個普通螺旋夾緊力： 0''35018954(1)WN??????3夾緊元件及動力裝置確定由于杠桿的生產(chǎn)量很大，采用手動夾緊的夾具結(jié)構(gòu)簡單，在生產(chǎn)中的應(yīng)用也比較廣泛。因此本道工序夾具的夾緊動力裝置采用手動夾緊。采用手動夾緊，夾緊可靠，機構(gòu)可以不必自鎖。本道工序夾具的夾緊元件選用帶光面壓塊的壓緊螺釘。旋緊螺釘使其產(chǎn)生的力通過光面壓塊將工件壓緊。帶光面壓塊的壓緊螺釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)如圖 3.1 所示。圖 3.1 帶光面壓塊的壓緊螺釘4鉆套、襯套、鉆模板及夾具體設(shè)計工藝孔的加工需鉆、擴、鉸三次切削才能滿足加工要求。故選用快換鉆套（其結(jié)構(gòu)如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時間。根據(jù)工藝要求：工藝孔Φ25mm 分鉆、擴、鉸三個工步完成加工。鉆、擴、鉸，加工刀具分別為：鉆孔——Φ22mm 標(biāo)準(zhǔn)高速鋼麻花鉆，磨出雙錐和修磨橫刃；擴孔——Φ24.7mm標(biāo)準(zhǔn)高速鋼擴孔鉆；鉸孔——Φ mm 標(biāo)準(zhǔn)高速鉸刀。0.235?根據(jù)參考文獻可查得鉆套孔徑結(jié)構(gòu)尺寸如圖 3.2 及表 3.1 所示。圖 3.2 快換鉆套表 3.1 鉸工藝孔鉆套結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表：Dd H 公稱尺寸 公差 12Dh1m1r?22 25 30+0.021+0.00846 42 12 5.5 18 18 29.5 55°襯套選用固定襯套其結(jié)構(gòu)如圖 3.3 所示。圖 3.3 固定襯套襯套選用固定襯套其結(jié)構(gòu)參數(shù)如表 3.2 所示。表 3.2 固定襯套的結(jié)構(gòu)尺寸d D公稱尺寸 允差H公稱尺寸 允差C 130+0.041+0.02025 42+0.033+0.0171 3根據(jù)參考文獻固定 V 型塊的結(jié)構(gòu)及主要尺寸如圖 3.4 及表 3.3 所示。圖 3.4 V型塊表 3.3 V型塊的主要尺寸N D B H L l l A A1 d d1 d2 h b42 45 52 20 68 20 14 26 22 10 11 18 10 12注：T=L+0.707D-0.5N鉆模板選用固定式鉆模板，工件以底面及 Φ45 外圓面分別靠在夾具支架的定位快及 V 型塊上定位，用帶光面壓塊的壓緊螺釘將工件夾緊。夾具體的設(shè)計主要考慮零件的形狀及將上述各主要元件聯(lián)成一個整體。這些主要元件設(shè)計好后即可畫出夾具的設(shè)計裝配草圖。整個夾具的結(jié)構(gòu)見夾具裝配圖 ZJZ-01 所示。5夾具精度分析利用夾具在機床上加工時，機床、夾具、工件、刀具等形成一個封閉的加工系統(tǒng)。它們之間相互聯(lián)系，最后形成工件和刀具之間的正確位置關(guān)系。因此在夾具設(shè)計中，當(dāng)結(jié)構(gòu)方案確定后，應(yīng)對所設(shè)計的夾具進行精度分析和誤差計算。由工序簡圖可知，本道工序由于工序基準(zhǔn)與加工基準(zhǔn)重合，又采用頂面為主要定位基面，故定位誤差 很小可以忽略不計。本道工序加工中主要保證wd?工藝孔尺寸 Φ mm 及表面粗糙度 。本道工序最后采用鉸加工，0.235? 1.6aRm?選用標(biāo)準(zhǔn)高速鉸刀，直徑為 Φ mm，并采用鉆套，鉸刀導(dǎo)套孔徑為0.235?，外徑為 同軸度公差為 。固定襯套采0.3921dm???.1D?0.5?用孔徑為 ，同軸度公差為 。.46 .該工藝孔的位置度應(yīng)用的是最大實體要求。即要求：（1）各孔的實際輪廓受最大實體實效邊界的控制即受直徑為 的理想圓柱面的25.124.9m??控制。 （2）各孔的體外作用尺寸不能小于最大實體實效尺寸 。 （3）當(dāng)各5孔的實際輪廓偏離其最大實體狀態(tài)，即其直徑偏離最大實體尺寸 時可將2?偏離量補償給位置度公差。 （4）如各孔的實際輪廓處于最小實體狀態(tài)即其實際直徑為 時，相對于最大實體尺寸 的偏離量為 ，5.03m?25?0.此時軸線的位置度誤差可達到其最大值 。即孔的位置0.1.3.1m??度公差最小值為 。.1工藝孔的尺寸 ，由選用的鉸刀尺寸 滿足。0.23? 0.58?工藝孔的表面粗糙度 ，由本工序所選用的加工工步鉆、擴、鉸滿6aR?足。影響兩工藝孔位置度的因素有（如下圖所示）：（1）鉆模板上兩個裝襯套孔的尺寸公差： m05.1??（2）兩襯套的同軸度公差： 05.2?（3）襯套與鉆套配合的最大間隙： 3.42..2?（4）鉆套的同軸度公差： .4?（5）鉆套與鉸刀配合的最大間隙： 5.95.08.31?222134507wdm??????所以能滿足加工要求。6夾具設(shè)計及操作的簡要說明鉆鉸 Φ25 孔的夾具如夾具裝配圖 ZJZ-01 所示。裝卸工件時，先將工件放在定位塊上；再把工件向固定 V 行塊靠攏，用帶光面壓塊的壓緊螺釘將工件夾緊；然后加工工件。當(dāng)工件加工完后，將帶光面壓塊的壓緊螺釘松開，取出工件。 小結(jié)對專用夾具的設(shè)計，可以了解機床夾具在切削加工中的作用：可靠地保證工件的加工精度，提高加工效率，減輕勞動強度，充分發(fā)揮和擴大機床的給以性能。本夾具設(shè)計可以反應(yīng)夾具設(shè)計時應(yīng)注意的問題，如定位精度、夾緊方式、夾具結(jié)構(gòu)的剛度和強度、結(jié)構(gòu)工藝性等問題。機械制造工藝學(xué)CA6140 杠桿夾具設(shè)計說明書學(xué)生姓名： 學(xué)生學(xué)號： 院 （系）： 年級專業(yè)： 指導(dǎo)教師： 二〇〇八年八月目錄前言1定位基準(zhǔn)的選擇2切削力的計算與夾緊力分析3夾緊元件及動力裝置確定4鉆套、襯套、鉆模板及夾具體設(shè)計5夾具精度分析6夾具設(shè)計及操作的簡要說明7小結(jié)專用夾具設(shè)計為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度。在加工杠桿零件時，需要設(shè)計專用夾具。根據(jù)任務(wù)要求中的設(shè)計內(nèi)容，需要設(shè)計加工工藝孔 Φ25 夾，加工工藝孔的夾具將用于組合鉆床，刀具分別為麻花鉆、擴孔鉆、鉸刀對工件上的工藝孔進行加工。加工工藝孔 Φ25 夾具設(shè)計本夾具主要用來鉆、擴、鉸工藝孔 Φ25。這個工藝孔有尺寸精度要求為+0.023，表面粗糙度要求，表面粗糙度為 ，與頂面垂直。并用于以后各面各孔加工中的定1.6aRm??位。其加工質(zhì)量直接影響以后各工序的加工精度。本到工序為杠桿加工的第二道工序，加工到本道工序時只完成了杠桿下表面的粗、精銑。因此再本道工序加工時主要應(yīng)考慮如何保證其尺寸精度要求和表面粗糙度要求，以及如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度。1定位基準(zhǔn)的選擇由零件圖可知，工藝孔位于零件中心偏左，其有尺寸精度要求和表面粗糙度要求并應(yīng)與頂面垂直。為了保證所鉆、鉸的孔與頂面垂直并保證工藝孔能在后續(xù)的孔系加工工序中使各重要支承孔的加工余量均勻。根據(jù)基準(zhǔn)重合、基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。在選擇工藝孔的加工定位基準(zhǔn)時，應(yīng)盡量選擇上一道工序即粗、精銑 Φ25 下表面工序的定位基準(zhǔn)，以及設(shè)計基準(zhǔn)作為其定位基準(zhǔn)。因此加工工藝孔的定位基準(zhǔn)應(yīng)選擇選用 Φ45 外圓面作為定位基準(zhǔn)，用 V 型塊定位限制 4 個自由度。再以 Φ25 下表面加 3 個支撐釘定位作為主要定位基面以限制工件的三個自由度。為了提高加工效率，根據(jù)工序要求先采用標(biāo)準(zhǔn)高速鋼麻花鉆刀具對工藝孔 Φ25 進行鉆削加工；然后采用標(biāo)準(zhǔn)高速鋼擴孔鉆對其進行擴孔加工；最后采用標(biāo)準(zhǔn)高速鉸刀對工藝孔Φ25 進行鉸孔加工。準(zhǔn)備采用手動夾緊方式夾緊。2切削力的計算與夾緊力分析由于本道工序主要完成工藝孔的鉆、擴、鉸加工，而鉆削力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于擴和鉸的切削力。因此切削力應(yīng)以鉆削力為準(zhǔn)。由參考文獻得：鉆削力 6.08.2HBDfF?鉆削力矩 ..91T式中： 25Dm????231875323minaxmax ???? 15.0???rmf?0.80.6262375.2FN??1.9..14Tm??本道工序加工工藝孔時，工件的 Φ45 外圓面與 V 形塊靠緊。采用帶光面壓塊的壓緊螺釘夾緊機構(gòu)夾緊，該機構(gòu)主要靠壓緊螺釘夾緊，屬于單個普通螺旋夾緊。根據(jù)參考文獻可查得夾緊力計算公式：式（3.1）0' '12()ZQLWrtgt????式中： —單個螺旋夾緊產(chǎn)生的夾緊力（N） ；0—原始作用力（N） ；—作用力臂（mm） ；L—螺桿端部與工件間的當(dāng)量摩擦半徑（mm） ；'r—螺桿端部與工件間的摩擦角（°） ；1?—螺紋中徑之半（mm） ；Z—螺紋升角（°） ；?—螺旋副的當(dāng)量摩擦角（°） 。'2由式（3.1）根據(jù)參考文獻[11]表 1-2-23 可查得點接觸的單個普通螺旋夾緊力： 0''35018954(1)WN??????3夾緊元件及動力裝置確定由于杠桿的生產(chǎn)量很大，采用手動夾緊的夾具結(jié)構(gòu)簡單，在生產(chǎn)中的應(yīng)用也比較廣泛。因此本道工序夾具的夾緊動力裝置采用手動夾緊。采用手動夾緊，夾緊可靠，機構(gòu)可以不必自鎖。本道工序夾具的夾緊元件選用帶光面壓塊的壓緊螺釘。旋緊螺釘使其產(chǎn)生的力通過光面壓塊將工件壓緊。帶光面壓塊的壓緊螺釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)如圖 3.1 所示。圖 3.1 帶光面壓塊的壓緊螺釘4鉆套、襯套、鉆模板及夾具體設(shè)計工藝孔的加工需鉆、擴、鉸三次切削才能滿足加工要求。故選用快換鉆套（其結(jié)構(gòu)如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時間。根據(jù)工藝要求：工藝孔Φ25mm 分鉆、擴、鉸三個工步完成加工。鉆、擴、鉸，加工刀具分別為：鉆孔——Φ22mm 標(biāo)準(zhǔn)高速鋼麻花鉆，磨出雙錐和修磨橫刃；擴孔——Φ24.7mm標(biāo)準(zhǔn)高速鋼擴孔鉆；鉸孔——Φ mm 標(biāo)準(zhǔn)高速鉸刀。0.235?根據(jù)參考文獻可查得鉆套孔徑結(jié)構(gòu)尺寸如圖 3.2 及表 3.1 所示。圖 3.2 快換鉆套表 3.1 鉸工藝孔鉆套結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表：Dd H 公稱尺寸 公差 12Dh1m1r?22 25 30+0.021+0.00846 42 12 5.5 18 18 29.5 55°襯套選用固定襯套其結(jié)構(gòu)如圖 3.3 所示。圖 3.3 固定襯套襯套選用固定襯套其結(jié)構(gòu)參數(shù)如表 3.2 所示。表 3.2 固定襯套的結(jié)構(gòu)尺寸d D公稱尺寸 允差H公稱尺寸 允差C 130+0.041+0.02025 42+0.033+0.0171 3根據(jù)參考文獻固定 V 型塊的結(jié)構(gòu)及主要尺寸如圖 3.4 及表 3.3 所示。圖 3.4 V型塊表 3.3 V型塊的主要尺寸N D B H L l l A A1 d d1 d2 h b42 45 52 20 68 20 14 26 22 10 11 18 10 12注：T=L+0.707D-0.5N鉆模板選用固定式鉆模板，工件以底面及 Φ45 外圓面分別靠在夾具支架的定位快及 V 型塊上定位，用帶光面壓塊的壓緊螺釘將工件夾緊。夾具體的設(shè)計主要考慮零件的形狀及將上述各主要元件聯(lián)成一個整體。這些主要元件設(shè)計好后即可畫出夾具的設(shè)計裝配草圖。整個夾具的結(jié)構(gòu)見夾具裝配圖 ZJZ-01 所示。5夾具精度分析利用夾具在機床上加工時，機床、夾具、工件、刀具等形成一個封閉的加工系統(tǒng)。它們之間相互聯(lián)系，最后形成工件和刀具之間的正確位置關(guān)系。因此在夾具設(shè)計中，當(dāng)結(jié)構(gòu)方案確定后，應(yīng)對所設(shè)計的夾具進行精度分析和誤差計算。由工序簡圖可知，本道工序由于工序基準(zhǔn)與加工基準(zhǔn)重合，又采用頂面為主要定位基面，故定位誤差 很小可以忽略不計。本道工序加工中主要保證wd?工藝孔尺寸 Φ mm 及表面粗糙度 。本道工序最后采用鉸加工，0.235? 1.6aRm?選用標(biāo)準(zhǔn)高速鉸刀，直徑為 Φ mm，并采用鉆套，鉸刀導(dǎo)套孔徑為0.235?，外徑為 同軸度公差為 。固定襯套采0.3921dm???.1D?0.5?用孔徑為 ，同軸度公差為 。.46 .該工藝孔的位置度應(yīng)用的是最大實體要求。即要求：（1）各孔的實際輪廓受最大實體實效邊界的控制即受直徑為 的理想圓柱面的25.124.9m??控制。 （2）各孔的體外作用尺寸不能小于最大實體實效尺寸 。 （3）當(dāng)各5孔的實際輪廓偏離其最大實體狀態(tài)，即其直徑偏離最大實體尺寸 時可將2?偏離量補償給位置度公差。 （4）如各孔的實際輪廓處于最小實體狀態(tài)即其實際直徑為 時，相對于最大實體尺寸 的偏離量為 ，5.03m?25?0.此時軸線的位置度誤差可達到其最大值 。即孔的位置0.1.3.1m??度公差最小值為 。.1工藝孔的尺寸 ，由選用的鉸刀尺寸 滿足。0.23? 0.58?工藝孔的表面粗糙度 ，由本工序所選用的加工工步鉆、擴、鉸滿6aR?足。影響兩工藝孔位置度的因素有（如下圖所示）：（1）鉆模板上兩個裝襯套孔的尺寸公差： m05.1??（2）兩襯套的同軸度公差： 05.2?（3）襯套與鉆套配合的最大間隙： 3.42..2?（4）鉆套的同軸度公差： .4?（5）鉆套與鉸刀配合的最大間隙： 5.95.08.31?222134507wdm??????所以能滿足加工要求。6夾具設(shè)計及操作的簡要說明鉆鉸 Φ25 孔的夾具如夾具裝配圖 ZJZ-01 所示。裝卸工件時，先將工件放在定位塊上；再把工件向固定 V 行塊靠攏，用帶光面壓塊的壓緊螺釘將工件夾緊；然后加工工件。當(dāng)工件加工完后，將帶光面壓塊的壓緊螺釘松開，取出工件。 小結(jié)對專用夾具的設(shè)計，可以了解機床夾具在切削加工中的作用：可靠地保證工件的加工精度，提高加工效率，減輕勞動強度，充分發(fā)揮和擴大機床的給以性能。本夾具設(shè)計可以反應(yīng)夾具設(shè)計時應(yīng)注意的問題，如定位精度、夾緊方式、夾具結(jié)構(gòu)的剛度和強度、結(jié)構(gòu)工藝性等問題。