某一轉(zhuǎn)向件盲孔的專(zhuān)用夾具的制造(修改后)

1、國(guó)家職業(yè)資格全國(guó)統(tǒng)一鑒定（國(guó)家職業(yè)資格二級(jí)）工具鉗工論文論文題目：角度轉(zhuǎn)向件盲孔的專(zhuān)用夾具的制造編號(hào)：（ ）角度轉(zhuǎn)向件盲孔的專(zhuān)用夾具的制造 摘要：某一轉(zhuǎn)向件是我朋友廠為德國(guó)某汽車(chē)配件廠生產(chǎn)的零件之一，加工難度較高。本文論述其件在最后一道加工工序上實(shí)現(xiàn)普通鉆床代替加工中心實(shí)現(xiàn)流水線式批量加工，包括加工原理，刀具、夾具的設(shè)計(jì)，定位誤差的計(jì)算及夾具制造工藝方法等。關(guān)鍵詞：盲孔 以普代數(shù) 降低勞動(dòng)強(qiáng)度 夾具設(shè)計(jì) 一、前言 某一轉(zhuǎn)向件的零件,其該件的生產(chǎn)要求如下：1、在最后一道工序中60的端面處加工出10的盲孔；2、要加工的10盲孔到軸線有公差要求；3、10圓孔加工的表面粗糙度是1.6，深度是10； 4

2、、生產(chǎn)綱領(lǐng)：每月交貨量為3500件，屬定期的小批量生產(chǎn)。 二、加工方法工廠在批量生產(chǎn)前按客戶要求加工3個(gè)樣品送給客戶待確認(rèn)合格后才能正式生產(chǎn)，所以在樣品通過(guò)客戶合格后10盲孔加工工藝還是沿用加工樣品的工藝加工。如圖（2）所示：以芯棒為校正夾具的水平度和平行度，將前幾道工序加工好的工件放入夾具中夾緊，以數(shù)車(chē)加工好的外圓60為基準(zhǔn)找到圓心，以外圓凸臺(tái)60圓心為加工基準(zhǔn)用以加工10盲孔。 三、加工工藝 （一）先用9麻花鉆預(yù)鉆深10.5； （二）10合金鍵槽刀銑，深 10.5； （三）再用11麻花鉆頭夾角60度倒角深1； （四）最后10鉸刀精鉸。 四、出現(xiàn)問(wèn)題由于工廠里立式加工中心沒(méi)設(shè)刀庫(kù)不能自動(dòng)換刀

3、，操做工人只能手動(dòng)換刀，每做完一道工序還要到旁邊的電腦調(diào)出下一到工序的加工程序，加工強(qiáng)度非常高工人容易疲勞和拿錯(cuò)刀或調(diào)錯(cuò)程序，精鉸時(shí)有時(shí)排屑不好加工中心完成程序提刀時(shí)將孔刮花造成產(chǎn)品報(bào)廢影響生產(chǎn)，加工成本也非常高。 通過(guò)一段時(shí)間的試做車(chē)間意識(shí)到工藝不能很好的滿足生產(chǎn)和成本過(guò)高決定改工藝，尋求更佳的加工方案，于是朋友叫我給點(diǎn)意見(jiàn)根據(jù)樣品的情況試圖在最短的時(shí)間里設(shè)計(jì)一個(gè)鉆床夾具來(lái)解決最后一道工序在生產(chǎn)出錯(cuò)的問(wèn)題解決工人勞動(dòng)強(qiáng)高和成本過(guò)高的問(wèn)題。我接到任務(wù)后馬上對(duì)零件圖紙、加工工藝和夾具進(jìn)行分析：（一）零件圖只有一個(gè)型位公差要求對(duì)稱度要求是0.1, 10盲孔到孔20.5有工差要求20,加工主要難點(diǎn)是

4、盲孔尺寸10和加工孔的表面粗糙度1.6，從前面出現(xiàn)刮花孔壁主要原因可能是鉸刀排屑不好。（二）工人勞動(dòng)強(qiáng)度高主要是加工最后一到工序加工中心只有一臺(tái)設(shè)備,其它3臺(tái)加工中心還需用于其它產(chǎn)品同模具的生產(chǎn),只要能解決好工件的重復(fù)定位的問(wèn)題就能解決工人勞動(dòng)強(qiáng)度高的問(wèn)題.在討論會(huì)上我提出能否用普通的臺(tái)式鉆床來(lái)代替數(shù)控機(jī)床實(shí)現(xiàn)流水線式加工，只要能解決零件加工時(shí)重復(fù)定位的問(wèn)題就能提高合格率降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度。朋友工廠領(lǐng)導(dǎo)覺(jué)得我的提議不錯(cuò)，于是將任務(wù)交給我，接到任務(wù)后我按照分析做出改進(jìn)加工用的鉸刀、設(shè)計(jì)、制作和安裝生產(chǎn)鉆床上的夾具，具體結(jié)果如下：利用鉸刀從已加工的孔壁切除薄層金屬，以獲得精確的孔徑和幾何形狀以及較低

5、的表面粗糙度的切削加工。鉸削一般在鉆孔、擴(kuò)孔或鏜孔以后進(jìn)行，用于加工精密的圓柱孔和錐孔，加工孔徑范圍一般為3100毫米。由于鉸刀的切削刃長(zhǎng)，鉸削時(shí)各刀齒同時(shí)參加切削，生產(chǎn)效率高，在孔的精加工中應(yīng)用較廣。 鉸削的工作方式一般是工件不動(dòng)，由鉸刀旋轉(zhuǎn)并向孔中作軸向進(jìn)給。鉸孔的尺寸和幾何形狀精度直接由鉸刀決定。鉸削可分粗鉸和精鉸。一般在車(chē)床、鏜床或鉆床上進(jìn)行，稱為機(jī)鉸，也可手工鉸削。粗鉸的切削深度(單邊加工馀量)為0.30.8mm，加工精度可達(dá)IT109，表面粗糙度為Ra101.25µm。精鉸的切削深度為0.060.3mm，加工精度可達(dá)IT86，表面粗糙度為Ra1.250.08µm

6、。如圖（3）改變鉸刀齒槽參數(shù)增大齒槽容屑空間有利于排除粘屑，減少切屑在齒槽內(nèi)的聚集力，以減少切屑對(duì)以鉸削表面的摩擦，圓柱部刃帶加寬為0.91mm,間隔保留圓柱面，增加表面磨損量，切削時(shí)相當(dāng)于擠孔的作用。刀具材料選用白鋼刀其優(yōu)點(diǎn)是耐磨、耐熱、易磨削刀具鋒利，加工時(shí)轉(zhuǎn)速在3050r/min,進(jìn)給量f=0.51mm/r,鉸削時(shí)加入柴油作為冷卻液，表面粗糙度能達(dá)到圖紙1.6要求。鉸孔時(shí)，不要一次就鉸到底，在鉸孔的中間要多次把鉸刀退出孔來(lái)清理切屑，順便要給鉸刀加些柴油來(lái)保證排屑和表面粗糙度。如果一下鉸到底，那么深的孔，切屑就會(huì)把孔擠大了。鉸刀在退刀時(shí)，應(yīng)把機(jī)床的主軸停下來(lái)再退刀，就不會(huì)使孔壁出現(xiàn)螺旋圈了

7、。為了進(jìn)一步保證孔的尺寸精度和位置精度，因此采取了鉆銑倒角鉸的方式去進(jìn)行加工工藝的加工。改進(jìn)后的機(jī)用合金鉸刀如圖（3） 改進(jìn)前的機(jī)用合金鉸刀如圖（4）： 五、加工工藝、夾具的設(shè)計(jì)、制作和鉆床上的安裝 （一）加工工藝 1、先用9.5麻花鉆預(yù)鉆深10.6 2、10合金鍵槽刀銑，深10.6 3、再用11麻花鉆頭夾角60度倒角 4、最后10磨制鉸刀擠孔（二）工藝過(guò)程見(jiàn)圖（5） （三）夾具的設(shè)計(jì)零件在工藝規(guī)程制定之后，就要按工藝規(guī)程順序進(jìn)行加工。加工中除了需要機(jī)床、刀具、量具之外，成批生產(chǎn)是還要用機(jī)床夾具。它們是機(jī)床和工件之間的連接裝置，使工件相對(duì)于機(jī)床或刀具獲得正確位置。機(jī)床夾具的好壞將直接影響工件加

8、工表面的位置精度，所以機(jī)床夾具是加工過(guò)程中最活躍的因素之一。機(jī)床夾具的功能包括保證加工精度，提高生產(chǎn)率，擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍以及減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，保證生產(chǎn)安全。工件通過(guò)機(jī)床夾具進(jìn)行安裝，包含了兩層含義：一是工件通過(guò)夾具上的定位元件獲得正確的位置，成為定位；二是通過(guò)夾緊機(jī)構(gòu)使工件的既定位置在加工過(guò)程中保持不變，稱為夾緊。這樣，就可以保證工件加工表面的位置精度，且精度穩(wěn)定。使用夾具來(lái)安裝工件，可以減少劃線、找正、對(duì)刀等輔助時(shí)間，采用多件、多工位夾具，以及氣動(dòng)、液壓動(dòng)力夾緊裝置，可以進(jìn)一步減少輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)率。機(jī)床夾具應(yīng)滿足的基本要求包括下面幾方面： 1、保證加工精度。這是必須做到的最基本要求。

9、其關(guān)鍵是正確的定位、夾緊和導(dǎo)向方案，夾具制造的技術(shù)要求，定位誤差的分析和驗(yàn)算。 2、夾具的總體方案應(yīng)與年生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)。在大批量生產(chǎn)時(shí)，盡量采用快速、高效的定位、夾緊機(jī)構(gòu)和動(dòng)力裝置，提高自動(dòng)化程度，符合生產(chǎn)節(jié)拍要求。在中小批量生產(chǎn)時(shí)，夾具應(yīng)有一定的可調(diào)性，以適應(yīng)多品種工件的加工。 3、安全、方便、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。機(jī)床夾具要有工作安全性考慮，必要時(shí)加保護(hù)裝置。要符合工人的操作位置和習(xí)慣，有合適的工件裝卸位置和空間。大批量生產(chǎn)和工件笨重時(shí)，更需要減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度。 4、排屑順暢。機(jī)床夾具中積集切屑會(huì)影響到工件的定位精度，切屑的熱量使工件和夾具產(chǎn)生熱變形，影響加工精度。清理切屑將增加輔助時(shí)間，降低生產(chǎn)

10、率。 5、機(jī)床夾具應(yīng)有良好的強(qiáng)度、剛度和結(jié)構(gòu)工藝性。機(jī)床夾具設(shè)計(jì)時(shí)，要方便制造、檢測(cè)、調(diào)整和裝配，有利于提高夾具的制造精度。 機(jī)床夾具具有多種分類(lèi)方法，如按夾具的使用范圍來(lái)分，有下面五種類(lèi)型： （1）通用夾具。例如車(chē)床上的卡盤(pán)，銑床上的平口鉗、分度頭，平面磨床上的電磁吸盤(pán)等，這些夾具通用性強(qiáng)，一般不需調(diào)整就可適應(yīng)多種工件的安裝加工，在單件小批生產(chǎn)中廣泛使用。 （2）專(zhuān)用夾具。用于某一特定工件特定工序的夾具稱為專(zhuān)用夾具。專(zhuān)用夾具廣泛用于成批和大批量生產(chǎn)中。 （3）調(diào)整夾具和成組夾具。這一類(lèi)夾具的特點(diǎn)是具有一定的可調(diào)性，夾具中部分元件可更換，部分裝置可調(diào)整，以適應(yīng)不同工件的加工?？烧{(diào)整夾具一般適用

11、于同類(lèi)產(chǎn)品不同品種的生產(chǎn)，略作更換或調(diào)整就可用來(lái)安裝不同品種的工件。成組夾具適用于一組尺寸相似、結(jié)構(gòu)相似、工藝相似工件的安裝和加工，在多品種、中小批量生產(chǎn)中有廣泛的應(yīng)用前景。 （4）組合夾具。它是由一系列的標(biāo)準(zhǔn)化元件組裝而成，標(biāo)準(zhǔn)元件有不同的形狀、尺寸和功能，其配合部分有良好的互換性和耐磨性。使用時(shí)，可根據(jù)被加工工件的結(jié)構(gòu)和工序要求，選擇適當(dāng)元件進(jìn)行組合連接，形成一專(zhuān)用夾具。特別適合單件小批生產(chǎn)中位置精度要求較高的工件的加工。 （5）隨行夾具。這是一類(lèi)在自動(dòng)線和柔性制造系統(tǒng)中使用的夾具。它既要完成工件的定位和夾緊，又要作為運(yùn)載工具將工件在機(jī)床間進(jìn)行傳送。傳送到下一道工序的機(jī)床后，隨行夾具應(yīng)能在

12、機(jī)床上準(zhǔn)確地定位和可靠地夾緊。一條生產(chǎn)線上有許多隨性?shī)A具，每個(gè)隨行夾具隨著工件經(jīng)歷生產(chǎn)線的全過(guò)程，然后卸下已加工的工件，裝上新的待加工工件，循環(huán)使用。如圖（6），夾具的設(shè)計(jì)思路是利用偏心孔40同外圓凸臺(tái)60兩軸線垂直距離為10來(lái)定60的主軸線而且40 偏心孔的加工是以60的端面來(lái)定軸心到端面垂直距離95，以60的軸心偏距離為10，只要在夾具上能保證固定塊上通孔40軸心同短芯軸孔22平行距離10mm就能定出60中心軸來(lái)加工孔10，兩孔距離20，此夾具需做四副尺寸要求一樣，如附圖（7）所示。 （四）夾具在鉆床上的安裝校正夾具對(duì)我們做機(jī)械加工的廣大同胞來(lái)說(shuō)并不陌生，然而夾具對(duì)加工質(zhì)量起著決定性的作用

13、。想要機(jī)械加工好一個(gè)產(chǎn)品，必須經(jīng)過(guò)選定加工設(shè)備、選用各工序相關(guān)夾具、相關(guān)刀具、刀具切削路徑、調(diào)質(zhì)熱處理以及后續(xù)包裝六個(gè)階段。每一個(gè)細(xì)小的誤差都可能引起產(chǎn)品報(bào)廢。我們公司產(chǎn)品眾多，形狀各異，為了確保每一種產(chǎn)品的每一道加工工序的質(zhì)量，從而由技術(shù)部研制了相關(guān)的一系列工裝夾具。在我們使用這些夾具時(shí)，有很多細(xì)小的問(wèn)題容易被忽視，也正是這些小問(wèn)題給我實(shí)際生產(chǎn)帶來(lái)了很多意想不到損失。今天我想談一談關(guān)于實(shí)際生產(chǎn)中夾具安裝存在的一些問(wèn)題。首先，我們應(yīng)該明白夾具是連接設(shè)備與零件的紐帶。不論設(shè)備的精度有多高，我們刀具切削的軌跡有多么準(zhǔn)確，只要夾具使用不當(dāng)都是枉費(fèi)心機(jī)。我針對(duì)在實(shí)際生產(chǎn)中常出現(xiàn)的幾個(gè)問(wèn)題，進(jìn)行了詳細(xì)的

14、分析。 1、安裝前忽視檢查夾具是否有變形等情況。因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間使用夾具，由于以前使用中操作 不當(dāng)引起撞刀或緊固零件時(shí)用力過(guò)猛、過(guò)大引起了夾具定位點(diǎn)（面）的變型，造成的夾具誤差超標(biāo)。因?yàn)槲覀兊氖讬z通常會(huì)忽略與本工序無(wú)關(guān)的相關(guān)尺寸檢驗(yàn)，因此這樣很容易引批量報(bào)廢，其后果之嚴(yán)重，責(zé)任制重大。故而，安裝前的檢查，防患于未然，其必要性是可預(yù)見(jiàn)的。 2、安裝夾具時(shí)，機(jī)床工作臺(tái)面和夾具底面不夠清潔。我想說(shuō)的是：人，都有惰性，只是 有些人他克服惰性的毅力好一些罷了。我們?cè)诠ぷ髦型ǔ?huì)犯一些很低級(jí)的錯(cuò)誤，原因只有一個(gè)，就是省事。然而就是這個(gè)所謂的省事讓我們釀成了自己無(wú)法承擔(dān)的責(zé)任。清潔工作臺(tái)面和夾具底面不算是很困難的

15、一件事，但我們有時(shí)粗心，或認(rèn)為不重要，就這樣讓我們的產(chǎn)品出現(xiàn)很多不應(yīng)該出現(xiàn)質(zhì)量事故。 3、校表時(shí)容易忽視杠桿表是否正常。在實(shí)際生產(chǎn)中，將夾具安裝在機(jī)床工作臺(tái)面時(shí)，都 需要通過(guò)校正（即將夾具定位面擺放與機(jī)床某一軸線平行），通常我們使用杠桿表進(jìn)行找正。但是，由與緊張的工作、或趕時(shí)間、或粗心、或意識(shí)淡薄等原因，經(jīng)常會(huì)忽略檢查一下杠桿表重復(fù)復(fù)位的指針是否在同一刻度。因?yàn)楦軛U表本身有故障，找正的基準(zhǔn)面是會(huì)有很多偏差的，因而所加工的產(chǎn)品固然不合格。這樣因小而失大的事件屢見(jiàn)不鮮。所以凡事莫過(guò)于認(rèn)真，認(rèn)真不是一個(gè)聰明的舉措，但卻是一件實(shí)用可靠的辦法。夾具各零件按圖紙要求加工完后按夾具總裝要求把各零件組裝在一起

16、，并將一件合格的轉(zhuǎn)向節(jié)零件放入夾具中夾緊。夾具在Z4012型臺(tái)鉆工作臺(tái)上，以加工好的10孔對(duì)準(zhǔn)鉆夾頭上的10檢驗(yàn)芯棒，夾具底板同鉆床工作臺(tái)用12螺栓稍微扭緊。將百分表對(duì)準(zhǔn)芯棒抬動(dòng)鉆床搖柄上下移動(dòng)，檢驗(yàn)鉆床主軸的垂直度，百分表如果上下讀數(shù)一 樣則旋轉(zhuǎn)90度檢驗(yàn)另一端，百分表讀數(shù)還是一樣后再旋180度檢驗(yàn)，讀數(shù)一樣則鉆床的垂直度檢驗(yàn)完畢。接著是鉆床主軸的軸跳動(dòng)檢驗(yàn)，旋轉(zhuǎn)鉆夾頭查看百分表的讀數(shù)是否一樣，如果跳動(dòng)比較大解決的辦法是用百分表測(cè)量跳動(dòng)最大的部位記下讀數(shù)，再測(cè)量跳動(dòng)較小的部位記下讀數(shù)，把兩次記錄的數(shù)值相加除以2就是夾具將要移動(dòng)的數(shù)值，用此方法能抵消軸跳動(dòng)的誤差。其它三副夾具的安裝調(diào)試同此方法

17、一樣這樣可解決工件在夾具中的重復(fù)定位的問(wèn)題。圖（8） 六、自由度限制的分析 工件在夾具上安裝進(jìn)行10盲孔的加工需要限制工件的六個(gè)自由度。如圖（9）所示： 圖（9）（一）夾具長(zhǎng)芯軸與工件接觸的軸向尺寸較大，提供四點(diǎn)約束，X移動(dòng)、Z移動(dòng)、X轉(zhuǎn)動(dòng)、Z轉(zhuǎn)動(dòng) （二）夾具固定塊與工件接觸提供一點(diǎn)約束，Y移動(dòng)。 （三）M10X20內(nèi)六角螺釘與短芯軸碼合提供一點(diǎn)約束，Y轉(zhuǎn)動(dòng) 七、定位誤差和定位精度的分析 （一）定位誤差分析 1、基準(zhǔn)不重和誤差B=0 2、工件孔20.5與短芯軸 20.5最大間隙為：0.03-（-0.02）=0.05 夾具定位誤差為：0.05 （二）定位精度分析 1、定位質(zhì)量評(píng)定:由于本公序尺寸

18、公差為0.2 2、./. >.故本方案可行。 八、夾緊裝置和夾緊力（一）夾緊裝置 工件的定位和夾緊是相互聯(lián)系非常密切的兩個(gè)工作過(guò)程。工件定位以后必須采用一定的裝置把工件壓緊夾牢在夾具上，使工件在加工過(guò)程中不會(huì)由于切削力、工件重力、離心力或慣性力等的作用而發(fā)生位置變化或產(chǎn)生振動(dòng)，以保證加工精度和安全生產(chǎn)。本夾具上工件的夾緊采用夾具面短芯軸M10內(nèi)牙加開(kāi)口墊圈、螺栓進(jìn)行人工壓緊。如圖（10）圖（10） （二）夾緊力夾緊力的大小、方向和作用點(diǎn)是確定夾緊力的三要素： 1、大?。河膳ぞ毓剑篢=9550P/n，先求出扭矩M；所以F=M/R=9550 x p/n/R=9550 x1.5/600/0.05=477.5牛 2、方向：夾緊力的方向于軸向切削力和加工零件的重力方向一致，垂直于夾具體的定位面。 3、作用點(diǎn)：夾緊力的作用點(diǎn)與工件的支撐點(diǎn)相對(duì)應(yīng)，作用于靠近工件要加工的部