三面鉆床專用夾具設計

1、一、 零件的分析1.1  零件的作用 題目所給的是一個箱體類零件，主要作用是保證安裝軸的位置精度和箱體的移動精度，并給軸傳動齒輪提供安裝空間。1.2  零件的工藝分析該箱體的零件圖中規(guī)定了一系列技術要求1. 50（+0.025）孔兩端面和上頂面包括：尺寸為50（+0.025）孔兩端面，平行度公差為0.02/300，表面粗糙度為3.2，孔內(nèi)表面粗糙度為1.6。上頂面粗糙度為3.2?？字行木€對B面不垂直度公差為0.02。鏜孔兩端面與孔相交處倒角為1X45。2. 50（+0.025）階梯孔包括：尺寸為33與50（+0.025）同軸度為0.01, 50

2、（）表面粗糙度為1.6, 33表面粗糙度為6.3。鏜孔臺階面對中心線不垂直度公差為0.05。鏜孔臺階面與孔相交處圓角不大于：r0.53.其它未注表面的粗糙度要求為6.3,屬于非加工表面 1.3 尺寸和粗糙度的要求1.兩端面和上頂面的表面粗糙度均為3.2，需要通過粗銑，精銑兩步達到。2.50孔的內(nèi)表面粗糙度為1.6，要求很高，需要精鏜，同時，考慮到尺寸較大，所以采用鑄出孔，然后粗鏜，最后精鏜。3.兩50孔的位置公差為290±0.0015，位置要求很高，需要通過高定位精度的夾具實現(xiàn)。4. 40階梯孔中的40的內(nèi)表面粗糙度為1.6，33孔內(nèi)表面粗糙度要求為6.3，要求較高，因此，采用階梯鏜

3、，分粗鏜和精鏜，兩步完成。5. 40階梯孔之間的橫向位置精度分別為170±0.025,110±0.025，縱向位置精度為75±0.015，與精基準的位置精度為90±0.015和60±0.0015，精度要求比較高，需要通過提高夾具的定位精度來保證。6.12XM8螺紋孔之間的位置精度要求不是很高，通過一定的夾具定位即可達到。二、 毛坯的設計2.1  毛坯的制造形式 零件材料為HT200，硬度為HBS190，考慮到零件材料的綜合性能及材料成本和加工成本,保證零件工作的可靠,采用鑄造。該零件為大量生產(chǎn)，考慮到生產(chǎn)效率，故采

4、用金屬型鑄造，以提高生產(chǎn)效率，保證生產(chǎn)進行。2.2 確定機加工余量、毛坯尺寸和公差(1)確定最大輪廓尺寸根據(jù)零件圖計算零件的最大輪廓尺寸為：長364mm，寬234mm，高100mm，毛坯質(zhì)量約為34kg。（2）選擇鍛件公差等級查鑄件機械加工余量手冊表，零件材料按灰鑄鐵，確定鑄件公差等級為79級取為8級。（3）求機械加工余量等級查鑄件機械加工余量手冊表，按金屬模鑄造成型的方法，確定鍛件材料為灰鑄鐵的機械加工余量等級F級。三、選擇加工方法，擬定工藝路線3.1  粗基準的選擇選擇粗基準時，考慮的重點是如何保證各加工表面有足夠的余量，使不加工表面與加工表面間的尺寸、位子符合圖紙要求

5、。粗基準選擇應當滿足以下要求：（1） 粗基準的選擇應以加工表面為粗基準。目的是為了保證加工面與不加工面的相互位置關系精度。如果工件上表面上有好幾個不需加工的表面，則應選擇其中與加工表面的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準。以求壁厚均勻、外形對稱、少裝夾等。（2） 選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準。例如：機床床身導軌面是其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時選擇導軌面作為粗基準，加工床身的底面，再以底面作為精基準加工導軌面。這樣就能保證均勻地去掉較少的余量，使表層保留而細致的組織，以增加耐磨性。（3） 應選擇加工余量最小的表面作為粗基準。這樣可以保證該面有足夠的加工余量。（4） 應盡可

6、能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準，以保證定位準確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準，必要時需經(jīng)初加工。（5） 粗基準應避免重復使用，因為粗基準的表面大多數(shù)是粗糙不規(guī)則的。多次使用難以保證表面間的位置精度。對于一般的箱體類零件，采用鑄造平面作為粗基準，而且該毛坯采用金屬型鑄造，精度比較高，可選擇表面的鑄造槽作為粗基準，同時也可以方便安裝定位。3.2  精基準的選擇 （1） 基準重合原則。即盡可能選擇設計基準作為定位基準。這樣可以避免定位基準與設計基準不重合而引起的基準不重合誤差。（2） 基準統(tǒng)一原則，應盡可能選用統(tǒng)一的定位基準。基準的統(tǒng)一有利于

7、保證各表面間的位置精度，避免基準轉(zhuǎn)換所帶來的誤差，并且各工序所采用的夾具比較統(tǒng)一，從而可減少夾具設計和制造工作。（3） 互為基準的原則。選擇精基準時，有時兩個被加工面，可以互為基準反復加工。（4） 自為基準原則。有些精加工或光整加工工序要求余量小而均勻，可以選擇加工表面本身為基準。對于本零件，采用箱體類零件常用的一面兩孔的定位方式，使用經(jīng)過銑削的底面和經(jīng)過精鏜的兩底孔作為精基準。3.3 制定工藝路線3.3.1  工藝路線方案一工序   粗精銑底孔兩端面及上頂面。工序   粗精鏜50孔，并倒角。工序  &#

8、160;雙面粗精鏜33階梯孔。工序   鉆12-M8孔、4-M4孔。工序   攻12-M8螺紋孔、4-M4螺紋孔。工序   去毛刺工序   檢驗3.3.2  工藝路線方案二工序   粗精銑底孔兩端面。工序   粗精鏜50孔，并倒角。工序   雙面粗精鏜33階梯孔。工序   粗精銑上頂面。工序 鉆12-M8孔、4-M4孔。工序  

9、 攻12-M8螺紋孔、4-M4螺紋孔。工序   去毛刺工序   檢驗3.3.3  工藝方案的比較與分析上述兩個方案的特點在于：方案一采用一次銑削三個平面，節(jié)省了加工時間，但是會增加夾具設計的難度，同時也需要更加復雜的機床。但是，方案二中，雖然采用三個平面分開加工的方式，但是，這樣大大增加了加工時間，浪費了時間，因此，綜上考慮，應當采用一方案更加的合理。3.4  機械加工余量、工序尺寸的確定根據(jù)上述材料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：考慮到該零件有很

10、多孔結(jié)構，而且尺寸都比較大，故為了減少切削材料，33階梯孔，50孔均鑄出，查機械制造工藝設計簡明手冊（一下簡稱手冊）表，其雙邊余量值規(guī)定為1.5mm2.5mm，現(xiàn)取2.0mm。兩端面以及上頂面，查手冊，由于長度為100mm，長度方向的余量查表,其余量值規(guī)定為1.5mm2.5mm，現(xiàn)取2.0mm。切削用量的確定：工序 粗精銑底孔兩端面及上頂面。（1） 50兩端面加工查手冊表得，粗銑 雙邊余量為1.5mm精銑 雙邊余量為0.5mm（2） 加工上頂面粗銑 單邊余量為1.5mm精銑 雙邊余量為0.5mm工序 粗精鏜50孔50（+0.025）鑄出坯孔52，以一側(cè)端面和上頂面定位查手冊表得，粗鏜52 雙邊

11、余量為1.9mm精鏜50.1 雙邊余量為0.1mm工序   雙面粗精鏜33階梯孔。33鑄出坯孔35，以50孔作為定位基準查手冊表得，粗鏜52 雙邊余量為1.9mm精鏜50.1 雙邊余量為0.1mm工序   鉆12-M8孔、4-M4孔。三面鉆12-M8孔、4-M4孔此道工序為在實體上鉆孔，考慮到下一道工序為攻M8螺紋孔，故此道工序鉆孔為寸為6.8；M4螺紋孔，的鉆孔尺寸為3.3。工序 鉆12-M8孔、4-M4孔。鉆頭尺寸分別為6.8和3.3。工序   攻12-M8螺紋孔、4-M4螺紋孔。攻M8和M4螺紋孔四

12、、相關計算4.1.1 鉆3.3孔1.加工條件（1） 刀具選擇：選用高速直柄麻花鉆d0=3.3mm鉆頭幾何形狀為雙錐修磨橫刃標準，主要參數(shù)為=18°,=28°,=50°,2=115°（2） 工件材料：HT200，硬度HBS190（3） 選取加工機床：使用專用三面鉆機床2.選擇切削用量（1） 確定進給量1) 根據(jù)加工要求決定進給量查機械加工工藝手冊表，由d02) 根據(jù)鉆頭強度決定進給量查切削用量簡明手冊表，由d0=3.3mm，加工材料為HT200，HBS190查得，鉆頭允許的進給量為f=0.50mm/r從以上兩個個進給量的比較可以看出，受限制的進給量是工藝要

13、求，其值為f=0.180.22mm/r，選取f=0.20mm/（2） 決定鉆頭磨鈍標準及壽命查切削用量簡明手冊，根據(jù)鉆頭材料為高速鋼，尺寸為d0=3.3mm，加工材料為HT200，查得后刀面最大磨損限度為0.5mm-0.8mm，選取0.7mm。單刀加工時，刀具壽命T=20min。多刀加工時，刀具壽命T=90min-220min。（3） 決定切削速度由切削用量簡明手冊表2.15，鑄鐵HBS190，進給量f=0.2mm/r，雙錐修磨橫刃鉆頭直徑<20mm，查得切削速度v0=18m/min。n=1000v/D=1737r/min，取n=1750r/min。3.確定機床扭矩和功率由切削用量簡明手

14、冊表2.20和表2.22，查得加工時的扭矩M0=4N·m，消耗功率P=1KW4.工時定額的計算工時定額是指完成零件加工的就一個工序的時間定額。Td=Tj+Tf+Tb+Tx+Tz/N其中：Td是指單件時間定額Tj是指基本時間（機動時間），通過計算求得Tf是指輔助時間，一般?。?5-20）%Tj(Tj與Tf和稱為作業(yè)時間)Tb是指布置工作時間，一般按作業(yè)時間的（2-7）%估算Tx是指休息及生理需要時間，一般按作業(yè)時間的（2-4）%估算Tz是指準備與終結(jié)時間，大量生產(chǎn)時，準備與終結(jié)時間忽略不計N是指一批零件的個數(shù)計算基本工時:Tj=L/nf 式中L=l+y+ 查切削用量簡明手冊表2.29，

15、y+=0L=14mm，n=1750r/min故Tj=0.04minTf=（15-20）%Tj=0.008min Tb=（2-7）%（Tj+Tf）=0.001min Tx=（2-4）%（Tj+Tf）=0.001min Tz=0 Td=Tj+Tf+Tb+Tx+Tz/N=0.05min4.1.2 鉆6.8孔1.加工條件（1） 刀具選擇：選用高速直柄麻花鉆d0=6.8mm鉆頭幾何形狀為標準，主要參數(shù)為=16°,=29°,=50°,2=115°（2） 工件材料：HT200，硬度HBS190（3） 選取加工機床：使用專用三面鉆機床2.選擇切削用量（1） 確定進給量3

16、) 根據(jù)加工要求決定進給量查機械加工工藝手冊表，由d04) 根據(jù)鉆頭強度決定進給量查機械加工工藝手冊表，由d0=6.8mm，加工材料為HT200，HBS190查得，鉆頭允許的進給量為f=0.50mm/r從以上兩個個進給量的比較可以看出，受限制的進給量是工藝要求，其值為f=0.360.44mm/r，選取f=0.40mm/（2） 決定鉆頭磨鈍標準及壽命查機械加工工藝手冊，根據(jù)鉆頭材料為高速鋼，尺寸為d0=6.8mm，加工材料為HT200，查得后刀面最大磨損限度為0.5mm-0.8mm，選取0.7mm。單刀加工時，刀具壽命T=35min。多刀加工時，刀具壽命T=90min-220min。（3） 決定

17、切削速度由機械加工工藝手冊表2.15，鑄鐵HBS190，進給量f=0.2mm/r，雙錐修磨橫刃鉆頭直徑<20mm，查得切削速度v0=13.5m/min。n=1000v/D=632r/min，取n=650r/min。3.確定機床扭矩和功率由機械加工工藝手冊表2.20和表2.22，查得加工時的扭矩M0=4N·m，消耗功率P=1KW4.工時定額的計算計算基本工時:Tj=L/nf 式中L=l+y+ 查切削用量簡明手冊表2.29，y+=5mml=20mm，L=25mm，n=650r/min故Tj=0.096minTf=（15-20）%Tj=0.02min Tb=（2-7）%（Tj+Tf）

18、=0.005min Tx=（2-4）%（Tj+Tf）=0.005min Tz=0 Td=Tj+Tf+Tb+Tx+Tz/N=0.126min由于采用組合三面鉆機床，所以額定工時應取兩者的最大值，因而基本工時Tj=0.126min五、夾具設計在機床上對工件進行切削加工，首先要將工件夾緊。為了能加工出合乎精度要求的工件，僅將工件夾緊，以進行切削加工是不夠的，還必須使工件在機床上占有正確的位置。這種使工件占有正確的加工位置，并使工件夾緊的過程，稱為工件的安裝。若單純從解決工件的安裝出發(fā)，最好是針對每一種工件，設計和制造一種夾具，即所謂專用夾具。這樣既實現(xiàn)工件的準確定位，保證加工質(zhì)量，又便于采用各種快速

19、夾緊機構，提高生產(chǎn)效率。但是，夾具本身的設計和制造多為單件和小批量生產(chǎn)，生產(chǎn)費用較高。因此若被加工工件的批量較小，專用夾具的生產(chǎn)費用分攤到每個工件就很高，在經(jīng)濟上不合算。專用夾具是針對某一種工件的一定工序而專門設計的。因為不需要考慮通用性，所以夾具可以設計的結(jié)構緊湊，操作方便。還可以采用各種省力機構或動力裝置。因此用專用夾具可以保證較高的加工精度和生產(chǎn)效率。專用夾具通常是根據(jù)工件的加工要求自行設計和制造的。他的設計與制造的周期較長，制造費用也較高，當產(chǎn)品變更時，往往因無法再使用而“報廢”。因此這類夾具適用于產(chǎn)品固定的批量較大的生產(chǎn)中。夾具設計的基本要求：1能穩(wěn)定保證工件的加工精度；2能提高機械

20、加工的勞動生產(chǎn)率，降低工件的制造成本；3結(jié)構簡單，制造方便，安全和省力；4便于排屑；5有良好的結(jié)構工藝性，便于夾具的制造、裝配、檢驗、調(diào)整和維修。設計時應在保證加工精度的前提下，綜合考慮生產(chǎn)率、經(jīng)濟性和勞動條件等項因素。當生產(chǎn)批量較大時，可采用較先進的結(jié)構和動力傳動裝置，以提高生產(chǎn)率。當生產(chǎn)批量較小時，則不能使夾具的成本太高。經(jīng)過與指導老師協(xié)商，確定設計鉆3.3和6.8孔專用機床夾具。本夾具將用于專用的三面鉆床，刀具為麻花鉆。5.1 問題提出本夾具主要用來鉆3.3和6.8孔，由于工藝要求不高，因此，在本道工序加工時，主要應考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度。5.2 夾具設計5.2.1 確定定

21、位方案（1） 初選定位方案在加工3.3和6.8孔時，工件一側(cè)面采用四個支撐塊定位（兩個圓形，兩個矩形），在其中一個50孔內(nèi)用一短銷，在另一個50孔內(nèi)用削邊銷，經(jīng)過分析，此種定位方案下，工件被完全定位。在設計夾具裝置時，因為考慮到工件需要經(jīng)常裝卸，而且工件材料為HT200，硬度為HBS190，銷釘可能會因為磨損而影響定位精度，故將兩銷釘設計為可換定位銷。（2） 定位方案改進夾具設計要求除能完成既定的定位夾緊任務以外還要考慮到操作者的操作方便否，因此夾具也要求人性化設計。第一，該到工序需要三面同時鉆，而且使用的是剛性機床，沒有鉆模板，而為了防止使用過長的鉆頭，因此夾具體厚度不應過大；第二，由于采用

22、專用三面鉆機床，考慮到為了不增加機床設計的復雜度，因而采用工件豎直裝夾的方式，從而使機床從兩側(cè)以及上方加工工件，從而降低了專用機床的設計復雜程度。5.2.2 確定加緊方案 工件定位后必須采用一定裝置將工件夾緊在定位元件上，從而使工件在加工過程中不會由于切削力，工件重力，離心力或慣性力而發(fā)生位置變化或產(chǎn)生振動，以保證加工精度避免機床刀具的損壞或發(fā)生人身安全事故。 為了提高生產(chǎn)效率，減少加緊工件時所耗費的輔助時間，同時為了防止能提供足夠的加緊力，防止工件在加工過程中位置發(fā)生變化而影響加工質(zhì)量，根據(jù)工件自身的特點分析后，決定采用自動加緊裝置，通過液壓設備實現(xiàn)。5.2.3 切削力及夾緊力計算1. 鉆3

23、.3孔刀具：高速鋼麻花鉆 直徑：3.3（1） 軸向力F=Cdfk式中： C=420， Z=1.0, y=0.8, f=0.35k=(F=420轉(zhuǎn)矩T=Cdfk式中: C=0.206, Z=2.0, y=0.8T=0.206功率 P=在計算切削力時,必須考慮安全系數(shù),安全系數(shù) K=KKKK式中 K基本安全系數(shù)，1.5 K加工性質(zhì)系數(shù)，1.1K刀具鈍化系數(shù), 1.1K斷續(xù)切削系數(shù), 1.1則 F=KF=1.52. 鉆6.8孔刀具：高速鋼麻花鉆 直徑：6.8（2） 軸向力F=Cdfk式中： C=420， Z=1.0, y=0.8, f=0.35k=(F=420轉(zhuǎn)矩T=Cdfk式中: C=0.206, Z=2.0, y=0.8T=0.206功率 P=在計算切削力時