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課程名稱 ：
題 目 ：支架零件工藝規(guī)程編制及鉆孔3-Φ15夾具設(shè)計(jì)
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設(shè)計(jì)周數(shù) ：
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年 月 日
摘要
本設(shè)計(jì)上零件的加工工藝規(guī)程及一些工序的專用夾具設(shè)計(jì)，零件的主要加工表面是平面及孔系。一般來說，保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。因此，本設(shè)計(jì)遵循先面后孔的原則。并將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證孔系加工精度。主要加工工序安排是先加工出底平面，再以底平面定位加工出各個(gè)孔系。整個(gè)加工過程選用組合機(jī)床，夾具選用專用夾具，夾緊可靠，機(jī)構(gòu)可以不必自鎖。因此生產(chǎn)效率較高。適用于批量，流水線上加工，能夠滿足設(shè)計(jì)要求。
設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是夾具的設(shè)計(jì)，由于支架上的孔系都要以底面作為基準(zhǔn)加工，故首先得加工出底面，為保證孔的位置和加工準(zhǔn)確性我們一定要在加工底面的時(shí)間通過畫線找出底面的加工余量。這樣就可以更好的保證孔系的位置和加工精度。因此工序一的專用夾具的制造顯得尤為重，本次夾具設(shè)計(jì)對(duì)工序一銑削夾具進(jìn)行了設(shè)計(jì)，提供了一套可使用于批量生產(chǎn)的，經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性均良好的夾具設(shè)計(jì)方案。
關(guān)鍵詞：支架，工藝規(guī)程，夾具
Abstract
In this design, the processing procedure of the parts and the design of special fixture for some processes, the main processing surface of the parts is plane and hole system. Generally speaking, it is easier to ensure the processing accuracy of the plane than that of the hole system. Therefore, the design follows the principle of face before face. The processing of holes and planes is clearly divided into roughing and finishing stages to ensure the machining accuracy of holes. The main processing procedure is to process the bottom plane first, and then to locate the bottom plane to process each hole system. The whole processing process uses modular machine tools, fixtures use special fixtures, reliable clamping, mechanism can not be self-locking. Therefore, the production efficiency is higher. Suitable for medium batch, pipeline processing, to meet the design requirements.
The key point of the design is fixture design. Because the holes on the workpiece are processed on the base of the bottom, the bottom must be processed first. In order to ensure the location and accuracy of the holes, we must find the processing allowance of the bottom by drawing lines at the time of processing the bottom. In this way, the location and processing accuracy of the hole system can be better guaranteed. Therefore, the manufacture of special fixture in process one is particularly important. In this fixture design, milling fixture in process one is designed, and a set of fixture design scheme which can be used in mass production and has good economy and practicability is provided.
Key words: bracket, process specification, fixture
3
目錄
第一章 機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 2
1.1支架的分析 2
1.2確定毛坯的制造形式和尺寸 3
1.3定位基準(zhǔn)的選擇 4
1.4支架工藝路線 4
1.5加工設(shè)備選擇及制定工藝裝備 5
第二章 機(jī)械加工工序設(shè)計(jì) 7
2.1支架加工余量、加工工序尺寸及零件公差的確定 7
2.2確定切削用量、時(shí)間定額 10
第三章 支架鉆孔3-Φ15夾具的設(shè)計(jì) 17
3.1支架夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 17
3.2 切削力及夾緊力分析計(jì)算 17
3.3 鉆孔加工3-Φ15切削力及夾緊力的計(jì)算 19
3.4 定位誤差分析與校核 20
3.5 定位夾緊方案的校核 21
3.6夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及操作簡要說明 22
總 結(jié) 23
參考文獻(xiàn) 24
第一章 機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
1.1支架的分析
1.1.1 支架的作用
支架座是用來支撐支架的構(gòu)件，起定位、夾緊支架的作用。支架座是一種可以接受綜合載荷的加工、使得構(gòu)造特別的大型和特大型的支架座，具有以下優(yōu)點(diǎn)“構(gòu)造緊湊、回轉(zhuǎn)靈敏、裝置維護(hù)方便等特點(diǎn)”。磨損作為支架座最為常見的問題，支架座在加工磨損的情況也精車發(fā)生。支架座在加工使用過程需要引起以下幾點(diǎn)注意內(nèi)容：
（1）支架座的材料一般都是鑄鐵，再好的支架座也都有它們使用的極限性，就比如溫度。
（2）支架在開始加工產(chǎn)的過程必須對(duì)支架進(jìn)行預(yù)熱后再開始加工，防止對(duì)加工精度有影響。
1.1.2 支架的加工工藝及設(shè)計(jì)分折
支架座的主要加工表面是支架支承孔和底面、支承孔兩端面。在加工這與其他支架直接接觸的表面的加工，對(duì)加工時(shí)間的加工要求及加工精度的要求會(huì)產(chǎn)生有很大的影響。所以支架支承孔的內(nèi)表面必須要有保證足夠的粗糙度以及機(jī)床相對(duì)較高的精度。才能保證支架的加工要求同時(shí)需要照?qǐng)D有相對(duì)于底面有很高的平行度要求，因?yàn)橹Ъ芸椎妮S線與支架底面的定位有很大的加工關(guān)系。同時(shí)支架底面要有足夠的粗糙度才能保證與支架支承孔軸線的平行度要求。支架支承孔兩端面的表面粗糙度沒有前面的精度高的部分要求高，只要能達(dá)到6.3就可以了。
1.1.3支架的技術(shù)要求
在設(shè)計(jì)支架座的圓角統(tǒng)一為R3-R5，倒角0.5，支架上的定位支承孔是重要表面，所以相對(duì)其精度要求比較高。而加工支架支承定位孔需要底面作加工精基準(zhǔn)，所以底面的粗糙度也有很高的要求。
1.1.4支架的材質(zhì)、熱處理及機(jī)械加工工藝性
本支架的主要作用是支承作用，根據(jù)支架的復(fù)雜程度，我們選擇鑄造制作毛坯。選擇45，其強(qiáng)度、耐磨性、耐熱性均較好，減振性良好，鑄造性能較優(yōu)。需要進(jìn)行人工時(shí)效處理，即將鑄件重新加熱到530-620C°，經(jīng)長時(shí)間保溫（2-6h），利用塑性變形降低應(yīng)力，然后在爐內(nèi)緩慢冷卻至200C°以下出爐空冷。經(jīng)時(shí)效退火后可消除90%以上的內(nèi)應(yīng)力。該支架的機(jī)械加工工藝性我覺得很好，因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)工藝性良好，需要精加工的內(nèi)孔相對(duì)于不加工的內(nèi)孔有臺(tái)階，便于退刀。
1.2確定毛坯的制造形式和尺寸
根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)的要求，本支架是大批大量生產(chǎn)，還有支架的復(fù)雜程度及加工表面與非加工表面的技術(shù)要求，我們選擇毛坯的制造方式為金屬模機(jī)器造型，鑄件的機(jī)械加工余量等級(jí)則為5～7級(jí)，我們選擇6級(jí)。從《鑄件一尺寸公差與機(jī)械加工余量》（GB/T6414-1999）查的全長64mm的加工余量為4mm。3-Φ15孔的加工余量為4mm。其他尺寸從支架圖1-1查得。
鍛造難達(dá)到這樣的形狀要求，生產(chǎn)成本也較高。鑄造可以大批量生產(chǎn)，成本較低，能夠造出這樣支架形狀復(fù)雜的鑄件。查資料知支架材料為HT212鋼，采用金屬型鑄造，精度可達(dá)到3.2—10，因此毛坯的加工余量比較小。
1.3定位基準(zhǔn)的選擇
該支架的重要加工表面是支承孔Φ58，其與底面A有平行度關(guān)系，所以底面自然就成了精基準(zhǔn)面，考慮到第二基準(zhǔn)面選擇的方便性，同時(shí)底面的一對(duì)螺栓孔成為工藝孔，該定位基準(zhǔn)組合在后續(xù)底面臺(tái)階孔及支承孔上徑向孔的加工都將作為精基準(zhǔn)面，自然應(yīng)該在工藝開始階段安排加工將來作為精基準(zhǔn)的底面和底面工藝孔。粗基準(zhǔn)的選擇應(yīng)是未經(jīng)加工的面，第一步工序是粗銑底面A，根據(jù)以重要加工表面為粗基準(zhǔn)的選用原則我們選擇毛坯支承孔和底面臺(tái)階孔平面作為粗基準(zhǔn)。支承孔為重要加工表面，精度要求高，故采用左右支承孔互為基準(zhǔn)，反復(fù)加工，可以保證支架圖技術(shù)要求所以粗基準(zhǔn)就是毛坯支承孔和底面臺(tái)階孔平面，精基準(zhǔn)就是底面A。
1.4支架工藝路線
工藝路線
工序Ⅰ 鑄造毛坯。
工序Ⅱ 退火，回火處理。
工序Ⅲ 粗銑基準(zhǔn)A面，保留0.1mm精銑余量，精銑基準(zhǔn)A至圖紙尺寸要求，保證表面精度3.2。
工序Ⅳ 粗鏜Φ58孔，保留1mm精鏜余量；精鏜孔只圖紙尺寸要求，加工保證內(nèi)孔的精度等級(jí)要求
工序Ⅴ 鉆孔3-Φ15至尺寸Φ140.8mm，保留0.2mm鉸孔余量；鉆孔Φ15至尺寸Φ15mm，保證表面精度12.5
工序Ⅷ 線切割加工槽2mm至圖紙尺寸要求；
工序Ⅸ 鉆孔2-Φ11至尺寸要求，鉆螺紋底孔至尺寸要求，攻絲M10 至圖紙尺寸要求，保證表面精度12.5
工序Ⅹ 終檢
。。。
1.5加工設(shè)備選擇及制定工藝裝備
1.5.1機(jī)床的選擇
（1）支架加工工序銑削加工工序，各工序數(shù)量不多，公布比較少，成批生產(chǎn)的零件不要求很高的生產(chǎn)效率，根據(jù)支架尺寸選用X1220A立式銑床。
（2）支架工序鉆孔、擴(kuò)孔。根據(jù)支架尺寸要求可以選澤使用Z5125A型的立式鉆床。
（3）支架工序粗鏜，半精鏜，根據(jù)支架尺寸可以選用T618型臥式鏜床。
1.5.2夾具的選擇
機(jī)床夾具（簡稱夾具）是在機(jī)械加工使用的一種工藝裝備，它的主要功能是實(shí)現(xiàn)對(duì)被加工支架的定位和夾緊。通過支架3個(gè)孔的定位，使各被加工支架在夾具占有同一個(gè)正確的夾攻位置；“通過加緊，克服加工存在的各種作用力，是這一正確位置得到保證，從而是加工過程得以順利進(jìn)行”。
在支架設(shè)計(jì)除粗鏜、半精鏜及精鏜支承孔都需要用使用專用夾具外，其他的加工及測量都可以用通用夾具來完成。
1.5.3選擇量具
本支架屬成批生產(chǎn)，一般情況下盡量采用一般普通使用的通用量具。根據(jù)支架表面的精度要求和尺寸及公差要求形狀特點(diǎn)，參考本書有關(guān)資料，選擇如下
（1）加工支架底面時(shí)可以使用分度值0.01mm的螺旋測微器。
① 鉆孔3-Φ15mm圓，公差等級(jí)為ITl2，選擇測量范圍0mm-25mm的內(nèi)徑千分尺即可。
② 半精鏜孔Φ58mm，公差等級(jí)為IT10，選擇測量范圍0mm-25mm的內(nèi)徑千分尺即可。
③ 精鏜孔Φ58mm，由于精度要求高，加工時(shí)每個(gè)支架都需進(jìn)行測量，故宜選用極限量規(guī)。
（3）選擇支架尺寸所用量具可以使用0.05的游標(biāo)卡尺進(jìn)行對(duì)零件的測量。
其他測量使用的量具均可用通用量具完成。
1.5.4選擇切削刀具
（1）銑削底面時(shí)，選用硬質(zhì)合金端面銑刀，直徑D=Φ16mm。
（2）銑削底凸臺(tái)面和夾具螺孔孔面時(shí)，選用硬質(zhì)合金端面銑刀，直徑D= Φ12mm。
（3）銑削端面時(shí)，選用硬質(zhì)合金端面銑刀，直徑D=Φ10mm。
（4）鏜孔時(shí)選用機(jī)夾單刃高速鋼鏜刀直徑D=Φ40mm。
（5）加工孔Φ11和Φ15mm的時(shí)候，選澤使用直柄麻花鉆鉆孔，直徑Φ11mm和Φ14.8mmmm以及鉸刀Φ15mm。
（6）線切割加工槽3mm。
第二章 機(jī)械加工工序設(shè)計(jì)
2.1支架加工余量、加工工序尺寸及零件公差的確定
支架座的支承孔和底面A是重要的表面，下面我們進(jìn)行工序尺寸的計(jì)算。
2.1.1支承孔的工序尺寸及公差計(jì)算
支承孔孔徑孔3-Φ15 mm，表面粗糙度為12.5，加工方案為粗鏜、半精鏜、磨削，下面求解各道工序尺寸及公差。
（1）用查表法確定各道工序的加工余量及毛坯總余量如下
支架毛坯總余量=3.4mm
支架精鏜加工余量=0.4mm
支架半精鏜加工余量=1.0mm
支架粗鏜加工余量=2.0mm
（2）計(jì)算支架各工序尺寸的基本尺寸:
精鏜后孔徑應(yīng)達(dá)到圖樣規(guī)定尺寸，因此磨削工序尺寸即圖樣上的尺寸孔3-Φ15 mm（設(shè)計(jì)尺寸）。其他各道工序基本尺寸依次為
（3）確定支架各道工序尺寸的公差及其偏差。
工序尺寸的公差按各加工方法所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度確定，查閱相關(guān)“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”教材各種加工方法的經(jīng)濟(jì)加工精度表。
“精鏜前半精鏜取IT10級(jí)，查表得=0.10mm”
“粗鏜取IT12級(jí)，查表得=0.25mm”
2.1.2底面A的工序尺寸及公差計(jì)算
底面A經(jīng)過了粗銑、半精銑和精銑。
（1）“用查表法確定各道工序的加工余量及毛坯總余量如下”
支架毛坯總余量=4mm
支架精銑加工余量=0.5mm
支架半精銑加工余量=1.5mm
支架粗銑加工余量=2mm
（2）計(jì)算各工序尺寸的基本尺寸。
精銑支架平面后應(yīng)該達(dá)到圖紙規(guī)定的尺寸，因此精銑支架工序尺寸即是圖樣上的尺寸要求來做，表面的粗糙度是Ra1.6，精銑能達(dá)到的等級(jí)取其他支架工序基本尺寸依次為
支架半精銑H=（4+0.5）mm=4.5mm
支架粗銑H=（4.5+1.5）mm=6mm
支架毛坯H=（4+0.2）mm=4.2mm
（3）確定各工序尺寸的公差及其偏差。
工序尺寸的公差按各加工方法所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度確定，查閱相關(guān)“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”教材各種加工方法的經(jīng)濟(jì)加工精度表。精銑前半精銑去IT11級(jí)，查表得T=0.22mm
2.1.3一對(duì)工藝孔的工序尺寸及公差計(jì)算
支架工藝孔經(jīng)過了鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔三道工步
（1）“用查表法確定各道工序的加工余量及毛坯總余量如下”
由于支架鑄造時(shí)無法鑄出零件毛坯孔，故毛坯總余量=6.5mm
鉸孔加工余量=0.1mm；擴(kuò)孔加工余量=0.6mm；鉆孔加工余量=9.8mm
（2）計(jì)算支架各工序尺寸的基本尺寸。
因?yàn)槭菫榱俗鼍娴木瘸叽缂庸?zhǔn)確而加工出定位的工藝孔，故其精度要求為Φ11H7
其他各工序基本尺寸依次為擴(kuò)孔D=（6.5-0.1）mm=6.4mm
鉆孔D=（6.4-0.6）mm=5.8mm
毛坯為凸臺(tái)面D=0mm
（3）確定各工序尺寸的公差及其偏差。
支架工序尺寸的公差根據(jù)各加工方法加工達(dá)到的的精度確定，查閱相“機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)”教材各種加工方法的經(jīng)濟(jì)加工精度表或參閱機(jī)械 制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)圖2-10進(jìn)行選擇。
鉸孔前擴(kuò)孔為IT10級(jí)，查表得T=0.07mm鉆孔取IT12，查表得T=0.18mm；毛坯表面為鑄造平面，無公差要求。
(4)“工序尺寸偏差的標(biāo)注（按入體原則）”
鉸孔：Φ11H7mm；擴(kuò)孔：Φ15.5mm ；鉆孔：孔3-Φ15 mm
數(shù)據(jù)設(shè)置在表：
工序名稱
工序間余量
工序達(dá)到的公差
工序尺寸及公差
鉸孔
0.1
IT7
Φ15H7
鉆孔
14.8
IT12
Φ14.8
2.1.4其他加工面的加工余量的確定
具體可以根據(jù)相應(yīng)的表查出結(jié)果如下
粗銑支架工藝孔凸臺(tái)平面（3.5mm）及支架夾具螺孔上表面（3.5mm）。
粗銑支架支承孔的兩個(gè)端面（3mm）
2.2確定切削用量、時(shí)間定額
2.2.1 工序1 粗銑底面
（A）確定切削用量
a．確定背吃刀量
粗銑支架時(shí)，為提高加工的銑削效率，一般將時(shí)選擇銑削背吃刀量等于零件加工余量。一個(gè)工作行程完成，所以粗銑底面A的加工余量為2mm，選擇背吃刀量。
b．確定進(jìn)給量
“根據(jù)《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)》表5-72，選擇每齒進(jìn)給量為0.3mm/z”
c．選取切削速度
“查資料，選擇切削速度”
怎么確定銑刀的加工磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具的耐用度
“由資料，磨鈍標(biāo)準(zhǔn)為0.5mm，查得刀具的耐用度。
確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n ” 。
（B）確定時(shí)間定額（2個(gè)工位）
一個(gè)工位基本時(shí)間0.614min=37s
其為切削加工長度；為刀具切入長度；為刀具切出長度；為工作臺(tái)水平進(jìn)給量。
7.633mm
其d=60mm；；
=3~5，取=4mm
=220.8mm/min
2.2.2 工序2 粗精鏜孔Φ58
（A） 確定切削用量
a. 確定背吃刀量
因?yàn)榈谝淮毋@孔的加工余量為4mm。一次工作行程鉆完，所以選擇背吃刀量a=9.8mm。
b. 確定進(jìn)給量
選擇進(jìn)給量f為0.45mm/r
c. 確定切削速度
（1）選擇切削速度Vc=0.45m/s
（2）確定麻花鉆的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
取鉆削時(shí)麻花鉆刀具的耐用度T=100min。
（3）確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n
（B） 確定時(shí)間定額
（C） 一個(gè)工位基本時(shí)間0.1min=6s
其為切削加工長度；為刀具切入長度；為刀具切出長度；f為主軸每轉(zhuǎn)刀具的進(jìn)給量。
=20mm
其D=9.8mm；
=1～4，取=3mm
工步2：粗鏜Φ58底面凸臺(tái)孔；
a. 確定背吃刀量
因?yàn)閿U(kuò)孔的加工余量為0.7mm。一次工作行程擴(kuò)完，所以選擇背吃刀量a=0.7mm。
b. 確定進(jìn)給量
選擇進(jìn)給量f為0.8mm/r
c. 確定切削速度
（1）選擇切削速度Vc=0.18m/s
（2）確定擴(kuò)孔鉆的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
取鉆削時(shí)麻花鉆刀具的耐用度T=112min。
（3）確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n
（B） 確定時(shí)間定額
一個(gè)工位基本時(shí)間0.089min=5.5s
其為切削加工長度；為刀具切入長度；為刀具切出長度；f為主軸每轉(zhuǎn)刀具的進(jìn)給量。
=3.3mm
其D=6.5mm；；
=2～4，取=3mm
工步3：精鏜Φ58孔；
a. 確定背吃刀量
因?yàn)閿U(kuò)孔的加工余量為0.6mm。一次工作行程擴(kuò)完，所以選擇背吃刀量a=0.6mm。
b. 確定進(jìn)給量
選擇進(jìn)給量f為0.8mm/r
c. 確定切削速度
（1）選擇切削速度Vc=0.18m/s
（2）確定擴(kuò)孔鉆的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
取鉆削時(shí)麻花鉆刀具的耐用度T=112min。
（3）確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n
（C） 確定時(shí)間定額
一個(gè)工位基本時(shí)間0.084min=5s
其為切削加工長度；為刀具切入長度；為刀具切出長度；f為主軸每轉(zhuǎn)刀具的進(jìn)給量。
=2.2mm
其D=10.4mm；；
=2~4，取=3mm
a. 確定背吃刀量
因?yàn)閿U(kuò)孔的加工余量為0.1mm。一次工作行程擴(kuò)完，所以選擇背吃刀量a=0.1mm。
b. 確定進(jìn)給量
選擇進(jìn)給量f為1.5mm/r
c. 確定切削速度
選擇切削速度Vc=10m/min
確定擴(kuò)孔鉆的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
取鉆削時(shí)麻花鉆刀具的耐用度T=112min。
確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n
（B） 確定時(shí)間定額
一次走刀基本時(shí)間0.071min=4s
其為切削加工長度；為刀具切入長度；為刀具切出長度；f為主軸每轉(zhuǎn)刀具的進(jìn)給量。
=2.2mm
其D=6.5mm；；
=13mm
2.2.4 工序3 鉆鉸支架支承孔3-Φ15
（A）確定切削用量
a． 確定背吃用量
粗鏜時(shí)，為提高效率，一般選擇鏜削背吃刀量等于加工余量，一個(gè)工作行程鏜完，所以粗鏜大孔時(shí)加工余量為3mm，選擇背吃刀量
b． 確定進(jìn)給量和切削速度
（1）選擇進(jìn)給量為f=0.5mm/r 切削速度為0.5m/s.
（2）確定鏜刀的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
取粗鏜時(shí)單刃鏜刀刀具的耐用度T=12min。
（3）確認(rèn)機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速
（B）確定時(shí)間定額
基本時(shí)間0.39min=23.3s
其為切削加工長度；為刀具切入長度；為刀具切出長度；f為主軸每轉(zhuǎn)刀具的進(jìn)給量。。
4.29mm
其1.5mm；
=3~5，取=4mm
2.2.5 工序5 鉆孔2-Φ11及M10底孔
確定進(jìn)給量
鉆孔,刀具為直柄麻花鉆,鉆頭直徑,HBS<200,根據(jù)表5-127,,本孔加工要絞,,根據(jù)表4.2-16,Z525立式鉆床的進(jìn)給量取。
確定切削速度
查 3.1, 則。
根據(jù)表4.2-15 取 則實(shí)際速度。
鉆孔基本時(shí)間的確定
（5-4）
式中, ,,
確定切削速度
v
則根據(jù)表4.2-15 取實(shí)際速度。
基本時(shí)間的確定
根據(jù)表6.2-5
(5-5)
式中,
第三章 支架鉆孔3-Φ15夾具的設(shè)計(jì)
為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。在加工支架時(shí)，需要設(shè)計(jì)專用夾具。機(jī)床夾具（夾具）是在機(jī)械加工使用的一種工藝裝備，它的主要功能是實(shí)現(xiàn)對(duì)被加工支架的定位和夾緊。通過定位，使被加工支架在夾具占有同一個(gè)正確的加工位置；通過夾緊，克服加工存在的各種作用力，使這一正確的位置得到保證，從而使加工過程得以順利進(jìn)行。
由于能力和時(shí)間有限本次設(shè)計(jì)只設(shè)計(jì)了鉆鉸3-Φ15 支撐孔夾具。
3.1支架夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3．1．1確定定位方案，選擇定位元件
支架在加工3-Φ15孔的夾具時(shí)通過反對(duì)零件的已經(jīng)加工面和零件的特點(diǎn)，采用基準(zhǔn)面A作為定位基準(zhǔn)，易于做到工藝過程的基準(zhǔn)統(tǒng)一，保證支架的相對(duì)位置精度，且具有支撐面大，支撐剛性好等優(yōu)點(diǎn)；
本支架采用底面和一對(duì)對(duì)角工藝孔作為定位基準(zhǔn)，支架底面為第一定位基準(zhǔn)，限制Z方向上的自由度，又因?yàn)榛鶞?zhǔn)A為加工面，增加哪里零件的定位精度，能夠很好的保證了孔的精度等級(jí)要求；大外圓面可以考慮用固定V型塊來作為第二定位基準(zhǔn)，限制四個(gè)自由度的要求，它和活動(dòng)V型塊聯(lián)合限制了X方向轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，自身限制了Y方向上的自由度要求，活動(dòng)V型塊在螺栓的作用力下實(shí)現(xiàn)夾緊，所以此定位方案符合六點(diǎn)定位原理。
3.2 切削力及夾緊力分析計(jì)算
刀具材料：
刀具有關(guān)幾何參數(shù)：
由參考文獻(xiàn)[16]《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表1-2-9 可得銑削切削力的計(jì)算公式：
式（2.1）
查參考文獻(xiàn)[16]《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表得：
對(duì)于灰鑄鐵： 式（2.2）
取 ， 即
所以
由參考文獻(xiàn)[17]《金屬切削刀具》表1-2可得：
垂直切削力 ：（對(duì)稱銑削） 式（2.3）
背向力：
根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程對(duì)夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計(jì)算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實(shí)際所需夾緊力的數(shù)值。即：
式（2.4）
安全系數(shù)K可按下式計(jì)算：
式（2.5）
式：為各種因素的安全系數(shù)，見《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表可得：
所以 式（2.6）
式（2.7）
式（2.8）
由計(jì)算可知所需實(shí)際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用手動(dòng)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。
單個(gè)螺旋夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計(jì)算：
式（2.9）
式參數(shù)由參考文獻(xiàn)[16]《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》可查得：
其：
螺旋夾緊力：
易得：
經(jīng)過比較實(shí)際夾緊力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于要求的夾緊力，因此采用該夾緊機(jī)構(gòu)工作是可靠的。
3.3 鉆孔加工3-Φ15切削力及夾緊力的計(jì)算
由資料《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》查表可得：
鉆削切削力公式： 式（2.17）
式
查表得：
即：
實(shí)際所需鉆削夾緊力：由參考文獻(xiàn)[16]《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表得：
鉆削安全系數(shù)K可按下式計(jì)算，由式（2.5）有：：
式：為各種因素的安全系數(shù)，見參考文獻(xiàn)[16]《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表 可得：
所以
由計(jì)算可知所需實(shí)際鉆削夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用手動(dòng)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。
取，，
螺旋夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊力，由式（2.9）有：：
式參數(shù)由[16]《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》可查得：
其：
由[16]《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表得：原動(dòng)力計(jì)算公式：
由上述計(jì)算易得：
因此采用該夾緊機(jī)構(gòu)工作是可靠的。
3.4 定位誤差分析與校核
該夾具以平面定位V形塊定心，V形塊定心元件心線與平面規(guī)定的尺寸公差為。為了滿足工序的加工要求，必須使工序誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的工序公差。
與機(jī)床夾具有關(guān)的加工誤差，一般可用下式表示：
式（2.10）
由參考文獻(xiàn)[16]《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》可得：
⑴、平面定位V形塊定心的定位誤差 ：
⑵、夾緊誤差 ： 式（2.11）
其接觸變形位移值：
式（2.12）
⑶、磨損造成的加工誤差：通常不超過
⑷、夾具相對(duì)刀具位置誤差：取
誤差總和：
從以上的分析可見，所設(shè)計(jì)的夾具能滿足零件的加工精度要求。
3.5 定位夾緊方案的校核
因?yàn)槎ㄎ环较蚺c加工尺寸方向垂直，且被加工表面無尺寸公差要求，為此要加工表面，只要保證粗糙度為Ra12.5，故只需進(jìn)行轉(zhuǎn)角誤差計(jì)算即可。
=
轉(zhuǎn)角誤差很小，符合定位要求，可以使用。
“確定兩孔心距及尺寸公差（心距公差需采用對(duì)稱公差的標(biāo)注形式）兩孔心距基本尺寸Ld＝兩孔心距基本尺寸==134.4mm，公差按劃線等級(jí)取0.4mm”。
兩孔心距的尺寸公差TLd＝（1/3～1/5）TLD =1/40.4=0.10mm
兩孔心距尺寸及公差的標(biāo)注：Ld±δLd/2=134.4±0.05mm
定位誤差是指由于定位不準(zhǔn)而引起的某一工序尺寸或位置要求方面的加工誤差。對(duì)夾具設(shè)計(jì)的某一定位方案，只有其可能產(chǎn)生的定位誤差小于工件相關(guān)尺寸或位置公差的1/3，或滿足，即可認(rèn)為該定位方案符合加工精度的要求。對(duì)于我設(shè)計(jì)的夾具來說：該夾具以一個(gè)平面和V型塊定位，要求保證孔軸線與左側(cè)面間的尺寸公差以及孔軸線與底平面的平行度公差。為了滿足工序的加工要求，必須使工序誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的工序公差。本支架在加工底面A時(shí)，根據(jù)以重要加工表面為粗基準(zhǔn)的選用原則我們選擇毛坯支承孔和底面臺(tái)階孔平面作為粗基準(zhǔn)，考慮到第二基準(zhǔn)面選擇的方便性。兩支撐板（支撐板用螺釘固定在低板上）相當(dāng)于一個(gè)平面，限制x、y方向轉(zhuǎn)動(dòng)，z方向移動(dòng)三個(gè)自由度了，后面的一個(gè)平面限制了y方向的移動(dòng)，利用V型塊將支架夾緊。
分析鉆孔心線與A面的平行度誤差：由于采用的是底面定位，底面既是工序基準(zhǔn)，也是定位基準(zhǔn)，故基準(zhǔn)不重合誤差為零，底面與支承板之間始終保持接觸，故基準(zhǔn)位移誤差也為零，由于使用了鉆套，需要保持A面與待加工孔線的距離2800.07 mm和平面度0.1，以及孔之間的位置度900.05mm都由鉆套制造時(shí)候的位置精度確定，而鉆套制造時(shí)所允許的公差只是零件公差的1/5～1/3，由此可知本夾具的定位誤差是非常小的，夾具定位方案可行。
3.6夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及操作簡要說明
3. 6.1、支架夾緊方式的確定
從夾緊動(dòng)力源選擇：手動(dòng)夾緊；確定主夾緊機(jī)構(gòu)： 螺栓壓板。
3.6.2、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及操作說明
本夾具按底面基準(zhǔn)面A來定位，使用兩個(gè)支撐板來支撐，V型塊固定夾緊，可以限制6個(gè)自由度，屬于完全定位方式。支架加工出了2個(gè)工藝孔，分別以圓柱孔和已經(jīng)加工的工藝孔定位，支架靠壓板用螺栓夾緊，夾具體靠兩個(gè)U型槽與銑床鏈接。夾具裝配圖如下圖所示。
總 結(jié)
本文通過對(duì)支架座夾具設(shè)計(jì)，支架夾具的作用和夾具工藝性進(jìn)行的分析，進(jìn)行了支架夾具加工工藝過程的制定，其包括定位基準(zhǔn)的選擇、制定加工工藝路線、選擇加工設(shè)備及工藝裝備、確定切削用量及基本工時(shí)等工作。然后夾幾個(gè)工藝的加工時(shí)所用的夾具進(jìn)行了設(shè)計(jì)，包括支架夾具本工序的加工要求分析，確定夾具類型，擬定定位方案和選擇定位元件、確定夾緊方案、確定對(duì)刀裝置等，從而達(dá)到對(duì)專用夾具設(shè)計(jì)起到規(guī)范作用。
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