轉(zhuǎn)向器側(cè)蓋鉆孔夾具設計機械CAD圖紙

1、學校代碼：10410 序號：20050464本 科 畢 業(yè) 設 計 題目： 轉(zhuǎn)向器側(cè)蓋鉆孔夾具設計 學 院：姓 名：學 號：專 業(yè)：年 級：指導教師：二O一三年 五 月摘 要關鍵詞：轉(zhuǎn)向器側(cè)蓋，夾具設計，定位，夾緊Abstract: Jfk)f B 4:0rLnV This design is on the side cover steering drilling special fixture design parts,the processing components are a casting, with a small size, the characteristics of comp

2、lex parts. Hole machining process for selecting a hole and a selling positioning of the way and simplicity of operator manual screw clamp way clamp f*BnOY Key words: Steering box side cover, fixture design, orientation, clamping 前言 在機械制造各行業(yè)的工藝過程中廣泛應用著各種不同的，用以固定加工對象，使之占有正確位置，以便接受施工的一種工藝裝備，統(tǒng)稱為夾具。因此，無論

3、是在機械加工，裝配，檢驗，還是在焊接，熱處理等冷，熱工藝中，以及運輸工作中都大量采用夾具。但在機械加工中應用最為廣泛的是金屬切削機床上使用的夾具，我們稱其為機床夾具。它在保證產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)，高產(chǎn)，低成本，充分發(fā)揮現(xiàn)有設備的潛力，以便工人掌握復雜或精密零件加工技術，以減輕繁重的體力勞動等諸方面起著巨大的作用。因此，機床夾具的設計和使用是促進生產(chǎn)迅速發(fā)展的重要工藝措施之一。機床夾具主要有如下主要作用：1.保證加工精度；2.提高勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本；3.減輕工人操作強度，降低對工人的技術要求；4.擴大機床的工藝范圍；5.減少生產(chǎn)準備時間，縮短新產(chǎn)品試制周期；機床夾具的種類很多，按專業(yè)化程度可分為通用夾

4、具、專用夾具、可調(diào)夾具、組合夾具、成組夾具、標準夾具、隨行夾具、組合機床夾具等。此次設計的是鉆孔專用夾具。鉆床夾具的主要任務是保證刀具旋轉(zhuǎn)軸線對工件定位表面有正確的相互位置，根據(jù)工件的集合形狀和尺寸結(jié)構及工藝特性，選擇不同形式的鉆模以保證產(chǎn)品精度和生產(chǎn)率。 在近幾十年中，夾具的基本組成部分并無明顯變化，但隨著機械工業(yè)的迅速發(fā)展，對產(chǎn)品品種和生產(chǎn)率提出了越來越高的要求，使多品種、中小批量生產(chǎn)成為機械工業(yè)生產(chǎn)的主流，為了適應機械工業(yè)這種發(fā)展的趨勢，必然對機床夾具提出更高的要求。目 錄1設計任務 61.1設計題目 61.2工件的加工工藝分析 71.3 鉆床夾具特點的分析 72 工件的定位方案分析 8

5、2.1工件的定位原理 92.2具體定位方案分析 92.3定位元件的選擇 102.4定位誤差分析 10(1)位置度誤差分析 10(2)偏轉(zhuǎn)度數(shù)誤差分析 10(3) 豎軸心線的偏移誤差分析 113 工件夾緊方案的分析 113.1工件的夾緊原理 113.2.夾緊裝置的確定11夾緊裝置的組成和基本要求 11具體的夾緊裝置 123.3夾緊力的確定 13夾緊力的方向的確定 13夾緊力的作用點 13夾緊力大小的計算 13（1）切削力的計算 14（2）夾緊力的計算 16 移動壓板的確定 174引導裝置的確定 184.1引導裝置的作用 184.2具體的引導裝置 184.3鉆套與工件之間的距離計算 195鉆模板的

6、確定 196底座的確定 207夾具操作過程及選取機床、刀具 21總結(jié)與致謝 22參考文獻 231設計任務QT450-10中批量生產(chǎn)鑄件年生產(chǎn)量 5000 件 1設計題目1.2工件的加工工藝分析加工工件為轉(zhuǎn)向器側(cè)蓋，工件材料為球墨鑄鐵，牌號為QT450-10。本工序主要鉆削加工四個12.5mm的孔,鉆削深度為11mm。四個孔的加工位置要求：孔心位置度偏差為0.2mm，孔的橫軸心連線向上偏轉(zhuǎn)5度，孔的豎軸心連線向右偏移5mm。具體的尺寸分布見工件零件圖。1.3 鉆床夾具特點的分析鉆床夾具的特征是：帶有鉆套和安放鉆套的鉆模板，故習慣上稱之為“鉆模”。鉆床夾具的類型較多，根據(jù)被加工孔的分布情況，可分為

7、以下五類。（1）固定式鉆模 這種鉆模在使用時，是固定在鉆床工作臺的。用于在立軸式鉆床上加工較大的單孔或在搖臂鉆床上加工平行孔系。如果要在立式鉆床上使用固定式鉆模加工平行空系，則需要在機床主軸上安裝鉆模時，一般先將裝在主軸上的定尺刀具伸入鉆套中，以確定鉆模的位置，然后將其緊固。這種加工方式的鉆孔精度比較高。（2）回轉(zhuǎn)式鉆模 回轉(zhuǎn)式鉆模主要用于加工同一圓周面上的平行孔系，或分布在圓周上的徑向孔。有立軸、臥軸和斜軸回轉(zhuǎn)等三種基本形式。由于回轉(zhuǎn)臺已標準化，并作為機床附件由專門廠生產(chǎn)供應，固回轉(zhuǎn)式鉆模的設計，大多數(shù)情況是設計專用的工作夾具和標準回轉(zhuǎn)臺聯(lián)合使用。（3）翻轉(zhuǎn)式鉆模 這類鉆模沒有鉆軸和分度裝置

8、，在使用過程中需要用手進行翻轉(zhuǎn)。主要適用于加工小型工件分布幾個方向的孔。使用翻轉(zhuǎn)式鉆?？蓽p少減少工件裝夾次數(shù)，提高工件上各孔之間的位置精度。（4）蓋板式鉆模 這種鉆模無夾具體，其定位元件和夾緊裝置直接裝在鉆模板上。鉆模板在工件上裝夾，適合于工件上的小孔加工。夾具結(jié)構簡單輕便，易清除切屑；但是每次夾具需從工件上裝卸，較費時，故此鉆模的質(zhì)量一般不宜超過10 kg。（5）滑柱式鉆模 這種鉆模是一種帶有升降鉆模板的通用可調(diào)夾具，在生產(chǎn)中應用較廣泛?；姐@模的結(jié)構已經(jīng)標準化了和規(guī)格化了，具有不同的系列。使用時，根據(jù)工件的形狀、尺寸和加工要求等具體情況，專門設計制造相應的定位、夾緊裝置和鉆套等，裝在夾具

9、體的平臺或鉆模板上的適當位置，就可用于加工。此次我設計的夾具工件是側(cè)蓋.如圖為其中一部分（B向視圖） 此次設計是針對圖中四個孔設計的蓋板式鉆孔夾具.2 工件的定位方案分析2.1工件的定位原理工件在夾具中定位的任務，就是通過定位元件限制工件的不定度，以滿足工序的加工精度要求。目前一般習慣上把工件定位范疇內(nèi)的位置不確定性稱為自由度，因此工件定位就是限制工件的自由度。工件在夾具中的定位問題，可以采用類似于確定剛體在空間直角坐標系中的位置方法加以分析。工件在夾具中所占空間位置不確定的最高程度，即工件在空間最多只能有六個自由度。根據(jù)工件各工序的加工精度要求和選擇定位元件的情況，工件在夾具中的定位通常有如

10、下幾種情況：完全定位、部分定位、欠定位、重復定位、復定位等。工件在夾具中定位，若六個自由度都被限制時，稱為完全定位。若六個自由度沒有被完全限制時，稱為部分定位。若實際定位支承點或?qū)嶋H限制的自由度個數(shù)少于工序加工要求應予限制的自由度個數(shù)，則工件定位不足，稱為欠定位。若幾個定位支承點重復限制同一個或幾個自由度時，稱為重復定位。2.2具體定位方案分析該套夾具主要用于鉆孔加工。經(jīng)分析知，需要限制工件的五個自由度。即：X軸方向的移動自由度、轉(zhuǎn)動自由度，Y軸方向的移動自由度、轉(zhuǎn)動自由度以及Z軸的轉(zhuǎn)動自由度（Z軸的移動自由度無須限制）。首先分析該工件的定位基準。要限制工件的五個自由度，擬定該工件的定位基準面

11、為工件的圓柱端側(cè)面和底面。結(jié)合工件的具體形狀特征，該夾具采用“一銷一孔”的定位.首先將工件的圓柱端插入底座的長定位套孔46中（該長定位套與底座實行過盈配合）。此長定位套限制了工件的四個自由度，即X軸和Y軸方向的移動、轉(zhuǎn)動自由度。此時工件仍可繞Z軸轉(zhuǎn)動，工件旋轉(zhuǎn)到合適位置，再插入定位插銷（定位插銷限制了Z軸方向的轉(zhuǎn)動），即可實現(xiàn)定位。為了實現(xiàn)工件的預定位及提高工件定位穩(wěn)定性，同時設置一個輔助支承釘。在該套夾具未夾緊工件之前，由于工件重心超出主要支承所形成的穩(wěn)定區(qū)域，工件重心所在一端便會下垂而使工件上的定位基準面脫離定位元件。設置支釘先實現(xiàn)預定位，然后在夾緊力作用下再實現(xiàn)與主要定位元件全部接觸的準

12、確定位。定位簡圖如下：1底座 2長定位套 3工件（側(cè)蓋） 4鉆模板 5定位插銷 6定位襯套 7輔助支承 2.3定位元件的選擇該套夾具的定位元件主要有長定位套和定位插銷。查機床夾具設計手冊，選取1.長定位套（定位襯套）:A46H740 GB2201-80 熱處理:20滲碳深度0.81.2mm HRC5560按GB699-65優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構鋼鋼號和一般技術條件2.定位插銷B13f756 GB2205-80;20滲碳深度:0.81.2mm HRC5560 熱處理:按GB699-65優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構鋼鋼號和一般技術條件3.支承：M1025 GB2227-80 熱處理45: 全部HRC4050; 4.短定位套

13、:B13H618 GB2201-80 熱處理:T8 HRC5560;2.4定位誤差分析定位誤差是指由于定位不準而造成的某一工序在工序尺寸（通常指加工表面對工序基準的距離尺寸）或位置要求方面的加工誤差。對某一定位方案，經(jīng)過計算其可能產(chǎn)生的定位誤差，只要小于工件有關尺寸或位置公差的，一般即認為此定位方案能滿足該工序的加工精度要求。定位誤差主要是由基準位置誤差和基準不重合誤差兩項組成。前文已經(jīng)對工件的主要定位參數(shù)進行了分析，此工件的定位即是盡量達到參數(shù)要求。因此，具體的定位誤差比較復雜，應該逐項進行分析。此定位中，定位基準和設計基準重合，即基準不重合誤差為0，只需分析基準位置誤差。計算項目有三個，如

14、下：1.位置度誤差分析； 位置度誤差工件圓柱側(cè)面直徑公差； 長套內(nèi)孔直徑公差；代入數(shù)值得： =0-（-0.39）+（0.119-0.08） =0.078mm 2.偏轉(zhuǎn)角度誤差分析 ； ；可知：=arc tan() 偏轉(zhuǎn)角度誤差； 偏轉(zhuǎn)角度；長定位襯套與工件圓柱側(cè)面配合位置誤差；菱形銷與定位襯套配合位置誤差；L 定位孔13與46的中心距；其中，L=88.6mm代入數(shù)值得：= arc tan() =0.0313. 豎軸心線的偏移誤差分析； 該誤差產(chǎn)生的原因在于定位襯套與工件圓柱側(cè)面配合間隙，類似于項目1，可知其誤差亦為0.078mm 由上述分析可知,該定位系統(tǒng)定位誤差滿足要求。我選擇的工件定位孔是

15、46與13?？拙喙顬?.015,定位平面的平面度為0.02.光潔度為7級.3 工件夾緊方案的分析3.1工件的夾緊原理為使工件在定位件上所占有的規(guī)定位置在加工過程中保持不變,就要用夾緊裝置將工件夾緊.保證工件的定位基準與夾具上的定位表面可靠的接觸,防止在加工過程中移動、振動、或變形.夾緊裝置的基本任務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)生移動和振動，確保加工質(zhì)量和生產(chǎn)安全。3.2.夾緊裝置的確定（插圖）夾緊裝置的組成和基本要求在機械加工中，工件將受到切削力、離心力、慣性力等外力的作用。為了保證在這些外力作用下，工件仍能在夾具中保持由定位元件所確定的

16、加工位置，而不致發(fā)生振動或位移，一般在夾具結(jié)構中必須設置一定的夾緊裝置，將工件可靠地夾緊。典型的夾緊裝置，是由以下幾個部分組成的。力源裝置、中間遞力機構、夾緊元件與夾緊機構。夾緊裝置的基本要求：（1）在夾緊過程中，工件應能保持在既定位置，即在夾緊力的作用下，工件不應離開定位支承；（2）夾緊力的大小要適當、可靠；（3）夾緊裝置應操作安全、方便、省力。夾緊裝置的自動化程度和復雜度應與工件的產(chǎn)量和批量相適應；具體的夾緊裝置該套夾具的夾緊方式為手動夾緊，夾緊機構為螺旋夾緊機構。典型的螺旋夾緊機構具有下列特點：結(jié)構簡單、擴力比大、自鎖性能好、行程不受限制、夾緊動作慢等。本套夾具的夾緊裝置為兩塊可移動壓板

17、。通過螺栓夾緊移動壓板，達到夾緊作用。夾緊裝置圖如下： 1墊圈 2螺母 3手柄 4螺栓 5螺母 6壓板 7彈簧 8螺母 9支柱 3.3夾緊力的確定夾緊力的方向的確定使夾緊力有助于定位，在保證安裝的真確可靠,減少工件的變形,定位方便和在可以減少所需夾緊力的大小的前提下,夾緊力的方向應滿足：1.夾緊力應垂直于主要定位基準面。2.夾緊力的方向應有利于減小夾緊力。該套夾具的夾緊方向和工件重力方向、切削加工方向一致。工件的定位工作面為圓柱側(cè)面和水平面。 夾緊力的作用點 夾緊力的作用點是指夾緊元件與工件相接觸的一小塊面積。選擇夾緊力作用點位置和數(shù)目時，應考慮工件定位可靠，防止夾緊變形，確保工序的加工精度。

18、 1. 夾緊力的作用點應能保持工件定位穩(wěn)定，而不致引起工件發(fā)生位移和偏轉(zhuǎn)。2.夾緊力的作用點，應使被夾緊工件的夾緊變形盡可能小。3.夾緊力的作用點應盡可能靠近工件加工表面，以提高定位穩(wěn)定性和夾緊可靠性。該套夾具的夾緊力作用點有兩處，是移動壓板與工件作用部位。夾緊力大小的確定夾緊力的大小必須適當。夾緊力過小，工件可能在加工過程中移動而破壞定位，不僅影響質(zhì)量，還可能造成事故；夾緊力過大，不但會使工件和夾具產(chǎn)生變形，對加工質(zhì)量不利，而且造成人力、人力的浪費。該套夾具的夾緊力的大小主要取決于切削P和重力G。重力是可認為不變的,而切削力在切削的過程中是變化的.影響切削力的大小因素很多,如工件質(zhì)量的不均勻

19、,加工質(zhì)量的不均勻,刀具磨損以及切削用量的變化等.同時夾緊力也和其他因素有關,如夾緊件和工件及工件與定位件間接觸表面的光潔度,工藝系統(tǒng)的剛性等等,因此夾具夾緊力的設計只能對其作初略的估算。計算夾緊力，通常將夾具和工件看成一個剛性系統(tǒng)來簡化計算。根據(jù)工件受切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬時狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。（1）切削力的計算建立直角坐標系，并列出切削孔圓心的坐標值工件切削孔的位置如圖:四個孔的加工直徑均為12.5mm切削孔的坐標值如表1:表 1 孔號孔坐標(毫米)孔徑 (毫米)進給量 (毫米/轉(zhuǎn))xy S171.81123.6112.50.10212

20、6.61129.5612.50.10377.7457.0312.50.104132.6761.8212.50.10 查機床夾具設計手冊可得切削力計算公式：;軸向切削力(N.m);D 鉆頭直徑（mm）；S 每轉(zhuǎn)進給量（mm）；修正系數(shù)；查表可得;HB工件材料的布氏硬度值（取最大值）；HB=197代入數(shù)值可得：; =5373.50.1581.021; =848.3N;上式計算出的值是單孔鉆削的切削力，即：N；而切削合力P=； =4848.3； =3393.2N;用幾何方法求切削合力的坐標值，合力的坐標位置：X=；Y= 表 2孔號pixipixiyipiyi1134.671.819665.62612

21、3.6116637.9062134.6126.6117041.706129.5617438.7763134.677.7410463.80457.037676.2384134.6132.6717857.38261.828320.972 由表2可求： =4134.6=538.4； =9668.626+17041.706+10463.804+17857.382 =55028.518; =16637.906+17438.776+7676.238+8320.972 =50073.892; X =55028.518538.4; =102.208; Y =50073.892538.4; =93.005;可知

22、切削合力的作用點在X=102.21,Y=93.00的位置（2）夾緊力的計算 本道工序是對側(cè)蓋面上四個孔的鉆削加工，在鉆孔的過程中，鉆削力距M切迫使工件有轉(zhuǎn)動趨勢，則靠由壓塊夾緊所產(chǎn)生的摩擦力矩來克服。 M切=0.21 ； 式中 M切鉆削力矩（N.m） D鉆頭直徑（mm） s每轉(zhuǎn)進給量（mm/r） Kp修正值（查表） D=12.5mm, s=0.1mm, Kp=1.021 代入計算得 M切=5.3 N.m M切總=45.3=21.2N.m（四個鉆頭同時工作） 而 M切總=fa 理論夾緊力（N）；f 摩擦系數(shù)；a 摩擦力臂；其中摩擦系數(shù)f取0.25，摩擦力臂a為切削合力位置到壓板作用點的兩段距離之

23、和（兩段近似認為相等），經(jīng)分析知a為0.125m可求=678.4N最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實際所需的夾緊力的數(shù)值。即: 式中 -實際所需夾緊力（N）； W -在一定條件下，由靜力平衡計算出的理論夾緊力（N）： K 安全系數(shù)；安全系數(shù)K可按下式計算：;式中：為各種因素的安全系數(shù)，可查表得到；基本安全系數(shù) =1.5; 加工性質(zhì)系數(shù) =1.0;刀具鈍化系數(shù) =1.15； 切削特點系數(shù) =1.2;夾緊力穩(wěn)定性系數(shù)=1.0; 手柄位置系數(shù) =1.0;接觸點系數(shù) =1.0；帶入數(shù)值計算得:=1.51.01.151.21.31.01.0 =2.07 求得：實際夾緊力=678.42.07 =14

24、04.3N 移動壓板的確定 該移動壓板的主要尺寸由需要提供夾緊力的大小來確定。查機床夾具設計手冊，可得： Q= ； Q 移動壓板螺栓提供的原動力； 實際夾緊力；移動壓板的機械效率；計算簡圖如下： 其中=2，=0.9。代入數(shù)值得：Q=3120.6N 該套夾具有兩塊移動壓板，可求單塊壓板螺栓需提供原動力=1560.3N查機床夾具設計手冊，可選用螺紋公稱直徑為20mm的螺栓，其他具體尺寸見零件圖。 4引導裝置的確定4.1引導裝置的作用在鉆床上加工孔和孔系時,大都采用引導裝置。用以引導刀具進入正確的加工位置,并在加工過程中防止或減少由于切削力等因素引起的偏移,提高刀具的剛性,從而保證零件上加工孔的精度

25、。在鉆床上加工的過程中,引導裝置保證同軸各孔的同軸度、各孔孔距精度、各軸線間的平行度等。因此,引導裝置如同定位元件一樣，對于保證工件的加工精度有著十分重要的作用.4.2具體的引導裝置該套鉆孔夾具的引導元件主要是鉆套。鉆套直接壓入鉆模板或夾具體上。鉆套按其結(jié)構可分為固定鉆套、可換鉆套、快換鉆套、特殊鉆套及回轉(zhuǎn)鉆套。固定鉆套其外圓與鉆摸采用配合，磨損后不易更換。主要適用于中、小批量生產(chǎn)的鉆模上或用來加工孔距甚小以及孔距精度要求較高的孔。因此套鉆夾具加工量不大,磨損較小，孔距離精度要求較高,所以選用固定鉆套.為了防止切屑進入鉆套孔內(nèi)，鉆套的上下端應稍突出鉆模板為宜，一般不能低于鉆模板。特選用帶肩固定

26、鉆套，主要用于鉆模板較薄時，用以保持必需的引導長度，也可做為為主軸頭進給時軸向定程擋塊使用。如圖：鉆模板與固定鉆套外圓一般采用H7/p6的配合.且必須有很高的耐磨度,材料選擇T10A按GB1298-77碳素工具鋼技術條件.淬火HRC5864.選擇的鉆套B12.532 GB2262-80.4.3鉆套與工件之間的距離計算鉆套下端面與工件表面之間應留一定的空隙C,使開始鉆孔時,鉆頭切屑刃不位于鉆套的孔中,以免刮傷鉆套內(nèi)孔.如圖查機床夾具設計手冊，可得C=（0.30.7）d,其中d為鉆孔直徑取C=0.5d 而工件鉆孔直徑為12.5mm 故C=6.25mm 5鉆模板的確定在引導裝置中,鉆套通常是安裝在鉆

27、模板上,因此鉆模板必須具有足夠的剛度和強度,以防變形而影響鉆孔精度.設計模板時應注意以下幾點：1. 鉆模板上安裝鉆套的孔之間及孔與定位元件的位置應有足夠強度。2. 鉆模板應有足夠的剛度，以保證鉆套位置的準確性，但有不能做的太厚太重。鉆模板一般不應承受夾緊力。3. 為保證加工的穩(wěn)定性，懸掛式鉆模板導桿上的彈簧力必須足夠，是模板在夾具上能保持足夠的定位壓力。鉆模板按其與夾具體連接的方式,可分為固定式鉆模板、鉸鏈式鉆模板、可卸式鉆模板、蓋式鉆模板、滑柱式鉆模板和活動鉆模板等。在此套鉆模夾具中選用的是蓋式鉆模板,這種鉆模板的結(jié)構與可卸式鉆模板區(qū)別不大，在裝卸工件時需從夾具體上裝上或卸下。它是直接以工件

28、本身的基準面定位，并且利用工件上的孔用螺旋壓板夾緊在工件上。它的加工精度較可卸式鉆模板高，主要用于模板定位孔有較嚴要求的場合。此時應以被加工孔的工序基準作為定位基準，以達到較高的位置精度。在夾具體上采用一面雙孔定位,螺栓緊固,鉆模精度較高。6底座的確定該底座承受鉆模板和工件重力，同時必須承受鉆削時產(chǎn)生的振動。因此底座必須具有較高的剛度和抗振能力。底座材料選用鑄鐵HT200，該鑄鐵為灰鑄鐵，主要用于制造承受壓力和振動的零部件，如機床車身、各種箱體、殼體、泵體、缸體等。具體的技術要求主要有：1.鑄件必須經(jīng)退火處理，硬度達到HB157220。2.鑄件不得有氣孔縮孔砂眼等缺陷。3.2-25孔與鉆模板配作，以保證中心距。（具體圖樣見零件圖）7夾具操作過程及選取機床、刀具此套鉆模夾具中選用的是蓋式鉆模板，可方便裝卸。裝工件過程為：將工件圓柱部分套入長定位套中，將工