第4章__典型鉆床夾具設(shè)計(jì)

.,機(jī)床夾具設(shè)計(jì)第4章典型鉆床夾具設(shè)計(jì),南通職業(yè)大學(xué)機(jī)械工程系數(shù)控技術(shù)教研室,.,鉆床夾具的類型。鉆床夾具設(shè)計(jì)要點(diǎn)。鉆模對(duì)刀誤差T的計(jì)算。根據(jù)零件工序加工要求，選擇鉆床夾具類型。根據(jù)零件工序加工要求，確定定位方案。根據(jù)零件特點(diǎn)和生產(chǎn)類型等要求，確定夾緊方案。根據(jù)零件加工工序特點(diǎn)和生產(chǎn)類型等要求，確定導(dǎo)向方案。,.,4.1工作場(chǎng)景導(dǎo)入,如圖4.1所示，揺臂零件在本工序中需鉆14mm孔。工件材料為45鋼，毛坯為鍛件，中批量生產(chǎn)。,(1)14mm孔軸線到端面A的距離(160.10)mm。(2)14mm孔軸線到孔31H7mm孔軸線為20.25mm。(3)14mm孔對(duì)31H7孔的對(duì)稱度為0.15mm。本任務(wù)設(shè)計(jì)搖臂零件鉆14孔鉆床夾具如圖,圖4.1揺臂零件工序圖,.,4.2基礎(chǔ)知識(shí),4.2.1鉆床夾具的主要類型,在鉆床上進(jìn)行孔的鉆、擴(kuò)、鉸、锪及攻螺紋時(shí)用的夾具，稱為鉆床夾具，俗稱鉆模。鉆模上均設(shè)置鉆套和鉆模板，用以引導(dǎo)刀具。鉆模主要用于加工中等精度、尺寸較小的孔或孔系。使用鉆模可提高孔及孔系間的位置精度，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便，因此鉆模在各類機(jī)床夾具中占的比重最大。鉆模的類型很多，有固定式、回轉(zhuǎn)式、移動(dòng)式、翻轉(zhuǎn)式、蓋板式和滑柱式等。,.,4.2.1鉆床夾具的主要類型,在使用的過(guò)程中，固定式鉆模在機(jī)床上的位置是固定不動(dòng)的。其主要用于立式鉆床上加工直徑大于10mm的單孔，或在搖臂鉆床上加工較大的平行孔系。,1.固定式鉆模,圖4.2固定式鉆模,1螺釘；2轉(zhuǎn)動(dòng)開(kāi)口墊圈3拉桿；4定位法蘭；5快換鉆套；6鉆模板；7夾具體；8手柄；9圓偏心凸輪；10彈簧,.,4.2.1鉆床夾具的主要類型,加工同一圓周上的平行孔系、同一截面內(nèi)徑向孔系或同一直線上的等距孔系時(shí)，鉆模上應(yīng)設(shè)置分度裝置。帶有回轉(zhuǎn)式分度裝置的鉆模稱為回轉(zhuǎn)式鉆模。,2.回轉(zhuǎn)式鉆模,圖4.3臥軸回轉(zhuǎn)式分度鉆模的結(jié)構(gòu),1夾具體；2對(duì)定銷；3橫銷；4螺套；5手柄；6轉(zhuǎn)盤(pán)；7鉆套；8定位件；9滾花螺母；10開(kāi)口墊圈；11轉(zhuǎn)軸,.,4.2.1鉆床夾具的主要類型,這類鉆模用于鉆削中、小型工件同一表面上的多個(gè)孔。移動(dòng)式鉆模平面圖如圖4.4所示。,3.移動(dòng)式鉆模,圖4.4移動(dòng)式鉆模平面圖,1夾具體；2固定V形塊；3鉆模板；4、5鉆套；6支座；7活動(dòng)V形塊；8手輪；9半月鍵；10鋼球；11螺釘；12、13定位套,.,4.2.1鉆床夾具的主要類型,三維圖如圖4.5所示，用于加工連桿大、小頭上的孔。,3.移動(dòng)式鉆模,圖4.5移動(dòng)式鉆模三維圖,.,4.2.1鉆床夾具的主要類型,翻轉(zhuǎn)式鉆模主要用于加工中、小型工件分布在不同表面上的孔。,4.翻轉(zhuǎn)式鉆模,圖4.6翻轉(zhuǎn)式鉆模,l夾具體；2定位件；3削扁開(kāi)口墊圈；4螺桿；5手輪；6銷；7沉頭螺釘,.,4.2.1鉆床夾具的主要類型,圖4.7所示是為加工車床溜板箱上的孔系而設(shè)計(jì)的蓋板式鉆模。,5.蓋板式鉆模,圖4.7蓋板式鉆模l蓋板；2圓柱銷；3削邊銷；4支承釘；5把手模,.,4.2.1鉆床夾具的主要類型,滑柱式鉆模是帶有升降鉆模板的通用可調(diào)夾具。,6.滑柱式鉆模,l一滑柱；2一齒條滑柱；3一夾具體；4一鉆模板；5一齒輪軸；6一手柄；7一套環(huán),圖4.8滑柱式鉆模的通用結(jié)構(gòu),.,4.2.1鉆床夾具的主要類型,滑柱鉆模的應(yīng)用實(shí)例：加工杠桿類零件上的孔。,1支承；2防轉(zhuǎn)定位支架；3定心夾緊套；4鉆套,圖4.9加工杠桿類零件的滑柱鉆模,.,4.2.2鉆床夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn),1.鉆模類型的選擇,(1)在立式鉆床上加工直徑小于10mm的小孔或孔系、鉆模重量小于15kg時(shí)，一般采用移動(dòng)式普通鉆模。(2)在立式鉆床上加工直徑大于10mm的單孔，或在搖臂鉆床上加工較大的平行孔系，或鉆模重量超過(guò)15kg時(shí)，加工精度要求高時(shí)，一般采用固定式普通鉆模。(3)翻轉(zhuǎn)式鉆模適用于加工中、小型工件，包括工件在內(nèi)所產(chǎn)生的總重力不宜超過(guò)100N。(4)對(duì)于孔的垂直度和孔距要求不高的中、小型工件，有條件時(shí)宜優(yōu)先采用滑柱鉆模。(5)對(duì)于鉆模板和夾具體為焊接式的鉆模，因焊接應(yīng)力不能徹底消除，精度不能長(zhǎng)期保持，故一般在工件孔距公差要求不高(大于0.1mm)時(shí)才采用。(6)床身、箱體等大型工件上的小孔的加工一般采用蓋板式鉆模。,.,4.2.2鉆床夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn),2.鉆套保證被加工孔的位置精度提高工藝系統(tǒng)的剛度,1)鉆套類型鉆套可分為標(biāo)準(zhǔn)鉆套和特殊鉆套兩大類。其中標(biāo)準(zhǔn)鉆套又分為固定鉆套、可換鉆套和快換鉆套三種，如圖4.10所示。因工件的形狀或被加工孔的位置需要而不能使用標(biāo)準(zhǔn)鉆套時(shí)，需自行設(shè)計(jì)鉆套，此種鉆套稱為特殊鉆套。常見(jiàn)的特殊鉆套，如圖4.11所示。,.,4.2.2鉆床夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn),圖4-10標(biāo)準(zhǔn)鉆套,.,4.2.2鉆床夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn),圖4.11特殊鉆套,.,4.2.2鉆床夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn),2.鉆套保證被加工孔的位置精度提高工藝系統(tǒng)的剛度,2)鉆套的尺寸、公差及材料一般鉆套導(dǎo)向孔的基本尺寸取刀具的最大極限尺寸，鉆孔時(shí)其公差取F7或F8，粗鉸孔時(shí)公差取G7，精鉸孔時(shí)公差取G6。若被加工孔為基準(zhǔn)孔(如H7、H9)時(shí)，鉆套導(dǎo)向孔的基本尺寸可取被加工孔的基本尺寸，鉆孔時(shí)其公差取F7或F8時(shí)，鉸H7孔時(shí)取F7，鉸H9孔時(shí)取E7。若刀具用圓柱部分導(dǎo)向(如接長(zhǎng)擴(kuò)孔鉆、鉸刀等)時(shí)，可采用配合。,.,4.2.2鉆床夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn),鉆套的高度H增大時(shí)，則導(dǎo)向性能好，刀具剛度提高，加工精度高，但鉆套與刀具的磨損加劇。一般取H=12.5d。排屑空間h是指鉆套底部與工件表面之間的空間。增大h值，排屑方便，但刀具的剛度和孔的加工精度都會(huì)降低。鉆削易排屑的鑄鐵時(shí)，常取h=(0.30.7)d；鉆削較難排屑的鋼件時(shí)，常取h=(0.71.5)d；工件精度要求高時(shí)，可取h=0，使切屑全部從鉆套中排出。鉆套的材料：當(dāng)鉆套孔徑d26mm時(shí)，用T10A綱制造，熱處理硬度為5864HRC；當(dāng)鉆套孔徑d26mm時(shí)，用20鋼制造，滲碳深度為0.81.2mm，熱處理硬度為5864HRC。鉆套的材料可參看“夾具手冊(cè)”。,.,4.2.2鉆床夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn),3.鉆模板1)固定式鉆模板,圖4.12固定式鉆模板,.,4.2.2鉆床夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn),2)鉸鏈?zhǔn)姐@模板,圖4.13鉸鏈?zhǔn)姐@模板,1鉸鏈銷；2夾具體；3鉸鏈座；4支承釘；5鉆模板；6菱形銷,.,4.2.2鉆床夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn),3)可卸式鉆模板,可卸式鉆模板是指鉆模板與夾具體分離，鉆模板在工件上定位，并與工件一起裝卸。,圖4.14可卸性鉆模板,1鉆模板；2夾具體；3圓柱銷；4菱形銷,費(fèi)力位置精度低,.,4.2.2鉆床夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn),4)懸掛式鉆模板,在立式鉆床或組合機(jī)床上用多軸傳動(dòng)頭加工平行孔系時(shí)，鉆模板連接在機(jī)床主軸的傳動(dòng)箱上，隨機(jī)床主軸上下移動(dòng)，靠近或離開(kāi)工件，這種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)稱為懸掛式鉆模板。,圖4.15懸掛式鉆模板,l底座；2鉆模板；3彈簧；4導(dǎo)向滑柱；5橫梁,.,4.2.2鉆床夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn),設(shè)計(jì)鉆模板時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：(1)鉆模板上安裝鉆套的孔之間及孔與定位元件的位置應(yīng)有足夠的精度。(2)鉆模板應(yīng)具有足夠的剛度，以保證鉆套位置的準(zhǔn)確性，但又不能設(shè)計(jì)得太厚太重。注意布置加強(qiáng)肋以提高鉆模板的剛度。鉆模板一般不應(yīng)承受夾緊反力。(3)為保證加工的穩(wěn)定性，懸掛式鉆模板導(dǎo)桿上的彈簧力必須足夠，以便鉆模板在夾具上能夠維持足夠的定位壓力。如果鉆模板本身產(chǎn)生的重力超過(guò)800N，則導(dǎo)桿上可不裝彈簧。,.,4.2.2鉆床夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn),4.鉆模支腳設(shè)計(jì),圖4.16鉆床夾具的支腳,.,4.2.3鉆床夾具對(duì)刀誤差T的計(jì)算,刀具與鉆套的最大配合間隙Xmax的存在會(huì)引起刀具的偏斜，將導(dǎo)致加工孔的偏移量X2：,圖4.17鉆模對(duì)刀誤差,式中：B為工件厚度；H為鉆套高度；h為排屑空間的高度,工件厚度大時(shí)，按X2計(jì)算對(duì)刀誤差，T=X2；工件薄時(shí)，按Xmax計(jì)算對(duì)刀誤差，T=Xmax。,.,4.4拓展實(shí)訓(xùn),如圖4.23(a)所示為托架工序簡(jiǎn)圖，圖4.23(b)所示為托架工件三維圖。托架零件在本工序中需鉆2M12mm斜孔螺紋的底孔10.1mm。工件材料為鑄鋁，毛坯為鑄件，年產(chǎn)量1000件。,圖4.23托架工序簡(jiǎn)圖,.,4.2.3鉆床夾具對(duì)刀誤差T的計(jì)算,加工要求：(1)210.1mm孔中心到端面A的距離為105mm。(2)210.1mm孔中心到孔33H7mm孔軸線的距離都為(88.50.15)mm。(3)210.1mm孔軸線與33H7孔軸線的夾角為2520。如何設(shè)計(jì)托架零件鉆210.1mm斜孔分度式鉆床夾具？(1)確定托架零件鉆210.1mm斜孔鉆床夾具的類型是斜孔分度式鉆床夾具。(2)分析并討論托架零件鉆210.1mm斜孔鉆床夾具的定位方案兩種方案,.,4.2.3鉆床夾具對(duì)刀誤差T的計(jì)算,方案一：,圖4.24托架零件鉆孔夾具定位方案,1活動(dòng)V形塊；2輔助支承釘,以33H7孔、A面及R18mm作定位基面,限制6個(gè)自由度,由于方案一基準(zhǔn)完全重合，所以定位誤差小，但其夾緊裝置與導(dǎo)向裝置間互相干擾，而且結(jié)構(gòu)較大,.,4.2.3鉆床夾具對(duì)刀誤差T的計(jì)算,方案二：,圖4.24托架零件鉆孔夾具定位方案,3斜楔輔助支承,以33H7孔、C面及R18mm作定位基面,限制6個(gè)自由度,雖然工序基準(zhǔn)A與定位基準(zhǔn)C不重合，但由于尺寸105mm精度不高，故影響不大；另外，此方案結(jié)構(gòu)緊湊，工件裝夾方便。,.,4.2.3鉆床夾具對(duì)刀誤差T的計(jì)算,(3)托架零件鉆210.1mm斜孔鉆床夾具的定位誤差和對(duì)刀誤差。,計(jì)算尺寸(88.50.15)mm定位誤差。工件定位孔為33H7()，圓柱心軸為33g6()在尺寸88.5mm方向上的基準(zhǔn)位移誤差為Y=Xmax=(0.0250.025)mm=0.05mm,工件的定位基準(zhǔn)C面與工序基準(zhǔn)A面不重合，定位尺寸S=(1040.05)mm，因此B=0.1mm如圖4.25(a)所示，B對(duì)尺寸88.5mm形成的誤差為B=Btan=0.1tg25mm=0.047mm因此尺寸(88.50.15)mm的定位誤差為D=Y+B=(0.05+0.047)mm=0.097mm,.,4.2.3鉆床夾具對(duì)刀誤差T的計(jì)算,(4)托架零件210.1mm斜孔鉆床夾具的夾緊方案。,托架零件鉆210.1mm斜孔加工數(shù)量年產(chǎn)量為1000件，批量不大，常用手工夾緊機(jī)構(gòu)。為便于快速裝卸工件，采用螺釘及開(kāi)口墊圈夾緊機(jī)構(gòu)，屬螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，如圖4.26所示。,圖4.26托架鉆孔夾具夾緊方案,.,4.2.3鉆床夾具對(duì)刀誤差T的計(jì)算,(5)托架零件鉆210.1mm斜孔鉆床夾具的導(dǎo)向方案。,由于加工的兩個(gè)210.1mm孔是螺紋底孔，可直接鉆出；又因批量不大，故宜選用固定鉆套。在工件裝卸方便的情況下，盡可能選用固定式鉆模板。托架零件鉆孔夾具的導(dǎo)向方案如圖4.27所示。,圖4.27托架零件鉆孔夾具導(dǎo)向方案,.,4.2.3鉆床夾具對(duì)刀誤差T的計(jì)算,(6)托架零件210.1mm斜孔鉆床夾具的分度裝置。,由于兩個(gè)10.1mm孔對(duì)33H7孔的對(duì)稱度要求不高(未標(biāo)注公差)，因此設(shè)計(jì)一般精度的分度裝置即可，如圖4.28所示?；剞D(zhuǎn)軸1與定位心軸做成一體，用銷釘與分度盤(pán)3連接，在夾具體6的回轉(zhuǎn)套5中回轉(zhuǎn)。采用圓柱對(duì)定銷2對(duì)定、鎖緊螺母4鎖緊。此分度裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便，能滿足加工要求。,圖4.28托架鉆孔夾具夾分度方案,l回轉(zhuǎn)軸；2圓柱對(duì)定銷；3分度盤(pán)；4鎖緊螺；5回轉(zhuǎn)套；6夾具體,.,4.2.3鉆床夾具對(duì)刀誤差T的計(jì)算,(7)托