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课程设计

法兰钻四孔夹具设计

时间:2019/11/7 23:57:20   作者:   来源:   阅读:113   评论:0

    为了提高劳动生产率,保证加工质量,降低劳动强度。在加工零件时,需要设计专用夹具。本课题设计加工4-法兰钻四孔夹具设计的夹具。

1.1机床夹具的定义和组成

(1)机床夹具的定义

   夹具是在机床上用来装夹工件的工艺装备,其作用是正确确定工件与刀具之间的相对位置,并将工件牢固的夹紧,使用夹具可以准确的定位,保证加工质量,提高劳动生产率,扩大机床工艺范围,减轻劳动强度。

    在机床上加工工件时,为了保证加工表面的尺寸精度、形状精度和位置精度的要求,在工件加工以前先要确定工件相对于机床或刀具占有正确的加工位置,即定位,然后迅速地将工件紧固在这个确定的位置上,即夹紧。这个过程称为装夹(安装)。

(2)机床夹具主要由以下部分组成

①定位装置

    其作用是确定工件在夹具中的位置,常用的定位元件有支承钉,定位销,V形块等等。

②夹紧装置

     其作用是将工件压紧牢固,保证工件在定位时所占据的位置,在加工过程中不会因为受外力而发生位移,同时可以减轻或防止振动,它通常由平紧装置、传动装置、和动力装置组成。

③导向元件和对刀装置

    其作用是确定刀具相对于夹具的位置,或引导刀具进行加工。常用的对刀、引导元件有对刀块、钻套等。

④连接元件

    如螺钉,定位销等。

⑤夹具体

    夹具体是用于连接夹具上所有的元件和装置、使其成为一个整体的基础元件,它还用来与机床上有关部位连接,以确定夹具在机床上的位置。

⑥其他元件及装置

1.2 定位基准的选择

    由零件图可知,圆柱面法兰钻四孔夹具设计是零件的大部分尺寸的定位基准,所钻孔与中心有距离为320,位置精度不是很高,而4-Ф21本身有形状精度,尺寸为4-法兰钻四孔夹具设计,则用法兰钻四孔夹具设计圆柱面来定位,再用一活动V形块定位限制五个自由度。

1.3 切削力及夹紧力的计算

1.3.1 夹紧力确定原则

    夹紧力大小对于确定夹紧装置的结构尺寸,保证夹紧可靠性等有很大影响。夹紧力过大易引起工件变形,影响加工精度。夹紧力过小则工件夹不紧,在加工过程中容易发生工件位移,从而破坏工件定位,也影响加工精度,甚至造成安全事故。由此可见夹紧力大小必须适当。

1.2.2 夹紧力计算

    由于本道工序完成螺纹底孔的钻削,因此切削力为钻削力。由参考文献[1],表2.4-69得:

轴向力F: 法兰钻四孔夹具设计法兰钻四孔夹具设计

扭矩M:    法兰钻四孔夹具设计

式中:法兰钻四孔夹具设计   法兰钻四孔夹具设计   法兰钻四孔夹具设计

  ∴  法兰钻四孔夹具设计

      法兰钻四孔夹具设计

  因此夹紧力需超过9519.27N

1.4 钻套、衬套、钻模板及夹具体设计

    螺纹底孔的加工只需钻削加工就能满足加工要求。考虑到钻套可能出现的磨损,故查参考文献[1],表5.2-13选用可换钻套(GB2264-80其结构如下图所示),当磨损就可更换。与其装配的是钻套用衬套(GB2263-80查表5.2-14),起固定的是钻套螺钉(GB2268-80查表5.2-16)。

法兰钻四孔夹具设计

图  可换钻套

表3.1  可换钻套

d

D

法兰钻四孔夹具设计

法兰钻四孔夹具设计

H

h

法兰钻四孔夹具设计

法兰钻四孔夹具设计

C

法兰钻四孔夹具设计

法兰钻四孔夹具设计

r

21

+0.041

+0.020

30

+0.021

+0.008

46

42

25

12

5.5

18

1

3

2.5

29.5

法兰钻四孔夹具设计

图3.16  钻套用衬套

 

表3.2  钻套用衬套

d

D

H

C

法兰钻四孔夹具设计

基本尺寸

极限偏差

基本尺寸

极限偏差

30

+0.041

+0.020

42

+0.033

+0.017

25

1

3

 

法兰钻四孔夹具设计

钻套螺钉

钻套螺钉

d

L1

d1

D

d2

L

L0

n

t

基本尺寸

极限偏差

基本尺寸

极限偏差

M8

5.5

+0.20

+0.05

12

-0.05

-0.16

20

6

22

11.5

2

2.5

    钻模板选用伸出式钻模板,用螺钉将其连接在夹具体上。安装前先调整好位置然后用销定位,后用螺钉将其拧紧在夹具体上。钻模板参见钻孔装配图。

1.5定位误差分析

    定位元件尺寸及公差确定。

使用夹具加工工件时,加工表面的位置误差与工件在夹具中的定位的因素密切相关。为了保证工件的加工精度,必须使工序中各项加工误差的总和小于或者等于该工序规定的公差值,

法兰钻四孔夹具设计

式中△1……..与机床夹具有关的加工误差;

△w………….与工序中夹具以外其他因素有关的误差

     法兰钻四孔夹具设计………….工序误差

    夹具有关的加工误差△1一般包括工件夹具中的定位误差△b;工件在加紧时产生的误差;夹具相对于机床成形运动的位置误差;夹具想对于刀具的位置误差;以及夹具产生磨损造成的加工误差等。

为了给加工中其他误差因素能占有更大一些比例,由上式可见,应当尽量减小与夹具有关的误差。其中除了在夹具的制造,安装,调整,使用中产生的误差外。在夹具设计时的的正确计算和减小工件在夹具中的定位误差,是必须解决的重要问题之一。

定位误差是工件在夹具中定位时,工序基准(一批零件的)位置在工序尺寸方向或沿加工要求方向上的变动所引起的,因此在夹具设计时,应当尽可能选折工序基准为定位基准并选折精度较高的表面作为定位基准。一般应使定位误差控制在有关尺寸内或者位置公差的1/3~1/5。

定位孔是与零件圆柱面法兰钻四孔夹具设计相配合的,通过定位孔与零件柱面的配合及活动V形块与另一柱面的配合来确定加工孔的中心,最后达到完全定位。因此,定位孔与其相配合的柱面的公差相同,其尺寸为法兰钻四孔夹具设计

    本夹具是用来在立式钻床上加工,所以工件上柱面与夹具上的定位孔保持固定接触。此时可求出孔心在接触点与圆术中心连线方向上的最大变动量为孔径公差多一半。工件的定位基准圆柱中心。工序尺寸方向与固定接触点和孔中心连线方向相同,则其定位误差为:   Td=Dmax-Dmin

    本工序采用一定位孔,一活动V形块定位,工件始终靠近定位孔的一面,而活动V形块的偏角会使工件自重带来一定的平行于夹具体底版的水平力,因此,工件不在在定位销正上方,进而使加工位置有一定转角误差。但是,由于加工是自由公差,故应当能满足定位要求。

1.6夹具设计及操作的简要说明

    如前所述,在设计夹具时,应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单,便于操作,降低成本。提高夹具性价比。本道工序为车床夹具选择了齿轮副夹紧方式。本工序为钻Φ21,切削力较大,所以一般的手动夹紧不能达到本工序的要求,所以要采用杠杆扩力机构。

本夹具主要使用杠杆扩力机构,夹紧时可适当采用其它手柄增加杠杆长度,因此,在加工零件时,要适当注意提高点夹紧力;另外,就是夹具操作时,要防止定位零件有过大的磨损,若有较大磨损,要注意及时更换,以保证零件加工精度。

夹具装配图和零件图见附图:

法兰钻四孔夹具设计

车床夹具


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