汽缸體雙面鉆孔組合機床設(shè)計【鉆4-M12螺紋底孔】【說明書+CAD】
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夾具設(shè)計
為了提高勞動生產(chǎn)率,保證加工質(zhì)量,降低勞動強度。在加工拖拉機變速箱箱體零件時,需要設(shè)計專用夾具。
根據(jù)任務(wù)要求中的設(shè)計內(nèi)容,需要設(shè)計加工螺紋孔夾具。其中加工孔的夾具將用于組合鉆床,刀具分別為兩把麻花鉆、絲錐,對工件上的4個螺紋孔同時進(jìn)行加工。
4.1 組合機床夾具概述
機床夾具是在機床上用以裝夾工件的一種裝置,它是組合機床的重要組成部件,夾具是根據(jù)機床的工藝和結(jié)構(gòu)方案的具體要求而專門設(shè)計的。其作用是它是用于實現(xiàn)被加工零件的準(zhǔn)確定位,夾壓,刀具的導(dǎo)向,以及裝卸工件時的限位等。
機床夾具的基本組成部分,根據(jù)其功用一般可分為以下幾種:
(1) 定位元件或裝置 用以確定工件在夾具中的位置。
(2) 刀具導(dǎo)向無件或裝置 用以引導(dǎo)刀具或用以調(diào)整刀具相對于夾具的位置。
(3) 夾緊元件或裝置 用以夾緊工件。
(4) 連接元件 用以確定夾具在機床上的位置并與機床相連接。
(5) 夾具體 用以連接夾具各元件及裝置,使之成為一個整體,并通過它將夾具安裝在機床上。
(6) 其它元件或裝置 除上述各部分以外的元件或裝置,如某些夾具上的分度裝置,防錯裝置,安全保護(hù)裝置等。
組合機床夾具主要的特點如下:第一、 一般的機床夾具是作為機床的輔助機構(gòu)設(shè)計的,而組合機床夾具是機床的主要組成部分,其設(shè)計工作是整個組合機床設(shè)計的重要部分之一。第二、 組合機床夾具和機床其他部件有極其密切的聯(lián)系。第三、 組合機床夾具必須必須具有很好的剛性和足夠的夾壓力,以保證在整個加工過程中工件不產(chǎn)生任何位移。第四、 組合機床夾具是保證加工精度的重要部位,其設(shè)計、制造和調(diào)整都必須有嚴(yán)格的要求,使其能持久地保持精度。第五、組合機床夾具應(yīng)便于實現(xiàn)定位和夾壓的自動化,并有動作完成的檢查信號;保證切屑從加工空間自動排除;便于觀察和檢查,以及在不從機床上拆下夾具的情況下,能夠更換易損件和維護(hù)調(diào)整。
4.2 定位支承系統(tǒng)
在組合機床上加工時,必須使被加工零件對刀具及其導(dǎo)向保持正確的相對位置,這是靠夾具的定位支承系統(tǒng)來實現(xiàn)的。定位支承系統(tǒng)除用以確定被加工零件的位置外,還要承受被加工零件的重量和夾壓力,有時還要承受切削力。
定位支承系統(tǒng)主要由定位支承、輔助支承和一些限位元件組成。定位支承是指在加工過程中維持被加工零件有一定位置的元件,輔助支承是僅用作增加被加工零件在加工過程中剛度及穩(wěn)定性的一種活動式支承元件。
由于定位支承元件直接與被加工零件接觸,因此其尺寸、結(jié)構(gòu)、精度和布置都直接影響被加工零件的精度。因此設(shè)計時應(yīng)該注意以下幾點:
(1)合理布置定位支承元件,力求使其組成較大的定位支承平面。最好使夾壓力的位置對準(zhǔn)定位支承元件。
(2) 提高剛性,減少定位支承系統(tǒng)的變形。
(3) 提高定位支承系統(tǒng)的精度及其元件的耐磨性,以便長期保持夾具的定位精度。
(4) 可靠地排除定位支承部件的切屑。
此外,選擇工藝基面應(yīng)該遵循下面的原則:
① 應(yīng)當(dāng)盡量選用設(shè)計基面作為在組合機床上加工用的定位基面,這樣能減少累積誤差,有利于保證加工精度。但在某些情況下卻必須改用其他面作為定位基面。
② 選擇的定位基面應(yīng)確保工件穩(wěn)定定位。定位的支撐面應(yīng)該大一些,力求已加工面做為定位基面,在本次的加工中,頂面是已經(jīng)加工過的,而且滿足一定的技術(shù)要求,面積也比較大,因此選擇頂面做為定位基面符合要求。
③ 選擇基面應(yīng)該考慮夾緊方便,夾具結(jié)構(gòu)簡單。
常見定位元件有支承釘、支承板、定位銷、錐面定位銷、V型塊、定位套、錐度心軸等。
定位銷 圓柱定銷、菱形銷
國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的圓柱定位銷,其工作部分直徑d通常按g5,g6,f6或f7制造 。
定位銷與夾具體的連接可采用過盈配合(圖(a),(b),(c)所示),也可以采用間隙配合(圖(d))。
短圓柱定位銷通常限制工件的2個移動自由度,
長圓柱定位銷通常限制工件的4個移動和2轉(zhuǎn)動自由度
當(dāng)要求孔銷配合只在一個方向上限制工件自由度時,可用菱形銷,如圖 所示。
本次設(shè)計中采用了一面兩銷定位的方法,這種定位方法保證了理想的六點定位原則,而且能夠保證工件裝夾時簡單,方便。
可調(diào)支承:
4.3 夾緊機構(gòu)
夾緊裝置是夾具的重要組成部分。在設(shè)計夾緊裝置時,應(yīng)滿足以下基本要求:
(1) 在夾緊過程中應(yīng)能保持工作定位時所獲得的正確位置。
(2) 夾緊應(yīng)可靠和適當(dāng),夾緊機構(gòu)一般作用點三個要素,它們的確定是夾緊機構(gòu)中首先要解決的問題。
首先,夾緊力方向的選擇一般應(yīng)遵循以下原則:
[1] 夾緊力的作用方向應(yīng)有利于工件的準(zhǔn)確定位,而不能破壞定位。
[2] 夾緊力的作用方向應(yīng)盡量與工件剛度最大的方向和一致,以減小工件變形。
[3] 夾緊力的作用方向應(yīng)盡可能與切削力、工件重力方向一致,以減小所需夾緊力。
其次,夾緊力作用點的選擇是指在夾緊力作用方向已定的情況下,確定夾緊元件與工件接觸點的位置和接角點的數(shù)目。
[1] 夾緊力作用點應(yīng)正對支承元件或位于支承元件所形成的支承面內(nèi),以保證工件已獲得的定位不變。
[2] 夾緊力作用點應(yīng)處在工件剛性較好的部位,以減小工件的夾緊變形。
4.4鉆模
鉆床夾具因大都具有刀具導(dǎo)向裝置,習(xí)慣上又稱為鉆模。在機床夾具中,鉆模占有相當(dāng)大的比例。
(1)鉆套
鉆套是引導(dǎo)刀具的元件,用以保證孔的加工位置,并防止加工過程中刀具的偏斜。
鉆套按其結(jié)構(gòu)特點可分為4種類型即固定鉆套、可換鉆套、快換鉆套和特殊鉆套。
圖 (b),可換鉆套。
以間隙配合安裝在襯套中,而襯套則壓入鉆模板或夾具體的孔中。為防止鉆套在襯套中轉(zhuǎn)動,加一固定螺釘??蓳Q鉆套在磨損后可以更換,故多用于大批量生產(chǎn)。
(2)鉆模板 鉆模板用于安裝鉆套。
鉆模板與夾具體的聯(lián)接方式有固定式、鉸鏈?zhǔn)健⒎蛛x式和懸掛式等幾種。
固定式鉆模板直接固定在夾具體上,結(jié)構(gòu)簡單,精度較高。
4.5 鉆床夾具結(jié)構(gòu)的選擇
(1)被鉆孔的直徑大于10mm時,鉆床夾具應(yīng)固定在工作臺上。
(2)翻轉(zhuǎn)式鉆床夾具適用于加工中小工件。否則應(yīng)采用回轉(zhuǎn)式鉆床夾具。
(3)當(dāng)加工幾個不在同心圓周上的平行孔系時,如工件加夾具的總重比較大時應(yīng)采用固定式夾具在搖臂鉆床上加工。如生產(chǎn)批量較大,則可在立式鉆床上采用多軸傳動頭進(jìn)行加工。
(4)對于孔的垂直度、孔距精度要求不高的中小型工件,宜優(yōu)先采用滑柱式鉆床夾具,以縮短夾具的設(shè)計、制造周期。一般孔的垂直度要求小于0.1mm,孔距位置公差小于±0.15mm,無特殊措施,不宜采用滑柱式鉆床夾具。
(5)鉆模板和夾具體為焊接結(jié)構(gòu)的鉆床夾具,因焊接應(yīng)力不能徹 底消除,精度不能保證,故一般只在工件孔距公差大于±0.15mm時才采用。
(6)工件被加工孔對于定位基準(zhǔn)面的距離公差或孔距公差小于0.05mm時,只有采用固定式鉆模板和固定式鉆套才能保證。
4.6工藝規(guī)程
10 精銑上表面 20 精銑兩側(cè)面 30 半精銑上表面
40 銑兩端面 50 精銑兩側(cè)面 60 精銑上表面
70 鉆工藝孔 80 鏜主軸孔 90 精鏜主軸孔
100 鉆兩側(cè)面 110鉆兩端面孔 120鉆上表面孔
130 攻兩側(cè)面螺紋 140攻兩端面螺紋 150攻上表面孔螺紋
160 去毛刺銳邊 170 清洗 180 檢驗 190入庫,涂油
4.7 工序計算
鉆4-M12螺紋底孔,均勻分布,控φ142
切削深度:
進(jìn)給量:根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2--13,取
切削速度:參照《機械加工工藝手冊》表2-14,取
機床主軸轉(zhuǎn)速:,取
實際切削速度:
被切削層長度:
刀具切入長度:
刀具切出長度:=0
走刀次數(shù)為1
機動時間:
4.8 夾緊力計算
本次所設(shè)計的夾緊力主要由液壓缸提供,夾緊力的方向與切削力方向垂直。
因此,所需的夾緊力由下式計算[3]P36:
式中: ——實際所需夾緊力(N)
——夾緊元件與工件間的摩擦系數(shù)
——工件與夾具支承面間的摩擦系數(shù)
K——安全系數(shù),K=K0·K1·K2·K3·K4·K5·K6
查機械工程手冊P30表1-2-1可知:
K=1.5
=0.16,=0.2
所以 ===962.5N
而由液壓缸所能提供的夾緊力計算如下:
液壓缸的工作壓力為P=400kg/
液壓缸能提供的夾緊力為F=P·S=
=400×3.14×/4
=1962.5N
因為F>,所以夾緊力足夠,且夾緊力是由兩個液壓缸同時提供,因此更可保證夾緊的可靠性。
因此,本次設(shè)計所設(shè)計的夾具能夠提供足夠的夾緊力,為保證加工精度提供了有利的保證。同時液壓裝置的運用也降低了工人的勞動強度,體現(xiàn)了人性化的設(shè)計。
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