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第3章 鉆Φ10豎孔專用夾具設(shè)計(jì)
3.1設(shè)計(jì)要求
為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具。上面即為鉆Φ10豎孔的專用夾具，本夾具將用于Z525鉆床。
本夾具無(wú)嚴(yán)格的技術(shù)要求，因此，應(yīng)主要考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，精度不是主要考慮的問(wèn)題。
3.2定位基準(zhǔn)的選擇
在加工Φ10孔工序時(shí)，Φ20孔端面已經(jīng)加工到要求尺寸。因此選用和Φ20孔及Φ20孔下表面加上Φ35端面的作為定位基準(zhǔn)。選擇Φ20孔限制了工件的2個(gè)自由度，選擇Φ35端面定位時(shí)，限制了3個(gè)自由度。即一面兩銷定位。工件以一面兩銷定位時(shí)，夾具上的定位元件是：一面兩銷。
3.3定位元件的設(shè)計(jì)
本工序選用的定位基準(zhǔn)為一面兩銷定位，所以相應(yīng)的夾具上的定位元件應(yīng)是一面2銷。因此進(jìn)行定位元件的設(shè)計(jì)主要是對(duì)短圓柱銷和菱形銷進(jìn)行設(shè)計(jì)
根據(jù)參考文獻(xiàn)[11]表2-1-2固定定位銷的結(jié)構(gòu)及主要尺寸如圖3.13所示。
圖3.13 固定定位銷
主要結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)如表3.8所示。
表3.8 固定定位銷的結(jié)構(gòu)尺寸
20
24
30
44
1
16
6
3.4定位誤差分析
機(jī)械加工過(guò)程中，產(chǎn)生加工誤差的因素有很多。在這些因素中，有一項(xiàng)因素于機(jī)床夾具有關(guān)。使用夾具時(shí)，加工表面的位置誤差與夾具在機(jī)床上的對(duì)定及工件在夾具中的定位密切相關(guān)。為了滿足工序的加工要求，必須使工序中各項(xiàng)加工誤差之總和等于或小于該工序所規(guī)定的工序公差。
本夾具選用的定位元件為一面兩銷定位。其定位誤差主要為：
銷與孔的配合0.06mm，鉆模與銷的誤差0.02mm，鉆套與襯套0.029mm
由公式e=(H/2+h+b)×△max/H
△max=(0.062+0.020+0.0292)1/2
=0.06mm
e=0.06×30/32=0.06620
可見(jiàn)這種定位方案是可行的。
3.4鉆削力與夾緊力的計(jì)算
由于本道工序主要完成工藝孔的鉆加工。因此切削力應(yīng)以鉆削力為準(zhǔn)。由參考文獻(xiàn)[9]得：
鉆削力
鉆削力矩
式中：
本套夾具采用移動(dòng)壓板夾緊，移動(dòng)壓板主要靠移動(dòng)壓板上的螺母來(lái)實(shí)現(xiàn)夾緊。
根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過(guò)程中對(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：
安全系數(shù)K可按下式計(jì)算有：：
式中：為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻(xiàn)[6]表可得：
所以有：
螺旋夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計(jì)算有：
式中參數(shù)由參考文獻(xiàn)[6]可查得：
其中：
螺旋夾緊力：
該夾具采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，用螺栓通過(guò)弧形壓塊壓緊工件，受力簡(jiǎn)圖如下：
圖 移動(dòng)壓板受力簡(jiǎn)圖
由表得：原動(dòng)力計(jì)算公式
即：
由上述計(jì)算易得：
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(jiǎn)單、操作方便，決定選用手動(dòng)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。
3.5鉆套、襯套、鉆模板及夾具體設(shè)計(jì)
選用快換鉆套（其結(jié)構(gòu)如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時(shí)間。
根據(jù)參考文獻(xiàn)[11]表2-1-47可查得鉆套孔徑結(jié)構(gòu)如圖3.14所示。
圖3.14 快換鉆套
鉆套結(jié)構(gòu)參數(shù)如表3.9所示。
表3.9
d
H
D
公稱尺寸
允差
6
20
12
+0.018
+0.007
20
18
10
4
7
7
20
60°
根據(jù)參考文獻(xiàn)[11]表2-1-68可得襯套選用固定襯套其結(jié)構(gòu)如圖3.16所示。
圖3.16 固定襯套
其結(jié)構(gòu)參數(shù)如表3.10所示。
表3.10
d
H
D
C
公稱尺寸
允差
公稱尺寸
允差
12
+0.034
+0.020
20
18
+0.023
+0.012
0.6
2
根據(jù)參考文獻(xiàn)[11]夾具U型槽的結(jié)構(gòu)如圖3.20所示。
圖3.20 U型槽
主要結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)如表3.11所示。
表3.11
螺栓直徑
12
14
30
20
3.7夾緊裝置的設(shè)計(jì)
夾緊裝置采用移動(dòng)的A型壓板來(lái)夾緊工件，采用的移動(dòng)壓板的好處就是加工完成后，可以將壓板松開(kāi)，然后退后一定距離把工件取出。
根據(jù)參考文獻(xiàn)[11]移動(dòng)壓板（GB2176-80），其結(jié)構(gòu)如圖3.17所示。
圖 移動(dòng)壓板
主要結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)如表所示
表
120
30
11
36
60
8
20
4
1.6
12
3.7夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明
本套夾具用于加工Φ10孔。定位采用常見(jiàn)的一面兩銷定位方案。以Φ20孔下表面（一面）及其內(nèi)孔（帶大端面的長(zhǎng)圓柱銷），下平臺(tái)（固定定位銷）來(lái)實(shí)現(xiàn)完全定位。主要考慮工件便于取出夾緊裝置采用移動(dòng)壓板夾緊。工件加工完成后，移動(dòng)壓板向后退一定距離，工件就可以很方便的取出。工件裝夾時(shí)，先將工件放到帶大端面的長(zhǎng)圓柱銷，然后將移動(dòng)壓板前移，壓在工件上，將螺栓擰緊就可以進(jìn)行加工了。加工完成以后將移動(dòng)壓板退出一定距離，就可以把工件直接取出。