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機械制造工藝學
CA6140杠桿夾具設計說明書
學生姓名：
學生學號：
院 （系）：
年級專業(yè)：
指導教師：
二〇〇八年八月
目錄
前言
1定位基準的選擇
2切削力的計算與夾緊力分析
3夾緊元件及動力裝置確定
4鉆套、襯套、鉆模板及夾具體設計
5夾具精度分析
6夾具設計及操作的簡要說明
7小結
專用夾具設計
為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度。在加工杠桿零件時，需要設計專用夾具。
根據任務要求中的設計內容，需要設計加工工藝孔Φ25夾，加工工藝孔的夾具將用于組合鉆床，刀具分別為麻花鉆、擴孔鉆、鉸刀對工件上的工藝孔進行加工。
加工工藝孔Φ25夾具設計
本夾具主要用來鉆、擴、鉸工藝孔Φ25。這個工藝孔有尺寸精度要求為+0.023，表面粗糙度要求，表面粗糙度為，與頂面垂直。并用于以后各面各孔加工中的定位。其加工質量直接影響以后各工序的加工精度。本到工序為杠桿加工的第二道工序，加工到本道工序時只完成了杠桿下表面的粗、精銑。因此再本道工序加工時主要應考慮如何保證其尺寸精度要求和表面粗糙度要求，以及如何提高勞動生產率，降低勞動強度。
1定位基準的選擇
由零件圖可知，工藝孔位于零件中心偏左，其有尺寸精度要求和表面粗糙度要求并應與頂面垂直。為了保證所鉆、鉸的孔與頂面垂直并保證工藝孔能在后續(xù)的孔系加工工序中使各重要支承孔的加工余量均勻。根據基準重合、基準統(tǒng)一原則。在選擇工藝孔的加工定位基準時，應盡量選擇上一道工序即粗、精銑Φ25下表面工序的定位基準，以及設計基準作為其定位基準。因此加工工藝孔的定位基準應選擇選用Φ45外圓面作為定位基準，用V型塊定位限制4個自由度。再以Φ25下表面加3個支撐釘定位作為主要定位基面以限制工件的三個自由度。
為了提高加工效率，根據工序要求先采用標準高速鋼麻花鉆刀具對工藝孔Φ25進行鉆削加工；然后采用標準高速鋼擴孔鉆對其進行擴孔加工；最后采用標準高速鉸刀對工藝孔Φ25進行鉸孔加工。準備采用手動夾緊方式夾緊。
2切削力的計算與夾緊力分析
由于本道工序主要完成工藝孔的鉆、擴、鉸加工，而鉆削力遠遠大于擴和鉸的切削力。因此切削力應以鉆削力為準。由參考文獻得：
鉆削力
鉆削力矩
式中：
本道工序加工工藝孔時，工件的Φ45外圓面與V形塊靠緊。采用帶光面壓塊的壓緊螺釘夾緊機構夾緊，該機構主要靠壓緊螺釘夾緊，屬于單個普通螺旋夾緊。根據參考文獻可查得夾緊力計算公式：
式（3.1）
式中： —單個螺旋夾緊產生的夾緊力（N）；
—原始作用力（N）；
—作用力臂（mm）；
—螺桿端部與工件間的當量摩擦半徑（mm）；
—螺桿端部與工件間的摩擦角（°）；
—螺紋中徑之半（mm）；
—螺紋升角（°）；
—螺旋副的當量摩擦角（°）。
由式（3.1）根據參考文獻[11]表1-2-23可查得點接觸的單個普通螺旋夾緊力：
3夾緊元件及動力裝置確定
由于杠桿的生產量很大，采用手動夾緊的夾具結構簡單，在生產中的應用也比較廣泛。因此本道工序夾具的夾緊動力裝置采用手動夾緊。采用手動夾緊，夾緊可靠，機構可以不必自鎖。
本道工序夾具的夾緊元件選用帶光面壓塊的壓緊螺釘。旋緊螺釘使其產生的力通過光面壓塊將工件壓緊。帶光面壓塊的壓緊螺釘?shù)慕Y構如圖3.1所示。
圖3.1 帶光面壓塊的壓緊螺釘
4鉆套、襯套、鉆模板及夾具體設計
工藝孔的加工需鉆、擴、鉸三次切削才能滿足加工要求。故選用快換鉆套（其結構如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時間。根據工藝要求：工藝孔Φ25mm分鉆、擴、鉸三個工步完成加工。鉆、擴、鉸，加工刀具分別為：鉆孔——Φ22mm標準高速鋼麻花鉆，磨出雙錐和修磨橫刃；擴孔——Φ24.7mm標準高速鋼擴孔鉆；鉸孔——Φmm標準高速鉸刀。
根據參考文獻可查得鉆套孔徑結構尺寸如圖3.2及表3.1所示。
圖3.2 快換鉆套
表3.1 鉸工藝孔鉆套結構參數(shù)如下表：
d
H
D
公稱尺寸
公差
22
25
30
+0.021
+0.008
46
42
12
5.5
18
18
29.5
55°
襯套選用固定襯套其結構如圖3.3所示。
圖3.3 固定襯套
襯套選用固定襯套其結構參數(shù)如表3.2所示。
表3.2 固定襯套的結構尺寸
d
H
D
C
公稱尺寸
允差
公稱尺寸
允差
30
+0.041
+0.020
25
42
+0.033
+0.017
1
3
根據參考文獻固定V型塊的結構及主要尺寸如圖3.4及表3.3所示。
圖3.4 V型塊
表3.3 V型塊的主要尺寸
N
D
B
H
L
l
l
A
A1
d
d1
d2
h
b
42
45
52
20
68
20
14
26
22
10
11
18
10
12
注：T=L+0.707D-0.5N
鉆模板選用固定式鉆模板，工件以底面及Φ45外圓面分別靠在夾具支架的定位快及V型塊上定位，用帶光面壓塊的壓緊螺釘將工件夾緊。
夾具體的設計主要考慮零件的形狀及將上述各主要元件聯(lián)成一個整體。這些主要元件設計好后即可畫出夾具的設計裝配草圖。整個夾具的結構見夾具裝配圖ZJZ-01所示。
5夾具精度分析
利用夾具在機床上加工時，機床、夾具、工件、刀具等形成一個封閉的加工系統(tǒng)。它們之間相互聯(lián)系，最后形成工件和刀具之間的正確位置關系。因此在夾具設計中，當結構方案確定后，應對所設計的夾具進行精度分析和誤差計算。
由工序簡圖可知，本道工序由于工序基準與加工基準重合，又采用頂面為主要定位基面，故定位誤差很小可以忽略不計。本道工序加工中主要保證工藝孔尺寸Φmm及表面粗糙度。本道工序最后采用鉸加工，選用標準高速鉸刀，直徑為Φmm，并采用鉆套，鉸刀導套孔徑為，外徑為同軸度公差為。固定襯套采用孔徑為，同軸度公差為。
該工藝孔的位置度應用的是最大實體要求。即要求：（1）各孔的實際輪廓受最大實體實效邊界的控制即受直徑為的理想圓柱面的控制。（2）各孔的體外作用尺寸不能小于最大實體實效尺寸。（3）當各孔的實際輪廓偏離其最大實體狀態(tài)，即其直徑偏離最大實體尺寸時可將偏離量補償給位置度公差。（4）如各孔的實際輪廓處于最小實體狀態(tài)即其實際直徑為時，相對于最大實體尺寸的偏離量為，此時軸線的位置度誤差可達到其最大值。即孔的位置度公差最小值為。
工藝孔的尺寸，由選用的鉸刀尺寸滿足。
工藝孔的表面粗糙度，由本工序所選用的加工工步鉆、擴、鉸滿足。
影響兩工藝孔位置度的因素有（如下圖所示）：
（1）鉆模板上兩個裝襯套孔的尺寸公差：
（2）兩襯套的同軸度公差：
（3）襯套與鉆套配合的最大間隙：
（4）鉆套的同軸度公差：
（5）鉆套與鉸刀配合的最大間隙：
所以能滿足加工要求。
6夾具設計及操作的簡要說明
鉆鉸Φ25孔的夾具如夾具裝配圖ZJZ-01所示。裝卸工件時，先將工件放在定位塊上；再把工件向固定V行塊靠攏，用帶光面壓塊的壓緊螺釘將工件夾緊；然后加工工件。當工件加工完后，將帶光面壓塊的壓緊螺釘松開，取出工件。
小結
對專用夾具的設計，可以了解機床夾具在切削加工中的作用：可靠地保證工件的加工精度，提高加工效率，減輕勞動強度，充分發(fā)揮和擴大機床的給以性能。本夾具設計可以反應夾具設計時應注意的問題，如定位精度、夾緊方式、夾具結構的剛度和強度、結構工藝性等問題。
參考文獻
１、徐嘉元，曾家駒主編《機械制造工藝學》機械工業(yè)出版社 97.8
２、聯(lián)合編寫組編《機械設計手冊》化學工業(yè)出版社 87.12
３、趙家齊：《機械制造工藝學課程設計指導書》，機工版
４、哈爾濱工業(yè)大學李益民主編：《機械制造工藝設計簡明手冊》，機工版，2005年7月第一版
５、王啟平主編《機床夾具設計》哈工大出版社 85.12
６、東北重型機械學院主編《機床夾具設計手冊》上?？茖W技術出版社 80.1
７、孟少安主編《機械加工工藝手冊》機械工業(yè)出版社 91.9
８、徐灝主編《機械設計手冊》機械工業(yè)出版社 91.9
９、《機械制造工藝學》、《機床夾具設計》 （教材）