LX31轴承盖零件机械加工工艺规程及镗Φ120孔夹具设计夹具部分Word下载.docx

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机床的分类

机床夹具种类繁多，可以从不同的角度对机床夹具进行分类。

按夹具的使用特点可分为：

通用夹具，专用夹具，可调夹具，组合夹具，

拼装夹具。

按使用机床可分为：

车床夹具，铣床夹具，钻床夹具，镗床夹具，齿轮机床夹具，数控机床夹具，自动机床夹具，自动线随行夹具以及其他机床夹具。

3.3夹具的组成

（1）定位元件

夹具上的圆柱销5、菱形销9和支承板4都是定位元件，通过它们使工件在夹具中占据正确的位置。

（2）夹紧装置

夹紧装置的作用是将工件压紧夹牢，保证工件在加工过程中受到外力（切削力等）作用时不离开已经占据的正确位置。

图3-3中的螺杆8（与圆柱销合成一个零件）、螺母7和开口垫圈6就起到了上述作用。

（3）对刀或导向装置

对刀或导向装置用于确定刀具相对于定位元件的正确位置。

如图3-3中钻套l和钻模板2组成导向装置，确定了钻头轴线相对定位元件的正确位置。

铣床夹具上的对刀块和塞

尺为对刀装置。

（4）连接元件

连接元件是确定夹具在机床上正确位置的元件。

如图3-3中夹具体3的底面为安装基面，保证了钻套1的轴线垂直于钻床工作台以及圆柱销5的轴线平行于钻床工作台。

因此，夹具体可兼作连接元件。

车床夹具上的过渡盘、铣床夹具上的定位键都是连接元件。

（5）夹具体

夹具体是机床夹具的基础件，如图3-3中的件3，通过它将夹具的所有元件连接成一个整体。

（6）其它装置或元件

它们是指夹具中因特殊需要而设置的装置或元件。

3.4夹具的分类和作用

（1）按专业程度划分

1）通用夹具

通用夹具是指已经标准化的，在一定范围内可用于加工不同工件的夹具。

例如，车床上三爪卡盘和四爪单动卡盘，铣床上的平口钳、分度头和回转工作台等。

这类夹具一般由专业工厂生产，常作为机床附件提供给用户。

其特点是适应性广，生产效率低，主要适用于单件、小批量的生产中。

2）专用夹具

专用夹具是指专为某一工件的某道工序而专门设计的夹具。

其特点是结构紧凑，操作迅速、方便、省力，可以保证较高的加工精度和生产效率，但设计制造周期较长、制造费用也较高。

当产品变更时，夹具将由于无法再使用而报废。

只适用于产品固定且批量较大的生产中。

3）通用可调夹具和成组夹具

其特点是夹具的部分元件可以更换，部分装置可以调整，以适应不同零件的加工。

用于相似零件的成组加工所用的夹具，称为成组夹具。

通用可调夹具与成组夹具相比，加工对象不很明确，适用范围更广一些。

4）组合夹具

组合夹具是指按零件的加工要求，由一套事先制造好的标准元件和部件组装而成的夹具。

由专业厂家制造，其特点是灵活多变，万能性强，制造周期短、元件能反复使用，特别适用于新产品的试制和单件小批生产。

5）随行夹具

随行夹具是一种在自动线上使用的夹具。

该夹具既要起到装夹工件的作用，又要与工件成为一体沿着自动线从一个工位移到下一个工位，进行不同工序的加工。

（2）按使用的机床分类

由于各类机床自身工作特点和结构形式各不相同，对所用夹具的结构也相应地提出了不同的要求。

按所使用的机床不同，夹具又可分为：

车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮机床夹具和其他机床夹具等。

（3）按夹紧动力源分类

根据夹具所采用的夹紧动力源不同，可分为：

手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具等。

夹具的作用：

1．缩短辅助时间，提高劳动生产率

夹具的使用一般包括两个过程：

其一是夹具本身在机床上的安装和调整，这个过程主要是依靠夹具自身的定向键、对刀块来快速实现，或者通过找正、试切等方法来实现，但速度稍慢；

其二是被加工工件在夹具中的安装，这个过程由于采用了专用的定位装置（如V形块等），因此能迅速实现。

2．确保并稳定加I精度，保证产品质量

加工过程中，工件与刀具的相对位置容易得到保证，并且不受各种主观因素的影响，因而工件的加工精度稳定可靠。

3．降低对操作工人的技术要求和工人的劳动强

由于多数专用夹具的夹紧装置只需厂人操纵按钮、手柄即可实现对工件的夹紧，这在很大程度上减少了工人找正和调整工件的时间与难度，或者根本不需要找正和调整，所以，这些专用夹具的使用降低了对工人的技术要求并减轻了工人的劳动强度。

按夹紧的动力源可分为：

手动夹具，气动夹具，液压夹具，气液增力夹具，电磁夹具以及真空夹具等。

工件的装夹方法

工件装夹的方法有两种：

将工件直接装夹在机床的工作台或花盘上

将工件装夹在家具上

采用第一种方法装夹的效率低，一般要求先按图纸要求在工件的表面上划线，划出加工表面的尺寸和位置，装夹时，用划针或面分表找正后再夹紧。

一般用于单件和小批生产。

批量较大时，都采用夹具装夹工件。

采用夹具装夹工件有如下优点：

a、保证加工精度，稳定加工质量

b、缩短辅助时间，提高劳动生产率

c、扩大机床的使用范围，实现“一机多能”

d、改善工人的劳动条件，降低生产成本

本夹具无严格的技术要求，因此，应主要考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，精度不是主要考虑的问题。

3.5定位、夹紧方案的选择

由零件图可知：

在对加工轴承孔夹具设计行加工前，底平面进行了粗、精铣加工，底面孔进行了钻、扩加工。

因此，定位、夹紧方案有：

选一面两销定位方式，工艺孔用短圆柱销，用棱形销定位，夹紧方式用操作简单，通用性较强的移动压板来夹紧。

为了使定位误差达到要求的范围之内，采用一面两销的定位方式，这种定位在结构上简单易操作。

一面即底平面。

3.6切削力及夹紧力的计算

镗刀材料：

（硬质合金镗刀）

刀具的几何参数：

由参考文献[5]查表可得：

圆周切削分力公式：

式中

查[5]表得：

查[5]表取

由表可得参数：

即：

同理：

径向切削分力公式：

式中参数：

轴向切削分力公式：

根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。

最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值。

安全系数K可按下式计算有：

：

式中：

为各种因素的安全系数，查参考文献[5]表可得：

所以有：

该孔的设计基准为中心轴，故以回转面做定位基准，实现“基准重合”原则；

参考文献，因夹具的夹紧力与切削力方向相反，实际所需夹紧力F夹与切削力Ｆ之间的关系F夹＝KF

轴向力：

F夹＝KF（N）

扭距：

Nm

在计算切削力时必须把安全系数考虑在内，安全系数

实际所需夹紧力：

由参考文献[16]《机床夹具设计手册》表得：

安全系数K可按下式计算，由式（2.5）有：

为各种因素的安全系数，见参考文献[16]《机床夹具设计手册》表可得：

所以

由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用螺旋夹紧机构。

由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。

夹紧力的确定

夹紧力方向的确定

夹紧力应朝向主要的定位基面。

夹紧力的方向尽可能与切削力和工件重力同向。

（1）夹紧力作用点的选择

a.夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内。

b.夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位上，这样可以防止或减少工件变形变形对加工精度的影响。

c.夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面。

（3）夹紧力大小的估算

理论上确定夹紧力的大小，必须知道加工过程中，工件所受到的切削力、离心力、惯性力及重力等，然后利用夹紧力的作用应与上述各力的作用平衡而计算出。

但实际上，夹紧里的大小还与工艺系统的刚性、夹紧机构的传递效率等有关。

而且，切削力的大小在加工过程中是变化的，因此，夹紧力的计算是个很复杂的问题，只能进行粗略的估算。

估算的方法：

一是找出对夹紧最不利的瞬时状态，估算此状态下所需的夹紧力；

二是只考虑主要因素在力系中的影响，略去次要因素在力系中的影响。

估算的步骤：

a.建立理论夹紧力FJ理与主要最大切削力FP的静平衡方程：

FJ理=Ф（FP）。

b.实际需要的夹紧力FJ需，应考虑安全系数，FJ需=KFJ理。

c.校核夹紧机构的夹紧力FJ是否满足条件：

FJ>

FJ需。

夹具的夹紧装置和定位装置[1][2]

夹具中的装夹是由定位和夹紧两个过程紧密联系在一起的。

定位问题已在前面研究过，其目的在于解决工件的定位方法和保证必要的定位精度。

仅仅定好位在大多数场合下，还无法进行加工。

只有进而在夹具上设置相应的夹紧装置对工件进行夹紧，才能完成工件在夹具中装夹的全部任务。

夹紧装置的基本任务是保持工件在定位中所获得的即定位置，以便在切削力、重力、惯性力等外力作用下，不发生移动和震动，确保加工质量和生产安全。

有时工件的定位是在夹紧过程中实现的，正确的夹紧还能纠正工件定位的不正确。

一般夹紧装置由动源即产生原始作用力的部分。

夹紧机构即接受和传递原始作用力，使之变为夹紧力，并执行夹紧任务的部分。

他包括中间递力机构和夹紧元件。

考虑到机床的性能、生产批量以及加工时的具体切削量决定采用手动夹紧。

螺旋夹紧机构是斜契夹紧的另一种形式，利用螺旋杆直接夹紧元件，或者与其他元件或机构组成复合夹紧机构来夹紧工件。

是应用最广泛的一种夹紧机构。

螺旋夹紧机构中所用的螺旋，实际上相当于把契绕在圆柱体上，因此他的作用原理与斜契是一样的。

也利用其斜面移动时所产生的压力来夹紧工件的。

不过这里上是通过转动螺旋，使绕在圆柱体是的斜契高度发生变化来夹紧的。

典型的螺旋夹紧机构的特点：

（1）结构简单；

（2）扩力比大；

（3）自琐性能好；

（4）行程不受限制；

（5）夹紧动作慢。

夹紧装置可以分为力源装置、中间传动装置和夹紧装置，在此套夹具中，中间传动装置和夹紧元件合二为一。

力源为机动夹紧，通过螺栓夹紧移动压板。

达到夹紧和定心作用。

工件通过定位销的定位限制了绕Z轴旋转，通过螺栓夹紧移动压板，实现对工件的夹紧。

并且移动压板的定心装置是与工件外圆弧面相吻合的移动压板，通过精确的圆弧定位，实现定心。

此套移动压板制作简单，便于手动调整。

通过松紧螺栓实现压板的前后移动，以达到压紧的目的。

压紧的同时，实现工件的定心，使其定位基准的对称中心在规定位置上。

查参考文献[5]1～2～26可知螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算：

螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算有：

式中参数由参考文献[5]可查得：