孔镗机床的夹具设计.docx
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孔镗机床的夹具设计
摘要
夹具在机械制造过程中运用广泛，指的是在整个制造工艺流程中，发挥定位的功能，找准夹紧工件、确定工件与机床、刀具的相对位置的装置；此装置可以达到提升精度和效率的作用。
现代社会中，科学技术作为第一生产力，始终保持高效飞速的发展；现代机械制造产业也随之不断提升到新的高度，而夹具作为机械产业的重要装置，也被大量运用到相应的加工操作中，如刀具制造、检测设备的制造、模具的选择和设计等等，这些制造过程都无法离开夹具，其重要作用可见一斑，可以说社会的进步依赖于科技的发展，科技的发展离不开制造业的创新和进步，而制造业飞跃的基石正是以夹具为代表的各种重要零件、装置的有机组合。
故而，在制造过程中，夹具有着极为重要的作用。
具体来说，在机械制造过程中，夹具既可以进行有机加工，同时也可以应用到装配与检验之中，其品质的高低将对加工质量、生产效率和制造成本产生本质影响。
Introduction
Thefixtureiswidelyusedintheprocessofmechanicalmanufacturing,whichreferstothefunctionofpositioninginthewholemanufacturingprocess,tofindtheclampingworkpiece,todeterminetherelativepositionoftheworkpieceandthetoolandtool,andtoachievetheeffectoftheliftingprecisionandefficiency.Inmodernsociety,asthefirstproductiveforce,scienceandtechnologyhavealwaysmaintainedhighspeedandrapiddevelopment,andthemodernmachinerymanufacturingindustryhasalsobeenpromotedtoanewheight.Asanimportantdeviceforthemechanicalindustry,thefixtureisalsowidelyusedinthecorrespondingprocessingoperations,suchastoolmanufacturing,testingequipmentmanufacturing,mold.Selectionanddesignandsoon,thesemanufacturingprocessescannotleavethefixture,itsimportantrolecanbeseen.Itcanbesaidthattheprogressofthesocietydependsonthedevelopmentofscienceandtechnology,thedevelopmentofscienceandtechnologycannotbeseparatedfromtheinnovationandprogressofthemanufacturingindustry,andthecornerstoneoftheleapofmanufacturingistheorganiccombinationofvariousimportantpartsanddevicesrepresentedbythefixture..Therefore,thefixtureplaysanimportantroleintheprocessequipmentofthemanufacturingprocess.Specifically,intheprocessofmechanicalmanufacturing,fixtureshouldbeusedintheprocessoforganicprocessing,welding,assemblyandinspection.Thequalityofthefixturewillhaveanessentialinfluenceonthequalityofprocessing,productionefficiencyandmanufacturingcost.
一、镗孔夹具模型的概况和设计目的
1、镗孔夹具模型的概况
中盘夹具，利用预先设计的零件，根据从零件加工的工艺的要求，用像积木那样的方法，快速地使用加工零件所需的车，炸，中，打保龄球等工作机器。
夹具使用后拆散元件，又能重新组装新的夹具。
因此，中修具可以多次重用，节约现代经济资源，使经济一次一次的符合发展的要求。
本文以连杆镗孔夹具-镗、扩、铰小头孔夹具为例，通过与连杆镗扩铰小头孔专用夹具的比较使特点凸显出来。
连杆镗孔夹具-镗、扩、铰小头孔夹具的装配图如图1.1.1所示。
图1.1.1镗、扩、铰小头孔夹具的装配图
其中包括1.长方形基础板、2.固定V型块、3.φ6X25销、4.M6X25内六角螺钉、5.镗模板、6.镗套用衬套、7.可换镗套、8.镗套用螺钉、9.侧板-1、10侧板-2、11.T型槽用螺母M6、12.挡块、13.夹紧侧板、14.压紧螺钉-M16、15.手柄、16.十字槽沉头螺钉M3×12、17.槽用螺栓M6x50、
2、镗孔夹具模型的设计目的
目前，许多生产企业采用专用工具，有配套的盖和治具，其中的专用工具较多，为零件的一道工序加工而设计，产品相对稳定，大量生产有效降低了工作效率，劳动生产率高提高工作效率。
中维修工具根据专用工具，可反复使用组合治具的标准零件、连接和拆卸性和可调节治具零件的调整性组合，能进一步扩大镗削治具的使用范围。
查看和应用要素的结构、使用方法在设计中，设计各种不同专业，对教师的教学演示和学生进行创新设计，提高学生福达的设计水平，设计学生治具的设计对培育思想起到了重要的作用。
（1）实现中盘式专用夹具的三维模型建设模型，结合专用夹具的单打，实现动态的交互展示，实现虚拟的组装和虚拟运动的过程，满足教育展示的需要使
（2）中挖孔式专用夹具革新实训教具：
搭载多个通用的定位元件和查克元件，实现多个灵活的交换组，生成用于不同的典型零件加工的专用夹具，并需要进行教育实际操作可以满足
（3）可以利用中间夹孔的那个零件，取下利用率高的夹具，再利用其零件，减少每年积蓄的教授专用的夹具的数量，可以减少专用夹具的利用率不高的浪费。
二、连杆零件主样件的确定
1、连杆零件的结构特征
连杆是发动机的主要零件之一，连杆部件作为机械加工的典型部件，精度大，形状规则不一，制造困难，且量产多，连杆技术及夹具设计对教学具有典型的意义。
连棒把活塞和曲轴结合起来，系上连棒小头和活塞的结，和活塞一起进行往返运动，连杆的大头和曲柄连接起来，与曲轴一起进行旋转运动.
球必须具有充分的结构和疲劳的强度，在力量的作用下，杆身应该不应该显著地弯曲，连杆的大小也应该不会显著地变圆.轴承是头的头由于机器热轴，巨型头盖，以及链接螺栓的损坏，机器会受到严重损伤。
我们收集了一些具有不同特征的连杆，他们结构特征相似，只不过在尺寸上各不相同，大致可分为如组图2.1所示，在此我们选取较为常见的连杆作为主样件。
考虑到夹具主要用于教学演示使用，为节约材料，我们对主样件进行了尺寸缩小，详细尺寸见连杆零件图。
连杆
组图2.1连杆零件图三维模型图
连杆的机械加工工艺过程如下表所示：
工序
工序名称
工序内容
1
铣
铣连杆大、小头孔两平面
2
粗磨
以一大平面定位，磨另一大平面
3
镗
以基面定位，镗、扩、铰小头孔
4
铣
铣连杆大端两侧面
5
扩
以基面和小头孔定位，扩大头孔
6
铣断
以基面及大小头孔定位，铣断工件
7
铣
以基面和侧面定位，铣连杆体和连杆盖结合面
8
磨
以基面和一侧面定位，磨连杆结合面
9
铣
以基面及集合面定位，铣连杆体和盖的斜槽
10
锪
以基面、小头孔和一侧面定位锪螺栓座面
11
镗
镗螺栓底孔
12
扩
扩螺栓孔
13
铰
铰螺栓孔
14
钳
用专用螺钉，将连杆体和盖装成连杆组件
15
镗
粗镗大头孔
16
倒角
大头孔两端倒角
17
磨
精磨大小头孔两端面至图纸尺寸
18
镗
半精镗大头孔，精镗小头孔至图纸尺寸
19
镗
精镗大头孔至图纸尺寸
20
称重
称量不平衡质量
21
钳
按规定值去重量
22
镗
镗连杆体小头油孔
23
压铜套
24
挤压铜套孔
25
倒角
小头孔两端倒角
26
镗
半精镗、精镗小头铜套孔
27
珩磨
珩磨大头孔
28
检
检查各部分尺寸及精度
29
探伤
无损探伤及检验硬度
30
入库
三、镗孔夹具设计方案的确定
1、夹具的结构和组成
铣床具有位置键和位于工作台中的T形槽的组合中描述的场景，使用下列步骤创建明细表，以便在概念设计中分析体量的周长。
（1）、夹具体
将工具的各构成部件和组件结合，将其连接到与机床相关的部分，以确定用于工作机器的固定部件的位置，以便连接到与机床相关的部分在钻孔工具中，特别是在长方形的基础上（图3.1.1所示）可将其它元件连接到矩形基础板上以形成一套完整的孔保持器，以允许零件的加工。
（2）、定位元件及定位装置
位置是用于特定零件的加工位置所使用的零件或装置.将与测量元件接触的零件的表面称为定位的表面.一般位置是平面定位，孔的位置，外圆位置，另一方面，两个尺寸，2V型的位置，1张有帽子：
①V型块定位
在长方形的基板上使用固定V型的螺丝，与长方形的基础板一起构成构成镗孔的夹持器的定位机构（如下图3.1.2所示）。
图3.1.2V型块定位机构
②销定位
一般的销售，有圆柱销售，菱形销售和一般的定位轴，使用两个位置的夹具可以使用1日元柱和1菱形的组合，能够准确地定位部件的加工位置。
其它定位销如组图3.1.3所示：
组图3.1.3a）定位插销b）固定式定位销c）偏心定位销
（3）夹紧元件及夹紧装置
2、连杆零件加工重点技术要求分析
在整个装置当中，连杆的作用是将活塞和曲轴进行有效连接，同时通过活塞的往返直线运动，将其变为一种曲柄的旋转运动，因此也能够在动力输出过程当中对气缸内的气体进行压缩，这样也能够提升加工精度，这一装置直接会影响到柴油机的性能。
一般来说连杆的精确程度的相关参数主要包括以下几点：
（1）大、小头孔的尺寸精度、形状精度
为了使得大头孔和轴瓦以及曲轴，能够减少到对小头孔和活塞的的冲击影响，因此在大头孔规定方面，必须要达到p6以上的公差水平，并且大头孔的粗糙程度不能够大于0.8微米，圆柱度的公差要在0.012毫米以内。
对于小头孔而言，它的工差水平必须要满足P8，也就是说表面粗糙程度在3.2微米以下，圆柱度的公差在0.0025米以内，单线的，平行度公差要能够达到0.04/100mm。
（2）大、小头孔轴心线在两个互相垂直方向的平行度
影响活塞倾斜的最根本因素是由于两个孔他们的轴心线在连杆轴的方向出现了一定的角度偏差，因此就会对整个气缸造成不均匀的磨损，另外也会使得曲轴的连杆存在较多的边缘磨损，为此必须要规定轴心线的平行度，这样能够使得在设计过程当中就控制好这一结构的磨损程度。
因此，对于公差值大于0.2的孔而言，它的轴心线方向平行度：
在100毫米长度以内的情况下，公差要在0.04毫米以内，而垂直和轴心线方向的平行度为100毫米的，那么在长度上公差要小于0.06毫米。
（3）大、小头孔中心距
大小头孔他们之间的中心距离会对气缸压缩比造成影响，因此这一点也被称为引擎效率的影响，具体要求是两孔之间的中心线距离要在150±0.05mm之内。
（4）连杆大头孔两端面对大头孔中心线的垂直度
连接大端孔的大头杆与孔中心的垂直度，另外面对孔中心线的垂直度这两点都会影响到整个衬套的安装，也会在后期产生一定的磨损，这也会对整个机械造成一定的烧伤影响，因此必须要对其进行相关的要求。
要达到垂直度公差等级为IT9的等级，垂直线的轴心线垂直度在一百米以下的，必须要满足公差小于0.08毫米。
（5）大、小头孔两端面的技术要求
与罗德大、小头孔相连的两个点他们的距离基本能够保持一致，但是对于技术方面却有一定的差异，对于大头而言，两端面尺寸公差要求要满足IT9的规定，表面粗糙程度达到0.8微米以下，而对于小头而言，它的尺寸公差等级要满足还IT12的等级，表面粗糙程度必须要在0.3微米以下。
因此，这也是对于大小头孔两端面的相关技术要求，这主要是由于小头的两个端面在和活塞内部进行卡合的过程当中没有制定相应的要求，尺寸公差在纵向之间的距离是最小的，因此也可以借助于手工打造的方式。
（6）螺栓孔的技术
前面已经对螺栓孔的相关要求进行详细阐述，由于它在整个工作过程中会受到较为剧烈的动载负荷影响，进而也会将这一符合传递到其他的连杆上，从而也会影响相应装置上的螺栓和螺母等。
所以这也会对螺栓和螺孔以及螺母提出较高的技术要求，针对于螺孔边缘也有相应的技术规定，必须要达到L8级以上的公差水平，而且表面的粗糙度要在零点6.3微米以下，差值必须要小于0.25毫米。
（7）对对面的技术要求
在连杆进行带动运动的过程当中，通过对口的倾斜能够使得连缸盖和连杆体之间连着分割面会发生一定的偏差，这样就会对整个曲轴的连杆轴也带来不同程度的影响，最终发生一些不均匀的磨损，在连接棒方面，相关的公差要求必须要在0.025毫米以内。
3、连杆零件的机械加工工艺过程
通过以上相关的技术分析可以发现，首先必须要规范化的要求各个部件的精度和尺寸。
针对于连接棒而言，由于它自身具有较差的刚性，很容易产生变形，所以在连接棒的机械化加工过程当中就会产生许多困难，因此必须要对此进行解决。
在机械生产和制造的过程当中，夹具的应用比较广泛，它主要是对加工对象进行固定，从而能够让该部件占有正确的位置，便于后续加工的进一步完成。
当前对于各种机床而言，在配件和构造方面也有很大的差别，在定位、销点、导向件等多个部件方面也有一定的差异，因此对于不同的加工零件而言，他的机床类型也有很大差别。
一般包括了分度机构、导向键、平衡块、操作点等。
安装的步骤是为了保障零件能够在整个机械当中占有正确的位置，因此应该在安装过程当中避免加工自重、切削力和振动等多种外界因素的影响。
一般而言，由于动力装置的不同，中间传动机构和紧固元件也会有一定的差异，他们在生产工具方面也会有一些不同，所以剪辑的方式也有较大差别。
对于斜楔拉紧的机件而言，矩形基础版是在进行孔加工过程当中的基础，这个基础版它的厚度达到了25毫米，在该板上包括了四个侧面，并且也设计了相应的T形槽，该T型线槽中他与工作平面的距离达到了12毫米。
另外在V型板的放置面当中，会采用一个螺钉的方式与长方形基础板进行连接，因此会在这个长方形的基础板上留下相关的孔洞，具体参考下图3.2.1中的a图所示。
而V型版当中，为了使得它的零件的头部能够留在外面的位置，因此在加工小头孔的位置过程当中，就能够节约部分洞的底板。
需要对固定式定位销的相关尺寸也要进行要求，由于圆柱销这一端的尺寸高度达到了十毫米，而另一端的工件在尺寸方面为了得到较为方便的定位，并且满足材料的节省，一般会规定该工件尺寸统一是达到φ25mm。
进而就能够得到圆柱销和菱形销这两个端口相关的尺寸，具体就是φ25g6的高度为10mm。
圆柱销的底部必须要配合上宽度满足八毫米的键槽以及T型的槽螺母来进行配套的使用，在圆柱销的中心必须要开启一个规格为φ6.6mm的螺栓孔以及φ11mm的深度7mm的埋头孔。
这样可以配合上m6型的六角螺钉来进行使用，在其它部位进行有效的固定，菱形销是圆柱销中的一个组成，它的尺寸也和圆柱销相通，总的来说尺寸规格为120mm×80mm×20mm。
对于中镗孔的模板而言，他与其他元件进行连接的过程当中，主要是借助于梯形槽形螺母和内六角螺栓这两个方式进行固定的，镗薄板和侧板之间会利用圆柱削来进行固定，因此必须要在距离镗模板左端15毫米的位置距离后端12.5毫米的位置开出一个规格为φ6mm的销孔。
另外在镗模板的后端面85毫米的中心地方要开出φ48mm的孔径便于放置衬套或镗套。
另外为了满足对不同孔径加工的实际需要，也要在镗模板距离大孔中心34毫米和30毫米的水平线夹角的45度方向开凿一个m8型的螺纹孔，这样能够放置镗套便于螺钉进行使用。
在设计过程中，相应的长宽高分别为，13mm长度、13mm宽度以及6mm的厚度。
并且在使用过程当中，考虑到对键槽的影响，因此也为了满足不同设计的要求，使得键槽规格必须要达到长13毫米、宽八毫米以及八毫米长、八毫米宽的小头端（如图3.2.15中的c所示），它们的长度都是11毫米。
另外考虑到原件的连接对T形槽螺母高于T形槽的部分造成的影响，因此对于小端尺寸的设计而言，设计了提醒T形槽母的规格是8mm×8mm长度为6mm（如图3.2.15中的d所示）。
其三维模型如组图3.1.4所示：
螺旋夹紧机构斜楔夹紧机构偏心夹紧机构
组图3.1.4夹紧装置
（4）、导向及对刀元件
用于确定刀具的位置、或确定引导刀具方向的零件。
（如图3.1.5中的a所示）、镗夹具中的镗套以及铣夹具中的对刀块（如图3.1.5中的b所示）等。
组图3.1.5a）扩孔用的镗套b）铣平面用的对刀块
2、主要零件设计的说明
（1）、长方形基础板
，故而其基础板表面出现了φ26mm的凹槽.尺寸变小.为了使保龄球模板的长度变小，从长方形的基础板后面到60mm，左侧的60mm的地方挂上沟.该理用小头孔150mmφ5如果75毫米深的5毫米凹槽易于扩展，则会使用该凹槽。
此外，另一个元素的凹槽和三个纵向T形槽用于与其它零件进行连接，并在矩形底板后面的60毫米处打开T形凹槽，以节省中段T形的长度。
（如图3.2.1中的b图所示）。
a）b）
图3.2.1长方形基础板
槽系列组合夹具元件型号系列和使用范围表
槽系列组合夹具元
件型号和系列
可加工工件最大
轮廓尺寸/mm
应用行业
6mm，8mm系列
（微型，小型）
500×250×250
电子电器、仪器仪表行业使用
12mm系列
（中型）
1500×1000×500
航空、纺织、轻工、机床、汽车、农机等行业使用
16mm
（大型）
2500×2500×1000
重型机械、冶金设备、船舶、军工等行业使用
查《槽系列的夹具元件型号和适用范围表》故在长方形基础板的侧面及底面开有的T型槽采用8mm型号。
T型槽具体尺寸如下图3.2.2所示：
图3.2.2T型槽具体尺寸
（2）、定位元件
①固定V型块
固定V型，通过与加工零件的外圆表面相结合，通过限制工面的两个自由度进行“V型块（JB/T80-99）”的尺寸，为了体现其机构和节约材料，采用B型的短V型的块.孔和海螺的孔打开，固定V型的块。
在长方形基础板的两侧都有使用的情况，故螺栓孔在两侧都开有φ11mm深7mm的沉头孔。
在固定V型块上开有M6的通孔用来放置圆形对刀块，方便铣夹具的使用。
其三维图如图3.2.3所示。
②圆柱销和菱形销
圆柱销与菱形销三维图如图3.2.4所示：
组图3.2.4a）圆柱销b）菱形销
（3）、夹紧元件及夹紧装置
①螺旋夹紧元件及螺旋夹紧装置
螺旋夹的机构由动力装置-把手，中间传动机构-压缩螺栓和紧固元件-块构成构成。
夹紧侧板（如下图3.2.5所示）与长方形的基础板的连接根据T型槽纳特的位置，内六角螺钉被紧固，因此从侧面板的后面有12。
5mm宽，深3.5毫米的键槽和φ6.6mm的螺钉孔和φ11mm的深度7mm的沉头孔.另外，在横板上，表面和前面打开1M6的螺丝孔.放置圆形的对刀块，侧板的整体尺寸60mm×60mm×20mm。
组图3.2.5夹紧侧板
块的设计以V型块为参考的结构。
参照查《活动V型块（JB/T8018.4-1999）》规格尺寸表，活动V型块高度为20mm，宽52mm，在其后面开有腰型槽用于与夹紧螺钉配合使用。
作为教学的演示教具，我们将其长度简化为40mm。
可调V型块的三维模型如下图3.2.6所示：
图3.2.6活动V型块图挡块
由于止挡件的工作原理与可调节的V形块相同，其夹紧面仅使用平面，因此我们在可调节的V块基础上，将可调节的V形块的V型面修正为平面，实现平面的夹紧效果。
其配合图如图3.2.7所示。
图3.2.7夹紧机构（a）（b）
（4）、对刀及导向元件
①镗模板
镗模板（如图3.2.11所示）
用于组中的螺钉被使用.作为加工更大的孔径的要求，内径φ42设计林格模板，可加工孔径大的工作，其设置计原理与上面的保龄球模板相同，同时，将它使用到保龄球模板，并实现保龄球工程的加工。
②镗套用衬套
由于镗模板的孔径尺寸固定为φ48，故衬套外径尺寸设计为φ48r6，衬套的内径与镗孔时使用的镗套外径相同。
衬套的其它尺寸参照《镗套用衬套（JB/T8045.4-1999）》规格尺寸表设计。
在加工小孔径的时候，可以把被配置的螺钉孔加工到布什上（如图3.2.12所示），从而提高衬套的利用率。
图3.2.12镗套用衬套
（5）、辅助元件
1.T型槽用螺母
T类型的插槽纳特的3个规格。
在一个大端可以覆盖长方形的基板，在T型插槽内，T型槽的两个侧面和T型槽之间，T型槽在T型槽内的拉链可以实现两个参数，与其他元素连接，它满足了加工部件的不同部位的需求。
T型槽螺母三维图及其配合如图所示。
（a）（b）（c）（d）
图3.2.15T型槽螺母三维图及其配合
2.定位板
使用时发现的是，在加工不同的面或同一工序中工作时所采用的紧固机构、支撑机构、定位机构相同，但在高度、位置方面有不同的要求，但由于这些机构的行程范围或孔的数量有限，因此不能满足机构的安全要求。
面板的整体尺寸为60mm×35mm×25mm，作为辅助元件，可打开键槽、销孔而实现与其他元件的连接，从而组装夹持器达成要求，如图（3.2.17所示）。
图3.2.17定位板1定位板2
3.侧板
侧板的设计参考了螺丝拧紧机构中的孔灯侧板的设计原理，因此在侧板-1（如组图3.2.19中的a所示）及侧板-2（如组图3.2.19中的b所示）两个侧面设置了8mm宽的键槽双侧板与T字沟用和其他元素的连接，例如，圆形的定位盘、圆柱销等开口。
螺母孔实现了中孔模与横板2的连接，在两个侧板上使用时（如组图3.2.19中的c所示），在横板1和横板2之间，通过固定在横板2上固定的平键，实现Z方向上可调整的要求。
组图3.2.19a）侧板1b）侧板2
4、夹具镗孔方案的实现
根据各部分机构的元件设计，已经基本上满足了主要样本中、铣床等工程的加工。
1、各部分机构的选择
中盘夹具的基础元件选择长方形的基础板，把长方形的基础板的上表面作为连杆零件的支撑。
由于连棒的小端是φ40的圆柱面，小头孔是工面的第二工序，不能采用连棒上的其他孔。
以大端为平面，可以用等的关闭方式从大端推
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