法兰盘斜孔和径向孔加工卧、斜轴回转分度钻床夹具的设计(编辑修改稿)

法兰盘斜孔和径向孔加工卧、斜轴回转分度钻床夹具的设计(编辑修改稿)内容摘要：

通过夹紧力把工件固定，就需要一个产生加紧力的基本装置。 夹紧装置一般由力源装置、中间递力机构和夹紧元件三 部分组成。 (1)力的夹紧力的三要素原则 三要素包括：夹紧力的作用点、方向和大小。 正确施加夹紧力就是要确定夹紧力的三要素。 合理选择夹紧力的作用点：夹紧力的作用点应该用在工件刚性较好的部位，以免因夹紧力引起工件变形。 夹紧力的作用点应正对定位元件或位于定位元件所形成的稳定受力区内，以免因夹紧力引起工件的移动和翻转。 夹紧力的作用点应尽可能靠近加工部位，这样可以减小切削力对夹紧力的作用力矩，从而减小工件加工时的变形和振动。 夹紧力尽量避免直接作用在精加工的表面上，以免造成压痕。 必须作用在精加工表面上时，一定要在夹紧 元件上垫上比洞见材料软的垫块，或者设法增大夹紧元件与工件的接触面第二章 机床夹具概述 5 积。 合理选取夹紧力的方向：主要夹紧力的作用方向应指向主要定位基准面。 工件在 夹具 中的定位基准面通常可分为：主要定位面；导向定位面；止推定位面或防转定位面。 主要定位面的分布面积较大，限制了工件三个方向自由度，它决定工件定位的稳定性。 因此主要夹紧力的作用方向应指向主要定位基准面。 夹紧力的作用方向尽可能有利于减小夹紧力。 夹紧力，切削力，和工件重力三力方向一致，所需夹紧力为最小。 三力方向不一致，所需夹紧力较大，特别是夹紧力与切削力和重力方向相反，所需加 紧里为最大，一般要尽量避免这种情况。 夹紧力的方向应有助于定位，而不应破坏定位。 在夹紧力的作用下，工件不应离开定位元件的定位工作面，确保主要定位面与定位元件定位工作面的可靠接触，要有一定的压力使工件定位基准压向各定位元件的定位工作面。 准确计算夹紧力的大小，保持夹紧力在加工过程中的稳定 夹紧力的大小影响夹具使用的安全性和可靠性，因此必须有足够的夹紧力。 但夹紧力又不能过大，过大的夹紧力会使工件及夹具产生过大的夹紧变形，影响加工精度。 夹紧力的大小是根据切削力计算公式，计算出可能产生的最大切削力，并找出切削力对夹紧 系统的作用影响为最大的状态，按静力平衡条件计算出所需夹紧力，最后乘以一定的安全系数作为实际采用的夹紧力。 (2)基本夹紧机构 基本夹紧机构是夹紧装置中的一个和重要的组成部分，一切外加的作用力都必须通过夹紧机构转化为实际夹紧力。 常见的基本夹紧机构有以下几种： 用其斜面所产生的压力来夹紧工件。 斜楔夹紧机构具有增力作用。 当外加一个较小的夹紧作用力可得到一个比外加力大几倍的夹紧力，而且但外加力一定时，斜楔的斜角越小，增力越大 .斜楔夹紧机构具有改变夹紧作用力方向的特点。 当外加一个作用力则斜楔产生一个 与外加力方向垂直的力。 斜楔夹紧机构的加紧行程很小。 旋直接夹紧工件，或者与其他元件或机构组合来夹紧工件，是应用最广的一种夹紧机构。 螺旋夹紧机构具有以下结构特点：螺旋夹紧机构的夹紧力急增力比大；螺旋夹紧机构的自锁性能良好；螺旋夹紧机构的夹紧行程范围大 .，当圆偏心回转时，就相当把曲线楔逐渐楔入在基圆。 件定心定位和夹紧作用的夹紧机动原理实现定心夹紧。 这类夹紧机构的对中定心夹紧元件的移动范围较大，能适应不同定位面尺寸的工件，有较 大的通用性构。 该夹紧机构在夹紧过程中能使工件相对某一轴线或对称面保持对称性或对中性，即实现定心夹紧。 对中定心夹紧机构的工作原理有两基本类型：。 对中定心夹紧元件以均匀弹性变形原理实现定心夹紧。 确定刀具位置及钻套的选择 (1)确定刀具位置的元件主要是各种钻套。 钻套又称为导套， 它 的作用是确定刀具的位置和方向，即引导刀具进入正确的加工位置，并防止刀具在加工过程中发生偏斜，提高刀具的刚性，防止加工过程中的振动，从而保证工件的加工质量。 由此可见，钻套的选用和设计正确与否， 直接影响工件的加工质量。 钻套是钻具的一种主要元件，因为钻头的引导作用是通过钻套来实现的。 有了钻套，加工前工件就不必进行划线和找正，因而可以提高生产率，并容易保证工件加工表面的精度。 钻套可用来引导各种加工孔用的刀具，如钻头、中心钻、扩孔钻、划钻、绞刀、丝锥及复合钻头及复合划钻等。 其作用是确定刀具的位置和预防刀具引偏。 概括起来说，钻套是为了达到下列几个目的的面采用的： 第二章 机床夹具概述 6。 钻套组要是用来保证被加工孔的位置精度。 但当孔的位置精度要求很高，用钻头的刃带引导不能保证时，应设计专用引导部分。 例如在斜面上钻孔时，如果钻套引导，则在钻孔时很容易使钻头折断。 度 和几何精度。 这个作用主要是对刀具的前引导装置来说的。 当刀具的前部于以扶持后，可以防止刀具的偏移，并能使加工过程更加稳定，防止震动，有利于提高加工表面的光洁度和几何精度。 同时，也可以减少对原始尺寸的误差。 在钻床上加工是这一点尤为重要，因此此时即使刀杆的 刚 度很好，但钻床主轴的外伸量较大，以及间隙的存在，都能成为刀具工作不稳定的原因。 ，如铰孔、攻丝、锥坑、柱坑、划圆槽、划平 面等。 当进行这些加工时，有了钻套的引导，可以更有利于工件的精度和光洁度。 (2)钻套的选择 一般常用的钻套已经标准化了，如果标准钻套不能满足工序的要求或钻具结构的要求，则应设计专用钻套。 钻套设计主要指钻套引导部分长度 H 的确定；钻套底部与工件表面的距离 h 的确定；钻套内径的基本尺寸和公差的确定；钻套孔中心线位置尺寸和公差的确定及钻套材料和热处理的选择等。 钻套按结构形式和使用情况分为四种：①固定钻套 固定钻套分为无肩钻套和带肩钻套两种形式。 这种钻套的外圆用 H7/r6 或 H7/n6的过盈配合压入钻模板或夹具体的底孔 内。 ②可换钻套 可换钻套用 H7/g5 或 H7/g6 的间隙配合压入衬套孔内，衬套外圆与钻模板底孔的配合采用 H7/n6 或 H7/r6 的过盈配合。 为了防止钻套随刀具转动或被切削顶出，常用螺钉固紧。 可换钻套用于大批量生产中，由于钻套外圆与衬套内孔采用间隙配合的关系，其加工精度不如固定式钻套 ③快换钻套 快换钻套更换迅速，只要将钻套逆时针转动一下，即可从钻模板中取出。 他与衬套的配合采用 H7/g6 或 H6/g5 的间隙配合。 适用于在一个工序中使用几种刀具（指钻，扩，铰）依次连续加工的情况。 ④特种钻套 当工件的结构形状或 工序加工条件均不允许采用上述几种标准钻套时，就应视具体情况设计各种形式的特种钻套，先分述于下：钻套内孔进口处应作成圆角，内孔下端有时也作成圆角，以有利于导屑，钻套的外径应选得使钻套壁不要太薄。 钻套壁厚与其直径有关，最薄的壁厚当 D 为 24mm 时。 可达。 钻套的寿命与使用和维护的情况有关，也于工件的精度要求有关，钻套和刀具之间的间隙，会引起被加工孔的位置误差，故当钻套的磨损超过一定限度时，必须更换钻套。 更换时必须压出钻套并重新修正座孔，此时，新钻套的外径应根具扩大后的孔座来配制，这将使修理时间加长。 因本 零件是大批量生产，但是在铰孔是所用夹具不同，所以仍采用固定钻套。 (3)钻套的材料与热处理。 钻套的材料一般为 T10A、 T12A、 CrMn 或 20 号钢渗碳淬火。 通常当内径 d≤ 10 毫米时，采用 CrMn 钢，热处理至 HRC58～ 63；当 d=10～ 21 毫米时，用法 T10A、 T12A钢热处理至 HRC63～ 64；当 d〉 21 毫米时，用 20 号钢，渗碳深度 ～ 毫米。 淬火至 HRC60～ 64。 (4)钻套的高度。 钻套的高度对被加工孔轴线的位置度和钻套的磨损情况，都有显著的影响。 当钻套较高时，会加剧刀具和钻套的磨损；当高 度过低时，又会降低引导精度，所以根据工作的具体条件，正确选择钻套的高度是一个比较重要的问题。 在一般情况下，钻套的高度可按照钻套的标准选取。 下表所示为钻套标准的高度尺寸，可供设计时参考。 表 1－ 1 钻套标准高度 钻套内径 钻套高度 钻套内径 钻套高度第二章 机床夹具概述 7 d(mm) H(mm) d(mm) H(mm) ～１ 1～３ ３～８ ８～１５ ６～８ ６～１２ ８～１８ １２～２４ １５～２５ ２５～３５ ３５～４８ ４８～５５ １８～３２ ２４～４２ ３２～５５ ４２～７０ 但在某些情况下，还应考虑下列因 素来确定钻套的高度。 1)内径小的钻套其高度 H 与孔 d 之比可取的大一些，反之可取小一些。 在表中就反映了这一特点。 2)当被加工的精度及位置精度较高时，钻套的高度应取得大一些；反之，可取得小些。 3)引导绞刀用的钻套，其高度除应满足导向精度外，还需与绞刀的引导部分相协调。 一般铰套的高度应取的应取的比钻套大一些。 4)钻斜孔用的钻套，其引导部分应比普通钻套长些为宜。 5)当被加工孔的深度较深时，钻套引导部分的长度应取的大一些；反之，可取的小一些。 由此可知，钻套的高度与孔径、加工精度和孔深都有关系。 另外，还与工件 材料、钻头的本身刚度以及工件表面的形状有关。 在高强度的材料上钻孔，在粗糙表面上钻孔或钻头的刚度较低时，宜用较长的钻套。 在选用时，必须根据具体的情况，灵活运用。 (5)钻套的内径。 钻套内径 d 应按钻头或其他孔加工刀具的引导部分来确定。 钻套的内径与刀具间的配合间隙过大的话，直接影响工件上被加工孔的位置精度，间隙过小的话，又会加剧刀具与钻套的磨损。 因此，钻套内径的基本尺寸应等于所引导刀具的最大极限尺寸。 钻套与刀具配合间隙的大小，也直接影响被加工孔的精度，因此，按不同的加工要求，它的孔径可与刀具成以下配合： 1)加 工 9 级精度以下的孔时，钻套孔径的名义尺寸等于刀具的最大尺寸，其公差可按基轴 G7 或 F8。 2)加工精度要求较高的孔时，钻套孔径可用 H7 或 H6 公差。 (6)钻套底部至工件表面间的距离 h。 正确选择钻套底部至工件表面间的距离 h，对保证加工质量和提高生产效率均有重要意义。 钻削钢料时，如果 h 过小，带状切削不能及时排出，因而堵塞在工件与钻套之间，当切削过多时，会将钻套顶出，划伤工件表面，甚至折断钻头。 但 h 过大的话，会使刀具的引偏量过大，降低加工精度。 夹具总图的绘制及标注 (1)夹具总图的绘制 当选定结构， 绘出草图之后，即可正式绘制总图。 图纸是工程的语言，必须表达准确、清晰。 在草图中所设想的设计意图，往往需要通过正式绘图才能加以完善，所以制总图时要认真、仔细，切忌草率从事。 绘制夹具总图，必须符合国家制图标准。 主要图应按工作位置画出，图形尽量按比例，否则容易引起错觉。 现将绘制夹具总图的一般规定和要求分别叙述如下。 1)工件轮廓图，特别是定位基准部分和加工面 (用假象线绘出 )。 必要时还需画出刀具和有关辅助工具的轮廓图用假 想 线绘 )。 第二章 机床夹具概述 8 2)夹具结构的投影图和必要的结构图。 3)夹具总图上 标 注的主要尺寸和技术条件。 4)有关制造、使用、调整、维修等方面的特殊要求和说明，以及联用图号等。 5)夹具零件号。 6)标题栏。 其形式各厂有所不同 ，按厂规办理。 1)未开始动手之前，先初步考虑以下结构的布置，按预想的结构大小选取幅面，以能花下全部总图为原则，如总图太大，可以分几张总图。 2)选择投影面，通常按工件在加工时操作者正对的面为投影面。 以次来布置视图。 视图数目按夹具结构情况而定。 3)按所处的加工位置，画出工件轮廓图。 首先画出定位基准，在画工件外轮廓及加工部位。 如工件图上 的投影面与夹具面上的投影面不同时，则要经过投影改造。 在确定安装工件的空间或考虑夹具上活动件的位置时，有了工件轮廓，就可以只管地看出是否会发生干涉问题。 在初加工工序中工件的轮廓，按毛胚图绘制，并保留适当的余地。 4)按工序单 (卡 )上的定位简图，画出有关定位元件。 5)按考虑的夹紧方案，画出夹紧装置。 通过画夹紧装置，就可以把原设想的夹紧方案具体化，此时应注意尽量选用标准件。 画图时，最好几个投影结合起来同时画。 6)画出刀具引导装置。 按按工序卡上的定位简图即可画出这一装置。 7)画出夹具本体及其他的零件。 8)注 上夹具零件号。 零件要顺次标注。 标注总图上的主要尺寸及技术条件。 9)填写标题栏。 10)画完总图，应自行复查一遍，检查有无考虑不到的问题。 机床夹具总图上尺寸的标注 机床夹具总图上应标注的尺寸有：夹具外轮廓尺寸 A；工件与定位元件间的联系尺寸 B；刀具与定位元件的联系尺寸 C；夹具与机床的连接尺寸 D；夹具零 部件 的主要配合尺寸 E 共五类。 (1)夹具外形轮廓尺寸 A：指夹具在长、宽、高三个方向上的外形最大极限尺寸。 另外还包括可移动部分的运动件在空间可达到的极限尺寸。 此类尺寸的作用在于避免夹具与机床或刀具发生 干涉。 (2)工件与定位元件间的联系尺寸 B：主要指工件定位面与定位元件定位工作面的配合尺寸和 定位元件的位置尺寸。 依据工件在本道工序的加工的加工技术要求，并经计算后进行标注。 此类尺寸的作用定位精度，满足加工要求，是计算定位误差的依据。 (3)刀具与定位元件的联系尺寸 C：主要指对刀元件，导引元件与定位元件的位置尺寸；导引元件之间的位置尺寸及导引元件之间的位置尺寸及导引元件与刀具（或镗杆 ）导向部分的配合尺寸，作用在于保证对刀精度及刀具的精度。 (4)夹具与机床的连接尺寸 D：主要指夹具与机床轴端的连接尺寸或夹具定位 键、 U型槽与机床工作台 T 型槽的连接尺寸，作用在于保证夹具在机床上的安装精度。 (5)夹具零部件的主要配合尺寸 E：夹具零部件有配合要求的表面，应该配合性质。