汽車(chē)連桿加工工藝及夾具設(shè)計(jì)【鉆小頭孔】【含圖紙及及檔全套】
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四、專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)4.1問(wèn)題的指出由于生產(chǎn)類(lèi)型為成批,大批生產(chǎn),要考慮生產(chǎn)效率,降低勞動(dòng)強(qiáng)度,保證加工質(zhì)量,故需設(shè)計(jì)專(zhuān)用夾具。由于對(duì)加工精度要求不是很高,所以在本道工序加工時(shí),主要考慮如何降低降低生產(chǎn)成本和降低勞動(dòng)強(qiáng)度。本次設(shè)計(jì)選擇設(shè)計(jì)是針對(duì)鉆連桿小頭孔的夾具,它將用于Z525鉆床。4.2定位基準(zhǔn)的選擇該工序要求中心線與端面(有位置要求,因此可以得出該孔在兩個(gè)側(cè)面的正中心上,并且還要求其孔為通孔,由于端面經(jīng)過(guò)精銑,精度比較高,因而工序基準(zhǔn)為端面A,為了便于加工,選取適當(dāng)?shù)亩ㄎ换鶞?zhǔn),保證其加工要求。夾具設(shè)計(jì)應(yīng)首先滿足這些要求,在保證較高的生產(chǎn)效率的前提下,還應(yīng)考慮夾具體制造工藝性和生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性。加工過(guò)程中夾具的操作應(yīng)方便,定位夾緊穩(wěn)定可靠,并且?jiàn)A具體應(yīng)具有較好的剛性。據(jù)夾具手冊(cè)知定位基準(zhǔn)應(yīng)盡可能與工序基準(zhǔn)重合,在同一工件的各道工序中,應(yīng)盡量采用同一定位基準(zhǔn)進(jìn)行加工。擬定加工路線的第一步是選擇定位基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)的選擇必須合理,否則將直接影響所制定的零件加工工藝規(guī)程和最終加工出的零件質(zhì)量?;鶞?zhǔn)選擇不當(dāng)往往會(huì)增加工序或使工藝路線不合理,或是使夾具設(shè)計(jì)更加困難甚至達(dá)不到零件的加工精度(特別是位置精度)要求。因此我們應(yīng)該根據(jù)零件圖的技術(shù)要求,從保證零件的加工精度要求出發(fā),合理選擇定位基準(zhǔn)。此零件圖沒(méi)有較高的技術(shù)要求,也沒(méi)有較高的平行度和對(duì)稱(chēng)度要求,所以我們應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)效率,降低勞動(dòng)強(qiáng)度,提高加工精度。圓臺(tái)外圓及兩端面都已加工好,為了使定位誤差減小,選擇已加工好的端面作為定位精基準(zhǔn),來(lái)設(shè)計(jì)本道工序的夾具,以已加工好的端面作為定位夾具。4.3夾具方案的設(shè)計(jì)如圖所示,為了加工通孔,必須使其完全定位。因此初步的設(shè)計(jì)方案如下,首先必須明確其加工時(shí)應(yīng)如圖所示,這樣水平放置,便于鉆床加工。那么要使其完全定位,可以采用:一面加固定V型塊和滑動(dòng)塊定位,這樣既簡(jiǎn)單又方便。如上圖所示,一底面限制的自由度有3個(gè),一個(gè)固定V型塊限制兩個(gè)自由度,一個(gè)滑動(dòng)塊限制限制一個(gè)自由度,為使定位可靠,加工穩(wěn)定,我所設(shè)計(jì)的定位方案,總共限制了工件的全部6個(gè)自由度,屬于完全定位。一面加固定V型塊和滑動(dòng)塊定位,這樣既簡(jiǎn)單。如上圖所示,一底面限制的自由度有3個(gè),一個(gè)固定V型塊限制兩個(gè)自由度,一個(gè)固定V型塊限制限制一個(gè)自由度,為使定位可靠,加工穩(wěn)定,我所設(shè)計(jì)的定位方案,總共限制了工件的全部6個(gè)自由度,屬于完全定位??墒沁@種方案無(wú)法調(diào)節(jié)。如果毛坯超差還得通過(guò)螺絲調(diào)節(jié)。在該定位方案中,一個(gè)支撐面頂住,限制了z軸的移動(dòng),z軸的旋轉(zhuǎn),y軸的旋轉(zhuǎn)三個(gè)移動(dòng)自由度。一個(gè)固定V型塊限制了y軸的移動(dòng),x軸的移動(dòng),一個(gè)滑動(dòng)V型塊限制了z軸的旋轉(zhuǎn),這樣6個(gè)自由度全部被限制4.4.切削力和夾緊力計(jì)算1、切削力及夾緊力的計(jì)算:由文獻(xiàn)金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)表3-54 工件的材料為灰鑄鐵,其切削力 (kgf)切削力矩 (kgf)其中:D為鉆頭直徑(mm) S為每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 (mm/r) 為修正系數(shù)由文獻(xiàn)表金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)表3-55,=1.124=79.16 kgf =791.3N=194.66kfg.mm=1946.6N.mm 2、夾緊力的計(jì)算: 為了防止工件在切削力的作用下平移所需的夾緊力: 由文獻(xiàn)金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)表3-21查得(kgf) 其中: 為夾緊元件與工件之間的磨擦系數(shù) 為工件與支撐面間的摩擦系數(shù) 為定位銷(xiāo)承受的部分切削力,對(duì)精度機(jī)床B=0由文獻(xiàn)金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)表3-19可知: =0.4,=0.2取基本安全系數(shù)=1.5加工狀態(tài)系數(shù)=1.刀具鈍化系數(shù)=1.10切削特點(diǎn)系數(shù)=1.0夾緊動(dòng)力穩(wěn)定系數(shù)=1.2手動(dòng)夾緊時(shí)手柄位置系數(shù)=1.2支撐面接觸情況系數(shù)=1.3 =4.6 取K=4 =527.7kgf=5277N由文獻(xiàn)金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)表3-24選 d=16mm P=2mm L=190mm =8kgf =12mm Q=626kgf=10 f=0.178 =0.2 =120表由文獻(xiàn)金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)表3-22 選 =4mm tan= =4.55 M=Qr.tan(+)+ =1150.7 kgf.mm=11507N.mm而實(shí)際上的夾緊扭矩M=L=1520kgf 遠(yuǎn)大于所需的夾緊扭矩,即工作是可靠的五.定位誤差分析(1)定位元件尺寸及公差確定。夾具的主要定位元件為一平面和V型塊間隙配合。 (2) 工件的工序基準(zhǔn)為孔心,當(dāng)工件孔徑為最大,定位銷(xiāo)的孔徑為最小時(shí),孔心在任意方向上的最大變動(dòng)量等于孔與銷(xiāo)配合的最大間隙量。本夾具是用來(lái)在臥式鏜床上加工,所以工件上孔與夾具上的定位銷(xiāo)保持固定接觸。此時(shí)可求出孔心在接觸點(diǎn)與銷(xiāo)中心連線方向上的最大變動(dòng)量為孔徑公差多一半。工件的定位基準(zhǔn)為孔心。工序尺寸方向與固定接觸點(diǎn)和銷(xiāo)中心連線方向相同,則其定位誤差為: Td=Dmax-Dmin 該夾具以一面兩銷(xiāo)定位,兩定位銷(xiāo)孔尺寸公差為80。為了滿足工序的加工要求,必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的尺寸公差。與機(jī)床夾具有關(guān)的加工誤差,一般可用下式表示: 由參考文獻(xiàn)5可得: 兩定位銷(xiāo)的定位誤差 : 其中:, 夾緊誤差 : 其中接觸變形位移值: 查5表1215有。 磨損造成的加工誤差:通常不超過(guò) 夾具相對(duì)刀具位置誤差:取誤差總和:從以上的分析可見(jiàn),所設(shè)計(jì)的夾具能滿足零件的加工精度要求。六、零、部件的設(shè)計(jì)與選用6.1擋銷(xiāo)選用本夾具選用一擋銷(xiāo)來(lái)定位,其參數(shù)如下表: 表2.2 擋銷(xiāo)銷(xiāo)dHd公稱(chēng)尺寸允差122010+0.0340.0236553816 1.56.2 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計(jì)與選用工藝孔的加工只需鉆切削就能滿足加工要求。故選用可換鉆套(其結(jié)構(gòu)如下圖所示)以減少更換鉆套的輔助時(shí)間。.尺寸表dDD1Ht基本尺寸極限偏差F7基本尺寸極限偏差D601+0.016+0.0063+0.010+0.004669-0.00811.84+0.016+0.00871.82.6582.63698121633.3+0.022+0.0103.347+0.019+0.010104581156101310162068+0.028+0.01312+0.023+0.0121581015181220251012+0.034+0.0161822121522+0.028+0.01526162836151826300.0121822+0.041+0.0203034203645222635+0.033+0.01739263042462545563035+0.050+0.0254852354255+0.039+0.0205930566742486266485070740.040鉆模板選用固定鉆模板,用沉頭螺釘錐銷(xiāo)定位于夾具體上。七、確定夾具體結(jié)構(gòu)尺寸和總體結(jié)構(gòu)夾具體:夾具的定位、引導(dǎo)、夾緊裝置裝在夾具體上,使其成為一體,并能正確的安裝在機(jī)床上。夾具體是將夾具上的各種裝置和元件連接成一個(gè)整體的最大最復(fù)雜的基礎(chǔ)件。夾具體的形狀和尺寸取決于夾具上各種裝置的布置以及夾具與機(jī)床的連接,而且在零件的加工過(guò)程中,夾具還要承受夾緊力、切削力以及由此產(chǎn)生的沖擊和振動(dòng),因此夾具體必須具有必要的強(qiáng)度和剛度。切削加工過(guò)程中產(chǎn)生的切屑有一部分還會(huì)落在夾具體上,切屑積聚過(guò)多將影響工件的可靠的定位和夾緊,因此設(shè)計(jì)夾具體時(shí),必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便于排屑。此外,夾具體結(jié)構(gòu)的工藝性、經(jīng)濟(jì)性以及操作和裝拆的便捷性等,在設(shè)計(jì)時(shí)也應(yīng)加以考慮。夾具體設(shè)計(jì)的基本要求(1)應(yīng)有適當(dāng)?shù)木群统叽绶€(wěn)定性 夾具體上的重要表面,如安裝定位元件的表面、安裝對(duì)刀塊或?qū)蛟谋砻嬉约皧A具體的安裝基面,應(yīng)有適當(dāng)?shù)某叽缇群托螤罹?,它們之間應(yīng)有適當(dāng)?shù)奈恢镁取?為使夾具體的尺寸保持穩(wěn)定,鑄造夾具體要進(jìn)行時(shí)效處理,焊接和鍛造夾具體要進(jìn)行退火處理。(2)應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度 為了保證在加工過(guò)程中不因夾緊力、切削力等外力的作用而產(chǎn)生不允許的變形和振動(dòng),夾具體應(yīng)有足夠的壁厚,剛性不足處可適當(dāng)增設(shè)加強(qiáng)筋。(3)應(yīng)有良好的結(jié)構(gòu)工藝性和使用性?shī)A具體一般外形尺寸較大,結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,而且各表面間的相互位置精度要求高,因此應(yīng)特別注意其結(jié)構(gòu)工藝性,應(yīng)做到裝卸工件方便,夾具維修方便。在滿足剛度和強(qiáng)度的前提下,應(yīng)盡量能減輕重量,縮小體積,力求簡(jiǎn)單。(4)應(yīng)便于排除切屑在機(jī)械加工過(guò)程中,切屑會(huì)不斷地積聚在夾具體周?chē)?,如不及時(shí)排除,切削熱量的積聚會(huì)破壞夾具的定位精度,切屑的拋甩可能纏繞定位元件,也會(huì)破壞定位精度,甚至發(fā)生安全事故。因此,對(duì)于加工過(guò)程中切屑產(chǎn)生不多的情況,可適當(dāng)加大定位元件工作表面與夾具體之間的距離以增大容屑空間:對(duì)于加工過(guò)程中切削產(chǎn)生較多的情況,一般應(yīng)在夾具體上設(shè)置排屑槽。(5)在機(jī)床上的安裝應(yīng)穩(wěn)定可靠 夾具在機(jī)床上的安裝都是通過(guò)夾具體上的安裝基面與機(jī)床上的相應(yīng)表面的接觸或配合實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)夾具在機(jī)床工作臺(tái)上安裝時(shí),夾具的重心應(yīng)盡量低,支承面積應(yīng)足夠大,安裝基面應(yīng)有較高的配合精度,保證安裝穩(wěn)定可靠。夾具底部一般應(yīng)中空,大型夾具還應(yīng)設(shè)置吊環(huán)或起重孔。工件裝夾方案確定以后,根據(jù)定位元件及夾緊機(jī)構(gòu)所需要的空間范圍及機(jī)床工作臺(tái)的尺寸,確定夾具體的結(jié)構(gòu)尺寸,然后繪制夾具總圖。詳見(jiàn)繪制的夾具裝配圖。7
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