车床支架机械加工工艺及夹具设计大学本科毕业论文

车床支架机械加工工艺及夹具设计

（1） 定位元件要有较高的精度； （2） 定位元件要有较高的耐磨性； （3） 定位元件要有足够的刚度和硬度； （4） 定位元件要有良好的工艺性。

对于本工序而言，定位销可设计为固定销，这样定位方便稳定，装置不复杂，直接将定位销打入孔中即可，当定位销时间长了有磨损时，可以直接换掉即可。

3.4 夹紧元件的选择

选择夹紧元件主要有3条原则：

1）夹紧元件结构要简单，制造要容易，体积小，重量轻，并要有足够的强度； 2）夹紧动作迅速，操作方便，使用安全，有足够的夹紧行程和装卸空间； 3）夹紧力要适当。

对于本道工序而言，夹紧力要求不大，而定位面的面积比较大，为了保证夹紧可靠，夹紧机构采用了螺纹夹紧机构,此套机构是利用螺纹直接夹紧工件,结构紧凑,所占空间位置较小,便于装卸工件。

图3-2 A型光面压块

综合上述要求选择螺纹。由于螺旋夹紧结构简单，夹紧可靠，所以在夹具中得到广泛应用。其扩力比远比斜楔夹紧力大。同时螺旋夹紧行程不受限制，所以

34

车床支架机械加工工艺及夹具设计

在手动夹紧中应用极广。但螺旋夹紧动作慢，辅助时间长，效率低，为了克服这一缺点，可将A型光面压块做如图3-3所示改型，在改型中通过计算为保证在装配、工作时压块不会掉下来，使其重心处在压紧螺钉中心线所在装配关系的下方，并且便于安装和拆卸，这在该夹具上加工的零件完成之后的取出方便许多。具体步骤为：松开夹紧螺钉，同时取下，再将压紧螺钉压头端旋至和压紧压板靠近工件的端面平齐，再将压紧压板如装配图中所示旋转90°即可取出工件。

3.5导向原件的选择

1）钻模板：由于所要加工的孔为平行孔系，孔径大于10mm且有一定的精度

要求，故使用固定式钻模板。

2）快换钻套:钻床夹具在生产批量较少时一般用钻模来进行刀具的导向，但在本次设计中要求生产2000零件，为了保证加工精度，在钻模板上将设计安装便于更换的快速钻套，在更换时将钻套削边转至螺钉处，即可取出，但削边的方向应考虑刀具的转向，以防钻套随刀具自行拔出。

3）钻套导向高度H：为了保证钻套的导向精度且不使刀具和钻套之间的摩擦力较大，应该取其导向高度H=（1～2.5）D。(D为钻套孔径)。

4）排屑间隙h：指钻套底部与工件表面之间的空隙，值太大排屑方便，但刀具的刚度和零件的加工精度都会降低，值过于小则铁屑不能排出，也会导致加工精度的降低。

5）钻套的公差与配合：查资料1，表3-14取钻套外径与衬套的配合种类与公差等级为H6/g5、H6/h5

3.6支脚的设计

1) 支脚必须有四个，如果夹具放歪，能立即发现。、

2） 支脚的宽度必须大于机床工作台T型槽宽度，故本设计所用夹具的四个支脚为45mm?25mm。

3）夹具的重心和钻削压力必须落在支脚形成的支撑面内。

4）钻套轴线应与支脚形成的支撑面垂直，以防止刀具折断，也可以保证加工精度。

3.7 定位方案分析

在批量生产的条件下，常使用夹具装夹工件，夹具设计中必须解决工件的定位问题。要解决这一问题需要解决两个矛盾:工件在夹具中位置”定与不定”的矛盾及定位“准与不准”的矛后。前者属于定性分析，可根据六点定位原理”来设

35

车床支架机械加工工艺及夹具设计

计和检查工件在夹具中的正确位置;后者属于定量分析，要由正确的定位误差的分析和计算来判断定位能否满足加工精度的要求。定量分析的前提是进行正确的定性分析，也就是说要进行定位误差的计算，首先必须保证该定位方案符合“六点定位原理”。在符合六点定位原理的前提下完成定位误差的分析和计算，最终依照加工不等式判断该方案是否能满足该工序的加工精度要求。

定位分析：在加工H孔、G孔时会产生（Z轴上一个移动、一个转动，Y轴和X轴上各一个移动）四个自由度，所以在设计夹具时如装配图3-3上所示，支撑板9和光面压块4限制两个自由度，阶型定位销14限制一个自由度，支撑板10限制一个自由度。

3.8 定位误差计算

定位误差是指工件在夹具中定位, 由于定位不准而造成的加工面相对于工序

基准沿加工要求方向上的最大位置变动量。分为基准不重合误差和基准位移误差。

基准不重合误差是指定位基准和工序基准不一致所引起的定位误差, 即工序基准相对于定位基准在加工方向上的最大位置变动量。

基准位移误差是指定位副存在制造误差和最小配合间隙而引起的定位误差, 即定位基准本身相对位置在加工方向上的最大位置变动量。

定位误差ΔD=基准不重合误差 ΔB +基准位移误差 ΔY

该夹具以底平面、侧面为定位基准，要求保证孔轴线与左侧而间的尺寸公差以及孔轴线与底平面的平行度公差。为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的工序公差。

夹具与支架A面接触的表面的定位误差ΔD1=ΔB1+ΔY1； 其中ΔB1=0；ΔY1=0.025+0.020+0.050=0.095则 ΔD1=ΔB1+ΔY1=0.095mm

钻套的垂直定位公差ΔD2=ΔB2+ΔY2=0+0.050=0.050mm 而零件设计要求误差为0.1，故符合图纸加工要求。

在X方向上定位误差和设计基准是重合的。所以ΔBX=0, 而ΔYX=0.05，则 ΔDX=ΔBX+ΔYX=0.05，而零件设计要求为0.2，故符合加工要求。

3.9夹紧力的计算

对于加工顶面，夹紧力向下的分力与切削力垂直，夹紧力的向里的分力与定位元件给的支持力抵消。计算加紧力时，通常将夹具和工件看成是一个刚性系统，根据工件受切削力、夹紧力（大型工件还应考虑工件重力，运动的工件还应考虑惯性

36

车床支架机械加工工艺及夹具设计

力等）的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬时状态，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。

Wk=WK

式中 Wk——实际所需夹紧力

W——在一定条件下，由静力平衡计算出的理论夹紧力（N） K——安全系数 安全系数K可按下式计算：

K=K0K1K2K3K4K5K6=2.84

K0——考虑工件材料及加工余量均匀性的基本安全系数，取1.4 K1——加工性质，取1.2

K2——刀具钝化程度，取1.3

K3——切削特点，取1.0 K4——夹紧力的稳定性，取1.3

K5——手动夹紧时的手柄位置，取1.0

K6——仅有力矩使工件回转时工件与支承面接触的情况，取1.0 给进量f0.8 =0.4mm／r ——查参考资料[3]表11-2所得 切削力：

F=419·D·f0.8·Kp =419×17×0.4×2.84 =8091.7 N

切削扭矩：M=0.21·D2·f0.8·Kp

= 0.21* 172*0.4*2.84 =68.9 N·M

查参考资料2根据表1-2-20、表1-2-21、表1-2-22得

r1=2/3 rz=3.594 ω=3°10” φ2=9°50” Q=25N L=120mm 由夹紧力公式：W=QL／r1tgφ1+rztg(ω+φ2)

= 25*120／(2/3*tg10°+3.594tg(3°10”+9°50”) = 2982.1 N

Wk=W·K= 2982.1*2.84 = 8469.2 N Wk > F 机构产生的夹紧力足够

37