夹具设计11(1)

1、任务的提出

本夹具主要用来钻Φ14H7的孔，同时对孔的同轴度及加工精度有一定的要求。且在钻孔后还要进行拉孔，以保证其精度要求，为了使其误差减小，在工序50、工序60、工序70中的加工也有精度要求。因此，在本道工序加工时，主要应考虑如何提高生产率、降低劳动强度、提高加工质量。

2、夹具的概述

2.1夹具定义

夹具即用于装夹工件（和引导刀具）的装置。夹具是泛指各种制造业中所应用的装置，在切削加工、焊接、热处理、流水线、检测等过程中都会被广泛应用。

2．2机床夹具的功能

机床夹具的的功能可以分为主要功能和特殊功能。主要功能是装夹工件，也就是实现一个或一批工件的正确定位和夹紧。

定位确定工件在机床上或夹具中占有正确位置的过程。定位的操作是解决工件定位基准（基面）与夹具的定位元件定位表面接触和配合问题，也是根据工件的加工工序中要求，满足加工位置正确。

夹紧工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作。由于工件在加工过程中，受到切削力、传动力、离心力、重力等外力作用，工件会松动、移动，甚至脱落。夹紧的操作是保持定位正确，将工件压紧夹牢，为工件在受力状态下提供安全可靠的加工条件。

3夹具的设计要求

机床夹具的具体设计要求可归纳如下：

1、机床夹具的结构应与其用途和生产规模相适应

2、机床夹具零件标准化程度高

3、机床夹具结构应具有足够的刚度、强度和良好的稳定性

4、保证使用方便和安全

5、有良好的工艺性

本次设计选择设计工序90，钻、扩、铰φ14H7孔的夹具设计,工序要求与φ25H8mm孔中心线保证7mm的尺寸要求,保证孔深25mm。同时为了便于立式钻床加工,零件采用一面两销定位。夹具设计在满足这些要求外,要保证较高的生产效率,还应考虑夹具体制造工艺性和生产经济性,加工过程中夹具的操作应方便,定位夹紧稳定可靠,夹具体应具有较好的刚性。

4定位方案的确定

4.1 确定定位方案

工件以Φ25H8孔、Φ45孔小端面和Φ10H7孔为定位基准；采用液压夹紧。

图1 Φ14H 孔工序简图

如图1所示,为了加工Φ14H 孔，在该定位方案中,φ45mm 圆柱小端面被夹具体上支撑板支撑，它限制X 轴的移动、Y 轴的转动及Z 轴的转动三个自由度。再φ25H8mm 孔内插入短销,限制了Z 轴的移动、Y 轴的移动,再以φ10H7mm 孔中插入削边销,其与短销限制了X 轴的转动 ,这样6个自由度全部被限制。我所设计的定位方案如附图A1图纸——手柄座夹具体装配图所示。

4.2 确定定位元件

由于夹具定位元件是确定工件正确位置的元件，且要经常与定位基准（基面）接触，所以必须满足以下几点要求：

1、一定的精度

2、良好的耐磨性

3、足够的刚度

4、良好的工艺性

综合上述要求，本道工序我们设计的定位元件主要有:定位板、短销和削边销。

4.3 定位误差的分析

本工序选用的工件以圆孔在定位销上定位，定位销为水平放置，由于定位副间存在径向间隙，因此必将引起径向基准位移误差。在重力作用下定位副只存在单边间隙，即工件始终以孔壁与心轴上母线接触，故此时的径向基准位移误差仅存在Z 轴方向，且向下。

0.0130.0070.0202

D Yz T Td +∆==+= 式中 D T ——工件圆孔直径公差（mm ）；

Td ——定位销外圆直径公差（mm ）。

5夹紧力的确定

5.1加紧力方案的确定

1）夹紧力的作用点

夹紧力的作用点是指夹紧时，加紧元件与工件表面的接触位置。它对于工件的稳定性和变形有很大的影响。

2）夹紧力的方向

夹紧力的方向与工件定位基准所处的位置，以及工件所受外力的作用方向等有关。

(1)夹紧力的作用方向应垂直于工件的主要定位基准，以保证加工精度。

(2)夹紧力的作用方向应有利于减少所需的夹紧力的大小

根据以上要求,考虑加工零件的特点及定位方式,我们采用液压夹紧方式。它主要通过三位四通电磁换向阀实现对工件的“快进-慢速夹紧-保压-快退-停止”的自动循环，由活塞杆推动浮动夹头夹紧工件。保压阶段负载为4.3X 310N,浮动夹头快进和快退的速度相等，v=4m/s 。活塞杆最大行程为50mm 。浮动夹头的自重G=1X 310N

5.2夹紧力大小的分析计算

钻孔时切削用量最大，轴向力、扭矩最大，故以钻孔时计算夹紧力并分析。 刀具：高速钢锥柄麻花钻

工件材料：灰铸铁

根据《切削手册》表2.34可查得：

切削力计算：x P =235 1.2p

a 0.4f p K =2811.09 N 修正系数p K =(

190HB )0.6=1.99 M1=F 切*2D M2=F 夹*f 摩*2

B M1=M2 推算出F 夹=4249.32 N

注： F 切-切削力 f 摩-摩擦系数 B-工件厚度

查《机械制造技术基础课程设计指导教程》表10-2，根据接触表面形式，确定其摩擦系数为0.15-0.25，f 摩取0.2

5.3加紧机构的设计

利用气缸活塞的压力通过浮动夹紧机构对工件进行夹紧。

1）运动分析

本工序夹具采用液压夹紧，其夹紧过程的工作循环图，如下

2）负载分析

阻力分析在本工序中，阻力分析主要是对工件的夹紧力，即F=4.3X3

10N 摩擦力取静摩擦阻力系数0.2，动摩擦系数0.1，则

静摩擦阻力

F=0.2X1000N=200N

u

动摩擦阻力

F=0.1X1000N=100N

ud

液压缸各阶段工作负载

快进阶段负载为1433N，慢进夹紧工件阶段负载为快进阶段的2.5倍3583，保压阶段负载为快进阶段的3倍4299N。快退阶段负载和快进负载一样为1433N。液压缸机械效率n,取n=0.9

1)启动阶段 F1= /n=223N

2)加速阶段 F2= /n=112N

3)快进阶段 F3=1433/0.9=1603N

4)慢进夹紧工件阶段 F4=3583/0.9=3981N

5)保压阶段 F5=4299/0.9=4777N

6)快退阶段 F6=1433/0.9=1603N

绘制速度-位移曲线图，如下：