机床夹具设计步骤和实例.docx
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机床夹具设计步骤和实例
第2节机床夹具设计实例
一、钻夹具的设计实例
图2-2-20所示为杠杆类零件图样。
图2-2-21所示为本零件工序图。
1.零件本工序的加工要求分析
①钻、扩、铰φ10H9孔及φ11孔。
②φ10H9孔与φ28H7孔的距离为(80±0.2)mm;平行度为0.3mm。
③φ11孔与φ28H7孔的距离为(15±0.25)mm。
④φ11孔与端面K距离为14mm。
本工序前已加工的表面如下。
①φ28H7孔及两端面。
②φ10H9两端面。
本工序使用机床为Z5125立钻,刀具为通用标准工具。
2.确定夹具类型
本工序所加工两孔(φ10H9和φ11),位于互成90°的两平面内,孔径不大,工件质量较小、轮廓尺寸以及生产量不是很大,因此采用翻转式钻模。
3.拟定定位方案和选择定位元件
(1)定位方案。
根据工件结构特点,其定位方案如下。
①以φ28H7孔及一组合面(端面K和φ10H9一端面组合而成)为定位面,以φ10H9孔端外缘毛坯面一侧为防转定位面,限制六个自由度。
这一定位方案,由于尺寸
mm公差大,定位不可靠,会引起较大的定位误差。
如图2-2-22(a)所示。
②以孔φ28H7孔及端面K定位,以φ11孔外缘毛坯一侧为防转定位面,限制工件六个自由度。
为增加刚性,在φ10H9的端面增设一辅助支承,如图2-2-22(b)所示。
比较上述两种定位方案,初步确定选用图2-2-22(b)所示的方案。
(2)选择定位元件。
①选择带台阶面的定位销,作为以φ28H7孔及其端面的定位元件,如图2-2-23所示。
定位副配合取
。
②选择可调支承钉为φ11孔外缘毛坯一侧防转定位面的定位元件,如图2-2-24(a)所示。
也可选择如图2-2-24(b)所示移动V形块。
考虑结构简单,现选用图2-2-24(a)所示结构。
(3)定位误差计算
①加工φ10H9孔时孔距尺寸(80±0.2)mm的定位误差计算。
由于基准重合,故ΔB=0。
基准位移误差为定位孔(φ38
mm)与定位销(φ38
mm)的最大间隙,故ΔY=(0.021+0.007+0.013)mm=0.041rnm。
由此可知此定位方案能满足尺寸(80±0.2)mm的定位要求。
②加工φ10H9孔时轴线平行度0.3mm的定位误差计算。
由于基准重合,故ΔB=0。
基准位移误差是定位孔φ28H7与定位面K间的垂直度误差。
故ΔY=0.03mm。
此方案能满足平行度0.3mm的定位要求。
③加工φ11孔时孔距尺寸(15±0.25)mm。
加工φ11孔时与加工φ10H9孔时相同。
此方案能满足孔距(15±0.25)mm的定位要求。
4.确定夹紧方案
参考夹具资料,采用M12螺杆在φ28H7孔上端面夹紧工件。
5.确定引导元件(钻套的类型及结构尺寸)
⑴对φH9孔,为适应钻、铰选用快换钻套。
主要尺寸由《机床夹具零、部件》国家标准GB/T2263-80,GB/T2265-80选取。
钻孔时钻套内径φ10
mm、外径φ15
mm;衬套内径φ15
mm,衬套外径φ22
mm。
钻套端面至加工面的距离取8mm。
麻花钻选用φ9.8
mm。
(2)对φ11孔,钻套采用快换钻套。
钻孔时钻套内径φ11
mm、外径φ18
mm,衬套内径φ18
mm,外径φ26
mm;钻套端面至加工面间的距离取12mm。
麻花钻选用φ10.8
mm。
各引导元件至定位元件间的位置尺寸分别为(15±0.03)mm和(18±0.05)mm,各钻套轴线对基面的直线度允差为0.02mm。
6.夹具精度分析与计算
由图2-2-22可知,所设计夹具需保证的加工要求有:
尺寸(15±0.25)mm;尺寸(80±0.2)mm;尺寸14mm及φ10H9孔和φ28H7孔轴线间平行度允差0.3mm等四项。
除尺寸14mm,因精度要求较低不必进行验算外,其余三项精度分别验算如下。
(1)尺寸(80±0.2)mm的精度校核。
定位误差ΔD,由前已计算,已知Δ=0.041mm。
定位元件对底面的垂直度误差ΔA=0.03mm。
钻套与衬套间的最大配合间隙ΔT1=0.033mm。
衬套孔的距离公差ΔT2=0.1mm。
麻花钻与钻套内孔的间隙X2=0.050mm。
衬套轴线对底面(F)的垂直度误差ΔT3=0.05mm。
因而该夹具能保证尺寸(80±0.2)mm的加工要求。
(2)尺寸(15±0.25)mm的精度校核。
ΔD=0.041mm,ΔA=0.03mm,ΔT1=0.033mm。
衬套孔与定位元件的距离误差ΔT2=0.06mm。
麻花钻与钻套内孔的间隙X=0.061mm。
因而尺寸(15±0.25)mm能够保证。
(3)φ10H9轴线对φ25H7轴线的平行度0.3mm的精度校核。
ΔD=0.03mm,ΔA=0.03mm。
衬套对底面(F)的垂直度误差ΔT=0.05mm。
因而此夹具能保证两孔轴线的平行度要求。
7.绘制夹具总图
根据已完成的夹具结构草图,进一步修改结构,完善视图后,绘制正式夹具总装图,如图2-2-23所示。
8.绘制夹具零件图样
从略。
9.编写设计说明书
从略。
二、铣床夹具设计实例
图2-2-25所示为轴套类零件的零件图样。
现需设计铣两槽5
mm的铣夹具。
1.零件本工序的加工要求分析
本工序的加工要求,在实体上铣出两通槽,槽宽为5
mm,槽深为27
mm,两槽在圆周方向互成60°±30′角度,表面粗糙度为Ra1.25μm。
本工序之前,外圆φ60
mm、内孔φ32
mm及两端面均已加工完毕。
本工序采用φ5mm标准键槽铣刀在X5l立式铣床上,一次装夹六件进行加工。
2.确定夹具类型
本工序所加工的是两条在圆周互成60°角的纵向槽,因此宜采用直线进给带分度装置的铣夹具。
3.拟定定位方案和选择定位元件
(1)定位方案。
①以φ32
mm内孔作为定位基准,再选孔端面为定位基准,限制工件五个自由度。
如图2-2-26(a)所示。
②以φ60
mm外圆为定位基准(以长V形块为定位元件),限制4个自由度。
如图2-2-26(b)所示。
方案②由于V形块的特性,所以较易保证槽的对称度要求,但对于实现多件夹紧和分度较困难。
方案①的不足之处是由于心轴与孔之间有间隙、不易保证槽的对称度,且有过定位现象。
但本工序加工要求井不高,而工件孔和两端面垂直精度又较高,故过定位现象影响不大。
经上述分析比较,确定采用方案①。
(2)选择定位元件。
根据定位方式,采用带台肩的心轴。
心轴安装工件部分的直径为φ32g6(
)mm,考虑同时安装6个工件,所以这部分长度取112mm,由于分度精度不高,为简化结构,在心轴上做出六方头,其相对两面间的距离尺寸取28g6(
)mm,与固定在支座上的卡块槽28H7(
)mm相配合;加工完毕一个槽后,松开并取下心轴,转过相邻的一面再嵌入卡块槽内即实现分度。
心轴通过两端φ25H6mm柱部分安装在支座的V形槽上,并通过M16螺栓钩形压板及锥面压紧,压紧力的方向与心轴轴线成45°角。
(3)定位误差计算。
工序尺寸27
mm定位误差分析如下。
由于基准重合ΔB=0
由于定位孔与心轴为任意边接触,则
因此定位精度足够。
由于加工要求不高,其他精度可不必计算。
4.确定夹紧方案
根据图2-2-26所示心轴结构,用M30螺母把工件轴向夹紧在心轴上。
心轴的具体结构如图2-2-27所示。
5.确定对刀装置
(1)根据加工要求,采用GB/T2242-80直角对刀块;塞尺符合GB/T2244-80,基本尺寸及偏差2
mm。
(2)计算对刀尺寸H和B
如图2-2-28所示,计算时应把尺寸化为双向对称偏差,即
6.夹具精度分析和计算
本夹具总图上与工件加工精度直接有关的技术要求如下。
定位心轴表面尺寸φ32g6。
定位件与对刀间的位置尺寸(24.75±0.08)mm,(4.575±0.05)mm。
定位心轴安装表面尺寸φ25h6。
对刀塞尺厚度尺寸2
mm。
分度角度60°±10′。
定位心轴轴线与夹具安装面、定位键侧平面间的平行度公差为0.lmm。
分度装置工作表面对定位表面的对称度公差为0.07mm。
分度装置工作表面对夹具安装面垂直度公差为0.07mm。
对刀装置工作表面对夹具安装面的平行度和垂直度公差为0.07mm。
(1)尺寸27
mm的精度分析。
ΔD=0.064mm(定位误差前已计算)。
ΔT=0.16mm(定位件至对刀块间的尺寸公差)。
ΔA=
×20mm=0.0086mm(定位心轴轴线与夹具底面平行度公差对工件尺寸的影响)。
故此夹具能保证27
mm尺寸。
(2)对60°±30′的精度分析。
分度装置的转角误差可按下式计算。
故此分度装置能满足加工精度要求。
7.绘制夹具总图
图2-2-27所示为本夹具的总装图样。
8.绘制夹具零件图样
从略。
9.编写设计说明书
从略。
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