箱体多孔加工工艺装备设计L面.docx

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箱体多孔加工工艺装备设计L面

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摘要

本文设计了一套用于加工拖拉机转向操纵箱L面的四个孔的摇臂钻床夹具，并且采用多轴头传动系统装置将四个孔一次加工成型。

本文就这两个方面分别进行叙述。

在夹具设计方面，主要从

（1）定位装置的选择；

（2）夹紧装置的选择；（3）总体结构的确定；（4）导向装置的选择；（5）钻模板的设计，等几个方面进行设计。

在多轴头传动系统设计方面，主要考虑主动轴、工作轴、轴承、齿轮的选取以及组成多轴头的零件的布置。

采用多轴头传动系统是本次设计的一个特色，不但可以提高生产效率,可在普通摇臂钻床的主轴上安装多轴头,从而将普通摇臂钻床改装成多轴钻床。

而且由于多轴头结构简单,不需改变现有机床设备,投资少,见效快,因此在实际生产中得到了广泛的应用。

关键词：

夹具设计钻套悬挂式钻模板多轴头

ABSTRACT

Thisarticleisaboutrockerdrillpressfixturedesignfordrillingfourholeontractorturningmanipulatingbox,adoptingmultiaxletreetransmissionsystem.Thisarticlecontainsthesetwoaspects.Fromfixturedesignaspect,itconsistsoffivemostlyfacets

（1）orientationdevicechoice;

（2）clampdevicechoice;（3）collectivityframechoice;（4）directiondevicechoice;（5）drillpressfixtureplandesign.Frommultiaxletreedesignaspect,itarecomprisedOfchoiceaboutaxletree,gearandofpartcollocation.thisdesigncharacteristicisadoptingmultiaxletreetransmissionsystem.thissystemnotonlyimproveproductivity,butalsoduetoitssimplestructurethatdon’tchangemachinetoolinexistenceandeconomy,highproductivity,itisappiiedwidely.

Keywords:

FixturedesignBushSwingdrillpressfixtureplanMultiaxletreedesign

目录

第一章综述……………………………………………………………1

1.1夹具发展概况及发展趋势……………………………………………………1

1.2机床夹具设计方法…………………………………………………………2

1.2.1机床夹具简介…………………………………………………………2

1.2.2夹具的分类…………………………………………………………2

1.2.3夹具的组成……………………………………………………………3

1.2.4机床夹具的功用…………………………………………………………4

1.2.5机床夹具的设计方法…………………………………………………4

1.2.6定位装置的设计方法…………………………………………………5

1.2.7夹紧装置的设计方法…………………………………………………6

1.3本文的研究内容……………………………………………………7

第二章加工拖拉机转向操纵箱L面四孔的钻床夹具设计…………………………………………………………8

2.1总体概述……………………………………………………………………8

2.2定位元件的选择……………………………………………………………9

2.2.1定位装置的选择……………………………………………………9

2.3夹紧装置设计………………………………………………………………10

2.3.1夹紧装置的选用……………………………………………………10

2.3.2所选夹紧装置的工作原理…………………………………………11

2.3.3夹紧装置分析……………………………………………………12

第三章钻模板设计……………………………………………13

3.1总体框架结构设计…………………………………………………………13

3.1.1钻模的分类…………………………………………………………13

3.1.2钻模类型的选择……………………………………………………14

3.2钻床夹具中刀具的对准和导引……………………………………………15

3.2.1钻套的四种形式……………………………………………………15

3.2.2钻套的选用…………………………………………………………15

3.3钻模板的设计………………………………………………………………16

3.3.1常用的有如下几种类型……………………………………………16

3.3.2钻模板设计的要求…………………………………………………16

3.4夹具体的设计………………………………………………………………18

3.4.1夹具体设计的基本要求………………………………………….18

3.4.2夹具体毛坯的制造方法…………………………………………..19

3.5夹具在机床上的定位……………………………………………………..20

第四章多轴头传动系统………………………………………………21

4.1引言…………………………………………………………………………21

4.2钻床多轴头的设计…………………………………………………………21

4.3多轴头传动系统……………………………………………………………32

结论…………………………………………………………………………………34

参考文献

致谢

第一章综述

1.1夹具发展概况及发展趋势

由于夹具能够保证加工精度和提高了生产率,所以夹具在机械加工中占有很重要的位置。

在机械制造业中，品种越来越多，多产品更新快的要求，由于这些原因，夹具设计的发展中，主要表现在以下几方面；

1.2机床夹具设计方法

1.2.1机床夹具简介

1.2.2夹具的分类

按夹具的使用特点、通用性、所使用机床类型分类，如下：

（1）通用夹具

用来对一定形状的零件的装夹，如；三抓自定心卡盘、回转工作台等。

（2）专用夹具

专用夹具是指为加工特定的一步而专门设计的夹具。

（3）可调整夹具

加工完一次工步后，只需要调整就可以对形状相似的工件进行加工。

（4）组合夹具

标准的模块化夹具。

（5）随行夹具

它是由自动线的带着工件输送装置。

1.2.3夹具的组成：

由各种元件组成的。

定位元件-----定位作用。

定位元件的组合---定位装置。

（1）夹紧元件-----夹紧作用。

夹紧元件的组合---夹紧装置。

（3）自动定心元件是同时起定位与夹紧作用的组合元件。

（4）引导元件---引导并确定刀具相对位置的元件。

（5）夹具体是夹具的基座和骨架，

固定夹具中的定位元件、其它装置、紧元件及使之

成为一个整体。

保证一定精度的基础件

1.2.4机床夹具的功用

机床夹具的主要功用为:

（4）扩大机床工艺范围

可使加工方便，扩大机床工艺。

（5）减少辅助时间，减少产品试制周期

在加工中大量应用通用、可调、组合夹具，无需对专用夹具进行设计和制造，

减少了生产准备时间。

显著缩短试制的周期。

周期越来越短，缩短生产准备周期，提高产品质量和降低十分突出.传动高效化;制造的精密化、自动化。

1.2.5机床夹具的设计方法

设计要求有以下几点；

（1）保证工件的加工精度

在设计时，要特别注意加工精度要求。

主要需要正确地确定定位方案，制定尺寸、公差和技术要求。

误差的分析和计算是保证设计的可靠性。

（2）提高效率，降低成本

夹具的总体方案设计应适应生产计划,在批量生产时,应该尽量使用各种各样的快速和有效的结构、移动设备和先进的控制方法,缩短辅助时间,提高生产效率,在中小批量生产,

满足夹具功能需求的前提下,使夹具结构简单,容易制造,为了减少制造夹具体。

（3）操作方便、省力和安全

一切生产首先考虑的就是安全，其次是方便、省力。

即夹具的操作要方便、省力，

应有安全保护装置，安全生产，以确保使用安全。

（4）便于排屑

如果排屑不畅通2，切屑在夹具中越来越多，会破坏工件正确的定位，严重时会产生工伤事故。

所以在设计时必须考虑排屑，并且深度分析。

（5）结构工艺性好；

保证良好的工艺性要注意以下几点:

1）固定的标准和可互换零件和特殊部件,应减少特殊部分的比例。

广泛采用的标准部件和现成的方法大大减少夹具设计和制造的劳动力和成本。

2）夹具结构的各种特殊的组件应该易于制造,测试,组装。

3）夹具的维护。

机床夹具设计。

缩短设计周期,制造成本的降低,夹具设计强度一般由类比法来估计而不做复炸的计算,根据工件的位装置,夹紧装置,对刀引导元素等进行分析，需要正常的使用。

1.2.6定位装置的设计方法

1定位种类

采用夹具装夹法加工，工件在夹具中的定位，必须使工件相对刀具及成形运动准确位置，以保证精度要求。

其功能和意义的工件夹具定位,对单个工件是使工件准确定位元素的位置,和连续的夹具工件,是他们的一贯立场。

一批的一致性的工件在夹具的位置定位基于工件表面接触夹具定位组件,或匹配,前者称为轴承定位。

后者是呼吁或定心定位。

因为夹具通常用于一批工件、夹具设计,如何确保一批工件位置的一致性,是工件在夹具定位问题的根源。

通常有以下几种方法:

1）完全定位

工件六个不定都被限制称为完全定位。

2）部分定位

工件的六个不定度被限制一部分时，称为部分定位。

由工件结构形状特点以及精度要求可分成如下几种情况：

a由结构形状特点，没有必要限制全部不定度。

b由精度要求，允许保留部分不定度不被限制。

注意：

1）.夹具定位元件和工件定位的基础推动总是保持密切联系或合作,可以扮演一个角色的限制的不确定性。

他们曾经将导致工件定位不准确,甚至失去定位。

2）．若将夹具上定位元件抽象转化为相应的定位文承点，每个支承点所限制的某一个方面的不定度，并不意味着工件已失去了在该方面移动或转动的可能性。

3）欠定位

数量少于实际加工需求的称为欠定位。

2定位装置的基本要求

选择定位装置的基本要求为:

对定位元件的要求

工件定位基准和定位元素或合作,可以限制自由必须限制工件定位误差最小;没有超级的概率定位;对于大尺寸表面的定位,采取措施从结构,在不影响定位精度的前提下,尽量减少和接触区表面的工件定位,明确定位芯片表面的方便。

定位精度

定位精度的机器上必须考虑,如安装时间可以用来找到校准夹具基地,或固定安装在加工表面上的定位方法,确保相应的尺寸精度和位置精度满足要求。

提高工件在夹具中定位精度的主要措施:

一批工件在夹具中定位，定位误差包括基准位置误差和基准不重合误差，提高定位精度，都是为了消除或减少这两方面的误差。

（1）消除或减少基准位置误差的措施

a选用基准位置误差小的定位元件。

b定位元件在夹具中的位置。

c提高配合精度

洞内或外圆定位基准面的工件,如定位和最大限度地发挥其主轴定位时,定位销或各种定位套的配合精度。

由于减少了配合间隙,减少定位表面的工件定位位置误差。

d正确选取工件上的第一、第二和第三定位基准

选择夹具设计中定位基准面,应该直接关系到工件加工精度基准第一必须有一个基准。

第一的位置必须有一个基准误差最小,第二和第三的位置基准位置误差大。

（2）消除或减少基准不重合误差

在夹具设计中,为了消除或减少基准偏差错误,应选择尽可能的过程流程定位基准的基准。

当工件加工过程中,加工表面有几个加工精度要求,应按照相应的加工精度的要求选择的第一,第二和第三的位置在工件定位基准。

1.2.7夹紧装置的设计方法

1夹紧装置的组成

加工夹紧工件时,工件放置在夹具定位组件,使其获得正确的位置,然后采用一定的机构压力压牢,确保不会由于在加工过程中切削力、惯性力、重力、离心力产生位置的变化,确保加工质量和安全生产。

这个工件夹紧夹,称为夹紧装置。

夹紧装置包括:

1）动力装置。

它产生力源。

气压装置和液压装置是应用最广泛的。

中间递力机构在传递夹紧力时可起到作用。

2）夹紧机构。

它的功能转移的夹紧力和成为一个夹紧任务。

在递归过程中,可以改变力的大小和方向

设计夹紧装置的要求以下:

（1）保证工件不被破坏。

。

（2）夹紧动作迅速，力度合适。

（3）良好的可用性。

（4）夹紧行程和装卸工件之间有一定的间隙。

2设计夹紧装置的要求

设计夹紧装置，合理确定夹紧力的方向和位置、力和夹紧行程的大小等等。

在考虑夹紧力时还必须遵守以下原则：

夹紧力作用点的确定准则为:

夹紧力应落在工件刚性好的部分,提高系统的刚度,减少夹紧变形。

工件的夹紧系统,往往是系统中的一个薄弱环节,因此,工件的夹紧力,有很大的影响在整个系统的夹紧,这一点应有利于避免工件的变形。

设计过程中,夹紧力的大小一般不计算方法用于确定,这是因为过程中切削机械加工余量、等因素的使用工件硬度、刀具磨损变化,很难计算准确的切削力。

因此,对于手动夹紧装置,通常基于经验或夹紧力的测定方法类比。

如果你需要更准确地确定夹紧力的价值,如设计压力、液压传动装置、夹紧装置,或容易变形的工件夹紧,更切削力测力计测量或实验的方法,确定切削力的大小,然后估计所需的夹紧力的大小。

1.3本文的研究内容

在摇臂钻床上利用多轴头传动系统设计一套夹具，进行拖拉机转向操纵箱L面钻孔加工工序。

第二章转向操纵箱L面四孔的钻床夹具设计

2.1概述

1简述：

如下图2.1所示，本次的钻床夹具设计是属于专用夹具的设计。

2原理：

设计过程中,夹紧力的大小一般不计算方法用于确定,这是因为过程中切削机械加工余量、等因素的使用工件硬度、刀具磨损变化,很难计算准确的切削力。

因此,对于手动夹紧装置,通常基于经验或夹紧力的测定方法类比。

如果你需要更准确地确定夹紧力的价值,如设计压力、液压传动装置、夹紧装置,或容易变形的工件夹紧,更切削力测力计测量或实验的方法,确定切削力的大小,然后估计所需的夹紧力的大小。

3工件装夹

如图2.1所示，A14、B14及L面相对底面c垂直。

由一个支承板l及两个定位销2、3确定并且通过螺母4夹紧以保证工件所占据的一定位置在夹具中．利用摇臂钻床加工。

（a）

（b）

（c）

图2.1工件装夹

Fig2.1workpiecefixing

2.2定位元件

2.2.1定位装置

1工件定位原理分析

六个不确定度都被限制是完全定位。

为了便于定位分析,具体的定位元素抽象可以转移到相应的支撑点,接触表面的工件定位支承点分别限制工件的夹具的各个方面的不确定度。

图2.2（a）-（b）是操纵箱L面上的四个孔φ10.6的加工工序简图。

在这一过程中工件的位置分析,它可以是一个支承板1抽象为三个支持点,极限运动沿着x轴、y和Z轴旋转和绕3的不确定度;中间销限制两个自由度,生产本地化现象,前沿销结构中使用这就消除了冗余约束,只限制了x轴旋转,完成了完全定位的实现。

满足加工精度要求。

（a）

（b）

图2.3工序图

Fig2.3workingprocedurechart

2定位方案设计

1）方案选择

虽然能保证四个孔之间的垂直度与尺寸精度，但是从夹具设计所采用多轴头传动系统与钻模板为悬挂式钻模板，第一定位基准最好用P面。

为保证钻孔的孔径大小、钻孔深度即钻孔的尺寸精度。

选择如图1-2φ65D所示，第二和第三定位基准可以L面与四孔垂直面上的一点为定位基准，也可选择两个孔φ14DC、φ65D3孔为定位基准，其定位分别利用支承板与定位销实现定位与通过如图2.2两定位销1、2实现定位。

经全面的分析，由于L面是毛坯面，不能保证加工时的精度要求。

故最后确定以两个孔φ14DC、φ65D3为第二及第三定位基推。

对两孔孔定位时，需要进行定位误差计算。

图2.2定位

Fig2.2orientation

2）定位元件的选择

a主要支承

利用支承板与定位销实现定位与通过两定位销1、2实现定位。

经全面的分析，由于L面是毛坯面，不能保证加工时的精度要求。

采用固定式定位销。

b辅助支承

根据定位原理，需要限制六个不定度的时候，同时也可以辅助支承。

在夹具中．辅助支承是定位元件，其作用是起辅助作用和增加工件支承副性作用。

在一定程度上提高了同时也能实现零件的预定位。

在未夹紧工件前，为了避免出现工件的重量超过稳定地区,这是由一端的主要支持工件的焦点和放弃下垂,使工件的定位基准定位组件脱离定位元件这种现象，可以设置辅助支承，在工件重心的下方区域，先实现预定位，然后夹紧力的作用下实现完全的接触主要定位组件,准确定位。

如上图2.1（a）（b）所示，在L面加工四孔时，四孔表面的L为了保证孔的位置精度可以由平面P和两个圆孔表面的结合位置,但由于工件的重量超过稳定地区,这是由主轴承孔在正确的工件定位稳定。

2.3夹紧装置设计

2.3.1夹紧装置的选用

1）作用原理：

在未夹紧工件前，为了避免出现工件的重量超过稳定地区,这是由一端的主要支持工件的焦点和放弃下垂,使工件的定位基准定位组件脱离定位元件这种现象，可以设置辅助支承，在工件重心的下方区域，先实现预定位，然后夹紧力的作用下实现完全的接触主要定位组件,准确定位

2）螺旋夹紧机构优缺点；

优点；

A结构简单；

B自锁性能好；

C行程不受限制；

缺点；

A夹紧动作慢。

B大部分需要手动。

3）使用的范围；

螺旋结构为拥有离合器机构，机构简单，容易制作，夹紧信赖、扩力更大，夹紧行程不受限制等特征。

2.3.2工作原理：

图2.4所示；在螺母1与开口垫圈2的共同作用下夹紧，只需将螺母2稍松动，就可以取出垫圈，继而穿过螺母取下工件，操作简单快捷，但需手动。

图2.4夹紧机构图示

Fig2.4screwclampmachine

2.3.3夹紧装置分析

以夹紧力的方向为基础分析：

1夹紧力垂直于定位基准面

在定位、夹紧力作用时，工作应该接近的支持，并确保每一个数据和定位元件的可靠接触。

一般来说，大的定位面，精度高。

不确定度的限制，夹紧力垂直作用在表面，保证了工件的质量。

图2.5工件定位

Fig2.5workpieceorientation

如图2.5所示，L面与P面都可以作为基准平面，但是依据基准重合的原则，则选择P面作为基准平面而不是L面，所以夹紧力应与P面垂直，只有这样支撑板一直会与P面接触。

使钻孔的位置的准确度始终得到。

2夹紧力的方向应有利于减小夹紧力

如图2.6所示，在正对切削力F的方向上增加一个辅助支撑元件。

此支承元件是为了不让工件在加工过程中沿Z轴移动而不是作定位用。

这样可以减小夹紧力，对加工有利。

图2.6辅助支承

Fig2.6assistantbearing

第三章钻床专用夹具设计

3.1总体框架结构设计

3.1.1钻模的分类

安放钻套用的钻模板为“钻模”。

其分类如下：

1固定式钻模

它被固定在钻床上。

2回转式钻模

旋转式钻模主要用于圆周平行孔或圆周上。

夹具的设计，在大多数情况下是一个夹具和标准炮塔设计的特殊组合。

3翻转式钻模

翻转式钻模比较灵活，适合加工小工件不同面的孔。

4盖板式钻模

盖板式钻模没有夹具体，适用于笨重的工件，也是用于中小批生产工件钻孔后立即进行倒角，惚面、攻丝等工步等情况。

5滑柱式钻模

对于使用已经结构已标准化和规格化的滑柱式钻模。

只要根据要求的工件形状、大小和处理等,专业从事设计、制造相应的定位、夹紧装置和钻套,等等,在一个文件夹特定平台或钻井基盘在合适的位置,就可用于加工。

3.1.2钻模类型的选择

钻模类型很多，选择时可以根据性质、加工要求等情况。

选择钻模类型注意以下几点。

1加工大径时，用固定式钻模。

2翻转式钻模用于小件工件的加工。

3当处理分布并行洞不是一周的同心圆。

4滑柱钻模用于中小型工件且孔的垂直度和孔距要求都不高得到情况下。

小结：

根据以上的资料与分析，选择使用固定式钻模。

3.2钻床夹具中刀具的对准和导引

此次设计中，同一面L面四个孔的多孔加工，仅仅只需钻头对准钻套，钻孔的位置就可以满足工序要求。

钻套实现刀具的对准还能增强刀具刚度的作用。

3.2.1钻套的四种形式

1固定钻套

固定钻穿后的缺陷是不容易改变,因此它主要用于中小批量生产夹具或用于处理小螺距和要求精度高的洞。

为了防止芯片进洞,钻套上下端应该强调钻模板是合适的。

2可换钻套

钻套在夹具体或钻模板装配H7/g6或H6/g5。

衬套外圆钻模板的配合H7/n6。

3快换钻套

在加工时，需要换钻套，以对应各个工步所需刀具，所以选用快换钻套

快换钻套的使用：

当要取出钻套时，钻套向逆时针转动，使螺钉头部与切削平面同位置时，即可取出钻套。

即满足了面四个孔先钻孔，再攻螺纹两道工步加工的工序中。

3.2.2钻套的选用

钻套按下述原则确定：

1.以防止卡住和咬死，钻套导引孔与刀具必须有一定的间隙。

2.必须按基轴制的原则进行选定。

4.则选用公差F7或E7。

5.所加工孔的基本尺寸明确了选用标准钻头的最大尺寸，所以钻头导引孔、加工孔的基本尺寸相同。

经综合考虑，此次设计采用快换钻套。

3.3设计钻模板

钻模扳是供安装钻套用的。

3.3.1常用的有如下几种类型：

1.固定式钻模扳

固定式钻模扳在夹具体上直接固定。

2.铰链式钻模板

装卸工件方便，加工的位置精度相对低。

3.可卸式钻模板

位置精度也比较较低，所以在其他钻模板不能满足时采用。

4.悬挂式钻模板

悬挂式钻模板适用在立式、组合机床上配合多轴传动使用。

3.3.2钻模板设计的要求：

对于使用已经结构已标准化和规格化的滑柱式钻模。

只要根据要求的工件形状、大小和处理等,专业从事设计、制造相应的定位、夹紧装置和钻套,等等,在一个文件夹特定平台或钻井基盘在合适的位置,就可用于加工。

综述，采用悬挂式钻模板。

钻模板与夹具体通过导柱、弹簧与多轴传动头连接，由两根导柱2来确定其相对位置。

图3.1悬挂式钻摸板与多轴头的配合

Fig3.1suspensionbroecyclostyleandmultiaxletreefabricate

3.4夹具体的设计：

3.4.1夹具体设计的基本要求

要把各种元素所必需的设备、机构、设备,同时考虑安排各种各样的组件和设备以及加工性能等。

所以在特殊夹具,具体的形状和大小非标准。

夹具体设计基本要求如下：

（1）有足够的强度和刚度

在加工时，夹具体要承很多作用力（如：

受切削力、惯