王立芳

三面鉆床專用夾具設(shè)計

王立芳

王立芳

南陽廣播電視大學(xué)

引言

現(xiàn)在的機(jī)械制造裝備的發(fā)展主要還是在機(jī)械加工工藝的方法的改進(jìn)，高精度的機(jī)械加工方法，高自動化的實(shí)現(xiàn)，及其新的科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用。本次設(shè)計內(nèi)容主要是對設(shè)三面鉆床夾具的設(shè)計，主要是對定位方案設(shè)計，夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計，夾具體的確定，夾具總裝配繪制等。

在機(jī)床上對工件進(jìn)行切削加工，首先要將工件夾緊。為了能加工出合乎精度要求的工件，僅將工件夾緊，以進(jìn)行切削加工是不夠的，還必須使工件在機(jī)床上占有正確的位置。使工件占有正確的加工位置，并使工件夾緊的過程，稱為工件的安裝。若被加工工件的批量較小，專用夾具的生產(chǎn)費(fèi)用分?jǐn)偟矫總€工件就很高，在經(jīng)濟(jì)上不合算。

專用夾具是針對某一種工件的一定工序而專門設(shè)計的。因?yàn)椴恍枰紤]通用性，所以夾具可以設(shè)計的結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便。還可以采用各種省力機(jī)構(gòu)或動力裝置。因此用專用夾具可以保證較高的加工精度和生產(chǎn)效率。專用夾具通常是根據(jù)工件的加工要求自行設(shè)計和制造的。他的設(shè)計與制造的周期較長，制造費(fèi)用也較高，當(dāng)產(chǎn)品變更時，往往因無法再使用而“報廢”。因此這類夾具適用于產(chǎn)品固定的批量較大的生產(chǎn)中。

夾具設(shè)計的基本要求

1.能穩(wěn)定保證工件的加工精度；

2.能提高機(jī)械加工的勞動生產(chǎn)率，降低工件的制造成本；

3.結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，安全和省力；

4.便于排屑；

5.有良好的結(jié)構(gòu)工藝性，便于夾具的制造、裝配、檢驗(yàn)、調(diào)整和維修。

設(shè)計時應(yīng)在保證加工精度的前提下，綜合考慮生產(chǎn)率、經(jīng)濟(jì)性和勞動條件等項(xiàng)因素。當(dāng)生產(chǎn)批量較大時，可采用較先進(jìn)的結(jié)構(gòu)和動力傳動裝置，以提高生產(chǎn)率。當(dāng)生產(chǎn)批量較小時，則不能使夾具的成本太高。

決定設(shè)計專用三面鉆床夾具。本夾具用于專用三鉆床，加工時主要考慮的是如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強(qiáng)度，而精度不是主要問題。

問題提出

本設(shè)計夾具主要用來鉆Φ3.3和Φ6.8孔，由于工藝要求不高，因此，在本道工序加工時，主要應(yīng)考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強(qiáng)度。

夾具設(shè)計

1.初選定位方案

在加工Φ3.3和Φ6.8孔時，工件一側(cè)面采用四個支撐塊定位（兩個圓形，兩個矩形），在其中一個Φ50孔內(nèi)用一圓柱銷，在另一個Φ50孔內(nèi)用削邊銷，經(jīng)過分析，此種定位方案下，工件被完全定位。在設(shè)計夾具裝置時，因?yàn)榭紤]到工件需要經(jīng)常裝卸，而且工件材料為HT200，硬度為HBS190，銷釘可能會因?yàn)槟p而影響定位精度，故將兩銷釘設(shè)計為可換定位銷。

2.定位方案改進(jìn)

夾具設(shè)計要求除能完成既定的定位夾緊任務(wù)以外還要考慮到操作者的操作方便否，因此夾具也要求人性化設(shè)計。第一，該到工序需要三面同時鉆，而且使用的是剛性機(jī)床，沒有鉆模板，而為了防止使用過長的鉆頭，因此夾具體厚度不應(yīng)過大；第二，由于采用專用三面鉆機(jī)床，考慮到為了不增加機(jī)床設(shè)計的復(fù)雜度，因而采用工件豎直裝夾的方式，從而使機(jī)床從兩側(cè)以及上方加工工件，從而降低了專用機(jī)床的設(shè)計復(fù)雜程度。

確定加緊方案

工件定位后必須采用一定裝置將工件夾緊在定位元件上，從而使工件在加工過程中不會由于切削力，工件重力，離心力或慣性力而發(fā)生位置變化或產(chǎn)生振動，以保證加工精度避免機(jī)床刀具的損壞或發(fā)生人身安全事故。

為了提高生產(chǎn)效率，減少加緊工件時所耗費(fèi)的輔助時間，同時為了防止能提供足夠的加緊力，防止工件在加工過程中位置發(fā)生變化而影響加工質(zhì)量，根據(jù)工件自身的特點(diǎn)分析后，決定采用自動加緊裝置，通過液壓設(shè)備實(shí)現(xiàn)。

切削力及夾緊力計算

1.鉆Φ3.3底孔

刀具：高速鋼麻花鉆 直徑：Φ3.3

（1）軸向力

（2）轉(zhuǎn)矩

（3）切削功率

（4）切削力

在計算切削力時，必須考慮安全系數(shù)，安全系數(shù)：

式中：K1—基本安全系數(shù)，1.5 K2—加工性質(zhì)系數(shù)，1.1

K3—刀具鈍化系數(shù)，1.1

K4—斷續(xù)切削系數(shù)，1.1

2.鉆Φ6.8底孔

刀具：高速鋼麻花鉆 直徑：Φ6.8

（1）軸向力

（2）轉(zhuǎn)矩：

式中：CT=0.206，ZT=2.0，yT=0.8

（4）切削力

在計算切削力時，必須考慮安全系數(shù)，安全系數(shù)：

3.夾緊力

由于，鉆Φ3.3孔在與夾緊力方向相垂直的方向上，故不考慮它對工件移動的影響，只考慮鉆Φ6.8孔時候扭矩造成的影響。

液壓缸直徑選用D=48mm，，夾緊拉桿D=24mm，液壓油壓力為P=5MPa。

圖1 力分析

拉緊力：

夾緊裝置的夾緊力：

切削方向上，兩個方向的切削力相互抵消。

鋼與鑄鐵間的摩擦系數(shù)為0.3，因此摩擦矩Tm=1357.86〉〉T0，因此在鉆削加工時，工件不會轉(zhuǎn)動，故本夾具可安全工作。

定位誤差的分析

定位元件尺寸及公差的確定，本夾具的主要定位元件為定位銷，而該定位元件的尺寸公差為h6，而孔徑尺寸為H7。

△DW（x）=δD1+δd1+△1=0.025+0.016+0=0. 041mm〈〈0.2mm

故X方向滿足精度要求。

△DW（y）=（δD1+δd1）/2=（0.025+0.016）/2=0.02mm〈〈0.2mm

故Y方向也滿足精度要求。

結(jié)束語

本機(jī)床所用夾具的適用性強(qiáng)，工件采用液壓定位夾緊，快速方便。定位采用一面兩銷的定位方式，夾緊采用液壓加緊，采用這種方式完全能夠滿足精度要求。而且簡易方便，制造成本低，通用性好。刀具方面，我們選取麻花鉆，是因?yàn)樗庸た椎某叽缇炔桓?，表面粗糙度要求也不高。采購比較方便，價格比深孔鉆頭也便宜。通過本設(shè)計的認(rèn)識，筆者對機(jī)械行業(yè)在加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率的要求的掌握大幅度提高，而且加工精度也要同時能夠滿足設(shè)計要求，在直接經(jīng)濟(jì)效益方面，以節(jié)省大量加工工時為優(yōu)。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.01.059