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第3章 典型鉆床夾具設(shè)計(jì)
本章是針對(duì)CA6140車床變速箱內(nèi)小撥叉加工中的工序05 鉆-擴(kuò)-鉸 孔，以及擴(kuò) 孔的專用鉆床夾具進(jìn)行設(shè)計(jì)，使用機(jī)床為Z35。
3.1夾具設(shè)計(jì)分析
(1) 本工序?yàn)橐院蠖嗟拦ば驕?zhǔn)備了定位精基準(zhǔn)，故作為定位精基準(zhǔn)的各表面應(yīng)盡可能的在一次裝夾中加工出來(lái)，以保證各基準(zhǔn)面間的相互位置精度。
(2) 毛坯尺寸公差等級(jí)為CT8，加工余量等級(jí)為MA-G，其毛坯余量分布較為均勻，個(gè)別表面余量較小，如何保證加工時(shí)的加工余量的均勻，在擬定定位方案時(shí)應(yīng)予以考慮。
(3) 該零件為大批量生產(chǎn)，如何提高生產(chǎn)率降低勞動(dòng)強(qiáng)度？在夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)予以考慮[6]。
3.2夾具設(shè)計(jì)
3.2.1專用夾具設(shè)計(jì)的基本要求
(1) 確保工件加工質(zhì)量，保證質(zhì)量的關(guān)鍵在于正確的選定定位基準(zhǔn)和定位元件，必要時(shí)進(jìn)行誤差分析計(jì)算。
(2) 操作省力，高效，盡可能采用氣動(dòng)或液壓等機(jī)動(dòng)夾緊裝置，以減輕操作疲勞強(qiáng)度。
(3) 夾具制造成本低，盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)元件或標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，以降低夾具的制造成本[7]。
3.2.2專用夾具的設(shè)計(jì)步驟
(1) 明確設(shè)計(jì)要求，熟悉加工零件圖和毛坯圖和工藝規(guī)程等文件，掌握本工件工序加工技術(shù)要求。
(2) 了解生產(chǎn)綱領(lǐng)，以及夾具的需求情況，以確定夾具的結(jié)構(gòu)的合理性和經(jīng)濟(jì)性。
(3) 收集該工序用的機(jī)床，刀具方面的信息資料，了解機(jī)床的主要技術(shù)參數(shù)及規(guī)格，安裝具的連接部分結(jié)構(gòu)和尺寸。
(4) 選擇或設(shè)計(jì)定位元件，合理設(shè)置其在夾具上的位置。
(5) 畫(huà)出定位簡(jiǎn)圖。
(6) 進(jìn)行加緊力計(jì)算與分析，合理選擇動(dòng)力源。
(7) 繪制夾具裝配圖[8]。
3.2.3.定位基準(zhǔn)的選擇
(1) 定位基準(zhǔn)的選擇
加工該零件時(shí)，工序05 鉆三孔是以底面作為定位基準(zhǔn)面，用一面、一個(gè)固定V形塊、一個(gè)浮動(dòng)V形塊定位。其中一個(gè)平面限制了三個(gè)自由度，一個(gè)V形塊限制兩個(gè)自由度，浮動(dòng)V形塊限制了一個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度，通過(guò)這幾個(gè)定位元件就把工件的六個(gè)自由度完全限制了。加緊方式則是采用汽缸帶動(dòng)斜V形塊壓緊工件來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)工件加工過(guò)程中的夾緊[9]。
工件撥叉如何定位如圖 3-1所示。
圖 3-1撥叉的定位示意圖
(2) 切削力及夾緊力的計(jì)算
鉆削扭矩計(jì)算公式： (3-1)
切削力計(jì)算公式： (3-2)
擴(kuò)削扭矩計(jì)算公式： (3-3)
切削力計(jì)算公式： (3-4)
其中 d——鉆頭直徑mm
——每轉(zhuǎn)進(jìn)給量mm
——修正系數(shù)
工步 1 鉆兩孔至φ23H12
切削扭矩為
Nm
切削力為
N
工步 2 擴(kuò)兩孔φ23至φ24.5
切削扭矩為
Nm
切削力得
N
工步 3 粗鉸孔 至
切削扭矩為
=Nm
切削力為
=N
工步 4 精鉸兩孔 至
切削扭矩為
=Nm
切削力為
=N
(3) 根據(jù)夾緊力計(jì)算氣缸內(nèi)徑[10]
選取壓力系數(shù)為
則有
即
mm
所以選取氣缸直徑為100mm。
(4) 氣缸與夾具體相連接
在氣缸前后左右四端分別用4個(gè)M6螺栓將氣缸固定與夾具體上[11]。
第4章 典型銑床夾具設(shè)計(jì)
本夾具是CA6140車床變速箱內(nèi)小撥叉加工中的工序25 銑叉口兩端面的專用銑床夾具，使用機(jī)床為X62。
4.1 工藝方案確定
在雙端面銑床上，以H7孔及其端面和側(cè)板為定位，一次走刀，保證端面的H7軸線的質(zhì)量垂直度為0.1mm。兩端面的加工余量確定為，mm。
(1) 定位基準(zhǔn)的選擇
工件以H7孔及其端面和側(cè)板為定位基準(zhǔn)，用長(zhǎng)心軸、圓壓塊及底面的支承釘定位，其中長(zhǎng)心軸限制4個(gè)自由度，圓壓塊表面限制1個(gè)自由度，最后一個(gè)自由度由支承釘限制，這樣就實(shí)現(xiàn)了工件的完全定位，定位示意圖如圖 4-1所示。
圖4-1 CA6140小撥叉銑叉口定位簡(jiǎn)圖
(1) 夾緊機(jī)構(gòu)
采用多位壓板夾緊機(jī)構(gòu)，通過(guò)擰緊上面的六角螺母，和前面螺母來(lái)帶動(dòng)上面壓爪和側(cè)面壓板夾緊工件。
(2) 對(duì)刀裝置
采用直角對(duì)刀塊對(duì)刀和塞尺。
(3) 夾具與機(jī)床聯(lián)接元件
該夾具采用兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)定位鍵，固定在夾具體底面的同一直線位置的鍵槽中，用于確定銑床夾具相對(duì)于機(jī)床進(jìn)給方向的正確位置。并保證定位健的寬度與機(jī)床工作臺(tái)T型槽相匹配的要求[17]。
4.2夾具設(shè)計(jì)
專用夾具設(shè)計(jì)基本要求及步驟在上一章作了詳細(xì)敘述，本章就不再敘述。
(1) 切削力及加緊力的計(jì)算
①. 切削力的計(jì)算在第2章工藝設(shè)計(jì)過(guò)程中已計(jì)算
切削力得
= kN
②. 夾緊力的計(jì)算根據(jù)力矩平衡可算得
(4-1)
算得夾緊力為
N
圖4-4 CA6140小撥叉鉆床專用夾具三維實(shí)體模型圖
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