覆蓋式鉆床夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)摘要：機(jī)械制造離不開(kāi)金屬切削機(jī)床。本文所設(shè)計(jì)的覆蓋式鉆床夾具的目的在于保證機(jī)械加工質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度以及實(shí)現(xiàn)制造流程智能化。像這樣的機(jī)械夾具能夠普遍應(yīng)用在工業(yè)上,大量專(zhuān)用機(jī)械夾具的應(yīng)用為大批量生產(chǎn)創(chuàng)造了有利條件。本文的設(shè)計(jì)主要使用了AUTOCAD與SOLIDWORKS兩個(gè)軟件進(jìn)行了夾具的二維圖紙?jiān)O(shè)計(jì)以及三維實(shí)體建模。分析并論證了覆蓋式鉆床夾具所使用的定位元件和夾緊元件，并且設(shè)計(jì)了鉆模板、軸套和夾具體等零件，最后通過(guò)組合裝配和誤差分析計(jì)算確定其可行性，完成了本次覆蓋式鉆床夾具的設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：覆蓋式鉆床夾具；夾具設(shè)計(jì)；AUTOCAD；SOLIDWORKS目錄TOC\o"1-3"\h\u318331緒論 1299141.1課題研究背景及意義 160601.2課題研究現(xiàn)狀 184211.3夾具發(fā)展趨勢(shì) 2112951.4課題研究的主要內(nèi)容 3250722鉆床夾具的設(shè)計(jì) 454842.1鉆床夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 4107142.2鉆床夾具的設(shè)計(jì)步驟 758552.3鉆床夾具的設(shè)計(jì)特點(diǎn) 82.4基準(zhǔn)的確定9276723覆蓋式鉆床夾具的設(shè)計(jì) 1115393.1夾具的裝配圖 11246253.2定位方案的設(shè)計(jì)與定位基準(zhǔn)的選擇 12153053.3夾緊方案的設(shè)計(jì) 1412303.4切削力和夾緊力的計(jì)算 16206044夾具體及夾具零件的設(shè)計(jì) 184.1夾具體的要求184.2夾具體毛坯的類(lèi)型184.3鉆模板的設(shè)計(jì)194.4鉆套的設(shè)計(jì)20323745夾具誤差的分析計(jì)算 225.1定位誤差225.2誤差分析235.3分析計(jì)算定位誤差時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題2495596總結(jié) 2520493參考文獻(xiàn) 26附錄2828281緒論1.1課題研究背景及意義夾具這種裝置最早在18世紀(jì)被制造出來(lái)，從剛被制造時(shí)的簡(jiǎn)陋設(shè)備到現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展成功能、種類(lèi)趨于完善的工藝裝備。近些年來(lái)，夾具與機(jī)床的相互配合程度越來(lái)越高，夾具與機(jī)床的有機(jī)結(jié)合，使其成為了一種必不可少的加工設(shè)備。工件在被加工時(shí)需要被牢固的固定才能保證精準(zhǔn)性，機(jī)床夾具的作用正是如此，它能精確定位工件位置，并且能保證牢固性，使工件更容易接受加工。這樣大大提高了工作效率，并且不會(huì)影響工件質(zhì)量，還提高機(jī)床的工藝性能。因?yàn)橛兄绱孙@著的優(yōu)點(diǎn)，機(jī)床夾具有了顯著地位。現(xiàn)代制造業(yè)進(jìn)步與轉(zhuǎn)變的勢(shì)頭已經(jīng)不可阻擋，傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式已經(jīng)跟不上時(shí)代的變化，因此我們需要新的像夾具這樣的工藝裝備來(lái)滿(mǎn)足機(jī)械生產(chǎn)，才能提高生產(chǎn)效率，滿(mǎn)足生產(chǎn)需求。只有合理使用設(shè)備，才能保證機(jī)械零件的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，提高了工作效率，增加了設(shè)備的使用，減少了生產(chǎn)費(fèi)用，改善了工人的工作環(huán)境。1.2課題研究現(xiàn)狀經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)表明，目前在國(guó)際生產(chǎn)中，近八成的工件是由中、小批多品種生產(chǎn)的。現(xiàn)在時(shí)代的工件產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)激烈，因此要求現(xiàn)代企業(yè)不能安于現(xiàn)狀，必須不斷地創(chuàng)新，更新自己的產(chǎn)品，才能保證自己不被時(shí)代淘汰。然而，傳統(tǒng)的專(zhuān)用夾具依然被大量的使用，在一些企業(yè)中，數(shù)量可能達(dá)到成千上萬(wàn)。在企業(yè)中專(zhuān)用夾具的更換率也是很高，基本上一般的夾具的壽命不過(guò)三至四年，但其實(shí)它的磨損量并不是很高，只有10~20%左右。近年來(lái)，世界各類(lèi)知名組織對(duì)新型機(jī)床夾具提出如下要求：1.要能夠快速適應(yīng)新產(chǎn)品，避免造成成本的損失以及時(shí)間的浪費(fèi)；2.要求夾具具有一定的兼容性;3.要求機(jī)床夾具能完成高精度的加工;4.要求新型機(jī)床夾具有更好的適用性;5.要求采用高效的夾緊裝置；6.要求使用更高的要求來(lái)規(guī)定機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化。夾具的重要性決定了它特殊的地位。移動(dòng)工件的誤差取決于夾具的剛性。這是不同于其他測(cè)量根據(jù)設(shè)備的設(shè)計(jì)和安裝。只要保證夾具的剛度，就能控制誤差。此外，夾具的能動(dòng)作用體現(xiàn)在如果因?yàn)槠渌h(huán)節(jié)的工藝制造引起較大的動(dòng)態(tài)誤差。1.3夾具的發(fā)展趨勢(shì)夾具在機(jī)械加工中的重要性是不可置疑的，隨著機(jī)床技術(shù)的告訴發(fā)展，目標(biāo)方向應(yīng)該放在高速、高效、精密、復(fù)合、智能、環(huán)保這些方面。與此同時(shí)，夾具的進(jìn)步方向已經(jīng)明了，應(yīng)該向著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟(jì)等這些方向進(jìn)行研究。（1）高精確性高精確性顧名思義是指未來(lái)需要高精確性的夾具，其制造精度直接影響到機(jī)床的加工和定位，高精密的固定裝置，其定位孔的精確性、垂直度、平行度等遠(yuǎn)超普通夾具。德國(guó)Demmeler公司生產(chǎn)的一種組合焊接夾具。其精密平口鉗具有5微米的平行度和豎直度，可反復(fù)固定的固定精度可達(dá)到±5微米，瑞士EROWA夾具可反復(fù)定位誤差不過(guò)2~5微米。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，高精度已經(jīng)成為夾具中必不可少的質(zhì)量；（2）高效化美國(guó)JERGENS公司的球鎖裝夾系統(tǒng)，在1分鐘之內(nèi)完成對(duì)夾具的定位、鎖定。相比之下，普通夾具的效率顯得十分低下，在未來(lái)，質(zhì)量與效率必然是要齊頭并進(jìn)的；（3）模塊、組合化裝配組件的模塊化是裝配過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)。通過(guò)模塊化設(shè)計(jì)，使夾具組件標(biāo)準(zhǔn)化，快速組裝各種夾具是夾具技術(shù)發(fā)展的根本。利用CAD技術(shù)建立了元件庫(kù)、典型工具庫(kù)、標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)、用戶(hù)的使用文檔庫(kù)，并對(duì)夾具進(jìn)行了優(yōu)化，方便了用戶(hù)對(duì)夾具的三維裝配。達(dá)到積累用戶(hù)的使用經(jīng)驗(yàn)，掌握市場(chǎng)需要的目的，并對(duì)夾具進(jìn)行改進(jìn)和完善。（4）通用、經(jīng)濟(jì)化通用性對(duì)它的經(jīng)濟(jì)效益有很大的影響。采用模塊化、組合化的夾具，雖一次投入較大，但其可重組性、可重構(gòu)性、可擴(kuò)充性、適用面廣、通用性好、工裝利用率高；快速回收投資，使產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益得到充分的體現(xiàn)。德國(guó)Demmeler公司的管型組合焊機(jī)，僅用少量品種和規(guī)格的配件，即可裝配出各種不同的焊接夾具。1.4課題研究的主要內(nèi)容本文所設(shè)計(jì)的覆蓋式鉆床夾具所應(yīng)具備以下特點(diǎn)。1.保證工件的加工精度夾具必須具有正確的定位方案、適當(dāng)?shù)某叽纭⒐罴凹夹g(shù)指標(biāo)，并對(duì)其進(jìn)行必要的精度分析，以保證其符合工件的加工精度。2.提高工作效率夾具必須符合產(chǎn)品的制造計(jì)劃。為了減少輔助時(shí)間和提高生產(chǎn)效率，應(yīng)該按照工件的生產(chǎn)數(shù)量選擇不同的復(fù)雜度、快捷、高效的夾具。3.工藝性好夾具結(jié)構(gòu)應(yīng)簡(jiǎn)單合理，加工方便，裝配，檢查，維修。4.使用性好夾具操作應(yīng)簡(jiǎn)單，省力，安全可靠5.經(jīng)濟(jì)性好要提高夾具的經(jīng)濟(jì)效益，不僅要考慮到夾具本身結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、標(biāo)準(zhǔn)化程度高、成本低廉外，還要依據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃對(duì)工裝進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析。

2鉆床夾具設(shè)計(jì)的基本知識(shí)2.1鉆床夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn)鉆床夾具的核心部件是鉆模和鉆套。鉆模選擇的形狀一般與夾具的種類(lèi)及加工孔的特性有關(guān)。鉆套是固定在鉆模或夾具體上的，它的功能是決定加工孔的位置，并能精確地導(dǎo)向工具。鉆床夾具的設(shè)計(jì)應(yīng)該有：1.鉆床夾具類(lèi)型的選擇在設(shè)計(jì)鉆床夾具時(shí)，選擇合適的夾具是十分關(guān)鍵的。根據(jù)產(chǎn)品的構(gòu)造、大小、重量等不同的需要、根據(jù)孔尺寸、加工精度、生產(chǎn)規(guī)模等因素，來(lái)確定夾具的結(jié)構(gòu)形式。在選擇鉆床夾具的類(lèi)型的時(shí)候要注意下列要點(diǎn)。（1）當(dāng)孔口尺寸大，工件及夾具的質(zhì)量大，對(duì)鉆孔的精度有很高的要求，建議使用固定式結(jié)構(gòu)。（2）當(dāng)孔口尺寸小，工件及夾具的質(zhì)量降低，在一個(gè)平面上的孔洞數(shù)目大時(shí)，應(yīng)采取移動(dòng)式結(jié)構(gòu)。（3）當(dāng)加工的零件在不同的表面上存在多個(gè)孔，且孔之間的定位精度高時(shí)，可以使用翻轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)（4）對(duì)同一圓周上的平行孔系或沿相同圓周方向的徑向孔進(jìn)行加工時(shí)，應(yīng)選用回轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)。（5）對(duì)于大、中型工件，在相同的或平行的平面上，加工出多個(gè)小孔時(shí)，可以采取覆蓋式結(jié)構(gòu)。2.鉆套的選擇和要求鉆套的安裝方式直接關(guān)系到鉆孔工藝的精確性和精確性，同時(shí)也關(guān)系到其使用的便利性、可維護(hù)性以及制造效率。鉆套型號(hào)的選用與設(shè)計(jì)應(yīng)注意下列要點(diǎn)。（1）固定鉆套。該產(chǎn)品具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、鉆孔精度高等特點(diǎn)，適合于單個(gè)鉆孔工藝和小型生產(chǎn)；（2）可換鉆套。可換鉆適用于零件單一、批量生產(chǎn)、易更換的情況。當(dāng)鉆套磨損或者損壞后，可以將螺絲取下，直接換上新的鉆套。（3）快換鉆套。在需要鉆、擴(kuò)、鉸等多工序的工件時(shí)，可快速替換各種直徑的鉆套；（4）特殊鉆套。在工件形狀特別或孔隙間隙很小的情況下，為了確保工藝的穩(wěn)定，必須進(jìn)行特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。3.鉆模板的選擇和要求鉆模板一般都是固定在夾具或支架上，由于結(jié)構(gòu)的特殊性，有時(shí)也會(huì)與其它零件進(jìn)行聯(lián)接。鉆模板作為鉆套的裝配，其安裝孔的位置直接影響到鉆孔定位的準(zhǔn)確性，應(yīng)特別重視其結(jié)構(gòu)型式。在具體的設(shè)計(jì)中，要注意到鉆模板的構(gòu)造是否適合使工件的夾緊和拆裝。有以下幾種典型的鉆模板結(jié)構(gòu)。（1）固定式鉆模板。鉆模板是固定在夾具本體（或其它部件）上的，不得移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)。（2）鉸鏈?zhǔn)姐@模板。鉆模與夾具本體（或其它部件）采用鉸接方式，可圍繞鉸接軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，便于工件的安裝和拆卸（3）移動(dòng)式鉆模板。鉆模可在豎直方向上上下運(yùn)動(dòng)，并保持其水平位置，便于工件的安裝與拆卸。（4）可卸式鉆模板。鉆模板是由一個(gè)獨(dú)立的結(jié)構(gòu)體組成，可以根據(jù)實(shí)際的加工要求，在夾具上設(shè)置專(zhuān)用的定位件，也可以單獨(dú)使用(如覆蓋式鉆床夾具)。4.夾具體的要求鉆床夾具夾具的具體構(gòu)造形式較為復(fù)雜，需要根據(jù)工件的不同特點(diǎn)選用相應(yīng)的結(jié)構(gòu)。2.2鉆床夾具的設(shè)計(jì)步驟首先是對(duì)孔的特征、孔的位置、孔的大小及精度的研究。工件的構(gòu)造形態(tài)，是影響其加工工藝的重要因素。其次，要知道工件的哪個(gè)表面是經(jīng)過(guò)處理的，哪個(gè)是未經(jīng)處理的，哪個(gè)是原始的。最后，根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、定位表面狀態(tài)、加工精度以及加工批量等因素，來(lái)選擇夾具的類(lèi)型。詳細(xì)設(shè)計(jì)了以下幾個(gè)步驟。1.確定總體結(jié)構(gòu)根據(jù)上述的工藝條件及工藝條件，選用最佳的夾具。本項(xiàng)目所研制的鉆床夾具，必須從工件定位、夾緊、分度等方面來(lái)決定鉆模的構(gòu)造。2.確定定位方案依據(jù)工件的特點(diǎn)、工藝要求及設(shè)計(jì)任務(wù)，按照整體的結(jié)構(gòu)方案，確定工件的基準(zhǔn)。根據(jù)零件的實(shí)際加工方向，將其固定到三維空間。對(duì)各定位部件進(jìn)行實(shí)體建模，按照對(duì)應(yīng)的匹配關(guān)系進(jìn)行裝配。3.確定夾緊方案按照定位方案，按照零件和定位元件的結(jié)構(gòu)和尺寸，分別對(duì)各部件進(jìn)行了實(shí)體建模，并按照對(duì)應(yīng)的裝配方法進(jìn)行裝配。對(duì)已完工的組裝結(jié)構(gòu)，要進(jìn)行檢查，如果結(jié)構(gòu)與尺寸不符，應(yīng)立即進(jìn)行修正。4.確定鉆模結(jié)構(gòu)完成了定位、夾緊和分度機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，并根據(jù)總體方案確定具體的鉆模結(jié)構(gòu)，鉆模板、鉆套及其緊固部件按照已完成的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)和裝配。5.確定夾具體結(jié)構(gòu)按照整體的構(gòu)造方案，并將定位元件、夾緊元件、分度元件、鉆模元件等完成設(shè)計(jì)，分別設(shè)計(jì)出夾具、支撐體和所有的固定元件，并按照各自的匹配關(guān)系將其裝配到一個(gè)完整的裝配結(jié)構(gòu)中。如果組裝時(shí)出現(xiàn)了不正確的情況，應(yīng)對(duì)之前的零件進(jìn)行修正，并對(duì)組裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，直至實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)。6.繪制夾具零件圖以及裝配圖2.3鉆床夾具的設(shè)計(jì)特點(diǎn)在夾具設(shè)計(jì)中，一般有下列的一些特點(diǎn)：1.一般夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)周期短，且通常沒(méi)有進(jìn)行強(qiáng)度、剛度等方面的計(jì)算。本次設(shè)計(jì)僅在后文中進(jìn)行了切屑力和夾緊力的計(jì)算，確保所設(shè)計(jì)的夾緊元件的合理性。2.專(zhuān)用夾具的設(shè)計(jì)，是適合于那些有一定針對(duì)性的零件。專(zhuān)用夾具是各種夾具中最多的一種，專(zhuān)門(mén)為某個(gè)產(chǎn)品的某個(gè)工藝而設(shè)計(jì)，顧名思義具有很強(qiáng)的針對(duì)性，甚至同一種產(chǎn)品的零部件，如果有一些尺寸的改變，或者是精度的改變，那么它也會(huì)不適合于加工的需要。因此，在生產(chǎn)過(guò)程中，夾具的設(shè)計(jì)和制作就成了工作量最大、周期最長(zhǎng)的一部分。為了解決這個(gè)問(wèn)題，近幾年多采用萬(wàn)能夾具（或通用夾具）、調(diào)整夾具、拼拆夾具等的新型夾具。在夾具設(shè)計(jì)中，保證產(chǎn)品的質(zhì)量和提高工人的勞動(dòng)生產(chǎn)率是最重要的。產(chǎn)品的加工品質(zhì)，通常包含兩個(gè)方面：被加工的表面本身的精度（例如自身尺寸精度、形狀精度、光潔度等）。其主要保證的是加工工藝和工具，而夾具對(duì)此的作用通常是為了確保其自身的剛性，同時(shí)避免在夾持工件時(shí)產(chǎn)生較大的變形。被加工的面的定位精度主要是通過(guò)夾具來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這與夾具的結(jié)構(gòu)形式、制造精度、受力狀況、操作環(huán)境等因素有關(guān)。這是設(shè)計(jì)夾具的第一要?jiǎng)?wù)，需要對(duì)其進(jìn)行必要的誤差分析，以保證其加工精度。本文同樣在后文進(jìn)行了一定的誤差分析與計(jì)算。3覆蓋式鉆床夾具的設(shè)計(jì)3.1鉆床夾具的分類(lèi)一般來(lái)說(shuō)，鉆床夾具可以分為以下幾類(lèi)：鉆床夾具它是由鉆套、鉆模板、定位夾具和夾具等部件來(lái)實(shí)現(xiàn)的。它的主要類(lèi)型有：固定式鉆床夾具：該類(lèi)型的鉆模在工作時(shí)定位不變，具有很高的精確性，適用于在垂直鉆孔上對(duì)大口徑的單孔或搖臂機(jī)進(jìn)行平行孔系的切削。回轉(zhuǎn)式鉆床夾具：這種鉆模具有分度裝置，可以在工件上形成多個(gè)軸向或徑向孔系，這些孔系都是圍繞著軸線而布置的。翻轉(zhuǎn)式鉆床夾具：該產(chǎn)品適用于各種尺寸較小的工件，其孔徑在f8~f10mm之間，可降低安裝數(shù)量，改善孔定位精度。它的構(gòu)造比較簡(jiǎn)單，加工鉆模時(shí)通常由人工完成，因此，刀具和工件的重量不超過(guò)10公斤。覆蓋式鉆床夾具：它的定位元件和夾具都是直接安裝在鉆模上的。鉆模用于工件上的裝夾，適用于大型、重型工件的微孔加工。夾具、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輕巧、易于清理，但每次都要從工件上卸下，耗時(shí)長(zhǎng)；因此，通常重量不能大于10公斤。滑柱式鉆床夾具：是一種通用可調(diào)整的鉆模，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，動(dòng)作迅速，具有縮短生產(chǎn)周期和廣泛使用的優(yōu)勢(shì)在這里，我所設(shè)計(jì)的鉆床夾具類(lèi)型為覆蓋式鉆床夾具。3.1夾具的裝配圖圖3-1-1鉆床夾具主視圖1.夾具體2.鉆模板3.六角螺釘4.心軸5.六角螺母6.削邊銷(xiāo)圖3-1-2鉆床夾具左視圖7.螺釘8.鉆套用襯套9.快速鉆套圖3-1-3鉆床夾具俯視圖3.2定位方案的設(shè)計(jì)與定位基準(zhǔn)的選擇工件在夾具中的定位，用以確保同一工藝中同一批次的工件在夾具中具有特定的位置。而工件的位置是否正確，按加工要求進(jìn)行測(cè)量，能夠達(dá)到加工要求的就是對(duì)的；不能達(dá)到處理要求的是錯(cuò)誤的。一批工件在固定裝置上逐個(gè)定位，其位置不可能完全一致，也不需要完全相同，但各零件的位置變化應(yīng)在加工誤差允許的范圍內(nèi)。基準(zhǔn)是用來(lái)決定產(chǎn)品的幾何元素之間的幾何關(guān)系的點(diǎn)、線和面。依據(jù)基準(zhǔn)的功能，將其劃分為兩大類(lèi)：設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)。1.設(shè)計(jì)基準(zhǔn)在零件圖樣上所采用的基準(zhǔn)，稱(chēng)為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。2.工藝基準(zhǔn)制程中零件使用的基準(zhǔn)，即工藝基準(zhǔn)。根據(jù)應(yīng)用的不同，工藝基準(zhǔn)分為裝配基準(zhǔn)、測(cè)量基準(zhǔn)、工序基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn)。（1）裝配基準(zhǔn)在裝配過(guò)程中，用來(lái)決定零件在零件或制品中的位置的一個(gè)基準(zhǔn)，叫做裝配基。（2）測(cè)量基準(zhǔn)在測(cè)量時(shí)，用來(lái)檢查被加工的表面的幾何位置的參考，叫做測(cè)量基準(zhǔn)。（3）工序基準(zhǔn)在該工藝過(guò)程中，用于測(cè)定該工藝的被加工表面的尺寸、形狀和位置的基準(zhǔn)，稱(chēng)之為工序基準(zhǔn)。（4）定位基準(zhǔn)用來(lái)定位工件的參考，叫做定位基準(zhǔn)。在這里采用已加工好的Φ23孔及端面定位，采用半軸定位，因?yàn)榭讖阶陨磔^小，切削力較小，因此不在采用其他的輔助定位。如下圖所示：圖3-2-1半軸定位3.3夾緊方案的設(shè)計(jì)對(duì)夾緊裝置的基本要求:1.在夾緊時(shí)，工件在放置后所處的位置不會(huì)發(fā)生變化。2.必須要保持一定的夾緊力。同時(shí)，要確保工件在整個(gè)加工中的位置不變、振動(dòng)不大、不發(fā)生過(guò)大的夾持變形。夾持力的穩(wěn)定性可以降低夾持誤差。3.夾緊機(jī)構(gòu)的復(fù)雜性必須符合工件的制造計(jì)劃。隨著產(chǎn)品的批量生產(chǎn)，可以設(shè)計(jì)出更復(fù)雜、更高效的夾緊裝置。夾緊裝置的操作應(yīng)當(dāng)方便、安全、省力。具有良好的工藝性能和良好的可用性。它的構(gòu)造簡(jiǎn)單，這樣可以使生產(chǎn)和維護(hù)方便。在夾緊工件時(shí)，夾緊的效果對(duì)加工精度、表面粗糙度和加工效率有很大的影響。所以，在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，必須遵守下列原則：1.工件不移動(dòng)原則在夾緊時(shí)，工件在放置后的位置不能發(fā)生變化。2.工件不變形原則夾緊力的大小要合理，確保夾具的穩(wěn)定性，同時(shí)也要避免工件在夾緊力的作用下發(fā)生加工精度不能滿(mǎn)足要求的變形。3.工件不振動(dòng)原則對(duì)于硬度低的工件，或進(jìn)行斷續(xù)切割時(shí)，不適宜直接擠壓時(shí)，必須增加支撐和夾緊部件的剛度，同時(shí)，為了防止工件及夾具系統(tǒng)的振動(dòng)，應(yīng)該將夾具與加工面接近。4.安全可靠原則夾具傳動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)具有充分的夾緊行程，并具有自鎖定功能，以確保夾緊的可靠性。5.經(jīng)濟(jì)實(shí)用原則該夾具的自動(dòng)化和復(fù)雜性要符合生產(chǎn)計(jì)劃，既要確保生產(chǎn)效率，又要做到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造維修方便、工藝性能優(yōu)良以及操作簡(jiǎn)單，省力，良好的使用效果。本次設(shè)計(jì)的覆蓋式鉆床夾具使用的開(kāi)口墊圈的壓緊力即可指定可靠的卡緊力。圖3-3-2開(kāi)口墊圈3.4切削力和夾緊力的計(jì)算計(jì)算切屑力的公式如下切削力矩T：2-1切屑力F：2-2式中、——系數(shù)、；、——指數(shù)、——修正系數(shù)乘機(jī)由《切削手冊(cè)》帶入數(shù)據(jù)得：式中D=7mm。2-3帶入公式2-1,2-2中得當(dāng)使用覆蓋式鉆床夾具采取孔加工工藝時(shí)，它的夾緊力的方向與鉆床鉆削力的方向是相同的。因此不需要再計(jì)算夾緊力的大小。只需要夾緊部位的零件的剛度能夠滿(mǎn)足加工要求即可。4.覆蓋式轉(zhuǎn)床夾具零件的設(shè)計(jì)4.1夾具體的設(shè)計(jì)在進(jìn)行夾具體的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該明確夾具體所應(yīng)該具備的特性，其中包含：安裝在機(jī)床上時(shí)，應(yīng)該能夠保證自身穩(wěn)定性與可靠性；有足夠的剛度強(qiáng)度保證不會(huì)因此夾具體脆弱的問(wèn)題而造成誤差；要保證制造的精確性，要求有適當(dāng)精度和穩(wěn)定性；排屑要方便，避免造成切屑堆積；結(jié)構(gòu)工藝性要好。在機(jī)械加工中，一般通過(guò)與機(jī)床相應(yīng)的表面接觸或配合來(lái)實(shí)現(xiàn)夾具的裝配。將夾具安裝在工作臺(tái)上時(shí)，應(yīng)盡量降低夾具的重心，使夾具的中心位置愈高，則支持面愈大；四角形件必須凸出，以確保固定架的底座表面與工作臺(tái)面相接觸。接縫或插腳的寬度要大于機(jī)床臺(tái)架的梯形槽，必須一次完成，并確保平面的精確，將夾具固定在機(jī)床主軸上時(shí)，夾具的底座與主軸對(duì)應(yīng)的表面要有很高的匹配精度，并確保夾具的安裝穩(wěn)定、可靠。夾具體的設(shè)計(jì)如下圖3-1-1所示：圖3-1-1夾具體的設(shè)計(jì)4.2加工工件的設(shè)計(jì)本課題采用的加工零件為左支撐，首先考慮的是左支撐的材料與形狀。本課題加工的左支撐的毛坯材料為ZCu10AlFe3（鑄造銅合金）。形狀如下圖所示：ZCuAl10Fe3鑄造銅合金機(jī)械性能好，耐磨、耐腐蝕，易于焊接，不易釬焊，而在700℃以上的大型鑄件中，可以防止鑄件的脆化。ZCuAl10Fe3使用于高強(qiáng)度、高耐磨、高耐蝕性能的鑄件。其力學(xué)性能為：抗拉強(qiáng)度σb(MPa)：≥490；屈服強(qiáng)度σ(MPa)：≥180；伸長(zhǎng)率δ5(%)：≥13；硬度：≥980HB(參考值)。加工工件的零件圖如下圖3-2-1所示圖3-2-1加工工件設(shè)計(jì)圖4.3鉆模板的設(shè)計(jì)在進(jìn)行鉆模設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮到工件的形狀、尺寸、重量、加工需求以及生產(chǎn)批量、工藝設(shè)備的技術(shù)條件是否滿(mǎn)足加工需求等因素，選用不同的鉆模。選擇的時(shí)候要注意：當(dāng)工件的孔直徑超過(guò)10毫米時(shí)，鉆模必須與工作臺(tái)（尤其是鋼材）相結(jié)合。所以，在其夾具上，應(yīng)該有專(zhuān)門(mén)用于夾緊的凸緣或凸臺(tái)。如果工件上加工的孔在一個(gè)圓平面上，并且總質(zhì)量大于100N的情況下，應(yīng)選用帶有分度裝置的回轉(zhuǎn)鉆模，最好是與通用回轉(zhuǎn)臺(tái)配套使用。若在一種通用中型工件的某一平面上，將若干具有任意分布的平行孔系進(jìn)行加工，則在搖臂機(jī)上采用固定鉆模。對(duì)大型工件，可用覆蓋鉆模進(jìn)行加工，將鉆模直接安裝在搖臂機(jī)上使用。若要批量生產(chǎn)，可采用多臺(tái)主軸進(jìn)行縱向鉆孔或組合加工。對(duì)于孔的垂直度允許偏差大于0.1毫米、孔距允許偏差為±0.15毫米的中小型零件，為了縮短模具設(shè)計(jì)和制作周期，應(yīng)優(yōu)先選用滑柱式鉆模。此次設(shè)計(jì)采用了可拆卸的鉆模，這種鉆模可以被設(shè)計(jì)為獨(dú)立的結(jié)構(gòu)，并可以根據(jù)具體的工藝條件和要求，在模具上安裝專(zhuān)用的定位件，也可以單獨(dú)使用。這種方法很方便，但也有一個(gè)弊端，那就是每次使用都要從工件上取下，耗時(shí)耗力，所以這種鉆頭的重量不能超過(guò)100公斤。圖3-6-1鉆模板4.4鉆套的設(shè)計(jì)鉆套、鉆模是鉆床夾具上專(zhuān)用的零件。鉆套是裝在鉆模或夾具上的，它的作用是確定孔的位置，并對(duì)刀具進(jìn)行切削。具體的鉆套類(lèi)型在前文已經(jīng)描述過(guò)，故在此不再描述。本次設(shè)計(jì)的覆蓋式鉆床夾具使用快速鉆套。它的優(yōu)勢(shì)是，一旦引導(dǎo)的鉆套管被磨壞了，就可以通過(guò)放松螺絲來(lái)迅速更換。確保了定位的準(zhǔn)確度，從而大大的提升了生產(chǎn)率，適用于大規(guī)模的制造。鉆套的尺寸、公差配合、材料等的選擇如下：（1）鉆套內(nèi)徑基本尺寸=引導(dǎo)刀具的最大極限尺寸。（2）鉆套高度H：H=（1~3）D，斜孔H=（4~6）D，H過(guò)長(zhǎng)，磨損嚴(yán)重，因此本鉆套H取12mm（3）排屑空間h：h指鉆套底部與工件表面之間的空間，h過(guò)大要引偏，過(guò)小不能排屑。（4）材料：性能要求：高硬度、耐磨常用材料：T10A、T12A、20滲碳淬火等D＜25mm時(shí)使用T10AD≥25mm時(shí)使用20滲碳淬火鉆套所下圖所示：圖3-7-1快速鉆套5夾具誤差的分析計(jì)算5.1定位誤差在一批產(chǎn)品的裝夾過(guò)程中，由于位置的偏差，導(dǎo)致了加工精度參數(shù)（尺寸、位置）的誤差，也就是所謂的定位誤差。基于最大誤差區(qū)間，以最大加工精度參數(shù)變化值為基準(zhǔn)。定位誤差產(chǎn)生的原因有兩方面，一是定位參數(shù)與設(shè)計(jì)參數(shù)不相符，二是定位參數(shù)與對(duì)刀基準(zhǔn)的偏差。1.基準(zhǔn)不重合誤差由于定位參考和設(shè)計(jì)參考不一致引起的位置誤差稱(chēng)為基準(zhǔn)不重合誤差，用表達(dá)。另外，基準(zhǔn)不重合誤差與設(shè)計(jì)參考關(guān)于定位參考的最大變化量是緊密聯(lián)系的，也就是在設(shè)計(jì)參考和定位參考之間的公差。在與加工精度參數(shù)一致的情況下，=。在與加工精度參量方向不一致的情況下，應(yīng)由實(shí)際位置圖來(lái)確定的幾何關(guān)系，并按照一定的函數(shù)關(guān)系來(lái)求取的誤差，故有。綜合上述兩種情形，參考不一致誤差的計(jì)算方法應(yīng)該是，即根據(jù)特定的位置方案分析確定特定的功能形式。2.基準(zhǔn)位置誤差由定位參考相對(duì)于刀具參考的位置移動(dòng)所引起的定位誤差被稱(chēng)作基準(zhǔn)位置誤差，用表示。同樣，參考位置誤差和定位參考相對(duì)于刀具參考的最大位置位移量（通常是工件定位面與定位元件工作面匹配的最大空隙）是緊密聯(lián)系的。最大位置位移量有兩種情況，一種是的方向與加工進(jìn)度參數(shù)的相同時(shí)，基準(zhǔn)位置誤差就等于最大位置位移量，即=；當(dāng)?shù)姆较蚺c其不相同是，則就應(yīng)該按照一定的函數(shù)關(guān)系進(jìn)行計(jì)算，即。其中函數(shù)應(yīng)該根據(jù)定位方案分析來(lái)確定。由于定位誤差是以工件的最大誤差值來(lái)計(jì)算的，所以在以上和計(jì)算分析中，均考慮了設(shè)計(jì)參考相對(duì)于定位參考的最大位移和定位參考相對(duì)于刀具參考的最大位置位移。3.定位誤差的計(jì)算定位誤差的計(jì)算公式如下：5-1式中—定位誤差；—基準(zhǔn)不重合誤差；—基準(zhǔn)位置誤差；—設(shè)計(jì)基準(zhǔn)相對(duì)定位基準(zhǔn)的最大變動(dòng)量；—定位基準(zhǔn)相對(duì)對(duì)刀基準(zhǔn)的最大位置移動(dòng)量；、—求解、在加工精度參數(shù)方向上產(chǎn)生的定位誤差的函數(shù)，其具體形式根據(jù)具體的定位方案來(lái)分析確定。在式5-1中，如果和是由于兩個(gè)不相干的變量，則使用“+”；如果是同一種變數(shù)，則要判定它們對(duì)的作用是否一致，如果方向一致，則使用“+”，相反的話(huà)，則用“-”。5.2誤差分析該工藝選擇的工件是在半軸上的圓形孔，而半軸是豎直的，因?yàn)槎ㄎ粚?duì)之間有一個(gè)徑向的空隙，必然會(huì)造成基準(zhǔn)的徑向位移誤差。由于在重力作用下，定位副的位置只有一個(gè)單向空隙，也就是說(shuō)，工件總是以孔的形式與主軸上的母線相接觸，所以此時(shí)的參考位置誤差只存在于Z軸方向，并且是向下的。5-2式中——定位副間的最小配合間隙（mm）；——工件圓孔直徑公差（mm）；——半軸外圓直徑公差（mm）。圖5-2-1半軸垂直放置時(shí)定位分析圖5.3分析定位誤差應(yīng)注意的問(wèn)題（1）所謂定位誤差，就是在某一工藝過(guò)程中，對(duì)某一工藝參數(shù)的定位誤差。這是加工精度參數(shù)（尺寸，位置）的一部分。（2）一種工藝的定位方案會(huì)導(dǎo)致該工藝中多個(gè)不同的加工精度參數(shù)存在差異，需要逐個(gè)進(jìn)行計(jì)算。（3）對(duì)定位誤差進(jìn)行分析與計(jì)算的前提是使用夾具對(duì)一批工件進(jìn)行夾緊，并通過(guò)調(diào)整來(lái)保證加工的需要。（4）所求的位置誤差值是指在加工一批零件時(shí)，所述加工精度參數(shù)的最大偏差值。這是一個(gè)限制的范圍，而非特定的特定的零件的位置錯(cuò)誤。（5）一批產(chǎn)品的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)相對(duì)定位基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)相對(duì)于刀具基準(zhǔn)產(chǎn)生最大位置變動(dòng)量、，是定位誤差產(chǎn)生的原因，但不一定就是具體的數(shù)值。6覆蓋式鉆床夾具的三維建模與仿真6.1SolidWorks的介紹在此次的設(shè)計(jì)中，我采用SolidWorks軟件進(jìn)行覆蓋式鉆床夾具的建模和仿真操作。SolidWorks是一款1995年提出的三維機(jī)械零件設(shè)計(jì)及自動(dòng)化的軟件。與別的同類(lèi)型的軟件相比，它具有操作界面簡(jiǎn)潔，制造效率高，學(xué)習(xí)周期短等優(yōu)點(diǎn)，在此不多做描述。以下主要介紹了一些重要零件的建模以及組裝和運(yùn)動(dòng)仿真。6.2夾具體的建模首先創(chuàng)建一個(gè)SolidWorks的新文件，選擇零件這一類(lèi)型。之后在彈出的對(duì)話(huà)框中選擇需要的基礎(chǔ)面作為繪圖基準(zhǔn)面，隨后點(diǎn)擊草圖按鈕開(kāi)始繪制草圖，然后點(diǎn)擊菜單欄工具中的矩形按鈕，創(chuàng)建一個(gè)200mm×140mm的矩形，其中心在原點(diǎn)。然后作拉伸處理，將其拉伸成為一個(gè)高25mm的長(zhǎng)方體。隨后再使用拉伸切除命令，使矩形的兩邊切除一個(gè)圓柱形，作為夾具體的裝夾位置。之后，以原點(diǎn)位置為基準(zhǔn)，再次使用草圖命令，在原點(diǎn)位置繪制一個(gè)直徑為56mm的圓形，隨后對(duì)這個(gè)圓形的草圖使用拉伸命令，將其在矩形的上表面在此拉伸5mm使其突出。隨后開(kāi)始在這個(gè)圓上開(kāi)始繪制螺紋孔，在插入中找到陣列，選擇圓周陣列360度3等分，隨后使用拉伸切除命令將孔打通。接下來(lái)先繪制螺紋線，在插入欄中找到曲線，隨后點(diǎn)擊螺旋線命令。選擇定義方式為高度和螺距，設(shè)置螺紋高度和螺距，起始角度為0°，方向?yàn)轫槙r(shí)針。最后找到側(cè)邊欄中的屬性管理器，選擇輪廓命令，隨后選擇繪圖區(qū)中剛剛繪制的螺紋線，即可形成螺紋。最后，選擇特征欄中的圓角命令，選中長(zhǎng)方形的輪廓線為圓角角邊，設(shè)置好圓角半徑，即可完成夾具體的建模。6.3鉆模板的建模首先創(chuàng)建一個(gè)SolidWorks的新文件，選擇零件這一類(lèi)型。之后在彈出的對(duì)話(huà)框中選擇需要的基礎(chǔ)面作為繪圖基準(zhǔn)面，隨后點(diǎn)擊草圖按鈕開(kāi)始繪制草圖，同樣，然后使用菜單欄工具中的直線和矩形來(lái)繪制需要的草圖，并且在草圖描繪中需要描繪成一個(gè)封閉的圖形，如下圖藍(lán)線所示。隨后使用插入中的旋轉(zhuǎn)命令，隨后選擇主軸作為旋轉(zhuǎn)軸，旋轉(zhuǎn)360°，即可得到一個(gè)圓臺(tái)，如下圖所示：隨后，同樣使用拉伸切除命令，以中心線為基點(diǎn)畫(huà)圓，將中心進(jìn)行切除。同樣的原理，使用陣列找到自己出所需要的點(diǎn)位，利用陣列選擇這些點(diǎn)位隨后再次使用拉伸切除命令將孔洞打通。如此即可完成鉆模板的建模。如下圖所示：6.4鉆套的建模首先創(chuàng)建一個(gè)SolidWorks的新文件，選擇零件這一類(lèi)型。之后在彈出的對(duì)話(huà)框中選擇需要的基礎(chǔ)面作為繪圖基準(zhǔn)面，隨后點(diǎn)擊草圖按鈕開(kāi)始繪制草圖。同樣，然后使用菜單欄工具中的直線和矩形來(lái)繪制需要的草圖，并且在草圖描繪中需要描繪成一個(gè)封閉的圖形，如下圖藍(lán)線所示，在插入中選擇旋轉(zhuǎn)命令，隨后選擇主軸作為旋轉(zhuǎn)軸，旋轉(zhuǎn)360°，即可得到下圖圖形：隨后，選擇距離圓心6.5mm的邊線使用拉伸切除命令，一次直接切除10mm，另一次將角度設(shè)置為前一次切角的40°，隨后也使用拉伸切除命令切除5mm，得到下圖所示圖形。最后再經(jīng)過(guò)倒角即可得到完成后的快速鉆套。6.5覆蓋式鉆床夾具的裝配首先，要先確定覆蓋式鉆床夾具的裝配圖要以什么為基礎(chǔ)，要將這個(gè)基礎(chǔ)作為“地零件”，固定在那里供其他零件在上面進(jìn)行裝配工作。在本設(shè)計(jì)中，夾具體是確定其他零件如何配合的基礎(chǔ)同時(shí)也是覆蓋式鉆床的底座，因此在這里我選擇將夾具體作為裝配的基礎(chǔ)。具體操作如下：第一個(gè)步驟是需要將各種零件導(dǎo)入到裝配體環(huán)境中，要利用配合的方式來(lái)使其安裝到正確的位置上，使其構(gòu)成一個(gè)整體。先建立一個(gè)裝配體文件，裝配體文件的后綴名為.sldasm。隨后，將夾具體導(dǎo)入到界面中，使其固定。這樣“地零件”便組裝完成，便可以開(kāi)始其他零件的裝配。第二個(gè)步驟是將心軸導(dǎo)入，接著開(kāi)始為其添加約束。首先選擇約束命令，選中心軸的端面與夾具體中心的圓添加重合約束，同時(shí)選中心軸和夾具體的中心軸線，添加同心約束，這樣就可以看到心軸和夾具體緊密結(jié)合。隨后選擇夾具體和心軸上的幾個(gè)孔位，同樣為其添加同心和重合的約束，即可將孔位完全對(duì)位，心軸的裝配就完成了。之后選擇M4-20的螺栓，為其添加重合和同心約束，使其成功插到所預(yù)留的孔洞中并完成固定。第三個(gè)步驟是將左支撐導(dǎo)入，并開(kāi)始為其添加約束。首先選擇左支撐的下端面和心軸的上端面為其添加重合約束，之后選擇心軸和左支撐的中心軸線，添加同心約