1)工件毛坯为模锻件,精度较高,这可以使工件粗加工时定位可靠些。 2)工件的轮廓尺寸较小,重量轻,但刚性差,结构较复杂。这就要求夹紧力应确定得合理,以防止工件变形。
3)本工序前已加工的表面有:①?28H7孔及两端面。②?10H9孔的两端面 4)本工序所使用的机床为Z5125立钻,刀具为通用标准刀具。 5)生产类型为中批生产。
3.2 确定夹具的结构方案
3.21 根据六点定位规则确定工件的定位方式
本工序所加工两孔(?10H9和?11mm),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。
(1)定位方案[7]。根据工件结构特点,其定位方案如下。
①以?28H7孔及一组合面(端面K和?10H9孔的一个端面组合而成)为定位面,以?10H9孔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
?0.5案,由于尺寸880mm的公差大,定位不可靠,会引起较大的定位误差(见图
3-3左)。②以?28H7孔及端面K定位,以?10H9孔外缘定位,限制工件的z转动自由度。为增加刚性,在?10H9孔的端面,增设1辅助支承(见图3-3右)。
?0.5由于定位精度不受尺寸880mm的影响,定位误差较(图3-3左)方案要小,定
位也较稳定。
图3-3 杠杆工件钻孔定位——夹紧方案
3.22 选择定位元件,设计定位装置
根据已确定的定位基面结构形状,确定定位元件的类型和结构尺寸 1)选择定位元件 选用带台阶面的定位销,作为以?28H7孔及端面定位的定位元件,定位配合取为?28H7。 g62)选择可调支承钉为?10H9孔外缘毛坯一侧反转定位面的定位元件也可选择可移动V形块。由于?10H9孔对外缘的对称度要求较低,而所确定的毛坯为模锻件,精度比较高,同时,又采用了可调支承定位等原因,确定选用可移动V形块方案为最终方案。可调支承的结构与尺寸按夹具设计手册中国家标准
GB/T2229?91,选用M10[8].
3.23分析定位误差计算
①加工?10H9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△y等于定位销与定位孔的最大间隙值Xmax。销孔的配合为
H7?0.0210.007。而?28H7为?280mm,?28g6为?28??0.020mm。于是得 g6?28△y = Xmax =(0.021-(-0.020))mm=0.041
因而 △D=△Y+△B =0+0.041mm≈0.041mm
11定位误差的允许值 △D允=TC??0.4mm?0.133mm
33△D=0.041mm<△D允=0.133mm
因而此定位方案能满足尺寸80?0.2mm的加工要求。
②加工?10H9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?28H7与定位面K间的垂直度误差。故ΔD=0. 03mm。
定位误差允许值为△D允为
11△D允=TC??0.3mm?0.1mm
33由于 △D=0.03<△D允=0.1mm
因而该定位方案也能满足两孔轴线平行度0.3mm的加工要求。
③加工?11mm孔时孔距尺寸(15±0.25)mm。加工?11mm孔时与加工?10H9孔时相同。
定位误差允许值△D允为
11△D允=错误!未找到引用源。TC??0.5mm?0.167mm
33由于 △D=0.041<△D允=0.167mm
因而该定位方案能满足尺寸15?0.25mm的加工要求。 由以上分析与计算可知,该定位方案是可行的。 3.24确定工件的夹紧装置 可按下述步骤进行
1)确定夹具类型 由工序简图可知,本工序所加工的两孔,是位于互成直角的平面内,孔径不大,工件重量轻,轮廓尺寸小及生产批量不大等原因,采用翻转式钻模。
2)确定夹紧方式 参考已有类似夹具资料[9],初步选用M12螺杆,在
?28H7孔的上端面夹紧工件图(3-3)。这样在加工?10H9孔时,切削力方向与夹紧力方向一致,可减小夹紧力,同时,夹紧力方向指向定位面,使定位可靠。切削力还可通过辅助支撑由夹具来承受,也有助于减小所需的夹紧力。在加工
?11mm孔时,钻削轴向力Fz有使工件转动的趋势,因而仅采用?28H7孔上方一处夹紧,能否满足要求,有待于进一步分析。为使夹具结构简单,操作方便,暂以此夹紧方式作为初步设计方案,待进行夹紧力核算后,在最终确定此方案是否可行。
3)夹紧机构 由于生产批量不大,加工精度要求较低,此夹具的夹紧机构,不宜太复杂,所以可采用螺旋夹紧方式。螺栓直径暂采用M12.为操作方便,缩短装卸工件的时间,垫圈采用开口的。
4)估算夹紧的可靠性 加工?10H9孔时,由图3-4可知,工件受到的钻削轴向力Fx与夹紧力F同向,作用于定位支撑面上;而工件受到的钻削力偶矩T,有使工件紧靠于可调支撑上之势,所采用钻头直径不大,且小于加工另一?11mm孔的钻头直径,因此,对加工此孔来说,夹紧是可靠的,不必进行夹紧力验算。加工?11mm孔时,由图3-5可知,工件受到的钻削轴向力Fx,有使工件绕O轴旋转的趋势,而工件受到的力偶矩T,又有使工件翻转的趋势。为防止上述两种情况的发生,夹具夹紧机构应具有足够的夹紧力及摩擦力矩。为此需要对夹紧力进行计算。
图3-4 加工?10H9孔时工件受力图
图3-5 加工?11mm孔时工件受力图
1)钻削轴向力Fx由金属切削用量手册查知
ZFYFFX?9.81CFXd0fKF
式中 d0 ——钻头直径(mm)
f ——进给量(mm/r)
ZF、YF ——系数
CFx ——切削力系数 KF ——修正系数。
已知d0?11mm,取f=0.25mm/r,其余各参数值可由切削用量手册查出,代入上式的
FX?9.81?61.2?11?0.250.7?0.866N
?2167.5N
钻削力矩T同理
ZTYTT=9.81CTd0fKT
式中 CT ——力偶矩系数
ZT、YT—系数; KT—修正系数;
T—钻削力偶矩(N · m)。
将已知数值及由切削用量手册查得各参数代入上式得
T?9.81?0.0311?112?0.250.8?0.866N.m
使工件转动的转矩T?和使工件翻转的力矩M0可知:
T?=FxL
M0?F0L1 式中 T?—使工件转动的转矩(N ·m);
M0—使工件翻转的力矩(N ·m); F0—翻转力(N),F0?T d0L—Fx至旋转中心的力臂(m);
Fx—钻削轴向力(N);
L1— F0至翻转中心力臂(m);L1?L?d0=0.011m;
D1—支承直径(m),D1=0.040m。
代入各数值后,得
d0D1?。L=0.015m;22T??FXL?2167.5?0.015N?m?32.15N?m
M0?F0L1