机械制造工艺学
CA6140杠杆夹具设计说明书
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目录
前言
1定位基准的选择
2切削力的计算与夹紧力分析 3夹紧元件及动力装置确定 4钻套、衬套、钻模板及夹具体设计 5夹具精度分析
6夹具设计及操作的简要说明 7小结
专用夹具设计
为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度。在加工杠杆零件时，需要设计专用夹具。
根据任务要求中的设计内容，需要设计加工工艺孔Φ25夹，加工工艺孔的夹具将用于组合钻床，刀具分别为麻花钻、扩孔钻、铰刀对工件上的工艺孔进行加工。
加工工艺孔Φ25夹具设计
本夹具主要用来钻、扩、铰工艺孔Φ25。这个工艺孔有尺寸精度要求为+0.023，表面粗糙度要求，表面粗糙度为Ra?1.6?m，与顶面垂直。并用于以后各面各孔加工中的定位。其加工质量直接影响以后各工序的加工精度。本到工序为杠杆加工的第二道工序，加工到本道工序时只完成了杠杆下表面的粗、精铣。因此再本道工序加工时主要应考虑如何保证其尺寸精度要求和表面粗糙度要求，以及如何提高劳动生产率，降低劳动强度。
1定位基准的选择
由零件图可知，工艺孔位于零件中心偏左，其有尺寸精度要求和表面粗糙度要求并应与顶面垂直。为了保证所钻、铰的孔与顶面垂直并保证工艺孔能在后续的孔系加工工序中使各重要支承孔的加工余量均匀。根据基准重合、基准统一原则。在选择工艺孔的加工定位基准时，应尽量选择上一道工序即粗、精铣Φ25下表面工序的定位基准，以及设计基准作为其定位基准。因此加工工艺孔的定位基准应选择选用Φ45外圆面作为定位基准，用V型块定位限制4个自由度。再以Φ25下表面加3个支撑钉定位作为主要定位基面以限制工件的三个自由度。
为了提高加工效率，根据工序要求先采用标准高速钢麻花钻刀具对工艺孔Φ25进行钻削加工；然后采用标准高速钢扩孔钻对其进行扩孔加工；最后采用标准高速铰刀对工艺孔Φ25进行铰孔加工。准备采用手动夹紧方式夹紧。
2切削力的计算与夹紧力分析
由于本道工序主要完成工艺孔的钻、扩、铰加工，而钻削力远远大于扩和铰的切削力。因此切削力应以钻削力为准。由参考文献得：
钻削力 F?26Df0.8HB0.6
钻削力矩 T?10D1.9f0.8HB0.6
11???255??232HB?HB?255??187式中：D?25mm HB?HBma? xmaxmin33 f?0.15mm?r?1
0.850.1?5? F?26?2?0.62?32 55.23N7 42N61m?7m.90.8 T?10?215?0.15?0.6232?本道工序加工工艺孔时，工件的Φ45外圆面与V形块靠紧。采用带光面压块的压紧螺钉夹紧机构夹紧，该机构主要靠压紧螺钉夹紧，属于单个普通螺旋夹紧。根据参考文献可查得夹紧力计算公式：
W0?QL 式（3.1） ''rtg?1?rZtg(???2)式中： W0—单个螺旋夹紧产生的夹紧力（N）； Q—原始作用力（N）； L—作用力臂（mm）；
r'—螺杆端部与工件间的当量摩擦半径（mm）； ?1—螺杆端部与工件间的摩擦角（°）； rZ—螺纹中径之半（mm）； ?—螺纹升角（°）；
' ?2—螺旋副的当量摩擦角（°）。
由式（3.1）根据参考文献[11]表1-2-23可查得点接触的单个普通螺旋夹紧力：
W0?35?50?1895N
4?(310'?950')3夹紧元件及动力装置确定
由于杠杆的生产量很大，采用手动夹紧的夹具结构简单，在生产中的应用也比较广泛。因此本道工序夹具的夹紧动力装置采用手动夹紧。采用手动夹紧，夹紧可靠，机构可以不必自锁。
本道工序夹具的夹紧元件选用带光面压块的压紧螺钉。旋紧螺钉使其产生的力通过光面压块将工件压紧。带光面压块的压紧螺钉的结构如图3.1所示。
图3.1 带光面压块的压紧螺钉
4钻套、衬套、钻模板及夹具体设计
工艺孔的加工需钻、扩、铰三次切削才能满足加工要求。故选用快换钻套（其结构如下图所示）以减少更换钻套的辅助时间。根据工艺要求：工艺孔Φ25mm分钻、扩、铰三个工步完成加工。钻、扩、铰，加工刀具分别为：钻孔——Φ22mm标准高速钢麻花钻，磨出双锥和修磨横刃；扩孔——Φ24.7mm标准高速钢扩孔
?0.023钻；铰孔——Φ250mm标准高速铰刀。
根据参考文献可查得钻套孔径结构尺寸如图3.2及表3.1所示。
图3.2 快换钻套
表3.1 铰工艺孔钻套结构参数如下表：
d H D 公称尺寸 30 公差 +0.021 +0.008 D1 46 D2 42 h 12 h1 5.5 m 18 m1 18 r ? 22 25 29.5 55° 衬套选用固定衬套其结构如图3.3所示。
图3.3 固定衬套
衬套选用固定衬套其结构参数如表3.2所示。
表3.2 固定衬套的结构尺寸