【導(dǎo)讀】第一章鉆床內(nèi)部結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)性能校核·······························4. 泵體蓋孔加鉆機(jī)設(shè)計(jì)·········································3. 鉆床的總體設(shè)計(jì)···········································3. 第二章專用夾具設(shè)計(jì)············································4. 工件的加工工藝性分析···································定位元件的選擇·····································5

　　

【正文】 與切削力及工件重力方向相反時(shí)，所需的夾緊力很大， W=F+G。例如在殼體凸緣上鉆孔時(shí)，由于殼體較高，工件只能倒裝。這種安裝方式在圖 27(b)中的 F 和G 均有使夾緊機(jī)構(gòu)脫開(kāi)的趨勢(shì)，因此需要施加較大的夾緊力 W。 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 圖 27 鉆削時(shí) W、 F、 G 間的關(guān)系 The relations of W, F, G when Drills truncates 2) 夾緊力的作用點(diǎn) 夾緊力的作用點(diǎn)是指夾緊元件與工件相接觸的一小塊面積。選擇作用點(diǎn)的問(wèn)題是在夾緊力方向已定的情況下才提出來(lái)的。選擇夾緊力作用點(diǎn)位置和數(shù)目時(shí)，應(yīng)考慮工件定位可靠，防止夾緊變形，確保工序的加工精度。 a 夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)能保持工件定位穩(wěn)定，而不致引起工件發(fā)生位移和偏轉(zhuǎn)。 當(dāng) 夾緊力雖然朝向主要定位基面，但作用點(diǎn)卻在支承范圍以外 時(shí) ，夾緊力與支反力構(gòu)成力矩，夾緊時(shí)工件將發(fā)生偏轉(zhuǎn)，使定位基面與支承元件脫離，以至破壞原有定位。應(yīng)使夾緊力作用在穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)。 b 夾緊力的作用點(diǎn)，應(yīng)使被夾緊工件的夾緊變形盡可能小。 對(duì)于箱體、殼體、桿叉類工件，要特別注意選擇力的作用點(diǎn)問(wèn)題。 在使用夾具時(shí)，為盡量減少工件的夾緊變形，可采用增大工件受力面積的措施。采用具有較大弧面的夾爪來(lái)防止薄壁套筒變形； 可 在壓板下增加墊圈，使夾緊力均勻地作用在薄壁 夾緊力的大小必須適當(dāng)。當(dāng)夾緊力過(guò)小，工件可能在加工過(guò)程中移動(dòng)而破壞定位，不僅影響質(zhì)量，還能造成事故；夾緊力過(guò)大，不但會(huì)使工件和夾具產(chǎn)生變形，對(duì)加工質(zhì)量不利，而且造成人力、物力的浪費(fèi)。 計(jì)算夾緊力，通常將夾具和工件看成一個(gè)剛性系統(tǒng)以簡(jiǎn)化計(jì) 算。然后根據(jù)工件受切削力、夾緊力（大工件 還應(yīng)考慮重力，高速運(yùn)動(dòng)的工件還應(yīng)考慮慣性力等 ） 后處于靜力平衡條件，計(jì)算出理論夾緊力 0W ，再乘以安全系數(shù) K ，作為實(shí)際所需的夾緊力 0W ，即 0W KW? (26) 式中 0W —— 實(shí)際所需要的夾緊力 (N)； W —— 按力平衡條件計(jì)算之夾緊力 (N)； K —— 安全系數(shù)，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，一般取 K ＝ ～ 3。 用于粗加工時(shí)，取 K ＝ ～ 3；用于精加工時(shí)，取 K ＝ ～ 2。 夾緊工件所需夾緊力的大小，除 與 切削力的大小有關(guān)外，還與切削力對(duì)定位支撐的作用方向有關(guān)。 夾緊機(jī)構(gòu)的選擇及設(shè)計(jì) 從前面提到的夾緊裝置組成中可以看出，不論采用何種力源（手動(dòng)或機(jī)動(dòng)）形式，一泵體蓋 孔加工 專機(jī)及夾具設(shè)計(jì) 30 切外加的作用力要轉(zhuǎn)化為夾緊力均需通過(guò)夾緊機(jī)構(gòu)。因此，夾緊機(jī)構(gòu)是夾緊裝置中的一個(gè)很重要的組成部分。 夾緊機(jī)構(gòu)可分為斜楔夾緊機(jī)構(gòu)、螺旋夾緊機(jī)構(gòu)、偏心夾緊機(jī)構(gòu)、定心對(duì)中夾緊機(jī)構(gòu) 等。斜楔夾緊機(jī)構(gòu)中最基本的形式之一，螺旋夾緊機(jī)構(gòu) 、偏心夾緊機(jī)構(gòu)及定心對(duì)中夾緊機(jī)構(gòu)等都是 斜楔夾緊機(jī)構(gòu)的變型。 斜楔夾緊機(jī)構(gòu)主 要是利用其斜楔面移動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的壓力來(lái)夾緊工件的，亦即一般所謂的楔緊作用。 斜楔的斜度一般為 1:10，其斜度的大小主要是根據(jù)滿足斜楔的自鎖條件來(lái)確定。 一般對(duì)夾具的夾緊機(jī)構(gòu)，都要求具有自鎖性能。所謂自鎖，也就是 當(dāng)外加的作用力 Q一旦消失或撤除后，夾緊機(jī)構(gòu)在純摩擦力的作用下，仍應(yīng)保持其處于夾緊狀態(tài)而不松開(kāi)。 螺旋夾緊機(jī)構(gòu)中所用的螺旋，實(shí)際上相當(dāng)于把斜楔繞在圓柱體上因它的夾緊作用原理與斜楔時(shí)一樣的。不過(guò)這里是通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)螺旋，使繞在圓柱體上的斜楔高度發(fā)生變化來(lái)夾緊工件的。 本次工件夾緊便采用 螺旋夾緊機(jī)構(gòu) ． 1) 夾緊形式所 需 夾緊力的計(jì)算 圖 28 工件的受力分析 Work piece stress analysis 12kKFF ??? ? (27) 式中 1? —— 夾緊元件與工件間的摩擦因數(shù) 2? —— 工件與夾具支撐面間的摩擦因數(shù) 根據(jù)式 (21)可得： ?? N 再由表 (22)及式 (25)可得： 1 .6 3 5 6 .5 7 1 1 8 8 .5 70 .4 8kF ??? N 2) 螺旋夾緊機(jī)構(gòu)所需作用力的計(jì)算 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 圖 29 夾緊力作用簡(jiǎn)圖 Clamps the action of force diagram 根據(jù)圖 39 可計(jì)算所需作用力 0 01k lWWL ?? 39。 39。 39。 39。 39。0 1 2 1 2 201[ ( ) ] [ ( ) ] c o sQ z k z l tgM W r tg r tg W r tg r tg a c r tgL ?? ? ? ? ? ? ???? ? ? ? ? ? ?(Nm) (28) 式中 T —— 應(yīng)在螺旋夾緊機(jī)構(gòu)上的夾緊轉(zhuǎn)矩 (Nm)； 0W —— 單個(gè)螺旋夾緊產(chǎn)生的夾緊力 (N)； 39。r —— 螺 桿端部與工件間的當(dāng)量摩擦半徑 （ mm），其值視螺桿端部的結(jié)構(gòu)形式而定 ； L —— 作用力臂 ； 1? —— 螺桿端部與工件間摩擦角 （ 176。） ； ? —— 螺紋升角， (176。)； zr —— 螺紋中徑之半（ mm） ； 39。2? —— 螺旋副的當(dāng)量摩擦角 (176。)， 39。 22 costgacrtg ?? ?? ，式中 2? 為螺旋副的摩擦角 (176。)， ?為螺紋牙型半角 (176。)。 為計(jì)算方便，令 1()K rtg f? ? ?? ? ?，則 T KQ? 當(dāng)采用公制螺紋夾緊機(jī)構(gòu)時(shí)，各種不同夾緊情況的 K 值可在 K 的數(shù)值表中查詢。 導(dǎo)向元件的設(shè)計(jì) 導(dǎo)向元件主要使用來(lái)確定刀具與工件的相對(duì)位置，加工時(shí)起刀正確引導(dǎo)刀具的作用。另外，它還可作定位元件使用。這類元件包括各種鉆模板、鉆套、鉸套和導(dǎo)向支承等。 泵體蓋 孔加工 專機(jī)及夾具設(shè)計(jì) 32 鉆模 板的類型與選擇 鉆模板是組裝鉆床夾具不可缺少的重要元件，鉆床夾具在組合夾具中所占數(shù)量最多，因此鉆模板的結(jié)構(gòu)形式有 22 類，尺寸規(guī)格有 92 種之多。在組裝鉆床夾具時(shí)，要根據(jù)孔的直徑和位置來(lái)選擇相應(yīng)孔徑和外形尺寸的鉆模板。 鉆模板孔徑大小要與標(biāo)準(zhǔn)的鉆套外徑一致，因此鉆模板孔徑大小與被加工孔徑大小有關(guān)。選用時(shí)可參見(jiàn)表 23。 表 23 鉆模板孔徑選擇表 Drills the template aperture choice table 被加工孔直徑 鉆模板孔徑 3～ 3～ 8 8～ 14 14～ 20 20~28 28~38 38~48 8 12 18 26 35 45 58 按鉆模板底面分，有帶定位槽和不帶定位槽的兩種。前者可利用定位鍵直接在支承元件導(dǎo)向，以調(diào)整其適宜位置，而后者則需與專用的導(dǎo)向支承元件相配 合使用。 大多數(shù)鉆模板的鉆套定位孔偏于一端，組裝成懸臂式鉆模。這種鉆模多用于較小孔徑的加工。對(duì)于定位孔在中間的叫中孔 鉆模板，它適用于鉆削大孔用，或用支撐元件組裝成橋式鉆模夾具以增加其剛性。 立式鉆模板適用于加工孔間距小的工件，由于鉆模厚度加大，使其剛度增強(qiáng)，可使鉆模板增大 其懸伸長(zhǎng)度，或使相鄰鉆模板之間相互靠近。 鉆套的選擇與設(shè)計(jì) 夾具在機(jī)床上安裝完畢，在進(jìn)行加工之前，尚需進(jìn)行夾具的對(duì)刀，使刀具相對(duì)夾具定位元件處于正確位置 [12]。 在鉆床夾具中，通常用鉆套實(shí)現(xiàn)刀具的對(duì)準(zhǔn)，如圖 39 所示，加工中 只要鉆頭對(duì)準(zhǔn)鉆套，所鉆孔的位置就能達(dá)到工序要求。當(dāng)然，鉆套和鏜套還有增強(qiáng)刀具剛度的作用。 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 圖 210 鉆套對(duì)刀 Drills the set to the knife 1定位元件； 2工件； 3鉆模板； 4固定鉆套； 5快換鉆套 1) 鉆套的四種形式 a 固定鉆套 圖 311(a)為固定鉆套的兩種結(jié)構(gòu)， A 型為無(wú)肩的， B 型為帶肩的。帶肩的主要用于鉆模板較薄時(shí)，用以保持鉆套必要的導(dǎo)引長(zhǎng)度。鉆套外圓以 76Hn或 76Hr配合直接壓入夾具體或鉆模板孔中。這種鉆套的缺點(diǎn)是磨損后不易更換，因此主要用 于 中小批生產(chǎn)用的鉆床夾具上或用來(lái)加工孔距小和孔距精度要求較高的孔。為防止切屑進(jìn) 入 鉆套內(nèi)，鉆套的上下端應(yīng)以突出鉆模板為宜，一般不能低于鉆模板。 b 可換鉆套 可換鉆套的實(shí)際功用仍和固定鉆套一樣，可供鉆、擴(kuò)、鉸孔工序使用，在批量較大時(shí)，磨損后可迅速更換?？蓳Q鉆套的結(jié)構(gòu)如圖 311(b)所示，它的凸緣銑有臺(tái)肩，防轉(zhuǎn)螺釘?shù)念^部與此臺(tái)肩有一定間隙以防止可換鉆套轉(zhuǎn)動(dòng)。擰去螺釘便可取出可換鉆套。為了避免鉆模板的磨損，鉆套不直接壓配在 夾具體或鉆模板上，而是以 76Hg或 65Hg的配合裝進(jìn)襯套的內(nèi)孔中，并用防轉(zhuǎn)螺釘防止在加工過(guò)程中刀具、切屑與鉆套內(nèi)孔的摩擦力使鉆套產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)，或推倒時(shí)隨刀具抬起。襯套外圓與夾具體或鉆模板的配合采用 76Hn或 76Hr。 c 快換鉆套 快換鉆套是供一個(gè)孔須經(jīng)多個(gè)加工工步（如鉆、擴(kuò)、鉸、 锪孔和攻 絲等）所用的。由于在加工過(guò)程中，需依次更換 、取出鉆套，以適應(yīng)不同加工刀具的需要，所以采用快換鉆套。圖 311（ c） 是標(biāo)準(zhǔn)快換鉆套結(jié)構(gòu)。它除在其凸緣銑有臺(tái)肩以供防轉(zhuǎn)螺釘壓住外，同時(shí)還銑出一削邊平面。當(dāng)此削邊平面轉(zhuǎn)至鉆套螺釘位置時(shí)，便可向上快速取出鉆套。為防止直接磨損鉆模板或夾具體，也必須配有襯套。 泵體蓋 孔加工 專機(jī)及夾具設(shè)計(jì) 34 圖 211 各類鉆套 Each kind drills the wrap 1可換鉆套； 2襯套； 3防轉(zhuǎn)螺釘 d 特殊鉆套 特殊鉆套是根據(jù)具體加工情況自行設(shè)計(jì)的，以補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)鉆套性能的不足 ,在本次設(shè)計(jì)中，根據(jù)加工情況選擇長(zhǎng)型快換鉆套。 2) 鉆套導(dǎo)引孔尺寸和公差的確定 根據(jù)待加工孔的尺寸 d＝ ，選擇長(zhǎng)型快換鉆套的尺寸。其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖 312，具體尺寸參數(shù)見(jiàn)表 33。 長(zhǎng)型快 換 鉆套 技術(shù)條件： a 材料： d＜ 26mmT10A； d＞ 26mm 20； b 熱處理： T10A HRC58～ 64； 20 滲碳深度 ～ ； HRC58～ 64[5]。 表 23 長(zhǎng)型快換鉆套尺寸 Long trades quickly drills a set of size d D D1（滾花前） D2 H h 1h 2h 基本尺寸 極限偏差F7 基本尺寸 極限偏差m6 極限偏差k6 0~3 + + 8 + + + + 15 12 10~40 8 3 8 3~4 + + 10 12 4~6 18 15 15~55 12 18 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 35 續(xù)表 23 d 3h r 2r m 1m a b ? ? 配鉆套螺釘 基本尺寸 0~3 10 1 2 50176。 M5 3~4 14 4~6 14 13 18 圖 212 長(zhǎng)快換鉆套結(jié)構(gòu) Long trades quickly drills a set of structure 3) 鉆套高度和鉆套與工件距離 a 鉆套高度 鉆套高度由孔距精度、工件材料、孔加工深度、刀具耐用度、工件表面形狀等因素決定。一般材料強(qiáng)度高，鉆頭剛度低（鉆頭懸伸長(zhǎng)度直徑與直徑之比大于 15）和在斜面上鉆孔時(shí)，采用長(zhǎng)鉆套。 鉆一般的螺釘孔、銷子孔，工件孔距精度在 ? 或是自由尺寸公差時(shí)，鉆套的高度取 ( ~ 2)Hd? ，鉆套內(nèi)徑采用基軸制 F8 的公差。 加工 IT IT7 級(jí)精度，孔徑在 ? 12mm 以上的孔或加工加工工件孔距精度要求在? ～ ? 時(shí)，鉆套的高度取 ( ~ )Hd? 。鉆套內(nèi)徑采用基軸制 G7 的公差。 加工 IT IT8 級(jí)精度的孔 和 孔距精度要求在 ? ～ ? 時(shí)，鉆套的高度取泵體蓋 孔加工 專機(jī)及夾具設(shè)計(jì) 36 ( ~ )H ? ()hL? 。 參見(jiàn)表 24 可知具體選擇方法。 表 24 鉆套高度和鉆套端部與工件表面的距離 Drills a set of altitude and drills a set of nose and the work piece surface distance 簡(jiǎn)圖 加工條件 鉆套高 度 加工材料 鉆套與工件間的距離 一般孔、銷孔，孔距公差為 ? ( ~ 2)Hd? 鑄鐵 (~ )hd? H7 以上的孔，孔距公差為 177?！?77。 ( ~ )Hd? 鋼 青銅 鋁合金 ( ~)hd? H8 以下的孔，孔距公差為 177?！?77。 ( ~ )H ?()hL? b 鉆套與工件表面的距離 鉆套與工件間留有一定的距離 h，如表 24 的簡(jiǎn)圖。如果 h 太大，會(huì)增大鉆頭的傾斜量，使鉆套不能很好的導(dǎo)向。 h 過(guò)小，切屑排出困難（特別使鋼件），不僅會(huì)增大工件加工表面的粗糙度，有時(shí)還可能將鉆頭折斷。 h 值可按表 24 選取 材料越硬，則式中的系數(shù)應(yīng)取小值，鉆頭直徑越小，也即鉆頭剛性越差，式中的系數(shù)取最大值，以免切屑堵塞而使鉆頭折斷。 但是下面幾種特殊情況需另考慮： a 在斜面上鉆孔（或鉆斜孔）時(shí)，鉆頭最易 引偏，為保證起鉆良好， h 應(yīng)盡可能小一些（ ? ）。 b 孔的位置精度要求高時(shí)，可取 h=0，以保證鉆套有較好的導(dǎo)引作用，而讓切屑從鉆頭的螺旋槽中排出。這樣，排屑條件反比只留很小 h 值的要好，但此時(shí)鉆套磨損嚴(yán)重。 c 鉆深孔（孔的長(zhǎng)徑比 5Bd? ）時(shí)，要求排屑暢快，可取 h＝ . 此外，各種鉆套內(nèi)孔合外圓的同軸度不應(yīng)大于 。 因此鉆套與工件表面的距離 h 取 h＝ 。 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)