三面鉆床專用夾具設計

王立芳

三面鉆床專用夾具設計

王立芳

王立芳

南陽廣播電視大學

引言

現在的機械制造裝備的發展主要還是在機械加工工藝的方法的改進，高精度的機械加工方法，高自動化的實現，及其新的科學技術的應用。本次設計內容主要是對設三面鉆床夾具的設計，主要是對定位方案設計，夾緊機構設計，夾具體的確定，夾具總裝配繪制等。

在機床上對工件進行切削加工，首先要將工件夾緊。為了能加工出合乎精度要求的工件，僅將工件夾緊，以進行切削加工是不夠的，還必須使工件在機床上占有正確的位置。使工件占有正確的加工位置，并使工件夾緊的過程，稱為工件的安裝。若被加工工件的批量較小，專用夾具的生產費用分攤到每個工件就很高，在經濟上不合算。

專用夾具是針對某一種工件的一定工序而專門設計的。因為不需要考慮通用性，所以夾具可以設計的結構緊湊，操作方便。還可以采用各種省力機構或動力裝置。因此用專用夾具可以保證較高的加工精度和生產效率。專用夾具通常是根據工件的加工要求自行設計和制造的。他的設計與制造的周期較長，制造費用也較高，當產品變更時，往往因無法再使用而“報廢”。因此這類夾具適用于產品固定的批量較大的生產中。

夾具設計的基本要求

1.能穩定保證工件的加工精度；

2.能提高機械加工的勞動生產率，降低工件的制造成本；

3.結構簡單，制造方便，安全和省力；

4.便于排屑；

5.有良好的結構工藝性，便于夾具的制造、裝配、檢驗、調整和維修。

設計時應在保證加工精度的前提下，綜合考慮生產率、經濟性和勞動條件等項因素。當生產批量較大時，可采用較先進的結構和動力傳動裝置，以提高生產率。當生產批量較小時，則不能使夾具的成本太高。

決定設計專用三面鉆床夾具。本夾具用于專用三鉆床，加工時主要考慮的是如何提高勞動生產率，降低勞動強度，而精度不是主要問題。

問題提出

本設計夾具主要用來鉆Φ3.3和Φ6.8孔，由于工藝要求不高，因此，在本道工序加工時，主要應考慮如何提高勞動生產率，降低勞動強度。

夾具設計

1.初選定位方案

在加工Φ3.3和Φ6.8孔時，工件一側面采用四個支撐塊定位（兩個圓形，兩個矩形），在其中一個Φ50孔內用一圓柱銷，在另一個Φ50孔內用削邊銷，經過分析，此種定位方案下，工件被完全定位。在設計夾具裝置時，因為考慮到工件需要經常裝卸，而且工件材料為HT200，硬度為HBS190，銷釘可能會因為磨損而影響定位精度，故將兩銷釘設計為可換定位銷。

2.定位方案改進

夾具設計要求除能完成既定的定位夾緊任務以外還要考慮到操作者的操作方便否，因此夾具也要求人性化設計。第一，該到工序需要三面同時鉆，而且使用的是剛性機床，沒有鉆模板，而為了防止使用過長的鉆頭，因此夾具體厚度不應過大；第二，由于采用專用三面鉆機床，考慮到為了不增加機床設計的復雜度，因而采用工件豎直裝夾的方式，從而使機床從兩側以及上方加工工件，從而降低了專用機床的設計復雜程度。

確定加緊方案

工件定位后必須采用一定裝置將工件夾緊在定位元件上，從而使工件在加工過程中不會由于切削力，工件重力，離心力或慣性力而發生位置變化或產生振動，以保證加工精度避免機床刀具的損壞或發生人身安全事故。

為了提高生產效率，減少加緊工件時所耗費的輔助時間，同時為了防止能提供足夠的加緊力，防止工件在加工過程中位置發生變化而影響加工質量，根據工件自身的特點分析后，決定采用自動加緊裝置，通過液壓設備實現。

切削力及夾緊力計算

1.鉆Φ3.3底孔

刀具：高速鋼麻花鉆 直徑：Φ3.3

（1）軸向力

（2）轉矩

（3）切削功率

（4）切削力

在計算切削力時，必須考慮安全系數，安全系數：

式中：K1—基本安全系數，1.5 K2—加工性質系數，1.1

K3—刀具鈍化系數，1.1

K4—斷續切削系數，1.1

2.鉆Φ6.8底孔

刀具：高速鋼麻花鉆 直徑：Φ6.8

（1）軸向力

（2）轉矩：

式中：CT=0.206，ZT=2.0，yT=0.8

（4）切削力

在計算切削力時，必須考慮安全系數，安全系數：

3.夾緊力

由于，鉆Φ3.3孔在與夾緊力方向相垂直的方向上，故不考慮它對工件移動的影響，只考慮鉆Φ6.8孔時候扭矩造成的影響。

液壓缸直徑選用D=48mm，，夾緊拉桿D=24mm，液壓油壓力為P=5MPa。

圖1 力分析

拉緊力：

夾緊裝置的夾緊力：

切削方向上，兩個方向的切削力相互抵消。

鋼與鑄鐵間的摩擦系數為0.3，因此摩擦矩Tm=1357.86〉〉T0，因此在鉆削加工時，工件不會轉動，故本夾具可安全工作。

定位誤差的分析

定位元件尺寸及公差的確定，本夾具的主要定位元件為定位銷，而該定位元件的尺寸公差為h6，而孔徑尺寸為H7。

△DW（x）=δD1+δd1+△1=0.025+0.016+0=0. 041mm〈〈0.2mm

故X方向滿足精度要求。

△DW（y）=（δD1+δd1）/2=（0.025+0.016）/2=0.02mm〈〈0.2mm

故Y方向也滿足精度要求。

結束語

本機床所用夾具的適用性強，工件采用液壓定位夾緊，快速方便。定位采用一面兩銷的定位方式，夾緊采用液壓加緊，采用這種方式完全能夠滿足精度要求。而且簡易方便，制造成本低，通用性好。刀具方面，我們選取麻花鉆，是因為所加工孔的尺寸精度不高，表面粗糙度要求也不高。采購比較方便，價格比深孔鉆頭也便宜。通過本設計的認識，筆者對機械行業在加工質量和生產效率的要求的掌握大幅度提高，而且加工精度也要同時能夠滿足設計要求，在直接經濟效益方面，以節省大量加工工時為優。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.01.059