硅谷杂志：车床专用夹具设计的分析与加工 |
| 2012-08-01 11:22 作者：guigu 来源：硅谷网 HV： 编辑： 【搜索试试】
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硅谷网8月1日消息《硅谷》杂志2012年第12期刊文称,在生产过程中，使生产对象（原材料，毛坯，零件或总成等）的质和量的状态发生直接变化的过程叫工艺过程，如毛坯制造，机械加工，热处理，装配等都称之为工艺过程。在制定工艺过程中，要确定各工序的安装工位和该工序需要的工步，加工该工序的机车及机床的进给量，切削深度，主轴转速和切削速度，该工序的夹具，刀具及量具，还有走刀次数和走刀长度。对整个车床夹具分析和夹具设计过程的编写。在设计过程中必须掌握车床夹具的加工工艺和工装夹具的要求及其设计要点，明白利用更好的夹具可以保证加工质量，提高工作效率，降低成本，提高机床夹具的加工工艺范围等。通过检索、分析、收集和整理典型车床夹具及工艺的有关资料，确定整体设计方案，进行工艺分析和工业的工装夹具设计，选择相关设备并设计相应加工工艺和夹具。最终生成能切合实际的、较完整的夹具图纸实列。在时间充足的情况下利用三维造型软件将该夹具进行三维实体造型。主要讲述车床夹具的加工工艺过程，采用设备与夹具的设计过程。即进行原始夹具资料的分析，确定加工工艺和需要的夹具，正确选用设备，合理选择夹具设计方案，进行合理尺寸和形位公差的夹具设计，编制成型零件制造工艺规程和夹具总装和加工工艺过程。
为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度。在加工汽车曲轴零部件时，需要设计相关的专用夹具。
根据任务要求中的设计内容，需要设计打中心孔的专用夹具，数控车床定位基准的夹具，加工（车）曲轴拐径的夹具，磨曲轴拐径的夹具，直油孔夹具，斜油孔夹具，定位销孔夹具，铣削曲轴小头端半圆键槽，扁方夹具，钻飞轮孔夹具，校直专用夹具等。在专用夹具设计中，我们主要抽定位销孔夹具作为实列进行设计分析。
1夹具的组成
1.1定位装置
其作用是使工件在夹具中占据正确的位置。
1.2夹紧装置
其作用是将工件压紧夹牢，保证工件在加工过程中受到外力（切削力等）作用时不离开已经占据的正确位置。
1.3对刀或导向装置
其作用是确定刀具相对定位元件的正确位置。
1.4连接元件
其作用是确定夹具在机床上的正确位置。
1.5夹具体
夹具体是机床夹具的基础件，通过它将家具的所有连接元件连接成一个整体。
1.6其他元件或装置
是指夹具中因为特殊需要而设置的元件或者装置。根据加工需要，有些夹具上设置分度装置、靠模装置；为能方便、准确定位，常设置预定位装置；对于大型夹具，常设置吊装元件等。
以上各组成部分中，定位元件、夹紧装置和夹具体是机床夹具的基础组成部分。
2夹具的分类
按照使用的机床种类可以分为：车床夹具、钻床夹具、铣床夹具、磨床夹具和镗床夹具等。按照其通用性格和使用特点，通常可以分为通用夹具、专用夹具和组合夹具三类。其中专用夹具是为某工件的某一工序的加工要求专门设计制造的夹具。这种夹具结构紧凑、操作方便。
钻、铰定位销孔家居设计
3专用夹具的作用
1）保证加工精度提高加工质量采用夹具后，由于工件相对于机床和刀具的正确位置由夹具保证，所以工件的加工过程中，各相关表面间的位置精度就可以得到保证，并比划线找正所能达到的位置精度高。同时每一批工件基本上都能达到相同的位置精度。因而不仅工件加工精度高，而且质量也稳定。2）提高劳动生产率降低生产成本采用夹具后，既省去了划线、找正等辅助时间，且定位、夹紧快捷；有些夹具还可以提高了工件或车刀的刚性，这样便可以提高切削用量，因面提高劳动生产率。若再采用气动或液压传动来驱动夹紧装置，则效果更为显著，同时可以大大减轻工人的劳动经度。在批量生产中使用夹具，可以保证加工精度、稳定产品，质量、提高劳动生产率、降低对工人技术水平的要求，均利于降低生产成本。3）解决车床加工装夹中的特殊困难有些工件不论数量多少，不用夹具是很难保证加工质量的，甚至无法加工。4）扩大机床的加工范围在单件小批量生产时，工件的种类多，而工艺过程较复杂，当机床的种类不齐全时，可对某种机床经过适当改造并加装适当的夹具，使机床“一机多用”。如在车床的中滑板上装上镗模，车床就可以当镗床使用。5）降低工人劳动强度及技术等级用夹具装工件方便、省力、安全。当采用气动、流动等夹紧装置时，可以减轻工人的劳动强度，保证安全生产。用夹具装夹时，工件的精度由夹具本身保证，因而可以降低对工人的技术要求。
4专用夹具设计分析
夹具实例分析：钻、铰定位销孔夹具设计，夹具主要用来加工大头端面定位销孔的，在车床曲轴或船舶曲轴等中，定位销孔一直起着关键的作用。好比套圈让鸡下蛋，要很标准才能对后工序飞轮孔加工保证其精度和位置差，才能让主机的跳动、点火和装配飞轮很稳定。定位销孔一直是一个精度和形位公差要求很高的部位，好比曲轴的咽喉。所以，需要有较好工装夹具来保证。为节约成成本，钻床采用一般的ZC40小钻床，钻夹头采用精度高的钻石牌钻夹头；考虑选择采用合理的装夹方式保证其稳定性和工装的耐磨、互换性；工装夹具零部件的材料、热处理和加工工艺能否可行等；对提供加工定位销孔的机床做主轴和主轴套跳动和间隙等；钻夹头的跳动，铰刀的锥度和跳动；工装夹具装配基准、坐标定向和装配校基准的难度。
方法步骤：
1）明确设计要求，查阅相关资料
2）确定夹具的结构方案
3）绘制夹具的装配图
4）确定夹具的有关尺寸
5）确定夹具的技术条件
6）绘制夹具零件图
5夹具加装的计算
切削力与夹紧力是整个工序中主要参数，车床夹具定位销孔的钻、铰削加工，切削力应以钻削和铰削为准，查《切削用量简明手册》表2.32得：
夹具加装工序加工定位销孔时，工件主轴颈1.5放在两个V形块上，主轴颈3端面有支撑块，连杆轴颈1有固定的定位点。
677.8N
6定位元件确定
1）机床曲轴为大批量生产，采用手动夹紧的夹具不仅结构简单，在生产中的应用也比较广泛，另外，采用手动夹紧，原始夹紧力可以连续作用，加紧可靠，方便实用。
曲轴属于轴类零件，在本道工序夹具的定位元件还是选用两个V形块，一个支承板来对曲轴轴向方向定位，采用一个靠山作为角度方向的定位。
2）V形上用的抗磨块，因为它零件是线接触，容易磨损一处，就要采用热处理后，硬度较高的材料，实践证明，用T10A的材料的都容易磨损，也为节约成本，我们采用镶嵌白钢的方式，白钢成本较低，能耐磨。
3）曲轴角度靠山，因为曲轴定位销孔的角度差是±0.05mm，要求比较高，我们就采用和V形线接触的方式，采用抗磨块。方便调节，耐磨，精度尺寸能保证。
4）支承板，曲轴定位销孔的两个方向多的垂直度要求10：100mm，因此，对支承板的要求较高，其经常磨损的地方要进行热处理，同时，不能与轴颈R像干涉，保证装夹中不会存在抵触点。
5）夹具体支承座，该部件采用HT200的材料，主要该材料经过失效处理后，稳定性好，不易变形，加工方便和可在利用价值高有点。在设计中，支承座底部和背部做削器翻砂处理，便于加工平面过大，平面度达不到。两侧各有一加强劲。上面与套模版接触地方加宽，为了是接触更加稳定，支撑力更好。
6）钻、铰套的设计，该工序因为要采用多次加工才能达到图纸尺寸，因此采用活动钻套和铰套。其结构相同如下图所示，钻套和铰套都是采用的Cr12的材料，热处理后进行线切割加工，基准统一，才能达到同心的要求。上面采用活动可调式柄套，方便更换产品可用。根据工艺要求，钻定位销孔￠5.7mm钻花，只需要加工深度达9mm，内孔不能大于5.8mm，即可完成加工。即用直柄钻花钻孔，根据GB1141-84的规定钻头上偏差为零，故钻套孔径为mm。定位销孔夹具体设计主要考虑零部件的形状及将上述个主要零件联成一个整体。这些主要元件设计好后即可画出夹具的设计装配草图。整个夹具的结构见夹具装配图所示。
7小结
本篇文章中，我们设计主要是机床夹具设计分析及加工工艺过程：在工艺部分中，我们涉及到要确定各工序的安装工位和该工序需要的工步，加工该工序的机车及机床的进给量，切削深度，夹具转速和切削速度，其中，机床的进给量，夹具转速和切削速度需要计算并查手册确定。（原文载于《硅谷》杂志，硅谷网及《硅谷》杂志版权所有，未经允许禁止转载） |
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