汽车前轴钻孔夹具设计.doc

四、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，需要设计专用夹具。
按照毕业设计任务书要求，设计前轴梁φ16mm钻夹具。
本夹具将用于摇臂钻床Z3025Bx10。刀具为选择锥柄麻花钻，锥柄扩孔复合钻，扩孔时倒角，选用锥柄机用铰刀。
4.1、问题的提出：
本夹具主要用来钻、扩、铰φ16mm有一定的精度要求，因此，在本道工序加工时，主要应考虑如何保证加工质量，其次才是提高劳动生产率，降低劳动强度。
4.2、夹具设计：
4.2.1、定位基准的选择：
方案一：以两弹簧座的四个侧面作为粗基准，再用两个短V形块支承两弹簧座背面夹紧。
方案二：以φmm主销孔及下端面为基准，两钢板弹簧座侧面为辅助支承装夹紧。
要加工的两孔都有一定的精度要求，方案一以未加工的表面作为粗基准，不能满足。方案二是以精加工后的主销孔作为精基准，由零件图可知，φ16mm孔表面有精度要求，为了使加工精度能够达到要求，应该选择主销孔定位的专用夹具。根据六点定位原则，方案一可取。两钢板弹簧座侧面定位选择可调支承，主销孔定位选择定位销。为了提高加工效率，缩短辅助时间，准备采用气动夹紧。
4.2.2、导向元件：
对于钻夹具，应正确的选择钻套的型式和结构尺寸。当工件上被加工的孔需要在一次装夹下依次进行钻、扩、铰孔加工时，由于刀具直径逐次增大，需采用外径相同而内孔尺寸随刀具变更的钻套来引导刀具，所以选择快换钻套。
4.2.3、夹紧力的确定：
(1)夹紧力方向的确定
确定原则：夹紧力的方向应有利于工件的准确定位，一般要求主夹紧力应垂直于第一定位基准面；夹紧力的方向应与工件刚度高的方向一致，以利于减少工件的变形；夹紧力的方向尽可能与切削力、重力方向一致，有利于减小夹紧力。
本次设计采用与工件端面垂直方向为夹紧力方向。
（2）夹紧力作用点的选择
选择原则：夹紧力的作用点应与支承点对应，或在支承点确定的区域内；夹紧力的作用点应选择在工件刚度高的部位；夹紧力的作用点和支承点尽可能靠近切削部位
本次设计的夹紧力作用点靠近零件轴线均匀分布，满足要求。
（3）夹紧力大小的确定
在计算夹紧力时，将夹具和工件看作一个刚性系统，易切削力的作用点、方向和大小处于最不利于夹紧时的状况为工件受力状况。根据切削力、夹紧力以及夹紧机构具体尺寸，列出工件的静力平衡方程式，求出理论夹紧力，再乘以安全系数，作为实际所需夹紧力。
本次设计的夹紧力由计算得出。
4.2.4、切削力和夹紧力的计算：
刀具：锥柄麻花钻、锥柄扩孔复合钻、锥柄机用铰刀
刀具材料：高速钢
查《机械加工工艺师手册》表17-16、表17-17得，
钻孔时：切削力Fτ=667df0.7KF
式中：d=15.5mm
f=0.25mm（每转进给量）
KF=()0.75=1
计算得：切削力Fτ=667x15.5x0.250.7x1=3917.56（N）
在计算切削力时，必须考虑安全系数，安全系数
K=K1K2K3K4
式中：K1-----------------基本安全系数，1.2
K2-----------------加工性质系数，1.0
K3----------------刀具钝化系数，1.3
K4-----------------断续切削系数。1.2
则F’=1.2x1.0x1.3x1.2x3917.56=7333.67（N）
夹紧力在此夹具中，只是为了防止工件在加工过程中的振动和转动，因此可以很小。
4.3、定位误差的分析：
工件的主要公差要求为表面粗糙度。φ16mm孔内表面粗糙度为Ra=6.3um。
夹具的主要定位元件是一根销，该销的尺寸和公差现定与零件在工作时与其相配的轴的尺寸与公差相同。查表得，φ孔的基本偏差为H7，与之配合的基轴制轴的基本偏差为h6，查表，即为φ
定位销与零件的最大间隙为
max=0.03-(-0.019)=0.049mm
而零件要求的最小偏差为
min=0-0=0mm
因此最大间隙满足精度要求。
4.4、夹具操作简要说明：
如上所述，在设计夹具时，为提高劳动生产率，应首先着眼于机动夹紧，本道工序的钻床夹具就是选择了气动夹紧方式。夹具体通过T形块固定在摇臂钻床的工作台上，在加工时，先松掉螺栓，取下钻模，将工件主销孔穿过定位销放在支承板上，钢板弹簧座侧面靠在支承板凸起处，再套上钻模，找准位置，拧紧螺栓，将钻头对准钻套进行加工，即可加工出孔。然后取下快换钻套和衬套，换上扩孔钻和铰刀，即可进行扩孔和铰孔的加工了，加工完成后松掉螺栓，取下钻模。
夹具装配图及相关零件图见附图。