侧轴承杯加工工艺编制及夹具设计说明书

目 录摘要 .ABSTRACT .第一章 绪论 .11.1 课题的主要内容及意义 .11.2 零件的功用 .11.3 零件的加工及检验 .21.3.1 加工方式 .21.3.2 材料处理 .21.3.3 辅助工序 .2第二章 侧轴承杯的结构及工艺分析 .42.1 零件的结构分析 .42.2 零件的工艺分析 .52.3 零件的材料选择 .82.3.1 轴承钢概述 .82.3.2 轴承钢的物理特性 .8第三章 侧轴承杯的工艺规程设计 .93.1 毛坯的确定 .93.2 工艺规程设计 .9第四章 钻模及钻套的设计 .244.1夹具设计简介 .244.1.1 机床夹具的定义 .244.1.2 机床夹具的功用 .254.1.3 机床夹具的分类 .254.1.4机床夹具的设计特点 .254.1.5机床夹具的设计要求 .264.2 钻模的设计 .264.3 钻套的设计 .30结论 .34参考文献 .35致 谢 .36毕业设计总结 .37I摘 要轴承杯广泛应用于轻负荷便于拆装的地方。有许多轴承在装配和拆卸中会遇到困难，特别在箱体内部轴承的装配受到条件限制，应用轴承杯可以解决装配和拆卸的难题。在本零件的加工中，由于某些工序加工的特殊性，需要在零件的表面加工一个和铅垂线成一定角度的斜孔。则需要设计一个钻模来放置零件，使得该孔得以良好，高效，准确的被加工出。在设计钻模的同时，需要设计一组钻套，用来保护钻模在大批量的零件生产中不被磨损，可以较长时间的完成生产任务。本文运用机械制造技术及相关的课程知识，解决工件在加工过程中的定位、加紧以及工艺路线的安排等方面的相关问题。制定出切实可行的加工方案。根据被加工零件的加工要求，参考机床夹具设计手册及相关方面的书籍，设计出高效、经济、合理并且能保证加工质量的钻模，钻套。随着社会的进步和科技的发展，机床夹具的通用性也直接影响其经济性。机床夹具及辅助工具的高精、高效、通用、经济等性质的良好发展将在我国的现代化工业建设和发展过程中起着至关重要的作用。关键词：轴承杯, 斜孔, 夹具, 钻模IIABSTRACTWidely used in light-load bearing cup for easy removal place. There are many in the assembly and disassembly of the bearing will encounter difficulties, especially in the box inside the bearing assembly subject to conditions, the application bearing cup assembly and disassembly can solve the problem.In this part of the process, because some of the special processing procedures required in parts of the surface finish of a plumb line and the oblique angle into the hole. You need to design a drilling and grinding to place the part, making the hole to be good, efficient and accurate to be processed. In the design of drilling and grinding the same time, need to design a drill sleeve to protect the drilling and grinding in the production of large quantities of parts are not worn, you can produce a longer time to complete the task. In this paper, machinery manufacturing technology and related courses knowledge to solve the workpiece in position during processing, to step up and line arrangements, process related issues. Develop a practical processing program. According to the processing requirements of parts to be machined, the reference fixture design manual and related books, to design efficient, economical, reasonable and can ensure the machining quality of the diamond grinding, drill sets. Along with social progress and technological development, universal fixture is also a direct impact on the economy. Jigs and aids high-precision, high efficiency, general and economic nature of the good development in Chinas modernization construction and development industry plays a vital role. Key words: bearing cup; slant-hole; fixture; drilling and grinding. 1第一章 绪论1.1 课题的主要内容及意义本文是有关侧轴承杯加工工艺步骤的说明和钻夹具设计方法的具体阐述。机械加工工艺是规定产品或零件机械加工工艺过程和操作方法，是指导生产的重要的技术性文件。它直接关系到产品的质量、生产率及其加工产品的经济效益，生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺来体现，因此工艺规程的编制的好坏是生产该产品的质量的重要保证的重要依据。在编制工艺时须保证其合理性、科学性、完善性。而机床夹具是为了保证产品的质量的同时提高生产的效率、改善工人的劳动强度、降低生产成本而在机床上用以装夹工件的一种装置，其作用是使工件相对于机床或刀具有个正确的位置，并在加工过程中保持这个位置不变。它们的研究对机械工业有着很重要的意义，因此在大批量生产中，常采用专用夹具。本文通过对侧轴承杯零件的初步分析，了解其零件的主要特点，加工难易程度，主要加工面和加工粗、精基准，从而制定出加工工艺规程；对于专用夹具的设计，首先分析零件的加工工艺，选取定位基准，然后再根据工艺规程中本工序的加工内容，机床、刀具、切削用量、工步安排、工时定额，同时加工零件数从而设计专用夹具。1.2 零件的功用1.侧轴承杯广泛应用于轻负荷便于拆装的地方。有许多轴承在装配和拆卸中会遇到困难，特别在箱体内部轴承的装配受到条件限制，应用轴承杯可以解决装配和拆卸的难题。2.侧轴承杯可以调整紧松，使许多箱体的加工精度得到放宽，使箱体加工的工效大大提高。3.安装侧轴承杯还克服了轴承的轴向窜动，所以侧轴承杯得到广泛应用，但也存在一些不足，轴承杯的精度直接影响轴的径向跳动。21.3 零件的加工及检验1.3.1 加工方式在侧轴承杯的加工中，主要运用的两种加工方法是车削加工和磨削加工，还有在各工序之间还有热处理工序。检验及防锈处理等辅助工序。车削加工和磨削加工都属于切削加工，在安排加工顺序是，有一些原则是需要遵循的：1.先粗后精，先安排粗加工，中间安排半精加工和光整加工。2.先主后此，先安排主要表面（装配表面、工作表面）的加工，后安排次要表面（紧固用的光孔和螺孔等）的加工。3.先基面后其他。遵循此原则，零件的加工先进行车削加工后进行磨削加工或其他加工。因为磨削加工的精度普遍高于车削加工。相对于磨削加工，车削加工是一种大加工余量的加工方法。磨削加工根据加工精度的不同，可以分为：普通磨削、精密磨削和超精密磨削。普通磨削的表面粗糙度为 Ra0.8-0.2m，尺寸精度为 IT6。精密磨削能达到的表面粗糙度为 Ra0.20-0.05m，尺寸精度为 IT5。超精密磨削能达到的表面粗糙度为 Ra0.05-0.01m，尺寸精度为 IT4。磨削加工完全可以达到侧轴承杯的加工工艺要求。1.3.2 材料处理在本零件的加工部分中还需要很多热处理工序，热处理主要用来改善材料的性能及消除内应力。一般可分为:1.预备热处理，安排在机械加工之前，以改善切削性能，消除毛坯制造时的内应力。2.去除内应力处理，最好安排在粗加工之后、精加工之前。如人工时效、退火。但是为了避免过多的运输工作量，对于精度不太高的零件，一般去除内应力的人工时效和退火放在毛坯进入机械加工车间之前进行。3.最终热处理。安排在半精加工以后和磨削加工之前（但氮化处理应安排在精磨之后。 ） ，主要用于提高材料的强度及硬度。31.3.3 辅助工序在零件的加工中，还应该包含辅助工序。检验工序是主要的辅助工序，它是保证产品质量的主要措施。除了在每道工序的进行中，操作者都必须自行检验外，还应在下列情况下安排单独的检验工序。1.粗加工阶段结束之后。2.重要工序之后。3.零件从一个车间转到另一个车间时。4.特种性能（磁力探伤、密封性等）检验之前。5.零件全部加工结束之后。检验工序是很重要的辅助工序，除此之外，还要考虑安排去毛刺、到棱边、去磁、清洗、涂防锈油等辅助工序。缺少了辅助工序或是对辅助工序要求不严，将会给装配工作带来困难，甚至是零件不能使用。4第二章 侧轴承杯的结构及工艺分析2.1 零件的结构分析侧轴承杯的零件如图 2.1, 2.2, 2.3所示。根据零件图可以分析得出：从主视图中可以看出零件的主要工作表面为 12.58 深 2.7mm 的滚道，用于轴承的固定。在主视图零件右侧有一 M18X0.5-2 螺纹，用于侧轴承杯在箱体上的安装与固定。2.1（侧轴承杯主视图）5图 2.2（侧轴承杯左视图）图 2.3（侧轴承杯局部视图）2.2 零件的工艺分析侧轴承杯加工所要达到的技术要求是：1 热处理 HRC62-66。2 时效处理。3不允许有裂纹。4 倒棱 R0.2。5 磨螺纹 M18X0.5-2。618.50-0.01 。表面和安装锥面对滚道表面的跳动量不大于 0.002。7 螺纹 M18X0.5-2 对滚道表面的跳动量不大于 0.02。.8 滚道椭圆度不大于 0.01。9 滚道波纹度不大于 0.001。10 端面对轨道的跳动量不大于 0.008。自由尺寸公差按 HB761-66-8。此零件的总体尺寸小，尺寸精度高，所需要加工的各个表面，孔和端面都有较高的加工精度要求，大多数尺寸的上下偏差都要求在 0.05mm，表面粗糙度要求最高为 Ra0.1m，所以大部分的加工要素都选用 车削磨削 的加工方案。滚道部分和外圆 18.5 的上下偏差都在 0.01mm。根据表 2-1可以确定选用6的加工方案为粗车半精车粗磨精磨镜面磨。表 2-1 外圆表面加工方案及其经济精度序号加工方法经济精度(公差等级)经济粗糙度 Ra值/m 使用范围1 粗车 IT13IT11 5012.5适用于淬火钢以外的各种金属2 粗车-半精车 IT10IT8 6.33.2 3 粗车-半精车-精车 IT8IT7 1.60.8 4 粗车-半精车-精车-滚压 IT8IT7 0.20.0255 5 粗车-半精车-磨削 IT8IT7 0.80.4主要用于淬火钢,也可用于未淬火钢,但不适用于有色金属6 粗车-半精车-粗磨-精磨 IT7IT6 0.40.1 7粗车-半精车-粗磨-精磨-超精加工(或轮式超精磨)IT50.10.012 (或Rz0.1)8粗车-半精车-精车-精细车(金刚车)IT7IT6 0.40.025主要用于要求较高的有色金属9粗车-半精车-粗磨-精磨-超精磨(或镜面磨)IT5以上0.0250.006(或Rz0.1)极高精度的外圆加工710粗车-半精车-粗磨-精磨-研磨IT5以上0.10.012 (或Rz0.1)顶尖孔在加工中常用作定位基准，加工精度要求也很高，一般情况下，轴类零件上的外圆表面的设计基准是轴心线，为了保证加工精度，遵循基准重合原则和基准统一的原则，选择工件上的定位基准为轴类零件的轴心线，一般以顶尖孔作为磨削各外圆的定位表面，通过顶尖装夹工件，顶尖孔和顶尖的接触质量对工件的加工精度有直接的影响，因此，磨削过程中经常需要对顶尖孔进行修研。常用的顶尖孔修研方法有以下几种：1.用油石或橡胶砂轮等进行修研。先将圆柱形油石或橡胶砂轮装夹在车床卡盘上，用装在刀架上的金刚石笔将其前端修成 60。顶角，然后将工件顶在油石和车床尾座顶尖之问，开动车床进行研磨，如图 l一 ll所示。修研时，在油石上加入少量润滑油(轻机油)，用手把持工件，移动车床尾座顶尖，并给予一定压力，这种方法修研的中心质量较高，一般生产中常用此法。2.用铸铁顶尖修研。此法与上一种方法基本相同，用铸铁顶尖代替油石或橡胶砂轮顶尖。将铸铁顶尖装在磨床的头架主轴孔内，与尾座顶尖均磨成 60。顶角，然后加入研磨剂进行修，则修磨后中心孔的接触面与磨床顶尖的接触会更好，此法在生产中应用较少。3.用成形圆锥砂轮修磨中心孔。这种方法主要适用于长度尺寸较短和淬火变形较大的中心孔。修磨时，将工件装夹在内圆磨床卡盘上，校正工件外圆后，用圆锥砂轮修磨中心，此法在生产中应用也较少。4.用硬质合金顶尖刮研中心孔。刮研用的硬质合金顶尖上有 4条 60。的圆锥棱带，如图 1-12(a)所示，相当于一把四刃刮刀，刮研在如图 l-12(b)所示的立式中心孔研磨机上进行。刮研前，在中心孔内加入少量全损耗系统用油调和好的氧化铬研磨剂。5.用中心孔磨床修研。修研使用专门的中心孔磨床。一组斜孔 1 和一组端面孔 1.6 定位尺寸要求较高，但其加工形状精度要求相对不高，故采用钻削加工，后清理毛刺的方案。82.3 零件的材料选择由于本零件在工作时主要起支撑轴承的作用，考虑到机器工作的连续性要求及零件的粗糙度、尺寸精度要求较高。所用的加工材料是轴承钢。2.3.1 轴承钢概述轴承钢是用来制造滚珠、滚柱和轴承套圈的钢。轴承在工作时承受着极大的压力和摩擦力，所以要求轴承钢有高而均匀的硬度和耐磨性，以及高的弹性极限。对轴承钢的化学成分的均匀性、非金属夹杂物的含量和分布、碳化物的分布等要求都十分严格，是所有钢铁生产中要求最严格的钢种之一。轴承钢分为：全淬透型轴承钢、表面硬化型轴承钢、不锈轴承钢、高温轴承钢等四类共 17 个钢号。高碳铬轴承钢 ZGCr15 是世界上生产量最大的轴承钢，含碳 Wc 为 1%左右，含铬量 Wcr 为 1.5%左右，从 1901 年诞生至今 100 多年来，主要成分基本没有改变，随着科学技术的进步，研究工作任在继续，产品质量不断提高，占世界轴承钢生产总量的 80%以上。本零件的材料也是采用 ZGCr15 轴承钢。2.3.2 轴承钢的物理特性轴承钢的物理性能主要以检查显微组织、脱碳层、非金属夹杂物、低倍组织为主。一般情况下均以热轧退火、冷拉退火交货。交货状态应在合同中注明。钢材的低倍组织必须无缩孔、皮下气泡、白点及显微孔隙。中心疏松、一般疏松不得超过 1.5级，偏析不得超过 2级。钢材的退火组织应为均匀分布的细粒状珠光体。脱碳层深度、非金属夹杂物和碳化物不均匀度应符合相应有关国家标准规定。9第三章 侧轴承杯的工艺规程设计通过对侧轴承杯的尺寸和结构分析，结合功能与实际使用环境，已经对工艺的初步了解，现在可以对侧轴承杯的加工工艺规程作出具体设计。3.1毛坯的确定选择侧轴承杯毛坯时要考虑的是生产批量大小、零件结构形状和尺寸、工件材料利用率及车削量、毛坯的供货能力、具体的车加工能力(加工分法、加工精度等)、和满足轴承用户的特殊要求(如寿命、耐蚀性)等。零件毛坯种类有退火棒料、管料、板料、热锻件、温挤压件、冷挤压件、精密辗扩件、高速墩锻件、热轧件等，毛坯的类型对工艺过程的影响很大。由于本零件的加工精度等级较高，故毛坯选用较小的加工余量。最终毛坯选择为退火棒料：适用于外径小于 50mm 小型轴承杯的车削，因棒料为圆型断面的实心棒料，适用于多轴自动车床上加工大批量套圈。如图 2.1 所示，零件外圆的最大直径为 19.00。选取毛坯尺寸为 22X3000 。3.2 工艺规程设计根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用普通机床配以专用工具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。选择零件的加工方法及工艺路线方案下：工序 1 车削 车外形达到如图 3.1 所示的尺寸要求（其中粗实线加工表面，以后的工序图都用粗实线表示加工表面） 。所用夹具为弹性夹头及送料夹头。由于刀具使用成形车刀，可直接进行车削。用千分尺检验尺19.2 ，18.8 。并用成形划钻加工其余部分，用千分尺检验尺寸18.2 。用卡尺10检验尺寸 5.2 。用缺口样板检验尺寸 17.4 。用量具检验尺寸 16.1。用样板检验尺寸 6.2 。用样板检验尺寸 3.1 。图 3.1（工序 1）工序 2 车削 如图 3.2 所示。共分为九个工步。 1 车端面保证尺寸 7.2 。并以长度样板检验。 2 钻孔 1.1 深度达 2.7.。 （至钻头之处） 。3 用划钻划孔 10.5 深 2.7 ，并以深浅样板检验。 4 用划钻划凹形凹槽700R0.3,3 ，深度 3.6 ，以刀具保证。5 用划钻划滚道 12.25 ,R1.8，深度 2.47，用深度规检验尺 2.47 ， 用样柱检验尺寸 12.25 ，用钢球卡板检验尺寸 R1.8. 。6 用中心钻定中心孔 60o。保证尺寸 1.5 。并以卡尺检验。7 钻孔 0.9 ，深度达到 6.05 以深浅量具检验。8 倒角30o 至圆柱面 0.1-0.2，角度由操作对刀保证。9 去毛刺本工序要求外径对顶中心线的摆差不得大于 0.08，并以百分表检验，后检验。 11图3.2（工序 2）工序 3 车 车倒角如图 3.3 所示，要求达到尺寸 16.8 ，并以卡尺检验。图 3.3（工序 3）12工序 4 车 压研两顶尖孔如图 3.4 所示，并检验。图 3.4（工序 4）工序 5 本工序是本文所重点论述的工序，如图 3.5 所示。需要使用台钻，在外圆上加工一个斜孔，则需要设计专门的钻模和钻套，此部分会在本文第三章做详细介绍。本工序分为五个工步。 1 划两孔平底后钻两孔 1.1，深 1-2。钻两孔 1 72o 并与中心孔相交。2 划窝到 1.5 深 1.2+-0.2.并以深 浅样柱检验。 钻孔 1.6 深度达到 1.6 ，并以深浅样柱检验。 后去各孔毛刺。最后检验13图 3.5（工序 5）工序 6 按热处理工艺规程进行热处理。 （简介热处理工艺规程）工序 7 按热处理后防锈处理工艺规程进行防锈处理。工序 8 在工作台上用小桶汽油清理零件各气孔中的脏污。工序 9 磨 如图 3.6 所示,分为两个工步 1 用油石研磨两顶孔 60o 2 清洗零件。本工序要求在中心孔锥面上不得有菱形、压伤和划痕。并用 10 倍放大镜检查。最后进行防锈处理。图 3.6（工序 9）14工序 10 磨 如图 3.7 所示，在磨床上磨两个外圆，18 和18.6 并用千分尺检验尺寸是否达到标准。最后检验，并进行防锈处理。图 3.7（工序 10）工序 11 磨 如图 3.8 所示，在磨床上使用顶尖卡箍夹住零件，磨端面。后用深度规和对板进行检验尺寸 2.4 。然后进行检验。本工序要求加工端面对中心线的偏摆不得大于 0.02。并用检查仪检查。最后进行防锈处 理。图 3.8（工序 11）工序 12 磨 如图 3.9 所示，在磨床上磨端面，并用千分尺检验是否达到尺寸 7.02 。然后进行检验并进行防锈处理15图 3.9（工序 12）工序 13 磨 如图 3.10 所示，在磨床上粗磨滚道，后用样柱检验尺寸12.5 ，深度规检验尺寸 2.47 ,对板，R 样板检验尺寸 R1.8 。本工序要求抽取 5%进行烧伤检查。最后检验并进行防锈处理。图 3.10（工序 13）工序 14 磨 如图 3.11 所示，在台磨上磨端面，后用样板检验尺寸2.7 。本工序要求加工端面对顶孔中心线的摆差不大于 0.008，最后进行检验，并进行防锈处理。 16图 3.11（工序 14）工序 15 稳定处理 按热处理工艺规程进行。工序 16 研顶孔 如图 3.12 所示，本工序有两个工步。1 在研顶孔机床上研两端顶孔 60o，光洁度达到 8。2 清洗零件。 最后进行防锈处理。图 3.12（工序 16）工序 17 磨螺纹 如图 3.13 所示，在螺纹磨床上进行磨螺纹。并用螺纹样圈检验 M18X0.5-2。后检验，并进行防锈处理。图 3.13（工序 17）工序 18 磨 如图 3.14 所示，在磨床上用顶尖卡箍卡箍夹住零件，后17磨外圆并用极限千分尺检验尺寸 18.5 。要求：1 使用顶尖平台检验外圆对顶孔中心线的摆差不得大于 0.002。 2 使用极限千分尺检验外圆的椭圆度不得大 于 0.001。最后检验并进行防锈处理。图 3.14（工序 18）工序 19 磨 如图 3.15 所示，在磨床上精磨斜角，并用样板进行检验尺寸 6.14 。后用扭簧比较仪检验，要求斜面对顶尖中心线摆差不得大于0.002。最后检验，并进行防锈处理。18图 3.15（工序 19）工序 20 磨 如图 3.16 所示，在磨床上磨倒角。并用千分尺检验尺寸19 。最后进行检验和防锈处理。图 3.16（工序 20）工序 21 研磨 如图 3.17 所示，在高速抛光机上，用弹簧卡瓦夹住零件，锐边倒 R0.2 及 R0.3.19图 3.17（工序 21）工序 22 磨 如图 3.18 所示，在磨床上磨掉加长部位。用卡尺检验尺寸 7.3 。最后进行防锈处理。图 3.18（工序 22）工序 23 磨 如图 3.19 所示，本工序分为两个工步。1 磨端面，并用千分尺检验尺寸 7 。2 退磁。最后检验并进行防锈处理。20图 3.19（工序 23）工序 24 磨 如图 3.20 所示，在台磨上磨光端面，并用千分尺检验尺寸 7 。 后用检查仪检验，要求两端面的平行度不得大于 0.002。图 3.20（工序 24）工序 25 磨 如图 3.21 所示，在 52 台磨上细磨滚道，并用检查仪检验尺寸 12.54 。用深度规检验尺寸 2.5 。用 R 样板检验尺寸 R1.8 。再用对板和对圈检验。最后进行防锈处理。21图 3.21（工序 25）工序 26 磨 如图 3.22 所示，在 52 台磨上进行精磨滚道，并用检查仪检验尺寸 12.572 。用深度规检验尺寸 2.5 。用 R 样板检验尺寸 R1.8。再用对板和对圈检验。本工序要求:1 滚道对壁厚差不得大于 0.002，用检验仪和扭簧比较仪进行检验。2 用检验仪检验滚道椭圆度不得大于 0.002。3 烧伤检查，每批零件抽验 5%，如有烧伤再抽验 10%，如有烧伤则 100%检验。注意，检验时需涂保护层。4 要求光洁度达到 10。最后进行检验和防锈处理。图 3.22（工序 26）22工序 27 稳定处理 按热处理工艺规程进行稳定处理。工序 28 超精研 如图 3.23 所示，在超精研机上进行超精研加工，并用检查仪检验尺寸 12.58 。再用对圈检查。本工序要求：1 用检查仪检验椭圆度大于 0.02。2 用光洁度样检查光洁度达到 12。最后进行防锈处理。图 3.23（工序 28）工序 29 抛光 如图 3.24 所示，在抛光机上修光外圆 ，并用极限千分尺检验尺寸 18.5 。最后进行检验和防锈处理。如果外圆没有明显划痕，可不进行本工序。图 3.24（工序 29）23工序 30 刻标记退磁，本工序分为两个工步 1 在螺纹端面上刻标记0。 2 退磁。最后进行防锈处理。工序 31 油封 按防锈处理工艺规程进行。24第四章 钻模及钻套的设计在工序 5 中，需要在外圆上钻一组斜孔 1，还要在端面上钻一组孔 1.6，这在台钻上是不能直接完成的，需要设计一组夹具来辅助完成此加工。4.1夹具设计简介4.1.1 机床夹具的定义机床夹具是机械加工中，在机床上用以确定工件位置并将其夹紧的工艺装备。在机械加工工艺系统中，机床夹具是一个重要的组成部分。为保证工件某工序的加工要求，必须使工件在机床上相对刀具的切削或成形运动处于准确的相对位置。当用夹具装夹加工一批工件时，是通过夹具来实现这一要求的。而要实现这一要求，又必须满足三个条件：1.工件在夹具中占有正确的加工位置；2.夹具装夹在机床上的准确位置；3.刀具相对夹具的准确位置。这里涉及了三层关系：零件相对夹具，夹具相对于机床，零件相对于机床。工件的最终精度是由零件相对于机床获得的。4.1.2 机床夹具的功用一般情况下机床夹具的功用可以有以下几点:1.保证被加工表面的位置精度。采用夹具装夹工件,可以准确的确定工件与刀具、机床之间的相对位置。2.提高劳动生产率。可以省去对工件的逐个找正与对刀,使用辅助的时间显著减少,可以实现多件多工位加工。3.扩大机床的使用范围。4.降低对人工的技术要求和减轻工人的劳动强度。254.1.3 机床夹具的分类1.按夹具的使用范围和使用特点.夹具可分为以下几类：a 通用夹具 通用性强，工件的定位精度不高,广泛应用于多品种单件小批量生产b 组合夹具 制造好的标准元件和合件组成,精度高、耐磨、可完全互换,适用于单件小批量生产。c 可调夹具 不对应特定的加工对象，适用范围宽，通过适当的调整或更换夹具上的个别元件，即可用于加工形状、尺寸和加工工艺相似的多种工件。d 自动线夹具 加工对象明确,针对性强。适用于大批量生产的自动生产线中。2.按所适用的机床可分为以下几类：钻床夹具、车床夹具、铣床夹具、磨床夹具、镗床夹具、拉床夹具、插床夹具、和齿轮加工机床夹具。3.按夹紧的动力源可分为以下几类：手动夹具、气动夹具、液压夹具、气动增力夹具、电磁夹具以及真空夹具等。4.1.4机床夹具的设计特点机床夹具设计与其他装配设计比较，有较大的差别。主要表现在下列 5 个方面1.要有较短的设计和制造周期。一般没有条件对夹具进行原理性试验和复杂的计算工作。2.夹具的精度一般比工件的精度高 23 等级。3.夹具和操作工人的关系特别密切，要求夹具与生产条件和操作习惯密切结合。4.夹具在一般情况下是单件制造的，没有重复制造的机会。通常要求夹具在投产时一次成功。265.夹具的社会协作制造条件较差，部分零件是非标准件，需要自己设计制作4.1.5机床夹具的设计要求1.应有足够的强度和刚度，以防受力变形2.安装需稳定，重心应尽量低，高宽比应小于 1.253.结构应紧凑，形状应简单，装卸应方便4.应便于排屑5.应有良好的结构工艺性4.2 钻模的设计钻模，引导刀具在工件上钻孔（见钻削）或铰孔(见铰削)用的机床夹具。钻模的结构特点是除有工件的定位、夹紧装置外，还有根据被加工孔的位置分布而设置的钻套和钻模板，用以确定刀具的位置，并防止刀具在加工过程中倾斜，从而保证被加工孔的位置精度。常用的钻模有固定式、回转式、翻转式和盖板式四种固定式钻模:钻模与工件在机床上的位置保持不变，用来加工单个孔或在摇臂钻床上钻削若干平行孔。回转式钻模:带有回转分度装置，在不松开工件的情况下可加工分布在同一圆周上的多个轴向平行孔、垂直和斜交于工件轴线的多个径向孔或几个表面上的孔。翻转式钻模：夹具体在几个方向上有支承面，加工时用手将其翻转到各所需的方向进行钻孔，适用于小工件。盖板式钻模：只有钻模板而无夹具体。使用时把钻模板直接安装在工件的定位基准面上，适用于在较大的工件上钻小孔。此外，还有移动式、滑柱式等钻模。钻模是在零件加工的第 5 个工序时需要的,如图 4.1 所示，钻模主体应该由钻模箱体，盖板构成，然后由连接件和紧固件构连接到一起。27图 4.1 零件加工工序 51.本体结构设计：根据零件的形状和尺寸，零件应该被放置在钻模箱体的型腔内，且以外圆 ，和右端面为定位基准。为了零件可以方便的放入和取出，箱体应该做出一个通孔，且可以放置零件的伸长部分。箱体的正上方和正下方按照尺寸要求打通两个斜孔至型腔处。箱体的前端面，左右两处打两个通孔，用来定位和夹紧紧使用。最终设计箱体结构和尺寸如图 4.2 所示2.本体尺寸分析：如图 4.2 所示钻模的总体尺寸设置为 60X34X18。由于加工零件尺寸较小，钻模应该适当的大一些，便于拿取和装夹。其中主要的尺寸是 72o2，零件的尺寸要求是 72o10。由于钻模的尺寸精度要求是达到零件的 1/3-1/5,故这里选择 1/5.为72o2。零件端面上的两个孔，是用来定位的，故尺寸要求严格。主视图中长度为15 的结构，一方面为了在钻模上加工两孔的加工方便，另一方面使盖板便于拆卸。28图 4.2 钻模本体3.盖板结构设计盖板的尺寸应该和箱体相吻合，长宽尺寸应该分别为 60mm 和 34mm。在板的端面中心为一螺纹孔，此结构的目的是通过螺钉将零件压紧在钻模型腔内。螺纹孔的两端为两个和零件端面两孔相对应的孔，内装钻套。最终设计盖板如图5.3 所示。4.盖板尺寸分析如图 4.3 所示，盖板的总体尺寸设计为 60X34X6.图中 30o 为主要尺寸。由于钻模的尺寸精度应为零件尺寸精度的 1/3-1/5。零件相应结构的尺寸要求为30o 。故钻模该结构的尺寸要求选为 30o .且零件端面上两孔间距的要求较高，故盖板上相应的定位尺寸要求也较高。为 40 。此尺寸也是重点尺寸。29图 4.3 钻模盖板5.钻模零件的选定由于台钻的主轴是铅直的，但加工要求是在零件外圆上打一个斜孔，在台钻钻床上并不能完成，此时需要一个 v 形块底座。作用是将钻模整体套件固定于 V型块上，使之与钻头形成一个角度，此角度既零件斜孔的角度，这样便可直接钻孔。设计如图 4.4 所示。钻磨体的定位和夹紧，通过箱体和盖板，中心两侧的孔来实现。选用两个 m6 蝶形螺母和两个连接螺栓来实现定位和夹紧箱体和盖板端面中心设计了一个螺纹孔。此孔用来将螺纹夹紧在钻磨型腔内。选用一个 m6 螺栓来压紧。此外，在螺栓和螺纹连接处，还需要垫圈和弹簧垫圈两个零件。最后，为了保证钻磨的使用寿命，需要在钻孔是加上钻套。钻套的选用将在下节具体论述。30图 4.4 钻模 v 形块底座4.3钻套的设计 钻套是钻模上特有的元件，其作用是确定刀具与夹具的相互位置，用来引导刀具以保证被加工孔的位置精度和提高工艺系统的刚度。能迅速、准确地确定刀具与夹具的相对位置，从而保证被加工孔的位置精度，钻夹具上都应设置引导刀具的元件。其结构有以下 4 种类型：1.固定钻套 主要用于小批量正常中。这种钻套钻孔位置精度较高，结构简单，但磨损后不易更换。 2.可换钻套在大批量生产中使用。当钻套磨损后，为更换钻套方便，常采用可换钻套。为避免更换钻套时钻模板磨损，钻套与钻模板之间加一衬套，并用螺钉固定钻套。 3.快换钻套当被加工孔需要依次进行钻、扩、铰孔或加工台阶孔、攻螺纹等多工步加工时，应采用快换钻套，以便迅速更换不同内径的钻套。31以上三种钻套结构已标准化，设计时可参阅机床夹具设计手册 。4.特殊钻套根据工件形状或被加工孔位置的特殊性，有时需要设计特殊结构的钻套。由于本设计设定为大批量生产作业，所以可选用可换钻套。本零件采用可换钻套。本零件有两组孔需要加工，其一是外圆上的两个斜孔 1。由于孔径过小，不在加钻套。故为了保证钻模的使用寿命，将钻模箱体进行调制处理，达到 HRC36-38。另一组孔是位于零件端面的两孔 1.6。则需要加上钻套。且由于中心压紧螺栓的干涉，应采用不带凸缘结构的钻套。1.钻套的内径钻套内径的选取，应按钻头或其他孔加工刀具的引导部分来确定，及钻套内径的基本尺寸，应等于所用刀具的最大极限尺寸。故此钻套的内径为 1.6。2.钻套的高度钻套的高度对刀具的引导作用和钻套的磨损影响很大。高度较大时刀具与钻套间可能产生的偏移量很小，即导向性好。但会加快刀具和钻套之间的磨损。高度过小时，钻套的导向性不好，刀具易倾斜。钻套高度是由被加工孔精度，工件材料，加工孔的深度，刀具刚度，工件表面形状等因素决定的。一般，钻套高度取 1-3 倍钻套内径。若在斜面上钻孔，则取 4-8 倍的内径。若在高强度的材料上钻孔时，应选用长钻套。综上所述，由于内径为 1.6.则钻套高度选为 6。3.钻套和工件的距离钻套和工件间应留适当间隙,间隙如果过小，则切屑排除困难，会损坏加工表面，有时还可能把钻头折断。但间隙过大，会使钻头的引偏值增大，不能发挥钻套引导刀具的作用。故间隙的大小应根据钻头直径，工件材料及孔深来确定。其选取原则是引偏量小且易于排屑。加工铸铁等脆性材料时，间隙约等与 0.3-0.7 倍32的内径。加工钢等带状切屑材料时，间隙约等于 0.7-1.5 倍的内径。工件材料的硬度越高，其系数应取小值。钻孔直径越小，钻头刚性越差。系数应取大值。以免切屑堵塞而使钻头折断。但有集中例外情况：1.当孔的位置精度要求较高或加工有色金属时，允许间隙为零。 2.在斜面上钻孔或钻斜孔时。为保证其钻良好，间隙应尽量取小些，约等于0-0.2 倍的内径。 3.当加工深孔时，要求排屑顺利，间隙取 1.5 倍的内径。综上所述，由于所加工材料为轴承钢，间隙取为 0.7-1.5 倍的内径。4.钻套的材料钻套在引导刀具的过程中容易磨损，所以应选用硬度高，耐磨性好的材料，如：T10A ，T12A，CrMn 钢或 20 钢渗碳淬火，其中，CrMn 钢常用于，内径小于 10 的钻套。大直径的钻套，常用 20 钢经渗碳淬火制造。综上所述，可选用 CrMn 钢为钻套的材料钻套的外径应选择不要使钻套壁太薄，在保证钻模板有足够刚度的前提下。尽量减轻其重量。在生产中，钻模板的厚度通常按钻套高度来确定，厚度一般取12-30mm。或与钻套高度相等。最后设计出的钻套如图 4.5 所示。图 4.5 钻套33当钻模和钻套头设计好了以后，就可以进行装配。至此，夹具的设计完成。装配图如图 4.6 所示。图 4.6 钻模装配图34结论本次完成了对侧轴承杯工艺的设计以及夹具的分析设计，侧轴承杯