扩绞油泵上体专用夹具设计

1、河南科技大学毕业设计（论文）扩铰油泵上体喷油孔专用夹具设计 摘 要 夹具是机械加工制造领域不可缺少的重要装置之一。在机床进行机械加工的时候，夹具可以定位以及固定所要加工的零件。夹具在机械加工时可以保证加工的精度、在缩短工时的同时，也可以让我们的生产成本降低，而且在一定程度上减轻工人的劳动强度。因此，夹具在机械行业起着关键性的作用。此次毕业设计的论文的题目是扩绞油泵上体喷油孔专用机床夹具的设计。没有规矩不成方圆。因此，我们在夹具设计的整个过程中，要严苛依据夹具设计准则。根据机械加工的方法和准则，我们首先要对我们所要夹紧的零部件进行全面的工艺分析，明确这个夹具是为哪一道工序而设计的。然后我们对零件

2、要限制的自由度进行分析确定，接着根据六点定位原理确定采用一面两销的定位方案以及选择合适的定位元件。采用基准统一的原则进行定位误差的分析，这样可以验证所确定的方案的合理性及正确性。再然后我要设计夹紧装置的的原理图，进行切削力和夹紧力的计算，随后按照我们具体需求，确定液压缸的具体尺寸型号以及行程以满足夹紧力的需求。为了方便零件的装卸，我们设计活动式钻模板。最后我们要对夹具体进行系统的设计，以保证所有元件能正确无误的装配在夹具体上。完成所有的设计工作之后，首先绘制夹具体装配图，装配图应完整表达夹具的具体位置关系，相互配合关系。然后绘制具体的零件图，以使夹具更清楚的呈现在别人面前。最后编写说明书，修改

3、不完善的地方。关键词：夹具，钻模板，夹紧力，切削力，工艺分析THE SPECIAL FIXTURE DESIGN OF SPREAD HING UPPER PART OF PUMP HOLEAbstractIt,s one of important and indispensable device in mechanical manufacture field .At the time of machine tool for machining, fixture can locate and fixed to machining parts.Fixtur

4、e can ensure machining accuracy when machining, at the same time of short-time working, also can let our production cost reduction, and to a certain extent, reduce the labor intensity of workers.Therefore, fixture plays a key role in the mechanical industry.The topic of the graduation design paper i

5、s the special fixture design of spread hing upper part of pump hole.Nothing can be accomplished without norms or standards.Therefore, in the whole process of fixture design, we should strict follow fixture design criteria.According to the machining methods and principles, first,we must conduct a com

6、prehensive technological analysis about clamping components , and clear the fixture is designed for a process with which.Second we analyzed the parts to limit freedom of certain, then according to the principle of six o 'clock position determination by a two pin positioning scheme and chose the

7、appropriate positioning components.Based on the principle of unified benchmark for the analysis of the positioning error, so that you can verify the identified the rationality and validity of scheme. Then I wanted to design schematic diagram of the clamping device, cutting force and the calculation

8、of clamping force, then according to the specific requirements, we determined the dimensions of a hydraulic cylinder model and schedule to meet the demand of the clamping force. In order to facilitate loading and unloading of the parts, we drilled template design activities. Finally we wanted to spe

9、cific to the clamp for the design of the system, to ensure that all components can correct assembly on the clamp concrete.When all the design work was completed,first，the fixture location relationship and mutual cooperation relationship should be fully express at clamp assembly drawing.And draw the

10、part drawing, in order to make the fixture more clearly presents in front of others.The last written instructions, modify the drawbacks. KEY WORDS：Fixture, drill templates, clamping force, cutting force and process analysis目 录前 言1第一章 夹具的概述2§1.1夹具分类2§1.2夹具的组成形式3§1.3夹具的发展方向3第二章 夹具总体设计4&

11、#167;2.1夹具设计的步骤4§2.2设计任务6§2.3零件的工艺分析5§2.4定位元件7§2.4.1 菱形销的选择7§2.4.2 圆柱销的定位7§2.4.3 两销的定位8§2.5误差分析9§2.5.1加工误差的影响因素9§2.5.2定位误差的分析9§2.6钻床夹具的三视图11第三章 夹具具体设计及工作原理13§3.1夹紧装置的组成和要求13§3.2夹紧力的计算15§3.2.1工件毛坯15§3.2.2工序安排15§3.2.3钻削力的计算15&#

12、167;3.2.4实际夹紧力的计算18§3.3 液压缸的选择21§3.3.1液压缸的种类及应用21§3.3.2液压缸主要性能参数的计算22第四章 夹具体的设计24§4.1夹具体的要求24§4.2夹具体的结构24第五章 钻模板及标准件25§5.1钻模板25§5.1.1钻模板分类及选择25§5.1.2钻套分类及选择26§5.2标准件27结 论28参考文献29致 谢30附 录31VII前 言现代机床对金属材料的工件进行切削加工时，所以就有工件在机床上的安装方式，分别为采用机床夹具安装和找正安装两种基本形式。而成

13、批，大量生产的工件经常会利用机床夹具的形式进行安装。现代机床与被加工零件之间常用的连接结构形式是夹具，它可以让被加工零件和现代机床或刀具得到的空间位置关系。机床专用夹具是特殊的机床夹具，它是指专为一个特定的零件的特定而设计的。专用机床夹具只有在成批大量生产活动中才可以有效发挥它应有的的经济作用。但是专用机床夹具也有特殊的要求，具体要求是专用夹具的结构随着产品的更新而变化不同的设计、而且它的制作工作量大。我国现代工业化起步相较于国外比较晚，因此，夹具的发展与国外也有一定的差距。但是，通过我国劳动人民不断摸索求知，使得我国在夹具领域不断缩小与国外的差距甚至在某些方面会有存在超过国外的地方。当前，因

14、为我国的工业技术和制造业正在快速稳步地向前发展，所以工业技术和制造业对机械装置部分有了更大更高地要求，目前大多数不同机床夹具不能满足现代工业的发展要求，他们正处在着更新换的边缘。因此，当前我们面临的新的挑战是如何大力发展新型的高效的机床夹具。 设计（或研究）方法：1明确设计要求，认真调查研究，收集设计材料；2确定夹具的结构方案； 3根据附图中设计要求对组合夹具零件图加工要求难点进行合理分析； 4夹具设计中需要充分分析定位误差影响因素、设计中着重考虑误差计算和定位方案比较；5. 应用所学的solidworks和AutoCAD软件进行绘图；综上所述，通过了解认识国内外组合机床夹

15、具发展的现状，我们可以清楚地这次认识到我们所设计的课题有很大的经济性和实用性。这次毕业设计这刚好把我所学的东西全部联系到了一起。我想通过本次的毕业设计，会使得我灵活运用所学的能力得到很好的提升，我会好好把握这次机会，尽自己最大努力做好设计。第1章 夹具的概述夹具是机械加工工业中一种准确定位和夹紧工件位置的装置，从而让机械金属切削更安全高效的进行。§1.1夹具分类机械夹具有各种各样的形状，大小也各不相同，种类繁多；但归结起来也可分为几个大类：一、按夹具特点分类：（1）通用性夹具 通用夹具基本上都已经标准化，一般情况下不需调整就可以直接使用，比较方便，但只能在某些领域才能使用。（2）专用

16、夹具 专用夹具是只为某个工件的某一个特定的工序而研究设计的，它专一性很强，且只有在大批量生产中才能体现出专用夹具的实用性以及经济性。（3）组合夹具 组合夹具是由一些特性规范的零部件和元件组合而成，它可以按照已确定工序的详明的要求进行组合装配在一起，然后在使用结束后可以拆解存放。它比较适合小批量生产及对工件精度要求不高的场合。（4）可调夹具 可调夹具也只适用于小批量的生产，它可以在夹具中体不改变的基础上进行某些零部件或元件的更换。它有着更好的产品适应能力。（5）成组夹具 成组夹具有着明确的加工对象，它可以有通用部件进行更换元件。（6）随行夹具 随行夹具常常使用在自动化生产线上。它不仅要完成对工件

17、的夹紧还要完成工件的运输。二、按使用机床分类：不同的机床它所使用的夹具也各不相同。按使用机床分类可分为车床夹具、磨床夹具、铣床夹具、刨床夹具、钻床夹具、镗床夹具及其他机床夹具。三、按夹紧动力来源分类:机床夹具的动力来源可有很多种形式。设计夹具的时候可根据实际情况进行设计。具体夹具形式可分为手动夹紧、气动夹紧、液压夹紧、气液夹紧、电动夹紧、电磁夹紧、真空夹紧、其他夹紧类等。§1.2夹具的组成形式（1）定位装置和元件 这些零部件主要用于被加工零件的准确位置。所有的夹具必不可少的是定位装置和定位元件。（2）夹紧装置和元件 夹紧装置和元件是用于被加工零件在确切无误的位置固定，它能保证工件的精

18、度。（3）导向元件 导向元件只有钻床和镗床类的夹具才有使用。它的基本作用是帮助刀具进行找正。（4）对刀元件和定向元件 对刀元件和定向元件一般使用于铣床类的夹具，它可以让刀具有着确切无误的位置。（5）夹具体 夹具体是让所有的元件和部件连接在一起。它是夹具不可或缺的一部分，算是夹具的本体了。（6）其他装置。§1.3夹具的发展方向虽然目前夹具比较完善，但随着工业技术的不断发展，现代技术的不断进步，从而使得机械加工行业对机床夹具提出了更高的要求。现在夹具也正往更高的领域前行。目前夹具的发展方向可简单总结15个字:精密化、标准化、高效化、模块化、柔性化。精密化：机械加工对工件精度要求的不断提高

19、，也使得夹具的精度要求逐渐提高。在某些特殊的领域内，对机床夹具的精度要求达到了微米级了。标准化：机床夹具的标准化可以有减小夹具的生产周期，也可以推进机床夹具的商品化。目前我国也有相应的夹具零部件及元件的标准了。高效化：快速，高效，准确是夹具高效化研究的风向标。为了适应机械加工的速度的要求，必须降低相应的辅助时间。因此，快速夹紧方式的夹具也必应运而出。模块化：模块化设计的机床夹具更省时省力。它奠定了夹具计算机辅助设计和组装的基础。柔性化：柔性化是指夹具可以很快的适应零件工艺的变化，如同机床的柔性化一样。成组夹具、组合夹具、模块化夹具、通用夹具均可实现夹具的柔性化。大力发展可调夹具是未来夹具的发展

20、大方向。第2章 夹具总体设计§2.1夹具设计的步骤确定设计任务书并搜求相关的研究材料 A)分析研究被加工零件的毛坯图，明确知晓在这个工序中所有的要求，工艺规程，加工余量和切削用量以及大致知道所使用的机床型号类型。 B)熟悉刀具的形状及精度等级，安装尺寸，所用设备的技术规格。 C)了解所属公司的的设备及工艺水平，并了解机床的技术参数及部分安装尺寸。 D)确定生产纲领从而可以更准确地设计结构的合理性及经济性。 E)收集一些国内外的同类机床夹具的资料，可以让自己对夹具有个整体的概念，从而让自己更方便的设计夹具。2）制定合理的夹具结构方案并绘制夹具草图A）分析研究同类夹具的设计结构以及使用情

21、况，并取其精华。B）分析研究国内外相似工件的加工方法以及与之有关的夹具使用情况，吸取经验。C）运用六点定位原理确定工件的定位方案，并进行误差分析；D）确定合理的夹紧方案并确定夹紧力着力点，设置可靠合理的夹紧装置。E）设计具体的结构并选定其他装置的结构形式。3） 进行分析计算因为某些工件要求的加工精度比较高，因此，工件应进行必要的加工精度分析。而且某些夹具具有动力装置，就必须进行夹紧力的计算。4） 审查方案与改进设计结束绘制夹具草图之后，并且送达相关部门审核，最后按照专业人给出的具体建议对夹具进行最后的改变和绘制。5） 绘制夹具总体装配总图所设计的夹具总体装配图最好按照我国制定制图规格来绘制。其

22、绘图比例尽可能地采用1:1。必要时可以采用缩放或者放大适当的比例，以使夹具总体装配图表达的更清楚明了。总装配图各种装配关系及原理表达清楚。夹具总体图的绘制程序如下：A） 工件的外形轮廓用双点划线将表达，在具体视图的恰当位置上表达工件的定位基面和加工表面绘制以及夹紧表面。在总图中，所有工件均可看作透明体，因此总装图中工件线条不必遮挡后面夹具轮廓线条。B） 必要的尺寸必须标注，具体说明公差和技术要求。C） 编制夹具标题栏及明细表。D)夹具体的总体装配图完成审核之后，才可以绘制各个零件图，尽量保持零件的视图方向与总装配图一致。6） 整理计划说明书，并完整的表达整个夹具设计的过程。§2.2设

23、计任务 本次毕业设计课题设计（或研究）的内容：设计油泵上体喷油孔机床的专用夹具，采用一面两销定位，每次装夹2个零件，有刀具导向机构，满足年产8000件的要求。被加工零件的工序图如图2-1。1. 根据零件精度要求，确定专用夹具总体方案；2. 设计零件图、工序图、夹具装配图、和夹具主要零件图等；3. 包含定位分析，夹紧力计算等的计算说明书1份；4. 英文翻译一份。如图2-1所示，被加工零件材料为HT200，硬度为HBW240。在零件上扩绞6个相同的孔，孔的圆柱度为0.05mm，相对于底面的垂直度为0.03mm。被加工零件应用一面两销定位，因为同时加工两个工件，又因为两孔的距离为32mm，所以应采用

24、双工位加工。 （a） （b）图2-1零件的工序图§2.3零件的工艺分析对零件进行工艺分析是设计机床夹具必不可少的又极其必要的问题。工艺路线的精确性将会波及夹具设计的确切无误性以及机械加工的速度。正确的工艺路线会不但让零件的加工精度得到完美无缺地保证，而且极大地降低机械加工的机床种类和数量。此次要加工的零件是油泵上体。它的硬度在170HB-240HB之间。对此零件的加工要求是：（1）加工表面不允许有砂眼，疏松，麻点和其他铸造缺陷。（2）加工表面要镀锌处理。锌含量在0.01-0.015之间。（3）对铸件的其他技术要求按Q/YT-142-1993灰铸铁验收技术条件验收。（4）其余按Q/YT

25、0142-1993图样通用技术要求规定。（5）M6螺纹孔按需要加工左边孔。工件工序安排地合理性及优越性，将会对工件加工造成很深的影响。一个好的工序流程可以使零件的加工更方便快捷准确。从零件图我们可以清楚地看到图上标有表面粗糙度的又喷油孔、底平面等。其中，喷油孔的表面粗糙度要求最高。该零件的两个定位销孔的粗糙度等级为Ra=6.3um。从图中及上面的尺寸链及公差标注，我们可以看出进油孔的轴线应与底平面平行。喷油孔的精度我们可以通过铰刀来保证。卸油孔也同样保持其轴线与底平面平行。这次我是设计扩绞油泵上体喷油孔专用机床夹具设计。通过零件的工艺分析，我们可以清楚地了解所要加工工序的具体要求了。§

26、;2.4定位元件工件在夹具上的定位，是使同一批次的零件在加工同一工序时能有正确的位置保证，而工件位置的正确与否将直接决定工件的加工正确性。即使工件有一定的定位误差，但只要这个误差在合理的范围内，并且能控制加工误差在合理的范围内，则这个定位元件相对于这个批次的工件来说就是合理的。§2.4.1 菱形销的选择被加工零件是采用菱形销（如图2-2）在工件定位时是限制工件在Z向的转动自由度。查相关菱形销选择的参考工具书，例如查机床夹具设计手册我们可以很清楚明白所要选择的菱形销的尺寸。这次零件的定位销孔直径为12，又因为本次设计的支撑板的厚度达到了16mm；因此，我们设计的的菱形销的采用的材料为2

27、0钢而且长度要比原标准长了16mm。§2.4.2 圆柱销的定位被加工零件是采用圆柱销（如图2-3）在工件定位时是限制工件在X和Y向的移动自由度。查相关圆柱销选择的参考工具书，例如查机床夹具设计手册我们可以很清楚明白所要选择的菱形销的尺寸以及所采用的材料。这次零件的定位销孔直径为12，又因为本次设计的支撑板的厚度达到了16mm；因此，我们设计的的圆柱销的采用的材料为20钢而且长度要比原标准长了16mm。§2.4.3 两销的定位此次设计是为了扩绞油泵上体喷油孔，因此在定位过程中应保证工件上表面与定位表面平行度，且所要扩绞的孔的中心线应与水平面保持垂直。因此，采用一面两销定位，既

28、保证了上述要求，又满足六点定位原理。定位如图2-4，图中左边是用菱形销定位，限制工件Z向转动；右边是用圆柱销定位，限制工件X向和Y向直线运动；底平面限制工件X向和Y向转动及Z向直线运动。 图2-2零件定位 图2-3零件定位 图2-4零件定位§2.5误差分析§2.5.1加工误差的影响因素虽然同一批工件在铸造时在形状细节上几乎没有差别，但是工件在夹具上加工时也难免会产生一些误差。工件与刀具的相互位置关系取决于工件安装时的位置，以及加工过程会产生一些错位。工件在安装时会产生安装误差，安装误差包括定位误差和加紧误差以及工件在装夹过程中由于定位的不准确性从而产生的加工误差。在一般情况

29、下，夹具体以及夹具体上的定位元件都是属于刚性材料，变性较小，因此夹紧时所产生的加紧误差可以忽略不计。夹具在对刀过程中也会产生对刀误差。同样在工件加工过程中，因为力的作用、机床的磨损及振动、热变形以及随机不确定因素产生的误差可称之为过程误差。显然，过程误差与夹具本身没有任何关系。但是，为了保证零件的加工精度，我们必须采取一些有效措施来减小这些误差，从而让所有的误差控制在工件误差的合理范围内。即： 在式中：安装误差； 对刀误差； 过程误差； T工件误差。§2.5.2定位误差的分析定位误差是一种随机性误差，所以它可以计算具体的误差数值的。其数值是指在同一批工件中所产生的最大定位误差值，或许

30、有些零件定位误差小于该值又或者另一些零件定位误差值为零。而且它只有在加工同一批工件时才会存在。因此，用“试切法”是不存在定位误差的。常用定位误差计算：（1）合成法定位误差包括基准不重合误差和基准位置误差。这两种误差可以在加工方向上合成。（2） 定义法定义发就是采用误差产生的本质进行计算。要学会用夸张的画法表达出误差的，在运用所学的从而求出最大的变动量。在大多数情况下定义法十分简洁有效。（3） 微分法在确定零件的工序在加工方向的最大变量之后，我们可以将这个已确定的变量看作一个微分。然后利用几何原理得出表达式，接着对表达式进行微分，紧接着把尺寸误差看做微小增量，最后就可以得到尺寸误差了。上述三种手

31、段各有千秋及优劣性，都在某些方面映射了定位误差的本质。三种方法均是在二位平面内进行分析，因此在计算的过程中比较繁琐。现在出现了三维CAD，从而让定位误差分析变得简单明了。具体方法是：（1） 利用三维软件将工件与定位元件装配在一起。（2） 建立工件的基准点、线和面。（3） 明确给出影响加工方向上的变量，并利用最小或者最大尺寸进行重新建模，这样就可以得到两个极限位置。（4） 利用三维软件的测量工具栏就可以测出其距离了。因此，可以得出定位误差具体数值了。这种方法简单快捷，随着以后的发展，这种方法很快就会普及的。本次设计我们采用合成法进行误差的分析。图 2-5一面两销定位误差分析工件以一面两孔进行定位

32、时，那么其基准位移误差则是:式中 孔与销配合的孔直径误差（mm）； 销直径误差(mm) 配合的最小间隙（mm）0.05+0.03+0.043=0.123<0.13满足定位误差的要求。 转角误差计算公式：式中孔与圆柱销配合的孔直径误差（mm）； 圆柱销直径误差(mm) 配合的最小间隙（mm） 孔与菱形销销配合的孔直径误差（mm）； 菱形销销直径误差(mm) 配合的最小间隙（mm） L两销之间的中心距（mm）代入数据得sin=6.27即=0.036 满足工艺的要求。§2.6钻床夹具的三视图钻床夹具装配图，如图2-6所示。如图2-6（a），钻床夹具的主视图，可以看出整个夹具是完全封闭

33、的状态，只留一个可以收放液压油管的孔，这样可以避免加工零件时产生的废屑进入夹具体里。收放液压油管的孔也可视为不见，因为它可以随夹具在机床安装位置的变化而变化。只因为钻模板是悬挂的，所以中间高出的柱子是为了更好的放置定位及固定钻模板。如图2-6（b），钻床夹具的装配图的左视图，在图中可以看到此次设计的夹具采用液压夹紧的方式。工件采用一面两销定位，两销分别是圆柱销33和菱形销30；利用压板27对工件进行压紧。两个定位销与夹具体是过盈配合，夹具体上在放置一个支撑板，防止零件与夹具定位时过度磨损夹具体表面。在图2-6（c)，夹具装配图的俯视图中，我们可以清楚地看到夹具体上四个圆柱孔，这是让夹具与钻床进

34、行固定。当夹具与钻床固定好之后，在整体进行打销孔，然后用销进行定位，这样就可以避免夹具与钻床产生松动，从而避免定位误差。 (a) （b） （c）图2-6夹具装配图第三章 夹具具体设计及工作原理§3.1夹紧装置的组成和要求在任何的机械加工场合，工件都将会受到一些力的作用。这些力包括切削力、惯性力和离心力等。虽然有力的作用，但是为了保证加工的正常进行以及工件处在正确的加工位置；而且要保证不能因为发生振动而对工件造成加工误差，因此，几乎所有的夹具都会存在夹紧机构，从而让工件更准确的夹紧。夹紧装置的设计的好与坏都将直接影响到夹具的整体效果。设计加紧机构的时候要充分考虑我们所要加工零件的形状规

35、则以及被加工零件的材料及力学性能。当然在设计夹紧装置的同时，我们要对夹紧机构有个整体性的认识，知道它都是由什么组成的。夹紧机构有以下几个部分组成：（1） 力源装置 力源装置是夹具所必需的装置；它能准确地制造出我们所需求的夹紧力，以适应固定的需求。（2） 中间传递力装置 中间传递力装置是一种传力机构，它能准确无误地把力源装置制造的夹紧力及时传给。最后由夹紧零部件对被加工零件进行夹紧。有时候可根据自身的需要改变力的大小和方向。（3） 夹紧元件 它是最终的执行元件。以上所有的元件及部件均可用一张明确的图来表达各个的相互关系，如图3-1。图3-1 夹紧装置的组成图夹紧装置的要求：1） 在具体地夹紧过程

36、中，要保持被加工零件不移动，不离开支撑板。2） 应确定适当的夹紧力，而且要确保同一批工件的夹紧力要稳定在某一个合适的误差范围内。不但要保证被加工零件在加紧的时候不变形，又要保证被加工零件在整个机械加工的时候产生的振动最小，且位置稳定。3）成批大量的生产时，允许较为复杂的但必须保证效率的夹紧装置。 在被加工零件整个夹紧过程中，夹紧力的合适程度会对被加工零件的加工误差以及生产效率造成比较干脆的影响。因此，在设计夹紧装置过程某些必要的原则我们必须要遵守：（1）工件不移动原则 在被加工零件夹紧过程中，首先必须保证不可更改被加工零件地空间定位后所处的精确的位置关系。（2）工件不变形原则 在确定夹紧力的大

37、小的时候，既要保证夹紧装置对被加工零件的夹紧的可靠性，又要使被加工零件产生的变形不能导致被加工零件产生加工精度误差。（3）安全可靠原则 夹紧装置应该有充裕地夹紧行程，这样可以准确的确保夹紧合理性及可靠性。（4）工件不振动原则 应确定适当的夹紧力，而且要确保同一批被加工零件的夹紧力要稳定在某一个合适的误差范围内。不但要保证被加工零件在加紧过程中不变形，又要保证被加工零件在整个机械加工过程中所产生的振动最小，且位置稳定。（5）经济实用原则 夹紧机构应该操作方便快捷，安全得到保障，应该拥有较好的工艺性。在保证夹紧的同时应该力求结构最简化。§3.2夹紧力的计算§3.2.1工件毛坯

38、铸造时，工件的毛坯形态如图3-2所示，油泵喷油孔采用砂型铸造，直接铸造成孔，这样不仅可以减少铸造时所用的材料，而且可以是加工更加方便快捷。图3-2工件毛坯图主剖面图§3.2.2工序安排此次加工油泵上体喷油孔，分两个工步进行加工。工步1采用阶梯扩孔钻，其扩孔钻的直径系列为；工步2采用阶梯扩孔钻，其扩孔钻的直径系列为；§3.2.3钻削力的计算因为此次设计加工的零件是灰铸铁钻削力的计算公式如表3-1表3-1 钻削力计算公式表摘自王光斗主编.机床夹具设计手册.第二版.上海科学技术出版社工件材料加工方法刀具材料切削扭矩计算公式切削力计算公式结构钢和铸钢=736MPa 钻 高速钢 扩钻

39、耐热钢（HB141） 钻灰铸铁（HB190）硬质合金 扩钻 高速钢可锻铸铁（HB120）钻硬质合金铜合金高速钢式中M切削扭矩（N-m）；S每转进给量（mm）；D钻头直径（mm）；d扩孔前的孔径（mm）；ap切削层深度（mm)，扩孔钻：ap=0.5（Dd）；为修正系数；Px轴向切削力（N）；查切削用量简明手册可知：钻削时的进给量f：取f=0.4mm/转由表3-1可知切削力计算公式 （3-1）为修正系数，在表3-2中。表3-2 为修正系数摘自王光斗主编.机床夹具设计手册.第二版。上海科学技术出版社材料结构钢、铸钢灰铸铁可锻铸铁铜合金铜多相金相组织单相金相组织含铅量>15%的铜铅合金HB=12

40、0HB>1201.00.751.82.20.250.451.72.1由表3-2可知修正系数为所以=1.15 （3-2）计算工步1所需的切削力由表3-1可知，切削力大小 = =432+240 =662N （3-3）计算工步2所需的切削力由表3-1可知，切削力大小 = =300+184 =484N （3-4）§3.2.4实际夹紧力的计算 计算夹紧力时，为了保证夹具对工件加紧的可靠性，应该选择机床工作过程中最不利于工件夹紧的状态来确定所需的夹紧力。利用所学的知识计算出理论夹紧力，然后根据所加工的零件的材料，再乘以相应的安全系数即可得出实际所需的夹紧力，即： （3-5）式中 实际所需夹

41、紧力（N）； 理论夹紧力（N）； 安全系数。理论夹紧力计算如下： 因为扩绞一个孔时最大切削力是Fx=662N；又因为采用双工位加工，所以每个零件一次只加工相间的3个孔。所以总的切削力=1986N。 查参考书组合机床设计手册可知压板与工件的摩擦系数f=0.3；支撑板与工件之间的摩擦系数f=0.25。夹紧原理图如图3-1图3-3夹紧原理图由于夹紧力的方向与钻削力Fx的方向互相垂直；因此，应需理论夹紧力F如下计算：= （3-6）又因为每个零件都采用双液压缸夹紧，因此， 1805.5N （3-7）所以理论夹紧力F计算：F=2732N （3-8）安全系数K可按下试计算： （3-9）式中，为各种因素的安全

42、系数，如表4-3表3-3 安全系数的数值摘自王光斗主编.机床夹具设计手册.第二版.上海科学技术出版社符号考虑的因素系数值考虑工件材料及加工余量均匀性的安全系数1.21.5 加工性质粗加工1.2精加工1.0刀具钝化程度（详见表3-4）1.01.9切削特点连续切削1.0断续切削1.2夹紧力的稳定性手动夹紧1.3机动夹紧1.0 手动夹紧的手柄位置操作方便1.0操作不方便1.2仅有力矩使工件回转时，工件与支撑面接触的情况接触点稳定1.0接触点不稳定1.5注：若安全系数K的计算结果小于2.3时，取K=2.5。扩孔时，根据表3-3中的数据代入式3-9中得：=1.2X1.2X1.3X1X1X1X1=1.87

43、根据注释可知K取2.5。所以实际夹紧力=2.5XF=2.5X2732=6830N。 （3-10）表3-4全系数摘自王光斗主编.机床夹具设计手册.第二版.上海科学技术出版社加工方法切削力分力情况K钻削铸铁钢1.151.15粗扩（毛坯）1.01.01.31.3精扩1.21.21.21.2粗车或粗镗1.01.01.21.41.251.6精车或精镗1.051.01.41.051.31.0圆周铣削（粗、精）1.21.41.61.8(含碳量小于0.3%)1.21.4(含碳量大于0.3%)表4-4全系数（续）端面铣削（粗、精）1.21.41.61.8(含碳量小于0.3%)1.21.4(含碳量大于0.3%)磨

44、削1.151.2拉削F1.5§3.3 液压缸的选择§3.3.1液压缸的种类及应用 在夹具总体设计时我们可以知道此次钻床夹具的设计采用液压夹紧的方式，并且是推力作用时是处于夹紧状态表3-5液压缸的种类及应用摘自王光斗主编.机床夹具设计手册.第二版。上海科学技术出版社分类方式类型名称应用范围按缸体安装方式固定式基体式固定式夹具地脚式法兰式耳座式螺纹连接式回转式缸体回转回转式夹具活塞回转用于螺杆压板夹紧机构或翻转夹具和锁紧机构摆动式绕径向耳轴摆动绕尾端铰链轴摆动联动或浮动夹紧机构表4-5液压缸的种类及应用（续）按活塞结构单活塞油缸单向作用双向作用一般夹紧机构双活塞油缸同向作用异向

45、作用用于联动和多件夹紧机构增力作用重负荷切削条件的夹紧机构按活塞运动方式直线往复活塞杆直线运动传力或扭矩用活塞杆转动转子油缸传扭矩用按使用压力中压油缸一般夹紧机构高压油缸重负荷切削条件的夹紧机构§3.3.2液压缸主要性能参数的计算 由（式3-9）中的值我们可以得知夹具所需的夹紧力为6830N。因此我们很容易得出活塞杆应需要的作用力P1的理论值，即：P1=6830N （3-11）考虑液压缸中存在的各种损失的有效系数，通常情况下=0.7-0.95。因为本次设计的夹具所需的夹紧力并不大；因此，液压缸的内径也不会太大，所以取0.92。活塞杆实际作用力P=7424N. （3-12） 因为是往复

46、活塞式油缸并且是推力力处于夹紧状态。因此查机床夹具设计手册第二版，上海科学技术版社表1-6-8可知推力时工作缸径的计算公式为：D= （3-13） 查 机床夹具设计手册第二版，上海科学技术版社表1-6-8中数据我们可以得知夹紧油缸工作压力（MPa)一般取1.5-6.0(PMa）；所以在本次设计中我们取p=5.0MPa。把式4-10及p代入式4-11可得：D=1.13=43.5mm （3-14）查机械设计手册第五版第五卷，成大先主编，化工工业出版社表21-6-2可知液压缸内径直径可取D=50mm。活塞杆直径d=0.5D。所以d=25mm。考虑实际的夹紧行程，我们可以取活塞杆直径为50mm。因为选取

47、的油缸工作压力比较小，因此查机床夹具设计手册第二版，上海科学技术版社表1-6-9，我们可以采用铸锻件油缸。其油缸外径计算公式如下： （3-15）式中：为油缸外径；D为油缸内径；油缸材料许用应力；为试验油压一般取1.3p。=60 （3-16）综上可取取63mm。确定好液压缸内径和外径之后，要对液压缸的应力进行校核，校核公式如式3-13 （3-17）把上述的数据代入可得：=26.4MPa （3-18）满足铸锻钢的许用应力要求。因此，此次选择的液压缸材料，尺寸是合理的。第四章 夹具体的设计§4.1夹具体的要求夹具体是让所有的元件和部件连接在一起。它是夹具不可或缺的一部分，算是夹具的本体了。

48、它承载着所有的零部件件的安装，因此，在设计夹具体时应满足几个条件要求：1. 强度和刚度应满足要求 工件在夹具体上受力时，根据力的相互作用的原理，那么夹具体本身也会承受力。在力的作用下，夹具体是不准出现形变和振动的，以免对工件的加工精度造成不可预知的影响。2. 在良好的工艺性下应尽量保证结构简单 在设计的夹具体应方便其他零部件及元件的安装，便于工件的装夹。3. 排屑的方便性 在工件进行加工的时候，不可避免的要产生废屑，夹具上聚集过多的废屑会对加工产生影响甚至造成加工事故。因此，在设计夹具的过程中应考虑废屑怎么排出的问题。§4.2夹具体的结构应综合考虑经济性、工艺性、合理性以及所属工厂所

49、具备的条件。根据上海科学技术出版社出版的机床夹具设计手册第二版表1-9-1中数据我们可以简单总结夹具体的毛坯结构：1. 铸造结构铸造结构可根据具体设计的夹具体本身进行铸造，他可以铸造出复杂的夹具体结构形状，并且易于加工。但是它的制造工时较长，并且容易产生内应力，因此我们要对其进行时效处理。2. 焊接结构焊接结构要进行退火处理。此类夹具体适合于小批量生产或者一些新产品的制造。3. 装配结构装配结构是选择一些标准的毛坯材料及零部件进行简单的组合，制造周期较短。此类夹具体适用于标准化的生产。综上所述，我们可以简单的了解一些夹具体的结构，从而方便我们设计夹具体。因此综合考虑，在此次的毕业设计中我们采用

50、铸造结构的夹具体。它能满足我们对夹具体的结构及工艺性的要求。第5章 钻模板及标准件§5.1钻模板§5.1.1钻模板分类及选择钻模板是钻床类夹具必不可少的一部分，它是保证钻床夹具精度不可或缺的零件。钻模板在夹具体上连接形式可分为以下几个类型：1. 固定式钻模板 顾名思义就可知道固定式钻模板是固定在夹具体上的。它可以通过螺钉销钉与夹具体连接在一起也可以通过焊接的方式让其与夹具体连接在一块。固定式钻模板精度较高，但是拆卸不方便。2.铰链式钻模板通过用铰链可以把钻模板与夹具体连接在一起，这种连接方式方便快捷以及便于清理加工废屑。但是其精度较低。3. 可卸式钻模板通过圆柱销和菱形销使

51、其定位在已确定好的夹具体上，并用铰链螺栓将其与工件夹紧。每次装夹工件都要将其拆下，费时费力，并且定位精度较低。4. 活动式钻模板活动式钻模板也可称为悬挂钻模板。在某些特定情况下，为了保证加工效率和加工精度，钻模板不与夹具体固定连接，而是让其与主轴箱连接在一起。通过上面对钻模板的介绍，我们可以清楚地了解钻模板的分类及特点。考虑本次设计的夹具的特点及生产纲领。我们可以选择活动式钻模板。采用此种钻模板可以更有效的提高我们的加工效率。§5.1.2钻套分类及选择 只有钻床类才会有钻套，它可以让刀具确定正确的轴线位置。从而保证加工精度。钻套可分为固定钻套、可换钻套、快换钻套以及特殊钻套四种形式。

52、1. 固定钻套如图5-1固定钻套采用过盈配合的形式，直接压入钻模板的衬套中，定位精度较高，但是出现磨损后不容易易更换。 图5-1 固定钻套2. 可换钻套如图5-2 可换钻套是让钻套采用间隙配合的方式装入衬套中，然后通过螺钉进行压紧。这样钻套磨损后可以更方便的更换钻套。适合中等批量的生产。3. 快换钻套如图5-3快换钻套与可换钻套在结构上没有太大的差别，只不过在钻套头部开了直线或者圆弧状缺口。这样更换钻套是更方便快捷了。 图5-2可换钻套 图5-3快换钻套本次毕业设计的课题，因为没有特殊加工的孔，以及工件的形状比较规则，所以我们可以采用可换钻套。如果是批量更大的话也可以选择快换钻套。在这里我们选择可换钻套就可以满足生产需求了。§5.2标准件 此次毕业设计的夹具有很多的标准间比如螺钉、螺母、弹性挡圈及液压缸的部分零部件。因此，在选择这些标准件的时候应充分考虑实际情况。45钢和QT235可以作为我们的首选材料。他们具有良好的可塑性和强度，可以满足我们对夹具的要求。结 论此次毕业设计我设计了扩铰油泵上体喷油孔专用夹具设计。专用机床夹具设计的步骤分为：明确任务书、熟悉工序流程以及借阅