某一转向件盲孔的专用夹具的制造(修改后)

1、国家职业资格全国统一鉴定（国家职业资格二级）工具钳工论文论文题目：角度转向件盲孔的专用夹具的制造编号：（ ）角度转向件盲孔的专用夹具的制造 摘要：某一转向件是我朋友厂为德国某汽车配件厂生产的零件之一，加工难度较高。本文论述其件在最后一道加工工序上实现普通钻床代替加工中心实现流水线式批量加工，包括加工原理，刀具、夹具的设计，定位误差的计算及夹具制造工艺方法等。关键词：盲孔 以普代数 降低劳动强度 夹具设计 一、前言 某一转向件的零件,其该件的生产要求如下：1、在最后一道工序中60的端面处加工出10的盲孔；2、要加工的10盲孔到轴线有公差要求；3、10圆孔加工的表面粗糙度是1.6，深度是10； 4

2、、生产纲领：每月交货量为3500件，属定期的小批量生产。 二、加工方法工厂在批量生产前按客户要求加工3个样品送给客户待确认合格后才能正式生产，所以在样品通过客户合格后10盲孔加工工艺还是沿用加工样品的工艺加工。如图（2）所示：以芯棒为校正夹具的水平度和平行度，将前几道工序加工好的工件放入夹具中夹紧，以数车加工好的外圆60为基准找到圆心，以外圆凸台60圆心为加工基准用以加工10盲孔。 三、加工工艺 （一）先用9麻花钻预钻深10.5； （二）10合金键槽刀铣，深 10.5； （三）再用11麻花钻头夹角60度倒角深1； （四）最后10铰刀精铰。 四、出现问题由于工厂里立式加工中心没设刀库不能自动换刀

3、，操做工人只能手动换刀，每做完一道工序还要到旁边的电脑调出下一到工序的加工程序，加工强度非常高工人容易疲劳和拿错刀或调错程序，精铰时有时排屑不好加工中心完成程序提刀时将孔刮花造成产品报废影响生产，加工成本也非常高。 通过一段时间的试做车间意识到工艺不能很好的满足生产和成本过高决定改工艺，寻求更佳的加工方案，于是朋友叫我给点意见根据样品的情况试图在最短的时间里设计一个钻床夹具来解决最后一道工序在生产出错的问题解决工人劳动强高和成本过高的问题。我接到任务后马上对零件图纸、加工工艺和夹具进行分析：（一）零件图只有一个型位公差要求对称度要求是0.1, 10盲孔到孔20.5有工差要求20,加工主要难点是

4、盲孔尺寸10和加工孔的表面粗糙度1.6，从前面出现刮花孔壁主要原因可能是铰刀排屑不好。（二）工人劳动强度高主要是加工最后一到工序加工中心只有一台设备,其它3台加工中心还需用于其它产品同模具的生产,只要能解决好工件的重复定位的问题就能解决工人劳动强度高的问题.在讨论会上我提出能否用普通的台式钻床来代替数控机床实现流水线式加工，只要能解决零件加工时重复定位的问题就能提高合格率降低工人劳动强度。朋友工厂领导觉得我的提议不错，于是将任务交给我，接到任务后我按照分析做出改进加工用的铰刀、设计、制作和安装生产钻床上的夹具，具体结果如下：利用铰刀从已加工的孔壁切除薄层金属，以获得精确的孔径和几何形状以及较低

5、的表面粗糙度的切削加工。铰削一般在钻孔、扩孔或镗孔以后进行，用于加工精密的圆柱孔和锥孔，加工孔径范围一般为3100毫米。由于铰刀的切削刃长，铰削时各刀齿同时参加切削，生产效率高，在孔的精加工中应用较广。 铰削的工作方式一般是工件不动，由铰刀旋转并向孔中作轴向进给。铰孔的尺寸和几何形状精度直接由铰刀决定。铰削可分粗铰和精铰。一般在车床、镗床或钻床上进行，称为机铰，也可手工铰削。粗铰的切削深度(单边加工馀量)为0.30.8mm，加工精度可达IT109，表面粗糙度为Ra101.25µm。精铰的切削深度为0.060.3mm，加工精度可达IT86，表面粗糙度为Ra1.250.08µm

6、。如图（3）改变铰刀齿槽参数增大齿槽容屑空间有利于排除粘屑，减少切屑在齿槽内的聚集力，以减少切屑对以铰削表面的摩擦，圆柱部刃带加宽为0.91mm,间隔保留圆柱面，增加表面磨损量，切削时相当于挤孔的作用。刀具材料选用白钢刀其优点是耐磨、耐热、易磨削刀具锋利，加工时转速在3050r/min,进给量f=0.51mm/r,铰削时加入柴油作为冷却液，表面粗糙度能达到图纸1.6要求。铰孔时，不要一次就铰到底，在铰孔的中间要多次把铰刀退出孔来清理切屑，顺便要给铰刀加些柴油来保证排屑和表面粗糙度。如果一下铰到底，那么深的孔，切屑就会把孔挤大了。铰刀在退刀时，应把机床的主轴停下来再退刀，就不会使孔壁出现螺旋圈了

7、。为了进一步保证孔的尺寸精度和位置精度，因此采取了钻铣倒角铰的方式去进行加工工艺的加工。改进后的机用合金铰刀如图（3） 改进前的机用合金铰刀如图（4）： 五、加工工艺、夹具的设计、制作和钻床上的安装 （一）加工工艺 1、先用9.5麻花钻预钻深10.6 2、10合金键槽刀铣，深10.6 3、再用11麻花钻头夹角60度倒角 4、最后10磨制铰刀挤孔（二）工艺过程见图（5） （三）夹具的设计零件在工艺规程制定之后，就要按工艺规程顺序进行加工。加工中除了需要机床、刀具、量具之外，成批生产是还要用机床夹具。它们是机床和工件之间的连接装置，使工件相对于机床或刀具获得正确位置。机床夹具的好坏将直接影响工件加

8、工表面的位置精度，所以机床夹具是加工过程中最活跃的因素之一。机床夹具的功能包括保证加工精度，提高生产率，扩大机床的使用范围以及减轻工人的劳动强度，保证生产安全。工件通过机床夹具进行安装，包含了两层含义：一是工件通过夹具上的定位元件获得正确的位置，成为定位；二是通过夹紧机构使工件的既定位置在加工过程中保持不变，称为夹紧。这样，就可以保证工件加工表面的位置精度，且精度稳定。使用夹具来安装工件，可以减少划线、找正、对刀等辅助时间，采用多件、多工位夹具，以及气动、液压动力夹紧装置，可以进一步减少辅助时间，提高生产率。机床夹具应满足的基本要求包括下面几方面： 1、保证加工精度。这是必须做到的最基本要求。

9、其关键是正确的定位、夹紧和导向方案，夹具制造的技术要求，定位误差的分析和验算。 2、夹具的总体方案应与年生产纲领相适应。在大批量生产时，尽量采用快速、高效的定位、夹紧机构和动力装置，提高自动化程度，符合生产节拍要求。在中小批量生产时，夹具应有一定的可调性，以适应多品种工件的加工。 3、安全、方便、减轻劳动强度。机床夹具要有工作安全性考虑，必要时加保护装置。要符合工人的操作位置和习惯，有合适的工件装卸位置和空间。大批量生产和工件笨重时，更需要减轻工人劳动强度。 4、排屑顺畅。机床夹具中积集切屑会影响到工件的定位精度，切屑的热量使工件和夹具产生热变形，影响加工精度。清理切屑将增加辅助时间，降低生产

10、率。 5、机床夹具应有良好的强度、刚度和结构工艺性。机床夹具设计时，要方便制造、检测、调整和装配，有利于提高夹具的制造精度。 机床夹具具有多种分类方法，如按夹具的使用范围来分，有下面五种类型： （1）通用夹具。例如车床上的卡盘，铣床上的平口钳、分度头，平面磨床上的电磁吸盘等，这些夹具通用性强，一般不需调整就可适应多种工件的安装加工，在单件小批生产中广泛使用。 （2）专用夹具。用于某一特定工件特定工序的夹具称为专用夹具。专用夹具广泛用于成批和大批量生产中。 （3）调整夹具和成组夹具。这一类夹具的特点是具有一定的可调性，夹具中部分元件可更换，部分装置可调整，以适应不同工件的加工。可调整夹具一般适用

11、于同类产品不同品种的生产，略作更换或调整就可用来安装不同品种的工件。成组夹具适用于一组尺寸相似、结构相似、工艺相似工件的安装和加工，在多品种、中小批量生产中有广泛的应用前景。 （4）组合夹具。它是由一系列的标准化元件组装而成，标准元件有不同的形状、尺寸和功能，其配合部分有良好的互换性和耐磨性。使用时，可根据被加工工件的结构和工序要求，选择适当元件进行组合连接，形成一专用夹具。特别适合单件小批生产中位置精度要求较高的工件的加工。 （5）随行夹具。这是一类在自动线和柔性制造系统中使用的夹具。它既要完成工件的定位和夹紧，又要作为运载工具将工件在机床间进行传送。传送到下一道工序的机床后，随行夹具应能在

12、机床上准确地定位和可靠地夹紧。一条生产线上有许多随性夹具，每个随行夹具随着工件经历生产线的全过程，然后卸下已加工的工件，装上新的待加工工件，循环使用。如图（6），夹具的设计思路是利用偏心孔40同外圆凸台60两轴线垂直距离为10来定60的主轴线而且40 偏心孔的加工是以60的端面来定轴心到端面垂直距离95，以60的轴心偏距离为10，只要在夹具上能保证固定块上通孔40轴心同短芯轴孔22平行距离10mm就能定出60中心轴来加工孔10，两孔距离20，此夹具需做四副尺寸要求一样，如附图（7）所示。 （四）夹具在钻床上的安装校正夹具对我们做机械加工的广大同胞来说并不陌生，然而夹具对加工质量起着决定性的作用

13、。想要机械加工好一个产品，必须经过选定加工设备、选用各工序相关夹具、相关刀具、刀具切削路径、调质热处理以及后续包装六个阶段。每一个细小的误差都可能引起产品报废。我们公司产品众多，形状各异，为了确保每一种产品的每一道加工工序的质量，从而由技术部研制了相关的一系列工装夹具。在我们使用这些夹具时，有很多细小的问题容易被忽视，也正是这些小问题给我实际生产带来了很多意想不到损失。今天我想谈一谈关于实际生产中夹具安装存在的一些问题。首先，我们应该明白夹具是连接设备与零件的纽带。不论设备的精度有多高，我们刀具切削的轨迹有多么准确，只要夹具使用不当都是枉费心机。我针对在实际生产中常出现的几个问题，进行了详细的

14、分析。 1、安装前忽视检查夹具是否有变形等情况。因为长时间使用夹具，由于以前使用中操作 不当引起撞刀或紧固零件时用力过猛、过大引起了夹具定位点（面）的变型，造成的夹具误差超标。因为我们的首检通常会忽略与本工序无关的相关尺寸检验，因此这样很容易引批量报废，其后果之严重，责任制重大。故而，安装前的检查，防患于未然，其必要性是可预见的。 2、安装夹具时，机床工作台面和夹具底面不够清洁。我想说的是：人，都有惰性，只是 有些人他克服惰性的毅力好一些罢了。我们在工作中通常会犯一些很低级的错误，原因只有一个，就是省事。然而就是这个所谓的省事让我们酿成了自己无法承担的责任。清洁工作台面和夹具底面不算是很困难的

15、一件事，但我们有时粗心，或认为不重要，就这样让我们的产品出现很多不应该出现质量事故。 3、校表时容易忽视杠杆表是否正常。在实际生产中，将夹具安装在机床工作台面时，都 需要通过校正（即将夹具定位面摆放与机床某一轴线平行），通常我们使用杠杆表进行找正。但是，由与紧张的工作、或赶时间、或粗心、或意识淡薄等原因，经常会忽略检查一下杠杆表重复复位的指针是否在同一刻度。因为杠杆表本身有故障，找正的基准面是会有很多偏差的，因而所加工的产品固然不合格。这样因小而失大的事件屡见不鲜。所以凡事莫过于认真，认真不是一个聪明的举措，但却是一件实用可靠的办法。夹具各零件按图纸要求加工完后按夹具总装要求把各零件组装在一起

16、，并将一件合格的转向节零件放入夹具中夹紧。夹具在Z4012型台钻工作台上，以加工好的10孔对准钻夹头上的10检验芯棒，夹具底板同钻床工作台用12螺栓稍微扭紧。将百分表对准芯棒抬动钻床摇柄上下移动，检验钻床主轴的垂直度，百分表如果上下读数一 样则旋转90度检验另一端，百分表读数还是一样后再旋180度检验，读数一样则钻床的垂直度检验完毕。接着是钻床主轴的轴跳动检验，旋转钻夹头查看百分表的读数是否一样，如果跳动比较大解决的办法是用百分表测量跳动最大的部位记下读数，再测量跳动较小的部位记下读数，把两次记录的数值相加除以2就是夹具将要移动的数值，用此方法能抵消轴跳动的误差。其它三副夹具的安装调试同此方法

17、一样这样可解决工件在夹具中的重复定位的问题。图（8） 六、自由度限制的分析 工件在夹具上安装进行10盲孔的加工需要限制工件的六个自由度。如图（9）所示： 图（9）（一）夹具长芯轴与工件接触的轴向尺寸较大，提供四点约束，X移动、Z移动、X转动、Z转动 （二）夹具固定块与工件接触提供一点约束，Y移动。 （三）M10X20内六角螺钉与短芯轴码合提供一点约束，Y转动 七、定位误差和定位精度的分析 （一）定位误差分析 1、基准不重和误差B=0 2、工件孔20.5与短芯轴 20.5最大间隙为：0.03-（-0.02）=0.05 夹具定位误差为：0.05 （二）定位精度分析 1、定位质量评定:由于本公序尺寸

18、公差为0.2 2、./. >.故本方案可行。 八、夹紧装置和夹紧力（一）夹紧装置 工件的定位和夹紧是相互联系非常密切的两个工作过程。工件定位以后必须采用一定的装置把工件压紧夹牢在夹具上，使工件在加工过程中不会由于切削力、工件重力、离心力或惯性力等的作用而发生位置变化或产生振动，以保证加工精度和安全生产。本夹具上工件的夹紧采用夹具面短芯轴M10内牙加开口垫圈、螺栓进行人工压紧。如图（10）图（10） （二）夹紧力夹紧力的大小、方向和作用点是确定夹紧力的三要素： 1、大小：由扭矩公式：T=9550P/n，先求出扭矩M；所以F=M/R=9550 x p/n/R=9550 x1.5/600/0.05=477.5牛 2、方向：夹紧力的方向于轴向切削力和加工零件的重力方向一致，垂直于夹具体的定位面。 3、作用点：夹紧力的作用点与工件的支撑点相对应，作用于靠近工件要加工的部