機(jī)械制造工藝裝備項(xiàng)目2工具磨床支承盤零件加工工藝裝備

工程2工具磨床支承盤零件

加工工藝裝備任務(wù)2.1工程要求與分析〔1〕工程要求確定如圖2.1所示工具磨床支承盤零件的加工工藝裝備?！?〕工程分析1〕工具磨床支承盤零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、使用性能、功能如圖2.1所示，磨床砂輪架部件中的盤類零件——支承盤以140H7/g6配合要求安裝于砂輪架部件的組件——主軸外套的端面圓孔內(nèi)，通過4個(gè)M10內(nèi)六角螺栓聯(lián)接緊固。該件52J7內(nèi)孔中安裝一個(gè)205深溝球軸承，通過軸承內(nèi)孔支承該部件的核心零件——主軸〔利用主軸調(diào)節(jié)砂輪上下位置滿足不同的磨削要求〕。砂輪架在工作狀態(tài)要求主軸能靈活轉(zhuǎn)動(dòng)，作為支承和聯(lián)接的關(guān)鍵零件，該件上外表接砂輪架組件，下外表銜接主軸組件，為保持潤(rùn)滑油路暢通，在結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)了4個(gè)油孔并附帶油槽，以滿足潤(rùn)滑要求。盤類零件在機(jī)器中主要起支承和聯(lián)接作用，應(yīng)用非常廣泛。其結(jié)構(gòu)因用途不同而異，但一般都具有以下特點(diǎn)：①零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，主要由端面、外圓、內(nèi)孔等組成。②一般零件直徑大于零件的軸向尺寸。③零件內(nèi)、外圓外表同軸度及內(nèi)、外圓外表與端面垂直度要求較高。圖2.12〕支承盤零件的技術(shù)要求盤類零件由于所起作用不同，技術(shù)要求差異較大，具體歸納如下：①內(nèi)孔的技術(shù)要求盤內(nèi)孔主要起支承或聯(lián)接作用，通常與軸承、軸或軸套配合。A.尺寸精度內(nèi)孔的直徑尺寸公差一般為IT8～I(xiàn)T7，工具磨床支承盤為IT6。B.形狀精度內(nèi)孔的形狀精度公差應(yīng)控制在孔徑公差以內(nèi)，一些精密盤類零件控制在孔徑公差1/3—1/2，甚至更嚴(yán)。磨床支承盤零件內(nèi)孔除與外圓外表有同軸度要求外，與盤端面還有垂直度的要求。C.外表質(zhì)量為了保證零件的功用，內(nèi)孔的外表粗糙度值要求為Ra2.5～0.16μm。磨床支承盤零件內(nèi)孔外表粗糙度為Ra3.2μm。②外圓的技術(shù)要求磨床支承盤零件的外圓外表以過渡配合H7/g6與砂輪架機(jī)架的孔相配合，起聯(lián)接作用。盤類零件多以過盈或過渡配合與機(jī)架或箱體的孔相配合，起聯(lián)接作用。A.外徑尺寸公差等級(jí)通常為IT8—IT6。B.形狀精度控制在外徑公差以內(nèi)。C.外表粗糙度值為Ra3.2～0.63μm。③端面的技術(shù)要求a.盤類零件有較高的軸向尺寸精度要求，公差等級(jí)通常為IT8—IT7。b.盤類零件的端面有較高的平面度要求，形狀精度控制在軸向尺寸精度以內(nèi)。c.盤類零件的端面外表粗糙度值為Ra3.2～0.63μm，非支承端面的外表粗糙度值一般為Ra6.3～25μm。④各主要外表間的位置精度要求：由于支承盤零件在磨床砂輪架組件中起支承作用，其各主要外表間的位置精度要求較高：a.兩端面有較高的平行度要求。52j7內(nèi)孔下端面、支承盤下端面對(duì)內(nèi)孔同時(shí)要求垂直度0.02mm。b.內(nèi)孔作為定位基準(zhǔn)和裝配基準(zhǔn)，內(nèi)孔的軸線與端面有較高的垂直度要求，一般為0.02～0.05mm，該支承盤零件要求0.02mm。c.內(nèi)孔與外圓有較高的同軸度要求，同軸度的大小一般根據(jù)加工與裝配要求確定，該支承盤零件要求0.06mm。圖2.1的磨床支承盤零件屬主導(dǎo)產(chǎn)品的定型零件，生產(chǎn)批量較大，結(jié)合其重要的支承聯(lián)接作用和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選擇HT150材料鑄造成形提供毛坯。4〕磨床支承盤零件加工工藝過程磨床支承盤零件的主要加工外表是外圓外表、內(nèi)孔外表和端面，磨床支承盤零件加工工藝過程見表2.1。5〕工具磨床支承盤零件加工常用的工具、夾具、量具工具、夾具、量具的選擇直接影響工件的加工精度、生產(chǎn)率和制造本錢，應(yīng)根據(jù)不同情況適中選擇。盤類零件的內(nèi)、外圓外表的同軸度以及端面與內(nèi)孔、外圓軸線的垂直度要求一般比較高。因此，盤類零件切削加工的關(guān)鍵就是圍繞如何保證內(nèi)孔軸線與端面的垂直度及與外圓外表的同軸度、相應(yīng)的尺寸精度和形狀精度的工藝特點(diǎn)來進(jìn)行的。保證外表相互位置精度的方法如下：①在一次裝夾中，完成內(nèi)外外表及其端面的全部加工。這種安裝方式可消除由于屢次安裝而帶來的安裝誤差，獲得較高的位置精度。②主要外表的加工在幾次裝夾中完成，內(nèi)孔與外圓互為基準(zhǔn)，反復(fù)加工，每一工序都為下一工序準(zhǔn)備了精度更高的定位基面，因而可得到較高的位置精度。以精加工好的內(nèi)孔作為定位基面時(shí)，先加工內(nèi)孔至零件圖尺寸，然后以內(nèi)孔為精基準(zhǔn)加工外圓，這時(shí)往往選用心軸作定位元件，心軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且制造安裝誤差較小，可保證內(nèi)外外表較高的同軸度要求，是盤類零件加工中常見的裝夾方法。假設(shè)以外圓為精基準(zhǔn)加工內(nèi)孔，先加工外圓至零件圖尺寸，然后以外圓為精基準(zhǔn)完成內(nèi)孔外表的全部加工。磨床支承盤零件的加工要求保證外圓與內(nèi)孔外表的同軸度、與端面的垂直度，在工藝安排上就是通過內(nèi)孔與外圓互為基準(zhǔn)，反復(fù)加工實(shí)現(xiàn)的。任務(wù)2.2車削用夾具車床類夾具包括用于各種車床、內(nèi)外圓磨床等機(jī)床上安裝工件的夾具。這類夾具都是安裝在機(jī)床的主軸上，用以保證工件被加工外表對(duì)其定位基準(zhǔn)的位置精度。在設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮夾具在機(jī)床主軸上的安裝方式以及旋轉(zhuǎn)中的平衡問題，要注意平安，防止凸角外伸(可適當(dāng)加一防護(hù)罩)。因車床夾具安裝在主軸上成懸臂狀態(tài)，所以應(yīng)使夾具的質(zhì)量盡可能地輕些，其懸臂也應(yīng)盡量短些?！?〕車床夾具的分類及其結(jié)構(gòu)形式車床類夾具大致可分為心軸式、角鐵式和花盤式等。1〕心軸式心軸類車床夾具多用于盤類零件以內(nèi)孔作為定位基準(zhǔn)，加工外圓柱面、端面的情況，常見的車床心軸有圓柱心軸、彈簧心軸、頂尖式心軸等。這種夾具一般利用車床或圓磨床的主軸錐孔或頂尖安裝在機(jī)床主軸上。按照工件的定位面具體情況，夾具定位工作面可做成圓柱面、小錐度面、花鍵以及可脹圓柱面等形狀。如圖2.2所示為幾種常見彈簧心軸的結(jié)構(gòu)形式。圖2.2〔a〕為前推式彈簧心軸。圖2.2(b)為帶強(qiáng)制退出的不動(dòng)式彈簧心軸。圖2.2(c)為加工長(zhǎng)薄壁工件用的分開式彈簧心軸。圖2.22〕角鐵式車床夾具如圖2.4所示為一種典型的角鐵式車床夾具。以上兩類車床夾具一般用于加工外形較規(guī)那么的零件，圖2.44〕車錐度專用夾具如圖2.6所示的車錐度專用夾具.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，加工時(shí)能自動(dòng)進(jìn)給，調(diào)節(jié)范圍較大。圖2.6〔2〕車床夾具設(shè)計(jì)要點(diǎn)1)聯(lián)接元件的設(shè)計(jì)車床和圓磨床夾具的聯(lián)接元件形式主要取決于所采用機(jī)床的主軸端部結(jié)構(gòu)。由于這兩種夾具與各自機(jī)床主軸的聯(lián)接方式很相似，因此以車床夾具為代表來表達(dá)其聯(lián)接元件的形式。常見的有以下4種形式：①夾具以前后頂尖孔與機(jī)床主軸前頂尖和尾架后頂尖相聯(lián)接，由撥盤帶動(dòng)。②夾具以莫氏錐柄與機(jī)床主軸的莫氏錐孔相聯(lián)接，需要時(shí)可用長(zhǎng)螺桿從主軸尾部穿過主軸孔將夾具拉緊以增大聯(lián)接面的摩擦力矩，這種聯(lián)接方式定心精度好，而且裝卸迅速方便，但剛性較差，適用于短定位心軸和小型夾具。③夾具與車床主軸端部直接聯(lián)接的形式如圖2.7所示。圖2.7(a)是夾具體以短錐孔K和端面T與車床主軸端的短錐體和端面相聯(lián)接并用螺釘緊固。圖2.7(b)是夾具體以端面T和圓柱孔D與機(jī)床主軸的軸頸和端面聯(lián)接，用螺紋M緊固，并用兩個(gè)保險(xiǎn)塊2防止夾具在反向旋轉(zhuǎn)時(shí)螺紋聯(lián)接發(fā)生松動(dòng)。夾具與C620，C6201，C630等車床主軸端部的聯(lián)接就采用這種方式。圖2.7(c)是夾具體以1∶4錐孔與主軸錐體聯(lián)接，依靠主軸上的拉緊螺母三把夾具拉緊，并用鍵4來傳遞扭矩。夾具與C616等車床主軸端部的聯(lián)接就采用這種方式。圖2.7④夾具通過過渡盤與車床主軸端部聯(lián)接形式如圖2.8所示。圖2.8〔a)是過渡盤以短錐孔和端面與機(jī)床主軸端部短錐體和端面聯(lián)接。為了提高夾具的定心精度，可采用如圖2.8〔b)所示的找正基面聯(lián)接方式。圖2.82)車床夾具的其他設(shè)計(jì)要點(diǎn)除了聯(lián)接元件設(shè)計(jì)的重要問題之外，設(shè)計(jì)車床和圓磨床夾具時(shí)還需考慮以下問題：①設(shè)計(jì)卡盤類和花盤類車床夾具時(shí)，外形尺寸要盡可能緊湊些，重心要與回轉(zhuǎn)軸線重合，以減小離心力和回轉(zhuǎn)力矩的影響。②縮短夾具的懸伸長(zhǎng)度，使重心靠近主軸，以減少主軸的彎曲載荷，保證加工精度。③假設(shè)夾具(連同工件)重心偏離機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)軸線，特別是夾具的結(jié)構(gòu)相對(duì)回轉(zhuǎn)軸線不對(duì)稱，那么必須有平衡措施。④夾具和工件的整體回轉(zhuǎn)外徑不應(yīng)大于機(jī)床允許的回轉(zhuǎn)尺寸。⑤高速回轉(zhuǎn)的夾具，要特別注意裝夾牢靠，以防止工件飛出的危險(xiǎn)。⑥圓磨床夾具與車床夾具結(jié)構(gòu)上相似，但圓磨床加工的工藝精度要求較高，故對(duì)夾具的制造精度和回轉(zhuǎn)平衡應(yīng)有更高的要求。任務(wù)2.3鉆孔專用夾具〔鉆?！场?〕鉆床夾具的分類及其結(jié)構(gòu)形式1〕固定式鉆模如圖2.9所示的固定式鉆模，工件以其端面和鍵槽與鉆模上的定位法蘭3及定位鍵4相接觸而定位。轉(zhuǎn)動(dòng)螺母9使螺桿2向右移動(dòng)時(shí)，通過鉤形開口墊圈1將工件夾緊。松開螺母9，螺桿2在彈簧的作用下向左移，鉤形開口墊圈1松開并繞螺釘擺下即可卸下工件。圖2.9固定式鉆模1—鉤形開口墊圈;2—螺桿;3—定位法蘭;4—定位鍵;5—鉆套;6—螺母;7—夾具體;8—鉆模板;9—螺母如圖2.10所示為鉆鎖緊螺母上圓周孔的翻轉(zhuǎn)式鉆模。圖2.10翻轉(zhuǎn)式鉆模1—鉆套;2—倒錐螺栓;3—脹圈;4—支承板;5—夾緊螺母3〕回轉(zhuǎn)式鉆模圖2.11回轉(zhuǎn)式鉆模1,4—螺母;2—分度盤;3—定位軸;5—分度銷4)蓋板式鉆模

箱體零件的端面法蘭孔，常用如圖2.12所示的蓋板式鉆模進(jìn)行鉆削圖2.12蓋板式鉆模1—螺釘;2—滾花螺釘;3—鋼球;4—鉆模板;5—滑柱;6—定位銷

滑柱式鉆模是一種帶有升降鉆模板的通用可調(diào)夾具，如圖2.13所示為手動(dòng)滑柱式鉆模的通用結(jié)構(gòu)圖2.13滑柱式鉆模的通用結(jié)構(gòu)1—夾具體;2—滑柱;3—鎖緊螺母;4—鉆模板;5—套環(huán);6—手柄;7—齒輪軸

如圖2.14所示為應(yīng)用手動(dòng)滑柱式鉆模的實(shí)例。該滑柱式鉆模用來鉆、擴(kuò)、鉸撥叉上的20H7孔。圖2.14滑柱式鉆模應(yīng)用實(shí)例1—底座;2—可調(diào)支承;3—圓柱擋銷;4—壓柱;5—壓柱體;6—螺塞;7—快換鉆套;8—襯套;9—定位錐套

鉆模設(shè)計(jì)中，除了要解決一般夾具所共有的定位、夾緊等問題之外；它所特有的是專供導(dǎo)引刀具的鉆套〔引導(dǎo)元件〕和安裝鉆套的鉆模板。這里著重討論這兩個(gè)問題，并兼顧各種鉆模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)。

1〕鉆套鉆套的主要作用是確定定尺寸孔加工刀具的加工位置，保證加工孔的軸線位置尺寸。當(dāng)然，鉆套也起引導(dǎo)刀具，增強(qiáng)刀具系統(tǒng)剛性的作用，它是鉆模的重要元件。①設(shè)計(jì)選用鉆套結(jié)構(gòu)它主要用于小批生產(chǎn)條件下單純用鉆頭鉆孔的工序。A.固定鉆套如圖2.15所示。圖2.15固定鉆套

B.可換鉆套圖2.16C.圖2.17快換鉆套的結(jié)構(gòu)圖2.16可換鉆套的結(jié)構(gòu)1—可換鉆套;2—螺釘;3—襯套圖2.17快換鉆套的結(jié)構(gòu)1—快換鉆套;2—螺釘;3—襯套

D.特殊鉆套

它是在特殊情況下加工孔用的。這類鉆套只能結(jié)合具體情況自行設(shè)計(jì)如圖2.18〔b〕所示為供鉆斜面上的孔〔或鉆斜孔〕用的；圖2.18〔a〕是供鉆凹坑中的孔〔或工件鉆孔端面與鉆模板相距較遠(yuǎn)〕用的。圖2.18〔c〕是因兩孔孔距太小，無法分別采用各自的快換鉆套而采用的一種特殊鉆套。圖2.18特殊鉆套②鉆套引導(dǎo)孔的尺寸和極限偏差確實(shí)定在選用標(biāo)準(zhǔn)鉆套時(shí)，鉆套的引導(dǎo)孔尺寸與極限偏差需由設(shè)計(jì)者確定，其余的結(jié)構(gòu)尺寸在標(biāo)準(zhǔn)中都已規(guī)定。引導(dǎo)孔的尺寸與極限偏差可按下述原那么確定:a.鉆套所引導(dǎo)的定尺寸孔加工刀具，如鉆頭、擴(kuò)孔鉆、鉸刀等，其結(jié)構(gòu)和尺寸都已標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)格化了(見有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn))，并由工具廠生產(chǎn)供給。因此，鉆套引導(dǎo)孔與這類孔加工刀具的配合，應(yīng)按基軸制來選取。b.鉆套引導(dǎo)孔的根本尺寸，應(yīng)等于所引導(dǎo)刀具刀刃部直徑(簡(jiǎn)稱刀具直徑)的根本尺寸。c.鉆套引導(dǎo)孔與刀具之間應(yīng)保證一定的配合間隙，以防止兩者在加工過程中發(fā)生卡住咬死現(xiàn)象。根據(jù)一般加工情況具體推薦引導(dǎo)孔極限偏差為：當(dāng)鉆孔、擴(kuò)孔時(shí)，鉆套引導(dǎo)孔直徑尺寸的上、下偏差等于公差帶F7的上、下偏差分別加上鉆頭或擴(kuò)孔鉆直徑尺寸的上偏差；當(dāng)粗鉸孔時(shí)，鉆套引導(dǎo)孔直徑尺寸的上、下偏差等于公差帶G7的上、下偏差分別加上粗鉸刀直徑尺寸的上偏差；當(dāng)精鉸孔時(shí)，鉆套引導(dǎo)孔直徑尺寸的上、下偏差等于公差帶G6的上、下偏差分別加上精鉸刀直徑尺寸的上偏差。③鉆套下端面與加工外表之間的間隙值S鉆套下端面至加工外表間的間隙是為了排屑的需要。尤其是加工韌性材料時(shí)，切屑呈帶狀纏繞〔見圖2.19〔a〕〕，假設(shè)此間隙過小，就可能發(fā)生阻塞以致折斷刀具的事故。因此，從排屑角度講，希望S值要大些；但從良好引導(dǎo)來看，那么希望S值要小一點(diǎn)。按幾何關(guān)系分析，當(dāng)?shù)毒咔邢魅袆偝鲢@套，刀尖正好碰著工件外表，那么起鉆時(shí)的引導(dǎo)情況為最好(見圖2.19(b))，此時(shí)S≈0.3d。在這相互制約的情況下，一般按下述經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選取：圖2.19鉆套下端面距加工外表的空隙加工鑄鐵時(shí)，S=〔0.3～0.6〕d。加工鋼等韌性材料時(shí),S=(0.5～1.0)d。材料越硬，系數(shù)應(yīng)取小值；鉆頭直徑越小(剛性差),系數(shù)應(yīng)取大值。在斜面或圓弧面上鉆孔時(shí)，為保證起鉆良好，鉆套下端面盡可能接近加工外表?？椎木纫蟾撸笠龑?dǎo)良好，但為了排屑又不能取小的S值時(shí)；結(jié)構(gòu)上允許時(shí)，干脆取S=0,使切屑由引導(dǎo)孔排出，此時(shí)鉆套磨損將是嚴(yán)重的。鉆深孔時(shí)〔即孔的長(zhǎng)徑比L/d＞5〕，可取S=1.5d。圖2.19鉆套下端面距加工外表的空隙

2〕鉆模板鉆模板主要用來安裝鉆套，有的還兼有夾緊功能，故應(yīng)有一定的強(qiáng)度和剛度。通常有以下四種：

①固定式鉆模板

固定式鉆模板如圖2.20所示圖2.20固定式鉆模板1—鉆套;2—鉆模板②鉸鏈?zhǔn)姐@模板

圖2.21是鉸鏈?zhǔn)姐@模板結(jié)構(gòu)。圖2.21鉸鏈?zhǔn)姐@模板1—菱形螺母;2—活節(jié)螺栓;3—夾具體;4—鉆模板;5—固定鉆套;6—開口銷;7—墊圈;8—鉸鏈軸如圖2.22所示為可卸式鉆模板的結(jié)構(gòu)。圖2.22可卸式鉆模板1—可卸鉆模板;2—圓柱銷;3—螺母;4—活節(jié)螺栓;5—夾具體;6—削邊銷④懸掛式鉆模板

圖2.23所示為懸掛式鉆模板的結(jié)構(gòu)圖2.23懸掛式鉆模板1—多軸傳動(dòng)頭;2—彈簧;3—導(dǎo)柱;4—鉆模板;5—緊定螺釘;6—夾具體

〔3〕幾種典型鉆床夾具的結(jié)構(gòu)分析點(diǎn)

1)鉆鉸支架孔鉆模如圖2.25所示為在立式鉆床上鉆鉸支架上20H9孔的鉆模

圖2.25鉆鉸支架孔鉆模1—定位套;2—V形塊;3—銷子;4—壓板];5—螺母;6—螺栓;2〕鉸鏈模板固定式鉆模如圖2.26所示為在撥叉上加工直徑8.4mm的M10底孔的工序圖和在立式鉆床上完成以上工序的鉆模總圖。圖2.26鉸鏈模板固定式鉆模1—扁銷;2—緊定螺釘;3—銷軸;4—鉆模板;5—支承釘;6—定位軸;7—模板座;8—偏心輪;9—夾具體〔1〕組合夾具特點(diǎn)組合夾具是由一套預(yù)先制好的各種不同形狀、不同規(guī)格、不同尺寸、具有完全互換性和高耐磨性、高精度的標(biāo)準(zhǔn)元件及合件，按照不同工件的工藝要求，組裝成加工所需的夾具。使用完畢后，可方便地拆散，洗凈后將其存放，并分類保管，以便下次組裝另一形式的夾具。如此周而復(fù)始地循環(huán)下去，直至組合夾具元件用到磨損極限而報(bào)廢為止。在正常情況下，組合夾具元件能使用15年左右。組合夾具把專用夾具從“設(shè)計(jì)→制造→使用→報(bào)廢〞的單向過程，改變?yōu)椤敖M裝→使用→拆卸→再組裝→再拆卸〞的循環(huán)過程。生產(chǎn)實(shí)踐證明，組合夾具具有以下特點(diǎn)：①靈活多變，為零件的加工迅速提供夾具，使生產(chǎn)周期大為縮短。通常一套中等復(fù)雜程度的專用夾具，從設(shè)計(jì)到制造約需幾個(gè)月，而組裝一套同等復(fù)雜程度的組合夾具只需幾個(gè)小時(shí)。②節(jié)約大量設(shè)計(jì)、制造工時(shí)及金屬材料消耗。這是由于組合夾具把專用夾具從單向過程改變?yōu)檠h(huán)過程所致。③減少夾具庫存面積，改善管理工作。④組合夾具的缺乏之處為，與專用夾具相比，一般顯得體積較大、質(zhì)量較重、剛性也稍差些。此外，為了適應(yīng)組裝各種不同性質(zhì)和結(jié)構(gòu)類型的夾具，須有大量元件的儲(chǔ)藏。由以上特點(diǎn)可知，組合夾具適合于零件的品種多、數(shù)量少、加工對(duì)象經(jīng)常變換的特點(diǎn)，因此在機(jī)械制造、模具制造中得到廣泛應(yīng)用，能為車、銑、刨、磨、鏜、插、電火花、裝配、檢驗(yàn)等工序提供各種類型的夾具。從加工精度來看，組合夾具一般能穩(wěn)定在8~9級(jí)精度，經(jīng)過精確調(diào)整可達(dá)7級(jí)精度。如圖2.27所示為一套組裝好的回轉(zhuǎn)式鉆床夾具及其拆開與分解情況圖2.27組合夾具組裝與分解圖1—根底件;2—支承件;3—定位件;4—導(dǎo)向件;5—夾緊件;6—緊固件;7—其他件;8—合件

按照所依據(jù)的基面形狀，組合夾具分槽系和孔系兩大類。我國(guó)采用槽系組合夾具，它又分大型、中型、小型3種系列，形成了一套完整的組合夾具體系，以用于不同企業(yè)對(duì)不同零件的加工。

中型系列組合夾具元件用得最多，在我國(guó)已有比較成熟的使用經(jīng)驗(yàn)。

(3)組合夾具的元件

組合夾具的元件按其使用性能可分成八大類：1〕根底件它是組合夾具中最大的元件。它包括各種規(guī)格尺寸的方形、矩形、圓形根底板及根底角鐵等。根底件圖形及尺寸見表2.4。2〕支承件它是組合夾具中的骨架元件，各種夾具結(jié)構(gòu)的組成都缺少不了支承件，它是組合夾具中起到上下聯(lián)接的作用，即把上面的定位、導(dǎo)向、合件等元件通過支承件與其下面的根底板連成一體。各種支承件可作不同形狀和高度的支承面或定位平面，也可直接和工件接觸作為定位件使用。在組裝小夾具時(shí)，有時(shí)可代替根底板為夾具的根底件。支承件圖形及尺寸見表2.5。表2.5支承件圖形及尺寸/mm3〕定位件它用于保證夾具中各元件的定位精度和聯(lián)接強(qiáng)度及剛度，還主要用于被加工工件的正確定位。其中，軸類元件可作調(diào)整測(cè)量夾具時(shí)的心軸。直鍵雖然很小，但每套夾具中所需數(shù)量最多。定位件圖形及尺寸見表2.6。4〕導(dǎo)向件它用于保證刀具相對(duì)于工件的正確位置，有的導(dǎo)向件也可起工件的定位作用，還可作為組合夾具中活動(dòng)元件的導(dǎo)向。導(dǎo)向件主要用于鉆、擴(kuò)、鉸、鏜及攻螺紋等工序的夾具。導(dǎo)向件的圖形及尺寸見表2.7。5〕夾緊件它主要用來將工件夾緊在夾具上，保證工件定位后的正確位置，也可作為墊板和擋塊用。夾緊件的圖形及尺寸見表2.8。6〕緊固件

它主要用于聯(lián)接組合夾具中的各種元件及緊固被加工工件。由于緊固件在一定程度上影響整個(gè)夾具的剛度，因此多采用細(xì)牙螺紋，這樣可使各元件的聯(lián)接強(qiáng)度好，緊固可靠。同時(shí)所選用的材料、精度、外表粗糙度及熱處理等均優(yōu)于一般標(biāo)準(zhǔn)緊固件。緊固件主要有螺栓、螺母和墊圈等。其結(jié)構(gòu)如圖2.28所示。圖2.28緊固件7〕其他件

除上述6種元件以外的各種用途的單一元件稱為其他件。其結(jié)構(gòu)如圖2.29所示。它們?cè)趭A具中通常起輔助作用。圖2.29其他件8〕合件

它由假設(shè)干零件裝配而成，一般不允許拆卸。它能提高組合夾具的通用性，擴(kuò)大使用范圍，加快組裝速度，簡(jiǎn)化夾具結(jié)構(gòu)等。按其用途可分為定位合件、導(dǎo)向合件、分度合件、支承合件及專用工具等。局部合件的結(jié)構(gòu)如圖2.30所示。

圖2.30合件的結(jié)構(gòu)〔4〕組合夾具的組裝

組合夾具的組裝是將分散的組合夾具元件按照一定的原那么和方法組裝成為加工所需要的各種夾具的過程。組合夾具的組裝步驟如下：①熟悉技術(shù)資料。組裝人員在組裝前，必須掌握該工件的各種資料，如工件圖紙、工藝技術(shù)要求和工藝規(guī)程等。②構(gòu)思結(jié)構(gòu)方案。③試裝結(jié)構(gòu)。根據(jù)構(gòu)思方案，用元件擺出結(jié)構(gòu)，以驗(yàn)證試裝方案是否能滿足工件加工的要求。④確定組裝方案。⑤選擇元件，組裝、調(diào)整與固定。⑥檢驗(yàn)。在夾具交付使用前進(jìn)行全面檢驗(yàn)，保證夾具滿足使用要求。⑦整理和積累組裝技術(shù)資料。任務(wù)2.5孔的加工工具〔1〕套式擴(kuò)孔鉆、套式鉸刀用刀桿套式擴(kuò)孔鉆、套式鉸刀用整體式刀桿的結(jié)構(gòu)見國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)〔GB4255—84〕。刀桿借助莫氏錐體安裝在機(jī)床主軸錐孔中，刀具是由錐度為1∶30的錐體支承，用端鍵傳遞動(dòng)力。設(shè)計(jì)時(shí)，可參考國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)?！?〕鉆孔用工具

1〕平行墊塊

平行墊塊如圖2.33所示，即為各棱邊尺寸不等的六面體。圖2.33

平行墊塊2〕反沉孔鉆刀桿如圖2.34所示，圖2.34

反沉孔鉆刀桿

3〕片式沉孔鉆刀桿如圖2.35所示如圖2.35所示,片式沉孔鉆裝入刀體1的方孔中,由導(dǎo)柱3、螺釘4、套2夾緊刀具。刀桿體通過莫氏錐體與機(jī)床主軸配合,以確定刀具的位置。片式沉孔鉆刀桿的結(jié)構(gòu)參數(shù)見機(jī)床輔具圖冊(cè)。

圖2.35

片式沉孔鉆刀桿1—刀桿體;2—套;3—導(dǎo)柱;4—螺釘4〕復(fù)印頂尖

利用復(fù)印頂尖可以確定加工孔的位置，因此復(fù)印頂尖是配作加工孔的一種工具。如圖2.36所示為利用復(fù)印頂尖確定孔的中心位置圖。圖2.36(a)為某凹模，其上兩個(gè)小圓孔為刃口，而下面的大孔為漏斗孔。在坐標(biāo)鏜床上只加工出小孔刃口局部，如圖2.36(b)所示。假設(shè)將此小孔整個(gè)鉆通，孔的垂直度不易保證且刃口容易被切屑擦傷，因此，漏料孔應(yīng)從凹模反面加工?？孜豢衫脧?fù)印頂尖來確定，如圖2.36(c)所示。圖2.36

利用復(fù)印頂尖確定孔的中心位置

當(dāng)兩個(gè)模具零件的孔位要求一致時(shí),可采用復(fù)印頂尖通過已加工的螺孔在另一零件上印出孔心位置,利用復(fù)印頂尖配作加工如圖2.37所示。圖2.37(a)表示的是凸模與凸模固定板的聯(lián)接關(guān)系,兩個(gè)螺釘穿過固定板的穿孔,將凸模固定在固定板上。

圖2.37

利用復(fù)印頂尖配作加工(3)專用鉸孔工具

專用鉸孔工具多用于在鉆床上加工導(dǎo)柱孔、導(dǎo)套孔等。先在鉆床上鉆出孔來，再用專用鉸孔工具鉸出最終尺寸。

專用鉸孔工具結(jié)構(gòu)如圖2.38所示。圖2.38

專用鉸孔工具結(jié)構(gòu)1—接柄;2—上接座;3—十字頭;4—中接座;5—銷釘;6—下接座;7—轉(zhuǎn)軸;8—軸承套;9—支座;10—鉸刀假設(shè)鉆床主軸跳動(dòng)較大，使用固定式鉸刀不能滿足鉸孔的精度要求時(shí)，應(yīng)采用浮動(dòng)式鉸刀鉸孔，借以調(diào)整機(jī)床主軸與工件孔中心線的位置。如圖2.39所示浮動(dòng)式鉸刀夾頭的典型結(jié)構(gòu)。圖2.39

浮動(dòng)鉸刀夾頭1—套筒;2—銷軸;3—墊塊;4—夾頭體〔4〕深孔加工裝置1〕深孔加工的特點(diǎn)深孔加工具有以下工藝特點(diǎn)與要求。①深孔加工過程中不容易散熱，排屑困難，因此，要求實(shí)現(xiàn)通油進(jìn)行強(qiáng)制性冷卻，并要求將切屑斷切成碎片，使易于隨切削液排出。②要求鉆刀強(qiáng)度與剛度高，具有導(dǎo)向性與冷卻液通道；而且要求鉆刀具有較高的切削性能與壽命。③深孔鉆削的生產(chǎn)率高，一次加工即可到達(dá)質(zhì)量符合要求的深孔，即要求：其孔徑加工精度到達(dá)IT10—IT9，外表粗糙度到達(dá)Ra12.5～3.2μm。2)深孔鉆

深孔鉆按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為外排屑深孔鉆、內(nèi)排屑深孔鉆、噴吸鉆及套料鉆。

①外排屑深孔鉆

外排屑深孔鉆以單面刃的應(yīng)用較多。單面刃外排屑深孔鉆最早用于加工槍管，故又名槍鉆。槍鉆的結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單如圖2.40所示。圖2.40

槍鉆結(jié)構(gòu)外排屑深孔鉆工作原理如圖2.41所示。工作時(shí),高壓切削液(為3.5~10MPa)由鉆桿后端的中心孔注入,經(jīng)月牙形孔和切削局部的進(jìn)油小孔到達(dá)切削區(qū),然后迫使切屑隨同切削液由120°的V形槽和工件孔壁間的空間排出。因切屑是在深孔鉆的外部排出,故稱外排屑。這種排屑方法無須專門輔具,排屑空間亦較大。但鉆頭剛性和加工質(zhì)量會(huì)受到一定的影響,因此適合于加工孔徑2~20mm、外表粗糙度Ra3.2~0.8μm、公差I(lǐng)T10—IT8級(jí)、長(zhǎng)徑比大于100的深孔。圖2.41

外排屑深孔鉆工作原理②內(nèi)排屑深孔鉆

內(nèi)排屑深孔鉆一般由鉆頭和鉆桿用螺紋聯(lián)接組成。工作時(shí)，高壓切削液(2～6MPa)由鉆桿外圓和工件孔壁間的空隙注入，切屑隨同切削液由鉆桿的中心孔排出，故名內(nèi)排屑。工作原理如圖2.42〔b〕所示。圖2.42

內(nèi)排屑深孔鉆任務(wù)2.6小孔加工裝置〔1〕坐標(biāo)鏜床用小孔加工工具在坐標(biāo)鏜床上可加工直徑為5mm以下的小孔。孔徑小于1mm時(shí)采用鉆削；假設(shè)孔徑大于1mm,那么先鉆出孔再鏜孔。1)彈簧夾頭如圖2.43所示為坐標(biāo)鏜床上用的鉆孔彈簧卡頭。圖2.43

彈簧夾頭1—卡頭體;2—螺母;3—彈簧;4—錐套;5—鉆桿;6—主軸2)小孔鏜刀

鏜直徑3mm以下的小孔，可采用整體鏜刀和焊接式小孔鏜刀。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖2.44所示。

圖2.44(a)為彎頭鏜刀,其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、刃磨方便。

圖2.44(b)為鏟背鏜刀。將刀頭的后面用鏟背加工,做成阿基米德螺旋線,重磨時(shí)只需要刃磨前面。

圖2.44(c)為焊接鏜刀,將用硬質(zhì)合金制成的刀頭刀桿與鋼制刀柄焊接在一起,鋼性好。

假設(shè)加工的小孔直徑大于3mm,可采用機(jī)夾式小孔鏜刀,如圖2.44

整體和焊接式小孔鏜刀結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖假設(shè)加工的小孔直徑大于3mm，可采用機(jī)夾式小孔鏜刀，如圖2.45所示按刀片與刀桿固定的方式不同,可分為楔夾式、彈夾式和頂桿等。

圖2.45(a)、(b)為楔夾式。圖2.45(a)為刀桿小端加工出帶有斜度的方孔,刀片上也有相應(yīng)斜面,將刀片壓入方孔后可自行夾緊。圖2.45(b)是在刀桿小端開有1mm的槽,與槽垂直方向鉆有直徑1mm的銷孔,將刀片放入槽內(nèi)插入銷子,然后用楔塊壓緊。

圖2.45(c)為彈夾式。刀桿從前端開有1mm的長(zhǎng)槽至后面螺紋處,并在前端鉆出直徑1mm的銷孔。桿中段作成30°錐度,后端加工出螺紋,而桿套做出相應(yīng)的內(nèi)錐和內(nèi)螺紋。

圖2.45(d)為頂桿式。刀桿前面開槽放入刀片并加工出銷孔,插入銷子。

圖2.45

機(jī)夾式小孔鏜刀〔2〕鉸削小孔工具

鉆好的孔經(jīng)過鉸削，尺寸精度可提高一級(jí)，外表粗糙度Ra可達(dá)0.4～0.2μm。小孔鉸刀因?yàn)橹睆郊?xì)小，制造困難，不可能采用齒形復(fù)雜的鉸刀，常見的各種小孔鉸刀截面形狀如圖2.46所示。圖2.46

各種小孔鉸刀的截面形狀任務(wù)2.7鉆孔刀具與鉸刀〔1〕鉆孔用刀具1)麻花鉆鉆削在孔加工中占有相當(dāng)大的比重。麻花鉆是鉆孔的主要刀具。它可在實(shí)心材料上鉆孔，也可用來擴(kuò)孔。①麻花鉆的結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)高速鋼麻花鉆由工作局部、頸部及柄部3局部組成，如圖2.47(a)所示麻花鉆是主要的加工刀具。圖2.47

麻花鉆的組成1—刃瓣;2—棱邊;3—莫氏錐柄;4—扁尾;5—螺旋槽

②麻花鉆的幾何角度

其主要幾何角度如圖2.48所示。

圖2.48

麻花鉆的幾何角度

③麻花鉆的修磨

由于麻花鉆的結(jié)構(gòu)所限，使它存在著許多缺點(diǎn)。如前角變化太大，外緣處為+30°，靠近鉆芯處為-30°，橫刃前角在-55°左右，副后角為零，加劇了鉆頭和孔壁的摩擦；主切削刃太長(zhǎng)，切屑太寬，排屑困難；橫刃太長(zhǎng)，定心困難，軸向力大等。為改善其切削性能，需對(duì)麻花鉆進(jìn)行修磨。主要修磨方法如下：

A.修磨橫刃圖2.49修磨雙重刃

圖2.49

修磨雙重刃B.修磨雙重頂角鉆頭外圓處的切削速度最大，而該處又是主、副切削刃的交點(diǎn)，刀尖角較小，散熱差，容易磨損。為了提高鉆頭的耐用度，將該轉(zhuǎn)角處修磨出2=70°～75°雙重頂角(見圖2.49)。經(jīng)修磨后的鉆頭，在接近鉆頭外圓處的切削厚度減小，切削刃長(zhǎng)度增加，單位切削刃長(zhǎng)度的負(fù)荷減輕；頂角減小，軸向力下降；刀尖角加大，散熱條件改善，因而可提高鉆頭的耐用度和加工外表質(zhì)量。圖2.49

修磨雙重刃C.修磨前刀面

修磨前刀面的目的主要是改變前角的大小和前刀面的形式，以適應(yīng)加工材料的要求。在加工脆性材料(如青銅、黃銅、鑄鐵，夾布膠木等)時(shí)，由于這些材料的抗拉強(qiáng)度較低，呈崩碎切屑，為了增加切削刃強(qiáng)度，防止崩刃現(xiàn)象，可將靠近外圓處的前刀面磨平一些以減小前角。

D.開分屑槽

當(dāng)鉆削韌性材料或尺寸較大時(shí)，切屑寬而長(zhǎng)，排屑困難，為便于排屑和減輕鉆頭負(fù)荷，可在兩個(gè)主切削刃的后刀面上交錯(cuò)磨出分屑槽(見圖2.50)，將寬的切屑分割成窄的切屑。

圖2.50

磨出分屑槽E.修磨刃帶

因鉆頭的副側(cè)后角為零度，在鉆削孔徑超過12mm無硬皮的韌性材料時(shí)，可在刃帶上磨出6°～8°的副后角，如圖2.51所示。

從上面修磨方法可知，改善麻花鉆的結(jié)構(gòu)，既可根據(jù)具體工作條件對(duì)麻花鉆進(jìn)的修磨，也可在設(shè)計(jì)和制造鉆頭時(shí)考慮如何改進(jìn)鉆頭的切削局部形狀，以提高其切削性能。群鉆就是在長(zhǎng)期的鉆孔實(shí)踐中，經(jīng)過不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)綜合運(yùn)用了麻花鉆的各種修磨方法而制成的一種效果較好的鉆頭，其形式可根據(jù)工件材料和工藝要求不同而變化。

圖2.51

修磨刃帶2)擴(kuò)孔鉆

擴(kuò)孔鉆的形式如圖2.52所示。擴(kuò)孔鉆的結(jié)構(gòu)與麻花鉆相比有以下特點(diǎn)：①剛性較好。由于擴(kuò)孔的切深小，切屑少，擴(kuò)孔鉆的容屑槽淺而窄，鉆芯比較粗壯，增加了工作局部的剛性。

②導(dǎo)向性較好。擴(kuò)孔鉆有3～4個(gè)刀齒，刀齒周邊的棱邊數(shù)增多，導(dǎo)向作用相應(yīng)增強(qiáng)。

③切削條件較好。擴(kuò)孔鉆無橫刃，只有切削刃的外緣局部參加切削，切削輕快，可用較大的進(jìn)給量，生產(chǎn)率較高；又因切屑少，排屑順利，不易刮傷已加工外表。圖2.52

擴(kuò)孔鉆〔2〕鉸刀鉸刀是一精度較高的多刃刀具，有6～12條刀齒〔見圖2.53〕。其工作局部由引導(dǎo)錐、切局部、校準(zhǔn)局部組成。引導(dǎo)錐是鉸刀開始進(jìn)入孔內(nèi)時(shí)的導(dǎo)向局部。切削局部擔(dān)任主要的切削工作，其切削錐角2較小，一般為3°～15°。因此，鉸削時(shí)定心好、切屑薄。校準(zhǔn)局部對(duì)孔壁起修光作用，校準(zhǔn)局部的棱邊ba1起定向、修光孔壁和便于測(cè)量鉸刀直徑的作用。工作局部的后半段有倒錐，以減小鉸刀與孔壁的摩擦。鉸刀的前角一般為零度，粗鉸鋼料時(shí)可取5°～10°。常用鉸刀如圖2.54所示。圖2.53

鉸刀的結(jié)構(gòu)圖2.54

鉸刀

圖2.55硬質(zhì)合金無刃鉸刀圖2.56通過淬硬件一面的孔鉸孔圖2.55

硬質(zhì)合金無刃鉸刀圖2.56

通過淬硬件一面的孔鉸孔1—凹模(淬硬);2—底板(鑄鐵)〔3〕常用鉆頭、擴(kuò)孔鉆、鉸刀的類型及尺寸常用鉆頭的類型及用途參見?機(jī)械加工工藝裝備設(shè)計(jì)?手冊(cè)，常用鉆頭的規(guī)格及尺寸可參見有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)。常用擴(kuò)孔鉆的類型及尺寸和常用鉸刀的類型及尺寸參見?機(jī)械加工工藝裝備設(shè)計(jì)?手冊(cè)。模具中的銷釘孔及固定板上圓形凸模孔等，一般都為7級(jí)精度或8級(jí)精度的配合孔。鉆、擴(kuò)、鉸加工時(shí)的刀具選擇可參見?機(jī)械加工工藝裝備設(shè)計(jì)?手冊(cè)。對(duì)沖裁模圓孔小直徑的凹模刃口錐度進(jìn)行鉸孔，可選用?機(jī)械加工工藝裝備設(shè)計(jì)?手冊(cè)中的無刃錐度鉸刀。因?yàn)榘寄Ｈ锌阱F度一般較小〔30′～2°〕。在無標(biāo)準(zhǔn)鉸刀時(shí)，只能根據(jù)各種錐度要求特制專用的錐度鉸刀。任務(wù)2.8分度裝置與夾具體的設(shè)計(jì)〔1〕分度裝置設(shè)計(jì)采用夾具裝夾加工中，一次裝