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1、连杆孔加工工艺与夹具设计连杆孔加工工艺与夹具设计 第 1 章 课程设计 1.1 零件分析 一、整体零件分析： 如图 11 所示的连杆零件，材料为 QT4017，毛坯为精铸件，要在其右侧钻 M8 的通孔，要求设计大批量生产时（10000 件/年）所需的钻夹具. 图 11 连杆零件图 零件分析：此零件为一连杆，它的各个尺寸如上图所示,总的长度方向上的尺寸为 100mm，高度方向总尺寸为 32mm，宽度方向为 30 mm，本次主要是对连杆右端8 mm 孔的加工进行设计，孔通常都采用钻床进行加工，所以本次设计的主要任务是在其它各个部位 都已加工好的前提条件下，运用钻床夹具的有关知识来设计加工左孔的夹具
2、。 1.2 定位基准的选择 使用夹具安装工件时，首先要使工件在夹具中占有正确的位置，即工件的定位。通过 工件的定位，使得每一个被加工的工件重复放置到夹具体中都能准确占据由定位元件规定 的同一个位置，对一批工件来说，每个工件放置到夹具中都能准确占据同一位置。 一、定位原理 工件的定位就是采取适当的约束措施来限制工件的某些自由度，使得工件在该方向上 有确定的位置。即沿三个互相垂直的坐标轴的移动自由度，以及围绕这三个坐标轴的转动 自由度，如图 21 所示。用适当分布的六个约束点限制工件的六个自由度，称为六点定位。 图 21 物体在空间具有六个自由度 工件在夹具中定位时，往往是利用工件上的几个表面与夹
3、具体上的几个定位元件相接触， 来限制工件的几个自由度。 具体的定位可能有以下两种情况： 正常的定位情况 根据工件的加工表面的位置尺寸要求，需要限制的自由度均已被正确的定位情况。它 可以是完全定位，也可以是不完全定位。 若需要将工件的六个自由度全部限制，定位时正好限制了六个自由度，则为完全定位。 若需要限制的自由度少于六个，定位时正好限制了这几个自由度，则为不完全定位。 非正常的定位情况 包括欠定位和过定位（或者重复定位） ，欠定位是要限制的自由度没有被全部限制的 情况，过定位就是某个自由度被两个或者是两个以上的约束重复限制了的情况。欠定位不能保证位置精度，是不允许的。 过定位一般是不允许的，因
4、为它可能会造成一些不良的后果，如工件与定位元件的接触点 不稳定，使一批工件的位置一致性较差；会增加工件及夹具的夹紧变形；也可能导致部分 工件不能顺利地与定位元件接触来实现定位。因此，通常应该采取措施避免过定位。但有 时采用这种形式的定位也有一定的好处，这是只要工件定位基准和夹具定位元件都具有较 高的形状和位置精度，过定位是允许的。 二、选择合理的定位基准 定位基准必须与工艺基准重合，并尽量与设计基准重合，以减小定位误差，获得最大 加工允许，降低夹具制造精度。当定位基准与工艺基准或设计基准不重合时，需进行必要 的加工尺寸及其允差的换算。 择工件上最大的平面，最长的圆柱面或圆柱轴线为定位基准，以提
5、高定位精度，并使 定位稳定、可靠。 择定位元件时，要防止出现超定位现象。 工件各加工工序中，力求采用同一基准，并避免因基准更换而降低工件各表面相互位 置的准确度。 铸、锻件以毛坯面作为第一道工序的基准时，应选择比较光滑的表面作基准面，避 开冒口、浇口或分型面等凸起的不平整的部位。 图 2-2 定位基准与夹紧方案图 根据定位原理以及选择定位基准的注意点， 综合连杆结构的特点， 连杆的定位方式如图 2-2 所示，选择可以限制连杆左右移动的定位元件，钻的孔为一通孔，并且这个孔又为一个中 心孔，因此我们不需要完全限制工件六个自由度，我们可以忽略工件孔轴线方向上的上下 两个自由度以及绕着孔轴线的旋转的两
6、个自由度。只要限制工件左右方向上的自由度，所 以连杆上下方向的约束可以解除，但是由于要加工为右面的孔，它与底座有一定的距离， 为了钻夹方便以及能够承受一定的力，所以要在右孔的下平面加上一个约束。 ，因此采用 不完全定位的方案来定位以及夹紧要加工的工件即只需限制五个自由度，Z 轴向的转动在 钻孔时可以忽略。三 主要标准件的选择 1、六角头螺栓 GB 578286 （连接本体的标准元件） 螺纹规格： d=M 6 ，公称长度 L= 30 mm， K=5mm, e=10.89mm, S=9.64mm 性能等级为 8.8 级， 表面氧化，A 级 技术条件：1）材料 钢 2）螺纹公差 6g（GB19681
7、，GB1978 3）机械性能 d=39；8.8、10.9 级；d 39；按协议（GB3098.182） 4）公差 产品等级 A 级用 d 24 和 l 10d 或=150mm（按较小值） ；产品 等 B 级，用于 d 24 和 l 10d 或 150mm（按较小值） （GB3103.182） 5）表面处理 氧化：镀锌钝化（GB526785） 6）表面缺陷 按 GB5779.186） 2、圆柱销 GB 119C430 规格尺寸： 公称直径 d=4mm，长度 L=30mm， 材料为 35 钢，热处理硬度 2838 HRC， 表面氧化处理的 C 型 技术条件：按 GB 12186 的规定 3、移动压
8、板：A1080 GB/T2175 规格尺寸： 公称直径=10mm，L=80mm 的 A 型移动压板 L=80mm B=30mm H=16mm l=36mm l1=17mm b=11mm B1=10mm 配螺纹 d：M10 技术条件：1）材料 45 钢 按 GB699 的规定 2）热处理 3540HRC 3）其他技术条件 按 GB/T2259 的规定 3、六角头螺栓 GB578286M640技术条件同零件 1 规格尺寸： d=M6 公称长度 L= 26 mm，性能等级 8.8 级 表面氧化 A 级 e=11.05mm K=4.25mm S=9.64mm 4 夹具本体： 1）一般要求：有足够的刚度
9、和强度，较轻的重量；安装稳定，保证装卸工件方便，工艺 性好，便于清理切屑和赃物 2）本体构形 本设计采用的是半封闭式的，且是型材和型材用标准元件连接的本体。 3）外形尺寸 本设计参考有关结构尺寸的经验数据，设计尺寸如下： 壁厚 h=25mm ； 长：343mm； 宽 131mm 4）座耳尺寸 查得： d=8mm D=10mm D1=20mm L=16mm 5、开槽半沉头螺钉：GB69M416 规格尺寸 d=M4 公称长度 L=16mm，性能等级为 4.8， 不经表面处理 a=1.4m K=2.7mm t=1.6mm L=16mm f=1mm， 技术条件 1）材料 钢 2） 螺纹公差：6g（ G
10、B19681 GB19781） 3）机械性能 4.8，5.8 级（GB3098.1820 4）公差 产品等级 A 级（GB3103.182） 5）表面处理 不经处理，镀锌钝化（GB526785）6）表面缺陷 按 GB5779.186 6、支承板 A2030 GB/T2236 规格尺寸 H=20mm L=30mm A 型 B=12mm l=7.5mm A=15mm d=4.5mm d1=8mm h=3mm 孔数 n=2 技术条件 1）材料 T8 按 GB1298 的规定 2）热处理 5560HRC 3）其他技术条件 按 GB/T2259 的规定 8、六角头螺栓 GB578286M6112 技术条
11、件同零件 1 规格尺寸同零件 4 9、移动 V 型块 A32 GB/T2211 规格尺寸 N=32mm A 型 D=30mm B=42mm H=16mm L=55mm l=16mm l1=13mm b1=13mm b2=24mm b3=10mm 相配件 d=M16 技术条件 1）材料 20 钢按 GB699 的规定 2）热处理 渗碳深 度 0.81.2mm，5864HRC 3）其他技术条件 按 GB/T2259 10、钻套螺钉 M64 GB/T22 规格尺寸 d=M6 L1=4mm d1=9.5mm D=16mm L=18mm L0=10mm n=1.5 t=2mm 技术条件 1）材料 45
12、钢 按 GB699 的规定 2） 热处理 3540HRC3）其他技术条件 按 GB/T2259 的规定 11、可换钻套 10F715k616 GB/T2264 规格尺寸 d=10mm 公 差 带 F7 D=15 D1=26mm D2=22mm H=16mm h=10mm h1=4mm r=18mm m=9mm t=0.008 配螺钉 M6 技术条件 1）材料 d26mm，T10A 按 GB1298 的规定 2）热处理 T10A 为 5864HRC，20 钢渗碳深度为 0.81.2mm，5864HRC 3）其他技术条件 GB/T2259 的规定 12、钻套用衬套 A1516 GB/T2263 规
13、格尺寸 d=15mm H=16mm F7 极限偏差 D=22 D1=26mm t=0.012 技术条件 1）材料 d26mm T10A 按 GB1298 的规定 2）热处理 T10A 为 5864 HRC，20 钢渗碳深度 0.81.2mm，5864HRC 3）其他技术条件 按 GB/TT2259 的规 定13、双头螺柱 GB900BYM10M1050 8.8Zn 规格尺寸： 旋入机体一端为过盈配合螺纹， 旋螺母的一端为粗 牙普通螺纹， d=10mm l=50mm， 性能等级为 8.8 级， 镀锌钝化，B 型 Bm=2 的双头螺柱 Bm=16mm Ds=8mm 技术条件 1）材料 钢 2）螺纹
14、公差 普通螺纹公差 6g 3）机械性能 4.8，5.8，6.8，8.8，10.9 ，12.9 级（GB3098.182）4）公差 产品等级 B 级（GB3103.1820 5）表面处理 不经处理，氧化，镀锌钝化 6）表面缺陷 按 GB5779.186 GB5779.386 1.3 夹具设计 1.3.1 钻床夹具的特点 各种钻床所使用的夹具，通常称为钻具或钻模。使用钻具的工序，一般是用钻头、惚 刀、铰倒和丝锥等刀具来进行加工的。在大多数情况下，加工工程的特点是刀具和机床主 轴一起做旋转运动和送给运动，而工件和钻具则固定不动。因此，工件少年宫被加工孔是 与刀具旋转轴线同心的，其位置分布可以是同轴线
15、的一些表面，也可以是不同轴线的互相 平行或成任意角度的表面。 针对我们所要加工的工件为一个孔，因此要选择使用钻床进行加工。本章的重点就是 设计在钻床上所使用的夹具。 机床夹具的组成 夹具的基本组成有以下几个部分： 定位元件及定位装置 用于确定工件在夹具中的正确位置。 夹紧元件及夹紧装置 用于夹紧工件，保持工件定位后的位置在加工过程中不变。 导向或对刀元件 用于确定夹具与刀具的相对位置。如钻夹具中的钻套等。 夹具体 用于将各种元件、装置安装。 其它元件及装置 根据加工需求而设置的其它元件或装置。 本次夹具设计的主要特点： 钻具作为生产上应用的最广泛的机床夹具，型式特多，这主要是由于被加工孔的位置 相对与定位基准来说，比较分散的而且几何关系变化较多所决定的，其夹具设计的主要特 点和要求有： 正确选择钻具的结构型式 钻具的结构型式主要是根据工件的形状和尺寸大小、被加工孔相对于定位基准的位置 被加工能够孔的数目、精度要求以及工件生产的批量大小所决定的。 按照工序进行过程中钻具在机床上的位置变化情况，钻具分为以下几类： 固定式钻具多用为大型钻具；被加工表面轴线相同，或相平行，钻具需要
