1、 机械研究与应用 2 0 1 2 年 第4 期( 总 第1 2 0 期) 设计与制造 齿轮孑 L 车***夹具设计冰 林 丽 珊 ( 广东省技师学院， 广东 博罗 5 1 6 1 0 0 ) 摘 要 ： 设计的夹具是用于普通车***上精车特殊尺寸的齿轮孔和端面、 两个轴孔及底平面 D的专用夹具， 主要由夹具 体、 摆动盘、 定位板、 压板等零件组成。着重阐述了夹具的定位方案确定， 定位误差与夹紧力的计算， 夹具的总 体设计和工作过程。实践证 明， 该夹具操作方便 ， 生产效率高。 关键词 ： 齿轮孔 ； 定位 ； 夹紧 中图分类号： T G 7 5 文献标识码： A 文章编号： 1 0 0 7 - d
2、 A 1 4 ( 2 0 1 2 ) 0 4 - 0 1 3 9 - 0 2 De s i g n o f t ur n i n g m a c h i ne fix t u r e f o r g e a r ho l e L i n L i s h a n ( G u a n g d o n g m e c h a n i c c o l l e g e ， B o l u o G u a n g d o n g 5 1 6 1 0 0 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ：Th i s t u r n i n g ma c h i n e fi x t u r e
3、d e s i g n e d f o r c u t t i n g t h e g e a r h o l e，e n d p l a n e，t wo a x l e h o l e a n d b a s e p l ane D t h a t h a s 一 。一 。 一 一 0 s p e c i a l d i me n s i o n s i n t hi s p a p e r ，t h e s t r u c t u r e o f t h i s fix t u r e 1 S i n t r o d u c e d i n c l u d i n g fix t u r
4、 e b o d y。s wi n g p l a t e。 p o s i t i o n i n g p l a t e， c l a mp e t c T h e p l a n o f p o s i t i o n i n g，t h e e r r o r o f p o s i t i o n a n d c a l c u l a t i n g o f f a s t e n i n g mo t i o n f o r t h e f i x t u r e a r e e x p o u n d e d ma i n l y i n t h i s p a p e r e
5、 p r a c t i c e p r o v e s t h a t t h e o p r a t i o n o f s u c h fi x t u r e i s s i mp l e a n d h a s h i g h p r o d u c t i v i t y 一 一 一 一 Ke y wo r d S：g e a r h o l e：p o s m o n：t a s t e n i n g mo t i o n 1 零件分析 如图 1 所示为齿轮泵壳体 ， 要求在此壳体上加工 中心距为 2 9 + 0 0 2 m m的两个 i ) 3 6 。 。0 1 46 m m
6、齿轮孔和 端面、 两个轴孔及底平面 。零件为典型的壳体类零 件 ， 材料为铸铝 ， 年产量 4 0 0 0件 ， 属大批量生产。为 提高生产率， 保证加工精度， 特设计一套专用夹具 ， 这 套夹具采用端面和外圆定位 ， 压板夹紧 ， 通过摆动盘 的摆动加工出两组孔 ， 操作快捷方便 。该夹具能保证 加工精度， 产品质量稳定可靠且效率高， 减少二次装 夹等辅助时间， 便于批量生产。 图 1 齿轮泵壳体 2 夹具可行性分析 2 1 定位方案确定 按工件工艺基准选择原则 ， 在定位设计时应遵循 “ 基准重合 和“ 基准统一 等原则， 以减少定位误差 对加工精度的影响。本设计 以 咖3 0 m m外
7、圆限 - + ，- 、 制 z 、 y两个 ***度 ， 端面*** 、 y 、 Z三个 ***度 ， 侧 面*** 一个 ***度 ， 从而实现 6点完全定位。 2 2 定位误差计算 定位精度高低直接关系到加工质量的好坏 ， 因此 对定位误差分析是必要 的。一般零件的加工误差 由 夹具制造精度、 夹具安装误差和夹具的定位误差三部 分决定， 它们对定位误差的影响均等， 因此只要定位 误差不超过零件制造公差的 1 3 ， 就说明夹具的定位 精度能满足加工精度的要求。而定位误差主要由两 方面决定 ： 定位基准是否与设计基准重合， 即基准 不重合误差， 若重合 ， 则基准不重合误差 厶 B为 0 ； 否 则存
8、在基准不重合误差； 工件定位面相对定位基准 面的位移误差， 即基准位移误差 厶 Y 。 定位误差 ： D = 厶 B 十 厶 Y 其中： D 为定位误差； 厶 B 为基准不重合误差； 厶 Y 为基准位移误差。 定位基准为工件端面和 咖3 0 朋3 m m外圆， 和设 计基准一致 ， 基准重合， 因此基准不重合误差 厶 B = O o 工件的定位元件是 咖3 O 。 0 o 1 3 m m外圆， 靠圆柱面 定位， 由于它与定位套属于间隙配合 可能使被加工 孔的位置发生变化 ， 产生位移误差 ， 所 以 A Y m 0 0 2 6 2 = 0 0 1 3 m m； 厶D = B + 厶 Y = 0
9、 0 1 3 m m o由于工件加工 冰 收稿 日期 ： 2 O 1 2 一 O 7 1 O 作者简介： 林丽珊( 1 9 8 2 一 ) ， 女， 广东潮阳人， 讲师， 主要从事机械教育、 机械制造和计算机辅助设计方面的教学科研工作。 1 3 9 设计与制造 2 0 1 2 年 第4 期( 总 第1 2 0 期) 机械 研究与应用 位置联系尺寸是 2 9 士 O 0 2 m m， 所以尺寸公差 6 k ：0 0 4 m m。由于 D = 0 0 1 3 ra m 6 k 3 = 0 0 4 mm。所以满 足定位要求。 分度孔相对于销轴沿 1 8 0 m m半径摆动回转带来 误差最 大 为 0
10、 0 0 8 m m， 而工件 孑 L 中心距误 差为 0 0 4 m m， 所 以分度误差小于工件孔中心距误差。 2 3 夹紧方案确定 由于所镗两孔尺寸为 3 6 0嘶 1 4 m m， 车削时的切 削扭矩和轴向力不会很大， 为便于操 作和提高效率 ， 利用 2个螺母 1 2， 通过两压板 l 3将工件压紧在摆动 盘上。 夹紧是为保证定位稳定 、 满足切削时使切削过程 顺利完成 ， 满足夹紧力作用点靠近加工位置 ， 夹紧力 方 向与切削力方向尽量一致 ， 这样夹 紧力最小 、 最合 理。本设计夹紧力与切削力方向相同， 所需夹紧力较 小 ； 并综合考虑工件形状、 重量 、 夹具结构等因素 ，
11、先 计算满足切削条件要求最小夹紧力。 本工件的材料为铸铅， 硬度 6 0 8 0 H B W， 用内孔 车刀 ， 进给量取产 0 2 m m r ； 背吃刀量取 a 。 = 0 2 m m； 车***转速选取 n =8 0 0 r ra i n ， 则切削速度 口 = 9 0 4 m m i n ； 根据金属切削力计算公式计算切削力： Fc=3 9 2a 。 K p 式中： 为修正 系数 ， 铸铝取 1 ； 则 F c =3 9 2 0 2 X 0 2 0 1=23 4 5 N 。 在计算切削力时应考虑安全系数： K =KoKlK2K3 =1 21 21 2l=1 7 2 8 式中 ： 为基本安全
12、系数， 精加工取 1 2 ； K 为加工 性质系数 ， 精加工取 1 ； K 2为***钝化系数 ， 取 1 2； K 3 为切削特点系数 ， 断续切削取 1 2 。 则 F c = K F c = 4 0 5 2 N， 因此最大转矩 M= F c R =2 68 N m 压板所应提供的夹紧力为 ： F 一KM W K z f= 0 0 5 3 1 2 - 7 2 8 N 一 0 一 。” 式 中 为摩擦系数取 ， 取 0 1 2 。 而螺旋压板可提供 的夹紧力经查表得单个 M1 2 的夹紧力为 5 8 0 0 N， 足够满足加工要求的安全夹紧力 7 2 8 N 。所以选用 M1 2 夹紧螺母。
13、 3 总体设计 夹具体的作用是既要保证与摆动盘的正确连接， 使二者同轴度误差较小又要将定位 、 夹紧 、 导向装置 连接成一体， 并能正确地安装在机***上， 因此夹具体 前面的结构要和定位、 夹紧元件及操纵机构相连。根 据本夹具特点 ， 实现在一次装夹 中， 加工位置精度比 较高的两个孔。夹具体的结构比较复杂， 精度要求 1 4 0 高 ， 因此用机械加工方法制造。 由于夹具体结构比较复杂， 夹具体需制造有锥孔 与机***主轴端部相适应 ， 并连接在一起。该夹具体根 据 C 6 1 4 0型普通车***的主轴结构设计的， 该夹具不 完全对称分布， 考虑离心力和惯性力对切削加工带来 的不利影响， 需要设置
14、平衡块。实际工作中 ， 在夹具 整体装配后 ， 用静平衡的方法确定不平衡方 向后 ， 加 装平衡块直到静平衡为止。 4 夹具的工作过程 如图2所示 ， 安装时 ， 先把工件放到定位套 3、 摆 动盘 5和定位板 1 1固定的位置， 拧紧摆动盘上两个 螺母 1 2 ， ***锥销 l 7 ， 这样完成定位 ； 然后用两块压 板 l 3压到工件的端面， 再拧紧压板上的两螺母 ， 开始 加工第一个齿轮孔、 端面、 第一个轴孔 及底平 面 D 。 待加工完第一组孔后 ， 松*** 紧摆动盘 的两个螺母 1 2 ， 拔 出锥销 l 7 ， 将摆动盘 5以销轴 l 6为轴摆动 ， 当 另一分度孔对准夹具 体上 的定位锥 孔时 ， 插人 锥销 l 7 ， 拧紧摆动盘上两个螺母 l 2 ， 将摆动盘 5压紧在夹 具体 1 上 ， 即可镗第二组孔。 誓 图2 夹具装配图 1 六角头螺栓2 夹具体3 定位套4 紧定螺钉 M 4 5 摆动盘6 螺母 M1 0 7 可调轴承8 弹簧9 垫圈 1 O 螺柱 M1 2 1 1 定位板l 2 螺母 M1 2 1 3 压板 1 4 平衡块1 5 螺母 M6 1 6 销轴l 7 锥销
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