支架壳体夹紧机构设计方案及加工方法误差分析

如图6.63所示为支架壳体。在前面的工序中已将支架壳体底座的底面和侧面精加工，本工序加工2×φ20H7、φ35H7和φ40H7共4个孔。其加工要求如下：

①φ35H7和φ40H7及2×φ20H7孔同轴度公差各φ0.01mm。

②2×φ20H7孔轴线对φ35H7和φ40H7孔公共轴线的平行度公差为0.02mm。

③两平行孔系之间的距离为82＋0.02mm。

④φ20H7孔轴线距支架壳体底座底平面的距离为12±0.1mm。

（1）确定定位方案及定位装置设计

1）确定定位方案

根据本工序的加工要求，需限制沿加工孔轴心线移动自由度外的其余5个自由度。

方案1：根据基准重合原则，选用底座底平面限制3个自由度，采用其侧平面作为导向定位基准限制两个自由度，为了便于保证工件与镗套之间的距离，采用其一侧端面作为止推定位基准限制1个自由度，实现完全定位。

方案2：主要定位基准与方案一相同，由底座上的两安装孔作为定位基准限制其余3个自由度，此时应提高两安装孔的加工精度，如果底座上没有孔则应加工出两个定位用的工艺孔。

2）定位装置设计

定位装置设计如图6.77所示。

图6.77　定位装置设计

1—支承板；2—挡销；3—圆柱销；4—菱形销

方案1：采用两块带垂直导向面的支承板1和一挡销2定位。

方案2：采用两块支承板1及一圆柱销3和一菱形销2定位。

方案1的制造难度较大，夹具装配方便，方案2加工方便，但工件装夹不方便。该工件较重，选择方案1。

（2）导向方式的选择

据工艺文件知其切削速度v＜0.3 m／s，加工φ35H7和φ40H7两孔时，选用固定镗套，由于两孔相距较远，采用双支承前后引导。2×φ20H7孔的加工方案为钻、扩、铰，因此采用快换钻套。

（3）确定夹紧方案

根据夹紧力应指向主要定位表面的原则，确定夹紧方案，如图6.78所示。

图6.78　夹紧机构

方案1：夹φ35H7和φ40H7孔外圆柱面。

方案2：用4块移动式压板分别压在底座的两侧。

方案1的夹紧机构尺寸大，易使加工后孔变形，影响加工精度。方案2的工件不易变形，装卸工件耗时较长，操作方便，如不能保证加工效率，可采用联动夹紧机构。直选用方案2。

（4）设计夹具体及夹具总体结构

如图6.79所示，夹具体的结构复杂，采用铸造夹具体，同时考虑夹具的强度、刚度和工艺性要求，底座下部采用多条十字加强肋，底座上加工出找正基面，便于镗模在镗床上安装，底座上还设计了4个手柄，方便搬运和起吊镗模。夹具的尺寸按夹具总装配图上应标注的5大类尺寸进行标注。

（5）夹具误差分析

1）尺寸12±0.1mm

①定位误差ΔD

由于基准重合又是平面定位，所以ΔB＝0，ΔY＝0，故

ΔD＝0

②夹具位置误差ΔA

尺寸12±0.1mm有关的夹具安装尺寸是12±0.03mm，故

ΔA＝0.06mm

③导向误差ΔT

铰孔是钻套的尺寸φ20G6（φ20＋0.027mm），由有关手册查得铰刀的尺寸为φ20＋0.017 8mm，磨损量为0.06mm，则其与刀具的最大配合间隙为X2max＝0.018mm。因此

④加工方法误差ΔG可设

图6.79　支架壳体镗模

1—底座；2，6—镗模支架；3—支承板；
4—压板；5—挡销；7—快换钻套；8—镗套(www.xing528.com)

ΔG＝0.2mm×1／3＝0.067mm

按式（3.2）得

故满足加工要求。

2）φ35H7和φ40H7同轴度误差φ0.01mm

①定位误差ΔD

两孔同轴度由镗套保证，与定位方式无关，故

ΔD＝0

②夹具位置误差ΔA

由图6.78技术要求得两镗套的同轴度是0.005mm，故

ΔA＝0.005mm

③导向误差ΔT

镗杆与镗套配作，保证最大配合间隙为0.01mm，根据工件结构尺寸，确定两镗套间最大距离为440mm，被加工两孔之间的最大距离为165mm。

④加工方法误差ΔG

可设ΔG＝0.01mm×1／3＝0.033mm，按式（3.2）得

由于采用双支承镗套导向，镗杆刚性好，使加工过程误差大大减小，能满足加工要求。

同理，可验算两φ20H7孔的同轴度0.01mm（略）。

3）2×φ20H7孔轴线对φ35H7和φ40H7孔公共轴线的平行度0.02mm

①定位误差ΔD

两组孔的平行度由镗套与钻套保证，与定位方式无关，故

ΔD＝0

②夹具位置误差ΔA

因两组孔镗套的安装平行度误差是0.01mm，故

ΔA＝0.01mm

③导向误差ΔT

由于2×φ20H7两孔是在同一位置铰孔，所以ΔT1＝0；由前面的计算可知，φ35H7和φ40H7孔公共轴线的导向误差是ΔT2＝0.033mm，故

ΔT＝0.033mm

④加工过程误差

可设ΔG＝0.02mm／3＝0.0067mm，按式（3.2）得

故该夹具能满足加工要求。

（6）夹具的安装调试

如图6.79所示的镗床夹具，与机床的联接是通过底座1下表面与机床工作台接触限制3个自由度定位。另外两个自由度的限制是在夹具安装时通过调整实现的。将夹具放于工作台上，把安装在主轴上的镗杆插入镗套8的孔中，校正使机床主轴的中心与钻套的中心自动对正，然后用压板压紧。