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1 夾具方案設計
要求設疑一套鉆床夾具，鉆夾具有夾具體、鉆模板、鉆套等零件組成，是在機械加工中使用最廣泛的夾具之一。對于加工機床，由于一次加工2個孔，故選擇用Z3025立式鉆床進行加工。Z3025立式鉆床是機械加工中使用特別普遍的一種鉆削設備，廣.泛用于各種機械加工中。Z3025立式鉆床如圖1所示。
圖1 Z3025搖臂鉆床
2定位方案分析與定位誤差計算
如圖2所示六點定位原理圖，物體在空間中的自由度可以分為移動自由度和旋轉自由度，分別是三個沿著x,y,z移動的自由度和繞著x軸,y軸,z軸旋轉的自由度。工件如果需要在空間中完全定位就需要消除這6個自由度。
圖2
通常在加工零件時，需要限制6個自由度，分別是3個移動自由度和3個旋轉自由度。右端面用支撐板限制3個自由度，分別是2個旋轉自由度和1個移動自由度；右側內圓用定位銷限制2個移動自由度；底面用支承釘限制1個旋轉自由度。
定位誤差分析：
根據(jù)《現(xiàn)代夾具設計手冊》表3-16定位誤差的計算公式：
x方向的定位誤差為：
z方向的定位誤差為：
公式中：為孔的最大偏差
為軸的最小偏差
根據(jù)裝配圖可知軸與零件的配合為H7/f6，查得：
則Z方向的定位誤差為：
由于誤差產(chǎn)生方向和孔鉆削方向一致，故此方向上的定位誤差可以忽略。
3對刀及導引裝置設計
連桿鉆夾具需要進行先鉆后鉸加工，所以需要在鉆削后更換鉆套，鉆套使用快換鉆套，配合鉆套螺釘使用。
鉆套在鉆模板和夾具體上，其作用是用來確定工件上被加工孔的位置，引導刀具進行加工，并提高刀具在加工過程中的剛性和防止加工中的振動。
鉆套的高度H增大時，則導向性能好，刀具剛度提高，加工精度高，但鉆套與刀具的磨損加劇。一般取H=1～2.5d。
排屑空間h是指鉆套底部與工件表面之間的空間。增大h值，排屑方便，但刀具的剛度和孔的加工精度都會降低。鉆削易排屑的鑄鐵時，常取h=(0.3～0.7)d；鉆削較難排屑的鋼件時，常取h=(0.7～1.5)d；工件精度要求高時，可取h=0，使切屑全部從鉆套中排出。
4夾緊機構設計與夾緊力計算
根據(jù)零件結構，設計了一種鎖緊手柄夾緊機構，鎖緊手柄連接在支架上，支架通過螺栓固定在夾具體上。順時針旋轉手柄時，夾緊力通過壓塊傳遞到工件上，實現(xiàn)夾緊。完成加工后，逆時針旋轉手柄即可松開工件。用這種裝夾方式 安裝方便，效率高。
5夾緊力計算
該夾具采用鎖緊手柄作為鎖緊元件。根據(jù)《現(xiàn)代夾具設計手冊》3.4.1螺旋夾緊機構計算公式得：
根據(jù)簡化后的公式可得：
查表3-23可知B型M20螺釘?shù)腒值為3.035。
T為作用在螺母上的力矩：（L力臂長度取200mm，F(xiàn)作用力取100N）
得Q=T/K=20000/3.035=6589N
1夾具方案設計
要求設計一套鉆床夾具，鉆夾具有夾具體、鉆模板、鉆套等零件組成，是在機械加工中使用最廣泛的夾具之一。對于加工機床，由于一次加工一個孔，故選擇用Z5140立式鉆床進行加工。Z5140立式鉆床是機械加工中使用特別普遍的一種鉆削設備，廣.泛用于各種機械加工中。Z5140立式鉆床如圖1所示。
圖1 Z5140立式鉆床
2定位方案分析與定位誤差計算
如圖2所示六點定位原理圖，物體在空間中的自由度可以分為移動自由度和旋轉自由度，分別是三個沿著x,y,z移動的自由度和繞著x軸,y軸,z軸旋轉的自由度。工件如果需要在空間中完全定位就需要消除這6個自由度。
圖2
在加工零件時，需要限制6個自由度，分別是3個移動自由度和3個旋轉自由度，定位軸的端面限制3個自由度，分別是2個旋轉自由度和1個移動自由度，定位軸的外圓限制2個移動自由度；支承釘限制1個旋轉自由度。
定位誤差分析：
圖3 定位誤差分析圖
根據(jù)《現(xiàn)代夾具設計手冊》表3-16定位誤差的計算公式：
x方向的定位誤差為：
z方向的定位誤差為：
公式中：為孔的最大偏差
為軸的最小偏差
根據(jù)裝配圖可知軸與零件的配合為H7/f6，查得：
δD=0.05mm
δd=0.053mm
則Z方向的定位誤差為：
Δyz=0.5×（0.05+0.053）=0.052mm
定位誤差產(chǎn)生方向與加工方向一致，故可忽略不計。
3夾緊機構設計與夾緊力計算
根據(jù)夾具的結構特點，選擇使用鉸鏈壓板作為夾緊元件。鉸鏈壓板是一個端有通孔另一端開槽的長條狀零件。鉸鏈壓板需要和活節(jié)螺栓和雙頭螺柱配合使用，使用時鉸鏈壓板的孔通過活節(jié)螺栓穿入一個旋轉軸，鉸鏈壓板沿旋轉軸旋轉直到壓住工件，此時雙頭螺柱從鉸鏈壓板的開槽處穿出，然后用螺母旋入雙頭螺柱直至壓緊工件。
圖4 鉸鏈壓板機構
夾緊力計算：根據(jù)《機械加工工藝手冊》孟少農表6.3-8中公式
W：作用在工件上的夾緊力
WL：螺旋夾緊力
M：螺旋上的原始作用力M=QL
d2：螺紋中徑,取14mm
Q：手柄上的的作用力，取200N
L：手柄長度，取300mm
l1:支撐到螺栓中心線距離,取70mm
l2:螺栓中心線到夾緊中心距離,取70mm
q:彈簧彈力（此處忽略不計）
：機構效率，取0.9
α：螺旋升角：查數(shù)據(jù)取6°
：楔塊與杠桿摩擦角：此處取0
β：螺紋摩擦角：取0
帶入數(shù)據(jù)得：
WL=200×3000.5×14×tan(6+0+0.1)=8108N
W=8108×7070+70×0.9=3648N
4確定夾具裝配圖上應標注的有關尺寸、配合
夾具裝配圖中應該標注配合尺寸，配合尺寸如下所示：
襯套與鉆模板之間的配合：設計的夾具由于需要更換鉆套，為了避免經(jīng)常更換鉆套導致鉆模板的磨損，而鉆模板的重新加工又比較浪費成本和材料，對鉆模板整體熱處理也不經(jīng)濟，所以使用熱處理過有一定硬度的襯套安裝在鉆套和鉆模板之間，起到保護鉆模板的作用，隨著夾具的使用，磨損的是鉆套和襯套，當鉆套和襯套磨損到不再能使用的時候，只需要更換鉆套或者襯套即可，這樣可大大節(jié)省夾具的使用和維護成本，因為襯套需要固定在鉆模板上，故襯套和鉆模板之間的配合應為過盈配合，故襯套和鉆模板之間的配合選用過盈配合H7/p6;
可換鉆套和襯套之間的配合：如上所述，可換鉆套在工件加工時需要經(jīng)常拆卸，每次加工完螺紋底孔后，需要拆下可換鉆套進行攻絲加工，所以可換鉆套和襯套之間應該選用易于拆卸的間隙配合，故可換鉆套和襯套之間的配合為間隙配合H7/f6.
夾具體與芯棒的配合：芯棒是把工件固定在夾具體上的零件，加工時，芯棒應能支撐工件所受的切削力，故芯棒與夾具體應配合穩(wěn)固，所以芯棒與夾具體選用過盈配合H7/p6；
圓柱銷與夾具體和鉆模板的配合：鉆模板通過內六角螺釘固定在夾具體上，但內六角螺釘只能將鉆模板固定在夾具體上而不能起到定位鉆模板的作用。簡單地說鉆模板和夾具體之間的相對位置需要一組成對使用的圓柱銷來定位，圓柱銷作為不經(jīng)常拆卸的零件，應選用過盈配合。圓柱銷與夾具體和鉆模板之間的配合為過盈配合H7/p5。
1夾具方案設計
本夾具是鏜孔專用夾具，根據(jù)零件的結構和加工要求設計了一套鏜床加工專用夾具。零件的擺放方式為水平擺放，需要加工的孔軸線跟水平面平行，所以選用臥式鏜床進行加工。如圖4-1 T616臥式鏜床是一種常見型號的鏜床，他廣泛用于機械加工中，能達到IT7級的加工精度。除擴大工件上已鑄出或已加工的孔外，臥式鏜床還能銑削平面、鉆削、加工端面和凸緣的外圓，以及切螺紋等，主要用在單件小批量生產(chǎn)和修理車間，加工孔的圓度誤差不超過 5微米，表面粗糙度為Ra0.63～1.25微米。
圖4-1 臥式鏜床T68
2定位方案分析與定位誤差計算
如圖2所示六點定位原理圖，物體在空間中的自由度可以分為移動自由度和旋轉自由度，分別是三個沿著x,y,z移動的自由度和繞著x軸,y軸,z軸旋轉的自由度。工件如果需要在空間中完全定位就需要消除這6個自由度。
圖2
在加工零件時，需要限制6個自由度，分別是3個移動自由度和3個旋轉自由度，工件底面限制3個自由度，分別是2個旋轉自由度和1個移動自由度；工件側面用V型塊限制2個自由度；工件另一側用檔銷限制1個移動自由度。
3對刀及導引裝置設計
?鏜套的結構和精度直接影響到加工孔的尺寸精度、幾何形狀和表面粗糙度。設計鏜套時，可按加工要求和情況選用標準鏜套，特殊情況則可自行設計。
????一般鏜孔用的鏜套，主要有固定式和回轉式兩類。
??? 1)固定式鏜套。它和一般鉆套的結構基本相似。它固定在鏜模支架上，不隨鏜桿一起轉動，鏜桿與鏜套之間有相對運動，存在摩擦。固定式鏜套具有外形尺寸小，結構緊湊，制造簡單，容易保證鏜套中心位置的準確等優(yōu)點。固定式鏜套只適用于低速加工，否則鏜桿與鏜套間容易因相對運動發(fā)熱過高而咬死，或者造成鏜桿迅速磨損。
?? 2)回轉式鏜套。在鏜孔過程中能隨鏜桿一起轉動，鏜桿與鏜套之間只有相對移動而無相對轉動。在高速鏜孔時，可以避免鏜桿與鏜套發(fā)熱咬死，從而改善了鏜桿的磨損情況。在立式鏜模中，若采用上、下鏜套雙面導向，為了避免因切屑落入下鏜套內而使鏜桿卡住，下鏜套多采用回轉式鏜套。
根據(jù)本設計特點，選用固定式鏜套。鏜套選擇符合GB/T 8046.1-1999標準的鏜套。如圖3所示。
圖3 鏜套
4 夾具定位元件選擇
夾具的定位元件是指安裝在夾具體上，直接與被加工工件接觸的夾具零件。定位元件的作用是支撐、固定被加工工件，使得被加工的工件能夠精準地在夾具上進行定位。工件和定位元件的接觸方式有很多種，如面接觸、線接觸、點接觸。對于面接觸的而定位元件有支撐板、定位軸、支撐釘?shù)?；對于線接觸的定位元件有菱形銷、用外圓母線定位的定位銷等；對于點接觸的定位元件有頂部是圓弧的支承釘，尖頭的可調支承釘?shù)取?
夾具的定位元件有很多類型，如支撐板、支承釘、定位銷、菱形銷、定位軸、調節(jié)支撐、球頭支撐等，其中使用最廣的定位原理“一面兩銷”定位原理就使用了支撐板加上圓柱定位銷再加上菱形定位銷。
夾具的定位元件是直接跟工件接觸的夾具零件，盡量選擇有標準件的零件作為夾具零件。根據(jù)零件的加工要求，選擇V型塊作為定位元件。
圖4 V型塊
5夾緊機構設計與夾緊力計算
為節(jié)省操作時間和工人體力，設計了一套氣缸夾緊機構。根據(jù)下表選擇氣缸。氣動元件通過氣體的壓強或膨脹產(chǎn)生的力來做功的元件，即將壓縮空氣的彈性能量轉換為動能的機件。如氣缸、氣動馬達、蒸汽機等。氣動元件是一種動力傳動形式，亦為能量轉換裝置，利用氣體壓力來傳遞能量。
夾緊力計算：
根據(jù)氣缸生產(chǎn)廠家提供的氣缸參數(shù)表計算夾緊力：
F:：夾緊力，kg
D：氣缸面積，cm2
f：單位面積輸出力，MPa
當力源氣壓為1MP時：
502.4kg
6定位誤差分析
CO1′=T(d)/2
O1′O1″=△db
Sin(α/2)= 〔T(d)/2〕/ △db
∴ △db= 〔T(d)/2〕/ Sin(α/2)
該夾具使用的V形塊夾角為90°，帶入上面公式計算得：
△db=0.707T(d)
工件外圓尺寸為Φ16g6,查表可知偏差為（-0.01，-0.05），取最大尺寸偏差帶入上式得：△db=0.707×0.05=0.035mm