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油缸后座專(zhuān)用回轉(zhuǎn)鉆模設(shè)計(jì)
摘 要
本設(shè)計(jì)是為加工油缸后座上的兩個(gè)M18×1.5的螺紋孔而設(shè)計(jì)的專(zhuān)用夾具——回轉(zhuǎn)鉆模。由零件圖可知，這兩對(duì)孔是在同一個(gè)圓周上，并且是大小和深度一樣的孔，也就是它們的加工工藝相同，為了獲得更好的位置度，提高加工質(zhì)量，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率，該夾具應(yīng)具備在一次裝夾中，完成多工步加工，由以上的特殊性，經(jīng)過(guò)多方面的考慮，確定了回轉(zhuǎn)鉆模的方案。
為提高夾具裝置的通用性、提高夾具的制作效率和降低制作成本，夾具設(shè)計(jì)成了模塊結(jié)構(gòu)，夾具的本體、回轉(zhuǎn)裝置、分度裝置、定位裝置、夾緊裝置、引導(dǎo)裝置都分開(kāi)設(shè)計(jì)，對(duì)于同批次不同型號(hào)工件的加工，只需更換其中一些模塊就可以實(shí)現(xiàn)。主要的設(shè)計(jì)任務(wù)放在工件的定位和夾緊部分，對(duì)各個(gè)定位和夾緊元件進(jìn)行了具體的分析和設(shè)計(jì)，對(duì)于定位夾緊部分的特殊需求對(duì)通用部分進(jìn)行了改裝。最后，對(duì)關(guān)鍵零件進(jìn)行了相關(guān)強(qiáng)度和誤差計(jì)算和整體的結(jié)構(gòu)分析和誤差計(jì)算。
關(guān)鍵詞：鉆床夾具，回轉(zhuǎn)鉆模，回轉(zhuǎn)裝置，油缸后座，工步
THE DESIGN OF SPECIAL TURNING JIG FOR CYLINDER BACK SEAT
ABSTRACT
This design is a special turning jig of drill which is used to process a couple of holes on cylinder back seat. The couple of holes on the same circle with the same size and depth, so they have the same processing craft. In order to get a good position performance, improve the quality of processing, reduce worker's labor intensity, the special turning jig must have the ability to do several process in one assemble. Considering in many aspects, I confirmed the scheme of turning jig.
In order to improve the commonablity , the produce efficiency of the jig and reduce the cost of manufacturing, this jig is designed to be module structure, jig′s pedestal, turning device, dividing device, localization device, clamp device, leading device are designed separately. When process different types of workpieces, you only need to change some modules. The main work takes place on the localization and clamp device. Finally, I made some intensity and error calculate for the key part and analyze the structure of the whole.
KEY WORDS：drilling jig, turning jig of drill, turning jig, cylinder back seat，working procedure
目 錄
前 言 1
第1章 工件圖及設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 5
§1.1 設(shè)計(jì)課題 5
§1.2設(shè)計(jì)任務(wù)及工件分析 5
§1.3加工方法 6
第2章 零件加工工藝性分析及工藝方案的確定 9
§2.1定位方案確定及定位元件選擇 9
§2.1.1定位方案選擇 9
§2.1.2定位元件確定 10
§2.1.3定位裝置設(shè)計(jì) 11
§2.2 夾緊方案確定及夾緊機(jī)構(gòu)選擇 12
§2.2.1夾緊方案確定 12
§2.2.2夾緊機(jī)構(gòu)選擇 13
§2.2.3加工順序確定 14
§2.3分度裝置設(shè)計(jì) 14
§2.3.1分度裝置簡(jiǎn)介 14
§2.3.2分度裝置工作原理 14
§2.4引導(dǎo)裝置設(shè)計(jì) 15
§2.5蝸輪蝸桿設(shè)計(jì) 16
§2.6夾具體設(shè)計(jì) 17
§2.7軸的設(shè)計(jì) 18
第3章 夾具裝配總圖的繪制 19
§3.1繪制總裝圖注意事項(xiàng) 19
§3.2總裝圖的繪制 19
§3.3查看圖畫(huà) 21
§3.4尺寸標(biāo)注 22
第4章 夾具的設(shè)計(jì)和計(jì)算 25
§4.1定位平面的設(shè)計(jì) 25
§4.2 定位芯軸的設(shè)計(jì) 26
§4.3 夾緊力的計(jì)算 26
§4.4 回轉(zhuǎn)裝置的軸的校核 28
第5章 夾具的結(jié)構(gòu)分析和誤差分析 30
結(jié) 論 31
參考文獻(xiàn) 32
致 謝 33
31
前 言
制造業(yè)是一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱，是一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)的命脈，其整體能力和發(fā)展水平標(biāo)志著一個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)實(shí)力、國(guó)防實(shí)力、科技水平和生活水準(zhǔn)，也決定著一個(gè)國(guó)家，特別是發(fā)展中國(guó)家實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化和民族復(fù)興的進(jìn)程。沒(méi)有強(qiáng)大的制造業(yè)，一個(gè)國(guó)家將無(wú)法實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)快速、健康、穩(wěn)定的發(fā)展。隨著科學(xué)技術(shù)的巨大進(jìn)步，特別是近年來(lái)，數(shù)控機(jī)床、加工中心、柔性制造系統(tǒng)等新技術(shù)的應(yīng)用，這使以現(xiàn)有機(jī)床為主要的加工設(shè)備的工廠(chǎng)帶來(lái)了很大的挑戰(zhàn)，為了實(shí)現(xiàn)新老機(jī)床的過(guò)度，機(jī)床夾具的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。
一、機(jī)床夾具概述
在機(jī)床上加工工件時(shí)，為了使工件在該工序所加工的表面能達(dá)到圖紙規(guī)定的尺寸、幾何形狀以及與其他表面間的相互位置等技術(shù)要求，在開(kāi)動(dòng)機(jī)床進(jìn)行加工前必須首先將工件夾牢。機(jī)械加工中，在機(jī)床上用以確定工件位置并將其夾緊的工藝裝備稱(chēng)為機(jī)床夾具（簡(jiǎn)稱(chēng)為夾具）。
二、機(jī)床夾具的功用
一般情況下機(jī)床夾具的功用有以下幾點(diǎn)：
⑴ 保證被加工面的位置精度。
采用夾具裝夾工件，可以準(zhǔn)確確定工件與刀具、機(jī)床之間的相對(duì)位置，因而能比較可靠、穩(wěn)定地獲得較高的位置精度。
⑵ 提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。
采用夾具后，可以省去對(duì)工件逐個(gè)找正和對(duì)刀，使輔助時(shí)間顯著減少。另外，用夾具裝夾工件，比較容易實(shí)現(xiàn)多件、多工位加工，以及使機(jī)動(dòng)時(shí)間與輔助時(shí)間重合等。當(dāng)采用機(jī)械化、自動(dòng)化程度較高的夾具時(shí)，可進(jìn)一步減少輔助時(shí)間，從而可以大大以高勞動(dòng)生產(chǎn)率。
⑶ 擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍。
在機(jī)床上配備專(zhuān)用夾具，可以使機(jī)床的使用范圍擴(kuò)大。如:在車(chē)床床鞍上或搖臂鉆床工作臺(tái)上安放鏜模后，可以進(jìn)行箱體孔系的鏜削加工，使車(chē)床鉆床具有鏜床的功能。
⑷ 降低對(duì)工人的技術(shù)要求和減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。降低成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量等都具有十分重要的意義。
三、夾具的組成
根據(jù)夾具的作用，其結(jié)構(gòu)常由以下幾部分組成；
(1)、定位元件或定位裝置
它是用于確定工件在夾具中獲得止確位置的元件或裝置。
(2)、夾緊元件或夾緊裝置
它是用于夾緊工件，使工件在受到外力作用后，仍能保持其既定位置的元件或裝置。
(3)、對(duì)刀元件和引導(dǎo)元件
它是用于確定或引導(dǎo)刀具使其與夾具的定位元件保持某一正確的相互位置關(guān)系的元件。
(4)、連接元件
它是用于保證夾具與機(jī)床間相互安裝位置的元件。
(5)、夾具體
它是用于連接夾具各組成部分，使之成為一個(gè)整體的基礎(chǔ)件。
(6)、其它元件及裝置
根據(jù)工件加工要求，有些夾具除上述組成部分外，還需設(shè)置其它元件或裝置，如分度裝置、某些夾具的靠模裝置、工件抬起裝置等。
以上組成部分，并非所有機(jī)床夾具都缺一不可。但是，通常定位、夾緊和夾具體三部分是夾具的主要組成部分。
四、夾具的分類(lèi)
隨著機(jī)械制造發(fā)展的需要，新型的夾具結(jié)構(gòu)不斷出現(xiàn)，夾具的形式愈來(lái)愈多。為了掌握各種夾具的工作特點(diǎn)和基本設(shè)計(jì)方法，也為了便于工廠(chǎng)的技術(shù)管理工作，有必要對(duì)夾具進(jìn)行分類(lèi)，可按夾具的應(yīng)用范圍分，也可按所使用的動(dòng)力源進(jìn)行分。
下面對(duì)按夾具應(yīng)用范圍分類(lèi)的各類(lèi)夾具的特點(diǎn)作一個(gè)簡(jiǎn)要的介紹。
1、通用夾具
通用夾具是指在一般通用機(jī)床上所附有的一些使用性能較廣泛的夾具，如車(chē)、磨床上的三爪和四爪卡盤(pán)、頂針和雞心夾頭，銑、刨床上的平口鉗、分度頭和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)等。它在使用上有很大的通用性，往往無(wú)需調(diào)整或稍加調(diào)整(包括配換個(gè)別零件)就可用于裝夾不同的工件，這類(lèi)夾具一般己標(biāo)準(zhǔn)化，并由專(zhuān)業(yè)工廠(chǎng)生產(chǎn)作為機(jī)床附件供用戶(hù)使用。
通用夾具主要用于單件和中、小批量生產(chǎn)，裝夾形狀比較簡(jiǎn)單和加工精度要求不太高的工件。在大批、大量生產(chǎn)中，對(duì)形狀復(fù)雜或加工精度要求較高的工件，往往由于操作麻煩和裝夾效率低而很少采用這類(lèi)夾具。
2、專(zhuān)用夾具
專(zhuān)用夾具是指專(zhuān)門(mén)為某一類(lèi)工件的某一工序設(shè)計(jì)的夾具。此類(lèi)夾具一般不考慮通用性，以便使夾具設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、操作迅速和維修方便。專(zhuān)用夾具通常由使用廠(chǎng)根據(jù)工件的加工要求自行設(shè)計(jì)與制造，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期較長(zhǎng)。當(dāng)生產(chǎn)的產(chǎn)品或零件工藝過(guò)程變更時(shí)，往往無(wú)法繼續(xù)使用，故此類(lèi)夾具只適于在產(chǎn)品固定和工藝過(guò)程穩(wěn)定的大批量生產(chǎn)中使用。
3、成組夾具
在生產(chǎn)中，有時(shí)由于加工批量較小，為每種零件都分別設(shè)計(jì)專(zhuān)用夾具很不經(jīng)濟(jì)，而使用通用夾具又往往不能滿(mǎn)足加工精度和生產(chǎn)率的要求，故而采用成組加工工藝，并根據(jù)組內(nèi)的典型代表零件設(shè)計(jì)成組夾具。這類(lèi)夾具在使用時(shí)，只需對(duì)夾具上的部分定位、夾緊元件等進(jìn)行調(diào)整或更換，就可用于組內(nèi)不同工件的加工。
4、組合夾具
在長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐中，人們對(duì)可調(diào)整夾具、成組夾具進(jìn)行了分析和總結(jié)從而產(chǎn)生了將所有夾具元件都變成可調(diào)換的標(biāo)準(zhǔn)件，按搭“積木”的方法組成各種夾具的設(shè)想。經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)、修改和歸納，發(fā)展成為現(xiàn)在的組合夾具。
5、自動(dòng)線(xiàn)夾具
五、夾具設(shè)計(jì)的基本要求
夾具設(shè)計(jì)的原則是經(jīng)濟(jì)和通用，它可以概括為“好用、好造、好修”這6個(gè)字，其中好用是主要的，但好用也必須以不脫離生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際制造和維修水平為前提。
具體要求為：
1、夾具的構(gòu)造應(yīng)與其用途和生產(chǎn)規(guī)模相適應(yīng)。正確處理好質(zhì)量、效率、方便性與經(jīng)濟(jì)性四者的關(guān)系；
2、保證工件精度；
3、保證使用方便。要便于裝卸、便于夾緊、便于調(diào)整、便于測(cè)量、便于觀察、便于排屑排液、便于安裝運(yùn)輸、保證安全第一；
4、注意結(jié)構(gòu)工藝性，對(duì)加工、裝配、檢驗(yàn)和維修等問(wèn)題應(yīng)通盤(pán)考慮，以降低制造成本。
隨著科學(xué)技術(shù)的巨大進(jìn)步，特別是近年來(lái)，數(shù)控機(jī)床、加工中心、柔性制造系統(tǒng)等新技術(shù)的應(yīng)用，傳統(tǒng)的夾具設(shè)計(jì)方式不能滿(mǎn)足現(xiàn)代制造系統(tǒng)靈活、快速的要求。對(duì)夾具提出了新要求，也促使夾具向著精密化、高效化、柔性化、標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化等方向發(fā)展。
第1章 工件圖及設(shè)計(jì)任務(wù)
§1.1 設(shè)計(jì)課題
課題名稱(chēng)：左油缸后座零件專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)
生產(chǎn)批量：大批量
設(shè)計(jì)零件如圖1-1所示
圖1-1 左油缸后座零件圖
§1.2 設(shè)計(jì)任務(wù)及工件分析
要求加工圖1-1所示兩個(gè)M18×1.5的螺紋孔以及內(nèi)部?jī)蓚€(gè)孔￠4和￠6。分析工件（圖1-1），依據(jù)油缸后座的結(jié)構(gòu)形式，以及兩個(gè)孔位置分布，由于兩孔分布在同一圓周上，可以考慮用翻到式鉆模或回轉(zhuǎn)式鉆模，對(duì)于此工件，質(zhì)量大約18kg，如采用翻轉(zhuǎn)式鉆模的結(jié)構(gòu)，會(huì)使機(jī)床工作臺(tái)的磨損加劇，且操作繁重，故不宜采用翻轉(zhuǎn)式鉆模。如采用回轉(zhuǎn)式鉆模，需考慮夾具的回轉(zhuǎn)部件對(duì)回轉(zhuǎn)中心軸線(xiàn)的 平衡問(wèn)題，由于此工件是近似對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，只要裝在平衡的夾具回轉(zhuǎn)中心線(xiàn)上就能解決平衡問(wèn)題。因此采用回轉(zhuǎn)式鉆模，回轉(zhuǎn)軸線(xiàn)為圖1-1所示水平方向軸線(xiàn)。
因?yàn)楣ぜ榇笈可a(chǎn)，故其要求夾具裝夾工件應(yīng)方便、省力省時(shí)、易于操作且自動(dòng)化程度高。根據(jù)圖示尺寸、位置精度要求以及對(duì)夾具所應(yīng)具有的特點(diǎn)，查閱機(jī)械設(shè)計(jì)、夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)，分析選用最適合該工件的定位元件和夾緊元件，確定其它裝置及元件的結(jié)構(gòu)形式，如對(duì)刀、導(dǎo)向裝置、分度裝置等。進(jìn)行油缸后座零件專(zhuān)用夾具的定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、分度裝置設(shè)計(jì)以及精度分析。
確定夾具在機(jī)床上的安裝形式，在保證加工要求、精度要求的前提下，盡可能的減小誤差，使夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化。進(jìn)行各結(jié)構(gòu)裝置的數(shù)值計(jì)算，掌握工程設(shè)計(jì)一般的設(shè)計(jì)流程、方法和技巧，根據(jù)設(shè)計(jì)方案夾具的結(jié)構(gòu)形式，初步畫(huà)出結(jié)構(gòu)草圖。
在定位、夾緊、分度等其它引導(dǎo)裝置分析確定后，繪制夾具總裝圖，以及各零部件圖，把所設(shè)計(jì)夾具清晰明確的表達(dá)出來(lái)。最后完成不少于12000字的設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，及不低于三張A0圖紙的畫(huà)圖量。
§1.3 加工方法
本設(shè)計(jì)是對(duì)油缸后座幾個(gè)孔的加工，使用的機(jī)床是Z3040-10搖臂鉆床，各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)如表1-1所示：
表1-1 Z3040鉆床主要技術(shù)參數(shù)
主要技術(shù)參數(shù)
Z3040╳10
最大鉆孔直徑（在抗拉強(qiáng)度為0-60公斤/毫米2的鋼材上）
40mm
主軸中心至立柱母線(xiàn)距離
215-965mm
主軸下端面至底座工作面距離
300-1000mm
搖臂回轉(zhuǎn)角度
700mm
搖臂回轉(zhuǎn)角度
±180o
主軸孔錐度
Morse No.4
主軸轉(zhuǎn)速范圍及級(jí)數(shù)
50-2350r/min╳12classes
進(jìn)給量范圍及級(jí)數(shù)
0.04-3.2mm/r╳4classes
主軸行程
250mm
主電機(jī)功率
3Kw
機(jī)床重量
1600Kg
底座的工作面積
1050╳650mm
工作臺(tái)的工作面
450╳450mm
機(jī)床最大輪廓尺寸
1805╳800╳2320mm
由分析，鉆削與其他加工方法相比，切削條件較差，因鉆孔刀具的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、軸向抗力大，切削過(guò)程中工藝系統(tǒng)剛度差，且難可靠地傳送切削液和順利排屑，使鉆孔質(zhì)量難以穩(wěn)定。鉆床夾具主要任務(wù)是保證刀具旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)對(duì)工件定位表面有正確的位置關(guān)系，根據(jù)工件的形狀結(jié)構(gòu)和幾何尺寸及工藝特性，選擇相應(yīng)的鉆?？梢员ＷC產(chǎn)品精度和生產(chǎn)率。設(shè)計(jì)鉆床夾具時(shí)就滿(mǎn)足以下要求：
① 正確地將工件對(duì)刀具定位。
② 加工時(shí)可靠地夾緊和牢固支承工件。
③ 給予刀具導(dǎo)向。
④ 夾具在機(jī)床上找正并固定。
⑤ 刀具折斷最少，壽命最長(zhǎng)。
⑥ 人為誤差的可能性最少。
⑦ 便于技術(shù)等級(jí)不高的工人操作，減少作業(yè)時(shí)間。
五、本文的主要研究目的和內(nèi)容安排
將對(duì)具體的工件設(shè)計(jì)一個(gè)夾具，這個(gè)夾具將是通用裝置和專(zhuān)用夾具的結(jié)合，設(shè)計(jì)的布件較少，可以提高設(shè)計(jì)的效率，給生產(chǎn)帶來(lái)眾多的方便和效益。本文主要包括以下幾部分內(nèi)容：
① 定位結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)；
② 夾緊和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)；
③ 回轉(zhuǎn)裝置的設(shè)計(jì)；
④ 夾具的總體設(shè)計(jì)；
⑤ 總圖設(shè)計(jì)；
⑥ 夾具的結(jié)構(gòu)分析和誤差分析；
第2章 零件加工工藝性分析及工藝方案確定
§2.1 定位方案確定及定位元件選擇
§2.1.1 定位方案的選擇
工件在夾具中定位的任務(wù)是使同一工序所有工件都能在夾具中占據(jù)正確的位置。應(yīng)用“六點(diǎn)定位規(guī)則”來(lái)分析判斷工件的定位，其實(shí)質(zhì)是限制工件的自由度。一批工件逐個(gè)在夾具上定位時(shí)，各個(gè)工件在夾具中的位置不可能完全一致，但各個(gè)工件的位置變動(dòng)量必須控制在加工要求所允許的范圍之內(nèi)。因此，定位方案是否合理，將直接影響加工質(zhì)量，同時(shí)，它還是夾具上其他裝置的設(shè)計(jì)依據(jù)。
工件定位的任務(wù)就是根據(jù)加工要求限制工件的部分或全部自由度。工件的六點(diǎn)定位原理是指用合理分布的六個(gè)支撐點(diǎn)去限制工件的六個(gè)自由度，使工件在空間得到唯一確定的位置的方法。工件的定位分為完全定位（即工件的六個(gè)自由度完全被限制的定位）、不完全定位（根據(jù)加工要求，并不需要限制工件的全部自由度的定位）、欠定位（根據(jù)加工要求，工件應(yīng)該限制的自由度未被限制）和過(guò)定位（同一自由度被兩個(gè)或兩個(gè)以上的支撐點(diǎn)重復(fù)限制的定位方式）四種。
由圖1-1所示，加工其上的兩個(gè)螺紋孔以及內(nèi)部￠4、￠6兩孔，確定用Z3040搖臂鉆床加工，顯然，工件需要完全定位，即工件的六個(gè)自由度應(yīng)被完全限制。分析零件圖1-1，初步確定以下兩種定位方案：
方案一：用一短圓柱銷(xiāo)插入￠62的孔中，限制兩個(gè)自由度，即X、Y方向的移動(dòng)，再在￠88的柱形端面用一平面做一面定位限制三個(gè)自由度，即Z軸的移動(dòng)、Y軸、Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，最后用一支撐釘定位限制X軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖2-1（a）所示：
方案二：因?yàn)棣?0孔軸線(xiàn)和M18軸線(xiàn)有尺寸要求，故考慮用Φ30孔中插芯軸來(lái)定位，細(xì)長(zhǎng)軸只限制4個(gè)自由度（2移動(dòng)2轉(zhuǎn)動(dòng)），剩下用兩個(gè)小平面限制一個(gè)移動(dòng)一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖2-1（b）所示：
圖2-1 定位方案簡(jiǎn)圖
當(dāng)工件以經(jīng)過(guò)機(jī)械加工后的基準(zhǔn)平面定位時(shí)，定位誤差比較小，可以直接放在平面上定位。比較以上兩種定位方案，方案二夾具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且Φ62H8圓柱面表面光潔度要好于Φ51且有公差要求故用Φ62H8，定位精度高，故選用第方案(a)。
§2.1.2 定位元件的確定
1) ￠62短圓柱銷(xiāo)
由零件圖1-1知，￠62孔的深度為11㎜，
短圓柱銷(xiāo)的長(zhǎng)度應(yīng)為2l／3，即
（2×11／3）㎜，故取短柱銷(xiāo)
的長(zhǎng)度為7㎜，查標(biāo)準(zhǔn)￠62的
短圓柱銷(xiāo)，無(wú)標(biāo)準(zhǔn)件，又考慮
其總體結(jié)構(gòu)，￠88圓柱端面與
￠62孔相鄰，故將其定位銷(xiāo)軸與定位
面做為一體，又為方便其定位裝置與 圖2-2 定位銷(xiāo)軸簡(jiǎn)圖
分度盤(pán)的安裝，其結(jié)構(gòu)如圖2-2所示：
2) 支撐塊的選擇
由圖1-1所示零件圖分析，該支撐釘既可起定圖位，又能做輔助支撐，抵削部分鉆削力，根據(jù)其作用及定位支撐方面的作用，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖2-3(a)、(b)所示：
圖2-3 支撐塊簡(jiǎn)圖
因?yàn)橹吸c(diǎn)所在面為一平面，且零件已經(jīng)經(jīng)過(guò)精加工，表面精度也比較高，考慮到切削力的影響，故用方頭支撐釘效果會(huì)更好，因此選用方案(a)。
§2.1.3 定位裝置的設(shè)計(jì)
圖2-4 定位裝置簡(jiǎn)圖
1—定位銷(xiāo)軸 2--連接螺釘 3—支撐塊 4-螺釘
圖2-4中3為支承塊，用螺釘4安裝在分度盤(pán)上，用兩個(gè)銷(xiāo)釘來(lái)定位。支承塊左側(cè)有螺紋孔，裝連接螺釘2，螺釘前面裝定位元件1，用平限制工件繞回轉(zhuǎn)軸線(xiàn)方向轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度。
支承板通過(guò)螺釘?shù)亩ㄎ讳N(xiāo)連接在分度盤(pán)上，右邊的平面的圓臺(tái)組成短銷(xiāo)大平面結(jié)構(gòu)，限制了5個(gè)自由度。這樣就實(shí)現(xiàn)了工件的定位，接下來(lái)要考慮的就是工件的夾緊了。
§2.2 夾緊方案確定及夾緊機(jī)構(gòu)選擇
§2.2.1 夾緊方案的確定
工件在夾具中定位后，由夾緊裝置將工件夾緊。夾緊裝置由動(dòng)力裝置、夾緊元件和中間傳力機(jī)構(gòu)組成。
1）夾具對(duì)夾緊機(jī)構(gòu)的基本要求：
① 夾緊裝置在夾緊過(guò)程中，不破壞工件定位后所占據(jù)的正確位置。
② 夾緊力要適當(dāng)，既要保證工件在加工過(guò)程中的穩(wěn)定性，又要防止因夾緊力過(guò)大損傷工件表面或使工件產(chǎn)生過(guò)大的夾緊變形。
③ 操作安全省力。
④ 結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡(jiǎn)單，便于制造、維修。
2）夾緊力的作用點(diǎn)的選擇：
① 夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)正對(duì)定位元件或定位元件所形成的支撐面內(nèi)。
② 夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)位于工件剛度較好的部位。
③ 夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近加工表面，使夾緊穩(wěn)固可靠。
3）夾緊力方向的選擇：
① 夾緊力的作用方向應(yīng)垂直于工件的主要定位基面。
② 夾緊力的作用方向盡可能與切削力、工件重力、及工件剛度最大的方向一致，以減少所需夾緊力及工件的變形。
根據(jù)以上定位方案以及夾具對(duì)夾緊機(jī)構(gòu)的要求，工件的夾緊只能在回轉(zhuǎn)中心方向上用壓板壓緊，工件此部分為兩圓柱面和一凹槽，在圓柱面上夾緊只能在徑向夾緊，不然會(huì)出現(xiàn)夾緊不可靠，而且，由于圓柱面太窄，且分面于兩側(cè)，沒(méi)必要用兩個(gè)壓板或設(shè)計(jì)一個(gè)較大的壓板，故在凹槽（圖2-1中A面）處夾緊。這樣，又有新的問(wèn)題出現(xiàn)：用一般的壓板，在凹槽中間使用時(shí)，不能左右移動(dòng)，不方便使用，設(shè)計(jì)成可以抽取的壓板是非常必要的，壓板結(jié)構(gòu)如圖2-5所示，螺釘穿在中間孔中，裝工件時(shí)先稍松螺釘，放上工件后，將壓板拉到工件的位置擰緊螺釘。螺釘在孔中移動(dòng)，相應(yīng)的在壓板的后邊部分也要設(shè)計(jì)出一個(gè)長(zhǎng)凹槽，使調(diào)節(jié)支承也能在其中移動(dòng)。
圖2-5 壓板簡(jiǎn)圖
§2.2.2 夾緊機(jī)構(gòu)的選擇
夾緊機(jī)構(gòu)的種類(lèi)很多，但其結(jié)構(gòu)大部分都以斜楔夾緊機(jī)構(gòu)、螺旋夾緊機(jī)構(gòu)和偏心夾緊機(jī)構(gòu)為基礎(chǔ)，這三種機(jī)構(gòu)稱(chēng)為基本夾緊機(jī)構(gòu)，初步選用偏心夾緊機(jī)構(gòu)和螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，如圖2-6(a)、(b)所示。
圖2-6夾緊機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖
1—螺母 2—壓板 3—調(diào)節(jié)支撐
上述兩種夾緊機(jī)構(gòu)都是應(yīng)用斜面原理以增大夾緊力。但擴(kuò)力比各不相同，最大的是螺旋壓板夾緊機(jī)構(gòu)。在使用性能方面，螺旋壓板夾緊機(jī)構(gòu)的工作行程不受限制，夾緊可靠，機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單，但夾緊費(fèi)時(shí)；圓偏心夾緊機(jī)構(gòu)雖夾緊迅速，但工作行程小，自鎖性能較差比較以上兩種夾緊機(jī)構(gòu)，螺旋夾緊機(jī)構(gòu)因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且工作行程大的優(yōu)點(diǎn)而被選用。
1）螺旋壓板夾緊機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介
用螺釘、螺母、墊圈、壓板等元件組成的夾緊機(jī)構(gòu)稱(chēng)為螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易制造。由于螺旋升腳小，其自鎖性能好，夾緊力和夾緊行程都比較大，廣泛的應(yīng)用在手動(dòng)夾具中。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖2-6甲所示。
2）螺旋壓板夾緊機(jī)構(gòu)工作原理
擰動(dòng)螺母1通過(guò)壓板4壓緊工件表面，采用螺旋壓板組合夾緊時(shí)，由于被壓緊表面的高度尺寸有誤差，壓板位置不可能一直保持水平，在螺母端面和壓板之間設(shè)置球面墊圈2和錐面墊圈3，可防止在壓板傾斜時(shí)，螺栓不至受彎矩作用而破壞。
§2.2.3 加工順序
如先加工圖1-1所示甲處孔，則會(huì)引定位元件與夾緊元件相互干涉，影響其定位，故加工乙處孔。
§2.3 分度裝置設(shè)計(jì)
§2.3.1 分度裝置簡(jiǎn)介
在機(jī)械加工中，往往會(huì)遇到一些工件要求在夾具的一次安裝中加工一組表面（孔系、槽系或多面體等），并且此組表面是按照一定的角度或距離分布的。這樣便要求該夾具在加工過(guò)程中具有分度功能。即當(dāng)工件在加工好一個(gè)表面后，應(yīng)使夾具的某些部分連同工件轉(zhuǎn)過(guò)一定的角度或移動(dòng)一定距離。使工件在一次裝夾中，每加工完一個(gè)表面之后，通過(guò)夾具上的可移動(dòng)部分連同工件一起轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度或移動(dòng)一定的距離，以改變工件加工位置的裝置，稱(chēng)為分度裝置。分度裝置能使工件加工工序集中，減少安裝次數(shù)，從而減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和提高生產(chǎn)率，廣泛的用于鉆、銑、車(chē)、鏜等加工中。
分度裝置可以分為兩類(lèi)：回轉(zhuǎn)分度裝置和臥式分度裝置?；剞D(zhuǎn)分度裝置按其回轉(zhuǎn)軸的位置，可分為立軸式、臥軸式和斜軸式三種。根據(jù)零件加工要求選用Z3040搖臂鉆床，臥式軸向分度鉆模。
§2.3.2 工作原理
通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，帶動(dòng)蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)蝸桿、蝸輪的嚙合傳動(dòng)及蝸輪和齒條的嚙合傳動(dòng)，將轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。工件分度時(shí)：拔出撥銷(xiāo)，轉(zhuǎn)動(dòng)分度裝置帶動(dòng)工件一起轉(zhuǎn)過(guò)90°，此時(shí)撥銷(xiāo)應(yīng)對(duì)準(zhǔn)下一個(gè)定位套，將撥銷(xiāo)插入，實(shí)現(xiàn)分度定位，然后擰緊手柄，鎖緊分度盤(pán)，即可加工工件上另外一個(gè)孔。
因?yàn)楣ぜ杓庸さ奈恢梅植荚趭A角為90度的圓弧上，因此分度裝置只需留出兩個(gè)定位孔實(shí)現(xiàn)分度即可。夾具本體上也設(shè)計(jì)了裝定位銷(xiāo)的地方，定位銷(xiāo)的位置應(yīng)和定位孔的位置相適應(yīng)。分度盤(pán)如圖2-7所示：
圖2-7 分度盤(pán)簡(jiǎn)圖
圖2-7中距中心X-80,Y-105的孔即為定位孔。分度盤(pán)上左邊和上邊的孔分別為M10螺紋孔和￠6銷(xiāo)孔，用來(lái)裝鉆模板；下邊的M10螺紋孔和￠6銷(xiāo)孔，用來(lái)裝支承塊（支承塊將在下文詳細(xì)說(shuō)明）；右側(cè)兩個(gè)M12的螺紋孔用來(lái)裝夾緊機(jī)構(gòu)。
§2.4 引導(dǎo)裝置設(shè)計(jì)
§2.4.1 鉆套的選用
在鉆、鏜等孔加工夾具中，常用引導(dǎo)元件來(lái)保證孔加工的正確位置，常用的引導(dǎo)元件主要有鉆床夾具中的鉆套、鏜床夾具中的鏜套等。該零件在加工其上M18X1.5的螺紋孔中，為確定鉆頭、鉸刀等刀具的軸線(xiàn)位置，防止刀具在加工中發(fā)生偏斜，故應(yīng)使用引導(dǎo)元件鉆套。鉆套又分為固定鉆套、可換鉆套、快換鉆套以及專(zhuān)用鉆套等。固定鉆套直接被壓裝在鉆模板上，其位置精度高，但磨損后不易更換?？蓳Q鉆套常用在成批生產(chǎn)、大量生產(chǎn)中，為便于更換鉆套，采用可換鉆套，鉆套裝在襯套中，襯套壓裝在鉆模板中。在工件的一次裝夾中，若順序進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔或螺紋等多工步加工中，需使用不同孔徑的鉆套來(lái)引導(dǎo)刀具，此時(shí)應(yīng)使用快換鉆套。該鉆孔、攻螺紋加工，需要不同孔徑的刀具，依次進(jìn)行鉆、擴(kuò)、鉸及攻螺紋多個(gè)工步，因此，選用快換鉆套。
查表可知：加工M18×1.5的螺紋孔，鉆孔最終尺寸為16.5㎜，故初選麻花鉆直徑為16㎜，擴(kuò)孔刀具直徑為16.4㎜，鉸刀直徑為16.5㎜，再用絲錐攻絲。鉆擴(kuò)F7，粗鉸G7，精鉸G6.
根據(jù)d=16㎜,依據(jù)GB/T2268-91，由于鉆套的導(dǎo)向部分高度尺寸H越大，刀具的導(dǎo)向性越好，但刀具與鉆套的摩擦也會(huì)隨著H的增大而增大，一般取H =（1-2.5）D孔徑小，精度高時(shí)，H取較大值，故取H=45㎜，又為方便排屑，鉆套下端與被加工工件間應(yīng)留有適當(dāng)?shù)木嚯xs，稱(chēng)為排屑間隙。H太大會(huì)影響鉆套對(duì)鉆頭的導(dǎo)向作用，影響加工精度，加工鋼件時(shí)s =（0.7-1.5）D;加工鑄鐵時(shí)s =（0.3-0.4）D，故取s=20㎜，初選D=26㎜， =39㎜, = 35㎜,H=45㎜,h=12㎜,=5.6㎜,r=26㎜,m=14.5㎜,а=55°，t=0.012，配用鉆套螺釘為M8。
§2.5 蝸桿蝸輪設(shè)計(jì)
蝸桿：根據(jù)傳動(dòng)效率要求以及加工難易程度取蝸桿的頭數(shù)=2。
蝸輪：為防止蝸輪滾刀切制蝸輪時(shí)產(chǎn)生根切與干涉，理論上應(yīng)使Z≧17，但當(dāng)Z〈26時(shí)，嚙合區(qū)明顯減小，影響傳動(dòng)的平穩(wěn)性，而在Z≧30時(shí)，則可始終保持有兩對(duì)以上的齒嚙合，所以常規(guī)定Z大于28，對(duì)于動(dòng)力傳動(dòng)，Z一般不大于80，這是由于當(dāng)蝸桿直徑不變時(shí)，Z越大模數(shù)越小，將使輪齒的彎曲強(qiáng)度變?nèi)?；?dāng)模數(shù)不變時(shí)，蝸輪尺寸將增大，使相嚙合的蝸桿支撐間距加長(zhǎng)，將降低蝸桿的彎曲強(qiáng)度，易產(chǎn)生擾曲而影響正常嚙合，參照機(jī)械設(shè)計(jì)P245表11-1，選用蝸輪齒數(shù)Z=29，m=2的蝸輪，其主要技術(shù)參數(shù)如下表2-2所示：
表2-2 蝸輪、蝸桿主要技術(shù)參數(shù)
§2.6 夾具體設(shè)計(jì)
夾具體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如2-8所示，這是一個(gè)單柱回轉(zhuǎn)鉆模，靠螺釘安裝在鉆床工作臺(tái)上，沒(méi)有配重裝置，只可以加工一些重量比較輕零件和使用較輕的分度和定位裝置，如果要加工重量大的零件，則需用長(zhǎng)的回轉(zhuǎn)軸，在后部加配重，以防止重心過(guò)分偏離底座中心而導(dǎo)致夾具傾覆或受力過(guò)大而損壞。
圖2-8 夾具體結(jié)構(gòu)圖
§2.7 軸的設(shè)計(jì)
根據(jù)夾具體結(jié)構(gòu)，初步設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)形式如圖2-9所示：
圖2-9 軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
第3章 夾具裝配總圖的繪制
§3.1 繪制總裝圖注意事項(xiàng)
當(dāng)選定了結(jié)構(gòu)，繪出草圖后，經(jīng)審定即可正式繪制夾具總裝圖。繪制夾具總裝圖時(shí)應(yīng)注意幾個(gè)問(wèn)題。
繪制總裝圖時(shí)除，除應(yīng)遵循機(jī)械制圖所規(guī)定的一切外，還應(yīng)注意到夾具設(shè)計(jì)中的一些習(xí)慣與規(guī)定如下：
① 比例應(yīng)盡可能采用1:1，以求直觀而不產(chǎn)生錯(cuò)覺(jué)。
② 被加工工件，應(yīng)用雙點(diǎn)畫(huà)線(xiàn)表示，在圖中做透明體處理，它不影響夾具元件的投影。工件在圖中只需表示其輪廓及主要表面（如定位面、夾緊表面、本工序的加工表面等）。加工表面的加工余量可以用虛線(xiàn)表示。
③ 視圖的選擇，其多少應(yīng)以能完整、清晰地表示出整個(gè)結(jié)構(gòu)為原則。為直觀起見(jiàn)，一般常以操作者在加工時(shí)所對(duì)的視圖為主視圖。
④ 工件在夾具中處于夾緊狀態(tài)。
⑤ 對(duì)某些在使用中位置可能變化，且范圍較大的元件，如夾緊手柄或其他移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)元件，必要時(shí)應(yīng)以雙點(diǎn)畫(huà)線(xiàn)局部的表示出其極限位置，以便于檢查是否會(huì)與其他元件、部件或機(jī)床、刀具等發(fā)生干涉。
⑥ 對(duì)于銑夾具，應(yīng)將刀具與刀桿用雙點(diǎn)畫(huà)線(xiàn)局部表示出，以檢查運(yùn)行時(shí)，刀具、刀桿與夾具是否發(fā)生干涉。
§3.2 總裝圖的繪制
1) 按工件所處的加工位置，繪出工件輪廓圖
畫(huà)出定位基準(zhǔn)，即繪制出φ88的圓周再畫(huà)工件外輪廓及加工部位。
2) 繪制定位裝置，即繪制定位平面、芯軸和銷(xiāo)釘
定位平面為六塊支承板均布在φ65mm的圓周上，用于定位工件的基準(zhǔn)面，芯軸用于定位φ62的孔，銷(xiāo)釘限制在φ10孔，這樣就實(shí)現(xiàn)了完全定位。
3) 按所考慮的夾緊方案，畫(huà)出夾緊裝置
所采用的方案是有三個(gè)夾緊裝置首先畫(huà)出芯軸上的快換墊圈和夾緊螺母，再畫(huà)出兩個(gè)對(duì)稱(chēng)的移動(dòng)壓板夾緊裝置。
4) 畫(huà)出鉆削的引導(dǎo)裝置
因?yàn)樵O(shè)計(jì)方案為回轉(zhuǎn)式鉆模，回轉(zhuǎn)裝置是通用的單柱帶配重回轉(zhuǎn)裝置，為了不破壞這種裝置的通用性，也避免了因鉆套不隨工件旋轉(zhuǎn)而帶來(lái)的誤差，從而提高加工精度，所以用兩個(gè)鉆套和鉆模板，分布在夾具體上，使每一個(gè)鉆套與工件的一個(gè)要加工的孔相對(duì)。鉆套用快換鉆套GB2264-80 20F7×k6×45，為了提高鉆模板的安裝剛度，所以把鉆模板設(shè)計(jì)成如圖3-1所示的結(jié)構(gòu)。
圖3-1 鉆模板簡(jiǎn)圖
5) 畫(huà)出夾具分度裝置及其他零件
夾具分度裝置為φ370mm鑄鐵圓盤(pán)，其形狀如圖2-7所示，把鉆模板安裝在左邊和上邊。
6) 分度銷(xiāo)孔的設(shè)計(jì)
為了實(shí)現(xiàn)一次裝夾，兩個(gè)孔全部加工，夾具中采取了回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，并帶有分度銷(xiāo)，為實(shí)現(xiàn)分度，就必須在夾具體上相應(yīng)地有兩個(gè)銷(xiāo)孔，由于夾具體是鑄鐵，而分度銷(xiāo)釘又經(jīng)常插入和拔出，如果分度銷(xiāo)釘直接與夾具體接觸，長(zhǎng)時(shí)間使用就會(huì)磨損銷(xiāo)孔，而使分度不準(zhǔn)，為了修復(fù)就必須更換夾具體，這將增加以后的修復(fù)難度，且浪費(fèi)材料，加大成本，所以在此銷(xiāo)孔中，裝入一個(gè)襯套，為了以后的修復(fù)，并在襯套的低部裝入一個(gè)拆卸墊，在拆卸墊上加工一個(gè)螺紋孔，當(dāng)要拆卸襯套時(shí)，在拆卸墊上的螺紋孔中，擰入一個(gè)螺釘，用
專(zhuān)用的工具就可以把襯套拔出來(lái)。其結(jié)構(gòu)如圖3-2所示：
圖3-2 襯套的安裝
§3.3 查看圖面
查看圖面是否以把結(jié)構(gòu)全部表明，即夾具上的每種零件都能在夾具圖上看得清楚，與其他零件的裝配情況也表示明白。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)件或成套的借用件，可以只畫(huà)出輪廓，內(nèi)部零件不必全部畫(huà)出。
回轉(zhuǎn)分度裝置的設(shè)計(jì)
回轉(zhuǎn)分度裝置的結(jié)構(gòu)已經(jīng)通用，見(jiàn)圖2-7，但尺寸需要各設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)，對(duì)于整個(gè)夾具裝置（回轉(zhuǎn)裝置和定位夾緊裝置）的高度，根據(jù)人-機(jī)工程學(xué)中的設(shè)計(jì)原則：① 設(shè)計(jì)產(chǎn)品必須考慮如何適應(yīng)和滿(mǎn)足人的生理和心理的各種要求。② 產(chǎn)品的設(shè)計(jì)應(yīng)使操作簡(jiǎn)便、省力與準(zhǔn)確、可靠。③ 使工作環(huán)境舒適和安全。④ 提高工作效率。而此夾具的高度就應(yīng)符合這些原則，從而使人—機(jī)—環(huán)境有一個(gè)完美的搭配，使操作者能在最佳的環(huán)境內(nèi)高效、可靠、安全地進(jìn)行工作。而我國(guó)中部的男性平均身高為169mm,臂長(zhǎng)730mm。把夾具裝置的高度定位470mm，加上工作臺(tái)，工件與人體的相對(duì)高度，可見(jiàn)當(dāng)高度為920mm時(shí)，人在操作時(shí)，不需要彎腰就可完成操作，這樣就可以減少工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且操作也在工人視力較佳的范圍內(nèi)，所以工人可以高效、可靠、安全地進(jìn)行工作?；剞D(zhuǎn)裝置的底座的寬度為380 mm，長(zhǎng)度為280mm，這樣較符合Z3040×10底座的面積1050×650mm。對(duì)于軸的設(shè)計(jì)把軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖2-10中的所示，裝軸承處的直徑先定為90mm，因?yàn)檩S在工作過(guò)程中既承受軸向力也承受徑向力，故選用圓錐滾子軸承（7309E）。根據(jù)以上已知，繪制出其他的零件。
§3.4 尺寸標(biāo)注
夾具總圖的主要尺寸是指決定夾具精度和影響使用的那些尺寸，而技術(shù)條件通常是指夾具上某些表面的形狀公差要求以及其它特殊的一些技術(shù)說(shuō)明。夾具總圖的主要尺寸和技術(shù)條件也可簡(jiǎn)稱(chēng)為夾具總圖的技術(shù)要求。
確定夾具總圖的主要尺寸和技術(shù)條件是夾具設(shè)計(jì)方法中的重要工作之一。它關(guān)系到夾具的使用、維修、裝配、檢驗(yàn)，對(duì)產(chǎn)品零件的質(zhì)量有著直接的關(guān)系，因此，應(yīng)給予充分的重視。
在夾具總圖上需要標(biāo)注技術(shù)要求的表面類(lèi)別一般就有下列幾種：① 對(duì)保證零件加工精度起主導(dǎo)作用的各種表面，如要與工件、機(jī)床、刀具以及與可卸式定位件相接觸的表面，即所謂定位面、支承面、找正面、夾具安裝面、刀具引導(dǎo)面、過(guò)渡基準(zhǔn)面以及與保證工件精度有關(guān)的其它表面，在這些表面中最基本、最重要的就是定位面、找正面、夾具安裝面及刀具引導(dǎo)面。② 夾具內(nèi)部的某些表面，如果對(duì)夾具的制造、檢驗(yàn)和裝配的質(zhì)量發(fā)生主要影響時(shí)，或者這些表面對(duì)夾具的轉(zhuǎn)動(dòng)、移動(dòng)、分度、到向等的精度起重要作用時(shí)，也必須對(duì)這些表面的精度和配合特性以及它們之間的相對(duì)位置精度標(biāo)注必要的技術(shù)要求。③ 夾具上有時(shí)還需對(duì)某些無(wú)嚴(yán)格精度要求的使用表面標(biāo)注必要的使用尺寸，以便于讀圖；或者，為了避免因零件自由尺寸誤差的積累，造成較大的偏差而有礙于夾具的使用要求。例如，在夾具總圖上標(biāo)注出某些夾具的最大外輪廓尺寸或中心高度尺寸，以便檢查夾具能否在機(jī)床允許范圍內(nèi)安裝。④ 夾具上有時(shí)還需對(duì)某些表面標(biāo)注在使用、調(diào)正、制造時(shí)應(yīng)注意的特殊說(shuō)明。
夾具總圖上主要尺寸公差的確立，確定夾具總圖上主要尺寸和技術(shù)條件公差的理論根據(jù)是滿(mǎn)足計(jì)算不等式，即：
λ+δp+δj+τ≤α
λ為定基誤差，δp為定位誤差，δj為夾具安裝誤差，τ為加工誤差
在一般情況下，可利用下面所述的規(guī)定來(lái)初步確定夾具有關(guān)表面的主要尺寸公差數(shù)值，然后再與行為公差綜合進(jìn)行分析，并且可以用計(jì)算不等式進(jìn)行驗(yàn)算，由此來(lái)確定夾具總圖上的主要尺寸和技術(shù)條件。
現(xiàn)將常見(jiàn)工作表面的主要尺寸公差定法分述于下：① 圓柱形定位表面的公差，通常對(duì)孔可選用G7或F7，對(duì)軸可選用g6或f6；② 平面定位表面，通?？刹捎冒纯倛D組合后進(jìn)行磨平的加工方法。按照它與夾具安裝面之間的位置關(guān)系，可以標(biāo)注平行度或角度等要求，其公差δ值可按照工件原始尺寸公差α的大小，用式(3-1)初步確定。
式（3-1）
③當(dāng)夾具采用兩銷(xiāo)一平面作為定位表面時(shí)，其中圓柱銷(xiāo)定位面的公差一般可選用g6或f6，菱形銷(xiāo)定位面的公差可選用f6或f7。這里需要指出，當(dāng)標(biāo)注其它表面與定位表面之間的位置尺寸時(shí)，這種尺寸應(yīng)從圓柱銷(xiāo)出發(fā)來(lái)標(biāo)注，另外還應(yīng)注意，圓柱銷(xiāo)應(yīng)設(shè)在標(biāo)注原始尺寸的那個(gè)定位基準(zhǔn)孔中，而在另一定位基準(zhǔn)孔中采用菱形銷(xiāo)實(shí)現(xiàn)定位。4、鉆具上鉆頭引導(dǎo)孔的公差的選用G7或F7，絞刀引導(dǎo)孔的公差可選用H7或H6。5、鉆具中刀具引導(dǎo)孔至定位表面的位置尺寸，以及各個(gè)引導(dǎo)孔之間的位置尺寸，其公差δ的定法一般也可初步按式（3-2）確定：
式（3-2）
式中α為工件原始尺寸的公差。
在確定公差時(shí)，如果需要相應(yīng)減少鉆套與襯套之間的配合間隙，可采用互相照配的方法來(lái)加以控制。
夾具上標(biāo)注主要尺寸和技術(shù)條件時(shí)，一般應(yīng)遵守國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《形狀和位置公差》中的有關(guān)規(guī)定。這里結(jié)合夾具設(shè)計(jì)的情況還需指出以下幾點(diǎn)：① 在確定有關(guān)表面的設(shè)計(jì)條件的公差數(shù)值時(shí)，應(yīng)考慮夾具上基準(zhǔn)面的大小和被測(cè)量面的大小。當(dāng)基準(zhǔn)面較大而被測(cè)量面較小時(shí)，公差可定得小些，反之，則應(yīng)定得大些。② 由于有關(guān)表面的主要尺寸公差與技術(shù)條件可以互相轉(zhuǎn)化和互相制約，因此在標(biāo)注時(shí)應(yīng)注意兩者不要發(fā)生矛盾或重復(fù)，必要時(shí)可以用誤差分析的方法來(lái)驗(yàn)算。③ 夾具總圖上的技術(shù)要求應(yīng)盡量采用綜合注法，即總圖上所標(biāo)注的技術(shù)要求能綜合控制此處各零件之間多重配合表面的制造精度，而不是把技術(shù)要求分散在各個(gè)有關(guān)零件上一一進(jìn)行控制。④ 標(biāo)注主要尺寸和技術(shù)條件時(shí)應(yīng)注意基準(zhǔn)面的選擇，一般應(yīng)盡量采用夾具上較大的使用表面作為基準(zhǔn)面來(lái)標(biāo)注技術(shù)要求。只有當(dāng)這些表面不便于作為加工或測(cè)量基準(zhǔn)時(shí)，才另選基準(zhǔn)面，但此時(shí)應(yīng)考慮另選基準(zhǔn)面以后所引起的誤差，注意保證夾具的精度。⑤ 夾具上對(duì)保證工件原始尺寸公差有直接關(guān)系的表面，其技術(shù)要求應(yīng)標(biāo)注得較嚴(yán)，對(duì)無(wú)直接關(guān)系的表面，則可標(biāo)注得較松。⑥ 工廠(chǎng)的夾具制造車(chē)間有精密坐標(biāo)鏜床及其它高精度機(jī)床可用于制造夾具時(shí)，夾具上有關(guān)表面的技術(shù)要求可以標(biāo)注得較嚴(yán)。⑦ 夾具本身結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本較高者，為了使夾具有較多的“精度儲(chǔ)備”，有關(guān)表面的技術(shù)要求可以定得較嚴(yán)；但此時(shí)還需注意經(jīng)濟(jì)性，以免因縮小夾具的制造公差而使成本增加較多。
而作為鉆床夾具其總裝圖上一般需要標(biāo)注的主要尺寸和技術(shù)條件，分別歸納如下：主要尺寸為鉆套的內(nèi)徑尺寸，各鉆套的中心位置尺寸，有特殊要求的鉆套或可換定位件與襯套之間的配合間隙；定位件上定位表面的尺寸，各定位件的位置尺寸，夾具上的測(cè)量基準(zhǔn)面對(duì)定位面的位置尺寸，斜孔鉆具中的斜孔鉆套軸心線(xiàn)與定位面的位置尺寸以及與夾具安裝面之間的角度等。技術(shù)要求如：① 鉆套軸心線(xiàn)對(duì)本體底面的垂直度；② 鉆套軸心線(xiàn)對(duì)定位件的同軸度或位置度；③ 處于同一圓周上的鉆套所在圓周的圓心對(duì)定位件軸線(xiàn)的同軸度或位置度；④ 定位表面對(duì)本體底面的平行度或垂直度；⑤ 活動(dòng)定位件的軸心線(xiàn)對(duì)定位件或鉆套軸線(xiàn)的位置度；⑥ 定位銷(xiāo)的定位表面對(duì)支承面的垂直度；⑦ 翻轉(zhuǎn)式鉆具中各個(gè)底面之間的相互位置精度；⑧ 蓋板式鉆具中的定位面對(duì)支承面之間的相互位置精度。
從以上確定主要尺寸和技術(shù)條件的原則、要求和注意事項(xiàng)，可預(yù)先確定出各個(gè)主要尺寸和技術(shù)條件，其具體如總裝圖所標(biāo)注的。
第4章 夾具的設(shè)計(jì)和計(jì)算
§4.1定位平面的設(shè)計(jì)
工件以平面定位，是指工件的定位基準(zhǔn)為平面的情況。
作為定位基準(zhǔn)的平面不可能是理想的幾何平面。一個(gè)平面對(duì)正確幾何平面的誤差，可以分為平面度和粗糙度兩方面。雖然表面的平面度和粗糙度之間，并無(wú)絕對(duì)的數(shù)值關(guān)系，單一般情況下，粗糙度越高，平面度也越好，因此可以根據(jù)粗糙度來(lái)判斷表面的好壞。
根據(jù)基準(zhǔn)表面的好壞不同，定位方法和定位件的設(shè)計(jì)原則也將不同。一般可將平面定位基準(zhǔn)分成未經(jīng)機(jī)械加工的和已經(jīng)機(jī)械加工的兩類(lèi)。
當(dāng)工件以經(jīng)過(guò)機(jī)械加工后基準(zhǔn)平面的誤差比較小，可以直接放在平面上定位。但是為了提高定位的穩(wěn)定性和定位精度，對(duì)于剛度較好，而基準(zhǔn)面的粗糙度及平面度不很高，輪廓尺寸又較大的工件，應(yīng)將定位平面的中間部分挖低一些，對(duì)于剛度較差的工件，或基準(zhǔn)平面的粗糙度和平面度都很高時(shí)，它們之間的接觸面積可以大些，單為了便于排除切屑，定位平面上往往開(kāi)有若干窄槽。
工件以平面在夾具中定位時(shí)，定位件可以是夾具的本體、支承銷(xiāo)或支承板。
夾具定位表面為本體上的一個(gè)平結(jié)構(gòu)面的用于中小型零件上已經(jīng)機(jī)加工過(guò)的基準(zhǔn)來(lái)實(shí)現(xiàn)定位。本體材料可以是20號(hào)鋼滲碳淬火。
當(dāng)定位的是支承銷(xiāo)時(shí)，其形狀一般都已標(biāo)準(zhǔn)化了。通常是把它直接裝在夾具體中，采用組合加工的辦法來(lái)保證定位平面在同一平面上。
當(dāng)定位的是支承板時(shí)，它常裝于鑄鐵制造的或其他不耐磨損的夾具上。
由于的定位平面為一個(gè)環(huán)形平面，夾具的平面至少要加工成φ360mm的平面，并且要求較高的平面度，這加大夾具的機(jī)加工的成本，所以在此夾具中，采用鑄鐵材料作為夾具體的材料，用六塊支承板來(lái)定位，其尺寸長(zhǎng)×寬×高為60×30×25，如圖1-5，把所有的支承板均布在夾具體上再進(jìn)行統(tǒng)一銑削，保證定位平面在同一平面，這樣不但可以減少加工量，也可以保證定位精度。
§4.2 定位銷(xiāo)軸的設(shè)計(jì)
工件以孔作定位基準(zhǔn)，以銷(xiāo)軸的外圓柱表面來(lái)實(shí)現(xiàn)定位，這種定位方法與工件以外圓柱表面作定位基準(zhǔn)，以孔來(lái)實(shí)現(xiàn)定位的基本原理完全相似，在工件以銷(xiāo)軸的外圓柱表面來(lái)實(shí)現(xiàn)定位時(shí)，如果銷(xiāo)軸較長(zhǎng)，可以限制工件的四個(gè)自由，但繞它本身軸線(xiàn)的轉(zhuǎn)動(dòng)和沿軸線(xiàn)移動(dòng)則未限制。如果銷(xiāo)軸較短，可以限制兩個(gè)自由度。
對(duì)于定位誤差的分析，為了使工件裝卸容易，工件的基準(zhǔn)表面與孔之間必須滿(mǎn)足軸的最大尺寸要小于孔的最小尺寸這一條件，因此定位誤差 ，為孔的最大尺寸，為軸的最小尺寸時(shí)的偏差的絕對(duì)值，為軸的最大尺寸與孔的最小尺寸之間的間隙。
確定銷(xiāo)軸的極限尺寸，用銷(xiāo)軸定位的情況與一般機(jī)械中軸與孔的配合完全相似，所以在確定芯軸的極限尺寸時(shí)，可以根據(jù)工件的名義尺寸，按公差的基孔制的規(guī)定，選擇g6、f6或f7。如果由選擇的和所產(chǎn)生的定位誤差不能滿(mǎn)足工序的要求時(shí)，可首先縮小之值，即改變配合。因?yàn)樘岣呔鹊燃?jí)會(huì)給加工帶來(lái)困難，而縮小值只不過(guò)是給接近于最大尺寸的少數(shù)工件的裝卸帶來(lái)一些困難。
根據(jù)以上原則設(shè)計(jì)銷(xiāo)軸與孔的mm，由于孔的尺寸為，可計(jì)算出銷(xiāo)軸的上偏差為-0.015，由于要加工孔的軸心線(xiàn)對(duì)定位芯軸的位置度，在不考慮其它誤差的情況下，為了使各個(gè)誤差在誤差分析時(shí)滿(mǎn)足加工要求，定位誤差小于0.015的1/2倍比較好，在這里先把定位誤差定為，所以芯軸的下偏差為，而的值可有下列計(jì)算式求得： ，所以銷(xiāo)軸的尺寸為。
§4.3 夾緊力的計(jì)算
由參考文獻(xiàn)【13】知：
進(jìn)給量的確定鉆頭選mm標(biāo)準(zhǔn)高速鋼鉆頭，考慮到鉆模的高度和強(qiáng)度，查立式鉆床Z3040╳10的說(shuō)明書(shū)，選取進(jìn)給量mm/r，根據(jù)進(jìn)給量，查表10.4—17得，切削力mm/r，根據(jù)工件的材料，切削力及扭矩的修正系數(shù)可由表10.4—12查出：，故N，所以切削力N。
由參考文獻(xiàn)【11】知：
由表3—1常見(jiàn)夾緊形式中理論夾緊力的計(jì)算公式得，為切削力，為定位銷(xiāo)或銷(xiāo)軸可承受的一部分切削力，，為定位銷(xiāo)直徑，為定位銷(xiāo)接觸長(zhǎng)度，為許用擠壓應(yīng)力，取定位銷(xiāo)和工件中較小者，而在這個(gè)夾具中，定位銷(xiāo)不能承受力的作用，所以，得N，分別為與工件接觸的摩擦系數(shù)，在這里取，所以理論夾緊力為
N
考慮到加工狀態(tài)、刀具鈍化程度、加工切削特點(diǎn)、夾緊動(dòng)力的穩(wěn)定性和手動(dòng)夾緊時(shí)手柄的位置得到的安全系數(shù)為，所以實(shí)際夾緊力為
N
查參考文獻(xiàn)【13】知：
M12×2的六角螺母的夾緊力為5230N，由于此夾具采用三個(gè)夾緊力，經(jīng)分析，在兩個(gè)壓板上用M12的螺母，銷(xiāo)軸上也用M12的螺釘，其合力，所以較合適。
§4.4 回轉(zhuǎn)裝置的軸的校核
（a）
（b）
（c）
(d)
圖4-1 軸的受力簡(jiǎn)圖
由回轉(zhuǎn)軸在工作時(shí)，軸承的支撐和鉆頭的切削力，可簡(jiǎn)化如圖(a)所示，受的切線(xiàn)力，AB段的直徑為80mm，有圖(a)可圖(b)上的彎矩M和簡(jiǎn)圖3上的力F，在圖(b)中，軸的直徑為80mm，
，
由軸的彈性模量E=210Gpa，
，
由計(jì)算轉(zhuǎn)角的公式
，
在圖(c)中，軸的直徑為60mm，，由軸的彈性模量E=210Gpa，
，
由計(jì)算轉(zhuǎn)角的公式
和計(jì)算撓度公式
，
由圖(d)，由于a角和b角較小，在簡(jiǎn)圖4中，，
由于c角較小，，
所以回轉(zhuǎn)軸在切削力的作用下軸向移動(dòng)的距離為。
第5章 夾具的結(jié)構(gòu)分析和誤差分析
在零件中，由于某些表面的幾何形狀精度、粗糙度以及相互位置精度要求較高，因此在設(shè)計(jì)這些零件所用的夾具時(shí)，除了考慮它的結(jié)構(gòu)合理性外，對(duì)于位置精度往往需要應(yīng)用計(jì)算不等式進(jìn)行誤差分析。
在具體條件下應(yīng)用計(jì)算不等式時(shí)，對(duì)于其中某些誤差往往可以忽略不計(jì)。例如在一般情況下，對(duì)于變形誤差可以忽略不計(jì)；在鉆具中由于有了鉆套引導(dǎo)裝置，機(jī)床誤差可以不予考慮；在車(chē)床、磨床、鏜床及其它機(jī)床中刀具誤差對(duì)位置的影響也可不計(jì)。因此，當(dāng)組成誤差的相數(shù)較少時(shí)，可以用求它們算術(shù)和的方法來(lái)計(jì)算其合成誤差。設(shè)此時(shí)代入計(jì)算不等式所求得的誤差之和為這時(shí)一般可以出現(xiàn)下述三種情況：① ，計(jì)算不等式明顯地不能滿(mǎn)足要求。這時(shí)需要把其中某些組成誤差進(jìn)行修正，然后再用算術(shù)和的方法重新代入計(jì)算不等式求出合成誤差，使為止。② 當(dāng)?shù)c比較接近。這時(shí)雖然尚能滿(mǎn)足計(jì)算不等式，但夾具的精度儲(chǔ)存較少，因此為了保險(xiǎn)起見(jiàn)，可把其中個(gè)別的組成誤差按工具車(chē)間實(shí)際可能達(dá)到的水平加以縮小。但如發(fā)現(xiàn)這些組成公差壓縮太小將使加工發(fā)生困難時(shí)，則不宜過(guò)分壓縮。這時(shí)對(duì)于計(jì)算不等式的處理，可以采用下列做法：即將其中各個(gè)偶然性誤差提出來(lái)，按概率理論用“均方根法”求其合成誤差，然后再代入計(jì)算不等式進(jìn)行驗(yàn)算，使為止。③ ，即α與有合適的差數(shù)。這時(shí)可以認(rèn)為夾具能滿(mǎn)足工件加工的要求。
結(jié) 論
時(shí)光匆匆，畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束，這次設(shè)計(jì)，把大學(xué)四年所學(xué)到的東西得到了溫習(xí)和綜合運(yùn)用。回想這次設(shè)計(jì)有成就也有不足。
夾具作為機(jī)床加工的輔助工具，它可以提高機(jī)床的加工精度和加工效率，作為夾具的一類(lèi)回轉(zhuǎn)鉆模也是如此，當(dāng)前處于手動(dòng)機(jī)床和數(shù)控機(jī)床的交替時(shí)期，由于手動(dòng)機(jī)床要與數(shù)控機(jī)床采用相同的標(biāo)準(zhǔn)，手動(dòng)機(jī)床就應(yīng)具有較好的夾具，此夾具的分析、設(shè)計(jì)和相關(guān)的計(jì)算都遵守了夾具設(shè)計(jì)的基本原則簡(jiǎn)單、實(shí)用和易造，并且根據(jù)誤差和強(qiáng)度的分析，對(duì)具體的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了合理的設(shè)計(jì)，所以此回轉(zhuǎn)鉆模的設(shè)計(jì)比較合理。
在本次設(shè)計(jì)，我對(duì)油缸專(zhuān)用回轉(zhuǎn)鉆模進(jìn)行了分析設(shè)計(jì)，這樣使我對(duì)回轉(zhuǎn)鉆模整體性能有了新的了解，對(duì)回轉(zhuǎn)鉆模的整體結(jié)構(gòu)和工作原理有了更深的理解。
這次設(shè)計(jì)，我在老師的認(rèn)真指導(dǎo)和督導(dǎo)下，認(rèn)真的按照任務(wù)書(shū)上的安排，通過(guò)查閱資料、請(qǐng)教老師、和同學(xué)們相互討論，爭(zhēng)取將書(shū)本上所學(xué)的理論東西和實(shí)踐相結(jié)合，努力把設(shè)計(jì)做好。同時(shí)由于自己識(shí)圖能力不強(qiáng)，期間也犯了不少錯(cuò)誤，走了不少?gòu)澛?。但我明白：勤能補(bǔ)拙，在老師的鼓勵(lì)下。我按時(shí)完成了設(shè)計(jì)任務(wù)。
總之，這次設(shè)計(jì)，使我發(fā)現(xiàn)了查閱資料、工具書(shū)的重要性，也使我對(duì)機(jī)械方面的知識(shí)有了更新一步的理解，而且使我的設(shè)計(jì)能力、動(dòng)手能力及自我處理問(wèn)題的能力得到了進(jìn)一步的提高，但是通過(guò)這次設(shè)計(jì)，也暴露出了許多自身存在的缺陷，比如理論知識(shí)的不足，識(shí)圖分析能力的不足等等，今后，我會(huì)以此次設(shè)計(jì)為戒，總結(jié)自己的得與失，為今后的學(xué)習(xí)、工作打好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
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