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四 夾具設計
夾具設計的目的和要求目的
(1)保證加工精度
(2)提高勞動生產率
(3)改善工人勞動條件
(4)降低生產成本
(5)擴大機床工藝范圍要求
1、保證工件的加工精度
2、提高生產效率
3、工藝性好
4、使用性好
5、經濟性好
夾具類型的確定
由此任務及條件可知：加工零件的加工形狀不是很復雜，加工精度要求不是很高。但生產批量較大。因此夾具的設計不宜太復雜，在保證加工質量和生產效率的前提下，應盡量簡化結構，做到經濟合理
設計工序——鉆φ15孔的夾具
1確定定位方案本零件總共有六個自由度，這里主要控制五個自由度： 根據工件結構特點，其定位方案為：以￠24的側面與下端面為定位面，限制它的五個自由度，，，X，Y。
（2）定位元件的選擇
1）選擇帶螺紋的壓緊定位銷，作為￠24徑向的定位元件，其尺寸和結構按要求確定
定位誤差分析計算
1）加工￠15孔，保證中心距8.5以及于端面的垂直度為0.03。
計算中心距尺寸定位誤差△D為
△D=△B+△Y
由圖△B=0
基準位移誤差△Y等于定位外圓于定位孔的最大間隙值Xmax,銷孔配合代號為￠24 ,
￠24H7為￠24+0.021 ￠24n6為￠24-0.002
于是 Xmax=Dmax-dmin=24.021-7.998=0.023mm
△D=△Y=0.023mm
其中：￡G=0.2mm
△D允=1/3￡G=1/3×0.2=0.06mm
顯然 △D〈△D允
2 夾緊裝置的設計
1夾緊機構
根據生產類型，此夾具的夾緊機構不宜太復雜，采用螺旋夾緊方式。其螺桿直徑暫用為M10。
（2）加工￠15孔時如上圖所示，由于受到的扭矩比較大，夾緊機構因具有足夠的夾緊力和摩擦力矩，為此需進行夾緊力的校核。
1） 鉆削軸向力F
F=9.81CFdfFkF
設f=0.25mm,以知 d011mm其余參數查文獻得：
F=9.81×61.2×11×0.250.7×0.688=2167.5（N）
2） 鉆削力矩T2
T=9.81CMdMf MkM=9.81×0.0311×11 ×0.25 ×0.866=9.866（N.m）
3） 使工件轉動的轉矩T3
由圖1—6知7
T3=FL=2167.15×0.015=32.15（N.m）
4） 防轉夾緊力F′
根據力的平衡原理得：
F3′fr′+2Fn fr′≥KT3
得F3′=9030.56（N）
5） 夾緊機構產生的夾緊力為F3
根據出版選用螺桿直徑為M10mm，由參考文獻【9】查得，采用M10的螺桿時，許用夾緊力F3〉F3″。顯然滿足夾緊力要求
3 其它裝置的確定
為便于排屑，輔助支承采用螺旋套筒式；為便于夾具的制造和維修，鉆模板與夾具的聯(lián)接采用裝配式。夾具體采用開式，使加工、觀察、清理切削均方便。
4 確定夾具技術要求和有關尺寸、公差配合
1． 技術要求
（1） 定位元件與夾具底面的垂首度誤差允許值在全長上為0.03。mm
（2） 導向元件與夾具底面的垂直度誤差允許值在全長上為0.03。mm
（3） 導向元件與夾具底面的平行度誤差允許值為0.02mm
2、公差配合
（1）￠15孔鉆套、、鉆模板上內孔之間的配合代號及精度分別為：
￠15 ￠23
（2）其余部位的公差配合代號及精度按總裝配所示。
5 夾具精度分析與計算
（1） 由圖可知，所設計夾具需保證的加工要求如圖（附夾具體）；
（2） 定位誤差△D，由計算已知△D=0.023
（3） 定位元件對底面的垂直度誤差△A=0.03
（4） 鉆套與襯套間的最大配合間隙△T1=0.033
（5） 襯套孔的距離公差△T2=0.1
（6） 麻花鉆與鉆套內孔的間隙X=0.050；
得：
△ J= △D2+△A2+△T12+△T22+X2
= 0.0232+0.032+0.0332+0.12+0.0502
=0.034〈2/3￡G=2/3×0.2=0.12
因而夾具能保證尺寸這項加工要求。
由于夾具設計的各部分分析與計算以進行，結果符合要求，在草圖的基礎上繪制正式的總裝配圖
設計工序——銑寬7H11的夾具。
1． 定位基準的選擇
擬定加工路線的第一步是選擇定位基準。定位基準的選擇必須合理，否則將直接影響所制定的零件加工工藝規(guī)程和最終加工出的零件質量?；鶞蔬x擇不當往往會增加工序或使工藝路線不合理，或是使夾具設計更加困難甚至達不到零件的加工精度（特別是位置精度）要求。因此我們應該根據零件圖的技術要求，從保證零件的加工精度要求出發(fā)，合理選擇定位基準。此零件圖沒有較高的技術要求，也沒有較高的平行度和對稱度要求，所以我們應考慮如何提高勞動效率，降低勞動強度，提高加工精度。Φ15的孔已加工好，為了使定位誤差減小，選擇已加工好的φ15孔和其端面作為定位基準，來設計本道工序的夾具，以兩銷和已加工好的φ15孔及其端面作為定位夾具。
為了提高加工效率，縮短輔助時間，決定用簡單的螺母作為夾緊機構。
2． 切削力和夾緊力計算
（1）刀具： 采用鋸片銑刀 φ160mm z=24,用兩把鋸片銑刀保證同時安裝在主軸上面中間用隔套把兩把銑刀隔開，保證兩把銑刀之間距離為7mm。這樣就可以一次銑出兩個面，并且尺寸易保證。
機床： x61W型萬能銑床
由[3] 所列公式 得
查表 9.4—8 得其中： 修正系數
z=24
代入上式，可得 F=889.4N
因在計算切削力時，須把安全系數考慮在內。
安全系數 K=
其中：為基本安全系數1.5
為加工性質系數1.1
為刀具鈍化系數1.1
為斷續(xù)切削系數1.1
所以
（2）夾緊力的計算
選用夾緊螺釘夾緊機 由
其中f為夾緊面上的摩擦系數，取
F=+G G為工件自重
夾緊螺釘： 公稱直徑d=15mm，材料45鋼 性能級數為6.8級
螺釘疲勞極限：
極限應力幅：
許用應力幅：
螺釘的強度校核：螺釘的許用切應力為
[s]=3.5~4 取[s]=4
得
滿足要求
經校核： 滿足強度要求，夾具安全可靠，
使用快速螺旋定位機構快速人工夾緊，調節(jié)夾緊力調節(jié)裝置，即可指定可靠的夾緊力
3. 定位誤差分析
（1） 定位元件尺寸及公差確定。
夾具的主要定位元件為一平面和兩定位銷，孔與銷間隙配合。
（2） 工件的工序基準為孔心，當工件孔徑為最大，定位銷的孔徑為最小時，孔心在任意方向上的最大變動量等于孔與銷配合的最大間隙量。本夾具是用來在銑床上加工，所以工件上孔與夾具上的定位銷保持固定接觸。此時可求出孔心在接觸點與銷中心連線方向上的最大變動量為孔徑公差多一半。工件的定位基準為孔心。工序尺寸方向與固定接觸點和銷中心連線方向相同，則其定位誤差為： Td=Dmax-Dmin
本工序采用一定位銷，一擋銷定位，工件始終靠近擋銷的一面，而定位銷的會使工件自重帶來一定的平行于夾具體底版的水平力，因此，工件不在在定位銷正上方，進而使加工位置有一定轉角誤差。但是，由于加工是自由公差，故應當能滿足定位要求。
4. 夾具設計及操作的簡要說明
如前所述，在設計夾具時，應該注意提高勞動生產率避免干涉。應使夾具結構簡單，便于操作，降低成本。提高夾具性價比。本道工序為銑床夾具選擇了壓緊螺釘夾緊方式。本工序為銑切削余量小，切削力小，所以一般的手動夾緊就能達到本工序的要求。
本夾具的最大優(yōu)點就是結構簡單緊湊。
夾具的夾緊力不大，故使用手動夾緊。為了提高生產力，使用快速螺旋夾緊機構。
參考文獻
[1] 趙家齊主編 機械制造工藝學課程設計指導書。北京：機械工業(yè)出版社
[2] 東北重型機械學院，洛陽農業(yè)機械學院編。機床夾具設計手冊 上海：上?？茖W技術出版社，1979
[3] 艾興，肖詩綱主編。切削用量手冊 北京：機械工業(yè)出版社
[4[ 金屬切削手冊 上海：上?？茖W文化技術出版社
[5]主編：成大先，《機械設計手冊》北京：機械工業(yè)出版社
[6]主編：甘永立，《幾何量公差與檢測》上海：上海科學技術出版社，1993
[7]主編：蘇建修，《機械制造基礎》 北京：機械工業(yè)出版社，2001
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[9]主編：許德珠，《工程材料 》北京：高等教育出版社，2001
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