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三.夾具設計
為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。
經過與指導老師協商，決定設計工序——鉆4-?7孔的鉆床夾具。本夾具將用于Z5025立式鉆床，刀具為高速鐵錐柄麻花鉆 。
（一）提出問題
本夾具用來鉆?7mm孔加工本道工序時，該孔表面粗糙度沒有過高的精度要求。因此，在本道工序加工時，主要考慮如何保證孔的定位，如何降低勞動強度、提高勞動生產率。
（二）夾具設計
1.定位基準的選擇
由零件圖可知，以側面為定位基準，采定位銷用為輔助支承，同時為了縮短本工序的輔助時間，應設計一個可以快速更換工件的夾緊裝置。
2.切削力和夾緊力的計算
刀具：麻花鉆，?7mm
軸向力： （N）
扭距： （Nm）
在計算切削力時必須把安全系數考慮在內，安全系數
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1.2。
所以 （N）
夾緊力：在此夾具中，只是為了防止工件在加工過程中的振動和轉動，因此很小。
3.定位誤差分析
定位尺寸公差的確定。工件的主要要求同軸度，同軸度的誤差主要有鉆套和襯套的不同同軸度引起的,襯套的同軸度小于0.005；鉆套的同軸度小于0.005而零件要求的最大同軸度為0.01.
定位尺寸公差的確定。夾具的主要定位元件是一根定位軸，該定位軸的尺寸與公差現定與本零件在工作時與其相配的軸的尺寸與公差相同,取其公差為n6，即?。
定位軸與零件的最大間隙為：
max=0.05-(0.033)=0.017mm
而零件要求的最小偏差為：
min=0.045-0=0.045
因此最大間隙滿足精度要求.
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，為此，應首先著眼于采用何種夾緊裝置以減少更換工件的輔助時間。本夾具設計采用螺栓夾緊裝置，只要松開螺栓即可取下工件，可以提高勞動生產率，而且本夾具總體結構設計比較簡單、緊湊。
鉆孔的專用夾具設計
在成批、大量生產中，工件的裝夾是通過機床夾具來實現的。機床夾具在生產中應用十分廣泛，機床夾具的功用主要是：穩(wěn)定地保證工件的加工精度；減少輔助時間，提高勞動生產率；擴大機床的工藝范圍，實現一機多能。齒輪傳動箱體的孔加工精度，位置精度要求都較高，如果選用常規(guī)的夾具（即通用夾具）其生產效率是很低的，同時加工精度也不容易保證?？紤]到齒輪傳動箱體零件屬于批量生產，所以應該對其設計專用夾具，以保證加工精度和位置精度，提高勞動生產率。
4.1 定位方案的設計
本夾具的定位方案如下圖所示，采用1個短圓柱銷、1個菱形銷和支承平面定位，同時運用支承板來快速找正工件在夾具體中的位置。
其中：一個菱形銷限制的自由度為: 。
一個短圓柱銷限制的自由度為：，。
支承平面限制的自由度為：，，
綜上，該定位方案限制了工件的6個自由度，較好的滿足零件加工要求，定位合理。
4.2定位誤差分析與計算
所謂定位誤差，是指由于工件定位造成的加工面相對工序基準的位置誤差。因為對一批工件來說，刀具經調整后位置是不動的，即被加工表面的位置相對于定位基準是不變的，所以定位誤差就是工序基準在加工尺寸方向上的最大變動量。造成定位誤差的原因有：由于定位基準與工序基準不一致所引起的定位誤差，稱基準不重合誤差，即工序基準相對定位基準在加工尺寸方向上的最大變動量，以表示；由于定位副制造誤差及其配合間隙所引起的定位誤差，稱基準位移誤差，即定位基準的相對位置在加工尺寸方向上的最大變動量，以表示。
分析和計算定位誤差的目的，就是為了判斷所采用的定位方案能否保證加工要求，以便對不同方案進行分析比較，從而選出最佳定位方案，它是決定定位方案時的一個重要依據。
4.2.1 定位元件尺寸公差的確定
夾具的定位形式是一面兩孔，即一個短圓柱銷、削邊銷和支承板之間的保持元件的定位精度。
由公式
其中代表公差，代表基準孔與定位元件間的最小間隙
由于定位銷和孔間的配合代號是，查表2-40，IT6=0.008
IT5=0.005,又銷與孔間的最小間隙都是0，故代入公式：
=0.008+0.005=0.013mm，
注：為工件中心線的偏轉角度誤差代入數據求得滿足定位要求。
4.3導向元件設計
鉆床夾具的刀具導向元件為鉆套，鉆套的作用是確定刀具相對夾具定位元件的位置，并在加工中對鉆頭等孔加工刀具進行引導，防止刀具在加工中發(fā)生偏斜。
由于該孔的加工方法是先鉆孔，后鉸孔。所以，采用快換式鉆套，由于齒輪傳動箱體零件的特殊結構，為了便于裝夾工件，所以自行設計快換鉆套。其結構如上圖所示
4.3.1鉆套高度和排屑間隙
鉆套高度與所鉆孔的孔距精度、工件材料、孔加工深度、刀具剛度、工件表面形狀等因素有關。鉆套高度H越大，刀具的導向性能越好，但刀具與鉆套的摩擦越大，一般取H=(1-2.5)d，孔徑小、精度要求高時，H取較大值。H=(1-2.5)d=(1-2.5)16=(16-40),取H=40mm。
鉆套底部與工件間的距離h稱為排屑間隙，H值應適當選取，h值太小時，切屑難以自由排出，使加工表面被破壞；h值太大時，會降低鉆套對鉆頭的導向作用，影響加工精度。加工鑄鐵時，h=（）d；加工鋼時，h=()d。由于齒輪傳動箱體材料為HT200，所以其排屑間隙h=()d=()16=(),取h=10mm。
4.4夾緊裝置的設計
在加工過程中，工件會受到切削力、慣性力、離心力等外力的作用，為了保證在這些力作用下，工件仍能在夾具中保持定位的正確位置，而不致發(fā)生位移或產生振動，一般在夾具結構中都必須設置一定的夾緊裝置，把工件壓緊夾牢在定位元件上。
在該夾具體設計中，由于所選用的定位方案的夾緊力與切削力的方向一致，所需夾緊力較小，所以采用鉤形壓板（組合）式夾緊機構。夾緊力的計算采用
計算，其中的--摩擦系數，一般取0.1-0.15，由于在進行鉆孔工序時，夾緊力作用表面的表面粗糙度較小，所以本設計中選擇f=0.1。
查機械設計書代入數據得求得F=1.54N，將F代入，其中L=28mm,f=0.1,H=45,求得.由于該工序過程需要兩處夾緊力，故總的.可以看出夾緊力很小。因為夾緊力與切削力方向一致，當其他切削力很小時，僅需要較小的夾緊力來防止工件在加工過程中產生振動和轉動。所以此處夾緊力能滿足要求。
4.5 夾具結構設計及操作簡要說明
在設計夾具進應該注意提高勞動生產率。一次可換鉆套，在一次裝夾中可以加工孔。本工序是鉆加工，切削力較大，但是由于鉆削重要生產的軸向力指向定位面，和夾緊力方向相同，所以夾緊力不直接對消切削力。對于的孔專用夾具的設計我們采用了一面兩銷的定位方式，限制了工件的6個自由度。很好的保證了工件在夾具體中的位置但也可能造成過定位，原因在于，支承板與短圓柱銷和菱形銷的安裝誤差。在鉆孔工序前的工序尺寸保證的情況下，不會產生過定位，滿足了加工的要求。
研究原始質料
利用本夾具主要用來粗、精銑底平面夾具，該面對孔的中心線要滿足位置度要求。在銑此面時，為了保證技術要求，最關鍵是找到定位基準。同時，應考慮如何提高勞動生產率和降低勞動強度。
3.2定位基準的選擇
為了使定位誤差達到要求的范圍之內，采用側平面定位方式，這種定位在結構上簡單易操作。
3.3 切削力及夾緊分析計算
刀具：錯齒三面刃銑刀（硬質合金）
刀具有關幾何參數：
由參考文獻[5]5表1～2～9 可得銑削切削力的計算公式：
有：
根據工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數作為實際所需夾緊力的數值，即：
安全系數K可按下式計算：
式中：為各種因素的安全系數，查參考文獻[5]1～2～1可知其公式參數：
由此可得：
所以
由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結構簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構。
查參考文獻[5]1～2～26可知移動形式壓板螺旋夾緊時產生的夾緊力按以下公式計算：螺旋夾緊時產生的夾緊力按以下公式計算有：
式中參數由參考文獻[5]可查得：
其中：
螺旋夾緊力：
該夾具采用螺旋夾緊機構，用螺栓壓緊工件，
由表得：原動力計算公式
即：
由上述計算易得：
由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結構簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構。
3.4 誤差分析與計算
⑵ 夾緊誤差 ：
其中接觸變形位移值：
查[5]表1～2～15有。
⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過
⑷ 夾具相對刀具位置誤差：取
誤差總和：
從以上的分析可見，所設計的夾具能滿足零件的加工精度要求。
3.6 夾具設計及操作的簡要說明
如前所述，應該注意提高生產率，但該夾具設計采用了手動夾緊方式，在夾緊和松開工件時比較費時費力。經過方案的認真分析和比較，選用了手動夾緊方式（螺旋夾緊機構）。這類夾緊機構結構簡單、夾緊可靠、通用性大，在機床夾具中很廣泛的應用。
此外，當夾具有制造誤差，工作過程出現磨損，以及零件尺寸變化時，影響定位、夾緊的可靠。為防止此現象，選用可換定位銷。以便隨時根據情況進行調整換取。