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四 夾具設(shè)計(jì)
夾具設(shè)計(jì)的目的和要求目的
(1)保證加工精度
(2)提高勞動(dòng)生產(chǎn)率
(3)改善工人勞動(dòng)條件
(4)降低生產(chǎn)成本
(5)擴(kuò)大機(jī)床工藝范圍要求
1、保證工件的加工精度
2、提高生產(chǎn)效率
3、工藝性好
4、使用性好
5、經(jīng)濟(jì)性好
夾具類型的確定
由此任務(wù)及條件可知：加工零件的加工形狀不是很復(fù)雜，加工精度要求不是很高。但生產(chǎn)批量較大。因此夾具的設(shè)計(jì)不宜太復(fù)雜，在保證加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率的前提下，應(yīng)盡量簡化結(jié)構(gòu)，做到經(jīng)濟(jì)合理
設(shè)計(jì)工序——鉆φ15孔的夾具
1確定定位方案本零件總共有六個(gè)自由度，這里主要控制五個(gè)自由度： 根據(jù)工件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其定位方案為：以￠24的側(cè)面與下端面為定位面，限制它的五個(gè)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(jié)構(gòu)按要求確定
定位誤差分析計(jì)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(jì)算中心距尺寸定位誤差△D為
△D=△B+△Y
由圖△B=0
基準(zhǔn)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(hào)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(shè)計(jì)
1夾緊機(jī)構(gòu)
根據(jù)生產(chǎn)類型，此夾具的夾緊機(jī)構(gòu)不宜太復(fù)雜，采用螺旋夾緊方式。其螺桿直徑暫用為M10。
（2）加工￠15孔時(shí)如上圖所示，由于受到的扭矩比較大，夾緊機(jī)構(gòu)因具有足夠的夾緊力和摩擦力矩，為此需進(jìn)行夾緊力的校核。
1） 鉆削軸向力F
F=9.81CFdfFkF
設(shè)f=0.25mm,以知 d011mm其余參數(shù)查文獻(xiàn)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(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)矩T3
由圖1—6知7
T3=FL=2167.15×0.015=32.15（N.m）
4） 防轉(zhuǎn)夾緊力F′
根據(jù)力的平衡原理得：
F3′fr′+2Fn fr′≥KT3
得F3′=9030.56（N）
5） 夾緊機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的夾緊力為F3
根據(jù)出版選用螺桿直徑為M10mm，由參考文獻(xiàn)【9】查得，采用M10的螺桿時(shí)，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(shù)要求和有關(guān)尺寸、公差配合
1． 技術(shù)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(dǎo)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(dǎo)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(nèi)孔之間的配合代號(hào)及精度分別為：
￠15 ￠23
（2）其余部位的公差配合代號(hào)及精度按總裝配所示。
5 夾具精度分析與計(jì)算
（1） 由圖可知，所設(shè)計(jì)夾具需保證的加工要求如圖（附夾具體）；
（2） 定位誤差△D，由計(jì)算已知△D=0.023
（3） 定位元件對(duì)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(nèi)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(xiàng)加工要求。
由于夾具設(shè)計(jì)的各部分分析與計(jì)算以進(jìn)行，結(jié)果符合要求，在草圖的基礎(chǔ)上繪制正式的總裝配圖
設(shè)計(jì)工序——銑寬7H11的夾具。
1． 定位基準(zhǔn)的選擇
擬定加工路線的第一步是選擇定位基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)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(zhì)量?；鶞?zhǔn)選擇不當(dāng)往往會(huì)增加工序或使工藝路線不合理，或是使夾具設(shè)計(jì)更加困難甚至達(dá)不到零件的加工精度（特別是位置精度）要求。因此我們應(yīng)該根據(jù)零件圖的技術(shù)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(zhǔn)。此零件圖沒有較高的技術(shù)要求，也沒有較高的平行度和對(duì)稱度要求，所以我們應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)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(zhǔn)，來設(shè)計(jì)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(shí)間，決定用簡單的螺母作為夾緊機(jī)構(gòu)。
2． 切削力和夾緊力計(jì)算
（1）刀具： 采用鋸片銑刀 φ160mm z=24,用兩把鋸片銑刀保證同時(shí)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(gè)面，并且尺寸易保證。
機(jī)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(shù)
z=24
代入上式，可得 F=889.4N
因在計(jì)算切削力時(shí)，須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。
安全系數(shù) K=
其中：為基本安全系數(shù)1.5
為加工性質(zhì)系數(shù)1.1
為刀具鈍化系數(shù)1.1
為斷續(xù)切削系數(shù)1.1
所以
（2）夾緊力的計(jì)算
選用夾緊螺釘夾緊機(jī) 由
其中f為夾緊面上的摩擦系數(shù)，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(jí)數(shù)為6.8級(jí)
螺釘疲勞極限：
極限應(yīng)力幅：
許用應(yīng)力幅：
螺釘?shù)膹?qiáng)度校核：螺釘?shù)脑S用切應(yīng)力為
[s]=3.5~4 取[s]=4
得
滿足要求
經(jīng)校核： 滿足強(qiáng)度要求，夾具安全可靠，
使用快速螺旋定位機(jī)構(gòu)快速人工夾緊，調(diào)節(jié)夾緊力調(diào)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(zhǔn)為孔心，當(dāng)工件孔徑為最大，定位銷的孔徑為最小時(shí)，孔心在任意方向上的最大變動(dòng)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(shí)可求出孔心在接觸點(diǎn)與銷中心連線方向上的最大變動(dòng)量為孔徑公差多一半。工件的定位基準(zhǔn)為孔心。工序尺寸方向與固定接觸點(diǎn)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(huì)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(jìn)而使加工位置有一定轉(zhuǎn)角誤差。但是，由于加工是自由公差，故應(yīng)當(dāng)能滿足定位要求。
4. 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明
如前所述，在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，應(yīng)該注意提高勞動(dòng)生產(chǎn)率避免干涉。應(yīng)使夾具結(jié)構(gòu)簡單，便于操作，降低成本。提高夾具性價(jià)比。本道工序?yàn)殂姶矈A具選擇了壓緊螺釘夾緊方式。本工序?yàn)殂娗邢饔嗔啃?，切削力小，所以一般的手?dòng)夾緊就能達(dá)到本工序的要求。
本夾具的最大優(yōu)點(diǎn)就是結(jié)構(gòu)簡單緊湊。
夾具的夾緊力不大，故使用手動(dòng)夾緊。為了提高生產(chǎn)力，使用快速螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。
參考文獻(xiàn)
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[9]主編：許德珠，《工程材料 》北京：高等教育出版社，2001
[10]主編：陳于萍，高曉康，《互換性與測(cè)量技術(shù)》北京：高等教育出版社，2002