专用夹具设计

因为： ，则
所以，有：
当夹紧力方向与切削力方向一致时，仅需要较小的夹紧力来防止工件在加工过程中产生的振动和转动。故该夹具采用移动压板夹紧机构，为了方便操作，通过手动拧紧螺母将压板压紧工件。
由于夹紧力方向与切削力方向在水平上有一段距离，使工件在夹紧的地方产生了弯矩，如图：
图3.3 弯矩示意图
∴
既是 加上转矩M，所以 319.65N
∴
查参考文献[1]，表5.1-4可知，所需的夹紧力为：
式中： L=62.53mmf=1.22
l=34mm
∴
④定位误差分析
图3.7转角定位误差示意图
由图可知这时的一面两销定Fra Baidu bibliotek的转角定位误差为：
⑤定向键与对刀装置设计
定向键安装在夹具体底面的槽中，一般使用两个。其距离应尽可能布置得远些。通过定向键与铣床工作台T形槽的配合，使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。定向键可承受铣削时产生的扭转力矩，可减轻夹紧夹具的螺栓的负荷，加强夹具在加工中的稳固性。
2
①定位基准的选择
此零件放在Z535立式钻床上加工，刀具为 20.50直柄短麻花钻。由零件分析，选择用中心孔的长销加上这个孔的一面定位，就可以限制5个自由度，在由下面的 大孔加个削边销就可以实现完全定位。
②定位元件与夹紧元件的选择
查参考文献[1]，表5.2-6，选用固定式定位销
图3.11固定式定位销（GB2203-80）
“
1.
一项优秀的夹具结构设计，往往可以使得生产效率大幅度提高，并使产品的加工质量得到极大地稳定。尤其是那些外形轮廓结构较复杂的，不规则的拔叉类，杆类工件，几乎各道工序都离不开专门设计的高效率夹具。目前，中等生产规模的机械加工生产企业，其夹具的设计，制造工作量，占新产品工艺准备工作量的50%—80%。生产设计阶段，对夹具的选择和设计工作的重视程度，丝毫也不压于对机床设备及各类工艺参数的慎重选择。夹具的设计，制造和生产过程中对夹具的正确使用，维护和调整，对产品生产的优劣起着举足轻重的作用。
图3.12削边销（GB2203-80 B型）
压板还是选用操作方便的转动压板
图3.13 转动压板（GB2176-80）
③切削力与夹紧力的计算
由于本道工序完成螺纹底孔的钻削，因此切削力为钻削力。由参考文献[1]，表2.4-69得：
轴向力F：
扭矩M：
式中：
∴
如图：
图3.14 扭矩图
夹紧力的方向在轴线上，与M产生的转矩同轴，所以夹紧力F不需要太大，只要工件相对与夹具体没有移动就可以了。
2专用夹具设计
为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度。在加工此拔叉零件时，需要设计专用夹具。
根据任务要求中的设计内容，需要设计镗孔夹具、铣槽夹具及钻顶面螺纹底孔夹具各一套。
2
2
本夹具是用来镗此拔叉下端 60H12的孔,零件图中此孔与 25H7的孔中心距有公差要求。此工序为粗镗、半精镗加工,因此本工序加工时要考虑如何提高劳动生产率,降低劳动强度,重点是保证加工精度的问题.
2
①定位基准的选择
在进行铣槽加工工序时，由于 和 的孔已经加工。因此工件选择 的孔一面与两孔作为定位基准。由一个长销穿在 的孔加上此孔的一面就限制了五个自由度，再在 的孔中间加上个削边销，就把自由度限制完了。即是一面两孔定位。
②定位元件及夹紧元件的选择
此过程定位元件主要是长圆柱销和削边销，所以对他们进行选取。查参考文献[1]，选用的元件如下图：
图3.2移动压板（GB2175-80）
③切削力及夹紧力计算
镗刀材料： （机夹单刃硬质合金镗刀），机床为：T68
由参考文献[3]，表1-12选择刀具的几何参数为：
1）粗镗：
由参考文献[12]，查表 可得：
圆周切削分力公式：
查表 得： 取
∴
由表 可得参数：
∴
∴
同理：径向切削分力公式 ：
式中参数：
∴
∴
轴向切削分力公式 ：
+0.017
25
1
3
图3.17 钻套螺钉
表3.3钻套螺钉
d
L1
d1
D
d2
L
L0
n
t
基本尺寸
极限偏差
基本尺寸
极限偏差
M8
5.5
+0.20
+0.05
12
-0.05
-0.16
20
6
22
11.5
2
2.5
钻模板选用伸出式钻模板，用螺钉将其连接在夹具体上。安装前先调整好位置然后用销定位，后用螺钉将其拧紧在夹具体上。钻模板参见钻孔装配图。
漯河职业技术学院
毕业设计
系 别：＿机电工程系 ＿＿
班 级：08机电一班
专业：机电一体化
学 号：＿＿20080103010428＿＿
学生姓名：＿＿石＿伟＿＿
指导教师：＿＿贾耀曾＿＿＿_＿
2011年3月
1绪论
1.1课题背景
随着科学技术的发展，各种新材料、新工艺和新技术不断涌现，机械制造工艺正向着高质量、高生产率和低成本方向发展。各种新工艺的出现，已突破传统的依靠机械能、切削力进行切削加工的范畴，可以加工各种难加工材料、复杂的型面和某些具有特殊要求的零件。数控机床的问世，提高了更新频率的小批量零件和形状复杂的零件加工的生产率及加工精度。特别是计算方法和计算机技术的迅速发展，极大地推动了机械加工工艺的进步，使工艺过程的自动化达到了一个新的阶段。
结论
本次设计从零件的毛坯生产到最终成品，中间经过了铣、镗、钻、攻螺纹、打毛刺等工序。因为是大批量生产，工序就分得很散，中间就可省去换刀具和调试的时间。在每道工序中都有计算切削用量和工时。
在夹具设计中，先确定工件的基准，然后通过一面两销定位，将工件固定夹紧在夹具上。在此计算了了夹紧力和夹具体的误差等。
这次毕业设计是在贾耀增老师悉心指导下完成的。贾老师以其渊博的学识、严谨的治学风范、高度的责任感使我受益非浅。在做设计的过程中也遇到了不少的问题，贾老师给了我许多关怀和帮助，并且随时询问我毕业设计的进展情况、细心的指导我们，也经常打电话或者发电子邮件过来指导我的设计。
在论文工作中，得到了机电工程学院有关领导和老师的帮助与支持，在此表示衷心的感谢。
转角定位误差为既是（由下的图可知）：
图3.18 转角误差分析图
除了上面的误差外，影响孔位置度的因素还有：
1）、钻模板上装衬套孔的尺寸公差：
2）、衬套与钻套配合的最大间隙：
3）、钻套与钻头配合的最大间隙：
4）、钻套的同轴度公差：
∴综合误差为：
能满足零件要求。
⑥夹具体设计
夹具体的设计参考钻孔夹具体零件图。
塞尺选用平塞尺，其结构如图所示：
图3.10 平塞尺(GB2244-80)
⑥夹具体的设计
夹具体的设计参考铣槽夹具体零件图。
2
2
本夹具主要用来钻拔叉顶部 螺纹孔的底孔。这个孔距右平面有尺寸精度要求为 ，与 中心孔垂直。因为位置精度要求不高，也无需表面粗糙度要求，故再本道工序加工时主要应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。
根据参考文献[1]选用定向键为
图3.8 定向键(GB2207—80)及其与机床连接示意图
对刀装置由对刀块和塞尺组成，用来确定刀具与夹具的相对位置。
由于本工序是完成此拨叉的槽粗、精铣加工，所以选用直角对刀块。根据参考文献[5]选用直角对刀块，其结构和尺寸如图所示：
图3.9 直角对刀块(GB2241—80A型)
图3.4长圆柱销（GB2203-80 A型）
图3.5削边销（GB2203-80 B型）
夹紧元件选用压板，考虑到工件装夹的方便，此选用转动压板
图3.6转动压板（GB2176-80）
③铣削力与夹紧力计算
根据参考文献[1]，表2.4—97可查得：
铣削力计算公式为
圆周分力
查表可得：
代入得
=
查表可得铣削水平分力、垂直分力、轴向分力与圆周分力的比值为：
图3.15 可换钻套
表3.1 可换钻套
d
D
H
h
C
r
基
本
尺
寸
极
限
偏
差
基
本
尺
寸
极
限
偏
差
20.5
+0.041
+0.020
30
+0.021
+0.008
46
42
25
12
5.5
18
1
3
2.5
29.5
图3.16钻套用衬套
表3.2 钻套用衬套
d
D
H
C
基本尺寸
极限偏差
基本尺寸
极限偏差
30
+0.041
+0.020
42
+0.033
据上面所述，查参考文献[1]，选用固定式定位销（长销）穿过 25H7的孔。由于此孔两侧面没加工，故用定位块进行支承。这样一销一面就限制了五个自由度，最后在待加工孔下面加上一个支承钉再限制最后一个自由度，即一面两销定位。这样就可以完全定位了。
图3.1固定式定位销（GB2203-80）
夹紧元件选用压板，由于压板种类很多，当选用转动压板时，其行程不够，选用U型压板又不合适，故在充分比较分析的情况下，选用移动压板，其夹紧可靠、操作方便，在很多地方都有用到。
[4]杨叔子．机械加工工艺师手册[M]．机械工业出版社，2000．
[5]徐鸿本．机床夹具设计手册[M]．辽宁科学技术出版社，2003．10．
[6]都克勤．机床夹具结构图册[M]．贵州人民出版社，1983．4．
[7]胡建新．机床夹具[M]．中国劳动社会保障出版社，2001．5．
[8]冯道．机械零件切削加工工艺与技术标准实用手册[M]．安徽文化音像出版社，2003．
④钻套、衬套、钻模板及夹具体设计
螺纹底孔的加工只需钻削加工就能满足加工要求。考虑到钻套可能出现的磨损，故查参考文献[1]，表5.2-13选用可换钻套（GB2264-80其结构如下图所示），当磨损就可更换。与其装配的是钻套用衬套（GB2263-80查表5.2-14），起固定的是钻套螺钉（GB2268-80查表5.2-16）。
④误差分析与计算
该夹具以一长销和一支承钉定位，要求保证孔中心与小通孔中心距的尺寸公差。为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的工序公差。
由参考文献[12]可知孔销间隙配合的定位误差为：
⑤夹具体设计
夹具体的设计参考镗孔夹具体零件图。
2
2
本夹具主要用来粗、精铣此拨叉的槽。粗、精铣槽时，槽宽有尺寸要求 ，其深度要求为 ，槽的左右两侧面粗糙度要求Ra3.2,底面粗糙度要求Ra6.3。本道工序仅是对槽进行粗、精铣削加工。同样在本道工序加工时，还是应考虑提高劳动生产率，降低劳动强度。同时应保证加工尺寸精度和表面质量。
2
在本章是对夹具结构的设计和分析其精确度的阶段。重点在于选择基准面将零件如何定位、夹紧在夹具体上。在选择基准面时，主要参考已加工面，在此主要用到的是一面两销定位，一个圆柱销和一个削边销，他们分别穿过已加工过的长中心孔和大端面的孔，再由中心孔的一面定位，就使零件在夹具体上完全定位了。选用压紧件时，分别用了移动和转动压板。最后设计出夹具体，参考有关资料计算夹具的定位误差。
3.
①定位基准的选择
因为 25H7的孔与此孔有公差要求,所以应以这个长通孔为主要定位基准。由于铸件的公差要求较大,利用 60H12的孔的左侧面作为辅助定位基准。在小孔处采用移动压板对零件进行夹紧。在 60H12的孔旁边有筋板的缘故，有足够的强度，可以进行直接的镗削，能保证加工精度。
②定位元件及夹紧元件的选择
[9]王先逵．机械制造工艺学[M]．机械工业出版社，2000．
[10]马贤智．机械加工余量与公差手册[M]．中国标准出版社，1994．12．
[11]刘文剑．夹具工程师手册[M]．黑龙江科学技术出版社，1987．
[12]王光斗．机床夹具设计手册[M]．上海科学技术出版社，2002．8．
致谢
在毕业设计即将结束之际我向所有帮助过我的老师和同学说一声，谢谢！我想没有他们的帮助，毕业设计就会做得很困难。
在本次设计中已无大的问题，基本达到了要求。只是在夹具的设计中没有能提出多中方案进行分析比较，有所不足。
参 考 文 献
[1]李洪．机械加工工艺手册[M]．北京出版社，1996．1．
[2]陈宏钧．实用金属切削手册[M]．机械工业出版社，2005．1．
[3]上海市金属切削技术协会．金属切削手册[M]．上海科学技术出版社，2002．
式中参数：
∴
∴
根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值。即：
安全系数K可按下式计算，
式中： 为各种因素的安全系数，见参考文献[12]表 可得：
所以，有：
2）半精镗：
同理，圆周切削分力公式：
⑤夹具精度分析
利用夹具在机床上加工时，机床、夹具、工件、刀具等形成一个封闭的加工系统。它们之间相互联系，最后形成工件和刀具之间的正确位置关系。因此在夹具设计中，当结构方案确定后，应对所设计的夹具进行精度分析和误差计算。
由工序可知，本道工序只需钻螺纹底孔，所以孔的精度无需考虑，只保证它垂直与中心孔就可以了。由于是立钻，又是一面两销定位，在垂直方向可能存在偏转（参见钻孔装配图）。其计算同前面的计算相同。