外圓鉆6等分孔的夾具設(shè)計(jì)

摘要在機(jī)械制造各行業(yè)的工藝過程中廣泛應(yīng)用著各種不同的、用以固定加工對(duì)象，使之占有正確位置，以便接受施工的一種工藝裝備，統(tǒng)稱為夾具。因此，無(wú)論是在機(jī)械加工、裝配、檢驗(yàn)還是在焊接、熱處理等冷、熱工藝中，以及運(yùn)輸工作中都大量采用夾具。但在機(jī)械加工中應(yīng)用最為廣泛的是金屬切削機(jī)床上使用的夾具，我們稱其為機(jī)床夾具。它在保證產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)，低成本，充分發(fā)揮現(xiàn)有設(shè)備的潛力，以便工人掌握復(fù)雜或精密零件加工技術(shù)，以減輕繁重的體力勞動(dòng)等諸方面起著巨大的作用。因此，機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)和使用是促進(jìn)生產(chǎn)迅速發(fā)展的重要工藝措施之一。為此，在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)，選擇了機(jī)床夾具設(shè)計(jì)。本文主要圍繞機(jī)床鉆孔夾具設(shè)計(jì)為中心。首先通過查找資料讓我們對(duì)夾具設(shè)計(jì)有了初步的了解。然后，在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，對(duì)夾具設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析和選擇。選定方案后，通過查閱相關(guān)夾具設(shè)計(jì)書籍和相關(guān)圖例完成夾具的總體設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：裝夾；定位；誤差；夾具目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"摘要 1\o"CurrentDocument"第1章緒論 3\o"CurrentDocument"1.1夾具的概述 3\o"CurrentDocument"1.2夾具的分類 4\o"CurrentDocument"1.3夾具的現(xiàn)狀及發(fā)展方向 4\o"CurrentDocument"1.3.1夾具的現(xiàn)狀 5\o"CurrentDocument"1.3.2夾具的發(fā)展方向 5\o"CurrentDocument"第2章課程設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介 6\o"CurrentDocument"2.1明確工件的生產(chǎn)要求 6\o"CurrentDocument"2.2充分理解工件的零件圖 6\o"CurrentDocument"第3章結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7\o"CurrentDocument"3.1設(shè)計(jì)方案論證 7\o"CurrentDocument"3.2儀器設(shè)備及簡(jiǎn)介 7\o"CurrentDocument"3.3工件的定位設(shè)計(jì) 8\o"CurrentDocument"3.3.1對(duì)定位元件的基本要求 8\o"CurrentDocument"3.3.2定位方案與定位元件 8\o"CurrentDocument"3.4工件的夾緊設(shè)計(jì) 10\o"CurrentDocument"1對(duì)夾緊裝置的基本要求和設(shè)計(jì)原則 10\o"CurrentDocument"3.4.2影響夾緊的因素 11\o"CurrentDocument"3.4.3鉆削切削力的計(jì)算 12\o"CurrentDocument"3.4.4實(shí)際所需夾緊力的計(jì)算 13\o"CurrentDocument"3.5鉆模的設(shè)計(jì) 15\o"CurrentDocument"1鉆模的簡(jiǎn)介 15\o"CurrentDocument"3.5.2鉆模板的設(shè)計(jì) 15\o"CurrentDocument"3.5.3鉆套的設(shè)計(jì) 16\o"CurrentDocument"3.6夾具的精度分析 19\o"CurrentDocument"3.6.1定位誤差 19\o"CurrentDocument"3.6.2夾具誤差的計(jì)算 20\o"CurrentDocument"3.7繪制夾具的裝配圖 22\o"CurrentDocument"結(jié)論 23\o"CurrentDocument"參考文獻(xiàn) 24\o"CurrentDocument"致謝 25第1章緒論1.1夾具的概述機(jī)械制造過程中用來(lái)固定加工對(duì)象，使之占有正確的位置，以接受施工或檢測(cè)的裝置稱為夾具。從廣義上說(shuō)，在工藝過程中的任何工序，用來(lái)迅速、方便、安全地安裝工件的裝置，都可稱為夾具。例如焊接夾具、檢驗(yàn)夾具、裝配夾具、機(jī)床夾具等。其中機(jī)床夾具最為常見，常簡(jiǎn)稱為夾具。夾具通常由定位元件（確定工件在夾具中的正確位置）、夾緊裝置、對(duì)刀引導(dǎo)元件（確定刀具與工件的相對(duì)位置或?qū)б毒叻较颍?、分度裝置（使工件在一次安裝中能完成數(shù)個(gè)工位的加工，有回轉(zhuǎn)分度裝置和直線移動(dòng)分度裝置兩類）、連接元件以及夾具體（夾具底座）等組成。夾具的作用主要有：1） 保證加工精度采用夾具安裝，可以準(zhǔn)確地確定工件與機(jī)床、刀具之間的相互位置，工件的位置精度由夾具保證，不受工人技術(shù)水平的影響，其加工精度高而且穩(wěn)定。2） 提高生產(chǎn)率、降低成本用夾具裝夾工件，無(wú)需找正便能使工件迅速地定位和夾緊，顯著地減少了輔助工時(shí)；用夾具裝夾工件提高了工件的剛性，因此可加大切削用量；可以使用多件、多工位夾具裝夾工件，并采用高效夾緊機(jī)構(gòu)，這些因素均有利于提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。另外，采用夾具后，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，廢品率下降，可以安排技術(shù)等級(jí)較低的工人，明顯地降低了生產(chǎn)成本。3） 擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍使用專用夾具可以改變?cè)瓩C(jī)床的用途和擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多能。例如，在車床或搖臂鉆床上安裝鏜模夾具后，就可以對(duì)箱體孔系進(jìn)行鏜削加工；通過專用夾具還可將車床改為拉床使用，以充分發(fā)揮通用機(jī)床的作用。4） 減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度用夾具裝夾工件方便、快速，當(dāng)采用氣動(dòng)、液壓等夾緊裝置時(shí)，可減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。1.2夾具的分類（1）專門化分類1）通用夾具通用夾具是指已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化的，在一定范圍內(nèi)可用于加工不同工件的夾具。例如，車床上三爪卡盤和四爪單動(dòng)卡盤，銑床上的平口鉗、分度頭和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)等。這類夾具一般由專業(yè)工廠生產(chǎn)，常作為機(jī)床附件提供給用戶。其特點(diǎn)是適應(yīng)性廣，生產(chǎn)效率低，主要適用于單件、小批量的生產(chǎn)中。2） 專用夾具專用夾具是指專為某一工件的某道工序而專門設(shè)計(jì)的夾具。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，操作迅速、方便、省力，可以保證較高的加工精度和生產(chǎn)效率，但設(shè)計(jì)制造周期較長(zhǎng)、制造費(fèi)用也較高。當(dāng)產(chǎn)品變更時(shí)，夾具將由于無(wú)法再使用而報(bào)廢。只適用于產(chǎn)品固定且批量較大的生產(chǎn)中。3） 通用可調(diào)夾具和成組夾具其特點(diǎn)是夾具的部分元件可以更換，部分裝置可以調(diào)整，以適應(yīng)不同零件的加工。用于相似零件的成組加工所用的夾具，稱為成組夾具。通用可調(diào)夾具與成組夾具相比，加工對(duì)象不很明確，適用范圍更廣一些。4） 組合夾具組合夾具是指按零件的加工要求，由一套事先制造好的標(biāo)準(zhǔn)元件和部件組裝而成的夾具。由專業(yè)廠家制造，其特點(diǎn)是靈活多變，萬(wàn)能性強(qiáng)，制造周期短、元件能反復(fù)使用，特別適用于新產(chǎn)品的試制和單件小批生產(chǎn)。5） 隨行夾具隨行夾具是一種在自動(dòng)線上使用的夾具。該夾具既要起到裝夾工件的作用，又要與工件成為一體沿著自動(dòng)線從一個(gè)工位移到下一個(gè)工位，進(jìn)行不同工序的加工。（2） 按使用分類由于各類機(jī)床自身工作特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)形式各不相同，對(duì)所用夾具的結(jié)構(gòu)也相應(yīng)地提出了不同的要求。按所使用的機(jī)床不同，夾具又可分為：車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、磨床夾具、齒輪機(jī)床夾具和其他機(jī)床夾具等。（3） 按夾緊分類根據(jù)夾具所采用的夾緊動(dòng)力源不同，可分為：手動(dòng)夾具、氣動(dòng)夾具、液壓夾具、氣液夾具、電動(dòng)夾具、磁力夾具、真空夾具等。1.3夾具的現(xiàn)狀及發(fā)展方向1.3.1夾具的現(xiàn)狀國(guó)際生產(chǎn)研究協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)表明，小批多品種生產(chǎn)的工件品種已占工件種類總數(shù)的85%左右?，F(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應(yīng)市場(chǎng)的需求與競(jìng)爭(zhēng)。然而，一般企業(yè)都仍習(xí)慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具，一般在具有中等生產(chǎn)能力的工廠里，約擁有數(shù)千甚至近萬(wàn)套專用夾具；另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，每隔3~4年就要更新50~80%左右專用夾具，而夾具的實(shí)際磨損量?jī)H為10~20%左右。數(shù)控機(jī)床、加工中心、成組技術(shù)、柔性制造系統(tǒng)（FMS）等新加工技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)機(jī)床夾具提出了如下新的要求：1） 能迅速而方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)成本；2） 能裝夾一組具有相似性特征的工件；3） 能適用于精密加工的高精度機(jī)床夾具；4） 能適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機(jī)床夾具；5） 采用以液壓站等為動(dòng)力源的高效夾緊裝置，以進(jìn)一步減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；6） 提高機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化程度。1.3.2夾具的發(fā)展方向現(xiàn)代機(jī)床夾具的發(fā)展方向主要表現(xiàn)為標(biāo)準(zhǔn)化、精密化、高效化和柔性化等四個(gè)方面。（1） 標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化與通用化是相互聯(lián)系的兩個(gè)方面。我國(guó)已有夾具零件及部件的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：GB/T2148?T2259—91以及各類通用夾具、組合夾具標(biāo)準(zhǔn)等。機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化，有利于夾具的商品化生產(chǎn)，有利于縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)總成本。（2） 精密化隨著機(jī)械產(chǎn)品精度的日益提高，勢(shì)必相應(yīng)提高了對(duì)夾具的精度要求。精密化夾具的結(jié)構(gòu)類型很多，例如用于精密分度的多齒盤，其分度精度可達(dá)±0.1"；用于精密車削的高精度三爪自定心卡盤，其定心精度為5〃m。（3） 高效化高效化夾具主要用來(lái)減少工件加工的基本時(shí)間和輔助時(shí)間，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。常見的高效化夾具有自動(dòng)化夾具、高速化夾具和具有夾緊力裝置的夾具等。例如，在銑床上使用電動(dòng)虎鉗裝夾工件，效率可提高5倍左右；在車床上使用高速三爪自定心卡盤，可保證卡爪在試驗(yàn)轉(zhuǎn)速為9000r/min的條件下仍能牢固地夾緊工件，從而使切削速度大幅度提高，除了在生產(chǎn)流水線、自動(dòng)線配置相應(yīng)的高效、自動(dòng)化夾具外，在數(shù)控機(jī)床上，尤其在加工中心上出現(xiàn)了各種自動(dòng)裝夾工件的夾具以及自動(dòng)更換夾具的裝置，充分發(fā)揮了數(shù)控機(jī)床的效率。（4） 柔性化機(jī)床夾具的柔性化與機(jī)床的柔性化相似，它是指機(jī)床夾具通過調(diào)整、組合等方式，以適應(yīng)工藝可變因素的能力。工藝的可變因素主要有：工序特征、生產(chǎn)批量、工件的形狀和尺寸等。具有柔性化特征的新型夾具種類主要有：組合夾具、通用可調(diào)夾具、成組夾具、模塊化夾具、數(shù)控夾具等。為適應(yīng)現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)多品種、中小批量生產(chǎn)的需要，擴(kuò)大夾具的柔性化程度，改變專用夾具的不可拆結(jié)構(gòu)為可拆結(jié)構(gòu)，發(fā)展可調(diào)夾具結(jié)構(gòu)，將是當(dāng)前夾具發(fā)展的主要方向。第2章課題設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介2.1明確工件的生產(chǎn)要求工件的年生產(chǎn)量是確定機(jī)床夾具總體方案的重要依據(jù)之一。如工件的年產(chǎn)量很大，可采用多工件加工、機(jī)動(dòng)夾緊或自動(dòng)化程度較高的設(shè)計(jì)方案，采用此方案時(shí)，機(jī)床夾具的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，制造成本較高；如工件的年生產(chǎn)量不大，可采用單件加工，手動(dòng)夾緊的設(shè)計(jì)方案，以減小機(jī)床夾具的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度及夾具的制作成本。經(jīng)分析本次設(shè)計(jì)采用手動(dòng)加緊的設(shè)計(jì)方案。2.2充分理解工件的零件圖零件圖標(biāo)出了工件的尺寸、形狀和位置、表面粗糙度等總體要求，他決定了工件在機(jī)床夾具中的放置方法，是設(shè)計(jì)機(jī)床夾具總體結(jié)構(gòu)的依據(jù)。本次設(shè)計(jì)的工件是①80x20，中部有通孔①30，要求在工件外圓上加工6等分的通孔中5。工件零件圖如下圖2-1：圖2-1工件零件圖第3章結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1設(shè)計(jì)方案論證（1）首先對(duì)工件的加工要進(jìn)行分析，已知工件為圓柱形，在圓形的表面上鉆6-①5的通孔，根據(jù)工件的形狀和加工要求，我認(rèn)為采用立式鉆床比較合理。（2） 然后，根據(jù)六點(diǎn)定位原理，選用定位心軸、螺帽和底座配合來(lái)限制工件的六個(gè)自由度。（3） 最后，對(duì)整個(gè)方案分析得出，定位約合六點(diǎn)定位原理，夾緊工件穩(wěn)定，所以此夾具設(shè)計(jì)可行。這樣就可使工件穩(wěn)固的夾緊在機(jī)床上，能更加方便，準(zhǔn)確的進(jìn)行鉆孔加工。3.2儀器設(shè)備及簡(jiǎn)介（1）鉆模板1個(gè)材料：45鋼（2）定位心軸1個(gè)材料：45鋼（3）底座1個(gè)材料：45鋼（4）分度盤1個(gè)材料：45鋼（5）鉆套1個(gè)材料：GCr15（6）定位鍵1個(gè)材料：YK30（7）螺帽M242個(gè)材料：碳鋼（8）①25標(biāo)準(zhǔn)墊片2個(gè)材料：碳鋼（9）螺帽M122個(gè)材料：碳鋼（10）①13標(biāo)準(zhǔn)墊片2個(gè)材料：碳鋼（11）定位銷1個(gè)材料：T10A分度盤簡(jiǎn)介：分度盤是將工件夾持在卡盤上或兩頂尖間，并使其旋轉(zhuǎn)、分度和定位的機(jī)床附件。按其傳動(dòng)、分度形式可分為蝸桿副分度盤、度盤分度盤、孔盤分度盤、槽盤分度盤、端齒盤分度盤和其它分度盤（包括電感分度盤和光柵分度盤）。按其功能可分為萬(wàn)能分度盤、半萬(wàn)能分度盤、等分分度盤。按其結(jié)構(gòu)形式又有立臥分度盤、可傾分度盤、懸梁分度盤。分度盤作為通用型機(jī)床附件其結(jié)構(gòu)主要由夾持部分、分度定位部分、傳動(dòng)部分組成。分度盤主要用于銑床，也常用于鉆床和平面磨床，還可放置在平臺(tái)上供鉗工劃線用。分度盤主要有通用分度頭和光學(xué)分度頭兩類。本次設(shè)計(jì)采用通用分度頭，即采用具有6個(gè)空的等分盤。鉆套簡(jiǎn)介：鉆套是引導(dǎo)鉆頭鉆孔的軸套，主要作用是引導(dǎo)鉆頭對(duì)中；保證產(chǎn)品的精度；提高生產(chǎn)率；降低工人要求。鉆套有固定鉆套和可換鉆套，要求耐磨，硬度高。本次設(shè)計(jì)采用固定鉆套。定位鍵簡(jiǎn)介：定位鍵又名定位塊、定位器、定位元件等，是用于各個(gè)治具零件與基板T型溝或基座組合的精準(zhǔn)定位的金屬零件。定位鍵與夾具體的配合多采用H7/h6。定位銷簡(jiǎn)介：由于在使用中，需要反復(fù)裝夾工件，所以要求定位銷軸應(yīng)具有較好的耐磨性，因此，應(yīng)選用較好的材料T10A或選用20號(hào)鋼表滲碳淬火。定位銷分為固定式定位銷、可換式定位銷、錐面定位銷、削邊定位銷、標(biāo)準(zhǔn)菱形定位銷。本次設(shè)計(jì)選用可換式定位銷。3.3工件的定位設(shè)計(jì)3.3.1對(duì)定位元件的基本要求1） 足夠的精度由于工件的定位是通過定位副的接觸（或配合）實(shí)現(xiàn)的，定位元件上限位基面的精度直接影響工件的定位精度，因此，限位基面應(yīng)有足夠的精度，以適應(yīng)加工的要求。2） 足夠的強(qiáng)度和剛度定位元件不僅限制工件的自由度，還有支撐元件、承受夾緊力和切削力的作用，因此，因有足夠的強(qiáng)度和剛度，以免使用中變形或損毀。3） 耐磨性好工件的裝卸會(huì)磨損定位元件的限位基面，導(dǎo)致定位精度下降。定位精度下降到一定程度時(shí)，定位元件必須更換，否則，夾具不能繼續(xù)使用。為了延長(zhǎng)定位元件的更換周期，提高夾具的使用壽命，定位元件應(yīng)有較好的耐磨性。4） 工藝性好定位元件的結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡(jiǎn)單、合理，便于加工、裝配和更換。3.3.2定位方案與定位元件工件在夾具中定位的任務(wù)是：使同一工序中的一批工件都能在夾具中占據(jù)正確的位置，工件位置的正確與否，用加工要求來(lái)衡量，能滿足加工要求的為正確，不能滿足加工要求的為不正確。一批工件逐個(gè)在夾具上定位時(shí)，各個(gè)工件在夾具中占據(jù)的位置不可能完全一致，也不必要求它們完全一致，但各個(gè)工件的位置變動(dòng)量必須控制在加工誤差所允許的范圍之內(nèi)。在機(jī)床夾具的使用過程中，工件的批量越大，定位元件的磨損越快，選用標(biāo)準(zhǔn)定位元件增加了夾具零件的互換性，方便機(jī)床夾具的維修和維護(hù)。此次，根據(jù)工件的要求，所選擇定位心軸限制工件的自由度。定位心軸如下圖3-1所示圖3-1定位心軸在工件外圓上鉆孔時(shí)，6個(gè)5孔的精度是通過分度盤和定位銷配合來(lái)保證的。工作時(shí)，定位銷和分度盤固定好，鉆一個(gè)孔后，擰下螺帽，拔出定位銷，分度盤旋轉(zhuǎn)到下一個(gè)孔（分度盤通過定位鍵與定位軸連接，分度盤轉(zhuǎn)時(shí)，定位軸也會(huì)跟著轉(zhuǎn)，定位軸的另一端的工件也會(huì)跟著轉(zhuǎn)動(dòng)），擰上螺母，插上定位銷，開始鉆下一個(gè)孔。定位銷的零件圖如下圖3-2，分度盤的零件圖如下圖3-3.

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0,1—OO33OO圖3-2定位銷圖3-3分度盤3.4工件的夾緊設(shè)計(jì)3.4.1夾緊裝置的基本要求和設(shè)計(jì)原則對(duì)夾緊裝置的基本要求：1）夾緊過程中，不改變工件定位后占據(jù)的正確位置。2）夾緊力的大小適當(dāng)，一批工件的夾緊力要穩(wěn)定不變。既要保證工件在整個(gè)加工過程中的位置穩(wěn)定不變，振動(dòng)小，又要是工件不產(chǎn)生過大的夾緊變形。夾緊力穩(wěn)定可減小夾緊誤差。在夾緊工件的過程中，夾緊作用的效果會(huì)直接影響工件的加工精度、表面粗糙度以及生產(chǎn)效率。因此，設(shè)計(jì)夾緊裝置應(yīng)遵循以下原則：1） 工件不移動(dòng)原則夾緊過程中，應(yīng)不改變工件定位后所占據(jù)的正確位置。2） 工件不變形原則夾緊力的大小要適當(dāng)，既要保證夾緊可靠，又應(yīng)使工件在夾緊力的作用下不致產(chǎn)生加工精度所不允許的變形。3） 工件不振動(dòng)原則對(duì)剛性較差的工件，或者進(jìn)行斷續(xù)切削，以及不宜采用氣缸直接壓緊的情況，應(yīng)提高支承元件和夾緊元件的剛性，并使夾緊部位靠近加工表面，以避免工件和夾緊系統(tǒng)的振動(dòng)。4） 安全可靠原則夾緊傳力機(jī)構(gòu)應(yīng)有足夠的夾緊行程，手動(dòng)夾緊要有自鎖性能，以保證夾緊可靠。5） 經(jīng)濟(jì)實(shí)用原則夾緊裝置的自動(dòng)化和復(fù)雜程度應(yīng)與生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)，在保證生產(chǎn)效率的前提下，其結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡(jiǎn)單，便于制造、維修，工藝性能好；操作方便、省力，使用性能好。3.4.2影響夾緊的因素夾緊工件時(shí)要考慮夾緊力，即考慮夾緊力的方向、作用點(diǎn)、大小。1） 夾緊力的方向：夾緊力的要有利于工件的定位，并注意工件的剛性方向，不能是工件有脫離定位表面的趨勢(shì)，防止工件在夾緊力的作用下產(chǎn)生變形。2） 夾緊力的作用點(diǎn)：夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)該選擇在定位元件支撐點(diǎn)的作用范圍內(nèi)，以及工件剛度高的位置。確保工件的定位準(zhǔn)確、不變形。3） 夾緊力的大?。簥A緊力的大小一般按靜力平衡條件計(jì)算，計(jì)算出夾緊力為理論夾緊力。為保證工件裝夾安全可靠，實(shí)際夾緊力應(yīng)等于理論夾緊力乘以系數(shù)K，一般K=1.5?2.5。各種典型夾緊機(jī)構(gòu)的計(jì)算方法可參閱《機(jī)床夾具手冊(cè)》。選擇夾緊機(jī)構(gòu)：在確定夾緊力的方向、作用點(diǎn)的同時(shí)，要確定相應(yīng)的夾緊機(jī)構(gòu)。確定夾緊機(jī)構(gòu)要注意以下幾方面的問題：1） 安全性?shī)A緊機(jī)構(gòu)應(yīng)具備足夠的強(qiáng)度和加緊力，以防止意外傷及夾具操作人員。2） 手動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)的操作力不應(yīng)過大，以減輕操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。3） 夾緊機(jī)構(gòu)的行程不宜過長(zhǎng)，以提高夾具的工作效率。4） 手動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)應(yīng)操作靈活、方便。

3.4.3鉆削切削力的計(jì)算需要鉆孔零件的材料為10號(hào)鋼，優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，鋼材的平均含碳量為0.1%。10號(hào)鋼力學(xué)性能：抗拉強(qiáng)度ab>410MPa；屈服強(qiáng)度a>245MPa；伸長(zhǎng)率6N25%；斷面收縮率甲^5%；硬度：未熱處理^156HBO鉆削切削力的計(jì)算公式如表3-1：工件材料加工方法刀具材料切削扭矩計(jì)算公式切削力計(jì)算公式結(jié)構(gòu)鋼和鑄鋼ab=736MPa鉆高速鋼M=0.34D2f0.8KpF=667DF0.7Kp擴(kuò)鉆M=0.88Da0.9f0.8Kp pF=371a1.3f0.7Kf p p耐熱鋼(HB141)鉆M=0.40D2f0.7Kp七=1402Df0.7Kp灰鑄鐵(HB190)M=0.21D2f0.8Kp七=419Df0.8Kp硬質(zhì)合金M=0.12D2f0.8Kp七=412D1.2f0.75Kp擴(kuò)鉆高速鋼M=0.83D2a0.75f0.8Kp pF=231a1.2f0.4Kf p p可鍛鑄鐵(HB120)鉆M=0.21D2f0.8Kp七=425Df0.8Kp硬質(zhì)合金M=0.098D2.2f0.8Kp七=319D1.2f0.75Kp銅合金高速鋼M=0.12D2f0.8Kp七=309Df0.8Kp表3-1鉆削切削力的計(jì)算公式鉆削時(shí)的進(jìn)給量f：0.15~0.32mm/轉(zhuǎn)，取f=0.2mm/轉(zhuǎn)由表3-1可知，切削扭矩的計(jì)算公式M=0.34D2f0.8K (式3-1)Kp為修正參數(shù)，它的計(jì)算公式：因?yàn)?0號(hào)鋼的抗拉強(qiáng)度氣>410MPa，取氣=736MPa

（736、736（736、736X106（式3-2）（式3-2）e5孔的切削扭矩，帶入式3-1得：（式3-3）（式3-4）（式3-5）M=0.34XX10-3）（式3-3）（式3-4）（式3-5）=1.28x10-1.5N-m由表3-1可知，切削力的計(jì)算計(jì)算公式如下，其中f=0.2mm/轉(zhuǎn)七=667DF0.7Kpe5孔的切削力，帶入式3-4得：七=667x5x10-3x（）.2x10-3）7x104.5牝50N3.4.4實(shí)際所需夾緊力的計(jì)算計(jì)算夾緊力時(shí)，通常將夾具和工件看成是一個(gè)剛性系統(tǒng)。根據(jù)工件受切削力、夾緊力（大型工件還應(yīng)考慮工件重力，運(yùn)動(dòng)的工件還應(yīng)考慮慣性力等）的作用情況，找出在加工過程中對(duì)夾緊最不利的瞬時(shí)狀態(tài)，按靜力平衡原理計(jì)算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實(shí)際所需夾緊力的數(shù)值，即：Wk=WK （式3-6）式中Wk—實(shí)際所需夾緊力（N）；w一在一定條件下，由靜力平衡計(jì)算出的理論夾緊力（N）；K一安全系數(shù)。安全系數(shù)K可按下試計(jì)算：

K=KKKKKKK （式3-7）0123456式中，K0~K6為各種因素的安全系數(shù)，如下表3-2所示：符號(hào)考慮的因素系數(shù)值K0考慮工件材料及加工余量均勻性的安全系數(shù)1.2~1.5K1加工性質(zhì)粗加工1.2K2精加工1.0K3刀具鈍化程度1.0~1.9K4切削特點(diǎn)連續(xù)切削1.0斷續(xù)切削1.2K5夾緊力的穩(wěn)定性手動(dòng)夾緊1.3機(jī)動(dòng)夾緊1.0K6手動(dòng)夾緊的手柄位置操作方便1.0操作不方便1.2K7僅有力矩使工件回轉(zhuǎn)時(shí)，工件與支撐面接觸的情況接觸點(diǎn)穩(wěn)定1.0接觸點(diǎn)不穩(wěn)定1.5若安全系數(shù)K的計(jì)算結(jié)果小于2.3時(shí)，取K=2.5。表3-2安全系數(shù)K0-K6的數(shù)值鉆孔時(shí)，根據(jù)表3-1、表3-2，帶入式3-7,計(jì)算相應(yīng)的安全系數(shù)得：K=KKKKKKK0123456=1.3x1.0x1.5x1.0x1.3x1.0 （式3-8）機(jī)2.5本次設(shè)計(jì)才用螺帽和定位心軸配合夾緊，因?yàn)樵跀Q緊螺帽時(shí)無(wú)法正確把握擰緊力的大小所以在擰緊時(shí)采用經(jīng)過準(zhǔn)確標(biāo)定過的扭矩扳手進(jìn)行擰緊。例如手動(dòng)型的扭矩扳手在擰緊螺栓的過程中，如果達(dá)到預(yù)定的扭矩值就會(huì)發(fā)出聲音，提醒工人停止動(dòng)作。3.5鉆模的設(shè)計(jì)3.5.1鉆模的簡(jiǎn)介鉆模：引導(dǎo)刀具在工件上鉆孔或鉸孔用的機(jī)床夾具。鉆模的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是除有工件的定位、夾緊裝置外，還有根據(jù)被加工孔的位置分布而設(shè)置的鉆套和鉆模板，用以確定刀具的位置，并防止刀具在加工過程中傾斜，從而保證被加工孔的位置精度。常用的鉆模有固定式、回轉(zhuǎn)式、翻轉(zhuǎn)式和蓋板式4種。1） 固定式鉆模:鉆模與工件在機(jī)床上的位置保持不變，用來(lái)加工單個(gè)孔或在搖臂鉆床上鉆削若干平行孔。2） 回轉(zhuǎn)式鉆模:帶有回轉(zhuǎn)分度裝置，在不松開工件的情況下可加工分布在同一圓周上的多個(gè)軸向平行孔、垂直和斜交于工件軸線的多個(gè)徑向孔或幾個(gè)表面上的孔。3） 翻轉(zhuǎn)式鉆模：夾具體在幾個(gè)方向上有支承面，加工時(shí)用于將其翻轉(zhuǎn)到各所需的方向進(jìn)行鉆孔，適用于小工件。4） 蓋板式鉆模：只有鉆模板而無(wú)夾具體。使用時(shí)把鉆模板直接安裝在工件的定位基準(zhǔn)面上，適用于在較大的工件上鉆小孔。3.5.2鉆模板的設(shè)計(jì)鉆模板結(jié)構(gòu)形式的選擇：在設(shè)計(jì)鉆模板的結(jié)構(gòu)時(shí)，主要要根據(jù)工件的外形大小、加工部位、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和生產(chǎn)規(guī)模以及機(jī)床類型等條件而定。要求所設(shè)計(jì)的鉆模板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、制造容易。鉆模板用于安裝鉆套，并確保鉆套在鉆模板上的正確位置。常見的鉆模板有固定式、鉸鏈?zhǔn)?、可卸式、懸掛式等四種結(jié)構(gòu)形式1） 固定式鉆模板固定式鉆模板與夾具是固定連接的可以與夾具體做成一體，也可以用螺釘將它與夾具體相連接。采用這種鉆模板鉆孔，位置精確度較高。2） 鉸鏈?zhǔn)姐@模板鉸鏈?zhǔn)姐@模板與夾具體通過鉸鏈連接。翻轉(zhuǎn)：裝卸工件時(shí)，將鉆模板往上翻；加工時(shí)將鉆模板往下翻，并用菱形銷定位。夾緊：采用鉸鏈?zhǔn)姐@模板，工件可以在夾具上方裝入，裝卸工件方便；但翻轉(zhuǎn)鉆模板費(fèi)工費(fèi)時(shí)，效率較低，且鉆模板位置精度受鉸鏈間隙影響，鉆孔位置精度不高；它主要用于生產(chǎn)規(guī)模不大、鉆孔精度要求不高的場(chǎng)合。3）懸掛式鉆模板懸掛式鉆模板是與機(jī)床主軸箱連接的，懸掛式鉆模板通常用在多軸傳動(dòng)頭加工平行孔系時(shí)采用，生產(chǎn)效率高，適于在大批量生產(chǎn)中應(yīng)用。本次設(shè)計(jì)采用固定式鉆模板用螺釘與底座相連。3.5.3鉆套的設(shè)計(jì)鉆套是鉆模上特有的元件，它的作用是確定鉆頭，鉸刀等刀具的軸線位置，防止刀具在加工過程中發(fā)生偏斜，保證被加工孔的位置精度和提高工藝系統(tǒng)的剛度。根據(jù)使用特點(diǎn)，鉆套可分為固定式，可換式，快換式等多種結(jié)構(gòu)形式。1） 固定鉆套固定鉆套（如圖3-4）直接被壓在鉆模板上，其位置精度要求較高，但磨損后不易更換，鉆模板較薄時(shí)，為使鉆套具有足夠的引導(dǎo)長(zhǎng)度，應(yīng)采用有肩鉆套。2） 可換鉆套可換鉆套（如圖3-5）用于零件單一、大批量生產(chǎn)中，方便更換磨損的鉆套。鉆套和襯套之間采用F7/m6或F7/k6配合，襯套和鉆模板之間采用H7/n6配合。當(dāng)鉆套磨損后，可卸下螺釘，更換新的鉆套。螺釘能防止鉆套加工時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)及退刀時(shí)脫出。3） 快換鉆套在工件的一次裝夾中，若順序進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔或攻絲等多個(gè)加工工步，需要不同孔徑的鉆套來(lái)引導(dǎo)刀具，此時(shí)應(yīng)使用快換鉆套（如圖3-6）。更換鉆套時(shí)，只需逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)鉆套使削邊平面轉(zhuǎn)至螺釘位置，即可向上快速取出鉆套。削邊的方向應(yīng)考慮刀具的旋向，以免鉆套自動(dòng)脫出。4）特殊鉆套因工件的形狀或被加工孔的位置需要而不能使用標(biāo)準(zhǔn)鉆套時(shí)，需自行設(shè)計(jì)的鉆套稱為特殊鉆套。圖3-7加長(zhǎng)鉆套為常見的特殊鉆套，在加工凹面上的孔時(shí)使用，為減少刀具與鉆套的摩擦，可將鉆套引導(dǎo)高度H以上的孔徑放大，鉆套的高度H增大，則導(dǎo)向性能好，刀具剛度提高，加工精度高，但鉆套與刀具的磨損加劇，一般取H=1?2.5d。z ￥圖3-5可換鉆套圖3-6快換鉆套圖3-7加長(zhǎng)鉆套本次設(shè)計(jì)采用固定鉆套，其零件圖如下圖3-8所示圖3-8鉆套3.6夾具的精度分析3.6.1定位誤差一批工件逐個(gè)在夾具上定位時(shí)，由于工件及定位元件存在加工誤差，使各個(gè)工件所占據(jù)的位置不完全一致，加工后加工尺寸不一致，形成定位誤差，用—表示。造成定位誤差的原因有兩個(gè)：一是定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合，由此產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差楫；二是定位基準(zhǔn)與限位基準(zhǔn)不重合，由此產(chǎn)生基準(zhǔn)位移誤差\。由于定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合以及定位基準(zhǔn)與限位基準(zhǔn)不重合是造成定位誤差的原因，因此，定位誤差是基準(zhǔn)不重合誤差與基準(zhǔn)位移誤差的合成。計(jì)算時(shí)，和計(jì)算出*和\，然后將兩者合成而得kD。合成時(shí)，若工序基準(zhǔn)不在定位基面上（工序基準(zhǔn)與定位基面為兩個(gè)獨(dú)立的表面），即氣與氣無(wú)相關(guān)公共變量，則△疽氣+氣。若工序基準(zhǔn)在定位基面上，即AB與A^有相關(guān)公共變量，則?'b±A^。在定位基面尺寸變動(dòng)方向一定（由大到小，由小到大）的條件下，A^（或定位基準(zhǔn)）與AB（或工序基準(zhǔn)）的變動(dòng)方向相同，取“+”號(hào)；變動(dòng)方向相反，取“-”號(hào)。3.6.2夾具誤差的計(jì)算1） 定位誤差機(jī)床夾具的主要功能：在機(jī)床上加工工件時(shí)，先將工件裝好，然后用夾具夾緊工件。將工件裝好，就是在機(jī)床上確定工件相對(duì)于刀具的正確位置，這一過程稱為定位。將工件夾緊，就是對(duì)工件施加作用力，使之在已經(jīng)定好的位置上將工件可靠地夾緊，這一過程稱為夾緊。從定位到夾緊的全過程，稱為裝夾。機(jī)床夾具的主要功能就是完成工件的裝夾工作。工件裝夾情況的好壞，將直接影響工件的加工精度，因此，準(zhǔn)確定位就是很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，現(xiàn)在需計(jì)算定位誤差。在設(shè)計(jì)時(shí)，鉆套與鉆模板有垂直度要求和同軸度要求，，而鉆模板對(duì)底座有平行度要求，鉆套的軸線與共建的軸線相同，所以，定位誤差為AD=02） 對(duì)刀誤差A(yù)T因刀具相對(duì)于對(duì)刀或?qū)蛟奈恢貌痪_而造成的加工誤差，稱為對(duì)刀誤差。鉆頭與鉆套間的間隙，會(huì)引起鉆頭的位移或傾斜，造成加工誤差。刀具與鉆套的最大配合間隙Xma/勺存在會(huì)引起刀具的偏斜，將導(dǎo)致加工孔的偏移量X:2B+h+—X2=-—^Xmax式中 B一工件厚度；H一鉆套高度；h一排屑空間的高度。工件厚度大時(shí)，按X2計(jì)算對(duì)刀誤差：At=X2；工件薄時(shí)，按Xmax計(jì)算對(duì)刀誤差：△廣Xmax。鉆孔時(shí)，工件厚度為20mm，鉆套導(dǎo)向尺寸為45*03，鉆頭尺寸為^5+0.卷鉆套高度為5mm，排泄空間的高度為0.5mm，所以，對(duì)刀誤差為：B+h+HAT=X2=—H^X=0.17423） 夾具安裝誤差A(yù)A因夾具在機(jī)床上的安裝不精確而造成的加工誤差，稱為夾具的安裝誤差。因?yàn)閵A具的安裝基面為平面，因而沒有安裝誤差，Aa=04） 加工方法誤差A(yù)G因機(jī)床精度、刀具精度、刀具與機(jī)床的位置精度、工藝系統(tǒng)的受力變形和受熱變形等因素造成的加工誤差，統(tǒng)稱為加工方法誤差。因該項(xiàng)誤差影響因素多，又不便于計(jì)算，所以常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)為它留出工件公差5K的1/3.計(jì)算時(shí)可設(shè)A=\~G3鉆45孔 A=—k=~3~=0.067工件在夾具中加工時(shí)，總加工誤差Ea為上述各項(xiàng)誤差之和。由于上述誤差均為獨(dú)立隨機(jī)變量，應(yīng)用概率法疊加。因此保證工件加工精度的條件是EA=JA2+A2+A2+A2<5即工件的總加工誤差￡a應(yīng)不大于工件的加工尺寸5K。所以Ea=t'A;+A;+A%+A;=0.1840<0.2，所以該夾具滿足工件的要求。3.7繪制夾具裝配圖夾具的裝配圖如下圖3-9所示圖3-9夾具裝配圖結(jié)論該畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)鉆床夾具進(jìn)行了一定的研究，在設(shè)計(jì)過程中定位方案和夾緊裝置是兩個(gè)重點(diǎn)也是兩個(gè)難點(diǎn)。該論文的主要任務(wù)是設(shè)計(jì)一個(gè)鉆床夾具，在工件表面鉆6等分孔，為了使鉆孔的位置精確，必須對(duì)零件進(jìn)行安裝、定位、夾緊。本次設(shè)計(jì)采用了定位心軸，大大減少了夾具的零件數(shù)目并且在設(shè)計(jì)過程中采用了大量的標(biāo)準(zhǔn)件，這樣可以降低夾具的生產(chǎn)成本，使該鉆床夾具更經(jīng)濟(jì)；由于使用專用的夾具，大批量生產(chǎn)單一的零件，即保證了零件的加工精度又提高了零件的生產(chǎn)效率；達(dá)到了經(jīng)濟(jì)、高效的目的。參考文獻(xiàn)候洪生主編，董國(guó)耀主審.機(jī)械工程圖學(xué).北京：科學(xué)出版社，2001肖繼德，陳寧平主編.機(jī)床夾具設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997孫已德主編.機(jī)床夾具圖冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1983李名望主編.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)實(shí)例教程.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.8李家寶主編.夾具設(shè)計(jì).北京：中國(guó)工業(yè)出版社，1961.5傅成昌，傅曉燕主編.公差與配合問