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339 转向器箱体钻孔夹具设计 转向器 箱体 钻孔 夹具 设计

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各位评委老师大家好,转向器壳体钻孔夹具设计,班级：机制052班姓名：冯彬指导老师：樊十全,前言,随着我国机械工业技术的迅速发展制造技术已成为当代科学技术发展最为重要的领域之一，是产品更新，生产发展，市场竞争的重要的手段。从一定意义上讲，机械制造技术的发展水平决定着其它产业的发展水平。而夹具成为加工的重要基础。所以对这一方向的设计发展将严重影响我国机械制造及加工水平。在本次设计中我们所设计的是一种方向机工件夹具。工件在夹具当中的定位和夹紧，夹具在机床上的定位，及机床的选择。在设计说明书当中都有详细的设计说明，呈现了工件加工的所有的过程。本书在自己的努力和指导老师及同学的帮助下，通过查阅大量的相关资料。使得这次课程设计得到圆满的成功。在此对他们表示衷心的感谢。由于我的水平有限，在设计当中难免有不足之处，还请各位多多的指导。,图为转向器壳体的一表面简图，本工序钻削加工转向器箱体同一表面上的四个孔13，任务为设计钻孔专用夹具。,1.加工的工艺分析,工件为转向器壳体，工件材料为球墨铸铁，牌号为QT450-10,本道工序主要钻削4个13的孔，4个孔的位置必须满足两个参数条件。孔心位置度偏差0.1mm;孔的轴心的连线的垂直线与中间孔成16度。具体尺寸分布见工件零件简图。工件为小批量生产。故易采用结构简单，成本低廉的手动夹具，万能夹具或组合夹具，以便尽快投入生产。,2.钻床的选择,根据所须加工孔的孔径，其基本尺寸为13的四个孔。适合该机床的主要有三种机床，如下：Z518、ZQ4015、Z535。考虑到工件的装卸，及工作台的面积，经各方面的比较，决定采用Z535立式钻床。,3.钻床夹具特点的分析,钻床夹具的特征是：带有钻套和安放钻套的钻模板，故习惯上称之为“钻模”。钻床夹具的类型较多，根据被加工孔的分布情况，可分为以下五类：（1）固定式钻模；（2）回转式钻模；（3）翻转式钻模；（4）盖板式钻模；（5）滑柱式钻模；根据工件的特殊构造，决定采用盖板式钻模。它的特点是结构简单轻巧，清除切屑方便。对于体积大而笨重工件的小孔的加工，采用盖板式钻模最为适宜。对于中小批生产，凡钻铰后立即进行倒角，等工序时，采用盖板式钻模也极为方便。但盖板式钻模每次需要从工件上装卸，比较费事，所以不宜用于大批大量生产。,4.选择钻模板,钻模板是供安装钻套用的。要求具有一定的强度和刚度，以防止由于变形而影响钻套的位置精度和导向精度。常用的有以下几种：（1）固定式钻模板；（2）铰链式钻模板；（3）可卸式钻模板；（4）悬挂式钻模板。由于该工件构造独特，所需要加工的孔的位置精度不是很高，且是小批量的生产。故决定采用可卸式钻模板。,5.钻套的选择,在钻床夹具当中，通常是用钻套实现刀具的对准，加工中只需要将钻头对准钻套，所钻孔的位置精度就能达到工序要求。当然钻套还有增强刀具刚度的作用。由于是加工同一平面上的不同位置的相同尺寸孔，故只需要选用一种钻套。钻套有以下几种类型：（1）固定式钻套；（2）可换钻套；（3）快换钻套；（4）特殊钻套。经过比较，结合工件的结构，决定采用固定钻套的A型无肩钻套。（数量为四个）,6.工件的定位方案分析,经分析知，需要限制工件的五个自由度，即为XY方向的移动自由度，XYZ方向的转动自由度。定位方案如下：以已加工的定位芯轴上表面为基准面，限制XY方向的转动自由度，Z轴的移动自由度。以中间孔套入的定位芯轴，限制XY方向上的转动和移动自由度。以左侧面的已加工的孔为基础套入一定位轴，限制Z方向的移动和转动自由度。由于定位轴的作用出现了Z方向移动自由度重复定位的现象，但是Z方向的自由度不影响加工精度且定位轴的精度足够高，所以不影响定位精度。为了实现工件的预定位及提高工件定位稳定性，同时设置两个辅助支承钉.简图如下:,装配图如下,7.导向元件的选择,前面我们已经选用了可卸式钻模板为导向元件。但普通的可卸式钻模板还不能满足我们所加工孔的要求，所以要另外设计。由于所加工的孔是位于不对称的两组平行孔。通过分析发现它们之间的连线的垂线与中间的孔成164度角。为保证加工时的精度，可以把钻模板设计成渐开线花键连接的形式，设计的一个宽键齿中心线刚好与这一垂线成164角。渐开线花键的具体设计如下：根据Dg=32查表6-74内花键弧齿槽宽和外花键弧齿厚偏差取m=2齿数：z=13模数：m=2分度圆：df=dg-2(0.6+)m=32-2(0.6+0.1)2=29.2mm齿顶圆直径：dd=df+2(0.4+)m=29.2+2(0.4+0.1)m=31.2mm齿根圆直径:dg=df-2(0.6-)m=29.2-2(0.6-0.1)2=26.6mm公称圆：D=df+2*(0.4+)m=29.2+2*（0.4+0.1）2=31.2mm内花键齿根圆弧起始点直径：dq=(z+1.1)m=(14+1.1)2=30.2mm,内花键齿槽宽：s=(/2+2tan)=(3.14/2+tan4520.1)=3.54mm内花键齿槽角：=90-203/z=90-203/14=76.5外花键基圆:dj=df+2(0.4+)m=29.2+2(0.4+0.1)2=31.2mm内花键齿根高：h1=(0.6+)m=(0.6+0.1)2=1.4mm内花键齿顶高：h1=(0.4-)m=(0.4-0.1)2=0.6mm外花键齿根高：h=(0.4+)m=(0.4+0.1)2=1mm外花键齿顶高：h=(0.6-)m=(0.6-0.1)2=1mm内花键齿顶圆直径：Dg=df+2(0.6+)m=29.2+2(0.6+0.1)2=32mm分度圆周节：t=m=3.142=6.28粗糙度必须在3内外表面光洁度为1.21.6之间。而芯轴也就设计成相应的情况。具体如图：,内外渐开线花键简图,8.定位误差的分析与计算,定位误差是由于定位不准而造成某一工序在工序尺寸（通常指加工表面对工序基准的距离尺寸）或位置要求方面的加工误差。对某一定位方案，经分析计算其可能产生的定位误差，只要小于工件有关尺寸或位置公差的1/31/5。一般即认为此定位方案能满足该工序的加工精度的要求。工件在夹具中的位置是由定位元件确定的，当工件上的定位表面一旦与夹具上的定位元件接触或配合，作为一个整体的工件的位置也就确定了。但对于一批工件来说，由于在各个工件的有关表面之间，彼此在尺寸及位置上均有着在公差范围内的差异。夹具本身和各个定位元件之间也具有一定的尺寸和位置公差。这样一来，工件虽已定位，但每个被定位元件的某些具体表面都会有自己的位置变动量，从而造成在工序尺寸和位置要求方面的加工误差。,定位误差计算,定位误差主要是由基准误差和基准不重合误差两项组成。所以在设计夹具时，对任何一个定位方案，可通过一批工件定位时的两个极端位置，直接计算出工序基准的最大变动范围，既为该定位方案的定位误差。在工件内孔直径最大而定位销直径最小的条件下，当工件相对于定位销O1O2向上处于最高位置O1且工件外圆尺寸最小时，工序尺寸为最小值Hmin，当工件相对于定位销沿OO2向下处于最底位置O2是工件外圆尺寸最大时，工序尺寸为最大值Hmax,此时工序尺寸H的定位误差可知：定位=A1A2=HmaxHmin=O1O2+1/2d-1/2(d-Td)=O1O2+1/2Td根据定位误差产生的原因也可能也按定位误差的组成进行计算：定位=位置+不重=O1O2+1/2Td在工件的装夹配合当中，由于芯轴与工件采用的是H7/k6过度配合，故认为O1O2基本为0。所以定位误差即为芯轴公差的一半：定位=1/2Td=1/2(0.125-0.055)mm=0.035mm定位小于误差的1/5-1/3，所以能满足定位的精度需要。,误差分析图,9.工件的夹紧,夹紧装置的基本要求：（1）在夹紧过程中，工件应能保持在既定位置，即在夹紧力的作用下，工件不应离开定位支承；（2）夹紧力的大小要适当、可靠；（3）夹紧装置应操作安全、方便、省力。夹紧装置的自动化程度和复杂度应与工件的产量和批量相适应；夹紧装置的选择分析该工件的夹紧由于采用盖板式钻模板，工件装卸都必须手动实现且工件的体积和重量不是很大。该套夹具的夹紧方式为手动夹紧。夹紧机构为螺旋夹紧机构。典型的螺旋夹紧机构具有下列特点：结构简单、扩力比大、自锁性能好、行程不受限制、夹紧动作慢等。本套夹具的夹紧装置为两块可移动压板。通过螺栓夹紧移动压板，达到夹紧作用。,夹紧图中夹紧方式为螺母的螺旋夹紧,切削力的计算,已知工件的材料为铸铁,硬度HB190210,刀具选择高速钢刀具,可得：其中D=13mm,s=0.1mm,.代入数值，求得：=863.3N由于四孔同时钻削切削合力P=4863.3=3453.2N建立直角坐标系，列出切削孔圆心的坐标值，可求切削合力在X=25.5,Y=67.5的位置,夹紧力的计算,本道工序是对壳体面上四个孔的钻削加工，在钻孔的过程中，钻削力距M切迫使工件有转动趋势，则靠由螺旋夹紧所产生的摩擦力矩来克服。M切=D为钻头直径，s为每转进给量，Kp为修正值(D=12.5mm,s=0.1mm,Kp=1.021)代入计算得M切=29.1N.mM切总=429.1=116.4N.m（四个钻头同时工作）而M=KW当采用公制螺纹的螺旋加紧机构时，各种不同加紧情况的K值见表3-23，这里可以取K=1.627W=Q=M/K=(429.1)/1.627=71.55NWk=KW=2.36671.55=169.29N,10.夹具操作过程,此套钻模夹具中选用的是盖式钻模板，可方便装卸。装工件过程为：先将定位芯轴固定在底座上，将工件插入芯轴中，通过定位螺钉把定位轴的位置确定，然后锁紧紧定螺钉。把带有渐开线花键的移动钻模板套在定位芯轴上并和工件接触。放上开口垫圈然后锁紧螺母。试钻一下，然后根据情况转动定位芯轴以调整钻模板的位置，调整好后用定位销将定位芯轴固定在底座上。定位元件的位置就确定了。钻孔结束后，将开口销敲开就能将移动钻模板卸除，工件就可以拿出了。然后再装夹工件继续加工。,设计小结,经过近一个月的紧张设计，我们首先参观了江西上饶福事特液压有限公司钻削加工过程，使我们在机床夹具及加工方面增长了去多的见识，为这次毕业设计起到了非常重要的作用。通过查阅大量的设计资料及指导老师的精心指导下，我努力克服了一个又一个困难，终于顺利的完成了这次刻骨铭心的设计。这次设计，我们主要采用了电脑辅助绘图，大大提高了工作效率。并加深了对制图应用软件的操作，对夹具设计有了更深的了解。通过这次设计我们深刻体会到设计过程就是一个自我学习的过程：发现问题、了解问题、查阅资料、老师的指导、最后解决问题。我们学到了课本上一些学不到的知识，增长了自己的才干。当然我的水平有限，设计中难免存在不足之处，还请多多指教。在整个设计过程当中，得到樊十全老师的精心指导，及同学的热心帮助。在这里对他们表示衷心的感谢。,谢谢各位评委老师设计中不足之处，敬请指点,学校代码：10410 序 号：20050421本 科 毕 业 设 计题目： 转向器壳体钻孔夹具设计 学 院： 工 学 院 姓 名： 冯彬 学 号： 20050421 专 业： 机械设计制造及其自动化 年 级： 机制052 指导教师： 樊十全 二OO九年 五月 二十号转向器箱体钻孔夹具设计 摘要此次设计是对转向器箱体零件的钻孔专用夹具设计，加工零件为铸件，具有体积大，零件复杂的特点。针对加工孔的工序选择“一面两孔”的定位方式，并以操作简单的手动螺旋夹紧方式夹紧，其机构设计简单，方便且能满足要求。关键词：转向器箱体，夹具设计，定位，夹紧Abstract: Jfk)f B 4:0rLnV This design is to the steering box side cover components drill hole unit clamp design,the processing components are a casting, with a small size, the characteristics of complex parts. Hole machining process for selecting a face and two hole positioning of the way and simplicity of operator manual screw clamp way clampts organization design is simple, the convenience also can satisfy the request. #A1,ygT 9 f*BnOY Key words: Steering box side cover, fixture design, localization, clamping目录摘要1目录2序言3第一章 设计题目41.1设计任务41.2工艺分析5第二章 钻床及其夹具的选择52.1钻床的选择52.2钻床夹具的选择5钻模的确定：62.3 选择钻模板6钻模板的确定72.4 钻套的选择72.5钻套导引孔尺寸和公差的确定82.6钻套高度选择和钻套与工件距离9第 三 章 工件在夹具中的定位103.1工件定位原理103.2 确定定位方案113.3 定位元件的选择与设计113.4 导向元件的选择13第四章 定位误差的分析与计算144.1 定位误差144.2 定位误差的组成及计算方法15第五章 工件的夹紧165.1 夹紧装置的组成165.2 夹紧力的计算17设计小结23参考文献24序言 随着我国机械工业技术的迅速发展制造技术已成为当代科学技术发展最为重要的领域之一，是产品更新，生产发展，市场竞争的重要的手段。从一定意义上讲，机械制造技术的发展水平决定着其它产业的发展水平。而夹具成为加工的重要基础。所以对这一方向的设计发展将严重影响我国机械制造及加工水平。在本次设计中我们所设计的是一种方向机工件夹具。工件在夹具当中的定位和夹紧，夹具在机床上的定位，及机床的选择。在设计说明书当中都有详细的设计说明，呈现了工件加工的所有的过程。本书在自己的努力和指导老师及同学的帮助下，通过查阅大量的相关资料。使得这次课程设计得到圆满的成功。在此对他们表示衷心的感谢。由于我的水平有限，在设计当中难免有不足之处，还请各位多多的指导。 第一章 设计题目1.1设计任务姓 名冯彬班 级机制052学号20050421设计题目转向器箱体钻孔夹具设计指导老师樊十全零件名称转向器侧盖材料QT450-10生产类型中批量生产毛坯铸件生产纲领年生产量 5000 件设计任务本工序钻削加工转向器箱体四个孔13，设计钻孔专用夹具。零件简图如下。1.2工艺分析工件为转向器壳体，工件材料为球墨铸铁，牌号为QT450-10,本道工序主要钻削4个13的孔，4个孔的位置必须满足两个参数条件。孔心位置度偏差0.1mm;孔的轴心的连线的垂直线与中间孔成16度。具体尺寸分布见工件零件简图。工件为小批量生产。故易采用结构简单，成本低廉的手动夹具，万能夹具或组合夹具，以便尽快投入生产。第二章 钻床及其夹具的选择2.1钻床的选择根据所须加工孔的孔径，其基本尺寸为13的四个孔。适合该机床的主要有三种机床，数据如下：型 号最大钻削直径（mm）主轴至工作台最大距离（mm）工作台面积（mmmm）主 轴孔锥度（度）行 程（mm）转 速（r/min）Z518186003503502145330-3040ZQ4015154752503002100480-4100Z53535750450500422568-1100考虑到工件的装卸，及工作台的面积，经各方面的比较，决定采用Z535立式钻床。2.2钻床夹具的选择钻床夹具的特征是：带有钻套和安放钻套的钻模板，故习惯上称之为“钻模”。钻床夹具的类型较多，根据被加工孔的分布情况，可分为以下五类。（1）固定式钻模 这种钻模在使用时，是固定在钻床工作台的。用于在立轴式钻床上加工较大的单孔或在摇臂钻床上加工平行孔系。如果要在立式钻床上使用固定式钻模加工平行空系，则需要在机床主轴上安装钻模时，一般先将装在主轴上的定尺刀具伸入钻套中，以确定钻模的位置，然后将其紧固。这种加工方式的钻孔精度比较高。（2）回转式钻模 回转式钻模主要用于加工同一圆周面上的平行孔系，或分布在圆周上的径向孔。有立轴、卧轴和斜轴回转等三种基本形式。由于回转台已标准化，并作为机床附件由专门厂生产供应，固回转式钻模的设计，大多数情况是设计专用的工作夹具和标准回转台联合使用。（3）翻转式钻模 这类钻模没有钻轴和分度装置，在使用过程中需要用手进行翻转。主要适用于加工小型工件分布几个方向的孔。使用翻转式钻模可减少减少工件装夹次数，提高工件上各孔之间的位置精度。（4）盖板式钻模 这种钻模无夹具体，其定位元件和夹紧装置直接装在钻模板上。钻模板在工件上装夹，适合于体积大而工件上的小孔加工。夹具结构简单轻便，易清除切屑；但是每次夹具需从工件上装卸，较费时，故此钻模的质量一般不宜超过10 kg。（5）滑柱式钻模 这种钻模是一种带有升降钻模板的通用可调夹具，在生产中应用较广泛。滑柱式钻模的结构已经标准化了和规格化了，具有不同的系列。使用时，根据工件的形状、尺寸和加工要求等具体情况，专门设计制造相应的定位、夹紧装置和钻套等，装在夹具体的平台或钻模板上的适当位置，就可用于加工。钻模的确定：根据工件的特殊构造，决定采用盖板式钻模。它的特点是结构简单轻巧，清除切屑方便。对于体积大而笨重工件的小孔的加工，采用盖板式钻模最为适宜。对于中小批生产，凡钻铰后立即进行倒角，等工序时，采用盖板式钻模也极为方便。但盖板式钻模每次需要从工件上装卸，比较费事，所以不宜用于大批大量生产。2.3 选择钻模板钻模板是供安装钻套用的。要求具有一定的强度和刚度，以防止由于变形而影响钻套的位置精度和导向精度。常用的有以下几种：（1）固定式钻模板：直接固定在夹具体上，而不可移动的。因此所获得的位置精度高，但装卸工件不是很方便。（2）铰链式钻模板：钻模板与夹具为铰链连接，装卸工件方便，对于同一工序上钻孔后，接着攻丝的情况尤为适宜，但铰链处必然有间隙，因而加工孔的位置精度比固定钻模板低。（3）可卸式钻模板：当装卸工件必须将钻模板取下，则应采取可卸式钻模板。但由于装卸钻模板比较的费时费力，且钻孔的位置精度较底，故一般在使用其他类型钻模板不便于安装工件时采用。（4）悬挂式钻模板：该钻模板悬挂在机床主轴上，由机床主轴带动上下升降。适用于大批大量生产中钻削同一方向上的平行孔系，可在立式钻床上配合多轴传动或在组合机床上使用。钻模板的确定由于该工件构造独特，所需要加工的孔的位置精度不是很高，且是小批量的生产。故决定采用可卸式钻模板。2.4 钻套的选择在钻床夹具当中，通常是用钻套实现刀具的对准，加工中只需要将钻头对准钻套，所钻孔的位置精度就能达到工序要求。当然钻套还有增强刀具刚度的作用。由于是加工同一平面上的不同位置的相同尺寸孔，故只需要选用一种钻套。钻套的四种形式：（1）固定式钻套：固定式钻套分为A型无肩的，B型有肩的。带肩的主要用于钻模板较薄时。用以保持钻套必要的导引长度。钻套外圆以H7/r6或h7/n6配合直接压入夹具体或钻模板中这种钻套的缺点是磨损后不易更换，因此主要用于中小批生产用的钻床夹具上或用来加工孔距小和孔距精度要求较高的孔。为防止缺屑进入钻套孔内，钻套的上下端应以稍突出钻模板为宜，一般不能低于钻模板。（2）可换钻套：可换钻套的实际功用和固定钻套一样，在批量较大时，磨损后可立即更换。为了避免钻模板的磨损，钻套不直接压配在夹具体或钻模板，而是以H7/g6或H6/g5的配合装进衬套的内孔中，并用防转螺钉防止在加工过程中刀具、切屑与钻套内孔的摩擦力使钻套产生转动，或退刀是随刀具抬起，衬套外圆与夹具体或钻模板的配合采用H7/n6或H7/r6。（3） 快换钻套：快换钻套是供同一个孔经多个加工工步所用的由于在加工过程当中，需要依次更换，取出钻套，以适应不同加工刀具的需要，所以采用快换钻套。（4） 特殊钻套：是根据具体情况自行设计的，以补充标准钻套性能的不足。经过比较，结合工件的结构，决定采用固定钻套的A型无肩钻套。（数量为四个）2.5钻套导引孔尺寸和公差的确定在选用标准结构的钻套时，钻套导引孔的尺寸与公差需要由下面原则确定： （1） 钻套导引孔直径的基本尺寸，应等于所导引刀具的最大极限尺寸，以防止卡住和咬死。 （2） 钻套导引孔与刀具的配合，应按基轴制选用，这是因为这类刀具的结构和尺寸均已标准化。 （3） 钻套导引孔与刀具之间应保证有一定的配合间隙，以防卡死。导引孔的公差带根据所导引刀具的种类和加工精度要求选定，钻孔和扩孔选F7，F8；粗较时选G7；精较是选G6。 （4） 标准钻头的最大尺寸就是所加工孔的基本尺寸，故钻头导引孔的基本尺寸与加工孔的基本尺寸相同，公差取F7。 （5） 若刀具加工时不是用切削部分而是用导柱部分引导，则可按基孔制的相应配合H7/f7，H7/g6，或H6/g5选取。故钻头导引孔的基本尺寸与所加工孔的基本尺寸相同公差取F7。2.6钻套高度选择和钻套与工件距离2.6.1钻套高度钻套高度由孔距精度、工件材料、孔加工精度、刀具耐用度、工件表面形状等因素决定。钻工件孔精度在0.025，或自由尺寸公差时，钻套的高度取H=（1.52）d钻套内径采用基轴制F8的公差。所以H=（1.52）d=（1.52）13=19.526mm加工IT6IT7级精度，孔距在12mm以上的孔时，钻套的高度取H=（2.53.5）d钻套内径采用基轴制G7的公差。H=（2.53）d=（2.53.5）13=32.545.5mm由于该零件加工孔精度不怎么高.查国家标准钻套高度取28mm。2.6.2 钻套与工件的距离钻套与工件间留有一定的距离h，如果h太大会增大钻头的倾斜量使钻套不能很好的导向。h过小，切屑排出困难，不仅会增大工件加工表面的粗糙度，有时还可能将钻头折断。H值可按下面经验公式选取：加工铸铁、黄铜时，h=（0.30.7）d；加工钢件时，h=（0.71.5）d；由于工件是铸铁，故取 C=h=（0.30.7）d=（0.30.7）13=3.99.1取7.5mm。综上所述依据国标：GB2262-80所选钻套为钻套B1328，材料为20#，硬度为HRC58-64.形状如图:图2-1第 三 章 工件在夹具中的定位3.1工件定位原理目前一般习惯上把工件定位范畴内的位置不确定性称为自由度。由于工件在空间直角中，有六个方向的不定度，。限制工件在某一方向的不定度，工件在夹具中某一方向的位置就可以确定。工件在夹具中定位的任务就是通过定位元件限制工件的不定度。以满足工序的加工精度要求，工件在夹具中的定位通常有四种分别如下：A 完全定位：工件在夹具中，六个不定度都被限制，称为完全定位。B 部分定位：六个不定度没有被完全限制时称为完全定位。C 欠定位：既工件实际限制的自由度没有被完全限制，产生定位不足现象称欠定位。D 重复定位：工件在夹具中定位，若几个定位支承点重复限制同一个或几个不定度时，称重复定位。一般来说：对工件上形状精度和位置精度很底的毛坯表面作为定位表面时，是不允许出现重复定位的。对于用已加工过的工件表面或精度较高的毛坯表面作为定位表面时，为提高工件定位的稳定性和刚度，在一定的条件下是允许采用重复定位的。3.2 确定定位方案根据零件的特殊结构。及已加工的的各个表面。具体的方案如下：（1）工件要限制的自由度： X Y 方向的移动自由度，X Y Z方向的转动自由度。（2）a以已加工的定位芯轴上表面为基准面，限制 X Y方向的转动自由度，Z轴的移动自由度。b 以中间孔套入的一根长芯轴，限制X Y 限制的转动和移动自由度。c 以左侧面的已加工的孔为基础套入一定位轴，限制Z 方向的两个自由度。所以出现了重复定位的情况。但由于是采用已加工面为基准，所以对该定位方案是合理的。但重复定位的后果使工件定位不稳定，破坏一批工件定位的一致性。使工件或定位元件在夹紧力的作用下变形，甚至使工件无法进行装夹。为减少或消除重复定位造成的不良后果，可采取如下措施：a 改变定位元件的结构。b 撤消重复限制不定度的定位元件。c 提高工件定位精度之间以及定位元件表面之间的位置精度。在这里我们可以通过提高定位轴的尺寸精度来消除影响。3.3 定位元件的选择与设计 工件在夹具中位置的确定，主要是通过各种类型的定位元件实现的。一般的定位元件有：（1） 平面定位元件：固定支承、可调支承、自位支承、辅助支承固定支承：支承点的位置固定不变的定位元件。如各种固定支承钉。可调支承：支承点的位置可调节的定位元件。如可拧动的螺钉。自位支承：支承点的位置在工件定位过程当中，随工件定位基准面位置变化而自动与之相适应的定位元件（如球面三点式自位支承），这类支承在结构上均需设计成活动或浮动的。辅助支承：这类支承只起提高工件支承刚性或起辅助作用的定位元件而不起定位作用。（2） 圆孔表面定位元件这类定位元件常用于圆孔表面。一般有定位元件有：定位销、刚性心轴、锥度心轴等。（3） 外圆表面定位元件这类定位元件常用于外圆表面定位。一般有：定位套、支承板、V型块等。定位套对工件外圆表面主要实现定心定位；支承板实现对外圆表面的支承定位；V型块则实现对外圆表面的定心对中定位。（4）锥面定位元件主要用于加工轴类零件或某些要求精度定心的零件时，以工件上的锥孔作为定位基准。可提高工件轴向的定位精度。根据工件的结构的特殊性，在工件所加工的孔的平面上，该部分类似悬臂梁，受到钻刀向下的力，及钻削工件时所引起的扭转力距和重力的合力的作用。工件也会受到重力的作用会下垂，而使工件定位基准脱离定位元件。同时还会引起工件的振动，导致刀具的损坏，最终影响加工质量。根据这一特点，决定采用辅助支承。可以在工件所 需加工孔的下部设置辅助支承。先预定位，然后在夹紧力的作用下再实现与主要定位元件全部接触的准确定位。该支承部件为球面支柱。考虑要加工四个孔，且孔的位置不是对称的，分布较大，故采用两个支柱，具体如图：图3-1图3-1对于工件的后部，由于采用了一个定位轴，所以要保证定位轴的定位。决定一端用定位螺钉，一端用紧定螺钉。具体如图3-13.4 导向元件的选择导向元件的作用是用来确定刀具与工件的相对位置，加工是起到正确导引刀具的作用。另外还可以当定位元件使用。这类元件包括各种钻模板、钻套、铰套和导向支承等。钻模板前面我们已经选用了可卸式钻模板。但普通的可卸式钻模板还不能满足我们所加工孔的要求，所以要另外设计。由于所加工的孔是位于不对称的两组平行孔。通过分析发现它们之间的连线的垂线与中间的孔成164度角。为保证加工时的精度，可以把钻模板设计成三角形花键连接的形式，设计的一个宽键齿中心线刚好与这一垂线成164角。花键用拉床或插床加工，热处理后用磨削的方法提高定心面的精度。外三角花键齿用铣床加工，热处理后也可用磨削的方法提高定心面和齿侧面的精度。具体设计如下：渐开线花键根据Dg=32 查表6-74内花键弧齿槽宽和外花键弧齿厚偏差取m=2齿数：z=13模数：m=2分度圆：df=dg-2(0.6+)m=32-2(0.6+0.1)2=29.2mm齿顶圆直径：dd=df+2(0.4+)m=29.2+2(0.4+0.1)m=31.2mm齿根圆直径:dg=df-2(0.6-)m=29.2-2(0.6-0.1)2=26.6mm公称圆：D=df+2*(0.4+)m=29.2+2*（0.4+0.1）2=31.2mm内花键齿根圆弧起始点直径：dq=(z+1.1)m=(14+1.1)2=30.2mm内花键齿槽宽：s=(/2+2tan)=(3.14/2+tan4520.1)=3.54mm内花键齿槽角：=90-203/z=90-203/14=76.5外花键基圆:dj=df+2(0.4+)m=29.2+2 (0.4+0.1)2=31.2mm内花键齿根高：h1=(0.6+) m=(0.6+0.1)2=1.4mm内花键齿顶高：h1=(0.4-)m=(0.4-0.1)2=0.6mm外花键齿根高：h=(0.4+)m=(0.4+0.1)2=1mm外花键齿顶高：h=(0.6-)m=(0.6-0.1)2=1mm内花键齿顶圆直径：Dg=df+2(0.6+)m=29.2+2(0.6+0.1)2=32mm分度圆周节：t=m=3.142=6.28粗糙度必须在3 内外表面光洁度的.21.6之间。而芯轴也就设计成相应的情况。具体如图：图3-2第四章 定位误差的分析与计算4.1 定位误差定位误差是由于定位不准而造成某一工序在工序尺寸（通常指加工表面对工序基准的距离尺寸）或位置要求方面的加工误差。对某一定位方案，经分析计算其可能产生的定位误差，只要小于工件有关尺寸或位置公差的1/31/5。一般即认为此定位方案能满足该工序的加工精度的要求。工件在夹具中的位置是由定位元件确定的，当工件上的定位表面一旦与夹具上的定位元件接触或配合，作为一个整体的工件的位置也就确定了。但对于一批工件来说，由于在各个工件的有关表面之间，彼此在尺寸及位置上均有着在公差范围内的差异。夹具本身和各个定位元件之间也具有一定的尺寸和位置公差。这样一来，工件虽已定位，但每个被定位元件的某些具体表面都会有自己的位置变动量，从而造成在工序尺寸和位置要求方面的加工误差。4.2 定位误差的组成及计算方法定位误差是指一批工件在用调整法加工时，反而由于定位不准而引起工序尺寸或位置。要求的最大可能变动范围。既定位误差主要是由基准误差和基准不重合误差两项组成。所以在设计夹具时，对任何一个定位方案，可通过一批工件定位时的两个极端位置，直接计算出工序基准的最大变动范围，既为该定位方案的定位误差。在工件内孔直径最大而定位销直径最小的条件下，当工件相对于定位销O1O2向上处于最高位置O1且工件外圆尺寸最小时，工序尺寸为最小值Hmin ，当工件相对于定位销沿OO2 向下处于最底位置O2是工件外圆尺寸最大时，工序尺寸为最大值Hmax,此时工序尺寸H的定位误差可知： 定位 =A1A2=HmaxHmin=O1O2+1/2d-1/2(d-Td)=O1O2 +1/2Td根据定位误差产生的原因也可能也按定位误差的组成进行计算： 定位=位置+不重=O1O2 +1/2Td 在工件的装夹配合当中，由于芯轴与工件采用的是H7/k6过度配合，故认为O1O2基本为0。所以定位误差即为芯轴公差的一半：定位=1/2Td=1/2(0.125-0.055)mm=0.035mm定位小于误差的1/5-1/3，所以能满足定位的精度需要。图4-1第五章 工件的夹紧在机械加工中，工件将受到切削力、离心力、惯性力等外力的作用。为了保证在这些外力作用下，工件仍能在夹具中保持由定位元件所确定的加工位置，而不致发生振动或位移，一般在夹具结构中必须设置一定的夹紧装置，将工件可靠地夹紧。典型的夹紧装置，是由以下几个部分组成的。力源装置、中间递力机构、夹紧元件与夹紧机构。夹紧装置的基本要求：（1）在夹紧过程中，工件应能保持在既定位置，即在夹紧力的作用下，工件不应离开定位支承；（2）夹紧力的大小要适当、可靠；（3）夹紧装置应操作安全、方便、省力。夹紧装置的自动化程度和复杂度应与工件的产量和批量相适应；5.1 夹紧装置的组成分析该工件的夹紧由于采用盖板式钻模板，工件装卸都必须手动实现且工件的体积和重量不是很大。该套夹具的夹紧方式为手动夹紧。夹紧机构为螺旋夹紧机构。典型的螺旋夹紧机构具有下列特点：结构简单、扩力比大、自锁性能好、行程不受限制、夹紧动作慢等。本套夹具的夹紧装置为两块可移动压板。通过螺栓夹紧移动压板，达到夹紧作用。夹紧装置图如下图5-15.2 夹紧力的计算5.2.1夹紧力的方向使夹紧力有助于定位，在保证安装的真确可靠,减少工件的变形,定位方便和在可以减少所需夹紧力的大小的前提下,夹紧力的方向应满足：1.夹紧力应垂直于主要定位基准面。2.夹紧力的方向应有利于减小夹紧力。该套夹具的夹紧方向和工件重力方向、切削加工方向一致。工件的定位工作面为圆柱侧面和水平面。5.2.2夹紧力的作用点夹紧力的作用点是指夹紧元件与工件相接触的一小块面积。选择夹紧力作用点位置和数目时，应考虑工件定位可靠，防止夹紧变形，确保工序的加工精度。 1. 夹紧力的作用点应能保持工件定位稳定，而不致引起工件发生位移和偏转。2.夹紧力的作用点，应使被夹紧工件的夹紧变形尽可能小。3.夹紧力的作用点应尽可能靠近工件加工表面，以提高定位稳定性和夹紧可靠性。该套夹具由于在整个加工过程是一工件底面为准，钻模板压在上面，所以上面可以才用螺母直接夹紧。夹紧力作用点是可卸压板与工件作用部位。5.2.3夹紧力大小的计算夹紧力的大小必须适当。夹紧力过小，工件可能在加工过程中移动而破坏定位，不仅影响质量，还可能造成事故；夹紧力过大，不但会使工件和夹具产生变形，对加工质量不利，而且造成人力、人力的浪费。该套夹具的夹紧力的大小主要取决于切削P和重力G。重力是可认为不变的,而切削力在切削的过程中是变化的.影响切削力的大小因素很多,如工件质量的不均匀,加工质量的不均匀,刀具磨损以及切削用量的变化等.同时夹紧力也和其他因素有关,如夹紧件和工件及工件与定位件间接触表面的光洁度,工艺系统的刚性等等,因此夹具夹紧力的设计只能对其作初略的估算。计算夹紧力，通常将夹具和工件看成一个刚性系统来简化计算。根据工件受切削力、夹紧力（大型工件还应考虑工件重力，运动的工件还应考虑惯性力等）的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬时状态，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的夹紧力的数值。即:式中 -实际所需夹紧力（N）； W -在一定条件下，由静力平衡计算出的理论夹紧力（N）： K 安全系数。安全系数K可按下式计算：;式中：为各种因素的安全系数，可查表得到；基本安全系数 =1.3加工性质系数 =1.0;刀具钝化