钻削功率 p
m=2л
Mn10?3
=2*3.14*20.1*23.89*10?3
=3.02（kw）
上述计算结果与机床允许值相比均符合。 确定采用切削用量：f =0.35
V=0.904m/s n =23.89r/s
上述加工完成后对直径为12的孔进行扩孔止13 加工直径为13的孔完成。
第三章 机床夹具设计
一. 机床夹具概述
机床夹具简称夹具，是指对工件进行定位和夹紧的工艺装备的统称，它广泛应用于工件的焊接、热处理、机械加工、检测、装配等环节。例如：焊接夹具、热处理夹具、机床夹具、检验夹具、装配夹具等。作为夹具，在设计原理上它们存在着共性。例如：均设计有定位元件，一般也有夹紧装置等。但由于应用场合有异，它们在设计中也有各自的特殊性。例如：检验夹具和机床夹具对定位精度要求较高，其它夹具对定位精度要求一般较低等。本章主要介绍机床夹具及其设计原理。
1. 机床夹具的工作原理及其功用
1. 机床夹具的工作原理 由前所述，工件在机床上的装夹方法有三种：直接找正装夹；划线找正装夹；专用夹具装夹。下面借助一个实例，说明工件在专用夹具上如何通过装夹并保证其工序加工精度要求。
图11-1是一套筒零件简图，其机械加工工艺过程见表11-1。由表可知，除工序05采用通用夹具三爪自定心卡盘外，其余工序均需要专用夹具对工件进行装夹。
表11-1 零件加工工艺过程 工序号 工 序 内 容 粗车外圆及端面C；调头，半精车05 外圆，粗、精车B面，粗、精镗孔φ80H7及φ40H7 图① 工 序 简 图 机床 车床 夹 具 三爪自定心卡盘 备 注 此为小批量加工工艺安排 精车外圆，切槽，精车端面C保证10 尺寸48±0.2 图② 车床 车床夹具 钻3－φ6H9孔 15 图③ 钻床 钻床夹具 铣扁保证尺寸82±0.1 20 图④ 铣床 铣床夹具 图11-2为工序15中钻3－φ6H9孔的钻床夹具。工件以内孔和端面在心轴2及其肩面上定位，采用螺母10和开口垫圈9可实现对工件的快速装卸。
本工序加工中，被加工孔的尺寸精度（φ6H9）直接由定尺寸刀具保证，尺寸36±0.03mm的精度通过钻套对刀具的引导加以保证，而3－φ6H9孔的相互位置则由夹具上设置的分度装置保证。
通过上例应当看到：利用专用夹具装夹，能够保证的是工件上的面与面之间的尺寸（位置尺寸）和位置精度，它不能保证加工面本身的尺寸及形状精度。
利用专用夹具装夹保证工件加工精度时应注意下列几点：
① 工件在夹具中的定位和夹紧。工件定位面必须与定位元件定位面相接触或配合，以保证工件相对于夹具的准确几何位置关系，并通过夹紧使这一位置关系在加工过程中不致由于其它作用力而发生变化。
② 刀具在机床上的装夹。刀具在机床上安装时，也需要定位和夹紧，刀具相对于机床也必须要保证有准确的几何位置关系。刀具一般是通过辅助工具（简称辅具）安装在机床上。
③ 夹具在机床上的安装与调整，其最终目的是为了保证工件和刀具之间的准确几何位置
关系。如图11-2所示钻床夹具在机床上安装调整时，必须首先保证麻花钻与钻套的相互位置要求，然后用连接元件将夹具固定在机床上即可。
2. 机床夹具的功用 通过上面实例不难看出：工件成批量加工中，广泛采用专用夹具装夹。专用夹具的功用主要表现在下列几个方面：
① 能够可靠地保证工件的加工精度，减少人为因素影响；
② 可大大地缩短工件装夹时间，提高劳动生产率，进而降低工件生产成本； ③ 可以扩大机床的工艺范围；
④ 可以改善工人的劳动条件，降低劳动强度。
2. 机床夹具的分类与组成
1. 机床夹具的分类 研究夹具分类的目的是为了更好的了解各类夹具的不同特点和应用范围，进而掌握各类夹具设计中的普遍性原理和特殊性问题。常采用的机床夹具分类方法有三种：按机床分类，按夹紧动力源分类和按夹具用途、特点分类。
当按夹具用途、特点分类时，机床夹具分为下列几类：
（1） 通用夹具 指具有较高通用性的夹具，其结构尺寸已经系列化。这类夹具有专门厂家生产制造，有些已经作为机床附件随机床一起供应。如：三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘、虎钳等。通用夹具均具有适应性强、成本低、可缩短生产准备周期的优点；但其效率较低、定位精度较差也是不容忽视的。因此，通用夹具多用于加工精度要求不高、生产类型属中、小批和单件生产的场合。
（2） 专用夹具 针对某一工件的某一工序的加工精度要求而专门设计、制造的夹具称为专用夹具。由于具有非常高的针对性，所以其效率很高，结构紧凑，定位精度较高；但制造周期较长，成本较高，不具有通用性。同时，高的针对性也决定了专用夹具一般由使用单位自行设计、制造。专用夹具多用于生产批量较大场合；小批量生产中，当工件加工精度较高或加工困难时也采用专用夹具。
（3） 可调夹具 通过更换和调整夹具上的个别元件，就可满足相同或相似类型、但具有不同结构尺寸工件装夹需要的一类夹具称为可调夹具。可调夹具又分为通用可调夹具和成组夹具两种。通用可调夹具是指具有一定通用性的可调夹具，如：滑柱钻模；成组夹具是专门应用于成组工艺的夹具，要求夹具在同组工件装夹中能够可调。
（4） 组合夹具 由预先制造好的标准元件、合件组装而成的夹具，组成夹具的元件、合件可多次拆装，重复利用。组合夹具的特点就是夹具组装极快；可减少夹具品种，降低夹具的保管、维护费用；可降低工件的加工成本。因此，组合夹具非常适合于新产品的开发试制和单件、小批生产类型。
（5） 随行夹具 随行夹具是指在自动线加工中，可随同工件按加工工艺需要一起移动的夹具。随行夹具必须要与固定安装在各加工工位的工位夹具配套使用。随行夹具不同于一般夹具的地方就是具有两套定位基准，一套用于对工件进行定位，另一套用于在工位夹具上对其本身定位。加工时，先将工件装夹在随行夹具上，然后随行夹具带着工件沿自动线依次完成在各工位的装夹和加工。随行夹具适用于被加工工件无可靠定位基准或无可靠输送基面的情况。
除上述分类外，当按机床分类时，夹具可分为：车床夹具，铣床夹具，钻床夹具，镗床夹具，拉床夹具等；当按夹具夹紧动力源分类时可分为：手动夹具，电动夹具，气动夹具，液压夹具，电磁夹具，真空夹具等。
2. 机床夹具的组成 夹具种类繁多。不同的工件类型和大小、不同的加工方法、甚至
不同的设计人员，都将使夹具的结构形式有所不同。但撇开夹具结构形式的不同，按夹具上各部分元件和装置所起的功用划分，则夹具一般由下列几部分组成。
（1） 定位元件 是指与工件定位表面相接触或配合，用以确定工件在夹具中准确位置的元件。如图11-2中的定位心轴2。
（2） 夹紧装置 用以夹紧工件，防止加工中其它作用力对工件已定好位的破坏。如图11-2中的螺母10和开口垫圈9。
（3） 对刀、引导元件 用来保证刀具相对于夹具或工件之间准确位置的元件。常见的这类元件有：钻床夹具中的钻套，铣床夹具中的对刀块和镗床夹具中的镗套。如图11-2中的钻套11。
（4） 连接元件 用以确定夹具相对于机床之间准确位置，并将夹具紧固在机床上的元件。如夹具与机床工作台之间连接用T型槽螺栓。
（5） 其它元件和装置 为了满足工件装卸和加工中其它需要所设置的元件及装置。如：为提高工件局部刚度的辅助支承；装卸工件用的上下料装置、顶出器；为实现多分布面加工用的分度装置；为了让刀的抬起装置等。如图11-2中的对定销5及相关元件。
（6） 夹具体 用来连接夹具其它各部分使之成为一个有机整体的基础件。一般情况下，夹具体是夹具中最大的一个元件。如图11-2中的件1。
在夹具中，定位元件和夹具体是必有的，其它各组成部分并不是每一夹具所必须的。
3. 定位方案的设计与计算
工序加工时，必须先要保证工件相对于机床或夹具的正确几何位置关系，这一操作过程称为“定位”。定位的目的是为了保证工序的加工精度（位置尺寸精度和位置精度）要求。本章主要研究的内容有：工件在夹具中是如何定位的？如何通过定位保证工件的工序加工精度要求？如何根据工件的工序加工精度要求设计合理的定位方案？
. 工件在夹具中的定位
要解决工件在夹具中的定位问题，必须首先搞清楚下列几个问题：工件在空间有几个自由度，如何限制这些自由度？工件的工序加工精度与自由度限制有什么关系？如何限制工件的自由度？对工件自由度的限制有什么要求？这些是本节要解决的主要问题。
1. 工件定位的基本原理 由上述可知：工件在夹具中的定位实质就是解决工件相对于夹具应占有的准确几何位置问题。在定位前，工件相对于夹具的位置是不确定的，正如自由刚体在空间直角坐标系中一样。
而一个自由刚体在空间直角坐标系中有六个独立活动的可能性。其中有三个是沿坐标轴方向的移动，另外三个是绕坐标轴的转动（正反方向的活动均认为是一个活动），这种独立活动的可能性称为自由度，活动可能性的个数就是自由度的数目。
工件可以看作是一个自由刚体，用X、Y、Z分别表示沿三个坐标轴x、y、z方向的移动自由度，用X、Y、Z分别表示绕三个坐标轴x、y、z的转动自由度，这就是工件在空间的六个自由度。如图11-3所示。