西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）
定位装置的结构和布置必须保证这一点。
当加工的表面与工序基准之间有尺寸联系或相互位置精度要求时，则应以夹具的回转轴线为基准来确定定位元件的位置。
工件的夹紧应可靠。由于加工时工件和夹具一起随主轴高速回转，故在加工过程中工件除受切削力矩的作用外，整个夹具还要受到重力和离心力的作用，转速越高离心力越大，这些力不仅降低夹紧力，同时会使主轴振动[19]。因此，紧机构必须具有足够的夹紧力，自锁性能好，以防止工件在加工过程中移动或发生事故。对于角铁式夹具，夹紧力的施力方式要注意防止引起夹具变形。
b. 夹具找正基准的设置
为保证车床夹具的安装精度，安装时应对夹具的限制基面仔细找正。若限为基面偏离回转中心，则应在夹具体上专门制一个孔（或外圆）作为找正基面，使该面与机床主轴同轴，同时它也作为夹具设计、装配和测量基准。为保证加工精度，车床夹具的设计中心与主轴回转中心的同轴度应控制在0.01mm之内，限制端面对主轴回转中心的跳动量也不应大于0.01mm。
c. 定位元件的设计
在车床上加工回转表面，要求工件加工面的轴线必须和车床主轴的旋线重合[20]。夹具上定位元件的结构设计与布置，必须保证工件的定位基面、加工面和机床主轴三者的轴线重合。特别对于如支座、壳体等工件，由于其被加工回转表面与工序基准之间有尺寸或相互位置精度要求，因此应以机床夹具的回转轴线为基准来确定夹具定位工作表面的位置。 4.1.3壳体零件的专用夹具的总体设计
为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，通常需要设计专用夹具。设计第10道工序铣凹槽5mm×28mm 和第13道工序中钻φ12mm孔的专用钻夹具，φ12mm孔的专用钻夹具设计的关键点在于加工的孔不在φ30mm的孔的中心线上，而是有一定的偏心距，加工时在切削力的作用下，工件会发生偏移，从而造成加工孔的精度得不到保证。通过反复设计和试加工，在夹具体上添加撑板固定在5mm×28mm凹槽处可有效避免此问题。
4.2定位基准的选择
粗基准的选择通过分析选择壳体零件毛坯的下表面作为粗基准。这样加工好的上下底面可作为零件加工的精基准。同时可以把φ30mm毛坯孔作为零件加工的粗基准 。
精基准的选择该壳体零件的上下底面既是装配基准，又是设计基准，用它作精基准能使加工遵循基准重合的原则，实现了零件的良好定位方式，其余各
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面和孔的加工也能用它定位，这样使工艺路线遵循了基准统一的原则。此外，上下面的面积相对比较大，定位比较稳定，夹紧方案比较简单、可靠，并且操作起来也比较方便。
4.3切削力及夹紧力的计算
金属切削时，刀具切入工件，使被加工材料发生变形并成为切削所需的力，称为切削力。切削力来源于以下三个方面
1）克服被加工材料弹性变形的抗力。 2）克服被加工材料塑性变形的抗力。
3）克服切削与前面的摩擦力和刀具后面与过渡表面和已加工表面之间的摩擦力[21]。
a. 铣削切削力的计算
刀具；高速钢立铣刀，φ5mm，Z=3
XFfyFaeuFZcFaPZF?
qFWFdn0 其中
cF?650,aP?2mm,xF?1.0,fz?0.02mm,yF?0.72,ae?5mm,uF?0.86,d0?5mmqF?0.86,wF?0,Z?3
所以得F=233N。安全系数取大一点2F=466N。 夹紧力查表得3000N。远远大于切削力。 b. 力的计算
(1) 钻孔切削力的计算
查《机床夹具设计手册》表1?2?7可得：
切削力公式：F?412D1.2f0.75K
fP式中D=12mm（孔的直径），f=0.36mm/r（主轴进给率） 查表1?2?8得：
HB0.6KP?(?0.65 )190即：Ff=2455(N) (2) 夹紧力的计算
实际所需夹紧力：由《机床夹具设计手册》表1?2?11得：
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WK?Ff?K
安全系数K可按下式计算：
K?K0K1K2K3K4K5K6
式中：K0~K6为各种因素的安全系数，见《机床夹具设计手册》表1?2?1 可得：
K=1.2×1.0×1.0×1.1×1.3×1.0×1.0=1.72 所以WK=Ff ×K= 2455(N) ×1.72=4222.6 (N)
4.4定位误差的分析
当夹具在机床上的定位精度已达到要求时，如果工件在夹具中定位的不准确，将会使设计基准在加工尺寸方向上产生偏移。往往导致加工后工件达不到要求。设计基准在工序方向上的最大位置变动量，称为定位误差[22]，
?dw表示。
定位误差产生的原因：
（1）定位基准与设计基准不重合产生的定位误差 （2）定位副制造不准确产生的基准位移误差
该夹具以中心通孔轴线来作为定位基准，该零件虽然没有任何尺寸公差要求，但为了尽量增强零件的适用性，要尽量减少加工误差。
由《机床夹具设计手册》可得：
（1）定位误差：定位尺寸公差??0.2mm，在加工尺寸方向上的投影，这里的方向与加工方向一致。即：故?dw?0.2mm
（2）夹紧安装误差，对工序尺寸的影响均小。即： ?j?j?0 （3）磨损造成的加工误差：?j?M通常不超过0.005mm
（4）夹具相对刀具位置误差：钻套孔之间的距离公差，按工件相应尺寸公差的五分之一取。即?D?A?0.06mm。
误差总和： ?j??w?0.265mm
从以上的分析可见，所设计的夹具的加工误差较小，实用性强。
4.5夹具的截图
4.5.1铣削夹具
此夹具是第10道工序铣凹槽5mm×28mm的专用夹具，在定位方面依靠三个短V形块定位（V形块1、V形块2、V形块3）。一个固定短V形块能限制工件两个自由度，三个固定短V形块共限制工件六个自由度，不会因组合而发生数量上的增减。其中短V形块1限制Z、Y方向上的移动自由度，短V形块3与之组合起限制Z、Y方向上的转动自由度，即V形块3由单独定位时限制
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两个移动自由度转化为限制工件的两个转动自由度。也可以把固定短V形块1,3组合起来视为一个长V形块，用它来定位共限制Z、Y方向上的移动和转动四个自由度。两种方法是等同的。固定短V形块2限制了X方向上的移动和转动两个自由度，其中单独定位时限制Y方向上的移动自由度作用在组合定位时转化成限制X方向上的转动自由度。这是一个完全定位，没有重复定位现象。夹紧力依靠的是压板夹紧。
图4.1 铣削三维夹具图
图4.2 铣削三维夹具图
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4.5.2钻孔夹具
图4.3 钻孔三维夹具图
图4.4 钻孔三维夹具图
此夹具是第13道工序中钻φ12mm孔的专用夹具，依靠心轴定位，心轴和夹具体组合限制了工件的五个自由度（包括Y、Z方向上的移动和转动，X方向上的移动共五个自由度），加工的孔不在φ30mm的孔的中心线上，而是有一定的偏心距，加工时在切削力的作用下，工件会发生偏移，从而造成加工孔的精度得不到保证[23]。通过反复设计和试加工，在夹具体上添加撑板固定在5mm×28mm凹槽处可有效避免此问题。夹紧力依靠心轴一端的螺母拧紧。
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