第3章、夹具的设计
由于生产类型中等批量生产，要考虑生产效率，降低劳动强度，保证加工质量，故需设计专用夹具。本次设计主要是Φ10H7孔夹具设计，可以采用两种方案：快换钻套或者是用导向一样的两个夹具，我设计的是采用快换钻套。
3.1.定位方案的确定 （1）工序要求
本次设计工序Ⅳ钻Φ10H7mm孔的夹具，该工序要求Φ10H7mm孔轴线与Φ25H8mm孔中心线有φ0.05mm的平行度要求，因而也应以φ25H8mm孔的中心线为定位基准。
（2）定位方案的确定
为了加工φ10H7mm孔，应限制的自由度应保证定位可靠，加工稳定，故设计的定位方案如手柄座夹具总装图所示，总共限制了工件的全部6个自由度，属于完全定位。在该定位方案中，φ25H8mm孔内插入一个定位长销，限制了四个自由度（x，y方向的移动和转动）；R13 mm圆柱面用一短的浮动V型块，限制了一个自由度（z方向的转动）；用夹具夹持住工件，限制了工件沿z方向的移动。这样6个自由度全部被限制。
（3）定位误差分析
定位误差是指由于定位不准确引起的某一工序的尺寸或位置精度要求方面的加工误差。对于夹具设计中采用的定位方案，只要可能产生的定位误差小于工件相应尺寸或位置公差的1/3，即可认为定位方案符合加工要求。
对于本次设计的夹具，需要保证的平行度要求：要求φ10H7mm孔轴线与φ25H8mm孔中心线有φ0.05mm的平行度要求，由于定位基准是φ45mm孔的中心线，工序基准也是φ45mm孔的中心线，故基准不重和误差为0，只存在基准位移误差。定位误差的计算如下： (一) 验算中心距50（+-0.05）mm 影响此精度的因素：
1)定位误差，此项主要是定位孔φ25H8mm和定位销φ25g6mm的间隙产生，最大间隙为0.053mm.；
2)钻模板衬套中心与定位销中心距误差，装配图尺寸为50(+-)0.006,误差为为0.012mm； 3)钻套与衬套的配合间隙,由φ16H6/g5可知最大间隙为 0.029mm；
4)钻套内孔与外圆的同轴度误差，对于标准钻套，精度较高，此项可以忽略； 5)钻头与钻套间的间隙会引偏刀具，产生中心距误差e=（H/2+h+B）*(Δ/H)。 H为导向高度，此处H=45mm，查《实用机械加工工艺手册》表8-65，h=10mm,B=38mm,故e=0.045mm
其综合误差可按概率法求和：Δ∑=(0.053^2+0.012^2+0.029^2+0.045^2)^(1/2)=0.07mm 该项误差略大于中心距允许误差0.1mm的2/3，勉强可用，应减小定位和导向的配合间隙。
(二) 验算两孔的平行度精度
工件要求φ10H7mm的孔全长平行度公差0.05mm，导致产生两孔平行的误差的因素有：
1)设计基准与定位基准重合，没有基准转换误差，但φ25H8/g6的配合间隙及孔与端面的垂直度公差会产生基准位置误差，定位销轴中心与φ25H8mm孔中心偏角α 1(rad)为 α 1=Δ1max/H1,式中，Δ1max为φ25H8/g6处最大间隙（mm）；H1为定位销轴定位面长度（mm）。
2)定位销轴中心线对夹具体底平面的垂直度要求α 2图中没有注明。
3)钻套中心与定位销轴的平行度公差，图中标注为0.02mm，则α3=0.02/43=0.0004665mm。 4)刀具引偏量e产生的偏斜角α 4=0.029/45=0.00064 rad
因此总的平行度误差α∑=(α 1^2+α 2^2+α3^2+α 4^2)<0.05,故合格。
（4）定位元件的型号，尺寸和安装方式
a) 固定式定位销
查《实用机械加工工艺手册》，表8-51确定定位销(JB/T 8014.1-1995)，基本尺寸，D=25mm,H=34mm,h1=2mm,d=15mm,L=30mm,该销与定位面板上的孔采用H7/g6过盈配合。
b) 浮动短V型块
查《实用机械加工工艺手册》表8-60(JB/T 8018.4-1995)，确定活动V型块的基本尺寸，B=40f7,H=16f9,L=16mm，h=13mm,d=24mm,相配件d=M16 1.5夹紧方案的确定
3.2.夹紧装置的设计
夹紧力方向原则：
(1)夹紧力的作用方向不应破坏工件的既定位置； (2)夹紧力的作用方向应使所需夹紧力尽可能小； (3)夹紧力的作用方向应使工件的夹紧变形最小。 夹紧作用点原则：
(1)夹紧里的作用点应正对夹具定位支撑元件或位于支撑元件所形成的稳定受力区域内，以免工件产生位移和偏转；
(2)夹紧力的作用点应正对工件刚性较好的部位上，以使夹紧变形尽可能少，有时可采用增大工件受力面积或合理分布夹紧点位置等措施来实现；
(3)夹紧力的作用点应尽可能靠近工件的加工表面，以保证夹紧力的稳定性和可靠性，减少工件的夹紧力，防止加工过程中可能产生振动。
根据以上要求，考虑加工零件的特点及定位方式，确定夹紧方式。
本设计方案选用的是螺旋夹紧机构，夹紧方向向下，通过螺杆的转动，带动套在螺杆头部的螺母向下移动，进而作用在工件φ45mm圆柱大端面上，实现夹紧，具体夹紧装置的
布置见A1图纸。这种夹紧方式和夹紧装置简单实用，且对于中等批量生产能较快装夹工件，劳动强度较小，成本低，简单可靠。
3.3.切削力及夹紧力的计算 （1）切削力的计算
刀具为高速钢锥柄麻花钻，直径D=9.8mm，每齿进给量f=0.18mm/r，由《加工工艺师手册》表28-4可得：钻孔的轴向力计算公式为(当硬度=190HBS时)，由《加工工艺师手册》表28-5可得修正系数，由高速钢、190HBS可查得，故由《机械制造装配设计》得安全系数=2.376,其中=1.5~2取=1.5,=1.2,,。查《实用加工工艺手册》表14-9摩擦系数=0.15故实际所需切削力为Q=100N。
（2）夹紧力的确定
本方案采用的螺旋夹紧机构，螺杆端面为圆周接触，由《加工工艺师手册》夹紧力计算公式：查《加工工艺师手册》表17-30原始作用力Q=100N,作用力臂L=240mm,由表17-25得螺旋副当量摩擦半径=15.56mm,α=1°26′，f=0.2mm/r，l=20mm,由表17-27得α1=9°50′，代入公式得：F==2206.15 N。
由《机械制造装配设计》得安全系数k=k1*k2*k3*k4,其中k1=1.5~1.2,k2 =1.2（粗加工）或=1（精加工）；k3=1.1~1.3，k4=1.2（断续切削）或1（连续切削），求的k=2.376。查《实用加工工艺手册》表14-9摩擦系数u=0.15故实际所需的夹紧力为19070N。
设计体会
本次课程设计的任务是确定工件的机械加工工艺及专用孔夹具，我设计的零件是CA6140手柄座，通过这次设计，我对手柄座从铸造到加工有了很深的了解，对夹具的设计也有了深入的研究，使我明白了很多东西：
首先我明白了仅仅了解书本上的东西是远远不够的，只有在结合自己的实际情况，运用于实践，这样才能更深地了解和学习好知识。
其次，我懂得了工艺是一个很细致的工作，我们要在工作中不断的积累经验，学会用自己的知识解决实际问题。
还有就是觉得自己学到的知识太有限，知识面太窄，以后还有待加强训练和实践。 同时我们要不断地向别人学习，尤其要多想老师请教，他们可以让我们少走很多的弯路，同时也让我们知道很多优秀的设计方法和与众不同的设计理恋。
最后我了解到创新设计是我们未来生存的法宝，所以从现在开始一定要有意识的锻炼和培养自己在这方面能力。
通过这次设计，我对所学的专业知识有了一个系统的了解，将理论与实践紧密结合起来，使我收获很大，让我对夹具设计有了更深入的了解，也为我以后走上工作岗位提供了宝贵的经验。
参考文献
1、王栋等. 机械制造工艺学课程设计指导书，机械工业出版社.2010.9 2、陈佳芳等.实用金属切削加工工艺手册(第二版).上海科学技术出版社.2006.4 3、李益民等.机械制造工艺设计简明手册.机械工业出版社.2005.7 4、杨叔子等.机械加工工艺手册.机械工业出版社.2006.1 5、陈宏钧.实用机械加工工艺手册.机械工业出版社.2005.9
6、赵家齐等.机械制造工艺学课程设计指导书(第二版)，机械工业出版社2009.6