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工序要保证的尺寸如上，加工孔?13采用的方案是：钻、扩,由尺寸?13由钻头和扩孔刀保证，尺寸160?0.04,80?0.04,46?0.025，由合格的夹具保证。
刀具钻头用?12.7锥柄麻花钻，扩孔钻采用D13锥柄扩。
①从技术方面分析，根据以上原始资料和工艺分析结合零件的结构特点和有关尺寸要求，技术要求，决定了的加工必须设计专用夹具，否则费工费时，增大成本。
②从经济角度方面分析，由于批量为中批量生产，夹具设计和制造成本较低，故设计专用夹具是合理的。
3.3确定设计方案
确定夹具方案的原则是：确保加工质量，结构简单合理，操作省力高效，制造成本低廉，根据以上原则进行方案比较，确定合理的最佳方案。
工件的两个加工孔为通孔，在Z方向的位移自由度可以不限制，但实际的平面定位却必须限制该方向的自由度，以达到简化夹具的目的，因此应按完全定位设计夹具。 3．3．1定位方案的确定
工序基准面为A面及?80?0.04，按照基准重合原则，选A面及?80?0.04为定位基准。由于工件的两个加工孔为通孔，在Z方向的位移自由度可以不限制，故只限制X、Y上的自由度，如下计算：
在Y方向上 ?D??B??Y?0 在X方向上 ?D??B??Y??Y?Xmax
7由菱形销与孔?136的配合关系为?136H得 g6?0.040.014孔：?136H7(0) 轴： ?136g6(??0.039)
所以 Xmax??0.040?(?0.039)?0.079， 所以 ?D?Xmax?0.079。
在组合机床上加工时,必须使用权被加工零件对刀具及其导向体质正确的相对位置,这是靠夹具的定位支承系统来实现的,定位支承系统除用以确定被加工零件的位置外,还要承受被加工零件的生量和夹压力,有时还要取受切削力。
定位支承系统主要由定位支承、辅助支了和一些限位元件组成。定位支承是指在加工过程中维持被子加工零件有一定位置的元件。辅助支承是公用作增加被加工零件在加工过程中的刚度及稳定性的一种活动式支承元件。
由于定位支承元件直接与被加工零件接触，因此其尺寸、结构、精度和布置都直接影响被子加工零件的精度。为了避免产生废品以及经常修理定位支承元件的麻烦，设计时必须注意以下的问题：
（a）合理布置支承元件，力求使其组成较大的定位支承平面。最好使夹压力的位置对准
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定位支承元件。当受工件结构限制不能实现时，也应使定位支承元件尽量接近夹压力的作用线，并使夹压力的合力中心处于定位支承平面内。
（b）提高刚性，减少定位支承系统的变形。应力求使定位元件（如定位销）不要受力。 （c）提高定位支承系统的精度及其元件的耐磨性，以便长期保持夹具的定位精度。 （d）可靠地热电厂除定位支承部位的切屑。使用权切屑不堵塞和粘创刊在定位支承系统上，对保证定位的准确性和工作可靠性有很大的影响。因此设计时应尽可能不使用权切屑落到定位支承系统上。当切屑有可能落在其上时，必须采取有效的热电厂屑和清理措施。
本次设计采用的定位元件为：平面A为定位板，左端面为一个支承钉，孔?136为菱形销，以上述定位元件就能实现工件的定位，即是该夹具的定位支承系统。
对于左端面的支承钉，在专用夹具上采用支承钉定位时，工件通常用四个或多个支承钉定位，这样可增加定位系统的刚度，心防止当夹紧力和切削力不是对定位板板引起工件的变形。为了减小定位板板的不共面度的误差，可装配后合磨。通常不共面度误差为0.01～0.03mm。
对于采用毛坯面定位夹具，从理论上讲是应当采用三点支承的，并采用带圆头的支承销定位，但当采用三个以上的压板而不能确保同时动作时（实际上是达不到同时动作），常常会把工件夹歪，因此需要采用四点支承的方法。
在布置支承点时，应按工件定位而后情况，使支承点之间的距离尽量远一些，以增加定位的稳定性。支承板应该放在切屑不易落到的地方。当工件在夹具上以侧面及其上面的定位孔定位时，定位块就放在加工部位的上方或是切屑易落到的地方，且在布置上应保证支承块之间有较大的距离，不应连续排列。
对于菱形销，在夹具夹工件时时，多采用“一面两销”的定位方法，以消除工件在空间的六个自由度，实现工件在夹具中的准确定位。为了能以最简单的运动形式装卸工件（如单机夹具上的推进和拉出，流水线和自动线上工件在夹具上的送进和推出），多采用伸缩式定位销。除此以外，还可采用固定式定位销。当要求被加工孔与定位销孔之间的位置精度高与+0.05或是-0.05mm。或是受结构的限制不能采用伸缩式定位销，以及加工装卸比较容易的轻小零件时，为了简化夹具的结构均采用固定式定位销。采用固定式定位销时，为了使工件的定位基面能很好地与支承元件相接触，除采用圆柱销和削边销相结合的定位方法以补偿孔间距的误差外，定位销还必须有适当的高度，以补偿定位孔与定位基面的垂直度误差。对于削边销，要采用可靠的防转措施，对于定位销，还应考虑拆装方便。定位销与安装孔的配合，定位销的尺寸及公差等，详见《机床夹具设计》。 3．3．2夹紧方案的确定
夹紧力应指向主要定位基准，是靠近加工表面。由于在Z方向、Y方向设置了定位板和支承钉，因此施加一个向下的夹紧力和夹紧面并指向支承钉的夹紧力就可将工序工件充分夹
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紧。为了便于工作和提高机械效率，采用了联运夹紧机构，只须拧紧一个螺母能从几个方面均匀夹紧该工件。其中，夹紧件有：铰链压板、三个动压块、一个与活用螺栓焊死的压板。具体夹紧机构及零件见夹具总图。
首先夹紧力的计算，加工过程中，工件受到切削力、离心力、惯性力及重力的作用。理论上，夹紧力的作用应与上述力的作用想平衡；而实际上，夹紧力的大小还与工艺系统的刚性、夹紧机构的传递效率等有关。而且，切削力的大小在加工过程中是变化的，因此，夹紧力的计算是个复杂的问题，只能进行粗略的估算：
由参考文献[10]中查表1?2?3可得：
圆周切削分力公式：FC?902apf0.75KP
式中 ap?1.8mm f?0.4mm/r
Kp?KmpKk?pK?opK?spKrp
HBn) 取HB?175 n?0.4 查表得：Kmp?(150查表可得参数：Kk?p?0.94 K?op?1.0 K?sp?1.0 Krp?1.0 即：FC?766.15(N)
同理：径向切削分力公式 ： FP?530ap即：FP?347.71(N)
轴向切削分力公式 ： Ff?451apf0.4KP 式中参数： Kk?p?1.11 K?op?1.0 K?sp?1.0 Krp?1.0 即：Ff?624.59(N)
根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，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夹紧力的数值。即： WK?K?F
安全系数K可按下式计算有： K?K0K1K2K3K4K5K6
式中：K0~K6为各种因素的安全系数，通常情况下，取K=1.5～2.5。当夹紧力与切削力方向相反时，取K=2.5～3。
可得:KC?1.2?1.2?1.0?1.2?1.3?1.0?1.0?2.25
0.9f0.75KP
式中参数： Kk?p?0.77 K?op?1.0 K?sp?1.0 Krp?1.0
KP?1.2?1.2?1.2?1.2?1.3?1.0?1.0?2.7 Kf?1.2?1.2?1.25?1.2?1.3?1.0?1.0?2.81 所以，有：WK?KC?FC?1743.54(N) 有：WK?KP?FP?937.31(N) 有：WK?Kf?Ff?1753.85(N) 螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算有：
W0?QL??tg?1??ztg(???2)33 无锡职业技术学院毕业设计说明书
式中参数由参考文献[10]中可查得：
???9.33 rz?5.675 ?1?90? ?2?9?50? ??1?36? 其中：L?140(mm) Q?80(N) 螺旋夹紧力：W0?5830(N)
l1由表得：原动力计算公式 W0?WK??
L?0?即：WK?W0L?0?5830?229?0.98?11279.04(N)
l116?由上述计算易得： WK??WK
由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。
总体结构设计、钻套、钻模板：为了进行钻、扩加工，采用快换钻套、钻套与钻模板间装衬套。钻套的高度H=36mm，钻套与工件间一般应留排屑间隙。在本钻套设计中，取h=8mm，钻套内孔与刀具采用间隙配合，即快换钻套选取?12.7F8，快换铰套为?13G7，衬套与钻模间配合尺寸为?22H7/g6，衬套与钻模板间的配合为?34H7/g6。
由于两加工孔的中心距相距较远（160?0.04）且鉴于零件结构特点，因而采用两个钻模板。又由于扩孔后还需锪?26孔，该孔不需钻模板。所以钻模板选取可卸式。再则钻模板是悬空状态，为了提高夹具体的刚性，在夹具体上设置了加强筋。为了保证两孔中心距160?0.04,在设计夹具时，让两钻套的中心距为160?0.04，钻套中心距对称中心为80?0.04，钻套的中心距支承钉定位表面为46?0.025，这样，就能确保加工中心的尺寸要求。在设计和装配夹具时，这应注意：定位板与夹具体底面应平行，钻套中心与底面应垂直。
由于是中批量生产，宜用简单的手动夹紧装置。采用带开口垫圈的螺旋夹紧机构，使工件装卸迅速、方便。 3．3．3夹具的装配总图
总图的设计：夹具总图及其五类尺寸见工装设计总图。 3．3．4夹具的验证
该夹具以两个平面定位，要求保证孔轴线与左侧面间的尺寸公差以及孔轴线与底平面的平行度公差。为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的工序公差。
工件精度分析：孔?160轴线与左侧面为线性尺寸一般公差。根据国家标准的规定，由参考文献[5]中表可知：
取m（中等级）即 ：尺寸偏差为37??0.3
1) 定位误差（两个垂直平面定位）：当??90?时；侧面定位支承钉离底平面距为：
h?H 234 无锡职业技术学院毕业设计说明书
离为h，侧面高度为H；且满足则：
?D?W?2(H?h)tg??g?0.079mm 2）对刀误差?T
因刀具相对于对刀或导向元件的位置不精确而造成的加工误差，称为对刀误差。钻头与钻套间的间隙，会引起钻头的位移或倾斜，造成加工误差。由于钢套壁厚较薄，可只计算钻头位移引起的误差：?T?(ymax?ymin)cos?
其中接触变形位移值：
NZ?m?[(kRaZRaZ?KHB?HB)?c1]?0.014mm
9.81Sm?j?j??ycos??0.0128mm
?
3）夹具的安装误差：A
因夹具在机床上的安装不精确而造成的加工误差，称为夹具的安装误差。由于此夹具的安装基面为平面，因而没有安装误差，即?A=0。
4） 磨损造成的加工误差?j?M，由于该误差影响因素多，又不便于计算，所以常常根据经验
n?j?M通常不超过0.005mm 5） 夹具误差?J
因夹具上定位元件、对刀或导向元件、分度装置及安装基准之间的位置不精确而造成的加工误差，称位夹具误差。夹具误差?J主要包含定位元件相对于安装基准的尺寸或位置误差
?J1；定位元件相对于对刀或导向元件（包含导向元件之间）的尺寸或位置误差?J2；导向
元件相对于按扎基准的尺寸或位置误差?J3 以上几项共同组成夹具误差?J取0.01mm
误差总和：?j??w?0.0586mm?0.35mm
从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。
精度验证：按七次均方根误差公式?B2??Y2??J2??A2??G2??F2??T2??k来校核尺寸80?0.04，其中?k?0.30。 1）基准不符误差?B
由于定位基准与工序基准重合，故?B=0 2）基准位移误差?y
?0.040由定位元件菱形销与定位基准孔?136mm间配合关系?136H7/g6可知孔?136H7（0），0.014轴?136g6（?，二者最大间隙Xmax?0.079， ?0.039）
所以 ?Y?Xmax?0.079 3）工件夹紧变形误差?J
一般地：?J?0.005~0.02,故可取?J?0.01。
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