构和装置在总体上的配置，夹具体的外形尺寸便已大体确定。根据《机床夹具设计手册》表1-9-2 夹具体结构尺寸的经验数据及表1-9-3 夹具体座耳尺寸两表可初步拟订夹具体的尺寸。（见精镗销孔夹具体零件图） 4.5.3 夹具体的排屑结构
为了便于排除切屑，不使其积聚在定位元件工作表面上而影响工件正确定位，一般在设计夹具体时，应采取必要的措施。参阅《机床夹具设计手册》表1-9-4，采用切屑自动排除结构。
4.6 精镗销孔夹具工作原理
如图6所示为精镗销孔夹具装配图。其工作原理为：结合人机工程学基本原理，从正面装入活塞工件，工件安放在止口座1上，由活塞止口和端面限制5个自由度，剩下沿Z轴的转动自由度由右 可移动的菱形销13来限定，菱形销插入销孔后，顺时针旋动手柄8，压紧螺杆6向下移动，通过圆球头部将作用力传递到压块3，压块将力均匀地传到活塞2顶面，压紧工件，活塞夹紧后，退出菱形销13，将夹具整体平移到工作位置开始加工，加工结束后，退出刀具，逆时针旋动手柄8， 松开压块3，取下活塞，精镗销孔工序加工完成，继续加工下一个工件。
5 钻油孔夹具设计
5.1 工件的定位
油孔的加工是在与销孔所在的半曲面相垂直的活塞两个半曲面上分别钻出３个直油孔，如图8所示。
为保证油孔中心与止口面的长度精度要求，要限制的自由度为X轴的平动及Y轴和Z轴的转动，为保证油孔间的角度，要限制的自由度为Z轴的平动及X轴的转动。故选用典型的孔定位方法，定位元件为心轴与圆柱定位销的配合使用，其中，心轴与止口盘顶面限制X轴、Z轴的平动和沿X轴、Y转动4个自由度，圆柱定位销限制Y轴的移动和沿Z转动2个自由度。选择孔为定位基准。心轴的宽度和圆柱定位销的直径由活塞的内孔间距和销孔直径确定。
5.2 定位误差的分析与计算
本设计是采用孔定位，因而可能产生的误差是元件的销孔与定位销之间的间隙引 起轴向的误差和心轴与活塞内壁配合产生的径向误差。以销孔与定位销的定位误差为例：
根据《机械制造装备设计》第265页可查最大间隙公式为
??Dmax?dmin????x??g (17)
36
图 6 精镗销孔夹具装配图
Fig 6 Finished boring cotter hole jig assembly drawing
1、止口座 2、活 塞 3、压 块 4、压 板 5、衬 套 6、压紧螺杆 7 、销 8、手 柄 9 夹具体 10、菱形销导套 11、衬 套 12、螺 钉 13、菱形销 14、键 15、定位键
式中 Dmax—定位孔最大直径；
dmin—定位销最小直径；
Δ —销孔的最小间隙； ?x—销的公差； ?g—孔的公差。
由于销孔与之间有间隙，工件安装时孔中心可能偏离销孔中心，其偏离的最大范围是以δ为直径，以销中心为圆心的圆。若定位时让工件始终靠紧销的一侧，即定位以销的一条母线为基准，工件的定位误差公为：??本设计选用的活塞销孔最大直径为
Dmax12?g。
= 52.12mm + 0.05mm =52.17mm，定位销
直径选定为d = 52.1mm，其长度选定为L = 130mm。定位销与销孔间采用H7/g6，销轴最小尺寸为dmin＝52.1－0.014＝52.086，所以其定位误差最大间隙由公式得：
??Dmax?dmin?52.17?52.086＝0.084。
5.3 工件的夹紧
查《机械加工工艺手册》表1024—11有：钻孔加工时轴向力计算公式为：
F＝3.48 d0f
1.40.8?b0.7 ( 18 )
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式中 F— 钻削加工轴向切削力； d0— 钻头直径； F— 切削进给量；
?b— 加工材料的屈服强度；
1.40.80.7代入数据计算得 F?3.48?3.2?0.2?202＝201 N
取夹紧安全系数为 K＝2.5 螺旋夹紧机构源动力：
MQ?W0??r`tanΨ1?rZtan?α?Ψ2???=1056.8 N
为方便加工完成以后取出活塞零件，在夹具中增加了弹簧。根据《机械设计手册》表261-1、261-11可知，该弹簧选用国标件GB/T2089—1994，弹簧半径D＝20mm，弹簧材料65Mn,截面直径d＝2mm，有效圈数n＝6.5，长度H＝20mm，一圈弹簧的刚度K＝316N/mm。弹簧的预紧压缩量为0，夹紧工件后的压缩行程S＝0.2mm，故弹簧产生的力q＝nKS ＝6.53316N/mm30.2mm＝410.8N。
所以本夹具的夹紧力
F?W?q ＝1056.8 N + 410.8 N ＝1467.6 N
5.4 导向装置的确定
刀具的导向是为了保证孔的位置精度 ，增加钻头和镗杆的支承以提高其刚度，减少刀具的变形，确保孔加的位置精度。
本设计中所选用的导向装置是可换钻套。如图7所示，可换钻套是先把衬套用过盈配合H7/r6固定在钻模板上，再采用间隙配合H7/g6将可换钻套装入衬套中，并用螺钉压住钻套。这种钻套更换方便，适用于中批以上的生产。
1—钻套 2—衬套 3—钻模板 4—螺钉查《机械加工工艺手册》表1024—11有：钻孔加工时轴向力计算公式为：
F＝3.48 d0f1.40.8?b0.7
式中 F— 钻削加工轴向切削力；
d0— 钻头直径；
F— 切削进给量；
?b— 加工材料的屈服强度；
1.40.80.7代入数据计算得 F?3.48?3.2?0.2?202＝201 N
取夹紧安全系数为 K＝2.5 螺旋夹紧机构源动力：
MQ?W0??r`tanΨ1?rZtan?α?Ψ2???
=1056.8 N
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为方便加工完成以后取出活塞零件，在夹具中增加了弹簧。根据《机械设计手册》表261-1、261-11可知，该弹簧选用国标件GB/T2089—1994，弹簧半径D＝20mm，弹
图 7 可换钻套 Fig 7 Replaceable drill sleeve
簧材料65Mn,截面直径d＝2mm，有效圈数n＝6.5，长度H＝20mm，一圈弹簧的刚度K＝316N/mm。弹簧的预紧压缩量为0，夹紧工件后的压缩行程S＝0.2mm，故弹簧产生的力q＝nKS ＝6.53316N/mm30.2mm＝410.8 N。
所以本夹具的夹紧力
F?W?q ＝1056.8 N + 410.8 N ＝1467.6 N
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5.5 分度装置设计
油孔所在的两个面是左右对称分布的，为在一次装夹的情况下完成两个面的加工，安排了分度盘。
分度装置的基本形式主要是指由分度盘和分度定位器所组成的分度副的形式。分度装置的工作精度也主要取决于分度副的结构和制造精度。本夹具要求的是轴向分度，可初步拟定为一圆销对定，原因是圆销对定结构简单、制造容易。分度副间有污物时，不直接影响分度副的接触。缺点是无法补偿分度副间的配合间隙对分度精度的影响。分度板孔中一般压入耐磨衬套，与圆柱定位销采用H7/g6配合。分度盘上分布六个倾斜的齿形槽，用于定位对称分布的6个直油孔。分度盘与长套筒连接，转动手柄，手柄末端的螺母与套筒外螺纹间互锁，从而带动套筒和分度盘一起旋转，转到指定的位置，分度销在内部弹簧的作用下自动压入分度盘齿形槽内，继续转动分度盘，可通过分度盘斜面作用，将分度销退出齿形槽。（见夹具装配图）
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5.6 标准件的选择
查相关书籍及《机械加工工艺手册》，联接销选用GB/T119—2000，材料为35钢，不经淬火、不经表面处理；夹紧螺钉选用GB/T65－2000；夹紧螺栓选用GB/T5783—2000；垫圈选用GB/T97.1—2002, 材料为Q235，不经表面处理；键选取GB/T1096－1979；压紧螺母选取GB/T6170—2000，螺纹规格为D＝M20，性能等级为8级，不经表面处理，产品等级为A级的1型六角螺母，标记为：螺母 GB/T6170 M12；弹簧选取GB/T2089—1994,A型、材料为60Si2MnA，表面渡漆处理的右旋圆柱螺旋压缩弹簧；钻套按GB2268—80选取，材料T10A，热处理： HRC58～6；与钻套配合使用的钻套用衬套从GB2263—80选取，材料T10A，热处理： HRC58～64（具体见夹具装配图）。
5.7 夹具体的设计
与精镗销孔夹具相似，该夹具的毛坯采用铸造结构, 夹具体设计，也不作复杂的计算，参照类似的夹具结构，按经验类比法估计确定。（具体见夹具体零件图）
5.8 钻油孔夹具的工作原理
如图8所示，钻活塞直油孔工作原理为：通过定位销5及止口盘7共同作用将活塞工件4完全定位，然后拧紧心轴14尾部压紧螺母13将活塞及相关部件一起夹紧在套筒11上，逆时针旋转手柄10，靠螺纹间的互锁带动套筒转动，心轴14和套筒11通过键15定位连接，分度盘7与套筒11靠螺钉连接，套筒11带着夹紧的工件和分度盘一起转动，转到规定的位置，分度定位销2在内部弹簧的作用下自动压入分度盘3齿形槽内，然后再顺时针反向旋转手柄10，分度盘3被分度定位销卡住并连同套筒11保持不动，连接手柄的螺母将套筒压紧在夹具体17上，开始加工第一个直油孔，油孔加工完后逆时针转动手柄10，松开套筒11，并带动分度盘3一起旋转，分度盘齿形槽斜面与分度定位销2作用将销挤出齿形槽，分度盘3转动到第二个加工位置，分度定们销再次自动压入分度盘齿形槽，反向拧动手柄10夹紧套筒11，开始加工第二个油孔，如此循环直到六个油孔全部加工完，拧开心轴尾部螺母13，取出定位销5，卸下工件，为后序加工做准备。
6 结论
6.1 设计体会
这次毕业设计是独立完成的工作量最大的一次，在设计的过程中我查阅了大量的网络资料和原始的书籍和手册，特别是CAD图纸的绘画，让我重新温习和深入了解我了AutoCAD制图软件的应用，增强了我的动手实践能力，图纸中许多尺寸和结构都是我参照相关书籍拟定的，也基本上能实现设计的要求，这也增强了我整体思考和联系
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