夹具设计 4夹具设计
为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，在加工托盘零件时需要设计专用夹具。根据任务要求中的设计内容，需要设计加工工艺孔夹具及铣两侧槽夹具各一套。其中加工N面上28?M6的螺纹孔和4?M12的螺纹孔的夹具将用于Z3025摇臂钻床上，铣两侧槽夹具将用于X2010C的龙门铣床上。
4.1．钻孔夹具设计 ⒈提出问题
本夹具主要用来钻工N面上28?M6的螺纹孔和4?M12的螺纹孔，28?M6的螺纹孔之间有精确的位置要求，在加工孔时，中心孔?110?0.027已经加工完成，可以以中心孔的中心线为基准加工。在本道工序加工时，既要考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，孔与孔之间的位置精度也是主要问题。
⒉夹具设计
⑴．定位基准的选择
本工序对所钻28?M6螺纹孔之间有精确的位置要求，由于需要加工的孔比较多，而且都在同一个平面内，所以采用盖板式钻模比较适合。为了使定位误差为零，选择
?110?0.027孔中心线为定位基准，限制4个自由度，同时选择内胀器自动定心夹具。再选择螺纹孔所在的N面作为定位基准，限制1个自由度。
⑵．切削力及夹紧力计算 a)当加工28?M6螺纹孔时：
查资料《机床夹具设计手册》表1?2?7可得：
切削力公式：Ff?412D1.2f0.75KP 式中 D?5.2mm f?0.25mm/r 查表1?2?8得：Kp?(HB0.6)?0.95 190即：Ff?1000.6(N)
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夹具设计 实际所需夹紧力：《机床夹具设计手册》表1?2?11得：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查《机床夹具设计手册》表1?2?1 可得： K?1.2?1.2?1.0?1.2?1.3?1.0?1.0?2.25 所以： WK?K?Ff?2.25?1000.6?2251.5(N)
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。
取K?2.25，?1?0.16，?2?0.2
螺旋夹紧时产生的夹紧力，由式（2.9）有：：
W0?QL?(N)
?tg?1??ztg(???2)?5830式中《机床夹具设计手册》可查得：
???9.33 rz?5.675 ?1?90? ?2?9?50? ??1?36? 其中：L?140(mm) Q?80(N)
由《机床夹具设计手册》表1?2?26得：原动力计算公式： 由上述计算易得： W0??WK 因此采用该夹紧机构工作是可靠的。 b)当加工4?M12螺纹孔时：
查资料《机床夹具设计手册》表1?2?7可得：
切削力公式：Ff?412D1.2f0.75KP 式中 D?10.2mm f?0.25mm/r 查表1?2?8得：Kp?(HB0.6)?0.95 190即：Ff?2245.9(N)
实际所需夹紧力：《机床夹具设计手册》表1?2?11得：WK?Ff?K 安全系数K可按下式计算：
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夹具设计 K?K0K1K2K3K4K5K6
式中：K0~K6为各种因素的安全系数查《机床夹具设计手册》表1?2?1：
K?1.2?1.2?1.0?1.2?1.3?1.0?1.0?2.25
所以 WK?K?Ff?2.25?2245.9?5053.3(N)
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。
取K?2.25，?1?0.16，?2?0.2 螺旋夹紧时产生的夹紧力：
W0?QL?(N)
?tg?1??ztg(???2)?5830式中参数查《机床夹具设计手册》：
???9.33 rz?5.675 ?1?90? ?2?9?50? ??1?36? 其中：L?140(mm) Q?80(N)
由《机床夹具设计手册》表1?2?26得：原动力计算公式： 由上述计算易得： W0??WK 因此采用该夹紧机构工作是可靠的。 ⑶．定位误差分析
工件在夹具中定位产生的定位误差，其值一般应控制在工件的相应尺寸或位置公差的
11~，为此需要对每一项工序加工要求都要逐一进行判断。 35在零件图上28?M6螺纹孔中心线到基准孔中心线的距离尺寸l?104.9?0.05，在
夹具设计时确定工序尺寸l1?104.9?0.01。
查《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?D.W?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
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夹具设计 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?0.5mm
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。 4.2．铣槽夹具设计 ⒈提出问题
本夹具主要用来粗铣、半精铣两侧槽，从零件图的尺寸标注知道，两侧槽的设计基准是中心孔的中心线。在加工侧槽前，中心孔已经粗加工过一次，而两侧槽的位置要求不是重点，可以选择中心孔的中心线为工艺基准加工侧槽。在本道工序加工时，主要应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，而精度则不是主要问题。
⒉夹具设计
⑴．定位基准的选择
从零件图的尺寸标注知道，两侧槽的设计基准是中心孔的中心线。在加工侧槽前，中心孔已经粗加工过一次，而两侧槽的位置要求不是重点，可以选择中心孔的中心线为工艺基准，限制四个自由度，在以M面为基准，限制一个自由度，然后以一个侧面为基准，限制一个自由度。
⑵．切削力及夹紧力计算
刀具：硬质合金直齿三面刃铣刀，?360mm，z?26mm
xFuFCFapfzyFaezqFwFd0nF?(见《切削手册》表3.28)
其中：CF?294,ap?3.12，xF?1.0，fz?0.12，yF?0.72，ae?40mm（在加工面上测量的近似值），uF?0.86，d0?360mm，qF?0.86，wF?0
294?3.12?0.120.27?400.86?26?2033.3(N) 所以：F?0.86360当用两把刀铣削时，F实?2F?4066.7(N) 查《金属切削刀具》表1-2可得：
.4(N) 水平切削力 ：FH?1.1F实?4473
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夹具设计 (N)垂直分力：FV?0.3F实?1220
在计算切削力时，必须把安全系数考虑在内。安全系数K?K1K2K3K4。 其中：
K1K2
为基本安全系数1.5； 为加工性质系数1.1；
K3为刀具钝化系数1.1； K4
为断续切削系数1.1。
'F.4?8931.1(N) 所以 ?KFH?1.5?1.1?1.1?1.1?4473为了使其夹具结构简单、操作方便，选用手动螺旋夹紧机构。单个螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算：
W0?QL??tg?1??ztg(???2)式中参数参考《机床夹具设计手册》可查得：
????0 ??2?19? ?2?9?50?
其中：L?100(mm) Q?250(N) 螺旋夹紧力：W0?19230.8(N) 易得：W0?WK
经过比较实际夹紧力远远大于要求的夹紧力，因此采用该夹紧机构工作是可靠的。 ⑶．夹具设计及操作的简要说明
如前所述，应该注意提高生产率，但该夹具设计采用了手动夹紧方式，在夹紧和松开工件时比较费时费力。由于该工件体积大，工件材料易切削，切削力较大等特点。经过方案的认真分析和比较，选用了螺旋夹紧机构。这类夹紧机构结构简单、夹紧可靠、通用性大，在机床夹具中很广泛的应用。
此外，当夹具有制造误差，工作过程出现磨损，以及零件尺寸变化时，影响定位、夹紧的可靠。为防止此现象，支承钉和V形块采用可调节环节。以便随时根据情况进行调整。
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