3.1夹具类型的确定
由于设计任务及条件可知，工件的外形轮廓尺寸小，重量轻，加工要求不高，生产批量不大。因此，设计的夹具不宜复杂，在保证质量和提高生产率的前提下，尽量简化结构，做到经济合理。根据被加工部位的分布情况，拟采用翻转式钻夹具（可换钻套）。 ３．２定位装置的设计
3．2．1确定定位方案
(1)定位原理
在机床上加工工件时，要使工件的各个被加工面的尺寸及位置精度满足工件图或者工艺文件所规定的要求，就必须在切削加工前使工件在机床夹具中占有一个确定的位置，使其相对于刀具的切削运动具有正确的位置，这个确定工件位置的过程我们称为定位。这是定位方案设计的主要任务。
(2)定位基准
为了保证工件上各个加工表面之间或者对其它加工表面的位置精度，工件在机械加工时，必须安放在机床板的一个固定位置上。任何一个零件都是由若干几何表面所组成，这些表面之间根据零件设计的技术要求，广泛存在距离尺寸和角度位置的要求。工艺文件中所谓的基准，就是指零件图上某些点、线、面的位置，可以用它们来确定某些点、线、面的位置。根据这些基准的作用和性质，可以分为设计基准和工艺基准两类。设计基准通常指零件图样上标注尺寸的起点。工艺基准又分为工序基准、定位基准、测量基准等。通常希望将设计基准和工艺基准统一，但是实际上，由于制造上的困难而难以实现，这就引起误差。定位基准的选择是否合理，将直接影响到夹具结果的复杂程度以及工件的加工精度。因此，在选择定位基准时应进行多种方案的分析比较。选择定位基准时，应重点考虑如何减少误差，提高精度，也要考虑安装的方便性、准确性和可靠性。定位基准的选择分为粗基准和精基准的选择两种，下面分别介绍。
a)粗基准的选择。粗基准是用没有加工的表面作为定位基准，选择粗基准时应考虑以下原则:
1) 保证加工表面与不加工表面之间的相对要求，应选择不加工表面作为粗基准，特别是选择与加工表面有紧密联系的表面作为粗基准;
2) 若加工表面较多，选择粗基准时，应合理分配各加工表面的加工余量； 3) 选择作为粗加工基准的表面，应平整、光洁，以便定位准确，夹紧可靠； 4) 因为粗基准的定位误差较大，一般粗基准只能使用一次。 b)精基准的选择。精基准是己经加工过的表面作为定位基准。一般应遵循下列原则: 1) 选择零件的设计基准作为精基准，也就是“基准重合”原则，这样可以避免因基准不重合而引起的基准不重合误差;
2) 能选用统一的定位基准加工各个表面，以保证各个表面对基准的位置精度，这就是“基准统一”原则;
3) 获得均匀的加工余量或使加工表面间有较高的位置精度，有时可以采取互为基准反复加工的原则;
4) 有的精加工工序要求加工余量小，或垂直度要求高，为了保证加工质量和提高生产率，应选择加工面本身作为定位基准。
以上的选择原则，有时是互相矛盾的，在选择的时候要综合考虑。在保证工件加工要求的前提下，尽量使夹具结构简单，工件稳定性好。
(3)工件在空中的自由度
忽略工件的微小变形，工件可以看成一个理想的刚体。将其放在一个空间直角坐标系中，以此坐标作为参照系来观察刚体位置和方位的变化，由刚体力学可知，在空间中
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处于自由状态的刚体，共有6种可能的运动，即沿x轴、Y轴、Z轴移动，或者绕x轴、Y轴、Z轴的转动，这种移动和转动的可能性就称为自由度。这6种移动或者转动的变化形式是基本的变化形式，工件在空间的运动状态都可以由这6种基本变化合成得到。限制了工件的某个自由度，该工件在这个方向上的位置也就确定了。因此，可以根据工件的加工要求，通过限制工件自由度的方法，达到工件在夹具上定位的目的。当工件的6个自由度被全部限制后，工件的位置和方位也就会被唯一的确定下来。
(4)六点定位原理
基于运动原理，要限制工件的6个自由度，典型的方法就是在夹具设计中设置（如图4所示）的6个支承点。图中的矩形工件每次都安放到与6个支承相接触，从而使一批工件中每个工件得到确定的位置，其中底面A放在3个支承上，限制了3个自由度(沿着z轴的移动和沿着x, y轴的转动)，侧面B限制了2个自由度(沿Y轴的移动和沿z轴的转动)，另一个侧面C限制了一个自由度(沿x轴的移动)。用分布在3个互相垂直的平面上的6个支承点来限制六个自由度，使得工件在夹具中的位置完全确定，这就是著名的3-2-1六点定位原理[6]。六点定位原理适合任何形状的工件。如图5所示的轴类工件的六点定位原理示意图。其中轴的圆柱表面放在4个支承点上，消除了工件的4个自由度(沿y, z轴的移动和绕z轴的转动)，轴端部靠在一个支承点上，消除了一个自由度(沿x轴的移动)，轴上一端的槽正放在一个支承点上，消除了工件绕x轴转动的自由度(图5)所示。根据工件形状的不同，所用的定位基准也不同，定位点的分布情况也不同。运用六点定位原理可以分析和判断夹具中的定位结构是否正确，将工件的六个自由度完全约束或受限制的定位称为完全定位。但是在很多情况下，无需将工件的6个自由度完全约束，只需要限制那些对加工后位置精度有影响的自由度即可，无需限制6个自由度的定位称为不完全定位。在保证工件位置精度的前提下，不完全定位可以减少夹具元件，简化夹具结构。如果一个夹具的定位结构所限制的自由度少于位置精度必须要限制的自由度数量，就会产生定位不足，这种定位方式称为欠定位。如果一个夹具的定位结构中，不同支承点重复的约束工件上同一个自由度，就会产生定位不稳定，这种定位方式称为过定位。欠定位情况下，工件的位置精度不能保证，因此是不允许的。过定位要视具体的情况而定是否允许。如图5中，如果B平面的两个支承点在一条垂直线上，这样绕z轴转动的自由度就没有被限制，这种情况属于欠定位;而沿Y轴移动的自由度就被限制了两次，这种情况属于过定位。
图4 六点定位原理
图5 轴类工件的六点定位原理
(5)根据工件结构特点，其定位方案有两种：方案一（如图6所示），以?28H7mm孔 → 及一组合面（K面与?10H9mm孔下端面组合）为定位面，以限制五个自由度（→X，Y，
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图6 定位方案一
图7 定位方案二
→ ，⌒ ，⌒ ）ZXY，以?10H9mm孔端外缘毛坯一侧为防转定位面，以限制工件自由度。该
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?0.05方案由于880mm的公差大，定位不稳定，定位误差较大。
方案二（如图7所示），以孔?28H7mm及端面K定位，限制工件五个自由度（→X，→ ，→ ，⌒ ，⌒ ）⌒ YZXY，以孔?11mm孔外缘定位，限制工件Z自由度。为增加刚性，在?10H9mm孔下端，增设一个辅助支承.由于定位精度未受尺寸88mm的影响，定位误差较小。
比较上述两个方案，方案二为最佳方案。 3．2．2选择定位元件
（1）选用带台阶面的定位销，作为?28H7mm孔及其端面定位的定位元件（见夹具总图17）.其结构和尺寸按要求确定。
（2）以?10H9mm孔外缘定位，采用的定位元件有两种形式（如图8所示）：
形块移动方向钻头旋转方向(a)(b)
图8 定位件的选择
a)选用可调支承钉作为以?10H9mm外缘定位的定位元件，它可限制Z自由度.该方案可克服毛坯精度对定位精度的影响，在使用过程中根据每批毛坯的精度进行调整，结构如图8（a）所示。
b)采用移动V形块作为定位元件，如图8（b）所示。限制了Z自由度，其定位精度不受毛坯的影响，但受夹具结构限制，并且结构复杂，布局困难。V形块除定位作用外，还有夹紧作用，根据本工件的结构特点，易引起工件变形。
比较上述两种形式，确定采用第一种形式。 3）定位误差的分析计算 a）加工?10H9mm，要求保证中心距尺寸（80 ±0.20）mm及两孔轴线平行度?0.30mm.计算中心距（80±0.20）mm定位误差?D为：
?D??B??Y；
由图4可知，?B?0 mm。
基准定位?Y等于定位销与定位孔的最大间隙Xmax,销孔配合代号为?28- 18 -
H7mm, g6
?0.0210.007?28H7mm为?280mm，以?28g6mm为?28??0.02mm。
于是 Xmax?Dmax?dmin?28.021?27.98?0.041(mm)
?D??Y?Xmax?0.041(mm)
其中：?G?0.4mm；
?D允?1/3?G?0.13(mm)。
则 ?D??D允。
该定位方案满足要求。
b)计算?10H9mm与?28H7mm两孔轴线的平行度误差 同理 ?D??B??Y,?B?0mm， 由于基准位移误差定义可知?Y??1??2。
由于此两表面是在一次安装中加工出?1是定位销圆柱部分与台阶面的垂直度误差。的，其误差很小，可忽略不计?1=0mm。
?2是工件定位孔?28H7mm与定位面K间的垂直度误差，而?28H7mm孔与定位面K也是在一次安装中加工出的，其误差很小，也可以忽略不计?2=0mm。
因此 ?D??B??Y?0mm。
定位误差的允许值?D允?1/3?G?1/3?0.3?0.10(mm)； 显然 ?D??D允。
因此该定位方案也能满足两孔轴线平行度0.30mm的加工要求。
2）加工?11mm孔，要求保证孔距尺寸（15±0.25）mm的定位精度 同理 ?D??B??Y,?B?0；
而?Y与加工?10H9mm孔时相同，只是方向沿加工尺寸15mm方向。 其中?G?0.5mm
?D允?1/3?G?1/3?0.5?0.167(mm)；
显然?D??D允， 该方案满足要求。
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