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图 5-6 箱体以一面两孔定位
量大时采用一面两孔作定位基准。大批量生产的主轴箱常以顶面和两定位销孔为精基准，如图5-6所示。
这种定位方式是加工时箱体口朝下，中间导向支架可固定在夹具上。由于简化了夹具结构，提高了夹具的刚度，同时工件的装卸也比较方便，因而提高了孔系的加工质量和劳动生产率。
这种定位方式的不足之处在于定位基准与设计基准不重合，产生了基准不重合误差。为了保证箱体的加工精度，必须提高作为定位基准的箱体顶面和两定位销孔的加工精度。另外，由于箱口朝下，加工时不便于观察各表面的加工情况，因此，不能及时发现毛坯是否有砂眼、气孔等缺陷，而且加工中不便于测量和调刀。所以，用箱体顶面和两定位销孔作精基准加工时，必须采用定径刀具（扩孔钻和绞刀等）[9]。
上述两种方案的对比分析，仅仅是针对类似床头箱而言，许多其它形式的箱体，采用一面两孔的定位方式，上面所提及的问题也不一定存在。实际生产中，一面两孔的定位方式在各种箱体加工中应用十分广泛。因为这种定位方式很简便地限制了工件6个自由度，定位稳定可靠；在一次安装下，可以加工除定位以外的所有5个面上的孔或平面，也可以作为从粗加工到精加工的大部分工序的定位基准，实现“基准统一”；此外，这种定位方式夹紧方便，工件的夹紧变形小；易于实现自动定位和自动夹紧。因此，在组合机床与自动线上加工箱体时，多采用这种定位方式。
以上分析可知：箱体精基准的选择有两种方案：一是以 3平面为精基准（主要定位基面为装配基面）；另一是以一面两孔为精基准。这两种定位方式各有优缺点，实际生产中的选用与生产类型有很大的关系。通常从“基准统一”，中小批生产时，尽可能使定位基准与设计基准重合，即一般选择设计基准作为统一的定位基准；大批大量生产时，优先考虑的是如何稳定加工质量和提高生产率，不
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过分地强调基准重合问题，一般多用典型的一面两孔作为统一的定位基准，由此而引起的基准不重合误差，可采用适当的工艺措施去解决。
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第6章 夹具设计
6.1夹具介绍
在机械加工过程中，夹具按专业化程度可分为通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合夹具、成组夹具、标准夹具、随行夹具、组合机床夹具等。我这次设计的是液压夹具。这是一种专用夹具，专为一工件的一道工序而设计的夹具。夹具的主要任务是保证刀具旋转轴线对工件定位表面有正确的相互位置，根据工件的几何形状和尺寸结构及工艺特性，选择不同形式的钻模以保证产品精度和生产率。
在机床上加工零件时,为了保证加工精度,必须先对工件进行定位并将其夹紧。夹具夹紧力的作用主要用来保证工件的定位基准与定位件保持良好的接触,使加工时不致于受切削力、离心力、惯性力、工件自重等作用而移位。夹紧力通过其大小、作用点和方向来体现,在夹具设计过程中十分重要。
6.2夹具设计要求
6.2.1夹具方案设计
床夹具设计是工艺装备设计中的一个重要组成部分，是保证产品质量和提高劳动生产率的一项重要技术措施。在设计过程中应深人实际，进行调查研究，吸取国内外的先进技术，制定出合理的设计方案，再进行具体的设计。而深入生产实际调查研究中，应当掌握下面的一些资料：
（1）工件图纸；详细阅读工件的图纸，了解工件被加工表面是技术要求，该零件在机器中的位置和作用，以及装置中的特殊要求。
（2）工艺文件：了解工件的工艺过程，本工序的加工要求，工件被加工表面及待加工面状况，基准面选择的情况，可用机床设备的主要规格，与夹具连接部分的尺寸及切削用量等。
（3）生产纲领：夹具的结构形式应与工件的批量大小相适应，做到经济合理。
在本次毕业设计的夹具要求是中小批量生产的夹具设计。
（4）制造与使用夹具的情况，有无通用零部件可供选用。工厂有无压缩空气站；制造和使用夹具的工人的技术状况等。
夹具的出现可靠地保证加工精度，提高整体工作效率，减轻劳动强度，充分发挥和扩大机床的工艺性能[10]。
6.2.2了解夹具总体设计要求
（1）夹具应满足零件加工工序的精度要求。特别对于精加工工序，应适当提高夹具的精度，以保证工件的尺寸公差和形状位置公差等。
（2）夹具应达到加工生产率的要求。特别对于大批量生产中使用的夹具，应设法缩短加工的基本时间和辅助时间。
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（3）)夹具的操作要方便、安全。按不同的加工方法，可设置必要的防护装置、挡屑板以及各种安全器具。
（4）能保证夹具一定的使用寿命和较低的夹具制造成本。夹具元件的材料选用将直接影响夹具的使用寿命。因此，定位元件以及主要元件宜采用力学性能较好的材料。夹具的低成本设计在世界各国都以相当重视。为此，夹具的复杂程度应与工件的生产批量相适应。在大批量生产中。宜采用气压、液压等高效夹紧装置；而小批量生产，则宜采用较简单的夹具结构。
（5）要适当提高夹具元件的通用化和标准程度。选用标准化元件，特别应选用商品化的标准元件，以缩短夹具制造周期，从而降低夹具成本。
（6）必须具有良好的结构工艺性，以便夹具的制造、使用和维修。以上要求有时是互相矛盾的，故应在全面考虑的基础上，处理好主要矛盾，使之达到较好的效果。例如钻模设计中，通常侧重于生产率的要求[11]。
图6-1为夹具设计所选液压缸
图6-1 液压缸
6.3工件的夹紧计算及其选择
6.3.1 工件的夹紧
设计夹紧装置时，应满足下述主要要求：[11]
（1）夹紧装置在对工件夹紧时，不应破坏工件的定位，为此，必须正确选择夹紧力的方向及着力点。
（2）夹紧力的大小应该可靠，适当，要保证工件在夹紧后的变形和受压表面的损伤不致超出允许的范围。
（3）夹紧装置结构简单合理，夹紧动作要迅速，操作方便省力，安全。 （4）夹紧力或夹紧行程在一定范围内可进行调整和补偿。 6.3.2 夹紧力的选择 （1）夹紧力方向
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在保证安装的真确可靠，减少工件的变形，定位方便和在可以减少所需夹紧力的大小的前提下，此套夹具的夹紧方向和工件重力方向和切削方向相同。工件的定位工作面为垂直方向上，则工件的夹紧通过工件的一个定位销与水平方向的移动压块完成。夹紧力的方向为平行重力方向垂直夹紧。[2]
（2）夹紧力的作用点
夹紧力的作用点是指夹紧元件与工件相接触的一小块面积。现在夹紧力的方案已定。考虑夹具的结构尺寸特征可以确定夹紧力的作用点个数为2个。
考虑夹紧力作用点的一般要求：[1]
1）夹紧力的作用点应能保持工件定位稳定，而不至引起工件发生位移和偏转；
2）夹紧力的作用点，应使被夹紧的夹紧变形尽可能的小些； 3）夹紧力的作用点应尽可能靠近加工表面，以提高定位稳定性。 6.3.3夹紧力的计算
确定夹紧力大小的原则是,夹紧时不得破坏工件的准确定位,工件在夹紧后的变形和受压表面的损伤不允许超过技术条件所允许的范围[2 ,4 ] 。夹紧力直接影响工件的安装可靠性、夹紧变形、定位准确性和加工精度。实际加工过程中,影响夹紧力的因素很多,计算也非常复杂[5] 。严格意义上说,夹紧力是一个粗略的估算值。机械加工时,工件受到切削力、离心力、惯性力、工件自重等作用,为了保证夹紧可靠,夹紧力必须与上述各力相平衡。但不同情况下,各种力的方向、大小都不相同,因此不能用通式来描述夹紧力与各力之间的关系。为简化计算,一般只考虑主要外力的影响,从夹紧可靠的前提出发,根据静力平衡原理,列出静力平衡方程式[1 ,3 ] ,加工过程中取不利状态所需夹紧力的大小,即理论夹紧力大小FJ, 再乘以安全系数K作为实际夹紧力FJO,即
FJO = KFJ
式中, FJO为实际所需要的夹紧力(N),FJ为按静力平衡原理计算的理论夹紧力(N) , K为安全因数,K= K0 K1 K2 K3。K0为基本安全因数(考虑工件材质、余量是否均匀) , 一般取112～115;K1为加工性质因数, 粗加工时取112 ,精加工时取110; K2为刀具钝化因数,一般取111～113; K3为切削特点因数,连续切削时取110,断续切削时取112。阻止工件转动和移动通过摩擦力来实现,因此夹紧元件与工件接触表面之间存在摩擦因素μ, 根据实践经验,不同接触表面之间的因数μ可按以下数值取值: ①若接触表面均为较光滑(加工过)的表面,一般取μ= 012～013;②若夹紧元件淬火表面有平行齿纹,一般取μ=013～015;③若夹紧元件的淬火表面有网状齿纹,一般取μ=017～018。
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