專業課程綜合設計
目錄第一章夾具設計任務 1
1.1 零件結構分析及零件圖 1
1.1.1 零件的作用 2
1.1.2 零件的工藝分析 2
1.2 鑽孔工序的重點技術要求分析 2
1.2.1工序分析 2
1.2.2 基本要求 3
第二章孔夾具設計方案的確定 4
2.1 設計方案 4
2.2 定位面及定位元件的選擇 5
2.3 夾緊面及夾緊元件的選擇 5
2.4 鑽套的選擇 5
2.5 鑽模板的確定 6
2.6 夾具體的確定 6
2.7 其他零件的選擇 7
第三章主要計算說明 9
3.1 鑽削力的計算 9
3.2 夾緊力的計算 9
第四章夾具定位誤差計算 12
4.1 定位誤差δp 12
4.2 對刀誤差δt 12
4.3 夾具在工具機上的安裝誤差δa 12
4.4夾具誤差δe 13
4.5加工方法誤差δg 13
小結參考文獻
附錄連線殼體的零件圖如圖1.1所示
圖1.1 連線殼體零件圖
連線殼體的三維效果圖如圖1.2所示
圖1.2 連線殼體三維圖
零件為連線殼體，在機器中起連線作用，保護軸類零件；零件通過φ70圓盤上的三個φ12的孔和連桿上φ6的孔來連線兩個不同零件，而其殼體起到保護在內的軸不受損傷的作用，以及減少其振動，使工作時機器運轉平穩。
生產批量為大批量生產，由生產批量可得到相關資訊為：毛坯精度中等，加工餘量中等；加工工具機部分採用通用工具機，部分採用專用工具機，按零件分類，部分布置成流水線，部分布置成機群式；廣泛採用專用夾具，可調夾具；按零件產量和精度，部分採用通用刀具和量具，部分採用專用刀具和量具；部分採用劃線找正裝夾，廣泛採用通用或專用夾具裝夾；有較詳細的工藝規程，用工藝卡管理生產。
由零件圖可知，其材料為ht200，該材料為灰鑄鐵，具有較高強度、耐磨性、耐熱性及減震性，適用於承受較大應力和要求耐磨的零件。
本次夾具設計所對應的工序為加工孔，要求先用的鑽頭鑽通孔，在用的鑽頭加工出孔。
該孔的加工工序處於工件處於工件加工工藝過程的後期階段，其它可以選作定位基準的表面基本上均已加工完成。本工序需保證的尺寸為孔軸線到內孔軸線的尺寸。
（1）選擇合適的定位元件、夾緊元件、導向元件以及對刀元件；
（2）掌握夾具設計的基本方法和步驟；
（3）根據工序卡對夾具體進行設計，並將各部件進行裝配以獲得專用夾具的裝配圖；
（4）掌握各部件的設計原則，盡量採用標準件，提高夾具的通用性和經濟性；
（5）掌握尺寸鏈、夾緊力和切削力的計算。
連線殼體、孔選用立式鑽床加工，由於加工要求主軸轉速為545r/min，所以選用z525鑽床進行加工，為保證設計要求，並根據連線殼體的加工批量要求而知應選用專用夾具。
定位方法如圖2.1所示。通過心軸與連線殼體內孔的過盈配合可以限制4個自由度，分別為y和z的移動和轉動,通過平面對端麵的定位可以限制x的移動，由於端麵為已加工表面，形位精度可以達到要求，再通過削邊銷對孔的定位來限制繞x的轉動。
圖2.1 定位方法
圖2.2 心軸
由於所要加工的孔對連線殼體主軸線有尺寸要求，所以選擇孔作為定位面，選擇心軸作為定位元件。另外，為保證鑽孔的位置，在繞x軸的轉動方向上加定位銷輔助定位。心軸如圖2.2所示。
由於加工過程中工件要限制六個自由度，所以選擇孔和孔兩端面作為夾緊面，心軸一端與夾具體以過盈配合形式連線，另一端用帶肩螺母鎖緊。
鑽套的作用是確定鑽頭、鉸刀等刀具的軸線位置，防止刀具在加工過程中發生偏斜。
根據使用的不同，鑽套可以分為固定式、可換式、快換式等多種結構形式。由於加工過程中需要使用不同直徑的刀具，故選擇可換鑽套。
根據加工需要，選擇固定式鑽模板，如圖2.3所示。
圖2.3 鑽模板
夾具體的作用是將定位及夾具裝置連線成一體，並能正確安裝在工具機上，而且在零件的加工過程中，，夾具還要承受夾緊力、切削力以及由此產生的衝擊和振動，因此夾具體必須具有必要的強度和剛度。切削過程中產生的切屑有一部分還會落在夾具體上，切屑積聚過多將影響工件可靠的定位和夾緊，因此設計夾具體時，必須考慮其結構應便於排屑。由於鑄造夾具體能夠鑄出各種複雜形狀，工藝性好，並且具有較好的抗壓強度、剛度和抗振性，所以夾具體的材料一般採用鑄鐵，這裡選擇ht200，夾具體如圖2.
4所示。
圖2.4 夾具體
為了節省零件的加工時間，減少夾具的成本，在同樣的情況下採用國標零件，減少因為專用零件的開發要花費很多時間以及成本：螺母、墊圈、螺釘、螺栓、定位銷等零件採用國標零件。
綜上所訴，設計夾具**配圖如圖2.5所示。其中：
定位銷與夾具體連線部分之間的配合為過盈配合；
套筒與夾具體連線部分之間的配合為過盈配合；
心軸與工件之間的配合為間隙配合。
綜上所述，夾具裝配圖可設計成如下圖2.5所示。
圖2.5 夾具裝配圖
刀具：選用不易磨損的硬質合金麻花鑽yg8。
根據《金屬切削工具機夾具設計手冊》可知以及
式中，c——切削係數
k——修正係數
d——孔徑
f——進給量
鑽孔：鑽削進給力為
轉矩為鑽孔：鑽削進給力為
轉矩為則鑽削力對零件的力矩為ffl=641.260.06=38.48nm，而ht200的抗彎剛度為1-3，經計算可知該鑽削力不會使零件產生變形。
計算夾緊力是乙個很複雜的問題，一般只能粗略地估算。因為在加工過程中，工件受到切削力、重力、衝擊力、離心力和慣性力等的作用，從理論上講，夾緊力的作用效果必須與上述作用力（矩）相平衡。但是在不同條件下，上述作用力在平衡系中對工件所起的作用是各不相同的。
為了簡化夾緊力的計算，通常假設工藝系統是剛性的，切削過程是穩定的。在這些假設條件下根據切削力實驗計算公式求出切削力，然後找出加工過程中最不利的瞬時狀態，按靜力學原理求出夾緊力的大小。夾緊力計算公式為
式中 ——在最不利條件下由靜力平衡計算出的夾緊力
——實際需要的夾緊力
k——安全係數，一般取k=1.5-3
所以鑽削過程中，在最不利條件下由靜力平衡計算出的夾緊力
=2×641.26n=1282.52n
在許多情況下，並不是由夾具的定位支承機構或夾緊機構本身直接承受工件所受切削力，而是由工件在緊急狀態下，工件與定位支承機構及夾緊機構之間所產生的摩擦力來防止工件產生平移或轉動，因此在確定夾緊力時，需要考慮各種接觸表面之間的摩擦係數。
摩擦係數主要取決於工件和支承件，壓板之間的接觸形式：
——工件和支承件之間的摩擦係數；
——工件和壓板之間的摩擦係數；
查表得=0.2， =0.7
在加工過程中，由於工藝的不同，工件材質和加工餘量的不同以及刀具鈍化等因素的影響，欲準確地確定所需夾緊力是很困難的。因此，為了夾緊可靠，必須將計算所得的切削力乘以安全係數作為實際所需的夾緊力。
安全係數：k
式中， ——基本安全係數
加工狀態係數
刀具鈍化係數
切削特點係數
查得=1.2， =1.2， =1.2， =1
k=1.2×1.2×1.2×1=1.728
夾緊機構所能提供的夾緊力為
>= 1282.52n
切削力小於夾緊力，所以該夾緊裝置可用。
一批工件依次在夾具中進行定位時，由於工序基準的變動對加工表面尺寸所造成的極限值之差稱為定位誤差。產生定位誤差的原因是工序基準與定位基準不相重合或工序基準自身在位置上發生偏移或位移所引起的。
用夾具裝夾工件進行機械加工時，其工藝系統中影響工件加工精度的因素很多，與夾具有關的因素有：定位誤差δp、對刀誤差δt、夾具在工具機上的安裝誤差δa和夾具誤差δe，在機械加工工藝系統中，影響加工精度的其它因素綜合稱為加工方法誤差δg。上述各項誤差均導致刀具相對工件的位置不精確而形成總的加工誤差∑δ。
本設計中，由於定位基準和工序基準是重合的，所以基準不重合誤差為0，且定位心軸和工件內孔都有製造誤差，而且為了便於工件套在心軸上，還應留有配合間隙，故安裝後孔和軸的中心必然不重合，會產生基準位移誤差。
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