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第3章 專用夾具設計
3.1定位基準的選擇
在加工Φ5孔工序時，Φ22孔端面已經(jīng)加工到要求尺寸。因此選用和Φ22孔及Φ22孔下表面加上Φ45端面的作為定位基準。選擇Φ22孔限制了工件的2個自由度，選擇Φ45端面定位時，限制了3個自由度。即一面兩銷定位。工件以一面兩銷定位時，夾具上的定位元件是：一面兩銷。
3.2定位元件的設計
本工序選用的定位基準為一面兩銷定位，所以相應的夾具上的定位元件應是一面2銷。因此進行定位元件的設計主要是對短圓柱銷和菱形銷進行設計
根據(jù)參考文獻[11]表2-1-2固定定位銷的結構及主要尺寸如圖3.13所示。
圖3.13 固定定位銷
主要結構尺寸參數(shù)如表3.8所示。
表3.8 固定定位銷的結構尺寸
22
24
30
44
1
15
6
3.3定位誤差分析
機械加工過程中，產(chǎn)生加工誤差的因素有很多。在這些因素中，有一項因素于機床夾具有關。使用夾具時，加工表面的位置誤差與夾具在機床上的對定及工件在夾具中的定位密切相關。為了滿足工序的加工要求，必須使工序中各項加工誤差之總和等于或小于該工序所規(guī)定的工序公差。
本夾具選用的定位元件為一面兩銷定位。其定位誤差主要為：
銷與孔的配合0.05mm，鉆模與銷的誤差0.02mm，鉆套與襯套0.029mm
由公式e=(H/2+h+b)×△max/H
△max=(0.052+0.022+0.0292)1/2
=0.06mm
e=0.06×30/32=0.05622
可見這種定位方案是可行的。
3.4鉆削力與夾緊力的計算
由于本道工序主要完成工藝孔的鉆、攻螺紋加工，而鉆削力遠遠大于攻螺紋切削力。因此切削力應以鉆削力為準。由參考文獻[9]得：
鉆削力
鉆削力矩
式中：
本套夾具采用移動壓板夾緊，移動壓板主要靠移動壓板上的螺母來實現(xiàn)夾緊。
根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實際所需夾緊力的數(shù)值。即：
安全系數(shù)K可按下式計算有：：
式中：為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻[5]表可得：
所以有：
螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算有：
式中參數(shù)由參考文獻[5]可查得：
其中：
螺旋夾緊力：
該夾具采用螺旋夾緊機構，用螺栓通過弧形壓塊壓緊工件，受力簡圖如下：
圖 移動壓板受力簡圖
由表得：原動力計算公式
即：
由上述計算易得：
由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結構簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構。
3.5鉆套、襯套、鉆模板及夾具體設計
選用快換鉆套（其結構如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時間。
根據(jù)參考文獻[11]表2-1-47可查得鉆套孔徑結構如圖3.14所示。
圖3.14 快換鉆套
鉆套結構參數(shù)如表3.9所示。
表3.9
d
H
D
公稱尺寸
允差
5
20
12
+0.018
+0.007
22
18
10
4
7
7
22
50°
根據(jù)參考文獻[11]表2-1-58可得襯套選用固定襯套其結構如圖3.15所示。
圖3.15 固定襯套
其結構參數(shù)如表3.10所示。
表3.10
d
H
D
C
公稱尺寸
允差
公稱尺寸
允差
12
+0.034
+0.022
20
18
+0.023
+0.012
0.5
2
根據(jù)參考文獻[11]夾具U型槽的結構如圖3.22所示。
圖3.22 U型槽
主要結構尺寸參數(shù)如表3.11所示。
表3.11
螺栓直徑
12
14
30
20
3.6夾緊裝置的設計
夾緊裝置采用移動的A型壓板來夾緊工件，采用的移動壓板的好處就是加工完成后，可以將壓板松開，然后退后一定距離把工件取出。
根據(jù)參考文獻[11]移動壓板（GB2175-80），其結構如圖3.17所示。
圖 移動壓板
主要結構尺寸參數(shù)如表所示
表
120
30
11
36
50
8
22
4
1.5
12
3.7夾具設計及操作的簡要說明
本套夾具用于加工Φ5孔。定位采用常見的一面兩銷定位方案。以Φ22孔下表面（一面）及其內(nèi)孔（帶大端面的長圓柱銷），下平臺（固定定位銷）來實現(xiàn)完全定位。主要考慮工件便于取出夾緊裝置采用移動壓板夾緊。工件加工完成后，移動壓板向后退一定距離，工件就可以很方便的取出。工件裝夾時，先將工件放到帶大端面的長圓柱銷，然后將移動壓板前移，壓在工件上，將螺栓擰緊就可以進行加工了。加工完成以后將移動壓板退出一定距離，就可以把工件直接取出。