【正文】 D型梳棉機上的錫林支承件，其中工序6“鉆孔及擴孔”，需設計一個加工孔F13的夾具，工藝規(guī)程的設備為該工序圖及工序尺寸見工藝規(guī)程。F13孔是連接軸承蓋與軸承座的，它們位置對稱性關系到軸承蓋與軸承座是否錯位，梳棉機的正常工作是否。若采用劃線加工，精度只能達到177。，無法保證本工序160177。，80177。,46177。，也不合中批量生產(chǎn)的要求，若采用組合夾具，又還需設計制造專用件，在加工中，難以保證尺寸的穩(wěn)定，且每批都要重新組合，因此設計專用夾具才是最理想的方案，既能保證尺寸精度，又能提高勞動生產(chǎn)率，降低工人的勞動強度。 該工序加工的兩個孔的尺寸為F13，精度等級為IT9，兩個孔心距為160177。，其中F13孔到中心軸線的距離為80177。，孔到端面E的距離為46177。工序要保證的尺寸如上，加工孔F13采用的方案是：鉆、擴,由尺寸F13由鉆頭和擴孔刀保證，尺寸160177。,80177。,46177。，由合格的夾具保證。，擴孔鉆采用D13錐柄擴。①從技術方面分析，根據(jù)以上原始資料和工藝分析結合零件的結構特點和有關尺寸要求，技術要求，決定了的加工必須設計專用夾具，否則費工費時，增大成本。②從經(jīng)濟角度方面分析，由于批量為中批量生產(chǎn)，夾具設計和制造成本較低，故設計專用夾具是合理的。確定夾具方案的原則是：確保加工質(zhì)量，結構簡單合理，操作省力高效，制造成本低廉，根據(jù)以上原則進行方案比較，確定合理的最佳方案。工件的兩個加工孔為通孔，在Z方向的位移自由度可以不限制，但實際的平面定位卻必須限制該方向的自由度，以達到簡化夾具的目的，因此應按完全定位設計夾具。3．3．1定位方案的確定工序基準面為A面及F80177。，按照基準重合原則，選A面及F80177。由于工件的兩個加工孔為通孔，在Z方向的位移自由度可以不限制，故只限制X、Y上的自由度，如下計算：在Y方向上 在X方向上 由菱形銷與孔F136的配合關系為得孔： 軸： 所以 ，所以 。在組合機床上加工時,必須使用權被加工零件對刀具及其導向體質(zhì)正確的相對位置,這是靠夾具的定位支承系統(tǒng)來實現(xiàn)的,定位支承系統(tǒng)除用以確定被加工零件的位置外,還要承受被加工零件的生量和夾壓力,有時還要取受切削力。定位支承系統(tǒng)主要由定位支承、輔助支了和一些限位元件組成。定位支承是指在加工過程中維持被子加工零件有一定位置的元件。輔助支承是公用作增加被加工零件在加工過程中的剛度及穩(wěn)定性的一種活動式支承元件。由于定位支承元件直接與被加工零件接觸，因此其尺寸、結構、精度和布置都直接影響被子加工零件的精度。為了避免產(chǎn)生廢品以及經(jīng)常修理定位支承元件的麻煩，設計時必須注意以下的問題：（a）合理布置支承元件，力求使其組成較大的定位支承平面。最好使夾壓力的位置對準定位支承元件。當受工件結構限制不能實現(xiàn)時，也應使定位支承元件盡量接近夾壓力的作用線，并使夾壓力的合力中心處于定位支承平面內(nèi)。（b）提高剛性，減少定位支承系統(tǒng)的變形。應力求使定位元件（如定位銷）不要受力。（c）提高定位支承系統(tǒng)的精度及其元件的耐磨性，以便長期保持夾具的定位精度。（d）可靠地熱電廠除定位支承部位的切屑。使用權切屑不堵塞和粘創(chuàng)刊在定位支承系統(tǒng)上，對保證定位的準確性和工作可靠性有很大的影響。因此設計時應盡可能不使用權切屑落到定位支承系統(tǒng)上。當切屑有可能落在其上時，必須采取有效的熱電廠屑和清理措施。本次設計采用的定位元件為：平面A為定位板，左端面為一個支承釘，孔F136為菱形銷，以上述定位元件就能實現(xiàn)工件的定位，即是該夾具的定位支承系統(tǒng)。對于左端面的支承釘，在專用夾具上采用支承釘定位時，工件通常用四個或多個支承釘定位，這樣可增加定位系統(tǒng)的剛度，心防止當夾緊力和切削力不是對定位板板引起工件的變形。為了減小定位板板的不共面度的誤差，可裝配后合磨?！?。對于采用毛坯面定位夾具，從理論上講是應當采用三點支承的，并采用帶圓頭的支承銷定位，但當采用三個以上的壓板而不能確保同時動作時（實際上是達不到同時動作），常常會把工件夾歪，因此需要采用四點支承的方法。在布置支承點時，應按工件定位而后情況，使支承點之間的距離盡量遠一些，以增加定位的穩(wěn)定性。支承板應該放在切屑不易落到的地方。當工件在夾具上以側(cè)面及其上面的定位孔定位時，定位塊就放在加工部位的上方或是切屑易落到的地方，且在布置上應保證支承塊之間有較大的距離，不應連續(xù)排列。對于菱形銷，在夾具夾工件時時，多采用“一面兩銷”的定位方法，以消除工件在空間的六個自由度，實現(xiàn)工件在夾具中的準確定位。為了能以最簡單的運動形式裝卸工件（如單機夾具上的推進和拉出，流水線和自動線上工件在夾具上的送進和推出），多采用伸縮式定位銷。除此以外，還可采用固定式定位銷。當要求被加工孔與定位銷孔之間的位置精度高與+。或是受結構的限制不能采用伸縮式定位銷，以及加工裝卸比較容易的輕小零件時，為了簡化夾具的結構均采用固定式定位銷。采用固定式定位銷時，為了使工件的定位基面能很好地與支承元件相接觸，除采用圓柱銷和削邊銷相結合的定位方法以補償孔間距的誤差外，定位銷還必須有適當?shù)母叨龋匝a償定位孔與定位基面的垂直度誤差。對于削邊銷，要采用可靠的防轉(zhuǎn)措施，對于定位銷，還應考慮拆裝方便。定位銷與安裝孔的配合，定位銷的尺寸及公差等，詳見《機床夾具設計》。3．3．2夾緊方案的確定夾緊力應指向主要定位基準，是靠近加工表面。由于在Z方向、Y方向設置了定位板和支承釘，因此施加一個向下的夾緊力和夾緊面并指向支承釘?shù)膴A緊力就可將工序工件充分夾緊。為了便于工作和提高機械效率，采用了聯(lián)運夾緊機構，只須擰緊一個螺母能從幾個方面均勻夾緊該工件。其中，夾緊件有：鉸鏈壓板、三個動壓塊、一個與活用螺栓焊死的壓板。具體夾緊機構及零件見夾具總圖。首先夾緊力的計算，加工過程中，工件受到切削力、離心力、慣性力及重力的作用。理論上，夾緊力的作用應與上述力的作用想平衡；而實際上，夾緊力的大小還與工藝系統(tǒng)的剛性、夾緊機構的傳遞效率等有關。而且，切削力的大小在加工過程中是變化的，因此，夾緊力的計算是個復雜的問題，只能進行粗略的估算：由參考文獻[10]中查表可得：圓周切削分力公式： 式中 查表得： 取 查表可得參數(shù)： 即：同理：徑向切削分力公式 ： 式中參數(shù)： 即：軸向切削分力公式 ： 式中參數(shù)： 即：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)，通常情況下，取K=～。當夾緊力與切削力方向相反時，取K=～3?？傻? 所以，有： 有： 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[10]中可查得： 其中： 螺旋夾緊力：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。總體結構設計、鉆套、鉆模板：為了進行鉆、擴加工，采用快換鉆套、鉆套與鉆模板間裝襯套。鉆套的高度H=36mm，鉆套與工件間一般應留排屑間隙。在本鉆套設計中，取h=8mm，鉆套內(nèi)孔與刀具采用間隙配合，快換鉸套為F13G7，襯套與鉆模間配合尺寸為F22H7/g6，襯套與鉆模板間的配合為F34H7/g6。由于兩加工孔的中心距相距較遠（160177。）且鑒于零件結構特點，因而采用兩個鉆模板。又由于擴孔后還需锪F26孔，該孔不需鉆模板。所以鉆模板選取可卸式。再則鉆模板是懸空狀態(tài)，為了提高夾具體的剛性，在夾具體上設置了加強筋。為了保證兩孔中心距160177。,在設計夾具時，讓兩鉆套的中心距為，鉆套中心距對稱中心為80177。，鉆套的中心距支承釘定位表面為46177。，這樣，就能確保加工中心的尺寸要求。在設計和裝配夾具時，這應注意：定位板與夾具體底面應平行，鉆套中心與底面應垂直。由于是中批量生產(chǎn)，宜用簡單的手動夾緊裝置。采用帶開口墊圈的螺旋夾緊機構，使工件裝卸迅速、方便。3．3．3夾具的裝配總圖總圖的設計：夾具總圖及其五類尺寸見工裝設計總圖。3．3．4夾具的驗證該夾具以兩個平面定位，要求保證孔軸線與左側(cè)面間的尺寸公差以及孔軸線與底平面的平行度公差。為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的工序公差。工件精度分析：孔軸線與左側(cè)面為線性尺寸一般公差。根據(jù)國家標準的規(guī)定，由參考文獻[5]中表可知：?。ㄖ械燃墸┘?：尺寸偏差為1) 定位誤差（兩個垂直平面定位）：當時；側(cè)面定位支承釘離底平面距為：離為，側(cè)面高度為；且滿足 則：2）對刀誤差因刀具相對于對刀或?qū)蛟奈恢貌痪_而造成的加工誤差，稱為對刀誤差。鉆頭與鉆套間的間隙，會引起鉆頭的位移或傾斜，造成加工誤差。由于鋼套壁厚較薄，可只計算鉆頭位移引起的誤差： 其中接觸變形位移值： 3）夾具的安裝誤差：因夾具在機床上的安裝不精確而造成的加工誤差，稱為夾具的安裝誤差。由于此夾具的安裝基面為平面，因而沒有安裝誤差，即=0。4） 磨損造成的加工誤差，由于該誤差影響因素多，又不便于計算，所以常常根據(jù)經(jīng)驗通常不超過5） 夾具誤差因夾具上定位元件、對刀或?qū)蛟⒎侄妊b置及安裝基準之間的位置不精確而造成的加工誤差，稱位夾具誤差。夾具誤差主要包含定位元件相對于安裝基準的尺寸或位置誤差；定位元件相對于對刀或?qū)蛟ò瑢蛟g）的尺寸或位置誤差；導向元件相對于按扎基準的尺寸或位置誤差以上幾項共同組成夾具誤差取誤差總和：從以上的分析可見，所設計的夾具能滿足零件的加工精度要求。精度驗證：按七次均方根誤差公式來校核尺寸，其中。1）基準不符誤差 由于定位基準與工序基準重合，故=02）基準位移誤差由定位元件菱形銷與定位基準孔F136mm間配合關系F136H7/g6可知孔F136H7（），軸F136g6（），二者最大間隙，所以 3）工件夾緊變形誤差一般地：故可取。4）夾具在機床上的安裝誤差一般地：故可取。5）加工方法誤差該工序鉆兩孔，兩孔的尺寸由鉆、擴套強制對刀保證，鉆套造成的誤差見下述。所以該工序取。6）分度誤差由于無分度要求，所以取。7）導向誤差根據(jù)公式其中：，所以。，快換鉆套內(nèi)外圓的同軸度為。，襯套內(nèi)外圓的同軸度為。由于二者的配合為孔 軸 ，所以 。，其中 擴孔刀與鉆套的最大配合間隙，所以 。H：鉆模板深度，取H=36mm，B:加工孔的深度，S:鉆模板與工作間隙8mm,所以。所以， 8）按七次均方根誤差公式，綜上所述，該夾具能保證工序尺寸，精度分配也合理。所以夾具設計合理。3．3．5夾具的制造的注意事項1．夾具的制造夾具通常是單件生產(chǎn)，且制造周期很短。為了保證工件的加工要求，很多夾具要有較高的制造精度。企業(yè)的工具車間有很多加工設備，例如加工孔系的坐標鏜床，加工復雜形面的萬能銑床、精密車床等，都具有較好的加工性和加工精度。夾具制造中，除了生產(chǎn)方式與一般產(chǎn)品不同外，在應用互換性原則方面也有一定的限制，以保證夾具的制造精度。2．保證夾具制造精度的方法對于與工件加工尺寸直接有關的且精度較高的部位，在夾具制造時常用調(diào)整法和修配法來保證夾具精度。（1） 修配法：對于需要采用修配法的零件，可在其圖樣上注明“裝配時精加工”或“裝配時與某某件配作”字樣等（2） 調(diào)整法：調(diào)整法與修配法相似，在夾具上通?？梢栽O置調(diào)整墊圈、調(diào)整墊板、調(diào)整套等元件來控制裝配尺寸。這種方法比較簡易，調(diào)整件選擇得當即可補償其他元件的誤差，以提高夾具的制造精度。3．結構的工藝性夾具的結構工藝性主要表現(xiàn)為夾具零件制造、裝配、調(diào)試、測量、使用等方面的綜合性能。夾具零件的一般標準和鑄件的結構要素等，均可查閱有關手冊進行設計。（1） 注意加工和維修的工藝性夾具主要元件的連接定位采用螺釘和銷釘。有的餓銷釘孔制成通孔，以便維修時將銷釘拔出；有的銷釘則可以利用銷釘孔底部的橫向孔拆卸。（2） 注意裝配測量的工藝性夾具的裝配測量是夾具制造的重要環(huán)節(jié)。無論是用修配法或調(diào)整法裝配，還是用檢具檢測夾具精度時，都應處理好基準問題。為了使夾具的裝配、測量具有良好的工藝性，應遵守基準統(tǒng)一原則，以夾具體的基面為統(tǒng)一的基準，以便裝配、測量，保證夾具的制造精度。3．3．6夾具的經(jīng)濟分析夾具的經(jīng)濟分析是研究夾具的復雜程度與工件工序成本的關系，以便分析比較和選定經(jīng)濟效益較好的夾具方案。設錫林結合體批量N=500件，鉆床每小時生產(chǎn)費用f=20元/h。分析三種加工方案的經(jīng)濟效益。，通過劃線找正鉆孔。夾具年成本=0，單件工時=。（1）生產(chǎn)效率η=1/=1/=（2）家具年成本=0元（3）工序生產(chǎn)成本=Nf/η=50020=4000元（4）單件工序生產(chǎn)成本=/N=4000/500=8元/件（5）工序總成本C=（+）=4000元（6）單件工序總成本=C/N=8元/件，單件工時=，設夾具毛坯重量m=2kg，材料平均價格p=16元/kg，夾具制造工時t=4h，制造夾具每小時平均生產(chǎn)費=20元/h，可估計出專用夾具的制造價格為 =pm+t=(162+420)元=112元計算夾具的成本。設=，=，T=1a，則=[（1+）/T+]=則，（1）生產(chǎn)效率η=1/=1/=（2）家具年成本=（3）工序生產(chǎn)成本=Nf/η=50020=1500元（4）單件工序生產(chǎn)成本=/N=1500/500=3元/件（5）工序總成本C=（+）=（6）單件工序總成本=