【正文】 　——夾具上兩銷(xiāo)孔中心距公差（mm）；　　　 　——工件上兩孔中心距公差（mm）；　　　 ——菱形銷(xiāo)名義尺寸（mm）；菱形銷(xiāo)配合為基孔制間隙配合，它的公差也可按配合H/g，銷(xiāo)精度等級(jí)高于孔精度1級(jí)來(lái)確定。本工序中菱形銷(xiāo)與銷(xiāo)孔的配合為H7/g6，菱形銷(xiāo)公差△＝，直徑為52mm，根據(jù)GB2204—80，查得其長(zhǎng)度為35mm。另外止口座與活塞止口的配合為基孔制間隙配合，止口的尺寸和公差同樣可根據(jù)配合來(lái)確定。[15] 定位誤差分析與計(jì)算(1) 產(chǎn)生定位誤差的原因a. 基準(zhǔn)不重合帶來(lái)的定位誤差?yuàn)A具定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合，兩基準(zhǔn)之間的位置誤差會(huì)反映到被加工表面的位置上去，所產(chǎn)生的定位誤差稱(chēng)之為基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換誤差。b. 間隙引起的定位誤差在使用心軸、銷(xiāo)、定位套定位時(shí)，定位面與定位元件間的間隙可使工件定心不準(zhǔn)產(chǎn)生定位誤差。單菱形銷(xiāo)與孔的定位情況，最大間隙為 ( 12 )式中　　　——定位孔最大直徑；　　　　——定位銷(xiāo)最小直徑；　　　△——銷(xiāo)與孔的最小間隙；　　　——銷(xiāo)的公差；　　　——孔的公差；由于銷(xiāo)與孔之間有間隙，工件安裝時(shí)孔中心可能偏離銷(xiāo)中心，其偏離的最大范圍是以δ為直徑，以銷(xiāo)中心為圓心的圓。若定位時(shí)讓工件始終靠緊銷(xiāo)的一側(cè)，即定位以銷(xiāo)的一條母線為基準(zhǔn)，工件的定位誤差僅為。精鏜銷(xiāo)孔時(shí)菱形銷(xiāo)與活塞銷(xiāo)孔的配合為H7/g6，所以，=+＝，52－＝，菱形銷(xiāo)與孔的最大間隙為＝－＝。c. 與夾具有關(guān)的因素產(chǎn)生的定位誤差這類(lèi)因素基本上屬于夾具設(shè)計(jì)與制造中的誤差，如：1）定位基準(zhǔn)面與定位元件表面的開(kāi)關(guān)誤差。2）導(dǎo)向元件，對(duì)刀元件與定位元件間的位置誤差，及其形狀誤差導(dǎo)致產(chǎn)生的導(dǎo)向誤差和對(duì)刀誤差。3）夾具在機(jī)床上安裝誤差，即對(duì)定誤差導(dǎo)致工件相對(duì)刀具主軸或運(yùn)動(dòng)方向產(chǎn)生的位置誤差。4）夾緊力使工件或夾具產(chǎn)生變形，產(chǎn)生位置誤差。5）定位元件與定位元件間的位置誤差，以及定位元件、對(duì)刀元件、導(dǎo)向元件、定向元件等元件的磨損。上述定位誤差的分析計(jì)算，一般是在成批大量生產(chǎn)中用調(diào)整法加工時(shí)，需要分析，對(duì)于具體夾具的定位誤差需要具體分析，要找出各個(gè)產(chǎn)生定位誤差的環(huán)節(jié)及大小，然后按照極值法或概率法求出總的定位誤差。如果采用試切法加工，一般就不作定位誤差的分析計(jì)算了。[16] 工件的夾緊裝置的設(shè)計(jì) 夾緊裝置的組成典型的夾緊裝置，是由下列幾個(gè)部分組成。(1) 中間遞力機(jī)構(gòu): 中間遞力機(jī)構(gòu)是介于力源和夾緊元件之間的傳力機(jī)構(gòu)。它把力源裝置的夾緊作用力傳遞給夾緊元件，然后由夾緊元件最終完成對(duì)工件的夾緊。一般遞力機(jī)構(gòu)可以在傳遞夾緊作用力過(guò)程中，改變夾緊作用力的方向和大小。本夾具設(shè)計(jì)為了一壓桿形式和拉頭的組合遞力機(jī)構(gòu)。(2) 夾緊元件與夾緊機(jī)構(gòu): 夾緊元件是夾緊裝置的最終執(zhí)行元件。通過(guò)它和工件受壓面的直接接觸而完成夾緊動(dòng)作。本夾具的設(shè)計(jì)根據(jù)零件的特點(diǎn)設(shè)計(jì)螺旋夾緊裝置。樣式見(jiàn)總裝配圖。 夾緊力的確定(1) 夾緊力的計(jì)算夾緊力的大小需要準(zhǔn)確的場(chǎng)合 ，一般需要實(shí)驗(yàn)來(lái)確定。通常，由于切削力本身是估算的，工件與支撐件間的摩擦因數(shù)也是近似的，因此夾緊力也是粗略估算。在計(jì)算夾緊力時(shí)，將夾具和工件看作一個(gè)剛性系統(tǒng)，以切削力的作用點(diǎn)、方向和大小處于最不利于夾緊的狀況為工件的受力狀況，根據(jù)切削力、夾緊力（大工件還應(yīng)考慮重力，運(yùn)動(dòng)速度較大時(shí)應(yīng)考慮慣性力），以及夾緊機(jī)構(gòu)的具體尺寸，列出工件的靜力方程式，求出理論夾緊力，再乘以安全系數(shù)，作為實(shí)際所需夾緊力。[17]本設(shè)計(jì)中，夾緊機(jī)構(gòu)選用最常用的螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。加工活塞時(shí)采用的夾緊工件的勞動(dòng)強(qiáng)度也不是很大，為節(jié)約成本，動(dòng)力裝置采用手動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)。此時(shí)夾緊力的方向也符合“夾緊力的方向應(yīng)用有利于工件的準(zhǔn)確定位，不會(huì)破壞定位。實(shí)際所需夾緊力的計(jì)算如下。螺旋夾緊機(jī)構(gòu)是夾緊機(jī)構(gòu)中應(yīng)用最廣泛的一種，螺旋夾緊機(jī)構(gòu)夾緊力的計(jì)算與斜契夾緊機(jī)構(gòu)的計(jì)算相似，因?yàn)槁菪梢钥醋饕恍逼趵@在圓柱體上而形成。圖5所示為螺桿受力圖，該螺桿為矩形螺紋。原始動(dòng)力為，力臂為作用在螺桿上，其力矩為T(mén)。工件對(duì)螺桿的反作用力有垂直方向的反作用力W（等于加緊力）、工件對(duì)其摩擦力。該摩擦力存在于螺桿端面上的一環(huán)面內(nèi)，可視為集中作用于當(dāng)量半徑為的圓周上，因此摩擦力矩。螺母為固定件，其對(duì)螺桿的作用力有垂直于螺旋面的作用力R及摩擦力，其合力為。該合力可分解成螺桿軸向分力和周向分力，軸向分力與工件的反作用軸向力平衡。周向力可視為作用在螺紋中徑上，對(duì)螺桿產(chǎn)生力矩。螺桿上的力矩T、和平衡。[18]根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》可查螺旋夾緊的夾緊力的計(jì)算公式為： ( 13 )圖 5 螺桿受力示意圖Fig 5 Screw the force diagram式中: — 夾緊力 （N）；— 原始作用力 （N）；— 作用力臂 （mm）；d2— 螺紋中徑 （mm）；— 螺紋升角（）；— 螺紋處磨擦角（）；— 螺紋端部與工件（或壓塊）的磨擦角（）；— 螺紋廟療與工件（或壓塊）的當(dāng)量磨擦半徑 （mm）。螺紋形狀選用三角螺紋，取螺紋公稱(chēng)直徑d = 10mm，螺紋中徑為d 2= ，作用力臂L = 212mm，原始作用力Q = 20N。其余尺寸查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表636363638可得，代入工公式可算得:W = 1780N。實(shí)際所需夾緊力的計(jì)算是一個(gè)很復(fù)雜的問(wèn)題，一般只能作粗略估算。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，在設(shè)計(jì)夾緊裝置時(shí)，可只考慮切削力對(duì)夾緊的影響，并假定工藝系統(tǒng)是剛性的，切削過(guò)程穩(wěn)定不變。對(duì)于鏜削加工的切削力在設(shè)計(jì)手冊(cè)上沒(méi)有明確的公式計(jì)算，由于本工序?yàn)榫M銷(xiāo)孔加工，根據(jù)其削用量并參照相關(guān)車(chē)削加工經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，鏜削力估算為F =520（N）。由于工件是以平面定位，夾緊力與切削力垂直，則 ( 14 ) 式中： — 實(shí)際所需夾緊力（N）；— 切削力（N）；— 夾緊元件與工件間的摩擦因數(shù)；— 工件與夾緊支撐面間的摩擦因數(shù)；— 為安全系數(shù)。安全系數(shù)一般可?。?～3?；蚋鶕?jù)下式計(jì)算 　　　　　　　　　 ( 15 )式中　— 一般安全系數(shù)，考慮工件性質(zhì)及余量不均勻等引起的切削力變化，＝～2；— 加工性質(zhì)系數(shù)，粗加工＝，精加工＝1；— 刀具鈍化系數(shù)，＝～；— 斷續(xù)切銷(xiāo)系數(shù)，斷續(xù)切削是＝，連續(xù)切削時(shí)＝1。＝11＝ 安全系數(shù)K的計(jì)算結(jié)果小于2，達(dá)不到安全要求，取K=，將以上結(jié)果代入到公式計(jì)算可得 ： 螺旋夾緊機(jī)構(gòu)及其源動(dòng)力與實(shí)際所需夾緊力之間的關(guān)系為： ( 16 ) ＝ N 式中： — 原動(dòng)力通過(guò)螺母施加在壓桿上的力（N）；— 原動(dòng)力（N）； r`— 螺桿端部與壓桿之間的當(dāng)量摩擦半徑（mm），其值視螺桿端部的結(jié)構(gòu)形式而定；— 螺桿端部與壓板間的摩擦角（176。）；— 螺紋中徑之半 （mm）；α— 螺紋升角 （176。） — 螺旋副的摩擦角 （176。）。 對(duì)定裝置夾具體底面是夾具的主要基準(zhǔn)面，要求底面經(jīng)過(guò)比較精密的加工，夾具的各定位元件相對(duì)于此底面應(yīng)有較高的位置精度要求。為了保證夾具具有相對(duì)切屑運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確的方向，夾具體底平面的對(duì)稱(chēng)中心線上開(kāi)有定向槽，安裝上兩個(gè)定向鍵，夾具靠這兩個(gè)定向鍵定位在工作臺(tái)面中心線上的T型槽內(nèi)，采用良好的配合，一般選用H7/h6，再用T型槽螺釘固定夾具。由此可見(jiàn)，為了保證工件相對(duì)切屑運(yùn)動(dòng)方向有準(zhǔn)確的方向，夾具上的第二定位基準(zhǔn)（導(dǎo)向）的定位元件必須與兩個(gè)定向鍵保持較高的位置精度。 標(biāo)準(zhǔn)件的選取壓板連接夾具體壓緊螺栓的選取GB/T5783—2000，螺紋規(guī)格為直徑d＝M8，長(zhǎng)L＝45mm,性能等級(jí)為8﹒8級(jí)，表面氧化，材料35＃鋼，全螺紋螺栓，標(biāo)記為： GB5783 M845。固定襯套的螺釘規(guī)格按照 GB/T65－2000選取，螺紋直徑分別為d＝M4，公稱(chēng)長(zhǎng)度為L(zhǎng)＝10mm,，材料35＃鋼，不經(jīng)表面處理開(kāi)槽圓柱頭螺釘，標(biāo)記為： GB/T65　M410。連接轉(zhuǎn)動(dòng)手柄和壓緊螺桿的銷(xiāo)選取GB/—2000,公稱(chēng)直徑d＝10mm,公差為m6,公稱(chēng)長(zhǎng)度l＝38，材料35鋼，不經(jīng)淬火，不經(jīng)表面處理的圓柱銷(xiāo)，標(biāo)記為： 銷(xiāo) GB/ 10m638。連接夾具與機(jī)床定位鍵選取GB2206—80，寬度B＝20mm，熱處理：HRC40～45,偏差為h6的A型定位鍵，標(biāo)記為： 定位鍵 A20h6 GB2206—80。與定位鍵配合使用的螺釘同樣選取GB/T65－2000，螺紋直徑分別為d＝M6，公稱(chēng)長(zhǎng)度L＝10mm,，材料35＃鋼，不經(jīng)表面處理開(kāi)槽圓柱頭螺釘，標(biāo)記為： GB/T65 M616。與銷(xiāo)孔配合定位的菱形銷(xiāo)選取GB2204－80可換定位銷(xiāo)，材料20鋼，表面滲碳處理，～，HRC55～60。連接菱形銷(xiāo)與襯套的鍵選取GB/1096－1979，圓頭普通平鍵（A型），寬度b＝10mm,h＝8mm，長(zhǎng)度L＝80mm，材料45鋼，標(biāo)記為： 鍵 1080 GB/T1096。[19] 夾具體的設(shè)計(jì) 夾具體的毛坯結(jié)構(gòu)在選擇夾具體的毛坯結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)以結(jié)構(gòu)合理性、工藝性、經(jīng)濟(jì)性、標(biāo)準(zhǔn)化的可能性以及工廠的具體條件為依據(jù)綜合考慮。根據(jù)夾具的工作條件和受力情況，本夾具的毛坯采用鑄造結(jié)構(gòu)可滿足要求。 夾具體外形尺寸的確定夾具制造屬單件生產(chǎn)性質(zhì)，為縮短設(shè)計(jì)和制造周期，減少設(shè)計(jì)和制造費(fèi)用，所以?shī)A具體設(shè)計(jì)，一般不作復(fù)雜的計(jì)算。通常都是參照類(lèi)似的夾具結(jié)構(gòu)，按經(jīng)驗(yàn)類(lèi)比法估計(jì)確定。實(shí)際上在繪制夾具總圖時(shí)，根據(jù)工件、定位元件、夾緊裝置以及其他輔助機(jī)構(gòu)和裝置在總體上的配置，夾具體的外形尺寸便已大體確定。根據(jù)《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表192 夾具體結(jié)構(gòu)尺寸的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)及表193 夾具體座耳尺寸兩表可初步擬訂夾具體的尺寸。（見(jiàn)精鏜銷(xiāo)孔夾具體零件圖） 夾具體的排屑結(jié)構(gòu)為了便于排除切屑，不使其積聚在定位元件工作表面上而影響工件正確定位，一般在設(shè)計(jì)夾具體時(shí)，應(yīng)采取必要的措施。參閱《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表194，采用切屑自動(dòng)排除結(jié)構(gòu)。 精鏜銷(xiāo)孔夾具工作原理 如圖6所示為精鏜銷(xiāo)孔夾具裝配圖。其工作原理為：結(jié)合人機(jī)工程學(xué)基本原理，從正面裝入活塞工件，工件安放在止口座1上，由活塞止口和端面限制5個(gè)自由度，剩下沿Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度由右 可移動(dòng)的菱形銷(xiāo)13來(lái)限定，菱形銷(xiāo)插入銷(xiāo)孔后，順時(shí)針旋動(dòng)手柄8，壓緊螺桿6向下移動(dòng)，通過(guò)圓球頭部將作用力傳遞到壓塊3，壓塊將力均勻地傳到活塞2頂面，壓緊工件，活塞夾緊后，退出菱形銷(xiāo)13，將夾具整體平移到工作位置開(kāi)始加工，加工結(jié)束后，退出刀具，逆時(shí)針旋動(dòng)手柄8， 松開(kāi)壓塊3，取下活塞，精鏜銷(xiāo)孔工序加工完成，繼續(xù)加工下一個(gè)工件。 5 鉆油孔夾具設(shè)計(jì) 工件的定位 油孔的加工是在與銷(xiāo)孔所在的半曲面相垂直的活塞兩個(gè)半曲面上分別鉆出３個(gè)直油孔，如圖8所示。為保證油孔中心與止口面的長(zhǎng)度精度要求，要限制的自由度為X軸的平動(dòng)及Y軸和Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，為保證油孔間的角度，要限制的自由度為Z軸的平動(dòng)及X軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。故選用典型的孔定位方法，定位元件為心軸與圓柱定位銷(xiāo)的配合使用，其中，心軸與止口盤(pán)頂面限制X軸、Z軸的平動(dòng)和沿X軸、Y轉(zhuǎn)動(dòng)4個(gè)自由度，圓柱定位銷(xiāo)限制Y軸的移動(dòng)和沿Z轉(zhuǎn)動(dòng)2個(gè)自由度。選擇孔為定位基準(zhǔn)。心軸的寬度和圓柱定位銷(xiāo)的直徑由活塞的內(nèi)孔間距和銷(xiāo)孔直徑確定。 定位誤差的分析與計(jì)算本設(shè)計(jì)是采用孔定位，因而可能產(chǎn)生的誤差是元件的銷(xiāo)孔與定位銷(xiāo)之間的間隙引起軸向的誤差和心軸與活塞內(nèi)壁配合產(chǎn)生的徑向誤差。以銷(xiāo)孔與定位銷(xiāo)的定位誤差為例：根據(jù)《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》第265頁(yè)可查最大間隙公式為 (17)圖 6 精鏜銷(xiāo)孔夾具裝配圖Fig 6 Finished boring cotter hole jig assembly drawing止口座 活 塞 壓 塊 壓 板 襯 套 壓緊螺桿 7 、銷(xiāo) 手 柄 9 夾具體 菱形銷(xiāo)導(dǎo)套 1襯 套 1螺 釘 1菱形銷(xiāo) 1鍵 1定位鍵式中 —定位孔最大直徑；—定位銷(xiāo)最小直徑；Δ —銷(xiāo)孔的最小間隙；—銷(xiāo)的公差；—孔的公差。由于銷(xiāo)孔與之間有間隙，工件安裝時(shí)孔中心可能偏離銷(xiāo)孔中心，其偏離的最大范圍是以δ為直徑，以銷(xiāo)中心為圓心的圓。若定位時(shí)讓工件始終靠緊銷(xiāo)的一側(cè)，即定位以銷(xiāo)的一條母線為基準(zhǔn)，工件的定位誤差公為：。本設(shè)計(jì)選用的活塞銷(xiāo)孔最大直徑為 = + =，定位銷(xiāo)直徑選定為 = ，其長(zhǎng)度選定為 = 130mm。定位銷(xiāo)與銷(xiāo)孔間采用H7/g6，銷(xiāo)軸最小尺寸為＝－＝，所以其定位誤差最大間隙由公式得： ＝。 工件的夾緊查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表104—11有：鉆孔加工時(shí)軸向力計(jì)算公式為：