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1夾具方案設(shè)計(jì)
要求設(shè)計(jì)一套鉆床夾具，鉆夾具有夾具體、鉆模板、鉆套等零件組成，是在機(jī)械加工中使用最廣泛的夾具之一。對(duì)于加工機(jī)床，由于一次加工一個(gè)孔，故選擇用Z5140立式鉆床進(jìn)行加工。Z5140立式鉆床是機(jī)械加工中使用特別普遍的一種鉆削設(shè)備，廣.泛用于各種機(jī)械加工中。Z5140立式鉆床如圖1所示。
圖1 Z5140立式鉆床
2定位方案分析與定位誤差計(jì)算
如圖2所示六點(diǎn)定位原理圖，物體在空間中的自由度可以分為移動(dòng)自由度和旋轉(zhuǎn)自由度，分別是三個(gè)沿著x,y,z移動(dòng)的自由度和繞著x軸,y軸,z軸旋轉(zhuǎn)的自由度。工件如果需要在空間中完全定位就需要消除這6個(gè)自由度。
圖2
在加工零件時(shí)，需要限制6個(gè)自由度，分別是3個(gè)移動(dòng)自由度和3個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度，定位軸的端面限制3個(gè)自由度，分別是2個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度和1個(gè)移動(dòng)自由度，定位軸的外圓限制2個(gè)移動(dòng)自由度；支承釘限制1個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度。
定位誤差分析：
圖3 定位誤差分析圖
根據(jù)《現(xiàn)代夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3-16定位誤差的計(jì)算公式：
x方向的定位誤差為：
z方向的定位誤差為：
公式中：為孔的最大偏差
為軸的最小偏差
根據(jù)裝配圖可知軸與零件的配合為H7/f6，查得：
δD=0.05mm
δd=0.053mm
則Z方向的定位誤差為：
Δyz=0.5×（0.05+0.053）=0.052mm
定位誤差產(chǎn)生方向與加工方向一致，故可忽略不計(jì)。
3夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與夾緊力計(jì)算
根據(jù)夾具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選擇使用鉸鏈壓板作為夾緊元件。鉸鏈壓板是一個(gè)端有通孔另一端開槽的長(zhǎng)條狀零件。鉸鏈壓板需要和活節(jié)螺栓和雙頭螺柱配合使用，使用時(shí)鉸鏈壓板的孔通過活節(jié)螺栓穿入一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，鉸鏈壓板沿旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)直到壓住工件，此時(shí)雙頭螺柱從鉸鏈壓板的開槽處穿出，然后用螺母旋入雙頭螺柱直至壓緊工件。
圖4 鉸鏈壓板機(jī)構(gòu)
夾緊力計(jì)算：根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》孟少農(nóng)表6.3-8中公式
W：作用在工件上的夾緊力
WL：螺旋夾緊力
M：螺旋上的原始作用力M=QL
d2：螺紋中徑,取14mm
Q：手柄上的的作用力，取200N
L：手柄長(zhǎng)度，取300mm
l1:支撐到螺栓中心線距離,取70mm
l2:螺栓中心線到夾緊中心距離,取70mm
q:彈簧彈力（此處忽略不計(jì)）
：機(jī)構(gòu)效率，取0.9
α：螺旋升角：查數(shù)據(jù)取6°
：楔塊與杠桿摩擦角：此處取0
β：螺紋摩擦角：取0
帶入數(shù)據(jù)得：
WL=200×3000.5×14×tan(6+0+0.1)=8108N
W=8108×7070+70×0.9=3648N
4確定夾具裝配圖上應(yīng)標(biāo)注的有關(guān)尺寸、配合
夾具裝配圖中應(yīng)該標(biāo)注配合尺寸，配合尺寸如下所示：
襯套與鉆模板之間的配合：設(shè)計(jì)的夾具由于需要更換鉆套，為了避免經(jīng)常更換鉆套導(dǎo)致鉆模板的磨損，而鉆模板的重新加工又比較浪費(fèi)成本和材料，對(duì)鉆模板整體熱處理也不經(jīng)濟(jì)，所以使用熱處理過有一定硬度的襯套安裝在鉆套和鉆模板之間，起到保護(hù)鉆模板的作用，隨著夾具的使用，磨損的是鉆套和襯套，當(dāng)鉆套和襯套磨損到不再能使用的時(shí)候，只需要更換鉆套或者襯套即可，這樣可大大節(jié)省夾具的使用和維護(hù)成本，因?yàn)橐r套需要固定在鉆模板上，故襯套和鉆模板之間的配合應(yīng)為過盈配合，故襯套和鉆模板之間的配合選用過盈配合H7/p6;
可換鉆套和襯套之間的配合：如上所述，可換鉆套在工件加工時(shí)需要經(jīng)常拆卸，每次加工完螺紋底孔后，需要拆下可換鉆套進(jìn)行攻絲加工，所以可換鉆套和襯套之間應(yīng)該選用易于拆卸的間隙配合，故可換鉆套和襯套之間的配合為間隙配合H7/f6.
夾具體與芯棒的配合：芯棒是把工件固定在夾具體上的零件，加工時(shí)，芯棒應(yīng)能支撐工件所受的切削力，故芯棒與夾具體應(yīng)配合穩(wěn)固，所以芯棒與夾具體選用過盈配合H7/p6；
圓柱銷與夾具體和鉆模板的配合：鉆模板通過內(nèi)六角螺釘固定在夾具體上，但內(nèi)六角螺釘只能將鉆模板固定在夾具體上而不能起到定位鉆模板的作用。簡(jiǎn)單地說鉆模板和夾具體之間的相對(duì)位置需要一組成對(duì)使用的圓柱銷來定位，圓柱銷作為不經(jīng)常拆卸的零件，應(yīng)選用過盈配合。圓柱銷與夾具體和鉆模板之間的配合為過盈配合H7/p5。