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- 设计填料箱盖零件钻12孔工序的专用夹具设计
前言
ZW-6/7型空气压缩机的填料箱盖（见附图1）主要作用是保证与填料箱体联接后保证密封性，对内表面的加工精度要求比较高，对配合面的表面粗糙度要求也较高。
零件为大批量生产，设计的夹具应适应批量生产。
为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。
经协商，决定设计工序Ⅳ——钻12孔的钻床专用夹具。
本夹具将用于Z3025摇臂钻床。刀具为麻花钻。
附图1 零件图
1、问题的指出
本夹具主要用来钻12孔，由于工艺要求不高，因此，在本道工序加工时，主要应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。
2、 方案的选择
由分析知，零件的定位方案有如下两种：
方案一：采用Φ80台阶面及Φ32mm孔定位
方案二：采用Φ80台阶面及Φ65外圆定位
比较两种定位方案：方案一的夹紧需要用压板夹紧，大批量生产时，需频繁的拆卸夹紧装置，增加工时和工人的工作量；方案二的夹紧可用气动装置内部夹紧，实现自动化夹紧且一个定位板即可完成定位，适应大批量生产和减少工人的工作量。故选用方案二更合理
3、 夹具设计
3.1 定位基准的选择
由零件图可知，12孔中，6— 13.5在圆周上均匀分布,2—M10，4—M10也为对称分布，尺寸精度为自由尺寸精度要求。其设计基准为两对称孔中心距，由于难以使工艺基准与设计基准统一，只能以 65外圆面作为定位基准。
3.2夹紧方式及元器件的选择
夹紧机构的三要素是夹紧力方向的确定、夹紧力作用点以及大小的确定。
对夹紧机构的基本要求如下：
夹紧作用准确，处于夹紧状态时应能保持自锁，保证夹紧定位的安全可靠。
夹紧动作迅速，操作方便省力，夹紧时不应损害零件表面质量
夹紧件应具备一定的刚性和强度，夹紧作用力应是可调节的。
结构力求简单，便于制造和维修。
选择夹紧力的作用点和方向应注意：
a) 夹紧力应朝向主要限位面；
b) 夹紧力的作用点应落在定位元件支承范围内；
c) 夹紧力的作用点，应落在工件刚性较好的方向和部位；
d) 夹紧力作用点应靠近工件的加工表面；
夹紧力大小主要取决于切削力和重力的大小和方向。
夹紧力作用点和方向的选择，通常应与工件定位基准的选择同时考虑，因此这两个参数在制定机床工艺方案时已确定，这仅作重点叙述的是确定夹紧力的大小的问题。
为了提高加工效率及方便加工，决定钻头材料使用高速钢，用于对12孔进行加工。同时，为了缩短辅助时间，准备采用气动夹紧。
3.3 切削力及夹紧力的计算
刀具：高速钢麻花钻头，尺寸为 13.5。
则轴向力：见《工艺师手册》表28.4
F=C d f k ……………………………………3.1
式中： C =420， Z =1.0, y =0.8, f=0.35
k =(
F=420
转矩
T=C d f k
式中: C =0.206, Z =2.0, y =0.8
T=0.206
功率 P =
在计算切削力时,必须考虑安全系数,安全系数
K=K K K K
式中 K — 基本安全系数，1.5;
K — 加工性质系数，1.1;
K —刀具钝化系数, 1.1;
K — 断续切削系数, 1.1
则 F =KF=1.5
气缸选用 。当压缩空气单位压力P=0.6MP ,夹紧拉杆 。
N=
N>F
钻削时 T=17.34 N
切向方向所受力:
F =
取
F =4416
F > F
所以,钻削时工件不会转动,故本夹具可安全工作。
4、 定位误差的分析
一批工件依次在夹具中进行定位时，由于工序基准的变动对加工表面尺寸所造成的极限值之差称为定位误差。产生定位误差的原因是工序基准与定位基准不相重合或工序基准自身在位置上发生偏移或位移所引起的。
用夹具装夹工件进行机械加工时，其工艺系统中影响工件加工精度的因素很多，与夹具有关的因素有：定位误差ΔP、对刀误差ΔT、夹具在机床上的安装误差ΔA和夹具误差ΔE，在机械加工工艺系统中，影响加工精度的其它因素综合称为加工方法误差ΔG。上述各项误差均导致刀具相对工件的位置不精确而形成总的加工误差∑Δ。
本夹具的主要定位元件为止口，而该定位元件的尺寸公差为 ，而孔径尺寸为自由尺寸精度要求，可满足加工要求。
5、 夹具设计及操作的简要说明
本夹具是在摇臂钻床上加工填料箱盖上12个孔,采用可卸钻模板,气动夹紧.工件先在可更换预定位元件(定位板7)上预定位,可卸钻模板与止口配合实现五点定位,夹紧气缸的活塞杆(夹紧拉杆1)通过开口垫圈将可卸钻模板与工件一起压紧.这类钻模板的定位精度高可与工件一起装卸.
如前所述，在设计夹具时，为提高劳动生产率，应首先着眼于机动夹具，本道工序的钻床夹具选用气动夹紧方式。本工序由于是粗加工，切削力较大，为了夹紧工件，势必要增大气缸直径，而这将使整个夹具过于庞大。因此，应设法降低切削力。目前采取的措施有两个：一是提高毛坯精度，使最大切削深度降低，以降低切削力；二是在可能的情况下，适当提高压缩空气的工作压力（由0.5M 增至0.6 M ）以增加气缸推力。结果，本夹具结构比较紧凑。
钻床夹具的装配图及零件图分别见附图。 ...
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