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第8章 专用夹具及设计方法
8.1 专用夹具设计方法和步骤
8.2 分度装置与夹具体的设计
8.3 专用夹具设计实例
8.4 其它夹具简介
思考题与习题
8.3 专用夹具设计实例
　　设计任务书：设计在成批生产条件下，在Z525立式钻床上钻削图8-9所示拨叉零件上的螺纹底孔￠ 8.4 mm的钻床夹具。
图8-9 拨叉钻孔夹具
8.3.1 设计任务的分析?
　　（1） 孔￠8.4 mm为自由尺寸，可一次钻削保证， 该孔在轴线方向的设计基准是槽?　　　　的对称中心线，要求距离为3.1±0.1 mm，该尺寸精度通过钻模是完全可以保证的；孔￠ 8.4 mm在径向方向的设计基准是孔￠15.81F8的中心线，其对称度要求是0.2 mm，可用夹具保证。
　　（2） 孔￠15.81F8、槽　　　　　和拨叉口 　　　　　是前工序已完成的尺寸， 本工序的后续工序是以￠8.4 mm孔为底孔攻螺纹M10。 ?
　　（3） 立钻Z525的最大钻孔直径为￠25 mm，主轴端面到工作台的最大距离H＝700 mm；工作台面尺寸为375 mm×500 mm，其空间尺寸完全能满足夹具的布置和加工范围的要求。
　　（4） 本工序为单一孔加工， 夹具可采用固定式。
8.3.2 设计方案论证?
　　1. 定位方案的选择 ?
图8-10 定位方案分析
　　（2） 选择定位元件结构。?
　　①￠15.81F8孔采用长圆柱销定位，其配合选为???? 　　　　　　　　　　　。 ??
　　② 　　　槽面的定位可采用两种方案(如图8-10所示)， 一种方案是在拨叉口的其中一个槽面上布置一个防转销（图（a））；另一方案是利用拨叉口的两侧面布置一个大削边销（图（b）），与长销构成两销定位，其尺寸采用??? 　　。 从定位稳定及有利于夹紧等方面比较这两种方案，后一种方案较好。
　　③ 为了限制　自由度，定位元件的布置有三种方案。?
　　第一种方案：以D面定位。此时，因定位基准与工序基准（槽　　　　 的对称中心线）不重合，且该对称中心线到槽右侧面距离尺寸为　　　　　。 定位基准与工序基准的联系尺寸的公差即为其基准不重合误差，且ΔB1＝0.05+0.105×2＝0.26 mm，已超过尺寸3.1±0.1 mm的加工公差（0.2 mm）， 故此方案不能采用。 ?
　　第二种方案：以槽口两侧面中的任一面为定位基准，采用圆柱销单面定位。这时工序基准是槽的对称中心线，仍属于基准不重合， 槽口尺寸变化所形成的基准不重合误差为?
此方案可用。
第三种方案：以槽口两侧面的对称平面为定位基准，采用具有对称结构的定位元件（可伸缩的锥形定位销或带有对称斜面的偏心轮等）定位，此时，定位基准与工序基准完全重合， 定位间隙也可以消除，ΔB3＝0。 ?
　比较上述三种方案，第一种方案不能保证加工精度； 第二种方案具有结构简单、定位精度可以保证的优点；第三种方案定位误差为零， 但结构比前两种方案复杂了些。从大批量生产的条件来看，第三种方案虽然结构复杂一点，却能完成夹紧的任务， 因此第三种方案是较恰当的， 如图8-11所示。
图8-11 定位、 夹紧元件的布置
（3） 定位误差分析。 影响对称度的定位误差为
ΔD＝Dmax－dmin＝(15.81+0.043)－（15.81－0.018）＝0.061mm
此值小于工件相应尺寸公差的三分之一（1/3×0.2＝0.066 mm），能满足要求。 ?
　　影响所钻孔是否在z平面上的角度误差为
工件在任意方向偏转时，总角度误差为±3′26″。此值远小于自由公差±50′。 ?
　　综上所述，本定位方案由于采用了圆偏心轮式定心夹紧装置，它兼有定心和夹紧的作用，因此能保证槽面与偏心轮接触良好，基准位移误差较小；又因基准重合，故定位误差更小。本方案操作方便、 迅速，结构也不太复杂，故采用它较合理。
　　2. 夹紧机构的确定?
　　当定位心轴水平放置时，在Z525立钻上钻￠8.4 mm孔的钻削力和扭矩均由定位心轴来承担。这时工件的夹紧可以有两种方案：?
　　（1）在心轴轴向施加轴向力夹紧。这时，可在心轴端部采用螺纹夹紧装置，夹紧力与切削力处于垂直状态。这种结构虽然简单， 但装卸工件却比较麻烦。
　（2） 在槽　　　　　中采用带对称斜面的偏心轮定位件夹紧， 偏心轮转动时，对称斜面楔入槽中，斜面上的向上分力迫使工件中孔￠15.81F8与定位心轴的下母线紧贴，而轴向分力又使斜面与槽紧贴，使工件在轴向被偏心轮固定， 起到了既定位又夹紧的作用。
　　显然， 第二种方案具有操作方便的优点。 　　
8.3.3 总体结构分析?
　　按设计步骤，先在各视图部位用双点画线画出工件的外形， 然后围绕工件布置定位、夹紧和导向元件（如图8-11所示），再进一步考虑零件的装卸、各部件结构单元的划分、 加工时操作的方便性和结构工艺性的问题， 使整个夹具形成一个整体。 ?
　　图8-9为该夹具的总体结构设计装配图，从该图可以看出， 该夹具具有如下结构特点：??
　（1）夹具采用整体铸件结构，刚性较好。为保证铸件壁厚均匀，内腔掏空。为减少加工面，各部件的结合面处设置铸件凸台。 　
　　（2） 定位心轴6和定位防转扁销1均安装在夹具体的立柱上，并通过夹具体上的孔与底面的平行度，保证心轴与夹具底面的平行度。 ?
　　（3）为了便于装卸零件和钻孔后进行攻丝，夹具采用了铰链式钻模板结构。钻模板4用销轴3采用基轴制装在模板座7上，翻下时与支承钉5接触，以保证钻套的位置精度，并用锁紧螺钉2锁紧。
　　（4） 钻套孔对心轴的位置，在装配时，通过调整模板座来达到要求。 在设计时，提出了钻套孔对心轴轴线的位置度要求￠0.04 mm。夹具调整达到此要求后，在模板座与夹具体上配钻铰定位孔，打入定位销使之位置固定。 ?
　　（5） 偏心轮装在其支座中，安装调整夹具时，偏心轮的对称斜面的中心与夹具钻套孔中心线保持3.1±0.03 mm的要求， 并在调整好后打入定位销使之固定。
　　（6） 夹紧时，通过手柄顺时针转动偏心轮，使其对称斜面楔入工件槽内，在定位的同时将工件夹紧。由于钻削力不大， 故工作可靠。 ?
　　该夹具对工件定位考虑合理，且采用偏心轮使工件既定位又夹紧，简化了夹具结构，适用于成批生产。

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