阶梯斜孔专用夹具设计

钻三个φ4阶梯斜孔专用夹具设计

3.1 工件的加工工艺性分析

因采用立式钻床，待加工孔处于水平位置。若设平行于待加工孔的面分别为顶面和底面，则使多孔那面为底面，即定位基准面。以基准面上的直径为φ5的两孔以及基准面定位。

钻模板应垂直与定位基准面，钻套中心线与待加工孔中心线同轴。夹紧件由工件顶面向定位基准面夹紧。采用螺旋夹紧机构。

3.2 定位元件的选择与设计

3.2.1 定位元件的选择

工件在夹具中位置的确定，主要是通过各种类型的定位元件实现的。在机械加工中，虽然被加工工件的种类繁多和形状各异，但从它们的基本结构来看，不外乎是由平面、圆柱面、圆锥面及各种成形面所组成。工件在夹具中定位时，可根据各自的结构特点和工序加工精度要求，选择其上的平面、圆柱面，圆锥面或它们之间的组合表面作为定位基准。为此，在夹具设计中可根据需要选用各类型的定位元件。

在夹具设计中常用于圆孔表面的定位元件有定位销、刚性心轴和锥度心轴等。工件以圆孔表面定位时使用定位销定位；套类零件，为了简化定心装置，常常采用刚性心轴作为定位元件；为消除工件与心轴的配合间隙，提高定心定位精度，在夹具设计中还可选用小锥度心轴。在此次设计中，根据泵体盖的结构特点采用一面两孔定位。如图2-1为工件在夹具中的定位方式简图．

在夹具中，工件以圆孔表面定位时使用的定位销一般有固定式和可换式两种。在大批量生产中，由于定位销磨损较快，为保证工序加工精度需定期维修更换，此时常采用便于更换的可换式定位销。

图2-1 所示为常用的固定式定位销的典型结构。当被定位工件的圆孔尺寸较小时，可选图中(a)所示的定位销结构。这种带有小凸肩的定位销结构，与夹具体连接时稳定牢靠。当被定位工件的圆孔尺寸较大时，选用图中(b)所示的结构即可。若被定位工件同时以其上的圆柱孔和端面组合定位时，还可选用带有支撑垫圈的定位销结构。支撑垫圈与定位销可做成整体式的，也可做成组合式的。为保证定位销在夹具上的位置精度，一般与夹具的连接采用过盈配合。

可换式定位销如图2-2所示，为了便于定期更换，在定位销与夹具体之间装

有衬套，定位销与衬套内径的的配合采用间隙配合，而衬套与夹具体则采用过度配合。由于这种定位销与衬套之间存在装配间隙，故其位置精度较固定式定位销低。

为了便于工件的顺利装入，上述定位销的定位端头部均加工个自由度，短定位销时则限制两个自由度。若采用削边销，则分别限制两个或一个自由度。当成15的大倒角。各种类型定位销对工件圆孔定位时限制的自由度，应视其与工件定位孔的接触长度而定，一般选用长定位销时限制四采用图所示的锥面定位销定位时，则相当于三个支撑点，限制三个自由度。

图2-1 固定式定位销

图2-3 可换式定位销及锥面定位销

在固定式和可换式中，为适应以工件上的两孔一起定位的需要，应在两个定位销中采用一个削边定位销。直径为3~50mm的削边定位销都做成菱形。

3.2.2 定位误差的分析

夹具的作用首先是要保证工序加工精度，在设计夹具选择和确定工件的定位方案时，根据工件定位原理选用相应的定位元件外，还必须对选定的工件定位方案能否满足工序加工精度要求作出判断。为此，就需对可能产生的定位误差进行分析和计算。

定位误差是指由于定位不准而造成某一工序在工序尺寸（通常指加工表面对工序基准的距离尺寸）或位置要求方面的加工误差。对某一定位方案，经分析计算其可能产生的定位误差，只要小于工件有关尺寸或位置公差的13~1，一般

即认为此定位方案能满足该工序的加工精度要求。

工件在夹具中的位置是由定位元件确定的，当工件上的定位表面一旦与夹具

上的定位元件相接触或相配合，作为一个整体的工件的位置也就确定了。但对于一批工件来说，由于在各个工件的有关表面之间，彼此在尺寸及位置上均有着在公差范围内的差异，夹具定位元件本身和各定位元件之间也具有一定的尺寸和位置公差。这样一来，工件虽已定位，但每个被定位工件的某些具体表面都会有自己的位置变动量，从而造成在工序尺寸和位置要求方面的加工误差。

由此可知，定位误差是指工件在用调整法加工时，仅仅由于定位不准而引起

工序尺寸或位置要求的最大可能变动范围。即定位误差主要是由基准位置误差和基准不重合误差两项组成。

根据定位误差的上述定义，在设计夹具时，对任何一个定位方案，可通过一

批工件定位时的两个极端位置，直接计算出工序基准的最大变动范围，即为该定位方案的定位误差。

在机械加工中，有很多工件是以多个表面作为定位基准，在夹具中实现表面

组合定位的。

采用表面组合定位时，由于各个定位基准面之间存在着位置偏差，故在定位

误差的分析和计算时也必须加以考虑。为了便于分析和计算，通常把限制不定度最多的主要定位表面成为第一定位基准，然后再依次划分为第二、第三定位基准。一般来说，采用多个表面组合定位的工件，其第一定位基准的位置误差最小，第二定位基准次之，而第三定位基准的位置误差最大。

3.2.3 定位误差的计算

在本次设计中采用一面两孔组合定位。

采用工件上一面两孔组合定位时，根据工序加工要求可能采用平面为第一定

位基准，也可能采用其中某一个内孔为第一定位基准。图2-3所示为一长方体工件及其在一面两销上的定位情况，因系采用短定位销，故工件底面1为第一定位基准，工件上的内孔1O 及2O 分别为第二和第三定位基准。

一批工件在夹具中定位时，工件上作为第一基准的底面1没有基准位置误

差。由于定位孔较浅，其内孔中心线由于内孔与地面垂直度误差而引起的基准位置误差也可忽略不计。但作为第二、第三定位基准的1O 、2O ，由于与定位销的

配合间隙及两孔、两销中心距误差引起的基准位置误差必须考虑。

图2-4长方体工件在夹具中一面两销上的定位

根据上述，确定本次夹具设计采用底面为第一基准面，两孔分别为第二和第

三基准面。两定位销的尺寸及定位误差的计算如下：

图2-5 一面两孔式，第二、第三定位基准的位置和角度误差[10]

根据图2-4有：

1) 两定位销中心距

x L =y L =14.5

式中 y L ——工件两定位孔的中心距()mm

2) 两定位销中心距的公差

11(~)53x y L L δδ±=± (2-1)

式中 y L δ±——工件两定位孔的中心距公差()mm

中心距公差

0.070.040.03y L ES EI δ=-=-=