第三章 专用夹具设计
本次设计中为左支座设计台专用夹具。以便在加工过程中提高工作效率、保证加工质量。左支座零件在本次夹具设计为加工Φ25H7孔的加工设计专用夹具。专用夹具的特点：针对性强、结构简单、刚性好、容易操作、装夹速度快、以及生产效率高和定位精度高；但是设计和制造周期长；产品更新换代时往往不能继续使用，适应性差；费用高等特点。
3.1定位分析
在工件的定位中有很多种不同的定位方法。比如：工件以平面定位、工件以圆孔定位、工件以外圆柱面定位、工件以锥孔定位等定位方法。这些定位方法适应在不同的场合，根据具体情况而定。本次夹具定位分析如下：
在加工本工序以前已经加工过的表面有：Φ80H9大端端面和小端端面以及Φ80H9的内孔表面、大端端面的4-Φ13的通孔和4-Φ20的沉头孔。因为工件的R55的外圆柱表面没有进行加工会引起很大的误差，所以不能以R55的外圆柱面定位。因此，我们可以选择以平面定位或以工件的内孔定位。在夹具的设计过程中要尽量以设计基准为定位基准，以减小定位误差。在零件图中我们以Φ80H9的大端端面和Φ80H9的轴心线为定位基准。
自由度分析：零件如图（3.1）此时工件的自由读个数分别是：Φ80H9的
大端端面的自由度为：一个移动（X）和两个转动（Z、Y）；而Φ80H9的内表面两个自由度的情况可以分两种：1.选用长芯轴定位，可以两个移动（Y、Z）
和两个转动（Z、Y）；2.选用短芯轴定位，可以两个方向的移动（Y、Z）。即使
说：我们选择Φ80H9的大端端面和长芯轴来定位时，就会产生有两个方向的移动（Z、Y）被重复的，而此时又还有一个应该被的自由度（X）没有被，造成欠
定位，欠定位在零件的定位过程中是不允许的。那么就还需要再对（X）自由度进行再
次，这样就会使（Z、Y）会被同时，造成重复定位，而在定位过程中重复定位一般不用，说明这个定位方案不好。
因此这里选用Φ80H9的大端端面配合短芯轴定位，这样就可以了工件的五个自
X由度（Y、Z、、Z、Y）；对于还有一个转动（X）的这里选用Φ13的孔进行（采用削边销），现在工件的六个自由度都完全被了。
3.2元件以及结构的选择
3.2.1芯轴的选择
3.2.1.1芯轴的尺寸选择
芯轴有圆柱和圆锥芯轴两种。圆锥芯轴的定心精度高，锥度越小定心精度越高，但是过长会影响芯轴的刚度。为避免芯轴过长可以进行分组。此种芯轴适用于定位孔长度与孔径比为：0.25～1.5的短工件。在定位过程中，圆锥芯轴与圆柱芯轴的自由度是一样的。由于圆锥芯轴的加工工艺性与圆柱芯轴的相比较差。所以这里选用圆柱芯轴。
参考《金属切削机床夹具设计手册》蒲祥林主编（机械工业出版社），P24表基孔制优先常用配合表，Φ80H9在未进行最后进行珩磨工序前（精镗后）的加工精度最低为IT10级，则这里取IT10级。那么就可以得到芯轴尺寸Φ80f7 mm，芯轴高度取15 mm。
3.2.1.2芯轴的结构选择
可以将芯轴与底版做成连体式或者是分解成两个零件。1.若制成连体式如图（3.2 a）所示。从工艺性的角度来说，此结构在加工过程会引起加工困难。右端的圆柱芯轴的的加工中需要专用机床和需要配重以及动平衡计算，这样提高了加工难度。同时平面A的要求也比较高，要是芯轴在侧板上会影响平面A的加工质量，也会影响圆柱芯轴的加工质量。从夹具的精度上来说，由于少了一个零件的装配那么它的装配精度要高一些。
若是采用分解式结构，即如图（3.2 b）。从工艺性的角度来说，零件的加工工艺性都比整体式要好，更方便加工。但是在安装的过程中存在安装误差，使零件在加工过程中的精度要求更高。分解式的结构，芯轴有两种：1.芯轴与侧板用螺纹连接；2.芯轴与侧板应过盈配合连接。用螺纹连接的可以更换很方便，但是罗纹在配合时间隙比较大，会影响安装精度。用过盈配合连接，虽然不可以更换但是影响安装精度比较小。
综上所述，为了不至于夹具体的零件的加工精度不过高，我们选用的过盈配合连接。参考《金属切削机床夹具设计手册》蒲祥林主编（机械工业出版社），P337表2-156（GB/72204-91）,D=80 mm;H=20 mm;d=40 mm;L=60 mm;h1=3。
同理，削边销也采用过盈配合，其尺寸参考《金属切削机床夹具设计手册》蒲祥林
0.034主编（机械工业出版社），P338表2-157（GB/72204-91）为,H=14 mm;H120.023
mm;D118 mm;L=26 mm;h=4 mm;B=D-2 mm;b=4 mm;b13 mm。
3.2.2.1支承元件的选择
本夹具的设计中Φ80H9的大端端面定位，为了在夹具体磨损后不至于全部换掉，所以要选择支承元件，在支承元件磨损后只需要更换支承元件，这样可以降低夹具成本，以平面定位的支承元件有固定支承、可调支承和自位支承，其中固定支承又可以分为支承钉和支承板。
支承钉有三种：A型支承钉为平头支承钉，主要用于已加工平面的定位支承。B型为球头支承钉，主要用于未加工平面的定位支承。C型为网纹顶面支承钉，主要用于摩擦力比较大的工件侧面定位。本次夹具设计是以已加工面侧面定位支承，可以选择A型
和C型两种。
由于本夹具在加工过程中要精加工，所以芯轴不受力。为了保证支承钉工作面处于同一平面内，以及保证该平面与夹具体底面的垂直度，应该在支承钉在安装完成后，要进行最终的精磨平面加工，则在设计平面的支承时应该在高度方向上预留足够的余量。所以我们这里可以选用A型支承钉。
支承板是以加工较精密的平面定位的固定支承。支承板有两种：A型支承板结构简单；制造方便，但因沉头螺钉孔处不医清扫积屑，常用于侧面的定位支承；B型支承板由于其沉头螺钉孔位于槽中，可以避免A型支承板的不足，因而可以适用各种平面的定位。
综上所述，选用A型支承板作为平面的定位支承，其具体尺寸参考《金属切削机床夹具设计手册》蒲祥林主编（机械工业出版社），P380表2-180（GB/72236-91）得：H=10 mm;L=90 mm;B=16 mm,d=14 mm;l=15 mm;A=30 mm;d=6.6 mm;h=4.5 mm;h11.5 mm;n=3 mm;
3.2.3.1辅助支承
机械加工中，工件定位时提高工件的支承刚度，提高工件的定位稳定性和和安装正确，并不工件的自由度时，常常选用辅助支承来实现。
辅助支承有四种结构：1.螺旋式辅助支承，结构简单制造方便，但是使用时应按逐个工作进行调整，以适应工件表面位置的变化，因而操作时费时，效率低。2.自引式辅助支承，其非工件位置在弹簧的作用下超出其工作位置。当工件安装在主要主要支承后，自引式辅助支承销在工件的作用下移动，退回到正确的工作位置上。并与其主要支承一起同工件保持接触，然后锁紧。其使用操作简单，效率高适用于工件自重不大，且垂直作用切削力较小的加工中。自引式辅助支承也称自位式辅助支承，其非工作位置高度在工作位置高度以下，当工件安装在主要支承上后，推动斜楔将支承销钉往上推达到工作位置，与工件接触然后将其锁紧，斜面的角度选取6°～8°。3.升托式辅助支承，应用于工件重量较大，垂直作用的切削里较大的工件加工中。除此之外，还有直接锁紧和液压锁紧式辅助支承。
因此在本次夹具设计中这里可以选择自引式辅助支承或者是升托式辅助支承其中一种。虽然自引式辅助支承可以良好地与工件相接触，但是自引式辅助支承是以螺纹副
来传递轴向力。如果轴向力太大容易使螺纹损坏。如果必须呀传递很大的轴向力，则螺纹的尺寸也必定很大。使夹具结构就会不紧凑，因而自引式辅助支承只能运用于工件的自重不大，而且作用切削力较小的工件中。而升托式是由斜楔机构来支承轴向力和工件的自重，当然就可以支承较大自重和较大的轴向切削力的工件中，但是升托式辅助支承的的接触不如自引辅助支承良好。则本次设计中将采用一种自引辅助支承和升托式辅助支承相结合的新型支承——引—托式辅助支承，它结合两中支承的的优点。图形如下图。
3.2.4压紧元件的选择
工件在夹紧过程中应避免压紧元件与工件进行点接触，因为在点接触的过程中，即使有很小的夹紧力也会产生很大的应力。由定加工过程中产生误差在夹紧经常出现点接触的现象的情况。但是后面还要考虑页液压缸的工作与工作台的相对位置安装误差，须进行自位平衡，则压板和液压工作杆之间采用铰链结构，以便压板实现自位平衡压紧力。本次设计中我们采用弧形压板（GB/T2174-94），具体选择如下
0.30选择：压块 B100×16 具体尺寸：L=100 mm;B=200.43 mm;H=50 mm;h=14 mm;l1=80
mm;r=60 mm;1 =16 mm。(和）如下：材料为45钢按照GB/T699的要求；热处理35～40HRC；其他技术要求按照GB/T2259。
3.3定位误差分析
3.3.1两定位销之间的中心距
Φ13空孔的加工方法是钻孔加工，其加工精度可以达到IT11～IT12。则这里按照
0.18IT12进行计算，采用基孔制则加工Φ13的孔精度为IT12级，则Φ13的极限尺寸为：13 0
mm；则Φ13到Φ80的中心距为：
根据勾股定理： l1l2l2 微分后有： 2l1dl12l2dl22ldl 则 dl
l1dl1l2dl2 l2222∵ ll1l2=552552=77.78 mm 由 dll1dl1l2dl2 l
可得： dl则
55(0.125)55(0.125)=0.177
77.78l=77.78±0.177 mm
