机电及自动化学院
机械专业课程
综合课程设计
设计题目：CA6140车床手柄座夹具设计
专业：08机械制造及自动化
学号：**********
姓名：
2011年12月27日至2012年1月13日
目录
一．序言 (3)
二．任务介绍 (4)
三．夹具设计 (6)
1、定位与夹紧方案选择 (6)
2、确定定位方案 (7)
3、夹紧力位置 (8)
4、导向方案及导向元件设计 (8)
5、定位误差的分析 (9)
6、切削力及夹紧力的计算 (9)
7确定夹紧机构 (10)
8非标准件的设计 (11)
9夹具总体装配 (12)
四. 总结 (13)
五. 参考文献 (14)
一．序言
机床夹具作为机床的辅助装置，其设计质量的好坏对零件的加工质量，效率，
成本以及工人的劳动强度均有直接的影响。夹具的主要组成部分由：定位元件，夹紧装置，对刀元件，导引元件，其他装置，连接元件和连接表面，夹具体。其中夹具体是夹具的基础元件，所有各元件均装在夹具体上形成一个夹具的整体。
夹具的作用：保证稳定可靠地达到各项加工精度的要求，缩短加工工时，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人劳动强度，可由较低技术等级的工人进行加工，能扩大机床工艺范围。
二．任务介绍：
手柄座钻铰ф10孔的夹具设计
手柄座：该零件是CA6140车床操纵部分的组成零件之一，该手柄座的作用就相当于一个连杆。车床外部手柄的运动是通过CA6140车床手柄座传递到车床内部实现人为对机床的操纵。手柄与该零件通过φ25mm孔连接，机床内部零件通过φ10mm孔与手柄座连接，即CA6140车床手柄座的作用是实现运动由外部到内部的传递。
该设计选择泵体加工工序中的第07道工序，即先钻孔φ9.8 mm，粗铰至φ 9.96mm，再精铰至φ10H7mm。本夹具将用于组合钻床，刀具为硬质合金直柄麻花钻和硬质合金锥柄机用铰刀。
零件三维模型截图如下图一：
图一
零件二维图二：
图二加工手柄座上的钻，铰孔：
钻铰孔直径D=10mm深H=38mm
工序图三：
图三
三．夹具设计
由图2工序图可知，手柄座直径为10mm的孔加工的方法为选用立式钻床Z525进行加工，为保证设计要求，并根据手柄座的加工批量要求而知，应选用专用夹具。
1.定位和夹紧方案选择：
定位方案:六点定位原理实现完全定位
a.定位方案一：
立式钻：底面定位控制3个自由度（平面定位）、孔控制2个自由度（定位销），右侧外圆控制一个自由度（活动V形块）。零件上表面夹紧：如图四：
图四
b.定位方案二：
立式钻：底面定位控制3个自由度（平面定位）、右侧外圆控制2个自由度（固定V形块），侧面定位一个自由度（支承钉定位），零件上表面夹紧：如图五：
图五
2.确定定位方案
方案分析：方案1与方案2都选用立式钻床，夹紧方式相同，加紧面选择零件上表面，夹紧力可能使零件收到弯矩但不影响加工孔的平行度。方案1与方案2不同的是定位方式，方案1采用底面定位3个自由度，孔φ25定位两个自由度，外圆定位一个自由度，其中采用φ25孔定位，可以保证所加工的孔与φ25之间的精度要求（中心距和平行度），而采用方案2定位就会产生很大的误差。综合考虑后，选择方案一种的定位方式，定位元件为平面，定位销，活动V形块。因工件尺寸小，不需要对加工不为辅助支撑。
最终定位方式如图六：
图六
3.夹紧力位置
如图七：
图七
4.导向方案及导向元件设计
先确定出钻套与工件间的距离S：因工件材料为铸铁，故S=（0.3-0.7)d=0.6d=6mm.然后确定钻套结构和尺寸：由于工序要求在工件一次安装中同时加工φ10H7孔，故选用快换钻套2个，选用钻套内径为（9-10)F7，外径为 16r6，钻模板采用固定式的，并用螺钉和销钉固定在夹具体上。如下图八：
图八
5.定位误差的分析：
基准不重合误差：该工序所要加工的孔的设计基准是底面，而底面也为该工序的定位基准，所以基准不重合误差为0，即0=∆jb ；
基准位置误差：定位销与定位孔的配合尺寸为φ256
7h H ，即定位孔φ2502100。+，
定位夹紧销φ25
013
.0-，定位夹紧销下端与夹具体底板上孔的配合尺寸为φ
1667
r H ，即夹具体底板孔φ16018.00+，定位销底端φ16034
.0023.0++，
定位销上端部为螺杆，用六角带肩螺母夹紧，定位销制造和孔配合引起的定位误差：
063.0011.0018.0013.0021.0=+++=∆jw 。
总定位误差计算公式为：jw jb dw ∆+∆=∆，即：
063.0063.00=+=∆+∆=∆jw jb dw
由于孔深的设计基准为水平轴线，该基准会受到定位元件心轴或定位孔表面的影响，属于基准位置误差，但由于该孔是通孔，所以该基准位置误差不影响孔深度，所以该误差可忽略；
由于工序尺寸120mm 保证的是φ20孔和φ85孔之间的相对位置，而该定位方案所造成的定位误差并不影响两孔之间的相对位置。 综上所述，该定位方案满足加工要求。
6.切削力及夹紧力的计算
钻9.8孔；刀具：高速钢锥柄阶梯麻花钻。
轴向力： f y
z F k f d C F f f 081.9= （N ） 式中： 8.0,0.1,7.42===f F F y Z C
0.1=f k 所以轴向力为：
135.08.97.4281.98.00.1⨯⨯⨯⨯=F =820.96（N ） 扭矩： M=9.81m y z M k f
d C m
m 0（M N ⋅）
式中： 8.0,0.2,021.0===m M M y Z C
1==f m k k 所以扭矩为： 135.08.9021.081.98.00.2⨯⨯⨯⨯=M
