实验三：机床夹具设计
姓名：谢银飞班级：机制152班学号：72（22）
姓名：朱嘉俊班级：机制152班学号：73（23）
一.明确设计任务
1.设计任务
加工拨叉上?孔(工件材料45钢）。工件以孔、叉口及槽在定位轴2、削边销1、偏心轮3上定位，由偏心轮夹紧工件，并利用偏心轮楔面的作用限制工件一个自由度。本夹具采用铰链式钻模板，放松锁锁紧螺钉6，即可回转钻模板，以便于装卸工件。图1所示为拨叉钻孔工序图。
设计在Z525立式钻床上钻拨叉零件上的钻床夹具。
图 1 零件图
图 2 三维实体图
2．杠杆臂加工工艺分析
（1）加工要求
加工φ10 和φ13 两孔；孔距为78±；U型槽14.20+0.1对称轴线与?轴线的水平尺寸为±，垂直尺寸为两孔垂直；?对轴线平行度公差为；φ13对
φ22 轴线垂直度公差为。Φ10 孔Ra 值为，Φ13 孔Ra 值为。
（2）加工工艺由于该工序中两个孔的位置关系为相互垂直，且不在同一个平面里，要钻完
一个孔后翻转90°再钻削另一个孔，因此要设计成翻转式钻夹具。分析零件图可知，该拔叉的叉角两端面厚度薄于连接的表面，但减少了加工面，使用淬火处理
提供局部的接触硬度。叉角两端面面积相对较大，可防止加工过程中钻头钻偏，
保证孔的加工精度，及孔与叉角两端面的垂直度。其它表面加工精度较低，通过
铣削、钻床的粗加工就可达到加工要求；而主要工作表面虽然加工精度相对较高，但也可以在正常的生产条件下，采用较经济的方法保质保量地加工出来，可见该
零件工艺性好。
二．定位方案与定位元件
1. 夹具设计要求
已知工件材料为45钢，毛坯为模锻件，所用机床为Z525型立式钻床，大
批生产规模。试为该工序设计一钻床夹具。
2、夹具的设计方案
分析：
①孔为自由尺寸，可一次钻削保证。该孔在轴线方向的设计基准距离槽
14.20+0.1mm的对称中心线为±；在径向方向的设计基准是孔的中心线，其对称度
要求为，该尺寸精度可以通过钻模保证。
②孔：、槽14.20+0.1mm和拨叉槽口510+0.1mm是已完成的尺寸，钻孔。
③立钻Z525的最大钻孔直径为25mm，主轴端面到工作台面的最大距离H
为700mm，工作台面尺寸为375mm×500mm，其空间尺寸完全能够满足夹具的布
置和加工范围的要求。
④本工序为单一的孔加工，夹具可采用固定式。
方案设计:
1、定位基准的选择：为了保证孔对基准孔垂直并对该孔中心线的对称度符
合要求，应当限制工件X的平移、Y轴旋转、Z轴旋转，三个自由度；为保证孔
处于拨叉的对称面内且不发生扭斜，应当限制Y轴旋转自由度；
根据零件的构造，最容易想到的是以Φ22mm 的孔为定位基准，这样可以避
免基准不重合误差，同时可以限定四个自由度；用Φ22 孔口端面（底面）限
定零件的上下移动的自由度；用φ10 孔附近圆柱表面限定零件沿Φ22 中心
线转动的自由度就可以实现完全定位。
φ10 孔附近为悬壁梁结构,加工时容易变形,在φ10 孔口端面(底面)设辅
助支承,用来增加零件的刚性。
2.定位元件的选择：图 3 零件定位示意图
定位销：插入Φ22 的孔，用来限制 X,Y 方向的移动和转动，共四个自由度。定位元件为非标准元件。
用定位销的小端面(相当于一个支承钉)与Φ22 孔口端面支靠限定Z 方向的移动自由度。定位元件为非标准元件。
可调支承钉：限定 Z 方向的转动。定位元件为标准元件。用一辅助支承来提高工件的安装刚度和定位的稳定性。定位元件为非标准元
件。
三．夹紧方案的确定图 4 定位方案
根据零件的定位方案，采用锁紧螺母和开口垫圈来实现快速锁紧夹紧机构，它与一个加工面位置靠近，增加了刚性，零件夹紧变形也小，但对于另一个加工面较远，为提高刚性，故采用辅助定位元件来固定，该设计采用了螺旋辅助支承。
图 5 夹紧方案
四．夹具结构设计
1．定位装置
（1）销轴
（2）可调支承钉图 6 销轴
可调支承钉在GB JB/T （六角头支承）中选取M8×40-S。
图 7 可调支撑
钉
2．夹紧装置
（1）夹紧
选用M10 螺纹以满足强度要求。
（2）开口垫圈
图 8 夹紧方案
3．辅助装置
（1）钻模板类型选择
根据工件和夹具体的结构，选用固定式钻模板。固定式钻模板虽然有时装卸工件不便，但它结构简单、制造方便、定位精度
高。
3．辅助装置图 9 辅助装置
（1）钻套从国家标
准中选用。
（2）钻模板
图10 钻模板1
图11 钻模板2
（2）钻套的选择
由于孔φ10mm 和φ13mm 一次钻孔就可达到要求，因此采用固定式钻套。（查手册确定型号）
Φ10mm 选无肩
Φ13mm 选有肩
图 12 钻模4 夹具体选用铸
造夹具体。
图 13 夹具体五.绘制夹具总图
图 14 夹具三维实体图
六. 夹具装配图上的尺寸、公差及技术要求的标注最大轮廓尺寸（长、宽、高）：
180、140、141影响工件定位精度的尺寸：φ22e8、影响导向的尺寸及公
差：Φ10G7、
Φ13F7(公差带查表确定)
影响夹具精度的尺寸及公差(公差按零件公差的 1/2 至 1/5)：78±、
15±、±、相对于基准F 的垂直度Φ、相对于基准F 的垂直度Φ
、相对于基准E 的垂直度Φ
其它重要尺寸和公差：Φ18H7/r6、Φ22H7/n6 以及定位销与夹具体的配合
尺寸（图中遗漏，应补上）
需标注的技术要求：见装配图
七．工件加工精度分析定
位误差：
两孔的直径尺寸基本上由钻头尺寸保证，没有定位误差。
尺寸78±、15±平行度公差和垂直度公差的工序基准和定位基准重合，基
准不重合误差为ΔB= 0；
尺寸78±、15±和平行度公差和垂直度公差存在基准位移误差，其大小等
于定位轴与φ22 孔之间的最大配合间隙ΔY=Xmax=++=
尺寸78±、15± 和平行度公差和垂直度公差的定位误差分别为ΔD= Δ
B+ ΔY=
尺寸的基准位移误差和基准不重合误差都为0,所以定位误差为0
