机械制造技术。
课程设计。题目：变速叉钻φ 孔夹具设计
院别： 机电学院
专业：10机械设计制造及其自动化
姓名： 李浩杰
学号： 2010094143030
指导教师王敏。
日期： 2024年 6月20日
一、设计题目1
二、零件的分析2
2.1 零件的作用2
2.2 零件的工艺分析2
三、定位方案设计4
3.1 方案一4
3.2 方案二6
3.3 方案的比较和选用6
3.4 定位元件的选取7
四、导向装置设计7
4.1导向装置的选用7
4.2 钻套的安装8
4.3 钻套的要求和配合8
4.4 钻套的选用9
五、夹紧机构设计9
5.1 夹紧机构的选用9
5.2 夹紧元件的设计10
5.3钻削力的计算11
5.4 夹紧力的计算12
5.5 校核强度13
5.6 夹紧元件的选用14
六、夹具体设计15
七、其他设计16
7.1底面定位支承板的设计16
7.2 带u槽的旋转板的设计17
八、**配图17
九、总结19
十、参考资料19
图1.1为ca10b解放汽车第四速及第五速变速叉（零件号831011），本次课程设计是设计φ孔专用钻床夹具。
图1 变速叉零件图。
周两周。1、完成零件分析、绘制。
2、完成夹具设计、绘制**图、零件图。
3、完成设计说明书，准备答辩。
4、最后一天答辩。
1、 零件图1 张。
2、 夹具结构设计装配图 1 张。
3、 夹具结构设计零件图 1-2 张。
4、 课程设计说明数1 份。
2.1 零件的作用。
零件是解放汽车第四速及第五速变速叉，它位于变速箱中，主要重用是拨动变速箱中的齿轮，使汽车达到变速的目的。已知材料为20钢，毛坯为铸件，工件的工艺路线如表1所示，此次夹具设计任务是设计第5个工序：钻φmm孔专用钻床夹具。
2.2 零件的工艺分析。
零件的工艺路线如下表所示。
由工艺路线和零件图要求可知，主要是以φmm孔位为基准，来加工16mm槽，m10螺纹，槽的两侧面。对钻φmm孔的加工没有特殊要求，只有φmm孔的中心轴与φmm孔上端两端面有一个12的线性定位尺寸要求，因此定位方案和误差分析时主要考虑此要求。
变速叉的结构较复杂，可以用于定位的平面有φ19mm孔两端面和φ82.2mm孔两端面，但不在同一平面，需要用不同的支承元件去定位，其中定位φ19mm孔两端面的支承板需要带凹槽。
19mm孔的两侧刚好有两平面，因此可以采用一侧定位，另一侧夹紧的方案，左侧的平面较长，利于定位，但有一个凸块，因此采用v型块或采用支承钉的方式对左侧进行定位，对右侧进行夹紧。
除了这些平面定位，还需要限制自由度，可以采用定位销进行定位。
3.1 方案一。
以φ28外圆及端面和叉口外侧为定位基准，用v形块、支承板和定位销实现完全定位。其中两个支承板限制3个自由度()，v形块共限制2个自由度（），定位销限制1个自由度()。如图1-2所示：
1.由零件的分析可得：定位方案和误差分析时主要考虑φmm孔的中心轴与φmm孔上端两端面12的线性定位尺寸要求，而计算所得的定位误差需小于线性定位尺寸的公差的三分之一[1]，定位方案才可靠。
2.由定位方案可得，线性定位要求主要由v型块限制，根据定位误差的两种计算方法[1]：
1）分别求出基准位移误差和基准不重合误差，再求出代数和；
2）根据设计基准的两个极限位置，根据几何关系求出两位置距离，投影到加工尺寸方向上来求出定位误差；
由于此定位方案较复杂，因此选择第二种计算方法计算定位误差。
3.查标准gb/t 6414-1999《大批量生产的毛坯铸件的公差等级》可得：
材料为钢且砂型铸造手工造型的毛坯的公差等级为it11～14，则在此将变速叉的毛坯尺寸设为14级（最低，公差最大），则v形块所定位的φ38外圆的公差为0.62mm。
4.由于定位要求没有给出公差，通过网络查询标准《线性和角度尺寸未标注公差》，查得线性尺寸12的公差为0.4mm，即该零件的线性定位尺寸的公差为0.4mm。
5.如图所示，分别画出v型块限制的φ38外圆的两个极限位置和，而两圆在投影到加工尺寸方向（即水平方向），测量其距离，可以得到定位误差为=0.128mm。
6.结论：定位误差=0.128mm < 0.4mm/3,即定位误差小于线性定位尺寸的公差的三分之一，则该定位方案能够保证夹具的正确定位[1]。
3.2 方案二。
方案二的思路与方案一的思路类似，但左侧不是以v型块定位，而是直接采用两个支承钉来定位，改用支承钉来限制自由度。
虽然这个方案的定位基准与设计基准重合，水平方向定位误差为0，在的定位会有较大的偏差，很难保证该方向的定位，对钻孔的中心度误差很大，且这方案不利于加紧，容易发生受力集中的情况。
3.3 方案的比较和选择。
从方案一和方案二的分析和误差分析结果可以看出：两个定位方案都能够保证主要线性定位尺寸12的定位（所得的定位误差都小于线性定位尺寸的公差的三分之一），但是方案二存在着垂直方向定位不准确且不利于压紧的缺点，第一种方案定位和压紧都比较可靠，因此最终选择第一种定位方案。
4.1导向装置的选用。
钻床一般选用钻套作为导向装置，为便于钻套磨损后，或需要不同工步时，可以迅速更换。根据工艺路线可知，此工序需要先钻孔φ18.5mm，再铰孔φ19mm，因此选用快换钻套。
4.2 钻套的安装。
钻套在安装时，为了提高加工时的稳定性以及加工时的顺利排屑，对钻套高度h和排屑间隙h有一定的要求[2]：
h=（2.5～3.5）d h=(0.7～1.5)d
其中d等于所要钻的孔的直径。
则取h=47mm,h=15mm。
4.3 钻套的要求和配合。
钻套的选取需要配合钻头的大小选取内孔d=19的尺寸，长度要配合钻套高度h和排屑间隙h。
衬套和钻套螺钉的选取可以根据的钻套的选型进行相应的选取。
此外，为了保证钻孔的精度和稳定性，对钻套、衬套和夹具体之间的配合有要求，并且钻套与夹具底面有垂直度要求[3]。
钻套与衬套的配合为h7/g6
衬套与夹具体的配合为h7/n6
由于工件加工孔对定位基面无特定的垂直度要求，因此将钻套轴心线对夹具安装基面的垂直度要求定为0.03。
4.4 钻套的选取。
标准件选用[4]
可换钻套：钻套 42g7x19g6x35（jb/t 8045.2-1999）
衬套：衬套 a30x30 （gb/t 8045.4-1999）
钻套螺钉：螺钉 m8x6 （gb 5782-1999）
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