2 导向装置设计
根据产品加工图纸和产品技术要求,知此套夹具需要在7地方钻8次孔,其简图如下:
从产品侧面图了解,需要分别在1、2、3、4、5、6、7这些部位加工满足条件的孔,其中在1、2、3、6处钻孔后需要继续攻丝,钻4、5、7处的孔达到装配要求即可。
2.1钻套类型的选择与设计
由于加工孔的要求不同,那么对导向装置的长度,同轴度等一些要求也不尽相同。钻1、2、3、6处的孔还需要计算钻孔的直径。
根据产品的图纸得到1、2、3处的孔大小相同，3X0.85=2.55mm，此时查工厂的常用刀具型号选直径2.5mm的标准麻花钻。从而确定钻套的导向直径，取2.5mm，从整体设计的已知条件来看，钻模板厚20mm，缝纫机底板最宽处达178mm，又下垫块厚14mm。由设计的框架数据计算，钻模板与底板的最小间距为200mm-14mm-178mm＝8mm，由以上数据综合分析，取钻套1总长为30mm,其中沉孔部分长15mm，导向定位孔长15mm，带肩部分长5mm。查设计资料表确定钻套1的带肩部分直径12mm，下体直径8mm，沉孔直径4mm，导向孔直径2.5mm。
从产品的三维尺寸和假象安装情形看，钻套2、3的长度不完全受底板的最宽长度的限制，为提高和保证一定的精度，取钻套2、3的总长度为35mm，其中带沉孔15mm，导向定位长20mm，带肩部分长5mm，查设计资料表确定钻套2、3的带肩部分直径12mm，下体直径8mm，沉孔直径4mm，导向孔直径2.5mm。
钻套4的选取和设计参数为，总长为35mm,其中沉孔部分长15mm，导向定位孔长20mm，带肩部分长5mm。查设计资料表确定钻套4的带肩部分直径14mm，下体直径10mm，沉孔直径6mm，导向直径5mm。
钻套5的选取和设计参数为，总长为35mm，其中沉孔部分长15mm，导向定位孔长20mm，带肩部分长5mm，查设计资料表确定钻套5的带肩部分直径14mm，下体直径10mm，沉孔直径5mm，导向直径3.7mm。
钻套7的选取和设计参数为，总长为35mm,其中沉孔部分长15mm，导向定位孔长20mm，带肩部分长5mm，查设计资料表确定钻套7的带肩部分直径20mm，下体直径16mm，沉孔直径8mm，导向直径6.5mm。
与1、2、3、4、5、7不同的是首先要在6处钻深度为10mm，直径为7mm的孔，然后再钻直径为5.7mm的孔(通),其参数分别为，总长为35mm,其中沉孔部分长15mm，导向定位孔长20mm，带肩部分长5mm，带肩部分直径16mm，下体直径12mm，沉孔直径8mm，导向直径7mm。第2孔参数总长为35mm,其中沉孔部分长15mm，导向定位孔长20mm，带肩部分长5mm，带肩部分直径16mm，下体直径12mm，沉孔直径8mm，导向直径5.7mm。
生产技术要求为:1.d对D的径向跳动不大于0.01毫米;2.d公称尺寸系刀具的最大尺寸,其允许差为+0.003+0.013;3.热处理：T10A,淬火HRC6064;渗碳深度0.8~1.2mm。4.表面发蓝或其它的防锈处理,锐边无毛刺。
2.2 衬套的选择与设计
衬套的主要作用是为了避免在更换钻套的时候，对钻模板的孔口造成过多的摩擦而不断的扩大，从而影响钻孔的精度，不能达到精度和加工的要求，致使生产的产品成为废品。此套夹具采用固定衬套。
根据已有条件确定衬套的外径为18mm，公差范围为+0.02mm+0.032mm，内孔径为+0.011mm+0.019mm。
生产技术要求为：1.d对D的径向跳动不大于0.01毫米;2.d公称尺寸系钻套的最大尺寸,其允许差为+0.004+0.017;3.热处理:T10A,淬火HRC6064；渗碳深度0.8~1.2mm；4.表面发蓝或其它的防锈处理，锐边无毛刺。
3 定位元件的确定
在选择定位方案时，由于定位方式多种多样，对定位基准、限位基准的确定也有几种不同方法，此处采用以下观点:
1)当工件以回转面(内、外圆柱面、圆锥面、球面等)作为定位基面时，其轴线为定位基准。当工件以平面与定位元件接触，此平面就是定位基面，它的理想状态(平面度误差为零)是定位基准。但对于已经加工过的平面，通常忽略其平面度误差，所以认为，定位基面就是定位基准，二者重合。
2)当定位元件以回转面作为限位基面时，其轴线作为限位基准。
此夹具定位元件采用两平面和一定位柱,拟用不完全限位方式定位。定位三面，夹紧两面，有一面未限定的正好与加工的方向反向。可以不作要求，在夹紧的时候，留有稍微大点的余量即可。其夹紧方式从总装图上可以清晰地看出，在此不在作过多的叙述。
型号1垫块的尺寸为150X30X14毫米，型号2垫块为65X20X14毫米。定位柱的尺寸为总长83毫米，轴孔配合部分长22毫米，定位柱主挡长35毫米.轴孔配合图上已经标注。
工件的定位误差分析，是设计的重点和难点之一。基准位移误差如：基准不重合误差，构成了定位误差，这些基本概念定义准确严密，在实际的设计过程中需要费一定的时间，用实际例子来说明基准位移和基准不重合这两项误差产生的原因及对加工尺寸的影响，但一涉及到两项误差的合成问题，即定位误差对工序要求的影响，常常容易混淆。与其他定位误差相比较，此夹具取用最基本的定位方式。
定位柱加工要求：1.表面发蓝或其它的防锈处理；2.热处理:T10A，淬火HRC6064；渗碳深度0.81.2mm；3.锐边无毛刺。垫块加工要求：1.表面发蓝或其它的防锈处理；2.热处理：T10A,淬火HRC6064，渗碳深度0.81.2mm；3.锐边无毛刺。4.留0.2~0.3mm余量，装配时磨削至所需要求。
4 夹紧装置
4.1 夹紧基本原理理论
夹紧的目的是保证工件在夹具中的定位，不致因工时受切削力，重力或伴生离心力，惯性力，热应力等的作用产生移动或振动。夹紧装置是夹具完成夹紧作用的一个重要的而不可以缺少的组成部分，除非工件在加工过程中所受到的各种力不会使它离开定位时所需确定的位置，才可以设有夹紧装置。夹紧装置设计的优劣，对于提高夹紧的精度和加工作效率，减轻劳动强度都有很大的影响。
分析各类夹具的基本功能要求可以将夹紧装置概括为两类：第一类是性能要求，主要指定位唯一性、定位稳定性,夹紧稳定性及总体约束；第二类要求是夹具的结构刚性、成本及易操作性、易于维修等要求。本设计目录中功能项包括夹紧对象特征项、加工信息特征及夹紧要求特征。
8 单工位夹具与成组夹具的分析
成组技术是近年来在国内外机械制造领域内得到迅速发展的一种新的作业方式。而成组夹具则是按成组技术原理，在零件分组的基础上，针对一组 （或几组）相似零件的一道（或几道）工序而设计的夹具。它具有专用夹具的若干特点，又具有对工件特征在一定范围内变化的适应性，它能使产品多品种、中小批量生产达到大批量生产的效果，因此，成组夹具在产品不断更新换代的今天，有着不可比拟的优势。
零件的分析与分组, 如某厂生产的交、直流起动机机壳，由于结构简单，采用10号无缝钢管加工而成。本道工序为半精车内孔，其品种有12种之多。轴向长度尺寸最大为1820+0.023，最小为900+0.18 ,止口定位尺寸最大为φ0-0.087，最小为φ710-0.046，轴向止口长度一律为3 ，由于尺寸段相距较远，轴向长度考虑压板尺寸，将其分为两组。第1组轴向长度为90~135 ，第2组为140~182，止口定位尺寸由于需更换定位元件不再分组。把这类使用机床、夹紧方式、加工内容相同的零件挑选出来，形成所需要的成组工序（见图 ）。
成组夹具的结构设计：成组夹具设计与专用夹具的设计方法相似，但具有一定的针对性，它是为加工某些几何形状相似、工艺过程和定位夹紧相似的零件而设计的。设计时仍然需要选择合理的定位基准、定位元件;选择合适的夹紧力、夹紧元件；设计好合理的基体件。
8.1定位基准与定位元件的选择制定设计方案时需选择合理的定位基准、定位元件。以图工件为例，选φ1020-0.07处止口为定位基准，止口平面为辅助定位。夹具采用定位盘定位，这样定位基准与设计基准重合，无基准不重合误差。但在实际中考虑多种因素的影响，往往采用增大定位盘内圆柱孔的方法。定位盘内圆柱孔最小增大尺寸为：
δ=hXtgα=3X(0.05/123)=0.0012
8.2夹紧元件与夹紧力的选择
夹紧力的选择，除夹紧力方向和作用点外，还要使工件产生尽可能小的夹紧变形，这是选择夹紧元件和夹紧力的主要因素。本例采用压板压紧，夹紧力方向平行工件外圆母线，夹紧牢靠，工件保持正确位置，既防止了薄壁零件装夹变形，又满足了成组的要求。
8.3夹具基体的设计夹具基体是成组夹具的基础，在设计夹具基体时，除应保证结构合理外，还应保证夹具基体有足够的刚度，而且在可能的范围内，力求能加工零件组的全部。对其基体件还应根据相似件形状、尺寸、精度、毛坯种类及其工艺方法来确定基体件形状、尺寸，以满足加工所有相似件的要求。该基体件与其它夹具元件组成的夹具结构紧凑，操作方便，更换元件容易，可以加工不同产品的相似件，详见下图，通过它组成半精车内孔成组夹具，可以完成不同产品机壳内孔的加工。
8.4机壳成组夹具结构 机壳成组夹具由基体件、调换件、标准件三部分组成，见下图。该夹具由基体件与机床连接，使用机床可视厂方具体情况而定。为保证工件轴线与机床轴线相重合，使用法兰盘(过渡件)与机床内锥孔配合，完成定位。与夹具定位则依靠基体件上的外止口(本例为φ240处)，准确定位后，予以轴向锁紧。夹紧采用双压板球铰压紧，由大拉杆1带动两个小拉杆2来完成。两小拉杆做为调换件，以适应分段两组中不同轴向长度的需要。
4成组夹具的误差分析(1)机床回转中心与夹具安装不同轴时，使夹具在机床上定位脱离理想状态，造成安装误差。
解决办法:可在车床上重新车一次定位盘止口，保证定位盘中心和机床主轴中心同轴度小于0.015。
(2)工件在夹具上定位时，定位脱离理想位置，产生加工偏差，产生的原因有：
①定位元件制造超差；
②工件与定位元件间定位面间隙太大，或定位元件与机床主轴不垂直；
解决办法：
a)确保元件制造精度，定位盘与基体件的配合可按公差等级5级或6级精度。
b)夹具基体件上与定位元件的配合需在机床上精车，以确保定位元件安装后，处于正确位置。如图2中甲120H6及其端面A，并保证尺寸公差和精度要求。
c)定位盘内孔尺寸，取工件最大实体尺寸加(或减)制造公差的1/5~1/8即:102+0.1 x1/7 =102.0143。
5成组夹具的经济效益分析
1)节约设计时间：成组夹具只需设计调换件，可单独出图或提供元件号填表选用，一般只占总夹具设计量的5~15%，以本夹具为例，调换件只占设计总量的10%。
2)节约制造工时：只需制造调换件即可，因此节约工时，缩短生产周期，减轻工具车间负荷。
3)节约原材料：一般调换件所需原材料只占夹具用料的5~15%。
4)便于管理，减少库存面积。
5)为工装标准化、系列化、规格化打下基础。
目前，成组夹具和组合夹具在车床、铣床、钻床、磨床上得到推广应用。开展成组夹具的设计和应用，对保证产品质量，缩短生产准备周期，提高经济效益起到积极作用，对我国工业发展将起到良好的推动作用。
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