轴的加工工艺及夹具设计【轴长143】钻Φ10和Φ3.5孔工序（含全套CAD图纸）
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成绩 _ 机械制造技术课程设计 题 目 轴 零件的机械加工 工艺规程和夹具设计 院 （系） 机械与汽车工程学院 班 级 机制 学生姓名 学 号 指导教师 二一五 年 六 月 2 轴 零件的机械加工工艺规程和夹具设计 摘要 :本设计是基于 轴 零件的加工工艺规程及一些工序的专用夹具设计。 轴零件的 主要加工表面是外圆及孔系。一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此，本设计遵循先面后孔的原则。并将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证孔系加工精度。主要加工工序安排是先以孔系定位加工出平面，在后续工序中除个别工序外均用顶平面和工艺孔定位加工其他孔系与平面。夹具选用专用夹具，夹紧方式多选用手动夹紧，夹紧可靠，机构可以不必自锁。 关键词 :轴 类零件， 加工工艺，专用夹具，设计 目 录 第 一章 零件的分析 2 件的作用 2 件的工艺分析 2 件生产类型的选择 3 第二章 确定毛坯类型绘制毛坯简图 5 选择毛坯 5 确定毛坯的尺寸公差和加工余量 5 绘制毛坯 5 第三章 工艺过程设计 7 位基准的选择 7 件各表面加工方法的选择 7 工阶段的划分 8 序顺序安排 9 处理工序及辅助工序的安排 10 定总的工艺路线 10 艺装备的选择 12 第四章 半精车 20 和 16 外圆机械加工工序设计 14 序简图的绘制 14 序余量的确定 15 序尺寸的确定 15 削用量计算 15 间定额估算 18 第五章 钻 10 孔和 专用夹具设计 18 夹具设计任务 18 拟订夹具结构方案与绘制夹具草图 18 绘制夹具装配总图 22 夹具装配图上标注尺寸、配合和技术要求 22 具专用零件图设计绘制 23 结 论 24 参考文献 25 致 谢 27 2 第一章 零件的分析 件的作用 题目给出的零件是 轴 。 轴 的作用（ 1） 轴 广泛应用于轻负荷便于拆装的地方。有许多轴承在装配和拆卸中会遇到困难，所以 轴 得到广泛应用，但也存在一些不足， 轴 的精度直接影响轴的径向跳动。 图 1 轴 件的工艺分析 由 轴 零件图可知。 轴 是一个轴类零件，它的外表面上有 2 个平面需要进行加工。此外各表面上还需加工一系列孔。因此可将其分为三组加工表面。它们相互间有一定的位置要求。现分析如下： （ 1）以外圆面为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括： 20外圆面、 16外圆面的加工；其中表面粗糙度要求为 m 。 （ 2）以 10 孔 为主要加工表面的 孔 。这一组加工表面包括： 10 孔为主要加工表面的 孔， 粗糙度为 m 端面 。 （ 3）其他各个小孔， 3 件生产类型的选择 由以上分析可知。该 轴 零件的主要加工表面是平面及孔系。一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此，对于 轴 来说，加工过程中的主要问题是保证孔的尺寸精度及位置精度，处理好孔和平面之间的相互关系。 零件毛坯的生产加工主要有三种方式：铸造、锻压、焊接。 一 常见零件毛坯类型 机械零件的常用毛坯包括铸件、锻件、轧制型材、挤压件、冲压件、焊接件、粉末冶金件和注射成型件。 1铸件是形状较复杂的零件毛坯，宜采用铸造方法制造。目前生产中的铸件大多数是砂型铸造，少数尺寸较 小的优质铸件可采用特种铸造，如金属性铸造、熔模铸造和压力铸造等。 2锻件适用于强度要求较高，形状比较简单的零件毛坯，锻造方法有自由锻和模锻。自由锻的加工余量大，锻件精度低，生产率不高，适用于单件小批量生产以及大型零件毛坯制造。模锻加工余量小，锻件精度高，生产率高，适用于中小型零件毛坯的大批量生产。 3型材有热轧和冷拉两种。热轧型材的精度较低，适用于一般零件的毛坯。冷拉型材的精度较高，适用于对毛坯精度要求较高的中小型零件的毛坯制造，可用于自动机床加工。 4焊接件是根据需要用焊接的方法将同类材 料或不同的材料焊接在一起而成的毛坯件。焊接件制造简单，生产周期短，但变形较大，需经时效处理后才能进行机械加工。焊接方法适用于大型毛坯、结构复杂的毛坯制造。 5冷冲压件适用于形状复杂的板料零件。 二 毛坯选择的原则 选择毛坯的基本任务是选定毛坯的制造方法及其制造精度。毛坯的选择不仅影响毛坯的制造工艺和费用，而且对零件的加工质量、加工方法、生产率及生产成本都有很大的影响。因此，选择毛坯要从毛坯的制造和机械加工两方面综合考虑，以求得最佳的技术经济效果。 在选择毛坯时应考虑下列因素： 1零件材料 及力学性能要求 例如材料为铸铁的零件，应选择铸造毛坯。对于重要的钢制零件，为获得良好的力学性能，应选用锻件毛坯；形状较简单及力学性能不太高时，可用型材毛坯；有色金属零件常用型材或铸造毛坯。 2零件的结构形状与大小 轴类零件毛坯，如直径和台阶相差不大，可用棒料；如各台阶尺寸相差较大，则宜选用锻件。 大型零件毛坯多用砂型铸造或自由锻；中小型零件可用模锻件或特种铸造件。 3生产类型 4 大批大量生产时，应选用毛坯精度和生产率均较高的毛坯制造方法，和精密如模锻、金属型机器造型铸造和精 密铸造。 单件小批生产时，可采用木模手工造型铸造或自由锻造。 4现有生产条件 选择毛坯时，必须考虑现有生产条件，如现有毛坯制造的水平和设备情况，外协的可能性及经济性等。 5充分利用新工艺、新材料 为节约材料和能源，提高机械加工生产率，应充分考虑应用新工艺、新技术和新材料。如精铸、精锻、冷轧、冷挤压和粉末冶金等在机械中的应用日益广泛，这些方法可以大大减少机械加工量，节约材料，大大提高了经济效益。 三 典型零件毛坯的选择 根据毛坯的选择原则，下面分别介绍轴杆类、盘套类和机架箱 体类等典型零件的毛坯的选择方法。 1轴杆类零件的毛坯选择 作用：轴杆类零件指各种传动轴、机床主轴、丝杠、光杠、曲轴、偏心轴、凸轮轴、齿轮轴、连杆、摇臂、螺栓、销子等。这类零件一般轴向（纵向）尺寸远大于径向 (横向 )尺寸，是机械产品中支撑传动件、承受载荷、传递扭矩和动力的常见典型零件。 毛坯选择：轴类零件最常用毛坯是型材和锻件。 对于光滑的或有阶梯但直径相差不大的一般轴，常用型材（即热轧或冷拉圆钢）作为毛坯。 对于直径相差较大的阶梯轴或要承受冲击载荷和脚边应力的重要轴，均采用锻件作为毛坯。 生产批量 较小时，采用自由锻件。 生产批量较大时，采用模锻件。 对于结构形状复杂的大型轴类零件，其毛坯采用砂型铸造件、焊接结构件或铸 2 盘套类零件的毛坯选择 结构特征： 盘套类零件时指直径尺寸较大而长度尺寸相对较长的回转体零件（一般长度与直径之比小于 1）。 盘套类零件指各种齿轮、带轮、飞轮、联轴节、套环、轴承环、端盖及螺母、垫圈等。 （ 1） 圆柱齿轮的毛坯选择 钢制齿轮的毛坯选择取决于齿轮的选材、结构形状、尺寸大小、使用条件及生产批量等因素。 毛坯选择： 尺寸较小且性能要求不高，可直接采用热轧棒料。 直 径较大且性能要求高，一般都采用锻造毛坯。 生产批量较小或尺寸较大的齿轮，采用自由锻造。 生产批量较大的中小尺寸的齿轮，采用模锻造。 对于直径比较大，结构比较复杂的不便于锻造的齿轮，采用铸钢或焊接组合毛坯。 根据图纸参数要求，选择 生产批量较大的 轴 ，采用 圆钢型材开料 。 5 第二章 确定毛坯类型绘制毛坯简图 选择毛坯 零件机械加工的工序数量、材料消耗和劳动量等在很大程度上与毛坯的选择有关，因此，正确选择毛坯具有重要的技术和经济意义。根据该零件的材料为 45#、生产类型为批量生产、结构形状很复杂、 尺寸大小中等大小、技术要求不高等因素，在此毛坯选择 型材开料 。 确定毛坯的尺寸公差和加工余量 （ 1）确定毛坯的加工余量 根据毛坯制造方法采用的造型，查取机械制造工艺设计简明手册 轴 ”零件材料采用灰锻铁制造。材料为 45#，硬度 170 241，生产类型为大批量生产，采用 铸造 毛坯。 （ 2）确定外圆的加工余量 由于零件的外形尺寸变化不大 ,轴的直径比较小 ,才为 30,外圆的加工余量比较小 ,具体参考图 . （ 2）面的加工余量。 根据工序要求，结合面加工分粗、精铣加工。 绘制毛坯 毛坯 图如图 26 图 2坯图 7 第三章 工艺过程设计 位基准的选择 1、粗基准的选择 粗基准选择应当满足以下要求： （ 1）保证各重要支承的加工余量均匀； （ 2）保证装入 轴 的零件与箱壁有一定的间隙。 为了满足上述要求，应选择的主要支承孔作为主要基准。即以 轴 的输入轴和输出轴的支承孔作为粗基准。也就是以前后端面上距顶平面最近的孔作为主要基准以限制工件的四个自由度，再以另一个主要支承孔定位限制第五个自由度。由于是以孔作为粗基准加工精基 准面。因此，以后再用精基准定位加工主要支承孔时，孔加工余量一定是均匀的。 2、 精基准的选择 从保证 轴 孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置 。精基准的选择应能保证 轴 在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从 轴 零件图分析可知，它的顶平面与各主要支承孔平行而且占有的面积较大，适于作精基准使用。但用一个平面定位仅仅能限制工件的三个自由度，如果使用典型的一面两孔定位方法，则可以满足整个加工过程中基本上都采用统一的基准定位的要求。至于前后端面，虽然它是 轴 的装配基准，但因为它与轴 的主要支承孔系垂直。如果用来作精基 准加工孔系，在定位、夹紧以及夹具结构设计方面都有一定的困难，所以不予采用。 件各表面加工方法的选择 10 粗车 20 外圆、 16 外圆及右端面 粗车 20 外 圆 、 16 卧式车床 0 粗车 24 外圆以及左端面 粗车 24 外圆以及左端面 卧式车床 0 半精车 20 外圆、 16 外圆 半精车 20 外圆、 16 外圆 0 半精车 24 外圆以及左端面 半精车 24 外圆以及左端面 0 精车 20 外圆、 16 外圆 精车 20 外圆、 16 外圆 卧式车床 0 精车 24 外圆以及左端面 精车 24 外圆以及左端面 卧式车床 0 车 刀槽 车 刀槽 卧式车床 8 80 铣宽度为 22 的两侧平面 铣宽度为 22 的两侧平面 铣床 0 钻 10 孔和 钻 10 孔和 ， 立式钻床 00 钻孔攻丝 口倒角 60 度 钻孔攻丝 口倒角 60 度 式钻床 10 磨 20 外圆、 16 外圆 磨 20 外圆、 16 外圆 外圆磨床 20 钳工去毛刺 钳工去毛刺 130 检验入库 检验入库 工阶段的划分 20 外圆、 16 外圆 采用 粗车 精车 铣宽度为 22 的两侧平面 采用直接铣削的方式加工 (1)划分方法 零件的加工质量要求较高时，都应划分加工阶段。一般划分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。如果零件要求的精度特别高， 表面粗糙度很细时，还应増加光整加工和超精密加工阶段。各加工阶段的主要任务是： 1) 粗加工阶段 主要任务是切除毛坯上各加工表面的大部分加工余量，使毛坯在形状和尺寸上接近零件成品。 因此，应采取措施尽可能提高生产率。同时要为半精加工阶段提供精基准，并留有充分均匀 的加工余量，为后续工序创造有利条件。 2) 半精加工阶段 达到一定的精度要求，并保证留有一定的加工余量，为主要表面的精加工作准备。同时完成一些次要表面的加工（如紧固孔的钻削，攻螺纹，铣键槽等）。 3) 精加工阶段 主要任务是保证零件 各主要表面达到图纸规定的技术要求。 4) 光整加工阶段 对精度要求很高（ 上），表面粗糙度很小（小于 R a 0.2 m ）的零件，需安排光整加工阶段。其主要任务是减小表面粗糙度或进一步提高尺寸精度和形状精度。 (2)划分加工阶段的原因 9 1) 保证加工质量的需要 零件在粗加工时，由于要切除掉大量 金属，因而会产生较大的切削力和切削热，同时也需要较大的夹紧力，在这些力和热的作用下，零件会产生较大的变形。而且经过粗加工后零件的内应力要重新分布，也会使零件发生变形。如果不划分加工阶段而连续加工，就无法避免和修正上述原因所引起的加工误差。加工阶段划分后，粗加工造成的误差，通过半精加工和精加工可以得到修正，并逐步提高零件的加工精度和表面质量，保证了零件的加工要求。 2) 合理使用机床设备的需要 粗加工一般要求功率大，刚性好，生产率高而精度不高的机床设备。而精加工需采用精度高的机床设备，划分加工阶段后就可 以充分发挥粗、精加工设备各自性能的特点，避免以粗干精，做到合理使用设备。这样不但提高了粗加工的生产效率，而且也有利于保持精加工设备的精度和使用寿命。 3) 及时发现毛坯缺陷 毛坯上的各种缺陷（如气孔、砂眼、夹渣或加工余量不足等），在粗加工后即可被发现，便于及时修补或决定报废，以免继续加工后造成工时和加工费用的浪费。 4) 便于安排热处理 热处理工序使加工过程划分成几个阶段，如精密主轴在粗加工后进行去除应力的人工时效处理，半精加工后进行淬火，精加工后进行低温回火和冰冷处理，最后再进行光整加工。这几 次热处理就把整个加工过程划分为粗加工 半精加工 精加工 光整加工阶段。 序顺序安排 对于大批量生产的零件，一般总是首先加工出统一的基准。 轴 加工的第一个工序也就是加工统一的基准。具体安排是先以第二个工序是加工定位用的两个工艺孔。由于顶平面加工完成后一直到 轴 加工完成为止，除了个别工序外，都要用作定位基准。因此，结合面上的孔也应在加工两工艺孔的工序中同时加工出来。 后续工序安排应当遵循粗精分开和先 外圆 后孔的原则。先粗加工平面，再粗加工孔系。对于 轴 ，需要精加工的是孔前后端平面。按上述原则亦应先精加 工平面再加工孔系，但在实际生产中这样安排不易于保证孔和端面相互垂直。因此，实际采用的工艺方案是先精加工支承孔系，然后以支承孔用可胀心轴定位来加工端面，这样容易保证零件图纸上规定的端面全跳动公差要求。各纹孔的攻丝，由于切削力较小，可以安排在粗、精加工阶段中分散进行。 10 加工工序完成以后，将工件清洗干净。清洗是在 c9080 的含 打及 硝酸钠溶液中进行的。清洗后用压缩空气吹干净。保证零件内部杂质、铁屑、毛刺、砂粒等的残留量不大于 处理工序及辅助工序的安排 轴需要进行调质处理，辅助工序需要去毛刺 定总的工艺路线 根据以上分析过程，现将 轴 加工工艺路线确定如下： 工艺路线一： 10 粗车 20 外圆、 16 外圆及右端面 粗车 20 外圆、 16 0 粗车 24 外圆以及左端面 粗车 24 外圆以及左端面 0 半精车 20 外圆、 16 外圆 半精车 20 外圆、 16 0 半精车 24 外圆以及左端面 半精车 24 0 精车 20 外圆、 16 外圆 精车 20 外圆、 16 外圆 0 精车 24 外圆以及左端面 精车 24 外圆以及左端面 0 车 刀槽 车 刀槽 80 铣宽度为 22 的两侧平面 铣宽度为 22 的两侧平面 90 钻 10 孔和 钻 10 孔和 ， 100 钻孔攻丝 口倒角 60 度 钻孔攻丝 口倒角 60度 10 磨 20 外圆、 16 外圆 磨 20 外圆、 16 外圆 20 钳 工去毛刺 钳工去毛刺 130 检验入库 检验入库 工艺路线二： 11 10 粗车 20 外圆、 16 外圆及右端面 粗车 20 外圆、 16 0 粗车 24 外圆以及左端面 粗车 24 外圆以及左端面 0 半精车 20 外圆、 16 外圆 半精车 20 外圆、 16 0 半精车 24 外圆以及左端面 半精车 24 0 精车 20 外圆、 16 外圆 精车 20 外圆、 16 外圆 0 精车 24 外圆以及左端面 精车 24 外圆以及左端 面 0 车 刀槽 车 刀槽 80 铣宽度为 22 的两侧平面 铣宽度为 22 的两侧平面 90 钻 10 孔和 钻 10 孔和 ， 100 钻孔攻丝 口倒角 60 度 钻孔攻丝 口倒角 60度 10 磨 20 外圆、 16 外圆 磨 20 外圆、 16 外圆 20 钳工去毛刺 钳工去毛刺 130 检验入库 检验入库 以上加工方案 大致看来合理，但通过仔细考虑，零件的技术要求及可能采取的加工手段 之后，就会发现仍有问题， 从提高效率和保证精度这两个前提下，发现该方案一比较合理。 综合选择方案一： 10 粗车 20 外圆、 16 外圆及右端面 粗车 20 外圆、 16 0 粗车 24 外圆以及左端面 粗车 24 外圆以及左端面 0 半精车 20 外圆、 16 外圆 半精车 20 外圆、 16 0 半精车 24 外圆以及左端面 半精车 24 0 精车 20 外圆、 16 外圆 精车 20 外圆、 16 外圆 0 精车 24 外圆以 及左端面 精车 24 外圆以及左端面 12 70 车 刀槽 车 刀槽 80 铣宽度为 22 的两侧平面 铣宽度为 22 的两侧平面 90 钻 10 孔和 钻 10 孔和 ， 100 钻孔攻丝 口倒角 60 度 钻孔攻丝 口倒角 60度 10 磨 20 外圆、 16 外圆 磨 20 外圆、 16 外圆 20 钳工去毛刺 钳工去毛刺 130 检验入库 检验入库 艺装备的选择 机床及工艺装备的选择是制定 工艺规程的一项重要工作，它不但直接影响工件的加工质量，而且还影响工件的加工效率和制造成本。 机床的加工尺寸范围应与零件的外廓尺寸相适应； 机床的精度应与工序要求的精度相适应； 机床的功率应与工序要求的功率相适应； 机床的生产率应与工件的生产类型相适应； 还应与现有的设备条件相适应。 本零件的生产类型为大批量生产，为提高生产效率，所用的夹具应为专用夹具。 刀具的选择主要取决于工序所采用的加工方法、加工表面的尺寸、工件材 料、所要求的精度以及表面粗糙度、生产率及经济性等。在选择时应尽可能采用标准刀具，必要时可采用符合刀具和其他专用刀具。 量具主要根据生产类型和所检验的精度来选择。在单件小批量生产中应采用通用量具，在大批量生产中则采用各种量规和一些高生产率的专用量具。 13 查 机械制造工艺设计简明手册 13所选择的加工工艺装备如下表所示： 表 工工艺装备选用 工序号 机床设备 刀具 量具 工序 10 车 卧式车床 圆车刀 游标卡尺 工序 20 卧式车床 圆车刀 游标卡尺 工序 30 卧式车床 圆车刀 卡尺、塞规 工序 405060 卧式车床 圆车刀 游标卡尺 工序 80 铣床 刀 游标卡尺 工序 90100 钻 立式钻床 花钻、扩钻、机用铰刀 内径千分尺，塞规 工序 钳 （免填） 游标卡尺 工序 检 内径千分尺、游标卡尺、塞规 由于生产类型为大批量生产，所以所选设备宜以通用机床为主，辅以少量专用机车。起生产方式为以通用机床加专用夹具为主，辅以少量专用机床加工生产。工件在各 机床上的装卸及各机床间的传递，由于工件质量较大，故需要辅助工具来完成。 平端面确定工件的总长度。可选用量具为多用游标卡尺（ ,测量范围 0 1000考文献 2表 6 7）。采用车床加工，床选用卧式车床考文献 2表 4 3），专用夹具。钻孔、扩孔、攻丝所选刀具见（参考文献 2第五篇金属切削刀具，第 2、 3节），采用相匹配的钻头，专用夹具及检具。 钻中心孔。选用 60中心钻（参考文献 4第 6章）。 14 第四章 半精车 20 和 16 外圆 机械加工工序设计 序简图的绘制 15 序余量的确定 表 坯尺寸及机械加工总余量表 加工 表面 基本 尺寸 机械加工总余量 毛坯 尺寸 20 外圆 20 10 30 16 外圆 16 14 30 序尺寸的确定 削用量计算 工序 30半精车 20外圆、 16外圆 已知加工材料为 45，有外皮，机床 通车床，工件用卡盘固定。 所选刀具为 质合金可转位车刀。根据切削用量简明手册于 床的中心 高为 200表 故选刀杆尺寸= 516 ，刀片厚度为 选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角0V= 012 ，后角0= 06 ，主偏角090 ，副偏角 010 ，刃倾角 s = 0 ，刀尖圆弧半径 16 可在一次走刀内完成，故 （ 3 f 根据切削加工简明实用手册可知：表 杆尺寸为 ，pa 工件直径 10 400之间时， 进给量 f =1.0 按 床进给量（表 9）在机械制造工艺设计手册可知： f =0.7 确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验根据表 1 30， 床进给机构允许进给力530N 。 根据表 强度在 174 207，pa f 045 时，径向进给力： 950N 。 切削时.0，1.0， 2），故实际进给力为： 50 = （ 3 由于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选f = 用。 根据切削用量简明使用手册表 车刀寿命 T = 可直接有表中查出。 根据切削用量简明使用手册表 6质合金刀加工硬度200 219 锻造件，pa f ，切削速度V = 切削速度的修正系数为.0，表 故： 0V=tV 3 （ 3 17 m n =1000 =127481000 =120 （ 3 根据 床说明书选择 0n=125 这时实际切削速度 0001000 125127 m（ 3 切削时的功率可由表查出，也可按公式进行计算。 由切削用量简明使用手册表 160 245 ，pa f 切削速度 时， 切削功率的修正系数实际切削时间的功率为： =W （ 3 根据表 n = r 时，机床主轴允许功率为 所选切削用量可在 床上进行，最后决定的切削用量为： f = n = r = V = m 为了缩短辅助时间，取倒角时的主轴转速与钻孔相同 换车刀手动进给。 . 计算基本工时 3 式中 L =l +y + ， l = 由切削用量简明使用手册表 削时的入切量及超切量y + = 则 L =127 +1 = 18 间定额估算 计算基本工时 切削用量简明使用手册表 削时的入切量及超切量y + = 则 L =32+1 33125 第五章 钻 10 孔和 专用夹具设计 夹具设计任务 利用本夹具主要用来钻 圆周面上 钻 10 孔和 孔 ，加工时要满足粗糙度要求。为了保证技术要求，最关键是找到定位基准。同时 ，应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。 拟订夹具结构方案与绘制夹具草图 为了提高加工效率及方便加工，决定材料使用高速钢，用于对进行加工，准备采用手动夹紧。 由零件图可知： 进行加工前， 外圆 面进行了粗、精铣加工， 进行了粗、精加工。 因此 ，定位、夹紧方案有： 方案 ：选外圆面平面、和侧面和 V 型块定位夹紧方式用操作简单，通用性较强的螺旋压块来夹紧。 为了使定位误差达到要求的范围之内， 这种定位在结构上简单易操作。 19 钻该孔时选用：钻床 具用高速钢刀具。 由参考文献 5查表 721 可得： 切削力公式： 1 f K式中 9D 0 /f m m r 查表 821 得： 0 ()736其中： 即： 9 5 5 ( )际所需夹紧力： 由 参考文献 5表 1 2 12 得： 12 有：120 . 7 , 0 . 1 6安全系数 ： 6543210 式中：60 全系数，见 参考文献 5表 121 可得： 1 . 2 1 . 0 1 . 0 1 . 0 1 . 3 1 . 0 1 . 0 1 . 5 6K 所以 9 5 5 . 0 8 1 . 5 6 1 4 8 9 . 9 2 ( ) F N 根据工件受力 切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值，即： 安全系数 6543210 式中：60 种因素的 安全系数， 查参考文献 51 2 1 可知其公式参数： 1 2 34 5 61 . 0 , 1 . 0 , , 1 . 0 ,1 . 3 , 1 . 0 , 1 . 0 K 由此可得： 1 . 2 1 . 0 1 . 0 1 . 0 1 . 3 1 . 0 1 . 0 1 . 5 6K 所以 8 3 6 . 2 4 1 . 5 6 1 3 0 4 . 5 3 ( ) F N 由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。 夹紧力的确定 夹紧力方向的确定 夹 紧力应朝向主要的定位基面 。 夹紧力的方向尽可能与切 削力和工件重力同向。 20 (1) 夹紧力作用点的选择 a. 夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内。 b. 夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位上，这样可以防止或减少工件变形变形对加工精度的影响。 c. 夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面。 (3)夹紧力大小的估算 理论上确定夹紧力的大小，必须知道加工过程中，工件所受到的切削力、离心力、惯性力及重力等，然后利用夹紧力的作用应与上述各力的作用平衡而计算出。但实际上，夹紧里的大小还与工艺系统的刚性、夹紧机构的 传递效率等有关。而且，切削力的大小在加工过程中是变化的，因此，夹紧力的计算是个很复杂的问题，只能进行粗略的估算。 估算的方法：一是找出对夹紧最不利的瞬时状态，估算此状态下所需的夹紧力；二是只考虑主要因素在力系中的影响，略去次要因素在力系中的影响。 估算的步骤： 主要最大切削力 ( 应考虑安全系数， 夹具中的装夹是由定位和夹紧两个过程紧密联系在一 起的。定位问题已在前面研究过，其目的在于解决工件的定位方法和保证必要的定位精度。 仅仅定好位在大多数场合下，还无法进行加工。只有进而在夹具上设置相应的夹紧装置对工件进行夹紧，才能完成工件在夹具中装夹的全部任务。 夹紧装置的基本任务是保持工件在定位中所获得的即定位置，以便在切削力、重力、惯性力等外力作用下，不发生移动和震动，确保加工质量和生产安全。有时工件的定位是在夹紧过程中实现的，正确的夹紧还能纠正工件定位的不正确。 一般夹紧装置由动源即产生原始作用力的部分。夹紧机构即接受和传递原始作用力，使之变为夹紧力， 并执行夹紧任务的部分。他包括中间递力机构和夹紧元件。 考虑到机床的性能、生产批量以及加工时的具体切削量决定采用手动 21 夹紧。 螺旋夹紧机构是斜契夹紧的另一种形式，利用螺旋杆直接夹紧元件，或者与其他元件或机构组成复合夹紧机构来夹紧工件。是应用最广泛的一种夹紧机构。 螺旋夹紧机构中所用的螺旋，实际上相当于把契绕在圆柱体上，因此他的作用原理与斜契是一样的。也利用其斜面移动时所产生的压力来夹紧工件的。不过这里上是通过转动螺旋，使绕在圆柱体是的斜契高度发生变化来夹紧的。 典型的螺旋夹紧机构 的特点： （ 1）结构简单； （ 2）扩力比大； （ 3）自琐性能好； （ 4）行程不受限制； （ 5）夹紧动作慢 。 夹紧装置可以分为力源装置、中间传动装置和夹紧装置 ， 在此套夹具中 ， 中间传动装置和夹紧元件合二为一 。 力源为机动夹紧 ， 通过螺栓夹紧移动压板 。 达到夹紧和定心作用 。 工件通过定位销的定位限制了绕 通过螺栓夹紧移动压板 ， 实现对工件的夹紧 。 并且移动压板的定心装置是与工件外圆弧面相吻合的移动压板 ， 通过精确的圆弧定位 ， 实现定心 。 此套移动压板制作简单 ， 便于手动调整 。 通过松紧螺栓实现压板的前后移动 ， 以达到压紧的目的 。 压紧的同时 ， 实现工件的定心 ， 使 其定位基准的对称中心在规定位置上 。 查参考文献 51 2 26 可知螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算： 螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算有 ： )( 210 考文献 5可查得： 901 0592 2 29 螺旋夹紧力：0 4 7 4 8 )夹具采用 夹紧机构， 由上述计算易得： W 由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构 。 为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的尺寸公差 。 22 与机床夹具有关的加工误差j，一般可用下式表示： 定位误差 ： 11 1 m i D d 1 1 2 21 m i n 2 m i n. 2D d D a r c t g L 其中： 1 0 2D ，2 0D 1 0 1d ，2 0 3d 1，2 m i n 0 4 夹紧误差 ： co s)(m a x 其中接触变形位移值： 1( ) ( )1 9 . 6 2 a Z a Z l 查 5表 1 2 15有10 . 0 0 4 , 0 . 0 0 1 6 , 0 . 4 1 2 , 0 . 7R a z H C n 。 c o s 0 . 0 0 2 8j j y 磨损造成的加工误差：通常不超过 夹具相对刀具位置误差： 取 误差总和： 0 . 0 8 5 0 . 3jw m m m m 从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。 绘制夹具装配总图 夹具装配体如图 5示 图 5具装配体 夹具装配图上标注尺寸、配合和技术要求 擦伤等损伤零件表面的缺陷。 525 钻 床 ,加工。 1、钻模板安装准确后，用锥销定位； 2、钻套工作面与定位支承板工作面垂直度误差不大于 23 3、钻套工作面与夹具体安装基面 垂直度误差不大于 4、定位支承板工作面对夹具体安装基面平行度误差不大于 5、装配过程中不允许磕、碰、划伤和锈蚀。 具专用零件图设计绘制 由于是大批大量生产，主要考虑提高劳动生产率。因此设计时，需要更换零件加工时速度要求快。本夹具设计，用移动夹紧的大平面定位三个自由度，定位两个自由度，用定位块定位最后一个转动自由度。 夹具体是夹具的基础件，夹具体上所有组成部分都必须最终通过这一基础件连接成一个有机整体。为了满足加工要求，夹具体应有足够的刚度和强度，同时结构工艺性要好。 由于 铸造工艺性好，几乎不受零件大小、形状、重量和结构复杂程度的限制，同时吸振性良好、抗压能力好，故此选用铸造夹具体，材料选取造成型后时效处理，以消除内应力。 由于工件采用 V 型块定位外圆面，这就要求 V 型块固定在一个与水平面成 45的支撑面上。我们可以采用加工一有 45面的支撑块固定在夹具体上 ，经过切削加工达到我们要求的定位尺寸。 24 结 论 通过近一个月的课程设计，使我们充分的掌握了一般的设计方法和步骤，不仅是对所学知识的一个巩固，也从中得到新的启发和感受，同时也提高了自己运用理论知识解决 实际问题的能力，而且比较系统的理解了液压设计的整个过程。 在整个设计过程中，我本着实事求是的原则，抱着科学、严谨的态度，主要按照课本的步骤，到图书馆查阅资料，在网上搜索一些相关的资料和相关产品信息。这一次设计是大学四年来最系统、最完整的一次设计，也是最难的一次。在设计的时候不停的计算、比较、修改，再比较、再修改，我也付出了一定的心血和汗水，在期间也遇到不少的困难和挫折，幸好有老师的指导和帮助，才能够在设计中
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