170F-06010柴油机正时齿轮工艺、钻孔夹具毕业设计

1 目 录 第一部分 引言 1 第二部分 齿轮工艺的编制 3 （一）机械加工工艺设计方法及步骤 3 （二） 170 4 （三）分析齿轮的结构和技术要求 5 （四）拟定齿轮的工艺路线 5 （五） 齿轮加工方案选择 5 （六）选择加 工装备 6 （七）确定齿轮的热处理方法 6 （八）齿坯加工 6 （九）齿形加工 6 （十）齿端加工 7 （十一） 齿形的精 基准修正 7 （十二）定位基准的选择 7 （十三）工序内容 8 第三部分 钻孔夹具设计 15 （一） 夹具体的设计 15 （二）夹具体毛坯的类型 15 （三）钻床夹具的主要类型 16 （四）钻孔夹具夹紧定位方案 16 （五） 夹具总图上尺寸、公差和技术要求的标注 19 （六）工件在夹具上加工的精度分析 20 （七） 夹具的经济分析 20 小结 22 致谢 23 参考文献 24 附表 （夹具图）（加工工序卡） 2 第一部分 引言 课题简介： 正时齿轮 (凸轮轴齿轮和曲轴正时齿轮 )是一套精度齿轮 , 在国内外的机械行业都应用广泛 !齿轮传动是机械传动中最主要，应用最广泛的一种传动。其主要优点：传动效率高，工作可靠，寿命长，传动比准确，结构 紧凑， 用于发动机控制发动机的正时点火。 。 在汽油及柴油发动机中起着至关重要的作用。 170轮精度等级为 6轮加工要求相对较高，加工工艺复杂。通过该课题的设计能让学生对齿轮加工有一个完整的了解，对夹具设计的定位元件的选择、夹紧装置的设计有一个系统的了解。 该课题的具体内容如下： 1、 编写 170时齿轮 工序卡 2、 170时齿轮钻孔 夹具设计 3、 编写设计说明书 模数 m 数 z 48 齿形角 20 齿顶 高系数 1 公法线长度及公差 w 跨齿数 k 6 精度等级 78轮副中心距及其极限偏差 a 0 对齿轮 图号 170数 24 公差组 检验项目代号 公差（或极限偏差）值 齿圈径向跳动公差 公法线长度变动公差 形公差 节极限偏差 向公差 术要求 1. 正时齿轮 应经正火处理，其硬度 . 正时齿轮表面应光洁，不允许有裂缝、锐边、毛刺，齿的表面不允许有锈蚀、凹坑和碰伤的缺陷 3. 正时齿轮应打正时记号“ 0”，记号所在的齿中心线与键槽中心线的偏差不大于 . 去毛刺、锐边为 0.2 m 4 第二部分 齿轮工艺的编制 齿轮传动是机械传动中最主要，应用最广泛的一种传动。其主要优点：传动效率高，工作可靠，寿命长，传动比准确，结构紧凑。其主要缺点：制造精度 要求高，制造费用大，精度低时振动和噪声大，不宜用于轴间距离较大的传动。 齿轮传动分为开式和闭式齿轮传动。本齿轮为闭式齿轮传动，其齿轮和轴承完全封闭在箱体内，能保证良好的润滑和较好的啮合精度。 （一）、机械加工工艺设计方法及步骤 机械产品质量的优劣很大程度上取决于其零部件的加工质量和产品的成本；而产品零部件的加工质量在很大程度上取决于加工设备的功能、性能和自动化程度，产品的成本又取决于零部件加工和装配过程的经济性、生产率以及材料的费用。机械加工设备及工艺过程设计合理与否是影响机械产品质量的一个关键因素。 机械 加工工艺的设计过程与一般机械产品的设计程序大致相同，但作为产品的加工环节，除了遵循机械产品设计的一般规律外，机械加工工艺设计还需要考虑加工过程本身的特点，并制定与其特征相适应的设计方法。 1、了解零件及产品的设计要求 1）、认真研究被加工零件图样 了解该零件所属产品的用途、性能和工作条件以及零件在产品中的地位与作用。根据零件在产品中的作用进一步分析零件结构设计和精度要求的合理性。 2）、检查零件图的完整性 分析和审阅零件图时，应审查零件视图和尺寸以及加工表面的尺寸要求。 3）、审查零件的结构工艺 性 从机械加工工艺观点出发，结合零件的用途，分析零件精度和技术要求的合理性。若发现精度要求不合理或结构工艺性不好，可向设计者提出修改意见。 4）、确定零件的主要加工表面 根据零件各表面精度要求和作用确定出零件的主要加工表面，以便确定正确的加工流程，提高切削效率。 5）、了解加工装备条件及生产流程 在制定有关零件加工生产前，还需要深入现场，对被加工零件原生产单位所采用的加工设备、刀具、切削用量、定位基准、夹紧方式及加工质量、精度检验方法、装卸时间、加工时间等方面进行调查研究。对设备使用单位的 现场生产条件、车间面积、机床布置、毛坯和制品流向、工人技术水平、专用设备及工艺装备的制造能力、生产经验和设备现状等条件进行调查研究，以便制定出适合现场加工条件的加工方法和工艺流程。 2、计算生产纲领与生产节拍 在总体方案设计阶段，首先可根据设计任务书上给定的被加工零件年产量，计算生产纲领。生产纲领对工厂的生产过程和生产组织起决定性的作用。其计算方法如下： 1）、计算零件的生产纲领 零件生产纲领指的是零件的实际计划的年产量 N（件 /年）： N=+ )(1+ ) 式中 的生产纲领（台 /年）； /台）。 2）、确定生产类型 5 根据零件的生产纲领确定其生产类型，它是机械加工工艺过程（或规程）设计必须具备的原始资料之一。各种生产类型有各自的工艺特点，这就决定了被加工零件各工序所需的专门化和自动化程度。 3）、 计算生产节拍 在成批和大量生产中，一般都采用流水生产，它的主要特点是：每一工序在固定工作地点进行；按工序先后顺序排列工作地点；有生产节拍（节奏），即要求各工序的工 作时间同期化（工序时间都与生产所规定的节奏相等或成整数倍）。 生产节拍的计算公式为： =（ t/N） K 式中 ； 般取 95%； 生产每个零件所需的时间，分 /件。 3、设计机械加工工艺规程 根据零件图和所属的产品装配图、生产纲领和工厂的具体条件，设计零件的机械加工工艺规程，以符合优质、高产和低消耗的总要求。其大体步骤如下： 1）、制订机械加工工艺规程 机械加工工艺规程的制订，可以按以下设计步骤进行： （ 1）、计算零件生产纲领 ，确定机械加工的生产类型。 （ 2）、研究分析被加工零件图和被加工零件的原始资料，审查、改善零件的结构工艺性。 （ 3）、确定毛坯类型、结构及尺寸。 （ 4）、拟订被加工零件工艺路线，选择定位基准、夹紧部位和各加工表面的加工方法。 （ 5）、选择加工设备及工艺装备。对单件小批生产，多选用通用机床；对大批生产，则选择或设计高生产率的专用机床或自动化机床。 （ 6）、确定工序尺寸及其公差。 （ 7）、确定切削用量及工时定额。 （ 8）、填写工艺卡片，绘制工序图。 其中，拟订被加工零件工艺路线是制订工艺规程中的一项重要工作。工 艺路线的拟订是指确定零件从毛坯开始到加工最后阶段为止的主要加工步骤。拟订工艺路线主要是选择定位基准，将确定的工序和工步填写在工艺卡片上，并在工序卡片上绘制工序图。确定工序和工步时，应力求做到工序的同期化，保证流水作业线或自动线上设备满载。 按照规定，属于机械加工工艺规程的有： 机械加工工艺过程卡片 机械加工工序卡片 以上两种也属于装配工艺规程，其机械加工工艺过程卡片是简要说明零件机械加工过程以工序为单位的一种工艺文件，主要用于单位小批生产和中批生产的零件，大批大量生产可酌情自定。本卡片是生产管理方面的文件 。机械加工工序卡片是在工艺过程卡片的基础上，进一步按每道工序所编制的一种工艺文件，一般具有工序简图（图上应标明定位基准、工序尺寸及公差、形位公差和表面粗糙度要求，用粗实线表示加工部位等），并详细说明该工序中每个工序的加工内容、工艺参数、操作要求以及所用装备和工艺装备等。工序卡片主要用于大批大量生产中所有的零件，中批生产中的复杂产品的关键零件以及单件小批生产中的关键工序。 （二）、 1701、编制工艺规程的基本要求，主要依据和制订步骤 1）制订工艺规程的基本要求 制订工 艺规程的基本要求是：在保证产品质量的前提下，尽量提高生产率和降低成本，同时，还应在充分利用本企业现有生产条件的基础上，尽可能采用国内、外先进工艺技术6 和经验，并保证良好的劳动条件。 由于工艺规程是直接指导生产和操作的重要技术文件，所以工艺规程还应做到正确、完整、统一和清晰，所用术语、符号、计量单位、编号等都要符合相应标准。 2）制订工艺规程的主要依据（既原始资料） 产品的装配图样和零件图样 产品的生产纲领 现有生产条件和资料，它包括毛坯的生产条件或协作关系、工艺装备及专用设备的制造能力、机械加工车 间的设备条件、技术工人的水平以及各种工艺资料和标准等。 国内、外同类产品的有关工艺资料等。 2、制订工艺规程的步骤 定零件的生产纲领和生产类型，进行零件的结构工艺性分析 2 确定毛坯，包括选择毛坯类型及其制造方法。 3 拟订工艺路线。这是制订工艺规程的关键一步。 4 确定个工序的加工余量，计算工序尺寸及其公差。 5 确定各主要工序的加工余量及检验方法。 6 确定个工序的切削用量和时间定额。 7 进行技术经济分析，选择最佳方案。 8 填写工艺文件。 （ 三）分析齿轮的结构和技术要求 圆柱齿轮分轮体和齿圈两部分，在机器中，常见的齿轮根据结构形状可分为盘类齿轮、套类齿轮、轴类齿轮、扇形齿轮、齿条等，其中，盘类齿轮应用最广。 在我国 准中规定了齿轮传动有 12 个精度等级，精度由高到低依次为 1级、 2级 12级。其中常用的精度等级为 6 9级。 7级精度是基础级，是设计中普遍采用且在一般条件下用滚、插、剃三种切齿方法就能得到的精度等级。标准中将齿轮每个精度等级的各项公差分成三个公差组即：传递运动的准确性、传动的平稳性、载荷的均匀性。如图所示的齿轮，传递 运动精度为 7级，主要是公法线变动量 向综合公差为 动的平稳性精度为 6 级，主要有一齿径向综合公差 荷的均匀性精度为 6级，主要是齿向公差 面与轴线有垂直度要求。表面粗糙度为 轮表面需淬火，齿部硬度达 54 明确毛坯状况； 齿轮的毛坯形式主要有棒料、锻件和铸件。棒料用于小尺寸、结构简单，对强度要求低的齿轮；当齿轮要求强度高、耐磨和耐冲击时，多用锻件；直径大于 400 600 m。的齿轮，常用铸造毛坯。为了 减少机械加工量，对大尺寸、低精度齿轮，可以直接铸出轮齿；对于小尺寸、形状复杂的齿轮，可用精密铸造、压力铸造、精密锻造、粉末冶金、热轧和冷挤等新工艺制造出具有轮齿的齿坯，以提高劳动生产率、节约原材料。 （四）拟定齿轮的工艺路线 齿轮加工的工艺路线是根据齿轮材质和热处理要求、齿轮结构及尺寸大小、精度要求、生产批量和车间设备条件而定。一般可归纳成工艺路线如下： 毛坯制造毛坯热处理齿坯加工齿形加工齿圈热处理齿轮定位表面精加工齿圈的精整加工。 本课题的工艺路线： 10 锻 20 热 50 半精镗、车 60 精车 70 车 80 精车 90 精车 100滚齿 120 打印记 140剃齿 160 钻孔 170拉单键 180 检验 190入库 （五） 齿轮加工方案选择 齿轮加工方案的选择，主要取决于齿轮的精度等级、生产批量和热处理方法等。下面提出齿轮加工方案选择时的几条原则，以供参考： 7 级及 8级以下精度的不淬硬齿轮，可用铣齿、滚齿或插齿直接达到加工精度要求。 级及 8级以下精度的淬硬齿轮，需在淬火前将精度提高一级，其加工方案可采用：滚（插）齿齿端加工齿面淬硬修正内孔。 7 级精度的不 淬硬齿轮，其齿轮加工方案：滚齿剃齿。 7 级精度的淬硬齿轮，其齿形加工一般有两种方案： （ 1）剃珩磨方案 滚（插）齿齿端加工剃齿齿面淬硬修正内孔珩齿。 （ 2）磨齿方案 滚（插）齿齿端加工齿面淬硬修正内孔磨齿。 剃珩方案生产率高，广泛用于 7级精度齿轮的成批生产中。磨齿方案生产率低，一般用于 6级精度以上的齿轮。 级及 5级精度以上的齿轮，一般采用磨齿方案。 滚（插）齿冷挤齿的加工方案，可稳定地获得 7 级精度齿轮。 大 批量生产时，无论端面、内孔、键槽或外圆表面均采用高效率的机床进行加工，如拉床、单轴或多轴自动、半自动车床等，或将这些机床组成流水线或自动线。加工方案也是先粗切端面和钻（扩）内孔（留拉削余量），再拉孔和键槽，最后将工件穿在心轴上，在多刀半自动车床上将端面和外圆车成，习惯上称“钻 拉 多刀车”工艺过程。 （六）选择加工装备 齿轮加工分两部分：轮体部分和齿圈部分。轮体采用普通车床加工，一般根据尺寸选择 圈部分，尺寸大或模数大的齿轮采用滚齿机，对于尺寸小或结构紧凑的齿轮用插齿机， 根据本课题要求选择滚齿机进行齿形加工。 （七）确定齿轮的热处理方法 毛坯热处理： 正火、调质，（粗加工前（铸、锻件）后（棒料） 齿面热处理： 渗碳淬火，高频淬火，碳氮共渗，渗氮。 （八）齿坯加工 大批量生产时，无论端面、内孔、键槽或外圆表面均采用高效率的机床进行加工，如拉床、单轴或多轴自动、半自动车床等，或将这些机床组成流水线或自动线。加工方案也是先粗切端面和钻（扩）内孔（留拉削余量），再拉孔和键槽，最后将工件穿在心轴上，在多刀半自动车床上将端面和外圆车成，习惯上称“钻 拉 多刀车”工艺过程。 （九）齿形加 工 齿形加工方法很多，按加工中有无切削，可分为无切削加工和有切削加工两大类无切削加工包括热轧齿轮、冷轧齿轮、精锻、粉末冶金等新工艺。无切削加工具有生产率高，材料消耗少、成本低等一系列的优点，目前已推广使用。但因其加工精度较低，工艺不够稳定，特别是生产批量小时难以采用，这些缺点限制了它的使用。齿形的有切削加工，具有良好的加工精度，目前仍是齿形的主要加工方法。按其加工原理可分为成形法和展成法两种。 成形法的特点是所用刀具的切削刃形状与被切齿轮轮槽的形状相同，如图 9示。用成形原理加工齿形的方法有：用齿轮铣刀 在铣床上铣齿、用成形砂轮磨齿、用齿轮拉刀拉齿等方法。这些方法由于存在分度误差及刀具的安装误差，所以加工精度较低，一般只能加工出 910级精度的齿轮。 此外，加工过程中需作多次不连续分齿，生产率也很低。因此，主要用于单件小批量生产和修配工作中加工精度不高的齿轮。 8 展成法是应用齿轮啮合的原理来 进行加工的，用这种方法加工出来的齿形轮廓是刀具切削刃运动轨迹的包络线。齿数不同的齿轮，只要模数和齿形角相同，都可以用同一把刀具来加工。用展成原理加工齿形的方法有：滚齿、插齿、剃齿、珩齿和磨齿等方法。其中剃齿、珩齿和磨齿属于齿形的精加工方法。展成法的加工精度和生产率都较高，刀具通用性好，所以在生产中应用十分广泛。 （十）齿端加工 齿轮的齿端加工有倒圆、倒尖、倒棱，和去毛刺等。倒圆、倒尖后的齿轮，沿轴向滑动时容易进入啮合。倒棱可去除齿端的锐边，这些锐边经渗碳淬火后很脆，在齿轮传动中易崩裂。 用铣刀进行齿端 倒圆。倒圆时，铣刀在高速旋转的同时沿圆弧作往复摆动（每加工一齿往复摆动一次）。加工完一个齿后工件沿径向退出，分度后再送进加工下一个齿端。 齿端加工必须安排在齿轮淬火之前，通常多在滚（插）齿之后。 （十一） 齿形的精 基准修正 齿形的精 基准修正 的目的，在于修正齿轮经过淬火后所引起的齿形变形，进一步提高齿形精度和降低表面粗糙度，使之达到最终的精度要求。在这个阶段中首先应对定位基准面（孔和端面）进行修整，因淬火以后齿轮的内孔和端面均会产生变形，如果在淬火后直接采用这样的孔和端面作为基准进行齿形精加工，是很难达到齿轮 精度的要求的。以修整过的基准面定位进行齿形精加工，可以使定位准确可靠，余量分布也比较均匀，以便达到精加工的目的。 （十二）定位基准的选择 1、 基准的选择和工艺过程的安排 在加工过程中，定位基准的选择对保证零件的尺寸精度和相互位置精度，有极为重要的影响。固在选择定位基准时，应尽量使该基准和设计、测量及装配基准重合，以免造成加工困难或产生废品。 定位基准有两种：在毛坯上未经加过的表面做基准称为粗基准，在以加工的表面上做基准称为精基准。 由于本次课题的产品的粗车是有外协完成固可不考虑粗基准仅仅只考虑他的精基准即可。 精基准的选择有以下的要求： (1）尽量采用基准重合的原则，避免由此产生的定位误差。 (2）尽可能采用基准统一原则，当工艺不能在一次安装中加工完毕时，那么以后各安装中应该共同采用一个定位基准。 (3）定位基准应该能保证工件在定位时具有良好的稳定性，以及尽量使夹具的结构简单。 9 (4)定位基准应保证工件在受夹紧力和切削力时，引起的变形为最小。 定位基准的精度对齿形加工精度有直接的影响。轴类齿轮的齿形加工一般选择顶尖孔定位，某些大模数的轴类齿轮多选择齿轮轴颈和一端面定位。盘套类齿轮的齿形加 工常采用两种定位基准。 1）内孔和端面定位 选择既是设计基准又是测量和装配基准的内孔作为定位基准，既符合 “ 基准重合 ” 原则，又能使齿形加工等工序基准统一，只要严格控制内孔精度，在专用芯轴上定位时不需要找正。故生产率高，广泛用于成批生产中。 2）外圆和端面定位 齿坯内孔在通用芯轴上安装，用找正外圆来决定孔中心位置，故要求齿坯外圆对内孔的径向跳动要小。因找正效率低，一般用于单件小批生产。 齿坯加工 （十三）工序内容如下： 第一道工序是半精镗孔、半精车端面 如图： 工 序内容：（ 1）半精镗直径为 （ 2）孔口倒角 （ 3）半精车端面 工艺装备： 规 标卡尺 0件内孔直径的单面机械加工余量（ 孔径 孔深 大于 到 大于 0 63 100 140 200 至 63 100 140 200 280 25 25 40 40 63 63 100 100 160 60 250 二道工序是精镗孔 10 如图： 工序内容：（ 1）精镗孔直径为 26且上偏差为 +（ 2）精车齿宽至 艺装备： 26 样圈 内径量表： 18标卡尺 0摆仪 杠杆千分表 0 级 26 验芯轴 三道工序是精车 如图： 工序内容：（ 1）精车大外圆直径为 125 下偏差为 （ 2）倒大外圆角 45 工艺装备：游标卡尺 0四道工序是精车 11 如图： 工序内容：（ 1）精车齿宽 10 2）精车小端面，保持台阶 3）倒大外圆角 45，小外圆角 1 45 （ 4）倒孔口角 45 工艺装备：游标卡尺 0板： 杠杆千分表 级 偏摆仪 26 验芯轴 第五道工序是精车 如图： 12 工序内容：（ 1）精车总长至 20上偏差 + 2）倒小外圆角 1 45 工艺装备： 20 板： 杆千分表 级 偏摆仪 26 验芯轴 六道工序是滚齿 如图： 工序内容是：滚齿 m= =20 Z=40(二只 ) 工艺装备：剃前滚刀 m= =20 W， 法线千分尺： 25 ， 跳动仪百分表 0级 杠杆千分表 级 开线检 查仪 能测齿仪 26 验芯轴 齿原理与特点 生产率高，通用性好，运动精度高，粗糙度大，不能加工内齿轮，齿条，人字齿，齿圈很近的多联齿轮。 插齿原理与特点 插齿刀：磨有前后角具有切削刃的高精度齿轮。插齿刀与工件相当于一对轴线相互平行的圆柱齿轮。 插齿主要运动 13 切削运动，上下往复运动；分齿展成运动； 径向进给运动；让刀运动。 插齿与滚齿的工艺特点比较 加工质量 ，插齿的运动精度比滚齿低。插齿参与切削的齿比滚齿多，刀具的分 齿误差影响。机床传动链的误差，工件的让刀运动。 插齿的平稳性精度（齿形精度）比滚齿高， 平稳性精度主要是基节误差和齿形误差，影响齿形误差原因是刀具的制造，刃磨，安装。插齿刀可刃磨成高精度的渐开线齿形，齿形精度高，进给量小，切削次数多，齿形精度高，表面粗糙度小。 接触精度（齿向误差大）比滚齿低，取决于装夹误差与工件轴线与刀架轴线（导轨）平行度。装夹误差 齿坯精度由夹具保证。 插齿机往复运动频率高，主轴与套筒磨损大，工件轴线与刀架轴线的平行度大。 生产率 切制大模数齿轮，滚齿生产率高，加工小模数齿轮，多联齿，窄 齿，插齿生产率高。 第七道工序是打印记 如图： 工序内容：（ 1）打印记“ 0” 第八道工序是剃齿 如图： 14 工序内容：剃齿 m= =20 z=40 工艺装备： m=齿刀 =20 W 法线千分尺 25 跳动仪百分表 0 级 杠杆千分表 级 开线检查仪 26 验芯轴 6010齿 原理和方法 原理：轴线相交叉的螺旋齿轮啮合，齿向有相对滑动； 方法：剃齿刀与工件间有夹角，轴向剃齿、对角剃齿、切向剃齿、径向剃齿。 剃齿的应用 非淬火齿轮的精加工，淬火齿轮淬硬前的半精加工。 剃齿改善齿轮的平稳性精度、接触精度和表面粗糙度，不会提高运动精度。 生产率高，成本低。 剃齿齿轮材料 材料均匀、杂质和韧性小、硬度 33 52好。 齿轮剃前精度 剃后精度能提高一级，对公法线长度变动 径向跳动修正能力强。 剃齿余量 剃齿余量的大小，对加工质量及生产率均有一定影响 。余量不足，剃前误差和齿面缺陷不能全部除去；余量过大，刀具磨损快，剃齿质量反而变坏。表 9 5 可供选择余量时参考。 表 9 5剃齿余量 (模数 剃齿余量 1 3 5 6 九道工序是钻孔 如图： 15 工序内容：（ 1）钻 6 25孔 （ 2）两面孔口倒角 1 45 工艺装备：专用钻夹具 25第十道工序是拉单键 如图： 工序内容：拉单键 5 艺装备： 5 片， 称度检验： 19键深塞片：借 键对齿检具 0 16 第三部分 钻孔夹具设计 （一） 夹具体的设计 夹具上的各种装置和元件通过夹具体连接成一个整体，因此，夹具体的形状和尺寸取决与夹具上各总装置的布置及夹具与机床的连接。 对夹具体的要求 有适当的精 度和尺寸稳定性 有足够的强度和刚度 结构工艺性好 排屑方便 在机床上安装稳定可靠 （二） 夹具体毛坯的类型 铸造夹具体：优点是工艺性好，可铸出各种复杂形状，具有较好的抗压强度、刚度和抗振性，但生产周期长，需进行时效处理，以消除内应力。 焊接夹具体：由钢板、型材焊接而成，这种夹具体制造方便、生产周期短、成本低、重量轻（壁厚比铸造夹具体薄）。但焊接夹具体的热应力较大，易变形，需经退火处理，以保证夹具体尺寸的稳定性。 锻造夹具体：适用于形状简单、尺寸不大、要求强度和刚度大的场合。锻造后也需经退火处理。此类夹具体应用 较少。 型材夹具体：可以直接用板料、棒料、管料等型材加工装配而成。这类夹具体取材方便、生产周期短、成本低、重量轻，如各种心轴类夹具的夹具体及钻模夹具体。 1）此专用夹具的要求和设计步骤 夹具上的各种装置与元件通过夹具体连接成一个整体。因此，夹具体的形状和尺寸取决与夹具上各总装置的布置及家局与机床的连接。 夹具设计的第一步是在已知生产纲领的前提下，研究被加工零件的零件图、工序图、工艺规程和设计任务书，对工件进行工艺分析。其内容主要是了解工件 的结构特点、材料、确定本工序的加工表 面、加工要求、加工余量、定位基准和夹紧表面及所用的机床、刀具、量具等。 其次是根据设计任务书收集有关资料，如机床的技术参数，夹具零部件的国家标准、部颁标准和厂订标准、各类夹具图册、夹具设计手册等，还可以收集一些同类夹具的设计图样，并了解该厂的工装制造水平，以供参考。 计定位装置。 计夹紧装置。 计对刀或导向装置。 d.分度装置，预定位装置及吊装元件等。 计连接元件及安装基面。 标注尺寸、公差及技术要求 工件的加工精度较高时，应进行工件加工精度分析，有动力装置的夹具需计算夹紧力。当有几种夹具方案时，可进行经济分析，选用经济效益较高的方案。 夹具草图画出后，应该征求有关人员的意见，并送有关部门审查，然后根据他们的意见对夹具方案进行进一步的修改。 17 夹具的装配总图应按国家制图标准绘制，绘制比例 尽量采用 1： 1，主视图按夹具面对操作者的方向绘制，总图应把夹具的工作原理，各种状态的结构及其相互关系表达清楚。 夹具总图的绘制次序如下： 用双点划线将工件的外轮廓、定位基准、夹紧表面绘制在各个视图的合适位置上，在总图中，工件可看作透明体，不遮挡后面夹具上的线条。 2）依次绘出定位装置、夹紧装置、对刀或导向装置、其他装置、夹具体及连接元件和安装基面。 3）标注必要、的尺寸、公差和技术要求 4）编制夹具明细表及标题栏 附图） （三）钻床夹具的主要类型 钻床夹具简称钻模，主要用于加工 孔及螺纹。它主要由钻套、钻模板、定位及夹紧装置夹具体组成。其主要类型有以下几种。 （ 1）固定式钻模 在使用中，这类钻模在机床上的位置固定不动，而且加工精度较高，主要用于立式钻床上加工直径较大的单孔或摇臂钻床加工平行孔系。 （ 2）回转式钻模 这类钻模上有分度装置，因此可以在工件上加工出若干个绕轴线分布的轴向或径向孔系。 （ 3）翻转式钻模 主要用于加工小型工件不同表面上的孔，孔径小于 810可以减少安装次数，提高被加工孔的位置精度。其结构较简单，加工钻模一般手工进行翻转，所以夹具及工件应小于 10 （ 4）盖板式钻模 这种钻模无夹具体，其定位元件和夹紧装置直接装在钻模板上。钻模板在工件上装夹，适合于体积大而笨重的工件上的小孔加工。夹具、结构简单轻便，易清除切屑；但是每次夹具需从工件上装卸，较费时，故此钻模的质量一般不宜超过 10 （ 5）滑柱式钻模 滑柱式钻模是带有升降钻模板的通用可调夹具。这种钻模有结构简单、操作方便、动作迅速、制造周期短的优点，生产中应用较广。 （四）钻孔夹具夹紧定位方案 夹紧机构的种类虽然很多，但其结构 大都以斜楔夹紧机构、螺旋夹紧机构和偏心夹紧机构为基础，这 三中夹紧机构合称为基本夹紧机构。 斜楔夹紧机构是利用斜面的楔紧作用，将外力传递给工件，完成工件的夹紧。当楔块的升角 在 6 0 10 0 时具有自锁性能。但自锁的稳定性较差，主要用于夹紧机构中来改变力的方向。 螺旋夹紧机构结构简单、容易制造，而且螺旋相当于一个斜楔缠绕在圆柱体的表面形成的；由于其升角小（ 3 0 左右）则螺旋机构具有较好的自锁性能，获得的夹紧力大，是应用最广泛的一种夹紧机构。 1）单个螺旋夹紧机构 如图 a）（ b）中直接用螺钉或螺母夹紧工件的机构。螺钉头部直接压在工件表面 上，可能会损伤工件或带动工件旋转。为克服这一缺点在其头部加装浮动压块，以增加接触面积，减少损伤。如图 夹紧动作慢使这一机构的另一缺点。通常采用一些快速结构，如快卸垫圈、快换螺母、快速机构等，如图 18 2）螺旋压板夹紧机构 图 在夹 紧机构中广泛的使用。 19 3）钩形压板夹紧机构 图 特点是结构紧凑，使用灵活、方便。 偏心夹紧机构是利用偏心间直接或间接夹紧工件的机构。偏心夹紧分圆偏心和曲线偏心两种，其特点是结构简单、操作方便、夹紧迅速，缺点是夹紧力小，夹紧行程短，用于振动小、切削力不大的 场合 由于工件生产批量大，不宜用简单的手动夹紧装置。应采用 螺旋夹紧机构 夹紧，使工件装卸迅速，方便。 由 零件图，本工序需在毛坯中钻 6 个 25 的孔，应满足如下加工要求：以 26 孔定心，小端面定位，钻 25 孔，工件材料 45#钢。 因此采用如图夹具体对工件进行夹紧加工，心轴限制 X， Z 轴的移动和旋转四个自由度， 用定位销定位时，短圆柱销限制个自由度；长圆柱销可以限制四个自由度；短圆锥销限制三个自由度。 其特点是： 采用 型材夹具体 的钢套钻模。定位心轴 18和钻模板 16均安装在夹具体 1上，夹具体的底面作为安装基面。此方案的夹具体 为框架式结构，采用此方案的钻模刚度好、重量轻、 取材方便、制造方便、制造周期短、成本较低。 20 （五） 夹具总图上尺寸、公差和技术要求的标注 （ 1） 夹具图上用点划线画出零件图轮廓， 125 （ 2） 它们主要指 工件与定位元件及定位元件之间的尺寸和公差。 如图，标注的定位基面与限位基面的配合尺寸 （ 3） 它们主要指刀具与对刀或导向元件之间的尺寸、公 差 （ 4） 它们主要指定位元件、对到或导向元件、定位块及垫圈和开口垫圈相互之间的尺寸公差和位置公差。 外端面跳动 26孔的内壁为基准。 （ 5） 夹具总图上无法用符号标注而有必须说明的问题，可作为技术要求用文字写在总图的空21 白处。 夹具总图上标注公差值的原则是：首先满足工件加工要求，在夹具制造的经济精度范围内，适当增加精度储备，以延长夹具的使用寿命；同时使夹具的制造成 本不至太高。 直接影响工件加工精度的夹具公差 当夹具总图上标注的尺寸公差，位置公差直接影响工件的加工精度， 取 (1/2 1/5)中 夹具总图上的尺寸公差或位置公差 与 当工件产量大，加工精度底时， 这样可延长夹具使用寿命，又不增加夹具制造难度；反之取大值。 对于直接影响工件加工精度的配合尺寸，在确定了配合性质后，应尽量选用优先配合 按工件尺寸公差确定夹具尺寸公差 夹具型式 工件尺寸公差（ 由尺寸 车床夹具 1/4 1/4 1/5 1/5 1/5 钻床夹具 1/3 1/3 1/4 1/4 1/5 镗床夹具 1/2 1/2 1/3 1/3 1/5 （六） 工件在夹具上加工的精度分析 用夹具装夹工件进行机械加工时，其工艺系统中影响工件加工精度的因素很多。与夹具有关的因素有定位误差 D 、对刀误差 T、夹具在机床上的安装误差 J。在机械加工工艺系统中，影响加工精 度的其他因素综合称为加工方法误差 G。上述各项误差均导致刀具相对工件的位置不精确，从而形成总的加工误差。 工件在夹具中加工时，总加工误差为上述各项误差之和。由于上述误差均为独立随机变量，应用概率法叠加。因此保证工件加工精度的条件是 = 2222 k 即工件的加工误差 应不大于工件的加工尺寸公差 k 为保证夹具具有一定的使用寿命，防止夹具因磨损而过早报废，在分析计算工件加工精度时，需留出一定的精度储备量 此将上式改为 0 当 0时，夹具能满足工件的加工要求。 （七） 夹具的经济分析 1 工件的年批量 2 单件工时 td(h) 3 机床每小时的生产费用 f(元 /h