滚动轴承座SN212零件工艺规程及加工轴承孔气动夹具设计.doc

XX大学 课程设计论文滚动轴承座SN212零件工艺规程及加工轴承孔气动夹具设计 所在学院专 业班 级姓 名学 号指导老师 年 月 日摘 要本文是对滚动轴承座SN212零件加工应用及加工的工艺性分析，主要包括对零件图的分析、毛坯的选择、零件的装夹、工艺路线的制订、刀具的选择、切削用量的确定、加工工艺文件的填写。选择正确的加工方法，设计合理的加工工艺过程。此外还对轴承座零件设计了专用夹具.机床夹具的种类很多，其中，使用范围最广的通用夹具，规格尺寸多已标准化，并且有专业的工厂进行生产。而广泛用于批量生产，专为某工件加工工序服务的专用夹具，则需要各制造厂根据工件加工工艺自行设计制造。本论文夹具设计的主要内容是设计加工轴承孔夹具。关键词：滚动轴承座SN212，加工工艺，加工方法，工艺文件，夹具全套图纸加扣3012250582 目 录摘 要1第1章 绪论41.1课题研究的意义及现状41.2课题主要研究内容51.3研究方法和手段51.4研究目标51.5方案可行性分析5第2章 零件的分析62.1 零件的作用62.2 零件的工艺分析6第3章 滚动轴承座SN212零件的加工工艺规程设计73.1毛坯的选择及铸造方法73.2基准的选择73.2.1粗基准的选择73.2.2精基准的选择83.4 轴承座加工主要工序安排83.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定93.6确定切削用量及基本工时（机动时间）103.7 时间定额计算及生产安排16第4章 加工轴承孔气动夹具设计214.1 夹具的夹紧装置和定位装置214.2 夹具的分类和作用224.3 工件在夹具中的定位234.4 工件在夹具中的夹紧254.5切削力及夹紧力的计算274.6 误差分析与计算284.7 确定夹具体结构和总体结构294.8 夹具设计及操作的简要说明30总 结32参考文献33致 谢3434第1章 绪论1.1课题研究的意义及现状轴承座是用来支撑轴承的部件，是轴承与箱体的集合体，轴承座主要是与轴承配套使用，轴承外圈与轴承座采用过盈配合，轴承座起一定的支撑作用。本课题研究了轴承座的加工工艺的全过程，但主要是设计加工轴座底座四孔的多轴头设计。当前，我国中小零部件机械产业正处于稳步发展的成熟期，国外进口设备一统天下的局面已经结束，国产零部件机械已经成为主力。主要表现如下：一、国产机械的技术水平已接近或达到世界先进水平，大规模靠引进技术发展的时代已经结束，吸收、学习国外先进技术的渠道和方法大为增强，自身开发能力大大提升，大型机械开发周期一般不超过一年。二、行业格局发生很大变化。一是国外著名的机械企业纷纷在中国建厂，改变了机械生产企业的结构。它们在机械方面具有雄厚的技术和经济实力，代表着世界领先水平，今后将对中国机械行业的生产格局产生深远影响。其在产品开发、制造及知识产权保护等许多方面给中国企业提供了学习机会。二是国内著名大企业成功介入机械产品的生产，并向多品种方向发展，凭借大厂在经验、技术、经济、制造方面的实力，其机械产品在销售市场上已经占据了主导地位。这些变化，极大增强了我国机械行业的实力，对中小企业的发展也有很大影响。三、一批民营中小企业迅速成长壮大，规模和技术实力大增。尚存问题有待解决。在看到我国零部件机械行业获得长足发展的同时，一些潜在的问题也不容忽视。首先，我国多数机械企业规模偏小，抵抗风险能力有限，回款率低，流动资金不足。其次，也如同其他产品一样，我国零部件机械存在着科技投入不足、创新能力偏低等问题。对基本研发的投入很少，采用挖人才、“偷”技术的方式很普遍。所以各家的产品都是大同小异，很少有标志性的技术，原始创新很少。第三，零部件机械厂家正面临着水、电、钢材等原材料持续上涨的压力，利润损失较大，不利于进一步扩大生产。第四，对出口欧洲、美国等发达国家和地区的产品，由于不熟悉其市场准入和标准，经常遭遇“专利门槛”问题，对产品出口产生不利影响。认清趋势促进发展。针对上述问题，相关企业要重视创新，主动加大科技投入；树立尊重知识、保护知识产权的法律意识；企业对技术骨干要有留人和防挖办法；可在市场接受的范围内，适当进行涨价，以促进生产发展。1.2课题主要研究内容轴承座零件的分析包括：零件用途、安装使用、零件图的加工工艺、材料毛坯以及技术要求等的分析。确定加工方法，填写加工工艺过程。1、依据国家有关标准，JB/T2562-2007,对开式四螺柱正滑动轴承座型式与尺寸，JB/T2564-2007,滑动轴承座技术条件等，根据需要标注轴承座装配图的尺寸公差、形位公差等；2、根据轴承座的装配图，画出轴承座上盖和底座的零件图。根据需要标注零件表面的尺寸公差、形位公差和粗糙度等；3、综合运用所学知识，参考有关资料，按大批生产，安排产品的加工工艺；设计加工轴承孔夹具。1.3研究方法和手段（1）调研、消化原始资料；收集整理有关机械零件设计、装配工艺、机械加工工艺、制造技术等有关资料，供设计时使用；消化零件制件图，了解零件的用途，分析零件的工艺性、尺寸精度等技术要求；分析工艺资料，了解所用材料性能、零件特性以及工艺参数。（2）完成轴承座的零件图及装配图；（3）确定工艺方案，制定加工工艺文件；（4）设计加工轴承孔夹具；（5）完成零件图及多轴头装配图的制作。1.4研究目标通过课题的设计锻炼和培养自己的工艺文件的编制能力，熟悉常用材料的使用性能，正确选用材料；掌握夹具设计的基本方法和机械零部件设计的基本程序和方法；掌握机械加工工艺的制定过程，对一般的制造过程和方法有初步的了解，了解常用的零部件设计软件，并能熟练运用二维及三维软件进行设计。定的机械加工工艺所加工的产品能达到图纸的各项技术要求。使自己在大学四年所学的知识得到全面总结和巩固，对以前所学的知识得以温故而知新，更好的掌握学过的知识，为将来的工作奠定一个良好基础。1.5方案可行性分析1）查阅相关文献，搜集有关资料。2）了解轴承座的结构以及工作原理的了解，并了解夹具的结构；3)通过老师指导,同学讨论确定方案。4）根据国家有关标准，设计产品第2章 零件的分析2.1 零件的作用题目给出的零件是轴承座。轴承座的主要作用是支承各传动轴，保证各轴之间的中心距及平行度，并保证部件正确安装。因此滚动轴承座SN212零件的加工质量，不但直接影响的装配精度和运动精度，而且还会影响工作精度、使用性能和寿命。2.2 零件的工艺分析由滚动轴承座SN212零件图可知。轴承座是一个滚动轴承座SN212零件，它的外表面上有4个平面需要进行加工。支承孔系在前后端面上。此外各表面上还需加工一系列螺纹孔。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）以底面为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括：底面的底削加工；其中顶面有表面粗糙度要求为，（2）以的支承孔为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括：2个前后端面。 （3）以顶面为主要加工平面的加工面。第3章 滚动轴承座SN212零件的加工工艺规程设计3.1毛坯的选择及铸造方法选择毛坯时候应该考虑一下几点因素： (1)零件的力学性能要求：相同的材料采用不同的毛坯制造方法，其力学性能有所不同。离心浇注的铸件、压力浇注的铸件、金属型浇注的铸件、砂型浇筑的铸件，其力学性能一次递减。(2)零件的结构形状和外廓尺寸：直径相差不大的阶梯轴宜采用棒料，相差较大时宜采用锻件；形状复杂、力学性能要求不高可采用铸钢件，形状复杂和薄壁的毛坯不宜采用金属型铸造；尺寸较大的毛坯不宜采用模锻、压铸和精铸，多采用砂型铸造和自由锻造；外形复杂的小零件宜采用精密锻造方法，以避免机械加工。(3)生产纲领和批量：生产纲领大时宜采用高精度和高生产率的毛坯制造方法，生产纲领小时宜采用设备投资小的毛坯制造方法。(4)现场生产条件要求：现场生产条件和发展应经过技术经济分析和论证。经过分析考虑，零件材料选取HT200，由于零件结构一般，生产类型为中、小批生产，在机床运行过程中所受冲击不大，力学性能要求不高，考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，零件属于中批生产，零件的轮廓尺寸不大，根据参考文献8中表3-1选择金属型浇注铸件毛坯。查机械制造工艺设计简明手册第41页表2.2-5，选用铸件尺寸公差等级为9级.这对提高生产率，保证产品质量有帮助。此外为消除残余应力还应安排人工时效。3.2基准的选择定位选择是工艺规程设计中重要的工作之一，定位选择的正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高，否则加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，使生产无法进行。3.2.1粗基准的选择选择粗基准时，主要要求保证各加工面有足够的余量，使加工面与不加工面间的位置符合图样要求，并特别注意要尽快获得精基面。(1)加工轴承座上盖时应选择上盖螺栓孔的上表面为粗基准，加工上盖分合面。我选择粗基准的根据如下：选择上盖螺栓孔的上表面为基准，能保证轴承座上盖其他表面加工余量小二均匀，符合选择重要表面为粗基准的原则；轴承座上盖只有螺栓孔上表面不需要进行加工，符合选择不加工表面为粗基准的原则；制造毛坯的时候上表面的加工余量留的最少，符合选择加工余量量最小的表面为粗基准的原则；上表面能满足方便定位、加紧的需求，符合选择较为平整光洁、加工面积较大的表面为粗基准的原则；螺栓孔上表面只用一次，加工出精基准面就不需要使用，符合粗基准在同一尺寸方向上只能使用一次的原则。(2)按照粗基准的选择原则，同理我们可以选择出轴承座底座的底孔的上表面为粗基准，加工底座的底面。3.2.2精基准的选择精基准的选择应从保证零件加工精度出发，同时考虑装夹方便、夹具结构简单。(1)选择上盖的分合面为精基准，加工上盖端面和油杯螺纹孔的上表面。我选择精基准的根据如下：精基准的以“基准重合”、“基准统一”、“自为基准”、“互为基准”为选择原则，并且需要保证工件定位精准、加紧可靠、操作方便。选择上盖的分合面为精基准可以简化操作，能够准确定位，加紧可靠，满足加工表面对设计基准的相对位置精度要求，方便加工其他表面。(2)按照精基准的选择原则，选择轴承座底座的底面为精基准，加工底座的端面及内孔分合面。(3)按照精基准的选择原则，选择轴承座的底面与为精基准，加工轴承座的内孔。3.4 轴承座加工主要工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。轴承座加工的第一个工序也就是加工统一的基准。具体安排是先以孔定位粗、精加工顶平面。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承座加工完成为止，除了个别工序外，都要用作定位基准。因此，顶面上的螺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面后孔的原则。先粗加工平面，再粗加工孔系。螺纹底孔在多轴组合钻床上钻出，因切削力较大，也应该在粗加工阶段完成。对于轴承座，需要精加工的是支承孔前后端平面。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。各螺纹孔的攻丝，由于切削力较小，可以安排在粗、精加工阶段中分散进行。加工工序完成以后，将工件清洗干净。清洗是在的含0.4%1.1%苏打及0.25%0.5%亚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。根据以上分析过程，现将轴承座加工工艺路线确定如下：工艺路线：10铸造铸造毛坯20热处理 人工时效30油漆喷漆处理40粗铣夹轴承孔两侧毛坯，粗铣轴承座底面，注意尺寸70mm和表面粗糙度，留1mm精加工余量50精铣夹轴承孔两侧毛坯，粗铣轴承底面，注意尺寸70mm表面粗糙度，留0.2mm磨削加工余量60铣削以已加工底面定位基准，在轴承孔处压紧，铣轴承座螺丝固定表面70磨削磨削底面，达到规定粗糙度要求80钻定位销孔钻底面定位销孔底孔然后铰孔达到尺寸2X12H790铣削铣削轴承孔前端面100铣削铣削轴承孔后端面110粗镗以已加工底面及定位销孔为定位基准粗镗轴承座中心孔120半精镗以已加工底面及定位销孔为定位基准半精镗轴承座中心孔130精镗以已加工底面及定位销孔为定位基准精镗轴承座中心孔140铣开将轴承座上下两部分铣开150钻孔钻顶面2螺栓固定孔12160钻孔攻丝钻孔轴承座下半部分2XM10螺纹孔170去毛刺钳工去毛刺180终检入库 按图样要求检验3.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“轴承座”零件材料采用灰铸铁制造。材料为HT200，硬度HB为170241，生产类型为大批量生产，采用铸造毛坯。（1）顶面的加工余量。根据工序要求，顶面加工分粗、精铣加工。各工步余量如下：粗铣：参照机械加工工艺手册第1卷表3.2.23。其余量值规定为，现取。表3.2.27粗铣平面时厚度偏差取。精铣：参照机械加工工艺手册表2.3.59，其余量值规定为。（3）底面孔毛坯为实心，不冲孔。参照机械加工工艺手册表2.3.71，现确定其工序尺寸及加工余量为：毛坯为实心（4）前后端面加工余量。根据工艺要求，前后端面分为粗铣、半精铣、半精铣、精铣加工。各工序余量如下：粗铣：参照机械加工工艺手册第1卷表3.2.23，其加工余量规定为，现取。半精铣：参照机械加工工艺手册第1卷，其加工余量值取为。精铣：参照机械加工工艺手册，其加工余量取为。铸件毛坯的基本尺寸为，根据机械加工工艺手册表2.3.11，铸件尺寸公差等级选用CT7。再查表2.3.9可得铸件尺寸公差为。毛坯为实心，不冲孔。参照机械加工工艺手册表2.3.71，现确定螺孔加工余量为：3.6确定切削用量及基本工时（机动时间）工序40、50：粗、精铣轴承座底面机床：铣床X52K刀具：硬质合金端铣刀（面铣刀） 齿数10（1）粗铣轴承座底面 粗铣夹轴承孔两侧毛坯，粗铣轴承底面，注意尺寸70mm和表面粗糙度，留1mm精加工余量铣削深度：每齿进给量：根据机械加工工艺手册表2.4.73，取铣削速度：参照机械加工工艺手册表2.4.81，取机床主轴转速：，取实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量：根据机械加工工艺手册表2.4.81,被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：（2）精铣轴承座底面精铣夹轴承孔两侧毛坯，粗铣轴承底面，注意尺寸70mm和表面粗糙度，留0.2mm磨削加工余量铣削深度：每齿进给量：根据机械加工工艺手册表2.4.73，取铣削速度：参照机械加工工艺手册表2.4.81，取机床主轴转速：，取实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：精铣时刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间： 本工序机动时间工序2：以已加工底面定位基准，在轴承孔处压紧，铣轴承座螺丝固定表面。机床：铣床X52K刀具：硬质合金可转位端铣刀（面铣刀），材料：， ，齿数，此为粗齿铣刀。因其单边余量：Z=3mm所以铣削深度：=3mm精铣该平面的单边余量：Z=1.0mm铣削深度：每齿进给量：根据参考文献3表2.473，取：根据参考文献3表2.481，取铣削速度每齿进给量：根据参考文献3表2.473，取根据参考文献3表2.481，取铣削速度机床主轴转速：按照参考文献3表3.174，取 实际铣削速度： 进给量： 工作台每分进给量： ：根据参考文献3表2.481,取切削工时被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度： 刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间： 机动时间：所以该工序总机动时间工序80：粗、精铣轴承座左侧表面机床：铣床X52K刀具：硬质合金端铣刀（面铣刀） 齿数10（1）粗铣铣削深度：每齿进给量：根据机械加工工艺手册表2.4.73，取铣削速度：参照机械加工工艺手册表2.4.81，取机床主轴转速：，取实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量：根据机械加工工艺手册表2.4.81,被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：（2）精铣铣削深度：每齿进给量：根据机械加工工艺手册表2.4.73，取铣削速度：参照机械加工工艺手册表2.4.81，取机床主轴转速：，取实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：精铣时刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间： 本工序机动时间工序90：钻钻底面定位销孔机床：组合钻床刀具：麻花钻、扩孔钻、铰刀切削深度：进给量：根据机械加工工艺手册表2.4.39，取切削速度：参照机械加工工艺手册表2.4.41，取机床主轴转速：，取实际切削速度： 被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：走刀次数为1机动时间：工序4：粗铣左两侧面机床：组合铣床刀具：硬质合金端铣刀YG8，硬质合金立铣刀YT15（1）粗铣两侧面铣刀直径，齿数铣削深度：每齿进给量：根据机械加工工艺手册表2.4.73，取铣削速度：参照机械加工工艺手册表2.4.81，取机床主轴转速：，取实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量：根据机械加工工艺手册表2.4.81,被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：工序100：钻顶面2螺栓固定孔12钻孔选用机床为Z525摇臂机床，刀具选用GB1436-85直柄短麻花钻，机械加工工艺手册第2卷。根据机械加工工艺手册第2卷表10.4-2查得钻头直径小于10的钻孔进给量为0.200.35。 则取确定切削速度，根据机械加工工艺手册第2卷表10.4-9切削速度计算公式为 （3-20）查得参数为，刀具耐用度T=35则 =1.6所以 =72选取 所以实际切削速度为=2.64确定切削时间（一个孔） =工序220：钻孔轴承座下半部分2XM10螺纹孔机床：组合攻丝机刀具：钒钢机动丝锥2XM10螺纹孔螺孔攻丝 进给量：由于其螺距,因此进给量切削速度：参照机械加工工艺手册表2.4.105，取机床主轴转速：，取丝锥回转转速：取实际切削速度： 被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度： （盲孔）机动时间：3.7 时间定额计算及生产安排根据设计任务要求，该的年产量为10万件。一年以240个工作日计算，每天的产量应不低于417件。设每天的产量为420件。再以每天8小时工作时间计算，则每个工件的生产时间应不大于1.14min。参照机械加工工艺手册表2.5.2，机械加工单件（生产类型：中批以上）时间定额的计算公式为： （大量生产时）因此在大批量生产时单件时间定额计算公式为： 其中： 单件时间定额 基本时间（机动时间） 辅助时间。用于某工序加工每个工件时都要进行的各种辅助动作所消耗的时间，包括装卸工件时间和有关工步辅助时间 布置工作地、休息和生理需要时间占操作时间的百分比值工序1：粗、精铣顶面机动时间：辅助时间：参照机械加工工艺手册表2.5.43，取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为。则：根据机械加工工艺手册表2.5.48，单间时间定额： 因此应布置两台机床同时完成本工序的加工。当布置两台机床时， 即能满足生产要求工序2：钻顶面孔、铰定位孔机动时间：辅助时间：参照机械加工工艺手册表2.5.41，取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为。则：根据机械加工工艺手册表2.5.43，单间时间定额： 因此布置一台机床即能满足生产要求。工序4：钻两侧面孔机动时间：辅助时间：参照机械加工工艺手册表2.5.41，取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为。则：根据机械加工工艺手册表2.5.43，单间时间定额： 因此布置一台机床即能满足生产要求。工序5：粗铣前后端面机动时间：辅助时间：参照机械加工工艺手册表2.5.45，取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为。则：根据机械加工工艺手册表2.5.48，单间时间定额： 因此布置一台机床即能满足生产要求。工序6：半精铣前后端面机动时间：辅助时间：参照机械加工工艺手册表2.5.45，取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为。则：根据机械加工工艺手册表2.5.48，单间时间定额： 因此布置一台机床即能满足生产要求。工序9：粗镗前后端面支承孔机动时间：辅助时间：参照机械加工工艺手册表2.5.37，取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为。则：根据机械加工工艺手册表2.5.39，单间时间定额： 因此应布置两台机床同时完成本工序的加工。当布置两台机床时，即能满足生产要求工序11：精镗支承孔机动时间：辅助时间：参照机械加工工艺手册表2.5.37，取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为。则：根据机械加工工艺手册表2.5.39，单间时间定额： 因此应布置两台机床同时完成本工序的加工。当布置两台机床时， 即能满足生产要求工序12：前后端面螺纹孔攻丝机动时间：辅助时间：参照钻孔辅助时间，取装卸工件辅助时间为，工步辅助时间为。则：参照钻孔值，取单间时间定额： 因此布置一台机床即能满足生产要求。工序14：精铣前后端面机动时间：辅助时间：参照机械加工工艺手册表2.5.45，取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为。则：根据机械加工工艺手册表2.5.48，单间时间定额： 因此应布置两台机床同时完成本工序的加工。当布置两台机床时，即能满足生产要求工序15：精铣两侧面机动时间：辅助时间：参照机械加工工艺手册表2.5.45，取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为。则：根据机械加工工艺手册表2.5.48，单间时间定额： 因此应布置两台机床同时完成本工序的加工。当布置两台机床时，即能满足生产要求工序17：螺纹孔攻丝机动时间：辅助时间：参照钻孔辅助时间，取装卸工件辅助时间为，工步辅助时间为。则：参照钻孔值，取单间时间定额： 因此布置一台机床即能满足生产要求。第4章 加工轴承孔气动夹具设计4.1 夹具的夹紧装置和定位装置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Z轴旋转，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。4.2 夹具的分类和作用（1）按专业程度划分1）通用夹具 通用夹具是指已经标准化的，在一定范围内可用于加工不同工件的夹具。例如，车床上三爪卡盘和四爪单动卡盘，铣床上的平口钳、分度头和回转工作台等。这类夹具一般由专业工厂生产，常作为机床附件提供给用户。其特点是适应性广，生产效率低，主要适用于单件、小批量的生产中。 2）专用夹具 专用夹具是指专为某一工件的某道工序而专门设计的夹具。其特点是结构紧凑，操作迅速、方便、省力，可以保证较高的加工精度和生产效率，但设计制造周期较长、制造费用也较高。当产品变更时，夹具将由于无法再使用而报废。只适用于产品固定且批量较大的生产中。 3）通用可调夹具和成组夹具 其特点是夹具的部分元件可以更换，部分装置可以调整，以适应不同零件的加工。用于相似零件的成组加工所用的夹具，称为成组夹具。通用可调夹具与成组夹具相比，加工对象不很明确，适用范围更广一些。 4）组合夹具 组合夹具是指按零件的加工要求，由一套事先制造好的标准元件和部件组装而成的夹具。由专业厂家制造，其特点是灵活多变，万能性强，制造周期短、元件能反复使用，特别适用于新产品的试制和单件小批生产。 5）随行夹具 随行夹具是一种在自动线上使用的夹具。该夹具既要起到装夹工件的作用，又要与工件成为一体沿着自动线从一个工位移到下一个工位，进行不同工序的加工。 （2）按使用的机床分类由于各类机床自身工作特点和结构形式各不相同，对所用夹具的结构也相应地提出了不同的要求。按所使用的机床不同，夹具又可分为：车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮机床夹具和其他机床夹具等。 （3）按夹紧动力源分类根据夹具所采用的夹紧动力源不同，可分为：手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具等。夹具的作用：1缩短辅助时间，提高劳动生产率夹具的使用一般包括两个过程：其一是夹具本身在机床上的安装和调整，这个过程主要是依靠夹具自身的定向键、对刀块来快速实现，或者通过找正、试切等方法来实现，但速度稍慢；其二是被加工工件在夹具中的安装，这个过程由于采用了专用的定位装置(如V形块等)，因此能迅速实现。2确保并稳定加I精度，保证产品质量 加工过程中，工件与刀具的相对位置容易得到保证，并且不受各种主观因素的影响，因而工件的加工精度稳定可靠。 3降低对操作工人的技术要求和工人的劳动强 由于多数专用夹具的夹紧装置只需厂人操纵按钮、手柄即可实现对工件的夹紧，这在很大程度上减少了工人找正和调整工件的时间与难度，或者根本不需要找正和调整，所以，这些专用夹具的使用降低了对工人的技术要求并减轻了工人的劳动强度。4.3 工件在夹具中的定位一、机床夹具定位元件工件定位方式不同，夹具定位元件的结构形式也不同，这里只介绍几种常用的基本定位元件。实际生产中使用的定位元件都是这些基本定位元件的组合。（一）工件以平面定位常用定位元件1支承钉 常用支承钉的结构形式如图6-1所示。平头支承钉（图a）用于支承精基准面；球头支承钉（图b）用于支承粗基准面；网纹顶面支承钉（图c）能产生较大的摩擦力，但网槽中的切屑不易清除，常用在工件以粗基准定位且要求产生较大摩擦力的侧面定位场合。一个支承钉相当于一个支承点，限制一个自由度；在一个平面内，两个支承钉限制二个自由度；不在同一直线上的三个支承钉限制三个自由度。图6-1 常用支承钉的结构形式2支承板 常用的支承板结构形式如图6-2所示。平面型支承板（图a）结构简单，但沉头螺钉处清理切屑比较困难，适于作侧面和顶面定位；带斜槽型支承板（图b），在带有螺钉孔的斜槽中允许容纳少许切屑，适于作底面定位。当工件定位平面较大时，常用几块支承板组合成一个平面。一个支承板相当于两个支承点，限制两个自由度；两个（或多个）支承板组合，相当于一个平面，可以限制三个自由度。图6-2 常用支承板的结构形式3可调支承 常用可调支承结构形式如图6-3所示。可调支承多用于支承工件的粗基准面，支承高度可以根据需要进行调整，调整到位后用螺母锁紧。一个可调支承限制一个自由度。图6-3 常用可调支承的结构形式4自位支承 常用自位支承的结构形式如图6-4所示。由于自位支承是活动的或是浮动的，无论结构上是两点或三点支承，其实质只起一个支承点的作用，所以自位支承只限制一个自由度。使用自位支承的目的在于增加与工件的接触点，减小工件变形或减少接触应力。 图6-4 自位支承的结构形式(二) 工件以孔定位常用定位元件1定位销 图6-6是几种常用固定式定位销的结构形式。当工件的孔径尺寸较小时，可选用图 a 所示的结构；当孔径尺寸较大时，选用图 b 所示的结构；当工件同时以圆孔和端面组合定位时，则应选用图c所示的带有支承端面的结构。用定位销定位时，短圆柱销限制二个自由度；长圆柱销可以限制四个自由度；短圆锥销（图d）限制三个自由度。图6-6 固定式定位销的结构形式2心轴 心轴的结构形式很多，图6-7是几种常用的心轴结构形式。图a为过盈配合心轴，限制工件四个自由度；图b为间隙配合心轴，限制工件五个自由度（心轴外圆部分限制四个自由度，轴肩面限制一个自由度）；图c为小锥度（1：50001：1000）心轴，装夹工件时，通过工件孔和心轴接触表面的弹性变形夹紧工件，使用小锥度心轴定位可获得较高的定位精度，它可以限制五个自由度。图6-7 定位心轴4.4 工件在夹具中的夹紧一、夹紧装置的组成和要求1夹紧装置的组成 工件在夹具中正确定位后，由夹紧装置将工件夹紧。夹紧装置的组成有：（1）动力装置：产生夹紧动力的装置。（2）夹紧元件：直接用于夹紧工件的元件。（3）中间传力机构：将原动力以一定的大小和方向传递给夹紧元件的机构。在有些夹具中，夹紧元件（例如图6-18中的压板4）往往就是中间传力机构的一部分，难以区分，统称为夹紧机构。2对夹紧装置的要求1）夹紧过程不得破坏工件在夹具中占有的定位位置。2）夹紧力要适当，既要保证工件在加工过程中定位的稳定性，又要防止因夹紧力过大损伤工件表面或使工件产生过大的夹紧变形。3）操作安全、省力。4）结构应尽量简单，便于制造，便于维修。2夹紧力作用方向的选择 （1）夹紧力的作用方向应垂直于工件的主要定位基面。（2）夹紧力的作用方向应与工件刚度最大的方向一致，以减小工件的夹紧变形。（3） 夹紧力作用方向应尽量与工件的切削力、重力等的作用方向一致，这样可以减小夹紧力。3夹紧力的估算设计夹具，估算夹紧力是一件十分重要的工作。夹紧力过大会增大工件的夹紧变形，还会无谓地增大夹紧装置，造成浪费；夹紧力过小工件夹不紧，加工中工件的定位位置将被破坏，而且容易引发安全事故。在确定夹紧力时，可将夹具和工件看成一个整体，将作用在工件上的切削力、夹紧力、重力和惯性力等，根据静力平衡原理列出静力平衡方程式，即可求得夹紧力。为使夹紧可靠，应再乘一安全系数k，粗加工时取k 2.53，精加工时取k1.52。加工过程中切削力的作用点、方向和大小可能都在变化，估算夹紧力时应按最不利的情况考虑。三、典型夹紧机构1斜楔夹紧机构斜楔是夹紧机构中最为基本的一种形式，它是利用斜面移动时所产生的力来夹紧工件的，常用于气动和液压夹具中。在手动夹紧中，斜楔往往和其他机构联合使用。斜楔夹紧机构的缺点是夹紧行程小，手动操作不方便。斜楔夹紧机构常用在气动、液压夹紧装置中，此时斜楔夹紧机构不需要自锁2螺旋夹紧机构采用螺旋装置直接夹紧或与其他元件组合实现夹紧的机构，统称螺旋夹紧机构。螺旋夹紧机构结构简单，容易制造。由于螺旋升角小，螺旋夹紧机构的自锁性能好，夹紧力和夹紧行程都较大，在手动夹具上应用较多。螺旋夹紧机构可以看作是绕在圆柱表面上的斜面，将它展开就相当于一个斜楔。3偏心夹紧机构偏心夹紧机构是斜楔夹紧机构的一种变型，它是通过偏心轮直接夹紧工件或与其他元件组合夹紧工件的。常用的偏心件有圆偏心和曲线偏心，圆偏心夹紧机构具有结构简单，夹紧迅速等优点；但它的夹紧行程小，增力倍数小，自锁性能差，故一般只在被夹紧表面尺寸变动不大和切削过程振动较小的场合应用。4定心夹紧机构定心夹紧机构能够在实现定心作用的同时，又起着将工件夹紧的作用。定心夹紧机构中与工件定位基面相接触的元件，既是定位元件，又是夹紧元件。5铰链夹紧机构铰链夹紧机构是一种增力装置，它具有增力倍数较大、摩擦损失较小的优点，广泛应用于气动夹具中。6联动夹紧机构联动夹紧机构是一种高效夹紧机构，它可通过一个操作手柄或一个动力装置，对一个工件的多个夹紧点实施夹紧，或同时夹紧若干个工件。四、夹紧的动力装置在大批大量生产中，为提高生产率、降低工人劳动强度，大多数夹具都采用机动夹紧装置。驱动方式有气动、液动、气液联合驱动，电（磁）驱动，真空吸附等多种形式。1气动夹紧装置气动夹紧装置以压缩空气作为动力源推动夹紧机构夹紧工件。常用的气缸结构有活塞式和薄膜式两种。活塞式气缸按照气缸装夹方式分类有固定式、摆动式和回转式三种，按工作方式分类有单向作用和双向作用两种，应用最广泛的是双作用固定式气缸。2液压夹紧装置液压夹紧装置的结构和工作原理基本与气动夹紧装置相同，所不同的是它所用的工作介质是压力油。与气压夹紧装置相比，液压夹紧具有以下优点：传动力大，夹具结构相对比较小；油液不可压缩，夹紧可靠，工作平稳Z噪声小。它的不足之处是须设置专门的液压系统，应用范围受限制。4.5切削力及夹紧力的计算镗刀材料：（硬质合金镗刀）刀具的几何参数： 由参考文献5查表可得：圆周切削分力公式： 式中 查5表得： 查5表 取 由表可得参数： 即：同理：径向切削分力公式 ： 式中参数： 即：轴向切削分力公式 ： 式中参数： 即：如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率。为此应先着眼于机动夹紧而不采用手动加紧。因为这是提高劳动生产率的重要途径。本道工序的夹具就选择了气动夹紧方式。本工序因为是粗加工，毛坯材料又是铝合金，切削力不是很大，为了夹紧工件，势必要增大液压缸直径，而这样将使整个夹具过于庞大。因此，首先降低切削力。目前采取的措施有三：一是提高毛坯的制造精度，使最大切削深度降低，以降低切削力；二是选择一种比较理想的杠杆夹紧机构；三是在可能情况下，适当提高压缩空气的工作压力（由0.4MPa增至0.6MPa），以增加液压缸推力。结果本夹具总的感觉还是比较紧凑18，可以满足要求。 夹具在装夹时，由在定位时造成圆周上存在定位误差；夹具体在零件的内孔端面上定位时，也存在定位误差，从而会造成由原来的面接触变成点接触，从而使零件在定位时发生误差，进而影响加工精度，只要误差在允许范围内就可以满足加工要求。4.6 误差分析与计算该夹具以一个平面和2个定位销定位，要求保证孔轴线间的尺寸公差。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。由5和6可得：1 定位误差： 当以任意边接触时 通过分析可得： 因此：当以任意边接触时 2 夹紧误差 ： 其中接触变形位移值： 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：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。4.7 确定夹具体结构和总体结构对夹具体的设计的基本要求（1）应该保持精度和稳定性在夹具体表面重要的面，如安装接触位置，安装表面的刀块夹紧安装特定的，足够的精度，之间的位置精度稳定夹具体，夹具体应该采用铸造，时效处理，退火等处理方式。（2）应具有足够的强度和刚度保证在加工过程中不因夹紧力，切削力等外力变形和振动是不允许的，夹具应有足够的厚度，刚度可以适当加固。（3）结构的方法和使用应该不错夹较大的工件的外观，更复杂的结构，之间的相互位置精度与每个表面的要求高，所以应特别注意结构的过程中，应处理的工件，夹具，维修方便。再满足功能性要求（刚度和强度）前提下，应能减小体积减轻重量，结构应该简单。（4）应便于铁屑去除在加工过