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理工
夹具
精密
主轴
CAD
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哈理工,夹具座和精密主轴(带CAD图）,理工,夹具,精密,主轴,CAD
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哈尔滨理工大学学士学位论文精密主轴加工工艺及工装设计摘 要本课题来源于生产实践，充分利用所学的机械制图、机械设计及机械制造等课程，了解针对轴零件的特点，通过CAD软件，利用该软件制图功能，完成精密主轴零件工艺过程及夹具设计。在课题的研究设计阶段。针对精密主轴零件的结构特点，制定该零件的加工工艺。其次要了解夹具的相关知识，结合零件的结构特点选择需要的夹具元件，设计出的磨床和车床夹具。工件的夹具作为一种重要的工艺装备在机械制造工艺过程中起着十分重要的作用，它的设计不但要保证工件的加工质量，提高加工效率，降低成本，在操作维护中安全方便还要注意到夹具结构的标准化，夹具制造的精密化。为了保证夹具组装精度，需要学习了解工件定位原理。根据这些原理结合零件的结构特点确定零件在夹具中以轴外圆以及端面的两孔作为定位，计算夹具的定位精度与夹紧力保证零件在夹具上的加工精度。然后使用CAD绘图软件参考夹具设计手册绘制夹具元件的机械图，完成夹具的设计。关键词 精密主轴，工艺，夹具- 45 -The Process and Tooling Design of Precision Spindle MachiningAbstractThis subject comes from the production practice, make full use of the mechanical drawing, mechanical design and manufacturing courses, to understand the characteristics of shaft parts, through the CAD software, using the software mapping function, complete the precision spindle process and fixture design.In the stage of research and design. According to the structural characteristics of the precision spindle parts, the machining process of the parts is developed. Second, we must understand the relevant knowledge of the fixture, combined with the structural characteristics of the parts to select the required fixture components, the design of the grinder and lathe fixture. The workpiece fixture is an important tooling plays a very important role in the mechanical manufacturing process, it is designed not only to ensure the quality of the workpiece processing, improve processing efficiency, reduce the cost, in the operation and maintenance of safe and convenient but also pay attention to the standardization of fixture structure, precision fixture manufacturing. In order to ensure the accuracy of assembly, we need to learn the principle of workpiece positioning. According to these principles combined with the structural characteristics of parts to determine the parts of the fixture in the outer circle and the end of the two hole as the positioning of the fixture to calculate the positioning accuracy and clamping force to ensure the accuracy of parts on the fixture processing. Then use the CAD drawing software to refer to the fixture design manual to draw the mechanical drawing of the fixture components and complete the fixture design.Keywords precision spindle, process, fixture目 录摘要IAbstractII第1章 绪论1第2章 工艺规程设计32.1 主轴的材料、毛坯与热处理32.1.1 主轴的毛坯32.1.2 主轴的材料32.1.3 主轴的垫处理42.2 主轴加工工艺过程42.2.1 主轴加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施42.2.2 主轴加工定位基准的选择52.2.3 主轴主要加工表面加工工序的安排62.2.4 主轴加工工艺过程82.3 工序内容的拟定10第3章 机械加工余量和工序尺寸的确定123.1 各外圆表面123.2 各内圆表面12第4章 切削用量及基本工时的确定134.1 车端面134.1.1 加工条件134.1.2 切削参数134.2 钻中心孔154.2.1 加工条件154.2.2 切削参数154.2.3 切削工时164.3 各粗车外圆工序切削参数164.4 车螺纹M451.5，M481.5，M644234.4.1 加工条件234.4.2 切削参数244.4.3 切削工时244.5 磨削内圆锥面254.5.1 加工条件254.5.2 切削参数254.5.3 加工工时25第5章 车退刀槽专用夹具275.1 车床夹具设计要求说明275.2 车床夹具的设计要点275.3 定位机构285.4 切削力及夹紧力计算295.5 定位误差分析305.6 确定夹具体结构尺寸和总体结构315.7 零件简单使用说明325.7.1 尾座套筒的设计335.7.2 尾座体的设计335.7.3 尾座顶尖的设计33第6章 磨削锥度为3：20的内孔夹具设计356.1 问题的指出356.2 夹具设计356.2.1 定位分析356.2.2 定位基准的选择356.2.3 定位元件的选择356.2.4 力的计算366.3 定位误差的分析396.4 夹具工作原理41结论42致谢43参考文献44第1章 绪论机械制造业是制造一定的形状和尺寸的产品、 部件和机械设备行业的装置。制造的产品，可直接用于其他部门的生产设备、 机械或机械制造行业在社会中有种类繁多的产品。精密主轴是刨片机的主要零件，它的作用用于组装在刀片支撑座上，保证飞刀伸出量和刀门间隙。我的毕业设计是精密主轴工艺规程及铣工装和砂轮修整器设计，设计夹具是最后一次重要并且全面的检查，是对大学所有课程的理论和实践方面的培训学到的专业知识进行整合。夹具已成为重要的加工设备中的一部分。设计夹具和使用夹具是一种重要的措施，可以更快的促进生产的发展。机械加工过程中需要利用机械加工工艺规程进行生产准备，组织生产，生产调度的重要依据，是从事机械加工的基础资料。利用机械加工工艺规程可以开发生产程序和相应的调度并且可以科学的联系起来，使生产均衡和生产工艺顺利，从而进一步实现高质量、高性能、低消耗。随着社会的发展，科学和技术不断提高，逐渐渗透的高科技和如何使所有部门充分利用这些技术在机械工程中，机器的使用这些技术服务于人类，行业人员也需要不断的努力和创新。随着科技的进步，市场社会不断发展和需求多元化的情况，夹具设计和柔性制造方向在一步一步前进。到目前为止，夹具仍是机电产品当中的四大工具之一，制造刀具工具本身具有标准化程度高，用户只需要按品种，选择购买规格。虽然工装夹具和产品息息相关，需要根据产品的不同做出改变，通常模具的特殊性质已经成为一个独立的行业;在国内外夹具正逐步形成机床工具行业或小的相对独立的产业。夹具不仅标准化、 模块化，先进的当代设计的组合和与节约资源、 环境保护原则适用于绿色制造的原则是一致的。所以它是未来夹具技术的发展的一个重要方向。随着科技的进步，市场社会不断发展和需求多元化的情况，夹具设计和柔性制造方向在一步一步前进。到目前为止，夹具仍是机电产品当中的四大工具之一，制造刀具工具本身具有标准化程度高，用户只需要按品种，选择购买规格。虽然工装夹具和产品息息相关，需要根据产品的不同做出改变，通常模具的特殊性质已经成为一个独立的行业;在国内外夹具正逐步形成机床工具行业或小的相对独立的产业。夹具不仅标准化、 模块化，先进的当代设计的组合和与节约资源、 环境保护原则适用于绿色制造的原则是一致的。所以它是未来夹具技术的发展的一个重要方向。机床夹具一般是指用于固定工件和夹紧的工具以及各种设备的集合，通常被称为辅助工具。根据夹具的范围，一般可以分为一般固定、 可调式固定和专用夹具。通过这次对精密主轴进行工艺和专用夹具的设计，实现对大学四年理论只是的检验，把理论所学到的与实际应用结合起来，把书本上的死知识变成活的东西，真正用来验证所学到的东西，为以后参加工作做好铺垫，也为未来自己进一步的发展打好良好的基础。机床夹具一般是指用于固定工件和夹紧的工具以及各种设备的集合，通常被称为辅助工具。根据夹具的范围，一般可以分为一般固定、 可调式固定和专用夹具。 通过这次对精密主轴进行工艺和专用夹具的设计，实现对大学四年理论只是的检验，为以后参加工作做好铺垫，也为未来自己进一步的发展打好良好的基础。这个课题也培养自己自学和创造的能力，这个是全面、 实用的项目，涉及广泛的知识。 通过实际调研和搜集相关资料数据和相关的关于工艺及夹具设计的数据结合起来，对精密主轴的基本结构和功能作用方面来进行理解，经过金属切削加工、金属切削机床和机械设计及理论，以及相关的知识完成了解，精密主轴转型过程分析若要确定齿面精密主轴加工中的应用方法，然后形成的机械加工工艺路线减速箱。可以根据精密主轴工艺加工要求，精密主轴定位分析和金属切削和夹紧工件，数据的转型过程相关的方面，结合机械设计知识机构相关理论，完成有效定位和工件夹紧所有减速箱都使得经济的工艺路线，加工定位合理规划工件，更多的优化设计产品。第2章 工艺规程设计2.1 主轴的材料、毛坯与热处理2.1.1 主轴的毛坯主轴属于外圆直径相差较大的阶梯轴，为了节省材料和减少加工的劳动量，毛坯常采用锻件。在热锻过程中金属纤维按轴向排列，组织细蜜，具有较高的抗拉、抗弯和抗扭强度。锻件在铸造方法上又分自由锻和模锻两种。自由锻使用的设备比较简单，但毛坯的精度较低、余量大、生产率低，只适用于单件、小批生产。模锻一般在模锻压力机上进行，设备比较昂贵，并须专用锻模，但毛坯精度高、加工余量小、生产率高。目前国内精锻毛坯公差外径可达0.3mm，内径达0.1mm，表面粗糙度Ra可达3.21.6um。它适于在大批条件下锻造形状复杂、精度要求高的主轴。图2-1所示为模锻主轴毛坯示意图图2-1 主轴毛坯图2.1.2 主轴的材料根据主轴的功用，主轴应具有良好的机械强度和刚度；主轴工作表面应具有高的耐磨性与加工后尺寸精度的稳定性。这些都与主轴的材料与所选用的热处理方法有关。45钢是主轴常用的材料，价格较便宜。它经过调质（或正火）、局部加热淬火后回火，表面硬度HRC4552，一般能满足普通机床要求。但与65Mn、40Cr等合金钢比较，45钢淬透性差、淬火后变形大、加工后尺寸稳定性差，故高精度主轴常用合金钢。40Cr是含碳量为0.37%0.45%的合金结构钢，经调质淬火后具有较高的综合机械性能。38CrMnAlA是中碳合金氮化钢，由于氮化温度（540550）比淬火温度低，变形小。此材料硬度高（中心硬度大于HRC28），并具有优良的耐疲劳性能、尺寸稳定性好，是制造高精度主轴的理想材料。因此选择38CrMnAlA。2.1.3 主轴的垫处理2.1.3.1 改善切削加工性能、消除锻造残余应力的热处理 主轴毛坯在锻造过程中，若温度过高，则将使金属组织的晶粒粗大；若锻造温度过低，则造成组织不均匀和过大的残余应力，甚至出现裂纹。这两种情况在主轴锻造过程中往往同时存在，致使主轴强度降低，并由于表面泠硬而不易切削。因此在粗加工前需进行热处理，以改善切削性能，消除锻造残余应力，细化晶粒，并使金属组织均匀。通常采用退火或正火处理。2.1.3.2 预备热处理主轴在粗加工后，最终热处理以前常进行预备热处理，通常为调质或正火。调质处理是淬火后高温回火（回火温度为500 650），调质后可得到均匀细密的回火索氏体组织，使主轴获得较高的强度和韧性等综合机械性能。调质时由于回火温度高，故主轴容易变形并产生较多的氧化皮。2.1.3.3 最终热处理 主轴最终热处理包括局部加热淬火后回火（铅浴炉加热淬火、火焰加热淬火、电感应加热淬火等）、渗碳淬火、淡化等。其目的是在保持心部韧性的同时提高表面硬度，使主轴各工作表面获得较高的耐磨性和抗疲劳强度，以保持主轴的工作精度和提高使用寿命。最终热处理一般放在半精加工之后，因局部淬火后总会有些变形，故需在淬火后安排磨削加工工序以消除淬火变形。2.2 主轴加工工艺过程2.2.1 主轴加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施主轴加工的主要问题是如何保持主轴支承轴颈的尺寸、形状、位置精度和表面粗糙度，主轴前端内锥面的形状精度、表面粗糙度以及它们对支承轴颈的位置精度。主轴支承轴颈的尺寸精度、形状精度以及表面粗糙度要求，可以采用精密磨削方法保证，磨前应提高精基准的精度。保证主轴前端内锥面的形状精度、表面粗糙度同样应采用精密磨削的方法。为了保证外锥面相对支承轴颈的位置精度，以及支承轴颈之间的位置精度，通常采用组合磨削法，在一次装夹中加工这些表面。主轴锥孔相对于支承轴颈的位置精度是靠采用支承轴颈A、B作为定位基准，而让被加工主轴装夹在磨床工作台上（不是装夹在磨床头架主轴上）加工保证的。以支承轴颈作为定位基准加工内锥面，符合“基准重合”原则。让被加工主轴装夹在磨床工作台上而不装夹在磨床头架主轴上，可以避免磨床主轴回转误差对锥孔形状精度的影响；因为磨床头架主轴与被加工主轴零件只是柔性连接，磨床头架主轴只起带动工件回转的作用，而工件的回转轴心，则取决于定位基准面A、B与定位元件的精度。在精磨前端锥孔之前，应使作为定位基准的支承轴颈A、B达到一定精度。主轴外圆表面的加工，应该以顶尖孔作为统一的定位基准。如果主轴上有通孔，一旦通孔加工完毕，就要用带顶尖孔的工艺锥堵塞到主轴两端孔中，让锥堵的顶尖孔起附加定位基准的作用。既然工艺锥堵要起定位作用，所以工艺锥堵与主轴锥孔的配合质量就十分重要了。随着被加工主轴加工精度的逐步提高，也要相应提高工艺锥堵的精度。主轴上的通孔，虽然加工精度要求不高，但深孔的加工比较困难，排屑方式都是不可忽视的问题。主轴深孔的加工属于粗加工，应安排在工艺过程的前部。2.2.2 主轴加工定位基准的选择主轴加工中，为了保证各主要表面的相互位置精度，选择定位基准时，应遵循“基准重合”与“互为基准”的原则，并能在一次装夹中尽可能加工出较多的表面。由于主轴外圆表面的设计基准主轴轴心线，根据基准重合的原则考虑选择主轴两端的顶尖孔作为精基准面。用顶尖孔定位，还能在一次装夹中把许多外圆表面及其端面加工出来，有利于保证加工面间的位置精度。所以实心轴在粗加工之前先打顶尖孔。对于空心轴则以外圆定位，加工通孔，并在两端孔口加工出30度倒角或内锥孔（工艺锥面），用两个带顶尖孔的锥堵或带锥堵的心轴装夹工件。为了保证支承轴颈与主轴内锥面的同轴度要求，宜按“互为基准”的原则选择基准面。例如车大端3:20内锥孔时，以与前支承轴颈相邻而它们又是用同一基准加工出来的外圆柱面为定位基准面（因支承轴颈系外锥面不便装夹）；在精车各外圆（包括两个支承轴颈）时，以前、后锥孔内所配锥堵的顶尖孔为定位基面；在粗磨3:20内锥孔时，又以两圆柱面为定位基准面；再次用锥堵顶尖孔定位；最后精磨3:20内锥孔时，直接以精莫后的前支承轴颈和另一圆柱面定位。定位基准每转换一次，都使主轴的加工精度提高一步。2.2.3 主轴主要加工表面加工工序的安排精密主轴主要加工表面是45、46、50轴颈，两支轴颈及大头锥孔。它们的加工公差都在IT3-IT4之间，表面粗糙度Ra为0.16m。要达到这样高的精度要求，其一般加工路线应是：粗车（IT11，Ra12.5m）半精车（IT9-IT10，Ra6.3-3.2m）精车（IT8，Ra1.6m）粗磨（IT7，Ra0.8 Ram） 精磨（IT5-IT6，Ra0.4m） 精细磨（IT3-IT4，Ra0.16m）在机械加工工序中间尚需插入必要的热处理工序，这就决定了主轴加工各主要表面总是循着以下顺序进行的，即粗车调质（预备热处理）半精车精车淬火（最终热处理）粗磨精磨精细磨主轴加工工艺过程可划分为三个加工阶段，即粗加工阶段（包括铣端面打顶尖孔、粗车外圆等）；半精加工阶段（半精车外圆，钻通孔，锥孔，钻大头端面各孔，精车外圆等）；精加工阶段（包括精铣键槽，粗、精磨外圆、锥孔等）。铣床主轴主轴表面的加工顺序有如下几种方案：1、通孔（以毛坯外圆定位，加工后配锥堵）外圆表面粗加工（以锥堵顶尖孔定位）锥孔粗加工（以半精加工后外圆定位，加工后配锥堵）外圆精加工（以锥堵顶尖孔定位）锥孔粗加工以精加工后的外圆定位）。2、圆表面粗加工（以顶尖孔定位）外圆表面半精加工（以顶尖孔定位）钻通孔（以半精加工后外圆定位，加工后配锥堵）外圆表面精加（以锥堵顶尖孔定位）锥孔粗加工（以精加工后外圆表面定位） 锥孔精加工（以精加工后外圆表面定位）3、外圆表面粗加工（以顶尖孔定位）外圆表面半精加工（以顶尖孔定位）钻通孔（以半精加工后外圆表面定位）锥孔粗加工（以精加工后外圆表面定位）锥孔精加工（以精加工后外圆表面定位，加工后配锥堵）外圆表面精加（以锥堵顶尖孔定位）4、外圆表面粗加工（以顶尖孔定位）外圆表面半精加工（以顶尖孔定位）钻通孔（以半精加工后外圆表面定位）锥孔粗加工（以精加工后外圆表面定位，加工后配锥堵）外圆表面精加（以锥堵顶尖孔定位）锥孔精加工（以精加工外圆表面定位）。上述四种加工方案各有优缺点，现简要分析如下：方案1：钻通孔放在外圆表面粗加工之前，则需在钻通孔后增加配锥堵的工作；另外，粗加工外圆表面时，加工余量大，切削力、夹紧力也相应较大，所以用锥堵顶尖孔定位不如用实心轴顶尖孔定位稳定可靠。故此方案对毛坯是实心轴的情况则不适宜，对于实心轴在成批生产情况下是可行的。方案2：锥孔粗加工在外圆表面精加工之后，锥孔粗加工时以精加工外圆表面定位，会破坏外圆表面的精度，故此方案不可行。方案3：锥孔精加工放在外圆精加工前，锥孔精加工时以半精加工 外圆表面定位，这会影响锥孔加工精度（内孔磨削条件比外圆磨削条件差）；另外精加工外圆时以锥堵顶尖孔定位，有可能破坏锥孔精度，同时锥堵的加工误差还会使外圆表面和内锥表面产生较大的同轴误差，故此方案也不行。方案4：锥孔精加工方在外圆精加工之后，锥孔精加工时以精加工过的外圆定位，锥孔精加工工序的加工余量小，磨削力不大，故不会破坏外圆表面的精度。此外，以外圆表面定位，定位稳定可靠，相比之下此方案最佳。当主要表面加工顺序确定后，就要合理地插入非主要表面加工工序。对主轴来说非主要表面指的是螺孔、键槽、螺纹等。这些表面的加工一般不易出现废品，所以尽量安排在后边进行，主要表面加工一旦出了废品，非主要表面就不需要加工了，这样可以避免工时的浪费。但是也不能放在最后，以防在加工非主要表面过程中损害已精加工过程的主要表面。 对凡是需要在淬硬表面上加工的螺孔、键槽等，都应安排在淬火前加工完毕，否则表面淬硬后就不易加工。在非淬硬表面上的螺孔、键槽等一般在外圆精车之后精磨之前进行。如果在精车之前就加工出这些表面，精车就将在断续表面上进行，容易产生震动，影响表面质量，还容易损坏车刀，加工精度也难以保证。至于主轴螺纹，因它与主轴支承轴颈之间有一定的同轴度要求，所以螺纹应安排在最终热处理之后的精加工阶段进行，这样半精加工后残余应力重新分布所引起变形和热处理后的变形，就不会影响螺纹的加工精度了。 检验工序的合理安排是保证产品质量的重要措施。每道工序除操作者自检外，还必须安排单独的检验工序。一般在粗加工结束后安排检验工序以检查主轴是否出现气孔、裂纹等毛坯缺陷。对重要工序前后安排检验工序，以便及时发现废品。在主轴从一个车间到另 一个车间时要安排检验工序，使后续车间内产生的废品不致误认为是前车间产生的。在主轴全部加工结束之后要经全面检验方可入库。2.2.4 主轴加工工艺过程主轴加工工艺过程制定的依据是主轴的结构、技术要求、生产批量和设备条件等。表2-1列出了中批生产类型工厂加工精密主轴的机械加工工艺过程。表2-1 精密主轴机械加工工艺过程工序号工序名称工 序 内 容定位及夹紧1锻 模锻2热处理 退火3车 荒车两端面，钻中心孔，荒车各外圆留加工余量5mm外圆，中心孔4热处理 调质5车 粗车各外圆留加工余量2mm，割试片（金相检验用），钻中心通孔留加工余量3mm，两端60倒角（工艺用）外圆，中心孔6热处理 吊挂在炉内高温时效7车 修研倒角，半精车各外圆和轴肩及端面留加工余量1mm，车锥孔留加工余量2mm,倒角6060倒角，外圆，中心架8热处理 中温时效9磨 修研倒角，粗磨各外圆留磨量0.8mm，45mm和50mm外圆备上中心架用60倒角10检验 磁粉探伤11车 扩孔28.2mm和21.5mm至尺寸，精车端面、锥孔和60倒角，精车各外圆留加工余量0.4mm，车空刀槽，车螺纹部分留加工余量1mm（备去氮化层用）外圆，中心架，60倒角12磨 磨各部分外圆留加工余量0.15mm，螺纹部分留余量0.7mm（备去氮化层用），上中心架处外圆尺寸一批要一致60倒角13磨 磨锥孔及60倒角、左端内孔各处，34mm磨至33.2mm，备装堵头用外圆，中心架14铣 铣右端两处扁平面55mm和70mm及铣12mm深9mm外圆，扁平面15钳 锐边倒钝，两端装防氮化堵头16氮化 工件与试件一起氮化，检验氮化深度0.450.6mm，零件上进行硬度检查17车 拆去两端防氮化堵头，修光锥孔，两端装上工艺堵头外圆，中心架18磨 精磨各外圆留磨量0.08mm，50mm和45mm两处一批尺寸要求一致，备上中心架用，检验后拆开工艺堵头两端中心孔19磨 内磨右端锥孔留磨量0.05mm及倒角，内磨右端各孔及端面至样图要求外圆，中心架20热处理 定性处理21车 精车M361.55h螺纹至图样要求，装两端堵头外圆，中心架22磨 精磨46mm和M481.54h螺纹大径至图样要求，其它外圆留磨量0.04mm两端中心孔23磨 精磨外螺纹三处至图样要求两端中心孔24磨 精细磨外圆至图样要求，两处50mm和45mm与轴承内环至图样要求两端中心孔25磨 主轴与主轴套筒部装后精细磨主轴锥孔从上面的工艺路线可以看出精密主轴有以下特点：1、从主要表面的加工工序分得很细。如支撑主轴颈45的外圆表面经过粗车、精车、粗磨、精磨、精细磨多道加工工序，其中还穿插一些热处理工序，以减少轴内应力所引起的变形。2、顶尖孔要多次修研，使顶尖孔的表面粗糙度值减小，以提高接触精度。3、合理安排热处理工序。为保证渗氮处理的质量和主轴精度的稳定，渗氮处理前要安排调制和消除应力两道热处理工序。调质处理对渗氮轴非常重要，因为对渗氮主轴，不仅要求调质后获得均匀细致的索氏体组织，而且要求离表面810的表面层内的铁素体含量不得超过5%。表层铁素体的存在，会造成渗氮脆性，引起渗氮质量下降。故渗氮主轴在调质后，必须每件割试样进行检查，不合格者不得转入下道工序。渗氮主轴由于渗氮很薄，渗氮前如果主轴内应力消除不好，渗氮后出现较大的弯曲变形，以致渗氮层的厚度不够抵消磨削加工时纠正弯曲变形的余量，所以精密主轴渗氮处理前，都要安排除应力工序。对于非渗氮主轴，虽然表面淬火前不必安排除应力处理，但是在淬火及粗磨后，为了稳定淬硬钢的残余奥氏体组织，使工件尺寸稳定和消除加工应力，需要安排低温人工时效。时效的次数视零件的精度和结构特点而定。4、精密主轴上的螺纹在螺纹磨床上直接磨出。为了避免装卸砂轮和带轮时将螺纹碰伤，一般要求对螺纹部分进行淬火处理。但若对已车好的螺纹进行淬火，则会因为应力集中而产生裂纹，故精密主轴上的螺纹多不采用车削、而在淬火、粗磨外圆后用螺纹磨床直接磨出。2.3 工序内容的拟定零件的加工工艺路线拟定以后，下一步该进行的就是工序内容的设计。工序内容包括为每一道工序选择机床和工艺装备，划分工步，确定加工余量、工序尺寸和公差，确定切削用量和工时定额，确定工序要求的检测方法等。对该零件的加工中所用的机床选择如下表2-2 螺纹磨床型号最大安装直径最大安装长度，mm加工螺纹螺纹头数工作精度等级螺距误差，mm主电机功率，kw直径，mm长度，mmS7520A200750202005001326级+0.003-0.0034表2-3 磨床型号最大磨削范围（直径长度），mm最小磨削直径，mm中心高中心距，mm工件最大重量，kg回转角度，砂轮最大外径厚度，mm圆度，mm表面粗糙度，um主电机功率，kw工作台头架砂轮架M1432320-100081801000150+3-7+90-90+30-30400500.0050.165.5表2-4 车床型号加工范围，mm最大加工直径，mm最大加工长度，mm刀架行程，mm主轴转速圆度，mm圆柱度表面粗糙度，um床身上刀架上纵向横向级数范围，r/minCA61404901500490280150015003002411.2-22400.0070.02/3001.6第3章 机械加工余量和工序尺寸的确定精密主轴零件材料为38CrMnAlA，生产类型为小批生产，采用摸锻毛坯。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸。3.1 各外圆表面由前面确定的加工工艺路线可知，其加工方案为：粗车半精车粗磨磨精磨精细磨（至图样要求）1 用查表方法确定加工余量粗车余量 z粗车=2mm精车余量 z精车=1mm粗磨余量 z粗磨=0.8mm磨余量 z磨=0.15mm精磨余量 z精磨=0.04mm总余量 z总=2+1+0.8+0.15+0.04=3.99mm3.2 各内圆表面由前面确定的加工工艺路线可知，其加工方案为：钻孔扩孔粗磨磨精磨工件图样上21.5和28.2的内孔钻孔余量 z钻=3mm扩孔余量 z扩孔至图样要求工件图样上34的内孔钻孔余量 z钻=3mm扩孔余量 z扩=1.2mm磨孔余量 z钻=0.8mm由于毛柸及以后各道工序（或工步）的加工都有加工公差，因此所规定的加工余量其实只是名义上的加工余量。实际上，加工余量有最大和最小之分。有本设计规定的零件为中批生产，应该采用调整法加工，因此在计算最大、最小加工余量时，应按照调整法加工方式予以确定。第4章 切削用量及基本工时的确定4.1 车端面4.1.1 加工条件机床选择：CA6140卧式车床刀具选择：刀具材料 YT15 刀杆尺寸 2030(mmmm)刀具角度 主偏角Kr=90前角r。=5刃倾角s=0刀尖圆弧半径=0.5mm查表12-77。4.1.2 切削参数查表5-211、被吃刀量的确定 大端：粗车ap=5.8mm，精车ap=1.4mm 小端：粗车ap=6.4mm，精车ap=1.2mm2、进给量的确定 大端：粗车f=0.7 mm/r，精车f=0.4 mm/r 小端：粗车f=0.7 mm/r，精车f=0.4 mm/r3、切削速度的确定查表取粗车速度V=60m/min，精车速度V=100m/min转速（r/min）计算公式 (4-1)则： 查表3.1-187，分别取转速为粗加工400r/min，精加工710r/min。则实际切削速度： 4、查表5-15，实体的端面切削工时计算公式： (4-2)同时查表5-3、表5-6粗加工工时：d小=50mm l1=0 l2=2 l3=5 L=32d大=70mm l1=0 l2=2 l3=5 L=42 精加工工时：d小=50mm l1=0 l2=2 l3=5 L=32d大=70mm l1=0 l2=2 l3=5 L=42 切削工时的计算：T小=0.320+0.073=0.393min T大=0.42+0.096=0.516min。4.2 钻中心孔4.2.1 加工条件机床选择：Z35摇臂钻床加工要求：查表4.3-23，确定加工A型中心孔4.2.2 切削参数查表15-397，进给量f=0.08mm/r，切削速度V=18m/min查表2.5-73，取=400r/min，则4.2.3 切削工时查表5-14，钻中心孔工时计算公式： 同时查表5-9，表5-104.3 各粗车外圆工序切削参数1、粗车外圆（1）外圆同时应校验机床功率及进给机构强度l=55mm，切削单边余量Z=3mm查表15-107，选用f=0.6mm/r查表8.4-87，取V=110m/min确定主轴转速： 按机床选取n=400r/min,所以实际切削速度：V实=114.1mm/min（2）检验机床功率：主切削力Fz按表8.4-107所示计算： (4-3)其中：=2650，=1.0，=0.75，=-0.15所以 Fc=2876.5N切削时消耗功率 =6.32kw卧式车床CA6140主电机功率为7.5kw，所以机床主轴功率足够可以正常加工7。(3）检验机床进给系统强度已求得主切削力Fc=2876.5N，查表8.4-102径向切削力Fp： (4-4)式中：=1950，=0.9，=0.6，=-0.3所以=640.635N轴向切削力Ff： (4-5)式中：，轴向切削力：=1376.5N取机床导轨与床鞍之间的摩擦系数=0.1则机床切削力在纵向进给方向对进给机构的作用为：=1376.5+0.1(2876.5+640.635)=1728.2N查表1.106，机床纵向进给机构可承受的最大纵向力为3530N见，故机床进给系统可正常工作。(4）切削工时计算查表2.5-37，切削工时计算公式：其中，l1=4，l2=0所以，切削工时T=0.245min2、粗车外圆（1）切削深度，单边余量 Z=2mm查表15-107，可选用f=0.6mm/r查表8.4-87，取V=132m/min确定主轴转速：按机床选取n=430r/min,所以实际切削速度：V实=128m/min(2）检验机床功率查表8.4-107，主切削力Fc=1473.5N，消耗功率Pc=3.32kw卧式车床CA6140主电机功率为7.5kw，所以机床主轴功率足够，可以正常加工2。(3）检验机床进给系统强度已求得主切削力Fc=1473.5N，径向切削里Fp按表8.4-107所示公式计算：=331N轴向切削力： =772.7N取机床导轨与床鞍之间的摩擦系数=0.1则机床切削力在纵向进给方向对进给机构的作用为=987.5N查表1.106，机床纵向进给机构可承受的最大纵向力为3530N见，故机床进给系统可正常工作。（4）切削工时计算查表2.5-37，切削工时计算公式：其中l=325，l1=4所以，切削工时T=1.537min3、粗车外圆（1）切削深度，单边余量 Z=3.5mm 共进行4次切削查表15-107，可选用f=0.6mm/r查表8.4-87，取V=125m/min确定主轴转速：按机床选取n=430r/min,所以实际切削速度：V实=135.6m/min（2）切削工时计算查表2.5-37，切削工时计算公式：其中l=325，l1=2，l2=4所以，切削工时T=1.28min4、粗车M481.5外圆（1）切削深度，单边余量 Z=2mm查表15-107，可选用f=0.6mm/r查表8.4-87，取V=125m/min确定主轴转速：按机床选取n=430r/min,所以实际切削速度：V实=135.6m/min（2）检验机床功率查表8.4-107，主切削力Fc=1783.23N，消耗功率Pc=4.86kw卧式车床CA6140主电机功率为7.5kw，所以机床主轴功率足够，可以正常加工3。（3）切削工时计算查表2.5-37，切削工时计算公式：其中l=23，l1=2，l2=4所以，切削工时T=0.34min5、粗车外圆（1）切削深度，单边余量 Z=2mm查表15-107，可选用f=0.6mm/r查表8.4-87，取V=138m/min确定主轴转速按机床选取n=560r/min,所以实际切削速度：V实=175m/min（2）检验机床功率查表8.4-104，主切削力Fc=1357.8N，消耗功率Pc=3.8kw卧式车床CA6140主电机功率为7.5kw，所以机床主轴功率足够，可以正常加工3。（3）切削工时计算查表2.5-37，切削工时计算公式：其中l=75，l1=2，l2=4所以，切削工时T=0.24min4.4 车螺纹M451.5，M481.5，M6444.4.1 加工条件车削的螺纹螺距P小于3mm，则采用直线进发进行切削。采用YT15螺纹车刀，切削速度V=6090m/min，采用乳化液冷却和润滑5。4.4.2 切削参数1、切削速度ap=0.17mm，H=0.866P，h=0.52P，则h=1.08mm，车削走到次数I=6，刀具寿命T=30min6 (4-6)其中Cv=11.8，m=0.11, xu=0.70，yu=0.30，km=1.11，kw=0.75则Vc=16.8m/min2、主轴转速当车D=64时, n=83r/min；当车D=48时, n=110r/min；当车D=45时, n=110r/min4.4.3 切削工时取切入长度l1=3mm车螺纹M644时，车螺纹M481.5时，车螺纹M451.5时，4.5 磨削内圆锥面4.5.1 加工条件查表11-106，选PZA系列单面凹带锥砂轮来磨削外圆查表11-176，磨床的加工精度圆度为0.003mm，圆柱度为0.006mm，Ra可达 0.4um砂轮选择：WA20KV6ZRA.PZA35050203其含义：WA-白刚玉，粒度号-20 , K-中软1级，陶瓷结合剂6号组织，其尺寸为：3505065 (DBd，机床参数确定)4.5.2 切削参数1、粗磨钢件：n=2200r/min，ap=0.3mm，则切削速度=24m/min，进给量=（0.30.7）B=0.015mm/r2、精磨钢件：n=10000r/min，ap=0.15mm，则切削速度=50m/min，进给量=（0.10.1）B=0.005mm/r4.5.3 加工工时查表6.2-87 (4-7)第5章 车退刀槽专用夹具5.1 车床夹具设计要求说明车床夹具主要用于车退刀槽夹具。因而车床夹具的主要特点是工件加工表面的中心线与机床主轴的回转轴线同轴。（1） 安装在车床主轴上的夹具。这类夹具很多，有通用的三爪卡盘、四爪卡盘，花盘，顶尖等，还有自行设计的心轴；专用夹具通常可分为心轴式、夹头式、卡盘式、角铁式和花盘式。这类夹具的特点是加工时随机床主轴一起旋转，刀具做进给运动定心式车床夹具 在定心式车床夹具上，工件常以孔或外圆定位，夹具采用定心夹紧机构。角铁式车床夹具 在车床上加工壳体、支座、杠杆、接头等零件的回转端面时，由于零件形状较复杂，难以装夹在通用卡盘上，因而须设计专用夹具。这种夹具的夹具体呈角铁状，故称其为角铁式车床夹具。花盘式车床夹具 这类夹具的夹具体称花盘，上面开有若干个T形槽，安装定位元件、夹紧元件和分度元件等辅助元件，可加工形状复杂工件的外圆和内孔。这类夹具不对称，要注意平衡。（2） 安装在托板上的夹具。某些重型、畸形工件，常常将夹具安装在托板上。刀具则安装在车床主轴上做旋转运动，夹具做进给运动。由于后一类夹具应用很少，属于机床改装范畴。而生产中需自行设计的较多是安装在车床主轴上的专用夹具，所以零件在车床上加工用专用夹具。5.2 车床夹具的设计要点（1）定位装置的设计特点和夹紧装置的设计要求当加工回转表面时，要求工件加工面的轴线与机床主轴轴线重合，夹具上定位装置的结构和布置必须保证这一点。当加工的表面与工序基准之间有尺寸联系或相互位置精度要求时，则应以夹具的回转轴线为基准来确定定位元件的位置。工件的夹紧应可靠。由于加工时工件和夹具一起随主轴高速回转，故在加工过程中工件除受切削力矩的作用外，整个夹具还要受到重力和离心力的作用，转速越高离心力越大，这些力不仅降低夹紧力，同时会使主轴振动。因此，夹紧机构必须具有足够的夹紧力，自锁性能好，以防止工件在加工过程中移动或发生事故。对于角铁式夹具，夹紧力的施力方式要注意防止引起夹具变形。（2）夹具与机床主轴的连接车床夹具与机床主轴的连接精度对夹具的加工精度有一定的影响。因此，要求夹具的回转轴线与卧式车床主轴轴线应具有尽可能小的同轴度误差。心轴类车床夹具以莫氏锥柄与机床主轴锥孔配合连接，用螺杆拉紧。有的心轴则以中心孔与车床前、后顶尖安装使用。根据径向尺寸的大小，其它专用夹具在机床主轴上的安装连接一般有两种方式：1)对于径向尺寸D140mm，或D(23)d的小型夹具，一般用锥柄安装在车床主轴的锥孔中，并用螺杆拉紧，如图1-a所示。这种连接方式定心精度较高。2)对于径向尺寸较大的夹具，一般用过渡盘与车床主轴轴颈连接。过渡盘与主轴配合处的形状取决于主轴前端的结构。图1-b所示的过渡盘，其上有一个定位圆孔按H7/h6或H7/js6与主轴轴颈相配合，并用螺纹和主轴连接。为防止停车和倒车时因惯性作用使两者松开，可用压板将过渡盘压在主轴上。专用夹具则以其定位止口按H7/h6或H7/js6装配在过渡盘的凸缘上，用螺钉紧固。这种连接方式的定心精度受配合间隙的影响。为了提高定心精度，可按找正圆校正夹具与机床主轴的同轴度。对于车床主轴前端为圆锥体并有凸缘的结构，如图1-c所示，过渡盘在其长锥面上配合定心，用活套在主轴上的螺母锁紧，由键传递扭矩。这种安装方式的定心精度较高，但端面要求紧贴，制造上较困难。图1-d所示是以主轴前端短锥面与过渡盘连接的方式。过渡盘推入主轴后，其端面与主轴端面只允许有0.050.1mm的间隙，用螺钉均匀拧紧后，即可保证端面与锥面全部接触，以使定心准确、刚度好。过渡盘常作为车床附件备用，设计夹具时应按过渡盘凸缘确定专用夹具体的止口尺寸。过渡盘的材料通常为铸铁。各种车床主轴前端的结构尺寸，可查阅有关手册。5.3 定位机构拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。分析零件图知，三个拐径中心线与基准面A、基准面B平行度公差0.03，故选用基准面A及其端面来定位，另一端采用顶针，顶住工件，尽而实现工件的完全定位。本工序选用的定位基准为外圆、端面、中心孔定位，所以相应的夹具上的定位元件应是V型块、支承钉、顶尖。因此进行定位元件的设计主要是对V型块、支承钉和顶尖进行设计。5.4 切削力及夹紧力计算选择工件的夹紧方案，夹紧方案的选择原则是夹得稳，夹得劳，夹得快。选择夹紧机构时，要合理确定夹紧力的三要素：大小、方向、作用点。夹紧装置的基本要求如下：1. 夹紧时不能破坏工件在夹具中占有的正确位置；2. 夹紧力要适当，既要保证工件在加工过程中不移动、不转动、不震动，又不因夹紧力过大而使工件表面损伤、变形。3. 夹紧机构的操作应安全、方便、迅速、省力。4. 机构应尽量简单，制造、维修要方便。分析零件加工要素的性质，确定夹紧动力源类型为手动夹紧，夹紧装置为压板，压紧力来源为螺旋力。夹具的具体结构与参数见夹具装配图和零件图。（1）刀具： 采用外圆车刀 机床： CK6140卧式车床 由3 所列公式 得 查表 9.48 得其中： 修正系数 z=24 代入上式，可得 F=889.4N 因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。安全系数 K=其中：为基本安全系数1.5 为加工性质系数1.1 为刀具钝化系数1.1 为断续切削系数1.1所以 （2）夹紧力的计算 选用夹紧螺钉夹紧机 由 其中f为夹紧面上的摩擦系数，取 F=+G G为工件自重 夹紧螺钉： 公称直径d=12mm，材料45钢 性能级数为6.8级 螺钉疲劳极限： 极限应力幅：许用应力幅：螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 s=3.54 取s=4 得 满足要求 经校核： 满足强度要求，夹具安全可靠，使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧，调节夹紧力调节装置，即可指定可靠的夹紧力。5.5 定位误差分析工件在车床夹具上加工时，加工误差的大小受工件在夹具上的定位误差、夹具误差、夹具在主轴上的安装误差和加工方法误差的影响。如夹具图所示，在夹具上加工时，尺寸的加工误差的影响因素如下所述：（1）定位误差由于C面既是工序基准，又是定位基准，基准不重合误差为零。工件在夹具上定位时，定位基准与限位基准是重合的，基准位移误差为零。因此，尺寸的定位误差等于零。（2）夹具误差夹具误差为限位基面与轴线间的距离误差，以及限位基面相对安装基面C的平行度误差是0.01.（3）安装误差因为夹具和主轴是莫氏锥度配合，夹具的安装误差几乎可以忽略不计。（4）加工方法误差如车床主轴上安装夹具基准与主轴回转轴线间的误差、主轴的径向跳动、车床溜板进给方向与主轴轴线的平行度或垂直度等。它的大小取决于机床的制造精度、夹具的悬伸长度和离心力的大小等因素。一般取定位基准是基准A（左端25的中心线），工序基准则在30中心线上，是相互独立的因素，故 =0.046/2+0.03=0.053（mm） 又=0.707=0.7070.01=0.007(mm) 则 =+=0.053+0.007=0.06(mm) 已知外圆的形位公差为0.25，故符合要求。5.6 确定夹具体结构尺寸和总体结构夹具体设计的基本要求（1）应有适当的精度和尺寸稳定性夹具体上的重要表面，如安装定位元件的表面、安装对刀块或导向元件的表面以及夹具体的安装基面，应有适当的尺寸精度和形状精度，它们之间应有适当的位置精度。为使夹具体的尺寸保持稳定，铸造夹具体要进行时效处理，焊接和锻造夹具体要进行退火处理。（2）应有足够的强度和刚度 为了保证在加工过程中不因夹紧力、切削力等外力的作用而产生不允许的变形和振动，夹具体应有足够的壁厚，刚性不足处可适当增设加强筋。（3）应有良好的结构工艺性和使用性夹具体一般外形尺寸较大，结构比较复杂，而且各表面间的相互位置精度要求高，因此应特别注意其结构工艺性，应做到装卸工件方便，夹具维修方便。在满足刚度和强度的前提下，应尽量能减轻重量，缩小体积，力求简单。（4）应便于排除切屑在机械加工过程中，切屑会不断地积聚在夹具体周围，如不及时排除，切削热量的积聚会破坏夹具的定位精度，切屑的抛甩可能缠绕定位元件，也会破坏定位精度，甚至发生安全事故。因此，对于加工过程中切屑产生不多的情况，可适当加大定位元件工作表面与夹具体之间的距离以增大容屑空间：对于加工过程中切削产生较多的情况，一般应在夹具体上设置排屑槽。（5）在机床上的安装应稳定可靠夹具在机床上的安装都是通过夹具体上的安装基面与机床上的相应表面的接触或配合实现的。当夹具在机床工作台上安装时，夹具的重心应尽量低，支承面积应足够大，安装基面应有较高的配合精度，保证安装稳定可靠。夹具底部一般应中空，大型夹具还应设置吊环或起重孔。确定夹具体的结构尺寸，然后绘制夹具总图。详见绘制的夹具装配图。5.7 零件简单使用说明尾座采用的是整体式结构，整体式结构尾座由尾座体、套筒、芯轴结构、套筒液压测力装置、尾座和套筒移动机构、尾座和套筒夹紧与放松结构及液压装置等组成，芯轴结构选用高精度的进口轴承支承，动、静刚度好，精度高。套筒和尾座的移动均为机动，套筒和尾座的夹紧、放松均采用碟形弹簧夹紧，液压放松的机动夹紧、放松结构，夹紧力足够大，安全可靠，工人操作简单、方便、效率高。其优点在于：(1)刚度高、抗震性能好，精度高，精度保持性好，整体式尾座，将分体式尾座上、下体合为一个尾座整体，采用整体式箱形结构设计，经有限元分析、计算，通过对尾座内部筋板的合理布置，提高了尾座的刚度和固有频率，尾座采用高强度低应力铸铁铸造，经良好的时效处理，热变形小，在承受最大工件重量和最大额定切削力的情况下。尾座整体变形小，抗振性能好，满足数控卧式车床精度检验标准的要求。(2)结构更加简单、优化、合理，整体式尾座将分体式尾座上、下体合为一个尾座整体，取消了分体式尾座联结的定位键和把合螺钉，总零件数和标准件数更少，取消了分体式尾座上、下体的配合加工面，取消了分体式尾座上、下体的装配环节，加工、装配工艺性更好，节约了加工、装配总费用，降低了尾座的总重量和总成本。我设计的尾座的工作原理是尾座套筒、尾座油压后座上都有油孔,尾座套筒和尾座活塞固定座通过螺钉连接在一起，可以移动。尾座油压后座、尾座体和尾座活塞轴连接在一起，固定不动。尾座活塞轴、尾座套筒和尾座活塞固定座形成一个液压缸，并且分成两个腔。当给尾座油压后座通液压油时，液压油通过油路进入尾座活塞轴上的一个腔，在进入套筒孔的锥形腔内，此时压力增大，套筒带动顶尖向前移动。反之，当液压油通过油路进入尾座活塞轴上的另一个腔，此时向后退的压力增大，套筒带动顶尖向后移动。5.7.1 尾座套筒的设计数控卧式车床尾座套筒的主要尺寸是根据尾座体的尺寸选择的。套筒的作用就是安装尾座活塞轴和顶尖，利用液压缸提供的压力和莫氏锥度本身的结构特性顶紧顶尖，使顶尖在顶着工件加工时不会随工件一起转动。为了使套筒不随工件一起转动在套筒上部设计了滑键槽，在尾座体上设计有滑键。尾座工作时滑键在滑键槽中滑动，这样套筒就不会跟着转了，同时，顶尖在顶着工件加工时也不会随工件一起转动了。从而提高了套筒的使用寿命。由于顶尖是利用氏锥度本身的结构特性卡紧的，但是在工作中需要拆卸顶尖，因此需要在尾座套筒上设计顶尖退套孔，用于拆卸顶尖。当需要拆卸顶尖时，把退套楔插入顶尖退套孔，用小锤敲击退套楔使顶尖松动并可以取出。退套楔的规格是S79-1 4。5.7.2 尾座体的设计数控卧式车床的尾座体是尾座的主要的机械部分，设计时主要参看其他机床的尾座体和根据制造业在生产中所积累的经验，稍加改造而成的。尾座体的壁厚要尽量均匀，拐角处要设计成圆角以减少集中应力。尾座体的材料采用HT250，铸造加工而成。在尾座体的设计过程中考虑到加工工艺，需要设计出工艺凸台和工艺孔。5.7.3 尾座顶尖的设计车床的尾座顶尖，在车床的使用中经常用到的定位元件，它可以帮助主轴一起限制的工件的自由度，并起到定心的作用，因此要求具有较高的精度，在使用中要使尾座的轴心线与机床主轴的轴心线保证较高的同轴度在进行工件的加工过程中多采用前后顶尖来支承工件，来确定工件的旋转中心并承受刀具作用在工件上的切削力。顶尖是机械加工中的机床的重要部件，它可对端面复杂的零件和不允许打中心孔的零件进行支承。顶尖的一端可顶中心孔或管料的内孔，另一端则放入到尾座套筒内。顶尖的锁紧主要是靠顶紧力和液压缸提供的压力，加工时一般紧缩在尾座套筒内。顶尖一般由专门的工厂生产，我们只要根据自己的需要买产品。由于数控卧式车床是中小型机械加工设备，尾座总体尺寸并不是很大所以选择莫氏4号的顶尖。莫氏锥度是一个锥度的国际标准，用于静配合以精确定位。由于锥度很小，可以传递一定的扭距，又因为有锥度，又便于拆卸。利用的就是摩擦力的原理，在一定的锥度范围内，工件可以自由的拆装，同时在工作时又不会影响到使用效果，比如钻孔的锥柄钻。在锥柄上好后，钻头可以将工件钻出需要的孔，而锥柄处不会出现转动现象。又比如钻孔的锥柄钻，如果使用中需要拆卸钻头磨削，拆卸后重新装上不会影响钻头的中心位置。如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本道工序为车床夹具选择了铰链压板与顶尖相配合的夹紧机构，本工序为车切削余量小，切削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。第6章 磨削锥度为3：20的内孔夹具设计6.1 问题的指出本夹具主要用于磨削锥度为3：20的内孔，主要的技术要求是保证锥孔的圆柱度和轴心线的位置精度，精度要求高。因此，在本道工序加工时，主要应考虑如何能保证加工表面本身的精度要求，以及同其他工序之间的位置精度要求，同时还应考虑如何可以提高劳动生产率，降低劳动强度。6.2 夹具设计6.2.1 定位分析由零件图可知：要磨削锥度为3：20的内孔,主要的技术要求是保证锥孔的圆柱度和轴心线到的位置精度。则设计夹具时，必须要限制Z轴的移动、转动；X轴的转动、移动；Y轴的移动也要有控制，这种定位属于部分定位。6.2.2 定位基准的选择由零件图可知：50支撑轴颈作为定位基准且与锥孔互为基准，有利于保证锥孔中心线对50，45轴径的径向跳动误差。根据以上分析，如果采用定位套来定位和装卸都很方便，半圆定位座对工件外圆表面进行定心定位，为了满足定位要求应限制四个自由度，其下半部分固定在夹具体上，起定位作用，其上半部分做成可拆式和铰链式的半圆盖，起夹紧作用。定位座与定位基准的接触面积较大，加紧力均匀，可有效的减少工件的基准面，特别是空心圆柱的变形。采用半圆定位座，其工件定为基准的精度应在级以上。能使工件的定位基准轴线对中在定位套的内圆上，而不受定位基准直径误差的影响，在两相比较情况下选用全孔定位比较合适。当加上弹性套时在夹紧力作用下可以限制了Y的移动同时通过弹性套带动轴的转动进而对内锥孔的磨削。 这样就限制了个自由度。6.2.3 定位元件的选择根据分析，采用V形块定位和装卸都很方便，V形块对工件外圆表面进行定心定位，为了满足定位要求应限制四个自由度，其下半部分固定在夹具体上，起定位作用；其上半部分采用螺栓与压紧块压在主轴零件的圆柱表面上，起夹紧作用。V形块与定位基准的接触面积较大，加紧力均匀，可有效的减少工件圆柱表面的变形。采用V形块定位，其工件定位基准的精度应在级以上，而且能使工件的定位基准轴线对中在V形块两斜面的对中平面上，而不受定位基准直径误差的影响，即对中性好有利于保证锥孔中心线对50、45轴径的径向跳动误差。当加上弹性套时在夹紧力作用下可以限制了Y的移动同时通过弹性套带动轴的转动进而对内锥孔的磨削，这样就限制了5个自由度。6.2.4 力的计算6.2.4.1 磨削力的计算1，1且 ，故： =137N=198N总切削力=241N。6.2.4.2 夹紧力的计算根据切削力，夹紧力的影响因素，在夹紧不利状态过程，该夹紧力的计算应该根据机械平衡原理来设计。最后，为了确保可靠夹紧，数值乘以安全系数实际所需夹紧力。初步确定液压缸参数表6-1 按负载选择工作压力1负载/ KN50工作压力/MPa 0.811.522.5334455表6-2 各种机械常用的系统工作压力1机械类型机 床农业机械小型工程机械建筑机械液压凿岩机液压机大中型挖掘机重型机械起重运输机械磨床组合机床龙门刨床拉床工作压力/MPa0.82352881010182032初选液压缸的设计压力P1=3MPa，为了满足工作这里的液压缸课选用单杆式的，并在快进时差动连接，则液压缸无杆腔与有杆腔的等效面积A1与A2应满足A1=2A2（即液压缸内径D和活塞杆直径d应满足：d=0.707D。为防止切削后工件突然前冲，液压缸需保持一定的背压，暂取背压为0.5MPa，并取液压缸机械效率。则液压缸上的平衡方程故液压缸无杆腔的有效面积：液压缸直径液压缸内径： 按GB/T2348-1980，取标准值D=80mm；因A1=2A，故活塞杆直径d=0.707D=56mm（标准直径）则液压缸有效面积为：2.缸体壁厚的校核查机械设计手册，取壁厚为10mm。则根据时； （4-2）可算出缸体壁厚为：1.25，满足最低速度的要求。2.活塞杆强度计算： 56mm （4-4）式中 许用应力；（Q235钢的抗拉强度为375-500MPa，取400MPa，为位安全系数取5，即活塞杆的强度适中）3活塞杆的结构设计 活塞杆的外端头部与负载的拖动电机机构相连接，为了避免活塞杆在工作生产中偏心负载力，适应液压缸的安装要求，提高其作用效率，应根据负载的具体情况，选择适当的活塞杆端部结构。4.活塞杆的密封与防尘活塞杆的密封形式有Y形密封圈、U形夹织物密封圈、O形密封圈、V形密封圈等6。采用薄钢片组合防尘圈时，防尘圈与活塞杆的配合可按H9/f9选取。薄钢片厚度为0.5mm。为方便设计和维护，本方案选择O型密封圈。由上述计算易得： 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，决定选用液压缸夹紧机构。6.3 定位误差的分析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。与机床夹具有关的加工误差，一般可用下式表示： 定位误差 ：注：V型块夹角=90。基准位移误差：工件以外圆柱面在V型块定位，由于工件定位面外圆直径有公差D，因此对一批工件来说，当直径由最小DD变大到D时，工件中心（即定位基准）将在V型块的对称中心平面内上下偏移，左右不发生偏移，即工件由变大到,其变化量（即基准位移误差）从图（a）中的几何关系退出：Y=基准不重合误差：从图（b）中设计基准与定位基准不重合，假设定位基准不动，当工件直径由最小DD变到最大D时，设计基准的变化量为，即基准不重合误差B=。从图(c)中可知，设计基准为工件的下母线。
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