X6132主轴机械加工工艺及铣左端面槽工装夹具设计
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X6132
主轴
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X6132主轴机械加工工艺及铣左端面槽工装夹具设计,X6132,主轴,机械,加工,工艺,端面,工装,夹具,设计
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宁XX大学毕业设计(论文)X6132主轴加工工艺及工装设计所在学院专业班级姓名学号指导老师2015年 月 日29摘要机械制造业是一个国家技术进步和社会发展的支柱产业之一，无论是传统产业，还是新兴产业，都离不开各式各样的机械装备。而加快产品上市的时间，提高质量，降低成本，加强服务是制造业追求的永恒主题。此篇论文主要内容是对主轴加工工艺路线进行的研究、设计，其中包括了各道工序的加工方法，机床、刀具、夹具、辅具、量具的选择，准面的选取，定位和夹紧方案的拟定。关键词：轴，夹具，装配图，工艺AbstractThe mechanical manufacturing industry is a pillar industry of national technological progress and social development, whether it is a traditional industry, and emerging industries, are inseparable from all kinds of machinery and equipment. While speeding up the time to market, improve quality, reduce costs, strengthen the service manufacturing industry is the eternal theme. The main contents of this thesis is the research and design of the main processing routes, including the processing of a process, machine tools, cutting tools, fixtures, assistive devices, measuring choice, quasi the selection, positioning and clamping of programming.KeyWords:Shaft，fixtures，assemblydrawings，process目录摘要IIAbstractIII目录IV1.零件的分析11.1零件的作用11.2零件的工艺分析21.2.1主轴的主要技术要求21.2.2工艺过程分组22工艺规程的设计32.1确定毛坯的制造形式32.2基准的选择32.2.1粗基准的选择32.2.2精基准的选择32.2.3基准的转换42.3制定工艺路线42.3.1加工工艺42.3.2加工阶段的划分52.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定62.4.1 毛坯的制造分析62.4.2 确定加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸62.5 确定各工序所用机床和工艺装备72.6 确定切削用量及基本工时73加工左端面槽夹具设计303.1问题的提出303.1.1定位分析333.1.2定位基准的选择333.1.3选择定位元件333.2 切削力及夹紧力的计算343.3定位误差的分析373.4 夹具设计及操作的简要说明38总结39参考文献40致谢411.零件的分析1.1零件的作用本次设计所给定的零件是X6132主轴零件图。他主要位于主轴箱部，主要作用是传递回转和扭矩。电动机的回转运动和扭矩是通过各级变速齿轮等传递到主轴，再通过主轴传递给工件或刀具的。主轴必须具有较高的回转精度，以保证工件几何形状的正确；为机床附件和有关工艺装备提供安装基面，直接或间接地支持和导向作用；当棒料（毛坯）需从主轴中心通孔通过作贯穿送料时，主轴内孔还具有支承作用。图1 X6132主轴1.2零件的工艺分析由零件简图可知，该主轴呈阶梯状，其上有安装支承轴承、传动件的圆柱、圆锥面，安装滑动齿轮的花键，安装卡盘及顶尖的内外圆锥面，联接紧固螺母的螺旋面，通过棒料的深孔等。1.2.1主轴的主要技术要求1.端部锥孔锥孔是用来安装顶尖或工具锥柄的，其轴心线必须与两个支承轴颈的轴心线严格同轴，否则会使工件（或工具）产生同轴度误差。主轴端部内锥孔（莫氏6号）对支承轴颈A、B的跳动在轴端面处公差为0.005mm，离轴端面300mm处公差为0.01mm；锥面接触率70%；表面粗糙度Ra为0.4mm；硬度要求4550HRC。2.支承轴颈主轴二个支承轴颈A、B圆度公差为0.005mm，径向跳动公差为0.005mm；而支承轴颈112锥面的接触率70%；表面粗糙度Ra为0.4mm；支承轴颈尺寸精度为IT5。因为主轴支承轴颈是用来安装支承轴承，是主轴部件的装配基准面，所以它的制造精度直接影响到主轴部件的回转精度。3.空套齿轮轴颈空套齿轮轴颈对支承轴颈A、B的径向圆跳动公差为0.015mm。由于该轴颈是与齿轮孔相配合的表面，对支承轴颈应有一定的同轴度要求，否则引起主轴传动啮合不良，当主轴转速很高时，还会影响齿轮传动平稳性并产生噪声。4.端部短锥和端面头部短锥C和端面D对主轴二个支承轴颈A、B的径向圆跳动公差为0.008mm；表面粗糙度Ra为0.8mm。它是安装卡盘的定位面。为保证卡盘的定心精度，该圆锥面必须与支承轴颈同轴，而端面必须与主轴的回转中心垂直。5.螺纹当主轴上压紧螺母的端面跳动过大时，会使被压紧的滚动轴承内环的轴心线产生倾斜，从而引起主轴的径向圆跳动。主轴上螺旋面的误差是造成压紧螺母端面跳动的原因之一，所以应控制螺纹的加工精度。1.2.2工艺过程分组X6132铣床主轴结构较为复杂，精度要求也较高，在大批量的生产条件下，主轴的机械加工工艺过程有三组加工表面。第一阶段：以毛坯外圆为基准，车螺纹外圆和的端面及钻中心孔。第二阶段：以中心孔为基准，粗车外圆，半精车、磨削各阶段外圆、轴颈，铣键槽，车螺纹、钻端面上各孔。第三阶段：以两端面支承轴颈为基准，钻通孔、车、磨小端面锥孔（配锥堵），车、磨大端锥孔（配莫氏号锥堵）。2工艺规程的设计2.1确定毛坯的制造形式零件材料为45钢。主轴在机床运行中要起到传递功率的作用，则其在工作过程中，经常受到扭矩作用，由于零件年生产量为XX件，已达到大批量生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不太大。故可采用模锻成型，且为胎膜锻。它的毛坯精度较高，加工余量较小，对提高生产率，保证加工质量也是有利的。2.2基准的选择2.2.1粗基准的选择为取得两中心孔作为精加工的定位基准，所以机械加工的第一道工序是钻两端面中心孔。为此可选择前、后支承轴颈（或其近处的外圆表面）作为粗基准。这样，当反过来再用中心孔定位，加工支承轴颈时，可以获得均匀的加工余量，有利于保证这两个高精度轴颈的加工精度。2.2.2精基准的选择为了避免基准不重合误差，考虑工艺基准与设计基准和各工序定位基准的统一，以及尽可能在一次装夹中加工较多的工件表面，所以在主轴精加工的全部工序中（二端锥孔面本身加工时除外）均采用二中心孔作为定位基准。在主轴中心孔通孔钻出以后，原中心孔消失，需要采用锥堵，借以重新建立定位精度（二端中心孔）。中心孔在使用过程中的磨损会影响定位精度，故必须经常注意保护并及时修整。特别是在关键的精加工工序之前，为了保证和提高定位精度，均需重新修整中心孔。使用锥堵时应注意：当锥堵装入中心孔后，在使用过程中，不能随意拆卸和更换，都会引起基准的位置变动，从而造成误差。2.2.3基准的转换由于主轴的主要轴颈和大端锥孔的位置精度要求很高，所以在加工过程中要采用互换基准的原则，在基准相互转换的过程中，精度逐步得到提高。以轴颈为粗基准加工中心孔；以中心孔为基准，粗车支承轴颈等外圆各部；以支承轴颈为基准，加工大端锥孔；以中心孔（锥堵）为基准，加工支承轴颈等外圆各部；以支承轴颈为基准，粗磨大端锥孔；以中心孔为（重配锥堵）为基准，加工支承轴颈等外圆各部；以大端支承轴颈和外圆表面为基准，精磨大端锥孔。特别是最后精磨主轴锥孔时，由于定位基准选择恰当，收到了互基准和基准重合双重效果，从而保证了很高的主轴跳动精度。2.3制定工艺路线由于生产类型为大批生产，故在使零件的几何性状、尺寸精度几位置精度等技术要求得到合理的保证的前提下，应采用专用的夹具，并应尽量使工序集中起来提高生产率，处此之外，还应考虑经济效果，以使生产成本尽量提高。2.3.1加工工艺生产类型：大批生产；材料牌号：45号钢；毛坯种类：模锻件工艺路线方案工序号工序名称工 序 内 容设 备10备料20锻造模锻30热处理正火40车车端面CA614050钻钻中心孔CA614060车粗车各外圆面CA614070热处理调质至220240HBS80车半精车大、小端面CA614090车各外圆面、退刀槽和越程槽，倒角CA6140100钻钻通孔深孔钻床110车车大端7:24锥孔和内孔CA6140120扩扩小端内孔CA6140130铣铣大端面上25.415槽至尺寸X6132140钻钻、扩、铰、攻丝、螺纹孔Z3025150钳工去毛刺钳工台160中检170热处理高频淬火大端锥孔面高频淬火设备180磨粗磨、和外圆M1432B190粗磨粗磨1:15外圆锥面M1432B200铣粗、精铣键槽至尺寸X6132210车车M642、M762螺纹（配螺母）CA6140220车车7:24内锥孔内侧面CA6140230磨精磨、和外圆M1432B240磨精磨1:15外圆锥面M1432B250磨粗磨大端7:24内锥孔M2110A260磨精磨大端7:24内锥孔M2110A270钳工去毛刺钳工台280清洗清洗机290终检2.3.2加工阶段的划分在大批量生产条件下，主轴的机械加工工艺可划分为以下三阶段：粗加工阶段该阶段是在主轴毛坯锻造和正火后进行的，包括车端面、打中心孔和粗车外圆等工序。其主要任务是切除毛坯上大部分余量，同时，可以发现锻件的裂纹或其他缺陷。半精加工阶段主轴毛坯在粗加工后需要进行调质阶段，然后再进行半精加工。半精加工阶段包括各半精车工序，中心通孔及螺孔等次要表面加工等工序。其主要任务是：为精加工做好准备；对一些要求不高的表面，使之达到图样要求。此加工阶段是在热处理（高频淬火后）之后进行的，包括各支承轴颈及大端锥孔（莫氏号）的最终加工等工序。其主要任务是最后全面地保证工件达到图样的要求。此外，为防止主轴螺纹和花键等工作表面在热处理过程中变形或撞伤，故其最终加工也安排在此阶段中进行。2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定2.4.1 毛坯的制造分析X6132主轴零件材料为钢，硬度为190-260。生产类型为大批生产，采用在自由锻设备上使用胎膜锻毛坯，毛坯重量约为。由机械加工工艺手册表查得：直径为的余量及偏差为。直径为的余量及偏差为。直径为的余量及偏差为。对主轴的零件进行分析：相差相差相差2.4.2 确定加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸查机械加工工艺设计员手册表5-9、表5-10、表5-12、表5-13。名义直径（mm） 加工方法 加工余量（mm） 粗车 2Z=6半精车 2Z=1.2 粗磨 2Z=0.5 精磨 2Z=0.1 粗车 2Z=6 半精车 2Z=1.4 粗车 2Z=6半精车 2Z=1.1粗磨 2Z=0.4精磨 2Z=0.11、工件直径，公差为0.018，机械加工总余量为：6+1.1+0.4+0.1=7.6毛坯尺寸为mm2、工件直径，公差为0.015，机械加工总余量为：6+1.2+0.5+0.1=7.8毛坯尺寸为mm3、工件直径，机械加工总余量为：6+1.4=7.4毛坯尺寸为mm查简明金属切削计算手册表4-6 则 则 则 则毛坯的直径分别为140mm、100mm和85mm，毛坯的长度为725mm。简化模锻毛坯的外形，将毛坯分为三段，即两件图上为一段；到为一段；到为一段。毛坯的尺寸就可以根据、和来确定。2.5 确定各工序所用机床和工艺装备由于该零件生产规模为大批量生产，根据零件的结构特点和技术要求，选用通用机床和专用夹具较为合适。各工序所用机床和工艺装备确定如下：车端面、车外圆、车内孔、车螺纹，CA6140普通车床、三爪卡盘；钻中心孔，ZC35A、通用夹具；钻通孔等孔加工，Z3025、通用夹具；铣键槽，X6132、通用夹具；磨外圆表面，M1432B、通用夹具；磨内锥孔，M2110A、专用夹具。 2.6 确定切削用量及基本工时工序模锻工序正火热处理工序40车端面粗车两端面：加工条件工件材料：钢正火，模锻。加工要求：车主轴两端面，并钻中心孔，表面粗糙度值。机床：CA6140卧式车床刀具：材料为，刀杆，根据：机械加工工艺设计实用手册表.计算切削用量已知毛坯小端长度方向上的加工余量为，粗车时分两次加工，；毛坯大端长度方向的加工余量为，粗车时分三次加工。2 进给量，根据机械加工工艺设计实用手册表当刀杆的尺寸为时为时，以及工件的直径为时，取计算切削速度按机械加工工艺手册表当时，其中 对小端端面得：确定机床转速：按机械加工工艺手册表，与相近的机床转速为及，选取，如果选，则速度损失太大。所以实际切削速度：对大端端面得：确定主轴转速：按机械加工工艺手册表查的与相近的机床转速为与，选取。故实际切削速度：切削工时半精车两端面计算切削速度确定主轴转速按机械加工工艺手册表选，其实际切削速度：切削工时：，工序50.钻中心孔刀具：A型中心钻机械加工工艺手册表4.3-2进给量：，机械加工工艺设计实用手册表15-39切削速度：按机床选取，机械加工工艺手册表3.1-31。所以实际切削速度：；切削工时：；机械加工工艺手册表2.5-7工序60：粗车各外圆面机床：CA6140卧式车床刀具：刀具材料Y715，刀杆尺寸，机床加工工艺设计实用手册表12-7。1.粗车外圆：同时应校验机床功率及进给机构强度：。切削深度：单边余量，进行3次走刀；进给量：根据机械加工工艺手册15-10可得：选用；计算切削速度：机械加工工艺手册表8.4-8：确定主轴转速：按机床选取，所以实际切削速度：检验机床功率：主切削力按机械加工工艺手册表8.4-10所示公式计算：其中：所以:切削时消耗的功率由机床加工工艺设计实用手册主电动机的功率为,所以机床的主轴功率足够,可以正常加工。检验机床进给系统强度:已知主切削力,径向切削力按机械加工工艺手册表8.4-10所示公式计算:式中:所以:而轴向切削力,主切削力按机械加工工艺手册表8.4-10所示公式计算：式中:轴向切削力:取机床导轨与床鞍之间的摩擦系数,则切削力在纵向进给方向对进给机构的作用力为:而机床纵向进给机构可承受的最大纵向力为,见机械加工工艺手册表机床的进给系统可正常工作.切削工时:机械加工工艺手册表其中故粗车外圆：同时应校验机床功率及进给机构强度切削深度：单边余量，进行次走刀；进给量：根机械加工工艺手册据15-10可得：选用；计算切削速度：确定主轴转速：按机床选取，所以实际切削速度：检验机床功率：主切削力按机械加工工艺手册表8.4-10所示公式计算：其中：所以:切削时消耗的功率由机床加工工艺设计实用手册主电动机的功率为,所以机床的主轴功率足够,可以正常加工。检验机床进给系统强度:已知主切削力,径向切削力按机械加工工艺手册表8.4-10所示公式计算:式中:，所以:而轴向切削力,主切削力按机械加工工艺手册表8.4-10所示公式计算：式中:轴向切削力:取机床导轨与床鞍之间的摩擦系数,则切削力在纵向进给方向对进给机构的作用力为:而机床纵向进给机构可承受的最大纵向力为,见机械加工工艺手册表机床的进给系统可正常工作.切削工时:机械加工工艺手册表其中故粗车外圆：同时应校验机床功率及进给机构强度切削深度：单边余量，进行次走刀；进给量：根据机械加工工艺手册15-10可得：选用；计算切削速度：确定主轴转速：按机床选取，所以实际切削速度：切削工时:其中故粗车外圆：同时应校验机床功率及进给机构强度切削深度：单边余量，进行次走刀；进给量：根据机械加工工艺手册15-10可得：选用；计算切削速度：确定主轴转速：按机床选取，所以实际切削速度：切削工时:其中故粗车外圆：同时应校验机床功率及进给机构强度切削深度：单边余量，进行次走刀；进给量：根据机械加工工艺手册15-10可得：选用；计算切削速度：确定主轴转速：按机床选取，所以实际切削速度：切削工时:其中故粗车外圆切削深度：单边余量，进行次走刀；进给量：；计算切削速度：确定主轴转速：按机床选取，所以实际切削速度：切削工时:其中故粗车外圆切削深度：单边余量，进行次走刀；进给量：根据机械加工工艺手册15-10可得：选用；计算切削速度：机械加工工艺手册表8.4-8：当时，确定主轴转速：按机床选取，所以实际切削速度：切削工时:其中故粗车外圆切削深度：单边余量，进行次走刀；进给量：根据机械加工工艺手册15-10可得：选用；计算切削速度：确定主轴转速：按机床选取，所以实际切削速度：切削工时:其中故工序80：半精车大、小端面机床：CA6140卧式车床刀具：刀具材料Y715，刀杆尺寸，机床加工工艺设计实用手册表12-7。粗车外圆切削深度：单边余量，进行次走刀；进给量：根据机械加工工艺手册15-10可得：选用；计算切削速度：机械加工工艺手册表8.4-8：当时，确定主轴转速：按机床选取，所以实际切削速度：切削工时:其中故粗车外圆切削深度：单边余量，进行次走刀；进给量：根据机械加工工艺手册15-10可得：选用；计算切削速度：确定主轴转速：按机床选取，所以实际切削速度：切削工时:其中故粗车外圆切削深度：单边余量，进行次走刀；进给量：根据机械加工工艺手册15-10可得：选用；计算切削速度：确定主轴转速：按机床选取，所以实际切削速度：切削工时:其中故工序90：各外圆面、退刀槽和越程槽，倒角机床：CA6140车床机械加工工艺手册表刀具：刀具材料Y715，刀杆尺寸，机床加工工艺设计实用手册表12-7。仿形车外圆切削深度：单边余量，进行次走刀；进给量：根据机械加工工艺实用手册可得：当时，选用；计算切削速度：机械加工工艺手册表8.4-8：当时，确定主轴转速：按机床选取，所以实际切削速度：切削工时:其中故工序100 钻深孔机床：深孔钻床机械加工工艺手册第二卷表刀具：外排屑深孔钻机械加工工艺手册第二卷表由机械加工工艺实用手册表钢的硬度为时切削速度由机械加工工艺实用手册表取进给量令：故转速按机床取所以实际切削速度为切削工时且，机械制造工艺金属切削机床设计指导表式中，得：工序110 车大端7:24锥孔和内孔机床：CA6140卧式车床刀具：刀具材料Y715，刀杆尺寸，机床加工工艺设计实用手册表12-7。切削深度：单边余量，进行次走刀；进给量：根据机械加工工艺实用手册15-10可得：选用；计算切削速度：机械加工工艺手册表8.4-8：确定主轴转速：按机床选取，所以实际切削速度：切削工时:其中故工序220车7:24内锥孔内侧面车大端锥孔（配莫氏号锥赌）机床：CA6140 卧式车床刀具：刀具材料Y715，刀杆尺寸，机床加工工艺设计实用手册表12-7。切削深度：单边余量，进行次走刀；进给量：根据机械加工工艺实用手册15-10可得：选用；计算切削速度：机械加工工艺手册表8.4-8：确定主轴转速：按机床选取，所以实际切削速度：切削工时:其中故切槽。（之间）切削深度：单边余量，进行次走刀；进给量：选用；计算切削速度确定主轴转速：切削工时:其中故切槽。（之间）与切槽相同。切槽。（处）切削深度：单边余量，进行次走刀；进给量：选用；计算切削速度确定主轴转速：切削工时:故切槽。（处）切削深度：单边余量，进行次走刀；进给量：选用；计算切削速度确定主轴转速：切削工时:故切槽。（处）切削深度：单边余量，进行次走刀；进给量：选用；计算切削速度确定主轴转速：切削工时:故切槽。（处）切削深度：单边余量，进行次走刀；进给量：选用；计算切削速度确定主轴转速：切削工时:故切槽。切削深度：单边余量，进行次走刀；进给量：选用；计算切削速度确定主轴转速：切削工时:故切槽切削深度：单边余量，进行次走刀；进给量：选用；计算切削速度确定主轴转速：切削工时:故倒角面，为缩短辅助时间，取倒角时的主轴转速与切槽（处）相同。工序240 精磨1:15外圆锥面机床：外圆磨床机械加工工艺设计实用手册表砂轮：选取机械加工工艺设计实用手册表机械加工工艺设计实用手册表工件速度,工件转速由机械加工工艺设计实用手册表可知砂轮的转速为故最大的切削速度：选择选取，工件的轴向进给量时，横向进给量机械制造工艺金属切削机床设计指导表工件的切削余量，每次切削深度，切削次数为次。动机时间：机械制造工艺金属切削机床设计指导表且机械制造工艺金属切削机床设计指导表则工序230 精磨、和外圆工件速度,工件转速由机械加工工艺设计实用手册表可知砂轮的转速为故最大的切削速度：选择选取，工件的轴向进给量时，横向进给量工件的切削余量，每次切削深度，切削次数为次。动机时间：且则磨削外圆工件速度,工件转速由机械加工工艺设计实用手册表可知砂轮的转速为故最大的切削速度：选择选取，工件的轴向进给量时，横向进给量工件的切削余量，每次切削深度，切削次数为次。动机时间：且则工序磨削莫氏锥孔（重配莫氏6号锥赌）机床：内圆磨床机械加工工艺设计实用手册表工件的转速范围：砂轮轴的转速：砂轮：选取白刚玉锥磨头机械加工工艺设计实用手册表且由机械加工工艺设计手册表得工件速度,工件转速选取砂轮主轴转速为故最大的切削速度：选择工件转速工件的纵向进给量时，横向进给量机械制造工艺金属切削机床设计指导表工件的切削余量，每次切削深度，切削次数为次。动机时间：机械制造工艺金属切削机床设计指导表且由机械制造工艺金属切削机床设计指导表则工序200 铣键槽根据机械加工工艺设计手册第一卷表选用硬质合金直柄键槽铣刀铣削深度，一次走刀切除。确定每齿进给量，给据机械加工工艺设计手册表选取确定铣刀的磨钝标准及耐用度按机械加工工艺手册表，铣刀后刀面最大磨损限度按机械加工工艺手册表，刀具的耐用度根据机械加工工艺手册表的故采用铣床由根据机械加工工艺手册表取则实际车削速度此时工作台每分钟的进给量应为：根据机械加工工艺手册表铣削工时：式中所以工序19车大端内侧面，车三处螺纹（配螺母）机床：刀具：材料为，刀杆，车大端内端面：切削深度：单边余量，进行次走刀；进给量：根据机械加工工艺手册15-10可得：选用；计算切削速度：确定主轴转速：按机床选取，所以实际切削速度：切削工时:其中故车大端内端面：切削深度：单边余量，进行次走刀；进给量：选用；计算切削速度：确定主轴转速：按机床选取，所以实际切削速度：切削工时:其中故工序250粗磨大端7:24内锥孔机床：外圆磨床机械加工工艺设计实用手册表砂轮：机械加工工艺设计实用手册表磨削小端锥面由机械加工工艺设计手册表得工件速度,工件转速选取砂轮主轴转速为故最大的切削速度：选择工件转速机械制造工艺金属切削机床设计指导表工件的纵向进给量时，横向进给量机械制造工艺金属切削机床设计指导表工件的切削余量，每次切削深度，切削次数为次。动机时间：机械制造工艺金属切削机床设计指导表且由机械制造工艺金属切削机床设计指导表则工序260 精磨大端7:24内锥孔工件转速砂轮最大的切削速度：，选择工件转速，根据手册工件的纵向进给量时，横向进给量工件的切削余量，每次切削深度，切削次数为次。动机时间：则3加工左端面槽夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具，设计加工左端面槽3.1问题的提出要求设计加工左端面槽工序用的铣床夹具。主要应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度同时，还要考虑技术上的要求。根据工艺规程，在铣槽之前其它各表面均已加工好。（1）、六点定位原理当工件在不受任何条件约束时，其位置是任意的不确定的。设工件为一理想的钢体，并以一个空间直角坐标作为参照来观察钢体的位置变动。由理论力学可知，在空间处于自由状态的钢体，具有六个自由度，即沿着X、Y、Z三个坐标轴的移动和绕着这三个坐标轴的转动，如图所示。用X、Y、Z和X、Y、Z分别表示沿三个坐标轴的移动和绕着这三个坐标轴转动的自由度。六个自由度是工件在空间位置不确定的最高程度。定位的任务，就是要限制工件的自由度。在夹具中，用分别适当的与工件接触的六个支撑点，来限制工件六个自由度的原理，称为六点定位原理。（2）、应用定位原理几种情况1完全定位工件的六个自由度全部被限制，它在夹具中只有唯一的位置，称为完全定位。2部分定位工件定位时，并非所有情况下都必须使工件完全定位。在满足加工要求的条件下，少于六个支撑点的定位称为部分定位。在满足加工要求的前提下，采用部分定位可简化定位装置，在生产中应用很多。如工件装夹在电磁吸盘上磨削平面只需限制三个自由度。3过定位（重复定位）几个定位支撑点重复限制一个自由度，称为过定位。A、一般情况下，应该避免使用过定位。通常，过定位的结果将使工件的定位精度受到影响，定位不确定可使工件（或定位件）产生变形，所以在一般情况下，过定位是应该避免的。B、过定位亦可合理应用虽然工件在夹具中定位，通常要避免产生“过定位”，但是在某些条件下，合理地采用“过定位”，反而可以获得良好的效果。这对刚性弱而精度高的航空、仪表类工件更为显著。工件本身刚性和支承刚性的加强，是提高加工质量和生产率的有效措施，生产中常有应用。大家都熟知车削长轴时的安装情况，长轴工件的一端装入三爪卡盘中，另一端用尾架尖支撑。这就是个“过定位”的定位方式。只要事先能对工件上诸定位基准和机床（夹具）有关的形位误差从严控制，过定位的弊端就可以免除。由于工件的支撑刚性得以加强，尾架的扶持有助于实现稳定，可靠的定位，所以工件安装方便，加工质量和效率也大为提高。（3）、确定要限制的自由度按照加工要求，铣左侧槽时应限制五个自由度，即沿x轴移动的自由度不需要限制，但若在此方向设置一止推支撑，则可起到承受部分铣削力的作用，故可采用完全定位。（4）、定位方案选择方案I：工件一侧面作为主要定位面，限制工件五个自由度，另设置一防转挡销实现方案II：工件作为主要定位基面，用长销3和支承钉4限制工件五个自由度，另六点定位。为了提高工件的装夹刚度，在C处加一辅助支承。设置一防转挡销实现六点定位。在C处也加一支承。1夹紧方案根据工件夹紧的原则，除施加夹紧力外，还应在靠近加工面处增加一夹紧力，用螺母与开口垫圈夹压在工件圆柱的左端面，而对着支撑板的夹紧机构可采用钩形压板，使结构紧凑，操作方便。2对刀方案加工槽的铣刀需两个方向对刀，故应采用直角对刀块。3夹具体与定位键为保证工件在工作台上安装稳定，应按照夹具体的高宽比不大于1.25的原则确定其宽度，并在两端设置耳座，以便固定。为了使夹具在机床工作台的位置准确及保证槽的中心平面与26H7孔轴线垂直度要求，夹具体底面应设置定位键，定位键的侧面应与长销的轴心线垂直。2各类铣床夹具（1）、铣床夹具1铣床夹具的分类：铣床夹具按使用范围，可分为通用铣夹具、专用铣夹具和组合铣夹具三类。按工件在铣床上加工的运动特点，可分为直线进给夹具、圆周进给夹具、沿曲线进给夹具（如仿形装置）三类。还可按自动化程度和夹紧动力源的不同（如气动、电动、液压）以及装夹工件数量的多少（如单件、双件、多件）等进行分类。其中，最常用的分类方法是按通用、专用和组合进行分类。2铣床常用通用夹具的结构：铣床常用的通用夹具主要有平口虎钳，它主要用于装夹长方形工件，也可用于装夹圆柱形工件。机用平口虎钳是通过虎钳体固定在机床上。固定钳口和钳口铁起垂直定位作用，虎钳体上的导轨平面起水平定位作用。活动座、螺母、丝杆（及方头的）和紧固螺钉可作为夹紧元件。回转底座和定位键分别起角度分度和夹具定位作用。3铣床夹具的设计特点：铣床夹具与其它机床夹具的不同之处在于：它是通过定位键在机床上定位，用对刀装置决定铣刀相对于夹具的位置。A、床夹具的安装铣床夹具在铣床工作台上的安装位置，直接影响被加工表面的位置精度，因而在设计时必须考虑其安装方法，一般是在夹具底座下面装两个定位键。定位键的结构尺寸已标准化，应按铣床工作台的T形槽尺寸选定，它和夹具底座以及工作台T形槽的配合为H7/h6、H8/h8。两定位键的距离应力求最大，以利提高安装精度。作为定位键的安装是夹具通过两个定位键嵌入到铣床工作台的同一条T形槽中，再用T形螺栓和垫圈、螺母将夹具体紧固在工作台上，所以在夹具体上还需要提供两个穿T形螺栓的耳座。如果夹具宽度较大时，可在同侧设置两个耳座，两耳座的距离要和铣床工作台两个T形槽间的距离一致。B、铣床夹具的对刀装置铣床夹具在工作台上安装好了以后，还要调整铣刀对夹具的相对位置，以便于进行定距加工。为了使刀具与工件被加工表面的相对位置能迅速而正确地对准，在夹具上可以采用对刀装置。对刀装置是由对刀块和塞尺等组成，其结构尺寸已标准化。各种对刀块的结构，可以根据工件的具体加工要求进行选择。由于铣削时切削力较大，振动也大，夹具体应有足够的强度和刚度，还应尽可能降低夹具的重心，工件待加工表面应尽可能靠近工作台，以提高夹具的稳定性，通常夹具体的高宽比H/B11.25为宜。3.1.1定位分析由零件图可知：要加工左端面槽,主要的技术要求是保证锥孔中心线对轴径的径向跳动误差。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。3.1.2定位基准的选择由零件图可知：前支承轴颈作为定位基准且互为基准。有利于保证锥孔中心线径的径向跳动误差。利用2个上下V型块一起对心定位夹紧。3.1.3选择定位元件根据以上分析，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，即对中性好有利于保证锥孔中心线对轴径的径向跳动误差,而且工件在磨床上加工时要求转动可以保证它的同轴度，在两相比较情况下选用全孔定位比较合适。3.2 切削力及夹紧力的计算轴向进给力、转矩、及功率（查文献【8】表2-32、2-33）： 轴向力=； 转矩：=； 功率：=。 其中：=600，=1.0，=0.7，=0.305，=2.0，=0.8，= =2066.7N =7.08N/m； =0.449kw 在计算切削力时，必须考虑安全系数，安全系数k=； 式中：=1.5，基本安全系数；=1.1，加工性质系数；=1.1，刀具钝 化系数；=1.1，断续切削系数。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K可按下式计算有：式中：为各种因素的安全系数，查参考文献5表可得： 所以有： 该孔的设计基准为中心轴，故以回转面做定位基准，实现“基准重合”原则；参考文献，因夹具的夹紧力与切削力方向相反，实际所需夹紧力F夹与切削力之间的关系F夹KF轴向力：F夹KF （N）扭距：Nm在计算切削力时必须把安全系数考虑在内，安全系数实际所需夹紧力：由参考文献16机床夹具设计手册表得： 安全系数K可按下式计算，由式（2.5）有：式中：为各种因素的安全系数，见参考文献16机床夹具设计手册表 可得： 所以 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，决定选用螺旋夹紧机构。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。(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：a.建立理论夹紧力FJ理与主要最大切削力FP的静平衡方程：FJ理= (FP)。b.实际需要的夹紧力FJ需，应考虑安全系数，FJ需=KFJ理。c.校核夹紧机构的夹紧力FJ是否满足条件：FJFJ需。夹具的夹紧装置和定位装置1 2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。查参考文献51226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：式中参数由参考文献5可查得： 其中： 螺旋夹紧力：该夹具采用螺旋夹紧机构， 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，决定选用手动螺旋夹紧机构。3.3定位误差的分析定位元件尺寸及公差的确定，夹具的主要定位元件为前支承轴颈，外圆面。对于大半孔定位采用铸铁，经渗碳淬火后达，与半孔定位配合的和的锥面，那么半孔的定位的是确定的。D为工件的定位基准直径；H为肋板的高度；h为定位套的厚度。T为轴中心线到肋板底面的距离。根据图知主要保证中心线在近轴端的径向跳动为0.05mm，近轴端的径向跳动为0.1mm。定位误差由基准位置误差和基准不重合误差组成。即：夹具制造误差包括定位面与夹具体底板的平行度误差，且以知底板的定位表面全长为582mm,故：影响工序尺寸的误差分析尺寸链图：且近轴端径向跳动为0.005mm，所以。由以上结果表明，该夹具可保证平行度的要求。而且工序尺寸公差无要求，证明夹具是合理可行的。3.4 夹具设计及操作的简要说明综合考虑结构合理性、工艺性、经济型、标准化以及各种夹具体的优缺点等，选择夹具体毛坯制造方法为铸造夹具体；夹具体的外形尺寸：在绘制夹具总图时，根据工件、定位元件、夹紧装置及其辅助机构在总体上的配置，夹具体的外形尺寸便已大体确定。如上所述，在设计夹具时，在设计夹具时，由于切削力的作用朝下，为提高
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