机制大专姚磊设计

1、江西冶金职业技术学院毕业设计题 目：轴类零件加工工艺分析及夹具设计系（部）：机械工程系专业名称：机械制造与自动化姓名：姚 磊学 号: 2 0 1 1 6 0 3 5班 级：11机制大专（2）班提交时间：2013年11月毕业设计诚信声明本人在此郑重声明：本人所呈交的毕业设计，是在指导老师的指导下，独立进行毕 业设计研究工作所取得的成果，成果各个环节均不存在知识产权争议，毕业设计不含任何 其他个人或集体已经发表过的作品成果，由此而引发的法律后果完全由本人承担。毕业设计作者签名：姚磊2013年11月11日江西冶金职业技术学院毕业设计任务书专业名称：机械制造与自动化班级： 11机制大专（2）班学生姓名

2、：姚磊指导教师：聂晓庆系主任：龚令根I、毕业设计题目：轴类零件加工工艺分析及夹具设计II、毕业设计摘要（300字以内）：轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。它在机械中主要用于支承齿轮、带 轮、凸轮以及连杆等传动件，以传递扭矩。按结构形式不同，轴可以分为阶梯轴、锥度心 轴、光轴、空心轴、曲轴、凸轮轴、偏心轴、各种丝杠等轴的长径比小于5的称为短轴，大于20的称为细长轴，大多数轴介于两者之间；轴用轴承支承，与轴承配合的轴段称为 轴颈。轴颈是轴的装配基准，它们的精度和表面质量一般要求较高。根据零件的结构及其功能，运用定位夹紧的知识完成了夹具设计。关键词：轴类零件，轴颈，夹具m、主要参考资料：1夏伯

3、雄，数控技术，水利水电出版社，20102朱明松，数控铳床编程与操作工程教程，机械工业出版社，20073王大伟、刘瑞素，数控系统，化学工业出版社，20054柳河，数控编程，东北林业大学出版社，20055李一民，数控机床，东南大学出版社，20056朱明松，数控铳床编程与操作工程教程，机械工业出版社，2007江西冶金职业技术学院毕业设计开题报告毕业设计轴类零件加工工艺分析及夹具设计题 目专业名称：机械制造与自动化班 级：11机制大专（2）班学生姓名：姚 磊指导教师：聂晓庆系主任：龚令根（一）文献综述：本课题是研究轴类零件加工工艺分析及夹具设计的，通过介绍轴类零件的技术要求、毛坯材 料、一般加工要求及

4、方法、工艺路线、工艺特点、夹具的设计来阐述论题的。其中在轴类零件的加工工艺路线中又以台阶轴的加工工艺较为典型，它能反映轴类零件加工的 大部分内容与规程，本课题以减速箱中的传动轴为例详细介绍了一般台阶轴的加工工艺。在工艺特 点中以细长轴为例介绍了一般轴类零件的车削加工工艺特点；在夹具设计中以拨叉零件为例介绍了 铳床夹具的设计及各类铳床夹具和数控铳床夹具。（二）主要研究内容1. 轴类零件技术要求2. 轴类零件的毛坯和材料3. 轴类零件一般加工要求及方法4. 轴类零件工艺路线5. 细长轴加工工艺特点6. 夹具的设计（三）方法及预期目标：查阅法、调查法、参考法（1 ）培养综合运用所学知识，独立分析和解

5、决工程技术问题的能力，培养创新能力。（2） 培养搜集、查阅、分析各种文献资料的能力，进一步提高计算、CAD绘图等技能。（3）学会使用工具书籍，通过夹具设计，提高设计能力。（4）初步掌握机械制造工艺规程设计和夹具设计的基础要求和设计方法，掌握设计说明书的 编写。指 导 教 师 意 见指导教师（签字）：年月日（四）课题进度计划：1.2013年11月10日2013年11月12日 在网上、书籍上查阅与课题相关的辅助资料并做详 细记录2.2013年11月13日2013年11月13日 对所确定的课题进行深层次的学习认识，对轴类零 件加工有一个初步的了解。3.2013年11月16日2013年11月17日选择

6、轴类零件的毛坯及材料、熟悉轴类零件的加工（五）收集的资料目录：1夏伯雄，数控技术，水利水电出版社，20102朱明松，数控铳床编程与操作工程教程，机械工业出版社，20073王大伟.刘瑞素，数控系统，化学工业出版社，20054柳河，数控编程，东北林业大学出版社，20055李一民，数控机床，东南大学出版社，20056朱明松，数控铳床编程与操作工程教程，机械工业出版社，20074.2013年11月17日2013年11月18日制定轴类零件的加工工艺路线5.2013年11月18日2013年11月20日铳床夹具设计计算和结构计算起迄日期工 作 进度备注2013.11.8组内成员讨论选题并确定题目同时分配 任

7、务在扌曰导老师扌曰导卜兀 成课题2013.11.8 2013.11.9在网上、书籍上查阅与课题相关的辅助资料并做详细记录利用电脑、图书等资 源完成2013.11.10 2013.11.11熟悉并选择轴类零件的毛坯及材料2013.11.12 2013.11.13对轴的工艺路线分析，熟悉工艺路线， 用CAD软件绘制零件图2013.11.12 2013.11.13熟悉轴、平面的加工方式4-rl尸丹亠厶尸产 /小占f- f- -J-H 口心 /心2013.11.14 2013.11.15制疋轴类零件的加工丄乙路线2013.11.16 2013.11.17铳床夹具设计计算和结构计算2013.11.18编

8、写结束语及谢辞2013.11.19将组内成员编制的初稿交由指导老师审 查由指导老师评阅2013.11.19将经指导老师审查并批注的初稿取回至 组内讨论并进行修改在指导老师的修改要 求及意见完成将组内再一经过审查的果实整T田打印并2013.11.21将组内再一经过中查1的木实整理打印并 交由指导老师江西冶金职业技术学院毕业设计过程记录表江西冶金职业技术学院毕业设计指导书专业名称：机 械 制造与 自 动化班级:11机制大专(2)班学生姓名：姚磊指导教师：聂晓庆系主任：龚令根目录中文摘要 .英文摘要 .前言. 14第一章轴类零件技术要求 . 15一、尺寸精度 . 15二、几何形状精度. 15三、 相

9、互位置精度 . 15四、 .表面粗糙度 15第二章 轴类零件的毛胚和材料16第一节轴类零件的毛胚 . 16第二节轴类零件的材料 . 16第三章轴类零件一般加工要求及方法17第一节轴类零件加工工艺规程注意点 . 17第二节轴类零件加工的技术要求 . 17第三节轴类零件的热处理 . 18第四章 轴类零件工艺路线19一、 .传动轴图样分析 20二、 .确定毛坯 20三、 .确定主要表面的加工方法 21四、 .确定定位基准 21五、 .划分阶段 21六、热处理工序安排 . 21七、 .加工尺寸和切削用量 22八、 拟定工艺过程 . 22第五章细长轴加工工艺特点23一、改进工件的装夹方法23二、采用跟刀

10、架23三、采用反向进给23四、采用车削细长轴的车刀23 第六章夹具的设计24第一节铣床夹具设计24一、六点定位原理 . 24二、 应用定位原理几种情况. 25（1） .完全定位 25（2） .部分定位 25（3）过定位（重复定位） . 25三、确定要限制的自由度 . 25四、定位方案选择 . 26五、计算定位误差 . 27（1） .夹紧方案 27（2） .对刀方案 27（3） .夹具体与定位键 27（4） .夹具总图上的尺寸、公差和技术要求 28（5） .夹具精度分析 28第二节各类铣床夹具29、铣床夹具29(1). 铳床夹具的分类 . 29(2). 铳床常用通用夹具的结构 . 29(3).

11、铳床夹具的设计特点 . 30二、典型数控机床夹具. 301、.数控铣床夹具 312、.数控铣削加工常用的夹具大致有以下几种： 31结束语32谢词33参考文献. 34摘要轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。它在机械中主要用于支承齿轮、带轮、凸轮以及连杆等传动件，以传递扭矩。按结构形式不同，轴可以分为阶梯轴、锥度心轴、光轴、空心轴、曲轴、凸轮轴、偏心轴、各种丝杠等轴的长径比小于5的称为短轴，大于20的称为细长轴，大多数轴介于两者之间；轴用轴承支承，与轴承配合的轴段称为轴颈。轴颈是轴的装配基准，它们的精度和表面质量一般要求较高。根据零件的结构及其功能，运用定位夹紧的知识完成了夹具设计。关键词：轴

12、类零件，轴颈，夹具AbstractThe machi ne shaft is often encoun tered in one of the typical comp onen ts. Itis mainly used for support in mechanicalgears, pulleys, cams and connectingrods and othertran smissi onparts, to tran sfer torque. Different formsaccord ing to the structure, the axis can be divided into

13、stepped shaft, taper spin dle, axis, hollow shaft, cran kshaft, camshaft, ecce ntric shafts, all kinds of screw shaft such as short axis aspect ratio of less tha n 5 large known asthe slender shaft 20, most shaft in between 。 shaft bearingsbearing,andbeari ng with the shaft segme nt called the jour

14、nal. Journal is the axis of theassembly base, and theirgeneralrequirementsfor precision and high surfacequality. Accord ing to parts of the structure and function, using the kno wledge of locating and clamping fixture design completed.Key words : Shaft, journal, fixtures刖言加工工艺及夹具毕业设计是对所学专业知识的一次巩固，是在

15、进行社会实践之前对所 学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是理论联系实际的训练。机床夹具已成为机械加工中的重要装备。机床夹具的设计和使用是促进生产发展的重 要工艺措施之一。随着我国机械工业生产的不断发展，机床夹具的改进和创造已成为广大机械工人和技术人员在技术革新中的一项重要任务。课题背景及发展趋势材料、结构、工艺是产品设计的物质技术基础，一方面，技术制约着设计；另一方 面，技术也推动着设计。从设计美学的观点看，技术不仅仅是物质基础还具有其本身的“功能”作用，只要善于应用材料的特性，予以相应的结构形式和适当的加工工艺，就能够创造出实用，美观，经济的产品，即在产品中发挥技术潜在的“功能”。技术是

16、产品形态发展的先导，新材料，新工艺的出现，必然给产品带来新的结构，新的形态和新的造型 风格。材料，加工工艺，结构，产品形象有机地联系在一起的，某个环节的变革，便会引 起整个机体的变化。工业的迅速发展，对产品的品种和生产率提出了愈来愈高的要求，使多品种，对中小 批生产作为机械生产的主流，为了适应机械生产的这种发展展趋势，必然对机床夹具提出 更高的要求。第一章轴类零件技术要求一、 尺寸精度起支承作用的轴颈为了确定轴的位置，通常对其尺寸精度要求较高（IT5IT7 ）。装配传动件的轴颈尺寸精度一般要求较低（IT6IT9）。二、 几何形状精度轴类零件的几何形状精度主要是指轴颈、外锥面、莫氏锥孔等的圆度、

17、圆柱度等，一般应将其公差限制在尺寸公差范围内。对精度要求较高的内外圆表面，应在图纸上标注其 允许偏差。三、 相互位置精度轴类零件的位置精度要求主要是由轴在机械中的位置和功用决定的。通常应保证装配传 动件的轴颈对支承轴颈的同轴度要求，否则会影响传动件（齿轮等）的传动精度，并产生 噪声。普通精度的轴，其配合轴段对支承轴颈的径向跳动一般为0.01 0.03mm ，高精度轴（如主轴）通常为 0.0010.005mm。四、 表面粗糙度一般与传动件相配合的轴径表面粗糙度为Ra2.50.63卩m,与轴承相配合的支承轴径 的表面粗糙度为 Ra0.630.16卩m第二章轴类零件的毛胚和材料第一节轴类零件的毛胚轴

18、类零件可根据使用要求、生产类型、设备条件及结构，选用棒料、锻件等毛坯形 式。对于外圆直径相差不大的轴，一般以棒料为主；而对于外圆直径相差大的阶梯轴或重 要的轴，常选用锻件，这样既节约材料又减少机械加工的工作量，还可改善机械性能。根据生产规模的不同，毛坯的锻造方式有自由锻和模锻两种。中小批生产多采用自 由锻，大批大量生产时采用模锻 。第二节轴类零件的材料轴类零件应根据不同的工作条件和使用要求选用不同的材料并采用不同的热处理规范（如调质、正火、淬火等），以获得一定的强度、韧性和耐磨性。 45钢是轴类零件的常用材料，它价格便宜经过调质（或正火）后，可得到较好的 切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等

19、综合机械性能，淬火后表面硬度可达45 -52HRC。40Cr等合金结构钢适用于中等精度而转速较高的轴类零件，这类钢经调质和淬火后， 具 有 较 好 的 综 合 机 械 性 能。 轴承钢 GCr15和弹簧钢 65Mn经调质和表面高频淬火后，表面硬度可达50-58HRC 并具有较高的耐疲劳性能和较好的耐磨性能，可制造较高精度的轴。精密机床的主轴（例如磨床砂轮轴、坐标镗床主轴）可选用38CrMoAIA氮化钢。这种钢经调质和表面氮化后，不仅能获得很高的表面硬度，而且能保持较软的芯部，因此耐 冲击韧性好。与渗碳淬火钢比较，它有热处理变形很小，硬度更高的特性。第三章轴类零件一般加工要求及方法第一节轴类零件

20、加工工艺规程注意点在学校机械加工实习课中，轴类零件的加工是学生练习车削技能的最基本也最重要的 工程，但学生最后完工工件的质量总是很不理想，经过分析主要是学生对轴类零件的工艺 分析工艺规程制订不够合理。轴类零件中工艺规程的制订，直接关系到工件质量、劳动生产率和经济效益。一零 件可以有几种不同的加工方法，但只有某一种较合理，在制订机械加工工艺规程中，须注 意以下几点：(1) 零件图工艺分析中，需理解零件结构特点、精度、材质、热处理等技术要求，且 要研究产品装配图，部件装配图及验收标准。(2) 渗碳件加工工艺路线一般为：下料T锻造T正火T粗加工T半精加工T渗碳T去 碳加工(对不需提高硬度部分)7淬火

21、T车螺纹、钻孔或铳槽T粗磨T低温时效T半精磨 T低温时效T精磨。(3) 粗基准选择：有非加工表面，应选非加工表面作为粗基准。对所有表面都需加工 的铸件轴，根据加工余量最小表面找正。且选择平整光滑表面，让开浇口处。选牢固可靠 表面为粗基准，同时，粗基准不可重复使用。(4) 精基准选择：要符合基准重合原则，尽可能选设计基准或装配基准作为定位基 准。符合基准统一原则。尽可能在多数工序中用同一个定位基准。尽可能使定位基准与测 量基准重合。选择精度高、安装稳定可靠表面为精基准。第二节轴类零件加工的技术要求(1) 尺寸精度轴类零件的主要表面常为两类，一类是与轴承的内圈配合的外圆轴颈，即支承轴颈，用于确定轴

22、的位置并支承轴，尺寸精度要求较高，通常为IT5IT7 ;另一类为与各类传动件配合的轴颈，即配合轴颈，其精度稍低，通常为IT6IT9。(2 )几何形状精度主要指轴颈表面、外圆锥面、锥孔等重要表面的圆度、圆柱度。其误差一般应限制在尺寸公差范围内，对于精密轴，需在零件图上另行规定其几何形状精度。(3)相互位置精度包括内、外表面，重要轴面的同轴度、圆的径向跳动、重要端面对轴心线的垂直度、端面间的平行度等。(4 )表面粗糙度轴的加工表面都有粗糙度的要求，一般根据加工的可能性和经济性来确定。第三节轴类零件的热处理（1）锻造毛坯在加工前，均需安排正火或退火处理，使钢材内部晶粒细化，消除锻造 应力，降低材料硬

23、度，改善切削加工性能。（2）调质一般安排在粗车之后、半精车之前，以获得良好的物理力学性能。（3）表面淬火一般安排在精加工之前，这样可以纠正因淬火引起的局部变形。（4 ）精度要求高的轴，在局部淬火或粗磨之后，还需进行低温时效处理。第四章轴类零件工艺路线(1)轴类零件是常见的零件之一。按轴类零件结构形式不同，一般可分为光轴、 阶梯轴和异形轴三类；或分为实心轴、空心轴等。它们在机器中用来支承齿轮、带轮等传 动零件，以传递转矩或运动。(2) 对于7级精度、表面粗糙度 Ra0.80.4卩m的一般传动轴，其工艺路线是: 正火-车端面钻中心孔-粗车各表面-精车各表面-铳花键、键槽-热处理-修研中心孔 粗磨外

24、圆一精磨外圆一检验。(3) 轴类零件一般采用中心孔作为定位基准，以实现基准统一的方案。在单件小 批生产中钻中心孔工序常在普通车床上进行。在大批量生产中常在铳端面钻中心孔专用机 床上进行。(4) 中心孔是轴类零件加工全过程中使用的定位基准，其质量对加工精度有着重 大影响。所以必须安排修研中心孔工序。修研中心孔一般在车床上用金刚石或硬质合金顶 尖加压进行。(5) 对于空心轴(如机床主轴)，为了能使用顶尖孔定位，一般均采用带顶尖孔 的锥套心轴或锥堵。若外圆和锥孔需反复多次、互为基准进行加工，则在重装锥堵或心轴 时，必须按外圆找正或重新修磨中心孔。(6) 轴上的花键、键槽等次要表面的加工，一般安排在外

25、圆精车之后，磨削之前 进行。因为如果在精车之前就铳出键槽，在精车时由于断续切削而易产生振动，影响加工 质量，又容易损坏刀具，也难以控制键槽的尺寸。但也不应安排在外圆精磨之后进行，以 免破坏外圆表面的加工精度和表面质量。(7) 在轴类零件的加工过程中，应当安排必要的热处理工序，以保证其机械性能 和加工精度，并改善工件的切削加工性。一般毛坯锻造后安排正火工序，而调质则安排在 粗加工后进行，以便消除粗加工后产生的应力及获得良好的综合机械性能。淬火工序则安 排在磨削工序之前。(8)台阶轴的加工工艺较为典型，反映了轴类零件加工的大部分内容与基本规律。下 面就以减速箱中的传动轴为例，介绍一般台阶轴的加工工

26、艺。60mm勺热轧圆钢作毛坯。一、传动轴图样分析图4.1（1 ）图4.1所示零件是减速器中的传动轴。它属于台阶轴类零件，由圆柱面、轴肩、螺纹、螺尾退刀槽、砂轮越程槽和键槽等组成。轴肩一般用来确定安装在轴上零件的 轴向位置，各环槽的作用是使零件装配时有一个正确的位置，并使加工中磨削外圆或车螺 纹时退刀方便；键槽用于安装键，以传递转矩；螺纹用于安装各种锁紧螺母和调整螺母。（2）根据工作性能与条件，该传动轴图样（图4.1）规定了主要轴颈M N外圆P、Q以及轴肩 G、H、I有较高的尺寸、位置精度和较小的表面粗糙度值，并有热处理要求。这些技术要求必须在加工中给予保证。因此，该传动轴的关键工序是轴颈M N

27、和外圆P、Q的加工。二、确定毛坯该传动轴材料为 45钢，因其属于一般传动轴，故选45钢可满足其要求。本例传动轴属于中、小传动轴，并且各外圆直径尺寸相差不大，故选择c3 3疋1*安.3 3沁5 5120120盟怙-日&gInl-Lxl窝査Z|&.OSlA-B|Z|&.OSlA-B|三、确定主要表面的加工方法传动轴大都是回转表面，主要采用车削与外圆磨削成形。由于该传动轴的主要表面M N、P、Q的公差等级（IT6）较高，表面粗糙度Ra值（Ra=0.8 um）较小，故车削后还需磨削。外圆表面的加工方案可为：粗车T半精车T磨削。四、确定定位基准（1） 合理地选择定位基准，对于保证零件的尺寸和位置精度有着

28、决定性的作用。由于该传动轴的几个主要配合表面（Q、P、N M）及轴肩面（H、G）对基准轴线 A-B均有径向圆跳动和端面圆跳动的要求，它又是实心轴，所以应选择两端中心孔为基准，采用双顶尖 装 夹 方 法， 以 保 证 零 件 的 技 术 要 求。（2） 粗基准采用热轧圆钢的毛坯外圆。中心孔加工采用三爪自定心卡盘装夹热轧圆钢的毛坯外圆，车端面、钻中心孔。但必须注意，一般不能用毛坯外圆装夹两次钻两端中心孔，而应该以毛坯外圆作粗基准，先加工一个端面，钻中心孔，车出一端外圆；然后以已车过的外圆作基准，用三爪自定心卡盘装夹（有时在上工步已车外圆处搭中心架），车另一端面，钻中心孔。如此加工中心孔，才能保证两

29、中心孔同轴。五、划分阶段对精度要求较高的零件，其粗、精加工应分开，以保证零件的质量。该传动轴加工划分为三个阶段：粗车 （粗车外圆、钻中心孔等），半精车（半精车各处外圆、台阶和修研 中心孔及次要表面等），粗、精磨（粗、精磨各处外圆）。各阶段划分大致以热处理为界。六、热处理工序安排轴的热处理要根据其材料和使用要求确定。对于传动轴，正火、调质和表面淬火用得较多。该轴要求调质处理，并安排在粗车各外圆之后，半精车各外圆之前。综合上述分析，传动轴的工艺路线如下：下料T车两端面，钻中心孔T粗车各外圆T调质T修研中心孔T半精车各外圆，车槽，倒角T车螺纹T划键槽加工线T铳键槽T修研中心孔T磨削T检验。七、加工尺

30、寸和切削用量(1)传动轴磨削余量可取0.5mm,半精车余量可选用 1.5mm。加工尺寸可由此而定，见该轴加工工艺卡的工序内容。(2 )车削用量的选择，单件、小批量生产时，可根据加工情况由工人确定；一般可由机械加工工艺手册或切削用量手册中选取。八、拟定工艺过程定位精基准面中心孔应在粗加工之前加工，在调质之后和磨削之前各需安排一次修研中心孔的工序。调质之后修研中心孔为消除中心孔的热处理变形和氧化皮，磨削之前修 研中心孔是为提高定位精基准面的精度和减小锥面的表面粗糙度值。拟定传动轴的工艺过 程时，在考虑主要表面加工的同时，还要考虑次要表面的加工。在半精加工C52mm C44mm及 M24mm卜圆时，

31、应车到图样规定的尺寸，同时加工出各退刀槽、倒角和螺纹；三个 键槽应在半精车后以及磨削之前铳削加工出来，这样可保证铳键槽时有较精确的定位基 准，又可避免在精磨后铳键槽时破坏已精加工的外圆表面。在拟定工艺过程时，应考虑检验工序的安排、检查工程及检验方法的确定。综上所第五章细长轴加工工艺特点一、 改进工件的装夹方法粗加工时，由于切削余量大，工件受的切削力也大，一般采用卡顶法，尾座顶尖采用 弹性顶尖，可以使工件在轴向自由伸长。但是，由于顶尖弹性的限制，轴向伸长量也受到 限制，因而顶紧力不是很大。在高速、大用量切削时，有使工件脱离顶尖的危险。采用卡 拉 法 可 避 免 这 种 现 象 的 产 生 精车时

32、，采用双顶尖法（此时尾座应采用弹性顶尖）有利于提高精度，其关键是提高中心 孔精度。二、采用跟刀架跟刀架是车削细长轴极其重要的附件。采用跟刀架能抵消加工时径向切削分力的影 响，从而减少切削振动和工件变形，但必须注意仔细调整，使跟刀架的中心与机床顶尖中 心保持一致。三、采用反向进给车削细长轴时，常使车刀向尾座方向作进给运动（此时应安装卡拉工具），这样刀具施 加于工件上的进给力方向朝向尾座，因而有使工件产生轴向伸长的趋势，而卡拉工具大大 减少了由于工件伸长造成的弯曲变形。四、采用车削细长轴的车刀车削细长轴的车刀一般前角和主偏角较大，以使切削轻快，减小径向振动和弯曲变形。 粗加工用车刀在前刀面上开有断

33、屑槽，使断屑容易。精车用刀常有一定的负刃倾角，使切 屑流向待加。第六章夹具的设计第一节铣床夹具设计图6-1所示拔叉零件，要求设计铳槽工序用的铳床夹具。根据工艺规程，在铳槽之前 其它各表面均已加工好，本工序的加工要求是：槽宽14H11mm槽深7mm槽的中心平面与26H7孔轴线的垂直度公差为0.08mm,槽侧面与 E面的距离12 0.2mm,槽底面与 B面平行。拨插零件图6 1一、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

34、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。二、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

35、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

36、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和支承钉4限制工件五个自由度，另设置一防转挡销实现六点定位。在C处也加一支承。方案III :工件以26H7孔为主要定位基面，用长销3和长条支承板5限制两个自由度，限制工件六个自由度，其中绕C处也加一辅助支承。z轴转动的自由度被重复限制了，另设置一防挡销。在三、确定要限制的自由度按照加工要求，铳通槽时应限制五个自由度，即沿x

37、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，则可起到承受部分铳削力的作用，故可采用完全定位。四、定位方案选择如图6-1.1所示，有三中定位方案可供选择：方案I :工件已E面作为主要定位面，用支承板1和短销2 （与工件26H7孔配合）限制工件五个自由度，另设置一防转挡销实现六点定位。为了提高工件的装夹刚度，在C处加一辅助支承。方案II :工件以26H7孔作为主要定位基面，用长销图6.1.1铳床定位方案1-支撑板2-短销3-长销4-支撑钉5-长条支撑板比较以上三种方案，方案I中工件绕x轴转动的自由度由 E面限制，定位基准与设计基准不重合，不利于保证槽的中心平面与26H7孔轴线的垂直度。方

38、案II中虽然定位基准与设计基准重合，槽的中心平面与26H7孔轴线的垂直度要求保证，但这种定位方式不利于工件的夹紧。由于辅助支承是在工件夹紧后才起作用，而是施加夹紧力P时，支承钉4的面积太小，工件极易歪斜变形，夹紧也不可靠。方案III中虽是过定位，但若在工件加工工艺方案中，安排 26H7孔与E面在一次装夹中加工，使 26H7孔与E面有较高的垂直度，则过定位的影响甚小。在对工件施加夹紧力P时，工件的变形也很小，且定位基准与设计基准重合。综上所述，方案III较好。对于防转挡销位置的设置，也是三种不同的方案。当挡销放在位置1时，由于B面与26H7孔的距离较进(230 -0.3mm )，尺寸公差又大，定

39、位精度低。挡销放在位置2时，虽然距26H7孔轴线较远，但由于工件定位是毛面，因而定位精度也较低。而当挡销放在 位置3时，距26H7孔轴线较远，工件定位面的精度较高(55H12),定位精度较高，且能承受切削力所引起的转矩。因此，防转挡销应放在位置3较好。五、计算定位误差除槽宽14H11由铳刀保证外，本夹具要保证槽侧面与E面的距离及槽的中心平面与 25H7孔轴线的垂直度，其它要求未注公差，因此只需计算上述两项加工要求的定位误：(1) 加工尺寸12土 0.2mm的定位误差采用3-1.1 (c)所示定位方案时，E面既是工序基准，又是定位基准，故基准不重合误差为零。有由于E面与长条支承板始终保持接触，故

40、基准位移误差为零。因此，加工尺寸12 0.2mm没有定位误差。(2) 槽的中心平面与 26H7孔轴线垂直度的定位误差长销与工件的配合去 26H7 g6,则 26g6= 26-0.009 -0.025( mr)i 26H7= 25+0.025 0( mm由于定位基准与设计基准重合，故基准不重合误差为零。基准位移误差 y=2*8tan a=2*8*0.000625=0.01( mrj)由于定位误差 D=A y=0.01 ?0.08/3( mr)i，故此定位方案可行。(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

41、板的夹紧机构可采用钩形压板，使结构 紧凑，操作方便。(2) 对刀方案加工槽的铳刀需两个方向对刀，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。(4) 夹具总图上的尺寸、公差和技术要求下面以拨叉铳槽夹具为例给予说明。A、夹具最大轮廓尺寸为 234mm 210mm 250mmB影响工件定位精度的尺寸和公差为工件内孔与长销10的配合尺寸为26H7g6和挡销的位置尺

42、寸为 6 0.024mm及107 0.07mm。C影响夹具在机床上安装精度的尺寸和公差定位键与铳床工作台T形槽的配合尺寸14h6。D影响夹具精度的尺寸个公差为定位长销10的轴心线对定位键侧面 B的垂直度为0.03mm；定位长销10的轴心线对夹具底面 A的平行度为0.05mm；对刀块的位置尺寸为 9 0.04 和 13 0.04mm本例中，塞尺厚度为 2h8mm所以对刀块水平方向的位置尺寸为a=12-2=10(mm (基本尺寸)对刀块垂直方向的位置尺寸为b=23-7-2=14( mm (基本尺寸)对刀块位置尺寸的公差取工件相应尺寸公差的2/11/5。因此a=10 0.04mmb=14 0.04m

43、mE、影响对刀精度的尺寸和公差；塞尺的厚度尺寸2h8=22 -0.014mm。(5) 夹具精度分析为确使夹具能满足工序要求，在夹具技术要求指定以后，还必须对夹具进行精度分 析。若工序某项精度不能被保证时，还需要夹具的有关技术要求作适当调整。按夹具的误差分析一章中的分析方法，下面对本例中的工序要求逐项分析；A、槽宽尺寸14H11mm此项要求由刀具精度保证，与夹具精度无关；B槽侧面到 E面尺寸120.2mm；对此项要求有影响的是对刀块侧面到定位板间的T=0.094另外，塞尺尺寸(2h8mn)及对刀块 水平面到定位销的尺寸(13 0.04mm)也对槽深尺寸有影响，T=0.014+0.08+0.094

44、mm , J、GAA都对槽深无影响，因此 D+A G+A A+A J+ T=0.314 ( mrj)尺寸8的公差(按IT14级)为0.36mm,故尺寸8mm能保证；D槽的中心平面与 26H7孔轴线垂直度公差 0.08mm影响该项要求的因素有：a、定位误差厶 D= y=0.01mm;b、加工方法误差 G=0.012mmc、 夹具定位心轴17的轴线与夹具底面 A的平行度公差0.05mm,即厶A=0.05mmd、 定位心轴17的轴线对定位侧面 B的垂直度公差 0.05m口，即厶A=0.05mm而厶J T 都对垂直度无影响。由于这些误差不在同一方向，因此，槽中心平面最大位置误差在YOZ 面之上为 0.

45、01+0.012+0.05=0.072mm ;在 YOX平面上为 0.01+0.012+0.03=0.052mm。此两 项都小于垂直度公差 0.08mm,故该项要求能保证。综上所述，该铳槽家具能满足铳槽工序要求，可行。第节各类铣床夹具一、铣床夹具(1)铣床夹具的分类铳床夹具按使用范围，可分为通用铳夹具、专用铳夹具和组合铳夹具三类。按工件在 铳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

46、。(2)铣床常用通用夹具的结构铳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铳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 置决定铳刀相对于夹具的位置。A、床夹具的安装铳床夹具在铳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。

47、定位键 的结构尺寸已标准化，应按铳床工作台的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铳床工作台的同一条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，两耳座的距离要和铳床工作 台两个T形槽间的距离一致。B铳床夹具的对刀装置铳床夹具在工作台上安装好了以后，还要调整铳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

48、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。由于铳削时切削力较大，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/BW 11.25为宜。二、典型数控机床夹具数控机床夹具有高效化、柔性化和高精度等特点，设计时，除了应遵循一般夹具设计 的原则外，还应注意以下几点：(1) 数控机床夹具应有较高的精度，以满足数控加工的精度要求；(2) 数控机床夹具应有利于实现加工工序的集中，即可使工件在一次装夹后能进行多 个表面的加工，以减少工件装夹次数；（3）数控机床夹具的夹紧应牢固可靠、操作方便；夹紧元件的位置应固定不变，防止 在自动加工过程中，元件与刀具相碰。所示为用于数控车床的液动自定心三爪卡盘，在高速车削时平衡块所产生的离心力经 杠杆给卡爪一个附加的力，以补偿卡爪夹紧力的损失。卡爪由活塞经拉杆和楔槽轴的作用 将工件夹紧。而作为数控铳镗床夹具结构的，要防止刀具（主轴端）进入夹紧装置所处的 区域，通常应对该区域确定一个极限值。（4）每种数控机床都有自己的坐标系和坐标原点，它们是编制程序的重要依据之一。 设计数控机床夹具时，应按坐标图上规定的定位和夹紧表面以及机床坐标的起始点，确定 夹具坐标原点的位置。1、 数控