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变速
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镗床
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变速箱体双面组合镗床及其工装设计,变速,箱体,双面,组合,镗床,及其,工装,设计
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宁XX大学毕业设计(论文)题目 双面组合镗床及其工装设计学生姓名 学 号 指导教师(签字) 2014 年 月 日摘 要本论文主要说明组合机床设计的基本过程及要求。组合机床是按高度集中原则设计的，即在一台机床上可以同时完成同一种工序或多种不同工序的加工。组合机床发展于工业生产末期，与传统的机床相比：组合机床具有许多优点：效率高、精度高、成本低。它由床身、立柱、工作台、及电源一些基本部件及一些特殊部件，根据不同的工件加工所需而设计的。在组合机床上可以完成很多工序，但就目前使用的大多数组合机床来说，则主要用于平面加工和孔加工两大类工序。论文主要内容包括四大部分：（1）、制定工艺方案 通过了解被加工零件的加工特点、精度和技术要求、定位夹紧情况、生产效率及机床的结构特点等，确定在组合机床上完成的工艺内容及加工方法，并绘制被加工零件工序图。（2）、组合机床的总体设计确定机床各部件之间的相互关系，选择通用部件和刀具的导向，计算切削用量及机床生产效率、绘制机床的尺寸联系图及加工示意图。（3）、组合机床部件设计包括专用多轴箱的设计，传动布局合理，轴与齿轮之间不发生干涉，保证传动的平稳性和精确性。专用主轴设计、轴承的选用及电机的选择等。（4）、液压装置的设计液压滑台、定位夹紧装置均为液压控制。并采用了许多液压控制阀，保证了运动的平衡性，循环性和精确性。 关键词：组合机床；设计；过程；功能40AbstractThis thesis mainly elucidates the basic process and requirements that design of the combination machine. Combination machine is designed according the fundamental , which highly centralized ,or , more correctly it can process one working procedure or more different working procedures at one time . Combination machine was developed in the end of industrial production compared with traditional machine; combination machine has many advantages , such as high efficiency , high accuracy and low cost . It is composed of some general parts , such as bed ,column ,work able ,power unit ,and some special parts designed according to different work piece machining need. The preface of a lot of works can be completed on the combination machine, but in regard to the majority current usage of combination machine, then and primarily used for the flat surface to process and the bore to process two big work preface. The main part including :(1) Formulating technological plan We,ve learned the characteristic of the part designed ,accuracy and specification ,locating and fixing ,productivity and machining structure by the practice .Then the technological operation and work order can be determined which can be finished in combination machine.(2) Combination machine frame design determines the interrelation of the different part in the machining tool ,select general parts and tool oriented .Then compute cut feed and productivity finally draw a sketch map of the machine .(3) Combination machine parts design including headstock、proper transmission layout 、shaft and gear move freely without interference which ensure the stability and accuracy during transmission ,then design dedicated select bearings and engine etc.(4) It adopts many hydraulic control valves ,which ensure the stability ,circulation and accuracy .Keywords: combination machine ;design ;process ;function目 录摘 要IIAbstractIII目 录IV1 绪论11.1 课题研究意义11.2镗孔专用设备应用11.3 镗孔专用设备21.3.1多轴头21.3.2 多轴箱21.3.3多轴钻床31.3.4 自动更换主轴箱机床31.4 镗孔专用设备趋势42 箱体机械加工工艺规程设计52.1 零件图分析52.1.1 变速箱体的功能和特点52.1.2 主要加工表面及技术要求52.1.3 主要加工孔及技术要求52.1.4变速箱体的材料和毛坯62.2 变速箱体加工工艺规程设计62.2.1定位基准的选择62.2.2 加工方法的选择72.2.3 拟定变速箱体的加工工序83 组合机床的总体设计103.1 组合机床方案的制定103.1.1 制定工艺方案103.1.2 确定组合机床的配置形式和结构方案。103.2 确定切削用量及选择刀具123.2.1 确定工序间余量123.2.2 选择切削用量123.2.3 确定切削力、切削扭矩、切削功率133.2.4 选择刀具结构133.2.5 被加工零件工序图143.3加工示意图153.3.1 加工示意图的内容和作用153.3.2 绘制加工示意图的注意事项163.3.3选择刀具，导向及有关计算163.4 机床尺寸联系总图194 镗孔夹具设计244.1 夹具的组成244.2 夹具的分类和作用244.3 工件在夹具中的定位264.4 工件在夹具中的夹紧314.5切削力及夹紧力的计算354.6 误差分析与计算364.7 夹具设计及操作的简要说明37结 论38致 谢39参考文献40 1 绪论1.1 课题研究意义市场的开放性和全球化使产品的竞争日趋激烈。而决定产品竞争力的指标是产品的开发时间(Time ),产品(Quality)，成本(Cost)，创新能力(Creation)和服务(Service)。用户在追求高质量产品的同时，会更多的追求较低的价格和较短的交货周期。美国制造业在20世纪50至40年代主要以扩大生产规模作为企业竞争力的第一要素，而在70年代竞争力的第一要素为降低生产成本，80年代为提高产品质量，90年代为市场响应速度。所以现代企业都期望通过提高自身的科技含量，增强竞争力。制造业是国家重要的基础工业之一，制造业的基础是。是众多机械制造的母机，它的发展水平，与制造业的生产能力和制造精度有着直接关系，关系到国家机械工业以至整个制造业的发展水平.是先进制造技术的基本单元载体，机械产品的质量、更新速度、对市场的应变能力、生产效率等在很大程度上取决于的效能。因此，制造业对于一个国家经济发展起着举足轻重的作用我国是世界上产量最多的国家.根据德国工业协会(VD W )2000年统计资料，在主要的生产国家中，中国排名为世界第五位。但是在国际市场竞争中仍处于较低水平:即使在国内市场也面临着严峻的形势:一方面国内市场对各类产品有着大量的需求，而另一方面却有不少国产滞销积压，国外产品充斥市场。1.2镗孔专用设备应用据统计，一般在车间中普通机床的平均切削时间很少超过全部工作时间的15%。其余时间是看图、装卸工件、调换刀具、操作机床、测量以及清除铁屑等等。使用数控机床虽然能提高85%，但购置费用大。某些情况下，即使生产率高，但加工相同的零件，其成本不一定比普通机床低。故必须更多地缩短加工时间。不同的加工方法有不同的特点，就钻削加工而言，镗孔专用设备是一种通过少量投资来提高生产率的有效措施。虽然不可调式多轴头在自动线中早有应用，但只局限于大批量生产。即使采用可调式多轴头扩大了使用范围，仍然远不能满足批量小、孔型复杂的要求。尤其随着工业的发展，大型复杂的镗孔专用设备更是引人注目。例如原子能发电站中大型冷凝器水冷壁管板有15000个20孔，若以摇臂钻床加工，单单镗孔与锪沉头孔就要842.5小时，另外还要划线工时151.1小时。但若以数控八轴落地钻床加工，钻锪孔只要171.6小时，划线也简单，只要1.9小时。因此，利用数控控制的二个坐标轴，使刀具正确地对准加工位置，结合镗孔专用设备不但可以扩大加工范围，而且在提高精度的基础上还能大大地提高工效，迅速地制造出原来不易加工的零件。有人分析大型高速柴油机30种箱形与杆形零件的2000多个镗孔操作中，有40%可以在自动更换主轴箱机床中用二轴、三轴或四轴多轴头加工，平均可减少20%的加工时间。1975年法国巴黎机床展览会也反映了镗孔专用设备的使用愈来愈多这一趋势。1.3 镗孔专用设备镗孔专用设备是在一次进给中同时加工许多孔或同时在许多相同或不同工件上各加工一个孔。这不仅缩短切削时间，提高精度，减少装夹或定位时间，并且在数控机床中不必计算坐标，减少字块数而简化编程。它可以采用以下一些设备进行加工：立钻或摇臂钻上装多轴头、多轴钻床、多轴组合机床心及自动更换主轴箱机床。甚至可以通过二个能自动调节轴距的主轴或多轴箱，结合数控工作台纵横二个方向的运动，加工各种圆形或椭圆形孔组的一个或几个工序。现在就这方面的现状作一简介。1.3.1多轴头从传动方式来说主要有带传动、齿轮传动与万向联轴节传动三种。这是大家所熟悉的。前者效率较高，结构简单，后者易于调整轴距。从结构来说有不可调式与可调式二种。前者轴距不能改变，多采用齿轮传动，仅适用于大批量生产。为了扩大其赞许适应性，发展了可调式多轴头，在一定范围内可调整轴距。它主要装在有万向.二种。（1）万向轴式也有二种:具有对准装置的主轴。主轴装在可调支架中，而可调支架能在壳体的T形槽中移动，并能在对准的位置以螺栓固定。（2）具有公差的圆柱形主轴套。主轴套固定在与式件孔型相同的模板中。前一种适用于批量小且孔组是规则分布的工件（如孔组分布在不同直径的圆周上）。后一种适用于批量较大式中小批量的轮番生产中，刚性较好，孔距精度亦高，但不同孔型需要不同的模板。多轴头可以装在立钻式摇臂钻床上，按钻床本身所具有的各种功能进行工作。这种镗孔专用设备方法，由于镗孔效率、加工范围及精度的关系，使用范围有限。1.3.2 多轴箱也象多轴头那样作为标准部件生产。美国Secto公司标准齿轮箱、多轴箱等设计的不可调式多轴箱。有32种规格，加工面积从300300毫米到6001050毫米，工作轴达60根，动力达22.5千瓦。Romai工厂生产的可调多轴箱调整方便，只要先把齿轮调整到接近孔型的位置，然后把与它联接的可调轴移动到正确的位置。因此，这种结构只要改变模板，就能在一定范围内容易地改变孔型，并且可以达到比普通多轴箱更小的孔距。根据成组加工原理使用多轴箱或多轴头的组合机床很适用于大中批量生产。为了在加工中获得良好的效果，必需考虑以下数点：（1）工件装夹简单，有足够的冷却液冲走铁屑。（2）夹具刚性好，加工时不形变，分度定位正确。（3）使用二组刀具的可能性，以便一组使用，另一组刃磨与调整，从而缩短换刀停机时间。（4）使用优质刀具，监视刀具是否变钝，钻头要机磨。（5）尺寸超差时能立即发现。1.3.3多轴钻床这是一种能满足镗孔专用设备要求的钻床。诸如导向、功率、进给、转速与加工范围等。巴黎展览会中展出的多轴钻床多具液压进给。其整个工作循坏如快进、工进与清除铁屑等都是自动进行。值得注意的是，多数具有单独的变速机构，这样可以适应某一组孔中不同孔径的加工需要。1.3.4 自动更换主轴箱机床为了中小批量生产合理化的需要，最近几年发展了自动更换主轴箱组合机床。(1) 自动更换主轴机床自动更换主轴机床顶部是回转式主轴箱库，挂有多个不可调主轴箱。纵横配线盘予先编好工作程序，使相应的主轴箱进入加工工位，定位紧并与动力联接，然后装有工件的工作台转动到主轴箱下面，向上移动进行加工。当变更加工对象时，只要调换悬挂的主轴箱，就能适应不同孔型与不同工序的需要。(2)多轴转塔机床转塔上装置多个不可调或万向联轴节主轴箱，转塔能自动转位，并对夹紧在回转工作台的工件作进给运动。通过工作台回转，可以加工工件的多个面。因为转塔不宜过大，故它的工位数一般不超过46个。且主轴箱也不宜过大。当加工对象的工序较多、尺寸较大时，就不如自动更换主轴箱机床合适，但它的结构简单。(3)自动更换主轴箱组合机床它由自动线或组合机床中的标准部件组成。不可调多轴箱与动力箱按置在水平底座上，主轴箱库转动时整个装置紧固在进给系统的溜板上。主轴箱库转动与进给动作都按标准子程序工作。换主轴箱时间为几秒钟。工件夹紧于液压分度回转工作台，以便加工工件的各个面。好果回转工作台配以卸料装置，就能合流水生产自动化。在可变生产系统中采用这种装置，并配以相应的控制器可以获得完整的加工系统。(4) 数控八轴落地钻床大型冷凝器的水冷壁管板的孔多达15000个，它与支撑板联接在一起加工。孔径为20毫米，孔深180毫米。采用具有内冷却管道的麻花钻，57巴压力的冷却液可直接进入切削区，有利于排屑。钻尖磨成90供自动定心。它比普通麻花钻耐用，且进给量大。为了缩短加工时间，以8轴数控落地加工。1.4 镗孔专用设备趋势镗孔专用设备生产效率高，投资少，生产准备周期短，产品改型时设备损失少。而且随着我国数控技术的发展，镗孔专用设备的范围一定会愈来愈广，加工效率也会不断提高。2 箱体机械加工工艺规程设计2.1 零件图分析2.1.1 变速箱体的功能和特点 变速箱是汽车、拖拉机等传动系统的主要部件，而变速箱箱体是变速箱的主要零件，它的主要作用是支承各种传动轴，是典型的箱体类零件。它把变速箱中的轴类和齿轮等相关的零件和机构联接为一个大的整体，并使这些零件和机构保持在相对正确的位置行使它们功用，使其零件和机构更好的协调地发挥作用。变速箱体的加工质量直接影响变速器的装配，从而影响产品的使用性能和寿命。 变速箱体属于平面型（非回转体型）薄壁壳体零件，尺寸较大，结构复杂，其上有若干个精度要求较高的平面和孔系，以及较多的联接螺纹孔。2.1.2 主要加工表面及技术要求 变速箱体底座：表面粗糙度Ra 12.5um； 变速箱体N、R面：表面粗糙度 Ra 6.3um，平面度0.08mm，相对于和的公共轴线的垂直度误差为0.12mm，N面和R面的尺寸偏差为-0.3mm； 变速箱体G面：表面粗糙度 Ra6.3um，相对于的轴线的平行度为0.1mm，相对应公共轴线的平行度为0.10mm； 变速箱体H面：表面粗糙度 Ra6.3um； 变速箱体左侧的外圆：表面粗糙度 Ra3.2um，尺寸公差不低于f9； 变速箱体左侧的外圆：表面粗糙度 Ra2.5； 变速箱体S、Q面：表面粗糙度Ra12.5um； 变速箱体Z面：表面粗糙度 Ra6.3um，平面度0.10mm。2.1.3 主要加工孔及技术要求 变速箱体底座工艺孔：表面粗糙度 Ra1.6um，尺寸公差不低于H7； 轴承孔：表面粗糙度 Ra1.6um，相当于轴线的同轴度误差，圆柱度误差为0.008mm，相当于轴线的平行度误差为mm，相对于G面的尺寸偏差为mm。 轴承孔：表面粗糙度 Ra1.6um，相当于轴线的同轴度误差，轴线于Z面的平行度误差为mm，圆柱度误差为0.008mm，与轴线的尺寸偏差为mm。 轴承孔：表面粗糙度 Ra1.6um，相当于轴线的同轴度误差，轴线于Z面的平行度误差为mm，圆柱度误差为0.008mm。 轴承孔：表面粗糙度Ra1.6um，相对于轴线的同轴度误差mm，相当于轴线的的平行度误差为，圆柱度误差为0.007mm。 的孔：表面粗糙度Ra1.6um，相对于轴线的同轴度误差mm，相对于轴线和轴线的平行度误差为。 的孔：表面粗糙度1.6um，相对于轴线的平行度误差为，相对于轴线的同轴度误差为，圆柱度误差为0.010mm，相对于X轴线的位置度误差为0.1mm。 各个表面的螺纹孔：位置度误差为。 变速箱体左侧面的通孔：位置度误差为mm。2.1.4变速箱体的材料和毛坯 变速箱体HX110的材料是HT20-40,对应现在的材料是HT200。由于灰铸铁具有铸造性能好、可切削性能好、有较好的耐磨性、减震性和价格便宜等优点，所以它是箱体类零件广泛采用的材料。2.2 变速箱体加工工艺规程设计 工艺方案的拟定是组合机床设计的关键一步。因为工艺方案在很大程度上决定了组合机床的结构配置和使用性能。因此，应根据工件的加工要求和特点，按一定的原则、结合组合机床常用工艺方法、充分考虑各种影响因素，并经技术经济后拟订出先进、合理、经济可靠的工艺方案。2.2.1定位基准的选择 粗基准的选择：粗加工时的切削负荷较大，切削产生的热变形、较大夹压力引起的工件变形以及切削振动等，对精加工工序十分不利，影响加工尺寸精度和表面粗糙度。因此粗基准的选择至关重要。根据机械制造工艺学上阐述的粗基准的选取原则，再结合专用机床设计与制造中讲的箱体加工工艺过程分析，变速箱体的装配基准面和主轴承孔支撑面都是很重要的表面，所以保证这些面的技术要求至关重要。对主轴孔支撑面的要求较高，可以作为粗基准；若从表面尺寸大小来看，则装配基准面也可以作为粗基准。为了进一步确定粗基准，可以从变速箱体的作用及箱体毛坯的制造情况来加以分析。一般来说，在箱体的铸造过程中很可能由于砂芯的偏移而造成浇注后各主轴孔中心线与箱体个平面的相对位置度误差。若以装配基准面为粗基准加工孔及其它平面，然后在以其他平面为精基准加工装配基准面，这样虽然可以保证各个平面之间、孔与平面之间的相对位置精度，但对箱体内部的不加工表面及箱体内壁不均匀的误差则无法修正，甚至会因为偏差过大而造成装配时零件与箱体内壁相碰的现象。因而，一般对比较复杂的箱体加工，大多数以主轴孔支撑面(N面)为粗基准。 精基准的选择：采用一面两销定位，即变速箱体的装配基准面和装配基准面上的两个工艺孔作为精精基准。这样可以直接保证主轴孔中心相对此基准面的尺寸和平行度等的精度要求。2.2.2 加工方法的选择 变速箱体平面加工方法的选择 根据专用机床设计与制造里介绍箱体主要表面加工工艺分析可知，箱体平面的粗加工和半精加工一般是在刨床或者铣床上进行的，有时也可在卧式或立式车床上进行。一般来说，对狭长平面宜采用刨削，宽平面宜采用铣削。为了提高箱体平面加工的生产效率，在大批生产条件小，可采用多件、多工位的加工。 组合铣床加工表面的平行度、垂直度和平面度一般可以达到0.02/300mm，表面粗糙度可以达到Ra1.6um，所以变速箱体的底面、N、R、G和Z面都可以采用铣削加工。 变速箱体止口加工方法的选择 止口的加工一般采用车削或者镗削，因为加工面位置很特殊，所以加工的时候也要需要特殊处理。车销是为了保证加工精度，必须做专门的夹具保证车床的回转中心线与箱体的中心线重合。而镗削加工是也要专门制造镗杆和夹具。所以箱体止口的加工可以选择车削或者镗削。 变速箱体孔系加工方法的选择 对箱体上的轴空表面加工，经常采用的是钻、扩、绞、镗等方法。对在箱体的实体上加工孔，必须首先进行钻孔，若钻孔后质量达不到图纸要求时，则还需要在钻孔的基础上进行扩孔和绞孔。对已经铸造出的孔和直径尺寸大的孔，往往收到刀具结构和切削条件的限制，很少采用绞孔，而往往采用镗孔加工。 孔的加工方法还要根据孔的直径不同而不同，对于被加工孔直径在mm以下时，首先钻孔，在估计加工精度的要求，考虑是否进行扩孔和绞孔。对于被加工孔直径在mm以上时，往往在组合机床上采用镗削加工方法。组合钻床上钻孔加工的位置精度一般情况可以达到0.2mm，表面粗糙度可达到Ra12.5m；扩孔的位置精度可以达到0.1mm，表面粗糙度Ra6.3m；铰孔的位置精度可以达到0.030.05mm，表面粗糙度Ra0.32m；组合镗床上镗孔的粗糙度可达Ra1.25m，同轴度可以达到0.050.08/1000mm，轴线平行度一般情况下都能保证在孔距公差的范围，孔对基面的垂直度能达到0.02/100mm。因此，箱体上的N、R面螺纹底孔、H面通孔、G面螺纹通孔均采用钻削加工，并且由于孔有位置度要求，选择多轴组合钻床同时加工同一面上的孔，以保证孔系之间的位置精度；箱体底面的工艺孔质量要求较高，故采用钻、扩、铰加工；箱体上的轴承孔由于直径较大，尺寸精度、几何形状和表面粗糙度要求较高，在组合镗床上进行粗镗、精镗。2.2.3 拟定变速箱体的加工工序 当加工粗、精定位基准确定后，工序可初步确定。一般来说，在大批量生产中变速箱的加工顺序为：加工精基准面主要表面粗加工次要表面加工主要表面精加工钻孔、攻螺纹。但HX110箱体有一定的区别，箱体左侧90K7的轴承孔需要装配后再镗削，因此，G面上的4-M14-6H的螺纹孔须在装配之前进行加工。另外，斜面Z面的定位基准选择箱体底面和72K7、80K7轴承孔作为定位基准，故Z面加工安排在镗孔之后。现拟定箱体加工工艺过程如下：序号工序内容定位基准10粗铣、精铣箱体底面N面、箱体顶面和右端面20钻、扩、精铰箱体底面两个18.5H7工艺孔N面、箱体顶面和右端面30粗铣N、R面一面两孔40粗铣G、Q、S面一面两孔50粗镗止口一面两孔60粗车止口外圆一面两孔70钻G面螺纹底孔、H面通孔一面两孔80G面攻螺纹一面两孔90精铣G、Q、S面一面两孔100与件HX110-05415装配一面两孔110粗镗、半精镗轴承孔一面两孔120精铣N、R面一面两孔130精镗轴承孔一面两孔140精镗止口一面两孔150精车止口外圆一面两孔160粗铣、精铣Z面N面、72K7和80K7轴承孔170钻Z面6-M10-6H和M201.5-6H螺纹底孔N面、72K7和80K7轴承孔180Z面螺纹孔攻丝N面、72K7和80K7轴承孔190钻N、R、S、Q面螺纹底孔和16通孔一面两孔200N、R、S、Q面螺纹孔攻丝一面两孔210底面放油螺孔M201.5-6H攻丝N面、箱体顶面和右端面220去毛刺230清洗240终检3 组合机床的总体设计3.1 组合机床方案的制定3.1.1 制定工艺方案零件加工工艺将决定组合机床的加工质量、生产率、总体布局和夹具结构等。所以，在制定工艺方案时，必须计算分析被加工零件图，并深入现场了解零件的形状、大小、材料、硬度、刚度，加工部位的结构特点加工精度，表面粗糙度，以及定位，夹紧方法，工艺过程，所采用的刀具及切削用量，生产率要求，现场所采用的环境和条件等等。并收集国内外有关技术资料，制定出合理的工艺方案。(1) 加工孔的主要技术要求。根据被加工零件精镗孔圆N面47、80、72、90、 R面 47、68、72、90。那两个面的这些孔工件材料为HT200，HB170-241HBS要求生产纲领为（考虑废品及备品率）年产量2万件，单班制生产(2) 工艺分析加工该孔时，孔的位置度公差为0.05mm。(3) 定位基准及夹紧点的选择加工此零件上的孔，以上表面限制三个自由度和右端面限制三个自由度，位于中间的孔通过螺杆起到了很好的夹紧作用。在保证加工精度的情况下，提高生产效率减轻工人劳动量，由于工件是大批量生产，因此在设计时就认为是人工夹紧。3.1.2 确定组合机床的配置形式和结构方案。(1)被加工零件的加工精度被加工零件需要在组合机床上完成的加工工序及应保证的加工精度，是制造机床方案的主要依据。镗镗孔的精度要求较高，可采用镗孔组合机床。为了加工出表面粗糙度为Ra1.6um的孔，采取提高机床原始制造精度和工件定位基准精度并减少夹压变形等措施就可以了。为此，机床通常采用尾置式齿轮动力装置，进给采用液压系统，被加工零件图如图2.1所示 (2) 被加工零件的特点这主要指零件的材料、硬度加工部位的结构形状，工件刚度定位基准面的特点，它们对机床工艺方案制度有着重要的影响。此镗的材料是HT200、硬度HB170241、孔的直径为43mm。采用同步加工，零件的刚度足够，工件受力不大，振动，及发热变形对工件影响可以不计。一般来说，孔中心线与定位基准面平行且需由一面或几面加工的箱体宜用卧式机床，立式机床适宜加工定位基准面是水平的且被加工孔与基准面垂直的工件，而不适宜加工安装不方便或高度较大的细长工件。对大型箱体件采用单工位机床加工较适宜，而中小型零件则多采用多工位机床加工。此零件的加工特点是中心线与定位基准平面是垂直的，并且定位基准面是水平的，工件较小，其孔分布较密集，多轴箱体积较大，一次镗孔。(3) 零件的生产批量零件的生产批量是决定采用单工位、多工位、自动线或按中小批量生产特点设计组合机床的重要因素。按设计要求生产纲领为年生产量为2万件，从工件外形及轮廓尺寸，为了减少加工时间，采用多轴头，为了减少机床台数，此工序尽量在一台机床上完成，以提高利用率。(4) 机床使用条件根据使用组合机床对车间布置情况、工序间的联系、技术能力和自然条件等的要求来选择适合的组合机床。3.2 确定切削用量及选择刀具3.2.1 确定工序间余量为使加工过程顺利进行并稳定的保证加工精度，必须合理地确定工序余量。生产中常用查表给出的组合机床对孔加工的工序余量，以消除转、定位误差的影响。3.2.2 选择切削用量确定了在组合机床上完成的工艺内容了，就可以着手选择切削用量了。因为所设计的组合机床为多轴同步加工在大多数情况下，所选切削用量，根据经验比一般通用机床单刀加工低30%左右多轴主轴箱上所有刀具共用一个进给系统，通常为标准动力滑台，工作时，要求所有刀具的每分钟进给量相同，且等于动力滑台的每分钟进给量（mm/min）应是适合有刀具的平均值。因此，同一主轴箱上的刀具主轴可设计成同转速和同的每转 进给量（mm/r）与其适应。以满足直径的加需要，即： 2.1式中： 各主轴转速（r/min） 各主轴进给量（mm/r） 动力滑台每分钟进给量（mm/min）由于镗孔的加工精度、工件材料、工作条件、技术要求等，按照经济地选择满足加工要求的原则，采用查表的方法查得：进给量f=0.18mm/r、切削速度v=18m/min3.2.3 确定切削力、切削扭矩、切削功率根据文献9的134页表6-20中公式计算钻孔 （2-2） （2-3） （2-4）根据文献9的134页表6-20中公式计算镗孔 （2-5） （2-6） （2-7） （2-8） 式中， F、Fz-切削力（N）；T-切削转矩（N）；P-切削功率（Kw）；v-切削速度（m/min）；f-进给量（mm/r）；ap-切削深度（mm）； D-加工（或钻头）直径（mm）； HB-布氏硬度， 得HB=223。由d22-50，硬度大于190-240HBS，选择v=10-18m/min,f0.25-0.4mm/r,又d=35.8mm,取定第一次进给v1=17.9m/min,f1=0.3mm/r,则=100017.9/43=157r/min 取v2=17.9m/min,f2=0.3mm/r由以上公式可得： 3.2.4 选择刀具结构根据加工精度、工件材料、工件条件、技术要求等进行分析，按照经济地满足加工要求的原则，合理地选择刀具。只要所选工艺方案可以采用刚性较好的镗杆，还是采用镗削方法，这是因为镗刀制造简单，刃磨方便。当被加工孔直径在40mm以上时，组合机床上多采用镗削加工，其加工精度可高达1-2级。直径小于40mm时，选用钻削方法，钻头选用高速钢修磨棱带及横刃钻头。镗孔选用合金镗刀头。直径大于40mm时，选用镗削方法，刀具材料为硬质合金。当加工阶梯孔时，选用阶梯杆，由于多刀加工，扭矩较大，所以要选用强度较好的刀杆材料：41Gr。3.2.5 被加工零件工序图A被加工零件工序图的作用和内容被加工零件工序图是根据制定的工艺方案，表示所设计的组合机床上完成的工艺内容，加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技术要求，加工用的定位基准、夹压部位以及被加工零件的材料、硬度和在本机床加工前加工余量、毛坯或半成品情况的图样。除了设计研制合同外，它是组合机床设计的重要依据，也是制造、使用、调整和检验机床精度的重要文件。被加工零件工序图是在被加工零件的基础上，突出本机床或自动线的加工内容，并作必要的说明而绘制的。其主要内容包括：a.被加工零件的形状和主要轮廓尺寸以及与本工序机床设计有关部位结构形状和尺寸。b.本工序所选用的定位基准、夹压部位及夹紧方向。c.本工序加工表面的尺寸、精度、表面粗糙度、形位公差等技术要求以及对上道工序的技术要求。d.注明被加工零件的名称、编号、材料、硬度以及加工部位的余量。 B. 绘制被加工零件工序图的规定及注意事项a.绘制被加工零件工序图的规定 应按一定的比例，绘制足够的视图以及剖面；本工序加工部位用粗实线表示；定位用定位基准符号表示，并用下标数表明消除自由度符号；夹紧用夹紧符号表示，辅助支承用支承符号表示。b.绘制被加工零件工序图注意事项a) 本工序加工部位的位置尺寸应与定位基准直接发生关系。b) 对工件毛坯应有要求，对孔的加工余量要认真分析。c) 当本工序有特殊要求时必须注明。图2-1所示为被加工零件工序图。3.3加工示意图3.3.1 加工示意图的内容和作用 加工示意图是在工艺方案和机床总体方案初步确定的基础上绘制的。是表达工艺方案具体内容的机床工艺方案图。它是设计刀具，辅具，夹具，多轴箱和液压，电器系统以及选择动力部件，绘制机床总联系尺寸图的主要依据；是对机床总体布局和性能的原始要求；也是调整机床和刀具所必须的重要技术文件。 加工示意图应表达和标注的内容有：机床的加工方法，切削用量，工作循环和工作行程；工件，刀具及导向，托架及多轴箱之间的相对位置及其联系尺寸；主轴结构类型，尺寸及外伸长度；刀具类型，数量和结构尺寸；接杆（包括镗杆），浮动卡头，导向装置，攻螺纹靠模装置等结构尺寸；刀具，导向套间的配合，刀具，接杆，主轴之间的连接方式及配合尺寸等。3.3.2 绘制加工示意图的注意事项 加工示意图应绘制成展开图。按比例用细实线画出工件外形，加工部位，加工表面画粗实线。必须使工件和加工方位与机床布局相吻合，为简化设计，同一多轴箱上结构尺寸完全相同的主轴只画一根，但必须在主轴上标注与工件孔号相对应的轴号。一般主轴的分布不受真实距离的限制。当主轴彼此间很近或需设置结构尺寸较大的导向装置时，必须以实际中心距严格按比例画，以便检查相邻主轴，刀具，辅具，导向等是否相互干涉。主轴应从多轴箱端面画起；刀具画加工终了位置,攻螺纹则应画加工开始位置。对采用浮动卡头的镗孔刀杆，为避免刀杆退出导向时下垂，常选用托架支撑退出的刀杆。这时必须画出托架并标注联系尺寸。常用标准通用结构只画外轮廓，但须加注规格代号；对一些专用结构，如专用的刀具，导向，刀杆托架，专用接杆或浮动卡头等，须用剖视图表示其结构，并标注尺寸，配合及精度。3.3.3选择刀具，导向及有关计算C. 刀具的选择 选择刀具应考虑工件材质，加工精度，表面粗糙度，排屑及生产率等要求。只要条件允许，应尽量选用标准刀具，为提高工序集中程度或满足精度要求，可以采用复合刀具。孔加工刀具的直径与加工部位尺寸，精度相适应，其长度应保证加工终了时刀具螺旋槽尾端离导向套外端面30-50mm，以利于排屑和刀具磨损后有一定的向前调整量。D. 导向结构的选择 组合机床加工孔时，除采用刚性主轴加工方案外，零件上孔的位置精度主要是靠刀具的导向装置来保证的。因此，正确选择导向结构和确定导向类型，参数，精度，是设计组合机床的重要内容，也是绘制加工示意图时必须考虑的问题。E. 确定主轴类型，尺寸，外伸长度 主轴类型主要依据工艺方法和刀杆与主轴的联结结构进行确定。主轴轴颈及轴端尺寸主要取决于进给抗力和主轴-刀具系统结构。如与刀杆有浮动联接，主轴则有短悬伸镗孔主轴和长悬伸镗孔主轴。主轴轴颈尺寸规格应按照选定的切削用量计算切削转矩F. 选择接杆，浮动卡头 除刚性主轴外，组合机床主轴与刀具间常用接杆连接和浮动卡头连接，在钻扩铰，锪孔及倒角等加工小孔时，通常都采用接杆。因多轴箱各主轴的外伸长度和刀具长度都为定值，为保证多轴箱上各刀具能同时到达加工终了位置，须采用轴向可调整的接杆来协调各轴的轴向长度，以满足同时加工完各孔的要求。为使工件端面至多轴箱端面为最小距离，首先应按加工部位在外壁，加工孔深最浅，孔径又最大的主轴选定接杆，由此选用其他接杆。接杆已标准化，通用标准接杆号可根据刀具尾部结构和主轴头部内孔直径选取 为提高加工精度，减少主轴位置误差和主轴振摆对加工精度的影响，在采用长导向或双导向进行镗，扩，铰孔时，一般孔的位置精度靠夹具保证。为避免主轴与夹具导套不同轴而引起的刀杆别劲现象而影响加工精度，均可采用浮动卡头连接 加工螺纹时，常采用攻螺纹靠模装置和攻螺纹卡头及相配套的攻螺纹接杆，丝锥用相应的弹簧夹头装在攻螺纹接杆上。G. 标注联系尺寸 首先从同一多轴箱上所有刀具中找出影响联系尺寸的关键刀具，使其接杆最短，以获得加工终了时多轴箱前端面到工件端面之间所需最小距离，并据此确定全部刀具，接杆，导向托架及工件之间的联系尺寸。多轴箱端面到工件端面之间的距离是加工示意图上最重要的联系尺寸，为使所设计的机床结构紧凑，应尽量缩小这一距离。这一距离取决于两方面：一是多轴箱上刀具，接杆，主轴等结构和相互联系所需的最小轴向尺寸；二是机床总布局所需求的联系尺寸。两方面是相互制约的H. 标注切削用量 各主轴切削用量应标注在相应主轴右端。其内容包括：主轴转速NI，相应刀具的切削速度VI，每转进给量fi和每分钟进给量fm.同一多轴箱上各主轴的每分钟进给量是相等的，等于动力滑台的工进速度VfI. 动力部件工作循环及行程确定 动力部件的工作循环是指加工时，动力部件从原始位置开始运动到加工终了位置，又返回到原位的动作过程。一般包括快速引进，工作进给和快退等动作。有时还有中间停止，多次往复进给，跳跃进给，死档铁停留等特殊要求、1 工作进给长度L的确定，组合机床上有第一工作进给和第二工作进给之分。前者用于钻，扩，铰和镗孔等工序；后者常用于钻或扩孔之后需要进行锪平面，倒大角等工序。工作进给长度等于加工部位长度与刀具切入，刀具切出长度之和。2 快速引进长度的确定 快速引进是指动力部件把刀具送到工作进给位置，其长度按具体情况确定。在加工双层或多层的同轴孔系时，可采用跳跃进给循环进行加工，既在加工完一层壁厚，动力部件再次快速引进到位，再加工第二层壁孔，以缩短循环时间。3 快速退回长度的确定 快速退回的长度等于快速引进和工件进给长度之和。一般在固定式夹具钻孔或扩孔的机床上，动力部件快速退回的行程，只要把所有刀具都退回至导套内，不影响工作的装卸就行。但对于夹具需要回转或移动的机床，动力部件快速退回行程必须把刀具，托架，活动钻模板及定位销都推离到夹具运动可能碰到的范围之外。4 动力部件总行程的确定 动力部件的总行程除了满足工作循环向前和向后所需的行程外，还要考虑因刀具磨损或补偿制造，安装误差，动力部件能够向前调节的距离和刀具装卸以及刀具从接杆中或接杆连同刀具一起从主轴孔中取出时，动力部件需后退的距离。动力部件的总行程为快退行程与前后备量之和。8 其他应注意的问题1） 加工示意图与机床实际加工状态一致。表示出工件安装状态机主轴加工的方法2） 图中尺寸应标注完整，尤其是从多轴箱端面至刀尖的轴向尺寸链应齐全，以便于检查行程和调整机床。图中应表示出机床动力部件的工作循环图及各行程长度。注意攻螺纹循环丝锥提前退出工件后，动力部件才能开始退回。3） 加工示意图应有必要的说明加工示意图CAD3.4 机床尺寸联系总图A. 选择动力部件a.动力滑台型号的选择根据选定的切削用量计算得到的单根主轴的进给力，按文献9的62页公式 计算。 式中，Fi各主轴所需的 向切削力，单位为N。则 主轴箱：实际上,为克服滑台移动引起的摩擦阻力，动力滑台的进给力应大于F。又考虑到所需的最小进给速度、切削功率、行程、主轴箱轮廓尺寸等因素，为了保证工作的稳定性，由文献9的91页表5-1，左、右、后面分别选用机械滑台HJ40A型、HJ40A型、HJ40A型，台面宽400mm，台面长800mm，滑台及滑座总高为320mm，允许最大进给力为20000N；其相应的侧底座型号分为1CC401M、1CC401M、1CC401。b.动力箱型号的选择由切削用量计算得到的各主轴的切削功率的总和，根据文献9的47页公式计算： 式中, 消耗于各主轴的切削功率的总和（Kw）；多轴箱的传动效率,加工黑色金属时取0.80.9，加工有色金属时取0.70.8；主轴数多、传动复杂时取小值，反之取大值。本课题中，被加工零件材料为灰铸铁，属黑色金属，又主轴数量较多、传动复杂，故取5。右主轴箱：则根据液压滑台的配套要求，滑台额定功率应大于电机功率的原则，查文献9的页表5-38得出动力箱及电动机的型号,见表2-1。表 2-1 动力箱及电动机的型号 动力箱型号电动机型号电动机功率(Kw)电动机转速(r/PM)输出轴转速(r/min)后主轴箱1TD40-IY100-L821440720c.配套通用部件的选择侧底座1CC401型号，其高度H=560mm，宽度B=600mm，长度L=1350mm。B. 确定机床装料高度H装料高度是指机床上工件的定位基准面到地面的垂直距离。本课题中，工件最低孔位置h2=70.52，主轴箱最低主轴高度h1=145.02，所选滑台与滑座总高h3=320，侧底座高度h4=560，夹具底座高度h5=345，中间底座高度h6=600，综合以上因素，该组合机床装料高度取H=1005。确定夹具轮廓尺寸夹具是用于定位和夹紧工件的，所以工件轮廓尺寸和形状是确定夹具轮廓尺寸的依据，由于加工示意图中对工件和靠模杆的距离，以及导套尺寸都作了规定，掌握了以上尺寸后，确定夹具总长尺寸A，A=590 mm。夹具底座高度应视夹具大小而定，既要求保证有足够的刚性，又要考虑工件的装料高度，一般夹具底座高度不小于240mm。根据具体情况，本夹具底座取高度为345mm。确定中间底座尺寸在加工示意图中，已经确定了工件端面至主轴箱在加工终了时距离：L1左=650mm，L2右=800mm 根据选定的动力部件及其配套部件的位置关系，并考虑动力头的前备量因素，通过尺寸链就可确定中间底座尺寸LL=2（L1左+L2右+2L2+L3）-2（L 1+ L 2+ L 3）其中 L1-动力头支承凸台尺寸。L2-动力头支承凸台端面到滑座前端面加工完了时距离，由于动力头支承凸台端面到滑座端面最小尺寸和动力头向前备量组成。L3-滑座前端面到床身端面距离取L=585mm。确定中间底高度尺寸时，应考虑铁屑的储存及排除电气接线安排，中间底座高度一般不小于540mm。本机床确定中间底座高度为600mm。 确定主轴箱轮廓尺寸主要需确定的尺寸是主轴箱的宽度B和高度H及最低主轴高度h1。主轴箱宽度B、高度H的大小主要与被加工零件孔的分布位置有关，可按文献9的49页公式计算： B=b+2b1 H=h+h1+b1式中，b工件在宽度方向相距最远的两孔距离（）；b1最边缘主轴中心距箱外壁的距离（）；h工件在高度方向相距最远的两孔距离（）；h1最低主轴高度（）。其中，h1还与工件最低孔位置（h2=70.52）、机床装料高度（H=1005）、滑台滑座总高（h3=320）、侧底座高度（h4=560）等尺寸有关。对于卧式组合机床， h1要保证润滑油不致从主轴衬套处泄漏箱外，通常推荐h185-140，本组合机床按文献9的50页公式h1=h2+H-(0.5+h3+h4) 计算，得： h1=150.52。b=212.33,h=186.48,取b1=100，则求出主轴箱轮廓尺寸： B=b+2b1=212.33+2100=412.33 H=h+h1+b1=186.48+150.52+100=437根据上述计算值,按主轴箱轮廓尺寸系列标准，主轴箱轮廓尺寸都预定为BH=500500。4 镗孔夹具设计4.1 夹具的组成(1) 定位元件 定位元件保证工件在夹具中处于正确的位置。如图3-2所示，钻后盖上的10孔，其钻夹具如图3-3所示。夹具上的圆柱销5、菱形销9和支承板4都是定位元件，通过它们使工件在夹具中占据正确的位置。(2) 夹紧装置 夹紧装置的作用是将工件压紧夹牢，保证工件在加工过程中受到外力(切削力等)作用时不离开已经占据的正确位置。图3-3中的螺杆8(与圆柱销合成一个零件)、螺母7和开口垫圈6就起到了上述作用。(3) 对刀或导向装置 对刀或导向装置用于确定刀具相对于定位元件的正确位置。如图3-3中钻套l和钻模板2组成导向装置，确定了钻头轴线相对定位元件的正确位置。铣床夹具上的对刀块和塞 尺为对刀装置。 (4) 连接元件 连接元件是确定夹具在机床上正确位置的元件。如图3-3中夹具体3的底面为安装基面，保证了钻套1的轴线垂直于钻床工作台以及圆柱销5的轴线平行于钻床工作台。因此，夹具体可兼作连接元件。车床夹具上的过渡盘、铣床夹具上的定位键都是连接元件。 (5) 夹具体 夹具体是机床夹具的基础件，如图3-3中的件3，通过它将夹具的所有元件连接成一个整体。 (6) 其它装置或元件 它们是指夹具中因特殊需要而设置的装置或元件。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5辅助支承 辅助支承不能作为定位元件，不能限制工件的自由度，它只用以增加工件在加工过程中的刚性。图6-5列出了辅助支承的几种结构形式。图a结构简单，但在调整时支承钉要转动，会损坏工件表面，也容易破坏工件定位；图b所示结构在旋转螺母1时，支承螺钉2受装在套筒4键槽中的止动销3的限制，只作直线移动；图c为自动调节支承，支承销2受下端弹簧1的推力作用与工件接触，当工件定位夹紧后，回转手柄5，通过锁紧螺钉4和斜面顶销3，将支承销2锁紧；图d为推式辅助支承，支承滑柱2通过推杆1向上移动与工件接触，然后回转手柄4，通过钢球5和半圆键3，将支承滑柱1锁紧。图6-5 辅助支承 (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(三) 工件以外圆定位常用定位元件1V形块 V形块的结构形式如图6-8所示。图a为短V形块；图b为两短V形块组合，用于工件定位基面较长的情况；图c为分体结构的V形块，淬硬钢镶块或硬质合金镶块用螺钉固定在V形铸铁底座上，用于工件定位基面长度和直径均较大的情况；图e 、f是两种浮动式V形块结构。当工件以粗基准或工件以阶梯圆柱面定位时，V形块工作面的长度一般应减为2mm5mm(如图d所示)，以提高定位的稳定性。用V形块定位，工件的定位基准始终在V形块两定位面的对称中心平面内，对中性能好。图6-8 V形块一个短V形块限制两个自由度；两个短V形块组合或一个长V形块限制四个自由度；浮动式V形块只限制一个自由度。2. 定位套 图6-9是常用的定位套结构形式。图a用在工件以端面为主要定位基面的场合，短定位套孔限制工件的两个自由度；图b用在工件以外圆柱表面为主要定位基面的场合，长定位套孔限制工件的四个自由度；图c用于工件以圆柱面端部轮廓为定位基面，锥孔限制工件的三个自由度。图6-9 定位套3半圆孔 图6-10是半圆孔定位装置。当工件尺寸较大，用圆柱孔定位不方便时，可将圆柱孔改成两半，下半孔用作定位，上半孔用于压紧工件。短半圆孔定位限制工件的二个自由度；长半圆孔定位限制工件的四个自由度。图6-10 半圆孔定位装置（四） 工件以组合表面定位常用定位元件在实际生产中，为满足加工要求，有时采用几个定位面相组合的方式进行定位。常见的组合形式有：两顶尖孔、一端面一孔、一端面一外圆、一面两孔等；与之相对应的定位元件也是组合式的。例如，长轴类零件采用双顶尖组合定位；箱体类零件采用一面双销组合定位。 几个表面同时参与定位时，各定位基准（基面）在定位中所起的作用有主次之分。例如，轴以两顶尖孔在车床前后顶尖上定位的情况，前顶尖孔为主要定位基面，前顶尖限制三个自由度，后顶尖只限制两个自由度。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。夹紧装置的组成如下图夹紧装置的组成有：（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。二、夹紧力的确定 1夹紧力作用点的选择 （1）夹紧力的作用点应正对定位元件或位于定位元件所形成的支承面内。（2）夹紧力的作用点应位于工件刚性较好的部位。（3）夹紧力作用点应尽量靠近加工表面，使夹紧稳固可靠。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
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