多孔零件的工艺规程及钻Φ6孔夹具设计说明书

摘要

本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切

削机床、公差配合与测量等多方面的知识。

多孔零件加工工艺规程及夹具设计是包括零件加工的工艺设

计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先

对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择

好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工

步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切

削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成

部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接

部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹

具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。

关键词：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。

ABSTRCT

Thisdesigncontenthasinvolvedthemachinemanufacturecraftand

theenginebedjigdesign,themetal-cuttingmachinetool,thecommon

differencecoordinationandthesurveyandsoonthevariousknowledge.

Thereductiongearboxbodycomponentstechnologicalprocessandits

theprocessingholejigdesignisincludesthecomponentsprocessingthe

technologicaldesign,theworkingproceduredesignaswellastheunit

clampdesignthreeparts.Mustfirstcarryontheanalysisinthe

technologicaldesigntothecomponents,understoodthecomponentsthe

craftredesignsthesemifinishedmaterialsthestructure,andchoosesthe

goodcomponentstheprocessingdatum,designsthecomponentsthecraft

route;Afterthatiscanyingonthesizecomputationtoacomponentseach

laborstepofworkingprocedure,thekeyisdecideseachworkingprocedure

thecraftequipmentandthecuttingspecifications;Thencarriesontheunit

clampthedesign,thechoicedesignsthejigeachcompositionpart,like

locatesthepart,clampsthepart,guidesthepart.toclampconcreteandthe

enginebedconnectionpartaswellasotherparts;Positionerrorwhich

calculatesthejiglocateswhenproduces,analyzesthejigstructurethe

rationalityandthedeficiency,andwilldesigninlaterpaysattentiontothe

improvement.

Keywords:Thecraft,theworkingprocedure,thecutting

specifications,clamp,thelocalization,theerror

目录

序言.........................................................1

第一章机床夹具介绍.............................................2

1.1夹具的现状及生产对其提出新的要求........................2

1.2现代夹具的发展方向......................................3

第二章零件的分析...............................................5

2.1零件的作用...............................................5

2.2零件的工艺分析..........................................5

第三章工艺规程设计.............................................6

3.1确定毛坯的制造形式......................................6

3.2基面的选择..............................................6

3.3制定工艺路线............................................7

3.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定.................9

3.5确定切削用量及基本工时.................................10

第四章机床夹具的定位及夹紧...................................14

4.1概述....................................................14

4.1.1机床夹具的概念....................................14

4.1.2机床夹具的组成....................................14

4.1.3机床夹具的分类....................................15

4.1.4机床夹具在机械加工中的作用.......................17

4.2工件的装夹方式..........................................18

4.3基准及其分类............................................19

4.4工件的定位.............................................21

4.4.1工件定位的基本原理................................21

4.4.2常见定位方式及定位元件...........................22

4.5工件的夹紧.............................................23

4.5.1夹紧装置的组成及基本要求.........................23

4.5.2夹紧力的确定......................................24

第五章夹具设计................................................26

5.1问题的提出..............................................26

5.2定位基准的选择.........................................26

5.3切削力和夹紧力的计算...................................27

5.4定位误差分析...........................................27

5.5夹具设计及操作的简要说明...............................28

总结........................................................29

致谢........................................................31

参考文献.....................................................32

序言

机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，

并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接

供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各

种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，

因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展

的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低

是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。

多孔零件的加工工艺规程及其夹具设计是在学完了机械制

图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设

计之后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定位,

夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹

具，保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新

能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在

设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要,

只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。

本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评

指正。

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第一章机床夹具介绍

夹具最早出现在1787年，至今经历了三个发展阶段。第一阶段表

现为夹具与人的结合。在工业发展初期。机械制造的精度较低，

机械产品工件的制造质量主要依赖劳动者个人的经验和手艺，而

夹具仅仅作为加工工艺过程中的一种辅助工具；第二阶段是随着

机床、汽车、飞机等制造业的发展，夹具的门类才逐步发展齐全。

夹具的定位、夹紧、导向(或对刀)元件的结构也日趋完善，逐

渐发展成为系统的主要工艺装备之一；第三阶段，即近代由于世

界科学技术的进步及社会生产力的迅速提高，夹具在系统中占据

相当重要的地位。这一阶段的主要特征表现为夹具与机床的紧密

结合。

1.1夹具的现状及生产对其提出新的要求

现代生产要求企业制造的产品品种经常更新换代，以适应市

场激烈竞争，企业中多品种生产的工件已占工件种类数的85%左

右。然而目前，一般企业习惯与采用传统的专用夹具，在一个具

有大批量生产的能力工厂中约拥有1300015000套专用夹具。另

一方面，在多品种生产的企业中，约隔4年就要更新80里左右的

专用夹具，而夹具的实际磨损量只有15%左右，特别最近年来柔

性制造系统(FMS)、数控机床(NC),加工中心(MC)和成组加

工(GT)等新技术被应用和推广，使中小批生产的生产率逐步趋

近于大批量生产的水平。

综上所述，现代生产对夹具提出了如下新的要求：

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1.能迅速方便地装备新产品的投产以缩短生产准备周期

2.能装夹一组用似性特征的工件

3.适用于精密加工的高精度的机床

4.适用于各种现代化制造技术的新型技术

5.采用液压汞站等为动力源的高效夹紧装置，进一步提高劳

动生产率

1.2现代夹具的发展方向

现代夹具的发展方向表现为精密化、高效化、柔性化、标准

化等四个方面：

1.精密化

随着机械产品精度的日益提高，势必也相应提高对其精度耍

求。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，

其分度可达正负0.1,用于精密车削的高精度三爪卡盘，其定心

精度为5um,又如用于轴承套圈磨削的电磁无心夹具，工件的圆

读可达0.2~0.5um0

2.身效化

高效化夹具主要用来减少工件加工的机动时的和辅助时的，

以提高劳动生产率，减少工人劳动强度，常见的高效化夹具有：

自动化夹具、告诉化夹具、具有夹紧动力模块的夹具等。例如使

用电动虎钳装夹工件，可使工件效率比普通虎钳提高了5倍左右;

而高速卡盘则可保证卡爪在转速9000r/min的条件下能正常夹紧

工件，使切削速度大幅度提高。

3.柔性化

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夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是通过调组合等方式,

以适应工艺可变因素的能力。工艺的可变因素主要有：工序特征、

生产批量、工件的形状和尺寸等，具有柔性化特征的新型夹具种

类主要有：组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、模块夹具、数

控夹具等，在较长时间内，夹具的柔性化趋向将是夹具发展的主

要方向。

4.标准化

夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面，在制造典型

夹具，结构的基础上，首先进行夹具元件和部件的通用化，建立

典型尺寸系列或变型，以减少功能用途相近的夹具元件和不见的

形成：舍弃一些功能低劣的结构，通用化方法包括：夹具、部件、

元件、毛呸和材料的通用化夹具的标准化阶段是通用化的深入并

为工作图的审查创造了良好的条件。目前，我国已有夹具零件、

部件的国家标准：GB2148"2249-80,GB2262~2269-80以及通用夹

具标准，组合夹具标准等。夹具的标准化也是夹具柔性化高效化

的基础，作为发展趋势，这类夹具的标准化，有利于夹具的专业

化生产和有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。

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第二章零件的分析

2.1零件的作用

多孔零件的作用，待查

2.2零件的工艺分析

多孔零件有2个加工面他们相互之间没有任何位置度要求。

1：以中30外圆和端面为基准的加工面，这组加工面主要是铳右

端面,钻，扩，较。20孔。

2：以中20孔为基准的加工面，这组加工面主要是钻①10孔，钻

①6孔，铳侧面，保证宽28mm。

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第三章工艺规程设计

3.1确定毛坯的制造形式

零件年产量为批量，而且零件加工的轮廓尺寸不大，

在考虑提高生产率保证加工精度后可采用铸造成型。

3.2基面的选择

粗基准选择应当满足以下要求：

（1）粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证

加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好

几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度

要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹

等。

（2）选择加工余量耍求均匀的重要表面作为粗基准。例如:

机床床身导轨面是其余量要求均匀的重耍表面。因而在加工时选

择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加

工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而

细致的组织，以增加耐磨性。

（3）应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证

该而有足够的加工余量。

（4）应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基

准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表

面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。

（5）粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗

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糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。

基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，他对零件的

生产是非常重要的。先选取外圆和端面作为定位基准，。

精基准的选择应满足以下原则：

（1）“基准重合”原则应尽量选择加工表面的设计基准为

定位基准，避免基准不重合引起的促差。

（2）“基准统一”原则尽可能在多数工序中采用同一组精

基准定位，以保证各表面的位置精度，避免因基准变换产生的误

差，简化夹具设计与制造。

（3）“自为基准”原则某些精加工和光整加工工序要求加

工余量小而均匀，应选择该加工表面本身为精基准，该表面与其

他表面之间的位置精度由先行工序保证。

（4）“互为基准”原则当两个表面相互位置精度及自身尺

寸、形状精度都要求较高时，可采用“互为基准”方法，反复加

工。

（5）所选的精基准应能保证定位准确、夹紧可靠、夹具简单、

操作方便。

以已经加工好的中20孔和一端面为定位精基准，加工其它表

面及孔。主要考虑精基准重合的问题，当设计基准与工序基

准不重合的时候，应该进行尺寸换算，这在以后还要进行专

门的计算，在此不再重复。

3.3制定工艺路线

制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精

度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领己确定

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为成批生产的条件下，可以考虑采用万能型机床配以专用夹具，

并尽量使工序集中在提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效

果，以便使生产成本尽量降下来。

制定以下两种工艺方案:

方案一

1铸造铸造

时效

2时效处理

处理

3车车由30左端面和外圆

4铳铳右端面

5钻钻，扩，钱中20孔

6钻钻中10孔

7钻钻中6孔

8铳铳侧面，保证宽28nlm

9检验检验

方案二

1铸造铸造

时效

2时效处理

处理

3钻钻，扩，钱①20孔

4钻钻①10孔

5车车中30左端面和外圆

6铳铳右端面

7钻专占①6孔

8铳铳侧面，保证宽28mm

9检验检验

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工艺方案一和方案二的区别在于方案一先加工外圆和端面，

再铳右端面，钻，扩，钱中20孔等工序安排合理紧凑，而方案二

先钻孔再加工外圆和端面，违背了先面后孔的原则，综合考虑我

们选择方案一。

具体的加工路线如下

1铸造铸造

时效

2时效处理

处理

3车车由30左端面和外圆

4铳铳右端面

5钻钻，扩，钱中20孔

6钻钻中10孔

7钻钻中6孔

8铳铳侧面，保证宽28nlm

9检验检验

3.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确

定

零件材料为HT200

生产类型为批量生产，采用铸造毛坯。

1、不加工表面毛坯尺寸

不加工表面丰坏按照零件图给定尺寸为自由度公差，由铸造可直

接获得。

2、端而和外圆

由于端面要与其他接触面接触，同时乂是①30孔的中心线的基

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准。查相关资料知余量留2nlm比较合适。

3、孔

毛坏为空心，铸造出孔。孔的精度要求介于IT7—IT8之间，参照

参数文献，确定工艺尺寸余量为2.5mm

3.5确定切削用量及基本工时

工序1：车①30外圆和端面

1）切削深度单边余量为Z=2nmi

2）进给量根据《机械加工工艺手册》取f=0.8mm/r

3）计算切削速度

r%;；产

其中：Cv=342,儿,=0.15,>\,=0.35,m=0.2o修正系数十见

《切削手册》表1.28,即

^,,=1.44,幻=0.8,—=1.04,原汗=0.81,kBv=0.97o

所以

V.=--------—-------X1.44X0.8XI.O4xO.81xO.97=89m/min

'6O°-2X2.2015x0.8°e

4）确定机床主轴转速

1000v,1000x89co/.

ns=------=-------a944r7min

ndw7ix3O

与944r/min相近的机床转速为1000r/min。现选取

n,v=1000r/mino

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出凡xv30x!000八,c,.

所以头际切削速度匕.二——-=---------=94.2/7?/min

,10001000

5)切削工时,

t“I=W+/2i；其中l=30【mn;=4mm;=()mm;

34

=0.0425(min)

1000x0.8

工序2：铳右端面

1.选择刀具

刀具选取不重磨损硬质合金套式面铳刀，刀片采用YG8,

ap=\.5nun,d（）=40mm,v=150m/min,z=4。

2.决定铳削用量

1）决定铳削深度

因为加工余量不大，故可在一次走刀内铳完，则

ap=\tnrn

2）决定每次进给量及切削速度

根据X51型铳床说明书，其功率为为7.5kw,中等系统刚度。

根据表查出/.=0.2mm/齿，贝lj

1000v1000x150

=1194/7min

47id^■x40

按机床标准选取凡v=1200r/min

_7rdn_4x40x1200

w=150.7m/min

-1000-1000

当〃w=1200r/min时

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f„,=f.znw=0.2x4x1200=1160mm/r

按机床标准选取f:n=1200twn/r

3）计算工时

切削工时：1=404=9mm,l2=3nvn,则机动工时为

=M+4=914013=0216m.n

1200x0.2

工序3：钻①10孔

机床：Z525立式钻床

刀具：根据《机械加工工艺手册》表10-61选取高速钢麻花

钻①10

1）进给量取f=0.13mm/r

2）切削速度V=24〜34m/min.取V=30m/min

3）确定机床主轴转速

lOOOv1000x303.

ns=--------=-----------才868i7nnn

7Tdw7TX10

与868r/min殂近的机床转速为900r/mino现选取

町二900r/min。

00

所以实际切削速度匕=也="巾‘=31.086m/min

10001000

5）切削工时，按《工艺手册》表6.2-1。

t=1+4+"j;其中l1=4mm;/2=3mm;

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1+/1+/、_12+4+3

t〃尸一丁=0.162min

900x0.13

工序4：钻①6孔

机床：Z525立式钻床

刀具：根据《机械加，工艺手册》表10-61选取高速钢麻花

钻中6

1）进给量取f=0.13mm/r

2）切削速度V=24~34m/min.取V=30m/min

3）确定机床主轴转速

1000v1000x30—.

ns=-----c-=--------x1592r/min

ndw兀入6

与1592r/min相近的机床转速为1600r/min。现选取

nM,=1600r/mino

7rdn7tx6xl600.

所以实际切削速度匕二——s-=-----------=30.14m/min

10001000

5）切削工时，按《工艺手册》表6.2-1。

t/ZI=+‘2i；其中1=3;/)=4mm;Z2=3mm;

1+4+'2=31+4+3=0182min

m

nwf1600x0.13

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第四章机床夹具的定位及夹紧

4.1概述

在机械制造中，用以装夹工件（和引导刀具）的装置，称为

夹具。它是用来固定加工对象，使之占有正确位置，接受施工或

检测的装置。

4.1.1机床夹具的概念

在机械加工过程中，为了保证加工精度，首先要使工件在机

床上占有正确的位置，确定工件在机床上或夹具中占有正确的位

置的过程，称为工件的定位。定位后将其固定，使其在加工过程

中始终保持定位位置不变的操作称为夹紧。工件在机床或夹具上

定位、夹紧的过程称为工件的装夹。用以装夹工件的装置称为机

床夹具，简称夹具。

4.1.2机床夹具的组成

1.机床夹具的基本组成部分

（1）定位装置

该装置由定位元件组合而成，其作用是确定工件在夹具中的

正确位置。

（2）夹具装置

该装置的作用是将工件压紧夹牢，并保证工件在加工的过程

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中正确位置不变。

（3）夹具体

夹具体是夹具的基本骨架，通过它将夹具所有的元件构成一

个整体。

2.机床夹具的其他特殊元件或装置

（1）连接元件

根据机床的特点，夹具在机床上的安装连接常有两种形式。

一种是安装在机床工作台上，另一种是安装在机床主轴上。连接

元件用以确定夹具本身在机床上的位置。如机床夹具所使用的过

渡盘，铳床夹具所使用的定向键等，都是连接元件。

（2）对刀元件

常用在普通铳床夹具中，用对刀快调整铳刀加工前的位置。

对刀时，铳刀不与对刀快直接接触，而用塞尺进行检查，以免碰

伤铳刀的切削刃和对刀快工作表面。

（3）导向元件

常用在钻床、镇床夹具中，用钻套和镜套引导刀具加工中的

正确位置。

（4）其他元件或装置

根据加工需要，有些夹具还分别采用分度装置、靠模装置、

上下料装置、平衡块等。这些元件或装置需要专门设计。

4.1.3机床夹具的分类

根据机床夹具的通用化程度，可将夹具氛围以下几种：

1.通用夹具

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可加工一定范围内不同工价的夹具为通用夹具，如车床上的

三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘：铳床上的平口虎钳、分度头和

回转工作台等。它们有很大的通用性，无需调整或稍加调整就可

以用于装夹不同的工件。这类夹具一般已标准化，由专业工厂生

产，作为机床附件供应给用户。

由于使用通用夹具夹紧工件比较费时，操作复杂，生产效率

低，且较难装夹形状复杂的工件，故通用夹具主要用于单件小批

生产，在产品固定的大批量生产中很少使用通用夹具，而使用效

率较高的专用夹具。

2.专用夹具

专用夹具是针对某一种工件的某道工序专门设计的夹具。所

以结构紧凑，操作迅速方便。专用夹具通常由使用厂根据要求自

行设计与制造。

专用夹具定位精度高，一批工件加工或所得尺寸稳定，互换

性高，并且可以减轻劳动强度，节省工时，显著提高效率，另外

利用专用夹具还可以扩大机床的工艺范围。但专用夹具是为满足

某个工件某道工序的加工需要而专门设计的，所以它的适用范围

较窄。此外、专用夹具的设计制造周期较长。当产品更换时，往

往因无法再使用而报废，因此，专用夹具主要适用于产品品种相

对稳定的大批大量生产。

3.成组夹具

根据成组技术原来技术的用于成组加工的夹具。这种夹具的

特点是，在通用的夹具体上，只需对夹具的部分元件稍加调整或

更换，即可用于组内的不同工件的加工。

4.组合夹具

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组合夹具是由可循环使用的标准夹具零件部件组装成易于联

结和拆卸的夹具。它在使用上具有专用夹具的优点，而当产品更

换时，不存在夹具“报废”问题。因为它可以拆开，其元件可清

洗入库，留待组装籽的夹具。因此，组合夹具很适合于新产品试

制和单件小批生产使用。由于组合夹具还具有缩短生产准备周期,

减少专用夹具种类、数量和存放面积等优点，特别适用于新产品

的试制和多品种小批量生产。

5.随行夹具

随行夹具为自动线上使用的一种夹具。自动线夹具基本上分

为两类：一类为固定式夹具，它与一般专用夹具相似；一类为随

行夹具，她除了具有一般夹具所担负的装夹任务外，还担负自动

线输送工件的任务。所以，它是跟随被加工工件沿着自动线从一

个工位移到下一个工位的，故称为随行夹具。

除了上述分类外，夹具还可以按照动力来源不同分为手动夹

具、气动夹具、液压夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具及自

夹紧夹具等，按工种还可以分为车床夹具、铳床夹具、磨床夹具、

钻床夹具等。

4.1.4机床夹具在机械加工中的作用

夹具是机械加工中的一种工艺装备，它在生产中起的作用很

大，所以在机械加工中的应用十分广泛。归纳起来有以下几个方

面的作用；

1.保证工件的加工精度

由于采用夹具安装，可以准确地确定工件与机床、刀具之间

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的相互位置，所以在机械加工中，可以保证工件各个表面的相互

位置精度，使其不受或不受各种主观因素的影响，容易获得较高

的加工精度，并使一批工件的精度稳定。

2.提高劳动生产率和降低加工成本

采用夹具使工件装夹方便，免去工件逐个找正对刀所花费的

时间，因此可以缩短辅助时间。另外，采用夹具装夹或，产品质

量稳定，对操作工人的技术水平的要求可以降低，有利于提高生

产率和降低成本。

3.扩大机床工艺范围和改变机床用途

使用专用夹具可以改变原机床的用途和扩大机床的使用范

围，实现一机多能。这是在生产条件有限的也器中常用的一种技

术改造措施。例如，在车床或摇臂钻床上安装链摸夹具后，就可

以对箱体孔系进行镖削加工，一充分发挥通用机床的作用。

4.改善劳动条件和保证生产安全

使用专用机床夹具可减轻工人的劳动强度、改善劳动条件，

保证安全生产。

4.2工件的装夹方式

工件在机床上的装夹方式有以下三种方法：

1.直接找正法

在机床上根据工件上有关基准直接找正工件，使工件获得加

工的正确位置的方法。

直接找正法的定位精度和工作效率，取决于被找工件表面的

精度、找正方法和所用工具及工人的技术水平。此法一般多用于

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单件小批生产和精度要求特别高的场合。

2.划线找正法

在机床上按毛坯或工件上所划线找正工件，使工件获得正确

位置的方法。

此法由于受到划线精度的限制，定位精度比较低，多用于单

件小批量生产、毛坯精度较低以及大型零件等不使用夹具的粗加

工中。

3.用夹具装夹

即通过夹具上的定位元件使工件相对于刀具及机床获得正确

位置的方法。

此法使工件定位迅速方便，定位精度较高，广泛用于成批和

大量生产。

上述用装夹工件的方法有以下几个特点：

工件在夹具中的定位，是通过工件上的定位基准与夹具上的

定位元件相接触而实现的。

由于夹具预先在机床上已调整好位置（也有在加工过程中再

进行找正的），因此，工件通过夹具相对于机床也就有了正确的

位置。

通过夹具上的对刀装置，保证了工件加工表面相对于刀具的

正确位置。

4.3基准及其分类

机器零件是由若干个表面组成的。这些表面之间的相对位置

关系包括两方面的要求:表面见的位置尺寸精度和相对位置精度。

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研究零件表面的相对位置关系，是离不开基准的。不明确基准就

不无法确定表面的位置。

基准是用来确定生产对象上儿何要素间的几何关系所依据的

那些点、线、面。根据基准的不同功能，基准分为设计基准和工

艺基准两大类。

1.设计基准

在零件图样上所采用的基准，称为设计基准。

2.工艺基准

零件在工艺过程中所采用的基准，称为工艺基准。工艺基准

按用途不同，乂分为装配基准、测量基准、工序基准和定位基准。

(1)装配基准

装配时用以确定零件在部件或产品中的位置的基准，称为装

配基准。

(2)测量基准

测量时用以检验已加工表面尺寸几位置的基准，称为测量基

准。

(3)工序基准

在加工工序中，用以确定本工序被加工表面家工后的尺寸、

形状及位置的基准，称为工序基准。

(4)定位基准

工件定位时所采用的基准，称为定位基准。

需要说明的是，作为基准的点、线、面在工件上并不一定具

体存在。如轴心线、对称面等，它们是由某些具体表面来体现的。

用以体现基准的表面称为定位基准。

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4.4工件的定位

4.4.1工件定位的基本原理

工件装夹在机床上必须使工件相对于刀具和机床处于正确的

加工位置，它包括工件在夹具的定位、夹具在机床上的安装以及

夹具相对于刀具和整个工艺系统的调整等工作过程。在使用夹具

的情况下，就要使机床、刀具、夹具和工件之间保持正确的加工

位置。显然，工件的定位是其中极为重要的一个环节。

1.六点定位原则

定位，就是限制自由度。通常是用一个支承点限制工件的一

个自由度，用合理设置的六个支承点，限制工件的六个自由度，

使工件在夹具中的位置完全确定，这就是工件定位的“六点定位

原则”。

2.工件定位中可能出现的集中情况

（1）完全定位

六个支承点限制了工件的全部自由度，称为完全定位。

（2）不完全定位

根据工件的加工要求，并不需要限制工件的全部自由度，这

样的定位，称为不完全定位。

（3）欠定位

根据工件的加工要求，应该限制的自由度没有被限制的定位,

称为欠定位。器定位无法保证加工要求，所以是决不允许的。

（4）过定位

夹具上的两个或两个以上的定位元件，重复限制工件的同一

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个或几个自由度的现象，称为过定位。过定位中常会出现干涉现

象。

消除或减小过定位所引起的干涉，一般有两种方法：一种是

提高定位基准之间以及定位元件工作表面之间的位置精度。一种

是改变定位元件的结构，使定位元件在重复限制自由度的部分不

起定位作用。

4.4.2常见定位方式及定位元件

定位方式和定位元件的选择包括选择定位元件的结构、形状、

尺寸及布置形式等，他们主要取决于工件的加工要求、工件定位

基准和外力的作用等因素。

1.工件及平面定位

（1）主要支承主要支承用来限制工件的自由度，起定位作

用

1）固定支承

2）可调支承

3）自位支承

（2）辅助支承提高工件的安装刚性和稳定性

1）螺旋式辅助支承

2）自位式辅助支承

3）推引式辅助支承

4）液压锁紧的埔助支承

2.工件以圆柱空定位

（1）圆柱销

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（2）圆锥销

（3）圆柱心轴

3.工件以外圆柱面定位

（1）在V形块中定位

（2）在圆孔中定位

（3）在半圆孔和圆锥孔中定位

4.5工件的夹紧

在机械加工中，工件的定位和夹紧是相互联系非常密切的两

个工作过程。工件定位以后需要通过一定的装置把工件压紧夹牢

在定位元件上，使工件在加工过程中，不会由于切削力、工件重

力、离心力或惯性力等的作用而发生位置变化或产生振动，以保

证加工精度和安全生产。这样把工件压紧夹牢的装置，即称为夹

紧装置。

4.5.1夹紧装置的组成及基本要求

1.夹紧装置的组成

（1）力源装置

（2）中间传动机构作用如下：

1）改变夹紧作用力的方向

2）改变夹紧作用力的大小

3）具有一定的自锁性能

（3）夹紧元件

2.对夹紧装置的基本要求

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（1）夹紧时不能破坏工件在夹具中占有的正确位置

（2）夹紧力的大小要适当

（3）夹紧装置要操作方便

（4）结构要进凑简单，有良好的结构工艺性，尽量使用标准

件

4.5.2夹紧力的确定

确定夹紧力就是确定夹紧力的大小、方向和作同点。在确定

夹紧力的三要素时要分析工件的结构特点、加工要求、切削力及

其他外力作用于工件的情况，而且必须考虑定位装置的结构形式

和布置方式。夹紧力的三要素对夹紧结构的设计起着决定性的作

用。只有夹紧力的作用点分布合理，大小适当，方向正确才能获

得良好的效益。

1.夹紧力方向的确定

（1）夹紧力方向应垂直于主要定位基准面

（2）夹紧力的方向最好与切削力、工件重力方向一致

2.夹紧力作用点的选择

（1）应能够保持工件定位稳定可靠，在夹紧过程中不会引起

工件产生位移或偏转。

（2）应尽量避免或减少工件的夹紧变形

（3）夹紧力作用点应尽量靠近加工部位

3.夹紧力大小的估算

（1）首先假设系统为刚性系统，切削过程处于稳定状态。

（2）常规情况下，只考虑切削力（矩）在力系中的影响；切

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削力（矩）用切削原理公式计算。

（3）对重型工件应考虑工件重力的影响。在工件做高速运动

场合，必须计入惯性力。

（4）分析对夹紧最不利的瞬时状态，按静力平衡方程计算此

状态下所需的夹紧力即为计算夹紧力

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第五章夹具设计

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。

由指导老师的分配第7道工序的钻中6孔的钻床夹具。

5.1问题的提出

本夹具主要用于钻中6孔，精度要求不高，和其他面没有任

何为主度要求，为此，只考虑如何提高生产效率上和位置度要求。

5.2定位基准的选择

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。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保

证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此道工序后面

还有精加工，因此本次铳没有较高的技术要求，也没有较高的平

行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳

动强度，提高加工精度。本道工序加工中6孔，精度不高，保证

同心并圆周均布，因此我们采用已加工好的620孔定位，采用圆

柱销和挡销定位，移动压板的压紧力即可以满足要求。

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5.3切削力和夹紧力的计算

由于本道工序主耍完成工艺孔的钻孔加工，钻削力。由《切

削手册》得：

钻削力F=26Df^HBM式(5-2)

90H

钻削力矩T=10D'/HB06式(5-3)

式中：D=6

HB=HBa(”8皿-HBinin)=187-l(187-149)=174

/=0.20m”/代入公式(5-2)和(5-3)得

F-26x6x0.200*xl7406-1854N

T=10X6,9X0.20°-8X174°-6=24785N.m

本道工序加工工艺孔时，因此进行夹紧立计算无太大意义。

只需定位夹紧部件的销钉强度、刚度适当即能满足加工要求。

5.4定位误差分析

本工序选用的工件以圆孔在圆柱销上定位，圆柱销为水平放

置，由于定位副间存在径向间隙，因此必将引起径向基准位移误

差。在重力作用下定位副只存在单边间隙，即工件始终以孔壁与

心轴上母线接触，故此时的径向基准位移误差仅存在z轴方向，

且向下，见下图。

=.+小2=0.016+0.023+0.035=0.074

2

式中£——定位副间的最小配合间隙(mm)；

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TD一一工件圆孔直径公差（mm）；

圆柱销水平放置时定位分析图

5.5夹具设计及操作的简要说明

使用圆柱销和挡销定位，采用移动压板