单拐曲轴加工工艺及车连杆轴颈夹具设计【轴长384mm】

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1、 XX 大学 课程设计论文 单拐曲轴加工工艺及车连杆轴颈夹具设计 所 在 学 院 专 业 班 级 姓 名 学 号 指 导 老 师 年 月 日 II 摘 要 单拐曲轴零件加工工艺及车床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

2、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 目 录 摘 要 . II 目 录 . III 第 1 章 序 言 . 5 第 2 章 零件的分析 . 6 2.1零件的形状 . 6 2.2零件的工艺分析 . 6 第 3 章 工艺规程设计 . 7 3.1 确定毛坯的制造形式 . 7 3.2 基面的选择 . 7 3.3 制定工艺路线 . 8 3.3.1 工艺路线方案一 . 8 3.3.2 工艺路线方案二 . 9 3.3.3 工艺方案的比较与分析 . 10 3.4 选择加工设备和工艺装备 . 11 3.4.1 机床选用 . 11 3.4.2 选择

3、刀具 . 11 3.4.3 选择量具 . 11 3.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 . 11 3.6 确定切削用量及基本工时 . 13 第四章 车连杆轴颈夹具设计 . 18 4.1 车床夹具设计要求说明 . 18 4.2车床夹具的设计要点 . 18 4.3 定位机构 . 20 4.4夹紧机构 . 20 4.5零件的车床夹具的加工误差分析 . 21 4.6 确定夹具体结构尺寸和总体结构 . 21 4.6 零件的车床专用夹具简单使用说明 . 22 IV 总 结 . 24 致 谢 . 25 参 考 文 献 . 25 第 1 章 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，

4、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。 单拐曲轴零件加工工艺及钻床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、机械工程材料等的基础下，进行的一个全面的考核。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，保证尺寸证零件的加工质量。本次设计也要培

5、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。 6 第 2 章 零件的分析 2.1零件的形状 题目给的零件是单拐曲轴零件，主要作用是起连接作用。 零件的实际形状如上图所示， 从零件图上看，该零件是典型的零件，结构比较简单。具体尺寸，公差如下图所示。 2.2零件的工艺分析 由零件图可知，其材料为 QT600-2，该材料为 QT600-2，具有较高强度，耐磨性，耐热性及减振性，适用于承受较大应力和要

6、求耐磨零件。 单拐曲轴零件主要加工表面为： 1.车外圆及端面，表面粗糙度aR值为 3.2m。2.车外圆及端面，表面粗糙度aR值 3.2m。3.车装配孔，表面粗糙度aR值 3.2m。4.半精车侧面，及表面粗糙度aR值 3.2m。5.两侧面粗糙度aR值 6.3m、12.5m，法兰面粗糙度aR值 6.3m。 单拐曲轴共有两组加工表面，他们之间有一定的位置要求。现分述如下： (1)右端的加工表面： 这一组加工表面包括：左端面， 80 外圆， 120外圆， 96 外圆。这一部份只有端面有 6.3的粗糙度要求。其要求并不高，粗车后半精车就可以达到精度要求。而钻工没有精度要求，因此一道工序就可以达到要求，并

7、不需要扩孔、铰孔等工序。 (2). 左端面的加工表面： 这一组加工表面包括：右端面； 80 的外圆，粗糙度为 6.3。其要求也不高，粗车后半精车就可以达到精度要求。 第 3 章 工艺规程设计 本单拐曲轴假设年产量为10 万台，每台车床需要该零件1 个，备品率为 19%，废品率为 0.25%，每日工作班次为 2 班。 该零件材料为 QT600-2， 考虑到零件在工作时要有高的耐磨性， 所以选择铸铁铸造。依据设计要求 Q=100000件/ 年，n=1件/ 台；结合生产实际，备品率 和 废品率 分别取19%和 0.25%代入公式得该工件的生产纲领 N=2XQn(1+ ) （1+ )=238595件/

8、 年 3.1 确定毛坯的制造形式 零件材料为 QT600-2，不同壁厚的铸件，也适用于不同的金属，还特别适应制造形状复杂的铸件。考虑到零件在使用过程中起连接作用，分析其在工作过程中所受载荷，最后选用铸件，以便使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。年产量已达成批生产水平，而且零件轮廓尺寸不大，可以采用砂型铸造，这从提高生产效率，保证加工精度，减少生产成本上考虑，也是应该的。 3.2 基面的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产效率得以提高。否则，不但使加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。 粗基

9、准的选择，对像单拐曲轴这样的零件来说，选好粗基准是至关重要的。对本零件来说，如果外圆的端面做基准，则可能造成这一组内外圆的面与零件的外形不对称，按照有关粗基准的选择原则(即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面做粗基准，若零件有若干个不加工表面时，则应以与加工表面要求相对应位置精度较高的不加工表面做为粗基准)。 对于精基准而言， 主要应该考虑基准重合的问题， 当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不在重复。 8 3.3 制定工艺路线 制定工艺路线的出发点，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。在生产纲领已经确定为成批生产的条

10、件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外， 还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。 3.3.1 工艺路线方案一 10 铸 铸造，清理 20 热处理 正火 30 锯式样 40 钻中心孔 铣曲轴两端面钻中心孔 50 粗车 粗车主轴颈右端 60 粗车 粗车主轴颈左端 70 半精车 半精车主轴颈右端 80 半精车 半精车主轴颈右端 90 粗车 粗车连杆轴颈切第一、二侧板 100 粗铣 粗铣连杆上、下及前、后端 110 校直 校直 120 热处理 淬火 130 去毛刺 在所有侧面去除机械加工所留下的毛刺 140 清理并吹净 在乳化液中清洗顶尖和油孔保证没有赃

11、物并吹净 150 检验 检验以上加工尺寸 160 修正中心孔 修正中心孔 170 磨削 磨削主轴颈右端并倒角 180 磨削 磨削主轴颈左端并倒角 190 磨削 磨削连杆轴颈第一、二侧板并倒角 180 磨削 磨削连杆上、下及前、后端并倒角 190 去毛刺吹净 在所有孔口处抛光棱边在主轴颈、连杆轴颈上去毛刺并吹净 200 检验 检验 210 动平衡 曲轴动平衡量每端不大于 120g.cm n=600r/min 220 去除不平衡量 去除不平衡量 230 校直 校直 240 终检 终检 3.3.2 工艺路线方案二 10 铸 铸造，清理 20 热处理 正火 30 锯式样 40 粗车 粗车主轴颈右端 5

12、0 粗车 粗车主轴颈左端 60 半精车 半精车主轴颈右端 70 半精车 半精车主轴颈右端 80 粗车 粗车连杆轴颈切第一、二侧板 90 粗铣 粗铣连杆上、下及前、后端 100 钻中心孔 铣曲轴两端面钻中心孔 110 校直 校直 120 热处理 淬火 130 去毛刺 在所有侧面去除机械加工所留下的毛刺 140 清理并吹净 在乳化液中清洗顶尖和油孔保证没有赃物并吹净 150 检验 检验以上加工尺寸 160 修正中心孔 修正中心孔 170 磨削 磨削主轴颈右端并倒角 180 磨削 磨削主轴颈左端并倒角 190 磨削 磨削连杆轴颈第一、二侧板并倒角 180 磨削 磨削连杆上、下及前、后端并倒角 190

13、 去毛刺吹净 在所有孔口处抛光棱边在主轴颈、连杆轴颈上去毛刺并吹净 200 检验 检验 210 动平衡 曲轴动平衡量每端不大于 120g.cm n=600r/min 220 去除不平衡量 去除不平衡量 10 230 校直 校直 240 终检 终检 3.3.3 工艺方案的比较与分析 上述两个方案的特点在于：方案一的定位和装夹等都比较方便，但是要更换多台设备， 加工过程比较繁琐， 而且在加工过程中位置精度不易保证。 方案二减少了装夹次数，但是要及时更换刀具，因为有些工序在车床上也可以加工，镗、钻孔等等，需要换上相应的刀具。而且在磨削过程有一定难度，要设计专用夹具。因此综合两个工艺方案，取优弃劣，具

14、体工艺过程如下： 10 铸 铸造，清理 20 热处理 正火 30 锯式样 40 钻中心孔 铣曲轴两端面钻中心孔 50 粗车 粗车主轴颈右端 60 粗车 粗车主轴颈左端 70 半精车 半精车主轴颈右端 80 半精车 半精车主轴颈右端 90 粗车 粗车连杆轴颈切第一、二侧板 100 粗铣 粗铣连杆上、下及前、后端 110 校直 校直 120 热处理 淬火 130 去毛刺 在所有侧面去除机械加工所留下的毛刺 140 清理并吹净 在乳化液中清洗顶尖和油孔保证没有赃物并吹净 150 检验 检验以上加工尺寸 160 修正中心孔 修正中心孔 170 磨削 磨削主轴颈右端并倒角 180 磨削 磨削主轴颈左端并

15、倒角 190 磨削 磨削连杆轴颈第一、二侧板并倒角 180 磨削 磨削连杆上、下及前、后端并倒角 190 去毛刺吹净 在所有孔口处抛光棱边在主轴颈、连杆轴颈上去毛刺并吹净 200 检验 检验 210 动平衡 曲轴动平衡量每端不大于 120g.cm n=600r/min 220 去除不平衡量 去除不平衡量 230 校直 校直 240 终检 终检 3.4 选择加工设备和工艺装备 3.4.1 机床选用 . 工序粗车和精车。各工序的工步数不多，成批量生产，故选用卧式车床就能满足要求。本零件外轮廓尺寸不大，精度要求属于中等要求，选用最常用的 CA6140卧式车床。参考根据机械制造设计工工艺简明手册表 4

16、.2-7。 . 工序是钻孔，选用 Z525摇臂钻床。 . 工序是磨零件左右外圆面, 这两个面的要求精度都比较高, 从经济角度看, 采用外圆磨床。 3.4.2 选择刀具 . 在车床上加工的工序, 一般选用硬质合金车刀和镗刀。加工刀具选用 YG6类硬质合金车刀，它的主要应用范围为普通铸铁、冷硬铸铁、高温合金的精加工和半精加工。为提高生产率及经济性, 可选用可转位车刀(GB5343.1-85,GB5343.2-85)。 . 钻孔时选用高速钢麻花钻，参考机械加工工艺手册 （主编 孟少农） ，第二卷表 10.21-47及表 10.2-53可得到所有参数。 . 磨具的选用：磨具通常又称为砂轮。是磨削加工所

17、使用的“刀具” 。磨具的性能主要取决于磨具的磨料、结合剂、粒度、硬度、组织以及砂轮的形状和尺寸。参考简明机械加工工艺手册 （主编 徐圣群） 表 12-47，选择双斜边二号砂轮。 3.4.3 选择量具 本零件属于成批量生产，一般均采用通常量具。选择量具的方法有两种：一是按计量器具的不确定度选择；二是按计量器的测量方法极限误差选择。采用其中的一种方法即可。 3.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “单拐曲轴” 零件材料为 QT600-2，查机械加工工艺手册 （以后简称工艺手册 ） ，表 2.2-17 各种的性能比较，球墨铸铁的硬度 HB 为 143269，表 2.2-23 球墨铸 12 铁

18、的物理性能，QT600-2密度 =7.27.3（3cmg） ，计算零件毛坯的重量约为2kg。 表 3-1 机械加工车间的生产性质 生产类别 同类零件的年产量 件 重型 （零件重2000kg） 中型 （零件重1002000kg） 轻型 （零件重100kg） 单件生产 5 以下 10 以下 100 以下 小批生产 5100 10200 100500 中批生产 100300 200500 5005000 大批生产 3001000 5005000 500050000 大量生产 1000 以上 5000 以上 50000 以上 根据所发的任务书上的数据，该零件的月工序数不低于 3050，毛坯重量2kg1

19、20250 6.0 4.0 顶、侧面 底 面 铸孔的机械加工余量一般按浇注时位置处于顶面的机械加工余量选择。 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、工序尺寸及毛坯尺寸。 3.6确定切削用量及基本工时 切削用量一般包括切削深度、进给量及切削速度三项。确定方法是先是确定切削深度、进给量，再确定切削速度。现根据切削用量简明手册 （第三版，艾兴、肖诗纲编，1993年机械工业出版社出版）确定本零件各工序的切削用量所选用的表格均加以 *号，与机械制造设计工工艺简明手册的表区别。 （1） 铣曲轴两端面并从两面钻中心孔时： （T1=T 辅 T2=T 机 T3=T 工 T4=T 休） 切

20、削用量：ap=5 由表 7.3-5 得：f=0.5mm/r 由表 7.3-11 得 v=16m/min 则 n=318x16/22=231.3=232r/mm 工时定额：由表 7.4-1 得钻中心孔时机动时间为：lf=2/dxcotkr=2/22xcot120=18.7 T2=lw+lf/fxn=26.66+18.7/0.5x232=0.4min 由表 3.3-1 得：装夹工件时间为 1.1min 由表 3.3-2 得：松开卸下工件时间为 0.76min， 由表 3.3-3 得：操作机床时间为： 0.02+0.04+0.03+0.09+0.08+0.02+0.01+0.02+0.03+0.06

21、+0.04+0.04+0.03=0.51min 由表 3.3-4 得：测量工件时间为：0.1+0.14=0.24min T1=0.76+1.1+0.51+0.24=2.61min 由表 3.3-33 得布置工作地、休息和生理时间分别为：T3=53min、T4=15min T 基=lz/nfap=26.66x5/232x0.5x5=0.3min 则 T 总=T1+T2+T3+T4+T 基=69.31min （2）粗车主轴颈右端时： 14 切削用量： （车刀刀杆尺寸 BXH 取 25X25）ap=2.6 ，由表 5.3-1 得 f=1.3，由表5.3-20 查得 v=59m/min，则 n=318

22、v/d=318x59/112.4=166.9=167r/min 工时定额： 由表 3.3-1 得：装夹工件时间为 1.1min 由表 3.3-2 得：松开卸下工件时间为 0.76min， 由表 3.3-3 得：操作机床时间为： 0.02+0.04+0.03+0.09+0.08+0.02+0.01+0.02+0.03+0.06+0.04+0.04+0.03=0.51min 由表 3.3-4 得：测量工件时间为：0.1+0.14=0.24min T1=0.76+1.1+0.51+0.24=2.61min 由表 5.4-1 得机动时间为：T2=0.07+0.06+0.04+0.03=0.2min 由

23、表 3.3-33 得布置工作地、休息和生理时间分别为：T3=53min、T4=15min T 基=lz/nfap=412.8x5/167x1.3x2.6=3.7min 则 T 总=T1+T2+T 基+53+15=77.51 （3）粗车主轴颈左端时： 切削用量：ap=2.6 由表 5.3-1 得：f=1.3mm/r 由表 5.3-20 得：v=59m/min 则 n=318v/d=318x59/112.4=166.9=167r/min 工时定额： （同上）T1=2.61min T2=0.2min T3=53min T4=15min T 基=91.6x5/167x1.3x2.6=0.81min T

24、 总=T1+T2+T3+T3+T 基=74.62min (4)半精车主轴颈右端时： 切削用量： （刀尖圆弧半径取 0.5）ap=2 由表 5.3-2 得 f=0.1mm/r 由表 5.3-20 得 v=120m/min 则 n=318v/d=318x120/110.4=346r/min 工时定额： （同上）T1=2.61min T2=0.2min T3=56min T4=15min T 基=lz/nfap=410.8x5/346x0.1x2=29.7min T 总=T1+T2+T3+T4+T 基=103.5min (5)半精车主轴颈左端时： 切削用量：ap=2 由表 5.3-2 得 f=0.1

25、mm/r 由表 5.3-20 得 v=120m/min 则 n=318v/d=318x120/110.4=346r/min 工时定额： （同上）T1=2.61min T2=0.2min T3=56min T4=15min T 基=93.6x5/346x0.1x2=6.8min T 总=80.61min (6)粗车连杆轴颈，切第一、二侧板 切削用量：ap=4.6 由表 5.3-1 得 f=1.2mm/r 由表 5.3-20 得 v=48m/min 则 n=318v/d=318x48/110.4=139r/min 工时定额：由表 3.3-21 得装夹工件时间为 0.6min 由表 3.3-23 得

26、操作时间为 0.02+0.02+0.05+0.05+0.01=0.15min 由表 3.3-24 得测量工件时间为 0.14min T1=0.6+0.4+0.15+0.14=1.29min T2=0.2min T3=56min T4=15min T 基=lz/nfap=163.5x5/139x1.2x4.6=1.1min T 总=73.6min (7)粗铣连杆上、下端及前、后端： 切削用量：ap=4.5 由表 6.3-2 得 f=0.25mm/r 由表 6.3-21 的硬质合金铣刀铣削灰铸铁时 v=120m/min 则 n=318v/d=318x120/270.5=142r/min 工时定额：

27、由表 6.4-1 得 T2=lw+l1+l2/vf=313+10+10/0.25x142=9.4min 由表 3.3-7 得操作时间为：0.83min 由表 3.3-8 得测量工件时间为：0.14min T1=2.27min T3=51min T4=15min T 基=lz/nfap=313x5/142x0.25x4.5=9.8min T 总=87.5min (8)在第一侧板钻油孔，在主轴颈左淀钻油孔： 切削用量：ap=230 由表 7.3-1 得 f=0.5mm/r 由表 7.3-11 得 v=16m/min 则 n=318v/d=318x16/20=254.4r/min 16 工时定额：

28、当钻 20 深 230 油孔时：T2=lw+lf+lt/fn=230+17+0/0.5x254.4=1.9min (lf=dm/2cotkr=20/2cot120=17) T 基=230x20/254.4x0.5x230=0.16min 当钻 20 深 160 油孔时： 由表 7.4-1 得 T2=lw+lf+lt/fn=160+17+0/0.5x254.4=1.4min (lf=dm/2cotkr=20/2cot120=17) T 基=160x20/254.4x0.5x0.6=0.16min 当钻 10 深 200 油孔时:T2=lw+lf+lt/fn=200+8.5+0/0.5X254.4

29、=1.7min (lf=dm/2cotkr=10/2cot120=8.5) T 基=200x10/254.4x0.5x200=0.08min 由表 3.3-9 得装夹工件时间为 0.17min 由表 3.3-10 得松卸工件时间为 0.15min 由表 3.3-11 得操作时间为 0.4min 由表 3.3-12 得测量工件时间为 0.04min T1=0.76min T3=47min T4=15min T 总=68.07min (9)在主轴颈右端粗铣键槽： 切削用量：ap=9.7 由表 6.3-2 得 f=0.3mm/r 由表 6.3-11 得 v=49m/min 则 n=318v/d=31

30、8x49/105=149r/min 工时定额：由表 6.4-1 得 T2=(t+lw)/vf2+(lw-d0)/vf =(10+179.7)/49x9.7+(179.7-105)/(49x0.3)5.5min 由表 3.3-5 得装夹工件时间为 0.11min 由表 3.3-6 得松卸工件时间为0.1min 由表 3.3-7 得操作时间为 0.68 min 由表 3.3-8 得测量工件时间为0.18min T1=1.07min T3=51min T4=15min T 基=lz/nfap=179.7x10/149x0.3x9.7=4.2min T 总=76.8min (10)磨削主轴颈右端并倒角

31、： 切削用量：ap=0.4 由表 10.2-2 得 f=0.4mm/r v=22m/min n=318v/d=318x22/110=64r/min 工时定额：由表 3.3-13 得装夹和松卸工件时间为：0.19min 0.10min 由表 3.3-15 得操作时间为 0.37min 由表 3.3-16 得测量工件时间为 0.08min T1=0.74min T 基=403x0.4/64x0.5x0.4=13min T3=60min T4=15min T 总=88.74min (11)磨削主轴颈左端并倒角： 切削用量：ap=0.4 由表 10.2-2 得 f=0.4mm/r v=22m/min

32、则 n =318v/d=64r/min 工时定额：由表 3.3-13 得装夹和松卸时间为 0.19 min 0.10 min 由表 3.3-15 得操作时间为 0.37min 由表 3.3-16 得测量工件时间为 0.08min T1=0.74min T3=60min T4=15min T 基=94x0.4/64x0.5x0.4=3min T 总=78.74min （12）磨削连杆轴颈第一、二侧板并倒角 切削用量：ap=0.4 由表 10.2-2 得 f=0.4mm/r v=22m/min 则 n =318v/d=64r/min 工时定额：由表 3.3-13 得装夹和松卸时间为 0.09 mi

33、n 0.08 min 由表 3.3-15 得操作时间为 0.39min 由表 3.3-16 得测量工件时间为 0.08min T1=0.64min T3=60min T4=15min T 基=164x0.4/64x0.5x0.4=5.2min T 总=82.9min （13）磨削连杆上、下端并倒角： 切削用量：ap=0.5 由表 10.2-2 得 f=0.5mm/r v=22m/min 则 n =318v/d=318X22/270=26r/min 工时定额：由表 3.3-13 得装夹和松卸时间为 0.19 min 0.10 min 由表 3.3-15 得操作时间为 0.41min 由表 3.3

34、-16 得测量工件时间为 0.08min T1=0.78min T3=60min T4=15min T 基=270x0.5/26x0.6x0.5=17.3min T 总=93.1min （14）扩孔 32 切削用量：ap=45 由表 7.3-2 得 f=1mm/r 由表 7.3-12 得 v=20.9m/min 则 n =318v/d=318X20.9/32=208r/min 工时定额：由表 7.4-1 得 T2=iw+lf+lt/fn=(45+10.2)/(1x208)=0.3min 【lf=(dm-dw)/2cotkr=(32-20/2cot120=10.2)】 由表 3.3-9 得装夹工

35、件时间为 0.17min 由表 3.3-10 的松卸工件时间为0.15min 由表 3.3-11 得操作机床时间为 0.42 min 由表 3.3-12 得测量工件时间为0.05min 18 T1=0.79min T3=47min T4=15min T 基=45x32/208x1x45=0.16min T 总=63.25min 第四章 车连杆轴颈夹具设计 4.1 车床夹具设计要求说明 车床夹具主要用于车连杆轴颈夹具。 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

36、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

37、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。 4.2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

38、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 D 1

39、40mm，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

40、。 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 20 部接触，以使定心准确、刚度好。 图 1 车床夹具与机床主轴的连接 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 4.3 定位机构 由零件图分析孔

41、 F 的加工要求，必须保证孔轴向和径向的加工尺寸，得出，夹具必须限制工件的六个自由度，才可以达到加工要求。先设计夹具模型如下： 选择定位元件为：支承板，支撑钉，定位销，上下盖板。支撑板限制了 X,Y,Z方向的移动自由度，X,Y方向的转动自由度，支撑钉限制了 Z 方向的转动自由度。可见，定位方案选择合理。 4.4夹紧机构 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

42、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。 4.5零件的车床夹具的加工误差分析 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D、夹具误差J、夹具在主轴上的安装误差A和加工方法误差G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D 由于 C面既是工序基准，又是定位基准，基准不重合误差B为零。工件在夹具上定位时，定位基准与

43、限位基准是重合的，基准位移误差Y为零。因此，尺寸的定位误差D等于零。 （2 ）夹具误差J 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A 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G 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 G=K/3=0.05/3=0.017mm 零件的车床夹具总加工误差是： 22A2J2DG 0262. 0017. 0002

44、. 0022 精度储备： 0238. 00262. 005. 0CJ 故此方案可行。 4.6 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 22 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

45、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

46、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。 4.6 零件的车床专用夹具简单使用说明 （1 ）夹具的总体结构应力力求紧凑、轻便，悬臂尺寸要短，重心尽可能靠近主轴。 （2 ）当工件和夹具上个元件相对机床主轴的旋转轴线不平衡时，将产生较大的离心力和振动，影响工件的加工质量、刀具的寿命、机床的精度和安全生产，特别是在转速较高的情

47、况下影响更大。因此，对于重量不对称的夹具，要有平衡要求。平衡的方法有两种：设置平衡块或加工减重孔。在工厂实际生产中，常用适配的方法进行夹具的平衡工作。 （3 ）为了保证安全，夹具上各种元件一般不超过夹具的圆形轮廓之外。因此，还应该注意防止切削和冷却液的飞溅问题，必要时应该加防护罩。 24 总 结 课程设计即将结束了，时间虽然短暂但是它对我们来说受益菲浅的，通过这次的设计使我们不再是只知道书本上的空理论，不再是纸上谈兵，而是将理论和实践相结合进行实实在在的设计，使我们不但巩固了理论知识而且掌握了设计的步骤和要领，使我们更好的利用图书馆的资料，更好的更熟练的利用我们手中的各种设计手册和 AUTOC

48、AD等制图软件，为我们踏入社会打下了好的基础。 课程设计使我们认识到了只努力的学好书本上的知识是不够的，还应该更好的做到理论和实践的结合。因此我们非常感谢老师给我们的辛勤指导，使我们学到了很多，也非常珍惜大学给我们的这次设计的机会，它将是我们课程设计完成的更出色的关键一步。 致 谢 这次课程设计使我收益不小，为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。但是，查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时，数据存在大量的重复和重叠，由于经验不足，在选取数据上存在一些问题，不过我的指导老师每次都很有耐心地帮我提出宝贵的意见，在我遇到难题时给我指明了方向，最终我很顺利的完成了课程设计。 这次课程设计成绩的取得，

49、与指导老师的细心指导是分不开的。在此，我衷心感谢我的指导老师， 特别是每次都放下他的休息时间， 耐心地帮助我解决技术上的一些难题，她严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从题目的选择到项目的最终完成，他都始终给予我细心的指导和不懈的支持。多少个日日夜夜，他不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，除了敬佩指导老师的专业水平外，他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。在此谨向指导老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。 参 考 文 献 1 东北重型机械学院，洛阳农业机械学院，长春汽车厂工人大学，机床

50、夹具设计手册 26 M，上海：上海科学技术出版社，1980。 2 张进生。机械制造工艺与夹具设计指导 。机械工业出版社，1995。 3 李庆寿。机床夹具设计 。机械工业出版社，1991。 4 李洪。机械加工工艺手册 。北京出版社，1996。 5 上海市金属切削技术协会。金属切削手册 。上海科学技术出版社，2544。 6 黄如林，刘新佳，汪群。切削加工简明实用手册 。化学工业出版社，2544。 7 余光国，马俊，张兴发，机床夹具设计M，重庆：重庆大学出版社，1995。 8 周永强，高等学校课程设计指导M，北京：中国建材工业出版社，2542。 9 刘文剑，曹天河，赵维，夹具工程师手册M，哈尔滨：黑龙江科学技术出版社，1987。 10 王光斗，王春福。机床夹具设计手册 。上海科学技术出版社，2542。 11 东北重型机械学院，洛阳农业机械学院，长春汽车厂工人大学。机床夹具设计手册. 上海科学技术出版社，1984。 12 李庆寿，机械制造工艺装备设计适用手册M，银州：宁夏人民出版社，1991。 13 廖念钊，莫雨松，李硕根，互换性与技术测量M，中国计量出版社，2540：9-19。 14 王光斗，王春福，机床夹具设计手册 M，上海科学技术出版社，2540。 15 乐兑谦，金属切削刀具，机械工业出版社， 2545：4-17