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1、黎欽平 軸類零件工藝分析及夾具的設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 題目 軸類零件加工工藝分析及夾具設(shè)計(jì) 專 業(yè) 機(jī)電設(shè)備維修與管理 班 級(jí) 08131 學(xué)生姓名 黎欽平 企業(yè)教師 指導(dǎo)教師 郭 莉 答辯日期 2011年05月14日 佛山職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2 摘 要 軸類零件是機(jī)器中經(jīng)常遇到的典型零件之一。它在機(jī)械中主要用于

2、支承齒輪、帶輪、凸輪以及連桿等傳動(dòng)件，以傳遞扭矩。按結(jié)構(gòu)形式不同，軸可以分為階梯軸、錐度心軸、光軸、空心軸、曲軸、凸輪軸、偏心軸、各種絲杠等軸的長(zhǎng)徑比小于5的稱為短軸，大于20的稱為細(xì)長(zhǎng)軸，大多數(shù)軸介于兩者之間；軸用軸承支承，與軸承配合的軸段稱為軸頸。軸頸是軸的裝配基準(zhǔn)，它們的精度和表面質(zhì)量一般要求較高。根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)及其功能，運(yùn)用定位夾緊的知識(shí)完成了夾具設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞：軸類零件、軸頸、夾具 Abstract The machine shaft is often encounter

3、ed in one of the typical components. It is mainly used for support in mechanical gears, pulleys, cams and connecting rods and other transmission parts, to transfer torque. Different forms according to the structure, the axis can be divided into stepped shaft, taper spindle, axis, hollow shaft, crank

4、shaft, camshaft, eccentric shafts, all kinds of screw shaft such as short axis aspect ratio of less than 5 large known as the slender shaft 20, most shaft in between; shaft bearings bearing, and bearing with the shaft segment called the journal. Journal is the axis of the assembly base, and their ge

5、neral requirements for precision and high surface quality. According to parts of the structure and function, using the knowledge of locating and clamping fixture design completed. Key words：Shaft, journal, fixtures 目錄 第一章 軸類零件技術(shù)要求 1 一、尺寸精度 1 二、幾何形狀精度 1 三、 相互位置精度 1 四、表面粗糙度 1 第二章 軸類零件的

6、毛胚和材料 2 第一節(jié) 軸類零件的毛胚 2 第二節(jié) 軸類零件的材料 2 第三章 軸類零件一般加工要求及方法 3 第一節(jié) 軸類零件加工工藝規(guī)程注意點(diǎn) 3 第二節(jié) 軸類零件加工的技術(shù)要求 3 第三節(jié) 軸類零件的熱處理 4 第四章 軸類零件工藝路線 5 一、傳承軸圖樣分析 6 二、確定毛坯 7 三、 確定主要表面的加工方法 7 四、確定定位基準(zhǔn) 7 五、劃分階段 7 六、熱處理工序安排 8 七、加工尺寸和切削用量 8 八、 擬定工藝過(guò)程 8 第五章 細(xì)長(zhǎng)軸加工工藝特點(diǎn) 9 一、 改進(jìn)工件的裝夾方法 9 二、采用跟刀架 9 三、采用反向進(jìn)給 9 四、采用車削細(xì)長(zhǎng)

7、軸的車刀 9 第六章 夾具的設(shè)計(jì) 10 第一節(jié) 銑床夾具設(shè)計(jì) 10 一、六點(diǎn)定位原理 11 二、應(yīng)用定位原理幾種情況 11 （1）完全定位 11 （2）部分定位 11 （3）過(guò)定位（重復(fù)定位） 11 三、確定要限制的自由度 12 四、定位方案選擇 12 五、計(jì)算定位誤差 13 （1）夾緊方案 14 （2）對(duì)刀方案 14 （3）夾具體與定位鍵 14 （4）夾具總圖上的尺寸、公差和技術(shù)要求 14 （5）夾具精度分析 15 第二節(jié) 各類銑床夾具 16 一、銑床夾具 16 （1）銑床夾具的分類 16 （2）銑床常用通用夾具的結(jié)構(gòu) 16 （3）銑床夾具的設(shè)計(jì)特點(diǎn)

8、16 二、典型數(shù)控機(jī)床夾具 17 1、數(shù)控銑床夾具 18 2、數(shù)控銑削加工常用的夾具大致有以下幾種： 18 結(jié)束語(yǔ) 20 謝 詞 21 參考文獻(xiàn) 22 第一章 軸類零件技術(shù)要求 一、尺寸精度 起支承作用的軸頸為了確定軸的位置，通常對(duì)其尺寸精度要求較高（IT5～I(xiàn)T7）。裝配傳動(dòng)件的軸頸尺寸精度一般要求較低（IT6～I(xiàn)T9）。 二、幾何形狀精度 軸類零件的幾何形狀精度主要是指軸頸、外錐面、莫氏錐孔等的圓度、圓柱度等，一般應(yīng)將其公差限制在尺寸公差范圍內(nèi)。對(duì)精

9、度要求較高的內(nèi)外圓表面，應(yīng)在圖紙上標(biāo)注其允許偏差。 三、 相互位置精度 ??? 軸類零件的位置精度要求主要是由軸在機(jī)械中的位置和功用決定的。通常應(yīng)保證裝配傳動(dòng)件的軸頸對(duì)支承軸頸的同軸度要求，否則會(huì)影響傳動(dòng)件（齒輪等）的傳動(dòng)精度，并產(chǎn)生噪聲。普通精度的軸，其配合軸段對(duì)支承軸頸的徑向跳動(dòng)一般為0.01～　0.03mm　，高精度軸（如主軸）通常為0.001～　0.005mm。 四、表面粗糙度 一般與傳動(dòng)件相配合的軸徑表面粗糙度為Ra2.5～0.63μm，與軸承相配合的支承軸徑的表面粗糙度為Ra0.63～0.16μm。 第二章 軸類零件的毛胚和材料 第一節(jié) 軸類零

10、件的毛胚 軸類零件可根據(jù)使用要求、生產(chǎn)類型、設(shè)備條件及結(jié)構(gòu)，選用棒料、鍛件等毛坯形式。對(duì)于外圓直徑相差不大的軸，一般以棒料為主；而對(duì)于外圓直徑相差大的階梯軸或重要的軸，常選用鍛件，這樣既節(jié)約材料又減少機(jī)械加工的工作量，還可改善機(jī)械性能。 ??? 根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模的不同，毛坯的鍛造方式有自由鍛和模鍛兩種。中小批生產(chǎn)多采用自由鍛，大批大量生產(chǎn)時(shí)采用模鍛。 第二節(jié) 軸類零件的材料 軸類零件應(yīng)根據(jù)不同的工作條件和使用要求選用不同的材料并采用不同的熱處理規(guī)范（如調(diào)質(zhì)、正火、淬火等），以獲得一定的強(qiáng)度、韌性和耐磨性。 ??? 45鋼是軸類零件的常用材料，它價(jià)格便宜經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)（或正火）后，可得到

11、較好的切削性能，而且能獲得較高的強(qiáng)度和韌性等綜合機(jī)械性能，淬火后表面硬度可達(dá)45～52HRC。 ??? 40Cr等合金結(jié)構(gòu)鋼適用于中等精度而轉(zhuǎn)速較高的軸類零件，這類鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)和淬火后，具有較好的綜合機(jī)械性能。 ??? 軸承鋼GCr15和彈簧鋼65Mn，經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面高頻淬火后，表面硬度可達(dá)50～58HRC，并具有較高的耐疲勞性能和較好的耐磨性能，可制造較高精度的軸。 ??? 精密機(jī)床的主軸（例如磨床砂輪軸、坐標(biāo)鏜床主軸）可選用38CrMoAIA氮化鋼。這種鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面氮化后，不僅能獲得很高的表面硬度，而且能保持較軟的芯部，因此耐沖擊韌性好。與滲碳淬火鋼比較，它有熱處理變形很小，硬度更高的特

12、性。 第三章 軸類零件一般加工要求及方法 第一節(jié) 軸類零件加工工藝規(guī)程注意點(diǎn) 在學(xué)校機(jī)械加工實(shí)習(xí)課中，軸類零件的加工是學(xué)生練習(xí)車削技能的最基本也最重要的項(xiàng)目，但學(xué)生最后完工工件的質(zhì)量總是很不理想，經(jīng)過(guò)分析主要是學(xué)生對(duì)軸類零件的工藝分析工藝規(guī)程制訂不夠合理。 ??? 軸類零件中工藝規(guī)程的制訂，直接關(guān)系到工件質(zhì)量、勞動(dòng)生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益。一零件可以有幾種不同的加工方法，但只有某一種較合理，在制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程中，須注意以下幾點(diǎn)： （1）零件圖工藝分析中，需理解零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、精度、材質(zhì)、熱處理等技術(shù)要求，且要研究產(chǎn)品裝配圖，部件裝配圖及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。 （2）滲碳件加工

13、工藝路線一般為：下料→鍛造→正火→粗加工→半精加工→滲碳→去碳加工（對(duì)不需提高硬度部分）→淬火→車螺紋、鉆孔或銑槽→粗磨→低溫時(shí)效→半精磨→低溫時(shí)效→精磨。 （3）粗基準(zhǔn)選擇：有非加工表面，應(yīng)選非加工表面作為粗基準(zhǔn)。對(duì)所有表面都需加工的鑄件軸，根據(jù)加工余量最小表面找正。且選擇平整光滑表面，讓開(kāi)澆口處。選牢固可靠表面為粗基準(zhǔn)，同時(shí)，粗基準(zhǔn)不可重復(fù)使用。 （4）精基準(zhǔn)選擇：要符合基準(zhǔn)重合原則，盡可能選設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或裝配基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)。符合基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。盡可能在多數(shù)工序中用同一個(gè)定位基準(zhǔn)。盡可能使定位基準(zhǔn)與測(cè)量基準(zhǔn)重合。選擇精度高、安裝穩(wěn)定可靠表面為精基準(zhǔn)。 第二節(jié) 軸類

14、零件加工的技術(shù)要求 （1）尺寸精度軸類零件的主要表面常為兩類，一類是與軸承的內(nèi)圈配合的外圓軸頸，即支承軸頸，用于確定軸的位置并支承軸，尺寸精度要求較高，通常為IT5～I(xiàn)T7；另一類為與各類傳動(dòng)件配合的軸頸，即配合軸頸，其精度稍低，通常為IT6~IT9。 （2）幾何形狀精度主要指軸頸表面、外圓錐面、錐孔等重要表面的圓度、圓柱度。其誤差一般應(yīng)限制在尺寸公差范圍內(nèi)，對(duì)于精密軸，需在零件圖上另行規(guī)定其幾何形狀精度。 （3）相互位置精度包括內(nèi)、外表面，重要軸面的同軸度、圓的徑向跳動(dòng)、重要端面對(duì)軸心線的垂直度、端面間的平行度等。 （4）表面粗糙度軸的加工表面都有粗糙度的要求，一般

15、根據(jù)加工的可能性和經(jīng)濟(jì)性來(lái)確定。 第三節(jié) 軸類零件的熱處理 （1）鍛造毛坯在加工前，均需安排正火或退火處理，使鋼材內(nèi)部晶粒細(xì)化，消除鍛造應(yīng)力，降低材料硬度，改善切削加工性能。 （2）調(diào)質(zhì)一般安排在粗車之后、半精車之前，以獲得良好的物理力學(xué)性能。 （3）表面淬火一般安排在精加工之前，這樣可以糾正因淬火引起的局部變形。 （4）精度要求高的軸，在局部淬火或粗磨之后，還需進(jìn)行低溫時(shí)效處理。 第四章 軸類零件工藝路線 ??? （1）軸類零件是常見(jiàn)的零件之一。按軸類零件結(jié)構(gòu)形式不同，一般

16、可分為光軸、階梯軸和異形軸三類；或分為實(shí)心軸、空心軸等。它們?cè)跈C(jī)器中用來(lái)支承齒輪、帶輪等傳動(dòng)零件，以傳遞轉(zhuǎn)矩或運(yùn)動(dòng)。 ??? （2）對(duì)于7級(jí)精度、表面粗糙度Ra0.8～0.4μm的一般傳動(dòng)軸，其工藝路線是：正火－車端面鉆中心孔－粗車各表面－精車各表面－銑花鍵、鍵槽－熱處理－修研中心孔－粗磨外圓－精磨外圓－檢驗(yàn)。 ??? （3）軸類零件一般采用中心孔作為定位基準(zhǔn)，以實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)統(tǒng)一的方案。在單件小批生產(chǎn)中鉆中心孔工序常在普通車床上進(jìn)行。在大批量生產(chǎn)中常在銑端面鉆中心孔專用機(jī)床上進(jìn)行。 ??? （4）中心孔是軸類零件加工全過(guò)程中使用的定位基準(zhǔn)，其質(zhì)量對(duì)加工精度有著重大影響。所以必須安排修研中心孔

17、工序。修研中心孔一般在車床上用金剛石或硬質(zhì)合金頂尖加壓進(jìn)行。 ??? （5）對(duì)于空心軸（如機(jī)床主軸），為了能使用頂尖孔定位，一般均采用帶頂尖孔的錐套心軸或錐堵。若外圓和錐孔需反復(fù)多次、互為基準(zhǔn)進(jìn)行加工，則在重裝錐堵或心軸時(shí)，必須按外圓找正或重新修磨中心孔。 ??? （6）軸上的花鍵、鍵槽等次要表面的加工，一般安排在外圓精車之后，磨削之前進(jìn)行。因?yàn)槿绻诰囍熬豌姵鲦I槽，在精車時(shí)由于斷續(xù)切削而易產(chǎn)生振動(dòng)，影響加工質(zhì)量，又容易損壞刀具，也難以控制鍵槽的尺寸。但也不應(yīng)安排在外圓精磨之后進(jìn)行，以免破壞外圓表面的加工精度和表面質(zhì)量。 ??? （7）在軸類零件的加工過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)安排必要的熱處理工序

18、，以保證其機(jī)械性能和加工精度，并改善工件的切削加工性。一般毛坯鍛造后安排正火工序，而調(diào)質(zhì)則安排在粗加工后進(jìn)行，以便消除粗加工后產(chǎn)生的應(yīng)力及獲得良好的綜合機(jī)械性能。淬火工序則安排在磨削工序之前。 （8）臺(tái)階軸的加工工藝較為典型，反映了軸類零件加工的大部分內(nèi)容與基本規(guī)律。下面就以減速箱中的傳動(dòng)軸為例，介紹一般臺(tái)階軸的加工工藝。 一、傳承軸圖樣分析 圖4.1 ??? （1）圖4.1所示零件是減速器中的傳動(dòng)軸。它屬于臺(tái)階軸類零件，由圓柱面、軸肩、螺紋、螺尾退刀槽、砂輪越程槽和鍵槽等組成。軸肩一般用來(lái)確定安裝在軸上零件的軸向位置，各環(huán)槽的作用是使零件裝配時(shí)

19、有一個(gè)正確的位置，并使加工中磨削外圓或車螺紋時(shí)退刀方便；鍵槽用于安裝鍵，以傳遞轉(zhuǎn)矩；螺紋用于安裝各種鎖緊螺母和調(diào)整螺母。 ??? （2）根據(jù)工作性能與條件，該傳動(dòng)軸圖樣(圖4.1)規(guī)定了主要軸頸M，N，外圓P、Q以及軸肩G、H、I有較高的尺寸、位置精度和較小的表面粗糙度值，并有熱處理要求。這些技術(shù)要求必須在加工中給予保證。因此，該傳動(dòng)軸的關(guān)鍵工序是軸頸M、N和外圓P、Q的加工。 二、確定毛坯 該傳動(dòng)軸材料為45鋼，因其屬于一般傳動(dòng)軸，故選45鋼可滿足其要求。本例傳動(dòng)軸屬于中、小傳動(dòng)軸，并且各外圓直徑尺寸相差不大，故選擇￠60mm的熱軋圓鋼作毛坯。 三、 確定主要表面的加工方法

20、 ??? 傳動(dòng)軸大都是回轉(zhuǎn)表面，主要采用車削與外圓磨削成形。由于該傳動(dòng)軸的主要表面M、N、P、Q的公差等級(jí)(IT6)較高，表面粗糙度Ra值(Ra=0.8 um)較小，故車削后還需磨削。外圓表面的加工方案可為：粗車→半精車→磨削。 四、確定定位基準(zhǔn) ??? （1）合理地選擇定位基準(zhǔn)，對(duì)于保證零件的尺寸和位置精度有著決定性的作用。由于該傳動(dòng)軸的幾個(gè)主要配合表面(Q、P、N、M)及軸肩面(H、G)對(duì)基準(zhǔn)軸線A-B均有徑向圓跳動(dòng)和端面圓跳動(dòng)的要求，它又是實(shí)心軸，所以應(yīng)選擇兩端中心孔為基準(zhǔn)，采用雙頂尖裝夾方法，以保證零件的技術(shù)要求。 ??? （2）粗基準(zhǔn)采用熱軋圓鋼的毛坯外圓。中心孔加工采用三爪自

21、定心卡盤裝夾熱軋圓鋼的毛坯外圓，車端面、鉆中心孔。但必須注意，一般不能用毛坯外圓裝夾兩次鉆兩端中心孔，而應(yīng)該以毛坯外圓作粗基準(zhǔn)，先加工一個(gè)端面，鉆中心孔，車出一端外圓；然后以已車過(guò)的外圓作基準(zhǔn)，用三爪自定心卡盤裝夾(有時(shí)在上工步已車外圓處搭中心架)，車另一端面，鉆中心孔。如此加工中心孔，才能保證兩中心孔同軸。 五、劃分階段 ??? 對(duì)精度要求較高的零件，其粗、精加工應(yīng)分開(kāi)，以保證零件的質(zhì)量。該傳動(dòng)軸加工劃分為三個(gè)階段：粗車(粗車外圓、鉆中心孔等)，半精車(半精車各處外圓、臺(tái)階和修研中心孔及次要表面等)，粗、精磨(粗、精磨各處外圓)。各階段劃分大致以熱處理為界。 六、熱處理工序安排 ??

22、? 軸的熱處理要根據(jù)其材料和使用要求確定。對(duì)于傳動(dòng)軸，正火、調(diào)質(zhì)和表面淬火用得較多。該軸要求調(diào)質(zhì)處理，并安排在粗車各外圓之后，半精車各外圓之前。 ??? 綜合上述分析，傳動(dòng)軸的工藝路線如下： ??? 下料→車兩端面，鉆中心孔→粗車各外圓→調(diào)質(zhì)→修研中心孔→半精車各外圓，車槽，倒角→車螺紋→劃鍵槽加工線→銑鍵槽→修研中心孔→磨削→檢驗(yàn)。 七、加工尺寸和切削用量 ??? （1）傳動(dòng)軸磨削余量可取0.5mm，半精車余量可選用1.5mm。加工尺寸可由此而定，見(jiàn)該軸加工工藝卡的工序內(nèi)容。 ??? （2）車削用量的選擇，單件、小批量生產(chǎn)時(shí)，可根據(jù)加工情況由工人確定；一般可由《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》或

23、《切削用量手冊(cè)》中選取。 八、 擬定工藝過(guò)程 ??? 定位精基準(zhǔn)面中心孔應(yīng)在粗加工之前加工，在調(diào)質(zhì)之后和磨削之前各需安排一次修研中心孔的工序。調(diào)質(zhì)之后修研中心孔為消除中心孔的熱處理變形和氧化皮，磨削之前修研中心孔是為提高定位精基準(zhǔn)面的精度和減小錐面的表面粗糙度值。擬定傳動(dòng)軸的工藝過(guò)程時(shí)，在考慮主要表面加工的同時(shí)，還要考慮次要表面的加工。在半精加工￠52mm、￠44mm及M24mm外圓時(shí)，應(yīng)車到圖樣規(guī)定的尺寸，同時(shí)加工出各退刀槽、倒角和螺紋；三個(gè)鍵槽應(yīng)在半精車后以及磨削之前銑削加工出來(lái)，這樣可保證銑鍵槽時(shí)有較精確的定位基準(zhǔn)，又可避免在精磨后銑鍵槽時(shí)破壞已精加工的外圓表面。 ??? 在擬定工

24、藝過(guò)程時(shí)，應(yīng)考慮檢驗(yàn)工序的安排、檢查項(xiàng)目及檢驗(yàn)方法的確定。綜上所述，所確定的該傳動(dòng)軸加工工藝過(guò)程見(jiàn)表4.1。 第五章 細(xì)長(zhǎng)軸加工工藝特點(diǎn) 一、 改進(jìn)工件的裝夾方法 粗加工時(shí)，由于切削余量大，工件受的切削力也大，一般采用卡頂法，尾座頂尖采用彈性頂尖，可以使工件在軸向自由伸長(zhǎng)。但是，由于頂尖彈性的限制，軸向伸長(zhǎng)量也受到限制，因而頂緊力不是很大。在高速、大用量切削時(shí)，有使工件脫離頂尖的危險(xiǎn)。采用卡拉法可避免這種現(xiàn)象的產(chǎn)生。 精車時(shí)，采用雙頂尖法（此時(shí)尾座應(yīng)采用彈性頂尖）有利于提高精度，其關(guān)鍵是提高中心孔精度。 二、采用跟刀架 跟刀架是車削細(xì)長(zhǎng)軸極其重要的附件。采用

25、跟刀架能抵消加工時(shí)徑向切削分力的影響，從而減少切削振動(dòng)和工件變形，但必須注意仔細(xì)調(diào)整，使跟刀架的中心與機(jī)床頂尖中心保持一致。 三、采用反向進(jìn)給 車削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，常使車刀向尾座方向作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)（此時(shí)應(yīng)安裝卡拉工具），這樣刀具施加于工件上的進(jìn)給力方向朝向尾座，因而有使工件產(chǎn)生軸向伸長(zhǎng)的趨勢(shì)，而卡拉工具大大減少了由于工件伸長(zhǎng)造成的彎曲變形。 四、采用車削細(xì)長(zhǎng)軸的車刀 車削細(xì)長(zhǎng)軸的車刀一般前角和主偏角較大，以使切削輕快，減小徑向振動(dòng)和彎曲變形。粗加工用車刀在前刀面上開(kāi)有斷屑槽，使斷屑容易。精車用刀常有一定的負(fù)刃傾角，使切屑流向待加。 第六章 夾具的設(shè)計(jì) 第一節(jié) 銑床夾具設(shè)計(jì)

26、 圖6-1所示拔叉零件，要求設(shè)計(jì)銑槽工序用的銑床夾具。根據(jù)工藝規(guī)程，在銑槽之前其它各表面均已加工好，本工序的加工要求是：槽寬14H11mm，槽深7mm，槽的中心平面與Ф26H7孔軸線的垂直度公差為0.08mm，槽側(cè)面與E面的距離12 ±0.2mm，槽底面與B面平行。 撥插零件圖6—1 一、六點(diǎn)定位原理 當(dāng)工件在不受任何條件約束時(shí)，其位置是任意的不確定的。設(shè)工件為一理想的鋼體，并以一個(gè)空間直角坐標(biāo)作為參照來(lái)觀察鋼體的位置變動(dòng)。由理論力學(xué)可知，在空間處于自由狀態(tài)的鋼體，具有六個(gè)自由度，即沿著X、Y、Z三個(gè)坐標(biāo)軸的移動(dòng)和繞著這三個(gè)坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖所示。用X、Y、Z和X、Y、Z分別表示沿

27、三個(gè)坐標(biāo)軸的移動(dòng)和繞著這三個(gè)坐標(biāo)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度。 六個(gè)自由度是工件在空間位置不確定的最高程度。定位的任務(wù)，就是要限制工件的自由度。在夾具中，用分別適當(dāng)?shù)呐c工件接觸的六個(gè)支撐點(diǎn)，來(lái)限制工件六個(gè)自由度的原理，稱為六點(diǎn)定位原理。 二、應(yīng)用定位原理幾種情況 （1）完全定位 工件的六個(gè)自由度全部被限制，它在夾具中只有唯一的位置，稱為完全定位。 （2）部分定位 工件定位時(shí)，并非所有情況下都必須使工件完全定位。在滿足加工要求的條件下，少于六個(gè)支撐點(diǎn)的定位稱為部分定位。 在滿足加工要求的前提下，采用部分定位可簡(jiǎn)化定位裝置，在生產(chǎn)中應(yīng)用很多。如工件裝夾在電磁吸盤上磨削平面只需限制三個(gè)自由度。 （

28、3）過(guò)定位（重復(fù)定位） 幾個(gè)定位支撐點(diǎn)重復(fù)限制一個(gè)自由度，稱為過(guò)定位。 A、一般情況下，應(yīng)該避免使用過(guò)定位。 通常，過(guò)定位的結(jié)果將使工件的定位精度受到影響，定位不確定可使工件（或定位件）產(chǎn)生變形，所以在一般情況下，過(guò)定位是應(yīng)該避免的。 B、過(guò)定位亦可合理應(yīng)用 雖然工件在夾具中定位，通常要避免產(chǎn)生“過(guò)定位”，但是在某些條件下，合理地采用“過(guò)定位”，反而可以獲得良好的效果。這對(duì)剛性弱而精度高的航空、儀表類工件更為顯著。 工件本身剛性和支承剛性的加強(qiáng)，是提高加工質(zhì)量和生產(chǎn)率的有效措施，生產(chǎn)中常有應(yīng)用。大家都熟知車削長(zhǎng)軸時(shí)的安裝情況，長(zhǎng)軸工件的一端裝入三爪卡盤中，另一端用尾架尖支撐。這就是

29、個(gè)“過(guò)定位”的定位方式。只要事先能對(duì)工件上諸定位基準(zhǔn)和機(jī)床（夾具）有關(guān)的形位誤差從嚴(yán)控制，過(guò)定位的弊端就可以免除。由于工件的支撐剛性得以加強(qiáng)，尾架的扶持有助于實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定，可靠的定位，所以工件安裝方便，加工質(zhì)量和效率也大為提高。 三、確定要限制的自由度 按照加工要求，銑通槽時(shí)應(yīng)限制五個(gè)自由度，即沿x軸移動(dòng)的自由度不需要限制，但若在此方向設(shè)置一止推支撐，則可起到承受部分銑削力的作用，故可采用完全定位。 四、定位方案選擇 如圖6-1.1所示，有三中定位方案可供選擇： 方案I：工件已E面作為主要定位面，用支承板1和短銷2（與工件Ф26H7孔配合）限制工件五個(gè)自由度，另設(shè)置一防轉(zhuǎn)擋銷實(shí)現(xiàn)六點(diǎn)定位

30、。為了提高工件的裝夾剛度，在C處加一輔助支承。 方案II：工件以Ф26H7孔作為主要定位基面，用長(zhǎng)銷3和支承釘4限制工件五個(gè)自由度，另設(shè)置一防轉(zhuǎn)擋銷實(shí)現(xiàn)六點(diǎn)定位。在C處也加一支承。 方案III：工件以Ф26H7孔為主要定位基面，用長(zhǎng)銷3和長(zhǎng)條支承板5限制兩個(gè)自由度，限制工件六個(gè)自由度，其中繞z軸轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度被重復(fù)限制了，另設(shè)置一防擋銷。在C處也加一輔助支承。 圖6.1.1銑床定位方案 1-支撐板2-短銷3-長(zhǎng)銷4-支撐釘5-長(zhǎng)條支撐板 比較以上三種方案，方案I中工件繞x軸轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度由E面限制，定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合，不利于保證槽的中心平面與Ф26H7孔軸線的垂直度。方案II中

31、雖然定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，槽的中心平面與Ф26H7孔軸線的垂直度要求保證，但這種定位方式不利于工件的夾緊。由于輔助支承是在工件夾緊后才起作用，而是施加夾緊力P時(shí)，支承釘4的面積太小，工件極易歪斜變形，夾緊也不可靠。方案III中雖是過(guò)定位，但若在工件加工工藝方案中，安排Ф26H7孔與E面在一次裝夾中加工，使Ф26H7孔與E面有較高的垂直度，則過(guò)定位的影響甚小。在對(duì)工件施加夾緊力P時(shí)，工件的變形也很小，且定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合。綜上所述，方案III較好。 對(duì)于防轉(zhuǎn)擋銷位置的設(shè)置，也是三種不同的方案。當(dāng)擋銷放在位置1時(shí)，由于B面與Ф26H7孔的距離較進(jìn)（230 -0.3mm），尺寸公差又大，定位

32、精度低。擋銷放在位置2時(shí)，雖然距Ф26H7孔軸線較遠(yuǎn)，但由于工件定位是毛面，因而定位精度也較低。而當(dāng)擋銷放在位置3時(shí)，距Ф26H7孔軸線較遠(yuǎn)，工件定位面的精度較高（Ф55H12），定位精度較高，且能承受切削力所引起的轉(zhuǎn)矩。因此，防轉(zhuǎn)擋銷應(yīng)放在位置3較好。 五、計(jì)算定位誤差 除槽寬14H11由銑刀保證外，本夾具要保證槽側(cè)面與E面的距離及槽的中心平面與Ф25H7孔軸線的垂直度，其它要求未注公差，因此只需計(jì)算上述兩項(xiàng)加工要求的定位誤： （1）加工尺寸12±0.2mm的定位誤差 采用3-1.1（c）所示定位方案時(shí)，E面既是工序基準(zhǔn)，又是定位基準(zhǔn)，故基準(zhǔn)不重合誤差為零。有由于E面與長(zhǎng)條支承板始

33、終保持接觸，故基準(zhǔn)位移誤差為零。因此，加工尺寸12±0.2mm沒(méi)有定位誤差。 （2）槽的中心平面與Ф26H7孔軸線垂直度的定位誤差 長(zhǎng)銷與工件的配合去Ф26H7 g6，則 Ф26g6=Ф26-0.009 -0.025（mm） Ф26H7=Ф25+0.025 0（mm） 由于定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，故基準(zhǔn)不重合誤差為零。 基準(zhǔn)位移誤差 △ y=2*8tan△a=2*8*0.000625=0.01（mm） 由于定位誤差△D=△y=0.01?0.08/3（mm），故此定位方案可行。 （1）夾緊方案 根據(jù)工件夾緊的原則，除施加夾緊力外

34、，還應(yīng)在靠近加工面處增加一夾緊力，用螺母與開(kāi)口墊圈夾壓在工件圓柱的左端面，而對(duì)著支撐板的夾緊機(jī)構(gòu)可采用鉤形壓板，使結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便。 （2）對(duì)刀方案 加工槽的銑刀需兩個(gè)方向?qū)Φ?，故?yīng)采用直角對(duì)刀塊。 （3）夾具體與定位鍵 為保證工件在工作臺(tái)上安裝穩(wěn)定，應(yīng)按照夾具體的高寬比不大于1.25的原則確定其寬度，并在兩端設(shè)置耳座，以便固定。 為了使夾具在機(jī)床工作臺(tái)的位置準(zhǔn)確及保證槽的中心平面與Ф26H7孔軸線垂直度要求，夾具體底面應(yīng)設(shè)置定位鍵，定位鍵的側(cè)面應(yīng)與長(zhǎng)銷的軸心線垂直。 （4）夾具總圖上的尺寸、公差和技術(shù)要求 下面以撥叉銑槽夾具為例給予說(shuō)明。 A、夾具最大輪廓尺寸為234mm，

35、210mm，250mm。 B、影響工件定位精度的尺寸和公差為工件內(nèi)孔與長(zhǎng)銷10的配合尺寸為Ф26H7g6和擋銷的位置尺寸為6±0.024mm及107±0.07mm。 C、影響夾具在機(jī)床上安裝精度的尺寸和公差定位鍵與銑床工作臺(tái)T形槽的配合尺寸14h6。 D、影響夾具精度的尺寸個(gè)公差為定位長(zhǎng)銷10的軸心線對(duì)定位鍵側(cè)面B的垂直度為0.03mm；定位長(zhǎng)銷10的軸心線對(duì)夾具底面A的平行度為0.05mm；對(duì)刀塊的位置尺寸為9±0.04和13±0.04mm。 本例中，塞尺厚度為2h8mm，所以對(duì)刀塊水平方向的位置尺寸為 a=12-2=10（mm） （基本尺寸） 對(duì)刀塊垂直

36、方向的位置尺寸為 b=23-7-2=14（mm）（基本尺寸） 對(duì)刀塊位置尺寸的公差取工件相應(yīng)尺寸公差的2/1～1/5。因此 a=10±0.04mm b=14±0.04mm E、影響對(duì)刀精度的尺寸和公差；塞尺的厚度尺寸2h8=22 -0.014mm。 （5）夾具精度分析 為確使夾具能滿足工序要求，在夾具技術(shù)要求指定以后，還必須對(duì)夾具進(jìn)行精度分析。若工序某項(xiàng)精度不能被保證時(shí)，還需要夾具的有關(guān)技術(shù)要求作適當(dāng)調(diào)整。 按夾具的誤差分析一章中的分析方法，下面對(duì)本例中的工序要求逐項(xiàng)分析； A、槽寬尺寸14H11mm

37、；此項(xiàng)要求由刀具精度保證，與夾具精度無(wú)關(guān)； B、槽側(cè)面到E面尺寸12±0.2mm；對(duì)此項(xiàng)要求有影響的是對(duì)刀塊側(cè)面到定位板 間的尺寸10±0.04mm及塞尺的精度（2h8mm）。上述兩項(xiàng)誤差之和△D+△G+△A+△J+△T=0.094<0.4(vmm) 因此，尺寸12±0.2mm能保證； C、槽深8mm：由于工件在Z方向的位置由定位銷確定，而該尺寸的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為B面。因此有定位誤差，其中△B=0.2VMM、△y=（＆d+＆D）/2=（0.16+0.025）/2=0.02mm(＆d為銷公差，＆D為工件公差）?！鱀=△B+△y=0.22mm、另外，塞尺尺寸（2h8mm）及對(duì)刀塊水平面到定位銷的尺

38、寸（13±0.04mm）也對(duì)槽深尺寸有影響，△T=0.014+0.08+0.094mm，△J、△G、△A都對(duì)槽深無(wú)影響，因此 △D+△G+△A+△J+△T=0.314（mm） 尺寸8的公差（按IT14級(jí)）為0.36mm，故尺寸8mm能保證； D、槽的中心平面與Ф26H7孔軸線垂直度公差0.08mm；影響該項(xiàng)要求的因素有： a、定位誤差△D= △y=0.01mm； b、加工方法誤差△G=0.012mm； c、夾具定位心軸17的軸線與夾具底面A的平行度公差0.05mm，即△A=0.05mm d、定位心軸17的軸線對(duì)定位側(cè)面B的垂直度公差0.05mm，即△A

39、=0.05mm；而△J△T都對(duì)垂直度無(wú)影響。由于這些誤差不在同一方向，因此，槽中心平面最大位置誤差在YOZ面之上為0.01+0.012+0.05=0.072mm；在YOX平面上為 0.01+0.012+0.03=0.052mm。此兩項(xiàng)都小于垂直度公差0.08mm，故該項(xiàng)要求能保證。 綜上所述，該銑槽家具能滿足銑槽工序要求，可行。 第二節(jié) 各類銑床夾具 一、銑床夾具 （1）銑床夾具的分類 銑床夾具按使用范圍，可分為通用銑夾具、專用銑夾具和組合銑夾具三類。按工件在銑床上加工的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，可分為直線進(jìn)給夾具、圓周進(jìn)給夾具、沿曲線進(jìn)給夾具（如仿形裝置）三類。還可按自動(dòng)化程度和夾緊動(dòng)力源

40、的不同（如氣動(dòng)、電動(dòng)、液壓）以及裝夾工件數(shù)量的多少（如單件、雙件、多件）等進(jìn)行分類。其中，最常用的分類方法是按通用、專用和組合進(jìn)行分類。 （2）銑床常用通用夾具的結(jié)構(gòu) 銑床常用的通用夾具主要有平口虎鉗，它主要用于裝夾長(zhǎng)方形工件，也可用于裝夾圓柱形工件。 機(jī)用平口虎鉗是通過(guò)虎鉗體固定在機(jī)床上。固定鉗口和鉗口鐵起垂直定位作用，虎鉗體上的導(dǎo)軌平面起水平定位作用。活動(dòng)座、螺母、絲桿（及方頭的）和緊固螺釘可作為夾緊元件。回轉(zhuǎn)底座和定位鍵分別起角度分度和夾具定位作用。 （3）銑床夾具的設(shè)計(jì)特點(diǎn) 銑床夾具與其它機(jī)床夾具的不同之處在于：它是通過(guò)定位鍵在機(jī)床上定位，用對(duì)刀裝置決定銑刀相對(duì)于夾具的位置。

41、 A、床夾具的安裝 銑床夾具在銑床工作臺(tái)上的安裝位置，直接影響被加工表面的位置精度，因而在設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮其安裝方法，一般是在夾具底座下面裝兩個(gè)定位鍵。定位鍵的結(jié)構(gòu)尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化，應(yīng)按銑床工作臺(tái)的T形槽尺寸選定，它和夾具底座以及工作臺(tái)T形槽的配合為H7/h6、H8/h8。兩定位鍵的距離應(yīng)力求最大，以利提高安裝精度。 作為定位鍵的安裝是夾具通過(guò)兩個(gè)定位鍵嵌入到銑床工作臺(tái)的同一條T 形槽中，再用T 形螺栓和墊圈、螺母將夾具體緊固在工作臺(tái)上，所以在夾具體上還需要提供兩個(gè)穿T形螺栓的耳座。如果夾具寬度較大時(shí)，可在同側(cè)設(shè)置兩個(gè)耳座，兩耳座的距離要和銑床工作臺(tái)兩個(gè)T形槽間的距離一致。 B、銑床夾具的

42、對(duì)刀裝置 銑床夾具在工作臺(tái)上安裝好了以后，還要調(diào)整銑刀對(duì)夾具的相對(duì)位置，以便于進(jìn)行定距加工。為了使刀具與工件被加工表面的相對(duì)位置能迅速而正確地對(duì)準(zhǔn)，在夾具上可以采用對(duì)刀裝置。對(duì)刀裝置是由對(duì)刀塊和塞尺等組成，其結(jié)構(gòu)尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化。各種對(duì)刀塊的結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)工件的具體加工要求進(jìn)行選擇。 由于銑削時(shí)切削力較大，振動(dòng)也大，夾具體應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度，還應(yīng)盡可能降低夾具的重心，工件待加工表面應(yīng)盡可能靠近工作臺(tái)，以提高夾具的穩(wěn)定性，通常夾具體的高寬比H/B≤1～1.25為宜。 二、典型數(shù)控機(jī)床夾具 數(shù)控機(jī)床夾具有高效化、柔性化和高精度等特點(diǎn)，設(shè)計(jì)時(shí)，除了應(yīng)遵循一般夾具設(shè)計(jì)的原則外，還應(yīng)注意以下幾

43、點(diǎn)： （1）數(shù)控機(jī)床夾具應(yīng)有較高的精度，以滿足數(shù)控加工的精度要求； （2）數(shù)控機(jī)床夾具應(yīng)有利于實(shí)現(xiàn)加工工序的集中，即可使工件在一次裝夾后能進(jìn)行多個(gè)表面的加工，以減少工件裝夾次數(shù)； （3）數(shù)控機(jī)床夾具的夾緊應(yīng)牢固可靠、操作方便；夾緊元件的位置應(yīng)固定不變，防止在自動(dòng)加工過(guò)程中，元件與刀具相碰。 所示為用于數(shù)控車床的液動(dòng)自定心三爪卡盤，在高速車削時(shí)平衡塊所產(chǎn)生的離心力經(jīng)杠桿給卡爪一個(gè)附加的力，以補(bǔ)償卡爪夾緊力的損失?？ㄗτ苫钊?jīng)拉桿和楔槽軸的作用將工件夾緊。而作為數(shù)控銑鏜床夾具結(jié)構(gòu)的，要防止刀具（主軸端）進(jìn)入夾緊裝置所處的區(qū)域，通常應(yīng)對(duì)該區(qū)域確定一個(gè)極限值。 （4）每種數(shù)控機(jī)床都有自己的坐

44、標(biāo)系和坐標(biāo)原點(diǎn)，它們是編制程序的重要依據(jù)之一。設(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床夾具時(shí)，應(yīng)按坐標(biāo)圖上規(guī)定的定位和夾緊表面以及機(jī)床坐標(biāo)的起始點(diǎn)，確定夾具坐標(biāo)原點(diǎn)的位置。 1、數(shù)控銑床夾具 （1）對(duì)數(shù)控銑床夾具的基本要求實(shí)際上，數(shù)控銑削加工時(shí)一般不要求很復(fù)雜的夾具，只要求有簡(jiǎn)單的定位、夾緊機(jī)構(gòu)就可以了。其設(shè)計(jì)原理也和通用銑床夾具相同，結(jié)合數(shù)控銑削加工的特點(diǎn)，這里只提出幾點(diǎn)基本要求： （2）為保持零件安裝方位與機(jī)床坐標(biāo)系及程編坐標(biāo)系方向的一致性，夾具應(yīng)能保證在機(jī)床上實(shí)現(xiàn)定向安裝，還要求能協(xié)調(diào)零件定位面與機(jī)床之間保持一定的坐標(biāo)尺寸聯(lián)系。 （3）為保持工件在本工序中所有需要完成的待加工面充分暴露在外，夾具要做得盡可能

45、開(kāi)敞，因此夾緊機(jī)構(gòu)元件與加工面之間應(yīng)保持一定的安全距離，同時(shí)要求夾緊機(jī)構(gòu)元件能低則低，從防止夾具與銑床主軸套筒或刀套、刀具在加工過(guò)程中發(fā)生碰撞。 （4）夾具的剛性與穩(wěn)定性要好。盡量不采用在加工過(guò)程中更換夾緊點(diǎn)的設(shè)計(jì)，當(dāng)非要加工過(guò)程中更換夾緊點(diǎn)不可時(shí)，要特別注意不能因更換夾緊點(diǎn)而破壞夾具或工件定位精度。 2、數(shù)控銑削加工常用的夾具大致有下幾種： （1）組合夾具：適用于小批量生產(chǎn)或研制時(shí)的中、小型工件在數(shù)控銑床上進(jìn)行銑加工。 （2）專用銑削夾具：是特別為某一項(xiàng)或類似的幾項(xiàng)工件設(shè)計(jì)制造的夾具，一般在批量生產(chǎn)或研制時(shí)非要不可時(shí)采用。 （3）多工位夾具：可以同時(shí)裝夾多個(gè)工件，可減少換刀次數(shù)，也

46、便于一面加工，一面裝卸工件，有利于縮短準(zhǔn)備時(shí)間，提高生產(chǎn)率，較適宜于中批量生產(chǎn)。 （4）氣動(dòng)或液壓夾具： 適用于生產(chǎn)批量較大，采用其他夾具又特別費(fèi)工、費(fèi)力的工件。這類夾具能減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和提高生產(chǎn)率，但其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，造價(jià)往往較高，而且制造周期長(zhǎng)。 （5）真空夾具：適用于有較大定位平面或具有較大可密封面積的工件。有的數(shù)控銑床（如壁板銑床）自身帶有通用真空夾具，工件利用定位銷定位，通過(guò)夾具體上的環(huán)形密封槽中的密封條與夾具密封。啟動(dòng)真空泵，使夾具定位面上的溝槽成為真空，工件在大氣壓力的作用下被夾緊在夾具體。 除上述幾種夾具外，數(shù)控銑削加工中也經(jīng)常采用機(jī)用平口虎鉗、分度頭和三爪自定心卡盤等通

47、用夾具。 結(jié)束語(yǔ) 通過(guò)做畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我對(duì)書本的知識(shí)有了更深一步的認(rèn)識(shí)和理解，知道了理論聯(lián)系實(shí)際的重要性；另外，對(duì)如何查閱資料與合理利用有了更深入的了解；本次畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中進(jìn)行了工件的工藝路線分析、工藝卡的制定、工藝過(guò)程的分析、軸類零件與夾具的設(shè)計(jì)與分析，是對(duì)我在大學(xué)期間所學(xué)的專業(yè)知識(shí)的一個(gè)檢驗(yàn)，也是對(duì)所學(xué)知識(shí)的運(yùn)用和綜合；通過(guò)做畢業(yè)設(shè)計(jì)的這個(gè)過(guò)程，對(duì)我以后參加實(shí)際工作一定有很好的鍛煉意義和指導(dǎo)作用。 謝 詞 本論文設(shè)計(jì)在郭莉老師的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下業(yè)已完成，從課題選擇到具體的寫作過(guò)程，論文初稿與定稿無(wú)不凝聚著郭莉老師的心血和汗水，在

48、我的畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，郭莉老師為我提供了種種專業(yè)知識(shí)上的指導(dǎo)和一些富于創(chuàng)造性的建議，郭老師一絲不茍的作風(fēng)，嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度使我深受感動(dòng)，沒(méi)有這樣的幫助和關(guān)懷和熏陶，我不會(huì)這么順利的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。在此向郭莉老師表示深深的感謝和崇高的敬意！ 在臨近畢業(yè)之際，我還要借此機(jī)會(huì)向在這三年中給予我諸多教誨和幫助的各位老師表示由衷的謝意，感謝他們?nèi)陙?lái)的辛勤栽培。不積跬步何以至千里，各位任課老師認(rèn)真負(fù)責(zé)，在他們的悉心幫助和支持下，我能夠很好的掌握和運(yùn)用專業(yè)知識(shí)，并在設(shè)計(jì)中得以體現(xiàn)，順利完成畢業(yè)論文。 同時(shí)，在論文寫作過(guò)程中，我還參考了有關(guān)的書籍和論文，在這里一并向有關(guān)的作者表示謝意。 我還要感謝同組的各位同學(xué)以及我的各位室友，在畢業(yè)設(shè)計(jì)的這段時(shí)間里，你們給了我很多的啟發(fā)，提出了很多寶貴的意見(jiàn)，對(duì)于你們幫助和支持，在此我表示深深地感謝！ 參考文獻(xiàn) 1. 夏伯雄，數(shù)控技術(shù)，水利水電出版社，2010 2. 朱明松，數(shù)控銑床編程與操作項(xiàng)目教程，機(jī)械工業(yè)出版社，2007 3. 王大偉.劉瑞素，數(shù)控系統(tǒng)，化學(xué)工業(yè)出版社，2005 4. 柳河，數(shù)控編程，東北林業(yè)大學(xué)出版社，2005 5. 李一民，數(shù)控機(jī)床，東南大學(xué)出版社，2005 6. 朱明松，數(shù)控銑床編程與操作項(xiàng)目教程，機(jī)械工業(yè)出版社，2007