第一篇：输出轴钳工加工工装设计范文

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毕业综合实践报告

题目：输出轴钳工加工工装设计

姓 名 学 号 学 院 专 业 实习单 位 校内指导教师 企业指导教师

年 月 日

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摘

要

钳工，是一门历史悠久的技术。随着科学技术的发展，很多钳加工工作已被机械加工替代，但也有许多工作是机器无法替代的，如机械产品的装配、维修、检验等都需要钳工去完成。

我实习的工厂有大量的输出轴钳工加工的工作，输出轴主要用于动力传输，本文针对输出轴的钳工加工用工装的方法进行设计，便于输出轴的钻孔加工，提高了输出轴的钻孔精确性。

关键词：钳工工装 夹具 输出轴的钻孔

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目 录

摘

要.............................................................................................................................................................2 序

言.........................................................................................................................................................1输出轴的作用及简介................................................................................................................................1.1输出轴的作用.....................................................................................................................................1.2输出轴的结构特点、工艺，表面技术要求分析.............................................................................2 钳工工装的简介.......................................................................................................................................2.1钳工工装的作用.................................................................................................................................2.2钳工工装夹具特性分类.....................................................................................................................2.3钳工工装的装夹方法.........................................................................................................................3 输出轴钳工工装设计...............................................................................................................................3.1输出轴钳工工装基本方案确定.........................................................................................................3.1.1输出轴工装夹具定位方法..........................................................................................................3.1.2输出轴工装夹具夹紧方式..........................................................................................................3.2加工工装的材料选择.......................................................................................................................3.3输出轴钳工工装夹具设计方案...........................................................................................................设计小结.....................................................................................................................................................致谢.............................................................................................................................................................参考文献.....................................................................................................................................................高 职 毕 业 实 践 报 告

序

言

这次设计使我们能综合运用机械制造技术基础中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决了零件机械制造工艺问题，设计了输出轴钳工工装这一典型的工艺装备，提高了结构设计能力，增强了输出轴的精度。

本文是根据目前实际输出轴生产过程中，常常发生仅用通用夹具不能满足生产要求，或仅用通用夹具装夹工件进行生产时效率低、劳动强度大、加工质量不高、经常需要增加工序等问题，甚至一些工件没有通用夹具可以进行装夹，所以为这一系列特殊的工件设计了专用夹具，其设计方案主要包括夹具的定位方案、夹紧方案等。

此类夹具有良好的加工精度，针对性强，主要用于钳工加工输出轴工序。它具有夹紧力装置，具备现代机床夹具所要求的高效化和精密化等特点，可以有效的减少工件加工所需的基本时间和辅助时间，大大提高了劳动生产力，从而可以有效地减轻工人的劳动强度和提高劳动效率。

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1输出轴的作用及简介

1.1输出轴的作用

输出轴主要应用在动力输出装置中，是输出动力的主要零件之一。其主要作用是传递转矩，使主轴获得旋转的动力，其工作中要承受较大的冲击载荷和扭矩，是支撑传动零部件。因此，该零件需具有足够的耐磨性和抗扭强度。

1.2输出轴的结构特点、工艺，表面技术要求分析

图1.1 输出轴

轴类零件的加工通常采用三爪卡盘固定，三爪卡盘能自动定心，装卸工件快。但是由于夹具的制造和装夹误差，其定心精度约为0.05—0.10mm左右。由于零件较长，常采用一夹一顶的装夹法，即工件定的一端用车床主轴上的卡盘夹紧，另一端用尾座顶尖支撑，这样就克服了刚性差不能承受重切削的缺点，为进一步提高加工精度，也可采用中心架作中间辅助支撑，适用于半精加工和精加工。

工艺方面，应按照先加工基准面，先粗后精，基准统一等原则，通常输出轴零件加工可按下述工艺路线进行:

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备料---模锻---车端面打中心孔---粗车外圆---调质---车端面修中心孔---高频淬火---精车外圆---粗磨---铣键槽---精磨

例如，从图示零件分析，该输出轴结构简单，属于阶梯轴类零件。主要有φ55mm、φ60 mm、φ65 mm、φ75 mm、φ176 mm的外圆柱面、φ50 mm、φ80 mm、φ10 mm 4的内圆柱表面和10 mm个φ20 mm的孔和一个16 mm的键槽组成。为了保证输出轴旋转是的速度，表面粗糙度有较高的要求，外圆的粗糙度要求都为Ra1.25um, 内圆的粗糙度为Ra2.5um，其余为Ra20um。形位精度也比较高，为了外圆和外面零件的配合后受力均匀，φ55，φ60 的外圆的径向跳动量小于0.04mm，φ80的跳动量小于0.04mm，φ20孔的轴线的跳动量小于0.05mm，为了保证键槽和键的配合，键槽对φ55外圆的对称度为0.08mm。由于输出轴在工作中要承受较大的冲击载荷和扭矩，为了增强耐磨性和抗扭强度，要对输出轴进行调质处理，硬度为250HBS。

高 职 毕 业 实 践 报 告 钳工工装的简介

在钻床上进行钻孔时,钻头的旋转是主运动,钻头沿轴向移动是进给运动。钻孔时先在钻的位置划出孔位的十字中心线,并打上中心样冲眼,要求冲眼要小,样冲眼中心与十字交差点重合。起钻时先在冲眼冲一小坑,观察孔位置是否正确,并不断借正,使浅坑与划线圆同轴。钻小直径孔或深孔时,进给量要小,并经常退钻排削,一面削阻塞而扭断钻头.钻孔。穿透时,进给用力必须减小,以防止进给量突然过大,增大切削抗力,造成钻头折断，或使工件随着钻头一起转动造成事故。为了使钻头散热冷却,减少钻头与孔之间的的摩擦和提高小钻头的寿命和改善空的表面质量,钻孔时要加住足够的切削液。

钻孔时注意要点: 严格遵守钻床的操作规程,严禁戴手套。

钻孔过程中需要检测时,必须先停车,然后才检测。

钻孔时平口钳的手柄端应放位置在钻床工作台的左向,以防转距过大造成平口钳落地伤人。

钻大孔时,先用小钻头钻孔,再用大钻扩孔。

所谓去毛刺，就是清除工件已加工部位周围所形成的刺状物或飞边。本文采用手工去毛刺的方式对工装材料进行去毛刺处理，其传统方式是用钢锉，砂纸，磨头进行打磨；而现在已用修边刀取代了这些传统的方法，使用起来简单方便，不需要技术处理，节约成本并且环保。

2.1钳工工装的作用

说到钳工工装，就不能不提到夹具。夹具是能够使产品按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装置，它主要用于保证产品的加工质量、减轻劳动强度、辅助产品检测、展示、运输等。应用机床夹具，有利于保证机床的加工精度、稳定产品质量；有利于提高劳动生产率和降低成本；有利于改善工人劳动条件，保证安全生产。

所谓钳工工装就是以钳工作业的方式将工件在机床上或夹具上定位，夹紧的过程。定位即工件在机床或夹具上占据正确位置的过程；夹紧即为保持工件的正确定位而将工件夹牢的过程。在机床上加工工件的时候，必须用夹具装好夹牢所要加工工件。将工件装好，就是在机床上确定工件相对于刀具的正确位置，这一过程称为定位。将工件夹紧，就是对工件施加作用力，使之在已经定好的位置上将工件可靠

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地夹紧，这一过程称为夹紧。从定位到夹紧的全过程，称为装夹。铣床夹具的主要功能就是完成工件的装夹工作。工件装夹情况的好坏，将直接影响工件的加工精度。

所以钳工工装是提高工件加工精度的最有效方式之一。

2.2钳工工装夹具特性分类

目前中国常用夹具有通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合夹具和自动线夹具等五大类。

（1）通用夹具

通用夹具是指结构、尺寸已规格化，且具有一定通用性的夹具。其优点是适应性强、不需要调整或稍加调整即可装夹一定形状和尺寸范围内的各种工件。这类夹具已商品化。如三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘、台虎钳、万能分度头、顶尖、中心架、电磁吸盘等。采用这类夹具可缩短生产准备周期，减少夹具品种，从而减低生产成本。其缺点是夹具的加工精度不高，生产力较低且较难装夹形状复杂的工件，故适用于单件小批量生产中。

（2）专用夹具

专用夹具是针对某一工件的某一道工序的加工要求而专门设计和制造的夹具。特点是针对性强。适用与产品相对稳定、批量较大的生产中，可获得较高的生产率和加工精 度。

（3）可调夹具

夹具的某些元件可调整或可更换，已适应多中工件的夹具，称为可调夹具。它 通用可调夹具和成组夹具两类。

（4）组合夹具

组合夹具是由可循环使用的标准夹具零部件（或专用零部件）组装成易于连接和拆卸的夹具。根据被加工零件的工艺要求可以很快地组装成专用夹具，夹具使用完毕，可以方便地拆开。夹具主要应用在单件，中、小批多品种生产和数控加工中，高 职 毕 业 实 践 报 告

是一种较经济的夹具。

（5）自动线夹具

自动线夹具一般分为两种，一种为固定式夹具，它与专用夹具相似；另一种为随行夹具，使用中夹具随工件一起运动，并将工件沿着自动线从一个工位移至下一个工位进行加工。

2.3钳工工装的装夹方法

（1）直接装夹：工件定位基准面与机床上的装夹面紧密贴合而定位，进而加紧的装夹方式称为直接直接装夹。

图2.1直接装夹方法

（2）找正装夹：以工件的有关表面或专门划出的线痕作为定位的依据，然后夹紧工件的装夹方式称为找正装夹。

图2.2找正装夹

（3）根据工件某一工序的加工要求设计，制造夹具，工件定位基准面与夹具上的定位面紧密帖合而定位，然后夹紧的装夹方式称为夹具装夹。

特点：易于保证定位精度，装夹所用时间段，利用提高生产效率。

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图2.3体框图

a-工件的加工面；b-工件定位基准面；c-夹具上定位元件的定位面；d-夹具的安装面；e-机床安装面；f-刀具切削形成面

高 职 毕 业 实 践 报 告 输出轴钳工工装设计

3.1输出轴钳工工装基本方案确定

3.1.1输出轴工装夹具定位方法

工件在夹具中要想获得正确定位，首先应正确选择定位基准，其次是选择合适的定位元件。工件定位时，工件定位基准和夹具的定位元件接触形成定位副，以实现工件的六点定位。用定位元件选用时，应按工件定位基准面和定位元件的结构特点进行选择。

1．工件以平面定位

（1）以面积较小的已经加工的基准平面定位时，选用平头支承钉，以基准面粗糙不平或毛坯面定位时，选用圆头支承钉，侧面定位时，可选用网状支承钉。

（2）以面积较大、平面度精度较高的基准平面定位时，选用支承板定位元件，用于面定位时用不带斜槽的支承板，通常尽可能选用带斜槽的支承板，以利清除切屑。

（3）以毛坯面，阶梯平面和环形平面作基准平面定位时，选用自位支承作定位元件。但须注意，自位支承虽有两个或三个支承点，由于自位和浮动作用只能作为一个支承点。

（4）以毛坯面作为基准平面，调节时可按定位面质量和面积大小分别选用可调支承作定位元件。

（5）当工件定位基准面需要提高定位刚度、稳定性和可靠性时，可选用辅助支承作辅助定位元件，但须注意，辅助支承不起限制工件自由度的作用，且每次加工均需重新调整支承点高度，支承位置应选在有利工件承受夹紧力和切削力的地方。

2．工件以内孔定位

（1）工件上定位内孔较小时，常选用定位销作定位元件。圆柱定位销的结构和尺寸标准化，不同直径的定位销有其相应的结构形式，可根据工件定位内孔的直径选用。当工件圆柱孔用孔端边缘定位时，需选用圆锥定位销。当工件圆孔端边缘形状精度较差时，选用圆锥定位销；当工件需平面和圆孔端边缘同时定位时，选用浮动锥销。

（2）在套类、盘类零件的车削、磨削和齿轮加工中，大都选用心轴定位，为

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了便于夹紧和减小工件因间隙造成的倾斜，当工件定位内孔与基准端面垂直精度较高时，常以孔和端面联合定位。因此，这类心轴通常是带台阶定位面的心轴，当工件以内花键为定位基准时，可选用外花键轴，当内孔带有花键槽时，可在圆柱心轴上设置键槽配装键块；当工件内孔精度很高，而加工时工件力矩很小时，可选用小锥度心轴定位。

3.1.2输出轴工装夹具夹紧方式

夹紧装置的组成

夹紧装置的组成由以下三部分组成。（1）动力源装置

它是产生夹紧作用力的装置。分为手动夹紧和机动夹紧两种。手动夹紧的力源来自人力，用时比较费时费力。为了改善劳动条件和提高生产率，目前在大批量生产中均采用机动夹紧。机动夹紧的力源来自气动、液压、气液联动、电磁、真空等动力夹紧装置。

（2）传力机构

它是介于动力源和夹紧元件之间传递动力的机构。传力机构的作用是：改变作用力的方向；改变作用力的大小；具有一定的自锁性能，以便在夹紧力一旦消失后，仍能保证整个夹紧系统处于可靠的夹紧状态，这一点在手动夹紧时尤为重要。

（3）夹紧元件

它是直接与工件接触完成夹紧作用的最终执行元件。2.夹紧装置的设计原则

在夹紧工件的过程中，夹紧作用的效果会直接影响工件的加工精度、表面粗糙度以及生产效率。因此，设计夹紧装置应遵循以下原则：

（1）工件不移动原则

夹紧过程中，应不改变工件定位后所占据的正确位置。（2）工件不变形原则

夹紧力的大小要适当，既要保证夹紧可靠，又应使工件在夹紧力的作用下不致产生加工精度所不允许的变形。

（3）工件不振动原则

对刚性较差的工件，或者进行断续切削，以及不宜采用气缸直接压紧的情况，应提高支承元件和夹紧元件的刚性，并使夹紧部位靠近加工表面，以避免工件和夹紧系统的振动。

（4）安全可靠原则

夹紧传力机构应有足够的夹紧行程，手动夹紧要有自锁性能，以保证夹紧可靠。

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（5）经济实用原则

夹紧装置的自动化和复杂程度应与生产纲领相适应，在保证生产效率的前提下，其结构应力求简单，便于制造、维修，工艺性能好；操作方便、省力，使用性能好。

本工件根据生产率的要求，运用手动夹紧便可以满足。采用铰链连接V型块，另一端采用螺栓连接，通过拧紧螺母使V型块夹紧工件来实现夹紧。有效的提高了工作效率。V型块夹紧工件主要是为了防止工件在加工过程中受力的作用产生倾覆和振动，手动夹紧是可靠的，可以免去夹紧力的计算。

3.2加工工装的材料选择

该工装材料是HT200。考虑到该工装材料为不规则形状，结构比较的复杂，在加工过程中多半是在车床和铣床上，零件可以静止不动，但也有的回转运动，工装材料承受着交变载荷及冲击载荷，因此选用铸造件，也可以较好的保证零件的形状结构。

基本概念

①、铸件基本尺寸R 机械加工前的毛坯铸件的尺寸，包括必要的机械加工余量。

②、尺寸公差CT 允许尺寸的变动量。

③、要求的机械加工余量RMA 在毛坯铸件上为了随后可用机械加工方法去除铸造对金属表面的影响，并使之达到所要求的表面特征和必要的尺寸精度而留出的金属余量。单侧作机械加工时,RMA与铸件其他尺寸之间的关系如(4-1)表示。对圆柱形的铸件部分或在双侧机械加工的情况下，RMA要加倍，如（4-1）表示。对内腔作机械加工相对应的表达式如（4－1）表示。

R=F+RMA+CT/

2、R=F+2RMA+CT/

2、R=F-2RMA+CT/

2、F为最终机械加工后的尺寸

3.3输出轴钳工工装夹具设计方案

方案一

第一套夹具

本夹具结构简单，制作容易，一般用于输出轴的钻孔。采用一般的夹紧定位方

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式，操作易懂、方便，有利于节约加工时间。

我们需用∮35的钻头进行粗加工，再利用∮36的铰刀精加工，达到零件的∮36H7，位置度0.05，粗糙度1.6。

下图为该输出轴工装夹具的零件图、实体图

图4.1零件图

图4.2实体图

输出轴工装夹具使用说明

安装工件时，稍微松开螺母将V型块的U型口扯出，掀开V型块，将工件一侧

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面平放在底板上，靠紧小平面，伸长到定位销处，再将V型块夹紧工件，将U型口插入螺栓杆，用扳手拧紧螺母即可。

方案二

第二套夹具

本次的设计的夹具是---2-φ8的斜孔粗钻该夹具使用于Z302钻床。确定夹具方案

图4.3输出轴斜孔夹具方案

这道工序所加工的两个孔为斜孔与水平面夹角为30度两孔对称分布故在加工是应使此两孔的中心线与水平面垂直工件与夹具体底座成30度。工件底部是台阶孔故第一个φ104的孔与夹具体上的一高为10mm，直径约为104mm的圆柱凸台配合。圆柱凸台应小于孔直径φ104mm因为这样便于配合。这样工件夹紧就好设计了。

根据工件的结构特点看，装夹方案如上图 ：

如图所示：用两个凸台夹住零件，V型块限制其自由度，用螺栓将V型块固定在凸台上。夹具体的钻模板设计为铰链式钻模板并且带有特殊钻套，以有利于对工件的加工夹紧机构为移动式压板，置于斜孔两侧不会影响孔的加工。

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方案三

第三套夹具

本夹具适用于钻孔和去除毛刺，本工序需要去除孔内及槽的尖边毛刺，而需要让它高速旋转，定位相当困难。在轴上可以看出，小孔是中心孔，而需要去除毛刺的孔及槽与中心孔垂直，无法定位。

通过上面对零件的结构分析，我们利用轴上的中心孔及轴上的平面定位夹紧，将圆弧槽与电机夹头同心，实现高速旋转。下面是二维图示：

图4.4输出轴第三套夹具

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图中几个关键尺寸，偏心距19mm，定位销10mm，轴圆柱尺寸30mm，凸出夹头尺寸24mm.根据二维图绘制出视觉效果好的三维图：

工装简要介绍：左侧为夹头24，蓝色定位销为10，右端黑色为活动夹紧装置，可以活动。

图4.5输出轴去除毛刺的夹具

上图为夹紧零件后的图示。将工装夹紧在电机上高速旋转，轻松去除毛刺。工装的适用范围

（1）观察工装可以发现，左侧黑色活动夹紧装置，可以装夹主轴尺寸大小不一样的类似零件；

（2）工装的销子可以变化，可以变大变小，所以可以加工中心孔尺寸变化的类似零件。销子可以变化成螺钉，所以可以加工中心孔为螺纹的零件。

（3）逆向思考，如果没有圆弧槽，这个工装可以作为输出轴的钻孔工装。以此类推，可加

工同类有相同偏心距的轴类零。

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设计小结

课程设计是机械设计当中的非常重要的一环，本次课程设计时间略显得仓促一些。但是通过本次设计，从中得到的收获还是非常多的。三年时间里，我们在课堂上掌握的多是专业基础课的理论面，如何把我们所学到的专业基础理论知识用到实践中去呢？我想做类似的设计就为我们提供了良好的实践平台。在做本次设计的过程中，我感触最深的当数查阅大量的设计手册了。一次次翻阅《机械设计手册》等书，是为了让自己的设计更加完善，更加符合工程标准。我们有扎实的理论基础，当然还要懂得如何将一个零件从看图纸到生产加工出来，选择最佳的制造方法及加工工艺路线，本次设计正是综合的体现。

钳工远远不止上面所述的这几项，它还涵盖了划线、錾削、锉削、研磨、钻孔、扩孔、铰孔、攻螺纹等等。钳工看似非常简单，但是和机械加工比较，它以手工为主，劳动强度大，足以磨砺一个人的意志，需要耐心才能完成。它可以完成机械加工不便加工或是无法完成的工作；同时设备简单，在机械加工和修配过程中是一个不可或缺的重要工种。

本次课程设计由于时间的仓促，还有许多地方有不足之处。又由于水平有限，难免会有错误，还望老师批评指正。

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致谢

本论文是在本校导师的亲切关怀和悉心指导下完成的。老师在完成繁忙的教学任务的同时来指导我的课题设计，老师严肃的科学态度，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。在此谨向段老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。

毕业在即，回顾数载的生活，面对周围，心怀感恩。当失去勇气的时候，是室友的鼓励和师长的悉心指导让我坚强起来。在此谢谢曾经带教课程的所有老师以及在平时生活工作中指导我们的辅导员。也谢谢室友以及共同成长的同学。最重要的是感谢我的父亲母亲和哥哥姐姐在我经济上的和情感上的支持。

大学生活是人生财富中重要的部分之一，我在这里成长成熟，聆听了很多师长的智慧，也学习到很多朋友的优点，更多的是感恩那些帮助我成长的师长和同学。

最后，再次向我的父母和关心、帮助我的老师同学表示衷心地感谢。

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参考文献

[1]黄涛勋.《简明钳工手册（第三版）》吉林人民出版社.2007.82～136 [2]张锁荣.机修钳工实用手册.北京：北京理工大学出版社，1997.75～97 [3]成虹.最新轴承造型装配及磨工工艺技术实用大全.高等教育出版社.2001.137～179 [4]魏康民.机械制造工艺装备（第二版）.重庆大学出版社.2007 [5]崔令江.机械装配工艺(单行本)/机械加

第二篇：车床输出轴,车工技师毕业论文

设计题目 设计“CA6140车床输出轴”零件的机械加工工艺规程及工艺装备(生产纲领：5000件)

目 录 设计任务书„„3．

课程设计说明书正文„4． 前言„„4．

一，零件的工艺分析及生产类型的确定„„„4 1技术要求分析„„„ 2.零件的工艺分析„„

二，选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图

1.选择毛坯„„

2.毛坯尺寸的确定„„

三、选择加工方法，制定加工工艺路线 1.定位基准的选择„„

2.零件表面加工方法的选择„„ 3.制定工艺路线„„„ 四.工序设计

1.选择机床 2.选用夹具 3.选用刀具 4.选用量具

5.确定工序尺寸

五.确定切削用量及基本工时„„.1.切削用量„„ 2.基本时间„„ 六.夹具设计„„

1.定位方案„ 2.分度设计„

3.切削力和夹紧力的计算„ 七.结论„„

八、课程设计心得体会„22． 参考文献„„23 设计任务书

山东技师学院

机械加工技术课程设计任务书 设计题目: “CA6140车床输出轴”零件的机械加工工艺规程

设计内容：1．产品零件图

2．产品毛坯图

3．机械加工工艺过程卡片 4．机械加工工序卡片

5．课程设计说明书班级：

技师机械082 摘 要：

机械制造业的发展对世界经济起着非常重要的作用，而机械加工工艺的编制是机械制造技术的重要组成部分和关键工作。本文论述的是输出轴的加工工艺和夹具设计，着重于几个重要表面的加工，具有一定的尺寸、形状、位置要求，还有一些强度、表面粗糙度要求等，然而这些都会在文中得以体现。

关键词：制造；输出轴；加工工艺；夹具；

前言

机械制造工艺学课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业之后进行的。这是我们进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的链接，也是一次理论联系实际训练。因此，它在我们的大学学习生活中占有十分重要的地位。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的现代化建设打下一个良好的基础。我也相信通过课程设计能将零碎的知识点都联系起来，系统而全面的做好设计。由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请彭老师给予指教。

一.零件的工艺分析及生产类型的确定 1.技术要求分析

题目所给定的零件车床输出轴，其主要作用，一是传递转矩，使车床主轴获得旋转的动力；二是工作过程中经常承受载荷；三是支撑传动零部件。零件的材料为45钢，是最常用中碳调质钢，综合力学性能良好，淬透性低，水淬时易生裂纹。综合技术要求等文件，选用铸件。

2.零件的工艺分析

从零件图上看，该零件是典型的零件，结构比较简单，其主要加工的面有φ

55、φ60、φ65、φ75、φ176的外圆柱面，φ50、φ80、φ104的内圆柱表面，10个φ20的通孔，图中所给的尺寸精度高，大部分是IT6级；粗糙度方面表现在键槽两侧面、φ80内圆柱表面为Ra3.2um,大端端面为Ra3.2um,其余为Ra12.5um，要求不高；位置要求较严格，表现在φ55的左端面、φ80内孔圆柱面对φ75、φ60外圆轴线的跳动量为0.04mm, φ20孔的轴线对φ80内孔轴线的位置度为φ0.05mm,键槽对φ55外圆轴线的对称度为.0.08mm；热处理方面需要调质处理，到200HBW，保持均匀。通过分析该零件，其布局合理，方便加工，我们通过径向夹紧可保证其加工要求，整个图面清晰，尺寸完整合理，能够完整表达物体的形状和大小，符合要求。

二.选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图 1.选择毛坯

毛坯种类的选择决定与零件的实际作用，材料、形状、生产性质以及在生产中获得可能性，毛坯的制造方法主要有以下几种：

1、型材

2、锻造

3、铸造

4、焊接

5、其他毛坯。根据零件的材料，推荐用型材或锻件，但从经济方面着想，如用型材中的棒料，加工余量太大，这样不仅浪费材料，而且还增加机床，刀具及能源等消耗，而锻件具有较高的抗拉抗弯和抗扭强度，冲击韧性常用于大载荷或冲击载荷下的工作零件。本零件生产批量为中批量，所以综上所叙选择锻件中的模锻。

2.毛坯尺寸的确定

毛坯（锻件）图是根据产品零件设计的，经查《机械加工工艺手册》《金属机械加工工艺人员手册》知精车-半精车-粗车各余量,从而可得毛坯余量<或查表得到>,见表１。铸件的外圆角半径按表5-12确定，内圆角半径按5-13确定。结果为：外圆角半径：r2；内圆角半径：R3。按表5-11，外模锻斜度5，内模锻斜度7。下图为本零件的毛坯图

图1.毛坯图《《《《 》》》》

三.选择加工方法，制定加工艺路线

1.定位基准的选择

本零件为带孔的管状零件，孔是其设计基准（亦是装配基准和测量基准），为避免由于基准不重合而产生的误差，应选孔为定位基准，即遵守“基准重合”的原则。具体而言，即选48孔及一端面作为精基准。由于本零件全部表面都需要加工，而孔作为精基准，应先进行加工，因此应选外圆及一端面为粗基准。

2.零件表面加工方法的选择

（1）加工阶段的划分：

当零件的加工质量要求较高时,往往不可能用一道工序来满足要求,而要用几道工序逐步达到所要求的加工质量和合理地使用设备、人力,零件的加工过程通常按工序性质不同,可以分为粗加工,半精加工,精加工三个阶段。

①粗加工阶段：其任务是切除毛坯上大部分余量，使毛坯在形状和尺寸上接近零件成品，因此，主要目标是提高生产率，去除内孔，端面以及外圆表面的大部分余量，并为后续工序提供精基准，如加工φ176、φ

55、φ60、φ65、φ75外圆柱表面。

②半精加工阶段：其任务是使主要表面达到一定的精加工余量，为主要表面的精加工做好准备，如φ

55、φ60、φ65、φ75外圆柱面，φ80、φ20孔等。

③精加工阶段：其任务就是保证各主要表面达到规定的尺寸精度，留一定的精加工余量，为主要表面的精加工做好准备，并可完成一些次要表面的加工。如精度和表面粗糙度要求，主要目标是全面保证加工质量。

（2）加工方法的选择

①基面先行原则：

零件进行加工时，要将端面先加工，再以左端面、外圆柱面为基准来加工，因为左端面和φ55外圆柱面为后续精基准表面加工而设定的，才能使定位基准更准确，从而保证各位置精度的要求，然后再把其余部分加工出来。

②先粗后精：

即要先安排粗加工工序，再安排精加工工序，粗车将在较短时间内将工件表面上的大部分余量切掉，一方面提高金属切削效率，另一方面满足精车的余量均匀性要求，若粗车后留余量的均匀性满足不了精加工的要求时，则要安排半精车，以此为精车做准备。

③先面后孔：

对该零件应该先加工圆柱表面，后加工孔，这样安排加工顺序，一方面是利用加工过的平面定位，稳定可靠，另一方面是在加工过的平面上加工孔，比较容易，并能提高孔的加工精度，所以对于输出轴来讲先加工φ75外圆柱面，做为定位基准再来加工其余各孔。

④工序划分的确定：

工序集中与工序分散：工序集中是指将工件的加工集中在少数几道工序内完成每道工序加工内容较多，工序集中使总工序数减少，这样就减少了安装次数，可以使装夹时间减少，减少夹具数目，并且利于采用高生产率的机床。工序分散是将工件的加工分散在较多的工序中进行，每道工序的内容很少，最少时每道工序只包括一简单工步，工序分散可使每个工序使用的设备，刀具等比较简单，机床调整工作简化，对操作工人的技术水平也要求低些。综上所述：考虑到工件是中批量生产的情况，采用工序分散

辅助工序的安排：辅助工序一般包括去毛刺，倒棱角，清洗，除锈，退磁，检验等。

⑤热处理工序的安排：

热处理的目的是提高材料力学性能，消除残余应力和改善金属的加工性能，热处理主要分预备热处理，最终热处理和内应力处理等，本零件CA6140车床输出轴材料为45钢，在加工过程中预备热是消除零件的内应力，在毛坯锻造之后。最终热处理在半精车之后精车之前，按规范在840℃温度中保持30分钟释放应力。

（3）制定工艺路线

按照先加工基准面，先粗后精，基准统一等原则，该零件加工可按下述工艺路线进行。

工序1 粗车圆柱面φ176及端面。

工序2 粗车圆柱面φ

55、φ60、φ65和φ75和及台阶面。工序3 精车φ176外圆柱面及倒角。

工序4 半精车圆柱面φ

55、φ60、φ65和φ75和及台阶面。工序5 精车圆柱面φ

55、φ60、φ65和φ75和及台阶面。工序6 倒角。

工序7 粗镗内孔φ50、φ80、φ104。工序8 精镗内孔φ50、φ80、φ104。工序9 钻孔10³φ20。工序10 扩孔10³φ20。工序11 铰孔10³φ20。工序12 铣键槽16³10。工序13 钻斜孔2³φ8。工序14 去毛刺。工序15 终检

四.工序设计 1.选择机床

（1）工序1、2、3、4和5是粗车和精车。各工序的工步数不多，大批大量生产不要求很高的生产率，故选用卧式车床就能满足要求。本零件外廓尺寸不大，选用最常用的CA6140型卧式车床。

（2）工序7、8为镗削。由于加工的零件外廓尺寸不大，又是回转体，故宜在车床上镗孔，选用C616A型卧式车床。

（3）工序12铣削。工序工步简单，外廓尺寸不大，考虑本零件属成批大量生产，所选机床使用范围较广泛为宜，故可选常用用的X61W型铣床能满足加工要求。（4）工序9、10和11是扩、钻、铰孔。可采用专用的分度夹具在立式钻床上加工，故选用Z525。2.选用夹具

本零件除铣销，钻小孔等工序需要专用夹具外，其他各工序使用通用夹具即可。前车销工序用三爪自定心卡盘和心轴。3.选用刀具

由于刀具材料的切削性能直接影响着生产率，工件的加工精度，已加工表面质量，刀具的磨损和加工成本，所以正确的选择刀具材料是加工工艺的一个重要部分，刀具应具有高刚度，足够的强度和韧度，高耐磨性，良好的导热性，良好的工艺性和经济性，抗粘接性，化学稳定性。由于零件车床输出轴材料为45钢，推荐用硬质合金中的YT15类刀具，因为加工该类零件时摩擦严重,切削温度高,而YT类硬质合金具有较高的硬度和耐磨性,尤其具有高的耐热性,在高速切削钢料时刀具磨损小寿命长,所以加工45钢这种材料时采用硬质合金的刀具。粗车外圆柱面： 90°半精车，精车外圆柱面：前角为90°的车刀。钻头：高速钢刀具，直径为φ30；直径为φ18；扩孔钻：直径为φ19.8；铰刀：直径为φ20。镗刀，刀杆长度为200.B³H＝16³25。4.选择量具

本零件属大批大量生产，一般配情况下尽量采用通用量具 据零件表面的精度要求、尺寸和形状特点，参考参考文献[4]相关资料，选择如下：读数值0.02、测量范围0～150游标卡尺，读数值0.01、测量范围0～150游标卡尺。读数值0.01、测量范围50～125的内径千分尺，读数值0.01、测量范围50～125的外径千分尺，读数值0.01、测量范围50～125的内径百分表（表5-108）。

5.确定工序尺寸

确定圆柱面的工序尺寸 圆柱表面多次加工的工序尺寸只与加工余量有关。前面已确定各圆柱面的总加工余量（毛坯余量），应将毛坯余量分为各工序加工余量，然后由后往前计算工序尺寸。中间工序尺寸的公差按加工方法的经济精度确定。本零件各圆柱表面的工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度见下表：

表3外圆柱面φ176 轴段加工余量计算

Tab3

工序名称

余量/mm 精车 粗车 毛坯

表4外圆柱面φ55轴段加工余量计算

Tab4

工序间

工序名称

余量/mm 精车 半精车 粗车 毛坯 1.0 1.5

经济精度/mm

IT6 IT10 IT12

表面粗糙度Ra/μm

1.6

尺寸/mm

尺寸公差/mm 550.019 560.120 工序间 工 序

经济精度/mm

IT10 IT12 ±2

表面粗糙度Ra/μm

6.3 12.5

工序基本尺寸/mm 176 179 181

标注工序 尺寸公差/mm 2 3

1761790.140.4

1812

工 序 工序基本标注工序

57.5 60

3.2

6.3 2.5

57.50.3

±2

602

表5φ60轴段加工余量计算

Tab5

工序间

工序名称

余量/mm 精车 半精车

粗车 毛坯 1.0 1.5

经济精度/mm

表面粗糙度Ra/μm

尺寸/mm

尺寸公差/mm 600.019

0工

序 工序基本标注工序

IT6 IT10 IT12 ±2

1.6 3.2 6.3

62.5 65

610.120 62.50.30

002.5

652

表5φ65轴段加工余量计算

Tab5 工序间

工序名称

余量/mm 精车

半精车

粗车 毛坯 1.0 1.5

工

序

经济精度/mm

表面粗糙度Ra/μm

工序基本尺寸/mm

标注工序 尺寸公差/mm

0650.019 0660.120 067.50.30

IT6 IT10 IT12 ±2

1.6 3.2 6.3

67.5 70 2.5

702

表5φ75轴段加工余量计算

Tab5

工序间

工序名称

余量/mm 精车

半精车

粗车 毛坯 1.0 1.5

经济精度/mm

表面粗糙度Ra/μm

尺寸/mm

尺寸公差/mm 750.019 760.120

00工

序 工序基本标注工序

IT6 IT10 IT12 ±2

1.6 3.2 6.3

77.5 80 2.5

77.50.30

0802

表5φ104内孔加工余量计算

Tab5

工序间

工序名称

余量/mm 精镗

粗镗

毛坯 1.8 3.2

经济精度/mm

表面粗糙度Ra/μm

尺寸/mm

尺寸公差/mm 1040.03500.140工

序 工序基本标注工序

IT7 IT10 ±2

3.2 6.3

103.2 99

103.20

992

表5φ80内孔加工余量计算

Tab5

工序名称

余量/mm 精镗

粗镗

毛坯 1.5 2.5

经济精度/mm

表面粗糙度Ra/μm

尺寸/mm

尺寸公差/mm 8000.030工序间 工

序 工序基本标注工序

IT7 IT10 ±2

3.2 6.3

78.5 76

78.500.12

762

表5φ50内孔加工余量计算

Tab5

工序名称

余量/mm 精镗 粗镗

毛坯 1.5 2.5

经济精度/mm

表面粗糙度Ra/μm

尺寸/mm

尺寸公差/mm 5000.025工序间 工

序 工序基本标注工序

IT7 IT10 ±2

3.2 6.3 0

48.5 46

48.500.1

462

五确定切削用量及基本工时

1.切削用量。

切削用量包括背吃刀量ap、进给量f和切削速度v。确定顺序是确定ap、f，再确定v。本说明书选取工序1粗车外圆55mm为例确定其切削用量及基本时间。

确定55mm外圆的切削用量本工序为粗车。已知加工材料为45钢，锻件，有外皮；机床为CA6140型卧式车床，工件装夹在三爪自定心卡盘中。

所选刀具为YT15硬质合金可转位车刀，根据表5-112，由于CA6140机床的中心高为200mm，故选用刀杆尺寸B³H=16mm³25mm，刀片厚度为4.5mm。根据表5-133，选择车刀几何形状为卷槽带倒棱型前刀面，前角012，后角06、主偏角90、,副偏角10、刃倾角s0、刀尖圆弧半径0.8mm。

（1）确定背吃刀量ap 由于粗车双边余量为2.5mm，则ap＝2.25mm。

（2）确定进给量f 根据表5-114，在粗车钢件、刀杆尺寸为16mm25mm、ap3mm、工件直径为60~100mm时，按f0.5~0.9mm/r。

CA6140机床的进给量选择f0.65mm/r。确定的进给量尚需满足机床进给强度的要求，故需进行校验。

根据表5-55，CA6140机床进给机构允许的进给力Fmax3530N。

根据表5-123，当钢材b570~670MPa、aP2.0mm、f0.75mm/r，r45，v65m/min(预计)时，进给力Ff760N。

0FfFf的修正系数为k可用。

1.0，ksFf1.0，kkFf1.17,故实际进给力为Ff7601.17N889.2N，由于FfFmax，所选的f0.65mm/r（3）选择车刀磨钝标准及耐用度 根据表5-119，车刀后刀面最大磨损量取为1mm，可转位车刀耐用度T60min。

（4）确定切削速度v 根据表5-120，当用YT15硬质合金车刀加工钢材时，aP2.0mm，f0.75mm/r时，切削速度v97m/min。

切削速度的修正系数为sv0.8，tv0.65，Tv0.81，Tv1.0，Mvv1.0表2-9。则有：v970.80.650.81m/min40.9m/m i1000v100040.9nr/min203.4r/min

d64按CA6140机床的转速选择n185r/min3.08r/s,则实际切削速度v37.2m/min。

最后确定切削用量为：

ap1.25mm，f0.65mm/r，n185r/min。

v37.2m/min2.基本时间

确定粗车外圆55的基本时间t 根据《机械制造工艺学》公式4-23车外圆基本时间为：

TjLfnill1l2fni

式中：l83.4mm，l1f0.65mm/raptan(2~3)2mm，l20，n3.08r/min，i1

则Tj83.420.653.08s43s

其余工步切削用量及基本工时计算从略

六.夹具设计

本夹具是第11道工序钻28通孔的专用夹具。刀具为直柄麻花钻8-L GB/T 6135.3－1996。

在给定的零件中，对本步加工的定位并未提出具体的要求，是自由公差，定位要求较低。因此，本设计的重点应在卡紧的方便性与快速性以及实现钻孔的分度上。下面是夹具设计过程：

1.定位方案

夹具特点，工件以另一端面和键槽定位，通过轴心，用螺栓夹紧。结构简单，制造容易。分度副间有污物时，不直接影响分度副的接触。缺点是无法补偿分度度间的配合间隙对分度精度的影响。分度板孔中一般压入耐磨衬套，与圆柱定位销采用H7/g6配合。其结构图如图3所示：

2.图3 28夹具装配图

2.分度设计

通过分度盘来实现。拧紧螺母，并通过开口垫圈将工件夹紧。转动手柄，可将分度盘松开。此时用捏手将定位销从定位套中拔出，使分度盘连同工件一起回转180°，将定位销重新插入定位套中，即实现了分度。再将手柄转回，销紧分度盘，即可进行加工。

3.切削力和夹紧力的计算

本工序加工是钻削可估算其夹紧力，其为螺旋夹紧机构。实际效果可以保证可靠的卡紧。

根据公式：

MQWK[rtan1rZtan(2)]``10

MQ——原动力（N²mm）——实际所需夹紧力 W`Kr——螺杆端部与工件间的当量摩擦半径（mm）rZ——螺纹中径之半(mm)——螺纹升角（°）

1——螺杆端部与工件间的当量摩擦角（°），2`cot2——螺旋副的当量摩擦角（°）`tan2cos

0——除螺旋机构以外的效率，其值为0.85~0.958。

参数:Wk = 100 使用快速螺旋定位机构快速人工卡紧，调节卡紧力调节装置，即可指定可靠的卡紧力。

七.结论

此次课程设计确定了填料箱盖从铸件毛坯到成品在大量成批生产时的工艺过程，同时也设计了其中一道钻孔工序的夹具。

作为本学期的最后一次课程设计，需要我们综合前阶段所学习的机械制图、金属工艺学、金属材料、机械设计基础、互换性与测量技术、机械制造工艺学等多门课程的知识，同时还要运用数学、力学等基础学科知识以及设计手册上的标准。所以此次课程设计是我们本科阶段学习的知识的巩固，也是一个总结。

八.设计心得

本次的《机械制造工艺》课程设计让我又重新温习了书本上的内容，我明白了不论什么时候不管干什么事总是离不开书本，不管什么时 候从书上我们总可以找得到我们想要的东西。书上的东西永远是基础的，而基础正是向更深的领域迈进，没有这个基础我们永远都不会享受到成功 的喜悦。这次的设计我基本上是满意的，因为这是我和本组同学共同完成的这次设计。在此之前我总是莫名其妙感到茫然，不知道从何下手。或者是产生了干脆抄袭别人的想法，但是这一次老师制定的这个计划，让我感觉从一定程度上避免了同学不自己动脑的坏习惯，虽然杜绝不掉，但是我相信经过这次的课程设计后会有更多的同学愿意自主的完成自己的作业和老师分给他们的任务。而不再愿意抄袭别人的，至少我不会了。通过这次的课程设计使我明白了一个良好的设计思路往往可以省掉一大半的时间，所以我感觉今后不论设计什么，一定要在设计思路上下工夫，哪怕前期很慢很慢，但是一旦有了思路那么后期的制作就会势如破竹，会节省很大一部分的时间的。所以我以后一定要在这方面下工夫。还有在绘制各种零件图或毛坯图的时候，一定要细心不能马虎一点，因为这些图都比较烦琐，所以必须一步一步来，不可贪图方便。

本次的课程设计，老师要求得很严格，但是老师为了辅导我们不懂的问题不厌其烦的把我们不懂的问题讲了一遍又一遍，真的很感谢老师为我们这么的尽心和尽责。我们一定不会辜负老师的期望，一定会努力的学好每一门知识，不能有骄傲和自满的情绪。更加努力的完善和充实自己，为自己的美好明天努力奋斗。

在最后仍然要再次谢谢老师对我们辛勤的辅导，我们一定不会辜负您的期望，请您放心。

老师您辛苦了！谢谢您！

参考文献

1、《机械加工工艺手册》 李洪主编 北京出版社

2、《机械制造工艺》 徐宏海主编 化学工业出版社

3、《数控加工工艺与编程》 周虹编主编 人民邮电出版社

4、《机械制造工艺学及夹具设计》 弈继昌主编 中国人民出版社

5、《机械加工工艺设计手册》 张耀宸主编 航空工业出版社

6、《金属切削速查速算手册》 陈宏钧主编 机械工业出版社

7、《机械工人切削手册》 机械工业出版社

8、《机械工程师简明手册》 河南科学技术出版社

9、《机械制造基础》 刘建亭主编 机械工业出版社

10、《数控机床加工工艺》 华茂发主编 机械工业出版社

11、《机床夹具设计》 肖继德、陈宁平主编 机械工业出版社

12、《数控原理与编程实训》 周虹主编 人民邮电出版社

13、《金属机械加工工艺人员手册》 上海科学出版社“增订组编”

14、《简明加工工艺手册》 上海科技出版社

第三篇：多轴加工技术

所谓多轴数控机床是指在一台机床上至少具备第4轴。如四轴数控机床有3个直线坐标轴和1个旋转坐标轴，并且4个坐标轴可以在计算机数控（CNC）系统的控制下同时协调运动进行加工。五轴数控机床具有3个直线坐标轴和两个旋转坐标轴，并且可以同时控制、联动加工。与三轴联动数控机床相比较，利用多轴联动数控机床进行加工的主要优点如下。

（1）可以一次装夹完成多面多方位加工，从而提高零件的加工精度和加工效率。

（2）由于多轴机床的刀轴可以相对于工件状态，而改变，刀具或工件的姿态角可以随时调整，所以可以加工更加复杂的零件。

（3）由于刀具或工件的姿态角可调，所以可以避免刀具干涉、欠切和过切现象的发生，从而获得更高的切削速度和切削宽度，使切削效率和加工表面质量得以改善。

（4）多轴机床的应用，可以简化刀具形状，从而降低刀具成本。同时还可以改善刀具的长径比，使刀具的刚性、切削速度、进给速度得以大大提高。

（5）在多轴机床上进行加工时，工件夹具较为简单。由于有了坐标转换和倾斜面加工功能，使得有些复杂型面加工，转变为二维平面的加工。由于有了刀具轴控制功能，斜面上孔加工的编程和操作也变得更加方便。

由于增加了旋转轴，所以与三轴数控机床相比，多轴机床的刀具或工件的运动形式更为复杂，主要有以下几种形式。

第四篇：轴类零件加工工艺及夹具设计

论文题目：

轴类零件加工工艺及夹具设计

学生姓名： 学 号: 所在院部： 所学专业： 指导老师：

完成时间：2010年03月

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：轴类零件、轴颈、夹具

Abstract

The machine shaft is often encountered 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 pided into stepped shaft, taper spindle, axis, hollow shaft, crankshaft, 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 general 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, journ 2

目录

1.轴类零件技术要求.................................3

1.1、尺寸精度........................................3 1.2、几何形状精度....................................3 1.3、相互位臵精度...................................3 1.4、表面粗糙度......................................3 2.轴类零件的毛胚和材料..............................4 2.1 轴类零件的毛胚...................................4 2.2 轴类零件的材料...................................4 3.轴类零件一般加工要求及方法........................5 3.1 轴类零件加工工艺规程注意点.......................5 3.2 轴类零件加工的技术要求...........................5 3.3 轴类零件的热处理.................................6 4.轴类零件工艺路线....................................................................................................6 4.1、传承轴图样分析..................................7 4.2、确定毛坯........................................8 4.3、确定主要表面的加工方法.........................8 4.4、确定定位基准....................................8 4.5、划分阶段........................................9 4.6、热处理工序安排..................................9 4.7、加工尺寸和切削用量..............................9 4.8、拟定工艺过程...................................9 5.细长轴加工工艺特点...............................................................................................10

5.1、改进工件的装夹方法...………………………………..10 5.2、采用跟刀架.....................................10 5.3、采用反向进给...................................11 5.4、采用车削细长轴的车刀...........................11 6.夹具的设计...................................................................................................................12 6.1 铣床夹具设计.....................................................................................................12 6.1.1、六点定位原理........................................13 6.1.2、应用定位原理几种情况................................11（1）完全定位.............................................11（2）部分定位.............................................11（3）过定位（重复定位）...................................11 6.1.3、确定要限制的自由度..................................14 6.1.4、定位方案选择........................................14 6.1.5、计算定位误差........................................15（1）夹紧方案..............................................16（2）对刀方案..............................................16（3）夹具体与定位键........................................16（4）夹具总图上的尺寸、公差和技术要求......................16（5）夹具精度分析..........................................17 6.2 各类铣床夹具.....................................................................................................18

6.2.1、铣床夹具............................................18（1）铣床夹具的分类........................................18（2）铣床常用通用夹具的结构................................18（3）铣床夹具的设计特点....................................18 6.2.2、典型数控机床夹具....................................19

1、数控铣床夹具............................................19

2、数控铣削加工常用的夹具大致有以下几种：...................7

结束语.............................................21 谢 词............................................22 参考文献...........................................23

1.轴类零件技术要求 2.1.1尺寸精度

起支承作用的轴颈为了确定轴的位臵，通常对其尺寸精度要求较高（IT5～IT7）。装配传动件的轴颈尺寸精度一般要求较低（IT6～IT9）。

1.2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、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。

1.3 相互位臵精度

轴类零件的位臵精度要求主要是由轴在机械中的位臵和功用决定的。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0.001～ 0.005mm。

1.4表面粗糙度

一般与传动件相配合的轴径表面粗糙度为Ra2.5～0.63μm，与轴承相配合的支承轴径的表面粗糙度为Ra0.63～0.16μm。

2.轴类零件的毛胚和材料

2.1 轴类零件的毛胚

轴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。

2.2 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。

3.轴类零件一般加工要求及方法

3.1 轴类零件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项目，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→锻造→正火→粗加工→半精加工→渗碳→去碳加工（对不需提高硬度部分）→淬火→车螺纹、钻孔或铣槽→粗磨→低温时效→半精磨→低温时效→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。

3.2 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，用于确定轴的位臵并支承轴，尺寸精度要求较高，通常为IT5～IT7；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IT6~IT9。

（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）相互位臵精度包括内、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 5

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。

3.3 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。

4.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Ra0.8～0.4μm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－铣花键、键槽－热处理－修研中心孔－粗磨外圆－精磨外圆－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铣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，一般安排在外圆精车之后，磨削之前进行。因为如果在精车之前就铣出键槽，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艺。

4.1、传承轴图样分析

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臵，各环槽的作用是使零件装配时有一个正确的位臵，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、位臵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和外圆P、Q的加工。

4.2、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￠60mm的热轧圆钢作毛坯。

4.3、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→半精车→磨削。

4.4、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臵精度有着决定性的作用。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，才能保证两中心孔同轴。

4.5、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。

4.6、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→车两端面，钻中心孔→粗车各外圆→调质→修研中心孔→半精车各外圆，车槽，倒角→车螺纹→划键槽加工线→铣键槽→修研中心孔→磨削→检验。

4.7、加工尺寸和切削用量

（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。

4.8、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￠52mm、￠44mm及M24mm外圆时，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铣削加工出来，这样可保证铣键槽时有较精确的定位基准，又可避免在精磨后铣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、检查项目及检验方法的确定。综上所述，所确定的该传动轴加工工艺过程见表4.1。

5.细长轴加工工艺特点

5.1、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，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。

5.2、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。

5.3、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。

5.4、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。

6.夹具的设计

6.1 铣床夹具设计

图6-1所示拔叉零件，要求设计铣槽工序用的铣床夹具。根据工艺规程，在铣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Ф26H7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 6.1.1、六点定位原理

当工件在不受任何条件约束时，其位臵是任意的不确定的。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臵变动。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臵不确定的最高程度。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。

6.1.2、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臵，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臵，在生产中应用很多。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。6.1.3、确定要限制的自由度

按照加工要求，铣通槽时应限制五个自由度，即沿x轴移动的自由度不需要限制，但若在此方向设臵一止推支撑，则可起到承受部分铣削力的作用，故可采用完全定位。6.1.4、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Ф26H7孔配合）限制工件五个自由度，另设臵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Ф26H7孔作为主要定位基面，用长销3和支承钉4限制工件五个自由度，另设臵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Ф26H7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z轴转动的自由度被重复限制了，另设臵一防挡销。在C处也加一辅助支承。

图6.1.1铣床定位方案

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Ф26H7孔轴线的垂直度。方案II中虽然定位基准与设计基准重合，槽的中心平面与Ф26H7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Ф26H7孔与E面在一次装夹中加工，使Ф26H7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。

对于防转挡销位臵的设臵，也是三种不同的方案。当挡销放在位臵1时，由于B面与Ф26H7孔的距离较进（230-0.3mm），尺寸公差又大，定位精度低。挡销放在位臵2时，虽然距Ф26H7孔轴线较远，但由于工件定位是毛面，因而定位精度也较低。而当挡销放在位臵3时，距Ф26H7孔轴线较远，工件定位面的精度较高（Ф55H12），定位精度较高，且能承受切削力所引起的转矩。因此，防转挡销应放在位臵3较好。6.1.5、计算定位误差

除槽宽14H11由铣刀保证外，本夹具要保证槽侧面与E面的距离及槽的中心平面与Ф25H7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±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Ф26H7孔轴线垂直度的定位误差 长销与工件的配合去Ф26H7 g6，则

Ф26g6=Ф26-0.009-0.025（mm）

Ф26H7=Ф25+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（mm）

由于定位误差△D=△y=0.01‹0.08/3（mm），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

加工槽的铣刀需两个方向对刀，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，并在两端设臵耳座，以便固定。

为了使夹具在机床工作台的位臵准确及保证槽的中心平面与Ф26H7孔轴线垂直度要求，夹具体底面应设臵定位键，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

下面以拨叉铣槽夹具为例给予说明。

A、夹具最大轮廓尺寸为234mm，210mm，250mm。

B、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Ф26H7g6和挡销的位臵尺寸为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铣床工作台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；对刀块的位臵尺寸为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臵尺寸为 a=12-2=10（mm）（基本尺寸）对刀块垂直方向的位臵尺寸为 b=23-7-2=14（mm）（基本尺寸）

对刀块位臵尺寸的公差取工件相应尺寸公差的2/1～1/5。因此 a=10±0.04mm b=14±0.04mm E、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12±0.2mm；对此项要求有影响的是对刀块侧面到定位板 间的尺寸10±0.04mm及塞尺的精度（2h8mm）。上述两项误差之和△D+△G+△A+△J+△T=0.094<0.4(vmm)

因此，尺寸12±0.2mm能保证；

C、槽深8mm：由于工件在Z方向的位臵由定位销确定，而该尺寸的设计基准为B面。因此有定位误差，其中△B=0.2VMM、△y=（＆d+＆D）/2=（0.16+0.025）/2=0.02mm(＆d为销公差，＆D为工件公差）。△D=△B+△y=0.22mm、另外，塞尺尺寸（2h8mm）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+0.094mm，△J、△G、△A都对槽深无影响，因此

△D+△G+△A+△J+△T=0.314（mm）

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Ф26H7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△D= △y=0.01mm； b、加工方法误差△G=0.012mm； c、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△A=0.05mm d、定位心轴17的轴线对定位侧面B的垂直度公差0.05mm，即△A=0.05mm；而△J△T都对垂直度无影响。由于这些误差不在同一方向，因此，槽中心平面最大位臵误差在YOZ面之上为0.01+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，该铣槽家具能满足铣槽工序要求，可行。

6.2 各类铣床夹具

6.2.1、铣床夹具（1）铣床夹具的分类

铣床夹具按使用范围，可分为通用铣夹具、专用铣夹具和组合铣夹具三类。按工件在铣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（如仿形装臵）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。（2）铣床常用通用夹具的结构

铣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

铣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，用对刀装臵决定铣刀相对于夹具的位臵。

A、床夹具的安装 铣床夹具在铣床工作台上的安装位臵，直接影响被加工表面的位臵精度，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。定位键的结构尺寸已标准化，应按铣床工作台的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铣床工作台的同一条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，可在同侧设臵两个耳座，两耳座的距离要和铣床工作台两个T形槽间的距离一致。

B、铣床夹具的对刀装臵 铣床夹具在工作台上安装好了以后，还要调整铣刀对夹具的相对位臵，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臵能迅速而正确地对准，在夹具上可以采用对刀装臵。对刀装臵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。

由于铣削时切削力较大，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/B≤1～1.25为宜。

6.2.2、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；夹紧元件的位臵应固定不变，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。而作为数控铣镗床夹具结构的，要防止刀具（主轴端）进入夹紧装臵所处的区域，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臵。6.2.3、数控铣床夹具

（1）对数控铣床夹具的基本要求实际上，数控铣削加工时一般不要求很复杂的夹具，只要求有简单的定位、夹紧机构就可以了。其设计原理也和通用铣床夹具相同，结合数控铣削加工的特点，这里只提出几点基本要求：

（2）为保持零件安装方位与机床坐标系及程编坐标系方向的一致性，夹具应能保证在机床上实现定向安装，还要求能协调零件定位面与机床之间保持一定的坐标尺寸联系。

（3）为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，夹具要做得尽可能开敞，因此夹紧机构元件与加工面之间应保持一定的安全距离，同时要求夹紧机构元件能低则低，从防止夹具与铣床主轴套筒或刀套、刀具在加工过程中发生碰撞。

（4）夹具的刚性与稳定性要好。尽量不采用在加工过程中更换夹紧点的设计，当非要加工过程中更换夹紧点不可时，要特别注意不能因更换夹紧点而破坏夹具或工件定位精度。

6.3、数控铣削加工常用的夹具大致有下几种：

（1）组合夹具：适用于小批量生产或研制时的中、小型工件在数控铣床上进行铣加工。

（2）专用铣削夹具：是特别为某一项或类似的几项工件设计制造的夹具，一般在批量生产或研制时非要不可时采用。

（3）多工位夹具：可以同时装夹多个工件，可减少换刀次数，也便于一面加工，一面装卸工件，有利于缩短准备时间，提高生产率，较适宜于中批量生产。

（4）气动或液压夹具： 适用于生产批量较大，采用其他夹具又特别费工、费力的工件。这类夹具能减轻工人的劳动强度和提高生产率，但其结构较复杂，造价往往较高，而且制造周期长。

（5）真空夹具：适用于有较大定位平面或具有较大可密封面积的工件。有的数控铣床（如壁板铣床）自身带有通用真空夹具，工件利用定位销定位，通过夹具体上的环形密封槽中的密封条与夹具密封。启动真空泵，使夹具定位面上的沟槽成为真空，工件在大气压力的作用下被夹紧在夹具体。

除上述几种夹具外，数控铣削加工中也经常采用机用平口虎钳、分度头和三爪自定心卡盘等通用夹具。

结束语

通过做毕业设计，使我对书本的知识有了更深一步的认识和理解，知道了理论联系实际的重要性；另外，对如何查阅资料与合理利用有了更深入的了解；本次毕业设计过程中进行了工件的工艺路线分析、工艺卡的制定、工艺过程的分析、轴类零件与夹具的设计与分析，是对我在大学期间所学的专业知识的一个检验，也是对所学知识的运用和综合；通过做毕业设计的这个过程，对我以后参加实际工作一定有很好的锻炼意义和指导作用。

谢 词

本论文设计在x老师的悉心指导和严格要求下业已完成，从课题选择到具体的写作过程，论文初稿与定稿无不凝聚着金江老师的心血和汗水，在我的毕业设计期间，牛老师为我提供了种种专业知识上的指导和一些富于创造性的建议，x老师一丝不苟的作风，严谨求实的态度使我深受感动，没有这样的帮助和关怀和熏陶，我不会这么顺利的完成毕业设计。在此向牛老师表示深深的感谢和崇高的敬意！

在临近毕业之际，我还要借此机会向在这三年中给予我诸多教诲和帮助的各位老师表示由衷的谢意，感谢他们三年来的辛勤栽培。不积跬步何以至千里，各位任课老师认真负责，在他们的悉心帮助和支持下，我能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得以体现，顺利完成毕业论文。

同时，在论文写作过程中，我还参考了有关的书籍和论文，在这里一并向有关的作者表示谢意。

我还要感谢同组的各位同学以及我的各位室友，在毕业设计的这段时间里，你们给了我很多的启发，提出了很多宝贵的意见，对于你们帮助和支持，在此我表示深深地感谢！1

参考文献

1.夏伯雄，数控技术，水利水电出版社，2010 2.朱明松，数控铣床编程与操作项目教程，机械工业出版社，2007 3.王大伟.刘瑞素，数控系统，化学工业出版社，2005 4.柳河，数控编程，东北林业大学出版社，2005 5.李一民，数控机床，东南大学出版社，2005 6.朱明松，数控铣床编程与操作项目教程，机械工业出版社，2007

第五篇：轴类零件的加工及夹具的设计

加工支承套零件的夹具设计 目录 1 课题介绍 1 1.1 课题背景及发展趋势 1 1.2 课题的作用与意义 2 1.3 夹具的组成 3 1.4 铣床夹具的结构特点 4 1.5 课题的任务 5 2 铣床夹具设计 6 2.1 定位方案 6 2.2 夹紧方案 7 2.3 夹具体与定位键 7 2.4 夹具总图上的尺寸、公差和技术要求 8 2.5 加工精度分析 9 3 小结 12 参考文献 13 课题介绍

在机械制造过程中，用来固定加工对象，使其占有正确的位置，以便接受施工，检测的装置都可统称为“夹具”。广义地说，夹具是一种保证产品质量并便利和加速工艺过程的一种工艺装备。夹具以其数量和在生产中的地位来说，“机床夹具”最重要。机床夹具为机床的一种辅助设备，用它来准确地确定工件与刀具的相对位置，即将工件定位及夹紧，以完成加工所需要的相对运动。所以机床夹具是用以使工件定位和夹紧的附加装置。

机床夹具设计的基本要求有保证工件的加工精度，提高生产率，工艺性好，使用性好，经济性好。

1.1 课题背景及发展趋势

夹具从产生到现在，大约可以分为三个阶段：第一个阶段主要表现在夹具与人的结合上，这是夹具主要是作为人的单纯的辅助工具，是加工过程加速和趋于完善；第二阶段，夹具成为人与机床之间的桥梁，夹具的机能发生变化，它主要用于工件的定位和夹紧。人们越来越认识到，夹具与操作人员改进工作及机床性能的提高有着密切的关系，所以对夹具引起了重视；第三阶段表现为夹具与机床的结合，夹具作为机床的一部分，成为机械加工中不可缺少的工艺装备

在机械制造业中，为了适应新品种不断发展的要求，夹具设计有朝着下列方向发展的趋势： 1.发展通用夹具新品种

通用夹具是使用最广泛的一种夹具，发展通用夹具以代替某些专用夹具。内容包括以下： 1）发展高精度通用夹具 2）广泛采用高效率通用夹具

3）发展适用于各种类型零件工艺特征的专用夹具 2.发展调整式夹具

调整式夹具经过部分零件的更换和重新调整组合，即可适应不同工件的加工。适用程度介于通用和专用之间。主要有两种类型： 1）通用可调式夹具 2）调整式夹具

3.推广和发展组合夹具及拼拆夹具 1）组合夹具

组合夹具式有一套预先制好的各种不同形状、不同规格尺寸、具有互换性和耐磨性的标准元件与合件所组成。2）拼拆夹具

与组合夹具有相同之处，有一系列可多次利用的标准零件与基础零件，但又采用了部分具有一定专用性的部件，其夹紧部件多采用液压传动装置。4.加强专用夹具的标准化和规格化

加强夹具元件的标准化和规格化，不但能加速生产准备周期，而且也可使夹具的生产由单件转为成批，降低夹具制造成本。因此，可节省劳动力，缩短生产准备周期。5.专用夹具中采用高精度、高效率的夹具

主要满足高生产率的加工要求，使之有可能采用采用平行或平行先后的加工方法，采用多件的加工方法，以及尽可能缩短或重合辅助时间的方法来压缩单件工时，提高生产率。6.大力推广和使用机械化及自动化夹具

生产机械化及自动化是技术革命的中心内容，大力