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學(xué)生姓名： 學(xué)生學(xué)號(hào)： 院（系）： 年級(jí)專業(yè)： 指導(dǎo)教師： 二〇一三年十一月 摘 要 本次設(shè)計(jì)是對(duì)分離叉的加工工藝規(guī)程及一些工序的專用夾具設(shè)計(jì)。分離叉零件的 主要加工表面是端面，孔及圓弧加工。由加工工藝原則可知，為了保證零件的精度， 同時(shí)節(jié)約成本縮短加工周期提高生產(chǎn)效率。那么一個(gè)良好的工藝安排以及專用夾具的 設(shè)計(jì)必不可少。在工藝的安排下不緊考慮合理的加工要求，還要考慮操作者及加工機(jī) 械的安全，同時(shí)夾具的設(shè)計(jì)也要考慮拆卸的方便及安全。設(shè)計(jì)一個(gè)良好的工藝工裝安 排路線必須對(duì)加工件的詳細(xì)分析及周密考慮后才能得出。所以分析問題是解決問題的 關(guān)鍵，同時(shí)還要反復(fù)的調(diào)整，來尋求一個(gè)最好的方案，這樣才能保證工件的加工精度 及生產(chǎn)節(jié)拍。 關(guān)鍵詞 分離叉，加工工藝，夾具設(shè)計(jì) ABSTRACT This design is the design of special fixture processing procedure on the separation fork and some work. The main processing surface separation fork parts of the face, hole and arc processing. By the principle known processing, in order to ensure the accuracy of the parts, at the same time, save cost and shorten the processing cycle to improve production efficiency. So the design of a good process arrangement and special fixture is essential. In the process of arrangement is not tight reasonable processing requirements, but also consider the operator and processing machinery safety. At the same time, the fixture design also consider removing the convenience and safety. The design of a good tooling arrangement route must have to process a detailed analysis and careful consideration can reach. So the analysis of the problem is the key to solve the problem. At the same time, repeat adjustment. To seek a better solution. In order to guarantee the processing precision of the workpiece and the production rhythm Key words ： Separation fork，Process the craft,special fixture 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 目 錄 摘 要 ....................................................................................................................................... ABSTRACT.................................................................................................................................. 目錄 ...........................................................................................................................................I 第一章 前 言 ...........................................................1 第二章 機(jī)床的夾具概述.............................................................................................. 3 2.1 機(jī)床夾具及其作用.....................................................................................................3 2.2 機(jī)床夾具的分類及組成............................................................................................3 2.3 夾具裝夾工件的方法及特點(diǎn) ....................................................................................5 2.4 工件定位的基本原理.................................................................................................5 2.5 常用定位元件...................................................................................................................7 2.6 定位元件的使用..............................................................................................................9 2.7 定位誤差的分析.............................................................................................................11 2.8 工件的夾緊......................................................................................................................13 2.9 工件的組合定位............................................................................................................15 2.10 機(jī)床夾具的現(xiàn)狀及發(fā)展方向....................................................................................17 第三章 分離叉加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì) ......................................................................19 3.1 零件的分析 .................................................................................................................19 3.1.1 零件的作用 .............................................................................................................19 3.1.2 零件的工藝分析 ....................................................................................................19 3.2 工藝過程設(shè)計(jì)所應(yīng)采取的相應(yīng)措施 ........................................................................20 3.3 分離叉加工定位基準(zhǔn)的選擇 ......................................................................................20 3.3.1 確定毛坯的制造形式 ...........................................................................................20 3.3.2 粗基準(zhǔn)的選擇 ........................................................................................................20 3.3.3 精基準(zhǔn)的選擇 ........................................................................................................21 3.4 工藝路線的制定 .................................................................................................................21 3.4.1 工藝方案一 ............................................................................................................21 3.4.2 工藝方案二 ............................................................................................................21 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) I 3.4.3 工藝方案的比較與分析 .....................................................................................22 3.5 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定. .....................................................22 3.6 確定切削用量及基本工時(shí)（機(jī)動(dòng)時(shí)間） ...............................................................23 3.7 時(shí)間定額計(jì)算及生產(chǎn)安排 ...........................................................................................31 3.8 本章小結(jié) ..........................................................................................................................34 第四章 分離叉銑 R15 圓弧面夾具設(shè)計(jì) .........................................................35 4.1 分離叉銑 R15 圓弧面夾具設(shè)計(jì) ..................................................................................35 4.2 定位方案的分析和定位基準(zhǔn)的選擇 ........................................................................35 4.3 銑削力與夾緊力計(jì)算 ....................................................................................................36 4.4 本體和定位銷及支撐座的設(shè)計(jì) ..................................................................................36 4.5 夾具精度分析 ..................................................................................................................38 4.6 本章小結(jié)...........................................................................................................................38 第五章 分離叉內(nèi)側(cè)面銑夾具設(shè)計(jì)........................................................................39 5.1 定位方案...........................................................................................................39 5.1.1 六點(diǎn)定位原理.............................................................................................39 5.1.2 應(yīng)用定位原理幾種情況.............................................................................39 5.1.3 確定要限制的自由度.................................................................................40 5.1.4 定位誤差計(jì)算.............................................................................................41 5.2 夾緊方案................................................................................................................41 5.3 對(duì)刀方案................................................................................................................42 5.4 夾具體與定位鍵....................................................................................................43 5.5 夾具體總圖上的尺寸公差和技術(shù)要求................................................................43 5..6 夾具精度分析.......................................................................................................43 第六章 結(jié)論......................................................................................................................46 參 考 文 獻(xiàn) ..........................................................................................................................47 致 謝 .....................................................................................................................................48 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) - 0 - 第一章 前 言 機(jī)械的加工工藝及夾具設(shè)計(jì)是在完成了大學(xué)的全部課程之后，進(jìn)行的一次理論聯(lián)系 實(shí)際的綜合運(yùn)用，使我對(duì)專業(yè)知識(shí)、技能有了進(jìn)一步的提高，為以后從事專業(yè)技術(shù)的 工作打下基礎(chǔ)。機(jī)械加工工藝是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，保證產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源、降低成本 的重要手段，是企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)準(zhǔn)備，計(jì)劃調(diào)度、加工操作、生產(chǎn)安全、技術(shù)檢測和健 全勞動(dòng)組織的重要依據(jù)，也是企業(yè)上品種、上質(zhì)量、上水平，加速產(chǎn)品更新，提高經(jīng) 濟(jì)效益的技術(shù)保證。然而夾具又是制造系統(tǒng)的重要組成部分，不論是傳統(tǒng)制造，還是 現(xiàn)代制造系統(tǒng)，夾具都是十分重要的。因此，好的夾具設(shè)計(jì)可以提高產(chǎn)品勞動(dòng)生產(chǎn)率， 保證和提高加工精度，降低生產(chǎn)成本等，還可以擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍，從而使產(chǎn)品在 保證精度的前提下提高效率、降低成本。當(dāng)今激烈的市場競爭和企業(yè)信息化的要求,企 業(yè)對(duì)夾具的設(shè)計(jì)及制造提出了更高的要求。所以對(duì)機(jī)械的加工工藝及夾具設(shè)計(jì)具有十 分重要的意義。 夾具從產(chǎn)生到現(xiàn)在，大約可以分為三個(gè)階段：第一個(gè)階段主要表現(xiàn)在夾具與人的 結(jié)合上，這是夾具主要是作為人的單純的輔助工具，是加工過程加速和趨于完善；第 二階段，夾具成為人與機(jī)床之間的橋梁，夾具的機(jī)能發(fā)生變化，它主要用于工件的定 位和夾緊。人們?cè)絹碓秸J(rèn)識(shí)到，夾具與操作人員改進(jìn)工作及機(jī)床性能的提高有著密切 的關(guān)系，所以對(duì)夾具引起了重視；第三階段表現(xiàn)為夾具與機(jī)床的結(jié)合，夾具作為機(jī)床 的一部分，成為機(jī)械加工中不可缺少的工藝裝備。 在夾具設(shè)計(jì)過程中，對(duì)于被加工零件的定位、夾緊等主要問題,設(shè)計(jì)人員一般都會(huì) 考慮的比較周全，但是，夾具設(shè)計(jì)還經(jīng)常會(huì)遇到一些小問題，這些小問題如果處理不 好，也會(huì)給夾具的使用造成許多不便，甚至?xí)绊懙焦ぜ募庸ぞ取Ｎ覀儼讯嗄陙?在夾具設(shè)計(jì)中遇到的一些小問題歸納如下：清根問題在設(shè)計(jì)端面和內(nèi)孔定位的夾具時(shí)， 會(huì)遇到夾具體定位端面和定位外圓交界處清根問題。端面和定位外圓分為兩體時(shí)無此 問題,。夾具要不要清根，應(yīng)根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)而定。如果零件定位內(nèi)孔孔口倒角較小或 無倒角,則必須清根,如果零件定位孔孔口倒角較大或孔口是空位，則不需要清根，而 且交界處可以倒為圓角 R。端面與外圓定位時(shí)，與上述相同。讓刀問題在設(shè)計(jì)圓盤類刀 具(如銑刀、砂輪等)加工的夾具時(shí)，會(huì)存在讓刀問題。設(shè)計(jì)這類夾具時(shí)，應(yīng)考慮銑刀 或砂輪完成切削或磨削后，銑刀或砂輪的退刀位置，其位置大小應(yīng)根據(jù)所使用的銑刀 或砂輪的直徑大小，留出超過刀具半徑的尺寸位置即可。更換問題在設(shè)計(jì)加工結(jié)構(gòu)相 同或相似，尺寸不同的 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) · - 1 - 系列產(chǎn)品零件夾具時(shí)，為了降低生產(chǎn)成本,提高夾具的利用率，往往會(huì)把夾具設(shè)計(jì) 為只更換某一個(gè)或幾個(gè)零件的通用型夾具。 隨著機(jī)械工業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)產(chǎn)品的品種和生產(chǎn)率提出了愈來愈高的要求，使多 品種，中小批生產(chǎn)作為機(jī)械生產(chǎn)的主流，為了適應(yīng)機(jī)械生產(chǎn)的這種發(fā)展趨勢，必然對(duì) 機(jī)床夾具提出更高的要求。在今后的發(fā)展過程中，應(yīng)大力推廣使用組合夾具、半組合 夾具、可調(diào)夾具，尤其是成組夾具。在機(jī)床技術(shù)向高速、高效、精密、復(fù)合、智能、 環(huán)保方向發(fā)展的帶動(dòng)下，夾具技術(shù)正朝著高精高效模塊組合通用經(jīng)濟(jì)方向發(fā)展。 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) · - 2 - 第二章 機(jī)床夾具的概論 2.1 機(jī)床夾具及其功用 2.1.1 概念 機(jī)床夾具是在機(jī)械制造過程中，用來固定加工對(duì)象，使之占有正確的位置，以接 受加工或檢測，并保證加工要求的機(jī)床附加裝置，簡稱夾具。 2.1.2 使用夾具的目的 使用夾具的目的是使用夾具工件能迅速而準(zhǔn)確地安裝于夾具中的確定位置，穩(wěn)定 地保證工件的加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)率，擴(kuò)大機(jī)床使用范圍，改善操作者的勞動(dòng)條件。 2.1.3 機(jī)床夾具的主要功能 在機(jī)床上加工工件的時(shí)候，必須用夾具裝夾好所要加工的工件。將工件裝好，就 是在機(jī)床上確定工件對(duì)于刀具的正確位置，這一過程稱為定位。將工件夾緊，就是對(duì) 工件施加作用力，使之在已定好的位置上將工件可靠地夾緊，這一過程稱為夾緊。從 定位到夾緊的全過程，稱為裝夾。機(jī)床夾具的主要功能就是完成工件的裝夾工作。工 件裝夾情況的好壞，將直接影響工件的加工精度。 2.2 機(jī)床夾具的分類及組成 機(jī)床夾具的種類很多，形狀千差萬別。為了設(shè)計(jì)、制造和管理上的方便，往往按 某一屬性進(jìn)行分類。 2.2.1 按夾具的通用特性劃分 1、通用夾具 在通用機(jī)床上一般都附有通用夾具，如車床上的三爪卡盤和四爪卡 盤等；銑床上的平口鉗，分度和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)等。它們有很大的通用性，使用時(shí)無需調(diào) 整或稍加調(diào)整就可以用于不同的工件。它們不僅用于單位小批量生產(chǎn)，在大批量生產(chǎn) 中也常采用。不過，通用夾具的品很少。這類夾具由專門的機(jī)床附件廠制造的。 2、專用夾具 這類夾具是指專為某個(gè)零件的某一道工序?qū)ｉT設(shè)計(jì)的，這類夾具只 有在大批量生產(chǎn)的情況下才能充分發(fā)揮它的經(jīng)濟(jì)效果。 3、通用可調(diào)夾具 在小批量生產(chǎn)中，使用通用可調(diào)夾具往往會(huì)獲得最佳的經(jīng)濟(jì)效 益。通用可調(diào)夾具是指通過調(diào)節(jié)或更換裝在通用夾具的基礎(chǔ)件上下的某些可調(diào)或可換 元件,達(dá)到能適應(yīng)加工，若干不同種工件的一類夾具。 4、成組夾具 它是根據(jù)成組加工工藝的原則，針對(duì)一組形狀相近的零件專門設(shè)計(jì) 的，從外形上看它和通用可調(diào)夾具不易區(qū)別，但與通用可調(diào)夾具相比，具有使用對(duì)象 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) · - 3 - 明確，設(shè)計(jì)科學(xué)合理，結(jié)構(gòu)緊湊，調(diào)整方便等優(yōu)點(diǎn)。 5、組合夾具 又稱拼折夾具。這類夾具是由預(yù)先制造好的標(biāo)準(zhǔn)元件和部件，按照 工序加工的要求組合裝配起來的。夾具使用完畢，可拆卸存放，元件和部件可以重復(fù) 使用，它具有組裝迅速的特點(diǎn)。適用于新產(chǎn)品試制或小批量生產(chǎn)。位置精度要求高的 工件不宜采用組合夾具。 6、自動(dòng)線夾具 自動(dòng)線夾具一般分為兩種，一種為固定式夾具，它與專用夾具相 似；另一種為隨行夾具，使用中夾具隨工件一起運(yùn)動(dòng)，并將工件沿著自動(dòng)線以一個(gè)工 位移至下一個(gè)工位進(jìn)行加工。 2.2.2 按使用機(jī)床分類 夾具按使用機(jī)床可分為車床夾具、鐵床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、齒輪機(jī)床夾 具、數(shù)控機(jī)床夾具以及其它機(jī)床夾具等。 2.2.3 按夾具動(dòng)力源來分類 按夾具夾緊動(dòng)力源可交夾具分為手動(dòng)夾具和機(jī)動(dòng)夾具兩大類。為減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和 確保安全生產(chǎn)，手動(dòng)夾具應(yīng)有擴(kuò)力機(jī)構(gòu)與自銷性能。常用的機(jī)動(dòng)夾具有氣動(dòng)夾具、液 壓夾具、氣液夾具、電動(dòng)夾具、真空夾具和離心力夾具等。 2.2.4 機(jī)床夾具的組成 1、定位支撐元件 用來確定工件在夾具中正確的加工位置的裝置，它是與工件定位基準(zhǔn)直接相配和 接觸的夾具元件。 2、夾緊機(jī)構(gòu) 工件在夾具中定位之后進(jìn)到加工這前必須將工件夾緊，使其在加工時(shí)，在削力等 作用下不離開已獲得的定位。 3、導(dǎo)向元件 確定刀具的位置并引導(dǎo)刀具的元件。導(dǎo)向元件只有鉆、鏜類夾具才有。 4、對(duì)刀元件及定向元件 用來確定刀具在加工前處于正確位置的元件，稱為對(duì)刀元件。定向元件用于將來 夾具與 機(jī)床連接并確定夾具對(duì)機(jī)床主軸，工作臺(tái)或?qū)к壍南嗷ノ恢谩?5、夾具體 夾具體也稱夾具本體。它是安裝以上各類元件的基礎(chǔ)。一般多采用鑄鐵制造，它 是保證 夾具的剛度和改善夾具的動(dòng)力學(xué)特征的重要部分。如果夾具體的剛性不好，加工 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) · - 4 - 時(shí)將會(huì)引起較大的變形和振動(dòng)，產(chǎn)生較大的加工誤差，甚至使加工不能進(jìn)行。 6、其它裝置 它們是指夾具中因特殊需要而設(shè)置的裝置或元件，如需加工按一定規(guī)律分布的多 個(gè)表面時(shí)，常設(shè)置分度裝置；為能方便，準(zhǔn)確定位，常設(shè)置預(yù)定裝置；對(duì)于大型夾具， 常設(shè)置吊裝元件等。 2.3 夾具裝夾工件的方法及特點(diǎn) 工件的裝夾方法有兩種：一是工件直接裝夾在機(jī)床的工作臺(tái)或花盤上；中一種是 工件裝夾在夾具上。 采用某一種方法裝夾工件時(shí)，一般要先按圖樣要求在工件表面制線，劃出加工表 面的尺寸和位置，裝夾時(shí)用劃針或百分表找正后再夾緊。這種方法無需專用裝備，但 效率低，一般用于單件和小批量生產(chǎn)。批量較大時(shí)，大都用夾具裝夾工件。 用夾具裝夾工件有以下特點(diǎn)： 1、工件在夾具中的正確定位，是通過工件上的定位基準(zhǔn)面與夾具上的定位元件相 接觸而實(shí)現(xiàn)的。因此，有再需要找正便可將工件夾緊。 2、由于夾具預(yù)先在機(jī)機(jī)床上已調(diào)整好的位置，因此，工件通過夾具對(duì)于機(jī)床也就 有了正確的位置。 3、通過夾具上的對(duì)刀裝置，保證了工件加工表面相對(duì)于刀具的正確位置。 2.4 工件定位的基本原理 2.4.1 六點(diǎn)定位原理 在任何一個(gè)工件未定位之前，都可視為空間直角坐標(biāo)系中的自由物體。如圖 2.4 所示方塊工件，它在空間的位置是任意的，可沿 ox、oy、oz 三個(gè)坐標(biāo)移動(dòng)（用符號(hào) x、y、z 表示） ，和統(tǒng)三個(gè)坐標(biāo)軸轉(zhuǎn)動(dòng)（用符號(hào) x、y、z 表示）的自由度，要使工件在 某方向上有確定的位置，就必須設(shè)法限制該方向上的自由 。當(dāng)工件的六個(gè)自由度完全 被限制后，該工件的空間位置就完全確定了。 圖 2.4 六點(diǎn)定位示意圖 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) · - 5 - 在夾具中工件自由度的限制是由交點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)的。一個(gè)支撐點(diǎn)可以限制一個(gè)自由度， 合理設(shè)置六個(gè)支撐點(diǎn)，限制工件的六個(gè)自由度，使工件在夾具中的位置完全確定，這 就是六點(diǎn)定位原則。 關(guān)于六點(diǎn)定位原則的幾個(gè)主要問題： 1、定位支撐點(diǎn)定位元件抽象而來的，在夾具的實(shí)際結(jié)構(gòu)中，定位支撐點(diǎn)是通過具 體的定位元件體實(shí)現(xiàn)的，即支撐點(diǎn)不一定用點(diǎn)或銷的頂端，而常用畫面或線來代替。 根據(jù)數(shù)學(xué)概念可知，兩個(gè)點(diǎn)決定一條直線三個(gè)點(diǎn)，決定一個(gè)平面，即一條直線可以代 替兩個(gè)支撐點(diǎn)，一個(gè)平面可代替三個(gè)支撐點(diǎn)。在具體應(yīng)用時(shí)，還可用窄長的平面（條 形支撐）代替直線，用較小的平面來替代點(diǎn)。 2、定位支撐點(diǎn)與工件定位基準(zhǔn)面始終保持接觸，才能起到限制自由度的作用。 3、分析定位支撐點(diǎn)的定位作用時(shí)，不考慮力的影響。工件的某一自由度被限制， 是指工件在某個(gè)坐標(biāo)方向有了確定的位置，并不是指工件在受到其脫離定位支撐點(diǎn)的 外力時(shí)不能運(yùn)動(dòng)，使工件在外力作用下不能運(yùn)動(dòng)，要靠夾緊裝置來完成。 1、完全定位 對(duì)于任何形狀的元件，在夾具中若需要完全定位時(shí)，則上述“六點(diǎn)定則”都適用 的，只是定位支撐點(diǎn)的分布不同。 2、不完全定位 根據(jù)工件物加工要求，有時(shí)并不需要限制工件的全部自由度，這樣的定位方式稱 為不完全定位。如平板工件磨平面，工件只有厚度和平行度要求，只需限制三個(gè)自由 度，在磨床上采用電磁工作臺(tái)就能實(shí)現(xiàn)三點(diǎn)定位。由此可知，工作在定位時(shí)應(yīng)該限制 的自由度數(shù)目應(yīng)由工序的加工要求而定，不影響加工精度的自由度可以不加限制，采 用不完全定位簡化定位裝置，因此，不完全定位在實(shí)際生產(chǎn)中也廣泛應(yīng)用。 2.4.3 工件定位注意事項(xiàng) 1、定位支撐點(diǎn)的數(shù)量問題 （1）欠定位 根據(jù)工件的加工要求，應(yīng)該限制的自由度，沒有完全被限制的定位稱為欠定位。 欠定位無法保證加工要求。因此，在確定工件在夾具中的定位方案時(shí)，決不允許有欠 定位的現(xiàn)象產(chǎn)生。如不設(shè)端面支撐，則在一批工件上半封閉槽的長度就無法保證；若 缺少側(cè)面兩個(gè)支撐點(diǎn)時(shí)，則工件上的尺寸和槽與工件側(cè)面的平行度則很難保證。 （2）過定位 夾具上的兩個(gè)或兩個(gè)以上的定位元件重復(fù)限制一個(gè)自由度的現(xiàn)象稱為過定位。而 在實(shí)際定位過程中會(huì)隨機(jī)誤差，這種隨機(jī)誤差造成了定位的不穩(wěn)定，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起定 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) · - 6 - 位干涉，因此應(yīng)該盡量避免和消除過定位現(xiàn)象方法有兩種：一是改變定位元件的結(jié)構(gòu)， 如縮小定位元件的配合尺寸，增大配合間隙等；二是控制或者提高工件定位基準(zhǔn)之間 以及定位自由度。 2、定位支撐點(diǎn)的布置 工件定位是通過工件的定位基準(zhǔn)與夾具的定位元件的接觸（或配合）來實(shí)現(xiàn)的， 所以定位支承點(diǎn)的位置一定要布置合理，否則即是定位支承點(diǎn)的總數(shù)與需要限制的自 由度數(shù)目相同，仍會(huì)出現(xiàn)欠定位或過定位現(xiàn)象。 3 在研究和分析工件定位問題時(shí)，定位基準(zhǔn)的選擇是一個(gè)關(guān)鍵問題。定位基準(zhǔn)就是 在加工中用作定位的基準(zhǔn)。一般來說，工件的定位基準(zhǔn)一旦被選定，則工件的定位方 案也基本上被確定。定位方案是否合理，直接關(guān)系到工件的加工精度能否保證。 工件定位時(shí)，作為定位基準(zhǔn)的點(diǎn)和線，往往由某些具體表面體現(xiàn)出來，這種表面 稱為定位基面。 根據(jù)定位基準(zhǔn)所限制的自由數(shù)，可將其分為： 1、主要定位基準(zhǔn)面 平面設(shè)置兩個(gè)麥承點(diǎn)，限制了工件的兩個(gè)自由度，這樣的平面稱為主要定位基面。 一般應(yīng)選擇較大的表面作為主要定位基面。 2、導(dǎo)向定位基準(zhǔn)面 平面設(shè)置兩支承點(diǎn)，限制了工件的兩個(gè)自由度，這樣的平面或圓柱面稱為主要定 位基面。該基準(zhǔn)面應(yīng)選取工件上窄長的表面，而且兩支承點(diǎn)間的距離應(yīng)盡量遠(yuǎn)些，以 保證其限制精度。 3、雙導(dǎo)向定位基準(zhǔn)面 限制工件四個(gè)自由度的圓柱面，稱為雙導(dǎo)向定位基準(zhǔn)面。 4、雙支承定位基準(zhǔn)面 限制工件兩個(gè)移動(dòng)自由度的圓柱面，稱為雙支承定位基準(zhǔn)面。 5、止推定位基準(zhǔn)面 限制工件一個(gè)移動(dòng)自由度的表面，稱為止推定位基準(zhǔn)面，平面上只設(shè)置了一個(gè)支 承點(diǎn)，它只限制了工件沿 y 軸方向移動(dòng)。在加工過程中，工件有時(shí)要承受切削力和沖 擊力等，可以選取工件上窄小且與切削力方向相對(duì)的表面作為止推定位基準(zhǔn)面。 6、防轉(zhuǎn)定位基準(zhǔn)面 限制工件一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的表面，稱為防轉(zhuǎn)定位基準(zhǔn)面。 2.5 常用定位元件 2.5.1 常用定位元件及其所能限制的自由度 1．支承釘 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) · - 7 - 分析所能限制的自由度時(shí)，可認(rèn)為它們和基準(zhǔn)面的接觸無限小，相當(dāng)于一個(gè)幾何 點(diǎn)，形成一個(gè)點(diǎn)定位副。所以，只能限制一個(gè)自由度，可以限制移動(dòng)自由度，也可以 限制轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。 2．支承板 這類定位元件多用于精基準(zhǔn)備平面定位且成組使用。一組支承板，不管幾塊，與 精基準(zhǔn)面接觸形成平面定位副，相當(dāng)于三個(gè)支承釘或三個(gè)點(diǎn)定位副，限制三個(gè)自由度， 一塊長支承板定位時(shí)，形成線定位副，限制兩個(gè)自由度。 3．定位銷 這是工件的孔為基準(zhǔn)時(shí)的最常用的定位元件。根據(jù)定位銷和基準(zhǔn)孔的有效接觸長 度與孔徑之比，可分為短定位銷和長定位銷兩種。分析短定位銷所能限制的自由度時(shí)， 把它看成接觸無限短的無間隙接觸定位副，故短定位銷只能限制兩個(gè)移動(dòng)自由度。工 件用長定位銷定位，可以看成兩個(gè)短銷和工件基準(zhǔn)孔的接觸定位。長銷能限制工件的 兩個(gè)移動(dòng)和兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。 4、V 形塊 工件以外圓柱面定位時(shí)，不管是粗基準(zhǔn)還是精基準(zhǔn)，均可采用這種定位元件。分 短 V 形塊和長 V 形塊兩種。V 形塊和工件定位面的接觸長度小于工件定位直徑時(shí)，屬短 V 塊，大于 1.5~2 倍工件定位直徑時(shí)，屬長 V 形塊。短 V 形塊只能限制兩個(gè)自由度，長 V 形塊能限制四個(gè)自由度。 1、合適的精度 由于工件的定位是通過定位副的接觸（或配合）實(shí)現(xiàn)的，定位元件上限位基面的 精度直接影響工件的定位精度，因此，限位基面應(yīng)有足夠的精度，以適應(yīng)工件的加工 要求。例如實(shí)際的定位銷和工件的基準(zhǔn)孔接觸形成定位副。為了安裝工件不能沒有間 隙，但間隙的大小將直接影響工件的定位精度。 2、耐磨性好 工件的裝卸會(huì)磨損定位元件的限位基面，導(dǎo)致定位精度下降。定位精度下降到一 定程度時(shí)，定位元件必須更換，否則夾具不能繼續(xù)使用。為了延長定位元件的更換周 期，提高夾具的使用壽命，定位元件應(yīng)有較好的耐磨性。 3、足夠的強(qiáng)度和剛度 定位元件應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度，以免定位元件在切削力，夾緊力及重力等作用 下變形或損壞。對(duì)于承受較大外力或沖擊力的定位元件一般應(yīng)內(nèi)韌外堅(jiān)。 4、工藝性好 定位元件的結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡單、合理，便于加工、裝配和更換。 5、便于消除切屑 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) · - 8 - 定位元件工作表面的形狀應(yīng)有利于清楚切屑，否則會(huì)因微小的切屑而影響定位精 度，而且切屑還會(huì)損傷工件的定位基準(zhǔn)表面。 2.6 定位元件的選用 選用定位元件時(shí)，應(yīng)按工件定位基準(zhǔn)面和定位元件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行選擇。 2.6.1 工件以平面定位 （1）以面積較小的已經(jīng)加工的基準(zhǔn)平面定位時(shí)，選用平頭支承釘，以基準(zhǔn)面粗糙 不平或毛坯面定位時(shí)，選用圓頭支承釘，側(cè)面頂時(shí)，可選用網(wǎng)狀支承釘。 （2）以面積較大、平面度精度較高的基準(zhǔn)平面定位時(shí)，選用支承板定位元件，用 于側(cè)面定位時(shí)，可選用不帶斜槽的支承板，通常盡可能選用帶斜槽的支承板，以利于 清除切屑。 （3）以毛坯面，階梯平面和環(huán)形平面作基準(zhǔn)平面定位時(shí)，選用自位支承作定位元 件。但須注意，自位支承雖有兩個(gè)或三個(gè)支承點(diǎn)，由于自位和浮動(dòng)作用只能作為一個(gè) 支承點(diǎn)。 2.6.2 對(duì)定位元件的基本要求 1、限位基面應(yīng)有足夠的精度。定位元件具有足夠的精度，才能保證工件的定位精 度。 2、限位基面應(yīng)有較好的耐磨性。由于定位元件的工作表面經(jīng)常與工件接觸和磨擦， 容易磨損，為此要求定位元件限位表面的耐磨性要好，以保持夾具的使用壽命和定位 精度。 3、支承元件應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度。定位元件在加工過程中，受工件重力、夾緊 力和切屑力的作用，因此要求定位元件應(yīng)有足夠的剛度和強(qiáng)度，避免使用中變形和損 壞。 4、定位元件應(yīng)有較好的工藝性。定位元件應(yīng)力求結(jié)構(gòu)簡單、合理，便于制造、裝 配和更換。 5、定位元件應(yīng)便于清除切屑。定位元件的結(jié)構(gòu)和工作表面形狀應(yīng)有利于清除切屑， 以防切屑嵌入夾具內(nèi)影響加工和定位精度。 2.6.3 常用定位元件所能限制的自由度 定位元件可按工件典型定位基準(zhǔn)面分為以下幾類： （1）用于平面定位的定位元件：括固定支承（釘支承和板支承） ，自位支承，可 調(diào)支承和輔支承。 （2）用于外圓柱面定位的定位元件：括 V 形架，定位套和半圓定位座等。 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) · - 9 - （3）用于孔定位的定位元件：括定位銷（圓柱定位銷和圓錐定位銷） ，圓柱心軸 和小錐度心軸。 2.6.4 常用定位元件的選用 用定位元件選用時(shí)，應(yīng)按工件定位基準(zhǔn)面和定位元件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行選擇。 1、工件以平面定位 （1）以面積較小的已經(jīng)加工的基準(zhǔn)平面定位時(shí)，選用平頭支承釘，以基準(zhǔn)面粗糙 不平或毛坯面定位時(shí)，選用圓頭支承釘，側(cè)面定位時(shí)，可選用網(wǎng)狀支承釘。 （2）以面積較大、平面度精度較高的基準(zhǔn)平面定位時(shí)，選用支承板定位元件，用 于側(cè)面定位時(shí)，可選用不帶斜槽的支承板，通常盡可能選用帶斜槽的支承板，以利清 除切屑。 （3）以毛坯面，階梯平面和環(huán)形平面作基準(zhǔn)平面定位時(shí)，選用自位支承作定位元 件。但須注意，自位支承雖有兩個(gè)或三個(gè)支承點(diǎn)，由于自位和浮動(dòng)作用只能作為一個(gè) 支承點(diǎn)。 （4）以毛坯面作為基準(zhǔn)平面，調(diào)節(jié)時(shí)可按定位面質(zhì)量和面積大小分別選用可調(diào)支 承作定位元件。 （5）當(dāng)工件定位基準(zhǔn)面需要提高定位剛度、穩(wěn)定性和可靠性，可選用輔助支承作 輔助定位元件，但須注意，輔助支承不起限制工件自由度的作用，且每次加工均需要 新調(diào)整支承點(diǎn)高度，支承位置應(yīng)選在有利于工件承受夾緊力和切屑力的地方。 2、工件以外圓柱定位 （1）當(dāng)工件的對(duì)稱度要求較高時(shí)，可選用 V 形塊定位。V 形塊工作面間的夾角 X 常取 60、90、120、三種，其中應(yīng)用最多的是 90V 形塊。90V 形塊的典型結(jié)構(gòu)和尺寸已 經(jīng)準(zhǔn)化，使用時(shí)可根據(jù)定位圓柱面的長度和直徑進(jìn)行選擇。V 形塊結(jié)構(gòu)有多種形式，有 的 V 形塊適用于較長的加工過的圓柱面定位；有的 V 形塊適于較長的粗糙的圓柱面定 位；有的 V 形塊適用于尺寸較大的圓柱面定位，這種 V 形塊底座采用鑄件，V 形采用淬 火剛件，V 塊是由兩者鑲合而成。 （2）當(dāng)工件定位圓柱面精度較高時(shí)（一般不低于 IT8） ，可選用定位套或半圓形定 位座定位。大型軸類和曲軸等不宜以整個(gè)圓孔定位的工件，可選用半圓定位座。 3、工件以內(nèi)孔定位 （1）工件上定位內(nèi)孔較小時(shí)，常選用定位銷作定位元件。圓柱定位銷的結(jié)構(gòu)和尺 寸標(biāo)準(zhǔn)化，不同直接的定位銷有其相應(yīng)的結(jié)構(gòu)形式，可根據(jù)工件定位內(nèi)孔的直徑選用， 當(dāng)工件圓柱孔用孔端邊緣定位時(shí)，需選用圓錐定位銷。當(dāng)工件圓孔端邊緣形狀精度較 差時(shí)，選用圓錐定位銷；當(dāng)工件需平面和圓孔端邊緣同時(shí)定位時(shí)，選用浮動(dòng)推銷。 （2）在套類、盤類零件的車銷、磨削和齒輪加工中，大都選用心軸定位時(shí)，為了 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) · - 10 - 便于夾緊和減小工件因間隙造成的傾斜，當(dāng)工件定位內(nèi)孔與基準(zhǔn)端面垂直精度較高時(shí)， 常以孔和端面聯(lián)合定位。因此，這類心軸通常是帶臺(tái)階定位面的心軸，當(dāng)工件以內(nèi)花 鍵為定位基準(zhǔn)時(shí)，可選用外花鍵軸，當(dāng)內(nèi)孔帶有花鍵軸槽時(shí)，可在圓柱心軸上設(shè)置鍵 槽配裝鍵塊；當(dāng)工件內(nèi)孔精度很高，而加工時(shí)工件力矩很小時(shí)，可選用小推度心軸定。 2.7 定位誤差的分析 一批工件逐個(gè)在夾具定位時(shí)，由于工件及定位元件存在公差，使各個(gè)工件所占據(jù) 的位置不完全一致，加工后形成加工尺寸的不一致，為加工誤差。這種只與工件定位 有關(guān)有關(guān)的加工誤差，稱為定位誤差，用△D 表示。 在工件的加工過程中，產(chǎn)生誤差的因素很多，定位誤差僅是加工誤差的一部分， 為了保證加工精度，一般限定定位誤差不超過加工公差 T 的 1/5～1/3， 即： △D≤（1/5～1/3）T 式中 △D——定位誤差，單位為 mm； T———工件的加工誤差，單位為 mm. 2.7.1 定位誤差產(chǎn)生的原因 工件逐個(gè)在夾具中定位時(shí)，各個(gè)工件的位置不一致的原因主要是基準(zhǔn)不重合，而 基準(zhǔn)不重合又分為兩種情況：一是定位基準(zhǔn)與限位基準(zhǔn)不重合，產(chǎn)生的基準(zhǔn)位移誤差； 二是定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合，產(chǎn)生的基準(zhǔn)不重合誤差。 由于定位副的制造誤差或定位副配合間所導(dǎo)致的定位基準(zhǔn)加工尺寸方向上最大位 置變動(dòng)量，稱為基準(zhǔn)位置移誤差，用△Y 表示。不同的定位方式，基準(zhǔn)位移誤差的計(jì)算 方式也不同。 如果工件內(nèi)孔直徑與心軸外圓直徑做成完全一致，作無間隙配合，即孔的中心線 與軸中心線位置重合，則不存在因定位引起的誤差。但實(shí)際上，如圖所示，心軸和工 件內(nèi)孔都有制造誤差。于是工件套在心軸上必然會(huì)有間隙，孔的中心線與軸的中心線 位置不重合，導(dǎo)致這批工件的加工尺寸 H 中附加了工件定位基準(zhǔn)變動(dòng)誤差，其變動(dòng)量 即為最大配合間隙。可按下式計(jì)算： 式（2.7.1.1）Y=amax-amin=1/2(Dmax-dmin)=1/2( Dmax——孔的最大直徑單位為 mm; Dmin——軸的最小直徑單位為 mm. 有利于采用高生產(chǎn)率的專用設(shè)備和工藝裝備，可以大大提高生存率。減少工序數(shù)目。 縮短工藝路線，從而簡化生產(chǎn)計(jì)劃和組織工作。減少設(shè)備的數(shù)目，從而減少了生產(chǎn)面 積。減少工件的安裝次數(shù)，不僅縮短了輔助時(shí)間，而且由于安裝加工多個(gè)表面，容易 保證這些表面的相對(duì)位置的精度 綜上所述，所以合理加工藝應(yīng)選方案一。 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) · - 22 - 3.5 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 “分離叉”零件材料為 HT250，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，采用鑄造毛坯。 根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量，工序尺寸 及毛坯尺寸如下： （1）銑 ?40 上端面， 考慮其加工平面最高表面粗糙度要求為 Ra1.6,先粗車， ，根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》 表 2.3-5，取 Z=2.5 足要求 （2）銑 ?40 下端面， 考慮其加工平面最高表面粗糙度要求為 Ra3.2 根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表 2.3-5， 取 Z=2.5 已能滿足要求。m (3) 粗鉆 ?24 內(nèi)孔，精鏜 ?25H9 內(nèi)孔 考慮其加工平面最高表面粗糙度要求為 Ra3.2 可以先粗鉆后精鏜，根據(jù)《機(jī)械加工 工藝手冊(cè)》表 2.3-5，取 2=2.5 已能滿足要求。m (4) 銑開口槽最外側(cè)兩個(gè)面 考慮其加工平面最高表面粗糙度要求為 Ra1.6-3.2um，可以粗，精銑。根據(jù)《機(jī)械 加工工藝手冊(cè)》表 2.3-5，取 Z=2.5 已能滿足要求。 (5) 銑開口槽最內(nèi)側(cè)兩個(gè)面 考慮其加工平面最高表面粗糙度要求為 Ra1.6-3.2um，可以粗，精銑。根據(jù)《機(jī)械 加工工藝手冊(cè)》表 2.3-5，取 Z=2.5 已能滿足要求。m (6) 銑開口槽兩個(gè)頂面 考慮其加工平面最高表面粗糙度要求為 Ra1.6-3.2um，可以粗，精銑。根據(jù)《機(jī)械 加工工藝手冊(cè)》表 2.3-5，取 Z=2.5 已能滿足要求。 (7) 銑開口槽兩個(gè) R15 圓弧面 考慮其加工平面最高表面粗糙度要求為 3.2um，可以銑。根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》 表 2.3-5，取 Z=2.5 已能滿足要求m (8) 銑 ?40 圓柱表面上端面 考慮其加工平面最高表面粗糙度要求為 Ra3.2，可以直接銑表面。根據(jù)《機(jī)械加 2 工工藝手冊(cè)》表 2.3-5，取 Z=2.5 已能滿足要求 (9) 銑 ?40 圓柱表面上另一端面 考慮其加工平面最高表面粗糙度要求為 Ra3.2，可以直接銑表面。根據(jù)《機(jī)械加 2 工工藝手冊(cè)》表 2.3-5，取 Z=2.5 已能滿足要求m 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) · - 23 - 3.6 確定切削用量及基本工時(shí)（機(jī)動(dòng)時(shí)間） 工序 30：銑 ?40 上端面 機(jī)床：立式銑床 X62 W 刀具：YT15 75o 端面銑刀 D=50mm Z=3 銑削深度 ： =2.5mmwa 每齒進(jìn)給量 ：根據(jù)《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》表 30-13，取f 0.8/famZ? 銑削速度 ：參照《機(jī)械加工工藝師手冊(cè) 》表 30-23，取 ，V (5~12)inV 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ： 式（3-1）n01Vd?? 取 =100, =50 代入公式（3-1 ）得：0dn165.94/min3.4r??? 根據(jù)《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》表 11-4，取 60/minr? 實(shí)際銑削速度 ：V?03.14594.2d???? 工作臺(tái)每分進(jìn)給量 ： 式（3-2）mfzwfn 取 = ， ， = 代入公式（3-2）得：zf0.8fa5Zm?624/i?? 取 /inf 根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知 l=40mml 刀具切入長度 ： =71 刀具切出長度 ：2lm? 走刀次數(shù)為 1 機(jī)動(dòng)時(shí)間 ： 式（3-3）jt12jmlf? 取 l=40, =7 , 代入公式（3-3）得：1l2?40 故本工序的機(jī)加工時(shí)間為 tj= =(40+7+2)/240=0.20min1 工序 40：銑 ?40 下端面， 機(jī)床：立式銑床 X62 W 刀具：YT15 75o 端面銑刀 D=50mm Z=3 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) · - 24 - 銑削深度 ： =2.5mmwa 每齒進(jìn)給量 ：根據(jù)《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》表 30-13，取f 0.8/famZ? 銑削速度 ：參照《機(jī)械加工工藝師手冊(cè) 》表 30-23，取 ，V (5~12)inV 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ： 式（3-1）n01Vd?? 取 =100, =50 代入公式（3-1 ）得：0dn165.94/min3.4r??? 根據(jù)《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》表 11-4，取 60/minr? 實(shí)際銑削速度 ：V?03.14594.2d???? 工作臺(tái)每分進(jìn)給量 ： 式（3-2）mfzwfn 取 = ， ， = 代入公式（3-2）得：zf0.8fa5Zm?624/i?? 取 /inf 根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知 l=40mml 刀具切入長度 ： =71 刀具切出長度 ：2lm? 走刀次數(shù)為 1 機(jī)動(dòng)時(shí)間 ： 式（3-3）jt12jmlf? 取 l=40, =7 , 代入公式（3-3）得：1l2?40 故本工序的機(jī)加工時(shí)間為 tj= =(40+7+2)/240=0.20min1 工序 50：粗鉆 ?25 內(nèi)孔，鏜 ?25H9 內(nèi)孔 機(jī)床：專用鉆床 （1）粗鉆 ?25 孔 刀具：直柄 ?24 鉆頭 進(jìn)給量 ：根據(jù)[3] 表 2.4-39，其取值范圍為 f ，取f 0.25~./mr?0.5/mr? 切削速度 ：參照[3] 表 2.4-41，取VsV/43. 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) · - 25 - 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ：n ，取100.4362.5/min1WVrd????30/inr? V?切 削 速 度 dwd鉆 頭 直 徑 實(shí)際切削速度 ： ?3.420.6/in10Wn??? 被切削層長度 ： l 刀具切入長度 ：l4m1lm? 刀具切出長度 ： 12 走刀次數(shù)為 1 機(jī)動(dòng)時(shí)間 ： tj 12081.4in3.5jlfn???? （2）鏜 ?25H9 內(nèi)孔 刀具：直柄 ?35 鏜刀 進(jìn)給量 f：根據(jù)[3]表 2.4-39，其取值范圍為 ，取0.23~.5/fmr?rm/25.0? 切削速度 ：參照[3] 表 2.4-41，取VsmV/4. 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ： ，取n103628./in.15Wrd???30/inr? ?切 削 速 度wd鉆 頭 直