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寧XX大學(xué)
設(shè)計(jì)說明書
機(jī)床主軸箱齒輪加工工藝及夾具設(shè)計(jì)
所在學(xué)院
專 業(yè)
班 級(jí)
姓 名
學(xué) 號(hào)
指導(dǎo)老師
年 月 日
摘 要
隨著科技技術(shù)的不斷進(jìn)步，生產(chǎn)都向著自動(dòng)化、專業(yè)化和大批量化的方向發(fā)展。本文主要是機(jī)床主軸箱齒輪專用夾具設(shè)計(jì)，在生產(chǎn)過程中，使生產(chǎn)對(duì)象（原材料，毛坯，零件或總成等）的質(zhì)和量的狀態(tài)發(fā)生直接變化的過程叫工藝過程，如毛坯制造，機(jī)械加工，熱處理，裝配等都稱之為工藝過程。在制定工藝過程中，要確定各工序的安裝工位和該工序需要的工步，加工該工序的機(jī)車及機(jī)床的進(jìn)給量，切削深度，主軸轉(zhuǎn)速和切削速度，該工序的夾具，刀具及量具，還有走刀次數(shù)和走刀長(zhǎng)度，最后計(jì)算該工序的基本時(shí)間，輔助時(shí)間和工作地服務(wù)時(shí)間。
夾具選用專用夾具，夾緊方式多選用手動(dòng)夾緊，夾緊可靠，機(jī)構(gòu)可以不必自鎖。因此生產(chǎn)效率較高。適用于大批量、流水線上加工。能夠滿足設(shè)計(jì)要求。
關(guān)鍵詞：工藝設(shè)計(jì)，齒輪零件，齒輪傳動(dòng)
3
目 錄
摘 要 2
第1章 緒論 4
1.1 機(jī)械加工工藝概述 4
1.2機(jī)械加工工藝流程 4
1.3設(shè)計(jì)工藝要求的基本任務(wù)和要求 5
1.3.1工藝設(shè)計(jì)的基本任務(wù) 5
1.3.2設(shè)計(jì)要求 5
第2章 齒輪的加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 6
2.1 零件的作用 6
2.2零件的工藝分析 7
2.3工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 7
2.3.1確定毛坯的制造形式 7
2.3.2基面的選擇 7
2.3.3 確定工藝路線 8
2.3.4確定切削用量及基本工時(shí) 11
第3章 機(jī)床主軸箱齒輪加工工藝及加工54h11孔夾具設(shè)計(jì) 16
3.1 車床夾具設(shè)計(jì)要求說明 16
3.2車床夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 16
3.3 定位機(jī)構(gòu) 18
3.4夾緊機(jī)構(gòu) 19
3.5 切削力及夾緊力的計(jì)算 21
3.6零件的車床夾具的加工誤差分析 21
3.7 確定夾具體結(jié)構(gòu)尺寸和總體結(jié)構(gòu) 23
3.8 零件的車床專用夾具簡(jiǎn)單使用說明 24
結(jié) 論 26
參考文獻(xiàn) 27
致 謝 28
第1章 緒論
1.1 機(jī)械加工工藝概述
機(jī)械加工工藝是指用機(jī)械加工的方法改變毛坯的形狀、尺寸、相對(duì)位置和性質(zhì)使其成為合格零件的全過程，加工工藝是工人進(jìn)行加工的一個(gè)依據(jù)。
機(jī)械加工工藝流程是工件或者零件制造加工的步驟，采用機(jī)械加工的方法，直接改變毛坯的形狀、尺寸和表面質(zhì)量等，使其成為零件的過程稱為機(jī)械加工工藝過程。比如一個(gè)普通零件的加工工藝流程是粗加工-精加工-裝配-檢驗(yàn)-包裝，就是個(gè)加工的籠統(tǒng)的流程。
機(jī)械加工工藝就是在流程的基礎(chǔ)上，改變生產(chǎn)對(duì)象的形狀、尺寸、相對(duì)位置和性質(zhì)等，使其成為成品 或半成品，是每個(gè)步驟，每個(gè)流程的詳細(xì)說明，比如，上面說的，粗加工可能包括毛坯制造，打磨等等，精加工可能分為車，鉗工，銑床，等等，每個(gè)步驟就要有詳 細(xì)的數(shù)據(jù)了，比如粗糙度要達(dá)到多少，公差要達(dá)到多少。
技術(shù)人員根據(jù)產(chǎn)品數(shù)量、設(shè)備條件和工人素質(zhì)等情況，確定采用的工藝過程，并將有關(guān)內(nèi)容寫成工藝文件，這種文件就稱工藝規(guī)程。這個(gè)就比較有針對(duì)性了。每個(gè)廠都可能不太一樣，因?yàn)閷?shí)際情況都不一樣。
總的來說，工藝流程是綱領(lǐng)，加工工藝是每個(gè)步驟的詳細(xì)參數(shù)，工藝規(guī)程是某個(gè)廠根據(jù)實(shí)際情況編寫的特定的加工工藝。
1.2機(jī)械加工工藝流程
機(jī)械加工工藝規(guī)程是規(guī)定零件機(jī)械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件之一，它是在具體的生產(chǎn)條件下，把較為合理的工藝過程和操作方法，按照規(guī)定的形式書寫 成工藝文件，經(jīng)審批后用來指導(dǎo)生產(chǎn)。機(jī)械加工工藝規(guī)程一般包括以下內(nèi)容：工件加工的工藝路線、各工序的具體內(nèi)容及所用的設(shè)備和工藝裝備、工件的檢驗(yàn)項(xiàng)目及 檢驗(yàn)方法、切削用量、時(shí)間定額等。
制訂工藝規(guī)程的步驟
1) 計(jì)算年生產(chǎn)綱領(lǐng)，確定生產(chǎn)類型。
2) 分析零件圖及產(chǎn)品裝配圖，對(duì)零件進(jìn)行工藝分析。
3) 選擇毛坯。
4) 擬訂工藝路線。
5) 確定各工序的加工余量，計(jì)算工序尺寸及公差。
6) 確定各工序所用的設(shè)備及刀具、夾具、量具和輔助工具。
7) 確定切削用量及工時(shí)定額。
8) 確定各主要工序的技術(shù)要求及檢驗(yàn)方法。
9) 填寫工藝文件。
在制訂工藝規(guī)程的過程中，往往要對(duì)前面已初步確定的內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整，以提高經(jīng)濟(jì)效益。在執(zhí)行工藝規(guī)程過程中，可能會(huì)出現(xiàn)前所未料的情況，如生產(chǎn)條件的變化，新技術(shù)、新工藝的引進(jìn)，新材料、先進(jìn)設(shè)備的應(yīng)用等，都要求及時(shí)對(duì)工藝規(guī)程進(jìn)行修訂和完善。
1.3設(shè)計(jì)工藝要求的基本任務(wù)和要求
1.3.1工藝設(shè)計(jì)的基本任務(wù)
(1)繪制零件工作圖一張
(2)繪制毛坯-零件合圖一張
(3)編制機(jī)械加工工藝規(guī)程卡片一套
(4)編寫設(shè)計(jì)說明書一份
(5)夾具裝配圖和夾具零件圖
1.3.2設(shè)計(jì)要求
(1)保證零件加工質(zhì)量,達(dá)到圖紙的技術(shù)要求
(2)在保證加工質(zhì)量的前提下,盡可能提高生產(chǎn)效率
(3)要盡量減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,生產(chǎn)安全
(4)在立足企業(yè)的前提下,盡可能采用國(guó)內(nèi)技術(shù)和裝備
(5)工藝規(guī)程應(yīng)正確.清晰,規(guī)范化,標(biāo)準(zhǔn)化的要求
28
第2章 齒輪的加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
2.1 零件的作用
機(jī)床主軸箱齒輪,，它是齒輪的一個(gè)主要一種，其功用是傳遞運(yùn)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)方向，以適應(yīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的需要。從而改變機(jī)器運(yùn)行的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)功能。
技術(shù)要求
1、材料45；銅套材料 ZQSn6-6-3。
2、齒部高頻感應(yīng)加熱淬火44~48HRC。
齒輪基本參數(shù)
m=2
Z=25
α=20°
精度等級(jí)6FH
2.2零件的工藝分析
從零件圖上可以看出，該零件的結(jié)構(gòu)加工表面比較多，且輪齒的加工精度比較高。 1、零件圖樣分析
1）齒輪材料與所鑲銅套材料不同，分別為45和ZQSn6-6-3。
2）齒輪左端面A，與φ25H7內(nèi)孔軸心線圓跳動(dòng)公差為0.05mm。
3）齒輪右端面B，與φ25H7內(nèi)孔軸心線圓跳動(dòng)公差為0.03mm。
4）齒部高頻感應(yīng)加熱淬火44~48HRC。
5）齒輪精度等級(jí)為6FH。
2.3工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
2.3.1確定毛坯的制造形式
由生產(chǎn)計(jì)劃可知，該零件為成批生產(chǎn)。零件材料為20CrMnTi鋼，由于零件本身的作用，考慮到其在運(yùn)行過程中會(huì)經(jīng)常的行駛，故零件在工作過程中經(jīng)常承受沖擊性載荷，齒輪面也應(yīng)該有較強(qiáng)的硬度，因此應(yīng)該選用鍛件，以便金屬纖維不被切斷，保證零件的工作可靠性。由于零件為大批生產(chǎn)，而且零件的尺寸不大，可以采用模鍛成型，從而提高生產(chǎn)率，保證加工精度。
2.3.2基面的選擇
定位基準(zhǔn)的選擇是擬定零件加工路線的、確定法加工方案前的重要工作?；鶞?zhǔn)選擇的合理、可靠，直接影響到加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率。對(duì)于保證零件的尺寸精度和位置精度有著決定性的作用，同時(shí)可以使生產(chǎn)率得以提高。反之，就會(huì)出現(xiàn)各種問題，更有甚者還會(huì)造成大批廢品零件，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。我們?cè)谶x擇基準(zhǔn)的時(shí)候通?？紤]下面幾個(gè)問題：
以哪一個(gè)表面作為精基面或統(tǒng)一基準(zhǔn)，可以保證加工精度和高的生產(chǎn)效率；
為加工精基面或統(tǒng)一基準(zhǔn)，應(yīng)采用哪一個(gè)表面作為粗基準(zhǔn)；
是否有特殊表面需要采用統(tǒng)一基準(zhǔn)以外的精基面。
在選擇基準(zhǔn)的時(shí)候，應(yīng)盡量做到設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合。對(duì)于離合齒輪這樣的盤套類零件，根據(jù)該零件的工作特點(diǎn)和加工要求，選擇定位面基準(zhǔn)如下：
粗基面：以外圓和一個(gè)端面作為粗基面，鏜、拉內(nèi)孔。
精基面：齒輪基圓的基準(zhǔn)是內(nèi)孔φ82的內(nèi)圓表面，所以精基準(zhǔn)為內(nèi)孔φ82+0.16 0mm的內(nèi)圓表面，選擇花鍵孔和一個(gè)端面作為精基面，加工齒輪，以花鍵孔和右端面作為定位基面；加工以花鍵孔和左端面作為主要定位基面。
2.3.3 確定工藝路線
制定工藝路線是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求得到合理的保證。尤其在這種大批量生產(chǎn)綱領(lǐng)時(shí)，采用合理的工藝路線可以大大提高生產(chǎn)率，使生產(chǎn)成本降低，并獲得可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
一、加工方法的確定
零件各表面加工方法的選擇，首先要保證加工表面的加工精度和表面粗糙度要求，然后需要考慮生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性方面的要求，在選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)各種加工方法的特點(diǎn)及其經(jīng)濟(jì)加工精度和表面粗糙度，結(jié)合零件的特點(diǎn)和技術(shù)要求綜合考慮。
該工件毛坯經(jīng)模鍛成型，孔已鑄出。其各表面加工方法如下：
左、右端面： 粗車
各外圓表面： 粗車—半精車
內(nèi)孔： 粗鏜—半精鏜
齒輪： 滾齒—剃齒—珩齒
二、零件各表面加工順序的確定
1、加工階段的劃分 為了達(dá)到規(guī)定的技術(shù)要求，該離合齒輪的加工可以分為上個(gè)加工階段
l 粗加工階段 車外圓、端面，鏜內(nèi)孔、花鍵孔；
l 半精加工階段 以拉出的花鍵孔為主要精基準(zhǔn)，精車外圓，滾齒、剃齒；
l 精加工階段 校正花鍵孔，并以校正好的花鍵孔為精基準(zhǔn)，珩齒。
2、 加工順序的安排
l 機(jī)械加工順序的安排 根據(jù)機(jī)械加工順序安排時(shí)應(yīng)遵循的原則，考慮到該工件的具體特點(diǎn)，先安排外圓、端面、內(nèi)孔的加工。由于花鍵孔是后面各表面加工的主要精基準(zhǔn)，所以接著安排花鍵孔的拉削?；ㄦI孔加工好以后，以花鍵孔為精基準(zhǔn)，精車外圓，銑銑2×38mm的槽和剃齒，然后安排花鍵孔的校正，珩齒。
l 熱處理的安排 由于毛坯為模鍛件，在機(jī)械加工之前應(yīng)進(jìn)行真貨處理，消除鍛造應(yīng)力，境地硬度，改善切削性能。在粗加工之后，安排第二次熱處理——調(diào)質(zhì)處理，提高零件的綜合力學(xué)性能，最后根據(jù)零件的技術(shù)要求，對(duì)輪齒表面進(jìn)行淬火處理，以得到較高的表面硬度，提高其耐磨性。
l 輔助工序的安排 檢驗(yàn)工序：在熱處理之后安排中間檢驗(yàn)工序，最后安排終檢工序，還有安排鉗工去毛刺，安排清晰工序，最后還要將零件油封，庫存。
3、工序的組合
根據(jù)零件的生產(chǎn)規(guī)模以及零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)還有加工方法，為了盡可能減少安裝次數(shù)，在一次加工中安排多面加工，以保證高的表面相互位置精度，考慮使用通用機(jī)床夾具，并采用工序集中的原則來組合工序。
4、工藝路線的確定
由于生產(chǎn)綱領(lǐng)為批量生產(chǎn)，所以采用通用機(jī)床配以專用的工、夾、量具，并考慮工序集中，以提高生產(chǎn)率和減少機(jī)床數(shù)量，使生產(chǎn)成本下降。
表2-27 機(jī)床主軸箱齒輪機(jī)械加工工藝過程卡
工序號(hào)
工序名稱
工序內(nèi)容
工藝裝備
1
下料
棒料
鋸床
2
鍛
毛坯鍛造尺寸φ62mm×40mm
3
熱處理
正火
4
車
夾一端外圓，找正工件，照顧各部加工量，車另一端端面，鉆孔φ28mm
C620
5
車
倒頭，夾外圓，按內(nèi)孔表面找正，車另一端面保證總長(zhǎng)32.6mm，車內(nèi)孔尺寸至φ32H7mm。倒角
C620
6
車
以φ32H7mm內(nèi)孔及一端面定位裝夾工件，車外形各部尺寸，φ44.5mm×5.3mm，φ54n11車至φ54mm倒角
C620
專用心軸
7
鉗
壓入相配的銅套
8
磨
磨兩端端面，保證尺寸32mm
M7132
9
精車
以φ54mm外圓及一端面定位裝夾工作，精車（銅套）內(nèi)孔至圖樣尺寸φ25H7mm
C620
專用工裝
10
精車
以φ25H7mm內(nèi)孔及一端面定位裝夾工作，精車外圓至圖樣尺寸φ54n11mm，倒角
C620
專用工裝
11
滾齒
以φ25H7mm內(nèi)孔及一端面定位裝夾工件，滾齒m=2，z=25，留剃齒余量
Y3213
專用工裝
12
鉗
鉆φ3mm油孔，去毛刺
Z4006A
組合夾具
13
熱處理
高頻感應(yīng)加熱淬火44~48HRC
14
剃齒
剃齒
Y4236
15
檢驗(yàn)
按圖樣檢查各部尺寸及精度
16
入庫
入庫
3、工藝分析
1）齒輪根據(jù)其結(jié)構(gòu)、精度等級(jí)及生產(chǎn)批量的不同，機(jī)械加工工藝過程也不相同，但基本工藝路線大致相同，即毛坯制造及熱處理——齒坯加工——齒形加工——齒部淬火——精基準(zhǔn)修正——齒形精加工。
2）該例齒輪特點(diǎn)是內(nèi)孔鑲銅套，應(yīng)先分別加工齒圈內(nèi)孔和相配的銅套，過盈配合將銅套壓入齒圈內(nèi)，再進(jìn)行各序精加工。
3）該例齒輪精度要求較高6FH，工序安排滾齒后應(yīng)留有一定剃齒或磨齒的加工余量，再進(jìn)行最后的精加工。
以上工藝過程詳見機(jī)械加工工藝過程綜合卡片。
工序確定
零件機(jī)械加工工藝路線擬定后還需要對(duì)每一工序進(jìn)行設(shè)計(jì)。其主要內(nèi)容包括：確定每一工步的加工余量、計(jì)算各工序的工序尺寸及公差、選擇各工序所選用的機(jī)床及工藝裝備、確定切削余量、計(jì)算工時(shí)定額。
（1）加工余量的確定
機(jī)械加工余量對(duì)工藝過程有一定的影響，余量不夠，不能保證零件的加工精度，余量過大，不但增加機(jī)械加工勞動(dòng)量，而且增加了材料、刀具、能源的消耗，從而增加了成本，所以必須合理地安排加工余量。
根據(jù)零件毛坯條件：材料為20CrMnTi鋼，生產(chǎn)類型為成批生產(chǎn)，采用在鍛模上得到模鍛毛坯。本設(shè)計(jì)采用查表修正法和經(jīng)驗(yàn)估值法相結(jié)合確定各加工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸和毛坯尺寸。
2.3.4確定切削用量及基本工時(shí)
工序4夾一端外圓，找正工件，照顧各部加工量，車另一端端面，鉆孔φ28mm
選擇端面車刀，刀具
根據(jù)加工余量和機(jī)床剛度，選擇吃刀深度。一次走刀。
進(jìn)給量<表9-2>
刀具耐用度
理論切削速度:
確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速:
選擇
所以實(shí)際切削速度
切削工時(shí)：
取
所以
工序5 倒頭，夾外圓，按內(nèi)孔表面找正，車另一端面保證總長(zhǎng)32.6mm，車內(nèi)孔尺寸至φ32H7mm。倒角
采用外圓車刀
因此一次走刀
進(jìn)給量
理論切削速度:
確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速:
為了加工工人操作方便,依然選擇機(jī)床轉(zhuǎn)速
所以實(shí)際切削速度
切削工時(shí)：切入長(zhǎng)度:
工序6 以φ32H7mm內(nèi)孔及一端面定位裝夾工件，車外形各部尺寸，φ44.5mm×5.3mm，φ54n11車至φ54mm倒角
選擇車床C620
進(jìn)給量
理論切削速度:
確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速:
選擇機(jī)床轉(zhuǎn)速
所以實(shí)際切削速度
切入長(zhǎng)度:
工序9 以φ54mm外圓及一端面定位裝夾工作，精車（銅套）內(nèi)孔至圖樣尺寸φ25H7mm
2Z=2.2
用YT15鏜刀伸出的長(zhǎng)度100mm
理論切削速度:
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速:
為了方便，仍選擇機(jī)床轉(zhuǎn)速
實(shí)際切削速度
切削工時(shí)：
工序10 以φ25H7mm內(nèi)孔及一端面定位裝夾工作，精車外圓至圖樣尺寸φ54n11mm，倒角
2Z=1.1
為了方便，仍選擇機(jī)床轉(zhuǎn)速
實(shí)際切削速度
切削工時(shí)：
工序11 滾齒
由艾興，肖詩綱主編.《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》.北京.機(jī)械工業(yè)出版社表10-174
V=312/T0.33S0.5
N=0.124s0.9m1.7/D
又由文獻(xiàn)2表10-175,10-177
S=2.5，T=240min，m=4
代入上式得
V=32.4m/min，N=0.27kw
工序12：鉆φ3mm油孔，去毛刺
機(jī)床：鉆床Z525
刀具：根據(jù)參照參考文獻(xiàn)[3]表4.3～9，選硬質(zhì)合金錐柄麻花鉆頭
切削深度：
根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表查得：進(jìn)給量,切削速度。
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
，
按照參考文獻(xiàn)[3]表3.1～31，取。
實(shí)際切削速度：
切削工時(shí)
被切削層長(zhǎng)度：
刀具切入長(zhǎng)度：
刀具切出長(zhǎng)度： 取。
加工基本時(shí)間：
第3章 機(jī)床主軸箱齒輪加工工藝及加工44.5mm孔夾具設(shè)計(jì)
3.1 車床夾具設(shè)計(jì)要求說明
車床夾具主要用于機(jī)床主軸箱齒輪加工工藝及加工44.5mm孔。因而車床夾具的主要特點(diǎn)是工件加工表面的中心線與機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)軸線同軸。主要用于CA6140車床上面。
（1） 安裝在車床主軸上的夾具。這類夾具很多，有通用的三爪卡盤、四爪卡盤，花盤，頂尖等，還有自行設(shè)計(jì)的心軸；專用夾具通常可分為心軸式、夾頭式、卡盤式、角鐵式和花盤式。這類夾具的特點(diǎn)是加工時(shí)隨機(jī)床主軸一起旋轉(zhuǎn)，刀具做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)
定心式車床夾具 在定心式車床夾具上，工件常以孔或外圓定位，夾具采用定心夾緊機(jī)構(gòu)。
角鐵式車床夾具 在車床上加工殼體、支座、杠桿、接頭等零件的回轉(zhuǎn)端面時(shí)，由于零件形狀較復(fù)雜，難以裝夾在通用卡盤上，因而須設(shè)計(jì)專用夾具。這種夾具的夾具體呈角鐵狀，故稱其為角鐵式車床夾具。
花盤式車床夾具 這類夾具的夾具體稱花盤，上面開有若干個(gè)T形槽，安裝定位元件、夾緊元件和分度元件等輔助元件，可加工形狀復(fù)雜工件的外圓和內(nèi)孔。這類夾具不對(duì)稱，要注意平衡。
（2） 安裝在托板上的夾具。某些重型、畸形工件，常常將夾具安裝在托板上。刀具則安裝在車床主軸上做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，夾具做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。
由于后一類夾具應(yīng)用很少，屬于機(jī)床改裝范疇。而生產(chǎn)中需自行設(shè)計(jì)的較多是安裝在車床主軸上的專用夾具，所以零件在車床上加工用專用夾具。
3.2車床夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn)
（1）定位裝置的設(shè)計(jì)特點(diǎn)和夾緊裝置的設(shè)計(jì)要求
當(dāng)加工回轉(zhuǎn)表面時(shí)，要求工件加工面的軸線與機(jī)床主軸軸線重合，夾具上定位裝置的結(jié)構(gòu)和布置必須保證這一點(diǎn)。
當(dāng)加工的表面與工序基準(zhǔn)之間有尺寸聯(lián)系或相互位置精度要求時(shí)，則應(yīng)以夾具的回轉(zhuǎn)軸線為基準(zhǔn)來確定定位元件的位置。
工件的夾緊應(yīng)可靠。由于加工時(shí)工件和夾具一起隨主軸高速回轉(zhuǎn)，故在加工過程中工件除受切削力矩的作用外，整個(gè)夾具還要受到重力和離心力的作用，轉(zhuǎn)速越高離心力越大，這些力不僅降低夾緊力，同時(shí)會(huì)使主軸振動(dòng)。因此，夾緊機(jī)構(gòu)必須具有足夠的夾緊力，自鎖性能好，以防止工件在加工過程中移動(dòng)或發(fā)生事故。對(duì)于角鐵式夾具，夾緊力的施力方式要注意防止引起夾具變形。
（2）夾具與機(jī)床主軸的連接
車床夾具與機(jī)床主軸的連接精度對(duì)夾具的加工精度有一定的影響。因此，要求夾具的回轉(zhuǎn)軸線與臥式車床主軸軸線應(yīng)具有盡可能小的同軸度誤差。
心軸類車床夾具以莫氏錐柄與機(jī)床主軸錐孔配合連接，用螺桿拉緊。有的心軸則以中心孔與車床前、后頂尖安裝使用。
根據(jù)徑向尺寸的大小，其它專用夾具在機(jī)床主軸上的安裝連接一般有兩種方式：
1)對(duì)于徑向尺寸D＜140mm，或D＜(2～3)d的小型夾具，一般用錐柄安裝在車床主軸的錐孔中，并用螺桿拉緊，如圖1-a所示。這種連接方式定心精度較高。
2)對(duì)于徑向尺寸較大的夾具，一般用過渡盤與車床主軸軸頸連接。過渡盤與主軸配合處的形狀取決于主軸前端的結(jié)構(gòu)。
圖1-b所示的過渡盤，其上有一個(gè)定位圓孔按H7/h6或H7/js6與主軸軸頸相配合，并用螺紋和主軸連接。為防止停車和倒車時(shí)因慣性作用使兩者松開，可用壓板將過渡盤壓在主軸上。專用夾具則以其定位止口按H7/h6或H7/js6裝配在過渡盤的凸緣上，用螺釘緊固。這種連接方式的定心精度受配合間隙的影響。為了提高定心精度，可按找正圓校正夾具與機(jī)床主軸的同軸度。
對(duì)于車床主軸前端為圓錐體并有凸緣的結(jié)構(gòu)，如圖1-c所示，過渡盤在其長(zhǎng)錐面上配合定心，用活套在主軸上的螺母鎖緊，由鍵傳遞扭矩。這種安裝方式的定心精度較高，但端面要求緊貼，制造上較困難。
圖1-d所示是以主軸前端短錐面與過渡盤連接的方式。過渡盤推入主軸后，其端面與主軸端面只允許有0.05～0.1mm的間隙，用螺釘均勻擰緊后，即可保證端面與錐面全部接觸，以使定心準(zhǔn)確、剛度好。
圖1 車床夾具與機(jī)床主軸的連接
過渡盤常作為車床附件備用，設(shè)計(jì)夾具時(shí)應(yīng)按過渡盤凸緣確定專用夾具體的止口尺寸。過渡盤的材料通常為鑄鐵。各種車床主軸前端的結(jié)構(gòu)尺寸，可查閱有關(guān)手冊(cè)
3.3 定位機(jī)構(gòu)
由零件圖分析加工機(jī)床主軸箱齒輪加工工藝及加工54h11孔，同時(shí)倒角夾具的加工要求，必須保證孔軸向和徑向的加工尺寸，得出，夾具必須限制工件的六個(gè)自由度，才可以達(dá)到加工要求。先設(shè)計(jì)夾具模型如下：
選擇一面一銷進(jìn)行定位本工序選用的定位基準(zhǔn)為一面一孔定位，所以相應(yīng)的夾具上的定位元件應(yīng)是一面一銷。
3.4夾緊機(jī)構(gòu)
選擇工件的夾緊方案，夾緊方案的選擇原則是夾得穩(wěn)，夾得勞，夾得快。選擇夾緊機(jī)構(gòu)時(shí)，要合理確定夾緊力的三要素：大小、方向、作用點(diǎn)。夾緊裝置的基本要求如下：
1. 夾緊時(shí)不能破壞工件在夾具中占有的正確位置；
2. 夾緊力要適當(dāng)，既要保證工件在加工過程中不移動(dòng)、不轉(zhuǎn)動(dòng)、不震動(dòng)，又不因夾緊力過大而使工件表面損傷、變形。
3. 夾緊機(jī)構(gòu)的操作應(yīng)安全、方便、迅速、省力。
4. 機(jī)構(gòu)應(yīng)盡量簡(jiǎn)單，制造、維修要方便。
分析零件加工要素的性質(zhì)，確定夾緊動(dòng)力源類型為手動(dòng)夾緊，夾緊裝置為壓板，壓緊力來源為螺旋力。夾具的具體結(jié)構(gòu)與參數(shù)見夾具裝配圖和零件圖。
根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對(duì)夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計(jì)算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實(shí)際所需夾緊力的數(shù)值。即：
安全系數(shù)K可按下式計(jì)算有：：
式中：為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻(xiàn)[5]表可得：
所以有：
螺旋夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計(jì)算有：
式中參數(shù)由參考文獻(xiàn)[5]可查得：
其中：
螺旋夾緊力：該夾具采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，
由原動(dòng)力計(jì)算公式
即：
由上述計(jì)算易得：
由計(jì)算可知所需實(shí)際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，決定選用手動(dòng)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。
3.5 切削力及夾緊力的計(jì)算
刀具：
① 粗車切削力：查《現(xiàn)代機(jī)床夾具設(shè)計(jì)》P104表，得車削切削力計(jì)算公式：
圓周分力Fc = 902 Kp
徑向分力Fp = 2383Kp
軸向分力Ff =3326Kp
其中——背吃刀量 2.3mm
f——每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 0.16mm
Vc—切削速度m/min 60
Kp—修正系數(shù)1.08
所以切削時(shí)的各切削力
Fc1= 566.8N
Fp2=801.5N
Ff3= 416.4N
精車切削力：——背吃刀量0.5mm
f——每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 0.13mm
Vc—切削速度m/min 38
Kp—修正系數(shù) 1.08
所以切削時(shí)的各切削力
Fc1= 105.45N
Fp2= 57.23N
Ff3= 97.96N
3.6零件的車床夾具的加工誤差分析
工件在車床夾具上加工時(shí)，加工誤差的大小受工件在夾具上的定位誤差、夾具誤差、夾具在主軸上的安裝誤差和加工方法誤差的影響。
如夾具圖所示，在夾具上加工時(shí)，尺寸的加工誤差的影響因素如下所述：
（1）定位誤差
（1）、移動(dòng)時(shí)基準(zhǔn)位移誤差
=
=
(2)、轉(zhuǎn)角誤差
其中：
（2）夾具誤差
夾具誤差為限位基面與軸線間的距離誤差，以及限位基面相對(duì)安裝基面C的平行度誤差是0.01.
（3）安裝誤差
因?yàn)閵A具和主軸是莫氏錐度配合，夾具的安裝誤差幾乎可以忽略不計(jì)。
（4）加工方法誤差
如車床主軸上安裝夾具基準(zhǔn)與主軸回轉(zhuǎn)軸線間的誤差、主軸的徑向跳動(dòng)、車床溜板進(jìn)給方向與主軸軸線的平行度或垂直度等。它的大小取決于機(jī)床的制造精度、夾具的懸伸長(zhǎng)度和離心力的大小等因素。一般取
=/3=0.05/3=0.017mm
零件的車床夾具總加工誤差是：
精度儲(chǔ)備：
故此方案可行。
3.7 確定夾具體結(jié)構(gòu)尺寸和總體結(jié)構(gòu)
夾具體設(shè)計(jì)的基本要求
（1）應(yīng)有適當(dāng)?shù)木群统叽绶€(wěn)定性
夾具體上的重要表面，如安裝定位元件的表面、安裝對(duì)刀塊或?qū)蛟谋砻嬉约皧A具體的安裝基面，應(yīng)有適當(dāng)?shù)某叽缇群托螤罹?，它們之間應(yīng)有適當(dāng)?shù)奈恢镁取?
為使夾具體的尺寸保持穩(wěn)定，鑄造夾具體要進(jìn)行時(shí)效處理，焊接和鍛造夾具體要進(jìn)行退火處理。
（2）應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度
為了保證在加工過程中不因夾緊力、切削力等外力的作用而產(chǎn)生不允許的變形和振動(dòng)，夾具體應(yīng)有足夠的壁厚，剛性不足處可適當(dāng)增設(shè)加強(qiáng)筋。
（3）應(yīng)有良好的結(jié)構(gòu)工藝性和使用性
夾具體一般外形尺寸較大，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且各表面間的相互位置精度要求高，因此應(yīng)特別注意其結(jié)構(gòu)工藝性，應(yīng)做到裝卸工件方便，夾具維修方便。在滿足剛度和強(qiáng)度的前提下，應(yīng)盡量能減輕重量，縮小體積，力求簡(jiǎn)單。
（4）應(yīng)便于排除切屑
在機(jī)械加工過程中，切屑會(huì)不斷地積聚在夾具體周圍，如不及時(shí)排除，切削熱量的積聚會(huì)破壞夾具的定位精度，切屑的拋甩可能纏繞定位元件，也會(huì)破壞定位精度，甚至發(fā)生安全事故。因此，對(duì)于加工過程中切屑產(chǎn)生不多的情況，可適當(dāng)加大定位元件工作表面與夾具體之間的距離以增大容屑空間：對(duì)于加工過程中切削產(chǎn)生較多的情況，一般應(yīng)在夾具體上設(shè)置排屑槽。
（5）在機(jī)床上的安裝應(yīng)穩(wěn)定可靠
夾具在機(jī)床上的安裝都是通過夾具體上的安裝基面與機(jī)床上的相應(yīng)表面的接觸或配合實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)夾具在機(jī)床工作臺(tái)上安裝時(shí)，夾具的重心應(yīng)盡量低，支承面積應(yīng)足夠大，安裝基面應(yīng)有較高的配合精度，保證安裝穩(wěn)定可靠。夾具底部一般應(yīng)中空，大型夾具還應(yīng)設(shè)置吊環(huán)或起重孔。
確定夾具體的結(jié)構(gòu)尺寸，然后繪制夾具總圖。詳見繪制的夾具裝配圖。
3.8 零件的車床專用夾具簡(jiǎn)單使用說明
（1）夾具的總體結(jié)構(gòu)應(yīng)力力求緊湊、輕便，懸臂尺寸要短，重心盡可能靠近主軸。
（2）當(dāng)工件和夾具上個(gè)元件相對(duì)機(jī)床主軸的旋轉(zhuǎn)軸線不平衡時(shí)，將產(chǎn)生較大的離心力和振動(dòng)，影響工件的加工質(zhì)量、刀具的壽命、機(jī)床的精度和安全生產(chǎn)，特別是在轉(zhuǎn)速較高的情況下影響更大。因此，對(duì)于重量不對(duì)稱的夾具，要有平衡要求。平衡的方法有兩種：設(shè)置平衡塊或加工減重孔。在工廠實(shí)際生產(chǎn)中，常用適配的方法進(jìn)行夾具的平衡工作。
（3）為了保證安全，夾具上各種元件一般不超過夾具的圓形輪廓之外。因此，還應(yīng)該注意防止切削和冷卻液的飛濺問題，必要時(shí)應(yīng)該加防護(hù)罩。
結(jié) 論
加工工藝的編制和專用夾具的設(shè)計(jì)，使對(duì)零件的加工過程和夾具的設(shè)計(jì)有進(jìn)一步的提高。在這次的設(shè)計(jì)中也遇到了不少的問題，如在編寫加工工藝時(shí)，對(duì)所需加工面的先后順序編排，對(duì)零件的加工精度和勞動(dòng)生產(chǎn)率都有相當(dāng)大的影響。在對(duì)某幾個(gè)工序進(jìn)行專用夾具設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)零件的定位面的選擇，采用什么方式定位，夾緊方式及夾緊力方向的確定等等都存在問題。這些問題都直接影響到零件的加工精度和勞動(dòng)生產(chǎn)率，為達(dá)到零件能在保證精度的前提下進(jìn)行加工，而且方便快速，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低成本的目的。通過不懈努力和指導(dǎo)老師的精心指導(dǎo)下，針對(duì)這些問題查閱了大量的相關(guān)資料。最后，將這些問題一一解決，并夾緊都采用了手動(dòng)夾緊，由于工件的尺寸不大，所需的夾緊力不大。
完成了本次設(shè)計(jì)，通過做這次的設(shè)計(jì)，使對(duì)專業(yè)知識(shí)和技能有了進(jìn)一步的提高，為以后從事本專業(yè)技術(shù)的工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
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致 謝
經(jīng)過了的很長(zhǎng)時(shí)間，終于比較圓滿完成了設(shè)計(jì)任務(wù)?；仡欉@日日夜夜，感覺經(jīng)過了一場(chǎng)磨練，通過圖書、網(wǎng)絡(luò)、老師、同學(xué)等各種可以利用的方法，鞏固了自己的專業(yè)知識(shí)。對(duì)所學(xué)知識(shí)的了解和使用都有了更加深刻的理解。
此時(shí)此刻，我要特別感謝我的導(dǎo)師的精心指導(dǎo)，不僅指導(dǎo)我們解決了關(guān)鍵性技術(shù)難題，更重要的是為我們指引了設(shè)計(jì)的思路并給我們講解了設(shè)計(jì)中用到的實(shí)際工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，從而使我們?cè)O(shè)計(jì)中始終保持著清晰的思維也少走了很多彎路，也使我學(xué)會(huì)綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，提高分析和解決實(shí)際問題的能力。不僅如此，老師的敬業(yè)精神更是深深的感染了我，鞭策著我在以后的工作中愛崗敬業(yè)，導(dǎo)師是真真正正作到了傳道、授業(yè)、解惑。
同時(shí)也要感謝其他同學(xué)、老師和同事的熱心幫助，感謝院系領(lǐng)導(dǎo)對(duì)我們?cè)O(shè)計(jì)的重視和關(guān)心，為我們提供了作圖工具和場(chǎng)所，使我們能夠全身心的投入到設(shè)計(jì)中去，為更好、更快的完成設(shè)計(jì)提供了重要保障。
在設(shè)計(jì)即將結(jié)束之際我向所有幫助過我的老師和同學(xué)說一聲，謝謝！我想沒有他們的幫助，設(shè)計(jì)就會(huì)做得很困難。
這次設(shè)計(jì)是在XX悉心指導(dǎo)下完成的。老師以其淵博的學(xué)識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)風(fēng)范、高度的責(zé)任感使我受益非淺。在做設(shè)計(jì)的過程中也遇到了不少的問題，老師給了我許多關(guān)懷和幫助，并且隨時(shí)詢問我設(shè)計(jì)的進(jìn)展情況、細(xì)心的指導(dǎo)我們，也經(jīng)常打電話或者發(fā)電子郵件過來指導(dǎo)我的設(shè)計(jì)。
在論文工作中，得到了機(jī)電學(xué)院有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和老師的幫助與支持，在此表示衷心的感謝。最后，在即將完成設(shè)計(jì)之時(shí)，我再次感謝對(duì)我指導(dǎo)、關(guān)心和幫助過老師、領(lǐng)導(dǎo)及同學(xué)。謝謝了！