机械制造工艺学课程设计粗镗轴承孔夹具设计.doc

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1、粗镗轴承孔夹具设计中国地质大学（武汉）设计者：王龙班级： 072085班第一章 产品概述3第二章 箱体的工艺分析32.1图纸的技术要求分析3第三章 生产纲领5第四章 材料的选择和毛坯的制造方法的选择及毛坯图54.1 材料选择64.2 毛坯制造方法的选择74.3 毛坯图的绘制9第五章 定位基面的选择及分析115.1 粗精基准的选择115.2 各加工面基准表11第六章 加工工作量及加工手段组合12第七章大致工艺过程13第八章 铣凸台工序的夹具设计与计算218.1夹具设计应遵循的原则218.2切削力的计算228.3机动时间的计算及工序时间定额的确定248.4定位方式的选择258.5夹紧机构的设计25

2、8.6 气缸的选用26第九章 铣凸台的工序卡片30实习总结32参考文献33第一章 产品概述本组设计对象是圆柱齿轮减速器箱体的的工艺和夹具。 1.1产品介绍 齿轮减速器是原动机和工作机之间的独立的闭式传动装置，用来降低转速和增大转矩。无须联轴器和适配器，结构紧凑。负载分布在行星齿轮上，因而承载能力比一般斜齿轮减速机高。满足小空间高扭矩输出的需要。 齿轮减速器广泛应用于大型矿山，钢铁，化工，港口，环保等领域。 1.2 零件介绍 作用变速器箱体在整个减速器总成中起支撑和连接的作用，它把各个零件连接起来，支撑传动轴，保证各传动机构的正确安装，是传动零件的基座，应具有足够的强度和刚度。 因此变速器箱体的

3、加工质量的优劣，将直接影响到轴和齿轮等零件位置的准确性，也为将会影响减速器的寿命和性能。结构特点变速器箱体是典型的箱体类零件，其结构和形状复杂，壁薄，外部为了增加其强度加有很多加强筋。有精度较高的多个平面、轴承孔，螺孔等需要加工，因为刚度较差，切削中受热大，易产生震动和变形。零件装配箱体通常用灰铸铁制造，对于重载或有冲击载荷的减速器也可以采用铸钢箱体。 灰铸铁具有很好的铸造性能和减振性能。为了便于轴系部件的安装和拆卸，箱体制成沿轴心线水平剖分式。上箱盖和下箱体用螺栓联接成一体。轴承座的联接螺栓应尽量靠近轴承座孔，而轴承座旁的凸台，应具有足够的承托面，以便放置联接螺栓，并保证旋紧螺栓时需要的扳手

4、空间。为保证箱体具有足够的刚度，在轴承孔附近加支撑肋。为保证减速器安置在基础上的稳定性并尽可能减少箱体底座平面的机械加工面积，箱体底座一般不采用完整的平面。变速箱的大批量生产的机加工工艺过程中，其主要加工面有轴承孔系及其端面，平面，螺纹孔，销孔等。因此加工过程中的主要问题是保证的孔的精度及位置精度，处理好孔与平面的相互关系。第二章 图纸技术要求分析2.1 箱体零件的结构工艺性 (1)减速器箱盖、箱体主要加工部分是结合面、轴承孔、通孔和螺孔，其中轴承孔在箱盖、箱体合箱后再进行镗孔加工，以确保两个轴承孔中心线与分割面的位置，以及两个孔中心线的平行度和中心距。 (2)减速器整个箱体壁薄，容易变形，在

5、加工前要进行时效处理，以消除内应力，加工时要注意夹紧位置和夹紧力大小，防止零件变形。 (3)箱盖、箱体结合面，底面上的孔的加工，采用专用钻模，这样可以保证孔的位置精度要求。零件名称设计说明机盖机盖左视图标注的55mm重复标注，应去掉。输出轴承孔相对于A的位置度为0.06mm，表面粗糙度为2.5mm。输入轴承孔相对于A的位置度为0.012mm，表面粗糙度为1.6mm。两轴承孔轴线的平行度为0.025mm，等级为6级，距离为1500.25mm。输出轴承孔的圆柱度公差值为0.010mm，等级为7级。同轴度为0.025mm，等级为7级。输入轴承孔的的圆柱度公差值为0.008mm，等级为7级。同轴度为0

6、.025mm，等级为7级。机盖和机座合箱后，边缘应平齐，相互错位每边不大于2；应检查与机座接合面的密封性，用0.05塞尺塞入深度不得大于结合面宽度的13，用涂色法去检查接触面积达每个结合面一个斑点；与机座连接后，打上定位销进行镗孔，镗孔时接合面处禁放任何衬垫；未注明的倒角为C2，粗糙度为Ra12.5；机械加工未标注偏差尺寸处精度为IT12；两端面相对于基准B的垂直度为0.10mm，等级为9级。结合面的表面粗糙度为1.6um锥销孔的表面粗糙度为1.6um，凸台面的表面粗糙度为3.2um。H向分割线应斜向上。机座与机盖结合面处平面度为0.025mm，公差等级为6级。输出轴承孔相对于A的位置度为0.

7、06mm，表面粗糙度为2.5mm。输入轴承孔相对于A的位置度为0.012mm，表面粗糙度为1.6mm。输出轴承孔的圆柱度公差值为0.010mm，等级为7级。同轴度为0.025mm，等级为7级。输入轴承孔的的圆柱度公差值为0.008mm，等级为7级。同轴度为0.025mm，等级为7级。锥销孔的表面粗糙度为1.6um，凸台面的表面粗糙度为3.2um。螺栓孔、通油孔、机座面的表面粗糙度均为12.5um。输出（入）轴承孔两端面与输出（入）轴中心线的垂直度为0.01；输出轴承孔的同轴度为0.03。轴承孔的中心平行度为0.025；第三章 生产纲领年产量Q20000（件/年），该零件在每台产品中的数量n=1

8、（件/台），废品率3，备品率5。由公式NQn（1）得： N100001（135）=21600 该零件属于中型零件，查表知此零件的生产类型为大量生产。第四章 材料、毛坯制造方法的选择及毛坯图4.1 材料的选择毛坯材料选择HT200.此材料由石墨构成，因石墨本身有润滑作用且可以吸收振动能量，所以HT200具有耐磨性能好，消振性能好的特点。由于铸铁中硅含量高且成分接近于共晶成分，因而流动性、填充性能好，即铸造性能好。由于石墨的存在使车屑容易脆断，不粘刀，切削性能好。缺点是力学性能低，易导致应力集中，因而其强度、塑性及韧性低于碳钢。基于HT200以上优缺点及价格便宜，所以对于承受压力和震动的箱体，采用

9、HT200作为加工材料。若没有HT200，可采用45号钢代替。 而热处理方法，因铸件采用砂型造型，所以为降低硬度，采用人工时效的热处理方式。4.2 毛坯的制造方法 砂型铸造机械造型：钢、铁和大多数有色合金铸件都可用砂型铸造方法获得。由于砂型铸造所用的造型材料价廉易得，铸型制造简便，对铸件的单件生产、成批生产和大量生产均能适应，长期以来，一直是铸造生产中的基本工艺。而金属型铸造目前所能生产的铸件，在重量和形状方面还有一定的限制，如对黑色金属只能是形状简单的铸件；铸件的重量不可太大；壁厚也有限制，较小的铸件壁厚无法铸出。同时金属型铸造还有如下不足之处： (1) 金属型制造成本高； (2) 金属型不

10、透气，而且无退让性，易造成铸件洗不足、开裂或铸铁件白日等缺陷; (3) 金属型铸造时，铸型的工作温度、合金的浇注温度和浇注速度，铸件在铸型中停留的时间，以及所用的涂料等，对铸件的质量的影响甚为敏感，需要严格控制。减速箱的箱体结构相对较复杂，根据减速箱箱体零件图可知箱体的壁厚为8mm, 采用金属型造型对壁厚有限制，成本比砂型铸造高，而且箱体外表面的精度要求不高，砂型铸造能满足要求，机械造型生产率较高能满足大批量生产的需要。综合以上因素，因此选用砂型铸造机械造型。砂型铸造机械造型上箱盖以结合面为分型面，采用两箱造型，中注式浇注系统，浇注的时候重要的加工面应该向下，因为铸件的上表面容易产生砂眼、气孔

11、等。为了补缩，上面设几个冒口。为了造型时方便拔模而设计了拔模斜度。下箱体采用三箱造型，为了浇注液体充满型腔，在直浇道基础上设有横浇道。同时设置了冒口和拔模斜度。4-1 机盖铸造工艺图4-2 机座铸造工艺图4.3 毛坯图的绘制 机盖毛坯的外廓尺寸：考虑其加工外廓尺寸为428204145mm，取机盖结合面的加工余量为5mm，凸台面加工余量为2mm，其余加工面的加工余量为4mm。故 毛坯 长：428 mm 宽：196+24=204 mm 高：140+5=145 mm机座毛坯的外廓尺寸考虑其加工外廓尺寸为428204180 mm，取机座结合面的加工余量为5mm，基座底面加工余量为5mm，泄油口加工余量

12、为2mm，其余加工面的加工余量为4mm。故毛坯 长：428 mm 宽：196+24=204 mm高：170+25=180 mm毛坯图如下：4-3 机盖毛坯图4-4 机座毛坯图第五章 定位基面的选择及分析5.1定位基准的选择 定位基准有粗基准与精基准之分。在机械加工的第一道工序中，只能用毛坯上未经加工的表面作定位基准，则该表面称为粗基准。在随后的工序中，用加工过的表面作定位基准，称为精基准。通常先确定精基准，然后确定粗基准。精基准：选择原则：“基准重合”原则；“基准统一”原则；“自为基准”原则；“互为基准”原则；精基准选择应保证工件定位准确、夹紧可靠、操作方便。减速器下箱体通常以底面和两定位销孔

13、为精基准，上箱盖则分别以结合面、凸台面作为精基准。 在加工上箱盖时，以凸台为精基准粗铣、半精铣、精铣结合面。以结合面为精基准时铣视口端面、钻孔、攻丝；钻起盖螺纹孔攻丝。只有加工结合面时才以凸台为精基准，因此满足“基准统一”原则。下箱体则以底面和两定位销孔为精基准，这种定位基准的选择夹紧方便，工件的夹紧变形小；易于实现自动定位和自动夹紧，且不存在基准不重合误差。粗基准的选择选择粗基准时。主要考虑两个问题：一是保证加工面与不加工面之间的相互位置精度要求；二是合理分配各加工面的加工余量。减速器的上箱盖、下箱体都以结合面为粗基准，加工出加工结合面的精基准，再以结合面作为精基准，加工分布在箱盖和箱座两个

14、不同部分上很不规则轴承孔的毛坯孔，以及油孔、连接孔等，这样粗基准和精基准“互为基准”的原则下统一，可以保证结合面的平行度，减少箱体装合时对合面的变形。5.2各加工面基准表工件工序内容定位基准箱盖粗铣箱盖连接螺栓凸台面箱盖的结合面为粗基准粗精铣箱盖结合面箱盖的凸台面为精基准粗精铣窥视孔端面箱盖的结合面为精基准钻起吊螺钉孔箱盖的结合面为精基准钻窥视孔台阶面螺钉孔箱盖的结合面为精基准攻起吊螺钉孔和窥视孔台阶面螺钉孔箱盖的结合面为精基准 箱座（机座）粗铣机座底面机座的结合面为粗基准粗精铣机座结合面机座底面为精基准精 铣机座底面机座底面为精基准粗铣机座凸台面机座底面为精基准粗铣排油口台阶面机座底面为精基

15、准粗铣游标台阶面机座底面为精基准钻地角螺栓孔机座底面为精基准钻排油螺栓孔和游标孔机座底面为精基准 合箱后粗精镗镗输出轴承孔机座底面为精基准，采用一面两销定位粗精镗镗输入轴承孔机座底面为精基准，采用一面两销定位粗精铣输入轴承孔端面机座底面为精基准，采用一面两销定位粗精铣输出轴承孔端面机座底面为精基准，采用一面两销定位钻上机座连接螺栓孔机座底面为精基准，采用一面两销定位锪上机座连接螺栓沉头座孔机座底面为精基准，采用一面两销定位钻输入与输出轴承盖孔机座底面为精基准，采用一面两销定位 第六章 加工工作量及加工手段组合减速器箱体主要加工面有五个，机盖结合面、机座结合面、机座底面、输入轴承孔端面、输出轴承

16、孔端面。此外，除了要镗轴承孔外，还要加工的有上机座螺栓孔，机盖吊环孔、窥视孔台阶面、机座底面螺栓孔、游标空、排油孔、油槽、上机座定位销孔。6.1确定各工序的尺寸和偏差6.1.1机座与机盖结合面A 、加工工序：粗铣半精铣精铣B 、工序余量：粗铣3mm， 半精铣1.6mm，精铣0.4mmC、工序公差：毛坯1.3mm，粗铣IT12，半精铣IT8，精铣IT7D、工序尺寸：精铣mm，Ra1.6，半精铣mm，Ra6.3，粗铣 mm,Ra12.5，毛坯mm6.1.2、轴承孔两端面A、 加工工序：粗铣精铣B、 工序余量：粗铣3.5mm，精铣0.5mmC、工序公差：毛坯2mm，粗铣IT10，精铣IT7D、工序尺

17、寸：精铣mm，Ra1.6，粗铣 mm,Ra12.5，毛坯mm6.1.3、视窗面A、 加工工序：粗铣B、 工序余量：粗铣2mm C、 工序公差：毛坯0.8mm，粗铣IT12D、 工序尺寸：粗铣 mm,Ra12.5，毛坯mm6.1.4、机盖凸台面A、加工工序：粗铣B、工序余量：粗铣2mmC、工序公差：毛坯1.2 mm，粗铣IT12 mm D、 工序尺寸：铣 mm， Ra12.5，毛坯 mm6.1.5、输入（出）轴承孔 A、加工工序：粗镗半精镗-精镗B、工序余量：粗镗2.5，半精镗1.0，精镗0.5C、工序公差：毛坯0.8，粗镗IT12，半精镗IT11，精镗IT8D、工序尺寸：输出轴承孔 ：精镗 R

18、a2.5，半精镗Ra3.2，粗镗Ra12.5，毛坯输入轴承孔： 精镗 Ra1.6，半精镗Ra3.2，粗镗Ra12.5，毛坯6.1.6、机座底面A、 加工工序：粗铣精铣B、 工序余量：粗铣5mmC、 工序公差：毛坯1.1mm，粗铣IT12D、 工序尺寸：粗铣mm,Ra12.5，毛坯mm第七章 大致工艺过程对减速箱箱体进行加工，尤为重要的就是确定其加工工艺的过程。并且，在确定加工工艺过程时，应该考虑各方面的因素，从而拟定出最佳加工方案。针对我们所要加工的减速箱，应当遵循先面后孔，先粗后精，工序适当等原则。经过分析，我们把加工工艺过程大致分为了三个部分。第一部分是对箱盖的加工，主要是加工上箱盖凸台面

19、，上下箱体结合面，上箱体窥视孔面以及钻孔、攻丝窥视孔台阶面；第二部分是对机座的加工，主要是加工机座底面，上下箱体结合面，钻锪底座螺栓孔和排油孔和油标孔；第三部分是将两箱体合箱后进行加工，主要工序是钻、绞定位销孔和钻连接孔，以底面为基准铣轴承端面和镗轴承孔，最后钻轴承孔端面的螺钉孔。其中，在第一、二和第三部分之间应安排钳工工序，将盖与底座合成箱体，并用二锥销定位，使其保持一定的位置关系，以保证轴承孔和螺栓连接孔的加工精度和撤装后的重复精度。7.1箱盖：工序号工序名称工序内容定位基准 设备刀具 1毛坯铸造 2清砂清除浇注系统，冒口，型砂，飞边，飞刺等 3热处理人工时效处理 4涂漆 5铣铣箱盖连接孔

20、凸台面保证:六个连接孔凸台的尺寸mm，表面粗糙度为Ra12.5箱盖结合面X6320粗齿莫氏锥柄立铣刀 6粗铣粗铣箱盖结合面。保证：结合面尺寸mm，表面粗糙度为Ra12.5箱盖凸台面万能铣床硬质合金盘铣刀 7半精铣半精铣箱盖结合面。保证：结合面尺寸mm，表面粗糙度为Ra6.3箱盖凸台面X53K硬质合金面铣刀 8精铣精铣箱盖结合面保证：结合面尺寸mm，表面粗糙度为Ra1.6，平面度为0.025箱盖凸台面X53K硬质合金面铣刀 9铣铣窥视孔台阶面保证：窥视孔台阶面高度尺寸，表面粗糙度为Ra6.3。箱盖结合面龙门机床xq209/2m硬质合金套式面铣刀10钻孔钻窥视孔台阶面螺钉孔。箱盖结合面Z3025B

21、麻花钻11攻丝攻起窥视孔台阶面螺钉孔箱盖结合面Z3025B丝锥12钻孔钻启盖螺钉孔箱盖结合面Z3025B麻花钻13攻丝攻启盖螺钉孔箱盖结合面Z3025B丝锥(如果是小批单件生产，加工工艺过程中应安排划线的工序，但由于是大量生产，采用流水线生产，故省略划线工序。)7.2机座：工序号工序名称 工序内容定位基准 设备刀具1毛坯铸造2清砂清除浇注系统，冒口，型砂，飞边，飞刺等3热处理人工时效处理4涂漆5铣铣机座底面保证：底座厚度为，底座表面粗糙度为 Ra12.5机座结合面X5032硬质合金套式面铣刀6粗铣粗铣机座结合面保证：结合面厚度为mm ，表面粗糙度为Ra12.5机座底面立式铣床5030A硬质合金

22、套式面铣刀8精铣精铣机座结合面保证：结合面尺寸mm，表面粗糙度为Ra1.6，平面度为0.025机座底面X53K硬质合金面铣刀9钻孔钻地角螺栓孔保证：沉头座孔的直径为17，距离和距离300，表面粗糙度为Ra12.5机座结合面Z3025B麻花钻10锪孔锪地角螺栓沉头座保证：沉头座孔的直径为30, 距离和距离300,表面粗糙度为Ra12.5机座结合面11铣铣排油口台阶面保证:台阶面距离底座的距离为20,表面粗糙度为Ra6.3机座结合面X62W高速钢立铣刀W18Cr4V12铣铣游标台阶面保证:台阶面距离机座结合面的距离为90,台阶面与机座壁的角度为45，表面粗糙度为Ra12.5机座结合面X62W高速钢

23、立铣刀W18Cr4V13钻孔钻排油螺栓孔和游标孔机座结合面Z3025B麻花钻14攻丝攻排油螺栓孔和游标孔箱盖结合面Z3025B丝锥（由于机座有两凸缘面的原因，因此机座接合面与底面上螺栓孔的锪平不能用组合钻床直接锪平，而必须采用特殊的刀杆，把套式锪钻插装在特殊刀杆上来锪平螺栓孔。而且还应该先让刀杆穿过螺栓孔，在装上套式锪钻，然后再进行反锪。）7.3合箱后：工序号工序名称工序内容定位基准设备刀具1钳工将箱盖，箱体对准和箱机座底面钳工2钻钻，铰锥销孔，装入锥销机座底面3钳工将箱盖，箱体做标记，编号4锪孔锪上机座连接螺栓沉头座孔机座底面Z3025B锪钻5钻孔钻上机座连接螺栓孔机座底面Z3025B麻花钻

24、6钳工拆箱，去毛刺，清洗，再装配，拧紧螺栓。钳工台7粗铣粗铣轴承孔两端面保证：两端面的距离为机座底面X364 硬质合金面镶齿套式面铣刀8精铣精铣轴承孔两端面保证：端面到输入轴线的距离为机座底面X53K硬质合金面铣刀9粗镗粗镗两轴承孔保证：输出轴承孔的直径为；输入轴承孔的直径为。机座底面TX617硬质合金双刃镗刀10半精镗半精镗两轴承孔保证：输出轴承孔的直径为；输入轴承孔的直径为。机座底面T618硬质合金镗刀11精镗精镗两轴承孔保证：输出轴承孔的直径为；输入轴承孔的直径为。机座底面T618硬质合金镗刀12钻孔钻轴承孔端面六个螺钉孔机座底面Z3025B麻花钻13钳工拆箱，去毛刺，清洗钳工台15钳工

25、合箱，装锥销，紧固钳工台钳工16终检查检查各部尺寸及精度17入库第八章粗镗轴承孔的夹具设计与计算8.1夹具设计应遵循的原则：夹具设计应遵循“实现同等功能的前提下，机构简单者为最优”的设计理念。机床夹具设计是培养学生实践能力的重要环节之一。它是我们完成所学全部课程，并进行了生产实习，做过课程设计，及与一系列教学环节的基础上进行的，它要求我们全面综合地运用所学课程的理论和实践知识进行零件加工。同时夹具设计应该遵循以下设计原则： 用夹具固定产品及工具 以固定用台钳及夹持具等来固定产品及工具，以解放人手从而进行双手作业 .使用专用工具 生产线中所用工装应最适合该产品及人工操作的专用工具以提高生产效率

26、合并二种工装为一种 减少工具的更换麻烦，以减少转拉的工时消耗，提高工作效率。提高工具设计便利性减少疲劳 具手柄方便抓握 作业工具与人体动作相协调 工装夹具的操作应以IE的方法进行评估 机械操作动作作相对安定并且操作流程化 作位置应相近集中 让机械尽量减少或脱离人的监控和辅助 开关位置与下工序兼顾 工件自动脱落 安全第一8.2切削力的计算8.2.1机床的选择机床的选择原则：机床尺寸规格和工件的形状尺寸应相适应机床精度等级与本工序加工要求应相适应机床电动机功率与本工序加工所需功率应相适应机床自动化程度和生产效率与生产类型应相适应本道工序是粗镗轴承孔，根据工件外形尺寸、本工序的加工精度等级等要求，查

27、机械加工工艺人员手册可知选择机床为：卧式镗床TX617,电动机功率为：4KW，技术参数：机床净重 7500kg 横向行程 700mm 纵向行程 900 最大镗孔直径150mm 主轴箱垂直行程 560mm 主轴电机功率 4KW 转速范围 13-1160转/分 主轴直径 75mm 工作台面尺寸 900*700mm 最大承重 1300公斤 机床外型尺寸 3930*1926*2425mm 实物照片如下。8.2.2刀具的选择：刀具的选择主要取决于所采用的加工方法，工件材料，加工尺寸，精度和表面粗糙度的要求，生产率要求和加工经济性等。应尽量采用标准刀具，在大批量生产中应采用搞生产率的复合刀具。本道工序采用

28、材质为钨钴类硬质合金YG8的双刃镗刀具。几何参数：前角r=10，后角a=5，主偏角=45，副偏角1=8，副后脚a1=5 刀具编号公称直径D/mmB/mmH/mm198.53512278.53512镗刀的实物图与具体参数8.2.3量具的选择根据被测对象的性质和特点选用内径百分表来测量。公称直径测量范围读数值测孔深度50100501000.011008.2.4切削用量的确定制定切削用量，就是要在已经选择好刀具材料几何角度的基础上，合理确定切削深度t、进给量S和切削速度V。粗加工时应保证较高的金属切除率和必要的刀具耐用度，故一般优先选用尽可能大的切削深度，其次选择较大的进给量，然后根据刀具的耐用度要

29、求选择合适的切削速度。因此查表取粗镗余量为t=2.5mm，进给量S=0.4，切削速度V=5070m/min,再计算速度具体值：V=(T刀具耐用度，取100；t切削深度，s进给量，HB是HT200的硬度为160210，取200)带入上式得V=70m/min。用公式计算镗销时切削力：主切削力： 其中查表得CPz=95，YPz=0.75，k=0.9Pz=952.50.40.750.9=106.9Kg吃刀抗力 ：其中查表得CPy=46,kvPy=1,=1,=0.9,=0.7,=1,=0.9,=1Py=462.50.90.40.750.90.70.9=29.7 Kg进给抗力 ：其中查表得CPx=18，k

30、vPx=1,=1,=1,=0.8,=1,=0.9,=1Px=182.51.20.40.650.90.8=21.38Kg8.3机动时间的计算及单位时间定额，其中（i为走刀次数，s为每转进给量 mm/转，n为每分钟转数 转/min）查表得t=2.5mm时，L1=2.5mm，L2=1.5mm。=232.2 r/minL=55+2.5+1.5=59mm=0.64min=(1520%)=0.0960.128min=(1015%)=0.0640.096min=(57)=0.0320.0448min=(26%)=0.01280.0384min=(35%)=0.01920.032min=+=+=0.64+0.

31、64(3550)%=0.64+0.28=0.92min8.5 夹紧机构的设计考虑到是流水线作业，工件进出工作台的方向为沿输入轴轴线的方向，因此夹具不能与工件进出方向干涉，所以将夹具布置在输出轴承孔端面的两侧，并且夹具打开后不会碰到轴承孔端面，同时要求夹具夹紧后不得与镗套干涉，以防止夹具与镗刀干涉。根据以上原则，来设计夹具。结合夹具基体体积、气缸长度等因素，本夹具采用曲柄滑块机构和凸轮顶杆机构串联的形式，具体结构如下：8-5-1 曲柄滑块机构简图 8-5-2凸轮顶杆机构简图8.5.1计算图中机构的自由度图中机构（仅取左半部）共有1个原动机4个活动件，5个低副（包括4个转动副和一个滑动副），1个高

32、副，因此图中共有自由度F=3n -2pl=3X4-（2X5+1）=1所以原动件数目与机构的自由度的数目相等，本机构有确定的运动。8.5.2夹紧力的计算夹紧力大小对于确定夹紧装置的结构尺寸，保证夹紧可靠性等有很大影响。夹紧力过大易引起工件变形，影响加工精度。夹紧力过小则工件夹不紧，在加工过程中容易发生工件位移，从而破坏工件定位，也影响加工精度，甚至造成安全事故。由此可见夹紧力大小必须适当。计算夹紧力时，通常将夹具和工件看成一个刚性系统，然后根据工件受切削力、夹紧力（大工件还应考虑重力，运动的工件还需考虑惯性）后处于静力平衡条件，求出理论夹紧力，为了安全起见再乘以安全系数K。夹紧力与自重同向但与切

33、削刀相垂直，此时切削力靠夹紧力所产生的摩擦力平衡。 （f1为工件对压板的摩擦系数，f2为工件对定位件的摩擦系数，k为安全系数 1.52）查表f1=0.30.4，f2=0.4，安全系数=1.31.21.21.0=1.8721.9所以=223.675Kg由于设计的是4个压板，所以每个压板提供的平均夹紧力为=/4=600N8.6夹紧气缸的选择由余弦定理有：=22.66，=34.71，l1=57.11，l2=39.15，且=600N所以F1=981.7N=2787.75N=/=3485N，其中取=0.8所以=3485N参考液压传动与气压传动(第三版)知：推力做功时，气缸的内径 （m）其中P动=3485

34、N，p =0.8Mpa，d=0.2D，=0.9，代入推力做功公式，得D=0.0605m=60.5mm8.6.1计算气缸的行程 8-6-1凸轮轮廓尺寸由几何知识知，当压板旋转45 时，竖直推杆移动的距离为25mm，凸轮横向滑动25mm.根据据标准取缸径为63mm，行程L为25mm的特殊双作用双活塞气缸，型号为RQL63-30M。RQ L 6325M(型号代号意义：RQ:带气缓冲薄型气缸；L：安装形式为脚座式;63：气缸缸径为50mm；25：气缸的标准行程为25；M:杆端外螺纹)选型理由：RQ系列气缸设计成无缓冲套的新型气缓冲机构，与带缓冲套系列相比，气缸的总长度基本不变，但缓冲能力增加两倍，且重

35、复精确程度提高，适用做夹具动力源。 8-6-2夹紧气缸参数8.7双销联动气缸的选择由于伸缩销的伸缩运动只需要克服摩擦力，不承受其他负载，因此所需动力较小，选用CJP系列的针形气缸。伸缩销的行程为12mm，结合该机构根据几何知识可以计算出所需气缸的行程为25mm。因此，选用CJPT10-30型气缸。CJPT10-30D(型号意义：CJP针形汽缸代号；T：安装形式为耳轴型；10：缸径为10；30：标准行程为30；D：双作用形式) 8-7-1针形气缸参数8.8气压控制回路设计下图为气压控制原理图：图8-6-5 气压控制回路1- 气源，2-气动三联件，3-二位四通手动换向阀，4-两个背靠背双作用气缸，

36、5-单作用针形气缸，6二位二通手动换向阀，7、8-溢流阀控制原理说明：当工件到达本工位时，搬动二位二通手动换向阀（6）手柄，使单作用针形气缸（6）伸出，从而使与其相连的限位销伸出，限制工件的移动，然后搬动二位四通手动换向阀（3）手柄，双作用双活塞气缸（4）收缩，从而使夹紧机构将工件夹紧。当加工完后，搬动二位四通手动换向阀（3）手柄，双作用双活塞气缸（4）伸出，从而使夹紧机构将工件松开，然后搬动二位二通手动换向阀（6）手柄，使单作用针形气缸（6）收缩，从而使与其相连的限位销收缩，解除对工件的限制，使工件顺利进入下一个工位。8.9定位方式的选择本工序采用如下图所示的“一面两销”完全定位的方式8-9

37、-1 定位基准的选择其中两定位销限制X、Y方向的平动及绕Z轴的转动，定位平面限制绕X、Y方向的转动，Z方向的平动。8.10一面两销的设计计算8-10-1定位基准的选择 确定两定位销中心矩尺寸LX及其公差LX=Lg，=()， Lg工件中心距，工作中心距公差所以LX=Lg=300mm，=0.055=0.011mm（定位孔尺寸17mm，公差H7，定位孔中心距偏差0.055） 确定圆定位销直径d1及其公差d1=D1=17，D1基准孔最小直径按g6选取，=0.013,即尺寸为 削边销宽度b和B（工艺人员手册表9-23）b=4，B=15 削边销与基准孔的最小配合间隙=0.0278mmD2基准孔最小直径；圆

38、柱销与基准孔的配合间隙 削边销的直径d2d2= D2=240.0278，公差按h6选取，上偏差为0，下偏差为-0.011，即尺寸为mm 计算定位误差由于两孔定位有旋转角度误差,使加工尺寸产生定位误差和，应考虑较大值对加工尺寸的影响。两个方向上的偏转其值相同。因此，只对一个方向偏转误差进行计算。=0.0000367mm由于转角误差很小，不计工件左右端面的旋转对定位误差的影响，较大的定位误差尚小于工件公差的三分之一,此方案可取。8.11伸缩式一面两销结构8-11-1伸缩销机构简图1、可换定位销 2、伸缩杆 3、衬套 4、导杆 5、摆动型针形气缸 6、连杆7、铰链支座 8、可换削边销 9、工件机构原

39、理：针形气缸活塞伸出时，推动连杆左端向下摆动，右端向下摆动，带动伸缩杆向上滑动，从而将定位销顶起；当针形气缸活塞收回时，带动连杆左右两端向上摆动，从而带动伸缩杆向下滑动，定位销缩回。 参考文献（1）金属机械加工工艺人员手册方若愚等编，上海科学技术出版社（2）机械加工工艺手册王绍俊编，机械工业出版社（3）机械制造工艺学王启平主编 哈尔滨工业大学出版社（4）机械制造技术机械工业出版社（5）机械制造装备设计冶金工业出版社（6）机械工艺生产实习及课程设计孙正烈、吴来杰编，中国地质大学（武汉）出版社（7）现代机床夹具设计（8）机械制造与模具制造工艺学陈国香 杨櫂主编附录一：夹具部分零件模型夹具基体滑动轨道 T型滑块 衬套 导杆套盖子导杆 导杆套回复弹簧 滚轮 滑动头 铰链支座 伸缩销导杆紧固螺母 可换定位销 可换削边销连杆1 连杆2 螺钉双头连接螺杆 RQ系列气缸气缸接头 定位销伸缩杆镗套 凸轮支撑板附录二：夹具效果图夹具装配图底座内部结构附录三：爆炸图