KCSJ04偏心轮外圆磨床用工夹具设计

1、目录前言1第一章 工艺分析21.1 零件的分析2零件功用2零件结构2技术要求21.2 工艺规程设计31.2.1 机床的选择31.2.2 砂轮的选择3第二章 工件装夹方案的设计52.1工件定位基准的确定52.2 装夹方案的确定5第三章 工装夹具总图的绘制（见附图）63.1 偏心轴基本尺寸设计及偏差确定说明63.1.1基本尺寸的确定63.1.2 偏心轮工装的使用说明8第四章 对偏心轮工装的车削加工84.1 问题的引出8 4.2 垫片厚度及垫片形状的选择 4.3 偏心工件的车削4.4 加工偏心工件时容易产生的问题及应注意的事项 4.5 提示 4.6 总结KCSJ-04偏心轮外圆磨床专用夹具设计摘要

2、本设计主要阐述了对给定零件为进行后续磨削加工而进行的工装设计，在全文中主要分析工艺过程和工装夹具的设计。工艺分析主要确定机床以及砂轮型号；工装夹具的设计着重对定位基准的选择进行分析、装夹方案的对比选择、夹具总图的绘制以及设计尺寸和公差的确定。使偏心轮在磨削加工中精度得到保证。关键字 工艺 定位基准 工装夹紧 公差前言当前，高度发达的制造业和先进的制造技术已经是衡量一个国家综合经济实力和科技水平的重要标志之一，成为国家在竞争激烈的国际市场上获胜的关键因素。机械加工工艺是实现产品设计，保证产品质量，节约能源，降低消耗的重要手段，是企业进行生产准备，加工操作，安全生产，技术检测和健全劳动组织的重要依

3、据。在加工过程中工装设计尤为重要。它是为了使成批的工件在加工中占有相同的位置。工装不仅仅是夹紧，固定被加工零件，设计合理的工装，应以保证加工零件的位置精度，降低操作者劳动强度为目的。各种专用工装的设计的质量的提高将直接影响被加工零件的精度，操作者的劳动强度，降低生产成本。从而在加工工艺过程中起到重要的作用。因此专用工装的设计就成为机械加工工艺的一个重要课题。 本次设计主要分为四章，各章之间通过有机的联系，综合阐述基本原理，结构设计，保证零件的加工精度，提高加工生产率等问题。第一章主要是讲对零件的分析及工艺规程的设计。第二章为工件装夹方案的设计，主要是分析工件的定位设计，定位基准的确定和夹紧装置

4、确定等问题。第三章为工装总图的绘制。第四章为总结以及工装设计说明书，主要是就工装的设计依据和使用注意事项等问题给予说明。在设计过程中，得到了应用技术学院、指导老师的帮助，在此向他们表示衷心的感谢。由于设计水平有限，设计中存在不足和疏漏之处，恳请老师的批评指正。第一章 工艺分析1.1 零件的分析零件功用本次设计所研究的是一个偏心轮，在机构中常作主动件，其作用是使从动件完成预期规律的运动轨迹。偏心轮机构被广泛应用到各种自动机械中。零件结构 图1-1 偏心轮 本次设计是为了固定偏心轮使其在万能外圆磨床上对其外圆表面进行磨削加工从而达到要求的粗糙度。如图1-1所示偏心轮外圆Ø33，偏心孔&#

5、216;10，偏心距4.25，偏心孔上有一键槽。偏心轮外圆在磨削过程中应保证偏心轮的形状和位置公差。技术要求1、调质处理硬度26-30HRC2、线性尺寸未注公差按照GB1804-m3、外圆以及内孔内孔倒角0.54、整体表面氮化，渗氮层0.3mm，硬度HV960以上5、长度28.5两端可以根据装配情况配磨1.2 工艺规程设计 本次设计目的是为了加工偏心轮外圆Ø33，由于零件的轮廓尺寸不大结构简单所以毛坯可直接选用棒料。又由于零件的大批量生产，故采用固定定位的原则，提高装夹速度，从而提高生产效率。 机床的选择由下表可以选择机床型号为M1412。表1-1 表1-1 万能外圆磨床型号 砂轮的

6、选择 调整砂轮与夹具的相对位置是为了保证砂轮相对工件有一个正确的位置，以保证工序的加工要求。为了保证工件的对称性和精度要求，因此在选择砂轮类型和调整位置都显得十分重要了。砂轮是由结合剂将磨料颗粒粘结而成的多孔体，因此砂轮粒度的大小直接影响着工件的加工精度，现查表如下：表1-2 代号名称断面形状形状尺寸标记主要用途1平面砂轮磨外圆、内孔、平面及刃磨刀具2简型砂轮端磨平面4双斜边砂轮磨齿轮及螺纹6杯型砂轮端磨平面、刃磨刀具后刀面11碗型砂轮端磨平面、刃磨刀具后刀面12a碟型一号砂轮刃磨刀具前刀面41薄偏砂轮切断及磨槽表1-2 常用砂轮的型号代号及用途表1-3 类 别粒度号适用范围磨粒粗粒8# 10

7、# 12# 14# 16# 20# 22# 24#荒磨中粒30# 36# 40# 46# 一般磨削。加工表面粗糙度可达Ra0.8m细粒54# 60# 70# 80# 90# 100#半精磨、精磨和成形磨削。加工表面粗糙度可达m微粒120# 150# 180# 220# 240#精磨、精密磨、超精磨、成形磨、刀具刃磨、珩磨微 粉W60 W50 W40 W28W20 W14 W10 W3.5 W2.5 W1.5 W1.00.5精磨、精密磨、超精磨、珩磨、螺纹磨、超精密磨、镜面磨、精研、加工表面粗糙度可达m表1-3 常用砂轮粒度号及其使用范围根据零件的加工要求以及查表可得，应该采用中粒的平面砂轮以达

8、到加工要求。 第二章 工件装夹方案的设计2.1工件定位基准的确定 在制定工艺路线时，定位基准选择的正确与否，对保证零件的尺寸精度和相互位置精度要求，以及对零件各表面间的加工顺序安排都有很大的影响，当用工装安装工件时，定位基准的选择还会影响到工装结构的复杂程度和装夹难易程度。因此，定位基准的选择是一个很重要的工艺问题。定位基准，是从保证工件加工精度要求出发，以先选精基准，再选粗精准为原则进行选择。工件定位方案的确定除了考虑加工要求外还应结合定位的结构及夹紧方案实现的可能性而予以最后确定。由于在外圆磨削加工中偏心轮为成形零件。其它表面均以加工完成有较高的精度。被加工零件以偏心孔Ø10圆柱

9、表面为基准，因此在磨削加工中根据基准统一原则也应该选择该表面为定位基准。采用心轴定位限制偏心轮四个自由度（限制X、Z轴不定度和绕X、Z轴不定度）由于偏心孔上有键槽，可以在心轴上设计一键槽用键与之配合就可以限制工件绕Y轴的不定度。在偏心轮端面设计一平面与之配合限制其Y方向的不定度。2.2 装夹方案的确定对于外圆磨床而言，在机床上是靠两顶尖或三爪卡盘实现工件的定位夹紧。由此提出设计方案。方案一：现可以设计一偏心轴轴上有一键槽，将偏心轴与被加工零件配合消除偏心实现组合定位再采用螺母紧固工件使用三爪卡盘实现工件在万能外圆磨床上的定位。方案二：设计两盘，盘上带一偏心轴分别与偏心孔配合，再使用外圆磨床两顶

10、尖顶盘的中心孔实现定位与夹紧。以上提出的两种方案均能实现磨削加工，然而方案二不易于装夹，并且由于偏心盘的加工中存在误差导致配合难度增加。因此选择方案一。第三章 工装夹具总图的绘制（见附图）3.1 偏心轴基本尺寸设计及偏差确定说明3.1.1基本尺寸的确定图3-1（一）基本尺寸的确定偏心轴的尺寸设计依据是能与所给定偏心轮相配合，轴上的螺纹与M8螺母配合起紧固作用应伸入到配合后的偏心孔以内一段距离。为满足加工可行性，Ø8轴不应都加工为螺纹，螺纹末端应距离Ø10轴端面一定距离，现取为2mm。M8螺柱长度应大于螺母厚度（按照GB/T6170-2000取8.4mm）+伸入偏心孔深度（约

11、为2mm）+与M8螺母配合后剩余长度+两垫圈厚度+螺纹根部长度（2mm），现取为18mm。与偏心孔相配合的轴基本尺寸应为Ø10，其长度应小于偏心轮厚度，如图3-1所示取为44-20=24mm。限制Y轴不定度部分在偏心轮加工过程中应不影响外圆表面的磨削，所以其尺寸应在10mm到33mm之间，现取为20mm。长度对偏心轮加工精度无关设为尺寸链中的封闭环取为16mm。键槽作用是与键配合限制偏心轮绕Y轴不定度根据GB/T1095-1979键槽宽为3mm，入轴深度为1.8mm，长度为6mm至36mm，为更好的保证定位现选取键长为15mm，其定位尺寸为距离限制Y轴不定度部分5mm。装夹部分长度的

12、确定依据主要是装夹的可靠性和方便性，现取长度30mm。在装配过程中其回转中心应与偏心轮的回转中心一至达到消除偏心的目的。因此，其轴线应相对于Ø10轴的轴线偏移，偏移量为偏心轮的偏心距e=4.25mm，其半径最小值=限制Y轴不定度部分半径+e=10+4.25=14.25mm。现取其半径为19.25mm。偏心轴在机床上的定位部分的直径应大于装夹部分，其长度尺寸不影响偏心轮外圆磨削加工精度。因此，取其直径为58.5mm，长度为10mm。综上所述，如图，偏心轴总长度= Ø10轴长度+M8螺纹长度+螺纹起始端到Ø10轴端面距离+Y轴定位部分长度+装夹部分长度+偏心轴在机床上

13、的定位部分=20+20+2+16+40=100mm。（二）偏差值的确定在装配过程中，Ø10轴与偏心孔Ø10H8应采用间隙配合，查表选用配合。故查表确定Ø10g7偏差值： IT7=0.015mm基本偏差es=0.005mm 下偏差ei=esIT7=0.005-0.015=0.020mmØ10-0.005 -0.020装夹部分Ø40：查表得：IT7=0.025mm故Ø。其它部分尺寸精度在加工过程中不影响偏心轮外圆表面磨削加工精度。（三）形位公差的确定 在偏心轴的设计过程中采用基准重合原则选择Ø40轴线为基准，偏心轴限制Y轴不定度

14、部分端面相对于基准的垂直度误差将对装配产生影响，故对其有垂直度误差有要求，确定为0.025。在加工过程中偏心轴的装夹部分相对于基准的圆柱度对偏心轮加工精度有影响，故对其圆柱度应进行限制，现确定其与被加工偏心轮形位公差相同等级，有其平行度公差为0.025。 轴上键槽相对于Ø10圆柱面的对称度将影响偏心轮的定位因此对其应有对称度要求，现取为0.025。其它部分形位公差不影响装配和加工时偏心轮的精度因此无特殊要求。 偏心轴与偏心孔相配合的部分于Ø10圆柱面相对于基准的平行度公差将影响装配和偏心轮加工精度，应对其进行限制。现其相对于基准的品行度公差为0.025。 在工装安装时需测定

15、其径向跳动以在加工过程中保证偏心轮精度。因此，对偏心轮在机床上的定位部分由全跳动要求，现定为0.025mm。（四）表面粗糙度的确定 在偏心轴与被加工偏心轮装配过程中对Ø10轴表面和限制Y轴不定度部分与偏心轮端面接触的表面有粗糙度要求，现取两者粗糙度值Ra0.8。在加工过程中应对装夹部分的粗糙度进行限制，避免其影响偏心轮的加工精度，现取其为1.6。偏心轴载机床上的定位部分在安装时需测定其圆跳动，因此其表面粗糙度将影响工装的安装应有一定要求，现定为1.6。其它表面对装配和偏心轮外圆表面磨削加工精度均无影响。无需特殊的粗糙要求，经粗加工即可。3.1.2 偏心轮工装的使用说明 在使用过程中，

16、偏心轮相对于工装的位置已经确定。所存在的误差主要是在三爪卡盘夹紧工装时所产生的。故在装夹过程中需用千分表测量工装在机床上的定位部分Ø58.5的径向跳动，调试至规定公差范围内即可。第四章 对偏心轮工装的车削加工以下内容主要叙述了偏心工件的定义，说明了用三爪卡盘加工偏心工件时垫片厚度x与偏心距e间的关系，偏心工件的加工方法及加工偏心工件时容易出现的问题和需要注意的事项。4.1 问题的引出人们通常把圆柱面轴线平行且不相重合的零件称为偏心工件，平行轴线之间的距离叫偏心距。在机械传动中，回转运动与往复直线运动之间的相互转换，一般都是利用偏心零件来实现的。如偏心轴带动的油泵，内燃机中的曲轴等。在

17、实际生产中对于加工精度要求不高且偏心距在10mm以下的偏心工件，都是通过用在三爪卡盘的一卡爪垫上垫垫片的方法来加工偏心工件的，本文仅分析如何选择合适垫片，怎样在三爪卡盘上垫垫片加工，才能满足偏心工件的加工要求。4.2 垫片厚度与垫片形状的选择 对偏心工件的车削通常是根据偏心工件偏心距的大小在三爪卡盘的一卡爪上垫一垫片的方法来加工的，通过垫垫片使工件不同部分的轴线产生一定距离来满足偏心距要求，下面分两种情况加以讨论。1、工件的偏心距较小时，即e在（5mm6mm）时,采用在三爪卡盘的一个卡爪垫上垫垫片的方法使工件产生偏心，如图1，垫片的厚度x与偏心距e间的关系可用公式(1)表示 (1)e偏心工件的

18、偏心距,mm;D夹持部位的工件直径,mm 。当D相对于e 较大时上式可简化为x1.5ekk1.5e k偏心距修正值，正负按实测结果确定，mm;e试切后实测偏心距误差，mm;2、工件的偏心距较大时使用扇形垫片，扇形垫片厚度x与偏心距e的关系可用公式（2）表示，切削偏心距较大时, 垫片使用扇形垫片,如图2，扇形垫片厚度的x与偏心距e的计算公式为x=1.5e() (2)在车削偏心精度要求较高的工件时，先按以上公式计算出垫片厚度，试车削后，实测偏心距误差，再对厚度进行修正,修正公式为x=x1.5e4.3 偏心工件的车削 偏心工件的车削方法一般分如下几步：1、先把偏心工件中不是偏心的部分外圆车好。2、根

19、据外圆D和偏心距计算预垫片厚度。3、将试车后的工件，缓慢转动、用百分表在工件上测量其径向跳动量，跳动量的一半就是偏心距，也可试车偏心，注意在试车偏心时，只要车削到能在工件上测出偏心距误差即可。4、修正垫片厚度，直至合格。4.4 加工偏心工件时容易产生的问题及应注意的事项1、开始装夹或修正X后重新装夹时，均应用百分表校正工件外圆，使外圆侧母线与车床主轴线平行，保证偏心轴两轴线的平行度。2、 片的材料应有一定的硬度，以防装夹时发生变形。垫片与圆弧接触的一面应做成圆弧形，其圆弧的大小应等于或小于卡爪的圆弧。3、当外圆精度要求较高时，为防止压坏外圆，其它两卡爪也应垫一薄垫片，但应考虑对偏心距e的影响，

20、如果使用软卡爪，则不应考虑对偏心距e的影响.4、由于工件偏心，开车前车刀不能靠近工件，以防工件碰坏车刀，切削速度也不宜高。5、为防止硬质合金刀头破裂，车刀要有一定的刃倾角，切深量大时进给量要小。6、由于车削偏心工件可能一开始为断续切削，故采用高速钢车刀较好。但要注意飞溅碎片伤人。7、测量后如果不能满足工件质量要求，需修正垫片厚度后重新加工，重新安装工件时，应注意其它垫片的夹持位置。 4.5提示由上可知偏心的加工是一个测量、加工不断交替的过程。本文仅分析了如何在三爪卡盘上加工偏心工件，对于用三爪卡盘无法满足加工要求的偏心工件，可利用四爪卡盘或利用两顶尖来加工或别的方法加工。4.6 总结本次论文设

21、计是KCSJ-04偏心轮外圆磨床用工夹具设计，他主要是要实现偏心轮外圆的磨削加工。在设计中主要目的在于消除偏心，使偏心轮回转中心为偏心轮外圆轴线。在设计过程中主要遇到的问题就是工件有较高的精度要求，因此设计夹具是必须保证其加工精度。由此，定位基准、装夹方案的确定和各种配合的选择应以能满足偏心轮加工精度要求为原则。夹具采用一偏心轴与工件配合消除偏心，使工件在磨削加工过程中回转中心在偏心轮外圆轴线上，限制偏心轮X、Z和绕X、绕Z轴四个自由度。使用键连接限制工件绕Y方向自由度。设计一端面与偏心轮配合限制其Y方向自由度。在各处配合部分限制其行位公差以保证偏心轮的定位精度。夹具安装时需测定其跳动，因此对

22、偏心轴载机床上的定位部分有圆跳动要求，为满足精度要求选取为0.025mm。设计中解决以上问题就是把大学四年所学的多门课程相结合的一个实践过程。提高自身动手能力和创新能力，为以后的工作打下基础。毕业设计是每人一个课题，在老师的指导下完成。对于没有设计经验的我来说每个步骤都需要自己去摸索。从开始的毫无头绪到后来能熟练的查阅相关资料让我懂得了经验的重要性，因此我们在今后的工作中应该从基础做起，只有打劳基本功才能有所创新。4.7致谢本设计是在刘淑香老师的悉心指导下完成的，刘淑香老师在论文的设计过程中注入了大量的心血和汗水，对此我表示衷心的感谢。毕业设计是学校验证和锻炼学生实际设计能力的一项教学环节，在

23、此次设计中，我综合运用所学知识，理论联系实际，在老师的精刘淑香心指导下完成了KCSJ-04偏心轮外圆磨床工装设计，培养锻炼了我独立分析和解决问题的能力，为将来的工作奠定了坚实的基础。工装设计的内容繁多，在老刘淑香师的耐心指导下使我掌握了工装夹具设计步骤。我目前没有设计经验，通过刘淑香老师的指导并充分利用设计经验得以完成该毕业设计。在设计期间，刘淑香老师及同我一起做设计的同学们给我做了大量的辅导和答疑工作，帮我解决了设计中的一个个难题，使设计能顺利的完成，在此，我谨向他们致以深深的谢意。在此感谢老师和同学们的热心帮助，此次的设计是我初次设计，由于经验不足设计和论述中难免有不妥之处，请各位老师批评指导。参考文献1李益明.机械加工工艺简明手册.北京.机械工业出版社.19942李鸿.机械加工工艺手册.北京.机械工业出版舍.19993胡凤兰.互换性与技术测量基础.北京.高等教育出版社.2005 4陈远龄.机床电气自动控制.重庆.重庆大学出版社.20025薛源顺.夹具设计.上海.械工业出版社.20066周世学.制造工艺与夹具.北京.北京理工大学出版社.2002 7孙江宏.utoCAD2004机械设计上机指导.北京.等教育出版社.2004 8裘文言.械制图高等教育出版社.北京.高等教育出版社.2003 摘要翻译The