叉型转动轴论文

1、叉型转动轴机加工艺规程及工装设计摘要： 轴类零件因其本身的许多特点，在各种机械、车辆、飞机上被广泛使用。随着机械工业的迅速发展，大部分轴套类零件为了达到某种要求，都需要进行加工，而且是高精度、高质量的加工。本次毕业设计的内容是 SU-27（J11B）的某叉型转动轴工艺规程及工装设计。 本次设计主要内容由工艺规程说明和夹具设计两部分组成。工艺规程说明部分主要内容包括零件的结构分析；主要表面的加工方法及表面质量和尺寸精度的保证方法；热处理工序和辅助工序之间的安排；钛的特点及其切削加工性等。夹具部分分别对工序65的铣夹和工序155-160的车夹着两个专用夹具进行了分析和讨论。主要包括定位、夹紧方案的

2、选择，定位元件的分析以及误差计算等内容。 为了减少机械振动，提高传递的精度和效率，许多轴类零件都要在工作过程中进行润滑。所以要在轴中加工深孔以通润滑油，这是一种非常有效而方便的方法。 轴类零件的制造精度一定程度上放映了一个够家装备制造业的发展水平，高精度的轴类零件的使用会越来越广泛。关键词：轴类零件 制造精度 工艺规程 夹具The technological process and the clamps design of the fork type axis of rotation anical and automobile engineer department, Shenyang Ins

3、tiMachine design automation,Mechtute of Aeronautical Engineering.Abstract: Spindle type parts used extensive in every kind of machine, vehicle , airplane because of many advantatges of theirselves . Along with the quick development of mechanical industry, in order to attain a certain request, large

4、parts of spindle type parts all needed proceeding ,and it is a high accuracy, high quantity process.The contents of this graduate design are the craft rules and works equip to design of some fork type axis of rotation of SU-27(J11B). The design is mainly constituted in two parts. they are explainati

5、on of the former part include the construction analysis of the parts , the process method of primary surface and the method to guarantee the quality of the primary surface and the size accuracy ; the arrangement of the heat handles proceduere and the assistant procedure ; the characteristics of the

6、Ti , and its property of etc out process . The tongs part separately give the analysis and discuss 65 and in process 155-160 , including the choice of the fixed position and the tight project , the analysis and error compute of the fixed piece etc. For reducing the machine vibrates, increasing the a

7、ccuracy and the efficiency of the transfer , many spindles type parts all need to proceed the lubrication during the work time , So if we want to process the deep bore in the spindle of the lubricant , this is a very valid and convenient kind of method . The accuracy in manufacturing the spindle spa

8、re parts on the certain reflected the development level of the manufacturing industry of a nation . The usage of the spindle spare parts of the high accuracy would be more and more extensive .Key words; spindle type part The accuracy in manufacturing Craft rules tongs 第一章 叉型转动轴工艺过程设计说明1.1 零件图工艺分析1.1

9、.1 零件的工作状态及工作条件 该零件是运用在国产化 SU-27（J11B）上，在工作中处于通油状态，该零件是用在飞机的联结处，处在高温腐蚀性强的环境，并且外圆柱表面经常受摩擦力作用，与其它零件有很高的配合精度。所以要求该零件能耐温腐蚀耐摩檫，切在加工过程中需要较高的加工精度。该零件对受力的要求不大。1.1.2零件的结构分析叉型转动轴是一个带有叉型部分的轴类零件，整体结构精而小，形状为中等复杂。零件总长72.2mm,轴向的两个6孔深度分别为36mm61.5mm,是较难加工的部分。本零件的另一难加工处是底端的两接管嘴，接管嘴内的螺纹孔及下端孔和倒圆相对与孔中心线的跳动量不大于0.08mm.两接管

10、嘴中M10的螺纹孔分别于上述两个6孔贯通；轴上有两个4径向孔，于俩6孔分别贯通。零件工作时间时润滑油通过接管嘴进入轴内，并通过径向孔流出到达轴的表面，起到润滑的效果。本零件对轴部分精度要求较高，因此加工时应先加工出工艺顶尖。在粗加工阶段车去的大端顶尖在精加工开始时还要焊上，用于磨削外圆时，作为定位基准。轴的叉型吊耳部分用语连接。尾端俩螺纹孔用于固定零件。1.1.3零件的技术条件分析1.1.3.1零件表面本身精度分析从零件可以看出，圆柱面 20f7为重要表面，也是工作表面，此表面的尺寸精度要求高，为IT7等级；表面粗糙度要求也很高，为Ra0.2。转动轴在工作时受到摩擦，为了减少工作面上的润滑剂，

11、并提高秒面光洁度。为了能在轴和孔之间注入润滑剂，圆柱面采用了间隙配合。另外，本零件整体要求精度较高，大部分平面和圆弧面粗糙度都要求达到Ra3.2，对于接管嘴的面叉型部分的6孔以及部分倒角粗糙队要求达到Ra0.8。1.1.3.2表面的位置精度分析（1）对于整个零件而言，往往有很多位置尺寸和位置关系精度要求，在各个方向上通常有一个设计基准。主设计基准常于装配基准重合。对于本零件，从零件图尺寸的确定关系可以分析出，零件的轴向主要设计基准圆柱左端面，径向的主设计基准是20 f7外圆柱面的轴线。（2）从零件及其技术要求中可以看出：两管嘴中间的螺纹孔圆孔及倒圆的位置精度要求很高，相对于中径的跳动量不大于0

12、.08mm,所以底孔的轴线是它们的设计基准。圆柱面20 f7两端面因为涉及到安装定位，所以也要求较高的位置精度。1.1.3.3零件的其他技术要求（1）摸锻件技术要求按11-CL-055，III类锻件（2）热处理：完全退火，V类检验（3）按Q/J11-3054-2002，在装有中性介质的箱里氩弧韩，韩丝TAO-1 11-DL-046A，III级韩接接头（4）焊接后，在中介性介质中不完全退火，焊接后，进行强度和气密性实验，保持3min，完全密封。（5）表面处理：主要表面镀铭层厚度21-46um，镀成II类检验。（6）按Q/J11-3065-2002荧光检验1-OB说明：a) 航空用TC2钛合金锻件

13、技术条件（摘选11-CL-055）适用范围：使用与截面厚度大于250mm的钛合金锻件。锻件分类：III类锻件：只需要进行硬度检验材料：用于制造的锻件中的铸锭应采用真空自耗电炉熔炼。熔炼次数应不少于2次。自耗电极不准采用钨极氩弧韩焊接。锻件用与棒料要满足相应的专用技术条件规定。 化学成分：化学成分用符合GB/T3620.1D 规定。订购放从产品上取样惊醒化学成分复样分析时其成分允许偏应符合GB/T3620.2规定。 供应状态：锻件一退火（M）状态，并经吹砂酸洗处理后应.b)完全退火；高于再结晶温度低于 转变温度下加热，保温，然后空冷或炉冷。可实现现组织成分以及合金力学性能的均匀化。最终热处理零件

14、的检验类别以IIIIIIIVV表示。V类检验：用检查热处理制度的遵守情况实现检验。c)钛合金的电弧韩工艺及质量检验（摘选Q/J11-3054-2002）范围 本标准规定了TA15，TA16，TA21，TC1，TC2，TC6，钛合金金属薄板厚板，锻件及管材的钨级自动化气体保护焊和钨极手工气体保护焊的工艺及质量检验。、术语 潜弧焊：潜弧焊是非熔化极惰性气体保护焊的一种特殊形式。其弧后随着电流增大，钨极下潜，在保护气体和电弧力的擢用下排开电弧下液态金属，使电弧潜入溶池，在正式接头部位焊接时电弧的位置始终低于母材表面。 穿透焊：是钨极自动亚弧焊的一中形式和发展，从T型头接头平板的背面施焊，电弧穿透平板

15、并熔化与之接触的肋条，借助于专用夹具，形成双面焊角的T型接头。、 一般要求焊接接头等级按HB5363的规定分为一、二、三级。焊工应持有符合HB5299规定的技术合格证书。现场保持清洁。现场用干燥，温度不低于16度，相对于温度不应高于75%。现场不允许有穿堂风，应有通风换气系统。场所的其他要求应符合HB5363的规定。、 母材个填充材料： 表1-1母材牌号母材厚度焊材牌号TA21 TC1TC2 TA16 TA0-1 TC6 TA20 焊接异种钛合金时，根据强度较低的合金选择填充材料。性能用符合由强度较低金属构成的焊接接头所规定的标准。、焊接工艺 焊前准备（1） 钛合金焊前用为退火状态。（2） 待

16、焊接端面应进行机械加工，待焊端面不允许有裂纹，裂口，压痕，毛刺极其它缺陷，其粗糙度值不大于3.2um。（3） 钛合金待焊件或大焊件的待焊表面及其附近表面清理括去除油脂，化学处理以及机械清理。（4） 真空中进行焊接时采用静止氩保护，先抽空至1.33pa-0.133pa,后充入氩气至13.3pa，再将氩气抽出至1.33pa-0.133pa,在重新充氩气至工作压力进行焊接。（5） 在具有全方位氩气局部保护的条件下，焊接的工作允许在真空充氩室外进行定位焊接。对于背面不能进行保护和检查的零件和部件，应真空充氩工作室中采用手工焊或自动焊进行定位焊。（6） 采用填充焊丝手工氩弧焊时应使焊缝余高符合设计要求的

17、最小值。（7） 根据部件厚度确定定位焊长度和定位焊点间距离。当材料厚度小于1mm时。定位焊距离为15mm-25mm,材料厚度1mm-3mm时为50mm-100mm，大于3mm时为200mm-300mm。定位焊所用的焊丝及保护气体流量于焊接时相同。、 表1-2 对接头真空充氩手工氩弧焊的规范材料厚度焊接电流焊丝直径钨极直径焊接层数1.040-551.61.5-211.855-801.5-212.070-901.6-20.2-2.513.0100-13031-25.0120-1402.032-38.0140-1803.034-5 焊接接头的检验与缺陷的修补：焊接接头应进行100%的目试检验，对于一

18、级和二级焊接接头在目试检验后必须进行X射线检验。不能实现X射线检验的焊缝不能规定为一级和二级。X射线的检验数量按接头的质量等级确定：一级100%，二级试制时100%，生产时10100%，三级不要求。 焊接接头力学性能要求：焊接接头的b700Mpa焊缝的冲击韧性600000J/M. 母材与焊缝金属的维氏硬度(N/mmXmm):基本金属23002800，焊缝金属25003200.1.1.4零件的材料及切削加工性考虑到叉型转动轴在高温和高压的工作条件下，该零件选用钛合金，用钛合金替代合金钢制造飞机结构零件，可以显著地减轻飞机的重量，提高飞机结构的可靠性和 使用寿命。使用钛合金是提高飞机飞行性能的有效

19、途径。由于材料比重小，强度高，热强性高，热稳定性好，抗腐蚀性好，但加工性很差，所以对于加工此材料的刀具材料不但要求抗弯强度高，硬度高，韧性好，还要求散热性好，热硬性好，耐磨性好。 （1）材料成份分析 表1-3 Tc2主要成分如下表合金牌号化学成份杂质（=%）TiAlVFeSiCNHOT基0.30.150.10.050.0150.18Tc2钛合金牌号热处理状态室温性能高温性能b（MP）(MP)(%)k温度（）b(MP)b(MP)Tc2退火=8908341040400618569(2)材料切削加工性的原因造成钛合金切削加工性差的原因很多，其主要原因有以下几点： 导热导温系数小，切削温度高钛合金的导

20、热系数平均是工业纯钛的一半，小于不锈钢和高温合金；钛合金的导温系数也较小，分别为铁和吕的1/4和1/16。因此在相同的切削条件下，钛合金的切削温度比45高一倍以上。切削加工钛合金时，刀具切削韧与切削的接触长度短，使切削热积于切削刃附近的小面积内而不易散发，加快刀具磨损。钛合金切削变形系数小钛合金切削变形系数小于1或接近1，因此大大增加了切屑在前刀面上滑动磨损的路程，加速了刀具的磨损。 单位平面上的切削力大 主切削力比一般结构钢越小20%，但由于刀具与切屑接触长度短，使单位接触面积上的切削力大大增加，很容易造成刀具崩韧。 化学活性大钛合金在300以上高温下极易与大气中的O、N、H、CO、CO2、

21、水蒸气、氨气等产生强烈的化学反应、生成脆硬层，不仅降低了塑性，而且减小了切屑与刀面的接触长度，促进了刀具的磨损。曾经做过这样的试验：当钛合金的含氧量从0.66%下降至0.3%时，刀具耐用度可以提高4倍以上。 弹性模量小、倔强比大由于钛合金弹性模量小、倔强比大，所以切削时零件容易产生较大的变形；同时还会是已加工表面产生较大的回弹。一方面容易引起加工零件尺寸的超差，粗糙度增高；另一方面，又由于回弹而使切削刀具实际后角减小，从而使后刀面与零件加工表面产生摩擦，加剧刀具的 磨损。 亲和性大，切削温度高由于切削加工时，刀具与切屑单位接触面积上的压力，已加工表面易产生回弹等众多因素的综合影响，是切屑和初切

22、表面易与刀具材料“亲和”，产生严重的粘刀现象，其结果引起刀具严重的粘结磨损。 其他因素的影响a、 热处理：（+）型和 型钛合金可用热处理方法调整其组织和性能，不同的热处理规范所获得的组织状态和其切削加工性有很大差别。如Ti-1023高强高韧钛合金固溶处理后切削加工性降低400%-50%。b、 加工方法：在相同的条件下，由于采取不同的加工方法，其切削的困难程度也不同。由易到难排序为：车削刨削铰削钻削铣削车螺纹拉削攻丝磨削。深孔钻空、深孔攻丝就更难了。 零件图尺寸标注分析一般表面位置尺寸的标注有三种方式：即坐标式、链接式和混合式。位置尺寸标注的方式在一定程度上决定了加工的顺序。坐标式标注的特点是尺

23、寸都从一个表面注起，因此加工一个表面，而其他表面的加工顺序可视情况而定；链接式标注法的特点是尺寸都是前后衔接的，故各表面的加工顺序应按尺寸标注的次序进行。混合性标注法是采用坐标式和链接式混合而成的，绝大多数零件是采用混合式标注尺寸。叉型转动轴外型较为复杂。加工过程也较为复杂，其标注采用混合式标注，而内孔则采用坐标式标注。1.1.6 为保证热处理质量的检验说明热处理分两种类型：a预备热处理；b最终热处理。预备热处理的目的是改善切削性能，为最终热处理做好准备和消除内应力。最终热处理的目的是提高力学性能，延长工件使用寿命。本零件主要使用退火，退火分三种：去应力退火（不完全退火）、再结晶退火（完全退火

24、）和稳定退火。去应力退火（不完全退火）退火目的：消除机械加工或焊接所产生的内应力，是塑性得到部分恢复。退火工艺：将零件加热至稍低于再结晶温度（一般为450-650）保温1-1.5，然后空冷。再结晶退火（完全退火）退火目的：消除加工硬化，恢复塑性，获得稳定的组织，是组织与机械性能均匀。退火工艺：将零件加热至高于再结晶温度，但低于（+）（） 的转变温度（一般650-800），保温后空冷稳定退火退火目的：使合金组织尽可能接近平衡状态，保证组织与性能稳定，以保证零件在较高温度下长期工作。热处理的目的有三：提高零件的力学性能；改善材料的切削加工性能；消除内应力。为保证叉型转动轴的热处理质量，在热处理前、

25、中、后都要进行检验。在接受需要进行热处理的制件时，首先要进行数量、外观、材料、表型和上道工序印鉴五项对照检验，发现问题应及时处理。热处理中要对每一道工序进行全面的检验和质量控制。根据零件热处理的不同技术要求，分别对其加热质量、冷却质量或化学热处理的质量进行检验和控制。热处理的最终检验应根据零件的不同要求进行硬度检验、尺寸测量、晶间腐蚀检验、无损探伤、力学性能检验等。最终热处理零件的检验类别以、表示，对于钛合金零件，只按、类进行检验，当按、类检验时，可不检验零件硬度。叉型转动轴要求类检验。本零件的锻件以退火状态供应，对其检验内容如下：力学性能：锻件退火状态的高温力学性能应符合表1-4的规定：表1

26、-4 锻件的高温力学性能状态取向拉伸强度伸长率断面收缩率冲击韧性布氏硬度退火纵向68588085100%104%30Akj/cm23510/3000mm横向6858808.520353.64.2温室拉伸性能检验时，同事检测残余伸长应力。超声检验：锻件应进行超声检验，超声检验分为AA和A两个级别。检验结果应符合表1-5的规定：表1-5 超声检验的质量等级单个缺陷多个缺陷长条形缺陷噪声等级当量平底孔直径mm当量平底孔直径mm间距mm当量平底孔直径mm长度mmdBAA1.20.8250.812-9A2.0122501212-9金相组织：出现b级时以力学性能为准。可见的清晰晶粒低倍晶粒1-5级为合格。

27、锻件低倍上不允许有明显的砂眼。表面质量：锻件表面不允许有夹杂等影响材质的冶金缺陷，发现后锻件报废。锻件加工表面上的裂纹、氧化皮等缺陷必须去除，压伤、压坑等局部缺陷，如其深度不超过机架工余量的2/3则允许不去除。在所有清除何允许不清楚缺陷的部分匀须保证锻件留有1/3的名义加工余量。表1-6 检验规则及取样数量检验项目取样数量要求的章条号化学成份每炉一份3.2拉伸性能每批抽1件，取2个3.4冲击韧性每批抽1件，取2个3.4硬度100%3.4超声检查需方有要求时每批100%3.5显微组织每批抽1件，取1个3.6低倍组织每批抽1件，取1个3.6尺寸逐件3.7表面处理逐件3.8检验结果判断：化学成份、高

28、低倍组织不合格时，整批不合格，产品的超声检验尺寸、表面状况及外观质量不合格时，单件不合格。仅力学性能检验中，有一个试样结果不合格，规则从原锻件取双倍试样进行不合格项目的重复试验。若从复试验仍有一个不合格则该锻件不合格。1.1.7零件的工艺分析从叉型转动轴的结构，技术要求等几个方面来分析，主要的工艺关键的转动保证轴部分的外圆尺寸和镀层厚度。所以在加工过程中应着重考虑解决径向的定位安装问题。改零件材料TC2M钛合金属于难加工材料，所以在其加工过程中应选择适合的刀具材料。零件轴向的两个封闭通沟，以一般的机加方法很难直接加工出来，所以采用了分两步加工的方法。首先在零件左端面加工出两个孔；然后在送焊接车

29、间把左端面上的开口填塞焊接上，二级焊接接头。零件圆柱部分表面质量要求较高，还要进行镀铬，且铬层厚度要求也很高，所以对于外圆面采用：粗车精车粗磨精磨镀铬精磨 的加工顺序来保证其精度要求。零件接管嘴处的螺纹加工的比较特别，因为采用了第一步车螺纹后还要进行热处理工序，可能造成螺纹的变形，因此在热处理之后还要补充一个车螺纹工序对已车螺纹进行校正。对于叉型转动轴的位置尺寸和位置关系。由于尺寸、位置关系比较复杂，必须对设计基准进行较细致的分析整体尺寸主要设计基准为空间的一点，主要配合表面（外圆柱面）要求精度比较高，一般需要划分阶段，多次装夹，多到工序来加工。与这些表面有联系的一般次要表面的位置尺寸，有些就

30、需要间接保证，引起多尺寸保证的问题需要进行尺寸换算。在位置关系方面，各个配合表面及其他表面的相互关系较为复杂，轴向尺寸39.60.2是机加过程中的关键尺寸，是定位的关键尺寸。因此，必须注意定位的选择及工艺过程中的基准转换。此外，转动轴叉型部分的各个圆弧较为复杂，在这里选择了靠墨铣削的方法进行加工。1.2 毛坯设计1.2.1毛坯种类及其确定毛坯：根据零件（或产品）所要求的形状，工艺尺寸等而形成的供进一步加工的生产对象。毛坯的选择主要的确定毛坯的类型。毛坯的种类有铸件、锻件、型材、冲压键及焊接件等。毛坯的形状和尺寸越接近零件，毛坯的精度越高，机械加工余量越小，则材料消耗越少，因而可以降低成本，但是

31、毛坯的制造费用会提高。因此，选择毛坯的类型要从机械加工和毛坯制造两方面综合考虑，以求得最佳的经济效果。具体选择毛坯时，要考虑下列因素：零件的材料 当材料选定后，毛坯的类型也就基本上确定了。例如，当零件材料为钢质件，则选用锻件或型材；若零件材料为铸铁或铸钢、铸吕合金等，则选择铸造毛坯。（2）零件的力学性能 若零件的力学性能要求较高，应选择锻件；若力学性能要求不高，则应选型材或铸件。（3）生产类型 大批大量生产应选用精度和生产率都比较高的毛坯制造方法。如锻件采用模锻。这样，可以提高劳动生产率，缩短生产周期。单件小批生产采用砂型造或自由锻造毛坯、型材见等。（4）零件的形状和尺寸 零件的形状和尺寸往往

32、也是选择毛坯类型要考虑的重要因素。形状复杂的零件，常用铸造方法。对于薄壁零件，不宜用砂型铸造；尺寸大的零件。宜用砂型铸造；中小型零件可用较先进的特种铸造方法。一般用途的阶台轴零件，如各阶台的直径相差不大，毛坯一般可选用棒料，如个阶台的直径相差较大，一般采用自由锻件毛坯，中小型零件可选用模锻件毛坯。此外，有些形状复杂的零件，可采用组合毛坯。（5）生产条件 选择毛坯应考虑具体的生产条件，如毛坯制造的实际能力、外协的可能性、型材的品种规格等。（6）充分考虑采用新技术、新材料、新工艺的可能性。 本零件材料为钛合金，材料价格较贵。零件精度要求高，结构较紧凑。由于在飞机上应用，力学性能要求也较高，综合以上

33、因素，本零件最适合采用模锻。当然，采用自由锻造也可以。 锻压的生产过程是利用金属材料本身所具有塑性变形规律，采用合理的技术措施将金属材料加工成为所需要的具有一定形状，尺寸和性能的锻压件。 锻压与铸造生产方式相比，其区别在于： 1）锻压所用的金属材料应具有良好的塑性，以便在外力的作用下，能生产塑性变形而不破裂。常用的金属材料中，锻造的塑性很差，属脆性材料，不能用于锻压。钢和非铁金属中的铜、铝及其合金等塑性好，可用于锻压。 2）通过锻压加工能消除锭料的气孔、缩松等铸造组织缺陷，压合了微裂纹，并能获得较致密的结晶组织，改善了金属的力学性能。 3）冲压加工生产率高。尺寸精确并节省材料，容易实现自动化。

34、 4）锻压加工是在固态成形的，对制造形状复杂的零件，特别是具有复杂内腔的零件较困难。 常用的锻压方法有六类：（1）自由锻（2）模锻（3）挤压（4）拉拔（5）轧锻（6）板料冲压 模锻是将加热后的坯料放在锻模模腔内，在锻压力的作用下，迫使板料变形而获得锻件的一种方法。坯料变形时，金属的流动受到模腔的限制和引导，从而获得与模腔形状一致的锻件。其轮廓尺寸更接近于零件的尺寸，加工余量及材料消耗大大减少。与自由锻相比，模锻的优点：（1） 由于有模腔引导金属的流动，锻件的形状可以比较复杂。（2） 锻件内部的锻造流体比较完整，从而提高零件机械性能和寿命。（3） 锻件表面光洁，尺寸精度高，节约了材料和切削加工时

35、间。（4） 生产率高。（5） 操作简便，易于实现机械化。（6） 生产批量大，成本越低.。毛坯工艺要求.1分模面的确定 形成模锻件的各扇模具之分合面称之为分模面。锻件分模面的确定是否适宜，关系到锻件成型，锻件出模、材料利用率等一系列问题。确定分模面位置最基本的原则是保证锻件形状可能与零件形状相同，以及锻件容易从锻模型槽中取出。此外，应争取获得墩粗充实成行的良好效果。为此，锻件分模面位置的选择应在具有最大水平投影的位置上。 在满足上述原则的基础上，确定开式模锻的分模位置时，为了提高锻件质量和生产过程的稳定性，还应考虑下列要求：（1） 为了便于发现上下模在模锻过程中的错移，分模位置应选在锻件侧面的中

36、部。（2） 为了是锻模结构简单，并防止上下错移现象，分模位置应尽可能的采用直线状。（3） 两端头部比较大的锻件，不易直线状分模，应用折线式分模，从而使上下型模的深度大致相等，以利于整个锻件充满成型。（4） 为了便于锻模和切边的加工制造以及减少金属损耗，当圆饼类锻件的尺寸HD时，应取轴向分模，不宜径向分模。（5） 锻件内部的金属流向方向，应适应锻件在工作中的承力情况。则选择铸造毛坯。在夹具中，工件自由度的限制是由支撑点来实现的。在三个平面内，且在一个平面上不超过三个点的六个支撑点可限制全部六个自由度。我们把适当分布的与工件接触的六个支撑点来限制工件六个自由度的规则称为六点定位原则。 工件定位的注

37、意事项：1、 定位支撑点的数量问题每个定位支撑点应该而且只能限制一个自由度。因此，当定位支撑点的数量少于必须限制自由度的数量时，就不能满足加工要求。我们把必须限制的自由度未被有效限制的情况叫做欠定位。把定位支撑点的数量超过应限制的自由度数量的现象叫做过定位。过定位会造成不良后果，一般应该避免，可以采取以下措施：（1） 撤销多余的固定支撑点 如一个平面上的四个支撑点可以撤掉一个。另外，象把长定位销改为短定位销等，实质上也是撤销多余的支撑点来消除过定位。（2） 改变过定位元件的结构（3） 增加定位元件与定位基面的配合间隙来消除过定位。（4） 生产中不一定非消除过定位不可，而是用减小工件定位面，夹具

38、定位件的形状误差及工件定位免检的位置误差的办法，使过定位对加工精度的影响减少到许可程度。这样做可以简化夹具结构，但有时会不经济，要具体分析以决定取舍。2、 定位支撑点的布置问题工件定位是通过工件的定位基面与夹具的定位件的接触来实现，所以定位支撑点的位置一定要布置恰当，否则定位支撑点的总数与必须限制的自由度的数目一样，但仍会出现欠定位现象。3、 定位支撑点的布置应使工件稳定、可靠。三点相距愈远，定位愈稳定。两点相距愈远限制自由度愈可靠。本道工序所设计的钻模是钻叉型转动轴吊耳上的孔，保证孔的中心线到零件轴线的距离，以及孔的中心线到吊耳右平面的距离，是本夹具设计的关键。夹紧装置是夹具的重要组成部分，

39、用于防止工件在切削力、自重及惯性力等作用下产生移动或振动，即保证工件定位后的正确位置。夹紧装置分夹紧机构和动力装置。动力装置：产生力源，并将作用力传至夹紧机构。分为机械动力装置、气缸装置、液压装置、电动装置、真空装置、磁力装置等。夹紧机构的作用是传递作用力使之变为夹紧力，并执行夹紧工件的任务。它还可以起以下作用：（1） 改变作用力的方向。（2） 改变作用力的大小，以适应夹紧工件夹紧力的大小。（3） 起夹紧后的自锁的作用，当作用力消失后，仍能使工件得到可靠夹紧而不松脱，因此应设置自锁环节。（4） 夹紧装置仅仅起到以上作用是不够的，因为夹紧装置设计的好坏，不仅关系到工件的加工质量，而且对提高生产效

40、率，降低加工成本以及创造良好的工作条件等诸方面都有很大的影响。所以还应对它提出以下要求：一、保证加工精度1、夹紧机构应产生足够大的夹紧力，以保证工件在加工过程中不产生位移或振动，既不破坏定位面而又能起到保持定位之作用力。2、夹紧机构应具有足够的刚性，应尽量地把工件、夹具定位件、导向件以及夹具体等的变形控制在最小限度内。为此必须合理得施加夹紧力，合理的布置夹紧点，以及设计合理地夹紧机构。3、夹紧工件时，不应破坏工件的已加工表面。为此，夹紧件与工件最好采用面接触，而不采用点或线接触，以增大接触面，减小接触力。二、提高生产率。夹紧动作应迅速，尽量缩短辅助时间，从而使生产率得到提高。为此，应采用完善、

41、自动化的夹紧装置。这一点对各种高效机床尤为重要三、保证工作可靠。为了保证夹紧装置的可靠，通常应是夹紧机构具有自锁性，以保证在撤销作用力后仍能维持夹紧。这对于手动夹紧最重要，各种自动化夹紧装置也需要自锁环节。四、夹紧装置应紧凑、简单。夹紧装置在保证前三项基本要求的前提下，应使夹紧力越小越好，使夹紧装置结构尽量紧凑、简单，从而使加工成本降低。五、加紧装置操作应安全、方便、省力。尤其对各种高效机床夹具，因生产率很高，工人操作频繁，因此尽可能减轻工人的劳动强度，并且保证在使用过程中安全可靠。为此扳手施力一般不超过10公斤力。夹紧力三要素：夹紧力的方向、作用点的数量和位置、夹紧力的大小。夹紧力方向的确定

42、夹紧力方向的确定应根据以下因素加以确定：夹紧力的方向应朝向定位元件。在夹具中，工件的位置是由定位元件来确定的，因此使夹紧力的方向指向定位元件，才能可靠的保证工件与定位元件的密切接触，从而达到巩固定位之目的。2、夹紧力的方向应时工件变形小。由于工件不同方位的刚性不同，所以在不同方向对工件施加夹紧力时，产生的变形也不一样。若使夹紧力指向主要定位基面时，工件容易变形而不能保证质量时，可以使夹紧力指向工件刚性大的部位。这一点对刚性较弱的工件尤为重要。3、夹紧力的方向应使所需的夹紧力最小。夹紧力越小，工件得变形越小，夹紧装置越紧凑，并可以减轻工人的劳动强度，提高劳动效率，因此，选择夹紧力方向应使夹紧力最

43、小。夹紧力的大小与夹紧力切削力和重力方向，以及与夹紧力所指向的基面位置均有关系。夹紧力作用点的确定确定夹紧力的作用点是指在夹紧力方向已定的前提下，确定作用点的位置和数量。应注意以下一些问题：1、 确定夹紧力作用点的位置时，应不破坏定位。2、 应保证夹紧变形不影响加工精度。夹紧力大小的估算夹紧力的大小主要取决于切削力和重力，重力是不可变的，而切削力在切削过程中是变化的。确定夹紧力的大小是十分复杂的问题。所以在计算夹紧力时，假定工艺系统为绝对刚体。切削过程稳定，而且切削参数不变，后找出所需夹紧力最大的情况，列出作用于工件上所有外力的静电平衡方程式，求出计算夹紧力W。后把W乘以安全系数就是夹紧力。计

44、算夹紧力时要注意的问题1、 为了确定夹紧力，首先必须计算切削力。2、 在一些高效机床和自动线上的夹具，为了提高效率，夹具往往采用联动夹紧机构。由于此时连杆机构多，刚性较差，所以夹紧力的一部分要消耗在夹紧装置的弹性变形中。为保证夹紧可靠，除了应适当提高夹紧机构的刚性外，还应注意适当的增加动力源的作用力。3、 确定夹紧力时，必须注意夹紧机构的特性。因直接夹紧机构不能自锁，如果切削力很大切加工不平稳，确定夹紧力时应注意取大的安全系数，使夹紧力大于切削力，从而保证可靠的夹紧。4、 对工序集中的机床夹具，工件往往处于多刃、多刀、多面且同时进行加工，尤其在粗加工时切削力很大，因此应适当增加夹紧力，以保证夹

45、紧力可靠。5、 为保证夹紧的可靠性，应按加工中对夹紧最不利的情况来确定夹紧力。因为此时所产生的切削力，切削力矩最大，为防止工件产生平移，转动或倾翻所需的夹紧力也是最大的。6、 如果对工件进行多刀加工，可能会出现多把刀同时磨钝的最坏情况，为保证夹夹具构造特点及原理夹具构造如图所示：该夹具利用偏心原理 ，一次安装，车削多孔。. 定位零件 此夹具以半圆形底座、挡板、定位 连杆。由半圆形定位底座和压板配合，可限制4个自由度；挡板1限定了1个自由度；连杆限定1个自由度，起辅助定位作用限定工序中两孔距离，在加工完一个孔后拔出定位连杆，调整好花盘和座的位置再插下定位连杆。由于本零件有一段圆柱，所以在22表面

46、的定位机构选用半圆形定位座，其优点是较用整个圆孔定位方便，夹紧力比用形块定位时均匀。.夹紧机构 本零件考虑到夹紧方便，使用回转式压板在零件圆柱部分压紧，可避免零件的夹紧变形，便于操作和快速夹紧。夹紧装置包括：回转是压板、回转螺栓和螺母。.夹具的误差分析 下面进行误差分析。根据本工序的要求，精度分析应包括以下三项内容：（1） 工序尺寸中接管嘴中轴线距圆柱轴线；（2） 工序尺寸中接管嘴中轴线距叉形部定位端面；（3） 工序尺寸中两接管嘴中轴线距离。1. 对工序尺寸的精度分析先列出误差不等式完整形式： （1） 计算 由于夹具半圆弧定位座轴线距机床主轴轴线距离公差，故可认为基准位移公差 而基准不重合误差

47、为 故定位误差（2） 计算 因夹紧点选择恰当，工件不会产生夹紧变形，故夹紧误差 （3） 计算 车床加工一般可认为不产生对刀误差，故（4） 计算 夹具安装时，定位座和花盘通过销3定位，由于配合有个间隙，通过其配合，可知其配合间隙即为安装误差（5） 计算因为需要加工的孔的轴线于车床主轴线上，而且所加工孔长度不大，因此可认为与机床有关误差，与刀具有关误差、变形有关误差、其他误差忽略不计。 综合以上 由此可知工序尺寸中接管嘴中轴线距圆柱轴线将可以得到保证。2. 对工序尺寸的精度分析先列出误差不等式完整形式： 所需要保证的公差(1)计算 由于夹具上对工件叉形右平面定位的平面到机床主轴轴线距离公差，故可认

48、为基准位移公差 而基准不重合误差为 故定位误差(2) 计算 因夹紧点选择恰当，工件不会产生夹紧变形，故夹紧误差 (3) 计算 车床加工一般可认为不产生对刀误差，故(4) 计算 夹具安装时，定位座和花盘通过销3定位，由于配合有个间隙，通过其配合，可知其配合间隙即为安装误差(5) 计算因为需要加工的孔的轴线于车床主轴线上，而且所加工孔长度不大，因此可认为与机床有关误差，与刀具有关误差、变形有关误差、其他误差忽略不计。 综合以上 由此可知工序尺寸中接管嘴中轴线距圆柱轴线将可以得到保证。3. 对工序尺寸的精度分析先列出误差不等式完整形式： (1)计算 这两个孔的距离是以一孔轴线为基准得来的,因花盘上两

49、孔中轴线距离公差，故可认为基准位移误差 而基准不重合误差为 故定位误差(2) 计算 因夹紧点选择恰当，工件不会产生夹紧变形，故夹紧误差 (3) 计算 车床加工一般可认为不产生对刀误差，故(4) 计算 两孔见距离定位的杆余套之间为间隙配合， ，在安装时故可认为夹具安装误差(5) 计算加工误差可忽略即 G=0综合以上D+J+A+G=0.1+0+0+0.052+0=0.152mm0.2mm由此可知此夹具可保证两孔之间的相互距离公差220.2。所以该车床夹具能满足工序中所要求的工序尺寸精度要求。第3章铣床夹具的设计3.1夹具设计方案 该铣床夹具是针对叉型转动轴工艺路线中工序65铣平面设计的（图3.1）

50、。该夹具类型属于双件加工的直线进给式铣床夹具。在设计夹具时，除了考虑工件的形式、尺寸、重量、加工要求外，还要考虑到铣床加工的特点。由于铣削加工的切削用量和切削力一般较大，切削力的大小和方向也是变化的 而且又是断续切削，因而，加工时的冲击和震动也较严重。所以设计夹具时，要特别注意工作定位稳定性和夹紧可靠性。3.2夹具设计总体说明叉型转动轴属于小型零件，对夹具体的设计采用焊接件。底板、垫板、压板、夹紧螺栓等均采用45钢，其机械性能最好。夹紧装置要能产生足够的夹紧力，本装置采用了液压动力装置作为动力源。液压夹紧刚度比气动夹紧刚度大得多，工作平稳，没有气动夹紧时那种噪音，劳动条件好。但成本高。夹具上各组成元件的强度和刚度要高。结合铣床的加工特点，要求铣床夹具的结构比较粗壮低矮，以