凸轮轴加工工艺及夹具设计【车削凸轮轴支撑轴颈】含CAD图纸和说明书
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车削凸轮轴支撑轴颈
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摘 要我的毕业设计课题是汽车凸轮轴加工工艺及夹具设计，凸轮轴对其工作要求、部分精度较高，如轴上的油孔的加工、支撑轴颈的加工等。凸轮轴的工艺过程，我们尽量做到清晰明了，在保证表达清楚的基础上，尽量做到简练。仔细分析凸轮轴零件加工技术要求及加工精度后，合理确定毛坯类型，经过查阅相关参考书、手册、图表、标准等技术资料，确定各工序的定位基准、机械加工余量、工序尺寸及公差，最终制定出凸轮轴零件的加工工序卡片，要求年产量为4000件。在此设计中，熟悉了机械制造、机械设计课程中的基本理论，正确解决一个零件加工时的定位、夹紧、工艺路线的拟定以及工艺尺寸的确定等问题。在此，我们设计了两套夹具，一套为凸轮轴油孔钻床的夹具，一套为凸轮轴支撑轴颈车床的夹具，并进行了一些机构的设计，如分度机构、顶尖机构等，还借用了机床端盖、手轮等大量通用件，既有利于加工，又节省不少力气。其中，夹具设计需要保证被加工面的位置精度；减少辅助时间，提高生产效率；扩大机床的使用范围；实现工件的装夹加工并减轻劳动强度，改善工作条件，保证生产安全。优化传统凸轮轴加工的工艺路线，减少生产环节以及合理布置凸轮轴生产线，提高生产效率，降低生产成本。改进加工专用夹具，改善凸轮轴加工质量，提高凸轮轴使用寿命。关键词：凸轮轴；钻床夹具；车床夹具；分度机构引言毕业设计是大学生在校期间的最后的关键所在，它既是对所学知识的一次全面性考查，也是我们真正动手、模拟真实环境下的设计过程，这就使我们对本专业的设计工作有一次更深刻的认识，从而为今后的工作奠定扎实的基础。为了切实地做好毕业设计，我经过查阅相关参考书、手册、图表、标准等技术资料和教科书等工具书，编写了这套夹具设计说明书。它通过工艺规程的设计，进一步的明确了凸轮轴零件的加工工序。通过编写夹具设计说明书，进一步阐明了设计思路，巩固了所学的机械制造、机械设计课程中的基本理论知识。本次设计编制了一套中批生产的工艺规程。简单实用的夹具设计更体现了经济技术指标在设计中的重要地位。设计工作是一项细致、艰苦、复杂、涉及面十分广泛的工作，它不仅巩固了所学的知识，还使我熟练使用AutoCAD、SolidWorks等计算机辅助设计软件以及Office系列办公软件，从而提高和锻炼了我的计算能力、绘图能力等综合能力。但是由于我学时和水平有限，设计中难免存在一些缺点和错误，在此，恳请各位老师批评指正设计者：赵斌2015.021 零件的功用与结构分析1.1零件的功用在汽车发动机的各个零件及机构中，配气机构是非常重要的，配气机构必须根据发动机气缸内所发生的工作过程，保证正确地打开和关闭气门。而凸轮轴是配气机构中最重要、最关键的零件，它决定着气门的升程曲线和气门开关时刻，从而直接影响发动机的进排气量，影响发动机的动力性、经济性和排放性。同时，凸轮轴还驱动分电器、汽油泵等辅助装置。1.2凸轮轴的结构特点和技术要求1.2.1凸轮轴的结构特点各种发动机凸轮轴的结构基本差不多，主要差别是凸轮轴的数量、形状和位置不同，其中以四缸、六缸、八缸发动机的凸轮轴用的最多。就结构特点而言，凸轮轴包括支承轴颈、进排气凸轮、偏心轮、驱动发动机辅助装置的齿轮和正时齿轮轴颈等几部分。凸轮轴刚性差、易变形、精度高、加工难度大。凸轮轴的主体是一根与汽缸组长度相同的圆柱形棒体。上面套有若干个凸轮，用于驱动气门。凸轮的侧面呈鸡蛋形。其设计的目的在于保证汽缸充分的进气和排气，具体来说就是在尽可能短的时间内完成气门的开、闭动作。1.2.2各种凸轮轴的技术要求1）支承轴颈的尺寸精度及各支承轴颈间的同轴度；2）键槽的尺寸和位置精度；3）止推面相对于支承轴颈轴线的垂直度；4）凸轮基圆的尺寸精度和相对于支承轴颈轴线的同轴度；5）凸轮的周向位置精度（相位角）；6）凸轮的形状精度（曲线升程）等。凸轮轴是内燃机配气系统中关键的零件之一，整个配气机构是由凸轮轴驱动的，凸轮的设计对整个配气系统的性能起着决定性的作用。凸轮轴刚性差、易变形；精度高，加工难度大；因此，对于凸轮轴的设计、加工、选材、加工工艺等都提出了许多要求。其主要的技术要求如表1.1表述。表1.1 凸轮轴的技术要求主要项目一般性要求支撑轴承尺寸（mm）表面粗糙度（m）圆柱度（mm）IT5IT60.45级精度0.40.060.0230凸轮轴表面粗糙度（mm）中间轴颈相对于两端轴颈的跳动(mm)相邻两轴颈的径向跳动(mm)凸轮轴对称中心平面对正时齿轮键槽中心平面或定位销轴线的角度偏差（）1.2.3以发动机该凸轮轴为例具体说明1）支承轴颈 两个支承轴颈的外圆尺寸82 mm表面粗糙度Ra0.4 m.。2）凸轮 1，2，4，5位的凸轮基圆尺寸R500.2，3，6位的凸轮基圆尺寸R450.02，表面粗糙度Ra0.8 m。3）支撑轴颈凸轮轴支撑轴颈尺寸为76mm。4）轴上油壁孔轴上油壁孔尺寸为8 mm。2 生产类型的确定根据设计任务书所给定的原始资料来确定生产类型。设计任务书给出的资料显示并按车间的工作情况及工件的重量可知，按产量可分单位生产、小批量生产、中批量生产及大批量生产。由金属机械加工工艺人员手册表15-5查 零件重48KG100KG，且年产量为4000件，属于中批量生产。根据该生产特性可以初步确定零件的机械加工工艺过程，由于中批量生产，一般采用高效机床和专用机床；对刀具一般采用通用刀具，也可以根据工厂实际情况采用专用刀具；量具采用专用量具；夹具使用专用夹具及辅助夹具来提高生产率，同时节省了人力、物力，达到经济可行的目的。3 确定毛坯的种类在制定工艺规程时，正确的选择毛坯具有重要意义。它不仅影响毛坯的制造工艺设备及制造费用，还影响零件的机加工工艺，设备和刀具的消耗及工时订额。正确的选用毛坯需要毛坯制造和机加工工艺人员紧密配合，兼顾冷热加工两个方面的要求。由于发动机工作时，凸轮轴承受气门开启的周期性冲击载荷。所以，要求凸轮轴和支承轴颈表面应耐磨，凸轮轴本身应具有足够的韧性和刚性。为此，凸轮轴的主要工作表面需经热处理。对于凸轮轴材料目前国内外主要选用铸铁（冷硬铸铁，可淬硬铸铁，球墨铸铁）和钢（中碳钢，渗碳钢）。在国外，冷硬铸铁凸轮轴多用于凸轮承受随动件高负荷的场合，这在英国较为普遍，可淬硬的低合金铸铁凸轮轴多用于凸轮承受随动件低负荷的场合，这在美国较为普遍，高合金铸铁和特殊合金铸铁凸轮轴则多用于高速发动机。对于钢凸轮轴，一般是选用中碳钢和渗碳钢经热模锻制坯。就毛坯精度来说，铸件的精度明显的高于锻件。目前，国内外普遍趋向于精铸和精锻。鉴于此，该凸轮轴选用50Mn材料毛坯由精锻而成。4 机械加工工艺路线的拟定机械加工工艺规程的制定，可分为两大步骤1）拟定零件的加工工艺路线；2）确定每道工序的工序尺寸、所用设备和工艺装备及切削用量和工时定额。4.1 加工工艺路线的分析在凸轮轴的加工过程中的加工精度，其中受两个主要因素的影响：1）变形从细长角度来说，突出的问题就是工件本身的刚度低。切削加工时产生较大的受力变形，其表面余应力也会影响其变形，尤其在加工凸轮时，这种变形更为显著。另一方面，采用材料为钢的凸轮轴在主要工作表面精加工产生变形。凸轮轴在加工过程中的变形，不仅影响到后工序加工的余量分配是否均匀，而且变形过大会导致后续加工无法进行，甚至造成中途报废。凸轮轴加工后的变形，将直接影响到装配后凸轮轴的使用性能。因此，在安排其工艺过程时，必须针对工件变形这一特点采取必要的措施，不仅要把各主要表面的精度加工工序分开，以使粗加工事故时产生的变形在半精加工中得修正，半精加工的变形在精加工中也得以修正。2）加工难度大从形状复杂角度来讲，突出的问题就是凸轮的表面的加工。对于这些表面，不仅有尺寸精度要求，还有形状位置要求。如采用普通的加工设备和一般表面常规的加工方法，显然是无法保证其加工质量和精度。例如对凸轮的加工，从满足使用要求的角度来讲，既要求其相位角准确又要求凸轮曲线的行程满足气门开启和关闭时升降过程的运动为规律，但要注意到凸轮曲线上的各点相对其转的中心是变化的。当试用一般的靠模机加工时，由于加工半径的变化，势必引起切削速度与切削力的变化，这样将会使加工后的凸轮曲线产生形状误差，从而影响凸轮的使用性能。4.1.1 凸轮加工工艺分析定位基准的选择一般常规的方法是采用两顶尖作为轴类零件的定位基准。这样避免了工件在多次装夹具中固定基准的转换而引起的误差，也可以作为后续工序的定位基准，即符合“基准同意”的原则。1）粗基准的选择粗基准的选择是否合理，不仅关系到工件的装夹是否方便、可靠，也关系到精加工中能否保证加工精度。该凸轮轴加工中粗基准是铣两端面并打中心孔时定位基准的选择，其目的是加工出后续工序的精基准。为保证后续工序余量均匀，选用支承轴颈的毛坯外圆柱面及一个侧面作为定位基准。2）精基准的选择在凸轮轴的加工过程中，精基准选择有下面两种情况：对于各支承轴颈、外圆表面的粗加工、半精加工、精加工均以两顶尖孔作为精基准进行定位的；钻孔时以两支承轴颈作为基准进行定位。4.1.2 加工阶段的划分与工序顺序的安排1）加工阶段的划分由于凸轮轴的加工精度较高，整个加工不可能在一个工序内全部完成。为了利于逐步达到加工要求，必须把整个工艺过程分几个阶段。传统加工工艺一般分成以下几个阶段：粗加工（粗车轴颈、凸轮等）半精加工（粗磨轴颈、凸轮等）精加工（精磨轴颈、凸轮等）光整加工（抛光轴颈、凸轮）。现代加工工艺过程：一般只有粗加工（车轴颈、铣凸轮等）精加工（精磨轴颈、凸轮）光整加工（抛光轴颈、凸轮）三个阶段，在保证零件加工质量的同时，大大地提高了生产效率，降低了生产制造成本。该凸轮轴加工分为以下三个阶段：粗加工阶段包括车各支承轴颈、车凸轮钻通孔、钻法兰盘孔；半精加工阶段包括凸轮轴外形的初磨；精加工阶段包括凸轮外形、支承轴颈的二次磨削。2）工序顺序的安排对于凸轮、支承轴颈，是按车初磨精磨的顺序加工的。各表面加工顺序从粗到精，且主要表面与次要表面加工工序相互交叉进行，而从整体上说又符合“先粗后精”的原则。4.1.3凸轮形面的加工在凸轮轴的加工中，最重要同时难度最大的是凸轮形面的加工。该形面的加工方法目前主要有车削和磨削两种。凸轮形面的粗加工目前在国内主要是凸轮轴车床车削加工，也有采用铣削加工和磨削加工的。如采用双靠模凸轮轴磨床，机床有两套靠模，当砂轮直径在一定范围内时，使用第一个靠模来工作。当砂轮磨损到一定程度时，靠模自动转换，使用第二个靠模来工作。该磨床通过对砂轮直径的控制来提高凸轮外形的精度，不仅提高了凸轮形面的加工精度，也使砂轮的利用更经济、合理。发动机凸轮轴毛坯采用精铸的方法制造，毛坯精度较高，切削量小，故采用磨削的加工工艺，简化了凸轮形面的加工。凸轮形面的加工采用磨削的方法，在凸轮磨床上完成粗磨及精磨的加工。工件安装在两顶尖之间并以键槽做轴向定位，在支承轴颈处安装辅助支承保证凸轮形面的加工精度。发动机凸轮轴形面的加工所采用的凸轮轴磨床是立方氮化硼磨床，该磨床能迅速地变换磨削的凸轮形状，超过一般仿珩磨的生产率。机床具有较大的刚度，能承受大的工作负荷。由于立方氮化硼（CBN）砂轮的使用寿命高，因此，砂轮的直径变化所造成的凸轮形状误差显著减小，也大大提高了凸轮形面的磨削精度。4.1.4 加工工艺路线的拟定综上所述拟工艺路线如下：工艺路线方案一：工序号工序名称1备料2锻模3热处理4探伤5铣端面、钻中心孔6精车两端面凸轮外圆面7调质8精车外圆面、左端面及凸轮圆9钻深孔10两端面顶尖孔倒角11加工法兰孔12锪倒角13仿形铣凸轮14精磨凸轮15钻铣轴壁孔16中频淬火热处理17法兰盘倒角18凸轮倒角19热处理20精磨凸轮21精磨轴22清洗、去孔内毛刺23最终检查工艺路线方案二：工序号工序名称1模锻2热处理3铣端面、钻中心孔4粗车凸轮轴各外圆面5调质处理6精车两端面凸轮外圆面7铣凸轮8钻通孔389加工通孔两端10加工法兰盘孔11钻、锪轴壁油孔12粗磨凸轮13加工法兰盘倒角14加工凸轮倒角15精磨凸轮16精磨轴17终检4.2 工艺方案比较与分析上述两个工艺方案的特点在于：方案一将整个过程的粗精加工分开加工，符合先粗后精的原则，且定位基准以孔（两顶尖孔）为基准进行加工，符合基准统一原则。而方案二虽然也符合基准统一原则，但先粗后精基准分开的不是太好。孔加工由于切削力较大使工件变形也较大，即使在以后的半精、精加工中也很难纠正，而凸轮作为主要加工表面是不允许的。因此，方案一较方案二好。5 确定机械加工余量、工序尺寸及公差根据机体最大外形尺寸为810mm，毛坯采用精磨锻，选其加工精度等级为二级。则由金属机械加工工艺人员手册表45-38确定毛坯的加工余量。1）大端法兰面表5.1 工序的尺寸及加工余量工序名称工序基本余量工序精度工序尺寸尺寸及Ra精铣1.5IT10 Ra=6.3粗铣1075IT10毛坯3.252）支承轴颈的加工表5.2 工序的尺寸及加工余量工序名称工序基本余量工序精度工序尺寸尺寸及Ra磨轴0.4IT5810Ra=0.4精车轴1.1IT782.482.4粗车轴2.5IT983.583.5 Ra=6.3毛坯4.086.086.03）钻法兰盘孔mm4）锪法兰盘孔18 mm5）钻轴壁油孔8 mm6 确定切削用量、工件定额切削力及功率6.1 钻孔1）确定切削速度V由金属机械加工工艺人员手册 表10-67知V=0.10 mm/r。2）计算轴向力P扭矩M的值根据金属机械加工工艺人员手册 表10-64知 P=61.2 DV0.7（公斤力） (6-1) M=31 D2V0.8（公斤力毫米） (6-2)则 P=61.21.480.10.7=180.7（公斤力） M=3114.820.10.8=107.6（公斤力毫米）3）计算机动时间T根据金属机械加工工艺人员手册 P987知 T= (6-3) n= (6-4)由公式(6-4)得n =967 mm/r=0.35D=0.3514.8=5.2 mm由公式(6-3)得T=0.18 min6.2 铰孔1）确定切削速度V根据金属机械加工工艺人员手册表10-63 (6-5)式中 T刀具的耐用度 S进给量 D孔的直径切削深度根据金属机械加工工艺人员手册表10-83的T=30 min表10-81的s=0.6 mm/r t=0.2 mm D=15 mm则=11 m/min2）计算机动时间TT= (6-6)由公式(6-4)得n=233.2 mm/r=12 mm由公式(6-3)得T=0.24 min3) 工时定额计算 查表可知：a装卸工件时间： k1=0.22minb钻换时间： k2=0.10minc扩换时间： k3=0.10mind排屑时间： k4=0.06mine电动起动时间： k5=0.02minf 快进、快退时间： k6=0.05ming工作台移动： k7=0.10minh液压缸夹紧时间： k8=0.05mini 快速工作其他时间：k9=0.13min 总的辅助时间为T=6(k2+k3+k4)+ k1+k5+k6+k7+k8+k9=2.13min加工此工序需要的总时间：T总=0.18+0.24+2.13=2.55min 7 夹具的设计根据设计任务书给出的要求，我们需设计两套夹具，一套为车床夹具，一套为钻床夹具。不同的是一套夹具用于加工凸轮轴支撑轴颈，而另一套用于加工凸轮轴油孔。在专用夹具设计之前，首先应该弄清楚夹具设计的基本要求，其基本要求可概括为以下四点：1）稳定保证工件的加工技术要求。夹具设计首先应保证工件的位置要求，其次应保证工件的尺寸要求精度、粗糙度及其他技术指标的要求。2）提高机械加工的劳动生产率，降低工件的成本。专用夹具设计时，既要提高劳动的生产率，又要降低成本。夹具的复杂程度和工件的经济效益必须与生产规模相适宜，才能获得良好的经济效益。因此，应根据工件的生产批量的大小，选择夹具的结构，防止盲目的采用高效率先进的结构和传动装置，造成夹具的结构复杂而加大制造成本。同时，尽可能采用标准零部件，以降低夹具制造成本。尽可能采用多件加工或机动时间与辅助时间重合的结构，以减少单件加工的时间，提高劳动生产率，降低工件的成本。3）专用夹具应有良好的结构工艺性，以便零件的制造和夹具的装配，结构设计时应便于易损零件的更换和维修。4）操作安全、方便。夹具设计应使工人操作时方便、省力，便于装卸工件及清理切削，创造文明的生产环境，夹具在机床是装卸应迅速、方便、安全。特别注意夹具在装卸工件中的安全，为此夹具上不得有影响操作者安全的突出部分，保证工人的人身安全。7.1 凸轮轴油孔的夹具设计一套凸轮轴零件，工件材料50Mn，年产4000件中批生产，需设计用钻凸轮轴油孔的专用夹具，加工直径为8mm的孔。7.1.1 工件的加工工艺性分析1）、工件属于轴类零件，结构形式简单本工序所要钻直径为8mm的孔，再铣直径为8 mm的孔： 1）钻直径为8mm的孔2）粗铣直径为8mm的孔3）精铣直径为8mm的孔中心轴线与凸轮轴线的垂直度为0.02以内，因为以后要以其中一个孔为定位基准，使整体性好，即保证同轴度。2）、确定定位方案，设计定位元件确定一种定位方案：1) 两端受活动顶尖两个自由度的限制，即使其不能上下、左右窜动。2) V型块限制三个自由度，防止其前后窜动、转动及沿z轴旋转。整个夹具体可采用铸造，并用螺栓固定在导轨上。两顶尖的同轴度可由修磨导轨内侧来找正。夹具体放在导轨上时，先钻两个定位销孔，用其定位后，钻螺栓孔，以保证其精度和位置要求。3）、确定设计导向元件为了迅速准确地确定刀具与夹具的相互位置，在夹具体上钻定位销孔。当刀具进给时由定位销孔来找正位置。4）、确定夹紧方式和设计夹紧机构因为工件属于中批量生产，宜采用专用夹紧装置，用两压板防止其跳动，设计或选择夹紧机构、力源装置前，必须确定所需夹紧力的大小。夹紧力过小，难以保证工件定位的稳定性和加工质量，还可能发生生产事故；夹紧力过大，将不必要地增大夹紧装置等的规格、尺寸，还会使夹紧系统的变形增大，而影响加工质量，故确定切合实际需要的夹紧力大小，是夹具设计合理而可靠的前提之一。用一般切削速度加工中，小型工件时，所需夹紧力主要取决于切削力的大小。由于切削过程不稳定，很难用公式确定切削力的大小，故设计时大多参照同类夹具的设计以及凭经验，用类比法确定所需夹紧力的大小。分析并弄清对夹紧最不利的加工瞬时位置和情况，将此时所需的夹紧力定为最大值；依据此时工件的受力情况，列出其静力平衡力方程式，即可解算出计算夹紧力W，将W乘以安全系数K，得实际需要夹紧力： W=KWj (7-1)K=K0K1K2K3W实际夹紧力W计算夹紧力K安全系数K各种因素的安全系数5）、确定夹具体将定位、导向、夹紧机构连接在一体，并能正确的安装在机床上。7.1.2 夹具体部件设计分析1）、顶尖部分设计由于顶尖所受强度较大，故顶尖头应淬火，而且整体强度要求高。顶尖放在顶尖套内，有一定的刚度和强度，并淬火。2）、V型块部分设计V型块放在导轨上，采用螺栓固定在导轨上3）、压板部分设计压板部分采用圆柱销在导轨上定位，用螺栓固定7.2 绘制夹具装配图装配总图上要把双顶尖、V型块、夹紧机构表达清楚。放顶尖的顶尖套采用冷装，其配合为H7/s6，为保证两顶尖的同轴度，采用修磨导轨侧面的方法来找正；两定位销孔的同轴度（两个夹具体上）应达到0.02mm，同一个夹具体上的平行度也应达到0.03mm以上；底面整个平面也应加工，至少Ra6.3。7.2.1、确定并标注有关尺寸夹具体外形尺寸（最大轮廓）860360270 mm7.2.2、与安装有关的技术要求1）两顶尖的同轴度0.010 mm2）顶尖的回转轴线与导轨的平行度0.012 mm3）两导轨侧面的平行度0.004 mm4）两定位销孔的平行度误差不许超过0.015 mm7.2.3、零件图的技术要求的定制零件图应对零件的技术要求应充分注意，以保证总装配图的要求。1）铸造未注明圆角为R3 mm2）零件必须调质处理，HBS2603003）凸轮型面表面必须淬火，HRC5862，许有HRC52以上4）每个喷油泵凸轮的进、排气处必须检查硬度。5）P面和Q面的圆柱必须淬火，深度1.54mm，硬度HRC5562，许有HRC40的个别点。6）P面和Q面圆柱和圆度许差0.02mm7）Q面和R面对其轴线跳动公差0.02mm8）检查凸轮外形和位置偏差9）凸轮轴在调质后内孔38 mm表面酸洗磷化处理10）所有的喷油泵和进、排气凸轮的顶面对P面和Q面公共轴线的平行度在凸轮基圆表面处（喷油泵凸轮的R45mm圆柱表面，进、排气凸轮的R50圆柱表面）全宽35mm上许差0.03mm，其余型面全宽35 mm以上许差0.02 mm.。11）用磁力探伤器检查轴颈和凸轮表面，不许有裂纹，探伤后去磁总之，设计夹具时必须兼顾质量、生产率，劳动条件和经济性等诸方面要求，有所侧重。如对位置精度要求很高的工件，夹具往往着眼于保证精度要求：对于位置精度要求不太高而加工批量的情况，提高生产率便成为主要矛盾，则着重考虑提高夹具的工作效率。7.3 夹具体的设计步骤根据以上要求具体设计步骤如下：7.3.1、研究原始资料，明确设计任务通过对零件的零件图的分析可知，该工件的结构并不复杂，而现在须加工的是凸轮轴轴颈和轴上油孔，为保证该工件工序的尺寸精度和位置精度，要求夹具有较高的精度，以便保证能在零件的加工过程中确保零件的尺寸、形状和位置精度。7.3.2、对工件加工工艺的分析该工件的该工序要求加工4个均布的直径为8mm的孔，其基准为中心线，因此在加工中最好采用轴的中心线作基准进行加工。该工序在钻完通孔之后，用轴线作为基准可以实现。7.3.3、夹具设计方案的设计机床夹具的确定是一次十分重要的设计程序，方案的设计优劣往往直接决定夹具设计的可行性。所以，方案的确定需经充分的研究和讨论来确定最佳方案。定位方式由两端孔作为定位，既以轴线作定位，则定位元件采用顶尖卡紧，以保证工件的加工精度。7.3.4、加工精度的分析使用夹具夹工件进行机械加工时，在工艺系统中影响工件加工精度的因素很多，一般分为两类：一类是夹具有关的影响因素即定位误差，对刀误差。夹具在机床上的装配误差和夹具的制造误差。另一类还有工艺系统中其他影响加工精度的因素，称为加工方法误差。1）定位误差由于一批工件逐个的在夹具体上定位时，各个工件所占的位置不完全一致，形成误差，这称为定位误差。由于加工中基准重合，而基准不重合误差不重要，重要在圆跳动0.015mm，则定位误差为0.015mm。2）加工方法的误差由于机床精度，刀具的精度，刀具与机床的位置精度，工艺系统的受力变形和热变形等因素造成的加工误差统称为加工方法误差，取 G=0.009=0.0260.027故该夹具加工方法可取。8 CAD绘图简单说明本次毕业设计任务书中，除了工程制图的任务外，还安排了计算机CAD绘图任务。要求绘制两张A2的夹具总图及四张夹具零件图。绘制CAD图根据CAD的操作规范。首先，选用纸型，再绘边框线，再在边框线内进行绘图操作。在绘图过程中，采用不同的线形及颜色，并在不同的图层中操作，采用了绝大部分的命令。由于其为软件绘图过程就不再详诉，见CAD图。在绘制过程中受到了老师、同学的大力帮助。在此，本人表示忠心的感谢。总结毕业设计是在校大学生学习的最后一个重要组成环节，它既是对所学知识的一次全面性考查，同时又为我们提供和模拟了一次真实环境下的设计过程，为不久的将来走上工作岗位奠定了一定的基础。对于任何工程技术问题，都是光把实际生活中提出的问题变成数学模型，然后加以求解，再设计出图纸等技术文件，最后形成产品文件。所以，它是一项系统，复杂的工程。不仅涉及到数学、力学、材料、公差、工艺及有关专业的其他知识，同时也考查了学生的动手能力、计算能力、空间想象能力等多方面的能力。本次设计主要通过两套夹具的设计及计算机绘图，对所学知识达到了巩固、提高的目的，是一次由理论到实践的实战演习。总之，毕业设计对于提高学生的综合素质和设计能力，大有益处。它能将所学的专业知识通过解决实际问题而有机的结合起来，使我们能将所学知识用到实处，确实是一次不可多得的生动试验！赵斌2015年4月6日致谢四年的读书生活在这个季节即将划上一个句号，而于我的人生却只是一个逗号，我将面对又一次征程的开始。四年的求学生涯在师长、亲友的大力支持下，走得辛苦却也收获满囊，在论文即将付梓之际，思绪万千，心情久久不能平静。 伟人、名人为我所崇拜，可是我更急切地要把我的敬意和赞美献给一位平凡的人，我的指导老师。我不是您最出色的学生，而您却是我最尊敬的老师。您治学严谨，学识渊博，思想深邃，视野雄阔，为我营造了一种良好的精神氛围。授人以鱼不如授人以渔，置身其间，耳濡目染，潜移默化，使我不仅接受了全新的思想观念，树立了宏伟的学术目标，领会了基本的思考方式，从论文题目的选定到论文写作的指导,经由您悉心的点拨，再经思考后的领悟,常常让我有“山重水复疑无路,柳暗花明又一村”。参考文献1王望予. 汽车设计第四版M. 北京：机械工业出版社，2005.2陈家瑞等汽车构造M. 北京：机械工业出版社，2005.3王雁彬.机械加工技师手册. 北京：机械工业出版社，2013.4彭林中 张宏等.简明金属机械加工工艺手册.北京：化学工业出版社，2011.5李保章等. 实用车削操作技巧M. 北京：化学工业出版社，2006.6 朱耀祥，浦林祥等.现代夹具设计手册 M. 北京：机械工业出版社 , 2010.027 孙已德. 机床夹具图册.北京:机械工业出版社,2003.8 赵峰 许生蛟等. 组合夹具图册. 北京：机械工业出版社 ，1996.9 黎自芳. 通用调整夹具图册 .北京: 国防工业出版社,2003.10陈金贵.凸轮制造技术M.北京:机械工业出版社,2003.11虞至正.凸轮磨削技术的发展及现代新概念的凸轮轴磨床J.北京汽车,2004(4).12金属机械加工工艺人员手册修订组主编金属机械加工工艺人员手册上海科学技术出版社，198313邱言龙 王兵等. 车工实用技术手册M. 北京：中国电力出版社，200919凸轮轴支撑轴颈车床夹具4.1 车床夹具设计要求说明车床夹具主要用于车削凸轮轴支撑轴颈夹具。因而车床夹具的主要特点是工件加工表面的中心线与机床主轴的回转轴线同轴。（1） 安装在车床主轴上的夹具。这类夹具很多，有通用的三爪卡盘、四爪卡盘，花盘，顶尖等，还有自行设计的心轴；专用夹具通常可分为心轴式、夹头式、卡盘式、角铁式和花盘式。这类夹具的特点是加工时随机床主轴一起旋转，刀具做进给运动定心式车床夹具 在定心式车床夹具上，工件常以孔或外圆定位，夹具采用定心夹紧机构。角铁式车床夹具 在车床上加工壳体、支座、杠杆、接头等零件的回转端面时，由于零件形状较复杂，难以装夹在通用卡盘上，因而须设计专用夹具。这种夹具的夹具体呈角铁状，故称其为角铁式车床夹具。花盘式车床夹具 这类夹具的夹具体称花盘，上面开有若干个T形槽，安装定位元件、夹紧元件和分度元件等辅助元件，可加工形状复杂工件的外圆和内孔。这类夹具不对称，要注意平衡。（2） 安装在托板上的夹具。某些重型、畸形工件，常常将夹具安装在托板上。刀具则安装在车床主轴上做旋转运动，夹具做进给运动。由于后一类夹具应用很少，属于机床改装范畴。而生产中需自行设计的较多是安装在车床主轴上的专用夹具，所以零件在车床上加工用专用夹具。4.2车床夹具的设计要点（1）定位装置的设计特点和夹紧装置的设计要求当加工回转表面时，要求工件加工面的轴线与机床主轴轴线重合，夹具上定位装置的结构和布置必须保证这一点。当加工的表面与工序基准之间有尺寸联系或相互位置精度要求时，则应以夹具的回转轴线为基准来确定定位元件的位置。工件的夹紧应可靠。由于加工时工件和夹具一起随主轴高速回转，故在加工过程中工件除受切削力矩的作用外，整个夹具还要受到重力和离心力的作用，转速越高离心力越大，这些力不仅降低夹紧力，同时会使主轴振动。因此，夹紧机构必须具有足够的夹紧力，自锁性能好，以防止工件在加工过程中移动或发生事故。对于角铁式夹具，夹紧力的施力方式要注意防止引起夹具变形。（2）夹具与机床主轴的连接车床夹具与机床主轴的连接精度对夹具的加工精度有一定的影响。因此，要求夹具的回转轴线与卧式车床主轴轴线应具有尽可能小的同轴度误差。心轴类车床夹具以莫氏锥柄与机床主轴锥孔配合连接，用螺杆拉紧。有的心轴则以中心孔与车床前、后顶尖安装使用。根据径向尺寸的大小，其它专用夹具在机床主轴上的安装连接一般有两种方式：1)对于径向尺寸D140mm，或D(23)d的小型夹具，一般用锥柄安装在车床主轴的锥孔中，并用螺杆拉紧，如图1-a所示。这种连接方式定心精度较高。2)对于径向尺寸较大的夹具，一般用过渡盘与车床主轴轴颈连接。过渡盘与主轴配合处的形状取决于主轴前端的结构。图1-b所示的过渡盘，其上有一个定位圆孔按H7/h6或H7/js6与主轴轴颈相配合，并用螺纹和主轴连接。为防止停车和倒车时因惯性作用使两者松开，可用压板将过渡盘压在主轴上。专用夹具则以其定位止口按H7/h6或H7/js6装配在过渡盘的凸缘上，用螺钉紧固。这种连接方式的定心精度受配合间隙的影响。为了提高定心精度，可按找正圆校正夹具与机床主轴的同轴度。对于车床主轴前端为圆锥体并有凸缘的结构，如图1-c所示，过渡盘在其长锥面上配合定心，用活套在主轴上的螺母锁紧，由键传递扭矩。这种安装方式的定心精度较高，但端面要求紧贴，制造上较困难。图1-d所示是以主轴前端短锥面与过渡盘连接的方式。过渡盘推入主轴后，其端面与主轴端面只允许有0.050.1mm的间隙，用螺钉均匀拧紧后，即可保证端面与锥面全部接触，以使定心准确、刚度好。图1 车床夹具与机床主轴的连接过渡盘常作为车床附件备用，设计夹具时应按过渡盘凸缘确定专用夹具体的止口尺寸。过渡盘的材料通常为铸铁。各种车床主轴前端的结构尺寸，可查阅有关手册4.3 定位机构1采用两中心孔定位装夹一般以重要的外圆面作为粗基准定位，加工出中心孔，再以轴两端的中心孔为定位精基准；尽可能做到基准统一、基准重合、互为基准，并实现一次安装加工多个表面。中心孔是工件加工统一的定位基准和检验基准，它自身质量非常重要，其准备工作也相对复杂，常常以支承轴颈定位，车（钻）中心锥孔；再以中心孔定位，精车外圆；以外圆定位，粗磨锥孔；以中心孔定位，精磨外圆；最后以支承轴颈外圆定位，精磨（刮研或研磨）锥孔，使锥孔的各项精度达到要求。2用外圆表面定位装夹对于空心轴或短小轴等不可能用中心孔定位的情况，可用轴的外圆面定位、夹紧并传递扭矩。一般采用三爪卡盘、四爪卡盘等通用夹具，或各种高精度的自动定心专用夹具，如液性塑料薄壁定心夹具、膜片卡盘等。3用各种堵头或拉杆心轴定位装夹加工空心轴的外圆表面时，常用带中心孔的各种堵头或拉杆心轴来安装工件。小锥孔时常用堵头；大锥孔时常用带堵头的拉杆心轴。4.4夹紧机构选择工件的夹紧方案，夹紧方案的选择原则是夹得稳，夹得劳，夹得快。选择夹紧机构时，要合理确定夹紧力的三要素：大小、方向、作用点。夹紧装置的基本要求如下：1. 夹紧时不能破坏工件在夹具中占有的正确位置；2. 夹紧力要适当，既要保证工件在加工过程中不移动、不转动、不震动，又不因夹紧力过大而使工件表面损伤、变形。3. 夹紧机构的操作应安全、方便、迅速、省力。4. 机构应尽量简单，制造、维修要方便。分析零件加工要素的性质，确定夹紧动力源类型为手动夹紧，夹紧装置为压板，压紧力来源为螺旋力。夹具的具体结构与参数见夹具装配图和零件图。根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值。即：安全系数K可按下式计算有：式中：为各种因素的安全系数，查参考文献5表可得： 所以有： 螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算有：式中参数由参考文献5可查得： 其中： 螺旋夹紧力：由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。4.5零件的车床夹具的加工误差分析工件在车床夹具上加工时，加工误差的大小受工件在夹具上的定位误差、夹具误差、夹具在主轴上的安装误差和加工方法误差的影响。如夹具图所示，在夹具上加工时，尺寸的加工误差的影响因素如下所述：（1）定位误差由于C面既是工序基准，又是定位基准，基准不重合误差为零。工件在夹具上定位时，定位基准与限位基准是重合的，基准位移误差为零。因此，尺寸的定位误差等于零。（2）夹具误差夹具误差为限位基面与轴线间的距离误差，以及限位基面相对安装基面C的平行度误差是0.01.（3）安装误差因为夹具和主轴是莫氏锥度配合，夹具的安装误差几乎可以忽略不计。（4）加工方法误差如车床主轴上安装夹具基准与主轴回转轴线间的
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