年產(chǎn)3萬(wàn)件發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計(jì)【鉆扇板φ5油孔】【說(shuō)明書+CAD+3D】,鉆扇板φ5油孔,說(shuō)明書+CAD+3D,年產(chǎn)3萬(wàn)件發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計(jì)【鉆扇板φ5油孔】【說(shuō)明書+CAD+3D】,年產(chǎn),發(fā)動(dòng)機(jī),曲軸,加工,工藝,規(guī)程,夾具,設(shè)計(jì),鉆扇板,油孔,說(shuō)明書,CAD
湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
第一章 前言
曲軸是發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)外輸出動(dòng)力的核心部件，是驅(qū)動(dòng)車、船等運(yùn)輸工具的重要?jiǎng)恿?lái)源。曲軸的功用是把活塞、連桿傳來(lái)的氣體力轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)矩，用以驅(qū)動(dòng)汽車的傳動(dòng)系統(tǒng)和發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)以及其他輔助裝置。曲軸的工作情況是極其復(fù)雜的，它是在周期變化的燃?xì)庾饔昧Α⑼鶑?fù)運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)慣性力及它們的力矩作用下工作的，因此承受著扭轉(zhuǎn)和彎曲的復(fù)雜應(yīng)力。
曲軸是內(nèi)燃機(jī)中承受沖擊載荷傳遞動(dòng)力的關(guān)鍵零件，也是內(nèi)燃機(jī)五大件（機(jī)體、缸蓋、曲軸、凸輪軸、連桿）中最難以保證加工質(zhì)量的零件，發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸作為重要運(yùn)動(dòng)部件，同時(shí)因曲軸工況及其惡劣，因而對(duì)曲軸材料、曲軸尺寸精度、表面粗糙度、熱處理和表面強(qiáng)化、動(dòng)平衡等要求十分嚴(yán)格。其中任何一個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量對(duì)曲軸的壽命和整機(jī)的可靠性都有很大的影響。因此世界各國(guó)對(duì)曲軸的加工都十分重視，不斷地改進(jìn)曲軸加工工藝，最大可能地提高曲軸壽命。在大批量生產(chǎn)的條件下，傳統(tǒng)工藝已不能滿足當(dāng)前設(shè)計(jì)和生產(chǎn)需求，在長(zhǎng)時(shí)間、高速運(yùn)轉(zhuǎn)下，曲軸極容易過(guò)早出現(xiàn)失效或斷裂，嚴(yán)重影響曲軸的壽命和整機(jī)可靠性。曲軸的主要失效形式是軸頸磨損和疲勞斷裂，內(nèi)燃機(jī)曲軸部分的結(jié)構(gòu)形狀和主要尺寸對(duì)內(nèi)燃機(jī)曲軸的抗彎疲勞強(qiáng)度和扭轉(zhuǎn)剛度有重要影響，因而在內(nèi)燃機(jī)曲軸設(shè)計(jì)時(shí)，必須對(duì)內(nèi)燃機(jī)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度問(wèn)題予以充分重視。
第二章 曲軸的結(jié)構(gòu)分析及毛坯圖繪制
2.1 分析曲軸的零件圖
零件的結(jié)構(gòu)對(duì)其機(jī)械加工工藝過(guò)程的影響很大，使用性能完全相同而結(jié)構(gòu)不同的兩個(gè)零件，他們的加工難易和制造成本可能有很大的差別。所謂良好的工藝性，首先是這種結(jié)構(gòu)便于機(jī)械加工，即在同樣的生產(chǎn)條件下能夠采用簡(jiǎn)便和經(jīng)濟(jì)的方法加工出來(lái)。此外，零件結(jié)構(gòu)還應(yīng)適應(yīng)生產(chǎn)類型和生產(chǎn)條件的要求。
曲軸是內(nèi)燃機(jī)中最重要的零件之一。它的功用是將活塞和連軸桿傳來(lái)的氣體力轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)矩輸出，以驅(qū)動(dòng)與其相連的動(dòng)力裝置，此外還驅(qū)動(dòng)內(nèi)燃機(jī)本身的配氣機(jī)構(gòu)及各種附件。曲軸在工作中受到氣體力、往復(fù)慣性力以及它們產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩和彎矩的作用，受力情況十分復(fù)雜。其精度要求非常高，它的加工質(zhì)量對(duì)內(nèi)燃機(jī)的工作性能，對(duì)裝配勞動(dòng)量都要很大的影響。曲軸中幾個(gè)主要加工表面、連桿表面、軸承軸頸及錐面鍵槽的精度要求都較高，連桿軸頸需經(jīng)過(guò)拋光。因此,各要素的尺寸精度、位置精度和表面質(zhì)量要求相當(dāng)高.其主要尺寸和精度要求見(jiàn)曲軸零件示意圖2.1。
圖2.1曲軸零件示意圖
根據(jù)曲軸的工作特點(diǎn)，對(duì)其設(shè)計(jì)要求如下：
（1）合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（結(jié)構(gòu)已定）。
（2）足夠的剛度、強(qiáng)度。
（3）足夠的耐磨性、抗震性及尺寸穩(wěn)定性。
（4）一定的尺寸精度、形狀精度、位置精度和表面質(zhì)量。
（5）由于曲軸在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)連桿過(guò)程中承受交變載荷，因此它還應(yīng)具有一定的抗疲勞強(qiáng)度。
以上其中第（2）、（3）、（5）項(xiàng)要求可以通過(guò)選擇曲軸的材料及熱處理工藝予以解決，曲軸的制造精度則由機(jī)械加工來(lái)加以保證。
2.2曲軸主軸頸的精度分析
（1）主軸頸的精度 曲軸在發(fā)電機(jī)中是以它的兩個(gè)支承軸頸與相應(yīng)的軸承內(nèi)孔相配合，從而確定了曲軸在發(fā)電機(jī)中的位置，同時(shí)其軸承的位置也被確定下來(lái)。曲軸的兩個(gè)主軸頸的尺寸精度一樣如圖2.2，長(zhǎng)頭端軸頸尺寸，短頭端軸頸尺寸為 。曲軸主軸頸表面的形位誤差（圓度、同軸度、平行度、局部跳動(dòng)）將直接影響到曲軸的工作精度，造成曲軸的徑向圓跳動(dòng)、和端面圓跳動(dòng)，這些跳動(dòng)又影響其驅(qū)動(dòng)活塞的壓縮平穩(wěn)性。曲軸的軸肩軸承端面對(duì)曲軸回轉(zhuǎn)軸心線的垂直度誤差是使曲軸產(chǎn)生端面圓跳動(dòng)的原因之一。
圖2.2左主軸頸放大視圖
（2）曲軸工作表面的精度：曲軸工作表面是指安裝飛輪的錐面及連接連桿的拐頸，飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)連桿帶動(dòng)缸體中的活塞移動(dòng)。安裝飛輪的工作表面是錐面，具有配合要求的尺寸精度、形狀精度、粗糙度和接觸精度。技術(shù)要求錐面對(duì)右端軸頸中心線同軸度公差為0.01。加工表面應(yīng)光潔不得有裂紋、壓傷、刻痕和黑點(diǎn)等缺陷，如上圖1-2保證錐度為1：10。
如下圖2.3連桿軸頸要求精度磨至，并要求保證靠長(zhǎng)頭端扇板兩側(cè)軸肩間距離為37.5，表面粗糙度為6.3。同時(shí)技術(shù)要求軸頸表面必須光潔不得有裂痕、壓痕、黑點(diǎn)等缺陷。
圖2.3連桿軸頸局部示意圖
（3）曲軸其他表面及孔的精度：其他表面指扇板內(nèi)側(cè)、鍵槽，過(guò)油孔。扇板精度要求表面粗糙度為6.3，兩扇板內(nèi)側(cè)面之間的距離為82。鉆過(guò)油孔要求尺寸表面粗糙度為6.3，油孔要求表面粗糙度為6.3。
（4）曲軸各表面的表面層： 所有曲軸的支承軸頸表面、工作表面及其他配合表面都受到不同程度的摩擦作用，曲軸采用滾動(dòng)軸承、軸頸可以不要求很高的耐磨性，因?yàn)槟Σ赁D(zhuǎn)移給軸承環(huán)和滾動(dòng)體，但是它仍然要求適當(dāng)提高其硬度以改善它的裝配工藝性和裝配精度。
2.3 零件毛坯圖的材料以及成型方法的選定
由于生產(chǎn)規(guī)模大，宜采用高精度和高生產(chǎn)率的毛坯制造方法。精度較高的毛坯制造方法的生產(chǎn)率一般也較高，即節(jié)約原材料又減少機(jī)械加工勞動(dòng)量，又可簡(jiǎn)化工藝和工藝設(shè)備、降低產(chǎn)品的總成本。選擇毛坯時(shí)應(yīng)考慮工件結(jié)構(gòu)形狀和尺寸大小、對(duì)零件的機(jī)械性能的要求及本廠現(xiàn)有的設(shè)備和技術(shù)水平，還應(yīng)考慮可能性和經(jīng)濟(jì)性等因素。
本次設(shè)計(jì)曲軸材料選用為QT600鑄件。根據(jù)制造廠現(xiàn)有的毛坯生產(chǎn)條件和曲軸生產(chǎn)數(shù)量屬于大批量生產(chǎn)類型的生產(chǎn)綱領(lǐng)，考慮到經(jīng)濟(jì)因素，采用殼型鑄造的生產(chǎn)方法，性能高、成本低、效率高、毛坯精度高、加工余量小且組織均勻無(wú)脹砂、縮砂、縮孔等缺陷，表面尺寸精度高，可達(dá)到GB/T 6414-1999 中公差等級(jí)CT8。
2.3.1 零件毛坯圖的繪制
由于零件圖曲軸扇板內(nèi)側(cè)沒(méi)有任何表面粗糙度要求，故兩扇板處切削余量留在外側(cè)，根據(jù)GB/T 6414-1999鑄件尺寸可繪制如下圖2.4和圖2.5毛坯零件圖，剖面線為切削余量。
圖2.4曲軸零件毛坯主視圖
圖2.5曲軸零件毛坯K向視圖
從上圖2.5零件毛坯K向視圖可知，扇板邊緣沒(méi)有任何加工要求，不需要設(shè)置工序加工。
技術(shù)要求：
1)鑄件不得有砂眼裂紋氣孔等缺陷。
2)表面噴丸處理。
3)熱處理：硬度HB229-302。
第三章 制訂加工工藝過(guò)程
3.1 基準(zhǔn)的確定
基準(zhǔn)是用來(lái)確定生產(chǎn)對(duì)象上幾何要素間的幾何關(guān)系所依據(jù)的那些點(diǎn)、線、面或其組合,在機(jī)器零件的設(shè)計(jì)和加工過(guò)程中,按不同要求選擇哪些點(diǎn)、線、面作為基準(zhǔn),是直接影響零件加工工藝性和表面間尺寸、位置精度的主要因素之一。
定位基準(zhǔn)的選擇與工藝過(guò)程的制訂有密切的關(guān)系，故有必要多設(shè)想幾種定位方案比較他們的優(yōu)缺點(diǎn)，周密地考慮定位方案與工藝過(guò)程的關(guān)系，尤其對(duì)加工精度的影響。合理選擇定位基準(zhǔn)對(duì)保證加工精度和確保加工順序都有決定性的影響，基準(zhǔn)的選擇其實(shí)就是基面的選擇。
根據(jù)作用的不同，基準(zhǔn)可分為：
（1）設(shè)計(jì)基準(zhǔn)：零件設(shè)計(jì)圖樣上所采用的基準(zhǔn)，稱為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。這是設(shè)計(jì)人員從零件的工作條件、性能要求出發(fā)，適當(dāng)考慮加工工藝性而選定的。一個(gè)零件圖上可以有一個(gè)也可以有多個(gè)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。
（2）工藝基準(zhǔn)：零件在工藝過(guò)程中所采用的基準(zhǔn)，成為工藝基準(zhǔn)。其中又包括工藝基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)、測(cè)量基準(zhǔn)和裝配基準(zhǔn)。
（3）定位基準(zhǔn)：工件在機(jī)床上或夾具中進(jìn)行加工時(shí)用作定位的基準(zhǔn)，稱為定位基準(zhǔn)。當(dāng)加工主軸頸時(shí)，其位置是由夾具上定位相接的面確定的，故該接觸面即是本道工序的定位基準(zhǔn)。
（4）工序基準(zhǔn)：在工序圖中，用來(lái)確定本工序所加工表面加工后的尺寸、形狀、位置的基準(zhǔn)，稱為工序基準(zhǔn)。應(yīng)對(duì)各工序中的工件加工面作具體分析、確定某面或線作為該工序的基準(zhǔn)。工序基準(zhǔn)采用工件上實(shí)際表面的點(diǎn)、線、面以外，還可以是工件表面的幾何中心、對(duì)稱面或?qū)ΨQ線等。例，加工主軸頸時(shí)以主軸中心線為加工的工序基準(zhǔn)。
（5）測(cè)量基準(zhǔn)：在測(cè)量時(shí)所采用的基準(zhǔn)，稱為測(cè)量基準(zhǔn)。根據(jù)不同工序要求測(cè)量已加工平面位置時(shí)使用不同的測(cè)量基準(zhǔn)，如測(cè)量曲軸總長(zhǎng)時(shí)應(yīng)以曲軸兩端面為測(cè)量基準(zhǔn)。
（6）裝配基準(zhǔn)：在機(jī)器裝配時(shí)，用來(lái)確定零件或部件在產(chǎn)品中所采用的基準(zhǔn)，稱為裝配基準(zhǔn)。
3.2定位基準(zhǔn)的選擇
正確選擇定位基準(zhǔn)是設(shè)計(jì)工藝過(guò)程的一項(xiàng)重要內(nèi)容。在最初的工序中只能選擇未加工的毛坯表面作為定位基準(zhǔn)，這種表面稱為粗基準(zhǔn)。用加工過(guò)的表面作為定位基準(zhǔn)稱為精基準(zhǔn)。另外，為了滿足工藝需要在工件上專門設(shè)計(jì)的定位面，稱為輔助基準(zhǔn)。
3.2.1粗基準(zhǔn)的選擇
粗基準(zhǔn)的選擇影響各加工面的余量分配及不需加工表面之間的位置精度。這兩方面的要求常相互矛盾，因此在選擇粗基準(zhǔn)時(shí)，必須首先明確那一方面是主要的，一般可遵循如下原則：
（1）如果必須首先保證工件上加工表面與不加工表面之間的位置要求，則應(yīng)以不加工表面作為粗基準(zhǔn)。如果在工件上有很多不需加工的表面，則應(yīng)以其中精度要求較高的表面作粗基準(zhǔn)。
（2）如果必須首先保證工件某重要表面的余量均勻，應(yīng)該選擇該表面作粗基準(zhǔn)。
（3）選作粗基準(zhǔn)的表面，應(yīng)平整，沒(méi)有澆口、冒口或飛邊等缺陷，以便定位可靠。
（4）粗基準(zhǔn)一般只能使用一次，即不應(yīng)重復(fù)使用，以免產(chǎn)生較大的位置誤差。
3.2.2精基準(zhǔn)的選擇
選擇精基準(zhǔn)時(shí)應(yīng)考慮如何保證加工精度和裝夾準(zhǔn)確方便等因素，一般遵循如下原則：
（1）用設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為精基準(zhǔn)，以便消除基準(zhǔn)不重合誤差，即所謂“基準(zhǔn)重合”原則。
（2）當(dāng)工件以某一組精基準(zhǔn)定位可以較方便的加工其他各表面時(shí)，應(yīng)盡可能在多數(shù)工序中采用此組精基準(zhǔn)定位，即所謂“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則。
選作統(tǒng)一基準(zhǔn)的表面，一般都應(yīng)是面積較大、孔以及其他距離較遠(yuǎn)的幾個(gè)面的組合。
（3）當(dāng)精加工或光整加工工序要求余量盡可能小而且均勻時(shí)，應(yīng)選擇加工表面本身作為精基準(zhǔn)，而該加工表面與表面之間的位置精度則要求由先行工序保證，即遵循“自為基準(zhǔn)”原則。
（4）為了獲得均勻的加工余量或較高的位置精度，在選擇精度基準(zhǔn)時(shí)，可遵循“互為基準(zhǔn)”的原則。
（5）精基準(zhǔn)的選擇應(yīng)使定位準(zhǔn)確，夾緊可靠。為此，精基準(zhǔn)的面積與被加工表面相比，應(yīng)有較大的長(zhǎng)度與寬度，以提高其位置精度。
因此曲軸的設(shè)計(jì)加工應(yīng)采用統(tǒng)一基準(zhǔn)原則，交替或共同使用中心孔和外表面作為定位基準(zhǔn)。
3.2.3 加工順序的安排
零件表面的加工方法確定之后，就要安排加工的先后順序，同時(shí)還要安排熱處理、檢驗(yàn)等其他工序在工藝過(guò)程中的位置。零件加工順序安排的是否合適，對(duì)加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率率和經(jīng)濟(jì)性有較大的影響?，F(xiàn)將有關(guān)加工順序安排的原則和應(yīng)注意的問(wèn)題分述如下。
按加工性質(zhì)和作用的不同，工藝過(guò)程可以劃分如下幾個(gè)階段：
（1）粗加工階段：這個(gè)階段主要任務(wù)是除去大部分加工余量，為半精加工提供定位基準(zhǔn)，因此主要是提高生產(chǎn)率的問(wèn)題。
（2）半精加工階段：這階段的作用是為零件主要表面的精加工做好準(zhǔn)備（達(dá)到一定的精度和表面粗糙度，的精加工余量），并完成一些次要表面的加工（如鉆孔、攻絲、銑鍵槽等），一般在熱加工以前進(jìn)行。
（3）精加工階段：對(duì)于零件上的精度和表面粗糙度要求高（精度在IT7級(jí)或以上，表面粗糙度在Ra0.8以下）的表面，還要安排精加工階段。曲軸3個(gè)軸頸都需要精加工，其余表面要求不高，這個(gè)階段的任務(wù)主要是提高加工表面的各項(xiàng)精度要求和降低表面粗糙度。此外，對(duì)零件上的精度和表面粗糙要求特高的表面還應(yīng)在精加工后進(jìn)行光整加工。稱為光整加工階段。
（4）機(jī)械加工順序的安排：一個(gè)零件上往往有幾個(gè)加工表面需要加工，這些表面不僅本身有一定的精度要求，而且各表面間還有一定的位置要求。為了達(dá)到這些精度要求，各表面的加工順序就不能隨便安排，而必須遵循一定的原則，這就是定位基準(zhǔn)的選擇和轉(zhuǎn)換決定著加工順序，以及前工序?yàn)楹罄m(xù)工序準(zhǔn)備好定位基準(zhǔn)的原則。
3.2.4熱處理工序的安排
熱處理工序在工藝過(guò)程中的安排是否恰當(dāng)，是影響零件加工質(zhì)量和材料使用性能的重要因素。熱處理的方法、次數(shù)和在工藝過(guò)程中的位置，應(yīng)根據(jù)零件材料和熱處理的目的而定。
(1)退火或正火：為了得到較好的表面質(zhì)量、減少刀具磨損，需要對(duì)毛坯預(yù)先進(jìn)行熱處理，以消除組織的不均勻，降低硬度、細(xì)化晶粒，提高加工性。
(2)時(shí)效：為了消除殘余應(yīng)力應(yīng)進(jìn)行時(shí)效處理（其中包括人工時(shí)效和自然時(shí)效）。
(3)淬火：淬火可提高材料的機(jī)械性能（硬度和抗拉強(qiáng)度等）。
(4)滲碳：由于滲碳的溫度高，容易產(chǎn)生變形，因此一般滲碳工序安排在精加工之前進(jìn)行。
(5)氮化處理:是為了提高零件的表面硬度和抗腐蝕性，一般安排在工藝過(guò)程的后部、該表面的最終加工之前。氮化處理前應(yīng)調(diào)質(zhì)。
(6)表面處理:為了提高零件的抗腐蝕能力、耐磨性、抗高溫能力和導(dǎo)電率等，一般都采用表面處理的方法。如在零件的表面鍍上一層金屬鍍層（鉻、鋅、鎳、銅以及金、銀、鉬等）或使零件表面形成一層氧化膜。表面處理工序一般均安排在工藝過(guò)程的最后進(jìn)行。
3.2.5輔助工序的安排
輔助工序種類很多，包括中間檢驗(yàn)、洗滌、防銹、特種檢驗(yàn)和表面熱處理等。
（1）檢驗(yàn)：檢驗(yàn)工序一般安排粗加工全部結(jié)束之后，精加工之前；送往外車間加工的前后（特別是熱處理前后）；化費(fèi)工時(shí)用于工序和重要工序的前后。以便及時(shí)控制質(zhì)量，避免浪費(fèi)工時(shí)。
（2）特種檢驗(yàn)：X射線、超聲波探傷等多用于工件材料內(nèi)部質(zhì)量的檢驗(yàn)，一般安排在工藝過(guò)程的開(kāi)始。熒光檢驗(yàn)、磁力探傷主要用于工件表面質(zhì)量的檢驗(yàn)，通常安排在精加工階段。如果用于檢驗(yàn)毛坯的裂紋，則安排在加工前進(jìn)行。
（3）清洗、涂防銹油：一般安排在最后工序。
3.2.6加工余量的確定及工序尺寸的確定
零件在機(jī)械加工工藝過(guò)程中，各個(gè)加工表面本身的尺寸及各個(gè)加工表面相互之間的距離尺寸和位置關(guān)系，在每一道工序中是不同的，它們隨著工藝過(guò)程的進(jìn)行而不斷改變，一直到工藝過(guò)程結(jié)束，達(dá)到圖紙上所規(guī)定的要求。在工藝過(guò)程中，某工序加工達(dá)到應(yīng)達(dá)到的尺寸稱為工序尺寸。
工序尺寸的正確確定不僅和零件圖上的設(shè)計(jì)尺寸有關(guān)系，還與各工序的工序余量有關(guān)系。
（1）加工余量的確定：加工余量是指在加工過(guò)程中，從被加工表面上切除的金屬層厚度。加工余量分工序余量和加工總余量（毛坯余量）二種。相鄰兩工序的工序尺寸之差稱為工序余量。毛坯尺寸與成品零件圖的設(shè)計(jì)尺寸之差就稱為加工總余量即毛坯余量，其值等于各工序的工序余量總和。
由于加工表面的形狀不同，加工余量又可分為單邊余量和雙邊余量?jī)煞N。如平面的加工余量則是單邊余量，即實(shí)際所切除的金屬層厚度。對(duì)于外圓和孔等旋轉(zhuǎn)表面而言，加工余量是從直徑上考慮的，故稱雙邊余量。實(shí)際切除的金屬厚度是從直徑上的加工余量的一半。
因各工序尺寸都有公差，故實(shí)際切除的金屬層厚度不等，就產(chǎn)生了工序余量的最大值和最小值。在工藝過(guò)程中，用極值法還是用調(diào)整法計(jì)算工序余量的最大值和最小值，它們的概念是不同的。極值法是按試切加工原理計(jì)算，調(diào)整法是按加工過(guò)程中誤差復(fù)原的原理來(lái)計(jì)算。為了便于加工和計(jì)算，工序尺寸一般按“如體原則”（指向工件材料體內(nèi)的方向）標(biāo)注極限偏差。對(duì)于外表面的工序尺寸取上偏差為零，而對(duì)于內(nèi)表面的工序尺寸取下偏差為零。
極值法計(jì)算的工序最大余量偏大，工序余量偏小，使得工序余量波動(dòng)較大，工序余量的偏差過(guò)大。所以在制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程中，單件或小批量生產(chǎn)時(shí)用極值法計(jì)算，大批量生產(chǎn)和生產(chǎn)穩(wěn)定時(shí)用調(diào)整法計(jì)算，這樣可節(jié)約材料、降低成本。
加工總余量的大小，對(duì)零件的加工質(zhì)量和生產(chǎn)率以及經(jīng)濟(jì)性均有較大的影響。余量過(guò)大不但增加機(jī)械加工的勞動(dòng)量，也增加材料、工具、電力等的消耗從而增加了成本，并使切削力增大而引起工件的變形較大。相反，余量過(guò)小不能保證零件的加工質(zhì)量。確定加工余量的基本原則是在保證加工質(zhì)量的前提下盡量減小加工余量。目前，工廠中確定加工余量的方法一般有兩種，一種是靠經(jīng)驗(yàn)缺定，但這種方法不夠準(zhǔn)確，為了保證不出廢品，余量總是偏大，多用于單件小批生產(chǎn)。另一種方法是查閱有關(guān)加工余量的表格來(lái)確定，這種方法應(yīng)用比較廣泛。
比較合理的方法是加工余量的分析計(jì)算法。這種方法是在了解和分析影響加工余量基本因素的基礎(chǔ)上，加以綜合計(jì)算來(lái)確定余量的大小。
加工總余量的數(shù)值，一般與毛坯制造精度有關(guān)。同樣的毛坯制造方法，總余量的大小又與生產(chǎn)類型有關(guān)，批量大的總余量可以小一些。由于粗加工的工序余量的變化范圍很大，半精加工和精加工的加工余量較小，所以在一般情況下加工總余量的分配是足夠的。
（2）工序尺寸的確定：在零件的機(jī)械加工工藝過(guò)程中，各工序的工序尺寸及工序余量在不斷地變化，其中一些工序尺寸在零件圖上往往不標(biāo)出或不存在，需要在制定工藝過(guò)程時(shí)予以確定。而這些不斷變化的工序尺寸之間又存在著一定的聯(lián)系，需要用工藝尺寸鏈原理去分析它們的內(nèi)在聯(lián)系，掌握它們的變化規(guī)律，正確地計(jì)算出各工序的工藝尺寸。
本設(shè)計(jì)的曲軸毛坯是球墨鑄鐵鑄件，查閱《金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)》可知鑄造件的毛坯厚度約2~5㎜，表面層有缺陷，其特點(diǎn)是有較高的硬度，如果刀具的刀刃切在表面層，將使刀具加速磨損，因此刀具切入金屬的厚度應(yīng)大于表面層的厚度，大批量生產(chǎn)類型用砂型鑄造查得機(jī)械加工余量約為2.5㎜。
3.3 加工工藝過(guò)程的確定
設(shè)計(jì)工藝過(guò)程時(shí)所涉及的主要問(wèn)題是劃分工藝過(guò)程的組成、選擇定位基準(zhǔn)、選擇零件表面加工方法、安排加工順序和組合工序等。
由于零件的加工質(zhì)量、生產(chǎn)率、經(jīng)濟(jì)性和工人的勞動(dòng)強(qiáng)度等，都與工藝過(guò)程有著密切關(guān)系，為此應(yīng)在進(jìn)行充分調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，多設(shè)計(jì)一些方案經(jīng)分析比較，最后確定一個(gè)最合理的工藝過(guò)程。經(jīng)過(guò)以上問(wèn)題的分析、研究、評(píng)比和估算以后，就可盡量考慮工序的集中，減少裝夾和調(diào)整的次數(shù)，以利于保證加工表面間的位置精度。經(jīng)過(guò)綜合分析和調(diào)整，就得到大批量生產(chǎn)條件下的曲軸零件機(jī)械加工工藝過(guò)程如表4-1：
表3-1加工工藝過(guò)程表
工序號(hào)
工序
車間
機(jī)床及編號(hào)
夾具及編號(hào)
01
鑄造
鑄造
02
退火
熱處理
03
探傷檢驗(yàn)
04
表面噴丸處理
10
粗銑兩端面
機(jī)加
雙面銑
V型塊
20
鉆中心孔
機(jī)加
車床
三爪卡盤
30
粗車左扇板外側(cè)、主軸頸左端
機(jī)加
車床
三爪卡盤
40
粗車右扇板外側(cè)、主軸頸右端
機(jī)加
車床
三爪卡盤
50
粗車錐面
機(jī)加
CA6140
三爪卡盤、頂尖
60
鉆連桿軸頸中心孔
機(jī)加
CA6140
鉆床夾具
70
粗車連桿軸頸
機(jī)加
CA6140
鉆床夾具
80
半精車錐面
機(jī)加
CA6140
三爪卡盤、頂尖
90
半精車主軸頸左端
機(jī)加
CA6140
三爪卡盤、頂尖
100
半精車主軸頸右端
機(jī)加
CA6140
三爪卡盤、頂尖
110
半精車連桿頸軸
機(jī)加
CA6140
偏心夾具
120
銑主軸頸左端錐面鍵槽
機(jī)加
立式銑床
銑鍵槽夾具
130
精車主軸頸左端
機(jī)加
CA6140
雞心夾頭
140
精車主軸頸右端
機(jī)加
CA6140
雞心夾頭
150
精車連桿軸頸
機(jī)加
CA6140
偏心夾具
160
鉆第二扇板底油孔
機(jī)加
Z520
鉆床夾具
170
鉆第二扇板側(cè)油孔
機(jī)加
Z520
鉆床夾具
180
鉆連桿軸頸油孔
機(jī)加
Z520
鉆床夾具
190
鉆主軸頸油孔
機(jī)加
Z520
鉆床夾具
200
擴(kuò)Φ10孔
機(jī)加
專用車床
專用夾具
210
擴(kuò)扇板底孔
機(jī)加
專用車床
專用夾具
220
擴(kuò)扇板側(cè)孔
機(jī)加
Z520
專用夾具
230
中心孔倒角
機(jī)加
鉆床
三爪卡盤
240
攻扇板油孔螺紋
機(jī)加
Z512-2
螺孔鉆模
250
檢測(cè)
260
氮化及表面噴丸處理
270
拋光各主軸頸
機(jī)加
車床
拋光夾具
第四章 確定切削用量
4.1 切削用量的確定
在切削加工時(shí)，根據(jù)不同的工件材料、刀具材料和其他技術(shù)經(jīng)濟(jì)要求來(lái)選擇適宜的切削用量。切削用量的大小，反映了單位時(shí)間內(nèi)金屬切除量的多少，它是衡量生產(chǎn)率的重要參數(shù)之一。正確的選擇切削用量，對(duì)保證零件的加工精度、提高生產(chǎn)率、降低刀具的損耗以及降低工藝成本都有很大的意義。
在單件小批生產(chǎn)中，為了簡(jiǎn)化工藝文件，常不具體規(guī)定切削用量，而是由操作工人根據(jù)具體情況自己確定。在大批大量生產(chǎn)中，對(duì)組合機(jī)床和自動(dòng)機(jī)床、多刀加工以及加工精度和表面質(zhì)量要求很高的工序，則應(yīng)科學(xué)地、嚴(yán)格地選擇切削用量，并填入工藝文件切實(shí)執(zhí)行，以便充分發(fā)揮這些高生產(chǎn)率設(shè)備的潛力和高精度機(jī)床的作用。
切削力：切削力對(duì)切削機(jī)理的研究，對(duì)計(jì)算功率的消耗，對(duì)刀具、機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)，對(duì)制定合理的切削用量、優(yōu)化刀具幾何參數(shù)，都有重要的意義。金屬切削時(shí)，刀具切入工件，使被加工材料發(fā)生形成切削所需的力，其來(lái)源有：
（1） 克服被加工材料對(duì)彈性變形的抗力。
（2） 克服被加工材料對(duì)塑性變形的抗力。
（3） 克服切屑對(duì)刀具前刀面的磨擦和刀具后刀面對(duì)過(guò)渡表面和已加工表面的之間的摩擦力。
切削力的指數(shù)公式：
（4.1）
（5.1）式中 CFZ——決定于被加工金屬和切割條件的系數(shù)；
,,——分別是三個(gè)切削用量、被吃刀量ap、進(jìn)給量f、切削速度v的指數(shù)。
KFZ——當(dāng)實(shí)際加工條件與所要求的經(jīng)驗(yàn)公式的條件不符時(shí)，各種因素對(duì)切削力的修整系數(shù)的積。
單位切削力P：指單位切削面積上的切削力，見(jiàn)公式（4.2）
（4.2）
現(xiàn)就幾道工序計(jì)算切削力：
工序：粗車長(zhǎng)端外圓
引用（4.1）切削力公式：
CFZ=270 YFZ =0.75 XFZ=1.0
nFZ=-0.15 ap=1.5 f=0.5 v=8
所以
=9.81×270×1.51.0×0.50.75（60×86）-0.15KFZ
=655.32 KFZ
λF=0.75 δb=0.588GPa
=
=638.12 (N)
切削用量：是指切削速度v、進(jìn)給量f和背吃刀量ap三者的總稱。
（1）切削速度v:它是切削加工時(shí),刀刃上選定點(diǎn)相對(duì)于工件的主運(yùn)動(dòng)的速度，刀刃上各點(diǎn)的切削速度是不同的。
當(dāng)主運(yùn)動(dòng)為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，刀具或工件最大直徑處的切削速度由下式確定
v=π*d*n/1000 (m/s 或 m/min) （4.3）
式中：d——完成主運(yùn)動(dòng)的刀具或工件的最大直徑 (mm)
n——主運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速(r/s或 r/min)
（2）進(jìn)給量f:它是工件或刀具的主運(yùn)動(dòng)每轉(zhuǎn)或每一行程時(shí)，工件或刀具兩者在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上的相對(duì)位移量。
（3）背吃刀量ap ：對(duì)外圓切削和平面刨削、背吃刀量ap等于工件已加工表面與待加工表面間的垂直距離，其中外圓車削的背刀量：
(mm) （4.4）
（4.4）式中：dw——工件待加工表面的直徑（mm）
dm——工件已加工表面的直徑（mm）
對(duì)于鉆孔 （4.5）
對(duì)于鏜孔 （4.6）
本設(shè)計(jì)中，切削用量在工藝卡上各個(gè)工序中都已規(guī)定。因?yàn)榇笈可a(chǎn)需流水線作業(yè)，要保證各工序的生產(chǎn)節(jié)奏均衡。
各工序的具體切削用量，見(jiàn)機(jī)械加工工序卡。
曲軸加工中各道工序的具體加工方法、及步驟，在機(jī)械加工工序卡中有明確的體現(xiàn)。
第五章 曲軸夾具設(shè)計(jì)要求
曲軸加工過(guò)程中,其加工面較多、定位、裝夾較為復(fù)雜，因此設(shè)計(jì)合理的夾具結(jié)構(gòu)是非常重要的。
夾具設(shè)計(jì)一般是在零件的機(jī)械加工工藝過(guò)程制訂之后按照某一工序的具體要求進(jìn)行的。制訂工藝過(guò)程，應(yīng)充分考慮夾具實(shí)現(xiàn)的可能性，而設(shè)計(jì)夾具時(shí)，如確有必要也可以對(duì)工藝過(guò)程提出修改意見(jiàn)。夾具設(shè)計(jì)質(zhì)量的高低，應(yīng)以能否穩(wěn)定的保證工件的加工質(zhì)量，生產(chǎn)效率高，成本低，排屑方便，操作安全、省力和制造、維修容易為其衡量指標(biāo)。
5.1 夾具設(shè)計(jì)的要求
5.1.1 夾具的組成
一般的夾具由以下幾個(gè)部分組成：
（1）定位元件：用來(lái)確定工件在夾具中的位置元件。如：V型塊、定位銷。
（2）夾緊裝置：用來(lái)夾緊工件，使其保持在正確的位置的定位位置上的夾緊裝置和夾緊元件，如：偏心輪、活動(dòng)的V型塊、開(kāi)口墊圈和螺母。
（3）對(duì)刀和引導(dǎo)元件：用來(lái)確定刀具為位置和引導(dǎo)刀具方向的元件。如：對(duì)刀塊、快鉆套。
（4）連接元件：用來(lái)確定夾具和機(jī)床間正確位置的元件，如：定向鍵。
（5）其他元件及裝置：如分度裝置、為便于卸下工件而設(shè)置的頂出器、動(dòng)力裝置的操作系統(tǒng)。
（6）夾具體：將上述元件和裝置連成整體的基礎(chǔ)件。
以上組成部分，并非所有機(jī)床夾具都缺一不可。但是，通常定位、夾緊和夾具體三部分是夾具的主要組成部分。
5.1.2 夾具的功用
（1）保證加工質(zhì)量：如相互位置精度的保證，精度一致性的保證等。由于采用了能直接定位的夾具，因此，可以準(zhǔn)確地確定工件相對(duì)刀具和機(jī)床切削成形運(yùn)動(dòng)中的相對(duì)位置關(guān)系，不受或少受各種主觀因素的影響，可以穩(wěn)定可靠地保證加工質(zhì)量。
（2）提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)加工成本：提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低單件時(shí)間定額的主要技術(shù)措施是增大切削用量和壓縮輔助時(shí)間。采用機(jī)床夾具，即可以提高工件相對(duì)刀具和刀具加工時(shí)的剛度，有利于采用較大的切削用量，又可以省去逐件劃線找正和對(duì)刀等，縮短了安裝工件的時(shí)間；容易實(shí)現(xiàn)多件、多工位加工，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，使安裝工件的輔助工時(shí)大大減小，因此能顯著地提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低成本。例如，采用氣壓、液壓等傳動(dòng)裝置，只需幾秒針就可以完成夾緊動(dòng)作；采用各種快速的聯(lián)動(dòng)夾緊裝置，只需操作一個(gè)手柄即可同時(shí)夾緊多個(gè)工件，或者在幾個(gè)方位上同時(shí)夾緊一個(gè)工件，這都可以大幅度縮短輔助時(shí)間。
由于采用與生產(chǎn)規(guī)模相適應(yīng)的夾具，使工件質(zhì)量穩(wěn)定，廢品大大減少，勞動(dòng)生產(chǎn)率提高，可使用低技術(shù)等級(jí)的工人等，皆可大大降低加工成本。
（3）擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍或改變機(jī)床用途：在單件小批量生產(chǎn)的條件下，工件的種類、規(guī)格較多，而機(jī)床的數(shù)量品種卻有限，為了解決這種矛盾，可設(shè)計(jì)制造專用夾具，使機(jī)床“一機(jī)多用”。在機(jī)床上安裝夾具可以擴(kuò)大其工藝范圍，在車床上或鉆床上安裝鏜模后可以進(jìn)行箱體孔系的鏜削加工，使車床、鉆床具有鏜床的功能。
（4）改善工人勞動(dòng)條件：采用夾具后，工件的裝夾顯然比不用夾具方便、省力、安全。如：采用液壓閥便可完成壓緊或松開(kāi)動(dòng)作；或使用一個(gè)夾具就可完成幾個(gè)孔的加工，而工件只要裝卸一次。使用專用夾具安裝后，定位方便、迅速，夾緊可采用增力、機(jī)動(dòng)等裝置，因此可以減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。還可以設(shè)計(jì)保護(hù)裝置，確保操作者的安全。
（5）在流水線生產(chǎn)中，便于平衡生產(chǎn)節(jié)拍：工藝過(guò)程中，當(dāng)某些工序所需工序時(shí)間特別長(zhǎng)時(shí)，可以采用多工位或高效夾具等，可以提高生產(chǎn)效率，使生產(chǎn)節(jié)拍能夠比較平衡。
5.1.3 夾具設(shè)計(jì)工作的特點(diǎn)
（1）針對(duì)性強(qiáng)，設(shè)計(jì)人員必須全面掌握工藝和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況。
（2）保證加工質(zhì)量和勞動(dòng)生產(chǎn)率是加工設(shè)計(jì)的兩項(xiàng)主要任務(wù)，而保證加工質(zhì)量又是第一位的。
（3）夾緊機(jī)構(gòu)對(duì)整個(gè)夾具結(jié)構(gòu)起決定性作用。
（4）夾具的制造多屬單件生產(chǎn)，因此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮采用組合加工、修配和調(diào)整等措施來(lái)保證夾具的制造精度，盡可能地考慮設(shè)置修配和調(diào)整環(huán)節(jié)，而不能完全依靠完全互換的方法保證制造精度。
（5）設(shè)計(jì)周期短，一般不進(jìn)行強(qiáng)度、剛度的計(jì)算
5.1.4 夾具設(shè)計(jì)的基本要求
夾具設(shè)計(jì)的原則是經(jīng)濟(jì)和適用，它可以概括為“好用、好造、好修”，其中好用是主要的，但好用也必須以不脫離生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際制造和維修水平為前提。具體要求如下：
（1）能保證工件的加工要求
（2）能提高生產(chǎn)率、降低生產(chǎn)成本
（3）操作方便、省力同時(shí)保證安全性
（4）便于排屑
（5）有良好的工藝性
所設(shè)計(jì)的夾具應(yīng)便于制造、裝配、調(diào)整和維修等。
5.1.5 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)原理
（1）確定工件的定位方案：工件在夾具中定位就是要確定工件與夾具定位元件的相對(duì)位置，并通過(guò)引導(dǎo)元件或?qū)Φ堆b置來(lái)保證工件于刀具之間的相對(duì)位置，從而滿足加工精度的要求。對(duì)單個(gè)工件而言，就是使工件準(zhǔn)確地占據(jù)由定位元件所規(guī)定的位置；對(duì)一批工件而言，則是使沒(méi)一個(gè)工件都占據(jù)同一個(gè)位置。
（2）工件在夾具中的定位：六點(diǎn)定位原理 工件在沒(méi)有采取定位措施時(shí)，它在夾具中的位置是任意的，即對(duì)一個(gè)工件來(lái)說(shuō)，其位置是不固定的，對(duì)一批工件來(lái)說(shuō)其位置是變動(dòng)的。工件空間的這種不確定性可用自由度（或不定度）來(lái)描述。把工件看作空間直角坐標(biāo)系OXYZ中的一個(gè)剛體，在沒(méi)有采取定位措施時(shí)，它有六個(gè)自由度，即沿X、Y、Z軸的移動(dòng)自由度，和繞這三個(gè)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，要使工件沿某一方向有確定的位移，就必須設(shè)法限制該方向的自由度。當(dāng)工件的六個(gè)自由度完全被控制后它在空間的位置就完全確定了。
在實(shí)際定位中，定位支承點(diǎn)并不一定就是一個(gè)真正的點(diǎn)，也可能是一線段或一小面積；定位支承點(diǎn)數(shù)量及布置需要從定位元件所限制的自由度數(shù)目來(lái)分析它是幾點(diǎn)定位。軸類零件用圓柱面在長(zhǎng)V型塊上定位，因?yàn)閂型塊限制了工件的四個(gè)自由度，這時(shí)就把V型塊簡(jiǎn)化為在圓柱面上的布置的四個(gè)定位支承點(diǎn)，工藝過(guò)程第一道工序的V型塊定位，如下圖5.1，用V型塊緊靠住扇板增加定位一個(gè)自由度，總共定位5個(gè)自由度。
圖5.1粗銑端面夾緊定位示意
（3）工件在夾具中定位的幾種定位情況
根據(jù)夾具上定位元件限制工件自由度的不同，工件在夾具中的定位，有以下幾種定位情況：
1）完全定位：合理選擇并布置定位元件，使工件的六個(gè)自由度完全被限制而在夾具中占有完全確定的唯一位置，稱為完全定位，在實(shí)際生產(chǎn)加工過(guò)程中很少完全定位工件6個(gè)自由度。
2）不完全定位：沒(méi)有完全限制工件的六個(gè)自由度，但已能滿足加工要求的定位，稱為不完全定位。在生產(chǎn)中有些加工工序，并不要求工件完全定位，如圖5-1所示工序，只要求部分定位即限制部分自由度。這里有兩種情況：一種是由于工件的幾何形狀特點(diǎn)，限制工件某些方向的自由度沒(méi)有意義。因?yàn)樵撟杂啥却嬖诓⒉挥绊懸慌ぜ趭A具中位置的一致性。另一種情況是由于加工特點(diǎn)，工件某些方向的自由度錯(cuò)的存在并不影響加工要求。
考慮定位方案時(shí)，應(yīng)首先分析必須限制哪些自由度，然后以相應(yīng)的定位支承點(diǎn)去限制這些自由度。分析需要限制那些自由度時(shí)，首先考慮工件的形狀特點(diǎn)。完整的球形，可不必考慮限制繞三根軸轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度；對(duì)光滑的軸、套及盤形零件，則不必考慮限制繞本身軸心線的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。然后再根據(jù)工序的加工要求確定必須限制的自由度，選擇或設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)亩ㄎ辉?duì)工件進(jìn)行定位，以保證限制這些自由度。
有時(shí)夾具上增設(shè)支承點(diǎn)，限制工件余下的自由度是為了承受切削力、夾緊力等的需要。有時(shí)為了安全可靠，在工件前方和側(cè)面也加支承是必要的。
3）欠定位
工件實(shí)際定位所限制的自由度數(shù)目不少于按其加工要求所必須限制的自由度數(shù)目，稱為欠定位。
4）過(guò)定位
幾個(gè)定位支承點(diǎn)重復(fù)限制同一自由度，這種重復(fù)定位現(xiàn)象叫過(guò)定位（重復(fù)定位）。
大多數(shù)情況下，應(yīng)避免過(guò)定位，但在一定條件下也是允許的。該條件就是要求工件定位基準(zhǔn)與夾具定位元件都有較高的形狀和位置精度。
5.1.6 定位方式及其所用的定位元件
工件在夾具中定位時(shí)，除了正確運(yùn)用六點(diǎn)定位原理和合理選擇定位基面外，還要合理選用定位元件。各類定位元件結(jié)構(gòu)雖然不同，但在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足以下共同要求：定位工作面精度要求高。如尺寸精度常為IT6~IT8級(jí)，表面粗糙度 Ra一般為0.8~0.2um；要有足夠的強(qiáng)度和剛度；定位工作表面要有較好的耐磨性，以便長(zhǎng)期保持定位精度。一般定位元件多采用低碳鋼滲碳淬火或中碳鋼淬火，淬火硬度為HRC58~62；結(jié)構(gòu)工藝性要好，以便于制造、裝配、更換和排屑。
工件定位基面的形狀通常是平面、外圓柱面、內(nèi)孔、錐面和成形表面（如漸開(kāi)線）。下面分析各種類型表面的定位方式極其所用的定位元件。
（1）工件以平面定位
這種情況下所用的定位元件，根據(jù)是否起限制自由度的作用和能否調(diào)整可分為以下幾種：
1）主要支承 起限制自由度作用的支承。
固定支承：屬于此類的有各種支承釘和支承板。在大中型零件用精確定位時(shí)，多采用支承板。平頭支承釘或支承板一般在安裝到夾具體上后，需將工件表面最終磨平，以保證它們?cè)谕黄矫嫔?，切與夾具體底面保持必要的位置精度故需在高度尺寸方向上預(yù)留磨量。
可調(diào)支承：即支承位置可在一定范圍內(nèi)調(diào)整，并用螺母鎖緊。當(dāng)定位基面是成型面、臺(tái)階面等，或各批毛坯的尺寸及形狀變化較大時(shí)，用這類支承。可調(diào)支承一般對(duì)一批工件只調(diào)整一次，調(diào)整后它的作用相當(dāng)于一個(gè)固定支承。
自位支承（浮動(dòng)支承）：在定位過(guò)程中自位支承的位置是隨著定位基準(zhǔn)面的變化而自動(dòng)與之相適應(yīng)。因此盡管每一個(gè)自位支承與工件可能不止一點(diǎn)接觸，實(shí)際上它只能限制一個(gè)自由度，即只起一個(gè)定位支承點(diǎn)的作用。在夾具設(shè)計(jì)中，為使工件支承穩(wěn)定，或?yàn)楸苊膺^(guò)定位，常采用自位支承。
2）輔助支承 輔助支承不起定位作用。
輔助支承在形式上與可調(diào)支承相似，但他們的作用不同，輔助支承對(duì)每一個(gè)工件都需要重新調(diào)整，它不起定位作用，必須在工件被放到主要支承上后才參與工作。多用于增加工件的剛度、夾具的剛度以及工件的預(yù)定位。有時(shí)也用來(lái)承受工件重力、夾緊力或切削力。
（2）、工件以外圓柱面定位
工件以外圓柱面定位有支承定位和定心定位兩種。
支承定位：有平頭支承定位、V形塊定位。
V形塊不僅做定位元件用，有時(shí)也做夾緊元件用。鉆Φ5扇板底孔的夾具中，曲軸零件除以壓板和螺栓定位外，曲軸固定在V形塊上定位，一共限制6個(gè)自由度。
V形塊的結(jié)構(gòu)尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化，其兩斜面的夾角α一般有60°、90°、120°三種。以90°為最常用。V形塊也可以自行設(shè)計(jì)，根據(jù)所需定位的外圓直徑來(lái)計(jì)算，先設(shè)定夾角α、V形塊的開(kāi)口大小N、和V形塊的高度H只值，再求V形塊的標(biāo)準(zhǔn)定位高度T值。T值必須標(biāo)注，以便加工檢驗(yàn)。
尺寸N：當(dāng)α=90°時(shí)， N=1.41D-（0.28~0.32）D=（1.09~1.13）D；
當(dāng)α=120°時(shí)，N=2D-（0.48~0.55）D=（1.45~1.52）D。
尺寸H：對(duì)于工件為大直徑H≤0.5D，對(duì)于工件為小直徑H≤1.2D。
尺寸D可以計(jì)算如下：
（5.1）
V形塊用四個(gè)內(nèi)六角頭螺釘和兩個(gè)圓柱銷固定在夾具體上。
定心定位：外圓柱面非常容易采用動(dòng)定心裝置，將其軸線確定在要求上的位置上。如常見(jiàn)的三爪自定心卡盤和彈簧夾便是最普通的實(shí)例。
（3）工件以圓孔定位
1）心軸定位 心軸用來(lái)定位回轉(zhuǎn)體零件，它的種類很多。
圓柱心軸過(guò)盈配合，由于要依靠過(guò)盈量產(chǎn)生的加緊力來(lái)傳遞扭矩，心軸定位外圓和工件內(nèi)孔常采用H7/r6配合。導(dǎo)向部分與定位孔作間隙配合便于定位孔開(kāi)始?jí)喝胄妮S時(shí)起正確引導(dǎo)作用。兩側(cè)銑扁的傳動(dòng)部分，帶有凸肩的起軸向定位作用，可以限制五個(gè)自由度；不帶有凸肩的結(jié)構(gòu)，只限制工件的四個(gè)自由度，但可同時(shí)加工工件的兩個(gè)端面，在工件壓入時(shí)需另外采取措施保證軸向位置。過(guò)盈配合的心軸容易破壞工件的內(nèi)孔表面且裝卸費(fèi)時(shí)，一般采用幾根心軸交替作用。間隙配合的心軸，靠螺母鎖緊的磨擦力來(lái)抵抗切削力。工件裝卸方便，單必須有凸肩軸向定位，且定心精度較差。以上幾類心軸都用前后頂尖與機(jī)床的前后頂尖相連接，有時(shí)（特別是短心軸）傳動(dòng)部分也可以做成與機(jī)床主軸錐孔相配合的錐柄，利用錐體連接，實(shí)現(xiàn)定心與轉(zhuǎn)動(dòng)。
錐度心軸 錐度心軸，將心軸做成小錐度，可提高定心精度，又不破壞工件內(nèi)表面，為了防止工件在心軸上傾斜，故用小錐度。這種心軸定心精度很高，可達(dá)0.005~0.01mm。但它是靠工件與心軸上一小段配合，由斜鍥作用的摩擦力來(lái)抵抗切削力，因此切削力不能太大，只能在精度加工中使用。由于錐度小，工件定位孔的微小變化都會(huì)使工件在心軸上的軸向位置產(chǎn)生很大的變化，因此工件定位孔的精度不能低于IT7級(jí)。
自動(dòng)定心裝置 工件以圓孔定位易采用自動(dòng)定心加緊裝置，它可使工件同時(shí)定位并加緊，減少定位和加緊的時(shí)間。常用的彈性心軸如彈簧頭（漲胎式）心軸，液性塑料心軸。其特點(diǎn)是定位精度高，工件裝卸方便。
2）定心銷 主要用于零件上的中小孔定位，一般直徑不超過(guò)50 mm。定位銷有兩類，一是圓柱形定位銷，限制兩個(gè)自由度（短柱銷）；另一類是菱形銷，限制一個(gè)自由度。
3）錐銷 固定錐銷，限制工件三個(gè)自由度；活動(dòng)錐銷，限制工件兩個(gè)自由度；固定錐銷與活動(dòng)錐銷組合定位，限制工件五個(gè)自由度。
（4）工件以圓錐孔定位
工件以圓錐孔定位時(shí)，最常用的定位方式是用圓錐心軸，限制工件五個(gè)自由度。作為圓錐孔定位的特例是用頂尖定位，固定頂尖限制工件的三個(gè)自由度，活動(dòng)頂尖限制工件的兩個(gè)自由度。
（5）組合定位
1）一個(gè)平面及其垂直的兩個(gè)孔的組合 這種定位方式所用的定位元件是一個(gè)平面和兩個(gè)定位銷（為避免過(guò)定位，其中一個(gè)為削邊銷），俗稱“一面兩銷”定位，是一種非常典型和常見(jiàn)的定位方式。大批大量生產(chǎn)的流水線、自動(dòng)線上所用的夾具廣泛采用這種定位方式。
2）一個(gè)平面及其垂直的孔的組合 這種情況大多用于帶臺(tái)階的心軸定位，即一個(gè)定位銷和一個(gè)與它垂直的環(huán)行平面的組合。為了避免過(guò)定位，用長(zhǎng)銷小平面或短銷大平面的方案。如果工件的孔和端面不垂直度，則要用球面墊圈，以保證長(zhǎng)銷和大端面的接觸。如果工件的孔和端面的垂直度很好，夾具上定位銷和環(huán)行平面垂直度很好，則可以允許用長(zhǎng)銷大平面，這時(shí)的過(guò)定位對(duì)加工精度無(wú)影響。
5.1.7 定位誤差分析
在機(jī)械加工中產(chǎn)生誤差的因素可歸納為以下兩類：一類與所有夾具有關(guān)的誤差，包括工件在夾具中定位誤差、夾緊誤差、夾具在機(jī)床上的安裝誤差、夾具的幾何誤差及刀具調(diào)整誤差；另一類是加工過(guò)程誤差，如加工誤差、工藝系統(tǒng)受力變形等。這些誤差引起的被加工工件在加工尺寸上的誤差總和，若在工件公差允許范圍內(nèi)，即為合格，用公式表示為：
（5.2）
式中： ——加工總誤差
——定位誤差
——除定位誤差外，與夾具有關(guān)的其他誤差；
——加工過(guò)程誤差
T（K）——工件誤差
在夾具設(shè)計(jì)時(shí)，一般取
=NT（K） 1/3
收藏