十字轴夹具机械制造课程设计说明书

课程设计说明书

（2016-2017学年第二学期）

课程名称机械制造技术基础课程设计

设计题目十字轴夹具课程设计

院（系）机电工程系

专业班级14级机械设计制造及其自动化2班

姓名陈瑞玲

学号2014103210200

地点实验楼205

时间2017年5月23日—2017年6月18日成绩：指导老师：郭雄

目录

目录

1 设计总说明 (3)

2 毛坯的选择 (3)

2.1选择毛坯的类型和制造方法 (3)

2.1.1 毛坯的类型 (3)

2.1.2 毛坯的制造方法 (3)

2.2绘制毛坯图 (3)

3 机械加工工艺规程的编制 (4)

3.1拟定工艺路线 (4)

3.2机械加工工艺设计 (5)

3.3填写工艺过程卡 (17)

3.4填写工序卡 (17)

4 机床夹具结构方案设计 (17)

4.1定位装置设计 (17)

4.2加紧装置设计 (18)

4.3对刀导向方案设计 (18)

4.4夹具体的设计 (18)

4.5确定夹具在机床上的安装方式 (19)

5 夹具装配图的绘制及其分析计算 (19)

5.1夹具的分析计算 (19)

5.2夹具装配图的绘制 (20)

5.3夹具零件图的绘制 (21)

小结 (22)

参考文献 (23)

附录 (24)

广东海洋大学寸金学院机械制造课程设计说明书

十字轴夹具课程设计

机械设计制造及其自动化专业，

指导教师：郭雄

机械制造技术基础课程设计

1 设计总说明

该零件形状相对比较简单，从图中可以看到零件有四个轴颈及轴颈上的几个平面，主要通过铣、车、磨、镗等加工方法来完成零件的加工

批量：年产30000件产品，单班生产；该零件的尺寸精度要求较高，因此，在设计工艺时要考虑其加工质量和生产效率。

2 毛坯的选择

2.1 选择毛坯的类型和制造方法

由于零件主要承受压力，故选用材料20CrMnTi，为低碳合金结构钢，是一种完全满足十字轴的力学性能，价格经济的常见材料。所以十字轴的毛坯材料选用20CrMnTi,毛坯采用模锻方法制造。

2.1.1毛坯的类型

20CrMnTi是渗碳钢,渗碳钢通常为含碳量为0.17%-0.24%的低碳钢.汽车上多用其制造传动齿轮.是中淬透性渗碳钢中CrMnTi 钢,其淬透性较高,在保证淬透情况下,具有较高的强度和韧性,特别是具有较高的低温冲击韧性.20CrMnTi表面渗碳硬化处理用钢.良好的加工性,特加工变形微小,抗疲劳性能相当好.用途:用于齿轮,轴类,活塞类零配件等.用于汽车,飞机各种特殊零件部位

2.1.2毛坯的制造方法

由于零件材料为20CrMnTi，形状规则，因此选用模锻方法制造毛胚，精度等级为IT14，机械加工前应正火消除内应力。

2.2 绘制毛坯图

图2-1

3 机械加工工艺规程的编制

3.1拟定工艺路线

通过分析可得

(1)四个轴颈尺寸为

020

.0

053

.0

22-

-

φmm，m

R

a

μ5.

12，长度为（81±0.25）mm

(2)各轴颈中心线的不相交度公差为0.06mm,轴颈中心线的垂直度公差为0.075mm/97mm。

(3)表面渗碳层的深度为0.9～1.3mm。

(4)表面硬度为58～63HRC。

(5)锻件硬度为200～230HB。

(6)磨后进行磷化处理。[5]

在工艺的设计中需要着重解决好以下问题:

（1）轴颈表面所要求的精度。

（2）各轴颈中心线的不相交度和垂直度公差所要求的精度。

（3）尽量减少工件的装夹时间，以提高生产效率。

生产纲领：年产30000件产品，单班生产；

通过查找资料，最终拟定两套方案：

方案一：铣四轴颈端面→钻四轴颈端面中心孔→顶中心孔车四轴径外圆、倒角、车槽→铣平面→顶磨四轴颈→端面靠平→渗碳淬火处理→检测形位公差和校正→钻四轴颈中心孔→顶磨四轴径→磷化处理。

方案二：铣端面→镗中心孔→中间检查→车外圆、倒角、车槽→铣平面→中间检查→热处理→粗磨轴颈→精磨轴颈→最终检查→磷化处理；

通过比较可得方案一的工序较多，需钻两次中心孔，铣两次端面，工件经过磨削后再进行热处理，在热处理过程中，工件会变形，影响零件的精度，方案二工序较少，工件经过热处理后再进行磨削，零件的精度可以得到保证。方案一有部分工序需重复，生产效率较低，对批量生产不利。方案二工序虽较少，但生产效率较高。从总体看，结合零件的生产要求，方案二更合理。

3.2 机械加工工艺设计

根据选定的工艺方案，可以发现在加工过程中“铣端面”这一道工序使毛坯的总长度变短，车外圆粗磨及精磨使各轴颈的尺寸变小。因此只要查出这三道工序加工余量就可以知道毛坯的尺寸。

通过查询机械加工工艺手册可知：

精磨加工余量：0.2mm

粗磨加工余量：0.12mm

半精车加工余量：1.3mm

粗车加工余量：2.0mm

精铣加工余量：2.5mm

由此可以得到轴颈的尺寸为：22+0.2+0.12+1.3+2.0=25.62mm

十字轴毛坯的长度为：（81+2.5）×2=167mm

查手册可知，模锻件中心尺寸距尺寸偏差在0～30mm 为0.3mm ，在80～120mm 为0.5mm,考虑到加工时的余量，轴颈的基本尺寸定为27φ

因此，零件的毛坯尺寸便可以确定下来

轴颈尺寸为：

3.03.027+-φmm 十字轴Φ46mm 中心线到轴端面的毛坯尺寸为：

5.005.83mm 根据各工序的加工方法及加工所能达到的经济精度[8]，可以定出各工序的加工尺寸：

3.03.027+

-φ→21.0042.23φ→0020.032.22-φ→020.0050.02.22--φ→020.0053.022--φ

3.2.1铣端面的工艺设计计算

根据查找《金属机械加工工艺人员手册》的结果可得如下表格：

表3-1 铣刀直径的选择

铣十字轴端面采用端铣刀，根据十字轴的加工余量可知：

背吃刀量2.5≤p a ≤3mm

侧吃刀量e a =32mm

根据背吃刀量和侧吃刀量，可知：

铣刀直径0d =80mm

由于背吃刀量2.5≤p a ≤3mm ，所以铣削时可一次加工完成，根据端面的表面粗糙度a R =1.25，由文献《工艺材料》表8-96可知：铣刀每转进给量为:

f=0.2~0.3mm/r

由于工件材料为20CrMnTi ，为低碳钢，毛坯的硬度为200∽230HB, 由文献《工艺材料》表8-99，可查得硬质合金刀具铣削速度范围，如下表所示：

表3-2 硬质合金刀具铣削速度推荐范围

这里选择铣削速度范围为c v =1.0~1.91-?s m

考虑到背吃刀量和每转进给量，取c v =1.61

-?s m

根据公式 1000/0n d v c π=， 式中，c v ——铣削速度

0d ——铣刀直径

n ——铣刀转速

可得铣刀转速： s r d v n c /4.68014.36.1100010000=??==π

根据机床的转速，取n=340r/min=5.67r/s 。所以实际切削速度为

s m n d v c /42.167.5801000/0=??==ππ

所以确定切削用量为：

p a =3mm ，f=0.3mm/r ；c v =1.42m/s ；n=5.67r/s 。

采用的铣刀为：硬质合金可转位锥柄面铣刀

直径0d =80mm ，铣刀总长度为157mm ，铣刀的国标为GB/T 5342.2-2006。

铣端面这一工序采用双端面铣削机床，工件只需装夹两次便可以完成四个端面的铣削。工件通过三个V 形块以十字轴的外圆来定位。

这一工序的定位原理：

V1、V2、V3分别表示3个V 形块，V2、V3限制了十字轴沿Z 轴和Y 轴的转动和移动，V1限制了十字轴沿X 轴的转动，V1同时还起到了一个定位的作用，即只要确定V1的中心线到端铣刀的距离，同时确定两端铣刀之间的距离便可保证十字轴两端面之间的对称度要求。这样只要把工件安装好之后，再把工作台沿Y 轴移动，便可同时加工零件的两个端面。加工好后，再把工件取下来旋转90度，便可加工另个两个端面。

3.2.2镗中心孔的工艺设计计算

在镗中心孔时，先调整好镗刀的位置，零件装夹好之后，镗刀只需向前移动，当达到规定的深度后再退刀。

得到如下图所示的中心孔：

图2-2

切削用量计算

（1）选择切削用量 背吃刀量

232/==D a p mm

确定进给量，由文献《工艺材料》表8-69，可查得高速钢刀具镗孔时的进给量： f=0.15~0.40mm/r

按机床说明书，取f=0.20mm/r 。

（3）切削速度 由文献《机械加工工艺手册》8-71，可得高速钢刀具镗孔时的切削速度：s m v c /42.0=

按公式计算主轴转速 s r d v n c /38.131042.010*******=??==ππ

根据机床说明书，取n=10r/s ，故实际切削速度

s m nd v c /32.01000/10101000/0=??==ππ

上述计算结果与机床值相比，均允许，确定采用切削用量

23=p a mm ，f=0.20mm/r ，s m v c /42.0=，n=10r/s 。

3.2.3车削的工艺设计计算

这一工序主要车削轴颈的外圆以及车槽，都以中心孔为辅助精基准。第一次走刀为粗车，它能达到的经济精度为IT11~IT13，第二次走刀为半精车，它能达到的经济精度为IT8~IT9，第三走刀也为半精车。

为了减少零件装夹的时间，提高生产效率，不用三爪卡盘，用两个顶尖定位十字轴，并用一个夹具把十字轴和车床主轴连接起来，使十字轴和机床主轴的转速一致。夹具简图如下图所示：

图3-2 车削所用的顶针夹具

车削这一工序在CE7120U 半自动液压仿形车床上完成，车外圆时选用的车刀为：可转位外圆车刀，刀杆尺寸为16mm ?25mm ，粗、精加工兼顾。

3.2.4确定粗车时的切削用量

1）确定背吃刀量

p a 由于粗车时直径的加工余量为3mm ，因此，加工时的单边余量为1.5mm ，即p a =1.5mm 。

（2）确定进给量f 由《机械加工余量手册》表8-50，可查得硬质合金及高速钢车刀粗车外圆时的进给量，可知粗车时的进给量为f=0.3~0.4mm/r ，根据机床说明书，初步选定f=0.3mm/r 。

（3）选择切削速度c v 由文献[9，638]表8-57，可查得外圆切削速度参考表，可得切削速度范围为s m v c /17.2~667.1=。取s m v c /7.1=。

（4）确定主轴转速n 由公式

4.16)33/(0.21000/1000=??==ππd v n c （r/s ）

根据机床说明书，取n=16r/s 。此时切削速度为：

s m dn v c /66.11016331033=???==--ππ

（5）校核机床功率 由机床说明书表7-59，可查得切削力的公式及相关参数。主切削力：

c Fc Fc fC C Fc F Z c Y X p F n c K v f a C F 6081.9?=

= 95.092.088.13.05.127060

81.915.075.015.0???????--

=693（N ）

切削功率： 3.11088.16931033=??==--c c c v F P （kW ）

由机床说明书查得，机床电机功率5.7=E P (kW)，取机床传动效率，8.0=η时

6.138.0173.1=?=<=ηE c P P (kW)

所以，机床功率足够。最后选定粗车的切削用量为：

p a =1.5mm ，f=0.3mm/r ，s m v c /66.1=，n=16r/s

3.2.5确定半精车时的切削用量

（1）确定背吃刀量p a 取即p a =0.55mm 。

（2）确定进给量f 由文献《机械加工余量手册》表8-51，可查得硬质合金车刀和高速钢车刀半精车与精车外圆和端面时的进给量。预估切削速度c v >1.66mm/s 时，可查得f=0.35~0.40mm/r 。根据机床说明书，取f=0.36mm/r 。

3）确定切削速度c v 与机床主轴转速 由文献《机械加工余量手册》表8-57，可得切削速度范围c v =1.667~2.17mm/s 。考虑到进给量取得较大，故取c v =2m/s 。按公式得主轴转速

)/(95.21)29/(0.21000/1000s r d v n c =??==ππ

按机床说明书，取n=20r/s 。按公式算得实际切削速度为

s m dn v c /88.11020301033=???==--ππ

此速度大于预估速度，故可用。由于半精车切削力较小，故一般不需验算。最后选定半精车的切削用量为：

p a =0.55mm ，f=0.36mm/r ，s m v c /88.1=，n=20r/s 。

3.2.6倒角

差速器在工作时，四个行星齿轮安装在十字轴的四个轴颈上，倒角一方面便于行星齿轮的安装，同时也可以减小十字轴在工作时应力过于集中的问题。

由于外圆车刀可以倒o 45的角，因此在半精车过后，机床可以不用停车，只需把刀具退回到轴的端面，由于外圆车刀可以倒o 45的角，可以直接用外圆车刀来倒角。半精车过后，工件的尺寸变为mm 32.28φ，而零件的最终尺寸为28φ，对好刀之后，工件的单边加工余量： 0.32/2+1=1.16mm 。因此，倒角时的切削用量为：

mm a p 16.1=，f=0.36mm/r ，s m v c /88.1=，n=20r/s 。

3.2.7车槽

（1）选用刀具 由文献《机械加工手册》表4-13，可查车刀型号，选用成形切断车刀，由于槽的宽度为 3.5mm,所以，车刀宽度为

3.5mm 。

（2）确定进给量 由文献《机械加工手册》表8-52，可查得切断和切槽的进给量，工件直径在20~40时的进给量为f=0.10~0.12mm/s ，初步选定进给量为f=0.10mm/s 。

（3）确定切削速度c v 与机床主轴转速 由文献[9，637]表8-55，可查得切断和切槽时的切削用量。

可得硬质合金车刀在车槽时进给量为f=0.10mm/s 时的切削速度为s m v c /76.1=。 切槽时，最终直径与初始直径之比不同应乘下面的修正系数。

表3-4 最终直径与初始直径不同时所对应的修正系数

轴颈的最终直径为5.27φ，初始直径为33φ。因此

d d /1=27.5/33=0.83

所以修正系数K=0.84

所以，切削速度为

s m v c /4784.184.076.1=?=

根据公式计算主轴转速

)/(28.14)33/(48.11000/1000s r d v n c =??==ππ

根据机床的主轴转速范围，取)/(14s r n =

所以实际切削速度为

s m dn v c /45.11014331033=???==--ππ

最后选定车槽时的切削用量为：

mm a p 75.2=，f=0.10mm/s ，s r n /14=，s m v c /45.1=

3.2.8铣平面的工艺设计计算

铣平面这一工序是在轴颈的外圆上铣平面，每个轴颈铣两个平面，以轴颈表面为精基准，这样工艺基准与设计基准重合。

铣平面时是在mm 5.27φ这段轴上加工，两平面之间的距离为27mm,假设两平面以中心轴完全对称，则每个平面加工的深度为h=(27.5-27)/2=0.25mm 。

选择铣刀

由于是铣平面，这里选用莫氏锥柄立铣刀（高速钢立铣刀）。这里背吃刀量为mm a p 25.0=，经计算所铣平面的宽度不超过10mm ，选用mm d 200=，齿数为4，取侧吃刀量mm a e 3≈。

选择切削用量

（1）确定背吃刀量 mm a p 25.0=

（2）确定进给量 已知侧吃刀量，由文献《工艺材料》表8-98，可查得高速钢立铣刀每齿的进给量，可取Z mm f Z /06.0~10.0=，取Z mm f Z /8.0=。

（3）确定铣削速度和刀具转速 由文献《工艺材料》表8-99，可查得高速钢刀具铣削速度范围，可得，低、中碳钢在硬度为225~290时的铣削速度为s m v c /60.0~25.0=。由于背吃刀量很小，可当作精铣，可以取s m v c /60.0=。根据公式计算刀具转速：

)/(39.2)80/(60.01000/1000s r d v n c =??==ππ

根据机床的转速范围取s r r n /30.2min /420==

所以，进给量为r mm Z f f Z /2.348.0=?=?=

所以实际切速度为

s m dn v c /58.01030.2801033=???==--ππ

最后选定铣平面时的切削用量为

mm a p 25.0=，s r n /3.2=，s m v c /58.0=，r mm f /2.3=

3.2.9热处理

十字轴在工作时，四个行星齿轮在十字轴的轴颈处转动，因此对十字轴四个轴颈有很高的要求：表面硬度要高，有较高的耐磨性和疲劳强度；心部要有较好的塑性和韧性。十字轴的材料为20CrMnTi ，是性能良好的渗碳钢，淬透性较高，经渗碳淬火后具有硬而耐磨的表面与坚韧的心部。因此，零件经过表面热处理，可以满足零件的要求。

由于零件表面渗碳层深度为0.9～1.3mm ，考虑到热处理后还需进行磨削加工，粗磨和精磨总的作余量为0.32mm ，因此，零件在热处理时的表面渗碳层深度应为 1.22～

1.62mm 。

为提高效率，采用感应加热表面淬火方式。

感应加热表面淬火原理：

感应线圈中通以交流电时，即在其内部和周围产生一与电流相同频率的交变磁场。若把工件置于磁场中，则在工件内部产生感应电流，并由于电阻的作用而被加热。由于交流电的集肤效应，靠近工件表面的电流密度大，而中心几乎为零。工件表面温度快速升高到相变点以上，而心部温度仍在相变点以下。感应加热后，采用水、乳化液或聚乙烯醇水溶液喷射淬火，淬火后进行180-200℃低温回火，以降低淬火应力，并保持高硬度和高耐磨性。[11]

由于零件的尺寸较小，淬硬深度在0.2～2mm 范围内，因此采用高频感应加热方式。高频感应加热的频率为100～1000KHZ 。

确应感应加热加热的频率：

根据高频感应加热公式：

f /20=δ

式中，f ——为频率，单位KHz ；

δ——加热深度，单位为mm 。

零件表面渗碳层深度为1.22～1.62mm ，取mm 3.1=δ

所以，

69.2363.120202

2=??? ??=??? ??=δf (KHz)

热处理工艺：淬火前先进行渗碳处理，渗碳温度为920～940℃。淬火时用专用高频淬火设备，加热频率为237KHz ，高频加热至830～870℃直接淬火（乳化液淬），淬火后再在180～200℃回火。 3.2.10磨削的工艺设计计算

选择磨料品种和结合剂 工件为低碳钢，经过热处理，由文献《工艺材料》表4-64，选择白刚玉（WA ），因为白玉刚适于磨削淬火钢、合金钢、高碳钢、高速钢以及加工螺纹及薄壁件等。由文献《工艺材料》表4-70，可选择陶瓷结合剂V(A)。

确定刀具型号 选用平形砂轮，形状尺寸为3212150??，粗磨时磨具粒度为F36~F46，精磨时的磨具粒度F60~100。

由文献《金属切削刀具》表8-120，可得如下表所示的数据 ：

表3-5 工件回转的圆周速度

工件回转的圆周速度1min /-?m v w

纵进给量如下表所示：

表3-6 磨外圆时的纵进给量

粗磨时，取1min /22-?=m v w ，根据公式

1000/w w w n d v π=

式中，w d ——工件直径（mm ）；

w n ——工件主轴转速（m/min ），

w v ——工件回转的圆周速度（m/min ）。

可得

23.2502814.32210001000=??=??=w w w d v n π（r/min ）

由此可选择磨床型号为：MMB1312[10]，此机床工件主轴转速范围为120~940r/min ，为无级调速。

取230=w n r/min ，得工件实际转速为：

23.201000/230281000/=??==ππw w w n d v （m/min ）

由文献《工艺材料》表8-120，查得当工件每转的纵给量为=a f 0.5s b =6mm 时，工

作台单行程的横进给量为111-?=st m f t μ。

精磨时，取1min /35-?=m v w ，根据公式1000/w w w n d v π=，可得

89.3972814.33510001000=??=??=w w w d v n π（r/min ）

取370=w n r/min ，得工件实际转速为：

55.321000/370281000/=??==ππw w w n d v （m/min ）

由文献《工艺材料》表8-120，查得工件每转的纵给量为r mm f a /10=，工作台单

行程的横进给量18.6-?=st m f t μ。

计算砂轮切削速度：

MMB1312磨床砂轮主速有1550r/min 和2200r/min ，粗磨时选用1550r/min ，精磨时选用2200r/min 。根据公式

1000/0n d v c π=

式中， c v ——砂轮切削速度（m/s ）；

0d ——吵轮直径（mm ）；

n ——砂轮主轴转速（r/s ）。

可得，粗磨时的砂轮切削速度为：

174.1210006015015501000/01=???==ππn d v c （m/s ）

精磨时的砂轮切削速度为：

28.1710006015022001000/02=???==ππn d v c （m/s ）

由于1c v 、2c v 均小于35，故可用。

所以,粗磨时的切削用量为：

111-?=st m f t μ，174.121=c v m/s ，23.20=w n m/min ，=a f 6mm ；

精磨时的切削用量为：

18.6-?=st m f t μ，28.172=c v m/s,55.32=w v m/min ，r mm f a /10=。

3.2.11各机加工工序切削用量及机床和刀具型号

（1）铣端面时的切削用量及机床型号和刀具规格

机床型号：X364双端面铣床

刀具规格：硬质合金端铣刀 d=80mm

切削用量：p a =3mm ，f=0.3mm/r ；c v =1.42m/s ；n=5.67r/s

(2) 钻中心孔时的切削用量及机床型号和刀具规格

机床型号：XA-449

刀具规格：不带护锥的A 型中心钻d=4.00mm ，D=8.5mm

切削用量：25.4=p a mm ，f=0.09mm/r ，s m v c /32.0=，n=10r/s

(3) 车削时的切削用量及机床型号和刀具规格

车床型号：CE7120半自动液压仿形车床

粗车及半精车时车刀型号:可转位外圆车刀16mm ×25mm,0015=γ，006=α

075=r κ，015='r

κ，，00=λ，00110-=γ

粗车时切削用量：p a =1.5mm ，f=0.3mm/r ，s m v c /66.1=，n=16r/s

半精车时的切削用量：p a =0.55mm ，f=0.36mm/r ，s m v c /88.1=，n=20r/s

倒角时车刀型号：可转位外圆车刀16mm ×25mm ，0015=γ，006=α，075=r κ，

015='r

κ，，00=λ，00110-=γ 倒角时切削用量：mm a p 16.1=，f=0.36mm/r ，s m v c /88.1=，n=20r/s

车槽时车刀型号：成形切槽车刀，刀具宽度3.5mm 。

车槽时切削用量：mm a p 75.2=，f=0.10mm/s ，s r n /14=，s m v c /45.1=

(4) 铣平面时的切削用量及机床型号和刀具规格

机床型号：X3132

刀具规格：高速钢立铣刀d=20mm

切削用量：mm a p 25.0=，s r n /3.2=，s m v c /58.0=，r mm f /2.3=

(5) 磨削时的切削用量及机床型号和刀具规格

机床型号：MMB1312外圆磨床

刀具规格：平形砂轮，形状尺寸为3212150??，粗磨时磨具粒度为F36~F46，精磨时的磨具粒度F60~100

粗磨时切削用量：111-?=st m f t μ，174.121=c v m/s ，23.20=w n m/min ，=a f 6mm

精磨时切削用量：18.6-?=st m f t μ，28.172=c v m/s,55.32=w v m/min ，r mm f a /10=。

3.3 填写工艺过程卡

详见附录

3.4 填写工序卡

详见附录

4 机床夹具结构方案设计

4.1 定位装置设计

根据加工要求，工件在夹具中的定位以4个Φ27轴颈为主要定位基准，限制六个自由度，以活动支撑钉顶住一端面做辅助支撑不限制自由度。夹紧轴颈。

1．对定位元件的基本要求

（1）足够的精度 定位元件应具有足够的精度，以保证工件的定位精度。 （2）较好的耐磨性 由于定位元件的工作表面经常与工件接触和磨擦，容易磨损，为此，要求定位元件工作表面的耐磨性要好，以保持使用寿命和定位精度。

（3）足够的强度和刚度 定位元件在受工件重力、夹紧力和切削力的作用时，不应变形和损坏，因此，要求定位元件有足够的刚度和强度，否则会影响工件定位精度。

（4）较好的工艺性 定位元件应便于制造、装配和维修。

（5）便于清除切屑 定位元件的工作表面形状应有利于清除切屑，以防切屑嵌入影响精度。

2．常用定位元件及所能限制的自由度

常用定位元件可按工件定位基准面的形状分为以下几种：

（1）用于平面定位的定位元件 包括固定支承（支承钉和支承板）、自位支承、

可调支承和辅助支承等。

（2）用于外圆柱面定位的定位元件包括V形块、定位套和半圆定位座等。（3）用于孔定位的定位元件包括定位销（圆柱定位销和圆锥定位销）、圆柱心轴和小锥度心轴等。

4.2 加紧装置设计

夹紧机构的三要素是夹紧力方向的确定、夹紧力作用点的确定、夹紧力大小的确定。

对夹紧机构的基本要求如下：

①、夹紧作用准确，处于夹紧状态时应能保持自锁，保证夹紧定位的安全可靠。②、夹紧动作迅速，操作方便省力，夹紧时不应损害零件表面质量" ③、夹紧件应具备一定的刚性和强度，夹紧作用力应是可调节的。④、结构力求简单，便于制造和维修。夹紧装置的组成：

夹紧装置的结构形式很多。但就其组成来说，一般夹紧装置都是由力源装置、中间传力机构和夹紧装置三大部分组成。

（1）力源装置提供原始作用力的装置称为力源装置，常用的力源装置有液压装置、气动装置、电磁装置、电动装置、真空装置等。

（2）中间传力机构是将力源装置产生的力以一定的大小和方向传递给夹紧元件的机构。中间传力机构在传递力的过程中起着改变力的大小、方向、作用点和自锁的作用。

（3）夹紧元件是夹紧装置的最终执行元件（即夹紧件），它与工件直接接触，把工件夹紧

4.3对刀导向方案设计

在铣床夹具上一般都设计有对刀装置以方便对刀。对刀装置由对刀块和塞尺组成。对刀块用来确定夹具和刀具的相对位置，使用塞尺是为了防止对刀时碰伤刀刃和对刀块工件表面。使用时，将塞尺塞人刀具与对刀装置之间，根据接触的松紧程度来确定刀具相对于夹具的最终位置。

4.4 夹具体的设计

1. 夹具体是夹具的基本件，它既要把夹具的各种元件、机构、装置连接成一个整体，而且还要考虑工件装卸的方便。因此，夹具体的形状和尺寸主要取决于夹具各组成件的分布位置、工件的外形轮廓尺寸以及加工的条件等。在设计夹具体时应满足以下基本要求。

①、具有足够的强度和刚度。

②、结构简单、轻便，在保证强度和刚度前提下结构尽可能简单紧凑，体积小、质

量轻和便于工件装卸。③、安装稳定牢靠。

④、结构的工艺性好，便于制造、装配和检验⑤、尺寸要稳定且具有一定精度。

4.5 确定夹具在机床上的安装方式

装配时，先把工作平台放平，固定住四个V形块，然后把十字轴的四轴放在V形块上，确保放的均匀，稳定，最后，安装压板，压住十字轴的两个轴，确保压紧，禁止松动。

5 夹具装配图的绘制及其分析计算

5.1 夹具的分析计算

（1）夹紧力的计算式中：，，，，

，所以：=1255.2N在切削力的计算中必须考虑安全系数k，查机械设计夹具手册安全系数得：，，，，

=2.475故切削力上述计算是相对金属切削时切削力的计算，对碳素合金材料的工件：

水平分力：垂直分力：圆周切削力将

使得铣刀产生切削阻力力矩N：

该夹具采用联动机动夹紧机构，为了克服水平分力实际的夹紧关系如下：式中，，切削力作用点到各夹紧力受力点的距离，f=0.5，所以：=890N根据夹紧力计算所需外力的大小，看螺栓的强度能否满足即将工件的夹紧。根据下

式：查

机床夹具设计手册得以上各式的量，代入计算得：上述计算表明本夹具安全可靠。

5.2 夹具装配图的绘制

十字轴夹具的装配图如下图5-1：

1.夹具板

2.圆柱销

3.螺钉

4.内六角圆柱头螺钉M6X30

5.V形块

6.销

7. 双头螺柱A型M12x112

8.Ⅰ型六角螺母M12

9.平行垫M12 10.移动压板

11.调节支钉 12.弹簧

13. Ⅲ型六角薄螺母M12

14.平面对刀块