车床尾座套筒加工工艺规程及夹具设计设计说明书

3.2.5绘制夹具总图及零件图

夹具总图绘制步骤如下：(1)根据工件在几个视图上的投影关系，分别画出其轮廓线；(2)安排定位元件；(3)布置夹紧装置；(4)布置对刀元件、连接元件、设计夹具体并完成夹具总图。

在完成夹具总图的同时，对重要零部件绘制其图纸，以上图纸均应标注必要的尺寸、公差与配合，并注写技术条件等。具图样见附带的图纸。 3.2.6夹具的使用说明及注意点

此次设计的夹具具有自动定心和夹紧功能，这就意味着它还适用于其他规格的套筒车外圆表面的加工，当然本次设计的侧重点不在这方面。有兴趣的人员可以进行这个方向的探索。该内壁定位车削外圆夹具在车削力的作用下实现自动定心，自动定心夹紧机构共3部分组成，他们各自都用莫氏锥孔与机床连接，各部件间用螺纹连接，三个钢球可以在斜槽内移动，以适应加工不同规格套筒外圆表面的需要。如图3.1本次设计加工外圆面时是通过夹紧粗糙内壁的夹紧机构，因此定心机构选择钢球的点接触比较号，这样可以减小内壁粗糙度对定位精度的影响。操作时，用手反转套筒卡紧后，用尾座顶尖顶紧，既可以进行外圆车削，卡紧力随着车削力的增加而增加，故不会松动。

夹具设计的注意点：

1.自动定心机构主要由倾斜槽、心轴、钢球及螺杆等部分组成。钢球起到既定位有夹紧的双重作用，其直径方向的尺寸，应根据套筒内孔的直径的最大值与最小值来确定，以保证适应加工多种规格的套筒外圆表面。

2.定心机构的莫氏六号锥面，它直接与主轴莫氏六号锥孔配合，尾部用一带螺纹的拉杆通过螺纹孔拉紧固定，以保证夹具在工作时，不会松动。莫氏六号锥面能够达到自动定心的要求。

3.夹具的断面夹紧机构，选择尾座顶尖锥度时，要根据套筒与顶尖的配合面的锥度来选择，套筒另外一断面用弹性支撑7来定位和卡紧，选择弹性支撑有缓冲切削力和保护工件的作用。 3.2.7夹具的其他设计方案

以上夹具使用方便，能够大大提高零件的生产效率，但心轴和倾斜槽形状太复杂，制造太困难，而且夹具生产成本太高。基于以上原因，为了减少夹具的制造成本，又设计了另外一套方案。如图3.5也是用钢珠卡紧管件粗糙内壁的方法，可以用其对内壁高低不平达2.5mm的管料车外圆。心轴4的外套2内有三个位于圆柱孔内的钢珠3，操作时，用转动活动锥块5卡紧工件后，用尾座顶尖顶紧心轴右端，既可以进行外圆车削。当工件1有活动锥块顶在支撑7上后，由于支撑7有弹性，工件在车削中发热不影响车削过程。

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1-工件；2-外套；3-钢球；4-心轴；5-活动锥；6-垫圈；7-弹性支撑

图3.5

3.3磨床夹具设计 3.3.1问题的提出

本次设计，工序22采用两顶尖定位装夹工件，精磨外圆至尺寸Ф550?0.013mm

如图3.6磨外圆面的相关加工要求为：保证外圆尺寸Ф550?0.013mm，

粗糙度要求0.4μm。已知工件材料为45钢，毛坯为锻件，选用机床为

M1432磨床。

图3.6 设计的任务是设计出保证该工

序加工要求，满足加工精度的机床夹

具，提高生产率和降低成本。该夹具应操作方便，工作安全可靠，减轻工人劳动强度，具有良好的结构工艺性。 3.3.2定位方案及定位元件选择和设计

1.定位方案的选择

加工该定位面时需要限制其上的自由度。在套筒内孔采用心轴面接触定位，则可以限制该曲轴上的的四个自由度（两个转动和两个轴向移动运动副）；并在靠近断面处采用轴向定位块，限制其中的一个移动副，最后再采用自动定心夹紧机构在套筒内壁处，配合左右两端的夹具部件，限制另外一个转动副。因此以该套内壁作为定位基面，以套筒轴心线作为定位基准。

综上，总共限制了六个自由度，满足了机械加工定位夹紧的要求，同时没有过

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定位和欠定位现象出现，属于合理的定位方案，该方案可行。 2.定位元件设计

为了限制该零件上的四个自由度，同时要满足定位精度可靠，在结合套筒内圆部分结构可以用两个有缝夹筒（如图3.7）组合装置在两端内孔配合进行限制，限制沿Y、Z方向的移动副和绕Y、Z方向的转动副；为了限制沿轴向的一个移动副，可以用一个轴向定位块来限制；为了限制绕X方向的转动副，采用有缝夹筒自动定心夹紧机构，利用两个有缝夹筒起到既定位又夹紧的作用，加以限制。

(a)

(b)

图3.7有缝夹筒

3.定位精度分析

由工序图可知，由于工序基准和定位基准重合，则基准不重合误差?PB?0。套筒外圆表面精度和位置精度都要求很高，而且套筒内壁已经完成精加工，所以可以作为精加工的定位面，有缝夹筒与工件间通过线接触实现定位，定位精度高，可以通过这样定位加工出来的零件可以满足工序精度要求。

因此，定位方案合理。 3.3.3连接元件及夹具体

图3.8 夹具心轴

根据有缝夹筒内表面形状，心轴形状如图3.8。心轴材料选择Q235。心轴左端螺纹用来安装调节螺母（如图3.9），通过旋动调节螺母可以控制夹紧力；小轴径上的键

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槽用来安装活动锥块（如图3.10），对锥块其导向作用；大轴径上的键槽用来安装有缝夹筒，防止有缝夹筒转动。

图3.9 调节螺母图 3.10活动锥块

3.3.4绘制夹具总图及零件图

夹具总图绘制步骤如下：(1)根据工件在几个视图上的投影关系，分别画出其轮廓线；(2)安排定位元件；(3)布置夹紧装置；(4)布置对刀元件、连接元件、设计夹具体并完成夹具总图。

在完成夹具总图的同时，对重要零部件绘制其图纸，以上图纸均应标注必要的尺寸、公差与配合，并注写技术条件等。 3.3.5夹具的使用说明及注意点

此次设计的夹具是专用夹具，只适合尾座套筒精磨外圆表面使用。夹具定位精度和高，完全可以图纸尺寸精度和形状精度要求。该磨床夹具由两个有缝夹筒定心和一个螺纹夹紧机构共3部分组成，他们通过心轴两端的锥孔和外圆磨床的顶尖与机床连接。操作时，先把心轴放入套筒中心孔里。然后转动调整螺母，从而带动活动锥块移动，使有缝夹筒膨胀,完成自动夹紧定心。同时固定夹具使夹具不绕主轴转动，便可以磨削外圆面了。

夹具设计的注意点：

1.自动定心机构主要由心轴、有缝夹筒、活动锥块及调节螺母等部分组成。心轴上的活动锥块和有缝夹筒起到既定位有夹紧的双重作用，有缝夹筒的外圆的尺寸，应根据套筒的内孔形状和尺寸来确定，以保证定位精度的可靠。

2.定心机构的键槽，一个用来对活动锥块起导向作用，另一个用来对量个有缝夹筒起导向作用，键槽和键均为标准件。

1-拧紧螺母；2-30°锥块；3，6-平键；4，8-有缝夹筒；5-工件；7-弹簧；9-心轴

图3.11 夹具使用说明图

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