轴承座零件的车床专用夹具设计 - 图文

设计轴承座零件的机加工工艺

（2×φ13孔底表面粗糙度Ra,6.3改成2×φ9的孔表面粗糙度Ra,6.3；轴承底座台阶面的平

面度形状公差改成0.08）

（一）轴承座零件的功用

轴承座主要用于装夹轴承，给定动力从而实现轴承轴及轴上零件做确定的运动，故轴承座是支撑和固定轴承用的。轴承座的轴承孔φ30+0.021 装夹轴承，底座上的两个Φ9孔是和其 0它紧固件一起其紧固作用的，有一定粗糙度要求的底座上两个φ8+0.022 孔是和其它配合件装 0配起限位作用的。φ6孔和φ4孔是轴承与轴承座配合是起润滑作用。

（二）加工技术要求分析

轴承座零件的主要技术要求分析见表1。

表1 轴承座零件的加工技术要求分析 加工表面 φ30+0.021 0加工尺寸要求 /mm φ30 0+0.021 主要尺寸精度等级要求 IT7 表面质量要求 /μm Ra1.6 Ra25 形位精度要求 /mm 备注 基准C 孔 ×38，两端孔口倒角 φ35×15 φ35的孔 相对于φ30 0+0.021 孔轴线有0.03公差前端面 38 Ra3.2 垂直度要求，且相对于后端面有0.03公差平行度要求 后端面 轴承孔的左、右侧面 轴承底座的左、右台阶面 轴承底座台阶面上2×φ8+0.022 0 38 42 15 0φ8 0+0.05 IT9 IT8（装配作） Ra3.2 Ra25 Ra3.2 Ra1.6 Ra12.5 平面度形状公差0.08 基准D ，82,38 ，15，64+0.022 孔 ±0.3,20±0.3 64±0.3,20±0.3 φ13×8 0 +0.20 轴承底座台阶面上2×φ9的孔 轴承座底面上2×φ13孔 轴承座零件的加工技术要求，除了表中所列举的，还有2×1的槽，轴承座底面以及轴承座底面上φ6通孔，轴承底座左、右侧面，轴承底座前端面上φ4通孔。

二、确定轴承座零件加工毛坯

有轴承座零件图知道，材料是HT200。这也基本决定了轴承座的毛坯制造形式和毛坯图的结构。

（一）轴承座零件的毛坯类型

轴承座零件的毛坯制造形式选择砂型铸造。 （二）轴承座的毛坯图

图1 轴承座零件的毛坯图

三、设计轴承座零件的机加工工艺路线

轴承座零件的机加工工艺路线设计，从方法上是和轴零件的工艺路线设计思路相类似的。先确定单个加工表面的加工方案及热处理的位置安排，然后安排好加工面之间的加工顺序，就可以设计出工艺路线了。

（一）选择轴承座加工面加工方案

轴承座的结构面中，由除了轴承孔处R22的圆弧面不需要加工外，其余的加工面的几个方案选择结果见表所示。

表2 轴承座加工面的加工方案

加工方案 加工面 精度等级及表面粗糙度要求 φ30 0+0.021 加工方法 粗车—半精车—精车 车 铣 铣 刨 刨 刨 钻φ7，配作扩、铰至要求 钻 铣 钻 锪 铣 钻 孔 IT7，Ra1.6 Ra25 Ra3.2 Ra3.2 Ra25 IT9，Ra3.2 Ra25 +0.022 φ35的孔 前端面 后端面 轴承孔的左、右侧面 轴承底座的左、右台阶面 2×1的槽 轴承底座底面上2×φ8 0孔 IT8（装配作），Ra1.6 Ra,6.3 Ra3.2 Ra25 Ra12.5 Ra25 Ra25 轴承底座底面上2×φ9的孔 轴承座底面 轴承座底面上φ6通孔 轴承座底面上2×φ13孔 轴承底座左、右侧面 轴承底座前端面上φ4通孔 圆柱孔及平面的加工方案参考选择，见附表“内孔加工方案”和附表“平面加工方案”。

轴承座加工方案分析： 1.φ30+0.021 孔可以在车床上车孔，也可以在铣床上镗孔。 02.轴承孔左右侧面采用在刨削，是为了方便2×1的槽的加工。 3.两个φ8+0.022 定位销孔的加工，先钻2×φ7工艺底孔，待装配时与装配件合件后再 0

扩、铰。

（二）轴承座机加工加工及热处理顺序的安排 安排该轴承座加工顺序应该考虑的问题有--- 1）基准先行，保证位置精度

定位基准要先行加工出来，即待加工的加工面的定位基准要先一步加工好，以备定位使用。根据轴承座零件图（或各加工面的工序尺寸）和表2“轴承座加工面的加工方案”，选择出的加工定位基准见表3所示。

表3 轴承座机加工方案及定位基准

加工面 φ30 0+0.021 加工方案 粗车—半精车—精车 定位基准 孔 底面、端面 φ35的孔 前端面 后端面 轴承底座左、右侧面 轴承孔的左、右侧面 2×1的槽 轴承底座的左、右台阶面 轴承座底面上φ6通孔 轴承底座底面上2×φ8 0+0.022 车 铣 铣 铣 刨 刨 刨 钻 孔 钻φ7，配作扩、铰至要求 钻 锪 钻 铣 前、后端面毛坯 φ30 0+0.021 轴承孔的左、右侧面 底面 轴承底座底面上2×φ9的孔 轴承座底面上2×φ13孔 轴承底座前端面上φ4通孔 轴承座底面 孔 基准先行的原则，对表“轴承座机加工选择的定位基准”的加工面加工顺序进行排序，得到：铣轴承座底面?刨削轴承孔的左、右侧面和2×1的槽以及轴承底座的左、右台阶面?铣削前、后端面和轴承底座左、右侧面?车φ30+0.021 孔、倒角和φ35的孔?钻轴承 0底座底面上2×φ8+0.022 孔、2×φ9的孔、φ6通孔以及锪2×φ13孔。 0

2）热处理的安排

轴承座的热处理技术要求是“铸造后时效处理”，就将时效热处理安排在机加工之前。 （三）设计轴承座机加工工艺路线

有上面的分析，设计出轴承座机加工工艺路线，见表3所示。

表3 轴承座的机加工工艺路线

工序号 1 2 3 工序名称 铸造 热处理 划线 铸造毛坯 时效热处理 划外形及轴承座底面加工线 工序内容 4 5 6 7 8 铣 刨 划线 铣 车 夹轴承孔前后端面毛坯面，按线找正，铣轴承座底面 以已加工底面定位（轴承孔处夹紧）刨削轴承底座台阶面、轴承孔左右侧面以及2×1的槽 划轴承座底面及轴承孔加工线 夹轴承孔左右侧面。按底面找正，铣削四侧面 以底面及端面定位，采用弯板式车床专用夹具装夹工件，车φ30 035的孔至零件图技术要求，包括倒角 以端面及φ30 0+0.021 +0.021 孔、φ9 10 11 钻、锪 钳 检验 孔定位，钻轴承底座底面上的2×φ8 0+0.022 孔、2×φ9的孔、φ6通孔以及锪2×φ13的孔，轴承底座前端面上φ4通孔 去毛刺 检验入库 四、设计轴承座零件机加工工序

轴承座的工序设计，包括了对加工面φ30+0.021 孔的工序尺寸设计（其余加工面都是一 0

个加工阶段即可达到零件图技术要求的），以及对表中所示“轴承座机加工工艺路线”的4、5、7、8、9几道工序的工序所需刀具、夹具等加工资料进行确定。

（一）计算工序尺寸

对于需要计算工序尺寸的φ30+0.021 孔，依然采用基准重合时的工序尺寸计算方法计算。 0

计算的工序尺寸见表。

1）φ30+0.021 孔的工序尺寸见表4。 0

表4 φ30 0尺寸公差 工序名称 精车 半精车 粗车 毛坯 工序余量 0.07 0.13 1.8 2 +0.021

孔工序尺寸计算

工序所能达到的经精度等级 IT7（0.021） IT9（0.052） IT12（0.210） ±2 工序尺寸 φ30 0+0.021 工序基本尺寸 φ30 φ29.93 φ29.8 φ28 φ29.93 0φ29.8 0+0.052 +0.210 φ28±2 内孔的加工余量及公差参数选择，见附表内容。此处需要注意，工序余量等的确定和外圆面是不一样的。

（二）确定各加工工序的刀、量、夹具，选择切削用量，确定加工机床等

由于机加工工序的刀、量、夹具、切削用量、加工机床的确定方法，在前面内容中已

经熟悉，这里对轴承座零件只选择表“轴承座机加工工艺路线工序”的“8”工序设计为例，来重点说明车床专用夹具的设计方法。

工序8“以底面及端面定位，采用弯板式车床专用夹具装夹工件，车φ30+0.021 孔、φ 0

35的孔至零件图技术要求，包括倒角” 的工序设计——

1. 选择刀具

本工序的机加工需要的刀具有内孔车刀和倒角的车刀，选择国标编号为GB/T17985.3-2000的硬质合金焊接内表面车刀，粗车时选10R1010的90内孔车刀，精车时选08R1010的75内孔车刀，倒角时选11R1212的45内孔车刀。

2. 选择量具

检测量具选择JB/T10006-1999的内测千分尺。

3. 设计车φ30+0.021 孔加工的工序专用车床夹具 0

专用工艺夹具（简称“夹具”）的设计主要要完成---夹具设计任务书的填写，夹具设计方案，绘制夹具装配图。

（1）填写车φ30+0.021 孔工序专用车床夹具设计任务书 0

设计任务书的填写格式是依照JB/T9165.4的工艺装备设计任务书规定。表5所示为车φ30+0.021 孔工序专用车床夹具设计任务书。 0

表5 车φ30 0+0.021

o

oo

孔工序专用车床夹具设计任务书 零件图号 零件名称 车床夹具 1 工序内容 车φ30 0 +0.021 （单位） 车φ30 0+0.021 孔的车床专产品型号 产品名称 轴承座 每件台数 生产批量 1 用夹具设计任务书 夹具编号 夹具名称 制造数量 夹具等级 工序号 8 旧夹具编号 设计理由 填写日期 审核日期 批准日期 使用车间 使用设备 CA6140 是否适用其它产品 孔、φ35的孔至零件图技术要求，包括倒角 库存数量 设计日期 （2）设计车φ30+0.021 孔工序专用车床夹具方案 0

“车φ30+0.021 孔、φ35的孔至零件图技术要求，包括倒角”工序专用车床夹具的设计 0

方案，主要包括了定位元件选择、夹紧装置设计、夹具体设计。

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“机床专用夹具”知识导入

专用夹具是指为某一工件的某一道工序专门设计、制造的夹具。这类夹具的特点是针对性强，结构紧凑，操作方便，生产率高。其缺点是设计制造周期长，产品更新换代后，只要该零件尺寸变化，专用夹具即报废。

机床专用夹具的组成，包括了以下几个部分。

1. 定位元件。定位元件的作用是使工件在夹具中占据正确的位置。

2. 夹紧装置。夹紧装置的作用是将工件压紧夹牢，保证工件在加工过程中受到切削力等外力作用时不离开已经占据的正确位置。

3. 对刀或导向装置。对刀或导向装置用于确定刀具相对于定位元件的正确位置。如铣床夹具的对刀块对刀装置，钻床夹具的钻套导向装置。

4. 连接元件。连接元件是确定夹具在机床上有正确位置的元件。一般情况下，夹具体可以兼带连接元件。

5. 夹具体。夹具体是机床夹具的基础件，通过它将夹具的所有元件连接成一个整体。 6. 其它元件或装置。是指夹具中因特殊需要而设置的元件或装置。根据加工需要，有些夹具上设置分度装置、靠模装置；为能准确、方便定位，常设置预定位装置；对于大型夹具，常设置吊装元件等。

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“工件的定位”知识导入

机械加工时，为使工件的被加工表面获得图样的精度要求，必须使工件在机床上或夹具中占有一个正确的位置，这个过程称为定位。

1.工件定位的方法

根据定位的特点不同，工件在机床上定位一般有直接找正法、划线法和采用夹具定位三种。

直接找正法定位。是用量具或量仪直接找正工件上某一表面，使工件处于正确的位置。这种定位方法，定位精度不易保证，只适用于单间小批生产。当没有专门的装备时也可以采用这种方式。

划线找正法定位。是先按加工表面的要求在工件上划线，加工时在机床上按线找正以获得工件的正确位置。因定位精度较低，多用于批量小、毛坯精度较低以及大型零件的粗加工中。

用夹具定位。机床夹具是指在机械加工工艺过程中用以装夹工件的机床附加装置。使用夹具定位时，工件能在夹具中迅速而正确的定位与夹紧，不需找正就能保证工件与机床、刀具间的正确位置。这种定位方法生产率高、定位精度好，广泛用于批量生产和单件小批量生产的关键工序中。

2.工件定位的规则—六点定位原理

任何一个工件，在其位置没有确定之前，均有六个自由度，即沿空间坐标轴x、y、z三个方向移动x、y、z和绕此三坐标轴的转动x、y、z。如图2所示，双点划线所示

的长方体表示工件。用以描述工件位置不确定的x、y、z和x、y、z，称为工件的六个自由度。

图2 未定位工件的六个自由度

工件定位的实质是限制对加工油不良影响的自由度。设空间有一固定点，工件底面与该点保持接触，那么沿z轴的位置自由度就被限定了。如果按图3所示设置六个固定点，工件的三个面分别于这些点保持接触，工件的六个自由度便都被限定了。这些用来限制工件自由度的固定点，称为定位支撑点。工件定位时，用合理分布的六个支撑点与工件的定位基准面向接触来限定工件六个自由度，使工件的位置完全确定，称为“六点定位原理”。

图3 长方体工件定位时支撑点的分布

支撑点的分布必须合理，否则六个支撑点限制不了工件的六个自由度，或不能有效地限制工件的六个自由度。如图中底面上的支撑点1、2、3限制了z、x、y，该三个支撑点应放成三角形，三角形的面积越大，定位越可靠。工件侧面上的定位支撑点4、5限制x、

z，支撑点4、5的连线不能垂直于xoy面，否则工件绕z轴的角度自由度z就不能被限定。支撑点6限制自由度y。

3.定位方式

①完全定位。工件实际需要限制的自由度数取决于工件的加工要求。工件的六个自由度完全被限定，称为完全定位。

②不完全定位。根据加工要求，并不需要限定工件全部六个自由度的定位称为不完全定位。如图4所示的通槽，工件沿y轴方向的移动并不影响通槽的加工要求，此时只需限

定工件的5个自由度就可满足加工要求。

图4 工件的不完全定位 图5 工件的欠定位

③欠定位。按照加工要求应限制的自由度没有被限制的定位称为欠定位。如图5所示，在工件上铣槽时，若y轴方向自由度不加限定，则键槽沿工件轴线方向的尺寸A无法保证。在满足加工要求的前提下，采用不完全定位时允许的。但是欠定位是不允许的。

④重复定位。工件上某一自由度或某几个自由度被重复限定的定位称为重复定位。如图6所示，加工连杆大孔时在夹具中定位的情况，连杆以定位销2、支撑板1及挡销3进行定位，其中定位销限制了x、y、x、y四个自由度；支撑板限制了z、x、y三个自由度，挡销限制了z一个自由度，其中x、y被重复限定了。由于工件端面和小头孔不可能绝对垂直，定位销2也不可能和支撑板1绝对垂直，这样在夹紧工件时夹具的定位元件就可能产生变形，影响工件加工精度。因此，为减少或消除重复定位造成的不良后果可以采取以下措施：a.提高工件和夹具表面的位置精度；b.改变定位装置结构等。

1—支撑板；2—定位销；3—挡销 图6 工件的重复定位

在工件加工过程中，每个装夹的工序，都是以工序技术要求为依据分析出需要限制的自由度数，以及因工序基准选择出定位基准，然后再由体现定位基准的定位基准面（或定位基面）的或是平面、或是圆孔、或是外圆的形状来选择定位元件，也称为工件以平面定位、或是工件以圆孔定位、或是工件以外圆定位的方式。

常用定位方法和定位元件所能限制的自由度，见表6中内容所示。

表6 常见定位形式限定的自由度

定位基面 定位元件 定位简图 限制的自由度 1、2、3—z、x、y； 支撑钉 4、5—y、z；6—x 1、2—z、x、y； 平面 支撑板 3—y、z 固定支承与浮动支撑 3—x、z 1、2、3—z、x、y； 固定支承与辅助支撑 4、5—x、z；5—增加刚性，不限制自由度 1、2—z、x、y； 短销 x、y 圆孔 定位销 长销 x、y、x、y

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