工艺装备设计说明书
设计题目：及铣削工序的专用机床夹具
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班级： 机电二班 指导教师： 学生姓名：
2013 年 6 月 25 日
目录
第一章 机械加工工艺规程设计..............................1
1.1零件的工艺分析..................................................1 1.2曲柄板的材料毛坯和热处理........................................1 1.2.1毛坯材料及热处理..........................................1 1.2.2毛坯的结构确定............................................2 1.3设计工艺过程....................................................3 1.3.1曲柄板零件图分析..........................................3 1.3.2零件表面加工方法的确定....................................3 1.3.3曲柄板加工工艺路线的确定..................................4 1.4工序设计........................................................7 1.4.1工序基准的选择............................................7 1.4.2选择机床和工艺装备........................................7 1.4.3加工余量的确定............................................8 1.4.4确定曲柄板切削用量.......................................10 1.4.5计算工时定额.............................................13 1.5机械加工工艺规程设计...........................................16 1.5.1机械加工工艺规程的格式及设计原则.........................16 1.5.2设计机械加工工艺规程的步骤与内容.........................16
第二章 专用夹具设计........................................17
2.1夹具的基本概念及基本原理.......................................17 2.1.1夹具的组成及工作定位夹紧和装夹的概念.....................18 2.1.2工件在夹具中定位的基本原理...............................18 2.1.3常用定位方法及定位原件...................................19
2.1.4工件在夹具中的夹紧.......................................20 2.1.5分度装置.................................................22 2.1.6夹具体...................................................23 2.2专用夹具的设计及原理分析.......................................24
2.2.1定位基准和定位元件的设计与分析...........................24 2.2.2分度装置的设计与分析.....................................24 2.2.3夹具方案与夹具体的设计...................................24 结论. ..............................................................26 致谢. ..............................................................27 参考文献. ..........................................................28
第一章 机械加工工艺规程设计
1.1零件的工艺分析
曲柄板是机床上的一个重要零件，因为其零件尺寸较小，结构形状也不是很复杂。但因为其尺寸精度、几何形状精度和相互位置精度，以及各表面的表面质量均影响机器或部件的装配质量，进而影响其性能与工作寿命。曲柄板毛坯材料45钢，硬度范围在180～230HBW ，承受中等载荷，用于制造机器的运动件。采用锻造方法，由于成批量生产故宜采用模锻方法。曲柄板因为其零件尺寸较小，结构形状也不是很复杂，但多个的位置度有一定的要求，其表面加工质量要求较高，尤其五个均匀分布的通孔5-Φ5.2mm 和其同轴线上的5-Φ11mm 深4mm 的五个沉孔相对基准的位置度和几个空相互的位置度都有一定的要求。
图1-1 曲柄板零件图
曲柄板是模锻件，根据要求主要是加工孔、底平面和外圆柱面。具体特点和技术要求如下：
① 精加工孔Φ30H8要求达到的精度等级为IT 7~IT 8，粗糙度为Ra=0.8um。 ② 其他各个孔的加工都要以Φ103底平面为定位基准。所以，底平面的形位公差要达到设计要求。
③ 精加工Φ29h6外圆柱面，精度等级为粗IT 7~IT 8，粗糙度为Ra 1. 6um ，且与Φ30H8孔轴线有位置要求。
④ 五个Φ5.2孔和五个Φ11沉孔的同轴度和相互夹角45度的位置，需设计一立轴回转分度钻床夹具。
⑤ 铣两斜面
1.2曲柄板的材料毛坯和热处理
1.2.1毛坯材料及热处理
毛坯材料
45钢，由资料14表2.1-84，可得力学性能：
45钢的性能特性：45钢为中碳钢，具有良好的综合力学性能，可加工性能好。
45钢应用举例：曲柄、连杆、联合收割机转向节、主轴、变速杆、曲轴等。 毛坯的热处理
45钢为中碳钢，应采用退火处理，加热到Ac 3线以上30—50℃，随炉冷却到500℃左右出炉空冷。目的使钢的成分均匀化，细化晶粒，改善组织，消除内应力，降低硬度，改善切削性能以及最终热处理性能。
1.2.2毛坯的结构确定
毛坯的结构工艺要求
毛坯的形状尺寸主要由零件组成表的形状、结构、尺寸及加工余量等因素确定，并尽量与零件相近，以达到减少机械加工的切削力，力求达到少或无切削加工，但是，由于现有的毛坯制造技术及成本的限制以及产品零件的加工精度和表面质量要求愈来愈高，所以毛坯某些表面须留一定的加工余量，以便通过机械加工达到零件的技术要求。
设计毛坯形状、尺寸还应考虑到： ① 各加工面的几何形状应尽量简单。 ② 工艺基准以设计基准相一致。 ③ 便于装夹、加工和检查。
在确定毛坯时，要考虑经济性。虽然毛坯的形状尺寸与零件接近，可以减少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但这样可能导致毛坯制造困难，需要采用昂贵的毛坯制造设备，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的种类形状及尺寸的确定一定要考虑零件成本的问题但要保证零件的使用性能。在毛坯的种类形状及尺寸确定后，可据此绘出毛坯图。
图1-2 锻造毛坯图
1.3设计工艺过程
1.3.1曲柄板零件图分析
由图1-1可知：
① 该零件为模锻件，材料为45钢。
② 要求加工Φ30H8，表面粗糙度Ra =0.8um ，且轴线要求与Φ103底平面的垂直度公差为0.01。
③ 要求精加工Φ103底平面，表面粗糙度Ra =1.6um ，平面度公差为0.03。 ④ 要求精加工Φ50圆柱端面，表面粗糙度Ra =6.3um ，并且此端面与底面平行度公差0.01。
⑤ 要求精加工Φ29h6外圆柱面，表面粗糙度Ra =1.6um ，并且轴线与孔Φ30H8轴线有位置要求。
⑥ 要求粗加工曲柄板斜面，表面粗糙度Ra =6.3um 。 ⑦ 要求粗加工Φ103外圆，Φ50外圆，Φ25外圆和凹槽。 ⑧ 要求粗加工Φ8深孔。
⑨ 要求加工5-Φ5.2通孔与5-11沉孔。
1.3.2零件表面加工方法的确定
由零件图分析知，该零件有车削部分、铣削部分、钻孔部分。其中车削部分有Φ103外圆，车Φ103外圆上端面，粗车Φ50外圆柱面，精加工Φ50外圆柱面的端面，在车床上加工孔Φ30H8，精加工Φ103的底面，精加工Φ29h6的外圆柱面，粗车Φ25的外圆柱面，粗车Φ25外圆的端面，在车床上加工深孔Φ8；铣削部分有粗加工斜面；钻孔部分为在立式钻床上加工5-Φ5.2通孔与5-Φ11沉孔。
根据零件几何形状和尺寸、技术要求、加工位置以及加工顺序原则，可把加工顺序进行划分为：
① 装夹Φ50毛坯外圆上，车Φ103外圆至尺寸，作为粗基准。
② 装夹Φ103外圆，粗车、半精车Φ103上端面，粗车Φ50外圆，粗加工凹槽，精加工Φ50外圆拄端面，倒角，粗镗、半精镗、精镗孔Φ30H8。
③ 掉头用专用夹具装夹工件，精加工Φ103外圆底面至尺寸，精加工Φ29h6的外圆柱面，粗车Φ25的外圆柱及其端面，倒角，加工Φ8的深孔。
④ 立式钻床上加工5-Φ5.2通孔与5-Φ11沉孔。 ⑤ 铣床上加工两斜面。
1.3.3曲柄板加工工艺路线的确定
拟定工艺路线是制定工艺过程的关键性的一步。在拟定时应充分调查研究，多提几个方案，加以分析比较确定一个最合理方案。
采用加工方法一般所能达到的公差等级和表面粗糙度以及需留的加工余量
主要工序的加工工艺路线
主要工序的加工工艺路线：① 加工Φ30H8孔 孔的加工精度等级IT8，表面粗糙度Ra =0.8um 。
由上述的技术要求（粗糙度和精度等级），选择合理、经济的加工方式，可得孔的加工工艺路线为：
粗镗——半精镗——精镗 ② 加工Φ103底面
底面的加工精度等级IT8，表面粗糙度Ra =1.6um 。
由上述的技术要求（粗糙度和精度等级），选择合理、经济的加工方式，可得孔的加工工艺路线为：
粗车——半精车——精车 ③ 加工Φ50圆柱端面
加工平面的精度等级IT10，表面粗糙度Ra =6.3um ，并且与底面平行度有要求。
由上述的技术要求（粗糙度和精度等级），选择合理、经济的加工方式，可得孔的加工工艺路线为：
粗车——半精车——精车 ④ 加工Φ29h6的外圆柱面
轴的加工精度等级IT8，表面粗糙度Ra =1.6um 。 加工工艺路线为： 粗车——半精车——精车 ⑤ 加工两斜面
根据加工面的表面粗糙度Ra =12.5um ，根据零件形状特点选择合理、经济的加工方式，可得轴的加工工艺路线为：
粗铣
曲柄板加工工艺路线的确定
在保证零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技术条件下，成批量生产可以考虑采用专用机床，以便提高生产率。但同时考虑到经济效果，降低生产成本，曲柄板具体加工工艺过程如下表：
表1.3 机械加工工艺过程
1.4工序设计
工序设计包括工序基准的选择，工序尺寸的确定、加工余量的确定、机床的选择、工艺装备的选择、切削用量的选择和时间定额的确定。
1.4.1工序基准的选择
工序基准是在工序图上以标定被加工表面位置尺寸和位置精度的基准。所标定的位置尺寸和位置精度分别称为工序尺寸和工序技术要求，工序尺寸和工序技术要求的内容在加工后应进行测量，测量时所用的基准称为测量基准。通常工序基准和测量基准重合。
工序基准的选择应注意以下几点：
① 选设计基准为工序基准时，对工序尺寸的检验就是对设计尺寸的检验，有利于减少检验工作量。
② 当本工序中位置精度是由夹具保证而不需要进行试切，应使工序基准与设计基准重合。
③ 对一次安装下所加工各个表面，各加工面之间的工序尺寸应与设计尺寸一致。
1.4.2选择机床和工艺装备 1. 机床的选用
机床的选用原则
⑪ 机床的加工尺寸范围应与零件的外轮廓尺寸相适应。 ⑫ 机床的工作精度应与工序要求精度相适应。 ⑬ 机床的生产率应与工件的生产类型相适应。
查资料可得：
普通车床（C6132），主要用于车外圆、倒角、车端面、车凹槽、加工孔等。 立式钻床（Z5132A ），主要用于Φ5-5.2通孔与Φ5-11沉孔的加工。 万能铣床 ( XW6032A )主要用于铣平面加工。 2. 刀具的选用
刀具的选择主要取决于工序采用的加工方法，加工表面的尺寸，工件材料，所要求的加工精度，表面粗糙度，生产率及经济性等，一般应尽可能采用标准刀具，必要时采用高生产率的复合刀具及其化专用刀具。 查资料可得：
车刀：材料 硬质合金
90︒外圆车刀：前角 γ0=15︒ 后角 α0=8︒ 主偏角 K r =30︒ 副偏角
K r /=10︒ 刃倾角 λs =0︒。
90︒端面车刀：前角 γ0=15︒ 后角 α0=8︒ 主偏角 K r =30︒ 副偏角
K r /=10︒ 刃倾角 λs =0︒。
切槽刀：前角 γ0=7︒ 后角 α0=7︒ 主偏角 K r =30︒ 副偏角 K r /=3︒ 刃倾角 λs =0︒。
倒角车刀：前角 γ0=15︒ 后角 α0=8︒ 主偏角 K r =30︒ 副偏角
K r /=10︒ 刃倾角λs =0︒。
内孔车刀：材料 硬质合金 YT15
刀具几何参数：K r =60︒ γ0=-8︒ α0=10︒ λs =0︒ 铣刀：材料 高速钢 （W 18Cr 4V ）
圆柱形铣刀：D=63mm L=70mm Z=10 （GB/T1115.1-2002）
钻头：材料 高速钢 （W 18Cr 4V ） 直柄长麻花钻：Φ8(GB/T1135.4-1996) 专用复合刀具：材料 高速钢
用于加工Φ5-5.2通孔与Φ5-11沉孔
1.4.3加工余量的确定
⑪ 外圆柱面加工余量的确定
查切削用量手册，可得： 粗车Φ103外圆柱面
粗车加工余量2.5mm ，加工精度IT10-IT11，表面粗糙度Ra =（12.5-6.3）um 粗车Φ50外圆柱面
粗车加工余量2.0mm ，加工精度IT10-IT11，表面粗糙度Ra =（12.5-6.3）um 粗车Φ25外圆柱面
粗车加工余量2.0mm ，加工精度IT10-IT11，表面粗糙度Ra =（12.5-6.3）um 粗车、半精车、精车Φ29H6外圆柱面
粗车加工余量2.0mm ，加工精度IT10-IT11，表面粗糙度Ra =（12.5-6.3）um 半精车加工余量1.3mm ，加工精度IT8-IT9，表面粗糙度Ra =（6.3-3.2）um 精车加工余量0.2mm ，加工精度IT6-IT7，表面粗糙度Ra =（1.6-0.8）um ⑫ 内孔加工余量的确定 查切削用量手册可得： 粗车、半精车、精车Φ30H8孔
粗车加工余量2.0mm ，加工精度IT11-IT13，表面粗糙度Ra =（12.5-6.3）um 半精车加工余量0.9mm ，加工精度IT9-IT10，表面粗糙度Ra =（3.2-1.6）um 精车加工余量0.1mm ，加工精度IT7-IT8，表面粗糙度Ra =（1.6-0.8）um
⑬ 轴端面加工余量确定 查切削用量手册得
粗车、半精车、精车Φ103底面的加工余量
粗车加工余量2.0mm ，加工精度IT10-IT11，表面粗糙度Ra =（12.5-6.3）um 半精车加工余量0.8mm ，加工精度IT8-IT9，表面粗糙度Ra =（6.3-3.2）um 精车加工余量0.2mm ，加工精度IT6-IT7，表面粗糙度Ra =（1.6-0.8）um 粗车Φ103上端面的加工余量
粗车加工余量2.0mm ，加工精度IT10-IT11，表面粗糙度Ra =（12.5-6.3）um 粗车Φ25外圆柱端面
粗车加工余量2.0mm ，加工精度IT10-IT11，表面粗糙度Ra =（12.5-6.3）um 粗车、半精车Φ50外圆柱端面
粗车加工余量2.0mm ，加工精度IT10-IT11，表面粗糙度Ra =（12.5-6.3）um 半精车加工余量1.0mm ，加工精度IT8-IT9，表面粗糙度Ra =（6.3-3.2）um 由以上分析可得下表：
表1.4 加工余量、工序尺寸
1.4.4确定曲柄板切削用量
查切削用量手册得切削深度a p 切削速度V 进给量f 车外圆柱面切削用量用量的确定
⑪ 粗车Φ103圆柱面
a p =2.5mm V =40m /min f =1.0mm /r 机床主轴转速n ：
n =
100V 0
πd 0
n =
1000V 1000⨯40
，取n =120r /min ==123. 6r /m i n
πd 03. 14⨯103
实际切削速度V '：
V '=
πd 0n
1000
V '=
πd 0n
1000
=
3. 14⨯103⨯120
m /min =38. 8m /min
1000
⑫ 粗车Φ50圆柱面
a p =2.0mm V =40m /min f =0.6mm /r 机床主轴转速n ： n =
1000v
πd 0
=
1000⨯40
=254. 7r /min ，取n=300r/min
3. 14⨯50
实际切削速度V '：
v
'
=
π0n 1000
=
3. 14⨯50⨯300
=47. 1r /min
1000
⑬ 粗车、半精车、精车Φ29h6外圆柱面
粗车：a p =2.0mm V =40m /min f =0.5mm /r 机床主轴转速n ： n =
1000V 1000⨯40
，取n =440r /min ==439. 3r /m i n
πd 03. 14⨯29
实际切削速度V '： V '=
πd 0n
1000
=
3. 14⨯29⨯440
m /min =40m /m i n
1000
半精车：a p =1.3mm V =60m /min f =0.3mm /r 机床主轴转速n ： n =
1000V 1000⨯60
，取n =660r /min ==658. 9r /m i n
πd 03. 14⨯29
实际切削速度V '： V '=
πd 0n
1000
=
3. 14⨯29⨯660
m /min =60. 1m /m i n
1000
精车：a p =0.2mm V =80m /min f =0.1mm /r 机床主轴转速n ： n =
1000V 1000⨯80
，取n =880r /min ==878. 5r /m i n
πd 03. 14⨯29
实际切削速度V '： V '=
πd 0n
1000
=
3. 14⨯29⨯880
m /min =80. 1m /m i n
1000
⑭ 粗车Φ25外圆柱面
a p =2.0mm V =40m /min f =0.4mm /r 机床主轴转速n ： n =
1000v
πd 0
=
1000⨯40
=509r /min, 取n =580r /min ，取
3. 14⨯25
n =580r /min
实际切削速度V '：
v
'
=
π0n 1000
=
3. 14⨯25⨯580
=45. 53r /min
1000
车端面切削用量的确定
⑪ 粗车、半精车、精车Φ103圆柱底面
粗车：a p =2.0mm 进给速度 V =200mm /min 取n =440r /min
a
半精车：p =0.8mm 进给速度 V =100mm /min 取n =660r /min
a
精车：p =0.2mm 进给速度 V =80mm /min 取n =880r /min ⑫ 粗车、半精车Φ50圆柱端面
粗车：a p =2.0mm 进给速度 V =100mm /min 取n =300r /min 半精车：a p =1.0mm 进给速度 V =50mm /min 取n =440r /min ⑬ 粗车Φ103圆柱上端面及Φ25圆柱端面
a p =2.0mm 进给速度 V =50mm /min 取n =440r /min
加工孔切削用量的确定
⑪ 粗车、半精车、精车Φ30H8孔
a
查手册得：切削深度p 切削速度V 进给量f
粗车：a p =2.0mm V =40m /min f =0.5mm /r 机床主轴转速n ： n =
1000V 1000⨯50
，取n =660r /min ==663. 5r /m i n
πd 03. 14⨯24
实际切削速度V '： V '=
πd 0n
1000
=
3. 14⨯24⨯660
m /min =49. 7m /m i n
1000
半精车：a p =0.9mm V =80m /min f =0.3mm /r 机床主轴转速n ： n =
1000V 1000⨯80
，取n =910r /min ==909. 9r /m i n
πd 03. 14⨯28
实际切削速度V '： V '=
πd 0n
1000
=
3. 14⨯28⨯910
m /min =80m /m i n
1000
精车：a p =0.1mm V =10m /min f =1.0mm /r 机床主轴转速n ： n =
1000V 1000⨯10
，取n =110r /min ==10. 68r /m i n
πd 03. 14⨯29. 8
实际切削速度V '：
V '=
πd 0n
1000
=
3. 14⨯29. 8⨯110
m /min =10. 3m /m i n
1000
⑫ 加工孔Φ8深孔
切削速度 V =10m /min 进给量 f =1.0mm /r 机床主轴转速n ： n =
1000V 1000⨯12
，取n =480r /min ==477r /m i n
πd 03. 14⨯8
实际切削速度V '： V '=⑬ 铣斜面
铣削宽度 a w =8mm 每齿进给量 a f =0.03mm/齿 背吃刀量a p =50mm 切削速度V=25m /min
机床主轴转速n ：
n =
1000V 1000⨯25
，取n =150r /min ==130r /m i n
πd 03. 14⨯63
πd 0n
1000
=
3. 14⨯8⨯480
m /min =12. 1m /m i n
1000
实际切削速度V '： V '=
πd 0n
1000
=
3. 14⨯63⨯150
m /min =29. 7m /m i n
1000
⑭ 加工5-Φ5.2通孔与Φ5-11沉孔
进给量 f =1.0mm /r 切削速度 V =10m /min 机床主轴转速n ： n =
1000V 1000⨯10
，取n =320r /min ==318. 5r /m i n
πd 03. 14⨯11
实际切削速度V '：
V '=
1.4.5计算工时定额
粗车、半精车、精车Φ29h6外圆柱面
πd 0n
1000
=
3. 14⨯320⨯11
m /min =11. 1m /min
1000
查资料可知：
切削时间 t m =式中：
i =z a p
l +l 1+l 2
i fn
n =
1000V πD
l -加工长度, l 1-刀具切入长度（mm ）, l 2-刀具切出长度（mm ）, i -进给次数, z -加工余量（mm ）, a p -背吃刀量, f -进给量(mm/r),n -机床主轴转速, V -切削速度（m/min）, D -加工直径（mm ）
查资料有 l 1+l 2=3mm 可计算 i =1 粗车Φ29h6外圆
24+3l +l 1+l 2
min=0.13min i =
0. 5⨯440fn
t m 1=
半精车Φ29h6外圆
t m 2=
24+3l +l 1+l 2
=0.14min i =
0. 3⨯660fn
精车Φ29h6外圆
t m 3=
24+3l +l 1+l 2
=0.31min i =
0. 1⨯880fn
本工序总基本时间t m ：t m =t m 1+t m 2+t m 3=0.58min 粗车、半精车、精车Φ103底面
查资料14可知：
切削时间 t m =
（2-4）
l 1+l 2
i V f
l -加工长度（mm ）, l 2-刀具切出长度（mm ）, V f -进给速度（mm/min） 取l 1=2mm， 计算可得：l =81.5mm，i =1 粗车：t m 1=
l 1+l 22+81. 5
i =min=0.41min V f 200
半精车：t m 2=
l 1+l 22+81. 5
i =min=0.82min V f 100
精车：t m 3=
l 1+l 22+81. 5i =min=1.04min V f 80
本工序总基本时间t m ：t m =t m 1+t m 2+t m 3=2.27min 粗车、半精车、精车Φ30H8孔
查资料有 l 1+l 2=3mm 可计算 i =1 粗车：t m 1=
22+3l +l 1+l 2
min=0.08min i =
0. 5⨯600fn 22+3l +l 1+l 2
min=0.09min i =
0. 3⨯910fn
半精车：t m 2=
精车：t m 3=
22+3l +l 1+l 2
min=0.23min i =
1. 0⨯110fn
本工序总基本时间t m ：t m =t m 1+t m 2+t m 3=0.4min 加工5-Φ5.2通孔与5-Φ11沉孔
查资料可知：
切削时间 t m =
式中：
l -沉孔深度（mm ）, l 1-切入长度（mm ），l 1=（1-2）mm
切削时间t m ： t m =粗铣斜面
L l +l 1
=
fn fn
L l +l 14+2
=min=0.1875min =
1⨯320fn fn
查资料可知：
切削时间 t m =
式中：
l w +l 1+l 2
V f
l w -铣削长度（mm ）, l 1-刀具切入长度（mm ）, l 2-刀具切出长度（mm ）, V f -进给速度（mm/min）
其中：V f =a f zn , l 1=a w (D -a w ) +d 0a w -a w (d 0-a w )
a f =0.03mm/齿 z =10 n =100r/min a w =8mm D =103mm
d 0=63mm
得：V f =39mm/min l 1=14.5mm 又由零件图知：l w =50mm l 2=26.5mm 则：
切削时间 t m =
l w +l 1+l 250+14. 5+26. 5
=min=2.3min V f 39
1.5机械加工工艺规程设计
机械加工工艺规程是规定产品或零部件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件，是一切生产人员有关都应严格执行、认真贯彻的纪律性文件。生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺规程来体现。因此，机械加工工艺规程设计是一项重要而又严肃的工作。
1.5.1机械加工工艺规程的格式及设计原则
机械加工工艺规程的详细程度与生产类型、零件的设计精度和工艺过程的自动化程度有关。一般来说，采用普通加工方法的单件小生产，只需填写简单的机械加工工艺过程卡片；在中批生产中，多采用较详细的机械加工工艺卡；大批大量生产类型要为求严密细致地组织工作，因此各工序要填写工序卡。
机械加工工艺规程的设计原则
① 可靠地保证零件图上所用技术要求的实现。在设计机械加工工艺规程时，如发现图样上 一技术要求规定地不适当，只能向有关部门提出建议，不得擅自修改图样或不按图样上的要求去做。
② 必须能满足生产纲领要求。
③ 在满足技术要求和生产纲领要求的前提下，一般要求工艺成本最低。 ④ 尽量减轻工人的劳动强度，保障生产安全。
1.5.2设计机械加工工艺规程的步骤与内容
① 阅读装配图与零件图 了解产品的用途、性能和工作条件，熟悉零件在产品中的地位和作用。
② 工艺审查 审查图上的尺寸、视图和技术要求是否完整、正确、统一；找出主要技术要求和分析关键的技术问题；审查零件结构工艺性。
所谓零件的结构工艺性是指在满足使用要求前提下，制造该零件的可行性和经济性。所谓结构工艺性好，是指在一定的工艺条件下，既能方便制造，又有较
低的制造成本。
③ 熟悉或确定毛坯 确定毛坯的主要依据是零件在产品中的作用和生产纲领以及零件本身结构。常用毛坯种类有：铸件、锻件、型材、焊接件、冲压件等。
④ 拟定机械加工工艺路 这是制订机械加工工艺规程核心。其主要内容有：选择加工方法、安排加工顺序以及安排热处理、检验和其他工序等。
⑤ 确定满足各工序要求的工艺装备（包括机床、夹具、刀具、和量具等） 对需要改装或重新设计的专用工艺设备应提出具体设计任务书。
⑥ 确定个主要工序的技术要求和检验方法。 ⑦ 确定各工序的加工余量、计算工序尺寸。 ⑧ 确定切削用量。 ⑨ 确定时间定额。 ⑩ 填写工艺文件。
由以上分析可编制机械加工工过程卡片和及机械加工工序卡片（见卡片）。
第二章 专用夹具设计
为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度。在加工曲柄板沉孔时，需要设计专用夹具。
一个优良的机床夹具必须满足下列基本要求：
（1）保证工件的加工精度 保证加工精度的关键，首先在于正确地选定定位基准、定位方法和定位元件，必要时还需进行定位误差分析，还要注意夹具中其他零部件的结构对加工精度的影响，确保夹具能满足工件的加工精度要求。
（2）提高生产效率 专用夹具的复杂程度应与生产纲领相适应，应尽量采用各种快速高效的装夹机构，保证操作方便，缩短辅助时间，提高生产效率。
（3）工艺性能好 专用夹具的结构应力求简单、合理，便于制造、装配、调整、检验、维修等。专用夹具的制造属于单件生产，当最终精度由调整或修配保证时，夹具上应设置调整和修配结构。
（4）使用性能好 专用夹具的操作应简便、省力、安全可靠。在客观条件允许且又经济适用的前提下，应尽可能采用气动、液压等机械化夹紧装置，以减轻操作者的劳动强度。专用夹具还应排屑方便。必要时可设置排屑结构，防止切屑破坏工件的定位和损坏刀具，防止切屑的积聚带来大量的热量而引起工艺系统变形。
（5）经济性好 专用夹具应尽可能采用标准元件和标准结构，力求结构简单、制造容易，以降低夹具的制造成本。因此，设计时应根据生产纲领对夹具方
案进行必要的技术经济分析，以提高夹具在生产中的经济效益。
2.1 夹具的基本概念及基本原理
2.1.1夹具的组成及工作定位夹紧和装夹的概念
1. 夹具的组成
按在夹具中的作用、地位及结构特点、组成夹具的元件可以分为以下几类 （1）定位原件及定位装置 （2）夹紧原件及夹紧装置 （3）夹具体
（4）对刀，导引原件及装置 （5）动力装置 （6）分度，对定装置
（7）其它辅助原件及装置（包括夹具体各部分相连接用的以及夹具与机床相连接用的紧固螺钉，销钉以及各种手柄等)
每一个夹具不一定所有各类组成原件都具备，如手动夹具就没有动力装置，一般车床夹具就没有刀具导向装置及分度装置。
2. 定位、夹紧和装夹的概念
工件在安装之前必须安装在夹具中，使其得到一个正确的位置和方向，并使其在加工过程中虽受到切削力和其他外力的影响，仍能保持正确的位置和方向。
确定工件在机床上或夹具中有正确位置的过程称为定位。
工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作成为夹紧。
将工件在机床上或夹具中定位、夹紧的过程称为装夹。
2.1.2工件在夹具中定位的基本原理
任何一个工件在空间有六个自由度，工件在夹具中定位时用合理分布的六个
支撑点限制工件的六个自由度，使工件在夹具中的位置完全确定，称为六点定位原理。
完全定位：定位原件所能限制的自由度数且等于所需要限制和可能有的全部自由度的情况。
不完全定位：定位原件所能限制的自由度数目，不少于所需要限制的自由度数，但少于6个自由度的定位情况。
欠定位：定位原件所能限制的自由度数少于所需要限制的自由度数的定位情
况。
过定位：定位原件所相当于的支撑点数多于所能限制的自由度数，即所相当
于的额多个支撑点重复限制同一个自由度的定位情况。
定位基准的选择原则
定位基准的选择原则应尽量使工件的定位基准与工序基准相重合，尽量用精
度基准作为定位基准，遵守基准统一原则，应使工件安装稳定，加工中所引起的
变形最小，应使工件定位方便，夹紧可靠。
2.1.3常用定位方法及定位原件
1. 工件以平面定位
当工件以一个平面为定位基准时，一般不以一个完整的大平面作为定位原件
的接触表面，长用三个支撑钉或两三个支撑板作为定位原件。各定位板的位置应
尽量远离，以使工件定位可靠。有时由于某种特殊原因，如工件很薄很小，而不
得不用平面定位原件，此时去除中间的一部分或开若干小槽，以便提高定位精度
并便于清除切削。
（1）固定支撑
固定支撑包括支撑钉和支撑板，它们在使用过程中是固定不动的。
支撑钉包括平头支撑钉、圆头支撑钉和齿纹支撑钉。平头支撑钉用于精基准
面定位；圆头支撑钉用于粗基准面定位；齿纹头支撑钉也适用于粗基准面定位，
因其表面有齿纹，具有较大的摩擦因数，可防止工件滑动，常用在工件的侧面。
支撑钉可用过盈配合或过度配合压入夹具内。
工件以较大的精度基准定位时采用支撑板，支撑钉支撑板都已标准化，设计
时可查阅有关资料。
（2）可调支撑
在工件定位过程中，支撑的高度需要调整，或一个夹具常用以加工不同批工
件，而不同批工件定位基准形状变化很大时往往需要定位元件中的某一个或两个
支撑能够调节位置。
可调支撑用于毛胚质量不高，而又以粗基准定位。这时若采用固定轴承，由
于毛胚尺寸不稳定，将引起工件上要加工表面的加工质量发生较大的变化。影响
加工精度。
（3）自卫支撑(浮动支撑）
在工件定位过程中，能自动调整位置的支撑称为自卫支撑。它是随工件定位
基准面位置的变化而自动与之相适应的。
由于自卫支撑是活动的，支撑点的位置能随工件定位基面的不同而自动调
节，定位基面压下其中一点，其余点使上升，直至工件与各点接触。接触点数的
增加，提高了工件装夹的刚度和稳定性。但是一个自卫支撑实际上仍然只起一个
定位支撑钉的作用，只限制工件的一个自由度。
自卫支撑适用于工件以毛胚面定位或刚性不足的场合。
2. 工件以外圆柱面定位
以工件的外圆柱面定位时，常用方法是装外圆柱面装在圆孔，半圆孔，V 型
块或定心加紧机构中。其中后两种最为常用。
V 型块有固定式，可调整式和活动式。活动式v 形块不仅起固定作用，还起
夹紧作用。
2. 工件以圆柱孔定位
工件以圆柱孔为定位基准，此种定位方式所用圆柱定位销，定位心轴和圆锥
定位销等。
（1）圆柱定位销
圆柱定位销有固定式，插销式和可换式。
固定式定位销直接用过盈配合装在夹具上，可换定位销则可按间隙配合通过
套筒再装在夹具体上。
（2）圆柱心轴
间隙配合心轴，心轴的限位基面一般按h6，g6或f7制造，其装卸工件方便，
但定心精度不高。为了减少配合间隙，而造成的工件倾斜，工件常以孔和端面联
合的定位，因而要求工件定位孔与定位端面之间，心轴限位圆柱面与限位端面之
间都有较高的垂直度。过盈配合心轴，装卸工件不方便又很慢，但可以对工件的
两位端面进行加工。
2.1.4工件在夹具中的加紧
夹紧的目的是保证工件在夹具中的定位，不致因加工时的切削力，重力，或
半生力（离心力，惯性力）的作用而产生移动或振动。
1. 夹具装置是夹具完成夹紧作用的一个重要而不可缺少的组成部分，除非工
件在加工过程中所受到的各种力不会使它离开定位时所确定的位置，才可以没有
夹紧装置。夹紧装置设计的优劣对于提高夹紧的精度和工作效率，减轻劳动强度
都有很大影响。
设计夹紧装置时，应满足以下主要要求：
（1）夹紧装置在对工件夹紧时，不应当破坏工件的定位，为此，必须正确的
选择夹紧力的方向及作用特点。
（2）夹紧力的大小应该可靠，适当，要保证工件在夹紧后的变形和受压表面
的损伤不致超出允许范围。
（3）夹紧装置结构简单合理，夹紧动作要迅速，操作方便，省力和安全。
2. 夹紧力方向的确定
（1）夹紧力应朝向主要定位基准面。对工件只施加一个夹紧力或施加几个方
向相同的夹紧力时，夹紧力的方向应尽可能朝向主要定位基准面。
（2）夹紧力应有助于定位，而不应破环定位，在夹紧力的作用下工件不应该
离开支撑点。
（3）夹紧力尽量与夹紧工件刚度最大的方向一致。
（4）夹紧力的方向尽可能与切削力和工件重力相同。当夹紧力方向与工件重
力方向和切削力方向都相同时，加工过程所需的夹紧力最小，从而能简化夹紧装
置的结构便于操作，减小人工劳动强度。
3. 夹紧力作用点的选择
（1）夹紧力的作用点应落在定位原件的支撑范围内。
（2）夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位，这样还可以防止或减少工
件的变形对加工精度的影响。
（3）夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面。在加工过程中，切削力一般容易
引起工件的转动和振动。作用点靠近被加工表面，始切削力对加工作用点的力变
小，以减少工件转动趋势或变形。
4. 基本夹紧装置
夹具的各种夹紧机构中，以斜楔、螺旋、偏心、铰链机构以及它们组合而成
的夹紧装置最为普遍。
（1）斜楔夹紧机构
①结构特点
a. 斜楔的自锁性。自锁就是当外加的夹紧作用力一旦消失或撤消后，夹紧
机构在纯摩擦力的作用下仍能保持处于夹紧状态而不松开。
b. 斜楔具有改变夹紧作用方向的特点。当外加一个夹紧作用力时，则斜楔
产生一个与夹紧力方向垂直的对工件的作用力。
c. 斜楔具有增力的作用。
d. 斜楔夹紧行程很小。
②适用范围
由于手动的斜楔夹紧机构夹紧工件时既费时又费力，效率极低，实际上很
少采用。
（2）螺旋夹紧机构
由螺钉、螺母、垫圈、压板等原件组成的加紧机构，称为螺旋夹紧机构。
①结构特点
a. 螺旋夹紧机构结构简单，容易制造。
b. 螺旋夹紧机构有很大的增力作用，夹紧力与夹紧行程都很大。
c. 由于缠绕在螺钉表面的螺旋线很长，升角又小，所以自锁性能很好。 d. 不足之处是夹紧速度慢，工件装卸费时，增加辅助世间。
②适用范围
螺旋夹紧机构结构简单, 制造方便夹紧行程不受限制且夹紧可靠，所以在手动夹紧装置中广泛使用。
（3）偏心夹紧机构
偏心夹紧机构是指用偏心件直接或间接与其他原件组合来使用的实心夹紧工件的机构。
适用范围：圆偏心轮夹紧后，自锁性能较差，只适用于切削力负荷较小又无很大振动的场合，又因结构尺寸不能太大，为满足自锁条件，夹紧行程受到限制，所以对夹紧面的尺寸公差要求严格。
（4）铰链夹紧机构
铰链夹紧机构是由铰链杠杆组合而成的一种增力结构，其结构简单，增力倍数大，摩擦损失小，但无自锁性能。常与动力装置连用，故在机械化装置中广泛应用。
（5）联动夹紧机构
利用一个原始作用力实现多件或单件的多点多向同时夹紧的机构称为联动夹紧机构。
（6）定心夹紧机构
定心夹紧机构是一种能够同时实现定位和夹紧的特殊夹紧机构。它的定位原件也是夹紧原件，它将工件定位并夹紧以后，能使其定位面的中心或对称中心固定在规定的位置。
定心夹紧机构可以分为刚性定心夹紧机构和弹性定心夹紧机构。
刚性定心夹紧机构定心精度不高，但夹紧行程大，常用在粗加工，弹性定心夹紧机构定位精度高，但夹紧行程小，常用与精加工。
2.1.5分度装置
分度装置常用在铣床或钻床的转动工作台或其它必须分度的装置上。
分度装置一般由对定销和分度盘两个主要部分组成。其中之一需要装在夹具需要分度转动的部位上，另一个装在夹具需要固定的部位上。
设计分度时最主要的原则是：
（1）保证必要的分度精度，产生分度误差的原因很多，主要原因是分度盘与
分度销之间存在间隙，分度销与固定套之间的间隙，分度套筒在分度盘上的位置不够精确，以及分度套内外两圆柱之间的偏心差。
（2）保证分度的方便可靠，加工批量较大的工件时，常用机械化自动化的分度，批量较小时常用手动分度。
（3）保证分度销强度足够强，为保证分度销足够强强度，在受力较大的情况下，往往使分度销只起分度作用，而避免承受任何外力。
分度装置可分为回转分度装置和直线分度装置。
回转分度装置，是指在工件一次装夹中通过夹具的某部分带动工作转动一定的角度，完成多工位加工的分度装置。回转分度装置主要用于工件表面圆周分度孔或槽的加工。
直线分度装置是指工件一次装夹中，通过夹具的某部分带动工件直线移动 一定距离完成多工位加工的分度装置，它是对直线方向上的尺寸进行分度的装置。
2.1.6夹具体
夹具体是夹具的基础件，他将夹具上的各种装置和原件连接成一个整体，并通过它将夹具安装到机床上。它的结构形状尺寸及大小，取决于加工工件的特点尺寸大小，各种原件的结构和布局，夹具机床的连接方式，切削力及重力等大小的影响。
1. 夹具毛坯的类型
（1）铸造夹具体
铸造夹具体工艺性好，可铸成各种复杂形体。它具有较好的抗压强度，刚度和抗震性，切削性好，但生产周期长，需时效处理，以消除内应力。常用材料灰铸铁，要求强度高时用铸钢，要求重量轻时用铸铝。目前铸造夹具体的应用最广。
（2）焊接夹具体
焊接夹具体是采用钢板型材焊接而成，这类结构制造方便，生产周期短，成本低。易减轻重量。但焊接过程中的热变形和残余应力较大，易变形，为此，焊接后须进行退火处理，以保证夹具尺寸的稳定性。它适用于新产品适制，临时急用及结构简单的夹具体。
（3）锻造夹具体
锻造夹具体适用于结构简单，尺寸不大，要求强度和刚度较大的夹具体。它能承受较大的冲击载荷，锻造后酌情采用调质，正火或回火处理。
（4）装配夹具体
装配夹具体是选用标准毛胚件或零件及个别非标准件通过销钉，螺钉连接组装而成。为保证夹具体不会产生不允许的变形或振动，夹具体应有足够的强度或
刚度。
2. 夹具体应满足的要求
（1）应有足够的强度和刚度。在加工过程中，夹具体要承受较大的切削力和夹紧力。为保证夹具体不会产生不允许的变形或振动，夹具体应有足够的驱动和刚度。
（2) 力求结构简单和装卸方便。在保证强度和刚度的前提下。尽可能体积小重量轻。
（3) 结构工艺性好，夹具体应便于制造、装配、检验和维修。例如：铸造夹具体上安装各种元件的表面应铸造出3—5mm 凸台。
（4) 排除，切屑要方便。
（5）夹具体在机床上安装稳定可靠。
（6）有适当的精度和尺寸稳定性。夹具体上的重要表面，如安装定位元件的表面，夹具体的安装基面，应有适当的尺寸和形状精度，它们之间还应有适当的位置精度。
2.2专用夹具的设计及原理分析
为保证曲柄板使用要求，需加工曲柄板上两斜面，达到技术要求
2.2.1定位基准和定位元件的设计与分析
根据曲柄板的形状和加工技术要求及精度。工件定位用了平面定位，内孔定位，即一面两孔定位。
当曲柄板φ50端面夹具体凸缘接触为平面定位，限制工件的Z , X , Y 三个自→
由度，工件Φ30H8孔与圆柱销上Φ30h7的外圆柱面接触行成圆柱孔定位，限制了工件X , Y 两个自由度，当工件上φ11通孔与削边销外表面形成圆孔定位，限制了一
个Z 向的转动。 →→
综上分析：Φ30H8孔，φ50端面和φ11通孔限制了工件的6个自由度，实现了曲柄板的完全定位。
2.2.2分度装置的设计与分析
由于曲柄板两斜面间相互垂直，即夹角为90°，在铣床上可单纯通过横向进给和纵向进给来完成加工，而且在加工φ5.2和φ11孔时已经进行过分度，故可利用该特点来实现对两斜面的铣削，本处分度装置不再进行设计
2.2.3夹具方案与夹具体的设计
1. 夹具体设计
可设计夹具体，材料为HT200，因为夹具体为铸件，应进行人工失效处理，具体加工技术要求及结构见夹具体零件图。
2. 夹具方案
根据曲柄板形状特点选择轴向方向为夹紧的方向，曲柄板φ50端面及φ103底面为被夹紧的两面。并选择夹紧机构为螺旋加紧机构。（见装配图）
装夹时，拧紧螺母，通过开口垫圈，将工件端面牢固的压在定位原件上
由以上各主要原件的设计，将各部分连成以整体，够成铣斜面的装配图（见装配图）。
3. 定位误差分析
该夹具定位基准与设计基准均为螺栓杆轴线，基准不重合误差为零。基准位置误差取决于Φ30H8孔和Φ30f7配合间隙，可确定最大配合间隙为∆Y =0.033+0.041=0.074mm,所以定位误差0.074mm 。工件尺寸103mm ，公差取12级，查表IT12=0.3，所以加工误差δk =0.3mm，定位误差∆D
4. 夹紧力分析
夹紧力是满足定位可靠，夹具可行的因素。夹紧力不能太小，否则加工时产生位移破坏定位，但也不能太大，否则工件易变形本次加工斜面较小，所需夹紧力也较小，所设计的夹紧机构能满足加工要求。
结论
此次课程设计的内容主要有两个方面：曲柄板的加工工艺设计和夹具的设计。主要目的：在于通过对曲柄板加工工艺的设计，熟悉和掌握零件从毛坯材料选择到成品过程，培养实际生产中产品设计能力；另外通过对夹具的设计，熟悉和掌握夹具的基本知识和设计原则。通过本次的毕业设计，使我能够对书本的知识做进一步的了解与学习，工艺的设计，能使我们更加了解毛坯材料的选择，材料的热处理，加工方法的选择，加工余量的确定，更加熟悉了工艺规程和先进的加工工艺，学习到了工艺的制定过程，工艺卡片的制作，工艺手册的查询等方面的知识，先制定合理的加工工序，再选用合适的机床，查工艺手册定合适的毛坯，再查进给、切削速度、转速，计算实际转速和时间完成工艺卡片；通过专用夹具的设计，使我们掌握了专用夹具的设计步骤及过程，六点定位原理，通过设计定位元件来实现设计标准，通过夹紧力的计算选用夹紧装置，对毛坯夹紧的原则，最终完成零件的加工达到设计的要求。
脚踏实地，认真严谨，实事求是的学习态度，不怕困难、坚持不懈、吃苦耐劳的精神是我在这次设计中最大的收益。
我相信通过课程设计不仅提升了对我大学期间所学基本专业知识综合运用也锻炼了我们实际解决工程实际的能力，而且让我们对所学的知识有了更加深刻的理解，对我们以后的学习、工作有了更大的帮助，为我们留下了宝贵的经验。
致谢
历经了近两周的不懈努力，设计已经完成。从最初的茫然，到慢慢的进入状态，再到对思路逐渐的清晰，，紧张而又充实的课程设计终于落下了帷幕。
本次课程设计是在指导老师丁海娟老师的悉心指导下完成的。老师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。不仅是我树立了远大的学术目标、掌握了基本的研究方法，还使我明白了许多待人接物与人处事的道路。本次课程设计，倾注了老师大量的心血，在此更要感谢丁老师，是在她的细心指导和关怀，我才能够顺利的完成课程设计。还有在我的学业和设计中无不倾注着老师们辛勤的汗水和心血，在此我要向所有的老师致以最衷心的感谢和深深的敬意，同时感谢我的同学和朋友，在我写设计说明的过程中给予我了很多帮助，在设计说明的撰写和排版等过程中提供热情的帮助。
由于我专业知识水平有限，所写论文难免有不足之处，恳请各位老师和学友批评和指正！
参考文献
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工艺装备设计说明书
设计题目：及铣削工序的专用机床夹具
学院：
专业：
班级： 机电二班 指导教师： 学生姓名：
2013 年 6 月 25 日
目录
第一章 机械加工工艺规程设计..............................1
1.1零件的工艺分析..................................................1 1.2曲柄板的材料毛坯和热处理........................................1 1.2.1毛坯材料及热处理..........................................1 1.2.2毛坯的结构确定............................................2 1.3设计工艺过程....................................................3 1.3.1曲柄板零件图分析..........................................3 1.3.2零件表面加工方法的确定....................................3 1.3.3曲柄板加工工艺路线的确定..................................4 1.4工序设计........................................................7 1.4.1工序基准的选择............................................7 1.4.2选择机床和工艺装备........................................7 1.4.3加工余量的确定............................................8 1.4.4确定曲柄板切削用量.......................................10 1.4.5计算工时定额.............................................13 1.5机械加工工艺规程设计...........................................16 1.5.1机械加工工艺规程的格式及设计原则.........................16 1.5.2设计机械加工工艺规程的步骤与内容.........................16
第二章 专用夹具设计........................................17
2.1夹具的基本概念及基本原理.......................................17 2.1.1夹具的组成及工作定位夹紧和装夹的概念.....................18 2.1.2工件在夹具中定位的基本原理...............................18 2.1.3常用定位方法及定位原件...................................19
2.1.4工件在夹具中的夹紧.......................................20 2.1.5分度装置.................................................22 2.1.6夹具体...................................................23 2.2专用夹具的设计及原理分析.......................................24
2.2.1定位基准和定位元件的设计与分析...........................24 2.2.2分度装置的设计与分析.....................................24 2.2.3夹具方案与夹具体的设计...................................24 结论. ..............................................................26 致谢. ..............................................................27 参考文献. ..........................................................28
第一章 机械加工工艺规程设计
1.1零件的工艺分析
曲柄板是机床上的一个重要零件，因为其零件尺寸较小，结构形状也不是很复杂。但因为其尺寸精度、几何形状精度和相互位置精度，以及各表面的表面质量均影响机器或部件的装配质量，进而影响其性能与工作寿命。曲柄板毛坯材料45钢，硬度范围在180～230HBW ，承受中等载荷，用于制造机器的运动件。采用锻造方法，由于成批量生产故宜采用模锻方法。曲柄板因为其零件尺寸较小，结构形状也不是很复杂，但多个的位置度有一定的要求，其表面加工质量要求较高，尤其五个均匀分布的通孔5-Φ5.2mm 和其同轴线上的5-Φ11mm 深4mm 的五个沉孔相对基准的位置度和几个空相互的位置度都有一定的要求。
图1-1 曲柄板零件图
曲柄板是模锻件，根据要求主要是加工孔、底平面和外圆柱面。具体特点和技术要求如下：
① 精加工孔Φ30H8要求达到的精度等级为IT 7~IT 8，粗糙度为Ra=0.8um。 ② 其他各个孔的加工都要以Φ103底平面为定位基准。所以，底平面的形位公差要达到设计要求。
③ 精加工Φ29h6外圆柱面，精度等级为粗IT 7~IT 8，粗糙度为Ra 1. 6um ，且与Φ30H8孔轴线有位置要求。
④ 五个Φ5.2孔和五个Φ11沉孔的同轴度和相互夹角45度的位置，需设计一立轴回转分度钻床夹具。
⑤ 铣两斜面
1.2曲柄板的材料毛坯和热处理
1.2.1毛坯材料及热处理
毛坯材料
45钢，由资料14表2.1-84，可得力学性能：
45钢的性能特性：45钢为中碳钢，具有良好的综合力学性能，可加工性能好。
45钢应用举例：曲柄、连杆、联合收割机转向节、主轴、变速杆、曲轴等。 毛坯的热处理
45钢为中碳钢，应采用退火处理，加热到Ac 3线以上30—50℃，随炉冷却到500℃左右出炉空冷。目的使钢的成分均匀化，细化晶粒，改善组织，消除内应力，降低硬度，改善切削性能以及最终热处理性能。
1.2.2毛坯的结构确定
毛坯的结构工艺要求
毛坯的形状尺寸主要由零件组成表的形状、结构、尺寸及加工余量等因素确定，并尽量与零件相近，以达到减少机械加工的切削力，力求达到少或无切削加工，但是，由于现有的毛坯制造技术及成本的限制以及产品零件的加工精度和表面质量要求愈来愈高，所以毛坯某些表面须留一定的加工余量，以便通过机械加工达到零件的技术要求。
设计毛坯形状、尺寸还应考虑到： ① 各加工面的几何形状应尽量简单。 ② 工艺基准以设计基准相一致。 ③ 便于装夹、加工和检查。
在确定毛坯时，要考虑经济性。虽然毛坯的形状尺寸与零件接近，可以减少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但这样可能导致毛坯制造困难，需要采用昂贵的毛坯制造设备，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的种类形状及尺寸的确定一定要考虑零件成本的问题但要保证零件的使用性能。在毛坯的种类形状及尺寸确定后，可据此绘出毛坯图。
图1-2 锻造毛坯图
1.3设计工艺过程
1.3.1曲柄板零件图分析
由图1-1可知：
① 该零件为模锻件，材料为45钢。
② 要求加工Φ30H8，表面粗糙度Ra =0.8um ，且轴线要求与Φ103底平面的垂直度公差为0.01。
③ 要求精加工Φ103底平面，表面粗糙度Ra =1.6um ，平面度公差为0.03。 ④ 要求精加工Φ50圆柱端面，表面粗糙度Ra =6.3um ，并且此端面与底面平行度公差0.01。
⑤ 要求精加工Φ29h6外圆柱面，表面粗糙度Ra =1.6um ，并且轴线与孔Φ30H8轴线有位置要求。
⑥ 要求粗加工曲柄板斜面，表面粗糙度Ra =6.3um 。 ⑦ 要求粗加工Φ103外圆，Φ50外圆，Φ25外圆和凹槽。 ⑧ 要求粗加工Φ8深孔。
⑨ 要求加工5-Φ5.2通孔与5-11沉孔。
1.3.2零件表面加工方法的确定
由零件图分析知，该零件有车削部分、铣削部分、钻孔部分。其中车削部分有Φ103外圆，车Φ103外圆上端面，粗车Φ50外圆柱面，精加工Φ50外圆柱面的端面，在车床上加工孔Φ30H8，精加工Φ103的底面，精加工Φ29h6的外圆柱面，粗车Φ25的外圆柱面，粗车Φ25外圆的端面，在车床上加工深孔Φ8；铣削部分有粗加工斜面；钻孔部分为在立式钻床上加工5-Φ5.2通孔与5-Φ11沉孔。
根据零件几何形状和尺寸、技术要求、加工位置以及加工顺序原则，可把加工顺序进行划分为：
① 装夹Φ50毛坯外圆上，车Φ103外圆至尺寸，作为粗基准。
② 装夹Φ103外圆，粗车、半精车Φ103上端面，粗车Φ50外圆，粗加工凹槽，精加工Φ50外圆拄端面，倒角，粗镗、半精镗、精镗孔Φ30H8。
③ 掉头用专用夹具装夹工件，精加工Φ103外圆底面至尺寸，精加工Φ29h6的外圆柱面，粗车Φ25的外圆柱及其端面，倒角，加工Φ8的深孔。
④ 立式钻床上加工5-Φ5.2通孔与5-Φ11沉孔。 ⑤ 铣床上加工两斜面。
1.3.3曲柄板加工工艺路线的确定
拟定工艺路线是制定工艺过程的关键性的一步。在拟定时应充分调查研究，多提几个方案，加以分析比较确定一个最合理方案。
采用加工方法一般所能达到的公差等级和表面粗糙度以及需留的加工余量
主要工序的加工工艺路线
主要工序的加工工艺路线：① 加工Φ30H8孔 孔的加工精度等级IT8，表面粗糙度Ra =0.8um 。
由上述的技术要求（粗糙度和精度等级），选择合理、经济的加工方式，可得孔的加工工艺路线为：
粗镗——半精镗——精镗 ② 加工Φ103底面
底面的加工精度等级IT8，表面粗糙度Ra =1.6um 。
由上述的技术要求（粗糙度和精度等级），选择合理、经济的加工方式，可得孔的加工工艺路线为：
粗车——半精车——精车 ③ 加工Φ50圆柱端面
加工平面的精度等级IT10，表面粗糙度Ra =6.3um ，并且与底面平行度有要求。
由上述的技术要求（粗糙度和精度等级），选择合理、经济的加工方式，可得孔的加工工艺路线为：
粗车——半精车——精车 ④ 加工Φ29h6的外圆柱面
轴的加工精度等级IT8，表面粗糙度Ra =1.6um 。 加工工艺路线为： 粗车——半精车——精车 ⑤ 加工两斜面
根据加工面的表面粗糙度Ra =12.5um ，根据零件形状特点选择合理、经济的加工方式，可得轴的加工工艺路线为：
粗铣
曲柄板加工工艺路线的确定
在保证零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技术条件下，成批量生产可以考虑采用专用机床，以便提高生产率。但同时考虑到经济效果，降低生产成本，曲柄板具体加工工艺过程如下表：
表1.3 机械加工工艺过程
1.4工序设计
工序设计包括工序基准的选择，工序尺寸的确定、加工余量的确定、机床的选择、工艺装备的选择、切削用量的选择和时间定额的确定。
1.4.1工序基准的选择
工序基准是在工序图上以标定被加工表面位置尺寸和位置精度的基准。所标定的位置尺寸和位置精度分别称为工序尺寸和工序技术要求，工序尺寸和工序技术要求的内容在加工后应进行测量，测量时所用的基准称为测量基准。通常工序基准和测量基准重合。
工序基准的选择应注意以下几点：
① 选设计基准为工序基准时，对工序尺寸的检验就是对设计尺寸的检验，有利于减少检验工作量。
② 当本工序中位置精度是由夹具保证而不需要进行试切，应使工序基准与设计基准重合。
③ 对一次安装下所加工各个表面，各加工面之间的工序尺寸应与设计尺寸一致。
1.4.2选择机床和工艺装备 1. 机床的选用
机床的选用原则
⑪ 机床的加工尺寸范围应与零件的外轮廓尺寸相适应。 ⑫ 机床的工作精度应与工序要求精度相适应。 ⑬ 机床的生产率应与工件的生产类型相适应。
查资料可得：
普通车床（C6132），主要用于车外圆、倒角、车端面、车凹槽、加工孔等。 立式钻床（Z5132A ），主要用于Φ5-5.2通孔与Φ5-11沉孔的加工。 万能铣床 ( XW6032A )主要用于铣平面加工。 2. 刀具的选用
刀具的选择主要取决于工序采用的加工方法，加工表面的尺寸，工件材料，所要求的加工精度，表面粗糙度，生产率及经济性等，一般应尽可能采用标准刀具，必要时采用高生产率的复合刀具及其化专用刀具。 查资料可得：
车刀：材料 硬质合金
90︒外圆车刀：前角 γ0=15︒ 后角 α0=8︒ 主偏角 K r =30︒ 副偏角
K r /=10︒ 刃倾角 λs =0︒。
90︒端面车刀：前角 γ0=15︒ 后角 α0=8︒ 主偏角 K r =30︒ 副偏角
K r /=10︒ 刃倾角 λs =0︒。
切槽刀：前角 γ0=7︒ 后角 α0=7︒ 主偏角 K r =30︒ 副偏角 K r /=3︒ 刃倾角 λs =0︒。
倒角车刀：前角 γ0=15︒ 后角 α0=8︒ 主偏角 K r =30︒ 副偏角
K r /=10︒ 刃倾角λs =0︒。
内孔车刀：材料 硬质合金 YT15
刀具几何参数：K r =60︒ γ0=-8︒ α0=10︒ λs =0︒ 铣刀：材料 高速钢 （W 18Cr 4V ）
圆柱形铣刀：D=63mm L=70mm Z=10 （GB/T1115.1-2002）
钻头：材料 高速钢 （W 18Cr 4V ） 直柄长麻花钻：Φ8(GB/T1135.4-1996) 专用复合刀具：材料 高速钢
用于加工Φ5-5.2通孔与Φ5-11沉孔
1.4.3加工余量的确定
⑪ 外圆柱面加工余量的确定
查切削用量手册，可得： 粗车Φ103外圆柱面
粗车加工余量2.5mm ，加工精度IT10-IT11，表面粗糙度Ra =（12.5-6.3）um 粗车Φ50外圆柱面
粗车加工余量2.0mm ，加工精度IT10-IT11，表面粗糙度Ra =（12.5-6.3）um 粗车Φ25外圆柱面
粗车加工余量2.0mm ，加工精度IT10-IT11，表面粗糙度Ra =（12.5-6.3）um 粗车、半精车、精车Φ29H6外圆柱面
粗车加工余量2.0mm ，加工精度IT10-IT11，表面粗糙度Ra =（12.5-6.3）um 半精车加工余量1.3mm ，加工精度IT8-IT9，表面粗糙度Ra =（6.3-3.2）um 精车加工余量0.2mm ，加工精度IT6-IT7，表面粗糙度Ra =（1.6-0.8）um ⑫ 内孔加工余量的确定 查切削用量手册可得： 粗车、半精车、精车Φ30H8孔
粗车加工余量2.0mm ，加工精度IT11-IT13，表面粗糙度Ra =（12.5-6.3）um 半精车加工余量0.9mm ，加工精度IT9-IT10，表面粗糙度Ra =（3.2-1.6）um 精车加工余量0.1mm ，加工精度IT7-IT8，表面粗糙度Ra =（1.6-0.8）um
⑬ 轴端面加工余量确定 查切削用量手册得
粗车、半精车、精车Φ103底面的加工余量
粗车加工余量2.0mm ，加工精度IT10-IT11，表面粗糙度Ra =（12.5-6.3）um 半精车加工余量0.8mm ，加工精度IT8-IT9，表面粗糙度Ra =（6.3-3.2）um 精车加工余量0.2mm ，加工精度IT6-IT7，表面粗糙度Ra =（1.6-0.8）um 粗车Φ103上端面的加工余量
粗车加工余量2.0mm ，加工精度IT10-IT11，表面粗糙度Ra =（12.5-6.3）um 粗车Φ25外圆柱端面
粗车加工余量2.0mm ，加工精度IT10-IT11，表面粗糙度Ra =（12.5-6.3）um 粗车、半精车Φ50外圆柱端面
粗车加工余量2.0mm ，加工精度IT10-IT11，表面粗糙度Ra =（12.5-6.3）um 半精车加工余量1.0mm ，加工精度IT8-IT9，表面粗糙度Ra =（6.3-3.2）um 由以上分析可得下表：
表1.4 加工余量、工序尺寸
1.4.4确定曲柄板切削用量
查切削用量手册得切削深度a p 切削速度V 进给量f 车外圆柱面切削用量用量的确定
⑪ 粗车Φ103圆柱面
a p =2.5mm V =40m /min f =1.0mm /r 机床主轴转速n ：
n =
100V 0
πd 0
n =
1000V 1000⨯40
，取n =120r /min ==123. 6r /m i n
πd 03. 14⨯103
实际切削速度V '：
V '=
πd 0n
1000
V '=
πd 0n
1000
=
3. 14⨯103⨯120
m /min =38. 8m /min
1000
⑫ 粗车Φ50圆柱面
a p =2.0mm V =40m /min f =0.6mm /r 机床主轴转速n ： n =
1000v
πd 0
=
1000⨯40
=254. 7r /min ，取n=300r/min
3. 14⨯50
实际切削速度V '：
v
'
=
π0n 1000
=
3. 14⨯50⨯300
=47. 1r /min
1000
⑬ 粗车、半精车、精车Φ29h6外圆柱面
粗车：a p =2.0mm V =40m /min f =0.5mm /r 机床主轴转速n ： n =
1000V 1000⨯40
，取n =440r /min ==439. 3r /m i n
πd 03. 14⨯29
实际切削速度V '： V '=
πd 0n
1000
=
3. 14⨯29⨯440
m /min =40m /m i n
1000
半精车：a p =1.3mm V =60m /min f =0.3mm /r 机床主轴转速n ： n =
1000V 1000⨯60
，取n =660r /min ==658. 9r /m i n
πd 03. 14⨯29
实际切削速度V '： V '=
πd 0n
1000
=
3. 14⨯29⨯660
m /min =60. 1m /m i n
1000
精车：a p =0.2mm V =80m /min f =0.1mm /r 机床主轴转速n ： n =
1000V 1000⨯80
，取n =880r /min ==878. 5r /m i n
πd 03. 14⨯29
实际切削速度V '： V '=
πd 0n
1000
=
3. 14⨯29⨯880
m /min =80. 1m /m i n
1000
⑭ 粗车Φ25外圆柱面
a p =2.0mm V =40m /min f =0.4mm /r 机床主轴转速n ： n =
1000v
πd 0
=
1000⨯40
=509r /min, 取n =580r /min ，取
3. 14⨯25
n =580r /min
实际切削速度V '：
v
'
=
π0n 1000
=
3. 14⨯25⨯580
=45. 53r /min
1000
车端面切削用量的确定
⑪ 粗车、半精车、精车Φ103圆柱底面
粗车：a p =2.0mm 进给速度 V =200mm /min 取n =440r /min
a
半精车：p =0.8mm 进给速度 V =100mm /min 取n =660r /min
a
精车：p =0.2mm 进给速度 V =80mm /min 取n =880r /min ⑫ 粗车、半精车Φ50圆柱端面
粗车：a p =2.0mm 进给速度 V =100mm /min 取n =300r /min 半精车：a p =1.0mm 进给速度 V =50mm /min 取n =440r /min ⑬ 粗车Φ103圆柱上端面及Φ25圆柱端面
a p =2.0mm 进给速度 V =50mm /min 取n =440r /min
加工孔切削用量的确定
⑪ 粗车、半精车、精车Φ30H8孔
a
查手册得：切削深度p 切削速度V 进给量f
粗车：a p =2.0mm V =40m /min f =0.5mm /r 机床主轴转速n ： n =
1000V 1000⨯50
，取n =660r /min ==663. 5r /m i n
πd 03. 14⨯24
实际切削速度V '： V '=
πd 0n
1000
=
3. 14⨯24⨯660
m /min =49. 7m /m i n
1000
半精车：a p =0.9mm V =80m /min f =0.3mm /r 机床主轴转速n ： n =
1000V 1000⨯80
，取n =910r /min ==909. 9r /m i n
πd 03. 14⨯28
实际切削速度V '： V '=
πd 0n
1000
=
3. 14⨯28⨯910
m /min =80m /m i n
1000
精车：a p =0.1mm V =10m /min f =1.0mm /r 机床主轴转速n ： n =
1000V 1000⨯10
，取n =110r /min ==10. 68r /m i n
πd 03. 14⨯29. 8
实际切削速度V '：
V '=
πd 0n
1000
=
3. 14⨯29. 8⨯110
m /min =10. 3m /m i n
1000
⑫ 加工孔Φ8深孔
切削速度 V =10m /min 进给量 f =1.0mm /r 机床主轴转速n ： n =
1000V 1000⨯12
，取n =480r /min ==477r /m i n
πd 03. 14⨯8
实际切削速度V '： V '=⑬ 铣斜面
铣削宽度 a w =8mm 每齿进给量 a f =0.03mm/齿 背吃刀量a p =50mm 切削速度V=25m /min
机床主轴转速n ：
n =
1000V 1000⨯25
，取n =150r /min ==130r /m i n
πd 03. 14⨯63
πd 0n
1000
=
3. 14⨯8⨯480
m /min =12. 1m /m i n
1000
实际切削速度V '： V '=
πd 0n
1000
=
3. 14⨯63⨯150
m /min =29. 7m /m i n
1000
⑭ 加工5-Φ5.2通孔与Φ5-11沉孔
进给量 f =1.0mm /r 切削速度 V =10m /min 机床主轴转速n ： n =
1000V 1000⨯10
，取n =320r /min ==318. 5r /m i n
πd 03. 14⨯11
实际切削速度V '：
V '=
1.4.5计算工时定额
粗车、半精车、精车Φ29h6外圆柱面
πd 0n
1000
=
3. 14⨯320⨯11
m /min =11. 1m /min
1000
查资料可知：
切削时间 t m =式中：
i =z a p
l +l 1+l 2
i fn
n =
1000V πD
l -加工长度, l 1-刀具切入长度（mm ）, l 2-刀具切出长度（mm ）, i -进给次数, z -加工余量（mm ）, a p -背吃刀量, f -进给量(mm/r),n -机床主轴转速, V -切削速度（m/min）, D -加工直径（mm ）
查资料有 l 1+l 2=3mm 可计算 i =1 粗车Φ29h6外圆
24+3l +l 1+l 2
min=0.13min i =
0. 5⨯440fn
t m 1=
半精车Φ29h6外圆
t m 2=
24+3l +l 1+l 2
=0.14min i =
0. 3⨯660fn
精车Φ29h6外圆
t m 3=
24+3l +l 1+l 2
=0.31min i =
0. 1⨯880fn
本工序总基本时间t m ：t m =t m 1+t m 2+t m 3=0.58min 粗车、半精车、精车Φ103底面
查资料14可知：
切削时间 t m =
（2-4）
l 1+l 2
i V f
l -加工长度（mm ）, l 2-刀具切出长度（mm ）, V f -进给速度（mm/min） 取l 1=2mm， 计算可得：l =81.5mm，i =1 粗车：t m 1=
l 1+l 22+81. 5
i =min=0.41min V f 200
半精车：t m 2=
l 1+l 22+81. 5
i =min=0.82min V f 100
精车：t m 3=
l 1+l 22+81. 5i =min=1.04min V f 80
本工序总基本时间t m ：t m =t m 1+t m 2+t m 3=2.27min 粗车、半精车、精车Φ30H8孔
查资料有 l 1+l 2=3mm 可计算 i =1 粗车：t m 1=
22+3l +l 1+l 2
min=0.08min i =
0. 5⨯600fn 22+3l +l 1+l 2
min=0.09min i =
0. 3⨯910fn
半精车：t m 2=
精车：t m 3=
22+3l +l 1+l 2
min=0.23min i =
1. 0⨯110fn
本工序总基本时间t m ：t m =t m 1+t m 2+t m 3=0.4min 加工5-Φ5.2通孔与5-Φ11沉孔
查资料可知：
切削时间 t m =
式中：
l -沉孔深度（mm ）, l 1-切入长度（mm ），l 1=（1-2）mm
切削时间t m ： t m =粗铣斜面
L l +l 1
=
fn fn
L l +l 14+2
=min=0.1875min =
1⨯320fn fn
查资料可知：
切削时间 t m =
式中：
l w +l 1+l 2
V f
l w -铣削长度（mm ）, l 1-刀具切入长度（mm ）, l 2-刀具切出长度（mm ）, V f -进给速度（mm/min）
其中：V f =a f zn , l 1=a w (D -a w ) +d 0a w -a w (d 0-a w )
a f =0.03mm/齿 z =10 n =100r/min a w =8mm D =103mm
d 0=63mm
得：V f =39mm/min l 1=14.5mm 又由零件图知：l w =50mm l 2=26.5mm 则：
切削时间 t m =
l w +l 1+l 250+14. 5+26. 5
=min=2.3min V f 39
1.5机械加工工艺规程设计
机械加工工艺规程是规定产品或零部件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件，是一切生产人员有关都应严格执行、认真贯彻的纪律性文件。生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺规程来体现。因此，机械加工工艺规程设计是一项重要而又严肃的工作。
1.5.1机械加工工艺规程的格式及设计原则
机械加工工艺规程的详细程度与生产类型、零件的设计精度和工艺过程的自动化程度有关。一般来说，采用普通加工方法的单件小生产，只需填写简单的机械加工工艺过程卡片；在中批生产中，多采用较详细的机械加工工艺卡；大批大量生产类型要为求严密细致地组织工作，因此各工序要填写工序卡。
机械加工工艺规程的设计原则
① 可靠地保证零件图上所用技术要求的实现。在设计机械加工工艺规程时，如发现图样上 一技术要求规定地不适当，只能向有关部门提出建议，不得擅自修改图样或不按图样上的要求去做。
② 必须能满足生产纲领要求。
③ 在满足技术要求和生产纲领要求的前提下，一般要求工艺成本最低。 ④ 尽量减轻工人的劳动强度，保障生产安全。
1.5.2设计机械加工工艺规程的步骤与内容
① 阅读装配图与零件图 了解产品的用途、性能和工作条件，熟悉零件在产品中的地位和作用。
② 工艺审查 审查图上的尺寸、视图和技术要求是否完整、正确、统一；找出主要技术要求和分析关键的技术问题；审查零件结构工艺性。
所谓零件的结构工艺性是指在满足使用要求前提下，制造该零件的可行性和经济性。所谓结构工艺性好，是指在一定的工艺条件下，既能方便制造，又有较
低的制造成本。
③ 熟悉或确定毛坯 确定毛坯的主要依据是零件在产品中的作用和生产纲领以及零件本身结构。常用毛坯种类有：铸件、锻件、型材、焊接件、冲压件等。
④ 拟定机械加工工艺路 这是制订机械加工工艺规程核心。其主要内容有：选择加工方法、安排加工顺序以及安排热处理、检验和其他工序等。
⑤ 确定满足各工序要求的工艺装备（包括机床、夹具、刀具、和量具等） 对需要改装或重新设计的专用工艺设备应提出具体设计任务书。
⑥ 确定个主要工序的技术要求和检验方法。 ⑦ 确定各工序的加工余量、计算工序尺寸。 ⑧ 确定切削用量。 ⑨ 确定时间定额。 ⑩ 填写工艺文件。
由以上分析可编制机械加工工过程卡片和及机械加工工序卡片（见卡片）。
第二章 专用夹具设计
为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度。在加工曲柄板沉孔时，需要设计专用夹具。
一个优良的机床夹具必须满足下列基本要求：
（1）保证工件的加工精度 保证加工精度的关键，首先在于正确地选定定位基准、定位方法和定位元件，必要时还需进行定位误差分析，还要注意夹具中其他零部件的结构对加工精度的影响，确保夹具能满足工件的加工精度要求。
（2）提高生产效率 专用夹具的复杂程度应与生产纲领相适应，应尽量采用各种快速高效的装夹机构，保证操作方便，缩短辅助时间，提高生产效率。
（3）工艺性能好 专用夹具的结构应力求简单、合理，便于制造、装配、调整、检验、维修等。专用夹具的制造属于单件生产，当最终精度由调整或修配保证时，夹具上应设置调整和修配结构。
（4）使用性能好 专用夹具的操作应简便、省力、安全可靠。在客观条件允许且又经济适用的前提下，应尽可能采用气动、液压等机械化夹紧装置，以减轻操作者的劳动强度。专用夹具还应排屑方便。必要时可设置排屑结构，防止切屑破坏工件的定位和损坏刀具，防止切屑的积聚带来大量的热量而引起工艺系统变形。
（5）经济性好 专用夹具应尽可能采用标准元件和标准结构，力求结构简单、制造容易，以降低夹具的制造成本。因此，设计时应根据生产纲领对夹具方
案进行必要的技术经济分析，以提高夹具在生产中的经济效益。
2.1 夹具的基本概念及基本原理
2.1.1夹具的组成及工作定位夹紧和装夹的概念
1. 夹具的组成
按在夹具中的作用、地位及结构特点、组成夹具的元件可以分为以下几类 （1）定位原件及定位装置 （2）夹紧原件及夹紧装置 （3）夹具体
（4）对刀，导引原件及装置 （5）动力装置 （6）分度，对定装置
（7）其它辅助原件及装置（包括夹具体各部分相连接用的以及夹具与机床相连接用的紧固螺钉，销钉以及各种手柄等)
每一个夹具不一定所有各类组成原件都具备，如手动夹具就没有动力装置，一般车床夹具就没有刀具导向装置及分度装置。
2. 定位、夹紧和装夹的概念
工件在安装之前必须安装在夹具中，使其得到一个正确的位置和方向，并使其在加工过程中虽受到切削力和其他外力的影响，仍能保持正确的位置和方向。
确定工件在机床上或夹具中有正确位置的过程称为定位。
工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作成为夹紧。
将工件在机床上或夹具中定位、夹紧的过程称为装夹。
2.1.2工件在夹具中定位的基本原理
任何一个工件在空间有六个自由度，工件在夹具中定位时用合理分布的六个
支撑点限制工件的六个自由度，使工件在夹具中的位置完全确定，称为六点定位原理。
完全定位：定位原件所能限制的自由度数且等于所需要限制和可能有的全部自由度的情况。
不完全定位：定位原件所能限制的自由度数目，不少于所需要限制的自由度数，但少于6个自由度的定位情况。
欠定位：定位原件所能限制的自由度数少于所需要限制的自由度数的定位情
况。
过定位：定位原件所相当于的支撑点数多于所能限制的自由度数，即所相当
于的额多个支撑点重复限制同一个自由度的定位情况。
定位基准的选择原则
定位基准的选择原则应尽量使工件的定位基准与工序基准相重合，尽量用精
度基准作为定位基准，遵守基准统一原则，应使工件安装稳定，加工中所引起的
变形最小，应使工件定位方便，夹紧可靠。
2.1.3常用定位方法及定位原件
1. 工件以平面定位
当工件以一个平面为定位基准时，一般不以一个完整的大平面作为定位原件
的接触表面，长用三个支撑钉或两三个支撑板作为定位原件。各定位板的位置应
尽量远离，以使工件定位可靠。有时由于某种特殊原因，如工件很薄很小，而不
得不用平面定位原件，此时去除中间的一部分或开若干小槽，以便提高定位精度
并便于清除切削。
（1）固定支撑
固定支撑包括支撑钉和支撑板，它们在使用过程中是固定不动的。
支撑钉包括平头支撑钉、圆头支撑钉和齿纹支撑钉。平头支撑钉用于精基准
面定位；圆头支撑钉用于粗基准面定位；齿纹头支撑钉也适用于粗基准面定位，
因其表面有齿纹，具有较大的摩擦因数，可防止工件滑动，常用在工件的侧面。
支撑钉可用过盈配合或过度配合压入夹具内。
工件以较大的精度基准定位时采用支撑板，支撑钉支撑板都已标准化，设计
时可查阅有关资料。
（2）可调支撑
在工件定位过程中，支撑的高度需要调整，或一个夹具常用以加工不同批工
件，而不同批工件定位基准形状变化很大时往往需要定位元件中的某一个或两个
支撑能够调节位置。
可调支撑用于毛胚质量不高，而又以粗基准定位。这时若采用固定轴承，由
于毛胚尺寸不稳定，将引起工件上要加工表面的加工质量发生较大的变化。影响
加工精度。
（3）自卫支撑(浮动支撑）
在工件定位过程中，能自动调整位置的支撑称为自卫支撑。它是随工件定位
基准面位置的变化而自动与之相适应的。
由于自卫支撑是活动的，支撑点的位置能随工件定位基面的不同而自动调
节，定位基面压下其中一点，其余点使上升，直至工件与各点接触。接触点数的
增加，提高了工件装夹的刚度和稳定性。但是一个自卫支撑实际上仍然只起一个
定位支撑钉的作用，只限制工件的一个自由度。
自卫支撑适用于工件以毛胚面定位或刚性不足的场合。
2. 工件以外圆柱面定位
以工件的外圆柱面定位时，常用方法是装外圆柱面装在圆孔，半圆孔，V 型
块或定心加紧机构中。其中后两种最为常用。
V 型块有固定式，可调整式和活动式。活动式v 形块不仅起固定作用，还起
夹紧作用。
2. 工件以圆柱孔定位
工件以圆柱孔为定位基准，此种定位方式所用圆柱定位销，定位心轴和圆锥
定位销等。
（1）圆柱定位销
圆柱定位销有固定式，插销式和可换式。
固定式定位销直接用过盈配合装在夹具上，可换定位销则可按间隙配合通过
套筒再装在夹具体上。
（2）圆柱心轴
间隙配合心轴，心轴的限位基面一般按h6，g6或f7制造，其装卸工件方便，
但定心精度不高。为了减少配合间隙，而造成的工件倾斜，工件常以孔和端面联
合的定位，因而要求工件定位孔与定位端面之间，心轴限位圆柱面与限位端面之
间都有较高的垂直度。过盈配合心轴，装卸工件不方便又很慢，但可以对工件的
两位端面进行加工。
2.1.4工件在夹具中的加紧
夹紧的目的是保证工件在夹具中的定位，不致因加工时的切削力，重力，或
半生力（离心力，惯性力）的作用而产生移动或振动。
1. 夹具装置是夹具完成夹紧作用的一个重要而不可缺少的组成部分，除非工
件在加工过程中所受到的各种力不会使它离开定位时所确定的位置，才可以没有
夹紧装置。夹紧装置设计的优劣对于提高夹紧的精度和工作效率，减轻劳动强度
都有很大影响。
设计夹紧装置时，应满足以下主要要求：
（1）夹紧装置在对工件夹紧时，不应当破坏工件的定位，为此，必须正确的
选择夹紧力的方向及作用特点。
（2）夹紧力的大小应该可靠，适当，要保证工件在夹紧后的变形和受压表面
的损伤不致超出允许范围。
（3）夹紧装置结构简单合理，夹紧动作要迅速，操作方便，省力和安全。
2. 夹紧力方向的确定
（1）夹紧力应朝向主要定位基准面。对工件只施加一个夹紧力或施加几个方
向相同的夹紧力时，夹紧力的方向应尽可能朝向主要定位基准面。
（2）夹紧力应有助于定位，而不应破环定位，在夹紧力的作用下工件不应该
离开支撑点。
（3）夹紧力尽量与夹紧工件刚度最大的方向一致。
（4）夹紧力的方向尽可能与切削力和工件重力相同。当夹紧力方向与工件重
力方向和切削力方向都相同时，加工过程所需的夹紧力最小，从而能简化夹紧装
置的结构便于操作，减小人工劳动强度。
3. 夹紧力作用点的选择
（1）夹紧力的作用点应落在定位原件的支撑范围内。
（2）夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位，这样还可以防止或减少工
件的变形对加工精度的影响。
（3）夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面。在加工过程中，切削力一般容易
引起工件的转动和振动。作用点靠近被加工表面，始切削力对加工作用点的力变
小，以减少工件转动趋势或变形。
4. 基本夹紧装置
夹具的各种夹紧机构中，以斜楔、螺旋、偏心、铰链机构以及它们组合而成
的夹紧装置最为普遍。
（1）斜楔夹紧机构
①结构特点
a. 斜楔的自锁性。自锁就是当外加的夹紧作用力一旦消失或撤消后，夹紧
机构在纯摩擦力的作用下仍能保持处于夹紧状态而不松开。
b. 斜楔具有改变夹紧作用方向的特点。当外加一个夹紧作用力时，则斜楔
产生一个与夹紧力方向垂直的对工件的作用力。
c. 斜楔具有增力的作用。
d. 斜楔夹紧行程很小。
②适用范围
由于手动的斜楔夹紧机构夹紧工件时既费时又费力，效率极低，实际上很
少采用。
（2）螺旋夹紧机构
由螺钉、螺母、垫圈、压板等原件组成的加紧机构，称为螺旋夹紧机构。
①结构特点
a. 螺旋夹紧机构结构简单，容易制造。
b. 螺旋夹紧机构有很大的增力作用，夹紧力与夹紧行程都很大。
c. 由于缠绕在螺钉表面的螺旋线很长，升角又小，所以自锁性能很好。 d. 不足之处是夹紧速度慢，工件装卸费时，增加辅助世间。
②适用范围
螺旋夹紧机构结构简单, 制造方便夹紧行程不受限制且夹紧可靠，所以在手动夹紧装置中广泛使用。
（3）偏心夹紧机构
偏心夹紧机构是指用偏心件直接或间接与其他原件组合来使用的实心夹紧工件的机构。
适用范围：圆偏心轮夹紧后，自锁性能较差，只适用于切削力负荷较小又无很大振动的场合，又因结构尺寸不能太大，为满足自锁条件，夹紧行程受到限制，所以对夹紧面的尺寸公差要求严格。
（4）铰链夹紧机构
铰链夹紧机构是由铰链杠杆组合而成的一种增力结构，其结构简单，增力倍数大，摩擦损失小，但无自锁性能。常与动力装置连用，故在机械化装置中广泛应用。
（5）联动夹紧机构
利用一个原始作用力实现多件或单件的多点多向同时夹紧的机构称为联动夹紧机构。
（6）定心夹紧机构
定心夹紧机构是一种能够同时实现定位和夹紧的特殊夹紧机构。它的定位原件也是夹紧原件，它将工件定位并夹紧以后，能使其定位面的中心或对称中心固定在规定的位置。
定心夹紧机构可以分为刚性定心夹紧机构和弹性定心夹紧机构。
刚性定心夹紧机构定心精度不高，但夹紧行程大，常用在粗加工，弹性定心夹紧机构定位精度高，但夹紧行程小，常用与精加工。
2.1.5分度装置
分度装置常用在铣床或钻床的转动工作台或其它必须分度的装置上。
分度装置一般由对定销和分度盘两个主要部分组成。其中之一需要装在夹具需要分度转动的部位上，另一个装在夹具需要固定的部位上。
设计分度时最主要的原则是：
（1）保证必要的分度精度，产生分度误差的原因很多，主要原因是分度盘与
分度销之间存在间隙，分度销与固定套之间的间隙，分度套筒在分度盘上的位置不够精确，以及分度套内外两圆柱之间的偏心差。
（2）保证分度的方便可靠，加工批量较大的工件时，常用机械化自动化的分度，批量较小时常用手动分度。
（3）保证分度销强度足够强，为保证分度销足够强强度，在受力较大的情况下，往往使分度销只起分度作用，而避免承受任何外力。
分度装置可分为回转分度装置和直线分度装置。
回转分度装置，是指在工件一次装夹中通过夹具的某部分带动工作转动一定的角度，完成多工位加工的分度装置。回转分度装置主要用于工件表面圆周分度孔或槽的加工。
直线分度装置是指工件一次装夹中，通过夹具的某部分带动工件直线移动 一定距离完成多工位加工的分度装置，它是对直线方向上的尺寸进行分度的装置。
2.1.6夹具体
夹具体是夹具的基础件，他将夹具上的各种装置和原件连接成一个整体，并通过它将夹具安装到机床上。它的结构形状尺寸及大小，取决于加工工件的特点尺寸大小，各种原件的结构和布局，夹具机床的连接方式，切削力及重力等大小的影响。
1. 夹具毛坯的类型
（1）铸造夹具体
铸造夹具体工艺性好，可铸成各种复杂形体。它具有较好的抗压强度，刚度和抗震性，切削性好，但生产周期长，需时效处理，以消除内应力。常用材料灰铸铁，要求强度高时用铸钢，要求重量轻时用铸铝。目前铸造夹具体的应用最广。
（2）焊接夹具体
焊接夹具体是采用钢板型材焊接而成，这类结构制造方便，生产周期短，成本低。易减轻重量。但焊接过程中的热变形和残余应力较大，易变形，为此，焊接后须进行退火处理，以保证夹具尺寸的稳定性。它适用于新产品适制，临时急用及结构简单的夹具体。
（3）锻造夹具体
锻造夹具体适用于结构简单，尺寸不大，要求强度和刚度较大的夹具体。它能承受较大的冲击载荷，锻造后酌情采用调质，正火或回火处理。
（4）装配夹具体
装配夹具体是选用标准毛胚件或零件及个别非标准件通过销钉，螺钉连接组装而成。为保证夹具体不会产生不允许的变形或振动，夹具体应有足够的强度或
刚度。
2. 夹具体应满足的要求
（1）应有足够的强度和刚度。在加工过程中，夹具体要承受较大的切削力和夹紧力。为保证夹具体不会产生不允许的变形或振动，夹具体应有足够的驱动和刚度。
（2) 力求结构简单和装卸方便。在保证强度和刚度的前提下。尽可能体积小重量轻。
（3) 结构工艺性好，夹具体应便于制造、装配、检验和维修。例如：铸造夹具体上安装各种元件的表面应铸造出3—5mm 凸台。
（4) 排除，切屑要方便。
（5）夹具体在机床上安装稳定可靠。
（6）有适当的精度和尺寸稳定性。夹具体上的重要表面，如安装定位元件的表面，夹具体的安装基面，应有适当的尺寸和形状精度，它们之间还应有适当的位置精度。
2.2专用夹具的设计及原理分析
为保证曲柄板使用要求，需加工曲柄板上两斜面，达到技术要求
2.2.1定位基准和定位元件的设计与分析
根据曲柄板的形状和加工技术要求及精度。工件定位用了平面定位，内孔定位，即一面两孔定位。
当曲柄板φ50端面夹具体凸缘接触为平面定位，限制工件的Z , X , Y 三个自→
由度，工件Φ30H8孔与圆柱销上Φ30h7的外圆柱面接触行成圆柱孔定位，限制了工件X , Y 两个自由度，当工件上φ11通孔与削边销外表面形成圆孔定位，限制了一
个Z 向的转动。 →→
综上分析：Φ30H8孔，φ50端面和φ11通孔限制了工件的6个自由度，实现了曲柄板的完全定位。
2.2.2分度装置的设计与分析
由于曲柄板两斜面间相互垂直，即夹角为90°，在铣床上可单纯通过横向进给和纵向进给来完成加工，而且在加工φ5.2和φ11孔时已经进行过分度，故可利用该特点来实现对两斜面的铣削，本处分度装置不再进行设计
2.2.3夹具方案与夹具体的设计
1. 夹具体设计
可设计夹具体，材料为HT200，因为夹具体为铸件，应进行人工失效处理，具体加工技术要求及结构见夹具体零件图。
2. 夹具方案
根据曲柄板形状特点选择轴向方向为夹紧的方向，曲柄板φ50端面及φ103底面为被夹紧的两面。并选择夹紧机构为螺旋加紧机构。（见装配图）
装夹时，拧紧螺母，通过开口垫圈，将工件端面牢固的压在定位原件上
由以上各主要原件的设计，将各部分连成以整体，够成铣斜面的装配图（见装配图）。
3. 定位误差分析
该夹具定位基准与设计基准均为螺栓杆轴线，基准不重合误差为零。基准位置误差取决于Φ30H8孔和Φ30f7配合间隙，可确定最大配合间隙为∆Y =0.033+0.041=0.074mm,所以定位误差0.074mm 。工件尺寸103mm ，公差取12级，查表IT12=0.3，所以加工误差δk =0.3mm，定位误差∆D
4. 夹紧力分析
夹紧力是满足定位可靠，夹具可行的因素。夹紧力不能太小，否则加工时产生位移破坏定位，但也不能太大，否则工件易变形本次加工斜面较小，所需夹紧力也较小，所设计的夹紧机构能满足加工要求。
结论
此次课程设计的内容主要有两个方面：曲柄板的加工工艺设计和夹具的设计。主要目的：在于通过对曲柄板加工工艺的设计，熟悉和掌握零件从毛坯材料选择到成品过程，培养实际生产中产品设计能力；另外通过对夹具的设计，熟悉和掌握夹具的基本知识和设计原则。通过本次的毕业设计，使我能够对书本的知识做进一步的了解与学习，工艺的设计，能使我们更加了解毛坯材料的选择，材料的热处理，加工方法的选择，加工余量的确定，更加熟悉了工艺规程和先进的加工工艺，学习到了工艺的制定过程，工艺卡片的制作，工艺手册的查询等方面的知识，先制定合理的加工工序，再选用合适的机床，查工艺手册定合适的毛坯，再查进给、切削速度、转速，计算实际转速和时间完成工艺卡片；通过专用夹具的设计，使我们掌握了专用夹具的设计步骤及过程，六点定位原理，通过设计定位元件来实现设计标准，通过夹紧力的计算选用夹紧装置，对毛坯夹紧的原则，最终完成零件的加工达到设计的要求。
脚踏实地，认真严谨，实事求是的学习态度，不怕困难、坚持不懈、吃苦耐劳的精神是我在这次设计中最大的收益。
我相信通过课程设计不仅提升了对我大学期间所学基本专业知识综合运用也锻炼了我们实际解决工程实际的能力，而且让我们对所学的知识有了更加深刻的理解，对我们以后的学习、工作有了更大的帮助，为我们留下了宝贵的经验。
致谢
历经了近两周的不懈努力，设计已经完成。从最初的茫然，到慢慢的进入状态，再到对思路逐渐的清晰，，紧张而又充实的课程设计终于落下了帷幕。
本次课程设计是在指导老师丁海娟老师的悉心指导下完成的。老师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。不仅是我树立了远大的学术目标、掌握了基本的研究方法，还使我明白了许多待人接物与人处事的道路。本次课程设计，倾注了老师大量的心血，在此更要感谢丁老师，是在她的细心指导和关怀，我才能够顺利的完成课程设计。还有在我的学业和设计中无不倾注着老师们辛勤的汗水和心血，在此我要向所有的老师致以最衷心的感谢和深深的敬意，同时感谢我的同学和朋友，在我写设计说明的过程中给予我了很多帮助，在设计说明的撰写和排版等过程中提供热情的帮助。
由于我专业知识水平有限，所写论文难免有不足之处，恳请各位老师和学友批评和指正！
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