齿轮泵壳体回油孔加工专机的设计解析.doc

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1、毕 业 设 计（论 文）说 明 书题 目 齿轮泵壳体回油孔加工专机的设计 学 生 学 院 机械工程学院 专 业 班 级 机械工程及其自动化（涉外机械）学 号 指 导 教 师 目 录第一章 前言31.1 钻床简介 31.1.1 钻床的发展历史 31.1.2 钻床的分类 3第二章 钻床内部结构的各项性能校核 42.1 确定电动机类型 42.2 外部传动件的校核42.2.1 带传动各项性能校核 52.2.2 齿轮传动各项性能校核72.2.3 轴的各项性能校核计算9第三章 附钻床各图 12文献参考 13前言孔加工分为浅孔加工和深孔加工两类，也包括介于两者之间的中深孔加工。一般规定孔深L与孔径之比大于5

2、，即的孔称为深孔；的孔称为浅孔。孔的深度与直径之比，决定了孔加工工艺系统的刚度及刀具结构上的特点。增大，工艺系统刚度降低，切屑排出及冷却润滑的难度加大。因此，一直以来，深孔加工成为人们研究的重要课题之一。在深孔加工中，最早用于加工金属的深孔钻头是扁钻，它发明于18世纪初。1860年美国人对扁钻做了改进，发明了麻花钻，在钻孔领域迈出了重要的一步1。在20世纪初期，德、英、美等国家的军事工业部门先后发明了单刃钻孔工具，因用于加工枪孔而得名枪钻。在1943年，德国海勒公司研制出毕斯涅耳加工系统（即我国常称的内排屑深孔钻削系统）。此后，这种特殊的加工方法又有了新的发展，并定名为BTA法。后来瑞典的山特

3、维克公司首先设计出可转位深孔钻及分屑多刃错齿深孔钻，使BTA法又有的新的飞跃。1963年山特维克公司发明了喷吸钻法。20世纪70年代中期，日本冶金股份有限公司又研制DF（Double Feeder）法。它是把BTA法与喷吸钻法两者的有点结合起来的一种加工方法，目前广泛应用于中、小直径内排屑深孔钻削。由于我国机械制造业的迅速发展，深孔加工技术在我国也得到了广泛的应用。20世纪50年代群钻的研制成功，使钻孔效率大为提高。1958年BTA钻头在我国开始使用，在此之后，70年代初，我国开始研制和推广喷吸钻，到1978年DF法已在我国设计完成并于1979年正式用于生产，现广泛应用于中、小直径内排屑深孔钻

4、削。西安石油大学于1989年成功地将喷吸效应原理应用到外排屑枪钻系统；1994年又研制成功多尖齿内排屑深孔钻，使深孔钻削的稳定性和耐用度大大提高。随着生产科技的进步，深孔零件在材质及毛坯制造、刀具材料、深孔加工机床、基础理论研究、检测等方面都有了较大的进展。目前，深孔加工技术已较为成熟。同时随着我国科学和技术的不断发展，机械产品不断更新换代，其品种型号越来越多，质量要求越来越高，更新换代周期也越来越短。因而多品种、中小批量生产已日益成为机械制造业的主要生产类型。机床夹具是保证产品质量，提高劳动生产率等生产技术准备工作中的重要组成部分，其结构形式必须与其生产类型相适应2。在批量生产齿轮泵时，多采

5、用流水线式操作，即按工序分配给不同生产车间来生产。齿轮泵壳体回油孔加工专机及夹具设计，就是为加工齿轮泵深孔这一工序而设计的专用机床及夹具。由于齿轮泵壳体回油孔为深孔，因此需要综合应用深孔加工及机床家具等方面的知识。本次设计主要包括两大部分。第一部分为齿轮泵深孔钻削专机的设计，其中包括机床的基本尺寸的选择、电机的选择、传动系统的设计和钻头的选择。首先，机床的基本尺寸主要参考常用机床的外形尺寸，并根据回油孔加工的需要来确定。其次，齿轮泵壳体材料为铝合金。因此可根据铝合金的切削性能，及钻削铝合金时的切削用量和钻削速度来估算出钻削力、钻削扭矩和钻削功率来，并根据钻削功率选择电动机。然后，根据所选电机的

6、同步转速和切削速度来确定传动比，并用齿轮传动系统来实现。由于本次设计的机床只为加工回油孔而设计，因此不需变速，一级传动就能实现。最后，根据回油孔的特点，并考虑经济性来选择合适的深孔加工刀具。第二部分为专用夹具的设计，其中包括定位方式的选择、定位误差的计算、夹紧方式的确定、夹紧力的确定及夹紧机构的的选择、导引装置的确定、夹具体的设计和夹具体在机床上的定位方式。根据六点定位原理、齿轮泵壳体外形的特点及常用定位元件的种类，来确定夹具体的定位方式。由于零件在加工时，总会产生误差，因此应考虑工件的定位误差。进行定位误差的计算，以保证定位误差在零件加工误差允许的范围之内。若不合适，则应选择更合适的定位方式

7、，以确保零件的加工精度。为了使零件在被加工时保持位置不变，应对零件在被加工时所需的加紧力进行估算。在此基础上，综合考虑零件的定位方式和加工方式，来设计适合的夹紧机构。为保证加工精度，选择合适的对刀导引装置，保证工件相对于刀具处于正确的位置。综合以上各方面的设计和各个装置的相对位置关系，可以设计出夹具体的结构。并且还要确定夹具体在机床上的定位方法和定位精度。这样就完成了夹具的设计。由于此次设计是根据实际生产加工中的需要来进行设计的，因此还从经济性方面分析了此次设计的可行性。另外，分析了此次设计相对于一般生产加工情况的优点、此次设计的不足，和可能改进的方法。1 齿轮泵壳体回油孔加工专机的设计1.1

8、 钻床的总体设计钻床可用于加工简单零件上的孔，也可用于加工外型复杂、没有对称回转轴线工件上的单个或一系列圆柱孔，如盖板、箱体、机架等零件上的各种用途的孔。钻床一般用于完成加工尺寸较小、精度要求不太高的孔。通常，钻头旋转为主运动，钻头轴向移动为进给运动3。钻床可分为台式钻床、立式钻床、摇臂钻床、铣钻床、深孔钻床、平端面中心孔钻床和卧式钻床。在本次设计中，待加工孔为深孔，因此在选择机床上有些困难。通常深孔钻床具有特殊设计的主轴，卧式布局。一般为工件旋转，用特制的深孔钻头钻削深孔，可完成深孔工件钻、扩、铰、套料等加工。但由于深孔钻床的特殊性，其比较昂贵，对于非专业化深孔加工的厂家，成本过高，因此不能

9、选用这种形式。所以，应由其他钻床改造成深孔钻床，这样可节省开支，并且易于中、小型企业接受。综合各种机床的结构特点和工作方式，决定选用卧式钻床的结构布置。卧式钻床的结构特点是主轴旋转中心固定，移动工件使加工点对准主轴中心。主轴箱安装在立柱上，主轴水平布置。立柱有圆柱、方柱，这里选择圆柱作为主轴。主轴可机动进给。由于本次设计为钻孔专机，只用于加工深孔的工序，简单的传动系统就能满足，不需要变速，因此采用一级齿轮传动即可，这样可以直接达到钻削所需要的速度。齿轮泵壳体的材料为铝合金，根据其切削性能及各类深孔钻的尺寸参数，在相比较下选择合适的刀具。从而确定进给量来计算出切削参数，即加工时所需的钻削力、钻削

10、率和钻削转矩。通过这些数据，可选择出适合的电动机作为动力源。同时，根据这些切削参数设计计算出传动系统的参数。1.2 钻床刀具的选择 在深孔加工中，使用枪钻、内排屑深孔钻虽然具有很多优点，但由于需要专用的机床（或改装的普通车床）以及一套辅助设备，投资较大，深孔加工受到一定的条件限制。深孔麻花钻具有投资少、见效快、无需特殊深孔加工装备等优点，是一般深孔加工中行之有效的加工方法。在本次设计中，则采用直柄超长麻花钻来完成切削任务。其主要的尺寸参数可在表1-1中查询。表1-1麻花钻主要的尺寸参数Tab.1-1 Twist drill main size parameterd=125=160=200=25

11、0=315h8=80=100=150=200=2502.02.53.03.54.04.5注：表示有规格；麻花钻全长；麻花钻工作部分长度；d麻花钻的直径。 此次深孔加工的孔深为136.8mm，工作部分长度满足此长度即可，因此可选160的直柄超长麻花钻。麻花钻材料的选择，参见表1-2。表1-2 麻花钻的性能级别4Tab.1-2 Twist drill performance rank项目普通型能级麻花钻高性能级麻花钻材料工作部分用W6Mo5Gr4V2或同等性能的其他牌号 普通高速钢（代号HHS）制造工作部分用W2Mo9Gr4VCo8或同等性能的其他牌号 高性能高速钢（代号HHSE）制造硬度工作部分

12、硬度780900HV工作部分硬度820950HV制造工艺一般为轧制或铣制一般为全磨制应用设备一般用于普通机床一般用于数控机床、自动线其他高性能级的麻花钻比普通性能级麻花钻在表面粗糙度、切血人对工作部分轴向斜跳动、钻芯对称直径、沟槽分度误差、直柄直径公差、锥柄圆锥公差、钻芯对工作部分轴线的对称度、两刃带宽度差等方面都要求更高根据本次加工情况及技术要求，选择普通型能级的麻花钻即可。1.3 钻床传动系统的设计1.3.1 切削参数的确定深孔钻削的功率由最大钻孔直径决定（即钻床的功率），因此应根据深孔钻削最大参数进行计算。切削功率的计算：目前，还没有成熟的计算深孔钻削功率的经验公式，一般可用麻花钻的功率

13、计算公式近似计算。钻削扭距 （1-1）式中 钻削扭距，Nm； 钻孔直径，mm； 钻孔进给量，mm/r。钻削轴向力 （1-2） 式中 钻削轴向力，N。钻削功率 （1-3）式中 钻削功率，kW； 钻孔转速，r/s。考虑到麻花钻有横刃和刀具材料为高速钢等因素，取计算值的70作为深孔钻削功率的近似值。式1-1、1-2、1-3中的和可从表1-3中查询。表1-3 在组合机床上用高速钢刀具对铝、铜件钻孔时切削速度和进给量5Tab.1-3 In combination with high-speed machine tools, steel cutlery on aluminum、copper pieces

14、bored intoto the cutting speed and volume3 加工孔径/mm铝铜铝铝合金（长切削）铝合金（短切削）黄铜、青铜硬青铜/m/min/mm/r/m/min/mm/r/m/min/mm/r/m/min/mm/r/m/min/mm/r3820500.030.2020500.05 0.2520500.030.1060800.03 0.1025450.050.15根据表1-3选择切削速度为 =20 (m/min)进给量为 =0.15 (mm/r）则主轴转速： (r/min)式中 主轴转速；切削速度； 工件（或刀具直径），mm。则根据式1-1、1-2、1-3得： Nm

15、N kW取计算结果的70，可得钻削的近似功率为1.022kW。1.3.2 电动机的选择一般用于驱动金属切削机床的电动机为异步电动机。其中，低压电动机中的Y系列三相异步电动机尤为合适。Y系列三相异步电动机具有效率高，节能，堵转转矩高，噪声低，振动小，运行安全可靠的特点，作为一般用途的电动机，适用于驱动无特殊性能要求的各种机械设备，如金属切削机床、鼓风机、水泵等6。钻削功率近似为1.022kW，则电动机功率为： (1-4)式中 机床总机械效率，对于主运动为回转运动的机床，=0.70.85；钻削功率，kW。在进行钻削时，进给功率及小，可忽略不计，因此可直接根据计算出的电动机的功率选择电动机。则可选择

16、机座号为90S，功率为1.5kW，同步转速为3000r/min的电动机作为动力。1.3.3 齿轮传动设计及计算根据切削速度和电机的同步转速可得传动比：则齿轮传动的设计计算如下：1) 选择齿轮材料齿轮最常用的材料是锻钢，其次是铸钢和铸铁，有时也采用非金属材料。2)齿轮尺寸确定及强度计算a 选择齿轮材料查表得：小齿轮选用调质 HBS=245275HBS大齿轮选用正火 HBS=210240HBSb 按齿面接触疲劳强度设计计算 确定齿轮传动精度等级：按 (1-5)估取圆周速度，得：，参考表选取公差组8级。小齿轮分度圆直径 (1-6)齿宽系数查表得按齿轮相对轴承为非对销布置：取=0.8小齿轮齿数在推荐值

17、2040中选 =26大齿轮齿数 圆整取55;齿数比 ;传动比误差 误差在范围内合适。小轮转矩 Nmm;载荷系数K (1-7) 使用系数查表得 =1动载荷系数查相关图得初值 =1.1齿向载荷分布系数查相关图得 =1.07齿间载荷分配系数由=0得 (1-8)则载荷系数K的初值 弹性系数查表得 节点影响系数查相关图及=0,查相关图(=0, =0)得=2.5重合度系数查相关图（）得 =0.88许用接触应力 = (1-9)接触疲劳极限应力,查相关图得=570 N/mm2=460 N/mm2应力循环次数、=60nj= =由查相关图得接触强度的寿命系数、（不允许有点蚀）=1硬化系数查相关图得 =1接触强度安

18、全系数查表得，按一般可靠度查取=1.1,故根据式(2-6)的设计初值为得： 37.52mm齿轮模数m m=1.44mm查表得 m=1.5mm；小轮分度圆直径的圆整值 mm；圆周速度 m/s； 与估取 很相近,对取值影响不大,不必修正；,；小轮分度圆直径 mm；大轮分度圆直径 mm；中心距 mm；齿宽 mm；大轮齿宽 ；小轮齿宽 ；3) 齿根弯曲疲劳强度校核计算；齿形系数查相关图得 小轮 =2.60 大轮 =2.30； 应力修正系数查相关图得 小轮 =1.60 大轮 =1.72；重合度系数 ；许用弯曲应力 N/mm2；弯曲疲劳极限查相关图得 =460，=390；弯曲寿命系数查相关图得 =1；尺寸

19、系数查相关图得 =1；安全系数查表得 =1.3；则 N/mm2； N/mm2；故 ；可得结论:齿根弯曲强度足够。4) 齿轮其它尺寸计算分度圆直径 ； =39,=82.5； 齿项高 ； =1.5；齿根高 ； =1.875；齿全高 ； =4.875；齿顶圆直径 ； =42 , =85.5；齿根圆直径 ； =36, =79.5；基圆直径 ； =36.65,=77.52；齿距 ； =4.71；齿厚 ； =2.355；齿槽宽 ； =2.355；基圆齿距 ； =4.426；法向齿距 ； =4.426；顶隙 ； =0.375；分度圆压力角 7。1.3.4 轴的设计及强度校核1) 轴的材料的选择轴的材料种类很

20、多，要根据强度、刚度核耐磨性等要求，选择材料种类核热处理方式，轴的常用材料是碳素钢和合金钢。碳素钢价格较低，对应力集中敏感性小，通常使用中碳钢，最常用的是45号钢，不太重要或受力小的轴可以使用Q235等钢材。合金钢比碳素钢具有更高的机械强度和优良的热处理性能，但对应力集中比较敏感，对于受力较大又要减小轴的尺寸和重量，或者需要提高轴颈的耐磨性，或者在高温、腐蚀等条件下工作的轴，可以采用合金钢。在低于200的工作温度下，合金钢和碳素钢的弹性模量相差不大，因此，使用合金钢代替碳素钢并不能提高轴的刚度。球墨铸铁和高强度铸铁适合于制造形状复杂的轴（如曲轴、凸轮轴等），它具有良好的吸振性和耐磨性，对应力集

21、中不敏感，但是铸造质量不易控制。小直径的轴可以使用轧制圆钢，大直径或直径变化较大的阶梯轴需要使用锻件，形状复杂的轴通常采用铸造方式制造。根据轴的常用材料及主要机械性能，选择45正火为轴的材料。2) 轴的设计及计算对于仅传递扭矩或主要装的扭矩的传动轴，应按扭转强度计算 。对于既受弯矩又受扭矩的转轴，可以通过降低许用剪应力的方法考虑弯矩的影响，用扭转强度估算转轴的最小直径，然后进行轴的结构设计。设计计算公式为 (1-10)式中 轴的直径，mm； 考虑了弯矩影响的设计系数； 轴传递的功率，kW； 轴的转速，r/min。本节设计机床的传动结构，下面对齿轮传动系统中的高速轴进行强度校核。 a 求输出轴上

22、的转矩 Nmmb 求作用在齿轮上的力输出轴上的小齿轮的分度圆直径为 mm圆周力、径向力、和轴向力的大小如下，方向如图1-1所示。图1-1 轴的受力分析图Fig.1-1 Axis stress analysis chart由此可得： N N N式中 压力角；螺旋角，因是直齿圆柱齿轮，因此0。c 确定轴的最小直径选取轴的材料为45钢，正火处理。按式1-10初估轴的最小直径，查表取A115，可得： mm图1-2 轴的结构图Fig.1-2 Structure drawing of axis 轴段（见图1-2）用于安装联轴器，其直径应该与联轴器的孔径相配合，因此要先选用联轴器。联轴器的计算转矩，根据工作

23、情况选取1.5，则1.510120.615180.9。根据工作要求选用十字轴式万向联轴器，型号为WSD2，许用转矩T22400。与输出轴联接的半联轴器孔径12mm，因此取轴段的直径12mm。联轴器轮毂总宽度L74mm（J1形轴孔），与轴配合的毂孔长度L27mm。d 轴的结构设计1) 拟定轴上零件的装配方案装配方案见钻床的装配总图。2) 按轴向定位要求确定各轴段直径和长度轴段 半联轴器左端用轴端挡圈定位，按轴段的直径12mm，取挡圈直径D=20mm(GB/T892-1986)。为保证轴端挡圈压紧半联轴器，轴段的长度应比半联轴器配合段毂孔长度(L=27mm)略短23mm，取25mm。轴段 为了半联

24、轴器的轴向定位，轴段右端制出定位轴肩，取轴肩高度h2mm(h0.07),所以轴段的直径16根据减速器与轴承端盖的结构，确定端盖总宽度为5mm。根据端盖装拆要求，取端盖外端面与半联轴器右端面之间的距离为20mm，因此取L225mm。轴段 该轴段安装滚动轴承。考虑轴承承受径向力不承受轴向力，选择深沟球轴承8。取轴段直径19，选用61803型深沟球轴承，尺寸dDT17265。取齿轮距箱体内壁的距离10mm，考虑到箱体的铸造误差，滚动轴承应距箱体内壁有一端距离s，现取s2mm，则L3T（轴承宽度）s+（3937）525214mm。轴段 该轴段安装齿轮。齿轮采用套筒定位，右端使用轴环定位。取轴段直径20

25、。已知齿轮轮毂宽度为39，为了套筒端面可靠地压紧齿轮，轴段长度应略短于轮毂宽度，取37。轴段 取齿轮右端轴肩高度h=3mm（h0.07d4）,则轴环直径d5= 26mm。查设计手册中的轴承标准，轴肩高度应满足轴承拆卸要求，否则应将轴环分为两个轴段。轴段长度L5=+s= 2+5=7mm。轴段 该轴段直径与轴段相同，取d6=17mm。取其长度等于滚动轴承宽度，因此L6=5mm。3）轴上零件的周向定位半联轴器与轴的周向定位采用A型普通平键联接，按d1=12mm，从手册中查得平键截面尺寸bh=44,根据轮毂宽度，由键长系列中选取键长L=20mm，半联轴器与轴的配合为H7/k6。齿轮与轴的周向定位采用A

26、型普通平键联接，平键的尺寸为bhL=6628.为了保证齿轮与轴具有良好的对中性，取齿轮与轴的配合为H7/r6。滚动轴承与轴的周向定位采用过渡配合保证的，因此轴段直径尺寸公差取为m6。4）确定轴上圆角和倒角尺寸各轴肩处的圆角半径见图2-1，轴端倒角取145。5) 轴的强度校核a 求轴的载荷首先根据轴的结构图作出轴的计算简图（见图1-3）。在确定轴承的支撑点位置时，从手册中查取a值。对于61803型深沟球轴承，因此轴的支承跨距L=26.5+26.5=53mm。根据轴的计算简图作为轴的弯矩图、扭矩图和当量弯矩图。从轴的结构图和当量弯矩图中可以看出，C截面的当量弯矩最大，是轴的危险截面。C截面处的、及

27、的数值如下。支反力 水平面 =209 ，=209 N 垂直面 =197 , =-76 N弯矩和 水平面 =5538.5 Nmm 垂直面 =3206.5 Nmm图1-3 轴的计算简图Fig.1-3 Computation diagram of axis 合成弯矩=6399.7 Nmm扭矩 =10120.6 当量弯矩=10119.9 Nmmb 校核轴的强度轴的材料为45钢，调质处理。由表查得=650，则=0.090.1，即5865,取=60，轴的计算应力为=17.3=60 N/mm2根据计算结果可知，该轴满足强度要求。6) 精确校核轴的疲劳强度对于重要的轴，必须按安全系数精确校核轴的疲劳强度。一般

28、用途的轴，该步工作可以省略。a 判断危险截面危险截面应该是应力较大，同时应力集中较严重。从受载情况观察，截面C上最大，但应力集中不大（过盈配合及键槽引起的应力集中均在两端），而且这里轴直径最大，故截面C不必校核。从应力集中对轴的疲劳强度削弱程度观察，截面和处过盈配合引起的应力集中最严重。截面的应力集中与截面相近，但截面不受扭矩作用，同时轴径也较大。分析可知，危险截面为截面（左侧）。b 计算危险截面应力截面右侧弯矩为 =10119.9=3436.9 N/mm；截面上的扭矩为 =10120.6 N/mm； 抗弯截面系数 =0.1=583.2 mm3；抗扭截面系数 =0.2=1166.4 mm3；截

29、面上的弯曲应力 =5.9 N/mm2；截面上的扭转剪应力 = 8.7 N/mm2； 弯曲应力幅度 = 5.9 N/mm2；弯曲平均应力 =0；扭转剪应力的应力幅与平均应力相等，即 = =4.4 N/mm2； c 确定影响系数轴的材料为45号钢，调质处理。由表查得=600 N/mm2，=275 N/mm2，=140 N/mm2。轴肩圆角处的有效应力集中系数、。根据=1/180.056，=20/181.1，由表经插值后可得=1.65，=1.19。尺寸系数、根据轴截面为圆截面查图得=1.0 ，=0.98 。表面质量系数、 根据=600和表面加工方法为精车，查图得=0.88材料弯曲、扭转的特性系数、取

30、=0.1，=0.50.05由上面结果可得 40.638.629.40查表中的许用安全系数=1.5，可知该轴安全。1.4 本章小结 本章首先选择了机床的形式和基本外形尺寸，再根据加工条件选择了适合加工深孔的刀具。通过对被加工零件的材料的切削性能的了解，并联系加工环境和条件，对钻削深孔的进给量、背吃刀量及切削速度进行了选择。根据切削速度和进给量，进行了切削力、切削扭矩及切削功率的估算。通过得到的数据选择了适合本次设计的机床的电动机。此后进行了齿轮和轴的设计计算，并进行了强度校核，使设计的齿轮和轴都能够满足实际的需要。2 专用夹具设计2.1 工件的加工工艺性分析因采用立式钻床，待加工孔处于垂直位置。

31、若设平行于待加工孔的面分别为顶面和底面，则使多孔那面为底面，即定位基准面。以基准面上的直径为的两孔以及基准面定位。钻模板应垂直与定位基准面，钻套中心线与待加工孔中心线同轴。夹紧件由工件顶面向定位基准面夹紧。采用螺旋夹紧机构。2.2 定位元件的选择与设计2.2.1 定位元件的选择工件在夹具中位置的确定，主要是通过各种类型的定位元件实现的。在机械加工中，虽然被加工工件的种类繁多和形状各异，但从它们的基本结构来看，不外乎是由平面、圆柱面、圆锥面及各种成形面所组成。工件在夹具中定位时，可根据各自的结构特点和工序加工精度要求，选择其上的平面、圆柱面，圆锥面或它们之间的组合表面作为定位基准。为此，在夹具设

32、计中可根据需要选用各类型的定位元件。在夹具设计中常用于圆孔表面的定位元件有定位销、刚性心轴和锥度心轴等。工件以圆孔表面定位时使用定位销定位；套类零件，为了简化定心装置，常常采用刚性心轴作为定位元件；为消除工件与心轴的配合间隙，提高定心定位精度，在夹具设计中还可选用小锥度心轴。在此次设计中，根据泵体的结构特点采用定位销定位。在夹具中，工件以圆孔表面定位时使用的定位销一般有固定式和可换式两种。在大批量生产中，由于定位销磨损较快，为保证工序加工精度需定期维修更换，此时常采用便于更换的可换式定位销。图2-1 所示为常用的固定式定位销的典型结构9。当被定位工件的圆孔尺寸较小时，可选图中(a)所示的定位销

33、结构。这种带有小凸肩的定位销结构，与夹具体连接时稳定牢靠。当被定位工件的圆孔尺寸较大时，选用图中(b)所示的结构即可。若被定位工件同时以其上的圆柱孔和端面组合定位时，还可选用带有支撑垫圈的定位销结构。支撑垫圈与定位销可做成整体式的，也可做成组合式的。为保证定位销在夹具上的位置精度，一般与夹具的连接采用过盈配合。可换式定位销如图2-2所示，为了便于定期更换，在定位销与夹具体之间装有衬套，定位销与衬套内径的的配合采用间隙配合，而衬套与夹具体则采用过度配合。由于这种定位销与衬套之间存在装配间隙，故其位置精度较固定式定位销低。为了便于工件的顺利装入，上述定位销的定位端头部均加工成的大倒角。各种类型定位

34、销对工件圆孔定位时限制的自由度，应视其与工件定位孔的接触长度而定，一般选用长定位销时限制四个自由度，短定位销时则限制两个自由度。若采用削边销，则分别限制两个或一个自由度。当采用图 所示的锥面定位销定位时，则相当于三个支撑点，限制三个自由度。 图2-1 固定式定位销Fig.2-1 Stationary positioning pin 图2-2 可换式定位销及锥面定位销Fig.2-2 The replacing positioning pin and the conical surface positioning pin在固定式和可换式中，为适应以工件上的两孔一起定位的需要，应在两个定位销中采用一

35、个削边定位销。直径为350mm的削边定位销都做成菱形。2.2.2 定位误差的分析夹具的作用首先是要保证工序加工精度，在设计夹具选择和确定工件的定位方案时，根据工件定位原理选用相应的定位元件外，还必须对选定的工件定位方案能否满足工序加工精度要求作出判断。为此，就需对可能产生的定位误差进行分析和计算。定位误差是指由于定位不准而造成某一工序在工序尺寸（通常指加工表面对工序基准的距离尺寸）或位置要求方面的加工误差。对某一定位方案，经分析计算其可能产生的定位误差，只要小于工件有关尺寸或位置公差的，一般即认为此定位方案能满足该工序的加工精度要求。工件在夹具中的位置是由定位元件确定的，当工件上的定位表面一旦

36、与夹具上的定位元件相接触或相配合，作为一个整体的工件的位置也就确定了。但对于一批工件来说，由于在各个工件的有关表面之间，彼此在尺寸及位置上均有着在公差范围内的差异，夹具定位元件本身和各定位元件之间也具有一定的尺寸和位置公差。这样一来，工件虽已定位，但每个被定位工件的某些具体表面都会有自己的位置变动量，从而造成在工序尺寸和位置要求方面的加工误差。由此可知，定位误差是指工件在用调整法加工时，仅仅由于定位不准而引起工序尺寸或位置要求的最大可能变动范围。即定位误差主要是由基准位置误差和基准不重合误差两项组成。根据定位误差的上述定义，在设计夹具时，对任何一个定位方案，可通过一批工件定位时的两个极端位置，

37、直接计算出工序基准的最大变动范围，即为该定位方案的定位误差。在机械加工中，有很多工件是以多个表面作为定位基准，在夹具中实现表面组合定位的。采用表面组合定位时，由于各个定位基准面之间存在着位置偏差，故在定位误差的分析和计算时也必须加以考虑。为了便于分析和计算，通常把限制不定度最多的主要定位表面成为第一定位基准，然后再依次划分为第二、第三定位基准。一般来说，采用多个表面组合定位的工件，其第一定位基准的位置误差最小，第二定位基准次之，而第三定位基准的位置误差最大。2.2.3 定位误差的计算在本次设计中采用一面两孔组合定位。采用工件上一面两孔组合定位时，根据工序加工要求可能采用平面为第一定位基准，也可

38、能采用其中某一个内孔为第一定位基准。图2-3所示为一长方体工件及其在一面两销上的定位情况，因系采用短定位销，故工件底面1为第一定位基准，工件上的内孔及分别为第二和第三定位基准。一批工件在夹具中定位时，工件上作为第一基准的底面1没有基准位置误差。由于定位孔较浅，其内孔中心线由于内孔与地面垂直度误差而引起的基准位置误差也可忽略不计。但作为第二、第三定位基准的、，由于与定位销的配合间隙及两孔、两销中心距误差引起的基准位置误差必须考虑。图2-3 长方体工件在夹具中一面两销上的定位Fig.2-3 The cubic work piece located in the jig with one plant