罗拉的零件外形结构特点及加工工艺模板.doc

1.罗拉零件外形，结构特点，及加工工艺
罗拉是纺织机械中起喂给、牵伸、输出等作用圆柱形回转零件，是英语词
“roller”音译，有辊和轴含义。广泛用于牵伸、梳理、输送等机构。按所
起作用分为牵伸罗拉、喂给罗拉、紧压罗拉、工作罗拉等。牵伸罗拉是纺纱机
牵伸机构关键零件，由上罗拉和下罗拉成对组成罗拉拑口，握持纱条进行牵伸。
罗拉质量影响输出纱条均匀度。在不加说明时，通常提到罗拉即指牵伸下
罗拉，它是外圆有沟槽、滚花、或光滑表面钢制细长轴,常沿纺纱机全长将
若干根单节联接成整列，由传动机构主动传动。
它关键技术特征是：①直径应和所纺纤维长度、上罗拉加压、罗拉轴
承距相适应，有足够抗弯和抗扭刚度。②含有正确沟槽齿形和符合要求表
面光洁度，能有效握持纤维又不致损伤或钩住纤维。③含有较高制造精度，有
交换性，以确保纺纱质量，降低因罗拉偏心，弯曲等机械原因造成纱条不匀。④
表面耐磨而中心坚韧，常见 20 号钢渗碳淬硬或 45 号钢淬硬，也有用铬钼钢制造
，有时还要进行耐腐蚀、防锈等表面处理。
沟槽罗拉断面要求为含有梯形沟槽齿轮形状。断面参数包含沟槽角 α、
沟槽深 h、节距 t、齿顶宽 b 和罗拉外径和齿数。齿顶宽是和上罗拉接触部
位，齿顶太窄轻易损伤上罗拉和纤维，齿顶太宽则握持力降低。滚花罗拉又称皮
圈罗拉，断面是等分夹角齿轮形状，圆柱表面是均匀分布菱形凸块，要求能
避免皮圈打滑，但又不损伤皮圈。 按装配机台沟槽罗拉又分并条、粗纱、细纱
三大类。并条罗拉齿顶宽、沟槽底宽、节距、沟槽角均比粗纱、细纱罗拉为大，
细纱罗拉齿形相对较细较密。沟槽罗拉轴向齿形方向有直齿、斜齿、人字齿
三种。斜齿罗拉和上罗拉接触点分布均匀，使上罗拉回转平稳。人字齿罗拉相
邻沟槽齿形方向相反、角度相等，有利于上下罗拉平行。
除并条罗拉以外，粗纱和细纱罗拉全部是以 4 锭、6 锭、或 8 锭为一节,再逐
节联接。罗拉接头方法有螺纹联接、双头螺栓联接、多槽键联接和早期方榫
联接等。螺纹旋向有左旋和右旋。联接方法选择应考虑罗拉正常旋转时螺旋愈
旋愈紧标准。
罗拉轴承能够分滑动轴承和滚动轴承两类。滑动轴承又分可脱卸轴瓦式和
固定镶嵌轴衬式。材料有铸青铜、铁基或铜基含油衬、尼龙或酚醛层压板等。
纺纱机械上所用上罗拉，大多是表面包覆弹性物，俗称皮辊。也有表面
光滑，称铁辊或轻质辊，部分机器也采取沟槽罗拉。皮辊表面包覆丁腈橡胶
称为丁腈皮辊。上罗拉通常全部由下罗拉摩擦传动，少数也有用齿轮传动。喂
入牵伸机构纱条含有一定厚度，为了能均匀地握持纤维，又不损伤纤维，上
罗拉需包覆富有弹性材料。这种弹性包覆物统称为皮壳（或胶管）。皮壳在压
力作用下产生压缩性变形，使皮辊和罗拉实际握持拑口不是一条线,而是一
个面,形成控制纤维运动摩擦力场。

皮辊由皮辊芯、皮辊铁（钢）壳，轴承和皮壳组成。棉纺并条机等设备上用
皮辊,用胶管套在皮辊芯上,也有将丁腈橡胶直接浇注在皮辊芯上，支承在两
端轴承处。棉、毛等纺纱机上用皮辊每两锭成一套，皮壳套在两边皮辊铁壳
上，支承在皮辊芯中间。为增强铁壳和皮壳之间结协力，铁壳表面有沟槽。
皮辊用轴承有滑动轴承和滚动轴承两种。皮辊规格、种类很多，直径精度和
表面光洁度要求较高，表面须经磨削加工。丁腈皮壳含有硬度和厚度均匀、无接
头、富有弹性、在重加压下不易产生永久压缩变形、耐磨、价格廉价和能够用
不一样配方取得不一样性能，来适应多种工艺需要等优点，20 世纪 50 年代以来
已替换了用天然皮革和软木等做皮壳。胶管用套或胶粘措施装配在铁壳上。
用机械或气压使胶壳内径胀大后套在铁壳上，称为套皮辊。用胶粘剂把胶管和
铁壳胶牢，能够避免在重加压下运转时胶管从铁壳上滑脱下来。也能够把丁腈橡
胶直接梳化在薄壁合金管上，再压配在铁壳上做成丁腈皮辊，装配方便，能承受
重加压，使用寿命较长。
皮辊表面处理很关键，目标在于取得需要摩擦系数值。摩擦系统太小，
握持力不足，牵伸过程不能正常进行；摩擦系数太大，纤维或整根须条轻易绕到
皮辊上，造成断头或纱疵。须条绕在皮辊上现象称为绕皮辊。皮辊表面处理
方法有酸处理和涂料两类。使用渗透性合成涂料，既能充足发挥橡胶弹性，又
能预防绕皮辊，耐久性也好。皮辊和纤维摩擦产生静电，也是绕皮辊原因。在
胶管配方中加入高分子电解质或抗静电剂和使用适宜表面涂料可预防静电
积聚。皮辊使用日久后，产生中凹、偏心、大小头、同一套上两只皮辊直径不一
致、表面微细龟裂、表面处理层剥落或失效等，全部需要进行回磨，经表面重新处
理后方可再用。
尽管有多种不一样罗拉辊类零件，不过她们加工工艺及其工装设计是有共
同点，她们全部属于轴类零件加工。从加工工艺上分析，轴加工精度确保主
要是靠技术员工艺制订，机床本身精度，和多种加工刀具精度等。传统
车床车削是依靠人工进行，不仅费时费力，效率低下，而且要求操作人员有
教高技能，操作人员稍有失误，就会对刀具及其零件造成破坏。多数情况下依
靠手工车床车出来罗拉精度并不能得到确保。
现在，中国多种机械产品展览会上已经展出了多种型号罗拉产品。在毕业
实习和数次工厂参观过程中，我发觉在郑纺机中全部是中有和我课题一样罗
拉加工车床。即使是人工造作而不是数控车床。在加工精度比较高地方，需要
操作工人有较高技术及其经验，这么就对操作工人有较高技术要求。现在国
内对罗拉需求还是很大，竞争也很猛烈。企业怎样在猛烈竞争中生存，
很大程度取决于企业产品质量。从罗拉加工过程来看，加工工艺及其工装设计
好坏起着决定性作用。所以我们一定要在罗拉加工工艺及其工装设计上进
行深入研究。
下图就是罗拉零件图：

2.罗拉零件加工工艺
由以上分析可知，罗拉这种零件并不是一个单纯轴类零件，它需要经过轴
类零件加工过程后，继续对轴进行包覆，焊接等等加工过程，最终才能成为
罗拉零件。
所以，必需要先对轴类零件进行机械加工工艺分析：
机械加工工艺规程是要求零件机械加工工艺过程和操作方法等工艺文件
之一，它是在具体生产条件下，把较为合理工艺过程和操作方法，根据要求
形式书写成工艺文件，经审批后用来指导生产。机械加工工艺规程通常包含以
下内容：工件加工工艺路线、各工序具体内容及所用设备和工艺装备、工
件检验项目及检验方法、切削用量、时间定额等。
制订工艺规程步骤
1) 分析零件图及产品装配图，对零件进行工艺分析。
2) 选择毛坯。
3) 拟订工艺路线。
4) 确定各工序加工余量，计算工序尺寸及公差。
5) 确定各工序所用设备及刀具、夹具、量具和辅助工具。
6) 确定切削用量及工时定额。
7) 确定各关键工序技术要求及检验方法。
8) 填写工艺文件。
在制订工艺规程过程中，往往要对前面已初步确定内容进行调整，以提
高经济效益。在实施工艺规程过程中，可能会出现前所未料情况，如生产条件
改变，新技术、新工艺引进，新材料、优异设备应用等，全部要求立即对工
艺规程进行修订和完善。
轴类零件是机器中常常碰到经典零件之一。它关键用来支承传动零部
件，传输扭矩和承受载荷。轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径，通常由同
心轴外圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹及对应端面所组成。依据结构形状不

同，轴类零件可分为光轴、阶梯轴、空心轴和曲轴等。它们在机器中用来支承齿
轮、带轮等传动零件，以传输转矩或运动。
罗拉零件就能够定位为轴类零件中阶梯轴，它是由阶梯轴头和钢管和包
复扳三部分零件组装在一起，其中轴头就是经典阶梯轴。
2.1 下面对轴头进行加工过程工艺分析
2.1.1 轴类零件毛坯
轴类零件可依据使用要求、生产类型、设备条件及结构，选择棒料、锻件等
毛坯形式。对于外圆直径相差不大轴，通常以棒料为主；而对于外圆直径相差
大阶梯轴或关键轴，常选择锻件，这么既节省材料又降低机械加工工作量，
还可改善机械性能。
依据生产规模不一样，毛坯铸造方法有自由锻和模锻两种。中小批生产多
采取自由锻，大批大量生产时采取模锻。
该罗拉零件材料为 45 钢，故选 45 钢就可满足其要求。依据其尺寸，可选
择毛坯为 Ø120×150 45 号圆钢。
2.1.2 确定关键表面加工方法
罗拉零件轴头大全部是回转表面，关键采取车削和外圆磨削成型。因为该零
件轴头公差等级和表面粗糙度由车削就能够达成精度要求，所以用车削就能够
完成加工过程。外圆表面加工方案为：粗车——半精车——精车。
2.1.3 确定定位基准
合理选择定位基准，对于确保零件尺寸和位置精度有着决定性作用。
对于罗拉轴头加工应选择两端中心孔为基准，采取双顶尖装夹方法，以确保
零件技术要求。
粗基准采取热轧圆钢毛坯外圆。中心孔加工采取三爪自定心卡盘装夹热轧
圆钢毛坯外圆，车端面、钻中心孔。但必需注意，通常不能用毛坯外圆夹两次
钻两端中心孔，而应该以毛坯外圆作粗基准，先加工一个端面，钻中心孔，车出
一段外圆，然后以已车过外圆作基准，用三爪自定心卡盘装夹，车另一端面，
钻中心孔。如此加工中心孔，才能确保两中心孔同轴。

2.1.4 热处理工序安排
轴热处理要依据其材料和使用要求确定。对于罗拉零件轴头，要求是调
质处理，并安排在粗车个外圆以后，半精车各外圆之前。
总上所述，罗拉轴头工艺路线以下：
下料——车两端面，钻中心孔——粗车各外圆——调质——半精车各外圆，
倒角——钻孔——铣键槽——精车——去毛刺——校验入库。
经过上面工艺路线确实定，确定出了以下轴头一加工工艺过程：
机械加工工艺
过程卡片
材料
牌 号 
工
序
号
工
名
序
称
毛坯
种类
CA6140  零件
型号 图号车床
产品
名称
零件
名称
Ø120×150 
工
每毛坯件
数 
艺
装
产品
轴头 1  共 页第 1  页
1 
备
每台
件 数 
工
45 钢
工
歩
名
称
内
圆钢
毛坯外
形尺寸 
1 
时
工
容
序
设
备
夹具
刀具
量具
准终
单件 
1  下料 
2  车削 1 
Ø120mm×150mm 
三爪自定心卡盘夹持工件 车床 三爪
毛坯外圆一端卡盘 
车端面见平 
CA61 
40 
YT5 
90°
偏刀
2 

3 
钻中心孔
粗 车 外 圆 保 证 尺 寸 
Ø115mm 
三爪自定心卡盘夹持工件
毛坯外圆另一端 
车 端 面 见 平 保 证 总 长 
145mm 
钻中心孔
粗 车 外 圆 保 证 尺 寸 
Ø113mm 
三爪自定心卡盘夹持工件
毛坯外圆另一端 
用尾座顶尖顶住中心孔 
粗车台阶面外圆确保尺寸 
Ø46mm，长 74mm 
粗车台阶面外圆确保尺寸 
Ø36mm，长 23mm 
调质处理 220~240HBS 
三 爪 自 定 心 卡 盘 夹 持 
Ø46mm 一端 
用尾座顶尖顶住中心孔 
半 精 车  Ø113mm  外 圆 至 
Ø112.5mm 
倒外角 1×45°
三 爪 自 定 心 卡 盘 夹 持 
Ø112.5mm 一端 
用尾座顶尖顶住中心孔 
半精车  Ø46mm  台阶面至 
Ø45.5mm 
半精车  Ø36mm  台阶面至 
Ø35.5mm 
倒外角 1.5×45°
4 
车
1 
削 
2 
3 
中心钻 
Ø2mm 
YT5 
45° 游标卡
外圆车 尺 
刀
3 
4 
车
1 
削 
2 
3 
YT5 
90°
偏刀 
中心钻 
Ø2mm 
YT5 
45°
外圆车
刀 
4 
YT5 
45°
外圆车
刀 
4 
热
5  处
理
车
6 1 
削 
2 
3 
4 
7 
车
1 
削 
2 
3 
4 
5 
倒角刀 
YT5 
45°外
圆车刀 
倒角刀

6 
8 
车
1 
削 
2 
3 
9 
车
1 
削 
2 
3 
4 
去
1 
毛
0 
刺 
检
1  验
1  入
库
车 Ø33mm 长为 1.7mm 环
槽，距轴端 3.3mm 
三 爪 自 定 心 卡 盘 夹 持 
Ø45.5mm 一端 
用尾座顶尖顶住中心孔 
精车 Ø112.5mm 至 Ø112mm 
三 爪 自 定 心 卡 盘 夹 持 
Ø112mm 一端 
用尾座顶尖顶住中心孔 
精 车  Ø45.5mm  台 阶 面 至 
Ø45mm 
精 车  Ø35.5mm  台 阶 面 至 
Ø35mm 
切槽刀 
YT5 
45°外
圆车刀 
YT5 
45°外
圆车刀 
设
计
校
对
审
核 标准化
会
签
（日 期）（日期） （日期） （日期） （日期）
更改
文件
号
更改
文件
号
标处
记数
签
日 标处
记数
签
日
字期
字期
轴头二加工工艺卡以下：
机械加工工艺
CA6140  零件
型号 图号车床
产品

过程卡片
材料
牌 号 
工
序
号
工
名
序
称
产品
名称
毛坯外
形尺寸 
Ø120×280 
工
零件
名称
每毛坯件
数 
艺
装
轴头 2  共 页第 1  页
1 
备
每台
件 数 
工
45 钢
工
歩
名
称
内
毛坯
种类
圆钢
1 
时
工
容
序
设
备
夹具
刀具
量具
准终
单件 
1  下料 
2  车削 1 
Ø120mm×290mm 
三爪自定心卡盘夹持工件 车床 三爪
毛坯外圆一端卡盘 
车端面见平 
钻中心孔
粗 车 外 圆 保 证 尺 寸 
Ø115mm 
三爪自定心卡盘夹持工件
毛坯外圆另一端 
车 端 面 见 平 保 证 总 长 
270mm 
钻中心孔
粗 车 外 圆 保 证 尺 寸 
Ø113mm 
三爪自定心卡盘夹持工件
毛坯外圆另一端 
用尾座顶尖顶住中心孔 
粗车台阶面外圆确保尺寸 
Ø46mm，长 190mm 
粗车台阶面外圆确保尺寸 
Ø36mm，长 139mm 
粗车台阶面外圆确保尺寸 
Ø31mm，长 98mm
YT5 
45°
外圆车
刀 
YT5 
90°
偏刀 
中心钻 
Ø2mm 
YT5 
45°
外圆车
刀 
CA61 
40 
YT5 
90°
偏刀 
中心钻 
Ø2mm 
YT5 
45° 游标卡
外圆车 尺 
刀
2 
3 
4 
车
1 
削 
2 
3 
3 
4 
车
1 
削 
2 
3 
4 
4 
5 

热
5  处
理
车
6 1 
削 
2 
3 
4 
7 
车
1 
削 
2 
调质处理 220~240HBS 
三 爪 自 定 心 卡 盘 夹 持 
Ø46mm 一端 
用尾座顶尖顶住中心孔 
半 精 车  Ø113mm  外 圆 至 
Ø112.5mm 
倒外角 1×45°
三 爪 自 定 心 卡 盘 夹 持 
Ø112.5mm 一端 
倒角刀 
YT5 
45°外
圆车刀 
用尾座顶尖顶住中心孔 
半精车  Ø46mm  台阶面至 
3 
Ø45.5mm 
半精车  Ø36mm  台阶面至 
4 
Ø35.5mm 
半精车  Ø31mm  台阶面至 
5 
Ø30.5mm 
用 Ø6mm 钻头在 Ø30.5mm Ø6mm 
6 
台阶面钻 135 深孔 钻头 
用 Ø10mm 钻头在 Ø30.5mm Ø10m 
7 
台阶面钻 14 深孔 m 钻头 
用丝锥在 Ø10mm 孔中攻Ø10m 
8 
丝 m 丝锥 
在  Ø30.5mm 台阶面倒外
9 倒角刀 
角 1×45°
在  Ø35.5mm 台阶面倒外
10 
角 1.5×45° 
车 Ø28mm 长为 1.3mm 环
11 切槽刀 
槽，距轴端 2.7mm 
钻用虎钳夹住  Ø35.5mm 台阶
8 1 钻床 虎钳 
孔 面
用 Ø6mm 钻头钻 17.5mm 
Ø6mm 
2  深 孔 ， 距 轴 头 端 面 为 
钻头 
118mm 
铣
用 V 形虎钳装夹 Ø30.5mm  立式 V 形虎
9  键 1 铣刀 
台阶面铣床  钳
槽 
铣键槽  10mm×90mm，键
2 
槽一端距轴头 5mm 
车三 爪 自 定 心 卡 盘 夹 持 
8 1 
削 Ø45.5mm 一端 
2  用尾座顶尖顶住中心孔

3 
9 
车
1 
削 
2 
3 
4 
5 
去
1 
毛
0 
刺 
检
1  验
1  入
库
精车 Ø112.5mm 至 Ø112mm 
三 爪 自 定 心 卡 盘 夹 持 
Ø112mm 一端 
用尾座顶尖顶住中心孔 
精 车  Ø45.5mm  台 阶 面 至 
Ø45mm 
精 车  Ø35.5mm  台 阶 面 至 
Ø35mm 
精 车  Ø30.5mm  台 阶 面 至 
Ø30mm 
YT5 
45°外
圆车刀 
YT5 
45°外
圆车刀 
设
计
校
对
审
核 标准化
会
签
（日 期）（日期） （日期） （日期） （日期）
更改
文件
号
更改
文件
号
标处
记数
签
日 标处
记数
签
日
字期
字期
罗拉零件中两个轴头已经加工完成了，下面就是将轴头、无缝钢管和包覆
钢管三者经过红套方法结合到一起，所谓红套，就是将套筒加热，然后再将需
要装入零件装入套筒中，冷却后套筒就会收缩和轴头紧固。
要将轴头，无缝钢管和包覆钢管三者相结合，有两种方案，方案一，就是先
将轴头和无缝钢管经过红套方法相结合，然后再将这二者结合体经过红套
方法和包覆钢管再结合。而方法二就是先将无缝钢管和包覆钢管经过红套方法
想结合，然后再将轴头经过红套方法和她们相结合。方案二中第二个过程比
较困难，要加热零件比较厚，温度要求也比较难以把握，相比之下，还是第一
种方案比较合理，所以决定采取方案一。
经过方案一在确保尺寸要求情况下，再用焊接方法将三者焊接到一起，
这么才能够确保整个零件整体性。而这个零件也是罗拉齿形加工毛坯零件。
下一步还要对其进行齿形加工。

2.1.5 下面是对罗拉齿形加工工艺分析
要加工罗拉槽，能够有滚齿、插齿、磨齿、剃齿和刨齿多中加工方案。在
众多加工方案中，分别对铣加工和刨加工进行工艺试验。从理论上来说，铣加
工刀具刚性好，加工质量比较稳定，粗糙度低，不易形成毛刺，但加工效率低，
刨加工加工效率高，刀具刚性差，进刀量不稳定轻易扎刀、毛刺。但经过数次
工艺试验，比较两种加工方法加工参数及加工后表面质量，表明对此种零件，
铣加工不仅加工效率低，而且轻易在齿顶形成积屑瘤。影响加工质量。而刨加工
加工质量反而比铣加工好，加工面几乎没有毛刺，加工效率也比铣槽高。经过
以上分析，罗拉齿形加工就选择刨加工。
选定了刨加工，接下来就要选择加工刀具。考虑到罗拉齿形分布较密，
齿形槽较薄，齿形强度比较差，而且还轻易变形，我们能够使用组合刀具对其
进行刨槽加工，尽可能降低工件发烧，提升加工效率。其组合刀具结构以下图
所表示：
直槽刨刀结构，它能有效减小成形刨刀加工量，最大程度减小热量
产生。下图所表示就是直槽刨刀：

成形刨刀结构，经过前面刨直槽刀加工，成形刨刀加工余量已经很小，
它关键是切削斜面部分是槽成形，直接影响着槽成形尺寸及表面质量。下图是
成形刨刀结构：
刀具也定了下来，接下来就是在刨床上夹具设计了。
2.2 夹具设计
此次毕业设计关键任务之一就是罗拉齿形加工夹具设计，而要设计
工装夹具，就要知道夹具设计基础要求：1.工装夹具应含有足够强度和刚度
2.夹紧可靠性 3.焊接操作灵活性 4.便于焊件装卸 5.良好工艺性
工装夹具设计基础方法和步骤：
设计前准备
夹具设计原始资料包含以下内容：
夹具设计任务单
工件图样及技术条件
工件装配工艺规程

夹具设计技术条件
夹具标准化和规格标准化资料，包含国家标准，工厂标准和规格化结构
图册等。
设计步骤：
确定夹具结构方案
绘制夹具工作总图
绘制装配焊接夹具零件图阶段
编写装配焊接夹具设计说明书
工装夹具制造精度要求
第一类是直接和工件接触，并严格确定工件位置和形状，关键包含接头
定位件，V 形块，定位销等定位元件。
第二类是多种导向件，这类元件虽不和定位工件直接接触，但它确定第一类
元件位置。
第三类属于夹具内部结构零件相互配合夹具元件，如夹紧装置各组成零件
之间配合尺寸公差。
第四类是不影响工件位置，也不和其它元件相配合，如夹具主体骨架等。
夹具结构工艺性
整体夹具结构组成，应尽可能采取多种标准件和通用件，制造专用件百分比
应尽可能降低，降低制造劳动量和降低费用。
多种专用零件和部件结构形状应轻易制造和测量，装配和调试方便。
便于夹具维护和修理。
装配基准应该是夹具上衣服独立基准表面或线，其它元件位置只对此表
面或线进行调整和修理。
转配基准一经加工完成，其位置和尺寸就不应该再变动。所以那些在装配过
程中本身位置和尺寸尚须调整或修配表面或线不能作为装配基准。
进行夹具设计时，应考虑到维修方便问题。
依据以上所要求夹具设计要求，再结合需要加工罗拉齿形零件特
点，我设计了以下图专用夹具：
这是主视图

这是左视图。
图所表示，此专用夹具包含夹具体主支撑设计，分度装置设计，压紧
装置设计和辅助支撑设计。
2.2.1 夹具主支撑设计过程
首先分析夹具体主支撑设计关键点，主支撑以下图所表示：
这是夹具主支撑正视图。

这是俯视图。
这是左视图。
主支撑件关键作用除了要支撑罗拉零件，还要将分将分度装置和压紧装置
装在上面，这么话就要出来对罗拉零件进行装夹定位，还要对分度装置和压紧
装置进行定位，所以说主支撑件是夹具体关键部分。
对罗拉零件定位关键是依靠夹具上边两个圆弧形定位座，将罗拉零件放在上
边，然后将零件上台阶面对准圆弧形定位座一边，这么话就能够确保零件
定位。

至于对分度装置定位，就放在圆弧形定位座下边，在每个圆弧形定位座下
边全部加工出来两个销孔和两个螺纹孔，然后用销钉和螺钉来定位和装夹销座，而
在销座中间则加工有一个台阶孔，能够用来放弹簧和分度销，使其起到分度作
用，这些在下面分度装置中还要具体加以说明。
这就是销座。
对压紧装置定位，就要靠在夹具体底板上加工八个螺纹孔了，这八个螺
纹孔能够安装两个液压缸，而液压缸经过铰链块和圆弧形压板相连接，经过圆弧
形压板在把罗拉零件压紧在夹具体上，这就包含了夹具压紧装置了，这部分
设计过程将会在下边做出具体说明。
还有就是夹具体本身定位和夹紧装置了。因为夹具体对罗拉零件支撑点
是零件两端轴头部分，所以说需要两个主支撑件，而两个主支撑件假如相互之
间没有任何联络，而是就这么放在机床上，那样话就会显得整套夹具整体性
和工艺性不够完善，为了克服这个缺点，我还为夹具体设计了一个底板，这么
话就能够把主夹具体定位和夹紧在夹具体底板上了。
这就是夹具体底板。
在底板上面加工有螺孔，T 形槽和 U 形槽，分别能够用来固定液压缸，定
位键，夹具体。而夹具体底板本身就能够经过 T 形槽螺栓加紧作用和定位键
定位作用安装在机床上面了。

这就是 T 形槽螺栓。
这就是定位键。
罗拉零件主支撑夹具就得设计就到这里了。

2.2.2 辅助支撑设计
因为罗拉零件长度比较大，而且重量比较大，所以单靠两个主支撑件，不
足以对整个罗拉零件起到支撑作用，所以我还设计了一个辅助支撑。这个辅助
支撑能够放在罗拉零件中部下边，直接放在夹具底座上边，起到支撑作用。
这个就是辅助支撑。
这个支撑零件关键由手旋顶杆，螺套和底板三部分组成，螺套中间是一个台
阶孔，在台阶孔上边加工有内螺纹，而在手旋顶杆上加工有外螺纹，它们经过
螺纹连接在一起，而螺套和底板经过焊接结合在一起，支撑部分高度则经过螺
纹来调整，这么就能够适应多个不一样罗拉零件。

这就是螺套。

这就是底板。
这就是手旋顶杆。
2.2.3 分度装置设计
因为这是要用在罗拉零件齿形加工机床上，所以夹具关键作用就是在
加工齿形时对零件起到分度加工齿形作用。为了达成这个目标，我经过到工厂
实习和自己查资料，设计出了以下分度轮。
分度轮上齿数和罗拉零件上需要加工齿数是相同，这么话把罗拉零
件和分度轮经过顶丝和开口套结合在一起，然后经过分度轮转动，就能够对罗
拉零件进行分度。那当分度轮转动时，怎样对其进行定位呢？我又设计出了分度
销，对其进行分度定位，加工完一个齿，就转动一个齿位分度，然后再经过
分度销对其进行定位，而分度销加紧和松开就要靠手柄作用了，手柄和分度
销经过弹簧连接在一起，就能够起到对分度销加紧和松开作用了。然后再经过

顶丝将罗拉零件固定到分度轮上，这么话，就能够对罗拉零件进行下一个齿形
加工了。这就是罗拉零件分度装置设计思绪。
这就是顶丝。
这是开口套。
这就是分度销。

这是手柄。
这是弹簧。
2.2.4 压紧装置设计
对夹具来说，加紧装置是最关键部分了，而压紧装置，有两个选择，第一
个是 V 形块压板，第二个是圆弧形压板，我采取是第二种选择，原因有两点，

第一 V 形压块对罗拉这种轴类零件能够进行很好定位，不过作为一个压紧装
置，是要对罗拉零件有压力，不过 V 形块对轴类零件接触是线接触，这么
话等压紧装置加力，V 形块就会对罗拉零件有压力，而线接触就会对零件表面
粗糙度有所破坏，反而达不到零件粗糙度要求。圆弧形压板就不会有这种缺
点，圆弧形压板和罗拉零件是面接触，在压板和罗拉零件之间垫有一个铜瓦，铜
瓦作用就是保护罗拉零件表面粗糙度，不至于让圆弧形压块压紧罗拉零件时
对零件表面粗糙度造成伤害。第二个原因就是 V 形块尺寸比较小，而我设计
夹具宽度比较宽，用 V 形块话，就不轻易设置夹紧力机构，而圆弧形压板
就不会又这个缺点，它宽度能够比主夹具体宽度还要宽，所以更轻易在夹具
体底板上设计夹紧机构，也就是液压缸。
将液压缸经过螺钉固定在夹具体底板上，然后经过铰链轴和铰链轴块把液压
缸和圆弧形压板连接在一起。当液压开关处于关闭状态时，液压杆是伸出状态，
这时圆弧形压板被顶开，这时就能够把罗拉零件放进主夹具体上，进行定位，然
后打开液压缸开关，液压杆就会压下来，经过圆弧形压板压紧罗拉零件。这就是
压紧装置关键原理了。
而液压缸改怎样选择呢？首先要确定刨齿切削力大小，这是依据刨床
加工功率和需要加工罗拉零件材料来确定，然后依据切削力大小来确
定夹具夹紧力大小，最终在依据夹紧力大小来选择适宜液压缸。
具体切削力计算公式以下; 
Fz = 9.8  FZ a pC
公式中 
X FZ
f
y  Z F 
vn K F Z 
CF Z  = 300 
a p 
X F Z 
= 1.0 
f
y F Z 
= 0.75 
vn  = 40 
K F Z  = 1.01 
最终算出切削力为 7200N。然后再估算出夹具夹紧力为 8000N. 查《机械设
计手册 液压传动》，选择液压缸型号为 WYX01 70L—矿物油 FZ40，拉力可达
到 8.02KN。

这就是铰链轴。
这是铰链轴块。
这是压板。

这是液压缸体。
至此，加紧装置设计过程就算是结束了。
3.数控加工程序
需要加工零件是辅助支撑底座。
零件毛坯是 240*240*20 铸铁块。
首先，要先把毛坯放到钻床上，在零件中心钻出直径是 40 孔，然后经过扩
孔刀扩出直径是 70 台阶孔，最终在上数控机床加工它外圆弧面。
图中两条绿色直线为坐标轴，数控加工程序以下：
N01 G92 X20 Y0 Z50
N02 G00 Z-22 S800 M03
N03 G91 G01 G41 D01 X92 Y57 F100 M08
N04 Y16
N05 G03 X0 Y28 I0 J14
N06 G01 X-16

N07 Y7
N08 X48.18 Y30
N09 G02 X63.22 Y0 I31.61 J50.88
N10 G01 X48.18 Y-30
N11 Y-7
N12 X-16
N13 G03 X0 Y-28 I0 J-14
N14 G01 X16
N15 Y-7
N16 X-48.18 Y-30
N17 G02 X-63.22 Y0 I-31.61 J50.88
N18 G01 X-48.18 Y30
N19 X-10
N20 Z50 M09
N21 M02
数控加工程序完成。
4.夹具经济性分析
一切生产工作全部要考虑经济效益，机械加工也不例外，多种加工方法能达成
精度是不相同。即使是同一个方法加工，伴随加工条件改变，能达成精
度也不一致。在选择加工方法时，应针对零件要求和加工条件等特点分析。所
选方法能达成加工精度如高于零件要求太多，即使质量上得到可靠确保，但
生产率降低，成本增加，经济性方面不合理，这种加工方案也不宜采取。这里所
指成本是工艺成本，工艺成本是生产成本和工艺过程相关那一部分，即包含
材料或毛坯、机床设备折旧、刀具、夹具、动力、维修等费用及机床操作工人工
资。
根据统计，多种加工方法加工误差或精度和成本之间呈负指数函数关系。
以上所分析加工精度是对某一个加工方案而言，为达成某加工表面精度要
求，往往有多个方案可供选择，应选择其中最经济一个。同时对于一个加工方
法能够达成精度而言，只有一定范围内精度才是经济。在此课题设计中，
选择对应加工精度，做到满足实际需要要求。
夹具是在机械制造过程中，用来固定加工对象，使之占有正确加工位置工
艺装备。夹具设计包含定位和夹紧两大部分，对于定位方案设计，我充足考
虑了定位基准选择标准，并采取是标准件定位元件，部分夹具零件材料
选择为 45 钢，并努力争取易于制造，本设计中，以设计基准为定位基准，降低了定
位误差，确保工件加工质量，降低废品率，以此降低了企业生产成本。对于
夹紧方案设计，考虑夹紧力方向和作用点选择标准，做到合理有效，使夹具

结构不至于太复杂，含有良好结构工艺性，便于制造、检验、装配、调整、
维修，减低企业为夹具投入成本。另外，夹紧力源为液压力，能够实现自动化
控制。
在零件复杂外轮廓和孔加工中，我采取了数控加工方法，很好地利用
了数控机床加工质量稳定、加工精度高、生产效率高、工序集中等特点，能够
确保产品质量合格，降低废品率，有利于降低企业损失。
5.总结
大学四年里，对于专业学习，回想起来，也就是在毕业设计时把四年学过
知识温习一遍，利用所学知识和对本专业了解，去分析处理毕业设计中
每个问题。这次毕业设计也是我们机械专业学生进入工作岗位前一次实战，
不仅仅是学校给我们最终一次“作业”。
大四上学期，我们学习了机械加工工艺，不过没有很深入学习，只是了解
部分相关工艺知识，了解到了工艺关键性，没有更深层次学习。经过这次
毕业设计，让我对机械加工工艺尤其是对轴类加工工艺有了更深刻认识。
对和工艺规程制订内容有了较为明确认识，工艺规程是组织生产关键技术
文件和依据，对于生产合格零件提供了技术依据。我们在实习过程中，能够看
到工厂里全部有工艺文件，包含工艺路线卡片，工艺卡片，工序卡片。此次课题涉
及工艺设计，让我感受了一个在实际工作岗位作为工艺员所做工作。在工艺
设计中，第一步是依据图样分析零件，有哪些加工部分，粗糙度分布范围，
选择什么加工方法。进而确定机械加工工艺路线，包含选择好定位基准、确定加
工方法、安排加工次序等。其次是选择工艺设备，计算切削用量，最终编写工艺
文件。刺辊座零件加工工序是比较多，所以也要考虑各方面标准，包含工
序集中等，这些知识全部会有所包含。
毕业设计作为教学最终一个步骤，让我有了一次独立负担实际任务全方面
训练，经过独立完成此次毕业设计任务全过程，培养了我实践工作能力，感
受到了走上工作岗位后，本身应该含有基础能力。毕业设计给我深刻感受：
毕业设计刚开始时候，感觉无法开展工作，不过只要认真去做，而不是总是迷
惑，不是光想不做，哪怕是可能会是错误也做下去，总有茅塞顿开时候，慢
慢设计上很多问题全部很明了，不然设计工作是无法开展下去。或许这是以后
工作应该含有精神意识。
经过这次毕业设计，我要尤其感谢我指导老师肖老师，在我一筹莫展
不知该从哪里开始我设计工作时，肖老师指导给了我很大帮助。对于一
个问题，肖老师会回复很仔细具体，把她自己所知道知识全部告诉我们，谆谆
教导，诲人不倦。同时也要感谢我同学们给我帮助，并肩作战，很有意义，
衷心感谢你们！

6.参考文件
[1] 牛永生，吴隆，李力，姜春英主编.机械制造技术.西安：陕西科技出版社，

[2] 赵则祥主编. 公差配合和质量控制. 河南大学出版社，1999
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[4] 黄大宇，梅瑛主编. 机械设计课程设计. 机械制图. 高等教育出版社，1974.
[5] 彭林中 张宏主编. 机械切削工艺参数速查手册. 北京：化学工业出版社，

[6] 艾兴，肖诗刚主编. 切削用量简明手册. 机械工业出版社，1994.
[7] 上海柴油机厂工艺设备研究所编. 金属切削机床夹具设计手册. 机械工业
出版社，1984.
[8] 徐鸿本主编. 机床夹具设计手册. 沈阳：辽宁科学技术出版社，
[9] 吴拓主编. 现代机床夹具设计. 北京：北京化学工业出版社，
[10] 陈宏钧主编. 机械加工工艺设计员手册. 北京：机械工业出版社，
[11] 徐嘉