畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）油缸后蓋及其聯(lián)接蓋工藝和夾具設(shè)計(jì)

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1、 目 錄 引 言 1 第一章 零件的分析 2 1.1零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 2 1.2零件的工藝分析 2 第二章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 4 2.1計(jì)算生產(chǎn)綱領(lǐng)確定生產(chǎn)類型 4 2.2毛坯的選擇 4 2.2.1確定毛坯的制造形式 4 2.2.2毛坯形狀和尺寸的確定 5 2.2.3毛坯-工件綜合圖 7 2.3制訂工藝路線 7 2.3.1工藝路線方案一 8 2.3.2工藝路線方案二 8 2.3.3工藝方案的比較與分析 9 2.4機(jī)床的選擇和工藝裝備的選擇 9 2.5各主要工序的技術(shù)要求和作用 12 2.6確定各工序的加工余量、工序尺寸及公差 13 2.

2、7切削用量的確定 13 第三章 專用機(jī)床夾具設(shè)計(jì) 18 3.1加工工件零件圖的研究 18 3.2擬訂夾具的結(jié)構(gòu)方案 18 3.2.1確定夾具的類型 18 3.2.2確定工件的定位方案，設(shè)計(jì)定位裝置 18 3.2.3設(shè)計(jì)夾緊裝置及計(jì)算夾緊力 19 3.2.4確定刀具的對(duì)刀裝置及夾具體的結(jié)構(gòu)類型 22 3.2.5定位誤差分析 23 3.2.6夾緊元件的強(qiáng)度校核 24 3.2.7工序單件時(shí)間的概念 24 3.2.8工序的時(shí)間定額 25 第四章 量規(guī)設(shè)計(jì) 27 4.1工件尺寸要求和設(shè)計(jì)量規(guī)的意義 27 4.2量規(guī)尺寸的確定 27 4.3量規(guī)材料和結(jié)構(gòu) 28 結(jié)

3、 論 30 參考文獻(xiàn) 31 致 謝 32 附 錄 33 天津理工大學(xué)2012屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（畢業(yè)論文） 引 言 金屬切削加工時(shí)，工件在機(jī)床的安裝位置一般有找正安裝和采用機(jī)床夾具安裝兩種，成批、大量生產(chǎn)常采用機(jī)床夾具安裝。夾具是機(jī)床與工件之間的連接裝置，使工件相對(duì)于機(jī)床或刀具獲得正確位置。夾具是機(jī)械加工不可缺少的部件，在機(jī)床技術(shù)向高速、高效、精密、復(fù)合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動(dòng)下，夾具技術(shù)正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟(jì)方向發(fā)展。 我的畢業(yè)設(shè)計(jì)是油缸后蓋及其聯(lián)接蓋工藝和鉆油缸后蓋合裝孔的夾具設(shè)計(jì)。這其中主要在于工藝規(guī)程的制定及專用夾具

4、的設(shè)計(jì)。 工藝規(guī)程是規(guī)定產(chǎn)品或零部件制造過(guò)程和操作方法等的工藝文件。工藝規(guī)程是企業(yè)生產(chǎn)中的指導(dǎo)性技術(shù)文件，也是企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品的科學(xué)程序和科學(xué)方法的具體反映。在生產(chǎn)上用來(lái)說(shuō)明機(jī)械加工工藝規(guī)程的工藝文件主要有機(jī)械加工工藝過(guò)程卡和機(jī)械加工工序卡。機(jī)械加工工藝規(guī)程是組織車間生產(chǎn)的主要技術(shù)文件，是生產(chǎn)準(zhǔn)備和計(jì)劃的調(diào)度的主要依據(jù)，是新建或擴(kuò)建工廠、車間的基本技術(shù)文件。 工藝規(guī)程應(yīng)可靠地保證產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)率的要求。其次，經(jīng)濟(jì)上要合理，即要在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，生產(chǎn)成本要低。另外，還要保證工人安全和良好的勞動(dòng)條件。 機(jī)床夾具一般分為三大類：1.通用夾具，這種機(jī)床夾具用得最廣泛。目前它們已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化

5、，具有一定得通用性，可以用來(lái)安裝一定尺寸范圍的各種工件。通用夾具往往作為機(jī)床的附件，與機(jī)床配套交給用戶使用，以保證機(jī)床的使用性能。2.組合夾具，它是有各種標(biāo)準(zhǔn)元件組裝而成的一種專用性?shī)A具。由于其設(shè)計(jì)和制造特點(diǎn)比較不同，特類為一類。這類夾具在中小批生產(chǎn)得到一定得應(yīng)用。3.專用夾具，是專門的為某一工件的某一工序設(shè)計(jì)制造的家具。在成批大量生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，特點(diǎn)提升生產(chǎn)效率顯著。 機(jī)床夾具一般由以下幾個(gè)部分組成：1.定位元件,用于確定工件在夾具中的位置。2.加緊裝置，用于夾緊工件。3.對(duì)刀、引導(dǎo)元件或裝置，用于確定刀具相對(duì)于夾具定位元件的位置，防止刀具在加工過(guò)程產(chǎn)生偏斜。4.連接元件，用于確定夾具本身

6、在工作臺(tái)或機(jī)床主軸上的位置。5.其他裝置或元件，如用于分度的分度元件，用于自動(dòng)上下料的上下料裝置等。6.夾具體，用于將夾具上的各種元件和裝置連接成一個(gè)有機(jī)的整體。定位元件、夾緊裝置和加具體是夾具的基本組成部分。 我的畢業(yè)設(shè)計(jì)中根據(jù)工件的生產(chǎn)類型，工件尺寸材料等，采用了專用夾具的設(shè)計(jì)。通過(guò)完成的鉆油缸后蓋合裝孔的夾具設(shè)計(jì)，讓我對(duì)夾具各個(gè)部分的組成有了一定得了解，包括定位元件、夾緊機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向元件和夾具體等有了很深的認(rèn)識(shí)。此外，還詳細(xì)了解了油缸后蓋及其連接蓋的工藝以及量規(guī)的設(shè)計(jì)過(guò)程和方法，對(duì)我四年來(lái)的學(xué)習(xí)進(jìn)行了一次總結(jié),并在此基礎(chǔ)上拓寬自己的理論知識(shí)和業(yè)務(wù)水平，為以后參加工作做好充分的準(zhǔn)備。

7、  第一章 零件的分析 1.1零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 油缸后蓋是油箱中除缸體外的又一個(gè)主要零件，通過(guò)彈簧和螺栓與油缸后蓋連接蓋連接在一起，并與油缸的其它零件連接成一個(gè)整體，使之保持正確的相對(duì)位置及密封性，按預(yù)定工作關(guān)系共同構(gòu)成一個(gè)完整的油缸。 油缸后蓋與其它箱體零件一樣，除尺寸大小和結(jié)構(gòu)形式隨著機(jī)器的結(jié)構(gòu)和箱體在機(jī)器中功用的不同存有一定的差異。但從工藝上分析它們?nèi)杂性S多共同之處。即結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：內(nèi)部呈空腔狀，結(jié)構(gòu)形狀較復(fù)雜，壁厚不均，剛度較低，加工面多，且加工精度要求較高等等。 1.2零件的工藝分析 油缸后蓋這個(gè)零件從零件圖上可以看出，它一共有兩組加工表面。每組加工表面之

8、間有—定的位置要求，現(xiàn)在這六組加工表面分述如下： 1、以Φ110mm圓柱為主的加工表面。 這一組加工表面包括：Φ110mm端面，槽底尺寸為5 mm角度為10º-14º的梯形槽，上偏差為-0.05，下偏差為-0.14的Φ110mm外圓表面。 2、以Φ14.3mm孔為中心的加工表面。 這一組加工表面包括：零件底部Φ14.3的小孔和與其相接和上偏差為+0.045，下偏差為0的Φ26的孔。 3、以與后蓋連接蓋相接面為中心的加工表面。 這一組加工表面包括：零件兩側(cè)端面，相接面上4個(gè)M16的孔及其螺紋表面。 4依次、零件底部4-M18的孔。 5、零件內(nèi)部Φ14.3斜孔。

9、 6、油缸后蓋與聯(lián)接蓋處的上偏差為+0.4，下偏差為+0.2的Φ75大孔。 由以上分析可知，對(duì)于這六組加工表面而言，我們可以設(shè)計(jì)并使用專用夾具進(jìn)行加工，并且保證它的之間的位置精度要求，孔的尺寸精度及幾何形狀精度。油缸后蓋上的孔主要是用來(lái)安裝螺栓起固定作用的，孔徑的公差是IT7-IT6級(jí)，幾何形狀精度為公差是孔徑公差的一半左右。 保持孔距位置精度公差的，同一軸線上各孔的同軸度應(yīng)在誤差范圍內(nèi)，否則會(huì)使后蓋和聯(lián)接蓋裝配后產(chǎn)生歪斜。各孔軸線平行度誤差將影響安裝質(zhì)量，故為IT7-IT6級(jí)。 平面的形狀和位置精度也應(yīng)在誤差要求范圍之內(nèi)否則會(huì)影響安裝質(zhì)量。作為裝配基準(zhǔn)的平面有平面度要求，

10、基準(zhǔn)之間還有位置精度要求。A端面對(duì)Φ110mm表面A的跳動(dòng)在端面尺寸范圍內(nèi)允許誤差為0.1 mm， Φ75mm與Φ110mm中心線的垂直度在100mm，允許長(zhǎng)度誤差為0.1mm。 為滿足油缸加工中的定位需要及與機(jī)器總裝要求，油缸的裝配基準(zhǔn)面與加工中的定位基準(zhǔn)面應(yīng)有一定表面粗糙度要求。各表面的粗糙度除底部為Ra12.5μm外，其它平面為Ra6.3μm～Ra3.2μm左右。  第二章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 根據(jù)被加工的油缸后蓋零件圖和任務(wù)書中提出的設(shè)計(jì)要求，產(chǎn)品質(zhì)量的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)與生產(chǎn)類型，毛坯的有關(guān)資料，工廠的現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)條件，如加工設(shè)備和工藝裝備的規(guī)格及性能，工人

11、的技術(shù)水平，專用設(shè)備及工藝裝備的制造能力，國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)技術(shù)的狀況以及有關(guān)機(jī)械工藝手冊(cè)與圖冊(cè)等資料。通過(guò)分析產(chǎn)品零件圖及有關(guān)的裝配圖，了解零件在產(chǎn)品中的功用.在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步審查圖紙的完整性與正確性，對(duì)圖紙的視圖，尺寸、公差的錯(cuò)誤和遺漏，做出了相應(yīng)修改。 同時(shí)，對(duì)零件的技術(shù)要求進(jìn)行了分析，如被加工表面的尺寸精度和幾何形狀精度，各個(gè)被加工表面之間的相互位置精度，被加工表面的表面質(zhì)量，熱處理要求等。通過(guò)分析，了解這些技術(shù)要求的作用，從中找出主要的技術(shù)要求以及在工藝上難以達(dá)到的技術(shù)要求，特別是對(duì)制訂工藝方案起決定作用的技術(shù)要求。 在分析技術(shù)要求時(shí)，考慮到影響達(dá)到技術(shù)要求的主要因素，進(jìn)一步明了制訂工

12、藝規(guī)程時(shí)應(yīng)解決的主要問(wèn)題，為制訂合理的工藝規(guī)程做好準(zhǔn)備。 由原始圖可知，其材料為HT200。該材料具有較高的強(qiáng)度，耐磨性，耐熱性及減振性，適用于承受較大應(yīng)力，要求耐磨的零件。 2.1計(jì)算生產(chǎn)綱領(lǐng)確定生產(chǎn)類型 根據(jù)設(shè)計(jì)技術(shù)條件可知，該零件年產(chǎn)量為8000件/年。設(shè)其備品率為2%，機(jī)械加工廢品率為1%。 （件/年） （2-1） =件/年 = 8242 件/年 油箱后蓋年產(chǎn)量為8242件/年，因?yàn)楫a(chǎn)品的數(shù)量很大，其結(jié)構(gòu)和規(guī)格比較固定，大多數(shù)工作地點(diǎn)長(zhǎng)期進(jìn)行某一道工序的加工，由此可知，其生產(chǎn)類型為

13、大批量生產(chǎn)。 2.2毛坯的選擇 2.2.1確定毛坯的制造形式 考慮到油缸工作時(shí)存在震動(dòng)和沖擊，油缸體相對(duì)于缸蓋會(huì)形成一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使缸體、前缸蓋在處的密封接觸面受到磨損，導(dǎo)致壓頭油缸泄漏，當(dāng)油缸以最大速度工作時(shí)難以保證油缸蓋在整個(gè)行程中保持穩(wěn)定。因此零件毛坯采用HT200鑄鐵，保證零件工作可靠。鑄鐵件可保證致密無(wú)氣孔、縮孔、縮松，工藝出口率高。且尺寸精度高，表面光潔，加工量少且易加工（退火后）。還有便于集成化、自動(dòng)化生產(chǎn)和應(yīng)用先進(jìn)檢、控技術(shù)科學(xué)管理手段和生產(chǎn)率高等優(yōu)點(diǎn)，適用于大批量生產(chǎn)。 另外，考慮到毛坯制造的經(jīng)濟(jì)性會(huì)直接影響機(jī)械加工的經(jīng)濟(jì)性，所以綜合考慮熱加工方面的因素兼顧冷加工方

14、面的要求， 且考慮到零件年產(chǎn)量為8000件已達(dá)到大批量生產(chǎn)的水平，零件的輪廓尺寸不大，因此選擇鑄件毛坯，以降低零件的制造成本。 采用鑄造成型，選擇精度和生產(chǎn)率都比較高的金屬模機(jī)器造型或精密鑄造等毛坯制造方法， 做成整體毛坯，這從提高生產(chǎn)率，保證加工精度上考慮，也是應(yīng)該的。 2.2.2毛坯形狀和尺寸的確定 毛坯形狀和尺寸，基本上取決零件形狀和尺寸。零件和毛坯的主要差別在于在零件需要加工的表面上，加上一定的機(jī)械加工余量，即毛坯加工余量。毛坯制造時(shí)，同樣會(huì)產(chǎn)生誤差，毛坯制造的尺寸公差稱為毛坯公差。毛坯加工余量和公差的大小，直接影響機(jī)械加工的勞動(dòng)量和原材料的消耗，從而影響產(chǎn)品的制造成本。所以現(xiàn)代

15、機(jī)械制造的發(fā)展趨勢(shì)之一，便是通過(guò)毛坯精化，使毛坯的形狀和尺寸盡量和零件一致，力求做到少，無(wú)切削加工。 考慮到毛坯制造，機(jī)械加工和熱處理等多方面工藝因素的影響，下面從機(jī)械加工工藝的角度，分析確定毛坯的形狀和尺寸。 在確定了毛坯種類、形狀和尺寸后，繪制了油缸后蓋毛坯圖（見附錄），作為毛坯生產(chǎn)單位的產(chǎn)品圖樣。毛坯圖在零件圖的基礎(chǔ)上繪制，在相應(yīng)的加工表面上加上毛坯余量?？紤]到具體制造條件，制定了鑄件和鍛件表面的起模斜度（拔模斜度）和圓角；分型面和分模面的位置等，還包括鑄造毛坯形狀、尺寸及公差、工藝余量、工藝基準(zhǔn)及其他有關(guān)技術(shù)要求。 毛坯加工余量和公差的大小，與毛坯的制造方法有關(guān)，參考機(jī)械設(shè)計(jì)工藝

16、手冊(cè)確定如下： （1）鑄件尺寸公差 由于是大量生產(chǎn)，毛坯制造方法采用砂型機(jī)器造型，由表查得，鑄件尺寸公差等級(jí)為Ⅱ級(jí)。 （2）鑄件機(jī)械加工余量 查有關(guān)資料確定各表面的鑄件機(jī)械加工余量。例如鏜孔φ75，由油缸后蓋圖零件圖可知，此孔的粗糙度要求為3.2um，由下表可知，若想達(dá)到此粗糙度，需要進(jìn)行粗?jǐn)U和精擴(kuò)，粗?jǐn)U需要加工余量為1-2mm，精擴(kuò)需要加工余量為0.1-0.5mm，所以加工余量定為1.5mm。 表2-1　模具常用加工方法的加工余量、加工精度、表面粗糙度 制造方法 本道工序經(jīng)濟(jì)加工余量（單面）/mm 經(jīng)濟(jì)加工精度 表面粗糙度Ra/μm 銑削 靠模銑 1～3 0.04m

17、m 1.6～6.3 粗銑 1～2.5 IT10～11 3.2～12.5 精銑 0.5 IT7～9 1.6～3.2 仿形雕刻 1～3 0.1mm 1.6～3.2 車削 靠模車 0.6～1 0.24mm 1.6～3.2 成形車 0.6～1 0.1mm 1.6～3.2 粗車 1 IT11～12 6.3～12.5 半精車 0.6 IT8～10 1.6～6.3 精車 0.4 IT6～7 0.8～1.6 精細(xì)車、金剛車 0.15 IT5～6 0.1～0.8 鉆 — IT11～14 6.3～12.5 擴(kuò) 粗?jǐn)U 1～2

18、 IT12 6.3～12.5 細(xì)擴(kuò) 0.1～0.5 IT9～10 1.6～6.3 鏜削 粗鏜 1 IT11～12 6.3～12.5 半精鏜 0.5 IT8～10 1.6～6.3 高速鏜 0.05～0.1 IT8 0.4～0.8 精鏜 0.1～0.2 IT6～7 0.8～1.6 精細(xì)鏜、金剛鏜 0.05～0.1 IT6 0.2～0.8 磨削 粗磨 0.25～0.5 IT7～8 3.2～6.3 半精磨 0.1～0.2 IT7 0.8～1.6 精磨 0.05～0.1 IT6～7 0.2～0.8 注：經(jīng)濟(jì)加工余量是指本

19、道工序的比較合理、經(jīng)濟(jì)的加工余量。本道工序加工余量要視加工基本尺寸、工件材料、熱處理狀況、前道工序的加工結(jié)果等具體情況而定。根據(jù)同樣的原理，可得到油箱后蓋連接蓋零件毛坯圖。 圖2.1油缸后蓋毛坯圖 Fig.2.1 The fuel tank of the rear cover blank map 2.2.3毛坯-工件綜合圖 2.3制訂工藝路線 制訂工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)己確定為成批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬(wàn)能性機(jī)床配以專用夾具，

20、并盡量使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。 擬定機(jī)械加工工藝路線，這是制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程的核心。其中主要包括： （1） 選擇定位基準(zhǔn) 正確地選擇定位基準(zhǔn)是設(shè)計(jì)工藝過(guò)程的一項(xiàng)重要內(nèi)容，也是保證零件加工精度的關(guān)鍵。 （2） 確定各個(gè)加工表面的加工方案 確定工件各加工表面的加工方案是擬定工藝路線的重要問(wèn)題。主要依據(jù)零件各加工表面的技術(shù)要求來(lái)確定，同時(shí)還要綜合考慮到生產(chǎn)類型、零件的結(jié)構(gòu)和加工表面的尺寸、工廠現(xiàn)有的設(shè)備情況、工件材質(zhì)和毛坯情況等。 在明確了各主要加工表面的技術(shù)要求后，即可據(jù)此選擇能保證該要求的最終加工方法，然后確定前面一系列準(zhǔn)備工序

21、的加工方法和順序，再選定各次要表面的加工方法。 （3） 劃分加工階段，安排加工順序 對(duì)于精度和表面質(zhì)量要求較高的零件，應(yīng)將粗精加工分開進(jìn)行。 當(dāng)零件的精度要求比較高時(shí)，若將加工面從毛坯開始到最終的精加工或精密加工都集中在一個(gè)工序中連續(xù)完成，則難以保證零件的精度要求或浪費(fèi)人力、物力資源。這是因?yàn)榇旨庸r(shí)，切削層厚，切削熱量大，無(wú)法消除因熱變形帶來(lái)的加工誤差，也無(wú)法消除因粗加工留在工件表層的殘余應(yīng)力產(chǎn)生的加工誤差。后續(xù)加工容易把已加工好的加工面劃傷，不利于合理地使用設(shè)備。把精密機(jī)床用于粗加工，使精密機(jī)床過(guò)早地喪失精度，不利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷。若在最后一個(gè)表面時(shí)才發(fā)現(xiàn)毛坯有缺陷，則前面的加工

22、就浪費(fèi)了，不利于合理地使用技術(shù)工人。高技術(shù)工人完成粗加工任務(wù)是人力資源的一種浪費(fèi)。 一般將高精度零件的工藝過(guò)程劃分為粗加工階段、半精加工階段、精加工階段和光整加工等幾個(gè)階段。安排加工順序，應(yīng)包括切削加工、熱處理工序，以及檢驗(yàn)、表面純利、去毛刺等輔助工序的安排。機(jī)械加工順序安排一般應(yīng)：先粗后精、先面后孔、先主后次、基面先行，熱處理按段穿插，檢驗(yàn)按需安排。 （4）確定工藝集中和分散傾向 安排完加工順序之后，就可將各加工表面的每一次加工，按不同的加工階段和先后的順序組合成若干個(gè)工序。組合時(shí)可采用工序分散或工序集中的原則。 工序集中和分散各有特點(diǎn)，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)、技術(shù)要求、現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)條件和產(chǎn)品

23、的發(fā)展情況來(lái)綜合考慮。從發(fā)展角度來(lái)看，當(dāng)前一直宜按工序集中原則來(lái)考慮。一般情況下，單件、小批量生產(chǎn)多遵循工序集中的原則，大批、大量生產(chǎn)則為工序集中與工序分散兩者兼有。但從今后的發(fā)展看隨著數(shù)控機(jī)床應(yīng)用的普及，工序集中程度將日益增加。 2.3.1工藝路線方案一 工序I：對(duì)零件進(jìn)行車外圓及端面，這是為了保證零件的精度?？蓪⑦@個(gè)工序分為三個(gè)工步：車端面、切槽、車外圓。 工序II：緊接著鉆零件右上的孔，同樣的這個(gè)工序也可分成三個(gè)工步。按照機(jī)械加工的順序，先進(jìn)行粗?jǐn)U，而后進(jìn)行精擴(kuò)。 工序III：鉆Φ14.3斜孔，由于該工序中要求的精度比較低，故只需要用精度低的鉆孔就可以滿足要求。 工序IV：銑零

24、件左端的端面。 工序V：接著鉆4-M16孔，為了保證粗糙度，這個(gè)工序也要分二個(gè)工步完成。首先用Φ15.5的鉆頭進(jìn)行鉆孔，不用Φ16的鉆頭鉆孔是為后面的攻絲留有余量。最后用Φ16的絲錐攻絲，確保有較高的精度。 工序VI：該工序是鉆4-M18的孔，該工序可分為兩個(gè)工步。同上個(gè)工序一樣，首先也要用Φ17.5的鉆頭進(jìn)行鉆孔，留有一定的加工余量，而后用Φ18的絲錐進(jìn)行攻絲。 工序VII：該序是合裝油缸后蓋及其連接蓋在鉗工臺(tái)上進(jìn)行，然后放到銑床上銑Φ75兩端面。 工序VIII：由于加工的孔比較大，精度比較大，而且切削的深度較小。故可以用鏜孔加工。根據(jù)機(jī)械加工的原則，先粗后精。先用Φ75的鏜刀進(jìn)行粗

25、鏜，再進(jìn)行精鏜。 2.3.2工藝路線方案二 工序I：鉆零件右上的孔，這個(gè)工序也可分成三個(gè)工步。按照機(jī)械加工的順序，應(yīng)先粗后精，故先鉆Φ14.3的小孔。而Φ26的孔精度要求比較高，所以要選用擴(kuò)孔，先進(jìn)行粗?jǐn)U，而后進(jìn)行精擴(kuò)。由于是第一步加工的工藝，即說(shuō)明把該加工的孔作為定位基準(zhǔn)。 工序II：對(duì)零件進(jìn)行車外圓及端面，這是為了保證零件的精度。在這里，可將這個(gè)工序分為三個(gè)工步：車端面、切槽、車外圓。這里也要遵循從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的加工原則。 工序III：該工序是鉆4-M18的孔，由圖可知，該工序可分為兩個(gè)工步。首先也要用Φ17.5的鉆頭進(jìn)行鉆孔，這樣做是為了給后面的加工留有一定的加工余量。再用Φ18的

26、絲錐進(jìn)行攻絲，可以達(dá)到精度要求。 工序IV：鉆4-M16孔，為了保證粗糙度，這個(gè)工序也要分三個(gè)工步完成。首先，銑零件左端的端面。接著用Φ15.5的鉆頭進(jìn)行鉆孔，不用Φ16的鉆頭鉆孔是為后面的攻絲留有余量。最后用Φ16的絲錐攻絲，確保有較高的精度。 工藝V：由于該工序中要求的精度比較低，故只需要用精度低的鉆孔就可以滿足要求。而該工序中是鉆斜孔，要確保尺寸要求和加工方便，這里需要設(shè)計(jì)專用的夾具。 工藝VI：由于加工的孔比較大，精度比較大，而且切削的深度較小，故可以用鏜孔加工。根據(jù)機(jī)械加工的原則，先粗后精。先用Φ75的鏜刀進(jìn)行粗鏜，再進(jìn)行精鏜。 2.3.3工藝方案的比較與分析 工藝路線一的

27、加工路線是：車外圓及端面—鉆孔—鉆斜孔—鉆4-M16孔—鉆4-M18孔—銑Φ75兩端面—鏜Φ75孔。 工藝路線二的加工路線是：鉆零件右上的孔—車外圓及端面—鉆4-M18孔—鉆4-M16孔—鉆斜孔—鏜Φ75孔。 從工藝路線方案二大致看來(lái)還是合理的，但通過(guò)仔細(xì)考慮零件的技術(shù)要求以及可能采取的加工手段之后，就會(huì)發(fā)現(xiàn)仍有問(wèn)題，主要表現(xiàn)在孔及其端面加工要求上，不滿足機(jī)械加工工藝的基本原則，即是先面后孔的原則。而且把先加工的孔作為定位基準(zhǔn)，肯定不能保證后面工藝的尺寸和精度要求。綜合比較以上兩方案，可以看出工藝路線一更為合理和切合實(shí)際加工要求。 最后確定工藝路線一中各個(gè)工序所采用的設(shè)備，其中包括機(jī)床的

28、選定、夾具、刀具和量具的選擇。 2.4機(jī)床的選擇和工藝裝備的選擇 選擇機(jī)床設(shè)備的原則是： 〈1〉機(jī)床的主要規(guī)格尺寸應(yīng)與被加工零件的外廓尺寸相適應(yīng)。 〈2〉機(jī)床的精度應(yīng)與工序要求的加工精度相適應(yīng)。 〈3〉機(jī)床的生產(chǎn)率應(yīng)與被加工零件的生產(chǎn)類型相適應(yīng)。 〈4〉機(jī)床的選擇應(yīng)適應(yīng)工廠現(xiàn)有的設(shè)備條件。 如果需要改裝或設(shè)計(jì)專用機(jī)床，則應(yīng)提出設(shè)計(jì)任務(wù)書，闡明與加工工序內(nèi)容有關(guān)的參數(shù)、生產(chǎn)率要求，保證零件的條件以及機(jī)床總體布置形式等。 根據(jù)以上原則，參考機(jī)械加工工藝手冊(cè)，本設(shè)計(jì)中應(yīng)選擇的機(jī)床型號(hào)和主要參數(shù)如下： 表2.2車床機(jī)床型號(hào) Table.2.2 Lathe machine

29、 models 名稱 型號(hào) 工作精度 圓度 圓柱度 平面度 粗糙度 臥式車床 CA6140 0.01 0.03/300 0.02/300 Ra1.6 表2.3銑床機(jī)床型號(hào) Table.2.3 Milling Machine Tool Model 名稱 型號(hào) 工作精度 臥式升降臺(tái)銑床 X63 工作臺(tái)最大行程 平行度 0.03 平面度 0.02 工作臺(tái)B 工作面L 縱向 橫向 垂直 垂直度 0.02 400 1600 900 315 390 粗糙度 Ra1.6

30、表2.4鉆床機(jī)床型號(hào) Table.2.4 Drilling Machine Model 機(jī)床名稱 型號(hào) 最大鉆孔直徑 主軸轉(zhuǎn)速 主軸行程 搖臂鉆床 Z340 級(jí)數(shù) 范圍 315 40 16 25-2000 選擇工藝裝備，即是確定各工序所用的刀具、夾具、量具和輔助工具等。夾具的選擇要與工件的生產(chǎn)類型相適應(yīng)，單件小批量生產(chǎn)，應(yīng)盡量選用通用工具，如各種卡盤、虎鉗和回轉(zhuǎn)臺(tái)等，為提高生產(chǎn)率可積極推廣和使用成組夾具或組合夾具。生產(chǎn)可采用高效的液壓氣動(dòng)等專用工具。夾具的精度應(yīng)與工件的加工精度要求相適應(yīng)。由于各個(gè)工序中都要用到夾具，這里不一一介紹。而刀具的選擇主要取決于各工序

31、的加工方法、工件材料、加工精度、所用機(jī)床的性能、生產(chǎn)率及經(jīng)濟(jì)性等。選擇時(shí)主要確定刀具的材料、型號(hào)、主要切削參數(shù)等。 在生產(chǎn)中，應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)刀具，必要時(shí)可采用高效復(fù)合刀具和其他一些專用刀具。刀具的類型、規(guī)格和精度應(yīng)符合零件的加工要求。 根據(jù)刀具的選擇原則，該設(shè)計(jì)中要用到的刀具如下： 工序一中分三個(gè)工步，分別是車端面、切槽、車外圓。由于是同一工序，故選用的機(jī)床不變。選用的刀具對(duì)應(yīng)的是端面車刀、切槽刀、外圓車刀。 工序二是鉆孔，該工序也分三個(gè)工步，分別是鉆Φ14.3、粗?jǐn)UΦ26孔、精擴(kuò)Φ26孔，根據(jù)以上的原則，選擇的刀具為Φ14.3、Φ26擴(kuò)孔刀。 工序三是鉆斜孔，由于該孔的精度不是很

32、高，所以只要用Φ14.3的鉆刀直接鉆孔即可滿足精度要求。 工序四是銑零件左端面。 工序五是鉆4-M16的孔，同樣該工序也分二個(gè)工步，分別是、鉆4-M16孔、攻螺紋4-M16，這里需要注意的是鉆孔時(shí)不能鉆M16的孔，要給后面的攻絲留有一定的余量，選用的刀具分別為端面銑刀、Φ15.5鉆刀、Φ16的絲錐。 工序六是鉆4-M18的孔，同工序五一樣，不過(guò)本工序沒上個(gè)工序精度那么高，還要鉆4-M18孔和攻螺紋4-M18兩個(gè)工步。這里選用的刀具是Φ17.5的鉆刀和Φ18的絲錐。 工序七是該序是合裝油缸后蓋及其連接蓋在鉗工臺(tái)上進(jìn)行，然后放到銑床上銑Φ75兩端面。 工序八是工藝中的最后一道工序

33、，既是鏜Φ75的孔。本工序也要分兩個(gè)工步，分別是粗鏜Φ75的孔和精鏜Φ75的孔，鏜床上用的刀具較多，如單刃鏜刀、微調(diào)鏜刀和浮動(dòng)鏜刀。為了消除鏜孔時(shí)徑向力對(duì)鏜桿的影響，可采用浮動(dòng)鏜刀。工作時(shí)刀塊在切削力的作用下保持平衡位置，可減少鏜刀快安裝誤差及鏜桿徑向跳動(dòng)所引起的加工誤差，故這里選用Φ75的浮動(dòng)鏜刀。  2.5各主要工序的技術(shù)要求和作用 表2.4 工藝過(guò)程 Table.2.3 Process 工序 工步 工序內(nèi)容 機(jī)床 夾具 刀具 量具 10 1 車端面 普通車床C6140 專用頂尖 端面車刀 游標(biāo)卡尺 2 切槽 普通車床C6140 專用頂尖

34、 切槽刀 專用卡規(guī) 3 車外圓 普通車床C6140 專用頂尖 外圓車刀 20 1 鉆φ14.3孔 搖臂鉆床Z340 鉆孔夾具 φ14.3鉆刀 2 粗?jǐn)Uφ26孔 搖臂鉆床Z340 鉆孔夾具 φ26擴(kuò)孔刀 專用量規(guī) 3 精擴(kuò)φ26孔 搖臂鉆床Z340 鉆孔夾具 φ26擴(kuò)孔刀 游標(biāo)卡尺 30 1 鉆斜孔 搖臂鉆床Z525 專用頂尖 φ14.3鉆刀 游標(biāo)卡尺 40 1 銑端面 萬(wàn)能銑床X62 專用頂尖 端面銑刀 50 1 鉆4-M16孔 立式鉆床Z525 鉆孔夾具 φ13.9鉆刀 游標(biāo)卡尺

35、 2 攻螺紋4-M16 搖臂鉆床Z340 鉆孔夾具 φ16絲錐 60 1 鉆4-M18孔 搖臂鉆床Z340 鉆孔夾具 φ17.5鉆刀 游標(biāo)卡尺 2 攻螺紋4-M18 搖臂鉆床Z340 鉆孔夾具 φ18絲錐 70 1 合裝油缸后蓋及其連接蓋 2 銑φ75孔兩端面 萬(wàn)能銑床X62 專用夾具 端面銑刀 80 1 粗鏜φ75孔 單面金剛鏜床 鏜孔夾具 鏜孔刀 2 精鏜φ75孔 單面金剛鏜床 鏜孔夾具 鏜孔刀 專用量規(guī) 工序一中端面上的小槽主要是用來(lái)裝密封圈用的，起到密封的作用，故

36、在切槽時(shí)要求這里的精度特別高；Φ14.3的斜孔是用做出油口，用于循環(huán)油的，所以這里沒有太多的精度要求，只要符合基本尺寸要求即可；而擴(kuò)Φ26的孔及Φ110的端面是作為工藝用孔和定位基準(zhǔn)的，在加工時(shí)，應(yīng)不但要滿足尺寸要求，同時(shí)也要滿足公差的要求。因?yàn)樗苯雨P(guān)系到后面的加工精度和尺寸，從而保證零件是否滿足最終的精度。鏜Φ75的孔是油缸安裝孔，從圖中可知，該油缸是擺動(dòng)油缸。鉆4-M16的孔和4-M18的是起連接作用的，通過(guò)鉸鏈把油缸后蓋和油缸后蓋連接蓋連接起來(lái)，取緊固和連接的作用。 綜合以上所選擇的機(jī)床、夾具、刀具和量具等工藝裝備，制訂的工藝規(guī)程過(guò)程卡片如上表所示。 2.6確定各工序的加工余量

37、、工序尺寸及公差 油缸后蓋零件材料為HT200，硬度HB170—241，生產(chǎn)類型為成批生產(chǎn)。采用在砂型鑄造毛坯。 根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工發(fā)面的機(jī)械加工余量、尺寸如下： 1、端面和外圓表面() 考慮其加工長(zhǎng)度為14mm，表面為自由尺寸公差，表面粗糙度要求為Ra3.2，要求粗加工和精加工，此時(shí)直徑余量1mm已能基本滿足加工要求。 2、鉆4-M16孔 毛坯為實(shí)心，不種出孔。兩內(nèi)孔精度要求界于IT7-IT8之間，參照機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)表1-52,確定工序尺寸及余量為： 鉆孔：Φ15.5mm 二次鉆孔：Φ16mm 3、Φ75mm孔端面表面 (

38、1)毛坯余量 根據(jù)機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)查得： 不平度；Rz=240µm、缺陷層:=250µm 空間偏差： 模鍛毛坯公差；T＝2200µm(按手冊(cè)表1-52查得寬度公差) 2.7切削用量的確定 確定切削用量時(shí)，應(yīng)在機(jī)床、刀具、加工余量等確定以后，應(yīng)當(dāng)從保證工件加工表面的質(zhì)量、生產(chǎn)率、刀具耐用度以及機(jī)床功率等考慮選擇切削用量，同時(shí)綜合考慮工序的具體內(nèi)容、加工精度等因素。 1、粗加工切削用量的選擇 粗加工毛坯余量大，加工的精度有與表面的粗糙度要求不高。因此，粗加工切削用量的選擇應(yīng)在保證必要的刀具耐用度的前提下，盡可能提高生產(chǎn)率和降低成本。 通常生

39、產(chǎn)率以單位時(shí)間內(nèi)的金屬切除率Zw 表示：Zw =1000 υfap mm3/s ?？梢姟Ｌ岣咔邢魉俣?、增大進(jìn)給量和背吃刀量都能提高切削加工生產(chǎn)率。其中υ對(duì)刀具耐用度T影響最大，ap 最小。在選擇粗加工切削用量時(shí)，應(yīng)首先選用盡可能大的背吃刀量，其次選用較大的進(jìn)給量f，最后根據(jù)合理的刀具耐用度，用計(jì)算法或查表法確定合適的切削速度υ。 （1）背吃刀量的選擇 粗加工時(shí)，其由工件加工余量和工藝系統(tǒng)的剛度決定。在保留后續(xù)工序余量的前提下，盡可能將粗加工余量一次切除掉；在本設(shè)計(jì)中，由于毛坯余量不是太大，故可以一次粗切削完。 （2）進(jìn)給量的選擇 限制進(jìn)給量的主要因素是切削力。在工藝系統(tǒng)的剛度和強(qiáng)度

40、良好的情況下，可選用較大的f值，具體可參考手冊(cè)。 （3）切削速度的選擇 切削速度主要受刀具耐用度的限制，在ap及f選定后，υ可按公式計(jì)算得到。切削用量υ、 、f三者決定切削功率，確定υ時(shí)應(yīng)考慮機(jī)床的許用功率。 2、精加工切削用量的選擇 在精加工時(shí)，加工精度和表面粗糙度的要求都較高，加工余量小而均勻。因此，在選擇精加工的切削用量時(shí)，著重是考慮保證加工質(zhì)量，并在此基礎(chǔ)上盡量提高生產(chǎn)率。 （1）背吃刀量的選擇 由粗加工后留下的余量決定，一般ap不能太大，否則會(huì)影響加工質(zhì)量。 （2）進(jìn)給量的選擇 限制進(jìn)給量的主要因素是表面粗糙度。 （3）切削速度的選擇 主要考慮表面粗糙度要求和工件

41、的材料種類，當(dāng)表面粗糙度要求較高時(shí)，切削速度也較大。 以下是幾種不同切削方式的切削用量的確定 一.車削用量 車削要素： FZ切削深度（mm） —進(jìn)給量 (mm/r) (2-2) 式中 —工件直徑 (mm) — 切削速度 (m/s) —工件轉(zhuǎn)速 (r/s) 1、確定粗加工時(shí)的切削用量 1）.確定切削深度，由圖可知單邊余量=110-103/2=3.5mm ，留0.5 mm作為精車余量，取粗車切削深度為3 mm。 2）.確定進(jìn)給量 ，查表可得，=0.6～0.9 mm/r

42、，根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書，初步選定=0.8 mm/r。 3）.選擇切削速度=1.5～1.83 m/s，取=1.7 m/s=112m/min 4）.確定主軸轉(zhuǎn)速，由公式 = = = 4.24（r/s） 根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書，取=4.0 r/s，切削速度為 = = 1.382 （m/s） 5）.校核機(jī)床功率，查表可得主切削力 FZ = 9.81×60-0.15×270×3×0.610.75×1.368-0.15×0.92×0.95 = 2

43、380 (N) 切削功率：Pm = FZ..10-3 =2380×1.382×10-3 =3.29 (KW) 由機(jī)床說(shuō)明書查得，機(jī)床電機(jī)功率 PE =7.5(KW)，取機(jī)床傳動(dòng)效率η=0.8時(shí) Pη = 3.29 〈 PE . =7.5 ×0.8 =6 (KW) 故機(jī)床的功率足夠，最后選定粗車的切削用量為 ：= 3 mm =0.8 mm/r =1.7 m/s 2、確定精車時(shí)的切削用量 1）.確定精車切削深度 ，取= 0.5 mm 2）.確定進(jìn)給量 ，查表，初

44、估切削速度＞1.6 m/s，查得=0.55～0.7 mm/r，根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書，取=0.6 mm/r 3）.確定切削速度υ與機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速，查表υ= 2.17～2.667 m/s，考慮到進(jìn)給量取得較大，故取υ=2.5，按公式的主軸轉(zhuǎn)速 = == 7.66 （r/s） 根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書，取n=7.65 r/s，按公式算的實(shí)際切削速度為 = = = 2.50 （m/s） 此速度大于初估切削速度，故可用。由于精車切削力較小，故一般不需驗(yàn)算，最后選定精車切削用量為：= 1mm =0.6 mm/r υ=2.50 m/s =7.65

45、 r/s 二. 鉆、擴(kuò)切削用量 1、鉆孔切削用量 1）、鉆削要素： (2-3) —切削深度 （mm） - 鉆頭直徑 （mm） —鉆頭（或工件）的轉(zhuǎn)速 （r/s） —進(jìn)給量（mm/r） —切削速度（m/s） 2）、切削深度 斜孔的ap1 = = 7.15 mm M16孔的ap2 = = 7.75 mm 查表=0.18~0.25 M18孔的ap3 = = 8.75 m

46、m 由于l/d ＞1 故允許進(jìn)給量乘以修正系數(shù) = 0.9 故 = 0.16～0.23 按機(jī)床說(shuō)明書，取=0.65 mm/r 切削速度查表得：=0.35 m/s，按公式計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速； 斜孔的 = = 7.80 （r/s） M16孔 = = 8.02 （r/s） M18孔 = = 6.37（ r/s） 根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書 ， 取n = 6.25 r/s = = 0.27（m/s） 校核可知計(jì)算結(jié)果與機(jī)床允許值相比，均允許，確定采用切

47、削用量： =0.18 mm/r = 0.27 m/s 6.25 r/s 2、擴(kuò)孔切削用量 取=0.65 mm/r，參考有關(guān)文獻(xiàn)資料，擴(kuò)孔的切削速度為鉆孔時(shí)的1/2～1/3，故取擴(kuò)=1/2 × 21 m/min = 10.5 m/min == 129 r/min 在這里取130 r/min 3、鏜孔切削用量 Z精= =0.2 mm Z總= 1 mm ，故Z粗=（Z總—Z精）=0.75 mm 粗鏜孔時(shí)因余量為Z精 ，故=0.25 mm，查有關(guān)資料取=1 m/s = 60 m/min取進(jìn)給量=0.2 mm/r

48、 == 103 r/min 查有關(guān)資料得： (2-4) =9.81×2.75×0.20.75×10×1 = 1452.3 N (2-5) = 1452.3 ×0.4×10-3 KW = 0.58 KW 取機(jī)床效率為0.80，則所需機(jī)床功率為 ＜1.5KW，故機(jī)床功率足夠,精鏜孔時(shí)，因余量為0.25 mm，故=0.25 mm 根據(jù)所查手冊(cè)，取υC = 1.2 m/s =

49、 72 m/min ，取f =0.12 mm/r == 306 r/min  第三章 專用機(jī)床夾具設(shè)計(jì) 3.1加工工件零件圖的研究 主要了解該工件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸、材料、熱處理要求，主要表面的加工精度、表面粗糙度及其它技術(shù)要求，這些要求在油缸后蓋零件圖都已詳細(xì)標(biāo)出，見附錄。 (1) 毛坯的種類、形狀、加工余量及其精度。 (2) 工件的加工工藝過(guò)程、工序圖、本工序所處的地位，本工序前已加工表面的精度及表面粗糙度，基準(zhǔn)面的狀況。 (3) 本工序所使用的機(jī)床、刀具及其它輔具的規(guī)格。 (4) 本工序所采用的切削用量。 本次設(shè)計(jì)的夾具是油缸后蓋鉆合裝孔的專用夾具

50、，屬于工序三的部分。設(shè)計(jì)夾具的目的為了保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高效率，在加工設(shè)備上搞高速化和高性能化是一方面，縮短安裝時(shí)間，降低消耗是另一重要方面。夾具在制造廠來(lái)說(shuō)屬于工藝裝備部分，它是保證零件準(zhǔn)確定位、有效加工的手段之一。夾具要求定位精度高、裝卸方便，適于粗加工、精加工和各種多工序復(fù)合加工的形式。分析零件圖可知：表面粗糙度為Ra6.3μm。 在選擇定位基準(zhǔn)時(shí)要全面考慮工位的加工情況，達(dá)到下面三個(gè)目的： 1、所選基準(zhǔn)應(yīng)能保證工件定位準(zhǔn)確，裝卸方便、迅速，夾緊可靠，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 2、所選定的基準(zhǔn)與加工部位的各個(gè)尺寸計(jì)算簡(jiǎn)單。 3、保證各項(xiàng)加工精度。 根據(jù)油缸后蓋零件的特點(diǎn): 選擇底面以

51、及底座側(cè)面為定位基準(zhǔn)，增加一個(gè)菱形定位銷限制六個(gè)自由度。 3.2擬訂夾具的結(jié)構(gòu)方案 3.2.1確定夾具的類型 夾具的選擇要與工件的生產(chǎn)類型相適應(yīng)，各類機(jī)床夾具均有多種不同的類型，如車床夾具可有角鐵式、圓盤式等，鉆床專用夾具一般通稱為“鉆?！?。鉆模的結(jié)構(gòu)型式很多?？砂淬@模有無(wú)夾具體，以及夾具體是否可動(dòng)可分為：固定式鉆模、回轉(zhuǎn)式鉆模、翻轉(zhuǎn)式鉆模、蓋板式鉆模和滑柱式鉆模。鉆模的種類很多，在設(shè)計(jì)鉆模時(shí)，首先要根據(jù)工件的形狀尺寸、重量、加工要求和批量來(lái)選擇鉆模的結(jié)構(gòu)類型。 此夾具選用滑柱式鉆模。 3.2.2確定工件的定位方案，設(shè)計(jì)定位裝置 需要加工的部分是油缸連接蓋的合裝孔。根據(jù)六點(diǎn)定

52、位原則，需要限制六個(gè)自由度，因此采用兩面一孔的完全定位方式，工件以圓盤和端面為基準(zhǔn)定位。再用零件底部的一個(gè)Φ26小孔套在菱形定位銷上定位。如下圖所示： 1—定位盤 2—工件 3—菱形定位銷 4—夾具體 圖3.1 夾具定位圖 Fig.3.1 Fixture location map 這樣就確定了工件的定位方案。根據(jù)零件圖中的的標(biāo)示可知定位基面的形狀是一個(gè)帶槽的圓盤，圓盤直徑為Φ110，為保證其尺寸精度確定配合公差為H7/f9。再根據(jù)零件底部小孔的尺寸確定菱形定位銷的寬度尺寸為26，上偏差為0，下偏差為-0.030。 3.2.3設(shè)計(jì)夾緊裝置及計(jì)算夾緊力 夾緊機(jī)構(gòu)

53、應(yīng)保證工件夾緊可靠、安全、不破壞工件的定位及夾壓表面的精度和粗糙度。同時(shí)夾緊機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度應(yīng)與工件的生產(chǎn)類型相適應(yīng)，實(shí)際所需夾緊力的計(jì)算是一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題，一般只能作粗略估算。 當(dāng)采用估算法確定夾緊力的大小時(shí)，為簡(jiǎn)化計(jì)算，通常將夾具和工件看成一個(gè)剛性系統(tǒng)，切削過(guò)程穩(wěn)定不變。根據(jù)工件所受切削力、夾緊力的作用情況，找出加工過(guò)程中對(duì)夾緊最不利的狀態(tài)，按靜力平衡原理計(jì)算出理論夾緊力，最后再乘以安全系數(shù)作為實(shí)際所需夾緊力，即 (3-1) 式中， FWK —— 實(shí)際所需夾緊力 (N)； 　　 FW — 在一定條件下，由靜力平衡

54、算出的理論夾緊力 (N)； 　　 K — 安全系數(shù)。 安全系數(shù) K可由下式計(jì)算 　　K=K0·K1·K2·K3·K4·K5·K6 (3-2) 式中,K0—K6為考慮各種因素的安全系數(shù)，見表 3.1。 表3.1 安全系數(shù) K 0—K 6的數(shù)值 Table.3.1 Safety factor K 0-K 6 Numerical 符號(hào) 考慮的因素 系數(shù)值 K0 工件材料及加工余量均勻性 1.2-1.5 K1 加工性質(zhì) 粗加工

55、 l.2 精加工 1.0 K2 刀具鈍化程度 1.0-1.9 K3 切削特點(diǎn) 連續(xù)切削 1.0 斷續(xù)切削 1.2 K4 夾緊力的穩(wěn)定性 手動(dòng)夾緊 1.3 機(jī)動(dòng)夾緊 1.0 K5 手動(dòng)夾緊時(shí)的手柄位置 操作方便 1.0 操作不方便 1.2 K6 僅有力矩使工件回轉(zhuǎn)時(shí)工件與支承面的接觸情況 操作點(diǎn)確定 1.0 接觸點(diǎn)不確定 1.5 在開始鉆削到鉆削深度最大時(shí)，引起工件繞止推支承的翻轉(zhuǎn)為最不利的狀態(tài)，其翻轉(zhuǎn)力矩為 FL。當(dāng)時(shí)，根據(jù)靜力平衡條件并考慮安全系數(shù)，得實(shí)際所需夾緊力：

56、 (3-3) 其中取K=2.5,K為夾緊元件安全系數(shù)數(shù)，因工件為未加工過(guò)的毛坯表面等因素，因此μ取2.5。 圖3.2 鉆削示意圖 Fig.3.2 Drilling diagram F為鉆削切削力，根據(jù)刀具材料和工件材料可知： (3-4) 式中 D—鉆頭直徑 mm f—每轉(zhuǎn)進(jìn)給量mm

57、/r HBW—材料硬度，［HBW］一般取HBW的最大值 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值和手冊(cè)查得相關(guān)數(shù)據(jù)代入上式得： =2449.3N 切削轉(zhuǎn)矩T= T= =10119.4N.mm 如圖所示，鉆孔時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)向下的切削力F和一個(gè)個(gè)扭矩T，切削力會(huì)對(duì)工件產(chǎn)生摩擦力，同時(shí)壓板的夾緊力也會(huì)對(duì)工件產(chǎn)生摩擦力，這些摩擦力會(huì)用來(lái)抵消扭矩，根據(jù)上述簡(jiǎn)單的描述可以得到下面的平衡方程： 其中，為摩

58、擦系數(shù)，查表得0.05，R為夾具定位支撐面半徑，約為60mm。帶入數(shù)值， 得到夾緊力=1847.7N，實(shí)際所需夾緊力 本次設(shè)計(jì)的夾緊機(jī)構(gòu)為移動(dòng)壓板的螺旋壓緊機(jī)構(gòu)，受力見圖圖下： 圖3.3構(gòu)型壓板夾緊力分析 Fig.3.3 Platen clamping force structure analysis 圖中L=50mm,l=33mm,P=4619.3N,W==4619.3=2380N,所以施加在螺釘上的力為2380N，假設(shè)扳手的長(zhǎng)度為S=40mm，則需要人用多大力氣來(lái)擰這個(gè)扳手，計(jì)算過(guò)程如下： 所用緊定螺釘為M

59、8，故摩擦半徑為r=4mm，人所用的力氣設(shè)為F，則FS=rW，帶入得： F40=42380,F=238N。 3.2.4確定刀具的對(duì)刀裝置及夾具體的結(jié)構(gòu)類型 鉆床夾具要合理地設(shè)置對(duì)刀裝置，才能按要求的精度加工出零件。本夾具采用可換鉆套對(duì)刀。刀具采用的是Φ13.9鉆刀，詳情可見油缸后蓋的夾具裝配圖。 夾具上的各種裝置和元件通過(guò)夾具體連接成一個(gè)整體。因此夾具體的形狀及尺寸取決于夾具各種裝置的布置及夾具與機(jī)床的連接。對(duì)夾具體的要求有適當(dāng)?shù)木群统叽绶€(wěn)定性；有足夠的強(qiáng)度和剛度；結(jié)構(gòu)工藝性好；排屑方便；在機(jī)床上安裝穩(wěn)定可靠。夾具的形狀和尺寸見附錄中的夾具圖。 夾具體毛坯的類型有很多，如鑄造夾

60、具體、焊接夾具體、鍛造夾具體等等。鑄造夾具體的優(yōu)點(diǎn)是工藝性好，可鑄出各種復(fù)雜形狀，具有較好的抗壓強(qiáng)度、剛性和抗振性。但生產(chǎn)周期長(zhǎng)，需進(jìn)行時(shí)效處理，以消除內(nèi)應(yīng)力。焊接夾具體制造方便、生產(chǎn)周期短、成本低、重量輕。但焊接式夾具體的熱應(yīng)力較大，易變形，需經(jīng)退火處理，以保證夾具體尺寸的穩(wěn)定性。鍛造夾具體，它適用于形狀簡(jiǎn)單、尺寸不大，要求強(qiáng)度、剛度大的場(chǎng)合。鍛造后也需經(jīng)熱處理。此類夾具體應(yīng)用較少。 型材夾具體可以直接用板料、棒料、管料等型材加工裝配而成。這類夾具體取材方便、生產(chǎn)期短，成本低、重量輕。 本夾具采用裝配夾具體，裝配夾具體由標(biāo)準(zhǔn)的毛坯件、零件及個(gè)別非標(biāo)準(zhǔn)件通過(guò)螺釘、銷釘連接，組裝而成。標(biāo)準(zhǔn)件

61、由專業(yè)廠生產(chǎn)。此類夾具體具有制造成本低、周期短，精度穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，有利于夾具標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，也便于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。 3.2.5定位誤差分析 機(jī)械加工過(guò)程中，生產(chǎn)加工誤差的因素很多。在這些因素中，有一想因素與機(jī)床夾具有關(guān)，使用夾具時(shí)，加工表面的位置誤差與夾具在機(jī)床上的對(duì)定及工件在夾具中的定位密切相關(guān)，為滿足工序的加工要求，必須使工序中各項(xiàng)加工誤差之總和等于或小于該工序所規(guī)定的工序公差。在鉆合裝孔的夾具設(shè)計(jì)中包括工件與鉆模板之間的誤差，及鉆模版與底座之間的誤差。還有鉆套的定位誤差，夾具體與機(jī)床的定位誤差等。這里我主要計(jì)算了夾具體與工件的定位誤差分析。 圖3.4 定位元件 (1)定位元件尺寸及

62、公差的確定。夾具的主要定位元件為菱形定位銷，該定位銷的尺寸為 。 (2)零件圖紙規(guī)定Φ75mm與Φ110mm中心線的垂直度在100mm允許長(zhǎng)度誤差為0.1mm,A端面對(duì)Φ110mm表面A的跳動(dòng)在端面尺寸范圍內(nèi)允許誤差為0.1mm。 則最大間隙滿足零件的精度要求。 3.2.6夾緊元件的強(qiáng)度校核 在本夾具中，夾具的鉤形壓板轉(zhuǎn)角處所受的剪切應(yīng)力是比較大的，當(dāng)作用在工件上的夾壓力Pl=426N時(shí)，此時(shí)支點(diǎn)處所受的國(guó)為P=2Pl=5.46KN,它將受到的剪切及擠壓如下： 擠壓應(yīng)力： （MPa） 壓板的材料用45#鋼，屈服強(qiáng)度為,取安全系數(shù)為,則許用擠壓應(yīng)力： （MPa）

63、所以 ,故壓板可安全工作。 許用剪切應(yīng)力〔〕=0.6〔〕=0.6×186.8=112 (MPa)。 實(shí)際剪切應(yīng)用為： （MPa） 〔〕故安全 3.2.7工序單件時(shí)間的概念 工序單件時(shí)間是指在一定產(chǎn)品或完成一道工序所消耗的時(shí)間；用 t 單件 表示。其中包括以下幾部分時(shí)間： （1）基本時(shí)間t基本 直接改變生產(chǎn)對(duì)象的尺寸、形狀、相對(duì)位置以及表面狀態(tài)或材料性質(zhì)的工藝過(guò)程所消耗的時(shí)間，稱為基本時(shí)間。對(duì)于加工而言，其是切除金屬所消耗的時(shí)間，包括刀具的切入和切出時(shí)間，可用計(jì)算方法求出。 （2）輔助時(shí)間 t輔助 其是為實(shí)現(xiàn)加工工藝過(guò)程所必須進(jìn)行的各

64、種輔助動(dòng)作所消耗的時(shí)間。對(duì)加工而言，包括裝卸工件、操作機(jī)床、改變切削用量、試切和測(cè)量等所消耗的時(shí)間。輔助時(shí)間的確定有兩種方法：一是將動(dòng)作分解，確定各動(dòng)作的時(shí)間，相加得到；二是按基本時(shí)間的百分比估算得到。 （3）布置工作的時(shí)間 t布置 是只為使加工正常進(jìn)行，工人照常工作所消耗的時(shí)間。一般按工作時(shí)間的2％～7％來(lái)計(jì)算。 （4）休息和生理需要的時(shí)間 t休息 是指在工作班次內(nèi)，為恢復(fù)體力和滿足生理上的需要所消耗的時(shí)間。一般按操作時(shí)間的2％來(lái)計(jì)算。 單件工序時(shí)間的計(jì)算公式為： t 單件 = t基本 + t輔助 + t布置 + t休息

65、 （4-12） （5）準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間t準(zhǔn)備 是指工人為生產(chǎn)一批產(chǎn)品或零、部件，進(jìn)行準(zhǔn)備和結(jié)束工作所消耗的時(shí)間。如加工進(jìn)行前熟悉工藝文件、領(lǐng)取毛坯、領(lǐng)取和安裝刀具和夾具、調(diào)整機(jī)床以及其他工藝裝備，加工一批工件終結(jié)需拆卸和歸還工藝裝備、成品入庫(kù)等。若一批工件的數(shù)量為n ，則每個(gè)工件所消耗的準(zhǔn)備終結(jié)時(shí)間為 t準(zhǔn)備/n 。將這部分時(shí)間加到單件時(shí)間上，稱為單件核算時(shí)間t單核。則 t單核 = t 單件 + t準(zhǔn)備/n （4-13） 在大量生產(chǎn)中

66、，工作地和工作內(nèi)容固定，在單件核算時(shí)間中不計(jì)入準(zhǔn)備終結(jié)時(shí)間 3.2.8工序的時(shí)間定額 一.工序一的時(shí)間定額 車削時(shí)間定額的計(jì)算公式： = （4-14） 式中 n = l—加工長(zhǎng)度 mm l1—刀具的切入長(zhǎng)度 mm l2 —刀具的切出長(zhǎng)度 mm (1) 機(jī)動(dòng)時(shí)間

67、 —進(jìn)給次數(shù) 車外圓時(shí) = × = 0.625 min 車端面時(shí) = × = 0.44 min 切槽 = × = 0.08 min 總機(jī)動(dòng)時(shí)間為 = 0.44+0.625+0.08 =1.145 min （2）輔助時(shí)間 ，參考有關(guān)資料，確定的輔助時(shí)間如下： 各工步的輔助時(shí)間為，車外圓0.37 min車端面 0.63 min 切槽0.33 裝卸工件時(shí)間參考《機(jī)械制造技術(shù)》取1.5 min 所以 = 0.37 + 0.63 + 0.33 + 1.5 =2.83 min （3）作業(yè)時(shí)間 （4-15） 1.145 +