氣門搖臂軸支座加工工藝及夾具設計全套

氣門搖臂軸支座加工工藝及夾具設計全套,氣門,搖臂,支座,加工,工藝,夾具,設計,全套 說明書 任務書 目錄 第一章、零件的工藝分析及生產類型的確定 錯誤！未定義書簽。 零件的分析 錯誤！未定義書簽。 (一) 零件的作用 錯誤！未定義書簽。 (二) 零件的工藝分析 錯誤！未定義書簽。 (三) 零件的生產類型 4 第二章、毛坯的選擇與設計 5 1、確定毛坯種類 5 2、確定鑄件加工余量： 5 3、定毛坯尺寸 6 4、 毛坯圖 6 第三章、工藝規(guī)程的設計 7 (一)、選擇定位基準： 7 (二)、零件表面加工方法的選擇 7 （三）制定工藝路線 8 （四）工序設計 12 （五）確定切削用量及工時定額的計算 15 1、 確定切削用量 15 2、工時定額的確定 18 第四章 夾具設計------------------------------------------14 4.1問題的提出-----------------------------------------14 4.2夾具的設計-----------------------------------------14 4.2.1 定位基準的選擇-------------------------------14 4.2.2定位誤差分析----------------------------------14 4.2.3夾緊裝置的設計--------------------------------15 4.2.4切削力及夾緊力的計算--------------------------16 4.2.4.1切削力的計算----------------------------16 4.2.4.2夾緊力的確定----------------------------16 4.2.4.3液壓缸的選擇----------------------------17 4.2.5校驗夾緊元件的強度----------------------------18 4.2.6液壓控制回路的確定----------------------------19 4.2.6.1分析液壓缸在夾具各工作過程的動作---------19 4.2.6.2液壓回路的綜合和整理---------------------20 4.2.7 夾具的使用及維護-----------------------------20 第五章 結論---------------------------------------------- 參考文獻------------------------------------------------- 致謝----------------------------------------------------- 一零件的分析 （一） 零件的作用 參照p70 （二）零件的工藝分析 零件的材料為HT200，灰鑄鐵生產工藝簡單，鑄造性能優(yōu)良，但塑性較差、脆性高，不適合磨削，為此以下是零件需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求： 1、外圓的上端面以及與此孔相通的Φ11的通孔，粗糙度均為12.5 2、36mm的下表面，粗糙度為6.3。 3、外圓的前后端面，粗糙度為3.2；前后端面倒的角，粗糙度為12.5； 以及的通孔，粗糙度為1.6，孔的軸線與36mm的地面的平行度為0.05，且軸線的圓跳動公差偽0.1； 4、的前后端面，粗糙度為2.5；前后端面倒的角，粗糙度為12.5； 以及的通孔，粗糙度為1.6，孔的軸線與36mm的地面的平行度為0.05； 由上面分析可知，可以精加工和的外圓端面，然后以此作為基準采用專用夾具進行加工，并且保證位置精度要求。再根據(jù)各加工方法的經濟精度及機床所能達到的位置精度，并且此零件沒有復雜的加工曲面，所以根據(jù)上述技術要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證，簡單安排如下： 將零件定位后再夾緊，加工出和的外圓端面，并鉆出的孔，兩孔的軸線互為基準，再以此加工出，然后鉆出的通孔，最后翻轉零件，深孔加工出的斜油孔。 例2（二） 零件的工藝分析 由附圖1得知，其材料為HT200。該材料具有較高的強度，耐磨性，耐熱性及減振性，適用于承受較大應力，要求耐磨的零件。 該零件上主要加工面為上端面，下端面，左右端面，2-?13mm孔和?20（+0.1——+0.06）mm以及3mm軸向槽的加工。 ?20（+0.1——+0.06）mm孔的尺寸精度以及下端面0.05mm的平面度與左右兩端面孔的尺寸精度，直接影響到進氣孔與排氣門的傳動精度及密封，2——?13mm孔的尺寸精度，以上下兩端面的平行度0.055mm。因此，需要先以下端面為粗基準加工上端面，再以上端面為粗基準加工下端面，再把下端面作為精基準，最后加工?20（+0.1——+0.06）mm孔時以下端面為定位基準，以保證孔軸相對下端面的位置精度。 由參考文獻（1）中有關孔的加工的經濟精度機床能達到的位置精度可知上述要求可以達到的零件的結構的工藝性也是可行的。 例3見圖 (三) 零件的生產類型 依據(jù)設計要求Q=5000臺/年，n=1件/臺；結合生產實際，備品率α和 廢品率β分別取10% 和1%代入公式得該工件的生產綱領 N=50005000件/年 零件質量為，查表知其屬于輕型，生產類型為中批。 第二章、毛坯的選擇與設計 1、確定毛坯種類 本零件選取的材料是HT200，而且此零件外形較為簡單，又屬于中批生產，若選砂型手工造型生產，則效率低，鑄件質量差，也不宜采用費用高，生產周期長的鑄造復雜形狀毛坯的熔模鑄造，最后確定采用砂型機器造型，它有較高的生產效率，也能滿足毛坯質量要求。 確定毛坯，畫毛坯——零件合圖（附圖2） 根據(jù)零件材料確定毛坯為鑄件，已知零件的生產綱領為6000件/年，通過計算，該零件質量約為3Kg，由參考文獻（5）表1—4、表1—3可知，其生產類型為大批生產，毛坯的鑄造方法選用砂型機器造型。此外，為消除殘余應力，鑄造后安排人工時效處理。參考文獻（1）表2.3—12；該種鑄造公差等級為CT10~11，MA-H級。參考文獻（1）表2.3-12，用查表方法確定各表面的加工余量如下表所示： 2、確定鑄件加工余量： （1）求最大輪廓尺寸 根據(jù)零件圖計算輪廓的尺寸，長83mm，寬37mm，高62mm。 （2）選擇鑄件公差等級 查手冊鑄造方法按機器造型，鑄件材料按灰鑄鐵，得鑄件公差等級為8~12級取為10級。 （3）求鑄件尺寸公差 公差帶相對于基本尺寸對稱分布。 （4）求機械加工余量等級 查手冊鑄造方法按機器造型、鑄件材料為HT200得機械加工余量等級E-G級選擇F級，查表得機械加工余量等級取8級。 加工表面 基本尺寸 加工余量等級 加工余量數(shù)值 說明 上端面 48mm H 4mm 單側加工 下端面 50mm H 3mm 單側加工 左端面 35mm H 3mm 單側加工 右端面 35mm H 3mm 單側加工 3、定毛坯尺寸 上面查得的加工余量適用于機械加工表面粗糙度Ra≧1.6。Ra﹤1.6 的表面，余量要適當加大。分析本零件，加工表面Ra≧1.6，因此這些表面的毛坯尺寸只需將零件的尺寸加上所查的余量即可。（由于有的表面只需粗加工，這時可取所查數(shù)據(jù)的小值）用查表法確定鑄造各表面的的加工總余量，如下表： 簡圖 加工表面 基本尺寸 鑄件尺寸公差 機械加工余量(單側) 鑄件尺寸 22上端面 39 2.6 4 47±1.3 36下端面 39 2.6 4 28上端面 37 2.6 4 45±1.3 28下端面 37 2.6 4 26上端面 16 2.2 4 24±1.1 26下端面 16 2.2 4 4、 毛坯圖 （1） 確定拔模斜度 根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》查出拔模斜度為。 （2） 確定分型面 由于毛坯形狀前后對稱，且最大截面在中截面，為了起模及便于 發(fā)現(xiàn)上下模在鑄造過程中的錯移所以選前后對稱的中截面為分型面。 （3） 毛坯的熱處理方式 為了去除內應力，改善切削性能，在鑄件取出后要做時效處理。 第三章、工藝規(guī)程的設計 (一)、選擇定位基準： 1、粗基準的選擇： 本設計選尺寸為的上端面為主要定位粗基準及尺寸為36mm的下表面為輔助定位粗基準。 2、精基準的選擇： 考慮要保證零件的加工精度和裝夾準確方便，且本零件是雜類零件，根據(jù)零件形狀結構和要求可知，的孔為設計基準，為了避免由于基準不重合而產生的誤差，應選擇的孔為定位基準，即遵循“基準重合”原則，以的前端面為輔助定位精基準。 （一） 定位基準的選擇： 精基準的選擇：氣門搖桿軸支座的下端面既是裝配基準又是設計基準，用它作為精基準，能使加工遵循基準重合的原則，實現(xiàn)V形塊十大平面的定位方式（V形塊采用聯(lián)動夾緊機構夾緊）。?20（+0.1——+0.06）mm孔及左右兩端面都采用底面做基準，這使得工藝路線又遵循“基準統(tǒng)一”的原則，下端面的面積比較大，定位比較穩(wěn)定，夾緊方案也比較簡單，可靠，操作方便。 粗基準的選擇：考慮到以下幾點要求，選擇零件的重要面和重要孔做基準。 第一， 在保證各加工面均有加工余量的前提下，使重要孔或面的加工余量盡量均勻，此外，還要保證定位夾緊的可靠性，裝夾的方便性，減少輔助時間，所以粗基準為上端面。 鏜削?20（+0.1——+0.06）mm孔的定位夾緊方案： 方案一：用一菱形銷加一圓柱銷定位兩個?13mm的孔，再加上底面定位實現(xiàn)，兩孔一面完全定位，這種方案適合于大批生產類型中。 方案二：用V形塊十大平面定位 V形塊采用聯(lián)動夾緊機構實現(xiàn)對R10的外圓柱表面進行定位，再加底面實現(xiàn)完全定位，由于?13mm孔的秒個精度不需要很高，故用做定位銷孔很難保證精度，所以選擇方案二。 方案3見圖 (二)、零件表面加工方法的選擇 本零件的加工表面有端面、內孔等，材料為鑄鐵。以公差等級和表面粗糙度要求，參考 有關資料，其加工方法選擇如下： （1）內孔，公差等級為IT8，表面粗糙度為Ra1.6，毛坯孔未鑄出。需進行鉆、擴、半精鉸、精鉸，并倒角。 （2）內孔，公差等級為IT8，表面粗糙度為Ra1.6，毛坯孔未鑄出。需進行鉆、擴、半精鉸、精鉸，并倒角。 （3）前端面公差等級為IT11，表面粗糙度為Ra3.2，須粗銑，半精銑。 （4）后端面公差等級為IT11，表面粗糙度為Ra3.2，須粗銑，半精銑。 （5）前端面公差等級為IT14，表面粗糙度為Ra12.5，粗銑即可。 （6）后端面公差等級為IT14，表面粗糙度為Ra12.5，粗銑即可。 （7）上端面公差等級為IT14，表面粗糙度為Ra12.5，粗銑即可。 （8）上端面公差等級為IT12，表面粗糙度為Ra6.3，須粗銑，半精銑。 （9）的孔公差等級為IT14，表面粗糙度為Ra12.5可直接用鉆頭鉆出。 （10）的孔公差等級為IT14，表面粗糙度為Ra12.5可直接用鉆頭鉆出。 （三）制定工藝路線 定位與裝夾見圖 根據(jù)零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求，以及加工方法所能達到的經濟精度，在生產綱領已確定的情況下,可以考慮采用在鏜床上配以夾具,并盡量使工序集中來提高生產率。除此之外，還應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量下降。查《機械制造工藝設計簡明手冊》，選擇零件的加工方法及工藝路線方案如下： 工藝路線一： 工序1：鑄造 工序2：清砂 工序3：時效處理 工序4：立銑上端面，粗銑，保證尺寸，Ra12.5 工序5：立銑36mm下表面，粗銑、半精銑，保證尺寸Ra6.3 工序6：鉆的，保證尺寸，Ra12.5 工序7：粗銑、半精銑外圓前端面，保證尺寸 ，Ra3.2 粗銑、半精銑外圓后端面，保證尺寸 ，Ra3.2 粗銑、半精銑外圓前端面，保證尺寸 ，Ra12.5 粗銑、半精銑外圓后端面，保證尺寸 ，Ra12.5 工序8：鉆、擴、鉸的孔，Ra1.6 鉆孔，保證尺寸 擴孔，保證尺寸 半精銑，保證尺寸 精銑，保證尺寸 倒角， 工序9：鉆、擴、較的孔，Ra1.6 鉆孔，保證尺寸 擴孔，保證尺寸 半精銑，保證尺寸 精銑，保證尺寸 倒角， 工序10：鉆的孔,保證尺寸,Ra12.5 工序11：鉗工去毛刺 工序12：終檢 工藝方案二： 工序一：鏜 定位夾緊方式如下圖 1、 粗銑圓柱前端面至42 Ra12.5 2、 半精銑圓柱前端面至41 Ra3.2 3、 粗銑圓柱前端面至20 Ra12.5 4、鉆 Ra12.5 5、鉆孔Ra12.5 6、擴孔至 Ra6.3 7、擴孔至 Ra6.3 8、半精鉸孔至 Ra3.2 9、半精鉸孔至 Ra3.2 10、精鉸至 Ra1.6 11、精鉸至 Ra1.6 12、粗銑圓柱后端面至38 Ra12.5 13、半精銑圓柱后端面至37 Ra3.2 14、粗銑圓柱后端面至16 Ra12.5 15、锪的兩端，保證倒角，Ra12.5 16、锪的兩端，保證倒角，Ra12.5 工序二：鏜 定位及夾緊方式如下圖： 1、粗銑圓柱下端面至44 Ra12.5 2、半精銑圓柱下端面至43 Ra6.3 3、粗銑圓柱上端面至39 Ra12.5 4、鉆孔 工序三： 1、鉆孔 2、鉗工去毛刺 工序四：抽檢 方案1和方案比較分析，這兩個方案可從保證質量、生產效率、經濟成本三個方面來比較。 保證質量方面：方案1中是先以36mm下平面和上端面定位鉆的孔，再以孔定位，鉆出的孔，因為的孔要求精度不高，而和兩孔要求精度相對來說比較高，故加工出的和兩孔的精度不高，而方案2是先加工出和兩孔，再以此定位、鉆出的孔，符合先主后次的原則，所以用方案2加工出的零件質量相對方案1老說，質量高一些，更可靠。 生產效率方面：方案1中和36mm下平面相對方案2躲了一次安裝，生產效率高，方案2中是高速銑，相對方案1用加工時間短，其它基本相同，從生產效率上看，方案2優(yōu)于方案1. 經濟成本方面：方案1需要7把專用夾具，方案2只用一把專用夾具和一個通用夾具，其它消耗，兩方案差不多，綜合起來，方案1消耗多余方案2.。 故通過以上三個方面的分析，應選方案2。 一． （二） 制定加工工藝路線 根據(jù)各表面加工要求，和各種加工方法能達到的經濟精度，確定各表面及孔的加工方法如下： 上端面：精銑。 下端面：粗銑 左端面：粗銑—精銑 右端面：粗銑—精銑 2—?13mm孔：鉆孔。 3mm 軸向槽—精銑 ?20（+0.1—+0.006）mm：鉆孔—粗鏜—精鏜 因左右兩端面均對?20（+0.1—+0.006）mm孔有較高的位置要求，故它們的加工宜采用工序集中原則，減少裝次數(shù)，提高加工精度。 （四）工序設計 1、選擇加工設備與工藝裝備 （1）選擇機床 ：根據(jù)不同的工序選擇機床。 工序一 中有工步有銑、鉆、擴、鉸、锪并且要求，的兩孔的尺寸 精度，位置精度，粗糙度都比較高，為了方便加工和保證加工精度，所以選擇臥式鏜床。 臥式鏜床的類型和技術參數(shù)如下： 型號：TA617 主軸直徑：70 最大鏜孔直徑：200 主軸中心線至工作臺距離：0-700 工作臺荷重：1600Kg 主軸轉速：11.2-1400r/min 工作臺行程：縱900；橫900 電動機功率：主電機4KW；總容量為5.5 電動機臺數(shù)為：2，外形尺寸為406024002470。 TA617主軸轉速為：11.25、15、21、29、41、56、77、107、147、203、281、387、543、737、1017、1400（r/min） 工序二 中工步為銑，根據(jù)加工面的定位夾緊方式選擇臥式鏜床，型號為X62。 主軸轉速為：30、37.5、47.5、60、75、95、118、150、190、235、300、375、475、600、750、950、1180、1500（r/min） 工序三 中為鉆孔鉆孔，可采用專用的分度夾具在立式鉆床上加工選擇立式 鉆床Z550 主軸轉速為：32、47、63、89、125、185、250、351、500、735、996、1400（r/min） （2）選擇夾具 本零件除粗銑和半精銑，鉆斜油孔為專用夾具外，其他各工序使用通 用夾具即可。 （3）選擇刀具 根據(jù)不同的工序選擇刀具。 選用硬質合金銑刀，硬質合金鉆頭，硬質合金擴孔鉆、硬質合金鉸刀、硬質合金锪鉆。 加工鑄鐵零件采用YG類硬質合金，粗加工用YG8，半精加工為YG6。 粗銑圓柱前后端面的銑刀，粗銑圓柱前后端面銑刀選擇鑲齒套式面銑刀，JB/T 7954-1999。D=80mm，D1=70mm d=27mm L=36mm L1=30mm，齒數(shù)為10，材料為YG8。 半精銑圓柱前后端面的銑刀選擇鑲齒套式面銑刀，JB/T 7954-1999。D=80mm，D1=70mm d=27mm L=36mm L1=30mm，齒數(shù)為10，材料為YG6。 鉆 、孔分別選擇、15的莫式錐柄麻花鉆。 擴孔至 、擴孔至 的擴孔鉆分別為選擇硬質合金錐 柄擴孔鉆，d分別為18mm和16mm。 半精鉸孔至 ，半精鉸孔至， 精鉸至 精鉸至 選用硬質合金錐柄鉸刀。GB/T4252-1984 粗銑圓柱下端面至44粗銑圓柱上端面至39選擇鑲齒套式面銑刀， JB/T 7954-1999。D=80mm，D1=70mm d=27mm L=36mm L1=30mm，齒數(shù)為10，材料為YG8。半精銑圓柱下端面至43選擇鑲齒套式面銑刀，JB/T 7954-1999。D=80mm，D1=70mm d=27mm L=36mm L1=30mm，齒數(shù)為10，材料為YG6。 鉆的孔用莫式錐柄麻花鉆。鉆孔選擇的直柄麻花鉆。 锪倒角用高速鋼外錐面锪鉆，用于孔口倒角或去毛刺 （4）選擇量具 本零件為中批生產，一般情況下盡量采用通用量具。根據(jù)零件表面的精度要求、尺寸和形狀特點，參考有關手冊，選擇量具如下表： 工序 工步 加工面尺寸 尺寸公差 量具 一 1 42 0.62 0~50范圍游標卡尺 塞規(guī) 0~50范圍游標卡尺 塞規(guī) 2 38 0.16 3 20 0.52 4 0.27 5 0.27 6 0.07 7 0.07 8 0.052 9 0.052 10 0.027 11 0.027 12 39 0.62 13 37 0.016 14 0.052 二 1 44 0.62 0~50范圍游標卡尺 塞規(guī) 2 43 0.25 3 39 0.62 4 0.25 三 2 0.43 塞規(guī) 2、確定工序尺寸 前面已經確定了各加工表面的總加工余量，應將毛坯余量分為各工序加工余量，然后由后往前計算工序尺寸。中間工序尺寸的公差按加工方法的經濟精度確定。 本零件工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度見下表： 工序 工步 加工面尺寸 尺寸公差 加工余量 表面粗糙度 一 1 42 0.62 3 12.5 2 38 0.16 1 3.2 3 20 0.52 4 12.5 4 0.27 17 12.5 5 0.27 15 12.5 6 0.07 0.85 6.3 7 0.07 0.85 6.3 8 0.052 0.09 3.2 9 0.052 0.09 3.2 10 0.027 0.06 1.6 11 0.027 0.06 1.6 12 39 0.62 3 12.5 13 37 0.016 1 3.2 14 0.052 4 12.5 二 1 44 0.62 3 12.5 2 43 0.25 1 6.3 3 39 0.62 4 12.5 4 0.25 11 12.5 三 1 0.43 3 12.5 （五）確定切削用量及工時定額的計算 1、 確定切削用量 工序一：銑前后斷面，鉆、擴、鉸的孔 1、加工條件： （1）.工件材料：HT200,σb =170~240MPa，鑄造; （2）.加工要求：單側加工余量4mm; （3）.機床：TA617臥式鏜床； （4）.刀具：YG6硬質合金面銑刀，選擇鑲齒套式面銑刀，D=80mm，D1=70mm d=27mm L=36mm L1=30mm，齒數(shù)為10 2. 切削用量 工步1： （1）確定切削深度ap 因為余量較小，故選擇ap=4mm，一次走刀即可完成。 （2）確定每齒進給量fz 查表得：fz=0.2-0.29mm/z取0.2mm/z。 f=zfz=100.2=2mm 查表Vc=64m/min 主軸轉速n=r/min，查表得n=281r/min， 計算Vc= m/min 工步3、13、14同工步1 工步2 （1）確定切削深度ap 因為余量較小，故選擇αp=1mm，一次走刀即可完成。 （2）確定每齒進給量fz fz=0.1mm/z， f=zfz=100.1=1mm/r 查表得Vc=124m/min，主軸轉速n=r/min 查表得n=534r/min，計算Vc= m/min 工步6同工步5 工步4 確定切削深度ap，選擇αp=8.5mm f= 0.1mm/r 查表Vc=60m/min 主軸轉速n=r/min， 查表得n=1017r/min 計算Vc= m/min 。 工步5 確定切削深度ap，αp=7.5mm f= 0.1mm/r Vc=50m/min 主軸轉速n=r/min 查表得n=1017r/min 計算Vc= m/min 。 工步6 確定切削深度ap，αp=0.425mm f= 0.1mm/r 查表Vc=60m/min 主軸轉速n=r/min 查表得n=1017r/min 計算Vc= m/min 。 工步7 確定切削深度ap，αp=0.425mm f= 0.1mm/r 查表Vc=50m/min 主軸轉速n=r/min 查表得n=1017r/min 計算Vc= m/min 。 工步8 確定切削深度ap，αp=0.045mm f= 0.4mm/r 查表Vc=10m/min 主軸轉速n=r/min 查表得n=147r/min 計算Vc= m/min 。 工步9 確定切削深度ap，αp=0.045mm f= 0.4mm/r Vc=10m/min 主軸轉速n=r/min 查表得n=203r/min 計算Vc= m/min 。 工步10 αp=0.03mm， f= 0.4mm/r手動進給。 工步11 αp=0.03mm， f= 0.4mm/r手動進給。 工步15锪的倒角 αp=0.75，f=0.22mm/r, Vc=12 m/min 主軸轉速：n=r/min 查表得：n=232r/min 計算Vc=13.2 m/min 。 工步16 锪的倒角 αp=0.75，f=0.22mm/r, Vc=12 m/min 主軸轉速：n=r/min 查表得：n=232r/min 計算Vc=54.6 m/min 。 2、 工序二切削用量 工步1 （1） 確定切削深度apαp=3mm （2） 確定每齒進給fz：查表得 fz=0.2-0.29mm/z取0.2mm/z， f=zfz=100.2=2mm 查表Vc=64m/min 主軸轉速n=r/min查表得n=235r/min，計算Vc= m/min 工步2 （1）確定切削深度apαp=3mm （2）確定每齒進給fz：查表得fz=0.1mm/z， f=zfz=100.1=1mm/r Vc=124m/min主軸轉速n=r/min，查表得n=600r/min，計算Vc=m/min 工步3同工步1 工步4 αp=5.5mm， f= 0.1mm/r Vc=50m/min主軸轉速n=r/min，查表得n=1400r/min，計算Vc= m/min 3、 工序三切削用量 工步1 αp=1.5mm， f= 0.1mm/r Vc=10m/min主軸轉速n=r/min，查表得n=1017r/min，計算Vc= m/min 。 2、工時定額的確定 1）工時定額的計算 工時定額是指完成零件加工的就一個工序的時間定額 其中：是指但見時間定額 是指基本時間（機動時間），通過計算求得 是指輔助時間，一般?。?5~20）%；與和稱為作業(yè)時間 是指布置工作時間，一般按作業(yè)時間的（2~7）%估算 是指休息及生理需要時間，一般按作業(yè)時間（2~4）%估算 是準備與終結時間，大量生產時，準備與終結時間忽略不計 N是指一批零件的個數(shù) 下表是各個工步基本時間的計算公式及其結果： 工序 工步 計算公式 計算結果 （min） 工序一 1 銑： =90 ：銑削寬度 d：銑刀直徑 0.14 2 0.14 3 0.093 4 鉆： ：（1~4） 擴、鉸： 0.11 5 0.11 6 0.076 7 0.056 8 0.049 9 0.09 10 0.53 11 0.49 12 銑： =90 ：銑削寬度 d：銑刀直徑 锪： ：（1~2） 0.29 13 0.11 14 0.18 15 0.076 16 0.058 工序二 1 銑： =90 ：銑削寬度 d：銑刀直徑 鉆： ：（1~4） 0.063 2 0.23 3 0.07 4 0.09 工序三 1 鉆： ：（1~4） 0.058 第五章 夾具設計------------------------------------------14 4.1問題的提出-----------------------------------------14 4.2夾具的設計-----------------------------------------14 4.2.1 定位基準的選擇-------------------------------14 4.2.2定位誤差分析----------------------------------14 4.2.3夾緊裝置的設計--------------------------------15 4.2.4切削力及夾緊力的計算--------------------------16 4.2.4.1切削力的計算----------------------------16 4.2.4.2夾緊力的確定----------------------------16 4.2.4.3液壓缸的選擇----------------------------17 4.2.5校驗夾緊元件的強度----------------------------18 4.2.6液壓控制回路的確定----------------------------19 4.2.6.1分析液壓缸在夾具各工作過程的動作---------19 4.2.6.2液壓回路的綜合和整理---------------------20 4.2.7 夾具的使用及維護-----------------------------20 參考： 3 專用夾具設計 為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度。在加工杠桿零件時，需要設計專用夾具。 根據(jù)任務要求中的設計內容，需要設計加工工藝孔Φ25夾具、銑寬度為30mm的下平臺夾具及鉆M8底孔夾具各一套。其中加工工藝孔的夾具將用于組合鉆床，刀具分別為麻花鉆、擴孔鉆、鉸刀對工件上的工藝孔進行加工。銑寬度為30mm的下平臺將用于組合銑床，刀具為硬質合金端銑刀YG8對杠桿的Φ25孔下表面進行加工。鉆M8底孔夾具采用立式鉆床，先用麻花鉆鉆孔，再用絲錐攻螺紋。 3.1加工工藝孔Φ25夾具設計 本夾具主要用來鉆、擴、鉸工藝孔Φ25。這個工藝孔有尺寸精度要求為+0.023，表面粗糙度要求，表面粗糙度為，與頂面垂直。并用于以后各面各孔加工中的定位。其加工質量直接影響以后各工序的加工精度。本到工序為杠桿加工的第二道工序，加工到本道工序時只完成了杠桿下表面的粗、精銑。因此再本道工序加工時主要應考慮如何保證其尺寸精度要求和表面粗糙度要求，以及如何提高勞動生產率，降低勞動強度。 3.1.1定位基準的選擇 由零件圖可知，工藝孔位于零件中心偏左，其有尺寸精度要求和表面粗糙度要求并應與頂面垂直。為了保證所鉆、鉸的孔與頂面垂直并保證工藝孔能在后續(xù)的孔系加工工序中使各重要支承孔的加工余量均勻。根據(jù)基準重合、基準統(tǒng)一原則。在選擇工藝孔的加工定位基準時，應盡量選擇上一道工序即粗、精銑Φ25下表面工序的定位基準，以及設計基準作為其定位基準。因此加工工藝孔的定位基準應選擇選用Φ45外圓面作為定位基準，用V型塊定位限制4個自由度。再以Φ25下表面加3個支撐釘定位作為主要定位基面以限制工件的三個自由度。 為了提高加工效率，根據(jù)工序要求先采用標準高速鋼麻花鉆刀具對工藝孔Φ25進行鉆削加工；然后采用標準高速鋼擴孔鉆對其進行擴孔加工；最后采用標準高速鉸刀對工藝孔Φ25進行鉸孔加工。準備采用手動夾緊方式夾緊。 3.1.2切削力的計算與夾緊力分析 由于本道工序主要完成工藝孔的鉆、擴、鉸加工，而鉆削力遠遠大于擴和鉸的切削力。因此切削力應以鉆削力為準。由參考文獻[9]得： 鉆削力 鉆削力矩 式中： 本道工序加工工藝孔時，工件的Φ45外圓面與V形塊靠緊。采用帶光面壓塊的壓緊螺釘夾緊機構夾緊，該機構主要靠壓緊螺釘夾緊，屬于單個普通螺旋夾緊。根據(jù)參考文獻[11]可查得夾緊力計算公式： 式（3.1） 式中： —單個螺旋夾緊產生的夾緊力（N）； —原始作用力（N）； —作用力臂（mm）； —螺桿端部與工件間的當量摩擦半徑（mm）； —螺桿端部與工件間的摩擦角（°）； —螺紋中徑之半（mm）； —螺紋升角（°）； —螺旋副的當量摩擦角（°）。 由式（3.1）根據(jù)參考文獻[11]表1-2-23可查得點接觸的單個普通螺旋夾緊力： 3.1.3夾緊元件及動力裝置確定 由于杠桿的生產量很大，采用手動夾緊的夾具結構簡單，在生產中的應用也比較廣泛。因此本道工序夾具的夾緊動力裝置采用手動夾緊。采用手動夾緊，夾緊可靠，機構可以不必自鎖。 本道工序夾具的夾緊元件選用帶光面壓塊的壓緊螺釘。旋緊螺釘使其產生的力通過光面壓塊將工件壓緊。帶光面壓塊的壓緊螺釘?shù)慕Y構如圖3.1所示。 圖3.1 帶光面壓塊的壓緊螺釘 3.1.4鉆套、襯套、鉆模板及夾具體設計 工藝孔的加工需鉆、擴、鉸三次切削才能滿足加工要求。故選用快換鉆套（其結構如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時間。根據(jù)工藝要求：工藝孔Φ25mm分鉆、擴、鉸三個工步完成加工。鉆、擴、鉸，加工刀具分別為：鉆孔——Φ22mm標準高速鋼麻花鉆，磨出雙錐和修磨橫刃；擴孔——Φ24.7mm標準高速鋼擴孔鉆；鉸孔——Φmm標準高速鉸刀。 根據(jù)參考文獻[11]表2-1-47可查得鉆套孔徑結構尺寸如圖3.2及表3.1所示。 圖3.2 快換鉆套 表3.1 鉸工藝孔鉆套結構參數(shù)如下表： d H D 公稱尺寸 公差 22 25 30 +0.021 +0.008 46 42 12 5.5 18 18 29.5 55° 襯套選用固定襯套其結構如圖3.3所示。 圖3.3 固定襯套 襯套選用固定襯套其結構參數(shù)如表3.2所示。 表3.2 固定襯套的結構尺寸 d H D C 公稱尺寸 允差 公稱尺寸 允差 30 +0.041 +0.020 25 42 +0.033 +0.017 1 3 根據(jù)參考文獻[11]表2-1-27固定V型塊的結構及主要尺寸如圖3.4及表3.3所示。 圖3.4 V型塊 表3.3 V型塊的主要尺寸 N D B H L l l A A1 d d1 d2 h b 42 45 52 20 68 20 14 26 22 10 11 18 10 12 注：T=L+0.707D-0.5N 鉆模板選用固定式鉆模板，工件以底面及Φ45外圓面分別靠在夾具支架的定位快及V型塊上定位，用帶光面壓塊的壓緊螺釘將工件夾緊。 夾具體的設計主要考慮零件的形狀及將上述各主要元件聯(lián)成一個整體。這些主要元件設計好后即可畫出夾具的設計裝配草圖。整個夾具的結構見夾具裝配圖ZJZ-01所示。 3.1.5夾具精度分析 利用夾具在機床上加工時，機床、夾具、工件、刀具等形成一個封閉的加工系統(tǒng)。它們之間相互聯(lián)系，最后形成工件和刀具之間的正確位置關系。因此在夾具設計中，當結構方案確定后，應對所設計的夾具進行精度分析和誤差計算。 由工序簡圖可知，本道工序由于工序基準與加工基準重合，又采用頂面為主要定位基面，故定位誤差很小可以忽略不計。本道工序加工中主要保證工藝孔尺寸Φmm及表面粗糙度。本道工序最后采用鉸加工，選用標準高速鉸刀，直徑為Φmm，并采用鉆套，鉸刀導套孔徑為，外徑為同軸度公差為。固定襯套采用孔徑為，同軸度公差為。 該工藝孔的位置度應用的是最大實體要求。即要求：（1）各孔的實際輪廓受最大實體實效邊界的控制即受直徑為的理想圓柱面的控制。（2）各孔的體外作用尺寸不能小于最大實體實效尺寸。（3）當各孔的實際輪廓偏離其最大實體狀態(tài)，即其直徑偏離最大實體尺寸時可將偏離量補償給位置度公差。（4）如各孔的實際輪廓處于最小實體狀態(tài)即其實際直徑為時，相對于最大實體尺寸的偏離量為，此時軸線的位置度誤差可達到其最大值。即孔的位置度公差最小值為。 工藝孔的尺寸，由選用的鉸刀尺寸滿足。 工藝孔的表面粗糙度，由本工序所選用的加工工步鉆、擴、鉸滿足。 影響兩工藝孔位置度的因素有（如下圖所示）： （1）鉆模板上兩個裝襯套孔的尺寸公差： （2）兩襯套的同軸度公差： （3）襯套與鉆套配合的最大間隙： （4）鉆套的同軸度公差： （5）鉆套與鉸刀配合的最大間隙： 所以能滿足加工要求。 3.1.6夾具設計及操作的簡要說明 鉆鉸Φ25孔的夾具如夾具裝配圖ZJZ-01所示。裝卸工件時，先將工件放在定位塊上；再把工件向固定V行塊靠攏，用帶光面壓塊的壓緊螺釘將工件夾緊；然后加工工件。當工件加工完后，將帶光面壓塊的壓緊螺釘松開，取出工件。 設計小結 通過本次設計過程，我對機械制造技術基礎，機械制造裝備設計和大部分專業(yè)課知識進行了復習，加深了對專業(yè)課知識的認識，同樣了解到了自己在知識實際運用方面的不足。在設計中，我通過查尋各種資料，結合所學知識，在老師的指導下掌握了夾具設計的過程方法，更加深該了機械行業(yè)需要嚴謹態(tài)度的認識。本次設計對以后的專業(yè)課設計，畢業(yè)設計都起到了很大的作用，同樣為以后工作打下了基礎。 3.1.3夾緊元件及動力裝置確定 由于杠桿的生產量很大，采用手動夾緊的夾具結構簡單，在生產中的應用也比較廣泛。因此本道工序夾具的夾緊動力裝置采用手動夾緊。采用手動夾緊，夾緊可靠，機構可以不必自鎖。 本道工序夾具的夾緊元件選用帶光面壓塊的壓緊螺釘。旋緊螺釘使其產生的力通過光面壓塊將工件壓緊。帶光面壓塊的壓緊螺釘?shù)慕Y構如圖3.1所示。 圖3.1 帶光面壓塊的壓緊螺釘 3.1.4鉆套、襯套、鉆模板及夾具體設計 工藝孔的加工需鉆、擴、鉸三次切削才能滿足加工要求。故選用快換鉆套（其結構如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時間。根據(jù)工藝要求：工藝孔Φ25mm分鉆、擴、鉸三個工步完成加工。鉆、擴、鉸，加工刀具分別為：鉆孔——Φ22mm標準高速鋼麻花鉆，磨出雙錐和修磨橫刃；擴孔——Φ24.7mm標準高速鋼擴孔鉆；鉸孔——Φmm標準高速鉸刀。 根據(jù)參考文獻[11]表2-1-47可查得鉆套孔徑結構尺寸如圖3.2及表3.1所示。 圖3.2 快換鉆套 表3.1 鉸工藝孔鉆套結構參數(shù)如下表： d H D 公稱尺寸 公差 22 25 30 +0.021 +0.008 46 42 12 5.5 18 18 29.5 55° 襯套選用固定襯套其結構如圖3.3所示。 圖3.3 固定襯套 襯套選用固定襯套其結構參數(shù)如表3.2所示。 表3.2 固定襯套的結構尺寸 d H D C 公稱尺寸 允差 公稱尺寸 允差 30 +0.041 +0.020 25 42 +0.033 +0.017 1 3 根據(jù)參考文獻[11]表2-1-27固定V型塊的結構及主要尺寸如圖3.4及表3.3所示。 圖3.4 V型塊 表3.3 V型塊的主要尺寸 N D B H L l l A A1 d d1 d2 h b 42 45 52 20 68 20 14 26 22 10 11 18 10 12 注：T=L+0.707D-0.5N 鉆模板選用固定式鉆模板，工件以底面及Φ45外圓面分別靠在夾具支架的定位快及V型塊上定位，用帶光面壓塊的壓緊螺釘將工件夾緊。 夾具體的設計主要考慮零件的形狀及將上述各主要元件聯(lián)成一個整體。這些主要元件設計好后即可畫出夾具的設計裝配草圖。整個夾具的結構見夾具裝配圖ZJZ-01所示。 3.1.5夾具精度分析 利用夾具在機床上加工時，機床、夾具、工件、刀具等形成一個封閉的加工系統(tǒng)。它們之間相互聯(lián)系，最后形成工件和刀具之間的正確位置關系。因此在夾具設計中，當結構方案確定后，應對所設計的夾具進行精度分析和誤差計算。 由工序簡圖可知，本道工序由于工序基準與加工基準重合，又采用頂面為主要定位基面，故定位誤差很小可以忽略不計。本道工序加工中主要保證工藝孔尺寸Φmm及表面粗糙度。本道工序最后采用鉸加工，選用標準高速鉸刀，直徑為Φmm，并采用鉆套，鉸刀導套孔徑為，外徑為同軸度公差為。固定襯套采用孔徑為，同軸度公差為。 該工藝孔的位置度應用的是最大實體要求。即要求：（1）各孔的實際輪廓受最大實體實效邊界的控制即受直徑為的理想圓柱面的控制。（2）各孔的體外作用尺寸不能小于最大實體實效尺寸。（3）當各孔的實際輪廓偏離其最大實體狀態(tài)，即其直徑偏離最大實體尺寸時可將偏離量補償給位置度公差。（4）如各孔的實際輪廓處于最小實體狀態(tài)即其實際直徑為時，相對于最大實體尺寸的偏離量為，此時軸線的位置度誤差可達到其最大值。即孔的位置度公差最小值為。 工藝孔的尺寸，由選用的鉸刀尺寸滿足。 工藝孔的表面粗糙度，由本工序所選用的加工工步鉆、擴、鉸滿足。 影響兩工藝孔位置度的因素有（如下圖所示）： （1）鉆模板上兩個裝襯套孔的尺寸公差： （2）兩襯套的同軸度公差： （3）襯套與鉆套配合的最大間隙： （4）鉆套的同軸度公差： （5）鉆套與鉸刀配合的最大間隙： 所以能滿足加工要求。 3.1.6夾具設計及操作的簡要說明 鉆鉸Φ25孔的夾具如夾具裝配圖ZJZ-01所示。裝卸工件時，先將工件放在定位塊上；再把工件向固定V行塊靠攏，用帶光面壓塊的壓緊螺釘將工件夾緊；然后加工工件。當工件加工完后，將帶光面壓塊的壓緊螺釘松開，取出工件。 3.2粗精銑寬度為30mm的下平臺夾具設計 本夾具主要用來粗精銑杠桿寬度為30mm的下平臺。由加工本道工序的工序簡圖可知。粗精銑杠桿寬度為30mm的下平臺時，杠桿寬度為30mm的下平臺有粗糙度要求，杠桿寬度為30mm的下平臺與工藝孔軸線分別有尺寸要求。本道工序是對杠桿寬度為30mm的下平臺進行粗精加工。因此在本道工序加工時，主要應考慮提高勞動生產率，降低勞動強度。同時應保證加工尺寸精度和表面質量。 3.2.1定位基準的選擇 由零件圖可知Φ25孔的軸線所在平面和右端面有垂直度的要求是10゜，從定位和夾緊的角度來看，右端面是已加工好的，本工序中，定位基準是右端面，設計基準是孔Φ25的軸線，定位基準與設計基準不重合，需要重新計算上下端面的平行度，來保證垂直度的要求。在本工序只需要確定右端面放平。 為了提高加工效率，現(xiàn)決定用兩把銑刀對杠桿寬度為30mm的下平臺同時進行粗精銑加工。同時為了采用手動夾緊。 3.2.2定位元件的設計 本工序選用的定位基準為一面兩銷定位，所以相應的夾具上的定位元件應是一面兩銷。因此進行定位元件的設計主要是對固定擋銷和帶大端面的短圓柱銷進行設計。 根據(jù)參考文獻[11]帶大端面的短圓柱銷的結構尺寸參數(shù)如圖3.5所示。 圖3.5 帶大端面的短圓柱銷 根據(jù)參考文獻[11]固定擋銷的結構如圖3.6所示。 圖3.6 固定擋銷 主要結構尺寸參數(shù)如下表3.4所示。 表3.4 固定擋銷的結構尺寸 12 18 14 26 4 12 4 3.2.3定位誤差分析 本夾具選用的定位元件為一面兩銷定位。其定位誤差主要為： 銷與孔的配合0.05mm，銑/鉆模與銷的誤差0.02mm，銑/鉆套與襯套0.029mm 由公式e=(H/2+h+b)×△max/H △max=(0.052+0.022+0.0292)1/2 =0.06mm e=0.06×30/32=0.05625 可見這種定位方案是可行的。 3.2.4銑削力與夾緊力計算 本夾具是在銑\鉆床上使用的，用于定位螺釘?shù)牟坏鸬蕉ㄎ挥?，還用于夾緊，為了保證工件在加工工程中不產生振動，必須對“17”六角螺母和”11”螺母螺釘施加一定的夾緊力。由計算公式 Fj=FsL/(d0tg(α+ψ1’)/2+r’tgψ2) 式（3.2） Fj－沿螺旋軸線作用的夾緊力 Fs－作用在六角螺母 L－作用力的力臂(mm) d0－螺紋中徑(mm) α－螺紋升角(゜) ψ1－螺紋副的當量摩擦(゜) ψ2－螺桿(或螺母)端部與工件(或壓塊)的摩擦角(゜) r’－螺桿(或螺母)端部與工件(或壓塊)的當量摩擦半徑(゜) 根據(jù)參考文獻[6]其回歸方程為 Fj＝ktTs 其中Fj－螺栓夾緊力(N)； kt－力矩系數(shù)(cm－1) Ts－作用在螺母上的力矩(N.cm)； Fj =5×2000=10000N 3.2.5夾具體槽形與對刀裝置設計 定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，一般使用兩個。其距離盡可能布置的遠些。通過定向鍵與銑床工作臺U形槽的配合，使夾具上定位元件的工作表面對于工作臺的送進方向具有正確的位置。定向鍵可承受銑削時產生的扭轉力矩，可減輕夾緊夾具的螺栓的負荷，加強夾具在加工中的穩(wěn)固性。 根據(jù)參考文獻[11]定向鍵的結構如圖3.7所示。 圖3.7 定向鍵 根據(jù)參考文獻[11]夾具U型槽的結構如圖3.8所示。 圖3.8 U型槽 主要結構尺寸參數(shù)如下表3.5所示。 表3.5 U型槽的結構尺寸 螺栓直徑 12 14 30 20 對刀裝置由對刀塊來實現(xiàn)，用來確定刀具與夾具的相對位置。 由于本道工序是完成杠桿寬度為30mm下平臺的粗精銑加工，所以選用直角對刀塊。根據(jù)GB2243—80直角對到刀塊的結構和尺寸如圖3.9所示。 圖3.9 直角對刀塊 塞尺選用平塞尺，其結構如圖3.10所示。 圖3.10 平塞尺 塞尺尺寸如表3.6所示。 表3.6 平塞尺結構尺寸 公稱尺寸H 允差d C 3 -0.006 0.25 3.2.6夾緊裝置及夾具體設計 夾緊裝置采用移動的A型壓板來夾緊工件，采用的移動壓板的好處就是加工完成后，可以將壓板松開，然后退后一定距離把工件取出。 移動壓板的結構如圖3.11所示。 圖3.11 移動壓板 主要結構尺寸參數(shù)如表3.7所示。 表3.7 移動壓板結構尺寸 97 30 11 36 40 8 16 4 1.5 12 夾具體的設計主要考慮零件的形狀及將上述各主要元件聯(lián)成一個整體。這些主要元件設計好后即可畫出夾具的設計裝配草圖。整個夾具的結構夾具裝配圖ZJX-02所示。 3.2.7夾具設計及操作的簡要說明 本夾具用于在立式銑床上加工杠桿的小平面和加工Φ12.7。工件以孔及端面和水平面底為定位基準，在短銷、支承板和支承釘上實現(xiàn)完全定位。采用轉動A型壓板夾緊工件。當加工完一邊，可松開螺釘、螺母、支承釘來加工另一邊。一次加工小平面和加工Φ12.7，如夾具裝配圖ZJX-02所示。 3.3鉆M8螺紋孔夾具設計 3.3.1定位基準的選擇 在加工M8螺紋孔工序時，Φ25孔和寬度為30mm的下平臺已經加工到要求尺寸。因此選用和Φ25孔及Φ25孔下表面加上寬度為30mm的作為定位基準。選擇Φ25孔限制了工件的3個自由度，選擇Φ45外圓面定位時，限制了3個自由度。即一面兩銷定位。工件以一面兩銷定位時，夾具上的定位元件是：一面兩銷。其中一面為Φ25孔下表面，兩銷為短圓柱銷和固定擋銷。 3.3.2定位元件的設計 本工序選用的定位基準為一面兩銷定位，所以相應的夾具上的定位元件應是一面兩銷。因此進行定位元件的設計主要是對短圓柱銷和固定擋銷進行設計 根據(jù)參考文獻[11]，可查得短圓柱銷的結構和尺寸，如圖3.12所示。 圖3.12 短圓柱銷 根據(jù)參考