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前言
加工工藝及夾具畢業(yè)設(shè)計是對所學(xué)專業(yè)知識的一次鞏固，是在進(jìn)行社會實(shí)踐之前對所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，也是理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練。
機(jī)床夾具已成為機(jī)械加工中的重要裝備。機(jī)床夾具的設(shè)計和使用是促進(jìn)生產(chǎn)發(fā)展的重要工藝措施之一。隨著我國機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展,機(jī)床夾具的改進(jìn)和創(chuàng)造已成為廣大機(jī)械工人和技術(shù)人員在技術(shù)革新中的一項重要任務(wù)。
1.1課題背景及發(fā)展趨勢
材料、結(jié)構(gòu)、工藝是產(chǎn)品設(shè)計的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)，一方面，技術(shù)制約著設(shè)計；另一方面，技術(shù)也推動著設(shè)計。從設(shè)計美學(xué)的觀點(diǎn)看，技術(shù)不僅僅是物質(zhì)基礎(chǔ)還具有其本身的“功能”作用，只要善于應(yīng)用材料的特性，予以相應(yīng)的結(jié)構(gòu)形式和適當(dāng)?shù)募庸すに?，就能夠?chuàng)造出實(shí)用，美觀，經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)品，即在產(chǎn)品中發(fā)揮技術(shù)潛在的“功能”。
技術(shù)是產(chǎn)品形態(tài)發(fā)展的先導(dǎo)，新材料，新工藝的出現(xiàn)，必然給產(chǎn)品帶來新的結(jié)構(gòu)，新的形態(tài)和新的造型風(fēng)格。材料，加工工藝，結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品形象有機(jī)地聯(lián)系在一起的，某個環(huán)節(jié)的變革，便會引起整個機(jī)體的變化。
工業(yè)的迅速發(fā)展，對產(chǎn)品的品種和生產(chǎn)率提出了愈來愈高的要求，使多品種，對中小批生產(chǎn)作為機(jī)械生產(chǎn)的主流，為了適應(yīng)機(jī)械生產(chǎn)的這種發(fā)展趨勢，必然對
機(jī)床夾具提出更高的要求。
1.2 夾具的基本結(jié)構(gòu)及夾具設(shè)計的內(nèi)容
按在夾具中的作用,地位結(jié)構(gòu)特點(diǎn),組成夾具的元件可以劃分為以下幾類:
(1)定位元件及定位裝置；
(2)夾緊元件及定位裝置(或者稱夾緊機(jī)構(gòu))；
(3)夾具體；
(4)對刀,引導(dǎo)元件及裝置(包括刀具導(dǎo)向元件,對刀裝置及靠模裝置等)；
(5)動力裝置；
(6)分度,對定裝置；
(7)其它的元件及裝置(包括夾具各部分相互連接用的以及夾具與機(jī)床相連接用的緊固螺釘,銷釘,鍵和各種手柄等)；
每個夾具不一定所有的各類元件都具備,如手動夾具就沒有動力裝置,一般的車床夾具不一定有刀具導(dǎo)向元件及分度裝置。反之,按照加工等方面的要求,有些夾具上還需要設(shè)有其它裝置及機(jī)構(gòu),例如在有的自動化夾具中必須有上下料裝置。
專用夾具的設(shè)計主要是對以下幾項內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計：（1）定位裝置的設(shè)計；（2）夾緊裝置的設(shè)計；（3）對刀-引導(dǎo)裝置的設(shè)計；（4）夾具體的設(shè)計；（5）其他元件及裝置的設(shè)計。
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目錄
1 前言 1
1.1課題背景及發(fā)展趨勢 1
1.2 夾具的基本結(jié)構(gòu)及設(shè)計內(nèi)容 1
2 汽缸加工工藝規(guī)程設(shè)計 3
2.1零件的分析 3
2.1.1零件的作用 3
2.1.2零件的工藝分析 3
2.2氣缸加工的主要問題和工藝過程設(shè)計所應(yīng)采取的相應(yīng)措施 4
2.2.1確定毛坯的制造形式 4
2.2.2基面的選擇 4
2.2.3確定工藝路線 4
2.2.4機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 5
2.2.5確定切削用量 6
2.3小結(jié) 22
3 專用夾具設(shè)計 23
3.1加工上平面鏜孔夾具設(shè)計 23
3.1.1定位基準(zhǔn)的選擇 23
3.1.2切削力的計算與夾緊力分析 23
3.1.3夾緊元件及動力裝置確定 24
3.1.4 鏜套、鏜模板及夾具體設(shè)計 25
3.1.5夾具精度分析 27
3.1.6夾具設(shè)計及操作的簡要說明 27
3.2粗、精銑汽缸上平面夾具夾具設(shè)計 28
3.2.1定位基準(zhǔn)的選擇 28
3.2.2定位元件的設(shè)計 28
3.2.3定位誤差分析 29
3.2.4銑削力與夾緊力計算 29
3.2.5夾具體槽形與對刀裝置設(shè)計 30
3.2.6夾緊裝置及夾具體設(shè)計 32
3.2.7夾具設(shè)計及操作的簡要說明 33
4 結(jié)束語 40
參考文獻(xiàn) 41
2 汽缸加工工藝規(guī)程設(shè)計
2.1零件的分析
2.1.1零件的作用
題目給出的零件是汽缸，氣缸設(shè)計主要包括氣道、燃燒室、配氣機(jī)構(gòu)、冷卻與潤滑系統(tǒng)等的設(shè)計，它們對發(fā)動機(jī)性能都有相當(dāng)大的影響。缸蓋氣道的形狀直接影響進(jìn)氣渦流的形式以及渦流強(qiáng)度的大小，氣道流通截面積以及其內(nèi)部的光潔度又決定了進(jìn)氣充量的多少。渦流形式以及強(qiáng)度的大小對燃燒效率有很大的影響。燃燒效率既決定了整機(jī)動力性、經(jīng)濟(jì)性同時影響了整機(jī)排放性能。氣道設(shè)計是氣缸設(shè)計中的關(guān)鍵。氣缸燃燒室的參數(shù)有壓縮比、面容比、擠氣面積、擠氣間隙等。擠氣面積、擠氣間隙是擠流生成的決定因素，且擠氣面積越大、間隙越小生成的擠流越強(qiáng)。提高壓縮比ε是提高升功率的有效措施之一，但壓縮比的提高受到爆震燃燒的限制。減小面容比是降低排放的有力措施?；鸹ㄈ谌紵抑形恢脤Πl(fā)動機(jī)爆震燃燒有很大的關(guān)系，合適的火花塞位置可以減小火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x時間，從而提高了抗爆性。燃燒室的所有結(jié)構(gòu)參數(shù)都從不同程度上影響了整機(jī)的動力性、經(jīng)濟(jì)性、排放性等。燃燒室與氣道的匹配是氣缸蓋設(shè)計中的重點(diǎn)。配氣機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)影響了充氣系數(shù)、運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲等。配氣機(jī)構(gòu)的設(shè)計應(yīng)保證各缸換氣良好，充氣系數(shù)高并且運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，即振動、噪聲小。采用多氣門機(jī)構(gòu)可以明顯增加進(jìn)氣喉口斷面提高充氣系數(shù)但由于氣門之間的“鼻梁”厚度的限制，使在一定缸徑下，氣門數(shù)有一最佳值來保證在這一缸徑下的最大進(jìn)氣量。目前，在使用的有兩氣門、三氣門，兩進(jìn)氣、一排氣、四氣門兩進(jìn)、兩排、五氣門三進(jìn)、兩排發(fā)動機(jī)。
汽缸是整機(jī)熱負(fù)荷高的結(jié)構(gòu)件之一，對缸蓋進(jìn)行合理有效的冷卻可以保證發(fā)動機(jī)在正常溫度范圍內(nèi)工作，提高整機(jī)壽命，增加整機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性。在設(shè)計缸蓋水腔時要確保冷卻水流順暢，不能有水流死區(qū)或使冷卻水在水腔內(nèi)形成旋渦。氣缸蓋潤滑系統(tǒng)是把具有一定壓力和合適溫度的清潔潤滑油循環(huán)不斷地輸送到凸輪軸軸承、挺桿運(yùn)動摩擦面，使其間形成一層油膜，以減少摩擦損失和零件的磨損，并把零件摩擦所產(chǎn)生的熱量帶走，冷卻摩擦表面，將摩擦表面上的磨屑和雜質(zhì)清洗干凈，保證零件正常工作。采用液壓挺桿結(jié)構(gòu)，必須保證對液壓挺桿潤滑油的充分補(bǔ)充。對于回油腔的設(shè)計一定要確保在沒有機(jī)油壓力的自由狀態(tài)下，機(jī)油依靠重力作用可以在任何工況下順暢地流回機(jī)油盤從而確保機(jī)油可以不聚集在缸蓋上而導(dǎo)致機(jī)油通過強(qiáng)制通風(fēng)管而進(jìn)入進(jìn)氣管導(dǎo)致燒機(jī)油現(xiàn)象的發(fā)生。
2.1.2零件的工藝分析
零件的材料為HT200，灰鑄鐵生產(chǎn)工藝簡單，鑄造性能優(yōu)良，減震性能良好。傳動箱體需要加工表面以及加工表面的位置要求?，F(xiàn)分析如下：
（1）主要加工面：
1）銑上下平面保證尺寸210mm，平行度誤差為0.04
2）銑側(cè)面工藝平臺保證尺寸76,
3）鏜2--φ100孔至所要求尺寸，并保證各位誤差要求
4）鉆側(cè)面2—G3/8螺紋孔
5）鉆2—G1/8螺紋孔
6）鉆16--φ13孔平面各孔
7）鉆孔φ11
（2）主要基準(zhǔn)面：
1）以下平面為基準(zhǔn)的加工表面
這一組加工表面包括：汽缸上表面各孔、汽缸上表面
2）以下平面為基準(zhǔn)的加工表面
這一組加工表面包括：主要是下平面各孔及螺紋孔
2.2汽缸加工的主要問題和工藝過程設(shè)計所應(yīng)采取的相應(yīng)措施
2.2.1確定毛坯的制造形式
零件的材料HT200。由于年產(chǎn)量為4000件，達(dá)到大批生產(chǎn)的水平，而且零件的輪廓尺寸較大，鑄造表面質(zhì)量的要求高，故可采用鑄造質(zhì)量穩(wěn)定的，適合大批生產(chǎn)的金屬模鑄造。便于鑄造和加工工藝過程，而且還可以提高生產(chǎn)率。
2.2.2基面的選擇
（1）粗基準(zhǔn)的選擇 對于本零件而言，按照互為基準(zhǔn)的選擇原則，選擇本零件的下表面作為加工的粗基準(zhǔn)，可用裝夾對肩臺進(jìn)行加緊，利用底面定位塊支承和底面作為主要定位基準(zhǔn)，以限制z、z、y、y、五個自由度。再以一面定位消除x、向自由度，達(dá)到定位,目的。
（2）精基準(zhǔn)的選擇 主要考慮到基準(zhǔn)重合的問題，和便于裝夾，采用已加工結(jié)束的上、下平面作為精基準(zhǔn)。
2.2.3確定工藝路線
工序1
粗精銑上平面
工序2
粗精銑下平面
工序3
粗精銑工藝平臺
工序4
鉆上平面φ13孔
工序5
鉆下平面φ13孔
工序6
鉆上平面2-G1/8螺紋底孔
工序7
鉆下平面2-G3/8螺紋底孔
工序8
鉆φ11孔
工序9
粗精鏜2－φ100孔
工序10
鉗工，攻絲各螺紋孔
工序11
綜合檢驗(yàn)
工序12
防銹入庫
工藝路線的分析：
采用互為基準(zhǔn)的原則，先加工上、下兩平面，然后以下、下平面為精基準(zhǔn)再加工兩平面上的各孔，這樣便保證了，上、下兩平面的平行度要求同時為加兩平面上各孔保證了垂直度要求。符合先加工面再鉆孔的原則。
從提高效率和保證精度這兩個前提下，發(fā)現(xiàn)該方案比較合理。所以我決定以該方案進(jìn)行生產(chǎn)。具體的工藝過程見工藝卡片所示。
2.2.4機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
汽缸的材料是HT200，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)。由于毛坯用采用金屬模鑄造, 毛坯尺寸的確定如下：
由于毛坯及以后各道工序或工步的加工都有加工公差，因此所規(guī)定的加工余量其實(shí)只是名義上的加工余量，實(shí)際上加工余量有最大加工余量及最小加工余量之分。
由于本設(shè)計規(guī)定零件為大批量生產(chǎn)，應(yīng)該采用調(diào)整法加工，因此計算最大與最小余量時應(yīng)按調(diào)整法加工方式予以確定。
1）加工汽缸的上下平面，根據(jù)參考文獻(xiàn)[8]表4-35和表4-37考慮3mm，粗加工2mm到金屬模鑄造的質(zhì)量和表面的粗糙度要求，精加工1mm，
2）加工工藝平臺時，用銑削的方法加工側(cè)面。由于工藝平臺的加工表面有粗糙度的要求，而銑削的精度可以滿足，故采取分二次的銑削的方式，粗銑削的深度是2mm，精銑削的深度是1mm
3）鏜２－φ100孔時，由于粗糙度要求，因此考慮加工余量2.5mm?？梢淮未旨庸?mm，一次精加工0.5就可達(dá)到要求。
6）加工2－G1/8底孔，根據(jù)參考文獻(xiàn)[8]表4-23考慮加工余量1.2mm。可一次鉆削加工余量1.1mm，一次攻螺紋0.1就可達(dá)到要求。
7）加工2－G3/8底孔時，根據(jù)參考文獻(xiàn)[8]表4-23考慮加工余量1.2mm。可一次鉆削加工余量1.1mm，一次攻螺紋0.1mm就可達(dá)到要求。
8）加工上，下平面臺各小孔，粗加工2mm到金屬模鑄造的質(zhì)量和表面粗糙度要求，精加工1mm，可達(dá)到要求。
2.2.5確定切削用量
工序1：粗、精銑汽缸下平面
（1）粗銑下平面
加工條件：
工件材料： HT200，鑄造。
機(jī)床：X52K立式銑床。
查參考文獻(xiàn)[7]表30—34
刀具：硬質(zhì)合金三面刃圓盤銑刀（面銑刀），材料：， ，齒數(shù)，此為粗齒銑刀。
因其單邊余量：Z=2mm
所以銑削深度：
每齒進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4-75，取銑削速度：參照參考文獻(xiàn)[7]表30—34，取。
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速： 式（2.1）
式中 V—銑削速度；
d—刀具直徑。
由式2.1機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
按照參考文獻(xiàn)[3]表3.1-74
實(shí)際銑削速度：
進(jìn)給量：
工作臺每分進(jìn)給量：
：根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表2.4-81,
（2）精銑下平面
加工條件：
工件材料： HT200，鑄造。
機(jī)床： X52K立式銑床。
參考文獻(xiàn)[7]表30—31
刀具：高速鋼三面刃圓盤銑刀（面銑刀）：， ，齒數(shù)12，此為細(xì)齒銑刀。
精銑該平面的單邊余量：Z=1mm
銑削深度：
每齒進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表30—31，取
銑削速度：參照參考文獻(xiàn)[7]表30—31，取
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速，由式（2.1）有：
按照參考文獻(xiàn)[7]表3.1-31
實(shí)際銑削速度：
進(jìn)給量，由式（1.3）有：
工作臺每分進(jìn)給量：
粗銑的切削工時
被切削層長度：由毛坯尺寸可知，
刀具切入長度：
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機(jī)動時間：
根據(jù)參考文獻(xiàn)[5]表2.5-45可查得銑削的輔助時間
精銑的切削工時
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：精銑時
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機(jī)動時間：
根據(jù)參考文獻(xiàn)[5]表2.5-45可查得銑削的輔助時間
銑下平面的總工時為：t=+++=1.13+1.04+1.04 +1.09=2.58min
工序：加工上平面，各切削用量與加工上平面相近，因此省略不算，參照工序1執(zhí)行。
工序：粗精銑側(cè)面工藝平臺：
（1）粗銑寬度為工藝平臺
加工條件：
工件材料： HT200，鑄造。
機(jī)床：X52K立式銑床。
查參考文獻(xiàn)[7]表30—34
刀具：硬質(zhì)合金三面刃圓盤銑刀（面銑刀），材料：， ，齒數(shù)，此為粗齒銑刀。
因其單邊余量：Z=2mm
所以銑削深度：
每齒進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4-75，取銑削速度：參照參考文獻(xiàn)[7]表30—34，取。
由式2.1得機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
按照參考文獻(xiàn)[3]表3.1-74
實(shí)際銑削速度：
進(jìn)給量：
工作臺每分進(jìn)給量：
：根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表2.4-81,
被切削層長度：由毛坯尺寸可知，
刀具切入長度：
式（2.2）
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
（2）精銑工藝平臺
加工條件：
工件材料： HT200，鑄造。
機(jī)床： X52K立式銑床。
由參考文獻(xiàn)[7]表30—31
刀具：高速鋼三面刃圓盤銑刀（面銑刀）：， ，齒數(shù)12，此為細(xì)齒銑刀。
精銑該平面的單邊余量：Z=1mm
銑削深度：
每齒進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表30—31，取
銑削速度：參照參考文獻(xiàn)[7]表30—31，取
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速，由式（2.1）有：
按照參考文獻(xiàn)[3]表3.1-31
實(shí)際銑削速度：
進(jìn)給量，由式（2.3）有：
工作臺每分進(jìn)給量：
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：精銑時
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
根據(jù)參考文獻(xiàn)[9：=249/(37.5×3)=2.21min。
根據(jù)參考文獻(xiàn)[5]表2.5-45可查得銑削的輔助時間
精銑工藝平臺：
根據(jù)參考文獻(xiàn)[9]切削工時：=249/(37.5×3)=2.21min
根據(jù)參考文獻(xiàn)[5]表2.5-45可查得銑削的輔助時間
粗精銑工藝平臺總工時：
t=+++=2.21+2.21+0.41+0.41=5.24min
工序：粗鏜2－Φ100H12的孔
機(jī)床：臥式鏜床
刀具：硬質(zhì)合金鏜刀，鏜刀材料：
切削深度：，毛坯孔徑。
進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)表2.4-66，刀桿伸出長度取，切削深度為=2.0mm。因此確定進(jìn)給量。
切削速度：參照參考文獻(xiàn)[3]表2.4-9取
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
，
按照參考文獻(xiàn)[3]表3.1-41取
實(shí)際切削速度：
工作臺每分鐘進(jìn)給量：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度： 取
行程次數(shù)：
機(jī)動時間：
查參考文獻(xiàn)[1]，表2.5-37工步輔助時間為：2.61min
精鏜2--Φ100H12
機(jī)床：臥式鏜床
刀具：硬質(zhì)合金鏜刀，鏜刀材料：
切削深度：
進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4-66，刀桿伸出長度取，切削深度為=。因此確定進(jìn)給量
切削速度：參照參考文獻(xiàn)[3]表2.4-9，取
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
，取
實(shí)際切削速度，：
工作臺每分鐘進(jìn)給量：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度： 取
行程次數(shù)：
機(jī)動時間：
所以該工序總機(jī)動工時
查參考文獻(xiàn)[1]，表2.5-37工步輔助時間為：1.86min
工序：鉆孔2-G1/8
工件材料為HT200鐵，孔的直徑為3mm。加工機(jī)床為Z535立式鉆床，加工工序?yàn)殂@孔至Φ3，選用Φ3的麻花鉆頭。攻G1/8螺紋，選用G1/8細(xì)柄機(jī)用絲錐攻螺紋。
進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[5]表2.4-39，取
切削速度：參照參考文獻(xiàn)[5]表2.4-41，取
由式（2.1）機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
，取
實(shí)際切削速度：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度：
走刀次數(shù)為1
攻G1/8的螺紋
機(jī)床：Z535立式鉆床
刀具：細(xì)柄機(jī)用絲錐（G1/8）
進(jìn)給量：由于其螺距,因此進(jìn)給量
切削速度：參照參考文獻(xiàn)[5]表2.4-105，取
由式（2.1）機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
，取
絲錐回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速：取
實(shí)際切削速度：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度：
走刀次數(shù)為1
機(jī)動時間：
根據(jù)參考文獻(xiàn)[5]表2.5-41可查得鉆削的輔助時間
攻G1/8螺紋
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度：
走刀次數(shù)為1
機(jī)動時間：
根據(jù)參考文獻(xiàn)[5]表2.5-41可查得鉆削的輔助時間
總工時為：t=2++=3.75min
工序：加工2－G3/8底孔
工件材料為HT200鐵，孔的直徑為8mm。加工機(jī)床為Z535立式鉆床，加工工序?yàn)殂@孔至Φ9，選用Φ9的麻花鉆頭。攻G3/8螺紋，選用G3/8細(xì)柄機(jī)用絲錐攻螺紋。
進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[5]表2.4-39，取
切削速度：參照參考文獻(xiàn)[5]表2.4-41，取
由式（2.1）機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
，取
實(shí)際切削速度：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度：
走刀次數(shù)為1
攻G3/8的螺紋
機(jī)床：Z535立式鉆床
刀具：細(xì)柄機(jī)用絲錐（G3/8）
進(jìn)給量：由于其螺距,因此進(jìn)給量
切削速度：參照參考文獻(xiàn)[5]表2.4-105，取
由式（2.1）機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
，取
絲錐回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速：取
實(shí)際切削速度：
攻G3/8螺紋的工時
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度：
走刀次數(shù)為1
機(jī)動時間：
根據(jù)參考文獻(xiàn)[5]表2.5-41可查得鉆削的輔助時間
工序：φ11
工件材料為HT200鐵，孔的直徑為8mm，表面粗糙度。加工機(jī)床為Z535立式鉆床，加工工序?yàn)轱零@，加工刀具為：锪鉆孔——Φ8mm小直徑鉆。
1）確定切削用量
確定進(jìn)給量 根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表28-10可查出，由于孔深度比，，故。查Z535立式鉆床說明書，取。
根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表28-8，鉆頭強(qiáng)度所允許是進(jìn)給量。由于機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的軸向力（由機(jī)床說明書查出），根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表28-9，允許的進(jìn)給量。
由于所選進(jìn)給量遠(yuǎn)小于及，故所選可用。
確定切削速度、軸向力F、轉(zhuǎn)矩T及切削功率 根據(jù)表28-15，由插入法得：
，
，
由于實(shí)際加工條件與上表所給條件不完全相同，故應(yīng)對所的結(jié)論進(jìn)行修正。
由參考文獻(xiàn)[7]表28-3，，，故
查Z535機(jī)床說明書，取。實(shí)際切削速度為
由參考文獻(xiàn)[7]表28-5，，故
校驗(yàn)機(jī)床功率 切削功率為
機(jī)床有效功率
故選擇的鉆削用量可用。即
，，，
相應(yīng)地
，，
工序：校驗(yàn)
（5）锪鉆Φ19階梯孔
加工條件：
工件材料：HT200，金屬模鑄造，
機(jī)床：Z535立式鉆床
刀具：高速鋼鉆頭Φ19端面锪鉆
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度：
走刀次數(shù)為1
機(jī)動時間：
根據(jù)參考文獻(xiàn)[5]表2.5-41可查得鉆削的輔助時間
锪鉆Φ19階梯的工時
锪鉆孔進(jìn)給量，機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速，
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度：
走刀次數(shù)為1
機(jī)動時間：
由參考文獻(xiàn)[5]表2.5-41可查得鉆削的輔助時間
t=+
t=0.27+1.77=2.04min
該工序的總工時為： 2.04+0.07+0.05+1.77+1.77=5.7min
所以該方案滿足生產(chǎn)要求。
2.3小結(jié)
機(jī)械加工工藝規(guī)程是規(guī)定產(chǎn)品或零部件機(jī)械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件。對加工工藝規(guī)程的設(shè)計，可以了解了加工工藝對生產(chǎn)、工藝水平有著極其重要的影響。生產(chǎn)規(guī)模的大小、工藝水平的高低以及解決各種工藝問題的方法和手段都要通過機(jī)械加工工藝來體現(xiàn)。
專用夾具設(shè)計
為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強(qiáng)度。在加工杠桿零件時，需要設(shè)計專用夾具。
根據(jù)任務(wù)要求中的設(shè)計內(nèi)容，需要設(shè)計加工銑上平面夾具、汽缸鏜上頂面鏜孔夾具及汽缸銑平面夾具各一套。其中上頂面鏜孔的夾具將用于臥式鏜床，刀具分別鏜刀。用X62W銑床，硬質(zhì)合金端銑刀YG8對銑上平面進(jìn)行加工。
3.1加工2－φ100孔的鏜孔夾具設(shè)計
本夾具主要用來鏜夾具，此孔也是后面作為工藝孔使用，這個工藝孔有尺寸精度要求為+0.03，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(zhì)量直接影響以后各工序的加工精度。本到工序?yàn)楦軛U加工的第一道工序，加工到本道工序時只完成了汽缸上表面的粗、精銑。因此再本道工序加工時主要應(yīng)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(chǎn)率，降低勞動強(qiáng)度。
3.1.1定位基準(zhǔn)的選擇
由零件圖可知，有尺寸精度要求和表面粗糙度要求并應(yīng)與頂面垂直。為了保證所鉆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(zhǔn)重合、基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。在選擇工藝孔的加工定位基準(zhǔn)時，應(yīng)盡量選擇上一道工序即粗、精銑缸體的下表面工序的定位基準(zhǔn)，以及設(shè)計基準(zhǔn)作為其定位基準(zhǔn)。因此加工工藝孔的定位基準(zhǔn)應(yīng)選擇選用下平作為定位基準(zhǔn)，為了提高加工效率，根據(jù)工序要求先采用標(biāo)準(zhǔn)硬質(zhì)合金鏜刀刀具對工藝孔進(jìn)行粗鏜削加工；然后采用硬質(zhì)合金鏜刀對其進(jìn)行精加工，準(zhǔn)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鏜加工，參考文獻(xiàn)[9]得：
鏜削力
鏜削力矩
式中：
本道工序加工工藝孔時，工件的下平面與臺價臺靠緊。采用帶光面壓塊的壓緊螺釘夾緊機(jī)構(gòu)夾緊，該機(jī)構(gòu)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(xiàn)[11]可查得夾緊力計算公式：
式（3.1）
式中： —單個螺旋夾緊產(chǎn)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(dāng)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(dāng)量摩擦角（°）。
由式（3.1）根據(jù)參考文獻(xiàn)[11]表1-2-23可查得點(diǎn)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
由于汽缸的生產(chǎn)量很大，采用手動夾緊的夾具結(jié)構(gòu)簡單，在生產(chǎn)中的應(yīng)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(jī)構(gòu)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(chǎn)生的力通過光面壓塊將工件壓緊。
3.1.4鏜套、鏜模板及夾具體設(shè)計
工藝孔的加工需粗、精鏜切削才能滿足加工要求。故選用快換鉆套（其結(jié)構(gòu)如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時間。鏜模板選用固定式鉆模板，工件以底面及側(cè)面分別靠在夾具支架的定位快，用帶光面壓塊的壓緊螺釘將工件夾緊。
夾具體的設(shè)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(shè)計好后即可畫出夾具的設(shè)計裝配草圖。整個夾具的結(jié)構(gòu)見夾具裝配圖如上圖所示：
3.1.5夾具精度分析
利用夾具在機(jī)床上加工時，機(jī)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(guān)系。因此在夾具設(shè)計中，當(dāng)結(jié)構(gòu)方案確定后，應(yīng)對所設(shè)計的夾具進(jìn)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(zhǔn)與加工基準(zhǔn)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。本道工序最后采用精鏜加工，選用標(biāo)準(zhǔn)硬質(zhì)合金鏜刀，直徑為Φmm，并采用鏜套，鏜刀導(dǎo)套孔徑為該工藝孔的位置度應(yīng)用的是最大實(shí)體要求。
工藝孔的表面粗糙度，由本工序所選用的加工工步粗鏜精滿足。
影響兩工藝孔位置度的因素有（如下圖所示）：
（1）鏜模板上裝襯套孔的尺寸公差：
（2）兩襯套的同軸度公差：
（3）鏜套的同軸度公差：
（4）鏜套與鏜刀配合的最大間隙：
所以能滿足加工要求。
3.1.6夾具設(shè)計及操作的簡要說明
鏜Φ100孔的夾具如夾具裝配圖所示。裝卸工件時，先將工件放在定位塊上；用壓塊的壓緊螺釘將工件夾緊；然后加工工件。當(dāng)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、精銑汽缸體平面夾具設(shè)計
本夾具主要用來粗、精銑傳動箱上平面。由于加工本道工序的工序簡圖可知。粗、精銑汽缸平面時，粗糙度要求，汽缸平面與下平面有平行度要求,并與工藝孔軸線分別垂直度的要求，本道工序是對傳動箱上平面進(jìn)行粗精加工。因此在本道工序加工時，主要應(yīng)考慮提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強(qiáng)度。同時應(yīng)保證加工尺寸精度和表面質(zhì)量
夾具裝配圖
3.2.1定位基準(zhǔn)的選擇
由零件圖可知工藝孔的軸線所在平面有垂直度的要求，從定位和夾緊的角度來看，本工序中，定位基準(zhǔn)是下平面，設(shè)計基準(zhǔn)也是要求保證上、下兩平面的平行度要求，定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)重合，不需要重新計算上下平面的平行度，便可保證平行度的要求。在本工序只需保證下平面放平就行，保證下平面與兩定位板正確貼合就行了。
為了提高加工效率，現(xiàn)決定用兩把銑刀傳動箱體的上平面同時進(jìn)行粗精銑加工。同時進(jìn)行采用手動夾緊。
3.2.4銑削力與夾緊力計算
本夾具是在銑床上使用的，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(chǎn)生振動，必須對六角螺母和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(dāng)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(dāng)量摩擦半徑(゜)
根據(jù)參考文獻(xiàn)[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(shè)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(yuǎn)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(jìn)方向具有正確的位置。定向鍵可承受銑削時產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力矩，可減輕夾緊夾具的螺栓的負(fù)荷，加強(qiáng)夾具在加工中的穩(wěn)固性。
根據(jù)參考文獻(xiàn)[11]定向鍵的結(jié)構(gòu)如圖3.7所示。
圖3.7 定向鍵
根據(jù)參考文獻(xiàn)[11]夾具U型槽的結(jié)構(gòu)如圖3.8所示。
U型槽
主要結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)如下表3.5所示。
表3.5 U型槽的結(jié)構(gòu)尺寸
螺栓直徑
12
14
30
20
對刀裝置由對刀塊來實(shí)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傳動箱體上平面尺寸為210×315mm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(jié)構(gòu)和尺寸如圖3.9所示。
圓對刀塊
塞尺選用平塞尺，其結(jié)構(gòu)如下圖所示。
平塞尺
塞尺尺寸如表3.6所示。
表3.6 平塞尺結(jié)構(gòu)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(shè)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(jié)構(gòu)如圖3.11所示。
移動壓板
主要結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)如表3.7所示。
表3.7 移動壓板結(jié)構(gòu)尺寸
97
30
11
36
40
8
16
4
1.5
12
夾具體的設(shè)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(shè)計好后即可畫出夾具的設(shè)計裝配草圖。整個夾具的結(jié)構(gòu)夾具裝配圖所示。
3.2.7夾具設(shè)計及操作的簡要說明
本夾具用于在立式銑床上加工汽缸平面，工件以與此相平行的下平面為及其側(cè)面和水平面底為定位基準(zhǔn)。采用轉(zhuǎn)動A型壓板夾緊工件。當(dāng)加工完一邊，可松開螺釘、螺母、支承釘來加工另一邊。如夾具裝配圖所示。
3.4小結(jié)
對專用夾具的設(shè)計，可以了解機(jī)床夾具在切削加工中的作用：可靠地保證工件的加工精度，提高加工效率，減輕勞動強(qiáng)度，充分發(fā)揮和擴(kuò)大機(jī)床的給以性能。本夾具設(shè)計可以反應(yīng)夾具設(shè)計時應(yīng)注意的問題，如定位精度、夾緊方式、夾具結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)工藝性等問題。
攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 4 總結(jié)
結(jié)束語
通過近兩個月的畢業(yè)設(shè)計，使我們充分的掌握了一般的設(shè)計方法和步驟，不僅是對所學(xué)知識的一個鞏固，也從中得到新的啟發(fā)和感受，同時也提高了自己運(yùn)用理論知識解決實(shí)際問題的能力，而且比較系統(tǒng)的理解了液壓設(shè)計的整個過程。
在整個設(shè)計過程中，我本著實(shí)事求是的原則，抱著科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，主要按照課本的步驟，到圖書館查閱資料，在網(wǎng)上搜索一些相關(guān)的資料和相關(guān)產(chǎn)品信息。這一次設(shè)計是大學(xué)四年來最系統(tǒng)、最完整的一次設(shè)計，也是最難的一次。在設(shè)計的時候不停的計算、比較、修改，再比較、再修改，我也付出了一定的心血和汗水，在期間也遇到不少的困難和挫折，幸好有xxx老師的指導(dǎo)和幫助，才能夠在設(shè)計中少走了一些彎路，順利的完成了設(shè)計。
本設(shè)計研究過程中仍然存在不足之處，有的問題還待于進(jìn)一步深入，具體如下：
（1）缺乏實(shí)際工廠經(jīng)驗(yàn)，對一些參數(shù)和元件的選用可能不是非常合理，有一定的浪費(fèi)。
（2）與夾具相關(guān)的刀具和量具的了解還不太清楚。
（3）系統(tǒng)的設(shè)計不太完善，在與計算機(jī)配合進(jìn)行精確的數(shù)據(jù)采集和控制上還有一些不足。
（4）使用有一定的局限：人工操作多，零部件磨損度在實(shí)際中尚不明確。
四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計
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