￠120液压阀体零件的机械加工工艺规程的制订及工装设计
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零件机械加工工艺规程及工装设计
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阳泉职业技术学院毕业设计任务书毕业生姓名陈瑞专业机制指导教师姓名王栋类别学号060521115班级三班职称副教授 外聘、 本校一、毕业设计题目 120液压阀体零件的机械加工工艺规程的制定及工装设计二、毕业设计提供的原始数据资料1、零件图2、生产纲领：4000件三、毕业设计应完成主要内容：1、说明书：零件的结构工艺性分析零件的加工工艺方案的优化零件的工艺规程的设计零件某工序的工装设计分析 2、图纸：零件图毛坯图工艺过程卡加工工艺卡加工工序卡某工序夹具装配图四、毕业生应提交的毕业设计资料要求1、说明书：按学校关于2009届本专科毕业生毕业设计和毕业论文撰写格式补充规定的通知要求，统一排版打印装订。字数不少于40000字。2、图纸：零件图A2 1张毛坯图A2 1张工艺过程卡A3 1张加工工艺卡A3 1张加工工序卡A4 若干某工序夹具装配图A0 1张五、设计进度安排（从第四周起）序号时间周次设计任务完成的内容及质量要求13月2日3月6日第3周绘制零件图并结构工艺分析23月9日3月13日第4周结构工艺分析、制定工艺方案并优化33月16日3月20日第5周确定工艺方案，绘制毛坯图，起草说明书初稿43月23日3月27日第6周工艺规程设计，完成工艺过程卡和工艺卡53月30日4月3日第7周工序卡设计64月6日4月10日第8周某工序的工装分析，确定工装方案74月13日4月17日第9周绘制工装装配图84月20日4月24日第10周绘制工装装配图94月27日5月1日第11周整理并完成毕业设计说明书105月4日5月8日第12周打印和装订115月11日5月15日第13周教师评阅和开始答辩六、主要参考文献资料1、工具书：机械工艺师实用手册手册2、参考资料机械制造工艺与机床夹具七、签字栏签 字 栏毕业生姓名陈瑞专业机械制造及其自动化班级三班要求设计工作起止日期2009年2月23日200年5月8日教师审核指导教师（签字）日期200 年 月 日教研室主任审查（签字）日期200 年 月 日系主任批准（签字）日期200 年 月 日第3页 共 3页阳泉职业技术学院-毕业设计任务书阳泉职业技术学院毕业设计说明书毕业生姓名：陈瑞专业：机械制造与自动化学号：060521115指导教师王栋所属系（部）：机电系二九年五月II阳泉职业技术学院毕业论文评阅书题目： 120液压阀体零件的机械加工工艺规程的制订及工装设计 机电 系机械制造与自动化专业 姓名陈瑞 设计时间：2009年2月23日2009年4月26日 评阅意见：成绩： 指导教师：（签字） 职务：200 年月日阳泉职业技术学院毕业论文答辩记录卡 机电 系机械制造与自动化 专业 姓名陈瑞答 辩 内 容问 题 摘 要评 议 情 况 记录员： （签名）成 绩 评 定指导教师评定成绩答辩组评定成绩综合成绩注：评定成绩为100分制，指导教师为30%，答辩组为70%。 专业答辩组组长：（签名） 200 年月日iv前言做好毕业设计(论文)工作，是培养学生科学精神、科学作风、良好的思想品德以及事业心和责任感等综合素质所不可缺少的环节。毕业设计是实现人才培养目标的重要实践环节，使学生跨入社会的必要转折点，是理论知识向实践的转变；毕业设计使学生常新精神，独立工作生化所学理论知识，培养学生创新精神，独立工作能力、分析和解决问题的能力、工程实践能力起着重要作用。 由于编者没有足够的经验，在设计中难免会有疏漏和不足之处，希望各位老师能予以指正。摘 要在生产过程中，使生产对象（原材料，毛坯，零件或总成等）的质和量的状态发生直接变化的过程叫工艺过程，如毛坯制造，机械加工，热处理，装配等都称之为工艺过程。在制定工艺过程中，要确定各工序的安装工位和该工序需要的工步，加工该工序的机车及机床的进给量，切削深度，主轴转速和切削速度，该工序的夹具，刀具及量具，还有走刀次数和走刀长度，最后计算该工序的基本时间，辅助时间和工作地服务时间。在机械加工过程中为了保证加工精度，固定工件，使占有确定位置以接受加工或检测的工艺设备统称为机床夹具，简称夹具。 工件加工时，必须使工件、夹具、刀具和机床之间保持正确的相互位置，才能加工出合格的零件。这种正确的相互位置关系，是通过工件在夹具中的定位，夹具在机床上的安装，刀具相对于夹具的调整来实现的。研究和分析工件定位时，定位基准的选择是一个关键的问题。一般的说，工件的定位基准一旦被选定，则工件的定位方案也基本上被确定。定位方案是否合理，直接关系到工件的加工精度能否保证。 关键词 工序，工艺，工步，加工余量，定位方案，夹紧力ABSTRACTEnable producing the target in process of production (raw materials, the blank , state of quality and quantity on part become always ) take place direct course of change ask craft course, if the blank is made, machining, heat treatment , assemble etc. and call it the craft course. In the course of making the craft , is it confirm every erector location and worker step that process need this of process to want, the locomotive of processing , this process , and the entering the giving amount of the lathe, cut depth , the rotational speed of the main shaft and speed of cutting, the jig of this process, the cutter and measuring tool, a one hundred sheets of number of times still leaves and a one hundred sheets of length leaves, calculate basic time of this process , auxiliary time and service time of place of working finally.In machine-finishing process to guarantee the working accuracy, the fixed work piece, enables to hold the determination of fix take to accept the processing or the examination process unit is called as the engine bed jig, is called the jig. When work piece processing, must make between the work piece, the jig, the cutting tool and the engine bed maintains the correct mutual position, can process the qualified components. This kind of correct mutual position relations, are through the work piece in jig localization, jigs on engine bed installment, the cutting tool are opposite in jigs adjustment realize. When research and analysis work piece localization, the localization datums choice is an essential question. Generally said that once the work piece localization datum were designated, then the work piece localization plan basically was also determined. The localization plan is whether reasonable, whether did the direct relation work pieces working accuracy guarantee. Keywords： The process, worker one, workers step , the surplus of processing, orient the scheme , clamp strength目 录第一章 课题介绍1第一节 课题背景及发展趋势1第二节夹具的组成4第二章 工艺分析5第一节 零件的工艺分析5第二节 工艺规程的设计6第三章 专用夹具的设计18第一节 夹具的设计18第二节 夹紧力的计算23第三节 具体的夹具设计25结束语29参考文献30致谢31阳泉职业技术学院-毕业设计说明书第一章 课题介绍在机械制造过程中，用来固定加工对象，使其占有正确的位置，以便接受施工，检测的装置都可统称为“夹具”。广义地说，夹具是一种保证产品质量并便利和加速工艺过程的一种工艺装备。夹具以其数量和在生产中的地位来说，“机床夹具”最重要。机床夹具为机床的一种辅助设备，用它来准确地确定工件与刀具的相对位置，即将工件定位及夹紧，以完成加工所需要的相对运动。所以机床夹具是用以使工件定位和夹紧的附加装置。机床夹具设计的基本要求有保证工件的加工精度，提高生产率，工艺性好，使用性好，经济性好。第一节 课题背景及发展趋势夹具从产生到现在，大约可以分为三个阶段：第一个阶段主要表现在夹具与人的结合上，这是夹具主要是作为人的单纯的辅助工具，是加工过程加速和趋于完善；第二阶段，夹具成为人与机床之间的桥梁，夹具的机能发生变化，它主要用于工件的定位和夹紧。人们越来越认识到，夹具与操作人员改进工作及机床性能的提高有着密切的关系，所以对夹具引起了重视；第三阶段表现为夹具与机床的结合，夹具作为机床的一部分，成为机械加工中不可缺少的工艺装备在机械制造业中，为了适应新品种不断发展的要求，夹具设计有朝着下列方向发展的趋势：1. 发展通用夹具新品种 通用夹具是使用最广泛的一种夹具，发展通用夹具以代替某些专用夹具。内容包括以下： 1） 发展高精度通用夹具 2） 广泛采用高效率通用夹具3） 发展适用于各种类型零件工艺特征的专用夹具2. 发展调整式夹具调整式夹具经过部分零件的更换和重新调整组合，即可适应不同工件的加工。适用程度介于通用和专用之间。主要有两种类型： 1） 通用可调式夹具 2） 调整式夹具3. 推广和发展组合夹具及拼拆夹具1） 组合夹具 组合夹具式有一套预先制好的各种不同形状、不同规格尺寸、具有互换性和耐磨性的标准元件与合件所组成。 2） 拼拆夹具与组合夹具有相同之处，有一系列可多次利用的标准零件与基础零件，但又采用了部分具有一定专用性的部件，其夹紧部件多采用液压传动装置。4. 加强专用夹具的标准化和规格化加强夹具元件的标准化和规格化，不但能加速生产准备周期，而且也可使夹具的生产由单件转为成批，降低夹具制造成本。因此，可节省劳动力，缩短生产准备周期。5. 专用夹具中采用高精度、高效率的夹具主要满足高生产率的加工要求，使之有可能采用采用平行或平行先后的加工方法，采用多件的加工方法，以及尽可能缩短或重合辅助时间的方法来压缩单件工时，提高生产率。6. 大力推广和使用机械化及自动化夹具生产机械化及自动化是技术革命的中心内容，大力推广和使用机械化及自动化夹具以减少和消除繁重的体力劳动是机械制造中的重要问题。7. 推广和发展扩大机床性能的夹具具体的有仿形装置、机床改装用的各类夹具8. 采用新结构、新工艺、新材料来设计和制造夹具实践证明，采用新结构、新工艺、新材料来设计和制造夹具，能满足机械加工中的定位要求，并简化制造工艺，缩短了生产周期，并能保证零件的加工精度。1.1 课题的作用与意义由于专用夹具可以按照工件加工的具体要求进行设计，故可事先采取措施来保证操作的安全。对工件进行机械加工时，为了保证加工要求，首先要使工件相对刀具（或机床）有正确的位置，并使这个位置在加工过程中不因外力的影响而变动，为此，进行机械加工之前，先将工件装夹好。工件的装夹方法有两种：一种使工件直接装夹在机床的工作台或花盘上；另一种使工件装夹在夹具上。采用第一种方法装夹工件时，一般要先按图样要求在工件表面划线，划出加工表面的尺寸和位置，装夹时用划针或百分表找正后再夹紧。这种方法不需专门装备，但效率低，一般用于单件或者小批生产。批量较大时，大都采用夹具装夹工件。用夹具装夹工件有以下优点：1.1.1 保证加工精度，降低人工等级零件的加工精度，包括尺寸精度，几何形状精度和表面相互位置精度三种。实用夹具的最大功用，是保证零件上加工表面的位置精度。例如，在摇臂钻床上使用钻夹具加工孔系时，可保证达到0.100.20mm的中心距精度，而按划线找正加工时，仅能保证0.41.0mm，而且受到操作技术的影响，同批零件的质量也不稳定。当工件的形状复杂及精度要求高时，往往不易或不能依靠通用机床及其附件来达到加工要求，因此需要采用专用夹具1.1.2 提高劳动生产率和降低加工成本使用夹具后，免除了每件都要找正、对刀等时间，加速工件的装卸，从而大大减少了有关工件安装的辅助时间。特别对那些机动时间较短而辅助时间长的中小件加工意义更大。此外，用夹具安装还容易实现多件加工、多工位加工、可进一步缩短辅助时间，提高劳动生产率。1.1.3 扩大机床工艺范围工件的结构形状时各式各样的，现在对精度和生产率的要求也越来越高，在某些情况下，原有机床难以适应。为解决这一困难，往往采用专用夹具以扩大机床的适用范围，实现“一机多用”。例如在机床上使用镗夹具，就可以代替镗床来做镗孔工作，解决缺乏设备的困难1.1.4 改变原机床的用途，扩大机床适用范围在产品更换时，工厂现有的机床设备，有时往往不能适应新产品的要求。为此，可以采用夹具来改变机床的用途1.1.5 减轻操作的劳动强度，做到安全生产由于夹具中可以采用扩力机构来减小操作的原始力，而且有时还可以采用各种机动夹紧装置，故可使操作省力，减轻劳动强度。由于专用夹具可以按照工件加工的具体要求进行设计，故可事先采取措施来保证操作的安全。第二节 夹具的组成根据夹具元件在结构中所起的作用不同，可将各种夹具元件分为下列几种：分度装置用于改变工件与刀具相对位置以获得多个工位的一种装置，可作为某些夹具的一部分。夹具本体用来连接夹具上的所有各种元件和装置成为一个夹具整体。靠模装置它是作为用来加工型面的一种特殊装置。动力装置在非手动夹具中，作为产生动力的部分，如气缸，油缸，电磁装置等。其他件包括与机床连接用的零件，各种连接件，特殊元件及其它辅助装置等。分度装置用于改变工件与刀具相对位置以获得多个工位的一种装置，可作为某些夹具的一部分。夹具本体用来连接夹具上的所有各种元件和装置成为一个夹具整体。靠模装置它是作为用来加工型面的一种特殊装置。动力装置在非手动夹具中，作为产生动力的部分，如气缸，油缸，电磁装置等。但是并非所有夹具都包括上述各类元件，然而其中定位元件，夹紧装置和夹具体本体则是每一夹具都不可缺少的组成部分。第二章 工艺分析第一节 零件的工艺分析1 120液压阀体零件的工艺分析1.1 零件的作用 液压阀是用来控制液压系统中油液的流动方向或调节其压力和流量的，因此可以分为方向阀、压力阀和流量阀三大类。一个形状相同的阀，可以因为作用机制的不同，而具有不同的功能。压力阀和流量阀利用通流截面的节流作用控制着系统的压力和流量，而方向阀则利用通流通道的更换控制着油液的流动方向。该阀有阀体、阀芯和驱使阀芯动作的元部件组成。 1.2零件的工艺分析本零件要大批生产一般说来，大批量生产类型要求有细致和严密的组织工作，因此要求有比较详细的工艺规程。阀体是箱体类零件，形状比较规则，加工面大、尺寸精度、行位精度要求均较高，零件的主要技术要求分析如下：1. 以140mm的轴孔为中心的加工表面，这一组加工表面包括零件的左、右端面，140mm的孔，88mm的孔以及6个M16mm的螺纹孔。 2. 以36mm孔的轴线为中心的加工表面，这一组加工表面包括36mm，24mm，32mm的孔，以及2个12mm的螺纹孔。1.3 位置要求：（1） 铸件要求不能有砂眼、疏松、气孔等铸造缺陷，以保证零件的强度、硬度及刚度，在外力的作用下，不致于发生意外事故。设计夹具时要注意该事项。（2）由36mm的孔是一比较重要的孔，也是以后机床加工工序的主要定位基准，因此孔的工序是比较重要的，要在夹具设计中考虑，保证达到该孔的精度、粗糙度、与端面的垂直度的要求，主要是确定装夹基准和夹紧块位置。第二节 工艺规程的设计2.1 毛胚的选择选择毛坯的基本任务是选定毛坯的制造方法及其制造精度。毛坯的选择不仅影响毛坯的制造工艺和费用，而且影响到零件机械加工工艺及其生产率与经济性。如选择高精度的毛坯，可以减少机械加工劳动量和材料消耗，提高机械加工生产率，降低加工的成本。但是，却提高了毛坯的费用。因此，选择毛坯要从机械加工和毛坯制造两方面综合考虑，以求得最佳。 2.1.1 毛胚的种类效果（1）铸件铸件适用于形状较复杂的零件毛坯。其铸造方法有砂型铸造、精密铸造、金属型铸造、压力铸造等。较常用的是沙形铸造。当毛坯精度要求低、生产较小时，采用木模手工造型法；当毛坯精度要求高、生产批量很大时，才用金属型机器制造法。铸件材料有铸铁、铸钢及铜、铝等有色金属。（2）锻件锻件适用于强度要求高、形状比较简单的零件毛坯。其锻造方法有自由锻和模锻两种。自由锻毛坯精度低、加工余量小、生产率高，但成本也高，适用于中小型零件毛坯的大批量生产。（3）型材型材有热轧和冷轧两种。热轧适用于尺寸较大、精度较低的毛坯；冷轧适用于尺寸较小、精度较高的毛坯。（4）焊接件焊接件是根据需要将型材或钢板焊接而成的毛坯件，它简单方便，生产周期短。但需经时效处理后才能进行机械加工。（5）冷冲压件冷冲压件毛坯可以非常接近成品要求，在小型机械、仪表、轻工电子产品方面应用广泛。但因冲压模具昂贵而仅用于大批量生产。2.1.2选择毛胚时应考虑的因素（1）零件的材料及机械性能要求 由于材料的工艺特性，决定了其毛坯的制造方法，当零件的材料选定后，毛坯的类型就大致确定了。例如材料为灰铸铁的零件必用铸造毛坯；对于重要的钢质零件，为获得良好的力学性能，应选用锻件，在形状较简单及性能要求不太高时可用型材毛坯；有色金属零件常用型材或铸造毛坯。（2）零件的结构形状与大小大型且结构较简单的零件毛坯多用砂型铸造或自由锻；结构复杂的毛坯多用铸造；小型零件可用于模锻件或压力铸造毛坯；板状钢质零件多用锻件毛坯；轴类零件的毛坯，如直径和台阶相差不大，可用棒料；如直径和台阶相差较大，则宜选择锻件。（3）生产纲领的大小当零件的生产批量较大时，应选用精度和生产率均较高的毛坯制造方法，如模锻，金属型机器造型铸造和精度铸造等。当单件小批生产时，则应选用木模手工造型铸造或自由锻造。（4）现有生产条件确定毛坯时，必须结合具体的生产条件，如现场毛坯制造的实际水平和能力、外协的可能性等。（5）充分利用新工艺、新材料 为节约材料和能源，提高机械加工生产率，应充分考虑精练、精锻、冷扎、冷挤压、粉末冶金和工程塑料等在机械中的应用，这样，可大大减少机械中的应用，这样可大大减少机械加工量，甚至不须要进行加工，大大提高经济效益。2.1.3 毛胚的形状与尺寸的确定实现少切屑、无切屑加工，是现代机械制造技术的发展趋势之一。但是由于受毛坯制造技术的限制，加之对零件精度和表面质量的要求越来越高，所以毛坯上的某些表面仍需留有加工余量，以便通过机械加工来达到质量要求。这样毛坯尺寸与零件尺寸就不同，其差值称为毛坯加工余量，毛坯制造尺寸的公差称为毛坯公差，它们的值可参照加工余量的确定一节或有关工艺手册来确定。下面仅从机械加工工艺角度来分析在确定毛坯形状和尺寸时应注意的问题。（1） 为了加工时安装工件的方便，有些铸件毛坯需铸出工艺搭子，工艺搭子在零件加工完毕后一般应切除，如对使用和外观没有影响也可保留在零件上。（2） 装备后需要形成同一个工作表面的两个相关零件，为了保证加工质量并使加工方便，常将这些分离零件先做成一个整体毛坯，加工到一定阶段再切割分离。（3） 对于形状比较规则的小型零件，为了提高机械加工的生产率和便于安装，应将多件合成一个毛坯，当加工到一定阶段后在分离成单件。 由于零件的结构比较复杂，加工部位多，加工难度也较大，所以采用金属型机器造型法。工件的材料为铸钢，毛坯的尺寸精度要求为IT1112级。2.2 基准的选择（1）粗基准的选择 该零件为孔类零件，因此选择左平面作为作粗基准，利用“一面两孔”的定位方式，达到完全定位。（2）精基准的选择精基准的选择主要应该考虑基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。2.3 制定工艺路线 由于生产类型为大批生产，故采用万能机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率，除此之外，还应降低生产成本。2.3.1 工艺路线的拟定（一） 工艺路线方案一： 工序1：钻孔36mm, 24mm,32mm的孔 工序2：扩孔36mm，24mm的孔，锪32mm的孔及铰孔36mm，24mm，倒角145 工序3：钻2个12mm的定位孔，倒角245 工序4：粗车左、右端面，车外圆120mm，倒角1.045，245 工序5：粗镗孔140mm及88mm 工序6：精镗孔88mm，倒角1.045工序7：铣88mm孔所在的平面，倒角145 工序8：钻6个M16mm的螺纹孔，倒角1.545 工序9：冲箭头 工序10：终检（二） 工艺路线方案二： 工序1：粗镗孔140mm及孔88mm工序2：精镗孔88mm，倒角145 工序3：粗车左右端面，车外圆180mm，倒角145工序4：钻6个M16mm的螺纹孔，倒角1.545 工序5：铣孔88mm所在的平面，倒角145工序6：钻孔36mm, 24mm,32mm的孔工序7：扩孔36mm，24mm的孔 工序8：锪32mm的孔及铰孔36mm，24mm，倒角145工序9：钻2个12mm的螺纹孔，倒角245 工序10：冲箭头 工序11：终检2.3.2 工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案的特点在于，方案一是先加工以36mm的孔为中心的一组表面，再加工左右平面及以140mm的孔为中心的一组表面。而方案二是先加工左右平面以及以140mm的孔为中心的一组表面，再加工以36mm的孔为中心的加工表面。经比较可见，先加工左右平面以及140mm的孔为中心的一组表面后，再加工36mm的孔时的位置精度较易保证，并且定位及装夹比较方便，因此选择方案二。优化以后的方案：工序1：粗车外圆180mm，以65mm的孔为粗基准，选用C620-1卧式车床和专用夹具；工序2：粗车左端面，以右端面为粗基准，选用C6201卧式车床和专用夹具；工序3：粗车右端面，以左端面为基准，选用C6201卧式车床和专用夹具； 工序4：半精车左右端面，右端面外圆120mm345倒角以及孔65mm 245倒角，选用C620-1卧式车床和专用夹具； 工序5：粗镗孔140mm以及孔88mm，以180mm的外圆为基准，选用Tx617型卧式铣镗床及专用夹具加工； 工序6：精镗孔88mm，以180mm的外圆基准，选用Tx617型卧式铣镗床及专用夹具加工；工序7：铣孔88mm所在的平面，以左端面为基准，选用Tx617型卧式铣镗床；工序8：钻孔24mm以及36mm，以88mm的孔以及左端面定位，选用Z535立式钻床加工；工序9：粗、精镗孔36mm、孔24mm以及245倒角，以88mm的孔以及左端面定位，选用Tx617型卧式铣镗床及专用夹具加工；工序10：锪孔32mm，选用Tx617卧式铣镗床；工序11：钻孔2-12，以左端面以及36mm的孔定位，选用Z535立式钻床和专用夹具；工序12：攻左端面6-M16的螺纹孔，倒角1.545；工序13：冲箭头；工序14：终检；2.3.3 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定液压阀体零件材料为铸钢，生产类型为大批生产，毛坯采用铸件。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下：（1） 外圆180mm的表面，考虑其加工长度为18mm，表面粗糙度值要求Ra25um，只要求粗加工，直径余量2Z=3mm，可以满足要求；（2） 零件的左、右端面，考虑其加工长度为180mm，表面粗糙度值要求Ra12.5um，粗车加工一次，半精车再加工一次，因此余量应选2Z=8mm（3） 加工孔140mm，加工精度IT9-IT12之间 粗镗孔：140mm 2Z=20mm （4） 加工孔88mm，加工精度IT8IT10之间 粗镗孔：86mm 2Z=5mm 精镗孔：88mm 2Z=2mm（5） 铣孔88mm所在的平面，考虑其加工长度为120mm，粗糙度值要求Ra12.5um，只需粗铣一次就可满足要求，因此取余量Z=1mm（6） 加工孔36mm、孔24mm以及孔32mm 钻孔：22mm 粗镗孔：35mm 2Z=13mm 精镗孔：36mm 2Z=1mm 加工孔24mm 钻孔：22mm 粗镗孔：23.8mm 2Z=1.8mm 精镗孔：24mm 2Z=0.2mm 加工孔32mm 钻孔：22mm锪孔：32mm 2Z=10mm （7） 6个M16mm的螺纹孔及2个12mm的螺纹孔，所加工的面为实心，不冲孔。加工精度IT7-IT8之间，参照工艺手册表2.3-9及表2.3-12确定工序尺寸及余量钻孔：16mm钻孔：12mm倒角：1.045倒角：1.545倒角：245 由于毛坯及以后各道工序（或工步）的加工都有加工公差，因此所规定的加工余量其实只是名义上的加工余量。实际上加工余量有最大最小之分。由于本设计规定的零件为大批生产，应该采用调整法加工，因此在计算最大最小加工余量时，应按调整法加工方式序以确定。 零件180mm外圆外端面尺寸加工余量 毛坯名义尺寸：180+3 = 183mm 毛坯最大尺寸：183+1.32 = 185.6mm 毛坯最小尺寸：183-0.72 = 181.6mm 粗车后最大尺寸：180mm 粗车后最小尺寸：179.93mm 车后尺寸与零件图尺寸相同，即180-00.07mm 工序加工尺寸及公差铸件毛坯粗车外端面加工前尺寸最大185.6mm最小 181.6mm加工后尺寸最大 180mm最小 179.93mm加工余量2最大 3.3mm最小 2.67mm加工公差（单边）+1.3-0.7-0.2222.3.4 确定切削用量及基本工时工序1：粗车180mm的外圆，本工序采用计算法确定切削用量（1） 加工条件加工材料：铸钢 铸件加工要求：车外圆180mm，表面粗糙度值要求Ra=25机床：C620-1车床刀具：刀片材料YT15，刀杆尺寸16mm25mm （2） 计算切削用量 粗车180mm的外圆，同时应校验机床功率及进给机构强度；切削深度：单边余量Z=1.5mm，可一次切除进给量：根据切削手册表1.4，选用f=0.5mmr计算切削速度：=116（mmin）确定主轴转速： ns=205（rmin）按机床选取n=220rmin，所以实际切削速度V=dn1000=1802201000=130（mmin）检验机床功率：主切削力Fc按切削手册表1.29所示公式计算：Fc=cFcapxfyfcvnfckFc式中cFc=2795，xFc=1.0，yFc=0.75，nFc=-0.15 Kmp=（220650）0.75=0.46 kkr=0.89所以Fc=27951.50.50.750.460.89=1020.6（N）切削时消耗功率pc为 Pc= Fcvc6104=（1369.5124）6104=2.21（kw）有切削手册表1.30中C620-1机床说明书可知C620-1主电机功率为7.8kw，当主轴转速为220rmin时，主轴传递的最大功率为3kw，所以机床功率足够，可以正常加工。校验机床进给系统强度：已知主切削力Fc=1369.5N，径向切削力Fp按切削手册表1.29所示公式计算Fp=cFPapxFfyfPvnfckFP 式中CFp=1940，xFp=0.9，yFp=0.6，nFp=-0.3kMp=0.23，kkr=0.5所以Fp=19401.50.9124-0.40.231.17=71.9（N）而轴向切削力Ff=cFPapxFfyfPvnfckFP式中cFf=2880，xFf=1.0，yFf=0.5，nFf=-0.4kMp=0.34，kk=1.17轴向切削力 Ff = 28801.50.50.5124-0.40.341.17 = 176（N）取机床导轨与床鞍之间的摩擦系数=0.1，则切削力在纵向进给方向对进给机构的作用力为F= Ff+（Fp+Fc） =176+0.1（1369.5+71.9） =320.14（N）而机床纵向进给机构可承受的最大纵向力为3530N（见切削手册表1.30）故机床进给系统可正常工作切削工时： t=（l+l1+l2）nf式中，l=180mm， l1=4mm，l2=0，所以 t=1.04 min工序2：粗车左端面 确定进给量f：根据切削用量简明手册表1.4，当刀杆尺寸为1625mm，ap3mm,以及工件直径为180mm时，f=0.81.2mm/r. 按C620-1车床说明书，取f=0.8mm/r 计算切削速度，按切削手册表1.27,切削速度的计算公式为（寿命选T=60min） Vc=CVTmapxvfvy (m/min) 式中CV=242，xv=0.15，yv=0.35,m=0.2,修正系数kv见切削手册表1.28，即kmv=1.44，ksv=0.8，kbv=0.97=108.6 （mmin）确定机床主轴转速：ns= =（ 1000108.6）（180）= 192 （rmin）根据机床说明书，与192 rmin相近的机床转速有160 rmin与220 rmin，现选取220 rmin。如果选160 rmin，则速度损失较大，所以实际切削速度v=160 rmin。计算切削工时，按工艺手册表6.2-1，取l=（180-140）2 = 20mm， l1=2mm，l2=0 ，ls=0tm=（l+l1+l2+ls）nwf=（20+2）（2200.8）2=0.25min第三章 专用夹具的设计第一节 夹具的设计3.1 问题的提出本夹具用来钻36mm及24mm的孔，由于对此有较严格的精度要求，故设计夹具时既要考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，又要考虑精度问题。3.2 夹具的设计 3.2.1 定位基准的选择现代生产要求企业制造的产品品种经常更新换代，以适应市场激烈竞争，柔性制造系统（FMS）、数控机床（NC），加工中心（MC）和成组加工（GT）等新技术被应用和推广，使中小批生产的生产率逐步趋近于大批量生产的水平。综上所述，现代生产对夹具提出了如下新的要求：能迅速方便地装备新产品的投产以缩短生产准备周期；能装夹一组相似性特征的工件；适用于精密加工的高精度的机床；适用于各种现代化制造技术的新型技术；采用液压汞站等为动力源的高效夹紧装置，进一步提高劳动生产率。机床夹具的定位及夹紧1、概述在机械加工过程中，为了保证加工精度，首先要使工件在机床上占有正确的位置，确定工件在机床上或夹具中占有正确的位置的过程，称为工件的定位。定位后将其固定，使其在加工过程中始终保持定位位置不变的操作称为夹紧。工件在机床或夹具上定位、夹紧的过程称为工件的装夹。用以装夹工件的装置称为机床夹具，简称夹具。它是用来固定加工对象，使之占有正确位置，一接受施工或检测的装置。机床夹具由基本组成部分和其他特殊元件或装置组成。机床夹具的基本组成部分有定位装置、夹具装置和夹具体。定位装置由定位元件组合而成，其作用是确定工件在夹具中的正确位置。夹具装置的作用是将工件压紧夹牢，并保证工件在加工的过程中正确位置不变。夹具体是夹具的基本骨架，通过它将夹具所有的元件构成一个整体。机床夹具的其他特殊元件或装置有连接元件、对刀元件、导向元件和其他元件或装置。根据机床的特点，夹具在机床上的安装连接常有两种形式。一种是安装在机床工作台上，另一种是安装在机床主轴上。连接元件用以确定夹具本身在机床上的位置。如机床夹具所使用的过渡盘，铣床夹具所使用的定向键等，都是连接元件。常用在普通铣床夹具中，用对刀快调整铣刀加工前的位置。对刀时，铣刀不与对刀快直接接触，而用塞尺进行检查，以免碰伤铣刀的切削刃和对刀快工作表面。导向元件常用在钻床、镗床夹具中，用钻套和镗套引导刀具加工中的正确位置。根据加工需要，有些夹具还分别采用分度装置、靠模装置、上下料装置、预出器个平衡快等。这些元件或装置需要专门设计。3.2.2 基准及其分类机器零件是由若干个表面组成的。这些表面之间的相对位置关系包括两方面的要求：表面见的位置尺寸精度和相对位置精度。研究零件表面的相对位置关系，是离不开基准的。不明确基准就不无法确定表面的位置。基准是用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面。根据基准的不同功能，基准分为设计基准和工艺基准两大类。（1）、设计基准在零件图样上所采用的基准，称为设计基准。（2）、工艺基准零件在工艺过程中所采用的基准，称为工艺基准。工艺基准按用途不同，又分为装配基准、测量基准、工序基准和定位基准。装配时用以确定零件在部件或产品中的位置的基准，称为装配基准。测量时用以检验已加工表面尺寸几 位置的基准，称为测量基准。在加工工序中，用以确定本工序被加工表面家工后的尺寸、形状及位置的基准，称为工序基准。工件定位时所采用的基准，称为定位基准。需要说明的是，作为基准的点、线、面在工件上并不一定具体存在。如轴心线、对称面等，它们是由某些具体表面来体现的。用以体现基准的表面称为定位基准。3.2.3 工件的定位（1）工件定位的基本原理工件装夹在机床上必须使工件相对于刀具和机床处于正确的加工位置，它包括工件在夹具的定位、夹具在机床上的安装以及夹具相对于刀具和整个工艺系统的调整等工作过程。在使用夹具的情况下，就要使机床、刀具、夹具和工件之间保持正确的加工位置。显然，工件的定位是其中极为重要的一个环节。（2）六点定位原则定位，就是限制自由度。通常是用一个支承点限制工件的一个自由度，用合理设置的六个支承点，限制工件的六个自由度，使工件在夹具中的位置完全确定，这就是工件定位的“六点定位原则” 。工件定位中可能出现的集中情况有完全定位、不完全定位、欠定位和过定位。完全定位六个支承点限制了工件的全部自由度，称为完全定位。不完全定位根据工件的加工要求，并不需要限制工件的全部自由度，这样的定位，称为不完全定位。欠定位根据工件的加工要求，应该限制的自由度没有被限制的定位，称为欠定位。器定位无法保证加工要求，所以是决不允许的。过定位夹具上的两个或两个以上的定位元件，重复限制工件的同一个或几个自由度的现象，称为过定位。过定位中常会出现干涉现象。消除或减小过定位所引起的干涉，一般有两种方法：一种是提高定位基准之间以及定位元件工作表面之间的位置精度。一种是改变定位元件的结构，使定位元件在重复限制自由度的部分不起定位作用。（3）、常见定位方式及定位元件定位方式和定位元件的选择包括选择定位元件的结构、形状、尺寸及布置形式等，他们主要取决于工件的加工要求、工件定位基准和外力的作用等因素。工件及平面定位主要支承 主要支承用来限制工件的自由度，起定位作用固定支承可调支承自位支承1）辅助支承 提高工件的安装刚性和稳定性 螺旋式辅助支承 自位式辅助支承 推引式辅助支承 液压锁紧的辅助支承2）工件以圆柱空定位圆柱销圆锥销圆柱心轴3）工件以外圆柱面定位（1）在V形块中定位（2）在圆孔中定位（3）在半圆孔和圆锥孔中定位3.2.4 工件的夹紧在机械加工中，工件的定位和夹紧是相互联系非常密切的两个工作过程。工件定位以后需要通过一定的装置把工件压紧夹牢在定位元件上，使工件在加工过程中，不会由于切削力、工件重力、离心力或惯性力等的作用而发生位置变化或产生振动，以保证加工精度和安全生产。这样把工件压紧夹牢的装置，即称为夹紧装置。（1）、夹紧装置的组成及基本要求1）、夹紧装置的组成力源装置中间传动机构 作用如下：改变夹紧作用力的方向改变夹紧作用力的大小具有一定的自锁性能夹紧元件2）、对夹紧装置的基本要求夹紧时不能破坏工件在夹具中占有的正确位置夹紧力的大小要适当夹紧装置要操作方便结构要进凑简单，有良好的结构工艺性，尽量使用标准件（2）、夹紧力的确定 确定夹紧力就是确定夹紧力的大小、方向和作同点。在确定夹紧力的三要素时要分析工件的结构特点、加工要求、切削力及其他外力作用于工件的情况，而且必须考虑定位装置的结构形式和布置方式。夹紧力的三要素对夹紧结构的设计起着决定性的作用。只有夹紧力的作用点分布合理，大小适当，方向正确才能获得良好的效益。1）夹紧力方向的确定夹紧力方向应垂直于主要定位基准面夹紧力的方向最好与切削力、工件重力方向一致2）夹紧力作用点的选择应能够保持工件定位稳定可靠，在夹紧过程中不会引起工件产生位移或偏转。应尽量避免或减少工件的夹紧变形夹紧力作用点应尽量靠近加工部位3）夹紧力大小的估算首先假设系统为刚性系统，切削过程处于稳定状态。常规情况下，只考虑切削力（矩）在力系中的影响；切削力（矩）用切削原理公式计算。对重型工件应考虑工件重力的影响。在工件做高速运动场合，必须计入惯性力。分析对夹紧最不利的瞬时状态，按静力平衡方程计算此状态下所需的夹紧力即为计算夹紧力将计算夹紧力再乘以K，即得实际夹紧力。K为总安全系数，K=K0K1K2K3 各种因素的安全系数可查表2-3，一般K=1.52.5； 当夹紧力与切削力相反时，K=2.53 。（3）、典型夹紧结构斜楔夹紧结构螺旋夹紧结构单个螺旋夹紧结构螺旋压板夹紧结构偏心夹紧机构（4）、定心夹紧机构当加工尺寸的工序基准是中心要素（轴线、中心平面等）撕，为使基准重合以减少定位误差，可以采用定位夹紧机构，所以，定心夹紧机构主要用于要求准确定心或对中的场合。螺旋式定心夹紧机构杠杆式定心夹紧机构楔式定心夹紧机构弹簧筒夹式定心夹紧机构膜片卡盘定心夹紧机构波纹套定心夹紧机构液性塑料定心夹紧机构3.2.5 设计宗旨 设计必须保证零件的加工精度，保证夹具的操作方便，夹紧可靠，使用安全，有合理的装卸空间，还要注意机构密封和防尘作用，使设计的夹具完全符合要求。3.2.6 夹具的设计对机床专用夹具的基本要求可总括为以下几个方面：稳定地保证工件的加工精度提高机械加工的劳动生产率结构简单，有良好的结构工艺性和劳动条件应能够降低工件的制造成本适当提高夹具元件的通用化和标准化程度，以缩短夹具制造周期，降低夹具成本。第二节 夹紧力的计算 4.1 定位基准的选择 考虑到工件的形状，选择孔36mm的轴线为定位基准。4.2 切削力及夹紧力的计算切向力= = = 561N背向力 = =378N进给力 = = =558N夹紧力N 选用压板压紧，实际加紧力N应为 式中，和是夹具定位面及加紧面上的摩擦系数，0.5。压板用螺母拧紧，由机床夹具设计手册表1-2-23得螺母拧紧力根据杠杆原理压板实际加紧力为 此时已大于所需的1460N的夹紧力，故本夹具可安全工作.4.3 定位误差分析定位元件尺寸及公差确定。夹具的主要定位元件为一平面和两定位销，孔与销间隙配合。工件的工序基准为孔心，当工件孔径为最大定位销的孔径为最小时，孔心在任意方向上的最大变动量等于孔与销配合的最大间隙量。本夹具是用来在卧式镗床上加工，所以工件上孔与夹具上的定位销保持固定接触。此时可求出孔心在接触点与销中心连线方向上的最大变动量为孔径公差多一半。工件的定位基准为孔心。工序尺寸方向与固定接触点和销中心连线方向相同，则其定位误差为： Td=Dmax-Dmin 本工序采用一定位销，一挡销定位，工件始终靠近定位销的一面，而挡销的偏角会使工件自重带来一定的平行于夹具体底版的水平力，因此，工件不在在定位销正上方，进而使加工位置有一定转角误差。但是，由于加工是自由公差，故应当能满足定位要求。4.4 具操作简要说明如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本夹具操作简单，省时省力，装卸工件时只需靠压板紧定螺栓的松紧即可轻松实现。第三节 具体的夹具设计设计加工孔36mm及24mm孔时的夹具1 定位方案 首先按照基重合原则考虑选择定位基准。由于36mm孔、24mm孔的设计基准均为36mm的孔的轴线，所以选择36mm孔的轴线为主要定位基准。在装夹时应使工件上平面在夹具中保持垂直，以消除转动自由度。选用带螺纹孔的卡盘控制其转动方向的自由度，选用带轴的支撑元件，控制其移动方向的自由度。在装夹时应使工件上平面在夹具中保持垂直，以消除转动自由度。方案：工件以120mm的外圆在压板的作用力下以零件的左端面为定为基准，左端面用6个螺栓固定以机床的垂直方向定位。2 夹紧方案 根据夹紧力的方向应朝向主要限位面和作用点应落在定位元件的支撑范围内的原则，如 夹紧力的作用线
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