箱体镗孔夹具毕业设计（论文）

箱体镗孔夹具毕业设计（论文）I箱体镗孔夹具摘 要本次毕业设计内容是对箱体零件一组孔系进行镗孔的夹具设计。在机械加工过程中，为了使零件占据一个正确的位置，从而保证零件的质量，并提高生产效率，所采用的工艺设备称为夹具。在夹具设计过程中，首先必须满足“六点定位原理” ，从而可使零件占据一个正确的位置，保证了加工精度。为了使之达到定位要求，本设计采用了一面两销(一个为圆柱销、另一个为菱形销)的定位方式对零件进行定位，此定位方式避免了过定位现象，提高定位精度，有利于保证加工质量。零件定位后，为了使零件固定并在加工过程中保持定位位置不变，夹具结构就必须有夹紧装置。为了防止零件在夹紧过程中变形，保证加工过程中定位的稳定性，则采用钩形压板为夹紧元件对零件底座进行夹紧。为了保证有足够的夹紧力，动力源装置采用液压缸。考虑到箱体零件外形尺寸比较大，不易装卸，因此在设计时采用了导向装置，即利用导轨。零件在推板定位完成后，利用齿轮齿条机构将其推到所需位置，并利用齿条式定位销对推板进行定位。本夹具设计的优点有：结构简单实用、安装方便、易更换、造价低廉。关键词：夹具，镗孔，一面两销，钩形压板，液压缸箱体镗孔夹具毕业设计（论文）IICABINET BORING FIXTUREABSTRACTThis graduation project content is the jig design which is carries on to box body components group of holes bores.In machine-finishing process, in order to enable the components to occupy a correct position, thus the guarantee components quality, and enhances the production efficiency, uses the process unit is called the jig.In the jig design process, first must satisfy “six localization principles”, thus may enable the components to occupy a correct position, has guaranteed the processing precision.In order to enable it to achieve the localization request, this design used two has sold (one at the same time for cylindrical pin, another was diamond sells) the locate mode carries on the localization to the components, this locate mode has avoided the localization phenomenon, increased the pointing accuracy, was advantageous in the guarantee processing quality. After components localization, in order to cause the components fixed and maintains in the processing process locates the position to be invariable, the jig structure must have the clamp. In order to prevent deformation of the parts in the clamping process, to ensure the stability of the positioning processing, the use of the hook plate for clamping the clamping elements on the part base. In order to ensure there is sufficient clamping force, the power source device of the hydraulic cylinder.Considered the box body components external dimensions quite are big, not easy to load and unload, therefore in design time has used the guide, namely uses the guide rail.The components complete after the push pedal localization, advances using the gear rack work it needs the position, and carries on the localization using the rack type positioning pin to the push pedal. This jig designs the merit includes: The structure simple practical, the installment convenient, easy to replace, the construction cost is inexpensive. KEY WORDS:fixture，boring ，A two pins，hook-shaped pressure plate，hydraulic cylinder箱体镗孔夹具毕业设计（论文）III目录前 言 .1第 1 章 夹具设计及其概论 .41.1 机床夹具的组成 .41.2 夹具设计的基本要求 .51.3 本次夹具设计的基本过程 .51.3.1 拟定夹具的结构方案，绘制结构草图 .51.3.2 绘制夹具总装配图及零件图 .6第 2 章 定位装置设计 .72.1 零件定位的基本原理 .72.1.1 六点定位原理 .72.1.2 工件定位中的约束分析 .72.2 常用定位元件及选用 .82.2.1 对定位元件的基本要求 .82.2.2 常用定位元件的选用 .92.3 定位方案的确定 .92.4 削边销尺寸的确定 .11第 3 章 夹紧装置设计 .133.1 夹紧装置的组成与基本要求 .133.2 夹紧力的确定 .133.2.1 确定夹紧力的基本原则 .133.2.2 切削力的计算 .143.2.3 夹紧力的计算 .15第 4 章 液压传动装置设计 .194.1 液压传动技术的发展概况及组成 .194.2 液压传动的特点分析 .204.3 液压系统中执行元件 .204.3.1 液压缸的类型和特点 .214.3.2 液压缸的组成 .23箱体镗孔夹具毕业设计（论文）IV4.4 液压缸的计算 .234.5 液压系统的控制及动力源 .24第 5 章 对刀及引导装置设计 .265.1 镗套的类别 .265.2 镗套的设计 .26第 6 章 夹具体的设计 .286.1 夹具体设计的基本要求 .286.2 夹具体毛坯的类型 .286.3 夹具体的设计 .29第 7 章 夹具相关零件的设计 .307.1 镗模板的设计 .307.2 齿条式定位器的设计 .307.3 齿轮齿条的设计 .31结 论 .33谢 辞 .34参考文献 .35外文资料翻译 .36箱体镗孔夹具毕业设计（论文）1前言随着科技的迅速发展，镗床发展的水平主要表现在产品设计理念的不断更新，体现了产品设计将装饰艺术与精细加工的完美结合；产品结构的不断创新，显示了镗床在向高速、高精、高效发展的同时，还向人性化、精细化制造的方向发展。在镗床技术发展的同时，镗床夹具也在迅速的直追而上，因为它们是相辅相成，不可分离的。夹具是机械加工不可缺少的部件，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济的方向发展。随着机床加工精度的提高，为了降低定位误差，提高加工精度，对夹具的制造精度要求更高。高精度夹具的定位孔距精度高达5m，夹具支承面垂直度达到0.01mm/300mm，平行度高达 0.01mm/500mm。德国 demmeler（戴美乐）公司制造的 4m 长、2m 宽的孔系列组合焊接夹具平台，其等高误差为0.03mm；精密平口钳的平行度和垂直度在 5m 以内；夹具重复安装的定位精度高达5m；瑞士EROWA 柔性夹具的重复定位精度高达 25m 。机床夹具的精度已提高到微米级，世界知名的夹具制造公司都是精密机械制造企业。为了适应不同行业的需求和经济性，夹具有不同的型号以及不同档次的精度标准供选择。为了提高机床的生产效率，双面、四面和多件装夹的夹具产品越来越多。为了减少工件的安装时间，各种自动定心夹紧、精密平口钳、杠杆夹紧、凸轮夹紧、气动和液压夹紧等，快速夹紧功能部件不断地推陈出新。新型的电控永磁夹具，加紧和松开工件只用 12 秒，夹具结构简化，为机床进行多工位、多面和多件加工创造了条件。为了缩短在机床上安装与调整夹具的时间，瑞典 3R 夹具仅用1 分钟，即可完成线切割机床夹具的安装与校正。采用美国 Jergens（杰金斯）公司的球锁装夹系统，1 分钟内就能将夹具定位和锁紧在机床工作台上，球锁装夹系统用于柔性生产线上更换夹具，起到缩短停机时间，提高生产效率的作用。夹具元件模块化是实现组合化的基础。利用模块化设计的系列化、标准化夹具元件，快速组装成各种夹具，已成为夹具技术开发的基点。省工、省时、节材、节能，体现在各种先进夹具系统的创新之中。模块化设计为夹具的计算机辅助设箱体镗孔夹具毕业设计（论文）2计与组装打下基础，应用 CAD 技术，可建立元件库、典型夹具库、标准和用户使用档案库，进行夹具优化设计，为用户三维实体组装夹具。模拟仿真刀具的切削过程，既能为用户提供正确、合理的夹具与元件配套方案，又能积累使用经验，了解市场需求，不断地改进和完善夹具系统。组合夹具分会与华中科技大学合作，正在着手创建夹具专业技术网站，为夹具行业提供信息交流、夹具产品咨询与开发的公共平台，争取实现夹具设计与服务的通用化、远程信息化和经营电子商务化。夹具的通用性直接影响其经济性。采用模块、组合式的夹具系统，一次性投资比较大，只有夹具系统的可重组性、可重构性及可扩展性功能强，应用范围广，通用性好，夹具利用率高，收回投资快，才能体现出经济性好。德国demmeler（戴美乐）公司的孔系列组合焊接夹具，仅用品种、规格很少的配套元件，即能组装成多种多样的焊接夹具。元件的功能强，使得夹具的通用性好，元件少而精，配套的费用低，经济实用才有推广应用的价值。镗床是用来加工尺寸较大、精度要求较高孔的机床，特别适用于加工分布在工件不同位置上的相互位置精度要求较高的孔系。通常对铸、锻、钻的孔作进一步加工。本课题研究的内容：对镗床工作台的工作原理的了解、镗床结构的分析、了解镗床传动机构、同轴度的调整、镗床夹具的设计等问题。1. 了解工作台的运动原理，确定定位基准以及对刀基准。2. 镗床夹具方面，主要研究定位元件，夹紧装置，对刀引导元件，安装装置和夹具体等。选择合适的零件设计夹具来完成对刀装置的设计。3. 镗床种类较多，但主要功能是加工各种孔。通过各种途径了解它的结构，传动方式，加工原理和加工能力等。最终选择一个合适的镗床为例来完成课题。4. 同轴度保证了对刀也就容易了。利用一种机械装置来完成对孔和主轴同轴这一要求。此装置可以通过在工作台上设计一个特殊的夹具或镗模来完成。 5. 定位误差的分析计算，对刀误差的分析计算，液压夹紧装置的设计等等各种夹紧力的计算。6. 绘制出本次设计的装配图以及相关零件的零件图。箱体镗孔夹具毕业设计（论文）3第 1 章 夹具设计及其概论在机械加工中，在机床上用来确定工件位置并将其压紧夹牢的工艺装备称为机床夹具。不仅单件小批量生产中需要它，成批大量生产更不可缺少。机床夹具是机床和工件之间的连接装备，能使工件相对于机床和刀具获得正确位置，以保证零件和产品的质量，并提高生产率。机床夹具的性能好坏将直接影响工件加工表面的位置精度，因此机床夹具设计是机械制造装备设计中一项重要的工作，也是加工过程中最活跃的因素之一。1.1 机床夹具的组成虽然机床夹具的种类繁多，但它们的工作原理基本上是相同的。一般可以概况为一下几个部分组成，这些组成部分既相互独立又相互联系。1. 定位支承元件。定位支承元件的作用是确定工件在夹具中的正确位置并支承工件，是夹具的主要功能元件之一。2. 夹紧装置。夹紧元件的作用是将工件压紧夹牢，并保证在加工过程中工件的正确位置不变。3. 连接定向元件。这种元件的作用是将工件压紧夹牢，并保证在加工过程中工件的正确位置不变。4. 对刀元件或导向元件。这些元件的作用是保证工件加工表面与刀具之间的正确位置。用于确定刀具在加工前正确位置的元件称为对刀元件。用于确定刀具位置并引导刀具进行加工的元件称为导向元件。5. 其他装置或元件。根据加工需要，有些夹具上还设有分度装置。靠模装置、上下料装置、工件顶出机构、电动扳手和平衡块等，以及标准化了的其他连接元件。6. 夹具体。夹具体是夹具的基本骨架，用来配置、安装各夹具元件，使之组成一整体。箱体镗孔夹具毕业设计（论文）41.2 夹具设计的基本要求一个优良的机床夹具必须满足下列基本要求。(1) 保证工件的加工精度。保证加工精度的关键，首先在于正确地选定定位基准、定位方法和定位元件，必要时还需要进行定位误差分析，还要注意夹具中其他零部件的结构对加工精度的影响，注意夹具应有足够的刚度，多次重复使用的夹具还应该注意相关元件的强度和耐磨性，确保夹具能满足工件精度要求。(2) 提高生产效率。专用夹具的复杂程度应与生产纲领相适应，应尽量采用各种快速高效的装夹机构，保证操作方便，缩短辅助时间，提高生产效率。(3) 工艺性能好。专用夹具的结构应力求简单、合理、便于制造、装配、调整、检验、维修等。(4) 使用性能好。专用夹具的操作应简便、省力、安全可靠。在客观条件允许且又经济适用的前提下，应尽可能采用气动、液压等机械化加紧装置，以减轻操作者的劳动强度。专用夹具还应排屑方便，必要时可设置排屑机构，防止切屑破坏工件的定位和损坏刀具，防止切屑的积聚带来大量的热量而引起工艺系统变形。(5) 经济性好。专用夹具应尽可能采用标准元件和标准结构，力求结构简单、制造容易，以降低夹具的制造成本。因此，设计时应根据生产纲领对夹具方案进行必要的技术经济分析，以提高夹具在生产中的经济效益。1.3 本次夹具设计的基本过程1.3.1 拟定夹具的结构方案，绘制结构草图1. 确定工件的定位方案，根据工件定位原理选择或者设计定位装置，合理设置定位元件，进行定位误差的分析计算，定位误差应小于工序公差的三分之一。2. 确定刀具的对刀或引导方式，设计对刀及引导装置。3. 确定工件的夹紧方案，合理的确定夹紧的方向和作用点，进行夹紧力的分析计算，最后确定夹紧元件及传动装置的主要尺寸。4. 确定夹具其它元件(夹具体、镗模板等)的架构模型。5. 合理布置夹具元件，确定夹具体的形式及夹具的总体结构。箱体镗孔夹具毕业设计（论文）51.3.2 绘制夹具总装配图及零件图1. 夹具总装配图应尽量采用 1：1 的比例，越要时可采用1：2、1：5、2：1、5：1 等比例。主视图应选面对操作者的工作位置。2. 总装配图绘制的顺序是：用双点划线将工件的外形轮廓、定位 基面，夹紧表面及加工表面(加工余量用网线表示)绘制在各个视图的合理位置上，视工件为透明体，依次绘出定位、对刀导引、夹紧及其它元件或装置，最后绘出夹具体，并对各零件进行编号，填写零件明细表和标题栏。3. 标注必要的尺寸、公差配合及技术要求。4. 夹具中的非标准零件要绘制零件图，并按总装配图的设计要求，确定各零件的尺寸、公差及技术要求。第 2 章 定位装置设计箱体镗孔夹具毕业设计（论文）62.1 零件定位的基本原理2.1.1 六点定位原理工件定位的实质就是要使工件在夹具中占有某个确定的位置。任何一个刚体(工件)在空间直角坐标系内都有六个自由度，即沿 X、Y 、Z 轴的移动和绕X、Y、Z 轴的旋转，如图 1-1 所示。工件在空间的六个自由度，可用很合理布置的六个支承点来限制，使零件得到正确的位置，此即工件的六点定位原理。图 1-1 自由度示意图2.1.2 工件定位中的约束分析运用六点定位原理可以分析和判断夹具中定位结构是否正确、布局是否合理、约束条件是否满足。根据工件自由度被约束的情况，工件定位可分为以下几种类型。1. 完全定位。完全定位是指工件的六个自由度不重复地被全部约束的定位。当工件在 X、Y、Z 三个坐标方向均有尺寸要求或位置精度要求时，一般采用这种定位方式。2. 不完全定位。根据工件的加工要求，有时并不需要约束工件的全部自由度，这样的定位方式称为不完全定位。工件在定位时应该约束的自由度数目应由工序的加工要求而定，不影响加工精度的自由度可以不加约束。箱体镗孔夹具毕业设计（论文）73. 欠约束。根据工件的加工要求，应该约束的自由度没有完全被约束的定位称为欠定位。欠定位无法保证加工要求，因此，在确定工件在夹具中的定位方案时，决不允许有欠定位的现象产生。4. 过定位。夹具上的两个或两个以上的定位元件重复约束同一个自由度的现象，称为过定位。消除或减少过定位引起的干涉，一般有两种方法：一是改变定位元件的结构；二是控制或者提高工件定位基准之间以及定位元件工作表面之间的位置精度。2.2 常用定位元件及选用工件在夹具中要想获得正确定位，首先应正确选择定位基准，其次则是选择合适的定位元件。工件定位时，工件定位基准和夹具的定位元件接触形成定位副。2.2.1 对定位元件的基本要求1. 限位基面应有足够的精度。定位元件具有足够的精度，才能保证工件的定位精度。2. 限位基面应有较好的耐磨性。由于定位元件的工作表面经常与工件接触和摩擦，容易磨损，为此要求定位元件限位表面的耐磨性较好，以保证夹具的使用寿命和定位精度。3. 支承元件应有足够的强度和刚度。定位元件在加工过程中，受工作重力、加紧力和切削力的作用，因此要求定位元件应有足够的刚度和强度，避免使用中的变形和损坏。4. 定位元件应有较好的工艺性。5. 定位元件应便于清除切屑。定位元件的结构和工作表面形状应有利于清除切屑，以防切屑嵌入夹具内影响加工和定位精度。2.2.2 常用定位元件的选用1. 工件以平面定位(1) 以面积较小的已经加工的基准平面定位时，选用平头支承钉；以粗糙不平的基准面或毛皮面定位时，选用圆头支承钉侧面定位时，可选用网状支承钉。箱体镗孔夹具毕业设计（论文）8(2) 以面积较大、平面精度较高的基准平面定位时，选用支承板定位元件；用于侧面定位时，可选用带斜槽的支承板；通常尽可能选用带斜槽的支承板，以利于清除切屑。(3) 以毛坯面、阶梯平面和环形平面作基准平面定位时，选用自位支承作定位元件。但需注意，自位支承虽有两个或三个支承点，由于自位和浮动作用只能作为一个支承点。(4) 以毛坯面作基准平面，可选用调节支承作为定位元件。(5) 当工件定位基准面需要提高定位刚度、稳定性和可靠性时，可选用更辅助支承作辅助定位元件。2. 工件以外圆柱定位(1) 当工件的对称度要求较高时，可选用 V 形块定位。(2) 当工件定位圆柱面精度较高时(一般不低于 IT8)，可选用定位套或半圆形定位座定位。3. 工件以内孔定位(1) 工件上定位内孔较小时，常选用定位销作为定位元件。(2) 在套类、盘类零件的车削、磨削和齿轮加工中，大都选用心轴定位，为了便于加紧和减小工件因间隙造成的倾斜，当工件定位内孔与基准端面垂直精度较高时，常以孔和端面联合定位。本次设计中，平面的定位采用带斜槽的支承板，内孔的定位采用定位销。2.3 定位方案的确定根据所加工的工件尺寸为：长 620mm、宽 304mm、高 345mm，形状是矩形即箱体类零件可以初步确定采用一面两孔定位，又因为零件体积比较大不便于装卸和搬运，因此在工件安装后采取推入式将工件送到指定位置，综合考虑工件在加工过程中的稳定性等其它因素最终确定采取一面两孔定位。一面则采用五个支承板( 图 2-1)来代替以限制工件的三个自由度，两孔则用两个短销，为防止出现过定位现象其中一个用削边销（本设计用的是菱形削边销） ，为更好的限制工件转动，两销在空间的位置为斜对角布置，并且削边的方向要与两销中心的连线互相垂直，如图 2-2 所示：箱体镗孔夹具毕业设计（论文）9图 2-1 支承板图 2-2 削边销布置情况示意图在组合机床及其自动线上，为装卸方便，通常两个定位销不是固定不动的，而是活动的可以伸缩的，但是该工件外形尺寸比较大，装卸不易。为了能更好的便于装卸，在本次设计中对工件的装卸以及定位运用了导轨运输的方式，即支承板和两个定位销钉安装在推板上，零件定位后推动推板使之达到正确位置，然后利用齿条式定位器对推板进行定位。其示意图见图 2-3。箱体镗孔夹具毕业设计（论文）101-导轨；2-推板；3-支承板；4-菱形销；5-零件；6- 圆柱销；7-齿条式定位器图 2-3 定位装置示意图2.4 削边销尺寸的确定1. 确定两定位销的中心距两定位销中心距的基本尺寸应等于工件两定位孔中心距的平均尺寸，其公差一般为：(2-1)1()53LdLD因 =522.50.1mmD故取 =522.50.03mmd2. 确定圆柱销直径圆柱销直径的基本尺寸等于与之配合的工件孔的最小极限尺寸，其公差一般去 g6 或 h7.因箱体定位孔的直径为 10H7= mm，故取圆柱销的直径0.15=10g6= mm。1d0.514箱体镗孔夹具毕业设计（论文）113. 确定菱形销的尺寸 b查表 2-1，b=4mm表 2-1 菱形销的尺寸D 36 68 820 2024 2430 3040 4050B d 0.5 d1 d2 d3 d4 d5 d61b1 2 3 3 3 4 5B 2 3 4 5 5 6 84. 确定菱形销的直径(1) 按公式 计算2min2inabXD2minX因 =0.1+0.03=0.13mmLdb=4mm； = mm20.15所以 =0.104mm2min2in34abXD采用修圆菱形销时，应以 代替 b 进行计算。1(2) 按公式 计算出菱形销的最大直径2max2inmid=10-0.104=9.896mm2axd(3) 确定菱形销的公差等级菱形销直径的公差等级一般取 IT6 或 IT7，因 IT6=0.009mm，所以 =2dmm。0.143洛阳理工学院毕业设计（论文）12第 3 章 夹紧装置设计在机械加工过程中，零件会受到切削力、离心力、惯性力等的作用。为了保证在这些外力作用下，工件仍能在夹具中保持已由定位元件所确定的加工位置，而不致发生振动和位移，在夹具结构中必须设置一定的加紧装置将零件可靠地夹牢。3.1 夹紧装置的组成与基本要求夹紧装置一般由动力源装置、中间传力装置机构、夹紧元件与夹紧机构所组成。设计夹紧装置时，一般应满足一下基本要求：1. 夹紧过程中不改变工件定位时所占据的正确位置。2. 夹紧力大小适当，既要保证加工过程中工件不会产生位移和移动，又要使工件不产生不允许的变形和损伤。3. 夹紧装置的自动化程度，应与工件的生产批量相适应。4. 结构要简单，力求体积小、重量轻、并有足够的强度；工艺性好便于制造与维修。5. 使用性能好，操作方便、省力、安全可靠。3.2 夹紧力的确定3.2.1 确定夹紧力的基本原则设计夹紧装置时，夹紧力的确定包括夹紧力的方向、作用点和大小三个要素。1. 夹紧力的方向(1) 夹紧力的方向应有助于定位稳定，且主夹紧力应朝向主要定位基面。(2) 夹紧力的方向应有利于减少夹紧力，以减少工件的变形、减轻劳动强度。洛阳理工学院毕业设计（论文）13(3) 夹紧力的方向应是工件刚性较好的方向。2. 夹紧力的作用点(1) 夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内，应尽可能使夹紧点与支承点对应，使夹紧力作用在支承上。(2) 夹紧力的作用点应选在工件刚性较好的部位。(3) 夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面，以防止零件产生振动和变形，提高定位的稳定性和可靠性。3. 夹紧力的大小夹紧力的大小，对于保证定位稳定、加紧可靠，确定加紧装置的结构尺寸，都有着密切的关系。3.2.2 切削力的计算查简明机床夹具设计手册可得，切削力的计算公式为：圆周分力 (3-1)0.7592cpFafK径向分力 (3-2).3轴向分力 (3-3)0.41fpf式中 ：背吃刀量，mm，在切断、割槽和成形车削时， 指切削刃的长pa pa度f：每转进给量，mm：修正系数pKmpKropr：考虑工件材料力学性能的系数p：考虑刀具几何参数的系数Kror则； =2mm，f=0.25mmpa在本次工序中采用硬质合金刀具对工件进行加工，其刀具的相关参数为：主偏角 =30，前角 =10，刃倾角 =5。r0s查简明机床夹具设计手册得，= =1.10， =1.08， =1.0， =1.0。mpK0.419()5KrpoprpK则 =1.101.081.01.0=1.188mrr洛阳理工学院毕业设计（论文）14将以上数据代入公式(3-1)得：圆周分力 =9022 1.188=757.7N0.7592cpFafK0.75查简明机床夹具设计手册得，= =1.10， =1.30， =1.0， =1.25。mpK0.41()5Krpoprp则 =1.101.301.01.25=1.79mrr将以上数据代入公式(3-2)得：径向分力 =530 0.251.79=625.9N0.953ppFaf0.92查简明机床夹具设计手册得，= =1.10， =0.78， =1.0， =0.85。mpK0.419()5KrpoprpK则 =1.100.781.00.85=0.73mrr将以上数据代入公式(3-3)得：轴向分力 =4512 0.73=378.2N0.451fpFaf 0.453.2.3 夹紧力的计算为了防止工件在受到夹紧力时产生变形，本次设计采用钩形压板对箱体底座进行夹紧，这样可以避免因夹紧力过大而使工件变形。查机床夹具设计手册 ，钩形压板的计算公式为：(3-4)k3LQ=W(1+)qH式中 ：实际所需夹紧力，NkW：夹压点到轴心线的距离，mmL：钩形压板的导向长度，mmH：摩擦系数 0.10.15：弹簧作用力，Nq由于本次设计工件的定位方式为一面两销，查机床夹具设计手册 ，为防止工件在切削力 F 作用下移动所需的加紧力 为：kW(3-5)0()kKF洛阳理工学院毕业设计（论文）15式中 ：圆柱销允许承受的部分切屑力对精加工： ；0F 0P对粗加工： 0JPbh：摩擦系数，见表 3-1：安全系数， ，其中 为各种因素的K0123456K06K安全系数，见表 3-2 及表 3-3。表 3-1 摩擦系数摩 擦 系 数 工件为加工过的表面 0.16工件为未加工过的毛坯表面（铸、锻件） ，固定支承为球面 0.20.25夹紧元件和支承表面有齿纹，并在较大的相互作用力下工作 0.70用卡盘或弹簧夹头夹紧，其夹爪为：光滑表面沟槽与切削力方向一直沟槽相互垂直齿纹表面0.160.180.300.400.400.500.701.0表 3-2 安全系数 的数值06K符号 考虑因素 系数值0K考虑工件材料及加工余量均匀性的基本安全系数 1.21.5粗加工 1.21加工性质精加工 1.02刀具钝化程度（详见表 3-2） 1.01.9连续加工 1.03K切削特点断续加工 1.2手动夹紧 1.34加紧力的稳定性机动夹紧 1.0续表 3-2符号 考虑因素 系数值洛阳理工学院毕业设计（论文）165K 操作方便 1.0手动加紧时的手柄位置操作不便 1.2接触点稳定 1.06仅有力矩作用于工件时与支承面接触情况接触点不稳定 1.5表 3-3 安全系数 (刀具钝化程度)2K2K加工方法 切削分力情况铸 铁 钢T 1.15 1.15钻 削 F1.0 1.0T 1.3 1.3粗扩( 毛坯)1.2 1.2T 1.2 1.2精 扩 F1.2 1.2c1.0 1.0p1.2 1.4粗车或粗镗 f1.25 1.6cF1.05 1.0p1.4 1.05精车或精镗 f1.3 1.01.61.8（含炭量小于 0.3%）圆周洗削（粗、精） F1.21.41.21.4（含炭量小于 0.3%）1.61.8（含炭量小于 0.3%）端面洗削（粗、精） 1.21.41.21.4（含炭量小于 0.3%）磨 削 F 1.151.2拉 削 1.5则=1.41.01.051.01.01.01.0=1.470123456cKK洛阳理工学院毕业设计（论文）17=5569.1N0()1.475.2ckKFW=1.41.01.41.01.01.01.0=1.960123456p=6133.8N0().9.2pk=1.41.01.31.01.01.01.0=1.820123456fKK=3441.6N0().87.2fkfFW取 最大值进行钩形压板夹紧力的计算。k= =7867.2N3(1)kLQqH3750.161.8()29洛阳理工学院毕业设计（论文）18第 4 章 液压传动装置设计4.1 液压传动技术的发展概况及组成液压与气动传动相对于机械传动来说是一门新兴技术。虽然从 17 世纪中叶帕斯卡提出静压传递原理、18 世纪末英国制造出世界上第一台水压机算起，已有几百年的历史，但液压与气动传动在工业上被广泛采用和有较大幅度的发展却是20 世纪中期以后的事情。近代液压传动是由 19 世纪崛起并蓬勃发展的石油工业推动起来的，最早实践成功的液压传动装置时舰艇上的炮塔转位器，其后才在机床上应用。第二次世界大战期间，由于军事工业和装备迫切需要反映迅速、动作准确、输出功率大的液压传动及控制装置，促使液压技术迅速发张。战后，液压技术很快转入民用工业，在机床。工程机械、冶金机械、塑料机械、农林机械、汽车、船舶等行业得到了大幅度的应用和发展。20 世纪 60 年代以后，随着原子弹、空间技术、电子技术等方面的发展，液压技术向更广阔的领域渗透，发展成为包括传动、控制盒检测在内的一门完整的自动化技术。现今，采用液压传动的程度已成为衡量一个国家工业水平的重要标志之一。液压传动的基本原理是在密闭的容器内，利用有压力的油液作为工作介质来实现能量转换和传递动力的。其中的液体称为工作介质，一般为矿物油，它的作用和机械传动中的皮带、链条和齿轮等传动元件相类似。液压传动系统的组成 ： 液压系统主要由：动力元件(油泵)、执行元件(油缸或液压马达)、控制元件(各种阀 )、辅助元件和定位夹紧机构等五部分组成。 (1) 动力元件 动力元件的作用是提供能满足预定要求的压力和流量的工作油液，以保证系统正常工作。 (2) 执行元件 执行元件的作用是将压力能转换为机械能，达到直接驱动夹具上的夹紧机构动作的目的。 (3) 控制元件 控制元件的作用是保证系统各部件准确地按设计要求完成负载过载保护切换空载这样一个循环过程。其中，方向阀：换向作用；稳洛阳理工学院毕业设计（论文）19压阀：稳压作用；过载保护阀：显示压力，保护流量，自动切断通路。 (4) 辅助元件 除上述三部分以外的其它元件，包括压力表、滤油器、蓄能装置、冷却器、管件及油箱等，它们是液压系统的主要附件。 (5) 定位夹紧机构 定位夹紧机构是使工作得到正确定位及可靠夹紧。4.2 液压传动的特点分析目前的夹紧装置方式主要是机械夹紧和液压夹紧，本次设计中选择了液压夹紧，因为它与机械夹紧装置相比主要存在以下的优点：1. 如在同等的体积下液压装置能不机械装置产生出更大的动力，在同等的功率下液压传动装置重量轻、体积小、结构紧凑。2. 便于实现无极调速且可实现大范围调速，一般可达到 100:12000:1 的传动比。3. 反应快、冲击小、工作平稳、易于实现高速起动制动和换向。4. 易控制易调节操纵方便，易与电气控制相结合用以实现远程控制和复杂顺序控制的自动化，实现过载保护。5. 液压传动具有自润滑自冷却作用，可减少因摩擦和高温产生的液压元件损坏，工作寿命较长。6. 液压元器件易于实现“三化”(系列化、标准化、通用化 )。可降低制造成本和使用成本并大大缩短了设计制作周期。4.3 液压系统中执行元件本次设计中对工件的夹紧方式则采用了液压夹紧。液压系统的执行元件选择了液压缸。它是一种把液体的压力能转换成机械能以实现直线往复运动的能量转换装置。4.3.1 液压缸的类型和特点液压缸结构简单，工作可靠，用途广发，种类繁多。根据结构特点分为活塞式、柱塞式、回转式三大类；根据作用方式分为单作用式和双作用式。洛阳理工学院毕业设计（论文）201. 双杆活塞缸如图 4-1 所示为钢筒固定式双杆活塞缸，它的进、出油口布置在缸筒两端，活塞通过活塞杆带动工作台移动，并且工作台移动范围等于活塞有效行程的三倍，占地面积大，仅适用于小型机床。图 4-1 缸筒固定式双杆活塞缸图 4-2 所示为活塞杆固定式双杆活塞缸。缸筒与工作台相连，活塞杆通过支架固定在机床上，工作台的移动范围等于活塞有效行程的二倍。图 4-2 活塞杆固定式双杆活塞缸因双活塞杆缸两端活塞杆直径相等，所以左右两腔有效面积相等。当分别向左、右腔输入相同的压力和流量时，液压缸左、右两个方向上输出的推力 F 和速度 v 相等，其表达公式为洛阳理工学院毕业设计（论文）21(4-1)21212()()(4mmFApDdp(4-2)2()vvq式中 ：液压缸的有效面积A：液压缸的有效机械效率m：液压缸的容积效率v：活塞直径D：活塞杆直径d：输入液压缸的流量q：进油腔压力1p：回油腔压力 22. 单杆活塞缸因单杠活塞缸左、右两腔有效面积 和 不等，因此当进油腔和出油腔压力1A2分别为 和 ，输入左、右两腔的流量均为 q 时，液压缸左、右两个方向的推力1p2和速度不相同。如图 4-3a 所示，当压力油进入无杆腔时，活塞上所产生的推力 和活塞运动1F速度 分别为1v(4-3)21121()()4mmFAppDd(4-4)12vvq如图 4-3b 所示，当压力油进入有杆腔时，作用在活塞上的推力 和活塞运动2F速度 分别为2v(4-5)221211()()4mmFAppDd(4-6)22()vvqd洛阳理工学院毕业设计（论文）22a b图 4-3 单杆活塞缸的速度与推力4.3.2 液压缸的组成液压缸的结构基本上可以分为缸筒和缸盖、活塞和活塞杆、密封装置、缓冲装置和排气装置五部分。一般地说，钢筒和缸盖的结构形式和其使用的材料有关。工作压力小于 10MPa 时使用铸铁，小于 20MPa 时使用无缝钢管，大于 20MPa 时使用铸钢或锻钢。密封装置主要有四种:1、间隙密封； 2、摩擦环密封；3、O 型圈密封；4、V 型圈密封。缓冲装置的工作原理是利用活塞或缸筒仔其走向行程终端是在活