气门摇臂轴支座加工工艺及夹具设计说明书

说明书任务书目录第一章、零件的工艺分析及生产类型 的确定 错误！未定义书签。零件的分析 .错误！未定义书签。(一) 零件的作用 .错误！未定义书签。(二) 零件的工艺分析 .错误！未定义书签。(三) 零件的生产类型 .4第二章、毛坯的选择与设计 51、确定毛坯种类 .52、确定铸件加工余量： .53、定毛坯尺寸 .64、 毛坯图 .6第三章、工艺规程的设计 7(一)、选择定位基准： .7(二)、零件表面加工方法的选择 .7（三）制定工艺路线 .8（四）工序设计 .12（五）确定切削用量及工时定额的计算 .151、 确定切削用量 .152、工时定额的确定 18第四章 夹具设计-144.1 问题的提出-144.2 夹具的设计-144.2.1 定位基准的选择-144.2.2 定位误差分析-144.2.3 夹紧装置的设计-154.2.4 切削力及夹紧力的计算-164.2.4.1 切削力的计算-164.2.4.2 夹紧力的确定-164.2.4.3 液压缸的选择-174.2.5 校验夹紧元件的强度-184.2.6 液压控制回路的确定-194.2.6.1 分析液压缸在夹具各工作过程的动作-194.2.6.2 液压回路的综合和整理-204.2.7 夹具的使用及维护-20第五章 结论-参考文献-致谢-一零件的分析（一） 零件的作用参照 p70（二）零件的工艺分析零件的材料为 HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削，为此以下是零件需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：1、 外圆的上端面以及与此孔相通的 11 的通孔，粗糙度均为 12.522、36mm 的下表面，粗糙度为 6.3。3、 外圆的前后端面，粗糙度为 3.2；前后端面倒 的角，粗糙度为 12.5；8 451以及 的通孔，粗糙度为 1.6，孔的轴线与 36mm 的地面的平行度为 0.05，且轴1线的圆跳动公差伪 0.1；4、 的前后端面，粗糙度为 2.5；前后端面倒 的角，粗糙度为 12.5；26 451以及 的通孔，粗糙度为 1.6，孔的轴线与 36mm 的地面的平行度为 0.05；1由上面分析可知，可以精加工 和 的外圆端面，然后以此作为基准采用专用夹286具进行加工，并且保证位置精度要求。再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度，并且此零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证，简单安排如下：将零件定位后再夹紧，加工出 和 的外圆端面，并钻出 的孔，两孔286168和的轴线互为基准，再以此加工出 ，然后钻出 的通孔，的 下 表 面的 上 端 面 和 m3最后翻转零件，深孔加工出 的斜油孔。3例 2（二） 零件的工艺分析由附图 1 得知，其材料为 HT200。该材料具有较高的强度，耐磨性，耐热性及减振性，适用于承受较大应力，要求耐磨的零件。该零件上主要加工面为上端面，下端面，左右端面，2-13mm 孔和 20（+0.1+0.06）mm 以及 3mm 轴向槽的加工。20（+0.1 +0.06）mm 孔的尺寸精度以及下端面 0.05mm 的平面度与左右两端面孔的尺寸精度，直接影响到进气孔与排气门的传动精度及密封，213mm 孔的尺寸精度，以上下两端面的平行度 0.055mm。因此，需要先以下端面为粗基准加工上端面，再以上端面为粗基准加工下端面，再把下端面作为精基准，最后加工 20（+0.1+0.06）mm 孔时以下端面为定位基准，以保证孔轴相对下端面的位置精度。由参考文献（1 ）中有关孔的加工的经济精度机床能达到的位置精度可知上述要求可以达到的零件的结构的工艺性也是可行的。例 3 见图(三) 零件的生产类型依据设计要求 Q=5000 台/年， n=1 件/ 台；结合生产实际，备品率 和 废品率 分别取10%和 1%代入公式得该工件的生产纲领N=5000 5000 件/ 年%)1()01(零件质量为，查表知其属于轻型，生产类型为中批。第二章、毛坯的选择与设计1、确定毛坯种类本零件选取的材料是 HT200，而且此零件外形较为简单，又属于中批生产，若选砂型手工造型生产，则效率低，铸件质量差，也不宜采用费用高，生产周期长的铸造复杂形状毛坯的熔模铸造，最后确定采用砂型机器造型，它有较高的生产效率，也能满足毛坯质量要求。确定毛坯，画毛坯零件合图（附图 2）根据零件材料确定毛坯为铸件，已知零件的生产纲领为 6000 件/年，通过计算，该零件质量约为 3Kg，由参考文献（5）表 14、表 13 可知，其生产类型为大批生产，毛坯的铸造方法选用砂型机器造型。此外，为消除残余应力，铸造后安排人工时效处理。参考文献（1）表 2.312；该种铸造公差等级为CT1011，MA-H 级。参考文献（ 1）表 2.3-12，用查表方法确定各表面的加工余量如下表所示：2、确定铸件加工余量：（1）求最大轮廓尺寸 根据零件图计算轮廓的尺寸，长 83mm，宽 37mm，高 62mm。（2）选择铸件公差等级查手册铸造方法按机器造型，铸件材料按灰铸铁，得铸件公差等级为 812 级取为 10级。（3）求铸件尺寸公差公差带相对于基本尺寸对称分布。（4）求机械加工余量等级查手册铸造方法按机器造型、铸件材料为 HT200 得机械加工余量等级 E-G 级选择 F级，查表得机械加工余量等级取 8 级。加工表面 基本尺寸 加工余量等级 加工余量数值 说明上端面 48mm H 4mm 单侧加工下端面 50mm H 3mm 单侧加工左端面 35mm H 3mm 单侧加工右端面 35mm H 3mm 单侧加工3、定毛坯尺寸上面查得的加工余量适用于机械加工表面粗糙度 Ra1.6 。Ra1.6m的表面，余量要适当加大。分析本零件，加工表面 Ra1.6 ，因此这些表面的毛坯尺寸只需将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，这时可取所查数据的小值）用查表法确定铸造各表面的的加工总余量，如下表：4、 毛坯图（1） 确定拔模斜度 根据机械制造工艺设计手册查出拔模斜度为 。10（2） 确定分型面 由于毛坯形状前后对称，且最大截面在中截面，为了起模及便于发现上下模在铸造过程中的错移所以选前后对称的中截面为分型面。（3） 毛坯的热处理方式 为了去除内应力，改善切削性能，在铸件取出后要做时效处理。简图 加工表面基本尺寸铸件尺寸公差机械加工余量(单侧)铸件尺寸22 上端面39 2.6 436 下端面39 2.6 4471.328 上端面37 2.6 428 下端面37 2.6 4451.326 上端面16 2.2 426 下端面16 2.2 4241.1第三章、工艺规程的设计(一) 、选择定位基准：1、粗基准的选择：本设计选尺寸为 的上端面为主要定位粗基准及尺寸为 36mm 的下表面为辅助m2定位粗基准。2、精基准的选择：考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，且本零件是杂类零件，根据零件形状结构和要求可知， 的孔为设计基准，为了避免由于基准不重合而产生的误差，应选027.18择 的孔为定位基准，即遵循“基准重合”原则，以 的前端面为辅助定位精027. m28基准。（一） 定位基准的选择：精基准的选择：气门摇杆轴支座的下端面既是装配基准又是设计基准，用它作为精基准，能使加工遵循基准重合的原则，实现 V 形块十大平面的定位方式（V 形块采用联动夹紧机构夹紧） 。20（+0.1 +0.06）mm 孔及左右两端面都采用底面做基准，这使得工艺路线又遵循“ 基准统一”的原则，下端面的面积比较大，定位比较稳定，夹紧方案也比较简单，可靠，操作方便。粗基准的选择：考虑到以下几点要求，选择零件的重要面和重要孔做基准。第一， 在保证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尽量均匀，此外，还要保证定位夹紧的可靠性，装夹的方便性，减少辅助时间，所以粗基准为上端面。镗削 20（+0.1 +0.06）mm 孔的定位夹紧方案：方案一：用一菱形销加一圆柱销定位两个 13mm 的孔，再加上底面定位实现，两孔一面完全定位，这种方案适合于大批生产类型中。方案二：用 V 形块十大平面定位V 形块采用联动夹紧机构实现对 R10 的外圆柱表面进行定位，再加底面实现完全定位，由于 13mm 孔的秒个精度不需要很高，故用做定位销孔很难保证精度，所以选择方案二。 方案 3 见图(二)、零件表面加工方法的选择本零件的加工表面有端面、内孔等，材料为铸铁。以公差等级和表面粗糙度要求，参考有关资料，其加工方法选择如下：（1） 内孔，公差等级为 IT8，表面粗糙度为 Ra1.6 ，毛坯孔未铸出。需进行027.8 m钻、扩、半精铰、精铰，并倒角。（2） 内孔，公差等级为 IT8，表面粗糙度为 Ra1.6 ，毛坯孔未铸出。需进行1.06 m钻、扩、半精铰、精铰，并倒角。（3） 前端面公差等级为 IT11，表面粗糙度为 Ra3.2 ，须粗铣，半精铣。8（4） 后端面公差等级为 IT11，表面粗糙度为 Ra3.2 ，须粗铣，半精铣。2 （5） 前端面公差等级为 IT14，表面粗糙度为 Ra12.5 ，粗铣即可。6 m（6） 后端面公差等级为 IT14，表面粗糙度为 Ra12.5 ，粗铣即可。（7） 上端面公差等级为 IT14，表面粗糙度为 Ra12.5 ，粗铣即可。2 （8） 上端面公差等级为 IT12，表面粗糙度为 Ra6.3 ，须粗铣，半精铣。m（9） 的孔公差等级为 IT14，表面粗糙度为 Ra12.5 可直接用钻头钻出。1（10） 的孔公差等级为 IT14，表面粗糙度为 Ra12.5 可直接用钻头钻出。3 （三）制定工艺路线定位与装夹见图根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用在镗床上配以夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。查机械制造工艺设计简明手册 ，选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：工艺路线一：工序 1：铸造工序 2：清砂工序 3：时效处理工序 4：立铣 上端面，粗铣，保证尺寸 ，Ra12.5mm025.43工序 5：立铣 36mm 下表面，粗铣、半精铣，保证尺寸 Ra6.3,916.0工序 6：钻 的，保证尺寸 ，Ra12.5127.01工序 7：粗铣、半精铣 外圆前端面，保证尺寸 ，Ra3.2m28m016.4粗铣、半精铣 外圆后端面，保证尺寸 ，Ra3.2.037粗铣、半精铣 外圆前端面，保证尺寸 ，Ra12.561.2 粗铣、半精铣 外圆后端面，保证尺寸 ，Ra12.5m26m021.6工序 8：钻、扩、铰 的孔，Ra1.618钻孔，保证尺寸 27.0扩孔，保证尺寸 m.05半精铣，保证尺寸 2.9417精铣，保证尺寸 0.8倒角， 45工序 9：钻、扩、较 的孔，Ra1.616钻孔，保证尺寸 m27.0扩孔，保证尺寸 .085半精铣，保证尺寸 2.91精铣，保证尺寸 m0.6倒角， 45工序 10：钻 的孔,保证尺寸 ,Ra12.5314.03工序 11：钳工去毛刺工序 12：终检工艺方案二：工序一：镗 定位夹紧方式如下图 1、 粗铣 圆柱前端面至 42 Ra12.528062.2、 半精铣 圆柱前端面至 41 Ra3.21.03、 粗铣 圆柱前端面至 20 Ra12.5652.4、钻 Ra12.527.015、钻 孔 Ra12.5.06、扩 孔至 Ra6.327. 07.857、扩 孔至 Ra6.3.01.08、半精铰 孔至 Ra3.27. 052.9419、半精铰 孔至 Ra3.20.85.010、精铰 至 Ra1.62.0941727.11、精铰 至 Ra1.65.0.6 12、粗铣 圆柱后端面至 38 Ra12.528062.13、半精铣 圆柱后端面至 37 Ra3.21.014、粗铣 圆柱后端面至 16 Ra12.5652.15、锪 的两端，保证倒角 ，Ra12.51416、锪 的两端，保证倒角 ，Ra12.581工序二：镗定位及夹紧方式如下图：1、粗铣 圆柱下端面至 44 Ra12.52062.2、半精铣 圆柱下端面至 43 Ra6.35.03、粗铣 圆柱上端面至 39 Ra12.5 62.4、钻 孔1工序三：1、钻 孔32、钳工去毛刺工序四：抽检方案 1 和方案比较分析，这两个方案可从保证质量、生产效率、经济成本三个方面来比较。保证质量方面：方案 1 中是先以 36mm 下平面和 上端面定位钻 的孔，再以21孔定位，钻出 的孔，因为 的孔要求精度不高，而 和 两孔要求精1668度相对来说比较高，故加工出的 和 两孔的精度不高，而方案 2 是先加工出18和 两孔，再以此定位、钻出 的孔，符合先主后次的原则，所以用方案 268加工出的零件质量相对方案 1 老说，质量高一些，更可靠。生产效率方面：方案 1 中 和 36mm 下平面相对方案 2 躲了一次安装，生产效率高，2方案 2 中是高速铣，相对方案 1 用加工时间短，其它基本相同，从生产效率上看，方案 2 优于方案 1.经济成本方面：方案 1 需要 7 把专用夹具，方案 2 只用一把专用夹具和一个通用夹具，其它消耗，两方案差不多，综合起来，方案 1 消耗多余方案 2.。故通过以上三个方面的分析，应选方案 2。一 （二） 制定加工工艺路线根据各表面加工要求，和各种加工方法能达到的经济精度，确定各表面及孔的加工方法如下：上端面：精铣。 下端面：粗铣左端面：粗铣精铣 右端面：粗铣精铣213mm 孔：钻孔。 3mm 轴向槽精铣20（+0.1+0.006）mm：钻孔粗镗精镗因左右两端面均对 20（+0.1+0.006）mm 孔有较高的位置要求，故它们的加工宜采用工序集中原则，减少装次数，提高加工精度。（四）工序设计1、选择加工设备与工艺装备（1）选择机床 ：根据不同的工序选择机床。工序一 中有工步有铣、钻、扩、铰、锪并且要求 ， 的两孔的尺寸027.181.06精度，位置精度，粗糙度都比较高，为了方便加工和保证加工精度，所以选择卧式镗床。卧式镗床的类型和技术参数如下：型号：TA617 主轴直径：70最大镗孔直径：200 主轴中心线至工作台距离：0-700工作台荷重：1600Kg 主轴转速：11.2-1400r/min 工作台行程：纵 900；横 900 电动机功率：主电机 4KW；总容量为 5.5电动机台数为：2，外形尺寸为 4060 2400 2470。TA617 主轴转速为：11.25、15、21、29、41、56、77、107、147、203、281、387、543、737、1017、1400（r/min）工序二 中工步为铣，根据加工面的定位夹紧方式选择卧式镗床，型号为 X62。主轴转速为：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 中为钻 孔钻 孔，可采用专用的分度夹具在立式钻床上加工选择立式13钻床 Z550主轴转速为：32、47、63、89、125、185、250、351、500、735、996、1400（r/min）（2）选择夹具 本零件除粗铣和半精铣，钻斜油孔为专用夹具外，其他各工序使用通用夹具即可。（3）选择刀具 根据不同的工序选择刀具。选用硬质合金铣刀，硬质合金钻头，硬质合金扩孔钻、硬质合金铰刀、硬质合金锪钻。加工铸铁零件采用 YG 类硬质合金，粗加工用 YG8，半精加工为 YG6。粗铣 圆柱前后端面的铣刀，粗铣 圆柱前后端面铣刀选择镶齿套式面铣刀，2826JB/T 7954-1999。D=80mm，D1=70mm d=27mm L=36mm L1=30mm，齿数为 10，材料为 YG8。半精铣 圆柱前后端面的铣刀选择镶齿套式面铣刀，JB/T 7954-1999。D=80mm，D1=70mm d=27mm L=36mm L1=30mm，齿数为 10，材料为 YG6。钻 、 孔分别选择 、 15 的莫式锥柄麻花钻。27.0127.0517扩 孔至 、扩 孔至 的扩孔钻分别为选择硬质合金.0.082.0507.85锥柄扩孔钻，d 分别为 18mm 和 16mm。半精铰 孔至 ，半精铰 孔至 ， 精铰07.51052.94107.1052.941至 精铰 至 选用硬质合金锥柄铰刀。GB/T4252-02.9472.08.0027.61984粗铣 圆柱下端面至 44 粗铣 圆柱上端面至 39 选择镶齿套式面铣刀，062.062.JB/T 7954-1999。D=80mm，D1=70mm d=27mm L=36mm L1=30mm，齿数为 10，材料为 YG8。半精铣 圆柱下端面至 43 选择镶齿套式面铣刀，JB/T 7954-1999。D=80mm，D1=70mm 2025.d=27mm L=36mm L1=30mm，齿数为 10，材料为 YG6。钻 的孔用 莫式锥柄麻花钻。钻 孔选择 的直柄麻花钻。13锪倒角用高速钢外锥面锪钻，用于孔口倒角或去毛刺（4）选择量具 本零件为中批生产，一般情况下尽量采用通用量具。根据零件表面的精度要求、尺寸和形状特点，参考有关手册，选择量具如下表：工序 工步 加工面尺寸 尺寸公差 量具1 42 0.622 38 0.163 20 0.524 170.275 50.276 8.0.077 10.078 94.70.0529 50.05210 180.02711 60.02712 39 0.6213 37 0.016一14 0.052050 范围游标卡尺塞规050 范围游标卡尺塞规1 44 0.622 43 0.253 39 0.62二4 10.25050 范围游标卡尺塞规三 2 30.43 塞规2、确定工序尺寸前面已经确定了各加工表面的总加工余量，应将毛坯余量分为各工序加工余量，然后由后往前计算工序尺寸。中间工序尺寸的公差按加工方法的经济精度确定。本零件工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度见下表：工序 工步 加工面尺寸 尺寸公差 加工余量 表面粗糙度1 42 0.62 3 12.52 38 0.16 1 3.23 20 0.52 4 12.54 170.2717 12.55 50.27 15 12.56 8.0.07 0.85 6.37 10.07 0.856.38 94.70.0520.093.29 50.052 0.09 3.210 180.027 0.06 1.611 60.027 0.06 1.612 39 0.62 3 12.513 37 0.016 1 3.2一14 0.052 4 12.51 44 0.62 3 12.52 43 0.25 1 6.33 39 0.62 4 12.5二4 10.25 1112.5三 1 30.43 3 12.5（五）确定切削用量及工时定额的计算1、 确定切削用量工序一：铣 前后断面，钻、扩、铰 的孔268、 161、加工条件：（1）.工件材料：HT200, b =170240MPa，铸造;（2）.加工要求：单侧加工余量 4mm;（3）.机床：TA617 卧式镗床；（4）.刀具：YG6 硬质合金面铣刀，选择镶齿套式面铣刀， D=80mm，D1=70mm d=27mm L=36mm L1=30mm，齿数为 10 2. 切削用量工步 1：（1）确定切削深度 ap因为余量较小，故选择 ap=4mm，一次走刀即可完成。（2）确定每齿进给量 fz查表得：fz=0.2-0.29mm/z 取 0.2mm/z。f=z fz=10 0.2=2mm 查表 Vc=64m/min主轴转速 n= r/min，查表得 n=281r/min，258014.36计算 Vc= m/min 712工步 3、13、14 同工步 1工步 2（1）确定切削深度 ap因为余量较小，故选择 p=1mm，一次走刀即可完成。（2）确定每齿进给量 fzfz=0.1mm/z， f=z fz=10 0.1=1mm/r 查表得 Vc=124m/min，主轴转速 n= r/min495801.32查表得 n=534r/min，计算 Vc= m/min354工步 6 同工步 5工步 4确定切削深度 ap，选择 p=8.5mmf= 0.1mm/r 查表 Vc=60m/min主轴转速 n= r/min，1247.360查表得 n=1017r/min计算 Vc= m/min 。51工步 5确定切削深度 ap，p=7.5mmf= 0.1mm/r Vc=50m/min主轴转速 n= r/min106254.3查表得 n=1017r/min计算 Vc= m/min 。8107工步 6确定切削深度 ap，p=0.425mmf= 0.1mm/r 查表 Vc=60m/min主轴转速 n= r/min1247.360查表得 n=1017r/min计算 Vc= m/min 。51工步 7确定切削深度 ap，p=0.425mm f= 0.1mm/r 查表 Vc=50m/min主轴转速 n= r/min106254.3查表得 n=1017r/min计算 Vc= m/min 。8107工步 8确定切削深度 ap，p=0.045mmf= 0.4mm/r 查表 Vc=10m/min主轴转速 n= r/min1784.30查表得 n=147r/min计算 Vc= m/min 。17工步 9确定切削深度 ap，p=0.045mmf= 0.4mm/r Vc=10m/min主轴转速 n= r/min1964.30查表得 n=203r/min计算 Vc= m/min 。2工步 10p=0.03mm， f= 0.4mm/r 手动进给。工步 11p=0.03mm， f= 0.4mm/r 手动进给。工步 15 锪 的倒角16p=0.75，f=0.22mm/r, Vc=12 m/min主轴转速：n= r/min2.184.3.0查表得：n=232r/min计算 Vc=13.2 m/min 。工步 16 锪 的倒角1p=0.75，f=0.22mm/r, Vc=12 m/min主轴转速：n= r/min19204.3.61查表得：n=232r/min计算 Vc=54.6 m/min 。2、工序二切削用量工步 1（1） 确定切削深度 app=3mm（2） 确定每齿进给 fz：查表得 fz=0.2-0.29mm/z 取 0.2mm/z， f=z fz=10 0.2=2mm 查表 Vc=64m/min主轴转速 n= r/min 查表得 n=235r/min，计算 Vc=258014.36m/min905工步 2（1）确定切削深度 app=3mm（2）确定每齿进给 fz：查表得 fz=0.1mm/z， f=z fz=10 0.1=1mm/r Vc=124m/min 主轴转速 n= r/min，查表得 n=600r/min，计算495801.32Vc= m/min51084.36工步 3 同工步 1工步 4p=5.5mm， f= 0.1mm/r Vc=50m/min 主轴转速 n= r/min，查表得 n=1400r/min，计算 Vc=148.350m/min4810.33、工序三切削用量工步 1p=1.5mm， f= 0.1mm/r Vc=10m/min 主轴转速 n= r/min，查表得 n=1017r/min，计算 Vc=106234.m/min 。6.91034.72、工时定额的确定1）工时定额的计算工时定额是指完成零件加工的就一个工序的时间定额NTTzxbfjd /其中： 是指但见时间定额是指基本时间（机动时间） ，通过计算求得j是指辅助时间，一般取（1520）% ； 与 和称为作业时间fTjTjf是指布置工作时间，一般按作业时间的（27）%估算b是指休息及生理需要时间，一般按作业时间（24）%估算x是准备与终结时间，大量生产时，准备与终结时间忽略不计zTN 是指一批零件的个数下表是各个工步基本时间的计算公式及其结果：工序工步 计算公式 计算结果（min）1 0.142 0.143铣： nflTj21 )31(5.021ead=90 ：铣削宽度 d：铣刀直径Kea 0.0934 0.115 0.116 0.0767 0.0568 0.0499 0.0910 0.5311钻： ：（14）nflTj21 )21(cot1Dl扩、铰： nflj21 )21(cot11d0.4912 0.2913 0.11工序一14铣： nflTj21 )31(5.021ead=90 ：铣削宽度 d：铣刀直径Kea 0.1815 0.07616 锪： ：（12）nflTj10.0581 0.0632 0.233 0.07工序二4铣： flj21 )31(5.021ead=90 ：铣削宽度 d：铣刀直径Kea钻： ：（14）nflTj21 )21(cot1Dl0.09工序三1 钻： ：（14）nflj21 )21(cot1l0.058第五章 夹具设计-144.1 问题的提出 -144.2 夹具的设计 -144.2.1 定位基准的选择-144.2.2 定位误差分析-144.2.3 夹紧装置的设计-154.2.4 切削力及夹紧力的计算-164.2.4.1 切削力的计算-164.2.4.2 夹紧力的确定-164.2.4.3 液压缸的选择-174.2.5 校验夹紧元件的强度 -184.2.6 液压控制回路的确定 -194.2.6.1 分析液压缸在夹具各工作过程的动作 -194.2.6.2 液压回路的综合和整理-204.2.7 夹具的使用及维护-20参考：3 专用夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度。在加工杠杆零件时，需要设计专用夹具。根据任务要求中的设计内容，需要设计加工工艺孔 25 夹具、铣宽度为30mm 的下平台夹具及钻 M8 底孔夹具各一套。其中加工工艺孔的夹具将用于组合钻床，刀具分别为麻花钻、扩孔钻、铰刀对工件上的工艺孔进行加工。铣宽度为 30mm 的下平台将用于组合铣床，刀具为硬质合金端铣刀 YG8 对杠杆的25 孔下表面进行加工。钻 M8 底孔夹具采用立式钻床，先用麻花钻钻孔，再用丝锥攻螺纹。3.1 加工工艺孔 25 夹具设计本夹具主要用来钻、扩、铰工艺孔 25。这个工艺孔有尺寸精度要求为+0.023，表面粗糙度要求，表面粗糙度为 ，与顶面垂直。并用于以1.6aRm后各面各孔加工中的定位。其加工质量直接影响以后各工序的加工精度。本到工序为杠杆加工的第二道工序，加工到本道工序时只完成了杠杆下表面的粗、精铣。因此再本道工序加工时主要应考虑如何保证其尺寸精度要求和表面粗糙度要求，以及如何提高劳动生产率，降低劳动强度。3.1.1 定位基准的选择由零件图可知，工艺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应与顶面垂直。为了保证所钻、铰的孔与顶面垂直并保证工艺孔能在后续的孔系加工工序中使各重要支承孔的加工余量均匀。根据基准重合、基准统一原则。在选择工艺孔的加工定位基准时，应尽量选择上一道工序即粗、精铣 25 下表面工序的定位基准，以及设计基准作为其定位基准。因此加工工艺孔的定位基准应选择选用 45 外圆面作为定位基准，用 V 型块定位限制 4 个自由度。再以 25 下表面加 3 个支撑钉定位作为主要定位基面以限制工件的三个自由度。为了提高加工效率，根据工序要求先采用标准高速钢麻花钻刀具对工艺孔25 进行钻削加工；然后采用标准高速钢扩孔钻对其进行扩孔加工；最后采用标准高速铰刀对工艺孔 25 进行铰孔加工。准备采用手动夹紧方式夹紧。3.1.2 切削力的计算与夹紧力分析由于本道工序主要完成工艺孔的钻、扩、铰加工，而钻削力远远大于扩和铰的切削力。因此切削力应以钻削力为准。由参考文献9得：钻削力 6.08.2HBDfF钻削力矩 .91T式中： 25Dm231875323minaxmax 1.0rf 0.80.626512375.2FN.9.14Tm本道工序加工工艺孔时，工件的 45 外圆面与 V 形块靠紧。采用带光面压块的压紧螺钉夹紧机构夹紧，该机构主要靠压紧螺钉夹紧，属于单个普通螺旋夹紧。根据参考文献11可查得夹紧力计算公式：式（3.1）0 12()ZQLWrtgt式中： 单个螺旋夹紧产生的夹紧力（N） ；0原始作用力（N） ；作用力臂（mm） ；L螺杆端部与工件间的当量摩擦半径（mm） ；r螺杆端部与工件间的摩擦角（） ；1螺纹中径之半（mm） ；Z螺纹升角（） ；螺旋副的当量摩擦角（） 。2由式（3.1）根据参考文献11表 1-2-23 可查得点接触的单个普通螺旋夹紧力：035018954(1)WN3.1.3 夹紧元件及动力装置确定由于杠杆的生产量很大，采用手动夹紧的夹具结构简单，在生产中的应用也比较广泛。因此本道工序夹具的夹紧动力装置采用手动夹紧。采用手动夹紧，夹紧可靠，机构可以不必自锁。本道工序夹具的夹紧元件选用带光面压块的压紧螺钉。旋紧螺钉使其产生的力通过光面压块将工件压紧。带光面压块的压紧螺钉的结构如图 3.1 所示。图 3.1 带光面压块的压紧螺钉3.1.4 钻套、衬套、钻模板及夹具体设计工艺孔的加工需钻、扩、铰三次切削才能满足加工要求。故选用快换钻套（其结构如下图所示）以减少更换钻套的辅助时间。根据工艺要求：工艺孔25mm 分钻、扩、铰三个工步完成加工。钻、扩、铰，加工刀具分别为：钻孔22mm 标准高速钢麻花钻，磨出双锥和修磨横刃；扩孔24.7mm标准高速钢扩孔钻；铰孔 mm 标准高速铰刀。0.235根据参考文献11表 2-1-47 可查得钻套孔径结构尺寸如图 3.2 及表 3.1 所示。图 3.2 快换钻套表 3.1 铰工艺孔钻套结构参数如下表：Dd H 公称尺寸 公差 12Dh1m1r22 25 30+0.021+0.00846 42 12 5.5 18 18 29.5 55衬套选用固定衬套其结构如图 3.3 所示。图 3.3 固定衬套衬套选用固定衬套其结构参数如表 3.2 所示。表 3.2 固定衬套的结构尺寸d D公称尺寸 允差H公称尺寸 允差C 130+0.041+0.02025 42+0.033+0.0171 3根据参考文献11表 2-1-27 固定 V 型块的结构及主要尺寸如图 3.4 及表 3.3 所示。图 3.4 V 型块表 3.3 V 型块的主要尺寸N D B H L l l A A1 d d1 d2 h b42 45 52 20 68 20 14 26 22 10 11 18 10 12注：T=L+0.707D-0.5N钻模板选用固定式钻模板，工件以底面及 45 外圆面分别靠在夹具支架的定位快及 V 型块上定位，用带光面压块的压紧螺钉将工件夹紧。夹具体的设计主要考虑零件的形状及将上述各主要元件联成一个整体。这些主要元件设计好后即可画出夹具的设计装配草图。整个夹具的结构见夹具装配图 ZJZ-01 所示。3.1.5 夹具精度分析利用夹具在机床上加工时，机床、夹具、工件、刀具等形成一个封闭的加工系统。它们之间相互联系，最后形成工件和刀具之间的正确位置关系。因此在夹具设计中，当结构方案确定后，应对所设计的夹具进行精度分析和误差计算。由工序简图可知，本道工序由于工序基准与加工基准重合，又采用顶面为主要定位基面，故定位误差 很小可以忽略不计。本道工序加工中主要保证wd工艺孔尺寸 mm 及表面粗糙度 。本道工序最后采用铰加工，0.235 1.6aRm选用标准高速铰刀，直径为 mm，并采用钻套，铰刀导套孔径为0.235，外径为 同轴度公差为 。固定衬套采0.3921dm.1D0.5用孔径为 ，同轴度公差为 。.46 .该工艺孔的位置度应用的是最大实体要求。即要求：（1）各孔的实际轮廓受最大实体实效边界的控制即受直径为 的理想圆柱面的25.124.9m控制。 （2）各孔的体外作用尺寸不能小于最大实体实效尺寸 。 （3）当各5孔的实际轮廓偏离其最大实体状态，即其直径偏离最大实体尺寸 时可将2偏离量补偿给位置度公差。 （4）如各孔的实际轮廓处于最小实体状态即其实际直径为 时，相对于最大实体尺寸 的偏离量为 ，5.03m250.此时轴线的位置度误差可达到其最大值 。即孔的位置0.1.3.1m度公差最小值为 。.1工艺孔的尺寸 ，由选用的铰刀尺寸 满足。0.23 0.58工艺孔的表面粗糙度 ，由本工序所选用的加工工步钻、扩、铰满6aR足。影响两工艺孔位置度的因素有（如下图所示）：（1）钻模板上两个装衬套孔的尺寸公差： m05.1（2）两衬套的同轴度公差： 05.2（3）衬套与钻套配合的最大间隙： 3.42.2（4）钻套的同轴度公差： .4（5）钻套与铰刀配合的最大间隙： 5.95.08.31222134507wdm所以能满足加工要求。3.1.6 夹具设计及操作的简要说明钻铰 25 孔的夹具如夹具装配图 ZJZ-01 所示。装卸工件时，先将工件放在定位块上；再把工件向固定 V 行块靠拢，用带光面压块的压紧螺钉将工件夹紧；然后加工工件。当工件加工完后，将带光面压块的压紧螺钉松开，取出工件。设计小结通过本次设计过程，我对机械制造技术基础，机械制造装备设计和大部分专业课知识进行了复习，加深了对专业课知识的认识，同样了解到了自己在知识实际运用方面的不足。在设计中，我通过查寻各种资料，结合所学知识，在老师的指导下掌握了夹具设计的过程方法，更加深该了机械行业需要严谨态度的认识。本次设计对以后的专业课设计，毕业设计都起到了很大的作用，同样为以后工作打下了基础。3.1.3 夹紧元件及动力装置确定由于杠杆的生产量很大，采用手动夹紧的夹具结构简单，在生产中的应用也比较广泛。因此本道工序夹具的夹紧动力装置采用手动夹紧。采用手动夹紧，夹紧可靠，机构可以不必自锁。本道工序夹具的夹紧元件选用带光面压块的压紧螺钉。旋紧螺钉使其产生的力通过光面压块将工件压紧。带光面压块的压紧螺钉的结构如图 3.1 所示。图 3.1 带光面压块的压紧螺钉3.1.4 钻套、衬套、钻模板及夹具体设计工艺孔的加工需钻、扩、铰三次切削才能满足加工要求。故选用快换钻套（其结构如下图所示）以减少更换钻套的辅助时间。根据工艺要求：工艺孔25mm 分钻、扩、铰三个工步完成加工。钻、扩、铰，加工刀具分别为：钻孔22mm 标准高速钢麻花钻，磨出双锥和修磨横刃；扩孔24.7mm标准高速钢扩孔钻；铰孔 mm 标准高速铰刀。0.235根据参考文献11表 2-1-47 可查得钻套孔径结构尺寸如图 3.2 及表 3.1 所示。图 3.2 快换钻套表 3.1 铰工艺孔钻套结构参数如下表：Dd H 公称尺寸 公差 12Dh1m1r22 25 30+0.021+0.00846 42 12 5.5 18 18 29.5 55衬套选用固定衬套其结构如图 3.3 所示。图 3.3 固定衬套衬套选用固定衬套其结构参数如表 3.2 所示。表 3.2 固定衬套的结构尺寸d D公称尺寸 允差H公称尺寸 允差C 130+0.041+0.02025 42+0.033+0.0171 3根据参考文献11表 2-1-27 固定 V 型块的结构及主要尺寸如图 3.4 及表 3.3 所示。图 3.4 V 型块表 3.3 V 型块的主要尺寸N D B H L l l A A1 d d1 d2 h b42 45 52 20 68 20 14 26 22 10 11 18 10 12注：T=L+0.707D-0.5N钻模板选用固定式钻模板，工件以底面及 45 外圆面分别靠在夹具支架的定位快及 V 型块上定位，用带光面压块的压紧螺钉将工件夹紧。夹具体的设计主要考虑零件的形状及将上述各主要元件联成一个整体。这些主要元件设计好后即可画出夹具的设计装配草图。整个夹具的结构见夹具装配图 ZJZ-01 所示。3.1.5 夹具精度分析利用夹具在机床上加工时，机床、夹具、工件、刀具等形成一个封闭的加工系统。它们之间相互联系，最后形成工件和刀具之间的正确位置关系。因此在夹具设计中，当结构方案确定后，应对所设计的夹具进行精度分析和误差计算。由工序简图可知，本道工序由于工序基准与加工基准重合，又采用顶面为主要定位基面，故定位误差 很小可以忽略不计。本道工序加工中主要保证wd工艺孔尺寸 mm 及表面粗糙度 。本