WJ025-01-4F气缸体加工工艺与工装设计【原创设计】
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本科毕业设计 外文文献及译文 院 （部）： 专 业： 班 级： 姓 名： 学 号： 1 外文文献 : 2011) 16:86 89 011 . H. Y. K. . of a is he a a s 25 it an to A is of of a is a To of of we an of is a is to in In an we in up a at we in on on 2 of a we a no or on of a a 1). a of is or of is on on of As 2, is on on is by a DC a of a is an of of s of an to We in on 2 on he of is of in of a in a is a of a is of of a 5 5, 2011 S. *) 271. K. . o. . in at 67 29, 2011 87 of a of is of of be by be it up an 2a, of = 0.3 m = m, is is of of as 3. is m, if it is .1 is a is a is to a is by a I A a is By nd rd is 文文献及译文 3 in nd rd is a AN a of an to of a rd 3 to rd st to nd to on rd to a a of m. of is of a To of of by a 3-D by a 3-D 1. 2. 3rd of a b of is by C on 9 of of of 3. 3D fi of a on a a b 8 to s of by .2 m/.2 m/s m of 4, 5, . of of of to .2 m/s. a of .5 s to a 3D” by a 3D by on 5, we of in D () () ( ( ) ( We fi in of by m of of 文文献及译文 4 of an by on on of a 9 of in to be as of at ni is of of i. be in We of on in by 9 on is on on o it be on an be by of of a a to of on on a BS a of by a .2 m/s2 .2 m/s m of of 7, of (2b). in of of is a in on in in no of to a of n to rd a An by a DC a 24-V at a m/s. of m. 4. 5. 6. of 7. in a b c d 8. he is 8. In 文文献及译文 5 a m, 4 he of a on on an a rd a of on an on rd a a we to in a to . , et 2009) of 009, 1. , et 2006) of of to of of 006 . , et 2006) of on of 267 1268 4. , , , et 2006) of of 006 . , , , et 2005) on a of of 005 . , , , et 2008) of of 008, 60 163 8. , , , et 2010) of a of 010, 55 463 9. , , , et 2010) of a of 文文献及译文 6 中文译文 : 人工生命的机器人（ 2011） 16:8689011 . H. Y. K. . 个新的修剪机器人的实验研究进展 在 日本只有一个商业产品。 这台 机螺旋 地 爬上一棵树使用电锯 修剪树枝 。然而，机器的重量（ 25 公斤）和 缓 慢 的 速度阻碍它 成为解决森林危机的 最佳解决方案。一个轻量级的平台是必需的，因为在日本，大部分山脉有陡峭的山坡，一个修剪机器人运输是一项艰巨的任务。以提前修剪机器人的艺术状态，我们 提出 一 个创新的修剪机器人 对于外面大多数的树都能高效工作 。 它的 轮 系 机构的设计 是为了适应于 混合爬山，即，机器人能够开关之间的直线和螺旋 爬 升。该方法保证了 机器人的 轻量化和高爬的速度特征在早期的出版物，我们介绍了基本的设计概念和描述的原型实验机器人了。此外，混合爬山法已经证明，该修剪机器人可以 高速的 爬上 爬 下 大 树。在这里，我们报告我们开发机器人的进展，专注于直爬， 善于 不平坦的表面上的 工作 ，和修剪。 2 先进的 修剪机器人随着建设轻修剪的终极目标机器人，我们已经开发了一种新型的爬山法，采用无压或抓机制，而是依靠机器人本身的重量，像 日本传统的伐木工不会爬树的时候（图 1）。该用的一套杆和绳子，这是所谓的 不握不住或抓住树 干 ，而他的质量中心位于树。是的，该可以用自己的重量停留在树上。基于这一新的林业产业的设计概念和要求，修剪机器人 有了很大的发展 。如图 2 所示，该机器人配备了四主动轮。轮 1 和 2 位于上侧 ， 轮 3 和 4 位于下侧。每个轮由直流伺服电机、蜗轮驱动 。 摘要 本文介绍了一个伐木工的发展 像修剪机器人。攀登主要是模仿在日本的登方法。机器人的主要功能包括 对 外面的树 进行修剪工作 ，和一个创新的爬山策略融合 直线和螺旋式攀升 的方式 。这种新颖的设计带来了轻量化和高爬升速度特征的修剪机器人。我们报告我们在发展机器人进展，针对直爬，不平坦的表面上的 工作、 修剪。 关键词 修剪机器人 爬壁机器人 1 引言 日本木材工业已经进入下降的原因 ， 木材价格下降和林业工人老龄化迅速。这导致了森林的破 坏 ，导致在暴雨和山体滑坡的 破坏 山村 地区 。然而，在一个适当的配平状态修剪树 是 值得在上面投资的， 因为其 形成 一个美丽的表面形成年轮。 一个修剪机器人的发展 对 可持续森林管理的创新是很重要的。研究开发 的 修剪机器人 15已经很少见了 。 2011 年 2 月 25 日 机械工程系，丰田民族院校丰田 471知县，日本 电子邮件： 崎 . K. 人与信息系统工程系，岐阜大学，岐阜县，日本 限公司，日本 外文文献及译文 7 雪蛤 业有限公司，岐阜县，日本 这部分工作是在第十六届国际研讨会在人工生命与机器人 项目展现的 ，日本，一月 27日 29日 ， 2011 年。 87 电池 ， 质量中心位于一个错误 的边缘 ，由于摩擦系数不明确、质量中心的位置可能被干扰。 例如，机 器人会倾斜，当它爬上一个不均匀的表面。在图 2a，质心定位参数 H = 和W = ，其中 H 为上轮和下侧面之间的距离轮，和 W 的表面之间的距离躯干和质量中心，如图 3 所示。分析表明机器人当 D 为 ，即使它倾斜约 德。控制器使用一个 构成 ， 配备了无线局域网。该控制器能够通信数据 /命令与个人电脑通过无线局域网。每一轮由速度 制。通过一个高通滤波器的速度反馈输入附加。通过与第二个原型比较，第三原型重量轻，除控制器和电池。同时，控制器和电源分布在外部的第二个原型。第三原型也配备一个无 线局域网和电锯。虽然的电锯细节在这里省略了，实验表明一个分支使用第三切削原型。 3 实验 三实验进行评估的第三个原型。第一个实验是对其基本性能。第二个实验是评价其在不平坦的表面 的 性 能。 第三实验表明机器人是否可以修剪树枝。所有的实验使用替代树在室内进行。替代树直径的是 的摩擦系数 有效的替代树大约是 是小于这一自然的树。收集实验数据 包括 ，该电机电流，机器人的位置和方向，机器人的测定 ， 测量电机电流 。 使用分流电阻。测定位置 的 一个三维位置测量装置（ 数字）。用三维定位测量定位传感 器（ 外文文献及译文 8 图 1。爬树方法使用 图 2。第三修剪机器人原型。照片图像。 B 像 还原机制具有非回驾驶性能。每个车轮的转向角度也由直流驱动 ,伺服电机和蜗轮减速机构。 在分析的基础上， 79 质量中心位于外树与控制器的重量 。 图 3。对一棵树的修剪机器人三维图。侧视图 。 俯视图 本性能 直爬实验进行评估 ， 机器人的基本性能。这四个预期的速度轮子是由梯形的简介。加速度 / 速度为 /秒 ， 车轮半径 ， 。 实验结 果显示在图。 4， 5，和 6。图 4 显示了机器人的速度。各自的速度从旋转编码器的值计算出轮。机器人能爬在 /秒。虽然有一个约 于控制法启动延迟，这是一个问题。图 5 显示移动的距离。 它 的 实现 是由一个三维位置测量设备，和移动的距离每轮计算 从价值上的旋转编码器。在图 5 中，我们发现三种类型的错误：在距离误差的感动每一轮的三维位置测量之间装置（ 间的误差；轮 1（或 3）和 2（或轮 4）（ 轮 1 和轮3 之间的误差（误差之间的 2 和 4 轮轮）（ 我们考虑了两这些错误的可能原因。第一个是差异在每一轮的变形。移 动的距离按 的半径为每个车轮 的每一圈 。车轮是由聚氨酯 合成的 管 ， 它是作用在它变形的力。 它的 变形量的大小取决于力。从理论上分析， 79级在第三原型的力量往往是如下。的正常力近质心变得大于在对面的力。因此，填充扶手椅外文文献及译文 9 形 = 认为是，在法国是正常的力的大小第一轮（ （ 以这样解释。我们认为原因是滑移（ 干上的车轮。图 6 显示了电流在轮毂电机，这是由并联测量电阻。理论分析也表明，在下侧切向力大于上面。图 6 倾向于理论分析 ， 不平坦的表面上安全使用的机器人 正常工作 ，它 必须在不平的树是强大的树干。总是会有由增长引起的颠簸一个修剪枝的遗迹。因此，直爬坡实验进行评估颠簸在树干修剪机器人的性 能 。这个实验在一个替代的凹凸进行。采用 料，和大于天然凹凸。在四轮所需的速度是由一个梯形了简介。加速度为 / 速度为 /秒，每 半径的车轮。 实验结果如图 7 所示，其中显示角度 1 的轨迹和 2（参见图 2B）。 2 角旋转对所有病例加方向，指示这个控制箱上升。这意味着，大众走向树中心。质量中心也走向了树当 1 角方向旋转正方向。这意味着减少摩擦力使机器人在树上。然而，在 2 个 轮子的电流和 4 均大于在实验中连续电流。因此，有没有危险的机器人跌倒。此外，这些角度回到原来的方向，即使角度 1 和 2 发生了当一轮了凹凸。这些结果显示了良好 的 性 能。 剪试验 进行实验，发现无论是第三原型可以修剪树枝。一个附加的电锯是由一个 24V 蓄电池直流电机驱动。机器人爬上螺旋的速度在 /秒的直径的树该目标分为 。 图 7。在每一种情况下滚角和俯仰角。一轮 1 过去的凹凸， B 轮 2 通过凹凸， C 轮 3 通过凹凸， D 轮 4 通过凹凸图 8。机器人与修剪修剪试验 ， 实验的场景如图 8 所示。在这个实验中， 树枝被切 断，只留下一个短暂的残这是小于 ，与树干没有受伤。 4 结论 一个伐木工像修剪的发育进程 ， 机器人已经被描述，针对直爬，其在不平坦的表面行为，修剪树枝。的实验表明，直爬第三原型给了一个很好的基本性能。攀爬的结果在不平坦的路面上试验中表现出良好的鲁棒性颠簸，因为真正的树最凸起的小比实验碰撞。此外，修剪试验 还表明第三的原型可以修剪树枝从一棵树。在今后的工作中，我们希望在实际环境中的机器人测试，试着做一些进一步的改进。 外文文献及译文 10 工具书类 1。张军军， 等人 2009 年开发 行道树爬壁机器人 木本 。 2009 促进了 程序， 107 的发展。 2。 ， 等人 2006 年发展了 结构测量 抓树 力 修剪 树，攀爬修剪机器人 木本 （日本）。2006 年开展 程序 与 机器人与机电一体化 会议。 3。 ， 等人 2006 年开发 攀树和修剪机器人木本。执行器布置在臂端 为了 旋转运动（日本）。 促进了 268 4。 , , ， 等人 （ 2006）评 估了 树枝修剪机器人地图构建系统 的绩效 （日本 ） 。 在 2006 年 开展了 程序和机器人机电一体化 会议。 5。 , , ， et 2005） 研究用于机器人的 修剪系统： 发展了 机器人样机 单元 （日本）。 开展了 机器人 2005 日本机械学会与机电一体化 会议。 6。圣隶 工 业。 。 2011 年 5 月可以访问 7。 , , ， 等人 （ 2008）分析与实验新型爬山法。 开展了 2008， 60163 的 议 。 8。 , , ， 等人 （ 2010） 开发 一个用其自身的重量 的 修剪机器人。 促进 455010， 63 行业的发展 9。 , , ，等人（ 2010）开发的一个 利用 自身的重量 的 修剪机器人（日本）。 促进着 古屋 的发展。 广 东技术师范学院 天河学院 本科毕业 论文（设计） 任务书 系 别 机电工程 学院 专业 车辆工程（汽车设计与制造方向） 班级 汽车设计 学生姓名 学号 指导教师 职称 教授 题 目 4F 气缸 体加工工艺与工装设计 论文（设计）的主要任务与具体要求 （有实验环节的要提出主要技术指标要求） 该课题首先对目前箱体类零件加工工艺与工装设计的国内外发展状况进行分析，展望箱体类零件加工工艺与工装设计的方向和发展趋势，然后简述箱体类零件加工工艺与工装设计的关键技术问题。最后提出自己的设计方案。 主 要完成 1、完成 4F 气缸 体加工工艺与工装设计 的综述，外文资料的翻译 （ 2000 字符） ； 2、完成 气缸 体加工工艺 路线 的 拟定（生产类型为中批） ；完成 一副镗夹具和一副铣夹具的草图 。 3、根据 拟定 的 气缸 体加工工艺 路线和夹具 草图，完成所有参数、尺寸的计算 、查表和确定 。 4、完成 整套工艺规程的设计以及两副夹具的 装配图与零件图 （折合 2 涨 0 # 以上图纸） 。 5、完成设计说明书 （至少 8000 字以上） 。 进度安排 （包括时间划分和各阶段主要工作内容） 第七学期 第 八 周 第 十三 周 完成毕业设计开题报告 第 七 学期 第 十四 周 第 十九 周 主要设计工作，包括草图、结构设计及工程图等 第八学期 第 三 周 中期检查 第八学期 第六周末 上交初稿（包括图纸、说明书、外文资料），老师审 阅初稿 提出修改意见。 第八学期 第十一周 交终稿（上交所有资料的纸质和电子版） 第八学期 第十二周 第十三周 (前 ) 毕业答辩 主要参考文献 1 曾东建 等主编，汽车制造工艺学，机械工业出版社 王先逵主编，机械制造工艺学，机械工业出版社 龚定安等主编，机床夹具设计，西安交通大学出版社 1999 4 王凡 宋建新 主编，实用机械制造工艺设计手册，机械工业出版社 数字化手册编委会， 设计夹具设计手册，机械工业出版社 导 教师签名 系 （ 教研室 ） 审核意见 任务接受人（签名） 年 月 日 审核人签名： 年 月 日 年 月 日 备注 ： 1、本任务书一式 三 份，由指导教师填写相关栏目，经系审核同意后，系 、指导教师 和学生各执一份。 2、本任务书须 装入 学生的毕业 设计（论文）档案袋存档。 学院 机械加工工序卡片 产品型号 4F 气缸体 零件图号 产品名称 4F 气缸体 零件名称 4F 气缸体 共 2 页 第 1 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 机加工 5/6 铣 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 铸造 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 立式铣床 1 夹具编号 夹具名称 切削液 1 专用 夹具 普通乳化液 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 (分 ) 准终 单件 2 2 工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 进给次数 工步工时 /s r/m/s mm/r 动 辅助 1 铣前面 面铣刀，游标卡尺 165 3 1 15 10 2 铣削后面 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日 期） 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 学院 机械加工工序卡片 产品型号 4F 气缸体 零件图号 产品名称 4F 气缸体 零件名称 4F 气缸体 共 2 页 第 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 机加工 16 镗 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 铸造 1 1 设备名称 设 备型号 设备编号 同时加工件数 镗 床 1 夹具编号 夹具名称 切削液 1 专用 夹具 普通乳化液 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 (分 ) 准终 单件 2 2 工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 进给次数 工步工时 /s r/m/s mm/r 动 辅助 1 粗镗，半精镗直径 103 孔 镗刀，游标卡尺 560 1 15 10 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期） 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 机械加工工艺过程卡片 产品型号 零件图号 产品名称 4F 气缸体 零件名称 4F 气缸体 共 2 页 第 1 页 材 料 坯 种 类 铸造 毛坯外形尺寸 每毛坯可制 件 数 1 每 台 件 数 1 备注 序 号 工序 名称 工 序 内 容 车间 工段 设 备 工 艺 装 备 工 时 准终 单件 1 铸造毛坯 铸造毛坯 机 一 2 时效处理 时效处理 机 一 3 铣 面 粗铣底面 机 二 立式 铣 床 铣刀，游标卡尺 4 钻 孔 钻 3X 直径 28 机 二 立式钻床 速钢钻头，赛规 5 铣 面 铣前面 机 二 立式铣床 铣刀，游标卡尺 6 铣面 铣削后面 机 二 立式铣床 铣刀，游标卡尺 7 铣面 铣削左面 机 二 立式铣床 铣刀，游标卡尺 8 铣面 铣削右面 机 二 立式铣床 铣刀，游标卡尺 9 铣 面 铣削顶面 机 二 立式铣床 铣刀，游标卡尺 10 镗孔 粗镗，半精镗直径 103 孔 机 二 镗 床 刀 ， 游标卡尺 11 钻 孔 钻顶面各孔，并攻丝 机 二 立式钻床 速钢钻头，赛规 12 钻 孔 钻前面各孔并攻丝 机 二 立式钻床 速钢钻头，赛规 13 钻 孔 钻后面各孔并攻丝 机 二 立式钻床 速钢钻头，赛规 14 钻 孔 钻左面各孔并攻丝 机 二 立式钻床 速钢钻头，赛规 15 钻 孔 钻右面各孔并攻丝 机 二 立式钻床 速钢钻 头，赛规 16 镗孔 精镗直径 103 孔 机 二 镗床 刀，游标卡尺 17 终检 终检 18 入库 清洗入库 广东技术师范学院天河学院 毕 业 论 文（设 计） 题目： 4F 气缸体加工工艺与夹具设计 （英文 ） ： 4F 别： 机械工程学院 专 业： 车辆 工程 姓 名： * 学 号： * 指导教师： * 日 期： 2016 年 3 月 4F 气缸体加工工艺与夹具设计 摘要 本文是在 4F 气缸体的图样分析后进行 4F 气缸体的机械加工工艺路线的设计，同时按照其中的加工工序的要求设计夹具。 4F 气缸体的主要加工内容是表面和孔。其加工路线长，加工时间多，加工成本高，零件的加工精度要求也高。按照机械加工工艺要求，遵循先面后孔的原则，并将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证加工精度。基准选择以底面作为粗基准，以底面与两个工艺孔作为精基准，确定了其加工的工艺路线和加工中所需要的各种工艺参数。 在零件的夹具设计中，主要是根据零件加工工序要求，分析应限的自由度数，进而根据零件的表面特征选定定位元件，再分析所选定位元件能否限定应限自由度。确定了定位元件后还需要选择夹紧元件，最后就是确定专用夹具的结构形式。 关键词： 4F 气缸体；加工工艺；工序；专用夹具 4F is in F F to of in F is In of of in to to of as a to of as a of In is on of be to of of on of of is to it is to of of 4F 目 录 第 1 章 绪论 1 课题的研究内容和意义 1 内外的发展概况 2 课题应达到的要求 3 第 2 章 加工工艺规程设计 4 件的分析 4 件的作用 4 件的工艺分析 4 F 气缸体加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施 5 和平面的加工顺序 5 系加工方案选择 5 F 气缸体加工定位基准的选择 6 基准的选择 6 基准的选择 6 F 气缸体加工主要工序安排 6 械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 9 定切削用量及基本工时（机动时间） 3 10 间定额计算及生产安排 22 第 3 章 镗孔夹具设计 28 究原始质料 28 位、夹紧方案的选择 28 削力及夹紧力的计算 28 差分析与计算 30 、部件的设计与选用 31 位销选用 31 紧装置的选用 31 具设计及操作的简要说明 31 第 4 章 铣侧面夹具设计 32 1 计要求 32 具设计 32 定位基准的选择 32 切削力及夹紧力的计算 32 差分析与计算 34 具设计及操作的简要说明 35 第 5 章 结论与展望 36 论 36 足之处及未来展望 36 致谢 38 参考文献 37 诚 信 声 明 本人 声明 ： 1、 本人所呈交的毕业 设计（ 论文 ） 是在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果 ； 2、 据查证，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，毕业设计（论文）中不包含其他人已经 公开 发表过的研究成果，也不包含为获得其他教育机构的学位而使用过的材料 ； 3、 我承诺， 本人提交的 毕业设计（论文）中的所有内容均真实、可信。 作者签名： 日期： 年 月 日 4F 气缸体加工工艺与夹具设计 1 第 1 章 绪 论 课题的研究内容和意义 工装工艺及夹具毕业设计是对所学专业课知识的一次巩固，是在进行社会实践之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是理论联系实际的训练。机床夹具已成为机械加工中的重要装备。机床夹具的设计和使用是促进生产发展的重要工艺措施之一。 机械加工工艺规程是生产准备工作的主要依据。根据它来组织原材料和毛坯的供应，进行机床调整，专用工艺装备的设计与制造，编制生产作业计划，调配劳动力，以及进行生产成本核算等。 机械加工工艺规程也是组织生产、进行计划调度的依据。有了它就可以制定生产产品的进 度计划和相应的调度计划，并能做到各工序科学地衔接，使生产均衡、顺利，实现优质、高产和低消耗。 机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片，是两个主要的工艺文件。机械加工工艺过程卡片，是说明零件加工工艺过程的工艺文件。在单件、小批量生产中，以机械加工工艺过程卡片指导生产，过程卡的各个项目编制较为详细。机械加工工序卡片是为每个工序详细制定的，用于直接指导工人进行生产，多用于大批量生产的零件和成批生产中的重要零件。 在机械行业中，如何去保证工件的高精度、加工的成本等实质性问题，一直是从事于机械行业人员研究的问题，其中 在设计夹具的时候就要考虑以上问题，高效的夹具是工件高精度的保证，如何让夹具更高效、更经济，这是行业人急需要解决的。 随着社会的发展，科技的不断提高，各种高科技技术逐渐渗透到各个行业，如何利用这些高科技为人类服务，如何充分利用这些高科技在机械行业中，这还需要机械行业人员不断的努力，开拓创新。 随着科学技术的发展，和社会市场需要，夹具的设计在逐步的超向柔性制造系统方向发展。迄今为止 ,夹具仍是机电产品制造中必不可缺的四大工具之一 ,刀具本身已高度标准化 ,用户只需要按品种、规格选用采购。而模具和夹具则和产品息息相关 ,产品一有变化就需重新制作 ,通常是属于专用性质的工具 ,模具已发展成为独立的行业 ;夹具在国内外也正在逐渐形成一个依附于机床业或独立的小行业。 组合夹具不仅具有标准化、广东技术师范学院天河学院本科毕业论文（设计） 2 模块化、组合化等当代先进设计思想 ,又符合节约资源的原则 ,更适合绿色制造的环境保护原理。所以是今后夹具技术的一个重要发展方向单位 。 机床夹具通常是指装夹工件用的装置 :至于装夹各种刀具用的装置 ,则一般称为“辅助工具”。辅助工具有时也广义地包括在机床夹具的范围内。按照机床夹具的应用范围 ,一般可分为通用夹具 ,专用夹具和可调整式夹具等。 通过这次毕业设计， 对自己所学的理论知识进行一次综合运用，也是对四年的学习深度的一个检验。在这次设计过程中，充分挖掘自己分析问题，解决问题的潜力。并希望通过毕业设计能养成一种严谨，认真的态度，为以后参加工作打下一个良好的基础。 内外的发展概况 工装的全称是工艺装备，工装是指加工机床外而需保证零件加工质量的工艺装备，是制造过程中所用的各种工具的总称。它是各企业内除生产设备和工具外的为配合生产设备和人完成工艺制作要求的部分，大多工装都是针对各自产品特点的。机械加工过程中用来固定和定位要加工的零件或毛坯件的装置，即工装的主 要作用有：固定，定位，防止变形。 夹具属于工装，工装包含夹具，属于从属关系。不仅仅是焊装用，在机加工方面也有用，许多时候，需要装配几个部件并保证其定位准确的时候就需要。设计工装夹具要紧扣产品，因为工装夹具是专门为某些产品特定的，要保证生产时无干涉现象、定位准确、操作工操作便捷等。简单的说，就是用于工件装夹的工具。 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。 由于现代加工的高速发展，对传统的夹具提出了较高要求，如快速、高效、安全等。要想达到这样的生产要求，就必须计算加工工序零件在加工过程中由于切削力、重力、惯性力等所产生的切削力及切削力矩，按照夹具设计中所确定的夹紧方式进行夹紧力的计算，为了减小夹具的具体尺寸，就需要增大夹具的定位区间，增大由夹紧力而 产生的摩擦力矩、正压力及由此而产生的摩擦力，以达到夹具小巧而精用的目的。同时为了减4F 气缸体加工工艺与夹具设计 3 少工人的劳动强度，提高工件装夹效率，还需要对夹具的夹紧机构的行程进行设计，以期以最短的夹紧行程，达到最佳的夹紧效果。 课题应 达到的要求 通过实际调研和采集相应的设计数据、阅读相关资料相结合，对 4F 气缸体的基本结构及作用有个大致的了解，在此基础上，经过对金属切削加工、金属切削机床、机械设计与理论等相关知识充分掌握后，分析 4F 气缸体的加工工艺，确定 4F 气缸体各加工表面的加工方法，进而形成 4F 气缸体的机械加工工艺路线。并能 根据 4F 气缸体的加工工序要求，分析 4F 气缸体的定位方式、金属切削加工过程中的机床工作台驱动、工件夹紧等方面的相关数据，结合机械机构设计的相关理论知识，完成工件的有效定位及夹紧，从而使整个 4F 气缸体的加工工艺路线经济，工件定位方案合理，来达到产品的最优化设计。 针对实际使用过程中存在的金属加工工艺文件编制、工件夹紧及工艺参数确定及计算问题，综合所学的机械理论设计与方法、机械加工工艺文件编制及实施等方面的知识，设计出一套适合于实际的 4F 气缸体加工工艺路线，从而实现适合于现代加工制造业、夹紧装置的优化设计。 为提高 钻 床夹具在机床上安装的稳固性，减轻其断续切削可能引起的振动，夹具体不仅要有足够的刚度和强度，其高度和宽度比也应恰当，一般有H/B1 降低夹具重心，使工件加工表面尽量靠近工作台面。 4F 气缸体加工工艺与 夹具设计 4 第 2 章 加工工艺规程设计 件的分析 件的作用 题目给出的零件是 4F 气缸体。 4 汽缸是整机热负荷高的结构件之一，对缸盖进行合理有效的冷却可以保证发动机在正常温度范围内工作，提高整机寿命，增加整机运转可靠性。在设计缸盖水腔时要确保冷却水流顺畅，不能有水流死区或使冷却水在水腔内形成旋涡。气缸盖润滑系 统是把具有一定压力和合适温度的清洁润滑油循环不断地输送到凸轮轴轴承、挺杆运动摩擦面，使其间形成一层油膜，以减少摩擦损失和零件的磨损，并把零件摩擦所产生的热量带走，冷却摩擦表面，将摩擦表面上的磨屑和杂质清洗干净，保证零件正常工作。采用液压挺杆结构，必须保证对液压挺杆润滑油的充分补充。对于回油腔的设计一定要确保在没有机油压力的自由状态下，机油依靠重力作用可以在任何工况下顺畅地流回机油盘从而确保机油可以不聚集在缸盖上而导致机油通过强制通风管而进入进气管导致烧机油现象的发生。 对发动机性能都有相当大的影响。缸盖气道 的形状直接影响进气涡流的形式以及涡流强度的大小，气道流通截面积以及其内部的光洁度又决定了进气充量的多少。涡流形式以及强度的大小对燃烧效率有很大的影响。燃烧效率既决定了整机动力性、经济性同时影响了整机排放性能。 件的工艺分析 由 4F 气缸体零件图可知。 4F 气缸体是一个壳体零件，它的外表面上有五个平面需要进行加工。支承孔系在前后端面上。此外各表面上还需加工一系列螺纹孔。因此可将其分为三组加工表面。它们相互间有一定的位置要求。现分析如下： （ 1）以顶面为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括：顶面的 铣削加工；螺孔加工其中顶面有表面粗糙度要求为 （ 2）以支承孔为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括： 2 个；前后端面；螺孔的孔。 （ 3）以底面为主要加工平面的加工面。 4F 气缸体加工工艺与夹具设计 5 F 气缸体加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施 由以上分析可知。该 4F 气缸体零件的主要加工表面是平面及孔系。一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此，对于 4F 气缸体来说，加工过程中的主要问题是保证孔的尺寸精度及位置精度，处理好孔和平面之间的相互关系。 由于 的生产量很大。怎样满足生产率要求也是加工过程中的主要考虑因素。 和平面的加工顺序 4F 气缸体类零件的加工应遵循先面后孔的原则：即先加工 4F 气缸体上的基准平面，以基准平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。 4F 气缸体的加工自然应遵循这个原则。这是因为平面的面积大，用平面定位可以确保定位可靠夹紧牢固，因而容易保证孔的加工精度。其次，先加工平面可以先切去铸件表面的凹凸不平。为提高孔的加工精度创造条件，便于对刀及调整，也有利于保护刀具。 4F 气缸体零件的加工工艺应遵循粗精加工分开的原则，将孔与平面的加工 明确划分成粗加工和精加工阶段以保证孔系加工精度。 系加工方案选择 4F 气缸体孔系加工方案，应选择能够满足孔系加工精度要求的加工方法及设备。除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外，也要适当考虑经济因素。在满足精度要求及生产率的条件下，应选择价格最底的机床。 根据 4F 气缸体零件图所示的 4F 气缸体的精度要求和生产率要求，当前应选用在组合机床上用镗模法镗孔较为适宜。 （ 1）用镗模法镗孔 在大批量生产中， 4F 气缸体孔系加工一般都在组合镗床上采用镗模法进行加工。镗模夹具是按照工件孔系的加工要求设计制造的。 当镗刀杆通过镗套的引导进行镗孔时，镗模的精度就直接保证了关键孔系的精度。 采用镗模可以大大地提高工艺系统的刚度和抗振性。因此，可以用几把刀同时加工。所以生产效率很高。但镗模结构复杂、制造难度大、成本较高，且由于镗模的制造和装配误差、镗模在机床上的安装误差、镗杆和镗套的磨损等原因。用镗模加工孔系所能获得的加工精度也受到一定限制。 （ 2）用坐标法镗孔 广东技术师范学院天河学院本科毕业论文（设计） 6 在现代生产中，不仅要求产品的生产率高，而且要求能够实现大批量、多品种以及产品更新换代所需要的时间短等要求。镗模法由于镗模生产成本高，生产周期长，不大能适应这种要求 ，而坐标法镗孔却能适应这种要求。此外，在采用镗模法镗孔时，镗模板的加工也需要采用坐标法镗孔。 用坐标法镗孔，需要将 4F 气缸体孔系尺寸及公差换算成直角坐标系中的尺寸及公差，然后选用能够在直角坐标系中作精密运动的机床进行镗孔。 F 气缸体加工定位基准的选择 基准的选择 粗基准选择应当满足以下要求： （ 1）保证各重要支承孔的加工余量均匀； （ 2）保证装入 4F 气缸体的零件与箱壁有一定的间隙。 为了满足上述要求，应选择的主要支承孔作为主要基准。即以 4F 气缸体的输入轴和输出轴的支承孔作为粗基准。也 就是以前后端面上距顶平面最近的孔作为主要基准以限制工件的四个自由度，再以另一个主要支承孔定位限制第五个自由度。由于是以孔作为粗基准加工精基准面。因此，以后再用精基准定位加工主要支承孔时，孔加工余量一定是均匀的。由于孔的位置与箱壁的位置是同一型芯铸出的。因此，孔的余量均匀也就间接保证了孔与箱壁的相对位置。 基准的选择 从保证 4F 气缸体孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置 。精基准的选择应能保证 4F 气缸体在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从 4F 气缸体零件图分析可知，它的顶平面与各主要支 承孔平行而且占有的面积较大，适于作精基准使用。但用一个平面定位仅仅能限制工件的三个自由度，如果使用典型的一面两孔定位方法，则可以满足整个加工过程中基本上都采用统一的基准定位的要求。至于前后端面，虽然它是 4F 气缸体的装配基准，但因为它与 4F 气缸体的主要支承孔系垂直。如果用来作精基准加工孔系，在定位、夹紧以及夹具结构设计方面都有一定的困难，所以不予采用。 F 气缸体加工主要工序安排 对于大批量生产的零件，一般总是首先加工出统一的基准。 4F 气缸体加工的第一4F 气缸体加工工艺与夹具设计 7 个工序也就是加工统一的基准。具体安排是先以孔定位粗 、精加工顶平面。第二个工序是加工定位用的两个工艺孔。由于顶平面加工完成后一直到 4F 气缸体加工完成为止，除了个别工序外，都要用作定位基准。因此，顶面上的螺孔也应在加工两工艺孔的工序中同时加工出来。 后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则。先粗加工平面，再粗加工孔系。螺纹底孔在多轴组合钻床上钻出，因切削力较大，也应该在粗加工阶段完成。对于 4要精加工的是支承孔前后端平面。按上述原则亦应先精加工平面再加工孔系，但在实际生产中这样安排不易于保证孔和端面相互垂直。因此，实际采用的工艺方案是先精加工支承 孔系，然后以支承孔用可胀心轴定位来加工端面，这样容易保证零件图纸上规定的端面全跳动公差要求。各螺纹孔的攻丝，由于切削力较小，可以安排在粗、精加工阶段中分散进行。 加工工序完成以后，将工件清洗干净。清洗是在 c9080 的含 硝酸钠溶液中进行的。清洗后用压缩空气吹干净。保证零件内部杂质、铁屑、毛刺、砂粒等的残留量不大于 根据以上分析过程，现将 4F 气缸体加工工艺路线确定如下： 工艺路线一： X 直径 28 6铣削后面 7铣削左面 8铣削右面 9铣削顶面 精镗直径 103 孔 攻丝 广东技术师范学院天河学院本科毕业论文（设计） 8 03 孔 17 终检 18 清洗入库 工艺路线二： 5铣削后面 6铣削左面 7铣削右面 8铣削顶面 精镗直径 103 孔 11. 3X 直径 28 攻丝 14 钻后面各孔并攻丝 03 孔 19 终检 20 清洗入库 20 清洗入库 以上加工方案大致看来合理，但通过仔细考虑，零件的技术要求及可能采取的加工手段之后，就会发现仍有问题， 方案二把底面的钻孔工序调整到后面了，这样导致铣削加工定位基准不足，特别镗孔工序。 4F 气缸体加工工艺与夹具设计 9 以上工艺过程详见机械加工工艺过程综合卡片。综合选择方案一： 工艺路线一： X 直径 28 面 6铣削后面 7铣削左面 8铣削右面 9铣削顶面 精镗直径 103 孔 攻丝 03 孔 17 终检 18 清洗入库 械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “ 4F 气缸体”零件材料采用灰铸铁制造。材料为 度 170 241，生产类型为大批量生产，采用铸造毛坯。 （ 1）顶面的加工余量。 根据工序要求，顶面加工分粗、精铣加工。各工步余量如下： 粗铣：参照机械加工工艺手册第 1 卷表 余量值规定为 现取 表 铣平面时厚度偏差取 。 精铣：参照机械加工工艺手册表 余量值规定为 广东技术师范学院天河学院本科毕业论文（设计） 10 （ 3）顶面螺孔毛坯为实心，不冲孔。参照机械加工工艺手册表 （ 4）前后端面加工余量。根据工艺要求，前后端面分为粗铣、半精铣、半精铣、精铣加工。 各工序余量如下： 粗铣：参照机械加工工艺手册第 1 卷表 加工余量规定为 现取 半精铣：参照机械加工工艺手册第 1 卷，其加工余量值取为 精铣：参照机械加工工艺手册，其加工余量取为 铸件毛坯的基本尺寸为 ，根据机械加工工艺手册件尺寸公差等级选用 查表 得铸件尺寸公差为 毛坯为实心，不冲孔。参照机械加工工艺手册表 确定螺孔加工余量为： （ 6）前后端面支承孔 ,60,1 2 8 。 根据工序要求，前后端面支承孔的加工分为粗镗、精镗两个工序完成，各工序余量如下： 粗镗： 103 孔，参照机械加工工艺手册表 余量值为 孔，参照机械加工工艺手册表 余量值为 由工序要求可知，凸台只需进行粗铣加工。其工序余量如下： 参照机械加工工艺手册第 1 卷表 余量规定为 （ 8）两侧面螺孔加工余量 定切削用量及基本工时（机动时间） 工序 1：粗、精铣底面 机床：双立轴圆工作台铣床 具：硬质合金端铣刀（面铣刀） 00齿数 14Z 10 （ 1）粗铣 铣削深度每齿进给量据机械加工工艺手册表 削速度 V ：参照机械加工工艺手册表 4 4F 气缸体加工工艺与夹具设计 11 机床主轴转速 n ： m 041 0 0 01 0 0 0 0 n ，取 00 实际铣削速度 V ： 进给量工作台每分进给量m a：根据机械加工工艺手册表 40被切削层长度 l ：由毛坯尺寸可知 41 刀具切入长度 1l ： 2)31()(21 刀具切出长度 2l ：取 2 走刀次数为 1 机动时间1m mj （ 2）精铣 铣削深 度齿进给量据机械加工工艺手册表 削速度 V ：参照机械加工工艺手册表 6 机床主轴转速 n ： m 061 0 0 01 0 0 0 0 n ，取 00 实际铣削速度 V ： 进给量 0 工作台每分进给量 m 3 0/被切削层长度 l ：由毛坯尺寸可知 41 刀具切入长度 1l ：精铣 时 001 刀具切出长度 2l ：取 2 走刀次数为 1 机动时间2m i 024 0 03 4 1212 mj 广东技术师范学院天河学院本科毕业论文（设计） 12 本工序机动时间 m 工序 2：钻底面孔、铰定位孔 机床：组合钻床 刀具：麻花钻、扩孔钻、铰刀 （ 1）钻底面 削深度给量 f ：根据机械加工工艺手册表 切削速度 V ：参照机械加工工艺手册表 机床主轴转速 n ： m i n/9 6 0 01 0 0 0 0 n ，取 00 实际切削速度 V ： 被切削层长度 l ： 0 刀具切入长度 1l ： 1(21 刀具切出长度 2l ： 02 l 走刀次数为 1 机动时间m fn j（ 2）定位孔的钻、扩、铰 钻定位孔 切削深度给量 f ：根据机械加工工艺手册表 切削速度 V ：参照机械加工工艺手册表 机床主轴转速 n ： m i n/7 8 0 01 0 0 0 0 n ，取 00 实际切削速度 V ： 被切削层长度 l ： 0 刀具切入长度 1l ： tg 1(21 4F 气缸体加工工艺与夹具设计 13 刀具切出长度 2l ： 02 l 走刀次数为 1 机动时间1m fn 切削深度给量 f ：根据机械加工工艺手册表 盲孔 取 切削速度 V ：参照机械加工工艺手册表 机床主轴转速 n ： m 8 0 01 0 0 0 0 n ，取 00 实际切削速度 V ： 被切削层长度 l ： 0 刀具切入长度 1l ： t gc t
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