缸头ZG270500毕业设计

1、缸头ZG270-250（说明书、零件图、毛坯图、车床零件图装配图、铣床零件图装配图-四张A0、两张A3） 太原科技大学本科毕业设计（论文）题目The Subject of Undergraduate Graduation Project (Thesis) of TYUST设计(论文)题目：缸头I工艺规程及铣第一面、车100台阶的夹具设计 姓 名 学院（系） 机械电子工程系 专 业 机械设计制造及其自动化班 级 指导教师 二零一三年六月十日 目 录任务书2摘要4ABSTRACT4第一章 机械加工工艺规程设计51.1 熟悉零件的设计要求51.2设计机械加工工艺规程5毛坯种类的选择和加工余量6选择零

2、件表面的加工方法7工序定位基准的选择7工序数目和顺序的确定8确定工序尺寸及其公差9机床和工艺装备的选择和设计9工时定额的估算19第二章 夹具设计212.1.1 设计任务21定位基准和定位元件的选择及其定位误差分析22夹紧机构的确定242.1.4 绘制夹具草图24绘制工作图242.2铣第一面侧平面的夹具设计25设计任务25定位基准和定位元件的选择、设计及其定位误差分析25夹紧机构的确定26绘制工作图27参考文献28毕业设计心得30附录31附录1：英文原文31附录2：中文翻译31英文原文32中文译文37 摘要 通过对缸头零件几何形状、尺寸精度及位置精度等进行分析，制定其机械加工工艺规程。同时为了正

3、确的保证加工表面相对其它表面的尺寸和位置精度，通过对定位、夹紧等装置的慎重选择，设计了车削100阶梯外圆和外圆第一个面的铣削的专用夹具。本设计力求正确、简单、实用。关键词 ： 缸头，工艺规程，车削阶梯外圆，铣削外圆侧面ABSTRACTBy analysis the geometry,the dimensional accuracy and the position accuracy of the cylinder head,the machining process is constituted.At the same time, in order to guarantee machining

4、 surface relative to other surface size and position precision, by make the correct choice of the location equipment.Tool setting equipment,the clamping device and so on,drilling fixture design for turning 100 stepped outside and external circular first surface milling.The purposes of the design is

5、correct,simple and practical.Keywords：accuracy ,surface milling,drilling fixture design 第一章 机械加工工艺规程设计1.1 熟悉零件的设计要求设计题目：此次毕业设计所做题目为一缸头的工艺规程及车削100的外圆阶梯面和铣削缸头R52的环形面的夹具的设计已知：零件材料为铸钢，重量为3.510kg，批量生产。 图1.1零件图考虑到零件需加工面少，同时考虑铸造成本，故采用砂型铸造。再考虑到木模手工造型生产率低、铸件精度低、加工余量大，适于单件小批生产，而金属模机器造型生产率高、铸件精度高、表面质量与机械性能好，适于

6、大批大量生产，故在此选用砂型铸造机器造型，以提高毛坯制造质量、减少机械加工劳动量、降低机械加工成本。1.2设计机械加工工艺规程毛坯种类的选择和加工余量(1)毛坯种类的选择零件机械加工的工序数量、材料消耗和劳动量等在很大程度上与毛坯的选择有关，因此，正确选择毛坯具有重要的技术和经济意义。根据该零件的材料为ZG35、生产类型为批量生产、结构形状不是很复杂、尺寸大小中等大小、技术要求不高等因素，在此毛坯选择铸造成型。(2)确定毛坯的加工余量根据毛坯制造方法，查取机械制造工艺设计简明手册表2.2-5，成批生产的铸件机械加工余量等级取尺寸公差等级CT8-10，加工余量等级H，再查取表2.2-1、2.2-

7、4，根据加工去除材料的加工表面的基本尺寸，查的B向小方面的加工余量是2.5mm;R52的左右侧面的加工余量各为1.5mm；100的外圆阶梯面的加工余量是1.5mm；100的端面的加工余量是2mm;内孔68的加工余量是2mm;B向小方面的20孔的加工余量是1mm。1) 工件100外圆的加工余量是3mm;2) 工件102外圆的加工余量是1mm;3) 工件R52外圆左侧面的加工余量是1.5mm;4) 工件R52外圆右侧面的加工余量是1.5mm;5) 工件68内孔的加工余量是2mm;6) 工件B向小方面的加工余量是2.5mm;7) 工件B向小方面的20孔的加工余量是1mm;(3)绘制毛坯图详见附图：缸

8、头毛坯图选择零件表面的加工方法工件上的加工表面往往需要通过粗加工、半精加工、精加工等才能逐步达到质量要求，加工方法的选择一般根据每个表面的精度要求，先选择能够保证该要求的最终加工方法然后再选择前面一系列预备工序的加工方法和顺序。根据零件的材料、生产类型、零件图上各个加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，以及不同加工方法所能达到的加工精度和表面粗糙度，确定加工各表面的加工方法和加工方案如表1-1：表1-1：表面加工方法、方案加工表面尺寸精度等级表面粗糙度Ra/m加工方案100的外圆IT81.6粗车-半精车-精车102的外圆IT106.3粗车-半精车100的端面、倒角及15的斜阶梯面IT1212.5粗车

9、R52的左侧面IT106.3粗车-半精车R52的右侧面IT106.3粗车-半精车68的内孔IT81.6粗车-半精车-精车68内孔的倒角IT1212.5粗车B向小方面IT103.2粗铣-半精铣M10mm螺纹IT106.3钻-攻丝20mm孔IT1212.5锪工序定位基准的选择制定机械加工工艺规程时，正确选择定位基准对零件表面键的位置要求和安排加工顺序、保证整个机械加工工艺过程的顺利进行有很大的影响。通常应先考虑如何选择精基准来加工各个表面，然后考虑如何选择粗基准把作为精基准的表面先加工出来。(1)精基准的选择精基准的选择主要考虑如何减少工件的定位误差，保证加工精度，并使夹具结构简单，工件装夹方便。

10、考虑到该零件的加工表面大都可以选择工件的68mm的孔和100mm外圆为基准来加工，为避免由于基准不重合而产生的误差，故选择100mm外圆为精基准，即遵守了精基准选择原则里的“基准统一”原则，避免了基准转换所产生的误差。(2)粗基准的选择选择粗基准主要是选择第一道机械加工工序的定位基准，以便为后续工序提供精基准。粗基准的选择对保证加工余量的均匀分配和加工面与非加工面的位置关系具有重要的影响，因此作为粗基准的表面应平整，没有飞边、毛刺或其他表面缺陷。考虑到加工难易程度及加工顺序的安排，本例选择R52mm外圆表面及其侧面为粗基准。这样容易保证100的外圆阶梯面与R52中心线保持一致，减小垂直度误差，

11、且容易定位装夹。工序数目和顺序的确定工序集中与工序分散是拟定工艺路线时确定工序数目的两种不同的原则，工序集中有利于采用高生产率机床，减少工件装夹次数节省装夹工作时间有利于保证各加工面的相互位置精度；工序分散可是每个工序使用的设备和夹具比较简单。工序的集中与分散，要根据生产类型、机床设备、零件结构和技术要求等进行综合分析后选用。该零件的生产类型为成批生产，可以采用通用机床配以专用工、夹具，以提高生产率。由于工件加工表面中外圆、端面和内孔适于一次加工完成，因此采用工序集中原则；而上平面上20mm孔和4M10螺纹孔由于加工工步多，换刀次数多，而且考虑各孔距离较近，因此采用工序分散原则。在安排机械加工

12、工序是，应根据加工阶段的划分，基准的选择和被加工表面主次来决定。根据“先基准后其它”、“先粗后精”、“先主后次”、“先面后孔”等原则确定工艺路线如下：方案一：、铣第一面左侧平面；、铣第一面右侧平面；、镗孔64孔；、车削100的外圆阶梯面；、铣削B向小方面；、钻9mm孔、攻M10的螺纹；、锪20mm沉孔；、去毛刺检查。方案二：、车削100的外圆阶梯面；、铣第一面左侧平面；、车削孔64内孔；、铣第一面右侧平面；、铣削B向小方面；、锪20mm沉孔、钻9mm孔、攻M10的螺纹；、去毛刺检查。分析比较这两种加工方案，方案一的不足之处：难以保证A面与左右侧面的垂直度且易导致100外圆阶梯面的中心偏失、工序

13、的前后加工不便。加工过程中一般尽量避免使用镗床，其导致加工难度上升，工艺更加复杂，不适于此工件。 方案二则可以避免方案一中垂直度的误差和中心的不重合等诸多问题。 确定工序尺寸及其公差一般采用查表法确定每道工序的加工余量，然后按工序顺序由后向前推的计算方法，根据选定的余量计算前一道工序尺寸。工序尺寸的公差和表面粗糙度应按该工序的加工方法和经济精度来确定。工序尺寸的公差一般规定为按工件的“入体”方向标注，对包容面尺寸公差取正值。机床和工艺装备的选择和设计I车端面、外圆阶梯及倒角、15斜阶梯面机床、刀具、量具及夹具的选择：工件材料：铸钢ZG270-500，零件重量为3.510kg。加工要求：粗车端面

14、并倒角且车削15阶梯面,粗车外圆至尺寸102.5mm,半精车外圆至尺寸102mm并加工阶梯面,精车外圆至尺寸100mm。根据机床的选择原则：机床的生产率与零件的生产类型相适应；考虑到生产的经济性；机床的加工范围应当满足零件的加工要求；机床的精度与零件精度适应情况；机床的加工以及尺寸范围应与零件毛坯的外形尺寸相适应；机床的主轴转速范围、走刀量的等级、机床功率应基本符合切削用量的要求来选择机床。选择机床：CA6140选择刀具：车削端面采用45端面车刀； 车削100mm外圆 及75锥面时采用75外圆车刀。 刀片材料YT15，刀杆尺寸1625m，选择刀具前角o15后角o12，主刃Kr=45。 本次加工

15、的是车端面、外圆及阶梯面，通过零件图样可知端面经加工后的粗糙度值为6.3um，查机械制造工艺设计简明手册(以后简称简明手册)表1.4-8，经粗车-半精车加工后，满足的经济精度等级为IT8-10,表面粗糙度值为6.3um-3.2um,满足零件图样的要求；外圆经加工后的粗糙度值为12.5um和1.6um,查简明手册表1.4-8，经粗车-半精车-精车加工后，满足的经济精度等级为IT7-8,表面粗糙度值为1.6-0.8um,完全满足零件图样的要求；端面经加工后的粗糙度值为12.5um,查简明手册表1.4-8，经粗车加工后，满足的经济精度等级为IT11，表面粗糙度为50um-12.5um，满足零件图样的

16、要求。该工序可同时加工的工件数为1件，单件所用的加工时间为5.73min采用量具：游标卡尺。夹具采用：车床夹具。切削用量的选择工步粗车端面至尺寸100mm查机械制造技术基础设计指导教程（以后简称指导教程）由表5-2取f=0.4mm/r，v=75m/min,通过公式n=157.14r/min通过查简明手册车床主轴转速取n=140r/min,通过公式v=76.36m/min,此速度与所选的速度值相差不大，可以应用。本次加工中，需加工的长度为98mm，刀具工作行程长度为30mm，粗车的单边余量为2.0mm，刀具工作行程次数为1次，切削层深度为2.0mm。工步粗车倒角并车削15的阶梯面查机械制造技术基

17、础设计指导教程（以后简称指导教程）由表5-2取f=0.4mm/r，v=75m/min,通过公式n=157.14r/min通过查简明手册车床主轴转速取n=140r/min,通过公式v=76.36m/min,此速度与所选的速度值相差不大，可以应用。本次加工中，刀具工作行程长度为30mm，粗车的单边余量为1.0mm，刀具工作行程次数为1次，切削层深度为1.0mm。工步半精车外圆至尺寸102mm查指导教程表5-2，f=0.35-0.65mm/r，取f=0.35mm/r；v=90-100m/min,取v=80m/min,通过公式n=193.01r/min,通过查简明手册主轴转速表取n=200r/min,

18、通过公式v=82.89m/min,此速度与所选的速度值相差不大，可以应用。本次加工中，需加工的外圆直径为102mm，刀具工作行程长度为10mm，半精车的单边余量为0.5mm，刀具工作行程次数为1次，切削层深度为0.5mm。工步精车外圆至尺寸100mm查指导教程表5-2，f=0.1-0.3mm/r，取f=0.2mm/r；v=110-130m/min,取v=125m/min,通过公式n=313.46r/min,通过查简明手册，CA6140主轴转速表可查取车床主轴转速，取n=320r/min,通过公式v=127.61m/min,此速度与所选的速度值相差不大，可以应用。本次加工中，需加工的外圆直径为1

19、00mm，刀具工作行程长度为7mm，精车的单边余量为1mm，刀具工作行程次数为1次，切削层深度为1mm。II铣R52的左侧平面机床、刀具、量具及夹具的选择：本次加工的是左侧平面，通过零件图样可知该上端面经加工后的粗糙度为6.3um，查指导教程表1-8，经粗铣半精铣加工后，满足的经济精度等级为IT10，表面粗糙度为11um-6.3um，完全满足零件图样的要求。该工序可同时加工的工件数为1件，单件所用的加工时间为1.158min工件材料：铸钢ZG270，零件重量为3.510kg。加工要求：粗铣左平面至尺寸52mm,精铣左平面至尺寸51.5mm。机床：卧式升降台铣床X62W。刀具：110端铣刀，7个

20、齿，W18Cr4V硬质合金端铣刀，牌号为YG6。量具：游标卡尺。夹具：铣床夹具。切削用量的选择1)工步粗铣左平面至尺寸52mm跟据指导教程铣平面的切削用量，查简明手册表4.2-36和表4.2-37，选择主轴转速n=300r/min,进给量f=0.8mm/r,v=94.2m/min,此工步内容需加工的长度为104mm，刀具工作行程长度为104mm，粗铣左平面的单边余量为1mm，刀具工作行程次数1次，切削层深度为1mm。2)精铣上端面至尺寸51.5mm查简明手册表4.2-36和表4.2-37，取n=300r/min,其纵向进给量f=0.5mm/r,v=94.2m/min,此工步内容需加工的长度为1

21、04mm，刀具工作行程长度为100mm，单边余量为0.5mm，刀具工作行程次数1次，切削层深度为0.5mm。 铣削第二个面1、机床、刀具、量具及夹具的选择工件材料：铸钢ZG270-500，零件重量为3.51kg。粗车外圆加工要求：粗铣右平面至尺寸50.5mm,精铣右平面至尺寸50mm。机床：卧式升降台铣床X63刀具：W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。铣削宽度ae=60,深度ap=4,齿数z=10,取刀具直径do=80mm。选择刀具前角o5后角o8，副后角o=8，刀齿斜角s=10,主刃Kr=60,过渡刃Kr=30,副刃Kr=5过渡刃宽b=1mm。量具：游标卡尺夹具：专用夹具2计算切削用

22、量（1）粗铣第二个面至尺寸52mm1）铣削深度 因为切削量较小，故可以选择ap=1mm。2）根据机械加工工艺设计手册表9-12查得，f=0.3mm/r ，则V=92m/min。3）4）计算切削速度 按切削手册，V c=算得 Vc98mm/s，n=339r/min，4）切削工时 按工艺手册表12-3 T= L=ll1l2l3Tm=0.416min（2）精铣第二个面至尺寸51.5mm 1）ap=0.5mm 2）根据工艺手册表9-12查得，f=0.2mm/r ，则V=92m/min。 3）计算切削速度 按切削手册，V c=算得 Vc102mm/s，n=346r/min。4）切削工时 按工艺手册表12

23、-3 T= L=ll1l2l3Tm=0.66min、车削68mm孔1、机床、刀具、量具及夹具的选择工件材料：铸钢ZG270-500，零件重量为3.51kg。粗车外圆加工要求：粗车镗孔至尺寸67mm,精镗孔至尺寸68mm。机床：CA6140刀具：车削端面采用45端面车刀；车削100mm外圆及15锥面时采用75外圆车刀。刀片材料YT15，刀杆尺寸1625m，选择刀具前角o15后角o12，主刃Kr=45。量具：游标卡尺夹具：专用夹具2、 计算切削用量（1） 粗车镗孔至尺寸67mm1) 切削深度ap=1.5mm。2) 根据工艺手册表9-14查得，在车床上粗镗孔f=0.080.20，选取f=0.20。V

24、=68m/min。3）确定机床主轴转速 n=323.2r/min 按金属切削机床中，与323.2m/min相近的机床转速为250r/min及355r/min。先选取nw=355r/min。所以实际切削速度v=74.7m/min4）切削工时 按工艺手册表12-1 T= L=ll1l2l3Tm=0.74min(2) 精镗孔至尺寸68mm3) 切削深度ap=0.5mm。4) 根据工艺手册表9-14查得，在车床上精镗孔f=0.08。V=100m/min。3）确定机床主轴转速 n=468.3r/min 按金属切削机床中，与468.3m/min相近的机床转速为355r/min及500r/min。先选取nw

25、=500r/min。所以实际切削速度v=106.7m/min4）切削工时 按工艺手册表12-1 T= L=ll1l2l3Tm=0.74min铣削B向平面1、机床、刀具、量具及夹具的选择工件材料：铸钢ZG270-500，零件重量为3.51kg。粗车外圆加工要求：粗铣平面至尺寸85.5mm,精铣左平面至尺寸85mm。机床：卧式升降台铣床X61刀具：W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。铣削宽度ae=60,深度ap=4,齿数z=7,取刀具直径do=80mm。选择刀具前角o5后角o8，副后角o=8，刀齿斜角s=10,主刃Kr=60,过渡刃Kr=30,副刃Kr=5过渡刃宽b=1mm。量具：游标卡尺

26、夹具：专用夹具2计算切削用量（1）粗铣平面至尺寸85.5mm1）ap=1.5mm。2）根据机械加工工艺设计手册表9-12查得，f=0.4mm/r 。3）4）计算切削速度 按切削手册，V c=算得 Vc102mm/s，n=384r/min，4）切削工时 按工艺手册表12-3 T= L=ll1l2l3Tm=0.35min（2） 精铣左平面至尺寸85mm1）1）ap=0.5mm。2）根据机械加工工艺设计手册表9-12查得，f=0.2mm/r 。3）4）计算切削速度 按切削手册，V c=算得 Vc124mm/s，n=410r/min，4）切削工时 按工艺手册表12-3 T= L=ll1l2l3Tm=0

27、.354min攻M10的螺纹 锪20mm的孔1、 机床、刀具、量具及夹具的选择本次加工的是锪B向端面20mm孔、钻8.8mm孔、攻M10螺纹，通过零件图样可知20mm孔粗糙度并无要求，所以在锪孔时，只需一次钻削即可。攻M10螺纹，需经钻、 扩、铰三个工步。工件材料：铸钢ZG270，零件重量为3.51kg。机床：摇臂钻床Z35。刀具：20锪钻、8.8mm麻花钻，9.8mm钻头，M10铰刀,22锪钻。量具：游标卡尺。夹具：钻床夹具。2计算切削用量（1） 钻8.8mm的孔1） 根据工艺手册表9-32，当铸钢的强度b784MPa, d0=8mm时，f=（）mm/r。由于L/d=22/8.8=2.53,

28、故取修正系数K=1，所以，f=。因此f=0.2。 2）决定钻头的磨钝标准及寿命由工艺手册表2.12，当d0=18mm,钻头后刀面最大磨钝量取为（）mm,寿命T=60min。 3）决定切削速度由工艺手册表9-36，可知f=0.20mm/r时，双修磨钝刃的钻头，d0=8.8mm时，=24m/min。切削速度的修正系数由切削手册表9-34可知=1.0，=1.0，=1.0，=0.85。所以，根据Z35钻床说明书，查看工艺手册表4-15，可以考虑选择=275r/min。4）计算基本工时公式中：L=l+y+由切削手册表2.29查得y+=4mm,所以， （2） 扩9.8mm的孔1） 根据工艺手册表9-40，

29、当扩钻d0=9.8mm，预先钻出孔的直径为8.8mm时，f=（）mm/r。由于L/d=22/9.8=2.24,因扩孔之后还须铰孔，故取修正系数K=0.7。，因此f=0.7。2）决定钻头的磨钝标准及寿命由切削手册表2.12，当d0=19.8mm,钻头后刀面最大磨钝量取为（）mm,寿命T=30min。3）由工艺手册表中的公式：可知f=0.7mm/r时，d0=9.8mm时，=27m/min。切削速度的修正系数由工艺手册表9-34可知=1.0，=1.0，=1.0，=0.85。所以，根据Z35钻床说明书，查看工艺手册表4.2-15，可以考虑选择=375r/min。4）计算基本工时公式中：L=l+y+由切

30、削手册表2.29查得y+=6mm,所以，（3）铰10mm的孔1）根据工艺手册表9-45，当铰刀直径d0=10mm时，f=（）mm/r。由于L/d=22/10=2.2,f=0.9。2）决定钻头的磨钝标准及寿命由切削手册表2.12，当d020mm,钻头后刀面最大磨钝量取为（）mm,寿命T=60min。3）决定切削速度由切削手册表2，30的公式：可知，=7.86m/min。切削速度的修正系数由切削手册表2.31可知=1.0，=1.0，=1.0，=0.85。所以，根据Z35钻床说明书，查看工艺设计手册表4.2-15，可以考虑选择=270r/min。4）计算基本工时公式中：L=l+y+由切削手册表2.2

31、9查得y+=8mm,所以，、去毛刺检查(4) 锪沉头孔20根据有关资料介绍，锪沉头孔时进给量及切削速度约为钻孔时的1/21/3，故 f=1/3f钻=1/30.7=0.2mm/r v=1/3v钻 =1/327=9r/min ns = =130.3r/min按机床选取nw=130r/min，所以切削速度 V=8.98m/min切削工时 l=8 l1=2 l2=0t=0.38min工时定额的估算I车端面、外圆阶梯及倒角、15斜阶梯面1)工步粗车端面至尺寸98mm，工时定额估算结果如下：切削工时包括：基本时间Tj,辅助时间Tf，布置工作地时间Tb，休息和生理需要时间Tx，准备与终结时间Tz.具体计算方

32、法：Tj=,其中，L=l+l1+l2+l3,l为基本加工长度，l1为进刀之前长度，l2为退刀时长度，l3为单件小批量生产时的试切附加长度，该工件为成批生产，故l3=0mm.Tf=0.2Tj；Tb=0.05(Tj+Tf)； Tx=0.04(Tj+Tf)；Tz=Tb=0.05(Tj+Tf)。基本时间Tj=0.234min，辅助时间Tf=0.20.234=0.046min,布置工作地时间Tb=0.05(0.234+0.046)=0.014min,休息和生理需要时间Tx=0.04(0.234+0.046)=0.0112min,准备与终结时间Tz=0.05(0.234+0.046)=0.014min。2

33、)工步粗车倒角并车削15的阶梯面，工时定额估算结果如下：基本时间Tj=0.937min;辅助时间Tf=0.20.937=0.187min,布置工作地时间Tb=0.05(0.937+0.187)=0.056min,休息和生理需要时间Tx=0.04(0.937+0.187)=0.044min, 准备与终结时间Tz=0.05(0.937+0.187)=0.056min。3)工步半精车外圆至尺寸102mm，工时定额估算结果如下：基本时间Tj=0.2min;辅助时间Tf=0.20.2=0.04min,布置工作地时间Tb=0.05(0.04+0.2)=0.012min,休息和生理需要时间Tx=0.04(0

34、.04+0.2)=0.096min,准备与终结时间Tz=0.05(0.04+0.2)=0.012min。4)工步精车外圆至尺寸100mm，工时定额估算结果如下：基本时间Tj=0.3125min;辅助时间Tf=0.20.3125=0.0625min,布置工作地时间Tb=0.05(0.0625+0.3125)=0.0187min,休息和生理需要时间Tx=0.04(0.0625+0.3125)=0.015min,准备与终结时间Tz=0.05(0.0625+0.3125)=0.0187min。II 铣R52的左侧平面1)工步粗铣左平面至尺寸52mm，工时定额估算结果如下：基本时间Tj=0.416min

35、,辅助时间Tf=0.2Tj=0.20.416=0.0832min，布置工作地时间Tb=0.05(0.0832+0.416)=0.024min,休息和生理需要时间Tx=0.04(0.0832+0.416)=0.019min,准备与终结时间Tz=Tb=0.024min。2)精铣左平面至尺寸51.5mm，工时定额估算结果如下：基本时间Tj=0.66min,辅助时间Tf=0.2Tj=0.20.66=0.132min，布置工作地时间Tb=0.05(0.66+0.132)=0.0396min,休息和生理需要时间Tx=0.04(0.66+0.132)=0.0316min,准备与终结时间Tz=Tb=0.039

36、6min。第二章 夹具设计2.1 车100外圆阶梯面的夹具设计2.1.1 设计任务已知工件的材料为ZG270，毛坯为铸件，选用的机床为CA6140卧式车床，成批生产，任务为设计一车削阶梯面的夹具。工序内容如图2-1定位基准和定位元件的选择及其定位误差分析(1)定位方案设计看工序图，由阶梯面的技术要求知，我们需要限制的自由度有：X、Y、Z轴的移动自由度，X、Y、Z轴的转动自由度。又知该工序前工件尚是未曾加工的铸件，所以以R52的外圆表面作为粗基准定位，保证内孔的轴线与外圆阶梯面的轴线误差尽可能降低，定位方案是水平面用支撑块定位R52外圆侧平面限制三个自由度Z移动、X、Y转动；用V形块定位R52外

37、圆，限制两个自由度X、Y移动自由度；最后用一个定位销限制Z方向的转动自由度如下图2-12)定位元件的设计由于定位方案采用R52外圆表面和其右平面为定位基准，就会用到平面支撑块，平面支撑块需要安装在夹具体的凸台上凸台平行度公差0.02/100，限制三个自由度，并用螺钉紧固；外圆表面用V形块限制两个自由度，其安装在夹具体与过渡盘连接的侧面凸台上，并用销钉定位、螺钉紧固，其与水平面的垂直度和B面（见车床夹具体零件图）的垂直度误差=0.02/100；夹具体上有一个高的凸台上有定位销安装的孔，间隙配合,限制一个转动自由度，如此则成为完全定位，限制六个自由度。(3)定位精度要求、定位误差分析定位误差是由于

38、定位不准而造成的某一工序在工序尺寸或位置要求方面的加工误差。对于某一定位方案，经分析计算其可能产生的定位误差，只要小于有关尺寸或位置公差的1/3-1/5，一般即认为此定位方案能满足该工序的加工精度要求。由于为标注尺寸公差，因此取用一般公差，粗糙级。查取互换性与测量技术表3-7线性尺寸的未注极限偏差数值表，由于尺寸都在30-120mm之间，故取偏差0.8mm，公差即为1.6mm。看图知该工序100外圆阶梯面的中心线在Z方向上受R52外圆侧面与夹具体在Z方向上的精度误差影响，由于该工序采用采用以R52mm外圆面定位，定位基准与工序基准重合，故不重=0，只存在位置误差。在Z方向上由于A面平行度误差0

39、.02mm,又因为支撑块的尺寸误差，可能导致工件中心轴与夹具体中性轴有偏差，关于偏差的计算如下：=0.02+0.03=0.05mm夹紧机构的确定 由于切削力不大，且切削力方向有销钉支承，故此夹紧机构不需要提供太大的夹紧力，因此选用结构简单、易操作的夹紧机构，由定位方案知，夹紧R52的侧平面最不会干扰车刀进给运动，为了便于装卸工件，在此选用压板与开口垫片配合的夹紧机构，此机构结构简单，操作方便；考虑到夹具体随着主轴旋转会产生离心力，为避免因上下重量不一而造成震颤，影响加工精度，在夹具体上方安装了一个平衡块。(1)强度校核由于切削力主要作用在100mm的阶梯面上，因此需要对其进行强度校核。查取切削

40、手册车削轴向力的公式W=KW=,其中r=280mm,d=100mm,K粗加工取2.5-3，精加工取1.5-2，带入公式得：(2)夹具体的设计夹具体是夹具的基础件，夹具体上所有组成部分都必须最终通过这一基础件连接成一个有机整体。为了满足加工要求，夹具体应有足够的刚度和强度，同时结构工艺性要好。由于铸造夹具体铸造工艺性好，几乎不受零件大小、形状、重量和结构复杂程度的限制，同时吸振性良好、抗压能力好，故此选用铸造夹具体，材料选取HT200。由于夹具体一部分要悬出圆盘，考虑到其力矩不够，故而在下方加一处肋板，厚度为20mm,用以防止夹具变形而影响加工精度。 绘制夹具草图详见附图：车削100的阶梯面夹具

41、体2.1.5绘制工作图详见附图：车削100的阶梯面夹具装配图2.2铣第一面侧平面的夹具设计设计任务已知工件的材料为ZG270，毛坯为铸件，选用的机床为X62W卧式铣床，成批生产规模，设计一铣床夹具，加工R52左侧方的平面。定位基准和定位元件的选择、设计及其定位误差分析(1) 定位方案设计由零件图可知，这个平面有尺寸精度要求和表面粗糙度要求。为了保证能在后续的孔系加工工序中使面的加工余量均匀。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、精车100mm外圆阶梯面和端面工序的定位基准，以及设计基准作为其定位基准。因此加工这个平面的定位基准应选择选用100mm外

42、圆阶梯面和端面作为定位基准，用圆环形的坑形及其侧面来定位限制5个自由度。再用可调定位销定位限制工件的1个自由度。这样，就实现了六点定位，属于完全定位。为了提高加工效率，根据工序要求先采用标准高速端面铣刀刀具对工艺左平面进行铣削加工；准备采用铰链式压板进行夹紧。 (2)定位元件的设计由于缸头的生产量大，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，采用多点浮动夹紧机构夹紧。 （3）定位误差的分析 由于工序中，主要是为了保证工艺左平面与阶梯面的垂直精度不超过0.1，和其表面粗糙度满足6.3，并且保证下一步右平面的加工余量。 由上面5夹具精度的分析来看，定位误差是由于工件与环形支撑块的配合误差由上图可见，两个圆心不重合而造成定位偏差：=而因为误差导致的铣面精度误差，可由在加工下一个面时进行修正。本次设计的夹具可以满足精度要求和使用要求。 夹紧机构的确定(1) 压板、夹具体、夹具体与铣床