YTP26A型凿岩机气缸工艺及夹具设计【含CAD图纸】
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YTP26A型凿岩机气缸工艺及夹具设计【含CAD图纸】,含CAD图纸,YTP26A,凿岩机,气缸,工艺,夹具,设计,CAD,图纸
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第一章 前言在毕业设计的过程中，我对湘潭风动机械厂进行了参观实习，在他们那里了解到了许多关于凿岩机的相关性能与气缸的内部结构等。通过与风动机械厂员工的交流与学习，我了解了很多凿岩机的信息：湖南省湘潭风动机械厂始建于1969年，为国有中二型企业，是工程机械和环保设备的专业制造商，主要产品有凿岩机械、工业除尘设备、通风机械和精密铸造件。企业以“创一流质量，保用户满意”作为永恒的追求，牢固树立全员质量意识，1999年通过了ISO90001质量体系认证产品设计全面应用CAD/CAM计算机辅助设计和制造技术，具有较强的产品开发能力。该厂专业从事环保产品的开发、设计、制造、安装、服务有二十多年的历史，是国内生产除尘设备较早的厂家之一，为中国环保机械协会首批会员，中国环保产业协会成员。现主要生产布袋式、旋风式、静电式除尘器等十个类别二百多个品种。生产的通风机械产品有离心通风机系列、锅炉引通风机系列和轴流风机系列。各类产品型号规格齐全，均已形成了系列化、规模化，产品除在国内有广阔的市场外，还远销欧美、东南亚、非洲等国家和地区。图1.1 YTP26A型气腿式凿岩机目前影响工人健康、严重污染环境的十大工业噪声源，它们是风机、空压机电机、柴油机、织机、冲床、圆锯机、球磨机、高压放空排气以及凿岩机。这些噪声源设备，普遍使用于各工业部门，产生的声级高，影响面大。我国在控制这些噪声问题方面，虽已积累了相当丰富的经验但仍存在许多实际问题，尚待研究解决。风动凿岩机噪声在矿山井下高达120dBA,甚至更高,对操作工人危害很大.其噪声频谱较宽,主要呈中低频性.主要噪声源是:排气噪声；活塞撞击钎尾及钎头撞击岩石产生的撞击声；风动凿岩机零部件间的撞击、磨擦以及机件振动所产生的机械性噪声。其中排气噪声为主要成分。解决风动凿岩机噪声的途径在于，研制高效的排气消声器，并对机械性噪声采取有效的减振阻尼措施。对于多机凿岩台车，应设隔声操作室。遗憾的是，目前国内在控制凿岩机噪声方面，尚无很成功的经验。随着信号分析处理技术、声强测量技术在我国获得深入应用以及新型降噪材料和新型噪控装置的不断出现，噪声源的控制水平可望进入更高的层次。解决风动凿岩机噪声的途径在于研制高效的排气消声器，并对机件性噪声采取有效的减振阻尼措施。对多机凿岩台车，应设隔声操作室。对高效排气消声的要求是：1 消声器的消声值在20dBA以上；2 体积小；3 背压低；4 不产生结冰现象；国内有不少单位在研究能满足这些要求的消声器，可惜目前尚未获得满意的结果。风动凿岩机噪声问题到今仍基本上没有得到解决，许多研究工作值得深入下去。本课题来自于实践，夹具在机械加工中具有重要的作用，它能保证加工精度，提高产品质量，减轻工人的劳动强度，保证安全，提高劳动生产率，能以优质、高效、低耗的工艺去完成零件的加工和产品的装配。而使用了分度钻的好处在于， 可采用多工位加工，能使加工工序集中，从而减轻工人的劳动强度和提高生产率。使用夹具的最根本目的是获得好的经济效益。所以设计夹具也和其它技术工作一样，不仅是一个技术问题，而且是个经济问题。每当设计一套夹具之前，都要进行必要的技术经济分析，使所设计的夹具获得最佳的经济效果。第二章 YTP26A型凿岩机介绍2.1 产品的基本信息2.1.1 产品执行的标准JB/T1674 气腿式凿岩机MT/T903 煤矿用气动凿岩机通用技术条件QJ/XF02.231 YTP26型气腿式凿岩机技术条件2.1.2 产品型号的表示方法YTP26凿岩机，其中Y表示凿岩机，T表示气腿式，P表示高频，26表示机器的重量。2.2 使用范围YTP26A型凿岩机供矿山采矿和巷道掘进钻凿爆破炮眼，操作机构集中，启动灵活，气水联动，使用方便，维修简易。节能高效，零件寿命长，通用率高，.可靠性好。YTP26A型凿岩机活塞的往返运动采用了双气路无阀配气，它利用活塞的筒状尾部在活塞行程中自行配气，并且有部分活塞行程利用了压缩空气的膨胀功，因而节省了压缩空气的消耗量，提高了使用的经济性。广泛使用于煤炭、冶金、铁道、交通、水利、基建和国防等石方工程中，是采掘工业的高效设备。本机与FT170型气腿配套，适用于中硬和硬岩上钻凿水平和倾斜的炮眼，亦可与环形吊架配套钻凿垂直炮眼，配置手持手把，还可作手持凿岩机使用。钻凿炮眼直径一般为3646毫米，深度可达5米以上。2.3 技术参数2.3.1凿岩机质量：26.5kg长度宽度：680mm250mm气缸直径：95 mm活塞行程：50 mm气管内径：25 mm水管内径：13 mm钎尾规格：B22 mm108 mm（亦可按订货要求提供B25mm108mm的）使用气压：0.40.65Mpa使用水压：0.20.4Mpa（应低于气压）性能参数见表2.1表2.1 性能参数工作气压冲击能量冲击频率耗气量扭矩04 Mpa53J40Hz60L/s14N.m0.5 Mpa63J42 Hz75 L/s18 N.m0.63 Mpa45 Hz45 Hz85 L/s21 N.m2.3.2 气腿质量 长腿：17.5kg 短腿：14.5 kg气缸直径 67mm收缩状态总长 长腿：1690 mm 短腿：1330 mm可伸缩长度 长腿：1235 mm 短腿：900 mm2.2.3 FY200A型注油器质量 1.2 kg储油量 200ml2.4 工作原理YTP26型凿岩机活塞的往返运动采用了双气路无阀配气，它利用活塞的筒状尾部在活塞行程中自行配气，并且有部分活塞行程利用了压缩空气的膨胀功，因而节省了压缩空气的消耗量，提高了使用的经济性。第三章 气缸机械加工工艺规程设计采用机械加工的方法，改变毛坯的形状、尺寸、相互位置关系和表面质量，使其成为可完成某种使用要求的零件的过程，称为机械加工工艺过程。机械加工工艺规程是规定产品或零部件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件。机械加工工艺规程是指导生产活动的重要文件。设计零件的机械加工工艺规程应按如下步骤和内容1）根据零件图和产品装备图，对零件进行工艺分析；2）计算零件的生产纲领，确定生产类型；3）确定毛坯的种类和制造方法；4）确定毛坯的尺寸和公差；5）拟定工艺路线；6）确定个工序的加工余量，计算工序尺寸及公差；7）选择个工序的机床设备及刀具、量具等工艺装备；8）确定各工序的切削用量和时间定额；9）编制工艺文件。3.1 零件的工艺分析3.1.1 了解凿岩机气缸的用途设计工艺规程时，首先应分析零件图以及该零件所在部件或总成的装备图，掌握该零件在部件或总成中的位置、功用以及部件或总成对该零件提出的技术要求，明确零件的主要工作表面，以便在拟定工艺规程时采取措施施予以保证。YTP26A型凿岩机供矿山采矿和巷道掘进钻凿爆破炮眼，广泛适用于煤炭、冶金、铁道、交通、水利、基建和国防等石方工程中，是采掘工业的高效设备。3.1.2 分析零件的技术要求对零件的技术要求进行分析，应包括如下内容：1）掌握零件的结构形状、材料、硬度及热处理等情况，了解该零件的主要工艺特点，形成工艺规程设计的总体构想。该凿岩机气缸的材料是由铸钢组成，它的主要工作表面包括大孔内腔，横孔内壁以及左右断面。2）分析零件上有哪些表面需要加工，以及各加工表面的尺寸精度、形状精度、位置精度、表面粗糙度及热处理等方面的技术要求；明确哪些表面是只要加工表面，以便在选择表面光加工方法及拟定工艺路线时重点考虑；对全部技术要求应进行归纳整理。凿岩机气缸主要加工表面包括大孔内壁、横孔内壁、左右端面以及排气槽等，这些表面的加工精度要求很高，需要经过粗加工、精加工以及磨削加工等工序。3.1.3 审查零件的结构工艺性1）审查零件图样上的视图、尺寸公差和技术要求是否正确、统一、完整。图3.1 气缸零件简图2）审查零件的结构工艺性，是否有利于机械加工、装配、热处理及毛坯制造等方面。如发现有不合理之处应及时提出，并同有关人员商讨图样修改方案。3.2 确定零件的生产类型3.2.1 生产类型的定义与确定的方法零件的生产类型是指企业（或车间、工段、班组、工地等）生产专业化程度的分类，它对工艺规程的制定具有决定性的影响。生产类型一般可分为大量生产、成批生产和单件生产三种类型，不同的生产类型有着完全不同的工艺特征。零件的生产类型是按零件的年生产纲领和产品特征来确定的。生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。年生产纲领是包括备品和废品在内的某产品的年产量。零件的年生产纲领N可按下式计算：N=Qm（1+a%）（1+b%）式中 N零件的生产纲领（件/年）； Q产品的年产量（台、辆/年）； m每台（辆）产品中该零件的数量（件/台、辆）； a%备品率，一般取2%4%； b%废品率，一般取0.3%0.7%。根据上式课计算求得零件的年生产纲领，再通过查表，就能够确定该零件的生产类型。3.2.2 生产类型以及生产纲领的确定1、生产类型的确定零件的生产类型是指企业生产专业化程度的分类.它对工艺规程的制定具有决定性的影响.机械制造业的生产类型一般可分为大量生产,成批成产和单件生产.其中成批生产又可以分为:大批生产,中批生产和小批生产.显然生产量越大,生产专业化程度应该越高.按重型机械,中型机械和轻型机械的年产量有如下表格表3.1 生产纲领与生产类型关系生产类型零件的年生产纲领/件/年重型机械中型机械轻型机械单件生产520100小批生产5-10020-200100-500中批生产100-300200-500500-5000大批生产300-1000500-50005000-50000大量生产1000500050000零件的生产类型是由零件的年生产纲领和产品特征来确定的，根据本人的任务书可知，YTP26A型凿岩机气缸零件的年产量为1万件，每台YTP26A机器中有1个这样的零件，结合生产实际:备品率a和废品率b分别取值3%和0.5%,所以由上面所列式可知：N=100001（1+3%）（1+0.5%）=10351.5又根据下表该机械属于重型机械，重量为26Kg，所以通过查表可知该零件属于轻型零件，所以该零件生产类型为大批生产。表3.2 不同机械产品的零件质量型别表机械产品类型加工零件的质量/kg重型零件中型零件轻型零件电子工业机械30430501550200010020001003.3 确定毛坯的种类和制造方法零件的材料在产品设计时已经确定，在制定零件机械加工工艺规程时，毛坯的选择主要是选定毛坯的制造方法。3.3.1 确定毛坯的种类机械加工中毛坯种类很多，如铸件、锻件、型材、挤压件、冲压件及焊接组合件等，同一种毛坯又可能有不同的制造方法。最常用的毛坯是铸件和锻件，下面就对两种毛坯进行简要的介绍。1、铸件毛坯形状复杂的毛坯宜用铸件。用于铸造的材料有灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、合金铸铁、铸钢、有色金属合金等。目前，多数铸件采用砂型铸造，少数优质铸件采用特种铸造。砂型铸造中，木模手工造型生产率低，铸件精度低、加工余量大、适用于单件小批生产；金属模机器造型生产率较高、铸件精度高、表面质量与机械性能均好，适用于大批大量生产。所以根据该零件的生产类型以及它的表面加工精度要求不是很高，所以该零件选择砂型铸造，用的材料是铸钢，因为该气缸需要承受在工作过程中比较大的压强压力。2、锻件毛坯当零件承受重载荷、冲击载荷或交变载荷时，其毛坯宜选用锻件，因为锻件的强度与冲击韧度较高。锻件的材料主要是各种碳钢与合金钢。锻造方法有自由锻、模锻与胎膜锻和精密锻造等几种。其中，自由锻生产率低、锻造精度低、表面质量差、加工余量小、可锻制较复杂的锻件，但成本较高，适用于成批大量生产中小型锻件；胎膜锻介于自由锻与模锻之间，适用于中小批生产小型锻件。3.3.2 毛坯制造方法考虑因素提高毛坯制造质量，可以减少机械加工劳动量，降低机械加工成本，但往往会增加毛坯的制造成本。一般地，选择毛坯的制造方法应考虑以下几个因素。1、材料的工艺性能材料的工艺性能在很大程度上决定毛坯的种类和制造方法。例如，铸铁、铸造青铜等脆性材料不能锻造与冲压，由于可焊性很差，也不宜用焊接方法制造组合毛坯，而只能铸造。低碳钢的铸造性能差，很少用于铸造；但由于可锻性均好，低碳钢广泛用于制造锻件、型材、冲压件、挤压件及组合毛坯等。2、毛坯的尺寸、形状和精度要求毛坯的尺寸大小和形状复杂程度也是选择毛坯的重要依据。直径相差不大的阶梯轴宜采用棒料；直径相差较大的宜采用锻件。尺寸很大的毛坯，通常不宜采用模锻或压铸、特种铸造方法制造，而宜采用自由锻造或砂型铸造。形状复杂的毛坯不宜采用型材或自由锻件，可采用锻件、模锻件、冲压件或组合毛坯。3、零件的生产纲领选择的毛坯制造方法，只有与零件的生产纲领相适应，才能获得最佳的经济效益。生产纲领大时宜采用高精度和高生产率的毛坯制造方法，如木模砂型铸造及自由锻造。4、采用新材料、新工艺、新技术的可能性确定了毛坯的制造方法后，就可以查表求得毛坯的尺寸和公差。5、生产批量此零件为大批量生产，宜采用精度和生产率高的毛坯制造方法，以减少材料消耗和机械加工工作量。该凿岩机气缸零件的毛坯采用熔模铸造。所谓熔模铸造工艺，简单说就是用易熔材料制成可熔性模型,在其上涂覆若干层特制的耐火涂料，经过干燥和硬化形成一个整体型壳后，再用蒸汽或热水从型壳中熔掉模型，然后把型壳置于砂箱中，在其四周填充干砂造型，最后将铸型放入焙烧炉中经过高温焙烧（如采用高强度型壳时，可不必造型而将脱模后的型壳直接焙烧），铸型或型壳经焙烧后，于其中浇注熔融金属而得到铸件。综上所述，该气缸零件的材料选用ZG20CrMo，毛坯采用熔模铸造。用蜡模，在蜡模外制成整体的耐火质薄壳铸型。加热熔掉蜡模后，用重力浇注。压型制造费用高，工序繁多，生产率较低。手工操作时，劳动条件差。铸件表面粗糙度Ra为12.51.6um,结晶较粗。应用范围为各种生产批量，以碳钢、合金钢为主的各种合金和难于加工的高熔点合金复杂零件。零件重量和轮廓尺寸不能过大，一般铸件重量小于10kg,用于刀具，刀杆，叶片，风动工具，自行车零件，机床零件等。气缸属风动工具一类。3.4 拟定工艺路线工艺路线的拟定包括：定位基准的选择；各表面加工方法的确定；加工阶段的划分；工序集中程度的确定；工艺顺序的安排。3.4.1 选择定位基准拟定工艺路线的第一步是选择定位基准。为使所选的定位基准能保证整个机械加工工艺过程顺利进行，通常应考虑如何选择精基准来加工表面，然后考虑如何选择粗基准把座位精基准的表面先加工出来。1、精基准的选择原则选择精基准时应重点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。因此，选择精基准一般应遵循下列原则：（1）基准重合原则 应尽可能选择被加工表面的设计基准为精基准，也就是说应尽量使定位基准与设计基准相重合。这样可避免由于基准不重合而产生的定位误差。（2）基准统一原则 若工件以某一组表面作为精基准定位，可以比较方便地加工大多数其他表面，则应尽早地把这一组基准表面加工出来，并达到一定精度，在后续工序均以其作为精基准加工其他表面。这称之为基准统一原则。采用基准统一原则可以避免基准转换所产生的误差；可以减少夹具数量和简化夹具设计；可以减少装夹次数，便于工序集中，简化工艺过程，提高生产率。（3）互为基准原则 对于某些位置精度要求很高的表面，常采用互为基准反复加工的方法来保证其位置精度，这就是互为基准原则。（4）自为基准原则 有些精加工或光整加工工序要求余量小而均匀，在加工时就应尽量选择加工表面本身作为精基准，这就是自为基准原则。（5）便于装夹原则 应选定位可靠、装夹方便的表面作基准。所选的精基准应该是精度较高、表面粗糙度较小、支承面积较大的表面。所以根据以上原则考虑，以及凿岩机气缸的加工情况、加工条件的限制，所以选择N面，也就是远离横孔的端面为精基准，因为这边远离横孔，便于装夹，并且也符合其他的一些精基准选择原则，所以选择N面为精基准。下面如图所示，就是N面所在的位置以及它最后要加工出的精度。图3.2 精基准N面所在的位置2、粗基准选择原则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（作为粗基准的非加工面）得位置关系具有重要影响。因此，在选择粗基准时，一般应遵循下列原则：（1）保证相互位置要求原则 对于同时具有加工表面与不加工表面的工件，为了保证不加工表面与加工表面相互位置要求较高的表面作粗基准。如果零件上有多个不加工表面，则应以其中与加工表面相互位置要求较高的表面作粗基准。（2）保证加工表面加工余量合理分配的原则 如果首先要求保证工件某重要表面加工余量均匀时，应选择该表面的毛坯面作为粗基准。（3）便于工件装夹原则 选择粗基准应使定位准确、装夹可靠、夹具结构简单、操作方便。为此要求选用的粗基准尽可能平整、光洁，且有足够大的尺寸，不允许有锻造飞边、铸造浇、冒口或其他缺陷。（4）粗基准在同一尺寸方向上只允许使用一次的原则 因为粗基准本身是毛坯面，精度和表面粗糙度均较差，若在两次装夹中重复使用同一粗基准，就会造成相当大的定位误差。根据以上选择基准原则，在综合考虑加工顺序与加工过程的情况下，选择粗基准为M面，用它来加工精基准，再进行进一步的加工。图3.3 粗基准M面所在的位置图3.4.2 表面加工方法的选择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应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。可提出几个方案进行比较，再结合其他条件选择其中一个比较合理的方案。选择表面加工方法时应考虑的因素（1）所选择的加工方法能否达到加工表面的技术要求。（2）零件材料的性质和热处理要求 例如，淬火钢的精加工要用磨削，因为一般淬火表面只能采用磨削。有色金属的精加工因材料过软容易堵塞砂轮而不宜采用磨削，需要用高速精细车和精细镗等高速切削的方法。（3）零件的生产类型 选择加工方法必须考虑生产率和经济性。大批大量生产应选用生产率高和质量稳定的加工方法。例如，加工孔、内键槽、内花键等可以采用拉削的方法；单件小批生产则采用刨削、铣削平面和钻、扩、铰孔。（4）本厂现有设备状况和技术条件 技术人员必须熟悉本车间（或者本厂）现有加工设备的种类、数量、加工范围与精度水平以及工人的技术水平，以充分利用现有资源，并不断对原有设备和工艺装备进行技术改造，挖掘企业潜力，创造经济效益。3.4.3 加工阶段的划分零件的加工质量要求较高或结构较为复杂时，一般工艺路线长，工序较多，通常在安排工艺路线时，将其分成几个阶段。根据精度要求的不同，加工阶段可以划分如下。1、粗加工阶段此阶段的主要任务是高效地切除各加工表面上的大部分余量，并加工出精基准。这一阶段的目的主要采用大切削用量切除大部分加工余量,把毛坯加工至接近工件的最终形状和尺寸,只留下适当的加工余量.此外还可及早发现锻件裂缝等缺陷,以便及时修补或作报废处理.对一些要求不高的表面,应在这一阶段完成全部的加工,达到图样的规定要求。2、半精加工阶段这一阶段的目的主要是为精加工做好准备,尤其是做好基面准备.对一些要求不高的表面,也应在这一阶段完成全部的加工,达到图样的规定要求。使主要表面消除粗加工后留下的误差，使其达到一定的精度；为精加工做好准备，并完成一些精度要求不高的表面的加工（如钻孔、攻螺纹、铣键槽等）。3、精加工阶段主要是保证零件的尺寸、形状、位置精度及表面粗糙度达到或基本达到图样上所规定的要求。精加工切除的余量很小。4、精整和光整加工阶段对于加工质量要求很高的表面，在工艺过程中需要安排一些高精度的加工方法（如精密磨削、研磨、金刚石切削等），以进一步提高表面尺寸，形状精度、减小表面粗糙度，最后达到图样的精度要求。应当指出：加工阶段的划分不是绝对的，在应用时要灵活掌握。例如，大批大量生产要划分得细些，单件、小批生产就不一定严格划分。在自动生产中，要求在工件一次安装下尽可能加工多个表面，阶段就难免交叉；有些刚性好的重型工件，由于装夹及运输很费时也常在一次装夹下完成全部粗精加工；定位基准表面即使在粗加工阶段加工，也应达到较高精度。精度要求低的小孔，为避免过多的尺寸换算，通常放在半精加工或精加工阶段钻削。该凿岩机气缸的加工质量要求较高，可将加工阶段划分成粗加工、半精加工和精（磨削）加工几个阶段。在粗加工阶段，首先将精基准准备好，使后续工序都可采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求；然后粗车大孔，粗车左右端面，车总长等等。在半精加工阶段，完成各种孔的钻铣加工，对各种槽的铣削加工；在精加工阶段，完成横孔、大孔、两端面的磨削加工过程。3.4.4 工序的集中与分散1、工序集中与工序分散的概念工序集中于工序分散是拟定工艺路线时，确定工序数目（或工序内容多少）的两种不同的原则。工序数少而各工序的加工内容多，称为工序集中。工序数多而各工序的加工内容少，称之为工序分散。2、工序集中与工序分散的特点工序集中的特点是：有利于采用高生产率机床；减少工件装夹次数，节省装夹工作工作时间；有利于保证各加工表面的相互位置精度；减少工序数目，缩短了工艺路线，也简化了生产计划和组织工作；专用设备和工艺装备较复杂，生产准备周期长，更换产品困难。工序分散的特点是：可使每个工序使用的设备和夹具比较简单，调整比较容易；工艺路线长，设备和工人数量多，生产占地面积较大；有利于选择合理的切削用量。3、工序集中与工序分散的选用工序集中于工序分散各有特点，究竟是按何种原则确定工序数量，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使用。（1）生产类型 单件小批生产中，为简化生产流程，缩短在制品生产周期，减少工艺装备，应采用工序集中原则。大批大量生产中，若使用多刀多轴的自动机床加工中心可按工序集中组织生产；若使用由专用机床和专用工艺装备组成的生产线，则应按工序分散的原则组织生产，这有利于专用设备和专用工装的机构简化和按节拍组织流水生产。成批生产时，两种原则均可采用，具有采用何种为佳，则需视其他条件（如零件的技术要求、工厂的生产条件等）而定。（2）零件结构、大小和质量 对于尺寸和质量较大、形状又很复杂的零件，应采用工序集中的原则，以减少安装与运送次数。对于刚性差精度高的精密工件，为减少夹紧和加工中的变形，则工序应适当分散。（3）零件的技术要求及现场的条件 零件有技术要求高的表面，需采用高精度的设备来保证质量时，可采用工序分散的原则。对采用数控加工的零件，应考虑如何减少装夹次数，尽量在一次定位装夹下加工出全部待加工表面，应采用工序集中的原则。由于生产需求的多变性；对生产过程的柔性要求越来越高，工序集中将越来越成为生产的主流方式。该凿岩机气缸根据其形状特点以及生产类型，选用工序分散原则安排该气缸的加工工序。该凿岩机气缸为大批量生产，可以采用万能型机床配以专用的工、夹具。以提高生产效率；而且该气缸运用工序分散原则使工件的装夹次数多，工序多，而每个工序加工的部位少，这样的话比较适合于大批量生产，便于工厂进行流水线生产线，使工件的生产更加流畅方便，而且可使每个工序使用的设备和夹具比较简单，调整比较容易。3.4.5 工序顺序的安排在安排工序顺序时，不仅要考虑机械加工工序，还应考虑热处理工序和辅助工序。1、机械加工工序的安排在安排机械加工工序时，应根据加工阶段的划分。基准的选择和被加工表面的主次来决定，一般应遵循以下几个原则：（1）先基准后其他 即首先应加工用作精基准的表面，再以加工出的精基准为定位基准加工其他表面。如果定位基准面转换的顺序和逐步提高加工精度的原则来安排基准面和主要表面的加工，以便为后续工序提供适合定位的基准。例如该气缸的工序安排就应该先加工出N面，也就是原理横孔一面的端面，因为这个表面比较适合充当精基准，对后续加工的进行与精度的保持都有好处。（2）先粗后精 各表面的加工顺序，按加工阶段，从粗到精进行安排。（3）先主后次 先加工主要表面，再加工次要表面。（4）先面后孔 先加工平面，后加工孔。因为平面定位比较稳定，可靠，所以像箱体、支架、连杆等平面轮廓尺寸较大的零件，常先加工平面，然后再加工该平面上的孔，以保证加工质量。2、热处理工序及表面处理工序的安排机械零件中常用的热处理工艺有退火、正火、调质、时效、渗氮等。热处理工序在工艺过程中的安排是否恰当，是影响零件加工质量和材料使用性能的重要因素。热处理的方法、次数和在工艺过程中的位置，应根据材料和热处理的目的而定。（1）为改善工件材料切削性能和消除毛坯内应力而安排的热处理工序，例如退火、正火、调质和时效处理等，通常安排在粗加工之前进行。（2）为消除切削加工过程中工件的内应力而安排的热处理工序，例如人工时效、退火等，最好安排在粗加工之后进行。对于机床床身、立柱等结构较为复杂的铸件，在粗加工之前都要进行时效处理。对于一些刚性差的精密零件（如精密丝杠），在粗加工、半精加工和精加工过程中要多次安排人工时效。（3）为改善工件材料的力学性能而采用的热处理工序，例如淬火、渗碳淬火等，通常安排在半精加工和精加工之间进行。淬火和渗碳淬火后，工件表面层获得了高的硬度和耐磨性，心部仍保持一定的强度和较高的韧性和塑性。但淬火和渗碳淬火处理后工件有较大的形变产生。所以淬硬处理后需要安排精加工工序，以修正淬硬处理产生的变形。在淬火处理之前，应将铣槽、钻孔、攻螺纹、去毛刺等次要表面的加工进行完毕，以防工件淬硬后无法加工。当工件需要作渗碳淬火处理时，由于渗碳处理工序会使工件产生较大的变形，因此常将渗碳工序放在次要表面加工之前进行，待次要表面加工完之后再作淬火处理，这样可以减少次要表面与淬硬表面之间的位置误差。（4）为提高工件表面耐磨性、耐蚀性而采用的镀铬、镀锌、发兰等热处理工序，通常都安排在工艺过程的最后阶段进行。精铸完成后，要进行退火处理来改善工件材料切削性能和消除毛坯内应力，并进行清砂、喷砂等一系列的操作处理。磨削之前，进行热处理工序，并喷砂去氧化皮，进行调质处理，渗碳深度为0.6-1.2微米，表面硬度为56-63。3、辅助工序的安排辅助工序是指不直接加工，也不改变工件的尺寸和性能的工序，它对保证加工质量起着重要的作用，在工艺路线中也占有相当的比例。（1）检验工序 为保证零件制造质量，防止产生废品，需在下列场合安排检验工序：1）粗加工全部结束之后；2）零件从一个车间送往另一个车间的前后3）工时较长和重要工序的前后；4）全部加工完成后，即工艺过程最后；5）除了安排几何尺寸检验（包括形、位误差的检验）工序之外，有的零件还要安排特殊检验。例如，用于检验工件内部质量的超声波检验、X射线检查，一般都安排在机械加工开始阶段进行。用于检验工件表面质量的磁力探伤、荧光检验，一般都安排在精加工阶段进行。（2）去毛刺及清洗 零件表层或内腔的毛刺对机器装配质量影响甚大，切削加工之后，应安排去毛刺工序。零件在进入装配之前，一般都安排清洗工序。工件内孔、箱体内腔容易存留切屑，研磨、珩磨等光整加工工序之后，微小磨粒易附着在工件表面上，也要注意清洗，否则会加剧零件在使用中的磨损。（3）特殊需要的工序 在用磁力夹紧工件的工序之后，例如，在平面磨床上用电磁吸盘夹紧工件，要安排去磁工序，不让带有剩磁的工件进入装配线。平衡、渗漏等工序应安排在精加工之后进行。其他特殊要求，应根据设计图样上的规定，安排在相应的位置。本凿岩机气缸还要进行切浇口等一系列辅助工序。3.4.6 拟定工艺路线表3.3 加工方法的拟订加工步骤加工方法端面的加工这个部分表面是为了加工精基准和与其他零件配合而加工的，粗糙度要求不是很高，为Ra1.6um，精度要求为IT11，故可采用三次工序完成，即采用粗车半精车磨削的加工方法,这样能达到的精度等级为IT79，粗糙度为Ra=0.20.8um满足要求。大孔的加工大孔的粗糙度要求为Ra0.4um，精度要求为IT7，故可采用四次工序完成：粗车半精车磨削珩磨，这样可以达到的粗糙度为Ra=0.10.2um。横孔的加工横孔的精度要求为IT7级，粗糙度为Ra1.6um，故可采用三次工序完成，粗车半精车磨削，这样能达到的精度等级为IT78，粗糙度为Ra=0.20.8um满足要求。3-12孔的加工孔的表面的精度要求不高，粗糙度Ra25um，故可采用一次钻削完成，这样能达到的精度等级为IT1112，粗糙度为Ra=2512.5um满足要求。10孔的加工孔的表面的精度要求不高，粗糙度Ra25um，故可采用一次钻削完成，这样能达到的精度等级为IT1112，粗糙度为Ra=2512.5um满足要求。2-6孔的加工孔表面粗糙度Ra25um，对于它精度要求不高，故它的加工方法也可以考虑采用一次钻削来实现，粗糙度为Ra=2512.5um。排气槽的加工位置精度要求不太高，而尺寸精度要求也不是很高，粗糙度Ra25um，故可以考虑采用一次铣削完成。精度等级为IT811，粗糙度为Ra=256.3um，满足要求。回程进气槽的加工位置精度要求不太高，而尺寸精度要求也不是很高，故可以考虑采用一次铣削完成。精度等级为IT811，粗糙度为Ra=256.3um，满足要求。R8.5圆弧槽的加工尺寸精度要求也不是很高，粗糙度Ra12.5um故可以考虑采用一次铣削完成。精度等级为IT811，粗糙度为Ra=256.3um，满足要求。排气顶端面的加工表面的精度要求不高，粗糙度Ra25um，故可采用粗车半精车完成，这样能达到的精度等级为IT1011，粗糙度为Ra=6.312.5um，满足要求。排气顶外圆的加工表面的精度要求为IT8级，粗糙度Ra12.5um，故可采用粗车半精车完成，这样能达到的精度等级为IT89，粗糙度为Ra=3.26.3um，满足要求。排气顶槽的加工表面的精度要求不高，粗糙度Ra12.5um，故可采用粗车完成，这样能达到的精度等级为IT1011，粗糙度为Ra=6.312.5um，满足要求。1、工序的拟定拟定工艺路线时，应多考虑几种方案进行比较。所以下面以下列三种工序方案进行讨论比较。方案一：下料精铸清砂切浇口退火喷砂刨车端面及内孔车总长铣R8.5圆弧槽车排气顶车横孔钻2-10排气口钻3-12孔钻10孔钻10孔钻10接通孔钻2-6铣排气槽铣回程进气槽去除铣削面毛刺钳横孔端面刻线热处理喷砂去氧化皮磨横孔磨大孔靠磨M面磨N面钳珩磨大孔磨M面检验入库及防锈处理；方案二：下料精铸清砂切浇口退火喷砂刨车总长车端面及内孔铣R8.5圆弧槽车排气顶车横孔钻2-10排气口钻3-12孔钻10孔钻10孔钻10接通孔钻2-6铣排气槽铣回程进气槽去除铣削面毛刺钳横孔端面刻线热处理喷砂去氧化皮磨横孔磨大孔靠磨M面磨N面钳珩磨大孔磨M面检验入库及防锈处理；方案三：下料精铸清砂切浇口退火喷砂刨车总长车端面及内孔铣R8.5圆弧槽车排气顶车横孔铣排气槽铣回程进气槽钻2-10排气口钻3-12孔钻10孔钻10孔钻10接通孔钻2-6去除铣削面毛刺钳横孔端面刻线热处理喷砂去氧化皮磨横孔磨大孔靠磨M面磨N面钳珩磨大孔磨M面检验入库及防锈处理；2、工艺方案的比较比较上述三种工序的差别，首先，方案一与方案二相比较，方案一是先车出端面以作为后续加工的基准面，这样能够更加精确的保证后续工序的加工精度与加工误差的缩小，方案二先车总长，这样的话不容易保证总长的精确度；根据先基准后其他的原则，相比较而言，方案一的安排对于后续工序的进行与精度的保持有很大的优势，所以能够确定出方案一比方案二要好；另外比较方案一与方案三，方案一与方案三相比较而言，方案一是先钻孔后铣槽，而方案三是先铣槽后钻孔，由于孔的精度相对于槽的精度而言更加容易保护一些，而先铣槽的再钻孔的话，很容易的后续的装夹过程中破坏槽的结构以及精度，所以先加工孔好一点。故在两方案中选择方案一较好；根据以上的比较对比，以及依照加工顺序选择的基本原则，特此确定，YTP26A凿岩机气缸的工艺加工路线为：下料精铸清砂切浇口退火喷砂刨车端面及内孔车总长铣R8.5圆弧槽车排气顶车横孔钻2-10排气口钻3-12孔钻10孔钻10孔钻10接通孔钻2-6铣排气槽铣回程进气槽去除铣削面毛刺钳横孔端面刻线热处理喷砂去氧化皮磨横孔磨大孔靠磨M面磨N面钳珩磨大孔磨M面检验入库及防锈处理。具体机械加工工艺卡片见附录，这里不再详细说明。3.5 加工余量和工序尺寸的确定3.5.1 概述1、加工余量的概念为保证零件质量，一般都要从毛坯上切除一层材料。毛坯上留作加工用的材料层，称为加工余量。2、加工余量的分类（1）总余量和工序余量加工余量有总余量和工序余量之分。总余量是指某一表面坯尺寸与零件设计尺寸之差。总的加工余量由需要加工的工序次数以及查表获得的粗，精加工加工余量的值来决定，也就是说总加工余量等于各加工阶段的加工余量之和。工序余量是指每道工序切除的金属层厚度，即指相邻两道工序尺寸之差。（2）单边余量和双边余量工序余量有单边余量与双边余量之分。对于非对称表面，工序余量是单边的，称单边余量。即指以一个表面为基准加工另一个表面时相邻两工序尺寸之差。对于外圆与内圆这样具有对称结构的对称表面，工序余量是双边的，称双边余量，即指相邻两工序的直径尺寸之差。如该凿岩机气缸中，对于大孔内壁以及横孔之类的对称部位加工它的工序余量是双边余量，；对于端面这种不是对称结构的部位来说，它的工序余量就是单边余量，只需要加工时只是从一侧推进。（3）最大余量和最小余量由于各工序尺寸都有公差，所以各工序实际切除的余量值是变化的，因此工序余量有公称余量、最大余量、最小余量之分。相邻两工序的基本尺寸之差即是公称余量。公称余量的变动范围称为余量公差。工序尺寸公差一般按“入体原则”标注。即对被包容尺寸（轴径），上偏差为0，其最大尺寸就是基本尺寸；对包容尺寸（孔径、槽宽），下偏差为0.其最小尺寸就是基本尺寸。3、确定加工余量的方法合理确定加工余量，对确保加工质量、提高生产率和降低成本都有重要的意义。余量确定得过小，不能完全切除上工序留在加工表面上的缺陷层和各种误差，也不能补偿本工序加工时工件的装夹误差；余量确定得过大，不仅增加了机械加工量，降低了生产率，而且浪费原材料和能源，增加刀具等工具消耗，使加工成本升高。确定加工余量的方法有计算法、查表法和经验估计法等三种。（1）计算法首先分析影响加工余量大小的因素，确定各因素原始数值，再采用相应的计算公式求出加工余量。此种方法考虑问题全面，确定出的余量合理，但计算时需要查阅许多参考资料和齐全可靠的数据，而且有些统计资料很难查到。它分析计算复杂，在应用上受到一定的限制，仅在大批大量生产中，对某些重要表面或贵重材料零件的加工可能用这种方法确定或核算加工余量。（2）查表法以工厂生产实践和实验研究积累的经验为基础制成的各种表格为依据，在结合实际家狗狗情况加以修正。这种方法简便、比较接近实际，生产上广泛应用。（3）经验估算法加工余量由一些有经验的工程技术人员或工人根据经验确定。这种方法虽然简单，但不够科学，不准确，为防止余量过小而产生废品，一般确定出的余量值偏大，只适用于单件小批生产。3.5.2 确定毛坯尺寸公差与加工余量1、铸件尺寸公差与机械加工余量1）基本概念（1）铸件基本尺寸 机械加工前得毛坯铸件的尺寸，包括必要的机械加工余量。（2）尺寸公差 允许尺寸的变动量。公差等于最大极限尺寸与最小极限尺寸之代数差的绝对值；也等于上偏差与下偏差之代数差的绝对值。（3）错型（错箱） 由于合型时错位，铸件的一部分与另一部分在分型面处相互错来。（4）要求的机械加工余量（RMA） 在毛坯铸件上为了随后可用机械加工方法去除铸造对金属表面的影响，并使之达到所要求的表面特征和必要的尺寸精度而留出的金属余量。对圆柱形的铸件部分或在双侧机械加工的情况下，RMA应加倍。2）公差等级铸件的公差有16级，代号为CT1CT16，常用的为CT4CT13，下列两表列出了各种铸造方法通常能够达到的公差等级。对于大批量重复生产方式，有可能通过精心调整和控制型芯的位置达到比下列表格所示更加精准的公差等级。在用砂型铸造方法作小批量和单个铸件生产时，通过采用金属模样和研制开发装备及铸造工艺来达到小公差的做法通常是不切实际且不经济的。下述表格给出了适用于这种生产方式的较宽公差。表3.4 大批大量生产的毛坯铸件的公差等级方法公差等级CT铸件材料钢灰铸铁球墨铸铁可锻铸铁铜合金锌合金砂型铸造手工造型111411141114111410131013砂型铸造机器造型和壳型812812812812810810金属型铸造81081081081079压力铸造6846熔模铸造水玻璃79797958硅溶胶46464646注：表中所列的公差等级是指在大批量生产下、且影响铸件尺寸精度的生产因素已得到充分改进的铸件通常能够达到的公差等级。表3.5 小批量生产或单件生产的毛坯铸件的公差等级方法造型材料公差等级CT铸件材料钢灰铸铁球墨铸铁可锻铸铁钢合金轻金属合金砂型铸造手工造型粘土砂131513151315131513151113化学粘结剂砂12141113113111310121012注：表中的数值一般适用于大于25mm的基本尺寸。对于较小的尺寸，通常能经济实用地保证下列较细的公差：1、基本尺寸10mm：精三级。2、10mm基本尺寸16mm：精二级。3、16mm基本尺寸25mm：精一级。表3.6 铸件尺寸公差毛坯铸件基本尺寸/mm铸件尺寸公差等级CT大于至45678910111213100.260.360.520.7411.522.84.210160.280.380.540.781.11.62.23.04.416250.300.420.580.821.21.72.43.24.6625400.320.460.640.91.31.82.63.65740630.360.500.7011.422.845.68631000.400.560.781.11.62.23.24.4691001600.440.620.881.21.82.53.657101602500.500.7211.422.845.68112504000.560.781.11.62.23.24.46.29124006300.640.91.21.82.63.6571014注：1、在等级CT4CT13中对壁厚采用粗一级公差；2、对于不超过16mm的尺寸，不采用CT13CT16的公差，对于这些尺寸应标注个别公差。3、公差带的位置。除非另有规定，公差带应相对于基本尺寸对称分布，即一半在基本尺寸之上，一半在基本尺寸之下。4、要求的机械加工余量（1）除非另有规定，要求的机械加工余量适用于整个毛坯铸件，即对所有需机械加工的表面只规定一个值，且该值应根据最终机械加工后成品铸件的最大轮廓尺寸，在相应的尺寸范围内选取。铸件某一部位在铸态下的最大尺寸应不超过成品尺寸与要求的加工余量及铸造总公差之和。铸件某一部分在铸态下的最大尺寸应不超过成品尺寸与要求的加工余量及铸造总公差之和。（2）要求的机械加工余量等级 要求的机械加工余量等级有10级，称之为A、B、C、D、E、F、G、H、J和K级，其中A、B级仅用于特殊场合。表中列出了CK级的机械加工余量数值。推荐用于各种铸造合金和铸造方法的RMA等级列在表中，仅作为参考。表3.7 要求的铸件机械加工余量（RMA）最大尺寸要求的铸件机械加工余量等级大于至CDEFGHJK400.20.30.40.50.50.711.440630.30.30.40.50.711.42631000.40.50.711.422.841001600.50.81.11.52.23461602500.711.422.845.582504000.91.31.42.53.557104006301.11.52.2346912最终机械加工后铸件的最大轮廓尺寸。表3.8 毛坯铸件典型的机械加工余量等级方法要求的机械加工余量等级铸件材料钢灰铸铁球墨铸铁可锻铸铁铜合金锌合金砂型铸造手工造型GKFHFHFHFHFH砂型铸造机器造型和壳型FHEGEGEGEGEG金属型铸造DFDFDFDFDF压力铸造BDBD熔模铸造EEEE5、在图样上的标注（1）铸造公差的标注1）用公差代号统一标注 例如：“一般公差GB/T6414CT12”2）如果需要在基本尺寸后面标注个别公差 例如：“953”或“200”（2）机械加工余量的标注 应在图样上标出需机械加工的表面和要求的机械加工余量值，并在括号内标出要求的机械加工余量等级。要求的机械加工余量应按下列方式标注在图样上。1）用公差和要求的机械加工余量代号统一标注；2）如果需要个别要求的机械加工余量，则应标注在图样的特定表面上。3.5.3 确定工序间的加工余量1、工序间加工余量的选用原则工序间的加工余量按查表法确定，其选用原则为：1）为缩短加工时间，降低制造成本，应采用最小的加工余量。2）加工余量应保证得到图样上规定的精度和表面粗糙度。3）要考虑零件热处理时引起的变形，否则可能产生废品。4）要考虑所采用的加工方法、设备以及加工过程中零件可能产生的变形。5）要考虑被加工零件尺寸大小，尺寸越大，加工余量越大，因为零件的尺寸增大后，由切削力、内应力等引起变形的可能性也增加。6）选择加工余量时，还要考虑工序尺寸公差的选择。因为公差的界限决定加工余量的最大尺寸与最小尺寸。其工序公差不应超出经济加工精度的范围。7）本工序余量应大于上工序留下的表面缺陷层厚度。8）本工序的余量必须大于上工序的尺寸公差和几何形状公差。各工序间的加工余量详见机械加工工艺卡片。2、工序间的加工余量的确定（1）大孔的加工（第七、第二十三、第二十六工序）:大孔的最终加工为珩磨,故根据其尺寸查机械加工工艺手册选其加工余量为0.06mm,珩磨前孔的直径公差为0.035，而车后的磨削孔,选其加工余量为0.64mm,车加工余量选为3mm。（2）N端面的加工（第七、第二十四工序）端面N的最终加工为磨削，其加工余量为0.25mm，车加工余量为3mm（3）M端面的加工（第八、第二十三。第二十七工序）端面M的最终加工为磨削，进过两次磨削其加工与余量为0.5 mm，车加工余量为3mm。（4）横孔的加工（第十一、二十二工序）横孔的最后加工为磨削，加工余量为0.3mm，车加工余量为3 mm（5）排气顶的加工（第十道工序）对排气顶的加工采用车削完成，车加工余量为6mm。（6）R8.5圆弧槽的加工（第九道工序）对R8.5圆弧槽的加工采用铣完成，加工余量为1.5m。（7）对小孔的加工（第十二十五工序）都是一个钻的加工方法，故它的加工余量直接由他的孔径决定（8）回程进气槽、排气槽的加工（第十六、十七工序）对它的加工采用铣完成，加工余量为1.5mm以上对于加工余量的确定只是初步确定,还有待进一步的检验与修正。3、具体计算：（1）对内孔的加工：珩磨： 95-0.0694.94mm磨削： 94.94-0.6494.3mm半精车： 94.3-2.6=91.7把粗车的加工余量休整为2.7毛坯: 92.7-2.790mm（2）对N端面的加工：磨削： 141+0.25141.25mm半精车： 141.25+2143.25mm把粗车的加工余量休整为1.75mm,则:毛坯: 143.25+1.75145mm （3）对M端面的加工：磨削： 145+0.25145.25mm半精车： 145.25+2147.25mm把粗车的加工余量休整为1.75mm,则:毛坯: 147.25+1.75149mm （4）横孔的加工磨削： 38-0.3=37.7mm半精车： 37.7-1.5=36.2 mm把粗车的加工余量为1.2 mm，则：毛坯： 36.2-1.2=35 mm以上对于一些主要表面加工的加工余量的确定主要以查找机械手册为主，属于初步确定，还有待在实际确定过程中进行进一步的确定与修改。3.6 工序尺寸公差的确定工序尺寸是工件在加工过程中各工序应保证的加工尺寸。因此，正确地确定工序尺寸及其公差，是制定工艺规程的一项重要工作。工序尺寸的计算要根据零件图上的设计尺寸、已确定的各工序的加工余量及定位基准的转换关系来进行。确定工序尺寸一般的方法是，由加工表面的最后一道工序开始依次向前推算，最后工序的工序尺寸按设计尺寸标注。当无基准转换时，同一表面多次加工的工序尺寸只与工序（或工步）的加工余量有关。当定位基准与工序基准不重合或工序尺寸尚需从继续加工的表面标注时，工序尺寸应用工艺尺寸链解算。3.6.1 定位基准、工序基准与设计基准重合时工序尺寸与公差的确定在这种情况下，定位基准、工序基准、测量基准与设计基准重合，同一表面经过多工序加工而达到设计尺寸要求。各工序的工序尺寸与公差可按下列步骤进行。（1）确定某一被加工表面各加工工序的加工余量 由查表法确定各工序的加工余量；（2）计算各工序尺寸的基本尺寸 从终加工工序开始，即从设计尺寸开始，到第一道加工工序，逐次加工（对被包容面）或减去（对包容面）每道加工工序的基本余量，便可得到各工序尺寸的基本尺寸（包括毛坯尺寸）；（3）确定各工序尺寸公差及其偏差 除终加工工序以外，根据各工序所采用的加工方法及其经济加工精度，确定各工序的工序尺寸公差（终加工工序的公差按设计要求确定），并按“入体原则”标注工序尺寸公差。3.6.2 工序基准与设计基准不重合时工序尺寸及公差的确定对于工序基准与设计基准不重合时需要进行工艺尺寸链计算。当零件在加工过程中多次转换工序基准、工序数目多、工序之间关系较为复杂时，可采用工艺尺寸链的综合图解跟踪法来确定工序尺寸及公差。各种加工方法所能够得到的表面粗糙度，查机械加工工艺手册所得，如下所示：粗车： Ra=520m半精车 Ra=6.33.2m精镗 Ra=1.60.8m磨削 Ra=0.80.4m圆柱铣刀粗铣 Ra=2.520m圆柱铣刀精铣 Ra=0.635m钻孔 Ra=1.2520m表3.9 工序余量与公差表工序名称工序余量（mm）工序公差工序基本尺寸与偏差基本尺寸（mm）上偏差（mm）下偏差（mm）珩磨内孔0.06IT794.94+0.0350磨削内孔0.64IT894.3+0.0540车内孔5.3IT12-1390+0.350磨削横孔0.3IT737.7+0.0250车横孔2.7IT12-1335+0.250磨N、M面（总长）0.25IT8141.750-0.063车N、M面（总长）3.75IT91490-0.074注：其余一次性加工的加工余量没有逐个列出（详见后附工序卡）3.7 金属切削机床的选择3.7.1 机床选用的影响因素正确选择机床设备是一件很重要的工作，它不但直接影响工件的加工质量，而且还影响工件的加工效率和制造成本。选择机床时应考虑以下几个因素：1）机床的尺寸规格要与被加工工件的外廓尺寸相适应，应避免盲目加大机床规格。2）机床的加工精度应与被加工工件在该工序的加工精度相适应。3）机床的生产率应与被加工工件的生产类型相适应。4）机床的选择应考虑工厂（车间）的现有设备条件。如果工件尺寸太大，精度要求过高，没有相应设备可供选择时，就需改装设备或设计专用机床。3.7.2 各个工序机床的选择根据以上基本原则，查机械加工工艺手册表8.11并结合实际情况对机床的选择如下：1）刨工件，去氧化皮工件最大总长为141 mm，工件最大外面直径为110 mm。选牛头刨床B665，刨削最大长度为650 mm，刀架垂直行程为175 mm，其他条件也满足要求。2）车内孔及端面:内孔最终的整个圆柱表面的形状误差为0.01mm,即圆柱度为0.01mm,两端面的平行度为0.02 mm，工件外圆的最大直径为110mm,整个工件总长为141mm。故可选卧式车床C630。它的最大加工长度为1210mm，最大加工直径为615mm，主轴转速的级数为18，范围为14750转/分。其他条件也满足要求3）车排气顶和横孔:选卧式车床C620，其加工最大直径为400 mm，转速级数为21，转速范围为121200转/分，符合要求4）R8.5圆弧槽、排气槽、回程进气槽：选用卧式铣床X62W，主轴转速为3001500转/分，刀杆直径为22、27、32、40mm，主轴轴线至工作台面距离30390 mm。其他等均满足要求。5）钻直径10 mm和直径12 mm孔直径10 mm和直径12 mm，可选用钻床Z512，属于台式钻床，它的最大钻孔直径12mm。转速范围为4604290转/分，均满足满足要求。6）钻直径10接通孔，钻直径6孔可选用台式钻床Z4012C，它的最大主轴行程为100mm，主轴转速级数为4，范围为4802800转/分，最大钻孔直径为12mm，其他条件也满足要求7）磨横孔、大孔、端面M：可选磨床M2120。磨削尺寸直径50200 mm，孔深200 mm，工件转速为160650转/分，砂轮转速为40011000转/分。其他条件也满足要求。8）磨N面，二次磨M面可选磨床M7130。工作台行程为2001650 mm，砂轮转速为1500转/分。其他条件也满足要求。9）珩磨大孔可以选用立式珩磨机MB4215，加工范围：珩磨直径*珩磨深度=50150*400，行程长度为550mm，主轴转速范围为80315转/分。其他条件也满足要求。3.8 切削用量和时间定额的确定3.8.1 切削用量的选择切削用量是切削加工时可以控制的参数，具体是指切削速度v/（m/min）、进给量（mm/r）和背吃刀量ap（mm）三个参数。1、切削用量的选择原则选择切削用量主要应根据工件的材料、精度要求以及刀具的材料、机床的功率和刚度等情况，在保证工序质量的前提下，充分利用刀具的切削性能和机床的功率、转柜等特性，获得高生产率和低加工成本。从刀具耐用度角度出发，首先应选定背吃刀量ap，其次选定进给量f，最后选定切削速度v。粗加工时，加工精度和表面粗糙度要求不高，毛坯余量较大。因此，选择粗加工的切削用量时，要尽量能保证较高的金属切除率，以提高生产率；精加工时，加工精度和表面粗糙度要求较高，加工余量小且均匀。因此，选择切削用量时应着重保证加工质量，并在此基础上尽量提高生产率。2、背吃刀量的ap的选择粗加工时，背吃刀量应根据加工余量和工艺系统刚度来确定。由于粗加工时是以提高生产率为主要目标，所以在留出半精加工、精加工余量后，应尽量将粗加工余量一次切除。一般ap可达810mm。当遇到断续切削、加工余量太大或不均匀时，则应考虑多次走刀，此时的背吃刀量应一次递减，即ap1ap2ap3。精加工时，应根据粗加工留下的余量确定背吃刀量，使精加工余量小而均匀。3、进给量f的选择粗加工时对表面粗糙度要求不高，在工艺系统刚度和强度好的情况下，可以选用大一些的进给量；精加工时，应主要考虑工件表面粗糙度要求，一般表面粗糙度数值越小，进给量也要相应减小。4、切削速度v的选择切削速度主要应根据工件和刀具的材料来确定。粗加工时，v主要受刀具寿命和机床功率的限制。如超出了机床许用功率，则应适当降低切削速度；精加工时，ap和f选用得到都较小，在保证合理刀具寿命的情况下，切削速度应选取的尽可能高，以保证加工精度和表面质量，同时满足生产率的要求。切削用量选定后，应根据已选定的机床，将进给量f和切削速度v修定成机床所具有的进给量f和转度n，并计算出实际切削速度v。工序卡上填写的切削用量应是修定后的进给量f、转速n及实际切削速度v。转速n（r/min）的计算公式如下： n=1000v/（d） （3.1）式中 d刀具（或工件）直径（mm）； V切削速度（m/min）。切削用量的选择方法有：计算法和查表法，本设计基本上采用查表法。考虑以上因素并查简明机械加工工艺手册表11-111-35确定如下：(1) 车削：a、内孔粗车、半精车： 双边余量为5.3mm，取切削深度为2.6mm。查表确定 进给量f=1.25mm/r 切削速度V=70m/min n=1000v/d 得n=234.66/min 根据机床说明， 取n=235r/min，此时切削速度为： 由 V=dn/1000 可算得V=71.32m/minb、端面粗车、半精车： 单边总余量为3.75mm，取切削深度为1.9mm。查表确定 进给量f=1.25mm/r 切削速度V=70m/min由n=1000v/d 算得n=235r/minc、排气顶一次性车削 ： 单边余量为2mm，取车削切削深度为2mm。 查表确定 进给量f=1.01mm/r 切削速度V=110m/min由n=1000v/d 算得n=369r/mind、横孔 一次性车削： 单边余量为2.2mm，取切削深度为2.2mm。 查表确定 进给量f=1.2mm/r 切削速度V=110m/min 由n=1000v/d 算得n=369r/min (2) 钻削a、直径12孔加工一次性钻削： 查表确定 进给量f=0.15mm/r 切削速度V=15m/min 由n=1000v/d 算得n=398r/minb、直径10孔加工 一次性钻削：查表确定 进给量f=0.15mm/r 切削速度V=15m/min由n=1000v/d 算得n=398r/minc、直径10接通孔加工一次性钻削：查表确定 进给量f=0.15mm/r 切削速度V=15m/min由n=1000v/d 算得n=398r/mind、直径6孔加工一次性钻削：查表确定 进给量f=0.08mm/r 切削速度V=15m/min由n=1000v/d 算得n=398r/min（3） 铣削；a、铣排气槽一次性铣削： 切削深度为40mm。 查表确定 进给量0.30mm/r 切削速度V=97.3m/min 由n=1000v/d 算得n=300r/minb、铣回程进气槽一次性铣削： 切削深度为25mm。 查表确定 进给量0.30mm/r 切削速度V=97.6m/min 由n=1000v/d 算得n=300r/min（4）磨削： a、横孔加工 单边余量为0.3 mm，取切削深度为0.3mm。 查表确定 进给量f=0.020mm/r 切削速度V=20m/min 由n=1000v/d 算得n=159r/minb、磨大孔加工 双边余量为0.64 mm，取切削深度为0.32mm。 查表确定 进给量f=0.020mm/r 切削速度V=20m/min 由n=1000v/d 算得n=159r/minc、磨M、N面加工 单边余量为0.25 mm，取切削深度为0.25mm。 查表确定 进给量f=0.020mm/r 切削速度V=20m/min 由n=1000v/d 算得n=159r/mind、珩磨大孔 双边余量为0.06 mm，取切削深度为0.03mm。 查表确定 进给量f=0.007mm/r 切削速度V=25m/min 由n=1000v/d 算得n=84r/min3.8.2 时间定额的定义所谓时间定额是指在一定条件下完成一道工序所需要消耗的时间。它是安排作业计划、进行成本核算、确定设备数量、人员编制以及规划生产面积的重要依据。时间定额订的过紧，容易导致忽视产品质量的倾向，或者会影响工人的主动性、创造性和积极性。时间定额订的过松又起不到指导生产和促进生产发展的积极作用。因此合理的制订时间定额对保证产 品质量、提高劳动生产率、降低成本都是十分重要的。3.8.3 时间定额的基本组成单件工时定额由下列公式组成： （3.2 ） 式中：铺助时间，为保证基本时间的完成进行的辅助动作所消耗的时间。如装卸工件、操作机床、测量、改变切削用量等。可从有关表格中查取，也可按 估算；工作地点的服务时间，如调整和更换刀具、修砂轮、润滑檫试机床，清除切屑等。一般可按（0.020.07）（）计算；休息时间，可按0.02（）计算；准备终结时间，成批生产时间，每加工一批之前工人要熟悉工艺文件、领取毛坯、领取和安装工艺装备、调整机床等，加工终了时拆下和归还工装，送成品等。在大批量生产中，每个工作地点长期固定完成一道工序内容，故单件定额中不计入；基本时间，对机床加工工序来说，就是机动时间。它是直接改变生产对象的形状、尺寸、表面质量等消耗的时间； 基本时间和工序时间之和称为工序时间，以Tg表示。即： （3.3） 3.8.4 根据技术时间定额的组成确定工序的时间定额：工序一：车大孔基本时间 带入数据得 其中： 刀具的行程长度（mm）；主轴每转刀具的进给量（mm/r）； 进给次数；机床主轴每分钟转数（r/min）；加工长度（mm）；刀具的切入尺寸（mm）刀具的切出尺寸（mm）；试切附加长度（mm）。辅助时间 辅助时间按 估算,在这里取系数为0.18。则工序时间 带入数据可得 此工序的时间定额：=1.16+0.058+0.023=1.241min3.9 编制工艺文件工艺路线拟定之后，就要确定各工序的具体内容，其中包括工序余量、工件尺寸及公差的确定；工艺装备的选择；切削用量、时间定额的计算等等。在此基础上，设计人员还需将上述零件工艺规程设计的结果以图表、卡片和文字材料的形式固定下来，以便贯彻执行。这些图表、卡片和文字资料统称为工艺文件。在生产中使用的工艺文件种类很多，归纳起来，常用的工艺文件有三种。3.9.1 机械加工工艺过程卡片机械加工工艺过程卡片是以工序为单位简要说明工件的加工工艺路线的一种工艺文件。此卡片中包括工序号、工序名称、工序内容、完成各工序的车间和工段、所用机床与工艺装备的名称及时间定额等内容。它主要用来表示工件的加工流向，供安排生产计划、组织生产时使用。单件小批量生产中，一般只用工艺过程卡片。3.9.2 机械加工工序卡片机械加工工序卡片是在工艺过程卡片的基础上，分别为每道工序所编写的一种工艺文件，用来具体指导工人进行生产，其内容较为详细。卡片中附有工序简图，并详细说明该工序每个工步的加工内容、工艺参数（切削用量、时间定额等）以及所用的设备和工艺装备等。工序简图使用定位夹紧符号表示定位基准、夹压位置和夹压方式，用粗实线指出本工序的加工表面，并给出工序尺寸公差及其技术要求。对于多刀加工和多工位加工，还应给出工序布置图，以表明每个工位刀具和工件的相对位置和加工要求。3.9.3 检验卡片检验卡片是检验人员使用的工艺文件，它可以表明该工序所需检验的表面和应该达到的技术要求。本设计中由于没有做实际产品，所以就不加入此检验卡片。在这个设计过程中，气缸的机械加工工艺过程卡片以及机械加工工序卡片详细件本次设计的附件。3.9.4 绘制工序简图工序简图简称工序图，是机械加工工序卡片上附加的工艺简图，用以说明被加工零件加工要求的简图。工序简图的绘制应满足下列要求：1）工序简图以适当的比例，最少的视图，表示出工件在加工时所处的位置状态，与本工序无关的部位可不必表示。一般以工序在加工时正对着操作者的实际位置为主视图。2）工序图上应标明定位、夹紧符号，以表示出该工序的定位基准（面）、定位点、夹紧力的作用点及作用方向。3）本工序的各加工表面，用粗黑实线或粗红实线表示，其他部位用细实线表示。4）加工表面上应标注出相应的尺寸、形状、位置精度要求和表面粗糙度要求。与本工序加工无关的技术要求一律不标。凿岩机气缸的工序简图都已经画出并添加在附件机械加工工序卡片里面，下面以车端面及内孔进行示例，绘制出工序间图：（a）车端面以及大孔（b）磨横孔图3.4 工序简图示例第四章 YTP26A型凿岩机气缸夹具设计在机床上加工工件时，为了使工件在该工序所加的表面能达到规定的尺寸和位置公差要求，在开动机床进行加工之前，必须首先使工件占有一正确位置。通常把确定工件在机床上或夹具中占有正确位置的过程，称为定位。当工件定位后，为了避免在加工中受到切削力、重力等的作用而破坏定位，还应该用一定的机构或装置将工件加以固定。工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作，称为夹紧。将工件定位、夹紧的过程称为装夹。工件装夹是否正确、迅速、方便和可靠，将直接影响工件的加工质量、生产效率、制造成本和操作安全。在成批、大量生产中，工件的装夹是通过机床夹具来实现的。机床夹具在生产中应用十分广泛。零件在工艺规程制定之后，就要按工艺规程顺序进行加工。加工中除了需要机床、刀具、量具之外，成批生产时还要用机床夹具。它们是机床和工件之间的连接位置，使工件相对于机床或刀具获得正确位置。机床夹具的好坏将直接影响工件加工表面的位置精度，所以机床夹具设计是装备设计中一项重要的工作，是加工过程中最活跃的因素之一。机床夹具的作用可归结为以下四个方面：（1）保证加工精度 机床夹具可准确确定工件、刀具和机床之间的相对位置，可以保证加工精度。（2）提高生产效率 机床夹具可快速地将工件定位和夹紧，减少辅助时间。（3）减轻劳动强度 采用机械、气动、液动等夹紧机构，可以减轻工人的劳动强度。（4）扩大机床的工艺范围 利用机床夹具，可使机床的加工范围扩大，例如在卧式车床刀架处安装镗孔夹具，可对箱体孔进行镗孔加工。4.1 机床夹具概述4.1.1 机床夹具的分类与组成1、机床夹具的分类1）按夹具的应用范围分类（1）通用夹具通用夹具是指结构已经标准化，且有较大适用范围的夹具。例如，车床用的三爪自定心卡盘和四爪单动卡盘，铣床用的平口钳及分度头等。（2）专用机床夹具专用机床夹具是为某一零件在某一道工序上的装夹而专门设计和制造的夹具。专用夹具定位准确、装卸工件迅速，但设计与制造的周期较长、费用较高。因此，主要适用于产品相对稳定而产量较大的成批或大量生产。在实际生产中，技术人员所设计的夹具通常是专用机床夹具。（3）组合夹具组合夹具是在夹具的元件和部件完全标准化的基础上，针对不同工件的某一道工序的加工要求，按照组合化得原理，用预先制造好的标准元件和合件迅速拼装而成的专用夹具，使用完毕后再拆散成元件和合件，以便不断重复使用。（4）成组夹具成组夹具是在多品种、中小批生产中采用成组加工时，为每个工件组设计制造的专用夹具（成组加工：根据零件结构、尺寸和工艺特征的相似性，对同类的全部零件进行分组，将同组零件集中在一条生产线或一台设备上进行加工）。在夹具结构上，把与工件相联系的定位、夹紧和导向部分，设计成可调整或可以更换的结构。当从加工工件组中的某一种工件转换为另一种工件时，只需要进行个别的调整或更换，即可进行加工。（5）随行夹具随行夹具是指用于自动线上的移动式夹具。工件安装在随行夹具上，由运送装置依次送达自动线的各个机床，并在机床工作台或机床的夹具上定位、夹紧。本设计中的夹具大部分为随行夹具，并自成系列，车床夹具有26-JC01、26-JC02、26-JC03、26-JC04，钻床夹具有26-JZ01、26-JZ02、26-JZ03、26-JZ04、26-JZ05，铣床夹具有26-JX01、26-JX02，磨床夹具有26-JM01、26-JM02、26-JM03。根据凿岩机气缸的形状特征以及它的加工工艺路线等，该加工过程中所使用的大部分夹具又是通用夹具，也就是平常我们所熟知的三爪自定心卡盘夹具，只有两个部位的加工需要用到专用夹具，那就是大孔以及横孔的加工，由于用普通的三爪自定心卡盘不好装夹，所以特此设计专用机床夹具，下面的设计过程中主要对专业夹具的设计。2）按使用机床类型分类由于使用夹具的机床类型不同，其工作特点和结构形式不同，对夹具的结构相应地提出不同要求。因此可按适用的机床，把夹具分为车床夹具、钻床夹具、铣床夹具、镗床夹具、磨床夹具、组合机床夹具、数控和加工中心机床用夹具等类型。3）按夹具动力源分类按夹具所采用的夹紧动力源不同，可把夹具分为手动夹紧夹具、气动夹紧夹具、液压夹紧夹具、气液联动夹紧夹具、电磁夹具、真空夹具、离心力夹具及自紧夹具（靠切削力夹）随着机械制造工业的发展，机床夹具的种类不断增加，分类方法不断变化，目前一般工厂多按使用机床类别，结合结构形式和使用特点进行分类编号。2、专用机床夹具的组成在生产中使用的机床夹具种类繁多，结构千变万化，根据其元件，机构所起的作用，可以归纳出夹具一般由下列几部分组成：（1）定位元件定位元件是用以确定工件正确位置的元件。用工件定位基准或定位基准与夹具定位元件接触或配合来实现工件定位。（2）夹紧装置夹紧装置是在工件定位后将工件夹牢的装置。（3）对刀、导向元件对刀、导向元件是指用于确定或引导刀具的元件。如钻套、镗套、对刀装置等，其作用是使刀具与定位元件之间获得正确的相对位置。（4）夹具联接元件夹具联接元件是指用于保证夹具在机床上定位和夹紧用的元件。如铣床夹具底面上安装是定位键等。（5）其他元件及装置根据工件加工要求，有些夹具除上述组成部分外。还需设置其他元件或装置。如进行多工位加工用的分度转位装置、某些夹具的靠模装置、工件抬起装置和辅助支承等。（6）夹具体夹具体是用于联接夹具各元件及装置，使之成为一个整体的基础件。通常定位元件、夹紧装置和夹具体是夹具的基本组成部分，其他部分根据夹具所属的机床类型、工件加工表面的特殊要求设置。4.1.2 机床夹具设计方法1、机床夹具设计要求（1）机床夹具的结构应与其用途和生产规模相适应夹具的用途和生产规模的大小不同，夹具的结构形式也不相同。在大批大量生产中，夹具的主要作用一方面是要保证产品质量，另一方面还要考虑尽量提高生产效率的问题，应广泛采用多件夹紧机构，气动、液压和电动夹紧装置等高效、省力的夹具；在中小批上产中，由于受到生产条件的限制，为使经济性良好，夹具的作用主要是达到保证产品质量的目的，应尽量使夹具结构简单，广泛使用单件加工的夹具及手动夹紧机构。条件允许的情况下，应考虑采用可调夹具、成组夹具和组合夹具等。（2）机床夹具零件标准化程度高夹具设计时要尽量采用结构成熟的标准夹紧机构、标准夹具元件和标准件，减少非标准零件，以提高夹具的标准化程度，缩短夹具设计时间，提高夹具设计质量和降低夹具制造周期及成本。（3）机床夹具结构应具有足够的刚度、强度和良好的稳定性为保证工件加工要求和夹具本身的精度不受破坏，以及加工中夹具不发生振动等，夹具结构应具有较高的刚度和强度。夹具安装在机床工作台上应具有良好的稳定性，注意降低夹具重心，夹具底面轮廓尺寸与夹具高度尺寸适当成比例。（4）保证使用方便和安全为便于操作，夹紧结构的操作手柄一般应放在右边或前面。为便于夹紧工件，操纵夹紧件的手柄或扳手在操作范围内应有足够的活动空间。要注意防止夹紧机构的活动件与机床、刀具相碰撞。因此，在设计时要认真查阅机床有关数据。同时，还要考虑清除切屑方便、安全。（5）有良好的工艺性所设计的夹具应便于夹具制造、检验、装配、调整和维修。对于夹具上精度要求高的位置尺寸，应考虑能在装配后用合并加工的方法来保证，或依靠装配时调整的方法得到保证。2、专用机床夹具设计的步骤1）收集和研究有关资料（1）分析零件图和工序图 了解零件的功用、特点、材料、生产类型及技术要求，详细分析工件加工工艺过程和本工序加工要求，如工序尺寸、工序基准、加工余量、定位基准和夹紧部位等。（2）了解本工序使用的机床和刀具 了解机床的规格、主要参数以及在机床上安装夹具部位的结构和配合尺寸。了解本工序使用的刀具类型、主要结构尺寸等情况。（3）熟悉夹具设计用的国家标准、行业标准和企业标准 查阅夹具设计手册和夹具设计指导资料等。（4）了解夹具典型结构 在着手设计之前，应多参阅一些典型夹具结构图册及夹具部件的典型结构，以增加对夹具结构的认识。2）确定夹具的结构方案在确定夹具结构方案的过程中，工件定位、夹紧、对刀和夹具在机床上定位等各部分的结构以及总体布局都会有几种不同的方案可供选择。因而，都应画出结构原理示意图，通过必要的计算（如定位误差计算等）和分析比较，最终选取最为合理的方案。确定夹具结构方案时，主要考虑下列内容：（1）确定工件的定位方案。（2）确定刀具的对刀或引导方式。（3）确定工件的夹紧方案。（4）确定夹具其他组成部分的结构形式。（5）确定夹具体的形式和夹具的总体结构。3）绘制夹具的装配草图和装配图夹具总图绘制比例除特殊情况下，一般均应按1:1绘制，以保证良好的直观性。总图上的主视图，应尽量选取与操作者正对的位置。夹具装配图可按如下顺序进行：把工件视为透明体，用双点画线画出工件的轮廓、定位面、夹紧面和加工表面；画出定位元件和导向元件；按夹紧状态画出夹紧装置；画出其他元件或机构；最后画出夹具体，把上述个组成部分联结成一体，形成完整的夹具；标注必要的尺寸、配合和技术条件；对零件编号，填写标题栏和零件明细表。4）绘制夹具零件图对装配图中的非标准零件均应绘制零件图，视图尽可能与装配图上的位置一致，尺寸形状、位置、配合以及加工表面粗糙度等要标注完整。5）编写专用机床夹具设计说明书4.2 定位方案设计的原理4.2.1 工件的定位基准及定位基面机械零件是由若干要素（点、线、面）组成的，各要素之间都有一定的尺寸和位置公差要求，用来确定生产对象上几何要素间几何关系所依据的那些点、线、面。称为基准。在加工中用作确定工件在机床上或夹具中占有正确位置的基准，称为定位基准。作为定位基准的点、线、面在工件上有时不一定实际存在（如外圆和内孔的轴心线、对称面等），而常由某些实际存在的表面来体现，这些体现定位基准的表面称为定位基面。4.2.2 工件的六点定位规则一个物体在三维空间中可能具有的运动，称之为自由度。在0XYZ坐标系中，物体可以有沿X、Y、Z轴的移动及绕X、Y、Z轴的转动，共有六个独立的运动，即有六个自由度。所谓工件的定位就是采取适当的约束措施，来消除工件的六个自由度，以实现工件的定位。六点定位原理是采用六个按一定规则布置的约束点，限制工件的六个自由度，使工件实现安全定位。在夹具设计中，小的支承钉可以直接作为一个约束。但由于工件千变万化，代替约束的定位元件是多种多样的。各种定位元件可以代替哪几种约束、限制工件的哪些自由度，以及它们的组合可以限制的自由度情况，对初学者来说，应反复分析研究，熟悉掌握。4.2.3 完全定位和不完全定位根据元件加工表面的位置要求，有时需要将工件的六个自由度全部限制，称为完全定位。有时需要限制的自由度少于六个，称为不完全定位，如在平面磨床上磨长方体工件的上表面，工件上表面只要求保证上下面的厚度尺寸和平行度，以及上表面的表面粗糙度，那么此工序的定位只需限制三个自由度就可以了，这是不完全定位。在加工中，有时为了使定位元件帮助承受切削力、夹紧力，为了保证一批工件进给长度一致，减少机床的调整和操作，常常会对无位置尺寸要求的自由度也加以限制，只要这种定位方案符合六点定位原理，是允许的，有时也是必要的。4.2.4 定位的正常情况与非正常情况根据加工表面的位置尺寸要求，需要限制的自由度均已被限制，这就称为定位的正常情况，它可以是完全定位，也可以是不完全定位。根据加工表面的位置尺寸要求，需要限制的自由度没有完全被限制，或某自由度被两个或两个以上的约束重复限制，称之为非正常情况。前者又称为欠定位，它不能保证位置精度，是绝对不允许的；后者称为过定位（或重复定位、超定位）。加工中一般是不允许的，因为它不能保证正确的位置精度。过定位在以下两种特殊场合中是允许的。1）工件刚度很差，在夹紧力、切削力作用下会产生很大变形，此时过定位只是提高工件某些部位的刚度，减小变形。2）工件的定位表面和定位元件在尺寸、形状、位置精度已很高时，过定位不仅对定位精度影响不大，而且有利于提高刚度。例如，CA6140车床主轴端部和卡盘间的定位是短椎大平面，在轴向是过定位。在精密模具加工中，也可以见到平面和两圆柱销的过定位情形。图4所示的定位，若工件定位平面粗糙，支承钉或支承板又不能保证在同一表面，则这种情况是不允许的。但若工件定位平面经过较好的加工，保证平整，支承钉或支承板又在安装后统一磨削过，保证了它在同一平面上，则此过定位是允许的。4.3 车(磨)横孔专用夹具设计车磨横孔的夹具设计主要包括车磨横孔的定位，夹紧以及对刀，夹具体等的设计，下面我们根据车（磨）横孔的加工工序图，来分析加工横孔的设计过程。图4.1表示的是车（磨）横孔的加工工序图，图4.2表示的是夹具的装配图（a）车横孔加工工序图（b）磨横孔加工工序图图4.1 车（磨）横孔加工工序简图4.3.1 定位方案的确定为保证横孔在加工时长度精度要求，要限制的自由度为Y轴的平动及Z轴的转动，为保证横孔加工精度且不被车歪，要限制的自由度为X轴的平动和X、Y轴的转动，为保证横孔的车削加工是从横孔的边线开始且要精度保证，需限制的自由度是Z轴的平动。故选用典型的平面定位方法，其中，平面限制Z轴的平动，X轴和Y轴的转动三个自由度，菱形销限制Z轴的转动一个自由度，定位芯轴限制X、Y的平动，即六个自由度同时被限制。选择大孔、端面为定位基准。定位芯轴和菱形销的直径由凿岩机气缸上R8.5的槽和大端孔孔直径直接确定。到工序是第11道工序，是粗加工，为了使加工能够正常进行，我们必须限制住对加工有害的自由度，根据六点定位原理我们得出的定位方案见图9.2我们建立如图4.1的坐标系在零件端面处，我们可以用大平面来定位，限制住自由度；而大孔处可用定位芯轴定位，限制住自由度；最后还要在R8.5的槽上加一个菱形短销来定位，限制住自由度。这样就能确保工件在加工过程中的稳定性。图4.2 定位示意图4.3.2 定位误差的分析与计算本设计是采用孔定位，因而可能产生的误差是工件的大孔与定位芯轴之间的间隙引起的误差。根据机械制造装备设计第286页可查最大间隙公式为 = Dmax- dmin = + x + g （4.1）式中 Dmax 定位孔最大直径； dmin 定位轴小直径； 轴有孔的最小间隙；x 轴的公差；g 孔的公差。由于轴与孔之间有间隙，工件安装时孔中心可能偏离轴中心，其偏离的最大范围是以为直径，以轴中心为圆心的圆。若定位时让工件始终靠紧轴的一侧，即定位以轴的一条母线为基准，工件的定位误差公仅为 =g/2 （4.2）本设计选用的气缸大孔最大直径为Dmax = 95mm + 0.14mm = 95.14mm，查机械设计手册可知定位芯轴可选用国标件GB/T119-1986。其直径为d = 95mm。所以其定位误差最大间隙由上述的公式得： = Dmax - dmin = 95.14mm 95mm = 0.14mm4.3.3 夹紧方案夹紧的目的，是保证工件在夹具中的定位，不致因加工时受切削力、重力或伴生力（离心力、惯性力、热应力等）的作用而产生移动或振动。夹紧装置时夹具完成夹紧作用的一个重要而不可缺少的组成部分，除非工件在加工过程中所受到的各种力不会使它离开定位时所确定的位置，才可以没有夹紧装置。夹紧装置设计的优劣，对于提高夹紧的精度和工作效率，减轻劳动强度都有很大影响。1、夹紧机构设计应满足的要求1）设计夹紧机构一般应遵循以下主要原则（1）夹紧必须保证定位准确可靠，而不能破坏定位；（2）工件和夹具的变形必须在允许的范围内；（3）夹紧机构必须可靠；（4）夹紧机构操作必须安全、省力、方便、迅速、符合工人操作习惯；（5）夹紧机构的复杂程度、自动化程度必须与生产纲领和工厂的条件相适应。同时还必须确定夹紧力，而夹紧力包括方向、作用点、和大小三个因素，这是夹紧机构设计首先要解决的问题。2、夹紧力的确定1）夹紧力方向的确定原则（1）、夹紧力的方向应有利于工件的准确定位，而不能破坏定位，一般要求主夹紧力应垂直于第一定位基准面，（2）、夹紧力的方向应与工件的刚度高的方向一致，以减少工件的变形，（3）、夹紧力的方向应尽可能与切削力、重力方向一致，有利于减小夹紧力2）夹紧力作用点的选择原则:（1）、夹紧力的作用点应与支撑点“点对点”对应，或在支撑点确定的区域内（2）、夹紧力的作用点应作用在工件刚度高的部位，（3）、夹紧力的作用点和支撑点应尽可能靠近切削部位，（4）、夹紧力的反作用力不应使夹具产生影响加工精度的变形。4.3.4 夹紧机构及夹紧力的确定为了确保工件的安全加工，并且不破化定位，通过以上要求我们可以让夹紧力垂直于第一定位基准，采用螺旋夹紧机构来夹紧。可在定位芯轴的端部装上一开口垫圈和螺母。通过螺母旋紧，给开口垫圈施加一个与第一定位基准（即缸体端面）垂直的夹紧力。在本设计中，夹紧机构的设计是螺母的竖直夹紧方式；加工这个工件时它采用夹紧工件的劳动强度也不是很大，为节约成本，动力装置采用手动夹紧机构。如图下所示。此时夹紧力的方向也符合“夹紧力的方向应用有利于工件的准确定位，而不能破坏定位，一般要求主夹紧力应垂直于第一定位基准面”的原则。螺母的夹紧力作用点处于大孔大端。定位芯轴与零件上大孔采用H8/k7配合。图4.3 夹紧力示意图夹紧力的计算：为简便起见，在计算夹紧力时，规定了如下的假设条件：（1）把夹紧力的动态性质假设为静态性质；（2）把夹具和工件的柔性系统假设为刚性系统；（3）在切削过程中，把切削力、材料以及温度等变化因素假设为在最不利的条件下固定不变。根据机械加工工艺手册第一卷6-24可知铣削的夹紧力的计算公式为 （4.3）式中 W 夹紧力 N P 所受切削力 Nf 夹紧爪与工件间的摩擦系数 K安全系数，可按下式计算：K=一般安全系数，考虑增加夹紧力的可靠性和因工件材料性质及加工余量不均匀等引起的切削力的变化，一般取=1.52 加工性质系数。粗加工取1.2，精加工取1 刀具钝化系数，考虑刀具磨钝后，切削力增加，一般取=1.11.3断续切削系数。断续切削时，取=1.2；连续切削时，取=1所以在车削横孔时，所受的切削力为W，夹紧元件、定位元件各自与工件接触表面的摩擦系数、，安全系数K=1.5x1x1.1x1=1.65,若安全系数K的计算结果小于2.5时，取K=2.5.通过所受切削力，摩擦系数可以算出夹紧力4.3.5 夹具其他装置设计机床夹具在某些情况下还需要其他一些装置才能符合使用要求，这些装置有导向装置、分度装置和对定装置1、连接件和压紧螺钉的设计将法兰盘与角铁支承相固定的螺钉和销的选取（车床夹具装配图）：公称直径D=16，长度L=65，材料为HT-40钢，内六角圆柱头螺钉.标注为螺钉GB5782-86-M1648.销的选取为GB119-86，销长48对压紧螺母的选取：选一材料为45钢，热处理后硬度为HRC3540的球面带肩螺母，标注为：螺母GB55-76-M24。将角铁架与定位芯轴固定的螺钉的选取：公称直径为8，L为76，标注为螺钉GB70-76-M832平衡块上螺钉的选取：公称直径D=16，长度L=78，.标注为螺钉G B7582-86-M1678.垫圈的选取：公称直径16mm，热处理硬度为HRC3545，材料为65Mn, 螺栓联接副用垫圈：垫圈 GB971-85 16。2、夹具体的设计设计时需满足的要求夹具体是夹具的基础件。在夹具体上，要安装组成该夹具所需要的各种元件，机构和装置等，设计时应满足以下要求。（1）应有足够的强度和刚度，保证在加工过程中，夹具体在夹紧力的作用下，不致产生不允许的变形和振动。（2）结构简单，具有良好的工艺性，在保证强度和刚度的条件下，力求结构简单，体积小，重量轻，特别是对于移动或翻转夹具，其重量不应太大，以便于操作。（3）尺寸要稳定，对于铸造夹具体，要进行时效处理，对焊接夹具体，要进行退火处理，以消除内应力，以保证夹具体加工尺寸的稳定。（4）便于排屑，为防止加工中切屑积在定位元件工作表面或其他装置中，而影响工件的正确定位和夹具的正常工作，在设计夹具体时，要考虑切屑的排除问题。图4.4 车磨横孔夹具装配简图1-夹具体 2-法兰盘 3-角铁 4-定位芯轴 5-螺钉 6-开口垫圈 7-六角螺母8-平衡块 9-垫圈 10-螺栓 11-圆柱销 12-菱形销 13-螺栓如图所示，可以从图9.1可以看出，在车磨横孔时，该零件气缸的装夹位置不能按照普通的夹具那样，简单地进行卡盘装夹，因为横孔位置的特殊，所以导致了在装夹这个工件时，无法保证在用普通夹具的情况下任然保持横孔始终随着夹具的转动而停留在中间位置，以供刀具进行加工，所以设计根据前面几章所介绍的夹具设计的注意事项以及过程，设计出了如图9.2所示的专业夹具，此夹具的特点在于在装夹位置时，通过横孔与大孔中心线的距离不变这一规律，对大孔进行固定装夹定位，来达到使横孔中心始终与夹具的中心线相重合。另外，在图9.2中还可以看出，在装夹大孔杆的另一侧，还安装有一块固定的铁板，这块铁板的最主要作用就是平衡装夹大孔部件的重量，使得在夹具高速运转的过程中保证夹具的安全，避免因为一方过重而导致工件乃至夹具被破坏。4.4 车（磨）大孔的专用夹具设计同样的，对于本零件的另一特殊位置大孔的加工过程中，我们并不能直接用通用或者随行夹具对其进行装夹，必须进行专用夹具设计 图10.1所示为车（磨）大孔的加工工艺过程；图10.2所示为车磨大孔的夹具装配图。（a）车端面及内孔（大孔）（b）磨大孔及靠磨M面图4.5 车（磨）大孔的加工工艺过程4.4.1 定位方案的确定为保证大孔在加工时长度精度要求，要限制的自由度为Z轴的平动及Y轴的转动，为保证大孔加工精度且不被车歪，要限制的自由度为Y轴的平动和X、Z轴的转动，为保证横孔的车削加工是从横孔的边线开始且要精度保证，需限制的自由度是X轴的平动。故选用典型的平面定位方法，其中，平面限制Z轴的平动，X轴和Y轴的转动三个自由度，菱形销限制Z轴的转动一个自由度，定位芯轴限制X、Y的平动，即六个自由度同时被限制。选择大孔、端面为定位基准。定位芯轴和菱形销的直径由凿岩机气缸上R8.5的槽和大端孔孔直径直接确定。该到工序是第23到工序，是精加工，为了使加工能够正常进行，我们必须限制住对加工有害的自由度，根据六点定位原理我们得出的定位方案见图4.4图4.6 磨横孔夹具定位图我们建立如图3-2的坐标系在零件端面处，我们可以用大平面来定位，限制住自由度；而大孔处可用定位芯轴定位，限制住自由度；最后还要在R8.5的槽上加一个菱形短销来定位，限制住自由度。这样就能确保工件在加工过程中的稳定性。4.4.2 定位误差的分析和计算机械加工过程中，产生加工误差的因素很多。在这些因素中，有一项因素与机床夹具有关。使用夹具是，加工表面的位置误差与夹具在机床上的对定及工件在夹具中的定位密切相关。为了满足工序的加工要求，必须使工序中各项加工误差之和等于或小于该工序所规定的工序公差。根据上车横孔夹具所用公式： = Dmax- dmin = + x + g （4.4） 式中 Dmax 定位孔最大直径； dmin 定位销最小直径； 销有孔的最小间隙；x 销的公差；g 孔的公差。由于轴与孔之间有间隙，工件安装时孔中心可能偏离轴中心，其偏离的最大范围是以为直径，以轴中心为圆心的圆。若定位时让工件始终靠紧轴的一侧，即定位以轴的一条母线为基准，工件的定位误差公仅为 =g /2 （4.5） 本设计选用的气缸大孔最大直径为Dmax = 95mm + 0.054mm = 95.054mm，查机械设计手册可知定位芯轴可选用国标件GB/T119-1986。其直径为d = 95mm。所以其定位误差最大间隙由上述的公式得： = Dmax - dmin = 95.054mm 95mm = 0.054mm由于工件定位所造成的加工表面相对其工序基准的位置误差称为定位误差。在加工时，夹具相对刀具及切削成形运动的位置，经调整后不再变动，因此可以认为加工表面的位置是固定的。在这种情况下，加工表面对其工序基准的位置误差，必然是工序基准的位置变动所引起的。所以，定位误差也就是工件定位时工序基准（一批工件的）沿加工要求方向的位置的最大变动量，即工序基准位置的最大变动量在加工尺寸方向上的投影。4.4.3夹紧方案为了确保工件的安全加工，并且不破化定位，我们可以让夹紧力垂直于第一定位基准，采用螺旋夹紧机构来夹紧。可在两边装上连杆，在其端部装上移动压板和螺母。通过螺母旋紧，给压板施加一个与第一定位基准（即缸体端面）垂直的夹紧力。其他的一些设计和横孔专用夹具类似，这里就不详细介绍。4.
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