大红鹰WD615柴油机气缸体液压夹紧钻孔夹具设计带机械图
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大红鹰WD615柴油机气缸体液压夹紧钻孔夹具设计带机械图,大红,WD615,柴油机,缸体,液压,夹紧,钻孔,夹具,设计,机械
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分 类 号 密 级 宁宁波大红鹰学院毕业设计(论文)WD615柴油机气缸体液压夹紧钻孔夹具设计所在学院机械与电气工程学院专 业机械设计制造及其自动化班 级xx机自x班姓 名学 号指导老师 2017 年 4 月 15 日诚 信 承 诺我谨在此承诺：本人所写的毕业设计（论文）WD615柴油机气缸体液压夹紧钻孔夹具设计均系本人独立完成，没有抄袭行为，凡涉及其他作者的观点和材料，均作了注释，若有不实，后果由本人承担。 承诺人（签名）： (手签) (手签) 2017 年 4 月 15 日V摘 要本课题主要是在WD615柴油机气缸体零件加工过程的基础上进行的专用夹具设计。主要加工部位是平面和孔。在一般情况下，确保比保证精密加工孔很容易。因此，设计遵循的原则是先加工面后加工孔。孔加工平面分明显的阶段性保证粗加工和加工精度加工孔。通过底面作一个良好的基础过程的基础。主要的流程安排是支持在定位孔过程第一个，然后进行平面和孔定位技术支持上加工孔。在随后的步骤中，除了被定位在平面和孔的加工工艺及其他孔过程。整个过程是一个组合的选择工具。专用夹具夹具的选择，有自锁机构，因此，对于大批量，设计夹具会产生更高的生产力，提高生产效率，满足设计要求。关键词：WD615柴油机气缸体类零件；工艺；夹具；AbstractThis topic is mainly based on the WD615 diesel engine cylinder parts machining process on the basis of the special fixture design. The main processing parts are plane and hole. In general, it is easy to ensure precision machining holes than to ensure. Therefore, the design follows the principle of processing the face after the first processing hole. The machining of the hole can be divided into different stages to ensure the rough machining and machining accuracy. The basis of the process of making a good foundation. The main flow arrangement is to support the positioning hole process first, and then the plane and hole positioning technology to support the processing hole. In the subsequent step, in addition to being positioned in the plane and hole machining process and other hole processes. The whole process is a combination of selection tools. The choice of special fixture, with self-locking mechanism, therefore, for large quantities, design fixture will produce higher productivity, improve production efficiency, meet the design requirements.Key words: WD615 diesel engine cylinder parts; process; fixture目 录摘 要IIIAbstractIV目 录V第1章 绪论11.1 定位装置11.2 夹紧装置11.3 对刀引导装置11.4 其他元件及装置11.5 夹具体1第2章 加工工艺规程设计32.1 零件的分析32.1.1 零件的作用32.1.2 零件的工艺分析32.2 WD615柴油机气缸体加工措施42.2.1 孔和平面的加工顺序42.2.2 孔系加工方案选择42.3 WD615柴油机气缸体加工定位基准的选择42.3.1 粗基准的选择42.3.2 精基准的选择52.4 WD615柴油机气缸体加工主要工序安排52.5 机械加工余量、工序及毛坯的确定72.6 确定切削用量及基本工时（机动时间）82.7 时间定额计算及生产安排16第3章 夹具的工作原理与结构设计183.1 对定位元件的基本要求183.2 定位方案与定位元件183.3 夹紧183.4 夹紧方案的选择193.4.1 钻削切削力203.4.2 实际所需夹紧力的计算213.4.3液压缸夹紧设计233.5 夹具的使用方法25第4章 钻床夹具体及夹具零件的设计264.1 夹具体的要求264.2 夹具体毛坯的类型264.3 钻模板以及钻套的设计27第5章 夹具误差的计算325.1 角度尺寸公差325.2 定位误差325.3 工件在夹具上加工的精度分析335.4 夹具误差的计算335.5 夹具图设计37总 结38参考文献39致 谢41 39第1章 绪论机床夹具是在金属切削加工中，用以准确地确定工件位置，并将其牢固地夹紧，以接受加工的工艺装备。它的主要作用是：可靠地保证工件的加工位置，提高加工效率，以减轻劳动强度，充分发挥和扩大机床的工艺性性。因此，机床夹具在机械制造中占有重要的地位。而专用夹具是指专为某一工件的某一道工序的加工而专门设计的夹具，具有结构紧凑，操作迅速、方便等优点。专用夹具通常由使用厂根据要求自行设计和制造，适用于产品固定且批量较大的生产中。专用夹具由定位装置、夹紧装置、对刀引导装置、其他元件及装置、夹具体。1.1 定位装置这种装置包括定位元件及其组合，其作用是确定工件在夹具中的位置，即通过它使工件加工时相对于刀具及切削成形运动处于正确的位置，如支承钉、支承板、V形块、定位销等。1.2 夹紧装置它的作用是将工件压紧夹牢，保证工件在定位时所占据的位置在加工过程中不因受重力、惯性力以及切削力等外力作用而产生位移，同时防止或减小振动。它通常是一种机构，包括夹紧元件（如夹爪、压板等），增力及传动装置（如杠杆、螺纹传动副、斜楔，凸轮等）以及动力装置（如气缸、油缸）等。1.3 对刀引导装置它的作用是确定夹具相对于刀具的位置，或引导刀具进行加工，如对刀块、钻套、镗套等。1.4 其他元件及装置如定位件、操作件以及根据夹具特殊功用需要设置的一些装置，如分度装置、工件顶出装置、上下料装置等。1.5 夹具体用于连接夹具各元件及装置，使其成为一个整体的基础件，并与机床有关部位连接，以确定夹具相对于机床的装置。就我而言，我希望能通过这次做毕业设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题，解决问题的能力。由于能力有限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。第2章 加工工艺规程设计第2章 加工工艺规程设计2.1 零件的分析2.1.1 零件的作用题目给出的零件是WD615柴油机气缸体,WD615柴油机气缸体零件的加工质量，WD615柴油机气缸体零件的加工质量，并确保组件正确安装。 图2-1 WD615柴油机气缸体工件图2.1.2 零件的工艺分析WD615柴油机气缸体类零件图。WD615柴油机气缸体是一个壳体零件，别安装在五个平面的外表面加工的需要。支持前和后孔。此外，表面还需加工一系列孔。可分三组加工表面。分析如下：（1）以底面为加工面。这一组加工表面包括：底面铣削加工；，钻孔2-14，钻2-14销孔。（2）以顶面。这一组加工表面包括：顶面铣削加工（3）以左侧面、右侧面。这一组加工表面包括：左侧面、右侧面铣削加工；各个孔2.2 WD615柴油机气缸体加工措施由以上分析可知。WD615柴油机气缸体零件加工表面是平面和孔系。平面加工要比保证孔精度比较容易一些。因此，在这个过程中的主要问题是确保和孔的位置精度，应对孔与平面间的关系。由于是大生产量生产。要考虑因素如何满足提高加工过程中的效率问题。2.2.1 孔和平面的加工顺序WD615柴油机气缸体类加工按照先面后孔，按照粗、精加工互相原则。处理应遵循先加工面后来加工孔，第一个基准，定位基准的表面处理。平平面定位可保证定位牢固可靠，保证各个孔的加工粗糙度和精度。其次，首先先加工面可以去除铸件不均匀表面，进而孔加工提供前提，也有利于保护刀具。2.2.2 孔系加工方案选择通过WD615柴油机气缸体的加工方案，应选择符合加工方法，加工精度和加工设备。主要考虑加工精度和效率，此外还有考虑经济因素。了满足精度和生产率的要求，应选择在的最终价格。随着坐标镗削的方法，需要WD615柴油机气缸体孔的和在直角坐标转换成的和公差的公差，然后用在笛卡尔坐标系统的运动精度钻孔。2.3 WD615柴油机气缸体加工定位基准的选择2.3.1 粗基准的选择基准的选择应满足下列要求：（1）保证每个重要支持均匀的加工余量；（2）保证零件和壁有一定的壁厚。了满足要求，主要支持应作主要参考孔。作粗基准输入轴和输出轴。因此，主轴承孔的精定位，孔的加工余量必须统一。因与孔的位置，墙是相同的核心的位置。2.3.2 精基准的选择从孔与孔的位置，孔与平面，平面与平面的位置。精基准的选择应能确保在整个过程的统一的管道基本上可以使用参考位置。从管底座零件图的分析，支撑孔平行并覆盖大面积的平面与主轴，适合用作精基准。但与平面定位只能三自由度的限制，如果使用一二孔定位方法对典型的全过程，基本能够满足定位要求的参考。最后，虽然是装配基准，但因它是对垂直主轴承孔的基础。2.4 WD615柴油机气缸体加工主要工序安排用于零件的批量生产，总是首先产生均匀的基准。基管的处理的第一步是处理一个统一的基础。具体安排第一孔定位粗后，加工顶平面。第二步是定位两个工艺孔。由于顶面处理后到管道基础处理已经完成，除了个人的过程，作定位基准。因此，孔底面也应在两个工艺孔加工工艺处理。工序安排应该是尽可能地先加工表面然后再加工孔。首先粗加工面，然后粗加工孔。螺纹孔铣床的钻头，切削力大，也应在粗加工阶段完成。对于工件，需要精加工是支持前孔与平面结束后。根据以上原则应该先完成加工平面加工孔，但在本装置实际生产不易保证孔和端面互相垂直的。因此，工艺方案实际上是用于精加工轴承孔，从而支持扩孔芯棒定位端处理，所以容易保证的端部的图纸上的全跳动公差。螺纹孔攻丝时，切削力小，可以分散在后期阶段。加工完成后，还要检验入库等操作，卫生打扫干净。工艺路线一：10铸造铸造，清理20划线对零件的轴线及基准参考线划线，了解各道工序加工要求及加工余量30粗铣粗铣底面40精铣精铣底面，保证尺寸及粗糙度要求50粗铣铣削顶面（底面的反面），保证尺寸及粗糙度要求60粗铣粗铣左侧面70粗铣粗铣右侧面80粗铣铣上端面90钻孔钻2-14孔，钻铰2-14H7销孔100钻孔钻上端面各个孔110去毛刺去毛刺120清洗清洗130检验检验工艺路线二：10铸造铸造，清理20划线对零件的轴线及基准参考线划线，了解各道工序加工要求及加工余量30粗铣粗铣底面40钻孔钻2-14孔，钻铰2-14H7销孔50钻孔钻上端面各个孔60精铣精铣底面，保证尺寸及粗糙度要求70粗铣铣削顶面（底面的反面），保证尺寸及粗糙度要求80粗铣粗铣左侧面90粗铣粗铣右侧面100粗铣铣上端面110去毛刺去毛刺120清洗清洗130检验检验方案分析与比较：方案一先加工面后进行钻孔，其中底面孔是先钻，是为了后续工序作为定位使用，方案二各小孔先钻，后加工面，工序比较分散，效率低，而且孔与面的垂直度无法保证，违背了“先面后孔”的原则根据加工要求和提高效率时间等因素综合选择方案一：10铸造铸造，清理20划线对零件的轴线及基准参考线划线，了解各道工序加工要求及加工余量30粗铣粗铣底面40精铣精铣底面，保证尺寸及粗糙度要求50粗铣铣削顶面（底面的反面），保证尺寸及粗糙度要求60粗铣粗铣左侧面70粗铣粗铣右侧面80粗铣铣上端面90钻孔钻2-14孔，钻铰2-14H7销孔100钻孔钻上端面各个孔110去毛刺去毛刺120清洗清洗130检验检验 2.5 机械加工余量、工序及毛坯的确定“WD615柴油机气缸体”零件材料采用灰铸铁制造。材料为HT20-40材料采用HT20-40制造。材料是HT20-40，硬度HB170到240，大批量生产，铸造毛坯。（1）底面的加工余量。根据要求，面加工分粗、精铣加工余量如下：粗铣：参照工艺手册第1卷。其余量值规定，现取。精铣：参照手册，余量值。（2）孔毛坯实心，不冲孔（3）端面加工余量。端面分粗铣、精铣加工。各余量如下：粗铣：参照工艺手册，其余量规定，取。2.6 确定切削用量及基本工时（机动时间）工序30：粗铣底面机床：铣床X52K刀具：面铣刀(硬质合金材料)，材料：， ，齿数。单边余量：Z=2.2mm所以铣削深度：每齿进给量：取：取铣削速度每齿进给量：取取铣削速度机床主轴转速：按照文献，取 实际铣削速度： 进给量： 工作台每分进给量： ：,取切削工时被切削层：由毛坯可知， 刀具切入： 刀具切出：取走刀次数为1机动时间： 机动时间：所以该工序总机动时间工序40：精铣底面，保证尺寸及粗糙度要求机床：铣床X52K刀具：面铣刀(硬质合金材料)，材料：， ，齿数。精铣面余量：Z=1.0mm铣削深度：每齿进给量：取：取铣削速度每齿进给量：取，取铣削速度机床主轴转速：按照文献，取 实际铣削速度： 进给量： 工作台每分进给量： ：取切削工时被切削层：由毛坯可知， 刀具切入： 刀具切出：取走刀次数为1机动时间： 机动时间：所以该工序总机动时间工序50：铣削顶面（底面的反面），保证尺寸及粗糙度要求机床：铣床X52K刀具：面铣刀(硬质合金材料)，材料：， ，齿数。单边余量：Z=2.2mm所以铣削深度：每齿进给量：取：取铣削速度每齿进给量：取取铣削速度机床主轴转速：按照文献，取 实际铣削速度： 进给量： 工作台每分进给量： ：,取切削工时被切削层：由毛坯可知， 刀具切入： 刀具切出：取走刀次数为1机动时间： 机动时间：所以该工序总机动时间工序60：粗铣左侧面机床：铣床X6132刀具：面铣刀(硬质合金材料)，材料：， ，齿数，此为粗齿铣刀。单边余量：Z=2.2mm所以铣削深度：每齿进给量：取：取铣削速度每齿进给量：取取铣削速度机床主轴转速：按照，取 实际铣削速度： 进给量： 工作台每分进给量： ：取切削工时被切削层：由毛坯可知， 刀具切入： 刀具切出：取走刀次数为1机动时间： 机动时间：所以该工序总机动时间工序70：粗铣右侧面机床：铣床X6132刀具：面铣刀(硬质合金材料)，材料：， ，齿数，此为粗齿铣刀。单边余量：Z=2.2mm所以铣削深度：每齿进给量：取：取铣削速度每齿进给量：取取铣削速度机床主轴转速：按照，取 实际铣削速度： 进给量： 工作台每分进给量： ：取切削工时被切削层：由毛坯可知， 刀具切入： 刀具切出：取走刀次数为1机动时间： 机动时间：所以该工序总机动时间工序70：铣上端面机床：铣床X52K刀具：面铣刀(硬质合金材料)，材料：， ，齿数，此为粗齿铣刀。单边余量：Z=2.2mm所以铣削深度：每齿进给量：取：取铣削速度每齿进给量：取取铣削速度机床主轴转速：按照，取 实际铣削速度： 进给量： 工作台每分进给量： ：取切削工时被切削层：由毛坯可知， 刀具切入： 刀具切出：取走刀次数为1机动时间： 机动时间：所以该工序总机动时间工序90：钻2-14孔，钻铰2-14H7销孔机床：卧式专用组合机床刀具：根据参照文献选高速钢锥柄麻花钻头。切削深度：进给量：取。切削速度：取。机床主轴转速：，按照文献3表3.131，取所以实际切削速度：切削工时 被切削层：刀具切入： 刀具切出： 取走刀次数为1机动时间： 工序100：钻上端面各个孔机床：摇臂钻床Z525刀具：根据选高速钢锥柄麻花钻头。切削深度：进给量：取。切削速度取。机床主轴转速：，按照文献，取所以实际切削速度：切削工时 被切削层：刀具切入： 刀具切出： 取走刀次数为1机动时间： 2.7 时间定额计算及生产安排设年产量是10万件。一年有250个工作日。一个日产量420。一天工作时间的计算8个小时，每部分的生产时间不应超过1.14min。机械加工单（在上述生产类型）时间定额：大规模生产）大规模生产：参照工艺手册（生产类型：中批以上）时间计算公式： （大量生产时）因此大批量单件时间计算： 其中： 单件时间定额 基本时间（机动时间） 辅助时间。 布置场所地、休息时间占操作时间的百分比值工序：粗、精铣底面机动时间：辅助时间：参照工艺手册，取工步辅助时间。在加工过程中装卸短暂，所以取装时间。则：根据工艺手册，单间时间定额： 工序：钻底面孔机动时间：辅助时间：参照工艺手册，取工步辅助时间。装卸短暂所以取装时间。则：根据工艺手册单间时间定额： 因此布置一台机床即能满足生产要求。工序：铣端面机动时间：辅助时间：参照工艺手册，取工步辅助时间。所以取装时间。则：根据工艺手册，单间时间定额： 因此布置一台机床即能满足生产要求。工序：粗镗孔机动时间：辅助时间：参照工艺手册取工步辅助时间。所以取装时间。则：根据工艺手册，单间时间定额： 即能满足生产要求。第3章 夹具的工作原理与结构设计第3章 夹具的工作原理与结构设计3.1 对定位元件的基本要求1) 足够的精度由于工件的定位是通过定位副的接触（或配合）实现的，定位元件上限位基面的精度直接影响工件的定位精度，因此，限位基面应有足够的精度，以适应加工的要求。2) 足够的强度和刚度定位元件不仅限制工件的自由度，还有支撑元件、承受夹紧力和切削力的作用，因此，因有足够的强度和刚度，以免使用中变形或损毁。3) 耐磨性好工件的装卸会磨损定位元件的限位基面，导致定位精度下降。定位精度下降到一定程度时，定位元件必须更换，否则，夹具不能继续使用。为了延长定位元件的更换周期，提高夹具的使用寿命，定位元件应有较好的耐磨性。4) 工艺性好定位元件的结构应力求简单、合理，便于加工、装配和更换。3.2 定位方案与定位元件工件在夹具中定位的任务是：使同一工序中的一批工件都能在夹具中占据正确的位置，工件位置的正确与否，用加工要求来衡量，能满足加工要求的为正确，不能满足加工要求的为不正确。一批工件逐个在夹具上定位时，各个工件在夹具中占据的位置不可能完全一致，也不必要求它们完全一致，但各个工件的位置变动量必须控制在加工误差所允许的范围之内。3.3 夹紧对夹紧装置的基本要求：1） 夹紧过程中，不改变工件定位后占据的正确位置。2） 夹紧力的大小适当，一批工件的夹紧力要稳定不变。既要保证工件在整个加工过程中的位置稳定不变，振动小，又要是工件不产生过大的夹紧变形。夹紧力稳定可减小夹紧误差。3） 夹紧装置的复杂程度应与工件的生产纲领相适应。工件生产批量越大，允许设计越复杂、效率越高的夹紧装置。工艺性好，使用性好。其结构力求简单，便于制造和维修。夹紧装置的操作应当方便、安全、省力。在夹紧工件的过程中，夹紧作用的效果会直接影响工件的加工精度、表面粗糙度以及生产效率。因此，设计夹紧装置应遵循以下原则：（1） 工件不移动原则 夹紧过程中，应不改变工件定位后所占据的正确位置。（2） 工件不变形原则 夹紧力的大小要适当，既要保证夹紧可靠，又应使工件在夹紧力的作用下不致产生加工精度所不允许的变形。（3） 工件不振动原则 对刚性较差的工件，或者进行断续切削，以及不宜采用气缸直接压紧的情况，应提高支承元件和夹紧元件的刚性，并使夹紧部位靠近加工表面，以避免工件和夹紧系统的振动。（4） 安全可靠原则 夹紧传力机构应有足够的夹紧行程，手动夹紧要有自锁性能，以保证夹紧可靠。（5） 经济实用原则 夹紧装置的自动化和复杂程度应与生产纲领相适应，在保证生产效率的前提下，其结构应力求简单，便于制造、维修，工艺性能好；操作方便、省力，使用性能好。夹紧机构-传递夹紧力，它是直接与工件接触完成夹紧作用的最终执行元件。要使动力装置所产生的力或人力正确地作用到工件上，需有适当的传递机构。在工件夹紧过程中起力的传递作用的机构，称为夹紧机构。夹紧机构在传递力的过程中，能根据需要改变力的大小、方向和作用点。手动夹具的夹紧机构还应具有良好的自锁性能，以保证人力的作用停止后，仍能可靠地夹紧工件。3.4 夹紧方案的选择本设计是一个钻床夹具，加工4个孔，由于钻孔精度要求较高，必须保证在钻孔过程零件保持不动，所以必须设计夹紧装置。根据题目所需，在毕业设计过程中，设计过两种夹紧方案，现在分析两种方案的优劣，选择更适合的一种。首先计算钻孔的切削力，然后计算实际夹紧力。3.4.1 钻削切削力需要钻孔零件的材料为HT20-40，钢材的平均含碳量为0.1%。HT20-40力学性能：抗拉强度 ；屈服强度 ；伸长率 25%；断面收缩率 5%；硬度：未热处理156HB。钻削切削力的计算公式如表3-3：表3-3 钻削切削力的计算公式工件材料加工方法刀具材料切削扭矩计算公式切削力计算公式结构钢和铸钢=736MPa 钻 高速钢 扩钻耐热钢（HB141） 钻灰铸铁（HB190）硬质合金 扩钻 高速钢可锻铸铁（HB120）钻硬质合金铜合金高速钢钻削时的进给量f：0.150.32mm/转，取f=0.2mm/转由表3-3可知，切削扭矩的计算公式 （式3-1）为修正参数，它的计算公式因为HT20-40的抗拉强度 ，取 （3-2） （式3-3）孔，带入式3-1得： （3-4）由表3-3可知，切削力的计算计算公式如下，其中f=0.2mm/转 （式3-5） 计算孔的切削力，带入式3-3得： （3-7）3.4.2 实际所需夹紧力的计算计算夹紧力时，通常将夹具和工件看成是一个刚性系统。根据工件受切削力、夹紧力（大型工件还应考虑工件重力，运动的工件还应考虑惯性力等）的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬时状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值，即： （式3-8）式中 实际所需夹紧力（N）； 在一定条件下，由静力平衡计算出的理论夹紧力（N）； 安全系数。安全系数K可按下试计算： （式3-9）式中，为各种因素的安全系数，如表3-1。表3-2 安全系数的数值符号考虑的因素系数值考虑工件材料及加工余量均匀性的安全系数1.21.5 加工性质粗加工1.2精加工1.0刀具钝化程度（详见表3）1.01.9切削特点连续切削1.0断续切削1.2夹紧力的稳定性手动夹紧1.3机动夹紧1.0 手动夹紧的手柄位置操作方便1.0操作不方便1.2仅有力矩使工件回转时，工件与支撑面接触的情况接触点稳定1.0接触点不稳定1.5若安全系数K的计算结果小于2.3时，取K=2.5。钻孔时，根据表3-1、表3-2，带入式3-6，计算相应的安全系数得： （式3-10）表3-3 安全系数加工方法切削力分力情况K钻削铸铁钢1.151.15粗扩（毛坯）1.01.01.31.3精扩1.21.21.21.2粗车或粗镗1.01.01.21.41.251.6精车或精镗1.051.01.41.051.31.0圆周铣削（粗、精）1.21.41.61.8(含碳量小于0.3%)1.21.4(含碳量大于0.3%)端面铣削（粗、精）1.21.41.61.8(含碳量小于0.3%)1.21.4(含碳量大于0.3%)磨削1.151.2拉削F1.53.4.3液压缸夹紧设计液压缸数据算式子如下：对于主要是为了提升所需的液压缸的功能，夹紧，因此，圆筒型，方便流畅往复活塞式液压缸的，设得。推力工作时缸径D=， 式(4-10）拉力工作时缸径D= 式(4-11）式子里，-活塞最大作用力（N）19，-沿活塞运动方向的夹紧力（或力矩）要求的作用总和，N；-夹紧运动部分的摩擦阻力总和，N；-液压缸密封装置摩擦阻力；-回油腔作用力；-运动部件惯性力。近似计算公式： 。 式(4-12） 式子里，-考虑损失的效率，设得取0.9，那么=3861.4N；-液压缸工作压力（MPa）,本文设液压6Bara； -活塞杆（m）,2MPa，=（0.20.4D；=25MPa，=0.5D；=510MPa，=0.7D。式子里，推力工作时缸径为D=1.13=3.965cm=39.65mm；拉力工作时缸径为D=40mm。 式(4-13）通过以上理论计算，根据现有的液压缸产品，设得直径为40m的液压缸。选用的夹紧转角液压缸结构，液压缸的基本参数如表3-4。表3-4液压缸的基本参数参数尺寸油缸内径(mm)40活塞杆径(mm)18受压面积 拉入/推出(cm)13.47/19.63理论夹持力 (30kg/cm)404使用流体已滤清的标准也液油最大操作压力100kg/cm操作压力范围5-70kg/cm转角方向顺时针为右转R、逆时针为左转L转角角度标准角度90，设得角度0、45、60作动方式复动式3.5 夹具的使用方法本夹具用于卧式专用机床上加工柴油机上气缸体的四个地脚螺栓14mm,其中两个由于作为后面工序的定位基准，要求加工到14H7，保证尺寸349.540.05mm.工件以G面为主要定位基准，定位于四个支承钉5上；以H面为止推定位基准，定位于可调支承11上；又以W面为导向定位基准，定位于两个可调支承上，实现六点定位。安装时，先将工件沿固定支板10推到顶板8上；扳动转阀6的手柄，油缸9工作，通过顶板8将工件顶起；然后继续推动工件，使之在支承钉5及可调支承11上定位；再继续扳动转阀的手柄，油缸9卸荷，工件东到两个可调支承3上定位。最后将转阀的手柄扳至夹紧位置，夹紧油缸7工作，通过斜楔滚子增力机构，推动2将工件夹紧于支承钉5上。加工时四轴传动头以14mm钻头钻两对角孔；另以12.5mm、13.85mm钻头钻扩两定位孔，最后铰至14H7尺寸。本夹具合理，装卸工件安全方便，通过单手柄液压操纵，对批量生产可以提高效率。第4章 钻床夹具体及夹具零件的设计第4章 钻床夹具体及夹具零件的设计4.1 夹具体的要求1）有适当的精度和尺寸稳定性夹具体上的重要表面，如安装定位元件的表面、安装对刀或导向元件的表面以及夹具体的安装基面（与机床相连接的表面）等，应有适当的尺寸和形状精度，它们之间应有适当的位置精度。为使夹具体尺寸稳定，铸造夹具体要进行时效处理，焊接和锻造夹具体要进行退火处理。2） 有足够的强度和刚度加工过程中，夹具体要承受较大的切削力和夹紧力。为保证夹具体不产生变形和振动，夹具体应有足够的强度和刚度。因此夹具体需要有一定的壁厚，铸造和焊接夹具体常设置加强筋，或在不影响工件装卸的情况下采用框架式夹具体。3） 结构工艺性好夹具体应便于制造、装配和检验。铸造夹具体上安装各种元件的表面应铸出凸台，以减少加工面积。夹具体毛面与工件之间应留有足够的间隙，一般为415mm。夹具体结构型式应便于工件的装卸，分为开式结构、半开式结构、框架式结构等。4） 排屑方便切屑多时，夹具体上应考虑排屑结构。可以在夹具体开排屑槽、在夹具体下部设置排屑斜面。5） 在机床上安装稳定可靠夹具在机床上的安装都是通过夹具体上的安装基面与机床上相应表面的接触或配合实现的。当夹具在机床工作台上安装时，夹具的重心应尽量低，重心越高则支承面应越大；夹具底面四边应凸出，使夹具体的安装基面与机床的工作台面接触良好。接触边或支脚的宽度应大于机床工作台梯形槽的宽度，应一次加工出来，并保证一定的平面精度；当夹具在机床主轴上安装时，夹具安装基面与主轴相应表面应有较高的配合精度，并保证夹具体安装稳定可靠。4.2 夹具体毛坯的类型1. 铸造夹具体铸造夹具体的优点是工艺性好，可铸出各种复杂形状，具有较好的抗压强度、刚度和抗振性，但生产周期长，需进行时效处理，以消除内应力。常用材料为灰铸铁（如HT200），要求强度高时用铸钢（如ZG270-500），要求重量轻时铸铝（如ZL104）。目前铸造夹具体应用较多。2. 焊接夹具体焊接夹具体，它由钢板、型材焊接而成，这种夹具体制造方便、生产周期短、成本低、重量轻（壁厚比铸造夹具体薄）。但焊接夹具体的热应力较大，易变形，需经退火处理，以保证夹具体尺寸的稳定性。3. 锻造夹具体锻造夹具体，它适用于形状简单、尺寸不大、要求强度和刚度大的场合。锻造后也需经退火处理。此类夹具体应用较少。4. 型材夹具体小型夹具体可以直接用板料、棒料、管料等型材加工装配而成。这类夹具体取材方便、生产周期短、成本低、重量轻，如各种心轴类夹具的夹具体及钢套钻模夹具体。在该毕业设计中采用铸造夹具体，盖板、中间板、底板的材料均采用灰铸铁（HT200）。HT200指的是最低抗拉强度为200MPa的灰铸铁，是较高强度铸铁，基体为珠光体，强度、耐磨性、耐热性、减振性均较好，铸造性能也较好，使用前需要进行人工时效处理，主要用来铸造汽车发动机汽缸、汽缸套、车床床身等承受压力及振动部件。工作条件:1.承受较大应力的零件（弯曲应力0.49MPa（大于10t在磨损下工作的大型铸件压力1.47MPa）；3.要求一定的气密性或耐弱腐蚀性介质。4.3 钻模板以及钻套的设计1、钻模板钻模板结构形式的选择：在设计钻模板的结构时，主要要根据工件的外形大小、加工部位、结构特点和生产规模以及机床类型等条件而定。要求所设计的钻模板结构简单、使用方便、制造容易。钻模板用于安装钻套，并确保钻套在钻模板上的正确位置。常见的钻模板有固定式、铰链式、可卸式、悬挂式等四种结构形式（1）固定式钻模板 固定式钻模板与夹具是固定连接的可以与夹具体做成一体，也可以用螺钉将它与夹具体相连接。采用这种钻模板钻孔，位置精确度较高。（2）铰链式钻模板 铰链式钻模板与夹具体通过铰链连接。翻转：装卸工件时，将钻模板往上翻；加工时将钻模板往下翻，并用菱形销定位。夹紧：采用铰链式钻模板，工件可以在夹具上方装入，装卸工件方便；但翻转钻模板费工费时，效率较低，且钻模板位置精度受铰链间隙影响，钻孔位置精度不高；它主要用于生产规模不大、钻孔精度要求不高的场合。（3）悬挂式钻模板 悬挂式钻模板是与机床主轴箱连接的，悬挂式钻模板通常用在多轴传动头加工平行孔系时采用，生产效率高，适于在大批量生产中应用。2、钻套钻套是钻模上特有的元件，它的作用是确定钻头，铰刀等刀具的轴线位置，防止刀具在加工过程中发生偏斜，保证被加工孔的位置精度和提高工艺系统的刚度。根据使用特点，钻套可分为固定式，可换式，快换式等多种结构形式。（1） 固定钻套 固定钻套（如图4-1）直接被压在钻模板上，其位置精度要求较高，但磨损后不易更换，钻模板较薄时，为使钻套具有足够的引导长度，应采用有肩钻套。图4-1 固定钻套（2）可换钻套 可换钻套（如图4-2）用于零件单一、大批量生产中，方便更换磨损的钻套。钻套和衬套之间采用F7/m6或F7/k6配合，衬套和钻模板之间采用H7/n6配合。当钻套磨损后，可卸下螺钉，更换新的钻套。螺钉能防止钻套加工时转动及退刀时脱出。图4-2 可换钻套（3） 快换钻套 在工件的一次装夹中，若顺序进行钻孔、扩孔、铰孔或攻丝等多个加工工步，需要不同孔径的钻套来引导刀具，此时应使用快换钻套（如图4-3）。更换钻套时，只需逆时针转动钻套使削边平面转至螺钉位置，即可向上快速取出钻套。削边的方向应考虑刀具的旋向，以免钻套自动脱出。图4-3 快换钻套（4） 特殊钻套 因工件的形状或被加工孔的位置需要而不能使用标准钻套时，需自行设计的钻套称为特殊钻套。图4-4加长钻套为常见的特殊钻套，在加工凹面上的孔时使用，为减少刀具与钻套的摩擦，可将钻套引导高度H以上的孔径放大，钻套的高度H增大，则导向性能好，刀具刚度提高，加工精度高，但钻套与刀具的磨损加剧，一般取H=12.5d。图4-4 加长钻套3、 钻模板和钻套的具体设计该夹具用于零件的大批量生产，在钻孔的过程中，钻套经常发生磨损，如果设计成固定钻套，在使用一段时间后，磨损的钻套会影响零件的加工精度。当单一钻孔、大批量生产时，为便于更换磨损的钻套，选用可换钻套。在保证钻模板有足够刚度的前提下，要尽量减轻其重量。在生产中，钻模板的厚度往往按钻套的高度来确定，一般在1030mm之间。如果钻套较长，可将钻模板局部加厚。此外，钻模板一般不宜承受夹紧力。此处，钻模板的厚度设计为25mm，满足加工要求。钻套和衬套之间采用配合，衬套和钻模板之间采用配合，因为加工四个孔的位置精度为，精度要求高，所以钻套的孔采用五级精度（）。当钻套磨损后，可卸下钻套用的螺钉，更换新的钻套。钻零件侧面上直径为14mm的孔：钻模板的厚度设计为20mm，由于钻模板和零件的钻孔表面距离相对较远，为保证钻孔精度，采用加长钻套；排屑空间h指钻套底部与工件表面之间的空间。增大h值，排屑方便，但刀具的刚度和孔的加工精度都会降低。钻削易排屑的钢件时，常取h=(0.30.7)d；钻削较难排屑的钢件时，常取h=（0.71.5）d。此处，因为零件精度要求较高，排屑空间取零，使切屑全部从钻套中排出。钻模板与夹具的连接固定：钻模板支撑钻套，对钻套进行固定。因为螺钉固定有空隙会产生误差，影响加工精度，所以将螺钉用在连接固定上，再加上圆锥销进行固定，使钻模板与夹具体紧密结合，避免加工时螺钉松动产生误差，影响加工。第5章 夹具误差的计算5.1 角度尺寸公差规定了未注出公差的角度尺寸的极限偏差数值；适用于金属切削加工的尺寸，也适用于一般的冲压加工的尺寸，非金属材料和其他工艺方法加工的尺寸可参照采用。一般公差分精密、中等、粗糙、最粗共4个公差等级，按未注公差的线性尺寸和角度尺寸分别给出了各公差等级的极限偏差数值。表5-1 角度尺寸的极限偏差数值公差等级长度分段mm10105050120120400400精密f中等m粗糙c最粗v5.2 定位误差一批工件逐个在夹具上定位时，由于工件及定位元件存在加工误差，使各个工件所占据的位置不完全一致，加工后加工尺寸不一致，形成定位误差，用表示。造成定位误差的原因有两个：一是定位基准与工序基准不重合，由此产生基准不重合误差；二是定位基准与限位基准不重合，由此产生基准位移误差。由于定位基准与工序基准不重合以及定位基准与限位基准不重合是造成定位误差的原因，因此，定位误差是基准不重合误差与基准位移误差的合成。计算时，和计算出和，然后将两者合成而得。合成时，若工序基准不在定位基面上（工序基准与定位基面为两个独立的表面），即与无相关公共变量，则=+。若工序基准在定位基面上，即与有相关公共变量，则=。在定位基面尺寸变动方向一定（由大到小，由小到大）的条件下，（或定位基准）与（或工序基准）的变动方向相同，取“+”号；变动方向相反，取“-”号。5.3 工件在夹具上加工的精度分析1. 影响加工精度的因素 图5-1 工件在夹具上加工时影响加工精度的主要因素如图5-1所示，用夹具装夹工件进行机械加工时，其工艺系统中影响工件加工精度有关的因素，有定位误差、对刀误差、夹具在机床上的安装误差和夹具误差。在机械加工工艺系统中，影响加工精度的其它因素综合称为加工方法误差。上述各项误差均导致刀具相对工件的位置不精确，从而形成总的加工误差。5.4 夹具误差的计算1) 定位误差机床夹具的主要功能：在机床上加工工件时，先将工件装好，然后用夹具夹紧工件。将工件装好，就是在机床上确定工件相对于刀具的正确位置，这一过程称为定位。将工件夹紧，就是对工件施加作用力，使之在已经定好的位置上将工件可靠地夹紧，这一过程称为夹紧。从定位到夹紧的全过程，称为装夹。机床夹具的主要功能就是完成工件的装夹工作。工件装夹情况的好坏，将直接影响工件的加工精度，因此，准确定位就是很重要的一个环节，现在需计算定位误差。钻孔的定位误差为钻孔时的角度公差为。2) 对刀误差因刀具相对于对刀或导向元件的位置不精确而造成的加工误差，称为对刀误差。钻头与钻套间的间隙，会引起钻头的位移或倾斜，造成加工误差。图5-2 钻模对刀误差钻模对刀误差的计算如图5-2所示，刀具与钻套的最大配合间隙的存在会引起刀具的偏斜，将导致加工孔的偏移量式中 B工件厚度； H钻套高度； H排屑空间的高度。工件厚度大时，按计算对刀误差：；工件薄时，按计算对刀误差：。3) 夹具安装误差因夹具在机床上的安装不精确而造成的加工误差，称为夹具的安装误差。图5-2中夹具的安装基面为平面，因而没有安装误差，=0.4) 夹具误差因夹具上定位元件、对刀或导向元件、分度装置及安装基准之间的位置不精确而造成的加工误差，称为夹具误差。夹具误差主要包括定位元件相对于安装基准的尺寸或位置误差；定位元件相对于对刀或导向元件（包含导向元件之间）的尺寸或位置误差；导向元件相对于安装基准的尺寸或位置误差；若有分度装置时，还存在分度误差。以上几项共同组成夹具误差。图5-2中，钻端面4个孔时，保证位置精度。按IT3级，影响尺寸的夹具误差的定位面到导向孔轴线的尺寸误差=0.008，及导向孔对安装基面B的垂直度=0.004.钻的孔时，保证垂直度。按IT4级，影响尺寸的夹具误差的定位面到导向孔轴线的尺寸误差=0.010，及导向孔对安装基面B的垂直度=0.005.5) 加工方法误差因机床精度、刀具精度、刀具与机床的位置精度、工艺系统的受力变形和受热变形等因素造成的加工误差，统称为加工方法误差。因该项误差影响因素多，又不便于计算，所以常根据经验为它留出工件公差的1/3.计算时可设。2. 保证加工精度的条件工件在夹具中加工时，总加工误差为上述各项误差之和。由于上述误差均为独立随机变量，应用概率法叠加。因此保证工件加工精度的条件是即工件的总加工误差应不大于工件的加工尺寸。为保证夹具有一定的使用寿命，防止夹具因磨损而过早报废，在分析计算工件加工精度时，需留出一定的精度储备量。因此将上式改写为或 当时，夹具能满足工件的加工要求。值的大小还表示了夹具使用寿命的长短和夹具总图上各项公差值确定得是否合理。3.钻孔的加工精度计算在图5-2所示钻模上时，加工精度的计算列于表5-2中。表5-2 用钻模钻孔的加工精度计算误差名称误 差计算加工要求位置度 mm垂直度 mm00.0087 mm0.011 mm0.0185 mm000.008+0.004 （mm）0.010+0.005 (mm)0.0067 mm0.013 mm0.0157 mm0.0267 mm0.0043 mm0.0133 mm由表5-2可知，该钻模能满足工件的各项精度要求，且有一定的精度储备。5.5 夹具图设计详见CAD图纸。总 结加工工艺规程设计通过这次毕业设计，使我对零件制造过程、加工工艺和夹具设计都有了更进一步的认识，也加深了对大学四年中所学基础知识的学习和理解。毕业设计是理论联系实际的最有效方法。在具体设计过程中，必须考虑到方方面面的问题，在理论上正确无误的设计，在实际中往往存在各种问题。这样，在设计时就必须考虑所设计的机构是否合理，在实际运用中能否正常工作，而不仅仅考虑理论上的可行性，毕业设计使我学会了从实际出发加工零件和设计夹具。在本次设计中，考虑到零件的加工难易、材料、成本等问题，所选用的零、部件都是操作简单，通用性较强的标准件，从现时以最低的成本实现最先进的加工。本次设计从零件的毛坯生产到最终成品，中间经过了铣、钻等工序。在夹具设计中，先确定工件的基准，然后通过一面两销定位，将工件固定夹紧在夹具上。在设计过程中计算了刀具的切削力、夹具的夹紧力等，最后再通过autoCAD进行零件图和装配图的绘制。整个设计过程将我以前学过的机械制造工艺与装备、公差与配合、机械制图、工程材料与热处理工艺等知识很好的串联了起来，巩固了所学知识，提高了我的学习能力。在本次设计中已无大的问题，基本达到了要求。但是也有存在一些不足之处：（1）对工艺规程相关知识了解欠缺，许多知识学习不到位；（2）在夹具的设计中没有能提出多中方案进行分析比较，有所不足。参考文献参考文献1吴宗泽主编.机械设计课程设计手册M.第二版.北京.高等教育出版社.1999.62李先民主编.机械工程材料M.重庆大学出版社.1997.123东北重型机械学院编.机床夹具设计手册M.上海科学技术出版社.1988.44 艾兴主编.切削用量简明手册M
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