金剛鏜床夾具設(shè)計論文.doc

西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文)題目：金剛鏜床夾具設(shè)計院 （系）： 機電信息系 專 業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化 班 級： b060208 學(xué) 生： 學(xué) 號： b060208 指導(dǎo)教師： 2010年4月金剛鏜床夾具設(shè)計摘 要機械加工夾具是實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計，保證產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)約能源，降低消耗的重要手段，本課題研究金剛鏜床夾具設(shè)計。首先通過本課題對零件圖活塞、法蘭、尾座體的分析，了解工件的結(jié)構(gòu)形式，明確了具體的技術(shù)要求，從而對工件各組成表面選擇合適的加工工藝。再擬訂較為合理的工藝規(guī)程，充分體現(xiàn)質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟性的統(tǒng)一。其次，夾具設(shè)計是工藝裝備設(shè)計中的一個重要組成部分，在整個機械加工過程中，夾具除了夾緊、固定被加工零件外，還要求保證加工零件的形狀、位置精度、尺寸以及加工生產(chǎn)率的提高。本課題在設(shè)計的過程當中，深入生產(chǎn)實際，進行調(diào)查研究，吸取國內(nèi)外先進技術(shù)，制定出合理的設(shè)計方案，在進行具體設(shè)計。關(guān)鍵詞 產(chǎn)品設(shè)計，加工工藝，夾具設(shè)計 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） diamond boring fixture abstractmachining fixture is to achieve product design, product quality, save energy, reduce consumption and an important means of study of this subject diamond boring fixture design. first of all issues on the part of the plan through the piston, flange, tailstock body analysis, to understand parts of the structure, specific technical requirements specific to each component on the surface of the workpiece select the appropriate processing technology. further develop a more rational process of order, fully reflects the quality, productivity and economic unity. second, the fixture design is the design of process equipment is an important part in the entire machining process, fixtures chule clamping guding processed parts 外, also sought assurances that the shape of machining parts precision of position, size and productivity improvement process . the issue in the design of the process, in-depth the actual production, conduct research, to learn foreign advanced technology, to develop reasonable design plan, carrying out design of evaluations. key words：product design, process technology, fixture design 目 錄摘要iabstractii1緒論1.1課題背景及發(fā)展趨勢11.2各種夾具主要作用21 保證加工精度22 提高生產(chǎn)率、降低成本23 擴大機床的工藝范圍24 減輕工人的勞動強度22夾具原理與設(shè)計2.1 夾具設(shè)計基本過程32.1.1 工裝夾具設(shè)計的基原則 32.1.2 工裝夾具設(shè)計基本知識 32.2.夾具結(jié)構(gòu)工藝性42.3夾具基本組成與設(shè)計特點42.3.1 定位裝置52.3.2 夾緊裝置52.3.3 對刀、導(dǎo)向元件52.3.4 夾具體 52.3.5 連接元件確定夾具在機床上正確位置的元件62.3.6 其他元件和裝置根據(jù)夾具上特殊需要而設(shè)置的裝置和元件62.4 六點定位原理的應(yīng)用 62.4.1 完全定位62.4.2 不完全定位62.4.3 欠定位62.4.4 過定位63 活塞夾具設(shè)計3.1 活塞銷孔的工藝分析83.2 工藝分析83.3 活塞銷孔的技術(shù)要求93.4 確定活塞銷孔的加工方案93.4.1加工方案的擬定93.4.2最優(yōu)方案的確定103.5 活塞銷孔加工余量的確定103.5.1毛坯的工藝要求103.5.2活塞銷孔的加工余量的確113.6金剛鏜床活塞銷孔的夾具設(shè)計124 法蘭夾具設(shè)計4.1 法蘭的工藝分析154.2工藝分析154.3法蘭的技術(shù)要求164.4確定各表面的加工方164.4.1加工方案的擬定164.4.2 最優(yōu)方案的確定174.5 法蘭各工序加工余量和毛坯尺寸的確定174.5.1 毛坯的工藝要求174.5.2 法蘭的加工余量及毛184.6法蘭夾具設(shè)計195 尾座夾具設(shè)計5.1尾座的工藝分析225.2工藝分析225.3尾座的技術(shù)要求235.4確定各表面的加工方案235.4.1加工方案的擬定235.4.2最優(yōu)方案的確定245.5 尾座體各工序加工余量和毛坯尺寸的確定255.5.1毛坯的工藝要求255.5.2尾座的加工余量及毛坯尺寸的確定255.6尾座夾具設(shè)計265.7鏜床夾具設(shè)計266總結(jié) 29參考文獻30致謝31畢業(yè)設(shè)計（論文）知識產(chǎn)權(quán)聲明32畢業(yè)設(shè)計(論文)獨創(chuàng)聲明33 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文) 1 緒論1.1課題背景及發(fā)展趨勢夾具是機械加工不可缺少的部件，在機床技術(shù)向高速、高效、精密、復(fù)合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾具技術(shù)正朝著高精、高效、模塊、通用、經(jīng)濟方向發(fā)展。隨著機床加工精度的提高，為了降低定位誤差，提高加工精度，對夾具的制造精度要求更高。高精度夾具的定位孔距精度高達5m，夾具支承面的垂直度達到0.01mm/300mm，平行度高達0.01mm/500mm。德國demmeler(戴美樂)公司制造的4m長、2m寬的孔系列焊接夾具平臺，其等高誤差為0.03mm；精密平口鉗的平行度和垂直度在5m以內(nèi)；夾具重復(fù)安裝的定位精度高達5m；瑞士erowa柔性夾具的重復(fù)定位精度高達25m。機床夾具的精度已提高到微米級，世界知名的夾具制造公司都是精密機械制造企業(yè)。誠然，為了適應(yīng)不同行業(yè)的需求和經(jīng)濟性，夾具有不同的型號，以及不同檔次的精度標準供選擇。為了提高機床的生產(chǎn)效率，雙面、四面和多件裝夾的夾具產(chǎn)品越來越多。為了減少工件的安裝時間，各種自動定心夾緊、精密平口鉗、杠桿夾緊、凸輪夾緊、氣動和液壓夾緊等，快速夾緊功能部件不斷地推陳出新。新型的電控永磁夾具，加緊和松開工件只用12秒，夾具結(jié)構(gòu)簡化，為機床進行多工位、多面和多件加工創(chuàng)造了條件。為了縮短在機床上安裝與調(diào)整夾具的時間，瑞典3r夾具僅用1分鐘，即可完成線切割機床夾具的安裝與校正。采用美國jergens(杰金斯)公司的球鎖裝夾系統(tǒng)，1分鐘內(nèi)就能將夾具定位和鎖緊在機床工作臺上，球鎖裝夾系統(tǒng)用于柔性生產(chǎn)線上更換夾具，起到縮短停機時間，提高生產(chǎn)效率的作用。夾具元件模塊化是實現(xiàn)化的基礎(chǔ)。利用模塊化設(shè)計的系列化、標準化夾具元件，快速組裝成各種夾具，已成為夾具技術(shù)開發(fā)的基點。省工、省時，節(jié)材、節(jié)能，體現(xiàn)在各種先進夾具系統(tǒng)的創(chuàng)新之中。模塊化設(shè)計為夾具的計算機輔助設(shè)計與組裝打下基礎(chǔ)，應(yīng)用cad技術(shù)，可建立元件庫、典型夾具庫、標準和用戶使用檔案庫，進行夾具優(yōu)化設(shè)計，為用戶三維實體組裝夾具。模擬仿真刀具的切削過程，既能為用戶提供正確、合理的夾具與元件配套方案，又能積累使用經(jīng)驗，了解市場需求，不斷地改進和完善夾具系統(tǒng)。夾具分會與華中科技大學(xué)合作，正在著手創(chuàng)建夾具專業(yè)技術(shù)網(wǎng)站，為夾具行業(yè)提供信息交流、夾具產(chǎn)品咨詢與開發(fā)的公共平臺，爭取實現(xiàn)夾具設(shè)計與服務(wù)的通用化、遠程信息化和經(jīng)營電子商務(wù)化。 夾具的通用性直接影響其經(jīng)濟性。采用模塊、式的夾具系統(tǒng)，一次性投資比較大，只有夾具系統(tǒng)的可重組性、可重構(gòu)性及可擴展性功能強，應(yīng)用范圍廣，通用性好，夾具利用率高，收回投資快，才能體現(xiàn)出經(jīng)濟性好。德國demmeler(戴美樂)公司的孔系列焊接夾具，僅用品種、規(guī)格很少的配套元件，即能組裝成多種多樣的焊接夾具。元件的功能強，使得夾具的通用性好，元件少而精，配套的費用低，經(jīng)濟實用才有推廣應(yīng)用的價值。不少專家們建議夾具行業(yè)加強產(chǎn)、學(xué)、研協(xié)作的力度，加快用高新技術(shù)改造和提升夾具技術(shù)水平的步伐，創(chuàng)建夾具專業(yè)技術(shù)網(wǎng)站，充分利用現(xiàn)代信息和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，與時俱進地創(chuàng)新和發(fā)展夾具技術(shù)。主動與國外夾具廠商聯(lián)系，爭取合資與合作，引進技術(shù)，這是改造和發(fā)展我國夾具行業(yè)較為行之有效的途徑。1.2夾具主要作用1保證加工精度 采用夾具安裝，可以準確地確定工件與機床、刀具之間的相互位置，工件的位置精度由夾具保證，不受工人技術(shù)水平的影響，其加工精度高而且穩(wěn)定。2 提高生產(chǎn)率、降低成本 用夾具裝夾工件，無需找正便能使工件迅速地定位和夾緊，顯著地減少了輔助工時；用夾具裝夾工件提高了工件的剛性，因此可加大切削用量；可以使用多件、多工位夾具裝夾工件，并采用高效夾緊機構(gòu)，這些因素均有利于提高勞動生產(chǎn)率。另外，采用夾具后，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，廢品率下降，可以安排技術(shù)等級較低的工人，明顯地降低了生產(chǎn)成本。 3 擴大機床的工藝范圍4 減輕工人的勞動強度用夾具裝夾工件方便、快速，當采用氣動、液壓等夾緊裝置時，可減輕工人的勞動強度。 2 夾具原理與設(shè)計2.1夾具設(shè)計基本過程1.1.1工裝夾具設(shè)計的基原則1.滿足使用過程中工件定位的穩(wěn)定性和可靠性；2.有足夠的承載或夾持力度以保證工件在工裝夾具上進行的施工過程；3.滿足裝夾過程中的簡單與快速操作；4.易損零件必須是可以快速更換的結(jié)構(gòu)，條件充分時最好不需要使用其它工具進行；5.滿足夾具在調(diào)整或更換過程中重復(fù)定位的可靠性； 6.盡可能的避免結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本昂貴； 7.盡可能選用市場上質(zhì)量可靠的標準品作組成零件；8.滿足夾具使用國家或地區(qū)的安全法令法規(guī)；9.設(shè)計方案遵循手動、氣動、液壓、伺服的依次優(yōu)先選用原則；10.形成公司內(nèi)部產(chǎn)品的系列化和標準化。2.1.2工裝夾具設(shè)計基本知識1、夾具設(shè)計的基本要求(1)工裝夾具應(yīng)具備足夠的強度和剛度；(2)夾緊的可靠性；(3)焊接操作的靈活性；(4)便于焊件的裝卸；(5)良好的工藝性。2.工裝夾具設(shè)計的基本方法與步驟(1)設(shè)計前的準備夾具設(shè)計的原始資料包括以下內(nèi)容1)夾具設(shè)計任務(wù)單；2)工件圖樣及技術(shù)條件；3)工件的裝配工藝規(guī)程；4)夾具設(shè)計的技術(shù)條件； 5)夾具的標準化和規(guī)格化資料，包括國家標準、工廠標準和規(guī)格化結(jié)構(gòu)圖冊等。(2)設(shè)計的步驟1)確定夾具結(jié)構(gòu)方案；2)繪制夾具工作總圖階段；3)繪制裝配焊接夾具零件圖階段；4)編寫裝配焊接夾具設(shè)計說明書；5)必要時，還需要編寫裝配焊接夾具使用說明書，包括機具的性能、使用注意事項等內(nèi)容。3.工裝夾具制造的精度要求夾具的制造公差，根據(jù)夾具元件的功用及裝配要求不同可將夾具元件分為四類1)第一類是直接與工件接觸，并嚴格確定工件的位置和形狀的，主要包括接頭定位件、v形塊、定位銷等定位元件；2)第二類是各種導(dǎo)向件，此類元件雖不與定位工件直接接觸，但它確定第一類元件的位置；3)第三類屬于夾具內(nèi)部結(jié)構(gòu)零件相互配合的夾具元件，如夾緊裝置各組成零件之間的配合尺寸公差；4)第四類是不影響工件位置，也不與其它元件相配合，如夾具的主體骨架等。2.2.夾具結(jié)構(gòu)工藝性(1)對夾具良好工藝性的基本要求1)整體夾具結(jié)構(gòu)的組成，應(yīng)盡量采用各種標準件和通用件，制造專用件的比例應(yīng)盡量少，減少制造勞動量和降低費用；2)各種專用零件和部件結(jié)構(gòu)形狀應(yīng)容易制造和測量，裝配和調(diào)試方便；3)便于夾具的維護和修理；(2)合理選擇裝配基準1)裝配基準應(yīng)該是夾具上一個獨立的基準表面或線，其它元件的位置只對此表面或線進行調(diào)整和修配；2)裝配基準一經(jīng)加工完畢，其位置和尺寸就不應(yīng)再變動。因此，那些在裝配過程中自身的位置和尺寸尚須調(diào)整或修配的表面或線不能作為裝配基準；(3)結(jié)構(gòu)的可調(diào)性經(jīng)常采用的是依靠螺栓緊固、銷釘定位的方式，調(diào)整和裝配夾具時，可對某一元件尺寸較方便地修磨。還可采用在元件與部件之間設(shè)置調(diào)整墊圈、調(diào)整墊片或調(diào)整套等來控制裝配尺寸，補償其它元件的誤差，提高夾具精度。(4)維修工藝性進行夾具設(shè)計時，應(yīng)考慮到維修方便的問題。(5)制造工裝夾具的材2.3夾具基本組成與設(shè)計特點機床夾具雖然可以分成各種不同的類型，但它們都由下列共同的基本部分組成。 2.3.1 定位裝置 a)b)圖 2-1 簡易鉆模夾具示例 1鉆套 2鉆模板 3夾具體 4支承板 5圓柱銷 6開口墊圈 7螺母 8螺桿 9菱形銷 用于確定工件在夾具中的正確位置，它由各種定位元件構(gòu)成。如圖 2-1 后蓋鉆徑向孔夾具中的圓柱銷 5 、菱形銷 9 和支承板 4 都是定位元件，它們使工件在夾具中占據(jù)正確位置。 2.3.2 夾緊裝置 夾緊裝置用于保持工件在夾具中的正確位置，保證工件在加工過程中受到外力（如切削力、重力、慣性力）作用時，已經(jīng)占據(jù)的正確位置不被破壞。如圖 9-1 所示鉆床夾具中的開口墊圈 6 是夾緊元件，與螺桿 8、螺母 7 一起組成夾緊裝置。2.3.3 對刀、導(dǎo)向元件用于確定刀具相對于夾具的正確位置和引導(dǎo)刀具進行加工。其中，對刀元件是在夾具中起對刀作用的零部件，如銑床夾具上的對刀塊、塞尺等。導(dǎo)向元件是在夾具中起對刀和引導(dǎo)刀具作用的零部件。如圖 2-1 所示的鉆床夾具中的鉆套 1 是導(dǎo)向元件。2.3.4 夾具體用于連接夾具上各個元件或裝置，使之成為一個整體，并與機床的有關(guān)部位相連接，是機床夾具的基礎(chǔ)件。如圖 1-1 所示鉆床夾具的夾具體 3 將夾具的所有元件連接成一個整體。2.3.5 連接元件確定夾具在機床上正確位置的元件如定位鍵、定位銷及緊固螺栓等。2.3.6 元件和裝置根據(jù)夾具上特殊需要而設(shè)置的裝置和元件，如（ 1 ） 分度裝置加工一定規(guī)律分布的多個表面；（ 2 ） 上下料裝置為方便輸送工件，如輸送墊鐵等（ 3 ） 吊裝元件對于大型夾具，應(yīng)設(shè)置吊裝元件，如吊環(huán)螺釘?shù)?；?4 ） 工件的頂出裝置（或讓刀裝置）加工箱體類零件多層壁上的孔。2.4六點定位原理的應(yīng)用在實際生產(chǎn)中，應(yīng)用六點定位原理析工件在夾具中的定位問題時，常有以下幾種情況：2.4.1 完全定位 工件的六個自由度都被限制的定位稱為完全定位。如長方體工件銑不通槽需要限制工件的六個自由度，應(yīng)該采用完全定位。2.4.2 不完全定位 工件被限制的自由度少于六個，但能保證加工要求的定位稱為不完全定位。這種定位有兩種情況：一種是由于工件的幾何形狀特點，限制工件的某些自由度沒有意義，有時也無法限制，如光軸的繞軸線旋轉(zhuǎn)自由度。另一種情況是，工件的某些自由度不限制并不影響加工要求。如圖 9-4 加工通槽的例子，工件的位移自由度 并不影響通槽的加工要求。2.4.3 欠定位 按照加工要求應(yīng)該限制的自由度沒有被限制的定位稱為欠定位，或定位不足。在確定工件在夾具中的定位方案時，欠定位是不允許出現(xiàn)的。2.4.4 過定位 工件的一個或幾個自由度被不同的定位支承點重復(fù)限制的定位稱為過定位。 在設(shè)計夾具時，是否允許過定位，應(yīng)根據(jù)工件的不同定位情況進行分析。如圖2-2a 所示為插齒時常用的夾具。工件 3 （齒坯）以內(nèi)孔在芯軸 1 上定位，限制工件的 、 、 、 四個自由度，又以端面在支承凸臺 2 上定位，限制工件的 、 、 三個自由度， 、 被重復(fù)限制，屬于過定位。實際上，齒坯孔與端面的垂直度誤差是不可避免的，工件的定位將如圖 2-2b 所示，這時齒坯端面與凸臺只有一點接觸，夾緊后，造成工件和定位元件（芯軸 1 ）的彎曲變形。如果齒坯孔與端面的垂直度很高，可認為是可用過定位。 避免過定位的措施是改變定位裝置的結(jié)構(gòu)，如將長圓柱銷改為短圓柱銷，去掉重復(fù)限制 、 的兩個支承點，或?qū)⒋笾С邪甯臑樾≈С邪寤蚋又С?，如圖2 -2c 所示，使用球面墊圈，去掉重復(fù)限制 、 的兩個支承點。顯然夾具的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度加大了。從上述工件定位實例可知，若工件定位時出現(xiàn)過定位現(xiàn)象，可能產(chǎn)生以下不良后果：（ 1 ）定位不穩(wěn)定，增加了同批工件在夾具中位置的不一致性； a） b） c） 圖 2-2 齒輪齒形加工常用定位方式及其夾具 1 芯軸 2 支承凸臺 3 工件 4 壓板 （ 2 ）增加工件和夾具定位元件的夾緊變形于；（ 3 ）導(dǎo)致部分工件不能順利與定位元件配合，造成干涉。 在實際應(yīng)用中，應(yīng)當根據(jù)具體情況，采取如下措施，消除或減少過定位帶來的不良后果：（ 1 ）提高工件定位基準之間及定位元件工作表面之間的位置精度，減小過定位對加工精度的影響，使不可用過定位變?yōu)榭捎眠^定位；（ 2 ）改變定位方案，避免過定位。消除重復(fù)限制自由度的支承或?qū)⑵渲心硞€支承改為輔助支承（或浮動支承）；改變定位元件的結(jié)構(gòu)，如圓柱銷改為菱形銷、長銷改為短銷等；（ 3 ）有些情況下，過定位是允許的，也是必要的；有時甚至是不可避免的。對于剛性差的薄壁件、細長桿件或用已加工過的大平面作為工件定位基準時，為減小切削力造成工件和夾具定位元件的變形，確保加工中定位穩(wěn)定，常常采用過定位。例如， 在車床上車削細長軸時，往往采用前后頂尖和中心架（或跟刀架）定位。3 活塞銷孔夾具設(shè)計3.1 活塞銷孔的工藝分析金剛鏜床的鏜刀位于鏜桿上，可以左右移動對內(nèi)孔的加工，上下移動可以對內(nèi)孔的對刀后進行加工?；钊筒牧鲜呛辖饎?0crmo，主要加工面有：1.110外圓孔面a；2.r193外圓弧面b； 3.27h6內(nèi)圓孔面c；4. 上端面d；5. 內(nèi)孔錐度面e，內(nèi)圓孔84面h。當生產(chǎn)批量不同時，活塞的工藝過程和所用的夾具都有所不同。本工序主要是對內(nèi)孔的加工，考慮到活塞銷孔的精度問題我用的夾具一定要符合要求，同時考慮到高效問題，本工序主要加工活塞銷孔。 3.2工藝分析活塞的二維模型如圖3.1所示，三維模型如圖3.2所示。圖3.1 活塞零件圖圖3.2 活塞的三維模型一個好的結(jié)構(gòu)不但要達到設(shè)計要求，而且要有好的機械加工工藝性，也就是要有加工的可能性，要便與加工，要能夠保證加工質(zhì)量，同時使加工的勞動量最小。而設(shè)計和工藝是密切相關(guān)的，設(shè)計者要考慮加工工藝，工藝師要考慮如何從工藝上保證設(shè)計的要求13。3.3活塞銷孔的技術(shù)要求1)活塞以銷孔為主要的加加工表面，粗糙度要求ra=0.4，與上端面的平行度公差為0.04，內(nèi)孔的圓度公差為0.02；2)活塞的外表面粗糙度要求ra=1.6，圓度公差為0.02；3)活塞的上端面粗糙度為ra=1.6 。3.4確定活塞銷孔的加工方案3.4.1加工方案的擬定在保證零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技術(shù)條件下，考慮到經(jīng)濟效果和降低生產(chǎn)成本，我們設(shè)計出兩種：表3.1 加工方案的比較工序號方案方案工序內(nèi)容定位基準和夾緊工序內(nèi)容定位基準和夾緊010車內(nèi)孔錐度面e，內(nèi)圓孔面h和粗車上端面db上面定位，a面夾緊粗車a面，b端面上端面d定位，e面夾緊020粗車a面，b端面上端面d定位，e面夾緊車內(nèi)孔錐度面e，內(nèi)圓孔面h和粗精車上端面db上面定位，a面夾緊030精車d面、，并進行去毛刺b面定位，a面夾緊精車a面，b端面并進行去毛刺上端面d定位，e面夾緊040精車a面，b端面上端面d定位，e面夾緊鉆孔c面d面進行定位，a面進行夾緊050鉆孔c面d面進行定位，a面進行夾緊粗鏜、金剛鏜c面b面c端面進行定位，a面進行夾緊060粗鏜、金剛鏜c面b面c端面進行定位，a面進行夾緊倒角、去毛刺070倒角、去毛刺檢驗080檢驗3.4.2最優(yōu)方案的確定符合可以提高定位和加工精度粗精；符合加工分開的原則，且適合中小批量的加工；充分考慮到工人加工時可避免劃傷手，更適合加工，方案和方案比較發(fā)現(xiàn)，方案和方案比較發(fā)現(xiàn)兩個在加工過程中方案比較更好，所以我以第二案為主要加工工件。3.5 活塞銷孔加工余量的確定3.5.1毛坯的工藝要求 車床轉(zhuǎn)盤的毛坯為鑄造件，且對毛坯的結(jié)構(gòu)工藝有一定的要求，其材料是合金剛，生產(chǎn)類型為中批量生產(chǎn)，具體要求如下：1)鑄件的壁厚要均勻，不應(yīng)有較大的截面變化；2)鑄件的選材要合理，以便于鑄造；3)要設(shè)計合理的起模斜度，便于起模；4)鑄件要有圓角，不得出現(xiàn)尖角棱角等；3.5.2活塞銷孔的加工余量的確定根據(jù)工序要求，活塞銷孔的加工分為粗鏜、精鏜兩道工序完成，其中各工步的加工余量計算如下：a. 粗車a面，b端面根據(jù)工序要求，車端面f和a面的計算為粗車工序完成，其中各工步的加工余量計算如下：粗車：由參考文獻5表3.2-23。其余量值規(guī)定為2.53.5mm，現(xiàn)取為2.0mm。查表的尺寸公差為0.82。b. 車內(nèi)孔錐度面e，內(nèi)圓孔面h和粗精車上端面d，并進行去毛刺根據(jù)工序要求，d面的加工分為粗車、精車兩道工序完成，其中各工步的加工余量計算如下：粗車：由參考文獻6表2-6和表3-19。其余量值規(guī)定為2.5-3.5mm，現(xiàn)取為2.5mm。精車：由參考文獻6表2-6和表3-17。其余量值規(guī)定為1.5mm。 所以經(jīng)計算：h面毛坯最小尺寸為：79mm c. 精車a面，b端面并進行去毛刺精車a面：由參考文獻7表2.3-23，其余量值規(guī)定為1.0，尺寸公差為1.7。所以經(jīng)計算：a 面的毛坯的尺寸為：116 mm；尾座的長度為：141 mmd. 鉆孔a面的偏差和加工余量的確定鉆孔的真徑為23mme. 粗鏜、金剛鏜c面粗鏜：精度等級為it=12，表面粗糙度為ra=15m，尺寸偏差是0.21mm。金剛鏜：精度等級為it=6，表面粗糙度為ra=0.8m，尺寸偏差是0.02各工序的工序余量如下：粗鏜：27h7孔，參照7機械加工工藝手冊表2.3-48,其余量值為；精鏜：27h7孔，參照7機械加工工藝手冊表2.3-48,其余量值為；所以經(jīng)計算53h6孔的尺寸分別為：基本尺寸為：27-（1.2+2+0.8）=23mm最大尺寸為：23+0.025=23.025mm最小尺寸為: 3-0=23mm3.6金剛鏜床活塞銷孔的夾具設(shè)計根據(jù)任務(wù)書中的要求，需設(shè)計金剛鏜床活塞銷孔夾具。3.6.1銑夾具設(shè)計a.定位基準的選擇有零件圖可知，鏜活塞銷孔時，由于對活塞軸線垂真度要求，所以，工件應(yīng)以活塞銷孔為主要的定位面，活塞底平面第二定位面，共限制工件的5個自由度。這種定位方法屬于不完全定位，之所以采用這種方法來定位，是因為在沿著加工方向上沒有尺寸要求，故只需限制工件的5個自由度，對工件的加工精度無影響。其次，由于該夾具可設(shè)計成批量生產(chǎn)的家具，故采用這種定位方法便于加工。b.切削力和夾緊力的計算(1)切削力計算：首先選擇切削所用的刀具，根據(jù)要求，選擇刀具為金剛石。刀具有關(guān)參數(shù)如下： 由參考文獻機床夾具設(shè)計手冊，可得鏜削加工的切削力計算公式： （3.1）由參考文獻機床夾具設(shè)計手冊得：cp=300對于合金剛： （3.2）取 ， 即所以 fc=300263-1.1600.981=658.2(n)垂直切削力 ：fcn=0.9fc=592.4(n) （3.3）背向力：fp=0.6fc=394.9(n)(2)夾緊力計算：夾緊力的計算公式為：式中：夾緊力w理論夾緊力k安全系數(shù)安全系數(shù)k可按下式計算，由（3.4）有：式 （3.4）式中：為各種因素的安全系數(shù)，見機床夾具設(shè)計手冊表可得： 式中：為各種因素的安全系數(shù)，見機床夾具設(shè)計手冊表可得： 所以 （3.5） wk=kfnc=2.25592.38=1332.9(n) （3.6） wk=kfp=2.25394.9=888.5(n) （3.7）取最大值為經(jīng)計算，所需的夾緊力并不大，但是考慮到裝夾方便快速，我們用液壓半裝置，這樣繼可省去工人的勞動力，又可提高生產(chǎn)效率。夾緊力按以下公式計算，： （3.8）式中參數(shù)由參考文獻16機床夾具設(shè)計手冊可查得： 其中： 計算得夾緊力：由表得：原動力計算公式 （3.9）即： （3.10）由上述計算可知：故夾緊力滿足要求。c.誤差分析：該夾具以定位板為主要的定位方式，為了滿足公差要求，必須使加工誤差小于其形位公差：與機床夾具有關(guān)的加工誤差，一般可用下式表示： （3.13）由參考文獻機床夾具設(shè)計手冊可得：平面定位板的定位誤差 ：夾緊誤差 ： （3.14）其中接觸變形位移值： （3.15）磨損造成的加工誤差：通常不超過夾具相對刀具位置誤差：取誤差總和為 滿足加工要求。d. 夾具使用操作簡介本夾具用于轉(zhuǎn)盤中批生產(chǎn)生產(chǎn)工藝的工序，鏜削活塞銷孔夾具可一次安裝一個工件。工件以銷孔為主要的定位基準，低面為第二定位基準，共限制5個自由度。夾具采用手動螺旋夾緊機構(gòu)來夾緊工件。安裝工件時，先取下塞環(huán)把工件從夾具的上方放入夾具，定位銷上面預(yù)定位主要定位是活塞銷孔和鏜桿上的定位銷準確定位。夾緊是先把塞環(huán)按上，通過液壓使活塞夾緊；松緊時也是通過液壓松。4 法蘭夾具設(shè)計4.1 法蘭的工藝分析法蘭的從毛坯到半成品工件，考慮到精度問題，它是用數(shù)控車床和鏜床加工而成，工件的材料是40crmo采用鍛打，主要加工面有：1.53h6內(nèi)圓孔面a；2.61h6內(nèi)圓孔面b； 3.72h6外圓孔面c；4. 97h6外圓孔面d；5. 119h7e外圓孔面53h6端面f，61h6端面h等。當生產(chǎn)批量不同時，法蘭的工藝過程和所用的夾具都有所不同。4.2工藝分析法蘭的二維模型如圖4.1所示，三維模型如圖4.2所示。圖4.1 法蘭的二維模型圖4.2 法蘭的三維模型一個好的結(jié)構(gòu)不但要達到設(shè)計要求，而且要有好的機械加工工藝性，也就是要有加工的可能性，要便與加工，要能夠保證加工質(zhì)量，同時使加工的勞動量最小。而設(shè)計和工藝是密切相關(guān)的，設(shè)計者要考慮加工工藝，工藝師要考慮如何從工藝上保證設(shè)計的要求13。4.3法蘭的技術(shù)要求1)法蘭的內(nèi)孔為主要的加工表面，粗糙度要求ra=0.8，與底面的垂直度公差為0.02； 2)車72h6外圓面，97h6外圓孔面d； 119h7外圓孔面，粗糙度要求ra=1.6，與內(nèi)孔的圓度公差為0.02；3)加工69mm兩端面，粗糙度為ra=3.2；4)加工119mm側(cè)面，粗糙度為ra=3.2。4.4確定各表面的加工方案4.4.1加工方案的擬定在保證零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技術(shù)條件下，考慮到經(jīng)濟效果和降低生產(chǎn)成本，現(xiàn)擬定兩個加工工藝方案，見下表4.1。4.4.2最優(yōu)方案的確定符合可以提高定位和加工精度粗精；符合加工分開的原則，且適合中小批量的加工；充分考慮到工人加工時可避免劃傷手，更適合加工，方案和方案比較發(fā)現(xiàn)，兩個在加工過程中都是可行的，所以二者任選其一。我以第一案為主要加工工件。表4.1 加工方案的比較工序號方案方案工序內(nèi)容定位基準和夾緊工序內(nèi)容定位基準和夾緊010鉆孔a面h面定位，e面夾緊鉆孔a面h面定位，e面夾緊020粗車a面，f端面h面定位，e面夾緊粗車b面、c面、d面、e面、h面f面定位，a面夾緊030粗、精車b面、c面、d面、e面、h面，并進行去毛刺f面定位，a面夾緊粗、精車a面，f端面，并進行去毛刺h面e端面進行定位，b面進行夾緊040精車a面，f端面，并進行去毛刺h面e端面進行定位，b面進行夾緊粗、精車b面、c面、d面、e面、h面，f端面，并進行去毛刺f面定位，a面夾緊050粗鏜、金剛鏜a面h面e端面進行定位，b面進行夾緊粗鏜、金剛鏜b面h面e端面進行定位，b面進行夾緊060 粗鏜、金剛鏜b面f面定位，a面夾緊粗鏜、金剛鏜a面h面e端面進行定位，b面進行夾緊070倒角去毛刺倒角去毛刺080 檢驗檢驗4.5 法蘭各工序加工余量和毛坯尺寸的確定4.5.1 毛坯的工藝要求法蘭的毛坯為鍛件，且對毛坯的結(jié)構(gòu)工藝有一定的要求，其材料是40crmo，生產(chǎn)類型為中批量生產(chǎn)，具體要求如下：1)鍛件的壁厚要均勻，不應(yīng)有較大的截面變化；2)鍛件的選材要合理，以便于鑄造；3)要設(shè)計合理的起模斜度，便于起模；4)鍛件要有圓角，不得出現(xiàn)尖角棱角等。4.5.2 法蘭的加工余量及毛坯尺寸的確定a. 鉆孔a面的偏差和加工余量的確定根據(jù)工序要求，鉆孔a面一道工序完成，其工步的加工余量計算如下：由參考文獻7表2.3-23，所以經(jīng)計算：毛坯的名義尺寸為：毛坯最小尺寸為：40-1=39毛坯最大尺寸為：40+1=41b. 粗車a面，f端的計算根據(jù)工序要求，車端面f和a面的計算為粗車工序完成，其中各工步的加工余量計算如下：粗車：由參考文獻5表3.2-23。其余量值規(guī)定為4.04.5mm，現(xiàn)取為4.0mm。查表的尺寸公差為0.82mm. 毛坯的名義尺寸為：45-4=40mm毛坯最小尺寸為：49-0.7=39.3mm毛坯最大尺寸為：49+0.7=40.7mmc. 粗、精車b面、c面、d面、e面、h面，并進行去毛刺根據(jù)工序要求，b面、c面、d面、e面、h面的加工分為粗車、精車兩道工序完成，其中各工步的加工余量計算如下：粗車：由參考文獻6表2-6和表3-19。其余量值規(guī)定為2.5-3.5mm，現(xiàn)取為2.5mm。精車：由參考文獻6表2-6和表3-17。其余量值規(guī)定為1.5mm。 所以經(jīng)計算：b面毛坯最小尺寸為：57.3mm毛坯最大尺寸為58.7mmc面d面、e面、h面毛坯為：99mm d. 精車a面，f端面并進行去毛刺精車a面：由參考文獻7表2.3-23，其余量值規(guī)定為1.0，尺寸公差為1.7。所以經(jīng)計算： 毛坯的名義尺寸為：51毛坯最小尺寸為：50.85毛坯最大尺寸為：51.15 e. (1)鏜53孔粗鏜：精度等級為it=12，表面粗糙度為ra=15m，尺寸偏差是0.21mm。金剛鏜：精度等級為it=6，表面粗糙度為ra=0.8m，尺寸偏差是0.025mm。各工序的工序余量如下：粗鏜：53h7孔，參照7機械加工工藝手冊表2.3-48,其余量值為；精鏜：53h7孔，參照7機械加工工藝手冊表2.3-48,其余量值為；所以經(jīng)計算53h6孔的尺寸分別為：基本尺寸為：53-（1.2+2+0.8）=49最大尺寸為：31+0.025=49.025最小尺寸為;31-0=494.6法蘭夾具設(shè)計根據(jù)任務(wù)書中的要求，需設(shè)計鏜床夾具。4.7銑夾具設(shè)計a.定位基準的選擇有零件圖可知，金剛鏜加工孔時，由于對底面有垂直度要求對孔有圓度的要求，所以，工件應(yīng)以f面為主要的定位面，孔面a第二定位面，共限制工件的5個自由度。這種定位方法屬于不完全定位，之所以采用這種方法來定位，是因為在沿著軸線方向上旋轉(zhuǎn)沒有尺寸要求，故只需限制工件的5個自由度，對工件的加工精度無影響。其次，由于該夾具可設(shè)計成批量生產(chǎn)的家具，故采用這種定位方法便于加工。b.切削力和夾緊力的計算(1)切削力計算：首先選擇切削所用的刀具，根據(jù)要求，選擇刀具為pcd。刀具有關(guān)參數(shù)如下： 由參考文獻機床夾具設(shè)計手冊，可得鏜削加工的切削力計算公式： （4.1）由參考文獻機床夾具設(shè)計手冊得：cp=300 對于合金剛： （4.2）取hb=276， 即所以 fc=300263-1.1600.981=658.2垂直切削力 ：fcn=0.9fc=592.4(n) （4.3）背向力：fp=0.6fc=394.9(n) (2)夾緊力計算：夾緊力的計算公式為：式中：夾緊力w理論夾緊力k安全系數(shù)安全系數(shù)k可按下式計算，由（4.4）有：式 （4.4）式中：為各種因素的安全系數(shù)，見機床夾具設(shè)計手冊表可得： 式中：為各種因素的安全系數(shù)，見機床夾具設(shè)計手冊表可得： 所以 （4.5） wk=k*fnc=2.25592.38=1332.9(n) （4.6） wk=k*fp=2.25394.9=888.5(n) （4.7）取最大值為 wk=1456.8(n)但是考慮到裝夾方便快速，我們用液壓半裝置，這樣繼可省去工人的勞動力，又可提高生產(chǎn)效率。c.誤差分析：該夾具以定位板為主要的定位方式，為了滿足公差要求，必須使加工誤差小于其形位公差：與機床夾具有關(guān)的加工誤差，一般可用下式表示： （3.13）由參考文獻機床夾具設(shè)計手冊可得：平面定位板的定位誤差 ：夾緊誤差 ： （3.14）其中接觸變形位移值： （3.15）磨損造成的加工誤差：通常不超過夾具相對刀具位置誤差：取誤差總和為 滿足加工要求。d.夾具使用操作簡介本夾具用于法蘭的中批生產(chǎn)生產(chǎn)工藝的工序鏜削內(nèi)孔，夾具可一次安裝一個工件。工件以a面為主要的定位基準，f面為第二定位基準，共限制5個自由度。夾具采用氣動液性塑料夾緊機構(gòu)來夾緊工件。安裝工件時，先卸液將工件從夾具的上方放入夾具，使主定位面靠在薄壁套筒上,啟動液壓就可以把工件夾緊。5 尾座夾具設(shè)計5.1尾座的工藝分析尾座的從毛坯到半成品工件，考慮到精度問題，它是用數(shù)控銑床和鏜床加工而成，工件的材料是ht20-40灰鑄鐵，主要加工面有：1.尾座體底面a；2.尾座頭面b； 3.尾座體尾面c；4. 36內(nèi)圓孔面d。非加工面e為夾緊用，當生產(chǎn)批量不同時，法蘭的工藝過程和所用的夾具都有所不同。5.2工藝分析圖5.1尾座的零件圖和三維模型如圖5. 2所示。圖5.1 尾座的二維模型西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文)圖5.2 尾座的三維模型一個好的結(jié)構(gòu)不但要達到設(shè)計要求，而且要有好的機械加工工藝性，也就是要有加工的可能性，要便與加工，要能夠保證加工質(zhì)量，同時使加工的勞動量最小。而設(shè)計和工藝是密切相關(guān)的，設(shè)計者要考慮加工工藝，工藝師要考慮如何從工藝上保證設(shè)計的要求13。5.3尾座的技術(shù)要求1)尾座的內(nèi)孔為主要的加工表面，粗糙度要求ra=0.8，與尾座底面的平行度公差為0.02,與尾座頭的垂直度為0.02；2)尾座的底面也是主要加式表面,粗糙度要求ra=1.6。 5.4確定各表面的加工方案5.4.1加工方案的擬定 在保證零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技術(shù)條件下，考慮到經(jīng)濟效果和降低生產(chǎn)成本，現(xiàn)擬定兩個加工工藝方案，見表5.1。表5.1 加工方案的比較方案方案工序內(nèi)容定位基準和夾緊工序內(nèi)容定位基準和夾緊010粗銑尾頭b面c面定位，e面夾緊粗精銑尾頭b面c面定位，e面夾緊020粗銑尾座體c面，c面定位，e面夾緊粗精銑尾座體c面，c面定位，e面夾緊030粗、精銑a面e面定位，b、c面夾緊粗、精銑a面h面e端面進行定位，b面進行夾緊040粗、精銑v型槽e面定位，b、c面夾緊粗、精銑v型槽e面定位，b、c面夾緊050鉆d面孔a面進行