论文-气门摇臂轴支座加工工艺及夹具设计

XXX 学校气门摇臂轴支座加工工艺及夹具设计所 在 学 院专 业班 级姓 名学 号指 导 老 师2016 年 月 日第三章 工艺规程设计0摘 要气门摇臂支座结构简单，制造方便，具有连接牢靠、耐压能力高。我国正处于经济发展的关键时期，制造技术是我们的薄弱环节，加工还是比较低效耗能。夹具系统是制造系统非常重要的组成部分，要求加工对象及安装对象迅速、准确地定位和固定。加工过程中夹具起到举足轻重作用，夹具能提高生产效率、保证加工精度、减轻劳动强度等。本文主要围绕气门摇臂支座的数控加工及主要工序工装设计为中心，介绍了气门摇臂轴支座的作用，对气门摇臂支座进行加工工艺分析，确定毛坯尺寸，根据工艺对零件加工设计及夹具设计方案进行分析和选择。选定方案后确定夹具夹紧力及定位方式，最后完成夹具总体设计。关键词：气门摇臂支座，加工工艺，夹具设计ABSTRACTValve rocker arm bearing has simple structure, easy to manufacture, has a secure connection, high compression capacity. Our country is in a critical period of economic development, the manufacturing technology is our weak links, processing or ineffective energy consumption. Fixture system is a very important part of manufacturing system, processing object and the object quickly and accurately positioning and fixed installation. Fixture plays important role in the processing, fixture can improve production efficiency, ensure the machining accuracy, reduce labor intensity, etc.his article mainly around the valve rocker arm bearing of nc machining and main process equipment design as the center, this paper introduces the valve rocker arm shaft bearing, the effect of process analysis was carried out on the valve rocker arm bearing, determine the blank dimensions, according to the process analysis of parts processing design and fixture design and choice. Selected solution after certain fixture clamping force and localization way, finally complete the fixture design as a whole.Key words：valve rocker arm bearing, processing technology and fixture design第三章 工艺规程设计2目录摘 要 .1ABSTRACT 2目录 .31 前言 I1.1 课题来源及意义 I1.2 论文主要内容 I2 零件的分析 .12.1 零件的作用 12.2 零件的工艺分析 13 工艺规程设计 .23.1 确定毛坯 .23.2 工艺路线的拟定 .33.3 机床的选择 .43.4 刀具选择 .43.5 量具选择 .53.6 工序尺寸确定 53.7 确定切削用量及基本工时 .54 夹具设计 .124.1 夹具体要求 .124.1 定位基准的选择 .124.2 定位误差分析 .124.3 夹紧装置的设计 .134.4 切削力及夹紧力的计算 .144.4.1 切削力的计算 144.4.2 夹紧力的确定 144.4.3 液压缸的选择 154.5 校验夹紧元件的强度 .164.6 液压控制回路设计 .175 结论 .19第三章 工艺规程设计1 前言1.1 课题来源及意义本次毕业设计课题来源于生产。气门摇臂支座的数控加工及保证相应的位置精度。在加工设计过程中，为了降低零件的制造成本，应尽可能减少装夹次数，使用专用夹具以缩短加工时间。在对零件加工之前，需对被加工零件孔的分布情况及所要达到的要求进行分析，如零件各部位尺寸、材料、形状、硬度及加工精度和表面粗糙度等内容。接下来是总体方案的设计，总体方案设计的具体工作是编制“三图一卡”，即绘制被加工零件工序图，加工示意图，机床尺寸联系图，编制生产率计算卡。最后，就是技术设计和工作设计。技术设计就是根据总体设计已经确定的“三图一卡”，设计夹具等部件正式总图；工作设计即绘制各个专用部件的施工图样，编制各零部件明细表。夹具设计是数控机床设计中的重要部分，夹具设计的合理与否，直接影响到被加工零件的加工精度等参数。首先确定工件的定位方式，然后进行误差分析，确定夹紧方式，夹紧力的计算，对夹具的主要零件进行结构设计。在夹具设计中，设计的主要思路是采用“一面两销”的定位方法，和液压夹紧机构，这样设计主要是为了钻、镗孔时的准确定位和高效率的生产要求。液压夹紧方式解决了手动夹紧时夹紧力不一致、误差大、精度低、工人劳动强度大等缺点。在机械制造业中，数控加工技术已经越来越受到重视。随着计算机技术为主流的现代科技技术发展和市场产品竞争的加剧，传统的机械制造技术很难满足现代产品多样化的发展和日新月异的换代速度。面对多品种小批量生产比重的加大，产品交货质量和成本要求的提高，要求现代的制造技术具有很高的柔性。如何能增强机械制造业对外界因素的适应能力以及产品适应市场的变化能力，就需要我们能利用现代数控技术的灵活性，最大限度的应用于机械制造行业。将机械设备的功能、效率、可靠性和产品质量提高到一个新的水平，从而满足现代市场的竞争需求。夹具系统是制造系统非常重要的组成部分，要求加工对象及安装对象迅速、准确地定位和固定。加工过程中夹具起到举足轻重作用，夹具能提高生产效率、保证加工精度、减轻劳动强度等具有重要意义。1.2 论文主要内容本文主要围绕气门摇臂支座的数控加工工艺及主要工序工装设计为中心，通过加I工形式的分析，对气门摇臂支座进行加工工艺分析，根据工艺对零件加工设计及夹具设计第三章 工艺规程设计方案进行分析和选择。选定方案后确定夹具夹紧力及定位方式，最后完成夹具总体设计。主要内容：根据气门摇臂支座的结构形式，对加工工艺机械分析； 1根据对=加工工艺分析，对夹具设计方案进行分析和选择； 2根据方案的确定对夹具整体设计。 3第三章 工艺规程设计02 零件的分析2.1 零件的作用本气门摇臂轴支座为 1105 型柴油机中与摇臂结合部。其中。 mm 孔内装一1.032个减压轴，用于降低汽缸内压力，便于启动柴油机，通过 mm 小孔用 M18 螺杆与汽缸相连，实现减压，两孔间距 mm， mm 孔装摇臂轴，轴两端各安装05.12027.36一进、排气气门摇臂，可以保证减压轴在摇臂上打开气门。2.2 零件的工艺分析零件加工表面分两种，主要是孔的加工，圆柱端面平面加工，详见附图，将气门摇臂轴支座图重新在 A3 图纸上作图。气门摇臂轴支座主要加工部分如下：1）孔加工气门摇臂轴支座共有 4 个孔要加工， mm 孔中心与底平面距离 mm，027.3603.48mm 孔中心与底面距离 96 0.05mm。其中 mm、 mm 孔加工要求较高，1.032. 1.032两孔中间距 mm，表面粗糙度 1.6，需精加工满足平行度要求。可直接钻出05.mm 小孔和 斜小孔。62） 面的加工气门摇臂轴支座需加工精度要求较高的平面为 2236 底面，需精加工，也是后续工序的精基准面，上端面要求不高，即可粗铣。 52 圆柱两端面粗铣， 56 圆柱两端粗糙度要求 3.2，要精铣。13 工艺规程设计3.1 确定毛坯1）毛坯的制造形式气门摇臂支座材料为 HT200，气门摇臂支座的体积较小、形状简单，其中外表面采用不去除材料方法获得粗糙度，根据选择毛坯应考虑的因素，气门摇臂支座零件为为成批的生产类型、大批量生产，零件毛坯采用砂型铸造。2）毛坯的设计由于生产类型为成批、大批生产，节约毛坯生产成本和机械加工成本，其中36、 32 孔需精加工，必须要留加工余量，因此孔不宜铸出，气门摇臂支座上小孔不铸造。根据金属加工工艺及工装设计一书中所述方法，确定加工余量：砂型铸造，公差等级：（CT79）查表 1 - 6，取 CT8加工余量等级：1113G 查表 1 - 8，取 G毛坯图如下图： 第三章 工艺规程设计23.2 工艺路线的拟定拟订工艺路线的内容除选择定位基准外，基面选择的正确与合理，还要选择各加工表面的加工方法，可以使加工质量得到保证，安排工序的先后顺序，确定加工设备，工艺装备等。工艺路线的的拟定要考虑使工件的几何形状精度，保证加工面与不加工面之间的位置要求或合理分配各加工面的余量，尺寸精度及位置精度等技术要求得到合理保证，成批生产还应考虑采用组合机床，专用夹具，工序集中，以提高效率，还应考虑加工的经济性。1） 选择加工方法：选择加工方法应该考虑各种加工方法的特点、加工精度、表面粗糙度及各种加工方法的经济性。分析气门摇臂支座，要加工的内容有端面和孔，气门摇臂支座为非回转体零件，端面加工选择铣削加工。底面 2236 采用粗铣精铣。 、 6 孔粗糙度 12.5，直2接钻孔即可， 圆柱端面粗糙度要求 12.5，无其他要求，和上端面 圆柱端面，26 2粗糙度 12.5，无其他要求，采用粗铣即可。 、 孔粗糙度要求 1.6，有平027.361.0行度要求，精度等级较高，采用钻扩铰孔即可满足要求。 圆柱 2 端面粗糙度8要求 3.2，圆跳动 0.1，需要采用粗铣精铣。2）加工顺序的拟定：粗铣削 圆柱端面，粗铣 3622 底面2：精铣 3622 底面。：粗铣 圆柱端面、 圆柱端面826：精铣 圆柱两端面2：钻孔 成：钻孔 至 ，钻 至027.361.0328：扩孔 至 ，扩 至 ，两侧倒角 1455.6.：精铰孔 、 成027.1.0：钻孔 6 成。：去锐边、毛刺。：终检、入库。根据上述分析，确定工艺路线为：3.粗铣底平面，其中上圆柱端面为定位面，铣尺寸 39mm 至 42mm。.粗铣圆柱上端面，其中底面为定位面。铣尺寸 39mm 至 39.5mm。. 粗铣 圆柱端面，且需要保证轴向尺寸 32mm，粗铣 圆柱两端面，铣尺26 28寸 mm 至 38mm。1037.精铣底平面，以上圆柱端面定位，保证尺寸 39mm。. 钻 小孔成。2.精铣 圆柱端面成，保证尺寸 mm81.037. 保证两孔中心距 mm，钻扩 铰 、 孔成，保证5.6027.361.0中心与底平面距离 mm， 中心与底平面距离 mm。02736241.02549. 、 两孔两端倒角 。027.1.034.钻孔 成。.去毛刺、锐边.终检，入库。3）机械加工余量：钻孔加工余量：孔 mm 钻扩铰余量：027.6钻孔： 3扩孔：至 2Z=1.8mm8.1铰孔： mm 2Z=0.2mm0276孔 mm 钻扩铰余量：1.钻孔： 4扩孔：至 2Z=1.8mm6.3铰孔： mm 2Z=0.2mm102、 两孔直接钻出3.3 机床的选择孔加工工序、，选择立式钻床 Z525，孔加工序 采用摇臂钻床 Z3025。加工工序、由于是批量生产，对加工效率要求较高，因此采用立式铣床采用端铣，机床型号为 X523.4 刀具选择1）铣削加工：选择错齿三面刃铣刀，刀具耐用度 100min，选取刀具直径 50mm，磨损量第三章 工艺规程设计40.5mm。2）钻削加工：钻孔 采用 d=6mm 锥柄麻花钻， 采用锥柄麻花钻直径 d=22mm，钻孔62采用 d=28mm 锥柄麻花钻，钻孔 采用 d=32mm 锥柄麻花钻。刀具磨钝标1.03 07.36准：后刀面磨损限度 0.50.8 工件材料为铸铁，刀具耐用度 2700 秒。扩孔 、027.36分别采用 d=35.6mm，d=32.6mm 锥柄扩孔钻。铰孔 、 分别选择1.02 027.361.0d=36mm，d=16mm 锥柄机用铰刀刀具耐用度 3600 秒。3.5 量具选择1）孔的量具：根据机械制造工艺设计简明手册查表可知，孔 ， =0.0018，选择分度值027.361u0.002 的比较仪 =0.0017，可以测量。孔 ， =0.009，分度值为 0.01 的内径百u1.021分尺 u=0.008，可以选用。其他小孔选择一般内径测量仪器。2）轴向尺寸量具：尺寸 mm、 mm、 mm、mm ，选择分度值 0.0105.605.4903.24.07的量程 100mm 的外径百分尺。其他尺寸量具选择分度值 0.02 的游标卡尺。3.6 工序尺寸确定确定工序尺寸的一般方法是由表面加工最后往前推。最后工序的尺寸按零件图上要求标注，当没有基准转换时，同一加工表面的工序尺寸只与工序或工步的加工余量有关。当工序基准不重合时，工序尺寸用尺寸链计算。3.7 确定切削用量及基本工时1）工序（粗铣底平面）切削用量及时间定额：本工序为粗铣，刀具直径 D=50mm，d=16mm ，齿数 Z=12，本工序余量 2 mm，刀具为错齿三面刃铣刀，一次走刀完成切削，即 =2mm，机床 X52K，主轴功率 7.5 千pa瓦。根据机械制造工艺设计手册表 3-28 可知，取 f =0.10mm/z，铣削宽度 =22mm。z ea铣刀耐用度 T=120min，工件材料为铸铁，确定切削速度 v ，每分进给量 v cfyzpuexpmvkfaTqdcvvv0式中 =18.9， =0.2， =0.1， =0.4 ， =0.1， =0.1， vcvq vuvp=0.10mm/z =1.0， =2， =22mm 带入式，zfvkpae5m/min12410.21059.8.04105. v= =790 r/mindvn选主轴转速 =750 r/min，则实际转速 v=117m/min，工作台每分进给量wn=0.1012750=900mm/min。MZf选择实际 ： =950mm/min，则 =0.105mm/z，校验机床功率： ZfMzf10vFpCccfffff Fwqueyzxvcknda其中 =30， =1.0， =0.65， =0.8， =0， =0.83 ， =0.63FcFxFyFqcFk带入公式， =46.8Ncv=2.18m/s 带入公式，得 =0.102 kwcp因此采用工序实际切削用量 =0.105mm/z， =950mm/min，n=750 r/min=12.5r/szfMZfv=2.18m/s时间定额：， mm， MZjFlT2136 )451250(.1 tgal p=5.5mm， =2mm，带入值。得： minl 46jT2） 工序粗铣上端面：刀具、机床与上工序相同，工序余量 2.5mm，一次走刀完成，即=2.5mm， =0.10mm/z， =22mm 带入公式：pazfeavyzpuexpmvkfaTqdcvv0=18.9， =0.2， =0.1， =0.4， =0.1， =0.1， =0.10mm/z vcvqx vpzf=1.0， =2.5， =22mm 带入式，kpaem/min1210.25.12098.0410. v= =770 r/mindvn选主轴转速 =750 r/min，则实际切削速度:v=117m/min，每分进给量：w=900mm/min，实际 =950mm/min， = =0.105 mm/zMZf MZfzf701295校验机床功率： 第三章 工艺规程设计610vFpCccfffff Fwqueyzxvcknda其中 =30， =1.0， =0.65， =0.8， =0， =0.83 ， =0.63FcFxFyFqcFk带入公式， =46.8Ncv=2.18m/s 带入公式，得 =0.102 kwcp因此采用工序实际切削用量 =0.105mm/z， =900mm/min，n=750 r/min=12.5r/szfMZfv=2.18m/s时间定额：， mm， =5.5mm 带入公式，MZjFlT21 451)250(.1 tgal p得 0.022 minj3）工序（粗铣 、 两圆柱两端面）切削用量及时间定额86粗铣 圆柱两端面的切削用量：28刀具、机床与上工序相同，工序余量 2.0mm，一次走刀完成，即=2.0mm， =0.10mm/z， =28mm 带入公式：pazfeavyzpuexpmvkfaTqdcvv0=18.9， =0.2， =0.1， =0.4 ， =0.1， =0.1， =0.10mm/z vcvqxyvpzf=1.0， =2.0mm， =28mm 带入式，kpaea120m/min1.04.1.0.15.0 22829v= =764r/mindvn5根据机械制造工艺设计简明手册表 4.2-36 可知，选主轴转速 =750 r/min，则实际wn切削速度:v=118m/min =2.18m/s, =900mm/min，实际MZf=950mm/min， = =0.105 mm/zMZfzf750129粗铣 圆柱两端面的切削用量:26刀具、机床与上工序相同，工序余量 2.5mm，一次走刀完成，即=2.5mm， =0.10mm/z， =26mm 带入公式：pazfeavyzpuexpmvkfTqdcvv07=18.9， =0.2， =0.1， =0.4 ， =0.1， =0.1， =0.10mm/z vcvqvxvyvuvpzf=1.0， =2.5mm， =26mm 带入式，kpaea119m/min1.04.1.0.15.0 226298v= =757r/mindvn5根据机械制造工艺设计简明手册表 4.2-36，选取主轴转速为 =750 r/min，实际切wn削速度:v=118m/min =2.18m/s，实际 =950mm/min， = =0.105 mm/zMZfzf750129工序时间定额:本工序加工面为两个圆柱的 4 个端面,时间为加工 4 个端面的和.mm， =7.5mm，带入公MZjFlT218l 451)2850(.1 tgal p式，得 0.04 min jmm， =6.5mm，带入Zjl212 6l )6(.21 tl p公式，得 0.037 minjT=0.077 min。21jjj由于每个圆柱要铣 2 个端面，时间是计算时间的 2 倍，总时间 =0.15min。jT4）工序 （精铣底平面）切削用量及时间定额:本工序为精铣，刀具直径 50mm，齿数 Z=12，选择刀具为高速钢三面刃铣刀，工序余量 0.5mm，一次走刀完成切削，即 =0.5mm，选取机床 X52K，主轴功率 7.5 千pa瓦。根据机械制造工艺设计简明手册表 3-28，取铣削宽度 =22mm ，f =0.10mm/z。eaz铣刀耐用度 T=100min，确定切削速度 v ，每分进给量 v cfyzpuexpmvkfaTqdvv0式中 =25， =0.1， =0.2， =0.4， =0.5， =0.1， =0.10mm/z， =1.0，vcvxvqyzfvk=2， =22mm 带入式，paem/min49120.25.01.04.5.1. v= =312 r/mindvn根据机械制造工艺设计简明手册表 4.2-36，选主轴转速 =300 r/min，则实际切削速wn度：V=47.1m/min。每分进给量： =0.1012300=360 mm/min，查表，实际MZf第三章 工艺规程设计8=375mm/min， =0.067mm/zMZf 375120zf工序时间定额：， mm， =5.5mm 带入公式，MZjFlT216 451)250(.1 tgal p得 =0.116 minj375.65）工序 （钻孔 ）切削用量及时间定额：根据机械制造工艺设计简明手册钻孔 mm，取 f=0.26 mm/r，v=0.30 m/s 由公式2= =8.68 r/s =521 r/mindvn1014.30选择转速 =545 r/min =9.08 r/s，实际切削速度：wv= = =0.31m/s0w0.89切削工时：mm， mm， 带入公式： =17.8 s =0.3min39l31l2l wjnflT216）工序 (精铣 圆柱两端面) 切削用量及时间定额:8本工序为精铣，刀具直径 50mm，齿数 Z=12，选择刀具为高速钢三面刃铣刀，本工序余量 0.5mm，一次走刀完成切削，即 =0.5mm，根据机械制造工艺设计简明手册pa表 3-28，铣削宽度 =28mm，取 f =0.10mm/z。铣刀耐用度 T=100min，确定切削速度eazv ，每分进给量 v 查表 3.27 公式cf vyzpuexpmvkfaTqdcvv0式中 =25， =0.2， =0.1， =0.4 ， =0.5， =0.1， =0.10mm/z， =1.0，vcvqvxyvzfvk=0.5， =28mm 带入式，paem/min43120.285.01.04.5.1. = =274r/mindvn根据机械制造工艺设计简明手册表 4.2-36，选主轴转速 =300 r/min，则实际切削速wn度：V=47.1m/min，每分进给量： =0.1012300=360 mm/min，实际MZf=375mm/min， =0.067mm/zMZf 375120zf工序时间定额：， mm， =6.5mmMZjFlT8 451)2850(.1 tgal p9带入公式，得 =0.097minjT3752.687）工序（钻、扩、铰孔 、 ）切削用量及时间定额：0.1.01）钻孔 至1.032根据机械制造工艺设计简明手册表 3-38，取 f=0.26 mm/r，取 v=0.30 m/s ，带入公式= =6.8 r/s=404 r/mindvn1014.30选择转速 =400r/min =6.6 r/s，则实际切削速度：wv= = =0.287 mm/r0w0.6扩孔至 31.6 钻孔 f=0.5 mm/r ，v=0.48 m/s ，= =9.7 r/s=582 r/mindvn18.154.3选择转速：=630r/min =10.5 r/sw实际切削速度：v= = =0.52 m/s10dn108.54.3铰孔 ：1.032根据机械制造工艺设计简明手册表 3-50，f=1.8mm/r，v=0.13m/s 带入：= =2.58r/s=155r/min。dvn164.3选择转速 =125r/min。实际速度： v=0.106m/s。w时间定额： s2.16.20311 wjnflTs7.45.2j3.8 s168.213wjnfl=19.7 20 s3jjjj TT钻 至027.36根据机械制造工艺设计简明手册表 3-38，取 f=0.26 mm/r 取 v=0.30 m/s 带入公式：= =5.95r/s=357 r/mindvn10164.30取机床实际转速： =400m/min，则实际切削速度：v=0.32 m/s ，扩孔至 17.8w 第三章 工艺规程设计10f=0.5 mm/r ，v=0.48 m/s ，带入公式：= =8.6 r/s=516r /mindvn108.174.30取机床实际转速：n=630 r/min=10.5r/s实际切削速度：v= =0.599m/s108.74.35铰孔 027.36根据机械制造工艺设计简明手册表 3-50，f=1.8mm/r，v=0.13m/s 带入= =2.3 r/s=138 r/min。dvn10184.3取机床实际转速：n=125 r/min=2.08r/s实际速度：v=0.11m/s时间定额： 26 s6.203711wjnflT8.7s5.2j1.3 s18.4213wjnfl=36 s3jjjj TT工序总时间定额： 56 s1minj8）工序 （钻孔 ）切削用量及时间定额：3根据机械制造工艺设计简明手册表 3-38，取 f=0.18 mm/r 取 v=0.15 m/s 带入公式：= =16r/s=960r/mindvn1034.150取机床实际转速：n=960 r/min。切削工时：mm， mm， 带入公式：8.14l8.1l02l= =5.8 swjnfT26.0411第四章 夹具设计124 夹具设计4.1 夹具体要求气门摇臂轴支座生产类型为大批生产，考虑生产效率，保证加工质量，降低劳动强度，因此需要设计专用夹具。设计选择设计工序 钻扩铰孔 、 的夹具。该工序加工的精度027.361.0要求较高，粗糙度要求 1.6，平行度要求 0.05。工序基准为底平面。需要保证的尺寸要求：保证孔 中心与底面距离 mm，孔 中心与底面距离027.36.481.03mm。两孔中心距 mm。夹具设计应首先满足这些要求，并保证较高的05.985.生产效率，还应考虑夹具零件制造的工艺性和生产经济性，加工过程中夹具的操作应方便，定位夹紧稳定可靠，夹具体应具有较好的刚性。4.1 定位基准的选择为保证加工质量，选择底面作为基准，定位面为环行突台面，限制 3 个自由度，孔采用定位销定位，由于通过孔夹紧，定位销与夹紧件拉杆做成整体。限制 2 个自由度，还有一个绕孔轴线旋转自由度，采用一个可调支承，支承于 圆柱端面，除限6制自由度达到完全定位外，还能提高夹具系统刚性。定位面板下图 4-1：图 4.1 定位面板4.2 定位误差分析定位误差是指由于定位不准引起的某一工序的尺寸或位置精度要求方面的加工误差。对夹具设计中采用的定位方案，只要可能产生的定位误差小于工件相应尺寸或位置公差的三分之一，或满足 装夹+ 对定+ 过程 T，即可认为定位方案符合加工要求。13对于本次设计的夹具，需要保证的尺寸要求：保证孔 中心与底面距离027.36mm，孔 中心与底面距离 mm。两孔中心距 mm。其中两03.961.0205.985.1孔中心距由钻模板上两钻套的中心距保证。孔与底面的距离靠钻模板与 3 个 C 型定位支承保证，3 个尺寸都是以工件底面为基准的，基准不重合误差为 0。导向装置的设计：导向装置主要是钻模板，导向元件是钻套，加工中需要钻扩铰 3 个工步，为减少装夹时间，减少辅助时间，钻套选择快换钻套，钻套与钻模板连接需要有衬套。当需要换钻套时，只需要将钻套逆时针旋转到钻套的削平边，即可以取出钻套。快换钻套,钻模板图见图 4-3。图 4.2 钻模板第四章 夹具设计144.3 夹紧装置的设计 根据夹紧力方向的原则（1），夹紧力的作用方向不应破坏工件的既定位置。（2），夹紧力的作用方向应使所需夹紧力尽可能小；（3），夹紧力的作用方向应使工件的夹紧变形最小。根据夹紧力作用点的原则（1），夹紧力的作用点应正对夹具定位支承元件或位于支承元件所形成的稳定受力区域内，以免工件产生位移和偏转；（2），夹紧力的作用点应在工件刚性较好的部位上，以使夹紧变形尽可能少，有时可采用增大工件受力面积或合理布局夹紧点位置等措施来实现；（3），夹紧力的作用点应尽可能靠近工件的加工表面，以保证夹紧力的稳定性和可靠性，减小工件的夹紧力，防止加工过程产生振动。根据以上要求，考虑加工零件的特点及定位方式，确定夹紧方式，通过前面工序加工出的 孔用拉杆夹紧，方向为水平向右，这样能保证主要定位基准面与定位元件的良1好接触。4.4 切削力及夹紧力的计算4.4.1 切削力的计算刀具为高速钢锥柄麻花钻，直径 d=16mm，f=0.26mm/r，根据切削用量简明手册表 232 可知，钻孔的轴向力计算公式： fYFZckdC0其中 =365.9， ZF=1.0，YF=0.8 ， =0.94 带入公式FCf=1873 N94.26.19.3658CF钻孔 至 的轴向力：1.064=1639 N.0.4.8.0.14.4.2 夹紧力的确定分析工件夹具中的受力情况：切削力方向为孔的轴线方向，夹紧力垂直于切削力方向，由定位面与定位元件之间的摩擦力平衡切削轴向力，定位面板材料为铸铁，工件材料为铸铁，根据机械设计课程设计手册表 110 可知，摩擦系数为 0.5 。 NsFf15式中 为摩擦力， 为静摩擦因素， 为正压力，带入式sFsfNF得：= =3746 N，则实际夹紧力 F=K ，K 为安全系数。N5.01873K= 43210kk查机床夹具设计手册 ，表 1-2-1、表 1-2-2： 2.10.1k0.12k.3.4K=1.21.21.01.01.0=1.44F=1.443746=5394N4.4.3 液压缸的选择考虑到零件生产类型为大批生产，为提高生产效率，减轻工人劳动强度夹具应采用液压夹紧方式，根据夹紧里选择夹紧机构，由于夹紧力较小，不需采用增力机构，根据要求选择液压缸，要求能够方便的夹紧松开工件，即要求液压系统能实现“工进保压工退”的工作循环。工进的时候速度要小以减小冲击力，也不能太小以免增加加紧时间，松开工件速度可以比夹紧过程速度稍快，以减少辅助时间。选择双向作用油缸。由夹紧力计算选择液压缸参数：F=5394 N，由 机床夹具设计手册表 1-6-7 活塞作用力近似计算公式：，取 =0.8，则：1pN67428.0539P由机床夹具设计手册表 1-6-8,计算缸径的公式：，选择油缸油压 p=3Mpa，由表知：当 2 p 5 时，d=0.5D，带27.1dpPD入上式，则：，计算得： D=63.4 mm25.03674.1D查机床夹具设计手册液压传动夹具用油缸，选择地脚式双作用油缸可以符合要求，表选择 T5026 型油缸，缸径 D=65mm，活塞直径 d=35mm，行程 30mm。l中心高 H=65mm。根据油缸参数，计算液压缸实际作用力：实际工作面积：无杆腔： 3317 。421DA2m有杆腔： 2355 。)(2d2第四章 夹具设计16实际作用力计算：无杆腔作用力：=6634N66110372pAP有杆腔作用力：=4710N6625在本夹具系统中工作，夹紧力是液压缸的拉力，即是有杆腔的实际拉力。该液压缸的拉力： F，故应适当提高工作油压。2p最小工作油压： 2.29MPa23594minA取 =2.3MPa，则液压缸实际拉力：=5416N66210235.pP校验活塞杆强度：活塞杆材料为 Q235 钢，材料塑性大，受力为拉力，发生塑性变形，当达到一定限度或簖裂，零件不能正常工作，就发生失效。失效发生在零件的薄弱环节，对于活塞杆，前端有直径为 20 的螺纹孔，这部分最易发生失效。校验时取该段分析。由（材料力学第 4 版，刘鸿文主编，高等教育出版社）p18 公式：， =8.4MPaAFN6210)35(14. 对塑性材料有： （由材料力学第 4 版，刘鸿文主编，高等教育出版社snp29），Q235 钢 220MPa，取 2，则：ss= =110sn20故校核合格。4.5 校验夹紧元件的强度夹紧拉杆材料为 20Cr，材料塑性大，受力为拉力，发生塑性变形，当达到一定限度或断裂，零件不能正常工作，就发生失效。失效发生在零件的薄弱环节。拉杆示意图如下：17图 4.3 夹紧拉杆图A- A 截面是该零件最易失效的部分，取该截面分析： ， =192MPaAFN2314.56对塑性材料有： （由材料力学第 4 版，刘鸿文主编，高等教育sn出版社 p29），20Cr 钢 540MPa，取 2，则：ss= =270sn250故拉杆强度合格。4.6 液压控制回路设计液压系统的设计是液压夹具设计的主要部分，根据夹具的用途、特点和要求利用液压传动的基本原理，拟定出合理的液压系统图，液压系统的设计时，必须从实际情况出发，有机地结合各种传动形式，充分发挥液压传动的优点，力求设计出工作可靠、成本低、结构简单、效率高、维修方便、操作简单的液压传动系统，设计初需要计算来确定液压系统的参数，然后通过液压参数来进行系统的结构设计和选用液压元件的规格。设计夹具液压系统工作要求：快进工件夹紧工件松开快退液压泵卸荷。图 4.4 动作循环图夹具夹紧力为 910N，快进和快退速度相同，因此夹具选用单杆活塞式液压缸，并使两液压面积为 ,快进时采用差动连接，选取夹紧缸的工作压力为 2.5Mpa，液12A压缸的回油背压力为零，快进速度为 2m/min，夹紧和放松时速度 0.1m/min，机械效率为 0.95，则夹紧缸内径为644910.21.3.25.cmFDmp第四章 夹具设计18夹紧缸内径圆整成就近的标准值，得 D=24mm，夹具的液压缸活塞杆直径，就近圆整成标准值 d=16mm。2416Ddm缸径、杆径取标准值后的有效工作面积：无杆腔有效面积： 222145ADm活塞杆面积： 360.94d有杆腔有效面积： 221326液压缸所需流量：快进： 6615090/minQAV快退： 3254夹紧： 6614.1.2/i放松： 32 夹具液压系统采用二位四通电磁阀来控制夹紧、松开换向动作，而为避免夹具工作时突然断电松开，液压系统中应采用失电夹紧方式。考虑到当进油路压力瞬时下降时夹具仍能保持夹紧力，且夹紧时间要求可调节，所以液压系统接入单向节流阀，其中节流阀起着调速作用，单向阀起着保压作用。在该液压回路中装有减压阀，用来调节夹紧力的大小并保持夹紧力的稳定，夹具的液压系统原理如图 4.5 所示。图 4.5 液压系统195 结论本次设计是在完成大学的全部基础课、技术基础课、专业课学习之后进行的一次设计。毕业设计是对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，能够使我们的知识掌握更牢，并能提升我们分析问题，解决问题的能力。因此，它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。作为机械制造专业的学生，最重要的就是机械加工工艺规程的制定和工装夹具的设计。通过毕业设计，我掌握了机械加工工艺规程的设计和工装夹具设计的基本步骤和方法。工艺规程设计首先是分析了零件的技术要求，包括被加工面的尺寸精度和几何形状精度，各被加工表面之间的相互位置精度，被加工表面的表面加工质量及热处理要求，对毛坯的要求等等。并对达到各个技术要求的主要影响因素进行了分析，计算确定毛坯尺寸，了解各种机械加工机床的加工范围，加工能够达到的精度。选择合理的机床组合，拟订合理的加工路线，确定机床、刀具、量具、夹具，如果需要专用夹具，就需要设计专用夹具。计算确定切削用量，机床转速、时间定额等。然后编制工艺规程文件，如工艺过程卡，工序卡片。专用夹具的设计是针对不同的机床和零件的被加工表面设计专门的夹具以满足加工精度要求、提高加工效率，降低工人劳动强度。夹具设计包括：定位元件或定位装置、夹紧元件或夹紧装置、对刀及引导元件、夹具体组成、连接元件、其他元件或装置。本次设计的是钻床夹具，加工两个不同直径的孔，需要精加工。所以夹具对定位、导向装置要求较高。而生产类型为大批，故应该选择液压或气动夹紧方式，以降低工人劳动强度和缩短辅助时间，提高效率。 通过设计对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，提升了我独立分析问题，解决问题的能力，对我以后在工作中起到相当大的作用，对我们毕业生来说是一次相当大的锻炼。参考文献20参考文献1孟少农，机械加工工艺手册M. 北京：机械工业出版社， 1992.12东北重型机械学院,洛阳工学院,第一汽车制造厂职工大学 .机床夹具设计手册第二版M. 上海：上海科学技术出版社,1988.43劳动部培训司组织.机床夹具( 试用) M.北京:机械工业出版社,1989.74 艾兴、肖诗纲.切削用量简明手册M. 机械工业出版社， 2003.65张捷.机械制造技术基础M. 成都：西南交通大学出版社， 2006.26赵如富.机械加工工艺人员手册M. 上海：上海科学技术出版社， 2006.107刘鸿文.材料力学第四版M. 北京：高等教育出版社，2004.18施平.机械工程专业英语第七版M. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社， 2005.89李洪.机械加工工艺实用手册M. 北京：北京出版社，2000.610 赵家齐，机械制造工艺学课程设计指导书M 第 2 版，哈尔滨工业大学 、机械工业出版社，1994