畢業(yè)設計（論文）油缸后蓋及其聯接蓋工藝和夾具設計

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1、 目 錄 引 言 1 第一章 零件的分析 2 1.1零件的結構特點 2 1.2零件的工藝分析 2 第二章 工藝規(guī)程設計 4 2.1計算生產綱領確定生產類型 4 2.2毛坯的選擇 4 2.2.1確定毛坯的制造形式 4 2.2.2毛坯形狀和尺寸的確定 5 2.2.3毛坯-工件綜合圖 7 2.3制訂工藝路線 7 2.3.1工藝路線方案一 8 2.3.2工藝路線方案二 8 2.3.3工藝方案的比較與分析 9 2.4機床的選擇和工藝裝備的選擇 9 2.5各主要工序的技術要求和作用 12 2.6確定各工序的加工余量、工序尺寸及公差 13 2.

2、7切削用量的確定 13 第三章 專用機床夾具設計 18 3.1加工工件零件圖的研究 18 3.2擬訂夾具的結構方案 18 3.2.1確定夾具的類型 18 3.2.2確定工件的定位方案，設計定位裝置 18 3.2.3設計夾緊裝置及計算夾緊力 19 3.2.4確定刀具的對刀裝置及夾具體的結構類型 22 3.2.5定位誤差分析 23 3.2.6夾緊元件的強度校核 24 3.2.7工序單件時間的概念 24 3.2.8工序的時間定額 25 第四章 量規(guī)設計 27 4.1工件尺寸要求和設計量規(guī)的意義 27 4.2量規(guī)尺寸的確定 27 4.3量規(guī)材料和結構 28 結

3、 論 30 參考文獻 31 致 謝 32 附 錄 33 天津理工大學2012屆本科畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 引 言 金屬切削加工時，工件在機床的安裝位置一般有找正安裝和采用機床夾具安裝兩種，成批、大量生產常采用機床夾具安裝。夾具是機床與工件之間的連接裝置，使工件相對于機床或刀具獲得正確位置。夾具是機械加工不可缺少的部件，在機床技術向高速、高效、精密、復合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾具技術正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經濟方向發(fā)展。 我的畢業(yè)設計是油缸后蓋及其聯接蓋工藝和鉆油缸后蓋合裝孔的夾具設計。這其中主要在于工藝規(guī)程的制定及專用夾具

4、的設計。 工藝規(guī)程是規(guī)定產品或零部件制造過程和操作方法等的工藝文件。工藝規(guī)程是企業(yè)生產中的指導性技術文件，也是企業(yè)生產產品的科學程序和科學方法的具體反映。在生產上用來說明機械加工工藝規(guī)程的工藝文件主要有機械加工工藝過程卡和機械加工工序卡。機械加工工藝規(guī)程是組織車間生產的主要技術文件，是生產準備和計劃的調度的主要依據，是新建或擴建工廠、車間的基本技術文件。 工藝規(guī)程應可靠地保證產品質量和生產率的要求。其次，經濟上要合理，即要在保證產品質量的前提下，生產成本要低。另外，還要保證工人安全和良好的勞動條件。 機床夾具一般分為三大類：1.通用夾具，這種機床夾具用得最廣泛。目前它們已經標準化

5、，具有一定得通用性，可以用來安裝一定尺寸范圍的各種工件。通用夾具往往作為機床的附件，與機床配套交給用戶使用，以保證機床的使用性能。2.組合夾具，它是有各種標準元件組裝而成的一種專用性夾具。由于其設計和制造特點比較不同，特類為一類。這類夾具在中小批生產得到一定得應用。3.專用夾具，是專門的為某一工件的某一工序設計制造的家具。在成批大量生產中應用廣泛，特點提升生產效率顯著。 機床夾具一般由以下幾個部分組成：1.定位元件,用于確定工件在夾具中的位置。2.加緊裝置，用于夾緊工件。3.對刀、引導元件或裝置，用于確定刀具相對于夾具定位元件的位置，防止刀具在加工過程產生偏斜。4.連接元件，用于確定夾具本身

6、在工作臺或機床主軸上的位置。5.其他裝置或元件，如用于分度的分度元件，用于自動上下料的上下料裝置等。6.夾具體，用于將夾具上的各種元件和裝置連接成一個有機的整體。定位元件、夾緊裝置和加具體是夾具的基本組成部分。 我的畢業(yè)設計中根據工件的生產類型，工件尺寸材料等，采用了專用夾具的設計。通過完成的鉆油缸后蓋合裝孔的夾具設計，讓我對夾具各個部分的組成有了一定得了解，包括定位元件、夾緊機構、導向元件和夾具體等有了很深的認識。此外，還詳細了解了油缸后蓋及其連接蓋的工藝以及量規(guī)的設計過程和方法，對我四年來的學習進行了一次總結,并在此基礎上拓寬自己的理論知識和業(yè)務水平，為以后參加工作做好充分的準備。

7、  第一章 零件的分析 1.1零件的結構特點 油缸后蓋是油箱中除缸體外的又一個主要零件，通過彈簧和螺栓與油缸后蓋連接蓋連接在一起，并與油缸的其它零件連接成一個整體，使之保持正確的相對位置及密封性，按預定工作關系共同構成一個完整的油缸。 油缸后蓋與其它箱體零件一樣，除尺寸大小和結構形式隨著機器的結構和箱體在機器中功用的不同存有一定的差異。但從工藝上分析它們仍有許多共同之處。即結構特點是：內部呈空腔狀，結構形狀較復雜，壁厚不均，剛度較低，加工面多，且加工精度要求較高等等。 1.2零件的工藝分析 油缸后蓋這個零件從零件圖上可以看出，它一共有兩組加工表面。每組加工表面之

8、間有—定的位置要求，現在這六組加工表面分述如下： 1、以Φ110mm圓柱為主的加工表面。 這一組加工表面包括：Φ110mm端面，槽底尺寸為5 mm角度為10º-14º的梯形槽，上偏差為-0.05，下偏差為-0.14的Φ110mm外圓表面。 2、以Φ14.3mm孔為中心的加工表面。 這一組加工表面包括：零件底部Φ14.3的小孔和與其相接和上偏差為+0.045，下偏差為0的Φ26的孔。 3、以與后蓋連接蓋相接面為中心的加工表面。 這一組加工表面包括：零件兩側端面，相接面上4個M16的孔及其螺紋表面。 4依次、零件底部4-M18的孔。 5、零件內部Φ14.3斜孔。

9、 6、油缸后蓋與聯接蓋處的上偏差為+0.4，下偏差為+0.2的Φ75大孔。 由以上分析可知，對于這六組加工表面而言，我們可以設計并使用專用夾具進行加工，并且保證它的之間的位置精度要求，孔的尺寸精度及幾何形狀精度。油缸后蓋上的孔主要是用來安裝螺栓起固定作用的，孔徑的公差是IT7-IT6級，幾何形狀精度為公差是孔徑公差的一半左右。 保持孔距位置精度公差的，同一軸線上各孔的同軸度應在誤差范圍內，否則會使后蓋和聯接蓋裝配后產生歪斜。各孔軸線平行度誤差將影響安裝質量，故為IT7-IT6級。 平面的形狀和位置精度也應在誤差要求范圍之內否則會影響安裝質量。作為裝配基準的平面有平面度要求，

10、基準之間還有位置精度要求。A端面對Φ110mm表面A的跳動在端面尺寸范圍內允許誤差為0.1 mm， Φ75mm與Φ110mm中心線的垂直度在100mm，允許長度誤差為0.1mm。 為滿足油缸加工中的定位需要及與機器總裝要求，油缸的裝配基準面與加工中的定位基準面應有一定表面粗糙度要求。各表面的粗糙度除底部為Ra12.5μm外，其它平面為Ra6.3μm～Ra3.2μm左右。  第二章 工藝規(guī)程設計 根據被加工的油缸后蓋零件圖和任務書中提出的設計要求，產品質量的驗收標準，產品的生產綱領與生產類型，毛坯的有關資料，工廠的現場生產條件，如加工設備和工藝裝備的規(guī)格及性能，工人

11、的技術水平，專用設備及工藝裝備的制造能力，國內外生產技術的狀況以及有關機械工藝手冊與圖冊等資料。通過分析產品零件圖及有關的裝配圖，了解零件在產品中的功用.在此基礎上，進一步審查圖紙的完整性與正確性，對圖紙的視圖，尺寸、公差的錯誤和遺漏，做出了相應修改。 同時，對零件的技術要求進行了分析，如被加工表面的尺寸精度和幾何形狀精度，各個被加工表面之間的相互位置精度，被加工表面的表面質量，熱處理要求等。通過分析，了解這些技術要求的作用，從中找出主要的技術要求以及在工藝上難以達到的技術要求，特別是對制訂工藝方案起決定作用的技術要求。 在分析技術要求時，考慮到影響達到技術要求的主要因素，進一步明了制訂工

12、藝規(guī)程時應解決的主要問題，為制訂合理的工藝規(guī)程做好準備。 由原始圖可知，其材料為HT200。該材料具有較高的強度，耐磨性，耐熱性及減振性，適用于承受較大應力，要求耐磨的零件。 2.1計算生產綱領確定生產類型 根據設計技術條件可知，該零件年產量為8000件/年。設其備品率為2%，機械加工廢品率為1%。 （件/年） （2-1） =件/年 = 8242 件/年 油箱后蓋年產量為8242件/年，因為產品的數量很大，其結構和規(guī)格比較固定，大多數工作地點長期進行某一道工序的加工，由此可知，其生產類型為

13、大批量生產。 2.2毛坯的選擇 2.2.1確定毛坯的制造形式 考慮到油缸工作時存在震動和沖擊，油缸體相對于缸蓋會形成一定的相對運動，使缸體、前缸蓋在處的密封接觸面受到磨損，導致壓頭油缸泄漏，當油缸以最大速度工作時難以保證油缸蓋在整個行程中保持穩(wěn)定。因此零件毛坯采用HT200鑄鐵，保證零件工作可靠。鑄鐵件可保證致密無氣孔、縮孔、縮松，工藝出口率高。且尺寸精度高，表面光潔，加工量少且易加工（退火后）。還有便于集成化、自動化生產和應用先進檢、控技術科學管理手段和生產率高等優(yōu)點，適用于大批量生產。 另外，考慮到毛坯制造的經濟性會直接影響機械加工的經濟性，所以綜合考慮熱加工方面的因素兼顧冷加工方

14、面的要求， 且考慮到零件年產量為8000件已達到大批量生產的水平，零件的輪廓尺寸不大，因此選擇鑄件毛坯，以降低零件的制造成本。 采用鑄造成型，選擇精度和生產率都比較高的金屬模機器造型或精密鑄造等毛坯制造方法， 做成整體毛坯，這從提高生產率，保證加工精度上考慮，也是應該的。 2.2.2毛坯形狀和尺寸的確定 毛坯形狀和尺寸，基本上取決零件形狀和尺寸。零件和毛坯的主要差別在于在零件需要加工的表面上，加上一定的機械加工余量，即毛坯加工余量。毛坯制造時，同樣會產生誤差，毛坯制造的尺寸公差稱為毛坯公差。毛坯加工余量和公差的大小，直接影響機械加工的勞動量和原材料的消耗，從而影響產品的制造成本。所以現代

15、機械制造的發(fā)展趨勢之一，便是通過毛坯精化，使毛坯的形狀和尺寸盡量和零件一致，力求做到少，無切削加工。 考慮到毛坯制造，機械加工和熱處理等多方面工藝因素的影響，下面從機械加工工藝的角度，分析確定毛坯的形狀和尺寸。 在確定了毛坯種類、形狀和尺寸后，繪制了油缸后蓋毛坯圖（見附錄），作為毛坯生產單位的產品圖樣。毛坯圖在零件圖的基礎上繪制，在相應的加工表面上加上毛坯余量?？紤]到具體制造條件，制定了鑄件和鍛件表面的起模斜度（拔模斜度）和圓角；分型面和分模面的位置等，還包括鑄造毛坯形狀、尺寸及公差、工藝余量、工藝基準及其他有關技術要求。 毛坯加工余量和公差的大小，與毛坯的制造方法有關，參考機械設計工藝

16、手冊確定如下： （1）鑄件尺寸公差 由于是大量生產，毛坯制造方法采用砂型機器造型，由表查得，鑄件尺寸公差等級為Ⅱ級。 （2）鑄件機械加工余量 查有關資料確定各表面的鑄件機械加工余量。例如鏜孔φ75，由油缸后蓋圖零件圖可知，此孔的粗糙度要求為3.2um，由下表可知，若想達到此粗糙度，需要進行粗擴和精擴，粗擴需要加工余量為1-2mm，精擴需要加工余量為0.1-0.5mm，所以加工余量定為1.5mm。 表2-1　模具常用加工方法的加工余量、加工精度、表面粗糙度 制造方法 本道工序經濟加工余量（單面）/mm 經濟加工精度 表面粗糙度Ra/μm 銑削 靠模銑 1～3 0.04m

17、m 1.6～6.3 粗銑 1～2.5 IT10～11 3.2～12.5 精銑 0.5 IT7～9 1.6～3.2 仿形雕刻 1～3 0.1mm 1.6～3.2 車削 靠模車 0.6～1 0.24mm 1.6～3.2 成形車 0.6～1 0.1mm 1.6～3.2 粗車 1 IT11～12 6.3～12.5 半精車 0.6 IT8～10 1.6～6.3 精車 0.4 IT6～7 0.8～1.6 精細車、金剛車 0.15 IT5～6 0.1～0.8 鉆 — IT11～14 6.3～12.5 擴 粗擴 1～2

18、 IT12 6.3～12.5 細擴 0.1～0.5 IT9～10 1.6～6.3 鏜削 粗鏜 1 IT11～12 6.3～12.5 半精鏜 0.5 IT8～10 1.6～6.3 高速鏜 0.05～0.1 IT8 0.4～0.8 精鏜 0.1～0.2 IT6～7 0.8～1.6 精細鏜、金剛鏜 0.05～0.1 IT6 0.2～0.8 磨削 粗磨 0.25～0.5 IT7～8 3.2～6.3 半精磨 0.1～0.2 IT7 0.8～1.6 精磨 0.05～0.1 IT6～7 0.2～0.8 注：經濟加工余量是指本

19、道工序的比較合理、經濟的加工余量。本道工序加工余量要視加工基本尺寸、工件材料、熱處理狀況、前道工序的加工結果等具體情況而定。根據同樣的原理，可得到油箱后蓋連接蓋零件毛坯圖。 圖2.1油缸后蓋毛坯圖 Fig.2.1 The fuel tank of the rear cover blank map 2.2.3毛坯-工件綜合圖 2.3制訂工藝路線 制訂工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。在生產綱領己確定為成批生產的條件下，可以考慮采用萬能性機床配以專用夾具，

20、并盡量使工序集中來提高生產率。除此以外，還應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量下降。 擬定機械加工工藝路線，這是制訂機械加工工藝規(guī)程的核心。其中主要包括： （1） 選擇定位基準 正確地選擇定位基準是設計工藝過程的一項重要內容，也是保證零件加工精度的關鍵。 （2） 確定各個加工表面的加工方案 確定工件各加工表面的加工方案是擬定工藝路線的重要問題。主要依據零件各加工表面的技術要求來確定，同時還要綜合考慮到生產類型、零件的結構和加工表面的尺寸、工廠現有的設備情況、工件材質和毛坯情況等。 在明確了各主要加工表面的技術要求后，即可據此選擇能保證該要求的最終加工方法，然后確定前面一系列準備工序

21、的加工方法和順序，再選定各次要表面的加工方法。 （3） 劃分加工階段，安排加工順序 對于精度和表面質量要求較高的零件，應將粗精加工分開進行。 當零件的精度要求比較高時，若將加工面從毛坯開始到最終的精加工或精密加工都集中在一個工序中連續(xù)完成，則難以保證零件的精度要求或浪費人力、物力資源。這是因為粗加工時，切削層厚，切削熱量大，無法消除因熱變形帶來的加工誤差，也無法消除因粗加工留在工件表層的殘余應力產生的加工誤差。后續(xù)加工容易把已加工好的加工面劃傷，不利于合理地使用設備。把精密機床用于粗加工，使精密機床過早地喪失精度，不利于及時發(fā)現毛坯的缺陷。若在最后一個表面時才發(fā)現毛坯有缺陷，則前面的加工

22、就浪費了，不利于合理地使用技術工人。高技術工人完成粗加工任務是人力資源的一種浪費。 一般將高精度零件的工藝過程劃分為粗加工階段、半精加工階段、精加工階段和光整加工等幾個階段。安排加工順序，應包括切削加工、熱處理工序，以及檢驗、表面純利、去毛刺等輔助工序的安排。機械加工順序安排一般應：先粗后精、先面后孔、先主后次、基面先行，熱處理按段穿插，檢驗按需安排。 （4）確定工藝集中和分散傾向 安排完加工順序之后，就可將各加工表面的每一次加工，按不同的加工階段和先后的順序組合成若干個工序。組合時可采用工序分散或工序集中的原則。 工序集中和分散各有特點，應根據生產綱領、技術要求、現場的生產條件和產品

23、的發(fā)展情況來綜合考慮。從發(fā)展角度來看，當前一直宜按工序集中原則來考慮。一般情況下，單件、小批量生產多遵循工序集中的原則，大批、大量生產則為工序集中與工序分散兩者兼有。但從今后的發(fā)展看隨著數控機床應用的普及，工序集中程度將日益增加。 2.3.1工藝路線方案一 工序I：對零件進行車外圓及端面，這是為了保證零件的精度?？蓪⑦@個工序分為三個工步：車端面、切槽、車外圓。 工序II：緊接著鉆零件右上的孔，同樣的這個工序也可分成三個工步。按照機械加工的順序，先進行粗擴，而后進行精擴。 工序III：鉆Φ14.3斜孔，由于該工序中要求的精度比較低，故只需要用精度低的鉆孔就可以滿足要求。 工序IV：銑零

24、件左端的端面。 工序V：接著鉆4-M16孔，為了保證粗糙度，這個工序也要分二個工步完成。首先用Φ15.5的鉆頭進行鉆孔，不用Φ16的鉆頭鉆孔是為后面的攻絲留有余量。最后用Φ16的絲錐攻絲，確保有較高的精度。 工序VI：該工序是鉆4-M18的孔，該工序可分為兩個工步。同上個工序一樣，首先也要用Φ17.5的鉆頭進行鉆孔，留有一定的加工余量，而后用Φ18的絲錐進行攻絲。 工序VII：該序是合裝油缸后蓋及其連接蓋在鉗工臺上進行，然后放到銑床上銑Φ75兩端面。 工序VIII：由于加工的孔比較大，精度比較大，而且切削的深度較小。故可以用鏜孔加工。根據機械加工的原則，先粗后精。先用Φ75的鏜刀進行粗

25、鏜，再進行精鏜。 2.3.2工藝路線方案二 工序I：鉆零件右上的孔，這個工序也可分成三個工步。按照機械加工的順序，應先粗后精，故先鉆Φ14.3的小孔。而Φ26的孔精度要求比較高，所以要選用擴孔，先進行粗擴，而后進行精擴。由于是第一步加工的工藝，即說明把該加工的孔作為定位基準。 工序II：對零件進行車外圓及端面，這是為了保證零件的精度。在這里，可將這個工序分為三個工步：車端面、切槽、車外圓。這里也要遵循從簡單到復雜的加工原則。 工序III：該工序是鉆4-M18的孔，由圖可知，該工序可分為兩個工步。首先也要用Φ17.5的鉆頭進行鉆孔，這樣做是為了給后面的加工留有一定的加工余量。再用Φ18的

26、絲錐進行攻絲，可以達到精度要求。 工序IV：鉆4-M16孔，為了保證粗糙度，這個工序也要分三個工步完成。首先，銑零件左端的端面。接著用Φ15.5的鉆頭進行鉆孔，不用Φ16的鉆頭鉆孔是為后面的攻絲留有余量。最后用Φ16的絲錐攻絲，確保有較高的精度。 工藝V：由于該工序中要求的精度比較低，故只需要用精度低的鉆孔就可以滿足要求。而該工序中是鉆斜孔，要確保尺寸要求和加工方便，這里需要設計專用的夾具。 工藝VI：由于加工的孔比較大，精度比較大，而且切削的深度較小，故可以用鏜孔加工。根據機械加工的原則，先粗后精。先用Φ75的鏜刀進行粗鏜，再進行精鏜。 2.3.3工藝方案的比較與分析 工藝路線一的

27、加工路線是：車外圓及端面—鉆孔—鉆斜孔—鉆4-M16孔—鉆4-M18孔—銑Φ75兩端面—鏜Φ75孔。 工藝路線二的加工路線是：鉆零件右上的孔—車外圓及端面—鉆4-M18孔—鉆4-M16孔—鉆斜孔—鏜Φ75孔。 從工藝路線方案二大致看來還是合理的，但通過仔細考慮零件的技術要求以及可能采取的加工手段之后，就會發(fā)現仍有問題，主要表現在孔及其端面加工要求上，不滿足機械加工工藝的基本原則，即是先面后孔的原則。而且把先加工的孔作為定位基準，肯定不能保證后面工藝的尺寸和精度要求。綜合比較以上兩方案，可以看出工藝路線一更為合理和切合實際加工要求。 最后確定工藝路線一中各個工序所采用的設備，其中包括機床的

28、選定、夾具、刀具和量具的選擇。 2.4機床的選擇和工藝裝備的選擇 選擇機床設備的原則是： 〈1〉機床的主要規(guī)格尺寸應與被加工零件的外廓尺寸相適應。 〈2〉機床的精度應與工序要求的加工精度相適應。 〈3〉機床的生產率應與被加工零件的生產類型相適應。 〈4〉機床的選擇應適應工廠現有的設備條件。 如果需要改裝或設計專用機床，則應提出設計任務書，闡明與加工工序內容有關的參數、生產率要求，保證零件的條件以及機床總體布置形式等。 根據以上原則，參考機械加工工藝手冊，本設計中應選擇的機床型號和主要參數如下： 表2.2車床機床型號 Table.2.2 Lathe machine

29、 models 名稱 型號 工作精度 圓度 圓柱度 平面度 粗糙度 臥式車床 CA6140 0.01 0.03/300 0.02/300 Ra1.6 表2.3銑床機床型號 Table.2.3 Milling Machine Tool Model 名稱 型號 工作精度 臥式升降臺銑床 X63 工作臺最大行程 平行度 0.03 平面度 0.02 工作臺B 工作面L 縱向 橫向 垂直 垂直度 0.02 400 1600 900 315 390 粗糙度 Ra1.6

30、表2.4鉆床機床型號 Table.2.4 Drilling Machine Model 機床名稱 型號 最大鉆孔直徑 主軸轉速 主軸行程 搖臂鉆床 Z340 級數 范圍 315 40 16 25-2000 選擇工藝裝備，即是確定各工序所用的刀具、夾具、量具和輔助工具等。夾具的選擇要與工件的生產類型相適應，單件小批量生產，應盡量選用通用工具，如各種卡盤、虎鉗和回轉臺等，為提高生產率可積極推廣和使用成組夾具或組合夾具。生產可采用高效的液壓氣動等專用工具。夾具的精度應與工件的加工精度要求相適應。由于各個工序中都要用到夾具，這里不一一介紹。而刀具的選擇主要取決于各工序

31、的加工方法、工件材料、加工精度、所用機床的性能、生產率及經濟性等。選擇時主要確定刀具的材料、型號、主要切削參數等。 在生產中，應盡量采用標準刀具，必要時可采用高效復合刀具和其他一些專用刀具。刀具的類型、規(guī)格和精度應符合零件的加工要求。 根據刀具的選擇原則，該設計中要用到的刀具如下： 工序一中分三個工步，分別是車端面、切槽、車外圓。由于是同一工序，故選用的機床不變。選用的刀具對應的是端面車刀、切槽刀、外圓車刀。 工序二是鉆孔，該工序也分三個工步，分別是鉆Φ14.3、粗擴Φ26孔、精擴Φ26孔，根據以上的原則，選擇的刀具為Φ14.3、Φ26擴孔刀。 工序三是鉆斜孔，由于該孔的精度不是很

32、高，所以只要用Φ14.3的鉆刀直接鉆孔即可滿足精度要求。 工序四是銑零件左端面。 工序五是鉆4-M16的孔，同樣該工序也分二個工步，分別是、鉆4-M16孔、攻螺紋4-M16，這里需要注意的是鉆孔時不能鉆M16的孔，要給后面的攻絲留有一定的余量，選用的刀具分別為端面銑刀、Φ15.5鉆刀、Φ16的絲錐。 工序六是鉆4-M18的孔，同工序五一樣，不過本工序沒上個工序精度那么高，還要鉆4-M18孔和攻螺紋4-M18兩個工步。這里選用的刀具是Φ17.5的鉆刀和Φ18的絲錐。 工序七是該序是合裝油缸后蓋及其連接蓋在鉗工臺上進行，然后放到銑床上銑Φ75兩端面。 工序八是工藝中的最后一道工序

33、，既是鏜Φ75的孔。本工序也要分兩個工步，分別是粗鏜Φ75的孔和精鏜Φ75的孔，鏜床上用的刀具較多，如單刃鏜刀、微調鏜刀和浮動鏜刀。為了消除鏜孔時徑向力對鏜桿的影響，可采用浮動鏜刀。工作時刀塊在切削力的作用下保持平衡位置，可減少鏜刀快安裝誤差及鏜桿徑向跳動所引起的加工誤差，故這里選用Φ75的浮動鏜刀。  2.5各主要工序的技術要求和作用 表2.4 工藝過程 Table.2.3 Process 工序 工步 工序內容 機床 夾具 刀具 量具 10 1 車端面 普通車床C6140 專用頂尖 端面車刀 游標卡尺 2 切槽 普通車床C6140 專用頂尖

34、 切槽刀 專用卡規(guī) 3 車外圓 普通車床C6140 專用頂尖 外圓車刀 20 1 鉆φ14.3孔 搖臂鉆床Z340 鉆孔夾具 φ14.3鉆刀 2 粗擴φ26孔 搖臂鉆床Z340 鉆孔夾具 φ26擴孔刀 專用量規(guī) 3 精擴φ26孔 搖臂鉆床Z340 鉆孔夾具 φ26擴孔刀 游標卡尺 30 1 鉆斜孔 搖臂鉆床Z525 專用頂尖 φ14.3鉆刀 游標卡尺 40 1 銑端面 萬能銑床X62 專用頂尖 端面銑刀 50 1 鉆4-M16孔 立式鉆床Z525 鉆孔夾具 φ13.9鉆刀 游標卡尺

35、 2 攻螺紋4-M16 搖臂鉆床Z340 鉆孔夾具 φ16絲錐 60 1 鉆4-M18孔 搖臂鉆床Z340 鉆孔夾具 φ17.5鉆刀 游標卡尺 2 攻螺紋4-M18 搖臂鉆床Z340 鉆孔夾具 φ18絲錐 70 1 合裝油缸后蓋及其連接蓋 2 銑φ75孔兩端面 萬能銑床X62 專用夾具 端面銑刀 80 1 粗鏜φ75孔 單面金剛鏜床 鏜孔夾具 鏜孔刀 2 精鏜φ75孔 單面金剛鏜床 鏜孔夾具 鏜孔刀 專用量規(guī) 工序一中端面上的小槽主要是用來裝密封圈用的，起到密封的作用，故

36、在切槽時要求這里的精度特別高；Φ14.3的斜孔是用做出油口，用于循環(huán)油的，所以這里沒有太多的精度要求，只要符合基本尺寸要求即可；而擴Φ26的孔及Φ110的端面是作為工藝用孔和定位基準的，在加工時，應不但要滿足尺寸要求，同時也要滿足公差的要求。因為它直接關系到后面的加工精度和尺寸，從而保證零件是否滿足最終的精度。鏜Φ75的孔是油缸安裝孔，從圖中可知，該油缸是擺動油缸。鉆4-M16的孔和4-M18的是起連接作用的，通過鉸鏈把油缸后蓋和油缸后蓋連接蓋連接起來，取緊固和連接的作用。 綜合以上所選擇的機床、夾具、刀具和量具等工藝裝備，制訂的工藝規(guī)程過程卡片如上表所示。 2.6確定各工序的加工余量

37、、工序尺寸及公差 油缸后蓋零件材料為HT200，硬度HB170—241，生產類型為成批生產。采用在砂型鑄造毛坯。 根據上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工發(fā)面的機械加工余量、尺寸如下： 1、端面和外圓表面() 考慮其加工長度為14mm，表面為自由尺寸公差，表面粗糙度要求為Ra3.2，要求粗加工和精加工，此時直徑余量1mm已能基本滿足加工要求。 2、鉆4-M16孔 毛坯為實心，不種出孔。兩內孔精度要求界于IT7-IT8之間，參照機械制造工藝設計手冊表1-52,確定工序尺寸及余量為： 鉆孔：Φ15.5mm 二次鉆孔：Φ16mm 3、Φ75mm孔端面表面 (

38、1)毛坯余量 根據機械制造工藝設計手冊查得： 不平度；Rz=240µm、缺陷層:=250µm 空間偏差： 模鍛毛坯公差；T＝2200µm(按手冊表1-52查得寬度公差) 2.7切削用量的確定 確定切削用量時，應在機床、刀具、加工余量等確定以后，應當從保證工件加工表面的質量、生產率、刀具耐用度以及機床功率等考慮選擇切削用量，同時綜合考慮工序的具體內容、加工精度等因素。 1、粗加工切削用量的選擇 粗加工毛坯余量大，加工的精度有與表面的粗糙度要求不高。因此，粗加工切削用量的選擇應在保證必要的刀具耐用度的前提下，盡可能提高生產率和降低成本。 通常生

39、產率以單位時間內的金屬切除率Zw 表示：Zw =1000 υfap mm3/s ?？梢姟Ｌ岣咔邢魉俣?、增大進給量和背吃刀量都能提高切削加工生產率。其中υ對刀具耐用度T影響最大，ap 最小。在選擇粗加工切削用量時，應首先選用盡可能大的背吃刀量，其次選用較大的進給量f，最后根據合理的刀具耐用度，用計算法或查表法確定合適的切削速度υ。 （1）背吃刀量的選擇 粗加工時，其由工件加工余量和工藝系統(tǒng)的剛度決定。在保留后續(xù)工序余量的前提下，盡可能將粗加工余量一次切除掉；在本設計中，由于毛坯余量不是太大，故可以一次粗切削完。 （2）進給量的選擇 限制進給量的主要因素是切削力。在工藝系統(tǒng)的剛度和強度

40、良好的情況下，可選用較大的f值，具體可參考手冊。 （3）切削速度的選擇 切削速度主要受刀具耐用度的限制，在ap及f選定后，υ可按公式計算得到。切削用量υ、 、f三者決定切削功率，確定υ時應考慮機床的許用功率。 2、精加工切削用量的選擇 在精加工時，加工精度和表面粗糙度的要求都較高，加工余量小而均勻。因此，在選擇精加工的切削用量時，著重是考慮保證加工質量，并在此基礎上盡量提高生產率。 （1）背吃刀量的選擇 由粗加工后留下的余量決定，一般ap不能太大，否則會影響加工質量。 （2）進給量的選擇 限制進給量的主要因素是表面粗糙度。 （3）切削速度的選擇 主要考慮表面粗糙度要求和工件

41、的材料種類，當表面粗糙度要求較高時，切削速度也較大。 以下是幾種不同切削方式的切削用量的確定 一.車削用量 車削要素： FZ切削深度（mm） —進給量 (mm/r) (2-2) 式中 —工件直徑 (mm) — 切削速度 (m/s) —工件轉速 (r/s) 1、確定粗加工時的切削用量 1）.確定切削深度，由圖可知單邊余量=110-103/2=3.5mm ，留0.5 mm作為精車余量，取粗車切削深度為3 mm。 2）.確定進給量 ，查表可得，=0.6～0.9 mm/r

42、，根據機床說明書，初步選定=0.8 mm/r。 3）.選擇切削速度=1.5～1.83 m/s，取=1.7 m/s=112m/min 4）.確定主軸轉速，由公式 = = = 4.24（r/s） 根據機床說明書，取=4.0 r/s，切削速度為 = = 1.382 （m/s） 5）.校核機床功率，查表可得主切削力 FZ = 9.81×60-0.15×270×3×0.610.75×1.368-0.15×0.92×0.95 = 2

43、380 (N) 切削功率：Pm = FZ..10-3 =2380×1.382×10-3 =3.29 (KW) 由機床說明書查得，機床電機功率 PE =7.5(KW)，取機床傳動效率η=0.8時 Pη = 3.29 〈 PE . =7.5 ×0.8 =6 (KW) 故機床的功率足夠，最后選定粗車的切削用量為 ：= 3 mm =0.8 mm/r =1.7 m/s 2、確定精車時的切削用量 1）.確定精車切削深度 ，取= 0.5 mm 2）.確定進給量 ，查表，初

44、估切削速度＞1.6 m/s，查得=0.55～0.7 mm/r，根據機床說明書，取=0.6 mm/r 3）.確定切削速度υ與機床主軸轉速，查表υ= 2.17～2.667 m/s，考慮到進給量取得較大，故取υ=2.5，按公式的主軸轉速 = == 7.66 （r/s） 根據機床說明書，取n=7.65 r/s，按公式算的實際切削速度為 = = = 2.50 （m/s） 此速度大于初估切削速度，故可用。由于精車切削力較小，故一般不需驗算，最后選定精車切削用量為：= 1mm =0.6 mm/r υ=2.50 m/s =7.65

45、 r/s 二. 鉆、擴切削用量 1、鉆孔切削用量 1）、鉆削要素： (2-3) —切削深度 （mm） - 鉆頭直徑 （mm） —鉆頭（或工件）的轉速 （r/s） —進給量（mm/r） —切削速度（m/s） 2）、切削深度 斜孔的ap1 = = 7.15 mm M16孔的ap2 = = 7.75 mm 查表=0.18~0.25 M18孔的ap3 = = 8.75 m

46、m 由于l/d ＞1 故允許進給量乘以修正系數 = 0.9 故 = 0.16～0.23 按機床說明書，取=0.65 mm/r 切削速度查表得：=0.35 m/s，按公式計算主軸轉速； 斜孔的 = = 7.80 （r/s） M16孔 = = 8.02 （r/s） M18孔 = = 6.37（ r/s） 根據機床說明書 ， 取n = 6.25 r/s = = 0.27（m/s） 校核可知計算結果與機床允許值相比，均允許，確定采用切

47、削用量： =0.18 mm/r = 0.27 m/s 6.25 r/s 2、擴孔切削用量 取=0.65 mm/r，參考有關文獻資料，擴孔的切削速度為鉆孔時的1/2～1/3，故取擴=1/2 × 21 m/min = 10.5 m/min == 129 r/min 在這里取130 r/min 3、鏜孔切削用量 Z精= =0.2 mm Z總= 1 mm ，故Z粗=（Z總—Z精）=0.75 mm 粗鏜孔時因余量為Z精 ，故=0.25 mm，查有關資料取=1 m/s = 60 m/min取進給量=0.2 mm/r

48、 == 103 r/min 查有關資料得： (2-4) =9.81×2.75×0.20.75×10×1 = 1452.3 N (2-5) = 1452.3 ×0.4×10-3 KW = 0.58 KW 取機床效率為0.80，則所需機床功率為 ＜1.5KW，故機床功率足夠,精鏜孔時，因余量為0.25 mm，故=0.25 mm 根據所查手冊，取υC = 1.2 m/s =

49、 72 m/min ，取f =0.12 mm/r == 306 r/min  第三章 專用機床夾具設計 3.1加工工件零件圖的研究 主要了解該工件的結構形狀、尺寸、材料、熱處理要求，主要表面的加工精度、表面粗糙度及其它技術要求，這些要求在油缸后蓋零件圖都已詳細標出，見附錄。 (1) 毛坯的種類、形狀、加工余量及其精度。 (2) 工件的加工工藝過程、工序圖、本工序所處的地位，本工序前已加工表面的精度及表面粗糙度，基準面的狀況。 (3) 本工序所使用的機床、刀具及其它輔具的規(guī)格。 (4) 本工序所采用的切削用量。 本次設計的夾具是油缸后蓋鉆合裝孔的專用夾具

50、，屬于工序三的部分。設計夾具的目的為了保證產品質量、提高效率，在加工設備上搞高速化和高性能化是一方面，縮短安裝時間，降低消耗是另一重要方面。夾具在制造廠來說屬于工藝裝備部分，它是保證零件準確定位、有效加工的手段之一。夾具要求定位精度高、裝卸方便，適于粗加工、精加工和各種多工序復合加工的形式。分析零件圖可知：表面粗糙度為Ra6.3μm。 在選擇定位基準時要全面考慮工位的加工情況，達到下面三個目的： 1、所選基準應能保證工件定位準確，裝卸方便、迅速，夾緊可靠，且結構簡單。 2、所選定的基準與加工部位的各個尺寸計算簡單。 3、保證各項加工精度。 根據油缸后蓋零件的特點: 選擇底面以

51、及底座側面為定位基準，增加一個菱形定位銷限制六個自由度。 3.2擬訂夾具的結構方案 3.2.1確定夾具的類型 夾具的選擇要與工件的生產類型相適應，各類機床夾具均有多種不同的類型，如車床夾具可有角鐵式、圓盤式等，鉆床專用夾具一般通稱為“鉆?！薄ｃ@模的結構型式很多?？砂淬@模有無夾具體，以及夾具體是否可動可分為：固定式鉆模、回轉式鉆模、翻轉式鉆模、蓋板式鉆模和滑柱式鉆模。鉆模的種類很多，在設計鉆模時，首先要根據工件的形狀尺寸、重量、加工要求和批量來選擇鉆模的結構類型。 此夾具選用滑柱式鉆模。 3.2.2確定工件的定位方案，設計定位裝置 需要加工的部分是油缸連接蓋的合裝孔。根據六點定

52、位原則，需要限制六個自由度，因此采用兩面一孔的完全定位方式，工件以圓盤和端面為基準定位。再用零件底部的一個Φ26小孔套在菱形定位銷上定位。如下圖所示： 1—定位盤 2—工件 3—菱形定位銷 4—夾具體 圖3.1 夾具定位圖 Fig.3.1 Fixture location map 這樣就確定了工件的定位方案。根據零件圖中的的標示可知定位基面的形狀是一個帶槽的圓盤，圓盤直徑為Φ110，為保證其尺寸精度確定配合公差為H7/f9。再根據零件底部小孔的尺寸確定菱形定位銷的寬度尺寸為26，上偏差為0，下偏差為-0.030。 3.2.3設計夾緊裝置及計算夾緊力 夾緊機構

53、應保證工件夾緊可靠、安全、不破壞工件的定位及夾壓表面的精度和粗糙度。同時夾緊機構的復雜程度應與工件的生產類型相適應，實際所需夾緊力的計算是一個復雜的問題，一般只能作粗略估算。 當采用估算法確定夾緊力的大小時，為簡化計算，通常將夾具和工件看成一個剛性系統(tǒng)，切削過程穩(wěn)定不變。根據工件所受切削力、夾緊力的作用情況，找出加工過程中對夾緊最不利的狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力，最后再乘以安全系數作為實際所需夾緊力，即 (3-1) 式中， FWK —— 實際所需夾緊力 (N)； 　　 FW — 在一定條件下，由靜力平衡

54、算出的理論夾緊力 (N)； 　　 K — 安全系數。 安全系數 K可由下式計算 　　K=K0·K1·K2·K3·K4·K5·K6 (3-2) 式中,K0—K6為考慮各種因素的安全系數，見表 3.1。 表3.1 安全系數 K 0—K 6的數值 Table.3.1 Safety factor K 0-K 6 Numerical 符號 考慮的因素 系數值 K0 工件材料及加工余量均勻性 1.2-1.5 K1 加工性質 粗加工

55、 l.2 精加工 1.0 K2 刀具鈍化程度 1.0-1.9 K3 切削特點 連續(xù)切削 1.0 斷續(xù)切削 1.2 K4 夾緊力的穩(wěn)定性 手動夾緊 1.3 機動夾緊 1.0 K5 手動夾緊時的手柄位置 操作方便 1.0 操作不方便 1.2 K6 僅有力矩使工件回轉時工件與支承面的接觸情況 操作點確定 1.0 接觸點不確定 1.5 在開始鉆削到鉆削深度最大時，引起工件繞止推支承的翻轉為最不利的狀態(tài)，其翻轉力矩為 FL。當時，根據靜力平衡條件并考慮安全系數，得實際所需夾緊力：

56、 (3-3) 其中取K=2.5,K為夾緊元件安全系數數，因工件為未加工過的毛坯表面等因素，因此μ取2.5。 圖3.2 鉆削示意圖 Fig.3.2 Drilling diagram F為鉆削切削力，根據刀具材料和工件材料可知： (3-4) 式中 D—鉆頭直徑 mm f—每轉進給量mm

57、/r HBW—材料硬度，［HBW］一般取HBW的最大值 根據經驗值和手冊查得相關數據代入上式得： =2449.3N 切削轉矩T= T= =10119.4N.mm 如圖所示，鉆孔時會產生一個向下的切削力F和一個個扭矩T，切削力會對工件產生摩擦力，同時壓板的夾緊力也會對工件產生摩擦力，這些摩擦力會用來抵消扭矩，根據上述簡單的描述可以得到下面的平衡方程： 其中，為摩

58、擦系數，查表得0.05，R為夾具定位支撐面半徑，約為60mm。帶入數值， 得到夾緊力=1847.7N，實際所需夾緊力 本次設計的夾緊機構為移動壓板的螺旋壓緊機構，受力見圖圖下： 圖3.3構型壓板夾緊力分析 Fig.3.3 Platen clamping force structure analysis 圖中L=50mm,l=33mm,P=4619.3N,W==4619.3=2380N,所以施加在螺釘上的力為2380N，假設扳手的長度為S=40mm，則需要人用多大力氣來擰這個扳手，計算過程如下： 所用緊定螺釘為M

59、8，故摩擦半徑為r=4mm，人所用的力氣設為F，則FS=rW，帶入得： F40=42380,F=238N。 3.2.4確定刀具的對刀裝置及夾具體的結構類型 鉆床夾具要合理地設置對刀裝置，才能按要求的精度加工出零件。本夾具采用可換鉆套對刀。刀具采用的是Φ13.9鉆刀，詳情可見油缸后蓋的夾具裝配圖。 夾具上的各種裝置和元件通過夾具體連接成一個整體。因此夾具體的形狀及尺寸取決于夾具各種裝置的布置及夾具與機床的連接。對夾具體的要求有適當的精度和尺寸穩(wěn)定性；有足夠的強度和剛度；結構工藝性好；排屑方便；在機床上安裝穩(wěn)定可靠。夾具的形狀和尺寸見附錄中的夾具圖。 夾具體毛坯的類型有很多，如鑄造夾

60、具體、焊接夾具體、鍛造夾具體等等。鑄造夾具體的優(yōu)點是工藝性好，可鑄出各種復雜形狀，具有較好的抗壓強度、剛性和抗振性。但生產周期長，需進行時效處理，以消除內應力。焊接夾具體制造方便、生產周期短、成本低、重量輕。但焊接式夾具體的熱應力較大，易變形，需經退火處理，以保證夾具體尺寸的穩(wěn)定性。鍛造夾具體，它適用于形狀簡單、尺寸不大，要求強度、剛度大的場合。鍛造后也需經熱處理。此類夾具體應用較少。 型材夾具體可以直接用板料、棒料、管料等型材加工裝配而成。這類夾具體取材方便、生產期短，成本低、重量輕。 本夾具采用裝配夾具體，裝配夾具體由標準的毛坯件、零件及個別非標準件通過螺釘、銷釘連接，組裝而成。標準件

61、由專業(yè)廠生產。此類夾具體具有制造成本低、周期短，精度穩(wěn)定等優(yōu)點，有利于夾具標準化、系列化，也便于計算機輔助設計。 3.2.5定位誤差分析 機械加工過程中，生產加工誤差的因素很多。在這些因素中，有一想因素與機床夾具有關，使用夾具時，加工表面的位置誤差與夾具在機床上的對定及工件在夾具中的定位密切相關，為滿足工序的加工要求，必須使工序中各項加工誤差之總和等于或小于該工序所規(guī)定的工序公差。在鉆合裝孔的夾具設計中包括工件與鉆模板之間的誤差，及鉆模版與底座之間的誤差。還有鉆套的定位誤差，夾具體與機床的定位誤差等。這里我主要計算了夾具體與工件的定位誤差分析。 圖3.4 定位元件 (1)定位元件尺寸及

62、公差的確定。夾具的主要定位元件為菱形定位銷，該定位銷的尺寸為 。 (2)零件圖紙規(guī)定Φ75mm與Φ110mm中心線的垂直度在100mm允許長度誤差為0.1mm,A端面對Φ110mm表面A的跳動在端面尺寸范圍內允許誤差為0.1mm。 則最大間隙滿足零件的精度要求。 3.2.6夾緊元件的強度校核 在本夾具中，夾具的鉤形壓板轉角處所受的剪切應力是比較大的，當作用在工件上的夾壓力Pl=426N時，此時支點處所受的國為P=2Pl=5.46KN,它將受到的剪切及擠壓如下： 擠壓應力： （MPa） 壓板的材料用45#鋼，屈服強度為,取安全系數為,則許用擠壓應力： （MPa）

63、所以 ,故壓板可安全工作。 許用剪切應力〔〕=0.6〔〕=0.6×186.8=112 (MPa)。 實際剪切應用為： （MPa） 〔〕故安全 3.2.7工序單件時間的概念 工序單件時間是指在一定產品或完成一道工序所消耗的時間；用 t 單件 表示。其中包括以下幾部分時間： （1）基本時間t基本 直接改變生產對象的尺寸、形狀、相對位置以及表面狀態(tài)或材料性質的工藝過程所消耗的時間，稱為基本時間。對于加工而言，其是切除金屬所消耗的時間，包括刀具的切入和切出時間，可用計算方法求出。 （2）輔助時間 t輔助 其是為實現加工工藝過程所必須進行的各

64、種輔助動作所消耗的時間。對加工而言，包括裝卸工件、操作機床、改變切削用量、試切和測量等所消耗的時間。輔助時間的確定有兩種方法：一是將動作分解，確定各動作的時間，相加得到；二是按基本時間的百分比估算得到。 （3）布置工作的時間 t布置 是只為使加工正常進行，工人照常工作所消耗的時間。一般按工作時間的2％～7％來計算。 （4）休息和生理需要的時間 t休息 是指在工作班次內，為恢復體力和滿足生理上的需要所消耗的時間。一般按操作時間的2％來計算。 單件工序時間的計算公式為： t 單件 = t基本 + t輔助 + t布置 + t休息

65、 （4-12） （5）準備與終結時間t準備 是指工人為生產一批產品或零、部件，進行準備和結束工作所消耗的時間。如加工進行前熟悉工藝文件、領取毛坯、領取和安裝刀具和夾具、調整機床以及其他工藝裝備，加工一批工件終結需拆卸和歸還工藝裝備、成品入庫等。若一批工件的數量為n ，則每個工件所消耗的準備終結時間為 t準備/n 。將這部分時間加到單件時間上，稱為單件核算時間t單核。則 t單核 = t 單件 + t準備/n （4-13） 在大量生產中

66、，工作地和工作內容固定，在單件核算時間中不計入準備終結時間 3.2.8工序的時間定額 一.工序一的時間定額 車削時間定額的計算公式： = （4-14） 式中 n = l—加工長度 mm l1—刀具的切入長度 mm l2 —刀具的切出長度 mm (1) 機動時間

67、 —進給次數 車外圓時 = × = 0.625 min 車端面時 = × = 0.44 min 切槽 = × = 0.08 min 總機動時間為 = 0.44+0.625+0.08 =1.145 min （2）輔助時間 ，參考有關資料，確定的輔助時間如下： 各工步的輔助時間為，車外圓0.37 min車端面 0.63 min 切槽0.33 裝卸工件時間參考《機械制造技術》取1.5 min 所以 = 0.37 + 0.63 + 0.33 + 1.5 =2.83 min （3）作業(yè)時間 （4-15） 1.145 +