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編 號 無錫太湖學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ） 題目： 基于液壓夾緊的專用夾具設(shè)計 ——支架零件的工藝工裝設(shè)計 信 機 系 機 械 工 程 及 自 動 化 專 業(yè) 學(xué) 號： 0923816 學(xué)生姓名： 孫 皓 指導(dǎo)教師： 韓邦華 （職稱：副教授 ） （職稱： ） 2013 年 5 月 25 日 無錫太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 誠 信 承 諾 書 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于液壓夾 緊的專用夾具設(shè)計 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進(jìn)行研究所取 得的成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設(shè)計（論文）中特別加以標(biāo)注引 用，表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計（論文）不包含任何其他 個人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。 班 級： 機械 97 學(xué) 號： 0923816 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 I 無錫太湖學(xué)院 信 機 系 機械工程及自動化 專業(yè) 畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文 任 務(wù) 書 一、題目及專題： 1、題目 基于液壓夾緊的專用夾具設(shè)計 2、專題 ——支架零件的工藝工裝設(shè)計 二、課題來源及選題依據(jù) 課題來源為無錫某機械有限公司。該課題主要是為了培養(yǎng)學(xué)生 開發(fā)、設(shè)計和創(chuàng)新機械產(chǎn)品的能力，要求學(xué)生能夠結(jié)合常規(guī)機床與 零件加工工藝，針對實際使用過程中存在的金屬加工中所需要的三 維造型、機床的驅(qū)動及工件夾緊問題，綜合所學(xué)的機械三維造型、 機械理論設(shè)計與方法、機械加工工藝及裝備、液壓與氣動傳動等知 識，對高效、快速夾緊裝置進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計，從而實現(xiàn)金屬加工機床 驅(qū)動與夾緊的半自動控制。 在設(shè)計液壓系統(tǒng)裝置時，在滿足產(chǎn)品工作要求的情況下，應(yīng)盡 可能多的采用標(biāo)準(zhǔn)件，提高其互換性要求，以減少產(chǎn)品的設(shè)計生產(chǎn) 成本。 三、本設(shè)計（論文或其他）應(yīng)達(dá)到的要求： ① 該部件工作時，能運轉(zhuǎn)正常； ② 熟悉有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)格、手冊和資料的應(yīng)用； II ③ 擬定零件的機械加工工藝方案，并進(jìn)行多方案對比分析，進(jìn)行優(yōu) 化設(shè)計； ④ 對現(xiàn)代加工機床所需的快速夾緊系統(tǒng)具有初步分析能力和改進(jìn)設(shè) 計的能力； ⑤ 理論聯(lián)系實際的工作方法和獨立工作能力深化和提高； ⑥ 設(shè)計繪制零件工作圖若干； ⑦編制設(shè)計說明書 1 份。 四、接受任務(wù)學(xué)生： 機械 97 班 姓名 孫 皓 五、開始及完成日期： 自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日 六、設(shè)計（論文）指導(dǎo)（或顧問）： 指導(dǎo)教師 簽名 簽名 簽名 教 研 室 主 任 〔學(xué)科組組長研究所 所長〕 簽名 系主任 簽名 III 2012 年 11 月 12 日 IV 摘 要 本文是對支架零件的加工工藝規(guī)程進(jìn)行設(shè)計，并針對其中某一道工序進(jìn)行基于液壓 的專用夾具設(shè)計，并進(jìn)行了另一工序的普通夾具設(shè)計。支架零件作為叉架類零件，其主 要加工表面是平面及孔。按照機械加工工藝要求，遵循先面后孔的原則，并將孔與平面 的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證加工精度?；鶞?zhǔn)選擇以支架大外圓端面作 為粗基準(zhǔn)，以支架大外圓端面與兩個工藝孔作為精基準(zhǔn)，確定了其加工的工藝路線和加 工中所需要的各種工藝參數(shù)。并按要求對其中一道工序進(jìn)行了基于液壓夾緊的專用夾具 設(shè)計，在設(shè)計中計算了此道工序所受的切削力及切削力矩，進(jìn)而確定了液壓缸的負(fù)載， 選定整個液壓系統(tǒng)的壓力，從而確定了液壓缸的各參數(shù)，繪制了液壓夾緊的專用夾具總 圖。整個加工過程均選用萬能機床。 關(guān)鍵詞 支架；加工工藝；液壓；專用夾具 V Abstract This article is carries on the design of the bracket components machine process, and the clamp designed based on the hydraulic pressure which aimed at some working process, and has carried on another working procedure ordinary jig design. The bracket components take the boom trestle class components, its main processing surface is the plane and the hole. According to the machine-finishing technological requirement, after following the first surface, the hole principle, and is clear about the hole and the plane processing divides the rough machining and the precision work stage guarantees the working accuracy. The datum choice takes the thick datum by the support big outer annulus end surface, takes the fine datum by the support big outer annulus end surface with two craft holes, had determined in its processing's craft route and the processing needs each technological parameter. And according to request to a working procedure has carried on based on the hydraulic pressure clamp unit clamp design. Entire processing process chooses all-purpose machine tool. Key words: bracket; processing technic ;special fixture; hydraulic pressure V 目 錄 摘 要 .III ABSTRACT IV 目 錄 V 1 緒論 .1 1.1 本課題的研究內(nèi)容和意義 .1 1.2 國內(nèi)外的發(fā)展概況 .1 1.3 本課題應(yīng)達(dá)到的要求 .2 2 支架零件的三維造型 .3 3 零件的分析 .10 3.1 零件的作用 .10 3.2 零件的工藝分析 .10 4 工藝規(guī)程設(shè)計 .11 4.1 確定毛坯的制造形式 .11 4.2 工藝過程設(shè)計所應(yīng)采取的相應(yīng)措施 .11 4.3 定位基準(zhǔn)面的選擇 11 4.3.1 粗基準(zhǔn)的選擇 .11 4.3.2 精基準(zhǔn)的選擇 .12 4.4 制定工藝路線 .12 4.4.1 工藝路線方案一： .12 4.4.2 工藝路線方案二： .12 4.4.3 工藝方案的比較與分析 .13 4.5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 13 4.6 確定切削用量及基本工時 .15 4.6.1 工序三：銑 的端面，銑 的 端面，銑 ×2 的端面。 16m46?m34?m24? 4.6.2 工序四：鉆－擴－鉸－精鉸 的孔。 181 4.6.3 工序五：鉆－擴－鉸－精鉸的 孔。 202 4.6.4 工序六：鉆 孔，锪 孔，倒角 。 2266?90 4.6.5 工序七：銑 端面。 2354? 4.6.6 工序八：粗鏜－半精鏜－精鏜 的孔。 23m38? 5 基于液壓夾緊的專用夾具設(shè)計 .26 5.1 設(shè)計主旨 .26 5.2 夾具設(shè)計 .26 5.2.1 定位基準(zhǔn)的選擇 .26 5.2.2 定位誤差分析 .26 5.2.3 銑夾具設(shè)計的基本要求 .27 5.3 液壓缸的設(shè)計計算 .27 VI 5.3.1 切削力及切削力矩的計算與分析 .27 5.3.2 確定系統(tǒng)的工作壓力 .29 5.3.3 確定液壓缸的幾何參數(shù) .30 5.4 確定液壓泵規(guī)格和電動機功率及型號 .32 5.4.1 確定液壓泵規(guī)格 .32 5.5 確定各類控制閥 .33 5.6 管道通徑與材料及管接頭的選用 .33 6 專用普通夾具設(shè)計 .35 6.1 設(shè)計主旨 .35 6.2 夾具設(shè)計 .35 6.2.1 定位基準(zhǔn)的選擇 .35 6.2.2 切削力及夾緊力計算 .35 6.2.3 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計 .36 6.2.4 活動 V 形塊的設(shè)計 36 6.2.5 夾具體的設(shè)計 .36 6.2.6 夾具精度分析 .36 6.2.7 夾具設(shè)計及操作的簡要說明 .37 7 結(jié)論與展望 .38 7.1 結(jié)論 .38 7.2 不足之處及未來展望 .38 畢業(yè)設(shè)計小結(jié) .39 致謝 .41 參考文獻(xiàn) .42 基于液壓夾緊的專用夾具設(shè)計 1 1 緒論 1.1 本課題的研究內(nèi)容和意義 機械的加工工藝及夾具設(shè)計是在完成大學(xué)的全部課程之后，進(jìn)行的一次理論聯(lián)系實 際的綜合運用，使我對專業(yè)知識、技能有了進(jìn)一步的提高，為以后從事專業(yè)技術(shù)的工作 打下基礎(chǔ)。機械加工工藝是實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計，保證產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源、降低成本的重要 手段，合理的機械加工工藝過程是企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)準(zhǔn)備、計劃調(diào)度、加工操作、生產(chǎn)安全、 技術(shù)檢測和健全勞動組織的重要依據(jù)，也是企業(yè)上品種、上質(zhì)量、上水平，加速產(chǎn)品更 新，提高經(jīng)濟效益的技術(shù)保證。 合理的機械加工工藝文件不僅能提高一個企業(yè)的技術(shù)革新能力，而且可以較大程度 地提高企業(yè)的利潤，因而合理地編制零件的加工工藝文件就顯得時常重要。機械加工工 藝文件的合理性也會受到企業(yè)各方面因素的制約，比如企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備、工人的技術(shù)水 平及夾具的設(shè)計水平等，其中比較重要的是夾具的設(shè)計和生產(chǎn)。夾具是機械加工系統(tǒng)的 重要組成部分，無論是傳統(tǒng)的制造，或是現(xiàn)代制造系統(tǒng)，夾具設(shè)計都非常重要。優(yōu)化夾 具設(shè)計可以使產(chǎn)品勞動生產(chǎn)率得到提高，降低生產(chǎn)成本，使加工精度得到提高和保證， 同時可以拓寬機床的使用范圍，而且在保證精度的前提下可使產(chǎn)品效率提高、成本降低。 在企業(yè)信息化和激烈的市場競爭的要求下，企業(yè)對夾具的設(shè)計及制造要求更高。所以對 機械的加工工藝及夾具設(shè)計具有十分重要的意義。 因而不僅要合理結(jié)合企業(yè)的生產(chǎn)實際來進(jìn)行零件加工工藝文件的編制，而且還要根 據(jù)零件的加工要求和先進(jìn)的加工機床來設(shè)計先進(jìn)高效的夾具。 該課題主要是為了培養(yǎng)學(xué)生開發(fā)、設(shè)計和創(chuàng)新機械產(chǎn)品的能力，要求學(xué)生能夠結(jié)合 常規(guī)機床與零件加工工藝，針對實際使用過程中存在的金屬加工中所需要的三維造型、 機床的驅(qū)動及工件夾緊問題，綜合所學(xué)的機械三維造型、機械理論設(shè)計與方法、機械加 工工藝及裝備、液壓與氣動傳動等知識，對高效、快速夾緊裝置進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計，從而實 現(xiàn)金屬加工機床驅(qū)動與夾緊的半自動控制。 在設(shè)計液壓系統(tǒng)裝置時，在滿足產(chǎn)品工作要求的情況下，應(yīng)盡可能多的采用標(biāo)準(zhǔn)件， 提高其互換性要求，以減少產(chǎn)品的設(shè)計生產(chǎn)成本。 1.2 國內(nèi)外的發(fā)展概況 夾具從產(chǎn)生到現(xiàn)在，大約可以分為三個階段：第一個階段主要表現(xiàn)在夾具與人的結(jié) 合上，這是夾具主要是作為人的單純的輔助工具，是加工過程加速和趨于完善；第二階 段，夾具成為人與機床之間的橋梁，夾具的機能發(fā)生變化，它主要用于工件的定位和夾 緊。人們越來越認(rèn)識到，夾具與操作人員改進(jìn)工作及機床性能的提高有著密切的關(guān)系， 所以對夾具引起了重視；第三階段表現(xiàn)為夾具與機床的結(jié)合，夾具作為機床的一部分， 成為機械加工中不可缺少的工藝裝備。 在夾具設(shè)計過程中，對于被加工零件的定位、夾緊等主要問題，設(shè)計人員考慮的一 般都會比較周全，但夾具設(shè)計還是會遇到一些小的問題，這些問題要是處理不好，不僅 給夾具的使用造成很多不便，還會影響工件的加工精度。 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 2 由于現(xiàn)代加工的高速發(fā)展，對傳統(tǒng)的夾具提出了較高要求，如快速、高效、安全等。 基于液壓夾緊的專用夾具設(shè)計，必須計算加工工序所受的切削力及切削力矩，按照夾緊 方式進(jìn)行夾緊力的計算，進(jìn)而可以確定液壓缸的負(fù)載，通過選定整個液壓系統(tǒng)的壓力， 最終可以確定液壓缸的各參數(shù)。 隨著機械工業(yè)的迅速發(fā)展，對產(chǎn)品的品種和生產(chǎn)率提出了愈來愈高的要求，使多品 種，中小批生產(chǎn)作為機械生產(chǎn)的主流，為了適應(yīng)機械生產(chǎn)的這種發(fā)展趨勢，必然對機床 夾具提出更高的要求。特別像后鋼板彈簧吊耳類不規(guī)則零件的加工還處于落后階段。在 今后的發(fā)展過程中，應(yīng)大力推廣使用組合夾具、半組合夾具、可調(diào)夾具，尤其是成組夾 具。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組合通用經(jīng)濟方向發(fā)展。 1.3 本課題應(yīng)達(dá)到的要求 通過實際調(diào)研和采集相應(yīng)的設(shè)計數(shù)據(jù)、閱讀相關(guān)資料相結(jié)合，在對金屬切削加工、 金屬切削機床、機械設(shè)計與理論及液壓與氣動傳動等相關(guān)知識充分掌握后，分析金屬切 削加工過程中的機床工作臺驅(qū)動、工件夾緊等方面的相關(guān)數(shù)據(jù)，結(jié)合液壓與氣動傳動的 相關(guān)理論知識，完成液壓傳動方案分析及液壓原理圖的擬定，設(shè)計液壓專用夾具的驅(qū)動、 夾緊裝置，并進(jìn)行主要液壓元件的設(shè)計與選擇及傳動系統(tǒng)的驗算校核等，來達(dá)到產(chǎn)品的 最優(yōu)化設(shè)計。 針對實際使用過程中存在的金屬加工工藝文件編制、工件夾緊及工藝參數(shù)確定及計 算問題，綜合所學(xué)的機械理論設(shè)計與方法、機械加工工藝文件編制及實施等方面的知識， 設(shè)計出一套適合于實際的零件加工工藝路線，從而實現(xiàn)適合于現(xiàn)代加工制造業(yè)、夾緊裝 置的優(yōu)化設(shè)計。 基于液壓夾緊的專用夾具設(shè)計 3 2 支架零件的三維造型 打開 AutoCAD，單擊“視圖”工具欄上的主視圖標(biāo)，畫一條垂直的中心線，再畫六 條與垂直相交的水平中心線,上下間距上邊為 45mm 下邊為 43mm。如圖 2.1 所示： 由圖 2.1 所確定的交點，以最下面第三個交點作為圓心分別作 、 的同心圓，54?38 再將所作兩圓選中，并進(jìn)行拉伸，拉伸高度為 39mm。其作圖過程如圖 2.2 所示，拉伸結(jié) 果如圖 2.3 所示：（拉伸命令 ext）。 選中所做的兩個柱體，單擊復(fù)制，以端面圓心為基點，移動 39mm。分別如圖 2.4、2.5 所示： 圖 2.2 拉伸 圖 2.3 拉伸實體 圖 2.5 復(fù)制實體圖 2.4 復(fù)制 圖 2.1 中心線 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 4 再按圖 2.1 所確定的交點，以最上邊第一個交點作為圓心分別作 、 的同心圓，34?2 再將兩圓選中，進(jìn)行拉伸，拉伸高度為 72mm。其過程和結(jié)果分別如圖 2.6、2.7 所示： 繼續(xù)按圖 2.1 所確定的第一個交點為圓心分別作 、 的同心圓，并選中所做的34?2 兩圓，反向拉伸，高度為 18mm。其結(jié)果分別如圖 2.8、2.9 所示： 在剛剛拉伸的實體前端面確定為作圖面，并確定圓心作 圓，再選中 的圓，進(jìn)46?46? 行拉伸，高度為 18mm。其作圖過程結(jié)果分別如圖 2.10、2.11 所示： 選中剛剛拉伸的 柱體，單擊復(fù)制，以外端面圓心為基點，移動 18mm，其作圖過46? 程結(jié)果分別如圖 2.12、2.13 所示： 圖 2.6 拉伸 圖 2.7 拉伸實體 圖 2.8 拉伸 圖 2.9 拉伸實體 圖 2.10 拉伸 圖 2.11 拉伸實體 基于液壓夾緊的專用夾具設(shè)計 5 按圖 2.1 所確定交點，以中間的交點為圓心作 的圓，再選中 的圓，進(jìn)行拉伸，16?16? 高度為 36mm。其作圖過程和結(jié)果分別如圖 2.14、2.15 所示 。 以實體 圓高度的對稱位置作為基面，畫出 88×46mm 長方形的作為連接肋板的基46? 面，再選中長方形進(jìn)行拉伸，高度為 6mm。其作圖過程與結(jié)果分別如圖 2.16、2.17 所示： 選中 88×46mm 長方體，單擊復(fù)制，以圖 2.1 中最底下交點作為基點，移動 6mm，其 過程與結(jié)果分別如圖 2.18、2.19 所示： 圖 2.12 復(fù)制 圖 2.13 復(fù)制實體 圖 2.15 拉伸實體圖 2.14 拉伸 圖 2.16 拉伸 圖 2.17 拉伸實體 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 6 再以剛剛拉伸出的肋板背面作為基面，以中心線為中心確定 88×12mm 的長方形作為 另一個十字肋板的基面，選中此長方形，進(jìn)行拉伸，高度為 16mm，其作圖過程與結(jié)果分 別如圖 2.20、2.21 所示。 接著選中剛拉伸出的 88×12mm 長方體，單擊復(fù)制，圖 2.1 中最底下第三個交點作為 基點，向前移動 16mm，其作圖過程與結(jié)果分別如圖 2.22、2.23 所示。 圖 2.18 復(fù)制 圖 2.19 復(fù)制實體 圖 2.20 拉伸 圖 2.21 拉伸實體 圖 2.23 復(fù)制實體圖 2.22 復(fù)制 基于液壓夾緊的專用夾具設(shè)計 7 在以圖 2.2 中拉伸出的 的圓柱實體作為基面，按坐標(biāo)確定圓心分別作兩個 、54? 24? 的同心圓，并將此兩圓選中，進(jìn)行拉伸，其高度為 32mm。作圖過程與結(jié)果如圖14? 2.24、2.25 所示。 再按坐標(biāo)確定圓心作 的圓，選中 的圓進(jìn)行拉伸，高度為 23mm。其作圖過程與6?6? 結(jié)果分別如圖 2.26、2.27 所示。 對拉抻好的實體進(jìn)行孔的差集處理，再點合集，將所有外圓選中，然后右擊,再點差 集，選中外圓，按 Enter 鍵， 在選中所要除去的部分，按 Enter 鍵。其作圖結(jié)果分別如 圖 2.28 所示。 圖 2.24 拉伸 圖 2.25 拉伸實體 圖 2.26 拉伸 圖 2.27 拉伸實體 圖 2.28 合集 差集 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 8 對造型好的零件進(jìn)行倒角，點倒角，選擇第一條直線，指定基面的倒角距離為 1，與 其他基面的倒角距離為 1，選擇倒角的邊，按 Enter 鍵。結(jié)果如圖 2.29 所示： 確定位置，作一 直角三角形，單擊面域，選中三角形的三條邊，右擊確定；單擊?45 旋轉(zhuǎn)，選中三角形，右擊確定，選中圍繞旋轉(zhuǎn)的軸，按 Enter 鍵，旋轉(zhuǎn)角度 ，按?360 Enter 鍵。作圖過程與結(jié)果分別如圖 2.30、2.31 所示： 點差集，選中外圓，右擊確定， 在選中所要除去的部分，按 Enter 鍵。如圖 2.32、 所示： 圖 2.29 倒角 圖 2.30 旋轉(zhuǎn) 圖 2.31 旋轉(zhuǎn)實體 圖 2.32 差集 基于液壓夾緊的專用夾具設(shè)計 9 進(jìn)行圓角的處理，選中所要倒的角的邊，按 Enter 鍵，輸入半徑，按 Enter 鍵，再選 中所要倒的角的邊，按 Enter 鍵。如圖 2.33 所示： 支架的最終造型如圖 2.34 和 2.35 所示。 圖 2.33 倒角 圖 2.34 線框 圖 2.35 實體 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 10 3 零件的分析 3.1 零件的作用 課題所給的零件屬于叉架類零件，叉架類零件在機器中一般都是組成傳力構(gòu)件的， 在工作中也是大部分承受較大的沖擊載荷，受力情況比較復(fù)雜，由于這些零件在機器中 起不同作用，其形狀和結(jié)構(gòu)有較大的差異，其共同點是：不易定位，外形復(fù)雜；大、小 頭是由細(xì)長的桿身連接的，所以彎曲剛性差，極易變形。 支架零件圖如圖 3.1 所示。 3.2 零件的工藝分析 支架由零件圖可知共有兩個加工表面，他們有一定的位置要求?，F(xiàn)分述如下： 1、 孔為中心的加工表面。m2? 這一組加工表面包括： 的端面和 的端面銑削，尺寸為 的孔，孔m46?m34?m2? 表面粗糙度要求為 ，尺寸為 孔，倒角 。其中，主要加工表面為Ra?.1?90 的孔。2 2、兩個 的孔為加工中心的加工表面。4? 這一組加工表面包括： 的兩個端面的銑削，尺寸為 二孔。其中主要加24?14? 工表面為 二孔。m1圖 3.1 支架零件圖 ?38 基于液壓夾緊的專用夾具設(shè)計 11 這兩組加工表面之間并沒有一定的位置要求，但對于這兩組加工表面而言，可以先 加工其中一組表面，然后借助于專用夾具加工另一組表面，這樣就可以很好的進(jìn)行加工。 4 工藝規(guī)程設(shè)計 4.1 確定毛坯的制造形式 根據(jù)零件的功用分析，可以確定零件的材料為 HT200。考慮到零件在運行過程中所 受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)比較簡單，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，故采用鑄造毛坯。 考慮到零件在工作過程中有沖擊載荷，并為了改善零件的切削加工性，故零件毛坯 熱處理采用正火。 4.2 工藝過程設(shè)計所應(yīng)采取的相應(yīng)措施 由以上分析可知。該零件的主要加工表面是平面及孔系。一般來說，保證平面的加 工精度要比保證孔系的加工精度容易。因此，對于該零件來說，加工過程中的主要問題 是保證平面的尺寸精度以及孔的尺寸精度及位置精度，處理好孔和平面之間的相互關(guān)系。 該類零件的加工應(yīng)遵循先面后孔的原則：即先加工零件的基準(zhǔn)平面，以基準(zhǔn)平面定 位加工其他平面。然后再加工孔系。換擋撥叉的加工自然應(yīng)遵循這個原則。這是因為平 面的面積大，用平面定位可以確保定位可靠夾緊牢固，因而容易保證孔的加工精度。其 次，先加工平面可以先切去鑄件表面的凹凸不平。為提高孔的加工精度創(chuàng)造條件，便于 對刀及調(diào)整，也有利于保護(hù)刀具。 換擋撥叉零件的加工工藝應(yīng)遵循粗精加工分開的原則，將孔與平面的加工明確劃分 成粗加工和精加工階段以保證孔系加工精度。 4.3 定位基準(zhǔn)面的選擇 定位基準(zhǔn)的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一。定位基準(zhǔn)選擇得正確、合理， 可以保證零件的加工質(zhì)量，提升生產(chǎn)率。否則，就會使加工工藝過程問題百出，嚴(yán)重的 還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法進(jìn)行。 4.3.1 粗基準(zhǔn)的選擇 粗基準(zhǔn)選擇應(yīng)當(dāng)滿足以下要求： （1） 粗基準(zhǔn)的選擇應(yīng)以加工表面為粗基準(zhǔn)。目的是為了保證加工面與不加工面的 相互位置關(guān)系精度。如果工件上表面上有好幾個不需加工的表面，則應(yīng)選擇其中與加工 表面的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準(zhǔn)。以求壁厚均勻、外形對稱、少裝夾等。 （2） 選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準(zhǔn)。例如：機床床身導(dǎo)軌面是其 余量要求均勻的重要表面。因而在加工時選擇導(dǎo)軌面作為粗基準(zhǔn)，加工床身的底面，再 以底面作為精基準(zhǔn)加工導(dǎo)軌面。這樣就能保證均勻地去掉較少的余量，使表層保留而細(xì) 致的組織，以增加耐磨性。 （3） 應(yīng)選擇加工余量最小的表面作為粗基準(zhǔn)。這樣可以保證該面有足夠的加工余 量。 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 12 （4） 應(yīng)盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準(zhǔn)，以保證定位準(zhǔn)確 夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準(zhǔn)，必要時需經(jīng)初加工。 （5） 粗基準(zhǔn)應(yīng)避免重復(fù)使用，因為粗基準(zhǔn)的表面大多數(shù)是粗糙不規(guī)則的。多次使 用難以保證表面間的位置精度。 所以對于本零件來說，加工 和兩個 的三孔時，采用兩夾兩頂?shù)姆椒▉韒2?14? 加工，即利用一組共兩個長 V 形塊分別夾 和 的外輪廓面作主要定位，并在5m6 的外輪廓面和 的端面用兩個輔助支撐，達(dá)到完全定位。m54?46 4.3.2 精基準(zhǔn)的選擇 精基準(zhǔn)的選擇主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合問題。如果設(shè)計基準(zhǔn)和工序基準(zhǔn)不重合，那么 應(yīng)進(jìn)行尺寸換算。 4.4 制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點是使零件的尺寸精度、位置精度和幾何形狀等技術(shù)要求能得 到合理的保證。在確定生產(chǎn)綱領(lǐng)為大批生產(chǎn)的情況下，可采用萬能機床配用專用工夾具， 并盡量用工序集中以使生產(chǎn)率得到提高。除此以外，還應(yīng)考慮經(jīng)濟效果，以便降低生產(chǎn) 成本。 初選的零件加工工藝路線如下： 4.4.1 工藝路線方案一： 工序一：鑄造 工序二：熱處理，正火。 工序三：粗銑－精銑 兩孔的端面。m14? 工序四：鉆－擴 兩孔.。 工序五：銑 的端面。6 工序六：粗銑－精銑 兩孔的端面。34 工序七：鉆、擴、鉸 孔.。2? 工序八：鉆 孔，锪 孔，倒角 。m66?90 工序九：鉗工。 工序十：終檢。 4.4.2 工藝路線方案二： 工序一：鑄造。 工序二：熱處理，正火。 工序三：銑 的兩端面。m34? 工序四：銑 的兩端面。5 工序五：鉆 的孔， ×2 的孔。 214? 工序六：擴 的孔， ×2 的孔。 工序七：鉆 孔，并锪 孔，并倒角 。6?6?90 基于液壓夾緊的專用夾具設(shè)計 13 工序八：粗鏜－精鏜 的孔。m38? 工序九：粗磨－精磨 的孔。14 工序十：鉗工。 工序十一：終檢。 4.4.3 工藝方案的比較與分析 上述兩個工藝方案的特點在于：方案一是先粗銑－精銑 兩孔端面，鉆－擴m14? 二孔，然后再銑 的端面，粗銑－精銑 二孔端面，鉆、擴、鉸m14?m46?3 孔.，最后鉆 孔，锪 孔，倒角 。而方案二先銑 的兩端面，2 ?903 銑 的兩端面，鉆 的孔， ×2 的孔，擴 的孔， ×2 的孔，5214?214? 鉆 孔，并锪 孔，并倒角 ，最后粗鏜－精鏜 的孔，粗磨－精磨6?908? 的孔。方案二比方案一在操作時減少裝夾，節(jié)省時間，提高效率，但在鏜孔前先14? 銑 的端面，而方案二又粗磨－精磨 的孔，而沒有在銑 ×2 的端面后，mmm 銑 的端面再裝夾粗鏜－半精鏜－精鏜 的孔，從而造成基準(zhǔn)不重合的加工誤5 38? 差。故將鉆－擴－鉸－精鉸 的孔放在銑 的端面前面。14?54 因此最后的加工路線確定如下： 工序一：鑄造。 工序二：熱處理，正火。 工序三：銑 的端面，銑 的端面，銑 ×2 的端面。粗銑 的m46?m34?m24?m46? 端面，以 的端面為基準(zhǔn)，銑銑 的端面，銑 ×2 的端面，選用 X51 立 式銑床和專用夾具。 工序四：鉆－擴－鉸－精鉸 的孔。選用 Z525 立式鉆床和和專用夾具。1 工序五：鉆－擴－鉸－精鉸 的孔。選用 Z525 立式鉆床和和專用夾具。2? 工序六：鉆 孔，锪 孔，倒角 。m6?6?90 工序七：銑 的端面。以 的端面為基準(zhǔn)，選用 X51 立式銑床和專用夾具。54m4 工序八：粗鏜－半精鏜－精鏜 的孔。選用 Z525 立式鉆床和和專用夾具。38? 工序九：鉗工。 工序十：終檢。 以上工藝過程詳見機械加工工藝過程卡和機械加工工序卡片。 4.5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 “支架”零件材料 HT200，硬度為 148～222HBS，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，采用鑄 造毛坯。 選擇工序間加工余量的主要原則： 1、應(yīng)采用最小的加工余量，以求縮短加工時間，并降低零件的制作費用； 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 14 2、加工余量應(yīng)能保證圖紙上所規(guī)定的表面粗糙度及精度； 3、決定加工余量時應(yīng)考慮零件熱處理時引起的變形，否則可能產(chǎn)生報廢； 4、決定加工余量時應(yīng)考慮所采用的加工方法和設(shè)備，以及加工過程中零件可能發(fā)生 的變形； 5、考慮零件的大小，零件越大，則加工余量也越大； 各種毛坯的表層厚度如表 4-1 所示。 表 4-1 各種毛坯的表層厚度 單位：mm 自由鍛件 模鍛件 鑄件 磁 鋼 ≤1.5 磁 鋼 ≤1 灰口鑄鐵 1～4 合金鋼 2～4 合金鋼 ≤0.5 鑄 鋼 2～5 根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量，工序尺寸及 毛坯尺寸如下： 1、銑 、 和 ×2 的端面m6?3m? 考慮其表面粗糙度要求為 ，只要求粗加工，根據(jù)《機械加工工藝手冊》表Ra?5.12 2.3-5，取 2Z=3mm 已能滿足要求。 2、加工 的孔02.4? 考慮到其表面粗糙度的要求為 ，其加工方式可以分為鉆，擴，鉸三個步驟，. 根據(jù)《機械加工工藝手冊》表 2.3-48，確定工序尺寸及余量為： 鉆孔： m1? 擴孔： 2z=1.5 mm5.3 鉸孔： 2z=0.5 mm4 3、加工 Φ22mm 的孔 其表面粗糙度的要求較高為 ，其加工方式可以分為鉆，擴，鉸三個步驟，mRa?6.1 根據(jù)《機械加工工藝手冊》表 2.3-48，確定工序尺寸及余量為： 鉆孔： m20? 擴孔： 2z=1.5 mm5.1 鉸孔： 2z=0.5 mm 4、銑 的端面 考慮到其表面粗糙度要求為 ，只要求粗加工即可，根據(jù)《機械加工工藝手mRa?5.12 冊》表 2.3-5，取 2Z=3mm 已能滿足要求。 5、加工 的孔m38? 其表面粗糙度要求較高為 ，其加工方式可以分為鉆，擴，鉸三步，根據(jù)6. 《機械加工工藝手冊》表 2.3-48，確定工序尺寸及余量為： 基于液壓夾緊的專用夾具設(shè)計 15 粗鏜孔： 2z=3 mmm36? 半精鏜孔： 2z=1.5 mm5.7 精鏜孔： 2z=0.5 mm8 按以上原則確定的零件毛坯圖如圖 4.1 所示。 圖 4.1 支架鑄件毛坯圖 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 16 4.6 確定切削用量及基本工時 由第二章中分析可知，支架類零件主要由平面和孔所組成，而由肋板來進(jìn)行孔與平 面的連接，故從零件結(jié)構(gòu)分析中可知：支架類零件的加工主要也是由銑削和鉆削組成。 對于銑削加工，為了提高勞動生產(chǎn)率，常采用多齒銑刀進(jìn)行加工，并且由《切削設(shè) 計手冊》可以查得各種銑削情況下每齒的進(jìn)給量及銑削加工時的推薦銑削速度。 銑削時每齒進(jìn)給量和銑削速度推薦表分別如表 4-2 和表 4-3 所示。 表 4-2 銑削每齒進(jìn)給量 f 的推薦值z 刀具 材料 推薦進(jìn)給量/（mm/z） 鋼 0.10～0.15圓柱銑刀 鑄鐵 0.12～0.20 鋼 0.04～0.06端銑刀 鑄鐵 0.15～0.20 鋼 0.04～0.06 高速鋼 三面刃銑刀 鑄鐵 0.15～0.25 鋼 0.10～0.20硬質(zhì)合金銑刀 鑄鐵 0.15～0.30 表 4-3 銑削速度 V 的推薦值 銑削深度工件材料 高速鋼銑刀 硬質(zhì)合金銑刀 說 明 20 20～45 150～190 45 20～35 120～150 40Cr 15～25 60～90 HT150 14～22 70～100 黃銅 30～60 120～200 鋁合金 112～300 400～600 不銹鋼 16～25 50～100 1、粗銑時取小值，精銑時取大 值 2、工件材料強度和硬度高時取 小值，反之取大值 3、刀具材料耐熱性能好取大值， 耐熱性能差取小值 4.6.1 工序三：銑 的端面，銑 的端面，銑 ×2 的端面。m46?m34?m24? 加工條件： 工件材料：HT200，鑄造 加工要求：銑 的端面，銑 的端面，銑 ×2 的端面，表面粗糙度 值為 。Ra?5.12 基于液壓夾緊的專用夾具設(shè)計 17 機床：X51 立式銑床。 刀具：高速剛圓柱形銑刀 粗齒數(shù) ，細(xì)齒數(shù) 。md63?6?Z10?Z 銑削深度 ： 。?a 每齒進(jìn)給量 ：根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表 30-13，取 。zf mfz/5. 銑削速度 ：參照《機械加工工藝師手冊 》表 30-23，取 。v in)2~14(v 機床主軸轉(zhuǎn)速 n： 式（4-1）01dvn?? 取 ， 代入公式（4-1 ）得mi/20v?d630 min/1634.2r?? 根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表 11-4，取 0? 實際銑削速度 ：'v in/7.191.10'nd?? 工作臺每分進(jìn)給量 ： mf 式（4-2）wzmf? 取 ， ， 代入公式（4-2）得：15.0?fza6Zin/10rnwi/95.fm?? 取 in/9fm （1） 銑 的端面46? 根據(jù)《機械加工工藝手冊》 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知ll46? 刀具切入長度 ：1m6? 刀具切出長度 ：2l5. 走刀次數(shù)為 1 機動時間： 式（4-3）mjfllt211?? 取 ， ， ， 代入公式（4-3）得：ml46?l1l5.2in/906.461jt 故銑 的端面機動工時為：? in.1?j （2） 銑 的端面34 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 18 根據(jù)《機械加工工藝手冊》 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知l ml34? 刀具切入長度 ：16? 刀具切出長度 ：2l5. 走刀次數(shù)為 1 機動時間為 ： 2jt 取 ， ， ， 代入公式（4-3）得：ml34?l61ml5.2?in/90f?47.6342?jt 故銑 的端面機動工時為：? i.2jt （3） 銑 ×2 的的端面24 根據(jù)《機械加工工藝手冊》 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知l ml4? 刀具切入長度 ：17? 刀具切出長度 ：2l5. 走刀次數(shù)為 1 機動時間為 ：3jt 取 ， ， ， 代入公式（4-3）得：ml4?l71ml5.2?min/90f?37.743?jt 故銑 的端面機動工時為：2? i43jt 故本工序機動工時為： min81.21??jjttT 4.6.2 工序四：鉆－擴－鉸－精鉸 的孔。4? 機床：Z525 立式鉆床 刀具：麻花鉆、擴孔鉆、鉸刀 （1） 鉆 孔m2? 切削深度 ：pa6? 進(jìn)給量 ：根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表 28-10，取 。f rmf/)64.0~52.(? 取切削速度 in/.19v 取 ， 代入公式 4-1 得i/6.d20 機床主軸轉(zhuǎn)速 ： ，min/52014.36.9rn??? 基于液壓夾緊的專用夾具設(shè)計 19 根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表 9-3，取 min/54rn? 實際切削速度 ：'v i/.2014.3'v??? 被切削層長度 ：lm 刀具切入長度 ：17. 刀具切出長度 ：2l5 走刀次數(shù)為 1 機動時間 ：jt (4-4)fnltjj 2121 ??? 取 ， ， ， ， 代入公式ml13?l7.1ml5. r/6.0min/54r? （4-4）得： in1473121 ?????jjt （2） 擴 孔1? 切削深度 ：pam75.0 進(jìn)給量 ：根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表 28-10，取 。f rmf/)5.0~4(? 取切削速度 in/2.3v? 取 ， 代入公式得i/.d5.10 機床主軸轉(zhuǎn)速 ： in/2.783.4.3rn??? 根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表 9-3，取 m960n? 實際切削速度 ：'v in/7.4105' ?? 被切削層長度 ： lm3 刀具切入長度 ：15. 刀具切出長度 ：2l 走刀次數(shù)為 1 機動時間為 ： 2jt 取 ， ， ， ， 代入公式ml3?l5.1ml5.12?rf/45.0?min/960rn? （4-4）得： i796132 ????jjt 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 20 （3） 鉸 的孔m14? 切削深度 ：pa05.? 進(jìn)給量 ：根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表 28-10，取 。f rmf/8.0? 取切削速度 in/12v 取 ， 代入公式得i/d40 機床主軸轉(zhuǎn)速 ： in/2714.30rn??? 根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表 9-3，取 m 實際切削速度 ：'v in/2107.'v?? 被切削層長度 ： lm3 刀具切入長度 ：1 刀具切出長度 ：2l8 走刀次數(shù)為 1 機動時間為 ： 3jt 取 ， ， ， ， 代入公式（4-ml?l1ml182?rf/8.0min/27rn? 4）得： i9725133 ????jjt 故本工序機動工時為： in47.0.04321 ????jjjttT 4.6.3 工序五：鉆－擴－鉸－精鉸 的孔。m? 機床：Z525 立式鉆床 刀具：麻花鉆、擴孔鉆、鉸刀 （1） 鉆 孔m20? 切削深度 ：pa1? 進(jìn)給量 ：根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表 28-10，取 。f rmf/)86.0~7.(? 取切削速度 in/6.2v 取 ， 代入公式 4-1 得i/.1d0 機床主軸轉(zhuǎn)速 ： ，min/3421.36.rn??? 根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表 9-3，取 9? 基于液壓夾緊的專用夾具設(shè)計 21 實際切削速度 ：'v min/6.2410394.'v??? 被切削層長度 ：lm9 刀具切入長度 ：12.6 刀具切出長度 ：2l 走刀次數(shù)為 1 機動時間 ：jt (4-5)fnltj211?? 取 ， ， ， ， 代入公式ml90?l2.61ml2 r/8.0min/392rn? （4-5）得： i3139261????jt （2） 擴 孔0? 切削深度 ：pam75. 進(jìn)給量 ：根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表 28-10，取 。f rmf/)6.0~45.(? 取切削速度 in/30v? 取 ， 代入公式得i/d5.21 機床主軸轉(zhuǎn)速 ： min/45.21.30rn??? 根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表 9-3，取 ? 實際切削速度 ：'v in/7.36104' ?? 被切削層長度 ： lm9 刀具切入長度 ：12 刀具切出長度 ：2l 走刀次數(shù)為 1 機動時間為 ： 2jt 取 ， ， ， ， 代入公式（4-ml90?l1ml2?rf/5.0min/54rn? 5）得： i3.492???jt （3）鉸 的孔2? 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 22 切削深度 ：pam05.? 進(jìn)給量 ：根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表 28-10，取 。f rmf/6.1? 取切削速度 in/6.9v 取 ， 代入公式得i/.d20 機床主軸轉(zhuǎn)速 ： in/13924.36.0rn??? 根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表 9-3，取 m0? 實際切削速度 ：'v in/6.910.'v?? 被切削層長度 ： lm9 刀具切入長度 ：12 刀具切出長度 ：2l8 走刀次數(shù)為 1 機動時間為 ： 3jt 取 ， ， ， ， 代入公式（4-ml90?l1ml28?rf/6.1min/140rn? 4）得： i53.0.493???jt 故本工序機動工時為： in18.1.321 ????jjjttT 4.6.4 工序六：鉆 孔，锪 孔，倒角 。m6?6??90 機床：Z525 立式鉆床 刀具：麻花鉆，锪鉆 （1） 鉆 孔 切削深度 ：pa3? 進(jìn)給量 ：根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表 28-10，取 。f rmf/)3.0~27.(? 取切削速度 min/1.2v 取 ， 代入公式 4-1 得i/.d60 機床主軸轉(zhuǎn)速 ： ，min/17364.3.2rn??? 根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表 9-3，取 0? 實際切削速度 ：'v 基于液壓夾緊的專用夾具設(shè)計 23 min/6.2510364.'v??? 被切削層長度 ：lm2 刀具切入長度 ：19. 刀具切出長度 ：2l 走刀次數(shù)為 1 機動時間 ： (4-5)1jtfnlj211?? 取 ， ， ， ， 代入公式ml2?l9.ml2 rf/3.0?min/1360rn? （4-5）得： i6.1369.????jt （2） 倒角 。采用 锪鉆。為縮短輔助時間，取倒角是的主軸轉(zhuǎn)速與擴孔時相同：?90? ，手動進(jìn)給。in/174rn? 4.6.5 工序七：銑 端面。m54? 同工序三，故根據(jù)《機械加工工藝手冊》 可得： 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知l ml54? 刀具切入長度 ：16? 刀具切出長度 ：2l. 走刀次數(shù)為 1 機動時間為 ：jt 式（4-3）mjfllt211?? 取 ， ， ， 代入公式（4-3）得：ml54?l61l5.2in/906.41?jt 故本工序機動工時為： in38.1?j 4.6.6 工序八：粗鏜－半精鏜－精鏜 的孔。m? 機床：T68 臥式鏜床 刀具： 鏜刀、 鏜刀?90?45 （1） 粗鏜 孔m36? 切削深度 ：pa? 進(jìn)給量 ：根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表 28-10，取 。f rmf/)1~8.0(? 切削速度 in/35~20v 取 ， 代入公式 4-1 得i/d6 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 24 機床主軸轉(zhuǎn)速 ：n ，min/265314.0r??? 根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表 9-3，取 ? 實際切削速度 ：'v in/26.810.' 被切削層長度 ：lm78? 刀具切入長度 ：12 刀具切出長度 ：2l 走刀次數(shù)為 1 機動時間 ：jt (4-5)fnltj211?? 取 ， ， ， ， 代入公式（4-ml78?l21ml2r/min/250r? 5）得： in38.0152781????jt （2） 半精鏜 孔36? 切削深度 ：pam5.0 進(jìn)給量 ：根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表 28-10，取 。f rmf/)8.0~2(? 切削速度 in/4~2v? 取 ， 代入公式得i/30d5.370 機床主軸轉(zhuǎn)速 ： in/254.3714.0rn??? 根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表 9-3，取 m? 實際切削速度 ：'v in/4.29105' ?? 被切削層長度 ：lm78 刀具切入長度 ：12 刀具切出長度 ：2l 走刀次數(shù)為 1 機動時間 ：2jt 基于液壓夾緊的專用夾具設(shè)計 25 取 ， ， ， ， 代入公式（4-ml78?l21ml2?rf/5.0min/250rn? 5）得： i6.2782???jt （3）精鏜 的孔8? 切削深度 ：pam05.? 進(jìn)給量 ：根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表 28-10，取 。f rmf/5.0~1.? 取切削速度 in/3~1v 取 ， 代入公式得in/20d80 機床主軸轉(zhuǎn)速 ： in/167384.20rn??? 根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表 9-3，取 m 實際切削速度 ：'v in/19061.'v?? 被切削層長度 ：lm78 刀具切入長度 ：12 刀具切出長度 ：2l 走刀次數(shù)為 1 機動時間 ：3jt 取 ， ， ， ， 代入公式（4-ml78?l1ml2?rf/3.0min/160rn? 5）得： i7.16782???jt 故本工序機動工時為： in4.25.03.321 ????jjjttT 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 26 5 基于液壓夾緊的專用夾具設(shè)計 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，通常需要設(shè)計專用夾具。 經(jīng)過與指導(dǎo)教師協(xié)商，決定設(shè)計出銑 外圓和兩個 外圓端面的液壓夾緊m34?m24? 式銑夾具及鉆 和兩個 的三孔的鉆床夾具。銑 外圓端面的液壓夾緊式m2?13 銑夾具用于立式銑床，適合于批量生產(chǎn)，銑刀采用 立銑刀，其主切削刃有四個，1 也即是其有 4 個刀齒，其結(jié)構(gòu)圖如圖 5.1 所示。鉆 和兩個 孔的鉆床夾具用214 于立式鉆床，適合于批量生產(chǎn)，刀具分別采用麻花鉆、擴孔鉆及鉸刀，加工出來作為后 續(xù)加工的工藝孔使用。 5.1 設(shè)計主旨 本夾具主要用來銑 外圓和兩個 外圓端面，從零件圖中可以知道這兩個m34?m24? 端面有一定的粗糙度要求，對于尺寸精度與兩表面間位置精度沒有嚴(yán)格的要求。但是在 加工本工序時沒有任何孔來定位，也不能利用其端面來進(jìn)行定位，且是進(jìn)行過時效處理 的毛坯件，為了方便三孔的加工及在以后的工序中孔的端面能起到定位作用，因此，本 道工序主要是利用毛坯件的外圓表面來作為粗基準(zhǔn)對零件實行定位與夾緊，并考慮通過 圖 5.1 立銑刀結(jié)構(gòu) 基于液壓夾緊的專用夾具設(shè)計 27 液壓夾緊來實現(xiàn)提高勞動生產(chǎn)率、降低勞動強度和安全高效等目的。 5.2 夾具設(shè)計 5.2.1 定位基準(zhǔn)的選擇 由零件圖可知，有 外圓和 外圓可以利用，因此采用 V 型塊進(jìn)行裝夾，m54?46? 采用一個活動的 V 型塊和一個固定的、寬 V 型塊來進(jìn)行定位裝夾，這樣總共限制 6 個自 由度，并在 外圓和 外圓的下面采用輔助支承來進(jìn)行輔助定位，因為從零件 圖的結(jié)構(gòu)分析中可以知道，圓弧的壁厚比較薄，剛性比較差，因此輔助支撐可以把剛性 差的問題避免了，活動 V 形塊采用液壓缸來進(jìn)行驅(qū)動，通過快速油缸和固定 V 形塊來對 工件進(jìn)行夾緊，實現(xiàn)快速、安全裝夾， 提高勞動生產(chǎn)率。 5.2.2 定位誤差分析 工件在夾具中的位置由定位基準(zhǔn)與定位元件相接觸或配合來確定的，然而工件與定 位元件均有制造誤差，就會使一批工件在夾具中的位置不一致，從而導(dǎo)致工件工序尺寸 的誤差，這就是定位誤差。 該夾具由計算分析知道基準(zhǔn)不重合誤差為零，基準(zhǔn)位移誤差也為零所以沒有定位誤 差。 因此能滿足零件的加工要求。 5.2.3 銑夾具設(shè)計的基本要求 如前所述，在設(shè)計夾具時，為了提高勞動生產(chǎn)率，應(yīng)著眼于機動夾緊，本道工序的 銑床夾具就選擇了用液壓缸推動活動 V 形塊對工件進(jìn)行夾緊。本道工序由于是粗加工， 切削力較大，為了夾緊工件，勢必要增加系統(tǒng)壓力或增大液壓缸直徑，系統(tǒng)壓力增高不 利于系統(tǒng)安全，而增大液壓缸直徑會使使整個夾具過于龐大。因此，應(yīng)設(shè)法降低切削力。 目前采取的措施有三個：一是提高毛坯的制造精度，使最大背吃刀量降低，以降低切削 力；二是選擇比較合適的液壓缸結(jié)構(gòu)，增大夾緊時的力臂以降低夾緊力；三是在可能的 情況之下，適當(dāng)提高夾緊力，來滿足夾緊的要求。 夾具上還需要裝有對刀塊，可使夾具在一批零件加工之前與塞尺配合使用很好的對 刀；同時，夾具體底面上的一對 U 型槽可使夾具在機床工作臺上有一正確的安裝位置， 以利于銑削加工。 5.3 液壓缸的設(shè)計計算 設(shè)計要求是做任何設(shè)計的依據(jù)，液壓與氣動夾具設(shè)計時要明確液壓與氣動傳動系統(tǒng) 的動作和性能要求，這里一般要考慮以下幾方面： 1）該設(shè)備中，哪些運動需要液壓或氣壓傳動完成，各執(zhí)行機構(gòu)的運動形式及動作幅 度； 2）對液壓或氣壓裝置的空間布置、安裝形式、重量、外形尺寸的限制等； 3）執(zhí)行機構(gòu)載荷形式和大小； 4）執(zhí)行機構(gòu)的運動速度，速度變化范圍以及對運動平穩(wěn)性的要求； 5）各執(zhí)行機構(gòu)的動作順序，彼此之間的聯(lián)鎖關(guān)系，實現(xiàn)這些運動的操作或控制方式； 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 28 6）自動化程度、效率、溫升、安全保護(hù)、制造成本等方面的要求； 7）工作環(huán)境方面的要求，如溫度、濕度、振動、沖擊、防塵、防腐、抗燃性能等； 另外對主機的功能、用途、工藝流程也必須了解清楚，力求設(shè)計的系統(tǒng)更加切合實 際。 5.3.1 切削力及切削力矩的計算與分析 對執(zhí)行元件的工況進(jìn)行分析，就是查明每個執(zhí)行元件在各自工作過程中的速度和負(fù) 載的變化規(guī)律。通常是求出一個工作循環(huán)內(nèi)各階段的速度和負(fù)載值列表表示，必要時還 應(yīng)作出速度、負(fù)載隨時間（或位移）變化的曲線圖（稱為速度循環(huán)圖、負(fù)載循環(huán)圖和功 率循環(huán)圖）。 在一般情況下，液壓和氣壓系統(tǒng)中氣缸承受的負(fù)載由六部分組成，即工作負(fù)載、導(dǎo) 軌摩擦負(fù)載、功率、慣性負(fù)載、重力負(fù)載、密封負(fù)載和背壓負(fù)載，前五項構(gòu)成了液壓缸 所要克服的機械總負(fù)載。 這里為了方便起見，只是將銑削時產(chǎn)生的銑削力矩作為液壓缸的工作負(fù)載，其余的 負(fù)載這里沒有考慮（只需要按照一定的工作方式進(jìn)行計算即可）。 根據(jù)加工需要，該系統(tǒng)的工作循環(huán)也較為簡單：快速前進(jìn)—工進(jìn)---快速后退—原位 停止。 根據(jù)調(diào)查研究和工作系統(tǒng)要求，快速前進(jìn)和快速后退的速度約為 7.5m/min，工進(jìn)速 度約為 1.5m/min，不考慮換向及啟動時間、動靜摩擦系數(shù)等因素，液壓缸的機械效率 取 0.9。? 由于本道工序主要完成 外圓和兩個 外圓端面加工，為后續(xù)孔的加工及m34?m24? 工件的定位提供良好的基準(zhǔn)，但在銑削過程中由于銑刀所產(chǎn)生的銑削力對工件產(chǎn)生的附 加轉(zhuǎn)矩會造成工件的加工誤差，因而必須對工件所受的銑削力和銑削力矩進(jìn)行計算分析， 從而設(shè)計出符合要求的夾緊裝置。 對液壓缸的設(shè)計計算主要是以銑削力矩為主進(jìn)行理論計算，以工件加工中所需的夾 緊力來設(shè)計液壓缸的結(jié)構(gòu)參數(shù)，以實現(xiàn)工件快速、高效、安全裝夾所需要的行程來確定 液壓缸的理論行程，因而需要對工件所受的夾緊力和夾具的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。 1） 切削力的計算 切削力的計算可通過試驗的方法，測出各種影響因素變化是的切削力數(shù)據(jù)，加以處 理得到的反映各因素與切削力關(guān)系的表達(dá)式，稱為切削力計算的經(jīng)驗公式。在實際中使 用的切削力經(jīng)驗公式有兩種：一是指數(shù)公式；二是單位切削力。這里為了方便起見，以 單位切削力進(jìn)行切削力的計算。單位切削力是指單位切削面積上的主切削力，用 Fc 表示。 由《切削手冊》得主切削力公式： ZcFcFccFcc eYXpFc kndZafaC???? ???60/81.90 式中： 、 、 、 、 是指切削用量的系數(shù)和指數(shù)，可查相關(guān)設(shè)計手冊；cFcXcYc?c? —銑削深度，mm；pa —每齒進(jìn)給量，mm/Z；f 基于液壓夾緊的專用夾具設(shè)計 29 —銑削寬度，mm；ea —銑刀齒數(shù)，Z —銑刀每秒轉(zhuǎn)速，m/s；n —銑刀直徑，mm；0d —切削條件改變時的修正系數(shù)；ZFk 代入數(shù)據(jù)可得工件所受的切削力： 。NFc091.473? 2） 銑削力矩計算 由《切削手冊》得銑削力矩公式： 301/??ZdFMc 式中： —銑削力矩， ；mN? —銑削力， ；c —銑刀直徑， ；0 —銑刀齒數(shù)，Z 代入數(shù)據(jù)可得： 。??27.14 3）液壓缸負(fù)載的計