总泵缸体工艺规程及专用夹具设计【加工右端面液压夹具】【含6张cad图纸+文档全套资料】

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Plane with holes and the processing clearly divided into roughing and finishing stages of holes to ensure machining accuracy. Datum selection box input shaft and the output shaft of the supporting hole as a rough benchmark, with top with two holes as a precision technology reference. Main processes arrangements to support holes for positioning and processing the top plane, and then the top plane and the supporting hole location hole processing technology. In addition to the follow-up processes individual processes are made of the top plane and technological hole location hole and plane processing. Supported hole processing using the method of coordinate boring. The whole process of processing machine combinations were selected. Selection of special fixture fixture, clamping means more choice of pneumatic clamping, clamping reliable, institutions can not be locked, so the production efficiency is high, suitable for large batch, line processing, can meet the design requirements. Key words: pump parts; fixture; III IV 目 录 摘 要 II ABSTRACT III 第1章 加工工艺规程设计 1 1.1 零件的分析 1 1.1.1 零件的作用 1 1.1.2 零件的工艺分析 2 1.2 总泵缸体加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施 2 1.2.1 孔和平面的加工顺序 2 1.2.2加工方案选择 2 1.3 总泵缸体加工定位基准的选择 3 1.3.1 粗基准的选择 3 1.3.2 精基准的选择 3 1.4 总泵缸体加工主要工序安排 4 1.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 6 1.6确定切削用量及基本工时（机动时间） 7 1.7 时间定额计算及生产安排 17 第2章 铣右端面夹具设计 19 2.1设计要求 19 2.2夹具设计 19 2.2.1 定位基准的选择 19 2.2.2 切削力及夹紧力的计算 19 2.3定位误差的分析 25 3.5 确定夹具体结构和总体结构 26 2.4夹具设计及操作的简要说明 27 结 论 28 参考文献 29 致 谢 31 第1章 加工工艺规程设计 1.1 零件的分析 1.1.1 零件的作用 题目给出的零件是总泵缸体。是整个液压系统的核心，作用是通过活塞的来回往复运动产生推动工作缸动作所需的油压。该零件ф3.5为进油孔，活塞运动过该位置时，完成充油过程，活塞继续运动将油推向前方，挤压出缸体，由于截面积差产生工作压力。当活塞回程时超过3.5孔位时开始进油，旁边小孔为空气孔，方便进空气。 总泵缸体的主要作用并保证部件与其他部件正确安装。因此总泵缸体零件的加工质量，不但直接影响的装配精度和运动精度，而且还会影响工作精度、使用性能和寿命。 图1 总泵缸体 1.1.2 零件的工艺分析 由总泵缸体零件图可知。总泵缸体是的外表面上有很多个平面需要进行加工。此外各表面上还需加工一系列螺纹孔。因此可将其分为三组加工表面。它们相互间有一定的位置要求。现分析如下： （1）以端面凸台为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括：端面凸台平面的加工，其中面有表面粗糙度要求为。 （2）以孔为主要加工面的加工面。这一组加工表面包括孔的铣削加工粗糙度为。 1.2 总泵缸体加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施 由以上分析可知。该总泵缸体零件的主要加工表面是平面及孔系。一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此，对于总泵缸体来说，加工过程中的主要问题是保证孔的尺寸精度及位置精度，处理好孔和平面之间的相互关系。 由于的生产量很大。怎样满足生产率要求也是加工过程中的主要考虑因素。 1.2.1 孔和平面的加工顺序 总泵缸体类零件的加工应遵循先面后孔的原则：即先加工总泵缸体上的基准平面，以基准平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。总泵缸体的加工自然应遵循这个原则。这是因为平面的面积大，用平面定位可以确保定位可靠夹紧牢固，因而容易保证孔的加工精度。其次，先加工平面可以先切去铸件表面的凹凸不平。为提高孔的加工精度创造条件，便于对刀及调整，也有利于保护刀具。 总泵缸体零件的加工工艺应遵循粗精加工分开的原则，将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证孔系加工精度。 1.2.2加工方案选择 总泵缸体孔系加工方案，应选择能够满足孔系加工精度要求的加工方法及设备。除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外，也要适当考虑经济因素。在满足精度要求及生产率的条件下，应选择价格最底的机床。 根据总泵缸体零件图所示的总泵缸体的精度要求和生产率要求，当前应选用在组合机床上用镗模法镗孔较为适宜。 （1）用坐标法镗孔 在现代生产中，不仅要求产品的生产率高，而且要求能够实现大批量、多品种以及产品更新换代所需要的时间短等要求。镗模法由于镗模生产成本高，生产周期长，不大能适应这种要求，而坐标法镗孔却能适应这种要求。此外，在采用镗模法镗孔时，镗模板的加工也需要采用坐标法镗孔。 用坐标法镗孔，需要将总泵缸体孔系尺寸及公差换算成直角坐标系中的尺寸及公差，然后选用能够在直角坐标系中作精密运动的机床进行镗孔。 在大批量生产中，总泵缸体孔系加工一般都在组合镗床上采用镗模法进行加工。镗模夹具是按照工件孔系的加工要求设计制造的。当镗刀杆通过镗套的引导进行镗孔时，镗模的精度就直接保证了关键孔系的精度。 采用镗模可以大大地提高工艺系统的刚度和抗振性。因此，可以用几把刀同时加工。所以生产效率很高。但镗模结构复杂、制造难度大、成本较高，且由于镗模的制造和装配误差、镗模在机床上的安装误差、镗杆和镗套的磨损等原因。用镗模加工孔系所能获得的加工精度也受到一定限制。 1.3 总泵缸体加工定位基准的选择 1.3.1 粗基准的选择 粗基准选择应当满足以下要求： （1）保证各重要支承孔的加工余量均匀； （2）保证装入总泵缸体的零件与箱壁有一定的间隙。 为了满足上述要求，应选择的主要支承孔作为主要基准。即以总泵缸体的输入轴和输出轴的支承孔作为粗基准。也就是以前后端面上距顶平面最近的孔作为主要基准以限制工件的四个自由度，再以另一个主要支承孔定位限制第五个自由度。由于是以孔作为粗基准加工精基准面。因此，以后再用精基准定位加工主要支承孔时，孔加工余量一定是均匀的。由于孔的位置与箱壁的位置是同一型芯铸出的。因此，孔的余量均匀也就间接保证了孔与箱壁的相对位置。 1.3.2 精基准的选择 从保证总泵缸体孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置 。精基准的选择应能保证总泵缸体在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从总泵缸体零件图分析可知，它的顶平面与各主要支承孔平行而且占有的面积较大，适于作精基准使用。但用一个平面定位仅仅能限制工件的三个自由度，如果使用典型的一面两孔定位方法，则可以满足整个加工过程中基本上都采用统一的基准定位的要求。至于前后端面，虽然它是总泵缸体的装配基准，但因为它与总泵缸体的主要支承孔系垂直。如果用来作精基准加工孔系，在定位、夹紧以及夹具结构设计方面都有一定的困难，所以不予采用。 1.4 总泵缸体加工主要工序安排 对于大批量生产的零件，一般总是首先加工出统一的基准。总泵缸体加工的第一个工序也就是加工统一的基准。具体安排是先以孔定位粗、精加工顶平面。第二个工序是加工定位用的两个工艺孔。由于顶平面加工完成后一直到总泵缸体加工完成为止，除了个别工序外，都要用作定位基准。因此，结合面上的螺孔也应在加工两工艺孔的工序中同时加工出来。 后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则。先粗加工平面，再粗加工孔系。螺纹底孔在多轴组合钻床上钻出，因切削力较大，也应该在粗加工阶段完成。对于总泵缸体，需要精加工的是支承孔前后端平面。按上述原则亦应先精加工平面再加工孔系，但在实际生产中这样安排不易于保证孔和端面相互垂直。因此，实际采用的工艺方案是先精加工支承孔系，然后以支承孔用可胀心轴定位来加工端面，这样容易保证零件图纸上规定的端面全跳动公差要求。各螺纹孔的攻丝，由于切削力较小，可以安排在粗、精加工阶段中分散进行。 加工工序完成以后，将工件清洗干净。清洗是在的含0.4%—1.1%苏打及0.25%—0.5%亚硝酸钠溶液中进行的。清洗后用压缩空气吹干净。保证零件内部杂质、铁屑、毛刺、砂粒等的残留量不大于。 根据以上分析过程，现将总泵缸体加工工艺路线确定如下： 工艺路线一： 01 铸造 铸造毛坯 02 时效 去应力退火 03 机加工 粗铣、精铣左端面（￠20凸台） 04 机加工 粗铣、精铣右端面（￠32凸台） 05 机加工 粗铣、精铣上端面 06 机加工 粗铣、精铣距离中心距离为16的侧面 07 机加工 车￠32外圆 08 机加工 钻中心孔￠18，钻扩铰￠21 09 机加工 掉头，钻中心孔M12X1.25螺纹底孔，钻铰￠12.5，丝锥攻丝M12X1.25螺纹 10 机加工 钻上端面￠3.5孔，￠3.5孔，￠0.7孔，钻孔攻丝M22X1.5-5H 11 机加工 钻2X￠10.5孔, 锪孔1 X90度 12 钳工 去毛刺 13 仓库 检验入库 工艺路线二： 01 铸造 铸造毛坯 02 时效 去应力退火 03 机加工 粗铣、精铣左端面（￠20凸台） 04 机加工 粗铣、精铣右端面（￠32凸台） 05 机加工 粗铣、精铣上端面 06 机加工 粗铣、精铣距离中心距离为16的侧面 07 机加工 车￠32外圆 08 机加工 钻中心孔￠18，钻扩铰￠21 09 机加工 掉头，钻中心孔M12X1.25螺纹底孔，钻铰￠12.5，丝锥攻丝M12X1.25螺纹 10 机加工 钻上端面￠3.5孔，￠3.5孔，￠0.7孔，钻孔攻丝M22X1.5-5H 11 机加工 钻2X￠10.5孔, 锪孔1 X90度 12 钳工 去毛刺 13 仓库 检验入库 以上加工方案大致看来合理，但通过仔细考虑，零件的技术要求及可能采取的加工手段之后，就会发现仍有问题， 采用互为基准的原则，先加工上、下两平面，然后以下、下平面为精基准再加工两平面上的各孔，这样便保证了，上、下两平面的平行度要求同时为加两平面上各孔保证了垂直度要求。 从提高效率和保证精度这两个前提下，发现该方案一比较合理。 综合选择方案一： 01 铸造 铸造毛坯 02 时效 去应力退火 03 机加工 粗铣、精铣左端面（￠20凸台） 04 机加工 粗铣、精铣右端面（￠32凸台） 05 机加工 粗铣、精铣上端面 06 机加工 粗铣、精铣距离中心距离为16的侧面 07 机加工 车￠32外圆 08 机加工 钻中心孔￠18，钻扩铰￠21 09 机加工 掉头，钻中心孔M12X1.25螺纹底孔，钻铰￠12.5，丝锥攻丝M12X1.25螺纹 10 机加工 钻上端面￠3.5孔，￠3.5孔，￠0.7孔，钻孔攻丝M22X1.5-5H 11 机加工 钻2X￠10.5孔, 锪孔1 X90度 12 钳工 去毛刺 13 仓库 检验入库 1.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 (1)毛坯种类的选择 零件机械加工的工序数量、材料消耗和劳动量等在很大程度上与毛坯的选择有关，因此，正确选择毛坯具有重要的技术和经济意义。根据该零件的材料为HT200、生产类型为批量生产、结构形状很复杂、尺寸大小中等大小、技术要求不高等因素，在此毛坯选择铸造成型。 (2)确定毛坯的加工余量 根据毛坯制造方法采用的铸造造型，查取《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-5，“总泵缸体”零件材料采用灰铸铁制造。材料为HT200，硬度HB为170—241，生产类型为大批量生产，采用铸造毛坯。 （2）面的加工余量。 根据工序要求，结合面加工分粗、精铣加工。各工步余量如下： 粗铣：参照《机械加工工艺手册第1卷》表3.2.23。其余量值规定为，现取。表3.2.27粗铣平面时厚度偏差取。 精铣：参照《机械加工工艺手册》表2.3.59，其余量值规定为。 差等级选用CT7。再查表2.3.9可得铸件尺寸公差为。 材料为铸件，硬度为HB170-241，成品重0.62kg，生产批量为大批生产，采用铸造成型，二级精度组（成批生产） 根据上述原始资料及加工工艺，分别对各加工表面的机械加工余量，工序尺寸及毛坯确定如下： 1、外圆表面（ф32×133；ф32×123；85；ф50） 考虑其加工长度为133，ф32，ф20等外表面均为8加工面，粗糙度Ra=200。不需要加工，长度为向尺寸为133（端面）。 查表1-28，长度余量及公差取136.5±0.5（见机械制造工艺设计手册），拔磨斜度，取2-3。 2、ф220.023。ф18孔，查表1-21得 钻ф22精孔 1）粗车到ф21.8±0.10 2Z=10.8 2）精车到ф22+0.023。2Z=0.1 3、平面（查表1-48） 尺寸取32公差取+0.15 4、M18×1.25-5H螺纹孔 钻孔ф16.5扩、攻、铰于M18×1.25 5、其余各孔均在毛坯面上加工，余量为Z孔位D/2 最后将上面各数据整理填入下表 加工余量计算表 加工工序及工步 尺寸 公差 余量 计算尺寸 计算公差 备注 ф32孔长度尺寸 133 / 1.6×2 136.5 ±0.5 ф22孔 ф22 +0.023 / 0 / 无孔 30 2min 32 +0.15 拔模斜度取2~3º 1.6确定切削用量及基本工时（机动时间） 工序01、工序02无切削加工，无需计算 工序03 粗铣、精铣左端面（￠20凸台） 加工条件： 工件材料： HT200，铸造。 机床：X52K立式铣床。 查参考文献[7]表30—34 刀具：硬质合金三面刃圆盘铣刀（面铣刀），材料：， ，齿数，此为粗齿铣刀。 因其单边余量：Z=2mm 所以铣削深度： 每齿进给量：根据参考文献[3]表2.4-75，取铣削速度：参照参考文献[7]表30—34，取。 机床主轴转速： （2.1） 式中 V—铣削速度； d—刀具直径。 由式2.1机床主轴转速： 按照参考文献[3]表3.1-74 实际铣削速度： 进给量： 工作台每分进给量： ：根据参考文献[7]表2.4-81, 工序04粗铣、精铣右端面（￠32凸台） 加工条件： 工件材料： HT200，铸造。 机床： X52K立式铣床。 参考文献[7]表30—31 刀具：高速钢三面刃圆盘铣刀（面铣刀）：， ，齿数12，此为细齿铣刀。 精铣该平面的单边余量：Z=1mm 铣削深度： 每齿进给量：根据参考文献[7]表30—31，取 铣削速度：参照参考文献[7]表30—31，取 机床主轴转速，由式（2.1）有： 按照参考文献[7]表3.1-31 实际铣削速度： 进给量，由式（1.3）有： 工作台每分进给量： 粗铣的切削工时 被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度： 刀具切出长度：取 走刀次数为1 机动时间： 根据参考文献[5]表2.5-HT200可查得铣削的辅助时间 精铣的切削工时 被切削层长度：由毛坯尺寸可知 刀具切入长度：精铣时 刀具切出长度：取 走刀次数为1 机动时间： 根据参考文献[5]表2.5-HT200可查得铣削的辅助时间 铣下平面的总工时为：t=+++=1.13+1.04+1.04 +1.09=2.58min 工序05：粗铣、精铣上端面 加工条件： 工件材料： HT200，铸造。 机床：X52K立式铣床。 查参考文献[7]表30—34 刀具：硬质合金三面刃圆盘铣刀（面铣刀），材料：， ，齿数，此为粗齿铣刀。 因其单边余量：Z=2mm 所以铣削深度： 每齿进给量：根据参考文献[3]表2.4-75，取铣削速度：参照参考文献[7]表30—34，取。 机床主轴转速： （2.1） 式中 V—铣削速度； d—刀具直径。 由式2.1机床主轴转速： 按照参考文献[3]表3.1-74 实际铣削速度： 进给量： 工作台每分进给量： ：根据参考文献[7]表2.4-81, 工序06：粗铣、精铣距离中心距离为16的侧面 加工条件： 工件材料： HT200，铸造。 机床： X52K立式铣床。 参考文献[7]表30—31 刀具：高速钢三面刃立铣刀（立铣刀）：， ，齿数12，此为细齿铣刀。 精铣该平面的单边余量：Z=1mm 铣削深度： 每齿进给量：根据参考文献[7]表30—31，取 铣削速度：参照参考文献[7]表30—31，取 机床主轴转速，由式（2.1）有： 按照参考文献[7]表3.1-31 实际铣削速度： 进给量，由式（1.3）有： 工作台每分进给量： 粗铣的切削工时 被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度： 刀具切出长度：取 走刀次数为1 机动时间： 根据参考文献[5]表2.5-HT200可查得铣削的辅助时间 精铣的切削工时 被切削层长度：由毛坯尺寸可知 刀具切入长度：精铣时 刀具切出长度：取 走刀次数为1 机动时间： 根据参考文献[5]表2.5-HT200可查得铣削的辅助时间 铣下平面的总工时为：t=+++=1.13+1.04+1.04 +1.09=2.58min 工序07：车￠32外圆 工件材料： HT200，铸造。 机床：CA6140机床 所选刀具为YG6硬质合金可转位车刀。根据《切削用量简明手册》表1.1，由于CA6140机床的中心高为200（表1.30），故选刀杆尺寸=，刀片厚度为。选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角=，后角=，主偏角=，副偏角=，刃倾角=，刀尖圆弧半径=。 ①.确定切削深度 由于单边余量为3mm，可在一次走刀内完成，故 ②.确定进给量 根据《切削加工简明实用手册》可知：表1.4 刀杆尺寸为，，工件直径～400之间时， 进给量=0.5～1.0 按CA6140机床进给量（表4.2—11）在《机械制造工艺设计手册》可知： =0.7 确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验根据表1—30，CA6140机床进给机构允许进给力=3530。 根据表1.21，当强度在174～207时，，，=时，径向进给力：=1150。 切削时的修正系数为=1.0，=1.0，=1.17（表1.211—2），故实际进给力为： =1150=1111.5 （3-2） 由于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选=可用。 ③.选择刀具磨钝标准及耐用度 根据《切削用量简明使用手册》表1.11，车刀后刀面最大磨损量取为，车刀寿命=。 ④.确定切削速度 切削速度可根据公式计算，也可直接有表中查出。 根据《切削用量简明使用手册》表1.11，当硬质合金刀加工硬度200～2111的铸件，，，切削速度=。 切削速度的修正系数为=1.0，=0.112，0.8，=1.0，=1.0（见表1.40），故： ==63 （3-3） ===120 （3-4） 根据CA6140车床说明书选择 =125 这时实际切削速度为： == （3-5） ⑤.校验机床功率 切削时的功率可由表查出，也可按公式进行计算。 由《切削用量简明使用手册》表1.25，=～，，，切削速度时， = 切削功率的修正系数=0.73，=0.11，故实际切削时间的功率为： =1.7=1.2 （3-6） 根据表1.30，当=时，机床主轴允许功率为=，，故所选切削用量可在CA6140机床上进行，最后决定的切削用量为： =3.75，=，==，= ⑥.倒角 为了缩短辅助时间，取倒角时的主轴转速与钻孔相同 换车刀手动进给。 ⑦. 计算基本工时 （3-7） 式中=++，= 由《切削用量简明使用手册》表1.26，车削时的入切量及超切量+=，则=+= == （3-8） 工序08 钻中心孔￠18，钻扩铰￠21 表3-5高速钢麻花钻的类型和用途 标准号 类型 直径范围（mm） 用途 GB1436-134 直柄麻花钻 2.0～20.0 在各种机床上，用钻模或不用钻模钻孔 GB1437-134 直柄长麻花钻 1.0～31.5 在各种机床上，用钻模或不用钻模钻孔 GB1438-134 锥柄麻花钻 3.0～100.0 在各种机床上，用钻模或不用钻模钻孔 GB14311-134 锥柄长麻花钻 5.0～50.0 在各种机床上，用钻模或不用钻模钻孔 选用Z525摇臂钻床，查《机械加工工艺手册》 孟少农 主编，查《机》表2.4-37钻头的磨钝标准及耐用度可得，耐用度为HT15000，表10.2-5标准高速钢麻花钻的直径系列选择锥柄长，麻花钻，则螺旋角=30，锋交2=118，后角a=10,横刃斜角=50，L=1117mm,l=116mm。 表3-6 标准高速钢麻花钻的全长和沟槽长度（摘自GB6117-134） mm 直径范围 直柄麻花钻 l l1 >11.134～11.20 151 101 表3-7 通用型麻花钻的主要几何参数的推存值（根据GB6117-134） （º） d (mm) β 2ф αf ψ 8.6～18.00 30 118 12 40～110 表3-8 钻头、扩孔钻和铰刀的磨钝标准及耐用度 （1）后刀面最大磨损限度mm 刀具材料 加工材料 钻头 直径d0（mm） ≤20 高速钢 铸铁 0.5～0.8 （2）单刃加工刀具耐用度T min 刀具类型 加工材料 刀具材料 刀具直径d0（mm） 11～20 钻头（钻孔及扩孔） 铸铁、铜合金及合金 高速钢 110 钻头后刀面最大磨损限度为0.5～0.8mm刀具耐用度T = 110 min ①.确定进给量 查《机械加工工艺手册》 孟少农 主编，第二卷表10.4高速钢钻头钻孔的进给量为f=0.25～0.65,根据表4.11中可知，进给量取f=0.110。 ②.确定切削速度 查《机械加工工艺手册》 孟少农 主编，表10.4-17高速钢钻头在球墨铸铁（1110HBS）上钻孔的切削速度轴向力，扭矩及功率得，V=12，参考《机械加工工艺手册》 孟少农 主编，表10.4-10钻扩铰孔条件改变时切削速度修正系数K=1.0，R=0.134。 V=12=10.32 （3-17） 则 = =111 （3-18） 查表4.2-12可知， 取 n = 150 则实际切削速度 = = =11.8 ③.确定切削时间 查《机械加工工艺手册》 孟少农 主编，表10.4-43，钻孔时加工机动时间计算公式： T= （3-111） 其中 l= l=5 l=2～3 则： t= =11.11 确定钻孔的切削用量 工序10 钻上端面￠3.5孔，￠3.5孔，￠0.7孔，钻孔攻丝M22X1.5-5H 钻孔选用机床为Z525摇臂机床，刀具选用GB1436-134直柄短麻花钻，《机械加工工艺手册》第2卷。 根据《机械加工工艺手册》第2卷表10.4-2查得钻头直径小于10的钻孔进给量为0.20～0.35。 则取 确定切削速度，根据《机械加工工艺手册》第2卷表10.4-11 切削速度计算公式为 （3-20） 查得参数为，刀具耐用度T=35 则 ==1.6 所以 ==72 选取 所以实际切削速度为=2.64 确定切削时间（一个孔） = 工序 11 钻2X￠10.5孔, 锪孔1 X90度 刀具：根据《机械加工工艺手册》表10-61选取高速钢麻花钻Φ9. 1) 进给量 查《机械加工工艺师手册》表28-11，取f=0.11mm/r 2) 切削速度　根据《机械加工工艺手册》表10-70,及10-66,查得 V=24~34m/min. 取V=30m/min 3) 确定机床主轴转速　 ns== 1592r/min 按机床说明书(见《工艺手册》表4.2-5),与1592r/min相近的机床转速为1592r/min。现选取=1426r/min。 所以实际切削速度== 5) 切削工时，按《工艺手册》表6.2-1 t=i ;其中l=7mm; =4mm; =3mm; t= ==0.07(min) 1.7 时间定额计算及生产安排 假设该零件年产量为10万件。一年以240个工作日计算。设每天的产量为420件。再以每天8小时工作时间计算，则每个工件的生产时间应不大于1.14min。 参照《机械加工工艺手册》表2.5.2，机械加工单件（生产类型：中批以上）时间定额的计算公式为： （大量生产时） 因此在大批量生产时单件时间定额计算公式为： 其中： —单件时间定额 —基本时间（机动时间） —辅助时间。用于某工序加工每个工件时都要进行的各种辅助动作所消耗的时间，包括装卸工件时间和有关工步辅助时间 —布置工作地、休息和生理需要时间占操作时间的百分比值 工序：粗铣端面 机动时间： 辅助时间：参照《机械加工工艺手册》表2.5.HT200，取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为。则 ：根据《机械加工工艺手册》表2.5.48， 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《机械加工工艺手册》表2.5.HT200，取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为。则 ：根据《机械加工工艺手册》表2.5.48， 单间时间定额： 因此布置一台机床即能满足生产要求。 第2章 铣右端面夹具设计 2.1设计要求 为了提高劳动生产，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。本夹具将用于X52k铣床。成批生产，任务为设计一铣右端面夹具 本夹具无严格的技术要求，因此，应主要考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，精度不是主要考虑的问题。 2.2夹具设计 2.2.1 定位基准的选择 为了提高加工效率及方便加工，决定材料使用高速钢，用于对进行加工，准备采用手动夹紧。 由零件图可知：进行加工前，左右端面进行了粗、精铣加工，进行了粗、精加工。因此，定位、夹紧方案有： 方案Ⅰ：选左端面和一个活动V型块和一个固定V型块定位。 为了使定位误差达到要求的范围之内，这种定位在结构上简单易操作。 2.2.2 切削力及夹紧力的计算 刀具：立铣刀（硬质合金） 刀具有关几何参数： 由参考文献[5]5表1～2～9 可得铣削切削力的计算公式： 有： 根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，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： 安全系数K可按下式计算： 式中：为各种因素的安全系数，查参考文献[5]1～2～1可知其公式参数： 由此可得： 所以 由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。 夹紧力的确定 夹紧力方向的确定 夹紧力应朝向主要的定位基面。 夹紧力的方向尽可能与切削力和工件重力同向。 (1) 夹紧力作用点的选择 a. 夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内。 b. 夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位上，这样可以防止或减少工件变形变形对加工精度的影响。 c. 夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面。 (3)夹紧力大小的估算 理论上确定夹紧力的大小，必须知道加工过程中，工件所受到的切削力、离心力、惯性力及重力等，然后利用夹紧力的作用应与上述各力的作用平衡而计算出。但实际上，夹紧里的大小还与工艺系统的刚性、夹紧机构的传递效率等有关。而且，切削力的大小在加工过程中是变化的，因此，夹紧力的计算是个很复杂的问题，只能进行粗略的估算。 估算的方法：一是找出对夹紧最不利的瞬时状态，估算此状态下所需的夹紧力；二是只考虑主要因素在力系中的影响，略去次要因素在力系中的影响。 估算的步骤： a.建立理论夹紧力FJ理与主要最大切削力FP的静平衡方程：FJ理=Ф (FP)。 b.实际需要的夹紧力FJ需，应考虑安全系数，FJ需=KFJ理。 c.校核夹紧机构的夹紧力FJ是否满足条件：FJ>FJ需。 夹具中的装夹是由定位和夹紧两个过程紧密联系在一起的。定位问题已在前面研究过，其目的在于解决工件的定位方法和保证必要的定位精度。 仅仅定好位在大多数场合下，还无法进行加工。只有进而在夹具上设置相应的夹紧装置对工件进行夹紧，才能完成工件在夹具中装夹的全部任务。 夹紧装置的基本任务是保持工件在定位中所获得的即定位置，以便在切削力、重力、惯性力等外力作用下，不发生移动和震动，确保加工质量和生产安全。有时工件的定位是在夹紧过程中实现的，正确的夹紧还能纠正工件定位的不正确。 一般夹紧装置由动源即产生原始作用力的部分。夹紧机构即接受和传递原始作用力，使之变为夹紧力，并执行夹紧任务的部分。他包括中间递力机构和夹紧元件。 考虑到机床的性能、生产批量以及加工时的具体切削量决定采用手动夹紧。 螺旋夹紧机构是斜契夹紧的另一种形式，利用螺旋杆直接夹紧元件，或者与其他元件或机构组成复合夹紧机构来夹紧工件。是应用最广泛的一种夹紧机构。 螺旋夹紧机构中所用的螺旋，实际上相当于把契绕在圆柱体上，因此他的作用原理与斜契是一样的。也利用其斜面移动时所产生的压力来夹紧工件的。不过这里上是通过转动螺旋，使绕在圆柱体是的斜契高度发生变化来夹紧的。 典型的螺旋夹紧机构的特点： （1）结构简单； （2）扩力比大； （3）自琐性能好； （4）行程不受限制； （5）夹紧动作慢。 夹紧装置可以分为力源装置、中间传动装置和夹紧装置，在此套夹具中，中间传动装置和夹紧元件合二为一。力源为机动夹紧，通过螺栓夹紧移动压板。达到夹紧和定心作用。 工件通过定位销的定位限制了绕Z轴旋转，通过螺栓夹紧移动压板，实现对工件的夹紧。并且移动压板的定心装置是与工件外圆弧面相吻合的移动压板，通过精确的圆弧定位，实现定心。此套移动压板制作简单，便于手动调整。通过松紧螺栓实现压板的前后移动，以达到压紧的目的。压紧的同时，实现工件的定心，使其定位基准的对称中心在规定位置上。 查参考文献[5]1～2～26可知螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算：螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算有： 式中参数由参考文献[5]可查得： 螺旋夹紧力： 该夹具采用夹紧机构， 由上述计算易得： 根据切削力，夹紧力的影响因素，在夹紧不利状态过程，该夹紧力的计算应该根据机械平衡原理来设计。最后，为了确保可靠夹紧，数值乘以安全系数实际所需夹紧力。 初步确定液压缸参数 表5-1 按负载选择工作压力[1] 负载/ KN <5 5~10 10~20 20~30 30~50 >50 工作压力/MPa < 0.8~1 1.5~2 2.5~3 3~4 4~5 ≥5 表5-2 各种机械常用的系统工作压力[1] 机械类型 机 床 农业机械 小型工程机械 建筑机械 液压凿岩机 液压机 大中型挖掘机 重型机械 起重运输机械 磨床 组合 机床 龙门 刨床 拉床 工作压力/MPa 0.8~2 3~5 2~8 8~10 10~18 20~32 由于钻削力为4239N，往往要取大一些，在这取负载约为10000N，初选液压缸的设计压力P1=3MPa，为了满足工作这里的液压缸课选用单杆式的，并在快进时差动连接，则液压缸无杆腔与有杆腔的等效面积A1与A2应满足A1=2A2（即液压缸内径D和活塞杆直径d应满足：d=0.707D。为防止切削后工件突然前冲，液压缸需保持一定的背压，暂取背压为0.5MPa，并取液压缸机械效率。则液压缸上的平衡方程 故液压缸无杆腔的有效面积： 液压缸直径 液压缸内径： 按GB/T2348-1980，取标准值D=80mm；因A1=2A，故活塞杆直径d=0.707D=56mm（标准直径） 则液压缸有效面积为： 2.缸体壁厚的校核 查机械设计手册，取壁厚为10mm。则 根据时； （4-2） 可算出缸体壁厚为： <10mm 则液压缸的外径 式中 ————许用应力；（Q235钢的抗拉强度为375-500MPa，取400MPa，为位安全系数取5，即缸体的强度适中），P-缸筒试验压力。 3.缸筒结构设计 缸筒两端分别与缸盖和缸底链接，构成密封的压力腔，因而它的结构形式往往和缸盖及缸底密切相关[6]。因此，在设计缸筒结构时，应根据实际情况，选用结构便于装配、拆卸和维修的链接形式，缸筒内外径应根据标准进行圆整。 活塞杆是液压缸传递力的主要零件，它主要承受拉力、压力、弯曲力及振动冲击等多种作用，必须有足够的强度和刚度。其材料取Q235钢。 1.活塞杆直径的计算[1] 由=2 可知活塞杆直径： 按GB/T2348—1993将所计算的d值圆整到标准直径，以便采用标准的密封装置。圆整后得： d=56mm 按最低工进速度验算液压缸尺寸，查产品样本，调速阀最小稳定流量，因工进速度v=0.4m/min为最小速度，则由式 （4-3） 本例=78.5>1.25，满足最低速度的要求。 2.活塞杆强度计算： <56mm （4-4） 式中 ————许用应力；（Q235钢的抗拉强度为375-500MPa，取400MPa，为位安全系数取5，即活塞杆的强度适中） 3．活塞杆的结构设计 活塞杆的外端头部与负载的拖动电机机构相连接，为了避免活塞杆在工作生产中偏心负载力，适应液压缸的安装要求，提高其作用效率，应根据负载的具体情况，选择适当的活塞杆端部结构。 4.活塞杆的密封与防尘 活塞杆的密封形式有Y形密封圈、U形夹织物密封圈、O形密封圈、V形密封圈等[6]。采用薄钢片组合防尘圈时，防尘圈与活塞杆的配合可按H9/f9选取。薄钢片厚度为0.5mm。为方便设计和维护，本方案选择O型密封圈。 由上述计算易得： 由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用液压缸夹紧机构。 2.3定位误差的分析 为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的尺寸公差。 与机床夹具有关的加工误差，一般可用下式表示： ⑴定位误差 ： 其中： ， ， ， ⑵ 夹紧误差 ： 其中接触变形位移值： 查[5]表1～2～15有。 ⑶ 磨损造成的加工误差：通常不超过 ⑷ 夹具相对刀具位置误差：取 误差总和： 从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。 3.5 确定夹具体结构和总体结构 对夹具体的设计的基本要求 （1）应该保持精度和稳定性 在夹具体表面重要的面，如安装接触位置，安装表面的刀块夹紧安装特定的，足够的精度，之间的位置精度稳定夹具体，夹具体应该采用铸造，时效处理，退火等处理方式。 （2）应具有足够的强度和刚度 保证在加工过程中不因夹紧力，切削力等外力变形和振动是不允许的，夹具应有足够的厚度，刚度可以适当加固。 （3）结构的方法和使用应该不错 夹较大的工件的外观，更复杂的结构，之间的相互位置精度与每个表面的要求高，所以应特别注意结构的过程中，应处理的工件，夹具，维修方便。再满足功能性要求（刚度和强度）前提下，应能减小体积减轻重量，结构应该简单。 （4）应便于铁屑去除 在加工过程中，该铁屑将继续在夹在积累，如果不及时清除，切削热的积累会破坏夹具定位精度，铁屑投掷可能绕组定位元件，也会破坏的定位精度，甚至发生事故。因此，在这个过程中的铁屑不多，可适当增加定位装置和夹紧表面之间的距离增加的铁屑空间：对切削过程中产生更多的，一般应在夹具体上面。 （5）安装应牢固、可靠 夹具安装在所有通过夹安装表面和相应的表面接触或实现的。当夹安装在重力的中心，夹具应尽可能低，支撑面积应足够大，以安装精度要高，以确保稳定和可靠的安装。夹具底部通常是中空的，识别特定的文件夹结构，然后绘制夹具布局。图中所示的夹具装配。 加工过程中，夹具必承受大的夹紧力切削力，产生冲击和振动，夹具的形状，取决于夹具布局和夹具和连接，在因此夹具必须有足够的强度和刚度。在加工过程中的切屑形成的有一部分会落在夹具，积累太多会影响工件的定位与夹紧可靠，所以夹具设计，必须考虑结构应便于铁屑。此外，夹点技术，经济的具体结构和操作、安装方便等特点，在设计中还应考虑。在加工过程中的切屑形成的有一部分会落在夹具，切割积累太多会影响工件的定位与夹紧可靠，所以夹具设计，必须考虑结构应便排出铁屑。 2.4夹具设计及操作的简要说明 由于是大批大量生产，主要考虑提高劳动生产率。因此设计时，需要更换零件加工时速度要求快。本夹具设计，用移动夹紧的左端面定位三个自由度，一个固定V定位两个自由度，用一个活动的V型块定位最后一个转动自由度。 夹具体是夹具的基础件，夹具体上所有组成部分都必须最终通过这一基础件连接成一个有机整体。为了满足加工要求，夹具体应有足够的刚度和强度，同时结构工艺性要好。 由于铸造工艺性好，几乎不受零件大小、形状、重量和结构复杂程度的限制，同时吸振性良好、抗压能力好，故此选用铸造夹具体，材料选取HT200，铸造成型后时效处理，以消除内应力。 结 论 通过近一个月的毕业设计，使我们充分的掌握了一般的设计方法和步骤，不仅是对所学知识的一个巩固，也从中得到新的启发和感受，同时也提高了自己运用理论知识解决实际问题的能力，而且比较系统的理解了液压设计的整个过程。 在整个设计过程中，我本着实事求是的原则，抱着科学、严谨的态度，主要按照课本的步骤，到图书馆查阅资料，在网上搜索一些相关的资料和相关产品信息。这一次设计是大学四年来最系统、最完整的一次设计，也是最难的一次。在设计的时候不停的计算、比较、修改，再比较、再修改，我也付出了一定的心血和汗水，在期间也遇到不少的困难和挫折，幸好有老师的指导和帮助，才能够在设计中少走了一些弯路，顺利的完成了设计。 本设计研究过程中仍然存在不足之处，有的问题还待于进一步深入，具体如下： （1）缺乏实际工厂经验，对一些参数和元件的选用可能不是非常合理，有一定的浪费。 （2）与夹具相关的刀具和量具的了解还不太清楚。 （3）系统的设计不太完善，在与计算机配合进行精确的数据采集和控制上还有一些不足。 （4）使用有一定的局限：人工操作多，零部件磨损度在实际中尚不明确。 28 参考文献 [1] 刘德荣，组合夹具结构简图的初步探讨，组合夹具，1982. 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[21] Sors l.fatigue design of machine components.oxford:pergramon press.1971 43 致 谢 在本文完成之际，首先向我最尊敬的导师老师致以最诚挚的敬意和最衷心的感谢。几个月以来，他不遗余力地对我的设计进行了指导。在我毕业设计这段时间，无论在学习还是在生活上，恩师都给予了我无微不