170左曲軸箱加工工藝及夾具設(shè)計(jì)【說明書+CAD】
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南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
學(xué)院(系)：
機(jī)械工程學(xué)院
專 業(yè)：
機(jī)械工程及自動(dòng)化
學(xué) 生 姓 名：
學(xué) 號(hào)：
設(shè)計(jì)(論文)題目：
170左曲軸箱加工工藝編制
及夾具設(shè)計(jì)
起 迄 日 期:
2013年02月24日 ~ 05月25日
設(shè)計(jì)(論文)地點(diǎn):
南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院
指 導(dǎo) 教 師:
楊正文
專業(yè)負(fù)責(zé)人:
龔光容
日期: 2013年 月 日
摘 要
本文是對(duì)170左曲軸箱零件加工應(yīng)用及加工的工藝性分析，主要包括對(duì)零件圖的分析、毛坯的選擇、零件的裝夾、工藝路線的制訂、刀具的選擇、切削用量的確定、加工工藝文件的填寫。選擇正確的加工方法，設(shè)計(jì)合理的加工工藝過程。此外還對(duì)162左曲軸箱零件的兩道工序的加工設(shè)計(jì)了專用夾具.
機(jī)床夾具的種類很多，其中，使用范圍最廣的通用夾具，規(guī)格尺寸多已標(biāo)準(zhǔn)化，并且有專業(yè)的工廠進(jìn)行生產(chǎn)。而廣泛用于批量生產(chǎn)，專為某工件加工工序服務(wù)的專用夾具，則需要各制造廠根據(jù)工件加工工藝自行設(shè)計(jì)制造。本論文夾具設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是設(shè)計(jì)兩套氣動(dòng)夾具。
關(guān)鍵詞：加工工藝，加工方法，工藝文件，夾具
5
Abstract
This article is about the Pump body parts processing application and processing technology and analysis, including the parts of the plan, the choice of blank, the clamping, the craft route making, tool selection, the determination of cutting conditions, processing documents. Choose the correct processing methods, design the reasonable process. In addition to the stuffing box cover part two process designing special fixture.
Machine tool fixture of many kinds, among them, the most widely used common fixture, size specifications have been standardized, and a professional production plant. While widely used in batch production, specially for a workpiece processing services for the fixture, it needs each factory according to workpiece machining technology to design and manufacture. In this paper, fixture design are the main contents of design with two sets of pneumatic fixture.
Key words: processing technology, processing method, process documentation, fixture
目 錄
摘 要 3
Abstract 4
目 錄 5
第1章 緒論 1
1.1 機(jī)械加工工藝概述 1
1.2機(jī)械加工工藝流程 1
1.3夾具概述 2
1.4機(jī)床夾具的功能 2
1.5機(jī)床夾具的發(fā)展趨勢 3
1.5.1機(jī)床夾具的現(xiàn)狀 3
1.5.2現(xiàn)代機(jī)床夾具的發(fā)展方向 4
第2章 零件的分析 5
2.1 零件的作用 5
2.2 零件的工藝分析 5
第3章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 6
3.1 毛坯的制造形式 6
3.2 基準(zhǔn)面的選擇 6
3.2.1粗基準(zhǔn)的選擇 6
3.2.2 精基準(zhǔn)的選擇 6
3.3 制訂工藝路線 6
3.3.1 工藝線路方案一 7
3.3.2工藝路線方案二 7
3.3.3 工藝方案的比較與分析 7
3.4 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 8
3.5 確定切削用量及基本工時(shí) 8
3.5.1 工序Ⅰ：銑削底面 8
3.5.3 工序ⅠⅠ：銑頂面 9
3.5.5 工序Ⅴ：精銑E、F端面 10
3.5.7工序Ⅵ：精、粗、細(xì)鏜mm孔系 11
3.5.6 工序Ⅳ 鉆E、 F面孔 12
第6章 鉆孔夾具設(shè)計(jì) 14
4.1 問題的指出 17
4.2 夾具設(shè)計(jì) 18
4.2.1 定位基準(zhǔn)的選擇 18
4.2.2 切削力及夾緊力的計(jì)算 18
4.2.3 氣缸的選型與計(jì)算 18
4.3 定位誤差的分析 28
4.4 定位元件設(shè)計(jì) 28
4.5 定位誤差分析 29
4.6 鉆套、襯套、鉆模板及夾具體設(shè)計(jì) 30
4.7 夾具精度分析 31
4.8 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明 32
總結(jié) 33
參 考 文 獻(xiàn) 34
致 謝 35
第1章 緒論
1.1 機(jī)械加工工藝概述
機(jī)械加工工藝是指用機(jī)械加工的方法改變毛坯的形狀、尺寸、相對(duì)位置和性質(zhì)使其成為合格零件的全過程，加工工藝是工人進(jìn)行加工的一個(gè)依據(jù)。
機(jī)械加工工藝流程是工件或者零件制造加工的步驟，采用機(jī)械加工的方法，直接改變毛坯的形狀、尺寸和表面質(zhì)量等，使其成為零件的過程稱為機(jī)械加工工藝過程。比如一個(gè)普通零件的加工工藝流程是粗加工-精加工-裝配-檢驗(yàn)-包裝，就是個(gè)加工的籠統(tǒng)的流程。
機(jī)械加工工藝就是在流程的基礎(chǔ)上，改變生產(chǎn)對(duì)象的形狀、尺寸、相對(duì)位置和性質(zhì)等，使其成為成品 或半成品，是每個(gè)步驟，每個(gè)流程的詳細(xì)說明，比如，上面說的，粗加工可能包括毛坯制造，打磨等等，精加工可能分為車，鉗工，銑床，等等，每個(gè)步驟就要有詳 細(xì)的數(shù)據(jù)了，比如粗糙度要達(dá)到多少，公差要達(dá)到多少。
技術(shù)人員根據(jù)產(chǎn)品數(shù)量、設(shè)備條件和工人素質(zhì)等情況，確定采用的工藝過程，并將有關(guān)內(nèi)容寫成工藝文件，這種文件就稱工藝規(guī)程。這個(gè)就比較有針對(duì)性了。每個(gè)廠都可能不太一樣，因?yàn)閷?shí)際情況都不一樣。
總的來說，工藝流程是綱領(lǐng)，加工工藝是每個(gè)步驟的詳細(xì)參數(shù)，工藝規(guī)程是某個(gè)廠根據(jù)實(shí)際情況編寫的特定的加工工藝。
1.2機(jī)械加工工藝流程
機(jī)械加工工藝規(guī)程是規(guī)定零件機(jī)械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件之一，它是在具體的生產(chǎn)條件下，把較為合理的工藝過程和操作方法，按照規(guī)定的形式書寫 成工藝文件，經(jīng)審批后用來指導(dǎo)生產(chǎn)。機(jī)械加工工藝規(guī)程一般包括以下內(nèi)容：工件加工的工藝路線、各工序的具體內(nèi)容及所用的設(shè)備和工藝裝備、工件的檢驗(yàn)項(xiàng)目及 檢驗(yàn)方法、切削用量、時(shí)間定額等。
制訂工藝規(guī)程的步驟
1) 計(jì)算年生產(chǎn)綱領(lǐng)，確定生產(chǎn)類型。
2) 分析零件圖及產(chǎn)品裝配圖，對(duì)零件進(jìn)行工藝分析。
3) 選擇毛坯。
4) 擬訂工藝路線。
5) 確定各工序的加工余量，計(jì)算工序尺寸及公差。
6) 確定各工序所用的設(shè)備及刀具、夾具、量具和輔助工具。
7) 確定切削用量及工時(shí)定額。
8) 確定各主要工序的技術(shù)要求及檢驗(yàn)方法。
9) 填寫工藝文件。
在制訂工藝規(guī)程的過程中，往往要對(duì)前面已初步確定的內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整，以提高經(jīng)濟(jì)效益。在執(zhí)行工藝規(guī)程過程中，可能會(huì)出現(xiàn)前所未料的情況，如生產(chǎn)條件的變化，新技術(shù)、新工藝的引進(jìn)，新材料、先進(jìn)設(shè)備的應(yīng)用等，都要求及時(shí)對(duì)工藝規(guī)程進(jìn)行修訂和完善。
1.3夾具概述
夾具是一種裝夾工件的工藝裝備，它廣泛地應(yīng)用于機(jī)械制造過程的切削加工、熱處理、裝配、焊接和檢測等工藝過程中。
在金屬切削機(jī)床上使用的夾具統(tǒng)稱為機(jī)床夾具。在現(xiàn)代生產(chǎn)中，機(jī)床夾具是一種不可缺少的工藝裝備，它直接影響著加工的精度、勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品的制造成本等，幫機(jī)床夾具設(shè)計(jì)在企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造以及生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備中占有極其重要的地位。機(jī)床夾具設(shè)計(jì)是一項(xiàng)重要的技術(shù)工作。
“工欲善其事，必先利其器?！?
工具是人類文明進(jìn)步的標(biāo)志。自20世紀(jì)末期以來，現(xiàn)代制造技術(shù)與機(jī)械制造工藝自動(dòng)化都有了長足的發(fā)展。但工具（含夾具、刀具、量具與輔具等）在不斷的革新中，其功能仍然十分顯著。機(jī)床夾具對(duì)零件加工的質(zhì)量、生產(chǎn)率和產(chǎn)品成本都有著直接的影響。因此，無論在傳統(tǒng)制造還是現(xiàn)代制造系統(tǒng)中，夾具都是重要的工藝裝備。
1.4機(jī)床夾具的功能
在機(jī)床上用夾具裝夾工件時(shí)，其主要功能是使工件定位和夾緊。
1．機(jī)床夾具的主要功能
機(jī)床夾具的主要功能是裝工件，使工件在夾具中定位和夾緊。
（1）定位 確定工件在夾具中占有正確位置的過程。定位是通過工件定位基準(zhǔn)面與夾具定位元件面接觸或配合實(shí)現(xiàn)的。正確的定位可以保證工件加工的尺寸和位置精度要求。
（2）夾緊 工件定位后將其固定，使其在加工過程中保持定位位置不變的操作。由于工件在加工時(shí)，受到各種力的作用，若不將工件固定，則工件會(huì)松動(dòng)、脫落。因此，夾緊為工件提供了安全、可靠的加工條件。
2．機(jī)床夾具的特殊功能
機(jī)床夾具的特殊功能主要是對(duì)刀和導(dǎo)向。
（1）對(duì)刀 調(diào)整刀具切削刃相對(duì)工件或夾具的正確位置。如銑床夾具中的對(duì)刀塊，它能迅速地確定銑刀相對(duì)于夾具的正確位置。
（2）導(dǎo)向 如鉆床夾具中的鉆模板的鉆套，能迅速地確定鉆頭的位置，并引導(dǎo)其進(jìn)行鉆削。導(dǎo)向元件制成模板形式，故鉆床夾具常稱為鉆模。鏜床夾具（鏜模）也具有導(dǎo)向功能。
1.5機(jī)床夾具的發(fā)展趨勢
隨著科學(xué)技術(shù)的巨大進(jìn)步及社會(huì)生產(chǎn)力的迅速提高，夾具已從一種輔助工具發(fā)展成為門類齊全的工藝裝備。
1.5.1機(jī)床夾具的現(xiàn)狀
國際生產(chǎn)研究協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)表明，目前中、小批多品種生產(chǎn)的工作品種已占工件種類總數(shù)的85%左右?，F(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應(yīng)市場激烈的競爭。然而，一般企業(yè)仍習(xí)慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具。另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，約4年就要更新80%左右的專用夾具，而夾具的實(shí)際磨損量僅為15%左右。特別是近年來，數(shù)控機(jī)床（NC）、加工中心（MC）、成組技術(shù)（GT）、柔性制造系統(tǒng)（FMS）等新技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)機(jī)床夾具提出了如下新的要求：
1）能迅速而方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)成本。
2）能裝夾一組具有相似性特征的工件。
3）適用于精密加工的高精度機(jī)床夾具。
4）適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機(jī)床夾具。
5）采用液壓或氣壓夾緊的高效夾緊裝置，以進(jìn)一步提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。
6）提高機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化程度。
1.5.2現(xiàn)代機(jī)床夾具的發(fā)展方向
現(xiàn)代機(jī)床夾具的發(fā)展方向主要表現(xiàn)為精密化、高效化、柔性化、標(biāo)準(zhǔn)化四個(gè)方面。
精密化
隨著機(jī)械產(chǎn)品精度的日益提高，勢必相應(yīng)提高了對(duì)夾具的精度要求。精密化夾具的結(jié)構(gòu)類型很多，例如用于精密分度的多齒盤，其分度精度可達(dá)±0.1；用于精密車削的高精度三爪卡盤，其定心精度為5μm；精密心軸的同軸度公差可控制在1μm內(nèi)；又如用于軸承套圈磨削的電磁無心夾具，工件的圓度公差可達(dá)0.2～0.5μm。
高效化
高效化夾具主要用來減少工件加工的基本時(shí)間和輔助時(shí)間，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。常見的高效化夾具有：自動(dòng)化夾具、高速化夾具、具有夾緊動(dòng)力裝置的夾具等。例如，在銑床上使用電動(dòng)虎鉗裝夾工件，效率可提高5倍左右；在車床上使用的高速三爪自定心卡盤，可保證卡爪在（試驗(yàn)）轉(zhuǎn)速為2600r/min的條件下仍能牢固地夾緊工件，從而使切削速度大幅度提高。
柔性化
機(jī)床夾具的柔性化與機(jī)床的柔性化相似，它是指機(jī)床夾具通過調(diào)整、拼裝、組合等方式，以適應(yīng)可變因素的能力。可變因素主要有：工序特征、生產(chǎn)批量、工件的形狀和尺寸等。具有柔性化特征的新型夾具種類主要有：組合夾具、通用可調(diào)夾具、成組夾具、拼裝夾具、數(shù)控機(jī)床夾具等。在較長時(shí)間內(nèi)，夾具的柔性化將是夾具發(fā)展的主要方向。
標(biāo)準(zhǔn)化
機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化與通用化是相互聯(lián)系的兩個(gè)方面。在制訂典型夾具結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，首先進(jìn)行夾具元件和部件的通用化，建立類型尺寸系列或變型，以減少功能用途相近的夾具元件和部件的型式，屏除一些功能低劣的結(jié)構(gòu)。通用化方法包括夾具、部件、元件、毛壞和材料的通用化。夾具的標(biāo)準(zhǔn)化階段是通用化的深入，主要是確立夾具零件或部件的尺寸系列，為夾具工作圖的審查創(chuàng)造良好的條件。目前我國已有夾具零件及部件的國家標(biāo)準(zhǔn)：GB/T2148~T2259—91以及各類通用夾具、組合夾具標(biāo)準(zhǔn)等。機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化，有利于夾具的商品化生產(chǎn)，有利于縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)總成本。
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第2章 零件的分析
2.1 零件的作用
題目所給定的零件是162左曲軸箱（附圖1），其主要作用是保證對(duì)曲軸起固定作用，保持曲軸的正常運(yùn)行。
2.2 零件的工藝分析
162左曲軸箱的零件圖中規(guī)定了一系列技術(shù)要求：（查表1.4-28《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊(cè)》）
1、底面
2、頂面
3、左端面
4、右端面
5、上下凸臺(tái)面
6、各面孔系
第3章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
3.1 毛坯的制造形式
零件材料為硼鑄鐵，考慮到零件材料的綜合性能及材料成本和加工成本,保證零件工作的可靠,采用鑄造。零件輪廓尺寸不大，故可以采用鑄造成型，這從提高生產(chǎn)率、保證加工精度上考慮，也是應(yīng)該的。
3.2 基準(zhǔn)面的選擇
基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一，基面選擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工
藝過程中會(huì)問題百出，更有甚者，還會(huì)造成零件大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。
3.2.1粗基準(zhǔn)的選擇
對(duì)于一般軸類零件而言，以外圓作為粗基準(zhǔn)是完全合理的。按照有關(guān)的粗基準(zhǔn)選擇原則（保證某重要表面的加工余量均勻時(shí)，選該表面為粗基準(zhǔn)。若工件每個(gè)表面都要求加工，為了保證各表面都有足夠的余量，應(yīng)選擇加工余量最小的表面為粗基準(zhǔn)。）
3.2.2 精基準(zhǔn)的選擇
按照有關(guān)的精基準(zhǔn)選擇原則（基準(zhǔn)重合原則；基準(zhǔn)統(tǒng)一原則；可靠方便原則），對(duì)于本零件，有中心孔，可以以中心孔作為統(tǒng)一的基準(zhǔn)，但是隨便著孔的加工，大端的中心孔消失，必須重新建立外圓的加工基面，一般有如下三種方法：
當(dāng)中心孔直徑較小時(shí)，可以直接在孔口倒出寬度不大于2MM的錐面來代替中心孔。若孔徑較大，就用小端孔口和大端外圓作為定位基面，來保證定位精度。
3.3 制訂工藝路線
制訂工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度以及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已經(jīng)確定為中批生產(chǎn)的條件下，考慮采用普通機(jī)床以及部分高效專用機(jī)床，配以專用夾具，多用通用刀具，萬能量具。部分采用專用刀具和專一量具。并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
3.3.1 工藝線路方案一
工序Ⅰ 粗銑底面。
精銑底面
工序Ⅱ 粗銑頂面
工序Ⅲ 精銑頂面.
工序Ⅳ 粗、精、細(xì)鏜ф62、ф48H8（等為中心的孔系。
工序Ⅴ 鉆底面端面、凸臺(tái)面各面孔
工序Ⅶ 去毛刺，終檢。
3.3.2工藝路線方案二
工序Ⅰ 粗銑底面。
精銑底面
工序Ⅱ 粗銑頂面
工序Ⅲ 精銑頂面.
工序Ⅳ 粗、精、細(xì)鏜ф62、ф48H8（等為中心的孔系。
工序Ⅴ 鉆底面端面、凸臺(tái)面各面孔
工序Ⅶ 去毛刺，終檢。
3.3.3 工藝方案的比較與分析
上述兩個(gè)方案的特點(diǎn)在于：方案一是采用銑削方式加工端面，且是先加工孔后精加工外圓面和ф62H8（孔。；方案二是使用車削方式加工兩端面，12孔的加工放在最后。兩相比較起來可以看出，由于零件的端面尺寸不大，應(yīng)端面，在中批生產(chǎn)中，綜合考慮，我們選擇工藝路線二。
這樣由于鉆孔屬于粗加工，其精度要求不高，且切削力較大，可能會(huì)引起已加工表面變形，表面粗糙度的值增大。因此，最后的加工工藝路線確定如下：
工序Ⅰ 粗銑底面。
精銑底面
工序Ⅱ 粗銑頂面
工序Ⅲ 精銑頂面.
工序Ⅳ 粗、精、細(xì)鏜ф62、ф48H8（等為中心的孔系。
工序Ⅴ 鉆底面端面、凸臺(tái)面各面孔
工序Ⅶ 去毛刺，終檢。
3.4 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
“170左曲軸箱”零件材料為硼鑄鐵，硬度為HBS190~241，生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，采用機(jī)器造型鑄造毛坯。
根據(jù)上述材料及加工工藝，分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：
（1） 表面考慮到尺寸較多且相差不大，為簡化鑄造毛坯的外形，
（2） 外圓表面沿軸線長度方向的加工余量及公差。查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明
手冊(cè)》（以下簡稱〈〈工藝手冊(cè)〉〉表2.2-1,鑄件輪廓尺寸(長度方向>100~160mm,故長度方向偏差為 mm.長度方向的余量查表2.2-4,其余量值規(guī)定為3.0~3.5 mm.現(xiàn)取3.0 mm。
(5) ф62H8()孔底面加工.
按照<<工藝手冊(cè)>>表2.3-21及2.3-23
1. 研磨余量 Z=0.010~0.014 取Z=0.010
2. 磨削余量 Z=0.2~0.3 取Z=0.3
3. 銑削余量 Z=3.0—0.3—0.01=2.69
(6)底面溝槽.采用鏜削,經(jīng)過底面研磨后鏜可保證其精度.
Z=0.5
(7) 6—孔及2—M10—6H孔、4—M10—6H深20孔。均為自由尺寸精度要求。
1．6—孔可一次性直接鉆出。
2．查〈〈工藝手冊(cè)〉〉表2.3—20得攻螺紋前用麻花鉆直徑為ф8.5的孔。
鉆孔 ф8.5
攻螺紋 M10
3.5 確定切削用量及基本工時(shí)
3.5.1 工序Ⅰ：銑削底面
本工序采用計(jì)算法確定切削用量
加工條件
工件材料：硼鑄鐵，鑄造。
加工要求：銑底面
表面粗糙度值R 為4.3。
機(jī)床：X6132臥式銑床。
刀具：刀片材料為YG6，
計(jì)算切削用量
確定端面最大加工余量：已知毛坯長度方向單邊余量為3mm，則毛坯長度方向的最大加工余量為4.25mm,分兩次加工,a=2mm計(jì)。長度加工方向取IT12級(jí)，取mm。確定進(jìn)給量f:根據(jù)《切削用量簡明手冊(cè)》（第三版）（以下簡稱《切削手冊(cè)》表1.4,當(dāng)?shù)稐U16mmX25mm, a<=2mm時(shí),以及工件直徑為ф160時(shí)。
f=0.5~0.7mm/r
按C620—1車床說明書（見《切削手冊(cè)》表1.30）取f=0.5 mm/r計(jì)算切削速度: 按《切削手冊(cè)》表1.27,切削速度的
計(jì)算公式為
V=(m/min)…………………………2.1
式中, =1.58, =0.15, y=0.4,m=0.2。修正系數(shù)k見《切削手冊(cè)》表1.28,即
k=1.44, k=0.8, k=1.04, k=0.81, k=0.97
所以
V=
=64.7(m/min)
確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速
n===253(r/min)
按機(jī)床說明書（見《工藝手冊(cè)》表4.2—8）與253r/min相近的機(jī)床
轉(zhuǎn)速有230r/min及305r/min?，F(xiàn)選取305r/min。如果選230m/min，
則速度損失較大。所以實(shí)際切削速度 V=80m/min
計(jì)算切削工時(shí)，按《工藝手冊(cè)》表4.2-1,取
L==42mm, L=3mm, L=0mm, L=0mm
t==0.59(min)
3.5.3 工序ⅠⅠ：銑頂面
銑床：X63
銑刀：選用立銑刀 d=10mm L=115mm 齒數(shù)Z=4
切削速度：參照有關(guān)手冊(cè)，確定v=15m/min
=477.7r/min
采用X63臥式銑床，根據(jù)機(jī)床使用說明書（見《工藝手冊(cè)》表4.2-39）
取 =475r/min
故實(shí)際切削速度為：
當(dāng)時(shí)，工作臺(tái)的每分鐘進(jìn)給量應(yīng)為
查機(jī)床說明書，剛好有故直接選用該值。
計(jì)算切削工時(shí)
L=（60mm-30mm）=30mm
倒角1x45°采用90°锪鉆
3.5.5 工序Ⅴ：精銑E、F端面
銑X6132
（1） 精銑端面
Z=0.4mm
計(jì)算切削速度：按《切削手冊(cè)》表1.27，切削速度的計(jì)算公式為（壽命選T=90min）
式中， ， 修正系數(shù)見《切削手冊(cè)》表1.28
所以
按機(jī)床說明書（見《工藝手冊(cè)》表4.2-8）與1023r/min。如果選995r/min，則速度損失較大。
所以實(shí)際切削速度
計(jì)算切削工時(shí)
按《工藝手冊(cè)》表4.2-1取
， ， ， 則：
=
3.5.7工序Ⅵ：精、粗、細(xì)鏜mm孔
（1） 粗鏜孔至Φ60mm
2Z=4.5mm則
Z=2.25mm
查有關(guān)資料，確定金剛鏜床的切削速度為v=35m/min，f=0.8mm/min由于T740金剛鏜主軸轉(zhuǎn)數(shù)為無級(jí)調(diào)數(shù)，故以上轉(zhuǎn)數(shù)可以作為加工時(shí)使用的轉(zhuǎn)數(shù)。
， ， 則：
=
（2） 精鏜孔至Φ61.9mm
2Z=0.4mm， Z=0.2mm
f=0.1mm/r
v=80m/min
計(jì)算切削工時(shí)
， ， 則：
=
（3） 細(xì)鏜孔至mm
由于細(xì)鏜與精鏜孔時(shí)共用一個(gè)鏜桿，利用金剛鏜床同時(shí)對(duì)工件精、細(xì)鏜孔，故切削用量及工時(shí)均與精樘相同。
f=0.1mm/r
=425r/min
V=80m/min
3.5.6 工序Ⅳ 鉆E、 F面孔
（1） 鉆M6
f=0.35mm/r
V=17mm/min
所以 n==401(r/min)
按機(jī)床選?。?
所以實(shí)際切削速度為：
切削工時(shí)
， ， 則：
=
t=6t=60.157=0.942min
（2） 鉆底孔Φ5
f=0.35mm/r
v=13m/min
所以n==487r/min
按機(jī)床選取
實(shí)際切削速度
切削工時(shí)
， ， 則：
=
（3） 攻螺紋M6
r=0.2m/s=12m/min
所以
按機(jī)床選取
則
實(shí)際切削速度
計(jì)算工時(shí)
， ， 則：
=
x
第6章 鉆孔夾具設(shè)計(jì)
機(jī)床的分類
機(jī)床夾具種類繁多，可以從不同的角度對(duì)機(jī)床夾具進(jìn)行分類。
按夾具的使用特點(diǎn)可分為：通用夾具，專用夾具，可調(diào)夾具，組合夾具，
1、 拼裝夾具。
2、 按使用機(jī)床可分為：車床夾具，銑床夾具，鉆床夾具，鏜床夾具，齒輪機(jī)床夾具，數(shù)控機(jī)床夾具，自動(dòng)機(jī)床夾具，自動(dòng)線隨行夾具以及其他機(jī)床夾具。
按夾緊的動(dòng)力源可分為：手動(dòng)夾具，氣動(dòng)夾具，液壓夾具，氣液增力夾具，電磁夾具以及真空夾具等。
工件的裝夾方法
工件裝夾的方法有兩種：
1、 將工件直接裝夾在機(jī)床的工作臺(tái)或花盤上
2、 將工件裝夾在家具上
采用第一種方法裝夾的效率低，一般要求先按圖紙要求在工件的表面上劃線，劃出加工表面的尺寸和位置，裝夾時(shí)，用劃針或面分表找正后再夾緊。一般用于單件和小批生產(chǎn)。批量較大時(shí)，都采用夾具裝夾工件。
采用夾具裝夾工件有如下優(yōu)點(diǎn)：
a、保證加工精度，穩(wěn)定加工質(zhì)量
b、縮短輔助時(shí)間，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率
c、擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍，實(shí)現(xiàn)“一機(jī)多能”
d、改善工人的勞動(dòng)條件，降低生產(chǎn)成本
工件在夾具中的定位
（1）工件的定位的基本原理
l 六點(diǎn)定則
用合理分布的六個(gè)支承點(diǎn)限制工件的六個(gè)自由度，使工件在夾具中的位置完全確定，稱為“六點(diǎn)定位原則”，簡稱“六點(diǎn)定則”。
六點(diǎn)定則是工件定位的基本法則，用于實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，起支承點(diǎn)作用的是一定形狀的幾何體，這些用來限制工件自由度的幾何體就是定位元件。
l 限制工件自由度與加工要求的關(guān)系
工件定位時(shí)，影響加工要求的自由度必須限制；不影響加工要求的自由度，有時(shí)要限制，有時(shí)可不限制，視具體情況而定。習(xí)慣上，工件的六個(gè)自由度都限制了的定位稱為完全定位，工件限制的自由度少于六個(gè)，但能保證加工要求的定位稱為不完全定位。
在工件定位時(shí)，以下情況允許不完全定位：
a． 加工通孔或通槽時(shí)，沿貫通軸的位置自由度可不限制。
b． 毛坯（本工序加工前）是軸對(duì)稱時(shí)，繞對(duì)稱軸的角度自由度可不限制。
c． 加工貫通的平面時(shí)，除可不限制沿兩個(gè)貫通軸的位置自由度外，還可不限制繞垂直加工面的軸的角度自由度。
夾具上的定位元件重復(fù)限制工件的同一個(gè)或幾個(gè)自由度的定位稱為重復(fù)定位。重復(fù)定位分兩種情況：當(dāng)工件的一個(gè)或幾個(gè)自由度被重復(fù)限制，并對(duì)加工產(chǎn)生有害影響的重復(fù)定位，稱為不可用重復(fù)定位。它將造成工件定位不穩(wěn)定，降低加工精度，使工件或定位元件產(chǎn)生變形，甚至無法安裝和加工。因此，不可用重復(fù)定位是不允許的。 當(dāng)工件的一個(gè)或幾個(gè)自由度被重復(fù)限制，但仍能滿足加工要求，即不但不產(chǎn)生有害影響，反而可增強(qiáng)工件裝夾剛度的定位，稱為可用重復(fù)定位。在生產(chǎn)實(shí)際中，可用重復(fù)定位被大量采用
l 基準(zhǔn)、對(duì)定位元件的基本要求
a. 定位基準(zhǔn)的選擇
定位基準(zhǔn)的選擇，應(yīng)盡量使工件的定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)相重合；盡量用精基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)；遵守基準(zhǔn)統(tǒng)一原則；應(yīng)使工件安裝穩(wěn)定，加工中所引起的變形最?。粦?yīng)使工件定位方便，夾緊可靠。
b. 對(duì)定位元件的基本要求
足夠的精度、足夠的強(qiáng)度和剛度、耐磨性好、工藝性好、便于清理切削。
（2）工件定位方式及其定位元件
a.工件以平面定位。工件以平面作為定位基準(zhǔn)時(shí)，所用定位元件一般可分為主要支承和輔助支承。主要支承用來限制工件的自由度，具有獨(dú)立定位的作用。輔助支承用來加強(qiáng)工件的支承剛性，不起限制工件自由度的作用。
b.工件以圓柱孔定位。工件以圓柱孔為定位基準(zhǔn)，如套類、齒輪、撥叉等。此種定位方式所用的定位元件有圓柱定位銷、定位心軸和圓錐定位銷等。
c.工件以外圓柱面定位。工件以外圓柱面定位時(shí)，常用的定位元件有：V形塊、定位套和半圓套。
定位誤差的分析
造成定位誤差的原因有兩個(gè)：一是定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合，由此產(chǎn)生
基準(zhǔn)不重合誤差△b；二是定位基準(zhǔn)與限制位基準(zhǔn)不重合，由此產(chǎn)生基準(zhǔn)位移誤
差△y 。
基準(zhǔn)不重合誤差△b是一批工件逐個(gè)在夾具上定位時(shí)，定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)
不重合而造成的加工誤差，其大小為定位尺寸的公差在加工尺寸方向上的投影。
基準(zhǔn)位移誤差△y是一批工件逐個(gè)在夾具上定位時(shí)，定位基準(zhǔn)相對(duì)于限位基
準(zhǔn)的最大變化范圍在加工尺寸方向上的投影
夾緊裝置的組成
(1)夾緊裝置的種類繁多，綜合起來其結(jié)構(gòu)均由兩部分組成。
a. 動(dòng)力裝置 產(chǎn)生夾緊力。動(dòng)力裝置是產(chǎn)生原始作用力的裝置。按夾緊力的來源，夾緊分手動(dòng)夾緊和機(jī)動(dòng)夾緊。手動(dòng)夾緊是靠人力；機(jī)動(dòng)夾緊是采用動(dòng)力裝置。常用的動(dòng)力裝置有液壓裝置、氣動(dòng)裝置、電磁裝置、電動(dòng)裝置、氣-液聯(lián)動(dòng)裝置和真空裝置等。
b. 夾緊裝置 傳遞夾緊力。動(dòng)力裝置所產(chǎn)生的力或人力要正確地作用到工件上，需有適當(dāng)?shù)膫鲃?dòng)機(jī)構(gòu)。傳遞機(jī)構(gòu)是把原動(dòng)力傳遞給夾緊裝置。它由兩種構(gòu)件組成，一是接受原始作用力的構(gòu)件，二是中間傳力機(jī)構(gòu)。
(2)、夾緊裝置的設(shè)計(jì)要求
夾緊裝置的設(shè)計(jì)和選用是否正確，都保證工件的精度、提高生產(chǎn)率和減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度有很大的影響。因此，夾緊裝置應(yīng)滿足以下要求：
a. 夾緊過程中，不能破壞工件在定位時(shí)所處的正確位置。
b.夾緊力的大小適當(dāng)。保證工件在整個(gè)加工過程中的位置穩(wěn)定不變，夾緊可靠牢固，振動(dòng)小，又不超出允許的變形。
c.夾緊裝置的復(fù)雜程度應(yīng)與工件的生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)。工件生產(chǎn)批量越大，越應(yīng)設(shè)計(jì)較復(fù)雜、效率較高的夾緊裝置。
d.具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性。力求簡單，便于制造維修，操作安全方便，并且省力。
4.1 問題的指出
機(jī)床夾具概述
在對(duì)工件進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)，為了保證加工的要求，首先要使工件相對(duì)道具及機(jī)床有正確的位置，并使這個(gè)位置在加工過程中不因外力的影響而變動(dòng)。因此，在進(jìn)行機(jī)械加工前，先要將工件裝夾好。
機(jī)床夾具的組成
1、定位裝置 其作用是使工件在夾具中占據(jù)正確的位置。
2、夾緊裝置 其作用是將工件壓緊夾牢，保證工件在加工過程中受到外力（切削力等）作用時(shí)不離開已經(jīng)占據(jù)的正確的正確位置。
3、對(duì)刀或?qū)蜓b置 其作用是確定刀具相對(duì)定位元件的正確位置。
4、連接原件 其作用是確定夾具在機(jī)床上的正確位置。
5、夾具體 夾具體是機(jī)床夾具的基礎(chǔ)件，通過它將夾具的所有元件連接成一個(gè)整體。
6、其他元件或裝置 是指家家具中因特殊需要而設(shè)置的元件或裝置。根據(jù)加工需要，有些夾具上設(shè)置分度裝置、靠模裝置；為能方便、準(zhǔn)確定位，常設(shè)置預(yù)定位裝置；對(duì)于大型夾具，常設(shè)置吊裝元件等。
以上各組成部分中，定位元件、夾緊裝置和夾具體是機(jī)床夾具的基礎(chǔ)組成部分。
本夾具主要用來鉆M6螺紋底孔5（位于端面凸臺(tái)），由于工藝要求不高，因此，在本道工序加工時(shí)，主要應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。
4.2 夾具設(shè)計(jì)
4.2.1 定位基準(zhǔn)的選擇
由零件圖可,尺寸精度為自由尺寸精度要求。其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為兩對(duì)稱孔中心距，由于難以使工藝基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)統(tǒng)一為了提高加工效率及方便加工，決定鉆頭材料使用高速鋼，用于對(duì)孔進(jìn)行加工。同時(shí)，為了縮短輔助時(shí)間，準(zhǔn)備采用螺旋夾緊。
4.2.2 切削力及夾緊力的計(jì)算
夾緊力的確定
(1) 夾緊力方向的確定
夾緊力應(yīng)朝向主要的定位基面。
a. 夾緊力的方向盡可能與切削力和工件重力同向。
(2) 夾緊力作用點(diǎn)的選擇
a. 夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)落在定位元件的支承范圍內(nèi)。
b. 夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)落在工件剛性較好的部位上，這樣可以防止或減少工件變形變形對(duì)加工精度的影響。
c. 夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近加工表面。
(3)夾緊力大小的估算
理論上確定夾緊力的大小，必須知道加工過程中，工件所受到的切削力、離心力、慣性力及重力等，然后利用夾緊力的作用應(yīng)與上述各力的作用平衡而計(jì)算出。但實(shí)際上，夾緊里的大小還與工藝系統(tǒng)的剛性、夾緊機(jī)構(gòu)的傳遞效率等有關(guān)。而且，切削力的大小在加工過程中是變化的，因此，夾緊力的計(jì)算是個(gè)很復(fù)雜的問題，只能進(jìn)行粗略的估算。
估算的方法：一是找出對(duì)夾緊最不利的瞬時(shí)狀態(tài)，估算此狀態(tài)下所需的夾緊力；二是只考慮主要因素在力系中的影響，略去次要因素在力系中的影響。
估算的步驟：
a.建立理論夾緊力FJ理與主要最大切削力FP的靜平衡方程：FJ理=Ф (FP)。
b.實(shí)際需要的夾緊力FJ需，應(yīng)考慮安全系數(shù)，F(xiàn)J需=KFJ理。
c.校核夾緊機(jī)構(gòu)的夾緊力FJ是否滿足條件：FJ>FJ需。
夾具的夾緊裝置和定位裝置[1] [2]
夾具中的裝夾是由定位和夾緊兩個(gè)過程緊密聯(lián)系在一起的。定位問題已在前面研究過，其目的在于解決工件的定位方法和保證必要的定位精度。
僅僅定好位在大多數(shù)場合下，還無法進(jìn)行加工。只有進(jìn)而在夾具上設(shè)置相應(yīng)的夾緊裝置對(duì)工件進(jìn)行夾緊，才能完成工件在夾具中裝夾的全部任務(wù)。
夾緊裝置的基本任務(wù)是保持工件在定位中所獲得的即定位置，以便在切削力、重力、慣性力等外力作用下，不發(fā)生移動(dòng)和震動(dòng)，確保加工質(zhì)量和生產(chǎn)安全。有時(shí)工件的定位是在夾緊過程中實(shí)現(xiàn)的，正確的夾緊還能糾正工件定位的不正確。
一般夾緊裝置由動(dòng)源即產(chǎn)生原始作用力的部分。夾緊機(jī)構(gòu)即接受和傳遞原始作用力，使之變?yōu)閵A緊力，并執(zhí)行夾緊任務(wù)的部分。他包括中間遞力機(jī)構(gòu)和夾緊元件。
考慮到機(jī)床的性能、生產(chǎn)批量以及加工時(shí)的具體切削量決定采用手動(dòng)夾緊。
螺旋夾緊機(jī)構(gòu)是斜契夾緊的另一種形式，利用螺旋桿直接夾緊元件，或者與其他元件或機(jī)構(gòu)組成復(fù)合夾緊機(jī)構(gòu)來夾緊工件。是應(yīng)用最廣泛的一種夾緊機(jī)構(gòu)。
螺旋夾緊機(jī)構(gòu)中所用的螺旋，實(shí)際上相當(dāng)于把契繞在圓柱體上，因此他的作用原理與斜契是一樣的。也利用其斜面移動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的壓力來夾緊工件的。不過這里上是通過轉(zhuǎn)動(dòng)螺旋，使繞在圓柱體是的斜契高度發(fā)生變化來夾緊的。
典型的螺旋夾緊機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)：
（1）結(jié)構(gòu)簡單；
（2）擴(kuò)力比大；
（3）自瑣性能好；
（4）行程不受限制；
（5）夾緊動(dòng)作慢。
夾緊裝置可以分為力源裝置、中間傳動(dòng)裝置和夾緊裝置，在此套夾具中，中間傳動(dòng)裝置和夾緊元件合二為一。力源為機(jī)動(dòng)夾緊，通過螺栓夾緊移動(dòng)壓板。達(dá)到夾緊和定心作用。
工件通過定位銷的定位限制了繞Z軸旋轉(zhuǎn)，通過螺栓夾緊移動(dòng)壓板，實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的夾緊。并且移動(dòng)壓板的定心裝置是與工件外圓弧面相吻合的移動(dòng)壓板，通過精確的圓弧定位，實(shí)現(xiàn)定心。此套移動(dòng)壓板制作簡單，便于手動(dòng)調(diào)整。通過松緊螺栓實(shí)現(xiàn)壓板的前后移動(dòng)，以達(dá)到壓緊的目的。壓緊的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)工件的定心，使其定位基準(zhǔn)的對(duì)稱中心在規(guī)定位置上。
刀具：高速鋼麻花鉆頭，尺寸為5。
則軸向力：見《工藝師手冊(cè)》表28.4
F=Cdfk……………………………………3.1
式中： C=420， Z=1.0, y=0.8, f=0.35
k=(
F=420
轉(zhuǎn)矩
T=Cdfk
式中: C=0.206, Z=2.0, y=0.8
T=0.206
功率 P=
在計(jì)算切削力時(shí),必須考慮安全系數(shù),安全系數(shù)
K=KKKK
式中 K—基本安全系數(shù)，1.5;
K—加工性質(zhì)系數(shù)，1.1;
K—刀具鈍化系數(shù), 1.1;
K—斷續(xù)切削系數(shù), 1.1
則 F=KF=1.5
3.4氣缸的選擇
氣缸的選用要根據(jù)以下方面進(jìn)行分析：
1、類型的選擇? ?
根據(jù)工作要求和條件，正確選擇氣缸的類型。要求氣缸到達(dá)行程終端無沖擊現(xiàn)象和撞擊噪聲應(yīng)選擇緩沖氣缸；要求重量輕，應(yīng)選輕型缸；要求安裝空間窄且行程短，可選薄型缸；有橫向負(fù)載，可選帶導(dǎo)桿氣缸；要求制動(dòng)精度高，應(yīng)選鎖緊氣缸；不允許活塞桿旋轉(zhuǎn)，可選具有桿不回轉(zhuǎn)功能氣缸；高溫環(huán)境下需選用耐熱缸；在有腐蝕環(huán)境下，需選用耐腐蝕氣缸。在有灰塵等惡劣環(huán)境下，需要活塞桿伸出端安裝防塵罩。要求無污染時(shí)需要選用無給氣或無氣潤滑氣缸等。
2、安裝形式? ?
根據(jù)安裝位置、使用目的等因素決定。在一般情況下，采用固定式氣缸。在需要隨工作機(jī)構(gòu)連續(xù)回轉(zhuǎn)時(shí)（如車床、磨床等），應(yīng)選用回轉(zhuǎn)氣缸。在要求活塞桿除直線運(yùn)動(dòng)外，還需作圓弧擺動(dòng)時(shí)，則選用軸銷式氣缸。有特殊要求時(shí)，應(yīng)選擇相應(yīng)的特殊氣缸。
3、作用力的大小
即缸徑的選擇。根據(jù)負(fù)載力的大小來確定氣缸輸出的推力和拉力。一般均按外載荷理論平衡條件所需氣缸作用力，根據(jù)不同速度選擇不同的負(fù)載率，使氣缸輸出力稍有余量。缸徑過小，輸出力不夠，但缸徑過大，使設(shè)備笨重，成本提高，又增加耗氣量，浪費(fèi)能源。在夾具設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量采用擴(kuò)力機(jī)構(gòu)，以減小氣缸的外形尺寸。
4、活塞行程
與使用的場合和機(jī)構(gòu)的行程有關(guān)，但一般不選滿行程，防止活塞和缸蓋相碰。如用于夾緊機(jī)構(gòu)等，應(yīng)按計(jì)算所需的行程增加10～20㎜的余量。
5、活塞的運(yùn)動(dòng)速度
主要取決于氣缸輸入壓縮空氣流量、氣缸進(jìn)排氣口大小及導(dǎo)管內(nèi)徑的大小。要求高速運(yùn)動(dòng)應(yīng)取大值。氣缸運(yùn)動(dòng)速度一般為50～800㎜/s。對(duì)高速運(yùn)動(dòng)氣缸，應(yīng)選擇大內(nèi)徑的進(jìn)氣管道；對(duì)于負(fù)載有變化的情況，為了得到緩慢而平穩(wěn)的運(yùn)動(dòng)速度，可選用帶節(jié)流裝置或氣—液阻尼缸，則較易實(shí)現(xiàn)速度控制。選用節(jié)流閥控制氣缸速度需注意：水平安裝的氣缸推動(dòng)負(fù)載時(shí)，推薦用排氣節(jié)流調(diào)速；垂直安裝的氣缸舉升負(fù)載時(shí)，推薦用進(jìn)氣節(jié)流調(diào)速；要求行程末端運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)避免沖擊時(shí)，應(yīng)選用帶緩沖裝置的氣缸。
圖3.1 氣缸實(shí)物圖
6、氣缸的選型步驟及其類型介紹
程序1：根據(jù)操作形式選定氣缸類型：
氣缸操作方式有雙動(dòng)，單動(dòng)彈簧壓入及單動(dòng)彈簧壓出等三種方式
程序2：選定其它參數(shù)：
1、選定氣缸缸徑大小? ?? ? 根據(jù)有關(guān)負(fù)載、使用空氣壓力及作用方向確定
2、選定氣缸行程? ?? ?? ??工件移動(dòng)距離
3、選定氣缸系列
4、選定氣缸安裝型式? ?? ? 不同系列有不同安裝方式，主要有基本型、腳座型、法蘭型、U型鉤、軸耳型
5、選定緩沖器? ?? ?? ?? 無緩沖、橡膠緩沖、氣緩沖、氣壓吸震器
6、選定磁感開關(guān)? ?? ?? ??主要是作位置檢測用，要求氣缸內(nèi)置磁環(huán)
7、選定氣缸配件? ?? ?? ??包括相關(guān)接頭
（一）單作用氣缸
? ? 單作用氣缸只有一腔可輸入壓縮空氣，實(shí)現(xiàn)一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)。其活塞桿只能借助外力將其推回；通常借助于彈簧力，膜片張力，重力等。其原理及結(jié)構(gòu)見下圖：
圖3.2單作用氣缸
1— 缸體；2—活塞；3—彈簧；4—活塞桿；
單作用氣缸的特點(diǎn)是：
? ? 1）僅一端進(jìn)（排）氣，結(jié)構(gòu)簡單，耗氣量小。
? ? 2）用彈簧力或膜片力等復(fù)位，壓縮空氣能量的一部分用于克服彈簧力或膜片張力，因而減小了活塞桿的輸出力。
? ? 3）缸內(nèi)安裝彈簧、膜片等，一般行程較短；與相同體積的雙作用氣缸相比，有效行程小一些。
? ? 4）氣缸復(fù)位彈簧、膜片的張力均隨變形大小變化，因而活塞桿的輸出力在行進(jìn)過程中是變化的。
? ? 由于以上特點(diǎn)，單作用活塞氣缸多用于短行程。其推力及運(yùn)動(dòng)速度均要求不高場合，如氣吊、定位和夾緊等裝置上。單作用柱塞缸則不然，可用在長行程、高載荷的場合。
（二） 雙作用氣缸
? ? 雙作用氣缸指兩腔可以分別輸入壓縮空氣，實(shí)現(xiàn)雙向運(yùn)動(dòng)的氣缸。其結(jié)構(gòu)可分為雙活塞桿式、單活塞桿式、雙活塞式、緩沖式和非緩沖式等。此類氣缸使用最為廣泛。
b. 雙活塞桿雙作用氣缸雙活塞桿氣缸有缸體固定和活塞桿固定兩種。
c. 缸體固定時(shí)，其所帶載荷（如工作臺(tái)）與氣缸兩活塞桿連成一體，壓縮空氣依次進(jìn)入氣缸兩腔（一腔進(jìn)氣另一腔排氣），活塞桿帶動(dòng)工作臺(tái)左右運(yùn)動(dòng)，工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)范圍等于其有效行程s的3倍。安裝所占空間大，一般用于小型設(shè)備上。
活塞桿固定時(shí)，為管路連接方便，活塞桿制成空心，缸體與載荷（工作臺(tái)）連成一體，壓縮空氣從空心活塞桿的左端或右端進(jìn)入氣缸兩腔，使缸體帶動(dòng)工作臺(tái)向左或向左運(yùn)動(dòng)，工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)范圍為其有效行程s的2倍。適用于中、大型設(shè)備。
圖3.3雙活塞桿雙作用氣缸
a）缸體固定；b）活塞桿固定
1—缸體；2—工作臺(tái)；3—活塞；4—活塞桿；5—機(jī)架
雙活塞桿氣缸因兩端活塞桿直徑相等，故活塞兩側(cè)受力面積相等。當(dāng)輸入壓力、流量相同時(shí)，其往返運(yùn)動(dòng)力及速度均相等。
(三)?緩沖氣缸
緩沖氣缸對(duì)于接近行程末端時(shí)速度較高的氣缸，不采取必要措施，活塞就會(huì)以很大的力（能量）撞擊端蓋，引起振動(dòng)和損壞機(jī)件。為了使活塞在行程末端運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，不產(chǎn)生沖擊現(xiàn)象。在氣缸兩端加設(shè)緩沖裝置，一般稱為緩沖氣缸。緩沖氣缸見下圖，主要由活塞桿1、活塞2、緩沖柱塞3、單向閥5、節(jié)流閥6、端蓋7等組成。其工作原理是：當(dāng)活塞在壓縮空氣推動(dòng)下向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，缸右腔的氣體經(jīng)柱塞孔4及缸蓋上的氣孔8排出。在活塞運(yùn)動(dòng)接近行程末端時(shí)，活塞右側(cè)的緩沖柱塞3將柱塞孔4堵死、活塞繼續(xù)向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，封在氣缸右腔內(nèi)的剩余氣體被壓縮，緩慢地通過節(jié)流閥6及氣孔8排出，被壓縮的氣體所產(chǎn)生的壓力能如果與活塞運(yùn)動(dòng)所具有的全部能量相平衡，即會(huì)取得緩沖效果，使活塞在行程末端運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，不產(chǎn)生沖擊。調(diào)節(jié)節(jié)流閥6閥口開度的大小，即可控制排氣量的多少，從而決定了被壓縮容積（稱緩沖室）內(nèi)壓力的大小，以調(diào)節(jié)緩沖效果。若令活塞反向運(yùn)動(dòng)時(shí)，從氣孔8輸入壓縮空氣，可直接頂開單向閥5，推動(dòng)活塞向左運(yùn)動(dòng)。如節(jié)流閥6閥口開度固定，不可調(diào)節(jié)，即稱為不可調(diào)緩沖氣缸。
圖3.4緩沖氣缸
1—活塞桿；2—活塞；3—緩沖柱塞；4—柱塞孔；5—單向閥
6—節(jié)流閥；7—端蓋；8—?dú)饪?
7、氣缸結(jié)構(gòu)
氣缸是由缸筒、端蓋、活塞、活塞桿和密封件組成，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示：
初步確定氣缸參數(shù)
表5-1 按負(fù)載選擇工作壓力[1]
負(fù)載/ KN
<5
5~10
10~20
20~30
30~50
>50
工作壓力/MPa
< 0.8~1
1.5~2
2.5~3
3~4
4~5
≥5
表5-2 各種機(jī)械常用的系統(tǒng)工作壓力[1]
機(jī)械類型
機(jī) 床
農(nóng)業(yè)機(jī)械
小型工程機(jī)械
建筑機(jī)械
液壓鑿巖機(jī)
液壓機(jī)
大中型挖掘機(jī)
重型機(jī)械
起重運(yùn)輸機(jī)械
磨床
組合
機(jī)床
龍門
刨床
拉床
工作壓力/MPa
0.8~2
3~5
2~8
8~10
10~18
20~32
由于鉆削力為4239N，往往要取大一些，在這取負(fù)載約為10000N，初選氣缸的設(shè)計(jì)壓力P1=3MPa，為了滿足工作這里的氣缸課選用單桿式的，并在快進(jìn)時(shí)差動(dòng)連接，則氣缸無桿腔與有桿腔的等效面積A1與A2應(yīng)滿足A1=2A2（即氣缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d應(yīng)滿足：d=0.707D。為防止切削后工件突然前沖，氣缸需保持一定的背壓，暫取背壓為0.5MPa，并取氣缸機(jī)械效率。則氣缸上的平衡方程
故氣缸無桿腔的有效面積：
氣缸直徑
氣缸內(nèi)徑：
按GB/T2348-1980，取標(biāo)準(zhǔn)值D=80mm；因A1=2A，故活塞桿直徑d=0.707D=56mm（標(biāo)準(zhǔn)直徑）
則氣缸有效面積為：
2.缸體壁厚的校核
查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，取壁厚為10mm。則
根據(jù)時(shí)； （4-2）
可算出缸體壁厚為：
<10mm
則氣缸的外徑
式中 ————許用應(yīng)力；（Q235鋼的抗拉強(qiáng)度為375-500MPa，取400MPa，為位安全系數(shù)取5，即缸體的強(qiáng)度適中），P-缸筒試驗(yàn)壓力。
3.缸筒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
缸筒兩端分別與缸蓋和缸底鏈接，構(gòu)成密封的壓力腔，因而它的結(jié)構(gòu)形式往往和缸蓋及缸底密切相關(guān)[6]。因此，在設(shè)計(jì)缸筒結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，選用結(jié)構(gòu)便于裝配、拆卸和維修的鏈接形式，缸筒內(nèi)外徑應(yīng)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行圓整。
活塞桿是氣缸傳遞力的主要零件，它主要承受拉力、壓力、彎曲力及振動(dòng)沖擊等多種作用，必須有足夠的強(qiáng)度和剛度。其材料取Q235鋼。
1.活塞桿直徑的計(jì)算[1]
由=2 可知活塞桿直徑：
按GB/T2348—1993將所計(jì)算的d值圓整到標(biāo)準(zhǔn)直徑，以便采用標(biāo)準(zhǔn)的密封裝置。圓整后得：
d=56mm
按最低工進(jìn)速度驗(yàn)算氣缸尺寸，查產(chǎn)品樣本，調(diào)速閥最小穩(wěn)定流量，因工進(jìn)速度v=0.4m/min為最小速度，則由式
（4-3）
本例=78.5>1.25，滿足最低速度的要求。
2.活塞桿強(qiáng)度計(jì)算：
<56mm （4-4）
式中 ————許用應(yīng)力；（Q235鋼的抗拉強(qiáng)度為375-500MPa，取400MPa，為位安全系數(shù)取5，即活塞桿的強(qiáng)度適中）
3．活塞桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
活塞桿的外端頭部與負(fù)載的拖動(dòng)電機(jī)機(jī)構(gòu)相連接，為了避免活塞桿在工作生產(chǎn)中偏心負(fù)載力，適應(yīng)氣缸的安裝要求，提高其作用效率，應(yīng)根據(jù)負(fù)載的具體情況，選擇適當(dāng)?shù)幕钊麠U端部結(jié)構(gòu)。
4.活塞桿的密封與防塵
活塞桿的密封形式有Y形密封圈、U形夾織物密封圈、O形密封圈、V形密封圈等[6]。采用薄鋼片組合防塵圈時(shí)，防塵圈與活塞桿的配合可按H9/f9選取。薄鋼片厚度為0.5mm。為方便設(shè)計(jì)和維護(hù)，本方案選擇O型密封圈。
所以,鉆削時(shí)工件不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng),故本夾具可安全工作。
4.3 定位誤差的分析
定位元件尺寸及公差的確定。本夾具的主要定位元件為止口，而該定位元件的尺寸公差為，而孔徑尺寸為自由尺寸精度要求，可滿足加工要求。
4.4 定位元件設(shè)計(jì)
本工序選用的是兩銷與一面，定位基準(zhǔn)為一面兩孔，所對(duì)應(yīng)的定位元件是兩銷，一個(gè)為圓銷，另一個(gè)位菱形銷，因此主要設(shè)計(jì)為兩銷設(shè)計(jì)。由夾具裝配圖中可得兩銷中心距325 其尺寸公差取工件孔中心距公差
所以兩孔中心距為：325根據(jù)《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》削邊銷與圓柱銷的設(shè)計(jì)計(jì)算過程如下：
（1）確定兩定位銷中心距尺寸及其偏
=325
（2）確定圓柱銷直徑及其公差：
32和48 （——基準(zhǔn)孔最小直徑）
取
（3）削邊銷與基準(zhǔn)孔的最小配合間隙
其中：—基準(zhǔn)孔最小直徑 —圓柱銷與基準(zhǔn)孔的配合間隙
（5）削邊銷直徑及其公差
按定位銷一般經(jīng)濟(jì)制造精度，其直徑公差帶為h6，根據(jù)《機(jī)械制圖》第六版附錄D表則菱形銷的定位圓柱部分定位直徑尺寸為
（6）補(bǔ)償值
4.5 定位誤差分析
本夾具選用的定位元件為一面兩銷定位。其定位誤差主要為：
（1）移動(dòng)時(shí)基準(zhǔn)位移誤差
（2）轉(zhuǎn)角誤差
其中：
4.6 鉆套、襯套、鉆模板及夾具體設(shè)計(jì)
工藝孔的加工需鉆、擴(kuò)、鉸三次切削才能滿足加工要求。故選用快換鉆套（其結(jié)構(gòu)如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時(shí)間。根據(jù)工藝要求：工藝孔分鉆、擴(kuò)、鉸三個(gè)工步完成加工。即先用的麻花鉆鉆孔，根據(jù)GB1141—84的規(guī)定鉆頭上偏差為零，故鉆套孔徑為即。再用標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)孔鉆擴(kuò)孔，根據(jù)GB1141—84的規(guī)定擴(kuò)孔鉆的尺寸為，故鉆套尺寸為即。最后用的標(biāo)準(zhǔn)鉸刀鉸孔，根據(jù)GB1141—84的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)鉸刀尺寸為故鉆套孔徑尺寸為。
圖：快換鉆套
鉸工藝孔鉆套結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表：
d
H
D
公稱尺寸
允差
5
18
18
+0.023
+0.012
30
28
12
7
10
11.5
20.5
襯套選用固定襯套其結(jié)構(gòu)如圖所示：
其結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表：
d
H
D
C
公稱尺寸
允差
公稱尺寸
允差
5
+0.018
0
24
25
+0.039
+0.025
1
0.6
鉆模板選用懸掛式鉆模板，在本夾具中選用的是氣動(dòng)滑柱式鉆模板。利用夾具體內(nèi)安裝氣缸，使滑柱帶動(dòng)升降板上升或下降由于氣缸始終作用故不需要自鎖機(jī)構(gòu)。
夾具體的設(shè)計(jì)主要考慮零件的形狀及將上述各主要元件聯(lián)成一個(gè)整體。這些主要元件設(shè)計(jì)好后即可畫出夾具的設(shè)計(jì)裝配草圖。整個(gè)夾具的結(jié)構(gòu)見夾具裝配圖2所示。
4.7 夾具精度分析
利用夾具在機(jī)床上加工時(shí)，機(jī)床、夾具、工件、刀具等形成一個(gè)封閉的加工系統(tǒng)。它們之間相互聯(lián)系，最后形成工件和刀具之間的正確位置關(guān)系。因此在夾具設(shè)計(jì)中，當(dāng)結(jié)構(gòu)方案確定后，應(yīng)對(duì)所設(shè)計(jì)的夾具進(jìn)行精度分析和誤差計(jì)算。
由工序簡圖可知，本道工序由于工序基準(zhǔn)與加工基準(zhǔn)重合，又采用頂面為主要定位基面，故定位誤差很小可以忽略不計(jì)。本道工序加工中主要保證兩工藝孔尺寸及位置度公差及表面粗糙度。本道工序最后采用精鉸加工，選用GB1141—84鉸刀，直徑為，并采用鉆套，鉸刀導(dǎo)套孔徑為，外徑為同軸度公差為。固定襯套采用孔徑為，同軸度公差為。
該工藝孔的位置度應(yīng)用的是最大實(shí)體要求。即要求：（1）、各孔的實(shí)際輪廓受最大實(shí)體實(shí)效邊界的控制即受直徑為的理想圓柱面的控制。（2）、各孔的體外作用尺寸不能小于最大實(shí)體實(shí)效尺寸。（3）、當(dāng)各孔的實(shí)際輪廓偏離其最大實(shí)體狀態(tài)，即其直徑偏離最大實(shí)體尺寸時(shí)可將偏離量補(bǔ)償給位置度公差。（4）、如各孔的實(shí)際輪廓處于最小實(shí)體狀態(tài)即其實(shí)際直徑為時(shí)，相對(duì)于最大實(shí)體尺寸的偏離量為，此時(shí)軸線的位置度誤差可達(dá)到其最大值。即孔的位置度公差最小值為。
工藝孔的尺寸，由選用的鉸刀尺寸滿足。
工藝孔的表面粗糙度，由本工序所選用的加工工步鉆、擴(kuò)、鉸滿足。
影響兩工藝孔位置度的因素有（如下圖所示）：
（1）、鉆模板上兩個(gè)裝襯套孔的尺寸公差：
（2）、兩襯套的同軸度公差：
（3）、襯套與鉆套配合的最大間隙：
（4）、鉆套的同軸度公差：
（5）、鉆套與鉸刀配合的最大間隙：
所以能滿足加工要求。
4.8 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明
如前所述，在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，為提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，應(yīng)
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