畢業(yè)設(shè)計(jì)論文發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體加工工藝及其夾具設(shè)計(jì)含全套CAD圖紙

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1、 由于部分原因，說明書已刪除大部分，完整版說明書，CAD圖紙等，聯(lián)系153893706 發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體加工工藝及其夾具設(shè)計(jì) 摘 要： 本課題概要的介紹國內(nèi)外機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，從而提出發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體加工工藝研究的重要性。對(duì)影響機(jī)體機(jī)械加工質(zhì)量的因素和主要對(duì)策的分析、研究，關(guān)鍵工序的加工進(jìn)行分析，選擇合適的刀具，選擇合理定位基準(zhǔn)和可靠定位基準(zhǔn)以及設(shè)計(jì)可靠的夾緊來保證其加工質(zhì)量和加工精度，提出相應(yīng)的對(duì)策提高發(fā)動(dòng)機(jī)的良品率和滿足客戶的要求。同時(shí)粗銑頂?shù)酌妗⒕M缸套孔專用夾具和一套工藝規(guī)程的合理設(shè)計(jì)更使得加工工藝有所創(chuàng)新。 關(guān)鍵詞： 發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)； 加工工藝；夾具； 因素 The D

2、esign of Engine Block Processing Technology and Jig (Oriental Science ＆Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128) Abstract: Brief introduction of this topic at home and abroad and the development trend of machinery manufacturing industry, and then puts forward the

3、 engine block the importance of processing technology research. The influence of mechanical processing factors on the quality of the main countermeasures and analysis, research, the key working procedure of processing analysis, choose proper tool, select the reasonable positioning base and reliable

4、position datum and the design of clamping reliable to ensure the process quality and machining precision, and put forward the corresponding countermeasures to improve the engines rate and meet the demand of the customers. At the same time the bottom and fine rough milling boring cylinder liner hole

5、special jig and a set of technical process the reasonable design of more make processing technology has innovation. Keywords: Engine Block; Processing technology; Jig; Factors 1 前言 1.1 機(jī)械行業(yè)在世界上的發(fā)展趨勢(shì) 世界機(jī)械制造行業(yè)包含了礦山設(shè)備、工廠設(shè)備和建筑機(jī)械及汽車零部件、家用電器等諸多領(lǐng)域，其年產(chǎn)值高達(dá)1萬億美元。據(jù)行業(yè)專家分析，機(jī)械制造業(yè)在未來的發(fā)展中，有四種重要趨勢(shì)將對(duì)其產(chǎn)生重

6、大影響。 （1）機(jī)械制造行業(yè)的融合在機(jī)械制造的許多領(lǐng)域，電子控制和軟件技術(shù)變得同機(jī)械工程同等重要。德國第巴赫機(jī)械制造公司是世界最大的大型玻璃制造廠生產(chǎn)玻璃制造廠生產(chǎn)玻璃處理系統(tǒng)的公司，目前該公司的軟件控制裝置、電子機(jī)械裝置占據(jù)了其產(chǎn)值的1/3。 （2）機(jī)械制造行業(yè)服務(wù)性思維在從電梯到工廠設(shè)備等的各個(gè)領(lǐng)域，生產(chǎn)廠家的利潤(rùn)增加已不再是因?yàn)榘垂潭ㄒ?guī)格生產(chǎn)產(chǎn)品，而是要求制造廠家能按用戶的要求生產(chǎn)產(chǎn)品，以滿足的個(gè)性化特殊的需求。此外，企業(yè)也通過維修或售后服務(wù)以增加產(chǎn)值，并帶動(dòng)生產(chǎn)型服務(wù)業(yè)的發(fā)展。 （3）機(jī)械制造業(yè)全球產(chǎn)品開發(fā)企業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)，不是在自禁的閉門造車，而是在面向開放的公共平臺(tái)和社會(huì)資源。

7、如美國最大的家用電器制造商惠而浦公司，對(duì)由2000名工程師組成的全球產(chǎn)品開發(fā)小組進(jìn)行改組，以集思廣益開發(fā)新產(chǎn)品，縮短某些產(chǎn)品的開發(fā)時(shí)間。 1.2 機(jī)械行業(yè)在中國的發(fā)展趨勢(shì) 改革開放以來，我國機(jī)械制造業(yè)實(shí)現(xiàn)了持續(xù)的高速增長(zhǎng)，但從去年開始這一態(tài)勢(shì)發(fā)生了較大變化，主要表現(xiàn)是增速出現(xiàn)了較大回落。盡管如此，去年中國機(jī)械制造業(yè)的總產(chǎn)值仍比2010年增長(zhǎng)了25.06%，實(shí)現(xiàn)了利潤(rùn)比上年增長(zhǎng)了21.14%，但是上述增速分別比2010年回落了8個(gè)百分點(diǎn)和30多個(gè)百分點(diǎn)。2011年以來中國機(jī)械制造業(yè)增速出現(xiàn)了明顯回落，說明中國經(jīng)濟(jì)總量高速增長(zhǎng)時(shí)期已逐漸過去，今后機(jī)械制造業(yè)必須適應(yīng)市場(chǎng)需求由重“量”到重

8、“質(zhì)”的轉(zhuǎn)變趨勢(shì)。但是總體來說，我國工業(yè)化和城市化在不斷提高，未來建設(shè)任務(wù)仍然巨大，對(duì)工程機(jī)械產(chǎn)品需求的增加也將直接推動(dòng)工程機(jī)械行業(yè)的快速發(fā)展[1]。 依靠我國機(jī)械行業(yè)50年形成的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)和發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，通過加快與國際經(jīng)濟(jì)的融合與接軌，有利于更多地獲得發(fā)展所需的各種資源，加快機(jī)械行業(yè)技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)升級(jí)；有利于面向國內(nèi)外兩個(gè)市場(chǎng)，進(jìn)一步擴(kuò)大機(jī)械產(chǎn)品出口；有利于學(xué)習(xí)國內(nèi)外先進(jìn)的管理經(jīng)驗(yàn)，加快企業(yè)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行機(jī)制和管理體制的轉(zhuǎn)換。隨著經(jīng)濟(jì)全球化步伐加快，國內(nèi)市場(chǎng)日趨國際化，世界著名跨國公司對(duì)我國機(jī)電產(chǎn)品市場(chǎng)的進(jìn)入戰(zhàn)略正在由過去推銷產(chǎn)品為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐援a(chǎn)品、資本、技術(shù)、服務(wù)等更多種手段的全面市場(chǎng)輸入，一些體

9、現(xiàn)國力和技術(shù)水平的重要機(jī)械產(chǎn)品（如汽車、電力設(shè)備、數(shù)控機(jī)床、自動(dòng)化控制設(shè)備等）市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)將更加激烈[2]。 1.3 論文背景及主要任務(wù) 本課題中加工零件為發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體，它是發(fā)動(dòng)機(jī)的主體，是安裝其他零部件和附件的支承骨架，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，有較高的精度要求，因此，在機(jī)械制造加工工藝中具有一定的代表性，本課題來源于生產(chǎn)實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)，具有較強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。 由于現(xiàn)在機(jī)械工業(yè)的迅猛發(fā)展，發(fā)動(dòng)機(jī)的需求量和發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)含量的一步步提高，發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體的生產(chǎn)成本的控制有利于發(fā)動(dòng)機(jī)的成本控制，所以研究發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體的加工工藝及夾具設(shè)計(jì)是非常必要的。發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體的生產(chǎn)綱領(lǐng)是成批大量生產(chǎn)，此類生產(chǎn)類型要求有細(xì)致和嚴(yán)密的組織工

10、作，因此要求有比較詳細(xì)的機(jī)械加工工藝規(guī)程和合理的專用夾具。機(jī)械加工工藝規(guī)程的合理編制有利于降底生產(chǎn)成本，使充分利用現(xiàn)有的生產(chǎn)條件，做到少花錢，多辦事；還可以減少工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，保障生產(chǎn)安全，創(chuàng)造良好、文明的勞動(dòng)條件。 發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體的加工精度要求很高，所以要加工過程中需要專用的夾具來保證加工精度。機(jī)床夾具的首要任務(wù)就是保證加工精度，特別是保證被加工工件的加工面和定位面之間及被加工表面相互之間的位置精度。它還能提高加工效率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，充分發(fā)揮和擴(kuò)大機(jī)床的工藝性能。因此，機(jī)床夾具在機(jī)械制造中占有重要地位。 此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體加工工藝規(guī)程的編制、粗銑機(jī)體上下表面夾具和精鏜缸套孔專

11、用夾具的設(shè)計(jì)、及對(duì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體加工的典型工序的加工質(zhì)量的因素及主要對(duì)策加以分析和研究。運(yùn)用大學(xué)四年所學(xué)的專業(yè)知識(shí)結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步研究了發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體的構(gòu)造以及有值得改進(jìn)的地方。這有利于對(duì)所學(xué)知識(shí)的鞏固和知識(shí)面的擴(kuò)展,通過畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)一步提高調(diào)查研究、設(shè)計(jì)計(jì)算、理論分析、查閱資料及繪制圖樣等各方面的基本技能。本課題來源于實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，根據(jù)《湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書》中所規(guī)定的內(nèi)容，本次設(shè)計(jì)包括三個(gè)主要內(nèi)容。一是發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體的加工工藝規(guī)程編制。制定一套合理的工藝規(guī)程，有利于在生產(chǎn)過程中作到優(yōu)質(zhì)、高效、底消耗、安全生產(chǎn)和改善勞動(dòng)條件，使得機(jī)械加工循序漸進(jìn)的進(jìn)行。其主要內(nèi)容包括：研究零件圖

12、分析其合理性，在得到允許的情況下改正其中的不足之處，分析零件的工藝性、零件毛坯圖、工序路線、加工余量的確定。主要工序的定位方案、定位誤差分析、主要工序的單件機(jī)動(dòng)工時(shí)計(jì)算等。再根據(jù)以上內(nèi)容，查閱相關(guān)資料，確定合適的加工設(shè)備及主要參數(shù)和規(guī)格。其次是粗銑機(jī)體上下表面夾具和精鏜汽缸孔夾具的設(shè)計(jì)。經(jīng)過多種方案對(duì)比選擇，確定更為合理的定位方式、夾緊方式、刀具的對(duì)刀引導(dǎo)方式、夾具整體結(jié)構(gòu)和夾緊力。再次是對(duì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體加工的典型工序的加工質(zhì)量的因素及主要對(duì)策加以分析和研究。使得所設(shè)計(jì)的夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、定位精確、夾緊可靠。完全符合零件圖紙加工要求。然后繪制夾具總裝圖，最后整理設(shè)計(jì)完成設(shè)計(jì)過程。 2 設(shè)計(jì)分析

13、 2.1 設(shè)計(jì)任務(wù) 此次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容為發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體的加工工藝規(guī)程的編制，粗銑頂?shù)酌鎶A具設(shè)計(jì)、精鏜缸套孔夾具設(shè)計(jì)，對(duì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體加工的典型工序的加工質(zhì)量的因素及主要對(duì)策加以分析和研究。加工工藝規(guī)程的制訂要符合生產(chǎn)情況，生產(chǎn)綱領(lǐng)為成批大量生產(chǎn)。夾具的設(shè)計(jì)要滿足加工技術(shù)要求，操作方便、安全。 2.2 工藝規(guī)程的制定 機(jī)械加工工藝規(guī)程是規(guī)定產(chǎn)品或零部件機(jī)械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件[2]。 規(guī)模的大小、工藝水平的高底以及解決各種工藝題的方法和手段都是要通過機(jī)械加工工藝規(guī)程來體現(xiàn)。因此，機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)是一項(xiàng)重要又嚴(yán)肅的工作。它要求設(shè)計(jì)者必須具備豐富的生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和廣博的機(jī)械

14、制造工藝基礎(chǔ)理論知識(shí)。 機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)過程是指從原材料到該機(jī)械產(chǎn)品出廠的全部勞動(dòng)過程。它既包括：毛坯的制造、機(jī)械加工、熱處理、裝配、檢驗(yàn)、油漆等主要?jiǎng)趧?dòng)過程，還包括：包裝、儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)容o助勞動(dòng)過程。機(jī)械產(chǎn)品復(fù)雜程度不同，其生產(chǎn)過程可以由一個(gè)車間或一個(gè)工廠來完成，也可以由多個(gè)工廠聯(lián)合完成。 機(jī)械加工工藝過程是機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)的一部分。是對(duì)機(jī)械產(chǎn)品中的零件采用各種加工方法直接用于改變毛坯的形狀、尺寸、表面粗糙度以及力學(xué)物理性能，使之成為合格零件的全部勞動(dòng)過程。 2.3 零件結(jié)構(gòu)工藝性分析 所謂零件的結(jié)構(gòu)工藝性是指在滿足使用要求的前提下制造該零件的可行性和經(jīng)濟(jì)性[1]。功能相同有零件，其結(jié)構(gòu)工藝

15、性可以有很大的差異。所謂結(jié)構(gòu)工藝性好，是指在現(xiàn)有工藝條件下既能方便制造，又有較低的制造成本。 2.3.1 零件圖的分析 在進(jìn)行工藝規(guī)程制定之前，要仔細(xì)研究所加工零件的零件圖和充分了解此零件所用的場(chǎng)合。這樣才能合理的設(shè)計(jì)工藝規(guī)程，因?yàn)榱慵D是工程設(shè)計(jì)人員與機(jī)械加工人員進(jìn)行交流的一種技術(shù)性文件，它被稱為工程語言[3]。由已知的零件圖，機(jī)械設(shè)計(jì)人員可以制定出相應(yīng)的工藝規(guī)程，有利于零件的后續(xù)加工。在分析零件圖時(shí)應(yīng)注意的問題有：檢查零件圖的完整性和正確性。在所給的零件圖中，具有三個(gè)視圖，可以看清零 件的結(jié)構(gòu)，表達(dá)直觀、清楚。經(jīng)檢查零件無差錯(cuò)。零件示意圖如下圖所示：

16、 圖1 零件示意圖 Fig.1 schematic of body 發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體從立體來說有4組加工面： （1）機(jī)體上下面 機(jī)體上下面有較高的平面度要求，對(duì)主軸孔有較高的平行度要求，除此之外，還有一些孔的加工。 （2）機(jī)體前后面 機(jī)體前后面有凸輪軸孔、主軸孔、兩通孔以及一些螺紋孔，還有一調(diào)速器安裝面。 （3）機(jī)體兩側(cè)面 機(jī)體兩側(cè)面有兩水管安裝面、兩窗口面、油泵平面、油泵孔以及一些螺紋孔。 （4）缸套孔 缸套孔的中心線對(duì)主軸孔的中心線有較高的垂直度要求。 零件工藝結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但是零件的剛性比較好，所以零件的工藝加工過程偏向于工序集中，這樣可以使總的工

17、序數(shù)目減少，夾具的數(shù)目和工件安裝次數(shù)也相應(yīng)減少，這樣有利于保證各加工面間的相互位置精度要求，有利于采用高生產(chǎn)率的機(jī)床，節(jié)省裝夾工件的時(shí)間，減少工件的搬動(dòng)次數(shù)。 2.3.2 結(jié)構(gòu)工藝性分析 由發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體零件圖可以看出，此零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并根據(jù)零件的用途，故選用牌號(hào)為HT20-40的鑄鐵為零件的毛坯材料，并采用鑄件，這樣有利于提高零件制造精度和減振性[4]。 在機(jī)械加工過程中，因?yàn)榧夹g(shù)要求都較高，所以在滿足各種性能指標(biāo)下，也應(yīng)該兼顧加工的經(jīng)濟(jì)性。其主要面加工方法如下： （1）機(jī)體上下面 上表面的平面度為0.05，與主軸孔中心線的平行度為0.10；下表面的平面度為0.2。用雙面銑進(jìn)行加工。

18、 （2）機(jī)體前后面 兩表面的平面度為0.06，與主軸孔中心線的平行度為100：0.05，也用臥式雙面銑進(jìn)行加工。 （3）機(jī)體兩側(cè)面 兩側(cè)面有五個(gè)不同的面，其中加工要求較高的是油泵平面，要求與缸套孔中心線的平行度為0.25，用五頭銑同時(shí)加工。 此處刪除部分 —布置工作地、休息和生理需要時(shí)間占操作時(shí)間的百分比值 11.1 粗精銑頂?shù)酌? 機(jī)動(dòng)時(shí)間： 輔助時(shí)間：參照參考文獻(xiàn)[13]《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.5-45，取工步輔助時(shí)間為。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時(shí)間很短，所以取裝卸工件時(shí)間為。則 ：根據(jù)參考文獻(xiàn)[13]《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.5-

19、48， 單間時(shí)間定額，由式（9）有： 因此應(yīng)布置一臺(tái)機(jī)床即可以完成本工序的加工，達(dá)到生產(chǎn)要求。 11．2 粗鏜缸套孔 機(jī)動(dòng)時(shí)間： 輔助時(shí)間：參照參考文獻(xiàn)[7]《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.5-37，取工步輔助時(shí)間為。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時(shí)間很短，所以取裝卸工件時(shí)間為。則 ：根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.5-39， 單間時(shí)間定額，由式（8）有： 因此應(yīng)布置一臺(tái)機(jī)床即可以完成本工序的加工，達(dá)到生產(chǎn)要求。 11.3 半精鏜缸套孔 機(jī)動(dòng)時(shí)間： 輔助時(shí)間：參照參考文獻(xiàn)[7]《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.5-37，取工步輔助時(shí)間為。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時(shí)間很

20、短，所以取裝卸工件時(shí)間為。則 ：根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.5-39， 單間時(shí)間定額，由式（9）有： 因此應(yīng)布置一臺(tái)機(jī)床即可以完成本工序的加工，達(dá)到生產(chǎn)要求。 11.4 精鏜缸套孔 機(jī)動(dòng)時(shí)間： 輔助時(shí)間：參照參考文獻(xiàn)[7]《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.5-37，取工步輔助時(shí)間為。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時(shí)間很短，所以取裝卸工件時(shí)間為。則 ：根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.5-39， 單間時(shí)間定額，由式（9）有： 因此應(yīng)布置一臺(tái)機(jī)床即可以完成本工序的加工，達(dá)到生產(chǎn)要求。 12 專用夾具設(shè)計(jì) 為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降底勞動(dòng)強(qiáng)度。在

21、加工發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體時(shí)，需要設(shè)計(jì)專用夾具。根據(jù)任務(wù)要求中的設(shè)計(jì)內(nèi)容，需要設(shè)計(jì)粗銑頂?shù)酌鎶A具及精鏜缸套孔夾具各一套。 12.1 粗銑機(jī)體頂?shù)锥嗣鎶A具設(shè)計(jì) 12.1.1 研究原始質(zhì)料 利用本夾具主要用來粗銑頂?shù)灼矫妫诖帚姶说灼矫鏁r(shí)，其他都是未加工表面。為了保證技術(shù)要求，最關(guān)鍵是找到定位基準(zhǔn)。同時(shí)，應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降底勞動(dòng)強(qiáng)度。 12.1.2 定位基準(zhǔn)的選擇 在進(jìn)行頂?shù)锥嗣娲帚娂庸すば驎r(shí)，以前端面為粗基準(zhǔn)，兩工藝孔已經(jīng)加工出。因此工件選用頂面與兩工藝孔作為定位基面。選擇頂面作為定位基面限制了工件的三個(gè)自由度，而兩工藝孔作為定位基面，分別限制了工件的一個(gè)和兩個(gè)自由度。即兩個(gè)工藝孔

22、作為定位基面共限制了工件的三個(gè)自由度。即一面兩孔定位。工件以一面兩孔定位時(shí)，夾具上的定位元件是：一面兩銷。其中一面為支承板，兩銷為一短圓柱銷和一削邊銷。 為了提高加工效率，現(xiàn)決定用兩把銑刀對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體體的頂?shù)锥嗣嫱瑫r(shí)進(jìn)行粗銑加工。同時(shí)為了縮短輔助時(shí)間準(zhǔn)備采用液動(dòng)夾緊 12.1.3 切削力及夾緊分析計(jì)算 刀具材料：（高速鋼端面銑刀） 刀具有關(guān)幾何參數(shù)： 由參考文獻(xiàn)[22]《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表1-2-9 可得銑削切削力的計(jì)算公式： ……………………………………………………（10） 查參考文獻(xiàn)[22]《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表得： 對(duì)于灰鑄鐵：…

23、……………………………………………………（11） 取 ， 即 所以 由參考文獻(xiàn)[23]《金屬切削刀具》表1-2可得： 垂直切削力 ：（對(duì)稱銑削） ……………………………(12) 背向力：…………………………………………………(13) 根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對(duì)夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計(jì)算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實(shí)際所需夾緊力的數(shù)值。即： ………………………………………………………………………（14） 安全系數(shù)K可按下式計(jì)算： …………………………………………………………（15） 式中：為各種

24、因素的安全系數(shù)，見《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表可得： 所以 ………………………………（16） ………………………………（17) ………………………………(18) 由計(jì)算可知所需實(shí)際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，決定選用液壓夾緊機(jī)構(gòu)。 夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計(jì)算： ……………………………………………………(19) 式中參數(shù)由參考文獻(xiàn)[22]《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》可查得： 其中： 夾緊力： 易得： 經(jīng)過比較實(shí)際夾緊力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于要求的夾緊力，因此采用該夾緊機(jī)構(gòu)工作是可靠的。 12.1.4 誤差分析與計(jì)

25、算 為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的工序公差。 與機(jī)床夾具有關(guān)的加工誤差，一般可用下式表示： …………………………………………（20） 由參考文獻(xiàn)[22]《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》可得： （1）平面定位心軸定心的定位誤差 ： ⑵、夾緊誤差 ：…………………………………………（21） 其中接觸變形位移值：…………(22) ⑶、磨損造成的加工誤差：通常不超過 ⑷、夾具相對(duì)刀具位置誤差：取 誤差總和： 從以上的分析可見，所設(shè)計(jì)的夾具能滿足零件的加工精度要求。 12.1.5 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說明 本夾具用于發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體頂?shù)锥嗣娴拇?/p>

26、銑。夾具的定位采用一面兩銷，定位可靠，定位誤差較小。其夾緊采用的是液壓夾緊，夾緊簡(jiǎn)單、快速、可靠。有利于提高生產(chǎn)率。工件在夾具體上安裝好后，壓塊在液壓缸活塞的推動(dòng)下向下移動(dòng)夾緊工件。當(dāng)工件加工完成后，壓塊隨即在液壓缸缸活塞的作用下松開工件，即可取下工件。由于本夾具用于發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體頂?shù)锥嗣娴拇旨庸?，?duì)其進(jìn)行精度分析無太大意義。所以就略去對(duì)其的精度分析。 12.2 精鏜缸套孔夾具設(shè)計(jì) 12.2.1 研究原始質(zhì)料 利用本夾具主要用來鏜加工鏜套孔。加工時(shí)除了要滿足粗糙度要求外，還應(yīng)滿足孔軸線圓柱度公差要求。為了保證技術(shù)要求，最關(guān)鍵是找到定位基準(zhǔn)。同時(shí)，應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降底勞動(dòng)強(qiáng)度。

27、 12.2.2 定位基準(zhǔn)的選擇 由零件圖可知：鏜套孔軸線有圓柱度公差要求，在對(duì)孔進(jìn)行加工前，底平面進(jìn)行了粗銑加工。因此，選底平面為定位精基準(zhǔn)（設(shè)計(jì)基準(zhǔn)）來滿足圓柱度公差要求。 鏜套孔的軸線間有形狀公差，選擇左側(cè)面為定位基準(zhǔn)來設(shè)計(jì)鏜模，從而滿足孔軸線間的形狀公差要求。工件定位采用底平面、一個(gè)圓柱形定位銷和一個(gè)菱形定位銷（一面兩銷）來限制六個(gè)自由度。 12.2.3 切削力及夾緊力的計(jì)算 鏜刀材料：（硬質(zhì)合金鏜刀） 刀具的幾何參數(shù)： 由參考文獻(xiàn)[22]《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》查表可得： 圓周切削分力公式： ……………………………………（23） 式中

28、 ………………………………………………………（24） 由表可得參數(shù)： 查表得： 取 即： 同理：徑向切削分力公式 ： ……………………………（25） 式中參數(shù)： 即： 軸向切削分力公式 ： ………………………………………(26) 式中參數(shù)： 即： 根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對(duì)夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計(jì)算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實(shí)際所需夾緊力的數(shù)值。即： 安全系數(shù)K可按下式計(jì)算，由式（15）有：： 式中：為各種因素

29、的安全系數(shù)，見《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表可得： 所以，由式（16）有： 由式（17）有： 由式（18）有： 螺旋夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計(jì)算，由式（19）有： 式中參數(shù)由參考文獻(xiàn)[22]《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》可查得： 其中： 夾緊力： 該夾具采用液壓夾緊機(jī)構(gòu)，用壓塊壓緊工件。 由表得：原動(dòng)力計(jì)算公式即： …………………………（27） 由上述計(jì)算易得： 由計(jì)算可知所需實(shí)際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，決定選用液壓夾緊機(jī)構(gòu)。 12.2.4 誤差分析與計(jì)算 該夾具以兩

30、個(gè)平面定位，要求保證孔軸線與左側(cè)面間的尺寸公差以及孔軸線圓柱度公差。為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的工序公差。 鏜缸套孔軸線與左側(cè)面為線性尺寸一般公差。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，由參考文獻(xiàn)[21]《互換性與技術(shù)測(cè)量》表可知： ?。ㄖ械燃?jí)）即 ：尺寸偏差為 由[22]《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》可得： （1）定位誤差（兩個(gè)垂直平面定位）：當(dāng)時(shí)；側(cè)面定位支承釘離底平面距離為，側(cè)面高度為；且滿足；則： （2）夾緊誤差 ，由式（11）有：： 其中接觸變形位移值： ……………………………（28） (3) 磨損造成的加工誤差：通常不超過 (4) 夾具相對(duì)

31、刀具位置誤差：取 誤差總和： 從以上的分析可見，所設(shè)計(jì)的夾具能滿足零件的加工精度要求。 12.2.5 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說明 本夾具用于發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體缸套孔的精鏜。夾具的定位采用一面兩銷，定位可靠，定位誤差較小。其夾緊采用的是液壓夾緊，夾緊簡(jiǎn)單、快速、可靠。有利于提高生產(chǎn)率。工件在夾具體上安裝好后，壓塊在液壓缸活塞的推動(dòng)下向下移動(dòng)夾緊工件。當(dāng)工件加工完成后，壓塊隨即在液壓缸缸活塞的作用下松開工件，即可取下工件。 13. 夾具液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 13.1 液壓傳動(dòng)的特點(diǎn)分析 目前的夾緊裝置方式主要是機(jī)械夾緊和液壓夾緊，本裝置選擇了液壓夾緊是因?yàn)樗c機(jī)械夾緊裝置相比主要存在以下的優(yōu)點(diǎn)

32、： (1) 如在同等的體積下液壓裝置較能比機(jī)械裝置產(chǎn)生出更大的動(dòng)力在同等的功率下液壓傳動(dòng)裝置重量輕體積小結(jié)構(gòu)緊湊。 (2) 便于實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速且可實(shí)現(xiàn)大范圍調(diào)速一般可達(dá)到100:1 2000:1 的傳動(dòng)比。 (3) 反應(yīng)快沖擊小工作平穩(wěn)易于實(shí)現(xiàn)高速起動(dòng)制動(dòng)和換向液壓傳動(dòng)裝置的換向頻率回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)每分鐘可達(dá)500 次往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)每分鐘可達(dá)1000 次。 (4）易控制易調(diào)節(jié)操縱方便易與電氣控制相結(jié)合可用以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和復(fù)雜順序控制的自動(dòng)化易于實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。 （5） 液壓傳動(dòng)具有自潤(rùn)滑自冷卻作用可以減少因摩擦和高溫產(chǎn)生的液壓元件損壞因此工作壽命較長(zhǎng)。 （6） 液壓元器件易于實(shí)現(xiàn)三化系列化標(biāo)準(zhǔn)化

33、通用化故可以降底制造成本和使用成本并大大縮短了設(shè)計(jì)制作周期。 （7） 用液壓傳動(dòng)來實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)遠(yuǎn)比用機(jī)械傳動(dòng)簡(jiǎn)單液壓傳動(dòng)同時(shí)也存在一定的缺點(diǎn)如不能保證嚴(yán)格的傳動(dòng)比等但總體上講液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是突出的。 13.2 液壓系統(tǒng)中執(zhí)行元件的選擇 鏜床夾具的設(shè)計(jì)中對(duì)工件在夾具體上的夾緊使用了液壓夾緊。液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件選擇了液壓缸。它是一種把液體的壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能以實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的能量轉(zhuǎn)換裝置。 13.2.1 液壓缸的類型和特點(diǎn) 液壓缸按其結(jié)構(gòu)形式，可以分為活塞缸、柱塞缸兩類?；钊缀椭椎妮斎霝閴毫土髁?，輸出為推力和速度。 （1）雙桿活塞缸 如圖7a所示，缸筒固定的雙桿活塞缸。

34、它的進(jìn)、出油口布置在缸筒兩端，兩活塞桿的直徑是相等的，因此當(dāng)工作壓力和輸入流量不變時(shí)，兩個(gè)方向上輸出的推力和速度是相等的，其值為 ………………………………(29) …………………………………………………………………………（30） 式中 ，A 為活塞的有效工作面積；D,d為活塞、活塞桿直徑， q為輸入流量；p1,p2為缸進(jìn)、出口壓力；,為缸的機(jī)械、容積效率。 這種安裝形式使工作臺(tái)的移動(dòng)范圍約為活塞有效行程的3倍，占地面積大，宜用于小型設(shè)備中。 a) 缸固定，活塞移動(dòng)

35、 b)活塞固定，缸移動(dòng) 圖6 雙桿活塞缸 Fig.6 Double rod cylinder 圖6b示活塞桿固定的雙桿活塞缸。它的進(jìn)、出油口可布置在活塞桿兩端，油液經(jīng)活塞桿內(nèi)的通道輸入液壓缸；使用軟管連接時(shí)，進(jìn)、出油口亦可布置在缸筒兩端。缸筒移動(dòng)式輸出的推力和速度大小都和缸筒固定式的相同。 （2）單桿活塞缸 如圖7所示，單桿活塞缸，它的進(jìn)、出油口的布置視其安裝方式而定，可以缸筒固定，也可以活塞桿固定，工作臺(tái)的移動(dòng)范圍都是活塞有效行程的2倍。 由于液壓缸兩腔的有效工作面積不等，因此它在兩個(gè)方向上的輸出推力和速度不等，其值分別為 …

36、……………………………（31） …………………………………（32） 圖8 單桿活塞缸 Fig.8 Single rod piston cylinder 13.3 液壓缸的選用計(jì)算 13.3.1 液壓缸的組成 液壓缸的結(jié)構(gòu)基本上可以分為缸筒和缸蓋、活塞和活塞桿、密封裝置、緩沖裝置和排氣裝置五部分。一般地說，鋼筒和缸蓋的結(jié)構(gòu)形式和其使用的材料有關(guān)。工作壓力小于10MPa時(shí)使用鑄鐵，小于20MPa時(shí)使用無縫鋼管，大于20MPa時(shí)使用鑄鋼或鍛鋼。密封裝置主要有四種:間隙密封、摩擦環(huán)密封、 O型圈密封、 V型圈密封 。 緩沖裝置

37、的工作原理是利用活塞或缸筒在其走向行程終端時(shí)在活塞和缸蓋之間封住一部分油液，強(qiáng)迫他從小孔或細(xì)縫中擠出，以產(chǎn)生很大的阻力，使工作部件受到制動(dòng)，逐漸減慢運(yùn)動(dòng)速度，達(dá)到避免活塞和缸蓋相互撞擊的目的。 13.3.2 粗銑頂?shù)锥嗣鎶A具液壓缸的計(jì)算 粗銑頂?shù)锥嗣鎶A具所選用的液壓缸如圖7所示，液壓缸的缸筒內(nèi)徑D，是根據(jù)負(fù)載大小和選定的工作壓力，或運(yùn)動(dòng)速度和輸入的流量等因素確定的。液壓缸活塞桿的直徑d按工作時(shí)的受力情況來決定，如表5 。 表5 機(jī)床液壓缸活塞桿直徑推薦值 Table.5 Machine tool hydraulic cylinder piston rod diameter

38、recommended values 活塞桿受力情況 受拉伸 受壓縮，工作壓力P(MPa) P≦5 5﹤P≦7 P﹥7 活塞桿直徑d (0.3～0.5)D (0.5～0.55)D (0.6～0.7)D 0.7D 圖7 液壓缸 Fig.7 Hydraulic cylinder 由工況分析中可知工進(jìn)階段的負(fù)載力最大所以液壓缸的工作壓力按此負(fù)載力計(jì)算根據(jù)液壓缸與負(fù)載的關(guān)系有: …………………………………………………………………（33） 液壓缸無桿腔的壓力 取=3 MPa 液壓缸有桿腔的壓力 取=0.5MPa 液壓缸無桿腔活塞面

39、積 取缸徑為D =64mm 液壓缸有桿腔活塞面積 取活塞桿直徑為d=32mm ---液壓缸機(jī)械效率=0.9 --工進(jìn)階段的負(fù)載 則可導(dǎo)出 …………………………………………………（34） 13.3.2 鏜缸套孔夾具液壓缸的計(jì)算 鏜缸套孔夾具所選用的液壓缸如圖7所示，液壓缸的缸筒內(nèi)徑D，是根據(jù)負(fù)載大小和選定的工作壓力，或運(yùn)動(dòng)速度和輸入的流量等因素確定的。液壓缸活塞桿的直徑d按工作時(shí)的受力情況來決定，如表5 。 由工況分析中可知工進(jìn)階段的負(fù)載力最大所以液壓缸的工作壓力按此負(fù)載力計(jì)算根據(jù)液壓缸與負(fù)載的關(guān)系有: 液壓缸無桿腔的壓力 取=4 MPa

40、液壓缸有桿腔的壓力 取=1MPa 液壓缸無桿腔活塞面積 取缸徑為D =64mm 液壓缸有桿腔活塞面積 取活塞桿直徑為d=35mm ---液壓缸機(jī)械效率=0.9 --工進(jìn)階段的負(fù)載 則可導(dǎo)出： …………………………………………………（35） 13.4 液壓系統(tǒng)的控制及動(dòng)力源 本設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是一個(gè)簡(jiǎn)單的保壓系統(tǒng)，保壓回路的功用是使系統(tǒng)在液壓缸不動(dòng)或僅有極小的位移下穩(wěn)定地維持住壓力。最簡(jiǎn)單的保壓回路是使用密封性能較好的液控單向閥的回路。如圖8所示， 1為液壓泵，為本系統(tǒng)提供動(dòng)力源，它的工作壓力為3MPa,保證系統(tǒng)能夠正常工作。2為溢流閥，它的作用主

41、要是通過閥口的溢流，使被控系統(tǒng)或回路的壓力維持恒定，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓，調(diào)壓或限壓的作用。 在本系統(tǒng)中它主要是調(diào)壓，穩(wěn)壓的作用。3為3位4通手動(dòng)換向閥，換向閥是利用閥心相對(duì)與閥體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使油路接通、關(guān)斷，或變換油流的方向，從而使液壓執(zhí)行元件啟動(dòng)、停止或變換運(yùn)動(dòng)方向，在本系統(tǒng)中主要實(shí)現(xiàn)三個(gè)功能來保證系統(tǒng)的正常工作。 （1）換到右位時(shí)，實(shí)現(xiàn)的是液壓缸的向上運(yùn)動(dòng)，去夾緊工件。 （2）換到中位時(shí)，實(shí)現(xiàn)的是液壓泵的卸荷。 （3）換到左位時(shí)，實(shí)現(xiàn)的是液壓缸的向下運(yùn)動(dòng)，松開工件。 4為液控單向閥，它的主要作用是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的保壓，保證液壓缸在夾緊工件時(shí)的夾緊力。5為液壓缸實(shí)現(xiàn)位移運(yùn)動(dòng)去夾緊工件。

42、 圖8液壓系統(tǒng)原理圖 Fig.8 Schematic diagram of hydraulic system 本系統(tǒng)中動(dòng)力源是機(jī)床自身提供，液壓油從機(jī)床的油箱中取油。 通過溢流閥對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)壓穩(wěn)壓，保證工件的夾緊力。 14 結(jié)論 此次畢業(yè)設(shè)計(jì)綜合運(yùn)

43、用了大學(xué)四年所學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，查閱了大量相關(guān)的資料，充分的運(yùn)用到了實(shí)習(xí)期間的實(shí)踐知識(shí)，如何將毛坯一步步的有條不紊的加工成成品。綜合了上述知識(shí)的儲(chǔ)備，為此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成奠定了基礎(chǔ)，從最初的資料收集，到逐步分析每一道工序的要求，再到整個(gè)設(shè)計(jì)任務(wù)的完成，點(diǎn)點(diǎn)滴滴都給大學(xué)生活最后階段留下了難以忘懷的記憶。 在此次設(shè)計(jì)中，綜合運(yùn)用到了機(jī)械幾何制圖、AUTOCAD繪圖軟件、金屬材料學(xué)、金屬切削與刀具、機(jī)械制造工藝學(xué)、機(jī)床夾具設(shè)計(jì)與制造等方面的專業(yè)知識(shí)，對(duì)整個(gè)流程有了進(jìn)一步的熟悉，也是為在企業(yè)從事相關(guān)工藝的設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)，進(jìn)一步提高了自己分析問題并解決問題的能力，并通過圖書館、互聯(lián)網(wǎng)、學(xué)校資料室去查閱參

44、考資料，熟悉了相關(guān)的理論基礎(chǔ)，培養(yǎng)了有針對(duì)性的查閱資料的好習(xí)慣，從局部到整體的思路去完成此次設(shè)計(jì)任務(wù)。 由于相關(guān)經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識(shí)儲(chǔ)備不足，遇到困難的時(shí)候能夠主動(dòng)請(qǐng)教各位指導(dǎo)老師從而使問題得到及時(shí)的解決。首先根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書和零件圖進(jìn)行分析，在腦海中初步建立一個(gè)框架結(jié)構(gòu)。初步確定了粗、精基準(zhǔn)，對(duì)傳統(tǒng)加工工藝和現(xiàn)代加工工藝的比較，找出適合的加工工藝方案，并對(duì)相關(guān)工序進(jìn)行分析，找出影響關(guān)鍵工序加工質(zhì)量因素并提出解決方案，最后進(jìn)行粗銑頂、底面和精鏜缸套孔的夾具設(shè)計(jì)。 在將近一個(gè)學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，遇到過很多棘手的問題，但關(guān)鍵時(shí)候知道老師和同學(xué)們的幫忙與鼓勵(lì)是解決問題的動(dòng)力，對(duì)于即將畢業(yè)的我來說，是一筆寶

45、貴的財(cái)富，這段師生情、同學(xué)之間的友誼成為了走入社會(huì)后的寶貴財(cái)富，這段經(jīng)歷更加提升了自己處理人際關(guān)系的能力，感謝他們。設(shè)計(jì)的沒一個(gè)細(xì)節(jié)都令我感動(dòng)，把我理論知識(shí)與實(shí)踐結(jié)合是我們進(jìn)入企業(yè)后提升工作效率的保障，為我們的未來的發(fā)展之路開拓出一片光明的道路。 參考文獻(xiàn) [1] 路甬祥. 堅(jiān)持科學(xué)發(fā)展，推進(jìn)制造業(yè)的歷史性跨越——中國機(jī)械工程學(xué)會(huì)年會(huì)上的主旨報(bào)告[J].制造技術(shù)與機(jī)床，（12）：6-12 [2] 王先奎，機(jī)械制造工藝學(xué)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008 [3] 劉朝儒，彭福蔭，高政.機(jī)械制圖[M].北京：高等教育出版社，2006 [4] 朱張校主編.工程材料[M].北京：清華

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50、、陳文凱老師、高英武老師等。在他們的課堂上，我受益匪淺，得到了不少對(duì)我論文有幫助的知識(shí)和想法。感謝大學(xué)四年來保持這份良好的師生感情，感謝學(xué)校圖書館提供的寶貴資料與學(xué)校實(shí)習(xí)工廠的實(shí)踐指導(dǎo)，使在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中能夠針對(duì)問題找出合適的解決方案，改正設(shè)計(jì)中存在的不足和缺點(diǎn)，感恩所有在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)中給予幫助的老師和同學(xué)。 由于設(shè)計(jì)水平有限，在設(shè)計(jì)中存在的不足之處，希望指導(dǎo)老師們給予批評(píng)改正，為未來的設(shè)計(jì)任務(wù)打好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。感謝大學(xué)四年來所有交給我們專業(yè)知識(shí)的老師們，正是由于你們的悉心教導(dǎo)，才有我們走出社會(huì)報(bào)答社會(huì)的日子。 附錄 附錄1：機(jī)械加工工藝卡片 附錄2：機(jī)械加工工序卡片 附錄3: 粗銑頂?shù)酌鎶A具裝配圖 1張A0圖紙 附錄4：精鏜缸套孔夾具裝配圖 1張A0圖紙 附錄5：夾具零件圖 6張A3圖紙和2張A4圖紙