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1、1 .前言2.柴油机气缸体的工艺设计32. 1零件的工艺性审查3零件的结构特点32. 1.2零件材料32. 1.3零件的主要技术要求32. 1.4加工表面及其要求32. 2工艺规程的设计4确定毛坯的制造形式42. 2. 2基准的选择42. 2. 3制订工艺路线4确定机械加工余量、工序尺寸等53.夹具设计10夹具设计的基本要求和步骤103.1 . 1夹具设计的基本要求10.2夹具的设计步骤103.1 定位方案的确定103. 2. 1零件的工艺性分析103. 2. 2定位方案的论证113. 2.3误差分析113. 3夹紧方案的确定143. 3. 1夹紧装置的确定143. 3. 2夹紧力的确定153
2、. 3. 3油缸的选择163. 4夹具体的设计174结论18参考文献19致谢20附录21盐城工学院本科生毕业设计说明书20103夹具设计3.1夹具的基本要求与设计步骤夹具是一种装夹工件的工艺装备，它广泛地应用于机械制造过程的切削加工、 热处理、装配、焊接和检测等工艺过程中。在金属切削机床上使用的夹具统称为机 床夹具。在现代生产中，机床夹具是一种不可缺少的工艺装备，用它来准确地确定 工件与刀具之间的相对位置，即实现工件的定位与夹紧，以完成加工所需要的准确 相对运动。3. 1.1夹具的基本要求机床夹具必须满足下列基本要求：a.能稳定保证工件的加工精度；b.能提高机械加工的劳动生产率，降低工件的制造
3、成本；c.结构简单，操作方便，安全和省力；d.便于排屑；e.有良好的结构工艺性，便于夹具的制造、装配、检验、调整和维修。3. 1. 2夹具的设计步骤夹具设计一般按以下步骤进行a.研究原始资料，明确设计任务b.确定夹具的结构方案，绘制结构草图a）确定工件的定位方案，选择或设计相应的定位元件或装置。b）确定刀具的对刀或引导方案，设计对刀及引导装置。c）确定工件的夹紧方案，设计夹紧机构。d）确定其它元件或装置或装置的结构型式。e）合理布置各元件或装置，确定夹具体和夹具的总体结构。c.绘制夹具总装配图d.绘制夹具零件图3. 2定位方案的确定3. 2.1零件的工艺性分析工件的定位是指保证同一批工件在夹具
4、中占有一致的正确加工位置。这一位置 的获得可以通过定位支承限制工件相应的自由度来实现。定位元件的选择原则：a.高的精度定位元件的精度直接影响定位误差的大小。b.高的耐磨性定位元件要与工件经常接触，容易磨损。为避免因元件磨损而影响定位精度， 所以要经常修理和更换定位元件。因此，要求定位元件的工作表面有足够的耐磨性。c.足够的刚度和强度定位元件应避免由于工件的重量、夹紧力、切削力等因素的影响使其变形或损 坏。ZHI 105柴油机气缸体工艺及工装设计d.良好的工艺性定位元件的结构应便于加工、装配和维修，有时为了装配和维修方便，往往在 夹具体上开有适当的工艺窗口。需经常更换的定位元件，其结构应便于更换
5、。3. 2. 2定位方案的论证箱体零件的定位方案一般有两种，“一面两孔”和“三平面”定位方法。a. “一面双孔”的定位方法 其特点是：a）可以简便地消除工件的六个自由度，使工件获得稳定可靠定位。b）有同时加工零件五个表面的可能，既能高度集中工序，又有利于提高各面上 孔的位置精度。c） “一面双孔”可作为零件从粗加工到精加工全部工序的定位基准，使零件整 个工艺过程基准统一，从而减少由基准转换带来的累积误差，有利于保证零件的加 工精度。同时，使机床各个工序（工位）的许多部件实现通用化，有利于缩短设计、 制造周期，降低成本。d）易于实现自动化定位、夹紧，并有利于防止切削落于定位基面上。b. “三平面
6、”定位方法它的特点是：a）可以简便地消除工件的六个自由度，使工件获得稳定可靠定位。b）有同时加工零件两个表面的可能，能高度集中工序。被加工零件为ZH1105型气缸体属箱体类零件，本道工序为三面同时钻孔，加工 工序集中、精度要求高，故选用“三平面”定位方法，采用“三平面”定位方法， 能够保证工件的钻孔位置精度要求，同时便于工件装夹，又有利于夹具的设计与制 造。本机床所加工的零件以底面、左面和后面为定位基面。3. 2. 3误差分析由于一批零部件在夹具上定位时，各个工件所占据的位置不完全一样，加工后, 各工体的加工尺寸必然不一样，形成误差。用夹具装夹工件进行机械加工时，其工艺系统中影响工件精度的因素
7、很多，与 夹具有关的因素如图3-1所示：10盐城工学院本科生毕业设计说明书2010图3-1误差分析图A.分别计算加工端面尺寸3090.15的误差和垂直度为0. 06mm这两项误差。a.定位误差a）基准不重合误差b）基准位移误差在机械加工系统中无影响加工精度的其他因素，加工尺寸3090.15的定位误差 为0,即D=0。垂直度0.06的定位误差D=0。b.对刀误差加为刀具相对于对刀或导向元件的位置精确而造成直接经济损的加工误差。c.夹具的安装误差4A因为夹具在机床上的安装不精确而造成的加工误差。本组合机床的夹具的安装 基面为平面，因而没有安装误差。d.夹具误差因为夹具上的定位元件，对刀元件或导向元
8、件及安装基面三者间（包括导向件 和导向元件之间）的位置不精确而造成的加工误差，它的大小取决于夹具零件的加 工精度和夹具装配时的调整与修配精度。e.加工方法误差4G因为机床精度，刀具精度，刀具与机床的位置精度，工艺系统的受力变形和受11ZH1105柴油机气缸体工艺及工装设计热变形等因素造成的加工误差，所以根据经验为它留出工件公差的确1/3,计算可得:AG= 5 /3(3-1)加工尺寸3090.15的加工方法误差为G=0. l/3=0.03mni,而垂直度为0. 06mm 的加工误差为0。f.保证加工精度的条件工件在夹具中加工时，总加工的误差2为上述各项误差之和。由于上述误差 均为独立的随机变量，
9、应用概率法叠加，因此保证工件加工精度的条件是2 =6d + ；+ 4线(3-2)即工件的总的加工误差2应不大于工件的加工尺寸误差或，为保证夹具具有 一定的使用寿命，防止夹具因为磨损而过早的报废，在分析计算工件加工精度时， 需保留出一定的精度储备量Jc,因此上式改写为：Sd 0.15 4.25mmi 丫又 d=192mm,初选 n=89r/min,f=0. 17mm/r。由公式（22）得：兀 dyiv=54.5m/min1000走刀量：0.5mm/r,吃刀深度：2.5mm。b）粗锤中49孔由 d 240 60, v 22m/min 0.15 0.25mm/r,X d=49mm,初选 n= 134
10、r/min,f=0.17mm/r o由公式（22）得：v = 7rd n - 22.8m/min 1000走刀量：0.35mm/r,吃刀深度：2.5mmc）粗健22孔由 d 2 20 044, v 0.15 0.25mm/ j又 d=22mm,初选 n=245r/min,f=0.17mm5。由公式（2 2）得:7i - d -n1000ZH1105柴油机气缸体工艺及工装设计走刀量：0.19,吃刀深度：2.5d)粗神34孔由 d N 20 044, v 0.15 0.25mm/ j又 d=34mm,初选n= 164r/min,f=0.17mm/r o由公式(22)得：v = = 17.6/71/
11、min1000走刀量：0.29mm/r,吃刀深度：2.5mm表2-2加工各个孔的进给量，走刀量，吃刀深度，主轴转速及切削速度切削用量7195492234v (m/min)54.522.81717.6f (mm/r)0.170.170.170.17n (r/min)89134245164走刀量（mm/r）0.50.350.190.29吃刀深度（mm）2.52.52.52.5切削力、切削扭矩及切削功率的计算根据文献12P. 134表6-20中公式：理=5L4%J75HB55(2-3)Fx = 0.51ap f065 HBU(2-4)T = 25.7 Dap f 015 HBa55(2-5)P= F
12、zv(2-6)61200式中，Fz 圆周力（N）；Fx 轴向切削力（N）；T切削转矩（N）；P切削功率（kW）；v切削速度（m/min）；f进给量（mm/r）；D加工直径（mm）；盐城工学院本科生毕业设计说明书2010切削深度（加）；HB 布氏硬度。=在本设计中,加 max = 251,3 mm =187,得3 = 230由以上公式可得：a）粗镶195孔由公式由-3）得：Fz =51.4%J.75hb55 =51.4x12.3xO.17-75 x23O0-55 =3335N由公式（2-4）得：Fx =Q.51apf5HBlA =0.51xl2.3x0.1765 x230,J =785.5N由公
13、式（2-5）得：T = 25 J Da n /-75HB0-55 = 25.7 x 113.4 x 12.3 x 0.17075 x 23O055 = 189080.8N/nm pj由公式（2-6）得：D FzV 3335 x84.3 , cn7P = = 4.59kw6120061200b）粗健49孔由公式（2-3）得：F, =51.46z f0-750-55 =51.4x12.4x0.17-75 x230O-55 =3374.83N zp J由公式（2-4）得：Fx =0.5k/7/065/BL1 =0.51x12.4x0.17-65 x230l1 =791.73N由公式由公）得：T =
14、25.7D6Z f-75HB0-55075 x23O055 = 194052.73N- mm由公式（2-6）得：尸=%&室= 4.7156120061200c）粗键中22孔 由公式由-3）得：F_ = 51Aao/75 x23O055 =7355.3Nzp J由公式（2-4）得：Fx =0.51a/65/ZBu 065 x230u =1723. INZH1105柴油机气缸体工艺及工装设计由公式（2-5）得：T = 25：lDanfH曾55 = 25.7x 112.9x27x0.170-75 x230u =415206.7Nmm pj由公式（2-6）得：二旦 J355 .3x83.9561200
15、61200d）粗健34孔由公式（2-3）得：Fz =514与严5府55 = 51.4 X 8 X 0.17075 x 23O055 = 2179.4N由公式（2-4）得：Fx = 0.51a65HBi 1 065 x2301J =510.6N由公式由公）得：T = 25 JDan f015HB055 = 25.7 x 118.4 x 8 x 0.17075 x 230L1 = 129020.5N-*篦 pj由公式（2-6）得：FzV _ 2179.4x886120061200=3.13kw表2-3加工各个孔的切削力、切削转矩及切削功率孔径（mm）凡（N）/ x（N）T（N mm）P（kw）1923335785.5108980.84.59493374.83791.73194052.734.715227355.31723.1415206.710.09342179.4510.6129020.53.13根据所得数据，编制工序卡片。（详见附录10机械加工工序卡片）