毕业设计（论文）铣气缸体上表面夹具设计

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1、洛阳理工学院毕业设计（论文）铣气缸体上表面夹具设计摘 要随着制造业的发展，机械加工的机床种类繁多，性能更强，特别是数控机床和加工中心的出现和发展，使机械加工中加工的产品精度更高而且结构复杂，这使以现有机床为主要的加工设备的工厂带来了很大的挑战，为了实现新老机床的过度，并且实现最小的费用,夹具的应用就起到了重要的作用，好的夹具才能使落后的手动机床在效率和加工精度上与现代的数控机床达到相同的标准，现在夹具的发展虽然受到了挑战，但工件夹具的生产者正在开发动力系统以提高精度，研究新的材料并开发旧夹具的新处理方法，并发展了监控夹具性能的方法，动力夹具其性能大大超出传统的夹紧装置。夹具的模块化设计也就是柔

2、性夹具设计，能将原本只能在一种零件加工中用的夹具重组、重复使用，有利于夹具装置的通用性、提高夹具的制作效率和降低制作成本。我进行的是铣削气缸体上表面该工序的专用夹具的设计。本文主要介绍的内容涵盖了铣削气缸体的工艺规程、铣削方式的选择、刀具的选择、定位方案、夹紧机构、夹紧装置、夹具体等内容。关键词： 机床，夹具，铣削，气缸体 The special clamp design for milling machineABSTRACTAlong with the development of the manufacturing industry, mechanical processing of ma

3、chine tools sort is various, performance, stronger, especially nc machine tools and machining center, the emergence and development of the products in machining processing higher precision and complex structures, which made to existing machine as the main processing equipment factory has brought gre

4、at challenges, in order to achieve the new and old machine is excessive, and the smallest expenses, fixture application will play an important role, good fixture can make the manual machine behind in efficiency and machining accuracy and modern CNC machines, achieve the same standard, now fixture de

5、velopment though has been challenged, but workpiece fixture is developing dynamic systems with producer, improve the accuracy study of a new material and new development of old fixture processing method, and developed monitoring method of performance, dynamic fixture fixture its performance exceeded

6、 traditional clamping device. Fixture of the modular design is also flexible fixture design, can will originally only in a parts processing using the fixture restructuring, repeated use, be helpful for fixture device commonality, improve the production efficiency and reduce fixture make cost. I was

7、on the air cylinder surface milling process is special jig design. This paper mainly introduces the content covers the milling cylinder blocks techniques procedure, milling mode selection, tool selection, positioning scheme, clamping institutions, clamping device, clip specific, etc. KEY WORDS: mach

8、ine tool, clamp, milling, cylinder stator目录前言1第1章零件分析21.1零件的特点21.2零件的工艺分析31.2.1平面度分析31.2.2 粗糙度分析3第2章 工艺规程设计42.1 确定毛坯的制造形成42.2 定位基面的选择42.2.1 粗基准选取原则52.2.1 精基准选取原则52.3 制订工艺路线62.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定7第3章 铣削方式的选择93.1 端面铣93.2 周边铣93.3 端面铣与周边铣的比较93.4 端面铣时的顺铣与逆铣10第4章 刀具的选择114.1 基本要求114.1.1 硬度114.1.2 韧性和强度11

9、4.1.3 铣刀切削部分的材料和要求114.2 常用材料114.2.1 高速工具钢114.2.2 硬质合金钢12第5章 铣削用量及加工工时135.1 粗加工切削用量及基本工时135.2 精加工切削用量及基本工时14第6章 夹具的设计166.1 夹具概述166.2 定位支承系统概述166.3 方案的提出166.3.1 定位方案166.3.2 夹紧机构要求176.3.2 夹紧装置方案186.4 问题的提出206.5 夹具的设计206.5.1 夹具体的设计206.5.2 定位基准的选择236.5.3 切削力及夹紧力的计算236.5.4 夹具设计及操作的简要说明246.6 铣床夹具的装配图及夹具体图2

10、5结论26谢辞27参考文献283前言本设计是针对铣削气缸体上表面工艺而设计的铣床夹具，随着制造业的发展，机械加工的机床种类繁多，性能更强，特别是数控机床和加工中心的出现和发展，使机械加工中加工的产品精度更高而且结构复杂，这使以现有机床为主要的加工设备的工厂带来了很大的挑战，为了实现新老机床的过度，并且实现最小的费用,夹具的应用就起到了重要的作用，好的夹具才能使落后的手动机床在效率和加工精度上与现代的数控机床达到相同的标准，现在夹具的发展虽然受到了挑战，但工件夹具的生产者正在开发动力系统以提高精度，研究新的材料并开发旧夹具的新处理方法，并发展了监控夹具性能的方法，动力夹具其性能大大超出传统的夹紧

11、装置。但是，即使是手动型夹紧的系统也可以大大优化，从而进行更快的夹紧。与传统夹紧装置相比，这种设备使用起来更快更方便，能最佳符合人体工程学，对操作者更安全，而且能加工出具有高质量一次性成品零件。夹具的模块化设计也就是柔性夹具设计，能将原本只能在一种零件加工中用的夹具重组、重复使用，有利于夹具装置的通用性、提高夹具的制作效率和降低制作成本。第1章 零件分析题目所给的零件是发动机缸体，材料为HT200，生产纲领为大批量生产，本设计要求铣工件的上表面，表面粗糙度为3.2，平面度要求为0.05。1.1 零件的特点由图1-1可知，该零件主要技术特点如下：1.待铣平面粗糙度为42.待铣平面平面度为0.05

12、。图1-1气缸零件图1.2 零件的工艺分析该气动缸体只有一个加工表面上表面，工件只对上表面 提出了平面度以及粗糙度的要求。 1.2.1 平面度分析 平面度指平面的平整程度,符号表示本零件的顶面和基准面的平面度误差在整个平面内最大不允许超过0.05mm ,即平面度公差为0.05mm。 1.2.2 粗糙度分析粗糙度是指加工表面上具有较小间距和峰谷所组成的微观几何形状特性，该零件粗糙度要求为 4。第2章 工艺规程设计2.1 确定毛坯的制造形成毛坯的选择对零件工艺过程的经济性有很大影响，工序数量，材料消耗加工工时等都取决于所选择的毛坯，但要提高毛坯的质量往往会使毛坯制造困难，需要复杂的工艺和昂贵的设备

13、，增加了毛坯的成本，这两者是矛盾的。因此毛坯的种类和制造方法的选择要根据毛坯的类型和具体的生产条件决定。同时应该注意到，充分使用新工艺、新技术、新材料的可能性，以便降低零件生产总成本提高质量。 零件材料为HT200，其表面形状比较复杂，内腔也较复杂，因此选择铸造的方法获得毛坯，铸型用的材料来源广泛，价格低廉，铸件可部分用废零件或废金属料熔炼而成。此外，铸件的形状尺寸与零件很接近，因而节约了大量金属材料和加工工时，同时铸件抗压强度高，抗振性好，易于加工但生产周期长，需要进行时效处理，以消除内应力。 据以上分析，采用铸造的方法获得毛坯是比较合理的。2.2 定位基面的选择基面的选择是工艺规程设计中的

14、重要工作之一。基面选择得正确与全合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行在最初的工序中，只能用工件上未经加工的毛坯表面作为定位基准，这种定位基准称为粗基准。在以后的工序中，则采用经过加工的表面作为定位基准称为精基准。在选择定位基准时，主要考虑一下几个方面的要求：(1) 保证加工表面和不加工面之间的正确位置。(2) 保证加工面和待加工面之间的正确位置，使得待加工面加工时余量小而均匀。(3) 提高加工面与定位基准面之间的位置精度（包括其相关尺寸的精度）。(4) 装夹方便、定位可靠、夹具结构简单。2.2.1 粗基

15、准选取原则(1) 余量均匀的原则：在很多工件上有一些重要的表面，加工这些表面是希望它们被切去均匀的余量。余量均匀则加工时的切削力和工艺系统的弹性变量也比较均匀，不易发生振动，同时能保留毛皮制造时获得的较好的表面力学性能，有利于获得规定的形状精度和表面粗糙度。、(2) 保证不加工面位置正确的原则：工件上若有一些不加工的表面，它们与加工面之间也要求有一个正确的位置关系位置关系有时并不直接标注在图样上，但是经过分析从图面上可以看出来如果不注意它们，将会影响到零件的美观甚至零件的使用性能。(3) 粗基准只能有效使用一次的原则：因为粗基准本身都是未经机械加工的毛坯表面，其精度和表面粗糙度都较差，如果在某

16、一个（或几个）自由度上重复使用粗基准，则不能保证两次装夹下工件与机床、刀具的相对位置一致，因而使得两次装夹下加工出来的表面之间位置精度降低。(4) 粗基准平整光洁，定位可靠的原则：粗基准虽然是毛坯表面，但应当尽量平整、光洁，无飞边，不应当选毛坯分型面或分模面所在的表面为粗基准。对于一般的箱体类零件而言，以一面两销实现定位是完全合理的。但对本零件来说，如果以底面作为定位基准还需要在底面另作两工艺孔作为定位孔，且不适合大批量生产，另外，由于本道工序为首道工序，工件在后序加工过程中加工气缸孔时要求壁厚均匀，因此不采用毛坯底面作为定位基准。现选取工件内平面N，前后两半圆孔和前端面，以及上平面水套孔一侧

17、面B为定位基准，分别以两个支承钉，两个定向块，一个挡销及校正块装置定位，实现六点定位（零件图见图1-1）。2.2.1 精基准选取原则(1) 基准重合的原则：应当尽量使定位基准与设计基准相重合，以避免因基准不重合而引起定位误差。有时候工件的加工要求比较高，采用基准重合方案一次加工不能达到预定的要求 ，这是常常用互为基准反复加工的方案。必须注意，基准重合原则是针对一个工序的主要加工要求而言的。当工序中加工要求较多时，对于其他的加工要求并不一定都是基准重合的，这是应当根据保证这些加工要求必须限制的自由度，找出相应的定位基准，并对基准不重合误差进行分析计算，使之符合加工要求才行。(2) 基准统一的原则

18、：在零件加工的整个工艺过程中或者有关的某几道工序中尽可能采用同一个（或一组）定位基准来定位，称为基准统一原则，采用基准统一原则，可以简化夹具的设计与制造工作，减少工件在加工过程中的翻转次数，在流水作业和自动化生产中应用十分广泛。应当指出基准统一原则是针对整个工艺过程或几道工序而言的，对于其中某些工序或某些加工要求，常会带来基准不重合的问题，必须针对具体情况认真分析。、(3) 余量均匀的原则：某些精加工工序，特别要求余量小而均匀，则应当先以这些表面为精基准。生产中常常会碰到这样的情况，在一道工序中只要求加工面本身余量均匀，而加工面与其他表面之间的位置精度要求不高，或者不需要在本工序内保证，这是可

19、以选加工面本身作为精基准，称为“自为基准“。(4) 便于装夹原则：所选择的精基准应能保证定位基准准确可靠、夹紧机构简单操作方便精基准的选择主要应考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。2.3 制订工艺路线工艺路线如表2-1表2-1工序内容1粗铣上平面2精铣上平面3粗铣下平面4精铣下平面5粗铣工艺平台6钻上平面光孔与螺纹底孔7钻下平面光孔与螺纹底孔8粗精镗孔9钳工，攻各种螺纹孔10综合检查11防锈入库2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定缸体零件材料为HT200，毛坯重量约为25Kg，生产类型为大批量生产，根据原始资料及加工

20、工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量。工序尺寸及毛坯尺寸如下：毛坯外形尺寸毛坯加工后的高度尺寸为312，考虑到顶底两面的加工余量，按照机械加工工艺手册表3.1-26，3.1-27，取加工余量等级为7级，则加工余量为5.07.0mm，取加工余量Z=5.0，则确定毛坯高度为322（上下两端面）。铸件的公差按照机械加工工艺手册表3.1-24，材质为灰铸铁，公差等级为7级取值。上端面的加工余量（加工余量的计算长度为312mm）精铣削余量：精铣削的公称余量为0.2（见工艺手册表2.3-21），公差即零件公差0.24粗铣削余量：粗铣削的公称余量为Z = 5 - 0.2 = 4.8(mm)铣削公差：现规定

21、本工序（粗铣）的加工精度为IT11级，因此可知本工序的加工公差为-0.22mm（入体方向）。由于毛坯及以后各道工序（或工步）的加工都有加工公差，因此所规定的加工余量其实只是名义上的加工余量。实际上，加工余量有最大加工余量及最小加工余量之分。由于本设计规定的零件为大批量生产，应该采用调整法加工，因此在计算最大、最小加工余量时，应按调整法加工方式予以确定。缸体上表面尺寸加工余量和工序间余量及公差分布图见图2-1。由图可知：毛坯名义尺寸：312 + 5 + 5 = 322(mm)毛坯最大尺寸： 322 + 1 + 1 = 324(mm)毛坯最小尺寸： 322(mm)粗铣后最大尺寸：317 + 0.2

22、 = 317.29(mm)粗铣后最小尺寸：317.2 0.22 = 316.98(mm) 图2-1工序间尺寸公关分布图精铣后（上下两端面）尺寸与零件图尺寸应相符，即312mm最后，将上述计算的工序间尺寸及公差整理成表2-2。 表2-2 加工余量计算表 （mm）工序加工尺寸及公差铸件毛坯粗铣上表面精铣上表面加工前尺寸最大324317.2最小322316.98加工后尺寸最大324317.2312.12最小322316.98311.88加工余量5最大60.2最小10.15加工公差+10-0.220.1228第3章 铣削方式的选择3.1 端面铣端面铣削是指用铣刀端面齿刃进行的铣削，是利用分布在铣刀端面

23、上的刀尖来加工平面的，在铣床上铣削平面，尤其是较宽，较大的平面和大平面，大都采用端面铣削的方法加工，用端面铣削的方法铣出的平面，其平面度主要取决于铣床主轴轴线与进给方向的垂直度，若主轴与进给方向垂直，则刀尖旋转时的轨迹为一个与进给平行我圆环，这个圆环割出一个平面，此时，铣刀刀尖在工件表面铣出网状的刀纹。 若铣床主轴与进给方向不垂直，则相当于一个倾斜的圆环，把工件切出一个凹面，此时，工件表面将形成单向胡形刀纹，在铣削过程中，若进给方向是从刀尖高的一边移向低的一边时，则会产生“拖刀”现象，反之则无“拖刀”现象。3.2 周边铣周边铣削是指用铣刀周边齿刃进行的铣削是指利用分布在铣刀圆柱面上的刀刃来铣削

24、并形成平面，所以周边铣削适用于加工不太宽和较窄的平面，也适用于周边铣削加工，对宽度大于120mm的平面，就不太合适，除特殊情况外最好采用端面铣削，用周边铣削的方法铣出的平面，其平面度主要取决于铣刀饿圆柱度，因为用周边铣削方法铣出的平面，相当于工件在圆柱下做直线运动时被辗出一个平面，是用圆柱铣刀铣削平面的情况，精削时要保证铣刀的圆柱度。3.3 端面铣与周边铣的比较端面铣削时，由于端铣刀杆短，刚性好，刀片装夹方便，尤其是可转位铣刀，适用于进行高速铣削移动铣削，能显著提高生产率和减少表面粗糙度值，目前在生产实际中广泛采用端铣。因此采用端面铣比较好。3.4 端面铣时的顺铣与逆铣顺铣是指在铣刀与工件的已

25、加工面的切点处，铣刀切削旋转运动方向与工件进给方向相同。逆铣是指在铣刀与工件已加工面的切点处，铣刀切削刃的旋转运动方向与工件进给方向相反。顺铣时，刀齿切下的切屑由厚逐渐变薄，易切入工件。由于铣刀对工件的垂直分力Fv向下压紧工件，所以切削时不易产生振动，铣削平稳。但另一方面，由于铣刀对工件的水平分力FH与工件台的进给方向一致且工作台丝杠与螺母之间有间隙，因此在水平分力的作用下，工作台会消除间隙而突然窜动，致使工作台出现爬行或产生啃刀现象，引起刀杆弯曲、刀头折断。逆铣时，刀齿切下的切屑是由薄逐渐变厚的。由于刀齿的切削刃具有一定的圆角半径，所以刀具接触工件后要滑移一段距离才能切入，因此刀具与工件摩擦

26、严重，致使切削温度升高，工件已加工表面粗糙度增大。另外铣刀对工件的垂直分力是向上的，也会促使工件产生抬起趋势，易产生振动影响表面粗糙度。但另一方面，铣刀对工件的水平分力与工件台进给方向相反，在水平分力的作用下，工作台丝杠与螺母间总是保持紧密接触而不会松动，故丝杠与螺母的间隙对铣削没有影响。综上所述，从提高刀具耐用度和工件表面质量以及增加工件夹持的稳定性等观点出发，一般以采用顺铣法为宜，但需要注意的是，铣床必须具备丝杠与螺母的间隙调整机构，且间隙调整为零时才能采取顺铣。目前，除万能升降台铣床外，尚没有消除丝杠与螺母之间间隙的机构，所以，在生产中仍多采用逆铣法。另外，当铣削带有黑皮的工件表面时，如

27、对铸件或锻件表面进行粗加工，若采用顺铣法，加刀具首先接触黑皮将会加剧刀齿的磨损，所以应采用逆铣法。综上所述，采用逆铣法是比较合理的。第4章 刀具的选择4.1 基本要求正确的选用刀具不但能有效地提高切削效率、加工质量和降低成本，而且往往是解决某些难加工工艺的关键。4.1.1 硬度一般刀具材料在室温下应具有60HRC以上的硬度。材料硬度越高耐磨性越好，但抗冲击能力就相对较低。4.1.2 韧性和强度刀具不仅要有一定的硬度，同时还应有一定的韧性和强度，高的韧性使刀具能够承受较大的冲击力而不损坏，高的强度使刀具使用寿命提高。4.1.3 铣刀切削部分的材料和要求铣削过程是一个断续加工的过程，在加工过程中存

28、在较大的冲击力，同时粗加工时切削用量比较大，对刀具的磨损比较严重，因此铣刀切削部分应具有较高的硬度，同时还应有较大的韧性和强度。4.2 常用材料当前使用的刀具材料分4大类：工具钢（包括碳素工具钢、合金工具钢、高速钢），硬质合金钢，陶瓷，超硬刀具材料。一般机加工使用最多的是高速钢与硬质合金。此处考虑高速钢与硬质合金。4.2.1 高速工具钢高速钢是含有W、Mo、Cr、V等合金元素较多的合金工具钢，其综合性能较好、应用范围最广泛。热处理后硬度达6266HRC，抗弯强度约3.3Gpa，耐热性为600左右，具有热处理变形小、能锻造、易磨出较锋利的刃口等优点，特别适用于结构复杂的成型刀具，但是不宜高速切削

29、。4.2.2 硬质合金钢硬质合金在耐热性，硬度、耐磨性均高于工具钢，切削速度高，故切削效率高。但刀片强度、韧性不及工具钢，焊接刃磨工艺性也比工具钢差，多用于制作车刀、铣刀及各种高效切削刀具。硬质合金按其化学成分与使用性能分为三类：K类：钨钴类；能承受对刀具的冲击，可减少切削时的崩刃，主要用于加工铸铁、非铁材料与非金属材料。P类：钨钛钴类；有较高的硬度，特别是有较高的耐热性、较好的抗粘结、抗氧化能力。主要用于加工以钢为代表的塑性材料。M类：添加稀有金属碳化物类；加入了大量稀有难溶金属碳化物，以提高合金的性能。综上所述，本次加工宜选用K类硬质合金，参考金属切削原理与刀具表2-3，刀具切削部分材料选

30、用YG6在选择铣刀时，参考机械加工工艺手册表9.2-1，优先选用镶齿端铣刀（适于粗铣与精铣钢、铸铁、有色金属工件上的各种平面）。第5章 铣削用量及加工工时 5.1 粗加工切削用量及基本工时机床：双立轴矩形工作台铣床刀具：硬质合金镶齿端铣刀 材料：YG6 齿数铣削深度：每齿进给量：根据参考文献机械加工工艺手册表2.4-73，取铣削速度：参照参考文献机械加工工艺手册表2.4-81，取机床主轴转速： 式（5.1）取 实际铣削速度： 式（5.2）进给量： 式（5.3）工作台每分进给量：根据参考文献机械加工工艺手册表2.4-81,被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度： 式（5.4）取刀具切出长度：取

31、走刀次数为2机动时间： 式（5.5）5.2 精加工切削用量及基本工时机床：双立轴矩形工作台铣床刀具：硬质合金镶齿端铣刀（面铣刀）材料：YG6 齿数铣削深度：每齿进给量：根据参考文献机械加工工艺手册表2.4-73，取铣削速度：参照参考文献机械加工工艺手册表2.4-81，取机床主轴转速，由式（5.1）有： 取n = 450r/min实际铣削速度，由式（5.2）有：进给量，由式（5.3）有：工作台每分进给量：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2机动时间，由式（5.5）有：本工序机动时间：第6章 夹具的设计 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设

32、计专用夹具。6.1 夹具概述本夹具为粗精铣气缸体上表面的专用夹具，用于组合铣床，适合大批量生产。6.2 定位支承系统概述机械加工时，为使工件的被加工表面获得规定的尺寸和位置精度要求，必须使工件在机床上或夹具中占有某一正确的位置，这个过程称为定位。工件的装夹过程就是工件在机床上或夹具中定位和夹紧的过程。工件在机床上装夹好以后，才能进行机械加工。装夹是否正确、稳固、迅速和方便，对加工质量、生产率和经济性均有较大的影响，因此工件的装夹是制订工艺规程是必须认真考虑的重要问题之一。6.3 方案的提出6.3.1 定位方案本夹具用于铣床上铣削气缸体的上表面，为头道加工工序。工件以内平面N、前后两个半圆孔和前

33、端面，以及上平面水套孔一侧面B为定位基准，分别以两个支承钉、两个浮动定向块、一个挡销及校正块装置定位，实现六点定位（见图6-1）。由于工件较大，因此在工件底面有四个辅助支承钉（见图6-2），以增强定位的钢性与稳定性。图6-1工件的定位与夹紧图6-2辅助支承系统6.3.2 夹紧机构要求在机械加工过程中，为保持工件定位时所确定的正确加工位置，防止工件在切削力、惯性力、离心力及重力等作用下发生移位和振动，机床夹具应设有夹紧装置，将工件压紧夹牢。夹紧装置是否合理、可靠安全，对工件加工的精度、生产率和工人的劳动条件有着重大的影响，为此提出以下基本要求：、(1)夹紧过程中，不能改变工件定位后占据的正确位置

34、。(2)夹紧力的大小要适当，既要保证工件在整个加工过程中位置稳定不变、振动小，又要使工件不产生过大的夹紧变形。(3)夹紧装置的自动化和复杂程度应与生产类型相适应，在保证生产效率的前提下，其结构要力求简单，便于制造和维修。(4)夹紧装置的操作应当方便、安全、省力。(5)夹紧装置应具有良好的自锁性能，以保证原动力波动或消失后，仍能保持夹紧状态。本次设计中，考虑到与动力装置的连接决定选用铰链机构对工件进行夹紧，夹紧机构如图6-3 图6-3夹紧机构6.3.2 夹紧装置方案夹紧装置是产生夹紧作用力的装置，通常指机动夹紧是指用气动、液压、电动、气液联动等动力装置。对于其力源装置的选择，设计了以下几种方案：

35、方案 一：气动夹紧装置现代高效率的夹具，大多数都是采用机动夹紧方式，而其中尤以气动夹紧装置为最普遍。她的动力源是压缩空气，一般压缩空气由压缩空气站供应，通常夹具装置中的压缩空气为6-8个大气压，而在设计计算时，通常以4个大气压为标准。方案 二：液压夹紧装置由于油液的不可压缩性，能传递较大的压力，一般工作压力可达5000000pa-6500000pa，比气压大十多倍。因此在产生同样作用力的情况下，油缸直径可以小许多倍。在气压传动中，为了增大夹紧力，须采用增力机构或多活塞气缸等，采用液压传动后，则可免除这些机构，使夹具结构更加紧凑。此外，液压夹紧吸振能效强，并能维持更好的夹紧刚度，有利于保证加工质

36、量和采用大切削用量来提高生产率。方案 三：气液联动夹紧装置 机床夹具中，为了综合应用气压传动和液压传动的优点，而又不需增设液压传动装置，可以采用气液增压传动装置。 气液联动夹紧装置有如下几点优点：(1) 可将400000pa-600000pa的低牙空气的能量很方便地转换成高压油压的能量，油压可达8000000pa-15000000pa从而使机床夹具外形尺寸小、重量轻、结构紧凑、传递总力可达（18）10000N。(2) 由于一般机床夹具的动作时间短，夹紧工件工作时间长，采用气液增压传动装置的夹具，在夹紧工作时间内，只需要保持压力而无虚消耗流量，故理论上是不消耗功率的。(3) 油液只在装卸工件的短

37、时间内流动一次，所以油温与室温接近且漏油很少。通过对其优缺点进行比照分析，决定采用液压夹紧装置，为此，可以设计一个夹紧油缸如图6-4，即选用方案二。图6-4液压缸6.4 问题的提出本夹具主要用来铣气缸体上表面，这个表面具有一定的平面度要求。本道工序为首道工序，在后续的加工中要求保证壁厚均匀，工件定位时不能以毛坯底面为粗定位基准。因此，在本道工序加工时，主要应考虑如何保证后续加工的精度要求，各个面之间的位置关系，以及适应大批量生产。6.5 夹具的设计6.5.1 夹具体的设计夹具体的一般要求：(1) 足够的刚度和强度；由于本体承受的负荷最大，故需要足够的刚度和强度以保证质量。(2) 较轻的质量；在

38、保证足够的刚度和强度的条件下，应尽量减轻本体的重量，这一点对工作时旋转或经常移动和翻转的夹具来说特别重要。(3) 安装要稳定；本体在机床或工作台上安装要稳定，这一点对不固定在机床或工作台上的夹具更为重要，如果本体在机床或工作台上的定位表面是平面，那么夹具的重心和切削力的作用点应在底面之内，夹具愈高，定位底面愈大，另外，为白正与机床工作台良好接触和定位稳定，夹具体定位底面应适当挖空。(4) 保证装卸工件方便；夹具体不应妨碍工件装卸，对笨重工件来是或，这一点尤为重要。(5) 工艺性要好；因为本体是单件生产，一般都是利用通用机床和万能办法进行加工和测量，因此，要求形状简单，结构紧凑，具有良好工艺性，

39、这是对本体的一条重要要求(6) 便于清理切屑和赃物；切屑和赃物是否容易清理，不仅影响生产率，也影响夹具使用的可靠性，设计时应考虑到这一点，另外，如果加工中要求使用冷却液，则应考虑冷却液的流通和切屑的带走。为了便于维护夹具的清洁和防止锈蚀，对于铸造本体的非加工表面应涂以油漆，对钢制的本体表面可以进行氧化处理。(7) 保证使用安全；例如车床夹具的本体外廊最好是旋转体，没有凸出的部分，并且要考虑平衡，一般的夹具本体的外表面转角要圆滑，在使用中要经常翻转的夹具，应在本体上装以便于操作的手柄。夹具体的结构除决定于上述一般要求外，主要取决于夹具的类别，以及定位件、夹紧装置、刀具导引件等所需空间位置。在一般

40、的情况下，使用的工序决定后，本体与机床的联接方式及其其机床上安装部分的形状也就确定了，本夹具的本体，采用的是一个大平面与机床工作台相连，并利用螺栓在机床上定位。夹具体的分类可以根据其构造形式分为敞开式、封闭式，半封闭式等三类，本次夹具设计夹具体的构造形式为半封闭式。夹具体根据所用的材料及制造方式的不同，可以分为铸造本体，锻造本体，焊接本体，型材或用型材连接的本体，塑料制成的本体等等。材料和制造方式不同，本体的构形也相同。设计夹具体结构时，首先必须考虑其制造方发法，制造方法的选择必须从工艺性、经济性、制造周期，标准化的可能性以及制造车间的具体条件来确定。本夹具体，制造方法采用的是铸造方式，下面对

41、铸造本体的一些要求进行细述。铸造本体是一种做常用的本体，它的工艺性好，可以铸出较复杂的形状，铸造本体一般能够保证较好的刚度，而且重量轻，机械加工量小。对于表面位置精度要求（如平衡、垂直度等）很高的本体，如用刮削加工来保证其精度时，采用铸件则更为合适，另外，铸件工作时吸收振动的性能好，故应用较广。铸造本体的缺点是要制造木模和砂型，因而增加了生产准备周期和费用。铸造所用的一般材料是铸铁和铝，铸铁为最常用的材料，它的价格便宜，抗振性能比一般的钢件为好，此外，铸铁还有另一个优点，即它的塑料很小，在使用过程中，可以保持较高的精度，铝的刚度差，一般只用于受力较小和需要经常移动的夹具，在有些大型车床夹具上，

42、为了减轻其重量，从而减轻主轴的负荷，也可用铝合金的本体，不过此时应适当加大本体承力部分的尺寸以增加其刚度和强度。通过对实际情况的分析，选用铸体本体。设计铸造本体时不但要考虑机械加工工艺性，而且，还要考虑铸造的工艺性铸件主要有以下几点技术要求：(1) 铸件上不得有裂纹，缩松等铸造缺陷铁水浇入模型冷却后，金属体积缩小，若没有铁水继续填补进去，变形缩松因此，在设计时应避免铸件某一部分厚度过大而使铁水积聚，铸件的壁厚不应相差太大，对于截面有变化的部位，须设计成渐缓过度的形状。另外，铸件的转角处应避免用尖角，因为沿此尖角处容易产生缩孔或裂纹，这样就会破坏铸件的强度，因此，应尽量设计成圆角，本铸造本体圆角

43、半径要求：R510。(2) 为了消除铸造的内应力，铸件要进行人工时效，为了便于擦洗和防锈，不加工表面需要涂漆。(3) 铸件上与其它夹具零件连接的加工面，不应做成整个大平面，而应设计成若干凸台面，以便于加工。(4) 合理布置加强筋，增加夹具体的刚度夹具本体的刚度不好，容易产生变形，达不到精度要求，但为了增加刚度而盲目加大铸件的厚度是不合理的，因为这样不但增加重要，而且刚度也不一定好，因此，应采取改善截面形状和合理布置加强筋的办法来增加夹具的刚度。根据以上叙述，本次设计夹具体如图6-5所示图6-5夹具体6.5.2 定位基准的选择由零件图可知，上表面有平面度要求，且保证活塞孔中心距离水套孔中心123

44、mm。为保证后续加工的壁厚均匀，现选取工件内平面N，前后两半圆孔和前端面，以及上平面水套孔一侧面B为定位基准，分别以两个支承钉，两个定向块，一个挡销及校正块装置定位，实现六点定位。为了缩短辅助时间提高加工效率，准备采用液压夹紧。6.5.3 切削力及夹紧力的计算刀具材料：YG6（硬质合金钢镶齿端铣刀） 刀具有关几何参数： 由参考文献机床夹具设计手册表1-2-9 可得铣削切削力的计算公式： 式（6.1）查参考文献机床夹具设计手册表得：对于灰铸铁： 式（6.2）取 ， 即所以: 由参考文献金属切削刀具表1-2可得：垂直切削力 ：（对称铣削） 式（6.3）背向力：根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，

45、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： 式（6.4） 安全系数K可按下式计算： 式（6.5）式中：为各种因素的安全系数，见机床夹具设计手册表可得： 所以 : 式（6.6） 式（6.7） 式（6.8）双杆活塞液压夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算（参考液压与气压传动公式4-1）： 式（6.9）式中参数：A活塞的有效工件面积P1液压缸的进油腔压力P2液压缸的回油腔压力，若液压缸的出口直接连油箱，p=0D活塞的直径d活塞杆的直径F液压缸的推力其中：D = 80mm d =32mm p 1= 16Mpa p

46、2 = 0液压夹紧力：易得：经过比较实际夹紧力远远大于要求的夹紧力，因此采用该夹紧机构工作是可靠的。6.5.4 夹具设计及操作的简要说明如前所述，在设计夹具时，应该注意保证后续加工的精度要求，同时还要提高劳动生产率，以适应大批量生产。本道工序的铣床夹具就选择了气动夹紧方式。在粗加工过程中，切削力较大，为了夹紧工件，势必要增大液压缸直径，而这样将使整个夹具过于庞大。因此，应首先设法降低切削力。目前采取的措施有三：一是提高毛坯的制造精度，使最大切削深度降低，以降低切削力；二是选择一种比较理想的夹紧机构，尽量增加该夹紧机构的扩力比；三是在可能的情况下，适当提高液压缸的工作压力，以增加活塞推力。结果，

47、本夹具总的感觉还比较紧凑。安装工件时先将工件放在两个支承钉和挡销上，并由两个浮动定向块定向。然后翻下校正块，调节螺塞使调节销伸出，推动工件绕支承钉回转，直到工件上表面水套孔的一侧面B与贴合校正块的量块工作面对齐，此时六个自由度全部消除。然后将压板伸入工件前后两端孔中，液压夹紧。6.6 铣床夹具的装配图及夹具体图铣床夹具的装配图及夹具体图分别见附图。结论本次毕业设计主要是为了检验对过去三年内所学的知识的专业综合应用，主要任务是完成铣气缸体上表面专用夹具的设计。根据所需加平面的特点和加工要求合理设计定位、夹紧方案及夹具体，完成铣削加工。其次设计过程中还要考虑实际加工过程中刀具的选择与使用。其中尤其

48、是夹具设计的过程中，需要考虑多方面的因素，从材料、加工的可行性、工艺性到与定位系统、夹紧机构的连接等都进行过反复修改。此过程中深刻体会到了认真二字的含义。因此做为设计人员一定要有认真的态度和耐心，不能因为繁琐复杂而随便了事。本次毕业设计，使我对过去所学知识进行了系统的回顾，通过完成铣气缸体上表面专用夹具的设计，初步具备了设计简单专用夹具的能力。专用夹具一般在批量生产中使用，是机械制造厂里数量最多的一种机床夹具，对保证产品质量、提高劳动生产效率有着重要的意义。随着科技的发展，其发展方向主要体现在柔性化、精密化、高效自动化，夹具设计工作则更注重标准化和采用计算机辅助实现夹具设计自动化。 由于水平有

49、限，加上时间仓促，设计中存在着一些不足之处，还有待于改进。望各位老师和同学多提宝贵意见，在此感激不尽！谢辞本次毕业设计历时两个多月，经历了选题、资料查阅、绘制装配图、零件图，完成说明书等诸多过程。首先感谢我的指导老师许艺萍老师。此次设计其间每一过程都得到了许老师的悉心指导。由于是第一次做综合的毕业设计，所以在刚开始的时候有不知所措，无从下手的感觉。许老师为我找来了设计参考资料，很大程度上帮助自己拓展了思路，为我的设计能够顺利进行下去提供了极大的帮助。很多时候在我进行不下去的地方也是在许老师的耐心指导下把难题解决了然后才得以继续做下去的。许老师工作态度认真负责，每周都安排与同学们见面，积极地为同

50、学们答疑解难；治学态度严谨求实，认真检查同学们在设计过程中存在的不合理以及错误之处并帮助改进，堪称是同学们的良师益友。我在此对许老师表示衷心的感谢其次，感谢三年来的各位任课老师。毕业设计是对大学三年来所学知识的一次全面而综合的考查，是对所学知识的巩固和总结，例如本次设计还涉及邹老师教授过的金属切削原理与刀具，康老师教授过的金属切削机床等多个学科的知识。感谢各位任课老师，是他们教会了我这些所需的知识，并在本次设计期间得到了应用。同时还要感谢每一位帮助过我的同学，他们也给了我很多宝贵的意见和参考，才使我不致陷入错误和困境中。感谢你们！参考文献1冯辛安. 机械制造装备设计. 北京： 机械工业出版社，

51、19992张建中. 机械设计基础. 北京： 高等教育出版社，20073王启义. 机械制造装备设计. 北京： 冶金工业出版社，20024杨明忠，朱家诚. 机械设计. 武汉：武汉理工大学出版社，20015王光斗，王春福.机床夹具设计手册.上海科学技术出版社，19806黄鹤汀. 金属切削机床设计. 北京： 机械工业出版社，19997顾维邦. 金属切削机床概论. 北京： 机械工业出版社，19918翁世修，王良申. 金属切削机床设计指导. 上海： 上海交通大学出版社，19879廖念钊，古莹菴，莫雨松等. 互换性与技术测量. 北京：中国计量出版社，200710张世昌. 机械制造技术基础. 北京： 高等教育

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