半精镗及精镗气缸盖导管孔组合机床夹具设计[下载](3)

4.3 机床联系尺寸图

    机床联系尺寸图是以被加工零件工序图和加工示意图为依据，并按初步选定的主要通用部件以及确定的专用部件的总体结构而绘制的。是用来表示机床的配置型式和布局。用以检验各主要部件相对位置几尺寸联系能否满足加工要求和通用部件选择是否合适；它为多轴箱、夹具等专用部件设计提供重要依据；它可以看成是机床总体外观简图。

	图4-5机床联系尺寸图

4.3.1 动力滑台的选择

a.选择动力部件

由文献资料[12]表5-3 数控机械滑台主要技术性能选择NC-1HJ32M型和NC-1HJ32G型数控机械滑台，其台面宽度为320mm，台面长为630mm，最大行程为630mm，最大进给力为12500N，电动机Y100L1-4，P=2KW。 由于本机床采用的是专用滑台，所以要在原有参数的基础上进行修改。故选择伺服电机。由文献资料[12] 表13-32 选SYJD1-110-B2型交流伺服电机，其额定转矩T=11.5N.m，最高转速为N=3000r/min，P=2.5KW。

b.确定机床装料高度

    装料高度一般是指工件安装基面至地面的垂直距离。在确定机床装料高度时，首先要考虑工人操作的方便性；对于流水线要考虑车间运送工件的滚道高度。其次是机床内部结构尺寸的限制和刚度要求。参考国家标准装料高度 H=1000 mm。

c.确定夹具轮廓尺寸 

    主要确定夹具底座的长、宽、高尺寸。 工件的轮廓尺寸和形状是确定夹具底座轮廓尺寸的基本依据。具体要考虑布置工件的定位、限位、夹紧机构、刀具导向装置以及夹具底座排屑和安装等方面的空间和面积需要。 夹具底座的高度尺寸，一方面要保证其有足够的高度，同时考虑机床的装料高度、排屑的方便性和便于设置定位、夹紧机构。一般不小于240 mm。本机床夹具的长为780mm，宽为460mm，高为820mm。

4.4 机床生产率计算卡

a.理想生产率Q

    理想生产率Q（单位为件/h）是指完成年生产纲领A（包括备品及废品率）所要求的机床生产率。它与全年工时总数tk有关。根据文献资料[9]：

表4-3 半精加工机床生产率计算卡

表4-4精加工机床生产率计算卡

Q=A/tK=5000/2350=21.2件/小时                 （4-6）

b.实际生产率Q1

实际生产率Q1是指所设计的机床每小时实际可生产的零件数量。

Q1=60/T=29.09件/小时                       （4-7）

c.机床负荷率

机床负荷率为理想生产率与实际生产率之比。即文献资料[9]

η=Q/Q1=0.73                              （4-8）

因为组合机床负荷率一般为0.75～0.90，而对于精密度较高、自动化程度高的组合机床，宜适当降低负荷率，所以本机床满足要求。

5 夹具设计

5．1 概述

    机床夹具是一种装夹工件的工艺设备，它广泛的应用于机械制造过程的切削加工、热处理、装备、焊接和检验等工艺过程中。在金属切削机床上使用最多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设备，它直接影响着加工的精度、劳动生产率和产品的制造成本等，故机床夹具设计在企业的产品设计和制造及其生产技术准备中占有及其重要的地位。机床夹具设计是一项重要的技术工作。在机床上用夹具装夹工件时，其主要功能是使工件的定位和夹紧。然而，由于各类机床加工的方式不同，有些机床夹具还具有一些特殊的功能。

    机床夹具在保证产品优质、高效和低成本方面充分发挥着现代先进设备的巨大潜力。有利于提高工人对复杂或精密零件的加工技能，减轻繁重的体力劳动。机床夹具设计和使用是促进生产周期的重要工艺措施之一/因此一切机械制造行业广大工人和工程技术人员历来都把机床夹具的改进和开发作为技术革新的主要课题之一。

5.1.1 机床夹具在机械加工中的作用

    对工件进行机械加工时，为了保证加工要求，首先要使工件相对刀具（或机床）有正确的位置并使这个位置在加工过程中不因外力的影响而变动。为此进行机械加工前，先要将工件夹好。

    工件的装夹方法有两种：一种是工件直接装夹在机床的工作台或花盘上；另一种是工件装夹在夹具上。采用第一种方法装夹工件时，一般是先按图样要求在工件表面划线，找出工件表面的尺寸和位置，装夹时用划针或百分表找正后在夹紧。这种方法不需专门的装备，但效率低，一般用于单件或小批量生产；批量较大时，大都采用夹具装夹工件。使用机床夹具的目的主要有以下六个方面。然而，在不同的生产条件下应该有不同的侧重点。夹具设计时应综合考虑加工的技术要求、生产成本和工人操作等方面的要求，以达到预期的效果。

a.保证加工精度   用夹具装夹工件时，能稳定地保证加工精度，并减少对其它生产条件的依赖性，故在精密加工中广泛的使用夹具，并且它还是全面质量管理的一个重要环节。

b.提高劳动生产率   使用夹具后，能使工件迅速地定位和夹紧，并能够显著地收缩辅助时间和基本时间，提高劳动生产率。

c.改善工人的劳动条件   用夹具装夹工件方便、省力、安全。当采用气压、液压等夹紧装置时，可以减轻工人的劳动强度，保证安全生产。

d.降低生产成本   在批量生产中使用夹具时，则由于劳动生产率的提高和允许使用技术等级较低的工人操作，故可以明显降低生产成本。

e.保证工艺纪律   在生产过程中使用夹具时，可确保生产周期、生产调度等工秩序。因为夹具往往也是工程技术人员解决高难度零件加工的主要工艺手段之一。

f.扩大机床工艺范围   这是在生产条件有限的企业中常用的一种技术改造措施。如在车床上拉削、深孔加工等，也可用夹具装夹以加工较复杂的成形圆。

5.1.2 机床夹具的分类

机床夹具有多种分类方法。一般按适用工件的范围的特点分为：通用夹具、专用夹具、组合夹具和可调夹具或按适用的机床分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具等。

通用夹具是指已经标准化，可用于加工一定范围内的不同工件夹具。如三爪自定心卡盘、虎钳、万能分度头和磁力工作台等。专用夹具是指为某一工件的某道工序而设计制造的夹具。一般在批量生产中使用，是机械制造厂里使用范围最广的一种机床夹具。

5.1.3 机床夹具的组成

    机床夹具的种类和结构虽然繁多，但它们的组成均可概括为下面四个部分：

a.定位装置

    位装置的作用是使工件在夹具中占据正确的位置，从而保证加工位置的正确。

b.夹紧装置

    夹紧装置的作用是将工件压紧、夹牢，保证工件在加工的过程中受到外力（切

削力等）作用时不离开占据正确的位置。

c.夹具体

    夹具体是机床夹具的基件，通过它将机床的所有元件构成一个整体。

d.其它装置或元件

    如连接元件，分度装置，靠模装置，上下料装置，工业机器人等。

5.1.4 本次毕业设计的任务

    本次毕业设计是设计在气缸盖上进行镗加工所用的夹具。它是发挥我们独立思考和创新的有效过程。使我们充分而又灵活地运用课堂所学的理论知识与实践环节紧密结合，培养解决生产实际问题的能力，为适应今后的工作打好坚实的基础。

5．2 夹具的设计步骤及内容

5.2.1 气缸盖镗孔的工艺分析

该加工零件的工序内容

半精镗(a) Φ47.8H8 深10mm，粗糙度为3.2， 枪铰导管底孔Φ14.8H8 深33mm，粗糙度为3.2um的排气孔。两孔位置度公差为Φ0.03mm。

          (b) Φ44.8H8深10mm，粗糙度为3.2，枪铰导管底孔Φ14.8H8 深28.5mm，粗糙度为3.2um的进气孔。两孔位置度公差为Φ0.03mm。

精镗  (a) Φ48H6 深10mm，粗糙度为1.6， 枪铰导管底孔Φ15H6 深33mm，粗糙度为1.6um的排气孔。两孔位置度公差为Φ0.03mm。

          (b) Φ45H6深10mm，粗糙度为1.6，枪铰导管底孔Φ15H6 深28.5mm，粗糙度为1.6um的进气孔。两孔位置度公差为Φ0.03mm。

以上倒角均为1×45°

    除应保证各孔尺寸精度外，还需满足以下要求：

a. Φ48 H6孔与Φ15H6孔同轴度误差不大于Φ0.04mm，Φ15H6孔与被加工工件内侧面垂直度为Φ0.03mm，Φ48H6孔的底面与Φ15H6孔的垂直度为0.02/4.5mm，圆跳动为0.02mm。

b. Φ45 H6孔与Φ15H6孔同轴度误差不大于Φ0.04mm，Φ15H6孔与被加工工件内侧面垂直度为Φ0.03mm，Φ45H6孔的底面与Φ15H6孔的垂直度为0.02/4.5mm，圆跳动为0.02mm。

5.2.2 夹紧方案的分析

A．工件在加工过程中定位基准的分析

    在选择定位基准时，应尽量选择设计基准作为定位基准，即遵循基准统一原则。由总体设计可以知道我使用的是半精镗、精镗同时进行加工，加上对零件的分析，最后选择气缸盖的内侧面即需加工空的一面作为定位的基准面，这样就有利于保证个被加工孔相互间的位置精度。气缸盖要很好的固定在机床上，就必须限制六个自由度，这样才可以保持加工精度。根据切削力的方向和夹具夹紧力的方向，我选择气缸盖的内侧面确立一个平面来限制三个自由度，另外的三个自由度我选择两个定位销来限制。最后再在气缸盖的底面上加上一个辅助支承，这样就更能保证工件的加工精度。这种定位方式就是“一面两销”定位。

B．夹紧点的数目

    在确定夹紧力作用点的数目时，应遵从的原则是：对刚性较差的工件，夹紧力的数目应增多，力求避免单点集中夹紧，以图减小工件的夹紧变形；但夹紧点愈多，夹紧机构愈复杂，夹紧的可靠性愈差。所以采用多点夹紧时，应力求夹紧点的数目为最小。

    考虑到该气缸盖是铸铁件，使夹紧力分散，应采用多点夹紧。所以本设计采用压块进行压紧，四个压块可将压紧力分为四个.

C．夹紧位置的确定

    夹紧位置选择的好坏直接影响工件的加工精度、定位的可靠、工作的稳定性。夹紧力的位置应使夹紧力落在定位平面内，力求接近平面的中心。夹紧力的方向最好要和轴向力想对，再根据气缸盖的大体形状，我选择工件的外侧面为夹紧位置，方向向内，由于本道工序是镗加工，所以轴向力不是很大，选择压板夹紧比较好。

D.确定夹具的类型

    由于要求大量大批生产。通用夹具，组合夹具，可调夹具，随行夹具显然不能满足加工精度的要求。为了使用和维修的方便，专门设计了结构紧凑的专用夹具。

E.确定夹紧方式(动力装置)

    按夹紧动力来源分，可以分为手动夹紧机构和自动夹紧机构。手动夹紧主要用于小批量生产，本课题中是不适合的。夹紧装置中产生动力的部分叫动力装置，常用的动力装置有气动、液压、电动等。夹紧装置中直接与工件的被夹压面接触并完成压夹作用的元件称为夹紧元件，本设计采用了液压夹紧，解决了手动夹紧是夹紧力不一致，误差大，精度低，工人劳动强度大等缺点。由于油液的不可压缩性，能传递较大的压力，比气压大10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，使夹具结构更为紧凑。所以综合气压和液压的优缺点后，最后选用液压夹紧。

5.2.3 夹紧力的确定与计算

    确定夹紧力的方向、作用点和大小时要分析工件的结构，加工要求，切削力和其它外力作用工件的情况，以及定位元件的结构和布置方式。

A．夹紧力的方向和作用点的确定

夹紧力方向必须遵循：

a. 夹紧力作用方向不应破坏工件的定位。

b. 夹紧力作用方向应使工件的夹紧变形尽量减小。

c. 夹紧力作用方向应使所需夹紧力尽可能小。

    综上所述，我选择四个作用点在气缸盖的外侧面上。

B．夹紧力的计算

    查参考文献[1]得             夹紧力：

                             W=KF                              (5-1)

其中K为安全系数              K=                   (5-2)

—一般安全系数，考虑增加夹紧的可靠性和因工件材料性质及余量不均匀等引起切削力的变化。一般取1.2-1.5。这里取1.4

——加工性质系数。粗加工取1.2。精加工取1。这里取1。

——刀具钝化系数。考虑到刀具磨钝后，切削力增大，一般取1.0-1.9，这里取1.3。

——断续切削系数。断续切削时取1.2，连续切削时取1，这里是取1.2。

——一般用来表示夹紧力的稳定性，手动夹紧时取1.3，机动夹紧时取1。

所以经过计算得安全系数K=2.184。

根据该夹具的装夹方式，选择的计算公式(5-1)

   式中  WK——实际所需夹紧力（N）；

K——安全系数；

P——切削力（N）；

由总体设计计算得到的轴向作用力为16.8N，

最后由公式（5-1）、（5-2）算得

夹紧力：F=38N

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