發(fā)動機缸體機加工工藝夾具設(shè)計方案畢業(yè)論文

第二章加工設(shè)備的選取2。1加工中心的基本概念和分類2。1．１加工中心的基本概念加工中心（MａchｉniｎgCｅｎtｅr）簡稱ＭC,是由機械設(shè)備與數(shù)控系統(tǒng)組成的,適用于復(fù)雜零件加工的高效自動化機床。這種機床可裝若干把刀具，能自動更換刀具，在一次裝夾中完成銑、鏜、鉆、擴、鉸、锪、攻螺紋、內(nèi)槽加工等。它用于加工各種箱體類、板類復(fù)雜零件。第一臺加工中心是１９5８年由美國卡尼—特雷克公司首先研制成功的。二十世紀(jì)70年代以來，加工中心得到迅速發(fā)展，出現(xiàn)了可換主軸箱加工中心，它備有多個可以自動更換的裝有刀具的多軸主軸箱，能對工件同時進行多孔加工。２。1．２加工中心的分類按工藝用途分類：（１）鏜銑加工中心(2）車銑加工中心（3）鉆削加工中心（４）復(fù)合加工中心2。按控制軸數(shù)分類：(1)三軸加工中心（2)四軸加工中心（３）五軸加工中心３.按主軸與工作臺相對位置分類：（1）臥式加工中心(２）立式加工中心(３)萬能加工中心２．2加工中心的結(jié)構(gòu)和工作原理2.2．１加工中心的結(jié)構(gòu)加工中心雖然有各種類型，結(jié)構(gòu)各異,但總體上主要由以下四部分構(gòu)成。數(shù)控系統(tǒng)是加工中心執(zhí)行順序控制和控制加工過程的中心。伺服系統(tǒng)是把來自數(shù)控裝置的信號轉(zhuǎn)換為機床移動部件的運動.機械本體是加工和中心結(jié)構(gòu)中的基礎(chǔ)部件,由床身、立柱和工作臺等大件組成。主軸部件是切削加工的功率輸出部件,由主軸箱、主軸電動機、主軸和主軸軸承等零件組成。加工中心結(jié)構(gòu)如圖2-1圖2-1加工中心結(jié)構(gòu)圖2.2。2加工中心的工作原理加工中心根據(jù)工件圖樣制定工藝方案,采用手工或計算機自動編程，把工件所需的機床各種動作及全部工藝參數(shù)變成機床數(shù)控裝置能接受的信息代碼,并把這些代碼存儲在信息載體上（穿孔帶、磁盤等）、將信息載體送到輸入裝置，讀出信息并送入數(shù)控裝置。進入數(shù)控裝置的信息,經(jīng)過一系列處理和運算轉(zhuǎn)變成脈沖信號。有的信號送到機床的伺服系統(tǒng)，通過伺服系統(tǒng)對其進行轉(zhuǎn)換盒和放大，再經(jīng)過傳動機構(gòu)，驅(qū)動機床有關(guān)部件,使刀具和工件嚴(yán)格執(zhí)行程序所規(guī)定的相應(yīng)運動。有的信號送到可編程序控制器中，用以順序控制機床的其他輔助動作,如實現(xiàn)刀具自動更換等.加工中心的工作原理見圖２—2。圖2－２加工中心原理圖2。3加工中心工藝特點分析１。加工中心的工藝特點:工藝范圍寬，能加工復(fù)雜曲面。具有高度柔性，便于研制、開發(fā)新產(chǎn)品.加工精度高,表面質(zhì)量好。生產(chǎn)效率高減輕工人體力勞動強度便于實現(xiàn)計算機輔助制造2。加工中心需要考慮的問題（1)粗加工時,金屬切除量大，工件溫升很快，工件是在熱狀態(tài)下進行精加工,因此在工件冷卻后后造成精度下降.（2)有毛坯加工成成品的過程中，工件不能時效，內(nèi)應(yīng)力難以消除。（3)多工序集中加工要使用各種各樣刀具,在臥式加工中心上要對工件四周進行加工，在機床上工件安裝區(qū)域周圍大部分空間都被切削刀具運動軌跡所占去,而固定工件所需的夾具和壓緊塊安裝空間小。工件的夾具必須能適應(yīng)零件粗加工時切削力大、高剛度、夾緊力打大的要求，又需適應(yīng)精加工時定位精度要求高、工件夾緊變形盡可能小的要求。(4)加工中心的機床精度是按高精度加工要求制定的，若要穩(wěn)定加工出Ｈ７級孔，機床定位精度須達到±0.0１ｍｍ/全長，主軸振擺、軸向跳動須達到0.0０５~0.01mｍ以內(nèi)，另一方面,又須使用加工中心銑鑄件黑皮、鉆銷孔距要求±0。５mｍ的連接孔等.（5）多工序集中加工，要及時處理切屑。在加工過程中，切屑不斷屑、切屑堆積、切屑纏繞等會影響加工順利進行。（６)工件每個工序的加工內(nèi)容、切削用量、工藝參數(shù)都可以編織到程序中去,以軟件的形式出現(xiàn).軟件適應(yīng)性很好,可以及時修改，這樣給新產(chǎn)品試制，實行新的工藝流程和試驗均提供了方便.２．4加工中心的合理選擇每一種加工中心都有一定的規(guī)格，一定的功能范圍,也有最佳的適用范圍。臥式加工中心適于加工箱體類零件、泵體、閥體和殼體等。立式加工中心適于加工板類工件,如箱蓋、蓋板、殼體、平面凸輪等.規(guī)格相近的（指工作臺寬度)臥式加工中心比立式的價格要高５0％～１０0%,臥式加工中心比立式的加工工時也多5０％～1００％，因此，完成同樣工藝內(nèi)容，采用立式加工中心要比臥式加工中心經(jīng)濟。但臥式加工中心的工藝性廣泛，一般一個機械加工車間中臥式加工中心與立式加工中心數(shù)量之比大約為２：1。機床規(guī)格和精度的選擇機床規(guī)格選擇按已定的工件來選擇機床的規(guī)格機床的主要規(guī)格由：工作臺尺寸、坐標(biāo)位置、坐標(biāo)行程等。這里我們要加工的WD６15發(fā)動機缸體尺寸大致為:970*５00*40０(mｍ）因此，我們依據(jù)產(chǎn)品尺寸參數(shù)、重量參數(shù)以及各加工特性應(yīng)選擇工作臺為1000mm×８０0mm臥式加工中心.選取機床工作臺面稍大于零件尺寸是為了給安裝夾具留出空間。另外工件和夾具的總重量不能大于工作臺的額定負(fù)載，工件的移動軌跡不能與機床防護罩干涉，交換刀具時,不得與工件相碰等。機床精度的選擇機床精度的選擇包括:機床定位精度和重復(fù)定位精度、銑圓精度、定位進度分析等.機床定位精度和重復(fù)定位精度機床定位精度和重復(fù)定位精度反映了該軸向格運動部件的綜合精度,尤其是重復(fù)定位精度,它反映了該軸向在有效行程內(nèi)任意定位點的定位穩(wěn)定性，這是衡量該數(shù)控軸能否穩(wěn)定可靠工作的基本指標(biāo)。銑圓精度銑圓精度綜合反映了機床兩軸聯(lián)動時，伺服運動特性和數(shù)控系統(tǒng)的插補功能.定位進度分析加工中心每個控制軸的定位精度是指在該軸行程內(nèi)任意定位點的定位誤差,在這項誤差反映了伺服執(zhí)行機構(gòu)的運動精度.任意定位點的誤差均存在隨機誤差,從整個行程來看，定位誤差包絡(luò)線是全行程的精度范圍。自動換刀裝置的選擇自動換刀裝置是加工中心進行多工序集中加工的基本條件。它的任務(wù)是在每個工序變換前,做好刀具準(zhǔn)備,所以它的工作質(zhì)量與整機質(zhì)量直接有關(guān).自動換刀裝置的投資占整機的30%～50％。在加工中心使用中，50％的故障都出自自動換刀裝置，因此，在選擇自動換刀裝置時，應(yīng)盡量選擇結(jié)構(gòu)簡單,可靠性好的自動換刀裝置。在刀庫中,刀柄的存儲容量有10－40、6０、８０、１00、12０等多種規(guī)格，一些柔性加工單元配有中央刀庫，可存儲上千把道具。若所選加工中心作為單機使用,不準(zhǔn)備用于柔性加工單元或柔性制造系統(tǒng)，刀庫容量不宜選的太大。因為大容量刀庫成本高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、故障率高,刀柄管理也相應(yīng)復(fù)雜化。一般來說，選用立式加工中心是刀庫容量2０把較合適。選用臥式加工中心時，刀庫容量４0把較合適。根據(jù)缸體第一加工工序，本次設(shè)計需要２４個工步，共需2４把刀具.因此確定刀庫容量為40把也是合理的.加工中心可行性分析選購加工中心前必須做可行性分析，即一年內(nèi)加工多少工件，有幾種典型零件。對每個典型零件進行工藝分許，確定工藝路線,制定出準(zhǔn)備在加工中心上加工的內(nèi)容。根據(jù)機床配置的刀具情況來確定切削用量，計算每道工序的切削時間t1及相應(yīng)的輔助時間t2,對大型加工中心每次交換道具時間約為4－6秒,因此單工序時間為t=ｔ1+ｔ2+5ｓ發(fā)動機下缸體機加工第一工序共有2４個工步共需24把刀具換刀時大約為1２0秒，整個工序所需時間大約為７２0秒。一年按３00個工作日、兩班制，一天有效工作時間為16小時計算，即可計算出該機床的年生產(chǎn)能力。日生產(chǎn)量：c=1６＊６0*60/720=８０件年生產(chǎn)量：C＝c*3００＝24000件因此選用加工中心ＭAＧHPC8０0臥式加工中心MAGHＰC８０0臥式加工中心，該機床各重要參數(shù)如下：工作臺尺寸：10０0×800（mm)主軸直徑：Φ１00mm移動速度:X、Y:80ｍ／min，Ｚ：６０m/min精度:定位精度,０。0０7mｍ刀庫容量：40把加工中心的主要結(jié)構(gòu)特點:X、Ｙ、Z軸均采用雙絲杠傳動技術(shù);?(2)采用對稱的框中框結(jié)構(gòu),設(shè)計達到最大的穩(wěn)定性；?（３)整體式床身，采用三點式調(diào)平，安裝快捷；?(4)可選配高扭矩ＸT系列或高轉(zhuǎn)速ＡP系列；第三章夾具的選取第三章刀具的選取3。1刀具的材料要求及特點3.1．1刀具的材料及其要求刀具、機床和工件組成切削加工工藝系統(tǒng).而刀具又是其中最活躍、最基本的重要因素。因此刀具的好壞直接影響整個工藝系統(tǒng)的加工性能。因此，刀具材料的選擇對刀具壽命、加工效率、加工質(zhì)量和加工成本等的影響很大.刀具切削時要承受高壓、高溫、摩擦、沖擊和振動等作用?，F(xiàn)代刀具材料一般分為五大類:高速鋼(2）硬質(zhì)合金(３）陶瓷(４）立方氮化硼（5）金剛石金屬切削刀具應(yīng)具備的基本要求高的硬度和耐磨性刀具常溫硬度必須大于6２HRC，而且必須高于工件的硬度3０％以上,否則無法切削。較高的耐熱性刀具材料的耐熱性要好，能承受高的切削溫度,具備良好的抗氧化能力。足夠的強度和韌性刀具在切削時，要承受很大的切削力、沖擊力和振動。因此，刀具材料應(yīng)具備較高的強度和韌性，以便承受切削力、沖擊和振動，防止刀具脆性斷裂和崩刃.良好的工藝性為了便于壓制成型、機械加工、鍛造、焊接、熱處理、，要求刀具材料具有可加工性。３.１。2加工中心常用道具的特點目前,國內(nèi)外用于數(shù)控加工的刀具材料的主要有金剛石刀具、立方氮化硼刀具、陶瓷刀具、涂層刀具、硬質(zhì)合金刀具和高速鋼刀具等。它們各有優(yōu)點，適應(yīng)不同的工件材料和不同的切削速度范圍。（1）金剛石刀具：1.極高的硬度和耐磨性。2。各向異性。3.具有很低的摩擦系數(shù)。4。切削刃非常鋒利。5.具有很高的導(dǎo)熱性能。6。具有較低的熱膨脹系數(shù)。（２)立方氮化硼刀具：1.高的硬度和耐磨性。２.具有很高的熱穩(wěn)定性。3。優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性.４．具有較好的熱導(dǎo)性.5。具有較低的摩擦系數(shù).（3）陶瓷刀具:1。硬度高,耐磨性能好。2.耐高溫、耐熱性好。3.化學(xué)穩(wěn)定性好。4。摩擦系數(shù)低。５．原料豐富。（4）涂層刀具:1．力學(xué)和切削性能好。2．通用性強。３。刀具壽命與涂層厚度有關(guān)。4。刀片重磨性差,刀具成本較高。5。涂層材料決定涂層性能。(5)硬質(zhì)合金刀具：1．高硬度。2.抗彎強度高,韌性強。３.導(dǎo)熱系數(shù)隨TｉC含量的增加而下降。4。熱膨脹系數(shù)比高速鋼小得多。5?？估浜感詮?3。２加工中心刀具的選用加工中心刀具的選用要參照所加工的工件材料、工序內(nèi)容、切削速度、進給量、切削深度選用合適刀具。加工中心刀具：（1)銑削類刀具由于加工中心主要用于復(fù)雜曲面的銑削,所以銑刀的選擇是非常重要的。銑刀的種類繁多，功能也不盡相同.平面銑刀(盤銑刀)適合于大面積的平面類零件的加工;面銑刀(圓柱銑刀、立銑刀）既適合于平面加工，也可以加工側(cè)面，即它除用其端刃銑削外，還用于其側(cè)刃銑削。球頭銑刀和成型刀具適合于曲面類零件的加工。特殊銑刀如專用成型銑刀適用于特殊形狀的孔和臺。鼓型銑刀,主要用于對變斜角類零件中變斜角面的近似加工。由于缸體平面面積較大，因此銑削時選用平面銑刀。(２）孔加工類刀具在加工中心上可進行鉆孔、擴孔和鏜孔，其刀具分被稱為淺孔鉆、擴孔鉆（粗鏜刀)、精鏜刀。淺孔鉆用于實體工件上打孔,一般加工的長徑比在4：1以內(nèi).這種鉆頭的剛性很好,可保證鉆孔的精度，有易于排屑的容屑槽,其加工效率很高.擴孔鉆（粗鏜刀）用于對鑄造孔和預(yù)加工孔的加工,由于刀體上的容屑空間可以通暢的排屑，因此可以擴不通孔,有些擴孔刀的直徑還可以進行調(diào)整,可滿足一定范圍內(nèi)不同孔徑的要求。精鏜刀用于孔的精加工,加工中心用的精鏜刀通常采用模塊式結(jié)構(gòu),通過高精度的調(diào)整裝置調(diào)節(jié)鏜刀的徑向尺寸，可加工出高精度的孔。另外，精鏜刀還采用平衡塊調(diào)整其動平衡,以減少振動，從而保證孔的表面粗糙度和尺寸精度.本次設(shè)計需要鏜孔和鉆孔,因此淺鉆孔刀具,粗鏜刀，精鏜刀都要選擇.（3）刀柄的選用刀柄的選樣是非常重要的它直接影響機床的開動率和成套設(shè)備投資的大小.加工中心要投入使用，只有數(shù)百套刀柄一般很難滿足生產(chǎn)要求，因此設(shè)計時必須注意刀柄的選用并考慮此項投資。選用模塊式刀柄和復(fù)合刀柄時，需要綜合考慮各種因素。模塊式刀柄主要是經(jīng)濟,方便，簡單具有較大的靈活性。例如鏜碗形塞孔，配一把普通鏜刀桿需要4０0元左右，而一個鏜刀頭按現(xiàn)有的價格已達到１0０0元左右，加工中心刀庫容量是４0把,需要配置一百套普通刀柄才能滿足使用要求。若采用模塊式刀柄，就只需要配4０個柄部、６０個左右接桿,７0到８0個頭部便可滿足要求,因此，選用模塊式刀柄是非常經(jīng)濟方便的..對批量較大又反復(fù)生產(chǎn)的典型工件,應(yīng)考慮采用復(fù)合刀具。雖然復(fù)合刀具價格高(訂購一把三到五個刀頭的復(fù)合刀柄要2０00元左右），但采用復(fù)合刀具后使多道工序用一把刀完成，大大節(jié)省了機加工工時，若每個工件的加工時間節(jié)?。担?0ｍin，工件批量為日1２0件,則可節(jié)省機加工時間為1０－２0個小時。這樣也會具有較大的經(jīng)濟效益.對于缸體屬于批量且又是反復(fù)生產(chǎn)的典型工件，我們選擇復(fù)合刀具。另外一些特殊道具，例如增速頭刀柄可以安裝一些小孔加工刀具，轉(zhuǎn)速可提高３-7倍。多軸動頭刀具可同時加工若干小孔.(4)材料的選擇加工的缸體材料為灰鐵250，硬度大約在HBＳ１８0~２40之間,換算成HＲA大約為６９.６~76．９之間。根據(jù)３.1所介紹的各類刀具特點,在這里選用硬質(zhì)合金刀具.根據(jù)缸體硬度，選擇（氮化()鎢基硬質(zhì)合金,刀頭選擇鎢鈷類(YＧ）。硬度為ＨRA８9～91。5,抗彎強度為11０0～１500MＰa。對于本論文設(shè)計的加工發(fā)動機下缸體的OP10工序來說選用的刀具如下表3—1表3－1第四章定位基準(zhǔn)的選擇第四章定位基準(zhǔn)的選擇４。1基準(zhǔn)的概念基準(zhǔn)選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一?；鶞?zhǔn)選擇的正確與合理,可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)效率得以提高，否則，加工工藝規(guī)程中會問題百出,更有甚者,還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。(1)粗基準(zhǔn)的選擇對于一般的缸體類零件而言，以缸體孔作為粗基準(zhǔn)是完全合理的,按照有關(guān)粗基準(zhǔn)的選擇原則（即當(dāng)零件有不加工表面時，應(yīng)以這些不加工表面作為粗基準(zhǔn);若零件有若干個不加工表面時,則可能與加工表面要求相對應(yīng)位置精度較高的不加工表面作為粗基準(zhǔn)），以缸體孔為粗基準(zhǔn)可以保證重要加工表面加工余量均勻。（2)精基準(zhǔn)的選擇主要考慮基準(zhǔn)重合的問題，當(dāng)設(shè)計基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時，應(yīng)該進行尺寸換算。在缸體類零件的加工過程中設(shè)計基準(zhǔn)和工序基準(zhǔn)是重合的，以缸體止口作為精基準(zhǔn)，這樣可以保證后道工序面、孔加工余量一致,從而達到設(shè)計的要求,同時精度都會逐漸得到提高。同時也為下面即將進行的夾具設(shè)計打下良好的基礎(chǔ)，保證夾具設(shè)計的順利進行.4.2基準(zhǔn)的分類基準(zhǔn)是指確定零件上某些點,線，面位置時所依據(jù)的那些點、線、面，或者說是用來確定生產(chǎn)對象上幾何要素間的幾何關(guān)系所依據(jù)的那些點、線、面。按其作用的不同,基準(zhǔn)可分為設(shè)計基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)兩大類.設(shè)計基準(zhǔn)是指零件設(shè)計圖上用來確定其他點,線，面位置關(guān)系所采用的基準(zhǔn)。工藝基準(zhǔn)是指在加工或裝配過程中所使用的基準(zhǔn)。工藝基準(zhǔn)根據(jù)其使用場合的不同,又可分為工序基準(zhǔn)，定位基準(zhǔn)，測量基準(zhǔn)和裝配基準(zhǔn)四種.(1）工序基準(zhǔn)在工序圖上，用來確定本工序所加工表面加工后的尺寸,形狀,位置的基準(zhǔn)，及工序圖上的基準(zhǔn)。（2）定位基準(zhǔn)在加工時用作定位點基準(zhǔn)。它是工件上與夾具定位元件直接接觸的點,線,面.（3）測量基準(zhǔn)在測量零件已加工表面的尺寸和位置時所采用的基準(zhǔn)。（４)裝配基準(zhǔn)裝配時用來確定零部件在產(chǎn)品中的相對位置時所采用的基準(zhǔn).4。3基準(zhǔn)的分析分析基準(zhǔn)時，必須注意以下幾點：(１）基準(zhǔn)是制訂工藝的依據(jù)，必須是客觀存在的.當(dāng)作為基準(zhǔn)的是輪廓要素，如平面,圓柱面等時,容易直接接觸到,也比較直觀。但是有些作為基準(zhǔn)的是中心要素,如圓心，球心，對稱軸線等時，則無法觸及，然而它們卻也是客觀存在的.（２）當(dāng)作為基準(zhǔn)的要素?zé)o法觸及時,通常由某些具體的表面來體現(xiàn)，這些表面稱為基面。如軸的定位則可以外圓柱面為定位基面，這類定位基準(zhǔn)的選擇則轉(zhuǎn)化為恰當(dāng)?shù)剡x擇定位基面的問題.（3）作為基準(zhǔn),可以是沒有面積的點，線以及面積極小的面。但是工件上代表這種基準(zhǔn)的基面總是有一定接觸面。(4)表示尺寸關(guān)系的基準(zhǔn)問題如上所述，而表示位置精度的基準(zhǔn)關(guān)系也是如此。４．４定位基準(zhǔn)的選用選擇定位基準(zhǔn)時應(yīng)符合兩點要求：1、各加工表面應(yīng)有足夠的加工余量，非加工表面的尺寸，位置符合設(shè)計要求。2、定位基準(zhǔn)應(yīng)有足夠大的接觸面積和分布面積，以保證能承受打打切削力,保證定位穩(wěn)定可靠。在選擇定位基準(zhǔn)時，通常是保證加工精度要求出發(fā)的，因而分析定位基準(zhǔn)選擇的順序應(yīng)從精基準(zhǔn)到粗基準(zhǔn)。（1)精基準(zhǔn)的選擇此時主要考慮基準(zhǔn)重合問題，當(dāng)設(shè)計基準(zhǔn)和工序基準(zhǔn)不重合時，應(yīng)進行尺寸計算，此處不再重復(fù).考慮到精基準(zhǔn)的選取原則，已加工表面是必須的條件。由于在加工時基準(zhǔn)是隨工序不斷變換的,因此選取精基準(zhǔn)時必須根據(jù)以加工面來確定.（2）粗基準(zhǔn)的選擇（1）為了保證重要加工表面加工余量均勻，應(yīng)選擇重要加工表面作為粗基準(zhǔn)。（２)為了保證非加工表面與加工表面之間的相對位置精度要求,應(yīng)選擇非加工表面作為粗基準(zhǔn)；如果零件上同時具有多個加工面時，應(yīng)選擇與加工面位置精度要求最高的非加工表面作為粗基準(zhǔn).（３）有多個表面需要一次加工時，應(yīng)選擇精度要求最高，或者加工余量最小的表面作為粗基準(zhǔn)。（4)粗基準(zhǔn)在同一尺寸方向上通常只允許使用一次。(５）選作粗基準(zhǔn)的表面應(yīng)平整光潔,有一定面積，應(yīng)保證定位穩(wěn)定，夾緊可靠。本論文著重分析一下發(fā)動機下缸體OP10加工工序的定位基準(zhǔn)選擇，本工序由于是第一道工序，所以對定位基準(zhǔn)的選擇尤為重要，要充分考慮到后續(xù)工序加工基準(zhǔn)的選定,因此，要從整體定位，選擇一個合適基點作為加工定位的坐標(biāo)中心,并以此坐標(biāo)中心作為基準(zhǔn)中心進行加工。缸體的缸孔壁厚是否均勻是影響發(fā)動機工作正常與否最重要的參數(shù)，因此選擇毛坯定位時首先考慮的是缸孔壁厚的保證。其次，曲軸孔也是要求極高的重要參數(shù)，因此在選取OP10定位時使用缸壁及曲軸孔為定位基準(zhǔn)。在OＰ10加工出缸體左側(cè)面精定位基準(zhǔn)，作為后序的主要加工定位基準(zhǔn)使用.OＰ1０工序加工的工步內(nèi)容如下表４－1表4－1首先選定定位空4３9作為基準(zhǔn)坐標(biāo)中心建立X／Y/Z基準(zhǔn)坐標(biāo)系如圖4－1,這樣就可以通過一個加工定位軟件定位出每一個加工部位的坐標(biāo)值如圖4-2４00,500，600三個面加工孔坐標(biāo)位置，各面坐標(biāo)值如表4－2。進行工件加工時必須保證工件牢固不可移動，必須限制好工件的各個方向自由度如圖４-３采用兩組球形定位部件限制工件的兩個方向的自由度，即上下方向和左右反轉(zhuǎn)方向。通過液壓夾緊部件和止推裝置限制了其它方向自由度，完成工件定位.圖4—１定位坐標(biāo)圖圖４—2缸體端面圖4－3夾具定位圖表４—2第五章夾具的設(shè)計第五章夾具的設(shè)計５．1夾具的概述夾具是一種裝夾工件的工藝裝備,它廣泛的應(yīng)用于機械制造的切削加工、熱處理、裝配、焊接、和檢測等工藝過程。5．１。１夾具的功能1．機床夾具的主要功能是裝夾工件，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)面與夾具定位元件的定位面接觸或配合實現(xiàn)的，正確的定位可以保證工件加工面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，受到各種力的作用,若不將工件固定,則工件會松動、脫落。因此,夾緊為工件提供了安全、可靠的加工條件。2。機床夾具的特殊功能（1）對刀調(diào)整刀具切削刃相對工件或夾具的正確位置。（2）導(dǎo)向如鉆床夾具中的鉆模板和鉆套能迅速確定鉆頭的位置并引導(dǎo)其進行鉆削。5.１。２夾具的分類夾具的通用特性是夾具分類的主要依據(jù),目前我國常用的夾具有通用夾具、專用夾具、可調(diào)夾具、組合夾具和自動生產(chǎn)夾具五大類.(1）通用夾具通用夾具是指已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、無需調(diào)整或稍加調(diào)整就可以用以裝夾不同工件的夾具。如三爪自定心卡盤、四爪單動卡盤、機用平口虎鉗和萬能分度頭等。這類夾具主要用于單件小批量生產(chǎn).(2）專用夾具指專為某一工件的某一加工工序而設(shè)計制造的夾具.其結(jié)構(gòu)緊湊,，操作方便，主要用于固定產(chǎn)品的大批量生產(chǎn)。(３）可調(diào)夾具包括通用可調(diào)夾具和成組夾具，它們都是通過調(diào)整或更少元件就能加工一定能夠范圍內(nèi)的工件,兼有通用夾具和專用夾具的優(yōu)點.通用可調(diào)夾具適用范圍較寬，加工對象并不十分明確;成組夾具是根據(jù)成組工藝要求,針對一組形狀及尺寸相似、加工工藝相近的工件加工而設(shè)計的,其加工對象和范圍很明確，又稱專用可調(diào)夾具。（4)組合夾具是指按一定的工藝要求由一套預(yù)先制造好通用標(biāo)準(zhǔn)元件和部件組裝而成的夾具.適用于數(shù)控加工、新產(chǎn)品的試制和中、小批量的生產(chǎn)。（５）自動化生產(chǎn)用夾具自動化生產(chǎn)用夾具主要分為自動化夾具和數(shù)控機機床用夾具兩大類.5。1.3夾具的組成雖然各類機床夾具的結(jié)構(gòu)有所不同，但各類夾具的基本組成卻類似,機床夾具一般由以下基本組成部分。(１）定位元件定位元件是夾具的主要功能元件之一，用于確定工件在夾具中的正確位置。定位元件的定位精度直接影響工件的加工精度。（２)夾緊裝置夾緊裝置也是夾具的主要功能元件之一，夾緊裝置用于保持工件在夾具中的既定位置,保證定位可靠，使其在外力作用下不致產(chǎn)生移動,包括夾緊元件、傳動裝置及動力裝置等。(３)夾具體夾具體是夾具的基本骨架,通過它將夾具的所有元件構(gòu)成一個整體。（４）其他組成部分如連接元件、對刀與導(dǎo)向裝置等。5.２定位精度的分析１．定位誤差的概念定位誤差是工件在夾具或機床上定位不準(zhǔn)確而引起的加工誤差。定位誤差的來源(1）由于工件的定位表面或夾具上的定位元件制作不準(zhǔn)確引起定位誤差，成為基準(zhǔn)位置誤差.(２）由于工件的工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合而引起定位誤差，稱為基準(zhǔn)不重合誤差。3．計算定位誤差常用方法：幾何方法和微分方法。5。3工件夾緊裝置的要求和選擇5．3。１工件夾緊裝置的要求夾緊裝置是夾具的重要組成部分，它用來保持工件定位時所確定的正確加工位置,防止工件在切削力、慣性力、離心力及重力等作用下發(fā)生移位和振動。在設(shè)計夾緊裝置時，應(yīng)注意滿足一下要求：(１）在夾緊過程中應(yīng)能保持工件定位時所獲的的正確位置.（２）夾緊力大小適當(dāng)。夾緊機構(gòu)應(yīng)能保證在加工過程中工件不產(chǎn)生松動或者振動，同時又要避免工件產(chǎn)生不適當(dāng)?shù)淖冃魏捅砻鎿p傷。夾緊機構(gòu)應(yīng)有自鎖作用。（３)夾緊裝置應(yīng)操作方便、省力、安全.（4）夾緊裝置的復(fù)雜程度和自動化程度應(yīng)與生產(chǎn)批量和生產(chǎn)方式相適應(yīng)。結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)該力求簡單、緊湊，并盡量采用標(biāo)準(zhǔn)化元件。5.３．2夾緊力的確定1．夾緊力的方向（１）夾緊力的方向應(yīng)有利于工件的準(zhǔn)確定位，而不能破壞定位。（2）夾緊力作用方向應(yīng)盡量與工件剛度大的方向一致，以減小工件夾緊變形。（3）夾緊力方向應(yīng)盡量與切削力、工件重力方向一致，以減小所需夾緊力.2．夾緊力作用點的選擇(１）夾緊力作用點應(yīng)正對支承元件或位于支承元件所形成的支撐面內(nèi),以保證工件已獲得的定位不變。（2)夾緊力作用點應(yīng)處于工件剛性較好的部位,以減小工件夾緊變形，保證加工精度。（3）夾緊力的作用點應(yīng)盡量靠近加工表面，以減小切削力對工件造成的翻轉(zhuǎn)力矩.3.夾緊力的大小估算方法估算夾緊力的一般方法是將工件市委分離體，并分析作用在工件上的各種力，再根據(jù)力系平衡條件，確定保持工件平衡所需最小夾緊力，最后將最小夾緊力乘以以適當(dāng)?shù)陌踩禂?shù)，即得到所需夾緊力.5.3．３夾緊裝置動力方案選擇一般夾緊裝置的動力提供裝置有氣壓動力、液壓動力、電動、氣液聯(lián)動裝置.現(xiàn)代高效率的夾具，大多數(shù)都是采用機動夾緊方式。因此,對其夾緊力源選擇也有了較高的要求，主要有一下幾種：氣壓動力夾緊裝置氣壓動力裝置：是通過壓縮空氣的方式來提供動力。氣動裝置的優(yōu)點(１）工作介質(zhì)獲取容易.工作介質(zhì)為空氣,能夠在大氣中獲?。瑫r用過的空氣能夠直接排放到大氣中去,處置便當(dāng)。而且能夠應(yīng)用空氣的可緊縮性貯存能量,集中供氣。（2)輸出力和速度調(diào)理容易。氣缸動作速度普通為５0－500mｍ/s，工作壓力０.4—0．6ＭＰa。（３)氣動系統(tǒng)構(gòu)造簡單、維修便當(dāng),管路不易梗塞，也不存在介質(zhì)蛻變、補充改換等問題。（４)壓縮空氣具有粘度小、不污染，傳送分配方便。氣動裝置缺點（１）由于空氣具有可樂縮性．因而傳送運動的平穩(wěn)性差。(2）系統(tǒng)工作壓力低（０。４－0．８ＭPａ)又因構(gòu)造尺寸不易過大，因而氣缸的愉出推力不可能很大。（３）排氣聲音大，需加消聲器.(４)氣壓傳動的傳送效率還比擬低。液壓動力夾緊裝置液壓動力裝置:是將液壓能轉(zhuǎn)化為機械能驅(qū)動執(zhí)行元件做功.液壓裝置優(yōu)點（1）易于完成無級調(diào)速.經(jīng)過調(diào)理流量就能夠完成無級調(diào)速,而且ＨYPERLＩＮK"http：//wｗ/fａｎｂan/"磁翻板液位計調(diào)速范圍大,最大可達２00０：１,容易取得極低的速度.（２)傳送運動平穩(wěn)?？恳簤河偷倪B續(xù)活動傳送運動，液壓抽簡直不可緊縮，且具有吸振才能,因而執(zhí)行元件運動平穩(wěn)。（3)承載能力大。液壓傳動是將液壓能轉(zhuǎn)化為機械能驅(qū)動執(zhí)行元件做功的,因系統(tǒng)很容易取得很大的液壓能，因而驅(qū)動執(zhí)行元件做功的機械能也大,即承載才能大。（4）元件運用壽命長。因元件在油中工作,光滑條件充沛,可延長其運用壽命。（５）易于完成過載維護。液壓傳動采取了多種過載維護措施，能自動避免過載，防止發(fā)生辜故。?(６）易于完成規(guī)范化、系列化和通用化。?(７）體積小、質(zhì)量輕、構(gòu)造緊湊。液壓裝置的缺點（１)傳動比不準(zhǔn)確。由于運動零部件間會產(chǎn)生一定的走漏，加上液壓油并非絕對不可壓縮,從而招致使傳動比不如機械傳動準(zhǔn)確.

(2）不易完成遠間隔傳送動力．當(dāng)采用管路傳輸液壓油而傳送動力時,由于存在較多的能量損失(走漏損失、摩擦損失),故不易遠間隔保送動力.?（３）油溫變化時，液壓油粘度的變化會影響系統(tǒng)的穩(wěn)定工作。

（4)液壓油可能出現(xiàn)泄漏，造成污染.?(5）發(fā)作毛病不易檢查與掃除。?(6）液壓元件制造精度請求高；系統(tǒng)維護技術(shù)程度請求高。氣液聯(lián)動動力夾緊裝置氣液聯(lián)動裝置:．氣液聯(lián)動執(zhí)行器的動力源直接取自主管線的高壓天然氣，經(jīng)過濾后無需采取任何減壓措施,直接通過高壓梭閥和單向閥進入儲氣罐儲存.采用集成模塊、大流量、高壓設(shè)計技術(shù)，使較少的控制元件承受高壓氣液聯(lián)動裝置優(yōu)點氣液聯(lián)動系統(tǒng)具有傳動剛性強、不易壓縮、傳動平穩(wěn)、易于密封等眾多優(yōu)點；傳動中的高壓氣體具有壓縮性大，體積較小、易于蓄能的優(yōu)點.氣液聯(lián)動裝置缺點有膨脹顫動、傳動不平穩(wěn)、容易泄漏，設(shè)備精度要求高,技術(shù)要求高，不易控制，制造成本高，經(jīng)濟性差。針對于缸體的加工，采用加工中心加工時考慮到技術(shù)、穩(wěn)定性和經(jīng)濟方面的要求,我們一般不采用氣液聯(lián)動裝置。多采用氣動或液動裝置。液壓動力裝置與氣壓動力裝置相比較優(yōu)點有工作介質(zhì)為液壓油,工作壓力為６MPａ（3－5MPａ），采用液壓油缸，油缸尺寸小，夾緊裝置緊湊.液壓油具有不可壓縮性，動力傳動平穩(wěn)。液壓夾緊裝置噪聲小。液壓裝置承載能力大。本次設(shè)計對缸體進行切削加工,工件體積較大，切削力較大,加工精度要求高,并且采用數(shù)控加工中心進行加工，而液壓動力裝置比較氣壓動力裝置由以上優(yōu)點.因此，這里我們選用液壓動力裝置來提供夾緊所需動力。5。３．4夾緊機構(gòu)的選擇我們對下缸體進行加工OP1０時以以缸體缸孔壁、曲軸孔等毛坯基準(zhǔn)點為定位基準(zhǔn)，在曲軸孔處我們采用兩組半球?qū)Ω左w進行對稱定位，限制工件上下移動和左右翻轉(zhuǎn),再通過液壓夾具和止推銷對缸壁進行夾緊，因此，為了保證工件定位精度,必須保證個定位點同時定位夾緊,這樣工件就不會因為受力不均導(dǎo)致工件變形和移動。因此，我們選擇齒輪和齒條傳動的自動夾緊機構(gòu)如圖5-１。液壓推動回轉(zhuǎn)自動壓板，齒輪是壓板的一部分轉(zhuǎn)動齒輪即實現(xiàn)壓板夾緊和松開.不僅可以使各定位點同時進行夾緊,操作簡單，減少裝夾時間，簡化夾緊機構(gòu)，而且可以保證定位精度.圖5－1齒輪齒條聯(lián)動機構(gòu)5.4切削力和夾緊力的計算我們加工的ＷD615發(fā)動機缸體是鑄件,材料是鑄鐵,進行切削加工時切削易脆斷，切削過程中切削力集中于切削刃處很小區(qū)域,作用在刃口上的局部壓力大，因此要求切削刀具材料強度和韌性較好，抗沖擊能力強，耐磨性好。ＹＧ類合金主要用于加工鑄鐵、有色金屬和非金屬材料.細晶粒硬質(zhì)合金YＧ３Ｘ、ＹＧ6X在含鈷量相同時,比中晶粒的硬度和耐磨性要高，適用于加工一些特殊的硬鑄鐵、奧氏體不銹鋼、耐熱合金、鈦合金、硬青銅和耐磨的絕緣材料等。因此,我們選擇刀具ＹＧ６X.刀具牌號：YG6X(硬質(zhì)合金刀）刀具有關(guān)幾何參數(shù)：由參考文獻《機床夾具設(shè)計手冊》表1—2-9可得切削力的計算公式：式（5。1）查參考文獻《機床夾具設(shè)計手冊》表１—2—10得：對于灰鑄鐵:式(5．２）取，即所以：由參考文獻《金屬切削刀具》表1－2可得：垂直切削力：式(５．３）背向力: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夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實際所需夾緊力的數(shù)值。即:式(５.4）安全系數(shù)K可按下式計算：式(5。5)式中：為各種因素的安全系數(shù),見《機床夾具設(shè)計手冊》表1-2—1可得:所以:式（5．６)式（5。７）式（5.８）雙桿活塞液壓夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算式(5．9）式中參數(shù)：A——活塞的有效工件面積——液壓缸的進油腔壓力——液壓缸的回油腔壓力，若液壓缸的出口直接連油箱,=0D—-活塞的直徑ｄ——活塞桿的直徑F——液壓缸的推力其中:D=80ｍmd=32mm＝6MPa=0液壓夾緊力:易得:經(jīng)過比較實際夾緊力遠遠大于要求的夾緊力,因此采用液壓夾緊裝置工作是可行的。第六章全文總結(jié)第六章全文總結(jié)６。1本次設(shè)計的內(nèi)容本文設(shè)計的主題是發(fā)動機缸體的加工工藝，主要針對發(fā)動機下缸體加工OP10工序加工中心夾具進行了設(shè)計和刀具進行了選取。在本次設(shè)計過程中首先,對工件進行了分析選擇合適的定位基準(zhǔn)，對工件進行精確定位，保證工件定位精度。其次,對刀具進行了分析選擇和切削力進行了計算。最后，對夾具的夾緊機構(gòu)、動力裝置進行了詳細設(shè)計，并對夾緊力進行了計算,確保定位牢固，且不會過度夾緊，保證加工質(zhì)量.在此次設(shè)計中我系統(tǒng)回顧了大學(xué)四年學(xué)習(xí)知識,全面強化了自身的專業(yè)知識，系統(tǒng)提高了技能水平。6．2進一步設(shè)計和研究本次設(shè)計因為對各項國標(biāo)以及行標(biāo)都不是很了解，因此在設(shè)計過程中難免有不符合標(biāo)準(zhǔn)的地方出現(xiàn)，以后需要針對性的改進.隨著現(xiàn)今技術(shù)的進步和設(shè)