机械毕业设计（论文）-半精镗及精镗气缸盖导管孔组合机床设计（夹具设计）【全套图纸】.doc

盐城工学院本科生毕业设计说明书 2008目录1 前言 12 组合机床总体设计. 32.1 总体方案论证 32.1.1 加工对象工艺性的分析 32.1.2 机床配置型式的选择 .32.1.3 定位基准的选择 42.2 确定切削用量及选择刀具 .42.2.1 选择切削用量 .42.2.2 计算切削力、切削扭矩及切削功率 .62.2.3刀具耐用度的计算 .102.2.4 选择刀具结构 .102.3三图一卡设计 102.3.1 被加工零件工序图 .102.3.2 加工示意图 112.3.3 机床联系尺寸图 122.3.4.机床生产率计算卡 .143 夹具设计 173.1 概述 .173.1.1 机床夹具在机械加工中的作用 .173.1.2 机床夹具的分类 .183.1.3机床夹具的组成 1832 夹具的设计步骤及内容 .183.2.1 气缸盖镗孔的工艺分析 183.2.2夹紧方案的分析 193.2.3夹紧力的确定与计算 203.2.4夹紧液压缸的选择 .213.2.5定位元件的设计 .213.2.6定位误差的计算 .223.2.7导向装置的选择 .233.2.8夹具体的设计 .243.2.9其它元件的设计 .243.2.10夹具的精度分析 244 齿轮和轴的设计 .274.1.齿轮设计 274.2.轴的设计 .295 结论 .34参考文献 .35致 谢 36附 录 .371 前言全套图纸，加153893706这次毕业设计是在实习的基础上进行的，我们在江苏高精机电装备有限公司工程技术人员的带领下，深入车间，理论联系实际，熟悉了气缸盖导管孔加工工艺分析，了解了每道工序的加工过程，仔细分析，研究了机体精镗的结构特性，根据指导老师分配给我的任务书，阅读并收集有关资料，为毕业设计做好准备。本设计是为气缸盖导管孔设计一个满足半精镗及精镗要求镗孔工序。为了能够达到质量好、效率高的要求，拟定设计一个半精镗精镗的组合镗床。由于被加工零件的孔的加工精度、表面粗糙度和技术要求所限，提高生产效率，故必须设计一多刃半精镗及精镗一体的组合镗床。由于被加工零件一机体，体积小，重量较重，且是单工位单面加工，采用立式床身，将造成加工困难，难以保证加工精度，且平稳不够，故将采用卧式床身，通过两个动力头，主轴箱镗销头，一次性完成该工序较为妥帖。随着现代工业生产水平的飞速提高，设计新产品，新机床，实现自动化，提高生产率，是当前生产中迫在眉睫的任务。我们三人一组设计专用组合机床既为一台高效能，高精度，具有工艺互换性的组合机床。在设计过程中，由于组合机床大部分是由标准零件构成，另外，一些非标准件尽量适应工厂的生产条件，使加工和维修方便，大大减少了设计工作量。近十多年来，组合机床及其自动线在高效、高生产率、柔性化以及采用并行工程制订更为合理、更为节省的方案方面取得了不小的进展。尤其是汽车工业，为了提高汽车的性能，对零件的加工精度提出了一些新的要求，因此对机床性能的要求更高了。目前，我国组合机床行业已发展成为自成体系、配套齐全的行业，由于行业内多数为中小企业，且兼产企业多，其市场竞争能力普遍较弱。 为了使组合机床能在中小批量生产中得到应用，往往需要应用成组技术，把结构和工艺相似的零件集中在一台组合机床上加工，以提高机床的利用率。这类机床常见的有两种，可换主轴箱式组合机床和转塔式组合机床。组合机床未来的发展将更多的采用调速电动机传动，以简化结构、缩短生产节拍；采用数字控制系统和主轴箱、夹具自动更换系统，以提高工艺可调性；以及纳入柔性制造系统等。本设计由于气缸盖需大批量生产，为了提高加工精度，降低成本，有必要设计一种组合机床来满足气缸盖导管孔的上下进气孔排气孔同时镗孔的需要。本次设计分总体及液压滑台设计、夹具设计、镗削头设计三个部分。我主要负责夹具部分的设计。在设计组合机床过程中，组合机床夹具的设计是整个组合机床设计工作的重要部分之一。虽然夹具零件的标准化程度高，使设计工作量大为减少，设计周期大为缩短，但在夹具设计过程中，在保证加工精度的前提下，如何综合考虑生产率、经济性和劳动条件等因素，还有一定的难度。设计该组合机床思路如下：仔细分析零件的特点，以确定零件合理可行的加工方法（包括安排工序及工艺流程，确定工序中的工步数，选择加工的定位基准及夹压方案等），确定工序间加工余量，选择合适的切削用量，确定组合机床的配制形式；根据被加工零件的工艺要求确定刀具，再由刀具直径计算切削力，切削扭矩，切削功率，然后选择各通用部件，最后按装配关系组装成组合机床。本说明书以设计卧式单面组合机床为主线，阐述了刀具的选择和夹具设计的过程。在文中第二部分着重介绍了组合机床的总体设计。在总体设计中，首先是被加工零件的工艺分析，然后是总体方案的论证，在比较了许多方案之后，结合本道工序加工的特点最终选择卧式单面的机床配置型式。再结合本道工序的特点选择刀具。根据选择的切削用量，计算刀具的切削力、切削扭矩、切削功率等，再确定刀具的大小和型式。在确定这些设计计算后，然后是绘制组合机床的“三图一卡”被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸图和生产率计算卡。在文中第三部分，主要介绍了夹具的设计。夹具设计是组合机床设计中的一个重要的组成部分。夹具设计时，首先确定工件的定位方案，然后选择夹紧方案，估算夹紧力大小，选择夹紧液压缸的型号，最终完成夹具的零部件设计和校核。2 组合机床总体设计2.1 总体方案论证2.1.1 加工对象工艺性的分析A.本机床被加工零件特点该加工零件为气缸盖导管孔。材料HT250，其硬度为HB150-225HBS，在本工序之前各主要表面、主要孔已加工完毕。B.本机床被加工零件的加工工序及加工精度本道工序：精镗半精镗气缸盖阀座孔，枪铰导管进、排气孔。具体加工内容及加工精度是：a.半精镗进气孔：半精镗孔44阀座孔至44.8，深10；枪铰导管孔14底孔至14.8，深24。b.半精镗排气孔：半精镗孔47阀座孔至47.8，深10；枪铰导管孔14底孔至14.8，深24。c.精镗进气孔：半精镗孔44.8阀座孔至45，深10；枪铰导管孔14.8底孔至15，深24。d.精镗排气孔：半精镗孔47.8阀座孔至48，深10；枪铰导管孔14底孔至14.8，深24。2.1.2 机床配置型式的选择根据选定的工艺方案确定机床的配置型式，并定出影响机床总体布局和技术性能的主要部件的结构方案。既要考虑能实现工艺方案，以确保零件的精度、技术要求及生产率，又要考虑机床操作方便可靠，易于维修，且润滑、冷却、排屑情况良好。对同一个零件的加工，可能会有各种不同的工艺方案和机床配置方案，在最后决定采取哪种方案时，绝不能草率，要全面地看问题，综合分析各方面的情况，进行多种方案的对比，从中选择最佳方案。各种形式的单工位组合机床，具有固定式夹具，通常可安装一个工件，特别适用于大、中型箱体类零件的加工。根据配置动力部件的型式和数量，这种机床可分为单面、多面复合式。利用多轴箱同时从几个方面对工件进行加工。但其机动时间不能与辅助时间重合，因而生产率比多工位机床低。机床的配置型式主要有卧式和立式两种。卧式组合机床床身由滑座、侧底座及中间底座组合而成。其优点是加工和装配工艺性好，无漏油现象；同时，安装、调试与运输也都比较方便；而且，机床重心较低，有利于减小振动。其缺点是削弱了床身的刚性，占地面积大。立式组合机床床身由滑座、立柱及立柱底座组成。其优点是占地面积小，自由度大，操作方便。其缺点是机床重心高，振动大。在认真分析了被加工零件的结构特点及所选择的加工工艺方案，又由组合机床的特点及适应性，确定设计的组合机床的配置型式为单工位卧式镗组合机床。2.1.3 定位基准的选择被加工零件为气缸盖属箱体类零件，加工工序集中、精度要求高。由于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 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”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。一般情况下，“一面双孔”是最常用的定位方案，即零件在机床上放置的底面及底面上的两个孔作为定位基准，通过一个平面和两个定位销限制其六个自由度。由于气缸盖零件质量较大，底面上孔的直径不大，初步拟定“一面双孔”定位方法。2.2 确定切削用量及选择刀具2.2.1 选择切削用量对于被加工孔，采用查表法选择切削用量，从文献1P.132表6-15中选取。降低进给量的目的是为了减小轴向切削力。镗孔深度较大时，由于冷却排屑条件都较差，是刀具寿命有所降低。降低切削速度主要是为了提高刀具寿命，并使加工较深孔时镗头的寿命与加工其他浅孔时镗头的寿命比较接近。切削用量选择是否合理，对组合机床的加工精度、生产率、刀具耐用度、机床的布局形式及正常工作均有很大影响。组合机床多轴箱上所以的刀具共用一个进给系统，通常为标准动力滑台。在选择切削速度时，要求同一多轴箱上各刀具每分钟进给量必须相等并等于滑台的工进速度（单位为mm/min）,因此，一般先按各刀具选择较合理的转速(单位为r/min)和每转进给量（单位为mm/r），再根据其工作时间最长、负荷最重、刃磨较困难的所谓“限制性刀具”来确定并调整每转进给量和转速，通过“试凑法”来满足每分钟进给量相同的要求，即 （2-1）在选择了转速后就可以根据公式 （2-2）选择合理的切削速度。A. 半精镗进气孔的切削用量的选择a). 44阀座孔镗至44.8，深10mm由文献1P.132表6-15中得半精镗硬质合金选择v=50-70m/min, f 0.150.45mm/r,又d=44.8mm,初选n=466r/min, f =0.15mm/r,则由（2-2）得：v=44.8466/1000=65.58m/min b). 枪铰导管孔14底孔至14.8，深28.5mm 由文献1P.131表6-14中得 d=11-15,v=1.2-5m/min, f 0.4-0.5mm/r, 又d=14.8mm, 初选n=1500r/min, f =0.15mm/r, 则由（2-2）得：v=14.81500/1000=69.7m/min c). 47阀座孔镗至47.8，深10mm由文献1P.132表6-15中得半精镗硬质合金选择v=50-70m/min, f 0.150.45mm/r,又d=47.8mm,初选n=466r/min, f =0.15mm/r,则由（2-2）得：v=47.8466/1000=70m/mind). 枪铰导管孔14底孔至14.8，深33mm 由文献1P.131表6-14中得 d=11-15,v=1.2-5m/min, f 0.4-0.5mm/r, 又d=14.8mm, 初选n=1500r/min, f =0.15mm/r, 则由（2-2）得：v=14.81500/1000=69.7m/min B. 精镗进气孔的切削用量的选择a). 44.8阀座孔镗至45，深10mm由文献1P.132表6-15中得半精镗硬质合金选择v=50-70m/min, f 0.150.45mm/r,又d=45mm,初选n=466r/min, f =0.15mm/r,则由（2-2）得：v=45466/1000=65.9m/minb). 枪铰导管孔14.8至15深28.5mm 由文献1P.131表6-14中得 d=11-15,v=1.2-5m/min, f 0.4-0.5mm/r, 又d=14.8mm, 初选n=1500r/min, f =0.15mm/r, 则由（2-2）得：v=1500/100015=70.7 m/minc).47.8孔镗至48深10mm由文献1P.132表6-15中得半精镗硬质合金选择v=50-70m/min, f 0.150.45mm/r,又d=48mm, 初选n=466 r/min, f =0.15mm/r, 则由（2-2）得：v=48466/1000=70.2 m/mind).枪铰导管孔14.8至15深33mm 由文献1P.131表6-14中得 d=11-15,v=1.2-5m/min, f 0.4-0.5mm/r, 又d=14.8mm, 初选n=1500r/min, f =0.15mm/r, 则由（2-2）得：v=1500/100015=70.7 m/min表2-1 加工各个孔的进给量，工进速度及切削速度 孔径切削用量44.814.847.814.845154515v (m/min)65.5865.97069.765.970.770.270.7f (mm/r)0.150.150.150.150.150.150.150.15n (r/min)4661500460150046615004661500Vf(mm/min)702257022570225702252.2.2 计算切削力、切削扭矩及切削功率根据文献1P.134表6-20中公式 (2-3) (2-4) (2-5) (2-6)式中， F 切削力（N）；T 切削转矩（N.mm）；P 切削功率（kW）；v 切削速度（m/min）；f 进给量（mm/r）；D 加工（或钻头）直径（mm）；HB 布氏硬度。，在本设计中，得HB=200由以上公式可得：A.半精镗孔a). 44阀座孔镗至44.8，深10mm由公式（2-3）得：=51.40.40.150.752000.55=91.34 N由公式（2-4）得：=0.510.40.150.652001.1=16.81N由公式（2-5）得： =25.744.80.40.15 =2046 N.mm由公式（2-6）得： = =b). 枪铰导管孔14底孔至14.8，深28.5mm由公式（2-3）得： = 由公式（2-4）得： = 由公式（2-5）得： = 由公式（2-6）得： = c). 47阀座孔镗至47.8，深10mm由公式（2-3）得： = =由公式（2-4）得： = =由公式（2-5）得： = =2183.01由公式（2-6）得： = =d).枪铰导管孔14底孔至14.8，深33mm由公式（2-3）得： = =由公式（2-4）得： = =由公式（2-5）得： = =由公式（2-6）得： = =B. 精镗进气孔a). 44.8阀座孔镗至45，深10mm由公式（2-3）得： = =由公式（2-4）得： = =由公式（2-5）得： = =由公式（2-6）得： = =b). 枪铰导管孔14.8至15深28.5mm由公式（2-3）得： = =由公式（2-4）得： = =由公式（2-5）得： = =由公式（2-6）得： = =c). 47.8孔镗至48深10mm由公式（2-3）得： = =由公式（2-4）得： = =由公式（2-5）得： = =由公式（2-6）得： = =d).枪铰导管孔14.8至15深33mm由公式（2-3）得： = =由公式（2-4）得： = =由公式（2-5）得： = =由公式（2-6）得： = =表2-2加工各个孔的切削力、切削转矩及切削功率孔径Fz(N)F x(N)T(Nmm)P (kW)4591.3216.82055.140.11591.3216.8685.050.14891.3216.82192.160.11591.3216.8685.050.12.2.3刀具耐用度的计算确定刀具耐用度，用以验证选用量或刀具是否合理，刀具的耐用度至少大于4个小时。查阅文献2中公式： （2-6）式中： 刀具耐用度，单位min； 镗头直径，单位mm； 切削速度，单位m/min； 每转进给量，单位mm/r； 布氏硬度。选择45mm的钻头进行计算：=2.057 r.min/m根据计算，所得刀具耐用度满足要求。2.2.4 选择刀具结构根据工艺要求及加工精度的要求，刀具采用标准刀具。2.3三图一卡设计2.3.1 被加工零件工序图被加工零件工序图是根据制定的工艺方案，表示所设计的组合机床（或自动线）上完成的工艺内容，加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技术要求，加工用的定位基准、夹压部位以及被加工零件的材料、硬度和在本机床加工前加工余量、毛坯或半成品情况的图样。除了设计研制合同外，它是组合机床设计的具体依据，也是制造、使用、调整和检验机床精度的重要文件。a.被加工零件名称及编号：气缸盖材料及硬度：HT250 HB150225b.定位基准及夹压点的选择针对机体的结构特点，不宜选用“三平面”定位基准，可采用“一面双孔”定位基准的方法。在选择夹压部位时应注意零件夹压后定位稳定和避免零件夹压后变形的问题，可以选择上表面夹压。 c.图中符号夹紧点 定位基面 根据设计课题要求绘制气缸盖的加工工序图，见附图YG023-JGZT-0003。2.3.2 加工示意图加工示意图是在工艺方案和机床总体方案初步确定的基础上绘制的。是表达工艺方案具体内容的机床工艺方案图。零件加工的工艺方案要通过加工示意图反映出来。加工示意图表示被加工零件在机床上的加工过程，刀具、辅具的布置状况以及工件、夹具、刀具等机床各部件间的相对位置关系，机床的工作行程及工作循环等。A.刀具的选择一台机床刀具选择是否合理，直接影响到机床的加工精度，生产率和工作情况。根据机体孔的加工精度，加工尺寸，台阶级加工，切削排除以及生产率等因素，和加工孔表面允许有退刀痕，因位置限制，导向孔的尺寸小于加工孔的尺寸，且加工孔直径大于40，应选用镗刀，这样对刀方便，加工中不至于有振动，并在导套上开引槽，以便镗刀通过，刀具选用硬质合金钢。为了提高工序集中程度，可采用两把镗刀的镗杆，同时加工孔。考虑到被加工零件是淬火铸铁，由于其硬度较高，为170241HB，可采用多刃镗刀头加工，一提高刀具的使用寿命。镗削头与相同规格的液压滑台组成的镗床，满足要求的精度H7级，表面粗糙度达1.6微米的镗孔。因镗削直径较大，传递的扭矩大，可用主轴前端的短圆锥面和端面定位，并由端面键传递扭矩。B.工序间余量的确定关于工序间加工余量的确定，查工表2-6推荐数值选取0.250.4 （直径上）C.导向结构的选择组合机床上加工孔时，除用刚性主轴加工的方案外，其尺寸和位置精度都是依靠夹具导向来保证的。a).选择导向类型因导向直径较大，转速较高时，为了避免镗杆由于摩擦发热而变形，产生“别劲”的现象，可选用旋转导向。这种导向利于减轻摩损和持久保证精度。b. )选择导向的形式和结构因精镗多级孔导向的旋转速度高，但加工精度要求比较低，可选用滚锥轴承的旋转导向。D.确定主轴类型及尺寸对于精镗类主轴,因其切削扭矩T值很小，如由切削扭矩计算主轴直径,则刚性不足。因此应按加工孔径镗杆直径浮动卡头规格主轴直径的顺序逐步推定主轴直径。E、动力部件工作循环及行程的确定动力部件工作循环一般包括快速引进、工作进给和快速退回等动作。a).工作进给长度的确定工作进给长度应等于加工部位长度与刀具切入长度和切出长度之和。动力部件工作进给长度是按加工长度最大的孔来造取，切入长度应根据工件端面的误差情况确定，一般为510毫米。切出长度查表218，造510毫米为第一工作进给长度，第二工作进给常常比第一工作进给要小得多。在有条件时，应力求做到转入第二工作进给时，除倒大角的刀具外，其余刀具都离开加工表面，不再切削。否则，将降低刀具使用寿命，且破坏已加工的表面。b).快速引进长度的确定快速进给是动力头把刀具送到工作进给的位置，其长度按具体工作情况确定。在加工1、2两孔径相同的同心孔系时，可采用跳跃进给的循环进行加工，即在加工完一层壁后，动力头再次快速进给，加工第二层壁，这样可以缩短工作循环时间。c).快速退回长度的确定快速退回的长度等于快速引进和工作进给长度之和。一般在固定式夹具机床上，动力头快速退回的行程，只要把所有刀具都退至导套内，不影响工件的装卸就行了。d).动力头总行程的确定动力头的总行程除了满足工作循环所须长度外，还要考虑装卸和调整刀具的方便性。装卸刀具的理想情况是：刀具退离导向套外端面的距离，需大于刀杆插入主轴孔内的长度。具体数值在加工示意图上标注可查阅。根据切削用量、工作循环、工作行程、工件、刀具、及导向等绘制被加工零件的工序图，见附图YG02-JGZT-0002。2.3.3 机床联系尺寸图机床联系尺寸图是用来表示机床的配置型式、主要构成及各部件安装位置、相互联系、运动关系和操作方位的总体布局。用以检验各部件相对位置及尺寸联系是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；它可以看成是简化的机床总图。见附图YG02-JGZT-0001。A.选择动力部件 a).动力滑台形式的选择本组合机床采用的是液压滑台。与机械滑台相比较，液压滑台具有如下优点：在相当大的范围内进给量可以无级调速；可以获得较大的进给力；由于液压驱动，零件磨损小，使用寿命长；工艺上要求多次进给时，通过液压换向阀，很容易实现；过载保护简单可靠；由行程调速阀来控制滑台的快进转工进，转换精度高，工作可靠。但采用液压滑台也有其弊端，如：进给量由于载荷的变化和温度的影响而不够稳定；液压系统漏油影响工作环境，浪费能源；调整维修比较麻烦。本课题的加工对象是气缸盖导管孔进出气孔，位置精度和尺寸精度要求较高，因此采用液压滑台。由此，根据已定的工艺方案和机床配置形式并结合使用及修理等因素，确定机床为卧式双面单工位液压传动组合机床，液压滑台实现工作进给运动，选用配套的动力箱驱动主轴箱钻孔主轴。b).动力滑台型号的选择1).根据选定的切削用量计算得到的单根主轴的进给力，按文献1 P.62式 （2-8）式中，各主轴所需的 向切削力，单位为N。则上主轴箱 下主轴箱 实际上,为克服滑台移动引起的摩擦阻力，动力滑台的进给力应大于。2).进给速度mm/min mm/min3).最大行程 L=250mmc).动力滑台导轨型式动力滑台导轨组合有“矩矩”和“矩心”两种型式。前者一般多用于带导向刀具进行加工的机床及其他粗加工机床，后者主要用于不带导向的刚性主轴加工及其它精加工机床。由此可知，本机床选用“矩矩”式最合适。考虑到所需的进给力、最小进给速度、切削功率、行程、主轴箱轮廓尺寸等因素，为了保证工作的稳定性，由文献1P.91表5-1，左、右两面的液压滑台均选用1HY25型。台面宽250mm，台面长500mm,行程长250mm，允许最大进给力8000N，快速行程速度12m/min，工进速度32800mm/min。d).动力箱型号的选择由切削用量计算得到的各主轴的切削功率的总和，根据1P.47页公式 （2-9）式中, 消耗于各主轴的切削功率的总和（kW）； 多轴箱的传动效率,加工黑色金属时取0.80.9，加工有色金属时取0.70.8；主轴数多、传动复杂时取小值，反之取大值。本课题中，被加工零件材料为灰铸铁，属黑色金属，又主轴数量较多、传动复杂，故取。上主轴箱： P=0.1+0.1=0.2 kW 则 p=0.25 kW下主轴箱： P=0.1+0.1=0.2 kW 则 p=0.25 kW根据液压滑台的配套要求，滑台额定功率应大于电机功率的原则，查1 P.114115表5-38得出动力箱及电动机的型号表2-3 动力箱及电动机的型号选择动力箱型号电动机型号电动机功率(kW)电动机转速(r/min)上主轴箱1TD12SYJD1-110-B22.51500下主轴箱1TD12SYJD1-110-B22.51500e).配套通用部件的选择侧底座1CC251，其高度H=560mm，宽度B=230m，长度L=1250mm。根据夹具体的尺寸，自行设计中间底座。B.确定机床装料高度H装料高度是指机床上工件的定位基准面到地面的垂直距离。工件最低孔径为15mm，滑台高度为360mm，侧底座高度为540mm,取装料高度为H=900mm。2.3.4.机床生产率计算卡已知：工作行程为110mm 装卸工件时间0.8min 单件工时3.774min/件a.理想生产率Q（件/h）理想生产率是指完成年生产纲领（包括备品及废品率）所要求的机床生产率。用组合机床设计简明手册P.51公式 （2-13）计算，式中， N年生产纲领（件），本课题中N=60000件； 全年工时总数，本课题以两班制，则t= 4600 h则 b.实际生产率Q1（件/h）实际生产率是指所设计的机床每小时实际可生产的零件数量。即公式1P.51 （2-14）式中，生产一个零件所需时间（min）。则 c.机床负荷率机床负荷率为理性乡生产率与实际生产率之比。即公式1P.52 （2-15） 则 生产率计算卡见表2-4。表2-4生产率计算卡被加工零件图号毛坯种类铸件名称气缸盖毛坯重量材料HT250硬度150225HBS 工序名称半精镗精镗孔工序号序号工步名称被加工零件数量加工直径(mm)加工长度(mm)工作行程(mm)切削速度(m/min)每分钟转速(r/min)进给量(mm/r)进给速度(mm/min)工时(min)机加工时间辅助时间共计1装卸工件10.80.82动力部件15000.020.023滑台快进504滑台一工进45(半精镗孔44.8)47.810654660.1570115铰孔14.814.828.57015000.1522516滑台二工进15(半精镗孔47.8)4810704640.15700.27铰孔14.814.83369.715050.152252.040.18滑台一工进45(精镗孔45)451065.84660.157019铰孔151528.570.715000.152250.210滑台一工进45(精镗孔48)481070.24660.15700.211铰孔15153370.715000.152250.112滑台快退11075000.0240.024备注装卸工件时间取决于操作者熟练程度,本机床计算时取0.8min总计3.774min单件工时3.774min机床生产率15.898件/h机床负荷率82%3 夹具设计3.1 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。夹具设计是组合机床设计中的重要部分，夹具设计的合理与否，直接影响到被加工零件的加工精度等参数。首先确定工件的定位方式，然后进行误差分析，确定夹紧方式，夹紧力的计算，对夹具的主要零件进行结构设计。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。3.1.1 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。3.1.2 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。3.1.3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。32 夹具的设计步骤及内容3.2.1 气缸盖镗孔的工艺分析该加工零件的工序内容半精镗a) 47.8H8 深10mm，粗糙度为3.2， 枪铰导管底孔14.8H8 深33mm，粗糙度为3.2um的排气孔。两孔位置度公差为0.03mm。 b) 44.8H8深10mm，粗糙度为3.2，枪铰导管底孔14.8H8 深28.5mm，粗糙度为3.2um的进气孔。两孔位置度公差为0.03mm。精镗 a) 48H6 深10mm，粗糙度为1.6， 枪铰导管底孔15H6 深33mm，粗糙度为1.6um的排气孔。两孔位置度公差为0.03mm。 b) 45H6深10mm，粗糙度为1.6，枪铰导管底孔15H6 深28.5mm，粗糙度为1.6um的进气孔。两孔位置度公差为0.03mm。以上倒角均为145。除应保证各孔尺寸精度外，还需满足以下要求：a). 48 H6孔与15H6孔同轴度误差不大于0.04mm，15H6孔与被加工工件内侧面垂直度为0.03mm，48H6孔的底面与15H6孔的垂直度为0.02/4.5mm，圆跳动为0.02mm。b). 45 H6孔与15H6孔同轴度误差不大于0.04mm，15H6孔与被加工工件内侧面垂直度为0.03mm，45H6孔的底面与15H6孔的垂直度为0.02/4.5mm，圆跳动为0.02mm。3.2.2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孔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，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，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