油缸体工艺规程及钻径向孔通用可调夹具设计毕业设计说明书.docx
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油缸体工艺规程及钻径向孔通用可调夹具设计毕业设计说明书
TianjinUniversityofTechnologyandEducation
毕业设计
专业机械制造工艺教育
班级学号机制0512-16
学生姓名：
李庆
指导教师：
尚德香副教授
二〇一〇年六月
天津职业技术师范大学本科生毕业论文
油缸体工艺规程及钻径向孔通用可调夹具设计
Thetechnologicaldesignofthefueltankbodyanddrillboregeneral-purposeadjustablefixturedesigning
专业班级：
机制0512班
学生姓名：
李庆
指导教师：
尚德香副教授
系别：
机械工程学院
2010年6月
摘要
本次设计主如果对油缸体编制加工工艺规程并设计钻径向孔通用可调夹具。
同时涉及到了进行夹具设计必需的毛坯选择、加工余量肯定、切削刀具、机床选择及机动时间计算机等方面知识。
本次设计内容包括两部份；首先是对油缸体零件的工艺分析，其次是针对油缸体零件的钻径向孔工序进行夹具体设计。
本设计所选资料注意到贯彻最新国家标准及部份标准。
本次设计是按照生产纲领为成批量，年产量800件左右设计的。
设计中，考虑到成批生产，在加工进程中，为了保证被加工孔对其定位基准和尺寸精度和位置精度的要求，同时提高效率，对油缸体的钻径向孔工序进行夹具设计。
设计采用长V型块定位，导向支架的布置形式采用双面单导向的形式，和将夹紧螺母设计在顶面的方式以减轻工人的劳动强度，节省辅助时间，提高生产率。
关键词：
毕业设计；零件工艺规程设计；工序设计；夹具设计
ABSTRACT
Thisdesignmainlyisdrawuptoprocessthecraftrulesdistancetocombineadesigntodrillradialboregeneral-purposeadjustablefixturetowardsfueltankbody.Involveinthemeantimetocarryonanessentialsemi-finishedproductchoiceofthetongsdesign,processanamountofremainingassurance,slicetopareknifetohave,aspectknowledgessuchasthetoolmachinechoiceandmobiletimecalculatoretc..Thisdesigncontentsincludestwoparts;thefirstpartsofthefueltankoftheprocessanalysis,followedbybodypartsfortanksdrillradialboredesignprocessforspecificfolders.Notedthatthedesignselectedinformationandimplementnationalstandardsandsomeofthelateststandards.
ThedesignisbasedontheProgramfortheproductionofbulkintoanannualoutputofabout800design.Design,takingintoaccountthelargenumberofproduction,duringprocessing,inordertoensureprocessingbenchmarkholelocationandsizeofitsprecisionandaccuracyrequirementsofposition,atthesametimeimprovetheefficiencyofthefueltankbodytocarryoutdrillradialborefixturedesignprocess.ThedesignofalongV-blockpositioning,thelayout-orientedformofstentsusedintheformofdouble-sidedsingle-oriented,andtheclampingnutatthetopofthedesignapproachtoreducelaborintensity,time-savingaidstoimproveproductivity.
Keywords:
Thegraduationdesign;Thesparepartscraftrulesdistancedesign;Theworkprefacedesign;Thetongsdesign
1绪论
设计的目的
本次设计主如果对油缸体编制机械加工工艺规程及设计钻径向孔通用可调夹具。
按照生产纲领为800/年，为适应成批量生产，选用大型通用设备及专用设备，普遍利用专用工艺装备，设计钻径向孔通用可调夹具，突出成批量生产的工艺特点。
在设计进程中全面、综合运用所学的知识和技术，能独立分析和制订该零件的机械加工工艺规程，掌握机床通用可调夹具设计的内容和大体方式。
通过理论联系实际进程，培育分析和解决工程实际问题的独立工作能力。
设计任务及要求
制作成批量生产（800件）中等复杂程度零件（油缸体）的机械加工工艺规程和钻径向孔工序中所需要的通用可调夹具的设计。
设计任务要求：
1.零件的工艺性分析，绘制二维、三维零件图，绘制零件毛坯综合示用意
2.机械加工工艺进程卡及钻径向孔工序卡
3.夹具装配图和零件图
4.设计说明书
设计的内容及步骤
1.3.1工艺规程的设计
（1）对零件进行工艺分析
1）对零件机械结构中的作用及零件图上技术要求进行分析。
2）对零件主要加工表面尺寸，形状及相对位置精度，表面粗糙度及主要技术条件进行分析。
3）对零件的材质、热处置及工艺性进行分析。
通过以上分析，以便在工艺进程中切实加以保证。
﹙2）选择毛坯的制造方式及绘制零件毛坯综合示用意
选择毛坯应以生产批量的大小来肯定，根据批量大小的生产规模决定毛坯形式及制造方式，按照有关资料肯定各个加工表面的总余量，并把各余量加在零件图各有关位置上，在毛坯图上标出相关尺寸。
（3）制定零件的机械加工工艺线路
1）制定工艺线路，在对零件和毛坯进行分析的基础上制定零件的加工工艺，它包括肯定加工方式、肯定安排加工顺序、肯定定位夹紧方式，和安排热处置、查验和其他辅助工序等。
2）选择定位基准，合理选定各工序的定位基准，当工序定位基准与设计基准不重合时，需要对它的工序尺寸进行换算。
3）选择机床及夹具、刀具、量具。
机床设备及工艺装备的选用应当既要保证加工质量，还要经济合理。
4）加工余量及工序间尺寸与公差的肯定。
按照工艺线路的安排，计算钻孔相关工序加工余量。
其工序间尺寸公差按经济精度肯定。
5）肯定切削用量机动时间。
用公式计算钻孔工序的切削用量，其余各工序的切削用量可由切削手册查到。
然后计算该工序的时间定额。
6）绘制零件的机械加工工艺进程卡片，及钻径向孔工序的工序卡片。
1.3.2通用可调夹具设计
在该加工进程中需要设计钻径向孔通用可调夹具。
夹具结构设计的方式和步骤：
（1）肯定夹具设计方案、绘制结构原理图。
肯定夹具设计方案应遵循几个原则：
1）保证工序加工精度和技术要求。
2）结构简单、制造容易。
3）造作方便、省力安全。
4）知足零件在生产中高效低本钱。
肯定夹具设计方案的主要内容为：
1）肯定工件的定位方案。
2）肯定刀具的对刀或引导方式。
3）肯定刀具的夹紧方案。
4）肯定夹具其他组成部份的结构形式。
5）肯定夹具体。
（2）选择定位原件，计算定位误差。
在肯定设计方案的基础上，应依照加工精度的高低，按照六点定位原理，约束自由度的数量和肯定所需的定位元件。
选择好定位原件后，应计算定位误差。
（3）计算夹紧力，决定夹紧机构及其主要尺寸。
夹紧是依照静力平衡条件，从具体定位夹紧力方案和切削条件动身进行分析，主要按照切削力决定理论夹紧力，但由于在加工进程中有冲击震荡存在，为了保障安装稳定理论夹紧力还要乘以一个安全系数K，K值可以在相关手册中查到。
计算出夹紧力后，按照所肯定的夹紧机构决定其主要尺寸。
（4）绘制夹具装配图和数个非标准零件图：
1）要求夹具装配图依照比例绘制。
2）要有必要的视图和剖面图。
3）在装配图上标注各部位尺寸、公差配合和技术条件参考《机床夹具设计》或其他有关手册。
4）绘制零件图
2零件加工工艺规程的制定
零件的分析
2.1.1零件的功用
本课题所给零件是油缸体，它的作用主如果与缸盖、活塞和活塞杆、密封装置、缓冲装置和排气装置组成液压缸。
作为液压传动系统的执行元件。
2.1.2零件的工艺分析
（1）尺寸精度
加工孔Φ55H7、Φ50H九、Φ80h6都是配合尺寸，必需有较高的尺寸精度，因为精度要求较高，所以加工中应注意保证尺寸。
（2）形位精度
孔和两头面的垂直度误差为0.025mm，Φ50H9孔的内表面直线度误差为0.02mm，位置度误差为0.03mm，圆柱度误差为，Φ80h6圆柱面的同轴度误差为Φ。
（3）表面粗糙度
配合表面要求较高的表面粗糙度，Φ80h6左右两头圆柱面的粗糙度为μm,中间部份的粗糙度为μm，左右两头面的粗糙度为μm，倒圆处的粗糙度为μm，Φ50H9内孔的粗糙度为μm，Φ55H7内孔的粗糙度为μm，Φ22沉头孔的粗糙度为μm，其余的粗糙度为μm。
（4）热处置
锻造后的毛坯，应进行热处置，可以保证在加工进程中工件精度、力学性能和加工顺利进行有重要的影响。
本零件加工用到的热处置有粗加工前的正火和精加工前的调质，见《机械加工工艺进程卡片》。
零件的工艺规程
2.2.1肯定零件的生产纲领
机械零件的生产纲领按下式计算：
N=Qn（1+a%+b%）
式中：
N——零件的生产纲领（件/年）
Q——产品的年产量（台/年）
n——每台中该零件的数量（件/台）
a%——备品的百分率
b%——废品的百分率
其中：
产品的年产量Q=800台/年,每台中该零件的数量n=1件/台,备品的百分率a%=4%，平均废品的百分率b%=%，N=800×1（1+4%+%）=828件
通过查《机械制造工艺与夹具设计手册》P3页表可知，生产类型为中批生产。
2.2.2肯定零件毛坯的制造形式
毛坯种类肯定：
选用标准件无缝钢管，查《实用机械加工工艺手册》P147页。
尺寸为Φ89×41mm。
毛坯制造方式为冷轧。
材料为45钢无缝钢管。
由于成批生产，采用型材可降低本钱，并减少加工余量，详见《零件毛坯示用意》。
2.2.3拟定零件机械加工工艺线路
（1）工艺线路的制定:
1）先粗后精
加工油缸体外圆柱面和内孔面时：
先粗车、半精车外圆柱面，粗镗内圆柱面；再精镗内圆柱面，滚压内圆柱面，精车外圆柱面，磨外圆柱面。
粗加工时切削力较大，产生较多的切削热。
粗加工时需要较大的夹紧力。
粗加工后毛坯的内应力从头分派在这些热和力的周围。
工件会发生较大的变形。
粗精加工分开，是为了保证这些有粗加工引发的工件变形，能够在精加工后被消除掉。
并提高加工效率。
2）先基面后其他
先将精基准油缸体外圆柱面加工出来，然后再加工Φ50、Φ55的孔等。
3）先主后次
油缸体的表面尺寸及Φ50H9内圆柱孔是主要配合面，它的加工应安排在Φ55H7孔之前，最后加工12-M6及径向孔尺寸。
工艺进程（参见工艺进程卡）。
（2）定位基准的选择
1）选择定位基准：
工件的加工部位和各表面相对位置的准确性，取决于工件在机床上相对刀具位置的准确性，也就是取决于工件在夹具中定位的准确性，定位的准确与否，由于定位基准的选择正确与否有直接联系，所以定位基准选择合理与否不仅影响到零件的加工位置精度，而且决定了工件各表面加工前后顺序。
2）选择粗基准：
粗基准的选择，可以保证重要表面能够分派到必需且均匀的加工余量，也保证了工件加工表面与不加工表面的彼此位置精度。
是为了能够在此基准的定位下，加工出精基准，从而对工件进行进一步的加工。
所以选择外圆柱面为粗基准。
3）选择精基准：
应保证各表面的彼此位置精度，使夹具结构简单，安装方便，采用基准统一原则，即设计基准与定位基准彼此统一。
油缸体零件应尽可能选择设计基准为精基准，以Φ50H9孔的轴心线为定位基准，能保证孔的加工精度。
另外，还应考虑到在测量已加工表面位置时的测量基准。
零件工序设计
零件机械加工工艺线路拟定后还需对每一工序进行设计。
其主要内容包括：
肯定每一工步的加工余量、计算各工序的工序尺寸及公差、选择各工序所利用的机床及工艺装备、肯定切削用量、计算工时定额等。
2.3.1零件加工余量的肯定
机械加工余量对工艺进程有必然的影响，余量不够，不能保证零件的加工质量，余量过大，不但会增加机械加工劳动量，而且增加了材料、刀具、能源的消耗，从而增加了本钱，所以必需合理的安排加工余量。
按照零件毛坯条件：
材料为无缝钢管，生产类型为中批生产。
采用无缝钢管毛坯。
本设计采用查表修正和经验估量法相结合来肯定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸。
（1）工序尺寸计算
1）以加工孔
mm为例，设计加工方式为：
粗镗—半精镗—精镗—滚压
具体计算值见表2-1
表2-1工序尺寸计算表
工序名称
工序余量mm
工序达到的公差等级mm
最小极限尺寸mm
工序尺寸及极限偏差mm
滚压
50H9
精镗
=≈50
半精镗
粗镗
5
毛坯孔
—
=≈42
2）以加工外圆为例，设计加工方式为：
粗车—半精车—精车—磨削
具体计算值见表2-2
表2-2工序尺寸计算表
工序名称
工序余量mm
工序达到的公差等级mm
最大极限尺寸mm
工序尺寸及极限偏差mm
磨削
IT6
80
精车
IT8
80+=
半精车
IT11
+=
粗车
6
IT13
+=82
毛坯
--
IT16
82+6=88
2.3.2肯定各工序所用机床及工艺设备
由于该工件生产规模为成批生产，按照工件的结构特点和技术要求，各序用机床及工艺装备肯定如下：
工序010，025，035，040，车床CA6140，通用夹具，通用量具（如游标卡尺、千分尺、深度尺、内、外径百分表等，下同）；工序020，卧式镗床T4680，通用夹具，通用量具；工序045，钻床Z3063，通用可调夹具，通用
量具；工序030，外圆磨床，通用夹具，通用量具。
2.3.3切削用量及工时定额
以加工径向孔为例，肯定加工中各个工步的切削用量，机动时间及工时定额。
设计加工工序为：
钻孔—锪孔—攻螺纹
（1）切削用量计算：
1）钻孔
孔径D=12.5mm，查《机械加工工艺手册》，P1246，选择直柄麻花钻（GB1436—85），从表中可以选择切削速度v=25m/min，进给量f=0.2mm/r，按照公式：
，
查《金属机械加工工艺人员手册》，P1128，肯定在钻孔时的实际进给长度：
加工长度
=30mm，刀具切入长度
=6.4mm，刀具超出长度
=1.5mm
2）锪孔
孔径D=22mm，查《实用机械加工工艺手册》，P1272，选用高速钢锪钻，从表中可以选择切削速度v=8m/min，进给量f=0.1mm/r，按照公式：
，
查《金属机械加工工艺人员手册》，P1129，肯定在锪孔时的实际进给长度：
加工长度L=2mm，刀具切入长度
=1.5mm，刀具超出长度
=0mm
3）攻螺纹
公称直径D=14mm，查《金属机械加工工艺人员手册》，P=1146，选用高速钢机用丝锥，从表中可以选择切削速度v=12.6m/min，进给量f=p=1.5mm/r（p为螺距），并加机油润滑，按照公式：
，
查《金属机械加工工艺人员手册》，P1142，肯定在攻螺纹时的实际进给长度：
加工长度L=13mm，刀具切入长度
=2p=2×=3mm，刀具超出长度
==×=3.75mm
i=1，n=250r/min.
（2）单件时间定额：
Tm=Tm1+Tm2+Tm3
=++
=
查手册，可以取得以下计算公式：
Ta==min
所以：
T定额=Tm+Ta+Ts+Tr+Tz=++++=
Td1——单件时间定额
Tm——大体时间
Ta——辅助时间
Tr——休息与生理需要
Ts——布置工作地的时间
Te——准备与终结时间
3钻径向孔夹具设计
设计夹具目的
机床夹具是在切削加工中，用以准确的肯定工件位置，并将其牢固的加紧的工艺装备。
它靠得住的保证工件的加工精度，提高加工效率，减轻劳动强度。
充分发挥机床的工艺性能。
为了提高生产率，油缸体加工，需要采用通用可调夹具来知足生产率及合理的经济要求，减轻工人劳动强度。
由于径向孔加工比其它表面要复杂的多，加工环境条件差，麻花钻尺寸受被加工孔的限制，致使麻花钻细长而刚性差，以至于影响孔的加工精度。
若是采用划线找正的方式加工有必然位置精度的孔时，不仅生产效率低，而且加工质量也不高。
有必要采用钻模夹具。
设计该钻模夹具，有利于保证加工精度，提高生产率，保证定位准确，保证夹紧靠得住，并尽可能使夹具结构简单合理，降低本钱。
钻径向孔设计方案的选择和肯定
3.2.1定位方案、误差及定位元件的选择
1）定位方案
工件在机床上相对刀具占有正确的加工位置，这就是定位。
工件在夹具中定位的目的，就是要使同一批工件在夹具中占有必然正确的加工位置。
2）定位元件
该方案是以油缸体外圆柱面和端面作为定位面，而之外圆表面支撑定位常常利用的定位元件是V型块，选用90
V型块作为定位元件进行定位，特点是对中性好，限制了除轴向的移动和绕轴向的转动外的四个自由度，而以端面支撑定位常常利用的定位元件是支撑钉板的可调支撑钉，支撑钉板限制轴向移动的作用，它限制一个自由度，因此，共限制了五个自由度，属不完全定位，能知足加工需求。
这样就肯定了工件与刀具的相对位置。
3）定位误差计算
工件外圆的尺寸公差
=0.019mm，所加工的尺寸公差为0.4mm，
则定位误差为：
定位误差
工件外圆尺寸公差
V型块的夹角，选
定位误差是和夹具有关的误差，一般约占整个加工误差的1／6，而夹具的误差值为该零件尺寸公差值的1／3～1／5。
则定位误差0.05mm小于工件所加工的尺寸公差0.4mm的1/3，因此工件的定位误差能知足实用要求。
3.2.2加紧装置的选择及夹紧力的布置
夹紧装置选择的是不是合理，对于确保加工质量和提高生产率有很大的关系，一般来讲在不破坏定位精度，保证加工质量前提下，应尽可能使夹紧装置的夹紧位置准确，安全靠得住，操作方便省力，夹紧变形小，结构简单，制造容易。
钻削的切削力产生的翻转扭矩不很大，因此，手动夹紧已经可以知足。
设计和选用夹紧装置的核心问题是如何正确地施加夹紧力即适当布置夹紧力。
夹紧力应保证定位准确靠得住，而不能破坏原定位，考虑到中批生产，夹紧力方向应便于工人操作。
因此，将活动手柄压紧螺钉设计在顶面，减轻劳动强度，便于操作，在有杠杆压板压在外圆柱面上，与压板座相对应产生夹紧力。
活动手柄压紧螺钉与杠杆压板形成螺旋压板夹紧机构。
由于被夹紧表面有高度尺寸的误差，压板的位置不可能维持水平，所以杠杆压板与压板座之间用圆柱销连接，借助圆柱销与压板座上内圆孔面的彼此滑动，可减小因夹紧力过大而压坏工件表面。
3.2.3肯定刀具的导引方式
钻模中的导引元件，选用快换式钻套，这是因为加工零件时，需要钻孔、锪孔、攻螺纹，频繁的改换刀具及钻套，而且在制定工艺规程中，采用的钻削加工速度也不高。
若是用固定式钻套，则不能知足上述要求。
麻花钻是依托钻套和可调钻模板来引导和支撑的。
钻套结构对于被钻孔的几何形状，尺寸精度和表面粗糙度有很大的影响。
因此钻套的设计是钻模设计中的重要环节之一。
钻套的布置形式是由钻孔的孔径D，和孔的长度L与孔径之比L/D所决定的，麻花钻的长度很长，为了避免麻花钻受切削力而折断，影响其强度，而且钻套已经肯定了麻花钻的位置，因此麻花钻与机床主轴之间不可用刚性连接，只能是浮动连接，以避免钻套中心与机床主轴不重合时发生孔径增大，钻套拉毛等现象。
为了知足装配要求和强度要求，在结构上设置了较大的安装基面和增强筋，详见夹具装配图。
钻套的内径是麻花钻的导引部份直径决定的，一般来讲，为使刀具从钻套内穿过，则其内径应大于刀具直径。
如钻M14×1.5mm径向孔时，麻花钻直径为
。
则其钻套内径应大于刀具直径，选钻套内径
与麻花钻的配合应为间隙配合。
间隙要适宜，太大，麻花钻导引不好影响加工精度；过小，麻花钻与钻套磨损严重，产生热量可能会使麻花钻与钻套咬死，这里取
。
钻套外径与衬套的配合，衬套与支架内径的配合应为过渡配合。
为避免个别出现过盈现象，装配时应采用修配法，一般配合取
。
钻套长度要选取适宜，太短导引不好，影响麻花钻回转精度，从而影响孔加工质量；太长不易散热，钻套磨损严重，影响加工精度。
一般对于快换式钻套，镗套高度一般取H=～×（h+L），d为麻花钻导引部份直径，L为钻孔深度，排削间隙h=～d，《机械制造技术基础课程设计指导教程》，P184。
本夹具是在油缸体上钻径向孔，且是通用可调夹具，.应用到了V型块、十字滑块、T型螺栓及可调钻模板，V型块的双侧面都开有T型槽，通过T型螺栓、十字滑块，使可调钻模板及压板座作上、下、左、右调节。
该夹具可加工必然尺寸范围内的各类轴类工件上多个径向孔。
3.2.4设计夹具体
夹具体应能保证夹具的整体刚度和强度，在此前提下，要尽可能减轻重量。
因此，夹具体大部份采用铸件，以便能按照需要铸出各类形状的筋条和边框、铣床、磨床等机床夹具一般是开式或半开式的，以便刀具通过。
而钻床夹具则常设计成框架势，以便钻套的配置。
为了提高夹具制造的工艺性，夹具体很少做成整体的，而是分成座底立柱，模板等零件，它们之间用螺钉和销钉进行联接定位。
（1）夹具轮廓（最大）尺寸，之所以需要标注轮廓尺寸，是因为它影响机床规格的肯定。
（2）配合尺寸及性质如定位元件与夹具体的配合，钻套与衬套、衬套与夹具体的配合等标注配合的意义在于给夹具零件设计者作出规定，并给总图的阅读提供方便。
有关配合的选取，通常可参照《机床夹具设计手册》进行。
（3）对于钻床夹具，由于径向孔加工刀具加工时只是沿径向进给就可完成，用导向元件（快换钻套）就可以够保证相对位置，因此在将夹具装在工件台上时，用导向元件直接对刀具进行定位，没必要再用连接元件定位了，所以，一般的钻床夹具没有连接元件。
本夹具是用V型块与夹具体连接，由于它是定位元件，位置精度要求高，装配时先将V型块对称中心的位置找正后拧紧四个内六角圆柱头
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