摘 要 本文是對支架零件的加工工藝規程進行設計，并針對其中某一道工序進行基于液壓的專用夾具設計，并進行了另一工序的普通夾具設計。支架零件作為叉架類零件，其主要加工表面是平面及孔。按照機械加工工藝要求，遵循先面后孔的原則，并將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證加工精度。基準選擇以支架大外圓端面作為粗基準，以支架大外圓端面與兩個工藝孔作為精基準，確定了其加工的工藝路線和加工中所需要的各種工藝參數。并按要求對其中一道工序進行了基于液壓夾緊的專用夾具設計，在設計中計算了此道工序所受的切削力及切削力矩 ，進而確定了液壓缸的負載，選定整個液壓系統的壓力，從而確定了液壓缸的各參數，繪制了液壓夾緊的專用夾具總圖。整個加工過程均選用萬能機床。 關鍵詞 支架 ； 加工工藝 ；液壓； 專用夾具 Abstract This article is carries on the design of the bracket components machine process, and the clamp designed based on the hydraulic pressure which aimed at some working process, and has carried on another working procedure ordinary jig design. The bracket components take the boom trestle class components, its main processing surface is the plane and the hole. According to the machine-finishing technological requirement, after following the first surface, the hole principle, and is clear about the hole and the plane processing divides the rough machining and the precision work stage guarantees the working accuracy. The datum choice takes the thick datum by the support big outer annulus end surface, takes the fine datum by the support big outer annulus end surface with two craft holes, had determined in its processings craft route and the processing needs each technological parameter. And according to request to a working procedure has carried on based on the hydraulic pressure clamp unit clamp design. Entire processing process chooses all-purpose machine tool. Key words: bracket； processing technic ；special fixture； hydraulic pressure 目 錄 摘 要 . I ABSTRACT . II 目 錄 . V 1 緒論 . 1 1.1 本課題的研究內容和意義 . 1 1.2 國內外的發展概況 . 1 1.3 本課題應達到的要求 . 2 2 支架零件的三維造型 . 3 3 零件的分析 . 10 3.1 零件的作用 . 10 3.2 零件的工藝分析 . 10 4 工藝規程設計 . 11 4.1 確定毛坯的制造形式 . 11 4.2 工藝過程設計所應采取的相應措施 . 11 4.3 定位基準面的選擇 . 11 4.3.1 粗基準的選擇 . 11 4.3.2 精基準的選擇 . 12 4.4 制定工藝路線 . 12 4.4.1 工藝路線方案一： . 12 4.4.2 工藝路線方案二： . 12 4.4.3 工藝方案的比較與分析 . 13 4.5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 . 13 4.6 確定切削用量及基本工時 . 15 4.6.1 工序三：銑 mm46 的端面，銑 mm34 的端面，銑 mm24 2 的端面。 . 16 4.6.2 工序四：鉆擴鉸精鉸 mm14 的孔。 . 18 4.6.3 工序五：鉆擴鉸精鉸的 mm22 孔。 . 20 4.6.4 工序六：鉆 mm6 孔，锪 mm6 孔，倒角 90 。 . 22 4.6.5 工序七：銑 mm54 端面。 . 23 4.6.6 工序八：粗鏜半精鏜精鏜 mm38 的孔。 . 23 5 基于液壓夾緊的專用夾具設計 . 26 5.1 設計主旨 . 26 5.2 夾具設計 . 26 5.2.1 定位基準的選擇 . 26 5.2.2 定位誤差分析 . 26 5.2.3 銑夾具設計的基本要求 . 27 5.3 液壓缸的設計計算 . 27 5.3.1 切削力及切削力矩的計算與分析 . 27 5.3.2 確 定系統的工作壓力 . 29 5.3.3 確定液壓缸的幾何參數 . 29 5.4 確定液壓泵規格和電動機功率及型號 . 31 5.4.1 確定 液壓泵規格 . 31 5.5 確定各類控制閥 . 32 5.6 管道通徑與材料及管接頭的選用 . 33 6 專用普通夾具設計 . 34 6.1 設計主旨 . 34 6.2 夾具設計 . 35 6.2.1 定位基準的選擇 . 35 6.2.2 切削力及夾緊力計算 . 35 6.2.3 鉆套、襯套、鉆模板設計 . 35 6.2.4 活動 V 形塊的設計 . 36 6.2.5 夾具體的設計 . 36 6.2.6 夾具精度分析 . 36 6.2.7 夾具設計及操作的簡要說明 . 36 7 結論與展望 . 37 7.1 結論 . 37 7.2 不足之處及未來展望 . 38 畢業設計小 結 . 38 致謝 . 40 參考文獻 . 41 1 緒論 1.1 本課題的研究內容 和 意義 機械的加工工藝及夾具設計是在完成大學的全部課程之后，進行的一次理論聯系實際的綜合運用，使我對專業知識、技能有 了進一步的提高，為以后從事專業技術的工作打下基礎。機械加工工藝是實現產品設計，保證產品質量、節約能源、降低成本的重要手段，合理的機械加工工藝過程是企業進行生產準備、計劃調度、加工操作、生產安全、技術檢測和健全勞動組織的重要依據，也是企業上品種、上質量、上水平，加速產品更新，提高經濟效益的技術保證。 合理的機械加工工藝文件不僅能提高一個企業的技術革新能力，而且可以較大程度地提高企業的利潤，因而合理地編制零件的加工工藝文件就顯得時常重要。機械加工工藝文件的合理性也會受到企業各方面因素的制約，比如企業的生產設備、 工人的技術水平及夾具的設計水平等，其中 比較 重要的是夾具的 設計 和 生產 。夾具是機械加工 系統的重要組成部分 ， 無 論是傳統 的 制造 ， 或 是現代制造系統 ， 夾具 設計 都 非常 重要。 優化 夾具設計可以使 產品勞動生產率 得到 提高， 降低生產成本 ，使 加工精度 得到 提高 和 保證 ， 同時 可以 拓寬機床的使用范圍， 而且 在保證精度的前提下 可 使產品效率 提高、 成本 降低。 在 企業信息化和 激烈 的 市場競爭 的要求 下，企業對 夾具的設計及制造要求 更高 。 所以對機械的加工工藝及夾具設計具有十分重要的意義。 因而不僅要合理結合企業的生產實際來進行零件加工工藝文件的編制，而且還要根 據零件的加工要求和先進的加工機床來設計先進高效的夾具。 該課題主要是為了培養學生開發、設計和創新機械產品的能力，要求學生能夠結合常規機床與零件加工工藝，針對實際使用過程中存在的金屬加工中所需要的三維造型、機床的驅動及工件夾緊問題，綜合所學的機械三維造型、機械理論設計與方法、機械加工工藝及裝備、液壓與氣動傳動等知識，對高效、快速夾緊裝置進行改進設計，從而實現金屬加工機床驅動與夾緊的半自動控制。 在設計 液壓 系統裝置時，在滿足產品工作要求的情況下，應盡可能多的采用標準件，提高其互換性要求，以減少產品的設計生產成本 。 1.2 國內外的發展概況 夾具從產生到現在，大約可以分為三個階段：第一個階段主要表現在夾具與人的結合上，這是夾具主要是作為人的單純的輔助工具，是加工過程加速和趨于完善；第二階段，夾具成為人與機床之間的橋梁，夾具的機能發生變化，它主要用于工件的定位和夾緊。人們越來越認識到，夾具與操作人員改進工作及機床性能的提高有著密切的關系，所以對夾具引起了重視 ； 第三階段表現為夾具與機床的結合，夾具作為機床的一部分，成為機械加工中不可缺少的工藝裝備。 在夾具設計過程中 ， 對于被加工零件的定位、夾緊等主要問題 ， 設計人員考慮的 一般都會 比較周全 ， 但夾具設計還 是 會遇到一些小 的 問題 ， 這些問題 要是 處理不好 ， 不僅 給夾具的使用造成 很 多不便 ， 還 會影響工件的加工精度。 由于現代加工的高速發展，對傳統的夾具提出了較高要求，如快速、高效、安全等?；谝簤簥A緊的專用夾具設計，必須計算加工工序所受的切削力及切削力矩，按照夾緊方式進行夾緊力的計算，進而可以確定液壓缸的負載，通過選定整個液壓系統的壓力，最終可以確定液壓缸的各參數。 隨著機械工業的迅速發展，對產品的品種和生產率提出了愈來愈高的要求，使多品種，中小批生產作為機械生產的主流，為了適應機械生產的這 種發展趨勢，必然對機床夾具提出更高的要求。 特別像后鋼板彈簧吊耳類不規則零件的加工還處于落后階段。在今后的發展過程中，應大力推廣使用組合夾具 、 半組合夾具 、 可調夾具，尤其是成組夾具。在機床技術向高速 、 高效 、 精密 、 復合 、 智能 、 環保方向發展的帶動下，夾具技術正朝著高精高效模塊組合通用經濟方向發展。 1.3 本課題應 達到的要求 通過實際調研和采集相應的設計數據、閱讀相關資料相結合，在對金屬切削加工、金屬切削機床、機械設計與理論及液壓與氣動傳動等相關知識充分掌握后，分析金屬切削加工過程中的機床工作臺驅動、工件夾緊等方面 的相關數據，結合液壓與氣動傳動的相關理論知識，完成 液壓 傳動方案分析及 液壓 原理圖的擬定，設計 液壓 專用夾具的驅動、夾緊裝置，并進行主要 液壓 元件的設計與選擇及傳動系統的驗算校核等，來達到產品的最優化設計。 針對實際使用過程中存在的金屬加工工藝文件編制、工件夾緊及工藝參數確定及計算問題，綜合所學的機械理論設計與方法、機械加工工藝文件編制及實施等方面的知識，設計出一套適合于實際的零件加工工藝路線，從而實現適合于現代加工制造業、夾緊裝置的優化設計。 2 支架零件的三維造型 打開 AutoCAD，單擊“視圖”工具欄上的主視圖標， 畫一條垂直的中心線，再畫六條與垂直相交的水平中心線 ,上下間距上邊為 45mm 下邊為 43mm。 如圖 2.1 所示： 由圖 2.1 所 確定 的 交點，以最下面第三個交點 作 為圓心 分別 作 54 、 38 的 同心 圓， 再將 所作 兩圓選中，并 進行 拉伸 ， 拉伸高度為 39mm。 其作圖過程如圖 2.2 所示， 拉伸結果如 圖 2.3 所示：（拉伸命令 ext） 。 選中 所做的兩個 柱體，單擊復制，以 端面圓心 為基點，移動 39mm。 分別 如圖 2.4、 2.5所示： 圖 2.2 拉伸 圖 2.3 拉伸實體 圖 2.5 復制實體 圖 2.4 復制 圖 2.1 中心線 再按圖 2.1 所 確定 的 交點，以最上邊第一個交點 作 為圓心 分別 作 34 、 22 的 同心 圓，再 將兩圓選中， 進行拉伸， 拉伸 高度為 72mm。 其 過程和結果 分別 如圖 2.6、 2.7 所示： 繼續按圖 2.1 所 確定 的 第一個交點為 圓心 分別 作 34 、 22 的同心 圓， 并 選中 所做的 兩圓， 反向 拉 伸 ，高度為 18mm。 其 結 果分別 如圖 2.8、 2.9 所示： 在剛剛拉伸的實體前 端 面 確定 為作圖面，并確定 圓心作 46 圓， 再 選中 46 的 圓， 進行 拉伸 ，高度為 18mm。 其作圖過程 結果 分別 如圖 2.10、 2.11 所示： 選中 剛剛拉伸的 46 柱體，單擊復制，以 外端面圓心 為基點，移動 18mm， 其作圖過程 結果分 別 如圖 2.12、 2.13 所示： 圖 2.6 拉伸 圖 2.7 拉伸實體 圖 2.8 拉伸 圖 2.9 拉伸實體 圖 2.10 拉伸 圖 2.11 拉伸實體 按圖 2.1 所 確定 交點，以中間的交點為圓心 作 16 的 圓， 再 選中 16 的 圓， 進行 拉伸 ，高度為 36mm。 其作圖過程 和結果 分別 如圖 2.14、 2.15 所示 。 以實體 46 圓 高度的對稱位置 作 為基面，畫 出 8846mm 長方形 的作為連接 肋板 的基面 ， 再 選中長方形進行 拉伸 ，高度為 6mm。 其作圖過程 與結果 分別 如圖 2.16、 2.17 所示： 選中 8846mm 長方體 ，單擊復 制，以圖 2.1 中最底下交點作為 基點，移動 6mm， 其過程 與結果 分別 如圖 2.18、 2.19 所示： 圖 2.12 復制 圖 2.13 復制實體 圖 2.15 拉伸實體 圖 2.14 拉伸 圖 2.16 拉伸 圖 2.17 拉伸實體 再以剛剛拉伸出的肋板背面作為基面，以中心線為中心 確定 8812mm 的長方形 作為另一 個 十字 肋板的 基面 ， 選中 此 長方形， 進行 拉伸 ，高度為 16mm， 其作圖過程 與結果 分別 如圖 2.20、 2.21 所示 。 接著 選中 剛拉伸出的 8812mm 長方體，單擊復制， 圖 2.1 中最底下 第三個 交點作為 基點 ， 向前 移動 16mm， 其作圖過程 與結果 分別 如圖 2.22、 2.23 所示 。 在以 圖 2.2中拉伸出的 54 的 圓柱實體作為基面，按坐標 確定圓心 分別 作 兩個 24 、 14的同心 圓， 并 將 此 兩圓選中， 進行 拉伸 ，其高度為 32mm。 作圖過程 與結果 如圖 2.24、 2.25所示 。 圖 2.18 復制 圖 2.19 復制實體 圖 2.20 拉伸 圖 2.21 拉伸實體 圖 2.23 復制實體 圖 2.22 復制 再按坐標 確定圓心作 6 的 圓， 選中 6 的 圓 進行 拉伸 ，高度為 23mm。 其作圖過程 與結果 分別 如圖 2.26、 2.27 所示 。 對拉抻好的實體進行孔的差集處理， 再 點合集，將所有外圓選中，然后右擊 ,再點差集，選中外圓，按 Enter 鍵 ， 在選中所要除去的部分，按 Enter 鍵 。 其作圖結果分別 如圖2.28 所示 。 對造型好的零件進行 倒角， 點 倒角， 選擇第一條直線 ，指定基面的倒角距離為 1，與其他基面的倒角距離為 1，選擇倒角的邊，按 Enter 鍵 。 結果 如圖 2.29 所示： 圖 2.24 拉伸 圖 2.25 拉伸實體 圖 2.26 拉伸 圖 2.27 拉伸實體 圖 2.28 合集 差集 確定位置，作一 45 直角三角形，單擊面域，選中三角形的三條邊，右 擊 確定 ；單擊旋轉，選中三角形， 右擊確定 ，選中圍繞旋轉的軸，按 Enter 鍵 ，旋轉角度 360 ，按 Enter鍵 。 作圖過程 與結果 分別 如圖 2.30、 2.31 所示： 點差集，選中外圓， 右擊確定 ， 在選中所要除去的部分，按 Enter 鍵 。如圖 2.32、 所示： 圖 2.29 倒角 圖 2.30 旋轉 圖 2.31 旋轉實體 圖 2.32 差集 進行 圓角 的處理 ，選中所要倒的角的邊，按 Enter 鍵 ，輸入半徑，按 Enter 鍵 ，再選中所要倒的角的邊，按 Enter 鍵 。如圖 2.33 所示： 支架的最終造型如圖 2.34 和 2.35 所示。 圖 2.33 倒角 圖 2.34 線框 圖 2.35 實體 3 零件的分析 3.1 零件的作用 課 題所給的零件屬于叉架類零件，叉架類零件在機器中一般都是 組成 傳力構件的， 在工作中也 是 大 部分 承受較大的沖擊載荷，受力情況比較復雜，由于這些零件在機器中 起 不同 作用，其 形狀 和 結構 有較大的差異，其共同點是： 不易定位 ， 外形復雜 ；大、小頭 是 由細長的桿身連接的，所以彎曲剛性差， 極 易變形。 支架零件圖如圖 3.1 所示。 3.2 零件的工藝分析 支架由零件圖可知共有兩個加工表面，他 們有一定的位置要求?，F分述如下： 1、 mm22 孔為中心的加工表面。 這一組加工表面包括： mm46 的端面和 mm34 的端面銑削，尺寸為 mm22 的孔，孔表面粗糙度要求為 mRa 6.1，尺寸為 mm6 孔，倒角 90 。其中，主要加工表面為 mm22 的孔。 2、兩個 mm14 的孔為加工中心的加工表面。 這一組加工表面包括： mm24 的兩個端面的銑削，尺寸為 mm14 二孔。其中主要加工表面為 mm14 二孔。 這兩組加工表面之間并沒有一定的位置要求，但對于這兩組加工表面而言，可以先加工其中一組表面，然后借助于專用夾具加工另一組表面，這樣就可以很好的進行加工。 圖 3.1 支 架零件圖 ?38 4 工藝規程設計 4.1 確定毛 坯的制造形式 根據零件的功用分析，可以確定零件的材料為 HT200?？紤]到零件在運行過程中所受沖擊不大，零件結構比較簡單，生產類型為大批量生產，故采用鑄造毛坯。 考慮到零件在工作過程中有沖擊載荷，并為了改善零件的切削加工性，故零件毛坯熱處理采用正火。 4.2 工藝過程設計所應采取的相應措施 由以上分析可知。該零件的主要加工表面是平面及孔系。一般來說，保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。因此，對于該零件來說，加工過程中的主要問題是保證平面的尺寸精度以及孔的尺寸精度及位置精度，處理好孔和平面之間的相互關 系。 該類零件的加工應遵循先面后孔的原則：即先加工零件的基準平面，以基準平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。換擋撥叉的加工自然應遵循這個原則。這是因為平面的面積大，用平面定位可以確保定位可靠夾緊牢固，因而容易保證孔的加工精度。其次，先加工平面可以先切去鑄件表面的凹凸不平。為提高孔的加工精度創造條件，便于對刀及調整，也有利于保護刀具。 換擋撥叉零件的加工工藝應遵循粗精加工分開的原則，將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證孔系加工精度。 4.3 定位基準面的選擇 定位基準的選擇是工藝規程設計中的重 要工作之一。定位基準選擇得正確、合理，可以保證零件的加工質量，提升生產率。否則，就會使加工工藝過程問題百出，嚴重的還會造成零件大批報廢，使生產無法進行。 4.3.1 粗基準的選擇 粗基準選擇應當滿足以下要求： （ 1） 粗基準的選擇應以加工表面為粗基準。目的是為了保證加工面與不加工面的相互位置關系精度。如果工件上表面上有好幾個不需加工的表面，則應選擇其中與加工表面的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準。以求壁厚均勻、外形對稱、少裝夾等。 （ 2） 選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準。例如：機床床身導軌面是 其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時選擇導軌面作為粗基準，加工床身的底面，再以底面作為精基準加工導軌面。這樣就能保證均勻地去掉較少的余量，使表層保留而細致的組織，以增加