柴油机汽缸套工艺规程设计及精镗内孔夹具设计.doc

柴油机汽缸套工艺规程设计及精镗内孔夹具设计
1 绪 论

机械加工工艺过程是机械生产过程的一部分，是直接生产过程。它-------是用金属切削刀具或者磨料工具加工零件，使零件达成规定的形状、尺寸和表面粗糙度。
一个零件往往有多个面要加工，假如没有合理的工艺规程和专用夹具加工，通常要一个面一个面的加工，生产效率低，同时，各加工孔的形状和位置公差以及尺寸精度都难以保证，工人劳动强度大，特别是大批大批量生产的工艺，更是大大地增长了生产周期，并且成本也很高。在编制工艺规程的时候要在保证质量的前提下，尽也许的减少成本。因此，好的工艺规程应当是质量、生产率和经济性的统一表现。
为了克服多面零件加工效率低不利的一面，行之有效的方案就是设计合理的工艺规程和专用夹具。

2 零件的分析

2.1 零件简介
题目所给的是柴油机汽缸套。汽缸套是柴油机重要零件。它与汽缸盖以及活塞形成气体压缩、燃烧和膨胀的空间，以实现柴油机工作循环过程。汽缸套的内圆面是它的工作表面，是汽缸套的重点表面，汽缸套是一种薄壁零件，容易因夹紧力和切削力而变形，因而保证其形状精度比较困难。
汽缸套的磨损涉及正常磨损、腐蚀磨损、磨料磨损和熔着磨损。为了提高汽缸套的耐磨性，进一步改善材料尚有很大的潜力。
对气缸和缸套表面进行高周波表面淬火，可使它的耐磨料磨损性能比不淬硬的铸铁提高1~2倍，但淬硬时缸套易变形、裂纹，镗钢困难，加工成本高。
气缸表面镀铬可以使耐磨材料磨损性能大为提高，但其工艺复杂，成本很高。
汽缸套分两种，干式汽缸套和湿式汽缸套
2.2 零件的工艺分析
零件的材料为38CrMoAlA，38CrMoAlA是一种专用氮化钢，经氮化解决处硬度相称高，硬度在HV800以上, 硬度、耐磨性比45号钢要好，但价格也比45号钢高。以下是汽缸套零件图的分析。
1 小端面直径115mm
2 大端面直径135mm
3 内孔直径 圆柱度规定0.03
由以上分析可知，可先粗车内孔，然后以此为粗基准进行加工，并且保证位置精度。由于此缸套零件没有复杂的加工曲面，所以上述的技术规定采用常规加工工艺均可保证。

3 拟定毛坯

3.1 拟定毛坯种类
由于汽缸套结构简朴，可以使用管材作为毛坯，材料为38CrMoAlA合金结构钢。汽缸套在柴油机中所受冲击较大，零件机械性能规定较高，生产类型为大批量生产。
3.2 选取毛坯
按经验选取管材，Φ152mm，壁厚38mm，长度为217mm
3.3 有多次加工表面的加工余量
用材料去除法制造机器零件时，一般都要从毛坯切除一层层材料之后最后才干得到符合图纸规定规定的零件。毛坯上留作加工用的材料层，称为加工余量。加工余量又有总余量和工序余量之分。某一表面毛坯尺寸与零件设计尺寸之差称为总余量，以t表达。该表面加工相邻两工序尺寸之差称为工序余量t1,总余量t与工序余量t1的关系可用下式表达。

式中：n—某一表面所经历的工序数。 
单边余量与双边余量 
被包容面加工工序余量及公差 
工序余量有单边余量和双边余量之分。对于非对称表面，其加工余量用单边余量zb表达： 
zb＝la-lb 
式中：zb—本工序的工序余量； lb—本工序的基本尺寸； la—上工序的基本尺寸。 
对于外圆与内圆这样的对称表面，其加工余量用双边余量2zb表达， 
对于外圆表面有：2zb＝da-db；对于内圆表面有：2zb＝db－da 
由于工序尺寸有偏差，故各工序实际切除的余量值式变化的，因此工序余量有公称余量（简称余量）、最大余量zmax、最小余量zmin之分，对于上图所示被包容面加工情况，本工序加工的公称余量：zb＝la-lb 
公称余量的变动范围：tz＝zmax—zmin＝tb＋ta 
式中：tb—本工序工序尺寸公差； ta—上工序工序尺寸公差。 
工序尺寸公差一般按“入体原则”标注。对被包容尺寸(轴径)，上偏差为0，其最大尺寸就是基本尺寸；对包容尺寸（孔径、键槽）、下偏差为0，其最小尺寸就是基本尺寸。

4 工艺规程设计

4.1 定位基准的选择
在制定工艺过程时，选择定位基准的重要目的是为了保证加工表面的位置精度。因此选择定位基准的总原则应当是从有较高位置精度规定的表面中进行选择。定位基准的选择涉及粗基准和精基准的选择。
4.1.1 粗基准的选择
1.选择不加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的互相位置关系精度。假如工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的互相位置精度规定较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。
2.选择加工余量规定均匀的重要表面作为粗基准。例如：机床床身导轨面是其余量规定均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保存而细致的组织，以增长耐磨性。
3.应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。
4.应尽也许选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。
5.粗基准应避免反复使用，由于粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。
4.1.2 精基准的选择
选择精基准的原则时，考虑的重点是有助于保证工件的加工精度并使装夹准确、牢固、方便。
精基准选择的原则是：
基准重合原则。即尽也许选择设计基准作为定位基准。这样可以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。
基准统一原则。应尽也许选用统一的定位基准。基准的统一有助于保证各表面间的位置精度，避免基准转换所带来的误差，并且各工序所采用的夹具比较统一，从而可减少夹具设计和制造工作。例如：轴类零件常用顶针孔作为定位基准。车削、磨削都以顶针孔定位，这样不仅在一次装夹中能加工大多书表面，并且保证了各外圆表面的同轴度及端面与轴心线的垂直度。
互为基准的原则。选择精基准时，有时两个被加工面，可以互为基准反复加工。例如：对淬火后的齿轮磨齿，是以齿面为基准磨内孔，再以孔为基准磨齿面，这样能保证齿面余量均匀。
自为基准原则。有些精加工或光整加工工序规定余量小而均匀，可以选择加工表面自身为基准。例如：磨削机床导轨面时，是以导轨面找正定位的。此外，像拉孔在无心磨床上磨外圆等，都是自为基准的例子。
此外，还应选择工件上精度高。尺寸较大的表面为精基准，以保证定位稳固可靠。并考虑工件装夹和加工方便、夹具设计简朴等。
4.2 表面加工方法的选择
选择加工方法时，一方面根据零件重要表面的技术规定和工厂具体条件，先选定它的最终工序方法，然后再逐个选定该表面各有关前导工序的加工方法。同一种表面可以选用各种不同的加工方法加工，但每种加工方法所能获得的加工质量、加工时间和所花费的费用却是各不相同的，工程技术人员的任务，就是要根据具体加工条件(生产类型、设备状况、工人的技术水平等)选用最适当的加工方法，加工出合乎图纸规定的机器零件。具有一定技术规定的加工表面，一般都是只通过一次加工就能达成图纸规定的，对于精密零件的重要表面，往往要通过多次加工才干逐步达成加工质量规定。例如，加工一个精度等级为IT7的螺纹孔，其最终工序选用丝锥攻丝，则其前导工序可分别选为钻孔，扩孔，铰孔。重要表面的加工方案和加工工序选定之后，再选定次要表面的加工方案和加工工序。
4.2.1 加工阶段的划分
将零件的加工过程划分为加工阶段的重要目的是： 
1 保证零件加工质量； 
2 有助于及早发现毛坯缺陷并得到及时解决； 
3 有助于合理运用机床设备。
此外，将工件加工划分为几个阶段，尚有助于保护精加工过的表面少受磕碰损坏。
以下是具体的加工阶段
1 粗加工阶段
粗加工的目的是切去绝大部分多余的金属，为以后的精加工发明较好的条件，并为半精加工，精加工提供定位基准，粗加工时能及早发现毛坯的缺陷，予以报废或修补，以免浪费工时。
2 半精加工阶段
半精加工阶段是完毕一些次要面的加工并为重要表面的精加工做好准备，保证合适的加工余量。半精加工的公差等级为IT9~IT10。表面粗糙度为Ra10~1.25μm
3 精加工阶段
精加工阶段切除剩余的少量加工余量,重要目的是保证零件的形状位置几精度,尺寸精度及表面粗糙度,使各重要表面达成图纸规定.此外精加工工序安排在最后,可防止或减少工件精加工表面损伤.
4 光整加工阶段
对某些规定特别高的需进行光整加工，重要用于改善表面质量，对尺度精度改善很少。一般不能纠正各表面互相位置误差，其精度等级一般为IT5~IT6,表面粗糙度为Ra1.25~0.32μm。
4.2.2 工序的集中与分散
制订工艺路线时，应考虑工序的数目，采用工序集中或工序分散是其两个不同的原则。所谓工序集中，就是以较少的工序完毕零件的加工，反之为工序分散。
1 工序集中的特点
工序数目少，工件装，夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数和生产面积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的互相位置精度。使用设备少，大量生产可采用高效率的专用机床，以提高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修费事，生产准备工作量大。
2 工序分散的特点
工序内容简朴，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简朴的机床工艺装备。生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术规定水平不高。但需要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。
工序集中与工序分散各有特点，必须根据生产类型。加工规定和工厂的具体情况进行综合分析决定采用那一种原则。
一般情况下，单件小批生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中。但由于不采用专用设备，工序集中程序受到限制。结构简朴的专用机床和工夹具组织流水线生产。
由于近代计算机控制机床及加工中心的出现，使得工序集中的优点更为突出，即使在单件小批生产中仍可将工序集中而不致花费过多的生产准备工作量，从而可取的良好的经济效果。
4.2.3 加工顺序的安排
先加工定位基准面，再加工其它表面 
先加工重要表面，后加工次要表面 
先安排粗加工工序，后安排精加工工序 
先加工平面，后加工孔 
热解决工序及表面解决工序的安排：
为改善工件材料切削性能安排的热解决工序，例如，退火、正火、调质等，应在切削加工之前进行。 
为消除工件内应力安排的热解决工序，例如，人工时效、退火等，最佳安排在粗加工阶段之后进行。为了减少运送工作量，对于加工精度规定不高的工件也可安排在粗加工之前进行。对于机床床身、立柱等结构较为复杂的铸件，在粗加工前后都要进行时效解决(人工时效或自然时效)，使材料组织稳定，日后不再有较大的变形产生。为提高工件表面耐磨性、耐蚀性安排的热解决工序以及以装饰为目的而安排的热解决工序，例如镀铬、镀锌、发兰等，一般都安排在工艺过程最后阶段进行。 
其它工序的安排 为保证零件制造质量，防止产生废品，需在下列场合安排检查工序：1)粗加工所有结束之后；2)送往外车间加工的前后；3)工时较长和重要工序的前后；4)最终加工之后。
除了安排几何尺寸检查工序之外，有的零件还要安排探伤、密封、称重、平衡等检查工序。 零件表层或内腔的毛刺对机器装配质量影响甚大，切削加工之后，应安排去毛刺工序。零件在进入装配之前，一般都应安排清洗工序。工件内孔、箱体内腔易存留切屑，研磨、珩磨等光整加工工序之后，微小磨粒易附着在工件表面上，要注意清洗。在用磁力夹紧工件的工序之后，要安排去磁工序，不让带有剩磁的工件进入装配线。
4.3 机床设备及工艺装备的选择
所选机床设备的尺寸规格应与工件的形体尺寸相适应，精度等级应与本工序加工规定相适应，电机功率应与本工序加工所需功率相适应，机床设备的自动化限度和生产效率应与工件生产类型相适应。工艺装备的选择将直接影响工件的加工精度、生产效率和制导致本，应根据不同情况适当选择。在中小批生产条件下，应一方面考虑选用通用工艺装备(涉及夹具、刀具、量具和辅具)；在大批大量生产中，可根据加工规定设计制造专用工艺装备。机床设备和工艺装备的选择不仅要考虑设备投资的当前效益，还要考虑产品改型及转产的也许性，应使其具有足够的柔性。
4.3.1 汽缸套加工机床
1 机床简介
T716立式金刚镗床的性能，规格，参数。
主轴直径 75毫米
110毫米
镗孔直径及镗孔深度
使用 75毫米主轴镗孔
最小镗孔直径 76毫米
最大镗孔深度 250毫米
最大镗孔直径 115毫米
最大镗孔深度 325毫米

使用直径110毫米主轴镗孔
最小镗孔直径 115毫米
最大镗孔深度 340毫米
最大镗孔直径 165毫米
最大镗孔深度 410毫米
注：订购直径45毫米之主轴
最小镗孔直径 57毫米
最大镗孔深度 167毫米
主轴最大移动量 550毫米
手轮一转最大移动量 6毫米
主轴中心至滑架直立面距离 310毫米 主轴中心至立架导轨面距离 360毫米
手动及快速时，主轴端面至工作台面距离
最大 30毫米
最小 580毫米
工作台工作面尺寸 （长*宽） 1200毫米*500毫米
工作台丁形槽数 3
工作台纵向最大移动量 700毫米
手轮每转工作台纵向移动量 6毫米
主轴转速级数 6种
主轴转数 475 600 转每分
主轴每转进给级数 4种
轴每转进给量 0.05 0.08 0.125 0.2毫米
主轴快速行程速度 3.8至4米每分
机动进给量最大允许进给抗力 200公斤
主传动电动机
型 号 J042-4T2
功 率 2.8千瓦
转 速 1430转每分
电 压 220-380伏
快速移动电动机
型 号 J032-4T2型
功 率 1千瓦
转 速 1420转每分
电 压 220-380伏
机床外形尺寸（长*宽*高） 1712×1845×2225 毫米
机床重量 2500公斤
2 机床的重要用途
本机床重要用于镗制汽车汽缸孔，装置夹具附件后，可以镗制柴油机汽缸套筒等。
使用的刀具重要以硬质合金或金刚石到头为主。
3 本机床的部件介绍
1 立架 立架为一箱形。固定在基座上，前有二导轨，滑架与主轴籍丝杆，螺母沿此导轨上下移动。立架顶部装有快速移动电动机，使用齿轮与丝杆连接，开动后，可使主轴与滑架作快速移动，立架后上部装有平衡主轴及滑架之重锤。
立架下有一部电气箱，电气设备即装在箱内。
立架中部装有能使滑架与主轴上下之手摇移动机构及能是滑架与主轴手动，激动及快速移动的变换机构。
2 滑架 滑架是使主轴自变速箱活的回转运动及使主轴上下移动的部件
滑架顶部装有一对三角皮带轮及调整皮带用的张紧机构，通过主轴端部之离合器即能使主轴回转，离合器由单独手柄操纵，手柄向下即接通离合器，向上脱开。
3 变速箱 变速箱装在立架底部的基座上，通过一系列的传动付，使主轴获得各种转动及进给量。
4 主轴 主轴固定在滑架上，通过主轴端部的离合器传动由两个高精度的单列向心推力球轴承支撑，通过其内部的弹簧能自动消除轴承的间隙，使机床能长期保证使用精度。
5 工作台组 工作台组由工作台及台座组成，固定在立架前基座上，工作台通过手轮，斜齿轮，丝杆，螺母能沿着台座的导轨作纵向移动。
2.1.4 机床的吊运，安装与开车前的注忌事项
机床在运送时，应保持直立状态，运送途中及移动时，不许有冲击震动等现象。
机床开箱的顺序：（1）拆卸上护木板 （2）拆卸侧护木板 （3）装在基础之前卸下底板。
用吊车搬运时，机床与绳索间应垫以毡布衬木，以免擦伤机床之外表面。机床可垫入滚木托想基地，堆在拖动中不可使机床过度摆动。所有涂过防锈油脂之机床加工表面，应用汽油，煤油或其他溶剂清洗，不可用砂布或刮刀刮。
基础高度为700-1200毫米，具体尺寸由土壤承压能力决定，机床如置于一般混凝土上，混凝土的厚度不小于400毫米。
在安装机床之前，做机床的基础时，应按本机床使用说明书中机床的地基图，图中所示之地脚螺钉位置处作出四个100毫米×100毫米之方孔。机床移至基础上以后，用斜铁或调整铁垫平机床，将地脚螺钉放入方孔并套在机床基础的螺孔上，旋上螺母，然后在方孔中填充水泥，硬化后再旋紧螺母并调整机床，使机床的工作台面在纵横方向的水平允差不大于0.02：1000，并校正立架导轨与工作台面的垂直度。
卡车前应按照机床的润滑规定加油并作全面检查。
检查滑架顶部三角皮带传动处之惰轮是否张紧。
开始使用机床以前，要进行空运转试车，并检查接地是否妥当。
机床开动时，不可变换手柄位置。
4.4 制定工艺路线及数据量计算
根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术规定，以及加工方法所能达成的经济精度，在生产大纲已拟定的情况下,可以考虑采用万能型机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。
可参考加工方案
Φ95mm孔 粗车→半精镗→精镗
Φ135mm外圆 粗车→半精车
Φ123mm外圆 粗车→半精车
Φ113mm外圆 粗车→半精车
Φ116mm外圆 粗车→半精车
Φ118mm外圆 粗车→半精车→磨
Φ112mm外圆 粗车→半精车
Φ115mm外圆 粗车→半精车

采用加工汽缸套工艺路线如下
工序0 备料
工序1 粗车外圆Φ152mm至Φ140mm
工序2 粗车一端面，掉头装夹，粗车另一端面
工序3 半精车一端面，掉头装夹，半精车另一端面
工序4 粗车内孔Φ76mm至Φ85m
工序5 粗车外圆至Φ136mm
工序6 粗车内孔至Φ91.5mm
工序7 半精车外圆至Φ135mm
工序8 车Φ113mm外圆
工序9 半精镗内孔
工序10 精镗内孔
工序11车内圆倒角
工序12 车Φ116mm外圆
工序13 车Φ118mm外圆
工序14 车Φ112mm外圆
工序15 车Φ115mm外圆
工序16 精车外形
工序17 镀铬
工序18 车槽
工序19 磨Φ118mm面
工序20 渗氮
工序21 磁粉检测并清洗
工序22 检查
4.4.1 重点加工表面数据计算
工序1 粗车外圆Φ152至Φ140
（1） 加工条件
工件材料：合金结构钢
机床：C620-1卧式车床
刀具：根据《金属加工工艺及工装设计》表4-53选择刀片材料YG6，刀杆尺寸16X25mm
Kr=90°γo=20°
（2）计算切削用量
拟定背吃刀量：由上可知单边余量为Z=6mm，可一次切除，ap=6mm
拟定进给量f： 根据《新编机械工程技术手册》表9-55 当刀杆尺寸为16X25mm时取f=0.6mm/r
计算切削速度：按《切削手册》表1.27，切削速度计算公式为（寿命选T =60min）

其中，Cv=242，Xv=0.15，Yv=0.35，m=0.2。修正系数Kv见《切削手册》
Kmv=1.44，Ksv=0.8，Kkv=1.04，Kkrv=0.81，KBv=0.97
所以

拟定机床主轴转速：

与192.33r/min相近的机床转速为200r/min
则实际切削速度为：

计算切削工时

式中L=217,L1=4,L2=0,所以

工序2 粗车一端面，掉头装夹，粗车另一端面
加工条件
工件材料：合金结构钢
机床：C620-1卧式车床
刀具：根据《金属加工工艺及工装设计》表4-53选择刀片材料YG6，刀杆尺寸16X25mm
工序3 半精车一端面，掉头装夹，半精车另一端面
机床：C620-1卧式车床
刀具：根据《金属加工工艺及工装设计》表4-53选择刀片材料YG6，刀杆尺寸16X25mm
工序4 粗车内孔Φ76至Φ85
（1）加工条件
工件材料：合金结构钢
机床：C620-1卧式车床
刀具：根据《金属加工工艺及工装设计》表4-53选择刀片材料YG6，刀杆尺寸16X25mm
Kr=90°γo=20°
（2） 拟定切削用量
拟定背吃刀量：由上可知单边余量为Z=4.5mm，可一次切除，ap=4.5mm
拟定进给量f： 根据《新编机械工程技术手册》表9-55 当刀杆尺寸为16X25mm时取f=0.5mm/r
计算切削速度：按《切削手册》表1.27，切削速度计算公式为（寿命选T =60min）

其中，Cv=242，Xv=0.15，Yv=0.35，m=0.2。修正系数Kv见《切削手册》
Kmv=1.44，Ksv=0.8，Kkv=1.04，Kkrv=0.81，KBv=0.97
所以

拟定主轴转速

按机床选取n=500r/min
则实际的切削速度为

工序5 粗车外圆至Φ136
机床：C620-1卧式车床
刀具：根据《金属加工工艺及工装设计》表4-53选择刀片材料YG6，刀杆尺寸16X25mm
工序6粗车内孔至Φ92
机床：C620-1卧式车床
刀具：根据《金属加工工艺及工装设计》表4-53选择刀片材料YG6，刀杆尺寸16X25mm
工序7半精车外圆至Φ135
（1）加工条件
工件材料：合金结构钢
机床：C620-1卧式车床
刀具：根据《金属加工工艺及工装设计》表4-53选择刀片材料YG6，刀杆尺寸16X25mm
Kr=90°γo=20
（2）计算切削用量
拟定背吃刀量：单边余量Z=0.5mm，可一次切除ap=0.5mm
拟定进给量f：根据《新编机械工程技术手册》表9-55 当刀杆尺寸为16X25mm时取f=0.6mm/r
计算切削速度：按《切削手册》表1.27，切削速度计算公式为（寿命选T =60min）

其中，Cv=242，Xv=0.15，Yv=0.35，m=0.2。修正系数Kv见《切削手册》
Kmv=1.44，Ksv=0.8，Kkv=1.04，Kkrv=0.81，KBv=0.97
所以

拟定主轴转速

按机床选择n=400r/min
则实际切削速度

计算切削工时

式中L=213,L1=4,L2=0,所以

工序8车Φ113mm外圆
机床：C620-1卧式车床
刀具：根据《金属加工工艺及工装设计》表4-53选择刀片材料YG6，刀杆尺寸16X25mm
工序9 半精镗内孔
机床选择：T716立式镗床
刀具选择：粗铰刀 YG6
根据《金属加工工艺及工装设计》表4-27，镗孔余量为1.5~2.0mm，取Z=1.5mm
故ap=1.5mm
根据《新编机械工程技术手册》表9-70可知，v=80~120m/min,f=3~5mm/r
取v=80m/min,
取进给量f=4mm/r
则主轴转速为

工序10 精镗内孔
机床选择：T716立式镗床
刀具选择：精铰刀 YG6
根据上步工序，可知余量为Z=0.5/2=0.25mm，故ap=0.25
根据《新编机械工程技术手册》表9-70可知，v=50~100m/min,，f=2~5mm/r
取v=50m/min
进给量f=3mm/r
则主轴转速为

圆周力

轴向切削力

所需功率

Pm<2.8KW,故机床功率足够
工序11车内圆倒角
机床：C620-1卧式车床
刀具：根据《金属加工工艺及工装设计》表4-53选择刀片材料YG6，刀杆尺寸16X25mm
工序12 车Φ116mm外圆
机床：C620-1卧式车床
刀具：根据《金属加工工艺及工装设计》表4-53选择刀片材料YG6，刀杆尺寸16X25mm
工序13 车Φ118mm外圆
机床：C620-1卧式车床
刀具：根据《金属加工工艺及工装设计》表4-53选择刀片材料YG6，刀杆尺寸16X25mm

工序14 车Φ112mm外圆
机床：C620-1卧式车床
刀具：根据《金属加工工艺及工装设计》表4-53选择刀片材料YG6，刀杆尺寸16X25mm
工序15 车Φ115mm外圆
机床：C620-1卧式车床
刀具：根据《金属加工工艺及工装设计》表4-53选择刀片材料YG6，刀杆尺寸16X25mm
工序16 精车外形
机床：C620-1卧式车床
刀具：根据《金属加工工艺及工装设计》表4-53选择刀片材料YG6，刀杆尺寸16X25mm
工序17 镀铬
厚度0.03~0.04
工序18 车槽
机床：C620-1卧式车床
刀具：根据《金属加工工艺及工装设计》表4-53选择刀片材料YG6，刀杆尺寸16X25mm
工序19 磨Φ118mm面
机床：端面磨床
工序20 渗氮
渗氮表面硬度≥750HV
工序21 磁粉检测并清洗
机床：磁力探伤机
工序22 检查

5 夹具设计
5.1 夹具概述
夹具是机床的重要组成部件，是根据机床的工艺和结构方案的具体规定而设计的。它是用于实现被加工零件的准拟定位，夹压，刀具的导向，以及装卸工件时限位等等作用的。
机床夹具很一般夹具所起的作用看起来仿佛很接近，但其结构和设计规定却有着很显著的甚至是主线的区别。组合机床夹具的结构和性能，对加工零件工艺规程配置方案的选择，有很大的影响。下面介绍一下夹具的一些重要特点。
一般的夹具是作为机床的辅助机构设计的，而夹具是机床的重要组成部分，其设计工作是整个机床设计的重要部分之一。
夹具和加工零件工艺规程有极其密切的联系：如回转或移动工作台，回转鼓轮，主轴箱，刀具和辅具，钻模板和托架，以及支承部件等等。对的地解决它们之间的关系，是保证组合机床的工作可靠和使用性能良好的重要条件之一。并且夹具的结构也要按这些部件的具体规定来拟定。如在液压驱动的立式回转工作台机床上的夹具，其夹压系统就可采用液压作为动力；而在卧式鼓轮机床上的夹具，则多采用电气—机械的夹紧方法。
由于组合机床经常是多、多面和多工序同时加工，会产生很大的切削力和振动。因此组合机床夹具必须具有很好的刚性和足够的夹压力，以保证在整个加工过程中工件不产生任何位移。同时，也不应使工件产生不允许的变形。
机床夹具设计基本规定如下
（1）保证工件的加工精度
夹具采用合理的定位、夹紧方案，选择合适的定位、夹紧元件，拟定合适的尺寸、形位公差，保证工件的加工精度规定
（2）提高劳动生产率
夹具设计合理，能缩短辅助时间，提高生产率。
（3）良好的加工使用性能
夹具结构简朴、合理，便于加工、装配、检查、维修，使用简便、安全、
可靠，减轻劳动强度
（1）经济性好
夹具元件标准化限度高，成本低廉，根据生产批量设计不同复杂限度的夹具
提高生产中的经济效益。
组合机床夹具是保证加工精度（尺寸精度、几何精度和位置精度等）的关键部件，其实设计、制造和调整都必须有严格的规定，使其能持久地保持精度。
组合机床夹具应便于实现定位和夹压的自动化，并有动作完毕的检
查信号；保证切屑从加工空间自动排除；便于观测和检查，以及在不从机床上拆下夹具的情况下，可以更换易损件和维护调整。
组合机床夹具是组合机床的组成部件，其设计应按如下的程序进行：
（1）认真研究分析所要设计夹具的原始数据和规定
由于在拟订组合机床的工艺和结构方案时，对夹具的结构型式和重要性能已提出了原则规定。
（2）拟订夹具结构方案和进行必要的计算 根据机床总体设计中拟定的工件
定位基面、夹压位置、加工方法和刀具导向方式等，制定夹具的总体方案。
（3）组合机床夹具设计的总图和零件
在已拟定的夹具结构方案基础上，设计生产用的夹具总图和零件图。按照组合机床夹具的重要功能，其结构可以分为三大部分，即定位支承系统，夹紧机构和刀具导向装置。
5.2 定位支承系统概述
在组合机床上加工时,必须使用权被加工零件对刀具及其导向体质对的的相对位置,这是靠夹具的定位支承系统来实现的,定位支承系统除用以拟定被加工零件的位置外,还要承受被加工零件的生量和夹压力,有时还要取受切削力。
定位支承系统重要由定位支承、辅助支了和一些限位元件组成。定位支承是指在加工过程中维持被子加工零件有一定位置的元件。辅助支承是公用作增长被加工零件在加工过程中的刚度及稳定性的一种活动式支承元件。
由于定位支承元件直接与被加工零件接触，因此其尺寸、结构、精度和布置都直接影响被子加工零件的精度。为了避免产生废品以及经常修理定位支承元件的麻烦，设计时必须注意以下的问题：
（a）合理布置支承元件，力求使其组成较大的定位支承平面。最佳使夹压力的位置对准定位支承元件。当受工件结构限制不能实现时，也应使定位支承元件尽量接近夹压力的作用线，并使夹压力的合力中心处在定位支承平面内。
（b）提高刚性，减少定位支承系统的变形。应力求使定位元件（如定位销）不要受力。
（c）提高定位支承系统的精度及其元件的耐磨性，以便长期保持夹具的定位精度。
（d）可靠地热电厂除定位支承部位的切屑。使用权切屑不堵塞和粘创刊在定位支承系统上，对保证定位的准确性和工作可靠性有很大的影响。因此设计时应尽也许不使用权切屑落到定位支承系统上。当切屑有也许落在其上时，必须采用有效的热电厂屑和清理措施。
定位支承系统：
定位支承系统重要由定位支承，辅助支承和一些限位元件组成。
定位支承元件及其布置
机床常用的定位支承元件有：支承板，支承块，支承销。
在组合机床夹具上采用支承板定位时，工件通常用四个或理多一些的支承板定位，这样可增长定位系统的刚度，心防止当夹紧力和切削力不是对支承板时瑞士引起工件的变形。为了减小支承板的不共面度的误差，可装配后合磨。通常不共面度误差为0。01~0。03mm。
对于采用毛坯面定位夹具，从理论上讲是应当采用三点支承的，并采用带圆头的支承销定位，但当采用三个以上的压板而不能保证同时动作时（事实上是达不到同时动作），经常会把工件夹歪，因此需要采用四点支承的方法。
在布置支承点时，应按工件定位而后情况，使支承点之间的距离尽量远一些，以增长定位的稳定性。支承板应当放在切屑不易落到的地方。当工件在夹具上以侧面及其上面的定位孔定位时，定位块就放在加工部位的上方或是切屑易落到的地方，且在布置上应保证支承块之间有较大的距离，不应连续排列。
2定位销
在组合机床及其自动线上加工箱体类零件时，多采用“一面两销”的定位方法，以消除工件在空间的六个自由度，实现工件在夹具中的准拟定位。为了能以最简朴的运动形式装卸工件（如单机夹具上的推动和拉出，流水线和自动线上工件在夹具上的送进和推出），多采用伸缩式定位销。除此以外，还可采用固定式定位销。
固定式定位销
当规定被加工孔与定位销孔之间的位置精度高与+0。05或是-0。05mm。或是受结构的限制不能采用伸缩式定位销，以及加工装卸比较容易的轻小零件时，为了简化夹具的结构均采用固定式定位销。
采用固定式定位销时，为了使工件的定位基面能很好地与支承元件相接触，除采用圆柱销和削边销相结合的定位方法以补偿孔间距的误差外，定位销还必须有适当的高度，以补偿定位孔与定位基面的垂直度误差。对于削边销，要采用可靠的防转措施，对于定位销，还应考虑拆装方便。定位销与安装孔的配合，定位销的尺寸及公差等，详见《机床夹具设计手册》。
5.3 问题及方案的提出
本夹具是用来夹紧工件汽缸套精镗其内孔，要便于拆卸工件，夹紧速度快，安装工件后精度高，夹具损坏后要便于拆卸修理，尽量不对生产导致大的影响，因此在这里选用液压夹紧，其优点是夹紧速度快，工人劳动强度低。不需要大量的人力物力，节约生产成本。
为了提高劳动生产率，保证加工质量，减少劳动强度，合用大批量生产，需要设计专用夹具。
5.4 夹具设计
5.4.1 定位基准的选择
由零件图可知，零件内孔有圆柱度规定，可采用地面作为基准。在台座上开出
5.4.2 拟定设计方案
见图5.4.2。在台座上用一个圆形凹槽定位，限制2移动自由度和2个转动自由度，使用支撑架支撑油缸于工件上方，汽缸套小头处使用液压夹紧限制一个移动自由度和一个转动自由度，将待加工工件压在工作台上进行加工。
本道工序使用专用夹具，以使装夹简朴可靠，便于大批量加工。

图5-1夹具示意图
5.4.3 本夹具使用的液压回路示意图

图5-2液压原理图

使用滤油器，限压式变量泵，一个溢流阀，一个三位四通电磁换向阀
当1YA得电时活塞向下运动夹紧工件，当2YA得电时，活塞向上运动松开工件以更换下个加工工件。
5.4.4 相关计算
在计算切削力的时候，必须考虑安全系数，安全系数

式中 K1=基本安全系数，1.5；
K2=加工性质系数，1.1；
K3=刀具钝化系数，1.1；
K4=断续切削系数，1.1。
则F=KFH=1.5x1.1x1.1x