9653600280缸體OP50工序的夾具設(shè)計(jì)摘要缸體是發(fā)動(dòng)機(jī)中的重要零件，其作用是提供各發(fā)動(dòng)機(jī)及其部件的安裝、支承，把供油、潤(rùn)滑、冷卻等機(jī)構(gòu)連接在一起。缸體的加工質(zhì)量好壞直接關(guān)系著汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的使用性能，夾具影響著機(jī)械加工的質(zhì)量。本課題主要目的是對(duì)9653600280缸體OP50加工工序進(jìn)進(jìn)行分析，為OP50工序選擇合適的加工中心以及合適的刀具,對(duì)OP50工序設(shè)計(jì)專用夾具,保證夾具能夠準(zhǔn)確定位,同時(shí)能夠保證缸體的加工質(zhì)量。本次論文的主要內(nèi)容是夾具設(shè)計(jì)部分，9653600280缸體OP50工序的加工內(nèi)容為粗銑曲軸孔、銑水泵座孔和粗鏜銑缸孔。夾具的定位方案選擇采用“一面兩銷”來(lái)對(duì)缸體進(jìn)行完全定位，“一面兩銷”的定位是用四個(gè)定位塊以及兩個(gè)定位銷來(lái)實(shí)現(xiàn)，保證缸體在夾具內(nèi)精準(zhǔn)定位。夾具的夾緊元件的夾緊動(dòng)力源選擇采用液壓夾緊，夾緊裝置可以產(chǎn)生任意四個(gè)方向的浮動(dòng)，從而使壓頭可以調(diào)整到自身合適的夾緊位置。壓頭接觸工件，對(duì)工件施加夾緊力，保證工件的加工安全。夾具本體將夾具的各個(gè)零部件連接起來(lái)，有效利用空間。輔助上料裝置的設(shè)計(jì)可以節(jié)省時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。最后對(duì)夾具的關(guān)鍵性零件進(jìn)行了有限元分析，并且對(duì)整個(gè)夾具的成本進(jìn)行了分析，保證其成本在合理范圍之內(nèi)，同時(shí)還對(duì)夾具設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了環(huán)保及安全分析。關(guān)鍵詞：缸體；夾具；定位；夾緊

AbstractCylinderblockisanimportantpartoftheengine.Itsfunctionistoprovidetheinstallationandsupportofeachengineanditscomponents,andtoconnecttheoilsupply,lubrication,coolingandothermechanismstogether.Themachiningqualityofcylinderblockisdirectlyrelatedtotheperformanceofautomobileengine,andfixtureaffectsthemachiningquality.Themainpurposeofthisprojectistoanalyzetheprocessingprocedureof9653600280cylinderblockop50,selecttheappropriatemachiningcenterandtoolfortheop50process,anddesignthespecialfixturefortheop50process,soastoensurethatthefixturecanbeaccuratelypositionedandtheprocessingqualityofthecylinderblockcanbeguaranteed.Themaincontentofthispaperisthefixturedesignpart.Theprocessingcontentofop50processof9653600280cylinderblockisroughmillingofcrankshafthole,waterpumpseatholeandroughboringandmillingofcylinderhole.Thepositioningschemeofthefixtureadopts"onesidetwopins"tocompletelypositionthecylinderblock.Thepositioningof"onesidetwopins"isrealizedbyfourpositioningblocksandtwopositioningpinstoensuretheaccuratepositioningofthecylinderblockinthefixture.Hydraulicclampingisselectedastheclampingpowersourceoftheclampingelementoftheclamp.Theclampingdevicecanproduceanyfourdirectionsoffloating,sothattheindentercanbeadjustedtoitsproperclampingposition.Theindentercontactstheworkpieceandappliesclampingforcetotheworkpiecetoensuretheprocessingsafetyoftheworkpiece.Thefixturebodyconnectsallpartsofthefixtureandeffectivelyusesspace.Thedesignofauxiliaryfeedingdevicecansavetimeandimproveproductionefficiency.Finally,thekeypartsofthefixtureareanalyzedbythefiniteelementmethod,andthecostofthewholefixtureisanalyzedtoensurethatthecostiswithinareasonablerange.Atthesametime,theenvironmentalprotectionandsafetyanalysisofthefixturedesignschemeiscarriedout.Keyword：Cylinderblock;fixture;positioning;clamping

目錄TOC\o"1-3"\h\u4972第一章緒論 緒論本課題來(lái)源、目的、意義課題的來(lái)源9653600280缸體OP50工序夾具設(shè)計(jì)這一課題來(lái)源于東風(fēng)汽車有限公司設(shè)備制造廠。9653600280缸體OP50工序主要內(nèi)容為粗鏜曲軸孔、銑水泵底孔、粗鏜銑缸孔,該工序夾具是該公司實(shí)際生產(chǎn)所需夾具，本次課題來(lái)源于此，我將認(rèn)真完成畢業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)內(nèi)容，使此次畢業(yè)設(shè)計(jì)更加具有意義。課題的目的本課題主要是對(duì)9653600280缸體進(jìn)行研究及OP50加工工序的夾具的設(shè)計(jì)。汽車中最重要的部分就是汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)性能對(duì)汽車的行駛性能有著巨大的影響。而汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中最重要的零件就是缸體，缸體的作用是將發(fā)動(dòng)機(jī)的各個(gè)部件組裝到一起，同時(shí)把發(fā)動(dòng)機(jī)的供油、潤(rùn)滑、冷卻等機(jī)構(gòu)連接在一起。缸體的加工質(zhì)量對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的整體性能有著重要的影響。發(fā)動(dòng)機(jī)缸體是一種典型的具有復(fù)雜形狀的薄壁箱體類零件，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工易變形REF_Ref4807\r\h[1]。缸體各個(gè)結(jié)合面面積較大，而且對(duì)位置精度和粗糙度的要求很高。因此本課題的目的即對(duì)9653600280缸體OP50工序加工進(jìn)行工藝分析，為OP50工序選擇合適的加工中心以及合適的刀具，對(duì)OP50工序設(shè)計(jì)專用夾具，保證夾具能夠準(zhǔn)確定位，同時(shí)能夠保證缸體的加工質(zhì)量。課題研究意義汽車整體的性能與汽車的每一個(gè)零部件的性能都有關(guān)系，缸體對(duì)汽車機(jī)能有著重要的意義REF_Ref4964\r\h[2]。提高發(fā)動(dòng)機(jī)缸體工藝性、生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量對(duì)我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)企業(yè)發(fā)展具有重要意義。在加工零件時(shí)需要用到夾具，被加工零件在機(jī)床中有一個(gè)正確的位置這是靠夾具來(lái)保證的，只有零件加工位置準(zhǔn)確唯一才能夠保證被加工零件的質(zhì)量。工件加工的精度直接被機(jī)床夾具影響，因此提高夾具的性能，對(duì)減少產(chǎn)品制造時(shí)間、提高生產(chǎn)效率有著至關(guān)重要的作用，同時(shí)還能夠節(jié)約成本[3]。國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展國(guó)內(nèi)外夾具設(shè)計(jì)現(xiàn)狀?yuàn)A具的作用是可以迅速、安全、方便、有效地安裝工件，夾具的布局緊密，操作敏捷、簡(jiǎn)便、省勁，可以保證較高的加工精度，同時(shí)也可以提高加工零件的生產(chǎn)效率，用來(lái)準(zhǔn)確的保證工件位置，并將其牢固的夾緊，以接受加工的工藝裝置。在機(jī)械制造業(yè)中作為重要的工藝裝備，夾具在機(jī)械加工、裝配、焊接、檢測(cè)、熱處理等過(guò)程以及其他工藝過(guò)程中使用非常廣泛。設(shè)計(jì)良好的夾具效率直接影響到產(chǎn)品的生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間和成本效益，因此，夾具在制造生產(chǎn)中起著及其重要的作用REF_Ref5209\r\h[4]。機(jī)床夾具種類很多，形狀也各有不同，通過(guò)對(duì)夾具分類了解各種夾具的功能和特點(diǎn)，方便我們更好的設(shè)計(jì)夾具。（1）從夾具的使用特點(diǎn)來(lái)劃分：通用夾具、組合夾具、專用夾具、可調(diào)夾具、拼裝夾具。（2）從加工時(shí)使用機(jī)床類別來(lái)劃分：車床夾具、鏜床夾具、銑床夾具、磨床夾具、鉆床夾具、數(shù)控機(jī)床夾具、齒輪機(jī)床夾具等。（3）按夾具動(dòng)力源分類：真空夾具、手動(dòng)夾具、電動(dòng)夾具、氣動(dòng)夾具、液動(dòng)夾具。（4）按工藝過(guò)程分類：機(jī)床夾具、裝配夾具、焊裝夾具、檢測(cè)夾具REF_Ref5291\r\h[5]。國(guó)內(nèi)外夾具發(fā)展趨勢(shì)隨著機(jī)械制造業(yè)的迅速發(fā)展，人們對(duì)產(chǎn)品類型和產(chǎn)品的生產(chǎn)率的要求越來(lái)越高。機(jī)械制造業(yè)漸漸被各種各樣的中小型生產(chǎn)占領(lǐng)。應(yīng)該要提升對(duì)機(jī)床夾具的要求，目的是為了適應(yīng)當(dāng)今機(jī)械制造業(yè)的趨勢(shì)。組合夾具、半組合夾具、可調(diào)夾具，尤其是成組夾具應(yīng)該被多多地使用。高精高效模塊組合通用經(jīng)濟(jì)方向是夾具技術(shù)的發(fā)展方向REF_Ref5379\r\h[6]。夾具設(shè)計(jì)是繁瑣繁雜的過(guò)程，設(shè)計(jì)過(guò)程中需要用許多的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)和方法，有極高的要求。創(chuàng)新化、集成自動(dòng)化、虛擬化以及智能化應(yīng)該融入到今后的夾具設(shè)計(jì)中。①創(chuàng)新方法融入夾具設(shè)計(jì)當(dāng)今主要依靠設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)與靈感來(lái)進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)，導(dǎo)致夾具設(shè)計(jì)創(chuàng)新性不足，夾具設(shè)計(jì)要求經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)沖突，比如說(shuō)質(zhì)量大的夾具雖然可以保障夾具的穩(wěn)定性，但是確不便購(gòu)買等。針對(duì)這些問(wèn)題，可以利用發(fā)明問(wèn)題解決理論(TRIZ)等創(chuàng)新理論解決REF_Ref5464\r\h[7]。②在夾具設(shè)計(jì)中融入多種方法和系統(tǒng)為了提高夾具設(shè)計(jì)的質(zhì)量以及設(shè)計(jì)效率，可以在夾具設(shè)計(jì)中采用不同的方法，比如成組技術(shù)(GT)、模塊化設(shè)計(jì)、并行工程(CE)等等;進(jìn)一步開發(fā)由計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)(CAD)、計(jì)算機(jī)輔助制造系統(tǒng)(CAM)和計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)劃系統(tǒng)(CAPP)所組成的3C技術(shù)系統(tǒng)，也就是將計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)(CAFD)加入到3C中，使之成為“4C技術(shù)系統(tǒng)”。計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)（CAFD）在改進(jìn)夾具設(shè)計(jì)制造中的飛速發(fā)展對(duì)減少設(shè)計(jì)時(shí)間和應(yīng)用柔性制造系統(tǒng)（FMS）增加了更靈活、更經(jīng)濟(jì)的夾具的要求，具有重要作用REF_Ref5552\r\h[8]。③夾具設(shè)計(jì)虛擬化將夾具設(shè)計(jì)虛擬化，通過(guò)虛擬設(shè)計(jì)將各個(gè)部門的協(xié)同工作聯(lián)系起來(lái)。利用夾具設(shè)計(jì)的虛擬化可以有效降低夾具設(shè)計(jì)的成本REF_Ref5611\r\h[9]。④夾具設(shè)計(jì)智能化夾具設(shè)計(jì)智能化發(fā)展將減弱設(shè)計(jì)人員知識(shí)對(duì)夾具設(shè)計(jì)的影響，對(duì)機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展有至關(guān)重大的作用REF_Ref5702\r\h[10]。本課題研究的主要內(nèi)容本課題的主要研究?jī)?nèi)容是設(shè)計(jì)一套適用于OP50工序的專用夾具，能夠滿足缸體加工示意圖上應(yīng)保證的相關(guān)定位尺寸和尺寸精度。在柔性加工線上生產(chǎn)，能適應(yīng)被加工產(chǎn)品的變化，提高夾具的通用性，使其滿足大批量生產(chǎn)的需要。另外還要分析、評(píng)估夾具設(shè)計(jì)方案對(duì)社會(huì)、健康、安全、可持續(xù)發(fā)展環(huán)境的影響，并充分考慮質(zhì)量、周期、成本等因素。

設(shè)計(jì)要求及生產(chǎn)節(jié)拍的確定原始資料本課題為9653600280缸體在OP50工序的夾具設(shè)計(jì)，用于加工9653600280缸體的曲軸孔，缸孔以及水泵座孔，原始資料如下：（1）被加工零件是9653600280缸體，零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為100000件/年；（2）零件材料為球墨鑄鐵；（3）重量約為40kg；（4）圖紙：被加工零件工序圖。設(shè)計(jì)要求在設(shè)計(jì)夾具的過(guò)程中，需要保證以下要求：（1）設(shè)計(jì)OP50工序的夾具，使其滿足加工所需的定位尺寸和尺寸精度；（2）提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，滿足被加工零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)需求；（3）夾具的結(jié)構(gòu)合理，可靠、安全，裝卸方便；（4）夾具通用性好，能適應(yīng)被加工零件的各種變化。生產(chǎn)節(jié)拍的確定制造行業(yè)決定企業(yè)生命力的是成本和利潤(rùn)，提高利潤(rùn)和減少成本更是企業(yè)一直的追求。制造成本、生產(chǎn)效率和利潤(rùn)等都與生產(chǎn)節(jié)拍的選擇有很大的關(guān)系。生產(chǎn)節(jié)拍隨著生產(chǎn)技術(shù)及其科學(xué)的迅速發(fā)展，在不同時(shí)期有不同的生產(chǎn)節(jié)拍計(jì)算方法。在大批量生產(chǎn)模式下生產(chǎn)節(jié)拍的普遍計(jì)算公式如下： （2.1）公式中的可用工作時(shí)間是減去所有可能的停工時(shí)間，停工時(shí)間包括工作時(shí)候的休息時(shí)間、加工生產(chǎn)所有機(jī)器的維護(hù)時(shí)間和工人的交接班時(shí)間。根據(jù)所給資料可以知道9653600280缸體的生產(chǎn)綱領(lǐng)為100000件/年，假設(shè)一年中的工作天數(shù)為254天，每天工作實(shí)行兩班制工作，每班8小時(shí)的工作時(shí)間，其中可能停工的時(shí)間包括30分鐘的休息時(shí)間、10分鐘的交接班時(shí)間以及基本機(jī)器設(shè)備維護(hù)檢查時(shí)間為10分鐘，根據(jù)以上條件通過(guò)公式2.1可計(jì)算出最大允許生產(chǎn)節(jié)拍：按照以上計(jì)算，可以得出加工每件零件所用的時(shí)間最大不得超過(guò)131.064秒。

工藝分析零件的工藝分析本課題主要內(nèi)容為9653600280缸體在柔性生產(chǎn)線中OP50工序的夾具設(shè)計(jì)，OP50工序的主要內(nèi)容為粗鏜曲軸孔、銑水泵座孔和粗鏜銑缸孔，9653600280缸體OP50工序零件工序圖如圖3.1所示： 圖3.19653600280缸體OP50工序零件工序圖通過(guò)對(duì)9653600280缸體OP50工序零件工序圖的分析，可得出加工缸體時(shí)應(yīng)保證以下條件：（1）粗鏜曲軸孔，保證加工后孔的最終尺寸為φ52±0.25，表面粗糙度為Ra12.5，相應(yīng)的定位尺寸分別為83±0.15、169.98±0.15；（2）銑水泵座孔，保證加工后孔的最終尺寸為φ74.5±0.25和φ76，深度為18.25±0.15，倒角角度為45°0′0″±35′，表面粗糙度為Ra3.2，水泵座孔相應(yīng)的定位尺寸分別為14.95±0.1、98.481±0.1，孔的底端與定位銷孔軸線距離為296.4±0.1；（3）粗鏜銑缸孔，保證加工后孔的最終尺寸為4-φ76.50-0.3，缸孔的表面粗糙度為Ra12.5，缸孔相應(yīng)的定位尺寸為83±0.15，900#孔的軸線與定位銷孔的軸線距離保證是4.85±0.15，900#孔的軸線與901#孔的軸線距離保證是84±0.15，900#孔的軸線與902#孔的軸線距離保證是168±0.15，900#與903兩軸線距離為252±0.15。其余尺寸及精度由前面的工序保證。加工工藝方案設(shè)計(jì)OP50工序需要加工三個(gè)部分，根據(jù)對(duì)9653600280缸體的工藝分析，加工工藝方案設(shè)計(jì)主要采用加工工序集中原則，加工工序集中有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）工序的數(shù)量得到減少，可以簡(jiǎn)化工藝路線，節(jié)約時(shí)間，從而提升生產(chǎn)效率；（2）工件裝夾的次數(shù)可以得到減少，從而保證缸體較好的表面質(zhì)量；（3）使機(jī)床數(shù)量得到減少，同時(shí)操作人員數(shù)和占地面積也可以減少，降低成本。本工序的主要加工內(nèi)容是粗鏜曲軸孔，銑水泵座孔和粗鏜銑缸孔，通過(guò)對(duì)9653600280缸體OP50工序圖進(jìn)行分析，決定采用以下加工方案，如表3.1所示：表3.1加工方案加工內(nèi)容1粗鏜曲軸孔至φ52（700#）2銑水泵座孔至φ45（70#）3粗鏜銑缸孔至φ76.5（900#-903#）機(jī)床與刀具的選擇9653600280缸體是箱體類零件，缸體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工的內(nèi)容比較多，因此機(jī)床選擇使用臥式加工中心，臥式加工中心主要適用于加工箱體類零件，而且缸體在臥式加工中心上經(jīng)過(guò)一次裝夾后，機(jī)床就能夠根據(jù)加工需求自動(dòng)選擇刀具，自動(dòng)改變機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速，按照順序完成缸體的加工內(nèi)容，不用再多次裝夾了，這樣就可以節(jié)省時(shí)間，從而大大提升了生產(chǎn)效率。同時(shí)臥式加工中心加工時(shí)排屑容易，對(duì)加工有利。最終機(jī)床選擇使用臥式加工中心PM500，機(jī)床PM500的參數(shù)如表3.2所示：表3.2PM500機(jī)床參數(shù)參數(shù)名稱數(shù)值加工尺寸范圍450×500×230夾具最大回轉(zhuǎn)直徑（mm）800最大承重（kg）500主軸轉(zhuǎn)速范圍（r/mm）500-24000主軸最大功率（kW）35主軸最大轉(zhuǎn)矩（N?m）74快進(jìn)速度（m/min）60最大加工速度（m/min）10換刀時(shí)間1.5定位精度（mm）0.01重復(fù)定位精度（mm）0.005刀具的選擇如表3.3所示：表3.3刀具的選擇加工面粗鏜曲軸孔銑水泵座孔粗鏜銑缸孔刀具鏜刀玉米內(nèi)孔銑刀鏜銑刀刀具直徑Φ52Φ45Φ76.5刀具齒數(shù)326刀具材料硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金加工時(shí)間的計(jì)算加工時(shí)間是指加工完一個(gè)缸體所用的時(shí)間。9653600280缸體OP50工序的時(shí)間定額必須小于9653600280缸體理論的最大節(jié)拍，這樣才能滿足生產(chǎn)要求。9653600280缸體整體批量生產(chǎn)，根據(jù)加工示意圖計(jì)算生產(chǎn)率如下：工步一：上料滾道擋料、隔料；工步二：擺桿輸送上料，設(shè)計(jì)輔助時(shí)間為6s；工步三：托盤落下，設(shè)計(jì)輔助時(shí)間為2s；工步四：夾具夾緊工件，設(shè)計(jì)輔助時(shí)間為4s；工步五：刀具快進(jìn)，設(shè)計(jì)機(jī)動(dòng)時(shí)間為2.5s；工步六：粗鏜曲軸孔至φ52（700#）根據(jù)本工步的內(nèi)容來(lái)選擇刀具，使用直徑為D=52mm的鏜刀，選擇使用硬質(zhì)合金鋼作為刀具的材料，刀具齒數(shù)為Z=3。由刀具參數(shù)可以知道，每齒進(jìn)給量為，工步六的機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速為，通過(guò)計(jì)算可以得到切削速度為：本工步的進(jìn)給速度為：由9653600280缸體OP50加工工序圖可知工進(jìn)長(zhǎng)度為：則機(jī)動(dòng)時(shí)間為：輔助時(shí)間一般是機(jī)動(dòng)時(shí)間的15%-20%，計(jì)算得出工步六的輔助時(shí)間為。工步七：工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)180°，設(shè)計(jì)機(jī)動(dòng)時(shí)間為3秒；工步八：粗鏜曲軸孔至φ52（700#）根據(jù)本工步的內(nèi)容選擇刀具，使用直徑為D=52mm的鏜刀，選擇使用硬質(zhì)合金鋼作為刀具的材料，刀具齒數(shù)為Z=3。由刀具參數(shù)可以知道，每齒進(jìn)給量為，工步八的機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速為，通過(guò)計(jì)算可以得到切削速度為：進(jìn)給速度為：由缸體加工工序圖可知工進(jìn)長(zhǎng)度為：則機(jī)動(dòng)時(shí)間為：輔助時(shí)間一般是機(jī)動(dòng)時(shí)間的15%-20%，因此可以計(jì)算出工步八的輔助時(shí)間為。工步九：換刀，根據(jù)PM500機(jī)床參數(shù)可知換刀時(shí)間設(shè)計(jì)為1.5s；工步十：銑水泵座孔至φ45（70#）刀具選擇使用直徑為D=45mm的玉米內(nèi)孔銑刀，刀具材料選擇使用硬質(zhì)合金鋼，刀具齒數(shù)為Z=2。根據(jù)刀具參數(shù)可以知道，每齒進(jìn)給量為，工步十的主軸轉(zhuǎn)速為，通過(guò)計(jì)算可得切削速度為：進(jìn)給速度為：由缸體加工工序圖可知工進(jìn)長(zhǎng)度為：則機(jī)動(dòng)時(shí)間為：輔助時(shí)間一般是機(jī)動(dòng)時(shí)間的15%-20%，計(jì)算得出工步十的輔助時(shí)間為。工序十一：工作臺(tái)回旋90°，設(shè)計(jì)機(jī)動(dòng)時(shí)間為3s；工步十二：換刀，換刀時(shí)間設(shè)計(jì)為1.5s；工步十三：粗鏜銑缸孔（900#-903#）刀具選擇使用直徑為D=76.5mm的鏜銑刀，刀具材料選擇使用硬質(zhì)合金鋼，刀具齒數(shù)為Z=6。根據(jù)刀具參數(shù)可以知道，每齒進(jìn)給量為，工步十三的主軸轉(zhuǎn)速為，通過(guò)計(jì)算可以得到切削速度為：進(jìn)給速度為：由缸體加工工序圖可知工進(jìn)長(zhǎng)度為：則機(jī)動(dòng)時(shí)間為：輔助時(shí)間一般是機(jī)動(dòng)時(shí)間的15%-20%，計(jì)算得出工步十三的輔助時(shí)間為。工序十四：工作臺(tái)轉(zhuǎn)位，快退，設(shè)計(jì)機(jī)動(dòng)時(shí)間為3s工序十五：夾具夾緊裝置松開，設(shè)計(jì)輔助時(shí)間為4s；工序十六：托盤抬起，設(shè)計(jì)輔助時(shí)間為2s。根據(jù)以上計(jì)算，整理9653600280缸體OP50工序加工工時(shí)，列出表格方便查看，整理的表格如表3.4所示：表3.4OP50工序加工工時(shí)工步工步內(nèi)容機(jī)動(dòng)時(shí)間（s）輔助時(shí)間（s）共計(jì)（s）1上料滾道擋料、隔料2擺桿輸送上料663托盤落下224夾具夾緊工件445刀具快進(jìn)2.52.56粗鏜曲軸孔（700#）13.69215.697工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)180°338粗鏜曲軸孔（700#）6.6717.679換刀1.51.510銑水泵座孔8.251.29.4511工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)90°3312換刀1.51.513粗鏜銑缸孔55.628.363.9214工作臺(tái)轉(zhuǎn)位，快退3315夾具夾緊裝置松開4416托盤抬起22總計(jì)98.7330.5129.23由表3.4可知，OP50工序加工缸體實(shí)際所需時(shí)間為129.23s/件<131.064s/件，所以9653600280缸體OP50工序的工序設(shè)計(jì)方案合理，能夠滿足生產(chǎn)綱領(lǐng)100000件/年的實(shí)際生產(chǎn)需求。根據(jù)工件加工時(shí)機(jī)床使用的最大轉(zhuǎn)速對(duì)機(jī)床進(jìn)行功率校核，在OP50所有工步中，銑水泵座孔這一工步主軸轉(zhuǎn)速為1100r/min,是所有工步中的最大轉(zhuǎn)速，因此只需對(duì)銑水泵座孔這一工步進(jìn)行功率校核即可。根據(jù)《切削用量及其計(jì)算》可知銑削時(shí)的圓周力計(jì)算公式為： （3.1）轉(zhuǎn)矩的計(jì)算公式為： （3.2）功率的計(jì)算公式為： （3.3）銑水泵座孔所用刀具為玉米內(nèi)孔銑刀，玉米內(nèi)孔銑刀的材料選用硬質(zhì)合金，玉米內(nèi)孔銑刀的直徑D=45mm，刀具齒數(shù)Z=2，銑削深度，銑削寬度，，,。查《切削用量及其計(jì)算》表14-11可得，,，，，，。因此切削力的大小為：轉(zhuǎn)矩為：功率為：根據(jù)PM500的機(jī)床參數(shù)可以知道，PM500的最大功率為35kW，，因此OP50工序的設(shè)計(jì)滿足PM500機(jī)床的加工條件。

夾具總體方案設(shè)計(jì)夾具總體設(shè)計(jì)零件在工藝規(guī)程設(shè)計(jì)完成之后，要按照工序過(guò)程順序加工，夾具作為機(jī)床和缸體之間的連接裝置，需要將缸體緊緊的固定在機(jī)床上，需要通過(guò)定位和夾緊進(jìn)行加工，所以?shī)A具設(shè)計(jì)是很重要的一個(gè)部分。本章針對(duì)9653600280缸體OP50工序進(jìn)行了夾具設(shè)計(jì)，綜上所述，夾具的總體形狀如圖4.1所示：側(cè)靠裝置夾緊元件輔助上料裝置立柱底座定位元件側(cè)靠裝置夾緊元件輔助上料裝置立柱底座定位元件圖4.19653600280缸體OP50工序夾具夾具的總體設(shè)計(jì)方案如圖4.1所示。夾具首先通過(guò)由抬起油缸、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向桿和托盤組成的輔助上料裝置將缸體移動(dòng)到本套夾具上。隨后托盤漸漸下降讓缸體與定位元件接觸進(jìn)行定位，本套夾具的定位元件的是由四個(gè)定位塊、圓銷和菱形銷組成的“一面兩銷”定位方式。最后由夾緊裝置正上方的液壓油缸施加動(dòng)力源，夾緊裝置上的四個(gè)壓頭接觸到缸體，施加夾緊力，讓缸體準(zhǔn)確定位。本次設(shè)計(jì)的夾具滿足9653600280缸體OP50工序要求，能夠快速準(zhǔn)確的裝夾工件，完成9653600280缸體OP50工序的加工內(nèi)容。定位元件定位方案的分析與確定每一個(gè)零件在空間中都有六個(gè)自由度，分別是X，Y，Z坐標(biāo)軸方向上的自由移動(dòng)和繞坐標(biāo)軸的自由轉(zhuǎn)動(dòng)。六點(diǎn)定位原理就是用六個(gè)支撐點(diǎn)來(lái)限制零件，讓零件在空間里的六個(gè)自由度全部被限制，使零件在空間中被完全定位，獲得唯一的位置。因此為了讓零件在夾具中獲得唯一正確的位置，夾具需要限制零件的六個(gè)自由度來(lái)定位REF_Ref5918\r\h[11]。Y①缸體屬于箱體類零件，“一面兩銷”的定位方法廣泛應(yīng)用于箱體類零件，因此夾具的定位方案選擇使用“一面兩銷”。定位元件在夾具中的放置位置示意圖如圖4.2所示：Y①③②Z⑥⑤④X③②Z⑥⑤④X圖4.2定位元件根據(jù)圖4.2所示可知，圖中序號(hào)①④⑤⑥處放置的為定位塊，序號(hào)②處放置的為圓銷，序號(hào)③處放置的為菱形銷。對(duì)該定位方案進(jìn)行具體的自由度分析，空間內(nèi)的坐標(biāo)系如圖4.2中所示。一面就是通過(guò)四個(gè)定位塊來(lái)實(shí)現(xiàn)，將9653600280缸體的底面作為定位平面，限制了缸體的三個(gè)自由度，分別是繞X軸方向上的自由轉(zhuǎn)動(dòng)，繞Z軸方向上的自由轉(zhuǎn)動(dòng)以及Y軸方向上的自由移動(dòng)，圓銷限制了缸體的兩個(gè)自由度：X軸方向上的自由移動(dòng)和Z軸方向上的自由移動(dòng)，菱形銷限制了繞Y軸方向上的自由轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣通過(guò)“一面兩銷”的方式，保證缸體在空間里的六個(gè)自由度全部被限制，這樣就實(shí)現(xiàn)了對(duì)缸體的完全定位。定位元件的設(shè)計(jì)（1）定位塊的設(shè)計(jì)一面即是缸體的大平面，大平面的定位設(shè)計(jì)在一般情況下通過(guò)三個(gè)或者四個(gè)定位點(diǎn)實(shí)現(xiàn)REF_Ref5989\r\h[12]。通常用定位塊來(lái)進(jìn)行定位，一般情況下，作為一個(gè)平面基準(zhǔn)的定位塊只能使用3個(gè)定位塊，但為保證缸體在加工時(shí)的平穩(wěn)性，這里采用四個(gè)定位塊來(lái)進(jìn)行定位。由四個(gè)定位塊產(chǎn)生的過(guò)定位，這樣可以確保缸體獲得較好的加工質(zhì)量，保證缸體的正確加工位置。定位塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖4.3所示：圖4.3定位塊兩邊的孔是用來(lái)安裝螺釘?shù)模ㄎ粔K用螺釘緊固在夾具本體上。中間的孔是氣檢孔，所有的定位塊上都設(shè)置了氣檢通道，便于進(jìn)行氣密性檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)合格時(shí)能保證定位塊與缸體表面完全接觸，確保缸體在加工過(guò)程中的準(zhǔn)確定位。（2）圓銷和菱形銷的設(shè)計(jì)①計(jì)算兩個(gè)定位銷之間的中心距缸體上兩個(gè)定位孔中心距為，定位元件中兩個(gè)定位銷之間的中心距和缸體上兩個(gè)定位孔之間的中心距相等，則，定位元件中兩個(gè)定位銷之前的中心距公差大約是倍的缸體上兩個(gè)定位孔之間的中心距公差，這里取，因此圓銷和菱形銷之間的中心距及公差為。②圓銷的設(shè)計(jì)9653600280缸體上的定位孔尺寸為，因此圓銷的直徑，這里取配合公差為H8/h7，所以圓銷的尺寸為。③菱形銷的設(shè)計(jì)9653600280缸體上的定位孔的最小尺寸，菱形銷削邊后的圓柱部分的寬度按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選取，如表4.1所示：表4.1菱形銷的寬度尺寸參數(shù)尺寸D/mm>3-6>6-8>8-20>20-24B/mmD-0.5D-1D-2D-3b/mm2345根據(jù)表4.1的標(biāo)準(zhǔn)，選取菱形銷的圓柱部分寬度，，菱形銷的最小間隙的計(jì)算公式為： （4.1）式中為補(bǔ)償量，單位為毫米，其計(jì)算公式為： （4.2）根據(jù)公式4.2可以算出補(bǔ)償量為：根據(jù)公式4.1可以算出菱形銷的最小間隙為：菱形銷的尺寸計(jì)算公式為： （4.3）因此根據(jù)公式4.3可知菱形銷的直徑為：這里取公差為h7，可以得到菱形銷的外徑為。綜上所述，圓銷結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖4.4所示，菱形銷的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖4.5所示：圖4.4圓銷圖4.5菱形銷圓銷和菱形銷均使用螺釘緊固在夾具本體上，兩銷的底部均設(shè)計(jì)的有清根槽，清根槽的目的就是避免在安裝的過(guò)程中發(fā)生干涉。在缸體的加工過(guò)程中，采用定位銷進(jìn)行定位后，所有加工的基準(zhǔn)均以定位銷為準(zhǔn)，因此缸體加工尺寸的正確性可以通過(guò)保證定位銷的位置正確來(lái)保證REF_Ref6055\r\h[13]。（3）調(diào)整墊為了保證定位的準(zhǔn)確性，應(yīng)該確保定位高度的一致，因此在定位塊下面設(shè)計(jì)調(diào)整墊，通過(guò)磨平調(diào)整墊的高度，來(lái)調(diào)整定位塊的高度，確保定位高度的一致。調(diào)整墊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖4.6所示：圖4.6調(diào)整墊調(diào)整墊通過(guò)螺釘緊固在夾具本體上，設(shè)計(jì)成如圖所示的結(jié)構(gòu)方便裝卸。材料的選擇定位元件各個(gè)零件的材料選擇如表4.2所示：表4.2定位元件材料選擇序號(hào)零件材料材料說(shuō)明1定位塊、圓銷、菱形銷20CrMnTi20CrMnTi是性能良好的滲碳鋼，滲碳鋼通常是含碳量為0.17%-0.24%的低碳鋼，其淬透性較高，經(jīng)滲碳淬火后具有硬而耐磨的表面與堅(jiān)韌的心部，且有較高的低溫沖擊韌性。2活動(dòng)墊片、套、調(diào)整墊45鋼45鋼為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)用鋼，硬度不高易切削加工，綜合機(jī)械性能較好，廣泛應(yīng)用于各種重要零件。定位塊、圓銷和菱形銷這樣的定位元件在使用的過(guò)程，由于反復(fù)多次的裝夾工件，所以要求定位元件應(yīng)該具有良好的耐磨性，因此選用20CrMnTi作為定位塊、圓銷和菱形銷的材料?；顒?dòng)墊片、套、調(diào)整墊等零部件則選擇45鋼作為材料。定位誤差分析與計(jì)算定位誤差是只與工件定位有關(guān)的誤差，用符號(hào)表示。定位誤差在一般情況下由兩個(gè)部分組成：基準(zhǔn)不重合誤差（用表示）和基準(zhǔn)位移誤差（用表示）REF_Ref10869\r\h[14]。定位誤差的計(jì)算公式是： （4.4）（1）基準(zhǔn)不重合誤差通過(guò)對(duì)9653600280缸體OP50工序零件工序圖進(jìn)行分析，可以知道缸體的定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，所以基準(zhǔn)不重合誤差。（2）基準(zhǔn)位移誤差基準(zhǔn)位移誤差也是由兩個(gè)部分組成：圓銷與菱形銷兩定位銷連心線方向上的誤差和轉(zhuǎn)角誤差。由之前的設(shè)計(jì)計(jì)算可知：兩銷中心距為；圓銷：；；；；；菱形銷：；；；；。①圓銷與菱形銷兩定位銷連心線方向上的誤差位移誤差主要是由圓銷和其對(duì)應(yīng)的定位孔的配合間隙決定，因此位移誤差的計(jì)算公式為：②轉(zhuǎn)角誤差轉(zhuǎn)角誤差的計(jì)算公式如下： （4.5）根據(jù)公式4.5可以計(jì)算出轉(zhuǎn)角誤差為，轉(zhuǎn)角誤差過(guò)小，可以忽略不計(jì)。所以得出基準(zhǔn)位移誤差。因此定位誤差根據(jù)公式4.4計(jì)算為：綜上所述，定位誤差為0.045mm，根據(jù)缸體加工工序圖可知被加工尺寸公差為0.3mm，定位誤差小于被加工尺寸公差的,因此加工工件的定位方案設(shè)計(jì)合理。夾緊元件夾緊方案（1）夾緊動(dòng)力源裝置擬用氣壓夾緊或液壓夾緊，下面將兩種動(dòng)力源裝置進(jìn)行對(duì)比：①氣壓夾緊裝置動(dòng)力源為壓縮空氣，其特點(diǎn)是工作迅速、操作省力以及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。但因?yàn)闅怏w可壓縮，所以?shī)A緊剛度較差，往往不適應(yīng)用于切削力大且具有沖擊的場(chǎng)合，而且氣壓夾緊裝置的結(jié)構(gòu)往往要比液壓夾緊裝置體積大。 ②液壓夾緊裝置以壓力油為動(dòng)力介質(zhì)，其結(jié)構(gòu)和原理與氣動(dòng)夾緊相似，液壓裝置與氣壓裝置同等體積的情況下，液壓裝置能夠提供更多的動(dòng)力，且工作平穩(wěn)，液壓夾緊裝置往往適用于大型工件的加工以及切削力較大的場(chǎng)合REF_Ref6287\r\h[15]。綜上所述，為了實(shí)現(xiàn)夾緊力能夠可靠快速夾緊，夾緊動(dòng)力源裝置選擇使用液壓夾緊裝置，用液壓缸推動(dòng)壓板從而產(chǎn)生夾緊力，夾緊缸體。這里選用YG3-40-FADT油缸，該油缸產(chǎn)生40bar的壓強(qiáng)，為夾緊裝置提供夾緊力，安全可靠地夾緊工件。（2）夾緊力的方向選擇夾緊力的作用方向垂直于缸體的上表面，方向豎直向下，這時(shí)的夾緊力最小，對(duì)缸體的變形的影響也是最小的，同時(shí)對(duì)缸體的定位不會(huì)受到影響。（3）夾緊力的作用點(diǎn)夾緊力的作用點(diǎn)選擇在缸體的上表面處，即正對(duì)著定位面，夾緊元件的設(shè)計(jì)夾緊元件包括主夾緊裝置和夾緊桿，主夾緊裝置就是介于動(dòng)力源和夾緊桿直接傳遞夾緊力的裝置。夾緊桿上的壓頭就是與缸體直接接觸，完成夾緊作用的執(zhí)行元件。為了滿足對(duì)夾緊裝置的要求，設(shè)計(jì)了如圖4.7所示的主夾緊裝置：軸活塞桿鍥鐵軸活塞桿鍥鐵圖4.7主夾緊裝置如圖所示，在缸體上料的時(shí)候，左側(cè)的油缸帶動(dòng)活塞桿，活塞桿帶動(dòng)斜鍥機(jī)構(gòu)向左運(yùn)動(dòng)，使鍥鐵能夠完全退出去。型號(hào)為YG3-40-FADT的油缸放置在主夾緊裝置的正上方，正上方油缸的活塞桿帶動(dòng)軸上升，從而帶動(dòng)下方夾緊桿上升，保證四個(gè)壓頭可以上升的高一點(diǎn)。缸體上料完成后，軸回落，鍥鐵向右運(yùn)動(dòng)，與軸接觸，軸帶動(dòng)下方夾緊桿向下運(yùn)動(dòng)，讓夾緊桿上的四個(gè)壓頭接觸缸體，從而產(chǎn)生夾緊力。夾緊桿的結(jié)構(gòu)如圖4.8所示：夾緊桿主夾緊裝置的壓板壓頭主夾緊裝置的軸夾緊桿主夾緊裝置的壓板壓頭主夾緊裝置的軸圖4.8夾緊桿通往三維圖可以看出來(lái)，左右兩個(gè)夾緊桿可繞著中間的軸產(chǎn)生一個(gè)浮動(dòng)，每一邊的兩個(gè)壓頭繞著夾緊桿又產(chǎn)生一個(gè)浮動(dòng)，這樣就可以產(chǎn)生任意四個(gè)方向的浮動(dòng)，從而使壓頭可以調(diào)整到自身合適的夾緊位置，避免虛夾緊。夾緊桿通過(guò)底部的四個(gè)壓頭接觸缸體，從而產(chǎn)生夾緊力。通過(guò)對(duì)這個(gè)夾緊裝置設(shè)計(jì)的要求，保證在施加夾緊力的過(guò)程中，缸體在夾具內(nèi)能夠處于一個(gè)正確的加工位置，同時(shí)還要保證能夠正確施加夾緊力的大小，夾緊動(dòng)作要迅速可靠，還要方便安全。夾緊力的計(jì)算在施加夾緊力的過(guò)程中，要保證能夠正確的施加夾緊力的大小，施加太大的夾緊力會(huì)破壞到缸體形狀，施加太小的夾緊力就不能夠確保缸體在加工過(guò)程中一直保持正確的位置，這樣就很容易發(fā)生危險(xiǎn)。當(dāng)我們使用液壓夾緊裝置時(shí)，必須要先計(jì)算夾緊力的大小，才能確定能不能滿足要求。（1）實(shí)際所需夾緊力計(jì)算對(duì)9653600280缸體進(jìn)行受力分析，缸體的主要受力來(lái)源是夾緊力以及切削力，其中切削力的方向?yàn)樗椒较?，夾緊裝置提供的夾緊力方向是豎直方向，所以9653600280缸體所受的切削力與夾緊力的方向相互垂直，缸體自身的重力忽略不計(jì)，此時(shí)夾緊力計(jì)算公式查《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》為REF_Ref7227\r\h[16]： （4.6）其中：實(shí)際所需夾緊力，單位為牛頓；工件所受切削力，單位為牛頓；安全系數(shù)；工件與定位元件之間的摩擦系數(shù)；工件與夾緊元件之間的摩擦系數(shù)；公式中的一般的取值為0.1-0.15，這里取，公式中的一般取值為0.2-0.25，這里取。公式中乘上安全系數(shù)K的目的是確保缸體在加工過(guò)程中能夠一直保持正確的位置，位置不會(huì)發(fā)生變動(dòng)，安全系數(shù)K的計(jì)算公式為： （4.7）其中K0-K6為各種因素的安全系數(shù)，選擇，，，，，，，根據(jù)公式4.7即可算出相應(yīng)的安全系數(shù)大小：將以上數(shù)值代入公式4.6就能得到實(shí)際所需夾緊力大?。海?）夾緊力的計(jì)算液壓缸所產(chǎn)生的夾緊力大小按公式計(jì)算 （4.8）其中：活塞的有效工件面積；液壓缸的進(jìn)油腔壓力；活塞的直徑；活塞桿的直徑。液壓動(dòng)力源裝置選擇YG3-40-FADT油缸，根據(jù)該油缸的參數(shù)可以知道，，，將這些數(shù)據(jù)代入公式4.8可計(jì)算出夾緊力大小為：通過(guò)分析比較，，油缸所能提供的夾緊力大于缸體加工時(shí)所需要的夾緊力，因此設(shè)計(jì)的夾緊元件能夠合理可靠的工作，具有一定的可行性REF_Ref7315\r\h[17]。夾具本體夾具本體尺寸夾具本體由底座和立柱兩個(gè)部分組成，夾具本體是用來(lái)將夾具的其余元件和裝置連接在一起，形成一個(gè)完整的夾具。其中底座上需要安裝的有定位元件、導(dǎo)向裝置和抬起油缸，因此底座的外形尺寸大約為。立柱上需要安裝的有側(cè)靠裝置、主夾緊裝置和夾緊桿，因此立柱的外形尺寸大約為。所以整個(gè)夾具本體的外形尺寸大約為。夾具本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)夾具本體包括立柱和底座兩個(gè)部分。夾具本體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成如圖4.9所示：⑦⑥⑤④①②③⑦⑥⑤④①②③圖4.9夾具本體夾具本體的上部分為立柱，下部分為底座，立柱和底座之間用6個(gè)型號(hào)為M16×50螺釘和2個(gè)型號(hào)為16×60的銷進(jìn)行連接。夾具本體的底座部分將其設(shè)計(jì)成有斜坡的樣子，這樣可以方便排屑。夾具本體的立柱部分，因?yàn)樯厦娼Y(jié)構(gòu)的懸出部分過(guò)大，設(shè)計(jì)的有加強(qiáng)筋，可以提高本體的強(qiáng)度。夾具本體是用來(lái)將夾具的各種元件、裝置連接成一體，并通過(guò)它將整個(gè)夾具安裝在機(jī)床上，它將夾具的所有元件連接成一個(gè)整體。上圖中序號(hào)①處放置的為主夾緊裝置，設(shè)置有8個(gè)M12的螺紋孔用于安裝，中間還有一個(gè)孔用于安裝主夾緊裝置下方的軸；序號(hào)②處放置側(cè)靠裝置，設(shè)置有4個(gè)M8的螺紋孔用于安裝，安裝平面設(shè)計(jì)成有一定角度的斜面；序號(hào)③處放置導(dǎo)向裝置，設(shè)置有4個(gè)M6的螺紋孔用于安裝，左右兩邊各一個(gè)；序號(hào)④處放置抬起油缸，設(shè)置有4個(gè)M6的螺紋孔用于安裝；序號(hào)⑤處放置導(dǎo)向桿，在安裝抬起油缸位置的左右各一個(gè)，有一個(gè)M12的螺紋孔，可以直接安裝導(dǎo)向桿；序號(hào)⑥處則放置定位元件，與定位元件接觸的面上都有螺紋孔以便安裝，同時(shí)還有氣檢通道，用于檢查定位元件與夾具本體是否完全接觸；序號(hào)⑦處放置夾緊桿，設(shè)置的有8個(gè)M8的螺紋孔用于安裝。夾具本體的內(nèi)部采用框式結(jié)構(gòu)，提高夾具本體的剛度和強(qiáng)度的同時(shí)還能減輕重量。除了考慮安裝各個(gè)零部件的位置外，還要考慮液壓氣壓各個(gè)管道的走向，確保液壓回路能夠最后將液壓油回流到機(jī)床內(nèi)。材料的選擇夾具體的制造方法考慮用鑄造夾具體或者焊接夾具體，下面將這兩種方法進(jìn)行比較，如表4.3所示：表4.3鑄造與焊接優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)鑄造夾具體能制造復(fù)雜形狀，且產(chǎn)品工藝性，剛性，抗振性以及抗壓性都比較好生產(chǎn)周期長(zhǎng)焊接夾具體制造方便，生產(chǎn)周期短，產(chǎn)品重量較輕制造復(fù)雜形狀比較困難綜合以上因素考慮，夾具本體采用鑄造的方式，選擇使用灰鑄鐵HT250作為鑄造夾具本體的材料，灰鑄鐵HT250的強(qiáng)度、耐磨性、耐熱性等性能比較好，同時(shí)材料的減振性良好，鑄造性能較優(yōu)，能夠承受比較的壓力，需進(jìn)行人工時(shí)效處理，經(jīng)過(guò)時(shí)效處理后，使夾具本體的硬度和強(qiáng)度有所增加。輔助上料裝置輔助上料裝置總共由四個(gè)部分組成，分別是托盤，抬起油缸、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和導(dǎo)向桿。⑤①輔助上料裝置的總體結(jié)構(gòu)如圖4.10所示：⑤①⑥④③②⑥④③②圖4.10輔助上料裝置上圖中序號(hào)①⑤的位置為導(dǎo)向桿，序號(hào)②的位置為托盤，序號(hào)③⑥的位置為導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，序號(hào)④的位置為抬起油缸。輔助上料裝置中的托盤是加工線上夾取和裝有物料的部分，托盤的結(jié)構(gòu)如圖4.11所示：③②①③②①圖4.11托盤托盤是由支撐板，導(dǎo)向板和支架組成的，之間用螺釘進(jìn)行連接，其中支架是焊接件，是由五塊板和三塊筋板組成的，之間用焊接來(lái)進(jìn)行連接。圖中序號(hào)①③的位置是用來(lái)安裝導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的，序號(hào)②是用來(lái)安裝抬起油缸的。托盤在工作時(shí)需要進(jìn)行上升和下落的動(dòng)作，需要一個(gè)動(dòng)力源來(lái)幫助托盤完成這兩個(gè)動(dòng)作，抬起油缸的作用就是為托盤的上升和下落提供動(dòng)力，抬起油缸的行程為75mm，抬起油缸的結(jié)構(gòu)如圖4.12所示：圖4.12抬起油缸導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是為了使托盤回落時(shí)能夠回到正確的位置，不讓托盤在水平方向上來(lái)回移動(dòng)，防止發(fā)生偏移，導(dǎo)向裝置的結(jié)構(gòu)如圖4.13所示：圖4.13導(dǎo)向裝置整個(gè)輔助上料裝置有兩個(gè)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，左右兩邊各一個(gè)，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)與底座之間用螺釘連接，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)與托盤上的板件也是用螺釘連接。缸體的整體體積較大，但缸體上的定位孔較小，缸體與定位元件直接配合的話不能夠保證定位準(zhǔn)確，可能會(huì)出現(xiàn)差錯(cuò)。為了解決這一問(wèn)題，在抬起油缸的左右兩側(cè)各放置一個(gè)導(dǎo)向桿，在托盤下落的時(shí)候用導(dǎo)向桿對(duì)缸體進(jìn)行一個(gè)預(yù)定位，讓缸體確定一個(gè)大概的位置，然后缸體再與定位塊和定位銷接觸，進(jìn)行準(zhǔn)確定位，確保定位的準(zhǔn)確性。導(dǎo)向桿的結(jié)構(gòu)如圖4.14所示：圖4.14導(dǎo)向桿導(dǎo)向桿的上方設(shè)計(jì)的有螺紋，與導(dǎo)向桿相配合的位置有螺紋孔，這樣導(dǎo)向桿就可以直接安裝在夾具本體上。導(dǎo)向桿的材料選擇使用45鋼，因?yàn)閷?dǎo)向桿在對(duì)缸體進(jìn)行預(yù)定位的時(shí)候所受的彎曲應(yīng)變較大。對(duì)導(dǎo)向桿進(jìn)行淬火處理，使其硬度達(dá)到HRC56-62，并且對(duì)導(dǎo)向桿進(jìn)行發(fā)藍(lán)處理，對(duì)導(dǎo)向桿起到防銹的作用。整個(gè)輔助上料裝置的工作步驟是：首先，準(zhǔn)備要加工缸體的時(shí)候，輔助上料裝置中的抬起油缸為托盤提供動(dòng)力，使托盤升起，上升到上料的位置，然后缸體被推入上料位置后，整個(gè)托盤開始回落，托盤下降的過(guò)程中，導(dǎo)向桿先對(duì)缸體進(jìn)行一個(gè)預(yù)定位，讓缸體確定一個(gè)大概的位置，接著缸體上的定位孔再與定位元件中的圓銷和菱形銷進(jìn)行配合，定位完成后，夾具正上方的油缸開始工作，四個(gè)壓頭接觸缸體產(chǎn)生夾緊力，缸體被完全定位，開始對(duì)缸體進(jìn)行加工。缸體的整個(gè)加工工序完成后，夾具頂部的油缸松開，從而使夾緊裝置上升，托盤帶著缸體升起運(yùn)往上料的位置REF_Ref7413\r\h[18]。輔助支承裝置缸體的自身重量較大，因此在加工過(guò)程中切削力和缸體自重產(chǎn)生的扭矩較大，缸體容易在加工過(guò)程中產(chǎn)生振動(dòng)與變形，導(dǎo)致加工誤差的產(chǎn)生。這時(shí)候就要借助輔助支承，其結(jié)構(gòu)如圖4.15所示：圖4.15側(cè)靠裝置9653600280缸體OP50工序中，在加工曲軸孔和水泵座孔時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)較大的切削力，為了防止缸體在加工的時(shí)候變形，需要使用這個(gè)側(cè)靠裝置，加工曲軸孔的時(shí)候刀具分別從左右兩方向加工缸體，產(chǎn)生的切削力方向相反，因此在夾具本體上左右各安裝一個(gè)側(cè)靠裝置。通過(guò)側(cè)靠裝置與缸體進(jìn)行接觸，對(duì)缸體起到一定的支撐作用，從而抵消掉部分的切削力。同樣在加工缸孔時(shí)也會(huì)產(chǎn)生一個(gè)切削力，方向與之前的切削力方向不同，因此要另外添加輔助支撐，這里選擇KOSMEK型號(hào)為L(zhǎng)C0481的支撐缸，為液壓上升式支撐缸，一共有四個(gè)安裝在夾具本體上。LC0481支撐缸的結(jié)構(gòu)圖如圖4.16所示：接觸螺栓柱塞上升活塞接觸螺栓柱塞上升活塞圖4.16LC0481支撐缸LC0481支撐缸特別適合支撐缸體這樣的薄壁型零件，可以承受較大的載荷，可以完全避免由于切削力而產(chǎn)生的零件振動(dòng)。當(dāng)液壓回路提供液壓時(shí)，上升活塞上升，柱塞接觸到缸體，然后上升活塞繼續(xù)上升至頂部，從而形成支撐力來(lái)支撐缸體。輔助支承能夠很好的避免缸體在加工過(guò)程發(fā)生抖動(dòng)或者變形。使用輔助支承的時(shí)候，缸體必須先與定位元件進(jìn)行接觸，讓缸體在夾具中準(zhǔn)確定位，然后輔助支承才能開始工作。所以，是由缸體來(lái)確定輔助支承的安裝位置，輔助支承是不限制缸體的自由度。使用輔助支承的時(shí)候，要嚴(yán)格控制其施加力的大小，避免因?yàn)槭┘拥牧^(guò)大而破壞定位元件的定位作用。夾具與機(jī)床的連接夾具是需要安裝在機(jī)床上的。①夾具底面如圖4.17所示：①?⑩⑨⑧⑤⑦⑥④③②?⑩⑨⑧⑤⑦⑥④③②圖4.17夾具底面本次課題的缸體加工是在數(shù)控加工機(jī)床上完成的，本夾具采用直接安裝在機(jī)床工作臺(tái)上的方法，選擇使用“一面兩銷”的定位方案，限制夾具的六個(gè)自由度，實(shí)現(xiàn)完全定位，確保夾具在機(jī)床中的位置準(zhǔn)確。一面即夾具本體的底座底面，將底座的底面與機(jī)床工作臺(tái)上表面接觸，作為定位平面，用兩個(gè)銷當(dāng)定位銷。圖4.15中序號(hào)①②③④⑤⑦⑧⑨?為安裝螺釘?shù)奈恢?，安裝的螺釘型號(hào)為M16×50，用這九個(gè)螺釘將夾具底面固定在機(jī)床工作臺(tái)上，形成一個(gè)大平面。圖中序號(hào)⑥⑩為兩銷孔的位置，選擇使用GB120系列的內(nèi)螺紋圓柱銷，這類銷主要用作定位銷，銷的型號(hào)為φ16×50，這類銷內(nèi)有螺紋孔，內(nèi)螺紋孔的作用是拆卸圓柱銷，將螺釘擰進(jìn)，就可以拔出圓柱銷，方便拆卸。這樣就形成了“一面兩銷”定位，確保夾具與機(jī)床的連接可靠。液壓與氣檢裝置原理圖為了避免夾具體積過(guò)于龐大且節(jié)約成本，本夾具的液壓回路大部分設(shè)計(jì)在夾具本體上的夾具本體中。這樣的設(shè)計(jì)既節(jié)約了空間，且使得夾具美觀。但是這樣的設(shè)計(jì)也有不足，對(duì)工件的氣密性要求較高，材料內(nèi)部不能有任何的縫隙或者氣孔等不良缺陷。在加工中，保證孔直接的貫通。氣檢系統(tǒng)原理圖如圖4.18所示，圖4.18氣檢系統(tǒng)原理圖設(shè)計(jì)氣壓回路的作用是完成氣密性檢測(cè)，通過(guò)氣壓傳動(dòng)，使氣體通過(guò)管道進(jìn)入定位塊的氣孔，實(shí)現(xiàn)對(duì)夾具的氣密性檢測(cè)。液壓系統(tǒng)原理圖如圖4.19所示：圖4.19液壓系統(tǒng)原理圖設(shè)計(jì)液壓回路的作用有：提供夾緊力動(dòng)力源，控制夾緊元件夾緊松開；使輔助支撐裝置可以向前推進(jìn)，向后回退；控制抬起油缸以便完成托盤的抬起和落下。

成本分析及有限元分析成本分析在設(shè)計(jì)的夾具的過(guò)程中，不僅僅要考慮夾具的使用性能，同時(shí)還要考慮夾具的成本。在保證夾具能夠完成的工作內(nèi)容的同時(shí)還要盡可能的節(jié)約成本。通過(guò)對(duì)9653600280缸體OP50工序的夾具進(jìn)行成本分析，計(jì)算出一套夾具大概所需的價(jià)錢。本課題的夾具主要由定位元件，主夾緊裝置，夾緊桿，夾具本體，托盤，導(dǎo)向裝置，側(cè)靠裝置、抬起油缸以及一些標(biāo)準(zhǔn)件組成。夾具本體由底座和立柱組成，通過(guò)三維軟件的測(cè)量，底座的質(zhì)量大概為150kg，立柱的質(zhì)量大概為250kg，本體的總質(zhì)量大概為400kg。底座和立柱的材料都是HT250，通過(guò)查找資料得到HT250的價(jià)格大概為5000元/噸，制造過(guò)程中需要考慮一定的廢品率，因?yàn)榇蠹s使用800kg左右的HT250。用相同方法計(jì)算夾具各部件的成本：定位元件約為3kg；主夾緊裝置約為50kg；夾緊桿約為30kg；托盤約為10kg；導(dǎo)向裝置有兩個(gè)，總質(zhì)量約為5kg；側(cè)靠裝置約為10kg；抬起油缸約為5kg。這些部件使用的材料多為鋼材，通過(guò)查閱資料可知鋼材的價(jià)格大約為3500元/噸，考慮廢品率，使用大約200kg的鋼材。除此之外，本套夾具還包括液壓缸，液壓缸的成本大概為4000元，氣壓液壓回路中還包括電磁換向閥等，大約1000元，同時(shí)本套夾具還包含許多標(biāo)準(zhǔn)件，如螺釘、銷、管接頭等標(biāo)準(zhǔn)件，標(biāo)準(zhǔn)件的價(jià)格通常比較低廉，通過(guò)查詢相關(guān)資料，標(biāo)準(zhǔn)件的費(fèi)用大概為1000元。綜上所述，可計(jì)算出這一整套夾具的成本為：通過(guò)上面的成本分析，本套夾具的總成本大概為10700元，與傳統(tǒng)夾具價(jià)格相比，本套夾具的成本在合理范圍內(nèi)。后期可以通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)減少自制件的成本，使夾具成本進(jìn)一步降低。有限元分析利用SolidWorks三維軟件繪制零件三維模型，然后用Simulation插件的算例功能建立有限元模型，并對(duì)其進(jìn)行有限元分析，模擬夾具在裝配和使用過(guò)程中，主要零部件的受力變形情況，非常的直觀方便。定位元件是本套夾具中使用次數(shù)最多的零部件，因此對(duì)定位元件各個(gè)方面的要求都比較高，這里選擇定位元件中的圓銷進(jìn)行有限元分析，其有限元分析步驟如下：（1）選擇定位元件中的圓銷作為有限元分析對(duì)象，對(duì)其進(jìn)行靜應(yīng)力分析；（2）定位元件中的圓銷所選用的材料為20CrMnTi，其相關(guān)屬性如圖5.1所示：圖5.1材料屬性表根據(jù)以上的材料屬性表，可以得到20CrMnTi的彈性模量、屈服強(qiáng)度、泊松比等相關(guān)屬性的數(shù)值；（2）對(duì)圓銷施加載荷和約束，其約束點(diǎn)為圓銷的下表面，其載荷施加點(diǎn)為圓銷的上表面，載荷的大小為584N，其受力和約束如圖5.2所示：圖5.2圓銷的載荷和約束（3）對(duì)圓銷進(jìn)行網(wǎng)格劃分，其網(wǎng)格劃分結(jié)果如圖5.3所示：圖5.3網(wǎng)格劃分結(jié)果網(wǎng)格化的目的是為了使零件的整體分割為有限數(shù)量的節(jié)點(diǎn)，使得分析能夠近似性的計(jì)算；（4）圓銷的有限元分析結(jié)果如圖5.4所示：圖5.4圓銷有限元分析結(jié)果由圖5.4可知，圓銷的最大應(yīng)變處的數(shù)值大約是7.5MPa，圓銷材料20CrMnTi的屈服強(qiáng)度大約是620MPa，最大應(yīng)變處的數(shù)值遠(yuǎn)小于屈服強(qiáng)度，因此圓銷的形變?cè)谠试S范圍內(nèi)。

環(huán)保安全及項(xiàng)目管理環(huán)境影響的分析及環(huán)保對(duì)環(huán)境影響的分析機(jī)械加工容易產(chǎn)生污染，分為以下幾類：（1）廢水污染：機(jī)加工廢水主要來(lái)源于機(jī)械加工中潤(rùn)滑、冷卻、傳動(dòng)系統(tǒng)中所產(chǎn)生的含油廢水，這種含油廢水的成分中有機(jī)物占比比較高，如果含油廢水沒有被及時(shí)處理，而是直接將含油廢水排放，這樣會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境；（2）廢氣污染：廢氣污染物主要是機(jī)床加工粉塵，主要是機(jī)床設(shè)備進(jìn)行切削鉆孔時(shí)產(chǎn)生的金屬粉末所造成的粉塵；（3）噪音污染：機(jī)床設(shè)備與加工工件兩個(gè)硬物之間的碰撞沖擊，產(chǎn)生大量的噪音，會(huì)擾亂周圍人們的日常生活REF_Ref7488\r\h[19]。環(huán)保措施針對(duì)不同的污染，做出相應(yīng)的環(huán)保措施：（1）廢水污染：廢水經(jīng)過(guò)處理，然后進(jìn)入沉淀池進(jìn)行固液分離，最后進(jìn)行過(guò)濾，消毒達(dá)標(biāo)后排放；（2）廢氣污染：用吸附方法，將空氣中的粉塵用吸附能力好的物件進(jìn)行吸附，減少空氣中金屬粉末；（3）噪音污染：工人加工時(shí)應(yīng)佩戴耳罩，不宜長(zhǎng)時(shí)間待在有噪音的環(huán)境下，應(yīng)實(shí)行輪班制度。了解到機(jī)械加工會(huì)產(chǎn)生的污染，從而進(jìn)行優(yōu)化處理，減少對(duì)環(huán)境的污染，做到環(huán)保，為可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。安全要求與措施機(jī)械加工的過(guò)程中安全是非常重要的，所以在機(jī)械加工過(guò)程中應(yīng)做到以下內(nèi)容：（1）在加工缸體的過(guò)程中，刀具與缸體接觸會(huì)產(chǎn)生飛屑，如果不防護(hù)的話，很有可能刮傷人，所以應(yīng)該設(shè)置封閉的防護(hù)裝置來(lái)保證安全；（2）機(jī)床的主軸在移動(dòng)的過(guò)程中可能存在著沖擊危險(xiǎn)，所以應(yīng)該設(shè)置可靠的機(jī)械限位及緩沖裝置；（3）在加工設(shè)備周圍的醒目位置應(yīng)該設(shè)置警示牌以及注意事項(xiàng)，一定要注意操作規(guī)范，避免受傷；（4）應(yīng)該注意電線不能夠有一點(diǎn)破損的地方，否則存在安全隱患；項(xiàng)目管理畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)四年來(lái)一個(gè)比較大比較完整的項(xiàng)目，綜合性較強(qiáng)，是一個(gè)有計(jì)劃、有目的的任務(wù)，需要