离合器汽缸工艺及其钻夹具设计

离合器汽缸工艺及其钻夹具设计

摘   要  本文根据前期对离合器汽缸及其夹具此领域的背景和发展前景的了解，依据对离合器汽缸的深入分析和认识，制定了此离合器汽缸的毛坯图，并且根据毛坯图设计了此零件的加工工艺过程以及加工工序，制订了工艺卡和工序过程卡，根据具体的需要对零件的相应数据进行校正，并且在此基础上设计出此零件专用的机床夹具从而圆满的完成了此次设计任务。通过本次设计让笔者在完成此次任务中间对离合器汽缸以及其专用夹具的设计过程有了完整透彻的认识。

关键词：  工序；工艺；夹具

The machining process planning and fixture design of the clutch cylinder

ABSTRACT   In this paper, according to the preliminary understanding of the background and development prospect of bearing block and fixture and the deep analysis and understanding of gz4-270 double-row centripetal roller bearing’s bearing block, the designer makes the blank drawing of this bearing block . Then the designer designs the machining process and manufacturing procedure of the parts and makes the craft process card and technological process card according to the blank drawing .Meanwhile, the designer corrects the corresponding data of the parts according to the specific need and designs special jig of this component on the previous basis then completes this design task satisfactorily. Let the author understand the designing procedure of bearing block and its special fixture through this design completely and thoroughly.
 
Keywords： the process；worker one； jig, clamp strength
目    录

摘   要 1
前言 2
第一章 零件的分析 1
    1.1零件的作用 1
    1.2零件的工艺分析 1
第二章 工艺规程设计 2
    2.1确定毛坯的制造形式 2
    2.2基面的选择 2
       2.2.1粗基准的选择原则： 3
       2.2.2精基准的选择原则 3
   2.3制订工艺路线 4
       2.3.1工艺路线方案一 4
       2.3.2工艺路线方案二 5
       2.3.3工艺方案的比较和分析 5
   2.4机械的加工余量，毛坯尺寸及工序尺寸的选定 5
       2.4.1关于底平面的偏差及加工余量进行的计算 5
   2.5 选择加工设备及刀具,夹具,量具 6
   2.6 确定切削用量及基本工时 7
第三章 夹具设计 17
   3.1机床夹具设计的基本要求和一般步骤 17
      3.1.1对专用夹具的基本要求 17
      3.1.2、专用夹具设计步骤 20
   3.2钻扩8－φ13孔钻床夹具设计 18
      3.2.1定位方案的确定 18
      3.2.2定位元件确定 19
      3.2.3定位误差分析计算 20
      3.2.4对刀方案 20
      3.2.5夹具体分析 21
      3.2.6夹紧力的计算 21
     3.2.7夹具的设计及操作的简明说明 22
结  论 24
参考文献 25
致  谢 26
前言

对零件的加工工艺及夹具的毕业设计是对已学知识的一次检测，是踏入社会前对相关知识的一次总测验，也是对理论与实际相结合的试水。
机床夹具已经被作为现代机械加工中的重要设备。设计和使用一种实用且先进的夹具已成为一种促进生产发展的重要工艺措施。随着中国在机械工业生产方面的逐渐进步,不断创新机床夹具已成为技术革新中的重大目标，越来越多的新夹具不断的出现，将会对现代机械制造领域产生非常大的影响。就夹具本身而言，也是在随着机械制造领域的不断发展而不断地革新与进步。
课题背景及发展趋势
作为产品设计的物质和技术基础，原料、构造、工艺之间有着密切的联系，一方面，设计被称为技术的枷锁严重束缚；另一方面，设计也被称为技术的原动力所带动。从设计美学方面来看，技术不只是物质基础更拥有其本身更加重要的“功能”。必须善于利用材料的特色为前提，正确的结构和精确的加工为过程，就可以达到制造出实用，雅观，经济产物的目的。也就是努力使产品发挥最大的潜力和能力，这样不但可以提高产品的价值还可以拓宽产品利用领域，是一个使产品达到极致的过程，此过程不止需要高度的配合，还需要正确的操作，否则将使产品陷入被迫修改的泥潭。
技术是产品形态发展的前导，在材料和工艺方面的一些创新和改革，必将改变产品在结构和形态方面的巨大变化。材料，加工工艺，结构，产品形象的紧密联系，则说明其中任何一环的改变，都会引发材料整体的蝴蝶效应，所以必须谨慎且认真地运用各种新兴的技术或者工艺，不过为追求产品的实用性，可以适当的使用这些技术。
快速发展的工业不但提高了工艺加工水平还带来了人们对产品日益上升的要求，体种类和生产率这两方面首当其冲的被影响，多品种和对中小批生产成为机械生产已经逐步成为各个加工工厂的大体方向。随着越来越多的人加入这种生产方向或者生产模式，这种发展趋势必然已经开始对机床夹具产生很大的影响，已经导致一些机床夹具和以前相比发生了翻天覆地的变化。
夹具的基本结构及夹具设计的内容
按各个部件在夹具中的职能和布局特色,构成夹具的元件能够划分为下面几类:
(1)定位元件及定位装置；
(2)夹紧元件及定位装配(或称夹紧部分)；
(3)夹具体；
(4)对刀,引导元件及装配(包括刀具导向元件,对刀设备及靠模设备等)；
(5)动力装置；
(6)分度,对定装配；
(7)其它元件及其装配(包括夹具各部分间以及夹具与机床间起衔接作用的紧固螺钉,销钉,键和各种手柄等)；
一些夹具可能并没有装备所有的元件。相反,按照加工等多方面依据具体要求,一部分夹具仍需安装其它装置和机构。下面几项内容的设计将会成为设计夹具的重点：
（1）定位装置的设计；
（2）夹紧装置的设计；
（3）对刀-引导装置的设计；
（4）夹具体的设计；
（5）其余元件和装置的设计。
第一章 零件的分析

1.1零件的作用
题目需要的是设计离合器汽缸，常用离合器汽缸来配合活塞，固定活塞杆，只是让活塞做运动，同时使汽缸长期处于静止状态，自始至终与传动方向保持高度一致，从而达到维持平衡的目的；由于其零件尺寸稍大，构造不是较简单，但是对中孔以及端面有比较高的精度要求。
1.2零件的工艺分析
离合器汽缸零件图如下1-1：
分析其零件图可知，该零件包含对位置有特殊要求的二组加工表面。分开阐述：
1.端平面拥有Rz=3.2的面粗糙度，0.03的平面度公差，且是以平面为核心的加工表面
2. 侧面Φ100孔加工
这一组的加工表面有钻8-φ13孔mm，钻扩8-φ13孔，扩φ20孔，其表面粗糙度要求均为12.5并要保证孔与孔的位置精度。
第二章 工艺规程设计

2.1确定毛坯的制造形式
此离合器汽缸的材料为QT60-2，年产量为7000件，属于中批量生产（查文献[1]表6.1可知），考虑到离合器汽缸在工作中的用处，零件的加工特色，位置精度的要求等，所以采用金属型铸造毛坯，可以免除每次造型。零件尺寸比较大，形状结构也不复杂，是中批量生产，所以毛坯形状要尽量和零件形状接近，端面φ100孔都要铸出。毛坯尺寸通过确定加工余量后确定。
2.2基面的选择
一次成功的工艺规程设计必须正确的选择符合要求的基面。保证所选基面的正确性与合理性，能够确保加工的质量，对生产有促进作用；不然，加工工艺过程会出错，还可能造成零件的大批量报废迫使生产停滞，这样将会对已经生产的产品产生冲击，对产品的质量带来巨大的冲击。
2.2.1粗基准的选择原则：
⑴．非加工表面作为粗基准可以保证要加工的面与不要加工的面之间的位置关联精度。若零件上有许多不用加工的表面此时选取粗基准需要选用高的位置精度要求的面。
⑵，遵循使用的关联表面要达到加工余量要求均衡这一原则。这样就能确保平均地去除少量的剩余量，使零件表面构造更加精细，在耐磨性方面得到极大的提高。
⑶．遵循使用加工的剩余量达到最小的表面这一原则，不可。如果不按照这一原则选择则会导致无法对这个面所拥加工量剩余进行保证的危险情况，最终威胁到设计本身。
⑷．遵循尽力选用平整、光滑洁净、拥有足够面积的表面这一原则，否则将无法对加工定位的精确性进行测定，夹具对工件的固定是否成功。选择粗基准时必须考虑到表面的冒口、毛刺、浇口等，有时还需要对其加工。
⑸．由于粗基准大多有无规则的表面，应当防止反复运用。多次运用无法确保表面间位置精确。
仔细考虑题目，应该选取的精基准为底面二孔；先车削出底面并达到要求的3.2μm表面粗糙度，为精基准的选定打下坚实的基础。
2.2.2精基准的选择原则
⑴．让零件拥有相同或者类似的设计基准与定位基准可以大范围的避免定位基准与设计基准的偏差所引起的基准偏差，否则要花很长的时间去消除这些偏差。这便是基准重合原则。
⑵．尽可能采用不要采取不同的定位基准。如此一来便益于我们轻松快捷的选定每个表面间的位置精度，将本来需要进行的基准转换间的错误将小至最低，且选用统一夹具的各工序，可缩小工作量。这便是基准统一原则。
⑶．精基准的选取时，有些被频繁加工的两个被加工面之间能够以彼此作自己的加工基准。这便是互为基准的原则。
(4).一些需要剩余量少且均匀的精加工或光整加工工序能够选用被加工表面自身作基准。这便是自为基准原则。
题目需确保孔与孔、孔与平面、平面与平面间的位置，才能确保在加工过程中使用的定位基准大多可以一样。经过分析零件图可以了解，底平面拥有较大面积且与底面两孔平行，适合用于作精基准。但是以一个平面定位只能限定工件的三个自由度，加入二次选用左面定位，配合钻孔夹具，则可加工Ф100 mm孔。
在上面的基础下，利用加工好的孔当作精基准来完成钻8-φ13孔，，车φ497端面 ，车底平面等等的工作。
2.3制订工艺路线
 仔细选择路线的起点，以零件的形状为参考，制定的路线才能满足尺寸及位置等要求的合理性，在中批量生产的条件下，使用通用性机床配上专用的夹具可以被作为参考，努力让工序集中。除了这些，还必须要考虑到经济效益，使生产成本降至最低。针对该零件值得一提的是：端面八孔的表面质量要求一样，同为Ra3.2，但是尺寸精度不同分别为IT7,IT12,IT12（查文献[1]表3.3），这也就是说IT7的孔主要考虑尺寸精度，其它两孔则主要是表面质量的考虑，按经济性分析应该将它们分开加工，但是由于它们之间较高的位置精度要求，因此最好的选择是一次装夹然后进行加工。
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