汽缸加工工艺及夹具设计

前言
加工工艺及夹具毕业设计是对所学专业知识的一次巩固，是在进行社会实践之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是理论联系实际的训练。

机床夹具已成为机械加工中的重要装备。

机床夹具的设计和使用是促进生产发展的重要工艺措施之一。

随着我国机械工业生产的不断发展,机床夹具的改进和创造已成为广大机械工人和技术人员在技术
革新中的一项重要任务。

材料、结构、工艺是产品设计的物质技术基础，一方面，技术制约着设计；另一方面，技术也推动着设计。

从设计美学的观点看，技术不仅仅是物质基础还具有其本身的“功能”作用，只要善于应用材料的特性，予以相应的结构形式和适当的加工工艺，就能够创造出实用，美观，经济的产品，即在产品中发挥技术潜在的“功能”。

技术是产品形态发展的先导，新材料，新工艺的出现，必然给产品带来新的结构，新的形态和新的造型风格。

材料，加工工艺，结构，产品形象有机地联系在一起的，某个环节的变革，便会引起整个机体的变化。

工业的迅速发展，对产品的品种和生产率提出了愈来愈高的要求，使多品种，对中小批生产作为机械生产的主流，为了适应机械生产的这种发展趋势，必然对
机床夹具提出更高的要求。

1.2 夹具的基本结构及夹具设计的内容
按在夹具中的作用,地位结构特点,组成夹具的元件可以划分为以下几类:
(1)定位元件及定位装置；
(2)夹紧元件及定位装置(或者称夹紧机构)；
(3)夹具体；
(4)对刀,引导元件及装置(包括刀具导向元件,对刀装置及靠模装置等)；
(5)动力装置；
(6)分度,对定装置；
(7)其它的元件及装置(包括夹具各部分相互连接用的以及夹具与机床相连接用的紧固螺钉,销钉,键和各种手柄等)；
每个夹具不一定所有的各类元件都具备,如手动夹具就没有动力装置,一般的车床夹具不一定有刀具导向元件及分度装置。

反之,按照加工等方面的要求,有些夹具上还需要设有其它装置及机构,例如在有的自动化夹具中必须有上下料装置。

专用夹具的设计主要是对以下几项内容进行设计：（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）其他元件及装置的设计。

目录
1前言 (1)
课题背景及发展趋势 (1)
1.2夹具的基本结构及设计内容 (1)
2汽缸加工工艺规程设计 (3)
零件的分析 (3)
零件的作用 (3)
零件的工艺分析 (3)
气缸加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施.. 4确定毛坯的制造形式 (4)
基面的选择 (4)
确定工艺路线 (4)
机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 (5)
确定切削用量 (6)
小结 (24)
3专用夹具设计 (25)
加工上平面镗孔夹具设计 (25)
定位基准的选择 (26)
切削力的计算与夹紧力分析 (27)
夹紧元件及动力装置确定 (28)
镗套、镗模板及夹具体设计 (28)
夹具精度分析 (27)
夹具设计及操作的简要说明 (27)
3.2粗、精铣汽缸上平面夹具夹具设计 (28)
定位基准的选择 (28)
定位元件的设计 (28)
定位误差分析 (29)
铣削力与夹紧力计算 (29)
3夹具体槽形与对刀装置设计 (30)
夹紧装置及夹具体设计 (35)
夹具设计及操作的简要说明 (35)
4结束语 (40)
参考文献 (41)
2 汽缸加工工艺规程设计
零件的作用
题目给出的零件是汽缸，气缸设计主要包括气道、燃烧室、配气机构、冷却与润滑系统等的设计，它们对发动机性能都有相当大的影响。

缸盖气道的形状直接影响进气涡流的形式以及涡流强度的大小，气道流通截面积以及其内部的光洁度又决定了进气充量的多少。

涡流形式以及强度的大小对燃烧效率有很大的影响。

燃烧效率既决定了整机动力性、经济性同时影响了整机排放性能。

气道设计是气缸设计中的关键。

气缸燃烧室的参数有压缩比、面容比、挤气面积、挤气间隙等。

挤气面积、挤气间隙是挤流生成的决定因素，且挤气面积越大、间隙越小生成的挤流越强。

提高压缩比ε是提高升功率的有效措施之一，但压缩比的提高受到爆震燃烧的限制。

减小面容比是降低排放的有力措施。

火花塞在燃烧室中位置对发动机爆震燃烧有很大的关系，合适的火花塞位置可以减小火焰传播距离时间，从而提高了抗爆性。

燃烧室的所有结构参数都从不同程度上影响了整机的动力性、经济性、排放性等。

燃烧室与气道的匹配是气缸盖设计中的重点。

配气机构的结构影响了充气系数、运转噪声等。

配气机构的设计应保证各缸换气良好，充气系数高并且运转平稳，即振动、噪声小。

采用多气门机构可以明显增加进气喉口断面提高充气系数但由于气门之间的“鼻梁”厚度的限制，使在一定缸径下，气门数有一最佳值来保证在这一缸径下的最大进气量。

目前，在使用的有两气门、三气门，两进气、一排
气、四气门两进、两排、五气门三进、两排发动机。

汽缸是整机热负荷高的结构件之一，对缸盖进行合理有效的冷却可以保证发动机在正常温度范围内工作，提高整机寿命，增加整机运转可靠性。

在设计缸盖水腔时要确保冷却水流顺畅，不能有水流死区或使冷却水在水腔内形成旋涡。

气缸盖润滑系统是把具有一定压力和合适温度的清洁润滑油循环不断地输送到凸轮轴轴承、挺杆运动摩擦面，使其间形成一层油膜，以减少摩擦损失和零件的磨损，并把零件摩擦所产生的热量带走，冷却摩擦表面，将摩擦表面上的磨屑和杂质清洗干净，保证零件正常工作。

采用液压挺杆结构，必须保证对液压挺杆润滑油的充分补充。

对于回油腔的设计一定要确保在没有机油压力的自由状态下，机油依靠重力作用可以在任何工况下顺畅地流回机油盘从而确保机油可以不聚集在缸盖上而导致机油通过强制通风管而进入进气管导致烧机油现象的发生。

零件的工艺分析
零件的材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，减震性能良好。

传动箱体需要加工表面以及加工表面的位置要求。

现分析如下：
（1）主要加工面：
1）铣上下平面保证尺寸210mm4
2）铣侧面工艺平台保证尺寸76,
3）镗2--φ100孔至所要求尺寸，并保证各位误差要求
4）钻侧面2—G3/8螺纹孔
5）钻2—G1/8螺纹孔
6）钻16--φ13孔平面各孔
7）钻孔φ11
（2）主要基准面：
1）以下平面为基准的加工表面
这一组加工表面包括：汽缸上表面各孔、汽缸上表面
2）以下平面为基准的加工表面
这一组加工表面包括：主要是下平面各孔及螺纹孔
汽缸加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施
确定毛坯的制造形式
零件的材料HT200。

由于年产量为4000件，达到大批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸较大，铸造表面质量的要求高，故可采用铸造质量
稳定的，适合大批生产的金属模铸造。

便于铸造和加工工艺过程，而且还可以提高生产率。

基面的选择
（1）粗基准的选择对于本零件而言，按照互为基准的选择原则，选择本零件的下表面作为加工的粗基准，可用装夹对肩台进行加紧，利用底面定位块支承和底面作为主要定位基准，以限制z、z、y、y、五个自由度。

再以一面定位消除x、向自由度，达到定位,目的。

（2）精基准的选择主要考虑到基准重合的问题，和便于装夹，采用已加工结束的上、下平面作为精基准。

确定工艺路线
工艺路线的分析：
采用互为基准的原则，先加工上、下两平面，然后以下、下平面为精基准再加工两平面上的各孔，这样便保证了，上、下两平面的平行度要求同时为加两平面上各孔保证了垂直度要求。

符合先加工面再钻孔的原则。

从提高效率和保证精度这两个前提下，发现该方案比较合理。

所以我决定以该方案进行生产。

具体的工艺过程见工艺卡片所示。

机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定
汽缸的材料是HT200，生产类型为大批生产。

由于毛坯用采用金属模铸造, 毛坯尺寸的确定如下：
由于毛坯及以后各道工序或工步的加工都有加工公差，因此所规定的加工余量其实只是名义上的加工余量，实际上加工余量有最大加工余量及最小加工余量之分。

由于本设计规定零件为大批量生产，应该采用调整法加工，因此计算最大与最小余量时应按调整法加工方式予以确定。

1）加工汽缸的上下平面，根据参考文献[8]表4-35和表4-37考虑3mm ，粗加工2mm 到金属模铸造的质量和表面的粗糙度要求，精加工1mm ，
2）加工工艺平台时，用铣削的方法加工侧面。

由于工艺平台的加工表面有粗糙度的要求 1.6a R m μ=，而铣削的精度可以满足，故采取分二次的铣削的方式，粗铣削的深度是2mm ，精铣削的深度是1mm
3）镗２－φ100孔时，由于粗糙度要求 1.6a R m μ=，因此考虑加工余量
2.5mm 。

可一次粗加工2mm ，一次精加工0.5就可达到要求。

6）加工2－G1/8底孔，根据参考文献[8]表4-23考虑加工余量。

可一次钻削加工余量，一次攻螺纹0.1就可达到要求。

7）加工2－G3/8底孔时，根据参考文献[8]表4-23考虑加工余量。

可一次钻削加工余量，一次攻螺纹就可达到要求。

8）加工上，下平面台各小孔，粗加工2mm 到金属模铸造的质量和表面粗糙度要求，精加工1mm ，可达到要求。

确定切削用量
工序1：粗、精铣汽缸下平面
（1）粗铣下平面
加工条件：
工件材料： HT200，铸造。

机床：X52K 立式铣床。

查参考文献[7]表30—34
刀具：硬质合金三面刃圆盘铣刀（面铣刀），材料：15YT ，100D mm = ，齿数8Z =，此为粗齿铣刀。

因其单边余量：Z=2mm
所以铣削深度p a ：2p a mm =
每齿进给量f a ：根据参考文献[3]表5，取0.12/f a mm Z =铣削速度V ：参照参考文献[7]表30—34，取 1.33/V m s =。

机床主轴转速n ：
1000V n d π= 式
（2.1） 式中 V —铣削速度；
d —刀具直径。

n ：
10001000 1.3360254/min 3.14100V n r d π⨯⨯==≈⨯
按照参考文献[3]表3.1-74 300/min n r =
实际铣削速度v ： 3.14100300 1.57/1000100060dn
v m s π⨯⨯==≈⨯
进给量f V ：0.128300/60 4.8/f f V a Zn mm s ==⨯⨯≈
工作台每分进给量m f ： 4.8/288/min m f f V mm s mm ===
εa ：根据参考文献[7]表2.4-81,40a mm ε=
（2）精铣下平面
加工条件：
工件材料： HT200，铸造。

机床： X52K 立式铣床。

参考文献[7]表30—31
刀具：高速钢三面刃圆盘铣刀（面铣刀）：15YT ，100D mm = ，齿数12，此为细齿铣刀。

精铣该平面的单边余量：Z=1mm
铣削深度p a ：1p a mm =
每齿进给量f a ：根据参考文献[7]表30—31，取0.08/f a mm Z =
铣削速度V ：参照参考文献[7]表30—31，取0.32/V m s =
机床主轴转速n ，由式（2.1）有：
100010000.3260
61/min 3.14100V n r d π⨯⨯
==≈⨯
按照参考文献[7]表3.1-31 75/min n r =
实际铣削速度v ： 3.1410075
0.4/1000100060dn
v m s π⨯⨯===⨯
进给量f V ，由式（1.3）有：0.151275/60 2.25/f f V a Zn mm s
==⨯⨯=
工作台每分进给量m f ： 2.25/135/min m f f V mm s mm ===
粗铣的切削工时
被切削层长度l ：由毛坯尺寸可知280l mm =，
刀具切入长度1l ：
10.5((1~3)l D =+
0.5(100(1~3)7mm =+=
刀具切出长度2l ：取mm l 22=
走刀次数为1
机动时间1j t ：12
131572 1.13min
288j m l l l t
f ++++==≈
1 1.04f t =
精铣的切削工时
被切削层长度l ：由毛坯尺寸可知315l mm =
刀具切入长度1l ：精铣时1100l D mm ==
刀具切出长度2l ：取mm l 22=
走刀次数为1
机动时间2j t ：
1222801002 1.09min 135j m l l l t f ++++==≈ 2 1.04f t =
铣下平面的总工时为：t=1j t +2j t +1f t +2f t
工序：加工上平面，各切削用量与加工上平面相近，因此省略不算，参照工序1执行。

工序：粗精铣侧面工艺平台：
（1）粗铣宽度为工艺平台
加工条件：
工件材料： HT200，铸造。

机床：X52K 立式铣床。

查参考文献[7]表30—34
刀具：硬质合金三面刃圆盘铣刀（面铣刀），材料：15YT ，100D mm = ，齿数8Z =，此为粗齿铣刀。

因其单边余量：Z=2mm
所以铣削深度p a ：2p a mm =
每齿进给量f a ：根据参考文献[3]表5，取0.12/f a mm Z =铣削速度V ：参照参考文献[7]表30—34，取 1.33/V m s =。

n ：
10001000 1.3360254/min 3.14100V n r d π⨯⨯==≈⨯
按照参考文献[3]表3.1-74 300/min n r =
实际铣削速度v ： 3.14100300 1.57/1000100060dn
v m s π⨯⨯==≈⨯
进给量f V ：0.128300/60 4.8/f f V a Zn mm s ==⨯⨯≈
工作台每分进给量m f ： 4.8/288/min m f f V mm s mm ===
εa ：根据参考文献[7]表2.4-81,60a mm ε=
被切削层长度l ：由毛坯尺寸可知60l mm =，
刀具切入长度1l ：
10.5((1~3)l D =+ 式（2.2）
0.5(100(1~3)11~13mm =+=
刀具切出长度2l ：取mm l 22=
走刀次数为1
（2）精铣工艺平台
加工条件：
工件材料： HT200，铸造。

机床： X52K 立式铣床。

由参考文献[7]表30—31
刀具：高速钢三面刃圆盘铣刀（面铣刀）：15YT ，100D mm = ，齿数12，此为细齿铣刀。

精铣该平面的单边余量：Z=1mm
铣削深度p a ： 1.0p a mm =
每齿进给量f a ：根据参考文献[7]表30—31，取0.08/f a mm Z =
铣削速度V ：参照参考文献[7]表30—31，取0.32/V m s =
机床主轴转速n ，由式（2.1）有：
100010000.3260
61/min 3.14100V n r d π⨯
⨯==≈⨯
按照参考文献[3]表3.1-31 75/min n r =
实际铣削速度v ： 3.1410075
0.4/1000100060dn
v m s π⨯⨯===⨯
进给量f V ，由式（2.3）有：0.151275/60 2.25/f f V a Zn mm s ==⨯⨯=
工作台每分进给量m f ： 2.25/135/min m f f V mm s mm ===
被切削层长度l ：由毛坯尺寸可知210l mm =
刀具切入长度1l ：精铣时1100l D mm ==
刀具切出长度2l ：取mm l 22=
走刀次数为1
根据参考文献[9：1t ×3)=2.21min 。

10.41f t =
精铣工艺平台：
根据参考文献[9]切削工时：2t ×
20.41f t =
粗精铣工艺平台总工时：
t=1t +2t +1f t +2f t
工序：粗镗2－Φ100H12的孔
机床：卧式镗床618T
刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料：5YT
切削深度p a ： 2.0p a mm =，毛坯孔径095d mm =。

进给量f ：根据参考文献表，刀杆伸出长度取mm 200，切削深度为F a mm 。

因此确定进给量0.2/f mm r =。

切削速度V ：参照参考文献[3]表9取 2.4/144/min V m s m ==
机床主轴转速n ：
10001000144
482.7/min 3.1495V
n r d π⨯==≈⨯，
按照参考文献[3]表3.1-41取1000/min n r =
实际切削速度v ： 3.14571000
2.98/1000100060dn v m s π⨯⨯==≈⨯
工作台每分钟进给量m f ：0.21000200/min m f fn mm ==⨯=
被切削层长度l ：210l mm =
刀具切入长度1l ：1
2.5
(2~3)2 6.3330p
r a l mm
tgk tg =+=+≈︒
刀具切出长度2l ：mm l 5~32= 取mm l 42=
行程次数i ：1=i
机动时间1j t ：121210 6.334
1.1min
200j m l
l l t f ++++==≈
精镗2--Φ100H12
机床：卧式镗床618T
刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料：5YT
切削深度p a ：0.5p a mm =
进给量f ：根据参考文献[3]表，刀杆伸出长度取mm 200，切削深度为F a =0.5mm 。

因此确定进给量0.15/f mm r =
切削速度V ：参照参考文献[3]表9，取 3.18/190.8/min V m s m == 机床主轴转速n ：
010*********.81029/min 3.1499V n r d π⨯==≈⨯，取1000/min n r =
实际切削速度v ，： 3.14991000 3.10/10001000100dn
v m s π⨯⨯==≈⨯
工作台每分钟进给量m f ：0.151000150/min m f fn mm ==⨯=
被切削层长度l ：210l mm =
刀具切入长度1l ：10.5(2~3)2 2.8730p
r a l mm tgk tg =+=+≈︒
刀具切出长度2l ：mm l 5~32= 取mm l 42=
行程次数i ：1=i
机动时间1j t ：121210 2.8740.279min 150j m l l l t f ++++==≈
所以该工序总机动工时0.2270.2790.506min j t =+=
工序：钻孔2-G1/8
工件材料为HT200铁，孔的直径为3mm 。

加工机床为Z535立式钻床，加工工序为钻孔至Φ3，选用Φ3的麻花钻头。

攻G1/8螺纹，选用G1/8细柄机用丝锥攻螺纹。

进给量f ：根据参考文献[5]表，取r mm f /25.0=
切削速度V ：参照参考文献[5]表，取s m V /43.0=
由式（2.1）机床主轴转速n ：
010*******.43602738/min
3.143V
n r d π⨯⨯==≈⨯，取900/min n r =
实际切削速度V '：0
3.14
3900
0.08/10001000100d n V m s π⨯⨯'==≈⨯
被切削层长度l ：12l mm =
刀具切入长度1l ：13
(1~2)1202 3.522r D
l ctgk ctg mm =+=︒+≈
刀具切出长度2l ：02=l
走刀次数为1
攻G1/8的螺纹
机床：Z535立式钻床
刀具：细柄机用丝锥（G1/8）
进给量f ：由于其螺距mm p 03.2=,因此进给量r mm f /5.1=
切削速度V ：参照参考文献[5]表，取min
/88.8/148.0m s m V ==
由式（2.1）机床主轴转速n ：
010*******.88
942.7/min
3.143V n r d π⨯==≈⨯，取1000/min n r =
丝锥回转转速0n ：取1000/min n n r =
实际切削速度V '：0 3.143
100
0.15/1000100060d n V m s π
⨯⨯'==≈⨯
被切削层长度l ：20l mm =
刀具切入长度1l ：1 4.5l mm =
刀具切出长度2l ：02=l
走刀次数为1
机动时间j t ：
1220 3.50.118min 0.25800j l l l t fn +++==≈⨯ 1 1.77f t =
攻G1/8螺纹
被切削层长度l ：20l mm =
刀具切入长度1l ：1 4.5l mm =
刀具切出长度2l ：02=l
走刀次数为1
机动时间j t ：
1212020 4.520 4.50.05min 1.5480 1.5480j l l l l l l t fn fn ++++++=+=+≈⨯⨯ 1 1.77f t =
总工时为：t=2j t ++f t
工序：加工2－G3/8底孔
工件材料为HT200铁，孔的直径为8mm 。

加工机床为Z535立式钻床，加工工序为钻孔至Φ9，选用Φ9的麻花钻头。

攻G3/8螺纹，选用G3/8细柄机用丝锥攻螺纹。

进给量f ：根据参考文献[5]表，取r mm f /25.0=
切削速度V ：参照参考文献[5]表，取s m V /43.0=
由式（2.1）机床主轴转速n ：
010*******.4360912/min 3.149V n r d π⨯⨯==≈⨯，取900/min n r =
实际切削速度V '：
0 3.1499000.423/1000100060d n V m s π⨯⨯'==≈⨯
被切削层长度l ：20l mm =
刀具切入长度1l ：17
(1~2)1202 4.122r D l ctgk ctg mm
=+=︒+≈
刀具切出长度2l ：02=l
走刀次数为1
攻G3/8的螺纹
机床：Z535立式钻床
刀具：细柄机用丝锥（G3/8）
进给量f ：由于其螺距mm p 03.2=,因此进给量r mm f /5.1= 切削速度V ：参照参考文献[5]表，取min /88.8/148.0m s m V == 由式（2.1）机床主轴转速n ：
010*******.88314/min
3.149V
n r d π⨯==≈⨯，取360/min n r =
丝锥回转转速0n ：取360/min n n r =
实际切削速度V '：0
3.14
9360
0.17/1000100060d n V m s π⨯⨯'==≈⨯
攻G3/8螺纹的工时
被切削层长度l ：15l mm =
刀具切入长度1l ：1 4.5l mm =
刀具切出长度2l ：02=l
走刀次数为1
机动时间j t ：12
12015 4.515 4.5
0.07min
1.5360 1.5360j l l l l l l t fn fn ++++++=
+=+≈⨯⨯
1 1.77f t =
工序：φ11
工件材料为HT200铁，孔的直径为8mm ，表面粗糙度 3.2a R m μ=。

加工机床为Z535立式钻床，加工工序为锪钻，加工刀具为：锪钻孔——Φ8mm 小直径钻。

1）确定切削用量
确定进给量f 根据参考文献[7]表28-10可查出
0.25~0.31/f mm r =表，由于孔深度比0/8/110.72l d ==， 1.0lf k =，故
(0.25~0.31) 1.00.25~0.31/f mm r
=⨯=表。

查Z535立式钻床说明书，取0.23/f mm r =。

根据参考文献[7]表28-8，钻头强度所允许是进给量' 1.75/f mm r >。

由
于机床进给机构允许的轴向力max 15690F N =（由机床说明书查出），根据
参考文献[7]表28-9，允许的进给量" 1.8/f mm r >。

由于所选进给量f 远小于'f 及"f ，故所选f 可用。

确定切削速度v 、轴向力F 、转矩T 及切削功率m P 根据表28-15，由插入法得：
17/min v m =表，4732F N =表
51.69T N M
=⋅表， 1.25m P kW =表 由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对所的结论进行修正。

由参考文献[7]表28-3，0.88Mv k =，0.75lv k =，故
'
17/min 0.880.7511.22(/min)v m m =⨯⨯=表
''010********.22/min 298/min 13v mm n r d mm ππ⨯===⨯表
查Z535机床说明书，取195/min n r =。

实际切削速度为
011195/min
6.7/min 10001000d n
mm r v m ππ⨯⨯===
由参考文献[7]表28-5， 1.0MF MT k k ==，故
4732 1.04732()F N N =⨯=
51.69 1.051.69T N m N m =⋅⨯=⋅
校验机床功率 切削功率m P 为
'
/)m MM m P P n n k =表（
1.25(195/298) 1.00.82kW kW =⨯⨯=
机床有效功率
'
4.50.81 3.65E E m P P kW kW P η==⨯=>
故选择的钻削用量可用。

即
011d mm =，0.23/f mm r =，195/min n r =，
7.35/min v m = 相应地
4732F N =，51.69T N m =⋅，0.82m P kW =
工序：校验
（5）锪钻Φ19阶梯孔
加工条件：
工件材料：HT200，金属模铸造，
机床：Z535立式钻床
刀具：高速钢钻头Φ19端面锪钻
被切削层长度l ：2l mm =
刀具切入长度1l ：17
(1~2)1202 4.122r D l ctgk ctg mm
=+=︒+≈
刀具切出长度2l ：02=l
走刀次数为1
机动时间j t ：12
12.5 4.1
0.07min 0.25900j l
l l t fn +++==≈⨯
1 1.77f t =
锪钻Φ19阶梯的工时
锪钻孔进给量0.23/f mm r =，机床主轴转速195/min n r =，
被切削层长度l ：2l mm =
刀具切入长度1l ：119
(1~2)120210.222r D
l ctgk ctg mm
=+=
︒+≈
刀具切出长度2l ：02=l
走刀次数为1
机动时间j t ：12
310.2
0.27min
0.25195j l
l l t fn +++==≈⨯
1 1.77f t =
t=j t +f t
t=0.min
该工序的总工时为：min
所以该方案满足生产要求。

机械加工工艺规程是规定产品或零部件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件。

对加工工艺规程的设计，可以了解了加工工艺对生产、工艺水平有着极其重要的影响。

生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺来体现。

专用夹具设计
为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度。

在加工杠杆零件时，需要设计专用夹具。

根据任务要求中的设计内容，需要设计加工铣上平面夹具、汽缸镗上顶面镗孔夹具及汽缸铣平面夹具各一套。

其中上顶面镗孔的夹具将用于卧式镗床，刀具分别镗刀。

用X62W铣床，硬质合金端铣刀YG8对铣上平面进行加工。

加工2－φ100孔的镗孔夹具设计
本夹具主要用来镗夹具，此孔也是后面作为工艺孔使用，这个工艺孔有尺寸精度要求为+0.03，表面粗糙度要求，表面粗糙度为0.8a R m μ=，与顶面垂直。

并用于以后各面各孔加工中的定位。

其加工质量直接影响以后各工序的加工精度。

本到工序为杠杆加工的第一道工序，加工到本道工序时只完成了汽缸上表面的粗、精铣。

因此再本道工序加工时主要应考虑如何保证其尺寸精度要求和表面粗糙度 要求，以及如何提高劳动生产率，降低劳动强度。

定位基准的选择
由零件图可知，有尺寸精度要求和表面粗糙度要求并应与顶面垂直。

为了保证所钻的孔与顶面垂直并保证工艺孔能在后续的孔系加工工序中使各重要支承孔的加工余量均匀。

根据基准重合、基准统一原则。

在选择工艺孔的加工定位基准时，应尽量选择上一道工序即粗、精铣缸体的下表面工序的定位基准，以及设计基准作为其定位基准。

因此
加工工艺孔的定位基准应选择选用下平作为定位基准，为了提高加工效率，根据工序要求先采用标准硬质合金镗刀刀具对工艺孔进行粗镗削加工；然后采用硬质合金镗刀对其进行精加工，准备采用手动夹紧方式夹紧。

切削力的计算与夹紧力分析
由于本道工序主要完成工艺孔的镗加工，参考文献[9]得：
镗削力 6.08.026HB Df F =
镗削力矩
6.08.09.110HB f D T = 式中：100D mm = ()()2321872553125531min max max =--=--=HB HB HB HB
115.0-⋅=r mm f
∴ 0.80.626250.152323755.2F N =⨯⨯⨯=
1.90.80.6101000.1523226174T N mm =⨯⨯⨯=⋅
本道工序加工工艺孔时，工件的下平面与台价台靠紧。

采用带光面压块的压紧螺钉夹紧机构夹紧，该机构主要靠压紧螺钉夹紧，属于单个普通螺旋夹紧。

根据参考文献[11]可查得夹紧力计算公式： 0''12()Z QL
W r tg r tg ϕαϕ=++ 式（3.1）
式中： 0W —单个螺旋夹紧产生的夹紧力（N ）；
Q —原始作用力（N ）；
L —作用力臂（mm ）；
'
r —螺杆端部与工件间的当量摩擦半径（mm ）；
1ϕ—螺杆端部与工件间的摩擦角（°）；
Z r —螺纹中径之半（mm ）；
α—螺纹升角（°）；
'2ϕ—螺旋副的当量摩擦角（°）。

由式（3.1）根据参考文献[11]表1-2-23可查得点接触的单个普通螺旋夹紧力：
0''355018954(310950)W N ⨯==⨯+
夹紧元件及动力装置确定
由于汽缸的生产量很大，采用手动夹紧的夹具结构简单，在生产中的应用也比较广泛。

因此本道工序夹具的夹紧动力装置采用手动夹紧。

采用手动夹紧，夹紧可靠，机构可以不必自锁。

本道工序夹具的夹紧元件选用带光面压块的压紧螺钉。

旋紧螺钉使其产生的力通过光面压块将工件压紧。

镗套、镗模板及夹具体设计
工艺孔的加工需粗、精镗切削才能满足加工要求。

故选用快换钻套（其结构如下图所示）以减少更换钻套的辅助时间。

镗模板选用固定式钻模板，工件以底面及侧面分别靠在夹具支架的定位快，用带光面压块的压紧螺钉将工件夹紧。

夹具体的设计主要考虑零件的形状及将上述各主要元件联成一个整体。

这些主要元件设计好后即可画出夹具的设计装配草图。

整个夹具的结构见夹具装配图如上图所示：
夹具精度分析
利用夹具在机床上加工时，机床、夹具、工件、刀具等形成一个封闭的加工系统。

它们之间相互联系，最后形成工件和刀具之间的正确位置关系。

因此在夹具设计中，当结构方案确定后，应对所设计的夹具进行精度分析和误差计算。

由工序简图可知，本道工序由于工序基准与加工基准重合，又采用顶面为主要定位基面，故定位误差w d ∆很小可以忽略不计。

本道工序加工
中主要保证工艺孔尺寸Φ0.020.01100+-mm 及表面粗糙度 1.6a R m μ。

本道工序最
后采用精镗加工，选用标准硬质合金镗刀，直径为Φ0.020.01100+-mm ，并采用
镗套，镗刀导套孔径为该工艺孔的位置度应用的是最大实体要求。

工艺孔的表面粗糙度0.8a R m μ，由本工序所选用的加工工步粗镗精满足。

影响两工艺孔位置度的因素有（如下图所示）：
（1）镗模板上装衬套孔的尺寸公差：mm 005.01=∆
（2）两衬套的同轴度公差：mm 005.02=∆
（3）镗套的同轴度公差：mm 005.04=∆
（4）镗套与镗刀配合的最大间隙：525.03925.0080.031mm ∆=-=
20.0390.0780.1mm mm =⨯=
所以能满足加工要求。

夹具设计及操作的简要说明
镗Φ100孔的夹具如夹具装配图所示。

装卸工件时，先将工件放在定位块上；用压块的压紧螺钉将工件夹紧；然后加工工件。

当工件加工完后，将带光面压块的压紧螺钉松开，取出工件。

、精铣汽缸体平面夹具设计
本夹具主要用来粗、精铣传动箱上平面。

由于加工本道工序的
工序简图可知。

粗、精铣汽缸平面时，粗糙度要求 6.3a R m μ=，汽缸平面与下平面有平行度要求,并与工艺孔轴线分别垂直度的要求，本道工序是对传动箱上平面进行粗精加工。

因此在本道工序加工时，主要应考虑提高劳动生产率，降低劳动强度。

同时应保证加工尺寸精度和表面质量
夹具装配图
定位基准的选择
由零件图可知工艺孔的轴线所在平面有垂直度的要求，从定位和夹紧的角度来看，本工序中，定位基准是下平面，设计基准也是要求保证上、下两平面的平行度要求，定位基准与设计基准重合，不需要重新计算上下平面的平行度，便可保证平行度的要求。

在本工序只需保证下平面放平就行，保证下平面与两定位板正确贴合就行了。

为了提高加工效率，现决定用两把铣刀传动箱体的上平面同时进行粗
精铣加工。

同时进行采用手动夹紧。

铣削力与夹紧力计算
本夹具是在铣床上使用的，用于定位螺钉的不但起到定位用，还用于
夹紧，为了保证工件在加工工程中不产生振动，必须对六角螺母和螺
母螺钉施加一定的夹紧力。

由计算公式
F j=F s L/(d0tg(α+ψ1’)/2+r’tgψ2)
式（3.2）
F j－沿螺旋轴线作用的夹紧力
F s－作用在六角螺母
L－作用力的力臂(mm) d0－螺纹中径(mm)
α－螺纹升角(゜)
ψ1－螺纹副的当量摩擦(゜)
ψ2－螺杆(或螺母)端部与工件(或压块)的摩擦角(゜)
r’－螺杆(或螺母)端部与工件(或压块)的当量摩擦半径(゜)
根据参考文献[6]其回归方程为
F j＝k t T s
其中F j－螺栓夹紧力(N)；
k t－力矩系数(cm－1)
T s－作用在螺母上的力矩(N.cm)；。