A12气缸体夹具的设计

A12气缸体夹具的设计
作者：刘建昌王桂奇孙志杰田金泽刘云基
来源：《中国科技博览》2018年第24期
[摘要]机械制造工艺设计是将一个机器或零件的图纸转换为制造方法的过程，夹具设计是将零件的加工方法与机床结合从而能够制造出合格的零件。

由于气缸体结构比较复杂，为了降低劳动强度和提高生产效率，本文设计了一套专用机床夹具。

其中包括设计任务和加工要求，定位方案的选择，夹紧机构的设计与夹紧力的计算，定位误差分析，夹具的结构特点及使用。

[关键词]A12气缸体夹具设计夹紧机构夹紧力
中图分类号：S933 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）24-0055-01
一、引言
首先，对于A12气缸体夹具的设计我们要了解到机械加工工艺过程就是用切削的方法改变毛坯的形状、尺寸和材料的物理机械性质成为具有所需要的一定精度、粗糙度等的零件。

在此基础上通过运用机械制造工艺学的知识将此零件的工艺规程设计出来，然后运用夹具，机械设计，CAXA技术等将部分工序的夹具设计出来。

二、夹具设计现状和前景
随着我国制造业发展和各种零件的需求与日俱增，加工设备和工艺也向着柔性化的方向转变。

加工装备的柔性概念和需求主要体现在对设备快速性和适应性的需求上，因此制造商不得不寻求柔性和产量之间的最佳组合。

夹具是机械加工不可缺少的部件，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济的方向发展。

同时，在机械加工过程中，夹具占有非常重要的地位，它可靠地保证了工件的加工精度，提高了加工效率，减轻了劳动的强度，夹具的设计过程中，应深入生产实际，（对工件的图纸，工艺文件，生产纲领等分析），精心调查研究，吸取国内外的先进技术，制订出合理的设计方案。

三、夹具的设计
1.夹具体的设计
夹具上的各种装置和元件通过夹具体连接在一起。

因此，夹具体的形状和尺寸取决于夹具上的各种装置的布置以及夹具与机床的连接。

在设计夹具的夹具上有以下几个方面的要求：
（1）具有适当的精度和尺寸稳定性。

夹具上的重要表面，例如安装定位元件的表面，安装工具或引导元件的表面以及夹具本体的安装基座，应具有适当的尺寸和形状精度，具有合适的位置的准确性。

为了稳定夹具的尺寸，铸造件应进行时效处理，焊接和锻造装置应进行退火处理。

（2）具有足够的强度和刚度。

在加工过程中，夹具体承受很大的切削力和夹紧力。

为了保证夹具不产生变形，不允许振动，夹具应具有足够的强度和刚度。

因此，夹具体需要具有一定的壁厚，铸造和焊接夹具通常设置为加强肋条，或在框架式夹具的情况下不影响工件装卸。

（3）结构和技术优良。

夹具应易于制造，组装和检查。

铸造夹具安装在各种部件的表面上以铸造凸台以减少加工面积。

夹紧体表面和工件之间应有足够的间隙。

夹具结构应易于处理工件的装卸，分为开式结构，半开式结构，框架结构。

2、明确设计任务和加工要求
为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。

因此决定设计了一道工序的夹具分别为工序11。

本次夹具设计的是精加工底面及孔夹具设计，具体的设计内容和要求应该以机械加工工艺规程为依据。

3、定位方案的确定
本次精加工底面及孔夹具设计中，限制了零件的六个自由度，出于定位简单的考虑，选择气缸体的缸套面为定位基准面，靠在垫环上，这样可以限制三个自由度，再用垫环上的心轴来定位，气缸体的缸套孔套在心轴上，这样可以限制两个自由度，最后在用一个菱形销来限制缸套，这样最后一个转动的自由度就被限制住了，使工件达到完全定位。

4、夹紧机构的设计
根据生产要求，运用手动夹紧即可满足要求。

通过压板和螺栓，螺母组成夹紧工件，支撑螺杆和油缸用于支撑压板，防止在加工过程中工件产生倾覆和振动，影响工件的精度。

5、切削力和夹紧力的计算
刀具选用铣刀，分为粗铣刀，精铣刀。

d=20mm，L=97
已知切削条件为：精铣刀直径d=20mm，进给量f=0.5，主轴转速n=235r/s，工件材料合金铸铁。

铣削轴向力：
其中：CF=588.6，do=90，ZF=1，f=0.5，YF=0.8，KF=1（见参考文献[23]表3-36）
所以：F=588.6×10.2×0.50.8=3448.23N
切削扭矩：
其中：CM=225.63，XM=2，YM=0.8，KM=1（见参考文献[23]表3-36）
所以：M=225.63×10.22×0.50.8×1×10-3=13.48N·m当HB=210时，查参考文献[26]表3-36中修正系数为：K料F=K料M=（210/190）0.6=1.059
实际切削扭矩及轴向力为：M=13.48×1.059=14.28N·mF=3448.23×1.059=3651.68N
切削功率：
PM=2×3.14×14.28×5×10-3=0.45kW
夹紧力为：
N取系数S1=1.5，S2=S3=S4=1.1。

则实际夹紧力为：
=S1×S2×S3×S4×F=16.77N
使用压板快速人工夹紧，调节螺母，即可指定可靠的夹紧力。

6、夹具的结构特点
加工缸套孔工序所需的夹具使用的是手动夹紧，所以该夹具结构简单，操作方便。

为了提高生产效率，使用压板夹紧机构，即采用移动压板压紧。

7、夹具的使用说明
此次设计的夹具在安装工件时，松开两边压板的螺栓上的螺母，将两块压板左右移动至工件能装上，把工件装在定位环上的心轴上，然后在安装定位销，再将两块压板前移至夹紧工件，然后旋紧螺母，使移动压板夹紧工件。

四、总结
我们都知道减少停工检修期是提高生产力、使生产能力利用系数最大化的一项重要因素。

然而零件加工过程中的精确定位和装夹的重复精度也是改进效率和质量的关键。

因此，对于A12气缸体夹具的设计可以充分提高生产率，对实际的生产生活有重大现实意义。

参考文献
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[5]陈宏钧.实用机械加工工艺手册[M].机械工业出版社，1996.。