【正文】 工件的夾緊查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表10本設(shè)計(jì)選用的活塞銷孔最大直徑為 = + =，定位銷直徑選定為 = ，其長(zhǎng)度選定為 = 130mm。由于銷孔與之間有間隙，工件安裝時(shí)孔中心可能偏離銷孔中心，其偏離的最大范圍是以δ為直徑，以銷中心為圓心的圓。 定位誤差的分析與計(jì)算本設(shè)計(jì)是采用孔定位，因而可能產(chǎn)生的誤差是元件的銷孔與定位銷之間的間隙引起軸向的誤差和心軸與活塞內(nèi)壁配合產(chǎn)生的徑向誤差。選擇孔為定位基準(zhǔn)。為保證油孔中心與止口面的長(zhǎng)度精度要求，要限制的自由度為X軸的平動(dòng)及Y軸和Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，為保證油孔間的角度，要限制的自由度為Z軸的平動(dòng)及X軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。其工作原理為：結(jié)合人機(jī)工程學(xué)基本原理，從正面裝入活塞工件，工件安放在止口座1上，由活塞止口和端面限制5個(gè)自由度，剩下沿Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度由右 可移動(dòng)的菱形銷13來限定，菱形銷插入銷孔后，順時(shí)針旋動(dòng)手柄8，壓緊螺桿6向下移動(dòng)，通過圓球頭部將作用力傳遞到壓塊3，壓塊將力均勻地傳到活塞2頂面，壓緊工件，活塞夾緊后，退出菱形銷13，將夾具整體平移到工作位置開始加工，加工結(jié)束后，退出刀具，逆時(shí)針旋動(dòng)手柄8， 松開壓塊3，取下活塞，精鏜銷孔工序加工完成，繼續(xù)加工下一個(gè)工件。參閱《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表194，采用切屑自動(dòng)排除結(jié)構(gòu)。根據(jù)《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表192 夾具體結(jié)構(gòu)尺寸的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)及表193 夾具體座耳尺寸兩表可初步擬訂夾具體的尺寸。通常都是參照類似的夾具結(jié)構(gòu)，按經(jīng)驗(yàn)類比法估計(jì)確定。根據(jù)夾具的工作條件和受力情況，本夾具的毛坯采用鑄造結(jié)構(gòu)可滿足要求。連接菱形銷與襯套的鍵選取GB/1096－1979，圓頭普通平鍵（A型），寬度b＝10mm,h＝8mm，長(zhǎng)度L＝80mm，材料45鋼，標(biāo)記為： 鍵 1080 GB/T1096。與定位鍵配合使用的螺釘同樣選取GB/T65－2000，螺紋直徑分別為d＝M6，公稱長(zhǎng)度L＝10mm,，材料35＃鋼，不經(jīng)表面處理開槽圓柱頭螺釘，標(biāo)記為： GB/T65 M616。連接轉(zhuǎn)動(dòng)手柄和壓緊螺桿的銷選取GB/—2000,公稱直徑d＝10mm,公差為m6,公稱長(zhǎng)度l＝38，材料35鋼，不經(jīng)淬火，不經(jīng)表面處理的圓柱銷，標(biāo)記為： 銷 GB/ 10m638。 標(biāo)準(zhǔn)件的選取壓板連接夾具體壓緊螺栓的選取GB/T5783—2000，螺紋規(guī)格為直徑d＝M8，長(zhǎng)L＝45mm,性能等級(jí)為8﹒8級(jí)，表面氧化，材料35＃鋼，全螺紋螺栓，標(biāo)記為： GB5783 M845。為了保證夾具具有相對(duì)切屑運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確的方向，夾具體底平面的對(duì)稱中心線上開有定向槽，安裝上兩個(gè)定向鍵，夾具靠這兩個(gè)定向鍵定位在工作臺(tái)面中心線上的T型槽內(nèi)，采用良好的配合，一般選用H7/h6，再用T型槽螺釘固定夾具。）。）；— 螺紋中徑之半 （mm）；α— 螺紋升角 （176?；蚋鶕?jù)下式計(jì)算 　　　　　　　　　 ( 15 )式中　— 一般安全系數(shù)，考慮工件性質(zhì)及余量不均勻等引起的切削力變化，＝～2；— 加工性質(zhì)系數(shù)，粗加工＝，精加工＝1；— 刀具鈍化系數(shù)，＝～；— 斷續(xù)切銷系數(shù)，斷續(xù)切削是＝，連續(xù)切削時(shí)＝1。由于工件是以平面定位，夾緊力與切削力垂直，則 ( 14 ) 式中： — 實(shí)際所需夾緊力（N）；— 切削力（N）；— 夾緊元件與工件間的摩擦因數(shù)；— 工件與夾緊支撐面間的摩擦因數(shù)；— 為安全系數(shù)。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，在設(shè)計(jì)夾緊裝置時(shí)，可只考慮切削力對(duì)夾緊的影響，并假定工藝系統(tǒng)是剛性的，切削過程穩(wěn)定不變。其余尺寸查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表636363638可得，代入工公式可算得:W = 1780N。[18]根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》可查螺旋夾緊的夾緊力的計(jì)算公式為： ( 13 )圖 5 螺桿受力示意圖Fig 5 Screw the force diagram式中: — 夾緊力 （N）；— 原始作用力 （N）；— 作用力臂 （mm）；d2— 螺紋中徑 （mm）；— 螺紋升角（）；— 螺紋處磨擦角（）；— 螺紋端部與工件（或壓塊）的磨擦角（）；— 螺紋廟療與工件（或壓塊）的當(dāng)量磨擦半徑 （mm）。周向力可視為作用在螺紋中徑上，對(duì)螺桿產(chǎn)生力矩。螺母為固定件，其對(duì)螺桿的作用力有垂直于螺旋面的作用力R及摩擦力，其合力為。工件對(duì)螺桿的反作用力有垂直方向的反作用力W（等于加緊力）、工件對(duì)其摩擦力。圖5所示為螺桿受力圖，該螺桿為矩形螺紋。實(shí)際所需夾緊力的計(jì)算如下。加工活塞時(shí)采用的夾緊工件的勞動(dòng)強(qiáng)度也不是很大，為節(jié)約成本，動(dòng)力裝置采用手動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)。在計(jì)算夾緊力時(shí)，將夾具和工件看作一個(gè)剛性系統(tǒng)，以切削力的作用點(diǎn)、方向和大小處于最不利于夾緊的狀況為工件的受力狀況，根據(jù)切削力、夾緊力（大工件還應(yīng)考慮重力，運(yùn)動(dòng)速度較大時(shí)應(yīng)考慮慣性力），以及夾緊機(jī)構(gòu)的具體尺寸，列出工件的靜力方程式，求出理論夾緊力，再乘以安全系數(shù)，作為實(shí)際所需夾緊力。 夾緊力的確定(1) 夾緊力的計(jì)算夾緊力的大小需要準(zhǔn)確的場(chǎng)合 ，一般需要實(shí)驗(yàn)來確定。本夾具的設(shè)計(jì)根據(jù)零件的特點(diǎn)設(shè)計(jì)螺旋夾緊裝置。(2) 夾緊元件與夾緊機(jī)構(gòu): 夾緊元件是夾緊裝置的最終執(zhí)行元件。一般遞力機(jī)構(gòu)可以在傳遞夾緊作用力過程中，改變夾緊作用力的方向和大小。(1) 中間遞力機(jī)構(gòu): 中間遞力機(jī)構(gòu)是介于力源和夾緊元件之間的傳力機(jī)構(gòu)。如果采用試切法加工，一般就不作定位誤差的分析計(jì)算了。5）定位元件與定位元件間的位置誤差，以及定位元件、對(duì)刀元件、導(dǎo)向元件、定向元件等元件的磨損。3）夾具在機(jī)床上安裝誤差，即對(duì)定誤差導(dǎo)致工件相對(duì)刀具主軸或運(yùn)動(dòng)方向產(chǎn)生的位置誤差。c. 與夾具有關(guān)的因素產(chǎn)生的定位誤差這類因素基本上屬于夾具設(shè)計(jì)與制造中的誤差，如：1）定位基準(zhǔn)面與定位元件表面的開關(guān)誤差。若定位時(shí)讓工件始終靠緊銷的一側(cè)，即定位以銷的一條母線為基準(zhǔn)，工件的定位誤差僅為。b. 間隙引起的定位誤差在使用心軸、銷、定位套定位時(shí)，定位面與定位元件間的間隙可使工件定心不準(zhǔn)產(chǎn)生定位誤差。另外止口座與活塞止口的配合為基孔制間隙配合，止口的尺寸和公差同樣可根據(jù)配合來確定。表 9 菱形銷尺寸Tab 9 Size of diamond salesD２3~66~88~2020~2525~3232~4040~50b12345568BD２－D２－1D２－2D２－3D２－4D２－5D２－5 ( 11 )式中　——菱形銷寬度（mm）； ——工件上菱形銷定位孔直徑（mm）；　　 ——菱形銷定位時(shí)銷孔最小配合間隙（mm）；　　　 　——夾具上兩銷孔中心距公差（mm）；　　　 　——工件上兩孔中心距公差（mm）；　　　 ——菱形銷名義尺寸（mm）；菱形銷配合為基孔制間隙配合，它的公差也可按配合H/g，銷精度等級(jí)高于孔精度1級(jí)來確定。工件的六個(gè)自由度全被限制，為完全定位。根據(jù)前面的生產(chǎn)工藝，本工序夾具采用活塞止口、端面及銷孔定位，為了與止口相配合，采用止口盤為定位元件。在空間體系中，物體可以有沿X、Y、Z軸的移動(dòng)及繞X、Y、Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，共有六個(gè)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)，即六個(gè)自由度。無論是工藝基準(zhǔn)還是定位基準(zhǔn)，均應(yīng)符合六點(diǎn)定位原理。由于銷孔是許多工序施加夾緊力的部位，所以在精加工之前即對(duì)銷孔進(jìn)行精鏜加工，以便在其后的工序夾緊力能較均勻地分布，保證活塞重要表面精加工能得到較高的精度，又不至于破壞銷孔精度。則工序時(shí)間為 帶入數(shù)據(jù)可得 ＝ (s)b、工序五中端面的加工 基本時(shí)間 帶入數(shù)據(jù)得 　　 = (s)其中： ——端面外徑 （mm） ——端面內(nèi)徑（mm）輔助時(shí)間按 估算表 8 切削用量及工時(shí)定額表Tab 8 Time quota and cutting tables工序號(hào)工序名稱切削深度ap（mm）進(jìn)給量f（mm/r）切削速度v（m/s）車床轉(zhuǎn)速（r/s）基本時(shí)間Tj（s）工序時(shí)間Tg（s）1金屬型鑄造2銑澆冒口3時(shí)效處理8h9h5粗車外圓4粗車止口、端面6粗鏜銷孔7粗切外圓環(huán)槽、頂面8鉆直油孔9鉆斜油孔10去內(nèi)腔毛刺10則工序時(shí)間為 帶入數(shù)據(jù)可得 ＝ (s)把將所有工序切削用量和工時(shí)定額如表8。即： ( 7 )（2） 現(xiàn)在根據(jù)技術(shù)時(shí)間定額的組成確定工序的時(shí)間定額 a、工序四基本時(shí)間 ( 8 ) ( 9 ) 代入數(shù)據(jù)得　　　　　 ＝ (s)其中： —刀具的行程長(zhǎng)度（mm）；—主軸每轉(zhuǎn)刀具的進(jìn)給量（mm/r）；—進(jìn)給次數(shù)；—機(jī)床主軸每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)（r/min）；—加工長(zhǎng)度（mm）；—刀具的切入尺寸（mm）；—刀具的切出尺寸（mm）；—試切附加長(zhǎng)度（mm）。一般可按（～）（）計(jì)算；—休息時(shí)間，（）計(jì)算；—準(zhǔn)備終結(jié)時(shí)間，成批生產(chǎn)時(shí)間，每加工一批之前工人要熟悉工藝文件、領(lǐng)取毛坯、領(lǐng)取和安裝工藝裝備、調(diào)整機(jī)床等，加工終了時(shí)拆下和歸還工裝，送成品等。如裝卸工件、操作機(jī)床、測(cè)量、改變切削用量等。它是直接改變生產(chǎn)對(duì)象的形狀、尺寸、表面質(zhì)量等消耗的時(shí)間。因此合理的制訂時(shí)間定額對(duì)保證產(chǎn) 品質(zhì)量、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低成本都是十分重要的。時(shí)間定額訂的過緊，容易導(dǎo)致忽視產(chǎn)品質(zhì)量的傾向，或者會(huì)影響工人的主動(dòng)性、創(chuàng)造性和積極性?！14] 工序時(shí)間的計(jì)算所謂時(shí)間定額是指在一定條件下完成一道工序所需要消耗的時(shí)間。車床轉(zhuǎn)速＝。主切削力： ( 5 )代入相關(guān)數(shù)據(jù)可求得?。?953 (N)切削功率：＝＝1953＝4062 (kw)＝ (kw)由機(jī)床說明書查得，機(jī)床電機(jī)功率PN=(kw),取機(jī)床傳動(dòng)效率η=：＝≤＝＝6 (kw)所以機(jī)床功率足夠，最后選定粗車的切削用量為＝，＝ mm/r，＝ m/s。確定主軸轉(zhuǎn)速　　由公式＝π/1000即π/1000＝，得＝ r/s，根據(jù)機(jī)床說明書，取n＝ r/s,此時(shí)切削速度為V＝πdn/1000＝π＝ m/s 。確定進(jìn)給量 由《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》可查得＝~，初步選定＝ mm/r。考慮以上因素并查《簡(jiǎn)明機(jī)械加工工藝手冊(cè)》確定如下：(1) 活塞外圓的車削加工：a. 已知條件：工件材料ZL101,金屬型鑄造，時(shí)效處理，＝202MPa。 其基本原則是：（1）應(yīng)首先選擇一個(gè)盡可能大的切削深度；（2）其次選擇一個(gè)較大的進(jìn)給量；（3）最后在刀具和機(jī)床功率允許條件下選擇一個(gè)合理的切削速度。 切削用量的確定正確的選用切削用量，對(duì)保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高切削效率和經(jīng)濟(jì)效益，具有重要的作用。根據(jù)上式并查《簡(jiǎn)明機(jī)械加工工藝手冊(cè)》選游標(biāo)卡尺測(cè)量范圍: 0～300mm；用途：測(cè)內(nèi)外徑以及長(zhǎng)度、高度；選深度游標(biāo)卡尺測(cè)量范圍: 0～200mm；用途:測(cè)各孔深度；選杠桿百分表測(cè)量范圍: 0～18mm；用途:測(cè)量油孔等的等高 。同時(shí)按量具的極限尺寸選擇量?jī)x時(shí)還與被測(cè)尺寸的公差值，測(cè)量精度系數(shù)，測(cè)量工具和測(cè)量方法的極限誤差有關(guān)。量具的量程應(yīng)與被測(cè)零件的尺寸大小相適應(yīng)。～10176。～40176?！?0176。～15176。～10176。當(dāng)切深較小，走刀量大時(shí)可取10度～30度。主要應(yīng)根據(jù)加工方法、工序應(yīng)達(dá)到的加工精度、粗糙度、工件的材料、生產(chǎn)率、和經(jīng)濟(jì)性等因素加以考慮，原則上盡量采用標(biāo)準(zhǔn)刀具，必要時(shí)采用各種高生產(chǎn)率的復(fù)合刀具。 夾具的選擇本設(shè)計(jì)的夾具均為隨床夾具或使用組合夾具，并且自成系列。表 7 工序余量和公差表Tab 7 Process margin and tolerances table工序名稱工序余量（mm）工序公差（mm）工序基本尺寸與偏差基本尺寸（mm）上偏差（mm）下偏差（mm）精車外圓IT70粗車外圓IT120滾壓銷孔IT6+0精鏜銷孔IT7+0粗鏜銷孔IT12+0注：其余一次性加工的加工余量沒