第五章 夹具的设计
气动装置的优点
（1）工作介质获取容易.工作介质为空气，能够在大气中获取.同时用过的空气能够直接排放到大气中去，处置便当。而且能够应用空气的可紧缩性贮存能量，集中供气。
（2）输出力和速度调理容易。气缸动作速度普通为50-500mm/s，工作压力0.4-0.6MPa 。
（3）气动系统构造简单、维修便当，管路不易梗塞，也不存在介质蜕变、补充改换等问题 。
（4）压缩空气具有粘度小、不污染，传送分配方便。 气动装置缺点
（1）由于空气具有可乐缩性.因而传送运动的平稳性差.
（2）系统工作压力低(0.4-0.8MPa)又因构造尺寸不易过大，因而气缸的愉出推力不可能很大。
（3）排气声音大，需加消声器。 （4）气压传动的传送效率还比拟低。 液压动力夹紧装置
液压动力装置：是将液压能转化为机械能驱动执行元件做功 。 液压装置优点
（1）易于完成无级调速。经过调理流量就能够完成无级调速，而且磁翻板液位计调速范围大，最大可达2000:1，容易取得极低的速度.
（2）传送运动平稳。靠液压油的连续活动传送运动，液压抽简直不可紧缩，且具有吸振才能，因而执行元件运动平稳。
（3）承载能力大。液压传动是将液压能转化为机械能驱动执行元件做功的，因系统很容易取得很大的液压能，因而驱动执行元件做功的机械能也大，即承载才能大。
（4）元件运用寿命长。因元件在油中工作，光滑条件充沛，可延长其运用寿命。
（5）易于完成过载维护。液压传动采取了多种过载维护措施，能自动避免过载，防止发生辜故。
（6）易于完成规范化、系列化和通用化。 （7）体积小、质量轻、构造紧凑。
液压装置的缺点
（1）传动比不准确.由于运动零部件间会产生一定的走漏，加上液压油并非绝对不可压缩，从而招致使传动比不如机械传动准确。
（2）不易完成远间隔传送动力.当采用管路传输液压油而传送动力时，由于
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第五章 夹具的设计
存在较多的能量损失(走漏损失、摩擦损失)，故不易远间隔保送动力。 （3）油温变化时，液压油粘度的变化会影响系统的稳定工作。 (4)液压油可能出现泄漏，造成污染。 (5)发作毛病不易检查与扫除。
(6)液压元件制造精度请求高;系统维护技术程度请求高 。
气液联动动力夹紧装置
气液联动装置：.气液联动执行器的动力源直接取自主管线的高压天然气，经过滤后无需采取任何减压措施，直接通过高压梭阀和单向阀进入储气罐储存。采用集成模块、大流量、高压设计技术，使较少的控制元件承受高压
气液联动装置优点
气液联动系统具有传动刚性强、不易压缩、传动平稳、易于密封等众多优点；传动中的高压气体具有压缩性大，体积较小、易于蓄能的优点 。
气液联动装置缺点
有膨胀颤动、传动不平稳、容易泄漏 ，设备精度要求高，技术要求高，不易控制，制造成本高，经济性差。
针对于缸体的加工，采用加工中心加工时考虑到技术、稳定性和经济方面的要求，我们一般不采用气液联动装置。多采用气动或液动装置。
液压动力装置与气压动力装置相比较优点有
（1）工作介质为液压油，工作压力为6MPa（3-5MPa），采用液压油缸，油缸尺寸小，夹紧装置紧凑。
（2）液压油具有不可压缩性，动力传动平稳。 （3）液压夹紧装置噪声小。 （4）液压装置承载能力大。
本次设计对缸体进行切削加工，工件体积较大，切削力较大，加工精度要求高，并且采用数控加工中心进行加工，而液压动力装置比较气压动力装置由以上优点。因此，这里我们选用液压动力装置来提供夹紧所需动力。 5.3.4 夹紧机构的选择
我们对下缸体进行加工OP10时以以缸体缸孔壁、曲轴孔等毛坯基准点为定位基准，在曲轴孔处我们采用两组半球对缸体进行对称定位，限制工件上下移动和左右翻转，再通过液压夹具和止推销对缸壁进行夹紧，因此，为了保证工件定位精度，必须保证个定位点同时定位夹紧，这样工件就不会因为受力不均导致工件变形和移动。
因此，我们选择齿轮和齿条传动的自动夹紧机构如图5-1。液压推动回转自动压板，齿轮是压板的一部分转动齿轮即实现压板夹紧和松开。不仅可以使各定位点
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第五章 夹具的设计
同时进行夹紧，操作简单，减少装夹时间，简化夹紧机构，而且可以保证定位精度。
图 5-1 齿轮齿条联动机构
5.4 切削力和夹紧力的计算
我们加工的WD615发动机缸体是铸件，材料是铸铁，进行切削加工时切削易脆断，切削过程中切削力集中于切削刃处很小区域，作用在刃口上的局部压力大，因此要求切削刀具材料强度和韧性较好，抗冲击能力强，耐磨性好。
YG类合金主要用于加工铸铁、有色金属和非金属材料。细晶粒硬质合金YG3X、YG6X在含钴量相同时，比中晶粒的硬度和耐磨性要高，适用于加工一些特殊的硬铸铁、奥氏体不锈钢、耐热合金、钛合金、硬青铜和耐磨的绝缘材料等。因此，我们选择刀具YG6X。
刀具牌号：YG6X（硬质合金刀） 刀具有关几何参数：
?0?50~80 ?0?60~80 ??-50~200 D?63mm f?0.18mm
z?20r/min
由参考文献《机床夹具设计手册》表1-2-9 可得切削力的计算公式：
0.72FC?Cpa1.1D?1.1B0.9ZKPpfz 式（5.1）
ap?3mm
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第五章 夹具的设计
查参考文献《机床夹具设计手册》表1-2-10得：
HB0.55Kp?()190 对于灰铸铁： 式（5.2）
取HBS?210 ， 即
Kp?1.1
所以: FC?294?4.51.1?0.180.72?63?1.1?600.9?6?1.1?2633.5(N) 由参考文献《金属切削刀具》表1-2可得： 垂直切削力 ：
FCN?0.9FC?2370.15(N) 式（5.3）
背向力：
FP?0.55FC?1448.43(N)
根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值。即：
WK?K?F 式（5.4）
安全系数K可按下式计算：
K?K0K1K2K3K4K5K6 式（5.5）
式中：
K0~K6为各种因素的安全系数，见《机床夹具设计手册》表1-2-1
可得：
K?1.2?1.2?1.0?1.2?1.3?1.0?1.0?2.25
所以 :
WK?K?FC?2633.5?2.25?5925.38(N) 式（5.6）
WK?K?FCN?2370.15?2.25?5332.84(N) 式（5.7）
Cp?294
WK?K?FP?1448.43?2.25?3258.97(N) 式（5.8）
双杆活塞液压夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算 F?(p1?p2)A?式中参数：
A——活塞的有效工件面积
?4（5.9） (D2?d2)(p1?p2) 式
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第五章 夹具的设计
p1p2——液压缸的进油腔压力
——液压缸的回油腔压力，若液压缸的出口直接连油箱，
p2=0
D——活塞的直径 d——活塞杆的直径 F——液压缸的推力
其中：D = 80 mm d =32 mm p1= 6MPa p2 = 0 液压夹紧力：F?2.53?104(N) 易得：可行的。
F?WK
经过比较实际夹紧力远远大于要求的夹紧力，因此采用液压夹紧装置工作是
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