氣缸體的加工流程和夾具設(shè)計(jì)論文

1、 安徽機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 安徽機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢 業(yè) 論 文氣缸體的加工流程和夾具設(shè)計(jì)系 別 汽車工程系 專 業(yè) 汽車制造與裝配 班 級(jí) 汽車3112班 姓 名 劉 亮 學(xué) 號(hào) 1601113053 2013 2014 學(xué)年第 二 學(xué)期摘要隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，提高汽車產(chǎn)品零部件的生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量對(duì)整個(gè)汽車工業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸體是汽車至關(guān)重要零部件之一，其生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量直接關(guān)系到汽車的生產(chǎn)效率和性能。因此，研究汽缸體的加工工藝過程具有重要的意義。汽缸體是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中基礎(chǔ)氣缸和骨架，同時(shí)又是發(fā)動(dòng)機(jī)的裝配基準(zhǔn)，發(fā)動(dòng)機(jī)各機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)的零部件都安裝在其內(nèi)部和外

2、部，汽缸體的作用是支撐和保護(hù)活塞，連桿，曲軸等運(yùn)動(dòng)部件工作時(shí)的準(zhǔn)確位置；保證發(fā)動(dòng)機(jī)換氣，冷卻潤(rùn)滑，提供各種輔助系統(tǒng)，提供部件及發(fā)動(dòng)機(jī)的安裝基面。氣缸體的工作條件十分惡劣。它要承受燃燒過程中壓力和溫度的急劇變化以及活塞運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)烈摩擦。氣缸的工藝特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)，形狀復(fù)雜；加工平面，孔多；內(nèi)部空腔壁，厚不均勻，剛度低，加工精度要求高，屬于典型的箱體類加工汽缸體。本文在參考了國(guó)內(nèi)外大量文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，對(duì)汽缸體的機(jī)械零件加工工藝過程進(jìn)行深入的分析和研究，并提出了一種加工汽缸體零件加工方案。本文對(duì)汽缸體機(jī)械加工工藝方案的研究兼顧了工序發(fā)散的原則，即具有較高的柔性，又提高了生產(chǎn)效率。實(shí)踐證明，該工藝方案的設(shè)

3、備利用率高，生產(chǎn)能力穩(wěn)定，可靠性較好，對(duì)同類產(chǎn)品的加工工藝設(shè)計(jì)具有一定的參考價(jià)值。關(guān)鍵詞：汽缸體、加工精度、工序、機(jī)床目錄第一章 汽車汽缸體的發(fā)展現(xiàn)狀.51.1汽缸體的發(fā)展歷程.51.2汽車汽缸體生產(chǎn)的發(fā)展過程.61.3汽車氣缸體的發(fā)展現(xiàn)狀分析.7第二章 氣缸的主要加工方法.82.1零件的作用.82.2零件的工藝分析.82.3確定毛坯.9第三章 氣缸的加工工藝過程.113.1定位基準(zhǔn)的選擇.113.2制定工藝路線.113.3選擇加工設(shè)備及刀，夾，量具.133.4加工工序設(shè)計(jì).14第四章 夾具設(shè)計(jì).184.1夾具的基本要求與設(shè)計(jì)步驟.184.2定位機(jī)構(gòu)的確定.184.3定位方案的論證.19總結(jié).

4、21參考文獻(xiàn).23致謝.24序言進(jìn)入新世紀(jì)以來，我國(guó)加快了轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的步伐，從而有力地推動(dòng)著各個(gè)領(lǐng)域的科學(xué)發(fā)展。隨著科技創(chuàng)創(chuàng)新能力的不斷提高，科學(xué)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程日益加塊，制造業(yè)不斷優(yōu)化結(jié)構(gòu)，改善品種質(zhì)量，并淘汰落后產(chǎn)能，汽車制造行業(yè)尤是如此。中華人民共和國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展十二五規(guī)劃綱要提出的培育發(fā)展新能源汽車等新興產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略目標(biāo)就充分體現(xiàn)了這一點(diǎn)。2010年，中國(guó)汽車銷量已超過1800萬(wàn)輛，居全球首位，市場(chǎng)潛力巨大。中國(guó)汽車與裝備制造業(yè)已進(jìn)入一個(gè)全新的發(fā)展階段。汽車工業(yè)的飛速發(fā)展帶動(dòng)了汽車與制造相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，為汽車和機(jī)械制造類相關(guān)畢業(yè)生提供了廣闊的就業(yè)空間和很好的發(fā)展前景。汽車被

5、稱為“改變世界的機(jī)器”。然而汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的研究和發(fā)展對(duì)汽車工業(yè)的發(fā)展密不可分。汽缸體是發(fā)動(dòng)機(jī)中的核心部件，它與發(fā)動(dòng)機(jī)其他系統(tǒng)為汽車提供動(dòng)力，關(guān)系到汽車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保型。簡(jiǎn)單來說汽缸體就是將汽車燃料通過在密閉的汽缸內(nèi)燃燒氣體膨脹，推動(dòng)活塞作功，轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，這是發(fā)動(dòng)機(jī)完成相應(yīng)工作必不可少的。汽車氣缸的工作條件十分惡劣。它主要承受燃燒過程中壓力和溫度的急劇變化以后以及活塞運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)烈摩擦。因此它應(yīng)具有以下性能：1.有足夠的強(qiáng)度和剛度，變形小，保證各運(yùn)動(dòng)零件位置正確，運(yùn)轉(zhuǎn)正常，振動(dòng)噪聲小。2.有良好的冷卻性能，在缸筒的四周有冷卻水套，以便讓冷卻水帶走熱量。3.耐磨，以保證氣缸體具有足夠的使用

6、壽命。本文是對(duì)氣缸體研究的一種新工序。它能使氣缸體的生產(chǎn)帶來很大的方便，提高生產(chǎn)效率，減少勞動(dòng)量，節(jié)約生產(chǎn)成本，提高氣缸體性能。第1章 汽車汽缸體的發(fā)展現(xiàn)狀1.1汽缸體的發(fā)展歷程1680年，荷蘭科學(xué)家霍因斯受到大炮原理的啟發(fā)，心想如將炮彈的強(qiáng)大力量用來推動(dòng)其它機(jī)械不是挺好嗎？他一開始仍用火藥作燃燒爆炸物，將炮彈改成“活塞”，把炮筒作“氣缸”，并開一個(gè)單向閥。他在氣缸內(nèi)注入火藥，當(dāng)點(diǎn)燃火藥后，火藥猛烈地爆炸燃燒，推動(dòng)活塞向上運(yùn)動(dòng)，并產(chǎn)生動(dòng)力。同時(shí)，爆炸氣巨大的壓力還推開單向閥，排出廢氣。而后，氣缸內(nèi)殘余廢氣逐漸變冷，氣壓變低，氣缸外部的大氣壓又推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)，以準(zhǔn)備進(jìn)行下一次爆炸。當(dāng)然，由于行

7、程過長(zhǎng)，效率太低，他最終沒有取得成功。但是，正是霍因斯首先提出了“內(nèi)燃機(jī)”的設(shè)想，后人在此基礎(chǔ)上才發(fā)明了汽車用的發(fā)動(dòng)機(jī)。早期汽車使用單缸機(jī)，汽車鼻祖卡爾·奔馳和戴姆勒在當(dāng)年設(shè)計(jì)制造汽車時(shí)，他們不約而同地只用了一個(gè)氣缸的發(fā)動(dòng)機(jī)。就像我們認(rèn)為一輛汽車不可能使用兩臺(tái)或更多臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)一樣，估計(jì)當(dāng)時(shí)的人們也不會(huì)想象出還會(huì)用兩個(gè)氣缸或更多氣缸的發(fā)動(dòng)機(jī)。然而現(xiàn)在不同了，先別說發(fā)達(dá)國(guó)家，看看國(guó)內(nèi)汽車廣告就會(huì)發(fā)現(xiàn)，不少?gòu)S家總拿發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸數(shù)目和排列形式來說事，賣微型車的極力吹鼓他的車用的是四缸機(jī)而非三缸，用v6發(fā)動(dòng)機(jī)的一定要把v字弄得醒目惹眼，廣告宣傳確實(shí)起到了很大效果，不少車迷已認(rèn)同了 “4缸比3缸好

8、”、“6缸比4缸好”、“v型比直列好”、“v型發(fā)動(dòng)機(jī)是高級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)”等概念。國(guó)產(chǎn)車中已有近20種車裝配了v6或v8型發(fā)動(dòng)機(jī)。 圖 1-1 單氣缸發(fā)動(dòng)機(jī)直列發(fā)動(dòng)機(jī)（line engine），它的所有氣缸均肩并肩排成一個(gè)平面，它的缸體和曲軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且使用一個(gè)氣缸蓋，制造成本較低，穩(wěn)定性高，低速扭矩特性好，燃料消耗少，尺寸緊湊，應(yīng)用比較廣泛。其缺點(diǎn)是功率較低?！爸绷小笨捎胠代表，后面加上氣缸數(shù)就是發(fā)動(dòng)機(jī)代號(hào)，現(xiàn)代汽車上主要有l(wèi)3、l4、l5、l6型發(fā)動(dòng)機(jī)。 圖 1-2 多缸發(fā)動(dòng)機(jī)1.2 汽車汽缸體生產(chǎn)的發(fā)展過程從世界汽車工業(yè)的發(fā)展歷程來看，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的生產(chǎn)大致經(jīng)歷了傳統(tǒng)機(jī)械制造自動(dòng)化和現(xiàn)代機(jī)械

9、制造自動(dòng)化兩個(gè)發(fā)展階段，具體可分為一下幾個(gè)階段：1. 從單件、小批量生產(chǎn)到流水線生產(chǎn)階段，1904年，國(guó)外在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體生產(chǎn)中開始應(yīng)用生產(chǎn)流水線，從而開辟了在斷續(xù)生產(chǎn)中用連續(xù)方式組織生產(chǎn)道路，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。2. 剛性自動(dòng)生產(chǎn)線階段，從20世紀(jì)初開始，國(guó)外汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體生產(chǎn)由機(jī)械化，半自動(dòng)化發(fā)展到單機(jī)自動(dòng)化，有流水線發(fā)展到自動(dòng)線，基本解決了大量生產(chǎn)的加工過程的自動(dòng)化問題。1924年，英國(guó)Morris汽車公司通過對(duì)單機(jī)自動(dòng)化和流水線的大量改進(jìn)，建成了世界上第一條剛性的機(jī)械加工自動(dòng)生產(chǎn)線。1935年，元蘇聯(lián)研制成功第一條比較完整的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸體加工自動(dòng)線。二戰(zhàn)后，美國(guó)福特汽車公司大量采用

10、自動(dòng)化生產(chǎn)線，汽車生產(chǎn)的生產(chǎn)效率成倍增加，汽車制造的成本大大降低。3. 數(shù)控機(jī)床（單工序）、加工中心（多工序）生產(chǎn)階段進(jìn)入20世紀(jì)50年代，國(guó)外汽車工業(yè)的發(fā)展和生產(chǎn)系統(tǒng)的復(fù)雜性和自動(dòng)化程度的增加，出現(xiàn)和發(fā)展了現(xiàn)代控制理論。現(xiàn)代控制理論的應(yīng)用和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，為汽車工業(yè)和汽車發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)的多品種、中小批量生產(chǎn)方式提供了新的自動(dòng)化途徑，汽車工業(yè)的自動(dòng)化水平得到了迅速的提高。4. 柔性制造系統(tǒng)和柔性生產(chǎn)階段從20世紀(jì)70年代前后開始，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的生產(chǎn)進(jìn)入一個(gè)新的階段。一些國(guó)家發(fā)展了CAD/CAM集成系統(tǒng)、微型機(jī)CNC系統(tǒng)、柔性生產(chǎn)系統(tǒng)、多級(jí)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)等，生產(chǎn)規(guī)模達(dá)到了車間

11、和工廠的綜合自動(dòng)化。這種形式適合于多品種中小批量生產(chǎn)，但具有一次性投資大，成本較高等缺點(diǎn)。1.3 汽車汽缸體的發(fā)展現(xiàn)狀分析氣缸體是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)乃至汽車中最為重要的零部件之一，它的加工質(zhì)量直接影響到發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量品質(zhì)，并進(jìn)而影響到汽車的質(zhì)量和品質(zhì)，因而發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的加工長(zhǎng)期以來受到國(guó)內(nèi)外汽車制造企業(yè)和氣缸生產(chǎn)企業(yè)的高度重視。發(fā)動(dòng)機(jī)缸體生產(chǎn)的常見形式從國(guó)內(nèi)外的生產(chǎn)企業(yè)的資料顯示來看，目前，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體的生產(chǎn)大致有一下幾種形式：1. 以傳統(tǒng)的組合機(jī)床自動(dòng)線為基礎(chǔ)的柔化改造這種以提高傳統(tǒng)的組合機(jī)床自動(dòng)化程度的技術(shù)改造已取得了相當(dāng)?shù)倪M(jìn)展，傳統(tǒng)的組合機(jī)床在移植了計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)以后，組合機(jī)床的柔化程度得到了很

12、大的提高。2. 已加工中心為主體的準(zhǔn)柔性生產(chǎn)線這里提出的是一種以加工中心為主體，以普通機(jī)床和組合機(jī)床為輔的“準(zhǔn)柔性生產(chǎn)線”方案。3. 適用于多品種，大批量生產(chǎn)的柔性傳輸生產(chǎn)線（FTL）和柔性制造系統(tǒng)（）。各國(guó)汽車氣缸體的研究都將向氣密性好，剛度強(qiáng)，耐磨性好，耐高溫，耐腐蝕等方向發(fā)展，努力減少制造成本，提高效率。 第2章 氣缸的主要加工方法2.1零件的作用氣缸體是發(fā)動(dòng)機(jī)的主體，它將各個(gè)氣缸和曲軸箱連成一體，是安裝活塞、曲軸以及其他零件和附件的支承骨架。 氣缸體的工作條件十分惡劣。它要承受燃燒過程中壓力和溫度的急劇變化以及活塞運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)烈摩擦。因此，它應(yīng)具有以下性能： 1.有足夠的強(qiáng)度和剛度，變形小

13、，保證各運(yùn)動(dòng)零件位置正確，運(yùn)轉(zhuǎn)正常，振動(dòng)噪聲小。 2.有良好的冷卻性能，在缸筒的四周有冷卻水套，以便讓冷卻水帶走熱量。 3.耐磨，以保證氣缸體有足夠的使用壽命。 氣缸體上部是并列的氣缸筒，目前多鑲有氣缸套。氣缸體的下部是曲軸箱，用來安裝曲軸，其外部還可安裝發(fā)電機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)支架等各種附件。氣缸體大多用鑄鐵或鋁合金鑄造而成，鋁合金缸體成本較高，但重量輕、冷卻性能好，得到越來越廣泛的應(yīng)用。 機(jī)體是構(gòu)成發(fā)動(dòng)機(jī)的骨架，是發(fā)動(dòng)機(jī)各機(jī)構(gòu)和各系統(tǒng)的安裝基礎(chǔ)，其內(nèi)、外安裝著發(fā)動(dòng)機(jī)的所有主要零件和附件，承受各種載荷。因此，機(jī)體必須要有足夠的強(qiáng)度和剛度。機(jī)體組主要由氣缸體、曲軸箱、氣缸蓋和氣缸墊等零件組成。2.2零件

14、的工藝分析 圖2 - 1 零件圖由零件圖得知，其材料為HT250.該材料具有較高的強(qiáng)度、耐磨度、耐熱性及減震性 ，適用于承受較大的應(yīng)力、要求耐磨的零件。該零件上的主要加工面為A面、B面，及氣缸體的孔系。為確保鏜削的內(nèi)孔系與車削外圓的同軸度要求，在鏜削孔系時(shí)一定要以260圓心為定位基準(zhǔn)且應(yīng)采用一次鏜削完成。對(duì)于加工精度及表面粗糙度要求不高的內(nèi)孔如254和233采用粗鏜- 半精鏜即可。對(duì)于加工精度及表面粗糙度要求都很高的孔如233（RA=1.6）、229H8（RA=1.6）應(yīng)采用粗鏜半精鏜精鏜的加工工藝。對(duì)于A面上的各孔因?yàn)榕c缸體內(nèi)孔系圓心的位置度都有要求，所以在加工這些孔時(shí)一定要以缸內(nèi)孔圓心為定

15、位基準(zhǔn)，又因?yàn)檫@些孔對(duì)A面的垂直度要求也很高，所以在加工這些孔時(shí)應(yīng)放在銑床上洗完A面后即開始鉆銷加工。2.3確定毛坯 圖 2 - 2毛坯圖根據(jù)零件材料確定毛坯為鑄件。又由零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)知零件的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，毛坯的鑄造方法選用砂型機(jī)器造型。又由于箱體零件的內(nèi)腔及各孔均需鑄出，故還應(yīng)安放型芯。此外，為消除殘余應(yīng)力，鑄造后應(yīng)安排人工時(shí)效。參考機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表2.24，用查表法確定各表面的總余量如表2 - 1所示。表 2 - 1 各加工表面總余量加工表面基本尺寸（mm）加工余量數(shù)值（mm）說明A面1404頂面，雙側(cè)加工B面1403底面，單側(cè)加工C面644側(cè)面，雙側(cè)加工D面3105側(cè)面，

16、雙側(cè)加工E面3105側(cè)面，單側(cè)加工F面4226.5雙側(cè)加工260 mm外圓面2705雙側(cè)加工254 mm孔2445雙側(cè)加工233 mm孔2254雙側(cè)加工233 mm孔2254雙側(cè)加工229 mm孔2214雙側(cè)加工由公差配合與技術(shù)測(cè)量表2-2可得鑄件主要尺寸及公差，如表 2-2所示零件尺寸（mm）總余量（mm）毛坯尺寸（mm）公差CT25410244015522982210.155260102700.21表 2-2 主要毛坯尺寸及公差第3章 氣缸的加工工藝過程3.1 定位基準(zhǔn)的選擇精基準(zhǔn)的選擇： 氣缸體的B面和 260 mm外圓既是裝配基準(zhǔn)，又是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，用他們作精基準(zhǔn)

17、，能使加工遵循“基準(zhǔn)重合”的原則。粗基準(zhǔn)的選擇： 因?yàn)樵摿慵紫纫ＷC缸套部分壁厚均勻，所以應(yīng)選擇 229H8mm上偏差+0.072，下偏差0 ,孔心作為粗基準(zhǔn)。3.2 制定工藝路線根據(jù)各表面加工要求和各種加工方法能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，確定各表面的加工方法如下：A.D.E.F面：粗銑半精銑；B面：粗車半精車精車；C面：粗車半精車；凹槽：粗銑半精銑；254 mm. 233 mm孔：粗鏜半精鏜；233mm上偏差+0.072，下偏差0，229mm上偏差+0.072，下偏差0孔：粗鏜半精鏜精鏜；7級(jí)9級(jí)精度的未鑄出孔：鉆擴(kuò)鉸；螺紋孔：鉆孔攻螺紋。因?yàn)楦左w內(nèi)各鏜孔都有較高的同軸度要求，故他們的加工宜采用工序

18、集中的原則，即分別在一次裝夾下將所有內(nèi)孔都鏜削出來，除此以外A面上的各孔也有較高的位置度要求，所以也要在同一個(gè)鉆夾具中加工完成。根據(jù)先面后孔，先主要面后次要面和先粗加工后精加工的原則，將A面，B面，D面，E面，F(xiàn)面及缸體內(nèi)各孔的粗加工放在前面，精加工放在后面，每一階段中又首先加工A面，后再鏜缸體內(nèi)孔。A面及下面上的孔及M10.M12螺紋孔等次要表面放在最后加工。表3-1所示 初步擬定加工工藝路線如下工 序內(nèi) 容10鑄造20時(shí)效30漆底漆40調(diào)整車削50（1）車端面C保持尺寸62mm（2）車外圓260mm至263 m（3）車B面保持尺寸63.5 mm60（1）以B面為定位基準(zhǔn)粗銑端面A,保持尺寸

19、141.5（2）粗銑凹槽保證2 mm尺寸9×2 mm70（1）以E面為粗基準(zhǔn)，銑另一側(cè)面D保證尺寸316 m（2）以加工好的側(cè)面D為基準(zhǔn)銑E面，保證尺寸312 mm80以G面為定位基準(zhǔn)銑F面，保證尺寸423 mm90以260 mm 圓心為定位基準(zhǔn)（1）鏜229 mm 至227 mm（2）鏜233 至231 mm（3）鏜233 mm至231 mm（4）鏜254 mm至252 mm100（1）車端面C保證尺寸62 .5 mm（2）車外圓（3）車B面保證尺寸63.5 mm260 mm至260.4 mm110（1）以B面為定位基準(zhǔn)銑A面至圖樣要求（2）銑凹槽至圖樣要求120（1）以E面為定位

20、基準(zhǔn)銑D面至圖樣要求（2）銑另一側(cè)面E至圖樣要求130以G面為定位基準(zhǔn)銑F面至圖樣要求140以260圓心為定位基準(zhǔn)（1）鏜229 mm至228.5 mm（2）鏜233 mm至圖樣要求（3）鏜233 mm至232,5 mm（4）鏜254 mm至圖樣要求，孔口倒角1.5×45 mm150（1）車外圓260 mm至圖樣要求，車倒角7×30 mm（2）車B面至圖樣要求160（1）以260圓心為定位基準(zhǔn)（2）鏜233 mm至圖樣要求鏜229 mm至圖樣要求170以平面B及孔254 mm為定位基準(zhǔn)（1）鉆4-30 mm通孔，擴(kuò)4-32 mm通孔（2）鉆4-14 mm通孔，擴(kuò)4-15.8

21、5 mm.深14 mm，孔口倒角1×45 mm，粗鉸4-15.95 mm.深14 mm，精鉸4-16H7 mm，深14 mm（3）鉆11 mm通孔，擴(kuò)11.85 mm通孔，孔口倒角1×45,粗鉸11.95 mm通孔，精鉸兩端12H7×15 mm（4）鉆2-8.5 mm.深30 mm，攻螺紋2- M10-6H,深24 mm180以G面為定位基準(zhǔn)（1）鉆10.2 mm通孔，攻螺紋M12-6H.深18 mm，锪孔22 mm（2）鉆螺紋底孔8.5mm，攻螺紋M10×1，刮平20 mm深1 mm190檢測(cè)成品工件3.3選擇加工設(shè)備及刀,夾，量具由于生產(chǎn)類型為大批生

22、產(chǎn)，故加工設(shè)備宜以通用機(jī)床為主，輔以少量專用機(jī)床，其生產(chǎn)方式以通用機(jī)床加專用夾具為主，輔以少量專用機(jī)床的流水生產(chǎn)線。工件在各機(jī)床上的裝卸及各機(jī)床間的傳送均有人工完成。1. 粗車端面C，B及外圓面?？紤]到工件的定位夾緊方案及夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等問題，采用CA6140臥式車床（參考機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表 4.27）。車刀選用90°外圓車刀YT15（參考金屬切削手冊(cè)表 513）專用夾具和游標(biāo)卡尺。2. 粗銑。銑床X52K,采用直徑為80 mm的面銑刀（參考金屬切削手冊(cè)表97）專用夾具，游標(biāo)卡尺。3. 粗鏜，半精鏜及精鏜內(nèi)孔都采用臥式鏜床T612（參考機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表4.219），選

23、擇雙刃鏜刀，專用夾具，專用檢具。4. 工序170中鉆4- 30 mm,4-14 mm,11 mm ,2- 8.5 mm 孔時(shí)選用搖臂鉆床Z35，鉆各孔時(shí)采用搖臂鉆床Z35，選用錐柄麻花鉆，擴(kuò)鉸各孔時(shí)采用搖臂鉆床Z35，選用擴(kuò)鉸孔專用刀具，攻螺紋專用機(jī)用絲錐（金屬切削手冊(cè)表622）及絲錐夾頭。采用專用夾具和孔徑用游標(biāo)卡尺測(cè)量，螺孔用螺紋塞規(guī)檢驗(yàn)。 3.4 加工工序設(shè)計(jì)1. 切削用量的確定：確定外圓面粗車.半精車.精車的切削用量（1） 確定切削深度ap 粗車選兩次走刀切完， ap= 1.75 mm ；半精車也選兩次走刀完成 ap =0.65 mm；精車選一次走刀 ap = 0.2 。（2） 確定進(jìn)

24、給量f根據(jù)金屬切削手冊(cè)表 486，在粗車外圓，倒桿尺寸為16 mm*25 mm，ap<=3 mm,工件直徑為100400 mm時(shí)，f=0.61.4 mm/r,按CA6140機(jī)床的進(jìn)給量，選擇f=0.1 mm/。（3） 確定切削速度 v參考機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表4.28，取粗車的主軸轉(zhuǎn)速為125r/min,半精車主軸轉(zhuǎn)速為320 r/min，精車主軸轉(zhuǎn)速為500 r/min，故相應(yīng)的切削速度分別為：V粗= 1000v/d =3.14 ×270 ×125/1000m/min=106m/min V半 = 1000v/d =3.14 ×263×320/

25、1000 m/min= 264.3m/minV精= 1000v/d =3.14×260.4×500 m/min= 408.8m/min由機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表4.27得機(jī)床功率為7.5KW，若取效率為0.85，則7.5×0.85=6.375KW。因?yàn)榍袛嗪穸菻d=fsinkr=0.64×1=0.64mm。材料切除率Q=·n·f ·ap ·(D ap) =3.14×106×0.64×1.75×(270-1.75)=1×10m/min 查金屬切削手冊(cè)圖 116，得單

26、位材料切除率的切削功率在（1.52.75）×10KW·min/ m范圍內(nèi)，取PC=2.13×10 KW·min/ m 于是切削功率PC=pc·Q=2.13×10×1×10=2.13KW因?yàn)镻C=2.13KW<6.675KW 故機(jī)床功率足。2. 確定A面粗銑，半精銑的切削用量（1） 確定切削深度ap由于粗銑單邊余量?jī)H為2.5 故可一次走刀完成取ap=2.5半精銑一次走刀完成ap=1.5mm。（2） 確定進(jìn)給量f 參考金屬切削手冊(cè)表610，取粗銑的每齒進(jìn)給量fz=0.2mm/z,每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=fz·z=

27、0.2×12=2.4mm/r,取半精銑的每齒進(jìn)給量fz=0.1 mm/z，每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=fz·z=0.1×12=1.2 mm/r。（3） 確定切削速度 v取粗銑的轉(zhuǎn)速為150r/min,取半精銑的主軸轉(zhuǎn)速為300 r/min，又前面已選定銑刀直徑D=80 mm，故相應(yīng)切削速度分別為：V粗= 1000v/d =3.14×80×150/1000 m/min=37.7 m/minV半 = 1000v/d=3.14×80×300/1000 m/min=75.4 m/min。則切削功率Pm=167.9×10ap fzaezn

28、k，取Z=12個(gè)齒，n=150/60=2.5r/s, ae=168mm, ap=2.5mm, fz=0.2mm/z, k=1。將它們帶入式中得：Pm=167.9×10×2.5×0.2×168×12×2.51=5.96kw,由機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表4.210得機(jī)床功率為7.5 kw，若取效率為0.85，則7.5×0.85=6.375 kw>5.96 kw，故機(jī)床功率足夠。3.確定孔430 mm,4-14 mm，11 mm,2-8.5 mm的切削用量（1） 確定切削深度ap孔430 mm：ap=15 mm:；孔4-14

29、 mm：ap=7 mm；孔11 mm：ap=5.5 m孔2-8.5 mm：ap=4.25 mm。（2） 確定進(jìn)給量f參考金屬切削手冊(cè)表4.7及表4.8，取鉆430 mm孔的進(jìn)給量f=0.16 mm/r，取鉆4-14 mm和11 mm孔的進(jìn)給量f=0.4 mm/r，取鉆2-8.5 mm孔的進(jìn)給量f=0.3 mm/r。（3） 確定切削速度 v 查金屬切削手冊(cè)表4.7取鉆430 mm孔的切削速度v=0.92m/s=55m/min,由此計(jì)算出轉(zhuǎn)速n=1000v/d=1000×55/3.14×30 r/min584 r/min，按機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速取n=530 r/min，則實(shí)際切削速度為

30、：v=3.14×30×530/1000 m/min50 m/min。查表取鉆4-14 mm孔的切削速度v=0.47m/s=28m/min,由此算出轉(zhuǎn)速n=1000v/d=1000×28/3.14×14 r/min=637 r/min，按機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速取n=670637 r/min，則實(shí)際切削速度為：v=3.14×14×670/1000 m/min29.5 m/min。查表取鉆11 mm孔的切削速度v=0.47m/s=28m/min，由此算出轉(zhuǎn)速n=1000v/d=1000×28/3.14×11 r/min811 r/

31、min，按機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速取n=850 r/min，則實(shí)際切削速度為：v=3.14×11×850/1000 m/min29.4 m/min。查表取鉆2-8.5 mm孔的切削速度v=0.37m/s=22m/min，由此算出轉(zhuǎn)速n=1000v/d=1000×22/3.14×8.5 r/min824 r/min，按機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速取n=850 r/min，則實(shí)際切削速度為：v=3.14×8.5×850/1000 m/min22.7 m/min。4. 確定孔229 mm粗鏜，精鏜，半精鏜的切削用量（1） 確定切削深度ap： 粗鏜時(shí)ap=（227-22

32、1）/2 mm=3 mm。 半精鏜時(shí)ap=（228.5-227）/2 mm=0.75 mm。 精鏜時(shí)ap=（229-228.5）/2 mm=0.25 mm。（2） 確定進(jìn)給量f根據(jù)切削用量在余量打的情況時(shí)，宜采用小進(jìn)給量，大轉(zhuǎn)速的原則，以及查機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表4.221取粗鏜進(jìn)給 量f=0.24 mm/r，半精鏜進(jìn)給量f=0.12 mm/r，精鏜進(jìn)給量f=0.04 mm/r。 （3） 確定切削速度 v根據(jù)公式 v=CvKv / Tapf,其中Cv=291，m=0.2，xv=0.15， yv=0.2， T=60 Kv=0.9×0.8×0.65=0.468粗鏜時(shí)： v=

33、291×0.L468 / 60×3×0.24 m/min=68 m/min。n=1000v/d=1000×68/ 3.14×221 r/min=98 r/min。按T612機(jī)床上的轉(zhuǎn)速，選擇n=98 r/min半精鏜時(shí)：v=291×0.L468 / 60×3×0.24 m/min=96 m/min。n=1000v/d=1000×68/ 3.14×221 r/min=135 r/min。按T612機(jī)床上的轉(zhuǎn)速，選擇n=128 r/min精鏜時(shí)：v=291×0.L468 / 60×

34、;3×0.24 m/min=141 m/min。n=1000v/d=1000×68/ 3.14×221 r/min=197 r/min。按T612機(jī)床上的轉(zhuǎn)速，選擇n=205 r/min。5. 基本時(shí)間的確定（1）車外圓及端面時(shí)基本時(shí)間的確定： 根據(jù)機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表6.21： 粗車外圓時(shí) Tj =(L+L1+L2+L3)i/ f·n=62×2×60/ 0.64×125= 93s。 粗車端面C時(shí) Tj =Li/ f·n=135×1×60/0.64×125=101s。 半精車外圓

35、時(shí) Tj =(L+L1+L2+L3)i/ f·n=62×2×60/ 0.64=78 s。 半精車端面時(shí) Tj =Li/ f·n=135×1×60/0.64×125=82s。精車外圓時(shí) Tj =(L+L1+L2+L3)i/ f·n=62×2×60/ 0.64=75s。(2) 銑削面A的基本時(shí)間確定 粗銑時(shí)工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量為：f= f·Z·n=0.2×12×150mm/min=360mm/min。根據(jù)X52K型銑床工作臺(tái)進(jìn)給量表（機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表4

36、.237），選擇f=316 mm/min則基本時(shí)間 Tj=(L+L1+L2)i/ f=428.5/ 316=81 s。 半精銑時(shí)工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量為：f= f·Z·n=0.2×12×150mm/min=360mm/min，同理得 Tj=(L+L1+L2)i/ f=423/ 316=80 s。(3) 鏜削孔229 mm的基本時(shí)間確定 粗鏜時(shí) Tj =(L+L1+L2+L3)i/ f·n=49×2×60/ 0.64=250 s。 半精鏜時(shí) Tj =(L+L1+L2+L3)i/ f·n=48×2×60

37、/ 0.64=187.5s。 精鏜時(shí) Tj =(L+L1+L2+L3)i/ f·n=48×2×60/ 0.64=351s。(4) 鉆孔的基本時(shí)間確定鉆 430 mm 時(shí) Tj =(L+L1+L2) ×4/ f·n=140×4/ 0.16×530=396s。鉆 4-14 mm 時(shí) Tj =(L+L1+L2) ×4/ f·n=40×4/ 0.4×670=36s。鉆 11 mm 時(shí) Tj =(L+L1+L2) ×4/ f·n=140×4/ 0.4×67

38、0=25s。鉆 2-8.5 mm 時(shí) Tj =(L+L1+L2) ×4/ f·n=30×2×60/ 0.4×850=14s。第四章 夾具設(shè)計(jì)4.1 夾具的基本要求與設(shè)計(jì)步驟機(jī)床夾具時(shí)在機(jī)床上加工零件時(shí)所使用的一種工藝裝備，用來準(zhǔn)確地確定工件與刀具之間的相對(duì)位置，即實(shí)現(xiàn)工件的定位于夾緊，以完成加工所需要的準(zhǔn)確相對(duì)運(yùn)1. 夾具的基本要求機(jī)床夾具必須滿足下列基本要求：（1） 能穩(wěn)定保證工件的加工精度；（2）能提高機(jī)械加工的勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低工件的制造成本（3） 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，安全和省力；（4）便于排屑；（5）有良好的結(jié)構(gòu)工藝性，便于夾具的制造，裝

39、配，檢驗(yàn)，調(diào)整和維修。2.夾具的設(shè)計(jì)步驟夾具設(shè)計(jì)一般按以下步驟進(jìn)行。（1）研究原始資料，明確設(shè)計(jì)任務(wù)。（2）確定夾具的結(jié)構(gòu)方案，繪制結(jié)構(gòu)草圖。（3）確定工件的定位方案，選擇或設(shè)計(jì)相應(yīng)的定位元件或裝置。（4）確定刀具的對(duì)刀或引導(dǎo)方案，設(shè)計(jì)對(duì)刀及引導(dǎo)裝置。（5）確定工件的夾緊方案，設(shè)計(jì)夾緊機(jī)構(gòu)。（6）確定其他元件或裝置的結(jié)構(gòu)形式。（7）合理布置各元件或裝置，確定夾具體和夾具的總體結(jié)構(gòu)。（8）繪制夾具總裝配圖。（9）繪制夾具零件圖。4.2 定位機(jī)構(gòu)的確定 工件的定位是指保證同一批工件在夾具中占有一致的正確加工位置。這一位置的獲得可以通過定位支承限制工件相應(yīng)的自由度實(shí)現(xiàn)。定位元件的選擇原則：A.高的精

40、度，定位元件的精度直接影響定位誤差的大小。B.高的耐磨性，定位元件要與工件經(jīng)常接觸，容易磨損。為避免因元件磨損而影響定位精度，所以要經(jīng)常修理和更換定位元件。因此，要求定位元件的工作表面有足夠的耐磨性。C.足夠的剛度和強(qiáng)度，定位元件應(yīng)避免由于工件的重量，夾緊力，切削力等因素的影響使其變形或磨損。D.良好的工藝性，定位元件的結(jié)構(gòu)應(yīng)便于加工，裝配和維修，有時(shí)為了裝配和維修方便，往往在夾具體上開有適當(dāng)?shù)墓に嚧翱?。?jīng)常更換的定位元件，其結(jié)構(gòu)應(yīng)便于更換。4.3 定位方案的論證箱體類零件的定位方案一般有兩種，“一面兩銷”和“三平面”定位方法。1.“一面兩銷”的定位方法其特點(diǎn)是：（1）可以簡(jiǎn)便地消除工件的六個(gè)

41、自由度，使工件獲得穩(wěn)定可靠定位。（2）有同時(shí)加工零件五個(gè)表面的可能，既能高度集中工序，又有利于提高各表面上空的位置精度。（3）“一面兩銷”可作為零件從粗加工到精加工全部工序的定位基準(zhǔn)，使零件整個(gè)工藝過程基準(zhǔn)統(tǒng)一，從而減少由基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換帶來的積累誤差，有利于保證零件的加工精度。同時(shí)i，使機(jī)床各個(gè)工序的許多部位實(shí)現(xiàn)通用化，有利于縮短設(shè)計(jì)，制造周期，降低成本。（4）易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化定位，夾緊，并有利于防止切削落于定位及面上。圖 4 1 面兩銷定位在論文中沒有顯示出來？2.“三平面”定位方法的特點(diǎn)是：（1）可以簡(jiǎn)便的消除工件的六個(gè)自由度，使工件獲得穩(wěn)定可靠定位。（2）有同時(shí)加工零件兩個(gè)表面的可能，能高度集中

42、工序。被加工零件氣缸體屬箱體類零件，本工序工序集中，精度要求高，故選用“一面兩銷”的定位方法。最終確定鏜夾具如圖4-2所示 圖 4 2 鏜夾具總 結(jié) 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)做的是氣缸體的加工工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)及一套鉆夾具一套鏜夾具的設(shè)計(jì)。主要是工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)計(jì)算及夾具的設(shè)計(jì)。整個(gè)設(shè)計(jì)過程是對(duì)三年來所學(xué)知識(shí)的總結(jié)，而且，在原來的基礎(chǔ)上，需學(xué)會(huì)融會(huì)貫通，將以前所學(xué)的知識(shí)系統(tǒng)化，運(yùn)用到所做的設(shè)計(jì)中。在工藝規(guī)程設(shè)計(jì)時(shí)，通過老師的講解，我認(rèn)識(shí)到設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)實(shí)的加工條件作出最低成本，最大使用價(jià)值的設(shè)計(jì)。同時(shí)，我們也認(rèn)識(shí)到我們所學(xué)的知識(shí)太零散化，而且，很多都只是學(xué)習(xí)了皮毛，沒有深入地研究，導(dǎo)致運(yùn)用的時(shí)候只是照搬，不能根據(jù)加工要求靈活改變。這次設(shè)計(jì)中學(xué)到最多的夾具的設(shè)計(jì)。這部分以前沒有認(rèn)真學(xué)習(xí)過，所以設(shè)計(jì)時(shí)需從頭做起，夾具體中定位，夾緊及對(duì)刀，導(dǎo)向元件是重點(diǎn)。我所做的鉆夾具比較復(fù)雜，它的自動(dòng)定心機(jī)構(gòu)比較特別，也是整個(gè)夾具設(shè)計(jì)中的一個(gè)難點(diǎn)。再有就是由于工件安放時(shí)要從上面往下面放，所以鉆夾具要做成翻轉(zhuǎn)式。最后就是基準(zhǔn)的問題。我們以前作圖時(shí)，很少考慮加工，沒有基準(zhǔn)的概念。基準(zhǔn)是加工和作圖過程中都很重要的部分。所以，設(shè)計(jì)時(shí)不能只照參考書上的計(jì)算把各部分尺寸，結(jié)構(gòu)確定，設(shè)計(jì)從一開始就要考慮加工。只有全面考慮，才能保證設(shè)計(jì)的零件合理。通過這次的設(shè)計(jì)我認(rèn)識(shí)到了自身存在的問題，在以后