175型柴油機缸體機械加工工藝及其組合機床鉆孔夾具設計論文

目 錄 摘 要 1 前 言 5 第一章 零件分析 6 1.1汽缸的主要作用 6 1.2主要技術條件分析 7 1.3主要尺寸公差及分析 8 第二章 毛坯的確定 9 2.1毛坯材料及形式的確定 9 2.2鑄造的加工余量及尺寸公差的確定 9 第三章 工藝規(guī)程的設計 10 3.1附主視圖一張 10 3.2定位基準選擇 10 3.2.1粗基準的選擇： 10 3.2.2精基準的選擇： 11 3.3 制定加工工藝路線 11 3.3.1確定面的加工方式： 11 3.3.2初步確定工序： 12 3.3.3最終工序： 13 3.4刀具、量具、夾具及設備的選擇 14 3.5切削用量及加工工時的確定 16 四章 夾具設計 29 4.1機床夾具的作用 29 4.2機床夾具的組成 30 4.3夾具設計 30 4.3.1定位的選取 30 4.3.2彈簧的計算及選取 31 4.3.3夾緊力計算 33 4.3.4汽缸的選擇 34 4.3.5連接板的選用 34 4.3.6上底板 34 4.3.7下底板 35 4.3.8支撐桿的選用 35 4.3.9鉆模的選取 35 4.3.10定位誤差分析 36 4.4夾具的使用及維護 38 4.5夾具標準件的選擇 38 4.5.1支撐桿螺母的選擇 38 4.5.2連接板上螺釘選擇 38 4.5.3管接式法蘭汽缸套件的選擇 38 參 考 文 獻 40 致 謝 41 摘 要 機體是柴油機中的重要部件，屬于箱體類構件。屬于大規(guī)模生產。本次設計做的是“柴油機汽缸機械加工工藝及其組合機床鉆孔夾具設計”，主要是先對汽缸進行零件分析；然后進行毛坯確定，根據尺寸畫出毛坯圖；再后進行加工工序的設定以及確定削用量和加工工時；最后進行指定工序的夾具設計。 關鍵詞：機體；零件分析；毛坯圖；切削用量；夾具 ABSTRACT Airframe is important component in diesel , belongs to box body kind structure. In society procedure of production belong to give birth to a child in large scale. The part , being to be in progress first to the cylinder mainly analyses "the diesel collective machine work handicraft and their combination machine tool borehole grip design " designing being composing originally time; And then, the blank being in progress ascertains , draws up according to the dimension blank picture; Again, the queen carries out setting up processing working procedure's and ascertains the working hour cutting dosages and processing; Carry out the grip design allocating working procedure's finally. Key words：Airframe；Components analysis；Semifinished materials chart；Cutting specifications；Jig 前 言 本次畢業(yè)設計是大學四年對所學課程進行的一次綜合性的復習和總結，是四年學業(yè)完成的最后環(huán)節(jié)，是對大學所學知識的一次綜合運用，主要運用到的課程有：《機械制圖》、《機械原理》、《機械設計》、《機械制造工藝學》等。其目的是通過設計來將大學所學課程聯(lián)系起來，用于設計，提高我們的設計能力，是對我們大學生活的最后考驗。 本次畢業(yè)設計的題目是“175型柴油機汽缸機械加工工藝及其組合機床鉆孔夾具設計”，175型柴油機汽缸屬于比較復雜的箱體零件，其形狀復雜，精度要求高的殼體，其加工工藝復雜，涉及到許多零件，例如：螺紋，曲軸孔，曲面，支架等等，這些零件要求的精度要求比較高，這對工藝規(guī)程設計更加有難度。本次畢業(yè)設計的內容包括了零件的工藝路線的制定及其指定工序的夾具設計，涉及到所學的多方面知識，培養(yǎng)我們綜合運用機械制造專業(yè)知識的基本理論和思想獨立地分析和解決實際生產中問題的能力，并能獨立地分析生產工藝，有效地鞏固所學知識，為即將面臨的工作和進一步深造打下堅實的基礎。 但是，在設計中由于本人能力有限以及實踐經驗的缺乏，所以此中錯誤之處在所難免，誠望老師不吝指教。 39 第一章 零件分析 箱體類是機器或部件的基礎零件，它將機器或部件的一些軸、套、軸承和齒輪等有關零件裝配起來，使其保持正確的相互位置關系，以傳遞轉矩或改變轉速來完成規(guī)定的運動。因此，箱體的加工質量對機器的工作精度、使用性能和壽命都有直接的影響。 箱體零件雖然結構多種多樣，但有共同的特點：多為鑄造件，結構復雜，壁薄且不均勻，內部呈腔形，加工部位多，加工難度大。既有精度要求較高的孔系和平面，也有許多精度要求較低的緊固件。箱體類零件上面的孔與孔之間有較高的位置精度（孔與孔的平行度、孔的軸線與面有垂直度要求），其加工質量的好壞直接影響柴油機的精度和使用性能，因此柴油機汽缸的加工質量至關重要。箱體類零件的機械加工勞動量約占整個產品加工量的15%～20%。 本次設計是制定175型柴油機汽缸的加工工藝及鉆前后兩端面的12個螺紋孔的組合機床夾具設計。柴油機汽缸屬于箱體零件，其特點是：形狀復雜、具有形狀復雜的內腔，箱壁多用于安裝軸承的軸承孔或其他用途的孔系。箱體的加工面較多，主要加工的是面和孔系，屬于整體式機體結構，即汽缸體和曲軸箱制成一個整體零件，這種整體式機體的特點是結構緊湊，剛性好，加工制造困難。 1.1機體的主要作用 1、連接柴油機的一些運動部件，使它們在工作時保持相互準確的位置關系； 2、在機體上加工有水道和油道，保證各零件工作時必要的冷卻與潤滑； 3、安裝柴油機各輔助系統(tǒng)部件； 4、作為柴油機使用安裝時的支承，將柴油機固定在底盤或支架上。 所以，柴油機汽缸的結構較為復雜，部件結構尺寸精度較高，受到高頻的變載荷及振動是柴油機的主要部件。 1.2主要技術條件分析 由于機體上要安裝一些重要部件，所以，安裝主要部件的結構都有精度要求，參考圖A-A剖視圖，如下： 表1-1 主要技術條件分析 誤差要求 標注位置及分析 0.06 F—H 平行度要求公差0.06mm，機體上部平面，此平面為安裝噴油泵的平面，8級精度，即汽缸上平面對Φ52、Φ20孔軸線的平行度誤差為0.06mm 0.08 F—H Φ40的孔的軸線對于Φ52、Φ20的孔的軸線垂直度誤差為0.08，保證噴油泵位置 Φ0.025 F—H Φ52的孔的軸線相對于兩個孔公共軸線的同軸度要求公差為0.025 0.08 Φ52的孔的圓柱度要求公差0.08，7級精度 0.025 F—H Φ52的孔的右端面相對于Φ52、Φ20的公共軸線的跳動公差為0.025 Φ0.015 F—H Φ20軸線相對于Φ52、Φ20的公共軸線同軸度要求為0.015，7級精度 0.03 A—B Φ70的孔左端面相對于Φ30、Φ105孔公共軸線的圓跳動誤差為0.03 0.015 R Φ30的孔相對于軸線的跳動誤差為0.015，7級精度 0.010 Φ30的孔的圓柱度誤差為0.010，8級精度 0.010 Φ105孔的圓柱度誤差為0.010，7級精度 Φ0.015 A—B Φ105孔的的軸線相對于Φ30、Φ105的公共軸線的同軸度公差為0.015 0.025M Q 機體上部平面用于安裝噴油泵的螺紋孔，相對于Φ40的圓心的位置度誤差為0.025，且必須符合最大實體原則 Φ0.4M 后蓋螺孔的位置度公差為0.4，且必須符合最大實體原則 0.07 機體前面的平面度為0.07 100：0.05 A—B 機體前面對Φ30、Φ105孔的公共軸線在100范圍內的公差是0.05 0.06 機體后面的平面度為0.06 100：0.05 A—B 機體后面對Φ30、Φ105孔的公共軸線在100范圍內的公差是0.05 Φ0.04M 機體后面的螺紋孔4—M8—6H的位置公差為Φ0.04，且必須符合最大實體原則 1.3主要尺寸公差及分析 從零件圖尺寸標注分析，尺寸要求較高的有Φ52，Φ30，Φ20，Φ40H8等孔，可由刀具及機床的精度保證；Φ52孔系與Φ105孔系的Y向中心距尺寸為30，57等，可由夾具保證。 1.4表面粗糙度要求 本產品屬于大批量生產，年產10萬件以上，應以組合機床為主要的加工設備，根據圖紙要求，部分孔的圓柱面要求為R1.6um，而平面上粗糙度的最高要求為3.2，組合機床完全能達到此精度要求。 圖1-1 第二章 毛坯的確定 2.1毛坯材料及形式的確定 由于箱體類零件形狀復雜，有腔形，故一般需要鑄造成型。機體結構復雜，部件結構尺寸精度較高，受到高頻的變載荷及振動，故零件材料可選用HT300（灰鑄鐵），硬度為170-240HBS，因為它強度較高、耐磨、耐熱性能好，但需人工時效處理，適用于承受較大應力（<2942N/cm），摩擦面間單位壓力大于49N/cm和要求一定的氣密性的零件，適用于汽缸體等。其工作條件：承受高彎曲應力（<0.49 MPa）及抗拉應力；摩擦面間的單位面積壓力1.96MPa；要求保持高氣密性。 根據以上要求，由于零件結構復雜、形狀材料方面的要求，批量較大，毛坯確定為砂型機器造型。（《機械加工工藝手冊》第一卷） 2.2鑄造的加工余量及尺寸公差的確定 根據《機械加工工藝手冊》表2.3-1，2.3-3，2.3-4，2.3-5，2.3-9，查得加工余量及公差如下表所示： 表2-1 加工余量及公差 基本尺寸 加工余量 公差 高度方向205mm 單邊余量4.5mm 2.8mm 寬度方向158mm 單邊余量3.5mm 2.5mm 長度方向153mm 單邊余量3.5mm 2.5mm Φ52 Φ46 Φ40孔 Φ66 Φ70 Φ80孔 雙側加工，單邊余量 為3.0 mm 2.0mm 2.2mm Φ105孔 單邊余量雙側加工3.5 mm 2.2mm 其他尺寸公差數值為： 表2-2 其他尺寸公差數值 基本尺寸 公差 基本尺寸 公差 16—25 mm 1.7 mm 63—100 mm 3.2 mm 25—40 mm 1.8 mm 100—160 mm 2.5 mm 40—63 mm 2.0 mm 160—250 mm 2.8 mm 2、根據以上尺寸畫出毛坯圖 第三章 工藝規(guī)程的設計 3.1附主視圖一張 圖3-1 3.2定位基準選擇 3.2.1粗基準的選擇 粗基準是要能加工出精基準，同時要明確哪一方面是主要的。 選擇粗基準的原則是： （1）應選能加工出精基準的毛坯表面作粗基準； （2）要保證工件上某重要表面的余量時，則應選擇該表面作為定位粗基準； （3）當全部表面都需要加工時，應選余量最小的表面作為粗基準，以保證該表面有足夠的加工余量。 因此，對于底面的加工，選擇工件的前面作為加工基準面，應該盡量使底面的切削深度均勻，以提高其精度。 3.2.2精基準的選擇： 精基準的選擇應該以保證零件的加工精度出發(fā)，同時考慮裝夾方便，夾具結構簡單，應遵循以下原則： 盡量選擇零件的設計基準作為精基準，可以避免基準不重合引起的定位誤差，即“基準重合”原則； （1） 盡可能的使工件各主要表面的加工采用統(tǒng)一的定位基準，即“基準統(tǒng)一”原則； （2） 當零件主要表面的相互位置精度要求很高時，應采用互為基準，反復加工的原則； （3） 選擇加工表面本身作為定位基準，這是自為基準； （4） 選擇的定位精基準應該保證工件定位準確，夾緊可靠，夾具結構簡單，操作方便的原則。 即底面加工后，應該以底面作為精基準，因為底面是設計基準，符合“基準重合”原則。根據不同的加工表面加工方式不同，定位方式應該主要以一面兩孔定位，這是箱體零件加工的典型加工定位方式，并根據加工要求不一樣也可以選擇用兩面組合定位及其它定位方式。 3.3 制定加工工藝路線 3.3.1確定面的加工方式 根據各表面的加工要求和各種加工方法能達到的經濟精度，確定各表面的加工方法： 表3-1 零件面的加工方式 A面：粗銑 Φ20H7孔：鉆—擴—鉸 B面：粗銑—精銑 Φ70孔：粗鏜—半精鏜 C面：粗銑—精銑—精銑 Φ46孔：粗鏜 前端面：粗銑—精銑 Φ80孔：粗鏜 后端面：粗銑—精銑 Φ105孔：粗鏜—精鏜—磨 后蓋結合面：粗銑 Φ30孔：鉆—擴—鉸 Φ40H8的孔：粗鏜—精鏜 Φ26孔：鉆—擴 Φ52J7孔：粗鏜—精鏜—精磨 3.3.2初步確定工序 根據先面后孔，先主要表面后次要表面和先粗加工后精加工的原則初步擬定加工路線如下： 表3-2 初步工序 工序號 工序內容 1 砂型機器鑄造，清砂，去毛刺 2 時效處理 3 粗銑A面 4 鉆A面4—Φ10mm孔 5 鉸4—Φ10mm孔 6 粗銑前、后面 7 粗銑上面 8 粗銑右面 9 粗鏜孔Φ52mm 、Φ46mm、Φ70mm、Φ80mm、Φ105mm 10 粗鏜孔Φ66H7mm、Φ40mm 11 鉆上面2—Φ22mm孔，4—M8螺紋底孔，2—M6螺紋孔，Φ10mm孔 12 鉆前后面8-M6螺紋底孔及Φ20mm、Φ30mm孔以及后面8-M6螺紋孔和Φ20孔 13 精銑前后面 14 精銑上面 15 精鏜Φ52J7mm，Φ105H7mm，半精鏜Φ70孔，擴Φ20mm孔 16 精鏜Φ66H7mm，Φ40H8mm孔 17 擴Φ30mm，Φ26mm孔 18 鉸Φ20H7mm，Φ30mm孔 19 鉸Φ22mm孔 20 鉆2—Φ5mm與Φ22H7mm孔軸線成25的斜孔 21 攻前面8—M6，2—M8螺紋及后面8—M6螺紋 22 攻C面4—M8，B面2—M6螺紋及F面4—M8螺紋 23 磨削Φ52mm，Φ105mm孔 24 所有非加工表面涂漆 25 交檢 24 入庫 以上確定的加工方式是根據其尺寸及形位公差的精度，參照《互換性與測量技術基礎》上公差等級和《簡明機械制造工藝手冊》上所述各種加工方式的經濟加工精度確定的。 但是，某些工序內容存在一定問題，如15工序中，半精鏜Φ70孔，其切削時間應該與鏜Φ105H7孔相適應，以減小其切削力，可以改為精鏜。17工序應該分開，因為其為階梯孔。 3.3.3最終工序： 上述工序沒有考慮到零件圖上的技術要求。如：螺紋孔倒角、涂漆，工件的檢測等，修改后的工藝路線如下： 表3-3 最終工序 工序號 工序內容 1 砂型機器鑄造，清砂，去毛刺 2 時效處理 3 毛坯缺陷檢測 4 銑底面 5 鉆底面4—Φ10孔 6 粗鉸4—Φ10孔 7 粗銑前、后面 8 粗銑上面 9 粗銑右面 10 粗鏜孔Φ52J7 、Φ46、Φ70、Φ80、Φ105H7 11 粗鏜孔Φ66H7、Φ40H8 12 鉆前面8—M6螺紋底孔，2Φ30孔及Φ20和后面8—M6螺紋底孔和Φ20H7孔 13 鉆上面6—M8螺紋底孔，10孔， 2—22H7 14 精銑前后面 15 精銑上面 16 精鏜Φ52J7，Φ105H7，70，擴后面Φ20孔 17 精鏜Φ66H7，Φ40H8孔 18 擴Φ30孔 19 擴Φ26孔 20 鉸Φ20H7，Φ30孔 21 倒Φ20H7，Φ105H7，Φ70孔的角 22 各面螺紋孔倒角 23 鉸Φ22H7孔 24 鉆2—Φ5與Φ22H7孔軸線成25的斜孔 25 攻前面8—M6，2—M8螺紋及后面8—M6螺紋 26 攻上面6—M8螺紋及F面4—M8螺紋 27 磨削Φ52J7，Φ105H7孔 28 非加工表面涂漆 29 送檢 30 入庫 3.4刀具、量具、夾具及設備的選擇 由于本產品屬于大批量生產（10萬件/年以上），所以應該以組合機床為主，輔以少量通用機床。以流水生產線的生產方式提高生產效率，工件在機床上的裝夾主要以氣動或液壓傳動為主要裝夾方式，具體選擇如下（主要參考《機械加工工藝手冊》第三章機床，第四章刀具）參考上面（圖3-1）： 1、銑底面時，選擇定位基準為前面，所以采用立式銑床，選用銑刀為鑲齒套式面銑刀，具體參數如下： D=80，Z=10，L=36，D=27 選用X52K，P=7.5KW 2、鉆底面4—Φ10孔，由于表面粗糙度為Ra3.2，鉆削不能達到要求，安排有鉸削，應留有鉸削余量，采用組合機床加工，選擇Φ9.8的普通麻花鉆。 3、粗鉸底面4—Φ10孔，選擇d=10mm的錐柄機用絞刀，以組合機床加工。 4、粗銑前后面，以底面和一個與之垂直的平面作定位基準，用組合機床加工，采用臥式銑床，選用銑刀D=125鑲齒三面銑刀。 5、粗銑上面，以底面為基準，采用立銑，用組合機床加工，加工選擇銑刀為：D=63的套式銑刀加工B面，D=100的套式面銑刀加工C面。 6、粗銑右側面，定位方式同上采用臥銑可選用通用型機床型號X6025選擇刀具為D=160mm直齒三面刃銑刀。 7、粗鏜孔Φ52J7 、Φ46、Φ70、Φ80、Φ105H7孔，組合機床加工，以地面作為定位基準，采用一面兩孔定位，選用刀具為粗鏜刀，以雙刀鏜Φ52、Φ46且鏜Φ52孔為盲孔鏜刀，鏜Φ70、Φ80、Φ105采用同軸鏜，鏜Φ70、Φ80孔用盲孔鏜刀。 8、粗鏜孔Φ66H7、Φ40H8，以組合機床加工，底面定位，一面兩孔，鏜頭為垂直方向，選擇鏜刀為普通粗鏜刀，d=20,k=60°,L=150. 9、鉆前面8—M6螺紋底孔，2—M8螺紋底孔，Φ30孔及Φ20，標準麻花鉆鉆后面8—M8螺紋底孔，選用Φ6.8的長麻花鉆鉆2—M8底孔（根據零件結構尺寸，標準麻花鉆不能達到要求），選用Φ=19mm標準麻花鉆鉆前面Φ30及后面Φ20孔，選Φ=20mm孔鉆鉆前面Φ20孔，以組合機床加工，一面兩孔定位。 10、鉆B面2—M8螺紋底孔，10孔，C面2—22H7及4—M8螺紋底孔以底面為基準采用一面兩孔定位，組合機床加工，選用=6.8mm鉆頭鉆2—M8螺紋底孔，選用=22麻花鉆鉆2—22H7孔，選=10麻花鉆鉆10孔。 11、精銑前后面，定位方式與粗銑時一樣，組合機床加工，刀具與粗銑時相同。 12、精銑B、C面，定位方式與粗銑時一樣，組合機床加工，刀具與粗銑時相同。 13、精鏜Φ52J7，Φ105H7，70，擴后面Φ20孔，選用一面兩孔定位，組合機床加工，Φ105H7，70采用同軸鏜，70孔鏜刀為盲孔鏜刀，Φ52J7為盲孔鏜刀。 14、精鏜Φ66H7，Φ40H8孔，與粗鏜時一樣，選用同一直徑的精鏜刀。 15、擴Φ30孔底面定位，組合機床加工，選Φ29.7的擴孔鉆。 16、擴Φ26孔，底面定位，組合機床加工，選Φ26的擴孔鉆。 17、鉸Φ20H7，Φ30孔底面定位，一面兩孔，組合機床加工，選Φ20，Φ30鉸刀加工，用高速鋼鉸刀，T=2700。 18、倒Φ20H7，Φ105H7，Φ70孔的角。 19、各面螺紋孔倒角，擴孔鉆倒角，組合機床加工。 20、鉸Φ22H7孔，組合機床加工。 21、鉆2—Φ5與Φ22H7孔軸線成25的斜孔，采用專用夾具，組合機床加工，選用Φ5的麻花鉆。 22、攻前面8—M6，2—M8螺紋及后面8—M6螺紋，選用與之直徑相同的絲錐。 23、攻C面4—M8，B面2—M8螺紋及F面4—M8螺紋，選用與之直徑相同的絲錐。 24、磨削Φ52J7，Φ105H7孔，組合機床加工，與之相應的砂輪。 量具的選擇，流水線加工作業(yè)中，零件在不同的工序中需抽查，根據零件圖上要求不同，選用游標卡尺、百分表、千分尺、螺紋通規(guī)、止規(guī)等量具。 3.5切削用量及加工工時的確定 工序4：銑底面 機床：X52K 刀具：查閱《機械加工工藝手冊》表4.1-6，材料YG6，耐用度10.8 x 10，D=80,d=27，L=36,Z=10。. 加工條件：銑削尺寸為52mm的底面，銑削寬度a=52mm 確定進給量：查《機械加工工藝手冊》表2.4—73，硬質合金端銑刀進給量： ， 確定切削速度，查《機械加工工藝手冊》2.4—81，硬質合金切削用量及功率： 由查《機械加工工藝手冊》表2.4—94和2.4—95可得： 所以V=4.048m/s=242.92m/min 確定主軸轉速： 參考表.31-74，取相近n=1180r/min ∴ 機床實際切削速度為： 計算切削時間：參考表2.5-10時間公式 同上：當銑削尺寸為38底面里，即銑削寬度 ∴ 故： 工序5：鉆A面孔4xΦ10mm 按《機械加工工藝手冊》2.4-39得：當鑄鐵硬度HB>200HBS，d>8～12mm時，,由于孔深為12mm。 故 由表2.4-43查得 ∴ 按機床選取 《機械加工工藝手冊》表3.5-35 故機床實際切削速度： 切削工時： 因為有四個孔需加工，所以切削工時應為： 工序7：粗銑前后面 方法同工序4 故銷銑時間應為： 工序8：粗銑上端面 按《機械加工工藝手冊》表2.3-59查得，粗加工后，精銑余量為1.5mm，所以ap=1.0mm。 B面：加工條件：銑削尺寸為60mm的底面，即銑削寬度，確定進給量，查《機械加工工藝手冊》表2.4-73： 確定切削速度，查《機械加工工藝手冊》表2.4-73： 確定主軸轉速： 查機床使用手冊，取相近轉速。 故機床實際銑削速度為： 計算切削時間： C面：方法同上 取 故： 計算切削時間： ∴ 工序9：粗銑F面 機床：選用X53K立式銑床 刀具：YG6，鑲齒套式面銑刀 D=160mm,L=45,d=50,z=16. 按零件圖可得F面的表面粗糙度為R為12.5，毛坯余量為3.5mm,進給量取0.2mm每齒。 參考《簡明機械制造工藝手冊》所知，由于銑右側面屬于粗銑，故選擇切削用量為:每齒進給量0.1mm/z，=3.5mm。 切削速度：v=80m/min 確定主軸轉速 查閱《機械加工工藝手冊》表3.1-74得=235r/min 則 切削時間定額：查閱表2.5-10 得： 工序10：粗鏜孔Φ52mm 、Φ46mm、Φ70mm、Φ80mm和Φ105mm 鏜Φ46mm的孔 確定進給量：參考《機械加工工藝手冊》表2.4-66可得： 切削速度v：參考《機械加工工藝手冊》表2.4-9，可得。 修正數： 則： 這樣可以求出切削速度： 求出主軸轉速： 參考《機械加工工藝手冊》表3.1-41，查得相近轉速，在此取950r/min。 故求出實際切削速度應為： 切削時間： 參考《機械加工工藝手冊》表2.5-3鏜削機動時間計算 其中： 則： 工序11：粗鏜孔Φ66H7mm、Φ40mm ⒈加工余量的確定 組合機床加工上表面兩孔，采用鏜削加工，其工序余量如下（半徑余量）： 基本尺寸：Φ66mm Φ40mm 加工余量： 4.0mm 2.0mm 按《機械加工工藝手冊》表2.2-2查得鏜削所能達到的尺寸精度為IT13，所以按加工方法的經濟精度，并按“入體原則”確定各孔的工序尺寸公差，查《機械制造技術基礎》表3.3，標準公差數值為： 兩孔的垂直度由基準面底面保證。 ⒉切削用量的選擇與確定，查《機械加工工藝手冊》表2.4-66。 方法同工序10 單件時間定額為： 工序12鉆前面8-M6螺紋孔，30，20，及后面8-M6螺紋孔和20 ⒈加工余量的確定： 組合機床加工，其工序余量如下：（半徑余量） 基本尺寸： M8螺紋底孔 20 30 加工余量： 2.5mm 3.5mm 5mm 所選鉆削所能達到的尺寸精度為IT11——IT12，所以按加工方法的經濟精度，并按“入體原則”確定各孔的尺寸公差為： M8螺紋底孔 20 30 各螺紋孔的位置均由鉆模板保證 ⒉切削用量的選擇與確定： 根據《機械加工工藝手冊》： 查《機械加工工藝手冊》表2.4-41，刀具選用高速鋼刀具鉆鑄鐵： 上述選擇是在盡量使工件切削同步以抵消其切削力的原則下選取的，可以確定其 主軸轉速為： ⒊時間定額的計算： （單件機動時間） 故單件時間定額： 工序13：鉆上面6—M8螺紋底孔， 10孔， 2—22H7， 10孔， ⒈加工余量的確定： 組合機床加工，其工序余量如下：（半徑余量） 基本尺寸： M8螺紋底孔 10 22H7 加工余量： 2.4mm 2mm 4.5mm 所選鉆削所能達到的尺寸精度為IT11——IT12，所以按加工方法的經濟精度，并按“入體原則”確定各孔的尺寸公差為： M8螺紋底孔 10 22H7 各螺紋孔的位置均由鉆模板保證。 ⒉切削用量的選擇與確定： 方法與工序12相同 確定其主軸轉速為： ⒊時間定額的計算： 同理，單件時間定額為： 工序14：精銑前后面 加工余量： 進給量： 切削速度： 故機床轉速可以確定為： 機床機加工時間為： 單件時間定額： 工序15：精銑B、C面 B面：D=80mm L=36mm d=27mm z=10mm C面：D=100mm L=40mm d=32mm z=10mm 進給量： 切削速度： 故機床轉速可以確定為： 機床機加工時間為： 其他時間的確定： 工序16：精鏜Φ52J7mm，Φ105H7mm，70mm，擴后面Φ20mm孔 加工余量的確定，查《機械加工工藝手冊》表2.3-48得： 基本尺寸： Φ52mm Φ105H7mm Φ70mm 20mm 加工余量： 2mm 2mm 2mm 2mm 查《機械加工工藝手冊》表2.2-2精鏜所能達到的尺寸精度為IT8---IT10級，查《機械制造技術基礎》表3-3，標準公差數值為： 其余步驟同工序10 得：總機動時間： 單件時間定額： 工序17：精鏜Φ66H7mm，Φ40H8mm孔 ⒈加工余量： 基本尺寸：Φ66H7mm Φ40H8mm 加工余量： 1.0mm 1.0mm ⒉進給量的選擇與確定：（查《機械加工工藝手冊》表2.1-66） 鏜削速度： 根據上面可以確定其主軸轉速為： 機動時間定額的計算： 單件時間定額： 工序18：擴孔 加工余量： 加工余量為1.0mm 進給量： 查《機械加工工藝手冊》表2.4-52 切削速度： 由此可以確定主軸轉速： 機動時間定額的計算： 單件時間定額： 工序19：擴孔 加工余量： 加工余量為1.0mm 進給量： 查《機械加工工藝手冊》表2.4-52 切削速度： 由此可以確定主軸轉速： 機動時間定額的計算： 單件時間定額： 工序20：Φ20H7，Φ30孔 查《機械加工工藝手冊》表2.3-48，此道加工序余量為0.2mm; 查《機械加工工藝實用手冊》表15-43，機鉸刀鉸孔時的進給量，選用高速鋼鉸刀， 。 查《機械加工工藝實用手冊》表15-44鉸孔時切削速度的計算公式 其中： 機動時間定額的計算： 單件時間定額： 工序21：倒Φ20H7，Φ105H7，Φ70孔的角 Φ20H7，Φ105H7選用車削制訂進給量，根據手冊及機床選取： （查《切削用量簡明手冊》表1.8） 切削速度： 所以機床主軸轉速應為： 機動時間定額的計算： 單件時間定額： 工序22：各面螺紋孔倒角 各倒角工序在鉆孔時完成。 工序23：鉸Φ22H7孔 查《機械加工工藝實用手冊》表15-43機鉸刀鉸孔時的進給量，選用高速鋼鉸刀，則： 《機械加工工藝實用手冊》表15-44鉸孔時切削速度的計算公式： 其中： 機動時間定額的計算： 單件時間定額： 工序24：鉆2—Φ5與Φ22H7孔軸線成25的斜孔 查《機械加工工藝手冊》表2.4-38高速鋼鉆頭鉆孔時的進給量，查得： 查《機械加工工藝手冊》表2.4-41高速鋼鉆頭鉆孔時的切削速度，查得： 則機床主軸轉速為： 查《機械加工工藝手冊》表3.1-31，取。 機動時間的確定： 單件時間定額： 因為有兩孔需要加工，故，T=2Td=2x0.084=0.17min。 工序25：攻前面8—M6，2—M8螺紋及后面8—M8螺紋 查《切削手冊》表2.7可以確定出進給量：。 查《機械加工工藝手冊》表2.4-105攻螺紋的切削用量： 由此可以確定出機床轉速； 查機床轉速，取。 查《機械加工工藝手冊》表2.5-19續(xù)表： ①攻前面8-M6機動時間： ②攻前面2-M6機動時間： ③攻后面8-M6機動時間： 綜合所述，由相關資料： 單件時間定額： 工序26：攻C面4—M8，B面2—M8螺紋及F面4—M8螺紋 查《機械加工工藝手冊》表2.4，查得 查《機械加工工藝手冊》2.4-15，攻螺紋的切削速度： 由此可以確定出機床轉速； 查機床轉速，取。 查《機械加工工藝手冊》表2.5-19續(xù)表： 步驟同工序25 得：單件時間定額： 工序27：磨削Φ52J7，Φ105H7孔 由《機械加工工藝手冊》2.4-163，精磨內圓的切削用量： 取0.8B ①磨Φ52J7的機動時間 由《機械加工工藝手冊》表2.5-11查得： 其中： （由《機械加工工藝手冊》表2.3-49磨孔余量） （由《機械加工工藝手冊》表2.5-13內圓的修磨系數k） ②磨Φ150H7的機動時間 由《機械加工工藝手冊》表2.5-11查得： 其中： （由《機械加工工藝手冊》表2.3-49磨孔余量） （由《機械加工工藝手冊》表2.5-13內圓的修磨系數k） 綜合上述： 其他時間的確定： 故單件時間： 四章 夾具設計 4.1機床夾具的作用 機床夾具主要用于機床切削加工，起機床與工件，刀具之間的橋梁作用，是工藝系統(tǒng)中的一個重要環(huán)節(jié)。按國家標準（GB4863-85）給出的定義：“機床夾具是用以裝夾工件（和引導刀具）的裝置”。 1、保證加工精度 采用夾具安裝，可以準確地確定工件與機床，刀具之間的相互位置，工件的位置精度由夾具保證，不受工人技術水平的影響，其加工精度高而且穩(wěn)定。 2、提高生產效率，降低成本 用夾具裝夾工件，無需找正便能使工件迅速地定位和夾緊，顯著地減少輔助工時；用于裝夾工件提高了工件的剛性，因此可加大切削用量；可以使用多件，工位裝夾工件，并采用高效夾緊機構，這些因素均有利于提高勞動生產率。另外采用夾具后，產品質量穩(wěn)定，廢品率下降，可以安排技術等級較低的工人，明顯地降低了生產成本。 3、擴大機床的工藝范圍 使用專用夾具可以改變機床的用途和擴大機床的使用范圍，實現一機多能。例如，通過專用夾具還可將車床改為拉床使用，以充分發(fā)揮通用機床的作用。 4、減輕工人的勞動強度 用夾具裝夾工件方便，快速，當采用氣動，液壓等夾緊裝置時，可減輕工人勞動強度。 5、縮短新產品試制周期 由于組合夾具，可調整夾具等多用途夾具，部件的標準化和通用化，從而在新產品試制中可以大大發(fā)揮其優(yōu)勢，充分利用組裝，更換少數部件，組件和調整方法，來滿足大部分工序的要求，使專用夾具的數量減少；從而減縮了夾具設計和制造的工作量，使試制的周期縮短，費用減少。 4.2機床夾具的組成 1、定位裝置：使工件在夾具中占據正確的位置； 2、夾緊裝置：將工件壓緊夾牢，保證夾具部件在加工過程中受外力作用（切削力），作用時不離開已占據的位置； 3、夾具體：機床夾具的基礎件，通過它將夾具的所有元件連接成整體； 4、其他裝置或元件：除了定位裝置，夾緊裝置和夾具體外，各種夾具還根據需要設置一些其他裝置或元件，如：分度裝置，對刀元件。 4.3夾具設計 本設計選取加工工序12的鉆孔夾具設計。此零件年產10萬件以上，故夾具設計適用于流水線作業(yè)的車間，采用全自動或半自動夾緊裝置。 4.3.1定位的選取 由于工件的定位實際上是限制工件的自由度，由于加工的孔分布在工件的前后面，且加工孔中直徑最大才，使用組合機床一次性加工完成。 則選取一面兩孔的定位原則來限制工件的六個自由度。 如圖4-1： 圖4-1 工件在一面兩孔中被確定，利用圓柱銷與削邊銷。 綜上所述，決定此工序選擇一面兩孔的定位方式，此種定位方式合理，夾具結構簡單，定位夾緊方便，此外底面及定位孔都已精加工，所以能保證定位中位置的精確性，但是考慮到大批量生產，零件毛坯的重量尺寸以及流水線生產條件，故把定位銷作為伸縮式（即上下定位板之間的相對運動）。 為了完成伸縮式，故定位銷是自己生產加工，因為銷的長度是要超過板孔的長度，還要能在工件孔中定位，上定位板的支撐用彈簧來完成，當工件在定位板上占有一個正確的位置，則定位銷能在夾緊力的作用下伸入二孔中完成定位，這主要是靠壓縮彈簧，使上定位板下移，定位銷伸入工件孔中的；當加工完成后，夾緊力撤去，在壓縮彈簧的作用下，上定位板上移，定位銷從零件孔中下移，則工件可以移開，從而實現快速的過程、縮短了時間、提高了生產效率、自動化程度，適應于流水線作業(yè)。 4.3.2彈簧的計算及選取 如下圖彈簧在夾具中的作用是實現定位板不同的工件狀態(tài)下的上下移動，也起支撐作用，在下底板上放上工件不能超出定位板孔的長度。 計算出工件的質量約為15Kg W=10x15=150N 所以，在下底板上有根彈簧，每根彈簧的受力為，根據彈簧變形量，則彈簧的剛度 彈簧的極限壓縮量為15+2.5=17.5mm，所受的最大載荷為 彈簧選擇分3類壓縮彈簧，計算過程如下： 假設彈簧絲直徑d 3 4 5 假設彈簧平均直徑 20 30 20 旋轉繞比 6.67 7.5 4 曲度系數 1.18 1.24 1.31 彈簧材料拉伸彈度極限 1250 960 950 [] 許用應力 625 480 475[] 計彈簧直徑 2.92 2.95 2.72mm 查閱《機械加工工藝手冊》選彈簧絲的直徑為3mm。 彈簧的圈數 得n=6.32圈，查閱《機械加工工藝手冊》n=7。 因為彈簧的兩端要與孔和底板接觸，故死圈圈數為2， 則彈簧的總圈數為9圈。彈簧外徑D= +d=23mm 最小節(jié)距 查閱《機械加工刀具手冊》，GB2089-80 彈簧：d=3.0mm, =20MM，p=6.95， 極限載荷， 單圈極限載荷變形量f=3.527mm。 單圈剛度：k=99.3N/m， 最大套筒直徑，則彈簧的自由長度為50mm。 根據彈簧線性特征，所以實際變形量： 滿足設計要求。 4.3.3夾緊力計算 查閱《機械加工工藝手冊》2.4-70得群鉆軸向力 其中，，，。 則總的軸向鉆削力 在計算切削時，必把安全系數考慮在內 為基本安全系數1.5 為刀具鈍化系數1.0 為加工性安全系數1.0 為斷續(xù)切削系數1.0 則軸向切削力 工件所受夾緊力與軸向切削力平衡，為了減小夾緊力，采用兩面同時鉆削，則工件夾緊力。 還應抵消彈簧變形的力則實際夾緊力 4.3.4汽缸的選擇 根據夾緊力的計算及夾具的分析，查閱《機械加工工藝手冊》表5.2-39，選用管接式法蘭汽缸固定在夾具上方[見夾具裝配圖]，這樣夾緊力作用于工件上方，夾緊可靠方便，而采用前蓋固定，可以減小連桿的長度，縮小夾具的結構，提高其穩(wěn)定性。 表4-1汽缸的主要參數如下：(單位mm) 行程C 40 活塞直徑D 150 活塞桿直徑D1 35 前蓋直徑D4 135 連接螺栓 4 X M10 活塞桿前端連接螺紋長度L 200 當氣壓為時，F為7000N滿足壓緊力要求。 4.3.5連接板的選用 由于汽缸要放在夾具的上面故需要板件，連接板需要與汽缸的前蓋相連，還要與四根支撐桿的連接，厚度為10-25mm，考慮到夾具的緊湊性與合理性，故如圖4-2： 板與汽缸連接的位置 圖4-2板與汽缸的連接圖 4.3.6上底板 上底板主要用于支撐零件，并起導向作用，根據彈簧的自由伸長長度，板厚得出為16mm，如圖4-3所示： 圖4-3 4.3.7下底板 下底板主要用于安放在工作臺，凸臺是用來安裝彈簧以及定位銷。 4.3.8支撐桿的選用 四根支撐桿的功用主要是連接地板與汽缸了，兩端都還有螺紋，這主要是承受汽缸所提供的力，則需要校核： 螺栓M16校核，由《機械設計》可知：螺栓的許用拉應力 已知螺栓材料45鋼，由《材料力學》可知； 螺桿的許用拉應力 所以 由《機械加工工藝手冊》，M6-M16的45號鋼的S在4-5之間，則符合要求。 4.3.9鉆模的選取 鉆床夾具是用于各種鉆床和組合機床上加工的夾具，簡稱鉆模。它的主要作用控制刀具的位置和引導其送進方向，以保證工件被加工孔的位置精度。?鉆床夾具在結構上都有 1個安裝鉆套的鉆模板，由于使用上的要求不同，其結構形式可分為：固定式、翻轉式、回轉式、蓋板式以及滑柱式。由于本次設計的柴油機的汽缸上鉆兩面上的孔的組合機床夾具。故選取固定式鉆模板，鉆模板直接固定在夾具體上。由于鉆套的位置固定，所以其加工孔的位置精度較高，但有時裝卸工件較不方便。 固定式鉆板與夾具體的連接可以用銷釘對定、螺釘緊固， 對于簡單的鉆模也可采用整體鑄造或焊接結構?？蓳Q鉆套 在大批量生產中為了克服固定鉆套磨損后無法更換的缺點，可以使用可換鉆套。它的凸緣上銑有臺肩，鉆套螺釘的圓柱頭蓋在此臺肩上，可防止鉆套轉動和掉出。當鉆套磨損后，只要擰去螺釘，便可更換新的可換鉆套。對更換頻繁的鉆套，為了保護鉆模板不被損壞，應在可換鉆套外配裝 1個襯套。鉆套用襯套也標準化了 , 可查閱標準 JB/T8045.4-1999?？蓳Q鉆套與固定鉆套一樣，只用于單工步孔加工。 4.3.10定位誤差分析 采用一面兩孔的組合定位，根據工序加工要求平面為第一定位基準。工件上的內孔分別為第二和第三定位基準。 一批工件在夾具中定位，工件上作為第一定位基準的底面沒有基準位置誤差，定位孔較淺，其內孔中心線由于內孔與底面垂直度誤差而引起的位置誤差可以忽略不記。但是作為第二第三定位基準由于與定位銷的配合間隙及兩孔，兩銷中心距誤差引起的基準位置誤差必須考慮，當工件內孔的直徑尺寸最大，圓柱定位銷直徑尺寸最小，且考慮工件上兩孔中心距的制造誤差，根據圖4-4的兩種極端位置可知： 圖4-4 式中：為工件內孔的公差 為夾具短圓柱定位銷的公差 為工件內孔的定位銷的最小配合間隙 為工件上兩定位孔中心距 根據零件上兩定位孔進行鉸制后，取H8級，則孔的尺寸 圓柱定位銷為； 查得兩孔中心距202.5的公差為0.072， 所以 =（0.017-0.010）+（9.995-9.986）+（10.010-9.995） =0.008+0.009+0.015=0.032 =0.032+0.072=0.104 查得削邊銷為，孔為 所以： 則 根據零件圖上的位置公差 100：0.05 A-B 計算出定位誤差小于零件位置公差。 4.4夾具的使用及維護 1、工件由輸送裝置裝入夾具上板，由兩銷定位； 2、當工件在導向槽中定位后，確保零件穩(wěn)定； 3、啟動汽缸對零件夾緊； 4、零件加工完畢，松開汽缸，輸出工件； 5、夾具的各個表面應保持干凈 6、每班對下底板彈簧孔排削。 4.5夾具標準件的選擇 標準件：按照國家統(tǒng)一規(guī)定的標準﹑規(guī)格生產的零件或部件。這種零部件能通用在各種機器﹑儀器﹑設備﹑建筑物上，并具有互換性。 4.5.1支撐桿螺母的選擇 根據M16的螺紋，選擇GB6170-86，螺紋規(guī)格D=16，性能等級為5級，不經表面處理，C級的I型六角螺母，根據M16選擇彈簧墊圈GB93-87，規(guī)格16mm，材料為65Mn，表面氧化的標準的彈簧墊圈。 4.5.2連接板上螺釘選擇 根據汽缸蓋中螺紋的直徑M10，GB77-85，螺紋規(guī)格d=M10，公稱長度l=25，性能等級為33H，表面氧化的內六角平端緊定螺釘；M10×25。 4.5.3管接式法蘭汽缸套件的選擇 1、活塞桿，需要在桿上加出錐孔，便于與壓力頭接合，的規(guī)格； 2、前蓋，材料HT150，倒角，并進行退火處理； 3、后蓋，材料HT150，倒角，并進行退火處理； 4、O型橡膠密封圈GB3452.1-82，材料為耐油橡膠，硬度為HBS； 5、墊片的選擇：GB93-87，材料為橡膠石棉板； 6、缸筒，材料為HT200， 技術要求：a、人工