柴油機氣缸蓋兩端面螺紋底孔加工夾具設計(共47頁)

1、成都理工大學工程技術學院畢業(yè)論文 柴油機氣缸蓋兩端(lin dun)面螺紋底孔加工夾具設計作者姓名：王 宏 亮專業(yè)(zhuny)名稱：機械工程及其自動化指導(zhdo)教師：殷 俊 文 講師柴油機油泵調(diào)速器蓋鉆孔組合機床設計- IV-摘要(zhiyo)這次(zh c)畢業(yè)設計的題目是：柴油機油泵調(diào)速器蓋鉆孔組合(zh)機床設計（夾具設計）調(diào)速器蓋是柴油機的重要零部件之一，屬于典型的箱體類零件。他的結構比較復雜，其加工質(zhì)量的好壞將直接影響到柴油機的整體性能。通過對零件圖的分析可知：調(diào)速器蓋的底面、氣道孔及底面座孔的技術要求加高，是重要的平面，因此需要精細加工。以零件的年生產(chǎn)量是大批生產(chǎn)為例，毛坯

2、采用HT2040的鑄鐵由機器進行砂模鑄造。粗加工時，選取調(diào)速器蓋的上下底面互為基準；精加工時，選取加工過的調(diào)速器蓋底面為基準。以底面及底面上的兩個銷進行定位，即“一面兩銷”式定位。在查閱了一些相關的資料，并仔細地分析了成都柴油機廠的氣缸蓋加工工藝路線和其它一些同類產(chǎn)品的生產(chǎn)線狀況后，才具體地制定了這次設計的工藝方案。實際的機械加工工序安排，遵循著：先主要、后次要，先粗后精，先面后孔等原則。根據(jù)生產(chǎn)批量和生產(chǎn)實際情況，工序的安排采用了工序集中和工序分散相結合的辦法，并且設計了一條自動化生產(chǎn)線.當按工序集中原則組織過程時，還普遍的采用了自動化程度較高的高效機床和工藝裝備。這樣，大大地提高了生產(chǎn)率。

3、工藝方案中的工序310，采用了專用機床，在自動線上進行加工。因此，需要設計“一面兩銷”式專用夾具。其中一銷為短圓柱銷，另一銷為削邊銷，分別限制2個和1個自由度。關鍵詞 ：柴油機 螺紋 夾具 箱體 一面兩銷AbstractThe topic of this graduation design is: diesel engine oil pump speed cover hole modular machine tool design It is one of the important spare part of a diesel engine that the air cylinder is

4、covered, belong to the typical case body type part. It relatively complicated structure, its the qualities of quality influence globality can diesel engine directly.Can know through the analysis to the picture of part: Bottom surface who air cylinder build, Kong bottom surface seat the specification

5、 requirements of hole increase angry ones, It is the important plane, so need retrofitCan be confirmed this part as and produced in enormous quantities by producing the guiding principle annually of the part. Blank adopt HT go on sand moulds casting by machine by casting iron as much as 20-40.At the

6、 rough machining, choose about bottom surface who air cylinder stamp interact as the datum; At the finish machining, choose air cylinder that process leave datum on bottom surface. At bottom surface and eaches on the bottom surface sell and go on and make a reservation, namely each sell at two the t

7、ype make a reservation.It consults relevant materialses analyse diesel engine of Chengdu the air cylinders of factory build route and similar the production lines of productses after the state processing technology carefully, Have made this technology scheme designed concretly . The real machining p

8、rocess is arranged, is following : It is neither first main, afterwards less important nor first after being thick precise, the hole waits for the principle after one first. At production lot and reality of producing, the arrangements of process adopt in collecting and process disperse way that comb

9、ine together process, Design one a piece of automatic production line . When concentrate the principle on organizing the course according to the process, also relatively and technology equip high high-efficient lathes general adoption automatic degrees. So, have boosted productivity greatly . Techno

10、logy 310 processes of the scheme, it adopts special-purpose lathe process at the transfer machine. However, need and design each sell at two type special-purpose clamping apparatus. Sell and sell for short cylinders among them and sell and for paring and sell, limit each and 1 a piece of degree of f

11、reedoms respectively at another.Keywords: diesel engine, screw thread, fixture, enclosure,each sell at two - V-目錄(ml)TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc389403373 摘要(zhiyo) -前言(qin yn)內(nèi)燃機是一種能量轉(zhuǎn)換裝置,由燃料在機器內(nèi)部燃燒進而將能量釋放出來做功.其主要組成部分有:機體、曲柄連桿機構、配氣機構、供油系統(tǒng)、供氣(n q)系統(tǒng)、點火系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)及起動裝置等.它是以柴油為燃料的內(nèi)燃機，其工作原理是：往氣缸內(nèi)按一定

12、比例和一定的時間與規(guī)律送進空氣，使柴油和空氣混合被壓縮到一定的壓力和溫度(wnd)而進行自燃，產(chǎn)生高溫高壓的燃氣，利用燃氣的不斷膨脹，推動活塞運動，通過曲柄連桿機構將活塞的往復運動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運動，這樣將柴油的化學能轉(zhuǎn)變成熱動能，對外做機械功，輸出動力。本次畢業(yè)設計的是柴油機調(diào)速器蓋兩端面螺紋底孔加工夾具設計，其設計重點為夾具設計。調(diào)速器蓋是柴油機的重要零部件之一，屬于結構復雜的箱體類零件，它的加工精度對柴油機的綜合性能指標高低有著很重要的影響。因此，調(diào)速器蓋的機械加工工藝有較高的技術要求。在設計過程中，要使零件的質(zhì)量達到圖紙上的要求，同時又要盡可能的降低生產(chǎn)成本。這就要求在安排加工工藝方

13、案時，要兼顧多方面的要求，盡可能選取最佳方案。在本次畢業(yè)設計中，我查閱了一些和本次設計內(nèi)容有關的資料，參照和仔細分析了成都柴油機廠的氣缸蓋加工工藝規(guī)程，并結合其它同類產(chǎn)品的生產(chǎn)線狀況，進而制定了本次的設計方案。在這次畢業(yè)設計過程中，得到指導教師殷俊文老師的悉心指導，特此表示深深的謝意.1 零件(ln jin)的分析1.1 零件的作用(zuyng)及性能調(diào)速器蓋位于(wiy)調(diào)速器上部，其上部及活塞頂構成調(diào)速室，他用螺栓固定于機體上。調(diào)速器蓋上根據(jù)不同情況裝有排氣門，氣門搖臂和噴油器和火化塞等零部件，并布置有排氣道。燃燒室位于氣缸之上，氣缸蓋承受著高溫氣體的壓力和熱負荷，還承受著氣缸蓋螺栓的預緊

14、力。其熱應力和機械應力都比較嚴重，因此鑒于它的工作方式和惡劣的工作條件，要求氣缸蓋必須有足夠的剛度和強度，以便能承受各種形式負載，同時氣缸蓋的結構形式也要力求簡單，布置要盡可能對稱，厚薄要盡可能均勻，內(nèi)部鑄管冷卻水套要盡可能使高溫部分得到冷卻。氣缸蓋應該用抗熱疲勞性能好的材料鑄造，材料導熱性越好，線膨脹系數(shù)越小，高溫疲勞強度越高，越能承受熱負荷的反復作用。綜合起來看，高強度鑄鐵優(yōu)于鋁合金，因此絕大多數(shù)內(nèi)燃機的氣缸蓋多用高等級的灰口鑄鐵鑄造而成。鑒于此，本次設計中選用的氣缸蓋材料為灰口鑄鐵HT20-40。氣缸蓋的外形尺寸為：274*198*100，重量為4.5kg。1.2 零件圖圖1.1 氣缸蓋

15、主視圖圖1.2 氣缸蓋俯視圖圖1.3 氣缸蓋仰視圖圖1.4 進排氣孔(qkng)剖面圖圖1.5 油孔剖面圖1.3氣缸蓋的主要技術條件(tiojin)極其分析1.尺寸(ch cun)精度調(diào)速器蓋是以底平面與缸體連接的，其他(qt)平面用來安裝有關零部件，為既能保證裝配技術要求，又能滿足組裝后柴油機的總體尺寸，故對調(diào)速器蓋的外形尺寸有一定的技術要求，長：2740。34；寬：198；高：1000.23。在諸多的孔中，重要的是導管孔、氣門孔及工藝孔、這些孔分別咬壓裝導管，座墊及定位安裝用，故要求(yoqi)很高，導管孔直徑：150.027進氣門座孔直徑(zhjng)440.027，排氣門座孔直徑(zh

16、jng)440.027，兩孔中心距為500.05。2.幾何精度柴油機氣缸蓋是采用整體式結構,與單體式結構相比較,據(jù)有以下特點:零件數(shù)少、縮短氣缸中心距和發(fā)動機的總長、結構緊湊.但同時存在著剛性差,受熱受力后易變形而影響密封,因底面與缸體接觸面積較大,密封性能差等缺點.所以對零件的幾何加工精度要求較高,其表面不平度不大于0.05mm,同時,剛蓋頂面安裝蓋罩,同樣需要保證密封性能,因而表面不平度要求為0.1 mm,前后兩端面積及左側(cè)面的不平度要求為0.1 mm.3.位置精度為了壓裝氣門座墊,進、排氣門座孔的加工深度有一定的位置精度要求為80.1,燃燒室的深度精度要求為360.1,缸蓋上有一些多軸線

17、孔系,如緊固螺栓孔,其本身精度不高,但它們是用來連接缸蓋和缸體的,保證其密封性能要求,故要求螺栓要盡可能的均勻分布,以減少氣缸蓋承受負載時的變形,因此其位置精度要求較高,公差為0.20.4.表面粗糙度氣缸蓋底面是與氣缸體的接觸面,有密封性能要求,而且其受高溫、高壓燃氣侵蝕,承受較大的負載,易產(chǎn)生疲勞斷裂裂紋,因此要求其表面粗糙度Ra=1.6m,同樣上頂面要求也較高Ra=3.2m.左右兩個側(cè)面同上頂面一樣,要求Ra=3.2m,而其前后兩個面要求較低,前面Ra=6.3m,后面Ra=12.5m.導管孔及氣門座孔因與導管及座墊有配合要求,表面粗糙度要求較高,導管孔為Ra=1.6m, 進、排氣門座孔為R

18、a=1.6m.而其它孔Ra=12.5m即可.而凸臺面的表面粗糙度為Ra=3.2m.2 工藝(gngy)規(guī)程設計2.1 確定毛坯制造(zhzo)形式由于氣缸蓋的結構較復雜,屬箱體類零件,故可以采用鑄造毛坯.材料采用灰口鑄鐵HT20-40,其剛度較好,使用時不易(b y)產(chǎn)生變形,機械加工性能良好.但與鑄鋁合金比較,導熱性能較差,壓縮比較低,但有良好的經(jīng)濟效益,所以材料選用灰口鑄鐵.以零件年產(chǎn)量是17500件為例,屬于大批量生產(chǎn),因而鑄造采用砂模鑄造,機器造型.這樣生產(chǎn)率高,毛坯尺寸準確、精度較高,并可以有效的減少機械加工時的余量.2.2工藝路線的擬定擬定工藝路線的出發(fā)點,應當使零件的尺寸精度及位

19、置精度等技術要求能夠得到妥善的保證.在生產(chǎn)綱領中,已經(jīng)確定該零件為大批量生產(chǎn)的條件下,可以考慮選用萬能性設備和專用設備共同形成流水線的生產(chǎn)方式,配以專用夾具,并盡可能的使工序集中來提高生產(chǎn)效率.除此之外,還應當考慮經(jīng)濟效果,以便使生產(chǎn)成本下降.該零件為大批生產(chǎn),因此應采用高效率的自動化程度高的機床,專用夾具和刀具.采用自動加工生產(chǎn)線來進行生產(chǎn),這樣可以大大提高產(chǎn)品的制造精度.生產(chǎn)中,采用自動線和流水線相結合的方式,其中以自動線加工為主.1.基準的選擇基準是指機器零件上用來確定各有關表面相互位置的幾何元素.合理的選擇定位基準,盡量使基準重合,可以在加工過程中減少加工誤差,提高加工精度.1)粗基準

20、雖然氣缸蓋有五個外表面需要加工,但各表面的技術要求不盡相同,其中要求最高的是下底面,最好使其余量均勻,故選底面為粗基準來加工頂面,然后再以加工后的頂面為基準加工底面,這樣可以保證底面的加工要求.另外,粗加工時,由于加工余量較大,切削力較大.各表面中,只有底面面積較大,且較平整,才能保證裝夾時的穩(wěn)定與可靠.2)精基準(jzhn)選擇精基準,主要從保證工件的位置精度和裝夾方便,即盡可能使基準重合、統(tǒng)一來考慮.本設計采用氣缸蓋底面及底面上的兩個直徑為14的工藝(gngy)孔作為精基準,即一面兩銷定位.這樣做的好處有:(1)各加工表面基本上都是以一面兩銷作為精基準,減少了由于基準轉(zhuǎn)換而引起(ynq)的

21、定位誤差,且兩孔位于底面兩邊,距離長,定位精度高.(2)底面輪廓尺寸大,這時的工件安裝穩(wěn)定可靠.(3)大部分工序夾具結構相同,且夾緊方便.夾具設計、制造及維修簡單,縮短了生產(chǎn)準備周期,降低了成本.(4)便于實現(xiàn)自動化定位,有同時加工多個工作面,提高了生產(chǎn)效率.2.加工方法的選擇加工方法的選擇應該符合產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)量及經(jīng)濟性的要求.達到同樣的精度要求采用的加工方法是多種多樣的.問題的關鍵在于如何通過分析、比較,在這些方法中選擇出一種能在滿足零件的技術條件和完成生產(chǎn)批量的前提下,最簡單、生產(chǎn)效率最高、消耗原料最少、動力最少、成本最低的加工方法來.本著上述原則,氣缸蓋的各加工表面加工方法選擇如下:(

22、1)上下底面粗銑-半精銑-精銑-磨削(2)其他平面粗銑-精銑(3)導管孔鉆孔-擴孔-粗鏜-精鏜-精鉸(4)氣道孔粗锪-精锪(5)座孔擴孔(ku kn)-鏜孔-精鉸(6)工藝(gngy)孔鉆孔(zun kn)-鉸孔(7)一般的孔鉆孔-擴孔另外,需要注意一點:在孔加工中,有一些屬于深孔加工.如直徑為5.8的孔,鉆深74,長徑比達到13;又如直徑為15的斜孔,鉆深79.98,長徑比為5.4.同一般的孔加工相比,深孔加工中存在著下列問題:(1)排削困難、切屑阻塞、扭矩較大、易造成鉆頭折斷.(2)刀具冷卻困難.處于半封閉狀態(tài)下的鉆頭發(fā)熱嚴重,降低了鉆頭的使用壽命.(3)由于鉆頭細長,強度和剛度較差,特別

23、是當鉆頭刃磨不對稱時,鉆頭很容易引偏,并引起刀頭的振動.為了解決上述問題,應適當提高轉(zhuǎn)速,降低走刀量,并提高鉆頭切削力的對稱性和采用較長的導向,縮小導向距工件的距離等措施,改善排屑條件.為保證孔的加工精度,特別是孔的位置精度,在生產(chǎn)線上廣泛使用專用夾具.其上設有導向的鉆模,以作為刀具的支撐,確保其位置精度,以減少刀具變形.同時,各種專用組合機床及許多復合刀具都大大減少了工件的安裝次數(shù)和傳送時間,既保證了加工精度,又提高了勞動生產(chǎn)率.3.加工階段的劃分當工件的加工質(zhì)量要求較高時,常把工藝路線分成幾個階段,一般可分為:粗加工階段、半精加工階段、精加工階段.這樣分:(1)保證零件的加工質(zhì)量.粗加工階

24、段,主要是切除較大余量,精度要求不高,切削用量比較大,切削力大,切削時發(fā)熱振動大.此外,工件的內(nèi)應力,因表面去掉一層金屬而從新分布,產(chǎn)生新的變形,若將粗、精加工混在一起勢必會破壞了精加工的表面精度.(2)使設備得到了合理的使用.粗加工應安排在功率大、精度底的機床上進行,充分發(fā)揮設備潛力,提高生產(chǎn)率.而精加工應安排在精度較高的機床上進行,既有利于長期保持設備的精度,又有利于加工精度的穩(wěn)定,并可以合理的配備操作工等級.(3)在粗加工階段,可及時發(fā)現(xiàn)毛皮缺陷, 便于及時確定后續(xù)工序(gngx)是否可以進行,以免浪費.同時,將精加工安排在最后,可減少精加工后的表面受碰撞的機會.(4)粗、精加工要求不同

25、的夾緊力,將粗、精加工分開, 就可以在精加工采用較小的夾緊力,以減少(jinsho)夾緊變形保證加工精度.(5)氣缸蓋是箱體類零件,在加工中,應遵循著粗精分開先粗后精先面后孔,及先主要表面(biomin),次要表面插入其中的原則,使面與孔的粗、精加工交替進行,有利于提高零件加工時的定位精度和加工精度.總上說述,氣缸蓋的加工過程可大致分為以下幾個階段:第一階段:主要完成氣缸蓋頂面、底面、兩端面及側(cè)面的粗銑、半精銑和頂面、底面的精銑.使零件有一較準確的毛坯尺寸,為工件上自動線提供保證.還要完成鉆、鉸工藝孔的加工,為以下工序提供定位基準.第二階段:主要完成火花塞孔的鉆、锪、攻絲、锪氣門彈簧座孔平面、

26、锪進排氣門孔及導管孔.第三階段:完成頂面、底面、兩端面及側(cè)面上的鉆孔、倒角、擴孔、鉸孔和攻絲等工序.第四階段:完成壓氣門座、導管、滾壓氣門孔的加工及磨削頂面、底面和清洗、試漏、鉗工等后續(xù)工序.為保證產(chǎn)品質(zhì)量,在整個工藝過程中安排了幾道檢查工序.這樣做,可以及時發(fā)現(xiàn)零件的質(zhì)量問題,馬上解決,避免不合格零件進入下一道工序.4.工藝路線的擬定(列表) 方案一 工序 主要加工內(nèi)容 10 鑄造 20 檢查 30 粗銑上頂面 40 粗銑下低面 50 擴定位(dngwi)氣道飛刺 60 銑側(cè)面(cmin)飛刺 70 銑前后面(hu mian)飛刺 80 檢查 90 自動線上料 100 半精銑上平面 110

27、半精銑下平面 120 精銑上平面 130 精銑下平面 140 鉆鉸工藝孔及頂面鉆孔 150 檢查 160 加工后面(銑平面,鉆孔,攻絲) 170 加工前面(銑平面,鉆孔,攻絲) 180 檢查 190 翻轉(zhuǎn)90度 200 銑側(cè)面 210 銑進排氣側(cè)面 220 鉆側(cè)面孔 230 攻側(cè)面孔絲 240 翻轉(zhuǎn)90度 250 锪導管孔平面,鉆螺紋孔 260 鉆導管孔 270 粗锪氣道孔,劃平面 280 精锪氣道孔,劃平面 290 鉆深油孔,劃平面 300 擴導管孔,座孔,鉆油嘴子大孔 310 擴導管孔,座孔,鉆油嘴子小孔 320 鏜導管孔,座孔,鉆油嘴子螺孔 330 鏜導管孔,座孔,劃油嘴子平面,擴小孔

28、340 精鉸導管(dogun)孔,座孔,攻油嘴絲孔 350 精鉸導管(dogun)孔,座孔,攻上面絲 360 下料 370 檢查(jinch) 380 清洗 390 壓悶頭 400 水壓試驗 410 去飛刺 ,清理鐵屑 420 磨上平面 430 磨下平面 440 全面檢查 450 檢查入庫,上防銹油方案二 工序 主要加工內(nèi)容 10 鑄造 20 檢查 30 粗銑上頂面 40 粗銑下低面 50 檢查 60 上料 70 半精銑上平面 80 半精銑下平面 90 精銑上平面 100 精銑下平面 110 鉆鉸工藝孔及頂面鉆孔 120 檢查 130 銑后面 140 銑前面 150 銑兩側(cè)面 160 后面鉆孔

29、攻絲 170 前面鉆孔攻絲 180 檢查 190 翻轉(zhuǎn)90度 200 鉆側(cè)面孔(minkng) 210 攻側(cè)面孔(minkng)絲 220 翻轉(zhuǎn)(fn zhun)90度 230 锪導管孔平面,鉆螺孔 240 鉆導管孔,鉆孔 250 粗锪氣道孔,劃平面 260 精锪氣道孔,劃平面 270 鉆深油孔,劃平面 280 擴導管孔,座孔,鉆油嘴子大孔 290 擴導管孔,座孔,鉆油嘴子小孔 300 鏜導管孔,座孔,鉆油嘴子螺孔 310 鏜導管孔,座孔,劃油嘴子平面,擴 小孔 320 精鉸導管孔,座孔,攻油嘴絲孔 330 精鉸導管孔,座孔,攻上面絲 340 下料 350 檢查 360 清洗 370 壓悶頭

30、380 水壓試驗 390 去飛刺 ,清理鐵屑 400 磨上平面 410 磨下平面 420 全面檢查 430 檢查入庫，上防銹油 5.工藝路線方案的比較上述方案1,為成都柴油機廠缸蓋加工工藝路線.方案2,以北京內(nèi)燃機總廠缸蓋加工工藝路線為參考而擬定的.同方案1相比,方案2少了兩道工序,但通過分析發(fā)現(xiàn)方案2有一定的缺陷.首先,方案2在工序50(檢查)前較方案1省略了三道工序,分別為擴定位氣道飛刺,銑側(cè)面飛刺,銑前、后面飛刺.在方案1中擴定位氣道飛刺是按工藝孔找正加工的.并把氣道作為下面幾道工序的基準.使得工藝孔的加工有了互為基準,提高了工藝孔的位置精度.又在正式加工側(cè)面及前、后面之前加了去飛刺一道

31、工序,有利于提高零件毛坯的尺寸精度.可見,在生產(chǎn)條件允許的條件下,確實這三道工序不應該被省略.其次,在方案2中,工序130至工序210,為先將各表面加工完畢,后接著分別加工各面的孔,體現(xiàn)了先面后孔的加工原則,但同方案1中,工序160至工序230,加工內(nèi)容完全一樣,只是加工順序不一樣.二者作比較,發(fā)現(xiàn)方案1中,將銑后平面、鉆孔、攻絲變成一道工序的幾個工步,雖然使一道工序中出現(xiàn)了多工位,但是由于是用一臺組合機床來完成的,減少了安裝的次數(shù),提高了加工精度(jn d).同時,也提高了勞動生產(chǎn)率.綜上所述,由于方案2中存在著一些不完備的地方,所以這次設計的工藝過程(guchng)取方案1即大連柴油機廠的

32、氣缸蓋生產(chǎn)的加工工藝過程.在對多孔系的加工中,廣泛采用了工序集中的方式,如工序160和170,將銑平面、鉆孔、攻螺紋絲等集中在一道工序中.這樣,既縮短了工藝路線,又減少了機床的占地面積,使生產(chǎn)周期變短.而在粗加工階段,工序30至工序70,主要采取了工序分散的方式.這樣做是因為,這幾道工序的加工精度要求不高,且容易安裝,可采用較簡單的專用或通用機床.另外,使得機床的調(diào)整更容易了,從而降低了生產(chǎn)成本.2.3加工(ji gng)示意圖1.工序340作為重點工序加以分析。加工內(nèi)容：精鉸導管孔、座孔；供油嘴螺紋工序簡圖如下：圖2.1 孔加工(ji gng)工序(gngx)的分析:氣門座孔和導管孔的同軸度

33、誤差呀要求僅0.05毫米，而導管孔和氣門座孔的平面的垂直度誤差要求為0.1/100毫米，因此可將該工序列為重點工序，重點加工(ji gng)、重點檢查，以保證達到精度要求。具體的工藝裝備及切削用量的選擇見工藝卡2.工序30的加工 （1）加工內(nèi)容：粗銑上平面圖2.2 粗銑上平面(pngmin)（2）加工(ji gng)條件工件(gngjin)材料：鑄鐵HT20-40加工要求：粗銑上平面至距下平面106mm處，要求Ra=12.5m機床：X5120立式銑床刀具：Q/R B320 320銑刀盤 材料：YG8(3)計算切削用量 加工余量為2mm走刀次數(shù)為1次切削深度t=2mm查手冊初取v=83m/sn=

34、1000v/d=82.5r/min根據(jù)機床轉(zhuǎn)數(shù)系列取n=85 r/min所以，v=dn/1000=85.5m/s又每齒進給量Sz=0.4mm則每轉(zhuǎn)進給量Sn=Z*Sz=4.8mm則每分鐘進給量=n*Sn=408mm 校驗機床功率N=1.49*2.8 =4.2Kw又有式NN電*式中N電-機床主電機功率 N電=13Kw n-機床的傳動效率 取=0.85N電*=13*0.85 =11.05N所以(suy)，機床功率滿足要求。3.工序(gngx)50的加工加工內(nèi)容(nirng)：擴定位氣道飛刺圖2.3 擴定位氣道飛刺加工條件：工件材料：HT20-40加工要求：將兩個13孔擴至15刀具：氣道擴孔鉆刀具材

35、料：硬質(zhì)合金 計算切削用量加工余量為2mm走刀次數(shù)一次故切削深度等于t=1mm查表初取 v=41.6m/sn=883r/min 每轉(zhuǎn)進給量Sn=0.2mm每分鐘進給量 S=n*Sn=883*0.2=176mm校驗機床的功率N=Mn/(716200*1.36)=2.5Kw功率較小，滿足要求。 4.工序120的加工加工內(nèi)容：精銑上平面圖2.4 精銑上平面(pngmin)加工(ji gng)條件： 工件(gngjin)材料：HT20-40 加工要求：精銑上平面，距底面的距離為100.50.30，Ra=3.2m機床：專用銑床刀具：JR/TO端銑刀，刀片材料：YG8計算切削用量加工余量為0.5mm走刀次

36、數(shù)為一次故切削深度t=0.5mm查表初取速度v=186m/sn=1000v/d=1000*186/200=295r/min取主軸轉(zhuǎn)數(shù)=300/min則v=dn/1000=300*200/1000=189m/s取Sz=0.1mm則每轉(zhuǎn)進給量Sn=Z*Sz=0.8mm則每分鐘進給量S=n*Sn=240mm校核功率N=1.49 =5.5Kw又 N電=7.5Kw 取=0.85N電=6.375KwN因此，機床主電動機的功率滿足要求。以上，通過幾道工序，對切削用量作了舉例，其他(qt)各道工序的切削用量具體選取見工藝卡。5.設計方案的其他(qt)加工示意圖圖2.5半精銑上平面(pngmin)圖2.6 銑側(cè)

37、面飛刺 圖2.7 粗锪氣道孔劃平面(pngmin)圖2.8 銑后面(hu mian)飛刺圖2.9 鉸孔圖2.10 攻絲3 生產(chǎn)率計算(j sun)3.1零件的生產(chǎn)(shngchn)綱領以產(chǎn)品的生產(chǎn)(shngchn)綱領是1.5萬臺/年為例。產(chǎn)品的某零件的生產(chǎn)綱領（N0）除規(guī)定的產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領外，還必須包括備品率及平均廢品率，零件的年生產(chǎn)綱領N0為：N0=N*n*(1+)*(1+)式中：N-產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領 N=15000n-每一產(chǎn)品中包含該零件的數(shù)量 n=1-備品率 取=10%-平均廢品率 取=5%N0=15000*1*(1+10%)*(1+5%) 17500故零件的生產(chǎn)綱領為17500個/年，

38、屬于大批生產(chǎn)。零件的生產(chǎn)綱領確定后，根據(jù)生產(chǎn)車間的具體情況，零件在一年中分批投產(chǎn)，每批投產(chǎn)的數(shù)量為批量，按月分批的投產(chǎn)，則：批量= N0/12 =17500/12 1500即每月的生產(chǎn)批量為1500件?？紤]到零件的生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，以我國目前的機械工業(yè)的發(fā)展水平，為取得很好的經(jīng)濟效益，選用萬能設備與專用設備共同的形成的流水線生產(chǎn)加工方式。生產(chǎn)節(jié)拍t的確定 t=60tc/ N0(分)式中：tc=300*8*班次*300-全年工作日班次為一班-自動線效率：從300天中扣除一天缺勤時間，通常工人工作時間損失率均為8%，維護設備的停工維修時間取tc=2150則t=（60*2150）/17500 7

39、.5（分鐘）3.2基本工時(gngsh)的確定工時(gngsh)的定額就是完成某一工序所規(guī)定的工時，合理的工時定額能促進工人的生產(chǎn)技能和技術熟練程度的不斷提高，調(diào)動工人的勞動積極性，從而提高生產(chǎn)率。主要有以下幾部分組成：1) 基本(jbn)時間t基直接用于改變工件的尺寸、形狀和表面質(zhì)量所需要的時間。 輔助時間t輔每個工件加工要求進行的裝、卸工件，啟動、停止機床，改變切削用量，測量工件等工作所消耗的時間。 工作點服務及身體需要時間t服在工作時間內(nèi)，為保證自己正常工作所進行的刀具調(diào)整、修磨砂輪、清理切削、擦拭機床等項工作消耗的時間，即在工作時間內(nèi)必要的休息時間和自然需要時間。準備終結時間t終結一批

40、零件開始加工前熟悉工藝文件，領取毛坯、夾具，調(diào)整機床及一批工件終結完工后所需拆下和歸還工藝裝備，發(fā)送成品所需要的時間。2)各項時間的計算 t基=(計算長度/S)*I 其中i為走刀次數(shù) t輔=（13-17）% t基 取15% t服=（13-17）% t基 取15% t終結=（3-5）% t基 取15%又有：t單件= t基+ t輔+t服 1.30 t基 t單件核算= t基+ t輔+t服+t終結 1.35 t基 下面以工序30和工序50為例說明時間定額的計算方法 工序30的時間定額的計算 t基=（計算長度/S）*I=(L+L1+L2)/S*I 式中：L-工件長度 i-走刀次數(shù) L1,L2切入和超出長

41、度 對工序30： L=230 L1=12.5 L2=5 I=1 S=408 t基=(230+12.5+5)/408=0.60(分) t輔=15% t基=15%*0.60=0.09（分） t服=15% t基=0.09（分） t終結(zhngji)=5% t基=0.03（分） t單件1.30 t基=0.78（分） t單件核算(h sun)1.35t基=0.81（分） 工序(gngx)50的時間定額計算 t基=(L+L1+L2)/S*I =(71+9+0)/100*1 =0.80(分) t輔=15% t基=15%*0.60=0.09（分） t服=15% t基=0.09（分） t終結=5% t基=0.

42、03（分） t單件1.30 t基=0.78（分） t單件核算1.35t基=0.81（分）其他的各道工序的計算方法與上面兩例子相同，在此不再一一舉例，具體數(shù)值見工藝卡。3.3機床生產(chǎn)率計算卡根據(jù)上述計算方法，將生產(chǎn)率計算卡繪制如下： 表3.1 機床生產(chǎn)率計算卡被加工零件圖號毛坯種類鑄件名稱汽缸蓋毛坯重量材料HT20-40硬度175255HBS工序名稱鉆進排氣面螺紋底孔工序號310序號工步名稱工作行程/mm切速/(m.min-1)進給量/(m.r-1)進給量/(m.min-1)工時/min工進時間輔助時間1安裝工件0.52工件定位、夾緊0.053左右滑臺快進8010000.084左右滑臺工進351

43、30.0967600.5835死擋鐵停留0.0166左右滑臺快退11510000.1157工件松開0.058卸下工件0.5備注1. 一個安裝加工一個工件2. 左右主軸箱對稱加工，其切削要素相同3. 本機床裝卸工件的時間取1min累計0.5831.311單件總工時1.894機床生產(chǎn)率31.68(件/h)理論生產(chǎn)率25.64(件/h)負荷率80.9%4 夾具(jij)設計本零件為大批生產(chǎn)，且采用專用機床，為提高生產(chǎn)率，并減輕(jinqng)勞動強度，故要求設計專用夾具。本夾具為工序(gngx)310的專用夾具，適用臥式雙頭鉆床。加工工序如下圖：圖4.1 夾具加工4.1 零件的結構工藝分析 零件的結

44、構工藝性是指該零件被加工的難以程度,是評價零件結構優(yōu)劣的技術經(jīng)濟指標之一.所謂工藝性良好是說所設計的零件在保證產(chǎn)品的使用性能前提下,能用生產(chǎn)率高,勞動量小,材料消耗少和生產(chǎn)成本低的經(jīng)濟加工方法制造出來.氣缸蓋是一種箱體類零件,有較大的平面,因而便于定位和夾緊,零件的主要加工內(nèi)容為平面加工和孔加工.(1)平面(pngmin)加工氣缸蓋外表面有五個大平面需要加工.在機械加工中,平面的加工方式很多.車削、銑削、刨削、鏜削、磨削和拉削都可以對平面進行加工.但是,由于缸蓋工件較大,又為箱體類零件,所以不宜采用車削和鏜削加工;其次,磨削加工屬于高精度加工,且其效率較低,故在其他加工方式下,可以達到精度要求

45、的情況下，就不宜采用磨削加工;刨削加工,效率較低,且加工精度不高;而拉削加工,在我國現(xiàn)階段還不宜采用.由以上分析,可以看出,就本零件所加工的平面而言,采用銑削加工為最佳.而且(r qi)隨著刀具的發(fā)展,端銑刀的大進給,可大大提高生產(chǎn)率,降低成本.所以本次設計,所需加工平面主要以銑削加工為主.只是對于上下底面,由于表面粗糙度要求較高,在最后采用磨削加工.(2)孔系的加工(ji gng)氣缸蓋上分布著各種孔幾十個,比較復雜,且都有不同的尺寸精度和位置精度要求.加工時,可以根據(jù)孔的內(nèi)表面的粗糙度高、低要求不同,通過鉆、擴、鉸、锪、鏜等加工方法來實現(xiàn).利用本夾具主要用來加工25.5的孔。其主要技術條件

46、保證孔的軸線與底面夾角為6530鉆孔深度60.50.3孔的內(nèi)表面粗糙度為Ra=12.5um.4.2 定位機構設計1.定位的確定有前面的分析，孔的位置精度由夾具和機床保證 ，孔的內(nèi)表面加工精度由刀具來保證。工件采用“一面兩銷”定位，底面和底面上的兩個工藝孔（定位銷孔）作為定位基準，限制了工件的六個自由度，實現(xiàn)了完全定位。兩個定位銷分別設計為圓柱銷和削邊銷的形式。有兩個小油缸帶動兩定位銷，實現(xiàn)插銷和拔銷的動作。在頂面的鉆模板上的兩個孔起到定位銷的導向作用。圖4.2 一面(y min)兩銷定位2.削邊銷的設計及定位誤差(wch)的分析已知：兩銷孔及工藝(gngy)孔為14H7。兩銷中心距為:1750

47、.20mm。查表工藝孔為14+0.018。(1)決定定位銷中心距工稱尺寸及偏差定位銷中心距工稱尺寸與銷孔中心距工稱尺寸相同為175mm.其偏差Lx=1/5Lg=0.04mm所以，定位銷中心距為1750.04mm.(2)決定定位銷1的公稱尺寸及偏差，由于銷孔是一般為基孔制的孔，因此孔與銷的公稱尺寸應相同，配合種類為H7/g6.所以，圓柱銷為14g6，即14-0.017-14-0.006。(3)定削邊銷的公稱尺寸、寬度及偏差。由于孔的公稱尺寸為14，查表可得b=4,B=D-2=12,計算出間隙。2=2b*（Lx+Lg）/D=2*4*(0.04+0.20)/14=0.15所以，削邊銷的公稱尺寸為d2

48、=D-2=13.85其配合參數(shù)選為g6. 圖4.3 削邊銷定位誤差(wch)的分析：已知：1=0.006 x1=0.011 g1=0.018 2=0.15 x2=0.011 g2=0.018 Lx=0.04 Lg=0.20由公式(gngsh)：L=1=1+x1+g1 =0.035轉(zhuǎn)角(zhunjio)誤差：=（1+2）/L=(1+2)+(x1+x2)+(g1+g2)/L=0.0012弧度 =48 3.油缸行程的計算插銷動作：由油缸帶動實現(xiàn)，油缸動作，活塞桿移動，帶動推桿，轉(zhuǎn)變?yōu)榛ㄦI軸的轉(zhuǎn)動，花鍵軸轉(zhuǎn)動，帶動推桿，使鉸鏈軸移動，實現(xiàn)插銷動作。當活塞桿反向運動即可實現(xiàn)拔銷運動。有以上分析得：銷的行

49、程為18mm,且鉸鏈軸中心與花鍵軸中心距為52mm,則推桿繞花鍵軸擺動的角度為tg=(1/2*18)/52=0.17且花鍵軸中心與活塞桿中心距為60mm.所以，活塞桿移動的距離為l=2*60tg=20.5(取整) =21mm4.3 夾緊機構(jgu)的設計1.具采用(ciyng)液壓夾緊機構同氣動(q dn)夾緊相比，液壓夾緊有以下優(yōu)點：壓強可高達6兆帕以上，比氣壓高十倍，油缸的直徑可比氣缸要小得多，通常不需要增力機構，使得夾具結構簡單。液體不可壓縮，因此液壓夾緊剛性大，工作平穩(wěn)，夾緊可靠。噪音小2.夾緊機構的動作說明夾緊機構的簡圖可見夾具裝配圖，零件編號以裝配圖為準。油缸（39）動作，推動推

50、桿(86)向右移動，壓板（83）實質(zhì)上相當于一個推桿，推桿推動壓板下部向右移動，通過杠桿原理，壓板上端向左移動，推動壓桿（82）并壓縮彈簧，壓板壓住零件，實現(xiàn)夾緊。當油缸反向動作時，這時推桿（86）向左移動。而壓桿由于彈簧的彈力作用，向右移動，使得壓趕回復到原來的位置，從而消除夾緊力。圖4.4 夾緊機構動作3.油缸的選擇和油缸的行程計算由于所需的夾緊力較小，故可選小一點的油缸。在本夾具中選用TY06-2工型油缸。由于承受夾緊力的凸臺與上面距離為16mm，為了使夾緊可靠，并當撤除夾緊力時，工件進入下一工序不至于使壓桿端部與零件發(fā)生干涉，油缸的行程應略大于凸臺與上面的距離，但不宜過達，使得夾緊力增

51、加，從而零件的內(nèi)應力增加。4.夾緊(ji jn)力的確定在此臥式組合鉆床中，夾緊力與切削力的方向垂直，工件在切削力的作用下，有產(chǎn)生平移、轉(zhuǎn)動和顛覆的趨勢，因此應按這三種不同情況分別計算其所需的夾緊力，然后(rnhu)將計算結果加以比較，并取較大的夾緊力值?，F(xiàn)分別計算如下：a.為防止工件產(chǎn)生平移(pn y)所需的夾緊力。為了定位的穩(wěn)定，在此按照定位銷不承受切削力而完全依靠由夾緊力所產(chǎn)生的摩擦力來防止工件在切削力作用下可能產(chǎn)生的位移。這時可按下式來確定所需的夾緊力： 式中K安全系數(shù)；F切削力；f1壓板和工件表面間的摩擦系數(shù)；f2工件和定位支承板間的摩擦系數(shù)。在本次設計中，對稱加工，左右切削力互相抵

52、消，故其切削合力近似為零，則使工件產(chǎn)生平移所需的夾緊力Q非常小，在此不需要計算。b為防止工件轉(zhuǎn)動所需的夾緊力。工件在加工時，切削合力的作用線不通過圓定位銷的中心，此時工件在切削力的作用下就有可能產(chǎn)生繞圓定位銷中心而轉(zhuǎn)動的趨勢，因此夾緊力也要足以防止工件產(chǎn)生這樣的轉(zhuǎn)動。實際上菱形定位銷允許承受一部分切削力并防止工件產(chǎn)生轉(zhuǎn)動。從工件的力矩平衡可以得到： 式中l(wèi) 切削合力中心至圓柱銷中心線的距離；R 夾壓合力中心至圓柱銷中心線的距離；F菱形銷允許承受的一部分切削力， Fbh擠 ；b 菱形(ln xn)銷的寬度；h 菱形(ln xn)銷的接觸長度；擠許用擠壓應力，取工件(gngjin)和定位銷中較小者

53、；l1 兩定位銷間的中心距。本次設計中，對稱加工，左右切削力互相抵消，故其切削合力近似為零，防止工件轉(zhuǎn)動所需的夾緊力Q非常小，在此不需要計算。c為防止工件產(chǎn)生顛覆所需的夾緊力。當工件的形狀比較窄而高，并且切削合力的作用線距離夾具定位支承面較遠時，就要注意工件在切削加工過程中在顛覆力矩Fl的作用下可能產(chǎn)生繞支承點傾斜而使工件離開基面的趨勢。在本次的設計中，工件形狀較寬、比較矮，并且切削合力的作用線距離夾具定位支承面比較近，因此使工件產(chǎn)生顛覆所需的夾緊力可不予計算。根據(jù)前面的分析計算，可知因為采用對稱加工而所需要的夾緊力很小，但為了保證夾緊的穩(wěn)定，在此選用較大的夾緊力，即選用Q=10kN，對工件形

54、成良好而穩(wěn)定的夾緊。5.夾具的工作原理及動作說明本工序在自動線上進行，配置自動送料裝置，工件沿導向板的導向方向進入該夾具，由兩定位銷在油缸的帶動下，實現(xiàn)插銷。然后，加上夾緊力，進行機加工。機加工進行結束后，先拔出定位銷，而后撤去夾緊力，工件送到下一臺機床，進行后面的加工。用一個流程圖可以很明確表達上述敘述： 圖4.5 夾具動作說明6.夾具的技術要求及安裝說明左、右夾具體等高允許誤差0.02mm；支承板保證共面允許誤差0.01mm；支承板、定位板共面，對夾具體底面垂直度允差0.02mm;各夾緊油缸不允許有滲漏油現(xiàn)象，且動作(dngzu)準確、靈活可靠；各定位、夾緊機構要求動作準確(zhnqu)、

55、靈活可靠;IT111支承滾應在各機床整線連結時安裝，以保證步伐(bf)機工作準確;液壓管路應依據(jù)實際情況排列，要求整齊美觀;左、右夾具具體孔應分別同氣缸蓋孔同軸，允差0.02mm.4.4鉆套、鉆模板、夾具底座及整體結構設計1.鉆套的選擇汽缸蓋零件需大批量生產(chǎn)，鉆進排氣面螺紋底孔這道工序不需要對這些孔連續(xù)加工，為了以后更換的方便性，故采用可換式鉆套。2.鉆模板的設計各孔在各自平面內(nèi)有位置度要求，且孔的中心距有相互的位置關系，故采用固定式的鉆模板為宜，模板上預先加工有孔，其中心距嚴格按工件的公差縮小。鉆模板通過螺釘和銷釘固定在夾具體上。左右鉆模板采用對稱布置方式，故其外觀尺寸相同。經(jīng)綜合考慮，最后

56、設計鉆模板的結構如下： 圖4.6 鉆模板(mbn)結構3.夾具底座(dzu)及整體結構設計定位裝置、夾緊(ji jn)裝置、鉆模板的結構和布置前面已經(jīng)基本確定，也就基本上決定了夾具體及夾具整體的結構形式。根據(jù)前面所設計的各個機構裝置并考慮到總體布局，夾具底座和整體結構如下圖所示：圖4.7 夾具整體結構(jigu)形式5 組合機床方案(fng n)的制定5.1 組合機床(jchung)的特點組合機床是由大量的通用部件和少量專用部件組成的工序集中的高效(o xio)專用機床。它能夠?qū)σ环N或幾種零件進行多刀，多軸，多面，多工位加工。組合機床與萬能機床和專用機床用機床比較具有以下特點： （1）組合機床

57、上的通用部件和標準部件占全部機床總量的70%-80%,因此設計和制造周期短成本低。（2）由于組合機床采用多刀加工，自動化程度高，生產(chǎn)率比通用機床高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，勞動強度低。（3）組合機床加工零件時，由于采用專用夾具，刀具，加工質(zhì)量由工序裝備保證，對操作人員的技術水平要求不高。（4）被加工零件更新時，采用其他類型機床，大部分部件將要報廢，而組合機床的通用部件和標準零件可重復利用，不必另行設計制造。（5）組合機床易于連成組合機床自動線，適應大批量生產(chǎn)的需要。5.2 組合機床的分類1.按通用部件大小分：(1)大型組合機床(2)小型組合機床 2.按配置方式分：(1)單工位組合機床(2)雙工位組合機床

58、單工位組合機床又分單面、雙面、三面、四面,雙工位組合機床又分移動工作臺式、回轉(zhuǎn)工作臺式、中央立柱式和回轉(zhuǎn)鼓輪式。5.3 組合機床(jchung)發(fā)展方向(1)擴大工藝(gngy)范圍:現(xiàn)在組合機床及其自動線一般已不是(b shi)完成一個工件的某幾道工序，而常常是用于完成工件的全部加工工序。除過去完成平面銑削、鉆孔、锪孔、攻絲、粗鏜孔外，現(xiàn)在已擴大到完成車削、仿形車削、磨削、拉削、精鏜以及非切削加工（如檢查、自動裝配、清洗、試驗，以及打印分類等）工序。(2)提高生產(chǎn)率:目前組合機床及其自動線的生產(chǎn)率不斷提高，循環(huán)時間一般是12分鐘，有的只用1030秒。提高生產(chǎn)率的主要方法是改善機床布局，增加同

59、時工作刀具，減少加工余量，提高切削用量，提高工作可靠性及縮短輔助時間等。為了減少自動線的停車損失，提高自動線的柔性，采用電子計算機進行自動線的管理。(3)提高加工精度：現(xiàn)在組合機床及其自動線上納入很多精加工工序。如進行一級孔的精鏜，保證孔加工位置精度在0.2毫米。為了使自動線能穩(wěn)定地保證加工精度，已廣泛采用自測量和刀具自動補償技術，做到調(diào)刀不停車。(4)提高自動化程度:目前組合機床自動線發(fā)展十分迅速。越來越多的組合機床用于組成自動線。組合機床本身則是全自動化 展。為此，重點是解決工件加壓自動化和裝卸自動化。(5)提高組合機床及其自動線的可調(diào)性:除早期發(fā)展的多品種，成組加工的組合機床及其自動線外，還創(chuàng)造了自動換刀