摘要
本论文主要分析了ZS1105柴油机箱体加工工艺规程及专用夹具的设计。分析了其各面和孔的加工方法及切屑余量等参数，制定了三条加工工艺路线，并从中选取了最为合理的一条，该路线计算出时间定额，选取适合的机床和刀具制作相应的工序过程卡片。
本论文针对其中精糛中间大孔这道工序设计了镗床专用夹具。绘制出机床联系尺寸图表达夹具与机床相对位置关系，绘制加工示意图表达工件定位及镗杆的选择，最后对夹具的定位，夹紧力大小完成整个夹具装配图，并对其中典型零件进行拆画，实现了对夹紧运动作出的分析。
关键词： ZS1105柴油机； 加工工艺； 镗床夹具；
Abstract
This article mainly analyses the process planning of the housing and the design of the special fixture of the ZS1105 diesel engine.it analyses the process methods and the cutting remaining parameter in faces and bore of the housing and constitutes three kinds of the process ways. Chosing the logicaler one of them,which computes the time ration ,chosing the compatible tool and machine tool to make the according working procedure cards.
In this paper, for which fine boring among big hole this procedure was designed for boring machine. Contact size machine tools to map out plans expression fixture and machine relative position, drawing processing diagram of the workpiece positioning and boring bar of choice, the final fixture on the location, size of clamping force plans to complete the fixture assembly and spare parts for demolition of a typical painting , And the campaign to clamp analysis.
Keywords： ZS1105 diesel engine Processing Technology Modular Machine-tool
目 录
摘要 II
Abstract III
1 绪论 1
1.1 序言 1
1.2 夹具简介 1
1.3 本论文主要工作 2
2.ZS1105柴油机简介 3
2.1概述 3
2.2 ZS1105柴油机箱体的作用 3
2.3 ZS1105柴油机箱体的技术分析 3
3 箱体零件工艺设计 5
3.1 零件的分析 5
3.1.1零件的功用 5
3.1.2 零件的结构特点 5
3.1.3 零件的工艺分析 6
3.2 工艺规程设计 7
3.2.1确定零件生产类型 7
3.2.2确定零件毛坯的种类和制造方法 7
3.2.3 工艺方案的制定原则分析 8
组合机床概述 8
组合机床工艺方案制定的影响 8
3.2.4 组合机床工艺过程确定的原则 8
先面后孔的加工顺序 8
粗精加工分阶段进行 9
工序集中原则 9
3.2.5定位基准的选择 10
工艺基准选择的原则及注意的问题 10
工艺基准的选择原则 10
粗基准的选择 10
精基准的选择 11
3.2.6工艺路线的分析 11
3.3 切削用量和时间定额的确定 13
3.3.1 切削用量的选择原则 13
3.3.2切削用量和时间定额 14
4组合机床总体设计—"三图一卡" 29
4.1 零件加工工序图 29
4.1.1被加工零件工序图的作用与内容 29
4.1.2 绘制零件加工工序图的规定及注意事项 29
4.2 零件加工示意图 29
4.2.1 零件加工示意图的作用和内容。 29
4.2.2绘制零件加工示意图的注意事项 30
4.3机床联系尺寸图 30
4.3.1 机床联系尺寸图的作用与内容 30
4.3.2 绘制机床联系尺寸图之前应确定的主要内容 30
4.3.3 绘制机床联系尺寸图的注意事项 31
4.4机床生产率计算卡 32
5专用夹具的设计 34
5.1对夹具的要求 34
5.2箱体类零件定位基准的选择 34
5.3专用夹具的设计步骤 35
5.4夹具公差配合的制订 36
5.5夹具技术条件的制订 36
5.6 夹具整体方案设计 37
5.6.1专用镗床夹具设计特点 37
5.6.2夹具元件的选择与设计 37
5.6.3 镗套的选择 38
结论 40
致谢 41
参考文献 42
附录 专业英语翻译 43
1 绪论
1.1 序言
几年的大学生活就要结束了，我们即将走上工作岗位。在过去的几年中，我们系统的学习了许多专业基础课和专业课。而且，在机械原理、机械设计和机械制造工艺学等课程的学习中都进行了课程设计。在这些课程设计中，我们设计过机械机构、减速器、机床夹具等等。我们还做过大量的实验。在这些学习过程中，我们具有了一定的创造能力和分析解决问题的能力。在这些坚实的基础下，为了综合各科知识，达到熟练应用，我们有必要在这最后一学期进行一次更高难度的设计工作。所以，这次毕业设计对我们来说是很重要的。
毕业设计是培养我们理工科学生的一个实践性教学环节，也是最后一个教学环节。它是在我们学完了全部基础课程及专业课程以后，并在一些课程设计的基础上，通过搜集丰富的资料和到工厂参观实习以后，进行的一次全面的、系统的基本知识和基本技能的训练。
通过设计，主要培养我们综合运用所学基础知识和基本技能去分析和解决专业范围内的一般工程技术问题的能力，培养我们建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序、规范和方法，培养我们搜集、查阅、运用资料的能力。通过毕业设计,进一步巩固、扩大和深化我们所学的基础理论、基本知识和基本技能，提高我们设计、计算、绘图、编写技术文件以及正确使用技术资料、标准手册等工具书的独立工作能力。通过毕业设计，也能够培养我们严肃认真、一丝不苟、实事求是的工作作风，树立正确的生产观、经济观和全局观，从而进一步强化了我们向工程技术人员过渡的进程。
制造业是国家经济中一个关键性的工业部门，它在建设国家强大的社会物质技术基础中起着十分重要的作用。国家实力的增强和经济的繁荣同制造业所能提供的产品和服务的竞争力密切相关。因此，每个工业化国家都给予制造业以足够的重视，把制造同科学与技术并列为国家经济发展确保的三大研究主题。这次我毕业设计的课题就是制造业中的箱体加工工艺及组合机床专用夹具设计。
在制造业信息化环境中，工艺设计是生产技术准备工作的第一步，工艺规程是进行工装设计制造和决定零件加工方法与加工路线的主要依据，它对组织生产、保证产品质量、提高劳动生产率、降低成本、缩短生产周期及改善劳动条件等都有直接的影响，是生产中的关键工作。工艺知识是制造企业中重要的知识资源之一，是使产品设计变为成品的整个制造过程中的基础资源，它对保证产品质量以及提高企业经济技术效益具有十分重要的作用。
1.2 夹具简介
夹具的快速设计与制造，己经成为产品快速变换和制造系统新建成或重构后运行的瓶
颈，严重地影响制造系统的设计建造周期、系统生产率、质量和成本。目前国内外使用的专用夹具是伴随着大批大量生产的发展而发展出现的，特别是和汽车工业的发展密切相关。专用夹具的使用，一方面缩短了工序时间，降低了加工成本;另一方面，夹具本身的设计制造工时、材料消耗等又增加了工件的成本。因此，在何种生产条件下使用哪种类型的夹具才是经济合理的，也就是夹具的经济性，一直都是夹具结构发展和设计的一个主要问题。
组合机床是专用机床的一种重要类型，是由大量通用部件及少量专用部件组合起来的高效专用机床，它既具有专用机床结构简单、生产率和自动化程度较高的特点;又具有一定的重新调整能力，以适应工件变化的多种要求，因此，设计经济合理的机床对工件的加工具有重要意义。
当前，社会经济正经历着从工业经济向知识经济转变的过程，知识正在成为生产力要素中最活跃、最重要的部分。相信通过这次设计，使我的知识积累达到了一个新的层面！
1.3 本论文主要工作
在对组合机床专用夹具进行设计的同时，对ZX1105柴油机箱体加工工艺的安排也作出相应进行。
2.ZS1105柴油机简介
.2.1概述
ZS1105柴油机具有结构紧凑、功率足、耗能省，适用性强、可靠性好、经久耐用，使用维修简便，价格合理等特点。
该柴油机采用常柴Ⅱ型涡流燃烧室、平板型镶块， 结构简单，冷起动性能好；应用稀土球墨铸铁曲轴、凸轮轴，加工容易，耐磨性好；采用双轴平衡结构，运转平稳，振动小。
本产品适用于手扶拖拉机、小四轮拖拉机配套，并可用于小型排灌、农副业加工及小型发电机、空压机、内河船舶、运输车辆之动力。
2.2 ZS1105柴油机箱体的作用
ZS1105柴油机是往复式活塞内燃发动，它是把燃料在发动机气缸内部进行燃烧，并使它产生的热能转化为机械能的一种机器。为单缸、卧式、四行程、水冷、通用式柴油机。
活塞在气缸内做往复运动时，通用连杆作用，带动曲轴产生旋转运动，反之，曲轴旋转时，也可使活塞在气缸内做往复运动，曲轴旋转一周往复运动一次，活塞往复四个行程完成一个工作循环过程，曲轴旋转720°。
发动机在工作时，机体零件受到各种力的作用，因此机体零件的刚度要求要比强度要求高，有了足够的刚度，才能使其在工作中受力变形小，保持各部件的配合中心不致引起运动件的磨损、漏气、漏水、漏油，确保发动机各部分能长期正常工作。
气缸体轴箱中，用来安装活塞的部位称气缸，气缸体是气缸的本体，曲轴箱分为上、下两部分，上部用来支承曲轴，下部用来储存机油。水冷发动机的气缸体和上曲轴箱铸成一体，合成发动机机体。
2.3 ZS1105柴油机箱体的技术分析
机体底面及侧面是主要的安装基面，曲拐轴带动飞轮旋转，飞轮起到稳定转速，便于启动和能量转换作用。机体上共有主轴承孔、凸轮洲孔、调速轴孔、启动轴孔、平衡轴孔等。
机体结构复杂，属薄壁件，内部采用隧道式加强筋，刚性较好，尺寸精度、形状公差要求高，工序多，表面质量要求较高。主轴承孔采用滑动轴承，内孔要求较高，不允许有退刀痕迹。
ZS1105柴油机机体上分布着一些大小不一的孔，这些孔对位置尺寸精度要求都较高，所以平面是后面加工孔的基准，铣平面时要注意保证平面的精度，包括平行度、平面度、垂直度、表面粗糙度，都要达到很高的要求，为孔加工做准备。平面上的孔在柴油机箱体装配及现实工作中具有举足轻重的作用，它要求有很高的几何形状精度和位置精度及较高的表面粗糙度，机体外部齿轮室有相互啮合齿轮，对相邻孔的孔距尺寸精度和平行度要求较高。同轴线的孔较多，对同轴度要求较高。主轴孔的轴心线对端面的垂直度要求较高，同时对气缸孔轴线的垂直度要求也很高。机体的底面及侧面和油底壳相连，应有很高的平面度和较细的表面粗糙度。
3 箱体零件工艺设计
3.1 零件的分析
3.1.1零件的功用
ZS1105柴油机是往复活塞式内燃发动机，它是把燃料在发动机汽缸内部进行燃烧，并使产生的热能转变为机械能的一种机器。
ZS1105柴油机表示为单缸、卧式、四行程。缸径95毫米，水冷通用式柴油机，S是双平衡轴机构的拼音字头。
活塞在汽缸内作往复式运动时，通过连杆作用，带动曲轴产生旋转运动，反之，曲轴旋转谁，也可使活塞在汽缸中作往复式运动，曲轴旋转一周，活塞往复运动各一次，活塞往复四个行程完成一个工作循环过程，曲轴旋转720度。
发动机在工作时，机体零件承受着各种力的作用，因此要求机体具有足够的刚度和强度。对于中小型柴油机来说，机体的刚度比强度更重要，有了足够的刚度才能使其在工作中受力变形小，保持各部件的配合中心不致引起运动件的磨损、漏气、漏水、漏油，确保发动机各系统能长期工作。
气缸体曲轴箱中用来安装活塞的部位称气缸，气缸体是气缸的本体曲轴箱分上下两部分，上部用来支承曲轴，下部用来贮油，又称油底壳。水冷发动机的气缸体和上曲轴箱铸成一体，合成发动机的机体。
3.1.2 零件的结构特点
机体底面是主要安装基面，曲拐轴带动飞轮旋转，飞轮起到稳定转速，便于起动和能量转换作用。机体上共有主轴承孔。
凸轮轴孔、调速轴孔、启动轴孔、平行轴孔。两铸孔(回油管道)还有许多螺纹连接孔。
机体结构复杂，薄壁件，内部采用隧道式加强劲刚性好，尺寸精度，形位公差要求高，工序多，表面质量要求较高。主轴承孔采用滑动轴承，内孔要求较高。不允许有退刀痕迹。
3.1.3 零件的工艺分析
表3-1 ZX1105柴油机箱体技术要求如下
加工表面 尺寸及偏差 公差及精度要求 表面粗糙度/um 形位公差/MM 备注
1、上盖结合面 距底面288 IT9 Ra 6.3 平面度0.04
垂直度0.05 D
2、低平面 IT8 Ra 3.2 平面度0.05
3、左端面 距右端面507±0.22 IT8 Ra 3.2 平面度0.10
4、右端面 距右端面507±0.22 IT8 Ra 3.2 平面度0.10
5、前端面 距后端面156 IT11 RA12.5 平面度0.10
6、后端面 距后端面156 IT 11 Ra 12.5 平面度0.10
7、镗左边孔 φ122 IT6 RA1.6
8、镗左边孔 φ128 IT9 RA 6.3
9、镗右边孔 φ128 IT9 RA 6.3
10、镗前面孔 φ224 IT6 Ra 1.6
11镗后面孔 φ155、φ80 IT 7 Ra 1.6 尺寸公差 0.019
13钻铰定位孔 IT11 Ra12.5 同轴度φ0.4
15 钻各面的螺纹孔 IT12 Ra 12.5 同轴度φ0.4
2）技术要求分析
ZX1105柴油机箱体技术要求如下：
1）上顶面 粗糙度 Ra 6.3
平面度 0.04 精度等级8级
垂直度 0.05
2）下顶面 粗糙度 Ra 3.2
平面度 0.05 精度等级9级
3）前端面 粗糙度 Ra 3.2
平面度 0.04 精度等级9级
垂直度 0.05
4）后端面 粗糙度 Ra 3.2
平面度 0.04 精度等级9级
垂直度 0.05
5）左端面 粗糙度 Ra 3.2
6）右端面 粗糙度 Ra 6.3
7）镗左右大孔 粗糙度 Ra 1.6
同轴度 0.018
8）镗前面大孔 粗糙度 Ra 1.6
垂直度 0.05
9）镗后面大孔 粗糙度 Ra 0.8
同轴度 φ 0.05
10）定位孔 粗糙度 Ra 12.5
同轴度 φ0.04
为满足以上技术要求，特采用以下加工方法：
1）上顶面，下顶面： 粗铣-精铣
2）钻铰定位孔： 钻，粗铰，精铰
3）左右端面： 粗铣-精铣
4）前后端面： 粗精铣或一次精铣
5）前后左右个孔： 粗镗-精镗
6）其余各孔：钻螺纹孔：钻-攻丝
3.2 工艺规程设计
3.2.1确定零件生产类型
ZS1105柴油机箱体年产量：Q=80000台
备品率：ɑ%=2% 废品率：β%=4%
生产纲领：N=Qn(1+ɑ%)（1+β%） =80000×1×（1+2%）×（1+4%）
=84864（台）
查《机械制造技术基础课程设计指导教程》，表1-4可知该零件为大量生产
3.2.2确定零件毛坯的种类和制造方法
箱体所采用的材料为HT200，根据以下原则，选取毛坯的制造方法
1）毛坯的制造方法应与材料的制造工艺相适应。HT200材料适合用铸造获得毛坯。
2）毛坯的制造方法应与生产类型相对应。本零件为大量生产，故采用金属模铸造。
此外，现场还应考虑工厂的实际生产能力
3.2.3 工艺方案的制定原则分析
组合机床概述
组合机床是按系列化，标准化设计的通用部件和按被加工零件的形状和加工工艺要求设计组成的专用机床。
组合机床可以进行多刀、多面、多工位加工，可同时完成钻、扩、铰、镗、攻丝等工序。使用组合机床可比一般机床缩短加工时间减少占地面积，经济效益显著，同时对大量生产类型很适应。
由于机体加工部位多，精度要求高，属于大批量生产类型，因此可采用组合机床加工工艺方案。
参照组合机床加工工艺范围和能保证的精度要求，对照本零件的技术要求完全可以保证零件的图纸要求，因此采用组合机床加工方案是合理可行的。
组合机床工艺方案制定的影响
制定组合机床工艺方案是组合机床设计最重要的步骤之一，工艺方案的制定将决定机床能否达到”重量轻、体积小、结构简单、使用方便、效率高、质量好”
其影响主要因素有:
（a）加工的工序和加工精度的要求，被加工零件需要在组合机床上完成的工序及加工精度，是制定机床工艺方案的主要依据，因此首先分析研究工件的加工精度和技术要求。
（b）被加工零件的特点如工件材料及硬度，加工部位的结构形式，工件的刚度，工艺基面等，对于机床工艺方案的制定都有重要的影响。工件的刚性不足，加工时工序就不能太集中，有时为了减少机床台数，必须采用集中工序时，也必须把一些工序从时间上错开加工，以勉同时加工时因工件受力变形，发热变形以及振动而影响加工精度。
（c）工件的生产方式，被加工零件生产批量的大小对机床工艺方案的制定也有影响，对于大批量生产的箱体零件，工序安排上一般趋于分散，在中小批量生产情况下，力求减少机床台数，将工序尽量集中在一台或少数几台机床上进行加工，以提高组合机床的利用率。
（d）使用厂的技术后方能力。
3.2.4 组合机床工艺过程确定的原则
一般机械加工工序安排的原则是: 先粗后精，先面后孔，先主后次，基准先行。
先面后孔的加工顺序
先加工平面，后加工孔，这是箱体加工的一般规律，因为箱体的孔比平面加工要困难的多，先以孔为粗基准加工平面，再以面为精基准加工孔不仅为孔的加工提供了稳定可靠的精基准，同时使孔的加工余量较为均匀，并且，由于箱体上的孔大都分布在箱体的平面上，先加工平面，切除了铸件表面的凸凹不平和夹砂等缺陷，对孔的加工也比较有利，钻孔时可减少钻头引偏，扩、铰可防止刀具崩刃，对刀调整也较为方便。
粗精加工分阶段进行
粗精加工分阶段进行，这是箱体加工的规律，在大批量生产中粗精加工分开进行的优点是:
（a)工件可以得到较好的冷却，减少热变形驻内应力的影响，有利于保证加工精度，在组合机床上往往加工大量的孔和面，粗加工时大量铸造黑皮的切除，使工件发热，产生热变形，并引起内应力的重新分布这样若立即进行加工，就不易保证加工精度。
（b)可以避免粗加工产生的影响，粗加工时切削力很大，并且产生很大的振动会影响到精加工孔的表面粗糙度和精度。
（c)有利于精加工机床的精度持久的保证，因为当粗精加工使用同一夹具，由于粗加工时的振动，发热的影响，易于失去精度，粗精加工分开时，精加工工序可以采用较小的夹压力，减小夹压变形有利于保证需要加工精度。
(d)使机床结构简单，便于维修，但是在确定工艺方案的时候，还必须从实际出发首先根据生产批量，加工精度，技术要求驻工作条件来进行分析，按照经济的满足加工要求的原则合理的处理粗精工序的安排，一般地说，矛盾主要是加工经济性，所以不问具体情况而一律粗精分开。
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