摘 要
本课题进行ZS1105柴油机箱体零件精铣端面专用夹具设计，主要内容分为：首先是对箱体零件工艺设计，在分析了ZS1105柴油机箱体的具体结构及技术要求的基础上，详细制定了两种箱体加工整体加工工艺路线，并比较其优劣选择最优的方案进行加工。根据各道工序的技术要求，选定各道工序的背吃刀量、进给量、切削速度以及所采用的机床、刀具、夹具等，确定各道工序的时间定额，从而绘制工艺过程卡片。然后对精铣前后端面专用夹具体进行设计，根据被加工零件的结构特点、加工内容的尺寸和精度要求，确定组合铣床的配置方案，对专机进行总体设计－三图一卡即为零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸图和机床生产率计算卡的设计。其次绘制其装配图和相关的零件图。
关键词 工艺过程；组合机床；铣床夹具
Abstract
This topic carries on design with the combined milling machine in the ZS1105 diesel oil enginr case body, the main content divided into: First, about box body parts process planning, at the base of analyzing the ZS1105 diesel oil enginr case body's concrete structure and the technological specification. I formulated two kind of box body processing process route in detail, and compared them to choose the most superior process route to carry on the processing. According to each procedure's specification. I designated the penetration of a cutting tool, the feed quantity, the cutting velocity as well as, the cutting tool, the jig and so on, which determine the time quota, and make the process card. Second, about modular machine-tool design, according to the unique feature of the components, the processing content size and the accuracy requirement, I determined that combined milling machine's disposition plan, carried on a system design - three drawings and one card namely the components working procedure chart, the processing schematic drawing, the tool relation dimensional drawing and the tool productivity computation card design. Third, I drawled the assembly drawings of hydraulic slider and detail drawings.
Key words: Technological process Modular machine-tool Special milling fixture
目 录
1 绪 论 1
2 ZS1105柴油机简介 2
2.1概述 2
2.2 ZS1105 柴油机箱体的作用 2
2.3 ZS1105 柴油机箱体的技术分析 2
3 零件加工工艺 4
3.1概述 4
3.2工艺方案制定的基本原则及注意问题 4
3.2.1粗、精加工分开原则 4
3.2.2工序集中与分散的原则 4
3.2.3制定工艺方案应注意的其它问题 5
3.3 ZS1105 柴油机的加工工艺路线编制 6
3.3.1 工艺路线的拟定 6
3.3.2 工艺路线的确定 7
3.4 ZS1105箱体切屑用量、加工余量、工时等计算 11
3.4.1粗精铣上表面 11
3.4.2镗孔 13
3.4.3钻、扩、铰孔 17
4 专用夹具的设计 22
4.1 机床夹具的作用 22
4.2 对夹具的要求 22
4.3 箱体类零件定位基准的选择 22
4.4专用夹具的设计步骤 23
4.4.1研究原始资料 23
4.4.2确定夹具的结构方案 23
4.3.3绘制夹具总装配图 24
4.3.4标注夹具总装配图上各部分尺寸和技术要求 24
4.3.5标注零件编号及编制明细表 24
4.3.6绘制夹具零件图 24
4.5 夹具公差配合的制订 24
4.5.1制订夹具公差与技术条件的依据 24
4.5.2制订夹具公差和技术条件的基本原则 24
4.5.3夹具公差的制订 25
4.6 夹具技术条件的制订 25
4.7 夹具整体方案设计 25
4.7.1基准的选择 25
4.7.2 夹具元件的选择与设计 25
4.7.3切削夹紧力的计算 26
4.7.4“一面两销”定位方式计算 27
4.8夹具设计及操作的简要说明 28
结 论 29
致 谢 30
参考文献 31
附 录 32
1 绪 论
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、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专用组合机床概念设计和专用夹具设计。
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。
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。
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、凸轮轴孔、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 零件加工工艺
3.1概述
机体的加工工序路线复杂，具体分为铣、镗、钻、铰、扩、攻丝等，加工的原则一般按照先粗后精、先面后孔、基准先行等原则。零件的表面上分布有大小不一的孔，这些孔对位置尺寸精度要求都较高，因此，加工时以平面定位准确可靠，可减少定位误差，提高加工精度。所以把平面加工好非常重要。根据零件的特点，在组合机床上用铣削方法加工平面，只有使机床结构简单、刚性好、加工精度高，这样才能保证零件的精度。为此，可以采用铣削头安装在工作台上移动铣削的布局形式。组合机床上，加工平面可达到1000mm 长度以内偏差为0.02~0.05mm,到定位基面的距离一般在5000mm 内，尺寸公差可以保证在0.05mm以内。
零件的作用，题目所给的零件是变速箱的壳体。它是各类机器中重要的基础件之一，它支撑和包容着各种传动零件，保证其运动和动力进给驱动和分配，彼此按照一定的传动关系进行协调的运动。因此，必须使众多的轴套及齿轮等零件保持正确的相互位置关系，所以箱体零件加工质量的好坏，对整台机器的精度，性能和寿命都有直接的影响。
3.2工艺方案制定的基本原则及注意问题
3.2.1粗、精加工分开原则
必须根据零件的生产批量、加工精度、技术要求进行全面分析，按照经济地满足加工要求的原则，合理解决粗加工和精加工工序的安排。不要不分具体情况而一律粗、精加工分开或粗、精加工工序合并的做法。一般在大批大量的生产中，确定工艺流程宜粗、精工序分开进行，其优点是：
1.工件能得到较好的冷却，有利于减少热变形及内应力变形的影响，对精度要求高的零件，更需要此安排；
2.可避免粗加工振动对加工精度、表面粗糙度的影响；
3.有利于精加工机床保持持久的精度；
4.使机床结构简单，便于维修、调整。
但是，粗、精加工工序分开，将使机床台数增多。当工件生产批量不大时，由于机床负荷率低，则经济性不好。因此，在能够保证加工精度的情况下，有时也采取粗、精加工合并在同一台机床上进行的工艺方案，但必须采取措施，尽量减少由此而带来的不利影响。例：使大量切除余量和铸造黑皮的第一道工序与最后一道精加工工序不能同时进行。在工件需要两次安装时，应使粗、精加工工序所用夹具具有大小不同的夹紧力；若工件一次安装，也应使粗、精加工工序分别具有不同的夹紧力。
3.2.2工序集中与分散的原则
组合机床是基于工序集中的工艺原则发展起来的，即运用多种不同刀具，采用多面、多工位和复合刀具等方法，在一台机床上对一个或几个零件完成复杂的工艺过程，从而有效地提高生产率，取得更好的技术经济效果。但也应当看到，工序集中程度的提高也会带来下述一些问题：
1.工序过分集中会使机床结构复杂，刀具数量增加，机床大而笨重，调整使用不便，可靠性降低，反而影响生产率的提高；
2.工序过分集中导致切削负荷加大，往往由于工件刚性不足及变形等影响加工精度。
因此，提高工序集中程度时，应注意：
（1）适当考虑单一工序。即把相同工艺内容的工序集中在同一台机床或同一工位上加工；
（2）相互间有位置精度要求的工序应集中在同一台机床或同一工位上加工；
（3）大量的钻、镗工序最好分开，不要集中在同一个主轴箱完成。这是因为，钻孔与镗孔直径往往相差很大，主轴转速也就相差很大，导致主轴箱的传动链复杂和设计困难。同时，大量钻孔会产生很大的轴向力，有可能使工件变形而影响镗孔精度；而且，精镗孔振动较大又会影响钻孔，甚至会造成小钻头的损坏或折断。另外，由于铰孔为低速大进给量切削，而镗孔为高速小进给量切削，所以二者也不宜放在同一主轴箱上进行，以有利于切削用量的合理选择和简化主轴箱的传动结构；
（4）确定工序集中时，必须充分考虑零件是否会因刚性不足而在较大的切削力、夹紧力下变形对加工精度带来不利影响；
（5）工序集中时，必须考虑前述粗、精加工工序的合理安排及由于主轴箱结构及设置导向的需要。主轴排列不宜过密，否则会造成机床、刀具调整不便，加工精度、工作可靠性、生产率降低的不良后果。
3.2.3制定工艺方案应注意的其它问题
1.镗孔组合机床，应注意精加工后孔的表面是否允许留下螺旋或直线退刀痕迹。如果不允许留下螺旋刀痕，则应在加工终了时，使主轴（刀具）停止转动并周向定位，利用夹具的让刀机构，将工件已加工表面移离刀尖一段距离后退刀。在生产率允许的情况下，也可使刀具以工进速度退回，这样不仅不会留下刀痕，且有利于提高加工精度；
2.钻阶梯孔，应先钻大孔后钻小孔，这不仅可缩短钻小孔的深度，而且使小钻头减少了折断的可能性；
3.互相结合的两个零件，钻孔应从结合面钻起，以更好的保证孔的位置精度，有利于两零件的装配；
4.端面一般采用铣削加工。当加工孔口较大端面时，不应采取简单的端面刮削工艺，因为这样会因轴向切削力大而导致振动影响加工精度。当端面对孔有严格的垂直度要求时，应采取镗孔车端面的方法，同时加工端面和孔。对于工件内部的端面，则可采用径向进刀的方法加工；
5.在制定加工一个零件的几台或成套机床或流水线、自动线工艺过程方案时，应尽可能使精加工工序集中在所有粗加工工序之后，以有利于稳定保证加工精度。攻丝工序应尽量放在最后进行。
3.3 ZS1105 柴油机的加工工艺路线编制
3.3.1 工艺路线的拟定
根据对ZS1105 柴油机箱体的几何尺寸的技术要求，结合各种加工方法的经济精度及表面粗糙度 （见表3-1至3-7），对典型表面的加工路线选择如下：
粗铣-精铣
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