气缸盖机械加工工艺分析与专用夹具设计.doc

毕业设计毕业设计 类类 型 型 毕业设计说明书 毕业论文 题题 目 目 HJ01001 气缸盖机械加工工艺分析 与专用夹具设计 学生姓名 学生姓名 指导教师 指导教师 专专 业 业 时时 间 间 南通职业大学毕业设计说明书 HJ01001 气缸盖 摘摘 要要 本课题的主要任务就是设计 HJ01001 柴油机气缸盖的机械加工工艺规程和 某道工序的专用机床夹具 该设计尽量保证以最低的加工成本达到符合零件图 要求的加工精度 夹具设计要求定位合理 夹紧可靠 结构简单 操作简便 提高生产效率 气缸盖是柴油机的重要零部件之一 属于典型的箱体类零件 他的结构比较复杂 其加工质量的好坏将直接影响到柴油机的整体性能 在夹具设计部分 主要思路是定位原理和定位方案的选定 以及夹紧系统 的设计 夹紧力的估算 定位误差的分析 气缸的选用等 最终完成夹具设计 本设计具有提高生产效率 满足工件的加工精度 降低了工人的劳动强度 的优点 较好的实现了设计的要求 关键词 关键词 工艺 钻 扩 夹具 南通职业大学毕业设计说明书 HJ01001 气缸盖 Abstract To design HJ01001 diesel engine cylinder head machine and procedures of a jig for machina tool is the main task of the subjiect The design meet the requirements of the processing map accuracyof the lowest cost Clamping reliable simple easy to operate and increasing the production sfficiency is the request of the decision Cylinder head is an important part of the diesel engine It s a typicall box part Its more structure The quality of processing will affect the performance of the diesel engine Designed some in the jig mainly the selection of sureness of orienting the principle and localization scheme that was originally designed and adopted clamp design of system clamp estimation of strength the position error analysis hydraulic cylinder Selection etc finish design of jig finally The advantages are production efficiency high precision of processing reducing labor intensity of the workers Keywords Technology drilling reaming jig 2 南通职业大学毕业设计说明书 HJ01001 气缸盖 目目 录录 摘要摘要 Abstract 目录目录 第第 1 章章 气缸盖加工工艺气缸盖加工工艺 1 1 气缸盖的工艺分析 1 2 气缸盖的工艺要求及分析 1 2 1 气缸盖的技术要求 1 3 加工工艺过程 1 4 确定各表面加工方案确定各表面加工方案 1 4 1 在选择各表面及孔的加工方法时 要综合考虑以下因素 1 4 2 平面的加工 1 4 3 孔的加工方案 1 5 确定定位基准确定定位基准 1 5 1 粗基准的选择 1 5 2 精基准选择的原则 1 6 工艺路线的拟订工艺路线的拟订 1 6 1 工序的合理组合 1 6 2 工序的集中与分散 1 6 3 加工阶段的划分 1 6 4 加工工艺路线方案 1 7 气缸盖的工序尺寸及毛坯尺寸气缸盖的工序尺寸及毛坯尺寸 1 7 1 毛坯的结构工艺要求 1 7 2 气缸盖的偏差计算 1 8 确定切削用量及基本工时确定切削用量及基本工时 第二章第二章 专用夹具设计专用夹具设计 2 1 镗孔夹具设计镗孔夹具设计 2 1 1 研究原始质料 DOCUMENT TITLE 南通职业大学毕业设计说明书 HJ01001 气缸盖 2 1 2 定位基准的选择 2 1 3 切削力及夹紧力的计算 2 1 4 误差分析与计算 2 2 钻斜孔夹具设计钻斜孔夹具设计 2 2 1 研究原始质料 2 2 2 定位基准的选择 2 2 3 切削力及夹紧力的计算 2 2 4 误差分析与计算 2 2 5 夹具设计及操作的简要说明 小小 结结 参考文献参考文献 致致 谢谢 南通职业大学毕业设计说明书 HJ01001 气缸盖 第第 1 章章 气缸盖加工工艺气缸盖加工工艺 1 1 气缸盖的工艺分析气缸盖的工艺分析 气缸盖的是气缸的一个重要零件 因为其零件尺寸较小 结构形状也不是很 复杂 但侧面三杠孔和底面的精度要求较高 此外还有顶面的四孔要求加工 但是对精度要求不是很高 后托架上的底面和侧面三杠孔的粗糙度要求都是 所以都要求精加工 其三杠孔的中心线和底平面有平面度的公差要求6 1Ra 等 因为其尺寸精度 几何形状精度和相互位置精度 以及各表面的表面质量 均影响机器或部件的装配质量 进而影响其性能与工作寿命 因此它的加工是 非常关键和重要的 1 2 气缸盖的工艺要求及工艺分析气缸盖的工艺要求及工艺分析 图 1 1 气缸盖零件图 一个好的结构不但要应该达到设计要求 而且要有好的机械加工工艺性 也就是要有加工的可能性 要便于加工 要能够保证加工质量 同时使加工的 劳动量最小 而设计和工艺是密切相关的 又是相辅相成的 设计者要考虑加 工工艺问题 工艺师要考虑如何从工艺上保证设计的要求 南通职业大学毕业设计说明书 HJ01001 气缸盖 1 2 1 气缸盖的技术要求 其加工有三组加工 底面 侧面三孔 顶面的四个孔 以及左视图上的两 个孔 以底面为主要加工的表面 有底面的铣加工 其底面的粗糙度要求是 平面度公差要求是 0 06 6 1 Ra 另一组加工是侧面的三孔 其表面粗糙度要求 要求的精度6 1 Ra 等级分别是 8 IT7 IT7 IT 以顶面为加工面的四个孔 分别是以为一组的阶梯孔 这组孔的表面 粗糙度要求是 以及阶梯孔 其中是装配铰孔 其中孔的表面50Rz3 6 Ra 粗糙度要求是 是装配铰孔的表面粗糙度的要求是 50Rz3 6 Ra3 6 Ra 气缸盖毛坯的选择金属浇铸 因为生产率很高 所以可以免去每次造 型 单边余量一般在 结构细密 能承受较大的压力 占用生产的面积 mm3 1 较小 因为气缸盖的重量 而年产量是 5000 件 由 7 机械加工工艺手册 表 2 1 3 可知是中批量生产 1 3 加工工艺加工工艺分析分析 由以上分析可知 该箱体零件的主要加工表面是平面及孔系 一般来说 保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易 因此 对于气缸盖来说 加工过程中的主要问题是保证孔的尺寸精度及位置精度 处理好孔和平面之间 的相互关系 由上面的一些技术条件分析得知 气缸后托架的尺寸精度 形状机关度以 及位置机精度要求都很高 就给加工带来了困难 必须重视 1 4 确定各表面加工方案确定各表面加工方案 一个好的结构不但应该达到设计要求 而且要有好的机械加工工艺性 也 就是要有加工的可能性 要便于加工 要能保证加工的质量 同时是加工的劳 动量最小 设计和工艺是密切相关的 又是相辅相成的 对于我们设计气缸盖 的加工工艺来说 应选择能够满足孔系加工精度要求的加工方法及设备 除了 从加工精度和加工效率两方面考虑以外 也要适当考虑经济因素 在满足精度 要求及生产率的条件下 应选择价格较底的 1 4 1 在选择各表面及孔的加工方法时 要综合考虑以下因素 要考虑加工表面的精度和表面质量要求 根据各加工表面的技术要求 南通职业大学毕业设计说明书 HJ01001 气缸盖 选择加工方法及分几次加工 根据生产类型选择 在大批量生产中可专用的高效率的设备 在单件 小批量生产中则常用通用设备和一般的加工方法 如柴油机连杆小头孔的加工 在 小批量生产时 采用钻 扩 铰加工方法 而在大批量生产时采用拉削加工 要考虑被加工材料的性质 例如 淬火钢必须采用磨削或电加工 而 有色金属由于磨削时容易堵塞砂轮 一般都采用精细车削 高速精铣等 要考虑工厂或车间的实际情况 同时也应考虑不断改进现有加工方法 和设备 推广新技术 提高工艺水平 此外 还要考虑一些其它因素 如加工表面物理机械性能的特殊要求 工件形状和重量等 选择加工方法一般先按这个零件主要表面的技术要求选定最终加工方法 再选择前面各工序的加工方法 如加工某一轴的主要外圆面 要求公差为 IT6 表面粗糙度为 Ra0 63 m 并要求淬硬时 其最终工序选用精度 前面准 备工序可为粗车 半精车 淬火 粗磨 1 4 2 平面的加工 由参考文献 7 机械加工工艺手册 表 2 1 12 可以确定 底面的加工方案 为底平面 粗铣 精铣 粗糙度为 6 3 0 8 一般不淬硬的平面 97ITIT 精铣的粗糙度可以较小 1 4 3 孔的加工方案 由参考文献 7 机械加工工艺手册 表 2 1 11 确定 以为孔的表面粗 糙度为 1 6 则选侧孔的加工顺序为 粗镗 精镗 而顶面的四个孔采取的加工方法分别是 因为孔的表面粗糙度的要求都不高 是 所以我们采用一次钻孔的加50Rz 工方法 孔选择的加工方法是钻 因为孔和一组阶梯孔 所以可以在已经钻了 孔基础上再锪孔钻锪到 而也是一组阶梯的孔 不同的是孔是锥孔 起表面粗 糙度的要求是 6 1 Ra 1 5 确定定位基准确定定位基准 1 5 1 粗基准的选择 选择粗基准时 考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量 使不加 工表面与加工表面间的尺寸 位子符合图纸要求 南通职业大学毕业设计说明书 HJ01001 气缸盖 粗基准选择应当满足以下要求 粗基准的选择应以加工表面为粗基准 目的是为了保证加工面与不加 工面的相互位置关系精度 如果工件上表面上有好几个不需加工的表面 则应 选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准 以求壁厚均 匀 外形对称 少装夹等 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准 例如 床身导轨面是 其余量要求均匀的重要表面 因而在加工时选择导轨面作为粗基准 加工床身 的底面 再以底面作为精基准加工导轨面 这样就能保证均匀地去掉较少的余 量 使表层保留而细致的组织 以增加耐磨性 应选择加工余量最小的表面作为粗基准 这样可以保证该面有足够的 加工余量 应尽可能选择平整 光洁 面积足够大的表面作为粗基准 以保证定 位准确夹紧可靠 有浇口 冒口 飞边 毛刺的表面不宜选作粗基准 必要时 需经初加工 粗基准应避免重复使用 因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的 多次使用难以保证表面间的位置精度 要从保证孔与孔 孔与平面 平面与平面之间的位置 能保证气缸盖在整 个加工过程中基本上都能用统一的基准定位 从气缸盖零件图分析可知 选择 侧面三孔作为气缸盖加工粗基准 1 5 2 精基准选择的原则 基准重合原则 即尽可能选择设计基准作为定位基准 这样可以避免 定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差 基准统一原则 应尽可能选用统一的定位基准 基准的统一有利于保 证各表面间的位置精度 避免基准转换所带来的误差 并且各工序所采用的夹 具比较统一 从而可减少夹具设计和制造工作 例如 轴类零件常用顶针孔作 为定位基准 车削 磨削都以顶针孔定位 这样不但在一次装夹中能加工大多 书表面 而且保证了各外圆表面的同轴度及端面与轴心线的垂直度 互为基准的原则 选择精基准时 有时两个被加工面 可以互为基准 反复加工 例如 对淬火后的齿轮磨齿 是以齿面为基准磨内孔 再以孔为基 准磨齿面 这样能保证齿面余量均匀 自为基准原则 有些精加工或光整加工工序要求余量小而均匀 可以选择 加工表面本身为基准 例如 磨削导轨面时 是以导轨面找正定位的 此外 像拉孔在无心磨床上磨外圆等 都是自为基准的例子 南通职业大学毕业设计说明书 HJ01001 气缸盖 此外 还应选择工件上精度高 尺寸较大的表面为精基准 以保证定位稳 固可靠 并考虑工件装夹和加工方便 夹具设计简单等 要从保证孔与孔 孔与平面 平面与平面之间的位置 能保证气缸盖在整 个加工过程中基本上都能用统一的基准定位 从气缸盖零件图分析可知 它的 底平面与侧面三孔平行而且占有的面积较大 适于作精基准使用 但用一个平 面定位仅仅能限制工件的三个自由度 如果使用典型的一面两孔定位方法 则 可以满足整个加工过程中基本上都采用统一的基准定位的要求 至于两侧面 因为是非加工表面 所以也可以用与顶平面的四孔的加工基准 选择精基准的原则时 考虑的重点是有利于保证工件的加工精度并使装夹 准 1 6 工艺路线的拟订工艺路线的拟订 对于大批量生产的零件 一般总是首先加工出统一的基准 气缸盖的加工的第一个工 序也就是加工统一的基准 具体安排是先以孔定位粗 精加工顶平面 后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则 1 6 1 工序的合理组合 确定加工方法以后 就按生产类型 零件的结构特点 技术要求和设备等具体生产条 件确定工艺过程的工序数 确定工序数的基本原则 工序分散原则 工序内容简单 有利选择最合理的切削用量 便于采用通用设备 简单的工艺装备 生产准备工作量少 产品更换容易 对工人的技术要求水平不高 但需要设备和工人数量 多 生产面积大 工艺路线长 生产管理复杂 工序集中原则 工序数目少 工件装 夹次数少 缩短了工艺路线 相应减少了操作工人数和生产面 积 也简化了生产管理 在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置 精度 使用设备少 大量生产可采用高效率的专用 以提高生产率 但采用复杂的专用设 备和工艺装备 使成本增高 调整维修费事 生产准备工作量大 一般情况下 单件小批生产中 为简化生产管理 多将工序适当集中 但由于不采用 专用设备 工序集中程序受到限制 结构简单的专用和工夹具组织流水线生产 加工工序完成以后 将工件清洗干净 清洗是在的含 0 4 1 1 苏打及 c 9080 0 25 0 5 亚硝酸钠溶液中进行的 清洗后用压缩空气吹干净 保证零件内部杂质 铁屑 毛刺 砂粒等的残留量不大于 200mg 1 6 2 工序的集中与分散 南通职业大学毕业设计说明书 HJ01001 气缸盖 制订工艺路线时 应考虑工序的数目 采用工序集中或工序分散是其两个不同的原则 所谓工序集中 就是以较少的工序完成零件的加工 反之为工序分散 工序集中的特点 工序数目少 工件装 夹次数少 缩短了工艺路线 相应减少了操作工人数和生产面 积 也简化了生产管理 在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置 精度 使用设备少 大量生产可采用高效率的专用 以提高生产率 但采用复杂的专用设 备和工艺装备 使成本增高 调整维修费事 生产准备工作量大 工序分散的特点 工序内容简单 有利选择最合理的切削用量 便于采用通用设备 简单的工艺装备 生产准备工作量少 产品更换容易 对工人的技术要求水平不高 但需要设备和工人数量 多 生产面积大 工艺路线长 生产管理复杂 工序集中与工序分散各有特点 必须根据生产类型 加工要求和工厂的具体情况进行 综合分析决定采用那一种原则 一般情况下 单件小批生产中 为简化生产管理 多将工序适当集中 但由于不采用 专用设备 工序集中程序受到限制 结构简单的专用和工夹具组织流水线生产 由于近代计算机控制及加工中心的出现 使得工序集中的优点更为突出 即使在单件 小批生产中仍可将工序集中而不致花费过多的生产准备工作量 从而可取的良好的经济效 果 1 6 3 加工阶段的划分 零件的加工质量要求较高时 常把整个加工过程划分为几个阶段 粗加工阶段 粗加工的目的是切去绝大部分多雨的金属 为以后的精加工创造较好的条 件 并为半精加工 精加工提供定位基准 粗加工时能及早发现毛坯的缺陷 予以报废或修补 以免浪费工时 粗加工可采用功率大 刚性好 精度低的 选用大的切前用量 以提高生 产率 粗加工时 切削力大 切削热量多 所需夹紧力大 使得工件产生的内 应力和变形大 所以加工精度低 粗糙度值大 一般粗加工的公差等级为 IT11 IT12 粗糙度为 Ra80 100 m 半精加工阶段 半精加工阶段是完成一些次要面的加工并为主要表面的精加工做好准备 保证合适的加工余量 半精加工的公差等级为 IT9 IT10 表面粗糙度为 Ra10 1 25 m 精加工阶段 精加工阶段切除剩余的少量加工余量 主要目的是保证零件的形状位置几精 南通职业大学毕业设计说明书 HJ01001 气缸盖 度 尺寸精度及表面粗糙度 使各主要表面达到图纸要求 另外精加工工序安排在 最后 可防止或减少工件精加工表面损伤 精加工应采用高精度的小的切前用量 工序变形小 有利于提高加工精 度 精加工的加工精度一般为 IT6 IT7 表面粗糙度为Ra10 1 25 m 光整加工阶段 对某些要求特别高的需进行光整加工 主要用于改善表面质量 对尺度精 度改善很少 一般不能纠正各表面相互位置误差 其精度等级一般为 IT5 IT6 表面粗糙度为 Ra1 25 0 32 m 此外 加工阶段划分后 还便于合理的安排热处理工序 由于热处理性质 的不同 有的需安排于粗加工之前 有的需插入粗精加工之间 但须指出加工阶段的划分并不是绝对的 在实际生活中 对于刚性好 精 度要求不高或批量小的工件 以及运输装夹费事的重型零件往往不严格划分阶 段 在满足加工质量要求的前提下 通常只分为粗 精加工两个阶段 甚至不 把粗精加工分开 必须明确划分阶段是指整个加工过程而言的 不能以某一表 面的加工或某一工序的性质区分 例如工序的定位精基准面 在粗加工阶段就 要加工的很准确 而在精加工阶段可以安排钻小空之类的粗加工 1 6 4 加工工艺路线方案 在保证零件尺寸公差 形位公差及表面粗糙度等技术条件下 成批量生产 可以考虑采用专用 以便提高生产率 但同时考虑到经济效果 降低生产成本 拟订两个加工工艺路线方案 见下表 工序号 工序内容 01 铸造毛坯254x242x118 5 02 退火处理 03 粗铣气缸顶面 04 精铣气缸顶面 05 粗铣气底顶面 06 精铣气底顶面 07 粗镗中心孔 08 精镗中心孔 09 钻孔 4 50 10 扩孔 4 50 南通职业大学毕业设计说明书 HJ01001 气缸盖 1 7 气缸盖的工序尺寸及毛坯尺寸气缸盖的工序尺寸及毛坯尺寸 气缸盖的铸造采用的是铸铁制造 其材料是 HT250 硬度 HB 为 150 200 生产类型为中批量生产 采用铸造毛坯 1 7 1 毛坯的结构工艺要求 气缸盖后托架为铸造件 对毛坯的结构工艺有一定要求 铸件的壁厚应和合适 均匀 不得有突然变化 铸造圆角要适当 不得有尖角 铸件结构要尽量简化 并要有和合理的起模斜度 以减少分型面 芯 子 并便于起模 加强肋的厚度和分布要合理 以免冷却时铸件变形或产生裂纹 铸件的选材要合理 应有较好的可铸性 毛坯形状 尺寸确定的要求 设计毛坯形状 尺寸还应考虑到 各加工面的几何形状应尽量简单 工艺基准以设计基准相一致 便于装夹 加工和检查 结构要素统一 尽量使用普通设备和标准刀具进行加工 11 铰孔 4 50 12 钻螺纹孔 13 钻侧螺纹孔 14 钳工攻丝 去毛刺 15 检查入库 南通职业大学毕业设计说明书 HJ01001 气缸盖 在确定毛坯时 要考虑经济性 虽然毛坯的形状尺寸与零件接近 可以减 少加工余量 提高材料的利用率 降低加工成本 但这样可能导致毛坯制造困 难 需要采用昂贵的毛坯制造设备 增加毛坯的制造成本 因此 毛坯的种类 形状及尺寸的确定一定要考虑零件成本的问题但要保证零件的使用性能 在毛 坯的种类 形状及尺寸确定后 必要时可据此绘出毛坯图 1 7 2 气缸盖的偏差计算 底平面的偏差及加工余量计算 底平面加工余量的计算 计算底平面与孔的中心线的尺寸 根据工序要求 顶面加工分粗 精铣加工 各工步余量如下 粗铣 由参考文献 5 机械加工工艺手册第 1 卷 表 3 2 23 其余量值规 定为 现取 表 3 2 27 粗铣平面时厚度偏差取 mm4 3 7 2mm0 3mm28 0 精铣 由参考文献 7 机械加工工艺手册 表 2 3 59 其余量值规定为 mm5 1 铸造毛坯的基本尺寸 又根据参考文献 7 机械加工工艺手册 表 2 3 11 铸件尺寸公差等级选用 CT7 再查表 2 3 9 可得铸件尺寸公差为 mm1 1 精铣后尺寸与零件图尺寸相同 1 8 确定切削用量及基本工时确定切削用量及基本工时 工序一 铸造 1 加工条件 工件材料 HT250 b 0 16GPa HB 200 241 加工要求 铸造 工序二 热处理 工件材料 HT250 b 0 16GPa HB 200 241 加工要求 正火处理 释放应力 增加材料延展性和韧性 工序三 粗 精铣气缸顶面 1 加工条件 工件材料 HT250 b 0 16GPa HB 200 241 加工要求 粗 精铣气缸顶面 机床 X52k 南通职业大学毕业设计说明书 HJ01001 气缸盖 刀具 硬质合金端铣刀 根据 切削用量简明手册 后简称 切削手册 选择刀具前角 o 18 后角 o 10 主偏角 Kr 60 副偏角 Kr 8 2 切削用量 工步 1 1 切削深度 因为切削量较小 查表得故可以选择 ap 1 1mm 一次走刀即可完成所需长 度 2 进给量 机床功率为 10kw 查 切削手册 f 0 08 0 8mm z 选较小量 f 0 8mm 3 查后刀面最大磨损及寿命 查 机械切削用量手册 表 8 寿命 T 180min 计算切削速度和主轴转速计算切削速度按 切削手册 表 14 查得 Vf 80m min n 250r min 工步 2 1 切削深度 因为切削量较小 查表故可以选择 ap 0 2mm 一次走刀即可完成所需长度 2 进给量 机床功率为 10kw 查 切削手册 f 0 08 0 8mm z 选较小量 f 0 3mm 3 查后刀面最大磨损及寿命 查 机械切削用量手册 表 8 寿命 T 180min 计算切削速度和主轴转速计算切削速度按 切削手册 表 14 查得 Vf 150m min n 450r min 工序四 粗 精铣气底顶面 1 加工条件 工件材料 HT250 b 0 16GPa HB 200 241 加工要求 粗 精铣气底顶面 机床 X52k 刀具 硬质合金端铣刀 根据 切削用量简明手册 后简称 切削手册 选择刀具前角 o 18 后角 o 10 主偏角 Kr 60 副偏角 Kr 8 2 切削用量 南通职业大学毕业设计说明书 HJ01001 气缸盖 工步 1 1 切削深度 因为切削量较小 故可以选择 ap 1 1mm 一次走刀即可完成所需长度 2 进给量 机床功率为 10kw 查 切削手册 f 0 08 0 8mm z 选较小量 f 0 8mm 3 查后刀面最大磨损及寿命 查 机械切削用量手册 表 8 寿命 T 180min 计算切削速度和主轴转速计算切削速度按 切削手册 表 14 查得 Vf 80m min n 250r min 工步 2 1 切削深度 因为切削量较小 故可以选择 ap 0 2mm 一次走刀即可完成所需长度 2 进给量 机床功率为 10kw 查 切削手册 f 0 08 0 8mm z 选较小量 f 0 3mm 3 查后刀面最大磨损及寿命 查 机械切削用量手册 表 8 寿命 T 180min 计算切削速度和主轴转速计算切削速度按 切削手册 表 14 查得 Vf 150m min n 450r min 工序五 粗 精镗中心孔 1 加工条件 工件材料 HT250 b 0 16GPa HB 200 241 加工要求 粗 精镗中心孔 机床 T68 刀具 镗刀 2 切削用量 工步 1 1 切削深度 因为切削量较小 故可以选择 ap 1mm 一次走刀即可完成所需长度 2 进给量 机床功率为 10kw 查 切削手册 f 0 08 0 8mm z 选较小量 f 0 75mm 3 查后刀面最大磨损及寿命 南通职业大学毕业设计说明书 HJ01001 气缸盖 查 机械切削用量手册 表 8 寿命 T 180min 计算切削速度和主轴转速计算切削速度按 切削手册 表 14 查得 Vf 100m min n 350r min 工步 2 1 切削深度 因为切削量较小 故可以选择 ap 0 1mm 一次走刀即可完成所需长度 2 进给量 机床功率为 10kw 查 切削手册 f 0 08 0 8mm z 选较小量 f 0 2mm 3 查后刀面最大磨损及寿命 查 机械切削用量手册 表 8 寿命 T 180min 计算切削速度和主轴转速计算切削速度按 切削手册 表 14 查得 Vf 180m min n 550r min 工序六 钻 扩 铰孔 4 50 1 加工条件 工件材料 HT250 b 0 16GPa HB 200 241 加工要求 钻 扩 铰孔 4 50 机床 Z565 刀具 麻花钻 扩孔刀 铰刀 2 切削用量 工步 1 1 切削深度 因为切削量较小 故可以选择 ap 1 2mm 一次走刀即可完成所需长度 2 进给量 机床功率为 10kw 查 切削手册 f 0 08 0 8mm z 选较小量 f 0 78mm 3 查后刀面最大磨损及寿命 查 机械切削用量手册 表 8 寿命 T 180min 计算切削速度和主轴转速计算切削速度按 切削手册 表 14 查得 Vf 1 1m min n 12r min 工步 2 1 切削深度 因为切削量较小 故可以选择 ap 0 4mm 一次走刀即可完成所需长度 南通职业大学毕业设计说明书 HJ01001 气缸盖 2 进给量 机床功率为 10kw 查 切削手册 f 0 08 0 8mm z 选较小量 f 0 5mm 3 查后刀面最大磨损及寿命 查 机械切削用量手册 表 8 寿命 T 180min 计算切削速度和主轴转速计算切削速度按 切削手册 表 14 查得 Vf 1 3m min n 14r min 工步 3 1 切削深度 因为切削量较小 故可以选择 ap 0 2mm 一次走刀即可完成所需长度 2 进给量 机床功率为 10kw 查 切削手册 f 0 08 0 8mm z 选较小量 f 0 1mm 3 查后刀面最大磨损及寿命 查 机械切削用量手册 表 8 寿命 T 180min 计算切削速度和主轴转速计算切削速度按 切削手册 表 14 查得 Vf 1 5m min n 18r min 工序七 钻螺纹孔 1 加工条件 工件材料 HT250 b 0 16GPa HB 200 241 加工要求 钻螺纹孔 机床 Z565 刀具 麻花钻 2 切削用量 1 切削深度 因为切削量较小 故可以选择 ap 1 2mm 一次走刀即可完成所需长度 2 进给量 机床功率为 10kw 查 切削手册 f 0 08 0 8mm z 选较小量 f 0 78mm 3 查后刀面最大磨损及寿命 查 机械切削用量手册 表 8 寿命 T 180min 计算切削速度和主轴转速计算切削速度按 切削手册 表 14 查得 Vf 1 1m min n 12r min 工序八 钻侧螺纹孔 南通职业大学毕业设计说明书 HJ01001 气缸盖 1 加工条件 工件材料 HT250 b 0 16GPa HB 200 241 加工要求 钻侧螺纹孔 机床 Z525 刀具 麻花钻 2 切削用量 1 切削深度 因为切削量较小 故可以选择 ap 1 2mm 一次走刀即可完成所需长度 2 进给量 机床功率为 10kw 查 切削手册 f 0 08 0 8mm z 选较小量 f 0 78mm 3 查后刀面最大磨损及寿命 查 机械切削用量手册 表 8 寿命 T 180min 计算切削速度和主轴转速计算切削速度按 切削手册 表 14 查得 Vf 1 1m min n 12r min 第第 2 章章 专用夹具设计专用夹具设计 为了提高劳动生产率 保证加工质量 降低劳动强度 在加工气缸盖零件时 需要设计专用夹具 2 1 镗孔夹具设计镗孔夹具设计 2 1 1 研究原始质料 利用本夹具主要用来镗加工孔 加工时除了要满足粗糙度要求外 还应满 足孔轴线对底平面的平行度公差要求 为了保证技术要求 最关键是找到定位 基准 同时 应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度 2 1 2 定位基准的选择 由零件图可知 孔的轴线与底平面有平行度公差要求 在对孔进行加工前 底平面进行了粗铣加工 因此 选底平面为定位精基准 设计基准 来满足平 行度公差要求 孔的轴线间有位置公差 选择左侧面为定位基准来设计镗模 从而满足孔 轴线间的位置公差要求 工件定位用底平面和两个侧面来限制六个自由度 2 1 3 切削力及夹紧力的计算 镗刀材料 硬质合金镗刀 5YT 南通职业大学毕业设计说明书 HJ01001 气缸盖 刀具的几何参数 60 粗 K 90 精 K 10 0 s 80 由参考文献 16 夹具设计手册 查表可得 321 圆周切削分力公式 式 PpC KfaF 75 0 902 2 13 式中 mmap8 1 rmmf 4 0 式 rpspoppkmpp KKKKKK 2 14 查表得 取 421 n mp HB K 150 175 HB4 0 n 由表可得参数 621 94 0 pk K 0 1 op K 0 1 sp K 0 1 rp K 即 15 766NFC 同理 径向切削分力公式 式 PpP KfaF 75 0 9 0 530 2 15 式中参数 77 0 pk K 0 1 op K 0 1 sp K 0 1 rp K 即 71 347NFP 轴向切削分力公式 式 Ppf KfaF 4 0 451 2 16 式中参数 11 1 pk K 0 1 op K 0 1 sp K 0 1 rp K 即 59 624NFf 根据工件受力切削力 夹紧力的作用情况 找出在加工过程中对夹紧最不 利的瞬间状态 按静力平衡原理计算出理论夹紧力 最后为保证夹紧可靠 再 乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值 即 安全系数 K 可按下式计算 由式 2 5 有 6543210 KKKKKKKK 式中 为各种因素的安全系数 见 夹具设计手册 表可 60 KK121 得 25 2 0 10 13 12 10 12 12 1 C K 7 20 10 13 12 12 12 12 1 P K 81 2 0 10 13 12 125 1 2 12 1 f K 所以 由式 2 6 有 54 1743NFKW CCK 由式 2 7 有 31 937NFKW PPK 由式 2 8 有 85 1753NFKW ffK 螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算 由式 2 9 有 21 0 tgtg QL W z 式中参数由参考文献 16 夹具设计手册 可查得 FKWK 南通职业大学毕业设计说明书 HJ01001 气缸盖 33 9 675 5 z r 90 1 059 2 631 其中 140 mmL 80 NQ 螺旋夹紧力 5830 0 NW 该夹具采用螺旋夹紧机构 用螺栓通过弧形压块压紧工件 受力简图如下 116 229 由表得 原动力计算公式2621 0 0 1 L l WW K 即 式 2 15 04 11279 116 98 0 229583000 N l LW WK 由上述计算易得 KK WW 由计算可知所需实际夹紧力不是很大 为了使其夹具结构简单 操作方便 决定选用手动螺旋夹紧机构 2 1 4 误差分析与计算 该夹具以两个平面定位 要求保证孔轴线与左侧面间的尺寸公差以及孔轴 线与底平面的平行度公差 为了满足工序的加工要求 必须使工序中误差总和 等于或小于该工序所规定的工序公差 孔轴线与左侧面为线性尺寸一般公差 根据国家标准的规定 由参考文40 献 15 互换性与技术测量 表可知 251 取 中等级 即 尺寸偏差为m3 037 由 16 夹具设计手册 可得 1定位误差 两个垂直平面定位 当时 侧面定位支承 90 南通职业大学毕业设计说明书 HJ01001 气缸盖 钉离底平面距离为 侧面高度为 且满足 则 hH 2 H h mmtghH gWD 0068 0 2 2夹紧误差 由式 2 11 有 cos minmax yy jj 其中接触变形位移值 式 2 16 mm S N cHBKRk m n Z HBaZRaZy 014 0 81 9 1 mm yjj 0128 0cos 磨损造成的加工误差 通常不超过 Mj mm005 0 夹具相对刀具位置误差 取 AD mm01 0 误差总和 mmmm wj 35 0 0586 0 从以上的分析可见 所设计的夹具能满足零件的加工精度要求 2 2 钻斜孔夹具设计钻斜孔夹具设计 2 2 1 研究原始质料 利用本夹具主要用来钻斜孔 加工时除了要满足粗糙度要求外 还应满足 孔轴线对底平面的平行度公差要求 为了保证技术要求 最关键是找到定位基 准 同时 应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度 2 2 2 定位基准的选择 由零件图可知 顶面孔的轴线与左侧面和后侧面的尺寸要求要求 在对孔 进行加工前 底平面进行了铣加工 选后以精铣底顶面为定位精基准 设计基 准 来满足气缸盖顶面孔加工的尺寸要求 由零件图可以知道 图中对孔的的加工没有位置公差要求 所以我们选择 面为定位基准来设计钻模 从而满足孔轴线和面的尺寸要求 工件定位用面和 两个面来限制 5 个自由度 2 2 3 切削力及夹紧力的计算 由资料 夹具设计手册 查表可得 721 切削力公式 式 Pf KfDF 75 0 2 1 412 2 17 式中 mmD10 rmmf 3 0 查表得 821 95 0 190 6 0 HB Kp 即 69 1980NFf 实际所需夹紧力 由参考文献 16 夹具设计手册 表得 1121 KFW fK 安全系数 K 可按下式计算 由式 2 5 有 6543210 KKKKKKKK 南通职业大学毕业设计说明书 HJ01001 气缸盖 式中 为各种因素的安全系数 见参考文献 16 夹具设计手 60 KK 册 表 可得 121 25 2 0 10 13 12 10 12 12 1 K 所以 55 445625 269 1980NFKW fK 由计算可知所需实际夹紧力不是很大 为了使其夹具结构简单 操作方便 决定选用手动螺旋夹紧机构 取 25 2 K16 0 1 2 0 2 螺旋夹紧时产生的夹紧力 由式 2 9 有 5830 21 0 N tgtg QL W z 式中参数由 16 夹具设计手册 可查得 33 9 675 5 z r 90 1 059 2 631 其中 140 mmL 80 NQ 由 16 夹具设计手册 表得 原动力计算公式 2621 由上述计算易得 K WW 0 因此采用该夹紧机构工作是可靠的 2 2 4 误差分析与计算 该夹具以底面 侧面和顶面为定位基准 要求保证孔轴线与左侧面间的尺 寸公差 为了满足工序的加工要求 必须使工序中误差总和等于或小于该工序 所规定的工序公差 孔与左侧面为线性尺寸一般公差 根据国家标准的规定 由参考文献 15 互换性与技术测量 表可知 251 取 中等级 即 尺寸偏差为 m2 015 3 0107 由 16 夹具设计手册 可得 定位误差 定位尺寸公差 在加工尺寸方向上的投影 这里mm2 0 的方向与加工方向一致 即 故mm WD 2 0 夹紧安装误差 对工序尺寸的影响均小 即 0 jj 磨损造成的加工误差 通常不超过 Mj mm005 0 夹具相对刀具位置误差 钻套孔之间的距离公差 按工件相应尺寸公 差的五分之一取 即mm AD 06 0 误差总和 mmmm wj 5 0265 0 从以上的分析可见 所设计的夹具能满足零件的加工精度要求 2 2 5 夹具设计及操作的简要说明 南通职业大学毕业设计说明书 HJ01001 气缸盖 本夹具用于在钻床上加工孔 工件以底平面 侧面和顶端为定位基准 在 支承钉和支承板上实现完全定位 采用手动螺旋压板机构夹紧工件 该夹紧机 构操作简单 夹紧可靠 南通职业大学毕业设计说明书 HJ01001 气缸盖 结结 论论 本夹具设计课程实践环节即将结束 课题是根据零件的加工内容所设计的 钻床专用夹具 从零件的结构特点及加工内容初步拟定定位方案 夹紧方案 绘制草图 修改方案 最终确定方案 这期间巩固复习了以前学习过的内容并 进行了综合运用 提高了我们综合运用所学知识以及理论结合实际的能力 通过此次的学习不仅使我对课本内容有了更深入的认识 培养了我分析问 题的能力 对灵活运用工具手册解决问题的能力有了明显地提高 我基本掌握 了专用夹具设计的方法和步骤 由于自己的能力所限 设计中还有许多不足之处 以后还要继续不断的学 习改进 南通职业大学毕业设计说明书 HJ01001 气缸盖 参考文献参考文献 1 王光斗 机床夹具设计手册 M 科学技术出版社 1988 2 戴陆武 机床夹具设计 M 国防 工业出版社 1994 3 韩洪涛 机械制造技术 M 上海 化学出版社 2002 4 李清旭 机械加工工艺 M 北京 机械工业出版社 2001 5 王昆 机械设计手册 M 化学工业出版社 2004 6 詹启贤 自动机械设计 M 机械工业出版社 1996 7 周开勤 机械零件手册 M 高等教育出版社 1998 8 杨君兴 国家标准机械制图应用 M 中国标准出版社 1994 9 孙恒 机械原理 M 西北工业大学及机械零件教研室 2006 10 陈于萍 互换性于测量技术 M 机械工业出版社 2005 11 何明新 机械制图 第五版 M 高等教育出版社 2004 12 孟原先 现代机构手册 M 机械工业出版社 1994 13 詹启军 机器和结构综合分析 M 中国轻工业出版社 1994 14 邹慧贤 机械运动方案设计手册 M 上海交通大学出版社 1994 15 王成涛 现代机械设计 M 上海科学技术文献出版社 1999 16 谢黎明 机械工程与技术创新 M 化学工业出版社 2005 17 吕忠文 机械创新设计 M 机械工业出版社 2004 南通职业大学毕业设计说明书 HJ01001 气缸盖 致致 谢谢 本论文是在老师的亲切关怀和悉心指导下完成的 她严肃的科学态度 严谨的 治学精神 精益求精的工作作风 深深地感染和激励着我 从课题的选择到项目的 最终完成 老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持 在此谨向老师致以诚挚的 感谢和崇高的敬意 搞毕业设计也是一个新学习和检验学习知识的过程 充分将学 习的知识应用于实际的设计中 温故而知新 有助于我们更好的掌握所学的内容 在此次论文写作中 我去图书馆查资料 在网上搜集资料 经过两个月的精心 准备 在周老师的指导下我终于把论文底稿给定了下来 在此要感谢所有曾在论文 写作期间对我提供一臂之力的同学和朋友 最后再次感谢我的指导老师 她严谨细 致 一丝不苟的作风一直是我工作 学习中的榜样 她循循善诱的教导和不拘一格 的思路给予我无尽的启迪 在这里请接受我诚挚的谢意 在设计中我深刻的体会到 无论做什么 都要做一个自始自终的人 尽力把每一个章节都做好 一切按照要求 做 充分发挥自己的想象空间和创造能力 虽然自己将要告别学生生活 但自己在以后工作中还要需要更加的努力学习 我坚信四年的大学搞毕业论文设计工作的过程中 我增长了知识的同时也深刻的发 现自己知识的欠缺 自己在学校的书本上学的知识 还远远不能满足以后的需生活 将成为我人生中的一笔宝贵的财富 最后 感谢学院的各位老师四年来对我们的教 育 感谢学院能给我们提供这次非常好的学习实践机会 袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈 肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆