气缸盖零件工艺规程及工艺装备设计毕业设计论文.doc

毕毕 业业 设设 计计 论 论 文文 题目题目 气缸盖零件工艺规程及工艺装备设计气缸盖零件工艺规程及工艺装备设计 2 毕业论文 设计 原创性声明毕业论文 设计 原创性声明 本人所呈交的毕业论文 设计 是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果 本人所呈交的毕业论文 设计 是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果 据我所知 除文中已经注明引用的内容外 本论文 设计 不包含其他个人已经发表或撰写过的据我所知 除文中已经注明引用的内容外 本论文 设计 不包含其他个人已经发表或撰写过的 研究成果 对本论文 设计 的研究做出重要贡献的个人和集体 均已在文中作了明确说明并表研究成果 对本论文 设计 的研究做出重要贡献的个人和集体 均已在文中作了明确说明并表 示谢意 示谢意 作者签名 作者签名 日期 日期 毕业论文 设计 授权使用说明毕业论文 设计 授权使用说明 本论文 设计 作者完全了解本论文 设计 作者完全了解 学院有关保留 使用毕业论文 设计 学院有关保留 使用毕业论文 设计 的规定 学校有权保留论文 设计 并向相关部门送交论文 设计 的电子的规定 学校有权保留论文 设计 并向相关部门送交论文 设计 的电子 版和纸质版 有权将论文 设计 用于非赢利目的的少量复制并允许论文版和纸质版 有权将论文 设计 用于非赢利目的的少量复制并允许论文 设计 进入学校图书馆被查阅 学校可以公布论文 设计 的全部或部分 设计 进入学校图书馆被查阅 学校可以公布论文 设计 的全部或部分 内容 保密的论文 设计 在解密后适用本规定 内容 保密的论文 设计 在解密后适用本规定 作者签名 作者签名 指导教师签名 指导教师签名 日期 日期 日期 日期 3 注 意 事 项 1 设计 论文 的内容包括 1 封面 按教务处制定的标准封面格式制作 2 原创性声明 3 中文摘要 300 字左右 关键词 4 外文摘要 关键词 5 目次页 附件不统一编入 6 论文主体部分 引言 或绪论 正文 结论 7 参考文献 8 致谢 9 附录 对论文支持必要时 2 论文字数要求 理工类设计 论文 正文字数不少于 1 万字 不包括图纸 程序清单等 文科类论 文正文字数不少于 1 2 万字 3 附件包括 任务书 开题报告 外文译文 译文原文 复印件 4 文字 图表要求 1 文字通顺 语言流畅 书写字迹工整 打印字体及大小符合要求 无错别字 不准请他人代写 2 工程设计类题目的图纸 要求部分用尺规绘制 部分用计算机绘制 所有图纸应符合国家技术 标准规范 图表整洁 布局合理 文字注释必须使用工程字书写 不准用徒手画 3 毕业论文须用 A4 单面打印 论文 50 页以上的双面打印 4 图表应绘制于无格子的页面上 5 软件工程类课题应有程序清单 并提供电子文档 5 装订顺序 1 设计 论文 2 附件 按照任务书 开题报告 外文译文 译文原文 复印件 次序装订 3 其它 4 摘摘 要要 机床总体设计 三图一卡 被加工零件工序图 它是组合机床的设计的主要依 据 它是制造使用 检修和调整机床的重要技术条件 绘制加工示意图 它是刀具夹 具 多轴箱 液压电气装置设计及通用部件选择主要原始资料 它是调整机床 刀具及 试车依据 绘制联系和运动关系及检验机床各部件相对于位置及联系是否满足加工要 求 通用部件的选择是否合适 并为进一步开展主轴箱 夹具等专用部件 零件的设计 提供依据 相对生产率计算卡 它用来反映机床的加工过程 完成这一动作所需要的 时间 切削用量 机床生产率及机床负荷率 组合机床主轴箱设计 按专用要求进行设计 由通用零件组成 其主要作用是根据 被加工零件的要求 安排各主轴位置并将动力和运动由电机或动力部件传给各主轴 使 之得到要求的转速 机床主轴箱选用 400 400 用中间传动轴带动主轴传动 夹具设计在前述定位基准面选择的前提下 用宽头移动式压板夹紧机构 夹紧力经 过验算可以保证 以上设计内容是本设计要求独立完成的部分 设计顺序按设计任务速度 计划表工 作量完成 0 号图 5 张 设计说明书一份 关键词关键词 工序规程 工艺装备 专用夹具 组合机床 Abstract 5 Geometric Machine Design 3 Figure 1 Card process map parts to be machined It is the combination of the main basis for design of machine tools which is to create the use maintenance and adjustment of the machine processing of the important technical condition schematic drawing which is the Tool fixture multi axle hydraulic design of electrical installations and general components choice is primarily raw data it is to adjust machine tools cutting tools and test basis drawing contact and the relationship between exercise and test the components relative to the machine location and linked to whether they meet the processing requirements common components of the right to choose whether and to further spindle boxes fixtures and other special parts spare parts procide the basis for the design relatice producticity calculations card which is used to reflect the processing of machine tools to complete the time required for performing this exercise cutting parameters machine producticity and machine loading rate Combination machine tool spindle box design the design according to specific requirements from general purpose components whose main role is to be processde parts according to requirements schedules and location of the spindle power and movement from the motor or drive components pass the spindle so as to be requirements of speed machine tool spindle box choose 400 400 with the middle drice shaft dricen spindle drive Fixture design choices in the aforementioned positioning datum premise with the swing lever platen clamping structure clamping force experienced operator can guaranee that The content of the above design is the design requirements of an independent part of the completion of the design speed by the order of design tasks plans to complete the workload in Table 0 Figure 5 the design specifications of one Key words process procedures technology and equipment special fixtures combination machine 6 目目 录录 摘 要 2 ABSTRACR 3 1 绪论 7 2 工艺规程设计 9 2 1 零件的分析 9 2 1 1 零件的作用 9 2 1 2 技术要求 9 2 1 3 零件的结构和工艺分析 9 2 1 4 工艺规程设计 11 2 2 确定切削用量及时间定额 14 2 2 1 选择切削用量 14 2 2 2 选择刀具结构 26 3 夹具设计 27 3 1 夹具设计的基本要求和步骤 27 3 1 1 夹具设计的基本要求 27 3 1 2 夹具设计的步骤 28 3 2 夹具体的设计 28 3 2 1 夹具体 28 3 2 2 夹具的设计 29 3 3 定位方案的确定 29 7 3 3 1 定位方案的论证 29 3 3 2 主要元件分析 29 3 3 3 夹紧装置的确定 30 3 3 4 夹紧力的确定 32 3 3 5 夹紧装置的其它结构设计 33 4 组合机床总体设计 35 4 1 组合机床的设计步骤 35 4 1 1 调查研究 35 4 1 2 总体方案设计 35 4 1 3 技术设计 36 4 1 4 工作设计 36 4 2 工艺方案的拟定 36 4 2 1 确定组合机床工艺方案的基本原则及注意问题 36 4 2 2 组合机床工艺方案的拟订 37 4 2 3 确定组合机床配置型式及结构方案应该考虑的问题 8 38 4 3 组合机床总体设计 三图一卡 39 4 3 1 被加工零件工序图 39 4 3 2 加工示意图 39 4 3 3 机床联系尺寸总图 42 4 3 4 机床生产率计算卡 46 5 组合机床多轴箱设计 48 5 1 大型通用多轴箱的组成及表达方法 48 5 1 1 多轴箱的组成 48 5 1 2 多轴箱总图绘制方法及特点 48 5 2 绘制多轴箱设计原始依据图 48 5 3 主轴 齿轮的确定及动力计算 49 5 3 1 主轴形式和直径 齿轮模数的确定 49 5 3 2 多轴箱所需动力计算 50 5 4 多轴箱的传动设计 50 5 4 1 对多轴箱传动系统的一般要求 50 9 5 4 2 拟定多轴箱传动系统的基本方法 51 5 5 多轴箱坐标计算 绘制坐标检查图 55 5 5 1 选择加工基准坐标系 XOY 计算主轴驱动轴坐标 55 5 5 2 计算传动轴坐标 56 5 5 3 绘制坐标检测图 56 5 6 绘制多轴箱总图及零件图 57 5 6 1 多轴箱总图设计 57 5 6 2 多轴箱零件图设计 58 结 论 59 致 谢 60 参考文献 61 10 1 1 绪绪 论论 本次设计的课题是气缸盖零件双面粗镗组合机床设计 它能较好的保证孔的加工机 及位置精度 改变了以往繁琐的加工工艺过程 大大的节约了加工时间 提高了劳动生 产率 从而使产品的合格率上升 增加产量 适应市场竞争的需要 提高经济效益 本设计主要针对原有的机体左 右两个面上 12 个孔多工序加工 生产率低 位置精 度误差大的问题而设计的 从而保证孔的位置精度 提高生产效率 降低工人劳动强度 夹具部分的设计 首先 在完成对组合机床的总体设计并绘制出 三图一卡 的基础上 绘制夹具设计的装配图 夹具设计是组合机床设计中重要部分 夹具设计的合理与否 直接影响到被加工零件的加工精度等参数 首先确定工件的定位方式 然后进行误差分 析 确定夹紧方式及夹紧力的计算 并且对夹具主要零件进行结构设计 整个设计过程是艰辛的 在设计过程中必须考虑各个方面的问题 由于所学的知识 11 只是一些最为基本的机械知识 因此 在设计过程中还要查阅大量的相关资料 以补充 自己的不足之处 首先 要有丰富的实践经验 整个设计仅靠一些参考资料是远远不够的 这样设计 出来的组合机床只是结构完美 外形美观 但实用性差 因此 在设计工作开始前 指 导老师特地带我们到兰州手扶拖拉机厂 兰州机床厂进行了实地参观考察 与企业工程 技术人员共同讨论 积累了一些宝贵的实践经验 其次 针对现实遇到的实际情况 做到举一反三 整个设计过程不仅涉及到以前所 学的知识 还涉及到一些新的概念 这就要求我们一边温习以前的知识 一边还要学习 新的知识 可以说 整个设计过程是我们不断复习和学习的过程 第三 通过自身的努力 理论联系实际 从合理性 经济性 工艺性 实用性及对 被加工零件的具体要求对现有机床进行研究和分析 找出可以进行改进的地方 通过反 复推敲对比 拟定较为合理的双面镗孔组合机床的总体方案 在设计过程中 由于组合机床大部分是由标准零件构成的 另外一些非标准件尽量 适应工厂的生产条件 使加工和维修方便 大大减少了设计工作量 组合机床是根据工件加工需要 以大量通用部件为基础 配以少量专用部件组成的 一种高效的专用机床 组合机床一般采用多轴 多刀 多工序 多面或多工位同时加工 的方法 生产效率比通用机床高几倍至几十倍 由于通用部件已标准化和系列化 可根 据需要灵活配置 能缩短设计和制造周期 因此 组合机床兼有低成本和高效率的优点 在大批 大量生产中得到广泛应用 并可用来组成自动生产线 组合机床一般用于加工箱体类或特殊形式的零件 加工时 工件一般不旋转 由刀 具的旋转运动和刀具与工件的相对进给运动来实现钻孔 扩孔 铰孔 镗孔 铣削端面 切削平面 切削内外螺纹以及加工圆和端面等 二十世纪 70 年代以来 随着可转位刀具 密齿铣刀 镗孔尺寸自动检测和刀具自动补偿技术发展 组合机床的加工精度也有所提 高 专用机床是随着汽车工业的兴起而发展起来的 在专用机床中某些部件因重复使用 逐 步发展成为通用部件 因而产生了组合机床 最早的组合是 1908 年在美国制成的 用于 加工汽车零件 组合机床的设计 目前基本上有两种方式 其一 是根据具体加工对象的特征进行专门 设计 这是当前最普遍的做法 其二 随着组合机床在我国机械行业的广泛使用 广大 工人和技术人员总结出生产和使用组合机 12 床的经验 发现组合机床不仅在其组成部件方面有共性 可设计成通用部件 而且一些 行业在完成一定工艺范围内的组合机床是极其相似的 有可能设计为通用机床 这种机 床为 专用组合机床 这种组合机床不需要每次按具体加工对象进行专门设计和生产 而是设计成通用品种 组织成批生产 然后按被加工零件的具体需要 配以简单的夹具 及刀具 即可组成加工一定对象的高效率设备 为了使组合机床能在中小批量生产中得到应用 往往需要应用成组技术 把结构和工艺 相似的零件集中在一台组合机床上加工 以提高机床的利用率 组合机床未来的发展将更多的采用调速电动机和滚珠丝杠等传动 以简化结构 缩短生 产节拍 采用数字控制系统和主轴箱 夹具自动更换系统 以提高工艺可调性 以及纳 入柔性制造系统等 2 工艺规程设计工艺规程设计 2 1 零件的分析零件的分析 2 1 12 1 1 零件的作用零件的作用 气缸盖是柴油发动机中的关键部件之一 它是燃烧室的组成部分也是进气 排气 的通道 连接着许多配气供油装置 缸盖必须保证这些装置保持正确的相对位置 并 且能够协调的工作 因此缸盖的质量直接影响到整机的使用性能和寿命 技术要求高 加工工艺过程复杂 2 1 22 1 2 技术要求技术要求 敦煌 12 型 195 柴油机气缸盖零件的技术要求如下 1 未注明铸造圆角的半径为 3 5mm 2 铸造斜度不大于 2 3 清除内应力 4 硬度 HB179 255 在图上注有 P 的表面上测定 5 气缸盖的显微组织应以小颗粒形的珠光体为基体 在基体上有少分布均匀的细 片状和个别中等片状的石墨允许有单个小的单夹杂体或不呈连续网状的磷化物供晶体 以及不超过磨片面积的 10 的铁素铁素体 6 不应有裂纹 缩松 冷隔 浇不足 渣眼和聚集的气孔 气缸内腔表面和加工 表面不应有残渣 型砂 铁丝 沙子 碎屑和污垢 进排气道处应消除毛刺 结瘤和 粘砂 7 气缸盖不加工表面上允许有个别气孔 其总数部多于 3 个 气孔内经不大于 5mm 深度不大于 1 5mm 8 气缸盖加工表面上允许有个别气孔 其总数不多于 5 个位置尺寸如 1 在 P 面上气孔直径不大于 3mm 深度不大于 1 5mm 2 在 4 个 18 和 2 个 17D 孔内 气孔直径不大于 2mm 深度不大于 1mm 每个孔内数量多于 2 个 3 在其加工表面上 气孔直径不大于 4mm 深度不大于 1 5mm 上述允许存在的气孔其位置距离燃烧室轮廓应 不近于 20mm 距孔边缘不近于 10mm 9 燃烧室表面 气门座锥面 喷油器安装孔 14 5 25D6 及其座面均不允许有气 1 孔及缩松 10 水孔位置偏移不大于 1 5mm 11 铸件不允许焊补 12 螺孔孔口 120 倒角至螺纹外径 13 去尖角毛刺 14 成品需经水压试验 在 5 C 压力历时 2 分钟不允许有渗漏现象 15 气缸盖不加工表面涂防锈底漆 16 材料允许增加合金元素 铜 0 7 1 铬 0 2 0 3 17 燃烧室锒块压入气缸盖后 镶块底平面应高出缸盖底平面 0 0 05mm 2 1 32 1 3 零件的结构和工艺分析零件的结构和工艺分析 零件加工的工艺性就是一系列不同工序的综合 由于生产规模和具体情况的不同对 同一零件的加工工序综合可能有多种的方案 应当根据具体条件采用其中最完善和最经 济的一种方案 工艺规程选择要考虑的基本因素如下 1 生产规模是决定生产类型的主要因素 2 制造零件所用的坯料或型材的形状 尺寸和精度 3 零件材料性质 4 零件制造精度 包括尺寸公差 形位公差以及零件图上所指定的要求 5 表面粗糙度 6 特殊限制条件 如 工厂设备和用具条件 7 编制的加工规程要在生产规模与生产条件下达到最经济与最安全的效果 2 1 4 工艺工艺规程设计规程设计 1 确定毛坯的制造形式 零件材料为 HT20 40 考虑到零件的外形和受力情况 因此应该选用铸件 金属 模机器造型 切削加工之前进行时效处理 以消除铸件内应力 以保证零件工作可靠 性 由于零件年产量为 3000 件 已达到大批量生产的水平 而且零件的轮廓尺寸较 大 故可采用铸造 这对于提高生产率 保证加工质量上考虑也是有利的 2 基面选择 基面的选择是工艺规程设计中得重要工作之一 基面选择的正确 合理 可以保证 加工质量 提高生产效率 否则就会使加工工艺过程问题百出 严重的还会造成零件 大批报废 使生产无法进行 3 粗基准的选择 根据粗基准的选择原则 对于一般的箱体类零件而言 选铸造时放在缸盖底部的面 2 作为粗基准 加工其它各面 符合余量均匀原则 因此选后面为主要定位基面 以限 制 3 个 自由度 再用两个支承钉定位左面的台阶 以限制 2 个自由度 再用一个定位块定位 底面 消除 1 个自由度 达到完全定位 4 精基准的选择 精基准的选择主要考虑基准重合的问题 当设计基准与工序基准不重合时 应该进 行尺寸换算 5 3 加工路线的拟订 制定工艺路线的出发点是使零件的几何形状 尺寸精度以及位置精度等技术要求 能得到保证 工艺路线的制定一般需要两个方面的工作 一是根据生产纲领确定加工 工序和工艺内容 依据工序的集中和分散程度来划分工艺 二是选择工艺基准 即主 要选择定位基准和检验基准 在生产纲领已确定为批量生产的条件下 应该尽量考虑使用通用机床 并尽量采 用工序分散的原则 通过在每台机床上一次加工尽可能多的工步来提高生产率 除此 之外 还应尽量考虑经济精度以便使生产成本尽量下降 加工方法的选择准则 1 首先要根据每个加工表面的技术要求 确定加工方法及加工方案 这里的主要问 题是 所选择零件表面的加工方案 必须能稳定而可靠地保证零件达到图纸要求 并 在生产率和加工成本方面是最经济合理的 2 具体加工方法时要考虑加工材料的性质 如 淬火钢用磨削的方法加工 而有色 金属则磨削困难 一般用金刚镗或精密车削的方法进行精加工 3 选择加工方法要考虑到生产类型 即要考虑生产率和经济性的问题 在小批量生 产中可采用通用机床 4 选择加工方法还要考虑本厂 或本车间 的现有设备情况及技术条件 应该充分 利用现有设备 挖掘企业潜力 发挥工人群众的积极性和创造性 有时虽有该项设备 但因负荷的平衡问题 还得该用其他的加工方法 此外 选择加工方法还应该考虑一些其他因素 例如 工件的形状和质量以及加 工方法所能达到的表面物理机械性能等 本缸盖的加工 主要设计有以下几个加工点 上下平面及两侧面的平面铣削加工 上平面的磨削加工 进排气门的加工 上表面各个孔的钻 铰 其中上平面有 A 定位孔 4 个 B 压紧孔 2 个 C 闷头孔 3 个 D 销孔 1 个 E 进排气孔各一个 F 侧面喷油孔一个 如下图所示 3 图 1 在制定工艺过程中 为便于组织生产 安排计划和均衡机床的负荷 常将工艺过程 划分为若干个工序 划分工序时有两个不同的原则 即工序的集中和工序的分散 工序集中 将若干个工步集中在一个工序内完成 最大限度的集中是在一个工序内 完成工件所有表面的加工 工序分散 工序的数目多 工艺路线长 每个工序所包括的工步少 最大限度的分 散是在一个工序内只包括一个简单的工步 工序分散可以是所需要的设备和工艺装备 结构简单 调整容易 操作简单 但专用性强 在确定工序集中或分散的问题上 主要根据生产规模 零件的结构特点 技术要 求和设备等具体生产条件综合考虑后确定 例如在单件小批生产中 一般采用通用设 备和工艺装备 尽可能在一台机床上完成较多的表面加工 尤其是对重型零件的加工 为减少装夹和往返搬运的次数 多采用工序集中的原则 在大批 大量生产中 常采 用高效率的设备和工艺装备 如多刀自动机床 组合机床及专用机床等 使工序集中 以便提高生产率和保证加工质量 在成批生产中 尽可能采用效率高的通用机床 如 六角机床 和专用机床 使工序集中 工件各表面的加工顺序 一般按照下述原则安排 先粗加工后精加工 先基准面加 工后其它面加工 先主要表面加工后次要表面加工 先平面加工后孔加工 根据上述原则 作为精基准的表面应安排在工艺过程开始时加工 精基准面加工 好后 接着对精度要求高的主要表面进行粗加工和半精加工 并穿插进行一些次要表 面的加工 然后进行各表面的精加工 要求高的主要表面的精加工一般安排在最后进 行 这样可避免已加工表面在运输过程中碰伤 有利于保证加工精度 有时也可将次 要的较小的表面安排在最后加工 如紧固螺钉孔等 4 6 制定工艺路线 该箱体零件材料为 HT250 金属模机器造型 切削加工之前进行时效处理 以消 除铸件内应力 根据先基准后其他 先主后次 先粗后精 先面后孔的原则 安排其工艺规程如 下 工序 010 粗铣顶底面 选用卧式双面铣床 工序 020 粗铣左右面 选用卧式双面铣床 工序 030 精铣顶底面 保证表面粗糙度值为 Ra6 3um 选用卧式双面铣床 工序 040 精铣左右面 保证表面粗糙度值为 Ra6 3um 平面度公差为 0 003mm 选用卧式双面铣床 工序 050 粗精铣前后面 保证表面粗糙度值为 Ra6 3um 且前后面对底面垂直度 为 0 05mm 平面度公差为 0 003mm 选用卧式双面铣床 工序 060 粗镗左 前 后面各孔并倒角 选用三面组合卧式镗床 工序 070 精镗左 前 后面各孔并倒角 选用三面组合卧式镗床 工序 080 检验 工序 090 钻顶面各孔并倒角 选用 Z535 立式钻床 工序 100 钻底面各孔并倒角 选用 Z535 立式钻床 工序 110 钻前面各孔并倒角 选用 Z535 立式钻床 工序 120 钻左面各孔并倒角 选用 Z535 立式钻床 工序 130 钻右面各孔并倒角 选用 Z535 立式钻床 工序 140 钻后面各孔并倒角 选用 Z535 立式钻床 工序 150 切槽前面上下平衡轴孔 选用割槽机 工序 160 顶 底 前面螺孔攻丝 选用三面攻丝机 工序 170 左 右 后面螺孔攻丝 选用三面攻丝机 工序 180 检验 工序 190 终检 工序 200 入库 以上工艺过程详见附图机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片 5 baaa a b tR T Z 2 baaaab tRTZ 6 机械加工余量 工序尺寸和毛坯尺寸的确定 柴油机气缸盖 零件材料为 HT250 生产类型为大批生产 可采用金属模机器造 型铸造毛坯 完成某一工序所需要切除的金属层称为该工序的加工余量 简称工序余量 从毛 坯到成品的整个工艺过程中所需要切除的全部金属层称为总余量 机械加工时应保证 切除上工序留下的缺陷的前提下 尽量减少加工余量 来提高生产效率 根据上述原 始资料及加工工艺 分别确定各加工表面的机械加工余量 工序尺寸及毛坯的尺寸如 下 6 1 毛坯的外轮廓 确定加工余量的方法 1 计算法 对称表面 双边 如孔或轴 的基本余量为 非对称表面 单边 如平面 的基本余量为 上述两个公式 实际应用时可根据具体加工条件简化 用计算法可确定出最合理的 加工余量 既节省金属 又保证了加工质量 但必须要有可靠的实验数据资料 且费 时间 因此此法适用于大量生产 2 查表法 工厂中广泛应用这种方法 表格是以工厂的生产实践和试验研究所积累的数据为基 础 并结合具体加工情况加以修正后制定的 如 金属机械加工工艺人员手册 3 经验法 主要用于单件小批生产 靠经验确定加工余量 因此不够准确 为保证不出废品 余量往往偏大 考虑其加工外轮廓尺寸为 198x157x80 上表面粗糙度要求为 Ra0 8um 下表面粗 糙度要求为 Ra1 6um 两侧面粗糙度要求为 Ra6 3 根据 机械加工工艺手册 中 各 种铸造方法的经济合理性选择 一章 柴油机缸盖属于较复杂类型 故选用砂型铸造 更为合理 手工造型 木模 根据铸铁件机械加工余量等级选择 JB2845 80 选定加 工余量等级为 8 级 顶面和侧面的加工余量为 7 0mm 底面的加工余量为 5 0mm 毛坯长 198mm 毛坯宽 157 2x7 0 171mm 毛坯高 80 7 0 5 0 92mm 6 6 2 主要平面加工的工序尺寸及加工余量 为了保证加工后工件的尺寸 在铣削工件表面时工序 1 的铣削深度 ap 3mm 工序 2 的铣削深度为 ap 5mm 剩余 1 5mm 作为精铣余量 还有 0 5mm 作为磨削余量 工序 3 的铣削深度 ap 7mm 6 3 主要孔洞加工的工序尺寸及加工余量 本工件需要加工的孔主要是集中在上平面的孔以及上下平面的通孔 图 2 缸盖上表面 剖视图 图 3 7 图 4 A 为 4 个定位孔 其中的 1 2 孔为阶梯孔 要求达到孔径精度为 IT8 表面粗糙度 Ra 为 1 6um 1 钻铰 2 16mm 孔 钻孔 15mm ap 80mm 铰孔 16mm ap 80mm IT8 2 钻铰 2 18mm 孔 钻孔 16mm ap 80mm 铰孔 18mm ap 80mm IT8 3 钻扩 3 24mm 孔 4 钻孔 22mm ap 20mm 5 扩孔 24mm ap 20mm IT10 孔深自定 6 钻铰 5mm 孔 7 钻孔 4mm ap 9mm 8 铰孔 5mm ap 9mm IT8 9 钻攻 2 10mm 孔 10 钻孔 10mm ap 22mm 11 攻丝 12 钻铰 2 17mm 孔 13 钻孔 16mm ap 38mm 14 铰孔 17mm ap 38mm IT8 孔深自定 15 钻攻侧面 4 8mm 孔 钻孔 4 8mm ap 18mm 攻丝 7 确定切削用量和加工状况 根据工厂的设备条件和所需加工零件的外型尺寸 精度要求 批量大小 来确定切削量的大小 以及其他各个参数 小批量生产 不需要过于复杂的机械设备 仅用最常见的通用机床和刀具 就 可以达到目的 7 1 主要加工装备介绍 机床主要是按加工方法和所用刀具进行分类 根据国家制订的机床型号编制方法 机床共分为 11 大类 车床 钻床 镗床 磨床 齿轮加工机床 螺纹加工机床 铣床 8 刨插床 拉床 锯床和其它机床 在每一类机床中 又按工艺范围 布局型式和结构 性能分为若干组 每一组又分为若干个系列 按照万能性程度 机床可分为 通用机床 专门化机床 装用机床 按照机床的工作精度 可分为普通精度机床 精密机床和高精度机床 按照重量和和尺寸 可分为仪表机床 中型机床 一般机床 大型机床 质量大 于 10t 重型机床 质量在 30t 以上 和超重型机床 质量在 100t 以上 按照机床主要器官的数目 可分为单轴 多轴 单刀 多刀机床等 按照自动化程度不同 可分为普通 半自动和自动机床 7 1 1 立式铣床 X53K 主要技术参数如下 X53K 主要技术参数工作台面尺寸 400 1600mm 主轴马达 11KW 主轴孔锥度 7 24 主轴转速 18 级 30 1500rpm 工作台转速种数 18 级电气设备总容量 14 125KVA 随 机 附 件 铣床心轴 扳手工具 端铣刀心轴 机油 油枪 端铣刀心轴扳手 地脚螺丝 铣床拉紧螺丝 机床垫铁说明 该机床适合于使用各种棒形铣刀 圆形铣 刀 角度铣刀来铣削平面 斜面 沟槽等 机床具有足够的刚性和功率 拥有强大的 加工能力 能进行高速和承受重负荷的切 削工作 齿轮加工 适合模具特殊钢加工 矿山设备 产业设备等重型大型机械加工 7 1 2 立式钻床 Z3040 x12 主要技术参数如下 最大钻孔直径 40 mm 主轴轴心线至立柱母线距离 最大 最小 1200 300 mm 主轴箱水平移动距离 900 mm 主轴端面至底座工作台面距离 最大 最 小 1200 260 mm 主轴圆锥孔 莫氏 Morse No 4 主轴最大行程 280 mm 主轴变速级数 6 steps 主轴变速范围 78 1250 r p m 进刀量级数 3 进刀量范围 0 1 0 32 mm rev 主电动机功率 3 kW 机床净重 约 2100 kg 机床最大外形尺寸 长 宽 高 1860 870 2340 mm 7 1 3 卧式镗床 T618 主要技术参数如下 最大镗孔直径 220mm 主轴直径 85mm 主轴孔锥度 莫氏 5 号 主轴最大行程 500mm 主轴轴线至工作台距离 0 800mm 主轴转速级 18 级 主轴转速范围 8 1000r min 工作台长 x 宽 1000 x900 7 2 工序一 下平面铣削 7 2 1 粗铣下平面 7 2 1 1 加工条件 工件材料 灰铸铁 HT250 加工要求 铣缸盖下平面 粗加工后达到 IT8 机床 立式铣床 X53K 刀具 采用高速钢镶齿套式面铣刀 GB1129 85 量具 游标卡尺 刀具具体尺寸 D 80 D1 70 d 27 L 36 L1 30 齿数 10 10 7 2 1 2 计算铣削用量 已知毛坯被加工表面的厚度为 92mm 最大加工余量为 5mm 由于后续步骤还有精铣 所 以本工序只切除 3mm 深度 切削深度 ap 3mm 确定进给量 f 选定机床为 X53K 选用铣刀为镶齿面铣刀 通过查表得 f 2mm r 参考有关手册 确定 V 2mm s 即 120mm min 1000v1000 120 ns170 r min dw3 14 225 7 2 2 精铣下平面 7 2 2 1 加工条件 工件材料 灰铸铁 HT250 加工要求 铣缸盖下平面 达到 IT8 经济精度 机床 立式铣床 X53K 刀具 采用高速钢镶齿套式面铣刀 GB1129 85 刀具型号规格同上 量具 游标卡尺 检验样块 毛坯被粗加工后下平面加工余量剩下 2mm 后续无磨削工序安排 因此本工序需要的切削 量为 2mm 分 2 次加工完成 工步一切削深度为 1mm 工步二切削深度为 1mm 均为精铣 ap 2mm 7 3 工序二 上平面铣削 7 3 1 1 粗铣上平面 7 3 1 2 加工条件 工件材料 灰铸铁 HT250 加工要求 铣缸盖上平面 粗加工后达到 IT11 机床 立式铣床 X53K 刀具 采用高速钢镶齿套式面铣刀 GB1129 85 刀具型号规格同上 量具 游标卡尺 检验样块 已知毛坯被加工表面的厚度为 87mm 最大加工余量为 7mm 可分 2 次铣削 每次铣削 2 5mm 由于后续步骤还有精铣和磨削 所以留 2mm 加工余量 切削深度 ap 5mm 确定进给量 f 选定机床为 X53K 选用铣刀为镶齿面铣刀 通过查表得 f 2mm r 参考有关手册 确定 V 2mm s 即 120mm min 1000v1000 120 ns170 r min dw3 14 225 7 3 2 上平面精铣 工件材料 灰铸铁 HT250 加工要求 铣缸盖上平面 达到 IT8 经济精度 机床 立式铣床 X53K 11 刀具 采用高速钢镶齿套式面铣刀 GB1129 85 刀具型号规格同上 量具 游标卡尺 检验样块 毛坯被粗加工后下平面加工余量剩下 2mm 后续有磨削工序安排 因此本工序需要的切削 量为 1 5mm 1 次加工完成 切削深度为 1 5mm ap 1 5mm 7 4 工序三 两侧面铣削 7 4 1 加工条件 工件材料 灰铸铁 HT250 加工要求 铣缸盖两侧面 达到 IT10 经济精度 机床 立式铣床 X53K 刀具 采用高速钢镶齿套式面铣刀 GB1129 85 刀具型号规格同上 量具 游标卡尺 检验样块 已知毛坯被加工表面厚度为 171mm 平均每侧最大加工余量为 7mm 分 3 次加工完成 工步一切削深度为 3mm 工步二切削深度为 3mm 工步三切削深度为 1mm 无后续加工步骤 ap 7mm 7 5 工序四 磨上平面 工件材料 灰铸铁 HT250 加工要求 磨缸盖上平面 达到 IT7 经济精度 机床 立轴平面磨床 M7232B 刀具 砂轮 外径 x 宽 x 内径 300 x40 x75 量具 游标卡尺 7 6 工序六 钻铰上平面的孔 工件材料 灰铸铁 HT250 7 6 1 加工要求 钻铰 2 18mm 孔 钻孔 15mm ap 80mm 机床 立式钻床 Z5125A 刀具 直柄麻花钻 15mm GB6137 85 钻通孔 16mm 直径留 2mm 铰孔的加工余量 7 6 2 加工要求 钻铰 4 8mm 孔 钻孔 4mm ap 9mm 机床 立式钻床 Z5125A 刀具 直柄麻花钻 4mm GB6137 85 钻盲孔 4mm 深度为 6 直径留 0 8mm 铰孔的加工余量 7 6 3 加工要求 钻铰 2 16mm 孔 钻孔 15mm ap 80mm 机床 立式钻床 Z5125A 刀具 直柄麻花钻 15mm GB6137 85 量具 游标卡尺 钻通孔 15mm 直径留 1mm 铰孔的加工余量 12 7 6 4 加工要求 钻 2 15 5mm 孔 钻孔 15mm ap 80mm 机床 立式钻床 Z5125A 刀具 直柄麻花钻 15 5mm GB6137 85 量具 游标卡尺 7 7 工序七 铰各定位孔并粗扩排气门座孔和燃烧室 7 7 1 加工要求 钻铰 5mm 孔 钻孔 4mm ap 9mm 机床 立式钻床 Z5125A 刀具 直柄麻花钻 4mm GB6137 85 钻盲孔 4mm 直径留 1mm 铰孔的加工余量 7 7 2 加工要求 铰 2 16mm 孔 铰孔 16mm 机床 立式钻床 Z5125A 7 7 3加工要求 排气门座孔至 40 3mm 燃烧室孔至 31mm 38 5mm 机床 卧式镗床 T618 刀具 高速钢 16mm 铰刀 7 8 工序八 钻铰各主要孔 7 8 1 加工要求 刮弹簧坑 2 36 6mm 深度为 6 5mm 机床 立式铣床 X53K 刀具 刮刀 量具 游标卡尺 7 8 2 加工要求 扩两导管孔至 2 16 2mm 刀具 锥柄麻长花钻 10 2mm 机床 立式钻床 Z5125A 7 8 2 加工要求 钻 2 个 M10 的螺纹底孔 机床 卧式镗床 T618 钻盲孔 8 2mm 深度为 24 mm 7 8 3 加工要求 精铰 R16 5 燃烧室至尺寸 30 5mm 铰孔 30 5mm 机床 立式钻床 Z6143A 刀具 球形精铰刀 7 8 3 加工要求 半精铰镶块孔至尺寸 39 3mm 铰孔 39 3mm 机床 卧式镗床 T618 7 8 4 加工要求 粗扩进气门座孔 45 3mm 机床 卧式镗床 T618 7 9 工序九 精铰各主要孔 7 9 1 加工要求 扩 3 24mm 孔 扩孔 24mm 13 机床 立式钻床 Z5125A 刀具 高速钢 24mm 扩孔钻 7 9 2 加工要求 铰 2 17mm 进排气门导孔 刀具 高速钢 17mm 铰刀 机床 立式钻床 Z5125A 7 9 3 加工要求 镗进排气门孔 40mm 46mm 喷油孔底部 40mm 机床 卧式镗床 T618 7 10 工序十 钻螺纹孔 7 10 1 加工要求 钻两侧面四个螺纹孔 工件材料 灰铸铁 HT250 加工要求 钻孔 4 8mm 机床 卧式镗床 T618 7 10 2 加工要求 钻喷油咀座螺纹底孔 加工要求 钻孔 2 6 7mm 7 11 工序十一 钻铰喷油孔 钻纸插孔 工件材料 灰铸铁 HT250 加工要求 钻铰阶梯状喷油孔 14 5mm 25mm 同轴度 0 1 钻纸插 孔 10mm 攻丝 M12 7 12 工序十二 攻螺纹 7 12 1 加工要求 攻上平面 M10 的螺纹 深度为 18 mm 7 12 2 加工要求 攻进 排气法兰面 4 M8 螺纹孔 深度为 18 mm 7 12 3 加工要求 攻喷油嘴座 2 M8 螺纹孔 3 夹 具 设 计 3 13 1 夹具设计的基本要求和步骤夹具设计的基本要求和步骤 本设计我们组要求设计粗钻前后两面孔的夹具 3 1 13 1 1 夹具设计的基本要求夹具设计的基本要求 1 保证工件的加工精度 保证工件的加工精度是夹具设计的最基本要求 其关键在于 正确的确定定位方案 夹紧方案和刀具导向方式 合理的设计夹具的尺寸 公差和技术要求 必要时应进行误 差的分析和计算 2 能提高机械加工的劳动生产效率 降低工件的制造成本 夹具设计的总体方案应与生产纲领相适应 在 大批量生产时 应尽量采用各种快速 高效的结构 自动装置和先进的控制方法 以缩短辅助时间 提高生产率 在中小批量 生产中 则要求满足夹具功能的前提下 尽量使夹具结构简单 容易制造 以降低家具 14 的制造成本 3 结构简单 操作方便 安全和省力 夹具的操作要尽量做到结构简单 方便 省力 尽可能采用气动 液压机其它机械 化夹紧装置 以减轻工人的劳动强度 并较好地控制夹紧力 夹具操作位置应符合操作 工人的习惯 必要时应有安全保护装置 以确保使用安全 4 便于排屑 夹具的排屑是一个容易忽视的问题 如果排屑功能不好 切屑积集在夹具中 会破 坏工件正确定位 切屑带来的大量热量会引起来夹具和工件的热变形 影响加工质量 切屑的清扫又会增加辅助时间 降低生产率 切屑积集严重时 还会损伤刀具以致造成 设备事故或工伤事故 因此 排屑问题在夹具设计时必须给予充分的注意 在设计高效 组合机床夹具时尤为重要 5 有良好的结构工艺性 夹具的结构应简单 合理 便于加工 装配 检验和维修 应尽可能选用标准元件 和标准结构 夹具设计是一种相互关联的工作 通常是在参阅有关资料的情况下 按加工要求构 思 出设计方案 绘制出图样 经修改后确定夹具的结构 3 1 23 1 2 夹具设计的步骤夹具设计的步骤 1 设计前的准备 分析产品零件工序图 毛坯图及装配图 分析零件的作用 形状 结构特点 材料及毛坯制造精度及技术要求 分析零件的加工工艺规程 工艺装备设计任务书 对任务书所提出的要求进 行可行性研究 了解所用机床的规格 性能 精度以及与夹具连接部分结构的联系尺寸 了解所用刀具 量具结构 规格以及测量及对刀调整方法 了解零件的生产纲领 投产批量及生产组织等有关问题 收集有关设计资料 2 拟定夹具结构方案设计 在分析各种原始资料的基础上 确定夹具的类型 定位设计 夹紧方式 导向 15 方案 连接方式 总体布局和夹具的结构形式 绘制方案设计图 进行工序精度分 析 对动力夹紧装置进行夹紧力的计算 3 审核 检查夹具的各项功能是否符合设计要求 4 总体设计 根据所定方案绘制夹具装配图 应将夹具的工作原理 结构和各种元件的装配 关系表达清楚 用双点划线绘制工件外形轮廓 合理选择材料 标注尺寸 公差和 技术要求 3 23 2 夹具体的设计夹具体的设计 3 2 13 2 1 夹具体夹具体 夹具体是夹具的基础件 在夹具体上 要安装组成该夹具所需要的各种元件 机 构和装置等 设计时应满足以下几处要求 1 应有足够的强度和刚度 在保证加工过程中 夹具体在夹紧力 切削力等外力的作用下 不至于产生不允 许的变形和振动 2 结构简单 具有良好的工艺性 在保证强度和刚度的条件下 力求结构简单 体积小 重量轻 以便于操作 3 2 23 2 2 夹具的设计夹具的设计 夹具总装配图上应标注的尺寸随夹具的不同而定 一般情况下 在夹具总装配图 上应标注下列五种最基本的尺寸 1 夹具外形轮廓尺寸 一般是指夹具的最大外形尺寸 2 工件与定位元件间的联系尺寸 这种尺寸是用来确定夹具上对刀 引导元件 的位置 3 夹具与机床连接部分的尺寸 这种尺寸表示夹具如何与机床有关部分连接 从而确定夹具在机床上的正确位置 4 其它装配尺寸 这种尺寸是属于夹具内部的配合尺寸 以及某些夹具元件在 装配后需要保证的相关尺寸 3 33 3 定位方案的确定定位方案的确定 16 3 3 13 3 1 定位方案的论证定位方案的论证 箱体零件的定位方案一般有两种 一面两孔 和 三平面 定位方法 1 一面两孔 的定位方法 它的特点是 可以简便地消除工件六个自由度 使工件获得稳定可靠定位 有同时加工零件五个表面的可能 既能高度集中工序 又有利于提高各面上孔的位 置精度 一面两孔 可作为零件从粗加工到精加工全部工序的定位基准 使零件整个工艺 过程基准统一 从而减少由基准转换带来的累积误差 有利于保证零件的加工精度 同 时 使机床各个工序的许多部件实现通用化 有利于缩短设计 制造周期 降低成本 易于实现自动化定位 夹紧 并有利于防止切削落于定位基面上 2 三平面 定位方法 它的特点是 可以简单地消除工件的六个自由度 使工件获得稳定可靠定位 有同时加工零件两个表面的可能 能高度集中工序 被加工零件为箱体类零件 本工序加工为双面同时加工 加工工序集中 精度要求 高 故选用 一面两孔 定位方法 采用 一面两孔 定位方法 能够保证工件的加工 孔的位置精度要求 同时便于工件装夹 又有利于夹具的设计与制造 3 3 23 3 2 主要元件分析主要元件分