一種柴油機箱體加工工藝及夾具設計說明書(完整版)

　　

【正文】 業出版社， 2020. [22] 顧鎮亞，馮忠民 .新一代中速柴油機機體加工工藝研究 [D].2020,32(4). [23] [美 ]HIRAM —— 非標準夾具裝置 [M].機械工業出版社， 1985。通過這次畢業設計，我不僅掌握了柴 油機機體加工工藝及夾具設計的基本方法和計算，而且提高了自己的設計水平并熟悉了設計過程以及相關專業軟件的運用。 故總切削力 F=279N. 夾緊力的計算 采用液壓系統壓緊，主要為計算液壓油缸尺 寸。 受力簡圖如圖 8: 23 圖 8 受力簡圖 Fig 8 Force diagram 當工件承受水平和垂直切削分力時，所需夾緊力 ： ? ?? ? ? ?? ? NNNaLc bFcLFKQ 807881140154 12 ????? ??????? ??? ?? ? (13) 式中 μ —— 夾緊元件與工件間的摩擦系數 式中 L、 a、 b、 c 單位為 m 精鏜汽缸孔夾具設計 鏜床夾具通常稱為鏜模。 切削力的確定 切削加工時，在刀具的作用下，被切削層金屬、切屑和工件已加工表面金屬都要產生彈性變形和塑形變形，這些變形所產生的抗力分別作用在前刀面和后刀面上；同時，由于切屑沿前刀面流出，刀具與工件之間有相對運動，所以還有摩擦力作用在前刀面和后刀面上。 夾具設計的基本要求和步驟 ： (a)能穩定保證工件的加工精度； (b)能提高機械加工的勞動生產率，降低工件的制造成本； (c)結構簡單，操作方便，省力和安全； (d)便于排屑； (e)有良好的結構工藝性，便于夾具的制造、裝配、檢驗、調整和維修。 3） 確定切削速度 v 根據表 552 的計算公式確定切削速 度 為 : ? ?m in/0 mkfaT dC yxpmz?? ???? ? (8) 式中， CV=,zV=,xv=0,yv=,m=。根據表 548 選擇的麻花鉆參數β =300， 2φ =1180，ψ =500，α f=120。由于本工序背吃刀量和銑削寬度較大，選擇最小的每齒進給量af=。 10 確定 主要工序的 切削用量及基本工時（機動時間 ） 18 切削用量包含切削速度、進給量及背吃刀量三項，確定方法是先確定背吃刀量、進給量，而后確定切削速度。 工藝系統的影響 切削加工時，由機床、刀具、夾具和工件組成的工藝系統，在切削力、夾緊力以及重力等的作用下，將產生相應的變形，使刀具和工件在靜態下調整好的相互位置，以及切削成形運動所需要的正確幾何關系發生變化，而造成加工誤差。當兩孔直徑均為最大，而兩銷直徑均為最小時，可能出現的最大偏移角為： 圖 5 一面兩孔定位誤差計算 Fig 4 Calculation of location error in fixing the part with one surface and two bores a nar2a r c t a n m i n2m a x2m i n1m a x1 ????????? ? ??????????? ????? cL dDdDα (2) 式中 D1max、 D2max—— 工件上與圓柱銷和菱形銷配合孔的最大直徑； d1min、 d2min—— 夾具上圓柱銷與菱形銷最小直徑； L—— 兩孔（兩銷）中心距。 菱形銷的寬度可以通過幾何關系求出。 主要工序定位方案的確定 粗銑機體上下表面 ： 本工序采用兩根銑刀桿加工，將刀具安裝在雙面銑專用機床上可以同時粗銑發動機機體的上下面，提高工作效率。 13 鉆攻底面 M20 ，鉆孔用 Φ 高速鋼錐柄麻花鉆 ，攻絲用 M20 型號絲錐。 選擇刀具 1） 工序中的銑削有粗銑和精銑，由于 兩平面有較高的平面度要求，而且對主軸孔中心線有較高的平行度要求，為了提高加工效率，以主軸孔中心線為基準，采用 臥式雙面銑 床 [6]， 根據頂底面尺寸 查《機械 加工工藝 手冊》，選用 高速鋼鑲齒套式面銑刀 。 1 續表 3 加工表面 工序名稱 加工余量 公差等級 公差尺寸 φ 185 主軸孔 精鏜 粗鏜 毛坯 1 4 IT7(+ 0 ) IT12(+ 0 ) Φ 185+ 0 Φ 184+ 0 Φ 180177。 毛坯的機械加工余量如表 3所示 : 表 3 機械加工余量 Table 3 Process remaining definition 加工表面 工序名稱 加工余量 公差等級 公差尺寸 頂底面 精銑 粗銑 毛坯 6 IT7（ + 0 ） IT11（ + 0 ） + 488+ 494177。 根據 工序順序的安排原則：一、先加工基準面，再加工其他平面；二、先加工平面 ，后加工孔；三、先加工主要平面，后加工次要平面；四、先安排粗加工工序，后安排精加工工序 。 在加工發動機機體的時，最先銑出它的 頂底 面和前后面作為后面工序的精基準，以后采用基準統一原則，避免基準不重合誤差 。機器造型不但生產率高，而且所得的鑄件尺寸也 6 較準 確。 3 零件毛坯 毛坯材料的選擇 考慮氣缸體零件結構復雜 ,采用鑄造成型 ,材料為 HT 4 機體是整個柴油機的骨架和安裝基礎，柴油機上的運動件、其他固定件及輔助設備都安裝在它的內外四周。夾具的設計要滿足加工技術要求，操作方便、安全。其次是 粗銑機體上下表面夾具和精鏜汽缸孔夾具的設計。運用大學四年所學的專業知識結合實踐經驗，進一步研究了發動機機體的構造以及有值得改進的地方。箱體類零件盡管形狀 各異，尺寸不一，但是它們均有空腔，結構復雜，壁厚不均等共同特點，在箱壁上既有許多精度較高的軸承支撐孔和平面需要加工，又有許多精度較低的緊固孔需要加工。 最新開發投產的柴油機產品的排放水平已經達到歐 1 排放限值要求，一些甚至可以達到歐 2 排放限值要求。然后進行夾具設計 ，首先應考慮工件的定位與夾緊。選擇合適的定位元件和夾緊元件可以節約工時、提高工作效率。 但我國柴油機產業的整體發展仍然面臨著許多問題。因此，箱體不僅需要加工的部位多，而且加工的難度也較大 [1]。這有利于對所學知識的鞏固和知識面的擴展 ,通過畢業設計進一步提高調查研究、設計計算、理論分析、查閱資料及繪制圖樣等各方面的基本技能。經過多種方案對比選擇，確定更為合理的定位方式、夾緊方式、刀具的對刀引導方式、夾具整體結構和夾緊力。 工藝規程的制定 機械加工工藝規程是規定產品或零部件機械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件，是一切有關生產人員都應嚴格執行、認真貫徹的紀律性文件。在機體內腔布置有氣道、油道，以保證柴油機 換氣，冷卻和潤滑的需要。 硬度為 170240HBS，因為它強度較高、耐磨、耐熱性能好，但需人工時效處理，適用于承受較大應力（σw2942N/cm2），摩擦面間單位壓力大于 49N/cm2和要求一定的氣密性的零件，適用于汽缸體等 [3]。查《金屬機械加工工藝人員手冊》有在大批、中批生產的鑄件精度等級為 2級，為消除內應力，開箱后進行退火處理，最后清理完后再進行噴丸處理。 5 加工階段的劃分與工序路線的確定 由《機械制造工藝學》可知，加工階段的劃分可分為： 劃分加工階段的原因是： （ 1） 保證加工質量。其次，對于熱處理的安排上，為了消除內應力而進行的熱處理工序（如人工時效、退火、正火等）， 最好安排在粗加工之后。 前后端面 精銑 粗銑 毛坯 1 5 IT7(+ 0 ) IT11(+ 0 ) 231+ 0 237177。 1 φ 90 主軸孔 精鏜 粗鏜 毛坯 1 4 IT7(+ 0 ) IT12(+ 0 ) Φ 90+ Φ 89+ 0 Φ 85177。參數為： d=250, D=58,L=45， Z=26 2） 鉆攻前后端面、兩側面上螺紋孔時，采用組合機床。 5） 工序中的鏜削加工，首先考慮到缸套孔對主軸孔中心線有較高的垂直度要求，兩缸套孔有較高的同軸度要求，所以采用立式鏜床，對缸套孔進行粗鏜、半精鏜和精鏜，其次鏜主軸孔和凸輪軸孔，由于前后的孔徑大小不一，工件較大，采用液壓雙面組合鏜。 滿足零件圖上的加工要求，只需要限制 5個 自由度，即 X? 、 Y? 、 Y? 、 Z? 、 Z? 。 在實際生產中，由于菱形銷的尺寸已標準化，因而常按下面步驟進行兩銷設計： 1） 取兩銷中心距為 255177。 16 9 影響機體機械加工質量的因素及主要對策 設備精度的影響 零件的形狀精度和 相互位置精度最終是靠設備來保證的，因此設備的選擇對保證機體零件的加工精度顯得尤為關鍵 [8]。因此，提高工藝系統的剛度對保證加工質量尤為關鍵，主要可采取四個措施： 合理設計工藝裝備結構 在設計工藝 裝備時，應盡量減少連接面數目，并注意剛度的匹配，防止有局部底剛度環節出現。不同的加工性質，對切削加工的要求是不一樣的。 選擇銑刀磨鈍標準和耐用度 根據表 528，用高速鋼鑲齒端銑刀粗加工鑄鐵時，選擇銑刀后刀面磨損極限值為，查表 529 知銑刀直徑 d=250mm 時，經插值得端銑刀的合理耐用度 T=275min， 確定切削速度ν和工作臺每分鐘進給量 vf 銑削速度可以通過計算得出，但是其計算公式比較復雜，實際生產中使用并不 多，這里通過查表確定。由表 549 知，當d0≤ 20mm 時，選擇鉆頭頭后刀面磨損極限值為 ，耐用度 T=45min。因加工條件與該公式應用條件不完全相同，故需對切削速度進行修正，由表 553得：根據刀具耐用度 T=45min，得修正系數 kTv=；工件材料為灰鑄鐵，的修正系數為 kMv=；鉆孔時工件經過退火熱處理， 20 得修正系數為 kSv=；刀具材料為高速鋼，得修正系數 ktv=；鉆頭為標準刃磨形狀，得修正系數 kxv=；鉆孔深度 l≤ 3d0，得修正系數 klv=。 21 設計時，應在保證加工精度的前提下，綜合考慮生產率、經濟性和勞動