一種柴油機箱體加工工藝及夾具設計說明書(專業版)

　　

【正文】 從資料收集，到方案的比較、分析與確定，再到每道工序的分析與計算，直至整個設計內容的完成，傾注了我大量心血，是我職業人生中一次重要的經歷與寶貴的財富 ，為此我感到有些許自豪。每根銑刀桿上都裝有兩把 D=250mm 的高速鋼鑲齒套式面銑刀 。機床 夾 具的基本組成部分，主要有 ： 定位元件或裝置 ； 刀具導向元件或裝置 ； 夾緊元件或裝置 ； 聯接元件 ； 夾具體 ；其他元件或裝置 。 工序 120 加工底面各孔 本工序主要為鉆 4 M12 螺紋底孔φ ，所用機床為 Z3025 搖臂鉆床。 17 采用輔助支撐 例如在精鏜汽缸孔工序中，為提高工藝系統的整體剛性，除主夾緊力作用外，在機體 兩側面還布置液壓輔助支承裝置，使機體受到左右對稱，分布均勻的輔助作用力影響，可有效增加工件剛性，減少機體在加工過程 中的變形，見圖 6： 圖 6 精鏜汽缸孔示意圖 Fig 6 Schematic of Fine boring cylinder bore 采用合理的裝夾和加工方式 在機體毛坯加工工序中，特別是去除主要余量的銑削加工，考慮到毛坯件在表面材料去除后應力釋放而產生較大的變形，提出了對壓緊力進行高低壓分級 程序控制，荒加工時采用較大的壓緊力，加工完成后短暫撤消壓緊力，使工件內應力釋放，再以較小的壓緊力作用下對工件進行半精加工。下面計算基準位置誤差。參數： 型號 1： B H=12 12,L=50～ 70,f=2 型號 2： B H=20 20,L=50～ 70,f=4 8 主要工序定位方案及定位誤差分析計算 由于零件結構較復雜，工序較多，工件較大，定位情況也就隨之繁雜，但總歸離不開幾種基本定位情況而 已，大體上工件采用一面兩銷對工件進行定位。在保證加工質量、操作方便、滿足高效的前提下，亦可部分采用通用夾具。加工余量又有總余量和工序余量之分。為使所選 定的定位基準能保證整個機械加工工藝過程順利進行，通常應先考慮如何選擇精基準來加工各個表面，然后考慮如何選擇粗基準把作為精基準的表面先加工出來。 通過讀零件圖，對零件進行 形位誤差分析 如表 1。 設計的主要內容為發動機機體的加工工藝規程的編制、影響機體的加工質量的因素及主要對策 （典型工序加以分析、研究） ， 粗銑頂底面夾具 設計、精鏜缸套孔夾具設計 。隨著近年來柔性化設備和加工系統的迅速發展，具有元件全部標準化的高柔性組合夾具已成為制造系統的必備輔助工具。clamps。在選擇元件時，應盡量選擇標準件。夾具設計符合大批大量生產要求。完全符合零件圖紙加工要求。 圖 1 為 柴油機機體 示意 圖 ： 圖 1 柴油機箱 體示意圖 Fig1 Schematic of diesel engine block 結構工藝性分析 所謂零件的結構工藝性是指在滿足使用要求的前提下制造該零件的可行性和經濟性。從設計和工藝兩方面看基準，可把基準分為兩大類，即設計基準和工藝基準。 確定 工藝路線如下： 表 2 方案 Table 2 Scheme 工序序號 工序名稱 工序序號 工序名稱 10 30 50 70 90 110 130 150 170 190 210 粗銑頂底面 粗銑兩側面 精銑頂面 鉆頂面螺紋孔 精銑前后端面 鉆攻兩側面螺紋孔 清理鐵屑、清洗機體 水道、油道、回油道泄漏檢查 粗鏜主軸孔、凸輪軸 孔 壓入氣缸套 涂漆 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 粗銑前后端面 退火處理 加工 頂面油孔 粗鏜缸孔 鉆攻 前后端面 螺紋 孔 加工底面各孔 半精鏜、精鏜缸孔 精鏜主軸孔、凸輪軸孔 壓碗型塞 去毛刺、最終清洗 6 加工余量的確定 根據 確定的零件鑄造等級并結合 零件圖上的標注尺寸 ， 查閱《金屬機械加工工藝人員手冊》第 三章鑄件的機械加工余量、第四章工序間的加工 余量 ， 再根據所制定的工藝規程，結合實際經驗，參考《機械加工余量手冊》，可確定工序間的加工余 量 和公差等級，并確定零件總 的加工余量。 1 φ 62 凸輪軸孔 精鏜 粗鏜 毛坯 1 4 IT7(+ 0 ) IT12(+ 0 ) Φ 62+ Φ 61 + 0 Φ 57177。查《 機械加工工藝手冊 》，選用單刃鏜刀（夾持在鏜桿上用）。 定位誤差的來源主要有兩方面：①由于工件的定位表面或夾具上的定位元件制作不準確引起的定位誤差，稱為基準位置誤差。一般地說，截面積相等時，空心截形比 實心截形的剛度高，封閉的截形又比開口的截形好，在適當部位增添加強肋也有良好的效果。t a 22020 rpw aaddl ???????? ??? 2l —— 切出行程長度，單位為 mm/min； f? —— 工作臺每分鐘進給量，單位為 mm/min。3cos2 ??rmf dl ? 1l —— 切出量，單位為 mm/min， ? ? 。因此，它垂直于基面，是切削力中最大的一個切削分力。 25 12 結論 此次畢業設計從選題到中期檢查，到最后答辯、定稿，歷 時將近 6 個 月。過程中，為追求作為設計人員的嚴謹性，從 小的公式計算到大的零件選擇，都查閱了大量設計手冊并進行了精確的理論計算。鏜模是一種精密夾 具，它主要用來加工箱體類零件上的精密孔系。 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 條件等項因素。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。不同的加工性質，對切削加工的要求是不一樣的。 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]。 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? 。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。 前后端面 精銑 粗銑 毛坯 1 5 IT7(+ 0 ) IT11(+ 0 ) 231+ 0 237177。 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。 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]。 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。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。 但我國柴油機產業的整體發展仍然面臨著許多問題。然后進行夾具設計 ，首先應考慮工件的定位與夾緊。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。其次是 粗銑機體上下表面夾具和精鏜汽缸孔夾具的設計。 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。機器造型不但生產率高，而且所得的鑄件尺寸也 6 較準 確。 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 。 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。 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。 菱形銷的寬度可以通過幾何關系求出。 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。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=。 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=。 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。 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。 [10] 薛源順．機床夾具手冊 [M].北京：機械工業出版社， 2020. [11] 陸劍中、孫家寧 .金屬切削原理與刀具 [M].北京：機械工業出版社， 2020. [12] 劉延俊 .液壓與氣壓傳動 [M].北京：機械工業出版社， 2020. 26 [13] 侯書林，朱海 .機械制造基礎（下冊） [M].北京：中國林業出版社；北京大學出版社， . [14] 朱張校主編 .工程材料 [M].北京：清華大學出版社， 2020. [15] 劉朝儒 ,彭福蔭，高政．機械制圖 [M