發(fā)動機箱體結構設計及加工路線擬定

發(fā)動機箱體結構設計及加工路線擬定,發(fā)動機箱體結構設計及加工路線擬定,發(fā)動機,箱體,結構設計,加工,路線,線路,擬定 沈陽化工大學科亞學院 本科畢業(yè)設計 題 目： 基于solidworks發(fā)動機箱體結構設計 及加工路線擬定 專 業(yè)： 機械設計制造與其自動化 班 級： 1202班 學生姓名： 韓延軍 指導教師： 英璐 論文提交日期： 2016 年 6 月 1 日 論文答辯日期： 2016 年 6 月 7 日 畢業(yè)設計任務書 機械設計制造及其自動化 專業(yè) 1202班 學生：韓延軍 畢業(yè)設計題目：基于solidworks發(fā)動機箱體結構設計及加工路線擬定 畢業(yè)設計內容：1、確定生產類型，對零件進行工藝分2、選擇毛坯種類及制造方法，繪制零件-毛坯綜合圖 3、擬訂零件的機械加工工藝規(guī)程，選擇各工序的加工設備和工藝裝備，確定各工序切削用量和工序尺寸，計算某一代表工序的工時定額。4、填寫工藝文件：工藝過程卡片（或工藝卡片）、工序卡片（可視工作量大小只填部分主要工序的工序卡片）。5、設計指定工序的專用夾具，繪制裝配總圖和主要零件圖。6、撰寫畢業(yè)設計說明書。 畢業(yè)設計專題部分: 第一章 緒論； 第2章 發(fā)動機箱體工藝規(guī)程設計； 第3章 鉆床專用夾具設計； 第4章 三維實體建模過程； 第5章 技術性、經濟性分析 起止時間： 2016年 3月 1日 至 2016年 5月 27日 指導教師： 簽字 年 月 日 摘要 我所撰寫的畢業(yè)論文是基于solidworks發(fā)動機箱體結構設計與加工路線擬定。發(fā)動機箱體是機器的基本零件， 軸套齒輪還有有關零件時發(fā)動機與機器連接成為一個完整的整體，確定保證對的位子來傳遞轉矩和改動轉速完成規(guī)定的運動。發(fā)動機箱體加工質量會影響機器使用時長,耐心,和性能。 此論文結合所學專業(yè)的理論和實踐知識，編寫設計發(fā)動機箱體結構設計與加工路線擬定。本此設計有制作時間長,工作量大,制作困難,與學習克服困難等特色，不同于前面所做的課程設計。對我們畢業(yè)生來講，是對我們所學專業(yè)知識的一次重大考驗，也是對我們參加工作之前的很好的歷練。既提高了我們的專業(yè)要求，又培養(yǎng)了我們的實際設計意識。 論文對發(fā)動機箱體的功用分析、發(fā)動機的加工工藝過程、零件工藝設計作了分析和論證。對工藝規(guī)程的制作作了詳細的指導，并設定了合理的加工工藝路線。對關鍵工序的加工余量、工序尺寸、工序公差、切削用量進行了設計分析，保證整個工藝過程的完整。最后，對夾具精度也進行了校核計算。 關鍵詞： 箱體； 機械加工工藝； 工序； 加工余量； 工序尺寸； 切削用量；夾具精度； 發(fā)動機 Abstract The topic of my thesis is the design of machining technics regulatious and appropriative clamp of the box body of engine .The box of engine is the basic spare of machine,it conecs the staik,set,wheel gear…etc of engine to the whole.And accurate position to transfer torque or complete prescriptive movement.The machining quality of the box body of engine will influence the performance,precision an life of machine. According to the plan and didactical brief made by machine manufacturing craft profession committee,this design have mainly compiled and designed teachining technics regulations and appropriative clamp using professional theory and practical knowledge.This design is not only a great chanllenge,but also a good exercise for our graduate.It has enhanced our lever of speciality,at the same time,it also has cultived our team sprint. The design mainly introduces the spare parts craft process,tongs technological design to make comparison system,analysis and argumen integrity.Design craft regulations to make expation,and establishment reasonable of process craft route.In this design,I have analysed and calculated some key working proces,which include the remaining quantity of process,the measure of working procedure procedure the tolerance of working procedure techics cards.Whatmore in the end ,I have designed a appropriative clamp and proof-tested its precision to ensure the quality of workpiece. Keyword: Box body; Mechanical processing technology; Process; Machining allowance; Procedure dimension; Cutting parameter; Fixture accuracy; The engine 目 錄 第一章緒論 1 1.1 課題研究的意義及現(xiàn)狀 1 1.1.1 發(fā)動機的工作原理 1 1.1.2 發(fā)動機的結構 2 1.1.3 主要內容 2 第二章 發(fā)動機箱體工藝規(guī)程設計 3 2.1 發(fā)動機箱體的分析 3 2.1.1 生產類型的確定 3 2.1.2 箱體結構和功用的分析 3 2.1.3 零件圖的工藝分析 3 2.2 發(fā)動機箱體毛坯的設計 4 2.2.1 確定毛坯種類及加工方法的選擇 4 2.2.2毛坯的工藝分析及要求 5 2.2.3毛坯余量和公差的確定 6 2.2.4 基準的選擇 7 2.2.5加工方法的選擇 8 2.2.6箱體的材料及熱處理 8 2.2.7階段的劃分 8 2.2.8 擬定發(fā)動機箱體的工藝路線 9 2.3加工設備及工藝裝備的選擇 10 2.4加工工序設計 12 第三章 鉆床專用夾具設計 19 3.1鉆床夾具的特點 19 3.2夾具的設計內容 19 3.2.1 定位基準的選擇 19 3.2.2工件的夾緊及夾緊裝置 19 3.2.3夾緊結構 20 3.2.4夾緊力要素的確定 20 3.2.5夾具材料的選擇 22 3.2.6夾具的誤差分析 22 第四章 三維實體建模過程 25 4.1發(fā)動機箱體三維圖 25 第五章 技術性、經濟性分析 28 5.1箱體的技術性分析 28 5.2箱體的經濟性分析 28 結論 30 參考文獻 31 致謝 33 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第一章 緒論 第一章 緒論 1.1 課題研究的意義及現(xiàn)狀 1.1.1 發(fā)動機的工作原理 發(fā)動機工作原理：曲軸和連桿機構的往復運動的往復運動改變?yōu)榍S旋轉運動的動力沖程、外部動力輸出，并在其他三沖程，即進氣、壓縮、排氣沖程和曲軸旋轉運動的旋轉運動的復雜的線性運動。一般而言，曲柄連桿機構是發(fā)動機產生和發(fā)射功率的一種機制。燃燒的燃料發(fā)出的熱能轉換為機械能。 圖1-1 四缸發(fā)動機示意圖 圖1-2 發(fā)動機 1 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第一章 緒論 1.1.2 發(fā)動機的結構 發(fā)動機由以下機構和系統(tǒng)組成：曲柄連桿機構、配氣機構、供油系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、點火系統(tǒng)和起動系統(tǒng)。 圖1-3 三缸一蓋發(fā)動機示意圖 1-氣缸蓋螺栓；2-氣缸蓋；3-氣缸墊 1.1.3 主要內容 本次論文的主要內容有： （1）確定生產類型，對零件進行工藝分析 （2）選擇毛坯種類及制造方法，繪制零件-毛坯綜合圖 （3）擬訂零件的機械加工工藝規(guī)程，選擇各工序的加工設備和工藝裝備，確定各工序切削用量和工序尺寸，計算某一代表工序的工時定額。 （4）填寫工藝文件：工藝過程卡片（或工藝卡片）、工序卡片（可視工作量大小只填部分主要工序的工序卡片）。 （5）設計指定工序的專用夾具，繪制裝配總圖和主要零件圖。 （6）撰寫畢業(yè)設計說明書。 2 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章 發(fā)動機箱體工藝規(guī)程設計 第二章 發(fā)動機箱體工藝規(guī)程設計 2.1 發(fā)動機箱體的分析 2.1.1 生產類型的確定 表2-1 按年產量劃分生產類型 生產類型 年生產量 單件生產 1～10 小批量生產 >10～150 中批量生產 >150～500 大批量生產 >500～5000 大量生產 >5000 在大量生產中。在一般情況下，先進的和有效的方法，加工生產線，在現(xiàn)場生產設備的基礎上，充分利用現(xiàn)有的設備，同時，處理設備的適當改造，以促進生產發(fā)展。 2.1.2 箱體結構和功用的分析 常見的箱體類零件有：機床主軸箱、機床進給箱、變速箱體、發(fā)動機缸體和機座。根據箱體類零件的結構形式不同，可分為整體式箱體和分離式箱體前者是整體鑄造、整體加工，加工較困難，但裝配精度較高；后者可分別制造，便于加工和裝配，但增加了裝配的工作量。 氣缸體應具有足夠的強度和剛度，根據氣缸體與油底殼安裝平面的位置不同，通常把氣缸體分為以下三種形式。 （1）一般類型缸體（2）龍門型氣缸體的特點（3）采用一種整體式 綜合比較三種形式氣缸體的優(yōu)缺點，在本次設計中選用龍門式結構。 2.1.3 零件圖的工藝分析 ⑴ 工藝路線設計的一般思路： 主要采用“先面后孔”的原則和“粗精分開，先粗后細”的原則 ⑵ 零件的技術要求分析： 包括：加工表面的尺寸精度、主工作面形狀精度、主要加工表面與表面之間的關系、加工表面粗糙度和表面質量的其他要求熱處理要求及它技術要求（如動平衡）零件的視圖、技術要求是完整的以及主要的加工工藝和關鍵零件圖加工要求的規(guī)定是合理的、對零件的選用是否合適，是否合理的熱處理要求。 ⑶ 零件結構 結構組成——平面、內外圓柱面、成形面、螺旋面 機構組合——軸類、套筒類、箱體類、盤環(huán)類 結構工藝性——保證使用要求的前提下，能否以高效率和低成本制造 箱體的結構特點一般是結構組成比較復雜，壁薄且壁厚不均勻，加工部位多，加工表面有數個平面與孔系，加工難度大 2.2 發(fā)動機箱體毛坯的設計 2.2.1 確定毛坯種類及加工方法的選擇 ⑴ 確定毛坯種類 根據箱在工作和材料切削性能要求選擇的作用，耐腐蝕性好，耐磨性好，耐沖擊等，確定為HT250鑄件毛坯的選擇、技術要求如下： 第一：鑄件應消除內力 第二：未注明鑄造圓角為R3～R5，未注明壁厚為5mm 第三：鑄件表面不得有粘砂、多肉、裂紋等缺陷。 第四：允許有非聚集的孔眼存在，其直徑不大于6mm，深度不大于1.5mm，相距不小于20mm，整個鑄件上孔眼數不多于5個。 第五：未注明倒角為0.5×45°。 第六：去毛刺，銳角倒鈍。 第七：同一加工平面上允許有直徑不大于3mm，深度不大于1.5mm，總數不超過5個孔眼，兩空之間不小于30mm。 第八：涂漆按NJ226-31執(zhí)行。 ⑵ 毛坯加工方法（鑄造）的選擇 鑄造方法分為砂型鑄造,特種鑄造兩大類。 第一種砂型鑄造，根據砂型類別的不同分為干型、濕型、自硬性型，其特點和應用范圍詳見《機械加工工藝手冊》相關章節(jié)。 第二種特種鑄造，特種鑄造是指與普通砂鑄件存在顯著差異的一些方法。因此，必須根據形狀，大小，質量要求，生產量，對合金鑄造條件和其他具體情況的記憶品種。綜合比較分析，以獲得正確的鑄造方法。結合鑄造工藝的特點和適用范圍，對鑄件的機械性能和使用壽命、材料節(jié)約和切割、提高生產效率、降低成本、使用砂機造型等方面進行了分析和研究。 2.2.2毛坯的工藝分析及要求 毛坯鑄造時，應防止砂眼和氣孔的產生。未來減少毛坯制造時產生的殘余應力，應使箱體壁厚盡量均勻，箱體澆注厚應安排時效或者退火工序。 （1）鑄件澆注位置的選擇原則： 第一：鑄件的重要加工面或者主要工作面一般應處于底面或者側面，避免氣孔砂眼、縮松、縮孔等缺陷出現(xiàn)在工作面上。如果這些加工面難以朝下，應盡力使其位于側面。當鑄件的重要加工面有個數時，則應將大的朝下。 第二：鑄件大平面盡可能朝下或采用傾斜澆注，避免夾砂和夾渣缺陷。 第三：將逐漸的薄壁部分放在鑄型的下部或側面，以免產生澆注不足、冷隔等。 第四：對于容易產生縮孔的鑄件，應使厚的部分放在鑄件的上部或者側部，以便在鑄件厚壁處直接安置冒口，使之實現(xiàn)在上而下的定向凝固。 （2）分型面的選擇原則 第一：鑄件盡可能在一個沙箱內或者加工面和加工基準面放在同一個沙箱內，一保證鑄件的尺寸精度。 第二：盡量減少分型面的數量 第三：盡量減少型芯或者活塊的數量，并盡量降低沙箱的高度，以便起模和修型。 第四：把主要的型芯放在下半沙箱中，以利于下芯，合箱和便于檢查型腔尺寸。 為了使砂芯便于從砂型中取出，凡垂直于分型面的立壁在制造模樣時必須留有起模斜度，起模斜度的大小取決于與立壁的高度，造型方法，模樣材料等因素，通常為15′～3°，為使型砂便于從內腔中脫出，以形成自帶型芯，內壁的起模斜度應比外壁大，通常為3°～10°。 2.2.3毛坯余量和公差的確定 （1）確定毛坯的余量 毛坯余量的確定：根據機械加工去除量，從后往前推。同時考慮毛坯制造過程中存在的氧化皮層裂紋、雜質等各種缺陷，并也根據工人的操作水平按直徑10～12mm，厚度11mm，平均每面在5mm左右。 機械加工余量：砂型鑄造（采用手工造型或機器造型）所生產的灰鑄鐵、球墨鑄鐵、耐熱鑄鐵和耐蝕鑄鐵等鑄件的加工余量。鑄鐵件的加工余量共分9個等級——5～13級。又按零件圖的基本尺寸大小分為10個尺寸組。由于機械加工和鑄造工藝上的要求，允許挑選其它等級的加工余量，但是應在有關圖樣和技術文件上注明。鑄孔的機械加工余量一般按澆鑄時的位置處于頂面的機械加工余量選擇。對成批和大量生產的鑄件的加工余量由《工藝人員手冊》查得，各表面的余量見表2。 表2-1 發(fā)動機箱體各表面總加工余量/mm 加工表面 基本尺寸 加工余量等級 加工余量數值 上表面 330 10 6 下表面 330 10 6 兩側面 305.6 10 6 兩側面 330 10 6 缸孔3-89.4 89.4 9 3.5 主軸孔69 69 9 3.5 凸輪軸孔49 49 10 2.75 （2）毛坯的尺寸公差 鑄件的尺寸公差代號為IT，公差等級為16級，壁厚尺寸公差可以比一般尺寸的公差降一級，例如：圖樣上規(guī)定一般的公差為IT10，則壁厚尺寸公差為IT11。公差帶應對稱于鑄件基本尺寸設置，有特殊要求時，可采用非對稱設置，但應在圖樣上說明。鑄件基本尺寸是鑄件圖樣上給定的尺寸，包括機械加工余量。 一是成批和大量生產 公差等級見《機械加工工藝手冊》，對于成批和大量生產的鑄件，可以通過對設備和工裝的改進、調整和維修，嚴格控制型芯位置，一種鑄造方法鑄造尺寸的精度取決于生產過程的各種因素，其中包括：鑄件結構的復雜性；模型和壓型的精度；鑄造金屬及合金種類；鑄造廠的操作水平。 二是小批量和單件生產 公差等級見《機械加工工藝手冊》，對小批量和單件生產的鑄件，不適當采用過高的工藝要求來提高公差等級，通常是不合理的。由于鑄件大量生產，毛坯制造方法采用砂型機器造型，鑄件尺寸公差等級為IT10級，選取錯箱值為1.0mm。可確定主要加工面的總余量見下表3。 表2-2 主要表面的毛坯尺寸及公差/mm 主要面尺寸 零件尺寸 總余量 毛坯尺寸 公差 上表面 330 6+6 342 0.046 下表面 330 6+6 342 0.052 兩側面 305.6 6+6 317.6 0.052 兩端面 330 6+6 342 0.052 缸孔3-89.4 89.4 3.5+3.5 82.4 0.011 主軸孔69 69 3.5+3.5 62 0.022 凸輪軸孔49 49 2.75+2.75 44.5 0.025 2.2.4 基準的選擇 基準是機械制造中應用得十分廣泛的概念，是用來確定生產對象上幾何要素之間的幾何關系所依據的點、線、面。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。 ⑴ 設計基準 在設計零件時，應根據零件在裝配結構中的裝配關系以及零件本身結構要素之間的相互位置關系，確定尺寸（或角度）的起始位置。這些尺寸（或角度）的起始位置稱為設計基準。 ⑵ 工藝基準 零件在加工工藝過程中所采用的基準稱為工藝基準。工藝基準可進一步分為：工序基準、定位基準、測量基準和裝配基準。 ⑶ 定位方式闡述 在加工箱體類零件時常采用一面兩孔組合定位，夾具上相應的定位元件是一面兩銷，為避免過定位，一個銷應采用菱形銷。綜上所述，在加工此箱體的時候，我采用一面兩孔（或者一面兩銷）定位。 2.2.5加工方法的選擇 零件表面的加工方法，取決于加工表面的技術要求，由于零件生產類型為大量生產，所以在對發(fā)動機箱體各表面加工時采用粗銑-精銑；對主要孔進行加工時，例如主軸孔及缸孔，根據精度要求采用粗鏜-半精鏜-精鏜，對挺桿孔加工時，采用鉆-擴-鉸-擠的加工路線；對螺紋孔加工時采用鉆-攻。 2.2.6箱體的材料及熱處理 工件材料與熱處理對加工方法的選擇有著很大的影響。因此，在開發(fā)加工路線時要合理安排熱處理位置。例如，為了消除鑄件內應力，防止變形后加工，使加工精度保持長期穩(wěn)定，進行時效處理。對于大尺寸、復雜結構的鑄件，需要在粗加工中，安排一個時效處理；對于鑄件一般在鑄件或機械加工前安排一次時效處理；零件的精度高、剛度差、粗車削、粗磨、精磨等一個老化處理。在人工時效處理的工藝規(guī)范為加熱到530℃～560℃，保溫6～8h，冷卻速度≤300℃/h，出爐溫度≤200℃。 2.2.7階段的劃分 工藝路線按工序的不同，一般可分為幾個階段：粗加工階段、半精加工階段、精加工階段。 粗加工階段：對于發(fā)動機箱體來說，剛開始要對箱體的各個面進行粗銑加工，另外還有對缸孔及主軸孔的粗鏜都屬于粗加工階段。 半精加工階段：在發(fā)動機箱體加工過程中，半精鏜缸孔以及兩側的六孔就屬于細加工階段，為后面的精鏜做準備。 精加工階段：對箱體各面的精銑以及對缸孔及兩側六孔的精鏜都是精加工階段的內容。這個階段的主要問題是如何保證零件的質量。 2.2.8 擬定發(fā)動機箱體的工藝路線 根據各表面的加工要求和各種加工方法能達到的經濟精度。確定表面的加工方法如下： 表2-3 發(fā)動機箱體各表面的加工要求和加工方法 加工表面 加工精度（IT） 加工粗糙度Ra（m） 加工方法 上表面 7 3.2 粗銑-精銑 兩端面 7 3.2 粗銑-精銑 兩側面 7 3.2 粗銑-精銑 凸輪軸孔 7 1.6 粗鏜-半精鏜-精鏜 挺桿孔 6 0.8 鉆-擴-鉸-擠 缸孔 6 0.8 粗鏜-半精鏜-精鏜 內腔小凸臺 12 12.5 粗銑 螺紋孔 鉆-攻 根據先面后孔、先主要表面后次要表面和先粗加工后精加工的原則，將上下面、兩側面、兩端面及缸孔和主軸孔的粗加工放在前面，精加工放在后面，主軸承蓋結合面、后端面以及上下面的螺紋孔放在最后面。 制定工藝路線如下： 05 鑄造 鑄坯、清理、噴丸。消除內應力、涂漆 10 銑 粗銑上、下表面 20 銑 粗銑兩側面 30 銑 粗銑兩端面 40 銑 精銑上、下面 50 銑 精銑兩側面 60 銑 精銑兩端面 70 鏜 粗鏜缸孔及主軸孔 80 鏜 粗鏜缸孔及凸輪軸孔 90 鉆 鉆后端面及上、下面各孔 95 鉆 斜油孔引窩 100 鉆 鉆缸蓋及兩側面各孔 110 鏜 半精鏜缸孔及凸輪軸孔 120 鏜 鏜平衡軸止推槽 130 鉆 鉆斜油孔 140 鏜 精鏜缸孔及凸輪軸孔 150 鉆 鉆主軸承蓋結合面三孔，擴缸蓋六孔 160 鉆 鉆、擴、鉸、擠挺桿孔 170 攻 攻后端面及上、下面螺孔 180 攻 攻缸蓋及兩側面螺孔 190 鉆 鉆定位銷孔、鉆水孔 200 銑 銑內腔小凸臺平面 210 攻 攻主軸承蓋結合面M14螺紋 220 鉆 鉆孔、攻絲 230 鉆 鉆斜油孔 240 檢查 250 清洗 清洗 2.3加工設備及工藝裝備的選擇 由于生產類型為大批量生產，故加工設備宜以通用機床為主，輔以少量專用機床。其生產方式為通用機床加專用夾具為主，輔以少量專用機床的流水線生產線。工件在各機床上的裝卸及各機床間的傳送均有人工完成。 （1）粗銑上下面、兩側面、兩端面 考慮到工件的定位夾緊方案及夾具結構設計問題，選擇臥式銑床X63. 見表9.2-11，選擇刀具為直徑D=100mm、齒數Z=10的兩把圓柱形銑刀（GB1115-85）, 專用機體粗銑夾具和游標卡尺。 （2）精銑上下面、兩側面、兩端面 考慮到工件的定位夾緊方案及夾具結構設計問題，宜采用臥銑，選擇X63銑床，選擇與上相同的，齒數Z=14的刀具。采用箱體精銑專用夾具及游標卡尺、刀口形直尺。 （3）粗鏜缸孔3-89.4H6 采用臥式組合鏜床T68， 其主要參數見表手冊11.1-1.選擇鏜通孔的鏜刀、專用機體粗鏜夾具。 （4）粗鏜主軸孔 采用臥式銑鏜床， 選用型號為T68， 選擇鏜通孔的湯刀、專用粗鏜夾具。 （5）粗鏜凸輪軸孔 采用臥式鏜床T68， 選擇粗鏜專用夾具。 （6）半精鏜孔3- 采用臥式組合鏜床T68， 刀具選擇與前面工序相同。選擇鏜通孔的鏜刀、專用夾具。 （7）半精鏜凸輪軸孔 采用臥式組合鏜床， 選用專用鏜床夾具。 （8）精鏜缸孔及凸輪軸孔 所采用的鏜床與前面的相同，選擇精鏜刀、專用夾具、游標卡尺、塞規(guī)檢查孔徑。 （9）鉆后端面及上下面各孔 選用搖臂鉆床Z3025BX10 選用錐柄麻花鉆。 專用鉆孔夾具， 選用游標卡尺和塞規(guī)檢查孔徑。 （10）鉆、鉸斜油孔 選擇臺式鉆床， 表10.2-5， 根據孔直徑選用直柄麻花鉆及錐柄機用鉸刀。 專用箱體斜油孔夾具、塞規(guī)檢查孔徑。 （11）鉆主軸承蓋結合面三孔、擴缸蓋六孔 選用搖臂鉆床Z3132 選擇錐柄麻花鉆，錐柄擴孔復合鉆。選用專用鉆床夾具、塊換夾頭、游標卡尺及塞規(guī)。 （12）鉆、擴、鉸、擠挺桿孔 選用搖臂鉆床Z3025.選用錐柄長麻花鉆，直徑選11.8mm，擴、鉸孔時選用材料為YG8的刀具。選用機體挺桿專用夾具、游標卡尺及塞規(guī)。 （13）鉆定位銷孔、水孔 選用搖臂鉆加工， 選用直柄麻花鉆。采用專用夾具，使用游標卡尺和塞規(guī)檢查孔徑。 （14）銑內腔孔小凸臺面 采用立式銑床X53K莫氏錐柄面銑刀、專用銑夾具、專用檢具。 （15）攻螺紋 攻螺紋選用搖臂鉆Z3025加工。 采用機用絲錐、絲錐夾頭、專用夾具和螺紋塞規(guī)。 2.4加工工序設計 確定工序尺寸的一般方法是，有加工表面的最后工序往前推算，最后工序的工序尺寸按零件圖樣的要求標注。當無基準轉換時，同一表面多次加工的工序尺寸只與工序（或工步）的加工余量有關。有基準轉換時， 工序尺寸應用工序尺寸鏈接算。 （1）工序30粗銑兩端面面及60精銑兩端面面 查手冊表3.2-25，平面加工余量表得： 精加工余量Z=1.5mm， 已知兩端面總余量Z=5mm，故粗加工余量可求： Z=（5-1.5）=3.5mm （2-3） 查閱有關手冊表9.4-1，取粗銑的沒齒進給量f=0.25mm/r， 精銑的每轉進給量f=0.5mm/r， 粗銑刀走刀一次，a=3.5mm；精銑走刀一次， a=1.5mm， 取 粗銑的主軸轉速為190r/min, 取精銑的主軸轉速為300r/min, 所選刀具的直徑為100mm，故相應的切削速度分別為： 粗加工： V= = = 59.66m/min （2-4） 精加工： V = = = 94.2 m/min （2-5） 校核功率（一般校核粗加工工序）： 查閱有關資料知： 切削功率計算公式為 P = （2-6） 式中： P— 切削力 V—切削速度 查有關資料可有下面公式求得， F = （2-7） 查機械加工工藝手冊表9.4-10， 選銑刀為高速鋼， 可得： C = 294， x = 1.0， y = 0.65， u = 0.83， w = 0， q = 0.83 取a = 2.5mm ， a = 0.2mm/z ; 又a = 3.5mm ， 查表知： 修正系數K = 1.0, 故有公式（2-6）得： F = = 169.19 N （2-8） 從而由公式（2-5）可算出銑削功率為： P = = 5.36 KW （2-9） 又從機床X63說明書（主要技術參數）得機床功率為7.5KW ，機床傳動效率一般取0.75~ 0.85 ， 若取 = 0.80 ，則機床電動機所需功率 P = = = 6.67 kw﹤10 kw （2-10） 故機床功率足夠。 （1） 工序10粗銑上下面及40精銑上下面， 工序30粗銑兩側面及60精銑兩側面計算過程同（1），略 （2） 工序70粗鏜缸孔及主軸孔 ①查閱有關手冊知： 粗鏜加工余量為 0.5mm， 所以粗鏜缸孔的直 為 = 88.9mm ， 故缸孔的精鏜余量為： Z = = 0.25mm （2-11） 查有關手冊， 取孔加工等級為H級， 即Z = 3.5mm ， 故有 Z = （3.5-0.25） = 3.25mm （2-12） 表2-4 缸孔的鏜孔余量、工序尺寸公差/mm 加工表面 加工方法 余量 精度等級 工序尺寸及公差 3-89.4 粗鏜 3.25 H10 88.9 3-89.4 粗鏜 0.25 H6 89.4 粗鏜缸孔余量為3.25mm ， 故mma = 3.25 mm ， 查閱有關資料??；v = 0.6mm/s = 36mm/min 取進給量為f = 0.2mm/r ,故有， n = = 129 r/min （2-13） 精鏜缸孔余量為0.25mm ， 故a = 0.25mm 查有關資料， 取， = 1.3mm/s = 78 m/min 取進給量為f=0.12mm/r，故有 n = = ≈ 278 r/min （2-14） ②查閱有關手冊知： 粗鏜加工余量為 0.5mm， 所以粗鏜缸孔的直徑為 = 68.5mm ， 故缸孔的精鏜余量為： Z = = 0.25mm （2-15） 查有關手冊， 取孔加工等級為H級， 即Z = 3.5mm ， 故有 Z = （3.5-0.25） = 3.25mm （2-16） 2-5缸孔的鏜孔余量、工序尺寸公差 /mm 加工表面 加工方法 余量 精度等級 工序尺寸及公差 3-69 粗鏜 3.25 H10 68.5 3-69 粗鏜 0.25 H6 69 粗鏜缸孔余量為3.25mm ， 故a = 3.25 mm ， 查閱有關資料??； v = 0.5mm/s = 30mm/min 取進給量為f = 0.2mm/r ,故有， n = = 139 r/min （2-17） 精鏜缸孔余量為0.25mm ， 故a = 0.25mm 查有機械制造手冊， = 1.2mm/s = 72 m/min 取進給量為f 故有 n = = ≈ 332 r/min （2-18） （3） 工序100鉆缸蓋及兩側面各孔 螺紋分別為M8、M10、M12. 查表16.2-13得孔尺寸有：6.7mm，8.5mm，11mm，鉆孔因一次鉆出，故其鉆削余量分別為： 鉆孔6.7mm Z==3.35mm （2-19） 鉆孔8.5mm Z==4.25mm （2-20） 鉆孔11mm Z==5.5mm （2-21） 表2-6 各孔余量和工序尺寸 加工表面 加工方法 加工余量 工序尺寸 鉆孔 3.35 6.7 鉆孔 4.25 8.5 鉆孔 5.5 11 參考立式鉆床Z3025機床技術參考表，取鉆11mm進給量為0.2mm/r、取鉆 8.5mm進給量為0.18mm/r、取鉆6.7mm進給量為0.14mm/r. 參考有關資料得：鉆孔11mm的切削速度，由此得 則轉速 （2-22） 按機床實際轉速n=800r/min則實際切削速度為 （2-23） 同理參考手冊得 鉆孔8.5mm的切削速度為 鉆孔6.7mm的切削速度為 故轉速分別為 鉆孔8.5mm孔： （2-24） 鉆孔6.7mm孔： （2-25） 按機床實際轉速取n=1100r/min。 則實際切削速度分別為： 鉆孔6.7mm孔實際切削速度為 鉆孔8.5mm孔實際切削速度為 （4） 工序160鉆、擴、鉸、擠挺桿孔6-12mm 6-12mm擴、鉸孔余量經查機械加工工藝手冊得=1.0mm，Z=0.15mm，而擠孔的加工的余量很小，可忽略不計，由此可算出： Z=（-1-0.15）=4.85mm （2-26） 表2-7 各工序余量和精度等級 加工表面 加工方法 余量 精度等級 6-12 鉆孔 4.85 IT12 6-12 擴孔 1.0 IT10 6-12 鉸孔 0.15 IT8 6-12 擠孔 IT6 參考鉆床Z3025有關技術參數取鉆孔技術參數進給量為=0.3mm/r 由此可以推算出轉速為 = （2-27） 按機床實際轉速取，則實際擴削速度為 （2-28） 擴孔6-12mm 參考技術參數取鉆孔技術參數進給量為=0.3mm/r 參考手冊知：擴孔切削速度為鉆孔時的1/2-1/3，故擴孔切削速度 ×30=15m/min，由此可以推算出轉速為 = （2-29） 按機床實際轉速取，則實際擴削速度為 （2-30） 參考有關技術參數取鉸孔技術參數進給量為=0.3m/s=18m/min，f=0.4mm/r，由 此可算出轉速為 = （2-31） 機床實際轉速，實際擴削速度為 （2-32） 時間定額計算 ①機動時間 參考有關資料得鉆孔的計算公式為 （2-33） +（1～2） （2-34） ～4，鉆盲孔時 對于鉆孔6-12mm，由公式（1-32） （2-35） 零件圖知，取=3mm 故由公式可得： （2-36） 參考有關資料得，擴孔和鉸孔的計算公式為 （2-37） 式中： +（1～2）=1.43mm （2-38） 又知mm，取mm, 故有 （2-39） 對于鉸孔6-12mm， +（1～2）=1.1mm （2-40） 所以 （2-41） 查相關資料知，擴孔速度V=2-5m/min，取V=3m/min，故 t===0.417min （2-42） ②總機動時間 （2-43） 19 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第三章 鉆床專用夾具設計 第三章 鉆床專用夾具設計 3.1鉆床夾具的特點 （1）鉆床夾具（指鉆模）利用其導向裝置不僅能引導和確定刀具定位，還能增強刀具的剛性，提高工件的加工精度，所以使用鉆模時。被加工孔的精度主要與導向裝置的精度有關，與機床的精度關系不大。 （2）鉆床夾具（指部分通用夾具）能擴大鉆床類機床的使用范圍（如分度轉臺、多軸頭能擴大單軸立式鉆床的使用范圍） （3）鉆床夾具在使用時，所受的軸向力一般是向下的，所以當鉆削扭矩不大時，鉆床夾具往往不必固緊在機床工作臺上（如翻轉式鉆模和部分倒角夾具等）。 3.2夾具的設計內容 3.2.1 定位基準的選擇 定位基準在最初的工序中時鑄造、鍛造或軋制等得到的表面，這種未加工的基準稱為粗基準。用粗基準定位加工出來光潔表面后，就應該用加工過的表面做以后工序的定位表面，此便為精基準。上面的工序已將發(fā)動機箱體的幾個表面的平面加工完畢，并且達到了較高精度。按照基準選擇原則，選擇箱體的上下表面作為主要定位基準，且限制其中三個自由度，利用定位軸以及底部的定位銷等定位元件實現(xiàn)準確定位。 3.2.2工件的夾緊及夾緊裝置 在機械加工過程中，工件受到切削力、離心力、慣性力等力的作用，為了保證在這些外力作用下，工件仍在夾具中保持已由定位元件所確定的加工位置，而不發(fā)生震動或位移。因此，一般夾具結構都必須設置一定的夾緊裝置將工件可靠固定。 （1） 夾緊裝置的組成：① 力源裝置 ② 夾緊機構 （2） 夾緊裝置設計的一般步驟 包括：根據工作過程圖繪制了夾緊力示意圖，說明了夾緊力的作用點和應力測試的功能、計算所需的夾緊力、確定夾緊元件的結構、確定夾緊裝置所產生的夾緊力。 21 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第三章 鉆床專用夾具設計 3.2.3夾緊結構 包括： 螺旋夾緊機構、 螺旋壓板夾緊結構、聯(lián)動夾緊機構。根據發(fā)動機箱體的形狀、尺寸和大小，結合夾具設計的要求，并考慮相關的夾緊機構的特點，確定液壓螺桿機構的選擇。 3.2.4夾緊力要素的確定 夾緊力包括力的大小、方向和作用點三個要素，他們的確定是夾緊機構設計中首要解決的問題。 夾緊力作用點的選擇：第一：夾緊力作用點應正對支撐元件或位于支撐元件所形成的支撐平面內，保證工件已獲得的定位不變；第二：夾緊力作用點應處在工件剛性較好的部位，以減小工件的夾緊變形。第三： 夾緊力作用點應盡可能靠近被加工表面，以便減小切削力對工件所造成的翻轉力矩。 夾緊力大小的計算 F = KW （3-1） 式中： F —— 實際需要的夾緊力； W —— 在最不利條件下由靜力學平衡計算求出的夾緊力； K —— 安全系數，一般K=1.5～3，粗加工時取最大值，精加工時取最小值。 需按則的夾緊機構為螺旋夾緊機構，鉆孔為12,計算公式為 W = 2QL/[dtan（）+fd] （3-2） 式中： Q —— 原始作用力：L —— 作用力臂：d —— 螺紋中徑： —— 螺紋升角 —— 螺紋摩擦角：f —— 螺紋（螺母）端面與工件間的摩擦系數 d —— 平頭螺桿端部直徑 螺紋公稱直徑d=12mm，d=10.863mm，Q=3.5N,L=140mm =6°34， f=0.1， d=0.8d=0.8×12mm = 9.6mm tan = t/d，其中t為螺距，查資料知，t=1.75mm， 故有=arctan=arc=0.06° （3-3） 所以求夾緊力 W = 2QL[dtan（）+fd] = 399N （3-4） 取安全系數 K=2 由公式（3-1）求出： F = KW = 2×399 = 798N （3-5） 切削力及扭矩的計算 《機械加工工藝手冊》表10.4-13.群鉆時軸向力和扭矩計算公式： 軸向力： F = FK （3-6） 式中： F —— 理想條件下軸向力 K —— 加工材料改變修正系數（K=K） 并且有： F=Cdf （3-7） 加工材料查表知： C=365.9， Z=0.0661, y=1.217， n=0.361 前面述知：f=0.3mm/r，=30m/min，故由公式3-6得： F = Cdf （3-8） =365.9×11.7×0.3×30=1467.02 N 加工條件選修正系數K=1.1，由公式（3-5）求實際產生的軸向力為： 扭矩： M=MK （3-9） 其中， M=Cd （3-10） 根據查表10.4-3知： C=0.281，Z=1.788，y=1.048，n=0.077 又知：=0.3mm/r，=30m/min，故有公式（3-10）得 M= Cd （3-11） =0.281×11.7×0.3×30=8.402 Nm 根據加工條件選修正系數K=1.1，由公式（3-9）求實際產生的扭矩為 M= MK=8.402×1.1=9.242 Nm （3-12） 根據夾具設計的結構，鉆削過程中，主要生產的切削力和扭矩。該方向與夾緊軸力方向相同，有利于工件定位和夾緊工件，滿足夾持方向剛度要求時不可加工變形；在加工過程中所產生的扭矩主要由工件與工件之間的摩擦力矩和定位軸和定位銷來平衡。 由此看來此夾具設計安全、可靠。 3.2.5夾具材料的選擇 夾具材料的選擇應根據其強度、硬度、韌性、耐磨性、脆性、可加工性來確定。結合本夾具的特點和結構，夾具主要部分材料為：夾具體、導向架、左右力臂、上蓋選為HT200、壓板、定位軸、上墊鐵選為45鋼、定位銷、菱形定位銷、套選為20C。 3.2.6夾具的誤差分析 為了讓夾具設計能保證工件的加工精度，一方面要糾正所確定的定位方法和裝置，所以盡量不要違反規(guī)則，另一方面也要進行誤差分析，了解錯誤原因。為了準確夾具設計的正確性，對夾具的精度進行了計算和分析。工件被加工時，使用工作過程誤差的誤差。來表示。由于各種誤差均為獨立的隨機變量，應將誤差用概率法疊加，即 （3-13） 式中： ——定位誤差，mm；——安裝誤差，mm；——調整誤差，mm；——加工方法誤差，mm；——工件工序尺寸誤差，mm 上述各項誤差中，與夾具直接有關的誤差為、、三項，可用計算方法計算。加工誤差具有很大的偶然性，很難計算，通過這項誤差取作為估算范圍。即 （3-14） （1） 定位誤差（） 定位誤差時工件在夾具體（或機床上）定位不準造成的加工誤差。 ?. 定位誤差產生的原因 a.由于定位基準本身的尺寸和幾何參數誤差，以及定位基準與定位元件之間的間隙，所引起的同批工件定位基準沿加工尺寸方向（或指定軸向）的最大位移，稱為定位基準位置誤差，以Δjw表示。 b.由于工序基準與定位基準不重合，所引起的同批次工件工序基準相對于定位基準而沿加工尺寸方向（或沿指定軸向）的最大位移，稱為基準不重合誤差，以Δjb表示。 上述兩類誤差之和即為定位誤差，故可得： Δdw=Δjw+Δjb （3-15） ??. 定位誤差的計算： 查閱機械加工工藝手冊可得誤差計算公式，其中公差為0.1-（-0.1）=0.2mm，并根據表6.2-9，兩平行平面為定位基準時的公式如下，其中L=190mm Δj.y≈TH/L≈0.2/190≈1.05μm （3-16） 工序基準與定位基準重合，故Δjb=0 故有： ΔD=Δjw+Δjb=1.05+0=1.05μm （3-17） （2）安裝誤差ΔA 加工孔，工件孔德位置尺寸決定于鉆套對定位元件的位置尺寸，夾具安裝誤差ΔA值只考慮定位元件與夾具安裝基面的相互位置誤差對加工尺寸的影響。由于夾具距定位面對安裝基面不平行夾具在垂直方向上的線性誤差，造成一個角度誤差， =arctan （3-18） 通過角度誤差，可換算為加工尺寸的誤差。 通常，機床安裝誤差