1、成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文柴油機(jī)氣缸蓋兩端面螺紋底孔加工夾具設(shè)計(jì)作者姓名：王 宏 亮專業(yè)名稱：機(jī)械工程及其自動(dòng)化指導(dǎo)教師：殷 俊 文 講師柴油機(jī)油泵調(diào)速器蓋鉆孔組合機(jī)床設(shè)計(jì)摘要這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是：柴油機(jī)油泵調(diào)速器蓋鉆孔組合機(jī)床設(shè)計(jì)（夾具設(shè)計(jì)）調(diào)速器蓋是柴油機(jī)的重要零部件之一，屬于典型的箱體類零件。他的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，其加工質(zhì)量的好壞將直接影響到柴油機(jī)的整體性能。通過對(duì)零件圖的分析可知：調(diào)速器蓋的底面、氣道孔及底面座孔的技術(shù)要求加高，是重要的平面，因此需要精細(xì)加工。以零件的年生產(chǎn)量是大批生產(chǎn)為例，毛坯采用HT2040的鑄鐵由機(jī)器進(jìn)行砂模鑄造。粗加工時(shí)，選取調(diào)速器蓋的上下底面互為基準(zhǔn)；精加工

2、時(shí)，選取加工過的調(diào)速器蓋底面為基準(zhǔn)。以底面及底面上的兩個(gè)銷進(jìn)行定位，即“一面兩銷”式定位。在查閱了一些相關(guān)的資料，并仔細(xì)地分析了成都柴油機(jī)廠的氣缸蓋加工工藝路線和其它一些同類產(chǎn)品的生產(chǎn)線狀況后，才具體地制定了這次設(shè)計(jì)的工藝方案。實(shí)際的機(jī)械加工工序安排，遵循著：先主要、后次要，先粗后精，先面后孔等原則。根據(jù)生產(chǎn)批量和生產(chǎn)實(shí)際情況，工序的安排采用了工序集中和工序分散相結(jié)合的辦法，并且設(shè)計(jì)了一條自動(dòng)化生產(chǎn)線.當(dāng)按工序集中原則組織過程時(shí)，還普遍的采用了自動(dòng)化程度較高的高效機(jī)床和工藝裝備。這樣，大大地提高了生產(chǎn)率。工藝方案中的工序310，采用了專用機(jī)床，在自動(dòng)線上進(jìn)行加工。因此，需要設(shè)計(jì)“一面兩銷”式專

3、用夾具。其中一銷為短圓柱銷，另一銷為削邊銷，分別限制2個(gè)和1個(gè)自由度。關(guān)鍵詞 ：柴油機(jī) 螺紋 夾具 箱體 一面兩銷-III-AbstractThe topic of this graduation design is: diesel engine oil pump speed cover hole modular machine tool design It is one of the important spare part of a diesel engine that the air cylinder is covered, belong to the typical case body

4、 type part. It relatively complicated structure, its the qualities of quality influence globality can diesel engine directly.Can know through the analysis to the picture of part: Bottom surface who air cylinder build, Kong bottom surface seat the specification requirements of hole increase angry one

5、s, It is the important plane, so need retrofitCan be confirmed this part as and produced in enormous quantities by producing the guiding principle annually of the part. Blank adopt HT go on sand mould's casting by machine by casting iron as much as 20-40.At the rough machining, choose about bott

6、om surface who air cylinder stamp interact as the datum; At the finish machining, choose air cylinder that process leave datum on bottom surface. At bottom surface and eaches on the bottom surface sell and go on and make a reservation, namely" each sell at two" the type make a reservation.

7、It consults relevant materialses analyse diesel engine of Chengdu the air cylinders of factory build route and similar the production lines of productses after the state processing technology carefully, Have made this technology scheme designed concretly . The real machining process is arranged, is

8、following : It is neither first main, afterwards less important nor first after being thick precise, the hole waits for the principle after one first. At production lot and reality of producing, the arrangements of process adopt in collecting and process disperse way that combine together process, D

9、esign one a piece of automatic production line . When concentrate the principle on organizing the course according to the process, also relatively and technology equip high high-efficient lathes general adoption automatic degrees. So, have boosted productivity greatly . Technology 310 processes of t

10、he scheme, it adopts special-purpose lathe process at the transfer machine. However, need and design " each sell at two" type special-purpose clamping apparatus. Sell and sell for short cylinders among them and sell and for paring and sell, limit each and 1 a piece of degree of freedoms re

11、spectively at another.Keywords: diesel engine, screw thread, fixture, enclosure,each sell at two 目錄摘要IAbstractII目錄IV前言11 零件的分析21.1 零件的作用及性能21.2 零件圖21.3 調(diào)速器蓋的主要技術(shù)條件極其分析52 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)72.1 確定毛坯制造形式72.2工藝路線的擬定72.3加工示意圖143 生產(chǎn)率計(jì)算223.1零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)223.2基本工時(shí)的確定233.3機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡244 夾具設(shè)計(jì)264.1 零件的結(jié)構(gòu)工藝分析264.2 定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)274.3 夾緊機(jī)構(gòu)

12、的設(shè)計(jì)304.4鉆套、鉆模板、夾具底座及整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)335 組合機(jī)床方案的制定365.1 組合機(jī)床的特點(diǎn)365.2 組合機(jī)床的分類365.3 組合機(jī)床發(fā)展方向37總結(jié)39致 謝40參考文獻(xiàn)41-IV-前言內(nèi)燃機(jī)是一種能量轉(zhuǎn)換裝置,由燃料在機(jī)器內(nèi)部燃燒進(jìn)而將能量釋放出來做功.其主要組成部分有:機(jī)體、曲柄連桿機(jī)構(gòu)、配氣機(jī)構(gòu)、供油系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)及起動(dòng)裝置等.它是以柴油為燃料的內(nèi)燃機(jī)，其工作原理是：往氣缸內(nèi)按一定比例和一定的時(shí)間與規(guī)律送進(jìn)空氣，使柴油和空氣混合被壓縮到一定的壓力和溫度而進(jìn)行自燃，產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)猓萌細(xì)獾牟粩嗯蛎洠苿?dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，通過曲柄連桿機(jī)構(gòu)將活塞的

13、往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，這樣將柴油的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成熱動(dòng)能，對(duì)外做機(jī)械功，輸出動(dòng)力。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的是柴油機(jī)調(diào)速器蓋兩端面螺紋底孔加工夾具設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)重點(diǎn)為夾具設(shè)計(jì)。調(diào)速器蓋是柴油機(jī)的重要零部件之一，屬于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的箱體類零件，它的加工精度對(duì)柴油機(jī)的綜合性能指標(biāo)高低有著很重要的影響。因此，調(diào)速器蓋的機(jī)械加工工藝有較高的技術(shù)要求。在設(shè)計(jì)過程中，要使零件的質(zhì)量達(dá)到圖紙上的要求，同時(shí)又要盡可能的降低生產(chǎn)成本。這就要求在安排加工工藝方案時(shí)，要兼顧多方面的要求，盡可能選取最佳方案。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我查閱了一些和本次設(shè)計(jì)內(nèi)容有關(guān)的資料，參照和仔細(xì)分析了成都柴油機(jī)廠的氣缸蓋加工工藝規(guī)程，并結(jié)合其它同類產(chǎn)品的

14、生產(chǎn)線狀況，進(jìn)而制定了本次的設(shè)計(jì)方案。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，得到指導(dǎo)教師殷俊文老師的悉心指導(dǎo)，特此表示深深的謝意.-41-1 零件的分析1.1 零件的作用及性能調(diào)速器蓋位于調(diào)速器上部，其上部及活塞頂構(gòu)成調(diào)速室，他用螺栓固定于機(jī)體上。調(diào)速器蓋上根據(jù)不同情況裝有排氣門，氣門搖臂和噴油器和火化塞等零部件，并布置有排氣道。燃燒室位于氣缸之上，氣缸蓋承受著高溫氣體的壓力和熱負(fù)荷，還承受著氣缸蓋螺栓的預(yù)緊力。其熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力都比較嚴(yán)重，因此鑒于它的工作方式和惡劣的工作條件，要求氣缸蓋必須有足夠的剛度和強(qiáng)度，以便能承受各種形式負(fù)載，同時(shí)氣缸蓋的結(jié)構(gòu)形式也要力求簡(jiǎn)單，布置要盡可能對(duì)稱，厚薄要盡可能均勻，內(nèi)部

15、鑄管冷卻水套要盡可能使高溫部分得到冷卻。氣缸蓋應(yīng)該用抗熱疲勞性能好的材料鑄造，材料導(dǎo)熱性越好，線膨脹系數(shù)越小，高溫疲勞強(qiáng)度越高，越能承受熱負(fù)荷的反復(fù)作用。綜合起來看，高強(qiáng)度鑄鐵優(yōu)于鋁合金，因此絕大多數(shù)內(nèi)燃機(jī)的氣缸蓋多用高等級(jí)的灰口鑄鐵鑄造而成。鑒于此，本次設(shè)計(jì)中選用的氣缸蓋材料為灰口鑄鐵HT20-40。氣缸蓋的外形尺寸為：274*198*100，重量為4.5kg。1.2 零件圖圖1.1 氣缸蓋主視圖圖1.2 氣缸蓋俯視圖圖1.3 氣缸蓋仰視圖圖1.4 進(jìn)排氣孔剖面圖圖1.5 油孔剖面圖1.3氣缸蓋的主要技術(shù)條件極其分析1.尺寸精度調(diào)速器蓋是以底平面與缸體連接的，其他平面用來安裝有關(guān)零部件，為既

16、能保證裝配技術(shù)要求，又能滿足組裝后柴油機(jī)的總體尺寸，故對(duì)調(diào)速器蓋的外形尺寸有一定的技術(shù)要求，長(zhǎng)：274±0。34；寬：198；高：100±0.23。在諸多的孔中，重要的是導(dǎo)管孔、氣門孔及工藝孔、這些孔分別咬壓裝導(dǎo)管，座墊及定位安裝用，故要求很高，導(dǎo)管孔直徑：15±0.027進(jìn)氣門座孔直徑44±0.027，排氣門座孔直徑44±0.027，兩孔中心距為50±0.05。2.幾何精度柴油機(jī)氣缸蓋是采用整體式結(jié)構(gòu),與單體式結(jié)構(gòu)相比較,據(jù)有以下特點(diǎn):零件數(shù)少、縮短氣缸中心距和發(fā)動(dòng)機(jī)的總長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)緊湊.但同時(shí)存在著剛性差,受熱受力后易變形而影響密封,

17、因底面與缸體接觸面積較大,密封性能差等缺點(diǎn).所以對(duì)零件的幾何加工精度要求較高,其表面不平度不大于0.05mm,同時(shí),剛蓋頂面安裝蓋罩,同樣需要保證密封性能,因而表面不平度要求為0.1 mm,前后兩端面積及左側(cè)面的不平度要求為0.1 mm.3.位置精度為了壓裝氣門座墊,進(jìn)、排氣門座孔的加工深度有一定的位置精度要求為8±0.1,燃燒室的深度精度要求為36±0.1,缸蓋上有一些多軸線孔系,如緊固螺栓孔,其本身精度不高,但它們是用來連接缸蓋和缸體的,保證其密封性能要求,故要求螺栓要盡可能的均勻分布,以減少氣缸蓋承受負(fù)載時(shí)的變形,因此其位置精度要求較高,公差為±0.20.4

18、.表面粗糙度氣缸蓋底面是與氣缸體的接觸面,有密封性能要求,而且其受高溫、高壓燃?xì)馇治g,承受較大的負(fù)載,易產(chǎn)生疲勞斷裂裂紋,因此要求其表面粗糙度Ra=1.6m,同樣上頂面要求也較高Ra=3.2m.左右兩個(gè)側(cè)面同上頂面一樣,要求Ra=3.2m,而其前后兩個(gè)面要求較低,前面Ra=6.3m,后面Ra=12.5m.導(dǎo)管孔及氣門座孔因與導(dǎo)管及座墊有配合要求,表面粗糙度要求較高,導(dǎo)管孔為Ra=1.6m, 進(jìn)、排氣門座孔為Ra=1.6m.而其它孔R(shí)a=12.5m即可.而凸臺(tái)面的表面粗糙度為Ra=3.2m.2 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)2.1 確定毛坯制造形式由于氣缸蓋的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,屬箱體類零件,故可以采用鑄造毛坯.材料采用

19、灰口鑄鐵HT20-40,其剛度較好,使用時(shí)不易產(chǎn)生變形,機(jī)械加工性能良好.但與鑄鋁合金比較,導(dǎo)熱性能較差,壓縮比較低,但有良好的經(jīng)濟(jì)效益,所以材料選用灰口鑄鐵.以零件年產(chǎn)量是17500件為例,屬于大批量生產(chǎn),因而鑄造采用砂模鑄造,機(jī)器造型.這樣生產(chǎn)率高,毛坯尺寸準(zhǔn)確、精度較高,并可以有效的減少機(jī)械加工時(shí)的余量.2.2工藝路線的擬定擬定工藝路線的出發(fā)點(diǎn),應(yīng)當(dāng)使零件的尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能夠得到妥善的保證.在生產(chǎn)綱領(lǐng)中,已經(jīng)確定該零件為大批量生產(chǎn)的條件下,可以考慮選用萬(wàn)能性設(shè)備和專用設(shè)備共同形成流水線的生產(chǎn)方式,配以專用夾具,并盡可能的使工序集中來提高生產(chǎn)效率.除此之外,還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果

20、,以便使生產(chǎn)成本下降.該零件為大批生產(chǎn),因此應(yīng)采用高效率的自動(dòng)化程度高的機(jī)床,專用夾具和刀具.采用自動(dòng)加工生產(chǎn)線來進(jìn)行生產(chǎn),這樣可以大大提高產(chǎn)品的制造精度.生產(chǎn)中,采用自動(dòng)線和流水線相結(jié)合的方式,其中以自動(dòng)線加工為主.1.基準(zhǔn)的選擇基準(zhǔn)是指機(jī)器零件上用來確定各有關(guān)表面相互位置的幾何元素.合理的選擇定位基準(zhǔn),盡量使基準(zhǔn)重合,可以在加工過程中減少加工誤差,提高加工精度.1)粗基準(zhǔn)雖然氣缸蓋有五個(gè)外表面需要加工,但各表面的技術(shù)要求不盡相同,其中要求最高的是下底面,最好使其余量均勻,故選底面為粗基準(zhǔn)來加工頂面,然后再以加工后的頂面為基準(zhǔn)加工底面,這樣可以保證底面的加工要求.另外,粗加工時(shí),由于加工余量

21、較大,切削力較大.各表面中,只有底面面積較大,且較平整,才能保證裝夾時(shí)的穩(wěn)定與可靠.2)精基準(zhǔn)選擇精基準(zhǔn),主要從保證工件的位置精度和裝夾方便,即盡可能使基準(zhǔn)重合、統(tǒng)一來考慮.本設(shè)計(jì)采用氣缸蓋底面及底面上的兩個(gè)直徑為14的工藝孔作為精基準(zhǔn),即"一面兩銷"定位.這樣做的好處有:(1)各加工表面基本上都是以一面兩銷作為精基準(zhǔn),減少了由于基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換而引起的定位誤差,且兩孔位于底面兩邊,距離長(zhǎng),定位精度高.(2)底面輪廓尺寸大,這時(shí)的工件安裝穩(wěn)定可靠.(3)大部分工序夾具結(jié)構(gòu)相同,且夾緊方便.夾具設(shè)計(jì)、制造及維修簡(jiǎn)單,縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備周期,降低了成本.(4)便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化定位,有同時(shí)加工

22、多個(gè)工作面,提高了生產(chǎn)效率.2.加工方法的選擇加工方法的選擇應(yīng)該符合產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)性的要求.達(dá)到同樣的精度要求采用的加工方法是多種多樣的.問題的關(guān)鍵在于如何通過分析、比較,在這些方法中選擇出一種能在滿足零件的技術(shù)條件和完成生產(chǎn)批量的前提下,最簡(jiǎn)單、生產(chǎn)效率最高、消耗原料最少、動(dòng)力最少、成本最低的加工方法來.本著上述原則,氣缸蓋的各加工表面加工方法選擇如下:(1)上下底面粗銑-半精銑-精銑-磨削(2)其他平面粗銑-精銑(3)導(dǎo)管孔鉆孔-擴(kuò)孔-粗鏜-精鏜-精鉸(4)氣道孔粗锪-精锪(5)座孔擴(kuò)孔-鏜孔-精鉸(6)工藝孔鉆孔-鉸孔(7)一般的孔鉆孔-擴(kuò)孔另外,需要注意一點(diǎn):在孔加工中,有一些

23、屬于深孔加工.如直徑為5.8的孔,鉆深74,長(zhǎng)徑比達(dá)到13;又如直徑為15的斜孔,鉆深79.98,長(zhǎng)徑比為5.4.同一般的孔加工相比,深孔加工中存在著下列問題:(1)排削困難、切屑阻塞、扭矩較大、易造成鉆頭折斷.(2)刀具冷卻困難.處于半封閉狀態(tài)下的鉆頭發(fā)熱嚴(yán)重,降低了鉆頭的使用壽命.(3)由于鉆頭細(xì)長(zhǎng),強(qiáng)度和剛度較差,特別是當(dāng)鉆頭刃磨不對(duì)稱時(shí),鉆頭很容易引偏,并引起刀頭的振動(dòng).為了解決上述問題,應(yīng)適當(dāng)提高轉(zhuǎn)速,降低走刀量,并提高鉆頭切削力的對(duì)稱性和采用較長(zhǎng)的導(dǎo)向,縮小導(dǎo)向距工件的距離等措施,改善排屑條件.為保證孔的加工精度,特別是孔的位置精度,在生產(chǎn)線上廣泛使用專用夾具.其上設(shè)有導(dǎo)向的鉆模,

24、以作為刀具的支撐,確保其位置精度,以減少刀具變形.同時(shí),各種專用組合機(jī)床及許多復(fù)合刀具都大大減少了工件的安裝次數(shù)和傳送時(shí)間,既保證了加工精度,又提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率.3.加工階段的劃分當(dāng)工件的加工質(zhì)量要求較高時(shí),常把工藝路線分成幾個(gè)階段,一般可分為:粗加工階段、半精加工階段、精加工階段.這樣分:(1)保證零件的加工質(zhì)量.粗加工階段,主要是切除較大余量,精度要求不高,切削用量比較大,切削力大,切削時(shí)發(fā)熱振動(dòng)大.此外,工件的內(nèi)應(yīng)力,因表面去掉一層金屬而從新分布,產(chǎn)生新的變形,若將粗、精加工混在一起勢(shì)必會(huì)破壞了精加工的表面精度.(2)使設(shè)備得到了合理的使用.粗加工應(yīng)安排在功率大、精度底的機(jī)床上進(jìn)行,充分

25、發(fā)揮設(shè)備潛力,提高生產(chǎn)率.而精加工應(yīng)安排在精度較高的機(jī)床上進(jìn)行,既有利于長(zhǎng)期保持設(shè)備的精度,又有利于加工精度的穩(wěn)定,并可以合理的配備操作工等級(jí).(3)在粗加工階段,可及時(shí)發(fā)現(xiàn)毛皮缺陷, 便于及時(shí)確定后續(xù)工序是否可以進(jìn)行,以免浪費(fèi).同時(shí),將精加工安排在最后,可減少精加工后的表面受碰撞的機(jī)會(huì).(4)粗、精加工要求不同的夾緊力,將粗、精加工分開, 就可以在精加工采用較小的夾緊力,以減少夾緊變形保證加工精度.(5)氣缸蓋是箱體類零件,在加工中,應(yīng)遵循著"粗精分開""先粗后精""先面后孔",及"先主要表面,次要表面插入其中"

26、的原則,使面與孔的粗、精加工交替進(jìn)行,有利于提高零件加工時(shí)的定位精度和加工精度.總上說述,氣缸蓋的加工過程可大致分為以下幾個(gè)階段:第一階段:主要完成氣缸蓋頂面、底面、兩端面及側(cè)面的粗銑、半精銑和頂面、底面的精銑.使零件有一較準(zhǔn)確的毛坯尺寸,為工件上自動(dòng)線提供保證.還要完成鉆、鉸工藝孔的加工,為以下工序提供定位基準(zhǔn).第二階段:主要完成火花塞孔的鉆、锪、攻絲、锪氣門彈簧座孔平面、锪進(jìn)排氣門孔及導(dǎo)管孔.第三階段:完成頂面、底面、兩端面及側(cè)面上的鉆孔、倒角、擴(kuò)孔、鉸孔和攻絲等工序.第四階段:完成壓氣門座、導(dǎo)管、滾壓氣門孔的加工及磨削頂面、底面和清洗、試漏、鉗工等后續(xù)工序.為保證產(chǎn)品質(zhì)量,在整個(gè)工藝過程

27、中安排了幾道檢查工序.這樣做,可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)零件的質(zhì)量問題,馬上解決,避免不合格零件進(jìn)入下一道工序.4.工藝路線的擬定(列表) 方案一 工序 主要加工內(nèi)容 10 鑄造 20 檢查 30 粗銑上頂面 40 粗銑下低面 50 擴(kuò)定位氣道飛刺 60 銑側(cè)面飛刺 70 銑前后面飛刺 80 檢查 90 自動(dòng)線上料 100 半精銑上平面 110 半精銑下平面 120 精銑上平面 130 精銑下平面 140 鉆鉸工藝孔及頂面鉆孔 150 檢查 160 加工后面(銑平面,鉆孔,攻絲) 170 加工前面(銑平面,鉆孔,攻絲) 180 檢查 190 翻轉(zhuǎn)90度 200 銑側(cè)面 210 銑進(jìn)排氣側(cè)面 220 鉆側(cè)面孔

28、 230 攻側(cè)面孔絲 240 翻轉(zhuǎn)90度 250 锪導(dǎo)管孔平面,鉆螺紋孔 260 鉆導(dǎo)管孔 270 粗锪氣道孔,劃平面 280 精锪氣道孔,劃平面 290 鉆深油孔,劃平面 300 擴(kuò)導(dǎo)管孔,座孔,鉆油嘴子大孔 310 擴(kuò)導(dǎo)管孔,座孔,鉆油嘴子小孔 320 鏜導(dǎo)管孔,座孔,鉆油嘴子螺孔 330 鏜導(dǎo)管孔,座孔,劃油嘴子平面,擴(kuò)小孔 340 精鉸導(dǎo)管孔,座孔,攻油嘴絲孔 350 精鉸導(dǎo)管孔,座孔,攻上面絲 360 下料 370 檢查 380 清洗 390 壓悶頭 400 水壓試驗(yàn) 410 去飛刺 ,清理鐵屑 420 磨上平面 430 磨下平面 440 全面檢查 450 檢查入庫(kù),上防銹油方案二

29、工序 主要加工內(nèi)容 10 鑄造 20 檢查 30 粗銑上頂面 40 粗銑下低面 50 檢查 60 上料 70 半精銑上平面 80 半精銑下平面 90 精銑上平面 100 精銑下平面 110 鉆鉸工藝孔及頂面鉆孔 120 檢查 130 銑后面 140 銑前面 150 銑兩側(cè)面 160 后面鉆孔攻絲 170 前面鉆孔攻絲 180 檢查 190 翻轉(zhuǎn)90度 200 鉆側(cè)面孔 210 攻側(cè)面孔絲 220 翻轉(zhuǎn)90度 230 锪導(dǎo)管孔平面,鉆螺孔 240 鉆導(dǎo)管孔,鉆孔 250 粗锪氣道孔,劃平面 260 精锪氣道孔,劃平面 270 鉆深油孔,劃平面 280 擴(kuò)導(dǎo)管孔,座孔,鉆油嘴子大孔 290 擴(kuò)導(dǎo)管

30、孔,座孔,鉆油嘴子小孔 300 鏜導(dǎo)管孔,座孔,鉆油嘴子螺孔 310 鏜導(dǎo)管孔,座孔,劃油嘴子平面,擴(kuò) 小孔 320 精鉸導(dǎo)管孔,座孔,攻油嘴絲孔 330 精鉸導(dǎo)管孔,座孔,攻上面絲 340 下料 350 檢查 360 清洗 370 壓悶頭 380 水壓試驗(yàn) 390 去飛刺 ,清理鐵屑 400 磨上平面 410 磨下平面 420 全面檢查 430 檢查入庫(kù)，上防銹油 5.工藝路線方案的比較上述方案1,為成都柴油機(jī)廠缸蓋加工工藝路線.方案2,以北京內(nèi)燃機(jī)總廠缸蓋加工工藝路線為參考而擬定的.同方案1相比,方案2少了兩道工序,但通過分析發(fā)現(xiàn)方案2有一定的缺陷.首先,方案2在工序50(檢查)前較方案1

31、省略了三道工序,分別為擴(kuò)定位氣道飛刺,銑側(cè)面飛刺,銑前、后面飛刺.在方案1中擴(kuò)定位氣道飛刺是按工藝孔找正加工的.并把氣道作為下面幾道工序的基準(zhǔn).使得工藝孔的加工有了互為基準(zhǔn),提高了工藝孔的位置精度.又在正式加工側(cè)面及前、后面之前加了去飛刺一道工序,有利于提高零件毛坯的尺寸精度.可見,在生產(chǎn)條件允許的條件下,確實(shí)這三道工序不應(yīng)該被省略.其次,在方案2中,工序130至工序210,為先將各表面加工完畢,后接著分別加工各面的孔,體現(xiàn)了"先面后孔"的加工原則,但同方案1中,工序160至工序230,加工內(nèi)容完全一樣,只是加工順序不一樣.二者作比較,發(fā)現(xiàn)方案1中,將銑后平面、鉆孔、攻絲變

32、成一道工序的幾個(gè)工步,雖然使一道工序中出現(xiàn)了多工位,但是由于是用一臺(tái)組合機(jī)床來完成的,減少了安裝的次數(shù),提高了加工精度.同時(shí),也提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率.綜上所述,由于方案2中存在著一些不完備的地方,所以這次設(shè)計(jì)的工藝過程取方案1即大連柴油機(jī)廠的氣缸蓋生產(chǎn)的加工工藝過程.在對(duì)多孔系的加工中,廣泛采用了工序集中的方式,如工序160和170,將銑平面、鉆孔、攻螺紋絲等集中在一道工序中.這樣,既縮短了工藝路線,又減少了機(jī)床的占地面積,使生產(chǎn)周期變短.而在粗加工階段,工序30至工序70,主要采取了工序分散的方式.這樣做是因?yàn)?這幾道工序的加工精度要求不高,且容易安裝,可采用較簡(jiǎn)單的專用或通用機(jī)床.另外,使得機(jī)

33、床的調(diào)整更容易了,從而降低了生產(chǎn)成本.2.3加工示意圖1.工序340作為重點(diǎn)工序加以分析。加工內(nèi)容：精鉸導(dǎo)管孔、座孔；供油嘴螺紋工序簡(jiǎn)圖如下：圖2.1 孔加工工序的分析:氣門座孔和導(dǎo)管孔的同軸度誤差呀要求僅0.05毫米，而導(dǎo)管孔和氣門座孔的平面的垂直度誤差要求為0.1/100毫米，因此可將該工序列為重點(diǎn)工序，重點(diǎn)加工、重點(diǎn)檢查，以保證達(dá)到精度要求。具體的工藝裝備及切削用量的選擇見工藝卡2.工序30的加工 （1）加工內(nèi)容：粗銑上平面圖2.2 粗銑上平面（2）加工條件工件材料：鑄鐵HT20-40加工要求：粗銑上平面至距下平面106mm處，要求Ra=12.5m機(jī)床：X5120立式銑床刀具：Q/R B

34、320 320銑刀盤 材料：YG8(3)計(jì)算切削用量 加工余量為2mm走刀次數(shù)為1次切削深度t=2mm查手冊(cè)初取v=83m/sn=1000v/d=82.5r/min根據(jù)機(jī)床轉(zhuǎn)數(shù)系列取n=85 r/min所以，v=dn/1000=85.5m/s又每齒進(jìn)給量Sz=0.4mm則每轉(zhuǎn)進(jìn)給量Sn=Z*Sz=4.8mm則每分鐘進(jìn)給量=n*Sn=408mm 校驗(yàn)機(jī)床功率N=1.49*2.8 =4.2Kw又有式NN電*式中N電-機(jī)床主電機(jī)功率 N電=13Kw n-機(jī)床的傳動(dòng)效率 取=0.85N電*=13*0.85 =11.05N所以，機(jī)床功率滿足要求。3.工序50的加工加工內(nèi)容：擴(kuò)定位氣道飛刺圖2.3 擴(kuò)定位

35、氣道飛刺加工條件：工件材料：HT20-40加工要求：將兩個(gè)13孔擴(kuò)至15刀具：氣道擴(kuò)孔鉆刀具材料：硬質(zhì)合金 計(jì)算切削用量加工余量為2mm走刀次數(shù)一次 故切削深度等于t=1mm 查表初取 v=41.6m/sn=883r/min 每轉(zhuǎn)進(jìn)給量Sn=0.2mm 每分鐘進(jìn)給量 S=n*Sn=883*0.2=176mm校驗(yàn)機(jī)床的功率N=Mn/(716200*1.36)=2.5Kw功率較小，滿足要求。 4.工序120的加工加工內(nèi)容：精銑上平面圖2.4 精銑上平面加工條件： 工件材料：HT20-40 加工要求：精銑上平面，距底面的距離為100.5±0.30，Ra=3.2m機(jī)床：專用銑床刀具：JR/T

36、O端銑刀，刀片材料：YG8計(jì)算切削用量加工余量為0.5mm走刀次數(shù)為一次 故切削深度t=0.5mm查表初取速度v=186m/sn=1000v/d=1000*186/200=295r/min取主軸轉(zhuǎn)數(shù)=300/min 則v=dn/1000=300*200/1000=189m/s取Sz=0.1mm則每轉(zhuǎn)進(jìn)給量Sn=Z*Sz=0.8mm 則每分鐘進(jìn)給量S=n*Sn=240mm校核功率N=1.49 =5.5Kw又 N電=7.5Kw 取=0.85N電=6.375Kw>N因此，機(jī)床主電動(dòng)機(jī)的功率滿足要求。以上，通過幾道工序，對(duì)切削用量作了舉例，其他各道工序的切削用量具體選取見工藝卡。5.設(shè)計(jì)方案的其

37、他加工示意圖圖2.5半精銑上平面圖2.6 銑側(cè)面飛刺 圖2.7 粗锪氣道孔劃平面圖2.8 銑后面飛刺圖2.9 鉸孔圖2.10 攻絲3 生產(chǎn)率計(jì)算3.1零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)以產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)是1.5萬(wàn)臺(tái)/年為例。產(chǎn)品的某零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)（N0）除規(guī)定的產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)外，還必須包括備品率及平均廢品率，零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)N0為：N0=N*n*(1+)*(1+)式中：N-產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng) N=15000n-每一產(chǎn)品中包含該零件的數(shù)量 n=1-備品率 取=10%-平均廢品率 取=5%N0=15000*1*(1+10%)*(1+5%) 17500故零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為17500個(gè)/年，屬于大批生產(chǎn)。零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)確定后，根

38、據(jù)生產(chǎn)車間的具體情況，零件在一年中分批投產(chǎn)，每批投產(chǎn)的數(shù)量為批量，按月分批的投產(chǎn)，則：批量= N0/12 =17500/12 1500即每月的生產(chǎn)批量為1500件。考慮到零件的生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，以我國(guó)目前的機(jī)械工業(yè)的發(fā)展水平，為取得很好的經(jīng)濟(jì)效益，選用萬(wàn)能設(shè)備與專用設(shè)備共同的形成的流水線生產(chǎn)加工方式。生產(chǎn)節(jié)拍t的確定 t=60tc/ N0(分)式中：tc=300*8*班次*300-全年工作日班次為一班-自動(dòng)線效率：從300天中扣除一天缺勤時(shí)間，通常工人工作時(shí)間損失率均為8%，維護(hù)設(shè)備的停工維修時(shí)間取tc=2150則t=（60*2150）/17500 7.5（分鐘）3.2基本工時(shí)的確定工時(shí)的

39、定額就是完成某一工序所規(guī)定的工時(shí)，合理的工時(shí)定額能促進(jìn)工人的生產(chǎn)技能和技術(shù)熟練程度的不斷提高，調(diào)動(dòng)工人的勞動(dòng)積極性，從而提高生產(chǎn)率。主要有以下幾部分組成：1) 基本時(shí)間t基直接用于改變工件的尺寸、形狀和表面質(zhì)量所需要的時(shí)間。 輔助時(shí)間t輔每個(gè)工件加工要求進(jìn)行的裝、卸工件，啟動(dòng)、停止機(jī)床，改變切削用量，測(cè)量工件等工作所消耗的時(shí)間。 工作點(diǎn)服務(wù)及身體需要時(shí)間t服在工作時(shí)間內(nèi)，為保證自己正常工作所進(jìn)行的刀具調(diào)整、修磨砂輪、清理切削、擦拭機(jī)床等項(xiàng)工作消耗的時(shí)間，即在工作時(shí)間內(nèi)必要的休息時(shí)間和自然需要時(shí)間。準(zhǔn)備終結(jié)時(shí)間t終結(jié)一批零件開始加工前熟悉工藝文件，領(lǐng)取毛坯、夾具，調(diào)整機(jī)床及一批工件終結(jié)完工后所需

40、拆下和歸還工藝裝備，發(fā)送成品所需要的時(shí)間。2)各項(xiàng)時(shí)間的計(jì)算 t基=(計(jì)算長(zhǎng)度/S)*I 其中i為走刀次數(shù) t輔=（13-17）% t基 取15% t服=（13-17）% t基 取15% t終結(jié)=（3-5）% t基 取15%又有：t單件= t基+ t輔+t服 1.30 t基 t單件核算= t基+ t輔+t服+t終結(jié) 1.35 t基 下面以工序30和工序50為例說明時(shí)間定額的計(jì)算方法 工序30的時(shí)間定額的計(jì)算 t基=（計(jì)算長(zhǎng)度/S）*I=(L+L1+L2)/S*I 式中：L-工件長(zhǎng)度 i-走刀次數(shù) L1,L2切入和超出長(zhǎng)度 對(duì)工序30： L=230 L1=12.5 L2=5 I=1 S=408

41、t基=(230+12.5+5)/408=0.60(分) t輔=15% t基=15%*0.60=0.09（分） t服=15% t基=0.09（分） t終結(jié)=5% t基=0.03（分） t單件1.30 t基=0.78（分） t單件核算1.35t基=0.81（分） 工序50的時(shí)間定額計(jì)算 t基=(L+L1+L2)/S*I =(71+9+0)/100*1 =0.80(分) t輔=15% t基=15%*0.60=0.09（分） t服=15% t基=0.09（分） t終結(jié)=5% t基=0.03（分） t單件1.30 t基=0.78（分） t單件核算1.35t基=0.81（分）其他的各道工序的計(jì)算方法與上面

42、兩例子相同，在此不再一一舉例，具體數(shù)值見工藝卡。3.3機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡根據(jù)上述計(jì)算方法，將生產(chǎn)率計(jì)算卡繪制如下： 表3.1 機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡被加工零件圖號(hào)毛坯種類鑄件名稱汽缸蓋毛坯重量材料HT20-40硬度175255HBS工序名稱鉆進(jìn)排氣面螺紋底孔工序號(hào)310序號(hào)工步名稱工作行程/mm切速/(m.min-1)進(jìn)給量/(m.r-1)進(jìn)給量/(m.min-1)工時(shí)/min工進(jìn)時(shí)間輔助時(shí)間1安裝工件0.52工件定位、夾緊0.053左右滑臺(tái)快進(jìn)8010000.084左右滑臺(tái)工進(jìn)35130.0967600.5835死擋鐵停留0.0166左右滑臺(tái)快退11510000.1157工件松開0.058卸下工件0

43、.5備注1. 一個(gè)安裝加工一個(gè)工件2. 左右主軸箱對(duì)稱加工，其切削要素相同3. 本機(jī)床裝卸工件的時(shí)間取1min累計(jì)0.5831.311單件總工時(shí)1.894機(jī)床生產(chǎn)率31.68(件/h)理論生產(chǎn)率25.64(件/h)負(fù)荷率80.9%4 夾具設(shè)計(jì)本零件為大批生產(chǎn)，且采用專用機(jī)床，為提高生產(chǎn)率，并減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，故要求設(shè)計(jì)專用夾具。本夾具為工序310的專用夾具，適用臥式雙頭鉆床。加工工序如下圖：圖4.1 夾具加工4.1 零件的結(jié)構(gòu)工藝分析 零件的結(jié)構(gòu)工藝性是指該零件被加工的難以程度,是評(píng)價(jià)零件結(jié)構(gòu)優(yōu)劣的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)之一.所謂工藝性良好是說所設(shè)計(jì)的零件在保證產(chǎn)品的使用性能前提下,能用生產(chǎn)率高,勞動(dòng)量小,

44、材料消耗少和生產(chǎn)成本低的經(jīng)濟(jì)加工方法制造出來.氣缸蓋是一種箱體類零件,有較大的平面,因而便于定位和夾緊,零件的主要加工內(nèi)容為平面加工和孔加工.(1)平面加工氣缸蓋外表面有五個(gè)大平面需要加工.在機(jī)械加工中,平面的加工方式很多.車削、銑削、刨削、鏜削、磨削和拉削都可以對(duì)平面進(jìn)行加工.但是,由于缸蓋工件較大,又為箱體類零件,所以不宜采用車削和鏜削加工;其次,磨削加工屬于高精度加工,且其效率較低,故在其他加工方式下,可以達(dá)到精度要求的情況下，就不宜采用磨削加工;刨削加工,效率較低,且加工精度不高;而拉削加工,在我國(guó)現(xiàn)階段還不宜采用.由以上分析,可以看出,就本零件所加工的平面而言,采用銑削加工為最佳.而

45、且隨著刀具的發(fā)展,端銑刀的大進(jìn)給,可大大提高生產(chǎn)率,降低成本.所以本次設(shè)計(jì),所需加工平面主要以銑削加工為主.只是對(duì)于上下底面,由于表面粗糙度要求較高,在最后采用磨削加工.(2)孔系的加工氣缸蓋上分布著各種孔幾十個(gè),比較復(fù)雜,且都有不同的尺寸精度和位置精度要求.加工時(shí),可以根據(jù)孔的內(nèi)表面的粗糙度高、低要求不同,通過鉆、擴(kuò)、鉸、锪、鏜等加工方法來實(shí)現(xiàn).利用本夾具主要用來加工25.5的孔。其主要技術(shù)條件保證孔的軸線與底面夾角為65°±30鉆孔深度60.5±0.3孔的內(nèi)表面粗糙度為Ra=12.5um.4.2 定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)1.定位的確定有前面的分析，孔的位置精度由夾具和機(jī)床

46、保證 ，孔的內(nèi)表面加工精度由刀具來保證。工件采用“一面兩銷”定位，底面和底面上的兩個(gè)工藝孔（定位銷孔）作為定位基準(zhǔn)，限制了工件的六個(gè)自由度，實(shí)現(xiàn)了完全定位。兩個(gè)定位銷分別設(shè)計(jì)為圓柱銷和削邊銷的形式。有兩個(gè)小油缸帶動(dòng)兩定位銷，實(shí)現(xiàn)插銷和拔銷的動(dòng)作。在頂面的鉆模板上的兩個(gè)孔起到定位銷的導(dǎo)向作用。圖4.2 一面兩銷定位2.削邊銷的設(shè)計(jì)及定位誤差的分析已知：兩銷孔及工藝孔為14H7。兩銷中心距為:175±0.20mm。查表工藝孔為14+0.018。(1)決定定位銷中心距工稱尺寸及偏差定位銷中心距工稱尺寸與銷孔中心距工稱尺寸相同為175mm.其偏差Lx=1/5Lg=0.04mm所以，定位銷中心

47、距為175±0.04mm.(2)決定定位銷1的公稱尺寸及偏差，由于銷孔是一般為基孔制的孔，因此孔與銷的公稱尺寸應(yīng)相同，配合種類為H7/g6.所以，圓柱銷為14g6，即14-0.017-14-0.006。(3)定削邊銷的公稱尺寸、寬度及偏差。由于孔的公稱尺寸為14，查表可得b=4,B=D-2=12,計(jì)算出間隙。2=2b*（Lx+Lg）/D=2*4*(0.04+0.20)/14=0.15所以，削邊銷的公稱尺寸為d2=D-2=13.85其配合參數(shù)選為g6. 圖4.3 削邊銷定位誤差的分析：已知：1=0.006 x1=0.011 g1=0.018 2=0.15 x2=0.011 g2=0.0

48、18 Lx=0.04 Lg=0.20由公式：L=1=1+x1+g1 =0.035轉(zhuǎn)角誤差：=（1+2）/L=(1+2)+(x1+x2)+(g1+g2)/L=0.0012弧度 =48 3.油缸行程的計(jì)算插銷動(dòng)作：由油缸帶動(dòng)實(shí)現(xiàn)，油缸動(dòng)作，活塞桿移動(dòng)，帶動(dòng)推桿，轉(zhuǎn)變?yōu)榛ㄦI軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，花鍵軸轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)推桿，使鉸鏈軸移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)插銷動(dòng)作。當(dāng)活塞桿反向運(yùn)動(dòng)即可實(shí)現(xiàn)拔銷運(yùn)動(dòng)。有以上分析得：銷的行程為18mm,且鉸鏈軸中心與花鍵軸中心距為52mm,則推桿繞花鍵軸擺動(dòng)的角度為tg=(1/2*18)/52=0.17且花鍵軸中心與活塞桿中心距為60mm.所以，活塞桿移動(dòng)的距離為l=2*60tg=20.5(取整) =21mm4.3 夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)1.具采用液壓夾緊機(jī)構(gòu)同氣動(dòng)夾緊相比，液壓夾緊有以下優(yōu)點(diǎn)：壓強(qiáng)可高達(dá)6兆帕以上，比氣壓高十倍，油缸的直徑可比氣缸要小得多，通常不需要增力機(jī)構(gòu)，使得夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。液體不可壓縮，因此液壓夾緊剛性大，工作平穩(wěn)，夾緊可靠。