柴油機(jī)缸體加工工藝及工裝夾具設(shè)計(jì)-鉆孔
柴油機(jī)缸體加工工藝及工裝夾具設(shè)計(jì)-鉆孔,柴油機(jī),缸體,加工,工藝,工裝,夾具,設(shè)計(jì),鉆孔
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期報(bào)告
題目：柴油機(jī)缸體加工工藝及工裝設(shè)計(jì)
1. 設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)展?fàn)顩r
我的畢業(yè)論文從選題開始至現(xiàn)在，在導(dǎo)師的辛勤指導(dǎo)下已經(jīng)了解了題目的背景意義、研究?jī)r(jià)值以及國(guó)內(nèi)外的相關(guān)研究情況。依據(jù)論文的任務(wù)書的要求調(diào)研和參閱了大量的相關(guān)資料，熟悉了缸體加工的工作原理以及加工要求，通過各研究方案優(yōu)缺點(diǎn)的比較確定了本課題的研究方案。在此基礎(chǔ)上完成了開題報(bào)告的撰寫。同時(shí)完成了英文資料翻譯以及缸體設(shè)計(jì)草圖。
2. 存在問題及解決措施
2.1遇到的問題：
（1）夾具的選擇
（2）機(jī)床的選擇
（3）定位基準(zhǔn)的選擇
2.2解決措施
（1）在進(jìn)行缸體粗加工時(shí)，應(yīng)對(duì)缸體毛培給以加緊，夾具的選擇主要是考慮到缸體上下面銑削處理，以及鉆孔加工。在箱體的底面上，采用壓板壓緊，夾緊力與切削力處于平行狀態(tài)。這種結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝卸工件比較麻煩。在箱體的底面上采用螺紋夾緊裝置，加緊力與切削力平行，這種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。裝卸工件比較容易。
（2）組合機(jī)床較一般機(jī)床有如下優(yōu)點(diǎn)：設(shè)計(jì)與制造周期短；組合機(jī)床通用零部件結(jié)構(gòu)的可靠性和工藝性較好；組合機(jī)床的通用零部件都已標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，可提高制造精度,而且可以降低機(jī)床的成本,加快專機(jī)制造的速度；
組合機(jī)床自動(dòng)化程度高,便于維修。從工藝內(nèi)容考慮,組合機(jī)床的一個(gè)顯著特點(diǎn)是加工時(shí)零件大都固定不動(dòng)，由刀具旋轉(zhuǎn)及進(jìn)給來(lái)完成加工循環(huán)。因此目前主要用于孔加工和平面加工，如鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、鍵孔、溝槽及成型表面加工、銑端面和螺紋加工。
（3） 合理選擇定位基準(zhǔn)對(duì)保證加工精度和確定加工順序都有決定性影響。因此，它是制定工藝工程中需解決的首要問題。在第一道工序中，只要使用毛坯的表面來(lái)定位，這種定位基準(zhǔn)面就稱作粗基面。在以后的工序中，介意采用已經(jīng)加工過的表面作為定位基面的，這種定位基面就成為精基面。
3. 后期工作安排
（1） 對(duì)所確定的實(shí)施方案進(jìn)行全面的、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析
（2） 對(duì)缸體鑄件的毛胚處理
（3） 完善缸體夾具的設(shè)計(jì)和組裝，缸體熱處理及工藝加工
（4） 撰寫畢業(yè)論文
（5） 準(zhǔn)備答辯
指導(dǎo)教師簽字：
年 月 日
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告
題目：柴油機(jī)缸體加工工藝及工裝設(shè)計(jì)
1. 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）綜述（題目背景、研究意義及國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況）
1.1題目背景、研究意義
柴油機(jī)缸體是機(jī)器和部件的基礎(chǔ)零件，它將機(jī)器和部件中所有零件連接成一個(gè)整體，并使之保持正確的相互位置，完成必需的運(yùn)動(dòng)。氣缸體的加工質(zhì)量直接影響著機(jī)器的性能，精度和壽命。該零件是典型的箱體類零件，箱體類零件盡管形狀各異，尺寸不一，但是它們均有空腔，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壁厚不均等共同特點(diǎn)，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。因此，氣缸體不僅需要加工的部位多，而且加工的難度也較大。
本課題是對(duì)柴油機(jī)缸體進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)和夾具的設(shè)計(jì)。在對(duì)此缸體的工藝設(shè)計(jì)中為減少箱體在加工過程中的誤差，我們考慮基準(zhǔn)的重合原則，統(tǒng)一原則，互為基準(zhǔn)原則以及粗基準(zhǔn)的選擇原則，為使定位穩(wěn)定夾緊可靠，要求所選用的粗基準(zhǔn)盡可能不重復(fù)使用原則。在夾具設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)的主要思路是把原有的多道工序的單孔加工改為多孔同時(shí)加工，這樣設(shè)計(jì)主要是為了解決由多次裝夾引起的定位誤差問題，保證了孔的位置精度，同時(shí)提高了生產(chǎn)效率。
1.2國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況
我國(guó)柴油機(jī)行業(yè)發(fā)展的最快時(shí)期是“十一五”期間，在此期間柴油機(jī)行業(yè)自主創(chuàng)新、產(chǎn)品質(zhì)量、標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、出口等方面均取得了豐碩成果?！笆晃濉币詠?lái)，柴油機(jī)不斷進(jìn)行產(chǎn)業(yè)調(diào)整、產(chǎn)品更新?lián)Q代、企業(yè)優(yōu)化資源配置水平及產(chǎn)業(yè)集中度大大提高。柴油機(jī)組織結(jié)構(gòu)進(jìn)一步優(yōu)化，跨行業(yè)、跨地區(qū)、跨所有制企業(yè)重組步伐加快，中小企業(yè)、民營(yíng)經(jīng)濟(jì)獲得長(zhǎng)足發(fā)展。在外貿(mào)出口方面，柴油機(jī)行業(yè)主要產(chǎn)品出口數(shù)量及金額均有較快增長(zhǎng)，出口產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、貿(mào)易方面也不斷優(yōu)化。
近幾年柴油機(jī)行業(yè)總工業(yè)產(chǎn)值逐年增長(zhǎng)，2007年，柴油機(jī)行業(yè)總產(chǎn)值1000億元，到2012年，總產(chǎn)值已達(dá)到1900億元，復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到26%。根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局統(tǒng)計(jì)，2012年柴油機(jī)行業(yè)規(guī)模以上企業(yè)數(shù)量有670家，較上年增長(zhǎng)32家。2012年行業(yè)實(shí)現(xiàn)銷售額1876.38億元，同比增長(zhǎng)35.58%，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)銷售利潤(rùn)410.76億元。
2.本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施
2.1本課題研究的主要內(nèi)容
本設(shè)計(jì)的研究?jī)?nèi)容主要有以下兩個(gè)方面：
①.完成柴油機(jī)殼體零件的工藝規(guī)程，其中要研究的方面有零件加工工藝路線的確定，加工階段的規(guī)劃，分析加工方法最終確定加工方案，對(duì)定位基準(zhǔn)的選擇，加工順序的安排。
②.對(duì)柴油機(jī)缸體的工裝設(shè)計(jì)，包括概述箱體類零件定位基準(zhǔn)的選擇，夾緊裝置的組成，夾緊力和夾具的定位誤差分析與計(jì)算。
2.2研究方案
柴油機(jī)缸體的加工方案各種各樣，這里只采用鑄造，再加工方法進(jìn)行缸蓋、機(jī)體的加工。首先進(jìn)行鑄造，再進(jìn)行車床，刨床，銑床，鉆床的一系列加工與熱處理，使達(dá)到柴油機(jī)的性能要求
2.3研究方法或措施
柴油機(jī)缸體設(shè)計(jì)與加工有多種多樣，主要對(duì)柴油機(jī)缸體的材料，熱處理方法，缸體的加工工藝進(jìn)行改善，使柴油機(jī)在工作效率與工作穩(wěn)定性上有較好的提高，減少經(jīng)濟(jì)方面的投入，已達(dá)到較好的經(jīng)濟(jì)效益。
3.本課題研究的重點(diǎn)及難點(diǎn)，前期以開展工作
本課題的重點(diǎn)是：柴油機(jī)各缸體的加工精度要求高，一方面要有高的加工精度，還需保障柴油機(jī)工裝設(shè)計(jì)生產(chǎn)率高。
難點(diǎn)是：在惡劣環(huán)境，急速情況下缸體能夠好的保障它的穩(wěn)定型，受熱穩(wěn)固性能和可靠性。
前期已開展工作：查閱有關(guān)柴油機(jī)缸體加工工藝的相關(guān)資料，了解柴油機(jī)缸體的加工，工裝以及裝配關(guān)系。并進(jìn)一步為下一階段設(shè)計(jì)做好充分準(zhǔn)備。
完成本課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃（按周次）
第1-3周： 查閱資料，了解工作原理及特點(diǎn)，完成基礎(chǔ)知識(shí)的積累并撰寫開題報(bào)告；
第4-6周： 方案論證，深化方案具體實(shí)施步驟；
第7-10周： 柴油機(jī)缸體加工工藝具體的方案設(shè)計(jì)，圖紙繪制，準(zhǔn)備中期答辯；
第11-15周：撰寫畢業(yè)論文，論文修改，準(zhǔn)備畢業(yè)答辯
指導(dǎo)教師意見（對(duì)課題的深度、廣度及工作量的意見）
指導(dǎo)教師： 年 月 日
所在系審查意見：
系主管領(lǐng)導(dǎo)： 年 月 日
注：1）正文：宋體小四號(hào)字，行距20磅，單面打??；其他格式與畢業(yè)論文要求相同。
2）開題報(bào)告由各系集中歸檔保存。
3）開題報(bào)告引用參考文獻(xiàn)注釋格式可參照附錄E“畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）參考文獻(xiàn)樣式”執(zhí)行。不進(jìn)入正文，可以作為附件放在開題報(bào)告后面。
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本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
題目：柴油機(jī)缸體加工工藝及工裝設(shè)計(jì)
柴油機(jī)缸體加工工藝及工裝設(shè)計(jì)
摘 要
缸體是柴油機(jī)中的重要部件，屬于箱體類構(gòu)件。根據(jù)S195柴油機(jī)缸體的具體情況和生產(chǎn)綱領(lǐng)要求,選擇了柴油機(jī)缸體零件的生產(chǎn)類型，確定毛坯的種類、材料和制造方法。通過對(duì)柴油機(jī)缸體零件的分析，制定柴油機(jī)缸體的工藝路線。首先利用組合機(jī)床進(jìn)行氣缸蓋面、后蓋面、齒輪室蓋面、主軸承蓋面的粗、精銑，然后對(duì)氣缸蓋面、齒輪室蓋面、主軸承蓋面各孔進(jìn)行粗加工、精加工，最后進(jìn)行攻絲。
本文詳細(xì)地闡述了夾具設(shè)計(jì)中的設(shè)計(jì)步驟、夾緊方式等,通過夾緊方案的選擇和夾緊力的計(jì)算，針對(duì)鉆柴油機(jī)缸體的主軸承蓋面各螺孔和齒輪室蓋面各螺孔設(shè)計(jì)出了一套專用鉆床夾具，以滿足箱體鉆孔的大批量生產(chǎn)要求。
關(guān)鍵詞：柴油機(jī)缸體；加工工藝；夾具設(shè)計(jì)
Cylinder Diesel Engine And Tooling Design Process
Abstract
Diesel engine cylinder block play an important role in diesel engine, which belongs to box body kind structure. According to the S195 diesel engine organism special details and the production guiding principle request that can Choose the type of diesel engine block parts production and determine the types of blank, materials and manufacturing methods. Through the analysis of the components of diesel engine cylinder block and then make the diesel engine cylinder block process route. Firstly, the combination machine tools for cylinder head face, back cover face, gear compartment cover face, the main bearing the cover make rough and fine milling.Secondly, the hole surface of the cylinder head face and gear compartment cover face and the main bearing cover make rough and fine machining, finally tapping.
This paper expatiates on the design of fixture design steps, stepping up mode and so on. Through the choice to step up and force calculation, according to the drilling diesel engine cylinder block main bearing of every cover screw holes and gear compartment of every cover screw holes designs a special drill press fixture which to fit the requirements of the drilling of mass production.
Key Words: Diesel engine cylinder block, Machining process,Fixture design
I
目 錄
1 柴油機(jī)概述 1
1.1簡(jiǎn)介 1
1.2 S195柴油機(jī)缸體的技術(shù)要求 1
1.2.1缸體加工工藝的設(shè)計(jì)要求 1
1.2.2缸體生產(chǎn)條件對(duì)工裝的設(shè)計(jì)要求 2
2 缸體零件工藝設(shè)計(jì) 3
2.1零件分析 3
2.1.1確定零件生產(chǎn)類型 4
2.1.2確定毛坯的種類、材料和制造方法 5
2.2加工階段的劃分 5
2.3加工工序的安排 6
2.4工藝方案制定的原則 7
2.4.1組合機(jī)床適用范圍 7
2.4.2影響組合機(jī)床工藝方案制定的因素 7
2.4.3組合機(jī)床工藝過程確定的原則 8
2.4.4定位基準(zhǔn)的選擇 9
2.4.5切削用量的選擇 10
2.5重要工序、工時(shí)分析計(jì)算 11
3 夾具設(shè)計(jì) 13
3.1機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)步驟 13
3.2夾具整體方案設(shè)計(jì) 13
3.2.1設(shè)計(jì)任務(wù) 13
3.2.2箱體類零件定位基準(zhǔn)的選擇 13
3.2.3夾緊方案的選擇 14
3.2.4夾緊力的計(jì)算 15
3.3夾緊方式 16
3.4刀具引導(dǎo)裝置 15
3.5夾具體毛坯結(jié)構(gòu)的選擇 15
3.6本組合機(jī)床及其專業(yè)夾具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 16
4 結(jié)論 20
參考文獻(xiàn) 21
致 謝 22
1 柴油機(jī)概述
1.1簡(jiǎn)介
柴油機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊、功率足、省油、適用性強(qiáng)、可靠性好、耐用度高，維修簡(jiǎn)便，價(jià)格合理等特點(diǎn)。該柴油機(jī)采用常柴Ⅱ型渦流燃燒室、平板型鑲塊，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，冷起動(dòng)性能好；應(yīng)用稀土球墨鑄鐵曲軸、凸輪軸，加工容易，耐磨性好；采用雙軸平衡結(jié)構(gòu)，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，振動(dòng)小。該柴油機(jī)適用于手扶拖拉機(jī)、小四輪拖拉機(jī)配套，并可用于小型排灌、農(nóng)副業(yè)加工及小型發(fā)電機(jī)、空壓機(jī)、內(nèi)河船舶、運(yùn)輸車輛之動(dòng)力。
柴油機(jī)是往復(fù)式活塞內(nèi)燃發(fā)動(dòng)，其工作原理是把燃料在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)部燃燒,產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。S是雙平衡軸機(jī)構(gòu)的拼音字頭，為單缸、臥式、四行程、水冷、通用式柴油機(jī)?；钊跉飧變?nèi)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過連桿作用，帶動(dòng)曲軸產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。反之，曲軸旋轉(zhuǎn)時(shí),也可使活塞在氣缸內(nèi)做往復(fù)運(yùn)動(dòng),曲軸旋轉(zhuǎn)一周往復(fù)運(yùn)動(dòng)一次，活塞往復(fù)四個(gè)行程完成一個(gè)工作循環(huán)過程,曲軸旋轉(zhuǎn) 720°。
1.2 S195柴油機(jī)缸體的技術(shù)要求
發(fā)動(dòng)機(jī)在工作時(shí)，機(jī)體零件受到各種力的作用。因此機(jī)體零件的剛度要求要比強(qiáng)度要求高，有了足夠的剛度，才能使其在工作中受力變形小，保持各部件的配合中心不致引起運(yùn)動(dòng)件的磨損、漏氣、漏水、漏油,確保發(fā)動(dòng)機(jī)各部分能長(zhǎng)期正常工作。氣缸體軸箱中，用來(lái)安裝活塞的部位稱氣缸,氣缸體是氣缸的本體，曲軸箱分為上、下兩部分，上部用來(lái)支承曲軸，下部用來(lái)儲(chǔ)存機(jī)油。水冷發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸體和上曲軸箱鑄成一體，合成發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體。
1.2.1缸體加工工藝的設(shè)計(jì)要求
缸體底面是主要的安裝基面，曲拐軸帶動(dòng)飛輪旋轉(zhuǎn)，飛輪起到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，便于啟動(dòng)和能量轉(zhuǎn)換作用。機(jī)體上共有主軸承孔、凸輪孔、調(diào)速軸孔、啟動(dòng)軸孔、平衡軸孔等。缸體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，屬薄壁件，內(nèi)部采用隧道式加強(qiáng)筋，剛性較好，尺寸精度、形狀公差要求高，工序多，表面質(zhì)量要求較高。主軸承孔采用滑動(dòng)軸承，內(nèi)孔要求較高，不允許有退刀痕跡。 柴油機(jī)機(jī)體上分布著一些大小不一的孔，這些孔對(duì)位置尺寸精度要求都較高，所以平面是后面加工孔的基準(zhǔn)，銑平面時(shí)要注意保證平面的精度，包括平行度、平面度、垂直度、表面粗糙度，都要達(dá)到很高的要求，為孔的加工做準(zhǔn)備。平面上的孔在柴油機(jī)箱體裝配及現(xiàn)
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西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
實(shí)工作中具有舉足輕重的作用，它要求有很高的幾何形狀精度、位置精度及較高的表面粗糙度，機(jī)體外部齒輪室有相互嚙合的齒輪，對(duì)相鄰孔的孔距尺寸精度和平行度要求較高。同軸線的孔較多，對(duì)同軸度要求較高。主軸孔的軸心線對(duì)端面的垂直度要求較高,同時(shí)對(duì)氣缸孔軸線的垂直度要求也很高。機(jī)體的底面及側(cè)面和油底殼相連,應(yīng)有很高的平面度和表面粗糙度。
1.2.2缸體生產(chǎn)條件對(duì)工裝的設(shè)計(jì)要求
制造缸體需要用到夾具，夾具是缸體制造工藝階段中十分重要的工藝裝備之一。專用夾具的快速設(shè)計(jì)與制造，己經(jīng)成為產(chǎn)品快速變換和制造系統(tǒng)新建成或重構(gòu)后運(yùn)行的瓶頸，嚴(yán)重地影響制造系統(tǒng)的設(shè)計(jì)建造周期、系統(tǒng)生產(chǎn)率、質(zhì)量和成本。目前國(guó)內(nèi)外使用的專用夾具是伴隨著大批大量生產(chǎn)的發(fā)展而發(fā)展出現(xiàn)的，特別是和汽車工業(yè)的發(fā)展密切相關(guān)。專用夾具的使用，一方面縮短了工序時(shí)間，降低了加工成本;另一方面，夾具本身的設(shè)計(jì)制造工時(shí)、材料消耗等又增加了工件的成本。因此，在何種生產(chǎn)條件下使用哪種類型的夾具才是經(jīng)濟(jì)合理的，也就是夾具的經(jīng)濟(jì)性，一直都是夾具結(jié)構(gòu)發(fā)展和設(shè)計(jì)的一個(gè)主要問題。缸體工裝設(shè)計(jì)要求如下：
（1） 有足夠的精度和尺寸穩(wěn)定性；
（2） 有足夠的強(qiáng)度和剛度；
（3） 結(jié)構(gòu)工藝性要好；
（4） 排屑方便；
在機(jī)床上安裝穩(wěn)定可靠，加緊機(jī)構(gòu)既要可靠，又要和生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)。對(duì)夾具的結(jié)構(gòu)要求，主要是精度和通用性，次要是效率問題。應(yīng)盡量采用通用部件及標(biāo)準(zhǔn)元件，以提高夾具的標(biāo)準(zhǔn)化程度。
2 缸體零件工藝設(shè)計(jì)
2 缸體零件工藝設(shè)計(jì)
2.1零件分析
柴油機(jī)缸體的加工較復(fù)雜，各個(gè)部件的加工要求不一樣，對(duì)此缸體零件的技術(shù)要求主要可以歸納如下：
（1） 主要平面的形狀精度和表面粗糙度
箱體的主要平面是裝配基準(zhǔn)，并且往往是加工的定位基準(zhǔn)，所以應(yīng)該有較高的平面度和較小的表面粗糙度。否則，直接影響柴油機(jī)缸體加工時(shí)的定位精度，影響箱體與機(jī)座總裝時(shí)的接觸剛度和相互位置精度。
柴油機(jī)缸體主要表面的平面度取0.03mm～0.05mm，參照文獻(xiàn)[3]表5-2得缸體主要表面粗糙度Ra為2.5μm，各主要平面對(duì)裝配基準(zhǔn)面的垂直度為0.02mm～0.06mm。
（2） 孔的尺寸精度和表面粗糙度
缸體上軸承支撐孔本身的尺寸精度、幾何形狀精度和表面粗糙度要求較高。否則，將影響軸承與缸體孔的配合精度，使軸的回轉(zhuǎn)精度下降，也容易使傳動(dòng)件產(chǎn)生振動(dòng)和噪音。
從上面的分析可知，對(duì)孔徑的要求是較高的，主軸承各孔的尺寸公差等級(jí)為IT6，其余孔為IT7。汽缸孔中心線對(duì)曲軸中心線的對(duì)稱度為0.02mm。缸體各表面上的螺孔均有位置度要求，其位置度公差為0.15mm。
表2.1 表面粗糙度參數(shù)值的選用
表面粗糙度輪廓幅度參數(shù)Ra值（μm）
表面形狀特征
應(yīng)用舉例
>20
粗
糙
表
面
明顯可見刀痕
未標(biāo)注公差（采用一般公差的表面）
>10～20
可見刀痕
半成品粗加工的表面、非配合的加工表面，如軸端面、倒角、鉆孔、齒輪和帶輪側(cè)面、墊圈接觸面等
> 5～10
半
光
表
面
微見加工痕跡
軸上不安裝軸承或齒輪的非配合表面，鍵槽底面，緊固件的自由裝配表面，軸和孔的退刀槽
>2.5～5
微見加工痕跡
半精加工表面，缸體、支架、蓋面、套筒等與其他零件結(jié)合而無(wú)配合要求的表面
>1.25～2.5
看不清加工痕跡
接近于精加工表面，缸體上安裝軸承的鏜孔表面、齒輪齒面等
>0.63～1.25
光
表
面
可辨加工痕跡方向
圓柱銷、圓錐銷，與滾動(dòng)軸承配合的表面，
>0.32～0.63
微辯加工痕跡方向
要求配合性質(zhì)穩(wěn)定的配合表面，工作時(shí)承受交變應(yīng)力的重要表面
>0.16～0.32
不可辯加工痕跡方向
精密機(jī)床主軸圓錐孔、頂尖圓錐面
2.1.1確定零件生產(chǎn)類型
根據(jù)社會(huì)實(shí)踐調(diào)查，某廠S195柴油機(jī)缸體年產(chǎn)量：Q=50000臺(tái)
備品率：%=2% 廢品率：%=4%
生產(chǎn)綱領(lǐng)：
根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)類型的關(guān)系，可知柴油機(jī)缸體為單品大批量生產(chǎn)。
2.1.2確定毛坯的種類、材料和制造方法
機(jī)械加工中毛坯的種類有很多種，如鑄件、鍛件、型材、擠壓件、沖壓件、焊接組合件等，同一種毛胚又可能有不同的制造方法。為了提高毛坯的制造質(zhì)量，可以減少機(jī)械加工勞動(dòng)量，降低機(jī)械加工成本，但往往會(huì)增加毛坯的制造成本。選擇毛坯的種類和制造方法一般考慮下列因素。
（1） 材料的工藝性能在很大程度上決定毛坯的種類和制造方法。例如，鑄鐵，鑄造青銅等脆性材料不能鍛造和沖壓，由于焊接性能差，也不宜用焊接方法制造組合毛坯，但低碳鋼由于可鍛性能、可焊接性能好，廣泛用于制造鍛件、型材、沖壓件等
（2） 毛坯的尺寸、形狀和精度要求也是選擇毛坯的重要依據(jù)。直徑相差不大的階梯軸宜采用棒料；直徑相差較大的宜采用鍛件。尺寸很大的毛坯通常不采用模鍛或壓鑄、特殊鑄造的方法制造，而適宜采用自由鍛造或是砂型鑄造。形狀復(fù)雜的毛坯，不宜采用型材或自由鍛件，可采用鑄件、模鍛件、沖壓件或組合毛坯。
（3） 選擇毛坯的制造方法，只有與零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)，才能獲得最佳的經(jīng)濟(jì)效益。生產(chǎn)綱領(lǐng)大時(shí)宜采用高精度和高生產(chǎn)率的毛坯制造方法，如模鍛以及熔模鑄造等。生產(chǎn)綱領(lǐng)小時(shí)，宜采用設(shè)備投資少的毛坯制造方法，如木模砂型鑄造及自由鍛造。
由于柴油機(jī)缸體零件結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、大批量生產(chǎn)，缸體應(yīng)采用的材料為HT200，毛坯的制造方法應(yīng)與材料的制造工藝相適應(yīng)。HT200材料適合用鑄造獲得毛坯。毛坯的制造方法應(yīng)與生產(chǎn)類型相對(duì)應(yīng)。本零件為大量生產(chǎn)，故采用金屬模鑄造。
2.2加工階段的劃分
當(dāng)零件的加工質(zhì)量要求較高時(shí)，必須把整個(gè)加工過程劃分為幾個(gè)階段：
（1） 粗加工階段，在這一階段要切除較大的加工余量，因此要注意如何獲得高的生產(chǎn)率。并為以后的精加工創(chuàng)造較好的條件，并為半精加工，精加工提供定位基準(zhǔn)。該階段加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等級(jí)為IT11~IT12。粗糙度為Ra80~100μm。
（2） 半精加工階段，在這一階段應(yīng)為主要表面的精加工做好準(zhǔn)備。達(dá)到一定的加工精度，保證一定的凈加工余量。半精加工的公差等級(jí)為IT9~IT10，表面粗糙度為Ra10~1.25μm。
（3） 精加工階段，保證各主要表面達(dá)到圖樣規(guī)定的質(zhì)量要求。精加工的加工精度一般為IT6~IT7，表面粗糙度為Ra10~1.25μm。
（4） 光整加工階段，對(duì)于精度要求很高，表面粗糙度值要求很小的零件，還要專門的光整加工階段，光整加工階段以提高零件的尺寸精度和降低表面粗糙度為主，一般不用于提高形狀精度和位置精度。
2.3加工工序的安排
零件的加工過程主要包括機(jī)械加工工序，熱處理工序，以及輔助工序。在安排加工順序時(shí)常遵循下列原則：
機(jī)械加工工序安排的一般原則是先粗后精，先面后孔，先主后次，基準(zhǔn)先行。
（1） 先粗后精，先粗加工，其次半精加工，最后安排精加工和光整加工；
（2） 先加工平面，后加工孔，這是缸體加工的一般規(guī)律。因?yàn)楦左w的孔比平面加工要困難，先以孔為粗基準(zhǔn)加工平面，再以面為精基準(zhǔn)加工孔不僅為孔的加工提供了穩(wěn)定可靠的精基準(zhǔn)，同時(shí)使孔的加工余量較為均勻，并且，由于箱體上的孔大都分布在箱體的平面上，先加工平面，切除了鑄件表面的凸凹不平和夾砂等缺陷，對(duì)孔的加工也比較有利，鉆孔時(shí)可減少鉆頭引偏，擴(kuò)、鉸可防止刀具崩刃，對(duì)刀調(diào)整也較為方便；
（3） 先主后次。先安排主要的表面的加工。主要表面指裝配基準(zhǔn)面，工作表面等；次要表面指鍵槽、緊固用的螺孔和光孔等。這些表面一般都與主要表面有相互位置精度要求，通常放在主要表面的半精加工之后。精加工之前。這樣可以保護(hù)主要表面的光潔。
熱處理工序的安排
熱處理工序在工藝路線中的安排主要取決于熱處理的目的。有以下幾種情況：
退火與正火通常安排在粗加工之前。他們的主要目的是改善材料的切削加工性能和消除內(nèi)應(yīng)力；
時(shí)效處理。一般鑄件通常安排在粗加工之后。高精度復(fù)雜鑄件應(yīng)在半精加工之前后各安排一次。剛性差的精密零件應(yīng)在粗加工、半精加工、精加工多次安排時(shí)效處理。時(shí)效處理的目的是消除毛坯制造和機(jī)械加工中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定零件精度。
輔助工序的安排
檢驗(yàn)工序是重要的輔助工序，除每道工序操作者自檢外，還應(yīng)在下列加工階段，專門安排檢驗(yàn)工序。粗加工階段結(jié)束之后；重要的工序的前后；工件從一個(gè)車間轉(zhuǎn)到另一個(gè)車間時(shí)；工件全部加工完畢后。
輔助工序還有去毛刺、清洗、涂防銹油、油漆等，應(yīng)分別安排于工藝過程所需之處。
兩端面加工：一般尺寸精度要求，加工方法如下：車、磨、削銑、其他方法。
鉆孔及螺紋孔加工：螺紋孔有精度要求的加工方法如下：
鉆孔—擴(kuò)孔—攻絲
鉆孔—攻絲
2.4工藝方案制定的原則
2.4.1組合機(jī)床適用范圍
組合機(jī)床是組合機(jī)床是專用機(jī)床的一種重要類型，按系列化，標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的通用部件和按被加工零件的形狀和加工工藝要求設(shè)計(jì)組成的專用機(jī)床。組合機(jī)床可以進(jìn)行多刀、多面、多工位加工，可同時(shí)完成鉆、擴(kuò)、鉸、鏜、攻絲等工序。使用組合機(jī)床可比一般機(jī)床縮短加工時(shí)間減少占地面積，經(jīng)濟(jì)效益顯著，同時(shí)對(duì)大量生產(chǎn)類型很適應(yīng)。
組合機(jī)床較一般機(jī)床有如下優(yōu)點(diǎn)：設(shè)計(jì)與制造周期短；組合機(jī)床通用零部件結(jié)構(gòu)的可靠性和工藝性較好；組合機(jī)床的通用零部件都已標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，可提高制造精度,而且可以降低機(jī)床的成本,加快專機(jī)制造的速度；
組合機(jī)床自動(dòng)化程度高,便于維修。從工藝內(nèi)容考慮,組合機(jī)床的一個(gè)顯著特點(diǎn)是加工時(shí)零件大都固定不動(dòng)，由刀具旋轉(zhuǎn)及進(jìn)給來(lái)完成加工循環(huán)。因此目前主要用于孔加工和平面加工，如鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、鍵孔、溝槽及成型表面加工、銑端面和螺紋加工。
由于柴油機(jī)缸體加工部位多，精度要求高，屬于大批量生產(chǎn)類型，因此可采用組合機(jī)床加工工藝方案。
參照組合機(jī)床加工工藝范圍和能保證的精度要求，對(duì)照本零件的技術(shù)要求完全可以保證零件的圖紙要求，因此本設(shè)計(jì)采用組合機(jī)床加工方案是合理可行的。
2.4.2影響組合機(jī)床工藝方案制定的因素
制定組合機(jī)床工藝方案是組合機(jī)床設(shè)計(jì)最重要的步驟之一，工藝方案的制定決定機(jī)床能否達(dá)到體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、效率高。影響工藝方案制定的因素有:
（1） 首先分析研究工件的加工精度和技術(shù)要求是制定方案的主要依據(jù)；
（2） 被加工材料零件的特性包括工件的硬度和剛度等；
（3） 被加工零件生產(chǎn)批量的大小及工件的生產(chǎn)方式。
2.4.3 組合機(jī)床工藝過程確定的原則
粗精加工分開原則：粗精加工分階段進(jìn)行，這是缸體加工的規(guī)律。一般在大批大量的生產(chǎn)中，確定工藝流程宜粗、精工序分開進(jìn)行，其優(yōu)點(diǎn)是：
（1） 工件可以得到較好的冷卻，減少熱變形駐內(nèi)應(yīng)力的影響，有利于保證加工精度，在組合機(jī)床上往往加工大量的孔和面，粗加工時(shí)大量鑄造黑皮的切除，使工件發(fā)熱，產(chǎn)生熱變形，并引起內(nèi)應(yīng)力的重新分布這樣若立即進(jìn)行加工，就不易保證加工精度；
（2） 可避免粗加工振動(dòng)對(duì)加工精度、表面粗糙度的影響；
（3） 有利于精加工機(jī)床保持持久的精度；因?yàn)楫?dāng)粗、精加工使用同一夾具，由于粗加工時(shí)的振動(dòng)，發(fā)熱的影響，易于失去精度，粗精加工分開時(shí)，精加工工序可以采用較小的夾壓力，減小夾壓變形有利于保證需要加工精度；
（4） 使機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于維修。但是在確定工藝方案的時(shí)候，還必須從實(shí)際出發(fā)首先根據(jù)生產(chǎn)批量，加工精度，技術(shù)要求根據(jù)工作條件來(lái)進(jìn)行分析，按照經(jīng)濟(jì)的滿足加工要求的原則合理的處理粗精工序的安排。
工序的集中與分散原則：所謂工序集中，就是以較少的工序完成零件的加工，反之為工序分散。工序集中是近代機(jī)械加工主要發(fā)展的方向之一，組合機(jī)床就是按照工序集中的工藝水平原則建立起來(lái)的，即運(yùn)用各種不同的刀具，在機(jī)床上同時(shí)加工一個(gè)或多個(gè)的不同表面，組合機(jī)床在一臺(tái)機(jī)床能完成復(fù)雜的工藝過程，從而有效地提高生產(chǎn)率。但是工序過分集中，使機(jī)床結(jié)構(gòu)復(fù)雜，機(jī)床重量龐大，切削負(fù)荷大。
（1） 適當(dāng)考慮單一工序在可靠條件下，應(yīng)把相同工序集中在同一個(gè)工位或同一臺(tái)機(jī)床上加工例如:三面鏜、三面鉆、三面攻絲等，攻絲集中在一臺(tái)機(jī)床上而不與鉆、鏜工序集中在一臺(tái)機(jī)床上，因?yàn)楣ソz機(jī)床不需要很大的夾緊力，可以簡(jiǎn)化夾具結(jié)構(gòu)且攻絲需潤(rùn)滑退回需反轉(zhuǎn)，同鉆鏜在一起使主軸箱復(fù)雜，此外攻絲循環(huán)時(shí)間很短。
（2） 鉆孔，鏜孔最好分開，不要集中在一個(gè)主軸箱上加工，因?yàn)殂@孔和鏜孔直徑相差過大，轉(zhuǎn)速常常有較大的差別，使主軸箱傳動(dòng)鏈復(fù)雜。此外，鉆孔產(chǎn)生很大的軸向推力，可能使工件傾斜，影響鏜孔精度，若加大夾緊力又會(huì)引起工件嚴(yán)重變形同時(shí)鏜孔時(shí)振動(dòng)較大反過來(lái)影響鉆孔，尤其是小直徑鉆頭增加了折斷的可能性。
（3） 相關(guān)工序集中在同一工位或同一臺(tái)機(jī)床上加工，例如各孔精度要求較高，粗、精鏜時(shí)使用三面鏜床。
（4） 確定工序集中時(shí)必須充分考慮工件的剛性。
（5） 確定工序集中程度時(shí)，要保證不因粗加工時(shí)熱變形以及由于工件和夾具剛性不足產(chǎn)生變形，影響加工精度。
（6） 集中工序必須考慮機(jī)床調(diào)整使用方便和提高工作可靠性，主軸排列不宜過密，以免影響刀具的更換和調(diào)整。
2.4.4定位基準(zhǔn)的選擇
合理選擇定位基準(zhǔn)對(duì)保證加工精度和確定加工順序都有決定性影響。因此，它是制定工藝工程中需解決的首要問題。在第一道工序中，只要使用毛坯的表面來(lái)定位，這種定位基準(zhǔn)面就稱作粗基面。在以后的工序中，介意采用已經(jīng)加工過的表面作為定位基面的，這種定位基面就成為精基面。
粗基準(zhǔn)選擇粗基準(zhǔn)選擇的好壞，對(duì)以后各加工表面加工余量的分配以及工件上加工表面和不加工表面的相對(duì)位置均有很大的影響，因此必須十分重視粗基準(zhǔn)的選擇。其選擇原則：
（1） 選擇應(yīng)加工表面為粗基準(zhǔn)。目的是為了保證加工面與不加工面的相互位置關(guān)系精度。如果工件上表面上有好幾個(gè)不需加工的表面，則應(yīng)選擇其中與加工表面的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準(zhǔn)。以求壁厚均勻、外形對(duì)稱、少裝夾等。
（2） 選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準(zhǔn)。例如：機(jī)床床身導(dǎo)軌面是其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時(shí)選擇導(dǎo)軌面作為粗基準(zhǔn)，加工床身的底面，再以底面作為精基準(zhǔn)加工導(dǎo)軌面。這樣就能保證均勻地去掉較少的余量，使表層保留而細(xì)致的組織，以增加耐磨性。
（3） 應(yīng)選擇加工余量最小的表面作為粗基準(zhǔn)。這樣可以保證該面有足夠的加工余量。
（4） 應(yīng)盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準(zhǔn)，以保證定位準(zhǔn)確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準(zhǔn)，必要時(shí)需經(jīng)初加工。
（5） 粗基準(zhǔn)應(yīng)避免重復(fù)使用，因?yàn)榇只鶞?zhǔn)的表面大多數(shù)是粗糙不規(guī)則的。多次使用難以保證表面間的位置精度。
由于鑄造缸體毛坯時(shí)，形成主軸孔，其他支承孔及缸體內(nèi)壁的型芯是裝成一整體放入的，它們之間有較高的相互位置精度，因此不僅可以較好的保證軸孔和其他支承孔的加工余量均勻，而且還能較好的保證各孔的軸線與缸體不加工內(nèi)壁的相互位置，避免裝入缸體軸套等旋轉(zhuǎn)零件在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)與缸體的內(nèi)壁相碰。通過分析缸體結(jié)構(gòu)，以主軸承蓋面和底面為基準(zhǔn)，加工氣缸蓋面的平面和凸臺(tái)面。
精基準(zhǔn)的選擇對(duì)保證缸體零件的技術(shù)要求十分重要，在選擇精基準(zhǔn)時(shí)，首先要遵循“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則，使具有相互位置精度要求的加工表面的大部分工序，盡可能的用同一組基準(zhǔn)定位。這樣就可避免轉(zhuǎn)換帶來(lái)的誤差，有利于保證箱體類零件各主要表面間的相互位置精度。
（1） 基準(zhǔn)重合原則，即盡可能選擇設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)。這樣可以避免定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合而引起的基準(zhǔn)不重合誤差。
（2） 基準(zhǔn)統(tǒng)一原則，應(yīng)盡可能選用統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)?；鶞?zhǔn)的統(tǒng)一有利于保證各表面間的位置精度，避免基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換所帶來(lái)的誤差，并且各工序所采用的夾具比較統(tǒng)一，從而可減少夾具設(shè)計(jì)和制造工作。
（3） 互為基準(zhǔn)的原則。選擇精基準(zhǔn)時(shí)，有時(shí)兩個(gè)被加工面，可以互為基準(zhǔn)反復(fù)加工。
（4） 自為基準(zhǔn)原則。有些精加工或光整加工工序要求余量小而均勻，可以選擇加工表面本身為基準(zhǔn)。例如：磨削機(jī)床導(dǎo)軌面時(shí)，是以導(dǎo)軌面找正定位的。
2.4.5切削用量的選擇
正確地選擇切削用量，對(duì)提高切削效率，保證必要的刀具耐用度和經(jīng)濟(jì)性，保證加工質(zhì)量具有重要的作用。
粗加工時(shí)加工精度與表面粗糙度要求不高，毛坯余量較大。當(dāng)選擇粗加工的加工余量時(shí)，要盡可能保證較高的單位時(shí)間金屬切削量和必要的刀具耐用度，以提高生產(chǎn)效率和降低生產(chǎn)成本。
金屬切除率可以通過：
(2.1)
式中： —單位時(shí)間內(nèi)的金屬切除用量
v — 切削速度
f —進(jìn)給量
—背吃刀量
提高切削速度，增大進(jìn)給量和切削深度，都能提高金屬切削率。但在這三要素中，影響刀具耐用度最大的是切削速度，其次是進(jìn)給量和切削深度。
粗加工切削用量的選擇原則是：首先考慮選擇一個(gè)盡可能大的背吃刀量，其次是選擇一個(gè)較大的進(jìn)給量f，最后確定合適的切削速度v。選擇較大的和f以后，刀具耐用度t會(huì)顯著下降，只有降低切削速度v便可使t回升到規(guī)定的合理數(shù)值。增大可使走刀次數(shù)減少，根據(jù)以上原則選擇粗加工切削用量對(duì)提高生產(chǎn)率和刀具耐用度，對(duì)實(shí)際生產(chǎn)的加工成本的降低十分有利。粗加工時(shí)，切削速度主要受刀具和機(jī)床功率的限制。背吃刀量，進(jìn)給量f和切削速度v決定了切削功率，在確定切削速度時(shí)必須考慮到機(jī)床的許用功率。如果超出了機(jī)床的許用功率，則應(yīng)適當(dāng)?shù)慕档颓邢魉俣取?
精加工時(shí)，加工精度和表面質(zhì)量要求高，加工余量要小而均勻。因此選擇精加工時(shí)的切削用量時(shí)應(yīng)先考慮加工質(zhì)量，并在此基礎(chǔ)上盡可能地提高生產(chǎn)率。精加工時(shí)的切削深度應(yīng)根據(jù)粗加工留下的余量確定，通常希望粗加工余量不要留大多。否則當(dāng)背吃刀量較大時(shí)，切削力明顯增加，影響加工余量。精加工時(shí)限制進(jìn)給量提高的主要因素是表面粗糙度。進(jìn)給量大時(shí)，切削力上升，表面質(zhì)量下降。切削速度提高時(shí)，切削變形減少，切削力有所下降，一般選用切削性能高的刀具材料，盡可能提高切削速度，只有當(dāng)切削速度收到工藝條件限制而不能提高時(shí)，才選用低速。
因此，精加工時(shí)選用較小的背吃刀量和進(jìn)給量，并在保證刀具耐用度的前提下，選取可能高的切削速度，以保證加工精度和表面質(zhì)量，同時(shí)滿足生產(chǎn)率的要求。
2.5重要工序、工時(shí)分析計(jì)算
粗銑上平面：選用雙面組合銑床,夾具選用專用夾具,選用 360CT196-24 可轉(zhuǎn)位面銑刀,直徑為 = 210,齒數(shù)為 Z=20,查《金屬切削簡(jiǎn)明手冊(cè)》,以下簡(jiǎn)稱《手冊(cè)》,得 =0.08 mm/r,查《手冊(cè)》,并計(jì)算：
（1） 吃刀深度≤3mm，取為2mm，即=2mm，=0.3mm/Z，
（2） 切削速度
(2.2)
式中—表示系數(shù)，取決于加工條件；
T—表示刀具使用壽命；
—表示各個(gè)修正系數(shù)之積；
, ,,,
帶入式（3.1）得到：v=3.67m/s,即 v=220m/min
（3） 主軸轉(zhuǎn)速
(2.3)
r/min
—表示刀具每分鐘轉(zhuǎn)速；
—表示刀具直徑。
現(xiàn)在采用多面銑專用機(jī)床，根據(jù)《手冊(cè)》得
表示主軸轉(zhuǎn)速
（2.4）
=m/min
（4）走刀量
（2.5）
m/min
根據(jù)，帶入數(shù)值得mm/r
（5）機(jī)動(dòng)工時(shí)
(2.7）
min
，所以min
，工作服務(wù)時(shí)間占工序時(shí)間的4.7%，所以
min
粗銑其他平面時(shí),主軸轉(zhuǎn)速取為 r/min，切削速度 v=220m/min，走刀量，吃刀深度 mm，走刀次數(shù)均為 1 次。
切削速度
m/min
主軸轉(zhuǎn)速由式（2.3）得：
r/min
精銑上平面：選用雙面組合銑床,選用專用夾具，選用 360-CT-196-24 可轉(zhuǎn)位面銑刀,直徑 取210,齒數(shù)為 Z=20, mm/r, 查《手冊(cè)》,并計(jì)算：
吃刀深度 mm,取為 0.5mm, mm/Z
8
3 夾具設(shè)計(jì)
3 夾具設(shè)計(jì)
3.1機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)步驟
夾具是機(jī)械制造過程中用來(lái)固定加工對(duì)象，使之占有正確的位置，以接受施工或檢測(cè)的裝置，是生產(chǎn)環(huán)節(jié)中重要的組成部分。在設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)深入生產(chǎn)實(shí)際，進(jìn)行調(diào)查研究，制造出合理地設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行具體地設(shè)計(jì)。機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)步驟如下：
（1） 研究原始資料（工件圖紙、工藝文件、生產(chǎn)綱領(lǐng)）；
（2） 確定工件定位方法和刀具引導(dǎo)方式；
（3） 確定工件的夾緊力；
（4） 設(shè)計(jì)加緊機(jī)構(gòu)；
（5） 繪制夾具總裝配圖；
（6） 繪制夾具零件圖。
3.2夾具整體方案設(shè)計(jì)
3.2.1設(shè)計(jì)任務(wù)
本次設(shè)計(jì)任務(wù)的是關(guān)于鉆柴油機(jī)缸體的主軸承蓋面各螺孔和鉆齒輪室蓋面各螺孔（共計(jì)24個(gè)孔）的鉆夾具設(shè)計(jì)。生產(chǎn)綱領(lǐng)為年產(chǎn)50000個(gè)。
3.2.2箱體類零件定位基準(zhǔn)的選擇
箱體類零件是機(jī)械加工中工序多、精度要求高的零件，如氣缸體、氣缸蓋、變速箱、減速器、離合器本體等。這類零件一般都有較高精度的孔需要加工，又常常需要在幾次安裝下進(jìn)行。因此，定位基準(zhǔn)選擇“一面雙孔”是最常用的方法。它的特點(diǎn)是：
（1） 可以簡(jiǎn)便的消除工件的六個(gè)自由度，使工件獲得穩(wěn)定可靠的定位；
（2） 有同時(shí)加工零件五個(gè)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；
（3） “一面雙孔”可作為零件從粗加工到精加工全部工序的定位基準(zhǔn)，使零件整個(gè)工藝過程基準(zhǔn)統(tǒng)一，從而減少由基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換帶來(lái)的累積誤差，有利于保證零件加工精度。同時(shí)，使機(jī)床各工序（工位）的許多部件（如夾具）實(shí)現(xiàn)通用
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西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
化，
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有利于縮短設(shè)計(jì)、制造周期，降低成本；
（4） 易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化定位、夾緊，并有利于防止切屑落于定位基面上。
為了保證加工精度及技術(shù)要求，作為定位基準(zhǔn)的平面和銷孔必須規(guī)定相應(yīng)的尺寸精度、表面粗糙度及位置精度等要求。
然而，有的箱體不具備“一面雙孔”定位基準(zhǔn)，可采用“三平面”定位。例如加工機(jī)體六個(gè)平面比較平整且無(wú)凸出的平面時(shí)，加工時(shí)可采用“三平面”定位。它具備以下一些優(yōu)點(diǎn)：定位精度高，銷孔定位時(shí)會(huì)遇到銷子的強(qiáng)度對(duì)定位影響的問題，由于受銷子強(qiáng)度的影響，而使定位精度下降，平面定位不會(huì)出現(xiàn)這樣的問題；平面定位誤差小，因此誤差校核量小且校核簡(jiǎn)便，而“一面雙孔” 校核相對(duì)較復(fù)雜；定位簡(jiǎn)單、方便、成本低，工人操作方便，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化定位、夾緊；可以簡(jiǎn)便的消除工件的六個(gè)自由度，使工件獲得穩(wěn)定可靠的定位；
鉆S195柴油機(jī)缸體平面時(shí)，其機(jī)體六個(gè)平面比較平整且無(wú)凸出，根據(jù)以上的比較分析，選擇“一面兩孔”定位適用S195柴油機(jī)缸體平面加工。
3.2.3夾緊方案的選擇
當(dāng)定位心軸水平放置時(shí)，在組合機(jī)床上鉆孔的鉆前力和扭矩力均由重力與外力來(lái)承擔(dān)，這時(shí)工件的夾緊可以有兩種方案：
在箱體的底面上，采用壓板壓緊，夾緊力與切削力處于平行狀態(tài)。 這種結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝卸工件比較麻煩。在箱體的底面上采用螺紋夾緊裝置，加緊力與切削力平行，這種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。裝卸工件比較容易。
由于該零件夾壓位置應(yīng)該作用在殼體上，故選用壓塊壓緊的方式。
另外,確定夾壓位置時(shí)應(yīng)注意：保證零件夾壓后定位穩(wěn)定。為了使工件車加工過程中不產(chǎn)生振動(dòng)和位移，夾壓力要足夠,夾壓點(diǎn)布置使夾壓合力落在定位平面內(nèi)。力求接近定位平面的中心點(diǎn)。盡量減少和避免零件夾壓后的變形，消除其對(duì)加工精度的不利影響。為此，應(yīng)避免把夾壓點(diǎn)放在零件加工孔的上方，和容易引起變形的地方。對(duì)鋼性差的零件應(yīng)適當(dāng)?shù)脑黾虞o助支撐或采用多點(diǎn)夾壓的方法，以使夾壓分布均勻，減少夾壓變形，提高加工精度。
本夾具就是為了減少變形而在加工面對(duì)應(yīng)處增加兩助支撐，為了減少輔助加工時(shí)間，采用液壓驅(qū)動(dòng)的輔助支撐。
理論上，液壓驅(qū)動(dòng)的加緊裝置和輔助支撐應(yīng)同時(shí)對(duì)工件施加動(dòng)作。由于存在誤差，兩者不能同時(shí)對(duì)工件施加動(dòng)作，這時(shí)就讓夾緊裝置先動(dòng)作，這一點(diǎn)在設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)圖時(shí)應(yīng)注意。因?yàn)槿巛o助設(shè)備先動(dòng)作,將會(huì)頂起工件，零件的定位，所以應(yīng)讓加緊裝置先動(dòng)作。
3.2.4夾緊力的計(jì)算
計(jì)算夾緊力時(shí),通常將夾具和工件看成一個(gè)鋼性系統(tǒng),根據(jù)工件受切削力、夾緊力的作用情況找出在加工過程中對(duì)夾緊最不利的狀態(tài),按靜力平衡原理計(jì)算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠、再乘以安全系數(shù)作為實(shí)際所需夾緊力的數(shù)值。
即：
(3.1)
式中：—實(shí)際所需夾緊力（N）
F—在一定條件下由靜力平衡計(jì)算出的理論夾緊力（N）
K—安全系數(shù)，通常k=1.5~3。當(dāng)用于粗加工時(shí)，k=2.5~3，用于精加工時(shí)k=1.5~2。
安全系數(shù)K可按下式計(jì)算：
K
由《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表1-2-1,查得：
K0：在1.2～1.5中取K0=1.2
K1：加工性質(zhì)系數(shù)，取1.1
K2：由表1-2-2查得K2=1.15
K3；連續(xù)切削 取1.0
K4：液動(dòng)夾緊 取1.0
所以:
由于K=1.38小于2.5
即取安全系數(shù)K=1.5。
理論夾緊力W
按《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表1-2-1查得：
以平面定位,壓板夾緊的形式的夾緊力公式為：
（N） (3.2)
（N） (3.3)
其中：u1、u2—分別為工件與壓板間圓周方向和軸向摩擦系數(shù)
u2、u4—分別為工件和平面間圓周方向和軸向摩擦系數(shù)
參考表1-2-12,分別?。?
U1=u2=0.2
U3=u4=0.25
由機(jī)床總體設(shè)計(jì)中得：
F=26782N·mm×6
P=3840N×6
由（1）式得：
(3.4)
=2343.7N
由（2）式得：
(3.5)
=95434.8N
選其中較大值即：=95434.8N
查《機(jī)床調(diào)整和使用》，初選夾緊液壓缸為T5058Ⅱ，活塞桿拉力26.4kN，推力為33kN。
3.3夾緊方式
夾緊裝置的作用是將工件壓緊壓牢，保證工件在工件定位時(shí)所占據(jù)的位置在加工過程中不因受重力，慣性力以及切削力等外力作用而產(chǎn)生位移，同時(shí)防止或減小振動(dòng)。它通常是一種機(jī)構(gòu),包括力源裝置，中間遞力機(jī)構(gòu)，夾緊元件和夾緊機(jī)構(gòu)。
為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率并保證夾緊可靠,本夾具采用液壓夾緊,由前面夾緊力計(jì)算中得知,液壓缸選用T5038Ⅱ型。
為了減少工件裝卸時(shí)間,要求夾緊壓塊在松開工件時(shí)不應(yīng)妨礙工件的裝卸,參考《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》，選擇如下圖3-1所示的鉸鏈?zhǔn)綂A緊機(jī)構(gòu)。
圖3.1 鉸鏈?zhǔn)綂A緊機(jī)構(gòu)
圖3.2 受力簡(jiǎn)圖
初步確定結(jié)構(gòu)尺寸：
取L1=45mm，L2=50mm，L=150mm
鉸鏈夾緊機(jī)構(gòu)末端A端由一個(gè)行程終點(diǎn)。當(dāng)機(jī)構(gòu)處于夾緊狀態(tài)時(shí)，A端離其最終點(diǎn)應(yīng)保持有一個(gè)儲(chǔ)備量Sc，否則結(jié)構(gòu)可能失效.一般Sc0.5mm，這里選取Sc=1mm。A端行程包括兩個(gè)方面,一部分為空行程S1，用于獲得足夠間隙來(lái)裝卸工件，一部分為夾緊行程S2+S3，其中S2用以補(bǔ)償被夾緊表面的尺寸偏差，S3用于補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的受力變形。
3.4刀具引導(dǎo)裝置
引導(dǎo)裝置的作用是確定夾具相對(duì)于刀具的位置，引導(dǎo)刀具進(jìn)行加工。
本機(jī)床夾具的引導(dǎo)裝置均選用標(biāo)準(zhǔn)件，由于引導(dǎo)元件可以提高被加工孔的幾何精度，尺寸精度以及孔系的位置精度。
由于本工件的生產(chǎn)為批量生產(chǎn)，所以選用可換鉆套。鉆套裝在襯套中。而襯套則是在夾具體或鉆模板中。鉆套由螺釘固定，以防止它在刀具加工時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)。鉆套與襯套間采用F7/m6配合，便于鉆套磨損后可迅速更換。
鉆模板應(yīng)設(shè)計(jì)承固定式,這樣導(dǎo)向精度高，加工出的工件精度就高。為了節(jié)省材料，鉆模板選用鑄鐵HT200鑄造。
3.5夾具體毛坯結(jié)構(gòu)的選擇
夾具體是用于連接夾具各元件及裝置，使其成為一個(gè)整體的基礎(chǔ)件，并與機(jī)床有關(guān)部位連接，以確定夾具相對(duì)于機(jī)床的位置。
其在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足以下基本要求：
1）應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度
保證在加工過程中，夾具體在夾緊力,切削力等外力作用下,不至于產(chǎn)生不允許的變形和震動(dòng)。
2）結(jié)構(gòu)應(yīng)簡(jiǎn)單，具有良好工藝性，在保證強(qiáng)度和剛度條件下，力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，重量輕，以便于操作。
3）尺寸要穩(wěn)定，對(duì)于鑄造夾具體,要進(jìn)行時(shí)效處理,以消除內(nèi)應(yīng)力.保證夾具體加工尺寸的穩(wěn)定。
4) 便于排屑
為防止加工中切削聚積在定位元件工作表面或其他裝置中，而影響工件的正確定位和夾具的正常工作，在設(shè)計(jì)夾具體時(shí),要考慮切削的排除問題。
選擇夾具體毛坯結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)以結(jié)構(gòu)合理性、工藝性、經(jīng)濟(jì)性、標(biāo)準(zhǔn)化的可能性以及工廠的具體條件為依據(jù)綜合考慮。
鑄造結(jié)構(gòu)可鑄出復(fù)雜的結(jié)構(gòu)形狀?？箟簭?qiáng)度大，抗振性好。易于加工，但制造周期長(zhǎng)，易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，故應(yīng)進(jìn)行時(shí)效處理。材料感多用HT150或HT 200。鑄造的夾具體適用于切削負(fù)荷大，震動(dòng)大的場(chǎng)合或批量生產(chǎn)。
焊接結(jié)構(gòu)制造容易，生產(chǎn)周期較短，成本較低。但熱變形較大，焊接后需退火處理。它適用于新產(chǎn)品試制或但件小批量生產(chǎn)。
裝配結(jié)構(gòu)選用標(biāo)準(zhǔn)毛坯件或標(biāo)準(zhǔn)零件部件組合而成，如圓棒,圓盤,工字鋼，角鋼，U形槽等標(biāo)準(zhǔn)型材。可縮短制造周期,但它最適用于標(biāo)準(zhǔn)化。
綜上可以看出，本組合機(jī)床的夾具體應(yīng)選用鑄造結(jié)構(gòu)。因?yàn)楸镜拦ば虻那邢髫?fù)荷大，正滿足鑄造結(jié)構(gòu)的適用場(chǎng)合。
夾具體的制造屬單件生產(chǎn)性質(zhì)，為縮短設(shè)計(jì)和制造周期，減少設(shè)計(jì)和制造費(fèi)用，所以?shī)A具體的設(shè)計(jì)一般不作復(fù)雜的計(jì)算。通常是參照類似的夾具結(jié)構(gòu)，按照經(jīng)驗(yàn)類比法來(lái)估計(jì)確定。實(shí)際上在繪制夾具總圖時(shí)，根據(jù)工件定位元件、夾緊裝置、對(duì)刀——引刀裝置以及其他輔助機(jī)構(gòu)和裝置在總體上的配置，夾具體的外形尺寸已大體確定。
按照《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表1-9-2可知，夾具體壁厚h鑄造結(jié)構(gòu)為8～25mm，本設(shè)計(jì)取h=25mm。夾具體加強(qiáng)筋厚度為0.7～0.9h，本設(shè)計(jì)中，其取為20mm，加強(qiáng)筋厚度不大于5h，即不大于125mm。
另外,夾具體上不加工毛面與工件表面之間的間隙也應(yīng)注意選取。夾具體時(shí)毛面，工件也是毛面時(shí)，取8～15mm，夾具體是毛面，工件是光面時(shí),取4～10mm。夾具體的具體結(jié)構(gòu)如附圖中夾具體零件工作圖所示。
3.6本組合機(jī)床及其專業(yè)夾具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
主要介紹本組合機(jī)床上專用組合機(jī)床夾具的特點(diǎn)：
任務(wù)上要求工件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為5萬(wàn)/年，生產(chǎn)批量較大，要求采用液壓夾緊,以節(jié)省輔助加工時(shí)間，提高機(jī)床生產(chǎn)率。為了防止工件剛性不足，產(chǎn)生過大的夾壓變形，本組合機(jī)床夾具還采用輔助支承，同時(shí)基于提高生產(chǎn)率的要求,該輔助支承也采用液壓缸驅(qū)動(dòng)。
本夾具的夾緊機(jī)構(gòu)采用鉸鏈?zhǔn)綂A緊機(jī)構(gòu)，如圖3.1所示，(由于機(jī)構(gòu)左右完全對(duì)稱，下面僅畫出右面一半來(lái)表示)夾緊液壓缸1的活塞收縮時(shí)，與活塞桿用銷連接的連桿2就會(huì)向上運(yùn)動(dòng)，同時(shí)連桿3會(huì)產(chǎn)生一個(gè)水平方向的力使鉸鏈臂4繞其固定銷軸轉(zhuǎn)動(dòng)與4用銷連接的連桿5就會(huì)在壓塊6的一側(cè)產(chǎn)生一個(gè)斜向上的力，從而使壓塊6繞銷軸旋轉(zhuǎn)壓在工件上，達(dá)到夾緊工件的目的。
4 結(jié)論
4 結(jié)論
本文是對(duì)S195柴油機(jī)缸體加工工藝及工裝設(shè)計(jì)，主要做了以下工作：調(diào)查研究設(shè)計(jì)的原始資料，明確加工應(yīng)滿足的要求，收集了國(guó)內(nèi)外有關(guān)技術(shù)文獻(xiàn)，現(xiàn)有箱體加工零件圖的設(shè)計(jì)圖紙及經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。S195柴油機(jī)箱體加工工藝的設(shè)計(jì)為：首先進(jìn)行兩端面和粗銑到精銑, 根據(jù)零件的特點(diǎn)，在組合機(jī)床上用銑削方法加工平面,只有使機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、剛性好、加工精度高，這樣才能保證零件的精度。然后進(jìn)行主軸承蓋面、齒輪室蓋面、氣缸蓋面各孔的粗加工、精加工。大量的鉆、鏜工序都分開，沒有集中在同一個(gè)主軸箱完成。這是因?yàn)殂@孔與鏜孔直徑往往相差很大,主軸轉(zhuǎn)速也就相差很大，導(dǎo)致主軸箱的傳動(dòng)鏈復(fù)雜和設(shè)計(jì)困難。然后針對(duì)兩面鉆孔設(shè)計(jì)了一套鉆床夾具，本夾具采用的是“一面雙孔”定位方法。它的特點(diǎn)是：可以簡(jiǎn)便的消除工件的六個(gè)自由度，使工件獲得穩(wěn)定可靠的定位，同時(shí)加工零件五個(gè)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。
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致 謝
在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我從指導(dǎo)老師周尚裕老師身上學(xué)到了很多東西。周尚裕老師認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神和深厚的理論水平都使我收益匪淺。他無(wú)論在理論上還是在實(shí)踐中，都給與我很大的幫助，使我得到不少的提高。周尚裕老師的嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)態(tài)度、淵博的知識(shí)、無(wú)私的奉獻(xiàn)精神使我深受啟迪。從尊敬的導(dǎo)師身上，我不僅學(xué)到了扎實(shí)、寬廣的專業(yè)知識(shí)，也學(xué)到了做人的道理。在此我要向我的導(dǎo)師周尚裕老師致以最衷心的感謝和深深的敬意。
在這，也非常感謝學(xué)校能給我這次機(jī)會(huì)來(lái)進(jìn)行我的畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我把書本上的知識(shí)運(yùn)用的實(shí)踐中去，讓我深刻的體會(huì)到了“學(xué)以致用”的道理。
另外，還有同組同學(xué)的互相幫助，深深地感謝他們對(duì)我的支持、理解和關(guān)心，所以在這里我一并表示感謝。
最后，再次對(duì)他們的無(wú)私幫助，我表示誠(chéng)摯的感謝！
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明
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