工藝夾具-柴油機機體機械加工工藝及其Φ66鏜孔夾具設(shè)計
工藝夾具-柴油機機體機械加工工藝及其Φ66鏜孔夾具設(shè)計,工藝,夾具,柴油機,機體,機械,加工,及其,66,鏜孔,設(shè)計
四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）
第一章 零件分析
箱體類是機器或部件的基礎(chǔ)零件，它將機器或部件的一些軸、套、軸承和齒輪等有關(guān)零件裝配起來，使其保持正確的相互位置關(guān)系，以傳遞轉(zhuǎn)矩或改變轉(zhuǎn)速來完成規(guī)定的運動。因此，箱體的加工質(zhì)量對機器的工作精度、使用性能和壽命都有直接的影響。
箱體零件雖然結(jié)構(gòu)多種多樣，但有共同的特點：多為鑄造件，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壁薄且不均勻，內(nèi)部呈腔形，加工部位多，加工難度大。既有精度要求較高的孔系和平面，也有許多精度要求較低的緊固件。箱體類零件上面的孔與孔之間有較高的位置精度（孔與孔的平行度、孔的軸線與面有垂直度要求），其加工質(zhì)量的好壞直接影響柴油機的精度和使用性能，因此柴油機汽缸的加工質(zhì)量至關(guān)重要。
柴油機機體屬于箱體零件，其特點是：具有形狀復(fù)雜的內(nèi)腔，箱壁多用于安裝軸承的軸承孔或其他用途的孔系。箱體的加工面較多，主要加工的是面和孔系，屬于整體式機體結(jié)構(gòu)，即汽缸體和曲軸箱制成一個整體零件，這種整體式機體的特點是結(jié)構(gòu)緊湊，剛性好，但加工制造困難。
1.1機體的主要作用
1、支承柴油機的所有運動部件，使它們在工作時保持相互準確的位置關(guān)系；
2、在機體上加工有水道和油道，保證各零件工作時必要的冷卻與潤滑；
3、安裝柴油機各輔助系統(tǒng)部件；
4、作為柴油機使用安裝時的支承，將柴油機固定在底盤或支架上。柴油機機體的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，部件結(jié)構(gòu)尺寸精度較高，是柴油機的主要部件。
1.2主要技術(shù)條件分析
由于機體上要安裝曲軸、汽缸套、調(diào)速器等重要部件，所以，安裝主要部件的結(jié)構(gòu)都有精度要求，需要對其進行技術(shù)條件分析。
1.2.1形位誤差的要求及分析
以列表方式對形位誤差進行分析
表1.1 形位誤差分析表
誤差要求
標注位置及分析
0.06
F—H
平行度要求公差0.06mm，機體上部平面，此平面為安裝噴油泵的平面，8級精度，即機體上平面對Φ52、Φ20孔軸線的平行度誤差為0.06mm
0.08
F—H
Φ40的孔的軸線對于Φ52、Φ20的孔的軸線垂直度誤差為0.08，保證噴油泵位置
Φ0.025
F—H
Φ52的孔的軸線相對于兩個孔公共軸線的同軸度要求公差為0.025
0.08
Φ52的孔的圓柱度要求公差0.08，7級精度
0.025
F—H
Φ52的孔的右端面相對于Φ52、Φ20的公共軸線的跳動公差為0.025
Φ0.015
F—H
Φ20軸線相對于Φ52、Φ20的公共軸線同軸度要求為0.015，7級精度
0.03
A—B
Φ70的孔左端面相對于Φ30、Φ105孔公共軸線的圓跳動誤差為0.03
0.015
R
Φ30的孔相對于軸線的跳動誤差為0.015，7級精度
0.010
Φ30的孔的圓柱度誤差為0.010，8級精度
0.010
Φ105孔的圓柱度誤差為0.010，7級精度
Φ0.015
A—B
Φ105孔的的軸線相對于Φ30、Φ105的公共軸線的同軸度公差為0.015
0.025M
Q
機體上部平面用于安裝噴油泵的螺紋孔，相對于Φ40的圓心的位置度誤差為0.025，且必須符合最大實體原則
Φ0.4M
后蓋螺孔的位置度公差為0.4，且必須符合最大實體原則
0.07
機體前面的平面度為0.07
100：0.05
A—B
機體前面對Φ30、Φ105孔的公共軸線在100范圍內(nèi)的公差是0.05
0.06
機體后面的平面度為0.06
100：0.05
A—B
機體后面對Φ30、Φ105孔的公共軸線在100范圍內(nèi)的公差是0.05
Φ0.04M
機體后面的螺紋孔4—M8—6H的位置公差為Φ0.04，且必須符合最大實體原則
1.2.2 主要尺寸公差及分析
從零件圖尺寸標注分析，尺寸要求較高的有52，30，20，40等孔，可由刀具及機床的精度保證；52孔系與105孔系的Y向中心距尺寸為30，57等，可由夾具保證。
1.2.3 表面粗糙度要求
本產(chǎn)品屬于大批量生產(chǎn)，年產(chǎn)20萬件以上，以組合機床為主要的加工設(shè)備，根據(jù)圖紙要求，部分孔的圓柱面要求為Ra1.6，而平面上粗糙度的最高要求為Ra3.2，組合機床完全能達到此精度要求。
43
第二章 毛坯的確定
2.1毛坯材料及制造形式的確定
由于箱體類零件形狀復(fù)雜，有腔形，故一般需要鑄造成型。機體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，部位結(jié)構(gòu)尺寸精度較高，受到高頻的變載荷及振動，故零件材料可選用HT200（灰鑄鐵），硬度為170-240HBS，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(yīng)力（＜2942N/cm），摩擦面間單位壓力大于49N/cm和要求一定的氣密性的零件，適用于汽缸體等。其工作條件：承受高彎曲應(yīng)力（＜0.49）及抗拉應(yīng)力；摩擦面間的單位面積壓力1.96；要求保持高氣密性。
根據(jù)以上要求，由于零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜、形狀材料方面的要求，批量較大，毛坯確定為砂型機器造型，通過在震擊后加壓緊實鑄造，機器造型成本低，生產(chǎn)率較高。（《機械加工工藝手冊》第一卷）
2.2鑄造的加工余量及尺寸公差的確定
根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.3-1，2.3-3，2.3-4，2.3-5，2.3-9，查得各加工余量及公差如下表所示：
表2.1 加工余量分析表
基本尺寸
加工余量
公差
高度方向205mm
單邊余量4.5mm
2.8mm
寬度方向158mm
單邊余量3.5mm
2.5mm
長度方向153mm
單邊余量3.5mm
2.5mm
Φ52 Φ46 Φ40孔
Φ66 Φ70 Φ80孔
雙側(cè)加工，單邊余量
為3.0 mm
2.0mm
2.2mm
Φ105孔
單邊余量雙側(cè)加工3.5 mm
2.2mm
其他尺寸公差數(shù)值為：
表2.2 尺寸公差分析表
基本尺寸
公差
基本尺寸
公差
16—25 mm
1.7 mm
63—100 mm
3.2 mm
25—40 mm
1.8 mm
100—160 mm
2.5 mm
40—63 mm
2.0 mm
160—250 mm
2.8 mm
2、畫零件毛坯綜合圖一張，見附圖。
第三章 工藝規(guī)程的設(shè)計
3.1定位基準選擇
3.1.1 粗基準的選擇
選擇粗基準的原則：
（1）應(yīng)選能加工出精基準的毛坯表面作粗基準；
（2）當(dāng)必須保證加工表面與不加工表面的余量的位置和尺寸時，應(yīng)選不需要加工的毛坯表面作粗基準；
（3）要保證工件上某重要表面的余量時，則應(yīng)選擇該表面作為定位粗基準；
（4）當(dāng)全部表面都需要加工時，應(yīng)選余量最小的表面作為粗基準，以保證該表面有足夠的加工余量。
因此，對于底面的加工，選擇工件的前面或后面作為加工基準面，應(yīng)該盡量使底面的切削深度均勻，以提高其精度。
3.1.2精基準的選擇
精基準的選擇應(yīng)該以保證零件的加工精度出發(fā)，同時考慮裝夾方便，夾具結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)遵循以下原則：
量選擇零件的設(shè)計基準作為精基準，可以避免基準不重合引起的定位誤差，即“基準重合”原則；
盡可能的使工件各主要表面的加工采用統(tǒng)一的定位基準，即“基準統(tǒng)一”原則；
當(dāng)零件主要表面的相互位置精度要求很高時，應(yīng)采用互為基準，反復(fù)加工的原則；
選擇加工表面本身作為定位基準，這是自為基準；
選擇的定位精基準應(yīng)該保證工件定位準確，夾緊可靠，夾具結(jié)構(gòu)簡單，操作方便的原則。
即底面加工后，應(yīng)該以底面作為精基準，因為底面是設(shè)計基準，符合“基準重合”原則。根據(jù)不同的加工表面加工方式不同，定位方式應(yīng)該主要以一面兩孔定位，這是箱體零件加工的典型加工定位方式，并根據(jù)加工要求不一樣也可以選擇用兩面組合定位及其它定位方式。
附主視圖一張：
圖3.1 零件主視圖
3.2制訂加工工藝路線
根據(jù)各表面的加工要求和各種加工方法能達到的經(jīng)濟精度，確定各表面的加工方法：
表3.1 加工方法一覽表
A面：粗銑
Φ20H7孔：鉆—擴—鉸
B面：粗銑—精銑
Φ70孔：粗鏜—半精鏜
C面：粗銑—精銑—精銑
Φ46孔：粗鏜
前端面：粗銑—精銑
Φ80孔：粗鏜
后端面：粗銑—精銑
Φ105孔：粗鏜—精鏜—磨
后蓋結(jié)合面：粗銑
Φ30孔：鉆—擴—鉸
Φ40H8的孔：粗鏜—精鏜
Φ26.5孔：鉆—擴
Φ52J7孔：粗鏜—精鏜—精磨
根據(jù)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初步擬定加工路線如下：
表3.2 加工路線表1
工序號
工序內(nèi)容
1
粗銑A面
2
鉆A面4—Φ10mm孔
3
鉸4—Φ10mm孔
4
粗銑前、后面
5
粗銑上面
6
粗銑右側(cè)面
7
粗鏜孔Φ52mm 、Φ46mm、Φ70mm、Φ80mm、Φ105mm
8
粗鏜孔Φ66H7mm、Φ40mm
9
鉆上面2—Φ22mm孔，4—M8螺紋底孔，2—M6螺紋孔，Φ10mm孔
10
鉆前后面8-M6螺紋底孔及Φ20mm、Φ30mm孔以及后面8-M6螺紋孔和Φ20孔
11
精銑前后面
12
精銑上面
13
精鏜Φ52J7mm，Φ105H7mm，半精鏜Φ70孔，擴Φ20mm孔
14
精鏜Φ66H7mm，Φ40H8mm孔
15
擴Φ30mm，Φ26mm孔
16
鉸Φ20H7mm，Φ30mm孔
17
鉸Φ22mm孔
18
鉆2—Φ5mm與Φ22H7mm孔軸線成25的斜孔
19
攻前面8—M6，2—M8螺紋及后面8—M6螺紋
20
攻C面4—M8，B面2—M6螺紋及F面4—M8螺紋
21
磨削Φ52mm，Φ105mm孔
22
所有非加工表面涂漆
23
交檢
24
入庫
以上確定的加工方式是根據(jù)其尺寸及形位公差的精度，參照《互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)》上公差等級和《簡明機械制造工藝手冊》上所述各種加工方式的經(jīng)濟加工精度確定的。
根據(jù)上面的方案，在大批量的生產(chǎn)過程中適合在自動化生產(chǎn)線上進行生產(chǎn)。它把每道工序分得相當(dāng)細致以至某些工序出現(xiàn)雜亂現(xiàn)象，根據(jù)形位公差原則并查閱《機械加工工藝設(shè)計實用手冊》。修改后的工藝路線如下：
表3.3 加工路線表2
工序號
工序內(nèi)容
1
銑底面
2
鉆底面4—Φ10孔
3
粗鉸4—Φ10孔
4
粗銑前、后面
5
粗銑上面
6
粗銑右側(cè)面
7
粗鏜孔Φ52J7 、Φ46、Φ70、Φ80、Φ105H7
8
粗鏜孔Φ66H7、Φ40H8
9
鉆前面8—M6，螺紋底孔，2—M8螺紋底孔，Φ30孔及Φ20和后面8—M6螺紋底孔和Φ20H7孔
10
鉆上面6—M8螺紋底孔，10孔， 2—22H7
11
精銑前后面
12
精銑上面
13
精鏜Φ52J7，Φ105H7，70，擴后面Φ20孔
14
精鏜Φ66H7，Φ40H8孔
15
擴Φ30孔
16
擴Φ26孔
17
鉸Φ20H7，Φ30孔
18
倒Φ20H7，Φ105H7，Φ70孔的角
19
各面螺紋孔倒角
20
鉸Φ22H7孔
21
鉆2—Φ5與Φ22H7孔軸線成25的斜孔
22
攻前面8—M6，2—M8螺紋及后面8—M6螺紋
23
攻上面6—M8螺紋及F面4—M8螺紋
24
磨削Φ52J7，Φ105H7孔
25
非加工表面涂漆
26
送檢
27
入庫
3.3刀具、量具、夾具及設(shè)備的選擇
由于本產(chǎn)品屬于大批量生產(chǎn)（20萬件/年以上），所以應(yīng)該以組合機床為主，輔以少量通用機床。以流水生產(chǎn)線的生產(chǎn)方式提高生產(chǎn)效率，工件在機床上的裝夾主要以氣動或液壓傳動為主要裝夾方式，具體選擇如下（主要參考《機械加工工藝手冊》第三章機床，第四章刀具）。
1、銑底面時，選擇定位基準為前面，所以采用立式銑床，選用銑刀為鑲齒套式面銑刀，具體參數(shù)如下：
D=80，Z=10，L=36，D=27
選用X52K，P=7.5KW
2、鉆底面4—Φ10孔，由于表面粗糙度為3.2m，鉆削不能達到要求，安排有鉸削，應(yīng)留有鉸削余量，采用組合機床加工，選擇Φ9.8的普通麻花鉆。
3、粗鉸底面4—Φ10孔，選擇d=10mm的錐柄機用絞刀，以組合機床加工。
4、粗銑前后面，以底面和一個與之垂直的平面作定位基準，用組合機床加工，采用臥式銑床，選用銑刀D=125鑲齒三面銑刀。
5、粗銑上面，以底面為基準，采用立銑，用組合機床加工，加工選擇銑刀為：D=63的套式銑刀加工B面，D=100的套式面銑刀加工C面。
6、粗銑右側(cè)面，定位方式同上采用立銑可選用通用型機床型號X52K選擇刀具為D=160mm直齒三面刃銑刀。
7、粗鏜孔Φ52J7 、Φ46、Φ70、Φ80、Φ105H7孔，組合機床加工，以底面作為定位基準，采用一面兩孔定位，選用刀具為粗鏜刀，以雙刀鏜Φ52、Φ46且鏜Φ52孔為盲孔鏜刀，鏜Φ70、Φ80、Φ105采用同軸鏜，鏜Φ70、Φ80孔用盲孔鏜刀。
8、粗鏜孔Φ66H7、Φ40H8，以組合機床加工，底面定位，一面兩孔，鏜頭為垂直方向，選擇鏜刀為普通粗鏜刀，d=20,k=60°,L=150.
9、鉆前面8—M6螺紋底孔，2—M8螺紋底孔，Φ30孔及Φ20，標準麻花鉆鉆后面8—M8螺紋底孔，選用Φ6.8的長麻花鉆鉆2—M8底孔（根據(jù)零件結(jié)構(gòu)尺寸，標準麻花鉆不能達到要求），選用Φ=19mm標準麻花鉆鉆前面Φ30及后面Φ20孔，選Φ=20mm孔鉆鉆前面Φ20孔，以組合機床加工，一面兩孔定位。
10、鉆B面2—M8螺紋底孔，10孔，C面2—22H7及4—M8螺紋底孔以底面為基準采用一面兩孔定位，組合機床加工，選用=6.8mm鉆頭鉆2—M8螺紋底孔，選用=22麻花鉆鉆2—22H7孔，選=10麻花鉆鉆10孔。
11、精銑前后面，定位方式與粗銑時一樣，組合機床加工，刀具與粗銑時相同。
12、精銑B、C面，定位方式與粗銑時一樣，組合機床加工，刀具與粗銑時相同。
13、精鏜Φ52J7，Φ105H7，70，擴后面Φ20孔，選用一面兩孔定位，組合機床加工，Φ105H7，70采用同軸鏜，70孔鏜刀為盲孔鏜刀，Φ52J7為盲孔鏜刀。
14、精鏜Φ66H7，Φ40H8孔，與粗鏜時一樣，選用同一直徑的精鏜刀。
15、擴Φ30孔底面定位，組合機床加工，選Φ29.7的擴孔鉆。
16、擴Φ26孔，底面定位，組合機床加工，選Φ26的擴孔鉆。
17、鉸Φ20H7，Φ30孔底面定位，一面兩孔，組合機床加工，選Φ20，Φ30鉸刀加工，用高速鋼鉸刀，T=2700。
18、倒Φ20H7，Φ105H7，Φ70孔的角。
19、各面螺紋孔倒角，擴孔鉆倒角，組合機床加工。
20、鉸Φ22H7孔，組合機床加工。
21、鉆2—Φ5與Φ22H7孔軸線成25的斜孔，采用專用夾具，組合機床加工，選用Φ5的麻花鉆。
22、攻前面8—M6，2—M8螺紋及后面8—M6螺紋，選用與之直徑相同的絲錐。
23、攻C面4—M8，B面2—M8螺紋及F面4—M8螺紋，選用與之直徑相同的絲錐。
24、磨削Φ52J7，Φ105H7孔，組合機床加工，與之相應(yīng)的砂輪。
量具的選擇，流水線加工作業(yè)中，零件在不同的工序中需抽查，根據(jù)零件圖上要求不同，選用游標卡尺、百分表、千分尺、螺紋通規(guī)、止規(guī)等量具。
3.4加工工序的設(shè)計
工序1：銑底面
加工條件：銑削尺寸為52mm的底面，銑削寬度a=52mm
定進給量：查《機械加工工藝手冊》表2.4—73，硬質(zhì)合金端銑刀進給量： a=0.18mm/z
確定切削速度，查《機械加工工藝手冊》2.4—81，硬質(zhì)合金切削用量及功率：
V=2.38m/s=142.8m/min
由查《機械加工工藝手冊》表2.4—94和2.4—95可得：
K=1.0=1.032
確定主軸轉(zhuǎn)速：
參考P902，取相近。
∴ 機床實際切削速度為：
計算切削時間：
同上：當(dāng)銑削尺寸為38mm時，即銑削寬度
∴
故：
工序2：鉆A面孔4-Φ10mm
按《機械加工工藝手冊》李洪主編表2.4-39得：當(dāng)鑄鐵硬度HB>200HBS，d>8～12mm 時，, 由于孔深為12mm
故
由表2.4-43查得
∴
按機床選取 《機械加工工藝手冊》李洪主編表3.5-35
故機床實際切削速度：
切削工時：
因為有四個孔需加工，所以切削工時應(yīng)為：
工序3：鉸A面4-Φ10孔
查《機械加工工藝手冊》表2.3-48，此道加工序余量為0.2mm;
查《機械加工工藝實用手冊》表15-43，機鉸刀鉸孔時的進給量，選用高速鋼鉸刀,f=1.2mm/r。
查《機械加工工藝實用手冊》表15-44鉸孔時切削速度的計算公式：
其中：
機動時間定額的計算：
工序4：粗銑前后面
按《機械加工工藝手冊》P497查得，粗加工后，銑削余量為1.5mm，所以ap=1.0mm。
加工條件：銑削尺寸為160mm的前面，即銑削寬度，確定進給量，查《機械加工工藝手冊》表2.4-73：
確定切削速度，查《機械加工工藝手冊》表2.4-73：
確定主軸轉(zhuǎn)速：
查機床使用手冊，取相近轉(zhuǎn)速。
故機床實際銑削速度為：
計算切削時間：
因為加工前后面，所有的銑削速度及主軸轉(zhuǎn)速都一樣，故銑削時間應(yīng)為：
工序5：粗銑上端面
按《機械加工工藝手冊》P497查得，粗加工后，銑削余量為1.5mm，所以ap=1.0mm。
B面：加工條件：銑削尺寸為60mm的底面，即銑削寬度，確定進給量，查《機械加工工藝手冊》表2.4-73：
確定切削速度，查《機械加工工藝手冊》表2.4-73：
確定主軸轉(zhuǎn)速：
查機床使用手冊，取相近轉(zhuǎn)速。
故機床實際銑削速度為：
計算切削時間：
C面：方法同上
取
故：
計算切削時間：
∴
工序6：粗銑右側(cè)面
機床：選用X52K立式銑床
刀具：YG6，鑲齒套式面銑刀 GB1129-85
刀具的耐用度7，參考《機械加工工藝手冊》表2.4-72，可得10.8103
確定進給量： 參考《機械加工工藝手冊》表2.4-73
確定切削速度： 參考《機械加工工藝手冊》表2.4-81
修正系數(shù)：
則：
故：
查機床使用手冊，可得之與434r/min相近的機床轉(zhuǎn)速有375r/min和475r/min，在此選擇475r/min。
則：
計算切削時間：
參考《機械加工工藝手冊》表2.5-10，銑削機動時間的計算，選用對稱銑銷。
工序7：粗鏜孔Φ46mm、Φ52mm 、Φ70mm、Φ80mm和Φ105mm
⒈鏜Φ46mm的孔
確定進給量：參考《機械加工工藝手冊》表2.4-66可得：
切削速度v：參考《機械加工工藝手冊》表2.4-9，可得。
修正數(shù)：
則：
這樣可以求出切削速度：
求出主軸轉(zhuǎn)速：
參考機床使用說明書，查得相近轉(zhuǎn)速，在此取800r/min。
故求出實際切削速度應(yīng)為：
切削時間：
參考《機械加工工藝手冊》表2.5-3鏜削機動時間計算
其中：
則：
⒉粗鏜孔Φ52mm
確定進給量：參考《機械加工工藝手冊》表2.4-66，即查得：
切削速度v：參考《機械加工工藝手冊》表2.4-9，可得。
修正數(shù)：
則：
這樣可以求出切削速度：
求出主軸轉(zhuǎn)速：
參考機床使用說明書，查得相近轉(zhuǎn)速，在此取800r/min。
故求出實際切削速度應(yīng)為：
切削時間：
參考《機械加工工藝手冊》表2.5-3鏜削機動時間計算
其中：
則：
3、鏜Φ70mm的孔
確定進給量：參考《機械加工工藝手冊》表2.4-66可得：
切削速度v：參考《機械加工工藝手冊》表2.4-9，可得。
修正數(shù)：
則：
這樣可以求出切削速度：
求出主軸轉(zhuǎn)速：
參考機床使用說明書，查得相近轉(zhuǎn)速，在此取315r/min。
故求出實際切削速度應(yīng)為：
切削時間：
參考《機械加工工藝手冊》表2.5-3鏜削機動時間計算
其中：
則：
4、粗鏜Φ80mm的孔
確定進給量：參考《機械加工工藝手冊》表2.4-66可得：
切削速度v：參考《機械加工工藝手冊》表2.4-9，可得。
修正數(shù)：
則：
這樣可以求出切削速度：
求出主軸轉(zhuǎn)速：
參考機床使用說明書，查得相近轉(zhuǎn)速，在此取250r/min。
故求出實際切削速度應(yīng)為：
切削時間：
參考《機械加工工藝手冊》表2.5-3鏜削機動時間計算
其中：
則：
5、鏜Φ105mm的孔
確定進給量：參考《機械加工工藝手冊》表2.4-66可得：
切削速度v：參考《機械加工工藝手冊》表2.4-9，可得。
修正數(shù)：
則：
這樣可以求出切削速度：
求出主軸轉(zhuǎn)速：
參考機床使用說明書，查得相近轉(zhuǎn)速，在此取200r/min。
故求出實際切削速度應(yīng)為：
切削時間：
參考《機械加工工藝手冊》表2.5-3鏜削機動時間計算
其中：
則：
工序8：粗鏜孔Φ66H7mm、Φ40mm
⒈加工余量的確定
組合機床加工上表面兩孔，采用鏜削加工，其工序余量如下（半徑余量）：
基本尺寸：Φ66mm Φ40mm
加工余量： 2.0mm 2.0mm
按《機械加工工藝手冊》P454查得鏜削所能達到的尺寸精度為IT13，所以按加工方法的經(jīng)濟精度，并按“入體原則”確定各孔的工序尺寸公差，查《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》P113，標準公差數(shù)值為：
兩孔的垂直度由基準面底面保證。
⒉切削用量的選擇與確定，查《機械加工工藝手冊》表2.4-66。
鏜孔： Φ66H7mm
Φ40mm
鏜削速度：
Φ66H7mm的孔：
Φ40孔：
故：
查<<機械加工工藝手冊>>表3.1-41,取機床轉(zhuǎn)速相近值:n=160(r/min)
故求出實際切削速度應(yīng)為：
切削時間：
查表得： ?。?
∴
查表得：取
其中： Tw——工作地服務(wù)時間；
∴
故單件時間定額：
工序9：鉆前面8-M6螺紋孔，30，20，及后面8-M6螺紋孔和20
⒈加工余量的確定：
組合機床加工，其工序余量如下：（半徑余量）
基本尺寸： M8螺紋底孔 20 30
加工余量： 2.5mm 20mm 30mm
所選鉆削所能達到的尺寸精度為IT11——IT12，所以按加工方法的經(jīng)濟精度，并按“入體原則”確定各孔的尺寸公差為：
M8螺紋底孔 20 30
各螺紋孔的位置均由鉆模板保證
⒉切削用量的選擇與確定：
根據(jù)《機械加工工藝手冊》：
=0.25mm/r =0.30mm/r
查《機械加工工藝手冊》表2.4-41，刀具選用高速鋼刀具鉆鑄鐵：
=0.46m/s=27.6m/min
=0.67m/s=40.2m/min
=0.63m/s=37.8m/min
上述選擇是在盡量使工件切削同步以抵消其切削力的原則下選取的，可以確定其
主軸轉(zhuǎn)速為：
n==1858(r/min)
查<<機械加工工藝手冊>>表3.1-31,取機床轉(zhuǎn)速相近值:n=1850(r/min)
⒊時間定額的計算：
上式中，L為鉆套到工件表面，工件外表面到加工表面的距離和加工深度之和。
其他時間：
=0.25min （單件機動時間）
故單件時間定額：
工序10：鉆B面2—M6螺紋底孔，10孔，C面2—22H7及4—M8螺紋底孔
⒈加工余量的確定：
組合機床加工，其工序余量如下：（半徑余量）
基本尺寸： M6螺紋底孔 M8螺紋底孔 10 22H7
加工余量： 2.5mm 3.4mm 10mm 22mm
所選鉆削所能達到的尺寸精度為IT11——IT12，所以按加工方法的經(jīng)濟精度，并按“入體原則”確定各孔的尺寸公差為：
M6螺紋底孔 M8螺紋底孔 10 22H7
各螺紋孔的位置均由鉆模板保證。
⒉切削用量的選擇與確定：
根據(jù)《機械加工工藝手冊》：
查《機械加工工藝手冊》表2.4-41，刀具選用高速鋼刀具鉆鑄鐵：
上述選擇是在盡量使工件切削同步以抵消其切削力的原則下選取的，可以確定其主軸轉(zhuǎn)速為：
n=
根據(jù)<<機械加工工藝手冊>>表3.1-31,取機床轉(zhuǎn)速相近值:n=500(r/min)
故求出實際切削速度應(yīng)為：
⒊時間定額的計算：
上式中，L為鉆套到工件表面，工件外表面到加工表面的距離和加工深度之和。
其他時間：
（單件機動時間）
故單件時間定額：
工序11：精銑前后面
加工余量：
進給量：
切削速度：
故機床轉(zhuǎn)速可以確定為：
根據(jù)<<機械加工工藝手冊>>表3.1-74,取機床轉(zhuǎn)速相近值:n=375(r/min)
故求出實際切削速度應(yīng)為：
機床機加工時間為：
其他時間的確定：
故單件時間定額：
工序12：精銑B、C面
B面：D=80mm L=36mm d=27mm z=10mm
C面：D=100mm L=40mm d=32mm z=10mm
進給量：
切削速度：
故機床轉(zhuǎn)速可以確定為：
根據(jù)<<機械加工工藝手冊>>表3.1-74,取機床轉(zhuǎn)速相近值:n=600(r/min)
故求出實際切削速度應(yīng)為：
機床機加工時間為：
其他時間的確定：
故單件時間定額：
=0.032+0.011+0.004=0.047(min)
工序13：精鏜Φ52J7mm，Φ105H7mm，70mm，擴后面Φ20mm孔
加工余量的確定，查《機械加工工藝手冊》表2.3-48得：
基本尺寸： Φ52mm Φ105H7mm 70mm 20mm
加工余量： 2mm 2mm 2mm 2mm
查《機械加工工藝手冊》表2.2-2精鏜所能達到的尺寸精度為IT8---IT10級，查《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》P113，標準公差數(shù)值為：
根據(jù)《機械加工工藝手冊》：
查《機械加工工藝手冊》表2.4-41，刀具選用高速鋼刀具鉆鑄鐵：
根據(jù)上面可以確定其主軸轉(zhuǎn)速為：
根據(jù)<<機械加工工藝手冊>>表3.1-41,取機床轉(zhuǎn)速相近值:n=160(r/min)
故求出實際切削速度應(yīng)為：
時間定額的計算：
故總機動時間：
其他時間的確定：
故單件時間定額：
工序14：精鏜Φ66H7mm，Φ40H8mm孔
⒈加工余量：
基本尺寸：Φ66H7mm Φ40H8mm
加工余量： 1.0mm 1.0mm
⒉進給量的選擇與確定：（查《機械加工工藝手冊》表2.1-66）
鏜削速度：
根據(jù)上面可以確定其主軸轉(zhuǎn)速為：
根據(jù)<<機械加工工藝手冊>>表3.1-41,取機床轉(zhuǎn)速相近值:n=160(r/min)
故求出實際切削速度應(yīng)為：
機動時間定額的計算：
其他時間的確定：
故單件時間定額：
工序15：擴孔
加工余量： 加工余量為1.0mm
進給量：
查《機械加工工藝手冊》表2.4-52
切削速度：
由此可以確定主軸轉(zhuǎn)速：
根據(jù)<<機械加工工藝手冊>>表3.1-41,取機床轉(zhuǎn)速相近值:n=160(r/min)
故求出實際切削速度應(yīng)為：
機動時間定額的計算：
其他時間的確定：
故單件時間定額：
工序16：擴孔
加工余量： 加工余量為1.0mm
進給量： 查《機械加工工藝手冊》表2.4-52
切削速度：
由此可以確定主軸轉(zhuǎn)速：
根據(jù)<<機械加工工藝手冊>>表3.1-41,取機床轉(zhuǎn)速相近值:n=160(r/min)
故求出實際切削速度應(yīng)為：
機動時間定額的計算：
其他時間的確定：
故單件時間定額：
工序17：Φ20H7，Φ30孔
查《機械加工工藝手冊》表2.3-48，此道加工序余量為0.2mm;
查《機械加工工藝實用手冊》表15-43，機鉸刀鉸孔時的進給量，選用高速鋼鉸刀， 。
查《機械加工工藝實用手冊》表15-44鉸孔時切削速度的計算公式：
其中：
∴
機動時間定額的計算：
其他時間的確定：
故單件時間定額：
工序18：倒Φ20H7，Φ105H7，Φ70孔的角
Φ20H7，Φ105H7選用車削制訂進給量，根據(jù)手冊及機床選?。?
（查《切削用量簡明手冊》表1.8）
切削速度：
所以機床主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)為：
根據(jù)<<機械加工工藝手冊>>表3.1-41,取機床轉(zhuǎn)速相近值:n=250(r/min)
故求出實際切削速度應(yīng)為：
機動時間定額的計算：
其他時間的確定：
故單件時間定額：
工序19：各面螺紋孔倒角
各倒角工序在鉆孔時完成。
工序20：鉸Φ22H7孔
查《機械加工工藝實用手冊》表15-43機鉸刀鉸孔時的進給量，選用高速鋼鉸刀，則：
《機械加工工藝實用手冊》表15-44鉸孔時切削速度的計算公式：
其中：
機動時間定額的計算：
其他時間的確定：
故單件時間定額：
工序21：鉆2—Φ5與Φ22H7孔軸線成25的斜孔
查《機械加工工藝手冊》表2.4-38高速鋼鉆頭鉆孔時的進給量，查得：
查《機械加工工藝手冊》表2.4-41高速鋼鉆頭鉆孔時的切削速度，查得：
則機床主軸轉(zhuǎn)速為：
根據(jù)《機械加工工藝手冊》表3.1-41,取機床轉(zhuǎn)速相近值:n=2500(r/min)
故求出實際切削速度應(yīng)為：
機動時間的確定：
其他時間的確定：
故單件時間定額：
因為有兩孔需要加工，故，T=2Td=20.084=0.17（min）
工序22：攻前面8—M6，2—M8螺紋及后面8—M8螺紋
查《切削手冊》表2.7可以確定出進給量：
查《機械加工工藝手冊》表2.4-105攻螺紋的切削用量：
由此可以確定出機床轉(zhuǎn)速；
查機床轉(zhuǎn)速，取
故求出實際切削速度應(yīng)為：
查《機械加工工藝手冊》表2.5-19續(xù)表：
①攻前面8-M6機動時間：
②攻前面2-M6機動時間：
③攻后面8-M6機動時間：
綜合所述，由相關(guān)資料：
其他時間的確定：
故單件時間定額：
工序23：攻C面4—M8，B面2—M6螺紋及F面4—M8螺紋
查《機械加工工藝手冊》表2.4，查得
查《機械加工工藝手冊》2.4-15，攻螺紋的切削速度：
由此可以確定出機床轉(zhuǎn)速；
查機床轉(zhuǎn)速，取。
故求出實際切削速度應(yīng)為：
查《機械加工工藝手冊》表2.5-19續(xù)表：
①攻C面4-M6機動時間：
②攻B面2-M6機動時間：
③攻F面4-M8機動時間：
綜合所述，由相關(guān)資料：
其他時間的確定：
故單件時間定額：
工序24：磨削Φ52J7，Φ105H7孔
由《機械加工工藝手冊》2.4-163，精磨內(nèi)圓的切削用量：
取0.8B
①磨Φ52J7的機動時間
由《機械加工工藝手冊》表2.5-11查得：
其中： （由《機械加工工藝手冊》表2.3-49磨孔余量）
（由《機械加工工藝手冊》表2.5-13內(nèi)圓的修磨系數(shù)k）
②磨Φ150H7的機動時間
由《機械加工工藝手冊》表2.5-11查得：
其中： （由《機械加工工藝手冊》表2.3-49磨孔余量）
（由《機械加工工藝手冊》表2.5-13內(nèi)圓的修磨系數(shù)k）
綜合上述：
其他時間的確定：
故單件時間定額：
第四章 夾具設(shè)計
本設(shè)計選定鏜Φ66孔的夾具設(shè)計。此零件年產(chǎn)20萬件以上，故夾具設(shè)計適用于流水線作業(yè)的車間，采用全自動或半自動夾緊裝置。
4.1定位的選取
由于工件的定位實際上是限制工件的自由度，由于加工的孔分布在工件的前后面，且加工孔直徑為Φ66孔，可選取一面兩孔的定位原則來限制工件的六個自由度。如圖：
圖4.1 定位示意圖
工件在一面兩孔中被確定，利用圓柱銷與削邊銷。
綜上所述，決定此工序選擇一面兩孔的定位方式，此種定位方式合理，夾具結(jié)構(gòu)簡單，定位夾緊方便，此外底面及定位孔都已精加工，所以能保證定位中位置的精確性，但是考慮到大批量生產(chǎn)，零件毛坯的重量尺寸以及流水線生產(chǎn)條件，故定位銷作為伸縮式（即上下定位板之間的相對運動）。
為了完成伸縮式，故定位銷是自己生產(chǎn)加工，因為銷的長度是要超過板孔的長度，還要能在工件孔中定位，上定位板的支撐用彈簧來完成，當(dāng)工件在定位板上占有一個正確的位置，則定位銷能在夾緊力的作用下伸入二孔中完成定位，這主要是靠壓縮彈簧，使上定位板下移，定位銷伸入工件孔中的；當(dāng)加工完成后，夾緊力撤去，在壓縮彈簧的作用下，上定位板上移，定位銷從零件孔中下移，則工件可以移開，從而實現(xiàn)快速的過程，縮短了時間，提高了生產(chǎn)效率，自動化程度，適應(yīng)于流水線作業(yè)。
4.2 各元件的選取
4.2.1彈簧的計算及選取
彈簧在夾具中的作用是實現(xiàn)定位板不同的工件狀態(tài)下的上下移動，也起支撐作用，在下底板上放上工件不能超出定位板孔的長度。
計算出工件的質(zhì)量約為15Kg
W=1015=150N
所以，在下底板上有根彈簧，每根彈簧的受力為，根據(jù)彈簧變形量，則彈簧的剛度
彈簧的極限壓縮量為15+2.5=17.5mm，所受的最大載荷為
彈簧選擇分3類壓縮彈簧，計算過程如下：
假設(shè)彈簧絲直徑d 3 4 5mm
假設(shè)彈簧平均直徑 20 30 20mm
旋轉(zhuǎn)繞比 6.67 7.5 4
曲度系數(shù) 1.18 1.24 1.31
彈簧材料拉伸彈度極限 1250 960 950 [MP]
許用應(yīng)力
625 480 475[MP]
計彈簧直徑
2.92 2.95 2.72mm
查閱《機械加工工藝手冊》選彈簧絲的直徑為3mm。
彈簧的圈數(shù)
得n=6.32圈，查閱《機械加工工藝手冊》n=7。
因為彈簧的兩端要與孔和底板接觸，故死圈圈數(shù)為2，
則彈簧的總?cè)?shù)為9圈。彈簧外徑D= D+d=23mm
最小節(jié)距 P=d+
=5.8 =0.1d
查閱《機械加工刀具手冊》，GB2089-80
彈簧：d=3.0mm, =20mm，p=6.95，
極限載荷F=350.1N，
單圈極限載荷變形量f=3.527mm。
單圈剛度：k=99.3N/m，
最大套筒直徑，則彈簧的自由長度為50mm。
根據(jù)彈簧線性特征，所以實際變形量：
滿足設(shè)計要求。
4.2.2汽缸的選擇
根據(jù)夾緊力的計算及夾具的分析，查閱《機械加工工藝手冊》表5.2-39，選用管接式法蘭汽缸固定在夾具上方[見夾具裝配圖]，這樣夾緊力作用于工件上方，夾緊可靠方便，而采用前蓋固定，可以減小連桿的長度，縮小夾具的結(jié)構(gòu)，提高其穩(wěn)定性。
表4-1 汽缸的主要參數(shù)如下：(單位mm)
行程C
40
活塞直徑D
150
活塞桿直徑
35
前蓋直徑
135
連接螺栓
6 M10
活塞桿前端連接螺紋長度L
200
當(dāng)氣壓為0.4N/mm時，F(xiàn)為7000N滿足壓緊力要求。
4.2.3連接板的選用
由于汽缸要放在夾具的上面故需要板件，連接板需要汽缸的前蓋相連，還要與四根支承桿的連接，厚度為10-25mm，考慮到夾具的緊湊性與合理性，故如圖：
圖4.2 板與汽缸連接示意圖
4.2.4上底板的選用
上底板主要用于支承零件，并起導(dǎo)向作用，根據(jù)彈簧的自由伸長長度，板厚得出為16mm，如圖所示：
4.3 上底板示意圖
4.2.5下底板的選用
下底板主要用于安放在工作臺，凸臺是用來安裝彈簧以及定位銷。
4.2.6支承桿的選用
四根支承桿的功用主要是連接地板與汽缸了，兩端都還有螺紋，這主要是承受汽缸所提供的力，則需要校核：
螺栓M16校核，由《機械設(shè)計》可知：螺栓的許用拉應(yīng)力
已知螺栓材料45鋼，由《材料力學(xué)》可知；
螺桿的許用拉應(yīng)力
取中間值4,即
所以
由《機械加工工藝手冊》，M6-M16的45號鋼的在4-5之間，
則符合要求。
4.3切削力及夾緊力計算
刀具:YG6 硬質(zhì)合金鏜刀
根據(jù)《機床夾具設(shè)計手冊》表1.2-3，可得
圓周切削力 P=902aSK
式中:=3.5 S=0.15
=
根據(jù)<<機床夾具設(shè)計手冊>>表1.2-4及1.2-6選取
=1.2 =1.0 =1.2 =1.0 =1.0
可得: =1.44
同理 徑向切削力=530aSK
=530
同理 軸向切削力=451aSK
=451
計算夾緊力時,通常將夾具和工件看成一個剛性系統(tǒng),根據(jù)工件切削力,夾緊力的受力情況,按靜力平衡原理計算出理論夾緊力,最后為保證夾緊可靠,再乘以安全系數(shù)為實際夾緊力的夾緊力數(shù)值.
其理論夾緊力為W=5455N
現(xiàn)求實際夾緊力W
W=WK
K為安全系數(shù),根據(jù)<<機床夾具設(shè)計手冊>>表1.2-1可得:
查《機床夾具設(shè)計手冊》表1.2-1，可得：
=1.2 =1.0 =1.0 =1.0 =1.0 =1.0 =1.0
故可得：
W=
汽缸選用mm，當(dāng)壓縮空氣單位壓力P=0.4時，汽缸推力為7000N。其大于實際所需夾緊力，所以本夾具可安全工作。
4.4定位誤差分析
采用一面兩孔的組合定位，根據(jù)工序加工要求平面為第一定位基準。工件上的內(nèi)孔分別為第二和第三定位基準。
一批工件在夾具中定位，工件上作為第一定位基準的底面沒有基準位置誤差，定位孔較淺，其內(nèi)孔中心線由于內(nèi)孔與底面垂直度誤差而引起的位置誤差可以忽略不記。但是作為第二第三定位基準由于與定位銷的配合間隙及兩孔，兩銷中心距誤差引起的基準位置誤差必須考慮，當(dāng)工件內(nèi)孔的直徑尺寸最大，圓柱定位銷直徑尺寸最小，且考慮工件上兩孔中心距的制造誤差，根據(jù)圖示的極端位置可知：
圖4.4 誤差極限位置示意圖
==TD+Td+X
= +TL
式中：TD--工件內(nèi)孔O的公差
Td--夾具上短圓柱定位銷的公差
X--工件內(nèi)孔O與定位銷的最小配合間隙
TL--工件上兩定位孔中心距公差
根據(jù)零件上兩定位孔進行鉸制后，取H8級，則孔的尺寸為，圓柱定位銷為。
查得兩孔中心距為202.5，公差為0.072。所以
=（0.018-0.010）+（9.995-9.986）+（10.010-9.995）
=0.032
=+TL
=0.032+0.072
=0.104
查得削邊銷為，孔為。所以
=0.008+0.009+0.015
=0.032
故有
根據(jù)零件圖上的位置公差
100：0.05
A-B
計算出定位誤差小于零件位置公差。
4.5夾具標準件的選擇
標準件：按照國家統(tǒng)一規(guī)定的標準﹑規(guī)格生產(chǎn)的零件或部件。這種零部件能通用在各種機器﹑儀器﹑設(shè)備﹑建筑物上，并具有互換性。
4.5.1支承桿螺母的選擇
根據(jù)M16的螺紋，選擇GB6170-86，螺紋規(guī)格D=16，性能等級為5級，不經(jīng)表面處理，C級的I型六角螺母，根據(jù)M16選擇彈簧墊圈GB93-87，規(guī)格16mm，材料為65Mn，表面氧化的標準的彈簧墊圈。
4.5.2連接板上螺釘?shù)倪x擇
根據(jù)汽缸蓋中螺紋的直徑M10，GB77-85，螺紋規(guī)格d=M10，公稱長度l=25，性能等級為33H。
4.5.3管接式法蘭汽缸套件的選擇
1 活塞桿，需要在桿上加出錐孔，變于與壓力頭接合，的規(guī)格；
2 前蓋，材料HT150，倒角，并進行退火處理；
3 后蓋，材料HT150，倒角，并進行退火處理；
4 O型橡膠密封圈GB3452.1-82，材料為耐油橡膠，硬度為邵爾A型，其余按HG4-333-66；
5 墊片的選擇：GB93-87，材料為橡膠石棉板
6 缸筒，材料為HT200，
技術(shù)要求：a,人工時效，
b鑄件應(yīng)做密封試驗，在的壓力下無漏氣現(xiàn)象
7 活塞：材料ZL303
8 螺母 M161.5，GB812-76;
9 墊圈GB858，8件
10 螺釘：GB70-76，M6*22 12件
4.6夾具的使用及維護
1 工件由輸送裝置裝入夾具上板，由一面兩銷定位；
2 當(dāng)工件在導(dǎo)向槽中定位后，確保零件穩(wěn)定；
3 啟動汽缸對零件夾緊；
4 零件加工完畢，松開汽缸，輸出工件；
5 夾具的各個表面應(yīng)保持干凈
6 每班對下底板彈簧孔排削。
結(jié)論
本次畢業(yè)設(shè)計是大學(xué)四年對所學(xué)課程進行的一次綜合性的復(fù)習(xí)和總結(jié)，是四年學(xué)業(yè)完成的最后環(huán)節(jié)，是對大學(xué)所有學(xué)知識的一次綜合運用，其目的是通過設(shè)計來將大學(xué)所學(xué)課程聯(lián)系起來用于設(shè)計，提高我們的設(shè)計能力。使我們能熟練運用機械制造工藝學(xué)課程中的基本理論以及在生產(chǎn)實習(xí)中所學(xué)到的實踐知識，正確的
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夾具
柴油機
機體
機械
加工
及其
66
鏜孔
設(shè)計
- 資源描述：
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工藝夾具-柴油機機體機械加工工藝及其Φ66鏜孔夾具設(shè)計,工藝,夾具,柴油機,機體,機械,加工,及其,66,鏜孔,設(shè)計
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