4125型柴油機(jī)氣缸體的機(jī)械加工工藝及夾具設(shè)計(jì)【含10張CAD圖紙+PDF圖】

4125型柴油機(jī)氣缸體的機(jī)械加工工藝及夾具設(shè)計(jì)【含10張CAD圖紙+PDF圖】,含10張CAD圖紙+PDF圖,4125,柴油機(jī),缸體,機(jī)械,加工,工藝,夾具,設(shè)計(jì),10,CAD,圖紙,PDF 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院全日制普通本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)4125型柴油機(jī)氣缸體的機(jī)械加工工藝及夾具設(shè)計(jì)MECHANICAL PROCESSING TECHNOLOGY AND FIXTURE DESIGN OF 4125 DIESEL ENGINE CYLINDER BLOCK 學(xué)生姓名：李 健學(xué) 號(hào)：200841914309年級(jí)專業(yè)及班級(jí)：2008級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化（3）班指導(dǎo)老師及職稱：全臘珍 教授 學(xué) 部：理工學(xué)部湖南長沙 提交日期：20 年 月 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院全日制普通本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）誠信聲明本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)爭議。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體在文中均作了明確的說明并表示了謝意。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)作者簽名： 年 月 日目 錄摘要1關(guān)鍵詞11 前言22 零件的分析32.1 零件結(jié)構(gòu)分析32.2 零件工藝分析42.3 零件主要技術(shù)要求43 機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)53.1 計(jì)算零件生產(chǎn)綱領(lǐng)、確定生產(chǎn)類型53.1.1 計(jì)算生產(chǎn)綱領(lǐng)5 3.1.2 確定生產(chǎn)類型、分析工藝特點(diǎn)53.2 毛坯及機(jī)械加工余量的確定5 3.2.1 毛坯的確定5 3.2.2 鑄件的機(jī)械加工余量確定63.3 氣缸體的工藝規(guī)程設(shè)計(jì)7 3.3.1 定位基準(zhǔn)的選擇7 3.3.2 表面加工方法的選擇7 3.3.3 工藝路線的制定94 專用夾具的設(shè)計(jì)234.1 夾具設(shè)計(jì)概述234.1.1 夾具的基本組成234.2 粗銑氣缸體平面夾具的設(shè)計(jì)234.2.1 零件本工序的加工要求分析23 4.2.2 夾具的類型的確定24 4.2.3 擬定定位方案和選擇定位元件24 4.2.4 確定夾緊方案25 4.2.5 確定對(duì)刀裝置26 4.2.6 夾緊力的分析計(jì)算265總結(jié)28參考文獻(xiàn)29致謝29附錄304125型柴油機(jī)氣缸體的機(jī)械加工工藝及夾具設(shè)計(jì)學(xué) 生：李 健指導(dǎo)老師：全臘珍(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院，長沙 410128)摘 要：本課題是對(duì)4125型柴油機(jī)氣缸體進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)和夾具的設(shè)計(jì)。對(duì)氣缸體的主要加工表面、氣缸體頂面、主軸承座側(cè)面、氣缸孔、主軸承孔及凸輪軸承孔等的工藝規(guī)程進(jìn)行了詳細(xì)的分析，填寫了工藝過程卡片及工序卡片，設(shè)計(jì)了粗銑氣缸體平面專用機(jī)床夾具。在對(duì)此氣缸體的工藝設(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。夾具的設(shè)計(jì)，保證了零件的加工精度，同時(shí)提高了生產(chǎn)效率，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。關(guān)鍵詞：氣缸體；機(jī)械加工工藝規(guī)程；工序卡；專用機(jī)床夾具； Mechanical Processing Technology and Fixture Design of 4125 Diesel Engine Cylinder BlockAuthor:Li Jian Tutor:Quan La-zhen(Oriental Science Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128 )Abstract: This topic is for 4125 diesel engine cylinder block process design and fixture design. The main processing of the cylinder block surface, the cylinder block end face, Lord side, cylinder bearing holes, the main bearing hole and CAM bearing hole and techniques procedure are analyzed in detail, and fill out the process card and process card, design the rough milling cylinder block plane special machine tool fixtures. This cylinder block in the process design to reduce the error in the process, we consider the benchmark superposition principle, unified principle, thus the principles and the benchmark crude benchmark the choosing principle, positioning for stable clamping reliable, request chooses not to repeat the benchmark crude as far as possible, use the principle.The fixture design ensure the parts processing precision, While improving production efficiency and reduce the labor intensity of the workers.Key words: Cylinder block; Machining processes; Process card; Dedicated fixture 1 前言本課題主要研究4125型柴油機(jī)氣缸體的機(jī)械加工工藝規(guī)程和的設(shè)計(jì)粗銑氣缸體平面的專用機(jī)床夾具，具體進(jìn)行零件加工工藝設(shè)計(jì)和夾具設(shè)計(jì)。機(jī)械制造工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)各部門賴以發(fā)展的基礎(chǔ)，而機(jī)床工業(yè)是機(jī)械制造工業(yè)的基礎(chǔ),一個(gè)國家工業(yè)的技術(shù)水平集中體現(xiàn)在制造業(yè),其很大程度上標(biāo)志著這個(gè)國家工業(yè)生產(chǎn)的能力和科學(xué)技術(shù)水平。隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展,現(xiàn)代制造業(yè)中需要精密加工的零件越來越多,加工精度和對(duì)工件表面復(fù)雜程度要求也越來也高。隨著制造技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步,加工工藝的不斷改進(jìn)和提升,先進(jìn)工藝的開發(fā)、引進(jìn)和應(yīng)用,在將來的制造和加工技術(shù)中,用先進(jìn)的加工工藝取代落后的不適應(yīng)生產(chǎn)要求的加工工藝,使現(xiàn)代制造和加工業(yè)技術(shù)水平處在不斷更新和發(fā)展,制造技術(shù)不僅是衡量一個(gè)國家科技發(fā)展水平的重要標(biāo)志，也是國際間科技競爭的重點(diǎn)。隨著大型工程項(xiàng)目的增多和規(guī)模的擴(kuò)大，工程機(jī)械有向大型化發(fā)展的趨勢(shì)。與其配套的柴油機(jī)也在向系列化、提高單機(jī)功率、降低燃油消耗率和減少排放及噪聲污染的方面發(fā)展。氣缸體作為柴油機(jī)的基礎(chǔ)體架，是柴油機(jī)的重要部件,氣缸體內(nèi)腔復(fù)雜，包括氣道，水道既油道，外表面安裝相關(guān)的各種配件。工藝是將產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖樣和技術(shù)要求物化為實(shí)際產(chǎn)品的方法和過程，工藝規(guī)程制定的原則是優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低成本。首先，制定幾種可能的工藝方案進(jìn)行分析對(duì)比論證，選擇合理的方案；其次，分配切削用量；最后，制定每道工序的工序卡片1。在對(duì)此氣缸體的工藝規(guī)程采用一面兩銷對(duì)其進(jìn)行定位以限制其六個(gè)自由度。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。夾具設(shè)計(jì)是按照某一道工序的加工要求，把一些事先制造好的標(biāo)準(zhǔn)件和部件進(jìn)行組裝而成的夾具，夾具通常由使用單位根據(jù)要求自行設(shè)計(jì)和制造，適用于產(chǎn)品固定且批量較大的生產(chǎn)中2。為了保證加工零件的質(zhì)量、產(chǎn)量和降低成本，首先應(yīng)該指定合理的工藝方案，然后按照工藝方案的要求，確定機(jī)床的配置型式，選擇合理的通用部件，設(shè)計(jì)專用部件和工作循環(huán)的控制系統(tǒng)。零件加工工藝設(shè)計(jì)必須按照J(rèn)B/T9165.21998工藝規(guī)程格式規(guī)定進(jìn)行；夾具設(shè)計(jì)要求定位合理，夾緊可靠，結(jié)構(gòu)簡單，操作簡便，調(diào)試及維修便利，提高 生產(chǎn)效率；應(yīng)盡量保證以最低的加工成本達(dá)到符合零件圖要求的加工精度。由于水平有限，經(jīng)驗(yàn)不足，第一次全面的系統(tǒng)的設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)難免有許多不妥和錯(cuò)誤之處，懇請(qǐng)指導(dǎo)老師和讀者批評(píng)指正錯(cuò)誤，以便及時(shí)改正。2 零件分析2.1零件結(jié)構(gòu)分析該零件是4125A型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸體。氣缸體為一整體鑄造結(jié)構(gòu)，其上部有四個(gè)缸套安裝孔，它的左側(cè)是八個(gè)挺桿安裝孔和通過缸蓋的冷卻水孔，并加工有21個(gè)缸蓋緊固螺栓孔和向缸蓋輸送潤滑油的垂直深油孔。如圖2-1為4125柴油機(jī)氣缸體零件結(jié)構(gòu)圖。圖1 4125柴油機(jī)氣缸體零件圖Fig.1 Cylinder block of 4125 diesel engine parts diagram氣缸體的水平隔板將缸體分成上下兩部分，上段為缸體水套，下段為曲軸箱。在隔板上四個(gè)缸套安裝孔壁的環(huán)形槽內(nèi)裝有橡膠密封圈，防止水套中的水漏入曲軸箱，垂直隔板將缸體水套和挺桿室分開。曲軸箱有五個(gè)安裝曲軸的主軸承座和兩個(gè)定位側(cè)面。氣缸體的前端面從前到后排列有三個(gè)同軸線的凸輪軸安裝孔和惰輪軸孔。在三個(gè)凸輪軸孔的下方，沿氣缸體的全長有一長主油道孔，其兩端用螺栓堵住。從主油道到各主軸承、凸輪軸承和惰輪軸承都有油道相通，使從機(jī)油濾清器來的壓力油能對(duì)各軸頸和惰輪等進(jìn)行潤滑。氣缸體的左側(cè)有工藝孔，加油管安裝法蘭，減壓機(jī)構(gòu)軸孔，機(jī)油濾清器安裝平面，機(jī)油泵出油孔，油標(biāo)尺座孔和機(jī)油泵安裝平面。氣缸體的右上方有鑄成的分水管，將水泵流出的水分流到缸體的各缸水套，達(dá)到冷卻的目的。氣缸體的后端面有飛輪殼的安裝面。氣缸體的下平面用以安裝油底殼，其內(nèi)儲(chǔ)存潤滑油。2.2零件工藝分析氣缸體是發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)零件和骨架，同時(shí)又是發(fā)動(dòng)機(jī)總裝配時(shí)的基準(zhǔn)零件。發(fā)動(dòng)機(jī)的各機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)的零部件都安裝在它的內(nèi)部或外部3。氣缸體的作用是支承和保證活塞、連桿、曲軸等各運(yùn)動(dòng)部件工作時(shí)的準(zhǔn)確位置；保證發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣、冷卻和潤滑（其上有氣道、水道和油道）；提供各種輔助系統(tǒng)、部件及發(fā)動(dòng)機(jī)的安裝基面。發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，氣缸體承受著各種大小、方向呈周期性變化的氣體壓力、慣性力及力矩的作用，因此要求氣缸體具有合適的材料，合理的結(jié)構(gòu)、尺寸及重量，足夠的剛度，加工性能好，使用、安裝和維護(hù)方便，且密封性、抗震性和抗腐蝕性能良好。它的工藝特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)的形狀復(fù)雜；加工的平面、孔多，內(nèi)部成空腔，壁厚不均，剛度不好；加工的精度要求高，是典型的箱體類加工零件。其主要加工表面有氣缸體頂面、主軸承座側(cè)面、氣缸孔、主軸承孔及凸輪軸孔等，它們的加工精度將直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的裝配精度和工作性能3。為此，我們主要靠設(shè)備精度、工夾具可靠性和加工工藝的正確合理來保證。2.3零件的主要技術(shù)要求1）主軸承孔的精度為95(+0.03 0)，表面質(zhì)量為Ra=1.6mm。2）主軸承孔的圓度為0.02 mm。3）氣缸孔的精度為144（+0.08 0），底孔的表面粗糙度Ra=6.3mm。4）氣缸孔中心線對(duì)曲軸中心線的對(duì)稱度為0.05 mm。5）第二、三、四主軸承孔對(duì)第一、五主軸承孔的同軸度為0.02 mm。6）各凸輪軸承孔的同軸度為0.03 mm。7）曲軸中心線對(duì)凸輪軸中心平行度為0.1 mm。8）頂面的表面粗糙度為Ra=3.2mm。3 機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)3.1計(jì)算零件生產(chǎn)綱領(lǐng)，確定生產(chǎn)類型生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)類型與工藝過程的關(guān)系十分密切，生產(chǎn)綱領(lǐng)不同，生產(chǎn)類型也不同，工藝過程也就具有不同的特點(diǎn)。生產(chǎn)綱領(lǐng)是指企業(yè)在計(jì)劃期內(nèi)應(yīng)當(dāng)生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量和進(jìn)度計(jì)劃。生產(chǎn)類型是指生產(chǎn)專業(yè)化程度的分類，分為大量生產(chǎn)、成批生產(chǎn)和單件生產(chǎn)3種類型。3.1.1 計(jì)算生產(chǎn)綱領(lǐng)生產(chǎn)綱領(lǐng)是指企業(yè)在計(jì)劃內(nèi)應(yīng)生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量和進(jìn)度計(jì)劃。此設(shè)計(jì)中，生產(chǎn)綱領(lǐng)已給定：N=20000件。3.1.2 確定生產(chǎn)類型、分析工藝特點(diǎn)根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)類型的關(guān)系，由N=20000件，可確定生產(chǎn)屬于大量生產(chǎn)。大量生產(chǎn)類型的工藝特點(diǎn)：1）全部互換，個(gè)別高精度配合件可分組選配和配制；2）廣泛采用金屬模機(jī)器造型、模鍛及其他高效方法，毛坯精度高，加工余量??；3）廣泛采用高效專用機(jī)床及自動(dòng)機(jī)床，按流水線排列或采用自動(dòng)線；4）廣泛采用高效夾具，靠夾具及定程進(jìn)給保證尺寸；5）廣泛采用高效專用刀具和量具；6）對(duì)操作人員要求一般，對(duì)調(diào)整工人技術(shù)水平要求較高；7）工序較多，詳細(xì)劃分工步；8）工藝規(guī)程及各種工藝文件；9）生產(chǎn)率高、加工成本低、工人勞動(dòng)條件較好。3.2毛坯及機(jī)械加工余量的確定3.2.1毛坯的確定氣缸體彩的材料一般是灰鑄鐵，但也有時(shí)候也采用鑄鋁或鋼板。在此，我們選用HT150作為我們氣缸體的毛坯材料，如下圖所示（各主要加工表面余量用細(xì)交叉線在圖上表示出來）。它采用金屬模機(jī)器造型，分型面選在主軸承孔的對(duì)稱平面上，造型位置為臥式4。主軸承孔、凸輪軸軸承孔和缸套孔均鑄出來，而螺栓底孔、主油道孔和工藝孔均不鑄出。另外，氣缸體在加工前還得進(jìn)行時(shí)效處理，以消除鑄件在鑄造時(shí)所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力和改善毛坯的力學(xué)性能。毛坯的技術(shù)要求：1）毛坯的材料為HT150；2）毛坯的鑄造方法為金屬機(jī)器造型；3）鑄造的精度等級(jí)為CT10級(jí)；4）未注明的鑄造斜角為3度，圓角半徑為R5；5）鑄造后要進(jìn)行預(yù)備熱處理人工時(shí)效；6）毛坯上的澆冒孔要磨平；3.2.2 鑄件的機(jī)械加工余量確定1）鑄件的尺寸公差鑄件尺寸公差為16級(jí)，上面我們已經(jīng)確定了毛坯的的制造方法是用金屬機(jī)器造型，由工藝人員手冊(cè)查得，鑄件的尺寸公差等級(jí)為CT10級(jí)，并選取取錯(cuò)箱值為1.5mm5。2）鑄件的機(jī)械加工余量對(duì)于氣缸體加工面的鑄件加工余量確定，由工藝人員手冊(cè)查得選取MA為G級(jí)，各表面的總余量見下表，再根據(jù)總余量及氣缸零件的尺寸，確定毛坯的總尺寸來。如下表3-1表1 主要尺寸面工序尺寸Table 1 Main size face procedure sizes主要尺寸面基本尺寸總加工余量毛坯尺寸1.氣缸體的頂面及底面;650（-0.4 -0.6）6.5+6661.5 mm2.軸承座的分開面及其側(cè)面1480.08185(+0.045 0)55153 mm174 mm3.主軸承孔94.98(+0.021 0)6.582 mm4.左側(cè)面四塊基準(zhǔn)平面及三個(gè)凸臺(tái)面1900.51500.544194 mm154 mm5.氣缸體四個(gè)氣缸套孔152（+0.26 0）144(+0.03 0)55142 mm134 mm3.3 氣缸體的工藝規(guī)程設(shè)計(jì)3.3.1 定位基準(zhǔn)的選擇基面的選擇是工藝規(guī)程中的重要工作之一。基面的選擇正確、合理，可以保證加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率。否則，就會(huì)使加工工藝工程問題百出，嚴(yán)重的還會(huì)造成零件大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無法進(jìn)行。1）粗基準(zhǔn)的選擇：粗基準(zhǔn)的選擇原則一般是：保證各加工面均有足夠的余量的前提下，使重要孔的加工余量盡量均勻；并且要注意的是，粗基準(zhǔn)一般只應(yīng)用在首道工序中，且只能用一次6。對(duì)于箱體類零件，一般選擇重要孔（四個(gè)氣缸套孔）的毛坯孔與氣缸體的內(nèi)腔（對(duì)口面）作為粗基準(zhǔn)。另外，粗基準(zhǔn)的選擇還要考濾能否保證定位準(zhǔn)確，夾緊可靠；氣缸體內(nèi)是否有足夠的空間，即內(nèi)裝零件與箱壁是否有足夠的間隙。2）精基準(zhǔn)的選擇：精基準(zhǔn)一般是加工出來的表面，在工藝的第二道工序開始使是精基準(zhǔn)。在選擇精基準(zhǔn)時(shí)，一般應(yīng)遵循：基準(zhǔn)重合、基準(zhǔn)統(tǒng)一、互為基準(zhǔn)的原則7。并且盡量使選擇面積較大，定位比較穩(wěn)定，夾緊方案比效簡單、可靠，且操作方便。以第10道工序（粗銑氣缸體頂面、底面和右側(cè)放水閥平面）為例，在其前一道工序中，已將氣缸體右側(cè)面四塊基準(zhǔn)平面和三個(gè)凸臺(tái)面加工出來，目的就是為本道工序準(zhǔn)備定位基準(zhǔn)。夾具的定位分別為兩對(duì)支承板和兩個(gè)支承釘。3.3.2 表面加工方法的選擇選擇加工方法時(shí)，首先根據(jù)零件主要表面的技術(shù)要求和工廠具體條件，先選定它的最終工序方法，然后再逐一選定該表面各有關(guān)前導(dǎo)工序的加工方法。同一種表面可以選用各種不同的加工方法加工，但每種加工方法所能獲得的加工質(zhì)量、加工時(shí)間和所花費(fèi)的費(fèi)用卻是各不相同的，工程技術(shù)人員的任務(wù)，就是要根據(jù)具體加工條件(生產(chǎn)類型、設(shè)備狀況、工人的技術(shù)水平等)選用最適當(dāng)?shù)募庸し椒ǎ庸こ龊虾鯃D紙要求的機(jī)器零件。具有一定技術(shù)要求的加工表面，一般都是只通過一次加工就能達(dá)到圖紙要求的，對(duì)于精密零件的主要表面，往往要通過多次加工才能逐步達(dá)到加工質(zhì)量要求8。例如，加工一個(gè)精度等級(jí)為IT7的螺紋孔，其最終工序選用絲錐攻絲，則其前導(dǎo)工序可分別選為鉆孔，擴(kuò)孔，鉸孔。主要表面的加工方案和加工工序選定之后，再選定次要表面的加工方案和加工工序。1）加工階段的劃分：可以分為粗加工階段；半精加工階段；精加工階段和光整加工階段。將零件的加工過程劃分為加工階段的主要目的是： 保證零件加工質(zhì)量； 有利于及早發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷并得到及時(shí)處理； 有利于合理利用機(jī)床設(shè)備。 工序的集中與分散工序集中原則：按工序集中原則組織工藝過程，就是使每個(gè)工序所包括的加工內(nèi)容盡量多些，將許多工序組成一個(gè)集中工序，最大限度的工序集中，就是在一個(gè)工序內(nèi)完成工件所有表面的加工9。傳統(tǒng)的流水線、自動(dòng)線生產(chǎn)基本是按工序分散原則組織工藝過程的，這種組織方式可以實(shí)現(xiàn)高生產(chǎn)率生產(chǎn)，但對(duì)產(chǎn)品改型的適應(yīng)性較差，轉(zhuǎn)產(chǎn)比較困難。 工序分散原則：按工序分散原則組織工藝過程，就是使每個(gè)工序所包括的加工內(nèi)容盡量少些，最大限度的工序分散就是每個(gè)工序只包括一個(gè)簡單工步。采用數(shù)控機(jī)床、加工中心按工序集中原則組織工藝過程，生產(chǎn)適應(yīng)性反而好，轉(zhuǎn)產(chǎn)相對(duì)容易，雖然設(shè)備的一次性投資較高，但由于有足夠的柔性，仍然受到愈來愈多的重視。工序順序的安排機(jī)械加工工序的安排：先加工定位基準(zhǔn)面，再加工其它表面先加工主要表面，后加工次要表面；先安排粗加工工序，后安排精加工工序；先加工平面，后加工孔。 熱處理工序及表面處理工序的安排:為改善工件材料切削性能安排的熱處理工序，例如，退火、正火、調(diào)質(zhì)等，應(yīng)在切削加工之前進(jìn)行10。為消除工件內(nèi)應(yīng)力安排的熱處理工序，例如，人工時(shí)效、退火等，最好安排在粗加工階段之后進(jìn)行。為了減少運(yùn)輸工作量，對(duì)于加工精度要求不高的工件也可安排在粗加工之前進(jìn)行。對(duì)于機(jī)床床身、立柱等結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的鑄件，在粗加工前后都要進(jìn)行時(shí)效處理(人工時(shí)效或自然時(shí)效)，使材料組織穩(wěn)定，日后不再有較大的變形產(chǎn)生。為提高工件表面耐磨性、耐蝕性安排的熱處理工序以及以裝飾為目的而安排的熱處理工序，例如鍍鉻、鍍鋅、發(fā)蘭等，一般都安排在工藝過程最后階段進(jìn)行。 其它工序的安排:為保證零件制造質(zhì)量，防止產(chǎn)生廢品，需在下列場合安排檢驗(yàn)工序粗加工全部結(jié)束之后；送往外車間加工的前后；工時(shí)較長和重要工序的前后；最終加工之后。除了安排幾何尺寸檢驗(yàn)工序之外，有的零件還要安排探傷、密封、稱重、平衡等檢驗(yàn)工序。零件表層或內(nèi)腔的毛刺對(duì)機(jī)器裝配質(zhì)量影響甚大，切削加工之后，應(yīng)安排去毛刺工序。零件在進(jìn)入裝配之前，一般都應(yīng)安排清洗工序。工件內(nèi)孔、箱體內(nèi)腔易存留切屑，研磨、珩磨等光整加工工序之后，微小磨粒易附著在工件表面上，要注意清洗。在用磁力夾緊工件的工序之后，要安排去磁工序，不讓帶有剩磁的工件進(jìn)入裝配線。 2）機(jī)床設(shè)備與工藝裝備的選擇 所選機(jī)床設(shè)備的尺寸規(guī)格應(yīng)與工件的形體尺寸相適應(yīng)，精度等級(jí)應(yīng)與本工序加工要求相適應(yīng)，電機(jī)功率應(yīng)與本工序加工所需功率相適應(yīng)，機(jī)床設(shè)備的自動(dòng)化程度和生產(chǎn)效率應(yīng)與工件生產(chǎn)類型相適應(yīng)。工藝裝備的選擇將直接影響工件的加工精度、生產(chǎn)效率和制造成本，應(yīng)根據(jù)不同情況適當(dāng)選擇。在中小批生產(chǎn)條件下，應(yīng)首先考慮選用通用工藝裝備(包括夾具、刀具、量具和輔具)；在大批大量生產(chǎn)中，可根據(jù)加工要求設(shè)計(jì)制造專用工藝裝備。機(jī)床設(shè)備和工藝裝備的選擇不僅要考慮設(shè)備投資的當(dāng)前效益，還要考慮產(chǎn)品改型及轉(zhuǎn)產(chǎn)的可能性，應(yīng)使其具有足夠的柔性。3.3.3 工藝路線的制定根據(jù)上述分析，可以擬定氣缸體的機(jī)械加工工藝路線，如下表3-2。表2 4125氣缸體機(jī)械加工工藝過程Table 2 The 4125 cylinder block mechanical processing process technolog工序號(hào)工序名工 序 簡 圖5銑氣缸體左側(cè)面四塊基平面和三個(gè)凸臺(tái)面10粗銑氣缸體頂面、底面和右側(cè)放水閥平面續(xù)表215在氣缸體底面鉆、鉸兩定位孔20精銑氣缸體底面25粗、精銑氣缸體前后端面、固定水泵法蘭和起動(dòng)機(jī)進(jìn)水管的法蘭續(xù)表230粗鏜氣缸體五個(gè)半圓主軸承孔、三個(gè)凸輪軸孔、鉆一個(gè)惰輪軸孔35粗鏜氣缸體四個(gè)氣缸套孔40銑氣缸體燃油精濾器安裝面和兩個(gè)水管平面續(xù)表245銑氣缸體主軸承座的分開面50銑氣缸體主軸承座端面和軸瓦固定槽 55拉氣缸體主軸承座的分開面續(xù)表260精銑氣缸體頂面和左側(cè)面兩個(gè)長方塊65在氣缸體頂面和前后端面上鉆孔和倒角70在氣缸體頂面和前后端面上攻螺紋續(xù)表275鉆氣缸體潤滑主油道孔80在氣缸體頂面和右側(cè)面上鉆孔85在氣缸體底面和左側(cè)面上鉆孔續(xù)表2 與上述類似90鉆十個(gè)潤滑支油道孔95鉆十個(gè)固定主軸承蓋的螺栓底孔和一個(gè)油孔，并在左側(cè)面鉆油標(biāo)尺孔底孔100在氣缸體第一主軸承座上鉆斜油孔續(xù)表2105攻氣缸體固定主軸承蓋的十個(gè)螺栓孔和一個(gè)油標(biāo)尺螺孔110在氣缸體底面和左右側(cè)面上攻螺紋115鉆氣缸體八個(gè)挺桿導(dǎo)管底孔續(xù)表2120擴(kuò)、鉸氣缸體八個(gè)挺桿導(dǎo)管底孔125精鏜氣缸體四個(gè)氣缸套孔130精锪氣缸體四個(gè)氣缸套筒座的端面續(xù)表2135在氣缸體四個(gè)氣缸套孔內(nèi)鏜阻水閥槽140清洗和吹凈氣缸體在熱水中清洗零件3到4分鐘，水溫不低于80度，用壓縮空氣吹凈零件145去毛刺、清除切削、倒角等在氣缸體底面和分開面上去毛刺、檢查裂紋、捅掉主潤滑油道內(nèi)的鐵屑，用壓縮空氣吹150檢驗(yàn)檢查鑄造的缺陷；檢查機(jī)械加工的缺陷，并作出標(biāo)記155在氣缸體上裝十個(gè)雙頭螺栓螺栓和螺栓孔分組裝配，保證中徑過盈量在0.03 到0.14 mm之間160安裝氣缸體主軸承蓋續(xù)表2無165在氣缸體前后端面主油道孔上擴(kuò)孔、攻螺紋、并在前端面上鉆孔170半精鏜氣缸體五個(gè)曲軸主軸承孔、三個(gè)凸輪軸軸孔和一個(gè)惰輪軸孔175在氣缸體第五曲軸主軸承座的兩端鏜端面續(xù)表2180精鏜氣缸體五個(gè)曲軸主軸承孔、三個(gè)凸輪軸孔和一個(gè)惰輪軸孔185壓入氣缸體八個(gè)挺桿導(dǎo)管從氣缸體底面壓入，并使導(dǎo)管高出挺桿室隔板面12 mm190在氣缸體底在的后端面和左右側(cè)面上鉆孔續(xù)表2195在氣缸體后端面和左右側(cè)面上鉸孔和攻螺紋，并鉸八個(gè)挺桿導(dǎo)管孔200珩磨氣缸體五個(gè)曲軸主軸承孔205清洗并吹凈氣缸體續(xù)表2在熱水中清洗零件（水溫不低于80度）用壓縮空氣吹凈零件210清洗并吹凈氣缸體全部油道孔用熱水清洗氣缸體全總油道孔，用壓縮空氣吹凈氣缸體油道孔215壓入氣缸體三個(gè)凸輪軸襯套無220鉸氣缸體三個(gè)凸輪軸襯套孔，并鉸惰輪軸孔225準(zhǔn)備移交檢驗(yàn)清除鑄件內(nèi)的切屑，用壓縮空氣吹盡零件，按主軸承痤順序在螺栓和螺母上打順序號(hào)230檢驗(yàn)檢驗(yàn)各主要孔的尺寸、形狀和位置精度，檢查機(jī)械加工缺陷，并作標(biāo)記235清洗并吹凈氣缸體在熱水中清洗零件，清洗機(jī)的水溫應(yīng)在75到85度，用壓縮空氣吹凈零件4 專用夾具的設(shè)計(jì)4.1夾具設(shè)計(jì)概述在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體零件的機(jī)械加工過程中，為了完成需要的加工工序、裝配工序及檢驗(yàn)工序等，首先要將工件固定，使之占有確定的位置。為了保證工件占有確定位置，就需要專用的裝置。箱體零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不易定位；尺寸公差、形狀公差、和位置公差要求很嚴(yán)，內(nèi)孔的粗糙度要求很高，這就需要設(shè)計(jì)箱體專用的夾具來滿足加工要求11。專用的夾具對(duì)保證零件的質(zhì)量、提高加工效率、降低生產(chǎn)成本、改善勞動(dòng)條件、保證生產(chǎn)安全、擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍、縮短產(chǎn)品的使用周期等方面有著極明顯的經(jīng)濟(jì)效益。4.1.1 夾具的基本組成1）定位元件：它與工件的定位基準(zhǔn)相接觸，是確定工件在夾具中正確位置的主要元件12。定位元件的結(jié)構(gòu)與所定位工件的基準(zhǔn)面有關(guān)。本次設(shè)計(jì)中的支承板、支撐釘、預(yù)定位板、擺動(dòng)壓板。2）夾緊機(jī)構(gòu)：它是夾緊工件用的，其結(jié)構(gòu)與所夾緊工件的部位和作用有關(guān)。夾緊機(jī)構(gòu)通過原始力產(chǎn)生夾緊力將工件夾緊，保持工件定位所取得的正確位置在受到切削力的作用時(shí)不產(chǎn)生位移和變形。本次設(shè)計(jì)中的擺動(dòng)壓板。3）夾具體：它是將定位元件、夾緊機(jī)構(gòu)等聯(lián)接成一體的主體件，并與機(jī)床相聯(lián)接。4）引導(dǎo)元件：為了預(yù)先調(diào)正刀具的位置，在夾具中設(shè)有確定刀具位置或?qū)б毒叻较?。本次設(shè)計(jì)中的對(duì)刀塊。5）連接元件：它是設(shè)有供夾具本身在機(jī)床上定位和夾緊用的連接元件，也可以承受銑削時(shí)的切削扭轉(zhuǎn)力矩，加強(qiáng)夾具在工作過程中的穩(wěn)定性。本次設(shè)計(jì)中的定位鍵。6）其他輔助元件4.2 粗銑氣缸體平面夾具的設(shè)計(jì)4.2.1 零件本工序的加工要求分析該設(shè)計(jì)零件是氣缸體，它是發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)零件及骨架，同時(shí)又是發(fā)動(dòng)機(jī)總裝配時(shí)的基準(zhǔn)零件，是一個(gè)形狀復(fù)雜、加工要求較高的薄壁零件。其毛坯材料為HT150。從第一部份的工藝路線可看出，該零件的加工工序較多，形狀較復(fù)雜，任務(wù)書中指出，要求我們?cè)O(shè)計(jì)工序十（粗銑氣缸體平面）的專用夾具。從工藝表中可知，在此工序前我們已把氣缸體左側(cè)面四塊基平面和三個(gè)凸臺(tái)面加工完畢，而本工序要求為上下頂?shù)酌骈g距為650（+1.5 +1.0），表面的表面粗糙度為6.3。在定位時(shí)以對(duì)中面作為基準(zhǔn)，使氣缸體與對(duì)口面的間距為143.50.5，另外在加工右側(cè)放水閥平面時(shí)，保證該平面與與氣缸中間平面的定位尺寸108，并且表面粗糙度為6.3。本要序可采用三軸龍門銑床配合專用夾具完成那三部份的加工。如圖2為氣缸體零件加工工序10的工序圖。圖2 氣缸體零件10號(hào)工序圖Fig.2 The cylinder block parts 10 process figure4.2.2 夾具的類型的確定由于零件本工序需加工的三個(gè)部份均是平面，故采用銑削加工較為合理，故在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，我們就必須選擇銑夾具。銑床是用來加工一般平面、溝槽及各種成形面。特別是一些形體復(fù)雜的回轉(zhuǎn)體零件上的平面加工，在加工時(shí)，銑削用量一般較大，因此產(chǎn)生的切削力也較大13。并且由于加工時(shí)銑刀齒的不連續(xù)工作，以及切削余量的變化。作用在每個(gè)刀齒的切削力的變化所引起的振動(dòng)亦較大。因此要求銑床夾具的夾緊裝置要產(chǎn)生足夠大的夾緊力，并且對(duì)夾具體及夾具各部份的剛度和強(qiáng)度也較其它夾具為高，夾具上的定位元件的布置因應(yīng)使元件的加工表面盡可能的靠近工作臺(tái)，使夾具重心盡量低些。銑床夾具的形式較多，由于銑削加工中多數(shù)情況是夾具和工作臺(tái)一起作送進(jìn)運(yùn)動(dòng)，而夾具的整體結(jié)構(gòu)在很大程度上取決于銑削加工的進(jìn)給方式，因此通常按進(jìn)給方式將其分為直線進(jìn)給式夾具、圓周進(jìn)給式夾具和靠模夾具等三種14。在此，綜合機(jī)床零件的結(jié)構(gòu)特性及加工特性選擇直線進(jìn)給式夾具。4.2.3 擬定定位方案和選擇定位元件（1）定位方案的擬定要保證加工出來零件的精度要求，使加工出來的零件合格就必須保證定位正確及定位準(zhǔn)確。 在粗銑氣缸體頂面、底面和右側(cè)放水閥平面工序10中，可在其夾具分布支承板9和11各兩個(gè)，支承釘1兩個(gè)，讓其分別與氣缸體上道工序加工完的四個(gè)基平面和對(duì)口面接觸，實(shí)現(xiàn)氣缸體零件的完全定位。（2）定位元件的選擇在上面我們用來定位的元件有兩對(duì)支承板16，以及兩個(gè)支承釘1，它們均屬于固定支承。選用工件以平面定位的定位元件時(shí)，要求定位平面的精度高，若以毛基面或粗基面定位時(shí)，可采用支承釘。而以精基面，特別是以大的精基面定位時(shí)，可采用支承板。在定位方案中，氣缸體只有四個(gè)基平面和三個(gè)凸臺(tái)面，已完成了加工操作，有一定的精度，而對(duì)口面就沒作加工處理，其精度較低。故在選擇定位元件時(shí)，與四個(gè)基平面配合的定位元件用支承板16各兩個(gè)，與對(duì)口面配合的定位元件用支承釘1。支承釘可用基孔制H7/n6的過渡配合直接壓入夾具體內(nèi)，若支承釘經(jīng)常更換，為防止換壞夾具體，可加裝一個(gè)淬硬的鋼質(zhì)襯套，在支承釘?shù)牟牧线x時(shí)，由于D大于12mm，按YB4-63規(guī)定為20號(hào)鋼或40Cr鋼，淬后的硬度分別為HRC60-64、HRC48，有必要時(shí)還可以對(duì)其進(jìn)行發(fā)蘭，磷化等防銹處理。支承板最好采用帶有排屑槽的，其材料可選用T7A或是20Cr鋼制造，淬硬后的硬度分別為HRC60-64、HRC59。4.2.4確定夾緊方案夾緊裝置是夾具的重要組成部份，用于防止工件在切削力、自重及慣性力等作用下產(chǎn)生移動(dòng)或振動(dòng)，即保持工件定位后的正確位置。夾緊機(jī)構(gòu)的種類有很多，分類方法也不一定完全一樣，就其夾緊特性可分為：直接夾緊機(jī)構(gòu)和自鎖夾緊機(jī)構(gòu)兩種15。在此設(shè)計(jì)中，我們采用直接夾緊機(jī)構(gòu)用氣動(dòng)夾緊。這樣的優(yōu)點(diǎn)是：（1）無介質(zhì)費(fèi)用和供用上的困難，維護(hù)簡單，介質(zhì)清潔，管道不易堵塞，亦不存在介質(zhì)變質(zhì)、補(bǔ)充和更換等問題；（2）空氣的粘度很小，在管道中的阻力小，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離控制；（3）壓縮空氣的工作壓力低，因此可降低對(duì)換氣動(dòng)元件的材料和制造精度上的要求；（4）空氣的流速快，反應(yīng)靈敏，可縮短輔助時(shí)間；（5）夾緊力恒定，能保證夾緊精度，也易調(diào)整，同時(shí)夾緊力不受，周圍環(huán)境溫度的影響16。4.2.5確定對(duì)刀裝置通常在銑床夾具和刨床夾具中采用對(duì)刀裝置，以保證刀具與夾具定位元件間具有正確的相對(duì)位置，這種相互間的位置可以采用三種方法進(jìn)行調(diào)整：試切工件凋整；用已加工好的樣件調(diào)整；用對(duì)刀裝置調(diào)整。對(duì)刀裝置由對(duì)刀塊和塞尺組成，在夾具中對(duì)刀塊做成單獨(dú)的元件，用定位銷和螺絲釘緊固在夾具體上，對(duì)刀時(shí)為了避免對(duì)刀塊碰傷刀具刃口并便于控制對(duì)刀精度，在刀具和對(duì)刀塊間塞進(jìn)一規(guī)定厚度的塞尺，當(dāng)塞尺剛好通過對(duì)刀塊與刀具間的間障時(shí)，即認(rèn)為刀具的位置已被調(diào)整好17。由于零件本工序加工對(duì)象均是平面，宜采用高度對(duì)刀塊，如圖所示，高度對(duì)刀裝置分為兩種類型，其A型適于加工水平面，B型適于加工兩相互垂直的平面。因此，我們選擇A型，分別安裝在夾具體的三個(gè)位置。（另外，還要在夾具體上增加導(dǎo)向鍵，實(shí)現(xiàn)夾具與機(jī)床的定位）。4.2.6 夾緊力的分析計(jì)算根據(jù)工件加工要求、定位元件的結(jié)構(gòu)和布置、加工工程中的受力狀況等來合理確定夾緊力的三要素方向、作用點(diǎn)和大小18。本設(shè)計(jì)中采用四個(gè)氣缸單獨(dú)驅(qū)動(dòng)的擺動(dòng)式壓板杠桿結(jié)構(gòu)。四個(gè)垂直安裝的氣缸驅(qū)動(dòng)缸體右側(cè)兩端的四塊擺動(dòng)壓板將氣缸體夾緊，另外還設(shè)計(jì)了勾頭壓板夾緊氣缸體，防止在Y軸的竄動(dòng)。1）夾緊力應(yīng)朝向主要限制面，根據(jù)夾具機(jī)構(gòu)和工件加工形式可知，夾緊力主要方向應(yīng)在Z方向，其次是Y軸方向。2）夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)落在定位元件的支承范圍內(nèi)，在工件剛度高的方向和部位，并應(yīng)靠近工件的加工表面。3）夾緊力大小的估算:加緊過程中，工件受到切削力、重力、支承力，摩擦力等的作用。理論上，夾緊力的作用應(yīng)與上述力的作用平衡；而實(shí)際上，夾緊力的大小與工藝系統(tǒng)的剛度、夾緊機(jī)構(gòu)的傳遞效率等有關(guān)，而且切削力的大小在加工工程是變化的，夾緊力主要平衡切削力，夾緊力只能進(jìn)行粗略的估算。在計(jì)算切削力時(shí)，必須考慮安全系數(shù)，安全系數(shù)19 K=K0K1K2K3 （1）式中K0基本安全系數(shù)，K0=1.5；K1加工性質(zhì)系數(shù)，K1=1.12；K2刀具鈍化系數(shù)，K2=1.15；K3切削特點(diǎn)系數(shù)，K3=1.1；由前面已知Fc=4332.5N，所以Z軸方向的受力Fc1=KFc=9207.5N。Y軸方向的受力Fv1=KFv= Fc10.52=4788NX軸方向的受力Fe1=KFe= Fc10.5=4604N圖3 杠桿夾緊機(jī)構(gòu)受力圖Fig.3 The lever clamping mechanism diagram 考慮Z軸方向的夾緊情況，如圖4.2由公式20Ffl=Fl1 （2）式中，r-銷軸半徑，r=25mm； f-銷軸與壓板之間的摩擦系數(shù)，f=0.20；l1-氣缸推桿對(duì)銷軸的力臂，l1=70mm；l-壓板作用點(diǎn)對(duì)銷軸的力臂，l=155mm；由于選氣缸工作壓力為0.4Mpa,根據(jù)氣缸表10-33，選氣缸推力F=12000N。可以求出Fj=5419N,于是總夾緊力F總j=4Fj=21677N.此時(shí)，F(xiàn)總j已大于所需的9207.5N的夾緊力。則Z軸方向的夾具設(shè)計(jì)合理。 考慮Y軸方向的夾緊力情況加工氣缸體底面時(shí) Fj2l2/2=Fv2l2 Fv2= Fv1=4788N 則 Fj2=9576N12000N加工氣缸體頂面時(shí)，Y軸方向的受力Fv1=KFv= Fc10.52=4788N12000N，則Y軸方向的夾具設(shè)計(jì)合理。 考慮X軸方向的夾緊力情況銑削的橫向進(jìn)給為X正方向，在夾具的右側(cè)與氣缸體之際安裝預(yù)定位板就行了，沒有必要再增加另外的的夾緊機(jī)構(gòu)。X軸方向的受力Fe1=KFe= Fc10.5=4604N12000N經(jīng)過上面的夾緊力的分析，夾具安全可靠。由此可以選用此夾緊機(jī)構(gòu)，從而最終設(shè)計(jì)出本道工序的銑床夾具的裝配圖，如下圖4-3。圖3 銑床夾具圖Fig.3 Milling machine fixture figure5 總結(jié)畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)的最后一堂課了，通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我很好的鞏固了大學(xué)所學(xué)的知識(shí)同時(shí)也學(xué)到了很多新的知識(shí)，各種學(xué)科的綜合運(yùn)用在這次設(shè)計(jì)中得到了很好的體現(xiàn)。本次設(shè)計(jì)內(nèi)容是4125型柴油機(jī)氣缸體的加工工藝和粗銑氣缸體平面的夾具設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的主要工作有：了解零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)要求；根據(jù)生產(chǎn)類型和所擬企業(yè)的生產(chǎn)條件，對(duì)零件進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和工藝分析；確定毛坯的種類及制造方法；制定零件的機(jī)械加工工工藝過程；填寫機(jī)械加工工藝過程卡片、機(jī)械加工工序卡片；設(shè)計(jì)指定工序的專用夾具，繪制裝配總圖和主要零件圖。氣缸體的結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，為了能夠圓滿的完成此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我結(jié)合自己的實(shí)習(xí)工作崗位，參考了很多有關(guān)工藝夾具方面的資料，合理利用網(wǎng)絡(luò)上的資源，以及向老師和同學(xué)們請(qǐng)教，最終完善了設(shè)計(jì)方案。本次設(shè)計(jì)由于時(shí)間緊任務(wù)重，加上本人的知識(shí)水平有限，因此，會(huì)存在很多錯(cuò)誤。問題不可避免發(fā)生，關(guān)鍵是要在這個(gè)過程中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，希望各位老師多多指教?？傊?，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)我來說無疑是一次真實(shí)的檢驗(yàn)和全面的提高，意義深刻，將為我以后的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)1高秀華,郭建華.內(nèi)燃機(jī)M.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005:5-10.2馬守明.柴油機(jī)M.北京:煤炭工業(yè)出版社,1998:6-8.3池建軍,侯妮娜.國內(nèi)柴油機(jī)電控技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展方向J.機(jī)械管理開發(fā),2007,(01):5-11.4徐小紅,湯仲平.國內(nèi)外柴油機(jī)油發(fā)展與國內(nèi)現(xiàn)狀C.蘭州:中國石油蘭州潤滑油研究發(fā)中心:2-4.5周慶玲.柴油機(jī)制造工藝設(shè)計(jì)M.哈爾濱:哈爾濱工程大學(xué)出版社,2009:20-24.6于駿一,鄒青.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)M.北京:機(jī)械出版社,2004:78-82. 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