柴油机机体机械加工工艺及正文

四川理工学院毕业设计（论文）说明书摘 要机体是柴油机中的重要部件，属于箱体类构件。属于大规模生产。本次设计做的是“柴油机机体机械加工工艺及其组合机床钻孔夹具设计”，主要是先对汽缸进行零件分析；然后进行毛坯确定，根据尺寸画出毛坯图；再后进行加工工序的设定以及确定切削用量和加工工时；最后进行指定工序的夹具设计。关键词：机体、零件分析、毛坯图、切削用量 、夹具 AbstractAirframe is important component in diesel , belongs to box body kind structure. In society procedure of production belong to give birth to a child in large scale. The part , being to be in progress first to the cylinder mainly analyses the diesel collective machine work handicraft and their combination machine tool borehole grip design designing being composing originally time; And then, the blank being in progress ascertains , draws up according to the dimension blank picture; Again, the queen carries out setting up processing working procedures and ascertains the working hour cutting dosages and processing; Carry out the grip design allocating working procedures finally.Keywords：Airframe、Components analysis、Semifinished materials chart、Cutting specifications 、Jig42 前 言本次毕业设计是大学四年对所学课程进行的一次综合性的复习和总结，是四年学业完成的最后环节，是对大学所有学知识的一次综合运用，主要运用到的课程有：机械制图机械原理机械设计机械制造装备机械制造技术基础。其目的是通过设计来将大学所学课程联系起来，用于设计，提高我们的设计能力，是对我们大学生活的最后考验。本次毕业设计的题目是“EM165柴油机汽缸机械加工工艺及其组合机床钻孔夹具设计”，EM165型柴油机汽缸属于比较复杂的箱体零件，其形状复杂，精度要求高的壳体，其加工工艺复杂，涉及到许多零件，例如：螺纹，曲轴孔，曲面，支架等等，这些零件要求的精度要求比较高，这对工艺规程设计更加有难度。本次毕业设计的内容包括了零件的工艺路线的制定及其指定工序的夹具设计，涉及到所学的多方面知识，培养我们综合运用机械制造专业知识的基本理论和思想独立地分析和解决实际生产中问题的能力，并能独立地分析生产工艺，有效地巩固所学知识，为即将面临的工作打下坚实的基础。但是，在设计中由于本人能力有限以及实践经验的缺乏，所以此中错误之处在所难免，诚望老师不吝指教。第一章 零件分析箱体类是机器或部件的基础零件，它将机器或部件的一些轴、套、轴承和齿轮等有关零件装配起来，使其保持正确的相互位置关系，以传递转矩或改变转速来完成规定的运动。因此，箱体的加工质量对机器的工作精度、使用性能和寿命都有直接的影响。箱体零件虽然结构多种多样，但有共同的特点：多为铸造件，结构复杂，壁薄且不均匀，内部呈腔形，加工部位多，加工难度大。既有精度要求较高的孔系和平面，也有许多精度要求较低的紧固件。箱体类零件上面的孔与孔之间有较高的位置精度（孔与孔的平行度、孔的轴线与面有垂直度要求），其加工质量的好坏直接影响柴油机的精度和使用性能，因此柴油机汽缸的加工质量至关重要。箱体类零件的机械加工劳动量约占整个产品加工量的15%20%。本次设计是制定EM165柴油机机体的加工工艺及钻前后两端面的12个螺纹孔的组合机床夹具设计。柴油机机体属于箱体零件，其特点是：形状复杂、具有形状复杂的内腔，箱壁多用于安装轴承的轴承孔或其他用途的孔系。箱体的加工面较多，主要加工的是面和孔系，属于整体式机体结构，即汽缸体和曲轴箱制成一个整体零件，这种整体式机体的特点是结构紧凑，刚性好，加工制造困难。1.1机体的主要作用是：1、连接柴油机的一些运动部件，使它们在工作时保持相互准确的位置关系；2、在机体上加工有水道和油道，保证各零件工作是必要的冷却与润滑；3、安装柴油机各辅助系统部件；4、作为柴油机使用安装时的支承，将柴油机固定在底盘或支架上。 所以，柴油机汽缸的结构较为复杂，部件结构尺寸精度较高，受到高频的变载荷及振动是柴油机的主要部件。1.2主要技术条件分析： 由于机体上要安装一些重要部件，所以，安装主要部件的结构都有精度要求，参考图A-A剖视图，如下：表1-1 主要技术条件分析误差要求标注位置及分析0.06FH平行度要求公差0.06mm，机体上部平面，此平面为安装喷油泵的平面，8级精度，即汽缸上平面对52、20孔轴线的平行度误差为0.06mm0.08FH40的孔的轴线对于52、20的孔的轴线垂直度误差为0.08，保证喷油泵位置0.025FH52的孔的轴线相对于两个孔公共轴线的同轴度要求公差为0.0250.0852的孔的圆柱度要求公差0.08，7级精度0.025FH52的孔的右端面相对于52、20的公共轴线的跳动公差为0.0250.015FH20轴线相对于52、20的公共轴线同轴度要求为0.015，7级精度0.03AB70的孔左端面相对于30、105孔公共轴线的圆跳动误差为0.030.015R30的孔相对于轴线的跳动误差为0.015，7级精度0.01030的孔的圆柱度误差为0.010，8级精度0.010105孔的圆柱度误差为0.010，7级精度0.015AB105孔的的轴线相对于30、105的公共轴线的同轴度公差为0.0150.025MQ机体上部平面用于安装喷油泵的螺纹孔，相对于40的圆心的位置度误差为0.025，且必须符合最大实体原则0.4M后盖螺孔的位置度公差为0.4，且必须符合最大实体原则0.07机体前面的平面度为0.07100：0.05AB机体前面对30、105孔的公共轴线在100范围内的公差是0.050.06机体后面的平面度为0.06100：0.05AB机体后面对30、105孔的公共轴线在100范围内的公差是0.050.04M机体后面的螺纹孔4M86H的位置公差为0.04，且必须符合最大实体原则1.3主要尺寸公差及分析：从零件图尺寸标注分析，尺寸要求较高的有52，30，20，40H8等孔，可由刀具及机床的精度保证；52孔系与105孔系的Y向中心距尺寸为30，57等，可由夹具保证。1.4表面粗糙度要求本产品属于大批量生产，年产10万件以上，应以组合机床为主要的加工设备，根据图纸要求，部分孔的圆柱面要求为R1.6um，而平面上粗糙度的最高要求为3.2，组合机床完全能达到此精度要求。 图1-1第二章 毛坯的确定2.1毛坯材料及形式的确定由于箱体类零件形状复杂，有腔形，故一般需要铸造成型。机体结构复杂，部件结构尺寸精度较高，受到高频的变载荷及振动，故零件材料可选用HT300（灰铸铁），硬度为170-240HBS，因为它强度较高、耐磨、耐热性能好，但需人工时效处理，适用于承受较大应力（2942N/cm），摩擦面间单位压力大于49N/cm和要求一定的气密性的零件，适用于汽缸体等。其工作条件：承受高弯曲应力（0.49 MP）及抗拉应力；摩擦面间的单位面积压力1.96MP；要求保持高气密性。根据以上要求，由于零件结构复杂、形状材料方面的要求，批量较大，毛坯确定为砂型机器造型，。（机械加工工艺手册第一卷） 2.2铸造的加工余量及尺寸公差的确定根据机械加工工艺手册表2.3-1，2.3-3，2.3-4，2.3-5，2.3-9，查得个加工余量及公差如下表所示：表2-2 加工余量及公差基本尺寸加工余量 公差高度方向205mm单边余量4.5mm2.8mm宽度方向158mm单边余量3.5mm2.5mm长度方向153mm单边余量3.5mm2.5mm52 46 40孔66 70 80孔双侧加工，单边余量为3.0 mm2.0mm2.2mm105孔单边余量双侧加工3.5 mm2.2mm其他尺寸公差数值为：表2-2 其他尺寸公差数值基本尺寸公差基本尺寸 公差1625 mm1.7 mm63100 mm3.2 mm2540 mm1.8 mm100160 mm2.5 mm4063 mm2.0 mm160250 mm2.8 mm2、根据以上尺寸画出毛坯图第三章 工艺规程的设计3.1附主视图一张： 图3-13.2定位基准选择3.2.1粗基准的选择： 是要能加工出精基准，同时要明确哪一方面是主要的。选择粗基准的原则是：（1）应选能加工出精基准的毛坯表面作粗基准；（2）要保证工件上某重要表面的余量时，则应选择该表面作为定位粗基准；（3）当全部表面都需要加工时，应选余量最小的表面作为粗基准，以保证该表面有足够的加工余量。 因此，对于底面的加工，选择工件的前面作为加工基准面，应该尽量使底面的切削深度均匀，以提高其精度。3.2.2精基准的选择： 精基准的选择应该以保证零件的加工精度出发，同时考虑装夹方便，夹具结构简单，应遵循以下原则：（1） 尽量选择零件的设计基准作为精基准，可以避免基准不重合引起的定位误差，即“基准重合”原则；（2） 尽可能的使工件各主要表面的加工采用统一的定位基准，即“基准统一”原则；（3） 当零件主要表面的相互位置精度要求很高时，应采用互为基准，反复加工的原则；（4） 选择加工表面本身作为定位基准，这是自为基准；（5） 选择的定位精基准应该保证工件定位准确，夹紧可靠，夹具结构简单，操作方便的原则。即底面加工后，应该以底面作为精基准，因为底面是设计基准，符合“基准重合”原则。根据不同的加工表面加工方式不同，定位方式应该主要以一面两孔定位，这是箱体零件加工的典型加工定位方式，并根据加工要求不一样也可以选择用两面组合定位及其它定位方式。3.3 制定加工工艺路线3.3.1确定面的加工方式：根据各表面的加工要求和各种加工方法能达到的经济精度，确定各表面的加工方法：表3-1 零件面的加工方式A面：粗铣20H7孔：钻扩铰B面：粗铣精铣70孔：粗镗半精镗C面：粗铣精铣精铣46孔：粗镗前端面：粗铣精铣80孔：粗镗后端面：粗铣精铣105孔：粗镗精镗磨后盖结合面：粗铣30孔：钻扩铰40H8的孔：粗镗精镗26孔：钻扩52J7孔：粗镗精镗精磨3.3.2初步确定工序： 根据先面后孔，先主要表面后次要表面和先粗加工后精加工的原则初步拟定加工路线如下：表3-1 初步工序工序号 工序内容 12砂型机器铸造，清砂，去毛刺时效处理3粗铣A面 4钻A面410mm孔 5铰410mm孔 6粗铣前、后面 7粗铣上面 8粗铣右面 9粗镗孔52mm 、46mm、70mm、80mm、105mm 10粗镗孔66H7mm、40mm 11钻上面222mm孔，4M8螺纹底孔，2M6螺纹孔，10mm孔 12钻前后面8-M6螺纹底孔及20mm、30mm孔以及后面8-M6螺纹孔和20孔 13精铣前后面 14精铣上面 15精镗52J7mm，105H7mm，半精镗70孔，扩20mm孔 16精镗66H7mm，40H8mm孔 17扩30mm，26mm孔 18铰20H7mm，30mm孔 19铰22mm孔 20钻25mm与22H7mm孔轴线成25的斜孔 21攻前面8M6，2M8螺纹及后面8M6螺纹 22攻C面4M8，B面2M6螺纹及F面4M8螺纹 23磨削52mm，105mm孔 24所有非加工表面涂漆 25交检24入库 以上确定的加工方式是根据其尺寸及形位公差的精度，参照互换性与测量技术基础上公差等级和简明机械制造工艺手册上所述各种加工方式的经济加工精度确定的。 但是，某些工序内容存在一定问题，如15工序中，半精镗70孔，其切削时间应该与镗105H7孔相适应，以减小其切削力，可以改为精镗。17工序应该分开，因为其为阶梯孔。3.3.3最终工序：上述工序没有考虑到零件图上的技术要求。如：螺纹孔倒角、涂漆，工件的检测等，修改后的工艺路线如下：表3-3 最终工序工序号 工序内容 1 砂型机器铸造，清砂，去毛刺 2 时效处理3毛坯缺陷检测4铣底面 5钻底面410孔 6粗铰410孔 7粗铣前、后面 8粗铣上面 9粗铣右面 10粗镗孔52J7 、46、70、80、105H7 11粗镗孔66H7、40H8 12钻前面8M6螺纹底孔，230孔及20和后面8M6螺纹底孔和20H7孔 13钻上面6M8螺纹底孔，10孔， 222H7 14精铣前后面 15精铣上面 16精镗52J7，105H7，70，扩后面20孔 17精镗66H7，40H8孔 18扩30孔 19扩26孔 20铰20H7，30孔 21倒20H7，105H7，70孔的角 22各面螺纹孔倒角 23铰22H7孔 24钻25与22H7孔轴线成25的斜孔 25攻前面8M6，2M8螺纹及后面8M6螺纹 26攻上面6M8螺纹及F面4M8螺纹 27磨削52J7，105H7孔 28非加工表面涂漆 29送检 30入库3.4刀具、量具、夹具及设备的选择由于本产品属于大批量生产（10万件/年以上），所以应该以组合机床为主，辅以少量通用机床。以流水生产线的生产方式提高生产效率，工件在机床上的装夹主要以气动或液压传动为主要装夹方式，具体选择如下（主要参考机械加工工艺手册第三章机床，第四章刀具）参考上面（图3-1）：1、铣底面时，选择定位基准为前面，所以采用立式铣床，选用铣刀为镶齿套式面铣刀，具体参数如下： D=80，Z=10，L=36，D=27 选用X52K，P=7.5KW2、钻底面410孔，由于表面粗糙度为Ra3.2，钻削不能达到要求，安排有铰削，应留有铰削余量，采用组合机床加工，选择9.8的普通麻花钻。3、粗铰底面410孔，选择d=10mm的锥柄机用绞刀，以组合机床加工。4、粗铣前后面，以底面和一个与之垂直的平面作定位基准，用组合机床加工，采用卧式铣床，选用铣刀D=125镶齿三面铣刀。5、粗铣上面，以底面为基准，采用立铣，用组合机床加工，加工选择铣刀为：D=63的套式铣刀加工B面，D=100的套式面铣刀加工C面。6、粗铣右侧面，定位方式同上采用卧铣可选用通用型机床型号X6025选择刀具为D=160mm直齿三面刃铣刀。7、粗镗孔52J7 、46、70、80、105H7孔，组合机床加工，以地面作为定位基准，采用一面两孔定位，选用刀具为粗镗刀，以双刀镗52、46且镗52孔为盲孔镗刀，镗70、80、105采用同轴镗，镗70、80孔用盲孔镗刀。 8、粗镗孔66H7、40H8，以组合机床加工，底面定位，一面两孔，镗头为垂直方向，选择镗刀为普通粗镗刀，d=20,k=60,L=150. 9、钻前面8M6螺纹底孔，2M8螺纹底孔，30孔及20，标准麻花钻钻后面8M8螺纹底孔，选用6.8的长麻花钻钻2M8底孔（根据零件结构尺寸，标准麻花钻不能达到要求），选用=19mm标准麻花钻钻前面30及后面20孔，选=20mm孔钻钻前面20孔，以组合机床加工，一面两孔定位。10、钻B面2M8螺纹底孔，10孔，C面222H7及4M8螺纹底孔以底面为基准采用一面两孔定位，组合机床加工，选用=6.8mm钻头钻2M8螺纹底孔，选用=22麻花钻钻222H7孔，选=10麻花钻钻10孔。11、精铣前后面，定位方式与粗铣时一样，组合机床加工，刀具与粗铣时相同。12、精铣B、C面，定位方式与粗铣时一样，组合机床加工，刀具与粗铣时相同。13、精镗52J7，105H7，70，扩后面20孔，选用一面两孔定位，组合机床加工，105H7，70采用同轴镗，70孔镗刀为盲孔镗刀，52J7为盲孔镗刀。14、精镗66H7，40H8孔，与粗镗时一样，选用同一直径的精镗刀。15、扩30孔底面定位，组合机床加工，选29.7的扩孔钻。16、扩26孔，底面定位，组合机床加工，选26的扩孔钻。17、铰20H7，30孔底面定位，一面两孔，组合机床加工，选20，30铰刀加工，用高速钢铰刀，T=2700。18、倒20H7，105H7，70孔的角。19、各面螺纹孔倒角，扩孔钻倒角，组合机床加工。20、铰22H7孔，组合机床加工。21、钻25与22H7孔轴线成25的斜孔，采用专用夹具，组合机床加工，选用5的麻花钻。22、攻前面8M6，2M8螺纹及后面8M6螺纹，选用与之直径相同的丝锥。23、攻C面4M8，B面2M8螺纹及F面4M8螺纹，选用与之直径相同的丝锥。24、磨削52J7，105H7孔，组合机床加工，与之相应的砂轮。量具的选择，流水线加工作业中，零件在不同的工序中需抽查，根据零件图上要求不同，选用游标卡尺、百分表、千分尺、螺纹通规、止规等量具。3.5切削用量及加工工时的确定 工序4：铣底面 机床：X52K 刀具：查阅机械加工工艺手册表4.1-6，材料YG6，耐用度10.8*10，D=80,d=27，L=36,Z=10。.加工条件：铣削尺寸为52mm的底面，铣削宽度a=52mm确定进给量：查机械加工工艺手册表2.473，硬质合金端铣刀进给量： ，确定切削速度，查机械加工工艺手册2.481，硬质合金切削用量及功率： 由查机械加工工艺手册表2.494和2.495可得： 所以V=4.048m/s=242.92m/min确定主轴转速： 参考表.31-74，取相近n=1180r/min 机床实际切削速度为： 计算切削时间：参考表2.5-10时间公式 同上：当铣削尺寸为38底面里，即铣削宽度 故： 工序5：钻A面孔4x10mm按机械加工工艺手册2.4-39得：当铸铁硬度HB200HBS，d812mm时，,由于孔深为12mm。故 由表2.4-43查得 按机床选取 机械加工工艺手册表3.5-35故机床实际切削速度： 切削工时： 因为有四个孔需加工，所以切削工时应为： 工序7：粗铣前后面 刀具：材料YG6，耐用度180min,D=125mm,l=25mm,d=32mm,z=12.按机械加工工艺手册表2.3-59查得，粗加工后，精铣余量为1.5mm，所以ap=1.0mm。加工条件：铣削尺寸为160mm的前面，即铣削宽度，确定进给量，查机械加工工艺手册表2.4-73： 确定切削速度，查机械加工工艺手册表2.4-73： 确定主轴转速： 根据表3.1-74，取相近转速。故机床实际铣削速度为： 计算切削时间： 因为加工前后面，所有的铣削速度及主轴转速都一样，故销铣时间应为： 工序8：粗铣上端面 按机械加工工艺手册表2.3-59查得，粗加工后，精铣余量为1.5mm，所以ap=1.0mm。B面：加工条件：铣削尺寸为60mm的底面，即铣削宽度，确定进给量，查机械加工工艺手册表2.4-73： 确定切削速度，查机械加工工艺手册表2.4-73： 确定主轴转速： 查机床使用手册，取相近转速。故机床实际铣削速度为： 计算切削时间： C面：方法同上 取 故： 计算切削时间： 工序9：粗铣F面机床：选用X53K立式铣床刀具：YG6，镶齿套式面铣刀 D=160mm,L=45,d=50,z=16. 按零件图可得F面的表面粗糙度为为12.5，毛坯余量为3.5mm,进给量取0.2mm每齿。 参考简明机械制造工艺手册所知，由于铣右侧面属于粗铣，故选择切削用量为,每齿进给量0.1mm/z，=3.5mm。切削速度：v=80m/min确定主轴转速查阅机械加工工艺手册表3.1-74得=235r/min则切削时间定额：查阅表2.5-10则工序10：粗镗孔52mm 、46mm、70mm、80mm和105mm镗46mm的孔确定进给量：参考机械加工工艺手册表2.4-66可得： 切削速度v：参考机械加工工艺手册表2.4-9，可得。修正数： 则： 这样可以求出切削速度： 求出主轴转速： 参考机械加工工艺手册表3.1-41，查得相近转速，在此取950r/min。故求出实际切削速度应为： 切削时间： 参考机械加工工艺手册表2.5-3镗削机动时间计算其中： 则： 粗镗孔52mm确定进给量：参考机械加工工艺手册表2.4-66，即查得： 切削速度v：参考机械加工工艺手册表2.4-9，可得。修正数： 则： 这样可以求出切削速度： 求出主轴转速： 参考机床使用说明书，查得相近转速，在此取950r/min。故求出实际切削速度应为： 切削时间： 参考机械加工工艺手册表2.5-3镗削机动时间计算其中： 则： 工序11：粗镗孔66H7mm、40mm加工余量的确定 组合机床加工上表面两孔，采用镗削加工，其工序余量如下（半径余量）： 基本尺寸：66mm 40mm 加工余量： 2.0mm 2.0mm按机械加工工艺手册表2.2-2查得镗削所能达到的尺寸精度为IT13，所以按加工方法的经济精度，并按“入体原则”确定各孔的工序尺寸公差，查机械制造技术基础表3.3，标准公差数值为： 两孔的垂直度由基准面底面保证。切削用量的选择与确定，查机械加工工艺手册表2.4-66。镗孔： 66H7mm 40mm 镗削速度：66H7mm的孔： 40孔： 故： 切削时间： 查表得： 取： 查表得取 其中： Tw工作地服务时间； 故单件时间定额： 工序12钻前面8-M6螺纹孔，30，20，及后面8-M6螺纹孔和20加工余量的确定：组合机床加工，其工序余量如下：（半径余量）基本尺寸： M8螺纹底孔 20 30加工余量： 2.5mm 20mm 30mm所选钻削所能达到的尺寸精度为IT11IT12，所以按加工方法的经济精度，并按“入体原则”确定各孔的尺寸公差为： M8螺纹底孔 20 30 各螺纹孔的位置均由钻模板保证切削用量的选择与确定：根据机械加工工艺手册： 查机械加工工艺手册表2.4-41，刀具选用高速钢刀具钻铸铁： 上述选择是在尽量使工件切削同步以抵消其切削力的原则下选取的，可以确定其主轴转速为： 时间定额的计算：上式中，L为钻套到工件表面，工件外表面到加工表面的距离和加工深度之和。其他时间： （单件机动时间） 故单件时间定额： 工序13：钻上面6M8螺纹底孔，10孔， 222H7，10孔，加工余量的确定：组合机床加工，其工序余量如下：（半径余量）基本尺寸： M8螺纹底孔 10 22H7加工余量： 3.4mm 10mm 22mm所选钻削所能达到的尺寸精度为IT11IT12，所以按加工方法的经济精度，并按“入体原则”确定各孔的尺寸公差为： M8螺纹底孔 10 22H7 各螺纹孔的位置均由钻模板保证。切削用量的选择与确定：根据机械加工工艺手册： 查机械加工工艺手册表2.4-41，刀具选用高速钢刀具钻铸铁： 上述选择是在尽量使工件切削同步以抵消其切削力的原则下选取的，可以确定其主轴转速为： 时间定额的计算：上式中，L为钻套到工件表面，工件外表面到加工表面的距离和加工深度之和。其他时间： （单件机动时间） 故单件时间定额： 工序11：精铣前后面加工余量： 进给量： 切削速度： 故机床转速可以确定为： 机床机加工时间为：其他时间的确定： 故单件时间定额： 工序15：精铣B、C面B面：D=80mm L=36mm d=27mm z=10mmC面：D=100mm L=40mm d=32mm z=10mm进给量： 切削速度： 故机床转速可以确定为： 机床机加工时间为：其他时间的确定： 工序16：精镗52J7mm，105H7mm，70mm，扩后面20mm孔加工余量的确定，查机械加工工艺手册表2.3-48得：基本尺寸： 52mm 105H7mm 70mm 20mm加工余量： 2mm 2mm 2mm 2mm查机械加工工艺手册表2.2-2精镗所能达到的尺寸精度为IT8-IT10级，查机械制造技术基础表3-3，标准公差数值为： 根据机械加工工艺手册： 查机械加工工艺手册表2.4-41，刀具选用高速钢刀具钻铸铁： 根据上面可以确定其主轴转速为： 时间定额的计算：故总机动时间： 其他时间的确定： 故单件时间定额：工序17：精镗66H7mm，40H8mm孔加工余量： 基本尺寸：66H7mm 40H8mm 加工余量： 1.0mm 1.0mm进给量的选择与确定：（查机械加工工艺手册表2.1-66） 镗削速度： 根据上面可以确定其主轴转速为： 机动时间定额的计算： 其他时间的确定： 故单件时间定额：工序18：扩孔加工余量： 加工余量为1.0mm进给量： 查机械加工工艺手册表2.4-52切削速度： 由此可以确定主轴转速： 机动时间定额的计算： 其他时间的确定： 故单件时间定额：工序19：扩孔加工余量： 加工余量为1.0mm进给量： 查机械加工工艺手册表2.4-52切削速度： 由此可以确定主轴转速： 机动时间定额的计算： 其他时间的确定： 故单件时间定额： 工序20：20H7，30孔查机械加工工艺手册表2.3-48，此道加工序余量为0.2mm;查机械加工工艺实用手册表15-43，机铰刀铰孔时的进给量，选用高速钢铰刀， 。查机械加工工艺实用手册表15-44铰孔时切削速度的计算公式 其中： 机动时间定额的计算： 其他时间的确定： 故单件时间定额： 工序21：倒20H7，105H7，70孔的角20H7，105H7选用车削制订进给量，根据手册及机床选取： （查切削用量简明手册表1.8）切削速度： 所以机床主轴转速应为： 机动时间定额的计算： 其他时间的确定： 故单件时间定额： 工序22：各面螺纹孔倒角各倒角工序在钻孔时完成。工序23：铰22H7孔查机械加工工艺实用手册表15-43机铰刀铰孔时的进给量，选用高速钢铰刀，则： 机械加工工艺实用手册表15-44铰孔时切削速度的计算公式： 其中： 机动时间定额的计算： 其他时间的确定： 故单件时间定额： 工序24：钻25与22H7孔轴线成25的斜孔查机械加工工艺手册表2.4-38高速钢钻头钻孔时的进给量，查得： 查机械加工工艺手册表2.4-41高速钢钻头钻孔时的切削速度，查得： 则机床主轴转速为： 查机械加工工艺手册表3.1-31，取。机动时间的确定： 其他时间的确定： 故单件时间定额： 因为有两孔需要加工，故，T=2Td=2x0.084=0.17min。工序25：攻前面8M6，2M8螺纹及后面8M8螺纹查切削手册表2.7可以确定出进给量：。查机械加工工艺手册表2.4-105攻螺纹的切削用量： 由此可以确定出机床转速； 查机床转速，取。查机械加工工艺手册表2.5-19续表：攻前面8-M6机动时间：攻前面2-M6机动时间：攻后面8-M6机动时间：综合所述，由相关资料： 其他时间的确定： 故单件时间定额： 工序26：攻C面4M8，B面2M8螺纹及F面4M8螺纹查机械加工工艺手册表2.4，查得查机械加工工艺手册2.4-15，攻螺纹的切削速度： 由此可以确定出机床转速； 查机床转速，取。查机械加工工艺手册表2.5-19续表：攻C面4-M8机动时间：攻B面2-M8机动时间：攻F面4-M8机动时间：综合所述，由相关资料： 其他时间的确定： 故单件时间定额： 工序27：磨削52J7，105H7孔由机械加工工艺手册2.4-163，精磨内圆的切削用量： 取0.8B 磨52J7的机动时间由机械加工工艺手册表2.5-11查得：其中： （由机械加工工艺手册表2.3-49磨孔余量） （由机械加工工艺手册表2.5-13内圆的修磨系数k）磨150H7的机动时间由机械加工工艺手册表2.5-11查得： 其中： （由机械加工工艺手册表2.3-49磨孔余量） （由机械加工工艺手册表2.5-13内圆的修磨系数k）综合上述： 其他时间的确定： 故单件时间：四章 夹具设计4.1机床夹具的作用：机床夹具主要用于机床切削加工，起机床与工件，刀具之间的桥梁作用，是工艺系统中的一个重要环节。按国家标准（GB4863-85）给出的定义：“机床夹具是用以装夹工件（和引导刀具）的装置”。1保证加工精度采用夹具安装，可以准确地确定工件与机床，刀具之间的相互位置，工件的位置精度由夹具保证，不受工人技术水平的影响，其加工精度高而且稳定。2提高生产效率，降低成本 用夹具装夹工件，无需找正便能使工件迅速地定位和夹紧，显著地减少辅助工时；用于装夹工件提高了工件的刚性，因此可加大切削用量；可以使用多件，工位装夹工件，并采用高效夹紧机构，这些因素均有利于提高劳动生产率。另外采用夹具后，产品质量稳定，废品率下降，可以安排技术等级较低的工人，明显地降低了生产成本。3扩大机床的工艺范围 使用专用夹具可以改变机床的用途和扩大机床的使用范围，实现一机多能。例如，通过专用夹具还可将车床改为拉床使用，以充分发挥通用机床的作用。4减轻工人的劳动强度用夹具装夹工件方便，快速，当采用气动，液压等夹紧装置时，可 减轻工人劳动强度。5缩短新产品试制周期由于组合夹具，可调整夹具等多用途夹具，部件的标准化和通用化，从而在新产品试制中可以大大发挥其优势，充分利用组装，更换少数部件，组件和调整方法，来满足大部分工序的要求，使专用夹具的数量减少；从而减缩了夹具设计和制造的工作量，使试制的周期缩短，费用减少。4.2机床夹具的组成1，定位装置：使工件在夹具中占据正确的位置；2，夹紧装置：将工件压紧夹牢，保证夹具部件在加工过程中受外力作用（切削力），作用时不离开已占据的位置；3，是机床夹具的基础件，通过它将夹具的所有元件连接成整体；4，其他装置或元件：除了定位装置，夹紧装置和夹具体外，各种夹具还根据需要设置一些其他装置或元件，如：分度装置，对刀元件。4.3夹具设计本设计选取加工工序12的钻孔夹具设计。此零件年产10万件以上，故夹具设计适用于；流水线作业的车间，采用全自动或半自动夹紧装置。4.3.1定位的选取 由于工件的定位实际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，且加工孔中直径最大才，使用组合机床一次性加工完成则选取一面两孔的定位原则来限制工件的六个自由度。如图4-1：图4-1工件在一面两孔中被确定，利用圆柱销与削边销。综上所述，决定此工序选择一面两孔的定位方式，此种定位方式合理，夹具结构简单，定位夹紧方便，此外底面及定位孔都已精加工，所以能保证定位中位置的精确性，但是考虑到大批量生产，零件毛坯的重量尺寸以及流水线生产条件，故定位销作为伸缩式（即上下定位板之间的相对运动把）。为了完成伸缩式，故定位销是自己生产加工，因为销的长度是要超过板孔的长度，还要能在工件孔中定位，上定位板的支撑用弹簧来完成，当工件在定位板上占有一个正确的位置，则定位销能在夹紧力的作用下伸入二孔中完成定位，这主要是靠压缩弹簧，使上定位板下移，定位销伸入工件孔中的；当加工完成后，夹紧力撤去，在压缩弹簧的作用下，上定位板上移，定位销从零件孔中下移，则工件可以移开，从而实现快速的过程，缩短了时间，提高了生产效率，自动化程度，适应于流水线作业。4.3.2弹簧的计算及选取 如下图弹簧在夹具中的作用是实现定位板不同的工件状态下的上下移动，也起支撑作用，在下底板上放上工件不能超出定位板孔的长度。计算出工件的质量约为15KgW=1015=150N所以，在下底板上有根弹簧，每根弹簧的受力为，根据弹簧变形量，则弹簧的刚度弹簧的极限压缩量为15+2.5=17.5mm，所受的最大载荷为弹簧选择分3类压缩弹簧，计算过程如下： 假设弹簧丝直径d 3 4 5 假设弹簧平均直径 20 30 20 旋转绕比 6.67 7.5 4 曲度系数 1.18 1.24 1.31 弹簧材料拉伸弹度极限 1250 960 950 许用应力 625 480 475 计弹簧直径 2.92 2.95 2.72mm查阅机械加工工艺手册选弹簧丝的直径为3mm。弹簧的圈数 得n=6.32圈，查阅机械加工工艺手册n=7。因为弹簧的两端要与孔和底板接触，故死圈圈数为2，则弹簧的总圈数为9圈。弹簧外径D= +d=23mm最小节距 查阅机械加工刀具手册，GB2089-80弹簧：d=3.0mm, =20MM，p=6.95，极限载荷，单圈极限载荷变形量f=3.527mm。单圈刚度：k=99.3N/m，最大套筒直径，则弹簧的自由长度为50mm，根据弹簧线性特征，所以实际变形量：满足设计要求4.3.3夹紧力计算查阅机械加工工艺手册2.4-70得群钻轴向力 其中，。则总的轴向钻削力在计算切削时，必把安全系数考虑在内为基本安全系数1.5为刀具钝化系数1.0为加工性安全系数1.0为断续切削系数1.0则轴向切削力工件所受夹紧力与轴向切削力平衡，为了减小夹紧力。采用两面同时钻削，则工件夹紧力。还应抵消弹簧变形的力则实际夹紧力4.3.4汽缸的选择 根据夹紧力的计算及夹具的分析，查阅机械加工工艺手册表5.2-39，选用管接式法兰汽缸固定在夹具上方见夹具装配图，这样夹紧力作用于工件上方，夹紧可靠方便，而采用前盖固定，可以减小连杆的长度，缩小夹具的结构，提高其稳定性。表4-1汽缸的主要参数如下：(单位mm)行程C40活塞直径D150活塞杆直径35前盖直径135连接螺栓4 M10活塞杆前端连接螺纹长度L200当气压为时，F为7000N满足压紧力要求。4.3.5连接板的选用由于汽缸要放在夹具的上面故需要板件，连接板需要汽缸的前盖相连，还要与四根支撑杆的连接，厚度为10-25mm，考虑到夹具的紧凑性与合理性，故如图4-2：图4-2板与汽缸的连接图4.3.6上底板 上底板主要用于支撑零件，并起导向起来作用，根据弹簧的自由伸长长度，板厚得出为16mm，如图4-3所示：图4-34.3.7下底板 下底板主要用于安放在工作台，凸台是用来安装弹簧以及定位销。4.3.8支撑杆的选用 四根支撑杆的功用主要是连接地板与汽缸了，两端都还有螺纹，这主要是承受汽缸所提供的力，则需要校核： 螺栓M16校核，由机械设计可知：螺栓的许用拉应力 已知螺栓材料45钢，由材料力学可知；螺杆的许用拉应力 所以由机械加工工艺手册，M6-M16的45号钢的在4-5之间，则符合要求。4.3.9钻模的选取 钻床夹具是用于各种钻床和组合机床上加工的夹具，简称钻模。他的主要作用控制刀具的位置和引导其送进方向，以保证工件被加工孔的位置精度。钻床夹具在结构上都有 1个安装钻套的钻模板，由于使用上的要求不同，其结构形式可分为：固定式、翻转式、回转式、盖板式以及滑柱式。由于本次设计的柴油机的汽缸上钻两面上的孔的组合机床夹具。故选取固定式钻模板，钻模板直接固定在夹具体上。由于钻套的位置固定，所以其加工孔的位置精度较高，但有时装卸工件较不方便。 固定式钻板与夹具体的连接可以用销钉对定、螺钉紧固， 对于简单的钻模也可采用整体铸造或焊接结构。可换钻套 在大批量生产中为了克服固定钻套磨损后无法更换的缺点，可以使用可换钻套。是其标准结构 (JB/T8045.2-1999)。 它的凸缘上铣有台肩，钻套螺钉的圆柱头盖在此台肩上，可防止钻套转动和掉出。当钻套磨损后，只要拧去螺钉，便可更换新的可换钻套。对更换频繁的钻套，为了保护钻模板不被损坏，应在可换钻套外配装 1个衬套。钻套用衬套也标准化了 , 可查阅标准 JB/T8045.4-1999。可换钻套与固定钻套一样，只用于单工步孔加工。4.3.10定位误差分析采用一面两孔的组合定位，根据工序加工要求平面为第一定位基准。工件上的内孔分别为第二和第三定位基准。一批工件在夹具中定位，工件上作为第一定位基准的底面没有基准位置误差，定位孔较浅，其内孔中心线由于内孔与底面垂直度误差而引起的位置误差可以忽略不记。但是作为第二第三定位基准由于与定位销的配合间隙及两孔，两销中心距误差引起的基准位置误差必须考虑，当工件内孔的直径尺寸最大，圆柱定位销直径尺寸最小，且考虑工件上两孔中心距的制造误差，根据图4-4