毕业设计（论文）-基于solidworks发动机箱体工艺路线拟定及钻床夹具设计（全套图纸）

沈 阳 化 工 大 学 科 亚 学 院 本 科 毕 业 设 计 题 目： 基于 solidworks 发动机箱体 工艺路线拟定及钻床夹具设计 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 机械 1202 班 学生姓名： 指导教师： 论文提交日期： 2016 年 6 月 1 日 论文答辩日期： 2016 年 6 月 7 日 毕业设计任务书毕业设计任务书 机械设计制造及其自动化专业 1202 班 学生： 毕业设计题目：基于 solidworks 发动机箱体 工艺路线拟定钻床夹具设计 毕业设计内容： 1.绪论 2.发动机箱体工艺设计 3.钻床专用夹具设计 毕业设计专题部分：1.发动机的工作原理 2.发动机箱体的结构和功能 3.设计工艺 4.夹具分析 起止时间：2016.3.1-2016.5.27 指导教师： 签字 年 月 日 摘要摘要 我的毕业论文的题目是基于 solidworks 发动机箱体工艺路线拟定及 钻床夹具设计发动机箱体是机器的基本零件，它将机器和发动机中的 轴、套、齿轮等有关零件连接成为一个整体 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 结合所学专业的理论和实践知识，编写设计处一套机械加工工艺规 程和工装夹具。本此设计有工作量大、专业知识范围广、要求高等特 点，不同于前面所做的课程设计。对我们毕业生来讲，是对我们所学专 业知识的一次重大考验，也是对我们参加工作之前的很好的历练。 说明书对零件功用分析、零件的加工工艺过程、夹具工艺设计作了 比较系统、完整的分析和论证。对工艺规程的设计作了详细的说明，并 制定了合理的加工工艺路线。对关键工序的加工余量、工序尺寸、工序 公差、切削用量进行了设计分析，保证整个工艺过程的完整。最后，对 夹具精度也进行了校核计算。 关键词：关键词： 加工质量； 加工工艺； 夹具； 工序； 加工剩余数量； 测量 Abstract The topic of my thesis is the design of machining technics regulatious and appropriative clamp of the box body of engine .The box of engine is the basic spare of machine,it conecs the staik,set,wheel gearetc of engine to the whole.And accurate position to transfer torque or complete prescriptive movement.The machining quality of the box body of engine will influence the performance,precision an life of machine. According to the plan and didactical brief made by machine manufacturing craft profession committee,this design have mainly compiled and designed teachining technics regulations and appropriative clamp using professional theory and practical knowledge.This design is not only a great chanllenge,but also a good exercise for our graduate.It has enhanced our lever of speciality,at the same time,it also has cultived our team sprint. The design mainly introduces the spare parts craft process,tongs technological design to make comparison system,analysis and argumen integrity.Design craft regulations to make expation,and establishment reasonable of process craft route.In this design,I have analysed and calculated some key working proces,which include the remaining quantity of process,the measure of working procedure procedure the tolerance of working procedure techics cards.Whatmore in the end ,I have designed a appropriative clamp proof- tested its precision to ensure the quality of workpiece. Key word: machining quality; the techics of machining; clamp; working procedure; the remaining quantity of maching; the measure of working procedure 目目 录录 第一章 绪论 . 1 1.1 课题研究的意义及现状 . 1 1.1.1 发动机的工作原理 . 1 1.1.2 发动机的结构 . 1 1.1.2 课题研究的现状及展望 . 2 1.2 论文主要研究内容 . 2 第二章 发动机箱体工艺设计 . 3 2.1 箱体的分析 3 2.1.1 箱体的功用分析 3 2.1.2 计算生产纲领 确定生产类型 . 3 2.1.3 箱体结构和功用的分析 4 2.1.4 箱体的技术分析 4 2.1.5 箱体的材料分析 5 2.2 发动机箱体毛坯的设计 6 2.2.1 确定毛坯种类及加工方法的选择 6 2.2.2 毛坯的工艺分析及要求 7 2.2.3 毛坯余量和公差的确定 9 2.3 工艺路线设计 9 2.3.1 零件图的工艺分析 11 2.3.2 加工方法的选择 11 2.3.3 箱体的材料及热处理 11 2.3.4 阶段的划分 12 2.3.5 工序的集中与分散 12 2.3.6 基准的选择 13 2.3.7 拟定发动机箱体的工艺路线 . 13 2.4 加工设备及工艺装备的选择 15 2.5 加工工序设计 16 第三章 钻床专用夹具设计 24 3.1 问题的提出 . 24 3.2 机床夹具的分类 . 24 3.2.1 通用夹具 . 24 3.2.2 专用夹具 . 24 3.3 夹具的设计内容 . 24 3.3.1 定位基准的选择 . 24 3.3.2 工件的夹紧及夹紧装置 . 25 3.3.3 夹紧结构简介 . 25 3.3.4 夹紧力要素的确定 . 26 3.3.5 夹具材料的选择 . 28 3.3.6 夹具误差分析 . 28 3.4 钻床夹具的设计 . 30 3.4.1 钻床夹具的性能要求 . 30 3.4.2 钻床夹具的特点 30 3.5 钻套与工件间的距离 31 3.5.1 固定式钻模特点 31 3.5.2 钻套与被加工的尺寸关系 31 3.6 夹具的对刀 31 3.7 夹具体的设计 31 结 论 33 参考文献 . 34 致谢 . 35 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第一章 绪论 1 第一章 绪论 1.1 课题研究的意义及现状课题研究的意义及现状 本次毕业论文是设计发动机箱体的机械加工工艺规程和专用夹具。 发动机约占整车质量的 15%，汽缸体是发动机里最重的零件，其内腔为曲轴运 动的空间。在气缸体内部铸有许多加强筋，冷却水套，润滑油道等。 1.1.1 发动机的工作原理发动机的工作原理 发动机将汽油等的能量转化为动能来驱动汽车，最简单的办法是通过在发动机 内部燃烧汽油来获得动能。 图 1-1 四缸发动机示意图 1.1.2 发动机的结构发动机的结构 发动机基本由以下机构和系统组成：曲柄连杆机构、配气机构、供给系、润 滑系、冷却系、点火系以及起动系。 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第一章 绪论 2 图 1- 2 发动机示意图 1.2 论文主要研究内容论文主要研究内容 本次论文的主要内容有： （1）确定生产类型对零件进行工艺分析 （2）选择了毛坯种类及制造方法，绘制零件-毛坯综合图 （3）拟订零件机械加工工艺规程，选择各工序的加工设备和工艺装备，确定各 工序切削用量和工序尺寸，计算某一代表工序的工时定额。 （4）填写工艺文件：工艺过程卡片（或工艺卡片） 、工序卡片（可视工作量大小 只填部分主要工序的工序卡片） 。 （5）设计指定工序的专用夹具，绘制装配总图和主要零件图。 （6）撰写毕业设计说明书。 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 发动机箱体工艺设计 3 第二章 发动机箱体工艺设计 2.1 箱体的分析箱体的分析 2.1.1 箱体的功用分析箱体的功用分析 气缸体和上曲轴箱常铸成一体，称为气缸体曲轴箱，也可称为气缸体， 气缸体上部圆柱形空腔称为气缸，下半部为支承曲轴的曲轴箱。在气缸体内部 铸有许多加强筋，冷却水套和润滑油道等。 图 2-1 四缸发动机气缸体示意图 2.1.2 计算生产纲领，确定生产类型计算生产纲领，确定生产类型 该产品年产量为 5000 台，设其备品率为 16%，机械加工废品率为 2%，故 N = Q n（1+a%+b%） （2-1） N = 50001（16%+2%） （2-2） = 5900 件/年 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 发动机箱体工艺设计 4 表 2-1 按年产量划分生产类型 生产类型 年生产量 单件生产 110 小批量生产 10150 中批量生产 150500 大批量生产 5005000 大量生产 5000 2.1.3 箱体结构和功用的分析箱体结构和功用的分析 气缸体应具有足够的强度和刚度，根据气缸体与油底壳安装平面的位置不 同，通常把气缸体分为三种形式。 综合比较三种形式气缸体的优缺点，在本次设计中选用龙门式结构。 综合考虑三种排列形式的气缸体，在本次设计中采用直列式。 图 2- 2 发动机示意图 2.1.4 箱体的技术分析箱体的技术分析 (1) 主要平面的形状精度和表面粗糙度主要平面的形状精度和表面粗糙度 一般箱体的主要平面的平面度在 0.10.03mm，表面粗糙度 Ra2.5 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 发动机箱体工艺设计 5 0.63 m，各主要平面装配基准面垂直度为 0.1/300. (2) 孔的尺寸精度、几何形状精度和表面粗糙度孔的尺寸精度、几何形状精度和表面粗糙度 一般箱体的主轴支撑孔的尺寸精度为 IT6，表面粗糙度值 Ra0.63 0.32 m。其余精度为 IT7IT6,表面粗糙度为 Ra2.50.63 m。 2.1.5 箱体的材料分析箱体的材料分析 比重见下表 2-2（以 HT250 为例）。 表 2-2 灰铸铁 HT250 的主要化学成分及所占比重（%） C Si Mn P S 3.03.3 1.41.7 0.81.0 0.15 0.12 各元素对灰铸铁性能都有着重要的影响，详见机械加工工艺手册 灰铸铁的牌号有 HT100、HT150、HT200、HT250、HT300、HT350 等 6 种 灰铸铁的机械性能与铸件壁厚有关，同一牌号灰铸铁因铸件壁厚不同具有 不同的抗拉强度。各种牌号不同壁厚的灰铸铁性能达到强度参考值见机械加 工工艺手册。机械性能见下表 2-3（以 HT250 为例）。 表 2-3 灰铸铁 HT250 的各种机械性能 牌号 抗拉强度 bc （Mpa） 抗切强度 b（MPa） 弹性模量 E(MPa) 疲劳极限 1 （MPa） 硬度 HB HT250 785981 277 108127 98127 143269 灰铸铁的物理性能详见下表 2- 4 在灰铸铁中由于加入少量合金元素，而且在珠光体内的铁素体的数量中固 溶数量的合金元素，石墨也一定程度的细化。由于上述组织的特点，显著地提 高了铸铁的强度和硬度。 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 发动机箱体工艺设计 6 表 2-4 灰铸铁 HT250 的物理性能 密度 （g/cm 3） 7.257.35 比热容 c J/g 0200 0.500.54 01000 0.670.71 常点熔点 0.920.96 熔化潜热 （J/g） 209230 热导率 W/mK 4852 线胀系数 al （10 6 /） 0200 11.512.0 0500 13.013.5 电阻率 （cm） 6575 2.2 发动机箱体毛坯的设计发动机箱体毛坯的设计 2.2.1 确定毛坯种类及加工方法选择确定毛坯种类及加工方法选择 在 2.1.2 已经计算过生产纲领，发动机箱体的年产量为 5900 件/年。确定 该箱体的生产类型为大量生产。 确定毛坯种类确定毛坯种类 材料方面，选用 HT250 确定毛坯为铸件 毛坯加工方法选择毛坯加工方法选择 铸造方法分为砂型铸造和特种铸造两大类。 2.2.2 毛坯的工艺分析及要求毛坯的工艺分析及要求 毛坯铸造时，应防止砂眼和气孔的产生。未来减少毛坯制造时产生的残余 应力，应使箱体壁厚尽量均匀，箱体浇注厚应安排时效或者退火工序。 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 发动机箱体工艺设计 7 2.2.3 毛坯余量和公差的确定毛坯余量和公差的确定 确定毛坯的余量确定毛坯的余量 毛坯余量的确定：根据机械加工去除量，从后往前推。同时考虑毛坯制造 过程中存在的氧化皮层裂纹、杂质等各种缺陷，并也根据工人的操作水平按直 径 1012mm，厚度 11mm，平均每面在 5mm 左右。 机械加工余量 铸铁件的加工余量共分 513 级。又按零件图的基本尺寸大小分为 10 个尺 寸组。允许挑选其它等级的加工余量，但是应在有关图样和技术文件上注明。 铸孔的机械加工余量一般按浇铸时的位置处于顶面的机械加工余量选择。 由工艺人员手册查得，各表面的余量见表 2-5。 表 2-5 发动机箱体各表面总加工余量/mm 加工表面 基本尺寸 加工余量等级 加工余量数值 上表面 330 10 6 下表面 330 10 6 两侧面 305.6 10 6 两侧面 330 10 6 缸孔 3-89.4 89.4 9 3.5 主轴孔69 69 9 3.5 凸轮轴孔49 49 10 2.75 铸造工艺余量 铸造工艺余量是为了确保铸件质量，满足铸造工艺和机械加工工艺要求而 多架在铸造毛坯上的金属。在零件加工完毕时应将它去除掉。如果不影响零件 的使用性能，又经设计部分允许，也可保留在零件上。 （2）毛坯的尺寸公差）毛坯的尺寸公差 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 发动机箱体工艺设计 8 由于铸件大量生产，毛坯制造方法采用砂型机器造型，由表 3.1-24，铸 件尺寸公差等级为 IT10 级，表 3.1-23 选取错箱值为 1.0mm。 见表 3.1-27，得铸铁件加工余量等级为 7 级，表 3.1-26 选加工余量为 6mm，所以可确定主要加工面的总余量见下表 2-6。 表 2-6 主要表面的毛坯尺寸及公差/mm 主要面尺寸 零件尺寸 总余量 毛坯尺寸 公差 上表面 330 6+6 342 0.046 下表面 330 6+6 342 0.052 两侧面 305.6 6+6 317.6 0.052 两端面 330 6+6 342 0.052 缸孔 3-89.4 89.4 3.5+3.5 82.4 0.011 主轴孔69 69 3.5+3.5 62 0.022 凸轮轴孔49 49 2.75+2.75 44.5 0.025 2.3 工艺路线设计工艺路线设计 2.3.1 零件图的工艺分析零件图的工艺分析 工艺路线设计的一般思路工艺路线设计的一般思路 “粗精分开，先粗后细”的原则。 零件的技术分析零件的技术分析 零件图式制造零件的主要依据。首先需要仔细地进行工艺分析，了解零件 的功用和工作条件，分析精度和其它技术要求，以便更好地掌握结构特点和工 艺关键。 制定工艺路线的出发点，应该是应当使零件的几何尺寸精度及位置精度等 技术要求能得到合理的保证。选用适当的机床，既保证生产进度，又要考虑经 济效果，降低生产成本。 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 发动机箱体工艺设计 9 零件结构零件结构 箱体的结构特点一般是结构组成比较复杂，壁薄且壁厚不均匀，加工部位 多，加工表面有数个平面与孔系，加工难度大。 零件主要表面的要求及保证方法零件主要表面的要求及保证方法 零件的主要表面的要求 一般均不能只用一种加工方法，对于主要表面来说，往往需要几次加工， 由粗到精逐步达到要求。 主要表面加工方法的选择 箱体的主要加工表面为平面和轴承支孔。箱体平面的粗加工和精加工，主 要采用刨削和铣削，也可采用车削。 重要的技术要求及保证方法 箱体上的主要配合表面的精度为 IT7，查表 4.2-1 得粗糙度是 Ra1.6，用 粗铣-精铣就可达到要求，位置精度由机床专用夹具保证。而主轴孔及缸孔的 要求稍高一点，精度要求为 IT6，查表 4.2-1 得粗糙度为 Ra0.8，查表 4.2-4 得，用粗镗-半精镗-精镗即可达到要求，位置精度同样由机床夹具保证。 图 2- 3 曲轴 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 发动机箱体工艺设计 10 图 2- 4 发动机齿轮图 图 2-5 发动机零件示意图 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 发动机箱体工艺设计 11 2.3.2 加工方法的选择加工方法的选择 由于零件生产类型为大量生产，所以在对发动机箱体各表面加工时采用粗 铣-精铣. 2.3.3 箱体的材料及热处理箱体的材料及热处理 对于一般铸件在铸造后或加工前安排一次时效处理；对精度高、刚度差的 零件，在粗车、粗磨、半精磨后安排一次时效处理。在人工时效处理的工艺规 范为加热到 530560，保温 68h，冷却速度300/h，出炉温度 200。 2.3.4 阶段的划分阶段的划分 工艺路线按工序的不同，一般可分为几个阶段：粗加工阶段、半精加工阶 段、精加工阶段。 2.3.5 工序的集中与分散工序的集中与分散 在设计工艺路线时，当选定了各表面的加工方法和确定了阶段划分后，就 可以将同一阶段的各加工表面组合成若干工序。组合时各表面可采用集中和分 散的原则。 工序集中的工序集中的特点特点 工序数目少，工序内容复杂，因而有： 简化生产组织工作 减少了设备数目，从而节省了车间面积 减少了安装次数，缩短了共建的运输路线，有利于提高劳动生产率和 缩短生产周期 有利于采用高效率的设备，特别是数控机床和加工中心等设备，可提 高产品质量和生产率 设备成本费用高，调整时生产准备时间长。 工序分散的工序分散的特点特点 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 发动机箱体工艺设计 12 工序数目多，加工内容简单，因而有 设备和工艺装备简单，调整、维修比较简单； 生产准备工作量小，产品变换简单； 设备数目多，生产面积大，生产组织工作复杂，生产周期长。 影响工序集中于分散的因素影响工序集中于分散的因素 工序的分散和集中程度必须根据生产规模、零件的结构特点和技术要求、 机床设备等具体生产条件综合分析。两种原则各有特点，应结合实际情况适当 的集中与分散。 2.3.6 基准基准的选择的选择 即设计基准和工艺基准。 设计基准设计基准 简言之，设计图样所采用的基准就是设计基准。 工艺基准工艺基准 零件在加工工艺过程中所采用的基准称为工艺基准。工艺基准可进一步分 为：工序基准、定位基准、测量基准和装配基准。 工序基准 应首先考虑用设计基准作为工序基准； 所选工序基准应尽可能用于工件的定位和工序尺寸的检查。 定位基准 在加工时用于工件定位的基准，称为定位基准。定位基准是厚的零件尺寸 的直接基准，占有重要地位。 粗基准，通常选择主轴孔和主轴孔相距较远的一个轴孔作为粗基准。若铸 造时各轴孔和内腔泥芯是整体的，且毛坯精度较高，则以上各项要求一般均可 满足。粗基准定位方式与生产类型有关。 精基准 经过机械加工的定位基准称为精基准。精基准的选择对保证箱 体类零件的技术条件要求重要。在选择基准时，首先要遵循“基准统一”原 则，即使具有相互位置精度要求加工表面的大部分工序尽可能用同一组基准定 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 发动机箱体工艺设计 13 位，这样就可避免因基准转换带来误差，有利于保证箱体零件各主要表面间相 互位置精度。 定位方式阐述定位方式阐述 工件以平面定位 平面定位的主要方式是支撑定位 工件以圆柱孔定位 在加工此箱体的时候，我采用一面两孔（或者一面两销）定位。 2.3.7 拟拟定发动机箱体的工艺路线定发动机箱体的工艺路线 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。查表 4.2-1， 确定表面的加工方法如下： 表 2-7 发动机箱体各表面的加工要求和加工方法 加工表面 加工精度（IT） 加工粗糙度 Ra（m） 加工方法 上表面 7 3.2 粗铣-精铣 两端面 7 3.2 粗铣-精铣 两侧面 7 3.2 粗铣-精铣 凸轮轴孔 7 1.6 粗镗-半精镗-精镗 挺杆孔 6 0.8 钻-扩-铰-挤 缸孔 6 0.8 粗镗-半精镗-精镗 内腔小凸台 12 12.5 粗铣 螺纹孔 钻-攻 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，将上 下面、两侧面、两端面及缸孔和主轴孔的粗加工放在前面，精加工放在后面， 主轴承盖结合面、后端面以及上下面的螺纹孔放在最后面。 制定工艺路线如下： 05 铸造 铸坯、清理、喷丸。消除内应力、涂漆 10 铣 粗铣上、下表面 20 铣 粗铣两侧面 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 发动机箱体工艺设计 14 30 铣 粗铣两端面 40 铣 精铣上、下面 50 铣 精铣两侧面 60 铣 精铣两端面 70 镗 粗镗缸孔及主轴孔 80 镗 粗镗缸孔及凸轮轴孔 90 钻 钻后端面及上、下面各孔 95 钻 斜油孔引窝 100 钻 钻缸盖及两侧面各孔 110 镗 半精镗缸孔及凸轮轴孔 120 镗 镗平衡轴止推槽 130 钻 钻斜油孔 140 镗 精镗缸孔及凸轮轴孔 150 钻 钻主轴承盖结合面三孔，扩缸盖六孔 160 钻 钻、扩、铰、挤挺杆孔 170 攻 攻后端面及上、下面螺孔 180 攻 攻缸盖及两侧面螺孔 190 钻 钻定位销孔、钻水孔 200 铣 铣内腔小凸台平面 210 攻 攻主轴承盖结合面 M14 螺纹 220 钻 钻孔、攻丝 230 钻 钻斜油孔 240 检查 250 清洗 清洗 2.4 加工设备及工艺装备的选择加工设备及工艺装备的选择 粗铣上下面、两侧面、两端面 考虑到工件的定位夹紧方案及夹具结构设 计问题，选择卧式铣床 X63. 见表 9.2-11，选择刀具为直径 D=100mm、齿数 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 发动机箱体工艺设计 15 Z=10 的两把圆柱形铣刀。 精铣上下面、两侧面、两端面 考虑到工件的定位夹紧方案及夹具结构设 计问题，宜采用卧铣，选择 X63 铣床，选择与上相同的，齿数 Z=14 刀具。 粗镗孔 3- 89.4H6 采用卧式组合镗床 T68， 其主要参数见表手册 11.1- 1.选择镗通孔的镗刀、专用机体粗镗夹具。 粗镗主轴孔669H 采用卧式铣镗床，选用型号为 T68 粗镗凸轮轴孔采用 卧式镗床 T68，选择粗镗专用夹具。 半精镗孔 3-6 4 . 89H 采用卧式组合镗床 T68，刀具选择与前面工序相 同， 选择镗通孔的镗刀、专用夹具。 半精镗凸轮轴孔 采用卧式组合镗床，选用专用镗床夹具。 精镗缸孔及凸轮轴孔 所采用的镗床与前面的相同，选择精镗刀、专用夹 具、游标卡尺、塞规检查孔径。 钻后端面及上下面各孔 选用摇臂钻床 Z3025BX10 选用锥柄麻花钻。 专 用钻孔夹具， 选用游标卡尺和塞规检查孔径。 2.5 加工工序设计加工工序设计 工序 30 粗铣两端面面及 60 精铣两端面面 查手册表 3.2-25，平面加工余量得： 精加工余量 Z 精=1.5mm， 已知两端 面总余量 Z总=5mm，故粗加工余量可求： Z 粗=（5-1.5）=3.5mm （2-3） 查阅有关手册表 9.4-1，取粗铣的没齿进给量 f z=0.25mm/r， 精铣的每转 进 给量 f z =0.5mm/r， 粗铣刀走刀 一次，a p =3.5mm；精铣走刀一次， a p=1.5mm， 取 粗铣的主轴转速为 190r/min, 取精铣的主轴转速为 300r/min, 所选刀具的直径为 100mm，故相应的切削速度分别为： 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 发动机箱体工艺设计 16 粗加工： V c= 1000 Dn = 1000 19010014 . 3 = 59.66m/min （2-4） 精加工： V c = 1000 nD = 1000 30010014 . 3 = 94.2 m/min （2-5） 校核功率： 查阅有关资料知： 切削功率计算公式 P M = 4 106 VZ F （2-6） 式中：P Z 切削力 V切削速度 查有关资料， 表 3.4 得铣削力可有下面公式求得， F Z = FZ wFqF uf w yf f X P F K nd ZaaaC F 0 （2-7） 查机械加工工艺手册表 9.4-10， 选铣刀为高速钢， 可得： C F = 294， xF = 1.0， yF = 0.65， u F = 0.83， wF = 0， qF = 0.83 取 aW = 2.5mm ， a f = 0.2mm/z ; 又 a P = 3.5mm ， 查表知：修正系数 K FZ = 1.0, 故有公式（2-6）得： F Z = 0 . 1 1100 105 . 22 . 05 . 3294 83 . 0 83 . 0 65 . 0 0 . 1 = 169.19 N （2-8） 从而由公式（2-5）可算出铣削功率为 P m = 4 106 vF Z = 5.36 KW （2-9） 又从机床 X63 说明书（主要技术参数）得机床功率为 7.5KW ，机床传动 效率一般取 0.75 0.85 ， 若取 m = 0.80 ，则机床电动机所需功率 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 发动机箱体工艺设计 17 P E = m M P = kw 80 . 0 536 . 0 = 6.67 kw10 kw （2-10） 故机床功率足够。 工序 10 粗铣上下面及 40 精铣上下面，工序 30 粗铣两侧面及 60 精铣两侧 面 工序 70 粗镗缸孔及主轴孔 查阅有关手册： 粗镗加工余量为 0.5mm，所以粗镗缸孔的直径为 )5 . 0 4 . 89( = 88.9mm，故缸孔的精镗余量为： Z 精 = 2 9 . 88 4 . 89 = 0.25mm （2-11） 查有关手册， 取孔加工等级为 H 级， 即 Z总 = 3.5mm ， 故有 Z 粗 = （3.5- 0.25） = 3.25mm （2-12） 表 2-8 缸孔的镗孔余量、工序尺寸公差/mm 加工表面 加工方法 余量 精度等级 工序尺寸及公差 3-89.4 粗镗 3.25 H10 88.9 120 . 0 0 + 3-89.4 粗镗 0.25 H6 89.4 022 . 0 0 + 粗镗孔余量为 3.25mm ， 故 mma P = 3.25 mm ， 查阅有关资料取；v c = 0.6mm/s = 36mm/min 取进给量为 f Z = 0.2mm/r ,故有， n = d v1000 = 9 . 8814 . 3 361000 129 r/min （2- 13） 精镗缸孔余量为 0.25mm，故 a P = 0.25mm 查 有 关 资 料 ， 取 ， c = 1.3mm/s = 78 m/min 取 进 给 量 为 f z=0.12mm/r， 故有 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 发动机箱体工艺设计 18 n = d 1000 = 4 . 8914 . 3 781000 278 r/min （2-14） 查阅有关手册知： 粗镗加工余量为 0.5mm， 所以粗镗缸孔的直径为 )5 . 069( = 68.5mm ， 故缸孔的精镗余量为 Z 精 = 2 5 . 6869 = 0.25mm （2- 15） 查有关手册， 取孔加工等级为 H 级， 即 Z总 = 3.5mm ， 故有 Z 粗 = （3.5- 0.25） = 3.25mm （2- 16） 表 2-9 缸孔的镗孔余量、工序尺寸公差 /mm 加工表面 加工方法 余量 精度等级 工序尺寸及公差 3-69 粗镗 3.25 H10 68.5 120 . 0 0 + 3-69 粗镗 0.25 H6 69 022 . 0 0 + 粗镗缸孔余量为 3.25mm ， 故 a P = 3.25 mm ， 查阅有关资料取；v c = 0.5mm/s = 30mm/min 取进给量为 f Z = 0.2mm/r ,故有， n = d v1000 = 5 . 6814 . 3 301000 139 r/min （2- 17） 精镗缸孔余量为 0.25mm ， 故 a P = 0.25mm 查 有 关 资 料 ， 取 ， c = 1.2mm/s = 72 m/min 取 进 给 量 为 f z=0.12mm/r， 故有 n = d 1000 = 6914 . 3 721000 332 r/min （2- 18） 工序 100 钻缸盖及两侧面各孔 螺纹分别为 M8、M10、M12. 查表 16.2- 13 得 孔尺寸有： 6.7mm， 8.5mm， 11mm，钻孔因一次钻出，故其钻削余量分别 为： 钻孔 6.7mm 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 发动机箱体工艺设计 19 Z= 2 7 . 6 =3.35mm （2-19） 钻孔 8.5mm Z= 2 5 . 8 =4.25mm （2-20） 钻孔 11mm Z= 2 11 =5.5mm （2-21） 表 2-10 各孔余量和工序尺寸 加工表面 加工方法 加工余量 工序尺寸 7 . 6 钻孔 3.35 6.7 5 . 8 钻孔 4.25 8.5 11 钻孔 5.5 11 参考立式钻床 Z3025 机床技术参考表，取钻 11mm 进给量为 0.2mm/r、取钻 8.5mm 进给量为 0.18mm/r、取钻 6.7mm 进给量为 0.14mm/r. 参考有关资料得钻孔 11mm 的切削速度 min/29m VC = 则转速 min/ 6 . 839 1000 r d v n= （2-22） 按机床实际转速 n=800r/min 则实际切削速度为 min/61.32 1000 8001314 . 3 m VC = = （2- 23） 同理参考手册得 钻孔 8.5mm 的切削速度为min/27m VC = 钻孔 6.7mm 的切削速度为min/25m VC = 故转速分别为 钻孔 8.5mm 孔： 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 发动机箱体工艺设计 20 min/988 1000 r d v n= （2- 24） 钻孔 6.7mm 孔： min/1188 1000 r d v n= （2- 25） 按机床实际转速取 n=1100r/min。 则实际切削速度分别为： 钻孔 6.7mm 孔实际切削速度为min/14.23m VC = 钻孔 8.5mm 孔实际切削速度为min/79.31m VC = 工序 160 钻、扩、铰、挤挺杆孔 6- 12mm 6- 12mm扩 、 铰 孔 余 量 经 查 机 械 加 工 工 艺 手 册 得 Z扩 =1.0mm ， Z铰=0.15mm，而挤孔的加工的余量很小，可忽略不计，由此可算出： Z钻=（ 2 12 - 1- 0.15）=4.85mm （2- 26） 表 2-11 各工序余量和精度等级 加工表面 加工方法 余量 精度等级 6-12 钻孔 4.85 IT12 6-12 扩孔 1.0 IT10 12 铰孔 0.15 IT8 6-12 挤孔 IT6 参考钻床 Z3025 有关技术参数取钻孔技术参数进给量为 f =0.3mm/r 由此可以推算出转速为 d v n 1000 =min/ 1 . 796 1214 . 3 301000 r= （2- 27） 按机床实际转速取min/700rn =，则实际扩削速度为 min/37.26 1000 7001214 . 3 rv= = （2- 28） 扩孔 6- 12mm 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 发动机箱体工艺设计 21 参考有关技术参数取钻孔技术参数进给量为 f =0.3mm/r 参考有关手册知：扩孔切削速度为钻孔时的 1/2- 1/3，故取扩孔切削速度为 2 1 30=15m/min， 由此可以推算出转速为 d v n 1000 =min/408 7 . 1114 . 3 151000 r= （2- 29） 按机床实际转速取min/400rn =，则实际扩削速度为 min/70.14 1000 400 7 . 1114 . 3 rv= = （2- 30） 参考有关技术参数取铰孔技术参数进给量为 f =0.3m/s=18m/min，f=0.4mm/r， 由 此可以推算出转速为 d v n 1000 =min/ 7 . 477 1214 . 3 181000 r= （2- 31） 按机床实际转速取min/500rn =，则实际扩削速度为 min/19 1000 5001214 . 3 rv= = （2- 32） 时间定额计算 机动时间 参考有关资料得钻孔的计算公式为 fn l ll tj 21+ + = （2- 33） kl r D cot 2 1 =+（12） （2- 34） 1 2 = l 4，钻盲孔时0 2 = l 对于钻孔 6- 12mm，由公式（1- 32） mm l 61 . 4 0 . 1) 2 118 cot( 2 12 1 =+= （2- 35） 由零件图知mml125=，取l2=3mm 故由公式可得： min631 . 0 7003 . 0 361 . 4 125 = + = tj （2- 36） 参考资料得，扩孔和铰孔的计算公式为 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 发动机箱体工艺设计 22 fn l ll tj 21+ + = （2- 37） 式中： kl r dD cot 2 1 =+（12）=1.43mm （2- 38） 又知125=lmm，取3 2 = l mm, 故有 min07 . 1 4003 . 0 125349 . 1 21 = + = + = fn l ll tj （2- 39） 对于铰孔 6- 12mm，有 kl r dD cot 2 1 =+（12）=1.1mm （2- 40） 所以 min712 . 0 5004 . 0 12531 . 1 21 = + = + = fn l ll tj （2- 41） 查相关资料知，扩孔速度 V=2- 5m/min，取 V=3m/min，故有 t j= 1 l = 3100 125 =0.417min （2- 42） 总机动时间tm min76 . 1 417 . 0 712 . 0 631 . 0 =+= tm （2- 43） 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章钻床专用夹具设计 24 第 3 章 钻床专用夹具设计 本人设计工序 160钻、铰、挤挺杆孔的钻床专用夹具。本夹具用于摇臂钻 床 Z3025。选用材料为 W18Cr4V 锥柄长麻花钻，直径选 11.8mm。 3.1 问题的提出问题的提出 本夹具用于大批量生产，钻、扩、铰、挤挺杆孔位于工序 160，应利用上面工 序已加工好的加工面实现工序定位，提高加工精度。 3.2 机床夹具的分类机床夹具的分类 3.2.1 通通用用夹具夹具 车床上的三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘、顶尖，铣床上常用平口钳、分度 头、回转工作台等属于此类。这类家具有很大通用性，一般易将其标准化，并由专 门的专业工厂生产，常作为机床标准附件提供给用户。 3.2.2 专专用用夹具夹具 这类夹具是针对某一工件的某一工序而专门设计的，因用途专一而得名，专用 夹具主要用于批量生产中。 3.3 夹具的设计内容夹具的设计内容 3.3.1 定定位基准位基准的选择的选择 定位基准在最初的工序中时铸造、锻造或轧制等得到的表面，这种未加工的基 准称为粗基准。用粗基准定位加工出来光洁表面后，就应该用加工过的表面做以后 工序的定位表面，此便为精基准。 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 致谢 35 3.3.2 工件的夹紧及夹紧装置工件的夹紧及夹紧装置 夹紧装置夹紧装置的的组成组成 力源的装置 力源装置时产生夹紧作用力的装置，来自人力的，称为手动夹紧；来自自动力 装置的，如气动、液压、电动等，称之为自动夹紧 夹紧机构 用来接收和传递作用力，使之变为夹紧力并执行夹紧任务。 对夹紧装置对夹紧装置的的基本基本要求要求 夹紧装置在对工件夹紧时，不应该破坏工件定位，为此，必须正确选择夹紧 力的方向及着力点。 夹紧力大小应该可靠，要保证工件在夹紧后的变形和受压表面的损伤不致超 过允许范围。 夹紧装置结构简单合理，夹紧动作要迅速、操作方便、省