毕业设计（论文）-基于solidworks发动机箱体结构设计及加工路线拟定（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 发动机箱体结构设计 及加工路线拟定 专 业： 机械设计制造与其自动化 班 级： 1202 班 学生姓名： 指导教师： 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 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 发动机箱体结构设计及加 工路线拟定 毕业设计内容：1、确定生产类型，对零件进行工艺分 2、选 择毛坯种类及制造方法，绘制零件-毛坯综合图 3、拟订零件的机械加工工艺规程，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。 毕业设计专题部分: 第一章 绪论； 第二章 发动机箱体工艺规程设计； 第三章 钻床专用夹具设计； 第四章 三维实体建模过程； 第五章 技术性、经济性分析 起止时间： 2016 年 3 月 1 日 至 2016 年 5 月 27 日 指导教师： 签字 年 月 日 摘要摘要 我所撰写的毕业论文是基于solidworks发动机箱体结构设计与加工 路线拟定。发动机箱体是机器的基本零件， 轴套齿轮还有有关零件时发动机与机器连接成为一个完整的整体， 确定保证对的位子来传递转矩和改动转速完成规定的运动。发动机箱体 加工质量会影响机器使用时长,耐心,和性能。 此论文结合所学专业的理论和实践知识，编写设计发动机箱体结构 设计与加工路线拟定。本此设计有制作时间长,工作量大,制作困难,与学 习克服困难等特色，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。既提高了我们的专业要求，又培养了我们的实际设计意识。 论文对发动机箱体的功用分析、发动机的加工工艺过程、零件工艺 设计作了分析和论证。对工艺规程的制作作了详细的指导，并设定了合 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： 箱体； 机械加工工艺； 工序； 加工余量； 工序尺寸； 切削用量；夹具精度； 发动机 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 and proof- tested its precision to ensure the quality of workpiece. Keyword: Box body; Mechanical processing technology; Process; Machining allowance; Procedure dimension; Cutting parameter; Fixture accuracy; The engine 目 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 2 1.1.3 主要内容 2 第二章 发动机箱体工艺规程设计 . 3 2.1 发动机箱体的分析 3 2.1.1 生产类型的确定 3 2.1.2 箱体结构和功用的分析 3 2.1.3 零件图的工艺分析 3 2.2 发动机箱体毛坯的设计 4 2.2.1 确定毛坯种类及加工方法的选择 4 2.2.2 毛坯的工艺分析及要求 . 5 2.2.3 毛坯余量和公差的确定 . 6 2.2.4 基准的选择 7 2.2.5 加工方法的选择 . 8 2.2.6 箱体的材料及热处理 . 8 2.2.7 阶段的划分 . 8 2.2.8 拟定发动机箱体的工艺路线 9 2.3 加工设备及工艺装备的选择 10 2.4 加工工序设计 . 12 第三章 钻床专用夹具设计 19 3.1 钻床夹具的特点 . 19 3.2 夹具的设计内容 . 19 3.2.1 定位基准的选择 . 19 3.2.2 工件的夹紧及夹紧装置 19 3.2.3 夹紧结构 20 3.2.4 夹紧力要素的确定 20 3.2.5 夹具材料的选择 22 3.2.6 夹具的误差分析 22 第四章 三维实体建模过程 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 4.1 发动机箱体三维图 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 第五章 技术性、经济性分析 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 5.1 箱体的技术性分析 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 5.2 箱体的经济性分析 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 结论 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 参考文献 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 致谢 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 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 1.1.1 发动机的工作原理发动机的工作原理 发动机工作原理： 曲轴和连杆机构的往复运动的往复运动改变为曲轴旋转运动的 动力冲程、外部动力输出，并在其他三冲程，即进气、压缩、排气冲程和曲轴旋转运 动的旋转运动的复杂的线性运动。一般而言，曲柄连杆机构是发动机产生和发射功率 的一种机制。燃烧的燃料发出的热能转换为机械能。 图 1-1 四缸发动机示意图 图 1-2 发动机 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第一章 绪论 2 1.1.2 发动机的结构发动机的结构 发动机由以下机构和系统组成： 曲柄连杆机构、 配气机构、 供油系统、 润滑系统、 冷却系统、点火系统和起动系统。 图 1-3 三缸一盖发动机示意图 1-气缸盖螺栓；2-气缸盖；3-气缸垫 1.1.3 主要内容主要内容 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）选择毛坯种类及制造方法，绘制零件-毛坯综合图 （3）拟订零件的机械加工工艺规程，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 发动机箱体工艺规程设计 3 第二章 发动机箱体工艺规程设计 2.1 发动机箱体的分析发动机箱体的分析 2.1.1 生产类型的确定生产类型的确定 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 在大量生产中。在一般情况下，先进的和有效的方法，加工生产线，在现 场生产设备的基础上，充分利用现有的设备，同时，处理设备的适当改造，以 促进生产发展。 2.1.2 箱体结构和功用的分析箱体结构和功用的分析 常见的箱体类零件有：机床主轴箱、机床进给箱、变速箱体、发动机缸体 和机座。根据箱体类零件的结构形式不同，可分为整体式箱体和分离式箱体前 者是整体铸造、整体加工，加工较困难，但装配精度较高；后者可分别制造， 便于加工和装配，但增加了装配的工作量。 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，通常把气缸体分为以下三种形式。 （1）一般类型缸体（2）龙门型气缸体的特点（3）采用一种整体式 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。 2.1.3 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： 主要采用“先面后孔”的原则和“粗精分开，先粗后细”的原则 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 发动机箱体工艺规程设计 4 零件的技术要求分析：零件的技术要求分析： 包括：加工表面的尺寸精度、主工作面形状精度、主要加工表面与表面之 间的关系、 加工表面粗糙度和表面质量的其他要求热处理要求及它技术要求 （如 动平衡）零件的视图、技术要求是完整的以及主要的加工工艺和关键零件图加 工要求的规定是合理的、对零件的选用是否合适，是否合理的热处理要求。 零件结构零件结构 结构组成平面、内外圆柱面、成形面、螺旋面 机构组合轴类、套筒类、箱体类、盘环类 结构工艺性保证使用要求的前提下，能否以高效率和低成本制造 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 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的选择确定毛坯种类及加工方法的选择 确定毛坯种类确定毛坯种类 根据箱在工作和材料切削性能要求选择的作用，耐腐蚀性好，耐磨性好， 耐冲击等，确定为 HT250 铸件毛坯的选择、技术要求如下： 第一：铸件应消除内力 第二：未注明铸造圆角为 R3R5，未注明壁厚为 5mm 第三：铸件表面不得有粘砂、多肉、裂纹等缺陷。 第四：允许有非聚集的孔眼存在，其直径不大于 6mm，深度不大于 1.5mm， 相距不小于 20mm，整个铸件上孔眼数不多于 5 个。 第五：未注明倒角为 0.545。 第六：去毛刺，锐角倒钝。 第七：同一加工平面上允许有直径不大于 3mm，深度不大于 1.5mm，总数不 超过 5 个孔眼，两空之间不小于 30mm。 第八：涂漆按 NJ226-31 执行。 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 发动机箱体工艺规程设计 5 毛坯加工方法（铸造）的选择毛坯加工方法（铸造）的选择 铸造方法分为砂型铸造,特种铸造两大类。 第一种砂型铸造，根据砂型类别的不同分为干型、湿型、自硬性型，其特 点和应用范围详见机械加工工艺手册相关章节。 第二种特种铸造，特种铸造是指与普通砂铸件存在显著差异的一些方法。 因此，必须根据形状，大小，质量要求，生产量，对合金铸造条件和其他具体 情况的记忆品种。综合比较分析，以获得正确的铸造方法。结合铸造工艺的特 点和适用范围，对铸件的机械性能和使用寿命、材料节约和切割、提高生产效 率、降低成本、使用砂机造型等方面进行了分析和研究。 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。 （1）铸件浇注位置的选择原则： 第一：铸件的重要加工面或者主要工作面一般应处于底面或者侧面，避免 气孔砂眼、缩松、缩孔等缺陷出现在工作面上。如果这些加工面难以朝下，应 尽力使其位于侧面。当铸件的重要加工面有个数时，则应将大的朝下。 第二：铸件大平面尽可能朝下或采用倾斜浇注，避免夹砂和夹渣缺陷。 第三：将逐渐的薄壁部分放在铸型的下部或侧面，以免产生浇注不足、冷 隔等。 第四：对于容易产生缩孔的铸件，应使厚的部分放在铸件的上部或者侧部， 以便在铸件厚壁处直接安置冒口，使之实现在上而下的定向凝固。 （2）分型面的选择原则 第一：铸件尽可能在一个沙箱内或者加工面和加工基准面放在同一个沙箱 内，一保证铸件的尺寸精度。 第二：尽量减少分型面的数量 第三：尽量减少型芯或者活块的数量，并尽量降低沙箱的高度，以便起模 和修型。 第四：把主要的型芯放在下半沙箱中，以利于下芯，合箱和便于检查型腔 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 发动机箱体工艺规程设计 6 尺寸。 为了使砂芯便于从砂型中取出，凡垂直于分型面的立壁在制造模样时必须 留有起模斜度，起模斜度的大小取决于与立壁的高度，造型方法，模样材料等 因素，通常为 153，为使型砂便于从内腔中脱出，以形成自带型芯，内壁的 起模斜度应比外壁大，通常为 310。 2.2.3 毛坯余量和公差的确定毛坯余量和公差的确定 （1）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：砂型铸造（采用手工造型或机器造型）所生产的灰铸铁、 球墨铸铁、耐热铸铁和耐蚀铸铁等铸件的加工余量。铸铁件的加工余量共分 9 个等级513 级。又按零件图的基本尺寸大小分为 10 个尺寸组。由于机械 加工和铸造工艺上的要求，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。对成批和大量生产的铸件的加工余量由工艺人员手册查得， 各表面的余量见表 2。 表 2-1 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 （2）毛坯的尺寸公差 铸件的尺寸公差代号为 IT，公差等级为 16 级，壁厚尺寸公差可以比一般尺寸的 公差降一级，例如：图样上规定一般的公差为 IT10，则壁厚尺寸公差为 IT11。 公差带应对称于铸件基本尺寸设置，有特殊要求时，可采用非对称设置，但应 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 发动机箱体工艺规程设计 7 在图样上说明。铸件基本尺寸是铸件图样上给定的尺寸，包括机械加工余量。 一是成批和大量生产 公差等级见机械加工工艺手册，对于成批和大量生产的铸件，可以通 过对设备和工装的改进、调整和维修，严格控制型芯位置，一种铸造方法铸造 尺寸的精度取决于生产过程的各种因素，其中包括：铸件结构的复杂性；模型 和压型的精度；铸造金属及合金种类；铸造厂的操作水平。 二是小批量和单件生产 公差等级见机械加工工艺手册，对小批量和单件生产的铸件，不适当 采用过高的工艺要求来提高公差等级，通常是不合理的。由于铸件大量生产， 毛坯制造方法采用砂型机器造型，铸件尺寸公差等级为 IT10 级，选取错箱值为 1.0mm。可确定主要加工面的总余量见下表 3。 表 2-2 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 2.2.4 基准的选择基准的选择 基准是机械制造中应用得十分广泛的概念，是用来确定生产对象上几何要 素之间的几何关系所依据的点、线、面。从设计和工艺两方面看基准，可把基 准分为两大类，即设计基准和工艺基准。 设计基准设计基准 在设计零件时，应根据零件在装配结构中的装配关系以及零件本身结构要 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 发动机箱体工艺规程设计 8 素之间的相互位置关系，确定尺寸（或角度）的起始位置。这些尺寸（或角度） 的起始位置称为设计基准。 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。 定位方式阐述定位方式阐述 在加工箱体类零件时常采用一面两孔组合定位，夹具上相应的定位元件是 一面两销，为避免过定位，一个销应采用菱形销。综上所述，在加工此箱体的 时候，我采用一面两孔（或者一面两销）定位。 2.2.5 加工方法的选择加工方法的选择 零件表面的加工方法，取决于加工表面的技术要求，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；对主要孔进行加 工时，例如主轴孔及缸孔，根据精度要求采用粗镗- 半精镗- 精镗，对挺杆孔加工 时，采用钻- 扩- 铰- 挤的加工路线；对螺纹孔加工时采用钻- 攻。 2.2.6 箱体的材料及热处理箱体的材料及热处理 工件材料与热处理对加工方法的选择有着很大的影响。因此，在开发加工 路线时要合理安排热处理位置。例如，为了消除铸件内应力，防止变形后加工， 使加工精度保持长期稳定，进行时效处理。对于大尺寸、复杂结构的铸件，需 要在粗加工中，安排一个时效处理；对于铸件一般在铸件或机械加工前安排一 次时效处理；零件的精度高、刚度差、粗车削、粗磨、精磨等一个老化处理。 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。 2.2.7 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。 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 发动机箱体工艺规程设计 9 粗加工阶段：对于发动机箱体来说，刚开始要对箱体的各个面进行粗铣加 工，另外还有对缸孔及主轴孔的粗镗都属于粗加工阶段。 半精加工阶段：在发动机箱体加工过程中，半精镗缸孔以及两侧的六孔就 属于细加工阶段，为后面的精镗做准备。 精加工阶段：对箱体各面的精铣以及对缸孔及两侧六孔的精镗都是精加工 阶段的内容。这个阶段的主要问题是如何保证零件的质量。 2.2.8 拟定发动机箱体的工艺路线拟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。确定表面的加 工方法如下： 表 2-3 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 30 铣 粗铣两端面 40 铣 精铣上、下面 50 铣 精铣两侧面 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 发动机箱体工艺规程设计 10 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 2.3 加工设备及工艺装备的选择加工设备及工艺装备的选择 由于生产类型为大批量生产，故加工设备宜以通用机床为主，辅以少量专 用机床。其生产方式为通用机床加专用夹具为主，辅以少量专用机床的流水线 生产线。工件在各机床上的装卸及各机床间的传送均有人工完成。 （1）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 Z=10 的两把圆柱形铣刀（GB1115- 85）, 专用机体粗铣夹具和游标卡尺。 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 发动机箱体工艺规程设计 11 （2）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 的刀 具。采用箱体精铣专用夹具及游标卡尺、刀口形直尺。 （3）粗镗缸孔 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。 （4）粗镗主轴孔669H 采用卧式铣镗床， 选用型号为 T68， 选择镗通 孔的汤刀、专用粗镗夹具。 （5）粗镗凸轮轴孔 采用卧式镗床 T68， 选择粗镗专用夹具。 （6）半精镗孔 3-64 .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。 （7）半精镗凸轮轴孔 采用卧式组合镗床， 选用专用镗床夹具。 （8）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。 （9） 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。 （10）钻、铰斜油孔 选择台式钻床， 表 10.2- 5， 根据孔直径选用直柄 麻花钻及锥柄机用铰刀。 专用箱体斜油孔夹具、塞规检查孔径。 （11）钻主轴承盖结合面三孔、扩缸盖六孔 选用摇臂钻床 Z3132 选择锥 柄麻花钻，锥柄扩孔复合钻。选用专用钻床夹具、块换夹头、游标卡尺及塞规。 （12）钻、扩、铰、挤挺杆孔 选用摇臂钻床 Z3025.选用锥柄长麻花钻， 直径选 11.8mm，扩、铰孔时选用材料为 YG8 的刀具。选用机体挺杆专用夹具、 游标卡尺及塞规。 （13）钻定位销孔、水孔 选用摇臂钻加工， 选用直柄麻花钻。采用专用 夹具，使用游标卡尺和塞规检查孔径。 （14）铣内腔孔小凸台面 采用立式铣床 X53K 莫氏锥柄面铣刀、专用铣 夹具、专用检具。 （15）攻螺纹 攻螺纹选用摇臂钻 Z3025 加工。 采用机用丝锥、丝锥夹头、 专用夹具和螺纹塞规。 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 发动机箱体工艺规程设计 12 2.4 加工工序设计加工工序设计 确定工序尺寸的一般方法是，有加工表面的最后工序往前推算，最后工序 的工序尺寸按零件图样的要求标注。当无基准转换时，同一表面多次加工的工 序尺寸只与工序（或工步）的加工余量有关。有基准转换时， 工序尺寸应用工 序尺寸链接算。 （1）工序 30 粗铣两端面面及 60 精铣两端面面 查手册表 3.2- 25，平面加工余量表得： 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， ap=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： 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（一般校核粗加工工序）： 查阅有关资料知： 切削功率计算公式为 P M = 4 106 VZ F （2- 6） 式中： P Z 切削力 V切削速度 查有关资料可有下面公式求得， FZ = 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： 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 发动机箱体工艺规程设计 13 C F = 294， xF = 1.0， yF = 0.65， uF = 0.83， wF = 0， qF = 0.83 取 aW = 2.5mm ， a f = 0.2mm/z ; 又 aP = 3.5mm ， 查表知： 修正系数 K FZ = 1.0, 故有公式（2- 6）得： FZ = 0 . 1 1100 105 . 22 . 05 . 3294 83. 0 83 . 0 65. 00 . 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 P E = m M P = kw 80. 0 536. 0 = 6.67 kw10 kw （2- 10） 故机床功率足够。 （1） 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 侧面计算过程同（1），略 （2） 工序 70 粗镗缸孔及主轴孔 查阅有关手册知： 粗镗加工余量为 0.5mm， 所以粗镗缸孔的直 为 )5 . 04 .89( = 88.9mm ， 故缸孔的精镗余量为： Z 精 = 2 9 .884 .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 2-4 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 + 粗镗缸孔余量为 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 fZ = 0.2mm/r ,故有， 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 发动机箱体工艺规程设计 14 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 fz=0.12mm/r，故有 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） 2-5 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 fZ = 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 查有机械制造手册， c = 1.2mm/s = 72 m/min 取进给量为 fz 故有 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 发动机箱体工艺规程设计 15 n = d 1000 = 6914. 3 721000 332 r/min （2- 18） （3） 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 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 2-6 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，由此得 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 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 发动机箱体工艺规程设计 16 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： 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 = （4） 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 2-7 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 6-12 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 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 发动机箱体工艺规程设计 17 min/37.26 1000 7001214. 3 rv= = （2- 28） 扩孔 6-12mm 参考技术参数取钻孔技术参数进给量为f=0.3mm/r 参考手册知：扩孔切削速度为钻孔时的 1/2- 1/3，故扩孔切削速度 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 4007 .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 此可算出转速为 d v n 1000 =min/7 .477 1214. 3 181000 r= （2- 31） 机床实际转速min/500rn =，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. 40 . 1) 2 118 cot( 2 12 1 =+= （2- 35） 零件图知mml125=，取l2=3mm 故由公式可得： 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 发动机箱体工艺规程设计 18 min631. 0 7003 . 0 361. 4125 = + = tj （2- 36） 参考有关资料得，扩孔和铰孔的计算公式为 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， 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 t j= 1 l = 3100 125 =0.417min （2- 42） 总机动时间tm min76. 1417. 0712. 0631. 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 19 第三章 钻床专用夹具设计 3.1 钻床夹具的特点钻床夹具的特点 （1）钻床夹具（指钻模）利用其导向装置不仅能引导和确定刀具定位，还能增 强刀具的刚性，提高工件的加工精度，所以使用钻模时。被加工孔的精度主要与导向 装置的精度有关，与机床的精度关系不大。 （2）钻床夹具（指部分通用夹具）能扩大钻床类机床的使用范围（如分度转台、 多轴头能扩大单轴立式钻床的使用范围） （3）钻床夹具在使用时，所受的轴向力一般是向下的，所以当钻削扭矩不大时， 钻床夹具往往不必固紧在机床工作台上（如翻转式钻模和部分倒角夹具等） 。 3.2 夹具的设计内容夹具的设计内容 3.2.1 定位基准的选择定位基准的选择 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。 上面的工序已将发动机箱体的几个表面的平面加工完毕， 并且达到了较高精度。按照基准选择原则，选择箱体的上下表面作为主要定位基准， 且限制其中三个自由度，利用定位轴以及底部的定位销等定位元件实现准确定位。 3.2.2 工件的夹紧及夹紧装置工件的夹紧及夹紧装置 在机械加工过程中，工件受到切削力、离心力、惯性力等力的作用，为了保证在 这些外力作用下，工件仍在夹具中保持已由定位元件所确定的加工位置，而不发生震 动或位移。因此，一般夹具结构都必须设置一定的夹紧装置将工件可靠固定。 （1） 夹紧装置的组成： 力源装置 夹紧机构 （2） 夹紧装置设计的一般步骤 包括：根据工作过程图绘制了夹紧力示意图，说明了夹紧力的作用点和应力测试 的功能、计算所需的夹紧力、确定夹紧元件的结构、确定夹紧装置所产生的夹紧力。 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 致谢 20 3.2.3 夹紧结构夹紧结构 包括： 螺旋夹紧机构、 螺旋压板夹紧结构、联动夹紧机构。根据发动机箱体的 形状、尺寸和大小，结合夹具设计的要求，并考虑相关的夹紧机构的特点，确定液压 螺杆机构的选择。 3.2.4 夹紧力要素的确定夹紧力要素的确定 夹紧力包括力的大小、方向和作用点三个要素，他们的确定是夹紧机构设计中首 要解决的问题。 夹紧力作用点的选择：第一：夹紧力作用点应正对支撑元件或位于支撑元件所形 成的支撑平面内，保证工件已获得的定位不变；第二：夹紧力作用点应处在工件刚性 较好的部位，以减小工件的夹紧变形。第三： 夹紧力作用点应尽可能靠近被加工表 面，以便减小切削力对工件所造成的翻转力矩。 夹紧力大小的计算 F = KW （3- 1） 式中： F 实际需要的夹紧力； W 在最不利条件下由静力学平衡计算求出的夹紧力； K 安全系数， 一般 K=1.53， 粗加工时取最大值， 精