气缸盖螺钉孔加工专机毕业设计

YD480气缸盖螺钉孔加工专机说明书产品结构的分析YD480柴油机由下列机构和系统组成：机体和气缸盖；曲柄连杆机构；供给系；配气机构；点火系；冷却系；润滑系；起动装置。 气缸盖是柴油机重要大件之一，装在气缸体上部，用于密封气缸的上平面。它与活塞顶共同形成燃烧室空间。气缸盖上通常装有喷油器，进、排气门，进、排气管和摇臂轴总成等，以及进、排气道，冷却水套和油道布置在上面。 气缸盖的作用是密封气缸，与活塞顶部一起组成燃烧室，因此承受很大的机械负荷和热负荷。气缸盖中有进、排气门及其气道、火花塞或喷油器，对于非直喷柴油机来说还有涡流室或预燃室，对顶置凸轮内燃机来说还有凸轮轴及其轴承等。为了保证燃烧室的可靠密封，气缸盖上螺栓孔的位置的布置应合理，螺栓孔的加工精度要求应高，否则无法密封气缸，气缸表面尚未工作就发生很大的变形，这样，活塞环不能很好地工作，漏气增加，气缸磨损加剧，机油消耗大增。 气缸盖受到燃气的加热和气体的作用，会产生较大的热应力和弯曲应力，如刚度不足或使用不当，就会产生变形甚至于开裂，引起漏气和冲破气缸垫的故障。 气缸盖与机体的连接是通过气缸盖螺栓孔用气缸盖螺栓连接的。气缸盖螺栓孔总共有10个，其中有两个孔兼作位孔定，两个定位孔在加工中心加工。另八个孔在此专机上加工。组合机床方案的制定1、根据被加工零件的：精度要求、加工工序内容由于所加工的孔直径15，深90属于深长孔，组合机床采用卧式，左右主轴箱先后从两面加工。采用钻削就可以达到所需要求。八个孔在一次钻削中完成，这样符合工序集中原则。2、根据被加工零件的特点根据被加工零件的形状、结构特点，以及近代机械加工主要发展方向中工序集中的原则，考虑设计组合机床，运用多刀(相同或不同刀具)集中在一台机床上同时完成8个孔的加工，从而提高生产率。而且，提高了工序集中程度，减少机床台数、占地面积、节省人力，取得理想的效益。本机床属于同类型工序集中，简化了循环和结构这8个孔间有相对位置要求，工序集中，以获得较高的位置精度，便于装配。 3、根据零件的生产批量，确定机床的复杂程度、通用化程度；零件的结构工艺性、加工精度、机床调整的可能性及经济性对配置都有不同的影响。为使工件在流水线上运输方便，采用侧面朝下的安装方法，手动插销、液压夹紧工件的固定式夹具型式，不仅缩短安装时间，而且提高了定位精度。这样机床就选用卧式，夹具设计相对容易，切屑易排出，不影响加工精度。根据经验及类比，将刀具导向靠近工件，减少刀具与导向的间隙，提高主轴与导向的同轴度，能达到产品图纸及工艺文件提出的工艺要求。 4、确定组合机床的配置型式 在确定机床配置型式时首先要考虑如何稳定地保证零件的加工精度。影响加工精度的因素有夹具误差和加工误差两方面。 夹具误差：一般精加工的夹具公差为零件公差的1/31/5；粗加工时，夹具精度可略低，但不能太低。夹具型式也有影响。 由于YD480气缸盖的连接螺孔的加工属于深孔加工，存在以下主要问题：（1） 排屑困难 因切屑易阻塞使扭矩增大，造成个别钻头经常折断。（2） 刀具冷却困难 冷却液不易进入加工空间，钻头严重发热，使用寿命降低。（3） 钻孔轴线歪斜面 由于钻头细长，刚性差，特别是刃磨不对称时，钻孔更易偏斜。 针对YD480气缸盖的连接螺孔的具体情况，可采取从两边加工，既提高了效率，又解决了深长孔的加工问题。但存在加工直线性的误差，解决此误差的办法是将夹具体导向孔的中心距公差提高到0.008mm，同时工件定位孔之间公差达到0.04；在钻套、衬套加工时严格控制内孔与外圆的同轴度，并之工件加工达到公差要求。 通过比较，确定选用卧式双面加工的组合机床。选HY50A-液压滑台多轴箱功率P=P切削+P空转+P损失P空转空转功率 （按组合机床设计筒明手册中表4-6选取P空转=8*0.045KW=0.36KW）P损失与负荷成正比的功率损失，一般可取传递功率的1/%P损失=1/%* P切削=1/%*2.536=0.025KWP=P切削+P空转+P损失=2.536+0.36+0.025=2.921KW故选YD50AY动力头 电动机型号Y132M2-6 电动机功率5.5KW 电动机转速n=960r/min 输出轴转速n=480r/m5、切削用量的确定 由气缸盖零件图可知：材料HT200，HB=170240HBS或HT250, HB=187255HBS加工孔径D=15,采用高速钢钻头进行加工,根据高速钢钻头切削用量表可选取切削速度v=13m/s,f=0.22mm/r根据组合机床切削力、切削转矩、切削转矩的计算公式可计算每根主轴的切削力F、切削转矩T及切削功率PF=26Df0.8HB0.6 公式中HB=HBmax-1/3(HBmax-HBmin)=255-1/3(255-187)=232F=26Df0.8HB0.6 =26*15*0.220.8*2320.6=3049NT=10D1.9f0.8HB0.6=10*151.9*0.220.8*2320.6=13352NmP=TV/9740D=13352*13/9740*3.14*15=0.436kw8根主轴的总进给力8F=8*3049=24392N8根主轴的切削功率8P=8*0.436=3.488KW对功率进行正P总/0。8=3.488/0.8=4.36多轴箱 6、动力部件的选用HY50A-滑台的最大进给力F=32000N工艺方案的制定一、被加工零件的分析： 根据被加工零件的精度要求、加工部位尺寸8-15、形状、结构特点、详见气缸盖零件图YD480-03101a。材料：HT200 硬度：170240 （或材料：HT250 硬度 ：187255）生产批量：大批量。所加工的孔直径15，深90属于深长孔，其位置度为0.4,表面粗糙度Ra12.5,一次切削较难加工，也给排屑 带动困难。所以此孔分两个工步分别从两面钻削，使之接通。二、对机床夹具的本要基求：1、 稳定地保证工件的加工精度；2、 提高机械加工的劳动生产率；3、 结构简单，有良好的结构工艺性和劳动条件；4、 应能降低工件的制造成本。本专机用于加工八个气缸盖螺栓连接孔三、工件的定位方案和夹紧部位选择 工件上的八个孔为通孔,沿孔方向的自由度可不予限制.但实际上以工件底面定位时,必须限制该方向的自由度,故应按完全定位设计夹具,并力求遵循基准重合原则,以减少定位误差对加工精度的影响. 定位方式着重考虑两种方案.方案一、从考虑定位方便的观点出发，以底面、一侧面、一端面定位，其优点是工件安装方便，但违背了基准重合和统一原则，不利于保证加工要求。方案二、从遵守基准重合和统一原则的观点出发，以底面、及底面上两孔定位，其优点是工件定位精度高，符合基准重合和统一原则，有利于保证加工要求。但夹具结构相对方案一要复杂些。 根据YD480-03101a气缸盖机械加工工艺过程卡，可知机体气缸盖的加工情况,再考虑加工工艺基准的一致性，决定工件侧面朝下，以底面、底面上两定位孔为基准，夹紧顶面。保证基面与加工部位间的位置关系，使其利于加工精度，且工件不宜变形。气缸盖上有许多孔需要加工，而且有些孔要求有较高的精度，它们分别在不同的工序中加工，又要在几次安装下进行。因此采用一面双孔定位；采用一面双孔定位具有以下特点：a） 可以简便地消除六个自基准带来的由度，使工件获得稳定可靠的定位；b） 有同时加工零件五个表面化的可能性，既能高度集中工序，又有利于提高各表面的位置精度。c） “一面双孔”可做为零件从粗加工到精加工全部工序的定位基准，使零件整个工艺过程基准统一，从而减少由基准转换带来的累积误差，有利于保证零件的加工精度。同时，使机床各工序的许多部件（如夹具）实现通用化，有利于缩短设计制造周期，降低成本。d） 易于实现自动化定位、夹紧并有利于防止切屑落于定位基面上。 总之,采用一面两孔定位,符合定位基准与设计基准重合原则;这样减少基准不符的误差,保证加工精度.同时能保证工件稳定定位,采用已加工的大平面作为定位平面尤为重要;又符合基准统一原则,在各台机床上采用共同的基准面来加工零件不同表面上的孔. 从保证加工要求和夹具的结构复杂程度两方面进行综合分析比较，按方案二设计夹具比较合理。 为了保证加工精度及技术要求，作为定位基准的平面和销孔必须规定相应的尺寸精度、表面粗糙度及位置精度要求。工件二定位销孔2-18，中心距4000.015。定位孔的位置度0.08, 表面粗糙度Ra1.6, 保证规定加工精度实现的条件:(1) 夹具的有关制造误差(制造)这个误差主要包括夹具制造时的两项误差:确定刀具位置的元件和引导刀具的元件与定位元件间的位置误差;定位元件与夹具安装到机床上的安装基面间的位置误差.(2) 夹具的安装误差(安装)即是夹具在机床上定位误差.(3) 加工误差(加工) 指工件在切削过程中所产生的误差.如机床的工作精度,刀具的磨损和跳动,刀具相对工件加工位置的调整误差,以及工艺系统在加工过程中的弹性变形. 为了保证工件的加工精度,必须使上述所有误差对工件的综合影响,控制在工件所允许的公差工范围之内,即:=制造+安装+加工工 为了使工合理分配到机械加工中产生的各个环节,通常在夹具设计时夹具上定位元件之间,定位元件与引导元件之间,以及其它相关尺寸和相互位置的公差,一般取工件上相应公差的,最常用的是.因粗加工的工大,夹具上相应的公差取小的比例.制造工 如图工件采用一面两孔定位，若采用两个圆柱销定位时，常会产生过定位现象，即左销套上工件后右销很难同时套上。为了避免这种定位干涉，应该将两销之一在联线的垂直方向上削去两边。 1、 确定圆柱销的定位直径和偏差 定位孔的直径2-18,为了减少工件的移动误差，并考虑到定位销制造时可能达到的精度，取圆柱销的定位直径与偏差为18（mm） 2、确定菱形销的结构的尺寸和偏差菱形销必须满足中心偏差的补偿量为:2Lg+2Lx-1=20.04+20.015- 0.006=0.104 根据算得销的直径为18；右边削边销的宽度和直径可计算，同时也可以采用查表法：根据华东地区大专院校试用教材机械制造工艺学表2-2,查得直径为18的菱形销的圆锥销柱部分宽度b为4mm. 为了达到上面要求的0.104mmm的中心距的补偿量,b和2之间必须满足下列关系: 2 = =0。011 求得2以后,确定菱形销圆柱部分直径的尺寸及偏差,一般有两种方法: D2从36688202025253232404050b2345778BD2-0。5D2-1D2-2D2-3D2-4D2-5 根据2求出菱形销圆柱部分定位直径的最大极限尺寸为:d2=D2-2=18-0。011=17。989mm,此时算出的销为最小尺寸即dmax=17。989，通常削边销的一般制造精度,取其直径公差带h6,则菱形销圆柱部分定位直径及其偏差为: 17.989mm,或18 四、定位误差a) 移位定位误差 分析左端圆柱销定位情况。孔径18，公差D1=0.02； 销径18，公差为d1=0。009，最小间隙1=0.10-0.094=0.006,这时销与孔的最大间隙为: 1=1+D1+d1=0.006+0.02+0.009=0.035工=0.4=0.1333;将使1将使一批工件孔的中心偏离销的中心,其中心偏听偏离误差范围,是以1为直径的圆,圆心即为销的中心。 b)转角误差 按菱形销圆柱部分定位直径尺寸为18mm来计算,=tg ()=tg () =tg 0.00009625 =19.85此时转角误差较小能满足定位要求. 五、工件的夹紧： 工件在定位后，因加工中还要受到切削力、及工件自重等影响，将使工件产生移动或振动，破坏工件的正确定位，故必须用夹紧机构，将工件固定在定元件上。为了改善劳动条件各提高生产率，在大批量生产中采用液压动力装置来代替人力夹紧。1、夹紧方案通常需满足以下要求： 夹得稳夹紧时不能破坏工件稳定的正确定位；夹紧机构的动作应平 稳，有足够的刚度和强度。夹紧力由顶面指向定位底面，符合夹得稳要求。 夹得牢夹紧力要合适，过小易使工件离动或振动，过大易使工件变形或损伤，影响加工精度。此外，夹紧机构要有自锁作用，即原始力去除后工件仍能保证夹紧状态而不松开。 夹得快夹紧机构应尽量简单、紧凑、操作时安全省力，迅速方便，以减轻工人劳动强度，缩短辅助时间，提高生产效率。2、夹紧力的方向的确定： 夹紧力的作用方向应不破坏工件定位的准确性，即夹紧力的方向朝向定位其准，保证工件与定位元件可靠地接触。故此方案夹紧力由顶面指向定位底面，符合夹得稳要求。没有破坏工件稳定的正确定位。 夹紧力方向应使工件变形尽可能小。 夹紧力方向应使所需夹紧力尽可能小。 此方案采用双面加工，左边切削力向右，与夹紧力方向一致，这时所需的夹紧力最小，所以，左边切削工件的深度可以适当放大一点，右边切削力向左，与夹紧力方向相反，右边切削工件的深度可以适当放小一点。 3、夹紧力的作用点的选择 夹紧力应落在支承元件上或几个支承元件所形成的支承面内。 夹紧力应落在工件刚度较好的部位上。 夹紧力应尽量靠近加工面. 以上三点详见具总图，夹紧力落在支承元件上或几个支承元件所形成的支夹承面内。夹紧力应落在工件刚度较好的部位上。夹紧力应尽量靠近加工面，这三点基本满足要求。 液压夹紧用高压油产生动力，工作原理及结构与气动夹紧相似。其共同的优点是：操作简单省力，动力迅速，使辅助时间大为减少。而液压夹紧还另有一些优点是： 油压可达600N/cm2以上，比气压高十几倍。故油缸比汽缸尺寸小得多。 油压不可压缩，故夹紧刚愎自用 性大，工作平稳，夹紧木可靠。 噪声小，劳动条件好。 液压夹紧特别适用于强力切削及加工大型工件时的多处夹紧4、夹紧力大小确定： F=26Df0。8HB0。6 T=10D1。9f0。8HB0。6 HB=187255（HT250） 或 HB=170240（HT200） D=15 取HB= HBmax-（HBmax- HBmin） HB=255-（255-187）=232 取V=13m/min f=0.22mm/r F=26Df0。8HB0.6 =26150.220。82320。6=3049(N) T=10151。90.220。82320。6=13352(N.mm) F总= F8=30498=24392(N) P=0.436(KW) 对功率进行修正=0.545 加工孔数8个直径都是15 P总=0.5458=4.364 本工序采用T5057油缸提供压力，然后再通过斜楔-滚柱增力机构，如夹具总图采用斜楔滚子的摩擦系