柴油机气缸盖两端面螺纹底孔加工夹具设计(共47页)

1、成都理工大学工程技术学院毕业论文 柴油机气缸盖两端(lin dun)面螺纹底孔加工夹具设计作者姓名：王 宏 亮专业(zhuny)名称：机械工程及其自动化指导(zhdo)教师：殷 俊 文 讲师柴油机油泵调速器盖钻孔组合机床设计- IV-摘要(zhiyo)这次(zh c)毕业设计的题目是：柴油机油泵调速器盖钻孔组合(zh)机床设计（夹具设计）调速器盖是柴油机的重要零部件之一，属于典型的箱体类零件。他的结构比较复杂，其加工质量的好坏将直接影响到柴油机的整体性能。通过对零件图的分析可知：调速器盖的底面、气道孔及底面座孔的技术要求加高，是重要的平面，因此需要精细加工。以零件的年生产量是大批生产为例，毛坯

2、采用HT2040的铸铁由机器进行砂模铸造。粗加工时，选取调速器盖的上下底面互为基准；精加工时，选取加工过的调速器盖底面为基准。以底面及底面上的两个销进行定位，即“一面两销”式定位。在查阅了一些相关的资料，并仔细地分析了成都柴油机厂的气缸盖加工工艺路线和其它一些同类产品的生产线状况后，才具体地制定了这次设计的工艺方案。实际的机械加工工序安排，遵循着：先主要、后次要，先粗后精，先面后孔等原则。根据生产批量和生产实际情况，工序的安排采用了工序集中和工序分散相结合的办法，并且设计了一条自动化生产线.当按工序集中原则组织过程时，还普遍的采用了自动化程度较高的高效机床和工艺装备。这样，大大地提高了生产率。

3、工艺方案中的工序310，采用了专用机床，在自动线上进行加工。因此，需要设计“一面两销”式专用夹具。其中一销为短圆柱销，另一销为削边销，分别限制2个和1个自由度。关键词 ：柴油机 螺纹 夹具 箱体 一面两销AbstractThe topic of this graduation design is: diesel engine oil pump speed cover hole modular machine tool design It is one of the important spare part of a diesel engine that the air cylinder is

4、covered, belong to the typical case body type part. It relatively complicated structure, its the qualities of quality influence globality can diesel engine directly.Can know through the analysis to the picture of part: Bottom surface who air cylinder build, Kong bottom surface seat the specification

5、 requirements of hole increase angry ones, It is the important plane, so need retrofitCan be confirmed this part as and produced in enormous quantities by producing the guiding principle annually of the part. Blank adopt HT go on sand moulds casting by machine by casting iron as much as 20-40.At the

6、 rough machining, choose about bottom surface who air cylinder stamp interact as the datum; At the finish machining, choose air cylinder that process leave datum on bottom surface. At bottom surface and eaches on the bottom surface sell and go on and make a reservation, namely each sell at two the t

7、ype make a reservation.It consults relevant materialses analyse diesel engine of Chengdu the air cylinders of factory build route and similar the production lines of productses after the state processing technology carefully, Have made this technology scheme designed concretly . The real machining p

8、rocess is arranged, is following : It is neither first main, afterwards less important nor first after being thick precise, the hole waits for the principle after one first. At production lot and reality of producing, the arrangements of process adopt in collecting and process disperse way that comb

9、ine together process, Design one a piece of automatic production line . When concentrate the principle on organizing the course according to the process, also relatively and technology equip high high-efficient lathes general adoption automatic degrees. So, have boosted productivity greatly . Techno

10、logy 310 processes of the scheme, it adopts special-purpose lathe process at the transfer machine. However, need and design each sell at two type special-purpose clamping apparatus. Sell and sell for short cylinders among them and sell and for paring and sell, limit each and 1 a piece of degree of f

11、reedoms respectively at another.Keywords: diesel engine, screw thread, fixture, enclosure,each sell at two - V-目录(ml)TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc389403373 摘要(zhiyo) -前言(qin yn)内燃机是一种能量转换装置,由燃料在机器内部燃烧进而将能量释放出来做功.其主要组成部分有:机体、曲柄连杆机构、配气机构、供油系统、供气(n q)系统、点火系统、润滑系统、冷却系统及起动装置等.它是以柴油为燃料的内燃机，其工作原理是：往气缸内按一定

12、比例和一定的时间与规律送进空气，使柴油和空气混合被压缩到一定的压力和温度(wnd)而进行自燃，产生高温高压的燃气，利用燃气的不断膨胀，推动活塞运动，通过曲柄连杆机构将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，这样将柴油的化学能转变成热动能，对外做机械功，输出动力。本次毕业设计的是柴油机调速器盖两端面螺纹底孔加工夹具设计，其设计重点为夹具设计。调速器盖是柴油机的重要零部件之一，属于结构复杂的箱体类零件，它的加工精度对柴油机的综合性能指标高低有着很重要的影响。因此，调速器盖的机械加工工艺有较高的技术要求。在设计过程中，要使零件的质量达到图纸上的要求，同时又要尽可能的降低生产成本。这就要求在安排加工工艺方

13、案时，要兼顾多方面的要求，尽可能选取最佳方案。在本次毕业设计中，我查阅了一些和本次设计内容有关的资料，参照和仔细分析了成都柴油机厂的气缸盖加工工艺规程，并结合其它同类产品的生产线状况，进而制定了本次的设计方案。在这次毕业设计过程中，得到指导教师殷俊文老师的悉心指导，特此表示深深的谢意.1 零件(ln jin)的分析1.1 零件的作用(zuyng)及性能调速器盖位于(wiy)调速器上部，其上部及活塞顶构成调速室，他用螺栓固定于机体上。调速器盖上根据不同情况装有排气门，气门摇臂和喷油器和火化塞等零部件，并布置有排气道。燃烧室位于气缸之上，气缸盖承受着高温气体的压力和热负荷，还承受着气缸盖螺栓的预紧

14、力。其热应力和机械应力都比较严重，因此鉴于它的工作方式和恶劣的工作条件，要求气缸盖必须有足够的刚度和强度，以便能承受各种形式负载，同时气缸盖的结构形式也要力求简单，布置要尽可能对称，厚薄要尽可能均匀，内部铸管冷却水套要尽可能使高温部分得到冷却。气缸盖应该用抗热疲劳性能好的材料铸造，材料导热性越好，线膨胀系数越小，高温疲劳强度越高，越能承受热负荷的反复作用。综合起来看，高强度铸铁优于铝合金，因此绝大多数内燃机的气缸盖多用高等级的灰口铸铁铸造而成。鉴于此，本次设计中选用的气缸盖材料为灰口铸铁HT20-40。气缸盖的外形尺寸为：274*198*100，重量为4.5kg。1.2 零件图图1.1 气缸盖

15、主视图图1.2 气缸盖俯视图图1.3 气缸盖仰视图图1.4 进排气孔(qkng)剖面图图1.5 油孔剖面图1.3气缸盖的主要技术条件(tiojin)极其分析1.尺寸(ch cun)精度调速器盖是以底平面与缸体连接的，其他(qt)平面用来安装有关零部件，为既能保证装配技术要求，又能满足组装后柴油机的总体尺寸，故对调速器盖的外形尺寸有一定的技术要求，长：2740。34；宽：198；高：1000.23。在诸多的孔中，重要的是导管孔、气门孔及工艺孔、这些孔分别咬压装导管，座垫及定位安装用，故要求(yoqi)很高，导管孔直径：150.027进气门座孔直径(zhjng)440.027，排气门座孔直径(zh

16、jng)440.027，两孔中心距为500.05。2.几何精度柴油机气缸盖是采用整体式结构,与单体式结构相比较,据有以下特点:零件数少、缩短气缸中心距和发动机的总长、结构紧凑.但同时存在着刚性差,受热受力后易变形而影响密封,因底面与缸体接触面积较大,密封性能差等缺点.所以对零件的几何加工精度要求较高,其表面不平度不大于0.05mm,同时,刚盖顶面安装盖罩,同样需要保证密封性能,因而表面不平度要求为0.1 mm,前后两端面积及左侧面的不平度要求为0.1 mm.3.位置精度为了压装气门座垫,进、排气门座孔的加工深度有一定的位置精度要求为80.1,燃烧室的深度精度要求为360.1,缸盖上有一些多轴线

17、孔系,如紧固螺栓孔,其本身精度不高,但它们是用来连接缸盖和缸体的,保证其密封性能要求,故要求螺栓要尽可能的均匀分布,以减少气缸盖承受负载时的变形,因此其位置精度要求较高,公差为0.20.4.表面粗糙度气缸盖底面是与气缸体的接触面,有密封性能要求,而且其受高温、高压燃气侵蚀,承受较大的负载,易产生疲劳断裂裂纹,因此要求其表面粗糙度Ra=1.6m,同样上顶面要求也较高Ra=3.2m.左右两个侧面同上顶面一样,要求Ra=3.2m,而其前后两个面要求较低,前面Ra=6.3m,后面Ra=12.5m.导管孔及气门座孔因与导管及座垫有配合要求,表面粗糙度要求较高,导管孔为Ra=1.6m, 进、排气门座孔为R

18、a=1.6m.而其它孔Ra=12.5m即可.而凸台面的表面粗糙度为Ra=3.2m.2 工艺(gngy)规程设计2.1 确定毛坯制造(zhzo)形式由于气缸盖的结构较复杂,属箱体类零件,故可以采用铸造毛坯.材料采用灰口铸铁HT20-40,其刚度较好,使用时不易(b y)产生变形,机械加工性能良好.但与铸铝合金比较,导热性能较差,压缩比较低,但有良好的经济效益,所以材料选用灰口铸铁.以零件年产量是17500件为例,属于大批量生产,因而铸造采用砂模铸造,机器造型.这样生产率高,毛坯尺寸准确、精度较高,并可以有效的减少机械加工时的余量.2.2工艺路线的拟定拟定工艺路线的出发点,应当使零件的尺寸精度及位

19、置精度等技术要求能够得到妥善的保证.在生产纲领中,已经确定该零件为大批量生产的条件下,可以考虑选用万能性设备和专用设备共同形成流水线的生产方式,配以专用夹具,并尽可能的使工序集中来提高生产效率.除此之外,还应当考虑经济效果,以便使生产成本下降.该零件为大批生产,因此应采用高效率的自动化程度高的机床,专用夹具和刀具.采用自动加工生产线来进行生产,这样可以大大提高产品的制造精度.生产中,采用自动线和流水线相结合的方式,其中以自动线加工为主.1.基准的选择基准是指机器零件上用来确定各有关表面相互位置的几何元素.合理的选择定位基准,尽量使基准重合,可以在加工过程中减少加工误差,提高加工精度.1)粗基准

20、虽然气缸盖有五个外表面需要加工,但各表面的技术要求不尽相同,其中要求最高的是下底面,最好使其余量均匀,故选底面为粗基准来加工顶面,然后再以加工后的顶面为基准加工底面,这样可以保证底面的加工要求.另外,粗加工时,由于加工余量较大,切削力较大.各表面中,只有底面面积较大,且较平整,才能保证装夹时的稳定与可靠.2)精基准(jzhn)选择精基准,主要从保证工件的位置精度和装夹方便,即尽可能使基准重合、统一来考虑.本设计采用气缸盖底面及底面上的两个直径为14的工艺(gngy)孔作为精基准,即一面两销定位.这样做的好处有:(1)各加工表面基本上都是以一面两销作为精基准,减少了由于基准转换而引起(ynq)的

21、定位误差,且两孔位于底面两边,距离长,定位精度高.(2)底面轮廓尺寸大,这时的工件安装稳定可靠.(3)大部分工序夹具结构相同,且夹紧方便.夹具设计、制造及维修简单,缩短了生产准备周期,降低了成本.(4)便于实现自动化定位,有同时加工多个工作面,提高了生产效率.2.加工方法的选择加工方法的选择应该符合产品的质量、产量及经济性的要求.达到同样的精度要求采用的加工方法是多种多样的.问题的关键在于如何通过分析、比较,在这些方法中选择出一种能在满足零件的技术条件和完成生产批量的前提下,最简单、生产效率最高、消耗原料最少、动力最少、成本最低的加工方法来.本着上述原则,气缸盖的各加工表面加工方法选择如下:(

22、1)上下底面粗铣-半精铣-精铣-磨削(2)其他平面粗铣-精铣(3)导管孔钻孔-扩孔-粗镗-精镗-精铰(4)气道孔粗锪-精锪(5)座孔扩孔(ku kn)-镗孔-精铰(6)工艺(gngy)孔钻孔(zun kn)-铰孔(7)一般的孔钻孔-扩孔另外,需要注意一点:在孔加工中,有一些属于深孔加工.如直径为5.8的孔,钻深74,长径比达到13;又如直径为15的斜孔,钻深79.98,长径比为5.4.同一般的孔加工相比,深孔加工中存在着下列问题:(1)排削困难、切屑阻塞、扭矩较大、易造成钻头折断.(2)刀具冷却困难.处于半封闭状态下的钻头发热严重,降低了钻头的使用寿命.(3)由于钻头细长,强度和刚度较差,特别

23、是当钻头刃磨不对称时,钻头很容易引偏,并引起刀头的振动.为了解决上述问题,应适当提高转速,降低走刀量,并提高钻头切削力的对称性和采用较长的导向,缩小导向距工件的距离等措施,改善排屑条件.为保证孔的加工精度,特别是孔的位置精度,在生产线上广泛使用专用夹具.其上设有导向的钻模,以作为刀具的支撑,确保其位置精度,以减少刀具变形.同时,各种专用组合机床及许多复合刀具都大大减少了工件的安装次数和传送时间,既保证了加工精度,又提高了劳动生产率.3.加工阶段的划分当工件的加工质量要求较高时,常把工艺路线分成几个阶段,一般可分为:粗加工阶段、半精加工阶段、精加工阶段.这样分:(1)保证零件的加工质量.粗加工阶

24、段,主要是切除较大余量,精度要求不高,切削用量比较大,切削力大,切削时发热振动大.此外,工件的内应力,因表面去掉一层金属而从新分布,产生新的变形,若将粗、精加工混在一起势必会破坏了精加工的表面精度.(2)使设备得到了合理的使用.粗加工应安排在功率大、精度底的机床上进行,充分发挥设备潜力,提高生产率.而精加工应安排在精度较高的机床上进行,既有利于长期保持设备的精度,又有利于加工精度的稳定,并可以合理的配备操作工等级.(3)在粗加工阶段,可及时发现毛皮缺陷, 便于及时确定后续工序(gngx)是否可以进行,以免浪费.同时,将精加工安排在最后,可减少精加工后的表面受碰撞的机会.(4)粗、精加工要求不同

25、的夹紧力,将粗、精加工分开, 就可以在精加工采用较小的夹紧力,以减少(jinsho)夹紧变形保证加工精度.(5)气缸盖是箱体类零件,在加工中,应遵循着粗精分开先粗后精先面后孔,及先主要表面(biomin),次要表面插入其中的原则,使面与孔的粗、精加工交替进行,有利于提高零件加工时的定位精度和加工精度.总上说述,气缸盖的加工过程可大致分为以下几个阶段:第一阶段:主要完成气缸盖顶面、底面、两端面及侧面的粗铣、半精铣和顶面、底面的精铣.使零件有一较准确的毛坯尺寸,为工件上自动线提供保证.还要完成钻、铰工艺孔的加工,为以下工序提供定位基准.第二阶段:主要完成火花塞孔的钻、锪、攻丝、锪气门弹簧座孔平面、

26、锪进排气门孔及导管孔.第三阶段:完成顶面、底面、两端面及侧面上的钻孔、倒角、扩孔、铰孔和攻丝等工序.第四阶段:完成压气门座、导管、滚压气门孔的加工及磨削顶面、底面和清洗、试漏、钳工等后续工序.为保证产品质量,在整个工艺过程中安排了几道检查工序.这样做,可以及时发现零件的质量问题,马上解决,避免不合格零件进入下一道工序.4.工艺路线的拟定(列表) 方案一 工序 主要加工内容 10 铸造 20 检查 30 粗铣上顶面 40 粗铣下低面 50 扩定位(dngwi)气道飞刺 60 铣侧面(cmin)飞刺 70 铣前后面(hu mian)飞刺 80 检查 90 自动线上料 100 半精铣上平面 110

27、半精铣下平面 120 精铣上平面 130 精铣下平面 140 钻铰工艺孔及顶面钻孔 150 检查 160 加工后面(铣平面,钻孔,攻丝) 170 加工前面(铣平面,钻孔,攻丝) 180 检查 190 翻转90度 200 铣侧面 210 铣进排气侧面 220 钻侧面孔 230 攻侧面孔丝 240 翻转90度 250 锪导管孔平面,钻螺纹孔 260 钻导管孔 270 粗锪气道孔,划平面 280 精锪气道孔,划平面 290 钻深油孔,划平面 300 扩导管孔,座孔,钻油嘴子大孔 310 扩导管孔,座孔,钻油嘴子小孔 320 镗导管孔,座孔,钻油嘴子螺孔 330 镗导管孔,座孔,划油嘴子平面,扩小孔

28、340 精铰导管(dogun)孔,座孔,攻油嘴丝孔 350 精铰导管(dogun)孔,座孔,攻上面丝 360 下料 370 检查(jinch) 380 清洗 390 压闷头 400 水压试验 410 去飞刺 ,清理铁屑 420 磨上平面 430 磨下平面 440 全面检查 450 检查入库,上防锈油方案二 工序 主要加工内容 10 铸造 20 检查 30 粗铣上顶面 40 粗铣下低面 50 检查 60 上料 70 半精铣上平面 80 半精铣下平面 90 精铣上平面 100 精铣下平面 110 钻铰工艺孔及顶面钻孔 120 检查 130 铣后面 140 铣前面 150 铣两侧面 160 后面钻孔

29、攻丝 170 前面钻孔攻丝 180 检查 190 翻转90度 200 钻侧面孔(minkng) 210 攻侧面孔(minkng)丝 220 翻转(fn zhun)90度 230 锪导管孔平面,钻螺孔 240 钻导管孔,钻孔 250 粗锪气道孔,划平面 260 精锪气道孔,划平面 270 钻深油孔,划平面 280 扩导管孔,座孔,钻油嘴子大孔 290 扩导管孔,座孔,钻油嘴子小孔 300 镗导管孔,座孔,钻油嘴子螺孔 310 镗导管孔,座孔,划油嘴子平面,扩 小孔 320 精铰导管孔,座孔,攻油嘴丝孔 330 精铰导管孔,座孔,攻上面丝 340 下料 350 检查 360 清洗 370 压闷头

30、380 水压试验 390 去飞刺 ,清理铁屑 400 磨上平面 410 磨下平面 420 全面检查 430 检查入库，上防锈油 5.工艺路线方案的比较上述方案1,为成都柴油机厂缸盖加工工艺路线.方案2,以北京内燃机总厂缸盖加工工艺路线为参考而拟定的.同方案1相比,方案2少了两道工序,但通过分析发现方案2有一定的缺陷.首先,方案2在工序50(检查)前较方案1省略了三道工序,分别为扩定位气道飞刺,铣侧面飞刺,铣前、后面飞刺.在方案1中扩定位气道飞刺是按工艺孔找正加工的.并把气道作为下面几道工序的基准.使得工艺孔的加工有了互为基准,提高了工艺孔的位置精度.又在正式加工侧面及前、后面之前加了去飞刺一道

31、工序,有利于提高零件毛坯的尺寸精度.可见,在生产条件允许的条件下,确实这三道工序不应该被省略.其次,在方案2中,工序130至工序210,为先将各表面加工完毕,后接着分别加工各面的孔,体现了先面后孔的加工原则,但同方案1中,工序160至工序230,加工内容完全一样,只是加工顺序不一样.二者作比较,发现方案1中,将铣后平面、钻孔、攻丝变成一道工序的几个工步,虽然使一道工序中出现了多工位,但是由于是用一台组合机床来完成的,减少了安装的次数,提高了加工精度(jn d).同时,也提高了劳动生产率.综上所述,由于方案2中存在着一些不完备的地方,所以这次设计的工艺过程(guchng)取方案1即大连柴油机厂的

32、气缸盖生产的加工工艺过程.在对多孔系的加工中,广泛采用了工序集中的方式,如工序160和170,将铣平面、钻孔、攻螺纹丝等集中在一道工序中.这样,既缩短了工艺路线,又减少了机床的占地面积,使生产周期变短.而在粗加工阶段,工序30至工序70,主要采取了工序分散的方式.这样做是因为,这几道工序的加工精度要求不高,且容易安装,可采用较简单的专用或通用机床.另外,使得机床的调整更容易了,从而降低了生产成本.2.3加工(ji gng)示意图1.工序340作为重点工序加以分析。加工内容：精铰导管孔、座孔；供油嘴螺纹工序简图如下：图2.1 孔加工(ji gng)工序(gngx)的分析:气门座孔和导管孔的同轴度

33、误差呀要求仅0.05毫米，而导管孔和气门座孔的平面的垂直度误差要求为0.1/100毫米，因此可将该工序列为重点工序，重点加工(ji gng)、重点检查，以保证达到精度要求。具体的工艺装备及切削用量的选择见工艺卡2.工序30的加工 （1）加工内容：粗铣上平面图2.2 粗铣上平面(pngmin)（2）加工(ji gng)条件工件(gngjin)材料：铸铁HT20-40加工要求：粗铣上平面至距下平面106mm处，要求Ra=12.5m机床：X5120立式铣床刀具：Q/R B320 320铣刀盘 材料：YG8(3)计算切削用量 加工余量为2mm走刀次数为1次切削深度t=2mm查手册初取v=83m/sn=

34、1000v/d=82.5r/min根据机床转数系列取n=85 r/min所以，v=dn/1000=85.5m/s又每齿进给量Sz=0.4mm则每转进给量Sn=Z*Sz=4.8mm则每分钟进给量=n*Sn=408mm 校验机床功率N=1.49*2.8 =4.2Kw又有式NN电*式中N电-机床主电机功率 N电=13Kw n-机床的传动效率 取=0.85N电*=13*0.85 =11.05N所以(suy)，机床功率满足要求。3.工序(gngx)50的加工加工内容(nirng)：扩定位气道飞刺图2.3 扩定位气道飞刺加工条件：工件材料：HT20-40加工要求：将两个13孔扩至15刀具：气道扩孔钻刀具材

35、料：硬质合金 计算切削用量加工余量为2mm走刀次数一次故切削深度等于t=1mm查表初取 v=41.6m/sn=883r/min 每转进给量Sn=0.2mm每分钟进给量 S=n*Sn=883*0.2=176mm校验机床的功率N=Mn/(716200*1.36)=2.5Kw功率较小，满足要求。 4.工序120的加工加工内容：精铣上平面图2.4 精铣上平面(pngmin)加工(ji gng)条件： 工件(gngjin)材料：HT20-40 加工要求：精铣上平面，距底面的距离为100.50.30，Ra=3.2m机床：专用铣床刀具：JR/TO端铣刀，刀片材料：YG8计算切削用量加工余量为0.5mm走刀次

36、数为一次故切削深度t=0.5mm查表初取速度v=186m/sn=1000v/d=1000*186/200=295r/min取主轴转数=300/min则v=dn/1000=300*200/1000=189m/s取Sz=0.1mm则每转进给量Sn=Z*Sz=0.8mm则每分钟进给量S=n*Sn=240mm校核功率N=1.49 =5.5Kw又 N电=7.5Kw 取=0.85N电=6.375KwN因此，机床主电动机的功率满足要求。以上，通过几道工序，对切削用量作了举例，其他(qt)各道工序的切削用量具体选取见工艺卡。5.设计方案的其他(qt)加工示意图图2.5半精铣上平面(pngmin)图2.6 铣侧

37、面飞刺 图2.7 粗锪气道孔划平面(pngmin)图2.8 铣后面(hu mian)飞刺图2.9 铰孔图2.10 攻丝3 生产率计算(j sun)3.1零件的生产(shngchn)纲领以产品的生产(shngchn)纲领是1.5万台/年为例。产品的某零件的生产纲领（N0）除规定的产品的生产纲领外，还必须包括备品率及平均废品率，零件的年生产纲领N0为：N0=N*n*(1+)*(1+)式中：N-产品的生产纲领 N=15000n-每一产品中包含该零件的数量 n=1-备品率 取=10%-平均废品率 取=5%N0=15000*1*(1+10%)*(1+5%) 17500故零件的生产纲领为17500个/年，

38、属于大批生产。零件的生产纲领确定后，根据生产车间的具体情况，零件在一年中分批投产，每批投产的数量为批量，按月分批的投产，则：批量= N0/12 =17500/12 1500即每月的生产批量为1500件。考虑到零件的生产类型为大批量生产，以我国目前的机械工业的发展水平，为取得很好的经济效益，选用万能设备与专用设备共同的形成的流水线生产加工方式。生产节拍t的确定 t=60tc/ N0(分)式中：tc=300*8*班次*300-全年工作日班次为一班-自动线效率：从300天中扣除一天缺勤时间，通常工人工作时间损失率均为8%，维护设备的停工维修时间取tc=2150则t=（60*2150）/17500 7

39、.5（分钟）3.2基本工时(gngsh)的确定工时(gngsh)的定额就是完成某一工序所规定的工时，合理的工时定额能促进工人的生产技能和技术熟练程度的不断提高，调动工人的劳动积极性，从而提高生产率。主要有以下几部分组成：1) 基本(jbn)时间t基直接用于改变工件的尺寸、形状和表面质量所需要的时间。 辅助时间t辅每个工件加工要求进行的装、卸工件，启动、停止机床，改变切削用量，测量工件等工作所消耗的时间。 工作点服务及身体需要时间t服在工作时间内，为保证自己正常工作所进行的刀具调整、修磨砂轮、清理切削、擦拭机床等项工作消耗的时间，即在工作时间内必要的休息时间和自然需要时间。准备终结时间t终结一批

40、零件开始加工前熟悉工艺文件，领取毛坯、夹具，调整机床及一批工件终结完工后所需拆下和归还工艺装备，发送成品所需要的时间。2)各项时间的计算 t基=(计算长度/S)*I 其中i为走刀次数 t辅=（13-17）% t基 取15% t服=（13-17）% t基 取15% t终结=（3-5）% t基 取15%又有：t单件= t基+ t辅+t服 1.30 t基 t单件核算= t基+ t辅+t服+t终结 1.35 t基 下面以工序30和工序50为例说明时间定额的计算方法 工序30的时间定额的计算 t基=（计算长度/S）*I=(L+L1+L2)/S*I 式中：L-工件长度 i-走刀次数 L1,L2切入和超出长

41、度 对工序30： L=230 L1=12.5 L2=5 I=1 S=408 t基=(230+12.5+5)/408=0.60(分) t辅=15% t基=15%*0.60=0.09（分） t服=15% t基=0.09（分） t终结(zhngji)=5% t基=0.03（分） t单件1.30 t基=0.78（分） t单件核算(h sun)1.35t基=0.81（分） 工序(gngx)50的时间定额计算 t基=(L+L1+L2)/S*I =(71+9+0)/100*1 =0.80(分) t辅=15% t基=15%*0.60=0.09（分） t服=15% t基=0.09（分） t终结=5% t基=0.

42、03（分） t单件1.30 t基=0.78（分） t单件核算1.35t基=0.81（分）其他的各道工序的计算方法与上面两例子相同，在此不再一一举例，具体数值见工艺卡。3.3机床生产率计算卡根据上述计算方法，将生产率计算卡绘制如下： 表3.1 机床生产率计算卡被加工零件图号毛坯种类铸件名称汽缸盖毛坯重量材料HT20-40硬度175255HBS工序名称钻进排气面螺纹底孔工序号310序号工步名称工作行程/mm切速/(m.min-1)进给量/(m.r-1)进给量/(m.min-1)工时/min工进时间辅助时间1安装工件0.52工件定位、夹紧0.053左右滑台快进8010000.084左右滑台工进351

43、30.0967600.5835死挡铁停留0.0166左右滑台快退11510000.1157工件松开0.058卸下工件0.5备注1. 一个安装加工一个工件2. 左右主轴箱对称加工，其切削要素相同3. 本机床装卸工件的时间取1min累计0.5831.311单件总工时1.894机床生产率31.68(件/h)理论生产率25.64(件/h)负荷率80.9%4 夹具(jij)设计本零件为大批生产，且采用专用机床，为提高生产率，并减轻(jinqng)劳动强度，故要求设计专用夹具。本夹具为工序(gngx)310的专用夹具，适用卧式双头钻床。加工工序如下图：图4.1 夹具加工4.1 零件的结构工艺分析 零件的结

44、构工艺性是指该零件被加工的难以程度,是评价零件结构优劣的技术经济指标之一.所谓工艺性良好是说所设计的零件在保证产品的使用性能前提下,能用生产率高,劳动量小,材料消耗少和生产成本低的经济加工方法制造出来.气缸盖是一种箱体类零件,有较大的平面,因而便于定位和夹紧,零件的主要加工内容为平面加工和孔加工.(1)平面(pngmin)加工气缸盖外表面有五个大平面需要加工.在机械加工中,平面的加工方式很多.车削、铣削、刨削、镗削、磨削和拉削都可以对平面进行加工.但是,由于缸盖工件较大,又为箱体类零件,所以不宜采用车削和镗削加工;其次,磨削加工属于高精度加工,且其效率较低,故在其他加工方式下,可以达到精度要求

45、的情况下，就不宜采用磨削加工;刨削加工,效率较低,且加工精度不高;而拉削加工,在我国现阶段还不宜采用.由以上分析,可以看出,就本零件所加工的平面而言,采用铣削加工为最佳.而且(r qi)随着刀具的发展,端铣刀的大进给,可大大提高生产率,降低成本.所以本次设计,所需加工平面主要以铣削加工为主.只是对于上下底面,由于表面粗糙度要求较高,在最后采用磨削加工.(2)孔系的加工(ji gng)气缸盖上分布着各种孔几十个,比较复杂,且都有不同的尺寸精度和位置精度要求.加工时,可以根据孔的内表面的粗糙度高、低要求不同,通过钻、扩、铰、锪、镗等加工方法来实现.利用本夹具主要用来加工25.5的孔。其主要技术条件

46、保证孔的轴线与底面夹角为6530钻孔深度60.50.3孔的内表面粗糙度为Ra=12.5um.4.2 定位机构设计1.定位的确定有前面的分析，孔的位置精度由夹具和机床保证 ，孔的内表面加工精度由刀具来保证。工件采用“一面两销”定位，底面和底面上的两个工艺孔（定位销孔）作为定位基准，限制了工件的六个自由度，实现了完全定位。两个定位销分别设计为圆柱销和削边销的形式。有两个小油缸带动两定位销，实现插销和拔销的动作。在顶面的钻模板上的两个孔起到定位销的导向作用。图4.2 一面(y min)两销定位2.削边销的设计及定位误差(wch)的分析已知：两销孔及工艺(gngy)孔为14H7。两销中心距为:1750

47、.20mm。查表工艺孔为14+0.018。(1)决定定位销中心距工称尺寸及偏差定位销中心距工称尺寸与销孔中心距工称尺寸相同为175mm.其偏差Lx=1/5Lg=0.04mm所以，定位销中心距为1750.04mm.(2)决定定位销1的公称尺寸及偏差，由于销孔是一般为基孔制的孔，因此孔与销的公称尺寸应相同，配合种类为H7/g6.所以，圆柱销为14g6，即14-0.017-14-0.006。(3)定削边销的公称尺寸、宽度及偏差。由于孔的公称尺寸为14，查表可得b=4,B=D-2=12,计算出间隙。2=2b*（Lx+Lg）/D=2*4*(0.04+0.20)/14=0.15所以，削边销的公称尺寸为d2

48、=D-2=13.85其配合参数选为g6. 图4.3 削边销定位误差(wch)的分析：已知：1=0.006 x1=0.011 g1=0.018 2=0.15 x2=0.011 g2=0.018 Lx=0.04 Lg=0.20由公式(gngsh)：L=1=1+x1+g1 =0.035转角(zhunjio)误差：=（1+2）/L=(1+2)+(x1+x2)+(g1+g2)/L=0.0012弧度 =48 3.油缸行程的计算插销动作：由油缸带动实现，油缸动作，活塞杆移动，带动推杆，转变为花键轴的转动，花键轴转动，带动推杆，使铰链轴移动，实现插销动作。当活塞杆反向运动即可实现拔销运动。有以上分析得：销的行

49、程为18mm,且铰链轴中心与花键轴中心距为52mm,则推杆绕花键轴摆动的角度为tg=(1/2*18)/52=0.17且花键轴中心与活塞杆中心距为60mm.所以，活塞杆移动的距离为l=2*60tg=20.5(取整) =21mm4.3 夹紧机构(jgu)的设计1.具采用(ciyng)液压夹紧机构同气动(q dn)夹紧相比，液压夹紧有以下优点：压强可高达6兆帕以上，比气压高十倍，油缸的直径可比气缸要小得多，通常不需要增力机构，使得夹具结构简单。液体不可压缩，因此液压夹紧刚性大，工作平稳，夹紧可靠。噪音小2.夹紧机构的动作说明夹紧机构的简图可见夹具装配图，零件编号以装配图为准。油缸（39）动作，推动推

50、杆(86)向右移动，压板（83）实质上相当于一个推杆，推杆推动压板下部向右移动，通过杠杆原理，压板上端向左移动，推动压杆（82）并压缩弹簧，压板压住零件，实现夹紧。当油缸反向动作时，这时推杆（86）向左移动。而压杆由于弹簧的弹力作用，向右移动，使得压赶回复到原来的位置，从而消除夹紧力。图4.4 夹紧机构动作3.油缸的选择和油缸的行程计算由于所需的夹紧力较小，故可选小一点的油缸。在本夹具中选用TY06-2工型油缸。由于承受夹紧力的凸台与上面距离为16mm，为了使夹紧可靠，并当撤除夹紧力时，工件进入下一工序不至于使压杆端部与零件发生干涉，油缸的行程应略大于凸台与上面的距离，但不宜过达，使得夹紧力增

51、加，从而零件的内应力增加。4.夹紧(ji jn)力的确定在此卧式组合钻床中，夹紧力与切削力的方向垂直，工件在切削力的作用下，有产生平移、转动和颠覆的趋势，因此应按这三种不同情况分别计算其所需的夹紧力，然后(rnhu)将计算结果加以比较，并取较大的夹紧力值。现分别计算如下：a.为防止工件产生平移(pn y)所需的夹紧力。为了定位的稳定，在此按照定位销不承受切削力而完全依靠由夹紧力所产生的摩擦力来防止工件在切削力作用下可能产生的位移。这时可按下式来确定所需的夹紧力： 式中K安全系数；F切削力；f1压板和工件表面间的摩擦系数；f2工件和定位支承板间的摩擦系数。在本次设计中，对称加工，左右切削力互相抵

52、消，故其切削合力近似为零，则使工件产生平移所需的夹紧力Q非常小，在此不需要计算。b为防止工件转动所需的夹紧力。工件在加工时，切削合力的作用线不通过圆定位销的中心，此时工件在切削力的作用下就有可能产生绕圆定位销中心而转动的趋势，因此夹紧力也要足以防止工件产生这样的转动。实际上菱形定位销允许承受一部分切削力并防止工件产生转动。从工件的力矩平衡可以得到： 式中l 切削合力中心至圆柱销中心线的距离；R 夹压合力中心至圆柱销中心线的距离；F菱形销允许承受的一部分切削力， Fbh挤 ；b 菱形(ln xn)销的宽度；h 菱形(ln xn)销的接触长度；挤许用挤压应力，取工件(gngjin)和定位销中较小者

53、；l1 两定位销间的中心距。本次设计中，对称加工，左右切削力互相抵消，故其切削合力近似为零，防止工件转动所需的夹紧力Q非常小，在此不需要计算。c为防止工件产生颠覆所需的夹紧力。当工件的形状比较窄而高，并且切削合力的作用线距离夹具定位支承面较远时，就要注意工件在切削加工过程中在颠覆力矩Fl的作用下可能产生绕支承点倾斜而使工件离开基面的趋势。在本次的设计中，工件形状较宽、比较矮，并且切削合力的作用线距离夹具定位支承面比较近，因此使工件产生颠覆所需的夹紧力可不予计算。根据前面的分析计算，可知因为采用对称加工而所需要的夹紧力很小，但为了保证夹紧的稳定，在此选用较大的夹紧力，即选用Q=10kN，对工件形

54、成良好而稳定的夹紧。5.夹具的工作原理及动作说明本工序在自动线上进行，配置自动送料装置，工件沿导向板的导向方向进入该夹具，由两定位销在油缸的带动下，实现插销。然后，加上夹紧力，进行机加工。机加工进行结束后，先拔出定位销，而后撤去夹紧力，工件送到下一台机床，进行后面的加工。用一个流程图可以很明确表达上述叙述： 图4.5 夹具动作说明6.夹具的技术要求及安装说明左、右夹具体等高允许误差0.02mm；支承板保证共面允许误差0.01mm；支承板、定位板共面，对夹具体底面垂直度允差0.02mm;各夹紧油缸不允许有渗漏油现象，且动作(dngzu)准确、灵活可靠；各定位、夹紧机构要求动作准确(zhnqu)、

55、灵活可靠;IT111支承滚应在各机床整线连结时安装，以保证步伐(bf)机工作准确;液压管路应依据实际情况排列，要求整齐美观;左、右夹具具体孔应分别同气缸盖孔同轴，允差0.02mm.4.4钻套、钻模板、夹具底座及整体结构设计1.钻套的选择汽缸盖零件需大批量生产，钻进排气面螺纹底孔这道工序不需要对这些孔连续加工，为了以后更换的方便性，故采用可换式钻套。2.钻模板的设计各孔在各自平面内有位置度要求，且孔的中心距有相互的位置关系，故采用固定式的钻模板为宜，模板上预先加工有孔，其中心距严格按工件的公差缩小。钻模板通过螺钉和销钉固定在夹具体上。左右钻模板采用对称布置方式，故其外观尺寸相同。经综合考虑，最后

56、设计钻模板的结构如下： 图4.6 钻模板(mbn)结构3.夹具底座(dzu)及整体结构设计定位装置、夹紧(ji jn)装置、钻模板的结构和布置前面已经基本确定，也就基本上决定了夹具体及夹具整体的结构形式。根据前面所设计的各个机构装置并考虑到总体布局，夹具底座和整体结构如下图所示：图4.7 夹具整体结构(jigu)形式5 组合机床方案(fng n)的制定5.1 组合机床(jchung)的特点组合机床是由大量的通用部件和少量专用部件组成的工序集中的高效(o xio)专用机床。它能够对一种或几种零件进行多刀，多轴，多面，多工位加工。组合机床与万能机床和专用机床用机床比较具有以下特点： （1）组合机床

57、上的通用部件和标准部件占全部机床总量的70%-80%,因此设计和制造周期短成本低。（2）由于组合机床采用多刀加工，自动化程度高，生产率比通用机床高，产品质量稳定，劳动强度低。（3）组合机床加工零件时，由于采用专用夹具，刀具，加工质量由工序装备保证，对操作人员的技术水平要求不高。（4）被加工零件更新时，采用其他类型机床，大部分部件将要报废，而组合机床的通用部件和标准零件可重复利用，不必另行设计制造。（5）组合机床易于连成组合机床自动线，适应大批量生产的需要。5.2 组合机床的分类1.按通用部件大小分：(1)大型组合机床(2)小型组合机床 2.按配置方式分：(1)单工位组合机床(2)双工位组合机床

58、单工位组合机床又分单面、双面、三面、四面,双工位组合机床又分移动工作台式、回转工作台式、中央立柱式和回转鼓轮式。5.3 组合机床(jchung)发展方向(1)扩大工艺(gngy)范围:现在组合机床及其自动线一般已不是(b shi)完成一个工件的某几道工序，而常常是用于完成工件的全部加工工序。除过去完成平面铣削、钻孔、锪孔、攻丝、粗镗孔外，现在已扩大到完成车削、仿形车削、磨削、拉削、精镗以及非切削加工（如检查、自动装配、清洗、试验，以及打印分类等）工序。(2)提高生产率:目前组合机床及其自动线的生产率不断提高，循环时间一般是12分钟，有的只用1030秒。提高生产率的主要方法是改善机床布局，增加同

59、时工作刀具，减少加工余量，提高切削用量，提高工作可靠性及缩短辅助时间等。为了减少自动线的停车损失，提高自动线的柔性，采用电子计算机进行自动线的管理。(3)提高加工精度：现在组合机床及其自动线上纳入很多精加工工序。如进行一级孔的精镗，保证孔加工位置精度在0.2毫米。为了使自动线能稳定地保证加工精度，已广泛采用自测量和刀具自动补偿技术，做到调刀不停车。(4)提高自动化程度:目前组合机床自动线发展十分迅速。越来越多的组合机床用于组成自动线。组合机床本身则是全自动化 展。为此，重点是解决工件加压自动化和装卸自动化。(5)提高组合机床及其自动线的可调性:除早期发展的多品种，成组加工的组合机床及其自动线外，还创造了自动换刀