缸体零件的加工工艺及夹具设计.docx
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缸体零件的加工工艺及夹具设计
摘要
本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。
缸体加工工艺规程及其镗孔的夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。
在工艺设计中要首先对零件进行分析,了解零件的工艺再设计出毛坯的结构,并选择好零件的加工基准,设计出零件的工艺路线;接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算,关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量;然后进行专用夹具的设计,选择设计出夹具的各个组成部件,如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件;计算出夹具定位时产生的定位误差,分析夹具结构的合理性与不足之处,并在以后设计中注意改进。
关键词:
工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。
摘要…………………………………………………………………1
序言…………………………………………………………………2
一.零件分析……………………………………………………3
1.1零件作用………………………………………………3
1.2零件的工艺分析…………………………………………3
二.工艺规程设计…………………………………………………4
2.1确定毛坯的制造形式……………………………………4
2.2基面的选择传……………………………………………4
2.3制定工艺路线……………………………………………4
2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定…………6
2.5切削用量及基本工时的确定……………………………6
三夹具设计………………………………………………………7
3.1问题的提出………………………………………………7
3.2定位基准的选择…………………………………………7
3.3定位误差的分析…………………………………………7
3.4车床车削力的计算………………………………………9
3.5夹具的简要说明…………………………………………9
总结………………………………………………………………11
致谢………………………………………………………………12
参考文献…………………………………………………………13
序言
机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品,并把它们装备成机械装备的行业。
机械制造业的产品既可以直接供人们使用,也可以为其它行业的生产提供装备,社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。
我们的生活离不开制造业,因此制造业是国民经济发展的重要行业,是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。
从某中意义上讲,机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。
缸体的加工工艺规程及镗Φ35孔的夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。
正确地解决一个零件在加工中的定位,夹紧以及工艺路线安排,工艺尺寸确定等问题,并设计出专用夹具,保证零件的加工质量。
本次设计也要培养自己的自学与创新能力。
因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。
所以在设计中既要注意基本概念、基本理论,又要注意生产实践的需要,只有将各种理论与生产实践相结合,才能很好的完成本次设计。
本次设计水平有限,其中难免有缺点错误,敬请老师们批评指正。
一零件的分析
1.1零件的作用
以气缸体为例,气缸体的工作条件十分恶劣。
它要承受燃烧过程中压力和温度的急剧变化以及活塞运动的强烈摩擦。
因此,它应具有以下性能:
①有足够的强度和刚度,变形小,保证各运动零件位置正确,运转正常,振动噪声小。
②有良好的冷却性能,在缸筒的四周有冷却水套,以便让冷却水带走热量。
③耐磨,以保证气缸体有足够的使用寿命。
缸体上部是并列的气缸筒,目前多镶有气缸套。
气缸体的下部是曲轴箱,用来安装曲轴,其外部还可安装发电机、发动机支架等各种附件。
气缸体大多用铸铁或铝合金铸造而成,铝合金缸体成本较高,但重量轻、冷却性能好,得到越来越广泛的应用。
机体是构成发动机的骨架,是发动机各机构和各系统的安装基础,其内、外安装着发动机的所有主要零件和附件,承受各种载荷。
因此,机体必须要有足够的强度和刚度。
机体组主要由气缸体、曲轴箱、气缸盖和气缸垫等零件组成
动机,又称为引擎,是一种能够把一种形式的能转化为另一种更有用的能的机器,通常是把化学能转化为机械能。
(把电能转化为机器能的称谓电动机)有时它既适用于动力发生装置,也可指包括动力装置的整个机器.比如汽油发动机,航空发动机.
1.2零件的工艺分析
缸体有2组加工面他们有位置度要求。
这2组加工面的分别为
1,以底面为基准的加工面,这组加工面包括,上端面和Φ35的内圆还有4-Φ9孔
2,以不加工的大圆面为基准的加工面主要是底面
二.工艺规程设计
2.1确定毛坯的制造形式
零件的材料为45号钢,根据生产纲领以及零件在工作过程中所受的载荷情况,选用砂型机铸造。
2.2基面的选择的选择
基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。
基面选择的正确合理,可以使加工质量得到保证,生产率得到提高。
否则,加工工艺过程中会问题百出。
粗基准的选择:
缸体这样的零件来说,选择好粗基准是至关重要。
我们选择不加工的底面为粗基准。
精基准的选择:
精基准的选择要考虑基准重合的原则,设计基准要和工艺基准重合。
2.3制定工艺路线
制订工艺路线的出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。
通过仔细考虑零件的技术要求后,制定以下两种工艺方案:
方案一
工序Ⅰ:
铸造
工序Ⅱ:
时效处理
工序Ⅲ:
铣上端面
工序Ⅳ:
铣下端面
工序Ⅴ:
钻4-Φ9孔锪孔Φ25
工序Ⅵ:
钻2-Φ3.5销孔
工序Ⅶ:
车Φ44.5孔卡槽
工序Ⅷ:
钻2-M12孔锪孔Φ24深2
工序Ⅸ:
车左端面
工序X:
镗Φ35孔
工序XI:
磨Φ35孔
工序XII:
钻6-M6孔
工序XIII:
检验
工序XIV:
入库
方案二
工序Ⅰ:
铸造
工序Ⅱ:
时效处理
工序Ⅲ:
铣上端面
工序Ⅳ:
铣下端面
工序Ⅴ:
钻4-Φ9孔锪孔Φ25
工序Ⅵ:
钻2-Φ3.5销孔
工序Ⅶ:
车Φ44.5孔卡槽
工序Ⅷ:
钻2-M12孔锪孔Φ24深2
工序Ⅸ:
车左端面
工序X:
镗Φ35孔
工序XI:
磨Φ35孔
工序XII:
钻6-M6孔
工序XIII:
检验
工序XIV:
入库
在于方案一车完端面在车孔,保证了加工精度,而方案二是直接车孔,精度难易保证,证了工件综合考虑我们选择方案一
具体的工艺路线如下
工序Ⅰ:
铸造
工序Ⅱ:
时效处理
工序Ⅲ:
铣上端面
工序Ⅳ:
铣下端面
工序Ⅴ:
钻4-Φ9孔锪孔Φ25
工序Ⅵ:
钻2-Φ3.5销孔
工序Ⅶ:
车Φ44.5孔卡槽
工序Ⅷ:
钻2-M12孔锪孔Φ24深2
工序Ⅸ:
车左端面
工序X:
镗Φ35孔
工序XI:
磨Φ35孔
工序XII:
钻6-M6孔
工序XIII:
检验
工序XIV:
入库
2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定
缸体零件材料为45钢,
生产类型为大批量生产,采用砂型机铸造毛坯。
1、缸体的上端面
因为缸体的上端面没有精度要求,粗糙度要求也不高,其加工余量为2.5mm。
2、缸体的孔
毛坯为空心,铸造出孔。
孔的精度要求介于IT7—IT8之间,参照参数文献,确定工艺尺寸余量为单边余量为2.5
2.5切削用量及基本工时的确定
机床:
卧式车床CA6140
刀具:
高速钢刀具
(1)、粗镗
孔
切削深度
:
进给量
:
根据《机械加工工艺手册》表2.4-66,刀杆伸出长度取
,切削深度为
。
因此确定进给量
切削速度
:
参照《机械加工工艺手册》表2.4-66,取
机床主轴转速
:
,取
实际切削速度
:
工作台每分钟进给量
:
被切削层长度
:
刀具切入长度
:
刀具切出长度
:
取
行程次数
:
机动时间
:
三夹具设计
为了提高劳动生产率,保证加工质量,降低劳动强度,需要设计专用夹具。
由指导老师的分配,决定设计第VI道工序车Φ35孔夹具设计
车Φ35孔夹具设计
3.1:
问题的提出
本夹具主要用于加工Φ35孔,因为Φ35孔有精度要求,定位要求高,因此我们在保证加工精度的前提下还要考虑提高生产效率的。
3.2:
定位基准的选择
根据零件结构分析可得,因为工件底面是工件的设计基准,也是装配基准。
所以以底平面为主要的定位面,则采用经典的一面两销定位,底面将限制工件Z方向的移动、X方向上的旋转、Y方向上的旋转三个自由度。
一个圆柱销限制X方向和Y方向的移动,另一个削边销则限制Z方向的转动。
这样可以限制工件的六个自由度,实现完全定位。
考虑到尽可能的减小工件装夹时的转角误差,同时使工件能顺利装卸,
。
3.3:
定位误差分析
基准不重合误差
在加工过程中,定位基准为底平面,设计基准为
中心线,所以基准不重合,并且两基准的垂直距离为72mm,另外根据给出的零件图上这两个主轴孔还有圆度公差的要求为0.015mm,故基准不重合所带来的误差0.105mm。
2一面两销定位误差
(1)移动时基准位移误差
(式5-5)
式中:
————圆柱销孔的最大偏差
————圆柱销孔的最小偏差
————圆柱销定位孔与定位销最小配合间隙
代入(式5-5)得:
=
=
(2)转角误差
(式5-6)
式中:
————圆柱销孔的最大偏差
————圆柱销孔的最小偏差
————圆柱销定位孔与定位销最小配合间隙
————削边销孔的最大偏差
————削边销孔的最小偏差
————削边销定位孔与定位销最小配合间隙
其中:
则代入(式5-6)得:
则:
3.4、车床切削力的计算
查表1-2-3圆周力:
径向力:
轴向力:
其中:
查《机床夹具手册》表1-2-4
,
表1-2-5
表1-2-6
由上得:
Fc=725N,Fp=459N,Ff=695N
夹紧力的计算:
由《机床夹具设计手册》(表1-2-25)得:
用扳手的六角螺母的夹紧力:
M=12mm,P=1.75mm,L=140mm,作用力:
F=70N,夹紧力:
W0=5380N
由于夹紧力大于切削力,即本夹具可安全使用。
3.5:
夹具的简要操作说明
使用一面2销定位。
采用移动压板压紧,需要装工件时间只需移动移动压板,把工件装上。
车夹具装配图如下
总结
课程设计即将结束了,时间虽然短暂但是它对我们来说受益菲浅的,通过这次的设计使我们不再是只知道书本上的空理论,不再是纸上谈兵,而是将理论和实践相结合进行实实在在的设计,使我们不但巩固了理论知识而且掌握了设计的步骤和要领,使我们更好的利用图书馆的资料,更好的更熟练的利用我们手中的各种设计手册和AUTOCAD等制图软件,为我们踏入设计打下了好的基础。
课程设计使我们认识到了只努力的学好书本上的知识是不够的,还应该更好的做到理论和实践的结合。
因此同学们非常感谢老师给我们的辛勤指导,使我们学到了好多,也非常珍惜学院给我们的这次设计的机会,它将是我们毕业设计完成的更出色的关键一步。
致谢
这次课程设计使我收益不小,为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。
但是,查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时,数据存在大量的重复和重叠,由于经验不足,在选取数据上存在一些问题,不过我的指导老师每次都很有耐心地帮我提出宝贵的意见,在我遇到难题时给我指明了方向,最终我很顺利的完成了课程设计。
这次课程设计成绩的取得,与指导老师的细心指导是分不开的。
在此,我衷心感谢我的指导老师,特别是每次都放下她的休息时间,耐心地帮助我解决技术上的一些难题,她严肃的科学态度,严谨的治学精神,精益求精的工作作风,深深地感染和激励着我。
从课题的选择到项目的最终完成,她都始终给予我细心的指导和不懈的支持。
多少个日日夜夜,她不仅在学业上给我以精心指导,同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀,除了敬佩指导老师的专业水平外,她的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样,并将积极影响我今后的学习和工作。
在此谨向指导老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。
参考文献
1.切削用量简明手册,艾兴、肖诗纲主编,机械工业出版社出版,1994年
2.机械制造工艺设计简明手册,李益民主编,机械工业出版社出版,1994年
3.机床夹具设计,哈尔滨工业大学、上海工业大学主编,上海科学技术出版社出版,1983年
4.机床夹具设计手册,东北重型机械学院、洛阳工学院、一汽制造厂职工大学编,上海科学技术出版社出版,1990年
5.金属机械加工工艺人员手册,上海科学技术出版社,1981年10月
6.机械制造工艺学,郭宗连、秦宝荣主编,中国建材工业出版社出版,1997年
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- 缸体 零件 加工 工艺 夹具 设计