一种柴油机箱体加工工艺及夹具设计说明书Word格式.docx

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一种柴油机箱体加工工艺及夹具设计说明书Word格式.docx

这有利于对所学知识的巩固和知识面的扩展,通过毕业设计进一步提高调查研究、设计计算、理论分析、查阅资料及绘制图样等各方面的基本技能。

本课题来源于实际生产现场,根据《柴油机箱体加工工艺及夹具设计任务书》中所规定的内容,本次设计包括二个主要内容。

一是发动机箱体的加工工艺规程编制。

制定一套合理的工艺规程,有利于在生产过程中作到优质、高效、低消耗、安全生产和改善劳动条件,使得机械加工循渐进的进行。

其主要内容包括:

研究零件图分析其合理性,在得到允许的情况下改正其中的不足之处,分析零件的工艺性、零件毛坯图、工序路线、加工余量的确定。

主要工序的定位方案、定位误差分析、主要工序的单件机动工时计算等。

再根据以上内容,查阅相关资料,确定合适的加工设备及主要参数和规格。

其次是粗铣机体上下表面夹具和精镗汽缸孔夹具的设计。

经过多种方案对比选择,确定更为合理的定位方式、夹紧方式、刀具的对刀引导方式、夹具整体结构和夹紧力。

使得所设计的夹具结构简单、定位精确、夹紧可靠。

完全符合零件图纸加工要求。

然后绘制夹具总装图,最后整理设计完成设计过程。

2设计分析

2.1设计任务

在柴油机箱体工艺设计中,主要要制定合理的工艺过程,选择合适的加工机床,选择合适的切削用量。

设计的主要内容为发动机机体的加工工艺规程的编制、影响机体的加工质量的因素及主要对策(典型工序加以分析、研究),粗铣顶底面夹具设计、精镗缸套孔夹具设计。

加工工艺规程的制订要符合生产情况,生产纲领为成批大量生产。

夹具的设计要满足加工技术要求,操作方便、安全。

2.2工艺规程的制定

机械加工工艺规程是规定产品或零部件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件,是一切有关生产人员都应严格执行、认真贯彻的纪律性文件。

生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都是要通过机械加工工艺规程来体现[1]。

因此,机械加工工艺规程设计是一项重要而又严肃的工作。

它要求设计者必须具备丰富的生产实践经验和广博的机械制造工艺基础理论知识。

根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求,以及加工方法所能达到的经济精度,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。

除此之外,还应当考虑经济效果,以便使生产成本尽量下降。

2.2.1零件图分析

在进行工艺规程制定之前,要仔细研究所加工零件的零件图,了解产品的用途、性能和工作条件,熟悉零件在产品中的地位和作用。

机体是整个柴油机的骨架和安装基础,柴油机上的运动件、其他固定件及辅助设备都安装在它的内外四周。

在机体内腔布置有气道、油道,以保证柴油机换气,冷却和润滑的需要。

在柴油机机体的六个平面上布置有各种连接孔,另外为检修、组装的需要而设置了各种检查观察孔。

图1为柴油机机体示意图:

图1柴油机箱体示意图

Fig1Schematicofdieselengineblock

2.2.2结构工艺性分析

所谓零件的结构工艺性是指在满足使用要求的前提下制造该零件的可行性和经济性。

功能相同有零件,其结构工艺性可以有很大的差异。

所谓结构工艺性好,是指在现有工艺条件下既能方便制造,又有较低的制造成本[2]。

通过读零件图,对零件进行形位误差分析如表1。

表1形位误差分析

Table1Analysisofformandpositionerrors

误差要求

标注位置及分析

圆柱度

0.012

Φ62的孔的圆柱度要求公差0.012

平行度

0.02:

100

B-C

Φ62孔的轴线相对于两个孔的公共轴线的平行度为0.02:

平面度

0.2

下表面的平面度为0.2

圆跳动

0.04

D-E

Φ112D11相对于两孔公共轴线的圆跳动误差为0.04

0.05

上表面的平面度为0.05

续表1

0.10

上表面对两孔的公共轴线的平行度为0.10

0.017

Φ107H7的圆柱度为0.017

垂直度

0.02

直径为Φ112D11的圆柱面对两孔公共轴线的垂直度为0.02

同轴度

Φ0.06

D

Φ105H7的轴线相对于D孔轴线的同轴度为Φ0.06

Φ0.025:

D-E的公共轴线相对于B-C的公共轴线的垂直度为Φ0.025:

Φ105H7的圆柱度为0.017

Φ90的圆柱度为0.012

注:

各基准代号见附录零件图。

3零件毛坯

3.1毛坯材料的选择

考虑气缸体零件结构复杂,采用铸造成型,材料为HT250。

硬度为170-240HBS,因为它强度较高、耐磨、耐热性能好,但需人工时效处理,适用于承受较大应力(σw<

2942N/cm2),摩擦面间单位压力大于49N/cm2和要求一定的气密性的零件,适用于汽缸体等[3]。

其工作条件:

承受高弯曲应力(<

0.49MPa)及抗拉应力;

摩擦面间的单位面积压力≥1.96MPa;

要求保持高气密性。

柴油机活塞运行过程中所受冲击较大,零件机械性能要求较高,生产类型为大批大量生产。

查《机械制造工艺及设备设计指导手册》选用铸件尺寸公差等级IT8级。

3.2毛坯的种类选择

由于发动机机体形状复杂,由《机械加工工艺设计手册》表2-35各种铸造方法的经济特性,在大批生产的情况下,所以毛坯为铸造件。

这样有利于零件的大批量生产,并且坯件精度高,可以大量减少后继工序加工费用,提高生产效率、降低生产成本。

铸件采用砂型铸造中一般机器造型。

机器造型不但生产率高,而且所得的铸件尺寸也较准确。

查《金属机械加工工艺人员手册》有在大批、中批生产的铸件精度等级为2级,为消除内应力,开箱后进行退火处理,最后清理完后再进行喷丸处理。

4拟定机械加工工艺路线

4.1选择定位基准

基准是机械制造中应用十分广泛的一个概念,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哪些点、线或面。

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。

其中定位基准又可以分为粗基准和精基准。

各工序定位基准的选择,应先根据工件定位来确定所需定位基准的个数,再按基准选择原则来选定每个定位基准。

为使所选定的定位基准能保证整个机械加工工艺过程顺利进行,通常应先考虑如何选择精基准来加工各个表面,然后考虑如何选择粗基准把作为精基准的表面先加工出来。

在发动机机体的加工过程中,上下、前后两面同时加工,由于采用双面铣的方法,以机体主轴中心线为定位基准,对于机体加工精基准的选择,应考虑以下几点:

主要定位基准应有足够大的表面,使定位可靠;

以设计基准作为定位基准,使基准重合,避免基准不重合误差,但是由于工件结构上不方便,故基准不重合,因为此处是粗加工,所以基准不重合影响不大;

使大部分表面能用同一基准来进行加工(基准统一),以保证位置精度,应操作方便。

在加工发动机机体的时,最先铣出它的顶底面和前后面作为后面工序的精基准,以后采用基准统一原则,避免基准不重合误差。

5加工阶段的划分与工序路线的确定

由《机械制造工艺学》可知,加工阶段的划分可分为:

划分加工阶段的原因是:

(1)保证加工质量。

(2)有利于合理利用机床设备。

(3)便于及时发现毛胚缺陷。

(4)精加工,光整加工安排在后面,课保护精加工和光整加工过的表面少受磕碰损坏。

零件的加工质量要求较高时,应把整个加工过程划分为以下几个阶段:

(1)粗加工阶段

其主要任务是切除大部分加工余量,应着重考虑如何提高生产效率

(2)半精加工阶段

完成次要表面的加工,并为主要表面的精加工做好准备。

(3)精加工阶段

使各主要表面达到图样规定的质量要求

(4)光整加工阶段

对于质量要求很高的的表面,需进行光整加工,以进一步提高尺寸精度和减小表面粗糙度。

5.1加工工序路线方案的确定

对于刚性较好、精度要求高的发动机机体,应尽量做到工序集中,否则浪费加工成本,加工效率低。

根据工序顺序的安排原则:

一、先加工基准面,再加工其他平面;

二、先加工平面,后加工孔;

三、先加工主要平面,后加工次要平面;

四、先安排粗加工工序,后安排精加工工序。

其次,对于热处理的安排上,为了消除内应力而进行的热处理工序(如人工时效、退火、正火等),最好安排在粗加工之后。

形位公差原则并查阅《机械加工工艺设计实用手册》。

确定工艺路线如下:

表2方案

Table2Scheme

工序序号

工序名称

工序序号

10

30

50

70

90

110

130

150

170

190

210

粗铣顶底面

粗铣两侧面

精铣顶面

钻顶面螺纹孔

精铣前后端面

钻攻两侧面螺纹孔

清理铁屑、清洗机体

水道、油道、回油道泄漏检查

粗镗主轴孔、凸轮轴孔

压入气缸套

涂漆

20

40

60

80

120

140

160

180

200

粗铣前后端面

退火处理

加工顶面油孔

粗镗缸孔

钻攻前后端面螺纹孔

加工底面各孔

半精镗、精镗缸孔

精镗主轴孔、凸轮轴孔

压碗型塞

去毛刺、最终清洗

6加工余量的确定

根据确定的零件铸造等级并结合零件图上的标注尺寸,查阅《金属机械加工工艺人员手册》第三章铸件的机械加工余量、第四章工序间的加工余量,再根据所制定的工艺规程,结合实际经验,参考《机械加工余量手册》,可确定工序间的加工余量和公差等级,并确定零件总的加工余量。

用材料去除法制造机器零件时,一般都要从毛坯切除一层层材料之后最后才能得到符合图纸规定要求的零件。

坯上留作加工用的材料层,称为加工余量。

加工余量又有总余量和工序余量之分。

某一表面毛坯尺寸与零件设计尺寸之差称为总余量。

毛坯的机械加工余量如表3所示:

表3机械加工余量

Table3Processremainingdefinition

加工表面

加工余量

公差等级

公差尺寸

顶底面

精铣

粗铣

毛坯

0.75

6

IT7(+0.0630)

IT11(+0.630)

487.25+0.05-0.01

488+0.2-0.2

494±

1.5

前后端面

1

5

IT7(+0.0460)

IT11(+0.290)

231+0.0460

232-0.14-0.43

237±

两侧面

水管安装面

IT11(+0.320)

272

277±

油泵安装面

284

289±

窗口平面

4.8

83.2

88±

顶面油孔

扩孔

钻孔

4.5

2.5

15.5

IT9(+0.0520)

IT9(+0.0430)

Φ22.5+0.0520

Φ18+0.0430

Φ15.5+0.320

φ107H7缸套孔

精镗

半精镗

粗镗

0.5

4

IT7(+0.0350)

IT11(+0.220)

IT12(+0.350)

Φ107+0.0350

Φ106.5+0.220

Φ105+0.350

Φ101±

φ105H7缸套孔

Φ105+0.0350

Φ104.5+0.220

Φ103+0.350

Φ99±

缸套孔止口

Φ112+0.220

Φ108±

续表3

φ185主轴孔

IT12(+0.460)

Φ185+0.0460

Φ184+0.460

Φ180±

φ90主轴孔

Φ90+0.005-0.03

Φ89+0.350

Φ85±

φ80主轴孔

IT7(+0.030)

IT12(+0.30)

Φ80+0.030

Φ79+0.30

Φ75±

φ62凸轮轴孔

Φ62+0.005-0.025

Φ61+0.30

Φ57±

底面4-M12

攻丝

绞孔

1.8

2.8

10.2

IT7(+0.0180)

IT10(+0.070)

M12

Φ13+0.0180

Φ10.2+0.070

底面φ8孔

1.2

6.8

IT7(+0.0150)

IT10(+0.0580)

Φ8+0.0150

Φ6.8+0.0580

底面M20×

18.5

IT10(+0.0840)

M20

Φ18.5

顶面4-M14

12

M14

Φ14.5+0.0430

Φ12.5+0.0430

Φ12+0.070

顶面2-M10

8.5

M10

Φ8.5+0.0580

缸体前端面10-M8

M8

前端面4-M12

前端面4-φ16定连接孔

5.3

IT8(+0.0270)

Φ16+0.0270

Φ15.5+0.0430

Φ10.2

前端面φ8定连接孔

IT9(+0.0360)

Φ8+0.0360

前端面φ11定连接孔

10.5

Φ11H8

Φ10.5+0.070

后端面φ30通孔

后端面φ25通孔

25

两侧面21-M8

两侧面4-M12

7选择加工设备和工艺设备

7.1选择加工设备

由于本产品属于大批量生产,所以应该以组合机床为主,辅以少量通用机床。

以流水生产线的生产方式提高生产效率,具体选择如下(此零件加工时的主要方法有铣削加工、镗削加工、钻削加工):

7.1.1选择夹具

对于成批生产的零件,大多采用专用机床夹具。

在保证加工质量、操作方便、满足高效的前提下,亦可部分采用通用夹具。

本机械加工工艺规程中所有工序均采用了专用机床夹具,需专门设计、制造[5]。

7.1.2选择刀具

1)工序中的铣削有粗铣和精铣,由于两平面有较高的平面度要求,而且对主轴孔中心线有较高的平行度要求,为了提高加工效率,以主轴孔中心线为基准,采用卧式双面铣床[6],根据顶底面尺寸查《机械加工工艺手册》,选用高速钢镶齿套式面铣刀。

参数为:

d=250,D=58,L=45,Z=26

2)钻攻前后端面、两侧面上螺纹孔时,采用组合机床。

钻攻各孔刀具如下表4:

(查《机械加工工艺手册》)

表4刀具表

Table4Cuttingtools

工位1

刀具

工位2

Φ6.8高速钢锥柄麻花钻

M8型号丝锥

Φ10.2高速钢锥柄麻花钻

M12型号丝锥

前端面4-Φ16连接孔

Φ15.5整体高速钢直柄扩孔钻

铰孔

Φ16硬质合金直柄机用铰刀

缸体后端面11-M8

后端面Φ8定连接孔

Φ8硬质合金直柄机用铰刀

续表4

后端面Φ11定连接件

Φ10.5高速钢锥柄麻花钻

Φ11硬质合金直柄机用铰刀

后端面Φ30通孔

Φ30高速钢锥柄麻花钻

后端面Φ25凸台孔M20

Φ18.5高速钢锥柄麻花钻

M20型号丝锥

后端面Φ25通孔

Φ25高速钢锥柄麻花钻

两侧面20-M8孔

根据GB4251-84,采用硬质合金直柄机用铰刀(型号直径>

5.3~20)适用于成批或大量生产条件下在机床上使用。

3)钻攻顶面Φ22.5油孔、顶面4-M14、顶面2-M10,机床采用摇臂钻床。

钻攻顶面Φ22.5油孔,钻孔用Φ15.5高速钢锥柄麻花钻,扩孔用整体高速钢直柄扩孔钻。

d=18mm,L=191mm,l=130mm,d1=11.7;

钻攻顶面4-M14,钻孔用Φ12高速钢锥柄麻花钻,扩孔用整体高速钢直柄扩孔钻。

d=12.5mm,L=151mm,l=101mm,d1=7.8

d=14.5mm,L=169mm,l=114mm,d1=9.7,攻丝用M14型号丝锥;

钻攻顶面2-M10,钻孔用Φ8.5高速钢锥柄麻花钻,攻丝用M10型号丝锥;

4)钻攻底面4-M12、Φ8孔、底面M20×

1.5,机床采用摇臂钻床。

钻攻底面4-M12,钻孔用Φ10.2高速钢锥柄麻花钻,攻丝用M12型号丝锥;

钻Φ8孔,钻孔用Φ6.

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