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編 號 無錫太湖學院 畢 業(yè) 設 計 （ 論 文 ） 題目：內燃機后油封蓋機械加工工藝規(guī)程設計及 系列夾具設計 信 機 系 機 械 工 程 及 自 動 化 專 業(yè) 學 號： 0923169 學生姓名： 何巍巍 指導教師： 張大駿 （職稱：高級工程師 ） （職稱： ） 2013 年 5 月 25 日 無錫太湖學院本科畢業(yè)設計（論文） 誠 信 承 諾 書 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設計（論文） 內燃機后油 封蓋機械加工工藝規(guī)程設計及系列夾具設計 是本人在導師的指 導下獨立進行研究所取得的成果，其內容除了在畢業(yè)設計（論 文）中特別加以標注引用，表示致謝的內容外，本畢業(yè)設計 （論文）不包含任何其他個人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。 班 級： 機械 94 學 號： 0923169 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 I 無 錫 太 湖 學 院 信 機 系 機 械 工 程 及 自 動 化 專 業(yè) 畢 業(yè) 設 計 論 文 任 務 書 一、題目及專題： 1、題目 內燃機后油封蓋機械加工工藝規(guī)程設計及系列夾具設計 2、專題 二、課題來源及選題依據(jù) 課題來源：廣西玉林柴油機廠提供圖紙委托無錫市宏業(yè)機電配件廠 加工的柴油機零件,無錫市宏業(yè)機電配件廠提供相關資料 選題依據(jù)： 1、零件生產用圖 2、零件材料 3、年產量（10 萬件/年） 4、該廠生產條件狀況 三、本設計（論文或其他）應達到的要求： 1．滿足零件設計的加工精度； 2．零件加工的工藝過程卡片及各工序的工序卡片(包括相關編程)； 3．主要機械加工工序的夾具總裝配圖及主要零件圖(不少于折合 0 號圖紙 3 張),專用夾具不少于 3 副； 4．設計說明書（不少于一萬字）必須有相關的計算和說明； 5．專業(yè)外語文獻翻譯不少于一萬字符 。 II 四、接受任務學生： 機械 94 班 姓名 何巍巍 五、開始及完成日期： 自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日 六、設計（論文）指導（或顧問）： 指導教師 簽名 簽名 簽名 教 研 室 主 任 〔學科組組長研究所所 長〕 簽名 系主任 簽名 2012 年 11 月 12 日 III 摘 要 本次畢業(yè)設計的題目是內燃機后油封蓋機械加工工藝規(guī)程設計及系列夾具設計。其 主要內容包括后油封蓋的零件分析、加工工藝規(guī)程設計和專用夾具設計等三大主要部分。 本論文中對零件進行了詳細分析，在此基礎上對零件加工要求進行分析，最終確定 毛坯材料，選擇定位基準，并留出適當?shù)募庸び嗔?。綜合分析制定出零件加工工藝路線。 得到工藝路線后，需要對工藝路線中的具體參數(shù)進行計算，計算加工余量，計算切削用 量，并根據(jù)計算結果選擇機床，此外還計算了加工過程中的輔助時間。 設計專用夾具需要做設計前的研究工作、確定總體方案（研究和計算定位誤差、確 定和計算夾緊力） 、編制夾具體圖及裝配圖。工藝規(guī)程設計的重點主要是擬定工藝路線和 工藝計算。擬定工藝路線要充分考慮實際情況，盡可能的節(jié)約生產成本，提高生產率。 工藝的計算需要計算工序加工、確定機床型號和計算動作時間及輔助時間。 關鍵詞：工藝規(guī)程設計；專用夾具設計；加工余量；工藝計算 IV Abstract The graduation design topic is internal-combustion engine rear oil seal seat. The main contents include the analysis of the components, technical process design and special fixture design, the three main parts. This thesis of parts are analyzed in detail,On the basis of the parts processing requirements analysis,Ultimately determine the blank material, choose the locating datum, and stay out of the appropriate machining allowance. Comprehensive analysis and formulates the components processing technological route. Get process, need to process in the specific parameters are calculated, calculate the machining allowance, cutting parameters, and according to the calculation results the select tool, also calculated during the processing of the auxiliary time. Special jig design main steps have design the preparing work before, overall scheme of the sure (positioning error analysis and calculation and clamping force and the determination of calculation), rendering the assembly drawing fixture and fixture drawing. The focal point of design process regulation is mainly develop process route and process calculation. Process route worked fully consider the actual situation, as far as possible to save the production cost, improve the productivity. Process calculation mainly includes process calculation, machine tool selection and mobile time and auxiliary time calculation. Keywords: Process planning; Special jig design;Machining allowance;Process calculation V 目 錄 摘 要 ...........................................................................................................................................III ABSTRACT ..................................................................................................................................IV 1 緒論 .............................................................................................................................................1 1.1 本課題研究的內容及意義 ....................................................................................................1 1.2 國內外的發(fā)展概況 ................................................................................................................1 1.3 本課題應達到的要求 ............................................................................................................1 2 零件的分析 .................................................................................................................................2 2.1 內燃機后油封蓋的作用 .......................................................................................................2 2.2 零件的工藝分析 ...................................................................................................................2 3 內燃機后油封蓋工藝規(guī)程設計 .................................................................................................5 3.1 確定零件生產類型及毛坯的制造形式 ...............................................................................5 3.2 零件材料的選擇 ...................................................................................................................5 3.3 基準的選擇 ...........................................................................................................................6 3.2.1 粗基準的選擇 .................................................................................................................................6 3.2.2 精基準的選擇 .................................................................................................................................7 3.4 擬定工藝路線 .......................................................................................................................7 3.4.1 零件各表面加工順序的確定 ......................................................................................................7 3.4.2 工序的組合 .....................................................................................................................................8 3.4.3 零件工藝路線方案的對比 ..........................................................................................................8 3.4.4 零件工藝路線方案的分析與選擇 ..........................................................................................10 3.4.5 零件機械加工余量確定 ............................................................................................................10 3.5 各工序所需機床及工藝裝備的選擇 .................................................................................10 3.5.1 機床的選擇 ....................................................................................................................................10 3.5.2 工藝裝備的選擇 ...........................................................................................................................10 3.6 工藝計算 .............................................................................................................................11 3.6.1 后表 面 ............................................................................................................................................12 3.6.2 前表面 ............................................................................................................................................13 3.6.3 底平面 ............................................................................................................................................20 4 夾具設計 ...................................................................................................................................23 4.1 機床夾具的概述 .................................................................................................................23 4.1.1 夾具的組成 ...................................................................................................................................23 4.1.2 機床夾具的功能 ..........................................................................................................................23 4.1.3 機床夾具需要滿足的要求 ........................................................................................................24 VI 4.2 內燃機后油封蓋系列夾具設計 .........................................................................................24 4.2.1 內燃機后油封蓋系列夾具的技術要求 .................................................................................24 4.2.2 設計夾具的選擇 ..........................................................................................................................26 4.2.3 鉆孔專用夾具 ...............................................................................................................................26 4.2.4 車內外圓專用夾具......................................................................................................................28 4.2.5 銑底平面專用夾具......................................................................................................................30 4.3 專用夾具的配合公差 .........................................................................................................32 4.4 定位誤差的分析與計算 .....................................................................................................32 4.4.1 定位誤差的分析 ..........................................................................................................................32 4.4.2 定位誤差的計算 ..........................................................................................................................34 4.5 夾緊力的的分析與計算 ......................................................................................................36 5 結論與展望 ...............................................................................................................................38 5.1 結論 .....................................................................................................................................38 5.2 不足之處及未來展望 .........................................................................................................38 致 謝 .........................................................................................................................................39 參考 文獻 .......................................................................................................................................40 附 錄 ...........................................................................................................................................41 內燃機后油封蓋機械加工工藝規(guī)程設計及系列夾具設計 1 1 緒論 1.1 本課題研究的內容及意義 本課題研究的內容是：內燃機后油封蓋機械加工工藝規(guī)程設計及系列夾具設計。在 機械行業(yè)，機床夾具是不可缺少的重要工具，能確保機床加工質量、提升生產率、降低 生產成本、使勞動強度降低、能夠使生產過程實現(xiàn)自動化，專用夾具的采用還能增加機 床的作用及使機床的使用價值擴大，因此，系列夾具在機械行業(yè)的價值無可估量，專用 夾具的采用成為大批量機械加工生產不可或缺的條件之一。 近些年來，隨著數(shù)控機床、加工中心、柔性制造單元、柔性制造系統(tǒng)等現(xiàn)代或加工 設備的廣泛應用，使傳統(tǒng)的機械加工的指導方法發(fā)生了重大變革，夾具的功能已經從過 去的裝夾、定位、引導刀具，轉變?yōu)檠b夾、定位。而數(shù)字化的設備加工功能的廣大化。 給今后夾具的快速定位、快速裝夾提出了更高的要求。 夾具是機械加工不可缺少的部件， 在機床技術向高速、高效、精密、復合、智 能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾具技術正朝 著高精、高效、模塊、組合、通用、經濟方向發(fā)展。 1.2 國內外的發(fā)展概況 目前，夾具仍是機械加工中不可或缺的四大工具(刀具、夾具、量具、模具)之一。專 用夾具的生產制造業(yè)正在成為一個與機床業(yè)聯(lián)系密切的小行業(yè)。 ，現(xiàn)在，中、小批多品種 生產的工件品種已占工件種類總數(shù)的 85％左右。由于現(xiàn)今的機械加工需要企業(yè)更新?lián)Q代 現(xiàn)有的產品線，才能在市場競爭中生存下來。但是，大多數(shù)企業(yè)都仍還是習慣于使用專 用夾具，此外，在產品線眾多的企業(yè)中，每隔 2~3 年就要換 60~70％的專用夾具，而夾具 磨損量只占到 10~20％。近幾年，數(shù)控機床、加工中心、成組技術、柔性制造技術等新加 工技術大量使用，對機床夾具提出了以下新的要求： 1）可以方便快速地投產新產品，大大減少了生產周期，減少了生產成本； 2）能裝夾一組具有相似性特征的工件； 3）能適用于精密加工的高精度機床夾具； 4）能適用于各種現(xiàn)代化制造技術的新型機床夾具； 5）采用液動、電動等夾緊裝置，大大減輕了勞動強度，提高了勞動生產率； 6）提高機床夾具的標準化程度。 1.3 本課題應達到的要求 1） ．滿足零件設計的加工精度； 2） ．零件加工的工藝過程卡片及各工序的工序卡片(包括相關編程) ； 3） ．機械加工工序的夾具總裝配圖及主要零件圖( 不少于折合 0 號圖紙 3 張),專用夾 具不少于 3 副； 4） ．設計說明書（不少于一萬字）必須有相關的計算和說明； 5） ．專業(yè)外語文獻翻譯不少于一萬字符 。 無錫太湖學院學士學位論文 2 2 零件的分析 2.1 內燃機后油封蓋的作用 內燃機后油封座作為內燃機機曲軸主軸承油封的支承件，在后油封蓋上裝上油封后， 再用螺栓將其與內燃機機體的前后蓋板進行聯(lián)接，即可完成內燃機箱體的密封，防止機 體內油的泄露。后油封蓋的結構要求簡單，并能可靠安裝固定，內外圓保持一定同軸度， 安裝端面與孔保持一定的垂直度。 2.2 零件的工藝分析 圖 2.1 內燃機后油封座 Solidworks 零件圖 內燃機后油封蓋機械加工工藝規(guī)程設計及系列夾具設計 3 圖 2.2 內燃機后油封蓋零件圖 如上圖2.1Solidworks零件圖和上圖 2.2所示，該內燃機后油封蓋的結構比較復雜，需 要加工表面多，其主要加工表面可以分為三個部分，如下圖2.3所示： 圖 2.3 內燃機后油封蓋加工部位示意圖 無錫太湖學院學士學位論文 4 7° 9°45534-6,52-15A AB A 圖2.4 內燃機后油封蓋毛坯圖 （1）前表面、7×Φ9 的孔和1×Φ8.5 的孔所在表面： 這一組加工面包括：前表面，7×Φ9孔，1×Φ8.5 孔，8×1.9小臺階，Φ135.64深 12.7、Φ125深 17的內圓，Φ141 深11.6的外圓； （2）后表面： 這一組加工面包括：后表面，高度20.6的端面； （3）底端面： 這一組加工面包括：底平面,高度95.25的平面,底端面，2×M10-6H的螺紋孔。 以上各組加工面的技術要求如下： （1）表面粗糙度要求為Ra6.3，有平面度要求，Φ9孔的位移度要求為0.25，孔Φ9的 尺寸精度要求為9 ，Φ8.5孔的位移度要求為0.25，小臺階的高度1.9±0.1平面度0.1，內0.25? 圓Φ125 Φ135.64 深度14，倒角，外圓141 深度11.6；0.1??.? 0.38? （2）表面粗糙度要求為Ra6.3，端面的高度20.6 ；.17? （3）表面粗糙度要求為Ra6.3，端面的高度95.25± 0.05 平面度0.15，螺紋孔的精度 要求為6H，孔內表面粗糙度要求為Ra16.3 ，M10-6H的螺紋孔位移度要求0.25。 由以上可以分析，對于這三組加工表面來講，可以先選擇其中一組加工表面進行加 工，然后再以加工過的表面為基準，加工其他三組表面，并保證他們之間的相互位置精 度。 內燃機后油封蓋機械加工工藝規(guī)程設計及系列夾具設計 5 3 內燃機后油封蓋工藝規(guī)程設計 3.1 確定零件生產類型及毛坯的制造形式 年產量為10萬件，因此該零件屬于大批量生產。 由于是大批量生產，因此采用壓鑄鋁制造毛坯。鑄造是金屬冶煉加工的一種工 藝，通常是利用金屬的重力在模具中進行澆鑄。但"壓鑄鋁"不是靠重力完成的,而是 施加了一定壓力。有點類似"注塑"。但它有一套技術含量較高的抽芯，冷卻等系統(tǒng)。 總的來說,都是通過一個集中入口將材料送到要鑄"注"造的型腔內,形成零件。 壓鑄鋁優(yōu)點： 1）產品質量好、鑄件尺寸精度高、表面光潔度好、強度和硬度較高、尺寸穩(wěn)定，互 換性好；可壓鑄鋁薄壁復雜的鑄件； 2）可提高生產效率、提升機器生產率、壓鑄鋁的壽命長、機械化和自動化更能達到； 3）經濟效果優(yōu)良：由于壓鑄鋁件尺寸精確，表泛光潔等優(yōu)點。一般不再進行機械加 工而直接使用或加工量很小，所以既提高了金屬利用率，又減少了大量的加工設 備和工時；鑄件價格便宜；可以采用組合壓鑄鋁以其他金屬或非金屬材料，既節(jié) 省裝配工時又節(jié)省金屬。 壓鑄鋁缺點： 1）壓鑄鋁時由于液態(tài)金屬充填型腔速度高，流態(tài)不穩(wěn)定，故采用一般壓鑄鋁法，鑄 件易產生氣孔，不能進行熱處理； 2）對內凹復雜的鑄件，壓鑄鋁較為困難 3）高熔點合金（如銅，黑色金屬），壓鑄鋁型壽命較低； 4）不宜小批量生產，其主要原因是壓鑄鋁型制造成本高，壓鑄鋁機生產效率高，小 批量生產不經濟。 3.2 零件材料的選擇 鋁合金密度低，但強度比較高，接近或超過優(yōu)質鋼，塑性好，可加工成各種型 材，具有優(yōu)良的導電性、導熱性和抗蝕性，工業(yè)上廣泛使用，使用量僅次于鋼 [12]。 鋁合金按加工方法可以分為形變鋁合金和鑄造鋁合金兩大類： 1）變形鋁合金能承受壓力加工。可加工成各種形態(tài)、規(guī)格的鋁合金材。主要用于制 造航空器材、建筑用門窗等。 形變鋁合金又分為不可熱處理強化型鋁合金和可熱處 理強化型鋁合金。不可熱處理強化型不能通過熱處理來提高機械性能，只能通過冷 加工變形來實現(xiàn)強化，它主要包括高純鋁、工業(yè)高純鋁、工業(yè)純鋁以及防銹鋁等。 可熱處理強化型鋁合金可以通過淬火和時效等熱處理手段來提高機械性能，它可分 為硬鋁、鍛鋁、超硬鋁和特殊鋁合金等。 無錫太湖學院學士學位論文 6 2）鑄造鋁合金按化學成分可分為鋁硅合金，鋁銅合金，鋁鎂合金，鋁鋅合金和鋁稀 土合金，其中鋁硅合金又有過共晶硅鋁合金，共晶硅鋁合金，單共晶硅鋁合金，鑄 造鋁合金在鑄態(tài)下使用。 內燃機后油封蓋材料選用 ZL108，材料名稱為 ZAlSi12Cu1Mg1，參照國家標準為 GB/T 1173-1995。 ZL108 具有可熱處理強化，具有較高的室溫和高溫力學性能。該合金密度下，熱 脹系數(shù)低 ，耐熱性好。其鑄造工藝性能優(yōu)良，無熱裂傾向，氣密性高，線收縮小， 但有較大的吸氣傾向，切削加工性較差。且需要變質處理。 化學成份： 硅 Si：11.0-13.0 銅 Cu ：1.0-2.0 錳 Mn: 0.3-0.9 鎂 Mg：0.4-1.0 鋁 Al：余量 鐵(金屬型鑄造)：0.000～ 0.700 鋅 Zn：≤0.2(雜質) 鈦 Ti：≤0.20(雜質） 鎳 Ni:≤0.3（雜質） 錫 Sn ：≤0.01(雜質) 鉛 Pb：≤0.05(雜質) 注：雜質總和:（金屬型鑄造)≤1.2 3.3 基準的選擇 基面的選擇是工藝規(guī)程設計中重要的工作之一?；鶞适菣C械制造中應用得十分廣泛 的概念，用來確定生產對象上幾何要素之間的幾何關系所依據(jù)的點、線和面。 定位選擇得正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產率得以提高。否則，加工 工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產無法正進行。 選擇定位基準的基本方法 1）選擇最大尺寸的表面為安裝面（限制 3 個自由度） ，選擇最長距離的表面為導向面 （限制 2 個自由度） ，選擇最小尺寸的表面為支承面（限制 1 個自由度） 。 2）首先考慮保證空間位置精度，再考慮保證尺寸精度。因為在加工中，保證空間位 置精度有時要比尺寸精度困難得多。 3）應盡量選擇零件上有重要位置精度關聯(lián)的主要表面為定位基準，因為這樣的表面 是決定該零件其他表面的基準，也是主要設計基準。 4）定位基準應有利于夾緊，在加工過程中穩(wěn)定可靠。 3.2.1 粗基準的選擇 在選用粗基準時要考慮如何保證各個加工面有足夠的余量，如何保證各個表面之間 內燃機后油封蓋機械加工工藝規(guī)程設計及系列夾具設計 7 的相互位置精度和自身的尺寸精度。因此，選擇粗基準時，應遵循以下幾個原則： 1）選擇零件上加工余量小的、較準確的、表面質量較好的、面積較大的毛面作為粗 基準。因此，不應選擇有毛刺的分型面等作基準。 2）選擇零件上的重要基準面作為粗基準，因為重要表面一般都要求余量均勻。 3）選擇零件上的不加工的表面作為粗基準，這樣可以保證加工表面和不加工表面之 間的相對位置要求，同時可以在一次安裝下加工更多的表面。 5）選擇零件上加工面積大，形狀復雜的表面作為粗基準，以使定位準確、夾緊可靠， 夾具結構簡單、操作方便。 4）粗基準一般只能使用一次。因為粗基準為毛面，定位基準位移誤差較大，如重復 使用，將造成較大的定位誤差，不能保證加工要求。因次，在制定工藝規(guī)程時，第一道 工序、第二道工序一般都是為了加工出精基準。 3.2.2 精基準的選擇 主要就考慮基準重合問題,當設計基準與定位基準不重合時，應該進行尺寸換算。根 據(jù)精基準的選擇原則，選擇精基準時，首先應考慮基準重合的問題，即在可能的情況下， 應盡量選擇加工表面的設計基準為定位基準，并保證工件的定位誤差較小以及加工精度， 同時還應使加工過程操作方便，夾具結構簡單，選擇時應遵循以下原則： 1）基準重合 盡量選擇設計基準為定位基準，這樣就沒有基準不重合誤差。有時出于加工工藝的合 理要求，需要選擇非設計基準作為定位基準。 2）基準統(tǒng)一（一次安裝） 為了減少夾具類型和數(shù)量，或為了進行自動化生產，在零件的加工過程中，對于多個 加工工序，選擇統(tǒng)一的定位基準。基準統(tǒng)一（一次安裝）和有關工序所使用的夾具結構 大體上統(tǒng)一，降低了工裝設計和制造成本。同時多數(shù)表面采用同一基準進行加工，避免 基準面轉換而帶來的誤差。在生產線上，使用統(tǒng)一基準使各個工序定位簡單一致。 3）互為基準原則 當某些表面相互位置精度要求較高時，這些表面又可以互為基準 反復加工，以不斷提高定位基準的精度，保證這些表面之間的位置精度。 4）自為基準原則 對于精度要求很高的表面，如果加工時要求其余量很小而均勻時， 可以以加工表面本身作為定位基準，以保證加工質量和提高生產效率。 其中，基準統(tǒng)一原則最為重要，使用統(tǒng)一的基準，可以簡化工藝過程和夾具設計， 能在一次裝夾中加工多個表面。可以保證個加工表面間的相互位置精度可以減少工裝設 計制造的費用，提高生產效率，并可以避免基準轉換造成的誤差。 根據(jù)以上定位基準的原則，以及內燃機后油封座的具體結構，確定基準如下：以后表 面、上表面以及底平面作為基準加工出后表面這個重要表面，同時加工出這個表面上的 孔，然后都以這個表面和上面的孔定位加工出其他表面和孔。 無錫太湖學院學士學位論文 8 3.4 擬定工藝路線 3.4.1 零件各表面加工順序的確定 1）機械加工順序的安排 根據(jù)機械加工順序安排時應遵循的原則，考慮到零件件的具體特點，可以先加工后端 面和零件上的 8 個孔，然后都以一面兩孔定位，加工出其他的面和孔。 2）熱處理工序的安排 由于毛坯為壓鑄件，鑄件應經固溶處理加完全人工時效處理，另外，還須進行變質處 理。 3）輔助工序的安排 在零件機械加工結束后，進行人工去毛刺處理。 3.4.2 工序的組合 制定工藝路線應該使零件的加工精度（尺寸精度、形狀精度、位置精度）和表面質 量等技術要求能得到合理的保證。在生產綱領已經確定為大批生產的條件下，可以考慮 采用通用機床配以志用夾具，并盡量使工序集中來提高生產率。還有，應當考慮經濟效 果，以便降低生產成本。 在確定加工順序后，根據(jù)該工件的生產規(guī)模以及工件的結構特點與技術條件，為了盡 可能地減少工件的安裝次數(shù)，在一次安裝中加工多個表面，以便于保證高的表面相互位 置精度，考慮使用通用機床配以專用夾具，并采用工序集中的原則來組合工序。 加工順序就是指工序的排列次序，加工順序對保證加工質量，降低生產成本有著重要 的作用，一般考慮一下原則： 1）先基準后其他 零件的前幾道工序應安排加工精基準，然后用精基準來加工其他表面。 2）先粗加工后精加工 整個零件的加工工序應是粗加工在前，然后半精加工、精加工以及光整加工。這樣 可以避免由于工件受力變形而影響加工質量，也避免了精加工表面受到損傷等。 3）先加工平面，后加工內孔 先加工主要表面后加工次要表面，即作為精基準的表面應首先加工。然后對精度要 求高的主要表面進行粗加工、半精加工，并穿插一些次要表面的加工，然后進行各表面 的精加工。要求高的主要表面的精加工安排在最后進行，這樣避免已加工表面在運輸過 程中的碰傷或刮傷。 根據(jù)以上的原則，以及在一些相關資料中查找的數(shù)據(jù)，制定零件工藝路線。 3.4.3 零件工藝路線方案的對比 零件各表面加工方法和方案的選擇，首先要保證加工表面的加工精度和表面粗糙度 的要求，另外還需要考慮生產率和經濟性方面的要求，在選擇時，應根據(jù)各種加工方法 的特點及其經濟加工精度和表面粗糙度，結合零件的特點和技術要求，慎重決定。 該毛坯經鑄造成型，其各表面加工方法，如表 3-1 所示： 內燃機后油封蓋機械加工工藝規(guī)程設計及系列夾具設計 9 表 3-1 工藝路線方案一 工序號 工序名稱 工序內容 10 毛坯 壓鑄 20 去毛刺 手工打毛刺 30 拋丸 拋丸 40 車后端面 高度 20 mm0.15?? 50 鉆孔 7-Φ9mm Φ8.5mm 60 銑小臺階 1.9 mm 平面度 0.10.67?? 70 車內圓 Φ125 mm 深 17mm、Φ135.64 深 12.7mm .30 0.5?? 倒角 80 車外圓 Φ141mm 深 11.6mm0.1465? 90 銑底平面 95.25mm±0.05 平面度 0.05 100 鉆底孔 2-Φ10mm 中心距 66mm 孔深 24mm 110 攻牙 2-M10-6H 深度 17mm 120 尺寸全檢 檢查內外圓、中心高度 130 清洗 用空氣機吹、清洗機洗 140 打包入庫 考慮到機械加工的經濟性,提出了第二種工藝路線方案,如表 3-2 所示: 表 3-2 工藝路線方案二 工序號 工序名稱 工序內容 10 毛坯 壓鑄 20 去毛刺 手工打毛刺 30 拋丸 拋丸 40 車后端面、外圓、內圓 高度 20 mm、Φ125 mm 深 17mm、0.15??0.63?? Φ135.64 深 12.7mm、Φ141 mm.0.14065 深 11.6mm 50 鉆孔 7-Φ9mm Φ8.5mm 60 銑小臺階 1.9 mm 平面度 0.10.67?? 70 銑底平面 95.25mm±0.05 平面度 0.05 80 鉆底孔 2-Φ10mm 中心距 66mm 孔深 24mm 無錫太湖學院學士學位論文 10 90 攻牙 2-M10-6H 深度 17mm 100 尺寸全檢 檢查內外圓、中心高度 110 清洗 用空氣機吹、清洗機洗 120 打包入庫 以上工藝過程詳見工藝過程卡和工序卡。(詳見附錄) 3.4.4 零件工藝路線方案的分析與選擇 工藝路線方案一的優(yōu)點在于定位基準統(tǒng)一，都采用一面兩孔定位方案,大大簡化了夾 具設計的難度,對于成品零件的檢測也有益處,同時,使得車間管理變得簡單。 而工藝路線方案二的優(yōu)點在于通過優(yōu)化夾具設計，將車端面、外圓、內圓的工序都 由同一道工序完成，簡化了工藝步驟，最重要的是，減少了一臺機床的使用，提高了工 廠的經濟性。 綜合以上兩個工藝路線方案的優(yōu)缺點和難易程度，我決定采用工藝路線方案一來加 工此內燃機后油封蓋零件。 3.4.5 零件機械加工余量確定 在確定工序尺寸時，首先要確定加工余量。正確確定加工余量對于工廠具有非常重要 的意義。若毛坯的余量過大，浪費材料勢必增加生產的成本；反之若余量過小，使毛坯 制造困難，同樣增加成本，余量太小也不能保證零件的加工精度，增加零件的報廢率從 而增加生產成本。因此余量過小、過大對機械加工都會帶來不利的影響。 通過查《金屬機械加工工藝人員手冊》表 4-25、表 4-26、表 4-27、表 4-32、表 4- 35 確定各工序加工余量如下： 表 3-3 加工余量明細表 工序號 工序內容 加工余量 Z 40 車后端面 1 50 鉆 Φ8.5 孔鉆 Φ9 孔 0.10.1 60 銑小臺階 0.15 70 車內圓 2 80 車外圓 1.9 90 銑底平面 1.5 100 鉆 Φ10 孔 5 3.5 各工序所需機床及工藝裝備的選擇 3.5.1 機床的選擇 選擇機床時應考慮以下幾方面： 1） 機床的加工尺寸范圍應與零件的外廓尺寸相適應。 2） 機床的工作精度應與工序的精度要求相適應。 內燃機后油封蓋機械加工工藝規(guī)程設計及系列夾具設計 11 3） 機床的生產效率應與零件的生產類型相適應。 4） 選擇機床時，要充分考慮車間現(xiàn)有機床情況，盡可能采用現(xiàn)有機床或對現(xiàn)有機床進 行升級改裝。 3.5.2 工藝裝備的選擇 (1） 夾具的選擇 在單件小批量生產過程中，盡可能采用通用型夾具和組合夾具，在大量生產中應按 工序加工的具體情況設計專用夾具。 （2） 刀具的選擇 刀具的選擇主要需考慮工序所采用的加工方法、加工零件的尺寸、工件的材質、加 工所需精度和表面粗糙度要求、生產效率和經濟性等，通常應采用標準刀具，有時選用 高生產率的復合刀具及其它專用刀具。 （3） 檢具的選擇 檢具的選擇主要根據(jù)生產類型和加工精度。在單件、小批生產中，應盡量采用通用 檢具、量儀。在大批量生產中應選用各種量規(guī)和精度的檢驗儀器和檢具等。 （4） 本工件所需的機床和工藝裝備 由于該機座生產規(guī)模為年產 10 萬件屬于大批量生產，根據(jù)工件的結構特點和技術要 求，盡量選用通用機床和專用夾具較為合適。 各工序所用的機床及工藝裝備確定見表 3-4： 表 3-4 各工序所用的機床及工藝裝備 工序號 設備 工藝裝備 10 壓鑄機 壓鑄機 30 拋丸機 拋丸機 40 數(shù)控車床 CJK6136D 專用車夾具、直頭焊接式端面車刀 50 加工中心 專用鉆夾具、麻花鉆、游標卡尺 60 銑床 XA6132 專用銑夾具、高速鋼圓柱形銑刀、深度尺、絲表、 平板 70 數(shù)控車床 CJK6136D 專用車夾具、直頭焊接式端面車刀、內徑量表、深 度尺、游標卡尺 80 數(shù)控車床 CJK6136D 專用車夾具、直頭焊接式端面車刀、外徑千分尺、 深度尺、游標卡尺 90 銑床 XA6132 專用銑夾具、高速鋼圓柱形銑刀、千分尺、塞尺 100 搖臂鉆床 專用鉆夾具、麻花鉆、卡尺 110 攻絲機 攻絲機、螺紋規(guī) 130 空氣機、清洗機 3.6 工藝計算 加工工藝路線制定完成之后，為了能達到加工工藝路線中的要求，有必要對每個工序 無錫太湖學院學士學位論文 12 進行切削用量的計算，選擇合適的機床，并在此基礎上編制工藝過程卡、工序卡，使整 個加工過程有章可循，最大限度地節(jié)省費用，降低工時，提高生產效率。 下面詳細說明本設計中的一些工藝參數(shù)的計算過程。 3.6.1 后表面 3.6.1.1 車后端面 （1）工序加工計算 查《金屬機械加工工藝人員手冊》表10-1，車削ZL108毛坯，選擇YT5硬質合金。 查《金屬機械加工工藝人員手冊》表 10-6 及 10-7 得，選擇帶圓形卷屑槽倒棱的前刀 面 kr=45°，k’ r =10°， =8°， =12°， =0°， =1.0， =-5°，b r1=0.4mm，卷o?o?s?r?1o? 屑槽尺寸為 rbn=5mm， =2mm，c bn=0.1mm。其中，k r 為主偏角；k’ r 為副偏角； 為后bn? 0? 角； 為前角； 為刃傾角； 為刀尖圓弧半徑； 為倒棱前角；b r1 為倒棱寬度；r bn 卷0?s?r? 1o? 屑槽圓弧半徑； 為卷屑槽槽寬；c bn 為卷屑槽槽深。bn （2）機床選擇 查《金屬機械加工工藝人員手冊》表6-12,選直頭焊接式端面車刀，改裝的簡易數(shù)控 車床（編程見附錄）。查《金屬機械加工工藝人員手冊》表8-2及8-7得，由于改裝的簡易 數(shù)控車床的中心高時160mm，故刀桿尺寸B×H=16mm×25mm，刀片厚度4.5mm。 查《金屬機械加工工藝人員手冊》表 10-8，在刀桿尺寸為 16mm×25mm，a p =1.0mm，以及工件直徑小于 20mm 時，取 f=0.3~0.4mm/r。 進給量還要滿足車床進給機構強度的要求，故需要進行校驗，根據(jù)改裝的簡易數(shù)控 車床技術參數(shù)，其進給機構允許的進給力為 Fmax=2630N。 查《機械制造工藝學》表 1-21，當鋁合金強度 =680 810MPa，a p 1.0mm，f 0.5mm/r，k r=45°，r c=25m/min 時，則進給力 F’b?~ ≤ ≤ f=1500N。 根據(jù)車削進給力的計算公式 （3.1）'ffroFfsfkr?? 式中： ， ， 為加工鋁合金時的，刀具幾何參數(shù)改變時切削力的修正系數(shù)。roFfksf?krFf 查《機械制造工藝學》表 1-2，切削力 Ff 的修正系數(shù) =1.0， =1.0， roFfksFfk?krFf =1.11，則實際進給力為 Ff=1665N。 由于切削時的進給力小于車床進給機構的允許進給力，選 f=0.4mm/r。 查《機械制造工藝學》表 1-9，刀具后刀面允許磨耗量為 1mm，車刀耐磨時間 t=60min。 內燃機后油封蓋機械加工工藝規(guī)程設計及系列夾具設計 13 據(jù)《機械制造工藝學》表 1-10，當用 YT5 硬質合金刀加工 =90 710MPa 的鋁合金料，b? 當 ap 1mm，f 0.4mm/r，切削速度 vt=25m/min?！?≤ 根據(jù)車削切削速度的計算公式 （3.2）'ctvFctPsvk? 式中： ， ， ， 是車削過程使用條件改變時的修正系數(shù)。tvktFctPksv 查《機械制造工藝學》表 1-28， =1.0， =1.0， =1.0， =0.75，則tvktFctPcksv =25×1.0×1.0×1.0×0.75m/min=18.75m/min'cv 因為轉速計算公式為 n= （3.3）10vd? 據(jù)公式求得 n= =44（r/min）'c 查《金屬加工工藝及工裝設計》表 4-43，選 n=45r/min，據(jù)公式（3.3） ，速度計算公 式為 v= （3.4）10 dn? 實際的切削速度為 vc= =19（m/min） 校驗功率：查《金屬機械加工工藝人員手冊》表 10-26，當 =580 970MPa，a p b?≤ 1mm，f 0.4mm/r，v 158m/min 時， =1.8kW。根據(jù) C6132 技術參數(shù)，車床主軸允許≤ ≤ ???? 功率 PE=3kW，所以 PC＜ PE，機床選擇滿足要求。 （3）機動