【正文】 4 夾具的設(shè)計(jì)選擇 在工序的最初幾步，由于是初加工，且在通用機(jī)床上加工，未上生產(chǎn)線，因此可以采用組合加劇進(jìn)行粗加工 ，當(dāng)上生產(chǎn)線后，工件在專用機(jī)床上加工，且要求精度高，應(yīng)大量采用專用夾具，夾具的設(shè)計(jì)詳見本文第四章。 1 刀具的選擇 刀具的選擇條件： ⑴刀具材料的硬度應(yīng)高于工件材料的硬度。目前比較成功的做法是使用重金屬刀桿，但因其價(jià)格昂貴，加工此類大孔很不經(jīng)濟(jì)，所以選擇阻尼防振鏜桿作為方案的優(yōu)先選項(xiàng)，該鏜桿可通過(guò)內(nèi)置減振系統(tǒng)來(lái)吸引刀桿振動(dòng)能量，最終達(dá)到消振的目的。自由振動(dòng)往往是由于切削力的突然變化等原因所引起的，這種振動(dòng)一般可以迅速衰減，故對(duì)機(jī)械加工過(guò)程的影響最小，而受迫振動(dòng)和自激振動(dòng)是不能自然衰減，對(duì)加工危害性較大。 對(duì)于刀具磨損，不僅直接影響工序加工質(zhì)量，其耐用度還與生產(chǎn)線產(chǎn)能以及加工成本相關(guān)，在措施上除采用耐磨材料的刀具，如涂層刀具、ＣＢＮ、ＰＣＤ刀具等提高刀具壽命外，還需要加強(qiáng)監(jiān)控。 3 對(duì)車間環(huán)境溫度和冷卻液溫度的要求 通過(guò)長(zhǎng)期研究這兩種溫度對(duì)設(shè)備精度的影響，筆者總結(jié)歸納出以下要求： 對(duì)車間環(huán)境溫度要求： （ 1)環(huán)境溫度要控制在 2050℃，溫度偏離上述范圍時(shí)，有必要調(diào)整設(shè)備幾何精度與控制系統(tǒng)的溫度補(bǔ)償。 （ 3）所有設(shè)備主要部件，如床身、立柱、滑臺(tái)等采用熱平衡設(shè)計(jì)，減少設(shè)備因受熱變形而對(duì)加工精度產(chǎn)生的負(fù)面的影響。在熱的作用下，工藝系統(tǒng)同樣不可避免地要產(chǎn)生變形，會(huì)使刀具相對(duì)于工件的正確位置受到破壞，造成加工誤差。空心截形比實(shí)心截形的剛度高，封閉的截形又比開口的截形好，在適當(dāng)部位增添加強(qiáng)肋也有良好的效果。國(guó)外規(guī)定，機(jī)械加工的工序能力不大于雙側(cè)公差的 3/4，對(duì)于單向公差，不大于產(chǎn)品的 公差的 7/ 此，國(guó) 外對(duì)機(jī) 床的質(zhì) 量要求 非常 嚴(yán)格， 機(jī)械能力CM/CMK=,即 ，這意味著一百萬(wàn)個(gè)零件中僅有 個(gè)不合格品，達(dá)到了 6西格瑪?shù)囊?。同時(shí)，在當(dāng)前 柴油機(jī) 開發(fā)在排放、油耗、噪聲及性能等方面面臨更高的要求，汽缸蓋的工序質(zhì)量控 制也將以一個(gè)更高的起點(diǎn)來(lái)適應(yīng)這種變化。 (4)粗銑頂?shù)酌娴募庸ひ?，如圖 2所示。 工序中的銑削有粗銑和精銑，由于兩平面有較高的平面度要求，而且對(duì)主軸孔中心線有較高的平行度要求，為了提高加工效率，以主軸孔中心線為基準(zhǔn)，采用雙面銑，至于兩水管面、兩窗口面以及油泵平面，位置度要求不是很高，為提高加工效率，采用五頭銑。 1 Φ 177。 4 加工余量的確定 根據(jù)零件圖上的標(biāo)注尺寸查閱《金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)》第五章加工余量表54表 54表 55表 55表 55表 57表 584[3]再根據(jù)所制定的工藝規(guī)程，結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，參考《機(jī)械加工余量手冊(cè)》 [5]，可確定工序間的加工余和公差等級(jí)，并確定零件總的加工余量（以毛坯的加工余量 24mm 作為總余量）。在半精加工階段減少粗加工中留下的誤差，使加工表面達(dá)到一定的精度，并留有適當(dāng)?shù)募庸び嗔?，為后續(xù)精加工做好準(zhǔn)備。 （ 2）汽缸蓋前后面 兩表面的平面度為 ，與主軸孔中心線的平行度為 100：，也用臥式 雙面銑進(jìn)行加工。 （ 2）汽缸蓋前后面 汽缸蓋前后面 有凸輪軸孔、主軸孔、兩通孔以及一些螺紋孔，還有 一調(diào)速器安裝面。所謂結(jié)構(gòu)工藝性好，是指在現(xiàn)有工藝條件下既能方便制造，又有較低的制造成本。它要求設(shè)計(jì)者必須具備豐富的生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和廣博的機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)理論知識(shí)。 ，兩孔中心距為 50177。 考慮到零件的生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，以我國(guó)目前的機(jī)械工業(yè)的發(fā)展水平，為取得很好的經(jīng)濟(jì)效益，選用萬(wàn)能設(shè)備與專用設(shè)備共同的形成的流水線生產(chǎn)加工方式。其熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力都比較嚴(yán)重，因此鑒于它的工作方式和惡劣的工作條件，要求氣缸蓋必須有足夠的剛度和強(qiáng)度，以便能承受各種形式負(fù) 載，同時(shí)氣缸蓋的結(jié)構(gòu)形式也要力求簡(jiǎn)單，布置要盡可能對(duì)稱，厚薄要盡可能均勻，內(nèi)部鑄管冷卻水套要盡可能使高溫部分得到冷卻。經(jīng)過(guò)多種方案對(duì)比選擇，確定更為合理的定位方式、夾緊方式、刀具的對(duì)刀引導(dǎo)方式、夾具整體結(jié)構(gòu)和夾緊力。這有利于對(duì)所學(xué)知識(shí)的鞏固和知識(shí)面的擴(kuò)展 ,通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)一步提高調(diào)查研究、設(shè)計(jì)計(jì)算、理論分析、查閱資料及繪制圖樣等各方面的基本技能。 2 本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的是柴油機(jī)氣缸蓋的機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)及其中一道重點(diǎn)工序的夾具設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)重點(diǎn)為夾具設(shè)計(jì)。這樣，大大地提高了生產(chǎn)率。同時(shí)粗銑頂?shù)酌妗⒕M缸套孔專用夾具和一套工藝規(guī)程的合理設(shè)計(jì)更使得加工工藝有所創(chuàng)新 . 氣缸蓋是柴油機(jī)的重要零部件之一，屬于典型的箱體類零件。他的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，其加工質(zhì)量 的好壞將直接影響到柴油機(jī)的整體性能。 關(guān)鍵詞 ： 柴油 機(jī)； 加工工藝；夾具； 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 Abstract Brief introduction of this topic at home and abroad and the development trend of machinery manufacturing industry, and then puts forward the engine block the importance of processing technology research. The influence of mechanical processing factors on the quality of the main countermeasures and analysis, research, the key working procedure of processing analysis, choose proper tool, select the reasonable positioning base and reliable position datum and the design of clamping reliable to ensure the process quality and machining precision, and put forward the corresponding countermeasures to improve the engine39。 氣缸蓋是柴油機(jī)的重要零部件之一，屬于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的箱體類零件，它的加工精度對(duì)柴油機(jī)的綜合性能指標(biāo)高低有著很 重要的影響。本課題來(lái)源于實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，根據(jù)《湖南 科技 大學(xué) 機(jī)電工程 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書》中所規(guī)定的內(nèi)容，本次設(shè)計(jì)包括三個(gè)主要內(nèi)容。再次是對(duì) 影響 柴油機(jī) 汽缸蓋加工的典型工序的加工質(zhì)量的因素及主要對(duì)策加以分析和研究。 氣缸蓋應(yīng)該用抗熱疲勞性能好的材料鑄造，材料導(dǎo)熱性越好，線膨脹系數(shù)越小，高溫疲勞強(qiáng)度越高，越能承受熱負(fù)荷的反復(fù)作用。 生產(chǎn)節(jié)拍 t 的確定 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 t=60tc/ N0(分 ) 式中： tc=300*8*班次 *η 300全年工作日 班次為一班 η 自動(dòng)線效率：從 300 天中扣除一天缺勤時(shí)間，通 常工人工作時(shí)間損失率均為 8%，維護(hù)設(shè)備的停工維修時(shí)間取 tc=2150 則 t=（ 60*2150） /12020 ≈ （分鐘） 3 氣缸蓋的主要技術(shù)條件極其分析 1尺寸精度 氣缸蓋是以底平面與缸體連接的，其他平面用來(lái)安裝有關(guān)零部件，為既能保證裝配技術(shù)要求，又能滿足組裝后柴油機(jī)的總體尺寸，故對(duì)氣缸蓋的外形尺寸有一定的技術(shù)要求，長(zhǎng)： 274177。 。 機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程是指從原材料到該機(jī)械產(chǎn)品出廠的全部勞動(dòng)過(guò)程。 1 零件圖的分析 在進(jìn)行工藝規(guī)程制定之前，要仔細(xì)研究所加工零件的零件圖和充分了解此零件所用的場(chǎng)合。 （ 3）汽缸蓋兩側(cè)面 汽缸蓋兩側(cè)面有兩水管安裝面、兩窗口面、油泵平面、油泵孔以及一些螺紋孔。 （ 3）汽缸蓋兩側(cè)面 兩側(cè)面有五個(gè)不同的面，其中加工要求較高的是油泵平面，要求與缸套孔中心線的平行度為 ，用五頭銑同時(shí)加工。（ 3）精加工階段 [1]。 毛坯的機(jī)械加工余量如表 5 所示 : 表 .3 機(jī)械加工余量 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 Process Remaining Definition 加工表面 工序名稱 加工余量 公差等級(jí) 公 差 公差尺寸 上下表面 前后表面 底面 4M12 底面Φ 8 孔 與底面Φ 8 同軸Φ 7 深孔 底面 兩水管安裝面 兩窗口面 Φ 185 主軸孔 Φ 90 主軸孔 毛 坯 粗 銑 精 銑 毛 坯 粗 銑 精 銑 毛 坯 鉆 孔 鉸 孔 攻 絲 毛 坯 鉆 孔 鉸 孔 毛 坯 鉆 孔 毛 坯 鉆 孔 攻 絲 毛 坯 粗 銑 毛 坯 粗 銑 毛 坯 粗 鏜 精 鏜 毛 坯 粗 鏜 精 鏜 6 4 1 8 7 6 6 IT11 IT7 IT11 IT7 IT10 IT7 IT10 IT7 IT10 IT10 IT11 IT11 IT12 IT7 IT12 IT7 494177。 Φ 80+ 0 Φ 60177。 工序中的鏜削加工，首先考慮到缸套孔對(duì)主軸孔中心線有較高的垂直度要求，兩缸湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 套孔有較高的同軸度要求，所以采用立式鏜床，對(duì)缸套孔 進(jìn)行粗鏜、半精鏜和精鏜，其次鏜主軸孔和凸輪軸孔，由于前后的孔徑大小不一，工件較大，采用液壓雙面組合鏜。 圖 2 粗銑汽缸蓋頂?shù)酌娴募庸ひ? Fig. 2 Requiring of rough milling block’s upper and lower surface 主要工序的定位方案的確定 : （ 1）粗銑汽缸蓋上下表面 ：加工要求：尺寸公差 488177。目前，隨著數(shù)控技術(shù)和測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，機(jī)床制造業(yè)取得長(zhǎng)足的進(jìn)步，其加工質(zhì)量和精度的提高使機(jī)械加工生產(chǎn)線在規(guī)劃階段有了新的工序質(zhì)量保證手段，全面提升了工序質(zhì)量保證能力。而國(guó)內(nèi)機(jī)床質(zhì)量水平只能達(dá)到 34 西格瑪，差距比較大。 如在粗鏜氣缸孔工序中，夾具為 U 型開放式結(jié)構(gòu)，為提高夾具系統(tǒng)的整體剛性，在夾具的左右端增加了帶有鉸鏈的轉(zhuǎn)動(dòng)橫桿，工件上料（上下料方式為通過(guò)式）后，轉(zhuǎn) 動(dòng)橫桿工作，連接 U型口端部，并通過(guò)連接銷固定，使夾具前后端墻板形成閉式穩(wěn)固結(jié)構(gòu)，提高夾具剛性， 加工汽缸蓋四側(cè)面夾具，采用地面一面兩銷定位，主 夾 緊力在工件的頂面，考慮到在切削加工過(guò)程中，切削力將對(duì)工件帶來(lái)較大的變形，為提高工藝系統(tǒng)的整體剛性，抵消切削力的影響，在壓緊導(dǎo)柱中間部位設(shè)計(jì)斜鍥內(nèi)脹機(jī)構(gòu)，在工作時(shí)，機(jī)構(gòu)自動(dòng)撐緊下缸孔部位，抱牢工件，可抵消部分切削力。特別是對(duì)于精密加工和大件加工，由于工藝系統(tǒng)熱變形所引起的加工誤差常常占到加工總誤差的 40%~70%。 （ 4）機(jī)床本身的溫度控制也是非常重要的，除加工設(shè)備有精度溫度補(bǔ)償功能外，還可在精加工設(shè)備熱敏感區(qū)采用冷卻液連續(xù)控制受熱變形影響。 （ 2）溫度隨時(shí)間的變化△ T/△ t要平穩(wěn)，建議小于 0≥ 6k/h，但允許在短時(shí)間內(nèi)（比如幾分鐘內(nèi)）存在稍高值。在早期，人們依靠提高有效的早期預(yù)防。 銑削或鏜削非連續(xù)面，加工過(guò)程為斷續(xù)切削，存在一定的間歇性沖擊力，引起切削力的周期性變化，從而激起振動(dòng)，這種就是典型的受迫振動(dòng)。 主要工序單件機(jī)動(dòng)工時(shí)的計(jì)算 工序 10：粗銑頂?shù)酌? 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 工序 40：精銑頂?shù)酌?： 機(jī)床：雙立軸圓工作臺(tái)銑床 KX52 刀具：硬質(zhì)合金端銑刀（面銑刀）材料： VCW r418 mmD 63? 齒數(shù) 6?Z 銑削深度 pa ： mmap ? 每齒進(jìn)給量 fa ：根據(jù)參考文獻(xiàn) [13]《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表 ，取Zmma f /? ； 銑削速度 V ：參照參考文獻(xiàn) [13]《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表 ，取 smV /? 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 n ，由式（ 1）有： m in/ 0100 00 rd Vn ?? ???? ? ， min/460rn? 實(shí)際銑削速度 V? ，由式（ 2）有： smndV / 00 0 4 00 00 ?? ????? ? 進(jìn)給量 fV ，由式（ 3）有： smmZnaV