【正文】 ............................................................................................................... 42 附錄 ............................................................................................................................................... 43 附錄 1 ......................................................................................................................................... 43 附錄 2 ......................................................................................................................................... 44 1 1 緒論 序言 大學(xué)四年過的真快，不知不覺中四年就這么過去了，我將再接再厲，刻苦努力的完成我的研究生學(xué)業(yè)。此外，還根據(jù)實(shí)際的加工條件 計(jì)算出 相應(yīng)的 時間定額， 而且恰當(dāng)?shù)?選取 經(jīng)濟(jì)、合理 的機(jī)床和 刀具 填寫 工序過程卡片 。 I 摘要 該畢業(yè)設(shè)計(jì)論文根據(jù) ZS1105 柴油機(jī)箱體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在充分論證的基礎(chǔ)上 正確的 制定箱體的加工工藝路線 。根據(jù)機(jī)械制造中的相關(guān)公式選擇、 計(jì)算各工藝參數(shù)，填寫加工工藝規(guī)程 。 除上述外，還要 設(shè)計(jì)針對該箱體 鏜 孔加工工藝的專用組合機(jī)床及專用夾具，完成“三圖一卡”及夾具的全套圖紙。在豐 富、充實(shí)的大學(xué)四年時光中，我認(rèn)真的刻苦學(xué)習(xí)了機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化的相關(guān)知識，而且到圖書館學(xué)習(xí)了本專業(yè)的更深層次的知識 —— 高速加工和精密加工。尤其是機(jī)械制造工藝學(xué)的課程設(shè)計(jì)，我對機(jī)械制造工藝和夾具有了更深入的了解，該課程設(shè)計(jì)不但是對我所學(xué)課程最好的檢驗(yàn)，更是讓我自己意識到自身的很多不足之處。 制造業(yè)是作為衡量一個國家經(jīng)濟(jì)的重要指標(biāo)，體現(xiàn)了一個國家或一個民族的科技實(shí)力，是一個時代科學(xué)技術(shù)發(fā)展最明顯的突出體現(xiàn)。我國的制造業(yè)起步晚、基礎(chǔ)差，但近二十年來，我國投入了巨大的人力物力，并取得了驕人的成績。 此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題是 ZS1105 柴油機(jī)箱體工藝及鏜床夾具設(shè)計(jì)，以 ZS1105 柴油機(jī)的箱體加工為背景，根據(jù)所學(xué)的專業(yè)課知識和 ZS1105 柴油機(jī)箱體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在充分論證的基礎(chǔ)上正確的制定箱體的加工工藝路線。此外，還根據(jù)實(shí)際的加工條件計(jì)算出相應(yīng)的時間定額，而 且恰當(dāng)?shù)倪x取經(jīng)濟(jì)、合理的機(jī)床和刀具填寫工序過程卡片。 國外的 V8 發(fā)動機(jī)箱體已經(jīng)不采用鑄造 成型 ，而是鋼坯直接在加工中心中加工完成，利用先進(jìn)的數(shù)控加工技術(shù)，其代表了現(xiàn)代比較先進(jìn)的制造技術(shù)，這也是先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展方向。 2 2 ZS1105 柴油機(jī)箱體簡介 箱體的工作及材料簡介 該柴油機(jī)采用往復(fù)式活塞內(nèi)燃發(fā)動，它是把霧狀燃料直接噴射到發(fā)動機(jī)的氣缸內(nèi)部進(jìn)行燃燒，靠燃料的迅速燃燒所放出的大量熱量作用于活塞，繼而推動曲軸轉(zhuǎn)動輸出動力，這一過程也就是燃料的化學(xué)能先轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，然后熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的過程。同時，由于曲軸的連續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，在曲軸慣性運(yùn)動的作用下，活塞在氣缸內(nèi)就能完成連 續(xù)的往復(fù)運(yùn)動，這樣的過程能使動力連續(xù)輸出。 ZS1105 柴油機(jī)的箱體材料一般選取 HT200，因?yàn)檫x取該材料既能很好的滿足所需機(jī)械強(qiáng)度的要求，而且該材料具有很好的減震作用，這對于發(fā)動機(jī)箱體來說具有很重要的意義，也是現(xiàn)在國內(nèi)柴油機(jī)箱體普遍采用的箱體材料。 箱體的工藝性分析 ZS1105 柴油機(jī)的箱體由于采用傳統(tǒng)的鑄造工藝，其基本尺寸結(jié)構(gòu)是在成型模中鑄造成型，箱體的結(jié)構(gòu)是一個完整的整體，其工藝性復(fù)雜，尺寸精度和位置精度要求極高。 ZS1105 柴油機(jī)的箱體的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，其屬于薄壁件，由于內(nèi)部采用隧道式加強(qiáng)筋，故其剛性較好，尺寸精度、形狀公差要求高，加工工序多，表面質(zhì)量要求較高，工藝過程較復(fù)雜。按照“先基準(zhǔn)后其它”、“先加工平面后加工孔”、“先粗加工后精加工”的原則合理安排加工工藝，制定合理、經(jīng)濟(jì)的加工工藝。 156mm 粗糙度 2）下 端 面 435mm 156mm 粗糙度 平面度 3）前端面 305mm 179177。 305mm 粗糙度 平面度 垂直度 5）左端面 305mm 174mm 粗糙度 Ra 6）右端面 305mm 179177。 表 31 ZX1105 柴油機(jī)箱體技術(shù)要求 加工表面 尺寸及偏差 /mm 公差及精 度要求 表面粗糙度 /181。 156 IT11 Ra 平面度 垂直度 φ 下端面 435 156 Ra 平面度 左端面 305 174 Ra 平面度 右端面 305 179177。 305 IT11 Ra 平面度 垂直度 后端面 507177。m 形位公差 /mm 備注 前端面孔 φ 47H7 IT7 圓柱度 前端面孔鉸孔 2φ 5N7 后面孔 φ 188H7 IT7 垂直度 圓柱度 最大實(shí)體原則下為 0 后面孔 φ 35H7 IT7 圓柱度 同軸度 后端面孔 φ 37H7 IT7 平行度φ 其余孔或螺紋孔 位置度φ 根據(jù) ZS1105 柴油機(jī)箱體工藝要求，在經(jīng)濟(jì)、合理的前提下， 為滿足以上技術(shù)要求，根據(jù)各加工技術(shù)要求 特 選擇如下 加工方法 ，見表 32。生產(chǎn)類型一般可分為大量生產(chǎn)、成批生產(chǎn)和單件生產(chǎn)三種類型，不同的生產(chǎn)類型有著完全不同的工藝特征。生產(chǎn)綱領(lǐng)是指企業(yè)在計(jì)劃期內(nèi)應(yīng)當(dāng)生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量和進(jìn)度計(jì)劃。零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng) N 可按下式計(jì)算： ? ?? ?%1%1QN bam ??? 式（ ） 式中 N—— 零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)（件∕年）； Q—— 產(chǎn)品的年產(chǎn)量（臺、輛∕年）； M—— 每臺（輛）產(chǎn)品中該零件的數(shù)量（臺、輛∕ 年）； a%—— 備品率，一般取 2%～ 3%； b%—— 廢品率，一般取 %～ %。 零件的材料在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時已經(jīng)確定，在制定零件機(jī)械加工工藝規(guī)程時，毛坯的選擇主要是選定毛坯的制造方法。最長見的毛坯是鑄件和鍛件。一般地，選擇毛坯的制造方法應(yīng)考慮如下幾個因素： 1）材料的工藝性能； 2） 毛坯的尺寸、形狀和精度要求； 3）零件的生產(chǎn)類型； 4)采用新材料、新工藝、新技術(shù)的可能性。 又由于 毛坯的制造方法應(yīng)與生產(chǎn)類型 相對應(yīng)，故 本零件為大量生產(chǎn)，故采用金屬模鑄造。 定位基準(zhǔn)選擇原則 擬定路線的第一步是選擇定位基準(zhǔn)。 精基準(zhǔn)選擇原則 選擇精基準(zhǔn)是應(yīng)重點(diǎn)考慮如何減少工件 的定位誤差，保證加工精度，并使夾具結(jié)構(gòu)簡單，工件裝夾方便。這樣可避免由于基準(zhǔn)不重合而產(chǎn)生的定位誤差。 (3) 互為基準(zhǔn)原則 對于某些位置精度要求很高的表面，常采用互為基準(zhǔn)反復(fù)加工的方法來保證其位置精度。 （ 5）便于裝夾原則 應(yīng)選定位可靠、裝夾方便的表面作基準(zhǔn)。 粗基準(zhǔn)選擇原則 選擇粗基準(zhǔn)主要是選擇第一道機(jī)械加工工序的定位基準(zhǔn)，以便為后續(xù)工序提供精基準(zhǔn)。因此，在選擇粗基準(zhǔn)時，一般應(yīng)遵循下列原則： （ 1）保證相互位置要求原則 對于同時具 有加工表面與不加工表面的工件，為了保證不加工表面與加工表面之間的位置要求，應(yīng)選擇不加工表面作為粗基準(zhǔn)。 （ 2）保證加工表面加工余量合理分配的原則 如果首先要求保證工件某重要表面加工余量均勻時，應(yīng)選擇該表面的毛坯面作為粗基準(zhǔn)。故要求選用的粗基準(zhǔn)盡可能平整、光潔，且有足夠大的尺寸，不允許有鍛造飛邊、鑄造澆、冒口或其他缺陷。就會造成相當(dāng)大的定位誤差。 (2) 半精加工階段 —— 完成次要表面的加工，并為主要表面的精加工做準(zhǔn)備。 (4) 光整加工 階段 —— 對于表面粗糙度要求很細(xì)和尺寸精度要求很高的表面，還需要進(jìn)行光整加工階段。常用的加工方法有金剛車 (鏜 )、研磨、珩磨、超精加工、鏡面磨、拋光及無屑 9 加工等。所以，需要劃分加工階段，使粗加工產(chǎn)生的誤差和變形，通過半精加工和精加工予以糾正，并逐步提高零件的精 度和表面質(zhì)量。劃分加工階段后，可避免以精干粗，可以充分發(fā)揮機(jī)床的性能，延長使用壽命。精加工前要安排淬火等最終熱處理，其變形可以通過精加工予以消除。 應(yīng)當(dāng)指出：加工階段的劃分不是絕對的，必須根據(jù)工件的加工精度要求和工件的剛性來決定。 工序安排原則 工序集中 原則 就是將零件的加工集中在少數(shù)幾道工序中完成，每道工序加工內(nèi)容多，工藝路線短。 工序分散就是將零件的加工分散到很多道工序內(nèi)完成，每道工序加工的內(nèi)容少，工藝路線很長。 在擬定工藝路線時，工序集中或分散的程度，主要取決于生產(chǎn)規(guī)模、零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)要求，有時，還要考慮各工序生產(chǎn)節(jié)拍的一致性。批量生產(chǎn)應(yīng)盡可能采用效率較高的半自動機(jī)床，使工序適當(dāng)集中，從而有效地提高生產(chǎn)率。 加工階段劃分 加工工序規(guī)劃是指整個工藝過程而言的，不能以某一工序的性質(zhì)和某一表面的加工來判斷。有時為了避免尺寸鏈換算，在精加工階段中，也可以安排某些次要表面的半精加工。 在數(shù)控機(jī)床上加工的零件，一般按工序集中的原則劃分工序，劃分的方法有以下幾種： （ 1）按所使用刀具劃分 以同一把刀具完成的工藝過程作為一道工序，這種劃分方法適用于工件的待加工表 面較多的情形。 （ 2）按工件安裝次數(shù)劃分 以零件一次裝夾能夠完成的工藝過程作為一道工序。 （ 3）按粗精加工劃分 將粗加工中完成的那一部分工藝過程作為一道工序，將精加工中完成的那一部分工藝過程作為另一道工序。 （ 4）按加工部位劃分 將完成相同型面的那一部分工藝過程作為一道工序。 零件是由多個表面構(gòu)成的，這些表面有自己的精度要求，各表面之間也有相應(yīng)的精度要求。 （ 1）先粗后精原則 各表面的加工順序按照粗加工、半精加工、精加工和光整加工的順序進(jìn)行，目的是逐步提高零件加工表面的精度和表面質(zhì)量。粗加工時可快速去除大部分加工余量，再依次精加工各個表面，這樣可提高生產(chǎn)效率，又可保證零件的加工精度和表面粗糙度。這并不是絕對的，如對于一些尺寸精度要求較高的加工表面，考慮到零件的剛度、變形及尺寸精度等要求，也可以考慮這些加工表面分別按粗加工、半精加工、精加工的順序完成。 （ 2）基準(zhǔn)面先加工原則 加工一開始，總是把用作精加工基準(zhǔn)的表面加工出來，因?yàn)槎ㄎ换鶞?zhǔn)的表面精確，裝夾誤差就小，所以任何零件的加工過程，總是先對定位基準(zhǔn)面進(jìn)行粗加工和半精加工，必要時還要進(jìn)行精加工，例如，軸類零件總是對定位基準(zhǔn)面進(jìn)行粗加工和半精加工，再進(jìn)行精加工。如果精基準(zhǔn)面不止一個，則應(yīng)該按照基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換的順序和逐步提高加工精度的原則來安排基準(zhǔn)面的加工。這樣，不僅使后續(xù)的加工有一個穩(wěn)定可靠的平面作為定位基準(zhǔn)面，而且在平整的表面上加工孔，加工變得容易一些，也有利于提高孔的加工精度。 （ 4）先內(nèi)后外原則 對于精密套筒，其外圓與孔的同軸度要求較高，一般采用先孔后外圓的原則，即先以外圓作為定位基準(zhǔn)加工孔，再以精度較高的孔作為定位基準(zhǔn)加工外圓，這樣可以保證外圓和 孔之間具有較高的同軸度要求，而且使用的夾具結(jié)構(gòu)也很簡單。 工藝路線的擬定是制定工藝過程的總體布局，其主要任務(wù)是選擇各個表面的加工方法和加工方案，確定各個表面的加工順序以及整個過程中工序數(shù)目的多少等。 粗 加工、精加工嚴(yán)格區(qū)分 ， 孔和螺紋的加工分開， 有利于減小 由于 熱 量而 變形 ，保證精度。采用此工藝時設(shè)計(jì)的工序長，為了盡可能的減少箱體的熱變形所產(chǎn)生的對加工精度的影響，工序集中程度較高，設(shè)計(jì)工藝時時將各面及其孔與螺紋的加工都相對分開，有利于保證加工精度。 (3) 該方案多采用正確的基準(zhǔn)原則，在確保加工方案合理、經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)之上，采取正確的加工基準(zhǔn)，以確保工序轉(zhuǎn)移引起定位誤差，確保加工精度，盡可能的減少加工誤差。制訂切削用量，就是要在已經(jīng)選擇好刀具材料和幾何角度的基礎(chǔ)上，合理地確定切削深度 pa 、進(jìn)給量 f 和切削速度 cv 。精加工時，應(yīng)根據(jù)粗加工留下的余量確定背吃刀量，使精加工余量小而均勻。粗加工時，除留下精加工余量外，一次走刀應(yīng)盡可能切除全部余量。切削表面層有硬皮的鑄鍛件時，應(yīng)盡量使 pa 大于硬皮層的厚度，以保護(hù)刀尖。多 次走刀時，應(yīng)盡量將第一次走刀的切削深度取大些，其余可以查相關(guān)表格。粗加工時，由于作用在工藝系統(tǒng)上的切削力較大，進(jìn)給量的選取受到下列因素限制：機(jī)床 — 刀具 — 工件系統(tǒng)的剛度，機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度，機(jī)床有效功率與轉(zhuǎn)矩，以及斷續(xù)切削時刀片的強(qiáng)度。半精加 工和