1、第一章 前 言全套 CAD 图纸，联系 153893706一、柴油机的工作原理内燃机是一种能量转换装置,由燃料在机器内部燃烧进而将能量释放出来做功.其主要组成部分有:机体、曲柄连杆机构、配气机构、供油系统、供气系统、点火系统、润滑系统、冷却系统及起动装置等.它是以柴油为燃料的内燃机，其工作原理是：往气缸内按一定比例和一定的时间与规律送进空气，使柴油和空气混合被压缩到一定的压力和温度而进行自燃，产生高温高压的燃气，利用燃气的不断膨胀，推动活塞运动，通过曲柄连杆机构将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，这样将柴油的化学能转变成热动能，对外做机械功，输出动力。二、本次设计的内容本次毕业设计的是 21
2、10 型柴油机气缸盖的机械加工工艺规程设计及其中一道重点工序的夹具设计，其设计重点为夹具设计。气缸盖是柴油机的重要零部件之一，属于结构复杂的箱体类零件，它的加工精度对柴油机的综合性能指标高低有着很重要的影响。因此，气缸盖的机械加工工艺有较高的技术要求。在设计过程中，要使零件的质量达到图纸上的要求，同时又要尽可能的降低生产成本。这就要求在安排加工工艺方案时，要兼顾多方面的要求，尽可能选取最佳方案。在本次毕业设计中，我查阅了一些和本次设计内容有关的资料，参照和仔细分析了大连柴油机厂的气缸盖加工工艺规程，并结合其它同类产品的生产线状况，进而制定了本次的设计方案。在这次毕业设计过程中，得到指导教师吴雪
3、松老师的悉心指导，特此表示深深的谢意.第二章 零件的分析一、零件的作用及性能气缸盖位于封闭气缸上部，与气缸上部及活塞顶构成燃烧室，他用螺栓固定于机体上。气缸盖上根据不同情况装有排气门，气门摇臂和喷油器和火化塞等零部件，并布置有排气道。燃烧室位于气缸之上，气缸盖承受着高温气体的压力和热负荷，还承受着气缸盖螺栓的预紧力。其热应力和机械应力都比较严重，因此鉴于它的工作方式和恶劣的工作条件，要求气缸盖必须有足够的刚度和强度，以便能承受各种形式负载，同时气缸盖的结构形式也要力求简单，布置要尽可能对称，厚薄要尽可能均匀，内部铸管冷却水套要尽可能使高温部分得到冷却。气缸盖应该用抗热疲劳性能好的材料铸造，材料
4、导热性越好，线膨胀系数越小，高温疲劳强度越高，越能承受热负荷的反复作用。综合起来看，高强度铸铁优于铝合金，因此绝大多数内燃机的气缸盖多用高等级的灰口铸铁铸造而成。鉴于此，本次设计中选用的气缸盖材料为灰口铸铁 HT20-40。气缸盖的外形尺寸为：274*198*100，重量为 4.5kg。二、 零件的生产纲领由设计任务书知：产品的生产纲领为 1.5 万台/年。产品的某零件的生产纲领（N0）除规定的产品的生产纲领外，还必须包括备品率 及平均废品率 ，零件的年生产纲领 N0 为：N0=N*n*(1+)*(1+)式中：N-产品的生产纲领 N=15000n-每一产品中包含该零件的数量 n=1-备品率 取
5、 =10%-平均废品率 取 =5%N0=15000*1*(1+10%)*(1+5%)17500故零件的生产纲领为 17500 个/年，属于大批生产。零件的生产纲领确定后，根据生产车间的具体情况，零件在一年中分批投产，每批投产的数量为批量，按月分批的投产，则：批量= N0/12=17500/121500即每月的生产批量为 1500 件。考虑到零件的生产类型为大批量生产，以我国目前的机械工业的发展水平，为取得很好的经济效益，选用万能设备与专用设备共同的形成的流水线生产加工方式。生产节拍 t 的确定t=60tc/ N0(分)式中：tc=300*8*班次*300-全年工作日班次为一班-自动线效率：从
6、300 天中扣除一天缺勤时间，通常工人工作时间损失率均为 8%，维护设备的停工维修时间取tc=2150则 t=（60*2150）/175007.5（分钟）三、气缸盖的主要技术条件极其分析1、尺寸精度气缸盖是以底平面与缸体连接的，其他平面用来安装有关零部件，为既能保证装配技术要求，又能满足组装后柴油机的总体尺寸，故对气缸盖的外形尺寸有一定的技术要求，长：2740。34；宽：198；高：1000.23。在诸多的孔中，重要的是导管孔、气门孔及工艺孔、这些孔分别咬压装导管，座垫及定位安装用，故要求很高，导管孔直径：150.027 进气门座孔直径 440.027，排气门座孔直径 440.027，两孔中心
7、距为 500.05。2、几何精度2110 型柴油机气缸盖是采用整体式结构,与单体式结构相比较,据有以下特点:零件数少、缩短气缸中心距和发动机的总长、结构紧凑.但同时存在着刚性差,受热受力后易变形而影响密封,因底面与缸体接触面积较大,密封性能差等缺点.所以对零件的几何加工精度要求较高,其表面不平度不大于 0.05mm,同时,刚盖顶面安装盖罩,同样需要保证密 封性能,因而表面不平度要求为 0.1 mm,前后两端面积及左侧面的不平度要求为 0.1 mm.3、位置精度为了压装气门座垫,进、排气门座孔的加工深度有一定的位置精度要求为 80.1,燃烧室的深度精度要求为 360.1,缸盖上有一些多轴线孔系,
8、如紧固螺栓孔,其本身精度不高,但它们是用来连接缸盖和缸体的,保证其密封性能要求,故要求螺栓要尽可能的均匀分布,以减少气缸盖承受负载时的变形,因此其位置精度要求较高,公差为0.20.4、表面粗糙度气缸盖底面是与气缸体的接触面,有密封性能要求,而且其受高温、高压燃气侵蚀,承受较大的负载,易产生疲劳断裂裂纹,因此要求其表面粗糙度 Ra=1.6m,同样上顶面要求也较高 Ra=3.2m.左右两个侧面同上顶面一样,要求 Ra=3.2m,而其前后两个面要求较低,前面 Ra=6.3m,后面Ra=12.5m.导管孔及气门座孔因与导管及座垫有配合要求,表面粗糙度要求较高,导管孔为 Ra=1.6m, 进、排气门座孔
9、为 Ra=1.6m.而其它孔Ra=12.5m 即可.而凸台面的表面粗糙度为 Ra=3.2m.第三章 工艺规程设计一 、 确定毛坯制造形式由于气缸盖的结构较复杂,属箱体类零件,故可以采用铸造毛坯.材料采用灰口铸铁 HT20-40,其刚度较好,使用时不易产生变形,机械加工性能良好.但与铸铝合金比较,导热性能较差,压缩比较低,但有良好的经济效益,所以材料选用灰口铸铁.由于零件年产量为 17500 件,属于大批量生产,因而铸造采用砂模铸造,机器造型.这样生产率高,毛坯尺寸准确、精度较高,并可以有效的减少机械加工时的余量.二 、 制定工艺路线(一) 零件的结构工艺性分析1、 零件的结构工艺性是指该零件被
10、加工的难以程度,是评价零件结构优劣的技术经济指标之一.所谓工艺性良好是说所设计的零件在保证产品的使用性能前提下,能用生产率高,劳动量小,材料消耗少和生产成本低的经济加工方法制造出来.气缸盖是一种箱体类零件,有较大的平面,因而便于定位和夹紧,零件的主要加工内容为平面加工和孔加工.(1)平面加工气缸盖外表面有五个大平面需要加工.在机械加工中,平面的加工方式很多.车削、铣削、刨削、镗削、磨削和拉削都可以对平面进行加工.但是,由于缸盖工件较大,又为箱体类零件,所以不宜采用车削和镗削加工;其次,磨削加工属于高精度加工,且其效率较低,故在其他加工方式下,可以达到精度要求的情况下，就不宜采用磨削加工;刨削加
11、工,效率较低,且加工精度不高;而拉削加工,在我国现阶段还不宜采用.由以上分析,可以看出,就本零件所加工的平面而言,采用铣削加工为最佳.而且随着刀具的发展,端铣刀的大进给,可大大提高生产率,降低成本.所以本次设计,所需加工平面主要以铣削加工为主.只是,对于上下底面,由于表面粗糙度要求较高,在最后采用磨削加工.(2)孔系的加工气缸盖上分布着各种孔几十个,比较复杂,且都有不同的尺寸精度和位置精度要求.加工时,可以根据孔的内表面的粗糙度高、低要求不同,通过钻、扩、铰、锪、镗等加工方法来实现.具体的孔采用的加工方法,在后面的加工方案中具体说明.(二)工艺路线的拟定拟定工艺路线的出发点,应当使零件的尺寸精
12、度及位置精度等技术要求能够得到妥善的保证.在生产纲领中,已经确定该零件为大批量生产的条件下,可以考虑选用万能性设备和专用设备共同形成流水线的生产方式,配以专用夹具,并尽可能的使工序集中来提高生产效率.除此之外,还应当考虑经济效果,以便使生产成本下降.该零件为大批生产,因此应采用高效率的自动化程度高的机床,专用夹具和刀具.采用自动加工生产线来进行生产,这样可以大大提高产品的制造精度.生产中,采用自动线和流水线相结合的方式,其中以自动线加工为主.1、基准的选择基准是指机器零件上用来确定各有关表面相互位置的几何元素.合理的选择定位基准,尽量使基准重合,可以在加工过程中减少加工误差,提高加工精度.1)
13、粗基准虽然气缸盖有五个外表面需要加工,但各表面的技术要求不尽相同,其中要求最高的是下底面,最好使其余量均匀,故选底面为粗基准来加工顶面,然后再以加工后的顶面为基准加工底面,这样可以保证底面的加工要求.另外,粗加工时,由于加工余量较大,切削力较大.各表面中,只有底面面积较大,且较平整,才能保证装夹时的稳定与可靠.2)精基准选择精基准,主要从保证工件的位置精度和装夹方便,即尽可能使基准重合、统一来考虑.本设计采用气缸盖底面及底面上的两个直径为 14的工艺孔作为精基准,即“一面两销“定位.这样做的好处有:(1)各加工表面基本上都是以一面两销作为精基准,减少了由于基准转换而引起的定位误差,且两孔位于底
14、面两边,距离长,定位精度高.(2)底面轮廓尺寸大,时的工件安装稳定可靠.(3)大部分工序夹具结构相同,且夹紧方便.夹具设计、制造及维修简单,缩短了生产准备周期,降低了成本.(4)便于实现自动化定位,有同时加工多个工作面,提高了生产效率.2、加工方法的选择加工方法的选择应该符合产品的质量、产量及经济性的要求.达到同样的精度要求采用的加工方法是多种多样的.问题的关键在于如何通过分析、比较,在这些方法中选择出一种能在满足零件的技术条件和完成生产批量的前提下,最简单、生产效率最高、消耗原料最少、动力最少、成本最低的加工方法来.本着上述原则,气缸盖的各加工表面加工方法选择如下:(1)上下底面粗铣-半精铣
15、-精铣-磨削(2)其他平面粗铣-精铣(3)导管孔钻孔-扩孔-粗镗-精镗-精铰(4)气道孔粗锪-精锪(5)座孔扩孔-镗孔-精铰(6)工艺孔钻孔-铰孔(7)一般的孔钻孔-扩孔另外,需要注意一点:在孔加工中,有一些属于深孔加工.如直径为5.8 的孔,钻深 74,长径比达到 13;又如直径为 15 的斜孔,钻深 79.98,长径比为 5.4.同一般的孔加工相比,深孔加工中存在着下列问题:(1)排削困难、切屑阻塞、扭矩较大、易造成钻头折断.(2)刀具冷却困难.处于半封闭状态下的钻头发热严重,降低了钻头的使用寿命.(3)由于钻头细长,强度和刚度较差,特别是当钻头刃磨不对称时,钻头很容易引偏,并引起刀头的振
16、动.为了解决上述问题,应适当提高转速,降低走刀量,并提高钻头切削力的对称性和采用较长的导向,缩小导向距工件的距离等措施,改善排屑条件.为保证孔的加工精度,特别是孔的位置精度,在生产线上广泛使用专用夹具.其上设有导向的钻模,以作为刀具的支撑,确保其位置精度,以减少刀具变形.同时,各种专用组合机床及许多复合刀具都大大减少了工件的安装次数和传送时间,既保证了加工精度,又提高了劳动成产率.3、加工阶段的划分当工件的加工质量要求较高时,常把工艺路线分成几个阶段,一般可分为:粗加工阶段、半精加工阶段、精加工阶段.这样分:(1)能保证零件的加工质量.粗加工阶段,主要是切除较大余量,精度要求不高,切削用量比较
17、大,切削力大,切削时发热振动大.此外,工件的内应力,因表面去掉一层金属而从新分布,产生新的变形,若将粗、精加工混在一起势必会破坏了精加工的表面精度.(2)使设备得到了合理的使用.粗加工应安排在功率大、精度底的机床上进行,充分发挥设备潜力,提高生产率.而精加工应安排在精度较高的机床上进行,既有利于长期保持设备的精度,又有利于加工精度的稳定,并可以合理的配备操作工等级.(3)在粗加工阶段,可及时发现毛皮缺陷, 便于及时确定后续工序是否可以进行,以免浪费.同时,将精加工安排在最后,可减少精加工后的表面受碰撞的机会.(4)粗、精加工要求不同的夹紧力,将粗、精加工分开, 就可以在精加工采用较小的夹紧力,
18、以减少夹紧变形保证加工精度.(5)气缸盖是箱体类零件,在加工中,应遵循着“粗精分开“先粗后精“先面后孔“,及“先主要表面,次要表面插入其中“的原则,使面与孔的粗、精加工交替进行,有利于提高零件加工时的定位精度和加工精度.总上说述,气缸盖的加工过程可大致分为以下几个阶段:第一阶段:主要完成气缸盖顶面、底面、两端面及侧面的粗铣、半精铣和顶面、底面的精铣.使零件有一较准确的毛坯尺寸,为工件上自动线提供保证.还要完成钻、铰工艺孔的加工,为以下工序提供定位基准.第二阶段:主要完成火花塞孔的钻、锪、攻丝、锪气门弹簧座孔平面、锪进排气门孔及导管孔.第三阶段:完成顶面、底面、两端面及侧面上的钻孔、倒角、扩孔、
19、铰孔和攻丝等工序.第四阶段:完成压气门座、导管、滚压气门孔的加工及磨削顶面、底面和清洗、试漏、钳工等后续工序.为保证产品质量,在整个工艺过程中安排了几道检查工序.这样做,可以及时发现零件的质量问题,马上解决,避免不合格零件进入下一道工序.4、工艺路线的拟定(列表) -方案一 工序 主要加工内容10 铸造20 检查30 粗铣上顶面40 粗铣下低面 50 扩定位气道飞刺60 铣侧面飞刺70 铣前后面飞刺80 检查90 自动线上料100 半精铣上平面110 半精铣下平面120 精铣上平面130 精铣下平面140 钻铰工艺孔及顶面钻孔150 检查160 加工后面(铣平面,钻孔,攻丝)170 加工前面(
20、铣平面,钻孔,攻丝)180 检查190 翻转 90 度200 铣侧面210 铣进排气侧面220 钻侧面孔230 攻侧面孔丝240 翻转 90 度250 锪导管孔平面,钻螺纹孔260 钻导管孔270 粗锪气道孔,划平面280 精锪气道孔,划平面290 钻深油孔,划平面300 扩导管孔,座孔,钻油嘴子大孔310 扩导管孔,座孔,钻油嘴子小孔320 镗导管孔,座孔,钻油嘴子螺孔330 镗导管孔,座孔,划油嘴子平面,扩小孔340 精铰导管孔,座孔,攻油嘴丝孔350 精铰导管孔,座孔,攻上面丝360 下料370 检查380 清洗390 压闷头400 水压试验410 去飞刺 ,清理铁屑420 磨上平面43
21、0 磨下平面440 全面检查450 检查入库,上防锈油-方案二 工序 主要加工内容10 铸造20 检查30 粗铣上顶面40 粗铣下低面50 检查60 上料70 半精铣上平面80 半精铣下平面90 精铣上平面100 精铣下平面110 钻铰工艺孔及顶面钻孔120 检查130 铣后面140 铣前面150 铣两侧面160 后面钻孔攻丝170 前面钻孔攻丝180 检查190 翻转 90 度200 钻侧面孔210 攻侧面孔丝220 翻转 90 度230 锪导管孔平面,钻螺孔240 钻导管孔,钻孔250 粗锪气道孔,划平面260 精锪气道孔,划平面270 钻深油孔,划平面280 扩导管孔,座孔,钻油嘴子大孔
22、290 扩导管孔,座孔,钻油嘴子小孔300 镗导管孔,座孔,钻油嘴子螺孔310 镗导管孔,座孔,划油嘴子平面,扩小孔320 精铰导管孔,座孔,攻油嘴丝孔330 精铰导管孔,座孔,攻上面丝340 下料350 检查360 清洗370 压闷头380 水压试验390 去飞刺 ,清理铁屑400 磨上平面410 磨下平面420 全面检查430 检查入库,上防锈油5、工艺路线方案的比较上述方案 1,为大连柴油机厂缸盖加工工艺路线.方案 2,以北京内燃机总厂缸盖加工工艺路线为参考而拟定的.同方案 1 相比,方案 2 少了两道工序,但通过分析发现方案 2 有一定的缺陷.首先,方案 2 在工序 50(检查)前较方
23、案 1 省略了三道工序,分别为扩定位气道飞刺,铣侧面飞刺,铣前、后面飞刺.在方案 1 中扩定位气道飞刺是按工艺孔找正加工的.并把气道作为下面几道工序的基准.使得工艺孔的加工有了互为基准,提高了工艺孔的位置精度.又在正式加工侧面及前、后面之前加了去飞刺一道工序,有利于提高零件毛坯的尺寸精度.可见,在生产条件允许的条件下,确实这三道工序不应该被省略.其次,在方案 2 中,工序 130 至工序 210,为先将各表面加工完毕,后接着分别加工各面的孔,体现了“先面后孔“的加工原则,但同方案 1 中,工序 160 至工序 230,加工内容完全一样,只是加工顺序不一样.二者作比较,发现方案 1 中,将铣后平
24、面、钻孔、攻丝变成一道工序的几个工步,虽然使一道工序中出现了多工位,但是由于是用一台组合机床来完成的,减少了安装的次数,提高了加工精度.同时,也提高了劳动生产率.综上所述,由于方案 2 中存在着一些不完备的地方,所以这次设计的工艺过程取方案 1 即大连柴油机厂的气缸盖生产的加工工艺过程.在对多孔系的加工中,广泛采用了工序集中的方式,如工序 160 和 170,将铣平面、钻孔、攻螺纹丝等集中在一道工序中.这样,既缩短了工艺路线,又减少了机床的占地面积,使生产周期变短.而在粗加工阶段,工序 30 至工序70,主要采取了工序分散的方式.这样做是因为,这几道工序的加工精度要求不高,且容易安装,可采用较
25、简单的专用或通用机床.另外,使得机床的调整更容易了,从而降低了生产成本.6、定位误差分析下面着重分析一下这套设计方案的定位误差:如附图所示,工作以孔 1、2 定位加工孔 3 时,此时,两销在 X 方向上的误差为 x,将引起孔 1、3 中心距 l=0.03 的误差 l,一般认为:l1=1+xl+y1转角误差 ,将引起中心连线 0.03 与 X 轴夹角 的误差.孔 3 的中心线将在扇形区域 abed 中变动,其误差域最大的坐标误差为 x、y 有下面的公式:x=1x/(x+y)+y/L*(1+2)y=1y/(x+y)+x/L*(1+2) 附图 No.1 两销定位误差对加工误差的影响由上面的估算可以看
26、出,一面两销定位时,因间隙引起的定位误差是不容忽视的.三、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定(一)确定机械加工余量机械加工中毛坯尺寸同完成零件尺寸之差称为毛坯的机械加工余量.加工余量的大小,取决于加工过程中各个工步切除的金属层的总和,以及毛坯尺寸与规定的公称尺寸间的偏差数值.加工余量过大浪费材料,增加切削工时,加快刀具的磨损;余量过小时,则不能修正前一工序的误差,造成局部切不到的毛病,影响加工质量,甚至会造成废品.因此,通常根据经验数据,并结合实际的加工情况,合理的选择加工余量.总的原则是:在保证加工质量的前提下,尽可能地使加工余量减小.气缸盖毛坯为铸件，零件材料为铸铁 HT20-40,铸
27、造精度为二级，铸件在最大尺寸 260-500mm 之间，查表可知六个面的加工余量为：上、下面可取 4.5-6.0mm；两侧面、前、后面可取为 3.0-5.0mm;铸造尺寸偏差，可取 0.5mm。在机械加工的各个工步中，所切除的金属厚度用 Zm 来代表。如不考虑其他因素，则总的余量大小将为 Zm，如用符号 Z1,Z2,Z3Zm来代替各个工步或工序的加工余量大小，则有：Zm=Z1+Z2+Z3+Zm综上所述：上、下面的加工精度高，要求 Ra=1.6m，加工过程为粗铣半精铣精铣磨削，则有：粗铣余量为 Z1,取 Z1=2mm半精铣余量为 Z2,取 Z2=1.5mm精铣余量为 Z3,取 Z3=0.5mm磨
28、削余量为 Z4,取 Z4=0.05mm总的余量为 Zm=Z1+Z2+Z3+Z4=4.0mm同时，前后面的加工过程为铣飞刺精铣，故：铣飞刺的余量，Z1=2mm精铣余量 Z2,Z2=2mm总的加工余量 Z=Z1+Z2=4mm同理，两侧面的加工余量分别为 4mm 和 2mm.(二)确定零件毛坯尺寸长=零件的长度+前面加工余量+后面加工余量尺寸偏差=274+4+40.5=2820.5mm宽=零件宽度+左侧面加工余量+右侧面加工余量尺寸偏差=198+4+20.5=2040.5mm高=零件高度+上面余量+下面余量尺寸偏差=100+4+40.5=108+0.5mm故,毛坯的尺寸为 282*204*108四、
29、确定切削用量和基本工时(一)切削用量的确定切削用量是指切削速度 v，进给量 s 和切削深度 t.确定切削用量时，应考虑生产率，加工质量及切削力引起的工艺系统的弹性变形，工艺系统的振动，刀具的耐用度，机床的功率等综合因素的影响。在一般的情况下，应尽量选取大的切削深度 t,其次，尽量取大的进给量 s，在选择进给量 s 时应考虑两个问题：一是因切学力而引起的系统的弹性变形，不能使工件的尺寸超出误差范围；而应保证零件表面的粗糙度要求，具体来说，就是粗加工时，切削力、进给量主要按照工件材料、工艺系统的刚性来选取。精加工时，按照表面粗糙度来选取。最后，选取合适的切削速度 v。合适的切削速度，能满足充分的发
30、挥刀具的切削条件的能力。即刀具的磨损量控制在最小，机床的利用率最高，并能保证零件的加工质量。以上所述是就普通机床而言的，在本次设计中，零件的大部分工序是在组合机床自动线上进行的，故其切削用量有自己的特点。组合机床采用多把刀具同时加工，受生产节拍的限制，为使机床不经常停车换刀，从而达到较高的生产率，他的切削用量比一般的机床的切削用量要小 30%；其次，缸盖生产线多采用复合刀具，而复合刀具的进给量，应按其最小直径来选取，切削速度应按其最大直径来选取，即“就高不就低” ；再着，组合机床有一特点，就是动力头工作时，每分钟仅给只有一种，这样就使所有刀具的每分钟进给量相同，而这一进给量并不是每一刀具的合理
31、进给量，为兼顾多方面，只有采用互相迁就的办法解决，即首先选出各刀具独立合理的选定结果，再造一中间值，以此为标准，调整多刀具的切削用量，靠近适合本身的需要为止。在选择切削用量时，还应使每分钟进给量高于动力头所允许的最小值。因受温度等其他因素的影响，若选得太低则不能够稳定的进给，以至于影响了加工精度。总之，要对上面提到的各种因素综合考虑，并加以细致地分析，选出经济的、合理的切削用量。下面，就本次设计的具体实际，列举几个工序切削用量的切削过程。(一) 切削用量选择1、 工序 30 的切削用量选择（1） 加工内容：粗铣上平面（2） 加工条件工件材料：铸铁 HT20-40加工要求：粗铣上平面至距下平面
32、106 处，要求Ra=12.5m机床：X5120 立式铣床刀具：Q/R B320 320 铣刀盘 材料：YG8(3)计算切削用量加工余量为 2mm走刀次数为 1 次切削深度 t=2mm查手册初取 v=83m/sn=1000v/d=82.5r/min根据机床转数系列取 n=85 r/min所以，v=dn/1000=85.5m/s又每齿进给量 Sz=0.4mm则每转进给量 Sn=Z*Sz=4.8mm则每分钟进给量=n*Sn=408mm校验机床功率N=1.49*=4.2Kw又有式 NN 电*式中 N 电-机床主电机功率 N 电=13Kwn-机床的传动效率 取 =0.85N 电*=13*0.85=11
33、.05N所以，机床功率满足要求。2、 工序 50 的切削用量的选择加工内容：扩定位气道飞刺加工条件：工件材料：HT20-40加工要求：将两个 13 孔扩至 15刀具：气道扩孔钻刀具材料：硬质合金计算切削用量加工余量为 2mm走到次数位一次 故切削深度等于 t=1mm 查表初取 v=41.6m/sn=883r/min每转进给量 Sn=0.2mm 每分钟进给量 S=n*Sn=883*0.2=176mm校验机床的功率N=Mn/(716200*1.36)=2.5Kw功率较小，满足要求。3、 工序 120 的切削用量的选择加工内容：精铣上平面加工条件：工件材料：HT20-40加工要求：精铣上平面，距底面
34、的距离为100.50.30，Ra=3.2m机床：专用铣床刀具：JR/TO 端铣刀，刀片材料：YG8计算切削用量加工余量为 0.5mm走刀次数为一次 故切削深度 t=0.5mm查表初取速度 v=186m/sn=1000v/d=1000*186/200=295r/min取主轴转数=300/min 则 v=dn/1000=300*200/1000=189m/s取 Sz=0.1mm则每转进给量 Sn=Z*Sz=0.8mm 则每分钟进给量 S=n*Sn=240mm校核功率N=1.49=1.49=5.5Kw又 N 电=7.5Kw 取 =0.85N 电 =6.375KwN因此，机床主电动机的功率满足要求。以
35、上，通过几道工序，对切削用量作了举例，其他各道工序的切削用量具体选取见工艺卡。下面接着分析工艺过程中另一比较重要的问题，即基本工时的确定。(二)基本工时的确定1、 工时的定额就是完成某一工序所规定的工时，合理的工时定额能促进工人的生产技能和技术熟练程度的不断提高，调动工人的劳动积极性，从而提高生产率。主要有以下几部分组成：1) 基本时间 t 基直接用于改变工件的尺寸、形状和表面质量所需要的时间。辅助时间 t 辅每个工件加工要求进行的装、卸工件，启动、停止机床，改变切削用量，测量工件等工作所消耗的时间。工作点服务及身体需要时间 t 服在工作时间内，为保证自己正常工作所进行的刀具调整、修磨砂轮、清
36、理切削、擦拭机床等项工作消耗的时间，即在工作时间内必要的休息时间和自然需要时间。准备终结时间 t 终结一批零件开始加工前熟悉工艺文件，领取毛坯、夹具，调整机床及一批工件终结完工后所需拆下和归还工艺装备，发送成品所需要的时间。2)各项时间的计算t 基=(计算长度/S)*I其中 i 为走刀次数t 辅=（13-17）% t 基 取 15%t 服=（13-17）% t 基 取 15%t 终结=（3-5）% t 基 取 15%又有：t 单件= t 基+ t 辅+t 服1.30 t 基t 单件核算= t 基+ t 辅+t 服+t 终结1.35 t 基 、2、 下面以工序 30 和工序 50 为例说明时间定
37、额的计算方法 工序 30 的时间定额的计算t 基=（计算长度/8）*I=(L+L1+L2)/8*I式中：L-工件长度i-走刀次数L1,L2切入和超出长度对工序 30：L=230 L1=125 L2=5 I=1 S=408t 基=(230+12.5+5)/408=0.60(分)t 辅=15% t 基=15%*0.60=0.09（分）t 服=15% t 基=0.09（分）t 终结=5% t 基=0.03（分）t 单件1.30 t 基=0.78（分）t 单件核算1.35t 基=0.81（分）工序 50 的时间定额计算t 基=(L+L1+L2)/S*I=(103+1.5+1.5)/176*1=0.60
38、(分)t 辅=15% t 基=15%*0.60=0.09（分）t 服=15% t 基=0.09（分）t 终结=5% t 基=0.03（分）t 单件1.30 t 基=0.78（分）t 单件核算1.35t 基=0.81（分）其他的各道工序的计算方法与上面两例子相同，在此不再一一举例，具体数值见工艺卡。五 、 工艺装备及重点工序分析(一)工艺装备的选择及工艺规程设计特点1、刀具的选择刀具的选择条件：刀具材料的硬度应高于工件材料的硬度。刀具材料要有足够的强度及韧性，以承受较大的切削力。刀具材料需耐磨，热硬性好，且刀具有良好的工艺性，便于制造。因此，在设计中，选用合适的刀具，可以提高生产率。各工序所使用
39、的刀具具体的选择见工艺卡。2、机床的选择选择机床的要求能达到规定的质量能达到较高的生产率能达到较高的经济性因此，在设计中，选用的机床首先要有足够的精度，其次，机床的生产率应略大于该零件的年生产率，最后，还要考虑机床的价格。具体的机床选择见工艺卡。3、量具的选择由于是大批量加工，且要求的加工精度较高，在工序中，要采用许多专用量具，具体选择见工艺卡。4、夹具的设计选择在工序的最初几步，由于是初加工，且在通用机床上加工，未上生产线，因此可以采用组合加剧进行粗加工，当上生产线后，工件在专用机床上加工，且要求精度高，应大量采用专用夹具，夹具的设计详见本文第四章。5、辅助工具的选择刀居与机床之间常要用辅具
40、来连接，如钻夹头，钻套，刀夹等。选择辅具时应考虑:（1）能达到较高的生产率（2）经济效果良好因此在设计中，选用的辅助工具生产率应与零件的年生产率相适应，由于是大批量生产，可以采用专用辅具。具体的辅具选择见工序卡。6、关于组合机床和自动生产线的内容组合机床也是一种专用机床，根据需要把预先设计和制造的各种标准部件进行选用，与少量的专用部件，装配而成。组合机床具有结构简单和生产率高的特点。他可以加工一种或几种工件的一道或几道工序，实现半自动化或自动化。一般采用多轴、多刀、多工序、多面、多工位、同时加工，所以组合机床是一种工序集中的高效率机床。7、本设计工艺规程的特点i. 定位基准统一，减少了基准转换
41、误差有利于保证加工精度。ii. 工序安排符合“适当集中，合理分散”的原则，便于合理选用加工设备保证加工质量。iii. 把相关工序集中于一台机床上加工，把一些分散到各相关工序中，减少了工件安装次数，从而保证各加工表面的位置精度，减少了操作工人，使得生产周期短，生产率高。(二)重点工序的分析工序 340 作为重点工序加以分析。加工内容：精铰导管孔、座孔；供油嘴螺纹工序简图如下：附图 NO.2工序的分析:气门座孔和导管孔的同轴度误差呀要求仅 0.05 毫米，而导管孔和气门座孔的平面的垂直度误差要求为 0.1/100 毫米，因此可将该工序列为重点工序，重点加工、重点检查，以保证达到精度要求。具体的工艺
42、装备及切削用量的选择见工艺卡第四章 夹具设计本零件为大批生产，且采用专用机床，为提高生产率，并减轻劳动强度，故要求设计专用夹具。本夹具为工序 310 的专用夹具，适用卧式双头钻床。一、问题的提出利用本夹具主要用来加工 25.5 的孔。其主要技术条件为：保证孔的轴线与底面夹角为 6530钻孔深度 60.50.3孔的内表面粗糙度为 Ra=12.5um.二、夹具设计（一） 定位机构设计1、 定位的确定有前面的分析，孔的位置精度由夹具和机床保证 ，孔的内表面加工精度由刀具来保证。工件采用“一面两销”定位，底面和底面上的两个工艺孔（定位销孔）作为定位基准，限制了工件的六个自由度，实现了完全定位。两个定位
43、销分别设计为圆柱销和削边销的形式。有两个小油缸带动两定位销，实现插销和拔销的动作。在顶面的钻模板上的两个孔祈祷定位销的导向作用。2、 削边销的设计及定位误差的分析已知：两销孔及工艺孔为 14H7。两销中心距为:1750.20mm。查表工艺孔为 14+0.018。(1)决定定位销中心距工称尺寸及偏差定位销中心距工称尺寸与销孔中心距工称尺寸相同为 175mm.其偏差 Lx=1/5Lg=0.04mm所以，定位销中心距为 1750。04mm.(2)决定定位销 1 的公称尺寸及偏差，由于销孔是一般为基孔制的孔，因此孔与销的公称尺寸应相同，配合种类为 H7/g6.所以，圆柱销为 14g6，即 14-0.0
44、17-14-0.006。(3)定削边销的公称尺寸、宽度及偏差。由于孔的公称尺寸为 14，查表可得 b=4,B=D-2=12,计算出间隙。2=2b*（Lx+Lg）/D=2*4*(0.04+0.20)/14=0.15所以，削边销的公称尺寸为d2=D-2=13.85其配合参数选为 g6.削边销 附图 NO.3定位误差的分析：已知：1=0.006 x1=0.011 g1=0.0182=0.15 x2=0.011 g2=0.018Lx=0.04 Lg=0.20由公式：L=1=1+x1+g1=0.035转角误差：=（1+2）/L=(1+2)+(x1+x2)+(g1+g2)/L=0.0012 弧度=48 3
45、、 油缸行程的计算插销动作：又油缸带动实现，油缸动作，活塞杆移动，带动推杆，转变为花键轴的转动，花键轴转动，带动推杆，使铰链轴移动，实现插销动作。当活塞杆反向运动即可实现拔销运动。有以上分析得：销的行程为 18mm,且铰链轴中心与花键轴中心距为 52mm,则推杆绕花键轴摆动的角度为 tg=(1/2*18)/52=0.17且花键轴中心与活塞杆中心距为 60mm.所以，活塞杆移动的距离为l=2*60tg=20.5(取整)=21mm所以，油缸的行程为 21mm。(二)夹紧机构的设计1、 具采用液压夹紧机构同气动夹紧相比，液压夹紧有以下优点：压强可高达 6 兆帕以上，比气压高十倍，油缸的直径可比气缸要
46、小得多，通常不需要增力机构，使得夹具结构简单。液体不可压缩，因此液压夹紧刚性大，工作平稳，夹紧可靠。噪音小2、夹紧机构的动作说明夹紧机构的简图可见夹具装配图，零件编号以装配图为准。油缸（39）动作，推动推杆(86)向右移动，压板（83）实质上相当于一个推杆，推杆推动压板下部向右移动，通过杠杆原理，压板上端向左移动，推动压杆（82）并压缩弹簧，压板压住零件，实现夹紧。当油缸反向动作时，这时推杆（86）向左移动。而压杆由于弹簧的弹力作用，向右移动，使得压赶回复到原来的位置，从而消除夹紧力。3、油缸的选择和油缸的行程计算由于所需的夹紧力较小，故可选小一点的油缸。在本夹具中选用TY06-2 工型油缸。
47、由于承受夹紧力的凸台与上面距离为 16mm，为了使夹紧可靠，并当撤除夹紧力时，工件进入下一工序不至于使压杆端部与零件发生干涉，油缸的行程应略大于凸台与上面的距离，但不宜过达，使得夹紧力增加，从而零件的内应力。4、夹具设计中应注意的灵一些问题由于夹具的零件比较多，而且夹具结构比较复杂，所以有一些细节问题应加以注意。如：支承板的设计。当工件进入夹具时，其起支承工件作用。而当工件被定位、夹紧后，支承板与工件底部应有一定距离。若工件底部与支承板接触，将发生干涉，成为超定位。而这一个空隙又不能太大，否则插销时困难，销子不容易插进销孔。而当最后拔出销子，撤出夹紧力时，若空隙太大，工件落到支承板时，将引起较大的冲击。又如：定位销的插销、拔销动作和压板的动作都由液压油缸带动。应合理地设计这一油缸的
