汽車發(fā)動機氣缸體四面孔系機加工序及液壓自動夾具設(shè)計【含7張CAD圖】
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充 值 購 買 -下 載 設(shè) 計 文 檔 后 ， 加 Q--1459919609 免 費 領(lǐng) 取 圖 紙I汽車發(fā)動機氣缸體四面孔系機加工序及液壓自動夾具設(shè)計摘 要本次課題目的是完成發(fā)動機缸體的加工與液壓夾具的設(shè)計，并盡可能對其優(yōu)化，現(xiàn)如今我國人民生活水平越來越高，而供需已經(jīng)出現(xiàn)了不對等，面對著越來越多的需求，提高生產(chǎn)效率與質(zhì)量是很重要的。本次設(shè)計選取材料為 HT250，布氏硬度范圍為 170-220 的鑄鐵，使用臥式加工中心和組合機床進行加工。因為使用的是臥式加工中心，因此加工面主要為氣缸體上的出砂孔，兩側(cè)面，油道孔和各面上的連接螺紋孔等。左右側(cè)面上的加工面多為凸臺面，且各凸臺加工高度和方向不一致，加工較困難，因此采用一次銑削加工。主油道孔采用擴鉸孔加工，出砂孔采用擴鉸孔加工，油孔采用鉆孔加工，油泵孔采用鉆擴鉸加工，各個表面的螺紋底孔采用鉆孔、攻螺紋的方式加工。先加工一個面上的所有要求，再換面，因為該零件屬大批大量生產(chǎn)，所以如果提高生產(chǎn)率成為重中之重，汽缸體宜采用低壓鑄造，本次課題中根據(jù)工藝路線原則擬定了工藝路線，并確立了粗精基準，確定了粗精加工余量，切削用量等，將加工工序以加工工序卡片的形式表現(xiàn)了出來。夾具設(shè)計方面：為了避免在加工缸體的時候使用多次手動裝夾，因此設(shè)計一種液壓自動夾具，使用液壓缸來提供動力，鏈接杠桿，通過傳感器檢測油缸狀態(tài)，來實現(xiàn)自動夾緊，在夾具設(shè)計方面，如果做定位是關(guān)鍵，因此對定位的選擇進行了分析與計算。在加工時，僅僅需要一次裝夾，就可以實現(xiàn)對多個孔的加工，從而節(jié)省了大量的時間，提高了工件加工的生產(chǎn)效率。關(guān)鍵詞：發(fā)動機缸體加工工藝，液壓專用夾具設(shè)計充 值 購 買 -下 載 設(shè) 計 文 檔 后 ， 加 Q--1459919609 免 費 領(lǐng) 取 圖 紙IIABSTRACTThe purpose of the project is to accomplish the processing of engine cylinder block and the design of the hydraulic clamp, and as far as possible for its optimization, nowadays our country people's living standard is higher and higher, and the supply and demand has been wrong, etc., in the face of more and more demand, improve production efficiency and the quality is very important.This design selects the material as HT250, the brinell hardness range of 170-220 cast iron, using horizontal machining center and combination machine tool for processing.Because of the use of horizontal processing center, the processing surface is mainly the sand hole in the cylinder body, two sides, the oil channel hole and the connecting thread holes on each surface. The machining surface on the left and right sides is mostly convex mesa, and the machining height and direction of each convex platform are not consistent, and the processing is difficult, so it is used for one milling process. Expansion is used in the main oil passage hole reaming processing, sand holes are expanding reaming processing, oil hole drilling, hole pump adopts enlarge reaming processing, tap on the surface of the individual with the method of drilling, tapping screw thread processing.All the requirements of processing a surface, and then, in face, because the parts belong to the large number of mass production, so if increase productivity become the top priority, appropriate USES cylinder low pressure casting, according to the principle of process route in this topic proposed the technological route, and establish a coarse fine benchmark, determine the rough finish machining allowance, cutting dosage, etc., will be processing procedure in the form of a machining process card.Fixture design aspects: to avoid in the machining of the cylinder body when using manual clamping for many times, so the design of a hydraulic automatic clamp, use the hydraulic cylinder to provide power, link lever, through the sensor to detect the state oil cylinder, to achieve automatic clamping, in terms of fixture design, if positioning is the key, therefore the choice of location are analyzed and calculated. In the process of processing, only one clamping is required, and the processing of multiple holes can be realized, thus saving a lot of time and improving the production efficiency of the workpiece.Key Words：Engine block machining process，Hydraulic fixture design.充 值 購 買 -下 載 設(shè) 計 文 檔 后 ， 加 Q--1459919609 免 費 領(lǐng) 取 圖 紙- 1 -目 錄摘 要 ....................................................................................................................................IABSTRACT...................................................................................................................................II1 緒論 .......................................................................................................................................11.1 研究背景以及意義 ......................................................................................................11.1.1 研究領(lǐng)域 ...................................................................................................11.1.2 研究目的 ...................................................................................................11.1.3 目前研究的概況和發(fā)展趨勢 ...................................................................11.1.4 夾具的發(fā)展趨勢 .......................................................................................22 缸體工藝性分析 ...................................................................................................................42.1 缸體材料選擇 ..............................................................................................................42.2 缸體的主要加工面 ......................................................................................................42.3 缸體主要加工面的加工精度 .....................................................................................42.4 主要加工面加工工藝性及加工方式 .........................................................................43 發(fā)動機缸體工藝規(guī)程設(shè)計 ....................................................................................................53.1 零件生產(chǎn)綱領(lǐng) ..............................................................................................................53.2 零件毛坯尺寸 .............................................................................................................53.3 零件加工工藝路線設(shè)計 ..............................................................................................53.3.1 設(shè)計工藝路線的原則 ...............................................................................53.3.2 初步擬定工藝路線 ...................................................................................53.3.3 方案對比 ...................................................................................................73.4 零件加工余量 ..............................................................................................................73.4.1 毛坯加工尺寸 ..........................................................................................73.4.2 毛坯加工余量 ...........................................................................................83.5 零件加工切削用量 ......................................................................................................93.6 工序卡片 ...................................................................................................................104 夾具設(shè)計 .............................................................................................................................234.1 夾具工件任務及要求 ................................................................................................234.2 基準的選擇 ...............................................................................................................234.2.1 粗基準的選擇 .........................................................................................234.2.2 精基準的選擇 ........................................................................................234.3 夾具結(jié)構(gòu)方案的擬定 ...............................................................................................23充 值 購 買 -下 載 設(shè) 計 文 檔 后 ， 加 Q--1459919609 免 費 領(lǐng) 取 圖 紙- 2 -4.3.1 夾具的組成 .............................................................................................234.3.2 夾具定位 .................................................................................................234.4 夾具定位支撐系統(tǒng)設(shè)計 ............................................................................................234.4.1 定位銷的尺寸設(shè)計 .................................................................................244.4.2 定位銷的定位誤差計算 ........................................................................244.5 夾具零件公差的設(shè)定 ................................................................................................254.5.1 粗基準面定位零件公差 .........................................................................254.5.2 兩側(cè)缸孔定位裝置尺寸公差 .................................................................254.5.3 中間缸體定位裝置公差 .........................................................................254.5.4 定位誤差分析 .........................................................................................264.6 夾具夾緊機構(gòu)設(shè)計 ....................................................................................................264.6.1 夾緊力的作用點 .....................................................................................264.6.2 夾緊動力的選擇 .....................................................................................264.6.3 夾緊力的方向 ........................................................................................264.6.4 夾緊力的大小 ........................................................................................264.6.5 夾具體的尺寸 .........................................................................................274.6.6 夾緊機構(gòu)設(shè)計 .........................................................................................275 結(jié)論 .....................................................................................................................................27參 考 文 獻 ...........................................................................................................................29附錄 1：外文翻譯 ....................................................................................................................1附錄 2：外文原文 ....................................................................................................................4致 謝 ...................................................................................................................................5充 值 購 買 -下 載 設(shè) 計 文 檔 后 ， 加 Q--1459919609 免 費 領(lǐng) 取 圖 紙- 1 -1 緒論1.1 研究背景以及意義1.1.1 研究領(lǐng)域為機械制造工藝研究領(lǐng)域1.1.2 研究目的本次課題目的是完成發(fā)動機缸體的加工與夾具的設(shè)計，并盡可能對其優(yōu)化，現(xiàn)如今我國人民生活水平越來越高，而供需已經(jīng)出現(xiàn)了不對等，面對著越來越多的需求，提高生產(chǎn)效率與質(zhì)量是很重要的。1.1.3 目前研究的概況和發(fā)展趨勢在發(fā)動機生產(chǎn)與加工方面，根據(jù)資料顯示，汽車發(fā)動機缸體目前的生產(chǎn)大致有以下形式：在傳統(tǒng)組合機床自動線基礎(chǔ)上的柔性化改造。在傳統(tǒng)的機床與數(shù)控技術(shù)聯(lián)系之后，其柔性化有所提高。主體為加工中心的準柔性生產(chǎn)線。加工中心作為其主體，普通機床作為其輔助的準柔性生產(chǎn)線方案；適用場合為多個品種或者批量較大生產(chǎn)的柔性傳輸生產(chǎn)線和柔性制造系統(tǒng)。發(fā)動機作為汽車最重要的部分，對于發(fā)動機的制造所要求的的工藝水平一般高于其他汽車零件，所以對發(fā)動機的制造加工也成為了所有環(huán)節(jié)中的基礎(chǔ)與重點?，F(xiàn)在我國發(fā)動機缸體，缸蓋的加工普遍采用著剛性柔性生產(chǎn)線并存或者單機與自動線配合的生產(chǎn)模式。在發(fā)達國家中，已經(jīng)廣泛使用高速加工中心與桁架機械手共同組成的敏捷柔性生產(chǎn)系統(tǒng)，桁架機械手在高空中運送零件，直接把被加工零件從一臺機床輸送到另一臺機床上，機械手兼有工序間運輸和自動上下料功能。通過這些年的發(fā)展，加工發(fā)動機的方式將為了高速化、柔性化和高效率去進行，采用能進行高速度運轉(zhuǎn)的機床主軸，加快工作效率，減少了生產(chǎn)成本，并且能夠提高在市場的競爭力。于材料選擇方面，國內(nèi)缸體制造廣泛使用著鑄鐵材料。使用鑄鐵作為缸體材料，有著不錯的耐熱效果，在處理發(fā)動機功率方面能夠提升很大的空間。充 值 購 買 -下 載 設(shè) 計 文 檔 后 ， 加 Q--1459919609 免 費 領(lǐng) 取 圖 紙- 2 -在夾具方面，液壓自動夾具采用了自動定位，夾緊功能?，F(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向?qū)驑藴驶?、精密化、高效化、柔性化方向發(fā)展。1.1.4 夾具的發(fā)展趨勢一、高精：隨著機床加工精度的提高，為了降低定位誤差，提高加工精度對夾具的制造精度要求更高高精度夾具的定位孔距精度高達±5μm，夾具支承面的垂直度達到0.01mm/300mm，平行度高達 0.01mm/500mm。德國 demmeler（戴美樂）公司制造的4m 長、2m 寬的孔系列組合焊接夾具平臺，其等高誤差為±0.03mm；精密平口鉗的平行度和垂直度在 5μm以內(nèi)；夾具重復安裝的定位精度高達±5μm；瑞士 EROWA 柔性夾具的重復定位精度高達 2～5μm。機床夾具的精度已提高到微米級，世界知名的夾具制造公司都是精密機械制造企業(yè)。誠然，為了適應不同行業(yè)的需求和經(jīng)濟性，夾具有不同的型號，以及不同檔次的精度標準供選擇。二、高效：為了提高機床的生產(chǎn)效率，雙面、四面和多件裝夾的夾具產(chǎn)品越來越多。為了減少工件的安裝時間，各種自動定心夾緊、精密平口鉗、杠桿夾緊、凸輪夾緊、氣動和液壓夾緊等，快速夾緊功能部件不斷地推陳出新。新型的電控永磁夾具，加緊和松開工件只用 1～2 秒，夾具結(jié)構(gòu)簡化，為機床進行多工位、多面和多件加工創(chuàng)造了條件。為了縮短在機床上安裝與調(diào)整夾具的時間，瑞典 3R 夾具僅用 1 分鐘，即可完成線切割機床夾具的安裝與校正。采用美國 Jergens（杰金斯）公司的球鎖裝夾系統(tǒng)， 1 分鐘內(nèi)就能將夾具定位和鎖緊在機床工作臺上，球鎖裝夾系統(tǒng)用于柔性生產(chǎn)線上更換夾具，起到縮短停機時間，提高生產(chǎn)效率的作用。三、模塊、組合夾具元件模塊化是實現(xiàn)組合化的基礎(chǔ)。利用模塊化設(shè)計的系列化、標準化夾具元件，快速組裝成各種夾具，已成為夾具技術(shù)開發(fā)的基點。省工、省時，節(jié)材、節(jié)能，體現(xiàn)在各種先進夾具系統(tǒng)的創(chuàng)新之中。模塊化設(shè)計為夾具的計算機輔助設(shè)計與組裝打下基礎(chǔ)，應用 CAD 技術(shù)，可建立元件庫、典型夾具庫、標準和用戶使用檔案庫，進行夾具優(yōu)化設(shè)計，為用戶三維實體組裝夾具。模擬仿真刀具的切削過程，既能為用戶提供正確、合理的夾具與元件配套方案，又能積累使用經(jīng)驗，了解市場需求，不斷地改進和完善夾具系統(tǒng)。組合夾具分會與華中科技大學合作，正在著手創(chuàng)建夾具專業(yè)技術(shù)網(wǎng)站，為夾具行業(yè)提供信息交流、夾具產(chǎn)品咨詢與開發(fā)的公共平臺，爭取實現(xiàn)夾具設(shè)計與服務的通用化、遠程信息化和經(jīng)營電子商務化。四、通用、經(jīng)濟夾具的通用性直接影響其經(jīng)濟性。采用模塊、組合式的夾具系統(tǒng)，一次性投資比較大，只有夾具系統(tǒng)的可重組性、可重構(gòu)性及可擴展性功能強，應用范圍廣，通用性好，夾具利用率高，收回投資快，才能體現(xiàn)出經(jīng)濟性好。德國充 值 購 買 -下 載 設(shè) 計 文 檔 后 ， 加 Q--1459919609 免 費 領(lǐng) 取 圖 紙- 3 -demmeler（戴美樂）公司的孔系列組合焊接夾具，僅用品種、規(guī)格很少的配套元件，即能組裝成多種多樣的焊接夾具。元件的功能強，使得夾具的通用性好，元件少而精，配套的費用低，經(jīng)濟實用才有推廣應用的價值。充 值 購 買 -下 載 設(shè) 計 文 檔 后 ， 加 Q--1459919609 免 費 領(lǐng) 取 圖 紙- 4 -2 缸體工藝性分析2.1 缸體材料選擇HT250 鑄鐵適合于做氣缸體的鑄造材料，布氏硬度范圍為 170-220。2.2 缸體的主要加工面氣缸體上的主要加工面有：油孔，兩側(cè)面 , 出砂孔，油泵孔 , 主油道孔和各面上的連接螺紋孔等。2.3 缸體主要加工面的加工精度 （1）底面的平面度不大于 0.10mm；表面粗糙度為 Rz=25。（2）工藝孔 2-Φ15 中心距：783±0.8 。（3）曲軸孔 φ53 軸線與基準軸線同軸度要求為 φ0.04，表面粗糙度為 Rz=16。2.4 主要加工面加工工藝性及加工方式 （1）左右側(cè)面上面的加工面基本都是凸臺面，加工比較困難，因此采用一次銑削加工。（2）主油道孔采用擴鉸孔加工。（3）出砂孔采用擴鉸孔加工。（4）油孔采用鉆孔加工。（5）油泵孔采用鉆擴鉸。（6）各個表面的螺紋底孔采用鉆孔，攻螺紋的方式加工。充 值 購 買 -下 載 設(shè) 計 文 檔 后 ， 加 Q--1459919609 免 費 領(lǐng) 取 圖 紙- 5 -3 發(fā)動機缸體工藝規(guī)程設(shè)計3.1 零件生產(chǎn)綱領(lǐng)年產(chǎn)量：25000 件 生產(chǎn)節(jié)拍：設(shè)定每年的工作日為 300 日，每日生產(chǎn) 8 個小時，按廢品率和備品率為百分之 20 計算，那么生產(chǎn)節(jié)拍＝300×8×60/(25000×(1+20%))=4.8 分/件 生產(chǎn)規(guī)模：為大批大量生產(chǎn)規(guī)模根據(jù)尺寸，選擇 HC1500A 臥式加工中心表 3.1 HDM-125 詳細數(shù)據(jù)工作臺尺寸（mm） 1500×1500工作臺最大承重重量（kg） 8000行程（mm） 2500/1500/1800主軸轉(zhuǎn)速（rpm） 60003.2 零件毛坯尺寸毛坯尺寸：857mm*397.5mm*472.5mm，先粗銑 6 個表面。3.3 零件加工工藝路線設(shè)計3.3.1 設(shè)計工藝路線的原則(1)先面后孔 如果要加工孔的面不平（表面粗糙度值很大或者是個斜面），一般的孔加工工具都是鉆頭，是靠鉆點來定位的，如果加工面有問題，會影響定位精度，甚至會將刀具折斷，所以先加工平面，給孔加工打好基礎(chǔ)。(2)粗精分開 為了提高加工精度，因此需要粗精分開，先選擇一個粗基準，進行對頂面兩個工藝孔的精加工，接著以其作為精基準，進行對其他工序的加工。(3)工序集中 缸體加工采用臥式加工中心，工序集中的優(yōu)點在于可以很好的提高加工生產(chǎn)率。比如在同一面上的鉆孔，就可以安排在同一工序上進行，能夠使用較少的機床，并且還可以保證加工精度。3.3.2 初步擬定工藝路線充 值 購 買 -下 載 設(shè) 計 文 檔 后 ， 加 Q--1459919609 免 費 領(lǐng) 取 圖 紙- 6 -方案一：1.精銑下表面2.精銑上表面3.鉆兩個 φ15 的工藝孔4.精銑左側(cè)面5.鉆 M8 螺紋底孔，倒角6.鉆 M10 螺紋底孔，倒角，攻螺紋7.擴主油道孔，倒角，攻螺紋8.鉆孔9.鉆標記孔10.鉆 M5 螺紋底孔，倒角，攻螺紋11.鉆 φ8E8 底孔12.擴主油道孔，倒角，精鉸主油道孔13.鉆孔14.鉆 φ12H7 底孔，倒角15.鉆 M10 螺紋底孔，倒角16.鉆 M8 螺紋底孔，倒角17.攻 M10 螺紋18.攻 M8 螺紋19.鉆油泵孔，倒角，粗鏜油泵孔，半精鏜油泵孔20.精銑右側(cè)面，精銑定位面21.精鉸定位銷孔22.擴出砂孔，倒角，精鉸出砂孔23.鉆油孔24.鉆孔，擴孔，倒角，精鉸孔，攻螺紋25.鉆油孔26.鉆 M12 螺紋底孔，倒角，攻螺紋27.鉆 M8 螺紋底孔，倒角，攻螺紋28.鉆 M14 螺紋底孔倒角，攻螺紋方案二：1.精銑下表面2.精銑上表面3.鉆兩個 φ15 的工藝孔充 值 購 買 -下 載 設(shè) 計 文 檔 后 ， 加 Q--1459919609 免 費 領(lǐng) 取 圖 紙- 7 -4.精銑左側(cè)面5.精銑右側(cè)面，精銑定位面6.精鉸定位銷孔7.鉆 M8 螺紋底孔，倒角8.鉆 M10 螺紋底孔，倒角，攻螺紋9.擴主油道孔，倒角，攻螺紋10.鉆孔11.鉆標記孔12.鉆 M5 螺紋底孔，倒角，攻螺紋13.鉆 φ8E8 底孔14.擴主油道孔，倒角，精鉸主油道孔15.鉆孔16.鉆 φ12H7 底孔，倒角17.鉆 M10 螺紋底孔，倒角18.鉆 M8 螺紋底孔，倒角19.攻 M10 螺紋20.攻 M8 螺紋21.鉆油泵孔，倒角，粗鏜油泵孔，半精鏜油泵孔22.擴出砂孔，倒角，精鉸出砂孔23.鉆油孔24.鉆孔，擴孔，倒角，精鉸孔，攻螺紋25.鉆油孔26.鉆 M12 螺紋底孔，倒角，攻螺紋27.鉆 M8 螺紋底孔，倒角，攻螺紋28.鉆 M14 螺紋底孔倒角，攻螺紋3.3.3 方案對比方案一與方案二的區(qū)別在于是方案一加工好一個面之后直接加工這個面上的孔，方案二是先加工所有面再回頭過來加工孔，方案一可以提高加工效率，由于組合機床與加工中心的時候，換刀十分方便，該生產(chǎn)為大批量生產(chǎn)，所以考慮到加工效率的話，選擇方案一。充 值 購 買 -下 載 設(shè) 計 文 檔 后 ， 加 Q--1459919609 免 費 領(lǐng) 取 圖 紙- 8 -3.4 零件加工余量3.4.1 毛坯加工尺寸 實際尺寸：851mm*391.5mm*465.5mm(1) 毛坯總高 472.5+-0.8mm(2) 總長 857+-0.8mm，前后面總加工余量各 0.5mm。(3) 主油道孔 24mm，擴余量為 0.75，鉸余量為 0.25(4) 出砂孔 40mm，擴余量為單邊 4.75，鉸余量為單邊 0.253.4.2 毛坯加工余量表 3.1 中間加工余量加工工序 工序加工余量①下表面精銑下表面 余量 0.8②上表面精銑上表面 余量 0.8①左側(cè)面 精銑左側(cè)面 余量 0.5②主油道孔 擴 單邊余量 1.5③出砂孔擴 單邊余量 4.75精鉸 單邊余量 0.25④油泵孔 粗鏜 余量 3.85半精鏜 余量 0.95⑥右側(cè)面 精銑右側(cè)面 余量 0.5充 值 購 買 -下 載 設(shè) 計 文 檔 后 ， 加 Q--1459919609 免 費 領(lǐng) 取 圖 紙- 9 -⑥螺紋底孔鉆 余量 0.253.5 零件加工切削用量根據(jù)《切削用量手冊》查表可得出如下數(shù)據(jù)組合機床(1) 前后端面(密齒硬質(zhì)合金端面銑刀)725rpm=n0.5/r,f12m/s,=v左右側(cè)面各凸臺面(端面銑刀).3/6./,(2) 工藝孔加工(鉆- 鉸刀) 0.6/r=f上0.5/sv上(3) 各孔的鉆削加工 14pmn.2/,Φ-3.1m/r=f 0r=0.8/s,v6./96pn.54/,上-9.2/r=f 750rm=0.2/s,vΦ1.3m/ pn.1/,-57.4/r=f 750r=0.8/s,v上2./ .25m/rf上3pn./φ7加工中心： 0./=9r,80m/i,=vΦ6.5 rf139.2/356p,n2/i,上321r充 值 購 買 -下 載 設(shè) 計 文 檔 后 ， 加 Q--1459919609 免 費 領(lǐng) 取 圖 紙- 10 -0.3m/r=f17rp,n120m/i,=v上Φ(4) 各螺孔攻絲的切削用量 ./25,.78/s,M6 rf3r41./=4p,n0.1/,=v750s22.0mrfr,.5m,上3.6 工序卡片圖 3.1 工序 1充 值 購 買 -下 載 設(shè) 計 文 檔 后 ， 加 Q--1459919609 免 費 領(lǐng) 取 圖 紙- 11 -圖 3.2 工序 2圖 3.3 工序 3充 值 購 買 -下 載 設(shè) 計 文 檔 后 ， 加 Q--1459919609 免 費 領(lǐng) 取 圖 紙- 12 -圖 3.4 工序 4圖 3.5 工序 5充 值 購 買 -下 載 設(shè) 計 文 檔 后 ， 加 Q--1459919609 免 費 領(lǐng) 取 圖 紙- 13 -圖 3.6 工序 6圖 3.7 工序 7充 值 購 買 -下 載 設(shè) 計 文 檔 后 ， 加 Q--1459919609 免 費 領(lǐng) 取 圖 紙- 14 -圖 3.8 工序 8圖 3.9 工序 9充 值 購 買 -下 載 設(shè) 計 文 檔 后 ， 加 Q--1459919609 免 費 領(lǐng) 取 圖 紙- 15 -圖 3.10 工序 10圖 3.11 工序 11充 值 購 買 -下 載 設(shè) 計 文 檔 后 ， 加 Q--1459919609 免 費 領(lǐng) 取 圖 紙- 16 -圖 3.12 工序 12圖 3.13 工序 13充 值 購 買 -下 載 設(shè) 計 文 檔 后 ， 加 Q--1459919609 免 費 領(lǐng) 取 圖 紙- 17 -圖 3.14 工序 14圖 3.15 工序 15充 值 購 買 -下 載 設(shè) 計 文 檔 后 ， 加 Q--1459919609 免 費 領(lǐng) 取 圖 紙- 18 -圖 3.16 工序 16圖 3.17 工序 17充 值 購 買 -下 載 設(shè) 計 文 檔 后 ， 加 Q--1459919609 免 費 領(lǐng) 取 圖 紙- 19 -圖 3.18 工序 18圖 3.19 工序 19充 值 購 買 -下 載 設(shè) 計 文 檔 后 ， 加 Q--1459919609 免 費 領(lǐng) 取 圖 紙- 20 -圖 3.20 工序 20圖 3.21 工序 21充 值 購 買 -下 載 設(shè) 計 文 檔 后 ， 加 Q--1459919609 免 費 領(lǐng) 取 圖 紙- 21 -圖 3.22 工序 22圖 3.23 工序 23充 值 購 買 -下 載 設(shè) 計 文 檔 后 ， 加 Q--1459919609 免 費 領(lǐng) 取 圖 紙- 22 -圖 3.24 工序 24充 值 購 買 -下 載 設(shè) 計 文 檔 后 ， 加 Q--1459919609 免 費 領(lǐng) 取 圖 紙- 23 -4 夾具設(shè)計4.1 夾具工件任務及要求為了避免在加工缸體的時候使用多次手動裝夾，因此設(shè)計一種液壓自動夾具，使用液壓缸來提供動力，通過傳感器檢測油缸狀態(tài)，來實現(xiàn)自動夾緊。在加工時，僅僅需要一次裝夾，就可以實現(xiàn)對多個孔的加工，從而節(jié)省了大量的時間，提高了工件加工的生產(chǎn)效率。4.2 基準的選擇基準的選擇是夾具設(shè)計中最為基礎(chǔ)也最為重要的部分，通過選擇合適的基準，才能夠進行夾緊等一系列進一步的工作。4.2.1 粗基準的選擇應該去選擇工件上不被加工的面作為粗基準，因此，加工時選取曲軸孔作為加工的粗基準。4.2.2 精基準的選擇 精基準以工件頂面還有 2 個 φ15 的工藝孔作為定位精基準，能夠簡化夾具設(shè)計制造工作。因為使用的是數(shù)控加工中心，因此以工藝孔作為基準坐標中心，建立 X/Y/Z 的基準坐標系，可以通過輸入坐標進行鉆孔等一系列操作。4.3 夾具結(jié)構(gòu)方案的擬定 4.3.1 夾具的組成夾具由定位裝置和夾緊裝置組成，在限制自由度確保定位之后進行夾緊。4.3.2 夾具定位該夾具使用了一面兩銷定位方式，此定位方式為完全定位，可以限制住工作所有的活動范圍，推入工件之后，先使用側(cè)面的一個預定位塊進行預定位，再通過夾具體兩側(cè)的導板進行微調(diào)，使得定位銷進入工件，接著液壓缸提供動力，進行夾緊，從而完成定位。4.4 夾具定位支撐系統(tǒng)設(shè)計充 值 購 買 -下 載 設(shè) 計 文 檔 后 ， 加 Q--1459919609 免 費 領(lǐng) 取 圖 紙- 24 -4.4.1 定位銷的尺寸設(shè)計如圖 4.1 所示，為定位銷（菱形銷和圓柱銷）的圖示。圖 4.1 示意圖定位銷參數(shù)： 兩個定位銷的中心距 L1 為 760mm 兩孔中心距公差為±0.006mm兩定位孔直徑：D 1=D2=Φ 15H7=Φ15H 00.018圓柱銷最大直徑為：d 1=D2=Φ15mmD1--第一基準孔最小直徑d=Φ15g5=Φ15 -0.014-0.006切削邊銷寬度，查表 D2>8，取 b=4mm，B 為 11.3切削邊銷與基準的最小配合間隙min2=2*4*0.0595/15=0.032mm切削邊銷的最大直徑d2=D2*min2=15-0.032=14.968mm取 d2h5=Φ14.968-0.08004.4.2 定位銷的定位誤差計算圖 4.2 定位銷的定位誤差示意圖DW=XD1+Xd1+1min 充 值 購 買 -下 載 設(shè) 計 文 檔 后 ， 加 Q--1459919609 免 費 領(lǐng) 取 圖 紙- 25 -DW--定位誤差 XD1--第一基準孔的公差 Xd1--圓柱銷的公差 1min--圓柱銷與第一基準孔的最小間隙DW=0.018+0.008+0.006=0.032mmjw=arctan（（XD 1+Xd1+lmin+XD2+Xd2+2min）/22 ） JW=（7.38*10 -2） α4.5 夾具零件公差的設(shè)定4.5.1 粗基準面定位零件公差毛坯夾具定位基準為缸體曲軸孔結(jié)合面和缸孔，在設(shè)計裝配時應該先去保證定位基準精度。缸體曲軸孔結(jié)合面尺寸為 50＋－0.15，總公差 T0=0.3，A0=90 ＋－0.15 作為裝配尺寸鏈封閉環(huán)，固定支撐釘 A1=20，墊圈 A2=5，支座 A2=65 為尺寸鏈組成環(huán)。墊圈結(jié)構(gòu)簡單，容易制造，為尺寸鏈中的協(xié)調(diào)環(huán)。平均公差 Tm=0.1。支座結(jié)構(gòu)復雜，不易加工，應當分配更多的公差。因此，T1=0.1，T2=0，T3=0.2 ，A1=20＋－0.05，A2=5，A3=65＋－0.10，同理，粗基準面對底面的平行度為 0.03，固定支撐釘對底面平行度為 0.01，支座對底面平行度為 0.02。查手冊可得，支座軸向圓跳動公差為 0.01。圖 4.3 粗基準面定位元件尺寸鏈4.5.2 兩側(cè)缸孔定位裝置尺寸公差缸孔直徑公差為 0.015，缸孔對曲軸孔垂直度要求為 0.05，缸孔加工位置精度為φ0.2 ，缸孔圓柱度精度要求為 0.01。定心柱定位確定缸孔中心線，中心線與十幾周線的重合度又影響著后續(xù)缸孔加工精度，定心支座的公差應該與缸孔一致，定心支座的公差由下底面和上支座組成，定心支座的圓柱度應該為 0.01，下底面相對夾具體上表面的垂直度為 0.02.定心柱相對支座軸線的垂直度為 0.02，支座上兩定心孔的同軸度為0.03。4.5.3 中間缸體定位裝置公差充 值 購 買 -下 載 設(shè) 計 文 檔 后 ， 加 Q--1459919609 免 費 領(lǐng) 取 圖 紙- 26 -同理，中堅定位置坐的垂直度，圓柱度也應該與缸孔一致，中間缸孔定位支座的垂直度圓柱度公差由支座，油缸體和連接板決定，連接板結(jié)構(gòu)簡單，加工容易，公差小，支座同軸度公差為 0.02，定心柱相對支座軸線垂直度為 0.02，兩定心支座定心孔的同軸度為 0.03。油缸體缸孔相對夾具體上表面垂直度為 0.02。相對支座軸線同軸度為 0.2。4.5.4 定位誤差分析本次夾緊研究的是鉆側(cè)面孔工序，在本次工序中采用缸體毛坯粗基準定位，加工中不存在基準位移誤差和基準不重合誤差，從理論上來說不存在定位誤差，但是由于毛坯定位基準面通過定位元件直接與夾具相接觸，定位元件在加工制造過程中可能產(chǎn)生加工誤差，帶有加工誤差的定位與案件與缸體毛坯接觸實現(xiàn)定位，就會帶來定位誤差。4.6 夾具夾緊機構(gòu)設(shè)計4.6.1 夾緊力的作用點為了保證工件在夾緊后定位穩(wěn)定，應盡可能使得兩個夾緊點距離大，因此確定兩個夾緊點分別在工件頂面兩側(cè)，配合下方的定位塊，完成對缸體的夾緊。位置應該盡可能去靠近工件加工表面，目的是減小在加工時切削力對工件產(chǎn)生的翻轉(zhuǎn)力矩。4.6.2 夾緊動力的選擇考慮到該工件的裝夾情況，因此選擇雙液壓缸夾緊方式，工作壓力大，傳動力大，并且能夠采用直接夾緊，由于油液是不能壓縮的，所以夾緊剛性較大，因此使得工作時運行平穩(wěn)。4.6.3 夾緊力的方向夾緊力方向應當正對定位基準面，雖說應盡可能要求夾緊力跟切削方向一致，但是因為要加工側(cè)面幾乎所有孔，并且毛坯側(cè)面并非平面，因此無法滿足這一要求，工件為 205kg，重力較大，應使得夾緊力順應工件重力方向，豎直向下。該工件的定位基準面選擇了底面，因此夾緊力豎直向下指向底面。4.6.4 夾緊力的大?。?）加工時工件所受的切削力水平方向上，左右兩面各孔抵消，另外左側(cè)面還有 2-φ6.7 孔（f=0.05mm/s）右側(cè)面上有 2-φ8.5 孔（f=0.08mm/s）及 φ15 孔（f=0.10 ），F(xiàn)=CF*dX*fY*KF其中 CF=304.11充 值 購 買 -下 載 設(shè) 計 文 檔 后 ， 加 Q--1459919609 免 費 領(lǐng) 取 圖 紙- 27 -X=1Y=0.8KF=0.9則 F=304.11*0.9（2*8.5*0.080.8+15*0.10.8-2*6.7*0.050.8）=934N4.6.5 夾具體的尺寸由于兩工藝孔中心距為 783mm，因此兩定位銷的距離也應為 783mm，同時設(shè)計了較長的底面，定為 1300mm。為了更好的排削與美觀，將夾具體底面高度設(shè)計為60mm，定位塊高度 20mm，由于工件總高 465mm，因此夾具體總高為 545mm，由液壓缸提供動力，使夾緊缸與定位銷在同一定位基準上，實現(xiàn)定位重合。圖 4.4 夾具圖4.6.6 夾緊機構(gòu)設(shè)計該夾具設(shè)計理念為，設(shè)計一套可以實現(xiàn)使用液壓為動力源，自動夾緊工件，并且完成鉆側(cè)面孔加工的夾具。出于這樣的考慮，我分析了夾具所需要的必要零件組成：夾具體，液壓缸，杠桿，定位塊，壓板，傳感器，定位銷等等，定位銷設(shè)計在工件下充 值 購 買 -下 載 設(shè) 計 文 檔 后 ， 加 Q--1459919609 免 費 領(lǐng) 取 圖 紙- 28 -表面所在位置，與兩個工藝孔重合，夾具體兩側(cè)應放置導板來限制工件，使其能夠準確地落在定位基準處，在工件定位完成之后，液壓缸提供動力，帶動杠桿運動，杠桿向下壓壓板，使得壓板向下夾緊工件，通過傳感器來監(jiān)控液壓缸的狀態(tài)，進而完成夾緊，雖說普通定位銷結(jié)構(gòu)更為簡單，但是在這里我選擇了彈簧式定位銷，在弓箭落下的時候，通過定位塊的定位，彈簧式定位銷更加容易進入工件內(nèi)部完成定位。設(shè)計杠桿時，應當考慮傳力比的問題，在確?？梢苑€(wěn)定傳送動力的同時，更加有效地轉(zhuǎn)化能量，因此選擇了這樣傳力比的杠桿，液壓缸產(chǎn)生較小的動力時即可使得壓板順利下壓。預定位塊設(shè)計在夾具體側(cè)面，以便完成初步的預定位，方便工件的準確裝夾。充 值 購 買 -下 載 設(shè) 計 文 檔 后 ， 加 Q--1459919609 免 費 領(lǐng) 取 圖 紙- 29 -5 結(jié)論本論文通過對參考文獻的閱讀，對缸體工藝的分析，設(shè)計了缸體側(cè)面孔的加工工序，并且對鉆側(cè)面孔進行了夾具設(shè)計，為液壓自動夾具，可以減少多次換刀帶來的人為誤差，鉆孔只需一次裝夾即可實現(xiàn)，在此次設(shè)計中，采用了工序集中原則，每次換刀都可以完成多孔的鉆孔加工，這樣的做法大大提高了工作效率，并且還能夠保證工件的加工質(zhì)量。論文取得如下成果：在普通機床與加工中心之間，選擇了加工中心作為加工的機床，由于需要進行大批量生產(chǎn)，因此如何提高生產(chǎn)效率便成為了本次研究的重點，本次課題研究的是四面孔系加工，因此著重分析了發(fā)動機側(cè)面四面的加工工序，并將其做成了工藝卡片以便觀看，無論是在夾具還是工序方面，最重要的都是定位基準的選取，在基準選擇方面有三個重要原則，論文里有所提及，工欲善其事，必先利其器，只有在選擇了正確基準以后，才能夠進行進一步的加工。本文里加工工序多為鉆側(cè)面孔加工，因此設(shè)計了一套液壓自動夾具去實現(xiàn)在鉆側(cè)面孔時的裝夾，將有效的提高加工精度和生產(chǎn)效率。在夾具設(shè)計方面先計算了自由度的限制，選取了合適的定位基準，并設(shè)計了該夾具的裝夾方式，在夾具設(shè)計中，涉及到了液壓驅(qū)動的問題，在液壓缸驅(qū)動的時候，需要有著傳感器的監(jiān)控，并且需要合適傳力比的杠桿配合。在考慮夾具如何定位的時候，想到了預定位塊的作用，使得工件可以先進行一次預定位，再進行準確定位，然而定位誤差是不可避免的，在文里闡述了少許。本此設(shè)計包含了說明書的寫作，圖紙的繪制，與工序卡片的制作，工作量達到了畢業(yè)設(shè)計的要求。充 值 購 買 -下 載 設(shè) 計 文 檔 后 ， 加 Q--1459919609 免 費 領(lǐng) 取 圖 紙- 30 -參 考 文 獻[1] 房長興,羅和平,高志永,張瑜.發(fā)動機缸體加工工藝研究[J].機械設(shè)計與制造,2013(03):262-264.[2] 毛護國. 發(fā)動機缸體加工定位誤差分析[D].華中科技大學,2014.[3] 史蒂夫·道森.蠕墨鑄鐵——現(xiàn)代柴油發(fā)動機缸體和缸蓋的材料[J].鑄造技術(shù),2009,30(04):455-460.[4] 吳國君,張穎,王強,劉鋼棒.數(shù)控刀具選型策略[J].模具制造,2007(10):63-69.[5] 周太平,康志成,夏翔.數(shù)控銑床與加工中心夾具設(shè)計[J].現(xiàn)代制造工程,2011(02):9