一种发动机缸盖单工序加工工艺及其夹具设计【含16张CAD图】
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充 值 购 买 -下 载 设 计 文 档 后 , 加 Q-1459919609 免 费 领 取 图 纸I一种发动机缸盖单工序加工工艺及其夹具设计摘 要本篇论文的主要内容是完成发动机缸盖的“铣进排气侧面,扩、铰碗型塞片孔”这一工序的加工工艺,以及加工这道工序所需的夹具设计。研究了如何改善传统的加工工艺,减少了工艺的复杂性,简化加工工艺,达到自动化生产。分析零件结构,发现发动机缸盖含有结构复杂,和加工精度的标准要求高的特点,进行加工工艺的优化,确定了加工的工艺路线,使得加工过程简便,达到快速生产的目的。以及“铣进排气侧面,扩、铰碗型塞片孔”这道工序的专用夹具设计,夹具体的作用,其中夹具在设计的过程中需要解决的问题,例如工件加工时是如何定位的,定位基准是如何选择的,夹紧装置是如何选择的,夹具体的主要部分的设计计算,以及夹具体的主要部分在加工该道工序时起到的作用,等。在完成工序分析和夹具设计的过程中,保证自身质量的前提下,采用自动化生产线,专用夹具,数控机床、加工中心,减少了加工的成本,提高了加工效率,保证了生产的均衡性,提高了经济效益。关键词:自动化生产线;专用夹具;发动机缸盖充 值 购 买 -下 载 设 计 文 档 后 , 加 Q-1459919609 免 费 领 取 图 纸IIABSTRACTThe main content of this paper is to complete the machining process of Milling intake and exhaust side, expansion, hinge plug hole of engine cylinder head, as well as the fixture design needed to process this process. This paper studies how to improve the traditional processing technology, reduce the complexity of the process, simplify the processing process, and achieve automatic production. By analyzing the structure of the parts, it is found that the engine cylinder head contains the characteristics of complex structure and high standard requirement of machining precision. The processing technology is optimized and the processing route is determined, which makes the machining process simple and rapid production. As well as the special fixture design of Milling intake and exhaust side, expansion, hinge bowl plug hole, the specific role of clamps, and the problems that need to be solved in the process of fixture design, such as how to locate the workpiece in the process of processing. How to select the positioning datum, how to select the clamping device, how to design and calculate the main parts of the clamp, and how the main parts of the clamp play a role in the processing of the process, etc. In the process of working procedure analysis and fixture design, the automatic production line, special fixture, numerical control machine tool, machining center are adopted under the premise of ensuring their own quality. The cost of machining is reduced and the processing efficiency is improved. The balance of production is guaranteed and the economic benefit is improved. Key words: Automatic production line; Special fixture; Engine cylinder head充 值 购 买 -下 载 设 计 文 档 后 , 加 Q-1459919609 免 费 领 取 图 纸I目 录摘 要 .IABSTRACT.II1 绪论 .11.1 研究领域 .11.2 论文(设计)工作的理论意义和研究价值 .11.3 目前研究的概况和发展趋势 .12 零件图分析 .32.1 发动机缸盖的结构分析 .32.2 发动机缸盖的加工工艺路线 .43 工序设计 .73.1 工序选择 .73.2 选择表面加工方法 .123.3 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量 .123.4 选择定位基准 .134 夹具的设计 .144.1 问题的提出 .144.2 夹具设计 .175 夹具的各个部件 .215.1 定位块 .215.2 直齿圆柱齿轮 .225.3 齿条 .225.4 轴 .235.5 端盖 .235.6 法兰盘 .245.7 菱形销 .255.8 缸体 .255.9 支座 .265.10 导向套 .265.11 其他 .276 结 论 .28参 考 文 献 .29充 值 购 买 -下 载 设 计 文 档 后 , 加 Q-1459919609 免 费 领 取 图 纸II附录 1:外文翻译 .30附录 2:外文原文 .34致 谢 .42充 值 购 买 -下 载 设 计 文 档 后 , 加 Q-1459919609 免 费 领 取 图 纸11 绪论1.1 研究领域缸盖的单工序加工工艺及其夹具设计。1.2 论文(设计)工作的理论意义和应用价值目前,在发动机缸盖的机械加工过程中,铣侧面排气孔是加工过程非常重要的一道工序,其加工精度影响到发动机缸盖的产品质量,特别是工装夹具的好坏对加工精度的影响很大。一般的,加工往往采用机床上通用的组合夹具来实现工装夹紧,这就需要操作工人具有非常熟练的技术,而由于汽车发动机汽缸盖结构的复杂性,使得操作工人在选用和安装通用的组合夹具时耗时很多,从而降低了缸盖的加工效率。因此,需要选择专用的、可以精确装夹的一种汽车发动机汽缸盖铣侧面排气孔的夹具。夹具的作用是在产品加工过程中,保持产品零部件和加工工具的相对位置,从而保证了最终产品技术要求中的位置精度。如按照夹具是否能用于加工不止一种工件或者指夹具能否重复使用而言,可以分为专用夹具、可调整夹具、组合夹具。其中专用夹具只用于一种产品的一种工件,用于大批量生产之中,目前汽车,摩托车,部分家电,轻工等行业中仍在广泛使用。1.3 目前研究的概况和发展趋势通过对文献的阅读和理解,发现无论是传统的制造业还是现代柔性制造系统由于大量的加工操作需要装夹,夹具显得尤其重要,它直接影响加工质量,生产效率和制造成本等。夹具最早出现于 1787 年,其发展共经历了三个阶段。第一个阶段:夹具与人的结合。在工业发展初期,夹具仅仅作为加工工艺的一种辅助工具;第二个阶段:随着机床,汽车,飞机等制造业的发展,家具的门类才逐步发展齐全。夹具的定位,夹紧,导向元件的结构也日趋完善,逐渐发展成为系统的主要工艺装备之一:第三个阶段:夹具与机床的紧密结合。近代由于世界科学技术的进步及社会生产力的迅速提高,夹具占据相当重要的地位。现代生产要求企业制造的产品品种经常更新换代,以适应激烈的市场竞争。目前,一般企业习惯与采用传统的专用夹具,在一个具有单以生产能力的工厂中约有 13000-15000 套专用夹具。近年来,柔性制造系统,数控机床,加工中心,成组加工等新技术的应用和推广是中小批生产的生产率逐渐接近与大批量生产的能力。充 值 购 买 -下 载 设 计 文 档 后 , 加 Q-1459919609 免 费 领 取 图 纸2国外已经把柔性制造系统作为开发新产品的有效手段,并将其作为机械制造业的主要发展方向。为了适应现代机械工业向高、精、尖方向发展的需要以及多品种、小批量生产的特点,现代夹具正朝着精密化、高效化、柔性化、标准化四个方向发展。可以预见,随着科技的发展会出现更为先进的机床夹具,作为夹具设计人员,要发挥创造性的思维,设计出符合现代加工理念的机床夹具,促进加工行业的稳步发展。发动机缸体缸盖加工自动线是汽车制造业中应用最广的一种高效设备。与流水线不同,自动线上的被加工件不需要通过人工搬运来完成各工序的加工内容,它利用控制系统将各个工序的机床和辅助装置的动作联系起来,按规定程序自动的进行工作。由于缸体和缸盖的批量大,精度要求高,采用自动线加工是最优的选择。近年来,自动线加工技术发展的越来越快,水平越来越高,而自动线的形式也在不断发生变化。在我国,加工缸体缸盖应用最多的就是组合机床自动线。迄今为止,夹具是机电产品制造中不可缺少的四大工具之一,随着工业化进程的不断加深,我国当前在现代机床中常用的夹具有组合夹具、成组夹具、自动化夹具、数控机床夹具等,每种夹具都有各自的特点,随着现代制造业对加工精度、加工速度等的要求越来越高,使得现代机床夹具也面临更新换代的要求,因此先进的现代机床夹具以适应现代加工的需要,成为当前机械加工行业关注的重点。通过确定气缸盖进排气孔工艺方案,提高气缸盖进排气门座孔的加工精度;通过合理确定夹具的定位方案、夹紧方案,提高工件的装夹精度、加工精度。数控机床和加工中心都已经逐步在生产线中得到了广泛的应用,采用加工中心,可以对工件进行一次性装夹、对刀具几何参数的设置、程序的编制等方面进行优化,可以一次完成气缸盖的进出气孔的加工,提高加工效率并保证工件的精度。通过研究发现,一般情况下机床往往采用组合夹具来实现工装夹紧,这就需要技术非常熟练的工人进行操作,然而由于零件的复杂性,致使操作工人在选用和安装组合夹具时非常浪费时间,导致加工效率低。为了提高加工效率选用专用的可以精确装夹的夹具,从而做到流水化的生产,制加工该零件工序的一部分,提高了生产效率。夹具的作用是在产品加工过程中,保持产品零部件和加工工具的相对位置,从而保证了最终产品技术要求中的位置精度。专用夹具只用于一种产品的一种工件,用于大批量生产之中。研究夹具体的设计是为了能够提高加工时的精度,由于,近年来劳动力成本的激增,以及节能,低能,环保政策的限制自动线生产势在必行。为了达到这一目的,某一工序进行专用的夹具设计是以早已提上日程。这么做会使加工成本大大减少,劳动力的使用减少。充 值 购 买 -下 载 设 计 文 档 后 , 加 Q-1459919609 免 费 领 取 图 纸32 零件图分析设计发动机缸盖某一工序加工工艺规程及该工序的成组夹具。已知:零件材料为灰铸铁 HT200,年产量 10000 件。缸盖是安装在缸体的上面,从上部密封气缸并构成燃烧室。它经常与高温高压燃气相接触,所以,承受很大的热负荷和机械负荷。发动机缸盖是发动机中最关键的零件之一,其精度要求之高,加工工艺复杂,加工的质量直接影响发动机的整体性能和质量,所以,发动机缸盖的加工尤其重要。图 2.1 发动机缸盖零件图2.1 发动机缸盖的结构分析充 值 购 买 -下 载 设 计 文 档 后 , 加 Q-1459919609 免 费 领 取 图 纸4发动机缸盖结构复杂,通常为六面体,是多孔薄壁件,最薄处只有 3.5mm 左右,孔壁的加工数量可达 100 个。缸盖的强度和刚度要求较高,只有达标才能保证气体在热应力及压力的作用下稳定运行。通常采用灰铸铁,铝合金,蠕墨铸铁来进行缸盖材料的选择。这里采用灰铸铁HT200,进行缸盖的加工。从缸盖的内部结构来看,大平面较多,进、排气面和顶面、底面都是大平面,要求平面度及表面粗糙度等精度必须保持较高水平,因此要求机床有实现高精度加工的力能达到较高的刀具调整精度和几何精度;缸盖有气门导管孔、凸轮轴孔、挺杆孔等高精度孔,彼此间配合严密,所以加工时要严格把控其表面的粗糙度、位置精度和尺寸精度等。进行加工时,缸盖气门导管和气门阀座是同时进给加工,要做到一次到位,来减少误差,保持气门导管与阀座的同轴度。具备密封配合要求的气阀座和锥面,对圆度及跳动有严格要求;部分气门导管孔还要和运动部件间配合,因此尺寸精度要求很高;气门导管底孔的尺寸精度要求特别高,所以加工时要注意考虑精度要求,避免出现误差,应注意精度控制,精度控制不稳定,会影响气门导管与缸盖的配合度,从而对发动机的可靠性造成影响;缸盖中的最长孔,凸轮轴孔虽然降低机床设备的要求,也基本保障加工精度,但无法满足凸轮轴孔对同轴度的加工要求,所以,加工时尽可能保证一次成型。 2.2 发动机缸盖的加工工艺路线平面加工工艺:缸盖的顶面、底面和进、排气面都是大平面,平面度及表面粗糙度等精度要求必须保持较高水平,这是全部工艺路线的基础。因此要求机床有实现高精度加工的力能达到较高的刀具调整精度和几何精度。高精度孔的加工:缸盖有气门阀座,导管孔、凸轮轴孔、挺杆孔等高精度孔,彼此间配合严密,其表面的粗糙度、位置精度和尺寸精度加工时要严格把控等。加工高精度孔的加工工序是缸盖加工工艺路线中的核心工序。如:加工定位凸台、夹紧槽,定位销孔,这是进行顶面,底面加工时的基准。工艺路线方案一:表 2-1 加工工艺路线方案一工序号 工序内容I 粗铣顶、底面,铣定位凸台、夹紧槽,扩、铰过渡定位销孔II 半精铣顶、底面III 粗铣两侧面、前后端面充 值 购 买 -下 载 设 计 文 档 后 , 加 Q-1459919609 免 费 领 取 图 纸5IV 铣进排气侧面,扩、铰碗型塞片孔V 半精铣两侧面、前后端面VI 钻排气面 M10 螺纹底孔及倒角VII 钻顶面螺栓孔VIII 钻气缸盖罩螺纹底孔IX 钻底面螺栓孔扩进气阀座底孔、导管底孔X 共轨面扩铰出沙孔,XI 钻前后端面油道孔XII 半精扩喷油嘴孔铰喷油嘴孔XIII 半精进气座圈孔、导管底孔XIV 半精排气座圈孔、导管底孔工艺路线方案二:表 2-2 加工工艺路线方案二 工序号 工序内容I 粗铣顶面、底面II 精铣顶面III 钻、铰工艺孔IV 粗铣,半精铣进、排气侧面V 粗铣,半精铣前、后端面VI 加工螺栓孔VII 精铣缸盖底面,加工进、排气阀座底孔、导管底孔VIII 加工前后端面,油道,回油孔IX 半精进气座圈孔、导管孔X 半精排气座圈孔、导管底孔(1)最终工艺路线方案的选择如表 2-1,表 2-2 所示,为发动机缸盖的加工工艺路线的两个方案,是发动机缸盖的加工路线,方案一:加工时,其它平面,遵循了统一基准原则,精度要求高。按照方案加工可以更为准确的确定每道工序的加工位置,从而保证工序的平行度要求。反之,方案二先加工其它面,定位基准较难确定,会使定位不够准确,从而导致加工工充 值 购 买 -下 载 设 计 文 档 后 , 加 Q-1459919609 免 费 领 取 图 纸6序时的加工精度受到影响,较难保证平行度要求。综合考虑加工方式与精度,以及定位基准等方面,方案一较为合理,所以确定加工方案一位最终工艺路线。本文设计的是第四道工序的专用夹具,为了实现提高加工效率,节省劳动成本的目的。充 值 购 买 -下 载 设 计 文 档 后 , 加 Q-1459919609 免 费 领 取 图 纸73 工序设计3.1 工序选择表 3-1 加工工序内容 这道工序是本文研究的,把它分为三个部分铣进、排气侧面,扩碗型塞片孔,铰碗型塞片孔。这是本篇所要做的三个工序。如表 3-2 所示:表 3-2 加工工艺路线3.1.1 工序 1表 3-3 工序一内容1)机床设备发动机缸盖的形状复杂,由此对于铣进、排气侧面,扩、铰碗型塞片孔加工机床选用立式铣床。选用型号为 MDV75 的立式加工中心,主电动机功率 4kW。2)刀具因为发动机缸盖加工的铣进、排气侧面工序时,进、排气侧面的面积较大,且为平整面,所以拟定选用玉米棒铣刀,选定直径 D=32mm,齿数为 3,由于发动机缸盖材料为 HT200,灰铸铁,所以确定刀具材料为高性能硬质合金,选用钨钢作为刀具材料。3)进给量 f确定玉米铣刀的每齿进给量为 0.1mm,每转进给量 f=0.3mm/r。工序号 工序内容 扩、铰碗型塞片孔,铣进排气侧面工 序 号 工 序 内 容1 铣进、排气侧面2 扩碗型塞片孔3 铰碗型塞片孔工 序 号 工 序 内 容1 铣进、排气侧面充 值 购 买 -下 载 设 计 文 档 后 , 加 Q-1459919609 免 费 领 取 图 纸84)切削深度根据机械制造技术基础课程设计指导教程表 2-36 选定粗加工后的平面粗加工余量 a 为 0.5mm,所以切削深度为 3mm。5)切削速度根据机械制造技术基础课程设计指导教程表 5-9 及铣进、排气侧面选定每齿进给量为 0.1、切削速度为 150m/min;6)主轴转速根据公式 n=v*1000/(D) 可得铣时=1492r/min,根据机械制造技术基础课程设计指导教程表 4-18 铣进、排气侧面选定主轴转速=1500rpm,由此根据得实际切削速度 =150.7m/min。n*R2v式D10/(3.1)式(3.2)其中:n主轴转速(r/m);D刀具直径(mm);v切削速度(m/min);R对应半径(mm)。7)切削时间根据机械制造技术基础课程设计指导教程表 5-43 铣刀铣削基本时间的计算 得,切削时间。式FLT(3.3)式fS(3.4)其中:T切削时间(min);L切削长度(mm);f每转进给量(mm/r);F切削速度( mm/min);S转速( r/min)。其中: 铣进气道侧面:L=4050mm 。同理,辅助时 L=1600mm;铣排气道侧面:L=2850mm 。同理,辅助时 L=1600mm。因此: 铣进气道侧面:切削加工时间= 0.81min。同理,辅助时间=0.32min.充 值 购 买 -下 载 设 计 文 档 后 , 加 Q-1459919609 免 费 领 取 图 纸9铣排气道侧面:切削加工时间= 0.57min。同理,辅助时间=0.32min。综上结果如表 3-4:表 3-4 工序一元素工序 1 铣进气侧面 铣排气侧面机床设备 立式加工中心MDV75立式加工中心 MDV75刀具 玉米棒铣刀 玉米棒铣刀主轴转速(rpm) 1500 1500切削速度(m/min) 150.7 150.7每转进给量 f (mm/r)0.3 0.3切削深度(mm) 3 3齿数 3 3切削时间(min) 1.13 0.893.1.2 工序 2表 3-5 工序二内容 工 序 号 工 序 内 容2 扩碗型塞片孔1)机床设备发动机缸盖的形状较为复杂,因此对于扩碗型塞片孔的加工机床选用立式加工中心。选用型号为 MDV75 的立式加工中心,主电动机功率 4kW。2)刀具加工工序为扩碗型塞片孔,因此加工的刀具选用扩刀,根据国家标准手册选定直径 D=17.5mm,齿数为 4 的扩刀,刀具材料为硬质合金。3)进给量 f根据切削加工简明实用手册表 8-97 确定扩刀的每齿进给量为0.100.15mm/z,选定每齿进给量为 0.125mm/z。4)切削速度根据切削加工简明实用手册表 8-99,加工材料为灰铸铁,硬度为160255HBS,刀具材料为硬质合金,确定扩刀的切削速度为 1.01.83m/s ,即60109.8m/min,选定扩刀切削速度为 80m/min。5)主轴转速充 值 购 买 -下 载 设 计 文 档 后 , 加 Q-1459919609 免 费 领 取 图 纸10根据公式 n=v*1000/(D) 可得加工时=1455r/min,进行扩碗型塞片孔加工时选定主轴转速=1500rpm,由此根据 得实际切削速度 =82.5m/min。n*R2v式D10/vn(3.1)式n*R2(3.2)其中:n主轴转速(r/m);D刀具直径(mm);v切削速度(m/min);R对应半径(mm)。6)切削时间根据机械制造技术基础课程设计指导教程表 5-43 扩刀铣削基本时间的计算 得,切削时间:式FLT(3.3)式fS(3.4)其中:T切削时间(min);L切削长度(mm);f每转进给量(mm/r);F切削速度( Mm/min);S转速( r/min)。其中:L=420mm 切削加工时间 = 0.14min。同理,L=1260mm 辅助时间=0.42min.综合结果如表 3-6:表 3-6 工序二元素 工序 2 扩碗型塞片孔机床设备 立式加工中心 MDV75刀具 扩刀主轴转速(rpm) 1500切削速度(m/min) 82.5每转进给量 f (mm/r)0.5充 值 购 买 -下 载 设 计 文 档 后 , 加 Q-1459919609 免 费 领 取 图 纸11切削深度(mm) 2齿数 4切削时间(min) 0.563.1.3 工序 3表 3-7 工序三内容 工 序 号 工 序 内 容3 铰碗型塞片孔1)机床设备发动机缸盖的形状较为复杂,因此对于铰碗型塞片孔的加工,机床选用立式加工中心。选用型号为 MDV75 的立式加工中心,主电动机功率 4kW。2)刀具加工工序为铰碗型塞片孔,因此加工的刀具选用铰刀,根据国家标准手册选定直径 D=18mm,齿数为 6 的铰刀,刀具材料为硬质合金。3)进给量 f确定铰刀的每齿进给量为 0.10mm/z,总进给量 f 为 0.60mm/r。4)切削速度加工工序铰碗型塞片孔时,根据机械制造技术基础课程设计指导教程表 5-1选定每齿进给量为 0.10、切削速度为 39m/min;5)主轴转速根据公式 n=v*1000/(D) 可得加工时=689r/min,根据机械制造技术基础课程设计指导教程表 4-18 铣进、排气侧面选定主轴转速=700rpm,由此根据得实际切削速度 =39.6m/min。n*R2v式D10/(3.1)式(3.2)其中:n主轴转速(r/m);D刀具直径(mm);v切削速度(m/min);R对应半径(mm)。6)切削时间根据机械制造技术基础课程设计指导教程表 5-43 铰刀铣削基本时间的计算切充 值 购 买 -下 载 设 计 文 档 后 , 加 Q-1459919609 免 费 领 取 图 纸12削时间:式FLT(3.3)式fS(3.4)其中:T切削时间(min);L切削长度(mm);f每转进给量(mm/r);F切削速度( Mm/min);S转速( r/min)。其中:L=290mm 切削加工时间 = 0.25min。同理,L=290mm,辅助时间=0.25min.综上结果如表 3-8:表 3-8 工序三元素 工序 3 铰碗型塞片孔机床设备 立式加工中心 MDV75刀具 铰刀主轴转速(r/min) 700切削速度(m/min) 39.6每转进给量 f (mm/r)0.60每齿进给量 f (mm/z)0.10齿数 6切削时间(min) 0.563.2 选择表面加工方法发动机缸盖的材料为灰铸铁,硬度中等,只经过表面淬火处理,未经淬硬,故较好确定加工方法,进、排气侧面采用粗铣半精铣精铣的加工方法,碗型塞片孔采用扩铰的加工方法。 3.3 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量表 3-9 灰铸铁的机械加工余量 (单位:mm)充 值 购 买 -下 载 设 计 文 档 后 , 加 Q-1459919609 免 费 领 取 图 纸13表 3-10 2 级精度铸铁件尺寸偏差 (单位:mm)根据该件的砂型铸造方法,由表查得铸件的最大尺寸在 5001250mm 范围内,故查得零件浇铸位置的侧面、公称尺寸小于 50mm 的表面机械加工余量为 4.05.0mm,尺寸偏差为0.1mm,3.4 选择定位基准因为采用的是专用夹具进行的该工序的加工,所以定位的选择是三面定位保证了6 个定位基准。由零件图 2.1 可知,为了让进、排气侧面,扩、铰碗型塞片孔的加工的定位基准的选择定位误差为零,应该采用六点定位原理,要完全定位这个元件,就必须要消除这六个自由度,因为这是自动化的生产线,因此加工到这道工序时,之前各个工序的加工都已经完成了,所以,选用已经过加工的底面,(它使得不能绕 Y 轴转动和沿着 Z充 值 购 买 -下 载 设 计 文 档 后 , 加 Q-1459919609 免 费 领 取 图 纸14轴移动的自由度得以消除)前端面(它使得不能绕 X 轴转动和沿着 Y 轴移动的自由度得以消除)和另一侧面(它使得不能绕 Z 轴转动和沿着 X 轴移动的自由度得以消除)作为定位基准。因由进、排气侧面,扩、铰碗型塞片孔的精度要求高,和定位尺寸误差小,为保证加工的位置和加工准确性我们在加工底面的时,要求通过精加工后作为加工该工序的基准。这样就可以极好的保证该加工工序的位置和加工精度。充 值 购 买 -下 载 设 计 文 档 后 , 加 Q-1459919609 免 费 领 取 图 纸154 夹具的设计在设计时,主要考虑该如何提高劳动生产率,在保证加工质量的前提下,降低劳动成本,并且保证很好的精度,这是非常重要的。因此,必须设计专用的夹具。决定设计铣进、排气侧面,扩、铰碗型塞片孔这道加工工序加工时的专用夹具。4.1 问题的提出利用这种专用夹具用来进行进、排气侧面,碗型塞片孔的加工,这有很高的技术要求。要考虑六点定位原理是如何定位的,零件在夹具体上是如何夹紧的,运送零件时的抬起装置是如何设计的,加工时的动作顺序是如何进行加工的,如何确定是否夹紧的,如何轻蹙零件表面的加工残留物,如何进行对刀的。4.1.1 主定位面的选择选择底面为主定位面,用三个定位块进行定位,要求定位块等高。4.1.2 侧定位面的选择图 4.1 侧定位图夹具体定位部分充 值 购 买 -下 载 设 计 文 档 后 , 加 Q-1459919609 免 费 领 取 图 纸16图 4.2 侧定位图由图 4.1 所示,线段指出的部位是夹具体的侧芽,侧芽是指凸起的部位,其与定位块侧面进行定位,图 4.2 线段指出的是在侧定位相对面推靠时所用油缸。4.1.3 夹紧的选择图 4.3 夹紧装置图如图 4.3 所示,线段指示的部位为夹紧装置,此时是松开状态。4.1.4 抬起装置油缸部分夹紧部位充 值 购 买 -下 载 设 计 文 档 后 , 加 Q-1459919609 免 费 领 取 图 纸17图 4.4 齿轮、齿条示意 图如图 4.4 所示,为夹具的抬起落下装置,它通过齿轮齿条相互配合,达到工件抬起落下的目的。如上述的图片显示的那样,这是一个齿轮传动机构,它保证了把一个齿轮圆周运动,转变成了直线运动。它通过齿轮转动过的齿数来进行上下料的抬起和落下。每过一个齿数料架抬起多少,可以借用电机进行齿轮的转动。放料过程为:滚道电机启动料位有料滚道电机停止加工中心单元气动门打开,机床内部滚道抬起并且是无料状态上料位有料,进料摆杆带料进到上料位进料油缸翻摆(离开工件)进料摆杆撤回夹具进料轨道抬起(通过齿轮传动)进料轨道落下通过滚轮运送到加工位置加工完毕后,马达启动,出料摆杆抬起(通过齿轮传动)把料放入出料口。由此可见,齿轮传动对这个加工工序的重要性。4.1.5 加工的动作顺序气动门打开油缸翻摆进料摆杆输送进料机内滚道落下气动门关闭定位面冲水油缸推靠冲水关,定位面气检夹具夹紧,辅助支撑上程序加工夹具松开,辅助支撑下机内滚道抬起气动门打开出料摆杆输送出料油缸翻摆气动门关闭夹具冲屑。上述过程为加工时的动作顺序。4.1.6 气检充 值 购 买 -下 载 设 计 文 档 后 , 加 Q-1459919609 免 费 领 取 图 纸18图 4.5 定位块如图 4.5 所示,为定位块的零件图,它最中心的孔是用来作气检的,在加工开始时,通过最小的孔进行吹气,而相连的压力器是会显示压力的大小,有开关,会告诉我们夹好了可以开始进行加工了。因此,定位块很重要,也是气检的关键之一。4.1.7 冲水如图 4.5 所示,它的最小的孔,是为了在加工前,加工暂停时,加工后根据编程编出的程序进行喷水,去除加工后残留在工作台和工件表面的灰铸铁碎屑,保证加工面的整洁,清除对定位夹紧和加工时的误差的影响。4.1.8 对刀夹具体的对刀元件是用来确定夹具上加工的零件相对于机床刀具的位置,用来精准的进行加工。因为运用到自动化加工,零件安装在夹具上的位置已经确定了,为了减少人工对刀消耗的时间,工作台,夹具,机床位置确定了,不需要耗费时间对刀。4.2 夹具设计相关计算设计铣进、排气侧面,扩、铰碗型塞片孔这道加工工序的加工专用夹具。1)菱形销的尺寸的选择定位时定位销的尺寸,必须满足 (查资料1 现代夹具设计手册) 式gLx(4.1)其中: 定位销到定位端面的距离;x工件定位孔到定位端面的距离。g充 值 购 买 -下 载 设 计 文 档 后 , 加 Q-1459919609 免 费 领 取 图 纸19式gx315LL(4.2)其中: 定位销到定位端面的距离公差;x工件定位孔到定位端面的距离公差。g式xL(4.3)式Db2min(4.4) 式ind(4.5) 其中:补偿距离;D与菱形销相配合的工件定位孔的最小直径;d菱形销的最大直径。计算查表后得:b=5mm,B=19.78mm,=7.39mm,D=22mm,d=21mm, min=0.5mm。图 4.6 专用夹具的装配图2)夹紧力的选择充 值 购 买 -下 载 设 计 文 档 后 , 加 Q-1459919609 免 费 领 取 图 纸20夹紧(夹紧是工件定位后将其固定,使其在加工过程中保持定位位置不变的操作)主要是限制工件的在平面上的转动,夹紧时所用的会用压力继电器进行检测测试是否夹紧。夹紧力的计算,必须满足 :(查资料 1现代夹具设计手册) 式KPQ(4.6)其中 Q夹紧力(N);K安全系数,查表 3-23 可得;P切削力( N)。式4231(4.7)其中:K1一般安全系数;K2加工状态系数;K3刀具钝化系数;K4断续切削系数;查表 3-23 可得:K1 取 1.7,K2 取 1,K3 取 1.4, K4 取 1.2。所以:K3。式pwfPzKaDaC83.065.83.01(4.8)其中:P 铣削力(N );Cp在用高速钢铣刀铣削时,考虑工件材料及铣刀类型的系数,(查资料1 现代夹具设计手册)表 3-29;ap背吃刀量( mm);af每齿进给量(mm);D铣刀直径(mm);aw铣削宽度( mm)(指平行于铣刀轴线方向测得的切削层尺寸);n铣刀每分钟转速(r/min);z铣刀的齿数;Kp用高速刚铣削时,考虑工件材料不同的力学系数,对于灰铸铁:Kp=(HB/190)0.55;HB工件材料的布式硬度值(取最大值)。充 值 购 买 -下 载 设 计 文 档 后 , 加 Q-1459919609 免 费 领 取 图 纸21其中:Cp=30 ,ap=0.5 (mm ),af=0.1(mm),D=32(mm),aw=0.56(mm),n=1500(r/min),z=3,HB=200Kp=(HB/190)0.55=(200/190)0.55=1.03;P=10*30*(0.50.83)*(0.10.65)*(32-0.83)*0.7*3*1.033.68(KN); 夹紧力:Q=KP=3.68*3=11.04 (KN)查表选中夹紧力为 11.1(KN) 3)定位误差定位元件尺寸及公差的确定。夹具的主要定位是采用六点定位原理的三个面的定位。允许误差 0.014)夹具夹紧误差的估算(查资料1现代夹具设计手册) 式cos)yminaxj(4.9)其中 在夹紧力作用下,同批工件中工序基准的最大位移;max在夹紧力作用下,同批工件中工序基准的最小位移;iny工序基准位移方向与工序尺寸方向之间的夹角。允许误差 0.02充 值 购 买 -下 载 设 计 文 档 后 , 加 Q-1459919609 免 费 领 取 图 纸22充 值 购 买 -下 载 设 计 文 档 后 , 加 Q-1459919609 免 费 领 取 图 纸235 夹具的各个部件5.1 定位块图 5.1 定位块如图 5.1 所示,它有三个较大的孔,这是为了与调整垫进行配合,它最中心的孔,是为了用来作气检的,在加工开始时,通过最小的孔进行吹气,而相连的压力器是会显示压力的大小,有开关,会告诉我们夹好了可以开始进行加工了;而最小的孔则是在加工暂停时进行喷水,去除加工后残留在工作台和工件表面的灰铸铁碎屑。这是定位底面时所用的定位块之一,为了消除六个方向自由度的影响,它与另外两个定位块组成了底面的主要定位成分。在装配设计时,应保证定位基准的精度。定位块下面有调整垫它和定位块组成了完整的尺寸链如下图所示,调整垫结构简单,容易制造。已知,A0 为尺寸链封闭环,定位块 A1=550.01,A2=5.5,有 0.5 的调整量,工差 T0=0.2,所以 A0=60.50.01,同理,基准面对底面的平行度为 0.05,定位块对底面的平行度为 0.01,调整垫对底面的平行度为 0.01,另外两个定位块对底面的平行度为0.01。定位块顶面的表面粗糙度为 0.8,底面的表面粗糙度为 1.6,加工孔的的表面粗糙度为 12.5。调整垫的的表面粗糙度为 0.8,尺寸高度允差 0.01。充 值 购 买 -下 载 设 计 文 档 后 , 加 Q-1459919609 免 费 领 取 图 纸24三处侧面定位,用定位块的侧面基准来定位三个侧面。侧基准对底面的平行度为0.01,垂直度为 0.01,平面度为 0.01。定位块侧基准面,底面的表面粗糙度为 1.6,加工孔的的表面粗糙度为 12.5,其他面的表面粗糙度为 6.3。5.2 直齿圆柱齿轮图 5.2 直齿圆柱齿轮直齿圆柱齿轮的圆跳动公差为 0.02,端面的垂直度为 0.02,平面的表面粗糙度为3.2,轮齿部分的表面粗糙度为 0.8。5.3 齿条图 5.3 齿条充 值 购 买 -下 载 设 计 文 档 后 , 加 Q-1459919609 免 费 领 取 图 纸25齿条的垂直度为 0.02,基准 A 的平行度为 0.02,轮齿部分的表面粗糙度为 3.2,其他面的表面粗糙度为 0.8,齿轮齿条配合为 H11/js9。5.4 轴图 5.4 轴如图 5.4 所示,这是专用夹具的一根轴的图片。轴的圆跳动公差为 0.01,圆柱面的表面粗糙度为 0.8。还有导向轴的垂直度为 0.01,圆柱面的表面粗糙度为 0.8,其他端面的表面粗糙度为 1.6。最长的轴的垂直度为 0.02,圆跳动公差为 0.02,键槽的表面粗糙度为 3.2,圆柱面的表面粗糙度为 0.8。5.5 端盖充 值 购 买 -下 载 设 计 文 档 后 , 加 Q-1459919609 免 费 领 取 图 纸26图 5.5 端盖端盖的垂直度为 0.02,同心度为 0.02,18 面的表面粗糙度为 1.6,中心孔的其余面的表面粗糙度为 0.8,其他孔面的表面粗糙度为 12.5。5.6 法兰盘图 5.6 法兰盘法兰盖的垂直度为 0.02,孔的表面粗糙度为 12.5,中心孔的表面粗糙度为 0.8 其他面的表面粗糙度为 1.6。充 值 购 买 -下 载 设 计 文 档 后 , 加 Q-1459919609 免 费 领 取 图 纸275.7 菱形销图 5.7 菱形销菱形销的垂直度为 0.01,孔的表面粗糙度为 1.6,其他面的表面粗糙度为 1.6。5.8 缸体图 5.8 缸体充 值 购 买 -下 载 设 计 文 档 后 , 加 Q-1459919609 免 费 领 取 图 纸28油缸缸体的垂直度为 0.01,同心度为 0.02,圆度为 0.005,平面度为 0.02,螺栓孔的表面粗糙度为 6.3,其他面的表面粗糙度为 1.6。5.9 支座图 5.9 支座支座的平行度为 0.02,垂直度为 0.02,平面度为 0.02,螺栓孔的表面粗糙度为6.3,他孔面的表面粗糙度为 12.5,其他面的表面粗糙度为 1.6。5.10 导向套充 值 购 买 -下 载 设 计 文 档 后 , 加 Q-1459919609 免 费 领 取 图 纸29图 5.10 导向套导向套的垂直度为 0.02,同心度为 0.02,加工孔的表面粗糙度为 12.5,圆柱面的表面粗糙度为 0.8,倒角的表面粗糙度为 1.6。5.11 其他齿轮箱的平行度为 0.02,垂直度为 0.02,端面的表面粗糙度为 1.6,螺栓孔的表面粗糙度为 6.3;上表面的表面粗糙度为 1.6,下表面的表面粗糙度为 3.2,他孔面的表面粗糙度为 12.5;等等。充 值 购 买 -下 载 设 计 文 档 后 , 加 Q-1459919609 免 费 领 取 图 纸306 结 论本篇论文主要讲述了发动机缸盖的“铣进排气侧
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一种发动机缸盖单工序加工工艺及其夹具设计【含16张CAD图】
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