汽缸加工工艺及夹具设计模板.doc
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1、序言加工工艺及夹具毕业设计是对所学专业知识一次巩固,是在进行社会实践之前对所学各课程一次深入综合性总复习,也是理论联络实际训练。机床夹具已成为机械加工中关键装备。机床夹具设计和使用是促进生产发展关键工艺方法之一。伴随中国机械工业生产不停发展,机床夹具改善和发明已成为广大机械工人和技术人员在技术革新中一项关键任务。1.1课题背景及发展趋势材料、结构、工艺是产品设计物质技术基础,首先,技术制约着设计;其次,技术也推进着设计。从设计美学见解看,技术不仅仅是物质基础还含有其本身“功效”作用,只要善于应用材料特征,给予对应结构形式和合适加工工艺,就能够发明出实用,美观,经济产品,即在产品中发挥技术潜在“
2、功效”。技术是产品形态发展先导,新材料,新工艺出现,肯定给产品带来新结构,新形态和新造型风格。材料,加工工艺,结构,产品形象有机地联络在一起,某个步骤变革,便会引发整个机体改变。 工业快速发展,对产品品种和生产率提出了愈来愈高要求,使多品种,对中小批生产作为机械生产主流,为了适应机械生产这种发展趋势,肯定对机床夹具提出更高要求。1.2 夹具基础结构及夹具设计内容按在夹具中作用,地位结构特点,组成夹具元件能够划分为以下几类:(1)定位元件及定位装置;(2)夹紧元件及定位装置(或称夹紧机构); (3)夹具体;(4)对刀,引导元件及装置(包含刀具导向元件,对刀装置及靠模装置等);(5)动力装置;(6
3、)分度,对定装置;(7)其它元件及装置(包含夹具各部分相互连接用和夹具和机床相连接用紧固螺钉,销钉,键和多种手柄等);每个夹具不一定全部各类元件全部含有,如手动夹具就没有动力装置,通常车床夹具不一定有刀具导向元件及分度装置。反之,根据加工等方面要求,有些夹具上还需要设有其它装置及机构,比如在有自动化夹具中必需有上下料装置。专用夹具设计关键是对以下几项内容进行设计:(1)定位装置设计;(2)夹紧装置设计;(3)对刀-引导装置设计;(4)夹具体设计;(5)其它元件及装置设计。目录1 序言11.1课题背景及发展趋势11.2 夹具基础结构及设计内容12 汽缸加工工艺规程设计32.1零件分析32.1.1
4、零件作用32.1.2零件工艺分析32.2气缸加工关键问题和工艺过程设计所应采取对应方法42.2.1确定毛坯制造形式42.2.2基面选择42.2.3确定工艺路线42.2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸确实定52.2.5确定切削用量62.3小结223 专用夹具设计233.1加工上平面镗孔夹具设计233.1.1定位基准选择233.1.2切削力计算和夹紧力分析233.1.3夹紧元件及动力装置确定243.1.4 镗套、镗模板及夹具体设计253.1.5夹具精度分析273.1.6夹具设计及操作简明说明273.2粗、精铣汽缸上平面夹具夹具设计283.2.1定位基准选择283.2.2定位元件设计283.2.
5、3定位误差分析293.2.4铣削力和夹紧力计算293.2.5夹具体槽形和对刀装置设计303.2.6夹紧装置及夹具体设计323.2.7夹具设计及操作简明说明334结束语40参考文件412 汽缸加工工艺规程设计2.1零件分析2.1.1零件作用题目给出零件是汽缸,气缸设计关键包含气道、燃烧室、配气机构、冷却和润滑系统等设计,它们对发动机性能全部有相当大影响。缸盖气道形状直接影响进气涡流形式和涡流强度大小,气道流通截面积和其内部光洁度又决定了进气充量多少。涡流形式和强度大小对燃烧效率有很大影响。燃烧效率既决定了整机动力性、经济性同时影响了整机排放性能。气道设计是气缸设计中关键。气缸燃烧室参数有压缩比、
6、面容比、挤气面积、挤气间隙等。挤气面积、挤气间隙是挤流生成决定原因,且挤气面积越大、间隙越小生成挤流越强。提升压缩比是提升升功率有效方法之一,但压缩比提升受到爆震燃烧限制。减小面容比是降低排放有力方法。火花塞在燃烧室中位置对发动机爆震燃烧有很大关系,适宜火花塞位置能够减小火焰传输距离时间,从而提升了抗爆性。燃烧室全部结构参数全部从不一样程度上影响了整机动力性、经济性、排放性等。燃烧室和气道匹配是气缸盖设计中关键。配气机构结构影响了充气系数、运转噪声等。配气机构设计应确保各缸换气良好,充气系数高而且运转平稳,即振动、噪声小。采取多气门机构能够显著增加进气喉口断面提升充气系数但因为气门之间“鼻梁”
7、厚度限制,使在一定缸径下,气门数有一最好值来确保在这一缸径下最大进气量。现在,在使用有两气门、三气门,两进气、一排气、四气门两进、两排、五气门三进、两排发动机。汽缸是整机热负荷高结构件之一,对缸盖进行合理有效冷却能够确保发动机在正常温度范围内工作,提升整机寿命,增加整机运转可靠性。在设计缸盖水腔时要确保冷却水流顺畅,不能有水流死区或使冷却水在水腔内形成旋涡。气缸盖润滑系统是把含有一定压力和适宜温度清洁润滑油循环不停地输送到凸轮轴轴承、挺杆运动摩擦面,使其间形成一层油膜,以降低摩擦损失和零件磨损,并把零件摩擦所产生热量带走,冷却摩擦表面,将摩擦表面上磨屑和杂质清洗洁净,确保零件正常工作。采取液压
8、挺杆结构,必需确保对液压挺杆润滑油充足补充。对于回油腔设计一定要确保在没有机油压力自由状态下,机油依靠重力作用能够在任何工况下顺畅地流回机油盘从而确保机油能够不聚集在缸盖上而造成机油经过强制通风管而进入进气管造成烧机油现象发生。2.1.2零件工艺分析 零件材料为HT200,灰铸铁生产工艺简单,铸造性能优良,减震性能良好。传动箱体需要加工表面和加工表面位置要求。现分析以下:(1)关键加工面:1)铣上下平面确保尺寸210mm,平行度误差为0.042)铣侧面工艺平台确保尺寸76,3)镗2-100孔至所要求尺寸,并确保各位误差要求4)钻侧面2G3/8螺纹孔5)钻2G1/8螺纹孔6)钻16-13孔平面各
9、孔7)钻孔11(2)关键基准面:1)以下平面为基准加工表面这一组加工表面包含:汽缸上表面各孔、汽缸上表面2)以下平面为基准加工表面这一组加工表面包含:关键是下平面各孔及螺纹孔2.2汽缸加工关键问题和工艺过程设计所应采取对应方法2.2.1确定毛坯制造形式零件材料HT200。因为年产量为4000件,达成大批生产水平,而且零件轮廓尺寸较大,铸造表面质量要求高,故可采取铸造质量稳定,适合大批生产金属模铸造。便于铸造和加工工艺过程,而且还能够提升生产率。2.2.2基面选择(1)粗基准选择 对于本零件而言,根据互为基准选择标准,选择本零件下表面作为加工粗基准,可用装夹对肩台进行加紧,利用底面定位块支承和底
10、面作为关键定位基准,以限制z、z、y、y、五个自由度。再以一面定位消除x、向自由度,达成定位,目标。(2)精基准选择 关键考虑到基准重合问题,和便于装夹,采取已加工结束上、下平面作为精基准。2.2.3确定工艺路线工序1粗精铣上平面工序2粗精铣下平面工序3粗精铣工艺平台工序4钻上平面13孔工序5钻下平面13孔工序6钻上平面2-G1/8螺纹底孔工序7钻下平面2-G3/8螺纹底孔工序8钻11孔工序9粗精镗2100孔工序10钳工,攻丝各螺纹孔工序11综合检验工序12防锈入库工艺路线分析: 采取互为基准标准,先加工上、下两平面,然后以下、下平面为精基准再加工两平面上各孔,这么便确保了,上、下两平面平行度
11、要求同时为加两平面上各孔确保了垂直度要求。符合先加工面再钻孔标准。从提升效率和确保精度这两个前提下,发觉该方案比较合理。所以我决定以该方案进行生产。具体工艺过程见工艺卡片所表示。2.2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸确实定汽缸材料是HT200,生产类型为大批生产。因为毛坯用采取金属模铸造, 毛坯尺寸确实定以下:因为毛坯及以后各道工序或工步加工全部有加工公差,所以所要求加工余量其实只是名义上加工余量,实际上加工余量有最大加工余量及最小加工余量之分。 因为本设计要求零件为大批量生产,应该采取调整法加工,所以计算最大和最小余量时应按调整法加工方法给予确定。 1)加工汽缸上下平面,依据参考文件8表
12、4-35和表4-37考虑3mm,粗加工2mm到金属模铸造质量和表面粗糙度要求,精加工1mm,2)加工工艺平台时,用铣削方法加工侧面。因为工艺平台加工表面有粗糙度要求,而铣削精度能够满足,故采取分二次铣削方法,粗铣削深度是2mm,精铣削深度是1mm3)镗100孔时,因为粗糙度要求,所以考虑加工余量2.5mm。可一次粗加工2mm,一次精加工0.5就可达成要求。6)加工2G1/8底孔,依据参考文件8表4-23考虑加工余量1.2mm。可一次钻削加工余量1.1mm,一次攻螺纹0.1就可达成要求。7)加工2G3/8底孔时,依据参考文件8表4-23考虑加工余量1.2mm。可一次钻削加工余量1.1mm,一次攻
13、螺纹0.1mm就可达成要求。8)加工上,下平面台各小孔,粗加工2mm到金属模铸造质量和表面粗糙度要求,精加工1mm,可达成要求。2.2.5确定切削用量工序1:粗、精铣汽缸下平面(1)粗铣下平面加工条件:工件材料: HT200,铸造。机床:X52K立式铣床。查参考文件7表3034刀具:硬质合金三面刃圆盘铣刀(面铣刀),材料:, ,齿数,此为粗齿铣刀。因其单边余量:Z=2mm所以铣削深度:每齿进给量:依据参考文件3表2.4-75,取铣削速度:参考参考文件7表3034,取。机床主轴转速: 式(2.1)式中 V铣削速度; d刀具直径。由式2.1机床主轴转速:根据参考文件3表3.1-74 实际铣削速度:
14、进给量: 工作台每分进给量: :依据参考文件7表2.4-81,(2)精铣下平面加工条件:工件材料: HT200,铸造。机床: X52K立式铣床。参考文件7表3031刀具:高速钢三面刃圆盘铣刀(面铣刀):, ,齿数12,此为细齿铣刀。精铣该平面单边余量:Z=1mm铣削深度:每齿进给量:依据参考文件7表3031,取铣削速度:参考参考文件7表3031,取机床主轴转速,由式(2.1)有:根据参考文件7表3.1-31 实际铣削速度:进给量,由式(1.3)有:工作台每分进给量: 粗铣切削工时被切削层长度:由毛坯尺寸可知, 刀具切入长度: 刀具切出长度:取走刀次数为1机动时间:依据参考文件5表2.5-45可
15、查得铣削辅助时间精铣切削工时被切削层长度:由毛坯尺寸可知 刀具切入长度:精铣时刀具切出长度:取走刀次数为1机动时间:依据参考文件5表2.5-45可查得铣削辅助时间铣下平面总工时为:t=+=1.13+1.04+1.04 +1.09=2.58min工序:加工上平面,各切削用量和加工上平面相近,所以省略不算,参考工序1实施。工序:粗精铣侧面工艺平台:(1)粗铣宽度为工艺平台加工条件:工件材料: HT200,铸造。机床:X52K立式铣床。查参考文件7表3034刀具:硬质合金三面刃圆盘铣刀(面铣刀),材料:, ,齿数,此为粗齿铣刀。因其单边余量:Z=2mm所以铣削深度:每齿进给量:依据参考文件3表2.4
16、-75,取铣削速度:参考参考文件7表3034,取。由式2.1得机床主轴转速:根据参考文件3表3.1-74 实际铣削速度:进给量: 工作台每分进给量: :依据参考文件7表2.4-81,被切削层长度:由毛坯尺寸可知, 刀具切入长度: 式(2.2)刀具切出长度:取走刀次数为1(2)精铣工艺平台加工条件:工件材料: HT200,铸造。机床: X52K立式铣床。由参考文件7表3031刀具:高速钢三面刃圆盘铣刀(面铣刀):, ,齿数12,此为细齿铣刀。精铣该平面单边余量:Z=1mm铣削深度:每齿进给量:依据参考文件7表3031,取铣削速度:参考参考文件7表3031,取机床主轴转速,由式(2.1)有:根据参
17、考文件3表3.1-31 实际铣削速度:进给量,由式(2.3)有:工作台每分进给量: 被切削层长度:由毛坯尺寸可知 刀具切入长度:精铣时刀具切出长度:取走刀次数为1依据参考文件9:=249/(37.53)=2.21min。依据参考文件5表2.5-45可查得铣削辅助时间精铣工艺平台:依据参考文件9切削工时:=249/(37.53)=2.21min依据参考文件5表2.5-45可查得铣削辅助时间粗精铣工艺平台总工时: t=+=2.21+2.21+0.41+0.41=5.24min工序:粗镗2100H12孔机床:卧式镗床刀具:硬质合金镗刀,镗刀材料:切削深度:,毛坯孔径。进给量:依据参考文件表2.4-6
18、6,刀杆伸出长度取,切削深度为=2.0mm。所以确定进给量。切削速度:参考参考文件3表2.4-9取机床主轴转速:,根据参考文件3表3.1-41取实际切削速度:工作台每分钟进给量: 被切削层长度:刀具切入长度: 刀具切出长度: 取行程次数:机动时间:查参考文件1,表2.5-37工步辅助时间为:2.61min精镗2-100H12机床:卧式镗床刀具:硬质合金镗刀,镗刀材料:切削深度:进给量:依据参考文件3表2.4-66,刀杆伸出长度取,切削深度为=。所以确定进给量切削速度:参考参考文件3表2.4-9,取机床主轴转速:,取实际切削速度,: 工作台每分钟进给量:被切削层长度:刀具切入长度:刀具切出长度:
19、 取行程次数:机动时间:所以该工序总机动工时查参考文件1,表2.5-37工步辅助时间为:1.86min工序:钻孔2-G1/8工件材料为HT200铁,孔直径为3mm。加工机床为Z535立式钻床,加工工序为钻孔至3,选择3麻花钻头。攻G1/8螺纹,选择G1/8细柄机用丝锥攻螺纹。进给量:依据参考文件5表2.4-39,取切削速度:参考参考文件5表2.4-41,取由式(2.1)机床主轴转速:,取实际切削速度:被切削层长度:刀具切入长度:刀具切出长度:走刀次数为1攻G1/8螺纹机床:Z535立式钻床刀具:细柄机用丝锥(G1/8)进给量:因为其螺距,所以进给量切削速度:参考参考文件5表2.4-105,取由
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