柴油机汽缸套工艺规程设计及精镗内孔夹具设计.doc
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1、柴油机汽缸套工艺规程设计及精镗内孔夹具设计1 绪 论机械加工工艺过程是机械生产过程的一部分,是直接生产过程。它-是用金属切削刀具或者磨料工具加工零件,使零件达成规定的形状、尺寸和表面粗糙度。一个零件往往有多个面要加工,假如没有合理的工艺规程和专用夹具加工,通常要一个面一个面的加工,生产效率低,同时,各加工孔的形状和位置公差以及尺寸精度都难以保证,工人劳动强度大,特别是大批大批量生产的工艺,更是大大地增长了生产周期,并且成本也很高。在编制工艺规程的时候要在保证质量的前提下,尽也许的减少成本。因此,好的工艺规程应当是质量、生产率和经济性的统一表现。为了克服多面零件加工效率低不利的一面,行之有效的方
2、案就是设计合理的工艺规程和专用夹具。2 零件的分析2.1 零件简介题目所给的是柴油机汽缸套。汽缸套是柴油机重要零件。它与汽缸盖以及活塞形成气体压缩、燃烧和膨胀的空间,以实现柴油机工作循环过程。汽缸套的内圆面是它的工作表面,是汽缸套的重点表面,汽缸套是一种薄壁零件,容易因夹紧力和切削力而变形,因而保证其形状精度比较困难。汽缸套的磨损涉及正常磨损、腐蚀磨损、磨料磨损和熔着磨损。为了提高汽缸套的耐磨性,进一步改善材料尚有很大的潜力。对气缸和缸套表面进行高周波表面淬火,可使它的耐磨料磨损性能比不淬硬的铸铁提高12倍,但淬硬时缸套易变形、裂纹,镗钢困难,加工成本高。气缸表面镀铬可以使耐磨材料磨损性能大为
3、提高,但其工艺复杂,成本很高。汽缸套分两种,干式汽缸套和湿式汽缸套2.2 零件的工艺分析零件的材料为38CrMoAlA,38CrMoAlA是一种专用氮化钢,经氮化解决处硬度相称高,硬度在HV800以上, 硬度、耐磨性比45号钢要好,但价格也比45号钢高。以下是汽缸套零件图的分析。1 小端面直径115mm2 大端面直径135mm3 内孔直径 圆柱度规定0.03由以上分析可知,可先粗车内孔,然后以此为粗基准进行加工,并且保证位置精度。由于此缸套零件没有复杂的加工曲面,所以上述的技术规定采用常规加工工艺均可保证。3 拟定毛坯3.1 拟定毛坯种类由于汽缸套结构简朴,可以使用管材作为毛坯,材料为38Cr
4、MoAlA合金结构钢。汽缸套在柴油机中所受冲击较大,零件机械性能规定较高,生产类型为大批量生产。 3.2 选取毛坯 按经验选取管材,152mm,壁厚38mm,长度为217mm3.3 有多次加工表面的加工余量用材料去除法制造机器零件时,一般都要从毛坯切除一层层材料之后最后才干得到符合图纸规定规定的零件。毛坯上留作加工用的材料层,称为加工余量。加工余量又有总余量和工序余量之分。某一表面毛坯尺寸与零件设计尺寸之差称为总余量,以t表达。该表面加工相邻两工序尺寸之差称为工序余量t1,总余量t与工序余量t1的关系可用下式表达。 式中:n某一表面所经历的工序数。单边余量与双边余量 被包容面加工工序余量及公差
5、 工序余量有单边余量和双边余量之分。对于非对称表面,其加工余量用单边余量zb表达: zbla-lb式中:zb本工序的工序余量;lb本工序的基本尺寸;la上工序的基本尺寸。 对于外圆与内圆这样的对称表面,其加工余量用双边余量2zb表达, 对于外圆表面有:2zbda-db;对于内圆表面有:2zbdbda 由于工序尺寸有偏差,故各工序实际切除的余量值式变化的,因此工序余量有公称余量(简称余量)、最大余量zmax、最小余量zmin之分,对于上图所示被包容面加工情况,本工序加工的公称余量:zbla-lb 公称余量的变动范围:tzzmaxzmintbta式中:tb本工序工序尺寸公差;ta上工序工序尺寸公差
6、。 工序尺寸公差一般按“入体原则”标注。对被包容尺寸(轴径),上偏差为0,其最大尺寸就是基本尺寸;对包容尺寸(孔径、键槽)、下偏差为0,其最小尺寸就是基本尺寸。4 工艺规程设计4.1 定位基准的选择在制定工艺过程时,选择定位基准的重要目的是为了保证加工表面的位置精度。因此选择定位基准的总原则应当是从有较高位置精度规定的表面中进行选择。定位基准的选择涉及粗基准和精基准的选择。4.1.1 粗基准的选择1.选择不加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的互相位置关系精度。假如工件上表面上有好几个不需加工的表面,则应选择其中与加工表面的互相位置精度规定较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对
7、称、少装夹等。2.选择加工余量规定均匀的重要表面作为粗基准。例如:机床床身导轨面是其余量规定均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准,加工床身的底面,再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量,使表层保存而细致的组织,以增长耐磨性。3.应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。4.应尽也许选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准,以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准,必要时需经初加工。5.粗基准应避免反复使用,由于粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。4.1.2 精基准的选择
8、选择精基准的原则时,考虑的重点是有助于保证工件的加工精度并使装夹准确、牢固、方便。精基准选择的原则是:基准重合原则。即尽也许选择设计基准作为定位基准。这样可以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。基准统一原则。应尽也许选用统一的定位基准。基准的统一有助于保证各表面间的位置精度,避免基准转换所带来的误差,并且各工序所采用的夹具比较统一,从而可减少夹具设计和制造工作。例如:轴类零件常用顶针孔作为定位基准。车削、磨削都以顶针孔定位,这样不仅在一次装夹中能加工大多书表面,并且保证了各外圆表面的同轴度及端面与轴心线的垂直度。互为基准的原则。选择精基准时,有时两个被加工面,可以互为基准反复加
9、工。例如:对淬火后的齿轮磨齿,是以齿面为基准磨内孔,再以孔为基准磨齿面,这样能保证齿面余量均匀。自为基准原则。有些精加工或光整加工工序规定余量小而均匀,可以选择加工表面自身为基准。例如:磨削机床导轨面时,是以导轨面找正定位的。此外,像拉孔在无心磨床上磨外圆等,都是自为基准的例子。此外,还应选择工件上精度高。尺寸较大的表面为精基准,以保证定位稳固可靠。并考虑工件装夹和加工方便、夹具设计简朴等。4.2 表面加工方法的选择选择加工方法时,一方面根据零件重要表面的技术规定和工厂具体条件,先选定它的最终工序方法,然后再逐个选定该表面各有关前导工序的加工方法。同一种表面可以选用各种不同的加工方法加工,但每
10、种加工方法所能获得的加工质量、加工时间和所花费的费用却是各不相同的,工程技术人员的任务,就是要根据具体加工条件(生产类型、设备状况、工人的技术水平等)选用最适当的加工方法,加工出合乎图纸规定的机器零件。具有一定技术规定的加工表面,一般都是只通过一次加工就能达成图纸规定的,对于精密零件的重要表面,往往要通过多次加工才干逐步达成加工质量规定。例如,加工一个精度等级为IT7的螺纹孔,其最终工序选用丝锥攻丝,则其前导工序可分别选为钻孔,扩孔,铰孔。重要表面的加工方案和加工工序选定之后,再选定次要表面的加工方案和加工工序。4.2.1 加工阶段的划分将零件的加工过程划分为加工阶段的重要目的是: 1 保证零
11、件加工质量; 2 有助于及早发现毛坯缺陷并得到及时解决; 3 有助于合理运用机床设备。此外,将工件加工划分为几个阶段,尚有助于保护精加工过的表面少受磕碰损坏。以下是具体的加工阶段1 粗加工阶段粗加工的目的是切去绝大部分多余的金属,为以后的精加工发明较好的条件,并为半精加工,精加工提供定位基准,粗加工时能及早发现毛坯的缺陷,予以报废或修补,以免浪费工时。2 半精加工阶段半精加工阶段是完毕一些次要面的加工并为重要表面的精加工做好准备,保证合适的加工余量。半精加工的公差等级为IT9IT10。表面粗糙度为Ra101.25m3 精加工阶段精加工阶段切除剩余的少量加工余量,重要目的是保证零件的形状位置几精
12、度,尺寸精度及表面粗糙度,使各重要表面达成图纸规定.此外精加工工序安排在最后,可防止或减少工件精加工表面损伤.4 光整加工阶段对某些规定特别高的需进行光整加工,重要用于改善表面质量,对尺度精度改善很少。一般不能纠正各表面互相位置误差,其精度等级一般为IT5IT6,表面粗糙度为Ra1.250.32m。4.2.2 工序的集中与分散制订工艺路线时,应考虑工序的数目,采用工序集中或工序分散是其两个不同的原则。所谓工序集中,就是以较少的工序完毕零件的加工,反之为工序分散。1 工序集中的特点工序数目少,工件装,夹次数少,缩短了工艺路线,相应减少了操作工人数和生产面积,也简化了生产管理,在一次装夹中同时加工
13、数个表面易于保证这些表面间的互相位置精度。使用设备少,大量生产可采用高效率的专用机床,以提高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备,使成本增高,调整维修费事,生产准备工作量大。2 工序分散的特点工序内容简朴,有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简朴的机床工艺装备。生产准备工作量少,产品更换容易。对工人的技术规定水平不高。但需要设备和工人数量多,生产面积大,工艺路线长,生产管理复杂。工序集中与工序分散各有特点,必须根据生产类型。加工规定和工厂的具体情况进行综合分析决定采用那一种原则。一般情况下,单件小批生产中,为简化生产管理,多将工序适当集中。但由于不采用专用设备,工序集中程序受到限制。
14、结构简朴的专用机床和工夹具组织流水线生产。由于近代计算机控制机床及加工中心的出现,使得工序集中的优点更为突出,即使在单件小批生产中仍可将工序集中而不致花费过多的生产准备工作量,从而可取的良好的经济效果。4.2.3 加工顺序的安排先加工定位基准面,再加工其它表面先加工重要表面,后加工次要表面 先安排粗加工工序,后安排精加工工序 先加工平面,后加工孔 热解决工序及表面解决工序的安排:为改善工件材料切削性能安排的热解决工序,例如,退火、正火、调质等,应在切削加工之前进行。为消除工件内应力安排的热解决工序,例如,人工时效、退火等,最佳安排在粗加工阶段之后进行。为了减少运送工作量,对于加工精度规定不高的
15、工件也可安排在粗加工之前进行。对于机床床身、立柱等结构较为复杂的铸件,在粗加工前后都要进行时效解决(人工时效或自然时效),使材料组织稳定,日后不再有较大的变形产生。为提高工件表面耐磨性、耐蚀性安排的热解决工序以及以装饰为目的而安排的热解决工序,例如镀铬、镀锌、发兰等,一般都安排在工艺过程最后阶段进行。 其它工序的安排为保证零件制造质量,防止产生废品,需在下列场合安排检查工序:1)粗加工所有结束之后;2)送往外车间加工的前后;3)工时较长和重要工序的前后;4)最终加工之后。除了安排几何尺寸检查工序之外,有的零件还要安排探伤、密封、称重、平衡等检查工序。零件表层或内腔的毛刺对机器装配质量影响甚大,
16、切削加工之后,应安排去毛刺工序。零件在进入装配之前,一般都应安排清洗工序。工件内孔、箱体内腔易存留切屑,研磨、珩磨等光整加工工序之后,微小磨粒易附着在工件表面上,要注意清洗。在用磁力夹紧工件的工序之后,要安排去磁工序,不让带有剩磁的工件进入装配线。4.3 机床设备及工艺装备的选择所选机床设备的尺寸规格应与工件的形体尺寸相适应,精度等级应与本工序加工规定相适应,电机功率应与本工序加工所需功率相适应,机床设备的自动化限度和生产效率应与工件生产类型相适应。工艺装备的选择将直接影响工件的加工精度、生产效率和制导致本,应根据不同情况适当选择。在中小批生产条件下,应一方面考虑选用通用工艺装备(涉及夹具、刀
17、具、量具和辅具);在大批大量生产中,可根据加工规定设计制造专用工艺装备。机床设备和工艺装备的选择不仅要考虑设备投资的当前效益,还要考虑产品改型及转产的也许性,应使其具有足够的柔性。4.3.1 汽缸套加工机床1 机床简介T716立式金刚镗床的性能,规格,参数。主轴直径 75毫米 110毫米镗孔直径及镗孔深度 使用 75毫米主轴镗孔 最小镗孔直径 76毫米 最大镗孔深度 250毫米 最大镗孔直径 115毫米 最大镗孔深度 325毫米 使用直径110毫米主轴镗孔 最小镗孔直径 115毫米 最大镗孔深度 340毫米 最大镗孔直径 165毫米 最大镗孔深度 410毫米注:订购直径45毫米之主轴 最小镗孔
18、直径 57毫米 最大镗孔深度 167毫米 主轴最大移动量 550毫米手轮一转最大移动量 6毫米主轴中心至滑架直立面距离 310毫米 主轴中心至立架导轨面距离 360毫米手动及快速时,主轴端面至工作台面距离 最大 30毫米 最小 580毫米工作台工作面尺寸 (长*宽) 1200毫米*500毫米工作台丁形槽数 3工作台纵向最大移动量 700毫米手轮每转工作台纵向移动量 6毫米主轴转速级数 6种主轴转数 475 600 转每分主轴每转进给级数 4种轴每转进给量 0.05 0.08 0.125 0.2毫米主轴快速行程速度 3.8至4米每分机动进给量最大允许进给抗力 200公斤主传动电动机 型 号 J0
19、42-4T2 功 率 2.8千瓦转 速 1430转每分电 压 220-380伏快速移动电动机 型 号 J032-4T2型 功 率 1千瓦 转 速 1420转每分 电 压 220-380伏机床外形尺寸(长*宽*高) 171218452225 毫米机床重量 2500公斤2 机床的重要用途本机床重要用于镗制汽车汽缸孔,装置夹具附件后,可以镗制柴油机汽缸套筒等。使用的刀具重要以硬质合金或金刚石到头为主。3 本机床的部件介绍1 立架 立架为一箱形。固定在基座上,前有二导轨,滑架与主轴籍丝杆,螺母沿此导轨上下移动。立架顶部装有快速移动电动机,使用齿轮与丝杆连接,开动后,可使主轴与滑架作快速移动,立架后上部
20、装有平衡主轴及滑架之重锤。立架下有一部电气箱,电气设备即装在箱内。立架中部装有能使滑架与主轴上下之手摇移动机构及能是滑架与主轴手动,激动及快速移动的变换机构。2 滑架 滑架是使主轴自变速箱活的回转运动及使主轴上下移动的部件 滑架顶部装有一对三角皮带轮及调整皮带用的张紧机构,通过主轴端部之离合器即能使主轴回转,离合器由单独手柄操纵,手柄向下即接通离合器,向上脱开。3 变速箱 变速箱装在立架底部的基座上,通过一系列的传动付,使主轴获得各种转动及进给量。4 主轴 主轴固定在滑架上,通过主轴端部的离合器传动由两个高精度的单列向心推力球轴承支撑,通过其内部的弹簧能自动消除轴承的间隙,使机床能长期保证使用
21、精度。5 工作台组 工作台组由工作台及台座组成,固定在立架前基座上,工作台通过手轮,斜齿轮,丝杆,螺母能沿着台座的导轨作纵向移动。2.1.4 机床的吊运,安装与开车前的注忌事项机床在运送时,应保持直立状态,运送途中及移动时,不许有冲击震动等现象。机床开箱的顺序:(1)拆卸上护木板 (2)拆卸侧护木板 (3)装在基础之前卸下底板。用吊车搬运时,机床与绳索间应垫以毡布衬木,以免擦伤机床之外表面。机床可垫入滚木托想基地,堆在拖动中不可使机床过度摆动。所有涂过防锈油脂之机床加工表面,应用汽油,煤油或其他溶剂清洗,不可用砂布或刮刀刮。基础高度为700-1200毫米,具体尺寸由土壤承压能力决定,机床如置于
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