畢業(yè)設計（論文）機車氣缸缸蓋數(shù)控加工工藝和夾具的設計

1、摘要摘要本文主要研究機車氣缸缸蓋數(shù)控加工工藝和夾具的設計，機車氣缸缸蓋是機車氣缸的重要的組成部分，它在氣缸體上部封閉的燃燒室，并與活塞頂部一起形成燃燒室。隨著發(fā)動機技術的飛速發(fā)展現(xiàn)代氣缸蓋的結構也越來越復雜，加工難度越來越大，精度要求越來越高。而且先進的內(nèi)燃機越來越多地傾向于采用多氣門機構這使得氣缸蓋加工變得越來越困難，氣缸缸蓋的加工工藝以及夾具設計一直以來是國內(nèi)外加工的重點，難點。本課題主要研究機車氣缸缸蓋加工工藝以及專用夾具的設計，夾具設計旨在能夠達到快速裝夾，定位。結合實際，確保加工質量的前提下，達到提高生產(chǎn)速率，降低生產(chǎn)成本關鍵詞：氣缸蓋關鍵詞：氣缸蓋 加工工藝加工工藝 專用夾具專用夾

2、具ABSTRACTThis paper studies motorcycle cylinder head machining process and fixture design， motorcycle cylinder head is an important part of the cylinder。It closed in the upper part of the cylinder combustion chamber, and together form a combustion chamber and piston top。With the rapid development of

3、 modern engine technology structure of the cylinder head more and more complex, more and more difficult process, more and more high precision。And advanced internal combustion engines tend to use more and more multi-valve cylinder head body which makes it increasingly difficult, and the cylinder head

4、 of the fixture design process has always been the focus of domestic processing and difficultThe main topic of motorcycle cylinder head processing technology and a dedicated fixture design, fixture design to be able to achieve rapid clamping, positioning. Reality, the premise of ensuring the quality

5、 of processing, to increase production rates, lower production costsKeywords: cylinder head ;processing ;special fixture 目錄目錄 摘要.IABSTRACT .II第 1 章緒論.41.1 氣缸缸蓋簡介 .41.2 氣缸缸蓋國內(nèi)外發(fā)展的現(xiàn)狀 .11.3 本次論文研究的內(nèi)容和意義.1第 2 章氣缸缸蓋的工藝設計.22.1 機車氣缸缸蓋的三維建模.22.2 零件的工藝分析 .32.3 確定毛坯的鑄造形式 .32.4 基面的選擇 .4粗基準的選擇.4精基準的選擇.52.5 制定工藝

6、路線 .5工藝路線方案一.5工藝方案二.6.工藝方案的比較與分析.62.6 機械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定 .62.7 確定切削用量及基本工時 .7粗銑氣缸缸蓋的接觸面.7鉆 擴 鉸兩個定位銷孔.7銑氣缸缸蓋的底面.8鉆缸該底面的孔.11銑氣缸缸蓋的左側面.12銑氣缸缸蓋的右側面.13銑氣缸缸蓋的一個端面.13精銑氣缸缸蓋的接觸面.15第 3 章 專用夾具的設計.153.1 問題的提出.163.2 夾具設計 .16定位基準的選擇.16定位夾緊原件的介紹.163.3 切削力及夾緊力計算 .18計算鉆直徑為 15.75 的孔的切削力.18法蘭式轉角缸的選擇.183.4 誤差分析 .21第

7、4 章 氣缸缸蓋數(shù)控加工仿真 .224.1 氣缸缸蓋數(shù)控加工 .234.2 生成 G 代碼及刀具路徑后處理 .25總結.28參考文獻.29致謝.30第第 1 章緒論章緒論1.1 氣缸缸蓋簡介氣缸缸蓋簡介缸蓋安裝在缸體的上面，從上部密封氣缸并構成燃燒室。它經(jīng)常與高溫高壓燃氣相接觸，因此承受很大的熱負荷和機械負荷。水冷發(fā)動機的氣缸蓋內(nèi)部制有冷卻水套，缸蓋下端面的冷卻水孔與缸體的冷卻水孔相通。利用循環(huán)水來冷卻燃燒室等高溫部分，因此缸蓋的性能與缸體的安全系數(shù)息息相關，對于現(xiàn)代化安全和高效生產(chǎn)缸蓋的性能起著至關重要的作用。氣缸蓋處在內(nèi)燃機的心臟是內(nèi)燃機的核心部件，它在氣缸體上部封閉燃燒室并與活塞頂部一起

8、形成燃燒室，氣缸蓋體上一般鑄有冷卻水腔氣道等其上有安裝燃油系統(tǒng)及配氣機構的座孔，結構復雜，孔系繁多是氣缸蓋加工的特點，尤其是其閥座孔與導管孔的加工因其尺寸精度和形位公差要求嚴格，長期以來都是國內(nèi)外內(nèi)燃機制造行業(yè)研究的重點難點。隨著內(nèi)燃機發(fā)動機技術的飛速發(fā)展現(xiàn)代氣缸蓋的結構也越來越復雜而且先進的內(nèi)燃機越來越多地傾向于采用多氣門機構這使得氣缸蓋加工變得越來越困難氣缸蓋一般采用灰鑄鐵或合金鑄鐵鑄成，鋁合金的導熱性好，有利于提高壓縮比，所以近年來鋁合金氣缸蓋被采用得越來越多1.2 氣缸缸蓋國內(nèi)外發(fā)展的現(xiàn)狀氣缸缸蓋國內(nèi)外發(fā)展的現(xiàn)狀近年來國內(nèi)外內(nèi)燃機行業(yè)發(fā)展的新趨勢和工作實踐，對結構復雜的氣缸蓋機械加工提

9、出了進、排氣門座圈錐面與導管孔的加工是其工藝技術關鍵，從定位方式、基準選擇、氣門座底孔與導管孔底孔的加工，氣門座圈錐面加工方式和導管孔的加工方式等方面進行了探討和分析氣缸蓋的機械加工工藝技術關鍵和整體工藝水平正在隨著高技術含量內(nèi)燃機的發(fā)展而日趨提高和完善，國外工藝水平已與產(chǎn)品開發(fā)水平呈現(xiàn)同步水平，國內(nèi)工藝水平隨著與國際接軌和科技發(fā)展將由落后變?yōu)橹鸩浇咏a(chǎn)品開發(fā)水平，解決好加工工藝技術關鍵是工藝設計的核心和前提。但是工藝的設計編制，受到諸多因素的影響，如產(chǎn)品的精度高低，產(chǎn)品的工藝性好壞，生產(chǎn)綱領的大小，投資力度的強弱，企業(yè)現(xiàn)狀等等。因此，合理的最佳的工藝方案不僅需要對某一關鍵部位或某一關鍵工序認

10、真論證、合理配置，更必須整線統(tǒng)盤考慮，最終是否取得最佳效果必須經(jīng)過實踐檢驗.1.3 本次論文研究的內(nèi)容和意義本次論文研究的內(nèi)容和意義針對機車的氣缸缸蓋利用三維軟件進行建模，2 對機車氣缸缸蓋進行可靠的工藝設計，3 通過機車氣缸缸蓋的三維模型對機車氣缸缸蓋設計某一步的夾具，夾具設計要求能夠快速安裝 定位 夾緊，夾具要求是氣動夾。本次課程設計的主要意義熟悉箱體零件的加工工藝路線，并能正確的設計出機車氣缸缸蓋的加工路線，夾具設計能夠實現(xiàn)快速定位 夾緊，能夠投入大規(guī)模的技術生產(chǎn)，給企業(yè)帶來效益。近年來隨著發(fā)動機的快速發(fā)展，使得機車對氣缸缸蓋的要求也越來越高，氣缸蓋一般采用灰鑄鐵或合金鑄鐵鑄成，鋁合金的

11、導熱性好，有利于提高壓縮比，所以近年來鋁合金氣缸蓋被采用得越來越多，本次課題旨在能夠完善氣缸缸蓋的加工工藝，并能更好的提高機車氣缸缸蓋的夾具設計。第第 2 章氣缸缸蓋的工藝設計章氣缸缸蓋的工藝設計2.1 機車氣缸缸蓋的三維建模機車氣缸缸蓋的三維建模利用三維建模軟件對機車氣缸缸蓋建模 機車缸蓋三維圖如（圖 1-1）所示 圖 1-1 機車氣缸缸蓋2.2 零件的工藝分析零件的工藝分析機車氣缸缸蓋是機車氣缸部件的基礎件，機車氣缸缸蓋主要加工面是平面和孔，氣缸缸蓋毛坯是鑄造出來的，缸蓋的接觸面作為主軸孔的設計基準，缸蓋的接觸面與接觸面上的兩個通孔作為定位基準 “一面雙銷定位” ，上下兩面的平行度要求為

12、0.1mm/300mm,箱體腔內(nèi)的孔不僅本身有較高的尺寸精度要求，而且有較高的位置精度要求，缸蓋加工中的定位基準的選擇可以先加工它的一個端面,再借助專用夾具以這個端面為定位基準加工另一端面,然后再加工其它加工表面以及孔的加工。2.3 確定毛坯的鑄造形式確定毛坯的鑄造形式基于成本和力學性能方面約綜分考慮，擴大鋁合金的應用是目前乘用車輕量化，降低油耗的主要手段，如機車氣缸缸蓋已經(jīng)實現(xiàn)鋁合金化制造。盡管鋁合金缸蓋的生產(chǎn)方法有多種，但主流的制造工藝則是金屬型鑄造和低壓鑄造，其中歐洲和中國以金屬型為主，而日本、美國則更多采用低壓鑄造 相對于金屬型鑄造，低壓鑄造由于是在壓力下充型和結晶凝固，因而具有成形質

13、量好、工藝出品率高等優(yōu)點，但對于形狀復雜、性能要求高的缸蓋鑄件，則存在著工藝復雜，控制要求高等技術難關。因此采用了鋁合金缸蓋的低壓鑄造技術，用以充分發(fā)揮低壓鑄造工藝的技術，低壓鑄造工藝技術應用多個澆口即多權分流的形式。缸蓋，具有代表性的兩種澆注系統(tǒng)即在燃燒室側是設置 2 個或 4 個澆口，鑄造后再進行機械加工。這從提高生產(chǎn)率，保證加工精度上考慮也是應該的2.4 基面的選擇基面的選擇基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚著，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。粗基準的選擇粗基準的選擇選擇粗

14、基準時，考慮的重點是如何保證各加工表面有足夠的余量，使不加工表面與加工表面間的尺寸、位子符合圖紙要求。粗基準選擇應當滿足以下要求：1.粗基準的選擇應以加工表面為粗基準。目的是為了保證加工面與不加工面的相互位置關系精度。如果工件上表面上有好幾個不需加工的表面，則應選擇其中與加工表面的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準。以求壁厚均勻、外形對稱、少裝夾等。2.選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準。例如：機床床身導軌面是其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時選擇導軌面作為粗基準，加工床身的底面，再以底面作為精基準加工導軌面。這樣就能保證均勻地去掉較少的余量，使表層保留而細致的組織，以增加耐磨性。

15、3.應選擇加工余量最小的表面作為粗基準。這樣可以保證該面有足夠的加工余量。4.應盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準，以保證定位準確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準，必要時需經(jīng)初加工。5.粗基準應避免重復使用，因為粗基準的表面大多數(shù)是粗糙不規(guī)則的。多次使用難以保證表面間的位置精度。要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置。但對于一般箱體零件來說，以接觸面作為粗基準是完全合理的。對本零件而言，由于每個表面都要求加工，為保證各表面都有足夠的余量，應選加工余量最小的面為粗基準（這就是粗基準選擇原則里的余量足夠原則） ，即綜上所述選擇加工底面為粗基準。2.4.2

16、精基準的選擇精基準的選擇1.基準重合原則。即盡可能選擇設計基準作為定位基準。這樣可以避免定位基準與設計基準不重合而引起的基準不重合誤差。2.基準統(tǒng)一原則，應盡可能選用統(tǒng)一的定位基準?；鶞实慕y(tǒng)一有利于保證各表面間的位置精度，避免基準轉換所帶來的誤差，并且各工序所采用的夾具比較統(tǒng)一，從而可減少夾具設計和制造工作。例如：軸類零件常用頂針孔作為定位基準。車削、磨削都以頂針孔定位，這樣不但在一次裝夾中能加工大多書表面，而且保證了各外圓表面的同軸度及端面與軸心線的垂直度。3.互為基準的原則。選擇精基準時，有時兩個被加工面，可以互為基準反復加工。例如：對淬火后的齒輪磨齒，是以齒面為基準磨內(nèi)孔，再以孔為基準磨

17、齒面，這樣能保證齒面余量均勻。自為基準原則。有些精加工或光整加工工序要求余量小而均勻，可以選擇加工表面本身為基準。例如：磨削機床導軌面時，是以導軌面找正定位的。此外，像拉孔在無心磨床上磨外圓等，都是自為基準的例子。此外，還應選擇工件上精度高。尺寸較大的表面為精基準，以保證定位穩(wěn)固可靠。并考慮工件裝夾和加工方便、夾具設計簡單等。要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置，適于作精基準使用。選擇精基準的原則時，考慮的重點是有利于保證工件的加工精度并使裝夾準。2.5 制定工藝路線制定工藝路線制定工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀，尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領一確

18、定為中批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性的機床配以專用工夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降工藝路線方案一工藝路線方案一工序 1 粗銑氣缸缸蓋的接觸面。工序 2 鉆 擴 鉸缸蓋接觸面的兩個定位銷的孔。工序 3 粗 精 銑氣缸缸蓋的底面。工序 4 加工氣缸缸蓋底面的孔。工序 5 粗 精銑氣缸缸蓋的一個側面。工序 6 粗 精銑氣缸缸蓋的另一個側面。工序 7 粗 精銑氣缸缸蓋的一個端面。工序 8 粗 精銑氣缸缸蓋的另一個端面。工序 9 精銑氣缸缸蓋的接觸面。工序 10 加工氣缸缸蓋的接觸面，加工接觸面上一些孔，并且加工氣缸缸蓋內(nèi)部的一些孔。工序 1

19、1 加工氣缸缸蓋側面一些孔。工序 12 加工氣缸缸蓋另一側面的一些孔。工序 13 加工氣缸缸蓋端面的一些孔。工序 14 加工氣缸缸蓋端面的一些孔。工序 15 清洗。工序 16 去毛刺。工藝方案二工藝方案二工序 1 粗銑氣缸缸蓋的接觸面工序 2 鉆 擴 鉸缸蓋接觸面的兩個定位銷的孔工序 3 粗 精 銑氣缸缸蓋的底面工序 4 加工氣缸缸蓋底面的孔工序 5 精銑氣缸缸蓋的一個側面。工序 6 粗 精銑氣缸缸蓋的另一個側面工序 7 粗 精銑氣缸缸蓋的一個端面。工序 8 粗 精銑氣缸缸蓋的另一個端面工序 9 加工氣缸缸蓋的接觸面，加工接觸面上一些孔，并且加工氣缸缸蓋內(nèi)部的一些孔工序 10 精銑氣缸缸蓋的接

20、觸面。 工序 11 加工氣缸缸蓋側面一些孔。工序 12 加工氣缸缸蓋端面的一些孔。 工序 13 加工氣缸缸蓋端面的一些孔工序 14 加工氣缸缸蓋端面的一些孔。工序 15 清洗工序 16 去毛刺.工藝方案的比較與分析工藝方案的比較與分析在大批大量生產(chǎn)中，毛坯的質量較高，各個孔的鏜孔的余量較小，為使鏜孔的余量均勻，最好是粗鏜 半精鏜 精鏜和金剛鏜都統(tǒng)一采用精加工過的精基準面定位一次進行，這就要在粗鏜空之前安排精加工基準面。這種違反先粗后精原則的工序安排有一個前提條件，箱體毛坯制造質量較高綜上所述我選擇第一種的工藝安排作為加工工藝，以上工藝過程詳見“機械加工工藝過程綜合卡片” 。2.6 機械加工余量

21、，工序尺寸及毛坯尺寸的確定機械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定“機車氣缸缸蓋”零件材料為鋁制合金，硬度 200HB，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，采用鑄造毛坯。根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸下：1.參照機械加工工藝手冊表 2.3-6 查得壓力鑄造及殼型的尺寸公差等級ZJ1。2.選用壓力鑄造查機械加工工藝手冊得，在實際生產(chǎn)中，有的工廠根據(jù)工廠的生產(chǎn)技術條件和生產(chǎn)經(jīng)驗來確定鑄件的加工余量，在這里初步定鑄件的加工單邊的加工余量為 1。3.精銑的單邊余量為 0.24.粗銑的單邊余量為 1-0.8=0.22.7 確定切削用量及基本工時確定切削用量及基本工時2.7

22、.1 粗銑氣缸缸蓋的接觸面粗銑氣缸缸蓋的接觸面1.粗銑氣缸缸蓋的接觸面（1）刀具選擇根據(jù)機械加工工藝手冊表 4.4-5 及銑刀樣本手冊，選普通直柄立銑刀，直徑 50mm, ,L=0.8mm,Z=10（2）切削用量 =L=0.8mmpa（3）由機械加工工藝手冊表 2.4-79 =15 采用硬質合金材料加工鋁合ea金取=0.10.2mm/r,取=0.2mm/rfafa（4）確定切削速度 Vc 由機械加工工藝手冊表 2.4-90,當取 V=6m/s n 查=（1000 x6）/3,14x50=38r/s Wd1000cv（1-1）根據(jù)機床說明書(見機械加工工藝手冊表. 取主軸轉速 n 機=38r/s

23、 則實際切削速度為 V = 10m/s當 n =38r/s 時,工作臺為每分鐘進給量是進給速度 V=fm=fzzn 機=0.2X10X38=76mm/s（5）計算基本工時 L=645 L2=5T=（645+5）/76=9s （1-m321lflll2）即 橫向每次走刀是 9s.鉆鉆 擴擴 鉸兩個定位銷孔鉸兩個定位銷孔1.鉆兩個定位銷孔（1）刀具選擇：查機械制造工藝設計簡明手冊選用 15.75 高速鋼直柄標準麻花鉆。（2）切削用量選擇：查機械加工工藝手冊得：f=0.31mm/r0.37mm/r,根據(jù)所選機床定f=0.35mm/r 查機械加工工藝手冊取 V =1.25m/s由公式（1-1）n =1

24、000 V /3.14x D=10001.25/3.1415.75=25r/s按機床選取 n =1000r/min（3）計算基本工時由公式（1-2）T=(91+11+0)/(0.76322)=0.42min。fnLw321LLL2.擴 16.75 孔（1）刀具選擇：選用 16 高速鋼直柄擴孔鉆。（2）確定切削用量：查機械制造工藝手冊得：f=0.901.1mm/r,再由所選的機床確定進給量取 f =0.9mm/r。擴孔時的切削速度，由機械制造工藝手冊得公式：V=0.4m/s由公式（1-1）n=1000 V/ 3.14xD=10000.4/(3.1416)=8r/s=480r/min按機床選取 n

25、 =480r/min 機床擴孔時的切削速度為 0.4m/s（3）計算基本工時：由公式（1-2）T=(91+14+2)/(0.92136)=0.86min。fnLw321LLL3.鉸 17 的孔（1）刀具選擇： 17 高速鋼直柄機用鉸刀（2）確定切削用量：背吃刀量 ap=0.25。切削速度與粗鉸，故 n =200r/min。由機械制造工藝手冊f=1.0mm/r,取 f=1mm/r V= d n /1000=17x200 /1000=3.4mm/min （1-3）（3）計算基本工時：由公式（1-2）T= =(91+14+2)/(1.24x132) =0.65minfnLw321LLL其中L=91,

26、L1=14,L2=22.7.3 銑氣缸缸蓋的底面銑氣缸缸蓋的底面1.粗銑氣缸缸蓋的底面（1）刀具選擇根據(jù)機械加工工藝手冊 及銑刀樣本手冊，選普通直柄立銑刀，直徑50mm, ,L=0.8mm,Z=10（2）切削用量 =L=0.8mmpa（3）由機械加工工藝手冊 =15 采用硬質合金材料加工鋁合金取ea=0.10.2mm/r,取=0.2mm/fafa（4）確定切削速度 V由機械加工工藝手冊表 2.4-90,當取 V=6m/s由公式（1-1）n 查=（1000 x6）/3,14x50=38r/sWd1000cv根據(jù)機床說明書(見機械加工工藝手冊表. 取主軸轉速 n 機=38r/s 則實際切削速度為

27、V= 10m/s當 n =38r/s 時,工作臺為每分鐘進給量是進給速度 V=fm=fzzn 機=0.2X10X38=76mm/s（5）計算基本工時 L=610 L2=5由公式（1-2）T=（610+5）/76=8s 即 橫向每次走刀是 8sm321lflll2.精銑氣缸缸蓋的底面（1）刀具選擇根據(jù)機械加工工藝手冊表 4.4-5 及銑刀樣本手冊，選柄立銑刀，外徑50mm, ,L=0.2mm,Z=10（2）切削用量 =L=0.2mmpa（3）由機械加工工藝手冊表 2.4-75，由數(shù)控銑床的功率在 10KW 以上， =0.1mm/z0.2mm/z,取=0.2mm/zfafa（4）選擇銑刀磨鈍標準及

28、耐用度根據(jù)機械加工工藝手冊表 2.4-71,銑刀齒后刀面最大磨損限度為 1.5mm,由機械加工工藝手冊表 2.4-72,銑刀直徑 d0=50mm,則硬質合金銑刀T=200min（5）確定切削速度 V 由機械加工工藝手冊,當取 V=2m/s由公式（1-1）n 查=（1000 x2）/3.14x50=12r/s Wd1000cv根據(jù)數(shù)控機床的實際情況，取主軸轉速 n=500r/min.則實際切削速度為 Vc = 78.5r/min當 n 機=500r/min 時,工作臺為每分鐘進給量是進給速度 Vf=fm=fzzn 機=0.2X10X12=24mm/s根據(jù)數(shù)控機床的實際情況取機床的進給速度為 24

29、mm/s（6）計算基本工時L=610 L2=5由公式（1-2）T=(610+5)/24=26s 即機床走刀一次的時間是m321lflll24s3.粗銑氣缸缸蓋底面 1（1）刀具選擇根據(jù)機械加工工藝手冊表 4.4-5 及銑刀樣本手冊，選普通直柄立銑刀，直徑 50mm, ,L=0.8mm,Z=10（2）切削用量 =L=0.8mmpa（3）由機械加工工藝手冊表 2.4-79 =15 采用硬質合金材料加工鋁合ea金取=0.10.2mm/r,取=0.2mm/fafa（4）確定切削速度 Vc 由機械加工工藝手冊表 2.4-90,當取 Vc=6m/s由公式（1-1）n 查=（1000 x6）/3,14x50

30、=38r/sWd1000cv根據(jù)機床說明書(見機械加工工藝手冊表. 取主軸轉速 n 機=38r/s 則實際切削速度為 Vc = 10m/s當 n =38r/s 時,工作臺為每分鐘進給量是進給速度 Vf=fm=fzzn 機=0.2X10X38=76mm/s（5）計算基本工時 L=610 L2=5由公式（1-2）T=（507+5）/76=6.7s 即 橫向每次走刀是m321lflll6.7s4.精銑氣缸缸蓋的底面 1（1）刀具選擇根據(jù)機械加工工藝手冊表 4.4-5 及銑刀樣本手冊，選柄立銑刀，外徑50mm,L=0.2mm,Z=10（2）切削用量 =L=0.2mmpa（3）由機械加工工藝手冊表 2.

31、4-75，由數(shù)控銑床的功率在 10KW 以上， =0.1mm/z0.2mm/z,取=0.2mm/zfafa（4）選擇銑刀磨鈍標準及耐用度根據(jù)機械加工工藝手冊,銑刀齒后刀面最大磨損限度為 1.5mm,由機械加工工藝手冊,銑刀直徑 d0=50mm,則硬質合金銑刀 T=200min（5）確定切削速度 V 由機械加工工藝手冊,當取 V=2m/s由公式（1-1）n 查=（1000 x2）/3.14x50=12r/s Wd1000cv根據(jù)數(shù)控機床的實際情況，取主軸轉速 n=500r/min.則實際切削速度為 Vc = 78.5r/min當 n 機=500r/min 時,工作臺為每分鐘進給量是進給速度 Vf

32、=fm=fzzn 機=0.2X10X12=24mm/s根據(jù)數(shù)控機床的實際情況取機床的進給速度為 24mm/s（6）計算基本工時L=610 L2=5由公式（1-2）T=(507+5)/24=22 即機床走刀一次的時間是m321lflll22s2.7.4 鉆缸該底面的孔鉆缸該底面的孔由于氣缸缸蓋地面的孔很多在這里不一一說明，每類孔只說明一次，其他詳見氣缸缸蓋的加工工藝卡。1.鉆 18 個 15.75 通孔（1）刀具選擇：查機械制造工藝設計簡明手冊選用 15.75 高速鋼直柄標準麻花鉆。（2）切削用量選擇：查機械加工工藝手冊得：f=0.31mm/r0.37mm/r,根據(jù)所選機床定f=0.35mm/r

33、 查機械加工工藝手冊取 V =1.25m/s由公式（3-1）n =1000 V /3.14x D=10001.25/3.1415.75=25r/s按機床選取 n =1000r/min（3）計算基本工時由公式（1-2）T=(91+11+0)/(0.76322)=0.42min。fnLw321LLLT1=18 T=18x0.42=7.562.半精鏜 16.25 的內(nèi)孔（1）刀具選擇：選用 16.25 的鏜刀。（2）確定切削用量：查機械制造工藝手冊得：f=0.8mm/r0.15mm/r,再由所選的機床確定進給量取 f =0.9mm/r。鏜孔時的切削速度，由機械制造工藝手冊得0.5m/s0.83m/s

34、：V=0.5m/s由公式（1-3）n=1000 V/ 3.14xD=10000.5/(3.1416.25)=10r/s按機床選取 n =600r/min 機床擴孔時的切削速度為 0.5m/s3.精鏜 16.75 的內(nèi)孔（1）刀具選擇：選用 16.75 的鏜刀（2）確定切削用量：查機械制造工藝手冊得：f=0.8mm/r0.15mm/r,再由所選的機床確定進給量取 f =0.8mm/r。鏜孔時的切削速度，為了保證精鏜的質量定切削速度 V=0.4mm/s由公式（1-1） n=1000 V/ 3.14xD=10000.4/(3.1416.25)=8r/s按機床選取 n =480r/min 機床擴孔時的

35、切削速度為 0.4mm/s4.金剛鏜 17 的內(nèi)孔（1）刀具選擇：選用 16.75 的鏜刀（2）確定切削用量：查機械制造工藝手冊得：f=0.05mm/r0.10mm/r,再由所選的機床確定進給量取 f =0.08mm/r。鏜孔時的切削速度，為了保證金剛鏜的質量定切削速度 V=0.3mm/s由公式（1-1） n=1000 V/ 3.14xD=10000.3/(3.1416.25)=6r/s按機床選取 n =400r/min 機床擴孔時的切削速度為 0.35mm/ 銑氣缸缸蓋的左側面銑氣缸缸蓋的左側面1.粗銑氣缸缸蓋的一個側面（1）刀具選擇根據(jù)機械加工工藝手冊表 及銑刀樣本手冊，選普通直柄立銑刀，

36、直徑50mm, ,L=0.8mm,Z=10（2）切削用量 =L=0.8mmpa（3）由機械加工工藝手冊表 =15 采用硬質合金材料加工鋁合金取ea=0.10.2mm/r,取=0.2mm/fafa（4）確定切削速度 V由機械加工工藝手冊表 ,當取 Vc=6m/s由公式（1-1）n 查=（1000 x6）/3,14x50=38r/sWd1000cv根據(jù)機床說明書(見機械加工工藝手冊表. 取主軸轉速 n 機=38r/s 則實際切削速度為 Vc = 8m/s當 n =38r/s 時,工作臺為每分鐘進給量是進給速度 V=fm=fzzn 機=0.2X8X38=61mm/s（5）計算基本工時 L=153 L

37、2=56T=（153+5）/61=2.6 即 橫向每次走刀是 2.6.m321lflll2.精銑氣缸缸蓋的這個側面（1）刀具選擇根據(jù)機械加工工藝手冊 ，及銑刀樣本手冊，選柄立銑刀，外徑 50mm, ,L=0.2mm,Z=10（2）切削用量 =L=0.2mmpa（3）由機械加工工藝手冊 ，由數(shù)控銑床的功率在 10KW 以上， =0.1mm/z0.2mm/z,取=0.2mm/zfafa（4）選擇銑刀磨鈍標準及耐用度根據(jù)機械加工工藝手冊 銑刀齒后刀面最大磨損限度為 1.5mm,由機械加工工藝手冊表 2.4-72,銑刀直徑 d0=50mm,則硬質合金銑刀 T=200min（5）確定切削速度 Vc 由機

38、械加工工藝手冊,當取 Vc=2m/s由公式（1-1） n 查=（1000 x2）/3.14x50=12r/s Wd1000cv根據(jù)數(shù)控機床的實際情況，取主軸轉速 n=500r/min.則實際切削速度為 V= 78.5r/min當 n 機=500r/min 時,工作臺為每分鐘進給量是進給速度 Vf=fm=fzzn 機=0.2X10X12=24mm/s根據(jù)數(shù)控機床的實際情況取機床的進給速度為 24mm/s（6）計算基本工時L=153 L2=5由公式（1-2） T=(153+5)/24=6.5s 即機床橫向走刀一次的時m321lflll間是 6.5s2.7.6 銑氣缸缸蓋的右側面銑氣缸缸蓋的右側面雖

39、然氣缸缸蓋的兩個側面不是對稱結構，但加工氣缸缸蓋的兩個側面的方法都是一樣的，即都是”先粗后精”,由于氣缸缸蓋的毛坯單面的加工余量都是 1即它們的切削用量 以及他們的切削參數(shù)基本相同。相同的計算方法在這里就不再重復，詳見加工工藝卡。銑氣缸缸蓋的一個端面銑氣缸缸蓋的一個端面1.粗銑氣缸缸蓋的前端面（1）刀具選擇根據(jù)機械加工工藝手冊表 及銑刀樣本手冊，選普通直柄立銑刀，直徑50mm, ,L=0.8mm,Z=10（2）切削用量 =L=0.8mmpa（3）由機械加工工藝手冊表 =15 采用硬質合金材料加工鋁合金取ea=0.10.2mm/r,取=0.2mm/fafa（4）確定切削速度 V由機械加工工藝手冊

40、表 ,當取 V=3.5m/s由公式（1-1） n 查=（1000 x3.5）/3,14x50=23r/sWd1000cv根據(jù)機床說明書(見機械加工工藝手冊表. 取主軸轉速 n 機=38r/s 則實際切削速度為 V = 8m/s當 n =23r/s 時,工作臺為每分鐘進給量是進給速度 V=fm=fzzn 機=0.2X10X23=46mm/s（5）計算基本工時 L=55 L2=5由公式（1-2） T=（55+5）/46=2 即 橫向每次走刀是 2s.m321lflll2.精銑氣缸缸蓋的后端面（1）刀具選擇根據(jù)機械加工工藝手冊表 4.4-5 及銑刀樣本手冊，選柄立銑刀，外徑50mm, ,L=0.2m

41、m,Z=10（2）切削用量 =L=0.2mmpa（3）由機械加工工藝手冊表 2.4-75，由數(shù)控銑床的功率在 10KW 以上， =0.1mm/z0.2mm/z,取=0.2mm/zfafa（4）選擇銑刀磨鈍標準及耐用度根據(jù)機械加工工藝手冊表，銑刀齒后刀面最大磨損限度為 1.5mm,由機械加工工藝手冊表,銑刀直徑 d0=50mm,則硬質合金銑刀 T=200min（5）確定切削速度 Vc 由機械加工工藝手冊,當取 Vc=1.5m/s由公式（1-1） n 查=（1000 x1.5）/3.14x50=10r/s Wd1000cv根據(jù)數(shù)控機床的實際情況，取主軸轉速 n=500r/min.則實際切削速度為

42、Vc = 78.5r/min當 n 機=500r/min 時,工作臺為每分鐘進給量是進給速度 Vf=fm=fzzn 機=0.2X10X10=20mm/s根據(jù)數(shù)控機床的實際情況取機床的進給速度為 24mm/s（6）計算基本工時L=55 L2=5由公式（1-2） T=(55+5)/20=3s 即機床橫向走刀一次的時間m321lflll是 3s精銑氣缸缸蓋的接觸面精銑氣缸缸蓋的接觸面1.精銑氣缸缸蓋的接觸面（1）刀具選擇根據(jù)機械加工工藝手冊表 4.4-5 及銑刀樣本手冊，選普通直柄立銑刀，直徑 50mm, ,L=0.2mm,Z=10（2）切削用量 =L=0.2mmpa（3）由機械加工工藝手冊表 2.

43、4-79 =15 采用硬質合金材料加工鋁合ea金取=0.10.2mm/r,取=0.2mm/rfafa（4）確定切削速度 Vc 由機械加工工藝手冊表 2.4-90,當取 Vc=6m/s由公式（1-1） n 查=（1000 x6）/3,14x50=38r/sWd1000cv根據(jù)機床說明書(見機械加工工藝手冊表. 取主軸轉速 n 機=38r/s 則實際切削速度為 V= 10m/s當 n =38r/s 時,工作臺為每分鐘進給量是進給速度 V=fm=fzzn 機=0.2X10X38=76mm/s（5）計算基本工時 L=645 L2=5由公式（1-2） T=（645+5）/76=9s 即 橫向每次走刀是

44、9s.m321lflll本次加工工序大部分主要是銑削平面和加工孔為主，重復的加工方法在這里就不一一介紹。詳細的見加工工序卡。第第 3 章章 專用夾具的設計專用夾具的設計為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。專業(yè)夾具應該滿足能夠快速夾緊，有良好的定位。滿足企業(yè)能夠大批大量生產(chǎn)的要求。 3.1 問題的提出問題的提出本夾具主要用來加工氣缸缸蓋的底面，此平面的形位公差和表面要求一般，無特殊要求，且加工此平面時機車氣缸缸蓋的接觸面和兩個定位銷孔都已經(jīng)都已加工出來，可用來作為此工序的定位基準面。因此在本道工序，在保證提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度的同時可以設計選用比較簡單的夾具3

45、.2 夾具設計夾具設計3.2.1 定位基準的選擇定位基準的選擇當加工機車氣缸缸蓋底面的這些孔時，機車氣缸缸蓋的接觸面已經(jīng)被粗加工，并且機車氣缸缸蓋接觸面上定位銷孔已經(jīng)被精加工，所以定位基準選擇是機車氣缸缸蓋的接觸面和兩個定位銷的孔3.2.2 定位夾緊原件的介紹定位夾緊原件的介紹1.定位銷的介紹該夾具屬于利用一面雙銷來定位，所選用的銷是階梯銷，如圖 3-1 所示圖 3-1 階梯銷利用兩個銷來完成機車氣缸缸蓋與地板的連接與定位，階梯銷的下部直徑為 40，上部直徑為 17。2.法蘭式轉角缸的介紹利用三維制圖軟件對法蘭盤轉角進行建模，三維模型圖 3-2 所示.圖 3-2 法蘭式轉角缸3.法蘭盤轉角缸的

46、工作原理法蘭盤轉角缸中氣缸的活塞做往復的運動，加壓時從氣缸缸體的上氣孔進入，推動活塞向下，帶動壓臂同時完成兩個工作行程，轉角形成和壓緊形成，兩者之和叫做總行程在轉角行程中，活塞連同壓臂一起，同時向下作直線運動和按設定的角度轉動，使壓臂對正被壓工件的位置，在壓緊過程中，活塞導桿連同壓臂一起，同時向下繼續(xù)做直線運動，直至使壓臂把工件壓緊為止卸壓時，氣壓從缸體的下氣孔進入，推動活塞桿向上，帶動壓臂同時完成與述兩個工作行程相反的工作行程，壓臂首先向上直線運動離開被壓工件，然后按原設定的角度轉回原來的位置4.法蘭盤轉角缸的功能轉角缸能按設定的自動化控制氣路，將壓臂自動轉到被壓工件上并隨之將其壓緊，工件加

47、工完成后，壓臂能自動卸壓并能自動的轉回原位。工作速度敏捷，一個工作行程使用的時間僅在 0.5 秒到幾秒以下工作安全可靠，（5）法蘭盤轉角缸的應用場合氣壓轉角缸夾具，廣泛應用于產(chǎn)品的批量加工和裝配，自動化的程度高，夾具空間小以及要求裝卸快速省時的工作場合也適用于各種自動快速鎖定壓緊和解鎖打開的工作場合。3.3 切削力及夾緊力計算切削力及夾緊力計算3.3.1 計算鉆直徑為計算鉆直徑為 15.75 的孔的切削力的孔的切削力切削力的計算公式切削扭矩： （3-8010MYXMKfdCMMM1）軸向力： （3-FYXFKfdCFFF02）切削工率： （3-30102nMPm3）經(jīng)機械加工工藝設計手冊鋁合金

48、 HB190210 Cm=225.63 X m=1.9 Y m=0.8 C f=588.6 X f=1Y f=0.8機械手冊切削條件變化后，切削力的修正系數(shù)鉆頭直徑 d=15.75，進給量 F=0.35mm/r 轉頭的轉速 n=25r/s由公式（3-1）：=32.1598010MYXMKfdCMMM由公式（3-2）：=4453.52FYXFKfdCFFF0當 HB=210 時，查機械加工工藝手冊得 =1.062 （3-.60190210MFKK料料4）實際切削扭矩及軸向力 F 為由公式（3-1）：M=1.062X32.159=34.152由公式（3-2）：F=4729.63由公式（3-2）：切

49、削功率=5.362（kw）30102nMPm求出切削功率后，知道切削速度即可以求出橫向的切削力=5.362/1.25=4260 （3-切vMPF 5）根據(jù)切削力在表 3-1 和表 3-2 來選擇法蘭式轉角缸，法蘭式轉角缸的夾緊力要大于切削3.3.2 法蘭式轉角缸的選擇法蘭式轉角缸的選擇圖 3-3 法蘭式轉角缸二維圖1.最大使用壓力 7kg/cm 2 ； 工作壓力 4-6kg/cm2； 標準轉角 90o；可定制非標 轉角 45o、60o、180o型號標注標準：PSFL-40X90o系列標識 轉角方向 缸徑 轉動角度。2.雙臂請在系列號后加D。例如：PSFD、MASD應用：轉角缸是提高機加、裝配、

50、焊接等工模夾具自動化程度的重要夾緊件適于工業(yè)各界對夾持自動化的要求。在任何時候都能盡善盡美體現(xiàn)您的設計思想，表現(xiàn)出動人的夾持功能。功能：在壓力空氣的作用下，轉角缸將夾具位移和夾持功能和諧的統(tǒng)一體現(xiàn)，工作時，活塞先行完成旋轉行程-壓臂下壓并旋轉至設計的規(guī)定位置和角度，然后完成夾持行程-即直線下壓并夾緊工件，退回則反之。型式：空壓轉角缸夾具有順時針和逆時針旋轉兩種型式，順為 R、逆為 L，即右轉(順)代號標R、左轉(逆)代號標L。標準旋轉角度 90 度，并可定制0、45、60 等多種旋轉角度型式。壓臂分單臂和雙臂兩種，夾持型式為旋轉角度后向下壓緊夾持?？諌恨D角缸夾具安裝型式分為法蘭座、外螺牙式、方

51、塊型、頂部法蘭式及油路板式。材質：主體為鋁合金，硬膜處理。注意：加長壓臂不能超過原裝的 1.5 倍，建議加裝空氣濾清裝置、流量控制閥。加長壓臂不能超過原裝的 1.5 倍，建議加裝空氣濾清裝置、流量控制閥、并請加注潤滑劑，以保證其正常使用壽命。表 3-1 法蘭式轉角缸的型號型號ABCDFHO1O2JKLPSF25R/L95.566.52316308M5M6X13140PSF32R/L102.57123195091/8PTM8X1.254454PSF40R/L1067526195091/8PTM8X1.254858PSF50R/L113802625.470101/8PTM8X1.255568PSF

52、63R/L119863025.470101/8PTM8X1.256480表 3-2 法蘭式轉角缸的規(guī)格規(guī)格活塞桿直徑缸徑旋轉行成夾持形成總行程夾持力壓臂伸出壓臂撤回PSF25R/L1451214261612.758.76PSF32R/L16321214263020.9015.67PSF40R/L16401215275033.9128.49PSF50R/L20501415298556.9147.80PSF63R/L206314152914090.3581.25根據(jù)切削力的計算選取法蘭式轉角缸 選取 PSF63R/L 型號的法蘭式轉角缸?？傮w的裝配圖如圖 3-5 所示。圖 3-5 總裝配圖由四個法

53、蘭式轉角缸來快速定位夾緊機車氣缸缸蓋，使機車氣缸缸蓋能夠穩(wěn)定加工。 3.4 誤差分析誤差分析該夾具以一面雙銷定位 中心線與側面規(guī)定的垂直度偏差 0.08mm，為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的工序公差。 （3-gwj6）與機床夾具有關的加工誤差，一般可用下式表示：j （3-MjjjWDADZWj7） 由機床夾具設計手冊可得：平面定位心軸定心的定位誤差 ：0WD夾緊誤差 ： （3-cos)(minmaxyyjj8） 其中接觸變形位移值： （3-mmlNcHBkRknZHBaZRaZy004. 0)62.19)(18） （3-mmyjj0036. 0cos9）磨損

54、造成的加工誤差：通常不超過Mjmm005. 0夾具相對刀具位置誤差：取ADmm01. 0誤差總和：0.05220.11jwmmmm 第第 4 章章 氣氣缸缸缸缸蓋蓋數(shù)數(shù)控控加加工工仿仿真真利用 UG 進行輔助編程是一個綜合的過程。它涉及刀具運動軌跡、加工刀具類型、切削用量選擇、加工參數(shù)選擇和下刀方式等的選擇，所有這些內(nèi)容都反映在由加工刀具路徑轉化而成的數(shù)控加工代碼中。曲面加工刀具路徑生成過程分為刀具參數(shù)設置、加工方式選用、粗精加工參數(shù)設置和后處理等步驟，這些參數(shù)設置的正確與否是保證零件尺寸精度、提高工效和降低成本的關鍵所在。4.1 氣氣缸缸缸缸蓋蓋數(shù)數(shù)控控加加工工UG 中有粗加工和精加工兩種方

55、式，要根據(jù)具體情況和實際加工經(jīng)驗，合理選用加工方式，然后確定刀具形式、直徑和加工材料等。精加工氣缸缸蓋的底面選擇刀具為立銑刀，加工方式為 跟隨工件，精加工余量為 1mm。用立銑刀及等距環(huán)切方式加工，提高加工效率。1.氣缸缸蓋加工底面的刀具路徑，如圖 4-1圖 4-1 刀具路徑圖2.氣缸缸蓋加工底面的效果圖，如圖 4-2圖 4-2 加工路徑效果圖3.氣缸缸蓋加工接觸面的刀具路線圖，如圖 4-3圖 4-3 刀具路徑圖4.氣缸缸蓋加工接觸面的效果圖，如圖 4-4圖 4-4 加工路徑效果圖4.2 生生成成 G G 代代碼碼及及刀刀具具路路徑徑后后處處理理對于刀具路徑，機床是不能直接識別的。所以，加工方

56、式選擇好后，必須要進行后處理，也就是將刀具路徑 “翻譯”成機床能夠識別的數(shù)控代碼。不同的機床能識別的數(shù)控代碼不盡相同，所以不同的機床必須采用不同的后處理方式。將自動生成的數(shù)控代 碼，進行必要的校核處理后，就能輸送給數(shù)控機床進行加工了。1.氣缸缸蓋接觸面精加工數(shù)控程序代碼%N0010 G40 G17 G90 G70N0020 G91 G28 Z0.0N0030 T00 M06N0040 G0 G90 X-2.838 Y-15.6781 S1800 M03N0050 G43 Z-2.4569 H00N0060 Z-2.7365N0070 G1 Z-2.8546 F9.8 M08N0080 G3 X

57、-3.5466 Y-14.9694 I-7.086 J0.0N0090 G1 X-12.8251N0100 G2 X-13.559 Y-14.7023 I0.0 J1.1417N0110 G1 X-15.7135 Y-12.8945N0120 X-15.7317 Y-12.8743N6150 X4.1896N6160 Y-10.56N6170 X-3.5466N6180 Y-10.245N6190 X-10.9679N6200 Y-9.93N6210 X3.8746N6220 Y-10.245N6230 X-3.5466N6240 G3 X-4.2553 Y-10.9537 I0.0 J-7.

58、087N6250 G1 Z-2.7719N6260 G0 Z-2.4569N6270 M02%2.氣缸缸蓋底面精加工數(shù)控程序代碼%N0010 G40 G17 G90 G70N0020 G91 G28 Z0.0N0030 T00 M06N0040 G0 G90 X-2.838 Y-15.6781 S1800 M03N0050 G43 Z-2.4569 H00N0060 Z-2.7365N0070 G1 Z-2.8546 F9.8 M08N0080 G3 X-3.5466 Y-14.9694 I-7.086 J0.0N0090 G1 X-12.8251N0100 G2 X-13.559 Y-14.

59、7023 I0.0 J1.1417N0110 G1 X-15.7135 Y-12.8945N0120 X-15.7317 Y-12.8743N6150 X4.1896N6160 Y-10.56N6170 X-3.5466N6180 Y-10.245N6190 X-10.9679N6200 Y-9.93N6210 X3.8746N6220 Y-10.245N6230 X-3.5466N6240 G3 X-4.2553 Y-10.9537 I0.0 J-7.087N6250 G1 Z-2.7719N6260 G0 Z-2.4569N6270 M02%總結總結本次機車氣缸缸蓋數(shù)控加工工藝研究主要是設

60、計機車氣缸缸蓋的一套專用夾具，機車氣缸缸蓋工序設計。機車氣缸缸蓋的夾具設計是以一面雙銷定位,采用法蘭式轉角缸來夾緊的。法蘭式轉角缸實現(xiàn)兩個自由度，工作時，活塞先行完成旋轉行程-壓臂下壓并旋轉至設計的規(guī)定位置和角度，然后完成夾持行程-即直線下壓并夾緊工件。退回則反之，這樣既能完成機車氣缸缸蓋的快速夾緊定位?？傊?，本設計基本完成了初始目的，達到了設計要求。并且通過本次的設計使我所學的知識融會貫通，在查找資料的過程中也使我了解和掌握了許多的課外知識，開拓了視野，使自己專業(yè)知識方面和動手能力方面有了質的飛躍。也將是走向工作崗位的一個重要的開端。 參考文獻參考文獻1 張耀宸.機械加工工藝設計手冊M.北京