汽缸体的机械加工工艺规程

临沂师范学院工学院本科专业职业生涯设计

2011届 分类号：

单位代码 ：10452

本科专业职业生涯设计

我的汽车人生之路

2007

姓 名

学 号 年 级 专 业

车辆工程

系 （院） 工学院

指导教师

2010年 12 月 24 日

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目 录

第一部分 ..................................................................................................................................... 5 做汽车销售推广人................................................................................................................ 5 2 我的梦想 ............................................................................................................................... 5 3 自我评价与分析 ............................................................................................................... 5 3.1 自我评价——自信与热情 ................................................. 5 3.1.1 性格品质 ................................................................. 5 3.1.2 个人素质 ................................................................. 5 3.1.3 学习能力 ................................................................. 5 3.2 职业兴趣——汽车人生 ..................................................... 6 3.3 职业个性——勇于追求，敢于拼搏.................................... 6 3.4 职业价值观——综合选择 ................................................. 6 3.5 我的缺点 ......................................................................... 6 4 职业分析.............................................6

4.1 家庭环境分析 .................................................................. 6 4.2 学校环境分析 .................................................................. 6 4.3 职业分析 ......................................................................... 6 4.4 职业环境分析 .................................................................. 6 4.5 社会环境分析 .................................................................. 7 5 职业定位.............................................7

5.1 职业定位 ......................................................................... 7 5.2 我的计划 ......................................................................... 7

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5.2.1 五年计划（2010-2015） .......................................... 7 5.2.2 中期计划（2015-2022年） ......... 错误！未定义书签。 5.2.3 长期计划 ................................................................. 8 第二部分 ..................................................................................................................................... 9 汽缸体汽缸体的机械加工工艺规程和专用机床夹具设计 摘要·················································································································9 ABSTRAT ................................................................................................ 错误！未定义书签。 1 绪论················································································································11 2汽缸体的分析···································································································12

2.1 汽缸体的作用·······························································································12 2.2 汽缸体的工艺分析·······················································································12

3 机械加工工艺规程设计·············································································13

3.1 工艺过程定义···························································································13 3.2 机械加工工艺规程···················································································13

3.3 工艺规程的作用·······················································································13 3.4 工艺规程的设计原则················································································14 3.5 机械加工工艺过程与生产类型·································································14 3.6 确定毛胚的制造形式················································································14

3.7 基准的选择·······························································································15

3.8 制造工艺路线···························································································15 3.9 机械加工余量、工序尺寸及毛胚尺寸的确定··········································18

3.10确定切削用量及基本工时······································································20

4 端面铣专用夹具设计················································································32

4.1 工件装夹的实质······················································································32 4.2 机床夹具的分类······················································································32

4.3 问题的提出·····························································································32

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4.4 夹具设计的基本要求··············································································33 4.5 粗铣平面专用夹具设计··········································································33 4.6 镗孔夹具的简要说明··············································································34

5 加工经济的技术经济分析·······································································36

5.1 方案比较·································································································36 5.2 技术经济指标·························································································39

结论···············································································································41 致谢··············································································································42 参考文献·········································································································43 附录··············································································································44

错误！未定义书签。

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第一部分

我的汽车人生之路

1 前言

大学生活即将走完，无论自己在过去的四年大学生活中做了什么，做对了什么，亦或做错了什么，这所有的一切都将成为过去，一切清零。美好曼妙的人生由此开始！

俗话说得好，天生我材必有用，每个人都有攀登上成功顶峰的可能，但胜利却永远只向强者招手！成功的路上布满荆棘和坎坷，跌倒在所难免，受伤毋庸置疑，难的是你能否在饱经困难和挫折后，仍能喊出“敢叫日月换新天”的豪情壮志…..

我们对自己的职业生涯进行规划，就是给自己的梦想插上翅膀。远大的理想总是建立在坚实的土地上的，青春短暂，从现在起，就力争主动，好好规划一下未来的路，去描绘这张生命的白纸。

2 我的梦想

从小，我的梦想就是拥有自己的事业，成为一名优秀的管理领导者！目前从自

身的情况出发，从基础做起！先从汽车技术人员做起，然后再转行做汽车的销售推广！相信有技术的底子，做起汽车销售推广更是如鱼得水！然后拥有自己的事业！而现在，我就要给自己规划一下如何实现它，让自己一步一步去实现自己心中的梦想！

3 自我评价与分析

3.1 自我评价——自信与热情

3.1.1 性格品质

我是一个热情随和，活波开朗，具有进取精神和团队精神，有较强的动手能力。良好协调沟通能力，适应力强的人！经常性地参加各类学校和社会活动！同时又喜欢帮助别人，孝顺父母！ 3.1.2 个人素质

兴趣广泛；适应性较强，能在短时间内适应高压工作；具有一定的交际能力，语言逻辑性和表达能力较强；具有一定的工作能力，在组织能力、协调能力、预见性和团队意识等方面均有所表现。 3.1.3 学习能力

善于发现，学习和吸收新东西较快，办事效率高，勤于思考，喜欢为自己的理想不断地努力拼搏。同时具有较强的领悟能力，能够在生活与学习中融会贯通。

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3.2 职业兴趣——汽车人生

我从小就喜欢车，所以我选择了车辆工程这个专业。因为这个专业，我选择了我的

人生——汽车人生！我这一生将伴随着汽车行业的发展而丰富生化！

3.3 职业个性——勇于追求，敢于拼搏

我是一个勇于追求和探索新事物的人，善于和别人沟通，敢于创新，敢于探索，总是坚持不懈！对于我的目标，我会竭尽所能，做到最好！

3.4 职业价值观——综合选择

通过人才素质测评，我分析出自己的职业素养是比较理想的，我的职业道德与职业操守是非常优秀的，通过本人的梦想、所学的知识以及所具有的特质，我所制定的职业的最终发展方向为汽车销售推广行业，而我的目标就是找到一份合适的工作，勤勤恳恳，不断为自己的最终理想积累经验，最后，参与到自己规划的事业中去。

3.5 我的缺点

金无足赤，人无完人，每个人都有自己的优缺点！我的缺点就是：做事懒散，不认真对待，有些自负。但是，在不断与同学同事交往过程中，我正在逐渐改正自己的缺点 ，多与优秀的人接触，扬长补短。

4 职业分析 4.1 家庭环境分析

我出生在农村，家庭环境决定我不能在毕业初期进行创业，我需要通过努力来获取自己资金、人际关系以及素养能力来实现梦想。

4.2 学校环境分析

我就读的学校是临沂师范学院，它是一所综合性全日制普通高等学校，学校专业特色鲜明，有着独特的办学理念，学校教学设施齐全，师资力量也比较不错，教学质量也在不断提高。

4.3 职业分析

汽车行业有着一个庞大的产业链。汽车零部件厂——整车厂——销售公司销售部——经销商。还有周边配套的一切企业。他们相互缠绕，形成了汽车产业，其中的各个环节都需要精通或者了解汽车知识的各类人才。对人才的需求不言而喻。作为发展中国家，我国面临的挑战比发达国家会更加严重，我国政府高度关注新能源汽车的研发和产业化。在能源和环保的压力下，新能源汽车无疑将成为未来汽车的发展方向。

目前汽车销售的体制有： 总代理制。渠道模式可表述为厂商→总代理→区域代理→下级代理商→最终用户。进口汽车主要采用这种模式，如奔驰、宝马等。

区域代理制。渠道模式可表述为厂商→区域总代理→下级代理商→最终用户。这种模式与IT渠道的区域代理制基本一致。这是汽车渠道最早采用的模式，目前使用这种

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模式的厂商已较少。

特许经销制。渠道模式可表述为厂商→特许经销商→最终用户。区域代理制实施一段时间后，汽车厂商逐渐发现很难对经销商的经销行为进行规范，市场价格体系混乱，1996年后，汽车渠道逐渐向特许经销制转变。目前一汽捷达、神龙富康等采用这种模式。

品牌专卖制。渠道模式可表述为厂商→专卖店→最终用户。品牌专卖制是1999年发展起来的渠道模式。主要以“三位一体”（包括整车销售、零配件供应、售后服务）专卖店 和“四位一体”（整车销售、零配件供应、售后服务、信息反馈）专卖店为表现形式。目前广州本田、上海通用是这种模式的代表。

4.5 社会环境分析

发达国家的经验表明：汽车工业每增加1元，会给上游产业带来0.65元的增值，给下游产业带来2.63元的增值。

汽车工业对服务业也有重要的带动作用。购买一辆汽车的价格中，大概有40%左右要支付给金融、保险、法律咨询、产业服务、科研设计、广告公司等各种服务业。汽车工业的预投入对主要相关服务业的预投入有较大的带动作用，后者占前者的比重约为30%～80%。也就是说，汽车工业的投入，可以导致相关服务业增加30%～80%的投入。这里的相关服务业包括批发和零售贸易、储运、实业和商业服务、社会和个人服务等。

就业方面，汽车工业每提供一个就业岗位，上下游产业的就业人数就增加10～15人。

虽然目前存在就业难的问题,但从事汽车行业的人员还是供不应求！在这个难遇的时刻，我应该抓住机遇，展现自己的才华，努力掌握汽车的销售推广的基本素质和要求！从一名技术人员转行到汽车销售推广的领先人才！只有自己好好把握时机，迎接挑战，在挑战中充实自己，武装自己！我相信我的未来不是梦！

5 职业定位 5.1 职业定位

综合前面的自我分析和职业分析这两部分的内容，我得出本人的职业定位如下： 先在汽车制造厂，从一名技术人员做起！然后再转行做汽车销售推广！

职业目标将来从事汽车销售推广的职业。 职业发展策略去经济比较发达的城市发展。 职业发展路径打好基础，循序渐进。

具体路径汽车技术人员→销售顾问→销售助理→销售推广人员→区域经理 我相信只有每一步路走的坚实，才能走的更远！我的目标就在前方，我会一直努力，去实现心中的梦！

5.2 我的计划

5.2.1两年计划（2011-2013）

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职位目标:汽车公司的技术人员骨干

能力目标: 认真踏实，积累经验。在原有的工作岗位上，争取提升自己的工作级别，多方面接触汽车生产、技术以及销售工作，给自己的发展打下基础。总结出符合现代中国及国外汽车销售方面理论。

经济目标：年收入2-4万元 5.2.2 中期计划（2013-2019年）

职位目标：汽车销售顾问、助理

能力目标：完美完成从技术人员到销售推广的职业转换！能够接触到汽车销售以及领导部分下属，能够拥有丰厚的客户来源，厚积薄发，为以后事业发展打下坚实的基础。

经济目标：年收入8-10万元 5.2.3 长期计划

职位目标：汽车销售区域负责人

能力目标：长期向某一大区负责销售推广汽车的规划宣传，有固定的客户，让自己所负责的品牌汽车在该区域畅销！

经济目标:年收入30万元以上

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第二部分

汽缸体汽缸体的机械加工工艺规程

和专用机床夹具设计

摘 要

本次毕业设计的题目是汽缸体汽缸体的机械加工工艺规程和专用机床夹具设计。它是柴油发动机中的基础汽缸体和骨架，同时又是发动机总装配时的基准汽缸体。发动机各机构和系统的零部件都安装在其内部和外部。汽缸体的作用是支撑和保护活塞、连杆、曲轴等运动部件工作时的准确位置；保证发动机换气、冷却和润滑；提供各种辅助系统，提供部件及发动机的安装基面。

汽缸体的工艺特点是：结构、形状复杂；加工的平面、孔多；内部成空腔，壁厚不均，刚度低；加工精度要求高，属于典型的箱体类加工汽缸体。

说明书中对汽缸体的作用、汽缸体的加工工艺过程、夹具设计做了比较系统完整的分析和论证。对工艺规程的设计做了详细的说明，并制定了合理的加工工艺路线。对关键工序的加工余量、工序尺寸、工序公差、切削用量、工时定额等进行了计算分析。对机械加工过程中需要的专用夹具进行了设计分析，保证整个工艺过程的完整性。

关键词：汽缸体；公差；工序；工艺；夹具

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Abstract

The graduation project subject is that the cylinder part of the body spare parts machining technology regulation are designed with the machine tool clamping apparatus special. It is base spare parts and the framework in the diesel oil motor the criterion spare parts when being once more moreover the motor general assembly. motor every organization and system fragmentary including the components are wholly fixed and the exterior. The exact place when work is not haven’t met in cylinder part of the body action every movements such as piston, connecting lever and bent axle and so with gurrantee being the support; Gurranting takes a breath, becomes cool and lubricates of motor; Supplys different assisting system, components and the motor installation foundation.

The cylinder part of the body technology distinguishing feature is that Composition and form shape is complex; The plane of process and opening is much; The inside succeeds the cavity, and the breastwork is not thick all, and the stiffness is leted drop; The process accuracy is tall, and the spare parts are processed to the box part of the body that pertains to type.

The clamping apparatus is designed to do comparatively analysis and proof that the system is integrated to the spare parts technology processto the action to the spare part in the manual. The detailed directions was act in the design to the technology regulation, and draws up the rightful process technology course, and draws up the machining technology card of the one complete set. The allowance to key workmans’s sequence, workman initial dimensions and workman’s sequence official business is bad and the cutting action the amount to be used and man hour the norm and so on has been underway calculation. The clamping apparatus special to needs in the machining process has carried on the design to be analysed, and gurrantees the entire technology process completeness.

Key words：cylinder part of the body; tolerance; production process; technology; fixture

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1 概述

本文介绍了汽缸体的加工工艺设计过程及其专用夹具设计过程。通过本设计了解机械加工工艺设计过程的一般方法和步骤。联系生产现场实际条件进行工艺方案的比较选择适当方案；掌握根据生产的要求设计专用机床夹具的方法；以及根据商业利益进行工艺方案的比较与技术经济分析。

本文内容包括：机械加工工艺的组成，工艺规程的作用，工艺规程的设计原则，生产纲领的计算和生产类型的确定，毛坯的分析，毛坯的制造形式，制造工艺中基准的选择，汽缸体的尺寸、形状误差和位置误差的分析，机械加工工艺路线的制定，各个工序的加工余量、工序尺寸、尺寸公差的确定及某些刀具的几何参数的选择和常见的金属切削机床的选用，机械加工各工序的切削深度、进给量、切削速度的确定，机械加工工时的计算，专用夹具设计的基本要求，专用夹具设计的依据、夹紧装置的选择、夹紧力的估算、定位误差的分析、夹具的操作说明。本文中介绍的各个工序都是从保证使用功能要求、提高劳动生产率，保证加工质量、降低劳动强度，注意劳动保护和环境保护，提高可靠性出发进行各工序的工艺和专用夹具的比较和制定。

机械制造过程是一种离散的生产过程，它主要表现在制造过程中的各个环节之间是可以彼此关联或不关联的。机械制造过程的实施依赖个人的经验和技艺较多，难以用数学方法、规律、逻辑进行描述，所以在技术方面要不断的吸取有经验者的经验不断的提高自己。

2汽缸体的分析

汽缸体是发动机的基础汽缸体框架，同时又是发动机总装配时的基准汽缸体。发动机各机构和系统的零、部件都安装在它的内部和外部。汽缸体的作用是支撑和保证活塞、连杆、曲轴等各运动部件工作时的准确位置；保证发动机的换气、冷却和润滑（其上有气道、水道和油道）；提供各种辅助系统、部件及发动机的安装基面。

发动机工作时，汽缸体承受着各种大小、方向呈周期性变化的气体压力、惯性力及力矩的作用，因此要求汽缸体具有合适的材料，合理的结构、尺寸及重量，足够的刚度、加工性能好，使用安装、维修方便，且密封性、抗振性和抗腐蚀性良好。

构和系统的装配机体，汽缸体本身应具有足够的刚度和汽缸体与汽缸盖、汽缸盖衬垫、及油底壳等组成了发动机的机体组。作为发动机各个机强度。

2.1汽缸体的作用

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汽缸体是发动机的基础汽缸体框架，同时又是发动机总装配时的基准汽缸体。发动机各机构和系统的零、部件都安装在它的内部和外部。汽缸体的作用是支撑和保证活塞、连杆、曲轴等各运动部件工作时的准确位置；保证发动机的换气、冷却和润滑（其上有气道、水道和油道）；提供各种辅助系统、部件及发动机的安装基面。

发动机工作时，汽缸体承受着各种大小、方向呈周期性变化的气体压力、惯性力及力矩的作用，因此要求汽缸体具有合适的材料，合理的结构、尺寸及重量，足够的刚度、加工性能好，使用安装、维修方便，且密封性、抗振性和抗腐蚀性良好。

构和系统的装配机体，汽缸体本身应具有足够的刚度和汽缸体与汽缸盖、汽缸盖衬垫、及油底壳等组成了发动机的机体组。作为发动机各个机强度。

2.2汽缸体的工艺分析

2.2.1汽缸体技术要求分析 ①加工表面的尺寸精度 ②主要加工表面的形状精度 ③主要加工表面的相互位置精度

④各加工表面粗糙度以及表面质量方面的其他要求 ⑤热处理要求及其他技术要求

⑥汽缸体的视图、技术要求是否齐全—主要技术要求和加工关键 ⑦汽缸体图所规定的加工要求是否合理 ⑧汽缸体的选材是否恰当，热处理是否合理 2.2.2 汽缸体结构及其工艺性分析

①结构组成——气缸体顶面、汽缸体底面、主轴承座侧面、主轴承孔、凸轮轴孔 ②结构组合——轴类、套筒类、箱体类

③结构工艺性——保证使用要求的前提下、能否以高生产率和低成本制造 制定工艺路线的出发点，应该是应当使汽缸体的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。选用适当的机床，既保证生产进度，又要考虑经济效果，以降低生产成本。

汽缸体加工主要有汽缸体顶面、主轴座侧面、汽缸孔、主轴承孔及凸轮轴孔等不，他们的加工精度将直接影响发动机的装配精度和工作性能，主要靠设备精度、工夹具的

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可靠性和加工工艺的正确合理来保证。

表2—1 汽缸体主要技术要求

技术要求 精度和表面粗糙度 主轴承孔的精度与粗糙度 主轴承孔的圆度 汽缸孔的精度与表面粗糙度 汽缸孔中心线对曲轴中心线的对称度/ 第二三四主轴承孔对一五主轴承孔的同轴度/ 各凸轮轴孔同轴度/ 曲轴中心线对凸轮轴中心线平行度/ 顶面的平行度/ 和表面粗糙度/ ?950?0.03 Ra1.6 0.02 ?1440?0.08 Ra6.3 0.05 0.02 0.03 0.10 0.100.05/100?100 Ra3.2 第3章 机械加工工艺规程设计

3.1 工艺规程定义：

规定产品或零件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件称为工艺规程。其中，规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件称为机械加工工艺过程。

3.2机械加工工艺过程

机械加工工艺过程由若干个按一定顺序排列的工序组成

工序—一个（或一组）工人在一个工作地点对一个（或同时对几个）工件连续完成的那一部分工艺过程

安装—经一次装夹后所完成的工序内容

工位—工件与工装可动部分相对工装固定部分所占的位置 工步—加工表面和加工工具不变条件下所完成的工艺过程 走刀—每进行一次切削—一次走刀

3.3 工艺规程的作用

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①指导生产

②组织生产和管理生产 ③新建、扩建或改建工厂及车间

3.4工艺规程的设计原则

①技术上的先进性 ②经济上的合理性 ③良好的劳动条件

3.5机械加工工艺过程与生产类型

3.5.1计算生产纲领确定生产类型

该产品年产量10000件/年，备品率为10%，废品率为1% N?Qn(1?a%?b%)?10000?1?(1?10%?1%)

?11100件/年

3.5.2确定生产类型

不同的生产类型，其生产过程和生产组织、车间的机床布置、毛坯的制造方法、采用的工艺装备、加工方法以及工人的熟练程度等都有很大的不同，因此在制定工艺路线时必须明确该产品的生产类型。

表3-1 生产类型

生产类型 单件生产 小批生产 中批生产 大批生产 大量生产 重型机械 〈5件 5——100件 300——1000件 〉1000件 中型机械 〈20件 20——200件 200——500件 〉5000件 小型机械 〈100件 100——200件 500——5000件 〉50000 已知零件为中型零件，根据上表可确定其生产类型为大批生产。 本零件为大零件的成批生产中的大批量生产，适应相应生产特点。

3.6确定毛坯的制造形式

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选择毛坯时，应考虑下列因素：

① 零件材料的工艺特性（如可铸性和可塑性）以下零件对材料组织和性能的要求 ②零件的结构形状和外形尺寸。 ③生产纲领的大小。 ④现场的条件。

汽缸体采用的材料一般为HT150、HT200和HT250，但也有采用铸铝或钢板。 汽缸体是拖拉机最复杂的零件，它不仅有很多加工精度要求很高的表面，而且还有很多复杂的内腔，不仅壁厚相当薄而且有许多加强筋。因此汽缸体毛胚的造型相当复杂，在大批大量生产中都采用金属模机器造型，造型位置为卧式，流水线生产。

本次研究的汽缸体采用HT150。它采用金属模机器造型，分型面选在主轴承孔的对称平面上，造型位置为卧式。主轴承孔、凸轮轴轴承孔和缸套孔均铸出，螺栓底孔、主油道孔和工艺孔均不预先铸出。

3.7基准的选择

基准的选择是工艺规程设计的重要工作之一。基面的选择正确、合理，可以保证加工质量，提高生产效率

（一）粗基准的选择

①保证相互位置要求的原则 如果必须保证工件上加工面与不加工面的相互位置要求，则应该以不加工面为粗基准。

②保证加工表面加工余量合理分配的原则 如果必须保证工件某重要表面的余量均匀，应该选择该表面的毛坯为粗基准。

③便于工件装夹的原则 选择粗基准时，必须考虑定位基准，夹紧可靠，要求选用的粗基准尽可能平整，光洁，和足够大的尺寸，不允许有锻造飞边，铸造浇，冒口和其他陷阱。

④ 粗基准一般不得重复使用原则 如果能使用精基准定位，则粗基准一般不应该被重复使用。这是因为若毛坯的定位表面和粗糙，在两次装夹中重复使用粗基准，就会造成相当大的定位误差。有的零件在前几道工序中虽然已经加工出一些表面，但对某些自由度的定位来说，仍无精基准可以利用，在这种情况下使用粗基准来限制这些自由度，不得重复使用粗基准。

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上述选择组基准的四条原则，每一个原则只能说明一个方面的问题。在实际应用中，划线装夹有时可以兼顾这四条原则，而夹具装夹则不能同时兼顾，这就要根据实际情况，抓住主要矛盾，解决主要问题。

（二）精基准的选择

精基准的选择要考虑的主要问题是如何保证设计技术要求的实现及装夹准确，可靠，方便。为此，一般应遵循以下五条原则：

①基准重合原则 应尽可能选择被加工表面觉的设计基准为精基准。这称为基准重合原则。在对加工表面位置尺寸有决定作用的工序中，特别是当位置公差要求很小的时候，一般不应违背这一原则。因为违反了这一原则就必然产生基准不重合误差，增大加工难度。

② 一基准原则 当工件以某仪精基准定位，可以比较方便的加工大多数其他表面，则应该尽早的把这一表面加工出来，并达到一定精度，以后工序均一它为精基准加工其他表面。这称为统一基准原则。

采用统一基准原则可以简化夹具设计，减少工件搬动和翻转次数，在自动化生产中得到广泛应用。

应当指出，统一基准原则常常会带来基准不重合的问题。在这种情况下，要针对具体问题进行认真分析，在可以满足设计要求的前提下，决定最终选择的精基准。

③ 互为基准原则 某些位置度要求很高的表面，常采用互为基准反复加工的办法来达到位置要求。这称为互为基准原则。

例如车床主轴前后支撑与前锥孔有严格的同轴度要求，工艺上一般都遵循互为基准原则，一支撑轴颈定位精磨前锥孔。

④ 自为基准原则 旨在减少表面粗糙度，减少加工余量和保证加工余量均匀的工序，常以加工面本身为基准进行加工，称为自为基准原则。

⑤ 便于装夹原则 所选择的精基准，应能保证定位准确，可靠，夹紧机构简单，操作方便，这称为便于装夹原则。

上述五条原则中，前四条都有它们各自的应用条件，惟有最后一条，即便于装夹原则是始终不能违反的。

3.8制定工艺路线

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3.8.1工艺方案路线

工序1：铣汽缸体左侧面四块基平面和三个凸台面； 工序2：粗铣汽缸体底面、顶面和右侧放水阀平面； 工序3：在汽缸体底面钻、铰两个定位孔； 工序4：精铣汽缸体底面；

工序5：粗精铣汽缸体前后端面、固定水泵法兰和启动进水管法兰；

工序6：粗镗汽缸体五个半圆主轴承孔、三个凸轮轴承孔，钻一个惰轮轴孔；

工序7：粗镗汽缸体四个汽缸套孔；

工序8：铣汽缸体燃油精滤器安装平面和两个水观平面； 工序9：铣汽缸体主轴承座的分开面； 工序10：铣汽缸体主轴承座的分开面 工序11：拉气缸体主轴承座的分开面

工序12：精铣气缸体顶面和左侧面两个长方块 工序13：在气缸体顶面和前后端面上钻孔和倒角 工序14：在气缸体顶面和前后端面上攻螺纹 工序15：气缸体润滑主油道孔

工序16：在气缸体顶面和右侧面上钻孔 工序17：在气缸体底面和左侧面上钻孔 工序18：钻十个润滑支油通孔

工序19：钻十个固定主轴承盖的螺栓底孔和一个油孔，并在左侧面钻油标尺孔底孔 工序20：在气缸体第一主轴承座上钻斜油孔

工序21：攻气缸体固定主轴承盖的十个螺栓孔和一个油标尺螺孔 工序22：在气缸体底面和左右侧面上攻螺纹 工序23：钻气缸体八个挺杆导管底孔 工序24：扩、铰汽缸体八个挺杆导管底孔 工序25：精镗汽缸体四个汽缸套孔 工序26：精锪汽缸体四个汽缸套筒座的端面 工序27：在汽缸体四个汽缸套孔内镗阻水阀槽

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工序28：清洗和吹净汽缸体

工序29：去毛刺、清除切屑、倒角等 工序30：检验

工序31：在汽缸体上安装十个双头螺栓 工序32：安装汽缸体主轴承盖

工序33：在汽缸体前后端面主油道孔上扩孔、攻螺纹、并在前端面钻孔 工序31：在汽缸体上安装十个双头螺栓 工序32：安装汽缸体主轴承盖；

工序33：在汽缸体前后端面主油道孔上扩孔、攻罗纹、并在前端面钻孔； 工序34：半精镗汽缸体五个曲轴主轴承孔、三个凸轮轴州孔和一个惰轮轴孔； 工序35：在汽缸体第五州主轴承座的两端镗端面；

工序36：精镗汽缸体五个曲轴主轴承孔，三个凸轮州孔和一个惰轮州孔； 工序37：压住汽缸体八个挺杆导管；

工序38：在汽缸体底面的后端面和左右侧面上钻孔；

工序39：在汽缸体后端面上和左右侧面上铰孔和攻罗纹，并铰八个挺杆导管孔； 工序40：研磨汽缸体五个曲轴主轴承孔； 工序41：清洗并吹净汽缸体；

工序42：洗并吹净汽缸体全部油道孔； 工序43：压入汽缸体三个凸轮州衬套；

工序44：铰汽缸体三个凸轮州衬套孔，并铰惰轮轴孔；

工序45：准备移交检验；清除铸件内切屑，用压缩空气吹净零件，按主轴承座顺序在螺栓和螺母上打顺序号；

工序46：检验；检验个主要孔的尺寸、形状和位置精度，检查机械加工缺陷，并作标记；

工序47：清洗并吹净汽缸体；在热水中清洗零件，清洗机水温应在75-85摄氏度，用压缩空气吹净零件；安排人工时效。

3.9机械加工余量、工艺尺寸及毛坯尺寸的确定

18

3.9.1机械加工余量的分析

是为了确定最有利的加工余量，以节省材料。利用分析计算法，必须要有可靠的实验数据，否则难以进行。

影响机械加工余量的因素：

①1前工序加工后的表面粗糙度及表面缺陷； ②2前工序的尺寸公差；

③3前工序各表面相互位置的空间偏差，如弯曲度、轴心线便宜及平面度、垂直度和同轴度误差等等；

确定毛坯的形状和尺寸——尽量与零件接近

毛坯加工余量——毛坯制造尺寸与零件响应尺寸的差值——加工总余量 毛坯公差——毛坯制造尺寸的公差

已知零件为大批大量生产，毛胚的铸造方法选用金属膜机器造型因为零件的主轴承孔凸轮轴承孔和缸套孔均需要铸出，因此要安放型芯。此外，为了消除残余应力，铸造后应 铸件尺寸公差分为16级，由于是大量生产，毛坯制造方法采用机器造型根据《机械制造工艺设计简明手册》（以下称简明手册）选取铸件尺寸公差等级为CT8级，根据表2.2-2选取错箱值为1.5。

3.9.2确定铸件机械加工余量

对于成批生产的铸件加工余量由《简明手册》表2.2-5查得，选取加工余量等级MA为G级，由砂型铸造的铸件顶面的加工余量等级比底侧面的加工余量等级需降一级选用各主要表面的总余量见表2-2。由工艺人员手册查得，铸件的主要尺寸公差见表2-2。

铸件的分型面选择O-O面所在的平面作为分型面。浇毛冒口系统的类型采用顶注式浇注系统。（金属工艺学实习教材上册）

表3-2 各加工表面总余量/mm

加工表面 汽缸体顶面 汽缸体底面

基本尺寸 650 650 19

加工余量等级 H G 加工余量数值 8.5mm 5mm

主轴承座分开面 主轴承孔 放水阀凸台面 汽缸孔 185 95 105 144 G H G H 5mm 5mm 4mm 5mm 3.9.3确定各主要加工表面的的工序尺寸及公差

①确定各加工工序的加工余量

②从终工序开始，到第一道工序结束，逐次加上每道加工工序余量，可得到个工序基本尺寸。

③除终加工工序以外，其它个加工工序按各自所作用加工方法的加工经济精度确定尺寸公差。

④填写工序尺寸并按“入体原则”标注工序尺寸公差。

计算确定粗镗，半精镗，精镗汽缸体三个凸轮轴孔的工序尺寸及公差。 由工艺手册表查得精镗余量为7.5mm 半精镗余量1.7mm 精镗余量为0.8mm 精镗后工序基本尺寸为50mm，68mm，74mm；其他工序基本尺寸为

50mm?0.8mm?49.2mmmm? 半精镗 68mm?0.8

67.m2 m 74mm?0.8mm?73.2mm

49.2mm?1.7mm?47.5mm

2m? 粗镗 67.m1.m7m?65m. m573.2mm?1.7mm?71.5mm

47.5mm?7.5mm?40mm 毛坯 65.5mm?7.5mm?58mm 71.5mm?7.5mm?64mm

参考《机械制造工艺学》表1-13得：精镗后为IT8，Ra1.6?m；半精镗后为IT10，

Ra6.3?m；粗镗后为IT12，Ra12.5?m。

根据上述加工经济精度查公差表，将查得的公差表数值按“入体原则”标注在工序

20

基本尺寸上。查工艺手册可得毛坯公差为?2mm。 3.10确定切削用量及基本工时

工序2：铣削汽缸体顶面、底面及又侧放水阀平面。 本工序采用计算法确定切削用量。 （1）加工条件

工件材料：灰铸铁HT150

加工要求：保证尺寸650，表面粗糙度RA6.3 机床：X2010龙门铣床 刀具：材料YG8 （2）计算切削用量

铣削要素指铣削速度，进给量，铣削深度，和铣削速度。 铣削速度v：v=?d0n/1000 m/min

每齿进给量af：铣刀每转过一齿工件对于铣刀移动的距离。（mm/z）

铣削深度ap：对于端铣刀是指平行于铣刀轴线测量的被切削层尺寸，对于圆柱形铣刀是指被加工表面的宽度。

铣削宽度aw：对于端铣刀是指垂直于铣刀轴线测量的被切削层尺寸，对于圆柱形铣刀铣铣削宽度是指被切削层的深度。

1.5mm 粗铣汽缸体顶面，保证尺寸650??0.5查【2】，选取圆柱形铣刀材料YG8 D=160mm Z=16

表3-3 工序间尺寸、公差、表面粗糙度及毛坯尺寸的确定

工序名称 工序间余量(mm) 工序间 工序间尺经济经济精度 IT 表面粗糙度(?m) 工序间 尺寸、公差 表面粗(mm) 寸(mm) 糙度(?m) 21

精镗 半精镗 0.8 1.7 8 Ra1.6 50 68 74 10 Ra6.3 49.2 67.2 73.2 ?500?0.059?680?0.046?740?0.046 Ra1.6 Ra6.3 ?49.20?0.17?67.20?0.12?73.200.12 粗镗 7.5 12 Ra12.5 47.5 Ra12.5 65.5 ?47.5?0.34?65.5?0.40?71.5?0.40 00071.5 毛坯 40 58 64 ?40?2?58?2?74?2 查【1】表9.4-7 选取耐用度为180 表9.4-3选取af=0.30mm/z

ap=8mm

aw=100mm

v?由公式：

cvd0qvTapawzmxvuvpvkv

式中 v——铣削速度 m/min

kv ——铣削条件改变时铣削速度修正系数

cv、qv、xv、yv、uv、pv、m的值表9.4-8 查表9.4-8得：cv=203 m=0..32

uv=0.2

pv=0

xv=0.15yv=0.35 qv=0.2 kv=1

所以 v=48.34m/min 取48m/min， 由dw=160mm 确定主轴转速

ns?1000v?1000?48?96r/min

z=16 则

?dw??160现采用X2010龙门铣床 根据机床使用说明书，取nw=95r/min 故实际切削速度为

22

v??dwnw1000???160?95?48m/mi n1000校验机床功率 主切削力按【1】表9.4-10所示公式

Fz?cFaPFafFawFzd0qFxyunwFkFz

M?Pm?式中

FzkFMFzd032?10Fzv4

6?10—圆周铣削力 N

z—铣削条件改变时铣削力修正系数 —扭矩 N.M —铣削 KW

FFFFPm查表9.4-10得x=1.0、y=0.8、w=0.9、u=0、q=0.9

FFZ?569?81.0?0.300.90.8?10000.9?16160?140?18120(N)

切削时的消耗功率

Pm?FZv6?104?18210?486?104?14.57(KW)

由X2120机床使用说明书主机动机功率为22kw，所以机床功率足够。 当n=95r/min时，工作台的每分钟进给量fm应为

w

fm?fzznw?0.30?16?95?456mm/min?456mm/min

查机床说明书，取f切削工时：

m。

23

19（m/min） 主轴转速

由【1】查表9.4-31得出铣刀的行程l?l1?l2 tm?因为是两次走刀tml1?l2?lfm?843456?843mm，则机动工时为

?1.848

?2?1.848?3.69(min)

1.0mm （2）粗铣汽缸体底面，保证尺寸650??0.5选用硬质合金YG8圆柱形铣刀D=160 Z=16，查【1】表9.4-3选取af=0.30mm/z

ap=4mm

aw=80mm

cvd0vTmq铣削速度：由公式：

v?axvpuawvzpvkv

式中 v——铣削速度 m/min

kv ——铣削条件改变时铣削速度修正系数 cv、qv、xv、yv、uv、pv、m的值查表9.4-8 查表9.4-8得：cv=203 m=0..32

v?uv=0.2

pv=0

xv=0.15yv=0.35 qv=0.2 kv=1

342?1001800.32?40.15?0.300.15?800.4?160?1?56m/min

主轴转速

ns?1000v?1000?56?111r/min

?dw??160现采用X2120龙门铣床 根据机床使用说明书，取nw故实际铣削速度

v??118r/min

?dwnw1000???100?1801000?56.5m/min

24

当nw=180r/min时，工作台的每分钟进给量

fm应为

1?18m5m/mi n?0.3?0 fm?fzznw查机床说明书，取铣削工时：

fm1?6=556mm/min。

由表9.4-31得出铣刀的，查【1】表9.2-11行程l?l1?l2 tm?因为两次走刀tml1?l2?lfm?853556?1.50min

?853mm

?2?1.50=3.0min

1.0（3）粗铣放水阀平面：保证尺寸108?，表面粗糙度Ra6.3 ?1.0选用高速钢镶齿套式面铣刀，查【1】表9.2-11选取铣刀Z=10 ， D=80mm。 查表9.4-11选取af=0.30，查表9.4-7选取T=180，再由ap=4mm

aw=55mm

铣削速度

v?uvcvd0vTmqapvawvzxupvkv

xv查表9.4-8得：cv=23 m=0.15

v?=0.1

pv=0.1 =0.1

yv=0.4

qv=0.2 kv=1

23?801800.150.2?40.1?0.300.4?550.1?100.1?1?19m/min

ns?1000v?dw?1000?19??80?76r/min

现采用X2120龙门铣床，根据机床使用说明书，取nw=75r/min 故实际切削速度为

v??dwnw1000???80?751000fm?19r/mi n 当nw=75r/min时，工作台的每分钟进给量

应为

fm?fzznw?0.30?10?75?225mm/min

铣削工时：

25

由，查【1】表9.4-31，得出铣刀的行程l1?l2?18mm

t?l?l1?l2?100?18?0.52min

mfm225工序2采用的是三轴龙门铣床对三个平面铣削所以工时为7.21min。 工序3钻、扩铰?26两个定位孔 （1）钻?23孔

采用硬质合金钻头。 查表，查【14】表2.4-39得

f?6m0=0.32mm/r，v?1.21m/s v?1.21/m?inm72.61

n?100v?925r/min

s?dw按机床使用说明书选取 nw?850r/min 所以实际切削速度： v?切学工时：

t?m（2） 扩?25.6孔

选用高速钢钻头。 fln?f?270.32?850?0.10min

?dwnw1000?66.7m3/m in=1.22mm/r 查【14】表3.1-26

扩孔钻孔时的切削速度，根据有关资料，确定为 v?0.4v钻

式中v钻为用同样钻头时尺寸实心孔时的切削速度。

由v钻=0.34mm/r 按【14】表2.4-21 故

26

v?0.4?0.34?60r/min?

ns?100v8.16 (m/min)

?dw?102r/min

按机床使用说明书选取 nw?100r/min 切削工时：

t?mln?f?22100?1.2?0.18min

式中l?22mm （3）铰?30孔 选用高速钢钻头

M?f?1/3f钻?0.15mm/r

式中

f钻=0.45mm/r，

v?1/3v钻?0.12m/s?7.2m/min

由v钻=0.36 m/s 查【14】表 2.4-41

ns?100v?1000?7.2?88r/min

?dw??26

切削工时：

t?lnwf

式中l?22mm

?0.53?0.53?0.53mm 138.40工序7：粗镗汽缸体汽缸套孔150.40、140.40精镗以后的直径为150.40粗镗余量为4.2mm

?0.53152?150.4故两孔的精镗余量为2?0.8mm

ap=4.2mm

27

查[1]取vc?0.4m/s?24m/min

取进给量f=0.3mm/r 主轴转速

n?100v0?dw24??51r/mi n??150.410?00选择TA42100坐标镗床，nw=52r/min 查有关资料：

FcFC?9.8C1FcaFcxFpcfyFcvcnFck Fc取CFc=180，x=1，y=0.75，n=0，kFc=1

Fc?18?0则 FC?9.8114?.2?30.750.?30?0 .30054?（1N）

Pc?3005?0.?410?1.2（KW）

1.2?1.41（KW）取机床的效率为0.85，则所需机床功率为0.8〈3 KW，故机床功率足够 5144?142.4?0.53mm，故两孔的精镗余量为?0.8mm 精镗以后的直径为140.402粗镗余量为4.2mm

ap=4.2mm

查《机械加工工艺手册1》取 切削速度 ：

vc?0.4m/s?24m/min

取进给量f=0.3mm/r

n?1000v?1000?24?51r/min

?dw??150.4选择TA42100坐标镗床，nw=52r/min 查有关资料：

x1Fcap FC?9.8CFcfyFcvcnFck Fc 28

取CFc=180，x=1，y=0.75，n=0，kFc=1

FcFcFc?则 FC?9.8118?014?.2?30.750.?20?02218.4?（N1）

Pc?2218?0.?4010?.89（KW）

0.85?0.96（KW）取机床的效率为0.85，则所需机床功率为0.8〈3 KW，故机床功率足够 9140?138.4?0.53mm，故两孔的精镗余量为精镗以后的直径为138.40=0.8mm 2粗镗余量为4.2mm 查【1】取vcap=4.2mm

?0.4m/s?24m/min取进给量f=0.3mm/r 主轴转速：

n?1000v?d?1000?24??138.4?55r/min

选择TA42100坐标镗床，nw=52r/min 查有关资料：

FFcFcC?9.81CFcapFcxFcfyFcvcnFckFc

取CFc=180，x=1，y=0.75，n=0，kFc=1

?18?0则 FC?9.8114?.20.750.?20?02218 N.4?1

Pc?2218?0.4?10?3?0.89KW

0.85?0.96（KW）取机床的效率为0.85，则所需机床功率为0.8〈3 KW，故机床功率足够 9工序4：精铣汽缸体底面，保证尺寸6500 ?0.34根据【2】表3.1-27硬质合金套式面铣刀能精铣灰铸铁HT150，表面粗糙度Ra3.2。 由【1】表9.2-11选用镶齿套式面铣刀，D=125，Z=14 由表9.4-3选取每转进给量则

29

f=0.7，

f?afz=0.7，af=0.05。根据ap=0.5，aw=80

切削速度：

v? 查表9.4-8得：cv=203 m=0.32

v?uvcvd0vTmqaxvpuawvzxvpvkv

yv=0.2

pv=0 =0.15 =0.35

qv=0.2 kv=1

203?1251800.320.2?0.50.15?0.050.35?800.2?140?248m/min

主轴转速：

n?1000v?1000?248?560r/min

?d??125现采用XA2112龙门铣床，根据机床使用说明书，取nw=560r/min 故实际切削速度为

v??dwnw1000??125?5601000?238m/min

392

当nw=560r/min时，工作台的每分钟进给量

fm应为

fm?fzznw?0.05?14?560?（mm/min）

铣削工时：

由【1】查表9.4-31得出铣刀的行程l1?l2?17mm

t?l?l1?l2?820?17?2.14min

mfm392因为两次走刀所以总工时为4.28min。

0.4工序12：精铣汽缸体顶面，保证尺寸650? ?0.6根据【2】表3.1-27硬质合金套式面铣刀能精铣灰铸铁HT150，达到表面粗糙度Ra3.2mm 由【1】表9.2-11选用镶齿套式面铣刀，D=160 mm，Z=16 由表9.4-3选取每转进给量

f=0.8,

f?afz=0.8,af=0.05。据ap=0.5，aw=80则

切削速度：

30

v?查表9.4-8得：cv=203 m=0.32

uvcvd0vTmqapvawvzpvxupvkv

yv=0.2 =0

xv=0.15 =0.35

qv=0.2 kv=1

v?主轴转速：

203?1251800.320.20.35?0.50.15?0.05?800.2?140?287（m/min）

n?1000v?d?1000?287??160?571r/min

现采用XA2112龙门铣床，根据机床使用说明书，取nw=560r/min 故实际切削速度为

v??dwnw1000??160?5601000?281m/min

当nw=560r/min时，工作台的每分钟进给量

fm?fzznw?fm应为

3 0.05?16?560=448（mm/min）

铣削工时：

由【1】查表9.4-31得出铣刀的行程l1?l2tm?l?l1?l2fm??27mm

?1.93min

838?27448 因为两次走刀所以总工时为3.86min。

31

第 4 章 端面铣的专用夹具设计

4.1工件装夹的实质

在机床上加工工件时，为了要使工件在该工序所加工的表面能达到图纸规定的尺寸，几何形状以及位置精度等技术要求，必须在开动机床进行加工前，首先将工件装好。

工件装夹的实质，就是在机床上对工件进行定位和夹紧，这就叫安装。一切能使工件在机床上实现定位和夹紧的工艺装置，统称为机床夹具。

4.2机床夹具的分类

①通用夹具 ②专用夹具 ③成组专用夹具 ④组合夹具 ⑤随行夹具

专用夹具：是针对某一种工件的某道工序专门设计和制造的。因为不需要考虑通用性，所以夹具可以设计得结构紧凑，操作迅速方便。专用夹具通常由使用厂根据要求自行设计与制造

4.3问题的提出

本夹具用于粗铣三平面。其中对汽缸刚体的顶面，底面，放水阀平面都有粗糙度要求，顶面有平行度要求，夹具设计时，应使夹具结构简单，降低成本；应使夹具操作方便，以提高生产效率。

4.4夹具设计的基本要求

工装设计的经济性：

夹具的重要工艺装备之一，简称“工装”。使用正确设计的工艺装备，可以充分改善劳动条件，降低劳动成本。

专用工艺装备的费用是要计算在被加工生产品的成本中的，如果使用专用工艺装备可以使成本降低，则该工艺是合理的；否则就应认真分析使用专用工艺装备的重要性。

32

工件的生产类型为大批量色怀念干产，为了降低劳动强度，提高生产效率，选用专用工艺装备是合理了。

4.5粗铣平面专用夹具设计

4.5.1定位基准的选择

按照基准选用原则，由零件图可知，汽缸体顶面有平行度要求，我所设计的夹具定位元件分别为两个支承钉和四个支承板及预定位板限制汽缸体的六个自由度实现完全定位。

4.5.2刀具、装刀及对刀位置

铣平面可用圆柱铣刀和端面铣刀，但生产中为了提高铣学效率，同时为了装刀方便，故选用端面铣刀铣削。刀具：两把硬质合金端铣刀，D=160mm，Z=16 一把高速钢端铣刀，D=80mm，Z=10

为了对刀方便，该夹具应应在汽缸体的顶面，底面，及左侧面安装对刀块。 4.5.3工件的夹紧及夹紧装置

在机械加工过程中，工件受到切削力、离心力、中立、惯性力等的作用，为了保证在这些外力作用下，工件仍在夹具中保持已由定位元件所确定的加工位置，而不致发生震动或位移。因此，一般夹具结构都必须设置一定的夹紧装置将工件可靠固定。

I．夹紧装置的组成： 夹紧装置有两部分组成：

①力源装置

力源装置是产生夹紧作用力的装置。来自人力的，称为手动夹紧；来自动力装置的，如气动、液压、电动等，称为机动夹紧。 ②夹紧机构

用来接受和传递作用力，使之变为夹紧力并执行夹紧任务。 II.对夹紧装置的基本要求

夹紧装置的设计或选用是否正确合理，直接影响到加工质量与生产率。应次，对夹紧装置提出如下基本要求；

①夹紧时应保持工件定位时所占据的正确位置。

33

②夹紧可靠适当。夹紧机构要保证工件在加工过程中不产生松动或震动。 ③夹紧机构的自动化程度和复杂程度和工件的生产规模相适应，并有良好的结构工艺性，尽可能采用标准化元件。

④ 夹紧机构应操作方便、省力，安全

对于本次工序的铣削深度很大，所以铣削力很大采用气动夹紧装置，四汽缸的摆动压板还有一个汽缸够头压板足以使汽缸体夹紧。 4.5.4夹紧力的确定

夹紧力应包括大小、方向和作用点三个要素，它们的确定是夹紧机构设计中首要解决的问题。

铣平面可用圆柱铣刀和面铣刀，但生产中为了提高铣削效率，要求三平面同时铣削。为了装刀方便提高铣削效率。查机械加工工艺手册选用硬质合金端铣刀。

刀具：两把硬质合金端铣刀，D=160，Z=16 一把高速钢端铣刀， D=80， Z=10 对于铣汽缸体顶面

Fz?cFaPFafFawFzd0qFxyunwFkFz

查表9.4-10得xF=1.0、yF=0.8、wF=0.9、uF=0.83、qF=0.83

Fz?对于铣汽缸体底面

569?81.0?0.300.90.8?10000.9?16160?95?18183(N)

Fz?对于铣放水筏平面

569?41.0?0.300.90.8?8000.9?16160?118?7449(N)

查表9.4-10得xF=1.0、yF=0.65、wF=0..83、uF=0、qF=0.9

Fz?294?41.0?0.30800.830.65?5500.83?10?75?3939(N)

由于三个力比较铣顶面时的力最大设计夹具时以它为主 水平分力

FzH=1.1Fz=1.1?18183=20001(N) =0.3Fz=0.3?18183=5454.8(N)

34

垂直分力

FzV

在计算切削力时，必须把安全系数考虑在内。安全系数K其中 ： 则

F?K1?K2?K3?K4。

K1—基本安全系数，K1=1.1

K2—加工性质系数 K3—刀具钝化系数 K4—断续切削系数

K2=1.1 K3=1.1 K4=1.5

=KFzH=1.5?1.1?1.1?1.1?20001=39932 (N) =1.5?1.1?1.1?1.1?5455=10889(N)

F2=KFzV在垂直方向选用四个气动杠杆夹紧机构，汽缸选用?216mm。 当压缩空气单位压力为p?0.5Mpa时，汽缸推力为

r? F3?P??218312(N)

4?F3?F1

安全

在水平方向选用气动勾头压板夹紧机构，汽缸选用?112mm。 当压缩空气单位压力为p

?0.5MPa时，汽缸推力为

2F3?P??r?4923(N )

在水平方向摆动压板有摩擦力作用

F5??N?4?F3?F4?F5?F 3 4?0.25?18312?18312 (N)

4.5.5 定位误差分析

安全

I定位元件的确定。夹具的定位元件为两个支惩钉和四个支承板，他们的尺寸及公

0.030.0250.025差为128?，48?，48? ?0.03?0.025?0.025II.对于铣汽缸体的顶面和底面时采用支承钉定位定位误差：

0.0?3?(0.?03)m0m.0 6 35

对于铣右侧放水阀平面：

0.02?5?(0.0?25)mm0. 04.5.6夹具设计及操作的简要说明

如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率。为此，应首先着眼于机动夹紧而不采用手动夹紧。因为这是提高劳动生产率的重要途径。本道工序的铣床夹具就选择了气动夹紧方式。本工序由于是粗加工，切削力较大，为了夹紧工件，势必要增大气缸直径，而这样将使整个夹具过于庞大。因此，应首先设法降低切削力。目前采取的措施有三：一是提高毛坯的制造精度，使最大切削深度降低，以降低切效力；二是选择一种比较理想的斜楔夹紧机构，尽量增加该夹紧机构的扩力比；三是在可能的情况下，适当提高压缩空气的工作压力（由0.4Mpa增至0.5Mpa），以增加气缸压力。结果，本夹具总的感觉还比较紧凑。

夹具上装有对刀块，可使夹具在一批零件的加工之前很好地对刀（与塞尺配合使用）；同时，夹具体底面上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有一正确地安装位置，以利于铣削加工。

铣床夹具的装配图及夹具体零件图分别见附图3及附图4

4.6汽缸体镗夹具简要说明

精镗汽缸体曲轴主轴承孔、凸轮轴孔和惰轮轴孔工序36所用夹具如图所式。夹具定位分别为支撑板1、17、15和24；固定式圆柱销2和菱形销14。为便于定位，夹具上设置了限位板3、10、25、26、和挡轴4。夹具的夹紧方式为两套气动楔铁夹紧机构。为使汽缸体加工后能卸下，松开汽缸体后，压板5、9必须退让，即活塞杆19移动，推动齿条轴20和移动，使装有齿轮的立轴6转动，经三套四连杆18、21、22、23机构，便实现左右压板5和9的联动退让。

第5章 加工方案技术经济分析

通常有两种方法来分析工艺方案的技术经济问题。其一是对同一加工对象的几种工

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艺方案进行比较；其二是计算一些技术经济指标，再加以分析。

5.1方案比较

当用于同一加工内容的几种工艺方案均能保证所要求的质量和生产率指标时，一般可通过经济评比加以选择。

在全年工艺成本中包含两种类型的费用。一种是与年产量同步增长的费用，称为全年可变费用，如材料费、通用机床折旧费等；另一种是不随年产量变化的全年不变费用，如专用机床折旧费等。这是由于专用机床是专为某零件的某加工工序所用，它不能被用于其它工序的加工，当产量不足，负荷不满时，就只能闲置不用。由于设备的折旧年限是确定的，因此专用机床的全年费用不随年产量变化。 零件（或工序）的全年工艺成本为Sn为：

Sn?VN?Cn

式中 V——每件零件的可变费用（元/件）； N——零件的年生产纲领（件）； Cn——全年的不变费用（元）。

其图形为一直线。图5-1的I、II和III分别表示三种加工方案。方案I采用通用机床加工；方案II采用数控机床加工；方案采III用专用机床加工。三种方案的全年不变费用Cn依次递增，而每件零件的可变费用V则依次递减。根据工艺方案的投资差距大小有一定的差别。就本文的两种方案由于投资差别不大可就图5-1计算比较。

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图5-1 全年工艺成本的计算曲线

当需评比的工艺方案均采用现有设备，或其基本投资相近时，工艺成本即可作为衡量各种方案经济性的依据。各方案的取舍与加工零件的年生产纲领有密切联系，如图所示。

临界年产量由计算确定：

Sn?V1Nj?Cn1

?V2Nj?Cn2

Nj?Cn2?Cn1V1?V2

在图5-2中当N

顺便指出，当工件的复杂程度增加时，例如具有复杂曲面的成型零件，则不论年产量多少，采用数控机床加工在经济上都是合理的，当然，在同一用途的各种数控机床之间，仍然需要进行经济评比。

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图5-2 工艺成本与年产量的关系

当需评比的工艺方案基本投资差额较大时，单纯比较其工艺成本是难以全面评定其经济性的，必须同时考虑不同方案的基本投资差额的回收期。回收期是指第二方案多花费的投资，需要多长时间彩能由于工艺成本的减低而收回来。投资回收期可用下式求得：

??K1?K2Sn2?Sn1??K?Sn

式中 ? ——投资回收期（年）;

?K——基本投资差额（又追加投资）（元）；

?S——全年生产费用节约额（又称追加投资年度补偿额）（元、年）。 投资回收期必须满足以下要求：

1）回收期应小于所采用设备或工艺装备的使用年限；

2）回收期应小于该产品由于结构性能或市场需求等因素所决定的生产年限； 3）回收期应小于国家所规定的标准回收期，例如采用新夹具的标准回收期常定为2-3年；采用新机床的标准回收期常定为4-6年。

因此，考虑追加投资后的临界年产量 应由下列关系式计算确定：

Sn?V1N'j?Cn1

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＝V2N'jN??Cn2??Sn

(Cn2??Sn)?Cn1V1?V2

对比式（1-27）与式（1-29）,当考虑追加投资时，相当于在纵坐标轴的 上再增加一线段 ，其长度由式（1-28）决定。

5.2技术经济指标

当新建或扩建车间时，在确定了主要零件的工艺规程、工时定额、设备需要量和厂房面积等以后，通常要计算车间的技术经济指标。例如：单位产品所需要劳动量（工时及台时）、单位工人年产量（台数、重量、产值或利润）、单位设备的年产量、单位生产面积的年产量等。在车间设计方案完成后，总是要将上述指标与国内外同类产品的加工车间的同类指标进行比较，以衡量其设计水平。

有时，在现有车间中制定工艺规程时，也计算一些技术经济指标。例如：劳动量（工时及台时）、工艺装备系数（专用工、夹、量具与机床数量之比）、设备构成比（专用设备与通用设备之比）、工艺过程的分散与集中程度（用一个零件的平均工序数目来表示）等。

当所比较的各个方案生产能力不完全相时，用技术经济指标进行分析对比是较好的方法。

值得注意的是，当产品产值不太高，而年产量又增加不多时，实施高水平成组技术的经济效益有时不一定显著。尤其当设备投资很大时，反而可能使效益下降，特别是在工资水平不高的地区。因此，推广成组技术时，首先应该选择附加值高的高新技术产品。在这种情况下，即使产量增加不多，采用高水平成组技术也是合适的。

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结 论

毕业设计是对每个即将毕业的大学生的一次考验和历练，通过这次毕业设计我把大学所学的大部分专业课程有了一个大体的贯穿。

毕业设计是我们学完了大学的全部课程以后进行的。这是我们对所学课程的一次深入的综合性的链接，也是一次理论联系实际的训练。因此，它在我们的大学学习生活中占有极其重要的地位。同时也是我们离校前的要交的最后的答卷。所以在这次设计中，在各位老师的悉心帮助下，我用心设计了我大学的最后一笔。

这次设计得到了很多老师和同学的大力帮助，在丰富自己专业知识的同时还增强了我加入团队完成任务的能力。在杨雪银老师的认真指导下，总共历时了三个多月的时间，包括中间搜集资料、确定生产类型、确定加工工艺过程等等，最后终于完成了这次毕业设计。通过这次设计使我对加工工艺有了更为深一步的了解，为走向工作岗位打下了基础。

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致 谢

紧张而又辛苦的三个月的毕业设计结束了。当我快要完成老师下达给我的任务的时候，我仿佛经过一次翻山越岭，登上了高山之颠，顿感心旷神怡，眼前豁然开朗。

毕业设计是我们专业课程知识应用的实践训练，这是迈向社会、走向工作岗位前的一个必不可少的过程。“千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正意义。我今天认真地进行了这次设计，学会了脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大浪潮中翱翔打下坚实的基础。

说实话，毕业设计真是有点累。然而，当我一着手清理自己的设计成果，仔细回味这三个月的心路历程，一种少有的成功喜悦即刻使我倦意顿失。虽然这是我人生中的一点小小的胜利，然而它令我感到自己成熟了许多，令我有了一种“春眠方觉晓”的感悟。

三个月的毕业设计，使我发现了自己所掌握的知识的欠缺，自己综合应用所学专业知识的能力的不足。大学四年来学的这么多知识，今天才知道要想把它变成自己的东西，还需努力。在设计过程中，多亏知道老师不断的指导和勉励，使我充满自信，直到最后完成设计内容。

最后，忠心地感谢杨雪银老师，是你引导了我，是你的敬业精神感动了我，是你的谆谆教诲启发了我，是你的殷切期望鼓励了我。我感谢你今天为我增添了一副坚硬的翅膀。在此致以衷心的感谢！

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参考文献

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附录

Manufacturing Engineering and Technology—Machining

By：Serope kalpakjian Steven R.Schmid

20.9 MACHINABILITY

The machinability of a material usually defined in terms of four factors:

1、Surface finish and integrity of the machined part; 2、Tool life obtained;

3、Force and power requirements; 4、Chip control.

Thus, good machinability good surface finish and integrity, long tool life, and low force and power requirements. As for chip control, long and thin (stringy) cured chips, if not broken up, can severely interfere with the cutting operation by becoming entangled in the cutting zone.

Because of the complex nature of cutting operations, it is difficult to establish

relationships that quantitatively define the machinability of a material. In manufacturing plants, tool life and surface roughness are generally considered to be the most important factors in machinability. Although not used much any more, approximate machinability ratings are available in the example below. 20.9.1 Machinability Of Steels

Because steels are among the most important engineering materials (as noted in Chapter 5), their machinability has been studied extensively. The machinability of steels has been mainly improved by adding lead and sulfur to obtain so-called free-machining steels.

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Resulfurized and Rephosphorized steels. Sulfur in steels forms manganese sulfide inclusions (second-phase particles), which act as stress raisers in the primary shear zone. As a result, the chips produced break up easily and are small; this improves machinability. The size, shape, distribution, and concentration of these inclusions significantly influence machinability. Elements such as tellurium and selenium, which are both chemically similar to sulfur, act as inclusion modifiers in resulfurized steels.

Phosphorus in steels has two major effects. It strengthens the ferrite, causing increased hardness. Harder steels result in better chip formation and surface finish. Note that soft steels can be difficult to machine, with built-up edge formation and poor surface finish. The second effect is that increased hardness causes the formation of short chips instead of continuous stringy ones, thereby improving machinability.

Leaded Steels. A high percentage of lead in steels solidifies at the tip of manganese sulfide inclusions. In non-resulfurized grades of steel, lead takes the form of dispersed fine particles. Lead is insoluble in iron, copper, and aluminum and their alloys. Because of its low shear strength, therefore, lead acts as a solid lubricant (Section 32.11) and is smeared over the tool-chip interface during cutting. This behavior has been verified by the presence of high concentrations of lead on the tool-side face of chips when machining leaded steels.

When the temperature is sufficiently high-for instance, at high cutting speeds and feeds (Section 20.6)—the lead melts directly in front of the tool, acting as a liquid lubricant. In addition to this effect, lead lowers the shear stress in the primary shear zone, reducing cutting forces and power consumption. Lead can be used in every grade of steel, such as 10xx, 11xx, 12xx, 41xx, etc. Leaded steels are identified by the letter L between the second and third numerals (for example, 10L45). (Note that in stainless steels, similar use of the letter L means ―low carbon,‖ a condition that improves their corrosion resistance.)

However, because lead is a well-known toxin and a pollutant, there are serious environmental concerns about its use in steels (estimated at 4500 tons of lead consumption every year in the production of steels). Consequently, there is a continuing trend toward

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eliminating the use of lead in steels (lead-free steels). Bismuth and tin are now being investigated as possible substitutes for lead in steels.

Calcium-Deoxidized Steels. An important development is calcium-deoxidized steels, in which oxide flakes of calcium silicates (CaSo) are formed. These flakes, in turn, reduce the strength of the secondary shear zone, decreasing tool-chip interface and wear. Temperature is correspondingly reduced. Consequently, these steels produce less crater wear, especially at high cutting speeds.

Stainless Steels. Austenitic (300 series) steels are generally difficult to machine. Chatter can be a problem, necessitating machine tools with high stiffness. However, ferritic stainless steels (also 300 series) have good machinability. Martensitic (400 series) steels are abrasive, tend to form a built-up edge, and require tool materials with high hot hardness and crater-wear resistance. Precipitation-hardening stainless steels are strong and abrasive, requiring hard and abrasion-resistant tool materials.

The Effects of Other Elements in Steels on Machinability. The presence of aluminum and silicon in steels is always harmful because these elements combine with oxygen to form aluminum oxide and silicates, which are hard and abrasive. These compounds increase tool wear and reduce machinability. It is essential to produce and use clean steels.

Carbon and manganese have various effects on the machinability of steels, depending on their composition. Plain low-carbon steels (less than 0.15% C) can produce poor surface finish by forming a built-up edge. Cast steels are more abrasive, although their machinability is similar to that of wrought steels. Tool and die steels are very difficult to machine and usually require annealing prior to machining. Machinability of most steels is improved by cold working, which hardens the material and reduces the tendency for built-up edge formation.

Other alloying elements, such as nickel, chromium, molybdenum, and vanadium, which improve the properties of steels, generally reduce machinability. The effect of boron is negligible. Gaseous elements such as hydrogen and nitrogen can have particularly detrimental effects on the properties of steel. Oxygen has been shown to have a strong effect on the aspect

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ratio of the manganese sulfide inclusions; the higher the oxygen content, the lower the aspect ratio and the higher the machinability.

In selecting various elements to improve machinability, we should consider the possible detrimental effects of these elements on the properties and strength of the machined part in service. At elevated temperatures, for example, lead causes embrittlement of steels

(liquid-metal embrittlement, hot shortness; see Section 1.4.3), although at room temperature it has no effect on mechanical properties.

Sulfur can severely reduce the hot workability of steels, because of the formation of iron sulfide, unless sufficient manganese is present to prevent such formation. At room temperature, the mechanical properties of resulfurized steels depend on the orientation of the deformed manganese sulfide inclusions (anisotropy). Rephosphorized steels are significantly less ductile, and are produced solely to improve machinability. 20.9.2 Machinability of Various Other Metals

Aluminum is generally very easy to machine, although the softer grades tend to form a built-up edge, resulting in poor surface finish. High cutting speeds, high rake angles, and high relief angles are recommended. Wrought aluminum alloys with high silicon content and cast aluminum alloys may be abrasive; they require harder tool materials. Dimensional tolerance control may be a problem in machining aluminum, since it has a high thermal coefficient of expansion and a relatively low elastic modulus.

Beryllium is similar to cast irons. Because it is more abrasive and toxic, though, it requires machining in a controlled environment.

Cast gray irons are generally machinable but are. Free carbides in castings reduce their machinability and cause tool chipping or fracture, necessitating tools with high toughness. Nodular and malleable irons are machinable with hard tool materials.

Cobalt-based alloys are abrasive and highly work-hardening. They require sharp, abrasion-resistant tool materials and low feeds and speeds.

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Wrought copper can be difficult to machine because of built-up edge formation, although cast copper alloys are easy to machine. Brasses are easy to machine, especially with the addition pf lead (leaded free-machining brass). Bronzes are more difficult to machine than brass.

Magnesium is very easy to machine, with good surface finish and prolonged tool life. However care should be exercised because of its high rate of oxidation and the danger of fire (the element is pyrophoric).

Molybdenum is ductile and work-hardening, so it can produce poor surface finish. Sharp tools are necessary.

Nickel-based alloys are work-hardening, abrasive, and strong at high temperatures. Their machinability is similar to that of stainless steels.

Tantalum is very work-hardening, ductile, and soft. It produces a poor surface finish; tool wear is high.

Titanium and its alloys have poor thermal conductivity (indeed, the lowest of all metals), causing significant temperature rise and built-up edge; they can be difficult to machine.

Tungsten is brittle, strong, and very abrasive, so its machinability is low, although it greatly improves at elevated temperatures.

Zirconium has good machinability. It requires a coolant-type cutting fluid, however, because of the explosion and fire. 20.9.3 Machinability of Various Materials

Graphite is abrasive; it requires hard, abrasion-resistant, sharp tools.

Thermoplastics generally have low thermal conductivity, low elastic modulus, and low softening temperature. Consequently, machining them requires tools with positive rake angles (to reduce cutting forces), large relief angles, small depths of cut and feed, relatively high speeds, and proper support of the workpiece. Tools should be sharp.

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External cooling of the cutting zone may be necessary to keep the chips from becoming ―gummy‖ and sticking to the tools. Cooling can usually be achieved with a jet of air, vapor mist, or water-soluble oils. Residual stresses may develop during machining. To relieve these stresses, machined parts can be annealed for a period of time at temperatures ranging from to ( to ), and then cooled slowly and uniformly to room temperature.

Thermosetting plastics are brittle and sensitive to thermal gradients during cutting. Their machinability is generally similar to that of thermoplastics.

Because of the fibers present, reinforced plastics are very abrasive and are difficult to machine. Fiber tearing, pulling, and edge delamination are significant problems; they can lead to severe reduction in the load-carrying capacity of the component. Furthermore, machining of these materials requires careful removal of machining debris to avoid contact with and inhaling of the fibers.

The machinability of ceramics has improved steadily with the development of nanoceramics (Section 8.2.5) and with the selection of appropriate processing parameters, such as ductile-regime cutting (Section 22.4.2).

Metal-matrix and ceramic-matrix composites can be difficult to machine, depending on the properties of the individual components, i.e., reinforcing or whiskers, as well as the matrix material.

20.9.4 Thermally Assisted Machining

Metals and alloys that are difficult to machine at room temperature can be machined more easily at elevated temperatures. In thermally assisted machining (hot machining), the source of heat—a torch, induction coil, high-energy beam (such as laser or electron beam), or plasma arc—is forces, (b) increased tool life, (c) use of inexpensive cutting-tool materials, (d) higher material-removal rates, and (e) reduced tendency for vibration and chatter.

It may be difficult to heat and maintain a uniform temperature distribution within the workpiece. Also, the original microstructure of the workpiece may be adversely affected by

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elevated temperatures. Most applications of hot machining are in the turning of high-strength metals and alloys, although experiments are in progress to machine ceramics such as silicon nitride. SUMMARY

Machinability is usually defined in terms of surface finish, tool life, force and power requirements, and chip control. Machinability of materials depends not only on their intrinsic properties and microstructure, but also on proper selection and control of process variables.

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/n2po.html