河北机电职业技术学院毕业设计（论文）课题气缸体加工工艺及夹具设计院系河北机电职业技术学院专业机械制造及自动化班级0805姓名李建伟完成日期指导教师娄海汇摘要本说明书涵盖了气缸体零件从毛坯的选择到工艺过程拟定再到各加工步骤计算的全部过程，此外，对于用到的镗床及钻床夹具也做了简要说明。
首先对于零件上的一些主要加工表面，通过查阅大量专业资料确定了其加工工艺，确保达到零件的精度要求，对于所涉及的尺寸公差也是通过各种详细的计算而得来。
为了给加工零件提供完整的书面说明，在本说明书中还对气缸体的作用及工作环境做了详细的介绍，对于所涉及到的参考文献也详尽列出。
最后，对于在加工过程中所用到的夹具设计原则也有所阐述，并给出了一套镗夹具的设计方案。
总之，本着完整,详尽,正确的原则，对于需要分析计算的地方在本说明书中都有相应的体现，最终给零件的生产加工提供最原始的数据资料。
关键词：气缸体工艺过程镗床钻床environ目录绪论 (4)（1）课题背景及发展趋势 (4)（2）夹具的基本结构及夹具设计的内容 (4)第一章零件的分析 (6)1.1零件的作用 (6)1.2零件的工艺分析 (7)第二章确定毛坯 (8)第三章工艺规程设计 (9)3.1 定位基准的选择 (9)3.2 制定工艺路线 (10)3.3选择加工设备及刀,夹，量具 (12)3.4 加工工序设计 (13)3.4.1 切削用量的确定 (13)3.4.2 基本时间的确定 (17)第五章夹具设计 (18)5.1 夹具的基本要求与设计步骤 (18)5.2 定位机构的确定 (19)5.3 定位方案的论证 (19)总结 (21)参考文献 (23)感谢 (24)绪论机械制造与自动化专业毕业设计是对所学专业知识的一次巩固，是在进行社会实践之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是理论联系实际的训练。
机床夹具已成为机械加工中的重要装备。
机床夹具的设计和使用是促进生产发展的重要工艺措施之一。
随着我国机械工业生产的不断发展,机床夹具的改进和创造已成为广大机械工人和技术人员在技术革新中的一项重要任务。
（1）课题背景及发展趋势材料、结构、工艺是产品设计的物质技术基础，一方面，技术制约着设计；另一方面，技术也推动着设计。
从设计美学的观点看，技术不仅仅是物质基础还具有其本身的“功能”作用，只要善于应用材料的特性，予以相应的结构形式和适当的加工工艺，就能够创造出实用，美观，经济的产品，即在产品中发挥技术潜在的“功能”。
技术是产品形态发展的先导，新材料，新工艺的出现，必然给产品带来新的结构，新的形态和新的造型风格。
材料，加工工艺，结构，产品形象有机地联系在一起的，某个环节的变革，便会引起整个机体的变化。
工业的迅速发展，对产品的品种和生产率提出了愈来愈高的要求，使多品种，对中小批生产作为机械生产的主流，为了适应机械生产的这种发展趋势，必然对机床夹具提出更高的要求。
（2）夹具的基本结构及夹具设计的内容按在夹具中的作用,地位结构特点,组成夹具的元件可以划分为以下几类:(1)定位元件及定位装置；(2)夹紧元件及定位装置(或者称夹紧机构)；(3)夹具体；(4)对刀,引导元件及装置(包括刀具导向元件,对刀装置及靠模装置等)；(5)动力装置；(6)分度,对定装置；(7)其它的元件及装置(包括夹具各部分相互连接用的以及夹具与机床相连接用的紧固螺钉,销钉,键和各种手柄等)；每个夹具不一定所有的各类元件都具备,如手动夹具就没有动力装置,一般的车床夹具不一定有刀具导向元件及分度装置。
反之,按照加工等方面的要求,有些夹具上还需要设有其它装置及机构,例如在有的自动化夹具中必须有上下料装置。
专用夹具的设计主要是对以下几项内容进行设计：（1）定位装置的设计；（2）夹紧装置的设计；（3）对刀-引导装置的设计；（4）夹具体的设计；（5）其他元件及装置的设计。
第一章零件的分析1.1零件的作用气缸体是发动机的主体，它将各个气缸和曲轴箱连成一体，是安装活塞、曲轴以及其他零件和附件的支承骨架。
气缸体的工作条件十分恶劣。
它要承受燃烧过程中压力和温度的急剧变化以及活塞运动的强烈摩擦。
因此，它应具有以下性能：①有足够的强度和刚度，变形小，保证各运动零件位置正确，运转正常，振动噪声小。
②有良好的冷却性能，在缸筒的四周有冷却水套，以便让冷却水带走热量。
③耐磨，以保证气缸体有足够的使用寿命。
气缸体上部是并列的气缸筒，目前多镶有气缸套。
气缸体的下部是曲轴箱，用来安装曲轴，其外部还可安装发电机、发动机支架等各种附件。
气缸体大多用铸铁或铝合金铸造而成，铝合金缸体成本较高，但重量轻、冷却性能好，得到越来越广泛的应用。
机体是构成发动机的骨架，是发动机各机构和各系统的安装基础，其内、外安装着发动机的所有主要零件和附件，承受各种载荷。
因此，机体必须要有足够的强度和刚度。
机体组主要由气缸体、曲轴箱、气缸盖和气缸垫等零件组成1.2零件的工艺分析图 1.2 - 1 零件图由零件图得知，其材料为HT250.该材料具有较高的强度、耐磨度、耐热性及减震性，适用于承受较大的应力、要求耐磨的零件。
该零件上的主要加工面为A面、B面，及气缸体的孔系。
为确保镗削的内孔系与车削外圆的同轴度要求，在镗削孔系时一定要以260圆心为定位基准且应采用一次镗削完成。
对于加工精度及表面粗糙度要求不高的内孔如254和233采用粗镗- 半精镗即可。
对于加工精度及表面粗糙度要求都很高的孔如233（RA=1.6）、229H8（RA=1.6）应采用粗镗——半精镗——精镗的加工工艺。
对于A面上的各孔因为与缸体内孔系圆心的位置度都有要求，所以在加工这些孔时一定要以缸内孔圆心为定位基准，又因为这些孔对A面的垂直度要求也很高，所以在加工这些孔时应放在铣床上洗完A面后即开始钻销加工。
第二章确定毛坯图2.1 毛培图根据零件材料确定毛坯为铸件。
又由零件的生产纲领知零件的生产类型为大批生产，毛坯的铸造方法选用砂型机器造型。
又由于箱体零件的内腔及各孔均需铸出，故还应安放型芯。
此外，为消除残余应力，铸造后应安排人工时效。
参考《机械制造工艺设计简明手册》表2.2——4，用查表法确定各表面的总余量如表2 - 1所示。
表2 - 1 各加工表面总余量由《公差配合与技术测量》表2——2 可得铸件主要尺寸及公差，如表 2-2所示表 2-2 主要毛坯尺寸及公差第三章 工艺规程设计3.1 定位基准的选择精基准的选择： 气缸体的B 面和 φ260069.0011.0-- mm 外圆既是装配基准，又是设计基准，用他们作精基准，能使加工遵循“基准重合”的原则。
粗基准的选择：因为该零件首先要保证缸套部分壁厚均匀，所以应选择φ229H80072 .0+mm 孔心作为粗基准。
3.2 制定工艺路线根据各表面加工要求和各种加工方法能达到的经济精度，确定各表面的加工方法如下：A.D.E.F面：粗铣——半精铣；B面：粗车——半精车——精车；C 面：粗车——半精车；凹槽：粗铣——半精铣；φ254 mm. φ233 mm孔：粗镗——半精镗；φ2330072 .0+，φ2290072 .0+mm孔：粗镗——半精镗——精镗；7级~9级精度的未铸出孔：钻——扩——铰；螺纹孔：钻孔——攻螺纹。
因为缸体内各镗孔都有较高的同轴度要求，故他们的加工宜采用工序集中的原则，即分别在一次装夹下将所有内孔都镗削出来，除此以外A面上的各孔也有较高的位置度要求，所以也要在同一个钻夹具中加工完成。
根据先面后孔，先主要面后次要面和先粗加工后精加工的原则，将A面，B 面，D面，E面，F面及缸体内各孔的粗加工放在前面，精加工放在后面，每一阶段中又首先加工A面，后再镗缸体内孔。
A面及下面上的孔及M10.M12螺纹孔等次要表面放在最后加工。
初步拟定加工工艺路线如下：3.3选择加工设备及刀,夹，量具由于生产类型为大批生产，故加工设备宜以通用机床为主，辅以少量专用机床，其生产方式以通用机床加专用夹具为主，辅以少量专用机床的流水生产线。
工件在各机床上的装卸及各机床间的传送均有人工完成。
（1）粗车端面C，B及外圆面。
考虑到工件的定位夹紧方案及夹具结构设计等问题，采用CA6140卧式车床（参考《机械制造工艺设计简明手册》表 4.2——7）。
车刀选用90°外圆车刀YT15（参考《金属切削手册》表 5——13）专用夹具和游标卡尺。
（2）粗铣。
铣床X52K,采用直径为φ80 mm的面铣刀（参考《金属切削手册》表9——7）专用夹具，游标卡尺。
（3）粗镗，半精镗及精镗内孔都采用卧式镗床T612（参考《机械制造工艺设计简明手册》表4.2——19），选择双刃镗刀，专用夹具，专用检具。
（4）工序170中钻4- φ30 mm,4-φ14 mm,φ11 mm ,2- φ8.5 mm 孔时选用摇臂钻床Z35，钻各孔时采用摇臂钻床Z35，选用锥柄麻花钻，扩铰各孔时采用摇臂钻床Z35，选用扩铰孔专用刀具，攻螺纹专用机用丝锥（《金属切削手册》表6——22）及丝锥夹头。
采用专用夹具和孔径用游标卡尺测量，螺孔用螺纹塞规检验。
3.4 加工工序设计3.4.1 切削用量的确定3.4.1.1 确定外圆面粗车.半精车.精车的切削用量（1）确定切削深度ap粗车选两次走刀切完，ap= 1.75 mm ；半精车也选两次走刀完成ap =0.65 mm；精车选一次走刀ap = 0.2（2）确定进给量f根据《金属切削手册》表4——86，在粗车外圆，倒杆尺寸为16 mm*25 mm，ap<=3 mm,工件直径为100~400 mm时，f=0.6~1.4 mm/r,按CA6140机床的进给量，选择f=0.1 mm/r（3）确定切削速度v参考《机械制造工艺设计简明手册》表 4.2——8，取粗车的主轴转速为125r/min,半精车主轴转速为320 r/min，精车主轴转速为500 r/min，故相应的切削速度分别为：V粗=1000πnD=3.14×270×125/1000m/min=106m/minV半=1000πnD=3.14 ×263×320/1000 m/min= 264.3m/minV精=1000πnD=3.14×260.4×500 m/min= 408.8m/min 由《机械制造工艺设计简明手册》表4.2——7得机床功率为7.5KW，若取效率为0.85，则7.5×0.85=6.375KW因为切断厚度Hd=fsinkr=0.64×1=0.64mm材料切除率Q=π·n·f·ap·(D–ap)=3.14×106×0.64×1.75×(270-1.75)=1×105m3/min查《金属切削手册》图1——16，得单位材料切除率的切削功率在（1.5~2.75）×105-KW·min/ m3范围内，取PC=2.13×105- KW·min/ m3于是切削功率PC=pc·Q=2.13×105-×1×105=2.13KW因为PC=2.13KW<6.675KW 故机床功率足够3.4.1.2 确定A面粗铣，半精铣的切削用量（1）确定切削深度ap由于粗铣单边余量仅为 2.5 故可一次走刀完成取ap=2.5半精铣一次走刀完成ap=1.5mm（2）确定进给量f参考《金属切削手册》表6——10，取粗铣的每齿进给量fz=0.2mm/z,每转进给量f=fz·z=0.2×12=2.4mm/r,取半精铣的每齿进给量fz=0.1 mm/z，每转进给量f=fz·z=0.1×12=1.2 mm/r（3）确定切削速度v取粗铣的转速为150r/min,取半精铣的主轴转速为300 r/min，又前面已选定铣刀直径D=φ80 mm，故相应切削速度分别为V粗=1000πnD=3.14×80×150/1000 m/min=37.7 m/minV半=1000πnD=3.14×80×300/1000 m/min=75.4 m/min则切削功率Pm=167.9×105-ap9.0fz74.0aeznkpm取Z=12个齿，n=150/60=2.5r/s, ae=168mm, ap=2.5mm, fz=0.2mm/z, kpm=1将它们带入式中得：Pm=167.9×105-×2.59.0×0.274.0×168×12×2.5×1=5.96kw由《机械制造工艺设计简明手册》表4.2——10得机床功率为7.5 kw ，若取效率为0.85，则7.5×0.85=6.375 kw>5.96 kw故机床功率足够3.4.1.3 确定孔4—φ30 mm,4-φ14 mm ，φ11 mm,2-φ8.5 mm 的切削用量（1）确定切削深度ap孔4—φ30 mm ：ap=15 mm:；孔4-φ14 mm ：ap=7 mm ；孔φ11 mm ：ap=5.5 mm ；孔2-φ8.5 mm ：ap=4.25 mm（2）确定进给量f参考《金属切削手册》表4.7及表4.8，取钻4—φ30 mm 孔的进给量f=0.16 mm/r ，取钻4-φ14 mm 和φ11 mm 孔的进给量f=0.4 mm/r ，取钻2-φ8.5 mm 孔的进给量f=0.3 mm/r（3）确定切削速度 v查《金属切削手册》表4.7取钻4—φ30 mm 孔的切削速度v=0.92m/s=55m/min,由此计算出转速n=π1000d v =1000×55/3.14×30 r/min ≈584 r/min 按机床实际转速取n=530 r/min ，则实际切削速度为：v=3.14×30×530/1000 m/min ≈50 m/min查表取钻4-φ14 mm 孔的切削速度v=0.47m/s=28m/min,由此算出转速n=π1000d v =1000×28/3.14×14 r/min=637 r/min 按机床实际转速取n=670637 r/min ，则实际切削速度为：v=3.14×14×670/1000 m/min ≈29.5 m/min查表取钻φ11 mm 孔的切削速度v=0.47m/s=28m/min ，由此算出转速n=π1000d v =1000×28/3.14×11 r/min ≈811 r/min 按机床实际转速取n=850 r/min ，则实际切削速度为：v=3.14×11×850/1000 m/min ≈29.4 m/min查表取钻2-φ8.5 mm 孔的切削速度v=0.37m/s=22m/min ，由此算出转速n=π1000d v =1000×22/3.14×8.5 r/min ≈824 r/min 按机床实际转速取n=850 r/min ，则实际切削速度为：v=3.14×8.5×850/1000 m/min ≈22.7 m/min3.4.1.4 确定孔φ2290072.0 mm 粗镗，精镗，半精镗的切削用量（1）确定切削深度ap粗镗时ap=（227-221）/2 mm=3 mm半精镗时ap=（228.5-227）/2 mm=0.75 mm精镗时ap=（229-228.5）/2 mm=0.25 mm(2) 确定进给量f根据切削用量在余量打的情况时，宜采用小进给量，大转速的原则，以及查《机械制造工艺设计简明手册》表4.2——21取粗镗进给 量f=0.24 mm/r ，半精镗进给量f=0.12 mm/r ，精镗进给量f=0.04mm/r（3）确定切削速度 v根据公式 v=CvKv / T m ap xv f yv ,其中Cv=291，m=0.2，xv=0.15， yv=0.2，T=60 Kv=0.9×0.8×0.65=0.468粗镗时v=291×0.L468 / 602.0×315.0×0.242.0 m/min=68m/minn=π1000d v =1000×68/ 3.14×221 r/min=98 r/min 按T612机床上的转速，选择n=98 r/min半精镗时v=291×0.L468 / 602.0×315.0×0.242.0 m/min=96m/minn=π1000d v =1000×68/ 3.14×221 r/min=135 r/min 按T612机床上的转速，选择n=128 r/min精镗时v=291×0.L468 / 602.0×315.0×0.242.0 m/min=141m/minn=π1000d v =1000×68/ 3.14×221 r/min=197 r/min 按T612机床上的转速，选择n=205 r/min3.4.2 基本时间的确定3.4.2.1车外圆及端面时基本时间的确定根据《机械制造工艺设计简明手册》表6.2——1：粗车外圆时 Tj =(L+L1+L2+L3)i/ f ·n=62×2×60/ 0.64×125= 93s粗车端面C 时 Tj =Li/ f ·n=135×1×60/0.64×125=101s半精车外圆时 Tj =(L+L1+L2+L3)i/ f ·n=62×2×60/ 0.64=78 s半精车端面时 Tj =Li/ f ·n=135×1×60/0.64×125=82s精车外圆时 Tj =(L+L1+L2+L3)i/ f ·n=62×2×60/ 0.64=75s3.4.2.2 铣削面A 的基本时间确定(1)粗铣时工作台每分钟进给量为f mz = f z ·Z ·n=0.2×12×150mm/min=360mm/min根据X52K 型铣床工作台进给量表（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2——37），选择f mz =316 mm/min则基本时间 Tj=(L+L1+L2)i/ f mz =428.5/ 316=81 s(2)半精铣时工作台每分钟进给量为f mz = f z ·Z ·n=0.2×12×150mm/min=360mm/min同理得 Tj=(L+L1+L2)i/ f mz =423/ 316=80 s3.4.2.3 镗削孔φ2290072.0 mm 的基本时间确定粗镗时 Tj =(L+L1+L2+L3)i/ f ·n=49×2×60/ 0.64=250 s半精镗时Tj =(L+L1+L2+L3)i/ f·n=48×2×60/ 0.64=187.5s精镗时Tj =(L+L1+L2+L3)i/ f·n=48×2×60/ 0.64=351s3.4.2.4 钻孔的基本时间确定钻 4—φ30 mm 时Tj =(L+L1+L2)×4/ f·n=140×4/ 0.16×530=396s钻4-φ14 mm 时Tj =(L+L1+L2)×4/ f·n=40×4/ 0.4×670=36s钻φ11 mm 时Tj =(L+L1+L2)×4/ f·n=140×4/ 0.4×670=25s钻2-φ8.5 mm 时Tj =(L+L1+L2)×4/ f·n=30×2×60/ 0.4×850=14s第四章夹具设计4.1 夹具的基本要求与设计步骤机床夹具时在机床上加工零件时所使用的一种工艺装备，用来准确地确定工件与刀具之间的相对位置，即实现工件的定位于夹紧，以完成加工所需要的准确相对运动。