1、 本科毕业设计说明书（论文） 第 1 页 共 33 页 1 引言 毕业设计是学生在学校完成了大学四年的全部课程，并在进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节，也是在校学习阶段，最后一个重要的教学环节，是完成工程师基本训练的一个必不可少的过程。通过毕业设计培养我们综合运用所学知识独立解决本专业一般工程技术问题的能力，树立正确的设计思想和工作作风。毕业设计是在毕业实习的基础上进行的，根据自己的设计课题，在毕业实习期间认真调查研究、搜索资料。 机械加工工艺是规定产品或零件机械加工工艺过程和操作方法，是指导生产的重要的技术性文件。它直接关系到产品的质量、生产率及其加工 产品的经济效益，生产规模的大小、
2、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺来体现，因此工艺规程编制的好坏是生产该产品的重要保证和重要依据。 夹具结构设计在加深对课程基本理论的理解和加强对解决工程实际问题能力的培养方面发挥着极其重要的作用。利用更好的夹具可以保证加工质量，机床夹具的首要任务是保证加工精度，特别是保证被加工工件的加工面与定位面以及被加工表面相互之间的位置精度；提高生产率、降低成本，使用夹具后可以减少划线、找正等辅助时间，且易于实现多工位加工。扩大机床工艺范围，在机床上使用 夹具可使加工变得方便，并可扩大机床工艺范围。减轻工人劳动强度，保证生产安全。为了让夹具有更好的发展，加快用高新技术改造
3、和提升夹具技术水平的步伐，创建夹具专业技术网站，充分利用现代信息和网络技术，与时具进地创新和发展夹具技术 1。 本次设计是制订 6MF-28 缸体工序卡及磨缸体孔夹具设计，设计正确的加工工艺路线。这次设计涉及到机床，机械加工工艺，工装夹具等机制专业的几乎所有的专业基础知识。是一次全面地，系统地检查自己在大学期间对专业知识学习的情况，在整个设计过程中做到严谨认真，一丝不苟的精神，尽量使自己的设计达到理想的水平，通过独立的查找资料，分析，计算完成方案设计，图纸设计和编写技术文件等，设计了这套比较完整的加工工艺路线，使自己对机制专业有了更深刻的认识。 本科毕业设计说明书（论文） 第 2 页 共 33
4、 页 由于时间短促，经验不足以及水平有限，本次设计难免许多不妥和错误之处，敬请批评指正，以便及时改正。 本科毕业设计说明书（论文） 第 3 页 共 33 页 2 生产纲领 2.1 计算生产纲领决定生产类型 生产纲领是企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。（计划期常为一年，所以生产纲领也称年产量。） 如附图所示的 6MF-28 系列风力灭火机的缸体， (江苏林海动力机械集团 )则该 产品年产量为 2 万台 ,设备品率为 17%，机械加工废品率为 1.5%,现制定该零件的机械加工工艺流程。 2.1.1 技术要求 (1) 未注拔模斜度 1 -1.5 ，未注铸造圆角 R1-R3,球头壁厚 5-5
5、.5，其余未注壁厚 2.5-3； (2) 铸件毛坯尺寸公差为 GB/T6414-1999 中的 CT6 级，壁厚公差按GB/T6414-1999 中的 CT7 级； (3) 进、排气道内壁截面尺寸圆滑过渡，壁面平整光滑； (4) 铸件热处理 T1，硬度 HB100, b=190-270MPa； (5) 非加工表面不允许有气孔、裂 纹、疏松、凹陷、夹杂物等铸造缺陷； (6) 铸件表面质量和机械性能按 JB/T2702-80-II-Y2要求； (7) 未注明加工尺寸公差为 GB/T1804-f,未注形位公差为 H 级； (8) 铸件须标识批号，去毛刺、飞边； (9) 成品应在 5Kgf/cm 2水
6、压力下，经 5 分钟压力实验，不允许有渗漏、浸润现象 ； (10) 表面喷砂； (11) 镀铬层厚度 0.105-0.15,磨后不得有镀层崩裂，在活塞及活塞裙部工作范围外允许有局部磨不出现象 ； (12) M14 1.25-6H 螺纹表面应光滑，不允许有缺牙、崩牙、 咬毛等现象 ； (13) 两扫气道在同一缸体上其高度差不大于 0.2； (14) 各散热片应完整，表面平整、光滑，允许有宽 3深 1的边缘缺肉，但在全部散热片中不得超过 3 处； (15) 未注倒角 0.5 45 。 本科毕业设计说明书（论文） 第 4 页 共 33 页 生产纲领 N N=Qn(1+a%+b%) =20000 (1
7、+17%+0.5%) =23500(件 /年 ) 年产量为 23500(件 /年 )，现通过计算 , 生产纲领对工厂的生产过程和生产组织有着决定性的作用，包括各工作点的专业化程度，加工方法，加工工艺设备和 工装等。同一种产品，生产纲领不同也会有完全不同的生产过程和专业化程度，即有着完全不同的生产组织类型。根据生产专业化程度的不同，生产组织类型可分为单件生产，成批生产，和大量生产三种，其中成批生产可分为大批生产，中批生产和小批生产，下表 1 是各种生产组织管理类型的划分，从工艺特点上看单件生产与小批生产相近，大批生产和大量生产相近，因此在生产中一般按单件小批，中批，大批大量生产来划分生产类型，这
8、三种类型有着各自的工艺特点。 表 1 生产组织管理类型的划分 生产类型 零件年生产类型（件 /年） 重型机械 中型机械 轻型机械 单件生产 5 20 100 小批生产 5 100 20 200 100 500 中批生产 100 300 200 500 500 5000 大批生产 300 1000 500 5000 5000 30000 大量生产 1000 5000 50000 所以综上所述，根据生产类型和生产纲领的关系，可以确定该产品的生产类型为大批量生产 2。 2.2 计算生产节拍 生产节拍 =22 天 12 个月 8 小时 60 分 单双班 90%/生产纲领=2212860190%/200
9、00=5.7 分钟 本科毕业设计说明书（论文） 第 5 页 共 33 页 3 零件的分析 3.1 零 件的作用 缸体是风力灭火机的重要零件，它与进排气装置、活塞、连杆、连杆轴承、曲轴、凸轮轴、火花塞、油盘、冷却液等有关零件组成一个整体。缸体 经常与高温高压燃气相接触，承受很大的热负荷和机械负荷 ， 因此燃烧室的形状对发动机的工作影响很大 。 活塞刚开始时位于缸体顶部，排气门打开，活塞向下运动，在发动机的气缸中充满空气和汽油的混合物， 然后活塞向上返回以压缩燃油 /空气混合物，当活塞到达其冲程的顶部时，火花塞发出一个火花，点燃汽油。在活塞到达其冲程的底部后，排气门开启，废气被排出气缸并进入排气尾
10、管 。因此，缸体的加工质量直接 影响机器的性能、精度和寿命 3。题目所给的零件是江苏林海集团公司所生产的 6MF-28 风力灭火机缸体，它是 6MF-28 风力灭火机的重要的组件，同时缸体主要起密封、导向等作用。零件图如图 1所示： 图 1 零件图 3.2 零件的工艺性分析 零件图中规定了一系列技术要求：（查表 1.4-28机械制造工艺设计简明手册），即 6MF-28 风力灭火机缸体有几组加工面以及加工孔，它们之间有一定的形位公差要求。现分述如下： (1) 加工几组孔 镗内孔 54.3mm，深 62.5 0.1 ；铣排气口法兰面保证尺寸 53.5mm；钻法本科毕业设计说明书（论文） 第 6 页
11、 共 33 页 兰面通孔 4- 6.5 1.00 ；钻扩 4- 16mm 通孔，锪平法兰面；钻排气口法兰面螺纹底通孔 2- 5mm；钻小风罩螺纹底孔 4.2mm；钻顶部螺纹底孔 4.2mm 深 19mm；钻火花塞螺纹底通孔 12.7mm，锪平面 21mm,保证尺寸 9.5mm 及 400。 (2) 车止口 车止口 62 032.0082.0 ，保证燃烧室深 76.5 0.1,粗糙度为 3.2um；车外圆 60mm，保证尺寸 8.6mm, 粗糙度为 12.5 um；车端面，保证尺寸 16.8015.0 ，粗糙度为 12.5 um。 (3) 攻三面及攻螺纹 攻排气口 2-M6-6H，攻小风罩 M5
12、-6H深 9mm，攻顶部螺孔 M5-6H 深 15mm，攻火花塞螺纹 M14 12.5。 (4) 磨内孔 磨内孔 54 06.005.0 ，磨后不得有镀层崩裂，划伤等现象。 (5) 所加工面、孔相互之间的位置精度要求如下 (a) 外圆表面必须位于距离为公差值为 0.04mm 的两平行平面内。 (b) 4- 6.5 1.00 孔的轴线必须位于直径为公差值 0.2mm，且以相对于缸体内孔表面 C，以及基准表面 D 所确定的理想位置为轴线的圆柱内。 (c) 54 06.005.0 孔必须位于半径差为公差值 0.016mm 的两个同轴圆柱面之间。 (d) 54 06.005.0 孔的轴线必须位于直径为
13、公差值 0.03mm 的垂直面内，且相对于缸体内孔右端面 D。 通过以上分析，可知大概的加工过程，且基准选取的也比较合理，能够保证它们之间的位置 精度要求。 本科毕业设计说明书（论文） 第 7 页 共 33 页 4 工艺规程设计 对于机器中的某一零件，可以采用多种不同的工艺过程完成。在特定条件下，总存在一种相对而言最为合理的工艺规程，将这工艺规程用工艺文件形式加以规定，由此得到的工艺文件统称工艺规程 2。 4.1 工艺规程的作用 工艺规程是生产准备、生产组织、计划调度的主要依据，是指导工人操作的主要技术文件，也是工厂和车间进行设计或技术改造的重要原始资料。工艺规程的制订须严格按照规定的程序和格
14、式进行，并随技术进步和企业发展，定期修改完善。 根据机械加工工艺规程进行生产准备（包括技术准备）。 在产品投入生产以前，需要做大量的生产准备和技术准备工作，例如，技术关键的分析与研究；刀、夹、量具的设计、制造或采购；设备改装与新设备的购置或定做等。这些工作都必须根据机械加工工艺规程来展开。 机械加工工艺规程是生产计划、调度、工人的操作、质量检查等的依据。 新建或扩建车间（或工段），其原始依据也是机械加工工艺规程。根据机械加工工艺规程确定机床的种类和数量，确定机床的布置和动力配置，确定生产面积的大小和工人的数量等 3。 4.2 毛坯的选择 4.2.1 毛坯材料的种类 毛坯的种类主要有碳钢、合金钢
15、、不锈 钢与耐热钢、铸铁与黄铜、青铜、铝合金；在选择毛坯的制造方法时，首先考虑材料的工艺特性，如铸铁不能锻造，这类材料只能选择铸造；高碳钢的铸造性和焊接性都较差，一般都采用锻造。 4.2.2 确定毛坯时应考虑到因素 在确定毛坯时应考虑以下因素： (1) 零件的材料及其力学性能 当零件的材料选定以后，毛坯的类型及大体确定了。例如，材料为铸铁的零件，自然应选择铸造毛坯；而对于重要的钢质零件，力学性能要求高时，可选择锻造毛坯。 (2) 零件的结构和尺寸 形状复杂的毛坯常采用铸件，但对于形状复杂的本科毕业设计说明书（论文） 第 8 页 共 33 页 薄壁件，一般不能 采用砂型铸造；对于一般用途的阶梯轴
16、，如果各段直径相差不大，力学性能要求不高时，可选择棒料做毛坯，倘若各段直径相差较大，为了节省材料，应选择锻件。 (3) 生产类型 当零件的生产批量较大时，应采用精度和生产率都比较高的毛坯制造方法，这时毛坯制造增加的费用可由材料费减少的费用以及机械加工减少的费用来补偿。 (4) 现有生产条件 选择毛坯类型时，要结合本企业的具体生产条件，如现场毛坯制造的实际水平和能力，外协的可靠性等。 (5) 充分考虑利用新技术、新工艺和新材料的可靠性 为了节约材料和能源，减少机械 加工余量，提高经济效益，只要有可能，就必须尽量采用精密锻造，精密铸造，冷挤压。粉末冶金和工程塑料等新工艺，新技术和新材料 4。 4.
17、2.3 确定毛坯时的几项工艺措施 实现少切削，无切削加工，是现代机械制造技术的发展趋势。但是，由于毛坯制造技术的限制，加之现代机器对精度和表面质量的要求越来越高，为了保证机械加工能达到质量要求，毛坯的某些表面仍需留有加工余量。加工毛坯时，由于一些零件形状特殊，安装和加工不大方便，必须采取一定的工艺措施才能进行机械加工。 4.2.4 毛坯的确定依据 零件材料为 YL104 压铸 铝，考虑到零件材料的综合性能及材料成本和加工成本 ,保证零件工作的可靠 ,采用铸造。零件年产量为 20000 件，已达大批量生产的水平，采用高压浇铸，要求铸件上两个加工基准孔按毛坯尺寸图铸出。从而提高加工生产率和零件的寿
18、命，保证加工精度，降低成本。 4.3 基准面的选择 4.3.1 基准的概念 基准选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基准选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产效率得以提高，否则，加工工艺规程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。 (1) 粗基准的选择 ，对于一般 的缸体类零件而言，以缸体孔作为粗基准是完全合理的，按照有关粗基准的选择原则（即当零件有不加工表面时，应以这些不本科毕业设计说明书（论文） 第 9 页 共 33 页 加工表面作为粗基准；若零件有若干个不加工表面时，则可能与加工表面要求相对应位置精度较高的不加工表面作为粗基准），以缸体孔为粗基准可以保证
19、重要加工表面加工余量均匀。 (2) 精基准的选择， 主要考虑基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。在缸体类零件的加工过程中设计基准和工序基准是重合的，以缸体止口作为精基准，这样可以保证后道工序面、孔加工余量一致，从而达到设计的要求，同时精度都 会逐渐得到提高。同时也为下面即将进行的夹具设计打下良好的基础，保证夹具设计的顺利进行。 4.3.2 基准的分类 基准是指确定零件上某些点，线，面位置时所依据的那些点、线、面，或者说是用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面。 按其作用的不同，基准可分为设计基准和工艺基准两大类。 设计基准是指零件设计图上用来确
20、定其他点，线，面位置关系所采用的基准。 工艺基准是指在加工或装配过程中所使用的基准。工艺基准根据其使用场合的不同，又可分为工序基准，定位基准，测量基准和装配基准四种。 (1) 工序 基准 在工序图上，用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸，形状，位置的基准，及工序图上的基准。 (2) 定位基准 在加工时用作定位点基准。它是工件上与夹具定位元件直接接触的点，线，面。 (3) 测量基准 在测量零件已加工表面的尺寸和位置时所采用的基准。 (4) 装配基准 装配时用来确定零部件在产品中的相对位置时所采用的基准 6。 4.3.3 基准问题的分析 分析基准时，必须注意以下几点： （ 1) 基准是制订工艺的依
21、据，必须是客观存在的。当作为基准的是轮廓要素，如平面，圆柱面等时，容易直接接触到，也 比较直观。但是有些作为基准的是中心要素，如圆心，球心，对称轴线等时，则无法触及，然而它们却也是客观存在的。 (2) 当作为基准的要素无法触及时，通常由某些具体的表面来体现，这些表本科毕业设计说明书（论文） 第 10 页 共 33 页 面称为基面。如轴的定位则可以外圆柱面为定位基面，这类定位基准的选择则转化为恰当地选择定位基面的问题。 (3) 作为基准，可以是没有面积的点，线以及面积极小的面。但是工件上代表这种基准的基面总是有一定接触面。 (4) 表示尺寸关系的基准问题如上所述，而表示位置精度的基准关系也是如此
22、 7。 4.3.4 定位基准的选择 选择定位基准时 应符合两点要求： 各加工表面应有足够的加工余量，非加工表面的尺寸，位置符合设计要求。 定位基准应有足够大的接触面积和分布面积，以保证能承受打打切削力，保证定位稳定可靠。 定位基准可分为粗基准和精基准。若选择未经加工的表面作为定位基准，这种基准被称为粗基准。若选择已加工的表面作为定位基准，则这种定位基准称为精基准。粗基准考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量，而精基准考虑的重点是如何减少误差。在选择定位基准时，通常是保证加工精度要求出发的，因而分析定位基准选择的顺序应从精基准到粗基准。 （ 1) 精基准的选 择 此时主要考虑基准重合问题，当设计基准和工序基准不重合时，应进行尺寸计算，以后还要进行专门计算，此处不再重复。考虑到精基准的选取原则，已加工表面是必须的条件。由于在加工时基准是随工序不断变换的，在后面我们会对此进行详细的阐述。 （ 2) 粗基准的选择 (a) 为了保证重要加工表面加工余量均匀，应选择重要加工表面作为粗基准。 (b) 为了保证非加工表面与加工表面之间的相对位置精度要求，应选择非加工表面作为粗基准；如果零件上同时具有多个加工面时，应选择与加工面位置精度要求最高的非加工表面作为粗基准。 (c) 有 多个表面需要一次加工时，应选择精度要求最高，或者加工余量最小的表面作为粗基准。
