柴油机壳体加工工艺及夹具设计-加工工艺设计-毕业论文

毕业设计
柴油机壳体加工工艺及夹具设计
摘要
本次毕业设计是制作柴油机壳体的加工工艺及夹具的设计，柴油机壳体为箱体类零件，其箱体类零件就是将各个小部件按照一定顺序和配合安装一起，根据配合安装正确关系[1]。

其加工工艺就是根据图纸的需求制作多工序的加工方案，并从中选择最优一种。

其方案里包括每道加工工艺的计算，具体有机床的选择，刀具的选择，毛坯的加工余量，工序的进给量及切削工时，在做所有的工序之前需要定位粗精基准。

夹具设计需要明确夹具的定位，方式，设计夹具同时需要选用标准件方便日后维修和保养。

关键词：进给量、夹具设计、夹具夹紧、工序
Processing Technology and Fixture Design of Diesel Engine Shell
Abstract
This graduation design is the design of the processing technology and fixture for making the diesel engine housing. The diesel engine housing is a box-type part, and its box-type part is to install all the small parts together according to a certain sequence and coordination according to the correct relationship of coordination and installation. The processing technology is to make a multi-process processing scheme according to the requirements of drawings, and choose the best one. The scheme inside includes the calculation of each processing technology, specifically including the selection of machine tools, cutting tools, machining allowance of blank, process feed and cutting man-hours, and the coarse and fine datum needs to be positioned before all processes are performed. Fixture design needs to define the location and mode of the fixture, and standard parts should be selected to facilitate future repair and maintenance when designing the fixture.
Key words: feed rate, fixture design, fixture clamping, proce
目录
1绪论 (1)
1.1设计目的 (1)
1.2设计意义 (1)
1.3现状分析 (1)
2 零件分析 (2)
2.1零件作用 (2)
2.2零件分析 (3)
3 壳体工艺的设计 (4)
3.1确认制造壳体毛坯的材料 (4)
3.2粗精基准的选择 (4)
3.21 粗基准的选择 (4)
3.22 精基准的选择 (4)
3.3粗糙度的要求 (4)
4 制定加工工艺路线 (5)
4.1方案评价 (6)
4.2工序的加工过程的余量，工序的尺寸及毛坯尺寸确定 (6)
4.3各工序切削用量及工时 (9)
5夹具设计 (18)
5.1夹具的介绍 (18)
5.2夹具的组成与运转 (19)
5.3问题的提出 (19)
5.4定位误差的分析 (19)
5.5夹紧力的预算 (20)
5.6夹具的使用与后期维护 (20)
5.7夹具零件及壳体的建模 (21)
5.8设计夹具环境保护的方面的着想 (22)
结论 (24)
参考文献 (25)
致谢 (26)
1绪论
1.1设计目的
通过毕业设计课题使学生基本掌握机械结构部件设计的步骤，要求学生能够收集有关资料、文献，达到深化理论知识，提高专业素养。

此外，既能提高自己专业知识，又能锻炼自己的意志能力和专业素质要求。

具体设计目的如下：
（1）学会制造作金属器件的工艺规程。

（2）能熟悉掌握机械零件图和装配图，并且制作图纸。

（3）制作加工工艺时学会查手册，熟悉知识的运用。

1.2设计意义
通过本次论文设计，让学生了解柴油机壳体加工工艺及夹具设计的作用、相关标准和基本要求，了解它的特点，熟悉其结构特点，掌握此加工工艺基本要求，能够根据它的功能特点来提高生产率、加工精度和减轻工人负担[2]。

当做加工工艺及夹具设计时需要注意以下两点：
（1）保证每道加工工序尺寸的精准
在制作柴油机加工工艺时涉及到的工序很多，其需要精确查找表格来进行计算进给量，转速和实际切削速度及工时。

（2）提高产量和效益
在做到精准的同时同时需要考虑成本的大小，尽可能高效率地生产，注意夹具的定位和夹紧能够提高生产效率，提高成品合格率进而增加产品的收益。

1.3现状分析
壳体类零件已经是各个行业的关键零件，因此其加工精度和复杂程度相对来说要高很多。

随着经济的发展，我国自动化设备的不断更新，已经有非常成熟的效率来制作，经过多年的总结和发展，已经能够很大的提高经济效益，缩短了生产的周期，提高生产合格率。

伴随着自动化的到来，很多机械类专业的生产对于夹具来讲至关重要，大批量的
生产，高效的生产率离不开夹具的精准定位和稳定性，因而夹具的设计时重中之重，其结构的设计，定位的设计，夹紧力的设计和刚度的选择是非常重要的[3]。

只有考虑这几个方面的设计内容才能体现出夹具的价值，保证的夹具的使用寿命和效果。

2 零件分析
2.1零件作用
图2.1柴油机壳体零件图
柴油机壳体属于箱体类零件，具有形状复杂的内腔，箱体类零件一般为铸体，它是机器的基础部件，她把轴承，齿轮等零件组合在一起，是中间不可或缺的部分，使它们能够按照一定的规程完整的运作，并且内腔结构复杂，加工工序繁琐，加工精度较高[4]。

尤其是孔的精度，其会影响整个箱体的使用性能。

这种整体零件虽制造工艺麻烦，但是刚性较好。

2.2零件分析
因为柴油机壳体内腔复杂，且孔较多，精度较高，有以下要求：
（1）φ40的孔及上面的凸台
在壳体最上方有一个小凸台，而且上面有一个φ40H8的孔，还有两个M6的螺纹孔，螺纹孔和φ40的孔有位置要求。

（2）内腔φ52J7、φ46J7、φ32H7、φ20H7和底面
φ52J7加工过程深度为15mm，φ46J7加工过程深度为5mm，φ32H7为外孔，且4个孔在同一精度上，并且和底面有一定位置要求。

（3）φ70+0.1
、φ80、φ128、φ105H7和底面
- 0.1
这四个孔在同一精度上面，并且和底面有一定的位置要求。

3 壳体工艺的设计
3.1 确认制造壳体毛坯的材料
材料选择灰铸铁HT—200，因为壳体体积较小，形状复杂，选用铸造成型，选择金属模机械砂型，通过震击后加压紧实铸造，成本低，生产率高[5]。

3.2 粗精基准的选择
在制作图纸时，正确选择基准决定了加工精度高低，因此至关重要。

3.21 粗基准的选择
粗基准从字面意思感觉并不重要，其实不然，粗基准也是影响精度的，而且必须遵循基准重合。

不以加工表面为粗基准，因为粗基准不能重复选择，所以选择之前必须要考虑定位夹紧和准确，保证加工余量[6]。

因为壳体的上表面和底面有平行度的要求，结合综上所述选择底面来加工上表面，加工完后反过来以上表面为粗基准来加工底面，这样不仅可以保证平行度，也保证了加工余量的要求。

3.22 精基准的选择
精基准与粗基准两者之间还是有一定的差别，因为它需要从加工精度为起点，遵循基准重合原则，选择加工表面的设计为精基准，通过反复加工逐渐降低粗糙度，减少加工余量，保证加工余量的均匀[7]。

通过以上可以选择以壳体底面为精基准，以底面来加工各个孔和表面，既遵循基准重合原则，同时可以保证每个孔的精度。

3.3 粗糙度的要求
因为柴油机壳体是大批量的生产，根据图纸的要求，部分孔的粗糙度要求为Ra1.6，其他表面或者孔最高的粗糙度要求为Ra3.2[8]，可以在组合机床上面生产，上面要求均可以满足。

4 制定加工工艺路线
通过每个需要加工的表面和需要加工的内孔的精度，粗糙度和余量的要求来确定每道工序需要加工的方法。

工序一：铸造HT—200。

工序二：清理冷却，人工时效。

工序三：粗铣凸台和上表面。

工序四：粗铣底面。

工序五：粗铣前面，后面，右侧面。

工序六：粗镗孔φ20H7mm，φ46mm，φ52J7mm。

mm，φ80mm，φ105H7mm。

工序七：粗镗孔φ70+0.1
-0.1
mm。

工序八：粗镗孔φ26mm，φ30+0.012
-0.009
工序九：粗镗φ20mm，φ40H8mm，φ66H7mm，2×φ22H7mm。

工序十：精铣凸台和上表面。

工序十一：精铣底面。

工序十二：精铣前面，后面，右侧面。

工序十三：精镗孔φ20H7mm，φ46mm，φ52J7mm。

mm，φ80mm，φ105H7mm。

工序十四：精镗孔φ70+0.1
-0.1
mm。

工序十五：精镗孔φ26mm，φ30+0.012
-0.009
工序十六：精镗φ20mm，φ40H8mm，φ66H7mm，2×φ22H7mm。

工序十七：钻、扩、铰上面4×M8mm，2×M6mm的螺纹底孔。

工序十八：钻底面4×φ10mm的孔，之后扩，铰其对角线的孔。

工序十九：钻、扩、铰前面8×M6-H6深10mm的螺纹底孔、2×M6-7H深16mm 的螺纹底孔。

工序二十：钻、扩、铰后面4×M6-H8深13mm的螺纹底孔、4×M8深12mm的螺纹底孔。

工序二十一：钻、扩、铰右侧面4×M8-7H深16mm的螺纹底孔。

工序二十二：攻前面8×M6，2×M6的螺纹，后面4×M6,4×M8的螺纹，右侧
面4×M8的螺纹。

工序二十三：刷漆。

工序二十四：检验壳体产品质量。

工序二十五：检验合格后入库。

4.1方案评价
该方案遵循先面后孔原则，在粗铣时遵循了基准重合，反复利用减少加工余量，精铣时能够很高的提升精度，并保证产品质量。

4.2工序的加工过程的余量，工序的尺寸及毛坯尺寸确定
表4-1 每道工序加工余量尺寸以及偏差
4.3各工序切削用量及工时
1、计算粗铣凸台与上表面的切削用量及工时 （1）粗铣上表面中的凸台 机床选择：铣床X52K
刀具选择：镶齿套式面铣刀，直径D=80mm ，齿数Z=10，T=10.8×103s 。

根据公式4.1： （4.1） 切削余量为a p =1.8mm ，查课程设计指导教程得进给量f 为0.10~0.20mm/r,取f=0.18mm/z ，v c =84.8m/min 。

由上述公式求得n=337.579r/min,查切削用量简明手册[9]得n=300r/min 。

根据公式4.2:
(4.2)
由上述公式得v c =75.36m/min 。

根据公式4.3：
（4.3）
得出v f =540r/min ，切入，切出长度l 1=15mm ，l 2=2mm 。

根据公式4.4：
（4.4） 算出工时t m =0.153min 。

（2）粗铣上表面 机床：铣床X52K
刀具：镶齿套式面铣刀，直径D=100mm ，齿数Z=10，T=10.8×103s 。

切削余量为a p =1.8mm ，查课程设计指导教程得进给量f 为0.10~0.20mm/r,取f=0.18mm/z ，v c =82.6r/min 。

由上述公式（4.1）求得n=261.464r/min,查切削用量简明手册得n=235r/min 。

1000c
V n D
π=
1000
c Dn
V π=f z V f Zn =12
m f
l l l t V ++=
由上述公式（4.2）得v c=73.83m/min。

由上述公式（4.3）得出v f=423r/min，切入，切出长度l1=26mm，l2=2mm。

由上述公式（4.4）算出工时t m=1.326min。

2、计算粗铣底面中的切削用量和基本工时
机床：铣床X52K
刀具：镶齿套式面铣刀，直径D=100mm，齿数Z=10，T=10.8×103s。

切削余量为a p=1.8mm，查课程设计指导教程得进给量f为0.10~0.20mm/r,取f=0.18mm/z，v c=82.1r/min。

由上述公式（4.1）求得n=261.464r/min,查切削用量简明手册得n=235r/min。

由上述公式（4.2）得v c=73.79m/min。

由上述公式（4.3）得出v f=423r/min，切入，切出长度l1=29mm，l2=2mm。

由上述公式（4.4）算出工时t m=1.942min。

3、计算粗铣前面，后面，右侧面中的切削用量和基本工时
（1）粗铣前面
机床：组合机床
刀具：镶齿套式面铣刀，直径D=200mm，齿数Z=20，T=10.8×103s。

切削余量为a p=1.5mm，查课程设计指导教程得进给量f为0.10~0.20mm/r,取f=0.2mm/z，v c=78.3r/min。

由上述公式（4.1）求得n=124.682r/min,查切削用量简明手册得n=120r/min。

由上述公式（4.2）得v c=73.174m/min。

由公式（4.3）得出v f=472r/min，切入，切出长度l1=61mm，l2=2mm。

由上述公式（4.4）算出工时t m=4.179min。

（2）粗铣后面
机床：组合机床
刀具：镶齿套式面铣刀，直径D=200mm，齿数Z=20，T=10.8×103s。

由上述公式（4.1）切削余量为a p=1.5mm，查课程设计指导教程得进给量f为0.10~0.20mm/r,取f=0.2mm/z，v c=85.1r/min。

由上述公式（4.2）得n=135.510r/min,查切削用量简明手册得n=118r/min。

由上述公式（4.3）得v c=74.104m/min。

由上述公式（4.4）得出v f=472r/min，切入，切出长度l1=22mm，l2=2mm。

算出工时t m=2.658min。

（3）粗铣右侧面
机床：组合机床
刀具：镶齿套式面铣刀，直径D=100mm，齿数Z=10，T=10.8×103s。

切削余量为a p=1.5mm，查课程设计指导教程得进给量f为0.10~0.20mm/r,取
f=0.18mm/z，v c=81.5r/min。

4、计算粗镗孔φ20H7mm，φ46mm，φ52J7mm切削用量及工时
（1）粗镗孔φ20H7
机床：组合机床
刀具：粗镗刀 B = 16mm、H = 16mm、L = 200mm、l = 80mm、d = 16mm 。

查加工工艺手册表得f=0.2mm/r，v c=63.36m/min,a p=3.0mm。

由上述公式（4.1）得n=1261.147r/min,查切削用量简明手册得n=1000r/min。

由上述公式（4.2）得v c=50.24m/min。

由上述公式（4.3）切入，切出长度l1=5mm，l2=2mm。

由上述公式（4.4）算出工时t m=0.135min。

（2）粗镗孔φ46
机床：组合机床
刀具：粗镗刀 B = 16mm、H = 16mm、L = 200mm、l = 80mm、d = 16mm 。

查加工工艺手册表得f=0.2mm/r，v c=79.08m/min，a p=3.0mm。

由上述公式（4.1）得n=547,222r/min，查切削用量简明手册得n=500r/min。

由上述公式（4.2）得v c=72.257m/min。

由上述公式（4.3）切入，切出长度l1=6mm，l2=2mm。

由上述公式（4.4）算出工时t m=0.15min。

（3）粗镗孔φ52J7
机床：组合机床
刀具：粗镗刀 B = 16mm、H = 16mm、L = 200mm、l = 80mm、d = 16mm 。

查加工工艺手册表得f=0.2mm/r，v c=73.04m/min，a p=3.0mm。

由上述公式（4.1）得n=1453.822r/min，查切削用量简明手册得n=1300r/min。

由上述公式（4.2）得v c=65.312m/min。

由上述公式（4.3）切入，切出长度l1=6mm，l2=2mm。

由上述公式（4.4）算出工时t m=0.167min。

5、计算粗镗孔φ70+0.1
mm，φ80mm，φ105H7mm的切削用量及工时。

-0.1
mm
（1）粗镗孔φ70+0.1
-0.1
机床：组合机床
刀具：粗镗刀 B = 16mm、H = 16mm、L = 200mm、l = 80mm、d = 16mm 。

查加工工艺手册表得f=0.2mm/r，v c=73.04m/min，a p=3.0mm。

由上述公式（4.1）得n=1453.822r/min，查切削用量简明手册得n=1300r/min。

由上述公式（4.2）得v c=65.312m/min。

由上述公式（4.3）切入，切出长度l1=5mm，l2=2mm。

由上述公式（4.4）算出工时t m=0.287min。

（2）粗镗孔φ105H7mm
机床：组合机床
刀具：粗镗刀 B = 16mm、H = 16mm、L = 200mm、l = 80mm、d = 16mm 。

查加工工艺手册表得f=0.7mm/r，v c=57.42m/min，a p=3.0mm。

由上述公式（4.1）得n=174.45/min，查切削用量手册得n=160r/min。

由上述公式（4.2）得v c=52.779m/min。

由上述公式（4.3）切入，切出长度l1=6mm，l2=4mm。

由上述公式（4.4）算出工时t m=0.25min。

（3）粗镗孔φ80mm
机床：组合机床
刀具：粗镗刀 B = 16mm、H = 16mm、L = 200mm、l = 80mm、d = 16mm 。

查加工工艺手册表得f=0.5mm/r，v c=65.48m/min，a p=3.0mm。

由上述公式（4.1）得n=260.541/min，查切削用量手册得n=250r/min。

由上述公式（4.2）得v c=62.846m/min。

由上述公式（4.3）切入，切出长度l1=6mm，l2=2mm。

由上述公式（4.4）算出工时t m=0.144min。

mm的切削用量及工时。

6、计算粗镗孔φ26mm，φ30+0.012
-0.009
mm
（1）粗镗孔φ30+0.012
-0.009
机床：组合机床
刀具：粗镗刀 B = 16mm、H = 16mm、L = 200mm、l = 80mm、d = 16mm 。

查加工工艺手册表得f=0.2mm/r，v c=79.08m/min，a p=3.0mm。

由上述公式（4.1）得n=1574.045/min，查切削用量简明手册得n=1500r/min。

由上述公式（4.2）得v c=75.36m/min。

由上述公式（4.3）切入，切出长度l1=6mm，l2=2mm。

由上述公式（4.4）算出工时t m=0.125min。

mm的数据相同，不与重复。

（2）粗镗孔φ26mm和粗镗孔φ30+0.012
-0.009
7、计算粗镗孔φ20mm，φ40H8mm，φ66H7mm，2×φ22H7mm的切削用量及工时。

（1）因为粗镗孔φ20mm与粗镗孔φ20H7计算的数据相同，不一分析。

（2）粗镗孔φ40H8mm。

机床：组合机床
刀具：粗镗刀 B = 16mm、H = 16mm、L = 200mm、l = 80mm、d = 16mm 。

查加工工艺手册表得f=0.2mm/r，v c=79.08m/min，a p=3.0mm。

由上述公式（4.1）得n=629.036/min，查切削用量手册得n=630r/min。

由上述公式（4.2）得v c=75.36m/min。

由上述公式（4.3）切入，切出长度l1=6mm，l2=2mm。

由上述公式（4.4）算出工时t m=0.194min。

（3）粗镗孔φ66H7mm。

刀具：粗镗刀 B = 16mm、H = 16mm、L = 200mm、l = 80mm、d = 16mm 。

查加工工艺手册表得f=0.3mm/r，v c=73.04m/min，a p=3.0mm。

由上述公式（4.1）得n=352.246/min，查切削用量手册得n=315r/min。

由上述公式（4.2）得v c=63.316m/min。

由上述公式（4.3）切入，切出长度l1=6mm，l2=2mm。

由上述公式（4.4）算出工时t m=0.317min。

（4）粗镗孔2×φ22H7mm数据与φ33相同，不与重复。

8、计算精铣凸台和上表面的切削用量及工时。

（1）精铣凸台
机床：铣床X52K
刀具：镶齿套式面铣刀，直径D=100mm，齿数Z=10，T=10.8×103s。

切削余量为a p=0.6mm，查课程设计指导教程得进给量f为0.10~0.20mm/r,取f=0.2mm/z，v c=82.1r/min。

由上述公式（4.1）求得n=261.464r/min,查切削用量简明手册得n=235r/min。

由上述公式（4.2）得v c=62.32m/min。

由上述公式（4.3）得出v f=423r/min，切入，切出长度l1=29mm，l2=2mm。

由上述公式（4.4）算出工时t m=0.352min。

（1）精铣上表面
机床：铣床X52K
刀具：镶齿套式面铣刀，直径D=100mm，齿数Z=10，T=10.8×103s。

切削余量为a p=0.6mm，查课程设计指导教程得进给量f为0.10~0.20mm/r,取f=0.2mm/z，v c=82.1r/min。

由上述公式（4.1）求得n=237.243r/min，查切削用量简明手册得n=235r/min。

由上述公式（4.2）得v c=61.32m/min。

由上述公式（4.3）得出v f=425r/min，切入，切出长度l1=29mm，l2=2mm。

由上述公式（4.4）算出工时t m=1.642min。

9、计算精铣前面，后面，右侧面的切削用量及工时。

（1）精铣前面，后面
机床：组合机床
刀具：镶齿套式面铣刀，直径D=200mm，齿数Z=20，T=10.8×103s。

切削余量为a p=1.0mm，查课程设计指导教程得进给量f为0.10~0.20mm/r,取
f=0.2mm/z，v c=85.9r/min。

由上述公式（4.1）求得n=136.714r/min，查切削用量简明手册得n=150r/min。

由上述工式（4.2）得v c=94.248m/min。

由上述工式（4.3）得出v f=600r/min，切入，切出长度l1=61mm，l1=22mm，l2=2mm。

由上述公式（4.4）算出工时t m=3.392min，t m=2.897min。

（2）精铣右侧面
机床：组合机床
刀具：镶齿套式面铣刀，直径D=100mm，齿数Z=10，T=10.8×103s。

切削余量为a p=1.0mm，查课程设计指导教程得进给量f为0.10~0.20mm/r,取
f=0.2mm/z，v c=86.1r/min。

由上述公式（4.1）求得n=274.031r/min，查切削用量简明手册得n=300r/min。

由上述公式（4.2）得v c=94.247m/min。

由上述公式（4.3）得出v f=425r/min，切入，切出长度l1=30mm，l2=2mm。

由上述公式（4.4）算出工时t m=0.995min。

10、计算精镗孔φ20H7mm，φ46mm，φ52J7mm切削用量及工时。

机床：组合机床
刀具：精镗刀 B = 16mm、H = 16mm、L = 200mm、l = 80mm、d = 16mm 。

查加工工艺手册表得f=0.2mm/r，v c=69.48m/min,a p=1.0mm。

由上述公式（4.1）得n=425.311r/min,查切削用量手册得n=500r/min。

由上述公式（4.2）得v c=163.363m/min。

由上述公式（4.3）切入，切出长度l1=4mm，l2=2mm。

由上述公式（4.4）算出工时t m=0.26min。

11、计算精镗孔φ70+0.1
mm，φ80mm，φ105H7mm的切削用量及工时。

-0.1
机床：组合机床
刀具：精镗刀 B = 16mm、H = 16mm、L = 200mm、l = 80mm、d = 16mm 。

查加工工艺手册表得f=0.2mm/r，v c=69.48m/min,a p=1.0mm。

由上述公式（4.1）得n=315.945r/min,查切削用量手册得n=315r/min。

由上述公式（4.2）得v c=69.242m/min。

由上述公式（4.3）切入，切出长度l1=4mm，l2=2mm。

由上述公式（4.4）算出工时t m=0.412min。

mm的切削用量及工时。

12、计算精镗孔φ26mm，φ30+0.012
-0.009
机床：组合机床
刀具：精镗刀 B = 16mm、H = 16mm、L = 200mm、l = 80mm、d = 16mm 。

查加工工艺手册表得f=0.2mm/r，v c=97.214m/min,a p=1.0mm。

由上述公式（4.1）得n=1023.664r/min,查切削用量手册得n=1000r/min。

由上述公式（4.2）得v c=94.352m/min。

由上述公式（4.3）切入，切出长度l1=4mm，l2=2mm。

由上述公式（4.4）算出工时t m=0.007min。

13、计算精镗φ20mm，φ40H8mm，φ66H7mm，2×φ22H7mm的切削用量及工时。

机床：组合机床
刀具：精镗刀 B = 16mm、H = 16mm、L = 200mm、l = 80mm、d = 16mm 。

查加工工艺手册表得f=0.2mm/r，v c=69.48m/min,a p=1.0mm。

由上述公式（4.1）得n=552.905r/min,查切削用量简明手册得n=630r/min。

由上述公式（4.2）得v c=79.168m/min。

由上述公式（4.3）切入，切出长度l1=4mm，l2=2mm。

由上述公式（4.4）算出工时t m=0.143min。

14、计算钻底面4×φ10mm的孔，之后扩，铰其对角线的孔的切削用量及工时。

（1）钻4×φ10mm的孔
机床：组合机床
刀具：普通麻花钻d o=9.8mm
查表得f=0.3mm/r，v c=72mm/min。

由公式（4.1）得n=2338.603r/min，取n=2000r/min。

由公式（4.2）得实际速度v=61.573mm/min。

由公式（4.3）得切入，切出长度l1=2mm，l2=2mm。

由公式（4.4）算出工时t m=0.008min。

（2）扩，铰4×φ10mm的孔
机床：组合机床
刀具：硬质合扩孔钻d o=10mm
查表得f=1.2mm/r，a p=0.2mm。

由公式（4.1）得n=305.223r/min，取n=315r/min。

由公式（4.2）得实际速度v=61.573mm/min。

由公式（4.3）得切入，切出长度l1=2mm，l2=2mm。

由公式（4.4）算出工时t m=0.996min。

15、计算钻、扩、铰上面4×M8mm，2×M6mm、前面8×M6-H6深10mm、2×M6-7H深16mm、后面4×M6-H8深13mm、4×M8深12mm 、右侧面4×M8-7H 深16mm的螺纹底孔的切削用量及工时。

（1）钻、扩、铰上面4×M8 螺纹底孔、后面4×M8 螺纹底孔、右侧面4×M8-7H 深16mm螺纹底孔。

钻、扩、铰加工余量分别为：a p =1.1mm、a p = 0.6mm、a p =0.3mm。

钻、扩、铰的进给量：f1= 0.2mm/r、f2 = 0.8mm/r、f3 = 0.9mm/r。

M8的螺纹底孔直径为5.6mm。

刀具参数：钻头d=5mm。

扩孔钻头d=5.4mm铰刀d=5.6mm。

钻、扩、铰的转速：n1 = 250 r/min、n2=1600r/min、n3= 1600r/min。

由公式（4.2）得实际切削速度：v= 0.073m/s、v= 0.561m/s、v= 0.561m/s。

由公式（4.4）得工时：t m=0.8min 、t m=0.03min 、t m=0.03min。

（2）计算钻、扩、铰上面2×M6、前面8×M6-6H深10mm、2×M6-7H深16mm、后面4×M6-8H深13mm的螺纹底孔的切削用量及工时。

钻、扩、铰加工余量：a p =1.1mm、a p = 0.2mm、a p =0.004mm。

钻、扩、铰的进给量：f1= 0.2mm/r、f2 = 0.8mm/r、f3 = 0.9mm/r。

M8的螺纹底孔直径为6.7mm。

刀具参数：钻头d=6mm。

扩孔钻头d=6.6mm铰刀d=6.8mm。

钻、扩、铰的转速：n1 = 250 r/min、n2=1600r/min、n3= 1600r/min。

由公式（4.2）得实际切削速度：v= 0.051m/s、v= 0.421m/s、v= 0.421m/s。

由公式（4.4）得工时：t m=0.8min 、t m=0.03min 、t m=0.03min。

16、攻以上的螺纹
确定进给量：f=0.94mm/r。

确定切削速度：v M 6 = 0.115m/s = 6.9m/min、v M 8 = 0.133m/s = 7.98m/min。

由公式（4.1）得n M6=366r/min、n M8=318r/min，查表得n=400r/min。

由公式（4.2）得v M6=0.126m/s、v M8=0.133m/s
由公式（4.3）得l1=1~3，l2=2~3。

由公式（4.4）得攻上面2×M6的工时tm=0.263min，攻前面8×M6深10的工时tm=0.506min，攻前面2×M6深16的工时tm=0.190min，攻后面4×M6深13的工时tm=0.188min，攻上面8×M8的工时tm=0.526min，攻后面4×M8的工时tm=0.526min，攻右侧面4×M8深16的工时tm=0.440min。

总结以上攻螺纹的全部时间T=0.263+0.506+0.190+ 0.188+0.526+0.526+0.440
=0.2639min。

5夹具设计
5.1夹具的介绍
夹具是机床在加工部分特殊零件或者批量生产的零件时用到的装备[10]，通过夹具的精准定位与夹紧既保证了被加工零件的精度，同时也提高了生产效率，减少人工时间和劳动压力，提高了生产效率。

5.2夹具的组成与运转
本次设计的夹具由夹具体、预定位凸台、手轮、偏心轮、轴、深沟球轴承、轴承座、圆柱销、菱形销、定位销、六角螺钉、内六角螺钉、移动压板、压板弹簧、锥形垫片、球面垫片、卡簧、平键等零件组装而成。

加工时先将被加工件置于预定位凸台之上，转动轴代动偏心轮将预定位凸台沿着导柱向下运动，确认被加工件与夹具体上面的定位原件接触，并形成定位，然后进行夹紧，机床运转进行加工。

5.3问题的提出
在加工柴油机壳体的上表面和底面时应注意两面有平行度要求，在镗φ52J7mm
mm，φ80mm，孔时注意它与φ46mm，φ20H7mm有公共轴线的同轴度要求，且φ70+0.1
-0.1
mm也有。

φ105H7mm也是有公共轴线的同轴度要求，φ26mm，φ30+0.012
-0.009
5.4定位误差的分析
本次是采用一面两孔制，因为底面没有位置要求，所以误差可以忽略不计，但是内孔较多，必须考虑两销之间的误差，在计算时需要考虑到内，在配合时需要谨慎选择。

图5-1误差分析图
，则两个定位销额中心距为194+ ﹣0.02mm。

确定两孔中心距为194+
﹣0.1mm
已知两个定位销的中心距离的大小及公差取部件上两个孔的距离的公称尺寸为两个定位销中心距的公称尺寸，其公差取部件孔中心距公差的1/5~1/3。

确定圆柱销直径及公差，取相应最小直径作为圆柱销直径的公称尺寸，其公差一般取g6或者f7[11]。

5.5夹紧力的预算
刀具选择：钻头直接D=10mm 。

向前的移动距离：f 机=0.3mm/r 。

公式：
0.8427f p F Df K = （5.1）
公式;
0.6HB ()190p K = （5.2） 其中k p 为修正系数，查资料得材料硬度HB=200。

由公式（5.2）得k p =1.03。

由公式（5.1）得Ff=5469N 。

公式:
1234K K K K K = （5.3）
查资料得安全系数K 1=1.5，加工性质系数K 2=1.0，刀具钝化系数K 3=1.0，连续切削系数K 4=0.6。

由公式（5.3）得K=0.9。

则由F=KF f 得F=4922N 。

公式：
12f
N KF W u u =+ （5.3）
则夹紧力W N =9844N ，其中实际的夹紧力肯定比预算的要高，因此可以安全工作。

5.6夹具的使用与后期维护
（1）夹具的简要使用说明
夹具由上述多个零件组成，同时需要各零件在安装之前应该去除毛刺，增加配合，
使用时首先旋转手轮将预定位凸台缓慢顶起，将柴油机壳体放到凸台上之后与夹具凸台上的预定位销接触，然后回转手轮，将凸台与壳体缓慢落下与夹具体接触，然后缓慢移动压板直到压板接触到壳体，拧紧下面的六角螺母进行定位夹紧。

（2）夹具的后期维护
因为偏心轮与预定位凸台是属于凸轮之间的连接，因此两者之间要经常涂上润滑剂减少摩擦，增加寿命，在放工件之前首先需要检查各个零件是否有磨损，如果零件不能使用要及时更换，这样可以保证被加工零件的精度，尤其是定位销，是否完好或者有无松动。

5.7夹具零件及壳体的建模
（1）预定位凸台
图5-2预定位凸台
该零件主要运用了拉伸，去除，草绘，孔等命令进行建模，先将地面的轮廓进行草绘，然后运用拉伸与去除进行定位，最后用孔命令打孔。

（2）轴
图5-3轴
该零件主要运用了旋转，拉伸，去除，螺旋扫描及槽等命令，先用旋转命令将轴
的轮廓给描绘出来，其次用拉伸去除等命令，精确定位轴的部位长度，最后用槽等命令勾勒细节。

（3）夹具
图5.4夹具
夹具是属于装配模型，其中用了多个零件组装而成，通过同轴，精基准等方式进行精确组装而成。

（4）柴油机壳体
图5.5柴油机壳体
因为柴油机本身属于箱体类零件，其内部构造比较繁琐，尤其内孔较多，建模时主要应用了草绘，拉伸，切除，孔等命令进行制作，需要耐心细心制作。

5.8设计夹具环境保护的方面的着想
随着我国的经济水平的多方面发展，在环境污染这方面及其的重视，不仅影响人类的生存环境，而且影响了地球的寿命[12]，因此我们在选择壳体铸造时选择金属铸造，因为相比于砂型铸造可以减少固体材料的污染，因为壳体加工时大批量加工，这样可
以大大减少了废料的产生，降低了污染程度。

秉承着可持续发展观念，让经济不断的提高，环境也因此更少的受到影响[13]。

结论
通过本次精心制作的毕业设计从中获取了很多，在做毕业设计的期间也查阅了很多的书籍资料，感受到了知识的底蕴雄厚，并且也重新学习了以前的知识，也熟练掌握了CAD、CREO等制图软件。

在做壳体零件时一定要注意各种位置的要求与精度要求，比如部分孔的粗糙度要求为1.6，在未注一般为3.2，在查阅表格时一定注意细心耐心查看，不能有丝毫差错，正确运用知识来实现功能的运作。

参考文献
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[2]Y. Rong，Y.Bai. Structure design of modular fixture for automatic generation，Journal of
Computer Science and Technology[J].2010：208–219.
[3]恽达明.金属切削机床[M].机械工业出版社，2015.
[4]W. Ma，J. Li. Development of automatic fixture plan，system[J] .Advanced
Manufacturing Technology，2008：171-181.
[5]于英华.机械制造技术基础[M].机械工业出版社，2013.
[6]何瑛. 机械制造工艺学[M].中南大学出版社，2015.
[7]孙本绪，熊万威.机械加工余量手册[M].国防工业出版社，2009：33-39，74-80.
[8]赵如福.金属机械加工工艺手册[M].上海科学技术出版社，2006：70-86.
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[10]李旦，邵东向，王杰.机床专用夹具图册[M].哈尔滨工业大学出版社，2009：38-41.
[11]王光斗，王春福.机床夹具设计手册[M].上海科学技术出版社，2000：1-14.
[12]薛源顺.机床夹具设计[M].机械工业出版社，2000：11-20.
[13]牛文志.机床夹具设计的几点注意事项[J].金属加工：冷加工2010：10-24.
致谢
这一次的毕业设计的完成首先需要感谢需要帮助的同学和老师，同时也要谢谢自己，因为从中获取的不只是知识，还有很多的人生哲理，在这大学四年也是老师精心细心教会我们做人做事，从一个懵懂的男孩变成一个勇于担当，不气馁的男人，也很开心和同学们共度美好大学四年时光，在未来也许回想以后会发现原来这段时光才是最美好的。