某汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體機(jī)械加工工藝與工裝設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書

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1、 1 緒論 1.1 課題背景及目的 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)對(duì)汽車的需求迅速增長(zhǎng)，如何提高汽車產(chǎn)品零部件的生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量，對(duì)汽車行業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。發(fā)動(dòng)機(jī)缸體是汽車五大部件之一，其生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量直接關(guān)系到汽車的生產(chǎn)效率和性能。因此，在汽車行業(yè)中，如何提高發(fā)動(dòng)機(jī)缸體生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量是一項(xiàng)重要的研究課題。 通過對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體機(jī)械加工工藝規(guī)程和機(jī)械加工工藝裝備設(shè)計(jì)，掌握機(jī)械工程產(chǎn)品開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)。驗(yàn)證、加深、鞏固和擴(kuò)大已學(xué)過的專業(yè)基礎(chǔ)理論和部分專業(yè)知識(shí)，了解和掌握本專業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)知識(shí)，為以后的工作打下基礎(chǔ)?？疾煜冗M(jìn)制造技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用情況，掌握本專業(yè)的發(fā)展動(dòng)態(tài)。

2、1.2 國(guó)內(nèi)外研究狀況 1.2.1 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體加工的現(xiàn)狀與趨勢(shì) 1.2.1.1 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體加工的現(xiàn)狀 從國(guó)內(nèi)外的資料來看，目前，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的生產(chǎn)大致有以下幾種形式： (1).以傳統(tǒng)的組合機(jī)床自動(dòng)線為基礎(chǔ)的柔性化改造 這種以提高傳統(tǒng)的組合機(jī)床自動(dòng)化程度的技術(shù)改造已取得了相當(dāng)?shù)倪M(jìn)展，傳統(tǒng)的組合機(jī)床在移植了計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)之后，組合機(jī)床的柔性化程度得到很大提高； (2).以加工中心為主體的準(zhǔn)柔性生產(chǎn)線 這里提出的是一種以加工中心為主體，以普通機(jī)床和組合機(jī)為輔的“準(zhǔn)柔性生產(chǎn)線”方案； (3).適用于多品種、大批量生產(chǎn)的柔性傳輸生產(chǎn)線(FTL

3、)和柔性制造系統(tǒng)(FMS)。 1.2.1.2 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體加工的趨勢(shì) 國(guó)外發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的加工技術(shù)經(jīng)歷了由剛性自動(dòng)化到數(shù)控或加工中心加工，再發(fā)展到柔性制造生產(chǎn)線、柔性制造系統(tǒng)和敏捷柔性生產(chǎn)線制造。20 世紀(jì) 90 年代初，由于技術(shù)的進(jìn)步，出現(xiàn)了高速加工中心等先進(jìn)機(jī)床，產(chǎn)生了敏捷柔性自動(dòng)線。這種敏捷柔性自動(dòng)線大大增強(qiáng)了汽車發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)廠推行的“中品種、大批量、低、投資適度等優(yōu)點(diǎn)，各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家廣泛應(yīng)用于汽車五大零部件的生產(chǎn)中。如德國(guó) 成本”的新生產(chǎn)方式來適應(yīng)市場(chǎng)的能力，因而在汽車工業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。敏捷柔性自動(dòng)線具有適應(yīng)市場(chǎng)能力強(qiáng)HUELLER-HILLE 機(jī)床公司提供的加工 V6、V8 和

4、V10 型發(fā)動(dòng)機(jī)鑄鐵缸體的敏捷柔性自動(dòng)線，其生產(chǎn)節(jié)拍為 90 秒。缸體敏捷柔性自動(dòng)線具有柔性好、投資效益好和設(shè)備利用率高等優(yōu)點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。 1.2.2 夾具的現(xiàn)狀與趨勢(shì) 1.2.2.1 國(guó)內(nèi)夾具行業(yè)的現(xiàn)狀 我國(guó)國(guó)內(nèi)的夾具始于20世紀(jì)60年代，當(dāng)時(shí)建立了面向機(jī)械行業(yè)的天津組合夾具廠，和面向航空工業(yè)的保定向陽(yáng)機(jī)械廠，以后又建立了數(shù)個(gè)生產(chǎn)組合夾具元件的工廠。在當(dāng)時(shí)曾達(dá)到全國(guó)年產(chǎn)組合夾具元件800萬件的水平。20世紀(jì)80年代以后，兩廠又各自獨(dú)立開發(fā)了適合NC機(jī)床、加工中心的孔系組合夾具系統(tǒng)，不僅滿足了我國(guó)國(guó)內(nèi)的需求，還出口到美國(guó)等國(guó)家。當(dāng)前我國(guó)每年尚需進(jìn)口不少NC機(jī)床、加工中心，而由國(guó)外

5、配套孔系夾具，價(jià)格非常昂貴，現(xiàn)大都由國(guó)內(nèi)配套，節(jié)約了大量外匯。 1.2.2.2 國(guó)外夾具行業(yè)的現(xiàn)狀 從國(guó)際上看俄國(guó)、德國(guó)和美國(guó)是組合夾具的主要生產(chǎn)國(guó)。當(dāng)前國(guó)際上的夾具企業(yè)均為中小企業(yè)，專用夾具、可調(diào)整夾具主要接受本地區(qū)和國(guó)內(nèi)訂貨，而通用性強(qiáng)的組合夾具已逐步成熟為國(guó)際貿(mào)易中的一個(gè)品種。有關(guān)夾具和組合夾具的產(chǎn)值和貿(mào)易額尚缺乏統(tǒng)計(jì)資料，但歐美市場(chǎng)上一套用于加工中心的央具，通常為機(jī)床價(jià)格的1110-1115，而組合夾具的大型基礎(chǔ)件尤其昂貴。由于我國(guó)在組合夾具技術(shù)上有歷史的積累和性能價(jià)格比的優(yōu)勢(shì)，隨著我國(guó)加入WTO和制造業(yè)全球一體化的趨勢(shì)，特別是電子商務(wù)的日益發(fā)展，其中蘊(yùn)藏著很大的商

6、機(jī)，具有進(jìn)一步擴(kuò)大出口良好前景。 1.2.2.3 夾具的趨勢(shì) 夾具是機(jī)械加工不可缺少的部件，在機(jī)床技術(shù)向高速、高效、精密、復(fù)合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動(dòng)下，夾具技術(shù)正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟(jì)方向發(fā)展。 (1)高 精 隨著機(jī)床加工精度的提高，為了降低定位誤差，提高加工精度，對(duì)夾具的制造精度要求更高。高精度夾具的定位孔距精度高達(dá)5μm，夾具支承面的垂直度達(dá)到0.01mm/300mm，平行度高達(dá)0.01mm/500mm。德國(guó)demmeler(戴美樂)公司制造的4m長(zhǎng)、2m寬的孔系列組合焊接夾具平臺(tái)，其等高誤差為0.03mm；精密平口鉗的平行度和垂直度在5μm以

7、內(nèi)；夾具重復(fù)安裝的定位精度高達(dá)5μm；瑞士EROWA柔性?shī)A具的重復(fù)定位精度高達(dá)2~5μm。機(jī)床夾具的精度已提高到微米級(jí)，世界知名的夾具制造公司都是精密機(jī)械制造企業(yè)。誠(chéng)然，為了適應(yīng)不同行業(yè)的需求和經(jīng)濟(jì)性，夾具有不同的型號(hào)，以及不同檔次的精度標(biāo)準(zhǔn)供選擇。 (2) 高 效 為了提高機(jī)床的生產(chǎn)效率，雙面、四面和多件裝夾的夾具產(chǎn)品越來越多。為了減少工件的安裝時(shí)間，各種自動(dòng)定心夾緊、精密平口鉗、杠桿夾緊、凸輪夾緊、氣動(dòng)和液壓夾緊等，快速夾緊功能部件不斷地推陳出新。新型的電控永磁夾具，加緊和松開工件只用1~2秒，夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，為機(jī)床進(jìn)行多工位、多面和多件加工創(chuàng)造了條件。為了縮短在機(jī)床上安

8、裝與調(diào)整夾具的時(shí)間，瑞典3R夾具僅用1分鐘，即可完成線切割機(jī)床夾具的安裝與校正。采用美國(guó)Jergens(杰金斯)公司的球鎖裝夾系統(tǒng)，1分鐘內(nèi)就能將夾具定位和鎖緊在機(jī)床工作臺(tái)上，球鎖裝夾系統(tǒng)用于柔性生產(chǎn)線上更換夾具，起到縮短停機(jī)時(shí)間，提高生產(chǎn)效率的作用。 (3) 模塊、組合 夾具元件模塊化是實(shí)現(xiàn)組合化的基礎(chǔ)。利用模塊化設(shè)計(jì)的系列化、標(biāo)準(zhǔn)化夾具元件，快速組裝成各種夾具，已成為夾具技術(shù)開發(fā)的基點(diǎn)。省工、省時(shí)，節(jié)材、節(jié)能，體現(xiàn)在各種先進(jìn)夾具系統(tǒng)的創(chuàng)新之中。模塊化設(shè)計(jì)為夾具的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與組裝打下基礎(chǔ)，應(yīng)用CAD技術(shù)，可建立元件庫(kù)、典型夾具庫(kù)、標(biāo)準(zhǔn)和用戶使用檔案庫(kù)，進(jìn)行夾具優(yōu)化設(shè)計(jì)

9、，為用戶三維實(shí)體組裝夾具。模擬仿真刀具的切削過程，既能為用戶提供正確、合理的夾具與元件配套方案，又能積累使用經(jīng)驗(yàn)，了解市場(chǎng)需求，不斷地改進(jìn)和完善夾具系統(tǒng)。組合夾具分會(huì)與華中科技大學(xué)合作，正在著手創(chuàng)建夾具專業(yè)技術(shù)網(wǎng)站，為夾具行業(yè)提供信息交流、夾具產(chǎn)品咨詢與開發(fā)的公共平臺(tái)，爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)夾具設(shè)計(jì)與服務(wù)的通用化、遠(yuǎn)程信息化和經(jīng)營(yíng)電子商務(wù)化。 (4) 通用、經(jīng)濟(jì) 夾具的通用性直接影響其經(jīng)濟(jì)性。采用模塊、組合式的夾具系統(tǒng)，一次性投資比較大，只有夾具系統(tǒng)的可重組性、可重構(gòu)性及可擴(kuò)展性功能強(qiáng)，應(yīng)用范圍廣，通用性好，夾具利用率高，收回投資快，才能體現(xiàn)出經(jīng)濟(jì)性好。德國(guó)demmeler(戴美樂)公司的孔系列

10、組合焊接夾具，僅用品種、規(guī)格很少的配套元件，即能組裝成多種多樣的焊接夾具。元件的功能強(qiáng)，使得夾具的通用性好，元件少而精，配套的費(fèi)用低，經(jīng)濟(jì)實(shí)用才有推廣應(yīng)用的價(jià)值。專家們建議組合夾具行業(yè)加強(qiáng)產(chǎn)、學(xué)、研協(xié)作的力度，加快用高新技術(shù)改造和提升夾具技術(shù)水平的步伐，創(chuàng)建夾具專業(yè)技術(shù)網(wǎng)站，充分利用現(xiàn)代信息和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，與時(shí)俱進(jìn)地創(chuàng)新和發(fā)展夾具技術(shù)。主動(dòng)與國(guó)外夾具廠商聯(lián)系，爭(zhēng)取合資與合作，引進(jìn)技術(shù)，這是改造和發(fā)展我國(guó)組合夾具行業(yè)較為行之有效的途徑。  2 缸體工藝性分析 2.1 零件結(jié)構(gòu)分析 2.1.1 發(fā)動(dòng)

11、機(jī)工作原理 汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過程是通過汽油在燃燒室(氣缸)中燃燒，將其中的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成為熱能，使空氣膨脹做功，推動(dòng)曲柄活塞機(jī)構(gòu)把能量轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的過程。根據(jù)活塞的方式可分為往復(fù)式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)和旋轉(zhuǎn)式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，CS492Q汽油機(jī)即是四沖程往復(fù)式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)。它的工作過程為：進(jìn)氣→壓縮→點(diǎn)火燃燒→膨脹→排氣→進(jìn)氣。[1-4] 2.1.2 缸體的功用及其構(gòu)成 作為汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的主體，氣缸體是安裝其它零部件和附件的骨架，是發(fā)動(dòng)機(jī)總裝配時(shí)的基本零件，各總成和各部件的正確位置，主要由汽缸體來保證。汽缸體加工的好壞，直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的裝配精度及其工作性能和壽命。 汽缸體可以

12、分為龍門式、隧道式和一般的機(jī)體等三種結(jié)構(gòu)。CS492Q的缸體采用的是一般的機(jī)體結(jié)構(gòu)，但其曲軸軸承座平面比底面略低，從整體上來看是一個(gè)典型的箱體類零件，主要由各零部件、附件的安裝面和結(jié)合面以及水、油、氣孔、活塞孔、曲軸孔、凸輪軸孔和螺孔組成。 (1) 底面是缸體制造與裝配基準(zhǔn)，是保證缸體與油底殼結(jié)合處不漏油的重要加工面。 (2) 頂面是缸蓋的安裝面，與缸蓋構(gòu)成燃燒室，并且缸體的水套通過在頂面的開口與的水套相通。為防止漏水、漏氣，頂面精度要求較高。 (3) 后面是飛輪殼的安裝面。 (4) 側(cè)面上的各安裝凸臺(tái)決定了發(fā)動(dòng)機(jī)各附件相對(duì)于缸體位置是否正確合理，工藝凸

13、臺(tái)則是缸體加工工藝的粗基準(zhǔn)。 (5) 492Q發(fā)動(dòng)機(jī)采用的是濕式缸套，因此氣缸孔是防止汽缸漏水的重要保證。 (6) 主軸孔是曲軸的支承面，它的加工直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。 (7) 凸輪軸孔是系統(tǒng)的安裝與工作基準(zhǔn)，各孔的同軸度決定著各缸的協(xié)調(diào)性。 (8) 分電器孔對(duì)凸輪軸的垂直度直接影響分電器工作的準(zhǔn)確性。 (9) 頂桿孔作為氣門的活動(dòng)通道，與頂桿裝配后不能漏氣。 (10) 工藝孔是缸體加工的重要精基準(zhǔn)。 2.1.3 缸體結(jié)構(gòu)特點(diǎn) CS492汽油機(jī)缸體結(jié)構(gòu)在如下幾方面特點(diǎn): (1) 表面平整光潔，能耐一定的沖擊，且有較高的耐

14、壓、防漏要求； (2) 外觀形狀復(fù)雜。缸體橫截面呈不規(guī)則梯形，前、后面上有高度不一的各種零部件、附件的安裝凸臺(tái)和工藝凸臺(tái)，及各孔腔的開口； (3) 內(nèi)部孔腔多。有水套、進(jìn)出氣道、氣門室等空腔及各種加工孔系，如縱橫交錯(cuò)的油道、螺孔等； (4) 缸體壁薄且不均勻，在受力比較大的地方還設(shè)有加強(qiáng)筋； (5) 加工精度要求高，且多為不易加工的深孔、細(xì)長(zhǎng)孔。 2.2 缸體加工工藝性分析 2.2.1 汽缸體的精度分析 2.2.1.1 缸體主要加工面 汽缸體上的主要加工面有：上、下底面，兩側(cè)面，后面上的分電器平面，曲軸軸承座平面，氣缸孔Φ108，活塞孔Φ100，凸輪軸孔，曲軸孔，分電器

15、孔Φ29，頂桿孔8-Φ25，工藝孔2-Φ16、主油孔Φ14.5、橫油孔Φ13和各面上的連接螺紋孔等。 2.2.1.2 缸體主要加工面的加工精度 (1)底面的平面度不大于0.10mm；表面粗糙度為Ra=6.3um[5]； (2)頂面、后面平面度不大于 0.06mm；表面粗糙度為Ra=6.3mm； 頂面對(duì)底面的平行度要求在 100mm內(nèi)不得大于 0.025mm； (3)左側(cè)面對(duì)曲軸孔軸心線的垂直度要求在 100mm內(nèi)不大于 0.10mm； 曲軸軸承座與軸承蓋的結(jié)合平面深度：40.060mm，表面粗糙度3.2um; (4)工藝孔2-Φ16中心距：4240.048 (5)氣

16、缸孔Φ108與活塞孔Φ100的同軸度要求：Φ0.025M； 兩孔對(duì)曲軸軸心線的垂直度要求在 100mm內(nèi)不大于 0.025mm； 兩孔的圓柱度要求：0.022；表面粗糙度Ra=3.2； (6)曲軸孔Φ68.5(與軸承蓋合鏜)軸線對(duì)基準(zhǔn)軸線的同軸度要求：Φ0.04； 表面粗糙度Ra=3.2; (7)凸輪軸孔對(duì)曲軸孔的平行度要求：Φ0.04；表面粗糙度Ra=1.6; 表2-1 凸輪軸上各軸承座的尺寸精度 用于整料軸瓦 用于卷料軸瓦 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ

17、 以上各軸瓦軸線對(duì)曲軸孔軸線的同軸度要求：0.06 (8) 分電器孔Φ29對(duì)凸輪軸線的垂直度要求：100：0.06； (9)進(jìn)排氣孔8-Φ25對(duì)凸輪軸線的垂直度要求：100：0.10； 表面粗糙度Ra=0.8 2.2.2 缸體加工性分析 2.2.2.1 材料的加工工藝分析 汽缸體材料為ZL104，牌號(hào) ZAlSiMg。 在各類鋁硅合金中，ZL104流動(dòng)性好，線收縮率小、補(bǔ)縮性強(qiáng)、氣密性較好，在潮濕大氣中耐腐蝕性強(qiáng)，耐熱性適中，抗熱裂強(qiáng)。但與其它材料相比較，鋁硅合金吸氣性較強(qiáng)，易產(chǎn)生氣孔、針眼。而在鑄件的結(jié)構(gòu)方面，ZL104的鑄件的強(qiáng)度隨壁厚的增大下降得更顯著，

18、因此制造發(fā)動(dòng)機(jī)缸體這類壁薄且形狀復(fù)雜的零件是合適的。 ZL104的強(qiáng)度、硬度較低，故其冷切削加工性好，加工時(shí)一般允許采用較大的切削用量，可以不使用冷卻潤(rùn)滑液，刀具壽命較高。熔點(diǎn)低，溫度升高后塑性大，加工時(shí)在高溫高壓作用下滯留現(xiàn)象嚴(yán)重，易生成積屑瘤，使工件尺寸和表面光潔度降低。延伸率小，攻絲時(shí)容易崩牙。組織不夠精密，難獲得高的光潔度。 2.2.2.2 主要加工面加工工藝性及加工方式 (1)底面、頂面及曲軸軸承座平面和鎖口面加工精度、表面粗糙度要求較高，但加工平面上無凸臺(tái)、筋板等非加工面，根據(jù)各種加工方法所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)加工精度，并考慮到可利用高生產(chǎn)率機(jī)床來提高效率

19、的可能性，上述各面的加工科采用拉削加工或銑削加工。 頂、底面采用粗—精拉加工或粗銑—精銑加工。 曲軸軸承座面、鎖口面切削量不大，一次拉削加工完成。 (2)前、后面對(duì)底面的垂直精度8級(jí)，采用粗銑—精銑加工 (3)左右側(cè)面上的加工面多為凸臺(tái)面，且各凸臺(tái)加工高度和方向不一致，加工較困難，采用一次銑削加工。 (4)氣缸孔與活塞孔位兩個(gè)有同軸度要求的短圓柱通孔，同軸精度為8級(jí)，各自圓度要求為9級(jí)，且有較高的表面粗超度要求，根據(jù)各種加工方法所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)加工精度，兩孔采用粗鏜—半精鏜—精鏜加工，為保證兩孔同軸度，用一把雙刀具鏜刀，同時(shí)加工兩孔。

20、 (5)曲軸孔為一組直徑相同的部分短圓柱孔，精度為6級(jí)，采用粗鏜—半精鏜—精鏜加工，為保證精度，半精、精加工時(shí)與軸承蓋和鏜。 (6)凸輪軸孔為一組直徑依次遞減的短圓柱孔，各孔同軸度要求高，與曲柄孔平行精度為6級(jí)，采用粗鏜—半精鏜—精鏜加工，為保證同軸度，用幾把刀具同時(shí)加工各孔，為保證與曲柄孔平行精度，兩孔同時(shí)進(jìn)行加工。 (7) 分電器斜孔精度為8級(jí)，采用鉆—粗鏜—精鏜加工。 (8) 頂桿孔位四隊(duì)深孔，垂直精度為8級(jí)，且表面光潔度要求高，根據(jù)可達(dá)到要求的經(jīng)濟(jì)加工方式，采用鉆—鉸加工。 (9)工藝孔位短圓柱通孔，精度為7級(jí)，位置尺寸要求較高，采用

21、鉆—鉸加工。 (10) 主油孔和橫油孔均為細(xì)長(zhǎng)孔，方向性要求高，采用深孔槍鉆進(jìn)行加工。  3 CS492Q發(fā)動(dòng)機(jī)缸體工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 3.1 零件生產(chǎn)綱領(lǐng) 年產(chǎn)量：25000件 生產(chǎn)節(jié)拍：按每年正常生產(chǎn)日300天，每天單班生產(chǎn)8小時(shí)計(jì)，設(shè)定廢品率和備品率20%，則 節(jié)拍=300860/(25000(1+20%))=4.8分/件 生產(chǎn)規(guī)模：屬大批大量生產(chǎn) 3.2 零件毛坯制造 3.2.1 鑄造方式 汽缸體宜采用低壓鑄造。 (1)低壓鑄造的金屬液充型是在外界壓力下迫使流動(dòng)的

22、，從而提高了金屬液的充型能力，在有利于形成輪廓清晰、表面光潔的鑄件，這對(duì)于汽缸體這類大型薄壁鑄件的成行極為有利。 (2)低壓鑄造采用底注充型，速度可調(diào)控，金屬液充型平穩(wěn)，能有效地避免對(duì)型壁和型芯的沖刷，提高缸體這類內(nèi)形復(fù)雜的鑄件的合格率。同時(shí)，充型時(shí)液流和氣流方向一致，能減少氣孔的生成。 (3)金屬液在壓力作用下凝固，補(bǔ)縮裸好，能提高金屬的機(jī)械性能，而對(duì)于要求耐壓、防漏的汽缸體鑄件效果更佳。 (4)金屬液充型的壓力較低，因此可采用包括砂型、金屬型在內(nèi)的幾乎所有的鑄型，生產(chǎn)適應(yīng)性大，對(duì)生產(chǎn)批量或鑄件結(jié)構(gòu)均少限制，滿足汽缸體的生產(chǎn)要求。 (5)低壓鑄造的經(jīng)濟(jì)

23、性能好。 a.與普通砂型鑄造相比，可實(shí)現(xiàn)鑄件薄壁成形，大大節(jié)省金屬。 b.澆冒口小，清理費(fèi)用低，鑄件外觀好。 c.與壓力鑄造相比，設(shè)備費(fèi)用低。 d.經(jīng)改進(jìn)澆注系統(tǒng)后，生產(chǎn)率高，能滿足大批大量生產(chǎn)。 3.2.2 毛坯精度 提高毛坯精度，減少加工余量，是提高自動(dòng)生產(chǎn)線系統(tǒng)生產(chǎn)率及加工 質(zhì)量的重要措施。由于國(guó)外箱體類零件毛坯質(zhì)量和精度較高，其生產(chǎn)線系 統(tǒng)已實(shí)現(xiàn)了毛坯直接上線，既省去了毛坯檢查裝置，也節(jié)省了由于毛坯質(zhì) 量問題而浪費(fèi)的加工工時(shí)，提高了綜合效益。因此，精化毛坯是提高生 產(chǎn)率最有潛力的出路。對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)缸體生產(chǎn)線，可在零件上線

24、前粗銑六個(gè) 面，去除大部分余量，便于零件直接上線。 3.3 零件加工工藝路線設(shè)計(jì) 3.3.1 擬定工藝路線的原則 (1)先面后孔 由于平面面積較大，定位穩(wěn)定可靠，因此先加工平面，再以此面定位加工其它表面，可以簡(jiǎn)化夾具結(jié)構(gòu)、減少零件安裝變形，從而提高加工精度。 (2)粗精分開 因此缸體零件壁薄、剛性較差，而加工要求又較高，為了粗加工對(duì)加工精度的影響，就將主要表面的粗、精加工分開進(jìn)行。 (3)工序集中與分散 缸體加工采用組合機(jī)床自動(dòng)線、專用拉床或其它高生產(chǎn)率機(jī)床，使工序集中，可以有效地提高生產(chǎn)率。把一些同一工位或機(jī)床上進(jìn)行，

25、不僅減少了機(jī)床數(shù)目和占地面積，同時(shí)有利于保證各表面之間的位置精度。但對(duì)于某些形狀精度要求較高，或因工序過分集中而使加工費(fèi)時(shí)、費(fèi)事的加工面應(yīng)適當(dāng)使工序分散。 3.3.2 初擬工藝路線[6-8] 3.3.2.1 加工工序方案一： (1)粗拉頂面 (2)粗、精拉底面 (3)銑前后端面 (4)鉆—鉸工藝孔、鉆孔Φ13、Φ5 (5)銑曲柄軸軸承座端面 (6)銑頂桿底平面 (7)銑左右側(cè)面凸臺(tái)面 (8)擴(kuò)凸輪軸孔 (9)粗鏜曲柄孔、凸輪軸孔 (10)鉆前面12孔(7—M8、M6、Φ4、2

26、—Φ9、Z1/8”)和后面10孔(2—M10、3—M6、2—Φ11、Z1/8”)、前后面螺孔攻絲 (11)鉆斜油孔(前面Φ5、左側(cè)Φ8.5) (12)粗鏜氣缸孔及鉆分電器孔 (13)鉆右側(cè)面孔(Φ6、6—Φ8.5)及上面孔(10—Φ8.5) (14)鉆頂面及側(cè)面各孔 (15)鉆分電器螺孔 (16)分電器螺孔攻絲 (17)鉆頂桿孔、擴(kuò)頂桿孔、鉸頂桿孔、鉆底面孔及攻螺紋、鉆回油孔 (18)水套試壓 (19)頂面、兩側(cè)面螺紋攻絲 (20)半精鏜氣缸孔及分電器孔 (21)銑卡瓦槽 (

27、22)拉主軸承蓋面、鎖口面及精拉頂面 (23)裝配主軸承蓋 (24)括止推面，鏜分油槽 (25)半精鏜曲柄孔、凸輪油孔 (26)鉆鉸前面2—Φ13工藝孔 (27)壓凸軸襯套 (28)精鏜曲柄孔、凸輪軸孔 (29)精鏜氣缸孔、分電器孔 (30)鏜氣缸孔止口 (31)清洗 3.3.2.2 加工工序方案二 (1)粗銑上平面 (2)中銑上下平面 (3)精銑下平面 (4)鉆、鉸工藝孔及Φ5、Φ13孔 (5)銑前后端面 (6)銑左右側(cè)面及分電器平面

28、 (7)粗鏜缸孔 (8)銑頂桿孔底平面 (9)銑主軸承座兩側(cè) (10)擴(kuò)凸輪軸孔 (11)粗鏜主軸孔及凸輪軸孔 (12)鉆前后端面及右側(cè)面孔 (13)鉆斜油孔、分電器孔 (14)鉆分電器面螺孔 (15)鉆頂面及左側(cè)面孔 (16)鉆下平面及右側(cè)孔 (17)鉆頂桿孔及锪孔、攻絲 (18)粗鏜頂桿孔 (19)鏜鉸頂桿孔 (20)水套試壓 (21)分電器螺孔、斜油孔攻絲 (22)上平面螺孔倒角 (23)上面、前后面螺孔攻絲 (24)

29、正面、兩側(cè)面螺孔攻絲 (25)精銑上平面 (26)精鏜缸孔 (27)精鏜缸孔止口 (28)拉主軸承蓋槽 (29)裝主軸承螺栓 (30)銑卡瓦槽 (31)裝主軸承蓋 (32)中鏜主軸孔、曲軸孔 (33)括止推面、鏜封油槽、鉆上面孔 (34)半精鏜主軸孔、凸輪軸孔和分電器孔 (35)壓凸輪軸襯套 (36)精鏜主軸孔、凸輪軸孔和分電器孔 (37)清洗 3.2.3 加工方案的對(duì)比分析 (1)方案一中采用拉削加工頂面、底面、主軸承座對(duì)口面及鎖口面，而方案三則采用銑

30、削并拉削加工以上各面。在加工效率方面，銑削加工時(shí)工作臺(tái)進(jìn)給量Sm≤200mm，氣缸體單件加工基本時(shí)間為3~4min，而且因加工工序、機(jī)床多，用于夾緊、裝卸、運(yùn)送等方面的輔助時(shí)間也較多，因此方案二的生產(chǎn)率難以滿足生產(chǎn)需要，即使可以達(dá)到，也必然會(huì)限制生產(chǎn)規(guī)模的進(jìn)一步發(fā)展、擴(kuò)大：拉削加工速度為5~25min，當(dāng)v=5m/min時(shí)，單件生產(chǎn)節(jié)拍為1.2min，完全能滿足生產(chǎn)的需要。在設(shè)備成本方面，雖然拉床特別是拉刀造價(jià)昂貴，但整個(gè)過程中只需兩臺(tái)臥式氣缸體拉床，而方案二不僅需要一臺(tái)氣缸體拉床，而且還要四臺(tái)銑床才能完成加工，因此，方案一的實(shí)際成本并不比方案二的高多少，對(duì)于大批量生產(chǎn)是可以承受的。

31、 (2)方案一中，依照先面后孔的加工原則，先加工前后端面，再以端面為精基準(zhǔn)加工工藝孔2-Φ16，較方案二更能提高工藝孔的形位精度，保證各加工面加工余量的合理分布，從而降低工件的廢品率。前后端面加工時(shí)以底面及氣缸孔為基準(zhǔn)，也能保證其加工精度。 (3)方案一把同一方向上的各加工面的加工都盡量安排在相鄰的幾道工序上進(jìn)行，有利于在工序間設(shè)置自動(dòng)輸送裝置，實(shí)現(xiàn)工件的自動(dòng)定位、裝夾，減少工件的翻轉(zhuǎn)次數(shù)，從而提高生產(chǎn)率。如工序(3)~工序(6)，均以底面朝上，或加工前后面或加工底部，工件左右向輸送。方案二中的工序安排較零亂，不適于工件的自動(dòng)輸送及裝夾。 (4)方案二中工藝孔2-Φ16的鉆

32、、鉸加工分為兩工步先后進(jìn)行，而方案一則采用鉆-鉸組合刀一次加工完成，能大大節(jié)省工序加工時(shí)間，提高生產(chǎn)率。 (5)方案一中有些工序安排在加工中心上完成，屬于工序集中。這樣有利于保證各加工面間的相互位置精度要求，并且采用高效率的加工加工中心進(jìn)行加工，節(jié)省了裝夾工件的時(shí)間，減少了工件的搬動(dòng)次數(shù)。對(duì)于一些未采用加工中心的工序，則是采用工序分散的原則，如方案一中把分電器螺孔的鉆削和攻絲從別的加工面加工工序中分離出來，成為兩道獨(dú)立的工序，使用普通鉆床進(jìn)行加工，可以降低使用加工中心的高成本，簡(jiǎn)化專用夾具設(shè)計(jì)，同時(shí)也可以縮短單件加工時(shí)間。 (6)方案一的卡瓦槽及主軸承座面螺孔在主軸承面座拉削之前加

33、工完成，可以方便加工，也能保證主軸承座面的表面不被破壞。 3.4 零件工藝裝備 汽缸體加工精度高，且生產(chǎn)批量大、加工節(jié)拍快，故加工中應(yīng)采用流水線形式，廣泛使用組合機(jī)床、拉床和加工中心等高效專用機(jī)床及各種高效刀具、輔助進(jìn)行加工。 3.4.1 加工機(jī)床 (1)平面加工 對(duì)于較小的平面，在滿足工時(shí)的條件下，應(yīng)采用雙面甚至多面組合銑同時(shí)對(duì)多個(gè)平面進(jìn)行加工，充分利用其刀具、工件定位簡(jiǎn)單方便，經(jīng)濟(jì)性好的優(yōu)點(diǎn)。 對(duì)于較大的平面，如頂、底面及主軸承蓋面、鎖口面，可以選用45T雙工位臥式氣缸體平面拉床，拉削速度最大可以達(dá)30m/min。工件先進(jìn)入工位一，正向拉削頂面，翻轉(zhuǎn)后進(jìn)入工位二，反向拉削底

34、面，上料、加工交替進(jìn)行，刀具無空行程，自動(dòng)完成上料、夾具翻轉(zhuǎn)就位、定位夾緊以及加工后自動(dòng)卸下工件等，適于大批量的缸體加工。 (2)孔系加工 缸體加工中多為孔的加工，對(duì)于對(duì)同一孔進(jìn)行鉆、擴(kuò)、鉸時(shí)，可以采用加工中心加工。加工中心的主要特點(diǎn)有： a.全封閉防護(hù) 所有的加工中心都有防護(hù)門，加工時(shí)，將防護(hù)門關(guān)上，能有效防止人身傷害事故。 b.工序集中，加工連續(xù)進(jìn)行 加工中心通常具有多個(gè)進(jìn)給軸(三軸以上)，甚至多個(gè)主軸，聯(lián)動(dòng)的軸數(shù)也較多，如三軸聯(lián)動(dòng)、五軸聯(lián)動(dòng)、七軸聯(lián)動(dòng)等，因此能夠自動(dòng)完成多個(gè)平面和多個(gè)角度位置的加工，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜零件的高精度加工。在加工中心上一次裝夾可以完成銑、鏜、鉆、擴(kuò)

35、、鉸、攻絲等加工，工序高度集中。 c.使用多把刀具，刀具自動(dòng)交換 加工中心帶有刀庫(kù)和自動(dòng)換刀裝置，在加工前將需要的刀具先裝入刀庫(kù)，在加工時(shí)能夠通過程序控制自動(dòng)更換刀具。 d.使用多個(gè)工作臺(tái)，工作臺(tái)自動(dòng)交換 加工中心上如果帶有自動(dòng)交換工作臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)一個(gè)工作臺(tái)在加工的同時(shí)，另一個(gè)工作臺(tái)完成工件的裝夾，從而大大縮短輔助時(shí)間，提高加工效率。 e.功能強(qiáng)大，趨向復(fù)合加工 加工中心可復(fù)合車削功能、磨削功能等，如圓工作臺(tái)可驅(qū)動(dòng)工件高速旋轉(zhuǎn)，刀具只做主運(yùn)動(dòng)不進(jìn)給，完成類似車削加工，這使加工中心有更廣泛的加工范圍。 f.高自動(dòng)化、高精度、高效率 加工中心的主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度和快速

36、定位精度高，可以通過切削參數(shù)的合理選擇，充分發(fā)揮刀具的切削性能，減少切削時(shí)間，且整個(gè)加工過程連續(xù)，各種輔助動(dòng)作快，自動(dòng)化程度高，減少了輔助動(dòng)作時(shí)間和停機(jī)時(shí)間，因此，加工中心的生產(chǎn)效率很高。 g.高投入 由于加工中心智能化程度高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能強(qiáng)大，因此加工中心的一次投資及日常維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用較普通機(jī)床高出很多。 3.4.2 加工夾具 氣缸體加工中，應(yīng)根據(jù)加工工序和機(jī)床的要求來設(shè)計(jì)專用夾具。而在夾具設(shè)計(jì)中，基準(zhǔn)的選擇是最重要的一環(huán)。定位基準(zhǔn)選取得正確，能保證加工面和不加工面的正確位置，減少定位誤差、提高定位精度，并使裝夾方便、定位可靠、夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 3.4.2.1 粗基準(zhǔn)的選擇

37、(1)若工件上必須保證某重要表面的加工余量均勻，則應(yīng)選擇該表面為基準(zhǔn)。氣缸體上底面為重要加工表面，因此應(yīng)先以底面為粗基準(zhǔn)加工頂面。 (2)因?yàn)檫x擇零件上不加工表面為粗基準(zhǔn)，可以保證加工面和不加工面間有較正確的相互位置，所以在加工工藝孔時(shí)應(yīng)選用側(cè)面上的工藝作為粗基準(zhǔn)。 3.4.2.2 精基準(zhǔn)的選擇 (1)在加工中，應(yīng)盡量選擇底面及兩個(gè)工藝孔作為精基準(zhǔn)。因?yàn)榈酌婕肮に嚳资谴蠖鄶?shù)加工面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，根據(jù)“基準(zhǔn)重合”的原則，定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)相重合，可以避免因基準(zhǔn)不重合而引起的定位誤差，而且在零件加工的整個(gè)工藝過程中，大多數(shù)工序都可以采用底面及工藝孔作定位基準(zhǔn)，根據(jù)基準(zhǔn)“基準(zhǔn)統(tǒng)一”的原則選擇為精基

38、準(zhǔn)，可以簡(jiǎn)化夾具的設(shè)計(jì)和制造工作。 (2)主軸承座端面對(duì)氣缸孔有一定的位置要求，則以頂面及氣缸孔作為加工精基準(zhǔn)，不僅基準(zhǔn)重合，而且還能保證工件的裝夾穩(wěn)定可靠、夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便。 3.5 零件加工余量 3.5.1 毛坯加工余量和毛坯尺寸 (1)毛坯總高2761，頂面總加工余量4mm,底面總加工余量3mm。 (2)總長(zhǎng)5151.4，前后面總加工余量各3mm。 (3)兩側(cè)面上各凸臺(tái)總加工余量將為 3mm。 (4)氣缸孔Φ1020.8，活塞孔Φ940.8，總加工余量 6mm。 (5)凸輪軸孔 Φ420.5，各孔加工余量6~10mm。 (6)曲軸孔Φ630.6，總加工余量 5.5

39、mm。 3.5.2 中間加工余量和工序尺寸 表3-1 中間加工余量和工序尺寸 加工工序 工序加工余量 加工后的工序尺寸 ① 頂、底面 粗拉頂面 3.6 粗拉底面 2.4 精拉底面 0.6 精拉頂面 0.4 ② 工藝孔 鉆 15.5 鉸 ③ 氣缸孔 粗鏜 4.0 半精鏜 1.5 精鏜 0.5 ④ 活塞孔 粗鏜 4.0 半精鏜 1.5 精鏜 0.5 ⑤ 凸輪軸孔 擴(kuò)孔 4 粗鏜 4.5，3.5，2.5，1.5，0.5 半精

40、鏜 1.0 精鏜 0.5 ⑥ 曲軸孔 粗鏜 4.0 半精鏜 1.0 精鏜 0.5 ⑦ 分電器孔 鉆 27.5 半精鏜 1.2 精鏜 0.3 ⑧ 頂桿孔 鉆 24 鏜 0.8 鉸 0.2 3.6 零件加工切削用量 (1) 頂、底面加工(硬質(zhì)合金拉刀) 粗拉進(jìn)給量(單面齒升)：0.08mm/r 精拉進(jìn)給量：0.05mm/r 切削速度：9m/min (2) 主軸承座面及鎖口面加工(硬質(zhì)合金拉刀) 拉削進(jìn)給量(單面齒升)：0.06mm/r 切

41、削速度：9m/min (3) 工藝孔加工(鉆-鉸刀) 鉆-鉸：v=0.35m/s，f=0.06mm/r (4) 各面銑削加工 前后端面(密齒硬質(zhì)合金端面銑刀)： v=12m/s,f=0.05mm/r,n=725rpm 曲軸軸承座端面(端面銑刀)： v=1.5m/s,f=0.3mm/r 頂桿孔底平面(硬質(zhì)合金立銑刀)： v=1.5m/s,f=0.2mm/r 窗口面(密齒硬質(zhì)合金端面銑刀) v=11m/s,f=0.05mm/r 左右側(cè)面各凸臺(tái)面(端面銑刀) v=6.5m/s,f=0.3mm/r 卡瓦

42、槽(三面刃盤銑刀) v=8.5m/s,f=0.3mm/r (5) 主軸孔加工 粗鏜：v=1.85m/s,f=1mm/r 半精鏜：v=2.3m/s,f=0.4mm/r 精鏜：v=2.9mm/s,f=0.08mm/r (6) 凸輪軸孔加工 擴(kuò)孔：v=0.6mm/s,f=0.35mm/r,n=250rpm 粗鏜：v=1.85mm/s,f=1mm/r,n=600rpm 半精鏜：v=2.3mm/s,f=0.4mm/r,n=750rpm 精鏜：v=2.9mm/s,f=0.08mm/r,n=950rpm (7) 氣缸孔加工 粗鏜：

43、v=2.5mm/s,f=0.8mm/r,n=460rpm 半精鏜：v=3.27mm/s,f=0.3mm/r,n=600rpm 精鏜：v=3.27mm/s,f=0.07mm/r,n=600rpm 鏜止口：v=3.33mm/s,f=0.06mm/r,n=600rpm (8) 分電器孔加工 鉆：v=0.68mm/s,f=0.12mm/r,n=450rpm 半精鏜：v=1.4mm/s,f=0.2mm/r,n=950rpm 精鏜：v=1.4mm/s,f=0.08mm/r,n=950rpm (9) 頂桿孔加工 鉆：v=0.94mm/s,f=0.2

44、mm/r,n=750rpm 擴(kuò)孔：v=0.6mm/s,f=0.25mm/r,n=460rpm 鉸：v=0.33mm/s,f=1.0mm/r,n=250rpm (10) 各孔的鉆削加工 組合機(jī)床上 Φ3-Φ5：v=0.42m/s,n=1400rpm (深孔)f=0.10mm/r (淺孔)f=0.03mm/r Φ6-Φ8：v=0.48m/s,n=1120rpm (深孔)f=0.18mm/r (淺孔)f=0.05mm/r Φ8.5-Φ11：v=0.54

45、m/s,n=960rpm (深孔)f=0.25mm/r (淺孔)f=0.08mm/r Φ11.9-Φ15：v=0.62m/s,n=750rpm (深孔)f=0.32mm/r (淺孔)f=0.10mm/r Φ15.7-Φ20：v=0.71m/s,n=750rpm (深孔)f=0.40mm/r (淺孔)f=0.12mm/r Φ23.2-Φ25：v=0.78m/s,n=750rpm (深孔)f=0.5mm/r

46、 (淺孔)f=0.15mm/r Φ27以上：v=0.84m/s,n=530rpm, f=0.25mm/r 加工中心上： Φ6.5：v=80m/min,n=3993rpm,f=0.3mm/r Φ9：v=113m/min,n=3993rpm,f=0.3mm/r Φ11：v=120m/min,n=3566rpm,f=0.22mm/r Φ18：v=120m/min,n=2123rpm,f=0.3mm/r Φ22：v=120m/min,n=1137rpm,f=0.3mm/r (11) 各螺孔攻絲的切削用量

47、 M6：v=0.0785m/s,n=250rpm,f=1.0mm/r M8：v=0.134m/s,n=320rpm,f=1.25mm/r M10：v=0.217m/s,n=414rpm,f=1.5mm/r M12：v=0.201m/s,n=320rpm,f=1.75mm/r M14：v=0.2345m/s,n=320rpm,f=2.0mm/r M16：v=0.134m/s,n=160rpm,f=2.5mm/r M18：v=0.151m/s,n=160rpm,f=2.5mm/r 3.7 零件加工工

48、序尺寸 3.7.1 底面加工工序尺寸鏈 3.7.1.2 括止推面尺寸鏈 工件主軸承座上有兩個(gè)止推面，已知一止推面至工藝孔距離23.5和另一止推面至軸承座端面距離33以及端面至工藝孔距離21.5。兩止推面用兩把刀一次加工完成，控制兩刀間距離B即可以保證止推面至端面位置，即尺寸33為封閉環(huán)。 圖3.1 括止推面尺寸鏈 根據(jù)尺寸鏈公式： 33=23.5+B-21.5 →B=31 0=(0.01+Bs)-(-0.01) → Bs=-0.02 -0.062=(-0.01+Bx)-0.01+Bx)-0.01 →Bx=-0.042 3.7.1.2 鏜封油槽 封油槽與止推面一起鏜出，

49、控制兩刀之間的距離B就可以保證槽至軸承座端面的距離463，4630.02為封閉環(huán)。 圖3.2 鏜封油槽尺寸鏈 根據(jù)公式： 463=B-23.5+21.5 → B=465 0.2=(Bs+0.01)-(-0.01) →Bs=0.18 -0.2=(Bx-0.01)-0.01 →Bx=-0.18 3.7.2 前面孔尺寸鏈 前面上有六孔對(duì)底面及主軸孔有位置度要求，要求誤差不大于0.3mm。它們?cè)谒矫嫔舷嗷ラg尺寸如下： 圖3.3前面孔尺寸鏈 各孔至主軸孔中心線距離均為封閉環(huán)，其精度由各孔至工藝孔尺寸B保證。 根據(jù)公式： (孔①③⑤)：0.15=Bs-(-0.02) →Bs

50、=0.13 -0.15=Bx-0.02 → Bx=-0.13 (孔②④⑥)：0.15=0.02-Bx →Bx=-0.13 -0.15=-0.02-Bs →Bs=0.13 B1=40+128=168,B2=128-74=54 B3=B5=127+128=255,B4=128-74=54 B6=128-127=1 以上六孔在垂直方向上的工序基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，因此其設(shè)計(jì)尺寸就是其工序尺寸。 3.7.3 后面孔尺寸鏈 后面上有六個(gè)孔對(duì)底面及工藝孔有位置度要求，要求位置誤差不大于Φ0.3，即孔對(duì)底面及工藝孔距離誤差不大于0.15mm。它

51、們?cè)谒椒较蛏系某叽珂溔鐖D。 圖3.4 后面孔尺寸鏈 則對(duì)于孔1、2、4、5： 0.15=Bs-(-0.02) → Bs=0.13 -0.15=Bx-0.02 →Bx=-0.13 對(duì)于孔3、6 0.15=0.02-Bx → Bx=-0.13 -0.15=-0.02-Bs → Bx=0.13 B1=128+92=220,B2=128+9.5=137.5 B3=128-28.5=99.5 B4=B5=128+161=289 B6=128-83=45 后面上各孔在垂直方向上的工序基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)相重合，因此它們的工序尺寸就是它們的設(shè)計(jì)尺寸。  4

52、 夾具設(shè)計(jì) 4.1 夾具工件任務(wù)及要求 本夾具用于汽缸體加工第14道工序即左右面及頂面各孔的鉆削加工工序中。 在這道工序中，所加工的各孔為Φ6.5-Φ10的短孔，分布在三個(gè)面中；汽缸體底面及工藝孔已完成精加工，其它各重要平面均進(jìn)行了粗加工。 工件加工效率要求較高，采用組合機(jī)床流水線形式加工，各工序間以滾道相連，工件由上道工序的工位沿滾道直接推至下一道工序，以減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度并且節(jié)省裝卸時(shí)間。工件材料為硅鋁合金，加工過程中不需要冷卻液冷卻，切屑應(yīng)能從夾具中自動(dòng)排除。 4.2 夾具結(jié)構(gòu)方案的擬定 本夾具采用單工位固定式框形夾具。其結(jié)構(gòu)具有剛性好、初始精度高、能持久保持精度等優(yōu)點(diǎn)，

53、適用于汽缸體這類較大的箱體件加工。 夾具采用通過式的推拉方式裝卸工件，夾具內(nèi)設(shè)置滑道，其兩端與夾具外的滾道相連。 夾具結(jié)構(gòu)有三大部分：定位支承系統(tǒng)、夾緊機(jī)構(gòu)及刀具導(dǎo)向裝置。因加工過程中不需要冷卻，故不設(shè)冷卻系統(tǒng)。滑道兩邊及上面設(shè)置導(dǎo)向裝置(鉆模架)及夾緊機(jī)構(gòu)，滑道下面的底座中設(shè)置定位系統(tǒng)。底座中間挖空，便于排屑并有利于系統(tǒng)剛性。 4.3 夾具定位支承系統(tǒng)設(shè)計(jì) 夾具的定位支承系統(tǒng)能保證工件在進(jìn)行加工前，對(duì)刀具及其導(dǎo)向有正確的相對(duì)位置，并且承受工件的重量及夾緊力，和加工時(shí)來自頂面的切削力。 定位支承系統(tǒng)主要由定位、支承及限位元件組成。 4.3.1 工件預(yù)定位 在工件被推入夾具時(shí)應(yīng)對(duì)其

54、進(jìn)行預(yù)定位，限制工件對(duì)定位元件的相對(duì)位置，以保證定位系統(tǒng)的順利工作。工件的預(yù)定位通過限位元件來實(shí)現(xiàn)。[9-10] 汽缸體推入夾具后，通過固定在兩側(cè)鉆模架上的限位板限制工件左右向的 位置，限位板頂面相距工件正常工件位置1mm；工件前后向位置則由置于滑道上的回靠裝置予以控制?；乜垦b置由彈簧及單向擋板構(gòu)成，擋板可繞固定在滑道上的銷軸作小范圍轉(zhuǎn)動(dòng)。工件推進(jìn)夾具時(shí)，沿?fù)醢宓囊粋?cè)斜邊壓下?lián)醢?，工件通過后，擋板在彈簧力的作用下彈起，此時(shí)把工件回拖，則工件抵住擋板的另一個(gè)側(cè)端面，完成工件的預(yù)定位。擋板端面距工件正常工作位置1mm。 回靠裝置如圖4.1： 圖4.1 工件預(yù)定位時(shí)的回靠裝置 4.

55、3.2 工件支承及面定位 工件推入夾具后，安裝在底座上的兩塊支承板不僅要承受工件重量和工作 時(shí)的夾緊力和切削力，還要對(duì)工件底面進(jìn)行定位。 工件以推拉方式進(jìn)入夾具，所以用兩塊長(zhǎng)的支承板比較方便。雖然這樣對(duì) 原來只需三點(diǎn)定位的平面進(jìn)行了四點(diǎn)甚至更多點(diǎn)的過定位，而因?yàn)橹С邪宓牟黄蕉日`差和支承板間的不共面度誤差使工件在夾緊力和切削力的作用下會(huì)產(chǎn)生變形，但這種變形量較小，對(duì)于一般精度要求的加工是允許的，而且，長(zhǎng)的支承板可以增加定位系統(tǒng)的剛性，防止當(dāng)夾壓力和切削力不是對(duì)準(zhǔn)支承時(shí)而引起工件的變形，這種變形不僅影響加工精度，而且會(huì)引起振動(dòng)，甚至造成刀具的折斷。 工件側(cè)面上有幾個(gè)加工孔非常

56、靠近底面，因此選取高度為60mm的支承板。為了防止工件滑動(dòng)時(shí)在支承板表面產(chǎn)生毛刺，沿支承板縱向有倒角，面兩端有15的導(dǎo)角并拋光。為了避免積存切屑，在支承板中部開有排屑斜槽，利用工件在支承板上的滑動(dòng)，將切屑沒斜槽推出去。 4.3.3 工件兩銷定位 因?yàn)楣ぜ酝评绞匠鋈電A具，所以定位銷采用伸縮式結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu) 動(dòng)力一般有手動(dòng)和液壓驅(qū)動(dòng)兩種，前者結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單且動(dòng)作可靠，故采用手動(dòng)式伸縮定位銷。 根據(jù)支承板的高度，選用帶防護(hù)罩的定位銷。定位銷采用組裝結(jié)構(gòu)，與 整體式

57、的定位銷相比，增加了定位系統(tǒng)的誤差環(huán)節(jié)，降低了定位精度，但對(duì)于加工精度要求不是很高的夾具來說，組裝結(jié)構(gòu)便于更換，也經(jīng)濟(jì)一些。 定位銷的插入和撥出是通過轉(zhuǎn)動(dòng)手柄經(jīng)打推桿杠桿拔動(dòng)伸縮則實(shí)現(xiàn)的，其移動(dòng)距離由手柄座上的彈簧及鋼球的位置來保證，并由擋銷來控制插銷和撥銷的極限位置。本夾具中伸縮行程為13mm，銷頂伸入工件11mm，手柄轉(zhuǎn)動(dòng)角度為15。 伸縮式定位銷示意圖如圖4.2： 圖4.2 伸縮式定位銷示意圖 定位銷的尺寸設(shè)計(jì)及定位誤差計(jì)算如下： 4.3.3.1 定位銷尺寸設(shè)計(jì) 圖4.1為一面兩銷定位時(shí)一個(gè)圓柱銷和一個(gè)菱形銷的示意圖。 圖4.3 定位銷示意圖 設(shè)計(jì)參數(shù)如下： (

58、1)定位銷的中心距L1為424mm (2)兩孔中心距公差為0.006mm。 (3)兩定位銷孔直徑： 圓柱銷的最大直徑為： ——第一基準(zhǔn)孔最小直徑 (4)切削邊銷寬度，查表取b=4mm B為11.3 (5)切削邊銷與基準(zhǔn)的最小配合間隙 ——第二基準(zhǔn)孔的最小直徑 (6)切削邊銷的最大直徑 取 4.3.3.2 定位銷的定位誤差計(jì)算 圖 4.4 定位銷的定位誤差示意圖 （1） ——定位誤差 ——第一基準(zhǔn)孔的公差 ——圓柱銷的公差 ——圓柱銷與第一基準(zhǔn)孔的最小間隙

59、（2） 4.4 夾具夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.4.1 夾緊動(dòng)力的選擇 作為夾緊機(jī)構(gòu)的力源，可以分為手動(dòng)夾緊和自動(dòng)夾緊。為提高生產(chǎn)效率、降低勞動(dòng)強(qiáng)度，選擇自動(dòng)夾緊的夾緊機(jī)構(gòu)。 自動(dòng)夾緊又可分為氣動(dòng)夾緊和液壓夾緊。其中氣動(dòng)夾緊具有許多其它能源所不及的優(yōu)點(diǎn)： (1)空氣取之不盡，沒有供應(yīng)上的困難，而且廢氣處理也方便。 (2)空氣粘度小，在管道中壓力損失小，便于集中供應(yīng)和遠(yuǎn)距離輸送。 (3)工作壓力低，可降低對(duì)氣動(dòng)元件的材質(zhì)和制造上的要求。 (4)氣動(dòng)動(dòng)作迅速、反應(yīng)快。 (5)氣動(dòng)維護(hù)簡(jiǎn)單、介質(zhì)清潔，也不存在介質(zhì)變

60、質(zhì)等問題。 (6)使用安全，便于實(shí)現(xiàn)過載自動(dòng)保護(hù)。 (7)氣動(dòng)操作控制方便，元件便于標(biāo)準(zhǔn)化，易于集中控制、程序控制和實(shí)現(xiàn)工序自動(dòng)化。 因此夾具中選擇氣動(dòng)夾緊方式。 4.4.2 夾緊力的確定 4.4.2.1夾緊力的作用點(diǎn) 為了保證工件在夾緊后定位穩(wěn)定，作用點(diǎn)應(yīng)在工件定位支承平面以上；為了保證夾緊后工件的變形最小，作用點(diǎn)應(yīng)在工件剛性最好的部位，即夾緊點(diǎn)應(yīng)靠近工件的壁或筋板并要避免設(shè)在被加工孔的上方；此外還要保證夾緊力和切削力不產(chǎn)生使工件彎曲的力矩。因此，選擇四個(gè)夾緊點(diǎn)，分別作用在靠近氣缸孔壁、支承板的正上方的位置，為了保證工件在夾緊后有足

61、夠的抗扭性，作用點(diǎn)之間的距離應(yīng)盡量拉大，靠近工件的兩端。 4.4.2.2夾緊力的方向 為了保證夾壓后工件定位的穩(wěn)定和減少工件的夾緊變形,夾緊力的方向應(yīng)工件在夾具上定位的主要加工基準(zhǔn)面，并盡量使夾緊力和切削力方向一致。氣缸體定位的主要基準(zhǔn)面為水平布置的底面，且在加工時(shí)，大部分切削力來自頂面，因此選擇夾緊力豎直向下指向頂面。 4.4.2.3夾緊力的大小 (1) 加工時(shí)工件所受的切削力 垂直方向上，鉆14—Φ10孔(f=0.08mm/r，v=0.54mm/s，n=960r.p.n.)，和4—Φ7(f=0.05mm/r，v=0.48mm/s，n=112

62、0r.p.n.)。據(jù)公式[11-12]： 其中：=304.11 X=1 Y=0.8 =0.9 則： 水平方向上，左右兩面各有七個(gè)加工孔大小、位置均一致，其鉆削力相互抵消，另外左側(cè)面上還有2—Φ6.7孔(f=0.05mm/s)、右側(cè)面上有2—Φ8.7孔(f=0.08mm/s)及Φ15孔(f=0.10)，則： (2) 加工時(shí)工件所需夾緊力 由以上計(jì)算可知，加工時(shí)工件所承受的主切削力是來自頂面加工的鉆削力，側(cè)面的鉆削力相比之下很小。而夾緊機(jī)構(gòu)由上向下夾壓工件，與主切削力方向一致，都朝著夾具的定位支承塊，這時(shí)主切削力起著幫助夾緊工件的作用

63、，所需的夾緊力只是防止工件在加工時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，因此僅需要較小的夾緊力就足夠了。 選用T5613型通用夾緊氣缸，活塞直徑105毫米，工作壓力位3公斤/平方厘米時(shí)，活塞干推力260公斤。 4.4.3. 夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 由于采用氣動(dòng)壓緊，氣壓易受影響而不穩(wěn)定，以致影響工件夾緊的可靠性， 因此需要采用自鎖夾緊機(jī)構(gòu)—鍥鐵壓緊機(jī)構(gòu)。 鍥鐵機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠、調(diào)整方便，是一種快速夾緊機(jī)構(gòu)。為提高其 耐用性，選擇帶滾子的鍥鐵機(jī)構(gòu)。鍥鐵鍥角為8，夾緊行程7毫米。 滾子固定在壓板上，壓板一端連接鉸鏈，中間安裝一塊浮動(dòng)壓板。氣缸工作時(shí)推動(dòng)鍥鐵，鍥鐵壓下壓板，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的壓緊。 夾緊機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖

64、如圖： 圖4.5 夾緊機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 4.5 夾具導(dǎo)向裝置設(shè)計(jì) 4.5.1 導(dǎo)向裝置形式的選擇 在組合機(jī)床上進(jìn)行的孔加工工序中，除采用“剛性主軸”加工方法外，一 般情況下，刀具都在導(dǎo)向裝置中工作。因此，組合機(jī)床上的導(dǎo)向裝置時(shí)作為引導(dǎo)刀具對(duì)工件進(jìn)行切削加工的重要裝置，它對(duì)保證刀具對(duì)工件的正確位置、保證各刀具間的相互正確位置和提高刀具系統(tǒng)的支承剛性從而對(duì)保證加工精度和機(jī)床的工作可靠性有重要的影響。 組合機(jī)床的刀具導(dǎo)向裝置，根據(jù)其運(yùn)動(dòng)形式不同，可分為兩大類；第一類 和第二類導(dǎo)向裝置。 第一類導(dǎo)向裝置的導(dǎo)套安裝在機(jī)床夾具的鉆模架上，并且是固定不動(dòng)的，刀具或刀桿在導(dǎo)套內(nèi)即有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)又有相對(duì)

65、移動(dòng)。第二類導(dǎo)向裝置則帶有可旋轉(zhuǎn)的部分，因此刀具在導(dǎo)套內(nèi)只有相對(duì)移動(dòng)而無相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。 第一類導(dǎo)向裝置精度較好，但容易磨損，不利于持久保持精度，一般用于加工小孔、旋轉(zhuǎn)線速度較小時(shí)。第二類導(dǎo)向裝置工作時(shí)磨損小，能防止刀桿因摩擦發(fā)熱而變形，并能避免導(dǎo)向潤(rùn)滑不良和細(xì)切屑的進(jìn)入，因此一般用于較大直徑孔、切屑速度大的加工中，有利于減輕磨損和持久保持精度。 本工序中加工的孔均為小直徑孔，切削速度也不大，因此選用第一類導(dǎo)向裝置，固定式可換導(dǎo)套。 4.5.2 鉆模板及導(dǎo)套設(shè)計(jì) 固定式可換導(dǎo)套固定在鉆模上，由三個(gè)元件組成：在壓套螺釘、可換導(dǎo)套和中間套。在固定式導(dǎo)套外部裝上中間套，可以保證在導(dǎo)套磨損后進(jìn)行更換

66、時(shí)，不至于破壞鉆模板上的孔，從而有利于保持導(dǎo)向的精度。 較小直徑鉆套，一般選用優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼T10A，淬火硬度達(dá)HRC60-64，以滿足導(dǎo)套高耐磨性要求。 需要加工的孔徑為Φ6.5-Φ15，考慮到側(cè)面鉆模架以保證其有足夠的剛度。鉆套底面到工件加工表面距離10mm. 其中，固定式導(dǎo)套的配合如表4-1 表4-1 固定式導(dǎo)套的配合 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 工藝方法 配合尺寸 d D D1 鉆 孔 刀具切削部分引導(dǎo) F8/h6 G7/h6 H7/g6 H7/f7 H7/r6 H7/s6 H7/n6 刀具柄部或刀桿引導(dǎo) H7/f7 H7/g6  5 結(jié)論 論文針對(duì)CS492Q發(fā)動(dòng)機(jī)缸體機(jī)械加工的工藝特點(diǎn)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的機(jī)械加工工藝過程進(jìn)行了分析和研究，并對(duì)其中的第14道工序(鉆頂面和側(cè)面孔)進(jìn)行了夾具設(shè)計(jì)。在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體機(jī)械加工工藝的設(shè)計(jì)中，采用了一些先進(jìn)設(shè)備和技術(shù)，適當(dāng)?shù)乜紤]了工序集中和工序分散，不僅保證了發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的加工質(zhì)量，