【正文】 加工質(zhì)量的途徑是盡量縮短輔助時間和采用剛性生產(chǎn)線 ，這種途徑在今天已經(jīng)越來越不適應(yīng)生產(chǎn)的發(fā)展。論文主要對 OP10工序加工中心加工時刀具進行了合理選擇，夾具進行了設(shè)計并對夾緊力進行了計算。 2021 年我國汽車工業(yè)延續(xù)了 2021 年的發(fā)展態(tài)勢，汽車產(chǎn)銷量雙雙超過 1800 萬輛，創(chuàng)全國歷史新高，再次蟬聯(lián)全球第一，汽車產(chǎn)量占世界汽車 總產(chǎn)量的 20％以上。國內(nèi)發(fā)動機生產(chǎn)廠商，以中外合資企業(yè)為主，如上海通用、上海大眾、一汽大眾、東風(fēng)雪鐵龍、東風(fēng)日產(chǎn)、長安福特、北汽福田、廣州豐田、廣州本田、上汽通用五菱等。 發(fā)動機是汽車最主要的組成部分，它的性能好壞直接決定汽車的行駛性能，故有汽車心臟之稱。發(fā)動機缸體結(jié)構(gòu)特征復(fù)雜，加工精度要求高，因此對發(fā)動機缸體的加工要從生產(chǎn)線的每一個環(huán)節(jié)進行控制。 汽車發(fā)動機加工工藝概述 發(fā)動機缸體加工工藝流程 發(fā)動機缸體加工工藝流程概述主要從缸體表面加工方法、加工工序流程、加 工階段劃分方面進行概述。 2）缸體加工工序流程 缸體生產(chǎn)線加工工序主要可分為主要型面加工工序組、主要柱孔加工工序組、輔助結(jié)構(gòu)加工工序組及清洗檢測工序組等。 缸體加工特點 發(fā)動機缸體是發(fā)動機零件中結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的箱體類零件，其將缸蓋、油底殼、曲軸等相關(guān)零件連接成一個整體，使這些零件相互之間保持正確的相對位置，彼此能夠協(xié)調(diào)工作，其制造精度要求較高，加工工藝復(fù)雜。 缸體零件的主要加工部位和加工精度的特點是：平面加工主要通過端面銑削來完成，缸體各平面壁薄孔多，平面銑削時在夾緊力和銑削力作用下容易產(chǎn)生變形；孔系加工主要通過鏜削、珩磨、鉆、鉸和攻等加工工藝來完成，孔系加工對于形狀精度和位置精度要求較高；由于缸體各個結(jié)合面面積較大，且有較高的位置精度和粗糙度 的要求；缸體的加工部位多、加工要求較高、工藝路線長、工件輸送較難處理、使生產(chǎn)管理上較繁雜；缸體各部分尺寸的設(shè)計基準不可能完全一致，故在加工時要充分考慮因基準不重合而造成的誤差。而這其中最關(guān)鍵的就是對發(fā)動機缸體、缸蓋品質(zhì)的提升，采用性能更好的加工材料，具有足夠的強度， 良好的澆鑄性和切削性；采用更優(yōu)化的加工工藝和更先進的加工方式是目前我們所應(yīng)用最多的技術(shù)。汽車行業(yè)從品種少、數(shù)量多的生產(chǎn)體系向多品種、較大生產(chǎn)量的體系變化著。 柔性加工采用數(shù)控加工中心（ CNC）進行加工，加工精度較高且穩(wěn)定性好，相比傳統(tǒng)加工方式有顯著的優(yōu)勢。 (2) 重構(gòu)性 在制造環(huán)境發(fā)生重大變化時能夠根據(jù)任務(wù)的性質(zhì)及一定的原則重新選取原有設(shè)備構(gòu)成新的制造系統(tǒng)。 (3) 高速切削加工時，切削以很高的速度排出，帶走大量的切削熱，切削速度提高愈大，帶走的熱量愈多，大致在 90%以上，傳給工件的熱量大幅度減少，有利于減少加工零件的內(nèi)應(yīng)力和熱變形，提高加工精度。 選用 CNC 系統(tǒng)除了標準的特點外，還必須具有高速加工所要求的一些專門功能： 1) 至少能預(yù)處理 100 個程序段。 5) 具有最短的程序處理時間 (最大允許時間為每段 4ms)。 （ 4）整體加工系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜對操作人員要求高。 在 OP10 加工出缸體左側(cè)面精定位基準，作為后序的主要加工定位基準使用。選取液壓夾具。 刀具的選取 發(fā)動機作為制造行業(yè)質(zhì)量要求最高的產(chǎn)品，它對刀具的要求也是非?？量痰模枰紤]各種實際的狀況，僅僅局限在書本知識上是遠遠不夠的。 刀具的加工參數(shù)，也是設(shè)備選取的重要依據(jù)。 設(shè)備工藝布置設(shè)計 按照合理的工藝對設(shè)備進行合理的布置，以使得工件物流順暢，保證物流過程工件盡量不會收到磕碰。 2）共分八個工序完成 WD615 發(fā)動機缸體機加工部分的工藝設(shè)計，達到缸體的產(chǎn)品圖要求； 第一章 7 3)全部工序加工設(shè)備應(yīng)選擇加工中心，按照工件的工藝特性選擇適當規(guī)格的加工中心； 4）要求完成各工序內(nèi)容合理布置，達到節(jié)拍平衡，工時優(yōu)化，節(jié)拍要求1015min； 5）要求完成每個工序夾具的基本設(shè)計原理，定位方式選擇合理，按照工序加工完成 的工件可以達到產(chǎn)品圖要求； 6）對每個工序的加工刀具合理選型。第一臺加工中心是 1958 年由美國卡尼 特雷克公司首先研制成功的。 伺服系統(tǒng) 是把來自數(shù)控裝置的信號轉(zhuǎn)換為機床移動部件的運動。進入數(shù)控裝置的信息，經(jīng)過一系列處理和運算轉(zhuǎn)變成脈沖信號。 圖 22 加工 中心原理圖 第二章 加工設(shè)備選取 10 加工中心工藝特點分析 ： （ 1） 工藝范圍寬，能加工復(fù)雜曲面。 (2)有毛坯加工成成品的過程中，工件不能時效，內(nèi)應(yīng)力難以消除。 ／全長，主軸振擺、軸向跳動須達到 ～ 以內(nèi)，另一方面，又須使用加工中心銑鑄件黑皮、鉆銷孔距要求177。 (6)工件每個工序的加工內(nèi)容、切削用量、工藝參數(shù)都可以編織到程序中去，以軟件的形式出現(xiàn)。立式加工中心適于加工板類工件，如箱蓋、蓋板、殼體、平面凸輪等。 這里我們要加工的 WD615 發(fā)動機缸體尺寸 大致為： 970*500*400（ mm） 因此，我們依據(jù)產(chǎn)品尺寸參數(shù)、重量參數(shù)以及各加工特性應(yīng)選擇工作臺為1000mm 800mm 臥式加工中心。 機床定位精度和重復(fù)定位精度 機床定位精度和重復(fù)定位精度反映了該軸向格運動部件的綜合精度，尤其是重復(fù)定位精度，它反映了該軸向在有效行程內(nèi)任意定位點的定位穩(wěn)定性，這是衡量該數(shù)控軸能否穩(wěn)定可靠工作的基本指 標。 自動換刀裝置是加工中心進行多工序集中加工的基本條件。 在刀庫中，刀柄的存儲容量有 10 60、 80、 100、 120 等多種規(guī)格，一些柔性加工單元配有中央刀庫，可存儲上千把道具。選用臥式加工中心時，刀庫容量 40把較合適。對每個典型零件進行工藝分許，確定工藝路線，制定出準備在加工中心上加工的內(nèi)容。而刀具又是其中最活躍、最基本的重要因素。 現(xiàn)代刀具材料一般分為五大類： （ 1） 高速鋼 （ 2）硬質(zhì)合金 （ 3）陶瓷 （ 4）立方氮化硼 （ 5）金剛石 金屬切削刀具應(yīng)具備的基本要求 （ 1） 高的硬度和耐磨性 刀具常溫硬度必須大于 62HRC，而且必須高于工件的硬度 30%以上，否則無法切削。 （ 4） 良好的工藝性 為了便于壓制 成型、機械加工、鍛造、焊接、熱處理、要求刀具材料具有可加工性。 。 。 。 好。 。 （ 5）硬質(zhì)合金刀具： 。 。平面銑刀（盤銑刀）適合于大面積的平面類零件的加工；面銑刀（圓柱銑刀、立銑刀）既適合于平面加工，也可以加工側(cè)面，即它除用其端刃銑削外，還用于其側(cè)刃銑削。 由 于缸體平面面積較大，因此銑削時選用平面銑刀。 擴孔鉆（粗鏜刀）用于對鑄造孔和預(yù)加工孔的加工，由于刀體上的容屑空間可以通暢的排屑，因此可以擴不通孔，有些擴孔刀的直徑還可以進行調(diào)整，可滿足一定范圍內(nèi)不同孔徑的要求。 （ 3）刀柄的選用 刀柄的選樣是非常重要的它直接影響機床的開動率和成套設(shè)備投資的大小。例 如鏜碗形塞孔，配一把普通鏜刀桿需要400 元左右，而一個鏜刀頭按現(xiàn)有的價格已達到 1000 元左右，加工中心刀庫容第三章 夾具的選取 15 量是 40 把，需要配置一百套普通刀柄才能滿足使用要求。這樣也會具有較大的經(jīng)濟效益。 （ 4）材料的選擇 加工的缸體材料為灰鐵 250，硬度大約在 HBS 180～ 240之間，換算成 HRA 大約為 ～ 之間。 對于本論文設(shè)計的加工發(fā)動機下缸體的 OP10 工序來說選用的刀具如下表31 表 31 第三章 夾具的選取 16 第四章 定位基準的選擇 17 第四章 定位基準的選擇 基準的概念 基準選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一。在缸體類零件的加工過程中設(shè)計基準和工序基準是重合的，以缸體止口作為精基準，這樣可以保證后道工序面、孔加工余量一致，從而達到設(shè)計的要求，同時精度都會逐漸得到提高。設(shè)計基準是指零件設(shè)計圖上用來確定其他點，線，面位置關(guān)系所采用的基準。 (2) 定位基準 在加工時用作定位點基準。 第四章 定位基準的選擇 18 基準的分析 分析基準時，必須注意以下幾點： （ 1) 基準是制訂工藝的依據(jù)，必須是客觀存在的。如軸的定位則可以外圓柱面為定位基面，這類定位基準的選擇則轉(zhuǎn)化為恰當?shù)剡x擇定位基面的問題。 定位基準的選用 選擇定位基準時應(yīng)符合兩點要求： 各加工表面應(yīng)有足夠的加工余量，非加工表面的尺寸，位置符合設(shè)計要求?？紤]到精基準的選取原則，已加工表面是必須的條件。 第四章 定位基準的選擇 19 (3) 有多個表面需要一次加工時，應(yīng)選擇精度要求最高，或者加工余量最小 的表面作為粗基準。 缸體的缸孔壁厚是否均勻是影響發(fā)動機工作正常與否最重要的參數(shù)，因此選擇毛坯定位時首先考慮的是缸孔壁厚的保證。 進行工件加工時必須保證工件牢固不可移動，必須限制好工件的各個方向自由度如圖 43 采用兩組球形定位部件限制工件的兩個方向的自由度，即上下方向和左右反轉(zhuǎn)方向。定位是通過工件定位基準面與夾具定位元件的定位面接觸或配合實現(xiàn)的，正確的定位可以保證工件加工面的尺寸和位置精度要求。 （ 1）對刀 調(diào)整刀具切削刃相對工件或夾具的正確位置。如三爪自定心卡盤、四爪單動卡盤、機用平口虎鉗和萬能分度頭等。 （ 3）可調(diào)夾具 包括通用可調(diào)夾具和成組夾具，它們都是通過調(diào)整或更少元件就能 加工一定能夠范圍內(nèi)的工件，兼有通用夾具和專用夾具的優(yōu)點。 （ 5）自動化生產(chǎn)用夾具 自動化生產(chǎn)用夾具主要分為自動化夾具和數(shù)控機機床用夾具兩大類。 （ 2）夾緊裝置 夾緊裝置也是夾具的主要功能元件之一，夾緊裝置用于保持工件在夾具中的既定位置，保證定位可靠，使其在外力作用下不致產(chǎn)生移動，包括夾緊元件、傳動裝置及動力裝置等。 （ 1）由于工件的定位表面或夾具上的定位元件制作不準確引起定位誤差，成為基準位置誤差。第五章 夾具的設(shè)計 26 在設(shè)計夾緊裝置時，應(yīng)注意滿足一下要求： （ 1）在夾緊過程中應(yīng)能保持工件定位時所獲的的正確位置。 （ 3）夾緊裝置應(yīng)操作方便、省力、安全。 （ 2）夾緊力作用方向應(yīng)盡量與工件剛度大的方向一致，以減小工件夾緊變形。 （ 3）夾緊力的作用點應(yīng)盡量靠近加工表面，以減小切削力對工件造成的翻轉(zhuǎn)力矩。因此，對其夾緊力源選擇也有了較高的要求，主要有一下幾種： 氣壓動力夾緊裝置 氣壓動力裝置：是通過壓縮空氣的方式來提供動力。氣缸動作速度普通為 50500mm/s，工作壓力 。 （ 3） 排氣聲音大，需加消聲器 。經(jīng)過調(diào)理流量就能夠完成無級調(diào)速，而且 磁翻板液位計 調(diào)速范圍大，最大可達 2021:1，容易取得極低的速度 . （ 2） 傳送運動平穩(wěn)。 （ 4） 元件運用壽命長。 （ 6） 易于完成規(guī)范化、系列化和通用化。 （ 3） 油溫變化時，液壓油粘度的變化會影響系統(tǒng)的穩(wěn)定工作 。系統(tǒng)維護技術(shù)程度請求高 。 針對于缸體的加工，采用加工中心加工時考慮到技術(shù)、穩(wěn)定性和經(jīng)濟方面的要求，我們一般不采用氣液聯(lián)動裝置。 （ 3） 液壓夾緊裝置噪聲小。 夾緊機構(gòu)的選擇 我們對下缸體進行加工 OP10 時以以缸體缸孔壁、曲軸孔等毛坯基準點為定位基準，在曲軸孔處我們采用兩組半球?qū)Ω左w進行對稱定位， 限制工件上下移動和左右翻轉(zhuǎn)，再通過液壓夾具和止推銷對缸壁進行夾緊，因此，為了保證工件定位精度，必須保證個定位點同時定位夾緊，這樣工件就不會因為受力不均導(dǎo)致工件變形和移動。 圖 51 齒輪齒條聯(lián)動機構(gòu) 切削力和夾緊力的計算 我們加工的 WD615 發(fā)動機缸體是鑄件，材料是鑄鐵，進 行切削加工時切削易脆斷，切削過程中切削力集中于切削刃處很小區(qū)域，作用在刃口上的局部壓力大，因此要求切削刀具材料強度和韌性較好，抗沖擊能力強，耐磨性好。 刀具牌號： YG6X（硬質(zhì)合金刀） 刀具有關(guān)幾何參數(shù)： 000 5 ~8? ? 000 6 ~8? ? 005 ~ 20? ? 63D mm? f ? 由參考文獻《機床夾具設(shè)計手冊》表 129 可得切削力的計算公式： 1. 1 0. 72 1. 1 0. 9C p p z PF C a f D B Z K?? 式（ ） 3pa mm?min/20z r?第五章 夾具的設(shè)計 30 查參考文獻《機床夾具設(shè)計手冊》表 1210得： 對于灰鑄鐵： ()190p HBK ? 式（ ） 取 210HBS? ， 即 ? 所以 : 1. 1 0. 72 1. 1 0. 929 4 4. 5 0. 18 63 60 6 1. 1 26 33 .5 ( )CFN ?? ? ? ? ? ? ? ? 由 參考文獻《金屬切削刀具》表 12 可得： 垂直切削力 ： 237 ( )C N CF F N?? 式（ ） 背向力： 144 ( )PCF F N?? 根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論