【正文】 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(xiàn)《機(jī)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(xiàn)《機(jī)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(xiàn)《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夾緊力。 夾緊機(jī)構(gòu)的選擇 我們對下缸體進(jìn)行加工 OP10 時以以缸體缸孔壁、曲軸孔等毛坯基準(zhǔn)點為定位基準(zhǔn)，在曲軸孔處我們采用兩組半球?qū)Ω左w進(jìn)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(jìn)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。 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(jì)方面的要求，我們一般不采用氣液聯(lián)動裝置。 （ 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 。 （ 4） 元件運用壽命長。 （ 3） 排氣聲音大，需加消聲器 。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。 （ 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。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。 （ 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。 （ 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。 （ 1）對刀 調(diào)整刀具切削刃相對工件或夾具的正確位置。 進(jìn)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。 第四章 定位基準(zhǔn)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(zhǔn)。 定位基準(zhǔn)的選用 選擇定位基準(zhǔn)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。 第四章 定位基準(zhǔn)的選擇 18 基準(zhǔn)的分析 分析基準(zhǔn)時，必須注意以下幾點： （ 1) 基準(zhǔn)是制訂工藝的依據(jù)，必須是客觀存在的。設(shè)計基準(zhǔn)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(zhǔn)。 對于本論文設(shè)計的加工發(fā)動機(jī)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(zhǔn)的選擇 17 第四章 定位基準(zhǔn)的選擇 基準(zhǔn)的概念 基準(zhǔn)選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一。這樣也會具有較大的經(jīng)濟(jì)效益。 （ 3）刀柄的選用 刀柄的選樣是非常重要的它直接影響機(jī)床的開動率和成套設(shè)備投資的大小。 由 于缸體平面面積較大，因此銑削時選用平面銑刀。 。 。 。 。 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。對每個典型零件進(jìn)行工藝分許，確定工藝路線，制定出準(zhǔn)備在加工中心上加工的內(nèi)容。 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。 機(jī)床定位精度和重復(fù)定位精度 機(jī)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(biāo)。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。 ／全長，主軸振擺、軸向跳動須達(dá)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。 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。 伺服系統(tǒng) 是把來自數(shù)控裝置的信號轉(zhuǎn)換為機(jī)床移動部件的運動。 2）共分八個工序完成 WD615 發(fā)動機(jī)缸體機(jī)加工部分的工藝設(shè)計，達(dá)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(dāng)規(guī)格的加工中心； 4）要求完成各工序內(nèi)容合理布置，達(dá)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(dá)到產(chǎn)品圖要求； 6）對每個工序的加工刀具合理選型。 刀具的加工參數(shù)，也是設(shè)備選取的重要依據(jù)。選取液壓夾具。 （ 4）整體加工系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜對操作人員要求高。 選用 CNC 系統(tǒng)除了標(biāo)準(zhǔn)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。 (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)。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。 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(zhǔn)不可能完全一致，故在加工時要充分考慮因基準(zhǔn)不重合而造成的誤差。 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。發(fā)動機(jī)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(jī)缸體的加工要從生產(chǎn)線的每一個環(huán)節(jié)進(jìn)行控制。國內(nèi)發(fā)動機(jī)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。論文主要對 OP10工序加工中心加工時刀具進(jìn)行了合理選擇，夾具進(jìn)行了設(shè)計并對夾緊力進(jìn)行了計算。缸體作發(fā)動機(jī)各機(jī)構(gòu)及各系統(tǒng)的裝配基礎(chǔ)零件，其制造精度對發(fā)動機(jī)的整體性能有著重要的影響。因此，在汽車行業(yè)中，如何提高發(fā)動機(jī)缸體生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量是一項重要的研究課題。雖然我國已經(jīng)成為世界第一大汽車生產(chǎn)國和消費國。而發(fā)動機(jī)缸體是汽車發(fā)動機(jī)的基礎(chǔ)零件，通過它把發(fā)動機(jī)的曲軸連桿機(jī)構(gòu)和配氣機(jī)構(gòu)以及供油、潤滑、冷卻等 機(jī)構(gòu)聯(lián)接成一個整體。 1）缸體表面加工方法 缸體表面加工主要包括平面加工和孔 系加工，平面加工主要通過端面銑削來完成，孔系加工主要通過鏜削、珩磨、鉆、鉸和攻等加工工藝來完成。缸體作為箱體類零件，其加工特點對加工精度有很大的影響，而加工精度直接影響發(fā)動機(jī)的裝配質(zhì)量，進(jìn)而影響發(fā)動機(jī)整機(jī)的使用性能和壽命。 國內(nèi)對汽車的需求迅速增長，如何提高汽車產(chǎn)品零部件的生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量，對汽車行業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。 柔性加工的特點 一般來說，柔性加工的工序內(nèi)容要比專機(jī)線加工的工序內(nèi)容復(fù)雜。 (4) 從動力學(xué)的角度，高速切削加工過程中，隨切削速度的提高，切削力降低，而切削力正是切削過程中產(chǎn)生振動的主要激勵源；轉(zhuǎn)速的提高，使切削系統(tǒng)的工作頻率遠(yuǎn)離機(jī)床的低階固有頻率，而工件的加工表面粗糙度對低階固有頻率最敏感，因此高速切削加工可大大降低加工表面粗糙度。 （ 2）對刀具要素要求高 刀具的材料和夾持安裝都有較高的要求。 缸體的缸孔、頂面，前后面、油泵安裝面等重要特性與曲軸孔相互關(guān)系極其重要，因此最后兩個工序選取定位基準(zhǔn)應(yīng)當(dāng)選取曲軸孔為定位基準(zhǔn)。按照產(chǎn)品圖紙的要求加工出合格的產(chǎn)品對刀具知識的要求是 非常廣闊的。 本次設(shè)計的目的及要求 本次設(shè)計的目的 1）進(jìn)一步鞏固并運用所學(xué)的知識。二十世紀(jì) 70 年代以來，加工中心得到迅速發(fā)展，出現(xiàn)了可換主軸箱加工中心，它備有多個可以自動更換的裝有刀具的多軸主軸箱，能對工件同時進(jìn)行多孔加工。有的信號送到機(jī)床的伺服系統(tǒng)，通過伺服系統(tǒng)對其進(jìn)行轉(zhuǎn)換盒和放大，再經(jīng)過傳動機(jī)構(gòu)，驅(qū)動機(jī)床有關(guān)部件，使刀具和工件嚴(yán)格執(zhí)行程序所規(guī)定的相應(yīng)運動。 (3)多工序集中加工要使用各種各樣刀具，在臥式加工中心上要對工件四周進(jìn)行加工，在機(jī)床上工件 安裝區(qū)域周圍大部分空間都被切削刀具運動軌跡所占去，而固定工件所需的夾具和壓緊塊安裝空間小。軟件適應(yīng)性很好，可以及時修改，這樣給新產(chǎn)品試制，實行新的工藝流程和試驗均提供了方便。 選取機(jī)床工作臺面稍大于零件尺寸是為了給安裝夾具留出空間。它的任務(wù)是在每個工序變換前，做好刀具準(zhǔn)備，所以它的工作質(zhì)量與整機(jī)質(zhì)量直接有關(guān)。根據(jù)缸體第一加工工序，本次設(shè)計需要 24個工步，共需 24 把刀具。因此刀具的好壞直接影響整個工藝系統(tǒng)的加工性能。 加工中心常用道具的特點 目前，國內(nèi)外用于數(shù)控加工的刀具材料的主要有金剛石刀具、立方氮化硼刀具、陶瓷刀具、涂層刀具、硬質(zhì)合金刀具和高速鋼刀具等。 （ 2）立方氮化硼刀具： 。 。 ，韌性強(qiáng)。球頭銑刀和成型刀具適合于曲面類零件的加工。 精鏜刀用于孔的精加工，加工中心用的精鏜刀通常采用模塊式結(jié)構(gòu)，通 過高精度的調(diào)整裝置調(diào)節(jié)鏜刀的徑向尺寸，可加工出高精度的孔。若采用模塊式刀柄，就只需要配 40 個柄部、 60 個左右接桿， 70 到 80個頭部便可滿足要求，因此，選用模塊式刀柄是非常經(jīng)濟(jì)方便的。根據(jù) ，在這里選用硬質(zhì)合金刀具。同時也為下面即將進(jìn)行的夾具設(shè)計打下良好的基礎(chǔ)，保證夾具設(shè)計的順利進(jìn) 行。 它是工件上與夾具定位元件直接接觸的點，線，面。 (3) 作為基準(zhǔn)，可以是沒有面積的點，線以及面積極小的面。由于在加工時基準(zhǔn)是隨工序不斷變換的，因此選取精基準(zhǔn)時必須根據(jù)以加工面來確定。其次，曲軸孔也是要求極高的重要參數(shù)，因此在選取 OP10 定位時使用缸壁及曲軸孔為定位基準(zhǔn)。 （ 2）夾緊 工件定位后將其固定，使其在加工過程中保持定位位置不變的操作。這類夾具主要用于單件小批量生產(chǎn)。 夾具的組成 雖然各類機(jī)床夾具的結(jié)構(gòu)有所不 同，但各類夾具的基本組成卻類似，機(jī)床夾具一般由以下基本組成部分。 （ 2）由于工件的工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合而引起定位誤差，稱為基準(zhǔn)不重合誤差。 （ 4）夾緊裝置的復(fù)雜程度和自動化程度應(yīng)與生產(chǎn)批量和生產(chǎn)方式相適應(yīng)。 估算夾緊力的一般方法是將工件市委分離體，并分析作用在工件 上的各種力，再根據(jù)力系平衡條件，確定保持工件平衡所需最小夾緊力，最后將最小夾緊力乘以以適當(dāng)?shù)陌踩禂?shù)，即得到所需夾緊力。 （ 3） 氣動系統(tǒng)構(gòu)造簡單、維修便當(dāng)，管路不易梗塞，也不存在介質(zhì)蛻變、補(bǔ)充改換等問題 ?？恳簤河偷倪B續(xù)活動傳送運動，液壓抽簡直不可緊縮，且具有吸振才能，因而執(zhí)行元件運動平穩(wěn)。 （ 7） 體積小、質(zhì)量輕、構(gòu)造緊湊。 氣液聯(lián)動動力夾緊裝置 氣液聯(lián)動裝置： .氣液聯(lián)動執(zhí)行器的動力源直接取自主管線的高壓天然氣，經(jīng)過濾后無需采取任何減壓措施，直接通過高壓梭閥和單向閥進(jìn)入儲氣罐儲存。 （ 4） 液壓裝置承載能力大。 YG 類合金主要用于加工鑄鐵、有色金屬和非金屬材料。 第五章 夾具的設(shè)計 32
。不僅可以使各定位點第五章 夾具的設(shè)計 29 同時進(jìn)行夾緊，操作簡單，減少裝夾時間，簡化夾緊機(jī)構(gòu)，而且可以保證定位精度。 （ 2） 液壓油具有不可壓縮性，動力傳動平穩(wěn)。 (6)液壓元件制造精度請求高 。液壓傳動采取了多種過載維護(hù)措施，能自動避免過載，防止發(fā)生辜故。 液壓裝置優(yōu)點 （ 1） 易于完成無級調(diào)速。