【正文】 要高，適用于加工一些特殊的硬鑄鐵、奧氏體不銹鋼、耐熱合金、鈦合金、硬青銅和耐磨的絕緣材料等。 本次設(shè)計(jì)對(duì)缸體進(jìn)行切削加工，工件體積較大，切削力較大，加工精度要求高，并且采用數(shù)控加工中心進(jìn)行加工，而液壓動(dòng)力裝置比較氣壓動(dòng)力裝置由以上優(yōu)點(diǎn)。采用集成模 塊、大流量、高壓設(shè)計(jì)技術(shù)，使較少的控制元件承受高壓 氣液聯(lián)動(dòng)裝置優(yōu)點(diǎn) 氣液聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)具有傳動(dòng)剛性強(qiáng)、不易壓縮、傳動(dòng)平穩(wěn)、易于密封等眾多優(yōu)點(diǎn)；傳動(dòng)中的高壓氣體具有壓縮性大，體積較小、易于蓄能的優(yōu)點(diǎn) 。 液壓裝置的缺點(diǎn) （ 1） 傳動(dòng)比不準(zhǔn)確 .由于運(yùn)動(dòng)零部件間會(huì)產(chǎn)生一定的走漏，加上液壓油并非絕對(duì)不可壓縮，從而招致使傳動(dòng)比不如機(jī)械傳動(dòng)準(zhǔn)確。 （ 3） 承載 能力 大。 （ 4）壓縮空氣具有粘度小、不污染，傳送分配方便。 夾緊裝置動(dòng)力方案選擇 一般夾緊裝置的動(dòng)力提供裝置有氣壓動(dòng)力、液壓動(dòng)力、電動(dòng)、氣液聯(lián)動(dòng)裝置。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)該力求簡(jiǎn)單、緊湊，并盡量采用標(biāo)準(zhǔn)化元件。 ：幾何方法和微分方法。 （ 1）定位元件 定位元件是夾具的主要功能元件之一，用于確定工件在夾具中的正確位置。 （ 2）專用夾具 指專為某一工件的某一加工工序而設(shè)計(jì)制造的夾具。由于工件在加工時(shí)，受到各種力的作用，若不將工件固定，則工件會(huì)松動(dòng)、脫落。在 OP10 加工出缸體左側(cè)面精定位基準(zhǔn)，作為后序的主要加工定位基準(zhǔn)使用。 （ 2) 粗基準(zhǔn)的選擇 (1) 為了保證重要加工表面加工余量均勻，應(yīng)選擇重要加工表面作為粗基準(zhǔn)。但是工件上代表這種基準(zhǔn)的基面總是有一定接觸面。 (3) 測(cè)量基準(zhǔn) 在測(cè)量零件已加工表面的尺寸和位置時(shí)所采用的基準(zhǔn)。 基準(zhǔn)的分類 基準(zhǔn)是指確定零件上某些點(diǎn)，線，面位置時(shí)所依據(jù)的那些點(diǎn)、線、面，或者說(shuō)是用來(lái)確定生產(chǎn)對(duì)象上幾何要素間的幾何關(guān)系所依據(jù)的那些點(diǎn)、線、面。 根據(jù)缸體硬度，選擇（氮化（）鎢基硬質(zhì)合金，刀頭選擇鎢鈷類（ YG） 。 對(duì)批量較大又反復(fù)生產(chǎn)的典型工件，應(yīng)考慮采用復(fù)合刀具。另外，精鏜刀還采用平衡塊調(diào)整其動(dòng)平衡，以減少振動(dòng)，從而保證孔的表面粗糙度和尺寸精度。特殊銑刀如專用成型銑刀適用于特殊形狀的孔和臺(tái)。 TiC 含量的增加而下降。 。 。它們各有優(yōu)點(diǎn)，適應(yīng)不同的工件材料和不同的切削速度范圍。因此，刀具材料的選擇對(duì)刀具壽命、加工效率、加工質(zhì)量和加工成本等的影響很大。因此確定刀庫(kù)容量為 40 把也是合理的。自動(dòng)換刀裝置的投資占整機(jī)的 30%～ 50%。另外工件和夾具的總重量不能大于工作臺(tái)的額定負(fù)載，工件的移動(dòng)軌跡不能與機(jī)床防護(hù)罩干涉，交換刀具時(shí)，不得與工件相碰等。 加工中心的合理選擇 每一種加工中心都有一定的規(guī)格，一定的功能范圍，也有最佳的適用范圍。工件的夾具必須能適應(yīng)零件粗加工時(shí)切削力大、高剛度、夾緊力打大的要求，又需適應(yīng)精加工時(shí)定位精度要求高、工件夾緊變形盡可能小的要求。有的信號(hào)送到可編程序控制器中，用以順序控制機(jī)床的其他輔助動(dòng)作，如實(shí)現(xiàn)刀具自動(dòng)更換等。 加工中心的分類 ：（ 1）鏜銑加工中心 （ 2）車銑加工中心 （ 3）鉆削加工中心 （ 4）復(fù)合加工中心 ：（ 1）三軸加工中心 （ 2）四軸加工中心（ 3）五軸加工中心 ：（ 1）臥式加工中心 （ 2）立式加工中心（ 3）萬(wàn)能加工中心 加工中心的結(jié)構(gòu)和工作原 理 加工中心的結(jié)構(gòu) 加工中心雖然有各種類型，結(jié)構(gòu)各異，但總體上主要由以下四部分構(gòu)成。 2）培養(yǎng)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能。 刀具選取要綜合考慮被加工件質(zhì)量特性，工件材料，機(jī)床各運(yùn)動(dòng)參數(shù)，節(jié)拍要求，還有如何選取采用干濕切削等等。 夾具的設(shè)計(jì)方案選取 按照選取好的定位基準(zhǔn)進(jìn)行夾具的 最終設(shè)計(jì)。 （ 3）對(duì)夾具要素的要求高 夾具在系統(tǒng)中往往也是最薄弱的環(huán)節(jié)。 5）經(jīng)濟(jì)性好加工效率高穩(wěn)定性好。用高速加工中心和數(shù)控單元組成的柔性加工線不是按預(yù)先規(guī)定的需求范圍來(lái)建立加工過(guò)程，而是使加工線從組織結(jié)構(gòu)上具有可重用、可重構(gòu)和可擴(kuò)充性方面的能力，加工 對(duì)象可在一定范圍內(nèi)變化，甚至可以同時(shí)加工幾種不同的類似零件，可分階段投產(chǎn)達(dá)到目標(biāo)產(chǎn)量。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，要根據(jù)缸體加工特點(diǎn)，來(lái)制定加工工藝規(guī)則和精度控制計(jì)劃。平面主要 包括頂面、底面和前后端面，孔系主要包括活塞缸孔、曲軸孔、油孔、水套孔、 安裝孔、連接孔和銷孔等。發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的加工質(zhì)量會(huì)直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。但是，我國(guó)的汽車工業(yè)仍處于發(fā)展階段，與歐美日等汽車工業(yè)強(qiáng)國(guó)相比，我國(guó)技術(shù)水平還相差很大的距離。 本論文主要針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)下缸體及加工工藝 OP10 進(jìn)行了研究，對(duì)本工序設(shè)計(jì)工藝方案進(jìn)行了分析， 發(fā)動(dòng)機(jī)缸體屬于箱體類零件，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工易變形，因此加工精度要求高， 以缸體缸孔壁、曲軸孔等毛坯基準(zhǔn)點(diǎn)為定位基準(zhǔn)，對(duì)缸體進(jìn)行精確定位。 I 摘 要 發(fā)動(dòng)機(jī)作為汽車的心臟，其制造質(zhì)量直接影響著汽車的使用性能。 由于缸體各個(gè)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(zhǎng)、工件輸送較難處理、使生產(chǎn)管理上較繁雜，對(duì)缸體進(jìn)行加工 時(shí)采用臥式加工中心進(jìn)行加工，采用臥式數(shù)控加工中心不僅能夠改善加工質(zhì)量而且能夠極大提高加工效率。 目前，我國(guó)汽車制造業(yè)以中外合資為主，其核心技術(shù)一直掌握在歐美日等國(guó)手中，尤其是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)與制造，我國(guó)的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)技術(shù)主要來(lái)源于美國(guó)、德國(guó)、意大利、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家。 發(fā)動(dòng)機(jī)缸體屬于箱體類零件，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壁薄多孔，加工易變形，因此加工 精度要求高。本文主要對(duì)缸體后端面與底面的平面加工進(jìn)行研究， 缸體后端面與底面。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的 加工技術(shù)要求有：主要孔的尺寸公差、形狀公差和表面粗糙度；主要孔與孔、孔與平面的位置公差，孔與孔間的尺寸公差、平行度、同軸度、垂直度以及孔與平面的垂直度等；主要平面的尺寸第一章 3 公差、平面度和表面粗糙度；主要平面與平面的垂直度等。發(fā)動(dòng)機(jī)缸體傳統(tǒng)的提高生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量的途徑是盡量縮短輔助時(shí)間和采用剛性生產(chǎn)線，這種途徑在今天已經(jīng)越來(lái)越不適應(yīng)生產(chǎn)的發(fā)展。具有以下特點(diǎn)： 第一章 4 (1) 重用性 構(gòu)成柔性加工線的各種資源在制造環(huán)境發(fā)生變化時(shí)不改變或少量改變即可成為新系統(tǒng)的組成部分。 高速柔性加工存在的一些缺點(diǎn) （ 1）對(duì)機(jī)床要素要求高 機(jī)床要有較高的技術(shù)性、動(dòng)態(tài)性、隨動(dòng)性，精度要求高、剛度要求高和高性能 CNC 控制系統(tǒng)。如果夾具剛性不足以防止切削過(guò)程中的顫振，即使是剛度和動(dòng)態(tài)性能最好的機(jī)床，裝上了強(qiáng)有力的主軸和合適的刀具，也是無(wú)價(jià)值的?？紤]到缸體各個(gè)加工特性非常重要，為保持加工精度以及質(zhì)量一致性。要加工出合格的缸體成品，在加工中需第一章 6 要使用當(dāng)今世界最昂貴的刀片，需要高精度的復(fù)合刀具，有些刀具是國(guó)內(nèi)刀具廠家的產(chǎn)品都無(wú)法提供的，需要選取世界頂級(jí)刀具制造商提供技術(shù)支持。 3）全面了解并掌握發(fā)汽車柴油動(dòng)機(jī)缸體的加工工藝 本次設(shè)計(jì)的要求 1）須熟悉發(fā)動(dòng)機(jī)缸體產(chǎn)品特性，掌握發(fā)動(dòng)機(jī)各重要特性的相互關(guān)系，掌握鑄件定位基準(zhǔn)選擇原理以及精基準(zhǔn)定位選擇原理。 數(shù)控系統(tǒng) 是加工中心執(zhí)行順序控制和控制加工過(guò)程的中心。加工中心的工作原理見(jiàn)圖 22。 (4)加工中心的機(jī)床精度是按高精度加工要求制定的，若要穩(wěn)定加工出Ｈ 7 級(jí)孔，機(jī)床定位精度須達(dá)到177。臥式加工中心適于加工箱體類零件、泵體、閥體和殼體等。 機(jī)床精度的選擇 機(jī)床精度的選擇包括：機(jī)床定位精度和重復(fù)定位精度、銑圓精度、定位進(jìn)度分析等。在加工中心使用中， 50%的故障都出自自動(dòng)換刀裝置，因此，在選擇自動(dòng)換刀裝置時(shí)，應(yīng)盡量選擇結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性好的自動(dòng)換刀裝置。 第二章 加工設(shè)備選取 12 選購(gòu)加工中心前必須做可行性分析，即一年內(nèi)加工多少工件，有幾種典型零件。刀具切削時(shí)要承受高壓、高溫、摩擦、沖擊和振動(dòng)等作用 。 （ 1）金剛石刀具： 。 的化學(xué)穩(wěn) 定性。 第三章 夾具的選取 14 （ 4）涂層刀具： 。 。鼓型銑刀，主要用于對(duì)變斜角類零件中變斜角面的近似加工。 本次設(shè)計(jì)需要鏜孔和鉆孔，因此淺鉆孔刀具，粗鏜刀，精鏜刀都要選擇。雖然復(fù)合刀具價(jià)格高（訂購(gòu)一把三到五個(gè)刀頭的復(fù)合刀柄要 2021 元左右），但采用復(fù)合刀具后使多道工序用一把刀完成，大大節(jié)省了機(jī)加工工時(shí)，若每個(gè)工件的加工時(shí)間節(jié)省510 min，工件批量為日 120 件，則可節(jié)省機(jī)加工時(shí)間為 1020個(gè)小時(shí)。硬度為 HRA 89～ ，抗彎強(qiáng)度為 1100～ 1500 MPa。按其作用的不同，基準(zhǔn)可分為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)兩大類。 (4) 裝配基準(zhǔn) 裝配時(shí)用來(lái)確定零部件在產(chǎn)品中的相對(duì)位置時(shí)所采用的基準(zhǔn)。 (4) 表示尺寸關(guān)系的基準(zhǔn)問(wèn)題如上所述，而表示位置精度的基準(zhǔn)關(guān)系也是如此。 (2) 為了保證非加工表面與加工表面之間的相對(duì)位置精度要求， 應(yīng)選擇非加工表面作為粗基準(zhǔn)；如果零件上同時(shí)具有多個(gè)加工面時(shí)，應(yīng)選擇與加工面位置精度要求最高的非加工表面作為粗基準(zhǔn)。 OP10 工序加工的工步內(nèi)容如下表 41 第四章 定位基準(zhǔn)的選擇 20 表 41 第四章 定位基準(zhǔn)的選擇 21 首先選定定位空 439 作為基準(zhǔn)坐標(biāo)中心建立 X/Y/Z 基準(zhǔn)坐標(biāo)系如圖 41，這樣就可以通過(guò)一個(gè)加工定位軟件定位出每一個(gè)加工部位的坐標(biāo)值如圖 42 400，500,600 三個(gè)面加工孔坐標(biāo)位置，各面坐標(biāo)值如表 42。因此，夾緊為工件提供了安全、可靠的加工條件。其結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便，主要用于固定產(chǎn)品的大批量生產(chǎn)。定位元件的定位精度直接影響工件的加工精度。 工件夾緊裝置的要求和選擇 工件夾緊裝置的要求 夾緊裝置是夾具的重要組成部分，它用來(lái)保持工件定位時(shí)所確定的正確加工位置，防止工件在切削力、慣性力、離心力及重力 等作用下發(fā)生移位和振動(dòng)。 夾緊力的確定 （ 1）夾緊力的方向應(yīng)有利于工件的準(zhǔn)確定位，而不 能破壞定位。 現(xiàn)代高效率的夾具，大多數(shù)都是采用機(jī)動(dòng)夾緊方式。 氣動(dòng)裝置缺點(diǎn) （ 1） 由 于 空氣具有可樂(lè)縮性 .因而傳送運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性差 . （ 2） 系統(tǒng)工作壓力低 ()又因構(gòu)造尺寸不易過(guò)大，因而氣缸的愉出推力不可能很大。液壓傳動(dòng)是將液壓能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能驅(qū) 動(dòng)執(zhí)行元件做功的，因系統(tǒng)很容易取得很大的液壓能，因而驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件做功的機(jī)械能也大，即承載才能大。 （ 2） 不易完成 遠(yuǎn)間隔傳送動(dòng)力 .當(dāng)采用管路傳輸液壓油而傳送動(dòng)力時(shí)，由于第五章 夾具的設(shè)計(jì) 28 存在較多的能量損失 (走漏損失、摩擦損失 )，故不易遠(yuǎn)間隔保送動(dòng)力。 氣液聯(lián)動(dòng)裝置缺點(diǎn) 有膨脹顫動(dòng)、傳動(dòng)不平穩(wěn)、容易泄漏 ，設(shè)備精度要求高，技術(shù)要求高，不易控制，制造成本高，經(jīng)濟(jì)性差。因此，這里我們選用液壓動(dòng)力裝置來(lái)提供夾緊所需動(dòng)力。因此，我們選擇刀具 YG6X。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實(shí)際所需夾緊力的數(shù)值。 因此，我們選擇齒輪和齒條傳動(dòng)的自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)如圖 51。多采用氣動(dòng)或液動(dòng)裝置。 (4)液壓油 可能出現(xiàn)泄漏，造成污染 。因元件在油中工作，光滑條件充沛，可延長(zhǎng)其運(yùn)用壽命。 （ 4） 氣壓傳動(dòng)的傳送效率還比擬低。 第五章 夾具的設(shè)計(jì) 27 氣動(dòng)裝置的優(yōu)點(diǎn) （ 1）工作介質(zhì)獲取容易 .工作介質(zhì)為空氣，能夠在大氣中獲取 .同時(shí)用過(guò)的空 氣能夠直接 排放到大氣中去，處置便當(dāng)。 （ 3）夾緊力方向應(yīng)盡量與切削力、工件重力方向一致，以減小所需夾緊力。 （ 2）夾緊力大小適當(dāng)。 （ 3）夾具體 夾具體是夾具的基本骨架，通過(guò)它將夾具的所有元件構(gòu)成一個(gè)整體。通用可調(diào)夾具適用范圍較寬，加工對(duì)象并不十分明確；成組夾具是根據(jù)成組工藝要求，針對(duì)一組形狀及尺寸相似、加工工藝相近的工件加工而設(shè)計(jì)的，其加工對(duì)象和范第五章 夾具的設(shè)計(jì) 25 圍很明確，又稱專用可調(diào)夾具。 （ 2）導(dǎo)向 如鉆床夾具中的鉆模板和鉆套能迅速確定鉆頭的位置并引導(dǎo)其進(jìn)行鉆削。通過(guò)液壓夾緊部件和止推裝置限制了其它方向自由度，完成工件定位。 (4) 粗基準(zhǔn)在同一尺寸方向上通常只允許使用一次。 定位基準(zhǔn)應(yīng)有 足夠大的接觸面積和分布面積，以保證能承受打打切削力，保證定位穩(wěn)定可靠。當(dāng)作為基準(zhǔn)的是輪廓要素，如平面，圓柱面等時(shí)，容易直接接觸到，也比較直觀。工藝基準(zhǔn)是指在加工或裝配過(guò)程中所使用的基準(zhǔn)?；鶞?zhǔn)選擇的正確與合理，可以 使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)效率得以提高，否則，加工工藝規(guī)程中會(huì)問(wèn)題百出，更有甚者，還會(huì)造成零件大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無(wú)法正常進(jìn)行。 對(duì)于缸體屬于批量且又是反復(fù)生產(chǎn)的典型工件，我們選擇復(fù)合刀具。加工中心要投入使用，只有數(shù)百套刀柄一般很難滿足生產(chǎn)要求，因此設(shè)計(jì)時(shí)必須注意刀柄的選用并考慮此項(xiàng)投資。 （ 2）孔加工類刀具 在加工中心上可進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔和鏜孔，其刀具分被稱為淺孔鉆、擴(kuò)孔鉆（粗鏜刀）、精鏜刀。 加工中心刀具的選用 加工中心刀具的選用要參照所 加工的工件材料、工序內(nèi)容、切削速度、進(jìn)給量、切削深度選用合適刀具。 關(guān)。 。 數(shù)。 （ 2） 較高的耐熱性 刀具材料的耐熱性要好，能承受高的切削溫度，具備良好的抗氧化能力。根據(jù)機(jī)床配置的刀