【正文】 具體的輔具選擇見(jiàn)工序卡。 5 輔助工具的選擇 刀居與機(jī)床之間常要用輔具來(lái)連接，如鉆夾頭，鉆套，刀夾等。 3 量具的選擇 由于是大批量加工，且要求的加工精度較高，在工序中，要采用許多專(zhuān)用量具，具體選擇見(jiàn)工藝卡。 2 機(jī)床的選擇 選擇機(jī)床的要求 ⑴能達(dá)到規(guī)定的質(zhì)量 ⑵能達(dá)到較高的生產(chǎn)率 ⑶能達(dá)到較高的經(jīng)濟(jì)性 因此，在設(shè)計(jì)中，選用的機(jī)床首先要有足夠的精度，其次，機(jī)床的生產(chǎn)率應(yīng)略大于該零件的年生產(chǎn)率，最后，還要考慮機(jī)床的價(jià)格。 因此，在設(shè)計(jì)中，選用合適的刀 具，可以提高生產(chǎn)率。 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 ⑵刀具材料要有足夠的強(qiáng)度及韌性，以承受較大的切削力。 （ 2)各項(xiàng)時(shí)間的計(jì)算 t 基 =(計(jì)算長(zhǎng)度 /S)*I 其中 i為走刀次數(shù) t 輔 =（ 1317） % t 基 取 15% t 服 =（ 1317） % t 基 取 15% t 終結(jié) =（ 35） % t 基 取 15% 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 又有： t單件 = t 基 + t 輔 +t 服 ≈ t 基 t單件核算 = t 基 + t 輔 +t 服 +t 終結(jié) ≈ t 基 、 下面以工序 30和工序 50 為例說(shuō)明時(shí)間定額的計(jì)算方法 ⑴工序 30 的時(shí)間定額的計(jì)算 t基 =（計(jì)算長(zhǎng)度 /8） *I=[(L+L1+L2)/8]*I 式中： L工件長(zhǎng)度 i走刀次數(shù) L1,L2— 切入和超出長(zhǎng)度 對(duì)工序 30： L=230 L1=12..5 L2=5 I=1 S=408 t基 =(230++5)/408=(分 ) t輔 =15% t 基 =15%*=（分 ） t服 =15% t 基 =（分 ） t終結(jié) =5% t 基 =（分 ） t單件≈ t 基 =（分 ） t單件核算≈ 基 =（分 ） ⑵工序 50 的時(shí)間定額計(jì)算 t 基 =[(L+L1+L2)/S]*I =[(103++)/176]*1 =(分 ) t輔 =15% t 基 =15%*=（分 ） t服 =15% t 基 =（分 ） t終結(jié) =5% t 基 =（分 ） t單件≈ t 基 =（分 ） t單件核算≈ 基 =（分） 其他的各道工序的計(jì)算方法與上面兩例子相同，在此不再一一舉例，具體數(shù)值見(jiàn)工藝卡。 ⑶工作點(diǎn)服務(wù)及身體需要時(shí)間 t服 在工作時(shí)間內(nèi)，為保證自己正常工作所進(jìn)行的刀具調(diào)整、修磨砂輪、清理切削、擦拭機(jī)床等項(xiàng)工作消耗的時(shí)間，即在工作時(shí)間內(nèi)必要的休息時(shí)間和自然需要時(shí)間。主要有以下幾部分組成： ⑴基本時(shí)間 t基 直接用于改變工件的尺寸、形狀和表面質(zhì)量所需要的時(shí)間。 主要工序單件機(jī)動(dòng)工時(shí)的計(jì)算 工序 10：粗銑頂?shù)酌? 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 工序 40：精銑頂?shù)酌?： 機(jī)床：雙立軸圓工作臺(tái)銑床 KX52 刀具：硬質(zhì)合金端銑刀（面銑刀）材料： VCW r418 mmD 63? 齒數(shù) 6?Z 銑削深度 pa ： mmap ? 每齒進(jìn)給量 fa ：根據(jù)參考文獻(xiàn) [13]《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表 ，取Zmma f /? ； 銑削速度 V ：參照參考文獻(xiàn) [13]《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表 ，取 smV /? 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 n ，由式（ 1）有： m in/ 0100 00 rd Vn ?? ???? ? ， min/460rn? 實(shí)際銑削速度 V? ，由式（ 2）有： smndV / 00 0 4 00 00 ?? ????? ? 進(jìn)給量 fV ，由式（ 3）有： smmZnaV ff /????? 工作臺(tái)每分進(jìn)給量 mf ： m in/4 14/9 mmsmmVf fm ??? 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 被切削層長(zhǎng)度 l ：由毛坯尺寸可知 mml 76? 刀具切入長(zhǎng)度 1l ：精銑時(shí) mmDl 631 ?? 刀具切出長(zhǎng)度 2l ：取 mml 22 ? 走刀次數(shù)為 1。如 柴油機(jī) 汽缸蓋半精、精鏜凸輪孔工序，因汽缸蓋長(zhǎng)度達(dá)８５０ｍｍ，固直線鏜桿長(zhǎng)徑比很大，一凸輪孔鏜桿為例，其Ｌ／Ｄ＞１５，且受工 件結(jié)構(gòu)影響，又無(wú)法在中間設(shè)置輔助支撐，在實(shí)際加工中受各檔切削力的綜合作用，形成振源，采用一般的直線鏜桿無(wú)法解決振動(dòng)對(duì)機(jī)械加工精度產(chǎn)生的影響?？梢?jiàn)通過(guò)調(diào)整切削參數(shù)，避開(kāi)湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 系統(tǒng)共振點(diǎn)，也是解決此類(lèi)振動(dòng)問(wèn)題的有效方法。如粗精銑汽缸蓋的一個(gè)面。 銑削或鏜削非連續(xù)面，加工過(guò)程為斷續(xù)切削，存在一定的間歇性沖擊力，引起切削力的周期性變化，從而激起振動(dòng)，這種就是典型的受迫振動(dòng)。 振動(dòng)按其生產(chǎn)的原因可分為三類(lèi)：自由振動(dòng)、受迫振動(dòng)和自激振動(dòng)。另外，對(duì)于產(chǎn)品精度要求高的項(xiàng)目，其對(duì)刀具磨損敏感度也一定很高，則可采用自動(dòng)測(cè)量和反饋補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行質(zhì)量控制。汽缸蓋生產(chǎn)線在設(shè)備選型時(shí)就對(duì)該功能提出 要求；通過(guò)主軸功率監(jiān)控或軸向力監(jiān)控來(lái)實(shí)現(xiàn)刀具磨損狀態(tài)的識(shí)別，并自動(dòng)調(diào)整機(jī)床動(dòng)作來(lái)安全應(yīng)對(duì)這種變化。在早期，人們依靠提高有效的早期預(yù)防。因此，在汽缸蓋生產(chǎn)線設(shè)計(jì)規(guī)劃的同時(shí)，就需制訂與之相適應(yīng)的技術(shù)規(guī)范，并在試生產(chǎn)開(kāi)始就強(qiáng)制執(zhí)行。 磨損的影響 在力的作用下，工藝系統(tǒng)各部分的有關(guān)摩擦表面之間不可避免的要產(chǎn)生磨損，使工藝系統(tǒng)原有精度遭到破壞，將影響到精度的保持性。 4 對(duì)冷卻液溫度要求 采用濕式加工后，機(jī)床零部件經(jīng)冷卻液沖帥產(chǎn)生生產(chǎn)極強(qiáng)的熱交換，但這對(duì)于各軸的測(cè)量系統(tǒng)幾乎無(wú)任何影響，影響加工精度的因素取決于機(jī)床結(jié)構(gòu)和工藝系統(tǒng)的設(shè) 計(jì)，包括家具、工件和刀具。 （ 2）溫度隨時(shí)間的變化△ T/△ t要平穩(wěn)，建議小于 0≥ 6k/h，但允許在短時(shí)間內(nèi)（比如幾分鐘內(nèi)）存在稍高值。對(duì)于清洗后集體的溫度控制，可采用常溫清洗或設(shè)立冷卻通道，將出口部位工件溫度控制至室溫。 （ 6）嚴(yán)格控制熱源（如高溫清洗設(shè)備等）影響區(qū)域，生產(chǎn)線設(shè)計(jì)時(shí)就避免機(jī)加工設(shè)備，特別是精加工設(shè)備與熱源距離過(guò)近。因此汽缸蓋生產(chǎn)線中缸孔半精和精加工專(zhuān)機(jī)均要求對(duì)機(jī)床立柱進(jìn)行冷卻，該措施在實(shí)施后大大 提高了加工質(zhì)量的穩(wěn)定性。 （ 4）機(jī)床本身的溫度控制也是非常重要的，除加工設(shè)備有精度溫度補(bǔ)償功能外，還可在精加工設(shè)備熱敏感區(qū)采用冷卻液連續(xù)控制受熱變形影響。切削液具有冷卻、潤(rùn)滑，洗滌、防銹四大性能，實(shí)踐證明，金屬切削液能降底切削溫度 60~150 攝氏度，降底加工表面粗糙度，提高產(chǎn)品加工 質(zhì)量和刀具是用壽命。 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 2 采取的措施 針對(duì)上述溫度影響，綜合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，對(duì)汽缸蓋生產(chǎn)線設(shè)備及廠房采取以下措施： （ 1）、采用全空調(diào)車(chē)間，因?yàn)楣S處于中國(guó)南方地區(qū)特別是冬夏季節(jié)溫差大，若不控制環(huán)境溫度，其生產(chǎn)的綜合效應(yīng)將使過(guò)程質(zhì)量控制無(wú)法進(jìn)行。隨著 柴油機(jī) 零件質(zhì)量要求的提高，該問(wèn)題逐漸凸顯為主要影響因素，因此必須在工藝設(shè)計(jì)時(shí)就全局考慮，采取對(duì)應(yīng)措施以降底影響程度。特別是對(duì)于精密加工和大件加工，由于工藝系統(tǒng)熱變形所引起的加工誤差常常占到加工總誤差的 40%~70%。 溫度的影響 切削過(guò)程中還始終伴隨著熱的作用，包括切削熱，輻射熱等。 圖 5 帶有輔助支撐的夾具 Fig. 5 With auxiliary support jig 4 采用合理的裝夾和加工方式 在汽缸蓋毛坯加工工序中，特別是去除主要余量的銑削加工，考慮到毛坯件在表面材料去除后應(yīng)力釋放而產(chǎn) 生較大的變形，筆者提出了對(duì)壓緊力進(jìn)行高底壓分級(jí)程序控制，荒加工時(shí)采用較大的壓緊力，加工完成后短暫撤銷(xiāo)壓緊力，使工件內(nèi)應(yīng)力釋放，再以較小的壓緊力作用下對(duì)工作進(jìn)行半精加工。在設(shè)備采購(gòu)時(shí)就充分考慮到接觸強(qiáng)度，設(shè)備工作臺(tái)，縱向移動(dòng)軸， 立柱軸和主軸箱配有緊湊型導(dǎo)軌和帶預(yù)緊滾柱的滾柱導(dǎo)塊。 如在粗鏜氣缸孔工序中，夾具為 U 型開(kāi)放式結(jié)構(gòu)，為提高夾具系統(tǒng)的整體剛性，在夾具的左右端增加了帶有鉸鏈的轉(zhuǎn)動(dòng)橫桿，工件上料（上下料方式為通過(guò)式）后，轉(zhuǎn) 動(dòng)橫桿工作，連接 U型口端部，并通過(guò)連接銷(xiāo)固定，使夾具前后端墻板形成閉式穩(wěn)固結(jié)構(gòu)，提高夾具剛性， 加工汽缸蓋四側(cè)面夾具，采用地面一面兩銷(xiāo)定位，主 夾 緊力在工件的頂面，考慮到在切削加工過(guò)程中，切削力將對(duì)工件帶來(lái)較大的變形，為提高工藝系統(tǒng)的整體剛性，抵消切削力的影響，在壓緊導(dǎo)柱中間部位設(shè)計(jì)斜鍥內(nèi)脹機(jī)構(gòu)，在工作時(shí)，機(jī)構(gòu)自動(dòng)撐緊下缸孔部位，抱牢工件，可抵消部分切削力。一般地說(shuō)，截面積相等時(shí)。 表 4 國(guó)內(nèi)外 800 臺(tái)面臥式加工中心精度比較 Table. 4 Precision paring with 800horizontal machining center table at home and abroad 機(jī)床精度指標(biāo) 國(guó)外（歐美）平均水平 國(guó)內(nèi)較高水平 定位精度 重復(fù)定位精度 工藝系統(tǒng)的影響 提高工藝系統(tǒng)的剛度對(duì)保證加工質(zhì)量尤為關(guān)鍵，主要可采取四個(gè)措施： 1 合理設(shè)計(jì)工藝裝備結(jié)構(gòu) 在設(shè)計(jì)工藝裝備時(shí)，應(yīng)盡量減少連接面數(shù)目，并注意剛度的匹配，防止有局部底剛度環(huán)節(jié)出現(xiàn)。這就說(shuō)明在這類(lèi)高速度、高性能、高精度的機(jī)床的技術(shù)性能、可靠性與國(guó)外還有較大差距（特別是歐美），而中底端產(chǎn)品 在部分使用進(jìn)口元件條件下，還是完全可以替代進(jìn)口的。而國(guó)內(nèi)機(jī)床質(zhì)量水平只能達(dá)到 34 西格瑪，差距比較大。 為了穩(wěn)定保證生產(chǎn)過(guò)程加工質(zhì)量，工藝人員在工藝規(guī)程時(shí)，就必須考慮一定的安全系數(shù)。統(tǒng)計(jì)表明，“十五”期間 ，汽車(chē)工業(yè)投資總額突破 2020 億元，超過(guò) 1000 億元用于采購(gòu)機(jī)床，其中約 800 億元用于購(gòu)買(mǎi)進(jìn)口機(jī)床。 近幾十年來(lái)，汽車(chē)工業(yè)已經(jīng)成為了中國(guó)機(jī)床的消費(fèi)主體，約消費(fèi)了全社會(huì) 40%的機(jī)床。目前，隨著數(shù)控技術(shù)和測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，機(jī)床制造業(yè)取得長(zhǎng)足的進(jìn)步，其加工質(zhì)量和精度的提高使機(jī)械加工生產(chǎn)線在規(guī)劃階段有了新的工序質(zhì)量保證手段，全面提升了工序質(zhì)量保證能力。 7 影響 柴油機(jī) 汽缸蓋主要工序的機(jī)械加工質(zhì)量的因素及主要對(duì)策 汽缸蓋是 柴油機(jī) 零件中結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的箱體類(lèi)零件，也是 柴油機(jī) 的骨架，是所有零件和附件的裝配基體，其精度要求高，加工工藝復(fù)雜，且加工質(zhì)量直接影響 柴油機(jī) 的整體性能。 X 的定位：采用平面定位的方法來(lái)限制 X 方向。 滿足零件圖上的加工要求，只需要限制 3 個(gè)方向上的自由度，即 X 、 → Y 、 Z 。 圖 2 粗銑汽缸蓋頂?shù)酌娴募庸ひ? Fig. 2 Requiring of rough milling block’s upper and lower surface 主要工序的定位方案的確定 : （ 1）粗銑汽缸蓋上下表面 ：加工要求：尺寸公差 488177。 (3)精鏜工序采用一面兩銷(xiāo)進(jìn)行定位，用液壓夾緊，夾緊可靠。 根據(jù)工藝規(guī)程所選加工裝備和夾具可知以下條件： (1)大批量生產(chǎn)，毛 坯為鑄造件，加工設(shè)備為專(zhuān)用機(jī)床。 6 主要工序定位方案 由于零件結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，工序較多，工件較大，定位情況也就隨之繁雜，但總歸離不開(kāi)幾種基本定位情況而已，大體上工件采用一面兩銷(xiāo)對(duì)工件進(jìn)行定位。 工序中的鏜削加工，首先考慮到缸套孔對(duì)主軸孔中心線有較高的垂直度要求，兩缸湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 套孔有較高的同軸度要求，所以采用立式鏜床，對(duì)缸套孔 進(jìn)行粗鏜、半精鏜和精鏜，其次鏜主軸孔和凸輪軸孔，由于前后的孔徑大小不一，工件較大，采用液壓雙面組合鏜。斜孔 汽缸蓋后面Φ25 通孔 兩側(cè)面 20M8孔 起動(dòng)螺紋 M20 兩側(cè)面 4M12 攻 絲 毛 坯 鉆 孔 毛 坯 鉆 孔 毛 坯 鉆 孔 攻 絲 毛 坯 鉆 孔 毛 坯 鉆 孔 毛 坯 鉆 孔 攻 絲 毛 坯 鉆 孔 攻 絲 毛 坯 鉆 孔 攻 絲 14 8 25 IT10 IT10 IT10 IT10 IT10 IT10 IT10 IT10 M20 Φ 14 Φ Φ M20 Φ 8 Φ 25 Φ M8 Φ M20 Φ M12 5 選擇加工