【正文】 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。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。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。要提高發(fā)動(dòng)機(jī)的使用性能，就必須控制發(fā)動(dòng)機(jī)制造過(guò)程中關(guān)鍵零件的加工精度與加工質(zhì)量。 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。缸體作發(fā)動(dòng)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(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的整體性能有著重要的影響。 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。 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。論文主要對(duì) OP10工序加工中心加工時(shí)刀具進(jìn)行了合理選擇，夾具進(jìn)行了設(shè)計(jì)并對(duì)夾緊力進(jìn)行了計(jì)算。汽車生產(chǎn)制造水平直接體現(xiàn)國(guó)家汽車 工業(yè)發(fā)展程度，是顯示一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)達(dá)水平的重要標(biāo)志，同時(shí)能夠帶動(dòng)和促進(jìn)其他產(chǎn)業(yè)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。 2021 年我國(guó)汽車工業(yè)延續(xù)了 2021 年的發(fā)展態(tài)勢(shì)，汽車產(chǎn)銷量雙雙超過(guò) 1800 萬(wàn)輛，創(chuàng)全國(guó)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。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。國(guó)內(nèi)發(fā)動(dòng)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(zhǎng)安福特、北汽福田、廣州豐田、廣州本田、上汽通用五菱等。合資企業(yè)發(fā)動(dòng)機(jī)制造技術(shù)依然依賴國(guó)外技術(shù)引進(jìn)，從根本上并沒(méi)有形成我國(guó)自主的制造技術(shù)，國(guó)外企業(yè)仍然占據(jù)著技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)地位。 發(fā)動(dòng)機(jī)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(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。發(fā)動(dòng)機(jī)缸體結(jié)構(gòu)特征復(fù)雜，加工精度要求高，因此對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的加工要從生產(chǎn)線的每一個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行控制。 由以上分析可見(jiàn)，研究?jī)?yōu)化汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體機(jī)加工工藝對(duì)提高我國(guó)極其重要 第一章 2 汽車產(chǎn)業(yè)， 能對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體制造過(guò)程中的質(zhì)量和精度控制起到指導(dǎo)與幫助作用。 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)加工工藝概述 發(fā)動(dòng)機(jī)缸體加工工藝流程 發(fā)動(dòng)機(jī)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(jìn)行概述。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。 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(cè)工序組等。 3）缸體加工階段劃分 缸體加工主要?jiǎng)澐譃閮蓚€(gè)階段：粗加工和精 加工。 缸體加工特點(diǎn) 發(fā)動(dòng)機(jī)缸體是發(fā)動(dòng)機(jī)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(gè)整體，使這些零件相互之間保持正確的相對(duì)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。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。 缸體零件的主要加工部位和加工精度的特點(diǎn)是：平面加工主要通過(guò)端面銑削來(lái)完成，缸體各平面壁薄孔多，平面銑削時(shí)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(guò)鏜削、珩磨、鉆、鉸和攻等加工工藝來(lái)完成，孔系加工對(duì)于形狀精度和位置精度要求較高；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；缸體各部分尺寸的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不可能完全一致，故在加工時(shí)要充分考慮因基準(zhǔn)不重合而造成的誤差。與國(guó)際先進(jìn)水平相比，目前中國(guó)汽車尚有五年左右的差距。而這其中最關(guān)鍵的就是對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)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(qiáng)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(jìn)的加工方式是目前我們所應(yīng)用最多的技術(shù)。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。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。與以前采用的剛性加工線相比較現(xiàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體多采用柔性加工和高速加工，這些加工方式顯著提高了發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的加工質(zhì)量和加工效率。 柔性加工采用數(shù)控加工中心（ CNC）進(jìn)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(shì)。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。 (2) 重構(gòu)性 在制造環(huán)境發(fā)生重大變化時(shí)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)。 高速柔性加工的優(yōu)點(diǎn) (1) 隨切削速度提高，進(jìn)給速度也相應(yīng)提高，單位時(shí)間內(nèi)材料切除率 (切削速度、進(jìn)給量和切削深度的乘積 )增加，切削加工時(shí)間減少，大幅度提高加工效率，降低加工成本。 (3) 高速切削加工時(shí)，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。 5）經(jīng)濟(jì)性好加工效率高穩(wěn)定性好。 選用 CNC 系統(tǒng)除了標(biāo)準(zhǔn)的特點(diǎn)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(gè)程序段。 3) 跟蹤誤差要少于 。 5) 具有最短的程序處理時(shí)間 (最大允許時(shí)間為每段 4ms)。 （ 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)。 （ 4）整體加工系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜對(duì)操作人員要求高。 本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 定位基準(zhǔn)選擇 缸體的缸孔壁厚是否均勻是影響發(fā)動(dòng)機(jī)工作正常與否最重要的參數(shù)，因此選擇毛坯定位時(shí)首先考慮的是缸孔壁厚的保證。 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。 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)。選取液壓夾具。 要加工出合格的產(chǎn)品夾具設(shè)計(jì)非常重要，在定位基準(zhǔn)點(diǎn)、孔確定好的前提下，還需要考慮輔助支撐點(diǎn)、夾緊點(diǎn)位置選取，還要結(jié)合工件具體尺寸要求選擇合適大小的夾緊力。 刀具的選取 發(fā)動(dòng)機(jī)作為制造行業(yè)質(zhì)量要求最高的產(chǎn)品，它對(duì)刀具的要求也是非?？量痰?，需要考慮各種實(shí)際的狀況，僅僅局限在書本知識(shí)上是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。 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。 刀具的加工參數(shù)，也是設(shè)備選取的重要依據(jù)。 設(shè)備選取 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(tái)為 1000mm800mm 臥式加工中心。 設(shè)備工藝布置設(shè)計(jì) 按照合理的工藝對(duì)設(shè)備進(jìn)行合理的布置，以使得工件物流順暢，保證物流過(guò)程工件盡量不會(huì)收到磕碰。 2）培養(yǎng)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能。 2）共分八個(gè)工序完成 WD615 發(fā)動(dòng)機(jī)缸體機(jī)加工部分的工藝設(shè)計(jì)，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(shí)優(yōu)化，節(jié)拍要求1015min； 5）要求完成每個(gè)工序夾具的基本設(shè)計(jì)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(duì)每個(gè)工序的加工刀具合理選型。這種機(jī)床可裝若干把刀具，能自動(dòng)更換刀具，在一次裝夾中完成銑、鏜、鉆、擴(kuò)、鉸、锪、攻螺紋、內(nèi)槽加工等。第一臺(tái)加工中心是 1958 年由美國(guó)卡尼 特雷克公司首先研制成功的。 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。 伺服系統(tǒng) 是把來(lái)自數(shù)控裝置的信號(hào)轉(zhuǎn)換為機(jī)床移動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)。 主軸部件 是切削加工的功率輸出部件，由主軸箱、主軸電動(dòng)機(jī)、主軸和主軸軸承等零件組成。進(jìn)入數(shù)控裝置的信息，經(jīng)過(guò)一系列處理和運(yùn)算轉(zhuǎn)變成脈沖信號(hào)。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。 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(diǎn)分析 ： （ 1） 工藝范圍寬，能加工復(fù)雜曲面。 （ 3） 加工精度高，表面質(zhì)量好。 (2)有毛坯加工成成品的過(guò)程中，工件不能時(shí)效，內(nèi)應(yīng)力難以消除。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。 ／全長(zhǎng)，主軸振擺、軸向跳動(dòng)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。 (5)多工序集中加工，要及時(shí)處理切屑。 (6)工件每個(gè)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)。 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。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。但臥式加工中心的工藝性廣泛，一般一個(gè)機(jī)械加工車間中臥式加工中心與立式加工中心數(shù)量之比大約為 2:1。 這里我們要加工的 WD615 發(fā)動(dòng)機(jī)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(tái)為1000mm 800mm 臥式加工中心。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。 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(yùn)動(dòng)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(diǎn)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)。 定位進(jìn)度分析 加工中心每個(gè)控制軸的定位精度是指在該軸行程內(nèi)任意定位點(diǎn)的定位誤差，在這項(xiàng)誤差反映了伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)精度。 自動(dòng)換刀裝置是加工中心進(jìn)行多工序集中加工的基本條件。自動(dòng)換刀裝置的投資占整機(jī)的 30%～ 50%。 在刀庫(kù)中，刀柄的存儲(chǔ)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(kù)，可存儲(chǔ)上千把道具。因?yàn)榇笕萘康稁?kù)成本高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、故障率高，刀柄管理也相應(yīng)復(fù)雜化。選用臥式加工中心時(shí)，刀庫(kù)容量 40把較合適。因此確定刀庫(kù)容量為 40 把也是合理的。對(duì)每個(gè)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。 一年按 300 個(gè)工作日、兩班制，一天有效工作時(shí)間為 16 小時(shí)計(jì)算，即可計(jì)算出該機(jī)床的年生產(chǎn)能力。而刀具又是其中最活躍、最基本的重要因素。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。 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(wú)法切削。 （ 3） 足夠的強(qiáng)度和韌性 刀具在切削時(shí)，要承受很大的切削力、沖擊力和振動(dòng)。 （ 4） 良好的工藝性 為了便于壓制 成型、機(jī)械加工、鍛造、焊接、熱處理、要求刀具材料具有可加工性。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。 。 。 。 。 。 （ 3）陶瓷刀具： ，耐磨性能好。 好。 。 。 ，刀具成本較高。 （ 5）硬質(zhì)合金刀具： 。 TiC 含量的增加而下降。 。 加工中心刀具： （ 1）銑削類刀具 由于加工中心主要用于復(fù)雜曲面的銑削，所以銑刀的選擇是非常重要的。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。特殊銑刀如專用成型銑刀適用于特殊形狀的孔和臺(tái)。 由 于缸體平面面積較大，因此銑削時(shí)選用平面銑刀。 淺孔鉆用于實(shí)體工件上打孔，一般加工的長(zhǎng)徑比在 4： 1 以內(nèi)。 擴(kuò)孔鉆（粗鏜刀）用于對(duì)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(kuò)不通孔，有些擴(kuò)孔刀的直徑還可以進(jìn)行調(diào)整，可滿足一定范圍內(nèi)不同孔徑的要求。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。 （ 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(dòng)率和成套設(shè)備投資的大小。