汽车发动机气缸体四面孔系机加工序及液压自动夹具设计.zip
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发动机气缸缸体
与自动化加工
发动机气缸体机械加工
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汽车发动机气缸体四面孔系机加工序及液压自动夹具设计.zip,发动机气缸缸体,与自动化加工,发动机气缸体机械加工
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机械加工工序卡片产品型号零（部）件图号1产品名称汽车发动机缸体零（部）件名称缸体共（24）页第（1）页车间工序号工序名称材料牌号机加工1铣削HT250毛坯种类毛坯外型尺寸每毛坯可制件数每台件数铸 件857mm*397.5mm*472.5mm11设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式加工中心HDM-12511夹具名称工序工时1.52工步号工 步 内 容工艺装备（含：刀具、量具、专用工具）主轴转速r/min 切削速度m/min进给量mm/r工 步 工 时1精铣左侧面密齿硬质合金端面铣刀160725120.051.52 机械加工工序卡片产品型号零（部）件图号1产品名称汽车发动机缸体零（部）件名称缸体共（24）页第（2）页车间工序号工序名称材料牌号机加工2钻孔HT250毛坯种类毛坯外型尺寸每毛坯可制件数每台件数铸 件857mm*397.5mm*472.5mm11设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式加工中心HDM-12511夹具名称工序工时1.88工步号工 步 内 容工艺装备（含：刀具、量具、专用工具）主轴转速r/min 切削速度m/min进给量mm/r工 步 工 时1钻M8螺纹底孔倒角6.8钻头11200.420.41.17攻M8X1.25螺纹8丝锥3200.1341.250.71 机械加工工序卡片产品型号零（部）件图号1产品名称汽车发动机缸体零（部）件名称缸体共（24）页第（3）页车间工序号工序名称材料牌号机加工3钻孔HT250毛坯种类毛坯外型尺寸每毛坯可制件数每台件数铸 件857mm*397.5mm*472.5mm11设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式加工中心HDM-12511夹具名称工序工时0.81工步号工 步 内 容工艺装备（含：刀具、量具、专用工具）主轴转速r/min 切削速度m/min进给量mm/r工 步 工 时1钻M10螺纹底孔倒角8.5钻头11200.420.40.182攻M10X1.5螺纹10丝锥4140.2171.50.63 机械加工工序卡片产品型号零（部）件图号1产品名称汽车发动机缸体零（部）件名称缸体共（24）页第（4）页车间工序号工序名称材料牌号机加工4扩孔HT250毛坯种类毛坯外型尺寸每毛坯可制件数每台件数铸 件857mm*397.5mm*472.5mm11设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式加工中心HDM-12511夹具名称工序工时1.56工步号工 步 内 容工艺装备（含：刀具、量具、专用工具）主轴转速r/min 切削速度m/min进给量mm/r工 步 工 时1扩主油道孔，倒角25扩孔钻7500.780.50.22攻M272螺纹27丝锥3200.23452.01.36 机械加工工序卡片产品型号零（部）件图号1产品名称汽车发动机缸体零（部）件名称缸体共（24）页第（5）页车间工序号工序名称材料牌号机加工5钻孔HT250毛坯种类毛坯外型尺寸每毛坯可制件数每台件数铸 件857mm*397.5mm*472.5mm11设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式加工中心HDM-12511夹具名称工序工时0.33工步号工 步 内 容工艺装备（含：刀具、量具、专用工具）主轴转速r/min 切削速度m/min进给量mm/r工 步 工 时1钻孔22钻头7500.780.50.33 机械加工工序卡片产品型号零（部）件图号1产品名称汽车发动机缸体零（部）件名称缸体共（24）页第（6）页车间工序号工序名称材料牌号机加工6钻孔HT250毛坯种类毛坯外型尺寸每毛坯可制件数每台件数铸 件857mm*397.5mm*472.5mm11设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式加工中心HDM-12511夹具名称工序工时0.07工步号工 步 内 容工艺装备（含：刀具、量具、专用工具）主轴转速r/min 切削速度m/min进给量mm/r工 步 工 时1钻标记孔6扩孔钻11200.480.180.07 机械加工工序卡片产品型号零（部）件图号1产品名称汽车发动机缸体零（部）件名称缸体共（24）页第（7）页车间工序号工序名称材料牌号机加工7钻孔HT250毛坯种类毛坯外型尺寸每毛坯可制件数每台件数铸 件857mm*397.5mm*472.5mm11设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式加工中心HDM-12511夹具名称工序工时0.42工步号工 步 内 容工艺装备（含：刀具、量具、专用工具）主轴转速r/min 切削速度m/min进给量mm/r工 步 工 时1钻M5螺纹底孔倒角4.2钻头14000.420.10.222攻M50.8螺纹5丝锥2500.07851.00.2 机械加工工序卡片产品型号零（部）件图号1产品名称汽车发动机缸体零（部）件名称缸体共（24）页第（8）页车间工序号工序名称材料牌号机加工8钻孔HT250毛坯种类毛坯外型尺寸每毛坯可制件数每台件数铸 件857mm*397.5mm*472.5mm11设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式加工中心HDM-12511夹具名称工序工时0.33工步号工 步 内 容工艺装备（含：刀具、量具、专用工具）主轴转速r/min 切削速度m/min进给量mm/r工 步 工 时1钻8E8底孔6钻头11200.480.180.33 机械加工工序卡片产品型号零（部）件图号1产品名称汽车发动机缸体零（部）件名称缸体共（24）页第（9）页车间工序号工序名称材料牌号机加工9扩铰HT250毛坯种类毛坯外型尺寸每毛坯可制件数每台件数铸 件857mm*397.5mm*472.5mm11设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式加工中心HDM-12511夹具名称工序工时0.28工步号工 步 内 容工艺装备（含：刀具、量具、专用工具）主轴转速r/min 切削速度m/min进给量mm/r工 步 工 时1扩主油道孔，倒角23.5扩孔钻11371200.30.132精铰主油道孔24铰刀53030.10.60.15 机械加工工序卡片产品型号零（部）件图号1产品名称汽车发动机缸体零（部）件名称缸体共（24）页第（10）页车间工序号工序名称材料牌号机加工10钻孔HT250毛坯种类毛坯外型尺寸每毛坯可制件数每台件数铸 件857mm*397.5mm*472.5mm11设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式加工中心HDM-12511夹具名称工序工时0.33工步号工 步 内 容工艺装备（含：刀具、量具、专用工具）主轴转速r/min 切削速度m/min进给量mm/r工 步 工 时1钻孔22钻头11371200.30.33 机械加工工序卡片产品型号零（部）件图号1产品名称汽车发动机缸体零（部）件名称缸体共（24）页第（11）页车间工序号工序名称材料牌号机加工11钻孔HT250毛坯种类毛坯外型尺寸每毛坯可制件数每台件数铸 件857mm*397.5mm*472.5mm11设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式加工中心HDM-12511夹具名称工序工时0.23工步号工 步 内 容工艺装备（含：刀具、量具、专用工具）主轴转速r/min 切削速度m/min进给量mm/r工 步 工 时1钻端面销孔12H7底孔/倒角10钻头11200.480.180.23 机械加工工序卡片产品型号零（部）件图号1产品名称汽车发动机缸体零（部）件名称缸体共（24）页第（12）页车间工序号工序名称材料牌号机加工12钻孔HT250毛坯种类毛坯外型尺寸每毛坯可制件数每台件数铸 件857mm*397.5mm*472.5mm11设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式加工中心HDM-12511夹具名称工序工时0.23工步号工 步 内 容工艺装备（含：刀具、量具、专用工具）主轴转速r/min 切削速度m/min进给量mm/r工 步 工 时1钻M10螺纹底孔倒角10钻头11200.480.180.23 机械加工工序卡片产品型号零（部）件图号1产品名称汽车发动机缸体零（部）件名称缸体共（24）页第（13）页车间工序号工序名称材料牌号机加工13钻孔HT250毛坯种类毛坯外型尺寸每毛坯可制件数每台件数铸 件857mm*397.5mm*472.5mm11设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式加工中心HDM-12511夹具名称工序工时0.23工步号工 步 内 容工艺装备（含：刀具、量具、专用工具）主轴转速r/min 切削速度m/min进给量mm/r工 步 工 时1钻M8螺纹底孔倒角8钻头11420.200.40.23 机械加工工序卡片产品型号零（部）件图号1产品名称汽车发动机缸体零（部）件名称缸体共（24）页第（14）页车间工序号工序名称材料牌号机加工14攻螺纹HT250毛坯种类毛坯外型尺寸每毛坯可制件数每台件数铸 件857mm*397.5mm*472.5mm11设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式加工中心HDM-12511夹具名称工序工时0.72工步号工 步 内 容工艺装备（含：刀具、量具、专用工具）主轴转速r/min 切削速度m/min进给量mm/r工 步 工 时1攻M101.5螺纹10丝锥4140.2171.50.72 机械加工工序卡片产品型号零（部）件图号1产品名称汽车发动机缸体零（部）件名称缸体共（24）页第（15）页车间工序号工序名称材料牌号机加工15攻螺纹HT250毛坯种类毛坯外型尺寸每毛坯可制件数每台件数铸 件857mm*397.5mm*472.5mm11设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式加工中心HDM-12511夹具名称工序工时0.41工步号工 步 内 容工艺装备（含：刀具、量具、专用工具）主轴转速r/min 切削速度m/min进给量mm/r工 步 工 时1攻M81.25螺纹6.8丝锥2500.07851.00.41 机械加工工序卡片产品型号零（部）件图号1产品名称汽车发动机缸体零（部）件名称缸体共（24）页第（16）页车间工序号工序名称材料牌号机加工16钻孔HT250毛坯种类毛坯外型尺寸每毛坯可制件数每台件数铸 件857mm*397.5mm*472.5mm11设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式加工中心HDM-12511夹具名称工序工时1.53工步号工 步 内 容工艺装备（含：刀具、量具、专用工具）主轴转速r/min 切削速度m/min进给量mm/r工 步 工 时1钻油泵孔16.7钻头11200.420.40.322粗镗油泵孔41.7硬质合金镗刀5300.840.250.373半精镗油泵孔43.4，18.4硬质合金镗刀530/7500.84/0.710.25/0.40.84 机械加工工序卡片产品型号零（部）件图号2产品名称汽车发动机缸体零（部）件名称缸体共（24）页第（17）页车间工序号工序名称材料牌号机加工17铣削HT250毛坯种类毛坯外型尺寸每毛坯可制件数每台件数铸 件857mm*397.5mm*472.5mm11设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式加工中心HDM-12511夹具名称工序工时1.53工步号工 步 内 容工艺装备（含：刀具、量具、专用工具）主轴转速r/min 切削速度m/min进给量mm/r工 步 工 时1精铣右侧面密齿硬质合金端面铣刀1607256.50.31.822精铣定位面密齿硬质合金端面铣刀5011206.50.50.76 机械加工工序卡片产品型号零（部）件图号2产品名称汽车发动机缸体零（部）件名称缸体共（24）页第（18）页车间工序号工序名称材料牌号机加工18铰孔HT250毛坯种类毛坯外型尺寸每毛坯可制件数每台件数铸 件857mm*397.5mm*472.5mm11设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式加工中心HDM-12511夹具名称工序工时0.24工步号工 步 内 容工艺装备（含：刀具、量具、专用工具）主轴转速r/min 切削速度m/min进给量mm/r工 步 工 时1精铰定位销孔20.5铰刀53030.10.60.24 机械加工工序卡片产品型号零（部）件图号2产品名称汽车发动机缸体零（部）件名称缸体共（24）页第（19）页车间工序号工序名称材料牌号机加工19钻孔HT250毛坯种类毛坯外型尺寸每毛坯可制件数每台件数铸 件857mm*397.5mm*472.5mm11设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式加工中心HDM-12511夹具名称工序工时1.13工步号工 步 内 容工艺装备（含：刀具、量具、专用工具）主轴转速r/min 切削速度m/min进给量mm/r工 步 工 时1扩出砂孔39.5扩孔钻5300.840.250.462精铰出砂孔40铰刀53030.10.60.57 机械加工工序卡片产品型号零（部）件图号2产品名称汽车发动机缸体零（部）件名称缸体共（24）页第（20）页车间工序号工序名称材料牌号机加工20钻孔HT250毛坯种类毛坯外型尺寸每毛坯可制件数每台件数铸 件857mm*397.5mm*472.5mm11设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式加工中心HDM-12511夹具名称工序工时0.43工步号工 步 内 容工艺装备（含：刀具、量具、专用工具）主轴转速r/min 切削速度m/min进给量mm/r工 步 工 时1钻油孔20扩孔钻7500.710.40.43 机械加工工序卡片产品型号零（部）件图号2产品名称汽车发动机缸体零（部）件名称缸体共（24）页第（21）页车间工序号工序名称材料牌号机加工21钻孔HT250毛坯种类毛坯外型尺寸每毛坯可制件数每台件数铸 件857mm*397.5mm*472.5mm11设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式加工中心HDM-12511夹具名称工序工时0.43工步号工 步 内 容工艺装备（含：刀具、量具、专用工具）主轴转速r/min 切削速度m/min进给量mm/r工 步 工 时1钻孔18.5/13钻头9600.540.250.432扩孔19扩孔钻7500.780.50.263精铰孔19.5铰刀53030.10.60.454攻螺纹10.5丝锥4140.2171.50.17 机械加工工序卡片产品型号零（部）件图号2产品名称汽车发动机缸体零（部）件名称缸体共（24）页第（22）页车间工序号工序名称材料牌号机加工22钻孔HT250毛坯种类毛坯外型尺寸每毛坯可制件数每台件数铸 件857mm*397.5mm*472.5mm11设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式加工中心HDM-12511夹具名称工序工时0.83工步号工 步 内 容工艺装备（含：刀具、量具、专用工具）主轴转速r/min 切削速度m/min进给量mm/r工 步 工 时1钻M12螺纹底角导孔12钻头7500.620.320.52攻M121.75螺纹14丝锥3200.2011.750.33 机械加工工序卡片产品型号零（部）件图号2产品名称汽车发动机缸体零（部）件名称缸体共（24）页第（23）页车间工序号工序名称材料牌号机加工23钻孔HT250毛坯种类毛坯外型尺寸每毛坯可制件数每台件数铸 件857mm*397.5mm*472.5mm11设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式加工中心HDM-12511夹具名称工序工时3.34工步号工 步 内 容工艺装备（含：刀具、量具、专用工具）主轴转速r/min 切削速度m/min进给量mm/r工 步 工 时1钻M8螺纹底角导孔6.8钻头11200.480.181.582攻M81.25螺纹8丝锥3200.1341.251.76 机械加工工序卡片产品型号零（部）件图号2产品名称汽车发动机缸体零（部）件名称缸体共（24）页第（24）页车间工序号工序名称材料牌号机加工24钻孔HT250毛坯种类毛坯外型尺寸每毛坯可制件数每台件数铸 件857mm*397.5mm*472.5mm11设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式加工中心HDM-12511夹具名称工序工时0.33工步号工 步 内 容工艺装备（含：刀具、量具、专用工具）主轴转速r/min 切削速度m/min进给量mm/r工 步 工 时1钻M14螺纹底角导孔12钻头7500.620.320.182攻M142螺纹14丝锥3200.234520.15 摘 要本次课题目的是完成发动机缸体的加工与液压夹具的设计，并尽可能对其优化，现如今我国人民生活水平越来越高，而供需已经出现了不对等，面对着越来越多的需求，提高生产效率与质量是很重要的。本次针对材料为HT250铸铁，布氏硬度范围为170-220的缸体进行研究，使用卧式加工中心和组合机床进行加工。主要加工面为气缸体上的出砂孔，两侧面，油道孔和各面上的连接螺纹孔等。由于左右侧面上的加工面多为凸台面，且各凸台加工高度和方向不一致，加工较困难，因此采用一次铣削加工。主油道孔采用扩铰孔加工，出砂孔采用扩铰孔加工，油孔采用钻孔加工，油泵孔采用钻扩铰加工，各个表面的螺纹底孔采用钻孔、攻螺纹的方式加工。汽缸体宜采用低压铸造，在加工缸体的过程中，先加工一个面上的所有要求，再换面，因为该零件属大批大量生产，所以如何提高生产率成为重中之重，本次课题中根据工艺路线原则拟定了工艺路线，并确立了粗精基准，确定了粗精加工余量，切削用量等，将加工工序以加工工序卡片的形式表现了出来。为了避免在加工缸体的时候使用多次手动装夹，因此设计一种液压自动夹具，使用液压缸来提供动力，链接杠杆，通过传感器检测油缸状态，来实现自动夹紧，在夹具设计方面，如何确定定位是关键，因此对定位的选择进行了分析与计算。在加工时，仅仅需要一次装夹，就可以实现对多个孔的加工，从而节省了大量的时间，提高了工件加工的生产效率。关键词：发动机缸体加工工艺，液压专用夹具设计ABSTRACTThe purpose of the project is to complete the processing of engine cylinder block and the design of the hydraulic clamp, as far as possible for its optimization, nowadays our country peoples living standard is higher and higher, and the supply and demand has been wrong, in the face of more and more demand, we should improve production efficiency and the quality is very important.In this case, the material is HT250 cast iron, and the brinell hardness range of 170-220 is studied, and the horizontal machining center and combined machine tool are used for processing. The main processing surface is the sand hole on the cylinder block, the two sides, the oil channel hole and the connecting thread holes on each surface. Because the machining surface on the left and right sides is mostly convex surface, and the machining height and direction of each convex platform are not consistent, the processing is difficult, so it is used for a milling process. Expansion is used in the main oil passage hole reaming processing, sand holes are expanding reaming processing, oil hole drilling, hole pump adopts enlarge reaming processing, tap on the surface of the individual with the method of drilling, tapping screw thread processing. appropriate cylinder is make in low pressure casting, ln the process of machining the cylinder, All the requirements of processing a surface, and then,take a face, because the parts belong to the large number of mass production, so how to increase productivity become the top priority thing, according to the principle of process route in this topic proposed the technological route, and establish a coarse fine benchmark, determine the rough finish machining allowance, cutting dosage,processing procedure will be According to a machining process card.In order to avoid in the machining cylinder block using manual clamping for many times, so we make the design of a hydraulic automatic clamp, use the hydraulic cylinder to provide power, link lever, through the sensor to detect the state oil cylinder, to achieve automatic clamping, in terms of fixture design, how to make sure the key is on position, therefore the choice of location are analyzed and calculated. In the process of processing, only one clamping is required, and the processing of multiple holes can be realized, thus saving a lot of time and improving the production efficiency of the workpiece.Key Words：Engine block machining process，Hydraulic fixture design.毕业设计（论文）题目目 录摘 要IABSTRACTII1 绪论11.1研究背景以及意义11.2目前研究的概况和发展趋势11.3本次设计主要内容及方法22 缸体工艺性分析32.1缸体材料分析32.2缸体的主要加工面32.3缸体主要加工面的加工精度32.4主要加工面加工工艺性及加工方式33 发动机缸体工艺规程设计43.1零件生产纲领43.2 零件毛坯尺寸43.3零件加工工艺路线设计43.4零件加工余量63.5零件加工参数选择83.6 工艺尺寸链93.7 对刀分析104 夹具设计114.1夹具工件任务及要求114.2基准的选择114.3夹具零件公差的设定114.4夹具结构方案的拟定124.5夹具定位支撑系统设计124.6夹具夹紧机构设计154.7 液压泵选取164.8 液压缸选取17参 考 文 献19附录1：外文翻译20附录2：外文原文23致 谢28- -1 绪论1.1研究背景以及意义1.1.1研究领域本次课题涉及为机械制造工艺研究领域。1.1.2研究目的本次课题目的是完成发动机缸体的加工与夹具的设计，并尽可能对其优化，现如今我国人民生活水平越来越高，而供需已经出现了不对等，面对着越来越多的需求，提高生产效率与质量是很重要的。1.2目前研究的概况和发展趋势在发动机生产与加工方面，根据资料显示，汽车发动机缸体目前的生产大致有以下形式：在传统组合机床自动线基础上的柔性化改造。在传统的机床与数控技术联系之后，其柔性化有所提高。主体为加工中心的准柔性生产线。加工中心作为其主体，普通机床作为其辅助的准柔性生产线方案；适用场合为多个品种或者批量较大生产的柔性传输生产线和柔性制造系统。发动机作为汽车最重要的部分，对于发动机的制造所要求的的工艺水平一般高于其他汽车零件，所以对发动机的制造加工也成为了所有环节中的基础与重点。现在我国发动机缸体，缸盖的加工普遍采用着刚性柔性生产线并存或者单机与自动线配合的生产模式。在发达国家中，已经广泛使用高速加工中心与桁架机械手共同组成的敏捷柔性生产系统，桁架机械手在高空中运送零件，直接把被加工零件从一台机床输送到另一台机床上，机械手兼有工序间运输和自动上下料功能。通过这些年的发展，加工发动机的方式将为了高速化、柔性化和高效率去进行，采用能进行高速度运转的机床主轴，加快工作效率，减少了生产成本，并且能够提高在市场的竞争力。于材料选择方面，国内缸体制造广泛使用着铸铁材料。使用铸铁作为缸体材料，有着不错的耐热效果，在处理发动机功率方面能够提升很大的空间。目前，国内外夹具设计越来越向着柔性化、智能化、精密化、标准化发展，为了降低装夹费用和生产准备时间，柔性装夹是必不可少的，一般说来，柔性夹具是指工件的形状和尺寸有一定变化后，夹具还能适应这种变化并继续使用的应变能力。传统的夹具需要人工上料，不能满足自动化的要求，而简单的机器手臂，机器人在完成基本的预定位之后，仍然需要夹具来完成精确的定位。所以，智能化的夹具将会成为未来设计的主流趋势，并且会极大的影响生产率。在汽车发动机领域，不仅要满足高标准的要求，同时为了满足愈来愈烈的消费水平，如何在满足质量与精度的同时满足大批量生产已经成为了必须攻克的一关。1.3本次设计主要内容及方法本次课题主要研究内容为发动机缸体从毛坯到成品的主要机械加工工艺过程的制定以及相应的加工过程中能够满足精度要求的机床和刀具的选择，还有发动机缸体上孔群加工所需要的专用夹具的设计。在设计中确定了工件在夹具中的定位，使其符合定位原理，合理的设置了定位件和导向件。进行了夹紧力的分析计算，确定了夹紧装置的尺寸，并在CAD图纸上按照定位元件，导向元件，夹紧机构，传动装置等顺序绘制了夹具装配图。2 缸体工艺性分析2.1缸体材料分析铸铁成本低，耐冲击性能，耐磨性能强，并且热膨胀系数低，HT250铸铁适合于做气缸体的铸造材料，布氏硬度范围为170-220。2.2缸体的主要加工面气缸体上的主要加工面有：油孔,两侧面,出砂孔,油泵孔,主油道孔和各面上的连接螺纹孔等。2.3缸体主要加工面的加工精度（1）底面的平面度不大于0.10mm；表面粗糙度为Rz=25。（2）工艺孔2-15中心距：7830.8。（3）曲轴孔53轴线与基准轴线同轴度要求为0.04，表面粗糙度为Rz=16。（4）油泵孔：43.40.3,表面粗糙度为Rz=16。（5）主油道孔：240.2,垂直度为0.2。2.4主要加工面加工工艺性及加工方式（1）左右侧面上的加工面基本都是凸台面,因此采用一次铣削加工。（2）主油道孔采用扩铰孔加工。（3）出砂孔采用扩铰孔加工。（4）油孔采用钻孔加工。（5）油泵孔采用钻扩铰。（6）各个侧面的螺纹底孔采用钻孔，攻螺纹的方式加工。3 发动机缸体工艺规程设计3.1零件生产纲领年产量：25000件生产节拍：设定每年的工作日为300日，每日生产8个小时，按废品率和备品率为百分之20计算，那么生产节拍300860/(25000(1+20%)=4.8分/件生产规模：为大批大量生产规模根据尺寸，选择HC1500A卧式加工中心表3.1 HDM-125详细数据工作台尺寸（mm）15001500工作台最大承重重量（kg）8000行程（mm）2500/1500/1800主轴转速（rpm）60003.2 零件毛坯尺寸毛坯尺寸：857mm*397.5mm*472.5mm，在加工之前，先粗铣6个表面。3.3零件加工工艺路线设计3.3.1设计工艺路线的原则(1)粗精分开为了提高加工精度，因此需要粗精分开，先选择一个粗基准，进行对顶面两个工艺孔的精加工，接着以其作为精基准，进行对其他工序的加工。(2)工序集中缸体加工采用卧式加工中心，工序集中的优点在于可以很好的提高加工生产率。比如在同一面上的钻孔，就可以安排在同一工序上进行，能够使用较少的机床，并且还可以保证加工精度。3.3.2初步拟定工艺路线方案一：1.精铣下表面2.精铣上表面3.钻两个15的工艺孔4.精铣左侧面5.钻M8螺纹底孔，倒角6.钻M10螺纹底孔，倒角，攻螺纹7.扩主油道孔，倒角，攻螺纹8.钻孔9.钻标记孔10.钻M5螺纹底孔，倒角，攻螺纹11.钻8E8底孔12.扩主油道孔，倒角，精铰主油道孔13.钻孔14.钻12H7底孔，倒角15.钻M10螺纹底孔，倒角16.钻M8螺纹底孔，倒角17.攻M10螺纹18.攻M8螺纹19.钻油泵孔，倒角，粗镗油泵孔，半精镗油泵孔20.精铣右侧面，精铣定位面21.精铰定位销孔22.扩出砂孔，倒角，精铰出砂孔23.钻油孔24.钻孔，扩孔，倒角，精铰孔，攻螺纹25.钻油孔26.钻M12螺纹底孔，倒角，攻螺纹27.钻M8螺纹底孔，倒角，攻螺纹28.钻M14螺纹底孔倒角，攻螺纹方案二：1.精铣下表面2.精铣上表面3.钻两个15的工艺孔4.精铣左侧面5.精铣右侧面，精铣定位面6.精铰定位销孔7.钻M8螺纹底孔，倒角8.钻M10螺纹底孔，倒角，攻螺纹9.扩主油道孔，倒角，攻螺纹10.钻孔11.钻标记孔12.钻M5螺纹底孔，倒角，攻螺纹13.钻8E8底孔14.扩主油道孔，倒角，精铰主油道孔15.钻孔16.钻12H7底孔，倒角17.钻M10螺纹底孔，倒角18.钻M8螺纹底孔，倒角19.攻M10螺纹20.攻M8螺纹21.钻油泵孔，倒角，粗镗油泵孔，半精镗油泵孔22.扩出砂孔，倒角，精铰出砂孔23.钻油孔24.钻孔，扩孔，倒角，精铰孔，攻螺纹25.钻油孔26.钻M12螺纹底孔，倒角，攻螺纹27.钻M8螺纹底孔，倒角，攻螺纹28.钻M14螺纹底孔倒角，攻螺纹3.3.3方案对比方案一与方案二的区别在于是方案一加工好一个面之后直接加工这个面上的孔，方案二是先加工所有面再回头过来加工孔，方案一可以提高加工效率，由于组合机床与加工中心的时候，换刀十分方便，由于其他侧面粗糙度和精度对需加工表面的孔没有影响，并且该工件要满足大批量生产，因此十分注重生产率，故选择方案一进行加工。3.4零件加工余量3.4.1毛坯加工尺寸实际尺寸：851mm*391.5mm*465.5mm(1) 毛坯总高472.5+-0.8mm(2) 总长8570.8mm，前后面总加工余量各0.5mm。(3) 主油道孔24mm，扩余量为0.75，铰余量为0.25(4) 出砂孔40mm，扩余量为单边4.75，铰余量为单边0.253.4.2毛坯加工余量表3.2 中间加工余量加工工序工序加工余量下表面精铣下表面余量0.5上表面精铣上表面余量0.5左侧面精铣左侧面余量0.5主油道孔扩单边余量1.5出砂孔扩单边余量4.75精铰单边余量0.25油泵孔粗镗余量3.85半精镗余量0.95右侧面精铣右侧面余量0.5螺纹底孔钻余量0.253.5零件加工参数选择根据切削用量手册查表可得出如下数据组合机床(1) 前后端面(密齿硬质合金端面铣刀) 左右侧面各凸台面(端面铣刀) (2) 工艺孔加工(钻-铰刀)(3) 各孔的钻削加工加工中心：(4) 各螺孔攻丝的切削用量3.6 工艺尺寸链封闭环的基本尺寸： 油泵孔尺寸链：粗镗：20.10+0.25半精镗：220+0.1220+0.1=20.10+0.25+ZZ=1.9-0.1+0.25图3.1 油泵孔尺寸链出砂孔尺寸链：扩：200+0.1铰：28.6-0.007+0.01828.6-0.007+0.018=200+0.1+ZZ=8.6-0.107+0.018图3.2 出砂孔尺寸链主油道孔尺寸链：扩：110+0.1铰：12-0.007+0.01812-0.007+0.018=11.750+0.1+ZZ=1-0.107+0.018图3.3 主油道孔尺寸链3.7 对刀分析自动对刀是通过刀尖检测系统实现的，刀尖以设定的速度向接触式传感器接近，当刀尖与传感器接触并发出信号，数控系统立即记下该瞬间的坐标值，并自动修正刀具补偿值。在本次加工中，将对刀点选择在菱形定位销处，以确定对刀点在机床坐标系中的绝对坐标值。图3.4 自动对刀示意图4 夹具设计4.1夹具工件任务及要求该夹具设计目的是设计一种可以满足加工侧面孔系的夹具。为了避免在加工缸体的时候使用多次手动装夹，因此设计一种液压自动夹具，液压夹紧采用高压油来提供动力，特别适合大型工件的多处夹紧，工作压力十分高，夹紧刚性很大，通过传感器检测油缸状态，来实现自动夹紧。在加工时，仅仅需要一次装夹，就可以实现对多个孔的加工，从而节省了大量的时间，提高了工件加工的生产效率。4.2基准的选择基准的选择是夹具设计中最为基础也最为重要的部分，通过选择合适的基准，才能够进行夹紧等一系列进一步的工作。4.2.1粗基准的选择应该去选择工件上不被加工的面作为粗基准，因此，加工时选取曲轴孔作为加工的粗基准。4.2.2精基准的选择精基准以工件顶面还有2个15的工艺孔作为定位精基准，能够简化夹具设计制造工作。因为使用的是数控加工中心，因此以工艺孔作为基准坐标中心，建立X/Y/Z的基准坐标系，可以通过输入坐标进行钻孔等一系列操作。4.3夹具零件公差的设定4.3.1粗基准面定位零件公差毛坯夹具定位基准为缸体曲轴孔结合面和缸孔，在设计装配时应该先去保证定位基准精度。缸体曲轴孔结合面尺寸为500.15，总公差T0=0.3，A0=900.15作为装配尺寸链封闭环，固定支撑钉A1=20，垫圈A2=5，支座A2=65为尺寸链组成环。垫圈结构简单，容易制造，为尺寸链中的协调环。平均公差Tm=0.1。支座结构复杂，不易加工，应当分配更多的公差。因此，T1=0.1，T2=0，T3=0.2，A1=200.05，A2=5，A3=650.10，同理，粗基准面对底面的平行度为0.03，固定支撑钉对底面平行度为0.01，支座对底面平行度为0.02。查手册可得，支座轴向圆跳动公差为0.01。图4.1 粗基准面定位元件尺寸链4.3.2两侧缸孔定位装置尺寸公差缸孔直径公差为0.015，缸孔对曲轴孔垂直度要求为0.05，缸孔加工位置精度为0.2，缸孔圆柱度精度要求为0.01。定心柱定位确定缸孔中心线，中心线与十几周线的重合度又影响着后续缸孔加工精度，定心支座的公差应该与缸孔一致，定心支座的公差由下底面和上支座组成，定心支座的圆柱度应该为0.01，下底面相对夹具体上表面的垂直度为0.02.定心柱相对支座轴线的垂直度为0.02，支座上两定心孔的同轴度为0.03。4.3.3中间缸体定位装置公差同理，圆柱度也应该与缸孔一致，中间缸孔定位支座的垂直度圆柱度公差由支座，油缸体和连接板决定，连接板结构简单，加工容易，公差小，支座同轴度公差为0.02，定心柱相对支座轴线垂直度为0.02，两定心支座定心孔的同轴度为0.03。油缸体缸孔相对夹具体上表面垂直度为0.02。相对支座轴线同轴度为0.2。4.4夹具结构方案的拟定4.4.1夹具的组成夹具由定位装置和夹紧装置组成，在限制自由度确保定位之后进行夹紧。4.4.2夹具定位该夹具使用了一面两销定位方式，此定位方式为完全定位，可以限制住工作所有的活动范围，推入工件之后，先使用侧面的一个预定位块进行预定位，再通过夹具体两侧的导板进行微调，使得定位销进入工件，接着液压缸提供动力，进行夹紧，从而完成定位。4.5夹具定位支撑系统设计4.5.1定位销的尺寸设计如图4.2所示，为定位销（菱形销和圆柱销）的图示。图4.2 两销示意图定位销参数：两个定位销的中心距L1为760mm两孔中心距公差为0.006mm两定位孔直径：D1=D2=15H7=15H 圆柱销最大直径为：d1=D2=15mm D1-第一基准孔最小直径 d=15g6=15切削边销宽度，查表D28，取b=4mm，B为11.3切削边销与基准的最小配合间隙 OO2min=2*4*0.0595/15=0.032mm切削边销的最大直径 d2=D2*min2=15-0.032=14.968mm 取d2h6=14.9684.5.2 定位销设计图4.3 圆柱定位销圆柱定位销尺寸如图4.3所示。图4.4 菱形定位销查表选取菱形销尺寸如图4.4所示为别为4mm和12mm。4.5.3 定位销的定位误差计算图4.5 定位销的定位误差示意图本次夹紧研究的是钻侧面孔工序，在本次工序中采用缸体毛坯粗基准定位，加工中不存在基准位移误差和基准不重合误差，从理论上来说不存在定位误差，但是由于毛坯定位基准面通过定位元件直接与夹具相接触，定位元件在加工制造过程中可能产生加工误差，带有加工误差的定位与案件与缸体毛坯接触实现定位，就会带来定位误差。dw =jb+jwjw=D+d+jw=（D+d）/2=（0.018+0.08）/2=0.013mm 4.5.4定位块设计图4.6 定位块定位块尺寸如图4.6所示，在夹紧中，定位块与工艺孔基准要重合，因此定位块中心点到夹具体左侧面为258mm，到夹具体前面距离为42mm。4.6夹具夹紧机构设计4.6.1夹紧力的作用点为了保证工件在夹紧后定位稳定，应尽可能使得两个夹紧点距离大，因此确定两个夹紧点分别在工件顶面两侧，配合下方的定位块，完成对缸体的夹紧。位置应该尽可能去靠近工件加工表面，目的是减小在加工时切削力对工件产生的翻转力矩。4.6.2夹紧动力的选择考虑到该工件的装夹情况，因此选择双液压缸夹紧方式，工作压力大，传动力大，并且能够采用直接夹紧，由于油液是不能压缩的，所以夹紧刚性较大，因此使得工作时运行平稳。4.6.3 夹紧力的方向夹紧力方向应当正对定位基准面，虽说应尽可能要求夹紧力跟切削方向一致，但是因为要加工侧面几乎所有孔，并且毛坯侧面并非平面，因此无法满足这一要求，工件为205kg，重力较大，应使得夹紧力顺应工件重力方向，竖直向下。该工件的定位基准面选择了底面，因此夹紧力竖直向下指向底面。4.6.4 夹紧力的大小（1）加工时工件所受的切削力水平方向上，左右两面各孔抵消，另外左侧面还有2-6.7孔（f=0.05mm/s）右侧面上有2-8.5孔（f=0.08mm/s）及15孔（f=0.10）切削力计算公式轴向力：查找机械加工工艺手册可知灰口铸铁HT250，HB170-220其中CF=225.63X=1Y=0.8K=0.9则F=225.63*0.9（2*8.5*0.080.8+15*0.1*0.80.1-2*6.7*0.050.8）=1001.12N4.6.5夹具体的尺寸由于两工艺孔中心距为783mm，因此两定位销的距离也应为783mm，同时设计了较长的底面，定为1300mm。为了更好的排削与美观，将夹具体底面高度设计为60mm，定位块高度20mm，由于工件总高465mm，因此夹具体总高为545mm。图4.7夹具体夹具体尺寸如图4.7所示。4.6.6夹紧机构设计在推入夹具时，先触碰到预定位块完成预定位，在夹具体底面设计多个定位块，以便可以找准定位，将定位销设计在夹具体底面处，由一个圆柱形定位销和一个菱形定位销组成，在实现一面两销完全定位之后，由夹具体侧面的液压缸提供动力，链接杠杆进行夹压，通过传感器来判断油缸状态，完成夹紧。4.7 液压泵选取能源装置在液压传动系统中，为液压缸提供能量，液压泵将电机的机械能转化为油液的压力能，在这里，我选取齿轮泵作这次转化能量的装置。图4.8 齿轮泵结构图4.8 液压缸选取液压缸是将液体压力能转化为机械能的装置，双作用单杆缸的往复运动的速度和出力都是不同的，在这里，我选择双作用单杆缸作为这次使用的装置。图4.9 液压缸结构5 结论本论文通过对参考文献的阅读，对缸体工艺的分析，设计了缸体侧面孔的加工工序，并且对钻侧面孔进行了夹具设计，为液压自动夹具，可以减少多次换刀带来的人为误差，钻孔只需一次装夹即可实现，在此次设计中，采用了一面两销，粗精分开与工序集中原则，每次换刀都可以完成多孔的钻孔加工，这样的做法大大提高了工作效率，并且还能够保证工件的加工质量。论文取得如下成果：在普通机床与加工中心之间，选择了加工中心作为加工的机床，由于需要进行大批量生产，因此如何提高生产效率便成为了本次研究的重点，本次课题研究的是四面孔系加工，因此着重分析了发动机侧面四面的加工工序，并将其做成了工艺卡片以便观看，无论是在夹具还是工序方面，最重要的都是定位基准的选取，在基准选择方面有三个重要原则，论文里有所提及，工欲善其事，必先利其器，只有在选择了正确基准以后，才能够进行进一步的加工，介绍了对刀误差的来源与处理办法，画出了尺寸链来分析和计算工序尺寸。本文里加工工序多为钻侧面孔加工，因此设计了一套液压自动夹具去实现在钻侧面孔时的装夹。在夹具设计方面先计算了自由度的限制，选取了合适的定位基准，并设计了该夹具的装夹方式，选择了合适的液压系统来辅助夹具使用。本此设计包含了说明书的写作，图纸的绘制，与工序卡片的制作，工作量达到了毕业设计的要求。参 考 文 献1 房长兴,罗和平,高志永等.发动机缸体加工工艺研究J.机械设计与制造,2013(03):262-264.2 毛护国. 发动机缸体加工定位误差分析D.华中科技大学,2014.3 史蒂夫道森.蠕墨铸铁现代柴油发动机缸体和缸盖的材料J.铸造技术,2009,30(04):455-460.4 吴国君,张颖,王强等.数控刀具选型策略J.模具制造,2007(10):63-69.5 周太平,康志成,夏翔.数控铣床与加工中心夹具设计J.现代制造工程,2011(02):91-95.6 向文俊.发动机缸体加工粗基准选择与定位方式的研究J.组合机床与自动化加工技术,2013(07):97-101.7 苏嘉玲.机械加工影响表面粗糙度的因素及改善措施J.新技术新工艺,2010(11):10-11.8 周文. 发动机缸体高速加工工艺设计与研究D.燕山大学,2006.9 陈良江. 长安汽车发动机缸体机械加工自动线总体设计与研究D.重庆大学,2001.10李吉,赖玉活,丁刚强.发动机汽缸体液压专用夹具设计J.制造技术与机床,2013(04):140-142.11肖铁忠,李烜,黄娟等.发动机缸体曲轴孔精加工专用夹具设计与研究(英文)J.机床与液压,2014,42(24):117-12112Chetankumar M. Patel,G.D. Acharya. Design and Manufacturing of 8 Cylinder Hydraulic Fixture for Boring Yoke on VMC - 1050J. Procedia Technology,2014,14.13Anand Raghu,Shreyes N. Melkote. Analysis of the effects of fixture clamping sequence on part location errorsJ. International Journal of Machine Tools and Manufacture,2003,44(4).14Bo Li,Shreyes N. Melkote. Improved workpiece location accuracy through fixture layout optimizationJ. International Journal of Machine Tools and Manufacture,1999,39(6).15Y. Wang,X. Chen,Q. Liu,N. Gindy. Optimisation of machining fixture layout under multi-constraintsJ. International Journal of Machine Tools and Manufacture,2005,46(12).18- -附录1：外文翻译曲轴孔专用夹具的设计与研究摘要:从曲轴孔精加工的精度将直接影响发动机的质量和寿命，一个先进的、合理的夹具系统加工精度是非常重要的。根据汽缸曲轴孔的精度要求在实际应用中，确定工艺参数和定位参考。由于发动机的加工要求相对较高，而曲轴孔加工的三个关键流程和它的准确性将直接决定发动机的总体性能，一个先进的、合理的夹具系统加工精度和生产效率是非常重要的。根据当前状态处理曲轴孔,第一种方法是粗加工，半精加工和精加工过程在不同的机器上进行，然后进行三次不同的定位夹紧。夹紧误差将不可避免地存在，最终将影响定位精度，精密加工的要求通常不能满足；另一个缺点是,完成过程通常是在精密加工中心完成，具有较高的加工精度和较低的生产效率。半精加工和精加工将由单个设置完成。因此，它不仅提高了加工精度，降低劳动强度，而且还满足大规模生产效率。1 工件的精度要求和确定过程1.1 工件参数和精度要求工件的主要参数和精度要求如下，名称:Q465缸；尺寸：311298223；内径:554 + 0.0240；工件材料：HT250(曲柄孔盖)，铝合金(曲轴孔基体)；硬度:HB170 241(铸铁)；工件重量：30公斤。1.2 确定过程钻孔操作通常用于制造曲轴孔，本文通过对工件的粗镗加工完成，采用一种特殊的夹具，完成了曲轴的半精加工。曲轴孔钻孔,钻孔的过程使用CBN工具；切削速度是120米/分钟，钻孔的主轴转速708 r / mi
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