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湖南农业大学全日制普通本科生 毕业论文（设计） 中 期 检 查 表 学 院： 工学院 学生姓名 周文涛 学 号 200940614128 年级专业及班级 2009 级 机械设计制造及其自动化 专业 （ 1 ）班 指导教师 姓名 陈志亮 指导教师 职称 副教授 论文（设计）题目 发动机的机体加工工艺及夹具设计 毕业论文（设计）工作进度 已完成的主要内容 尚需解决的主要问题 1、发动机机体的加工工艺规程编制 2、影响机体加工加工质量的因素及主要对策 纸的绘制 善、修改 指导教师意见 签 名： 年 月 日 检查小组意见 组长签名： 年 月 日 注： 可打印，但 意见 栏必须相应责任人亲笔 填写 。 湖南农业大学全日制普通本科生毕业论文（设计） 开题论证记录 学 院： 工学院 记录人 ： 学生姓名 周文涛 学 号 200940164128 年级专业及班级 2009 级 机械设计制造及其自动化 1 班 指导教师姓名 陈志亮 指导教师职称 副教授 论文（设计）题目 发动机的机体加工工艺及夹具设计 论证 小组质疑： 工设备和工艺设 ？ 学生 回答 简要记录： 1. 它是发动机的主体，是安装其他零部件和附件的支承骨架，其结构复杂，有较高的精度要求 。 2. 机械加工工艺规程是规定产品或零部件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件1。 规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺题的方法和手段都是要通过机械加工工艺规程来体现 。 3. 此零件加工时的主要方法有铣削加工、镗削加工、钻削加工。工序中的铣削有粗铣和精铣，由于两平面有较高的平面度要求，而且对主轴孔中心线有较高的平行度要求，为了提高加工效率，以主轴孔中心线为基准，采用双面铣 ，至于两水管面、两窗口面以及油泵平面，位置度要求不是很高，为提高加工效率，采用五头铣。工序中的镗削加工，首先考虑到缸套孔对主轴孔中心线有较高的垂直度要求，两缸套孔有较高的同轴度要求，所以采用立式镗床，对缸套孔进行粗镗、半精镗和精镗，其次镗主轴孔和凸轮轴孔，由于前后的孔径大小不一，工件较大，采用液压双面组合镗 。 论证 小组 成员签名 论证地点 ： 论证日期 ： 20 年 月 日 注：此表可从教务处网站下载中心下载。 记录、签名栏必须用黑色笔手工填写。 湖 南 农 业 大 学 全日制普通本科生毕业设计 发动机 的机体加工工艺及 夹具设计 F 生姓名 ： 周文涛 学 号： 200940614128 年级专业 及班级 ： 2009 级机 械设计制造 及其自动化 （ 1）班 指导老师 及职称 ： 陈志亮 副教授 学 院： 工学院 湖南长沙 提交日期 ： 2013 年 05 月 1 艺系统的影响 16 理设计工艺装备系统 16 高连接表面的连接刚度 17 用辅助支撑 17 用合理的装夹和加工方式 17 度的影响 18 度对机体的影响 18 取的措施 18 车间环境温度和冷却液温度的要求 18 损的影响 19 动的影响 19 10 主要工序单件机动工时的计算 20 序 10：粗铣顶底面 20 序 40：精铣顶底面 21 序 100：粗镗缸套孔及止口 22 序 110：半精镗缸套孔 23 序 130：精镗缸套孔 23 11 时间定额计算及其生产安排 24 序 10：粗 精铣顶底面 25 序 100：粗镗缸套孔及止口 25 序 110：半精镗缸套孔 26 序 130：精镗缸套孔 26 12 专用 夹具设计 26 铣 机体 顶底端 面夹具设计 26 究原始质料 26 位基准的选择 26 削力 以及 夹紧力的分析计算 26 差分析与 计算 28 具设计及操作的简要说明 28 2 镗缸套孔 夹具设计 28 究原始质料 29 位基准的选择 29 削力以及夹紧力的分析计算 29 差分析与计算 30 具设计及操作的简要说明 31 13 夹具液压系统的设计 31 压传动 的特点 分析 31 压系统中执行元件的选择 31 压缸的类型和特点 32 压缸的选用计算 34 压缸的组成 34 铣顶底端面夹具液压缸的计算 34 缸套孔夹具液压缸的计算 35 压系统的控制及动力源 36 14 结论 36 参考文献 37 致谢 38 附录 38 3 目 录 摘要 1 关键词 1 前言 1 动机在国内外现状 2 文背景及主要任务 2 2 设计分析 3 计任务 3 艺规程的制定 3 件结构工艺性分析 4 件图的分析 4 构工艺性分析 5 3 零件毛坯 6 件毛坯材料的选择 6 件毛坯种类的确定 6 件毛坯质量 6 件的毛坯图及尺寸的确定 6 4 工件定位基准的确定 6 5 加工阶段的划分与工序路线的确定 7 6 加工余 量的确定 9 7 选择加工设备和工艺设备 13 8 主要工序定位方案 13 9 影响发动机机体主要工序的机械加工质量的因素及主要对策 15 备精度的影响 16 4 湖南农业大学全日制普通本科生 毕业论文（设计）开题报告 学生姓名 周文涛 学 号 200940614128 年级专业及班级 2009 级机械设计制造及其自动化 (1)班 指导教师及职称 陈志亮 副教授 学 院 工学院 2013 年 1 月 7 日 毕业论文（设计）题目 发动机的机体加工工艺及夹具设计 文献综述（选题研究意义、国内外研究现状、主要参考文献等，不少于 1000 字） 研究意义： 由于现在机械工业的迅猛发展，发动机的需求量和发动机的技术含量的一步步提高，发动机机体的生产成本的控制有利于发动机的成本控制，所以研究发动机机体的加工工艺及夹具设计是非常必要的。发动机机体的生产纲领是成批大量生产，此类生产类型要求有细致和严密的组织工作，因此要求有比较详细的机械加工工艺规程 和合理的专用夹具。 机械加工工艺规程的合理编制有利于降低生产成本，使充分利用现有的生产条件，作到少花钱，多办事；还可以减少工人的劳动强度，保障生产安全，创造良好、文明的劳动条件。而发动机机体的加工精粗非常高，所以在加工过程中需 要专门的夹具来保证加工精度。机床夹具的首要任务就是保证加工精度，特别是保证被加工工件的加工面和定位面之间以及被加工工件表面之间的位置精度。它还能提高加工效率，减少劳动强度，充分发挥和扩大机床的性能。 国内外研究现状： 发动机，又称为引擎，是一种能够把一种形式的能转化为另一种更有用的能的机器，通常是把化学能转化为机械能。它既适用于动力发生装置，也可指包括动力装置的整个机器。发动机是机器的心脏，发动机的发展很大程度上决定着机械行业的发展。近年来，随着中国机械产业的发展壮大， 发动机 行业也得到了迅猛发展，缩短了与国际先进水平的差距。中国发动机行业呈现出蓬勃发展的良好气象。但是自己能国产，凑合着用可以，但是任何发动机和世界先进水平都有很大差距。世界上生产发动机部件的几大制造商都在积极地开发和生产低排量的发动机。伴随着机器产销量的不断增长石油资源日趋枯竭的压力 , 面对机器急剧增长对环境的影响 , 世界机械界不停地在寻找实现机器工业可持续发展的解决方法， 对发动机的环保，能源诸方面的技术加以改 进。柴油机的性能特点 ： 燃油消耗率低 ,这对节约能源和提高经济效益都很重要。 零部件材料和工艺要求较高 ,制造成本较高与汽油机相比质量较大。柴油机主要有三大优点 : (1) 经济，首先 每单位柴油的能量含量比汽油高 ,其次柴油机的压燃特性 ,使其热效率比汽油机高。一般柴油机的油耗要比汽油机的低 30%至 40%。 (2)环保，一般来说 , 机动车的主要排放物有一氧化碳、碳氢化合物、二氧化碳、颗粒物和氮氧化物。相对而言 , 柴油机的一氧化碳、碳 氢化合物和二氧化碳排放量极低 , 但在颗粒物和氮氧化物的排放控制上要比汽油机更难处理。 这是柴油机本身的特性造成的 , 可通过现代技术处治。 (3) 柴油机低速大扭矩的特性 , 为汽车提供了更好的使用性能。 通过采用先进的燃油喷射技术和电控技术 , 现代柴油机在动力性、加速性、舒适性指标上已经无异于汽油机。而发动机机体是发动机的重要组成部分，随着发动机要求的提高，国内外的机体加工要求也提高，加工的精确度亦提高。 参考文献 ： 1 王先逵 M械工业出版社， 2010. 2 刘朝儒 ,彭福 荫，高政机械制图 M北京：高等教育出版社， 2008. 3 朱张校主编 M华大学出版社， 2008. 4 郝滨海 M学工业出版社， 2008 5 赵如福 M海科学技术出版公司， 2008. 6 戴 曙 M械工业出版社， 2008. 7 薛源顺机床夹具手册 M械工业出版社， 2008. 8 孙桓 M等教育出版社， 2008. 9 成大先 第四卷 M学工业出版社， 2010. 10 刘家仁 M械工业出版社， 2008. 注：此表如不够填写，可另加页。 研究方案 （ 研究目的、内容、方法、预期成果、条件保障等） 研究目的： 选题来源于生产实际现场。具有较强的实际应用价值。该课题能较好的让学生综合运用大学所学课程加以解决。通过该课题设计，可以达到 1）培养学生正确的设计思想与设计方法，敢于创造革新； 2）培养学生综合、灵活应用所学知识去分析研究和解决工程设计中遇到的一些工程技术问题； 3）进一步提高学生调查研究、设计计算、理论分析、查阅资料及绘制图样等各方面的基本技能 研究内容： 1、发动机机体的加工工艺规程编制 2、影响机体加工加工质量的因素及主要对策 3、粗铣顶底面夹具设计 4、精镗缸套孔夹具设计 研究方法： 工厂实习 基准确定 （典型工序加以分析、研究设计） 件图 研究预期成果： 1、 3 张以上 0 号图纸（全部 图）； 2、设计说明书一份（ 字以上）； 3、熟悉发动机的设计思路，清楚设计中的注意事项，为以后工作打好基础 研究条件保障： 保证有充分的时间以及尽量多的查阅相关资料 进程计划（各研究环节的时间安排、实施进度、完成程度等） 选题 下达任务书 题 计 期考核 善与总结课题 交正稿与指导老师评阅，专业委员会评阅 辩与修改定稿 论证小组意见 组长签名： 20 年 月 日 专业委员会意见 专业委员会主任签名： 20 年 月 日 注： 可打印，但意见栏必须相应责任人亲笔填写。 湖南农业大学全日制普通本科生毕业论文（设计） 开题论证记录 学 院： 工学院 记录人 ： 学生姓名 周文涛 学 号 200940164128 年级专业及班级 2009 级 机械设计制造及其自动化 1 班 指导教师姓名 陈志亮 指导教师职称 副教授 论文（设计）题目 发动机的机体加工工艺及夹具设计 论证 小组质疑： 学生 回答 简要记录： 论证 小组 成员签名 论证地点 ： 论证日期 ： 20 年 月 日 注：此表可从教务处网站下载中心下载。 记录、签名栏必须用黑色笔手工填写。 湖南农业大学 机械制造 教研室 机械加工工序卡片 车间 工序号 工序名称 零件号 零件名称 毛坯种类 10 粗铣 汽缸体顶、 底 端面 发动机机体 铸件 设备名称及型号 10面铣铣床 夹具名称及编号 专用铣夹具 材料 牌号 格 毛重公斤 43重 度 时定额 （分） 机动 辅助 合计 却润滑液 乳化液 上道工序 下道工序 工歩号 工歩内容 刀具 辅助工具 量具 转数 /分 走刀次数 走刀量 切削深度 1 粗铣 汽缸体顶、 底 端面 可转位面 铣刀 游标卡尺 85 1 r 定 周文涛 日期 导 陈志亮 日期 1 页 共 页 湖南农业大学 机械制造教研室 机械加工工序卡片 车间 工序号 工序名称 零件号 零件名称 毛坯种类 20 粗铣 汽缸 体前、后端面 发动机机体 铸件 设备名称及型号 10面铣铣 床 夹具名称及编号 专用铣夹具 材料 牌号 格 毛重公斤 43重 度 时定额 （分） 机动 辅助 合计 却润滑液 乳化液 上道工序 下道工序 工歩号 工歩内容 刀具 辅助工具 量具 转数 /分 走刀次数 走刀量 切削深度 1 粗铣 汽缸 体前、后端面 可转位面 铣刀 游标卡尺 4mm/r 定 周文涛 日期 导 陈志亮 日期 2 页 共 页 湖南农业大学 机械制造教研室 机械加工工序卡片 车间 工序号 工序名称 零件号 零件名称 毛坯种类 30 退火处理 发动机机体 铸件 技术要求： 1、 退火处理，消除内应力，便于机械加工 设备名称及型号 夹具名称及编号 材料 牌号 格 毛重公斤 43重 度 时定额 （分） 机动 辅助 合计 冷却润滑液 上道工序 下道工序 工歩号 工歩内容 刀具 辅助工具 量具 转数 /分 走刀次数 走刀量 切削深度 1 退火 处理 拟定 周文涛 日期 导 陈志亮 日期 3 页 共 页 湖南农业大学 机械制造教研室 机械加工工序卡片 车间 工序号 工序名称 零件号 零件名称 毛坯种类 40 粗铣机体两侧面 发动机机体 铸件 设备名称及型号 简易夹具中心 夹具名称及编号 专用铣夹具 材料 牌号 格 毛重公斤 43重 度 时定额 （分） 机动 辅助 合计 2 32 却润滑液 乳化液 上道工序 下道工序 工歩号 工歩内容 刀具 辅助工具 量具 转数 /分 走刀次数 走刀量 切削深度 1 粗铣两水管安装面 铣刀盘 游标卡尺 153 1 r 粗铣两窗口面 铣刀盘 游标卡尺 119 1 4mm/r 定 周文涛 日期 导 陈志亮 日期 4 页 共 页 湖南农业大学 机械制造教研室 机械加工工序卡片 车间 工序号 工序名称 零件号 零件名称 毛坯种类 50 铣两水管安装平面、两窗口面及油泵平面 发动机机体 铸件 设备名称及型号 夹具名称及编号 材料 牌号 格 毛重公斤 43重 度 时定额 （分） 机动 辅助 合计 却润滑液 乳化液 上道工序 下道工序 工歩号 工歩内容 刀具 辅助工具 量具 转数 /分 走刀次数 走刀量 切削深度 1 铣两水管安装平面 铣刀盘 游标卡尺 135 1 r 铣两窗口面 铣刀盘 游标卡尺 135 1 r 铣油泵平面 铣刀盘 游标卡尺 135 1 r 定 周文涛 日期 导 陈志亮 日期 5 页 共 页 湖南农业大学 机械制造教研室 机械加工工序卡片 车间 工序号 工序名称 零件号 零件名称 毛坯种类 60 铣调速器安装面 发动机机体 铸件 设备名称及型号 卧式铣床 夹具名称及编号 专用夹具 材料 牌号 格 毛重公斤 43重 度 时定额 （分） 机动 辅助 合计 却润滑液 乳化液 上道工序 下道工序 工歩号 工歩内容 刀具 辅助工具 量具 转数 /分 走刀次数 走刀量 切削深度 1 铣调速器安装面 柄立铣刀 对刀架、百分表 游标卡尺 352 1 1mm/r 定 周文涛 日期 导 陈志亮 日期 6 页 共 页 湖南农业大学 机械制造教研室 机械加工工序卡片 车间 工序号 工序名称 零件号 零件名称 毛坯种类 70 精铣机体顶 、底端面 发动机机体 铸件 设备名称及型号 卧式铣床 夹具名称及编号 专用铣夹具 材料 牌号 格 毛重公斤 43重 度 时定额 （分） 机动 辅助 合计 却润滑液 乳化液 上道工序 下道工序 工歩号 工歩内容 刀具 辅助工具 量具 转数 /分 走刀次数 走刀量 切削深度 1 精铣机体顶、底端面 可转位面铣刀 游标卡尺 650 1 r 定 周文涛 日期 导 陈志亮 日期 7 页 共 页 湖南农业大学 机械制造教研室 机械加工工序卡片 车间 工序号 工序名称 零件号 零件名称 毛坯种类 80 精铣汽缸 体前、后端面和钻各孔 发动机机体 铸件 设备名称及型号 卧式加工中心 夹具名称及编号 专用铣、钻夹具 材料 牌号 格 毛重公斤 43重 度 时定额 （分） 机动 辅助 合计 却润滑液 乳化液 上道工序 下道工序 工歩号 工歩内容 刀具 辅助工具 量具 转数 /分 走刀次数 走刀量 切削深度 1 精铣前后端面 可转位面铣刀 游标卡尺 200 1 r 钻 11纹底孔 直柄、锥柄长 麻花钻 塞规 998 1 022mm/r 钻直径为 8 的孔 直柄长麻花钻 塞规 965 1 r 钻 复合孔 锥柄复合麻花 钻 塞规 693 1 r 7、 定 周文涛 日期 2013 导 陈志亮 日期 8 页 共 页 湖南农业大学 机械制造教研室 机械加工工序卡片 车间 工序号 工序名称 零件号 零件名称 毛坯种类 80 精铣汽缸 体前、后端面和钻各孔 发动机机体 铸件 设备名称及型号 卧式加工中心 夹具名称及编号 专用铣、钻夹具 材料 牌号 格 毛重公斤 43重 度 时定额 （分） 机动 辅助 合计 却润滑液 乳化液 上道工序 下道工序 工歩号 工歩内容 刀具 辅助工具 量具 转数 /分 走刀次数 走刀量 切削深度 1 精铣前后端面 可转位面铣刀 游标卡尺 200 1 r 钻 11纹底孔 直柄、锥柄长 麻花钻 塞规 998 1 022mm/r 钻直径为 8 的孔 直柄 长麻花钻 塞规 965 1 r 钻 复合孔 锥柄复合麻花 钻 塞规 693 1 r 7、 定 周文涛 日期 2013 导 陈志亮 日期 8 页 共 页 湖南农业大学 机械制造教研室 机械加工工序卡片 车间 工序号 工序名称 零件号 零件名称 毛坯种类 90 钻、 铰机体 底 面各孔 发动机机体 铸件 设备名称及型号 具名称及编号 专用钻夹具 材料 牌号 格 毛重公斤 43重 度 时定额 （分） 机动 辅助 合计 却润滑液 乳化液 上道工序 下道工序 工歩号 工歩内容 刀具 辅助工具 量具 转数 /分 走刀次数 走刀量 切削深度 1 钻 孔 高速钢直柄麻 花钻 d=游标卡尺 655 4 r 铰 134 孔 硬质合金铰刀 钻 d=13 游标卡尺 1543 4 r 钻 7 、 8 孔复合孔 高速直柄麻花 钻 游标卡尺 835 2 r 4 4 钻 孔 高速钢直柄麻 花钻 游标卡尺 384 1 r 定 周文涛 日期 导 陈志亮 日期 9 页 共 页 湖南农业大学 机械制造教研室 机械加工工序卡片 车间 工序号 工序名称 零件号 零件名称 毛坯种类 100 钻、扩、铰机体 顶 面各孔 发动机机体 铸件 设备名称及型号 卧式加工中心 夹具名称及编号 专用铣、钻夹具 材料 牌号 格 毛重公斤 43重 度 时定额 （分） 机动 辅助 合计 却润滑液 乳化液 上道工序 下道工序 工歩号 工歩 内容 刀具 辅助工具 量具 转数 /分 走刀次数 走刀量 切削深度 1 钻 124 孔 柄麻花钻 游标卡尺 1990 1 r 6 2 钻 孔 柄麻花钻 游标卡尺 2585 1 r 钻 17 通孔 柄麻花钻 游标卡尺 1629 1 r 拟定 周文涛 日期 导 陈志亮 日期 10 页 共 页 湖南农业大学 机械制造教研室 机械加工工序卡片 车间 工序号 工序名称 零件号 零件名称 毛坯种类 110 粗镗主轴孔、凸轮轴孔 发动机机体 铸件 设备名称及型号 液压双面组合镗 夹具名称及编号 专用镗夹具 材料 牌号 格 毛重公斤 43重 度 时定额 （分） 机动 辅助 合计 却润滑液 乳化液 上道工序 下道工序 工歩号 工歩内容 刀具 辅助工具 量具 转数 /分 走刀次数 走刀量 切削深度 1 粗镗主轴孔 185 多刃镗刀 单头塞规 内径百分表 520 1 r 粗镗主轴孔 90 多刃镗刀 单头塞规 内径百分表 1073 1 r 粗镗主轴孔 80 多刃镗刀 单头塞规 内径百分表 835 1 r 粗镗主轴孔 62 多刃镗刀 单头塞规 内径百分表 384 1 r 定 周文涛 日期 导 陈志亮 日期 11 页 共 页 湖南农业大学 机械制造教研室 机械加工工序卡片 车间 工序号 工序名称 零件号 零件名称 毛坯种类 120 镗油泵孔 发动机机体 铸件 设备名称及型号 卧式加工中心 夹具名称及编号 专用镗夹具 材料 牌号 格 毛重公斤 43重 度 时定额 （分） 机动 辅助 合计 却润滑液 乳化液 上道工序 下道工序 工歩号 工歩内容 刀具 辅助工具 量具 转数 /分 走刀次数 走刀量 切削深度 1 镗油泵孔 铣刀盘 游标卡尺 253 1 r 定 周文涛 日期 20 指导 陈志亮 日 期 12 页 共 页 湖南农业大学 机械制造教研室 机械加工工序卡片 车间 工序号 工序名称 零件号 零件名称 毛坯种类 130 粗镗缸套孔及止口 发动机机体 铸件 设备名称及型号 金刚镗床 夹具名称及编号 专用镗夹具 材料 牌号 格 毛重公斤 43重 度 时定额 （分） 机动 辅助 合计 却润滑液 乳化液 上道工序 下道工序 工 歩号 工歩内容 刀具 辅助工具 量具 转数 /分 走刀次数 走刀量 切削深度 1 粗镗缸套孔 105 多刃镗刀 镗轴 104 内径百分表 200 1 r 粗镗缸套孔 107 多刃镗刀 镗轴 104 内径百分表 200 1 r 粗镗缸套孔止口112 多刃镗刀 镗轴 140 内径百分表 200 1 r 定 周文涛 日期 导 陈志亮 日期 0 第 13 页 共 页 湖南农业大学 机械制造教研室 机械加工工序卡片 车间 工序号 工序名称 零件号 零件名称 毛坯种类 140 半精镗缸套孔及止口 发动机机体 铸件 设备名称及型号 卧式加工中心 夹具名称及编号 专用镗夹具 材料 牌号 格 毛重公斤 43重 度 时定额 （分） 机动 辅助 合计 却润滑液 乳化液 上道工序 下道工序 工歩号 工歩内容 刀具 辅助工具 量具 转数 /分 走刀次数 走刀量 切削深度 1 半精镗缸套孔 105 片镗刀 内径百分表 500 1 r 1 2 半精镗缸套孔 107 片镗刀 内径百分表 500 1 r 1 3 半精镗 缸套孔止口 112 片镗刀 内径百分表 500 1 r 1 拟定 周文涛 日期 导 陈志亮 日期 14 页 共 页 湖南农业大学 机械制造教研室 机械加工工序卡片 车间 工序号 工序名称 零件号 零件名称 毛坯种类 150 精镗缸套孔及止口 发动机机体 铸件 设备名称及型号 金刚镗床 夹具名称及编号 专用镗夹具 材料 牌号 格 毛重公斤 43重 度 时定额 （分） 机动 辅助 合计 却润滑液 乳化液 上道工序 下道工序 工歩号 工歩内容 刀具 辅助工具 量具 转数 /分 走刀次数 走刀量 切削深度 1 精镗缸套孔 105 片镗刀 内径百分表 600 1 r 精镗缸套孔 107 片镗刀 内径百分表 600 1 r 精镗缸套孔止口 112 片镗刀 内径百分表 600 1 r 定 周文涛 日期 导 陈志亮 日期 15 页 共 页 湖南农业大学 机械制造教研室 机械加工工序卡片 车间 工序号 工序名称 零件号 零件名称 毛坯种类 160 半精、精镗主轴孔及凸轮轴孔 发动机机体 铸件 设备名称及型号 卧式加工中心 夹具名称及编号 专用镗床 材料 牌号 格 毛重公斤 43重 度 时定额 （分） 机动 辅助 合计 却润滑液 乳化液 上道工序 下道工序 工歩号 工歩内容 刀具 辅助工具 量具 转数 /分 走刀次数 走刀量 切削深度 1 半精、精 镗主轴孔 185 多刃镗刀 内径百分表 860 2 r 半精、精镗主轴孔 90 多刃镗刀 内径百分表 1769 2 r 半精、精镗主轴孔 80 多刃镗刀 内径百分表 1990 2 r 半精、精镗主轴孔 62 多刃镗刀 内径百分表 2568 2 r 定 周文涛 日期 导 陈志亮 日期 16 页 共 页 湖南农业大学 机械制造教研室 机械加工工序卡片 车间 工序号 工序名称 零件号 零件名称 毛坯种类 170 钻 主油道 孔并各孔倒角 发动机机体 铸件 设备名称及型号 专用钻床 夹具名称及编号 专用钻夹具 材料 牌号 格 毛重公斤 43重 度 时定额 （分） 机动 辅助 合计 却润滑液 乳化液 上道工序 下道工序 工歩号 工歩内容 刀具 辅助工具 量具 转数 /分 走刀次数 走刀量 切削深度 1 钻 30 通孔 高速钢直柄麻花钻 孔用塞规 248 1 r 15 2 钻 8 通孔 高速钢直柄麻花钻 深度游标卡尺 597 1 r 4 拟定 周文涛 日期 导 陈志亮 日期 17 页 共 页 湖南农业大学 机械制造教研室 机械加工工序卡片 车间 工序号 工序名称 零件号 零件名称 毛坯种类 190 机 体 底 面各 螺纹 孔攻丝 发动机机体 铸件 设备名称及型号 专用钻床 夹具名称及编号 专用钻夹具 材料 牌号 格 毛重公斤 43重 度 时定额 （分） 机动 辅助 合计 却润滑液 乳化液 上道工序 下道工序 工歩号 工歩内容 刀具 辅助工具 量具 转数 /分 走刀次数 走刀量 切削深度 1 124 孔攻丝 丝锥 1990 1 r 6 2 孔攻丝 丝锥 2585 1 r 定 周文涛 日期 导 陈志亮 日期 18 页 共 页 湖南农业大学 机械制造教研室 机械加工工序卡片 车间 工序号 工序名称 零件号 零件名称 毛坯种类 200 前、后面各螺纹孔攻丝 发动机机体 铸件 设备名称及型号 专用钻床 夹具名称及编号 专用钻夹具 材料 牌号 格 毛重公斤 43重 度 时定额 （分） 机动 辅助 合计 却润滑液 乳化液 上道工序 下道工序 工歩号 工歩内容 刀具 辅助工具 量具 转数 /分 走刀次数 走刀量 切削深度 1 11攻丝 丝锥 998 1 022mm/r 定 周文涛 日期 导 陈志亮 日期 19 页 共 页 湖南农业大学 机械制造教研室 机械加工工序卡片 车间 工序号 工序名称 零件号 零件名称 毛坯种类 200 前、后面各螺纹孔攻丝 发动机机体 铸件 设备名称及型号 专用钻床 夹具名称及编号 专用钻夹具 材料 牌号 格 毛重公斤 43重 度 时定额 （分） 机动 辅助 合计 却润滑液 乳化液 上道工序 下道工序 工歩号 工歩内容 刀具 辅助工具 量具 转数 /分 走刀次数 走刀量 切削深度 1 11攻丝 丝锥 998 1 022mm/r 定 周文涛 日期 导 陈志亮 日期 20 页 共 页 湖南农业大学 机械制造教研室 机械加工工序卡片 车间 工序号 工序名 称 零件号 零件名称 毛坯种类 210 精铣两侧面和钻各孔 发动机机体 铸件 设备名称及型号 专用铣、钻机床 夹具名称及编号 钻用铣、钻夹具 材料 牌号 格 毛重公斤 43重 度 时定额 （分） 机动 辅助 合计 却润滑液 乳化液 上道工序 下道工序 工歩号 工歩内容 刀具 辅助工具 量具 转数 /分 走刀次数 走刀量 切削深度 1 拟定 周文涛 日期 20 指导 陈志亮 日期 21 页 共 页 湖南农业大学 机械制造教研室 机械加工工序卡片 车间 工序号 工序名称 零件号 零件名称 毛坯种类 250 清 洗 发动机机体 铸件 技术要求： 1、 清理铁屑 设备名称及型号 通用清洗机 夹具名称及编号 材料 牌号 格 毛重公斤 43重 度 时定额 （分） 机动 辅助 合计 冷却润滑液 上道工序 下道工序 工歩号 工歩内容 刀具 辅助工具 量具 转数 /分 走刀次数 走刀量 切削深度 1 清洗 拟定 周文涛 日期 导 陈志亮 日期 22 页 共 页 湖南农业大学 机械制造教研室 机械加工工序卡片 车间 工序号 工序名称 零件号 零件名称 毛坯种类 260 压碗型塞 发动机机体 铸件 技术要求： 1、 保证碗型塞配合要求。 设备名称及型号 压力机 夹具名称及编号 材料 牌号 格 毛重公斤 43重 度 时定额 （分） 机动 辅助 合计 冷却润滑液 上道工序 下道工序 工歩号 工歩内容 刀具 辅助工具 量具 转数 /分 走刀次数 走刀量 切削深度 1 压碗型塞 拟定 周文涛 日期 导 陈志亮 日期 23 页 共 页 湖南农业大学 机械制造教研室 机械加工工序卡片 车间 工序号 工序名称 零件号 零件名称 毛坯种类 280 检测缸套孔尺寸，分组作标记 发动机机体 铸件 技术要求： 1、 检测成品缸套尺寸； 2、 检测缸套孔尺寸； 3、 分组标记。 设备名称及型号 气动量仪 夹具名称及编号 材料 牌号 格 毛重公斤 43重 度 时定额 （分） 机动 辅助 合计 冷却润滑液 上道工序 下道工序 工歩号 工歩内容 刀具 辅助工具 量具 转数 /分 走刀次数 走刀量 切削深度 1 检测缸套孔尺寸，分组作标记 拟定 周文涛 日期 导 陈志亮 日期 24 页 共 页 湖南农业大学 机械制造教研室 机械加工工序卡片 车间 工序号 工序名称 零件号 零件名 称 毛坯种类 290 水道、油道密封检测 发动机机体 铸件 技术要求： 保证水道、油道密封性能。 设备名称及型号 试漏机 夹具名称及编号 材料 牌号 格 毛重公斤 43重 度 时定额 （分） 机动 辅助 合计 冷却润滑液 上道工序 下道工序 工歩号 工歩内容 刀具 辅助工具 量具 转数 /分 走刀次数 走刀量 切削深度 1 水道、油道密封检测 拟定 周文涛 日期 导 陈志亮 日期 25 页 共 页 湖南农业大学 机械制造教研室 机械加工工序卡片 车间 工序号 工序名称 零件号 零件名称 毛坯种类 300 压入成品汽缸套 发动机机体 铸件 技术要求： 1. 保证缸套与缸套孔配合要求； 2. 保证缸套孔与缸套同轴度要求。 设备名称及型号 压力机 夹具名称及编号 材料 牌号 格 毛重公斤 43净 重 硬度 时定额 （分） 机动 辅助 合计 冷却润滑液 上道工序 下道工序 工歩号 工歩内容 刀具 辅助工具 量具 转数 /分 走刀次数 走刀量 切削深度 1 压入成品汽缸套 拟定 周文涛 日期 导 陈志亮 日期 26 页 共 页 湖南农业大学 机械制造教研室 机械加工工序卡片 车间 工序号 工序名称 零件号 零件名称 毛坯种类 310 清洗机体 发动机机体 铸件 技术要求： 1、 清理铁屑 设备名称及型号 通用清洗机 夹具名称及编号 材料 牌号 格 毛重公斤 43重 度 时定额 （分） 机动 辅助 合计 冷却润滑液 上道工序 下道工序 工歩号 工歩内容 刀具 辅助工具 量具 转数 /分 走刀次数 走刀量 切削深度 1 清洗机体 拟定 周文涛 日期 导 陈志亮 日期 27 页 共 页 湖南农业大学 机械制造教研室 机械加工工序卡片 车间 工序号 工序名称 零件号 零件名称 毛坯种类 320 整理、终检 发动机机体 铸件 1、 整理工件； 2、 检查各尺寸及尺寸精度要求。 设备名称及型号 夹具名称及编号 材料 牌号 格 毛重公斤 43重 度 时定额 （分） 机动 辅助 合计 冷却润滑液 上道工序 下道工序 工歩号 工歩内容 刀具 辅助工具 量具 转数 /分 走刀次数 走刀量 切削深度 1 整理、终检 拟定 周文涛 日期 导 陈志亮 日期 28 页 共 页 1 发动机的机体加工工艺及夹具设计 学 生 ： 周文涛 指导老师： 陈志亮 (湖南农业大学 工学院 ，长沙 410128) 摘 要 ： 本 课 题概要的介绍 发动机在国内外现状 ，从而提出发动机机体 加工工艺研究的重要性。 对影响机体机械加工 质量的因素 和主要对策的分析、研究 ，关键工序的加工进行分析，选择合适的刀具， 选择合理定位基准和可靠定位基准以及设计 可靠的夹紧来保证其加工质量和加工精度，提出相应的对策提高发动机的良品率和满足客户的要求。同时粗铣顶底面、精镗缸套 孔专用夹具和一套工艺规程的合理设计更使得加工工艺有所创新。 关 键词： 发动机机 ； 加工工艺； 夹具 ； 因素 ； of 10128) of at of of of on of of of to to s of At a of of 前言 2 发动机 在 国内外现状 发动机，又称为引擎，是一种能够把一种形式的能转化为另一种更有用的能的机器，通常是把化学能转化为机械能。它既适用于动力发生装置，也可指包括动力装置的整个机器。发动机是机器的心脏，发动机的发展很大程度上决定着机械行业的发展。近年来，随着中国机械产业的发展壮大， 发动机 行业也得到了迅猛发展，缩短了与国际先进水平的差距 。世界上生 产发动机部件的几大制造商都在积极地开发和生产低排量的发动机。伴随着机器产销量的不断增长 从而带来了世界石油资源日趋枯竭的压力 , 面对机器急剧增长对环境的影响 , 世界机械界不停地在寻找实现机器工业可持续发展的解决方法，对发动机的环保，能源诸方面的技术加以改进。柴油机的性能特点：燃油消耗率低 ,这对节约能源和提高经济效益都很重要。 零部件材料和工艺要求较高 ,制造成本较高与汽油机相比质量较大。 论文背景及主要任务 本课题中加工零件为发动机机体，它是发动机 的主体，是安装其他零部件和附件的支承骨架，其结构复杂，有较高的精度要求，因此， 在机械制造加工工艺中具有一定的代表性，本课题来源于生产实际现场， 具有较强的实际应用价值。 由于现在 机械 工业的迅猛发展， 发动机的需求量和发动机的技术含量的一步步提高 ， 发动机机体 的生产成本的控制有利于 发动机 的成本控制，所以研究 发动机机体 的加工工艺及夹具设计是非常必要的。 发动机机体 的生产纲领是成批大量生产，此类生产类型要求有细致和严密的组织工作，因此要求有比较详细的机械加工工艺规程和合理的专用夹具。机械加工工 艺规程的合理编制有利于降 底 生 产成本，使充分利用现有的生产条件，做 到少花钱，多办事；还可以减少工人的劳动强度，保障生产安全，创造良好、文明的劳动条件。 发动机机体的加工精度要求很高，所以要加工过程中需要专用的夹具来保证加工精度。机床夹具的首要任务就是保证加工精度，特别是保证被加工工件的加工面和定位面之间及被加工表面相互之间的位置精度。它还能提高加工效率，减轻劳动强度，充分发挥和扩大机床的工艺性能。因此，机床夹具在机械制造中占有重 要 地位。 此次毕业设计的主要 任务是发动机机体加工工艺规程的编制、粗铣机体上下表面夹具和精镗 缸 套 孔 专用 夹具的设计 、及 对 影响发动机机体加工的典型工序的加工质量的因素及主要对策加以分析和研究 。 运用大学四年所学的专业知识结合实践经验，进一步研究了 发动机机体的构造以及有值得改进的地方 。这有利于对所学知识的巩固和 3 知识面的扩展 ,通过毕业设计进一步提高调查研究、设计计算、理论分析、查阅资料及绘制图样等各方面的基本技能。本课题来源于实际生产现场，根据湖南农 业大学 毕业设计任务书中所规定的内容，本次设计包括三 个主要内容。一是 发动机机体 的加工工艺规程编制。制定一套合理的工艺规程，有利于在生产过程中作到优质、高效、底 消耗、安全生产和改善 劳动条件，使得机械加工循序渐进 的进行。其主要内容包括：研究零件图分析其合理性，在得到允许的情况下改正其中的不足之处，分析零件的工艺性、零件毛坯图、工序路线、加工余量的确定。主要工序的定位方案、定位误差分析、主要工序的单件机动工时计算等。再根据以上内容，查阅相关资料，确定合适的加工设备及主要参数和规格。其次是 粗铣机体上下表面夹具和精镗汽缸孔夹具的设计 。经过多种方案对比选择，确定更为合理的定位方式、夹紧方式、刀具的对刀引导方式、夹具整体结构和夹紧力。 再次是对 影响发动机机体加工的典型工序的加工质量的因素及主要对策 加以分析和研究。 使得所设计的夹具结构简单、定位精确、夹紧可靠。完全符合零件图纸加工要求。然后绘制夹具总装图，最后整理设计完成设计过程。 2 设计分析 设计任务 此次设计的主要内容为发动机机体的加工工艺规程的编制 ， 粗铣顶底面夹具设计、精镗缸套孔夹具设计 ， 对 影响发动机机体加工的典型工序的加工质量的因素及主要对策加以分析和研究 。加工工艺规程的制订要符合生产情况，生产纲领为成批大量生产。夹具的设计要满足加工技术要求，操作方便、安全。 工艺规程的制定 机械加工工艺规程是规定产品或零部件机械加工工 艺过程和操作方法等的工艺文件 2。 规模的大小、工艺水平的高 底 以及解决各种工艺题的方法和手段都是要通过机械加工工艺规程来体现。因此，机械加工工艺规程设计是一项重要又严肃的工作。它要求设计者必须具备丰富的生产实践经验和广博的机械制造工艺基础理论知识。 机械产品生产过程是指从原材料到该机械产品出厂的全部劳动过程。它既包括：毛坯的制造、机械加工、热处理、装配、检验、油漆等主要劳动过程，还包括：包装、储存和运输等 辅助劳动过程。 零件结构工艺性分析 所谓零件的结构工艺性是指在满足使用要求的前提下制造该零 件的可行性和经济性 1。功能相同有零件，其结构工艺性可以有很大的差异。所谓结构工艺性好，是指在现有工艺条件下既能方便制造，又有较 低 的制造成本。 4 发动机机体从立体来说有 4组加工面： （ 1） 机体上下面 机体上下面有较高的平面度要求，对主轴孔有较高的平行度要求，除此之外，还有一些孔的加工。 （ 2） 机体前后面 机体前后面有凸轮轴孔、主轴孔、两通孔以及一些螺纹孔，还有一调速器安装面。 （ 3） 机体两侧面 机体两侧面有两水管安装面、两窗口面、油泵平面、油泵孔以及一些螺纹孔。 （ 4） 缸套孔 缸套孔的中心线对主 轴孔的中心线有较高的垂直度要求。 零件图的分析 在进行工艺规程制定之前，要仔细研究所加工零件的零件图和充分了解此零件所用的场合。这样才能合理的设计工艺规程，因为零件图是工程设计人员与机械加工人员进行交流的一种技术性文件，它被称为工程语言 3。由已知的零件图，机械设计人员可以制定出相应的工艺规程，有利于零件的后续加工。在分析零件图时应注意的问题有：检查零件图的完整性和正确性。 零件 示意图如下图所示： 图 1 零件示意图 of 1 零件示意图 of 5 结构工艺性分析 由 发动机机体 零件图可以看出，此零件结构复杂，并根据零件的用途，故选用 牌号为 铸铁为零件的毛坯材料， 并采用铸 件，这样有利于提高零件 制造精度和 减振 性 4。 在机械加工过程中，因为技术要求都较高，所以在满足各种性能指标下，也应该兼顾加工的经济性。其主要面加工方法如 下： （ 1） 机体 上下面 上表面的平面度为 主轴孔中心线的平行度为 表面的平面度为 用双面铣进行 加工。 （ 2） 机体 前后面 两 表面的平面度为 主轴孔中心线的平行度为 100： 用 卧式 双面铣进行加工。 （ 3） 机体 两侧面 两侧面有五个不同的面，其中加工要求较高的是油泵平面，要求与缸套孔中心线的平行度为 五头铣同时加工。 （ 4） 缸套孔 缸套孔有许多的精度要求， 在这里采用粗镗，半精镗，精镗对它进行加工，以满足精度要求。 除上述主要尺寸外，还有一些重要的尺寸精度要求比较高，在制定工艺过程中还要考虑它们的形位公差等。这些尺寸有： 主轴孔前后孔的同轴度为 前轴承座孔圆柱度为 端面与主轴中心线的垂直度为 100： 顶面各螺纹孔中心线与顶面的垂直度为 100： 前端面内凹面凸轮轴孔上面的两孔的凸台表面与前端面平行度为 100： 综上所述，零件的结构工艺性要求较高，制造精度 较 高。 3 零件毛坯 零件 毛坯材料的选择 发动机机体 是 发动机的主体结构 ， 是安装其他零部件和附件支撑骨架，承受极为复杂的载荷 ；该零件的工作条件恶劣， 要求有足够的刚度和强度， 需要具有好的机械性能 。故在材料选择上采用 牌号为 灰铸铁 作为零件的材料。 由机械加工工艺手册表 1得 中等强度，耐磨性和耐热性，良好的减振性 ，较好的铸造性，用于制造负荷中等，受磨损的零件和大尺寸零件，如汽缸，齿轮，活塞等 5。 零件 毛坯的种类选择 由于 发动机机体 形状复杂， 由机械加工工艺 设计 手册表 2种铸造方法 的经 济特性，在大批生产的情况下，所以毛坯为 铸造件 3。 这样有利于零件的大批量生产， 6 并且坯件精度高，可以大量减少后继工序加工费用，提高生产效率、降 底 生产成本。铸件采用 砂模 铸造的方法， 查 金属 机械加工工艺 人员 手册有 在大批、中批生产的铸件 精度等级为 2 级 ，为消除内 应力，开箱后进行退火处理 ，最后清理完后再进行 喷丸处理 4。 零件 毛坯质量 根据计算 铸件毛坯 质量为 43。 零件的毛坯图及尺寸的确定 机械加工中毛坯尺寸与完成加工后的零件尺寸之差，称为毛坯的加工余量（零件的表面如无需机械加工，则该表面上即无加工余量）。加工余量的大小。取决于加工过程中各个工步应切除的金属层的总和，以及毛坯尺寸与规定的公称尺寸之间的偏差数值。所以在确定毛坯尺寸时应根据各工步的加工余量来确定 6（各工步的加工余量见表2）。 由于发动机机体结构较复杂，故毛坯图 不予画出。 4 工件定位基准的确定 基准是机械制造中应用十分广泛 的一个概念，是用来确定生产对象上几何要素之间的几何关系所依据的那 些点、线或面。从设计和工艺两方面看基准，可把基准分为两大类，即设计基准和工艺基准。其中定位基准又可以分为粗基准 、精基准 和 辅助 基准 1。 在 发动机机体 的加工过程中， 上下、前后两面同时加工，由于采用双面铣的方法，以机体主轴中心线为定位基准 ， 对于机体加工精基准的选择，应考虑以下几点： 主要定位基准应有足够大的表面，使定位可靠； 以设计基准作为定位基准，使基准重合，避免基准不重合误差 ，但是由于工件结 构上不方便，故基准不重合，因为此处是粗加工，所以基准不重合影响不大 ；使 大部分表面能用同一基准来进行加工（基准统一），以保证位置精度， 操作方便。 在加工 发动机机体 的 时，最先铣出它的 顶底 面和前后面作为 后面工序的 精基准，以后采用基准统一原则，避免基准不重合误差。 5 加工阶段的划分与工序路线的确定 由机械制造工艺学可知，加工阶段的划分可分为：（ 1）粗加工阶段。在粗加工阶段，主要是以高生产率去除加工面多余的金属，使其在尺寸形状上接近零件成品。（ 2）半精加工阶段。在半精加工阶段减少粗加工中留下的误差，使加工 表面达到一定的精度，并留有适当的加工余量，为后续精加工做好准备。（ 3）精加工阶段 1。在精工阶段，应确保尺寸、形状和位置精度达到图纸上规定的精度要求以及表面粗糙度要求。 加工工序路线方案的确定 : 7 表 1 方案 1 工序序号 工序名称 工序序号 工序名称 10 30 50 70 90 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 钻铰底面各孔 粗镗主轴孔、凸轮轴孔 粗 铣前后面 精铣上下面 铣两窗口面 半精镗缸套孔 精镗缸套孔 及止口 钻汽缸体顶面各孔 汽缸体顶面各孔扩孔 汽缸体顶面各孔攻丝 钻前、后面各孔 钻前后面连接孔 钻起动手柄螺纹底孔 缸套孔倒角 钻回油孔 底面各孔攻丝 刻线及去毛刺 20 40 60 80 110 130 150 170 190 210 230 250 270 290 310 330 粗铣上下面 精镗主轴孔及凸轮轴孔 精 铣前后面 铣两水管安装面 铣油泵平面 粗镗缸套孔 铣调速器安装面 清理 铁屑 清理铁屑 清理铁屑 钻两侧孔 镗油泵孔 钻前后面各孔 前、后面及回油孔倒角 前后面各孔攻丝 两侧面螺纹孔攻丝 表 2 方案 2 工序序号 工序名称 工序序号 工序名称 10 30 50 70 90 110 粗铣机体顶、底端面 退火处理 铣两水管安装平面、两窗口面及油泵平面 精铣机体顶、底端面 钻、扩、铰机体底面各孔 粗镗主轴孔、凸轮轴孔 20 40 60 80 100 120 粗铣 汽缸 体前、后端面 粗铣机体两侧面 铣调速器安装面 精铣机体前、后端面和钻各孔 钻、铰机体顶面各孔 镗油泵孔 8 续表 2 工序序号 工序名称 工序序号 工序名称 150 170 190 210 230 250 270 290 310 粗镗缸套孔及止口 精镗缸套孔及止口 钻 主油道 孔并各孔倒角 机 体底 面各孔攻丝 精铣机体两侧面和钻各孔 钻起动手柄螺纹底孔及 缸套孔倒角 清理铁屑 刻线及去毛刺 水道、油道密封检测 清洗机体 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 半精镗缸套孔及止口 半精、 精镗主轴孔及凸轮轴孔 尺寸偏差检测 前、后面各螺纹孔攻丝 两侧面各螺纹孔攻丝 顶 面各 螺纹 孔攻丝 压碗型塞 检测缸套孔尺寸，分组作标记 压入成品汽缸套 整 理、终检 以上 二 种方案比较：方案 二 较方案一更为合理 、全面 。方案 二 的工序 集中 ，工艺安排 基本 符合先加工基准面再加工其它表面；先加工平面，后加工孔；先安排粗加工工序，后安排精加工工序的这几条原则。其次，方案 二 的热处理工序安排恰当， 一开始便进行退火处理，消除内应力， 便于机械加工 ，加工完后还进行各种检验，提高加工质量 。 而 方案 一工序分散，对于刚性较好的发动机机体，工序集中为好，否则浪费 加工成本，加工效率 底 ，浪费时间，而且方案二的安排 符合工艺顺序的安排原则：一、先加工基准面 ，再加工其他表面；二、先加工平面，后加工孔； 三、先加工主要平面，后加工次要平面；四、先安排粗加工工序，后安排精加工工序。 其次，对于热处理的安排上，为了消除内应力而进行 的热处理工序（如人工时效、退火、正火等），最好安排在粗加工之后，故方案二在粗铣 上下面、前后面之后在进行退火处理 1。 6 加工余量的确定 根据零件图上的标注尺寸查阅金属机械加工工艺人员手册第五章加工余量表5 5 5 5 5 5 5再根据所制定的工艺规程，结合实际经验， 参考机械加工余量手册 5， 可确定工序间的加工余和 公差等级，并确定零件总的加工余量（以毛坯的加工余量 2。 毛坯的机械加工余量如表 3所示 : 9 表 3 机械加工余量 工表面 工序名称 加工余量 公差等级 公 差 公差尺寸 上下表面 前后表面 底面 4面 8孔 与底面 8 同轴 7深孔 底面 水管安装面 两窗口面 185主轴孔 90主轴孔 毛 坯 粗 铣 精 铣 毛 坯 粗 铣 精 铣 毛 坯 钻 孔 铰 孔 攻 丝 毛 坯 钻 孔 铰 孔 毛 坯 钻 孔 毛 坯 钻 孔 攻 丝 毛 坯 粗 铣 毛 坯 粗 铣 毛 坯 粗 镗 精 镗 毛 坯 粗 镗 精 镗 6 1 7 6 94 88+ 36 231+0 13+0 8+0 7 20 278 1 272 290 1 284 183 1 185+0 88 1 10 续表 3 加工表面 工序名称 加工余量 公差等级 公 差 公差尺寸 80主轴孔 62凸轮轴孔 105缸套孔 107缸套孔 缸套孔止口 顶面 18孔 顶面 2面 4 坯 粗 镗 精 镗 毛 坯 粗 镗 精 镗 毛 坯 粗 镗 半精镗 精 镗 毛 坯 粗 镗 半精镗 精 镗 毛 坯 粗 镗 精 镗 毛 坯 钻 孔 扩 孔 扩 孔 毛 坯 钻 孔 攻 丝 毛 坯 钻 孔 扩 孔 扩 孔 7 1 2 78 1 80+0 60 1 101 1 0 0 105+0 103 1 0 0 107+0 109 1 0 112+ 17 18 10 12 11 续表 3 加工表面 工序名称 加工余量 公差等级 公 差 公差尺寸 缸体前面 9面 4面 46连接孔 缸 体 后 面11面 8 定连接孔 后面 11定连接孔 缸体后面 30通孔 与 11深孔 后面凸轮轴孔上 12 凸台孔 后面 25凸台孔 丝 毛 坯 钻 孔 攻 丝 毛 坯 钻 孔 攻 丝 毛 坯 扩 孔 铰 孔 毛 坯 钻 孔 攻 丝 毛 坯 钻 孔 铰 孔 毛 坯 钻 孔 铰 孔 毛 坯 钻 孔 毛 坯 钻 孔 毛 坯 钻 孔 铰 孔 毛 坯 钻 孔 0 8 14 8 12 16 8 8 11 30 8 12+0 12 续表 3 加工表面 工序名称 加工余量 公差等级 公 差 公差尺寸 主轴孔下 14凸台孔 与 14孔同轴 轴孔下 主轴孔内 45斜孔 机体后面 25通孔 两侧面 20起动螺纹 侧面 4 丝 毛 坯 钻 孔 毛 坯 钻 孔 毛 坯 钻 孔 攻 丝 毛 坯 钻 孔 毛 坯 钻 孔 毛 坯 钻 孔 攻 丝 毛 坯 钻 孔 攻 丝 毛 坯 钻 孔 攻 丝 4 25 20 14 20 8 25 8 20 12 7 选择加工设备和工艺设备 此零件加工时的主要方法有 铣削加工、 镗削加工、钻削加工 。 工序中的铣削有粗铣和精铣 ， 由于两平面有较高的平面度要求，而且对主轴孔中心线有较高的平行度要求，为了提高加工效率， 以主轴孔中心线为基准 ，采 用双面铣 ，至于两水管面、两窗口面以及油泵平面，位置度要求不是很高， 为提高加工效率，采用五头铣。 工序中的 镗削加工，首先 考虑到 缸套孔对主轴孔中心线有较高的垂直度要求，两缸套孔有较高的同轴度要求，所以采用立式镗 床， 对缸套孔进行粗镗、半精镗和精镗， 13 其次镗主轴孔和凸轮轴孔，由于前后的孔径大小不一， 工件较大， 采用 液压 双面组合镗 。 工序中的钻、扩 、 锪孔 、攻丝 ，所需加工的尺寸 繁多， 采用 摇臂 钻床 面组合钻以及各种攻丝机 。 8 主要工序定位方案 由于零件结构较复杂，工序较多， 工件较大， 定位情况也就随之繁杂，但总归离不开几种基本定位情况而已， 大体上工件采用一面两销对工件进行定位 。 故只需重点分析主要工序中的 粗铣 上下表 面 和精镗缸套孔 的定位方案及定位误差的分析计算。 根据工艺规程所选加工装备和夹具可知以下条件： (1)大批量生产，毛坯为 铸造 件，加工设备为专用机床 ； (2)粗铣工序 采用 液压 夹紧 ，夹紧可靠，拆换迅速 ； (3)精镗工序采 用一面两销进行定位，用液压夹紧，夹紧可靠； (4)粗铣 顶底面 的加工要求，如图 2所示。 图 2 粗铣机体顶底面的加工要求 of s 5)精镗缸套孔的加工要求，如图 3所示。 14 图 3 精镗缸套孔的加工要求 of 要工序的定位方案的确定 : （ 1） 粗铣机体上下表面： 加工要求：尺寸公差 488 上下表面 粗糙度 本工序采用两根铣刀杆加工，每根铣刀杆上分别装有相距为 488重磨硬质合金 刀片套式面铣刀 6，将刀具安装在双面铣专用机床上可以同时粗铣发动机机体的上下面，提高工作效率。 满足零件图 上的加工要求， 只需要限制 3 个方向上的自由度，即 X 、 Y 、 Z 。 经过分析，采用的定位方案为： 183：采用 菱形销 定位，它可以限制 Y 。 X 的定位：采用平面定位的方法来限制 X 方向。 Z 的定位 ：采用 两挡块 ，它可以限制 （ 2） 精镗机体缸套孔 由上面缸套孔及止口的加工要求有，对机体工件加工需要限制六个自由度，机体结构复杂，用侧面和前后面定位比较困难，所以 只能对其底面采用一面两销进行定位，这样可以限制机体的六个自由度，夹紧采用液压夹紧，这样夹紧可靠，有利于机体的加工。 9 影响发动机机体主要工序的机械加工质量的因素及主要对策 机体是发动机零件中结构较为复杂的箱体类零件，也是发动机的骨架，是所有 零件和附件的装配基体，其精度要求高，加工工艺复杂，且加工质量直接影响发动机的整体性能。同时 ， 在当前 发动机开发在排放、油耗、噪声及性能等方面面临更高的要 15 求，机体的工序质量控制也将以一个更高的起点来适应这种变化。目前，随着数控技术和测量技术的发展，机床制造业取得长足的进步，其加工质量和精度的提高使机械加工生产线 在规划阶段 有了新的工序质量保证手段 ，全面提升了工序质量保证能力。 设备精度的影响 零件的形状精度和相互位置精度最终是靠设备来保证的，因此设备的选择对保证机体零件的加工精度显得尤为关键。 近几十年来，汽车工业已经成为了中国机床的消费主体，约消费了全社会 40%的机床。同时，汽车工业投资的一半以上 又用于购买机床，其中，进口机床额约占 80%。统计表明，“十五”期间，汽车工业投资总额突破 2000亿元，超过 1000 亿元用于采购机床，其中约 800 亿元用于购买进口机床。这一数据表明，国内汽车工业的发展我国机床市场和进口高速增长的主要原因，换个角度也说明我国装备制造业发展还严重滞后后于国际先进水平，汽车工业关键设备仍严重依赖进口。 为了稳定保证生产过程加工质量，工艺人员在工艺规程时，就必须考虑一定的安全系数。国外规定，机械加工的工序能力不大于双侧公差的 3/4，对于单向公差，不大于产品的公差的 7/ 外对机床的质量要求非常严格，机械能力 意味着一百万个零件中仅有 不合格品，达到了6西格玛的要求。而国内机床质量水平只能达到 3距比较大。 就金属切削设备而言，以发动机加工为例，在汽车行业普遍流行的做法是，发动机机体、缸盖、曲轴、连杆和凸轮轴这些核心零部件的加工设备选择时，一是采用尽可能柔性、成熟技术、成熟工艺方案为原则；二是在整个工艺方案中重要关键特性加工的设备采用进口设备；一般特性采用国产设备。这就说明在这类高速度、高性能、高精度的机床 的技术性能、可靠性与国外还有较大差距（特别是欧美），而中 底 端产品在部分使用进口元件条件下，还是完全可以替代进口的。 以 800 台面通用卧式加工中心的定位精度和重复定位精度两项指标为例，通过对国内外机床参数的比较不难发现这一差距，见表 4。 表 4 国内外 800 台面卧式加工中心精度比较 00at 床精度指标 国外（欧美）平均水平 国内较高水 平 定位精度 重复定位精度 工艺系统的影响 16 提高工艺系统的刚度对保证加工质量尤为关键，主要可采取四个措施： 合理设计工艺装备结构 在设计工艺装备时，应尽量减少连接面数目，并注意刚度的匹配，防止有局部 底刚度环节出现。在设计基础件、支撑件时，应合理选择零件结构和截面而现状。一般地说，截面积相等时。空心截形比实心截形的刚度高，封闭的截形又比开口的截形好，在适当部位增添加强肋也有良好的效果。 如在粗镗气缸孔工序中，夹具为 提高夹具系统的整体刚性，在夹具的 左右端增加了带有铰链的转动 横杆，工件上料（上下料方式为通过式）后，转动横杆工作，连接 U 型口端部，并通过连接销固定，使夹具前后端墙板形成闭式稳固结构，提高夹具刚性， 加工机体四侧面夹具，采用地面一面两销定位，主 夹 紧力在工件的顶面，考虑到在切削加工过程中，切削力将对工件带来较大的变形，为提高工艺系统的整体刚性，抵消切削力的影响，在压紧导柱中间部位设计 斜锲 内胀机构，在工作时，机构自动撑紧下缸孔部位，抱牢工件，可抵消部分切削力 。 提高连接表面的接触刚度 主要是提高机床部件中零件间接合表面的质量，和给机 床部件预加载荷。在设备采购时就充分考虑到接触强度，设备工作台，纵向移动轴，立柱轴和主轴箱配有紧凑型导轨和带预紧滚柱的滚柱导块。 采用辅助支撑 例如在精镗气缸工序中，为提高工艺系统的整体刚性，除主夹紧力作用外，在机体两侧还布置 可调 辅助支撑装置，使机体受到左右对称，分布均匀的辅助作用力影响，可有效增加工件刚性，减少机体在加工过程中形变， 见 下 图。 图 5 带有辅助支撑的夹具 17 采用合理的装夹和加工方式 在机体毛坯加 工工序中，特别是去除主要余量的铣削加工，考虑到毛坯件在表面材料去除后应力释放而产生较大的变形，笔者提出了对压紧力进行高 底 压分级程序控制，荒加工时采用较大的压紧力，加工完成后短暂撤销压紧力，使工件内应力释放，再以较小的压紧力作用下对工作进行 半 精加工。这种方法有效地降 底 了因毛坯内应力产生的变形影响，提高了机体加工过程质量。 温度的影响 切削过程中还始终伴随着热的作用，包括切削热，辐射热等。在热的作用下，工艺系统同样不可避免地要产生变形，会使刀具相对于工件的正确位置受到破坏，造成加工误差。特别是对于精密 加工和大件加工，由于工艺系统热变形所引起的加工误差常常占到加工总误差的 40%70%。温度的影响在以前因受投资等条件的制约，往往无法系统的加以预防，所以产生了各类质量问题，比如，检测区域与加工区域温度差造成的质量评判纠纷等。随着发动机零件质量要求的提高，该问题逐渐凸显为主要影响因素，因此必须在工艺设计时就全局考虑，采取对应措施以降 底 影响程度。 温度对机体的影响 机体材料灰铸铁在室温状态下热膨胀系数一般为 10*10 ,即温度每变化一摄氏度，一米长度方向上将变化 该对主要孔 面的精加工质量影响非常大，如6以精确装配汽缸盖），两孔间距 807互位置度要求 使加工在公差中值，但温度若变化 4 ，就超差了。 采取的措施 针对上述温度影响，综合实际经验，对机体生产线设备及厂房采取以下措施： （ 1） 采用全空调车间，因为工厂处于中国南方地区特别是冬夏季节温差大，若不控制环境温度，其生产的综合效应将使过程质量控制无法进行。 （ 2） 生产线工序尽可能采用湿式加工，并且切削液带有温度控制。切削液具有冷却、润滑，洗涤、防锈四大性能，实践证明 ，金属切削液能降 底 切削温度 60150摄氏度，降 底 加工表面粗糙度，提高产品加工质量和刀具是用寿命。 （ 3）所有设备主要部件，如床身、立柱、滑台等采用热平衡设计，减少设备因受热变形而对加工精度产生的负面的影响。 （ 4）机床本身的温度控制也是非常重要的，除加工设备有精度温度补偿功能外，还可在精加工设备热敏感区采用冷却液连续控制受热变形影响。如机体缸孔精加工专机立柱，其 夹具中心距离）受热后位置漂移直接影响缸孔的位置精度， 18 以前的国产专机设计时忽略了温度对精度敏感方向的影响，造成了加工质量的不稳定。因此机 体生产线中缸孔半精和精加工专机均要求对机床立柱进行冷却，该措施在实施后大大提高了加工质量的稳定性。 （ 5）严控空调及通风设备的出风口，避免强制局部冷却而使设备的不同部位产生较大温差。 （ 6）严格控制热源（如高温清洗设备等）影响区域，生产线设计时就避免机加工设备，特别是精加工设备与热源距离过近。除此之外，在热源外围采用隔温材料控制热影响区面积。对于清洗后集体的温度控制，可采用常温清洗或设立冷却通道，将出口部位工件温度控制至室温。 对车间环境温度和冷却液温度的要求 通过长期研究这两种温度对设备精度 的影响，笔者总结归纳出以 下要求： 对车间环境温度要求 ： （ 1)环境温度要控制在 20，温度偏离上述范围时，有必要调整设备几何精度与控制系统的温度补偿。 （ 2） 温度随时间的变化 T/ 议小于 0 6k/h，但允许在短时间内（比如几分钟内）存在稍高值。 （ 3） 温度层，级温度随室内地面的高度而不同，垂直梯度 G= T/ h m,但应随时间的变化尽可能地稳定， G/ t m/h。 对冷却液温度要求 采用湿式加工后，机床零部件经冷却液冲帅产生生产极强的热交换， 但这对于各轴的测量系统几乎无任何影响，影响加工精度的因素取决于机床结构和工艺系统的设计，包括家具、工件和刀具。 冷却液供给温度 须与轴的测量系统的温度相近但又有所迟滞，可以将靠近 者之间的偏差要求需视轴行程而定： 当轴行程不超过 750对偏差 当轴行程超过 750对偏差 磨损 的影响 在力的作用下，工艺系统各部分的有关摩擦表面之间不可避免