4S9左右曲轴箱反面加工中心工艺及夹具设计毕业论文.doc

本科毕业设计说明书（论文） 第 Ⅰ 页 共 Ⅰ 页目 录1 引言 11.1 发动机制造技术的发展与变革 11.2 国内高速加工技术的应用及发展趋势 11.3 先进机械加工技术动向 22 左右曲轴箱体的零件分析 42.1 零件的结构和作用 42.2 左右曲轴箱体的工艺性分析 42.3 左右箱体加工的主要问题和工艺过程分析 63 工艺规程 73.1 确定毛坯的制造形式 73.2 定位基准的选择 73.3 制定工艺路线 93.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 123.5 确定切削用量及基本工时 164 夹具设计 274.1 夹具的作用 274.2 夹具结构工艺性分析 274.3 铣左右箱盖面夹具设计 284.4 夹紧力设计 314.5 夹具结构设计及操作简要说明 34结束语 35致谢 36参考文献 37 本科毕业设计说明书（论文） 第 37 页 共 37 页1 引言伴随着汽车产业的飞速发展，多品种、大中批量、柔性化的加工生产应运而生发动机曲轴制造业中的工艺技术不断提高因此，不但要求合理的拟定工艺方案，选择加工工艺装备和工艺方法外，还应密切关注新材料、新技术和新工艺的发展动向。

从而保证零件的材质、毛坯加工技术、精度和表面粗糙度另外对于零件成批生产时，机床夹具的好坏将直接影响工件加工表面的位置精度，它们是机床和工件之间的联接装置，使工件相对于机床或刀具获得正确位置本次毕业设计制定4S9左右曲轴箱体反面加工中心工艺编制及夹具设计，对曲轴箱体零件的结构分析以及加工工艺和夹具设计作了较详细的叙述[1]1.1 发动机制造技术的发展与变革汽车面世以来．发动机制造技术已经经历了两次变革，现在正酝酿着第三次革命第一革命发生在20世纪初，美国FORD汽车公司发明了大量生产流水线其主要方式是由组合机床和专用机床组成的自动生产线TL，也称传统自动线，最大优点是生产效率高和价格低，最大缺点是柔性差，我国汽车行业从诞生起至上世纪 90年代一直沿用TL，一汽和东风的载货车发动机厂都是如此目前我国轿车行业大多不采用TL，但国外大量生产稳定产品的生产线中，TL仍是最佳选择上世纪90年代出现了高转速、高快移速度、高加速度、快速换刀的高速加工中心，由其组成的高速柔性生产线FTL是发动机制造技术的第二次革命，其突出特点是一定程度上克服了高柔性和低效率的矛盾，缺点是投资大，效率受局限，目前是轿车的热点生产线，商用车发动机生产厂也有局部采用，并采用有简单柔性的数控专用(可交换多轴头和夹具)机床组成的TL。

现在发动机制造技术正酝酿着第三次革命发动机研发越来越快，新品开发周期越来越短(从30个月缩短到13个月)，车型数量多，生产批量不确定目前的柔性生产线价格昂贵、投资风险大，同时产能过剩矛盾越来越突出，尤其在我国更加突出近年来，人们一直在探讨解决多样性与经济性日益突出的矛盾，以满足变品种、变批量的需要，且兼顾高柔性、高效率、低投资的要求和市场快速反应的能力同时，也在探讨通过制造系统的革命来解决产能过剩的矛盾1.2 国内高速加工技术的应用及发展趋势目前，国内汽车发动机及总成工厂大多引进欧美及日本等国厂商的数控生产自动线，处于国际上世纪90年代中后期水平，应用了较多，较突出的高速加工技术(高速加工机床及高速加工刀具技术)其典型技术特点简要分述如下：(1) 机械加工工艺流程反映了当代轿车制造业中最先进的水平，生产节拍30-40s，生产线部分采用风冷干式切削加工技术2) 刀具材料的选用以超硬刀具材料为主采用CBN、SiN陶瓷、Ti基陶瓷、TiCN涂层刀具材料加工高强度铸铁件，铣削速度2200m/min；采用PCD、超细Si-Al铸造件，铣削速度达2200m/min，钻、铰速度达80～240m/min：采用SiN陶瓷、Ti基陶瓷及TiCN涂层刀具加工精锻结构钢零件，车削速度达200m/min；采用高Co粉末冶金表面涂覆TiCN的高速钢整体拉刀、滚刀、剃齿刀以及硬质合金机夹组成专用拉刀，加工各种精锻钢件、铸铁件，拉削速度10～25m/min，滚削速度110m/min，剃齿速度170m/min。

3) 刀具典型结构与加工工艺零件孔加工刀具采用多刀复合式结，以铰、挤削替代磨削，在一次性走刀过程中完成孔的精加工；平面铣削刀具采用密齿、过定位、重复夹紧结构，径、轴向双向可调的高速密齿面铣刀；曲轴颈加工采用双工位车-拉削专用刀具缸体缸孔镗削采用双工位、机床主轴内置式、轴向往复运动推拉杆结构，往走刀-精镗，复走刀-精镗，切削速度达800m/min高速、高效刀具结构不胜枚举4) 高速专用数控机床现用于加工轿车发动机变速器等关键零件的多数加工工艺，突破了传统的加工理念，机床也突破传统的结构型式概括讲，其机床结构设计以各种高速多刀，专用成型刀具和加工工艺为主导，以满足整条生产线各加工工位，加工工序生产节拍均衡及稳定的质量与精度要求，在一次往复走刀过程中，高速加工发动机、变速器各种零部件而构成设计和制造的对机床数控系统，质量与精度、零部件的材料性能等技术参数，根据各加工工位、工序的具体要求，分解成各个单一的指标，因而机床的结构相对简捷，数控系统稳定可靠其加工技(Know How)数据库固化在数控系统中，因而这些机床一般都具有动态刚度好、主轴回转和行程定位精度高的特性机床主轴一般在6000r/min以下，快进在 20m/min以内。

1.3 先进机械加工技术动向(1) 柔性制造技术：采用CNC机床和自动化技术，柔性制造系统和制造工厂，设备采用模块化设计，能同时生产多个结构不同的产品2) 高速加工技术：应用高速机床及高速刀具技术等大幅提高切削效率，主要涉及到信息技术，自动化技术，经营管理技术及系统工程技术3) 高速高效刀具技术：主要表现在高性能刀具材料的研发(含表面涂层材料)，刀具制造工艺技术，刀具安全技术及刀具使用技术等领域4) 工序集中化：流程简捷化采用一工位多工序、一刀多刃或车、铰、铣削替代磨削，以拉削、搓、挤、滚压加工方式替代滚、插、铣削的方式，采用复合工艺，尽可能缩短整条线的工艺流程5) 干式切削技术：干式切削分为两种，一种为完全不使用切削液，另一种为用气体混合微量润滑剂的准干式切削，减少切削液对环境和人的不利影响6) 珩磨新技术：如发动机缸体缸孔激光造型珩磨、模块化珩磨、柔性夹具，珩磨头自动更换等2 左右曲轴箱体的零件分析2.1 零件的结构和作用本零件为4S9左右曲轴箱体盖面，曲轴箱体是摩托车的主要组成部件，它是机车引擎的重要零件零件图见图2.1所示： 图2.1 零件结构图2.2 左右曲轴箱体的工艺性分析在编制零件机械加工工艺规程前，首先应研究零件的工作图样和产品的装配图样，熟悉该产品的用途、性能以及工作条件，明确该零件在产品中的位置和作用，以便在拟定工艺规程时采用适当的措施加以保证。

因此要先对零件进行工艺分析，工艺分析的目的就是审查零件的结构形状和尺寸精度、相互位置精度、表面粗糙度、材料以及热处理等的技术要求是否合理，是否便于加工和装配，并且通过工艺分析对零件的工艺要求有了进一步的了解由零件图可知，箱体有主要的加工表面，分别是箱体对箱盖的结合面、轴承孔的端面等其次还有主要孔以及其它部分的加工，因此可将其分为三组加工表面，分析如下：(1) 主要平面以左右箱面为主要加工表面，这一组加工表面包括：左右箱面、机油泵安装面、U-8-U面的加工；右箱上孔的泵面加工；右箱上孔的端面加工；左箱上3×孔的端面加工、4×孔的端面加工；其中左右曲轴箱体反面加工时，它和正面的平行度要求为0.03；左右箱面加工的表面粗糙度要求为；U-8-U面的加工的表面粗糙度要求为；左箱上3×孔的端面加工的表面粗糙度要求为；孔的泵面加工、右箱上孔的端面加工、4×孔的端面加工的表面粗糙度要求都为2) 主要孔左右箱5-、、 4- 、、2-、8-、13-、2-、钻孔加工；5-孔的铣铰加工；21-、 2-、中心孔加工； 油泵面孔加工；左右箱、、、、、、、、、、镗孔加工其中左右箱孔、、、4- 、加工的表面粗糙度要求为；孔5-加工的表面粗糙度要求都为孔5-、、、、、、、、、加工的表面粗糙度要求都为。

3) 其他加工部分右箱销钉孔加工；2-M5×0.8、21-M6、2-M8、M12×1.5攻丝其中右箱销钉孔加工的表面粗糙度要求为2.3 左右箱体加工的主要问题和工艺过程分析由以上分析可知，该箱体零件的主要加工表面是平面及孔系左右曲轴箱体的孔系，是有位置精度要求的各轴承孔的总和孔系可分为平行孔系，同轴孔系同轴孔系的主要技术要求是各孔的同轴度精度成批生产时，箱体的同轴孔系的同轴度大部分是用镗模保证平行孔系主要技术要求是各平行孔中心线之间以及孔中心线与基准面之间的尺寸精度和平行精度根据生产类型的不同，可以在普通镗床上或专用镗床上加工[2]一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易，孔系加工不仅孔本身的精度要求较高，而且孔距精度和相互位置精度的要求也高，它是箱体加工的关键因此，对于曲轴箱体来说，加工过程中的主要问题是保证孔的尺寸精度，处理好孔和平面之间的相互关系2.3.1 先面后孔的加工顺序箱体类零件主要是由平面和孔组成，这也是它的主要表面，加工应遵循先面后孔的原则：即先加工箱体上的基准平面，以基准平面定位加工其他平面，然后再加工孔系因为主要平面是箱体往机器上的装配基准，先加工主要平面，后加工支承孔，使定位基准与设计基准和装配基准重合，从而消除了因基准不重合而引起的误差。

另外，先以孔为粗基准加工平面，再以平面为精基准加工孔，这样可以为孔的加工提供了稳定可靠的定位基准，并且加工平面时切去了铸件的硬度和凹凸不平，对后序的加工有利，可减少钻头引偏或崩刃的现象，对刀调整也比较方便为提高孔的加工精度创造条件，便于对刀及调整，也有利于保护刀具左右曲轴箱体的加工自然应遵循这个原则2.3.2 粗精加工分阶段进行粗、精加工分开的原则：对于刚性差、批量较大、要求精度较高的箱体，一般要粗、精加工分开进行，即在主要平面和各支承孔的粗加工之后再进行主要平面和各支承孔的精加工这样，可以消除由粗加工所造成的内应力、切削力、切削热、夹紧力对加工精度的影响，并且有利于合理地选用设备等[3]3 工艺规程由于各种机械的用途和性能不同,其零件的材料、结构形状和技术要求也各不相同所以,各种零件的加工工艺是不同的,即使是相同类型的零件,由于生产条件和批量大小的不同,其工艺过程也不同因此,必须制定合理的加工工艺规程3.1 确定毛坯的制造形式毛坯的质量直接影响成品的质量，毛坯的选择是否合适，影响到成品的制造周期、成本、性能、以及使用寿命毛坯的种类不仅影响毛坯的制造工艺及费用，而且也与零件的机械加工工艺和加工质量密切相关。

对于大批大量生产的零件应选择精度和生产率高的毛坯制造方法，如铸件采用金属模机器造型或精密铸造对于形状较为复杂的毛坯，一般采用铸造方法制造左右曲轴箱体是机车引擎之重要零件，曲轴在箱体內高速运转，左右箱体盖面及轴孔加工需达到高精度要求因此采用铝合金毛坯，材料为ACD12，对于毛坯材料来说，它受力不大，自重轻，导热性好由于零件是大批量生产，而且零件的轮廓尺寸不大，零件的形状较为复杂，故可采用高压铸造成型，这从提高生产率、保证加工精度上考虑也是合理的3.2 定位基准的选择箱体定位基准的选择，直接关系到箱。