一种柴油机箱体加工工艺及夹具设计说明书

一种柴油机箱体加工工艺及夹具设计说明书内容摘要：

部分采用通用夹具。 本机械加工工艺规程中所有工序均采用了专用机床夹具，需专门设计、制造 [5]。 选择刀具 1） 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 卧式双面铣 床 [6]， 根据顶底面尺寸 查《机械 加工工艺 手册》，选用 高速钢镶齿套式面铣刀。 参数为： d=250, D=58,L=45， Z=26 2） 钻攻前后端面、两侧面上螺纹孔时，采用组合机床。 钻攻各孔刀具如下表 4：（查《机械 加工工艺 手册》） 表 4 刀具表 Table 4 Cutting tools 加工表面 工位 1 刀具 工位 2 刀具 缸体前端面 10M8 钻孔 Φ 麻花钻 攻丝 M8 型 号丝锥 前端面 4M12 钻孔 Φ 高速钢锥柄麻花钻 攻丝 M12 型号丝锥 前端面 4Φ 16 连接孔 扩孔 Φ 整体高速钢直柄扩孔钻 铰孔 Φ 16 硬质合金直柄机用铰刀 缸体后端面 11M8 钻孔 Φ 攻丝 M8 型号丝锥 12 麻花钻 后端面Φ 8定连接孔 钻孔 Φ 麻花钻 铰孔 Φ 8硬质合金直柄机用铰刀 续表 4 加工表面 工位 1 刀具 工位 2 刀具 后端面Φ 11 定连接件 钻孔 Φ 高速钢锥柄麻花钻 铰孔 Φ 11 硬质合金直柄机用铰刀 后端面Φ 30 通 孔 钻孔 Φ 30 高速钢锥柄麻花钻 后端面Φ 25 凸台孔 M20 钻孔 Φ 高速钢锥柄麻花钻 攻丝 M20 型号丝锥 后端面Φ 25 通孔 钻孔 Φ 25 高速钢锥柄麻花钻 两侧面 20M8 孔 钻孔 攻丝 M8 型号丝锥 两侧面 4M12 钻孔 Φ 高速钢锥柄麻花钻 攻丝 M12 型号丝锥 注：根据 GB425184,采用 硬质合金直柄机用铰刀（型号直径 ～ 20）适用于成批或大量生产条件下在机床上使用。 3） 钻攻顶面 Φ 油孔、 顶面 4M1顶面 2M10，机床采用摇臂钻床。 钻 攻顶面 Φ 油孔，钻孔用 Φ 高速钢锥柄麻花钻 ，扩孔用整体高速钢直柄扩孔钻。 参数 为 ： d=18mm,L=191mm,l=130mm,d1=； 钻攻 顶面 4M14，钻孔用 Φ 12 高速钢锥柄麻花钻 ， 扩孔用整体高速钢直柄扩孔钻。 参数 为 ： d=,L=151mm,l=101mm,d1= d=,L=169mm,l=114mm,d1=， 攻丝用 M14 型号丝锥 ； 钻攻顶面 2M10，钻孔用 Φ 高速钢锥柄麻花钻 ，攻丝用 M10 型号丝锥； 4） 钻攻底面 4M1 Φ 8 孔、底面 M20 ，机床采用摇臂钻床。 钻攻底面 4M12，钻孔用 Φ 高速钢锥柄麻花钻 ，攻丝用 M12 型号丝锥 ； 钻 Φ 8 孔，钻孔用 Φ 高速钢锥柄麻花钻 ，铰孔用硬质合金直柄机用铰刀 ；。 13 钻攻底面 M20 ，钻孔用 Φ 高速钢锥柄麻花钻 ，攻丝用 M20 型号丝锥。 5） 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。 镗 Φ 107H7 缸套孔 、 Φ 105H7 缸套孔 、 缸套孔止口。 查《 机械加工工艺手册 》，选用单刃镗刀（夹持在镗杆上用）。 参数： B H=12 12,L=50～ 70,f=2 镗 Φ 185 主轴 孔 、 Φ 90 主轴 孔 、 Φ 80 主轴 孔 、 Φ 63 凸轮轴 孔。 查《机械加工工艺手册》，选用单刃镗刀（夹持在镗杆上用）。 参数： 型号 1： B H=12 12,L=50～ 70,f=2 型号 2： B H=20 20,L=50～ 70,f=4 8 主要工序定位方案及定位误差分析计算 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 [7]。 主要工序定位方案的确定 粗铣机体上下表面 ： 本工序采用两根铣刀杆加工，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 5个 自由度，即 X? 、 Y? 、 Y? 、 Z? 、 Z?。 经过分析，采用的定位方案为： 采用 薄 挡板 定位，它可以限制 Y?。 X? 的定位：采用平面定位的方法来限制此方向。 两 个支承扳 （采用两个支承板时，装配后磨平工作面，以保证等高性） ，限制 X? 、 Y? 、 Z?。 Z? 的 定位：采用两 支承钉 ，它可以限制 Z轴方向的转动。 如图 2： 14 图 2 定位方案图 Fig 2 Locating scheme 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。 如图 3： 图 3 定位方案图 b Fig 3 Locating scheme b 在加工箱体类零件采用一面两孔组合定位 时 ，为了避 免由于过定位引起的工件安装时的干涉，两销中的一个应采用菱形销。 菱形销的宽度可以通过几何关系求出。 在实际生产中，由于菱形销的尺寸已标准化，因而常按下面步骤进行两销设计： 1） 取两销中心距为 255177。 ； 2） 取圆柱销直径为： d1=φ 15g6=φ 15+ mm 3） 按表 61（机械制造工艺学）选取菱形销宽度： b=4mm； 15 4） 按式（ 62）计算菱形销与其配合孔的最小间隙： mmmmD bTT LXLK 4)(2 m i n1m i n2 ???????? ）Δ（Δ (1) 5) 按 h6 确定菱形销的直径公差，最后得到： d2=φ mm 定位方案的误差分析 定位误差是由于工件在夹具上（或机床上）定位不准确而引起的加工误差。 定位误差的来源主要有两方面：①由于工件的定位表面或夹具上的定位元件制作不准确引起的定位误差，称为基准位置误差。 ②由于工件的工序基准与定位基准不重合而引起的定位误差，称为基准不重合误差。 在一面两孔定位方式中，工序基准为两孔中心连线，与定位基准一致，不存在基准不重合误差。 下面计算基准位置误差。 图 5 示意图画出了工件两孔中心连线 O1’ O2’与夹具上两销中心连线 O1O2 偏移的情 况（图中画出了一个极端位置，另一个极端位置只画出了孔心连线）。 当两孔直径均为最大，而两销直径均为最小时，可能出现的最大偏移角为： 图 5 一面两孔定位误差计算 Fig 4 Calculation of location error in fixing the part with one surface and two bores a nar2a r c t a n m i n2m a x2m i n1m a x1 ????????? ? ??????????? ????? cL dDdDα (2) 式中 D1max、 D2max—— 工件上与圆柱销和菱形销配合孔的最大直径； d1min、 d2min—— 夹具上圆柱销与菱形销最小直径； L—— 两孔（两销）中心距。 16 9 影响机体机械加工质量的因素及主要对策 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 [8]。 国内，发动机机体的加工设备在选择时，一般采用尽可能柔性、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，一般特性采用进口设备。 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），而中低端 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 5: 表 5 国内外 800 台面卧式加工中心精度比较 Table 5 Precision paring with 800 horizontal center table at home and abroad 机床精度指标 国外（欧美）平均水平 国内较高水平 定位精度 177。 177。 重复定位精度 177。 177。 工艺系统的影响 切削加工时，由机床、刀具、夹具和工件组成的工艺系统，在切削力、夹紧力以及重力等的作用下，将产生相应的变形，使刀具和工件在静态下调整好的相互位置，以及切削成形运动所需要的正确几何关系发生变化，而造成加工误差。 因此，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形状。 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。 提高连接表面的接触刚度 主要是提高机床部件中零件间结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。 17 采用辅助支撑 例如在精镗汽缸孔工序中，为提高工艺系统的整体刚性，除主夹紧力作用外，在机体 两侧面还布置液压辅助支承装置，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 中的变形，见图 6：。