工艺夹具类——发动机箱体的机械加工工艺及钻孔夹具设计

工艺夹具类——发动机箱体的机械加工工艺及钻孔夹具设计内容摘要：

阻率 cm 65～ 75 22 发动机箱体毛坯 的设计 坯种类及加工方法的选择 在已经计算过生产纲领发动机箱体的年产量为 5900 件年确定该箱体的生产类型为大量生产 确定毛坯种类 机械加工的加工质量生产效益和经济效益在很大程度上取决于所选的工件毛坯常用毛坯种类通常有型材铸件冲压件和焊接件等毛坯选择通常从被加工零件的材料结构形状几何尺寸和制造精度以及各方面的生产条件五个方面取考虑合理的选择毛坯种类对随后价格中确保产品质量缩短生产周期与降低生产成本有着重要影响 材料方面往往是选择毛坯所要考虑的首要问题一般根据零件的工作情况以及工作中所起的作用来选择毛坯的 种类根据箱体在工作中的作用及要求选用材料切削性好耐腐蚀性好耐磨性好减震性好等选用 HT250 确定毛坯为铸件其技术要求如下 铸件应消除内力 未注明铸造圆角为 R3～ R5 未注明壁厚为 5mm 铸件表面不得有粘砂多肉裂纹等缺陷 允许有非聚集的孔眼存在其直径不大于 6mm 深度不大于 15mm 相距不小于20mm 整个铸件上孔眼数不多于 5 个 未注明倒角为 05 45176。 去毛刺锐角倒钝 同一加工平面上允许有直径不大于 3mm 深度不大于 15mm 总数不超过 5 个孔眼两空之间不小于 30mm 涂漆按 NJ22631 执行 二毛坯加工方法铸造的选择 铸造方法分为砂型铸造和特种铸造两大类 ① 砂型铸造 砂型铸造根据造型的不同可分为手工造型一般机器造型和高压造型三类其类别特点应用范围以及铸造类别详见《机械加工工艺手册》相关的内容介绍也可根据砂型类别的不同分为干型湿型自硬性型其特点和应用范围详见《机械加工工艺手册》相关章节 ② 特种铸造 特种铸造是指与普通砂型铸造有显著区别的一些方法如压力铸造熔模铸造金属型铸造低压铸造离心铸造陶瓷铸造实型铸造磁型铸造等等每种特种铸造方法均有其优越之处和应用场合近年来特种铸造在我国得到了飞速发展其地位和作用日益提高特种 铸造方法的类别特点和应用范围见《机械加工工艺手册》相关章节 各种铸造方法的经济合理性 铸造方法的经济合理性与零件尺寸形状以及选择的铸造方法有关其关系详见《机械加工工艺手册》15′～ 3176。 为使型砂便于从内腔中脱出以形成自带型芯内壁的起模斜度应比外壁大通常为 3176。 ～ 10176。 由于合金的线收缩铸件冷却后的 尺寸将比行腔尺寸略小为保证铸件应有的尺寸模样尺寸必须必铸件放大一个该金属的收缩量铸件的实际线收缩量除随合金的种类而异外海域铸件的形状尺寸有关通常铸铁为 07～ 10 结合发动机箱体的结构形状及尺寸分型面选在箱体零件图 俯视图零线位置浇注口位置分别选在位于中间缸孔的两侧选取起模斜度为 3176。 灰铸铁的线收缩率设为 10 量和公差的确定 1 确定毛坯的余量 毛坯余量的确定根据机械加工去除量从后往前推同时考虑毛坯制造过程中存在的氧化皮层裂纹杂质等各种缺陷并也根据工人的操作水平按直径 10～12mm 厚度 11mm 平均每面在 5mm 左右 ① 机械加工余量 砂型铸造采用手工造型或机器造型所生产的灰铸铁球墨铸铁耐热铸铁和耐蚀铸铁等铸件的加工余量见《机械加工工艺手册》表 3126 和表 3127 铸铁件的加工余量共分 9 个等级 5～ 13 级又按零件图的基本尺寸大小分为10 个尺寸组由于机械加工和铸造工艺上的要求允许挑选其它等级的加工余量但是应在有关图样和技术文件上注明铸孔的机械加工余量一般按浇铸时的位置处于顶面的机械加工余量选择 对成批和大量生产的铸件的加工余量由《工艺人员手册》查得各表面的余量见表 5 表 5 发动机箱体各表面 总加工余量 mm 加工表面 基本尺寸 加工余量等级 加工余量数值 上表面 330 6 下表面 330 6 两侧面 3056 6 两侧面 330 6 缸孔3894 894 35 主轴孔 69 69 35 凸轮轴孔 49 49 275 ② 铸造工艺余量 铸造工艺余量是为了确保铸件质量满足铸造工艺和机械加工工艺要求而多架在铸造毛坯上的金属在零件加工完毕时应将它去除掉如果不影响零件的使用性能又经设计部分允许也可保留在零件上 铸造工艺余量的大小形状及位置取决于工艺需要及零件结构它在铸件图上的表示 方法与加工余量相同常见的工艺余量形式有工艺凸台增强刚度的支撑补缩余量工艺肋等 2 毛坯的尺寸公差 铸件的尺寸公差代号为 IT 公差等级为 16 级各级公差值列于《机械加工工艺手册》表 3121 和表 3122 壁厚尺寸公差可以比一般尺寸的公差降一级例如图样上规定一般的公差为 IT10则壁厚尺寸公差为 IT11公差带应对称于铸件基本尺寸设置有特殊要求时可采用非对称设置但应在图样上说明铸件基本尺寸是铸件图样上给定的尺寸包括机械加工余量 ① 成批和大量生产 公差等级见《机械加工工艺手册》对于成批和大量生产的铸件可 以通过对设备和工装的改进调整和维修严格控制型芯位置获得比表 3124 所列更高的等级一种铸造方法铸造尺寸的精度取决于生产过程的各种因素其中包括铸件结构的复杂性模型和压型的精度铸造金属及合金种类铸造厂的操作水平 ② 小批量和单件生产 公差等级见《机械加工工艺手册》对小批量和单件生产的铸件不适当采用过高的工艺要求来提高公差等级通常是不合理的 由于铸件大量生产毛坯制造方法采用砂型机器造型由表 3124 铸件尺寸公差等级为 IT10 级表 3123 选取错箱值为 10mm 又见表 3127得铸铁件加工余量等级为 7级表 3126选加工余量为 6mm所以可确定主要加工面的总余量见下表 表 主要表面的及公差 mm 主要面尺寸 零件尺寸 总余量 毛坯尺寸 公差 上表面 330 66 342 0046 下表面 330 66 342 0052 两侧面 3056 66 3176 0052 两端面 330 66 342 0052 缸孔 3894 894 3535 824 0011 主轴孔 69 69 3535 62 0022 凸轮轴孔 49 49 275275 445 0025 23 工艺路线设计 的工艺分析工艺路线设计的一般思路 在设计工艺路线时首先要选择各表面的加工方法各表面由于价格精度的要求一般不能只用一种价格纷纷一次加工就能达到要求对于主要面来讲往往需要几次加工由粗到精逐步达到要求拟订箱体类零件工艺过程时一般遵循以下原则 ① 先面后孔的原则先加工平面后加工孔是箱体零件加工的一般规律这是因为作为精基面的平面在最初的工序中应该首先加工出来而且平面加工出来以后由于切除了毛坯表面的凹凸不平和表面夹砂等缺陷使平面上的支撑孔的加工更方便钻孔时可减少钻头的偏斜扩孔和铰孔时可防止刀具崩刃 有些精度要求较低的螺纹孔可根据加工的方便及工序时间的平 衡安排其工序的次序但是由于保证箱体部件装配关系的螺纹孔销孔以及与轴承孔相交的润滑油孔则必须在轴孔精加工后铰钻前者是因为要以轴孔为定位基准而后者会影响孔精细镗时的加工质量 ②3IT7 的轴承支撑孔一般采用钻 扩 粗铰 精铰或镗 半精镗 精镗的工艺方案进行加工前者用于加工直径较小的孔后者用于加工直径较大的孔当孔的精度超过 IT7 表面粗糙度小于 063m 时还应增 加一道最后的精加工或精密加工工序如精细镗研磨滚压等 三 重要的技术要求及保证方法 重要的技术要求一般指表面的形状精度和位置关系精度热处理表面处理无损伤等重要的技术要求是影响工艺路线的重要因素之一特别是位置精度要求较高时就会有很大的影响 箱体上的主要配合表面的精度为 IT7 查表 421 得粗糙度是 Ra16 用粗铣 精铣就可达到要求位置精度由机床专用夹具保证而主轴孔及缸孔的要求稍高一点精度要求为 IT6 查表 421 得粗糙度为 Ra08 查表 424 得用粗镗 半精镗 精镗即可达到要求位置精度同样由机床夹具保证 箱体上的螺纹孔 可用钻铰攻丝可以达到位置精度和尺寸精度由机床专用夹具和刀具保证 箱体各表面对基准面的跳动要求用互为基准保证粗糙度用加工工序以及合理的使用刀具来保证 对箱体的机械性能的要求可通过对零件进行热处理工序合理安排来提高材料的机械性能 对箱体表面的加工要求可用腐蚀检查证明 无损探伤的安排对工艺路线的设计也有着较大的影响无损探伤被检测对象的前提下探伤其内部及外表面的缺陷的现在检查技术检查公交爱你内部质量的探伤方法有 X 射线超声波等用于检查表面缺陷的探伤方法有磁力探伤荧光探伤涂色腐蚀等箱体采用超声波探伤内部质量由于超声波有 3～ 5mm精铣对主要孔进行加工时例如主轴孔及缸孔根据精度要求采用粗镗 半精镗 精镗对挺杆孔加工时采用钻 扩 铰 挤的加工路线对螺纹孔加工时采用钻 攻 材料及热处理 工件材料与热处理对加工方法的选择有着很大的影响前面已经分析过发动机箱体的材料选为 HT250 选择砂型铸 造热处理后的变形特别是热处理厚材料的硬度对加工方法的选择有很大的影响因此在制定加工路线时要合理安排热处理的位置例如箱体为了消除铸造内应力防止加工后的变形使加工精度保持长期的稳定性要进行时效处理对于尺寸大结构复杂的铸件需要在粗加工前后各安排一次时效处理对于一般铸件在铸造后或加工前安排一次时效处理对精度高刚度差的零件在粗车粗磨半精磨后安排一次时效处理在人工时效处理的工艺规范为加热到 530℃～ 560℃保温 6～ 8h 冷却速度≤ 300℃ h 出炉温度≤ 200℃ 划分 工艺路线按工序的不同一般可分为几个阶段粗加工阶段半 精加工阶段精加工阶段 1 粗加工阶段 该阶段的主要任务是切除大部分余量其特点是切削用量大因此切削力切削热和夹紧力都很大所以加工精度不高例如对于发动机箱体来说刚开始要对箱体的各个面进行粗铣加工另外还有对缸孔及主轴孔的粗镗都属于粗加工阶段 2 半精加工阶段 这个阶段的任务是达到一般的技术要求及各次要平面达到最重要求并为主要精加工做准备本阶段的加工特点是加工余量小加工精度有所提高在发动机箱体加工过程中半精镗缸孔以及两侧的六孔就属于细加工阶段为后面的精镗做准备 33 影响工序集中于分散的因素 工序的分散和集中程度必须根据生产规模零件的结构特点和技术要求机床设备等具体生产条件综合分析两种原则各有特点应结合实际情况适当的集中与分散 选择 基准是机械制造中应用得十分广泛的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点线面从设计和工艺 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 设计基准在设计零件时应根据零件在装配结构中的装配关系以及零件本身结构要素之间的相互位置关系确定抱住尺寸或角度的起始位置这些尺寸或角度的起始位置称为设计基准简言之设计图样撒谎那个所采用的基准就是设计基准工艺基准 零件在加工工艺过程中所采用的基准称为工艺基准工艺基准可进一步分为工序基准定位基准测量基准和装配基准 1 工序基准 在工序图上用来确定本工序所加。