毕业设计（论文）-WD615发动机缸体前后端面及右侧面加工夹具设计.doc

SHANDONG毕业论文WD615WD615发动机缸体前后端面及右侧面加工夹发动机缸体前后端面及右侧面加工夹具设计具设计学院：专业：姓名：学号：指导教师：2013年6月中文摘要2摘要摘要作为发动机上最大的零件，发动机缸体把发动机的曲柄连杆机构和配气机构连接到一起，并把供油、润滑、冷却等机构连接成整体。平面加工和孔系加工是发动机缸体加工的主要工作，平面加工主要通过端面铣削来完成，而孔系加工主要通过镗削、珩磨、钻、铰和攻等工艺完成。平面主要包括前后端面、底面和顶面，孔系主要包括水套孔、活塞缸孔、曲轴孔、安装孔、油孔、连接孔和销孔等。汽车发动机的使用性能与发动机缸体的加工质量有着直接关系，所以必须保证平面和孔系加工的精度。该课题的目的即对WD615发动机缸体机加工进行工艺设计，选择合适的加工中心、刀具，设计准确耐用的专用夹具，达到缸体加工生产的高精度、高效率、高适应性和高利用率。我此次设计的主要内容是：以曲轴孔、止推面及左侧面一点为定位基准，精铣发动机缸体前后面、右侧面及油泵安装面，钻铰燃油泵定位销孔。我做的主要工作是：选择合适的定位面，设计合理的夹具，选取合适的加工设备和刀具，保证定位准确、工序内容布置合理、节拍平衡、工时优化、各加工要素符合产品图要求。根据发动机结构复杂、刚度小等特点，定位夹紧方案的选择对缸体的加工精度、加工方式以及加工过程都有很大的影响，因此设计合理的机床夹具以保证加工精度，特别是保证被加工工件的加工面与定位面之间的位置精度，是设计中首先要考虑的问题。刀具、机床和工件是机械加工三要素，缺一不可。而制造刀具材料的优劣，将直接影响机械加工的质量、效率和成本，所以选用合理的刀具，可以最大限度地发挥机床的性能。为适应产品更新换代速度越来越快的趋势，在加工过程中缩短工艺流程、增加加工中心的柔性显得越来越重要。专用机床和夹具尽管在加工效率和批量生产方面有很大的优势，但柔性不够，不利于加工过程的改进，因此，选用合适的加工中心，使其拥有高的主轴转速、进给速度、换刀速度和高质量的刀具，并增加其柔性，对于保证优化加工保证加工质量起到非常重要的作用。关键词：发动机缸体，定位基准，夹具，刀具，加工中心关键词：发动机缸体，定位基准，夹具，刀具，加工中心英文摘要IAbstractAbstractAsthelargestenginepartsoftheenginecrank，theenginecylinderlinkmechanismandgasdistributionorganizationstogetherandputtheoillubricatingcoolingetcconnectionintoawhole.Planeandholemachiningisanimportanttaskoftheenginecylinderblockprocessingsurfaceprocessingismainlycompletedthroughfacemillingtheholeisprocessedmainlybyboringandhoningdrillingreamingandtappingprocess.Planemainlyincludesfrontandrearendfacefloorandroofsurfaceholeboresystemmainlyincludesthewaterjacketpistoncylindercurvedshaftholemountingholesoilholetheconnectingholeandpinholeetc.Theuseoftheautomobileengineperanceandengineblockmachiningqualityhasadirectrelationshipsomustensurethattheplaneandholemachiningprecision.ThepurposeofthesubjectofWD615engineblockmachiningprocessdesignthroughtheulationreasonableprocessflowselecttheappropriatemachiningcentercuttingtoolandspecialfixturedesignaccurateanddurabletoblockprocessingandproductionofhighprecisionhighefficiencyhighadaptabilityandhighefficiency.Themainelementsofthisdesignare:basedoncrankshaftthrustfaceandleftsideholeforthelocatingdatumprecisionmillingaroundthefaceandrightsideandpumpmountingsurfacedrillholehingepinfuelpump.Mymainjobis:chooseasuitablelocationreasonabledesignoffixturetheselectionoftheappropriateequipmentandtoolstoensureaccuratepositioningprocessoptimizationcontentlayoutreasonablebalancedcycletimeworkbyprocessingelementsconitytoproductrequirements.AccordingtoenginestructurecomplexandstiffnesssmallfeaturesinfixtureofdesignprocessintheselectwhatofpositioningcliptightprogrammeoncylinderbodyofprocessingprecisionandprocessingwayandprocessingprocessarehasislargeofeffectthereforedesignreasonableofmachinefixturetoguaranteeprocessingprecisionespeciallyguaranteeisprocessingworkpieceofprocessingsurfaceandpositioningsurfaceandisprocessingsurfacemutualZhijianoflocationprecisionisdesigninthefirsttoconsiderofproblem.Toolingmachinetoolandtheworkpieceisthemostimportantelements.Advantagesanddisadvantagesofthemanufactureofcuttingtoolswilldirectlyaffect英文摘要IIItheprocessingqualityefficiencyandcostsoreasonableselectiontoolyoucanmaximizetheperanceofthemachine.Toadapttothetrendofreplacementproductsfasterandfasterhowtoshortentheprocessinprocessincreasedflexiblemachiningcentershasbecomeincreasinglyimportant.Specialmachinetoolandfixturealthoughinprocessingefficiencyandmassproductionhasalotofadvantagesbutflexibleenoughnotconducivetotheimprovementofprocessingandthereforeappropriatechoiceofmachiningcenterssothatithasahighspindlespeedfeedratechangingspeedsandhigh-qualityknivesandincreaseitsflexibilitytoensureoptimumprocessingqualityplayaveryimportantrole.Keywords:cylinderblocklocatingdatumfixturescuttingtoolsmachiningcenter第1章引言1目录目录摘要.IABSTRACT.II目录.1第一章引言.31.1汽车发动机缸体生产历史.31.2汽车发动机缸体生产的现状.41.3我国发动机现状及趋势.41.4WD615发动机型号参数.51.5此次缸体加工设计的主要内容.6第二章技术要求及加工要求.72.1加工工序安排.72.2技术要求.7第三章加工中心的选取.93.1加工中心的基本概念和工作原理.93.2加工中心的分类.93.3加工缸体时需要考虑的问题.103.4加工中心的选择.11第四章刀具的选择.134.1刀具材料要求及各种类刀具特点.134.2加工中心刀具的选用.144.3设备加工生产工艺可行性分析.15第五章定位基准的选择.185.1基准概念.185.2基准的分类.185.3基准分析.185.4定位基准的选择.19第六章夹具的选择.226.1夹具概述.22第1章引言26.2夹紧装置要求与选择.236.3夹紧装置方案.236.4切削力及夹紧力的计算.25第七章结论.28第八章参考文献.29第九章谢辞.30第1章引言3第一章第一章引言引言1.1汽车发动机缸体生产历史汽车发动机缸体生产历史随世界汽车工业的发展，汽车发动机缸体的生产也经历了从传统机械制造自动化到现代机械制造自动化的发展历程，具体可以分为以下几个阶段：（1）从单件、小批量到流水线生产阶段。1904年，在部分发达国家，生产流水线开始在汽车发动机缸体生产中应用，由断续生产中发展到连续方式组织生产，取得了良好的经济效益。（2）刚性自动线生产阶段。从20世纪初开始，国外汽车发动机缸体生产由机械化、半自动化发展至单机自动化，从流水线发展到自动线，基本上解决了大批量生产的自动化问题。1924年，英国Morris汽车公司对单机自动化和流水线的改进，建成世界上第一条刚性机械加工自动生产线。1935年，原苏联研制出第一条比较完整的汽车发动机加工自动线。二战后，美国福特汽车公司大批量采用自动化生产线，让汽车生产的生产率成倍提升，而制造的成本大大降低。我国第一条加工汽车发动机汽缸体端面孔的机床自动线在1956年投入使用。刚性自动生产线具有以下特点：一方面生产过程的连续性、比例性、节奏性都很好，具有可以提高加工设备专业化水平、提高劳动生产率、增加产量、降低产品成本、提高生产的自动化水平的优点；不过由于设备高度专用化，缺乏对产品变化的适应力，容易因为某处发生设备故障而导致全线停车，带来较大损失。其次生产率的提高幅度也不可能很大而且改造困难较大。（3）数控机床(单工序)、加工中心(多工序)生产阶段。进入20世纪50年代，随着国外汽车工业的发展、生产系统的复杂性和自动化程度都有所增加，现代控制理论开始出现和发展。现代控制理论的应用以及计算机技术的发展都为汽车工业和发动机生产的多品种、中小批量生产提供了新的途径，汽车工业自动化水平迅速得到提高。（4）柔性制造系统以及柔性生产线阶段。20世纪70年代前后，汽车发动机缸体的生产进入了一个新的发展阶段。CADCAM集成系统、微型机CNC系统、柔性生产系统、多级计算机控制系统以及计算机网络结构系统等的应第1章引言4用，都使生产规模和综合自动化水平有了比较大的提升。多品种中小批量生产多采用这种方式，但具有一次性投资大、成本较高等缺点。1.2汽车发动机缸体生产的现状汽车发动机缸体生产的现状由于缸体的加工质量直接影响发动机的质量，并进而影响到汽车的质量，因而发动机缸体的加工一直都受到国内生产厂家的高度重视。1、发动机缸体生产的常见形式。从国内外的资料来看，汽车发动机缸体目前的生产大致有以下形式：(1)在传统组合机床自动线基础上的柔性化改造。这种技术改造，以提高传统的组合机床自动化程度为目的，已取得了相当的进展，当传统的组合机床移植了计算机数控技术之后，其柔性化程度就会得到很大提高；(2)主体为加工中心的准柔性生产线。这里提出的是以加工中心为主体，以普通机床以及组合机为辅的准柔性生产线方案；(3)对多品种、大批量生产比较适用的柔性传输生产线和柔性制造系统。2、发动机缸体加工技术的发展。发动机缸体的加工技术大致经历了由刚性自动化到数控加工中心加工再到柔性制造生产线、柔性制造系统和敏捷柔性生产线制造。20世纪90年代初，随着技术的进步，卧式加工中心等先进机床开始出现，敏捷柔性自动线开始产生。这种自动线大大增强了汽车发动机厂推行的“中品种、大批量、低成本”的新生产方式，大大提高了适应市场的能力，因而得到广泛的应用。敏捷柔性自动线适应市场能力强、投资适度，因而被工业发达国家广泛应用。如德国HUELLER_HILLE机床公司，它提供的加工V6、V8以及V10型发动机铸铁缸体的敏捷柔性自动线，生产节拍仅为90秒。缸体敏捷柔性自动线柔性好、投资效益好和设备利用率高，得到了广泛应用。1.3我国发动机现状及趋势我国发动机现状及趋势近年来，随着我国经济的高速发展，汽车的需求量持续增长，与汽车相关的制造业也取得了很大的发展。作为汽车的心脏，发动机的制造工艺水平普遍高于其它汽车零件，因此发动机的加工制造也成了汽车行业里最基本也最重要的环节。目前我国的发动机加工水平还比较底，在技术水平、生产工艺和制造设备等方面与国外同行相比还存在较大差距。而且我国的很多缸体生产线都是第1章引言5从国外引进的，没有完全的自主产权，另外先进国家还会对一些非常关键的技术进行技术保密，中国仅仅进行了比较低端外围的加工，对于缸体加工的核心技术的掌握和应用还远远不够。目前，欧美及日本等国不仅掌握了发动机制造的专用技术，而且都非常重视发动机尤其是发动机缸体工艺流程的开发，他们拥有自己的系统开发能力，机床可靠性指标极其先进，国家整体工业化水平较高，发动机的生产制造大都采用高速中心组成的敏捷生产系统，无论是原材料还是加工都能保持较高的质量，制造成本低，新产品投放周期短。未来，发动机的加工将向着高速化、柔性化和高效率的方向发展，使用能实现高速运转的机床主轴，采用带强力夹头的高精度、高刚性HSK刀柄、采用涂层硬质合金、金属陶瓷、陶瓷、CBN、PCD等先进刀具，提高效率，缩短交货时间，降低生产成本，提高市场竞争力。1.4WD615发动机型号参数发动机型号参数WD615里面，W代表水冷，D代表柴油发动机，6指6缸，15指单缸排量1.5L。WD615发动机直列6缸，缸径126mm，行程130mm，单缸排量1.5L，发动机排量9.726L。有自然吸气、增压、增压中冷机型，基本型转速2200rmin，功率范围176kW280kW，最低燃油消耗率达194gkW.h。具有体积小、重量轻、功率大、油耗低、排放指标先进、噪声低、通用性强等优点。是重型汽车、各类工程机械、客车、发电设备、船舶等理想动力。第二章技术要求及加工要求61.5此次缸体加工设计的主要内容此次缸体加工设计的主要内容发动机缸体工艺设计工作比较复杂，涉及的方面比较广，对即将踏入社会工作的我来说是一个很好的锻炼机会。我此次设计的主要内容是：以曲轴孔、止推面及左侧面一点为定位基准，精铣前后面、右侧面及油泵安装面，钻铰燃油泵定位销孔。我做的主要工作是：选择合适的定位面，设计合理的夹具，选取合适的加工设备和刀具，保证定位准确、工序内容布置合理、节拍平衡、工时优化、各加工要素符合产品图要求。第二章技术要求及加工要求7第二章第二章技术要求及加工要求技术要求及加工要求2.1加工工序安排加工工序安排各详细公布内容如下表（参考图纸）：工步号工步内容：所用刀具编号1精铣后面904.006-0072精铣前面904.006-0073精铣右侧面下部904.004-0144(2)钻燃油泵销孔(#311和312)、并倒角904.006-0165(2)铰燃油泵销孔(#311和312)904.006-0106(4)钻燃油泵安装孔(#306到309)904.004-0187(4)燃油泵安装孔(#306到309)攻丝904.002-0138(1)钻孔(#522)904.006-0219(1)锪孔(#522)沉孔、并倒角904.004-01010(2)精镗碗形塞孔(#500和501)、并倒角904.001-01211(1)镗进水孔(#502)、并铣凹槽(A-A剖视)904.004-0082.2技术要求技术要求1、底面要求：公差为IT=9，粗糙度Ra=6.3；2、曲轴孔要求：IT=6，表面粗糙度Ra=6.3；3、顶面要求：IT=7，Ra=0.8，缸孔IT=6，缸孔Ra=0.2.4、前、后端面要求IT=7，Ra=0.8.5、曲轴连接面要求IT=7，Ra=0.8.第二章技术要求及加工要求86、所有螺纹孔要求IT=7，Ra=0.8.其他技术要求详见图纸。第二章技术要求及加工要求9第三章第三章加工中心的选取加工中心的选取3.1加工中心的基本概念和工作原理加工中心的基本概念和工作原理数控加工中心是由机械设备和数控系统组成的、适用于加工复杂零件的、高效率的自动化机床。它是目前世界上产量最高、应用最广泛的数控机床之一。数控加工中心综合加工能力强，一次装夹能完成较多的加工内容，加工精度较高，加工中等加工难度的批量工件效率是普通设备的510倍，而且它能完成很多普通设备不能完成的加工，尤其对形状较复杂，精度要求高的单件加工或者中小批量多品种产品的生产更为适用。数控加工中心把铣削、钻削、镗削、切削螺纹和攻螺纹等功能集中在一台设备上，从而使其具有多种工艺手段。加工中心中设有刀库，存放着不同数量的各种刀具或检具，加工过程中可由程序自动选用和更换。对于必需采用工装和专机设备保证产品质量和效率的工件，如果采用加工中心加工，就可以省去工装和专机，这就为新产品的研制和改型换代节省了时间和费用，从而使企业具有更大的竞争力。3.2加工中心的分类加工中心的分类1、按加工工序分，分为车铣和镗铣两大类。2、按控制轴数分，分为三轴、四轴、五轴加工中心。3、按主轴与工作台相对位置分，可分为立式、卧式、龙门式加工中心。（1）立式加工中心。立式加工中心指主轴为垂直状态的加工中心，它的结构多为固定立柱，工作台多为长方形，没有分度回转功能，比较适合加工盘、套、板类零件。一般它具有三个直线运动坐标轴，还可在工作台上安装一个可沿水平轴旋转的回转台，用于加工螺旋线类零件。立式加工中心方便装卡，便于操作，容易观察加工情况，调试程序简单，应用广泛。但由于受到立柱高度及换刀装置的限制，太高的零件不能加工，在加工型腔或下凹的型面时，也容易引起切削不易排出，严重时还会损坏刀具，造成已加工表面的破坏，影响加工顺利进行。第二章技术要求及加工要求10（2）卧式加工中心。卧式加工中心是指主轴为水平状态的加工中心。常卧式加工中心通常都带有自动分度的回转工作台，一般具有3-5个运动坐标。工件在一次装夹后，可以完成除安装面和顶面以外其余四个表面的加工，比较适合加工箱体类零件。相比于立式加工中心，卧式加工中心排屑容易，不过结构复杂，价格较高。（3）龙门式加工中心。龙门式加工中心主轴多设置为垂直状态，不仅带有自动换刀装置，还带有可更换的主轴头附件，而且数控装置的功能也比较齐全，可一机多用，比较适用于加工大型工件以及形状复杂的工件。3.3加工缸体时需要考虑的问题加工缸体时需要考虑的问题（1）粗加工时，金属切除量大，工件温升很快，工件是在热状态下进行精加工，因此在工件冷却后后造成精度下降。（2）有毛坯加工成成品的过程中，工件不能时效，内应力难以消除。（3）多工序集中加工要使用各种各样刀具，在卧式加工中心上要对工件四周进行加工，在机床上工件安装区域周围大部分空间都被切削刀具运动轨迹所占去，而固定工件所需的夹具和压紧块安装空间小。工件的夹具必须能适应零件粗加工时切削力大、高刚度、夹紧力打大的要求，又需适应精加工时定位精度要求高、工件夹紧变形尽可能小的要求。（4）加工中心的机床精度是按高精度加工要求制定的，若要稳定加工出7级孔，机床定位精度须达到0.01mm全长，主轴振摆、轴向跳动须达到0.0050.01mm以内，另一方面，又须使用加工中心铣铸件黑皮、钻销孔距要求0.5mm的连接孔等。（5）多工序集中加工，要及时处理切屑。在加工过程中，切屑不断屑、切屑堆积、切屑缠绕等会影响加工顺利进行。（6）工件每个工序的加工内容、工艺参数、切削用量均可以编到程序中去，以软件的形式呈现。而且软件适应性好，可及时修改，这样给新产品的试制、实行新工艺流程和试验都提供了方便。第二章技术要求及加工要求113.4加工中心的选择加工中心的选择各种加工中心都有一定的规格、功能范围以及最佳适用范围。卧式加工中心适于加工箱体类、阀体、泵体和壳体等。立式加工中心适于加工板类零件，如箱盖、壳体、盖板、平面凸轮等。规格（工作台宽度）相近的卧式加工中心比立式的价格要高50100，卧式比立式的加工工时也多50100，因此，完成同样工艺内容，采用立式更加经济。但卧式加工中心的工艺性更加广泛。定位精度指该轴行程内任意一点的定位误差，该误差反映了伺服执行机构的运动精度。衡量该数控轴能否稳定可靠工作的基本指标是定位精度。定位精度基本上就反映了加工精度。两孔的孔距精度一般是单轴定位精度的1.52倍。这是在将几何精度误差以及工艺上的误差因素都计入影响的结果，这些误差在部分情况下会抵消一些定位误差，从而提高零件加工精度。因此，加工中心应选择精密性加工中心，定位精度要求0.01mm。加工中心进行多工序集中加工的基本条件之一就是自动换刀装置。它的任务是在工序变换前做好刀具准备，因此它的工作质量直接影着整机质量。自动换刀装置的投资一般占整机的30%50%。而且在加工中心使用中，一般50%的故障都出自自动换刀装置。因此，应尽量选择结构简单的可靠性好的自动换刀装置。综上条件要求，此次加工采用HPC-800作为加工中心。HPC-800HPXT卧式加工中心采用“T型”布局的整体床身，对称的箱中箱结构，其X、Y、Z轴均采用双丝杠驱动，提高了机床的抗振性、运动平稳性和精度，X、Z轴的快速行程速度和切削进给速度可达80mmin，主轴转速8000rpm，主轴功率25KW，加速度为1.5g，换刀时间0.8s(T-T)，X、Y、Z轴采用光栅尺全闭环控制，定位精度0.008mm，重复定位精度0.004mm。另外，HPC-800HP附加工作台旋转轴和刀具自动交换轴。刀库可以装备40，80，120把刀。最大装备刀具直径300mm，长度690mm，30kg重。各部分和CNC连接使得机床可以进行自动加工。第二章技术要求及加工要求12该加工中心的各项参数均满足发动机缸体的加工需求，高的主轴转速、进给速度、换刀速度加上高质量的刀具都大大提高了缸体加工效率。且采用此加工中心使得缸体加工线的柔性大大增加，适应性也大大提高。第二章技术要求及加工要求13第四章第四章刀具的选择刀具的选择4.1刀具材料要求及各种类刀具特点刀具材料要求及各种类刀具特点刀具材料对刀具寿命、加工质量、加工效率和加工成本等的影响很大。在刀具切削时还要承受高压、摩擦、高温、振动和冲击等作用。因此，刀具材料应具备以下功能：（1）硬度和耐磨性。刀具材料硬度必须高于工件材料硬度，通常要求在60HRC以上。硬度越高，耐磨性就越好。（2）强度和韧性。刀具材料应有较高的强度和韧性，以承受切削力、振动和冲击，避免刀具脆性断裂和崩刃。（3）耐热性。刀具材料的耐热性要好，便于承受高的切削温度，同时应具备良好的抗氧化能力。（4）工艺性能和经济性。刀具材料要有好的锻造性能、焊接性能、热处理性能、磨削加工性能等，并且要有高的性能价格比。目前，国内外用于数控加工的刀具材料的主要有立方氮化硼刀具、金刚石刀具、陶瓷刀具、硬质合金刀具、涂层刀具和高速钢刀具等。金刚石刀具：1.极高的硬度和耐磨性。2.具有很低的摩擦系数。3.各向异性。4.切削刃非常锋利。5.具有较低的热膨胀系数。6.具有很高的导热性能。立方氮化硼刀具：1.高的硬度和耐磨性。2.优良的化学稳定性。3.具有很高的热稳定性。4.具有较低的摩擦系数。5.具有较好的热导性。陶瓷刀具：1.硬度高，耐磨性能好。2.化学稳定性好。3.摩擦系数低。4.耐高温、耐热性好。5.原料丰富。涂层刀具：1.力学和切削性能好。2.通用性强。3.刀具寿命与涂层厚度有关。4.刀片重磨性差，刀具成本较高。5.涂层材料决定涂层性能。硬质合金刀具：1.高硬度。2.导热系数随TiC含量的增加而下降。3.抗弯强度高，韧性强。4.抗冷焊性强。5.热膨胀系数比高速钢小得多。第二章技术要求及加工要求144.2加工中心刀具的选用加工中心刀具的选用（1）铣削类刀具加工中心多用于复杂曲面的铣削，因此铣刀的选择也是非常重要的。铣刀种类繁多，功能也各不相同。平面铣刀（盘铣刀）适合加工大面积的平面类零件；面铣刀（圆柱铣刀、立铣刀）既适合加工平面，也可以加工侧面，因此它既能端刃铣削还可用于侧刃铣削。球头铣刀和成型刀具一般适合于曲面类零件的加工。其他特殊铣刀如专用成型铣刀多适用于特殊形状的孔和台。鼓型铣刀，多用于对变斜角类零件中变斜角面的近似加工。考虑到缸体平面面积较大，因此选择平面铣刀。（2）孔加工类刀具加工中心上进行钻孔、扩孔和镗孔的刀具分别被称为浅孔钻、扩孔钻（粗镗刀）和精镗刀。浅孔钻多用于实体工件上打孔，加工的长径比一般在4：1以内。这种钻头刚性好，能够保证钻孔的精度，而且有易于排屑的容屑槽，加工效率也很高。扩孔钻（粗镗刀）多用于加工铸造孔和预加工孔，又由于刀体上的容屑空间能够通畅的排屑，所以可以扩不通孔，部分扩孔刀的直径可以进行调整，因此可满足一定范围内不同孔径的要求。精镗刀多用于孔的精加工，加工中心用的精镗刀多采用模块式结构，通过高精度调整装置调节镗刀的径向尺寸，因此可加工出高精度的孔。而且精镗刀还采用平衡块调整其动平衡，从而减少振动保证孔的表面粗糙度和尺寸精度。（3）刀柄的选用刀柄的选择直接影响机床的开动率以及成套设备投资的大小。只有数百套刀柄的加工中心一般很难满足投入生产使用的要求，因此设计时必须注意刀柄的选用。在选用模块式刀柄和复合刀柄时，需要综合各种因素。模块式刀柄经济，方便，简单而且具有较大的灵活性。例如镗碗形塞孔是，配一把普通镗刀杆需要400元左右，而一个镗刀头按现有的价格已达到1000元左右，加工中心刀库容量是40把，需要配置一百套普通刀柄才能满足使用要求。若采用模块式刀柄，就只需要配40个柄部、60个左右接杆，70到80个头部便可满足要求，因此，选用模块式刀柄是非常经济方便的。对批量较大又反复生产的典型工件，应考虑采用复合刀具。虽然复合刀具价格高（订购一把三到五个刀头的复合刀柄要2000元左右），但采用复合刀具后使多道工序用一把刀完成，大大节省了机加工工时，若每个工件的加工时间第二章技术要求及加工要求15节省5-10min，工件批量为日120件，则可节省机加工时间为10-20个小时。这样也会具有较大的经济效益。对于缸体属于批量且又是反复生产的典型工件，我们选择复合刀具。另外一些特殊道具，例如增速头刀柄可以安装一些小孔加工刀具，转速可提高37倍。多轴动头刀具可同时加工若干小孔。（4）材料的选择加工的缸体材料为灰铁250，硬度大约在HBS180240之间，换算成HRA大约为69.676.9之间。根据3.1所介绍的各类刀具特点，在这里选用硬质合金刀具。根据缸体硬度，选择（氮化）钨基硬质合金，刀头选择钨钴类（YG）。硬度为HRA8991.5，抗弯强度为11001500MPa。综上并考虑到图纸尺寸精度等对刀具的要求，按照工步的不同我选取刀具如下表：序号编号规格名称1904端面铣刀2904端面铣刀3904.006-01611-12L复合钻头4904.006-01012H7-10L直柄铰刀5904.004-01810.2-24L复合钻头6904.002-013M121.75-15L机用丝锥7904.006-0216.0-15L直柄钻头8904.004-01016-1.92L复合铰刀9904.001-01245H8-15L复合镗刀10904.004-00850-16.3L复合镗刀4.3设备加工生产工艺可行性分析设备加工生产工艺可行性分析依照工步流程安排生产线，首先要按照每个工步的难易程度，计算出各工步所需的工作位数目，务必使各工步每小时的总工作量大致相同，才能得到一第二章技术要求及加工要求16条平衡的生产线，一般以机器作计算单元的，流水线的负荷率不应低于75%；以操作工人作计算单位的，其流水线的负荷率应在85%90%以上。本次设计以加工中心作为计算单位，因此负荷率应不低于75%。根据所作要求生产节拍为1015min，这里直接取生产节拍为12min。一年工作日定位300天、三班制、一天有效工作时间为24小时。则日生产能力:Q=HPt=246012=120件.各工步名称及所设计日生产能力如下：工步号工步内容日生产能力计算时间计算工位数实际工位数1精铣后面12511.520.9612精铣前面12511.520.9613精铣右侧面下部12511.520.9614钻燃油泵销孔并倒角12811.250.9415铰燃油泵销孔12811.250.9416钻燃油泵安装孔12012.001.0017燃油泵安装孔攻丝13011.080.9218钻孔12012.001.0019锪孔沉孔、并倒角12511.520.96110精镗碗形塞孔、并倒角12811.250.94111镗进水孔、并铣凹槽12511.520.961生产线生产节拍为Pt=12min每个工步所需的标准作业时间为工步一：t1=2460125=11.52min，同理可得其他工步所需作业时间，见表格一.总时间T=126.43min每个工步理论上所需工位数为工步一：N=11.5212=0.96，同理可得其他工步理论所需工位，见表格一理论上该生产线所需的最小工位数：N=10.5411第二章技术要求及加工要求17由于所取数值经过计算后标准作业时间与节拍差距不大，因为认为本次所设计的该流水线是平衡的。该生产线平衡后的平均负荷率为：=T（NPt）100%=126.43（1112）100%=95.8%75%。因此选用此加工中心加工生产是可行的。第二章技术要求及加工要求18第五章第五章定位基准的选择定位基准的选择5.1基准概念基准概念基准就是用来确定生产对象上几何关系所依据的点，线或面。基准选择是工艺规程设计中的重要工作之一。正确与合理的选择基准，可以保证加工质量，提高生产效率，否则，则会造成很多问题，造成产品的返修甚至造成零件大批报废，造成生产无法正常进行。5.2基准的分类基准的分类按作用不同，基准可分为设计基准和工艺基准。设计基准是指零件设计图上用来确定其他点，线，面位置关系所采用的基准。工艺基准是指在加工或装配过程中所使用的基准。工艺基准有根据使用场合的不同分为工序基准、定位基准、测量基准以及装配基准四种。(1)工序基准在工序图上，用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸，形状，位置的基准，及工序图上的基准。(2)定位基准加工时用作定位点基准，是工件上与夹具定位元件直接接触的点，线，面。(3)测量基准测量零件已加工表面的尺寸和位置时采用的基准。(4)装配基准装配时用来确定零部件在产品中的相对位置时所采用的基准。5.3基准分析基准分析分析基准时，须注意以下几点：（1)制订工艺的依据是基准，因此基准必须是客观存在的。当作为基准如平面、圆柱面等的轮廓要素，容易直接接触也比较直观。而有些作为基准的是如圆心、球心、对称轴线等的中心要素时，就无法触及，但它们却也是客观存在的。第二章技术要求及加工要求19(2)若作为基准的要素无法触及时，通常可由一些具体的表面来体现，这些表面被称为基面。如轴的定位，可以外圆柱面为定位基面，此时定位基准的选择可转化为恰当地选择定位基面的问题。(3)基准可以是没有面积的点、线以及面积极小的面。但是工件上，这种基准的基面总是有一定接触面。(4)表示尺寸关系的基准问题如上所述，表示位置精度的基准关系也是如此。5.4定位基准的选择定位基准的选择选择定位基准时应符合两点要求：一是各加工表面应有足够的加工余量，而且非加工表面的尺寸、位置符合设计要求。二是定位基准应有足够大的接触面积和分布面积，从而保证能承受较大的切削力，保证定位稳定可靠。基准选择的一般原则是：(1)粗基准的选择(a)为保证重要加工表面加工余量的均匀，应选择重要的加工表面作为粗基准。(b)为保证非加工表面与加工表面之间的相对位置精度要求，应该选择非加工表面作为粗基准；若零件上同时具有多个加工面，应选择与加工面位置精度要求最高的非加工表面作为粗基准。(c)有多个表面需要一次加工时，应该选择精度要求最高，或者加工余量最小的表面作粗基准。(d)在同一尺寸方向上，粗基准通常只允许使用一次。(e)选作粗基准的表面应平整光洁，有一定面积，同时还应保证定位稳定、夹紧可靠。对于一般的缸体类零件，选择缸体孔作为粗基准是完全合理的。按照有关粗基准的选择原则（即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作为粗基准；若零件有若干个不加工表面时，则应以与加工表面要求相对应位置精度较第二章技术要求及加工要求20高的不加工表面作为粗基准），以缸体孔为粗基准可以保证重要加工表面加工余量均匀。(2)精基准的选择主要考虑基准重合的问题，若设计基准与工序基准不重合时，则应该进行尺寸换算。此次设计中，以1#和6#曲轴孔、2#曲轴孔止推面以及左侧面一点作为定位基准，这样就限制了缸体的六个自由度，再利用底面、左侧面以及左侧面上两个孔的辅助支撑，利用液压夹紧装置进行夹紧，就保证了缸体的精确定位。定位基准如下图（红框中的三角形定位符号）：第二章技术要求及加工要求21第二章技术要求及加工要求22第六章第六章夹具的选择夹具的选择6.1夹具概述夹具概述1、夹具主要功能机床夹具的主要功能就是装夹工件，使工件在夹具中占据正确的位置并夹紧。（1）定位确定工件在夹具中占据有正确位置的过程。定位一般是通过工件定位基准面和夹具定位元件的定位面接触或配合实现，正确的定位可以保证工件加工面的尺寸和位置精度要求。（2）夹紧工件定位后将其固定，使工件在加工过程中保持定位位置不变的操作。若不将工件固定，工件受到各种力的作用，在加工时就会出现会松动、脱落的现象。因此，夹紧为工件提供了安全、可靠的加工条件。2、夹具的的分类机床夹具的种类很多。主要有通用夹具、可调夹具、专用夹具、自动化生产用夹具和组合夹具五大类。（1）通用夹具通用夹具指已经标准化、不需调整或稍加调整就可以用于装夹不同工件的夹具。如三爪自定心卡盘、机用平口虎钳、四爪单动卡盘和万能分度头等。这类夹具多数应用于单件小批量生产。（2）专用夹具指专为某一工件的某一加工工序而设计制造的夹具。这种夹具一般结构紧凑、操作方便，主要应用于固定产品的大批量生产。（3）可调夹具包括通用可调夹具和成组夹具，兼有通用夹具和专用夹具的优点。通用可调夹具适用范围比较宽，加工对象并不是十分明确；成组夹具是根据一般是成组工艺要求，针对一组形状及尺寸相似、加工工艺相近的工件加工而设计的，其加工对象和范围很明确，又称专用可调夹具。（4）组合夹具是指按一定的工艺要求，由一套预先制造好通用标准元件和部件组装而成的夹具。多适用于数控加工、新产品的试制和中、小批量的生产。（5）自动化生产用夹具自动化生产用夹具主要分为自动化夹具和数控机机床用夹具两大类。3、夹具组成机床夹具的种类虽然很多，但其基本组成是相同的，数控机床夹具一般是由以下几部分组成的。第二章技术要求及加工要求23（1）定位装置。定位装置是由定位元件及其组合而构成，用于确定工件在夹具中的正确位置，常见定位方式是以平面、圆孔和外圆定位。（2）夹紧装置。夹紧装置用于保持工件在夹具中的既定位置，保证定位可靠，使其在外力作用下不致产生移动，包括夹紧元件、传动装置及动力装置等。（3）夹具体。用于连接夹具各元件及装置，使其成为一个整体的基础件，以保证夹具精度、强度和刚度。（4）其他元件和装置。如定位键、操作件、分度装置和连接元件等。6.2夹紧装置要求与选择夹紧装置要求与选择在机械加工过程中，为保持工件定位时拥有正确加工位置，防止工件在切削力、离心力、惯性力及重力等作用下发生移位和振动，机床夹具应该设有夹紧装置，便于将