汽车发动机右支架加工工艺毕业设计模板

汽车发动机右支架加工工艺毕业设计资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。摘要近年来,中国的汽车发动机水平有着显著的提高,可是,大多数发动机关键零部件技术还掌握在跨国公司手中,我们的发动机技术水平与世界新进水平相比还有不小的差距,同时,国内数控技术得到很大发展,特别是汽车零部件的设计、制造与生产更是竞争白热化的阶段。发动机右支架是汽车发动机上的主要零部件,制造精度要求高,零件形状较为复杂。本设计针对汽车发动机右支架加工工艺和钻底孔专用夹具进行了研究。在加工工艺方面,采用了工序集中与工序分散相结合的加工方法,使用加工中心等数控机床对部分工序采取集中加工。在实际生产中,这套工艺能够保证机器零件的加工质量,提高生产率;降低制造成本;减轻工人的劳动强度,保证生产安全。在零件加工过程中,几乎每道工序都采用专用夹具与特殊加工工艺相结合,保证零件在加工和装配过程中尺寸的高精度要求,减少零件在加工中的变形、保障整体部件装配尺寸精良、配合准确。在加工中心孔系加工工序的专用夹具设计过程中,考虑到零件形状较为复杂,可选择的定位面较少,现以右支架底面作为精基准,用两个定位销和三个支承板对其进行六点完全定位,采用液压夹紧方式并用两个带螺旋槽的钩头压板夹紧工件。结果表明,此加工工艺能使工件加工精度符合各项尺寸要求,而且提高了生产率。专用夹具的使用保证了工件定位的准确和稳定,提高了工作效率。关键词:汽车发动机右支架;工艺;夹具AbstractInrecentyears,withtheexternaltechnicalbeeningmassivelyintroduced,thedomesticautomobileprofessionhasbeenrapidlyobtaineddeveloped.Therightsupportisthemainpartsonthe”engine”——theautomobileheart.Themanufactureprecisionandthecomplexcomponentrequestsshapebringalotofinconvenientduringtheprocess.Thisdesignresearchessystematicallyontheenginerightsupportprocessingcraftandthejig.Intheprocessingcraftaspecttheprocessingmethodthattheworkingprocedurecentralismandthedispersedphasearecombinedisused,andthenumericalcontrolenginebedsisusedtoprocesscentrallythepartialworkingprocedures,then,notonlytheprocessingqualityisguaranteed,butalsotheproductionefficiencyisgreatlyenhanced.Atthesametime,theformerholesurfaceprocessingisinnovatedintheprocessingworkingproceduresuccessivelytheorderwhichcausesthelocalizationtobemoreaccurate,thusalsoenablethecomponentstheprocessingprecisiontoobtainabetterguarantee.Inthejigdesignaspect,ineachworkingproceduretheunitclampisusedtocarryontheclampnearlytotheworkpiece,andinpartialworkingprocedures,theelasticlocalizationisusedtoovercometheworkpiecedistortionduringclampsproducesandthethepre-folkprescriptionlawisusedtosolvethemiddleaxledistortionduringbracketprocessing.Whilethespecialclampisdesign,thecomplexcomponentshapeandthefewchoicelocationaretakenintoaccount,therightsupportbottomsurfaceistakenasthefinedatum,andtwopositioningpinsandfoursupportingtabletcoupletareusedtolocatecompletely,thehydraulicpressureclampmethodisselectedandtwobeltspiralgroovehooksareusedtoclampworkpiece,whichnotonlyensuretheprocessingprecisionandtheproductionefficiency,butalsoenhancedtheproductionsecurityandtheworkingconditions.Thefindingsindicatethatprocessprecisionofthemotorenginerightsupportarefitforeachsizerequirementandthistechnologyenhancestheproductivity,whichadvancedtheproductivity.andcreateasecureproductionenvironment.Thespecialclampingmakesurethattheworkpieceislocatedcorrectly,andtheworkingstrengthisreducedinthemobileclampingway,atthesametimetheworkefficiencyisimproved.Keywords:Rightsupportofautomobileengine;Technology;Jig

引言发动机是汽车的"心脏".汽车的发展与发动机的进步有着直接的联系.

18世纪中叶,瓦特创造了蒸气机,此后人们开始设想把蒸汽机装到车子上载人.法国的居纽(N.J.Cugnot)是第一个将蒸汽机装到车子上的人.1770年,居纽制作了一辆三轮蒸汽机车.这辆车全长7.23米,时速为3.5公里,是世界上第一辆蒸汽机车.

1858年,定居在法国巴黎的里诺创造了煤气发动机[煤气发动机如下图2],并于1860年申请了专利.发动机用煤气和空气的混合气体取代往复式蒸汽机的蒸汽,使用电池和

感应线圈产生电火花,用电火花将混合气点燃爆发.这种发动机有气缸,活塞,连杆,飞轮等.煤气机是内燃机的初级产品,因为煤气发动机的压缩比为零.

1867年,德国人奥托(NicolausAugustOtto)受里诺研制煤气发动机的启发,对煤气发动机进行了大量的研究,制作了一台卧式气压煤气发动机,后经过改进,于1878年在法国举办的国际展览会上展出了她制作的样品.由于该发动机工作效率高,引起了参观者极大的兴趣.在长期的研究过程中,奥托提出了内燃机的四冲程理论,为内燃机的创造奠定了理论基础.德国人奥姆勒和卡尔·本茨根据奥托发动机的原理,各自研制出具有现代意义的汽油发动机,为汽车的发展铺平了道路.

1892年,德国工程师狄塞尔根据定压热功循环原理,研制出压燃式柴油机,并取得了制造这种发动机的专利权.

1957年,德国人汪克尔创造了转子活塞发动机,这是汽油发动机发展的一个重要分支.转子发动机的特点是利用内转子圆外旋轮线和外转子圆内旋轮线相结合的机构,无曲轴连杆和配气机构,可将三角活塞运动直接转换为旋转运动.它的零件数比往复活塞式汽油少40%,质量轻,体积小,转速高,功率大.1958年汪克尔将外转子改为固定转子为行星运动,制成功率为22.79千瓦,转速为5500转/分的新型旋转活塞发动机.该机具有重要的开发价值,因而引起各国的重视.日本东洋公司(马自达公司)买下了转子发动机的样机,并把转子发动机装在汽车上,能够说,转子发动机生在德国,长在日本.

汽车的外貌——车身造型

在早期的汽车设计和制造当中,人们把主要精力都花费在汽车的机械工程学方面,到了20世纪20年代后汽车设计者们开始着手从汽车的外部造型上进行改进并相继引进了空气动力学,流体力学,人体工程学以及工业造型设计(工业美学)等概念.汽车车身型式在发展过程中,主要经历了以下几个阶段:

马车型汽车,箱型汽车,甲壳虫型汽车,船型汽车,鱼型汽车,楔型汽车。其中甲壳虫型轿车能够说是一个划时代的产品.

从30年代到40年代末的20年间,能够说是流线型汽车的"黄金时

代",其中最具代表的就是甲壳虫汽车.众所周知它打破了福特T型汽车的产量纪录,并超过了数百万辆.

在汽车史上有一个特别的例子,一种汽车式样的存在和它的生产设备都取决于国家领导部门的一条指令,"大众汽车"项目一开始就有一种不透明的背景,很难说清楚当时是什么样的考虑起了决定性的作用,有人猜测,在确定这种汽车设计方案时很可能有军事上的考虑.沃尔夫斯堡的这家汽车厂是在全世界汽车发生紧缺的时候开始生产民用汽车的,因此市场状况对它十分有利.还有两点:一是它的结实耐用在战争中得到了证明;二是它的售后服务和配件供应要好于其它厂家."甲壳虫"型汽车的成功是众所周知的,它同美国的这种大批量汽车有一个共同点:她们都是"行驶的机器",不讲究豪华,两者的基本结构在它们的"一生"中都没有改动."甲壳虫"的发动机是后置的,它的成功被诸多竞争对手作了错误的引用,菲亚特,雷诺,西姆卡,斯科达,雪佛兰等一些厂家纷纷效仿"甲壳虫"车,制造具有更大功率的后置发动机的轿车.现在后置发动机的轿车早已淡出市场,最多只有赛车才装后置式发动机,而且大多装在后轴之前.

近年来,"甲壳虫"已经卷土重来,大众汽车公司再度推出"甲壳虫"车,并取名"新甲壳虫(NewBeetle)",这引起了人们的极大兴趣.大众"新甲壳虫"车的优点同样是结实耐用,不讲究豪华,而且价格大众化.

汽车的骨架——底盘

堪称世界经典的汽车底盘技术

"汽车转向行驶时,后轴跟随自偏转一个角度的这种现象称为后轴随动转向".业界对于雪铁龙后轴转向技术的讨论曾经非常激烈,对于汽车来讲,悬挂系统决定了整车的性能.对于性能绝佳的雪铁龙后轴随动转向技术,多数人并不完全了解,而且没有亲身体验过,从而失去了享受的机会.为此,东风雪铁龙厦门胜华元·车之家的技术专家为大家详细介绍雪铁龙的后轴随动转向技术.经典的操纵性与舒适性驾驶过东风雪铁龙轿车(包括赛纳,毕加索,爱丽舍,富康)的人都能体会到它优越的操控性能和安全舒适性.正是它先进的"后轴随动转向"技术使得驾驶者在很多情况下泰然自若.在紧急躲闪,高速转弯等情况下它都能发挥作用,而对于没有这种悬挂系统的车辆来说,若以相同的速度行驶,车的后部很有可能已经撞到山崖上了.在的西班牙拉力赛上,雪铁龙两辆赛车与FK相同底盘轻松夺取冠亚军.比赛结束后,在场的记者采访季军车手,问她为什么没有超越两辆雪铁龙赛车,车手说,在环路上雪铁龙速度太快,没有任何机会,她已经尽了最大努力,但还是追不上."后轴随动转向"技术赋予了车辆极佳的地面附着性能,能够大大减少车内后排坐乘员的侧倾力,车在转弯过程中,后轮自动随前轮偏转一个微小的角度,即使在急转弯时也非常平顺,不易甩尾或侧倾,确保车内乘客的舒适和安全.经典的技术概念后轴随动转向技术的原理其实很简单,匠心独具的设计师用了一个并不算复杂的结构——"后轮的前展和前束",达到了一个堪称经典的效果:(1)转向时后轮前展.如果悬挂系统的设计使地面给轮船的反作用力诱导后轮胎转向和前轮相反的方向也就是在负荷下使后轮前展,这样将产生一个力矩,加强转动角度使瞬态转弯中心变小,增加过度转向,在低速时明显.(2)转向时后轮前束.如果悬挂系统的设计使地面给轮胎的反作用力诱导后轮的转动方向同前轮方向一样,也就是在负荷下使后轮前束使瞬态转弯半径变大增加不足转向,这样能够保障方向稳定,在高速转弯时特别稳.从构造上来看,东风雪铁龙轿车的后轴总成与车身的之间采用弹性连接,不但能够减轻悬架对车身的冲击,而且当汽车转向行驶时,在路面对车轮的侧向反力的作用下,前后自偏转弹性垫块产生弹性变形,整个后轴总成跟随着前轮相同方向偏转一个小的角度,从而增大了汽车的不足转向,大大改进了汽车的行驶稳定性和转向操纵性能.如今在市场上销售的所有东风雪铁龙轿车,它的悬挂及后轴的全部零部件均安装在一个支架上,因此结构十分紧凑且简单可靠,维修保养非常方便.

汽车动力技术的改进是一个永远的主题.可是对于厂商来说,她们面临这样一个难题:节能,环保能够,但损害汽车的动力人们却不愿意.因此在动力系统的改进方面,厂商必须考虑两方面问题,在燃料上,要摆脱对石油的依赖和寻找可再生新能源;在动力上至少要保证不能有大的损失.传统内燃发动机技术趋势:节能而不"减效"就现有内燃机的动力技术来讲,涡轮增压(Turbo),机械增压(SuperCharge)以及缸内直喷是三个主要的发展动向.这三种技术各有千秋,但最终目标都是促进油,气更充分地混合和燃烧.

发动机支架的作用一是固定发动机,二是减少发动机的震动传递到车架上。因此要求工件的加工质量达到一定的精度,这样才能保证发动机的正常运行,从而提高汽车的综合性能。近年来,由于技术要求的精确性,汽车发动机支架大都是从国外进口,尽早地实现该部分的国产化,能够大大地降低发动机的制造成本,提高和促进国产汽车发动机零部件的制造水平,使国内发动机生产的配套水平提高层次。本设计就针对”汽车发动机右支架”零件的工艺及专用夹具进行了较为系统的研究。

1汽车发动机右支架零件分析1.1汽车发动机右支架零件简介汽车是重要的运输工具,是科学技术发展水平的标志。汽车工业是资金密集、技术密集、人才密集、综合性强、经济效益高的产业。发动机是汽车的心脏,为汽车的行走提供动力,汽车的动力性、经济性、环保性。简单上讲发动机就是一个能量转换机构,即将汽油(柴油)的热能,经过在密封汽缸内燃烧气体膨胀时,推动活塞作功,转变为机械能,这是发动机最基本原理。发动机所有结构都是为能量转换服务的,虽然发动机伴随着汽车走过了100多年的历史,无论是在设计上、制造上、工艺上还是在性能上、控制上都有很大的提高。发动机支架的作用一是固定发动机,二是减少发动机的震动传递到车架上。因此要求工件的加工质量达到一定的精度,这样才能保证发动机的正常运行,从而提高汽车的综合性能。近年来,由于技术要求的精确性,汽车发动机支架大都是从国外进口,尽早地实现该部分的国产化,能够大大地降低发动机的制造成本,提高和促进国产汽车发动机零部件的制造水平,使国内发动机生产的配套水平提高层次。图1汽车发动机右支架本次设计的汽车发动机右支架是发动机支架系统的一部分,其作用和工作原理如上所述。零件简图如图1所示。1.2汽车发动机右支架零件工艺分析汽车发动机右支架的结构较为复杂,而且主要为多面和多孔的加工,可是个别表面的要求精度并不高。加工过程中,主要加工表面为底面、A面和各孔系的加工,其中包括面(即x面)的加工,要求平面度0.1.②孔,孔,孔,2-φ孔,3-M10×1.25孔以及M8×1.25侧孔的加工并倒角,其主要加工的孔为孔,此孔要求表面粗糙度达Ra0.8,垂直度0.01(相对于底面)位置度0.2.③加工以上各孔的端面,要求其表面粗糙度达到Ra12.5.④A面及A面上各螺纹孔的加工。此步为主要加工过程,其中3-M10孔相对于A面的垂直度要求为0.1,各孔之间位置度要求0.4,A面相对于底面的垂直度要求为0.2,A面Ra0.3.⑤攻丝M8×1.25侧孔,底面3-M10×1.25以及A面3-M×1.25.由以上分析可知,对于较为大量的孔系加工和端面加工可采用工序集和分散相结合的方法,准备采用加工中心集中加工各孔系,用普通机床加工各端面,这样既可提高生产效率,又可保证加工质量。

2汽车发动机右支架加工工艺规程的确定2.1工艺规程的作用按一定的格式,用文件的方式规定零件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件,称为机械加工工艺规程。[1]工艺规程是机械制造厂最主要的技术文件,是生产一线的法规性文件。新工艺是衡量生产部门技术力量的标志,是产品设计和技术革新的内容之一。工艺规程的主要作用是:[1]①指导生产的主要技术文件。以此保证质量,提高生产率,降低成本,减小消耗。②组织和管理生产的基本依据。据此有计划地做好技术准备和生产准备,稳定生产秩序。③新建和扩建工厂的基本资料。据此确定设备和人员等。④交流和推广经验的基本文件。以此缩短摸索。2.2确定毛坯的制造形式设计零件机械加工工艺规程时,往往是首先要对其毛坯的生产做出制造方法的选择与形状的设计,而合理的毛坯方案又将对随后加工中确保产品质量、缩短生产周期与降低生产成本具有重要影响。此零件的材料为铸铁。虽然汽车中的零部件一般是易受冲击,载荷量较大,但发动机是能量转换的零件,发动机右支架主要是固定支撑发动机并减小其工作产生的振动,其形状较为复杂,故发动机右支架的毛坯应采用铸造的加工方法,因其需要较高的强度和硬度,因此采用球墨铸铁。由于汽车发动机右支架的年产量为40000件,以达到大批量生产的水平,而且要求毛坯表面的铸造精度一般既可,现决定采用金属型铸造的方法。其是以金属型模腔上覆以涂层作为型腔,有时辅以砂芯作内腔的铸造方法。铸造冷却速度快,铸件内部组织致密,机械性能较高,单位生产面积产量高。但零件尺寸大小,几何形状复杂程度有一定限制,适于成批与大量生产。这样在保证了加工质量的前提下,大大降低了生产成本。2.3基面的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。定位基准本身的精度及各基准表面间的互相位置精度,对被加工表面位置准确性的保证有着重大的影响。基面选择得正确,合理,能够保证加工质量,提高生产效率,否则,就会使加工工艺过程问题百出,严重的还会造成零件大批报废,使生产无法进行。定位基准有精基准与粗基准之分,用毛坯上未经加工的表面作为定位基准,这种定位基准称为粗基准。反之,用加工过的表面作定位基准,称为精基准。[2]在选择定为基准时往往先根据零件的加工要求选择精基准,由工艺路线向前反推,最后考虑选用哪一表面作粗基准才能把精基准加工出来。2.3.1精基准的选择由零件图和预加工的表面能够看出,汽车发动机右支架的设计基准为底平面(即x面),并而各孔大多数都垂直于该面,作为主要加工的φ20孔和A面都对底面有一定的位置度要求,各孔的端面大部分都平行于底面,故可用底面作为基准加工出几乎全部的待加工表面和孔。因此,根据基准重合原则(尽可能选择被加工表面的设计基准作为精基准)[2]和统一基准原则(尽可能选择用同一组精基准加工工件上尽可能多的表面)[2]选取底面X为基准表面,加工时可采用一面两销定位,必要时可采用适当的辅助定位支持,以保证所要加工的表面质量。2.3.2粗基准的选择由于精基准为底面X,故粗基准,也就是第一道工序的加工表面的定位基准的选择需根据精基准而确定,按照有关粗基准的选择原则(既当零件有不加工表面时,应以这些不加工表面做粗基准,做零件有若干个不加工表面时,则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作为粗基准)[2]现选取右支架上表面作为粗基准,又因为底面的切削面积较大,要求平面度误差为0.1mm,为了提高生产效率,预采用车床进行加工,利用专用车床夹具对该表面进行定位,为了达到精基准的位置度以及表面质量,对零件进行了完全定位。2.4确定工艺路线制定工艺路线的出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能够得到合理的保证,在保证生产纲领已确定为大批量生产的条件下,加工中心和普通机床相结合,工序集中与分散相结合的加工方案,既可提高生产效率,保证加工质量,而且还可降低生产成本,使经济效用得到更好的发挥。2.4.1工艺路线初始方案工序１:车底面工序2:铣φ20孔台面工序3:铣φ20孔台侧面工序4:铣φ10.4孔台面工序5:铣3-M10×1.25台面工序6:铣φ10孔台面工序7:铣2-φ10.8孔台面工序8:粗铣A面工序9:加工φ20、φ10.4、3-M10×1.25、2-φ10.8、φ10孔工序10:倒角以上各孔工序11:钻M8×1.25侧孔工序12:钻A面3-M10孔、加工A面、倒角工序13:攻丝M8×1.25工序14:攻丝底面3-M10×1.25工序15:攻丝A面3-M10×1.25工序16:去毛刺、清洗、涂防锈油工艺方案的分析:初始方案充分利用了工序集中的原则,并采取先面后孔的设计路线,用加工中心一次性最大限度的加工出所有孔系,并在孔系加工之前铣出各孔的端面。虽然不但遵循了加工流程设计的原则,而且可最大限度的减少了工序内容,提高了生产效率,可是,经过实地考察后发现,由于在加工孔系前进行铣削各孔端面的加工,使其定位方法较为复杂,若选择”一面两销”的定位方式,或许显得较为容易装夹,易于工人操作,从而也可提升工作效率,另外,由于发动机右支架的Ａ面结构较为复杂,在采用加工中心进行孔系加工的过程中,加工φ10、2-φ10.8孔的钻头会被右支架上端干涉到,有可能产生意想不到的生产事故,还有其表面的结构较为复杂,夹紧工件较为困难,故采用压板进行定位,此定位件在夹紧过程中会影响到3-M10×1.25孔的加工,因此考虑到生产安全和加工质量,采用较为分散的工序加工方案为宜。工艺路线修改方案:工序1:清洗、涂漆工序2:车底面工序3:粗铣φ20孔台面工序4:加工φ20和φ10.4孔工序5:倒角工序6:钻φ10+0.2孔工序7:车3-M10×1.25台面工序8:钻底面3-M10×1.25孔工序9:钻2-φ10.8孔工序10:倒角工序11:精铣φ20孔台面工序12:铣φ20孔台侧面工序13:铣φ10.4孔台面工序14:铣φ10孔台面工序15:铣2-φ10.8孔台面工序16:钻M8×1.25孔工序17:铣A面工序18:钻A面3-M10孔工序19:倒角工序20:攻丝M8×1.25工序21:攻丝底面3-M10×1.25工序22:攻丝A面3-M10×1.25工序23:去毛刺、清洗、涂防锈油工艺方案分析:修改后的方案改进了工序较为集中的缺点,使工序安排的较为合理,但第17序18序和19序对Ａ面和基面上3-M10×1.25孔的加工(如图2),其位置精度要求较高,不但Ａ面相对于底面有垂直度的要求,而且３个孔的中心线也对Ａ面有垂直度的要求,为了保证教工质量,决定采用初始方案中有哪个加工中心对其进行集中用加工的方法,并可省去两道工序的人力和物力.图2加工A面工序图2.4.2第二次修改后的工艺规程:工序1:清洗、涂漆工序2:车底面工序3:粗铣φ20孔台面工序4:加工φ10.4+0.2和φ孔工序5:倒角工序6:钻φ10+0.2孔工序7:车3-M10×1.25台面工序8:钻底面3-M10×1.25孔工序9:钻2-φ10.8孔工序10:倒角工序11:精铣φ20孔台面工序12:铣φ20孔台侧面工序13:粗车A面工序14:铣φ10.4孔台面工序15:铣φ10孔台面工序16:铣2-φ10.8孔台面工序17:钻M8×1.25孔工序18:加工A面、钻A面3-M10孔、倒角工序19:攻丝M8×1.25工序20:攻丝底面3-M10×1.25工序21:攻丝A面3-M10×1.25工序22:去毛刺、清洗、涂防锈油以上加工方案大致看来还是合理的。但经过仔细考虑零件的技术要求以及可能采取的加工手段之后,发现仍有问题。在工序17中(如图3),钻Ｍ８侧孔的时候,由于孔径太小,而且加工的深度较深,可能会引起强烈的振动,从而影响加工的精度,严重的可能还会损坏刀具或机床,故为了提高精度和减少振动,线对该孔端面进行锪平,同时又不影响加工尺寸和加工目的的前提下,用φ9的钻头打下基准孔,使其减少φ6.6钻头的行程和振动,这样做既提高了加工质量,又保护了刀具的受损,因此最后的加工路线确定如下:工序1:清洗、涂漆工序2:车底面工序3:粗铣φ20孔台面工序4:加工φ10.4+0.2和φ孔工序5:倒角工序6:钻φ10+0.2孔工序7:车3-M10×1.25台面工序8:钻底面3-M10×1.25孔工序9:钻2-φ10.8孔工序10:倒角工序11:精铣φ20孔台面工序12:铣φ20孔台侧面工序13:粗车A面工序14:铣φ10.4孔台面工序15:铣φ10孔台面工序16:铣2-φ10.8孔台面工序17:锪平侧孔端面工序18:钻侧孔工序19:钻M8×1.25孔工序20:加工A面、钻A面3-M10孔、倒角工序21:攻丝M8×1.25工序22:攻丝底面3-M10×1.25工序23:攻丝A面3-M10×1.25工序24:去毛刺、清洗、涂防锈油图3钻侧孔工序图2.5机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定加工过程中在零件表面预留的多余金属层叫加工余量。在金属切削加工时,加工余量被切除;在进行无屑加工时,工件表面则产生塑性变形。为了便于分析,仅从切削加工的角度来研究。[3]正确的确定加工余量具有很大的经济意义。若毛坯的余量过大,不但要浪费材料,而且要增加机械加工的劳动量,从而使生产率下降,产品的成本增高。反之,若余量过小,一方面提高了对毛坯的要求而增加制造困难,另一方面在机械加工时,也会因余量过小而使安装困难,甚至因加工不出来而造成废品。[4]在一般情况下,加工某表面的最终工序尺寸及公差可直接按零件图的要求来确定。而中间工序的尺寸则是零件图的尺寸(最终工序尺寸),加上或减去工序的加工余量,即采用由后往前推的方法,由零件图的尺寸,一直推算到毛坯尺寸。”汽车发动机右支架”零件材料为球墨铸铁,生产类型为大批量生产,采用金属模铸造毛坯。根据上述原始资料及加工工艺,分别确定各加工表面的机械加工余量,工序尺寸及公差。2.5.1底面考虑其加工表面为后序加工的精基准平面,故要分为粗加工和精加工两步完成,粗加工平面长度为80mm,精加工表面粗糙度应达到Ra6.3,则参照表8-29及表8-10[3]确定加工余量及工序尺寸:粗车:Z=1.5mmL1=9.5mm精车:Z=0.5mmL2=9-0.8mm毛坯尺寸:9.5+1.5=11mm2.5.2φ20孔台面由零件厚度为15.2位于6~30mm之间,参照表8-33以及表8-35[3]得粗铣的铣削余量:Z=1mm,公差为+0.2mm精铣的铣削余量:Z=0.6mm,公差0.1mm则工序尺寸为:精铣:mm粗铣:15.2+0.6=mm毛坯尺寸:15.8+1=16.8mm2.5.33-M10×1.25孔台面要达到厚度为15mm,加工长度为50mm,参照表8-10[3],确定加工余量:Z=3mm工序尺寸:15.0.2mm得毛坯尺寸:15+3=18mm2.5.4A为达到零件图所示的尺寸及位置度要求,先进行车削加工,后用加工中心进行铣削加工,达到尺寸为1000.3mm,表面粗糙度为Ra6.3。参考表8-31及表8-33表8-35[3]得粗车加工余量:Z=2mm铣A面:Z=0.8mm工序尺寸:L=100+0.8=100.8mm毛坯尺寸:100.8+2=102.8mm2.5.5φ10.4孔台面(φ10、φ10.8)要求达到厚度10mm,表面粗糙度Ra50。由于粗糙度要求较低,即采用锪钻一次性锪平的加工方法。参照表8-31[3],确定加工余量:Z=2mm毛坯尺寸:10+2=12mm2.5.6φ20孔(H7)因为此孔所要达到的精度较高,位置度要求较为严格(见零件图),故所采用的加工方法也较为精密。计划采用加工中心,进行钻-镗-铰三步加工,参照表8-16[3],确定工序尺寸及余量为:钻孔:φ182Z=18mm镗孔:φ19.82Z=1.8mm铰孔:φ202Z=0.2mm确定毛坯简图(图4)如下图4产品毛坯图2.6确定切削用量及工时定额合理地选择切削用量,对保证加工精度和表面质量、提高生产率和刀具耐用度等,都有很大的影响。[3]选择切削用量是指要选定切削深度、进给量、切削速度。在这三个因素中,对刀具耐用度影响最大的是切削速度,其次是进给量,而切削深度影响最小。对表面粗糙度影响最大的是进给量,而对切削力影响最大的是切削深度。因此,在粗加工阶段,应考虑选择尽可能大的切削深度,其次是选择较大的进给量,最后确定一个合适的切削速度。在半精、精加工阶段,由于加工精度和表面质量的要求较高,因此,一般均选择较小的切削深度和进给量。在保证刀具耐用度的前提下,应选取较高的切削,以保证加工质量和生产率的要求。[5]时间定额是在一定的生产条件下制定出来、完成某一工作所需要的时间,是生产计划和经济核算的主要依据之一。时间定额必须正确制定,应具有平均先进水平,过高或过低的定额均不利于提高生产积极性和生产水平。完成零件某一个工序的时间定额,一般称为单件时间定额。[3]2.6.1车底面⑴加工条件工件材料:球墨铸铁,铸件加工要求:粗车底面至9.5mm,精车底面至9mm,表面粗糙度Ra6.3。机床:CD6140A普车⑵计算切削用量a．确定进给量f:根据表5-10[3],当刀杆尺寸为16×25mm,3以及工件直径100mm,查得=0.8~1.2,选择=0.8。b．切削速度:(寿命选T=60min)按表15-13[3]由>0.4=158,=0.15,=0.4,=0.2,由表15-1[3]选取=1.44,=0.73,=1.04,=0.8,=0.97,则×1.44×0.73×1.04×0.8×0.97=60.79m/minc．主轴转速:=276r/min,按机床选取=280r/min则实际切削速度:==61.54m/mind．计算工时定额:基本时间其中=70,=0,=0,==0.625min2.6.2粗铣φ20孔台面(1)加工条件工件材料:球墨铸铁,铸件加工要求:粗铣台面至机床:多功能机床(2)计算切削用量a.确定进给量:由表15-51[3]选用多功能机床,φ36立铣刀。=0.1mm/齿b.切削速度:由表15-55[3]采用高速钢刀具选取=110m/minc.主轴转速:=20mm,=1751.6r/min,参照机床说明书取=1100r/min实际切削速度=69.08m/min,当=1100r/min工作台每分钟进给量==0.1×1×1100=110mm/min。d.工时定额:铣刀行程为=20+36=56mm,min。2.6.3加工φ10.4孔、3-M10×1.25孔、和φ20孔⑴加工条件工件材料:球墨铸铁,铸件加工要求:φ20孔要求相对底面垂直度为0.01,孔轴线位置度φ0.2,表面粗糙度达到Ra0.8。机床:加工中心⑵计算切削用量因采用加工中心进行钻、镗、铰等一系列加工,为了保证位置精度,先用中心钻定位中心孔(φ3)①中心孔的加工a.确定进给量:由表15-34[3],=0.2mm/r,b.切削速度:由表15-38[3],,经计算1.08m/s=64.8m/minc.主轴转数:=6878r/min,由于切削深度较低,故适当减小主轴转速,不会影响加工质量,按机床选取=1050r/min实际切削速度=14.1m/mind.工时定额:=0.15min。②加工φ10.4孔a.确定进给量:由表15-34[3],=0.22mm/rb.切削速度:由表15-38[3],得1.08m/s=64.8m/minc.主轴转数:=1984r/min,按机床选取=1050r/min实际切削速度=32.7m/min,d.工时定额:=0.18min。③加工3-M10×1.25孔a.进给量:由表15-34[3],确定=0.22mm/rb.切削速度:由表15-38[3]得1.08m/s=64.8m/minc.主轴转数:=2399r/min按机床选取=1050r/min实际切削速度:d.工时定额:=0.18min④钻-镗-铰φ20孔Ⅰ钻孔至φ18a.确定进给量由表15-34[3]=0.27mm/r,b.确定切削速度:由表15-38[3],0.98m/s=58.8m/minc.主轴转数:=1040r/min,因此步属于粗钻,其后还要经扩孔和铰孔的精加工,因此可降低钻孔的粗糙度和精度,适当降低主轴转速,按机床选取=650r/min,实际切削速度: =33.9m/mind.工时定额:=0.24minⅡ扩孔至φ19.8a.确定进给量:由表15-42[3]得=0.27mm/rb.切削速度:=0.63m/s=37.8m/minc.主轴转数:=10.1r/s=60.6r/min,按机床选取=100r/min实际切削速度:==37.1m/mind.工时定额:==1.6minⅢ铰孔至φ20a.确定进给量:由表15-43[3]得=0.15mm/rb.切削速度:由表15-45[3]得=3.8m/minc.主轴转数==60.5r/min,为了提高加工精度,可适当增加主轴的转速,参考机床手册,选取=250r/min,实际切削速度:==15.7m/mind.工时定额:==1.2min,总工时定额:=0.15+0.16+0.24+1.6+1.2=3.35min。2.6.4钻φ10+0.2孔⑴加工条件工件材料:球墨铸铁,铸件加工要求:加工至要求尺寸,公差为+0.2mm机床:台钻⑵计算切削用量a.确定进给量:由表15-34[3]得=0.28mm/rb.切削速度:由表15-38[3]得=0.98m/s=58.8m/minc.主轴转速: ==1872r/min,由于此孔要求精度较低,故可适当减少主轴转速,按机床(台钻Z4120)选取=630r/min实际切削速度: ==19.8m/mind.工时定额:==0.2min2.6.5车3-M10×1.25台面⑴加工条件工件材料:球墨铸铁,铸件加工要求:台面距底面高15.7±0.2mm,台面圆弧半径为R100±0.3mm,表面粗糙度Ra12.5。机床:CD6140A普车⑵计算切削用量a.确定进给量:由表15-9[3]得选用刀杆尺寸16×25mm,工件直径200mm,由表15-10得=0.8mm/rb.车削速度:=,由表15-13[3]得=158,=0.15,=0.4,=0.2,=1.44,=0.73,=1.04,=0.8,=0.97,=×1.44×0.73×1.04×0.8×0.97=45m/minc.主轴转速:==289r/min,按机床选200r/min实际切削速度:==31.4m/mind.工时定额:==0.4min2.6.6钻2-φ10.80.2孔⑴加工条件工件材料:球墨铸铁,铸件加工要求:加工至要求尺寸,公差为±0.2mm机床:台钻⑵计算切削用量a.确定进给量:由表15-34[3]得=0.22b.车削速度:由表15-38得=0.98m/s=58.8m/minc.主轴转速:==1733r/min,按机床取630r/min实际切削速度:==21.4m/mind.工时定额:==0.16min2.6.7精铣φ20孔台面⑴加工条件工件材料:球墨铸铁,铸件加工要求:加工台面距底面15.2±0.1mm,表面粗糙度为Ra12.5。机床:多功能机床⑵计算切削用量a.确定进给量:由表15-51[3]得=0.18mm/zb.切削速度:由表15-55[3]得=60~110m/min,取=110m/minc.主轴转速:==973r/min,按机床取=1000r/min实际切削速度:==113m/min,工作台每分钟进给量==0.18×20×1000=360mm/mind.工时定额:==0.15min2.6.8铣φ20孔台侧面⑴加工条件工件材料:球墨铸铁,铸件加工要求:侧面圆周尺寸达φ32±0.3mm,槽宽2mm,深1mm,两侧45度。机床:钻铣床⑵计算切削用量a.确定进给量:由表15-51[3]得=0.18mm/zb.切削速度:由表15-55[3]得=60~110m/min,由于切削量较小且要求精度较为精确,能够选择较低的铣削速度:取=60m/minc.主轴转速:==531r/min,按机床取=550r/min,实际切削速度:==62m/min工作台每分钟进给量==0.18×20×550=198mm/mind.工时定额:==0.05min2.6.9粗车A台面⑴加工条件工件材料:球墨铸铁,铸件加工要求:端面距离φ10.4孔台面100.8±0.2mm机床:CD6140A普车⑵计算切削用量a.确定进给量:选取刀杆尺寸:16×25(CA6140),由表15-10[3]得=0.8mm/r,b.车削速度=,由表15-13[3]确定相关系数及指数,=158,=0.15,=0.4,=0.2,=1.44,=1.24,=0.83,=×1.44×0.83×1.24=197m/minc.主轴转速:==627r/min,按机床选630r/min,实际切削速度:==197.8m/mind.工时定额:==0.14min2.6.10铣φ10.4孔台面⑴加工条件工件材料:球墨铸铁,铸件加工要求:台面距离底面高10±0.2mm,表面粗糙度Ra12.5机床:钻铣床⑵计算切削用量a.确定进给量:由表15-51[3]得=0.03mm/zb.切削速度:由表15-55得=60~110m/min,取=60m/min,c.主轴转速:==868r/min,按机床选取=850r/min实际切削速度:==58.7m/min,工作台每分钟进给量==0.03×20×850=510mm/mind.工时定额:==0.06min2.6.11工序15,工序16:由于同属于铣削凸台的加工,工件材料,加工尺寸,精度,及所用机床基本相同,故在不影响加工质量的情况下,能够采用相同切削用量。2.6.12锪平侧孔端面因为此道工序的目的是为了减小下道工序钻侧孔时钻头因加工表面粗糙度较大而产生振动,从而会影响加工质量,以至破坏刀具,故使表面平滑即可,没有任何技术要求,因此预采用手动加工,选取适当的主轴转数,=950r/min[6]2.6.13钻侧孔⑴加工条件工件材料:球墨铸铁,铸件加工要求:加工孔径至φ9+0.2mm,孔深28±0.2mm机床:台钻⑵计算切削用量a.确定进给量:由表15-34[3]得=0.22mm/r,b.切削速度:由表15-38[3]得=0.45m/s=27m/minc.主轴转速:==1302r/min,按机床取=1050r/min,实际切削速度==29.7m/min,d.工时定额:==0.16min2.6.14钻M8×1.25孔⑴加工条件工件材料:球墨铸铁,铸件加工要求:加工孔径至φ6.6+0.2mm,深14.5±0.2mm,角度46°±30″机床:台钻⑵计算切削用量a.确定进给量:由表15-34[3]得=0.18mm/zb.切削速度:由表15-37[3]得=0.25m/s=15m/minc.主轴转速:==723r/m按机床取=630r/min实际切削速度==13m/mind.工时定额:==0.4min2.6.15加工A面,钻3-M10×1.25孔⑴加工条件工件材料:球墨铸铁,铸件加工要求:加工孔径达φ8.6+0.2mm,与A面垂直度为0.1;加工A面距离φ10.4孔轴线100±0.3mm,与底面垂直度0.2,表面粗糙度Ra6.3机床:加工中心⑵计算切削用量①钻中心孔a.确定进给量:由表15-33[3]得=0.06mm/rb.切削速度:表15-37[3]得=0.45m/s=27m/minc.主轴转速:==1866r/min,按机床取=1050r/min实际切削速度==10m/mind.工时定额:==0.2min②钻3-M10底孔a.确定进给量:由表15-33[3]得=0.27mm/rb.切削速度:由表15-37[3]得=0.35m/s=21m/minc.主轴转速:==778r/min,按机床取=750r/min实际切削速度==20.3m/mind.工时定额:==0.2min③加工A面a.确定进给量:由表15-51[3]得=0.1mm/zb.切削速度:由表15-55[3]得=60m/min,c.主轴转速:==424r/min,按机床取=450r/min实际切削速度==63.5m/min,工作台每分钟进给量==0.1×2×450=90mm/mind.工时定额:==1.4min④倒角:用φ18钻头a.确定进给量:由表15-51[3]得=0.45mm/rb.切削速度:由表15-37[3]得=27m/min,c.主轴转速:==477r/min,按机床取=450r/min实际切削速度==25.4m/mind.工时定额:=0.2+0.2+1.4+0.05=1.85min2.6.16攻丝因此道工序采用攻丝机进行手动加工,选用适当的主轴转数即可。根据相关资料[4],主轴转数取最后,将以上各工序切削用量、工时定额的计算结果,连同其它加工数据,一并填入机械加工综合工艺卡。(见图纸)

3加工φ20和φ10.4孔的专用夹具设计 为了提高劳动生产率,保证加工质量,降低劳动强度,一般需要设计专用夹具。本次设计为第4道工序加工φ10.4和φ20孔的专用夹具。本夹具将用于加工中心KVC650.3.1设计宗旨本道工序主要用来加工φ20孔和φ10.4孔,因为φ20孔的技术要求精度较高,必须保证与工件底面的垂直度0.01,孔轴线位置度φ0.2,还要求其表面粗糙度需达到Ra0.8,因此需要进行粗钻、镗、铰三步加工,且定位应能保证位置精度要求,因此,本道工序加工时,既要考虑到如何提高劳动生产率,降低劳动强度,还要考虑加工精度的问题。3.2夹紧定位的方法及其零件的选择3.2.1夹紧定位方法的确定由零件图可知,φ20孔对发动机右支架底面有垂直度要求,由于其设计基准为底面,为了尽可能的减小定位误差,应该选择以底面为定位基准。同时又有位置度要求,即以φ20孔中心线为基准,确定孔的位置,但φ20孔是需要加工的孔,不能以此孔做定位,因此采用在工件周围进行六点完全定位的方法,限制其六个自由度的移动,从而保证孔的位置精度。为了提高加工效率,缩短辅助时间,降低工人劳动强度,决定采用机动夹紧方式对工件进行夹紧。液压与气压夹紧中,除了其共同有点外,液压夹紧工件压力高,可使夹具结构简单、紧凑。油液不可压缩,因此夹紧刚性大,工作平稳,夹紧可靠,而且噪声小,劳动条件好,[7]故决定采用液压的方式对工件进行夹紧,同时配以铰链杠杆拉动夹具体上方两个钩形压板,使压板分别压紧工件两侧。3.2.2夹紧及定位件的选择a.法兰式双向油缸[8](如图5)此油缸能够双向进出液压油。使装卸工件都具有一定的压力,另外,此油缸工作压力较高,外形较小,安装方便,工作稳定性较强,而且噪音小,操作方便。油缸工作压力为6Mpa。图5法兰式双向油缸b.钩形压板[9](如图6)[10]此夹紧件结构较为复杂,但夹紧性能较好,由于液压缸给其一定的工作压力,使其能够较为迅速、准确的夹紧工件。另外,此钩形压板还设计了一个自动旋转装置,使其能够在抬起或压下的同时旋转压板方向,这样就改进了装卸工件不方便的难题。螺旋升角tanβ===1.09图6钩形压板求得β=arctan1.09=47.5°c.支承板[8](如图7)[11]此支承板对夹具体底面具有一定的平行度要求,以达到对工件的定位精准,平稳。而且其设有排削槽,防止加工时的铁削不利排除而造成对加工精度的影响。图7支承板3.3切削力及夹紧力的计算钻头每一切削刃都产生切削力,包括切向力(主切削力)、背向力(径向力)和进给力(轴向力)。当左右切削刃对称时,背向力抵消,最终对钻头产生影响的是进给力与切削扭矩。钻削时轴向力、转矩计算公式为:[5]==切削刀具:硬质合金钻头φ10.4,φ18,可调镗刀,铰刀。因镗刀和铰刀的主轴转速较慢,进给量较小,切削深度较低,因此对工件的切削力没有钻头大,因此计算钻孔时切削力可满足条件。则有表15-31[3]得式中:=42,=1.2,=0.75,=1,则=9.81×42×181.2×0.270.75×1=9.81×42×32.1×0.37=4953.89N。在计算切削力时,应考虑安全系数,安全系数K=K1K2K3K4式中:K1基本安全系数,K1=1.5K2加工性质系数,K2=1.2K3刀具钝化系数,K3=1.1K4断续切削系数,K4=1.1则==1.5×1.2×1.1×1.1×4953.89=10789.6N按照夹具设计原则合理确定夹紧力的作用点和作用方向之后,即应计算夹紧力的大小。计算夹紧力是一个很复杂的问题,一般只能粗略地估算。因为在加工过程中,工件受到切削力、重力、冲击力、离心力和惯性力的作用,从理论上讲,夹紧力的作用效果必须与上述作用力(矩)相平衡。可是在不同条件下,从理论上讲,上述作用力在平衡系中对工件所起的作用是各不相同的。为了简化夹紧力的计算,一般假设工艺系统是刚性的,切削过程是稳定的,在这些假设条件下,根据切削力实验计算公式求出切削力,然后找出加工过程中最不利的瞬时状态,按静力学原理求出夹紧力的大小。夹紧力大小的计算一般表现为夹紧力矩与摩擦力矩的平衡。夹紧力公式为[9]=式中:在最不利条件下由精力平衡计算求出的夹紧力;实际需要的夹紧力;安全系数,一般取=1.5~3,粗加工取大值,精加工取小值。故所需夹紧力应为:==1.5×10789.6=16