一種柴油機箱體加工工藝及夾具設計說明書(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 部分采用通用夾具。本機械加工工藝規(guī)程中所有工序均采用了專用機床夾具，需專門設計、制造 [5]。 選擇刀具 1） 工序中的銑削有粗銑和精銑，由于 兩平面有較高的平面度要求，而且對主軸孔中心線有較高的平行度要求，為了提高加工效率，以主軸孔中心線為基準，采用 臥式雙面銑 床 [6]， 根據頂底面尺寸 查《機械 加工工藝 手冊》，選用 高速鋼鑲齒套式面銑刀 。參數為： d=250, D=58,L=45， Z=26 2） 鉆攻前后端面、兩側面上螺紋孔時，采用組合機床。 鉆攻各孔刀具如下表 4：（查《機械 加工工藝 手冊》） 表 4 刀具表 Table 4 Cutting tools 加工表面 工位 1 刀具 工位 2 刀具 缸體前端面 10M8 鉆孔 Φ 麻花鉆 攻絲 M8 型 號絲錐 前端面 4M12 鉆孔 Φ 高速鋼錐柄麻花鉆 攻絲 M12 型號絲錐 前端面 4Φ 16 連接孔 擴孔 Φ 整體高速鋼直柄擴孔鉆 鉸孔 Φ 16 硬質合金直柄機用鉸刀 缸體后端面 11M8 鉆孔 Φ 攻絲 M8 型號絲錐 12 麻花鉆 后端面Φ 8定連接孔 鉆孔 Φ 麻花鉆 鉸孔 Φ 8硬質合金直柄機用鉸刀 續(xù)表 4 加工表面 工位 1 刀具 工位 2 刀具 后端面Φ 11 定連接件 鉆孔 Φ 高速鋼錐柄麻花鉆 鉸孔 Φ 11 硬質合金直柄機用鉸刀 后端面Φ 30 通 孔 鉆孔 Φ 30 高速鋼錐柄麻花鉆 后端面Φ 25 凸臺孔 M20 鉆孔 Φ 高速鋼錐柄麻花鉆 攻絲 M20 型號絲錐 后端面Φ 25 通孔 鉆孔 Φ 25 高速鋼錐柄麻花鉆 兩側面 20M8 孔 鉆孔 攻絲 M8 型號絲錐 兩側面 4M12 鉆孔 Φ 高速鋼錐柄麻花鉆 攻絲 M12 型號絲錐 注：根據 GB425184,采用 硬質合金直柄機用鉸刀（型號直徑 ～ 20）適用于成批或大量生產條件下在機床上使用。 3） 鉆攻頂面 Φ 油孔、 頂面 4M1頂面 2M10，機床采用搖臂鉆床。 鉆 攻頂面 Φ 油孔，鉆孔用 Φ 高速鋼錐柄麻花鉆 ，擴孔用整體高速鋼直柄擴孔鉆。參數 為 ： d=18mm,L=191mm,l=130mm,d1=； 鉆攻 頂面 4M14，鉆孔用 Φ 12 高速鋼錐柄麻花鉆 ， 擴孔用整體高速鋼直柄擴孔鉆。參數 為 ： d=,L=151mm,l=101mm,d1= d=,L=169mm,l=114mm,d1=， 攻絲用 M14 型號絲錐 ； 鉆攻頂面 2M10，鉆孔用 Φ 高速鋼錐柄麻花鉆 ，攻絲用 M10 型號絲錐； 4） 鉆攻底面 4M1 Φ 8 孔、底面 M20 ，機床采用搖臂鉆床。 鉆攻底面 4M12，鉆孔用 Φ 高速鋼錐柄麻花鉆 ，攻絲用 M12 型號絲錐 ； 鉆 Φ 8 孔，鉆孔用 Φ 高速鋼錐柄麻花鉆 ，鉸孔用硬質合金直柄機用鉸刀 ； 。 13 鉆攻底面 M20 ，鉆孔用 Φ 高速鋼錐柄麻花鉆 ，攻絲用 M20 型號絲錐。 5） 工序中的鏜削加工，首先考慮到缸套孔對主軸孔中心線有較高的垂直度要求，兩缸套孔有較高的同軸度要求，所以采用立式鏜床，對缸套孔進行粗鏜、半精鏜和精鏜，其次鏜主軸孔和凸輪軸孔，由于前后的孔徑大小不一，工件較大，采用液壓雙面組合鏜。 鏜 Φ 107H7 缸套孔 、 Φ 105H7 缸套孔 、 缸套孔止口 。查《 機械加工工藝手冊 》，選用單刃鏜刀（夾持在鏜桿上用）。參數： B H=12 12,L=50～ 70,f=2 鏜 Φ 185 主軸 孔 、 Φ 90 主軸 孔 、 Φ 80 主軸 孔 、 Φ 63 凸輪軸 孔 。查《機械加工工藝手冊》，選用單刃鏜刀（夾持在鏜桿上用）。參數： 型號 1： B H=12 12,L=50～ 70,f=2 型號 2： B H=20 20,L=50～ 70,f=4 8 主要工序定位方案及定位誤差分析計算 由于零件結構較復雜，工序較多，工件較大，定位情況也就隨之繁雜，但總歸離不開幾種基本定位情況而 已，大體上工件采用一面兩銷對工件進行定位。故只需重點分析主要工序中的 粗銑上下表面 和精鏜缸套孔的定位方案及定位誤差的分析計算 [7]。 主要工序定位方案的確定 粗銑機體上下表面 ： 本工序采用兩根銑刀桿加工，將刀具安裝在雙面銑專用機床上可以同時粗銑發(fā)動機機體的上下面，提高工作效率。 滿足零件圖上的加工要求，只需要限制 5個 自由度，即 X? 、 Y? 、 Y? 、 Z? 、 Z? 。 經過分析，采用的定位方案為： 采用 薄 擋板 定位，它可以限制 Y? 。 X? 的定位：采用平面定位的方法來限制此方向。 兩 個支承扳 （采用兩個支承板時，裝配后磨平工作面，以保證等高性） ，限制 X? 、 Y? 、 Z? 。 Z? 的 定位：采用兩 支承釘 ，它可以限制 Z軸方向的轉動。 如圖 2： 14 圖 2 定位方案圖 Fig 2 Locating scheme 精鏜機體缸套孔 由上面缸套孔及止口的加工要求有，對機體工件加工需要限制六個自由度，機體結構復雜，用側面和前后面定位比較困難，所以只能對其底面采用一面兩銷進行定位，這樣可以限制機體的六個自由度，夾緊采用液壓夾緊，這樣夾緊可靠，有利于機體的加工。 如圖 3： 圖 3 定位方案圖 b Fig 3 Locating scheme b 在加工箱體類零件采用一面兩孔組合定位 時 ，為了避 免由于過定位引起的工件安裝時的干涉，兩銷中的一個應采用菱形銷。 菱形銷的寬度可以通過幾何關系求出。 在實際生產中，由于菱形銷的尺寸已標準化，因而常按下面步驟進行兩銷設計： 1） 取兩銷中心距為 255177。 ； 2） 取圓柱銷直徑為： d1=φ 15g6=φ 15+ mm 3） 按表 61（機械制造工藝學）選取菱形銷寬度： b=4mm； 15 4） 按式（ 62）計算菱形銷與其配合孔的最小間隙： mmmmD bTT LXLK 4)(2 m i n1m i n2 ???????? ）Δ（Δ (1) 5) 按 h6 確定菱形銷的直徑公差，最后得到： d2=φ mm 定位方案的誤差分析 定位誤差是由于工件在夾具上（或機床上）定位不準確而引起的加工誤差。 定位誤差的來源主要有兩方面：①由于工件的定位表面或夾具上的定位元件制作不準確引起的定位誤差，稱為基準位置誤差。②由于工件的工序基準與定位基準不重合而引起的定位誤差，稱為基準不重合誤差。 在一面兩孔定位方式中，工序基準為兩孔中心連線，與定位基準一致，不存在基準不重合誤差。下面計算基準位置誤差。 圖 5 示意圖畫出了工件兩孔中心連線 O1’ O2’與夾具上兩銷中心連線 O1O2 偏移的情 況（圖中畫出了一個極端位置，另一個極端位置只畫出了孔心連線）。當兩孔直徑均為最大，而兩銷直徑均為最小時，可能出現的最大偏移角為： 圖 5 一面兩孔定位誤差計算 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—— 工件上與圓柱銷和菱形銷配合孔的最大直徑； d1min、 d2min—— 夾具上圓柱銷與菱形銷最小直徑； L—— 兩孔（兩銷）中心距。 16 9 影響機體機械加工質量的因素及主要對策 設備精度的影響 零件的形狀精度和 相互位置精度最終是靠設備來保證的，因此設備的選擇對保證機體零件的加工精度顯得尤為關鍵 [8]。 國內，發(fā)動機機體的加工設備在選擇時，一般采用盡可能柔性、成熟技術、成熟工藝方案為原則；二是在整個工藝方案中重要關鍵特性加工的設備采用進口設備，一般特性采用進口設備。這就說明在這類高速度、高性能、高精度的機床的技術性能、可靠性與國外還有較大差距（特別是歐美），而中低端 產品在部分使用進口元件條件下，還是完全可以替代進口的。 以 800 臺面通用臥式加工中心的定位精度和重復定位精度兩項指標為例，通過對國內外機床參數的比較不難發(fā)現這一差距，見表 5: 表 5 國內外 800 臺面臥式加工中心精度比較 Table 5 Precision paring with 800 horizontal center table at home and abroad 機床精度指標 國外（歐美）平均水平 國內較高水平 定位精度 177。 177。 重復定位精度 177。 177。 工藝系統(tǒng)的影響 切削加工時，由機床、刀具、夾具和工件組成的工藝系統(tǒng)，在切削力、夾緊力以及重力等的作用下，將產生相應的變形，使刀具和工件在靜態(tài)下調整好的相互位置，以及切削成形運動所需要的正確幾何關系發(fā)生變化，而造成加工誤差。因此，提高工藝系統(tǒng)的剛度對保證加工質量尤為關鍵，主要可采取四個措施： 合理設計工藝裝備結構 在設計工藝 裝備時，應盡量減少連接面數目，并注意剛度的匹配，防止有局部底剛度環(huán)節(jié)出現。在設計基礎件、支撐件時，應合理選擇零件結構和截面形狀。一般地說，截面積相等時，空心截形比 實心截形的剛度高，封閉的截形又比開口的截形好，在適當部位增添加強肋也有良好的效果。 提高連接表面的接觸剛度 主要是提高機床部件中零件間結合表面的質量和給機床部件預加載荷。在設備采購時就充分考慮到接觸強度、設備 工作臺、縱向移動軸，立柱軸和主軸箱配有緊湊型導軌和帶預緊滾柱的滾柱導塊。 17 采用輔助支撐 例如在精鏜汽缸孔工序中，為提高工藝系統(tǒng)的整體剛性，除主夾緊力作用外，在機體 兩側面還布置液壓輔助支承裝置，使機體受到左右對稱，分布均勻的輔助作用力影響，可有效增加工件剛性，減少機體在加工過程 中的變形，見圖 6：