工藝夾具類——發動機箱體的機械加工工藝及鉆孔夾具設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 阻率 cm 65～ 75 22 發動機箱體毛坯 的設計 坯種類及加工方法的選擇 在已經計算過生產綱領發動機箱體的年產量為 5900 件年確定該箱體的生產類型為大量生產 確定毛坯種類 機械加工的加工質量生產效益和經濟效益在很大程度上取決于所選的工件毛坯常用毛坯種類通常有型材鑄件沖壓件和焊接件等毛坯選擇通常從被加工零件的材料結構形狀幾何尺寸和制造精度以及各方面的生產條件五個方面取考慮合理的選擇毛坯種類對隨后價格中確保產品質量縮短生產周期與降低生產成本有著重要影響 材料方面往往是選擇毛坯所要考慮的首要問題一般根據零件的工作情況以及工作中所起的作用來選擇毛坯的 種類根據箱體在工作中的作用及要求選用材料切削性好耐腐蝕性好耐磨性好減震性好等選用 HT250 確定毛坯為鑄件其技術要求如下 鑄件應消除內力 未注明鑄造圓角為 R3～ R5 未注明壁厚為 5mm 鑄件表面不得有粘砂多肉裂紋等缺陷 允許有非聚集的孔眼存在其直徑不大于 6mm 深度不大于 15mm 相距不小于20mm 整個鑄件上孔眼數不多于 5 個 未注明倒角為 05 45176。 去毛刺銳角倒鈍 同一加工平面上允許有直徑不大于 3mm 深度不大于 15mm 總數不超過 5 個孔眼兩空之間不小于 30mm 涂漆按 NJ22631 執行 二毛坯加工方法鑄造的選擇 鑄造方法分為砂型鑄造和特種鑄造兩大類 ① 砂型鑄造 砂型鑄造根據造型的不同可分為手工造型一般機器造型和高壓造型三類其類別特點應用范圍以及鑄造類別詳見《機械加工工藝手冊》相關的內容介紹也可根據砂型類別的不同分為干型濕型自硬性型其特點和應用范圍詳見《機械加工工藝手冊》相關章節 ② 特種鑄造 特種鑄造是指與普通砂型鑄造有顯著區別的一些方法如壓力鑄造熔模鑄造金屬型鑄造低壓鑄造離心鑄造陶瓷鑄造實型鑄造磁型鑄造等等每種特種鑄造方法均有其優越之處和應用場合近年來特種鑄造在我國得到了飛速發展其地位和作用日益提高特種 鑄造方法的類別特點和應用范圍見《機械加工工藝手冊》相關章節 各種鑄造方法的經濟合理性 鑄造方法的經濟合理性與零件尺寸形狀以及選擇的鑄造方法有關其關系詳見《機械加工工藝手冊》15′～ 3176。為使型砂便于從內腔中脫出以形成自帶型芯內壁的起模斜度應比外壁大通常為 3176。～ 10176。 由于合金的線收縮鑄件冷卻后的 尺寸將比行腔尺寸略小為保證鑄件應有的尺寸模樣尺寸必須必鑄件放大一個該金屬的收縮量鑄件的實際線收縮量除隨合金的種類而異外海域鑄件的形狀尺寸有關通常鑄鐵為 07～ 10 結合發動機箱體的結構形狀及尺寸分型面選在箱體零件圖 俯視圖零線位置澆注口位置分別選在位于中間缸孔的兩側選取起模斜度為 3176。灰鑄鐵的線收縮率設為 10 量和公差的確定 1 確定毛坯的余量 毛坯余量的確定根據機械加工去除量從后往前推同時考慮毛坯制造過程中存在的氧化皮層裂紋雜質等各種缺陷并也根據工人的操作水平按直徑 10～12mm 厚度 11mm 平均每面在 5mm 左右 ① 機械加工余量 砂型鑄造采用手工造型或機器造型所生產的灰鑄鐵球墨鑄鐵耐熱鑄鐵和耐蝕鑄鐵等鑄件的加工余量見《機械加工工藝手冊》表 3126 和表 3127 鑄鐵件的加工余量共分 9 個等級 5～ 13 級又按零件圖的基本尺寸大小分為10 個尺寸組由于機械加工和鑄造工藝上的要求允許挑選其它等級的加工余量但是應在有關圖樣和技術文件上注明鑄孔的機械加工余量一般按澆鑄時的位置處于頂面的機械加工余量選擇 對成批和大量生產的鑄件的加工余量由《工藝人員手冊》查得各表面的余量見表 5 表 5 發動機箱體各表面 總加工余量 mm 加工表面 基本尺寸 加工余量等級 加工余量數值 上表面 330 6 下表面 330 6 兩側面 3056 6 兩側面 330 6 缸孔3894 894 35 主軸孔 69 69 35 凸輪軸孔 49 49 275 ② 鑄造工藝余量 鑄造工藝余量是為了確保鑄件質量滿足鑄造工藝和機械加工工藝要求而多架在鑄造毛坯上的金屬在零件加工完畢時應將它去除掉如果不影響零件的使用性能又經設計部分允許也可保留在零件上 鑄造工藝余量的大小形狀及位置取決于工藝需要及零件結構它在鑄件圖上的表示 方法與加工余量相同常見的工藝余量形式有工藝凸臺增強剛度的支撐補縮余量工藝肋等 2 毛坯的尺寸公差 鑄件的尺寸公差代號為 IT 公差等級為 16 級各級公差值列于《機械加工工藝手冊》表 3121 和表 3122 壁厚尺寸公差可以比一般尺寸的公差降一級例如圖樣上規定一般的公差為 IT10則壁厚尺寸公差為 IT11公差帶應對稱于鑄件基本尺寸設置有特殊要求時可采用非對稱設置但應在圖樣上說明鑄件基本尺寸是鑄件圖樣上給定的尺寸包括機械加工余量 ① 成批和大量生產 公差等級見《機械加工工藝手冊》對于成批和大量生產的鑄件可 以通過對設備和工裝的改進調整和維修嚴格控制型芯位置獲得比表 3124 所列更高的等級一種鑄造方法鑄造尺寸的精度取決于生產過程的各種因素其中包括鑄件結構的復雜性模型和壓型的精度鑄造金屬及合金種類鑄造廠的操作水平 ② 小批量和單件生產 公差等級見《機械加工工藝手冊》對小批量和單件生產的鑄件不適當采用過高的工藝要求來提高公差等級通常是不合理的 由于鑄件大量生產毛坯制造方法采用砂型機器造型由表 3124 鑄件尺寸公差等級為 IT10 級表 3123 選取錯箱值為 10mm 又見表 3127得鑄鐵件加工余量等級為 7級表 3126選加工余量為 6mm所以可確定主要加工面的總余量見下表 表 主要表面的及公差 mm 主要面尺寸 零件尺寸 總余量 毛坯尺寸 公差 上表面 330 66 342 0046 下表面 330 66 342 0052 兩側面 3056 66 3176 0052 兩端面 330 66 342 0052 缸孔 3894 894 3535 824 0011 主軸孔 69 69 3535 62 0022 凸輪軸孔 49 49 275275 445 0025 23 工藝路線設計 的工藝分析工藝路線設計的一般思路 在設計工藝路線時首先要選擇各表面的加工方法各表面由于價格精度的要求一般不能只用一種價格紛紛一次加工就能達到要求對于主要面來講往往需要幾次加工由粗到精逐步達到要求擬訂箱體類零件工藝過程時一般遵循以下原則 ① 先面后孔的原則先加工平面后加工孔是箱體零件加工的一般規律這是因為作為精基面的平面在最初的工序中應該首先加工出來而且平面加工出來以后由于切除了毛坯表面的凹凸不平和表面夾砂等缺陷使平面上的支撐孔的加工更方便鉆孔時可減少鉆頭的偏斜擴孔和鉸孔時可防止刀具崩刃 有些精度要求較低的螺紋孔可根據加工的方便及工序時間的平 衡安排其工序的次序但是由于保證箱體部件裝配關系的螺紋孔銷孔以及與軸承孔相交的潤滑油孔則必須在軸孔精加工后鉸鉆前者是因為要以軸孔為定位基準而后者會影響孔精細鏜時的加工質量 ②3IT7 的軸承支撐孔一般采用鉆 擴 粗鉸 精鉸或鏜 半精鏜 精鏜的工藝方案進行加工前者用于加工直徑較小的孔后者用于加工直徑較大的孔當孔的精度超過 IT7 表面粗糙度小于 063m 時還應增 加一道最后的精加工或精密加工工序如精細鏜研磨滾壓等 三 重要的技術要求及保證方法 重要的技術要求一般指表面的形狀精度和位置關系精度熱處理表面處理無損傷等重要的技術要求是影響工藝路線的重要因素之一特別是位置精度要求較高時就會有很大的影響 箱體上的主要配合表面的精度為 IT7 查表 421 得粗糙度是 Ra16 用粗銑 精銑就可達到要求位置精度由機床專用夾具保證而主軸孔及缸孔的要求稍高一點精度要求為 IT6 查表 421 得粗糙度為 Ra08 查表 424 得用粗鏜 半精鏜 精鏜即可達到要求位置精度同樣由機床夾具保證 箱體上的螺紋孔 可用鉆鉸攻絲可以達到位置精度和尺寸精度由機床專用夾具和刀具保證 箱體各表面對基準面的跳動要求用互為基準保證粗糙度用加工工序以及合理的使用刀具來保證 對箱體的機械性能的要求可通過對零件進行熱處理工序合理安排來提高材料的機械性能 對箱體表面的加工要求可用腐蝕檢查證明 無損探傷的安排對工藝路線的設計也有著較大的影響無損探傷被檢測對象的前提下探傷其內部及外表面的缺陷的現在檢查技術檢查公交愛你內部質量的探傷方法有 X 射線超聲波等用于檢查表面缺陷的探傷方法有磁力探傷熒光探傷涂色腐蝕等箱體采用超聲波探傷內部質量由于超聲波有 3～ 5mm精銑對主要孔進行加工時例如主軸孔及缸孔根據精度要求采用粗鏜 半精鏜 精鏜對挺桿孔加工時采用鉆 擴 鉸 擠的加工路線對螺紋孔加工時采用鉆 攻 材料及熱處理 工件材料與熱處理對加工方法的選擇有著很大的影響前面已經分析過發動機箱體的材料選為 HT250 選擇砂型鑄 造熱處理后的變形特別是熱處理厚材料的硬度對加工方法的選擇有很大的影響因此在制定加工路線時要合理安排熱處理的位置例如箱體為了消除鑄造內應力防止加工后的變形使加工精度保持長期的穩定性要進行時效處理對于尺寸大結構復雜的鑄件需要在粗加工前后各安排一次時效處理對于一般鑄件在鑄造后或加工前安排一次時效處理對精度高剛度差的零件在粗車粗磨半精磨后安排一次時效處理在人工時效處理的工藝規范為加熱到 530℃～ 560℃保溫 6～ 8h 冷卻速度≤ 300℃ h 出爐溫度≤ 200℃ 劃分 工藝路線按工序的不同一般可分為幾個階段粗加工階段半 精加工階段精加工階段 1 粗加工階段 該階段的主要任務是切除大部分余量其特點是切削用量大因此切削力切削熱和夾緊力都很大所以加工精度不高例如對于發動機箱體來說剛開始要對箱體的各個面進行粗銑加工另外還有對缸孔及主軸孔的粗鏜都屬于粗加工階段 2 半精加工階段 這個階段的任務是達到一般的技術要求及各次要平面達到最重要求并為主要精加工做準備本階段的加工特點是加工余量小加工精度有所提高在發動機箱體加工過程中半精鏜缸孔以及兩側的六孔就屬于細加工階段為后面的精鏜做準備 33 影響工序集中于分散的因素 工序的分散和集中程度必須根據生產規模零件的結構特點和技術要求機床設備等具體生產條件綜合分析兩種原則各有特點應結合實際情況適當的集中與分散 選擇 基準是機械制造中應用得十分廣泛的概念是用來確定生產對象上幾何要素之間的幾何關系所依據的點線面從設計和工藝 兩方面看基準可把基準分為兩大類即設計基準和工藝基準 設計基準在設計零件時應根據零件在裝配結構中的裝配關系以及零件本身結構要素之間的相互位置關系確定抱住尺寸或角度的起始位置這些尺寸或角度的起始位置稱為設計基準簡言之設計圖樣撒謊那個所采用的基準就是設計基準工藝基準 零件在加工工藝過程中所采用的基準稱為工藝基準工藝基準可進一步分為工序基準定位基準測量基準和裝配基準 1 工序基準 在工序圖上用來確定本工序所加