奧迪A4L汽車發(fā)動機(jī)箱體工藝規(guī)程編制及夾具設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1-3"\h\u259611緒論 291881.1課題研究的現(xiàn)狀及意義 2326711.2主要內(nèi)容 3283081.3發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu) 310781.4發(fā)動機(jī)的工作原理 484502箱體工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 5250812.1確定箱體零件的生產(chǎn)類型 519692.2箱體零件的分析 542592.2.1箱體零件的結(jié)構(gòu)分析 5111792.2.2箱體零件的技術(shù)分析 631782.2.3零件的加工順序安排 767462.3毛坯的選擇及設(shè)計(jì) 7202072.3.1毛坯材料的選擇 723582.3.2毛坯種類的確定 8145242.3.3毛坯的工藝設(shè)計(jì) 971122.4箱體的工藝路線設(shè)計(jì) 11142672.4.1工藝路線設(shè)計(jì)的一般思路 1117412.4.2加工階段的劃分 1167242.4.3箱體的熱處理 11249682.4.4零件表面加工方法的選擇 11152842.4.5工序的集中與分散 12159962.4.6工藝基準(zhǔn)的選擇 12242372.4.7定位方式的闡述 12120752.5擬定工藝路線 13272492.6加工工藝設(shè)備的確定 14129372.7箱體零件加工工序設(shè)計(jì) 15112553鉆床專用夾具設(shè)計(jì) 19195203.1問題的提出 201583.2鉆床夾具的性能要求 20130603.3專用夾具的設(shè)計(jì)內(nèi)容 20163183.4.1定位基準(zhǔn)的選擇 20139513.4.2工件的夾緊裝置設(shè)計(jì) 2185393.4.3選擇夾緊機(jī)構(gòu) 21167983.4.4確定夾緊力的基本原則 2150563.4.5夾具材料的選擇 24174793.4.6夾具的誤差分析 2416095參考文獻(xiàn) 25題目摘要：論文的題目是奧迪A4L汽車發(fā)動機(jī)箱體工藝規(guī)程編制及夾具設(shè)計(jì)。發(fā)動機(jī)箱體零件是整個(gè)發(fā)動機(jī)最基本、最重要的組成部分。它將發(fā)動機(jī)中的軸、套筒和齒輪等緊密相關(guān)的零件與發(fā)動機(jī)直接串聯(lián)起來，使其直接形成一個(gè)個(gè)的整體，并且它們可以直接使之安裝在整個(gè)發(fā)動機(jī)上能夠保證正確的旋轉(zhuǎn)位置以通過直接傳遞轉(zhuǎn)矩或者通過改變整個(gè)發(fā)動機(jī)的固定轉(zhuǎn)速而直接完成所有都需要的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。發(fā)動機(jī)內(nèi)部箱體的傳動精密化和經(jīng)過加工后的品質(zhì)直接關(guān)系決定了整個(gè)機(jī)器的傳動性能、精密化及其連續(xù)使用壽命。該論文題目結(jié)合了相關(guān)專業(yè)機(jī)械技術(shù)的基本理論知識和實(shí)踐知識，撰寫并配置了一系列的箱體機(jī)械加工工藝規(guī)程和專用夾具設(shè)計(jì)。本論文設(shè)計(jì)具有工作量大、專業(yè)知識覆蓋面廣、技術(shù)質(zhì)量要求高等特點(diǎn)，對我們的畢業(yè)生來講，是對我們自己所學(xué)相關(guān)專業(yè)知識的一次嚴(yán)峻考驗(yàn)，也是對我們在開始工作之前很好地進(jìn)行的歷練。既提升了我們的技術(shù)專業(yè)水平，又培訓(xùn)了我們在實(shí)際中的操作意識。說明書中針對零部件的主要功能性分析，零部件的加工工藝流程，以及夾具的工藝設(shè)計(jì)等方面作了一些比較系統(tǒng)、完全的分析與論證。對于工藝流程的設(shè)計(jì)做出了詳盡的說明，并且為此制訂了合理的生產(chǎn)加工技術(shù)路線。對于關(guān)鍵工序的總體加工剩余量、各個(gè)工序大小、各個(gè)工序的公差、各種切削使用量等因素進(jìn)行了綜合設(shè)計(jì)和分析，保證了整個(gè)生產(chǎn)工藝流程的完全性。最后，對于夾具的精度也進(jìn)行了校正考慮和計(jì)算。關(guān)鍵詞:發(fā)動機(jī)箱體，機(jī)械加工工藝，夾具，工序，加工余量。1緒論1.1課題研究的現(xiàn)狀及意義我國最重要的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)就是機(jī)械制造業(yè)，當(dāng)代快速發(fā)展的制造業(yè)使人們的生產(chǎn)狀況、生活習(xí)慣、管理狀況發(fā)生改變，甚至是社會組織文化結(jié)構(gòu)也快速變化。隨著當(dāng)代社會各種產(chǎn)品的快速發(fā)展，對產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率以及制造技術(shù)提出了越來越高的要求。有新產(chǎn)品的出現(xiàn)就會有新的工藝裝備誕生，而工藝裝備的重要組成部分就是夾具。夾具在機(jī)械制造中也起著重要的作用，它可以保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)率、降低勞動強(qiáng)度和縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期。因此，在加工之前要分析工藝，設(shè)計(jì)專用夾具。從以下四個(gè)方面說明了機(jī)床今后的發(fā)展方向:（1）規(guī)范化有利于機(jī)床的全面發(fā)展，實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)，降低生產(chǎn)成本，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。（2）精密化機(jī)械產(chǎn)品精度的提高也促使著機(jī)床的精度越來越高。（3）高效率高效率的機(jī)床夾具可以縮短加工時(shí)間、提高勞動生產(chǎn)率、降低勞動強(qiáng)度。（4）高柔性與機(jī)床的柔性化相似的靈活性，可以通過調(diào)整和組合的方法來提高工藝不可控因素的適應(yīng)性，更好的滿足現(xiàn)代機(jī)械行業(yè)多種多樣、中、小規(guī)模生產(chǎn)的要求。1.2主要內(nèi)容此次畢業(yè)論文的主要內(nèi)容如下：（1）確定生產(chǎn)類型，對零件進(jìn)行工藝分析；（2）及制造方法，繪制零件毛坯圖；（3）擬定零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程，選擇各工序的加工設(shè)備和工藝裝備，確定各工藝切削用量和工序尺寸；（4）填寫工藝文件：工藝過程卡片（或工藝卡片）、工序卡片（可視工作量大小只填寫部分主要工序的工序卡片）；（5）設(shè)計(jì)指定工序的專用夾具，繪制總裝配圖和主要零件圖。1.3發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)機(jī)體內(nèi)部結(jié)構(gòu)框架是直接連接的發(fā)動機(jī)主體結(jié)構(gòu)和傳動骨架，是各種傳動結(jié)構(gòu)和整個(gè)發(fā)動機(jī)主要傳動系統(tǒng)的整體裝置設(shè)計(jì)的重要基礎(chǔ)。其內(nèi)、外部分別直接安裝了一臺發(fā)動機(jī)的全部主要傳動零件及其主要附件，可同時(shí)承受各種傳動載荷。因此，機(jī)體主體必須具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和機(jī)械剛度。機(jī)體部分主要組成包括傳動氣缸體、曲軸盒、氣缸蓋、氣輪蓋和墊片等主要零部件。圖1-1三缸發(fā)動機(jī)1-汽缸蓋螺栓；2-汽缸蓋；3-汽缸墊1.4發(fā)動機(jī)的工作原理發(fā)動機(jī)的工作方式主要采用的是四沖程氣缸方式。（即：推進(jìn)、壓縮、燃燒、排氣）。只要完成這四個(gè)關(guān)鍵步驟，發(fā)動機(jī)就一定能夠完成第一個(gè)運(yùn)行周期（2轉(zhuǎn)）。例如，一種四沖程壓縮活塞，是用一個(gè)活塞控制桿和活塞曲軸的一個(gè)傳送節(jié)點(diǎn)相結(jié)合，其過程大致描述如下：1.控制活塞在頂部快速啟動。一開始進(jìn)氣閥自動關(guān)閉打開，并且活塞會移動到下半部，吸入多余的活塞油氣和這些混合物的吸入空氣；2.通過控制活塞往頂部的活塞運(yùn)動這種方式是用來通過控制活塞壓縮多余的活塞油氣和這些混合物的吸入空氣，使得壓縮活塞的空氣爆炸能力變得更加強(qiáng)大和具有威力；3.此時(shí)整個(gè)活塞已經(jīng)再次到達(dá)頂部，火花塞通過釋放的大量火花源將其再次點(diǎn)燃，然后再次將火爆炸出并致使整個(gè)活塞又一次不斷地向下快速移動；4.排氣當(dāng)電動活塞高速運(yùn)行到達(dá)底部，排氣閥自動高速打開，活塞沿著高速運(yùn)行方向自動往活塞上高速移動，尾氣從保護(hù)車輪或驅(qū)動汽缸的整個(gè)排氣溢流管中全部高速排出。2箱體工藝規(guī)程設(shè)計(jì)2.1確定箱體零件的生產(chǎn)類型機(jī)械制造生產(chǎn)的類型有以下三種類型：成批生產(chǎn)：顧名思義，就是成批量的生產(chǎn)相同零件的加工方式。大量生產(chǎn)：當(dāng)零件的生產(chǎn)量很大時(shí)，需要重復(fù)生產(chǎn)一種零件。單件生產(chǎn)：就是需要單獨(dú)制造某一種零件。查閱相關(guān)資料，得知年生產(chǎn)量與生產(chǎn)類型的關(guān)系如下表2-1所示。表2-1按年生產(chǎn)量劃分生產(chǎn)類型（X為年生產(chǎn)量）生產(chǎn)類型年生產(chǎn)量單件生產(chǎn)成批生產(chǎn)大量生產(chǎn)根據(jù)年生產(chǎn)量公式：式中：a——備品率b——廢品率通過查閱資料，得知年產(chǎn)量為4870臺，其備品率為15%，廢品率為2%，則通過計(jì)算可以確定生產(chǎn)類型為大量生產(chǎn)。2.2箱體零件的分析2.2.1箱體零件的結(jié)構(gòu)分析箱體結(jié)構(gòu)是組成發(fā)動機(jī)的重要結(jié)構(gòu)骨架，它是對發(fā)動機(jī)的各個(gè)部分、各個(gè)傳動系統(tǒng)進(jìn)行安裝與裝配。發(fā)動機(jī)的所有主要零部件和附件都安裝在箱體零件的內(nèi)部和外部，承受著多種載荷和沖擊。因此，發(fā)動機(jī)機(jī)體必須能夠具備一個(gè)足夠的運(yùn)動強(qiáng)度與剛度。在正常條件下，缸徑相同時(shí)，氣缸數(shù)、排量和功率呈正相關(guān)；排量相同時(shí)，氣缸數(shù)越多，缸徑越小，轉(zhuǎn)速有所提高，從而能夠獲得更大的改進(jìn)和功率。本節(jié)的目標(biāo)和任務(wù)就是三缸發(fā)動機(jī)的箱體制造工藝流程和技術(shù)路線。圖2-1三缸發(fā)動機(jī)箱體示意圖2.2.2箱體零件的技術(shù)分析由于整個(gè)箱體的加工質(zhì)量會直接地影響到一個(gè)機(jī)器或零件的加工精度、性能及其使用壽命，因此箱體零件的加工精度是非常關(guān)鍵的。箱體零件的基本技術(shù)需求主要有以下三個(gè)技術(shù)要求：（1）主要平面的加工精度和表面粗糙度箱體的主要平面是裝配的基準(zhǔn)，通常也是在加工過程中的一個(gè)定位基準(zhǔn)，所以，箱體主要平面應(yīng)該具備較高的平面度和較小的粗糙度，否則，會直接影響到箱體零件在加工過程中的定位精度。一般來說，箱體零件的主要平面的平面度在0.1-0.03mm之間，表面粗糙度在Ra2.5-0.63um之間，各主要平面對裝配基準(zhǔn)面的垂直度為0.1/300。（2）孔的尺寸精度、形狀精度及表面粗糙度箱體上的軸承對于孔的大小、尺寸精度、形狀精度以及表面粗糙度的技術(shù)要求都比較高，否則，會直接影響到軸承和孔之間的裝配精度，使得軸的旋轉(zhuǎn)質(zhì)量下降。通常，箱體的主軸支持孔的尺寸精度是IT6，圓度、直徑和圓柱度的公差不可能超過整個(gè)孔徑公差的一半，表面粗糙度在Ra0.63-0.32um。其余部分的尺寸精度范圍為IT7-IT6，表面粗糙度在Ra2.5-0.63um之間。（3）孔與平面的位置精度一般來說，對于同一軸線的孔具有同軸精度的要求，各個(gè)軸線上的孔也要具備一定的孔距、尺寸精度和平行度的要求，否則，不僅僅會使得軸承裝配困難，還會導(dǎo)致軸承齒輪軸在嚙合時(shí)磨損程度加大，縮短了軸承齒輪的使用壽命?？拙喙畹木仍?.12-0.05mm之間，平行度公差精度在0.1-0.04mm之間，要少于孔距公差。主要加工面的垂直度在0.1-0.04mm之間。2.2.3零件的加工順序安排在安排零件加工順序時(shí)，通常要遵守以下四個(gè)原則：（1）基面先行用作精基準(zhǔn)的表面必須首先加工出來。因此，第一道工序通常是粗加工和半精加工（有時(shí)也精加工）定位表面，然后再用精基準(zhǔn)面來定位和加工其他表面。（2）先粗后精指的是先安排個(gè)表面進(jìn)行粗加工，然后安排精加工。（3）先主后次先安排零件的主要表面加工，后安排零件次要表面加工。（4）先面后孔對于箱體、支架、底座等零件，先加工用作定位的平面和孔的端面，然后再加工孔。2.3毛坯的選擇及設(shè)計(jì)2.3.1毛坯材料的選擇毛坯材料的選擇通常是設(shè)計(jì)毛坯時(shí)首先要考慮的因素。選取材料時(shí)有以下三個(gè)原則：（1）材料的使用性能應(yīng)滿足使用要求在選擇零件材料時(shí)，應(yīng)根據(jù)零件最主要的工作條件和基本失效類型，確定所選材料的機(jī)械性能，以確保零件的使用壽命。（2）材料的工藝性能應(yīng)滿足生產(chǎn)工藝的要求箱體的加工和生產(chǎn)受材料的工藝性能的影響，良好的切削性、抗腐蝕性、抗摩擦性等，可以縮短箱體加工時(shí)間和增長箱體使用壽命等。（3）材料的經(jīng)濟(jì)性在選擇零件材料時(shí)，不僅要保證材料有良好的使用性能和工藝性能，還要結(jié)合環(huán)保和材料費(fèi)用進(jìn)行選擇。從而降低污染和制造成本。通過以上原則于箱體零件材料的選擇，經(jīng)過查閱有關(guān)資料，選用灰鑄鐵HT250為箱體材料。其灰鑄鐵材料的機(jī)械性能如下表2-1，主要組成成分如下表2-2所示。表2-2灰鑄鐵HT250的機(jī)械性能抗拉強(qiáng)度抗切強(qiáng)度彈性模量疲勞極限名稱σσEσ灰鑄鐵HT250785-981277108-12798-127表2-3灰鑄鐵HT250的主要成分CSiMnPS3%-3.3%1.4%-1.7%0.8%-0.9%0.5%0.12%2.3.2毛坯種類的確定（1）鑄件鑄造生產(chǎn)具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，可以制造形狀復(fù)雜的毛坯，特別是內(nèi)腔復(fù)雜的毛坯。故選擇毛坯的類型為鑄件。（2）鑄造工藝方法主要是砂型鑄造和特種鑄造①砂型鑄造在砂型中生產(chǎn)鑄件的鑄造方法。制造砂型的基本原材料是鑄造砂和型砂粘結(jié)劑。最常用的鑄造砂是硅質(zhì)砂。由于砂型鑄造所用的造型材料價(jià)廉易得，鑄型制造簡便，對鑄件的單件生產(chǎn)、成批生產(chǎn)和大量生產(chǎn)均能適應(yīng)，長期以來，一直是鑄造生產(chǎn)中的基本工藝。按照砂型種類的不同可以劃分為干性、自硬性。②特種鑄造就是一些在特定條件下的鑄造方法，常用的有金屬型鑄造、壓力鑄造等。這些鑄造方法在特定的條件下可以提高生產(chǎn)率、提高鑄件質(zhì)量、降低勞動強(qiáng)度。不同的鑄造方法有著不同的適用范圍和優(yōu)缺點(diǎn)，只有對鑄件的類別、尺寸、生產(chǎn)批量、工藝條件等一系列的對比分析，才能確定鑄造工藝。通過對比分析，為了提高零件的機(jī)械性能、使用壽命和縮短生產(chǎn)時(shí)間。最終確定砂型鑄造方法來對零件進(jìn)行鑄造?；诣T鐵HT250的物理性能如下表2-3所示。表2-4灰鑄鐵HT250的物理性能（3）根據(jù)零件圖，其技術(shù)要求如下：·要對鑄件進(jìn)行去除內(nèi)應(yīng)力的步驟，處理后硬度是180～250HB?！こ尚偷蔫T件不能存在其他機(jī)械加工無法消除的缺陷，比如裂紋、針孔、冷隔、縮孔、疏松、夾渣?！こ尚秃笙潴w外部不需要加工的表面可以有單個(gè)氣孔，但總計(jì)不能大于5個(gè)?！ひ话銢]有注明的鑄造圓角，其半徑是R3～5mm,壁厚是5mm?！は潴w加工后，一般需要經(jīng)過氣壓實(shí)驗(yàn)，（150～300KPa，20S以上），過程中不允許存在滲漏現(xiàn)象?！櫥偷辣仨毥?jīng)過油壓實(shí)驗(yàn)（0.5MPa），不允許存在滲漏現(xiàn)象·孔表面不可以存在缺陷，比如氣缸孔、主軸承孔、氣缸蓋螺紋孔、主軸承螺紋。·箱體的非加工表面應(yīng)該涂上鐵紅醇酸底漆，由于鐵紅醇酸底漆具有重防腐的功能、機(jī)械性能好、附著力強(qiáng)、干燥快的特點(diǎn)，故選用鐵紅醇酸底漆?！ひ话阋笏械穆菁y都光潔，沒有凹陷、去銳邊、毛刺、裂紋等缺陷。2.3.3毛坯的工藝設(shè)計(jì)在進(jìn)行毛坯鑄造時(shí)，砂眼和氣孔是必須去防止的。鑄造時(shí)，要去除鑄件的殘余應(yīng)力，讓箱體的壁厚保持一致，并且在澆鑄完成后安排人工時(shí)效或者增加退火工序。（1）選擇鑄件澆注位置的原則1）為了防止縮松、縮孔等常見缺陷出現(xiàn)，就要使鑄件的主要工作面放置于底面或側(cè)面。2）對于通常較易產(chǎn)生縮孔的鑄件，就要盡可能實(shí)現(xiàn)鑄件從上至下的定向凝固，把較為厚的鑄件部分處于鑄件的上部或者側(cè)部，這樣便可在鑄件較為厚壁處放置冒口，完成定向凝固。3）為了杜絕產(chǎn)生澆注不到位或者冷隔等缺陷，就要讓零件的薄壁部分處于鑄型的下部或側(cè)面，才可避免缺陷。4）為了防止夾渣缺陷的出現(xiàn)，要讓鑄件的大平面最大可能的朝下，或者是選擇傾斜澆注。（2）分型面的選擇原則1）為了方便起模和修型，要盡可能的減少型芯、活塊，并且減少砂箱的高度。2）控制住分型面的數(shù)量。3）為了保證鑄件的尺寸精度，要使鑄件盡可能處于一個(gè)砂箱內(nèi)，或者各加工基準(zhǔn)面出現(xiàn)在一個(gè)砂箱內(nèi)。為了從砂型中取砂芯時(shí)方便快速，制造模樣時(shí)必須給所有垂直于分型面的立壁一定的起模斜度，其中起模斜度通常是15度～3度

，內(nèi)壁的起模斜度通常為3度～10度，要比外壁大一些，目的都是方便型砂從內(nèi)腔中脫出，從而自帶型芯。一般合金在鑄造后都會出現(xiàn)線收縮，型腔尺寸會略大于冷卻后的鑄件尺寸，所以對于材料金屬的收縮量，模樣尺寸要比鑄件放大一個(gè)。通常情況下，鑄件的尺寸為0.7％～1.0％。（3）毛坯的尺寸公差鑄件的尺寸公差和等級為IT16，壁厚尺寸公差可以比一般尺寸的公差等級第一級，由于鑄件大量生產(chǎn)，毛坯制造方法采用的是砂型鑄造，查閱相關(guān)資料，確定鑄件尺寸公差等級為IT10級，錯箱量為1.0mm，鑄鐵件加工余量等級為7級，加工余量為6mm，所以主要表面的尺寸及公差如下表2-4所示。表2-5主要表面的毛坯尺寸及公差/mm主要面尺寸零件尺寸總余量毛坯尺寸公差上表面3306+63420.046下表面3306+63420.052兩側(cè)面305.66+6317.60.052兩端面3306+63420.052缸孔89.43.5+3.582.40.011主軸孔693.5+3.5620.022凸輪軸孔492.75+2.7544.50.025（3）確定毛坯余量在確定毛坯余量時(shí)，需要考慮裂痕、雜質(zhì)、人工操作水平等的缺陷和影響，按直徑10-12mm，厚度11mm，平均每面5mm左右。1）機(jī)械加工余量每個(gè)鑄件加工余量總共劃分為9個(gè)級別，通常是5至13級，又根據(jù)零件示意圖的基礎(chǔ)尺寸劃分為10個(gè)尺寸組。由于符合了機(jī)械加工和鑄造生產(chǎn)工藝的要求，所以可以對其他等級進(jìn)行挑選。但是必須在相關(guān)的圖像及技術(shù)性文件中予以注明。鑄孔的機(jī)械加工余量通常是根據(jù)澆筑過程中的頂面位置來進(jìn)行選取。對大量生產(chǎn)的鑄件各表面的余量見下表2-5。表2-6箱體各表面總加工余量加工表面基本尺寸加工余量等級加工余量數(shù)值上表面330106下表面330106兩端面305.6106兩側(cè)面330106缸孔3-89.489.493.5主軸孔696993.5凸輪軸孔4949102.752）鑄造工藝余量鑄造工藝余量主要是為了保證鑄件的質(zhì)量，滿足鑄造技術(shù)的機(jī)械加工要求。在零件機(jī)械加工完成之后通常是要將其去除的。2.4箱體的工藝路線設(shè)計(jì)2.4.1工藝路線設(shè)計(jì)的一般思路在設(shè)計(jì)工藝路線時(shí)，首先要選擇各表面的加工方法。由于每個(gè)表面的加工精度要求不同，只用一次加工方法是不能達(dá)到要求的，尤其是主要表面通常需要多次加工。通過粗加工、半精加工、精加工才能逐步達(dá)到要求。2.4.2加工階段的劃分發(fā)動機(jī)箱體的加工階段大致分為粗、半精、精三個(gè)階段。（1）粗加工該階段的主要任務(wù)就是切除大部分余量，所以加工精度不高。對于發(fā)動機(jī)箱體來說，需要對各個(gè)面都進(jìn)行粗銑加工。（2）半精加工該階段的達(dá)到一般的技術(shù)要求，并且為精加工階段做準(zhǔn)備。該階段的加工余量較小，所以加工精度有所提高。（3）精加工階段該階段的加工任務(wù)要求時(shí)所有表面達(dá)到技術(shù)要求。其特點(diǎn)就是加工余量很小，精度也得到了很大程度的提高。2.4.3箱體的熱處理經(jīng)過上述分析，發(fā)動機(jī)箱體的材料確定為灰鑄鐵HT250，鑄造的工藝方法為砂型鑄造，在進(jìn)行熱處理之后，通常會發(fā)生變形，特別是在熱處理之后材料的硬度會發(fā)生變化。這種變化會對后面零件表面的加工方法會造成很大的影響。所以在制定后續(xù)的加工路線時(shí)，需要對熱處理的位置進(jìn)行合適的安排。例如，為了消除在鑄造箱體時(shí)所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，杜絕加工后的變形，是加工精度保持長期穩(wěn)定，需要進(jìn)行時(shí)效處理。在人工時(shí)效處理的工藝要求是加熱到530攝氏度至560攝氏度，保溫6到8個(gè)小時(shí)，冷卻的速度小于等于300攝氏度每小時(shí)，出爐溫度小于等于200攝氏度。2.4.4零件表面加工方法的選擇零件表面的加工技術(shù)要求決定著零件表面加工方法的選擇。在加工同一類型的表面時(shí)，由于加工的條件不同，所以有著不同的加工方法。但盡管各加工表面的加工方法不同，對其加工要求卻是相同的，大致為以下5點(diǎn)：加工精度范圍要適應(yīng)于加工表面的精度要求、粗糙度要求。保證各加工面的形狀精度要求、位置精度要求。保證適合于零件材料的可加工性。保證適用于零件的生產(chǎn)類型。保證加工設(shè)備條件和工人平均制造水平。結(jié)合上述的分析，由于該箱體零件的生產(chǎn)類型是大量生產(chǎn)，故擬定加工方法如下表2-7所示。表2-7各表面加工方法及要求加工表面加工精度（IT）加工粗糙度Ra（）加工方法上表面73.2粗銑-精銑兩端面73.2粗銑-精銑兩側(cè)面73.2粗銑-精銑凸輪軸孔71.6粗鏜-半精鏜-精鏜挺桿孔60.8鉆-擴(kuò)-鉸-擠缸孔60.8粗鏜-半精鏜-精鏜內(nèi)腔小凸臺1212.5粗銑螺紋孔73.2鉆-攻2.4.5工序的集中與分散在規(guī)劃與設(shè)計(jì)工藝路線時(shí)，在確定了各表面的加工方法和階段的劃分之后。就可以把同一個(gè)階段的加工組合成若干工序。工序集中工序集中就是將零件加工集中在少數(shù)的幾道工序中完成，每道的工序加工的內(nèi)容多。其特點(diǎn)：采用高效率的專用設(shè)備，提高生產(chǎn)率、減少機(jī)床數(shù)量和生產(chǎn)面積；減少了工序的裝夾次數(shù)；減少裝夾時(shí)所造成的誤差；減少工序數(shù)目，縮短工藝路線。工序分散工序分散就是將零件的加工分散到多道工序內(nèi)完成，每道工序加工的內(nèi)容少，工藝路線較長。其特點(diǎn)：設(shè)備和工藝裝備比較簡單，便于調(diào)整，容易適應(yīng)產(chǎn)品的變換；對工人的技術(shù)要求較低；可以采用最合理的切削用量，減少機(jī)動時(shí)間；所需設(shè)備和工藝裝備的數(shù)目多。2.4.6工藝基準(zhǔn)的選擇基準(zhǔn)是機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的一個(gè)常見概念。用于確定生產(chǎn)對象上的點(diǎn)、線、面之間的幾何關(guān)系。從設(shè)計(jì)和工藝兩個(gè)方向來劃分的話，基準(zhǔn)可以被劃分為兩大類，即設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)。工藝基準(zhǔn)又可以細(xì)分為工序基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)、測量基準(zhǔn)與裝配基準(zhǔn)。2.4.7定位方式的闡述零件的定位主要是讓零件在夾具上處于正確的位置。其定位方式主要有四種方式，零件以平面定位、零件以圓柱孔定位、零件以外圓表面定位以及一面兩銷。在加工此箱體時(shí)，我采用的是以平面定位。零件以平面定位的闡述如下：平面定位的主要方式是支撐定位，夾具上常有的支撐元件有固定支撐、可調(diào)支撐、自位支撐和輔助支撐。2.5擬定工藝路線擬定加工路線時(shí)，必須充分考慮保證產(chǎn)品質(zhì)量，并以最經(jīng)濟(jì)的辦法達(dá)到所要求的生產(chǎn)綱領(lǐng)的必要措施，及應(yīng)該做到：技術(shù)上先行、經(jīng)濟(jì)上合理、并有良好的、安全的勞動條件。擬定加工路線如下圖2-2；2-3所示：圖2-2加工工藝路線圖2-3加工工藝路線2.6加工工藝設(shè)備的確定1)主軸孔進(jìn)行粗鏜時(shí)，選擇的是臥式鏜床，機(jī)床型號是T68，一般選擇的通孔的鏜刀、和粗鏜時(shí)的專用夾具、游標(biāo)卡尺。在凸輪軸孔進(jìn)行粗鏜時(shí)，與主軸孔時(shí)一樣，臥式鏜床T68，粗鏜時(shí)專用夾具。在進(jìn)行缸孔的粗鏜時(shí)，依然選用臥式銑鏜床T68，鏜削頭為功率為1.5KW的1TA20M，夾具是專用夾具[10]。2)進(jìn)行上下面、兩端面?zhèn)让娴拇帚娂庸r(shí)，綜合考慮定位和夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，選擇臥銑類機(jī)床設(shè)備（銑床X63），采用直徑是315mm、齒數(shù)是26的兩把三面刃銑刀，采用專用夾具定位夾緊。3）進(jìn)行上下面、兩端面?zhèn)让娴木娂庸r(shí)，綜合考慮箱體類工件的定位夾緊，選擇臥銑類機(jī)床設(shè)備（X63銑床），采用和上一步粗銑各加工面時(shí)相同型號的刀具和刀口形直尺。精銑專用夾具和游標(biāo)卡尺。4）進(jìn)行主軸孔、凸輪軸孔的半精鏜時(shí)，和主軸孔的粗鏜時(shí)相同，選用臥式鏜床、鏜通孔的鏜刀以及專用鏜床夾具。5）進(jìn)行缸孔的半精鏜時(shí)，還是采用臥式鏜床T68，鏜通孔的鏜刀、設(shè)計(jì)專用夾具。6）進(jìn)行上下面和后端面各孔的鉆孔時(shí)，選擇搖臂鉆床類機(jī)床設(shè)備（型號為Z3025.），刀具一般采用錐柄麻花鉆。游標(biāo)卡尺、設(shè)計(jì)的鉆孔專用夾具、塞規(guī)（孔徑的檢查）。7）進(jìn)行主軸承蓋接合面上的三孔的鉆孔和對缸蓋上六孔的擴(kuò)孔時(shí)，選擇搖臂鉆床類設(shè)備(型號為Z3132.)，刀具采用錐柄麻花鉆和擴(kuò)孔復(fù)合鉆。設(shè)計(jì)的專用夾具，快換夾頭、塞規(guī)和游標(biāo)卡尺。8）進(jìn)行挺桿孔的鉆、擴(kuò)、鉸、擠時(shí)，和上面的一樣，選擇搖臂鉆床類機(jī)床設(shè)備（型號為Z3025.），夾具是11.8mm的錐柄長麻花鉆。在進(jìn)行擴(kuò)、鉸孔時(shí)，刀具材料為YG8，挺桿專用夾具、游標(biāo)卡尺和塞規(guī)。9）在進(jìn)行斜油孔的鉆和鉸時(shí)，采用的機(jī)床設(shè)備為臺式鉆床，刀具直柄麻花鉆和錐柄機(jī)用鉸刀。專用斜油孔夾具、塞規(guī)。10）在進(jìn)行定位銷孔和水孔的鉆孔時(shí)，刀具選擇直柄麻花鉆，用搖臂鉆床來加工，夾具為專用夾具，塞規(guī)和游標(biāo)卡尺用來檢查孔徑[11]。11）在對內(nèi)腔孔小凸臺面進(jìn)行銑平面時(shí)，選擇設(shè)備是立式銑床（型號為X53K），刀具是莫式錐柄面銑刀，專用檢具、銑床專用夾具。12）在進(jìn)行螺紋的加工時(shí)，選擇搖臂鉆Z3025來攻螺紋，用絲錐和絲錐夾頭，設(shè)計(jì)的專用夾具，用螺紋塞規(guī)來測量。2.7箱體零件加工工序設(shè)計(jì)確定每個(gè)工序的尺寸一般計(jì)算方法是，有加工材料表面的最終工序向前推算，最后一個(gè)工序的每個(gè)工序尺寸均以根據(jù)零件示意圖樣上的要求進(jìn)行標(biāo)注。當(dāng)實(shí)現(xiàn)無基準(zhǔn)變換時(shí)，同一材料表面多次進(jìn)行加工所產(chǎn)生的工序大小僅與各個(gè)工序(或每一個(gè)工步)中的加工剩余量相關(guān)。所以在沒有進(jìn)行基準(zhǔn)變換時(shí)，工序大小和尺寸就應(yīng)用相同的工序大小進(jìn)行鏈接計(jì)算。(1)工序30粗銑兩端面面及60精銑兩端面面查平面加工余量表得:精加工余量，已知兩端面總余量，故粗加工余量可求:(2-3)取粗銑的沒齒進(jìn)給量，精銑的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量，粗銑刀走刀一次，;精銑走刀一次，，取粗銑的主軸轉(zhuǎn)速為190r/min，取精銑的主軸轉(zhuǎn)速為300r/min，所選刀具的直徑為100mm，故相應(yīng)的切削速度分別為:粗加工：(2-4)精基準(zhǔn)：(2-5)校核功率（一般校核粗加工工序）:查閱有關(guān)資料知:切削功率計(jì)算公式為:（2-6）式中：——切削力——切削速度查閱相關(guān)資料，表3.4所示的得到銑削能力，并且根據(jù)下面的公式要求，(2-7)查看我國機(jī)械加工技術(shù)手冊表9.4-10，所選的銑削刀為中型高速鋼，即可得:，，，，，。取，，。查表可知：修正系數(shù)，可得：(2-8)則可得出切削功率為：(2-9)又從機(jī)床X63說明書（主要技術(shù)參數(shù)）得機(jī)床功率為7.5KW，機(jī)床傳動效率一般取0.75~0.85，若取，則機(jī)床電動機(jī)所需功率：(2-10)故機(jī)床功率足夠。(2)工序10粗銑上下面及40精銑上下面，工序30粗銑兩側(cè)面及60精銑兩側(cè)面計(jì)算過程同(1)，略(3)工序70粗鏜缸孔及主軸孔①查閱有關(guān)手冊知:粗鏜加工余量為0.5mm，所以粗鏜缸孔的直徑為，故缸孔的精鏜余量為:（2-11）查有關(guān)手冊，取孔加工等級為H級，即，則有：(2-12)表2-8缸孔的瞠孔余量、工序尺寸公差/mm加工表面加工方法余量精度等級工序尺寸及公差粗鏜3.25H10粗鏜0.25H6粗鏜缸孔余量為3.25mm。故，查閱有關(guān)資料取，，取進(jìn)給量為，故有n=1000vdπ=1000×36精鏜缸孔余量為0.25mm。故查有關(guān)資料取，，取進(jìn)給量為，故有n=1000vdπ=1000×78②查閱有關(guān)資料可知，粗鏜加工余量為0.5mm，所以粗鏜缸孔的直徑為68.5mm，故缸孔的精鏜余量為：Z精=69?68.52查閱相關(guān)資料，取孔加工等級為H級，即，故有Z粗=(3.5?0.25)=3.25mm表2-9缸孔的鏜孔余量、工序尺寸公差/mm加工表面加工方法余量精度等級工序尺寸即公差粗鏜3.25H10粗鏜0.25H6粗鏜孔余量為3.25mm，故，查閱有關(guān)資料取，，取進(jìn)給量為，故有n=1000vdπ=1000×30精鏜孔余量為0.25mm，故，查閱有關(guān)資料取，，取進(jìn)給量為，故有n=1000vdπ=1000×72（4）工序100鉆缸蓋及兩側(cè)面各孔螺紋分別為M8、M10、M112。查表16.2-13得孔尺寸有?6.7mm，?8.5mm，?11mm，鉆孔因一次鉆出，故其鉆削余量分別為：鉆孔?6.7mmZ=6.72=3.35mm鉆孔?8.5mmZ=8.52=4.25mm鉆孔?11mmZ=112=5.5mm表2-10各孔余量和工序尺寸加工表面加工方法加工余量工序尺寸鉆孔3.35鉆孔4.25鉆孔5.5參考立式鉆床Z3025機(jī)床技術(shù)參考表，取鉆進(jìn)給量為0.2mm/r取鉆進(jìn)給量為0.18mm/r、取鉆進(jìn)給量為0.14mm/r.參考有關(guān)資料得:鉆孔的切削速度，由此得出則轉(zhuǎn)速n=1000vπd=839.6r/min按機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速n=800r/min則實(shí)際切削速度為Vc=3.14×13×8001000同理參考手冊得鉆孔?8.5mm的切削速度為為V鉆孔?6.7mm的切削速度為為V故轉(zhuǎn)速分別為鉆孔?8.5mm孔：n=1000vπd=988r/min鉆孔?6.7mm孔：n=1000vπd=1188r/min按機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速取n=1100r/min。則實(shí)際切削速度分別為：鉆孔?6.7mm孔實(shí)際切削速度為V鉆孔?8.5mm孔實(shí)際切削速度為V(5)工序160鉆、擴(kuò)、鉸、擠挺桿孔6-?12mm6-?12mm擴(kuò)、鉸孔余量經(jīng)查機(jī)械加工工藝手冊得Z擴(kuò)=1.0mm，Z鉆=122參考鉆床Z3025有關(guān)技術(shù)參數(shù)取鉆孔技術(shù)參數(shù)進(jìn)給量為f=0.3mm/r由此可以推算出轉(zhuǎn)速為n=1000vdπ=1000×30按機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速去n=700r/min，則實(shí)際擴(kuò)削速度為v=3.14×12×7001000=26.37r/min擴(kuò)孔6-?12mm參考有關(guān)技術(shù)參數(shù)取鉆孔技術(shù)參數(shù)進(jìn)給量為f=0.3mm/r參考有關(guān)手冊知：擴(kuò)孔切削速度為鉆孔的1/2-1/3，故取擴(kuò)孔切削速度為12n=1000vdπ=1000×15按機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速取n=400r/min，則實(shí)際擴(kuò)削速度為v=3.14×11.7×4001000=14.70r/min參考有關(guān)技術(shù)參數(shù)取鉸孔技術(shù)參數(shù)進(jìn)給量為f=0.3m/s=18m/min，f=0.4mm/r，由此可以推算出轉(zhuǎn)速為n=1000vdπ=1000×18按機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速取n=500r/min，則實(shí)際擴(kuò)削速度為v=3.14×12×5001000=19r/min3鉆床專用夾具設(shè)計(jì)該箱體零件的生產(chǎn)類型是大量生產(chǎn)，為了降低勞動強(qiáng)度、提高機(jī)械加工生產(chǎn)效率、保證零件加工質(zhì)量。該設(shè)計(jì)中的工序是160——鉆、鉸、挺進(jìn)桿孔的鉆床夾具設(shè)計(jì)。該夾具用于鉆床Z3025。選用材料為W18Cr4V錐柄長麻花鉆，直徑選11.8mm。為了提高加工效率，可以同時(shí)布置多把錐柄長麻花鉆同時(shí)加工。3.1問題的提出本夾具的目的是用于大批量生產(chǎn)，工序160——鉆、鉸、挺進(jìn)桿孔，加工時(shí)選擇已完成的加工面進(jìn)行定位。專用夾具設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)是夾具滿足以下4個(gè)基本要求：保證零件的加工精度；提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本和降低勞動強(qiáng)度；結(jié)構(gòu)簡單、方便工人操作、保證操作安全省力；良好的結(jié)構(gòu)，保證剛度、強(qiáng)度、穩(wěn)定性的要求。3.2鉆床夾具的性能要求鉆床夾具在結(jié)構(gòu)上是有下列全部或部分元件和部件組成：定位元件、加緊原件、輔助裝置、夾具體。鉆床夾具性能的主要特點(diǎn)：（1）鉆床夾具利用其導(dǎo)向裝置不僅僅能引導(dǎo)和確定刀具定位，還能增強(qiáng)刀具的剛性，大大的提高工件的加工精度。被加工孔的精度主要與導(dǎo)向裝置的精度有關(guān)，與機(jī)床的精度關(guān)系不大[12]。（2）鉆床夾具（指部分通用的鉆孔夾具）能擴(kuò)大鉆床類機(jī)床的使用范圍（如分度轉(zhuǎn)臺、多軸頭能擴(kuò)大單軸立式鉆床的使用范圍）（3）一般鉆床夾具在使用時(shí)，一般所受的軸向力是向下的，所以當(dāng)鉆削扭矩不大時(shí)，鉆床夾具往往不必固緊在機(jī)床工作臺上。3.3專用夾具的設(shè)計(jì)內(nèi)容3.4.1定位基準(zhǔn)的選擇在加工的過程中，能夠保證工件正確位置的基準(zhǔn)，被叫做定位基準(zhǔn)。鑄造出來的未進(jìn)一步加工的表面，將其作為粗基準(zhǔn)，將之前加工好的表面作為基準(zhǔn)來進(jìn)行加工得到的表面作為精基準(zhǔn)。按工藝手冊的基準(zhǔn)選擇原則，因?yàn)橄潴w的上下表面已經(jīng)加工后，可以用來作為精基準(zhǔn)，所以采用箱體的上下表面為鉆孔的主要定位基準(zhǔn)，并且用來限制三個(gè)自由度，通過定位銷等定位元件來進(jìn)行準(zhǔn)確定位。3.4.2工件的夾緊裝置設(shè)計(jì)在加工的過程中，為了保證在外力的作用下，被加工的工件仍然能夠保持定位好的位置，不會發(fā)生某些位移或者是產(chǎn)生振動，通常在夾具結(jié)構(gòu)中會有夾緊裝置，起到緊固定位元件的作用。（1）夾緊裝置的組成1）動力裝置動力裝置是用來產(chǎn)生夾緊作用力的，一般夾緊裝置常用的有氣動、液壓、電動。2）夾緊元件通常通過夾緊元件和零件受壓力面的接觸產(chǎn)生夾緊力而完成夾緊工作[13]。（2）夾緊裝置的基本要求1）保證工件夾緊的同時(shí)，要保證工件原有的定位位置。2）保證工件夾緊的同時(shí)，不能因?yàn)閵A緊力過大而使工件表面產(chǎn)生變形、破損或是傷痕。3）保證工件夾緊的同時(shí)，要安全、省力的使用。4）保證工件夾緊的同時(shí)，盡可能使結(jié)構(gòu)簡易，適應(yīng)于工作效率和生產(chǎn)類型。5）保證工件夾緊的同時(shí)，使其可以優(yōu)良的自鎖。3.4.3選擇夾緊機(jī)構(gòu)常用的夾緊結(jié)構(gòu)一般有螺旋夾緊機(jī)構(gòu)、偏心夾緊機(jī)構(gòu)、鉸鏈夾緊機(jī)構(gòu)等等。因?yàn)槁菪龏A緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單夾緊可靠，在夾具設(shè)計(jì)中常常得到了廣泛應(yīng)用，因?yàn)橄潴w類零件結(jié)構(gòu)較大、形狀復(fù)雜，并且要求較高的生產(chǎn)效率，綜合以上幾種典型夾緊結(jié)構(gòu)，并考慮夾具設(shè)計(jì)的具體要求，在此選用液壓螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。液壓夾緊的本身所具有的優(yōu)點(diǎn)（1）與氣壓裝置相比，工作壓力高，夾緊結(jié)構(gòu)更加簡易。（2）油液不能夠壓縮，所以結(jié)構(gòu)剛性較大，但工作穩(wěn)定可靠。（3）噪聲小，工作環(huán)境好。3.4.4確定夾緊力的基本原則確定夾緊力就是要確定力的三要素力的作用點(diǎn)、力的方向和力的大小。（1）夾緊力作用點(diǎn)夾緊力作用點(diǎn)是夾緊元件和其接觸表面的位置，會影響到夾緊時(shí)工件的穩(wěn)定性和變形。1）保證夾緊力的作用點(diǎn)落在支撐平面內(nèi)，這樣才可以使正確的定位位置不變。2）保證夾緊力的作用點(diǎn)落在剛性較好的工件位置上，尤其是剛性差的工件。3）讓夾緊力的作用點(diǎn)最大可能的接近加工面，這樣可以提高夾緊力的可靠性，減少或去掉工件的振動。（2）夾緊力作用方向1）要保證使夾緊力作用方向和工件主要定位基準(zhǔn)相互垂直，才能確定加工精度的要求。2）要保證夾緊力的作用方向能夠有利于減少夾緊力大小。（3）夾緊力要素的確定查教材可知，夾緊力計(jì)算公式是（3.1）上式中：——實(shí)際所需的夾緊力；——處于最大程度不利條件下，算出的夾緊力——安全系數(shù)，一般=1.5～3，粗加工時(shí)取大值，精加工時(shí)取小值。液壓螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，孔徑是12查閱機(jī)械手冊可得，夾緊力計(jì)算公式是（3.2）上式中：——手柄作用力——手柄長度——螺紋中徑——螺紋升角——螺紋摩擦角——螺桿（螺母）端面和工件的摩擦系數(shù)——平頭螺桿端部直徑查工藝手冊可知：，=140mm，=10.863mm，讓=，=0.1，=0.8=0.812=9.6mm,其中為螺距，查工藝手冊可知，mm，（3.3）由公式（3.3）得：由此可求得夾緊力為由公式（3.2）得：=399N(4)切削力及扭矩的計(jì)算軸向力：（3.4）上式中：——在理想條件下求得的軸向力——修正系數(shù)，，，根據(jù)上面所算的結(jié)果可知：，故由公式（3.4）得：選擇修正系數(shù),可通過公式（3.4）求實(shí)際的軸向力是扭矩：其中，（3.5）根據(jù)工藝手冊中查材料查表知：，，，；又已知：mm/r，m/min，故由公式（3.5）得：基于所設(shè)計(jì)夾具的結(jié)構(gòu)，在加工工件上的孔時(shí)，切削力和扭矩大量產(chǎn)生，如果工件滿足夾緊方向的剛度要求，使其中軸向力方向和夾緊方向一樣，會有利于工件的定位夾緊，但要確保加工時(shí)不會發(fā)生變形；對另一個(gè)方向加工時(shí)產(chǎn)生的扭矩來說，可以通過夾具與工件之間的摩擦力矩、定位銷來進(jìn)行平衡[14]。綜上所述，此夾具設(shè)計(jì)是安全可靠的。3.4.5夾具材料的選擇對于夾具來說，選擇材料時(shí)要考慮夾具的強(qiáng)度、硬度，韌性和耐磨性等。對于結(jié)構(gòu)件和壓板，螺桿螺母等，一般采用中低碳鋼；對于導(dǎo)向元件類，比如定位和對刀元件等較易磨損類，一般采用高碳鋼；對于耐磨性要求高、強(qiáng)度要求高的夾具元件，一般采用工具鋼。材料選擇為HT200的有：夾具體、導(dǎo)向架、左右力臂、上蓋。材料選擇為45鋼的有：壓板、定位銷、上墊。材料選擇為20C的有：定位銷、菱形定位銷、鉆套。3.4.6夾具的誤差分析（1）定位誤差在工序尺寸的方向上，加工表面相對于工序基準(zhǔn)的最大位移量，因?yàn)槎ㄎ徊粶?zhǔn)確而引起的，就是定位誤差。1）定位誤差的組成基準(zhǔn)不重合誤差、基準(zhǔn)位移誤差共同組成了定位誤差。在工序尺寸方向上，因?yàn)楣ば蚧鶞?zhǔn)和定位基準(zhǔn)不重合所引起的，工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)之間尺寸的最大變化量，是基準(zhǔn)不重合誤差[15]。在工序尺寸方向上，因?yàn)槎ㄎ桓钡闹圃煺`差或配合間隙所引起的，定位基準(zhǔn)的最大變化量，是定位基準(zhǔn)誤差。由公式可得：（3.6）2）定位誤差的計(jì)算通常通過定位元件來確定加工元件在夾具中的位置。當(dāng)定位