汽车发动机缸体机械加工工艺与工装设计--毕业设计说明书正文(3)

某汽车发动机缸体机械加工工艺与工装设计

2—Φ11、Z1/8”)、前后面螺孔攻丝 (11)钻斜油孔(前面Φ5、左侧Φ8.5) (12)粗镗气缸孔及钻分电器孔

(13)钻右侧面孔(Φ6、6—Φ8.5)及上面孔(10—Φ8.5) (14)钻顶面及侧面各孔 (15)钻分电器螺孔 (16)分电器螺孔攻丝

(17)钻顶杆孔、扩顶杆孔、铰顶杆孔、钻底面孔及攻螺纹、钻回油孔 (18)水套试压

(19)顶面、两侧面螺纹攻丝 (20)半精镗气缸孔及分电器孔 (21)铣卡瓦槽

(22)拉主轴承盖面、锁口面及精拉顶面 (23)装配主轴承盖 (24)括止推面，镗分油槽 (25)半精镗曲柄孔、凸轮油孔 (26)钻铰前面2—Φ13工艺孔 (27)压凸轴衬套

(28)精镗曲柄孔、凸轮轴孔 (29)精镗气缸孔、分电器孔 (30)镗气缸孔止口 (31)清洗

3.3.2.2 加工工序方案二 (1)粗铣上平面 (2)中铣上下平面 (3)精铣下平面

(4)钻、铰工艺孔及Φ5、Φ13孔 (5)铣前后端面

(6)铣左右侧面及分电器平面 (7)粗镗缸孔 (8)铣顶杆孔底平面

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(9)铣主轴承座两侧 (10)扩凸轮轴孔

(11)粗镗主轴孔及凸轮轴孔 (12)钻前后端面及右侧面孔 (13)钻斜油孔、分电器孔 (14)钻分电器面螺孔 (15)钻顶面及左侧面孔 (16)钻下平面及右侧孔 (17)钻顶杆孔及锪孔、攻丝 (18)粗镗顶杆孔 (19)镗铰顶杆孔 (20)水套试压

(21)分电器螺孔、斜油孔攻丝 (22)上平面螺孔倒角 (23)上面、前后面螺孔攻丝 (24)正面、两侧面螺孔攻丝 (25)精铣上平面 (26)精镗缸孔 (27)精镗缸孔止口 (28)拉主轴承盖槽 (29)装主轴承螺栓 (30)铣卡瓦槽 (31)装主轴承盖 (32)中镗主轴孔、曲轴孔

(33)括止推面、镗封油槽、钻上面孔 (34)半精镗主轴孔、凸轮轴孔和分电器孔 (35)压凸轮轴衬套

(36)精镗主轴孔、凸轮轴孔和分电器孔 (37)清洗

3.2.3 加工方案的对比分析

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(1)方案一中采用拉削加工顶面、底面、主轴承座对口面及锁口面，而方案三则采用铣削并拉削加工以上各面。在加工效率方面，铣削加工时工作台进给量Sm≤200mm，气缸体单件加工基本时间为3~4min，而且因加工工序、机床多，用于夹紧、装卸、运送等方面的辅助时间也较多，因此方案二的生产率难以满足生产需要，即使可以达到，也必然会限制生产规模的进一步发展、扩大：拉削加工速度为5~25min，当v=5m/min时，单件生产节拍为1.2min，完全能满足生产的需要。在设备成本方面，虽然拉床特别是拉刀造价昂贵，但整个过程中只需两台卧式气缸体拉床，而方案二不仅需要一台气缸体拉床，而且还要四台铣床才能完成加工，因此，方案一的实际成本并不比方案二的高多少，对于大批量生产是可以承受的。

(2)方案一中，依照先面后孔的加工原则，先加工前后端面，再以端面为精基准加工工艺孔2-Φ16，较方案二更能提高工艺孔的形位精度，保证各加工面加工余量的合理分布，从而降低工件的废品率。前后端面加工时以底面及气缸孔为基准，也能保证其加工精度。

(3)方案一把同一方向上的各加工面的加工都尽量安排在相邻的几道工序上进行，有利于在工序间设置自动输送装置，实现工件的自动定位、装夹，减少工件的翻转次数，从而提高生产率。如工序(3)~工序(6)，均以底面朝上，或加工前后面或加工底部，工件左右向输送。方案二中的工序安排较零乱，不适于工件的自动输送及装夹。

(4)方案二中工艺孔2-Φ16的钻、铰加工分为两工步先后进行，而方案一则采用钻-铰组合刀一次加工完成，能大大节省工序加工时间，提高生产率。

(5)方案一中有些工序安排在加工中心上完成，属于工序集中。这样有利于保证各加工面间的相互位置精度要求，并且采用高效率的加工加工中心进行加工，节省了装夹工件的时间，减少了工件的搬动次数。对于一些未采用加工中心的工序，则是采用工序分散的原则，如方案一中把分电器螺孔的钻削和攻丝从别的加工面加工工序中分离出来，成为两道独立的工序，使用普通钻床进行加工，可以降低使用加工中心的高成本，简化专用夹具设计，同时也可以缩短单件加工时间。

(6)方案一的卡瓦槽及主轴承座面螺孔在主轴承面座拉削之前加工完成，可以方便加工，也能保证主轴承座面的表面不被破坏。

3.4 零件工艺装备

汽缸体加工精度高，且生产批量大、加工节拍快，故加工中应采用流水线形式，广

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泛使用组合机床、拉床和加工中心等高效专用机床及各种高效刀具、辅助进行加工。

3.4.1 加工机床 (1)平面加工

对于较小的平面，在满足工时的条件下，应采用双面甚至多面组合铣同时对多个平面进行加工，充分利用其刀具、工件定位简单方便，经济性好的优点。

对于较大的平面，如顶、底面及主轴承盖面、锁口面，可以选用45T双工位卧式气缸体平面拉床，拉削速度最大可以达30m/min。工件先进入工位一，正向拉削顶面，翻转后进入工位二，反向拉削底面，上料、加工交替进行，刀具无空行程，自动完成上料、夹具翻转就位、定位夹紧以及加工后自动卸下工件等，适于大批量的缸体加工。

(2)孔系加工

缸体加工中多为孔的加工，对于对同一孔进行钻、扩、铰时，可以采用加工中心加工。加工中心的主要特点有：

a.全封闭防护

所有的加工中心都有防护门，加工时，将防护门关上，能有效防止人身伤害事故。 b.工序集中，加工连续进行

加工中心通常具有多个进给轴(三轴以上)，甚至多个主轴，联动的轴数也较多，如三轴联动、五轴联动、七轴联动等，因此能够自动完成多个平面和多个角度位置的加工，实现复杂零件的高精度加工。在加工中心上一次装夹可以完成铣、镗、钻、扩、铰、攻丝等加工，工序高度集中。

c.使用多把刀具，刀具自动交换

加工中心带有刀库和自动换刀装置，在加工前将需要的刀具先装入刀库，在加工时能够通过程序控制自动更换刀具。

d.使用多个工作台，工作台自动交换

加工中心上如果带有自动交换工作台，可实现一个工作台在加工的同时，另一个工作台完成工件的装夹，从而大大缩短辅助时间，提高加工效率。

e.功能强大，趋向复合加工

加工中心可复合车削功能、磨削功能等，如圆工作台可驱动工件高速旋转，刀具只做主运动不进给，完成类似车削加工，这使加工中心有更广泛的加工范围。

f.高自动化、高精度、高效率

加工中心的主轴转速、进给速度和快速定位精度高，可以通过切削参数的合理选择，

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充分发挥刀具的切削性能，减少切削时间，且整个加工过程连续，各种辅助动作快，自动化程度高，减少了辅助动作时间和停机时间，因此，加工中心的生产效率很高。

g.高投入

由于加工中心智能化程度高、结构复杂、功能强大，因此加工中心的一次投资及日常维护保养费用较普通机床高出很多。

3.4.2 加工夹具

气缸体加工中，应根据加工工序和机床的要求来设计专用夹具。而在夹具设计中，基准的选择是最重要的一环。定位基准选取得正确，能保证加工面和不加工面的正确位置，减少定位误差、提高定位精度，并使装夹方便、定位可靠、夹具结构简单。

3.4.2.1 粗基准的选择

(1)若工件上必须保证某重要表面的加工余量均匀，则应选择该表面为基准。气缸体上底面为重要加工表面，因此应先以底面为粗基准加工顶面。

(2)因为选择零件上不加工表面为粗基准，可以保证加工面和不加工面间有较正确的相互位置，所以在加工工艺孔时应选用侧面上的工艺作为粗基准。

3.4.2.2 精基准的选择

(1)在加工中，应尽量选择底面及两个工艺孔作为精基准。因为底面及工艺孔是大多数加工面的设计基准，根据“基准重合”的原则，定位基准与设计基准相重合，可以避免因基准不重合而引起的定位误差，而且在零件加工的整个工艺过程中，大多数工序都可以采用底面及工艺孔作定位基准，根据基准“基准统一”的原则选择为精基准，可以简化夹具的设计和制造工作。

(2)主轴承座端面对气缸孔有一定的位置要求，则以顶面及气缸孔作为加工精基准，不仅基准重合，而且还能保证工件的装夹稳定可靠、夹具结构简单、操作方便。

3.5 零件加工余量

3.5.1 毛坯加工余量和毛坯尺寸

(1)毛坯总高276±1，顶面总加工余量4mm,底面总加工余量3mm。 (2)总长515±1.4，前后面总加工余量各3mm。 (3)两侧面上各凸台总加工余量将为 3mm。

(4)气缸孔Φ102±0.8，活塞孔Φ94±0.8，总加工余量 6mm。 (5)凸轮轴孔 Φ42±0.5，各孔加工余量6~10mm。 (6)曲轴孔Φ63±0.6，总加工余量 5.5mm。

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