发动机缸体工艺分析

摘要 . 错误!未定义书签。 ABSTRACT . 1 第1章概述 . 2 1.1研究背景 . 3 1.2研究容 . 3 1.3研究目的与意义 . 3 第2章.发动机的拆装与测绘 . 5 2.1发动机箱体的组成 . 5 2.2发动机箱体的拆装 . 5 2.3发动机箱体的测绘 . 10 2.3.1 测绘的方法和步骤 . 10 2.3.2 零件尺寸的测量方法 . 10 2.3.3 零件尺寸的测量方法 . 11 第3章.帕萨特2.0发动机缸体零件分析 . 14 3.1工艺特点 . 14 3.2技术要求 . 14 3.3各表面加工方案 . 15 3.3.1 选择加工方法时需综合考虑的因素 . 15 3.3.2 平面的加工方案 . 15 3.3.3 孔的加工方案 . 15 第4章.工艺规程设计 . 16 4.1确定毛坯的制造形式 . 16 4.2基面的选择 . 16 4.2.1 粗基准选择 . 16 4.2.2 精基准的选择 . 17 4.3制定工艺路线 . 17 4.3.1 工序的合理组合 . 17 4.3.2 工序的集中与分散 . 18 4.3.3 加工阶段的划分 . 19 4.3.4 加工工艺路线方案的比较 . 20 4.3.5 偏差计算 . 21 4.3.6 确定切削用量 . 27 第5章.专用夹具设计 . 42 5.1研究原始资料 . 42 5.2定位基准的选择 . 42 5.3切削力及夹紧力的计算 . 42 5.4误差分析与计算 . 44 第6章.结论 . 45 致 . 46 参考文献 . 47 附录 . 46摘要 随着我国经济的发展，国对汽车的需求迅速增长，如何提高汽车产品零部件 的生产效率和加工质量，对汽车行业的发展至关重要。发动机缸体是汽车五大部 件之一，其生产效率和加工质量直接关系到汽车的生产效率和性能。 发动机缸体 传统的提高生产效率和加工质量的途径是尽量缩短辅助时间和采用刚性生产线， 这种途径在今天已经越来越不适应生产的发展。 因此，在汽车行业中，如何提高 发动机缸体生产效率和加工质量是一项重要的研究课题。 在搜集、查阅了大量有关资料的基础上，作者对发动机缸体的机械加工工艺 过程进行了深入的分析和研究，并提出了发动机缸体加工的工艺方案。 论文对发动机缸体的机械加工过程进行了分析和研究。围绕缸体的加工方 法，针对缸体加工的特点，研究了缸体高速铣削和高速镗孔工艺方案， 从理论上 分析和研究了缸体加工技术的加工精度及其影响因素。设计了缸体加工的工艺， 并对缸体高速加工的关键工序进行了分析。 关键词：发动机缸体，工艺过程，加工精度，铣削和镗孔ABSTRACT With the development of our countrys economy, there is an in creas in gly dema nd for automobiles.How to improve the mach ine quality and productivity has becoming a very important problem in the field of automobile. The cylinderclock, as one part of automobile, its machining precisi on and productivity will effect the quality and productivity of automobile directly. At prese nt,it has become an improta nt problem to study how to improve the cutting producivity and machining precision of the automobiles cyli ngderclock. Based on con sult ing and study ing a lot of releva nt data and papers, the author an alyses the machi ning process. Afer study ing and an alyz ing of the process and procedure, the author desig ned the mach ining process of nu merical con trol. The author analyzed the time and balanee of machining the cylinderclock by studying the procedure of the machining. The author also studied the processes of milli ng and bori ng of the cyli nderclock and an alyzed the mach ining precisi on and its effect factor. Fin ally, the author designed the cutting process of the cylinderclock and analyzed the work ing procedure. Keywords：Cyli nderclock, Process, Machi ning precisi on, Milli ng and bori ng第 1 章.概述 1.1 研究背景 中国汽车产业自2002年加入WTC以后，以生产事业的准入机制为首，在流 通销售等领域的许多限制均开始放宽，从而由被计划经济束缚的时代迈向高速成 长的时期。同时，中国拥有广阔的土地推动汽车的产业发展的原动力。 由此可见, 汽车工业已成为现代国家国民经济的支柱产业之一， 而发动机作为汽车的五大部 件之一，其制造在汽车工业中具有举足轻重的地位。 随着我国先进制造技术的发展，越来越多的企业将原本从国外进口的高精度 复杂零件，改为自行加工。汽车上的空调压缩机、发动机、变速箱等均属于多面 多孔、高精度、高性能要求的复杂箱体类零件，如何高效高质量地完成这类零件 的加工，除了必须具备先进的数控加工设备之外， 还必须确定优化的加工工艺方 案。 1.2 研究容 课题面向生产实际，结合国外发动机行业的现状和我国生产的特点， 对发动 机缸体加工工艺进行分析，并利用数控加工仿真系统对发动机曲轴进行模拟加 工。其目的是为了研究和探讨汽车发动机的制造过程， 解决生产过程中的一些工 艺问题。本论文将主要探讨和研究以下几个方面的容。 1、 拆卸帕萨特2.0发动机，分析发动机机械结构。 2、 测绘帕萨特2.0发动机缸体。 3、 对帕萨特2.0发动机缸体进行实体建模 4、 实现帕萨特2.0发动机缸体加工的定位与装夹。 5、 分析设计帕萨特2.0发动机缸体数控加工工艺规程。 6编制帕萨特2.0发动机缸体的部分数控加工程序。 1.3 研究目的与意义 目的：掌握帕萨特2.0发动机的机械结构及加工工艺，设计出发动机缸体在 数控机床上所用的专用夹具，能独立编制出发动机缸体加工程序并能在仿真软件 上实现加工。 意义：帕萨特2.0发动机是一款结构相对复杂，在生活中应用也比较广泛的 发动机。此次通过对帕萨特 2.0发动机的拆卸，以达到初步了解和掌握帕萨特 2.0发动机的机械结构，部构造。我负责的是发动机的缸体，通过对它的测绘， 让我了解了帕萨特2.0发动机缸体的结构特性，使我初步掌握了对箱体类零件结 构的分析能力。并通过对发动机缸体的实体建模及数控程序编制， 使我能熟练运 用AutoCAD软件和数控程序。第 2 章.发动机的拆装与测绘 发动机是汽车的心脏，为汽车的行走提供动力。简单讲发动机就是一个能量 转换机构，即将汽油（柴油）的热能，通过在密封汽缸燃烧气体膨胀时， 推动活塞 作功，转变为机械能，这是发动机最基本的原理。 2.1 发动机箱体的组成 汽车发动机结构组成一一发动机是汽车的动力装置。 按燃料分发动机有汽油和柴油发动机两种； 按工作方式分有二冲程和四冲程 两种，一般发动机为四冲程发动机。 四冲程发动机的工作过程： 四冲程发动机是活塞往复四个行程完成一个工 作循环，包括进气、压缩、作功、排气四个过程。四行程柴油机和汽油机一样经 历进气、压缩、作功、排气的过程。但与汽油机的不同之处在于：汽油机是点燃， 柴油机是压燃。 汽车发动机由机体，曲柄连杆机构，配气机构，冷却系，润滑系，燃料系和 点火系（柴油机没有点火系）等组成。 冷却系：一般由水箱、水泵、散热器、风扇、节温器、水温表和放水开关组 成。汽车发动机采用两种冷却方式，即空气冷却和水冷却。一般汽车发动机多采 用水冷却。 润滑系：发动机润滑系由机油泵、集滤器、机油滤清器、油道、限压阀、机 油表、感压塞及油尺等组成。 燃料系：汽油机燃料系由汽油箱、汽油表、汽油管、汽油滤清器、汽油泵、 化油器、空气滤清器、进排气歧管等组成。 化油器：是将汽油与空气以一定的比例混合为一种雾化气体的装置， 这种雾 化气体叫可燃混合气，及时适量供入气缸。 2.2 发动机箱体的拆装 （一）拆装准备 1 、理解汽车基本构造及发动机基本构造与工作原理； 2 、掌握拆装设备和工具正确使用方法； 3 、了解拆装发动机的安全和文明操作的注意事项； 4 、了解拆装发动机的性质、任务及要求。 （二） 发动机曲柄连杆机构及配气机构的拆装 1 、拆下并观察拆卸发动机的外部装置，了解其功能和其它机构的连接关系; 2 、按顺序拆卸气缸盖、活塞组、气门组、凸轮轴、曲轴等曲柄连杆机构和 配气机构，认识其名称、作用、工作原理和连接关系，然后按技术要求装复，并 注意正时齿轮记号、连杆、活塞的标记等，以保证正确安装，并调整好间隙； 3 、在拆卸过程中了解润滑油路和冷却水的循环水路。 （三） 发动机燃料供给系的拆装 1 、拆下并观察发动机燃料系的组成，了解总成名称、作用和连接关系； 2 、拆装燃油滤清器总成，了解其结构和工作过程。 （四） 发动机冷却系、润滑系的拆装 1 、拆装水泵，了解其结构、零件名称和工作原理； 2 、拆装机油泵，了解其结构、零件名称和工作原理； 3 、拆装机油滤清器，了解其结构、零件名称、工作原理和滤清油路； 4、观察节温器、分水管、机油调压阀、旁通阀和曲轴箱通风、单向阀等结 构，弄清其工作原理。 （五） 重新组装发动机 根据拆装过程按要求重新组装发动机，组装过程中要求注意各个部件的安 装顺序以及注意每个螺栓的紧固力矩及装配间隙的调整等。 图 1 四缸发动机主要组成部件分解图 (1) 活塞的装配 活塞销：在销及销孔分别涂上一层机油，先将一只卡环装在活塞销孔卡簧槽， 将活塞销通过连杆小头孔装到活塞销孔，装上另一只卡环。注意， 活塞销上有字 的一面朝向缸体前端面，连杆上有标记的一面朝向前端面装配。 装配后检查活塞 销转动的自如情况。 活塞环：活塞环的安装按油环衬环、上下刮片、第二道气环、第一道气环的 顺序依此将各道环装在活塞上；装配各道气环时注意活塞环的方向。 将两只刮片 与衬环错开一定角度，衬环接口处尖角指向活塞顶部。 活塞连杆总成：在活塞环槽上加注发动机油后转动活塞环几圈， 注意环口的 位置要与上面所述相同； 用不掉毛绒的无纺布清洁曲轴连杆轴颈和缸桶； 给缸孔和连杆轴颈加注发动机油； 将活塞连杆总成通过活塞环压缩导向套装在缸孔，并推到位； 拧紧连杆螺栓；装配时要注意活塞及连杆的向前标识，不能装反。 (2) 主轴瓦和连杆轴瓦的安装 主轴上瓦根据主轴孔尺寸选配，下瓦根据主轴颈尺寸选配，两种级别分别用 蓝色和红色标识区别。 检查曲轴油道孔，情节主轴承孔。上主轴瓦有油槽和有孔，在装配时应与缸 体上的油孔对齐，下主轴瓦没有油孔； 连杆轴瓦上下瓦都没有油孔及油槽， 上瓦 根据连杆大头孔尺寸选配，下瓦根据连杆轴净尺寸选配。在安装前连杆轴瓦和主 轴瓦表面要加发动机润滑油。 (3) 曲轴、曲轴止推片的安装 曲轴：曲轴安装时要在主轴颈和连杆轴颈及止推面上加发动机润滑油。 检查 曲轴油道孔及轴颈表面有无毛刺和碰伤。清洁主轴承孔，将曲轴上、 下瓦分别装 在缸体和框架的瓦座，清洁框架及缸体的结合面，将曲轴安装在缸体上。 止推片：曲轴止推片为两片，只装在缸体主轴承座前后止推面上，安装前在 止推片有油槽面加发动机润滑油， 将无油槽面朝向缸体，有油槽面朝向曲轴，装 入第四道主轴承座的止推片槽中，注意止推片的油槽面朝向曲轴侧。 (4) 机油泵带前油封总成的安装 安装钱在油泵外圈涂上一层机油，便于装配和保护密封圈，然后将突起的标 识点向下。安装时先将导向套装在曲轴上，将油封通过导向套装在曲轴轴颈上， 装上机油泵螺栓。在安装的过程中，一定要保护曲轴前油封的唇口不被划伤，如 图2所示 图 2 机油泵带前油封总成的安装 (5) 水泵总成的安装 在装水泵之前，在缸体前端面上装水泵导向定位销； 把水泵垫片通过水泵定位销放置在水泵和缸体的结合处； 将水泵通过水泵定位销防止在安装面上，对好定位销在缸体上的位置； 装上水泵螺栓并拧紧； 装上水泵后，转一下水泵齿轮，保证水泵轴能灵活转动而无卡滞现象。水泵 总成的安装如图3所示。 水茅亂体結含处 图 3 水泵总成的安装 (6) 清洁检查曲轴后油封轴颈和安装孔； 专用工具表面抹上机油装在曲轴后端面上； 将后油圭寸总成通过导向套装在曲轴后端； 用专用压套将后油封总成压在油封座孔，用筒形工具压在油封四周，用尼龙 锤均匀敲打筒形工具，使油封挤压到位。 （7）油底壳总成的装配和安装 机油收集器及隔板：用8只六角头螺栓将隔板紧固在框架上，装配前涂 “乐 泰243胶”； 在框架上机油收集器安装孔位置装上一只“ 0”形圈，将机油收集器吸油管 管口插入框架背面上的机油收集器安装口。 将机油收集器总成大支架用两只六角 头螺栓和隔板一起紧固在框架上。同时用一直六角头螺栓将机油收集器法兰面支 架紧固在框架上。机油收集器、隔板的安装如图 4所示。 图 4 机油收集器、隔板的安装 油底壳总成：用乙醛清洗油底壳和框架的安装面， 在框架上机油泵出油口处 装一只椭圆的密封圈，在框架与油底壳相连的油底壳油道孔口处安装一只“ O 形圈，在装上两只定位销。油底壳主油道上装两只丝堵。放螺塞加铜垫片拧紧。 油底壳外观如图5所示。 图 5 油底壳外观图 2.3 发动机箱体的测绘 231 测绘的方法和步骤 （一） 了解和分析零件 了解零件的名称、用途、材料及其在机器或部件中的位置和作用。对零件的 结构形状和制造方法进行分析了解，以便考虑选择零件表达方案和进行尺寸标 注。 （二） 确定表达方案 先根据零件的形状特征、加工位置、工作位置等情况选择主视图；再按零件 外结构特点选择其他视图和剖视、断面等表达方法。 （三） 画零件草图 目测比例，徒手画成的图，称为草图。零件草图是绘制零件图的依据，必要 时还可以直接指导生产，因此它必须包括零件图的全部容。绘制零件草图的步骤 如下： （1） 布置视图，画出主、左视图的定位线。 （2） 以目测比例，徒手画出主视图（全剖视）和左视图。 （3） 画剖面线；选定尺寸基准，画出全部尺寸界线、尺寸线和箭头。 （4） 测量并填写全部尺寸，标注各表面的表面粗糙度代号、确定尺寸公差； 填写技术要求和标题栏。 （四） 画零件图 对画好的零件草图进行复核，再根据草图完成填料压盖的零件图。 2.3.2 零件尺寸的测量方法 测量尺寸是测绘过程中一个重要步骤，零件上全部尺寸的测量应集中进行， 这样可以提高效率，避免错误和遗漏。 （一） 测量直线尺寸 线性尺寸一般可直接用钢直尺测量，必要时也可以用三角板配合测量。 （二） 测量外直径尺寸 外径用外卡钳测量，径用卡钳测量，再在钢直尺上读出数值。测量时应注意, 外（）卡钳与回转面的接触点应是直径的两个端点。 精度较高的尺寸可用游标卡尺测量，可在游标卡尺上直接读出图 1 帕萨特 2.0 发动机缸体 AutoCAD 实体建模图（1） （三） 测量壁厚 在无法直接测量壁厚时，可把外卡钳和直尺合并使用，将测量分两次完成。 （四） 测量中心距 测量中心高时，一般可用卡钳配合钢直尺测量。 （五） 测量圆角 测量圆角半径时，一般采用圆角规。 （六） 测量螺纹 测量螺纹时，用游标卡尺测量大径，用螺纹规测得螺距；或用钢直尺量取几 个螺距后，取其平均值；然后根据测得的大径和螺距，查对相应的螺纹标准，最 后确定所测螺纹的规格。 233 帕萨特 2.0 发动机缸体 AutoCAD 实体建模效果图 图 2 帕萨特 2.0 发动机缸体 AutoCAD 实体建模图（2） 图 3 帕萨特 2.0 发动机缸体 AutoCAD 实体建模图（3） 图 4 帕萨特 2.0 发动机缸体 AutoCAD 实体建模图（4） 第 3 章.帕萨特 2.0 发动机缸体零件分析 3.1 工艺特点 缸体作为一整体铸造结构，其上部有4个缸套安装孔；缸体的水平隔板将缸 体分成上下两部分；缸体的前端面从前到后排列有三个同轴线的凸轮轴安装孔和 惰轮轴孔。 缸体的工艺特点是：结构、形状复杂；加工的平面、孔多；壁厚不均，刚度 低；加工精度要求高，属于典型的箱体类加工零件。 缸体的主要加工表面有顶面、主轴承座侧面、缸孔、主轴承孔及凸轮轴孔等, 它们的加工精度将直接影响发动机的装配精度和工作性能，主要依靠设备精度、 工夹具的可靠性和加工工艺的合理性来保证。 3.2 技术要求 其加工有三组加工。底面、侧面三孔、顶面的四个孔、以及左视图上的两个 孔。 1、 以底面为主要加工的表面，有底面的铣加工，其公差为 IT 9，粗糙度 要 Ra 6.3。 0.025 2、 另一组加工是侧面的曲轴孔 370 ，其表面粗糙度要求Ra 2，要求 的精度等级是IT 6 o 3、 以顶面为主要加工的表面，有顶面的铣加工，其公差为 IT 7，表面粗 0.03 糙度要求Ra 8。十个螺纹孔M80 ，这组孔的表面粗糙度要Ra 8，其公差 0.012 要|T 7 o 80 0.。15缸孔，其表面粗糙度要Ra 0.2，公差要求为IT 6 o 4、以前端面为主要加工表面有斜面的铣加工，其公差要求为 IT 7，表面 粗糙（度要求为Ra .8o 10个彳“40 25螺纹孔，6个M4。 13螺纹孔，3个 M4腭22螺纹孔，1个M4腭7螺纹孔。其表面粗糙度要求都为Ra 0.8，粗 公差等级要求为IT 7 o 5、以后端面为主要加工表面有端面的铣加工，其公差要求为 IT 7，表面 粗糙度要求为Ra 0.8 o 14个M 4 28螺纹孔，其表面粗糙度要求为Ra 0.8， 公差等级要求为IT 7 o 6、以曲轴联接面为主要加工表面有端面的铣加工，其公差要求为 IT 表面粗糙度要求为 Ra .8 o 10个M8 25螺纹孔，其表面粗糙度要求为 Ra 0.8，要公差等级要求为IT 7 3.3 各表面加工方案 一个好的结构不但应该达到设计要求， 而且要有好的机械加工工艺性，也就 是要有加工的可能性，要便于加工， 要能保证加工的质量，同时是加工的劳动量 最小。设计和工艺是密切相关的，又是相辅相成的。对于我们设计帕萨特2.0发 动机缸体的加工工艺来说，应选择能够满足孔系加工精度要求的加工方法及设 备。 除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外，也要适当考虑经济因素。 3.3.1 选择加工方法时需综合考虑的因素 （一）、要考虑加工表面的精度和表面质量要求，根据各加工表面的技术要 求，选择加工方法及分几次加工。 （二八 根据生产类型选择，在大批量生产中可专用的高效率的设备。在单 件小批量生产中则常用通用设备和一般的加工方法。女口、柴油机连杆小头孔的加 工，在小批量生产时，采用钻、扩、铰加工方法；而在大批量生产时采用拉削 加工。 （三八 要考虑被加工材料的性质，例如，淬火钢必须采用磨削或电加工； 而有色金属由于磨削时容易堵塞砂轮，一般都采用精细车削，高速精铣等。 （四八 要考虑工厂或车间的实际情况，同时也应考虑不断改进现有加工方 法和设备，推广新技术，提高工艺水平。 （五八此外，还要考虑一些其它因素，如加工表面物理机械性能的特殊要 求，工件形状和重量等。 选择加工方法一般先按这个零件主要表面的技术要求选定最终加工方法。 再 选择前面各工序的加工方法，如加工某一轴的主要外圆面，要求公差为 IT6，表 面粗糙度为Ra0.63卩m并要求淬硬时，其最终工序选用精度，前面准备工序可 为粗车半精车淬火粗磨。 3.3.2 平面的加工 由参考文献机械加工工艺手册表 2.1-12可以确定，底面的加工方案为 铣平面：粗铣（IT9 ），粗糙度为6.3，一般不淬硬的平面，精铣的粗糙度可以较 小。 3.3.3 孔的加工方案 由参考文献机械加工工艺手册表 2.1-11确定，因为所有螺纹孔的表面 粗糙度为0.8，则选螺纹孔的加工顺序为：钻一一铰一一攻螺纹 第 4 章.工艺规程设计 4.1 确定毛坯的制造形式 帕萨特2.0发动机缸体的铸造采用的是铸铁制造， 其材料是HT20Q硬度HB 为 150-200。 4.2基面的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一， 基面选择的正确与合理，可以 使加工质量得到保证，生产率得以提高，不盲目的选择基面。否则，加工工艺过 程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，使生产无常进行。 4.2.1粗基准选择 选择粗基准时，考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量， 使不加工 表面与加工表面间的尺寸、位子符合图纸要求。 粗基准选择应当满足以下要求： 1、 粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工 面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择 其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。 以求壁厚均匀、外 形对称、少装夹等。 2、 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：机床床身导轨面 是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准， 加工床身 的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量， 使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。 3、 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加 工余量。 4、 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位 准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经 初加工。 5、 粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多 次使用难以保证表面间的位置精度。要从保证孔与孔、孔与平面、 平面与平面之 间的位置，能帕萨特2.0发动机缸体在整个加工过程中基本上都能用统一的基准 定位。从帕萨特2.0发动机缸体零件图分析可知，选择底面及缸孔作为粗基准。 4.2.2精基准的选择 1、 基准重合原则。即尽可能选择设计基准作为定位基准。这样可以避免定 位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。 2、 基准统一原则，应尽可能选用统一的定位基准。基准的统一有利于保证 各表面间的位置精度，避免基准转换所带来的误差，并且各工序所采用的夹具比 较统一，从而可减少夹具设计和制造工作。例如：轴类零件常用顶针孔作为定位 基准。车削、磨削都以顶针孔定位，这样不但在一次装夹中能加工大多书表面， 而且保证了各外圆表面的同轴度及端面与轴心线的垂直度。 3、 互为基准的原则。选择精基准时，有时两个被加工面，可以互为基准反 复加工。例如： 对淬火后的齿轮磨齿，是以齿面为基准磨孔，再以孔为基准磨齿 面，这样能保证齿面余量均匀。 自为基准原则。有些精加工或光整加工工序要求余量小而均匀， 可以选择加 工表面本身为基准。例如：磨削机床导轨面时，是以导轨面找正定位的。此外， 像拉孔在无心磨床上磨外圆等，都是自为基准的例子。 此外，还应选择工件上精度高。尺寸较大的表面为精基准，以保证定位稳固 可靠。并考虑工件装夹和加工方便、夹具设计简单等。 要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置，能保证 CA6140机床 后托架在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。 从帕萨特2.0发动机缸 体零件分析可知，它的顶面占有的面积较大，适于作精基准使用。但用一个平面 定位仅仅能限制工件的三个自由度， 如果再加上一侧面，则可以满足整个加工过 程中基本上都采用统一的基准定位的要求。 选择精基准的原则时，考虑的重点是有利于保证工件的加工精度并使装夹 准。 4.3制定工艺路线 在加工过程中一般总是首先加工出统一的基准。 帕萨特2.0发动机缸体加工 的第一个工序也就是加工统一的基准。 具体安排是先以孔定位粗、精加工顶平面。 后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则。 4.3.1 工序的合理组合 确定加工方法以后，就按生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备 等具体生产条件确定工艺过程的工序数。确定工序数的基本原则： 1、工序分散原则 工序容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机床 工艺装备。生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。但 需要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。 2、工序集中原则 工序数目少，工件装，夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数 和生产面积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些 表面间的相互位置精度。使用设备少， 大量生产可采用高效率的专用机床， 以提 高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修费事，生 产准备工作量大。 一般情况下，单件小批生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中。但由 于不采用专用设备，工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组织 流水线生产。 加工工序完成以后， 将工件清洗干净。 清洗是在 80 90 c的含0.4%1.1% 打及0.25% 0.5%亚硝酸钠溶液中进行的。清洗后用压缩空气吹干净。保证零件 部杂质、铁屑、毛刺、砂粒等的残留量不大于 200mg。 4.3.2 工序的集中与分散 制订工艺路线时，应考虑工序的数目，采用工序集中或工序分散是其两个不 同的原则。所谓工序集中，就是以较少的工序完成零件的加工，反之为工序分散。 1、 工序集中的特点 工序数目少，工件装，夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数 和生产面积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些 表面间的相互位置精度。使用设备少， 大量生产可采用高效率的专用机床， 以提 高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修费事，生 产准备工作量大。 2、 工序分散的特点 工序容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机床 工艺装备。生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。但 需要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。 工序集中与工序分散各有特点，必须根据生产类型。加工要求和工厂的具体 情况进行综合分析决定采用那一种原则。 一般情况下，单件小批生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中。但由 于不采用专用设备，工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组织 流水线生产 由于近代计算机控制机床及加工中心的出现，使得工序集中的优点更为突 出，即使在单件小批生产中仍可将工序集中而不致花费过多的生产准备工作量， 从而可取的良好的经济效果。 433 加工阶段的划分 零件的加工质量要求较高时，常把整个加工过程划分为几个阶段： 1、 粗加工阶段 粗加工的目的是切去绝大部分多雨的金属，为以后的精加工创造较好的条 件，并为半精加工，精加工提供定位基准，粗加工时能及早发现毛坯的缺陷，予 以报废或修补，以免浪费工时。 粗加工可采用功率大，刚性好，精度低的机床，选用大的切前用量，以提高 生产率、粗加工时，切削力大，切削热量多，所需夹紧力大，使得工件产生的应 力和变形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等级为IT11IT12。 粗糙度为Ra80100y m 2、 半精加工阶段 半精加工阶段是完成一些次要面的加工并为主要表面的精加工做好准备， 保 证合适的加工余量。半精加工的公差等级为IT9IT10。表面粗糙度为Ra101.25 卩m 3、 精加工阶段 精加工阶段切除剩余的少量加工余量，主要目的是保证零件的形状位置几精 度,尺寸精度及表面粗糙度，使各主要表面达到图纸要求另外精加工工序安排在 最后,可防止或减少工件精加工表面损伤。 精加工应采用高精度的机床小的切前用量， 工序变形小，有利于提高加工精 度精加工的加工精度一般为IT6IT7，表面粗糙度为 Ra101.25卩m 4、 光整加工阶段 对某些要求特别高的需进行光整加工， 主要用于改善表面质量，对尺度精度 改善很少。一般不能纠正各表面相互位置误差，其精度等级一般为 IT5IT6,表 面粗糙度为Ra1.250.32卩m 此外，加工阶段划分后，还便于合理的安排热处理工序。由于热处理性质的 不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之间。 但须指出加工阶段的划分并不是绝对的。 在实际生活中，对于刚性好，精度4) 5) 要求不高或批量小的工件，以及运输装夹费事的重型零件往往不严格划分阶段， 在满足加工质量要求的前提下，通常只分为粗、 精加工两个阶段，甚至不把粗精 加工分开。必须明确划分阶段是指整个加工过程而言的， 不能以某一表面的加工 或某一工序的性质区分。例如工序的定位精基准面，在粗加工阶段就要加工的很 准确，而在精加工阶段可以安排钻小空之类的粗加工。 434 加工工艺路线方案的比较 工艺路线方案(一)： 工艺路线方案(二)： 粗、精铣顶平面；钻10 M80 32 ;。 粗铣底面；粗铣曲轴联接面；钻10 M8腭25 ;。 0.012 粗镗缸孔80 0015 ；。 0.03 0.03 0.03 1)毛坯上线。 2 )粗铣顶面；钻10 M 80 32。铰10 M 803 32。攻螺纹 10 M 80 32 ；。 粗铣底面；粗铣曲轴面；钻10 M 8 25 ;。 80 0012 粗镗缸孔80 0015。精镗缸孔 3) 4) 粗铣前端面；精铣前端面；钻 0.03 22。钻 M 4 7。铰 0.03 22 ；铰M4。 7。攻螺纹 0.03 0.03 螺纹3 M 4。 22。攻螺纹M 40 7。 6)粗铣后端面； 精铣后端面； 钻14 纹 14 M 4.03 28. 5) 3 M 40.03 3 M 40.03 0.03 0 80 012 0.015 ；。 10 M 40.03 25 ；钻 6 M4；03 13 ；钻 25 铰 6 M 40.03 13 .；铰 25 ；攻螺纹6 M 4003 13 ；攻 10 10 0.03 M4o 0.03 M4。 0.03 M4o 28 ；铰 14 M 4003 28 ；攻螺 7) 精铣顶面。 8) 精铣曲轴联接面。 9) 0.025 粗、精镗曲轴孔 370 ;。 10) 粗、精镗缸孔。 11) 磨曲轴孔。 12) 磨顶平面。 13) 终检涂油。 1) 毛坯上线。 2) 3) 4) 5) 粗铣前端面；钻10 M 40 25；钻6 M40 13。钻3 M40 22。钻 加工工艺路线方案的论证: 1、方案U在工序17中按排倒角去毛刺，这不仅避免划伤工人的手， 而且给 以后的定位及装配得到可靠的保证。 2、方案U在工序中先安排粗、精铣顶平面，主要是因为顶平面是以后工序 的主要定位面，提高了定位精度。 3、方案U符合粗精加工分开原则。 由以上分析：方案U为合理、经济的加工工艺路线方案。 4.3.5 偏差计算 1、底平面的偏差及加工余量计算 底平面加工余量的计算，计算底平面与曲轴的中心线的尺寸为 58 .3。根 据工序要求，底面要求粗、精加工。工步余量如下： 粗铣：由参考文献5机械加工工艺手册第1卷表3.2-23。其余量值规 定为2.7 3.4mm，现取3.0mm。表3.2-27粗铣平面时厚度偏差取 0.28mm。 铸造毛坯的基本尺寸为58 3. 1.0 62，又根据参考文献7机械加工 工艺手册表2.3-11,铸件尺寸公差等级选用 CT7,再查表2.3-9可得铸件尺寸M 4003 7 ；。 粗铣后端面；钻14 M40 28 ；。 0.025 粗镗曲轴孔3心；。 磨顶平面；铰10 M 80.03 32 ；攻螺纹 1M 80.03 32。 003 精铣底面；精铣曲轴联接面；铰10 M80S 25;攻螺纹10 M8 25。 80 0.012 6) 7) 8) 9) 10） 精镗缸孔80 0.015 ;。 0.03 11） 精铣前端面；铰10 M40 M 40.03 7 ；攻螺纹 10 M 40.03 0.03 22 ；攻螺纹M4。 7。 精铣后端面；铰14 M 40 03 0.025 精镗曲轴孔370 ;。 0.03 铰M 40 3 M 403 12) 13) 14) 磨曲轴孔。 15) 磨缸孔。 16) 倒角去毛刺。 17) 终检涂油。 25 ;铰 6 M 4003 25 ;攻螺纹 28;攻螺纹14 0.03 13 铰 3 M 4 22 ； 6 M4；03 13 ；攻螺纹 0.03 M 40 28 。 公差为1.1mm 毛坯的名义尺寸为：58 3 1.0 62 毛坯最小尺寸为：58 0.55 57.45mm 毛坯最大尺寸为：58 0.55 58.55mm 粗铣后最大尺寸为：58 1.0 59mm 粗铣后最小尺寸为：59 .28 58.72mm 精铣后尺寸与零件图尺寸相同，即与曲轴孔中心线的尺寸为 58 . 3 2、侧面上曲轴孔的偏差及加工余量计算 参照参考文献7机械加工工艺手册表2.3-59和参考文献15互换性 与技术测量表1-8，可以查得： 55 10.025 孔 55.1o : 粗镗的精度等级：IT 8，表面粗糙度Ra 1.6um，尺寸偏差是O.25mm 精镗的精度等级：IT 7，表面粗糙度Ra .8um，尺寸偏差是O.25mm 磨的精度等级：IT 6,表面粗糙度Ra 0.2um，尺寸偏差是O.25mm 根据工序要求，侧面曲轴孔的加工分为粗镗、精镗、磨三个工序完成，各工 序余量如下： 55 10.025 _ - _ 55 0曲轴孔，参照7机械加工工艺手册表2.3-48,其余 55 10.025 一 -一 一 55.10曲轴孔，参照7机械加工工艺手册表2.3-48,其余量 0.025 55.10曲轴孔，参照7机械加工工艺手册表2.3-48,其余量 铸件毛坯的基本尺寸为： 0.025 55.10孔毛坯基本尺寸为：55.1 2 1.2 0.8 51.1mm ； 根据参考文献7机械加工工艺手册表2.3-11，铸件尺寸公差等级选用 CT6再查表2.3-9可得铸件尺寸公差分别为：0.9mm、0.9mm、.9mm。 0.025 55.10 孔毛坯名义尺寸为 ：55.1 2 1.2 0.8 51.1mm ； 粗镗： 量值为2mm ； 精镗： 值为1.2mm ； 磨： 值为 .8mm ； 毛坯最大尺寸为：55Y 0.45 55.55mm ； 毛坯最小尺寸为 粗镗工序尺寸为 55.1 0.45 53.550.21 54.65mm 精镗工序尺寸为： 55 10.025 磨后尺寸是55.10 ，已达到零件图尺寸要求 1O M 80.03 80 0.012 3、顶平面、顶平面螺纹孔10 M80和80 0.015及缸孔 顶平面加工余量的计算，计算顶平面与曲轴的中心线的尺寸为 159 0.012。 根据工序要求，顶面要求粗、精铣及磨加工。工步余量如下： 粗铣：由参考文献6机械加工工艺手册表 3.2-23。其余量值规定为 27 3.4mm，现取3.0mm。表3.2-27粗铣平面时厚度偏差取 0.24mm。 铸造毛坯的基本尺寸为159 3.0 1.0 163，又根据参考文献7机械加工 工艺手册表2.3-11,铸件尺寸公差等级选用 CT7,再查表2.3-9可得铸件尺寸 公差为1.1mm 毛坯的名义尺寸为：159 3.0 1.0 163mm 毛坯最小尺寸为：159 0.55 158.45mm 毛坯最大尺寸为：159 0.55 159.55mm 粗铣后最大尺寸为：159 1.0 160mm 粗铣后最小尺寸为：159 0.24 158.76mm 精铣后尺寸与零件图尺寸相同，即与曲轴孔中心线的尺寸为 159 0.012。 参照参考文献6机械加工工艺手册表2.3-59和参考文献15互换性 与技术测量表1-8，可以查得： 孔 M 83: 毛坯为实心，不冲孔。孔精度要求为 汀7，表面粗糙度要求为Ra0.8。参照 参考文献7机械加工工艺手册表2.3-47， 余量为： IT 8，表面粗糙度Ra 1.6um，尺寸偏差是0.027mm IT 7，表面粗糙度Ra 0.8um，尺寸偏差是0.027mmUC O r-0.084 52.35 SSI：025 表2.3-48。确定工序尺寸及加工 加工该组孔的工艺是: 6 攻螺纹 钻孔: 铰孔: 2Z 1mm （Z为单边余量） 攻螺纹: 2Z 1mm （Z为单边余量） 参照参考文献7 与技术测量表1-8， 0.012 孑L 80 0.015 : 机械加工工艺手册表 可以查得： 2.3-59和参考文献14互换性 粗镗的精度等级: 精镗的精度等级: 磨的精度等级： IT 6，表面粗糙度Ra .2um，尺寸偏差是0.027mm 根据工序要求，缸孔的加工分为粗镗、精镗、磨三个工序完成，各工序余量 如下： 0.012 800015曲轴孔，参照6机械加工工艺手册表 2.3-48,其余 前端面加工余量的计算，由于前端面为一斜面，故假想将前端面摆放为水平 面，此时与假想底面间距为302 0.27。根据工序要求，顶面要求粗、精铣及磨 加工。工步余量如下： 粗铣：由参考文献6机械加工工艺手册第1卷表3.2-23。其余量值规 定为2.73.4mm，现取3.0mm。表3.2-27粗铣平面时厚度偏差取 0.28mm。 铸造毛坯的基本尺寸为302 3 j 306，又根据参考文献7机械加 工工艺手册表2.3-11,铸件尺寸公差等级选用 CT7,再查表2.3-9可得铸件尺 寸公差为mm。 毛坯的名义尺寸为：302 3.0 1.0 306 毛坯最小尺寸为：302 0.55 301.45mm 毛坯最大尺寸为：302 0.55 302.55mm 粗铣后最大尺寸为：302 1.0 3 3mm 粗铣后最小尺寸为：302 28 301.72mm 粗镗： 量值为2mm ； 精镗： 值为1 2mm ； 80 .12 80 0.。15曲轴孔，参照6 机械加工工艺手册表 2.3-48,其余量 磨： 值为 .8mm ； 80 .012 80 0.015曲轴孔，参照6 机械加工工艺手册表 2.3-48,其余量 铸件毛坯的基本尺寸为： 80 0.012 80 0015孔毛坯基本尺寸为：80 2 1.2 0.8 76mm ； 7 根据参考文献6机械加工工艺手册表 CT6再查表2.3-9可得铸件尺寸公差分别为： 80 .012 80 0015孔毛坯名义尺寸为：80 2 1 2 2.3-11 ,铸件尺寸公差等级选用 0.9mm、0.9mm、.9mm。 0.8 76mm ； 7 毛坯最大尺寸为：80 0.45 80.45mm ； 毛坯最小尺寸为：80 0.45 79.55mm ； 78.45 o.012 79.65 o.012 粗镗工序尺寸为 精镗工序尺寸为： 80 .12 磨后尺寸是80 0-015，已达到零件图尺寸要求 0.03 M 480 0012 0.015 精铣后尺寸与零件图尺寸相同，即与曲轴孔中心线的尺寸为 302 0.27 参照参考文献6机械加工工艺手册表2.3-59和参考文献14互换性 与技术测量表1-8，可以查得： 0.03 孔 M4。： 毛坯为实心，不冲孔。孔精度要求为IT7，表面粗糙度要求为Ra .8。参照 参考文献7机械加工工艺手册表2.3-47，表2.3-48。确定工序尺寸及加工 余量为： 加工该组孔的工艺是：钻一一铰一- 攻螺纹 钻孔： 2 铰孔： 3 2Z 1mm （Z为单边余量） 攻螺纹： M 4 2Z 1mm （Z为单边余量） 5、后端面和后端面螺纹孔 M 40.03 前端面加工余量的计算，后端面与缸孔中心线距离为 80.5 21。根据工序 要求，顶面要求粗、精铣及磨加工。工步余量如下： 粗铣：由参考文献6机械加工工艺手册第1卷表3.2-23。其余量值规 定为2.73.4mm，现取3.0mm。表3.2-27粗铣平面时厚度偏差取 .22mm。 铸造毛坯的基本尺寸为805 3 j 84.5，又根据参考文献6机械加 工工艺手册表2.3-11,铸件尺寸公差等级选用 CT7,再查表2.3-9可得铸件尺 寸公差为mm。 毛坯的名义尺寸为：805 3匸0 845 毛坯最小尺寸为：80.5 0.55 79.95mm 毛坯最大尺寸为：80.5 0.55 81.05mm 粗铣后最大尺寸为：8 .5 1 81.5mm粗铣后最小尺寸为： 80.5 0.22 80.28mm 精铣后尺寸与零件图尺寸相同，即与曲轴孔中心线的尺寸为 80.5 0.21。 参照参考文献6机械加工工艺手册表2.3-59和参考文献15互换性 与技术测量表1-8，可以查得： 0.03 孔 M4。： 毛坯为实心，不冲孔。孔精度要求为 汀7，表面粗糙度要求为Ra0.8。参照 参考文献6 机械加工工艺手册表 2.3-47， 表2.3-48。确定工序尺寸及加工 余量为： 加工该组孔的工艺是：钻一- 铰 攻螺纹 钻孔： 2 铰孔： 3 2Z 1mm （Z为单边余量） 攻螺纹： M 4 2Z 1mm （Z为单边余量） 6曲轴联接面、曲轴联接面螺纹孔 M 80 03 曲轴联接面加工余量的计算，计算曲轴联接面与凸轮轴孔中心线的距离尺寸 为78 0.012。根据工序要求，曲轴联接面要求粗、精铣及磨加工。工步余量如 下： 粗铣：由参考文献6机械加工工艺手册第1卷表3.2-23。其余量值规 定为2.7 3.4mm，现取3.0mm。表3.2-27粗铣平面时厚度偏差取 0.24mm。 铸造毛坯的基本尺寸为78 3. 82，又根据参考文献6机械加工工 艺手册表2.3-11,铸件尺寸公差等级选用 CT7,再查表2.3-9可得铸件尺寸公 差为1.1mm。 毛坯的名义尺寸为：78 3. 1. 82 毛坯最小尺寸为：78 55 77.45mm 毛坯最大尺寸为：78 0.55 78.55mm 粗铣后最大尺寸为：78 1.0 79mm 粗铣后最小尺寸为：78 24 77.76mm 精铣后尺寸与零件图尺寸相同，即与曲轴孔中心线的尺寸为 78 .12。 参照参考文献6机械加工工艺手册表2.3-59和参考文献14互换性 与技术测量表1-8，可以查得： 孔 M 80 : 毛坯为实心，不冲孔。孔精度要求为IT7，表面粗糙度要求为Ra .8。参照 参考文献6机械加工工艺手册表2.3-47，表2.3-48。确定工序尺寸及加工 余量为： 加工该组孔的工艺是：钻一一铰一一攻螺纹 钻孔: 2Z 1mm （ Z为单边余量） 2Z 1mm （ Z为单边余量）铰孔: 攻螺纹： M8 436 确定切削用量 1、加工要求：粗铣顶面；钻10 M8。 32 粗铣顶面 机床：FANUC数控铣床 刀具：硬质合金端铣刀（面铣刀）材料：Wl8Cr4V D 63mm 齿数Z 6。 铣削深度卄:即2mm 每齿进给量af :根据参考文献6机械加工工艺手册表 2.4-73，取 * 0.18mm/Z铣削速度V :参照参考文献6机械加工工艺手册表2.4-81， 取 V 1.2m/s 机床主轴转速n : 100V 1000 1.2 60 n d0 3.14 63 36397r/mi n 370r/ min 式（ 1.1） 实际铣削速度V : d0n 3.14 63 370 1000 1000 60 1.22m/s 式（ 1.2） 进给量Vf : Vf afZn 0.18 6 370/60 6.66mm/s 式（1.3） 工作台每分进给量fm : m Vf 6.66mm/ s 399.6mm/min a :根据参考文献6机械加工工艺手册表2.4-81, 被切削层长度丨： 60mm 刀具切入长度l1 :由毛坯尺寸可知I 378mm l1 0.5(D D2 a2) (13) 式（1.4） 0.5(63 632 602) (13) 24.98mm 取 l1 25mm 刀具切出长度l2 :取l2 走刀次数为1 机动时间tj1 : 2mm (1)钻 10 M 80.03 32 钻孔M 8；03 32，所以D 6mm 进给量f :根据参考文献6机械加工工艺手册表2.4-52，取 f 0.33mm/ r 切削速度V :参照参考文献6机械加工工艺手册表2.4-53，取 V 0.36m/ s 机床主轴转速n，由式（1.1 ）有: 实际切削速度V，由式（1.2 ）有: 走刀次数为1 （1）粗铣底面 铣削深度ap : ap 2mm 每齿进给量af :根据参考文献6机械加工工艺手册表2.4-73，取 af 0.18mm/Z铣削速度V ：参照参考文献6机械加工工艺手册表2.4-81， 取 V 1.2m/s t ji 1 ii 丨2 378 红丄 1.01 min fm 399 .6 式( 1.5 ) 1000v d 1000 0.36 60 3.14 10 687.9r /min ，取n 700r / min dn 1000 3.14 10 700 1000 60 0.36m/ s 被切削层长度I : l 32mm 刀具切入长度l1 : D h yCtgkr (1 2) 10ctg120 2 4.8mm 5mm 式（1.8） 刀具切出长度 I2 : 1 4mm 取 l2 3mm 机动时间tj2: L fn 18 18 32 32 4 5 4 3 0.33 700 0.57 min 式（1.9） 2、加工要求：粗铣底面；粗铣曲轴联接面；钻 10 M 80.03 25 ； 机床主轴转速n : 1000V 1000 1.2 60 n d0 3.14 63 V 363.97r/min n 370r / min 式（1.1） dn 3.14 63 370 实际铣削速度V : 1000 1000 60 1.22m/s 式（1.2） 取 l1 25mm 走刀次数为1 粗铣曲轴联接面; 2、粗铣曲轴联接面 、粗铣曲轴联接面 铣削深度ap : ap 2mm 每齿进给量af :根据参考文献6机械加工工艺手册表2.4-73，取 af 0.18mm/Z铣削速度V :参照参考文献6 取 V 1.2m/s 进给量Vf : Vf afZn 0.18 6 370/60 6.66mm/s 式（1.3） 工作台每分进给量 m Vf 6.66mm/s 399.6mm/ min a :根据参考文献6 层长度I : 机械加工工艺手册表2.4-81, a 60mm被切削 刀具切入长度ll: 由毛坯尺寸可知I 372mm 2 2 l1 0.5(D . D a ) (13) 式（1.4） 0.5(63 、. 632 602) (13) 24.98mm 刀具切出长度 12 :取 l2 2mm l2 372 机动时间tj1 : 2L2 0.99min 399.6 式（1.5） 刀具：硬质合金端铣刀（面铣刀）材料：W18SV 63mm 齿数Z 6 机械加工工艺手册表2.4-81， 机床主轴转速n : 1000V 1000 1.2 60 n 363.97r / min do 3.14 63 V 实际铣削速度V : dn 1000 n 3.14 63 370 1000 60 370r/min 式（1.1） 1.22m/s 式（1.2） 进给量Vf : Vf afZn 0.18 6 370/60 6.66mm/ s 式（1.3） 被切削层长度I :工作台每分进给量 m Vf 6.66mm/s 399.6mm/ min a :根据参考文献6 机械加工工艺手册表2.4-81, a 60mm 刀具切入长度li :由毛坯尺寸可知I 372mm l1 0.5(D . D2a2) (13) 式