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文 献 综 述
摘要 发电机的左曲轴箱体是发电机的核心关键件，加工工艺复杂，要求高。结合林海集团汽油发电机，本文深入分析了5WB左曲轴箱体零件的机械加工工艺规程制订及专用夹具的设计。
关键词 左曲轴箱体 加工工艺 夹具设计
1 引言
摩托车发动机箱体由左右两个半箱组成，材料为铝合金，是发动机的重要零件。发动机的曲柄连杆机构，传动齿轮机构、缸体缸盖机构、左右箱盖等都须安装在它的上面，其加工精度直接影响到发动机的质量。因此，生产厂家对发动机箱体的加工历来都很重视[1]。
左曲轴箱主要是用于摩托车的发动机，是一个几何形状复杂的薄壁空腔零件，要求加工的孔多且比较密集，加工精度要求高（特别是曲轴孔、主轴孔、副轴孔、正时齿轮轴孔以及2-定位销孔的加工）其材料具有良好的铸造工艺性以及较高的强度和刚度。在加工中，钻镗孔工序的加工质量将直接影响发动机的功率，油耗，噪声等性能[2]。摩拖车发动机的生产批量较大，因而要求曲轴箱体加工工艺及夹具设计具有较高的生产率和自动化程度。
2 加工工艺分析
2.1 定位基准选择
工件在进行机械加工时,用以确定工件对机床及刀具相对位置的表面称为定位基准。最初工序所用的定位基准是毛坯上未经加工的表面,称为粗基准;在其后各工序加工中所用的定位基准是已加工的表面,称为精基准[3]。选择工件的哪些表面作为定位基准,是加工工艺过程设计时的一个十分重要的问题。定位基准选择的是否合理,将直接影响零件加工质量和机床夹具结构的复杂程度,但由于粗基准和精基准的作用不同,两者的选择原则也不同[4]。
2.2 工艺过程
各种机械的用途和性能不同,其零件的材料、结构形状和要求也各不相同。即使是相同的零件,由于生产条件和批量大小的不同,其工艺过程也不同,因此,必须制定合理的加工工艺规程。
2.2.1 拟定工艺路线
制定零件机械加工工艺最主要的工作是拟定工艺路线。拟定工艺路线是制定工艺过程总体布局非常关键的一步,它与定位基准的选择有着密切关系。拟定工艺路线的主要任务是加工方法的选择,定位基准的选择,加工阶段的划分及其工艺的安排等[5]。
2.2.2 加工阶段的划分
零件表面的加工是一个由粗到精的过程, 通过若干工序的加工逐步达到质量的要求对加工精度要求较高的零件, 按工序性质和内容的不同, 将工艺路线划分为粗加工、半精加工和精加工等阶段各加工阶段的基本要求如下：
粗加工阶段 粗加工阶段是切除毛坯黑皮和大部分加工余量, 为以后加工提供精准基面, 并留出均匀而合适的余量。
半精加工阶段 半精加工阶段可提高精加工需要定位基准的精确性和控制精加工余量, 为主要表面的精加工创造条件。
精加工阶段 该阶段主要为精度和粗糙度要求较高的表面进一步改善表面质量, 使零件加工表面达到技术要求。
光整加工阶段 光整加工阶段的重点是保证获得几个重点表面的粗糙度或进一步提高精度[6] [7]。
2.3 工序分析
在划分了加工阶段以及各表面加工先后顺序后,就可以把这些内容组成为各个工序。在组成工序时，有两条原则：即工序集中和工序分散。工序集中就是将工件加工内容集中在少数几道工序内完成，每道工序的加工内容较多。工序分散就是将工件加工内容分散在较多的工序中进行，每道工序的加工内容较少，最少时每道工序只包含一个简单工步[8] [9]。
3 夹具设计
机床夹具设计的主要任务是根据客户提出的设计任务要求, 结合被加工零件、金切设备及其切削方式和参数, 合理选择定位方式, 设计合理的定位支承元件、夹紧装置、对刀元件、夹具体等装置或元件[10]。其设计流程的关键点是: 首先应分析使用夹具时, 造成被加工零件表面位置的加工误差因素, 合理分配夹具定位精度; 其次要根据加工过程中被加工零件受到的切削力、惯性力及重力等外力的作用, 合理选择定位方式、支承点、夹紧点、夹紧力大小及其作用方向, 设计合适的夹紧机构, 以保证被加工零件的既定位置稳定可靠; 第三是设计夹具对定; 最后校核夹具关键零件强度和设备进刀抗力等, 最终完成全套夹具图设计。
夹具在机械加工中的作用，可归纳为以下四个方面：
（1）保证工件的加工质量
采用夹具后，工件上各有关表面的相互位置精度是由夹具保证的，不仅省去了十分费时又不十分精确的划线和找正工序，而且精度稳定可靠，还可降低对操作者的技术水平要求。
（2）提高劳动生产率和降低加工成本
生产率的高低是以单位时间内生产出工件数量的多少来衡量的。要提高生产率，就需要降低加工的单件工时。采用夹具后，不仅省去划线、找正等辅助时间，简化工件的装夹工作，而且采用较先进的夹紧装置后，还可进一步加快夹紧速度。而生产率的提高，产品质量的稳定和对操作者技术水平要求的降低，均有利于降低加工成本。
（3）改善工人劳动条件
设计夹具，必须以人为本，对于减轻工人的体力劳动强度，保证生产安全，应给予足够的重视。采用专用夹具装卸工件显然要比不用夹具方便、省力、安全、迅速。
（4）扩大机床工艺范围，改变或扩大机床用途
在单件小批量生产或多品种成批生产的条件下，企业内的机床种类、数量将会与产品生产需要发生矛盾，因此可设计制造专用夹具，使机床“一机多用” [11] [12] [13]。
使用夹具的最根本目的是获得好的经济效益。所以设计夹具也和其它技术工作一样，不仅是一个技术问题，而且是个经济问题。每当设计一套夹具之前，都要进行必要的技术经济分析，使所设计的夹具获得最佳的经济效果[14]。
5WB左曲轴箱体平面长，加工难度大，机体大平面历来是个摩托车厂家的加工关键。因为大平面加工不好，就意味着基准不好，不可能加工出合格的产品。机体早期使用手动夹具，装夹速度太慢，且加紧力不一致，加工面振动，产生波纹，达不到设计要求。针对这些难点，夹具设计使用气动夹具设计[15]。
气动夹具因其动作快速准确，出力稳定，能减轻工人的劳动强度，极大地提高生产效率，且日益引人瞩目。
4 结束语
通过5WB左曲轴箱体的机械加工工艺规程制订及专用夹具的设计，可以有效培养综合应用机械设计知识，并根据设计的实际要求，进行问题的分析解决，从而提高独立工作的能力。
参 考 文 献
[1] 李海国.曲轴制造技术进展与未来[J].汽车制造业,2005.
[2] 李井会,许维军,刘洪波.曲轴制造工艺综述[J].船舶工业技术经济信息,2002.
[3] 赵家齐.机械制造工艺学课程设计指导书[M].北京：机械工业出版社,2000.
[4] 濮良贵，纪名刚. 机械设计[M].北京：高等教育出版社，2006.
[5] 陈德生.机械制造工艺学[M].杭州：浙江大学出版社,2007.
[6] 齐世恩．机械制造工艺[M]．哈尔滨：哈工大出版社，1989.
[7] 任家隆．机械制造技术[M]．北京：机械工业出版社，2000.
[8] 郑本修．机械制造工艺学[M]．机械工业出版社，1999.
[9] 荆长生．机械制造工艺学[M]．西安：西北工业大学出版社，1996.
[10] 薛源顺.机床夹具设计[M ]. 北京：机械工业出版社, 1991.
[11] 王启平.机床夹具设计[M]. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社,2005.
[12] 李昌年.机床夹具与制造[J].北京：机械工业出版社,2007.
[13] 王黎明.适应现代机床要求的新型夹具[J].产品与技术,1999.
[14] 周海宝.提高机床夹具精度的实用方法[J].机床与液压,2000.
[15] 罗仁芝.50摩托车左机体铣大平面基准气动夹具的设计[J].科技情报与经济,2004.
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