|
文 献 综 述
摘要 本文主要叙述了5WB左右曲轴箱体组合加工中心工艺编制及夹具设计的研究意义、研究现状与发展趋势，夹具在机械制造中的作用和地位和夹具的发展方向。本文论述了如何针对不同生产批量、不同生命周期的发动机产品，正确选择不同的机械加工方法，做到合理的配置资源。
夹具设计
1 概述
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[1]。因此，生产厂家对发动机箱体的加工历来都很重视。而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，其材料具有良好的铸造工艺性以及较高的强度和刚度。
2 加工方法介绍
2.1 按加工工艺分
（1）合箱加工 合箱加工是将左右箱体的结合面,以及结合面上的连接孔、定位孔加工至规定的尺寸精度，其他孔粗加工完成后,将左右箱体合在一起(装配起来)，再对精度要求高的孔面进行精加工的加工方法[2]。两班制生产,这种加工方法的优点是：左右箱体安装曲柄连杆机构的轴承孔同心度好、汽缸体安装面一致，工艺设备可以国内制造。因而，工艺一次性投资较低。
（2）分箱加工 分箱加工是指左右箱体所有孔面均分开加工的加工方法。两班制生产，这种加工方法的优点是：工艺性好，零件的互换性好。但对加工机床的精度要求较高，左右箱体的轴承孔汽缸体安装面等精度要求，要靠机床和夹具的精度来保证，选择进口专机设备或者选择加工中心来完成分箱加工。
2.2 按加工方法分
（1）刚性生产线 刚性生产线是指由专机或自动线组成，只能生产单一产品的生产线。
刚性生产线的主要特点是产品质量稳定，多工位、多轴联动加工生产效率高。完成左右箱体加工一般只需两次装夹[3]。缺点是不适合多品种生产。为了克服刚性生产线的这一缺点，已采用可快速更换主轴箱的专机来生产发动机箱体，将生产单一品种的生产线扩大为能够生产多品种的生产线。
（2）柔性生产线 柔性生产线是指由加工中心或柔性生产单元组成，能够实现多种产品共线生产的生产线。工艺集中方法加工左右箱体，可在一台加工中心上分两次装夹完成左右箱体的加工，选用刀库数为3O的立式加工中心加工左右箱体，可在两台加工中心上分两次装夹完成左右箱体的加工。
（3）刚柔混合生产线 刚柔混合生产线是指由专机和加工中心混合组成、生产单一产品的生产线。其特点是：取专机的效率和加工中一 的精度[4]。
3 加工工艺分析及夹具设计
3.1 问题的提出
在零件的加工过程中，对于某道工序而言，是否使用专用夹具，在确定使用专用夹具的情况下应设计什么档次的夹具，这些问题在夹具设计之前必须加以认真考虑。除了考虑保证加工精度外，还应该考虑经济分析，以保证经济是合理的。比如对于夹具的工艺性来说，首先尽量选用标准件和通用件，以降低设计和制造费用。另外，夹具的最终精度也要得到保证，在设计夹具时，必须适应这一工艺特点，以利于夹具的制造、装配、检验和维修。最后，要对夹具进行测量和检验，以确定夹具结构尺寸和公差。
3.2 机械加工工序的安排, 应注意以下几点:
（1） 在安排加工顺序时根据零件的功用和技术要求: 先将零件的主、次要表面区分, 然后着重考虑主要表面的加工顺序。
（2）当零件需要分阶段进行加工时, 先安排各表面的粗加工,中间 安排半精加工,最后安排主要表面的精加工和光整加工。
（3）零件加工一般多从精基准的加工开始, 然后以精基准定位加工其他主、次要表面。
（4）为了缩短工件在车间内的运输距离, 避免工件的往返流动,
工顺序应考虑车间设备的布置情况。
3.3 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。
3.4 加工工艺的方案
（1）加工过程的划分 整个加工过程可分为两大阶段，即先对箱盖和底座分别进行加工，然后再对装合好的整个箱体进行加工——合件加工。为保证效率和精度的兼顾，就孔和面的加工还需粗精分开；
（2）箱体加工工艺的安排 安排箱体的加工工艺，应遵循先面后孔的工艺原则，对剖分式箱体还应遵循组装后镗孔的原则[5]。因为如果不先将箱体的对合面加工好，轴承孔就不能进行加工。另外，镗轴承孔时，必须以底座的底面为定位基准，所以底座的底面也必须先加工好[6]。由于轴承孔及各主要平面，都要求与对合面保持较高的位置精度，所以在平面加工方面，应先加工对合面，然后再加工其它平面，还体现先主后次原则[7]。
3.5 机械加工工艺过程一般可以分为以下几个阶段:
（1）精加工阶段: 主要任务是切除各加工表面上的大部分加工余量,使毛坯在形状和尺寸上尽量接近成品。因此, 在此阶段中应采取措施尽可能提高生产率[8]。
（2）半精加工阶段: 完成一些次要表面的加工, 并为主要表面的精加工作好准备( 如精加工前必要性的精度和加工余量等) [9]。
（3）精加工阶段: 保证各主要表面达到规定的质量要求。当有些零件具有很高的精度和很细的表面粗糙度要求时, 尚需增添光整加工阶段, 其主要任务是提高尺寸精度和降低表面的粗糙度[10]。
3.6 夹具的设计
制订工艺过程，应充分考虑夹具实现的可能性，而设计夹具时，如确有必要也可以对工艺过程提出修改意见[11]。
（1）加工中心的夹具，采用使工件底平面定位， 这样夹具和工件的敞开性最好， 便于多面加工和实现工序的高度集中，从而确定各加工面的相互位置精度[12]。所以加工中心夹具设计的基本要求就是：无论工件是箱体类， 还是板类，或是异形、复杂形面工件，夹具的设计也须考虑要尽可能满足多面集中加工的需要， 这也是加工中心夹具有别于普通机床夹具的一个显著特征[13]。用底面定位时， 夹紧力自上而下， 夹紧机构设计简单而紧凑。
（2）箱体加工中的运输和装夹 箱体的体积、重量较大，故应尽量减少工件的运输和装夹次数[14]。为了便于保证各加工表面的位置精度，应在一次装夹中尽量多加工一些表面。工序安排相对集中。箱体零件上相互位置要求较高的孔系和平面，一般尽量集中在同一工序中加工，以减少装夹次数，从而减少安装误差的影响，有利于保证其相互位置精度要求[15]。
气动技术，全称气压传动与控制技术，是生产过程自动化和机械化的最有效手段之一，具有高速高效、安全长寿、低成本、易维护、防过载等优点，在工业部门的许多领域中，正得到越来越广泛的应用。在数控机床中，由于易实现高频率换向、可大范围调速、节省空间体积、简化机床结构等特点，气动技术主要应用于以下装置中：（1）机床部件的移动。主要用于进给运动传动，如主轴、工作台的移动等。（2）数控机床中的辅助装置中。如固定循环、自动换刀、工作台的夹紧松开、自动门的开合、吹气、工件夹紧、工件的自动上下料、搬送堆放等处，可以缩短加工辅助时间，减轻工人劳动强度，充分发挥数控设备的高效性能。（3）自动吹屑。如工件、交换工作台、工具定位面等处。（4）运动部件的平衡。如主轴箱的重力平衡、机械手、刀库的平衡装置等。（5）检测功能。如工件位置的确认刀具缺损的确认等。
4 结束语
根据产品不同的生产批量和不同的生命周期，大批量生产来看,加工中心并不一定具有经济性,还是专用组合机床能达到投资少、成本低、质量高、效益好的最佳效果。结合要求和产品承受能力，选择不同的机械加工方法和夹具设计方法，做到合理的配置资源是工艺设计的重点[16]。物流系统的主控制计算机能对生产线的加工程序等多种信息进行集中监控管理，使摩托车发动机的制造水平和市场应变能力跨上新的台阶。
参考文献
[1] 王振选.新型踏板摩托车结构与维修[M].北京：机械工业出版社，2007.9.
[2] 王国利. 曲轴箱排气不畅也会引起车辆故障[J].汽车科技，2008.3.
[3] 熊利，唐和雍，邓炎，张继海，郭维. 曲轴箱体压铸件内部缺陷的质量改进[J].铸造技术，2008.6.
[4] 阮天林,朱兰英.摩托车发动机故障零部件的检查[M].北京:人民邮电出版社,2007,9.
[5] 杨震.摩托车发动机缸体激光表面处理技术机理[J].重庆科技学院学报(自然科学版),2006.2.
[6] 曹心诚, 卢莉, 谢宗法, 顾珂韬. 改进摩托车发动机进气性能的研究[J].小型内燃机与摩托车, 2008.
[7] 王大康.机械设计综合课程设计[M] .北京：北京理工大学出版社，2003.
[8] 濮良贵，纪名刚.机械设计[M] .北京：高等教育出版社，2001.
[9] 刘朝儒, 彭福荫，高政．机械制图[M]．北京：高等教育出版社，2001.
[10] 杨可桢，程光蕴. 机械设计基础[M]. 第四版，北京：高等教育出版社，2004.
[11] 王黎明.适应现代机床要求的新型夹具[J].产品与技术,1999.11.
[12] 周海宝. 提高机床夹具精度的实用方法[J]. 机床与液压，2000.4.
[13] 蒲林祥.金属切削机床家具设计手册[M].北京：北京机械工业出版社,1995.
[14] 肖继德,陈宁平. 机床夹具设计[M ]. 北京:机械工业出版社, 2004.
[15] 刘守勇. 机械制造工艺与机床夹具[M ]. 北京:机械工业出版社, 2002.
[16] 王茂元. 机械制造技术[M ]. 北京: 机械工业出版社,2002.
|
