重型汽车正时齿轮室加工工艺的研究-本科论文.doc

济南大学毕业设计

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前言
中国自从进入世界贸易组织之后，世界市场开始向我国开放。在经济全球化的今天，随着贸易的继续深入，我国汽车行业遇到了前所未有的机遇，各国著名汽车商为降低成本，提高竞争力，纷纷在中国进行采购，以及投资建厂，频繁的交流合作为我国突破一些技术障碍和解决资金困难等方面起到了很大的作用。
同时，由于汽车行业的关税壁垒日益降低，关税逐年降低，政府对汽车行业的保护因为履行入世承诺而逐渐减少。除此之外，外国汽车企业凭借拥有雄厚的资金以及先进的科学技术优势大量涌入中国市场，对我国汽车行业造成冲击，我国汽车行业也面临着极大的挑战。总而言之，中国汽车行业机遇与挑战并存。
就正时齿轮室而言，目前国内专门生产该零件的厂商并不是很多，甚至有些发动机产不得不自己制造这些零部件。产量小，市场分散等因素导致了正时齿轮室无法形成规模经济，这就使一些新设备，新方法无法及时利用到正时齿轮室的生产之上，故而造成产品质量无法提高。在这种情况下，对于单个产商而言，通过充分利用现有的工艺装备，改进工艺方案，从而获得高质量的产品具有更为重要的意义。我们现有方案的主要缺陷为工序分散，设备效率低，夹具多，非有效工时较长等，我们的目标是通过对现有工艺方案的分析，并进行改进设计出一套新的工艺方案，已尽可能达到效率高、质量好、成本低的要求。

1零件分析及其相关
本次加工的零件为正时齿轮室，材料为HT250(170HBS到241HBS)，其应用场合主要为（1弯曲应力小于30MPa；2摩擦面间的压力大于0.5MPa；3要求一定的密封性；4较弱的腐蚀性介质[22]）其主要加工部位是零件的主要表面，以及中间的一些用于装配的孔，在零件的四周及其上下表面进行钻孔和攻螺纹。由于正时齿轮室为薄壁壳体类的零件，其最小处的厚度仅为5毫米，所以在进行加紧时必须考虑其夹紧力对零件加工的影响。同时，由于该零件不具有回转的表面，所以不适合于车削加工。综上所述，正时齿轮室的主要加工的主要方式为钻削、铣削、和镗削加工。

1.1零件主要加工部位
根据零件图，我们可以对零件结构进行分析，一般情况下最主要的加工部位多为尺寸公差小，形状误差小，位置精度高。故而据此原则并结合正时齿轮室的实际功用对主要加工部位进行确定。
图1.1
图1.2
零件的主要加工之处为（参见图1-1、图1-2）：
1、正时齿轮室的反面加工，最终要求保证平面度0.06，表面粗糙度Ra3.2。
2、正时齿轮室的正面（A）加工，最终要求保证尺寸60.3±0.05，平面度0.06，表面粗糙度Ra3.2，平行度0.08。
3、正时齿轮室反面孔Φ25H7、Φ72H7、Φ115H8、Φ11、Φ9、等孔进行加工。
4、正时齿轮室四周孔加工，以及攻丝加工。
5、正时齿轮室正面Φ142H8、Φ155、Φ75等孔加工。
其中重要的加工孔有反面的Φ90（精度要求为7级）、Φ14（精度要求为7级）Φ9（位置度要求值为0.4），正面（A）上的工艺孔、Φ10（精度要求为8级且有位置度要求）、Φ142（精度要求为8级）、Φ115（其位置度要求的值为0.05）。
由以上分析可知，我们可以以正时齿轮室的正面为粗基准，加工反面，然后以反面为基准，加工正面。然后分别以正、反面为精基准进行其他孔面加工。

1.2基准选择原则
所谓基准就是零件上用来确定点、线、面位置时，作为参考的其他的点、线、面。在这里我们重点需要注意的为定位基准，以保证工件在机床夹具上占有正确位置。
通常，定位基准的选择将对零件的加工精度产生巨大的影响，若定位基准与设计基准不重合，将产生定位误差。未经过加工的基准称之为粗基准，加工过的则称之为精基准。在进行工件的加工时候，前面的几道工序都优先考虑对基准面进行加工以提高零件的定位精度。

粗基准的选择原则：以考虑保证各加工面有足够的加工余量为主[1]。
1、 尽可能选择精度要求高的主要表面为作为粗基准。
2、 选用非加工表面的表面做粗基准，以保证加工面与不加工面之间的位置精度。
3、 尽可能选用光整、无飞边、浇口、冒口或其他缺陷的表面作为粗基准。
精基准的选择原则：精基准的选择主要是为了减少误差，提高定位精度。
1、 选设计基准或工序基准为定位基准，即遵循“基准重合”。
2、 尽可能选用同一组定位基准加工各个表面，即遵循“基准统一”。
3、 对于一些精度要求很高的表面，则可以使用其自身为基准，即遵循“自为基准”。
4、 对于几个表面之间有好高的位置精度的表面，可以互为基准加工，即遵循“互为基准”。
在这个零件在每个工序中其定位基准最好是尽量选择同一基准面。通常情况下选用一面两销的定位方式。通过对零件图的分析可以知道零件的主要设计基准为曲轴中心线和与曲轴中心线相垂直的中心线。由此初步选定加工零件表面上的孔的定位基准为当正面朝上时的左、右底面为定位基准面（详细见2.2章节）。
1.3工序的分散与集中
工序的分散与集中总的来说各有利弊，在选择规划工艺路线时是必须考虑的问题，其选择主要是考虑工厂现有的具体条件以及零件加工面的具体结构。一般说来，工序集中的特点为零件各个表面的加工集中在少数几个工序中完成，每个工序的安排的加工内容多，有利于保证各加工表面的相互位置精度；有利于采用高效的机床和工艺装备；生产面积和操作工人数量减少；生产计划和生产组织得到简化；工件装夹齿数减少。而对于工序分数而言，其主要特点有工序多，工艺过程长，每个工序内容少，使用设备简单，容易调整，但技术准备工作很多。从目前的具体条件进行分析，我们可以发现正时齿轮室的主要加工面为几个大孔，且他们之间有一定的位置度的要求，所以从这个方面，我们尽可能地考虑工序集中，以保证各孔之间的位置精度[1] [2]。

1.4加工阶段的划分
因为零件中的要求较高的孔的加工精度多为7到8级，表面粗糙度Ra3.2，所以在加工时需要区分粗、精加工。在粗加工中，主要以高生产率为目的，采取较大的加工余量，而精加工阶段则主要以表面达到图纸要求。之所以要对正时齿轮室零件进行粗、精加工，其主要原因是在粗加工中由于切除金属较多，热量大，夹紧力大，故引起的变形也大，故需要时间进行时效释放应力；同时，划分加工阶段可以合理充分使用机床设备，插入必要的热处理工序，如果在粗加工阶段发现零件缺陷可以及时发现报废处理而减小损失，精加工一般安排在最后，可保护这些表面少受损伤或不受损伤。
1.5加工顺序的安排
在正时齿轮室零件的加工中，应遵循以下的原则[1]：
1、 先粗后精 各表面的加工工序从粗到精的加工阶段交叉进行。
2、 先主后次 主要表面先加工，次要表面一般安排在主要表面达到一定的精度之后再进行加工。
3、 先面后孔 先进行面的加工，然后再进行孔的加工。
4、 基面先行 一个零件加工时，其头几道工序都是先加工精基准，然后再用精基准加工其他表面。
所以在进行正时齿轮加工时先进行正反面的加工，加工出精基准，然后加工其他部位。

1.6机床的选择
一般情况下，机床的选择首先要注意的是机床规格要适应零件尺寸规格，并且加工精度必须要同零件精度相适应。但在现实生产中，机床选择的主要考虑的往往是生产中目前拥有什么设备，充分利用现有设备进行加工。由于该零件要保证孔和孔之间的相对位置，所以希望能够在一到工序中加工这几个孔，减少装夹；同时使用同一基准面。故而可以考虑使用组合机床或加工中心。然后根据厂房中现有的具体条件，在加工该零件各个孔的过程中选用立式加工中心。
根据以上分析，在加工整个正时齿轮室零件用到的齿轮室双面铣专机、平面磨床、和立式加工中心。
1.7检验
为了检验产品合格，正时齿轮室的检验是必要的。对于正时齿轮室，不仅仅要检验产品的尺寸是否符合图纸要求，除此之外，为保证正时齿轮室的气密性，还要进行水压试验：让齿轮箱放入专用水箱内，往齿轮室中充入500-550Kpa的气体，保持3分钟以检验是否渗漏。
2工艺路线的拟定，定位基准的选择及重要孔工序尺寸的确定
2.1工艺路线的拟定及比较
由以上的对主要加工表面的分析，我们可以初步拟定工艺路线：
工艺路线1：
1、毛坯检测
2、粗、精铣反面
3、粗、精铣正面
4、粗、精磨反面
5、粗、精磨正面
6、镗反面Φ25H7、Φ72H7、Φ115H8、及钻Φ11、Φ9、和攻M8、M10等
7、铣四侧面，钻、攻各面螺纹
8、镗正面Φ142H8、Φ155、Φ75、及钻、攻各丝，铣端面等
9、钳工
工艺路线2：
1、毛坯检测
2、粗、精铣反面
3、粗、精磨反面
4、镗反面Φ25H7、Φ72H7、Φ115H8、及钻Φ11、Φ9、和攻M8、M10等
5、粗、精铣正面
6、粗、精磨正面
7、镗正面Φ142H8、Φ155、Φ75、及钻、攻各丝，铣端面等
8、铣四侧面，钻、攻各面螺纹
9、钳工

工艺路线1与工艺路线2相比，其最大的不同在于方案一是针对主要平面进行加工，而方案二则是对一个面进行粗、精加工后才对另一个面进行加工，这样有点违反了有粗到精的加工原则，因为这样加工有可能导致其他加工表面所需的加工余量不足，另外，方案二的制定使工序显得分散从而增加了运输的成本，且得多次装夹，对加工精度误差产生影响，且造成一些不必要的麻烦。综上分析我们选择方案一进行正时齿轮室零件的加工。
2.2 各工序主要定位基准的选择

图2.1
工序2：正面
工序3：反面
工序4：正面
工序5：反面（A面）
工序6：工件正面在下时的左面和底面
工序7：Φ72孔、工件正面朝下的左面和底面
工序8：Φ115孔、工件正面朝下的左面和底面
2.3 重要孔的加工余量、切削要素的确定
加工余量分为总加工余量和工序余量，前者指毛坯与图纸零件的之间的尺寸之差，而工序余量指的是两个工序之间尺寸之差。工序尺寸的公差按入体原则进行标注，即对于被包容面工序尺寸公差上偏差为零，对于包容面则下偏差为零。孔距的公差标注一般按对称标注。
加工余量对总余量会产生一定影响。若加工总余量不足，则不能保证加工质量；但若总加工余量过多又会导致劳动强度变大，同时成本变高。总加工余量的大小一般与毛坯制造精度有关。同时，在大批量的情况下，毛坯的精度可以相对较高以减少总的加工余量。
对于工序余量，现在一般按经验或照技术手册推荐的数值进行选取。对于一些精加工工序，有最合适的加工范围。
对于主要孔，我们主要采用逆推法进行确定尺寸确定。
2.3.1Φ孔
查《实用机械加工工艺手册》表3-92，9-93，9-146,及表9-145，及《互换性与技术测量》表3-2以此为参照,得到以下数据：
（1）加工顺序：
钻中心孔——钻——精镗
（2）确定各工序余量
精镗加工余量为0.4（双边余量、直径）
（3）各工序基本尺寸
钻后：24.6 精镗后：25
（4）各工序尺寸公差
钻后：精镗后：
（5）切削要素的选择
钻: v 50m/min，f0.4 mm/r 精镗：v 40m/min，f 1mm/r,0.4

2.3.2Φ115H8孔
（1）加工顺序：
铸孔——粗镗——精镗
（2）确定各工序余量
粗镗为3精镗为0.4（双边余量、直径）
（3）各工序基本尺寸
铸孔：111.6mm粗镗后：114.6mm精镗后：115mm
（4）各工序尺寸公差
粗镗后：精镗后：
（5）切削要素的选择
粗镗: v 25m/min，f0.5 mm/r 精镗：v 40m/min，f 1mm/r,0.4
2.3.3Φ14H7孔
（1）加工顺序：
钻——精铰
（2）确定各工序余量
精铰为0.3（双边余量、直径）
（3）各工序基本尺寸
精铰后：14mm
（4）各工序尺寸公差
精铰后：
（5）切削要素的选择
钻: v 45m/min，f0.4 mm/r 精铰：v 10m/min，f 0.25mm/r,0.15
2.3.4Φ72H7孔
（1）加工顺序：
粗镗——精镗
（2）确定各工序余量
查文献22及表9-145，以此为参照
粗镗为5精镗为0.8（双边余量、直径）
（3）各工序基本尺寸
铸孔：66.2粗镗后：71.2mm精镗后：72mm
（4）各工序尺寸公差
粗镗后：精镗后：
（5）切削要素的选择
粗镗: v 40m/min，f0.4 mm/r 2.5 精镗：v 10m/min，f 0.25mm/r,0.4
2.3.5Φ10H7孔
（1）加工顺序：
钻——精铰
（2）确定各工序余量
精铰为0.3（双边余量、直径）
（3）各工序基本尺寸
钻后：9.7 精铰后：10mm
（4）各工序尺寸公差
钻后：精铰后：
（5）切削要素的选择
钻: v 40m/min，f0.3 mm/r 精铰：v 10m/min，f 0.25mm/r,0.15

2.3.6Φ142H8孔
（1）加工顺序：
铸孔——粗镗——精镗
（2）确定各工序余量
粗镗为3精镗为0.5（双边余量、直径）
（3）各工序基本尺寸
铸孔：138.5mm粗镗后：141.5mm精镗后：142mm
（4）各工序尺寸公差
粗镗后：精镗后：
（5）切削要素的选择
粗镗: v 40m/min，f0.4 mm/r 1.5 精镗：v 10m/min，f 0.25mm/r,0.25
2.4 重要孔工序尺寸计算
在工序6中

要保证Φ2 5孔到Φ14孔之间的尺寸为，即尺寸A0，由此计算各工序尺寸A1（100）、A3（201.25）公差。，A1（100）其中A2（75）、A3（201.25）为增环，A2（75）为减环，根据机械制造技术基础公式6-2a、6-3a得以下等式：

其中x代表增环的上偏差之和，y代表所有增环的下偏差之和
解得：x=0.02，y=-0.02
按平均原则进行公差分配得A2=，A3=
在工序6中

要求Φ14孔和Φ72孔之间要求的尺寸为（A0），它主要是通过A1、A2（）的尺寸进行保证的.由此，我们使用极限法求A1尺寸
A1最大值：=136.75329
A1最小值：=136.67548
所以A1的尺寸公差为0.07左右，所以可以选为Φ
3工艺规程设计
3.1生产纲领和生产类型的确定
生产纲领 N=Qn(1+β)(1+α)
N—零件的年产量
Q—产品的年产量
n—每台产品中该零件的件数
α—备品百分率
β—废品百分率
已知产品年产量5000件，由产内实际经验得到备品百分率为6%，废品百分率为1%，故而：
N＝5000×1×（1+1%）×（1+6%）＝5353 件/年
由《机械制造基础》表6–3可知该零件的生产类型为大批大量生产

3.2确定毛坯制造形式
正时齿轮室为发动机上的重要零件，考虑到其生产形式为大批大量生产，可以适当提高毛坯的铸造精度以减少切削余量，提高加工效率。对毛坯件的要求为：
1、 铸坯不允许有裂纹、夹渣、气孔等缺陷铸造。
2、 内腔及非加工表面抛丸处理，要求不允许有型砂和残留物。
3、 内外表面喷涂奶油防锈漆，要求完全覆盖金属表面。

3.3工艺文件的编制
由对零件的分析，以及通过对相关零件的工艺规程的掌握，我们在原有工艺文件的基础上进行改进，从而获得以下工艺文件。
工序号
工 序 名 称
设备型号
设备名称
工艺装备

铸坯,去应力退火,内外表面抛丸处理,喷漆

铸坯不允许有裂纹、夹渣、气孔等铸造缺陷
内腔及外非加工表面抛丸处理，要求不允许有型砂和残留物
内外表面喷耐油防锈漆，要求完全覆盖金属表面

05
毛坯检测

千斤顶，0-500高度尺，校正盘

宽座直角尺，500mm钢板尺

10
粗、精铣正反面

专机
φ550粗铣盘铣刀

l 以专用夹具定位与夹紧工件粗铣反面（A基准面），保证到分型面尺寸30.6
l 以专用夹具定位并夹紧工件，精铣反面（A基准面），保证到分型面尺寸30.3、平面度0.13，表面粗糙度Ra6.3
l 以专用夹具定位与夹紧工件，粗铣正面，保证厚度尺寸60.9
l 以专用夹具定位并夹紧工件，精铣正面，保证厚度尺寸60.6±0.05、平面度0.13、平行度0.14，表面粗糙度
Ra6.3

φ550中密精铣盘铣刀
0.02 0-150游标卡尺
表面粗糙度比较样块（铣用）
0.01 0-5百分表 ，万用表座
15
粗、精磨反面
HZ500
平面磨床
P350×50×127平行砂轮

l 以正面为基准定位吸紧工件，粗精磨反面，保证尺寸

60.45，平面度0.06，表面粗糙Ra3.2

砂轮修正器
表面粗糙度比较样块（磨用）

砂轮静平衡台
0.01 0-5百分表 ，万用表座
20
粗、精磨正面
HZ500
平面磨床
P350×50×127平行砂轮

l 以A基准面为基准定位吸紧工件，粗、精磨正面，保证
尺寸60.3±0.05，平面度0.06，表面粗糙度Ra3.2
平行度0.08

0.01 50-75千分尺

砂轮修正器
0.01 0-5百分表 ，万用表座

砂轮静平衡台

25
镗反面φ25H7、φ72H7、φ115H8孔，钻φ11+0.3 -0.1、φ9+0.2 -0.1
等孔，钻攻M8、M10丝等
2040VMC-L
加工中心
专用夹具
2台
φ72H7片状塞规

l 以专用夹具定位并夹紧工件，输入工件坐标系
l 用A6.3中心钻打2-φ10H7、4-M8、2-M10、16-φ11、
9-φ9、1-φ6.5、1-φ14H7、1-φ25H7中心孔
l 用φ9.7钻头钻4-φ10H7底孔并倒角（复合钻）
l 铰2-φ10H7孔，保证130±0.03
l 钻4-φ9沉孔和4-M8丝底孔为φ6.7（复合钻）
l 攻4-M8丝
l 钻2-M10丝底孔为φ8.5
l 攻2-M10丝
l 钻9-φ11+0.3 -0.1孔
l 钻7-φ11+0.3 -0.1孔
l 钻7-φ9+0.2 -0.1孔
l 钻2-φ9+0.2 -0.1孔
l 钻1-φ6.7孔
l 铣φ25H7孔口平面
l 钻φ25H7底孔为φ24.6，孔口倒角（复合钻）
l 精镗φ25H7孔，保证尺寸公差和表面粗糙度Ra1.6
l 用φ114.6粗镗刀，粗镗φ115 H8孔，倒φ115H8孔反
面倒角
l 精镗φ115H8孔，保证φ115+0.054 0对基准面A、B的位置
度0.05，表面粗糙度Ra1.6
l 用φ13.7钻头钻φ14H7底孔
l 用精镗刀精镗φ14H7孔，保证φ14+0.018 0孔，176.25±0.
03对φ115H8孔的位置度0.05，对基准面A的垂直度
0.05，表面粗糙度Ra1.6
l 用复合粗镗刀粗镗φ62的孔至尺寸，镗φ72H7孔为
71.6并倒角
l 精镗φ72H7孔（可调精镗刀），23.2按23.2+0.15 +0.10加工，
保证φ72+0.03 -0.02，垂直基准面D0.03，141.30+0.03 ，-0.02，
35.725±0.05
l 对2-φ10H7中心的位置度0.05，表面粗糙度Ra1.6，
l 23.2+0.15 0公差尺寸

φ72H7片状塞规
φ115H8片状塞规
φ14H7光滑塞规
φ25H7光滑塞规
M8-6H螺纹塞规
M10-6H螺纹塞规
0.02 0-150游标卡尺（带深度）
φ10H7光滑塞规
三坐标测量仪

30
铣四侧面，钻、攻各孔各面螺纹
2033VMC-H
加工中心
专用夹具

l 以专用夹具定位并夹紧工件，输入工件坐标系
l 用φ63面铣刀铣φ30的凸台面和G向处φ300凹台面至尺寸
l 工作台分别回转90度，粗铣其余三面，保证502.6±
l 0.15、100±0.1至100.4±0.15。
l 换φ80面铣刀精铣一面，然后工作台分别回转180度和90度精铣其余两面，保证尺寸502±0.10、100±0.1，
平面度0.05，表面粗糙度Ra3.2
l 工作台分别回转90度，用A4中心钻打4-M6、M16、
2×4-M12、4-φ12中心孔
l 用φ5钻头钻4-M6丝底孔
l 攻4-M6丝
l 用复合钻钻M16丝底孔并倒角
l 攻M16丝
l 用φ10.5倒角复合钻钻8-M 12丝底孔，并倒角
l 攻8-M12丝
l 用倒角复合钻钻4-φ12孔并倒角
l 用φ6.7钻头钻2-M8丝底孔
l 攻2-M8丝
2台

M16-6H螺纹塞规

M6-6H螺纹塞规

M8-6H螺纹塞规

M12-6H螺纹塞规

0.02 0-200游标卡尺

三坐标测量仪

35
镗正面φ142H8、φ155、φ75孔，钻、攻各丝，铣端面等
2443VMC
加工中心
专用夹具

l 以专用夹具定位并夹紧工件，输入工件坐标系
l 用A4中心孔打6-M8、5-M8、10-M8、6-M6、2-M10、2-φ10H7 M30×1.5中心孔
l 钻6-M8、5-M8、10-M8丝底孔
攻6-M8、5-M8、10-M8丝
l 用φ5钻头钻4-M6丝底孔
l 攻4-M6丝
l 用φ8.5钻头钻2-M10丝底孔
l 攻2-M10丝
l 用φ9.7倒角复合钻钻2-φ10H7底孔并倒角
l 铰2-φ10H7孔，保证中心距166±0.03及位置度0.1
l 用φ28.5倒角复合钻钻M30×1.5丝底孔并倒角
l 铣M30×1.5螺纹
l 粗镗φ142H8孔至φ141.5倒角
l 用可调精镗刀镗φ142H8孔保证272±0.3、5±0.3，
φ142H8（+0.063 0）表面粗糙度Ra3.2
l 镗φ155孔
l 镗φ75孔
l 用φ35端面铣刀铣φ70端面和φ90端面，保证垂直度
0.03和表面粗糙度Ra3.2，31.5+0.30 0按31.5+0.30 +0.20加工
53按53+0.30 0加工
l 用特殊倒角刀倒φ25H7孔口30度角，保证Ra3.2
l 用φ20立铣刀铣7-φ20沉孔
l 用φ30立铣刀铣3-φ30沉孔
l 用φ24立铣刀铣K-K处R12沉孔
l 刻上止点OT标记线

M6-6H螺纹塞规
M8-6H螺纹塞规
M10-6H螺纹塞规
φ10H7光滑圆柱塞规
0.02 0-200游标卡尺
M30×1.5-6H螺纹塞规
φ142H8片状塞规
0.02 0-200深度尺
三坐标测量仪

40
钳工

手锤、字头6mm、锉刀、油石

用六号字打上止点标记OT

去尖角毛刺

45
水压试验

压力检测箱
水检工装、手锤、字头8mm

l 安装测试板及测试接头
l 接气管接头，调整气压至500－550Kpa，齿轮室放入水箱中
l 水道中充气，保持时间3分钟，观察齿轮室是否有渗漏
l 通过水检的齿轮室上做标记WT

气动扳手、气动工具、气管接头、套筒
50
检验

l φ72H7、φ115H8、φ25H7、φ142H8、φ14H7、10H7孔大小，轴承孔深度23.2±0.15
l M6-6H、M8-6H、M10-6H、 M12-6H、M16-6H、M30×1.5-6H螺纹
平面度0.10

55
去掉中间6mm加强筋

60
打标记
BJ-GCKL
刻线机

65
清洗

往复式清洗机

70
防护、包装、入库

进一步分析，并根据厂内现有设备编写工序卡片，见附录部分。
4夹具设计
4.1零件的定位夹紧分析
一般定位元件的设计应满足以下要求：
1、 要有工件相适应的精度。
2、 要有足够的刚度，不允许受力变形。
3、 要有耐磨性，以便在使用中保持精度。一般多采用低碳钢渗碳淬火或中碳钢淬火，硬度为58到62HRC[1]。
在工件的夹紧问题上（方向和作用点）主要考虑以下问题：
1、 夹紧力的作用方向应垂直于主要定位基准面。
2、 夹紧力作用方向应使所需夹紧力最小。
3、 夹紧力作用方向应使变形尽可能小。
4、 夹紧力的作用点应落在支撑元件或几个支撑元件形成稳定受力范围内。
5、 夹紧力作用点应落在工件刚性好的部位。
6、 夹紧力作用点应可能靠近加工面。[1]
正时齿轮室的主要加工工序有6个：粗精铣正反面、粗精磨正反面、镗反面孔、铣四周平面、镗正面孔。在这里主要对粗铣正反面工序进行重点分析，进行夹具设计。
在粗精铣正反面工序中，
定位基准与元件：（图4-1）
主要保证的是工件在z轴方向的尺寸，其所用的定位元件主要是支承钉，在工件底面布置3个，限制x、y、的旋转和z轴的移动；工件的左侧布置一个支承钉，限制y轴的移动；工件的中间下侧布置2个支承钉，限制x的移动和z的转动。这样的话，利用6个支承钉就可以完全限制工件的六个自由度，达到工件准确定位的目的。考虑到这是工件的第一步加工，所以在支承钉的选择上，主要是选择带有网纹的那种。

图4.1
夹紧力初步分析（图4.2）：

图4.2

故所需夹紧力为873N。
同时，为了保证工件在加工时的稳定性，防止工件的震颤，在工件的z轴方向也必须考虑一定的夹紧力，注意夹紧力作用点必须设置在零件相对刚度大，最好是零件能和工作台接触的地方，以便力直接传递到工作台上，减少工件的变形。

结 论
在进行正时齿轮室的零件加工中，主要是得保证几个大孔之间的相对位置、距离以及保证这几个孔尺寸在公差范围之内。故而要确保加工准确性，在加工中尽可能地减少装夹次数，同时在加工这几个大孔时尽量保证使用同一基准面。所以选择了立式加工中心对正时齿轮室孔进行加工。在保证加工质量的同时，零件生产效率得以提高，劳动强度降低，从而降低了零件的加工成本。在定位方式的选择上，在大多工序上采用“一面两销”的定位方式，保证了加工精度，提高了加工效率。夹具选择则多以专用夹具为主，故而在这种大批量生产的情况下可以拥有更高的生产率。
总的来说，该生产工艺是较为合理的，突出了生产效率较高，精度好，劳动强度低的特点；本设计也有不足之处，其主要是在执行此项工艺时对工人的技术要求变高，且设备一次性投入较大。

参 考 文 献
[1] 卢秉恒. 机械制造技术基础[M]. 北京: 机械工业出版社, 2007
[2] 华健. 现代汽车制造工艺学[M]. 上海: 上海交通工学出版社, 2002
[3] 杜君文,等. 机械制造技术装备及设计[M]. 天津: 天津大学出版社, 2007
[4] 韩进宏. 互换性与技术测量[M]. 北京:机械工业出版社, 2004
[5] 梁柄文. 机械加工工艺与窍门精选[M]. 北京:机械工业出版社, 2002
[6] 沈其文.材料成型工艺基础[M]. 武汉:华中科技大学出版社, 2003
[7] 赵书成 汽车发动机缸体铸造技术[J].铸造装备与技术2005(3)
[8] 王建玲,王杰,刘祥. 铝合金发动机缸体的消失模铸造工艺研究[J].铸造装备与技术2006(3)
[9] 康宽滋 .缸体、缸盖铸件生产的总体工艺路线——车用中小型发动机灰铸铁缸体缸盖铸件生产工艺[J].铸造装备与技术2005(8)
[10] 黄政 .汽车发动机缸体的铸造工艺[J].铸造2008(10)
[11] 吴殿杰 ,丁威 .（机械工业第九设计研究院，长春 130011）国内汽车发动机缸体铸件生产现状[J].中国铸造装备与技术2008(2)
[12] 陈平 . 465Q汽车发动机缸体铸坯的研究[J].西安工业学报2006(2)
[13] 刘东华,刘宇峰,林达良.汽车发动机缸体激光热处理研究[J].广西工业学报1995(12)
[14] 钟会贤 .微型汽车发动机缸体铸造缩松的消除[J].铸造1993(9)
[15] 王凤娟 .汽缸体铸造工艺问题的探讨[J].铸造技术2010(7)
[16] Yoshimassa Hayashi ，Kamakura. “front cover of automotive engine ”, United States Patent
[17] 朱桂芝.无记号正式齿轮室的安装[J].南方农机2009(3)
[18] 魏刚久.495A型柴油机正时齿轮室3例故障的分析与排除[J].农业机械2005（6）
[19] 林铭礼.正时齿轮室异响的检查[J].汽车与配件2000（20）
[20] 刘春明.WD615系列柴油机3种正时齿轮室的区别[J].汽车维修与保养2003（6）
[21] Thomas G.Wakeman,Lawrenceburg,Alan Walker,Wyoming,Harvey M.Maclin,Cincinnati. “gas turbine multihole film cooled combustorlinear and method of manufacture”, United States
Patent
[22] 陈宏钧. 实用机械加工工艺手册[M]. 北京: 机械工业出版社,1996.2
[23] 金属机械加工工艺人员手册修订组. 金属机械加工工艺人员手册[M]. 上海: 上海科学技术出版社,1987
[24] 张耀宸，樊其瑾，王威廉. 机械加工工艺设计手册 [M]. 北京: 航空工业出社,1987.12
[25] 上海柴油机厂工艺设备研究所. 金属切削机床夹具设计手册[M].北京:机械工业出版社，1984

济南大学
机械加工工序卡片
零件图号
AZ1500010932
FQ/GX STR－X 1A
零件名称
齿轮室
共16页
第1页
工序号
10
工序名称
粗、精铣正反面
序号
工步内容
刀 具
辅 具
检 查
量具及检具
设 备
型号及名称
数量
1
粗铣反面（A基准面）保证尺
编号及名称
编号及名称
项目
内 容
频率
编号及名称
齿轮室双面铣专机
1

寸30.6，平面度0.25，表面
￠550盘铣刀
毛刷
1
30.3
1
0.02 0-150游标卡尺

粗糙度Ra12.5
￠550中密齿盘铣刀
锉刀
2
平面度0.13
3
0.01 0-10百分表

夹 具
编号及名称
数量
2
精铣反面（A基准面），保证
（带刮光刀片）
油石
3
表面粗糙度Ra
1
平台 万用表座
专用夹具
1

尺寸30.3，平面度0.13，表　

Ra6.3

表面粗糙度比较样
STR-X 1A 10 772-01

面糙度Ra6.3

4
60.6
1
块（铣用）

3
粗铣正面，保证尺寸60.9±

5
平面度0.13
3

工 位 器 具
编号及名称
数量

0.05，平面度0.25，对基准

6
平行度0.14
3

齿轮室专用周转架
2

面A的平行度0.25，表面粗

7
表面粗糙度Ra
1

STR-X 1A 10 902-01

糙度Ra12.5

Ra6.3

专用吊具
2
4
精铣正面，保证尺寸60.6±

单件工时
9min
切削液
福斯7%

0.05，平面度0.13，对基准

液压油
32 #
润滑油
32 #

面A的平行度0.14，表

面粗

走刀次数
次数

糙度Ra6.3

切
削
用
量
V

n

t

s

机动时间

辅助时间

标记
处数
更改文件号
日期
标记
处数
更改文件号
日期
会签
标准化
审定
校对
编制

济南大学
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零件图号
AZ1500010932
FQ/GX STR－X 1A
零件名称
齿轮室
共16页
第2页
工序号
15
工序名称
粗、精磨反面
序号
工步内容
刀 具
辅 具
检 查
量具及检具
设备
型号及名称
数量
1
粗精磨反面（A基准面），保证
编号及名称
编号及名称
项目
内 容
频率
编号及名称
HZ-500平面磨床
1

尺寸30.15，平面度0.06，表面
P350×50×127
砂轮修正器
1
30.15
2
0.02 0-150游标卡尺

粗糙度Ra3.2
平行砂轮
砂轮静平衡台
2
平面度0.06
3
0.01 0-10百分表

夹 具
编号及名称
数量
2
磨后退磁

油石
3
表面粗糙度Ra3.2
1
平台 万用表座
专用夹具
1

Ra3.2

STR-X 1A 15 772-01

工 位 器 具
编号及名称
数量

齿轮室专用周转架
2

STR-X 1A 15 902-01

专用吊具
2

单件工时
35min
切削液
福斯7%

液压油
32 #
润滑油
68 #

走刀次数
次数

切
削
用
量
V

n

t

s

机动时间

辅助时间

标记
处数
更改文件号
日期
标记
处数
更改文件号
日期
会签
标准化
审定
校对
编制

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