雅马哈摩托车左曲轴箱盖工艺及气动夹具设计

1引言机械制造工业是国民经济最重要的部门之一，是一个国家或地区经济发展的支柱产业，其发展水平标志着该国家或地区的经济实力、科技水平和国防实力。

机械制造业的生产能力和发展水平标志着该国家或地区国民经济现代化的程度而机械制造的生产能力主要取决于机械制造装备的先进程度，产品的性能和质量的好坏则取决于它的机械制造业的基础，是生产高科技产品的保障。

随着科学技术的进步和发展，加之市场需求的变化多端，为适应机械工业更快的发展，机床夹具的设计与制造技术也必须与时俱进。

本次毕业设计制定了雅马哈摩托车发动机左曲轴箱盖的加工中心工艺及夹具设计，通过对左曲轴箱盖结构分析及所学相关知识对其加工工艺进行分析和夹具的设计[1]。

1.1 机械行业的现状机械行业是一个国家的支柱性产业之一，在国民经济中占有重要地位。

近几年来，我国机械行业的快速发展主要归功于中国重化工业进程的快速推进，我国宏观经济的持续高速发展和良好的世界经济环境，国家振兴装备制造业的产业政策以及世界机械产业的转移。

机械工业是国民经济的装备产业，是科学技术物化的基础，是高新技术产业化的载体，是国防建设的基础工业，也是为提高人民生活质量提供消费类机电产品的行业。

机械工业具有产业关联度高，需求弹性大，对经济增长带动促进作用强，对国家积累和社会就业贡献大等特点。

各工业化国家经济发展的历程表明，没有强大的装备制造业，就不可能实现国民经济的工业化、现代化和信息化。

目前装备制造业发展滞后是制约我国经济发展和产业升级的重要因素，加大结构调整力度，推进机械工业持续、健康、稳定发展，对于转变经济增长方式，提高国民经济整体素质，增强我国经济的国际竞争力，保障国防安全等都具有重要而深远的意义[2]。

1.2 机械行业的发展前景由于当前国内外宏观经济环境比较严峻，所以今年的金融危机对机械工业的影响已经并将继续显现；宏观经济政策已转变为努力扩大内需、确保经济平稳较快增长，经济运行环境趋紧的局面有望松动。

综上，在国家宏观经济政策转向力保经济平稳较快增长的大背景下，机械工业明年经济运行可能呈前低后高之势，仍有望继续实现两位数的增长[3]。

机械制造已经经历了很长的发展过程，对社会的工业发展起到了相当重要的作用。

机械制造正朝着零件材料、制造方法、机械加工精度、高效自动化生产方式和产品的科学管理的方向发展。

21世纪的制造技术将向大型化、高精度、高效率、高度自动化方向发展，即向“三高一大”。

同时，由于空间和能源的限制，机械行业正在向微型机械方向发展，新型领域的发展必将充满挑战和乐趣。

面对越来越激烈的国际市场竞争，我国机械制造业面对着严峻的挑战。

我们在技术上已经落后，加上资金不足以及管理体制也存在许多问题，这些都给我们迅速赶超世界先进水平带来极大的困难。

但另一方面，我国改革的不断深入，对外开放的不断扩大，为我国机械制造业的振兴和发展提供了前所未有的良好条件。

随着社会劳动生产率的不断提高，沉重的人员负担已经成为制约工程机械国企快速发展的桎梏之一。

工程机械国企有必要紧紧抓住国企改革以及行业快速发展的有利时机，充分利用自身的行业地位优势、市场优势和品牌优势，通过产权制度改革，力争从根本上解决自身存在的重大问题，全面提升市场竞争能力，并进一步谋求国际化发展，参与国际竞争，在世界工程机械领域树立中国民族品牌[4]。

2 左箱盖的零件分析2.1 1E52FMD左曲轴箱盖的作用和结构本零件为雅马哈摩托车发动机上的左曲轴箱盖，它是发动机的重要组成部分。

箱盖内有润滑油具备润滑密封作用。

如图2.1所示。

零件具体结构见附件“左曲轴箱盖零件图”。

图2.1 左曲轴箱盖零件结构图2.2 左曲轴箱盖的工艺性分析由1E52FMD左曲轴箱盖零件图可知。

箱盖需要进行正反面粗精铣加工，定位销孔精加工，螺孔加工等。

可将其分为两组加工表面。

以大面为主要加工表面的加工面。

这一组加工表面包括：大面的铣削加工，φ51外圆的加工，φ55外圆的加工，φ70外圆的加工，2-φ10销孔的加工，R6面的加工，2-φ12平面的加工，φ26孔的加工，4-M6底孔和中心孔的加工，R26.5圆弧的要求的加工，4-M6底孔的加工。

其中大面有表面粗糙度的要求为Ra3.2um，平面度要求0.06mm；φ51外圆表面有表面粗糙度要求为Ra1.6um；φ55外圆端面到大平面距离为71；要求φ70外圆表面的表面粗糙度Ra3.2um，φ70端面到大平面的距离为72；2-φ12销孔要求深8.5，销孔内表面粗糙度要求为Ra3.2um，倒角1×45°，位置度要求销孔的中心轴在A基准和M基准所确定的直径为0.03mm以内的圆柱内；R6面要求距离大平面53mm；2-φ12端面距离大平面距离为54，表面粗糙度为Ra3.2um；φ26孔要求粗糙度Ra1.6um，深66mm，倒角30°，宽1mm，两孔的中心距为90mm；R26.5圆弧要求深44mm，表面粗糙度要求为Ra12.5um。

以箱盖反面为主要加工表面的加工面。

这一组加工表面包括:箱盖反面的加工，φ16塔子的加工，R6.5塔子的加工，φ55孔的加工，φ8孔的加工，φ10孔的加工，φ5孔的加工，φ6.8孔的加工，3-M6-6H通孔的加工，1-M6-6H深10孔的加工，3M6-6H 深12孔的加工。

其中φ50孔深8mm，φ8孔与φ50孔同轴度要求直径为0.03mm的圆柱内，φ10孔与φ51孔的同轴度要求直径为0.03的圆柱内，φ5孔要求深16，粗糙度要求为Ra6.3um，孔φ6.8的位置度要求其中心轴在由M基准和A基准所确定的直径为0.3mm圆柱以内。

3 毛坯的选择零件是由毛坯按照其技术要求经过各种加工而最后形成的。

毛坯种类的选择不仅影响毛坯的制造工艺及费用，而且也与零件的机械加工工艺和加工质量密切相关。

因此，正确地选择毛坯有着重大的技术经济意义。

3.1 毛坯的种类常见的毛坯种类有以下几种：（一）铸件对形状较复杂的毛坯，一般可用铸造方法制造。

目前大多数铸件采用砂型铸造，对尺寸精度要求较高的小型铸件，可采用特种铸造，如永久型铸造、精密铸造、压力铸造、熔模铸造和离心铸造等[5]。

各种铸造方法及工艺特点见下表3-1。

（二）锻件机械强度要求高的钢制作，一般要用锻件毛坯。

锻件有自由锻造锻件和模锻件两种。

其中自由锻件的精度和生产率较低，主要用于小批生产和大型锻件的制造。

模型锻造件的尺寸精度和生产率较高，主要用于产量较大的中小型锻件。

（三）型材型材按截面形状可分为：圆钢、方钢、六角钢、扁钢、槽钢及其他特殊截面的型材。

型材有冷拉和热轧的两种。

热轧的精度低，用于一般零件的毛坯。

冷拉的尺寸较小，精度高，但价格贵，多用于批量较大在自动机床上进行加工的情况。

（四）焊接件焊接件主要用于单件小批生产中制造大型毛坯。

其优点是制造简单、周期短、节省材料、毛坯重量轻。

但其抗振性较差，变形大，需经时效处理后才能进行机械加工。

（五）其它毛坯其它毛坯包括冲压件，粉末冶金件，冷挤件，塑料压制件等。

3.2 毛坯的确定零件材料为ADC12属于一种铝合金材料。

考虑到零件结构形状较为复杂，而其余相当数目的尺寸由铸造毛坯来保证，故选用铸件，从而提高生产率，保证加工精度，降低成本等。

由于该零件年产量为4000，达到大批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大质量较轻，铸造表面精度的要求高，故可采用铸造质量稳定适合大批生产的压铸。

4 左曲轴箱盖的工艺规程设计机械加工工艺规程简称工艺规程，是规定零件加工工艺过程和操作方法等的工艺文件。

它是在具体的生产条件下，将最合理或较合理的工艺过程和操作方法，按规定的形式制成工艺文本，经审批后用来指导生产并严格贯彻执行的指导性文件。

它一般包括以下内容：工件加工工艺路线及所经过的车间和工段；各个工序的内容及采用的机床和工艺装备；工件的检验项目及检验方法；切削用量；工时定额及工人的技术等级等。

4.1 基面的选择基面的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。

否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。

（1）粗加工时，加工精度与表面粗糙度要求不高，毛坯余量较大，因此，选择粗加工切削用量时，要尽量保证较高的单位时间金属切除量（金属切除率）和必要的刀具耐用三要素（切削速度v、进给量f和切削深度a）中，提高任何一项，都能提p高金属切削率。

但是对刀具耐用度影响最大的是切削速度，其次是进给量，切削深度影响最小。

所以，粗加工切削用量的选择原则是：首先考虑选择一个尽可能大的切削深度a，其次选择一个较大的进给量f，最后确定一个合适的切削速度v。

p在保证各加工面均有加工余量的前提下，使重要孔或面的加工余量尽量均匀，此外，还要保证定位夹紧的可靠性，装夹的方便性，减少辅助时间，所以选则以浮动支承杆支承的毛坯孔作为粗基准，以限制工件的X、Y两个方向上的移动和Z方向上的转动，再用三个压板压在零件的三处搭子上，通过三个定位杆顶于搭子面，用以消除X、Y方向上的转动和Z方向的移动，达到完全定位。

（2）精加工时加工精度和表面质量要求比较高，加工余量要求小而均匀。

因此，选取精加工切削用量时应着重考虑，如何保证加工质量，并在此前提下尽量提高生产率。

所以，在精加工时，应选用较小的切削深度a和进给量f，并在保证合理刀具耐p用度的前提下，选取尽可能高的切削速度v，以保证加工质量和表面质量。

精基准的选择，主要应该考虑基准重合的问题。

精基准的选择应能保证左曲轴箱盖在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。

从左曲轴箱盖零件图分析可知，它的结合面与支承孔平行而且占有的面积较大，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，如果使用典型的一面两孔定位方法，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。

4.2 拟定工艺路线拟订零件的机械加工工艺路线是制订工艺规程的一项非常重要工作，拟订工艺路线时主要解决的问题有：选定各加工表面的加工方法；明确的选择所加工零件的定位粗基准；加工阶段的划分；合理的安排各工序的先后顺序；确定工序的集中和分散程度等[6]。

4.2.1 工艺路线方案制订工艺路线的出发点是使零件的几何形状，尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。

在生产纲领已确定为大批量生产的条件下，可以考虑采用数控加工中心机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。

除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。

制定工艺路线如下：（一）左曲轴箱盖正面铣铰结合面工艺路线方案一：工序1 加工设备：车床工步Ⅰ 粗、精铣结合面M （保证粗糙度3.2和平面度0.06）工步Ⅱ 粗镗Φ26孔至尺寸要求（R01）工步Ⅲ Φ26孔倒角（R01）工步Ⅳ 精镗Φ26孔至尺寸要求（R01）工步Ⅴ 套车外圆Φ51，Φ55和Φ71至尺寸要求（成型刀）工步ⅥΦ51孔倒角工序2 加工设备：钻床 Z4012 （以结3处塔子，2个毛坯孔定向）工步Ⅰ 铣铰2-Φ10销孔至尺寸要求工步Ⅱ 铰2-Φ10销孔工序3 加工设备：车床工步Ⅰ 铣R6面至尺寸要求（立铣刀）工步Ⅱ 铣2-Φ12平面至尺寸要求（保证粗糙度3.2）工步Ⅲ 镗Φ26孔至尺寸要求工步Ⅳ Φ26孔倒角工序4 加工设备：钻床 Z4012工步Ⅰ钻4-M6底孔和中心孔（中心钻16）工步Ⅱ 铣R26.5圆弧至尺寸要求（专用铣刀）工步Ⅲ 钻4-M6底孔Φ5 （Φ4.9直钻）工步Ⅳ检验方案二：工序1 加工设备：MCV 610工步Ⅰ 粗、精铣结合面M （保证粗糙度3.2和平面度0.06）工步Ⅱ 套车外圆Φ51，Φ55和Φ71至尺寸要求（成型刀）工步Ⅲ Φ51孔口倒角（R01）工步Ⅳ 铣铰2-Φ10销孔至尺寸要求工步Ⅴ 2-Φ10销孔倒角工序2 加工设备：MCV 610工步Ⅰ 铣R6面至尺寸要求（立铣刀）工步Ⅱ 铣2-Φ12平面至尺寸要求（保证粗糙度3.2）工步Ⅲ 镗Φ26孔至尺寸要求工步Ⅳ Φ26孔倒角工步Ⅴ钻4-M6底孔和中心孔（中心钻16）工步Ⅵ 铣R26.5圆弧至尺寸要求（专用铣刀）工步Ⅶ 钻4-M6底孔Φ5 （Φ4.9直钻）工步ⅩⅢ检验工艺方案的比较与分析：方案一中的位置度要求不易保证，而方案二在数控加工中心上加工时定位精度和重复定位精度较高，都能保证位置度要求。