第二章 加工设备选取
3.加工中心可行性分析
选购加工中心前必须做可行性分析，即一年内加工多少工件，有几种典型零件。对每个典型零件进行工艺分许，确定工艺路线，制定出准备在加工中心上加工的内容。根据机床配置的刀具情况来确定切削用量，计算每道工序的切削时间t1及相应的辅助时间t2，对大型加工中心每次交换道具时间约为4-6秒，因此单工序时间为 t=t1+t2+5s
发动机下缸体机加工第一工序共有24个工步共需24把刀具换刀时大约为120秒，整个工序所需时间大约为720秒。
一年按300个工作日、两班制，一天有效工作时间为16小时计算，即可计算出该机床的年生产能力。
日生产量：c=16*60*60/720=80件 年生产量：C=c*300=24000件
因此选用加工中心MAG HPC800卧式加工中心
MAG HPC800卧式加工中心，该机床各重要参数如下： 工作台尺寸：1000×800（mm） 主轴直径：Φ100mm
移动速度：X、Y：80m/min，Z：60m/min 精度：定位精度，0.007mm 刀库容量：40把 加工中心的主要结构特点：
（1）X、Y、Z轴均采用双丝杠传动技术；
（2）采用对称的框中框结构，设计达到最大的稳定性； （3）整体式床身，采用三点式调平，安装快捷； （4）可选配高扭矩XT系列或高转速AP系列；
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第三章 夹具的选取
第三章 刀具的选取
3.1 刀具的材料要求及特点
3.1.1 刀具的材料及其要求
刀具、机床和工件组成切削加工工艺系统。而刀具又是其中最活跃、最基本的重要因素。因此刀具的好坏直接影响整个工艺系统的加工性能。因此，刀具材料的选择对刀具寿命、加工效率、加工质量和加工成本等的影响很大。刀具切削时要承受高压、高温、摩擦、冲击和振动等作用。
现代刀具材料一般分为五大类：
（1）高速钢 （2）硬质合金 （3）陶瓷 （4）立方氮化硼 （5）金刚石
金属切削刀具应具备的基本要求
（1）高的硬度和耐磨性 刀具常温硬度必须大于62HRC，而且必须高于工件的硬度30%以上，否则无法切削。
（2）较高的耐热性 刀具材料的耐热性要好，能承受高的切削温度，具备良好的抗氧化能力。
（3）足够的强度和韧性 刀具在切削时，要承受很大的切削力、冲击力和振动。因此，刀具材料应具备较高的强度和韧性，以便承受切削力、冲击和振动，防止刀具脆性断裂和崩刃。
（4）良好的工艺性 为了便于压制成型、机械加工、锻造、焊接、热处理、，要求刀具材料具有可加工性。 3.1.2 加工中心常用道具的特点
目前，国内外用于数控加工的刀具材料的主要有金刚石刀具、立方氮化硼刀具、陶瓷刀具、涂层刀具、硬质合金刀具和高速钢刀具等。它们各有优点，适应不同的工件材料和不同的切削速度范围。
（1）金刚石刀具：1.极高的硬度和耐磨性。2.各向异性。3.具有很低的摩擦系数。4.切削刃非常锋利。5.具有很高的导热性能。6.具有较低的热膨胀系数。 （2）立方氮化硼刀具：1.高的硬度和耐磨性。2.具有很高的热稳定性。3.优良的化学稳定性。4.具有较好的热导性。5.具有较低的摩擦系数。
（3）陶瓷刀具：1.硬度高，耐磨性能好。2.耐高温、耐热性好。3.化学稳定性好。4.摩擦系数低。5.原料丰富。
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第三章 夹具的选取
（4）涂层刀具：1.力学和切削性能好。2.通用性强。3.刀具寿命与涂层厚度有关。4.刀片重磨性差，刀具成本较高。5.涂层材料决定涂层性能。
（5）硬质合金刀具：1.高硬度。2.抗弯强度高，韧性强。3.导热系数随TiC含量的增加而下降。4.热膨胀系数比高速钢小得多。5.抗冷焊性强。
3.2 加工中心刀具的选用
加工中心刀具的选用要参照所加工的工件材料、工序内容、切削速度、进给量、切削深度选用合适刀具。 加工中心刀具：
（1）铣削类刀具 由于加工中心主要用于复杂曲面的铣削，所以铣刀的选择是非常重要的。铣刀的种类繁多，功能也不尽相同。平面铣刀（盘铣刀）适合于大面积的平面类零件的加工；面铣刀（圆柱铣刀、立铣刀）既适合于平面加工，也可以加工侧面，即它除用其端刃铣削外，还用于其侧刃铣削。球头铣刀和成型刀具适合于曲面类零件的加工。特殊铣刀如专用成型铣刀适用于特殊形状的孔和台。鼓型铣刀，主要用于对变斜角类零件中变斜角面的近似加工。 由于缸体平面面积较大，因此铣削时选用平面铣刀。
（2）孔加工类刀具 在加工中心上可进行钻孔、扩孔和镗孔，其刀具分被称为浅孔钻、扩孔钻（粗镗刀）、精镗刀。
浅孔钻用于实体工件上打孔，一般加工的长径比在4：1以内。这种钻头的刚性很好，可保证钻孔的精度，有易于排屑的容屑槽，其加工效率很高。
扩孔钻（粗镗刀）用于对铸造孔和预加工孔的加工，由于刀体上的容屑空间可以通畅的排屑，因此可以扩不通孔，有些扩孔刀的直径还可以进行调整，可满足一定范围内不同孔径的要求。
精镗刀用于孔的精加工，加工中心用的精镗刀通常采用模块式结构，通过高精度的调整装置调节镗刀的径向尺寸，可加工出高精度的孔。另外，精镗刀还采用平衡块调整其动平衡，以减少振动，从而保证孔的表面粗糙度和尺寸精度。 本次设计需要镗孔和钻孔，因此浅钻孔刀具，粗镗刀，精镗刀都要选择。
（3）刀柄的选用 刀柄的选样是非常重要的它直接影响机床的开动率和成套设备投资的大小。加工中心要投入使用，只有数百套刀柄一般很难满足生产要求，因此设计时必须注意刀柄的选用并考虑此项投资。
选用模块式刀柄和复合刀柄时，需要综合考虑各种因素。模块式刀柄主要是经济，方便，简单具有较大的灵活性。例如镗碗形塞孔，配一把普通镗刀杆需要400元左右，而一个镗刀头按现有的价格已达到1000元左右，加工中心刀库容
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第三章 夹具的选取
量是40把，需要配置一百套普通刀柄才能满足使用要求。若采用模块式刀柄，就只需要配40个柄部、60个左右接杆，70到80个头部便可满足要求，因此，选用模块式刀柄是非常经济方便的。。
对批量较大又反复生产的典型工件，应考虑采用复合刀具。虽然复合刀具价格高（订购一把三到五个刀头的复合刀柄要2000元左右），但采用复合刀具后使多道工序用一把刀完成，大大节省了机加工工时，若每个工件的加工时间节省5-10 min，工件批量为日120件，则可节省机加工时间为10-20个小时。这样也会具有较大的经济效益。
对于缸体属于批量且又是反复生产的典型工件，我们选择复合刀具。另外一些特殊道具，例如增速头刀柄可以安装一些小孔加工刀具，转速可提高3—7倍。多轴动头刀具可同时加工若干小孔。
（4）材料的选择 加工的缸体材料为灰铁250，硬度大约在HBS 180～240之间，换算成HRA大约为69.6～76.9之间。根据3.1所介绍的各类刀具特点，在这里选用硬质合金刀具。
根据缸体硬度，选择（氮化（）钨基硬质合金，刀头选择钨钴类（YG）。硬度为HRA 89～91.5，抗弯强度为1100～1500 MPa。
对于本论文设计的加工发动机下缸体的OP10工序来说选用的刀具如下表3-1
表3-1
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第三章 夹具的选取
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