设计
1引 言
发动机支架是发动机与车身的连接部件，支撑着整台发动机，它的强度和动 态性能直接影响到汽车行驶的安全性和舒适性。汽车发动机下支架的形状复杂， 各项要求精度较高，在实际加工过程中，会遇到许多诸如工件变形、干涉、配合 不准等多方面工艺问题。所以按照需要大批量生产的现状，采用工序分散的生产 原则，设计出一套合理的机械加工工艺流程，在实际生产中，这套工艺可以保证 机器零件加工质量，提高生产率；降低制造成本；减轻工人的劳动强度，保证生 产安全，有着较高的应用价值。为了保证每一道工序的加工精度和加工效率，根 据工装夹具的设计原理，设计出一套切实可行的专用工装夹具也是非常必要的。 它的应用价值在于保证零件在加工和装配过程中尺寸的高精度要求，研制专用工 装夹具与特殊加工工艺相结合，减少零件在加工中的变形、保证整体部件装配尺 寸精良、配合准确。
当今市场变化迅速，企业必须不断应用创新技术以快速适应时时变化的市场 环境。不断变化
的环境归因于新一代的用户，他们可以在全球范围内购买产品。 而另一方面，变化迅速的市场环境不断淘汰以往的产品，大部分产品的性能很难 跟上用户需求。在这种情况下，能够生产使顾客满意的低价位、高质量产品成了 企业能否成功的关键所在。发动机作为汽车的心脏，约占整车质量的15%，其制 造质量直接影响着汽车的使用性能。汽缸是发动机里最重要的零件，其制造精度 对发动机的整体性能有着重要的影响。要提高发动机的使用性能，就必须控制发 动机制造过程中关键零件的加工精度与加工质量。随着我国经济的发展，国内 对汽车的需求大量增加，提高汽车产品零部件的生产效率和加工质量，成为了汽 车行业发展至关重要因素。发动机是汽车五大部件之一，它的生产效率和加工质 量直接影响到汽车的生产效率和能性。近几年我国的发动机制造水平有着显著的 提高，但是大多数发动机关键零部件技术还掌握在跨国公司手中，我们的发动机 水平与世界先进水平相比还有不小的差距。目前我国汽车发动机下支架大都可以 中批或大批量生产，工序较为分散，故采用的加工工艺难度较大。
2发动机下支架的设计说明
2.1零件分析
下支架作为发动机的次要部件，往往容易被人所忽视，但是它的作用是不可 忽视的。下支架在发动机机体的下方，起固定和承载发动机的作用，它的重要性 不言而喻。
2.1.1零件的工作条件及状态
发动机下支架在机械和振动负荷下工作。其工作特点是：
（1）强度和硬度高发动机下支架在发动机的下部，发动机重量和部分载荷 需要被其承受。因此，发动机下支架需要具有很高的强度和硬度要求。
（2）耐磨性好发动机下支架需要在上有振动下有移动条件下工作，需要具 有良好的耐磨性。
（3）弹性模量大热膨胀系数小，韧性高，形状保持性能好。
2.1.2零件的技术条件分析
因为下支架的加工质量会直接影响到汽车的性能和寿命，所以下支架的加工 精度对机器加工精度要求特别高。在下支架类零件各个表面的加工中，容易保证 的是平面的加工精度，但精度要求相对较高的孔与孔之间的相互位置精度和支承 孔的加工精度则难以保证。
发动机下支架零件的技术要求有：
（1）下支架主要平面的形状精度和表面粗糙度
下支架的平面是发动机的装配基准，同时也是机械加工时的定位基准，故其 要求平面度高和表面粗糙度值小。
下支架平面度要求0.1〜0.03mm,表面粗糙值Ra2.5〜0.63〃m
（2）孔的尺寸精度、几何形状精度和表面粗糙度
下支架上的支承孔要求较高的形状精度、尺寸精度和表面粗糙度，不然则影 响与汽车的配合精度。由于发动机的工作容易引起汽车产生振动和噪声，从而影 响用户的使用舒适度。一般
下支架支承孔的尺寸精度要求为IT6,圆度、圆柱度 公差不能超过孔径公差的二分之一，表面粗糙度值应Ra0.63〜0.32〃m
2.1.3零件材料分析
选材的一般原则：
（1）材料的机械性能良好，使零件能够经久耐用。
（2）材料的工艺性能良好，使材料能够容易加工、铸造、锻造、焊接以及 热处理。
（3）材料的经济性好，是零件在满足各种使用性能的情况下，尽量降低零 件的成本，增加利润。
由于下支架的工作状态和工作条件比较恶劣，因此选择的零件材料必须要具 有良好综合的机械性能，例如耐高温、抗氧化性、抗冲击性和组织稳定等。根据 上述的这些条件和参照相关资料，下支架材料选择为40CrNiMoA钢，其主要成 分见下表2-1
发动机下护板表2-1下支架化学成分
项目 | C | Cr | Ni | Mo |
技术要求 | 0.30-0.50 | 10.50-12.00 | 1.40-1.80 | 0.35-0.50 |
实际测量值 | 0.40 | 10.98 | 1.64 | 0.43 |
发动机下支架的材料为40CrNiMoA钢，属于热稳定马氏体型不锈钢，其常
温和高温的条件下具有良好的拉伸强度、持久强度和蠕变极限，并且具有很好的 抗冲击韧性及抗氧化性。
2.1.4材料的切削性能分析
零件材料的切削性能分析如表2-2所示：
表2-2零件材料的切削性能分析
牌号 | 材料状态 | 瞬时机械性能 | ||||
。b抗拉强 度MPa | 。02屈服 极限MPa | 5 J申 长率％ | V收 缩率% | Ak冲击韧 性 kj/m 2 | ||
40CrNiMoA | 1000〜1020 c正火 | 1078 | 882 | 12 | 50 | 686 |
1000〜1020c油或空淬 1078 882 12 50 686
2.1.5材料的检验（II类检验）
由锻压、切屑等变形加工后，对经过热处理强化的零件检验分为四个检验类 别。检验类别分别为：I、II、III、IV类。在此选择II类检验，即对材料进行100% 的硬度检验，对零件机械性能进行抽样检查，在每一炉中抽检1到2个零件。
2.1.6零件的尺寸标注
表面间尺寸的标注形式有坐标式，链接式及混合式。从零件图我们可以知道， 轴向位置尺寸适合采用混合式标注，其它大部分标注形式都是以一端面为基准或 者对称于轴线，这样标注的尺寸相对来说比较统一，测量起来比较方便看起来比 较直观。
2.2毛坯设计论述
2.2.1确定毛坯种类
常见的机械加工毛坯种类有锻造类，铸造类和型材类。参照发动机下支架在 工作中的作用及条件选用材料性能要求有质量低，耐高压，耐腐蚀，抗疲劳等， 选用材料40CrNiMoA。毛坯如图2-1所示：
图2-1毛坯图
零件的构形不复杂，为了零件具有良好的机械性能和较长使用寿命，节约原 材料和节省切削加工的时间，提高零件的生产效率，降低生产成本，可选择模锻 件毛坯，容易实现机械化生产。发动机下支架为成批生产，选择模锻件毛坯比较 好。不但能够满足锻件表面光滑整洁，尺寸精度较高的要求，而且与自由锻比较， 模锻还有以下一些优点：
（1）由于模膛可以引导金属流动，锻件的形状可以设计或制造得相对复杂；
（2）锻件的内部流线相对来说比较完整，从而提高了下支架的各方面的机 械性能和使用寿命；
（3）锻件表面相对光滑整洁，尺寸精度较高，节约原材料和节省切削加工 时间；
（4）生产效率高；
（5）生产数量越多，成本越低。
自由锻的尺寸精度低，加工余量大，金属原材料消耗多，锻件形状一般也比 较简单，生产率不高，劳动强度大。由上比较可选用模锻加工方法加工零件毛坯。
2.2.2毛坯的工艺分析及要求
模锻是在锻模中加工的，为了避免应力集中和方便拔模，锻模应具有一定的 拔模斜度和圆角，斜度一般为7，圆角一般为R5。另外要求毛坯的缺陷深度小 于按名义尺寸的每面机械加工余量的一半，采用打磨法抽样检验。锻模偏移量小 于等于2,允许欠压7。锻件不需要清洗，但需要标刻锻件号，材料牌号，锭节 号和熔炼号。
2.3工艺路线设计
2.3.1零件图的工艺分析
零件图是生产制造零件的主要参考依据。在设计产品工艺路线之前，首先必 须进行细致的工艺分析，充分掌握零件的功能和工作环境，了解精度等其他技术 要求，以便于更好的把握零件的结构特点。零件主要的表面的加工精度要求很高， 且零件的结构精度和毛坯材料的加工性能等问题，都会体现在加工的主要表面 上，主要表面的加工精度与零件可靠性和使用寿命息息相关。所以，在设计零件 工艺路线时，首要思考的是如何确保主要表面的精度。依照主要表面的形状、尺 寸、精度等条件，即能够初步确定主要表加工方法，然后参照这些加工方法更进 一步确定零件的加工方法。
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