轻型发动机进气歧管的工艺编制与典型工序夹具设计

摘 要汽车发动机属于汽车的核心部件，而进气歧管又属于发动机的主要部件，影响着汽车性能参数中的功率、耗油量、转矩等。因此，进气歧管性能质量的好坏，直接关系到发动机乃至整车性能，正因为这样，进气歧管质量的提高，对发动机和汽车整体质量的提高有着积极的意义。本文设计研究了进气歧管的建模及夹具设计，其目的主要是基于对工艺分析、工艺规程设计、工艺路线设计、夹具设计、机械设计、时运用材料力学、金属切削等学科知识，对进气歧管夹具进行设计，并利用用先，本文将概述进气歧管的现状和发展趋势，介绍进气歧管领域的最新发展状况。其次，对进气歧管的建模的目的及意义做了简要的阐述。再次，对进气歧管的加工工序的加工做了详细的设计及计算。最后，本文将阐述进气歧管夹具的设计过程。关键词：进气歧管；三维建模；夹具；工艺规程；设计to of to of it as so is or it to of of a to on so on of d of of of of do a 3 录摘要.进气歧管的概述.进气歧管材料研究状况、发展趋势及成果.进气歧管工艺编制与夹具设计目的和意义.进气歧管工艺编制与夹具设计的内容.零件的生产纲领及类型.零件的功能.零件的工艺性分析.确定毛坯制造形式.基准面的选择.制定工艺路线.典型工序机械加工余量确定.选择加工设备.典型工序的切削用量和工时的确定.0切削用量和工时.0切削用量和工时.0本章小结.机床夹具及其设计理论.铣削零件上平面的夹具设计.钻削顶孔的夹具设计.本章小结.进气歧管三维建模.进气歧管夹具的三维建模.本章小结.所以称为歧管，是因为空气进入节气门后，经过歧管缓冲后，空气流道就在此分歧了，对应引擎汽缸的数量，如四缸引擎就有四道，五缸引擎则有五道，将空气分别导入各汽缸中。进气歧管是发动机进气系统最重要的部件，进气系统决定着发动机的进气效率和各缸充气均匀性，对整机性能均有非常大的影响。进气歧管是形状复杂的中空制品。它承受气缸盖燃烧室燃料燃烧传递的热和振动。进气歧管的设计也是大有学问的，为了引擎每一汽缸的燃烧状况相同，每一缸的歧管长度和弯曲度都要尽可能的相同。由于引擎是由四个行程来完成运转程序，所以引擎每一缸会以脉冲方式进气，依据经验，较长的歧管适合低转速运转，而较短的歧管则适合高转速运转。所以有些车型会采用可变长度进气歧管，或连续可变长度进气歧管，使引擎在各转速域都能发挥较佳的性能。展趋势及成果由于进气歧管性能质量的好坏，直接关系到发动机乃至整车性能，正因为这样，进气歧管质量的提高，对发动机和汽车整体质量的提高有着积极的意义。同时汽车的价格竞争很激烈，物美价量的汽车更能够满足用户的要求。为了达到这些多元化的要求，发动机系统零部件的小型、轻量化、低成本就势在必行。目前，大量应用于进气歧管的轻质材料主要为铝镁，其加工方法和工艺也比较成熟。而近年来，在轻量化技术的发展过程中，塑料也越来越受青睐，其用于进气歧管已经成为当今研究的热点，并将成为未来的发展趋势。国外在上个世纪80年代就已经开始应用塑料制造进气歧管，因此在这方面的技术十分成熟，并早已大量使用塑料进气歧管取代传统的合金进气歧管。国内仅有少数公司虽在研制塑料进气歧管，但到目前为止尚不能进行大批量的生产，远远不能满足国内汽车生产厂的需要，因此国内目前仍大量使用铝镁合金进气歧管，并不断对其生产加工工艺不断进行技术改进。国内目前对进气歧管工艺的研究多为它的铸造工艺，对进气歧管的机械加工工艺少有研究。以本设计要依据车辆上其他相似零件的工艺规程，选择相似的夹具对其进行改进，计算相关参数，确定夹紧装置夹紧力。微型及普及型汽车在我国有很大市场，格适合我国国情,适合正在发展的中国的现况。进气歧管是发动机重要零件之一，随着现在设计加工制造技术的发展，进气歧管的材料及加工手段等也在不断发展，确定加工工艺与装夹方案及设计，从而设计专门的夹具，提高定位准确度从而达到对进气歧管加工工艺进一步更深了解。该毕业设计可以加强常用工具软件的使用与掌握；加快了解汽车企业生产工艺设计、制造及应用的过程。行零件的常规工艺分析与确定加工艺方案；通过工艺方案的确定后进行、根据现有条件或当今流行加工机床技术进行机床选择、制定加工方法、基准确定（包括粗基准、精加工基准等）和加工路线进行三维实体的工艺规程编制，同时根据国内外先进加工技术进行对自己所编制的工艺进行改进分析、典型加工夹具的定位夹紧方案选择及设计装配图。车产品和汽车零件的生产类型划分为：单件生产、成批生产和大量生产三种。汽车零件因零件结构特征、质量及年产量不同，具有不同的生产类型。进气歧管生产类型为大量生产，所以在制度工艺路线的时候应充分考虑其生产特点，制度合理的工业路线，选择合理的机床，刀具，量具，检具，以提高生产率，降低成本。气系统决定着发动机的进气效率和各缸充气均匀性，对整机性能均有非常大的影响。空气进入节气门后，经过进气歧管缓冲后进入发动机。它承受气缸盖燃烧室燃料燃烧传递的热和振动。进气歧管上表面附近的凸台为加工表面。包括：进气歧管上下表面粗糙度为进气歧管上表面钻孔435的孔表面粗糙度为进气歧管上表面附近的凸台上钻4的通孔，其左右两侧分别攻螺纹分别是在与进气歧管下表面相接的凸台上钻孔并攻螺纹工各个凸台表面对粗糙度有要求的凸台各个凸台上钻孔并攻螺纹分别为2个个个9的孔。工各个孔对其中的两个攻螺纹一个10的孔。虑到零件材料的综合性能及材料成本和加工成本,保证零件工作的可靠,采用铸造，足加工要求。由于属于大批生产的水平，而且零件轮廓尺寸不大，故可以采用铸造成型，这从提高生产率、保证加工精度上考虑，也是应该的。基准的选择粗基准的选择有两个出发点：一是保证各加工表面有足够且均匀的加工余量；二是保证不同加工表面与加工表面间的相对尺寸和位置符合设计要求。粗基准的选择可按照如下原则进行。（1）尽可能选用精度要求高的主要表面作粗基准，这样选择粗基准可保证以后加工主要表面时有足够且均匀的加工余量。（2）用非加工表面作粗基准，这样选择粗基准可使非加工表面与加工表面间的位置误差最小。（3）选作为粗基准的表面，应尽量平整光洁，有一定面积，不能有飞边、浇口、冒口或其他的缺陷，以使工件定位可靠、夹紧方便。（4）粗基准在同一尺寸方向上应尽量避免重复使用。粗基准是毛坯表面，表面粗糙度值大、尺寸和形位误差大。如果在同一尺寸方向上重复使用，就不能保证重复装夹时的定位位置一致，定位误差大。因此，粗基准在同一尺寸方向上一般只允许使用一次。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。对于本零件而言，进气歧管下平面是直接与发动机表面相接触的部分，所以在铸造时精度就相对会高于其他表面，由此以进气歧管底面作为粗基准是完全合理的，符合粗基准的选择原则。2、精基准的选择选择精基准时，考虑的重点是有利于保证工件的加工精度并使装夹准确、牢固、方便。其选择的原则有：（1）基准重合原则：应尽可能选用设计基准或工序基准作为定位基准，这样可避免基准不重合而产生的基准不重合误差，即应遵循“基准重合”原则。如果加工的是最终工序，所选择的定位基准应与设计基准重合；若是中间工序，应尽可能采用工序基准作为定位基准。（2）互为基准原则：对于两个有位置公差要求的表面，可以认为彼此互为设计基准。当加工位置公差要求很小的表面时，常采用此方法进行反复加工。（3）基准统一原则：应尽可能采用同一组基准定位加工零件上尽可能多的表面，这就是基准统一的原则。遵循该原则有利于保证各表面间的位置公差，而且也减少了专用夹具种类。（4）应保证工件的装夹稳定可靠，使夹具结构简单、操作方便。在这主要考虑基准重合问题，也要考虑经济性等。对于本零件，由于设计基准是以下表面孔的轴线与下表面的交点为基准，考虑到本零件所需加工的孔及平面大都分别位于进气歧管左右两侧，而且若以进气歧管下表面为精基准能够使定位夹紧机构相对变得简单，能够大大的节约成本，所以以进气歧管下表面为精基准能够很好的符合精基准的选择原则。当是使零件的几何形状、尺寸精度以及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为大批生产的条件下，考虑采用普通机床以及部分高效专用机床，配以专用夹具，多用通用刀具，万能量具。部分采用专用刀具和专一量具。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。气歧管工艺目录工序号 工序内容 设备10 粗铣进气歧管上部平面 铰进气歧管上部平面上的两个孔 铣进气歧管下部平面 进气歧管下部平面上的两个孔 精铣进气歧管上部平面 精铣进气歧管下部平面 削上部平面的孔 上部另两个孔，对四个孔铰削攻螺纹 通进气歧管上部平面附近的凸台 铰进气歧管顶部的孔，攻螺纹 铰下部平面上的孔，攻螺纹 进气歧管个通道上的阶梯孔 铰与下平面相接凸台的孔并攻螺纹 铣进气歧管零件图主视图上的凸台 535立式钻床160 粗镗半精镗左视图上的孔 进气歧管零件左视图左侧凸台 零件左视图左侧凸台钻孔并攻螺纹 工余量的确定加工余量的确定方法有分析计算法、查表修正法、经验估计法，此设计采用查表修正法，确定加工余量时查机械加工手册，然后再结合实际加工情况修正其加工余量数值。2、公差的确定根据公式： (中 工序余量公差；最大工序余量；最小工序余量。（1）粗铣进气歧管上部平面 序尺寸表工序名称 工序余量（公差等级 粗糙度（m） 尺寸公差（铣上平面 2 2）序尺寸表工序名称 工序余量（公差等级 粗糙度（m） 尺寸公差（精铣上平面 1 3）钻削、序尺寸表工序名称 工序余量（公差等级 粗糙度（m） 尺寸公差（上平面的孔 铰上平面的孔 （4）粗铣进气歧管下部平面 序尺寸表工序名称 工序余量（公差等级 粗糙度（m） 尺寸公差（铣下平面 2 5）序尺寸表工序名称 工序余量（公差等级 粗糙度（m） 尺寸公差（精铣下平面 1 6）钻削歧管上1016序尺寸表工序名称 工序余量（公差等级 粗糙度（m） 尺寸公差（10 10 钻16 16 钻18 18 （7）序尺寸表工序名称 工序余量（公差等级 粗糙度（m） 尺寸公差（镗两个孔 半精镗两个孔 产品相对稳定、批量较大的生产中使用；专用夹具可以保证加工精度，提高生产率，减轻工人劳动强度，扩大机床的工艺范围，本次设计为了突显以上几点，所以选用的机床比较单一。工序10、工序30、工序50、工序60、工序140、工序170是铣削平面，所以选择工序20、工序40、工序80、工序90、工序100、工序110、工序120、工序130、工序150、工序180包含钻削孔及攻螺纹，所以选择工序70、工序160是镗孔，所以选用卧式选择刀具刀具的材料必须具有很高的高温硬度和耐磨性，必要的抗弯强度、冲击韧性和化学惰性，良好的工艺性(切削加工、锻造和热处理等)，并不易变形。刀具选择的合理与否会直接影响到加工质量，所以选择刀具要谨慎。在铣床上和镗床上，选用硬质合金刀，选用用钻床上，可以选择麻花钻加工。孔、攻螺纹等工序组成，由于零件的较复杂，所以每道工序均需要采用专用夹具，我针对典型的两道工序在设计过程中设计两套专用夹具，以满足加工过程中加工的要求，其它工序的夹具可在此基础上作少量改动，便可应对工序的加工。0切削用量和基本时间工序10、30粗铣进气歧管上下部平面机床：具 硬质合金直齿三面刃盘铣刀材料： 15 100D ，齿数 8Z ，此为粗齿铣刀。因其单边余量：Z=2 2pa 齿进给量 根据参考文献切削用量简明手册fa 铣削速度V：参照参考文献机械加工工艺师手册表3034，取 。机床主轴转速n： 1000Vn d （中 V铣削速度；d刀具直径。 按照参考文献机械制造工艺设计简明手册75r/ 进给量 工作台每分进给量 56 粗铣上平面的切削工时被切削层长度l：由毛坯尺寸可知 8刀具切入长度 1l ： 2 21 ) (13)l D D a 82)406868(2 刀具切出长度 2l ：取 2 走刀次数为2机动时间 1 868211 mj f 械加工工艺师手册毛坯尺寸可知 73刀具切入长度 1l ： 2 21 ) (13)l D D a 06868(2 刀具切出长度 2l ：取 2 走刀次数为2机动时间 2 8273212 mj f 械加工工艺师手册t=0切削用量和工时工序50、60半精铣进气歧管上下部平面机床：具 硬质合金直齿三面刃盘铣刀材料： 15 100D 齿数12，此为细齿铣刀。精铣该平面的单边余量：Z=1 1pa 齿进给量 根据参考文献切削用量简明手册fa 铣削速度V：参照参考文献机械加工工艺师手册表3031，取 床主轴转速n，由式（： 按照参考文献机械制造工艺设计简明手册00r/ 进给量 ： 工作台每分进给量 76 半精铣上平面的切削工时被切削层长度l：由毛坯尺寸可知 8刀具切入长度 1l ：精铣时 1 100l D 刀具切出长度 2l ：取 2 走刀次数为2机动时间 2 10068212 mj f 械加工工艺师手册t=毛坯尺寸可知 273l l ：精铣时 1 100l D 刀具切出长度 2l ：取 2 走刀次数为2机动时间 2 100273212 mj f 械加工工艺师手册t=深19机床：工机床为给量f ：根据切削用量简明手册切削速度V：参照参考文献切削用量简明手册 机床主轴转速n：n 按照参考文献机械制造工艺设计简明手册 95实际切削速度V： n / 被切削层长度l： 9刀具切入长度 1l ： r 刀具切出长度2l ： 02 fn 械加工工艺师手册查得钻削的辅助时间1 t=2 择刀具和机床查阅切削用量简明手册，选择床选择立式钻床选择切削用量进给量削用量简明手册根据机床说明书取f=r，所以取f=r切削速度削用量简明手册 根据立式钻床8r/以， 计算基本工时 ，式中，L=l+y+，l=19切削用量简明手册y+=2以，L=19+2=21 式镗床 618质合金镗刀，镗刀材料： 5 ，孔径 20 。进给量f ：根据参考文献，切削深度为 。因此确定进给量 削速度V：参照参考文献机械加工工艺师手册9机床主轴转速n： 910001000 按照参考文献取 245 工作台每分钟进给量 82454.0 被切削层长度l： 刀具切入长度 1l ： 1 3) 2 刀具切出长度 2l ： 32 取 2 行程次数i： 1 mj f 式镗床 618质合金镗刀，镗刀材料： 5 给量f ：根据参考文献，切削深度为 此确定进给量 削速度V：参照参考文献3 2机床主轴转速n： 210001000 ，取 370 工作台每分钟进给量 46302.0 被切削层长度l： 刀具切入长度 1l ： 1 3) 2 刀具切出长度 2l ： 32 取 2 行程次数i： 1 mj f 械加工工艺师手册，对其攻螺纹535立式钻床孔的直径为4工机床为给量f ：根据切削用量简明手册切削速度V：参照参考文献切削用量简明手册 机床主轴转速n： d r 95 实际切削速度V： n / 被切削层长度l： 9刀具切入长度 1l ： r 刀具切出长度 2l ： 02 fn 械加工工艺师手册t= 择刀具和机床查阅切削用量简明手册，选择床选择立式钻床选择切削用量进给量削用量简明手册根据机床说明书取f=r，所以取f=r切削速度削用量简明手册 根据立式钻床8r/以， 计算基本工时，式中，L=l+y+，l=19切削用量简明手册y+=2以，L=19+2=21 535立式钻床刀具：细柄机用丝锥（ 16M ）进给量f ：由于其螺距 ,因此进给量 1切削速度V：参照参考文献5 .2 由式（床主轴转速n： n 锥回转转速 0n ：取 80 实际切削速度V： 被切削层长度l： 5刀具切入长度 1l ： 1 具切出长度 2l ： 02 fn 总工时为：t= + 定了毛坯的的制造形式，选择了基准面，制定了零件机械加工的工艺路线，选择了加工设备，计算了典型工序的切削用量和工时，为后续夹具设计做了准备。广泛地应用于机械制造过程的切削加工、热处理、装配、焊接和检测等工艺过程中。在金属切削机床上使用的夹具统称为机床夹具。在现代生产中，机床夹具是一种不可缺少的工艺装备，它直接影响着加工的精度、劳动生产率和产品的制造成本等，故机床夹具设计在企业的产品设计和制造以及生产技术准备中占有极其重要的地位。机床夹具设计是一项重要的技术工作。先要保证能加工出合格的产品。为此，所设计的夹具首先应满足以下两项要求：(1)在未受外力作用时，加工件对刀具和机床应保持正确的位置，即加工件应有正确的定位。(2)在加工