2110型柴油机气缸盖加工工艺规程设计及夹具设计【2张CAD图纸、工艺卡片和说明书】

摘    要
这次毕业设计的题目是：2110型柴油机气缸盖加工工艺规程设计及夹具设计。
气缸盖是柴油机的重要零部件之一，属于典型的箱体类零件。他的结构比较复杂，其加工质量的好坏将直接影响到柴油机的整体性能。
通过对零件图的分析可知：气缸盖的底面、气道孔及底面座孔的技术要求加高，是重要的平面，因此需要精细加工。
由零件的年生产纲领可以确定该零件为大批量生产。毛坯采用HT20—40的铸铁由机器进行砂模铸造。
粗加工时，选取气缸盖的上下底面互为基准；精加工时，选取加工过的气缸盖底面为基准。以底面及底面上的两个销进行定位，即“一面两销”式定位。
在查阅了一些相关的资料，并仔细地分析了大连柴油机厂的气缸盖加工工艺路线和其它一些同类产品的生产线状况后，才具体地制定了这次设计的工艺方案。实际的机械加工工序安排，遵循着：先主要、后次要，先粗后精，先面后孔等原则。
根据生产批量和生产实际情况，工序的安排采用了工序集中和工序分散相结合的办法，并且设计了一条自动化生产线DX33.当按工序集中原则组织过程时，还普遍的采用了自动化程度较高的高效机床和工艺装备。这样，大大地提高了生产率。
工艺方案中的工序310，采用了专用机床，在自动线上进行加工。因此，需要设计“一面两销”式专用夹具。其中一销为短圆柱销，另一销为削边销，分别限制2个和1个自由度。

                     Abstract
The topic of this graduation project is: 2110 type diesel engine air cylinders build processing technology design by rules and the clamping apparatus is designed.
It is one of the important spare part of a diesel engine that the air cylinder is covered, belong to the typical case body type part. It relatively complicated structure, its the qualities of quality influence globality can diesel engine directly.
Can know through the analysis to the picture of part: Bottom surface who air cylinder build, Kong bottom surface seat the specification requirements of hole increase angry ones, It is the important plane, so need retrofit
Can be confirmed this part as and produced in enormous quantities by producing the guiding principle annually of the part. Blank adopt HT go on sand mould's casting by machine by casting iron as much as 20-40.
At the rough machining, choose about bottom surface who air cylinder stamp interact as the datum; At the finish machining, choose air cylinder that process leave datum on bottom surface. At bottom surface and eaches on the bottom surface sell and go on and make a reservation, namely" each sell at two" the type make a reservation.
It consults relevant materialses analyse diesel engine of Dalian the air cylinders of factory build route and similar the production lines of productses after the state processing technology carefully, Have made this technology scheme designed concretly . The real machining process is arranged, is following : It is neither first main, afterwards less important nor first after being thick precise, the hole waits for the principle after one first.
At production lot and reality of producing, the arrangements of process adopt in collecting and process disperse way that combine together process, Design one a piece of automatic production line DX 33s. When concentrate the principle on organizing the course according to the process, also relatively and technology equip high high-efficient lathes general adoption automatic degrees. So, have boosted productivity greatly .
Technology 310 processes of the scheme, it adopts special-purpose lathe process at the transfer machine. However, need and design " each sell at two" type special-purpose clamping apparatus. Sell and sell for short cylinders among them and sell and for paring and sell, limit each and 1 a piece of degree of freedoms respectively at another.

                  目           录
第一章前言………………………………………………1
一、柴油机的工作原理………………………………1
二、本次设计的任务…………………………………1
第二章零件的分析………………………………………1
一、零件的作用及性能………………………………1
二、零件的生产纲领…………………………………2
三、气缸盖的主要技术条件及其分析………………2
第三章零件的工艺规程设计……………………………3
一、确定毛坯的铸造形式…………………………….3
二、制定工艺路线…………………………………….3
三、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定….13
四、确定切削用量和基本工时………………………13
五 、工艺装备及重点工序分析………………………18
第四章夹具设计……………………………………20
一、问题的提出………………………………………20
二、夹具设计…………………………………………21
第五章附录………………………………………………25
内计: 
说明书25页
插  图4 幅
                                                  表  格2 张
                                                  设计图   张
第一章
   前  言
一、柴油机的工作原理
内燃机是一种能量转换装置,由燃料在机器内部燃烧进而将能量释放出来做功.其主要组成部分有:机体、曲柄连杆机构、配气机构、供油系统、供气系统、点火系统、润滑系统、冷却系统及起动装置等.
它是以柴油为燃料的内燃机，其工作原理是：往气缸内按一定比例和一定的时间与规律送进空气，使柴油和空气混合被压缩到一定的压力和温度而进行自燃，产生高温高压的燃气，利用燃气的不断膨胀，推动活塞运动，通过曲柄连杆机构将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，这样将柴油的化学能转变成热动能，对外做机械功，输出动力。
二、本次设计的内容
本次毕业设计的是2110型柴油机气缸盖的机械加工工艺规程设计及其中一道重点工序的夹具设计，其设计重点为夹具设计。
气缸盖是柴油机的重要零部件之一，属于结构复杂的箱体类零件，它的加工精度对柴油机的综合性能指标高低有着很重要的影响。因此，气缸盖的机械加工工艺有较高的技术要求。在设计过程中，要使零件的质量达到图纸上的要求，同时又要尽可能的降低生产成本。这就要求在安排加工工艺方案时，要兼顾多方面的要求，尽可能选取最佳方案。
在本次毕业设计中，我查阅了一些和本次设计内容有关的资料，参照和仔细分析了大连柴油机厂的气缸盖加工工艺规程，并结合其它同类产品的生产线状况，进而制定了本次的设计方案。在这次毕业设计过程中，得到指导教师吴雪松老师的悉心指导，特此表示深深的谢意.
第二章  零件的分析
一、零件的作用及性能
气缸盖位于封闭气缸上部，与气缸上部及活塞顶构成燃烧室，他用螺栓固定于机体上。气缸盖上根据不同情况装有排气门，气门摇臂和喷油器和火化塞等零部件，并布置有排气道。燃烧室位于气缸之上，气缸盖承受着高温气体的压力和热负荷，还承受着气缸盖螺栓的预紧力。其热应力和机械应力都比较严重，因此鉴于它的工作方式和恶劣的工作条件，要求气缸盖必须有足够的刚度和强度，以便能承受各种形式负载，同时气缸盖的结构形式也要力求简单，布置要尽可能对称，厚薄要尽可能均匀，内部铸管冷却水套要尽可能使高温部分得到冷却。
气缸盖应该用抗热疲劳性能好的材料铸造，材料导热性越好，线膨胀系数越小，高温疲劳强度越高，越能承受热负荷的反复作用。综合起来看，高强度铸铁优于铝合金，因此绝大多数内燃机的气缸盖多用高等级的灰口铸铁铸造而成。鉴于此，本次设计中选用的气缸盖材料为灰口铸铁HT20-40。
气缸盖的外形尺寸为：274*198*100，重量为4.5kg。
二、零件的生产纲领
由设计任务书知：产品的生产纲领为1.5万台/年。产品的某零件的生产纲领（N0）除规定的产品的生产纲领外，还必须包括备品率α及平均废品率β，零件的年生产纲领N0为：
N0=N*n*(1+α)*(1+β)
式中：N-产品的生产纲领            N=15000
n-每一产品中包含该零件的数量 n=1
α-备品率         取α=10%
β-平均废品率     取β=5%
N0=15000*1*(1+10%)*(1+5%)
  ≈17500
故零件的生产纲领为17500个/年，属于大批生产。零件的生产纲领确定后，根据生产车间的具体情况，零件在一年中分批投产，每批投产的数量为批量，按月分批的投产，则：
批量= N0/12
              =17500/12
              ≈1500
即每月的生产批量为1500件。
考虑到零件的生产类型为大批量生产，以我国目前的机械工业的发展水平，为取得很好的经济效益，选用万能设备与专用设备共同的形成的流水线生产加工方式。
生产节拍t的确定
    t=60tc/ N0(分)
式中：tc=300*8*班次*η
300-全年工作日
班次为一班
η-自动线效率：从300天中扣除一天缺勤时间，通常工人工作时间损失率均为8%，维护设备的停工维修时间取
tc=2150
则t=（60*2150）/17500
   ≈7.5（分钟）
三、气缸盖的主要技术条件极其分析
1、尺寸精度
气缸盖是以底平面与缸体连接的，其他平面用来安装有关零部件，为既能保证装配技术要求，又能满足组装后柴油机的总体尺寸，故对气缸盖的外形尺寸有一定的技术要求，长：274±0。34；宽：198；高：100±0.23。
在诸多的孔中，重要的是导管孔、气门孔及工艺孔、这些孔分别咬压装导管，座垫及定位安装用，故要求很高，导管孔直径：Φ15±0.027进气门座孔直径Φ44±0.027，排气门座孔直径Φ44±0.027，两孔中心距为50±0.05。
2、几何精度
2110型柴油机气缸盖是采用整体式结构,与单体式结构相比较,据有以下特点:零件数少、缩短气缸中心距和发动机的总长、结构紧凑.
但同时存在着刚性差,受热受力后易变形而影响密封,因底面与缸体接触面积较大,密封性能差等缺点.所以对零件的几何加工精度要求较高,其表面不平度不大于0.05mm,同时,刚盖顶面安装盖罩,同样需要保证密μ封性能,因而表面不平度要求为0.1 mm,前后两端面积及左侧面的不平度要求为0.1 mm.
3、位置精度
为了压装气门座垫,进、排气门座孔的加工深度有一定的位置精度要求为8±0.1,燃烧室的深度精度要求为36±0.1,缸盖上有一些多轴线孔系,如紧固螺栓孔,其本身精度不高,但它们是用来连接缸盖和缸体的,保证其密封性能要求,故要求螺栓要尽可能的均匀分布,以减少气缸盖承受负载时的变形,因此其位置精度要求较高,公差为±0.20.
4、表面粗糙度
气缸盖底面是与气缸体的接触面,有密封性能要求,而且其受高温、高压燃气侵蚀,承受较大的负载,易产生疲劳断裂裂纹,因此要求其表面粗糙度Ra=1.6μm,同样上顶面要求也较高Ra=3.2μm.左右两个侧面同上顶面一样,要求Ra=3.2μm,而其前后两个面要求较低,前面Ra=6.3μm,后面Ra=12.5μm.导管孔及气门座孔因与导管及座垫有配合要求,表面粗糙度要求较高,导管孔为Ra=1.6μm, 进、排气门座孔为Ra=1.6μm.而其它孔Ra=12.5μm即可.而凸台面的表面粗糙度为Ra=3.2μm.
第三章   工艺规程设计
一 、 确定毛坯制造形式
由于气缸盖的结构较复杂,属箱体类零件,故可以采用铸造毛坯.材料采用灰口铸铁HT20--40,其刚度较好,使用时不易产生变形,机械加工性能良好.但与铸铝合金比较,导热性能较差,压缩比较低,但有良好的经济效益,所以材料选用灰口铸铁.
由于零件年产量为17500件,属于大批量生产,因而铸造采用砂模铸造,机器造型.这样生产率高,毛坯尺寸准确、精度较高,并可以有效的减少机械加工时的余量.
二 、 制定工艺路线
  (一) 零件的结构工艺性分析
 1、 零件的结构工艺性是指该零件被加工的难以程度,是评价零件结构优劣的技术经济指标之一.所谓工艺性良好是说所设计的零件在保证产品的使用性能前提下,能用生产率高,劳动量小,材料消耗少和生产成本低的经济加工方法制造出来.
        气缸盖是一种箱体类零件,有较大的平面,因而便于定位和夹紧,零件的主要加工内容为平面加工和孔加工.
     (1)平面加工
        气缸盖外表面有五个大平面需要加工.在机械加工中,平面的加工方式很多.车削、铣削、刨削、镗削、磨削和拉削都可以对平面进行加工.但是,由于缸盖工件较大,又为箱体类零件,所以不宜采用车削和镗削加工;其次,磨削加工属于高精度加工,且其效率较低,故在其他加工方式下,可以达到精度要求的情况下，就不宜采用磨削加工;刨削加工,效率较低,且加工精度不高;而拉削加工,在我国现阶段还不宜采用.由以上分析,可以看出,就本零件所加工的平面而言,采用铣削加工为最佳.而且随着刀具的发展,端铣刀的大进给,可大大提高生产率,降低成本.所以本次设计,所需加工平面主要以铣削加工为主.只是,对于上下底面,由于表面粗糙度要求较高,在最后采用磨削加工.
      (2)孔系的加工
         气缸盖上分布着各种孔几十个,比较复杂,且都有不同的尺寸精度和位置精度要求.加工时,可以根据孔的内表面的粗糙度高、低要求不同,通过钻、扩、铰、锪、镗等加工方法来实现.具体的孔采用的加工方法,在后面的加工方案中具体说明.
   (二)工艺路线的拟定
      拟定工艺路线的出发点,应当使零件的尺寸精度及位置精度等技术要求能够得到妥善的保证.在生产纲领中,已经确定该零件为大批量生产的条件下,可以考虑选用万能性设备和专用设备共同形成流水线的生产方式,配以专用夹具,并尽可能的使工序集中来提高生产效率.除此之外,还应当考虑经济效果,以便使生产成本下降.
      该零件为大批生产,因此应采用高效率的自动化程度高的机床,专用夹具和刀具.采用自动加工生产线来进行生产,这样可以大大提高产品的制造精度.生产中,采用自动线和流水线相结合的方式,其中以自动线加工为主.