摘要
我的毕业论文的题目是发动机箱体的机械加工工艺规程和专用夹具设计。发动机箱体是机器的基本零件，它将机器和发动机中的轴、套、齿轮等有关零件连接成为一个整体，并使之保证正确的位置以传递转矩或改变转速来完成规定的运动。发动机箱体的加工质量直接影响机器的性能、精度和寿命。
本设计说明书是根据机械制造工艺专业教学委员会所制定的教学计划和教学大纲，结合所学专业的理论和实践知识，编写设计处一套机械加工工艺规程和工装夹具。本此设计有工作量大、专业知识范围广、要求高等特点，不同于前面所做的课程设计。对我们毕业生来讲，是对我们所学专业知识的一次重大考验，也是对我们参加工作之前的很好的历练。既提高了我们的专业要求，又培养了我们的实际设计意识。
说明书对零件的功用分析、零件的加工工艺过程、夹具工艺设计作了比较系统、完整的分析和论证。对工艺规程的设计作了详细的说明，并制定了合理的加工工艺路线。对关键工序的加工余量、工序尺寸、工序公差、切削用量进行了设计分析，保证整个工艺过程的完整。最后，对夹具精度也进行了校核计算。
关键词：发动机箱体；机械加工工艺；夹具；工序；加工余量；工序尺寸；切削用量；夹具精度
Abstract
The topic of my thesis is the design of machining technics regulatious and appropriative clamp of the box body of engine .The box of engine is the basic spare of machine,it conecs the staik,set,wheel gear…etc of engine to the whole.And accurate position to transfer torque or complete prescriptive movement.The machining quality of the box body of engine will influence the performance,precision an life of machine.
According to the plan and didactical brief made by machine manufacturing craft profession committee,this design have mainly compiled and designed teachining technics regulations and appropriative clamp using professional theory and practical knowledge.This design is not only a great chanllenge,but also a good exercise for our graduate.It has enhanced our lever of speciality,at the same time,it also has cultived our team sprint.
The design mainly introduces the spare parts craft process,tongs technological design to make comparison system,analysis and argumen integrity.Design craft regulations to make expation,and establishment reasonable of process craft route.In this design,I have analysed and calculated some key working proces,which include the remaining quantity of process,the measure of working procedure procedure the tolerance of working procedure techics cards.Whatmore in the end ,I have designed a appropriative clamp and proof-tested its precision to ensure the quality of workpiece.
Keyword:machining quality;the techics of machining;clamp;working procedure;the remaining quantity of maching;the measure of working procedure;precision
目录
摘要 I
Abstract II
目录 III
第1章 绪论 1
1.1 课题研究的意义及现状 1
1.1.1 发动机的工作原理 1
1.1.2 发动机的结构 2
1.1.2 课题研究的现状及展望 4
1.2 论文主要研究内容 4
第2章 发动机箱体工艺设计 6
2.1箱体的分析 6
2.1.1箱体的功用分析 6
2.1.2计算生产纲领，确定生产类型 7
2.1.3箱体结构和功用的分析 7
2.1.4箱体的技术分析 9
2.1.5箱体的材料分析 10
2.2发动机箱体毛坯的设计 13
2.2.1确定毛坯种类及加工方法的选择 13
2.2.2毛坯的工艺分析及要求 15
2.2.3毛坯余量和公差的确定 16
2.3工艺路线设计 18
2.3.1零件图的工艺分析 18
2.3.2加工方法的选择 21
2.3.3箱体的材料及热处理 22
2.3.4阶段的划分 22
2.3.5工序的集中与分散 23
2.3.6基准的选择 24
2.3.7 拟定发动机箱体的工艺路线 27
2.4 加工设备及工艺装备的选择 28
2.5 加工工序设计 30
第3章 钻床专用夹具设计 38
3.1问题的提出 38
3.2机床夹具的分类 38
3.2.1通用夹具 38
3.2.2专用夹具 38
3.3夹具的设计内容 39
3.3.1定位基准的选择 39
3.3.2工件的夹紧及夹紧装置 39
3.3.3夹紧结构简介 40
3.3.4夹紧力要素的确定 40
3.3.5夹具材料的选择 43
3.3.6夹具误差分析 44
3.4钻床夹具的设计 46
3.4.1钻床夹具的性能要求 46
3.4.2钻床夹具的特点 47
3.5钻套与工件间的距离 47
3.5.1固定式钻模特点 47
3.5.2钻套与被加工的尺寸关系 47
3.6夹具的对刀 47
3.7夹具体的设计 48
结 论 49
致谢 50
参考文献 51
第1章 绪论
1.1 课题研究的意义及现状
本次毕业论文是设计发动机箱体的机械加工工艺规程和专用夹具。
发动机约占整车质量的15%，汽缸体是发动机里最重的零件，水冷发动机的气缸体体和上曲轴箱常铸成一体，称为气缸体——曲轴箱，也可称为气缸体。气缸体一般用灰铸铁铸成，气缸体上部的圆柱形空腔称为气缸，下半部为支承曲轴的曲轴箱，其内腔为曲轴运动的空间。在气缸体内部铸有许多加强筋，冷却水套和润滑油道等。
1.1.1 发动机的工作原理
发动机的工作原理：曲柄连杆机构在作功行程中把活塞的往复运动转变成曲轴的旋转运动，对外输出动力，而在其他三个行程中，即进气、压缩、排气行程中又把曲轴的旋转运动转变成活塞的往复直线运动。总的来说曲柄连杆机构是发动机借以产生并传递动力的机构。通过它把燃料燃烧后发出的热能转变为机械能。
发动机将汽油等的能量转化为动能来驱动汽车，最简单的办法是通过在发动机内部燃烧汽油来获得动能。因此，汽车发动机是内燃机----燃烧在发动机内部发生。
有两点需注意：
1． 内燃机也有其他种类，比如柴油机，燃气轮机，各有各的优点和缺点。
2． 同样也有外燃机。在早期的火车和轮船上用的蒸汽机就是典型的外燃机。燃料（煤、木头、油）在发动机外部燃烧产生蒸气，然后蒸气进入发动机内部来产生动力。内燃机的效率比外燃机高不少，也比相同动力的外燃机小很多。所以，现代汽车不用蒸汽机。 相比之下，内燃机比外燃机的效率高，比燃气轮机的价格便宜，比电动汽车容易添加燃料。这些优点使得大部分现代汽车都使用往复式的内燃机。
发动机一般都采用四冲程。（四冲程分别是：进气、压缩、燃烧、排气）。完成这四个过程，发动机完成一个周期(2圈)。 理解四冲程活塞，它由一个活塞杆和曲轴相联，过程如下：
1．活塞在顶部开始，进气阀打开，活塞往下运动，吸入油气混合气
2．活塞往顶部运动来压缩油气混合气，使得爆炸更有威力。
3．当活塞到达顶部时，火花塞放出火花来点燃油气混合气，爆炸使得活塞再次向下运动。
4．活塞到达底部，排气阀打开，活塞往上运动，尾气从汽缸由排气管排出。
图1-1 四缸发动机示意图
注意：内燃机最终产生的运动是转动的，活塞的直线往复运动最终由曲轴转化为转动，这样才能驱动汽车轮胎。
1.1.2 发动机的结构
机体是构成发动机的骨架，是发动机各机构和各系统的安装基础，其内、外安装着发动机的所有主要零件和附件，承受各种载荷。因此，机体必须要有足够的强度和刚度。机体组主要由气缸体、曲轴箱、气缸盖和气缸垫等零件组成。
发动机总体构造：
发动机基本由以下机构和系统组成：曲柄连杆机构、配气机构、供给系、润滑系、冷却系、点火系和起动系。
1．曲柄连杆机构：它的功用是将燃料燃烧时产生的热量转变为活塞往复运动的机械能，再通过连杆将活塞的往复运动变为曲轴的旋转运动而对外输出动力。
2．配气机构：它的功用是使可燃混合气及时充人气缸并及时从气缸排出废气。
3．供给系：它的功用是把汽油和空气混合成合适的可燃混合气供人气缸，以供燃烧，并将燃烧生成的废气排出发动机。
4．润滑系：它的功用是将润滑油供给作相对运动的零件以减少它们之间的摩擦阻力，减轻机件的磨损，并部分地冷却摩擦零件
5．冷却系：它的功用是把受热机件的热量散到大气中去，以保证发动机正常工作。
6．点火系：它的功用是保证按规定时刻及时点燃气缸中被压缩的混合气。
7．起动系：它的功用是用以使静止的发动机起动并转入自行运转。
汽油机一般都由上述两个机构和五个系统组成。对于汽车用柴油机，由于其混合气是自行着火燃烧的，所以柴油机没有点火系。因此柴油机由两个机构和四个系统组成。
现在汽车发动机常用缸数有3、4、5、6、8、10、12缸。排量1升以下的发动机常用三缸，1～2.5升一般为四缸发动机，3升左右的发动机一般为6缸，4升左右为8缸，5.5升以上用12缸发动机。一般来说，在同等缸径下，缸数越多，排量越大，功率越高；在同等排量下，缸数越多，缸径越小，转速可以提高，从而获得较大的提升功率。发动机的核心部件是汽缸，活塞在汽缸内进行往复运动，上面所描述的是单汽缸的运动过程，而实际应用中的发动机都是有多个汽缸的（4缸、6缸、8缸比较常见）。我们通常通过汽缸的排列方式对发动机分类：直列、V或水平对置（当然现在还有大众集团的W型，实际上是两个V组成）。不同的排列方式使得发动机在顺滑性、制造费用和外型上有着各自的优点和缺点，配备在相应的汽车上。
图1-2 三缸一盖发动机示意图
1-气缸盖螺栓；2-气缸盖；3-气缸垫
发动机的其他部分 ：
凸轮轴 控制进气阀和排气阀的开闭
火花塞 火花塞放出火花点燃油气混合气，使得爆炸发生。火花必须在适当的时候放出。
阀门 进气、出气阀分别在适当的时候打开来吸入油气混合气和排出尾气。在压缩和燃烧时，这两个阀都是关闭的，来保证燃烧室的密封。
活塞环 在气缸壁和活塞中提出密封：
1．防止在压缩和燃烧时油气混合气和尾气泄漏进润滑油箱。
2．防止润滑油进入汽缸内燃烧。
大多“烧机油”的汽车就是因为发动机太旧：活塞环不再密封引起的（尾气管冒青烟）。
活塞杆 连接活塞环和曲轴，使得活塞和曲轴维持各自的运动。
润滑油槽 包围着曲轴，里面有相当数量的油.
1.1.2 课题研究的现状及展望
过去，气缸体几乎无一例外地都是采用灰铸铁制造的。即使在今天，灰铸铁仍然在气缸体中占有很高的比例。灰铸铁特别适合于用作气缸体的材料，但其密度高达7.2g/cm3。因此，灰铸铁在发动机轻量化方面的竞争能力十分有限。铝合金当前从总体性能来说都为轻金属气缸体提供了最优越的条件。它相对于灰铸铁来说减轻质量的潜力高达50%左右。在汽油机领域内用铝合金代替灰铸铁的趋势已经相当普遍。
1.2 论文主要研究内容
本次论文的主要内容有：
（1）确定生产类型，对零件进行工艺分析
（2）选择毛坯种类及制造方法，绘制零件-毛坯综合图
（3）拟订零件的机械加工工艺规程，选择各工序的加工设备和工艺装备，确定各工序切削用量和工序尺寸，计算某一代表工序的工时定额。
（4）填写工艺文件：工艺过程卡片（或工艺卡片）、工序卡片（可视工作量大小只填部分主要工序的工序卡片）。
（5）设计指定工序的专用夹具，绘制装配总图和主要零件图。
（6）撰写毕业设计说明书。
在教师指导下，独立完成设计任务书，培养较强创新意识和学习能力，获得机械工程的基本训练。使整个设计上是先进的，在经济上是合理的，在生产上时可行的。工艺规程设计应满足加工质量、生产率、经济性要求，机床夹具设计方案应合理，有一定的特色和见解。计算步骤清晰，计算结果正确；设计制图符合国家标准；使用计算机进行设计、计算和绘图；撰写说明书时要文字通顺、语言简练、图示清晰。
翻译与本课题相关的英文资料，要注意语句的通顺和语言的简练，译文要意思明确，翻译准确。
第2章 发动机箱体工艺设计
2.1箱体的分析
2.1.1箱体的功用分析
箱体是构成发动机的骨架，是发动机各机构和各系统的安装和装配的基础。其内、外安装着发动机的所有主要零件和附件，承受各种载荷及冲击。因此，发动机的机体必须具有足够的强度和刚度。
机体主要由气缸体、曲轴箱、气缸盖和气缸垫等零件组成。其中气缸体是发动机机体的最主要的组成部分。
气缸体和上曲轴箱常铸成一体，称为气缸体——曲轴箱，也可称为气缸体。气缸体一般用灰铸铁铸成，气缸体上部的圆柱形空腔称为气缸，下半部为支承曲轴的曲轴箱，其内腔为曲轴运动的空间。在气缸体内部铸有许多加强筋，冷却水套和润滑油道等
现在汽车发动机常用缸数有3、4、5、6、8、10、12缸。排量1升以下的发动机常用三缸，1～2.5升一般为四缸发动机，3升左右的发动机一般为6缸，4升左右为8缸，5.5升以上用12缸发动机。一般来说，在同等缸径下，缸数越多，排量越大，功率越高；在同等排量下，缸数越多，缸径越小，转速可以提高，从而获得较大的提升功率。
本次毕业设计的任务是设计3缸发动机箱体的工艺路线及规程。
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