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L485柴油机箱体加工工艺的公理化设计【18张CAD图纸+毕业论文】【答辩通过】

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关键词：: l485 柴油机箱体加工工艺公理化设计全套 cad 图纸毕业论文答辩通过

资源描述：

内容摘要1

关键词1

Abstract1

Key words1

1.绪论2

1.1“之”字映射求解方法2

1.2柴油机箱体加工专用装备公理化设计思想3

1.3柴油机箱体加工内容及结构4

2.柴油机箱体加工专用装备的功能结构求解技术4

2.1柴油机箱体加工专用装备的功能结构求解模型4

2.2柴油机箱体加工专用装备的功能结构关系模型5

3.柴油机零件工艺分析6

3.1 概述6

3.2 工艺特点6

3.3 平面的加工7

3.4 孔的加工方案7

4.工艺规程的设计7

4.1确定毛坯的制造形式7

4.2基面的选择7

5.箱体公理化设计和工艺计算8

5.1 拟定加工路线8

5.2 确定公理化要求并计算切削用量9

6.总结与展望44

参考文献45

致谢46

内容摘要:柴油机箱体是汽车五大部件之一，其生产效率和加工质量直接关系到汽车的生产效率和性能。因此，在汽车行业中，如何提高发动机箱体生产效率和加工质量是一项重要的研究课题。采取公理化设计对提高箱体质量和效率有重要意义。公理化设计理论是在独立公理和信息公理为理论基础上建立的设计理论体系，采用“之”字映射方法，耦合问题分析方法以及信息含量计算方法进行分析。它能使设计者在工作中做出正确的决定，提高工作效率，增强产品在市场的竞争力。在此基础上，针对柴油机箱体的特点，加工内容的尺寸和精度要求，将公理化设计的基本理论应用到柴油机箱体加工工艺的设计中，建立工艺设计的公理化设计模型，并进行“之”字形映射求解，得到工艺设计的公理化设计结果，在此基础上，再进行工艺详细计算。正确拟定箱体的加工工艺路线，确定切削用量及时间，保证了孔的位置精度，同时提高了生产效率，降低了工人的劳动强度。

关键词：发动机箱体公理化设计独立公理 “之”字形映射工艺

Abstract: The car engine is one of five parts, the production efficiency and machining quality directly related to the car production efficiency and performance. Therefore, in the car industry, how to improve the efficiency of the production and processing engine quality is an important research subject. Take axiomatic design to improve the quality and efficiency to have the important meaning. Axiomatic design theory is in independent justice and information theory of justice for established on the basis of the theory of the design of the system, the "of" word mapping method, coupling problem analysis method and calculation method of the information content analysis. It can make the designers in the work to make the right decisions, improve work efficiency, and enhance the competition ability of the product in the market. On this basis, according to the characteristics of the diesel engine, the size of the content of the processing and the demand of precision, axiomatic design will the basic theory of the application to the diesel engine manufacturing technique of design, build process design axiomatic design model, and "the" glyph mapping solution, get process design axiomatic design results, based on this, and then to process detailed calculation. The processing technology of the correct route worked, sure cutting value and time, to ensure the accuracy of the hole position, and at the same time, improve the production efficiency and reduce the labor intensity of the workers.

Key words: the engine axiomatic design independent justice "of the" glyph mapping process

1.绪论

随着科学技术的快速发展，技术创新也应用到实践操作中，改变着人们的生产生活方式。公理化设计是美国麻省理工学院等人在对设计理论经过系统的研究基础上提出来的，是以科学设计理论为指导的一种设计方法，侧重于改进产品的设计过程，从用户领域入手，通过“之” 字映射，对功能结构进行分层求解。其优点在于总体总体设计和流程分解的系统性，具有比较完整的设计方案评价机制。公理化设计的目标是建立一个科学基础，为设计师提供一个基于逻辑和理性思维过程及工具的理论基础来改进设计。本次设计内容介绍了公理化相关设计理论，结合柴油机箱体加工设备中存在的问题，分析了公理化在柴油机箱体设计中开发中存在的优势。

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内容简介：: 机械加工工艺过程卡片吉林大学机械加工工艺过程卡片产品型号编制张产品名称柴油机箱体指导张共页第页材料牌号毛坯种类毛坯外形尺寸每台件数备注工序号工名序称工序内容车间工段设备工艺装备工时单件准终1铣粗铣顶面FANUC数控铣床专用铣夹具2钻钻顶面8-孔立式钻床Z535型专用钻夹具3攻攻螺纹4攻攻螺纹5镗粗精镗缸孔T68镗床专用镗夹具6铣粗铣底面FANUC数控铣床专用铣夹具7钻钻通孔12-立式钻床Z535型专用钻夹具8钻钻通孔2-立式钻床Z535型专用钻夹具9攻攻穿螺纹10铣精铣右端面FANUC数控铣床专用铣夹具11钻钻孔立式钻床Z535型专用钻夹具12攻攻螺纹底孔13攻攻螺纹14铣粗铣前端面FANUC数控铣床专用铣夹具15钻钻孔立式钻床Z535型专用钻夹具16攻攻螺纹M1017钻钻孔立式钻床Z535型专用钻夹具18磨磨缸孔砂轮19倒角去毛刺20终检涂油设计（日期）校对（日期）审核（日期）标准化（日期）会签（日期）标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期毕业论文（设计）任务书题目名称 l485柴油机箱体工艺的公理化设计学生姓名所学专业机械制造设计及其自动化班级指导教师姓名所学专业机械制造设计及其自动化职称完成期限2012.3.102012.5.31一、论文（设计）主要内容及主要技术指标 1.主要内容：1、公理化在设计中的应用2拟定柴油机的加工路线。3、对柴油机缸体进行实体建模4、实现柴油机加工的定位与装夹。2.主要技术指标：1加工每个端面的粗糙度及公差要求的制定。2端面尺寸公差及切削用量的计算。3其加工有上，下，前，后，左，右，六个面，还有端面上的孔。二、毕业论文（设计）的基本要求1、方案合理2、计算依据充分3、关键零件图纸及装配图设计正确三、毕业论文（设计）进度安排1、完成期限：12周2、第12周完成选题和开题报告3、第34周完成资料收集和方案设计，并提交设计方案交指导老师审阅4、第56周完成初步计算内容5、第710周完成所有图纸绘制和计算内容修改6、第11周完成机械类相关论文翻译，并交指导老师审阅所有资料7、第12周整理资料、准备答辩附件一20 级毕业论文(设计)材料册学位申请人姓名学号所在学院名称专业名称指导教师姓名指导教师职称毕业论文（设计）开题报告表院（系）名称机电工程学院专业名称机械设计制造及其自动化年级学生姓名学号指导教师姓名填表时间： 2012 年 4 月 10 日填表说明1原则上应于最后一学年第一学期结束之前完成毕业论文（设计）的选题和开题工作。2本表由学生在开题报告经指导教师指导和指导教师小组集中开题指导并修改后填写。指导教师和指导教师小组在学生填写后，应在本表相应栏目里填写确认性意见。本表最后由院（系）盖章备案保存。3学生应执行本表撰写毕业论文（设计），不得作实质性改变。学生须在所在院（系）规定的时间内完成毕业论文（设计）并参加答辩。4毕业论文（设计）的具体要求请参阅新乡学院毕业论文（设计）工作条例和新乡学院毕业论文（设计）写作与排版打印规范。 5该表可从教务处网页上下载。拟选题目L485柴油机箱体加工工艺的公理化设计选题依据及研究意义公理化设计是美国麻省理工学院等人在对设计理论经过系统的研究基础上提出来的，是以科学设计理论为指导的一种设计方法，侧重于改进产品的设计过程，从用户领域入手，通过“之” 字映射，对功能结构进行分层求解。其优点在于总体总体设计和流程分解的系统性，具有比较完整的设计方案评价机制。它为汽车的行走提供动力，关系着汽车的动力性、经济性、环保性。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。箱体零件虽然结构多种多样，但有共同的特点：多为铸造件、结构复杂，薄壁多且不均匀，内部呈腔形，加工部位多，加工难度大。既有精度要求很高的空系和平面，也有许多要求较低的紧固件。箱体类零件上面的孔与孔之间的位置精度（孔与孔之间的平行度、孔的轴线与面有垂直度要求等），其加工质量的好坏直接影响柴油机的精度和使用性能，因此柴油机汽缸的加工质量至关重要。在对汽车箱体的设计，将我们所学的机械设计，机械制图等机械专业课程联系在一起，利用所学知识与实际运用结合起来，考虑多方面问题。如成本，设备生产效率，设备使用寿命，维护等。通过这次设计能够让我们更加了解柴油机的结构，也是让我们更加熟练灵活掌握和运用所学知识。选题的研究现状随着我国先进制造技术的发展，越来越多的企业将原本从国外进口的高精度复杂零件改为自行加工。汽车上的发动机，变速箱等均属于多面孔，高精度，高性能要求的复杂零件。目前国际上都在加大科研力度，进行复杂箱体零件共性技术的研究，并朝着智能化和多元化方向发展。目前越来越多的复杂零件采用复合机床进行综合加工，它成为各国机床制造上开发的热门产品。相信在不久的将来采用复合机床加工将成为复杂箱体零件的首先加工方法。拟研究的主要内容和思路查阅相关资料，明确设计任务和要求。在此基础上，选择箱体材料及毛坯，对零件图及相应的工艺分析，定位基准，拟定箱体的加工路线，加工余量确定，毛坯尺寸的确定，切削用量的计算，设计针对该箱体加工工序的自动化程度较高的专用夹具等。要先了解汽车柴油机的构造及工作原理。设计时，通过文献来获得资料，根据所给定的数值和相应的公式进行计算，积极与老师和同学讨论，通过归纳，抽象概括，分析等对箱体的工艺设计计算并完成。主要参考文献【1】陈宏钧.机械加工工艺手册.2008年北京机械工业出版社【2】华楚生.机械制造技术基础.2007年重庆重庆大学出版社【3】王启平.机床夹具设计.2005年哈尔滨哈尔滨工业大学出版社【4】赵如海.金属机械加工工艺设计手册.2009年上海上海科学技术出版其他说明指导教师意见指导教师签名：年月日指导教师小组意见指导教师小组负责人：年月日院（系）备案意见院（系）公章年月日目录内容摘要.1关键词.1Abstract.1Key words.11.绪论.21.1“之”字映射求解方法.21.2 柴油机箱体加工专用装备公理化设计思想 .31.3 柴油机箱体加工内容及结构 .42.柴油机箱体加工专用装备的功能结构求解技术.42.1 柴油机箱体加工专用装备的功能结构求解模型 .42.2 柴油机箱体加工专用装备的功能结构关系模型 .53.柴油机零件工艺分析.63.1 概述 .63.2 工艺特点 .63.3 平面的加工 .73.4 孔的加工方案 .74.工艺规程的设计.74.1 确定毛坯的制造形式 .74.2 基面的选择 .75.箱体公理化设计和工艺计算.85.1 拟定加工路线 .85.2 确定公理化要求并计算切削用量 .96.总结与展望.44参考文献.45致谢.46英语论文NUMERICAL CONTROL TECHNOLOGY APPLYCATIONSMost automobile dngines are internal combustion, reciprocating 4-stroke gasoline engines, but other types have been used, including the diesel, the rotary ( Wankel ), the 2-srtoke, and stratified charge.Reciprocating means up and down or banck and forth, It is the up and down action of a piston in the cylinder blick, or engine block. The blick is an iron or aluminum casting that contains engine cylinders and passges called water jackets for coolant circulation. The top of the block is covered with the cylinder head. Which forms the combustion chanber. The bottom of the block is covered with an oil pan or oil sump.Power is produced by the linear motion of a piston in a cylinder. However, this linear motion must be changed into rotary motion to turn the wheels of cars of trucks. The piston is attached to the top of a connecting rod by a pin, called a piston pin or wrist pin. The bottom of the connecting rod is attached to the crankshaft. The connecting rod transmits the up-and-down motion of the piston to the crankshaft, which changes it into rotary motion.The connecting rod is mounted on the crankshaft with large beaings called rod bearings. Similar bearings, called main bearings, are used to mount the crankshaft in the block. Shown in Fig. 1-1The diameter of the cylinder is called the engine bore. Displacement and compression ratio are two frequently used engine specifications. Displacement indicates engine size, and compression ratio compares the total cylinder volume to compression chamber volume. The term stroke is used to describe the movement of the iston within the cylinder, as well as the distance of piston travel. Depending on the type of engine the operating cycle may require either two or four strokes to complete. The 4-stroke engine is also called Otto cycle engine, in honor of the German engineer, Dr. Nikolaus Otto, who first applied the principle in 1876. In the 4-stroke engine, four strokes of the piston in the cylinder are required to complete one full operating cycle. Each stroke is named after the action it performs intake, compression, power, and exhaust in that order, shown in Fig1-2.1、Intake stroke As the piston moves down, the vaporized mixture of fuel and air enters the cylinder through open intake valve. To obtain the maximum filling of the cylinder the intake valve opens about 10before t.b.c., giving 20overlap. The inlet valve remains open until some 50after b.d.c. to take advantage of incoming mixture.2、Compression stroke The piston turns up, the intake valve closes, the mixture is compressed within the combustion chamber, while the pressure rise to about 1Mpa, depending on various factors including the compression ratio, throttle opening and engine speed. Near the top of the stroke the mixture is ignited by a spark which bridges the gap of the spark plug. 3、Power stroke The expanding gases of combustion produces a rise in pressure of the gas to some 3.5Mpa, and the piston is forced down in the cylinder. The exhaust valve opens near the bottom of the stroke.4、Exhust stroke The piston moves back up with the exhaust valve open some 50before b.d.d., allowing the pressure within the cylinder to fall and to reduce backpressure on the piston during the exhaust stroke, and the burned gases are pushed out to prepare for the next intake stroke.The intake valve usually opens just before the exhaust stroke.This 4-stroke cycle is continuously repeared in every as long as the engineremains running.A 2-stroke engine also goes through four actions to complete one operating cycle.However, the intake and the compression actions are combined in one seroke, and the power and exhaust actions are combined in the other stroke. The term2-stroke cycle or 2-stroke is preferred to the term 2-cycle, which is really not accurate.In automobile engines, all pistons are attached to a single crankshaft. The more cylinders an engine has, the more power strokes produced for cach revolution. This means that an 8-cylinder engine runs more smoothly bdcause the power atrokes are closer together in time and in degrees of engine rotation.The cylinders of multi-cylinder automotive engines arranged in one of three ways.1、Inline engines use a single block of cylinder.Most 4-cylinder and any 6-cylinder engines are of this design. The cylinders do not have to be vertical. They can be inclined either side.2、V-type engines use two equal bands of cylinders, usually inclined 60degrees or 90degrees from the cach other. Most V-type engines have 6 or 8 cylinders, although V-4 and V-12 engines have been built.3、Horizontally opposed or pancake engines have two equal banks of cylinders 180degreeas apart. These space saving engine designs are often air-cooled, and are found in the Chevrolet Carvair, Porsches, Subaru, and Volkswagens. Scubas design is liquid cooled.Late-model Volkswagen vans use a liquid-cooled version of the air cooled VWhorizontally opposed engine.译文大多数汽车的发动机是内燃机，往复四冲程汽油机，但是也有使用其它类型的发动机，包括柴油机，转子发动机，二冲程发动机和分程燃烧发动机。往复的意思就是上下运动或前后运动，在往复发动机中，气缸中活塞的上下运动产生发动机的动力，这种类型几乎所有的发动机都是依赖气缸体即发动机缸体，缸体是铸铁或铸铝制的，它包括发动机气缸和冷却液循环用的水套。缸体的顶部是气缸盖，它组成了燃烧室，缸体底部是油底壳。气缸内活塞的直线运动产生动力，然而，必须将直线运动转化成旋转运动，使汽车车轮转动，活塞销将活塞连接在连杆顶部，连杆底部与曲轴连接，使汽车车轮转动，活塞销将活塞连杆顶部，连杆底剖与曲轴连接，连杆将活塞的往复运动传递给曲轴，曲轴将其转化为旋转运动，连杆是用连杆曲轴安装在曲轴上的，用类似的轴承即主轴承将曲轴固定在缸体内。气缸的直径称为发动机的内径，排量和压缩比是两个常用的发动机参数，排量是指发动机的大小，压缩比是气缸总容积与燃烧室压缩容积之比。术语: 冲程是用来说明活塞在气缸内的运动，也就是活塞行程的距离根据发动机类型的需要二冲程或四冲程来完成一个工作循环四冲程发动机也叫做奥托发动机，为了纪念德国工程师奥托，他是在1876年第一个应用该原理的，在四冲程发动机中，要求气缸活塞四冲程来完成一个完整的工作循环，每个冲程根据其行为命名分别为: 进气冲程，压缩冲程，作功冲程和排气冲程。1、进气冲程当活塞下移时，雾化后的可燃混合气通过打开的进气门进入气缸，为了达到最大的进气量，进气门在活塞到达上止点前10打开，使进、排气门有20打开重叠角，进气门一直打开到活塞到达下止点充分进入混合气之后50左右。2、压缩冲程活塞开始向上移动时，进气门关闭，混合气在燃烧室中压缩，根据不同因素包括压缩比，节气门开度，发动机转速压力上升到约1兆帕，接近冲程顶部时，火花塞产生的电火花击穿点火间隙点燃可燃混合气。3、作功冲程燃烧膨胀的气体产生的压力上升到3.5个兆帕时，推动活塞下移，接近气缸底时，排气门打开。4、排气冲程随着排气门开启约下止点前50，活塞回升，使气缸内压力下降在排气冲程，减少对活塞回压，派出废气，为下一个进气冲程作准备，通常情况下，进气门在排气冲程完成前打开。只要发动机保持运转，每个气缸内四个冲程循环连续不断地重复下去。两冲程发动机也同样通过四行程来完成，一个工作循环但是进气冲程，压缩冲程合为一个冲程，作功冲程形成另一个冲程，术语两行程循环和两行程就是所谓的术语双循环但实际上并不太准确。在所用的汽车发动机中，所有的活塞都是固定在一个曲轴上的，气缸中发动机越多，每转为发动机的作功冲程产生越多的动力，这就意味着八缸发动机运转的越平顺，因为发动机在作功冲程中运转时间和旋转角度紧密。多气缸发动机有三种排列形式，任其一种1、直列式发动机用一个气缸体，大多数四缸发动机和一些六缸发动机都采用这种型式，这种气缸不必垂直分布，它们可以向任一方向倾斜。2、V-型发动机用两排同样的气缸，通常夹角为60或90，大多数有六缸或八缸，尽管四缸和十二缸也有采用V型的。3、卧式或者对置式发动机有两排互为180的气缸，这些节省窨发动机设计通常采用风冷式，在雪弗兰、富士、大众车采用这种型式，富士汽车采用水冷式，在顶置式风冷发动机中，大众的新型厢式汽车采用水冷式。- 5 - 内容摘要:柴油机箱体是汽车五大部件之一，其生产效率和加工质量直接关系到汽车的生产效率和性能。因此，在汽车行业中，如何提高发动机箱体生产效率和加工质量是一项重要的研究课题。采取公理化设计对提高箱体质量和效率有重要意义。公理化设计理论是在独立公理和信息公理为理论基础上建立的设计理论体系，采用“之”字映射方法，耦合问题分析方法以及信息含量计算方法进行分析。它能使设计者在工作中做出正确的决定，提高工作效率，增强产品在市场的竞争力。在此基础上，针对柴油机箱体的特点，加工内容的尺寸和精度要求，将公理化设计的基本理论应用到柴油机箱体加工工艺的设计中，建立工艺设计的公理化设计模型，并进行“之”字形映射求解，得到工艺设计的公理化设计结果，在此基础上，再进行工艺详细计算。正确拟定箱体的加工工艺路线，确定切削用量及时间，保证了孔的位置精度，同时提高了生产效率，降低了工人的劳动强度。关键词：发动机箱体公理化设计独立公理 “之”字形映射工艺 Abstract: The car engine is one of five parts, the production efficiency and machining quality directly related to the car production efficiency and performance. Therefore, in the car industry, how to improve the efficiency of the production and processing engine quality is an important research subject. Take axiomatic design to improve the quality and efficiency to have the important meaning. Axiomatic design theory is in independent justice and information theory of justice for established on the basis of the theory of the design of the system, the of word mapping method, coupling problem analysis method and calculation method of the information content analysis. It can make the designers in the work to make the right decisions, improve work efficiency, and enhance the competition ability of the product in the market. On this basis, according to the characteristics of the diesel engine, the size of the content of the processing and the demand of precision, axiomatic design will the basic theory of the application to the diesel engine manufacturing technique of design, build process design axiomatic design model, and the glyph mapping solution, get process design axiomatic design results, based on this, and then to process detailed calculation. The processing technology of the correct route worked, sure cutting value and time, to ensure the accuracy of the hole position, and at the same time, improve the production efficiency and reduce the labor intensity of the workers. Key words: the engine axiomatic design independent justice of the glyph mapping process 471.绪论随着科学技术的快速发展，技术创新也应用到实践操作中，改变着人们的生产生活方式。公理化设计是美国麻省理工学院等人在对设计理论经过系统的研究基础上提出来的，是以科学设计理论为指导的一种设计方法，侧重于改进产品的设计过程，从用户领域入手，通过“之” 字映射，对功能结构进行分层求解。其优点在于总体总体设计和流程分解的系统性，具有比较完整的设计方案评价机制。公理化设计的目标是建立一个科学基础，为设计师提供一个基于逻辑和理性思维过程及工具的理论基础来改进设计。本次设计内容介绍了公理化相关设计理论，结合柴油机箱体加工设备中存在的问题，分析了公理化在柴油机箱体设计中开发中存在的优势。！所有下载了本文的注意：本论文附有CAD图纸和完整版word版说明书，凡下载了本文的读者请留下你的联系方式（QQ邮箱），或加QQ 83753222，最后，希望此文能够帮到你1.1“之”字映射求解方法域是公理化设计的基本概念，根据不同的设计活动，分为不同的四种不同类区域。如图1-1所示用户域（CA）用户需求的集合。功能域（）满足用户需求的一系列产品功能的集合。结构域（）满足功能需求的产品物理结构的集合。过程域（）满足结构结构需求的结构生产过程的集合。1-1 公理化设计中的域相邻两域之间通过“之”字映射完成产品设计需要。如图1-2所示，“之”字映射可分为映射和分解两个过程。从功能域到结构域“之”字映射首先使高层功能的需求FR映射到结构域的DP，在DP指导下FR分解成和，和在结构域中寻求满足它们需求的和，以此类推，直到满足需求1-2 “之”字映射模型设计公理是公理化设计理论的的基本内容，是公理化设计和推论的理论依据。公理化设计包含独立公理和信息公理两个设计理论。独立公理：保持功能需求独立，当有两个或更多个时，设计结果必须是满足每一个而不影响其他的。必须选择其中的一组正确的去满足才能实现的独立性。信息公理：使设计中的信息含量最小。说明在满足那些独立公理的设计中，具有最少信息含量的设计就是最好的设计。因为信息含量是由概率确定的，所以此公理说明了具有最高成功的概率的设计是最佳设计。1.2柴油机箱体加工专用装备公理化设计思想公理化设计方法的研究主要围绕“之”字映射理论，独立公理和设计公理三个方面展开。箱体加工专用装备由多台设备组成，包括数控铣床，立式钻床，镗床，磨床。箱体在加工过程中，分别完成铣，钻，扩，铰，镗，磨等加工工序。各台机器需要相互配合才能更好的完成加工任务，整条生产装备要求物件传送稳定，加工精度要求高，整体坚固耐用，加工成本低廉。箱体加工专用装备的设计比一般加工机械的设计要求高，它的设计精度要求更高，耐腐蚀要求更高，装备之间的动作配合更精确，操作性更灵活。经验设计难以达到设计要求，必须采用公理化设计方法。针对多台装备配合的问题，需要研究功能结构求解技术，在概念设计阶段应用公理化的设计方法；针对装备可能存在的耦合问题，需要研究局部功能耦合的分析和解耦技术，解决局部解耦问题；针对柴油机箱体的加工精度要求，需要研究信息含量优化技术，减小功能误差，提高装配精度。1.3柴油机箱体加工内容及结构1.3.1柴油机箱体专用装备的功能结构求解技术“之”字映射包括功能分解和结构映射两个过程。本次设计分析了功能，结构，以及子功能在分解过程中的约束作用，将功能时序关系应用于功能分解过程，对“之”字映射过程进行阶段划分，给出各个阶段的求解目标，明确概念设计阶段功能结构求解终止的条件。在“之”字映射功能结构求解模型的基础上，对箱体加工专业装备中的钻床进行功能结构求解。1.3.2柴油机箱体专用装备的耦合设计解耦技术独立公理为柴油机箱体的加工专用装备设计方案优劣提供了评价标准，指出不满足独立公理的设计必须进行解耦。1.3.3柴油机箱体加工专用装备的信息含量优化技术信息公理对满足独立公理的设计方案给出了评价标准。设计提出解耦关系对功能需求的影响，提出面向公理化设计概念求解过程的相对信息含量的计算方法，用于箱体的专用装备概念设计阶段的方案评价和选择，在设计结构矩阵的基础上，提出基于设计结构矩阵集成优化方法。2.柴油机箱体加工专用装备的功能结构求解技术在柴油机箱体加工专用装备的设计过程中，功能分析与结构求解是两个重要的过程。在公理化设计中，这两个过程通过功能域和结构域间的“之”字映射来完成的。公理化设计的“之”字映射过程首先从功能出发，对功能进行结构映射，使设计具有散发性；在下层分解的过程中，上层结构对功能分解起到约束作用，限制了方案的过渡发散。2.1柴油机箱体加工专用装备的功能结构求解模型2.1.1功能结构求解的数学表达式功能域和结构域之间的映射过程可以在数学上用定义设计目标和设计解的特征向量来表达。在给定的设计层次上，确定特定的设计目标的功能需求集，构成功能域中的向量。同样，在结构域中已经被选择来满足设计参数集，构成向量。这两个向量之间的关系如下方程：三个和设计，矩阵为 2.1.2功能结构求解的过程分析公理化设计指出，必须把高层次的和分解来形成产品设计的详细过程，分解过程一层一层的进行，直到设计到达一个可实施的最终阶段。要分解和特征向量，必须在功能域和结构域之间反复迭代，从功能域出。发到结构域，然后回到功能域，产生下一层的和，和共同实现。然后在到功能域，通过这个层次的概念设计寻求分别满足和，这个过程一直进行下去，直到所有分支达到最终状态。2.2柴油机箱体加工专用装备的功能结构关系模型2.2.1功能结构关系数学表达式设计的理想状态是要求功能之间具有独立性，功能结构之间不发生相互影响，设计偏差不会在功能间传递，是理想状态。功能与功能之间由于结构关系而产生相互联系为功构映射关系，功能映射关系本质上是功能与功能之间在空间上的联系。基本功构映射关系可归纳为三种：1)独立关系。独立关系指两功能和在结构上不存在联系或联系较小，结构对两功能的影响在设计范围之内，可以忽略。独立关系在设计方程上表示为： (2-4)式中的“X”表示功能与结构之间存在依赖关系，“0”表示功能和结构之间不存在依赖关系。功能与功能之间的独立关系在设计矩阵上表现为对角阵。2）解耦关系。两功能和之间关系为功能在结构上独立于功能，而在结构上依赖于。解耦关系在设计方程上表示为： (2-5)功能与功能之间的解耦关系在设计矩阵上表现为三角阵。3）耦合关系。两功能与之间关系为功能在结构上依赖于功能，而在结构上也依赖于。耦合关系在设计方程上表示为： (2-6)功能与功能之间是耦合关系时，设计矩阵是满阵。3.柴油机零件工艺分析3.1 概述机体的加工工序路线复杂，具体分为铣，镗，钻，扩，攻丝等，加工的原则一般按照先粗后精、先面后孔、基准先行等原则。零件的表面上分布有大小不一的孔这些孔对位置尺寸精度要求都较高因此加工时以平面定位准确可靠可减少定位误差提高加工精度。所以把平面加工好非常重要。根据零件的特点在组合机床上用铣削方法加工平面只有使机床结构简单、刚性好、加工精度高这样才能保证零件的精度。为此可以采用铣削头安装在工作台上移动铣削的布局形式。零件表面分布有大小不一的孔，这些孔对位置要求尺寸精度要求高，因此，加工时以平面定位准确可靠，可减少定位误差，提高加工精度。所以把平面加工好非常重要。3.2 工艺特点箱体的工艺特点是：结构、形状复杂；加工的平面、孔多；壁厚不均，刚度低；加工精度要求高，属于典型的箱体类加工零件。3.3 平面的加工由参考文献机械加工工艺手册表2.1-12可以确定，底面的加工方案为铣平面：粗铣（），粗糙度为6.3，一般不淬硬的平面，粗铰的粗糙度可以较小。3.4 孔的加工方案由参考文献机械加工工艺手册表2.1-11可以确定，因为所有螺纹孔的表面粗糙度为0.8，则选螺纹孔的加工顺序为;钻扩攻螺纹4.工艺规程的设计4.1确定毛坯的制造形式发动机箱体的铸造采用的是铸铁制造，其材料是HT250.4.2基面的选择基面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，不盲目的选择基面。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，使生产无法正常进行。4.2.1 粗基准的选择粗基准选择应当满足以下要求：1、粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。2、选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。3、应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。4、应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。5、粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置，发动机缸体在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。4.2.2 精基准的选择1、基准重合原则。即尽可能选择设计基准作为定位基准。这样可以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。2、基准统一原则，应尽可能选用统一的定位基准。基准的统一有利于保证各表面间的位置精度，避免基准转换所带来的误差，并且各工序所采用的夹具比较统一，从而可减少夹具设计和制造工作。3、互为基准的原则。选择精基准时，有时两个被加工面，可以互为基准反复加工。自为基准原则。有些精加工或光整加工工序要求余量小而均匀，可以选择加工表面本身为基准。5.箱体公理化设计和工艺计算5.1 拟定加工路线工序1 粗铣顶面工序2 钻10-，攻螺纹工序3 粗铣底面工序4 攻穿螺纹工序5 粗镗缸孔，精镗缸孔，工序6 粗铣右端面工序7 钻，扩，攻螺纹工序8 钻孔工序9 攻螺纹工序10 钻孔工序11 粗铣左端面工序12 粗铣前端面，钻，扩，攻螺纹工序13 精铣前端面工序14 磨顶平面工序15 精铣顶面工序16 攻螺纹工序17 精铣底面工序18 粗铣后端面工序19 精铣左端面工序20 精铣右端面工序21 钻孔，扩，攻螺纹，工序22 精铣后端面工序23 扩，攻螺纹，工序24 磨缸孔工序25 倒角去毛刺工序26 终检涂油5.2 确定公理化要求并计算切削用量1)粗铣顶面公理化和物理结构要求：加工基本条件：FANUC数控铣床，实现加工：去除材料：刀具（硬质合金W18Cr4V），实现切削加工：装夹：专用夹具，实现夹具功能：检测：卡板，实现量具功能设计矩阵方程为：与关系表示为“X”即铣床为箱体端面加工提供条件，为依赖关系与关系表示为“X”即刀具为箱体的加工去除材料提供条件，为依赖关系与关系即“0”表示加工条件与卡板无关，为独立关系设计矩阵为三角矩阵，无耦合，满足公理化设计要求，可以接受。下面进行工艺的详细计算：加工余量：由手册可得为，取3.0mm铣削深度：，每齿进给量：由参考文献(6)M机械加工工艺手册表2.4-73，取铣削速度取机床主轴转速：，取实际铣削速度：工作台每分进给量：，取切削工时：由于是铣削，故整个铣刀不必铣整个工件，毛坯尺寸为长度取切入长度刀具切出长度可得出铣刀的机动时间： 2) 钻孔10-公理化和物理结构需求：：加工条件：立式钻床Z535型，实现钻孔：去除材料：麻花钻，实现切削加工：装夹：专用夹具，实现夹具功能：检测：卡尺，实现量具功能形成矩阵设计方程：与关系表示为“X”即钻床为箱体孔加工提供条件，为依赖关系与关系表示为“X”即“X”表示麻花钻为箱体孔去除材料加工提供条件，为依赖关系与关系 “0”表示装夹与卡尺检测无关，为独立关系设计矩阵是三角矩阵，解耦关系，无耦合，满足公理化设计要求，可以接受下面是工艺加工详细计算：切削深度：进给量：由参考文献(6)M机械加工工艺手册表2.4-52，取切削速度：由参考文献(6)M机械加工工艺手册表2.4-53，取机床主轴转速，取所以实际切削速度工作台进给量：被切削长度：刀具切入长度：刀具切出长度：取机动时间(10个孔)：图5-1 箱体端面加工工序 3）攻螺纹公理化和物理结构需求：加工条件：卧式车床C620-1,实现加工：去除毛坯：M10丝锥，实现切削加工：装夹：专用夹具，实现夹具功能：检测：螺纹量规，实现量具功能设计矩阵方程为：与关系表示为“X”即“X”表示螺纹量规为箱体加工检测提供条件，为依赖关系设计矩阵是三角矩阵，为解耦关系，无耦合，满足公理化设计要求下面进行详细工艺计算：加工余量：1mm进给量：由参考文献(6)M机械加工工艺手册表2.4-52，取切削速度：由参考文献(6)M 机械加工工艺手册表2.4-53，取机床主轴转速有：，取实际切削速度有：被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：取机动时间（8个孔）：图5-2 螺纹加工工序4)粗铣底面公理化和物理结构要求：加工条件：FANUC数控铣床，实现加工：去除毛坯：硬质合金端铣刀(W18Cr4V)，实现切削：装夹：专用夹具，实现夹具功能：检测：卡板，实现量具功能设计矩阵方程为：与关系表示为“X”即“X”表示铣床为箱体的加工提供条件，为依赖关系与关系表示为“X” 即卡板为箱体加工检测提供条件，为依赖关系设计矩阵为三角阵，为解耦关系，满足公理化设计要求下面是工艺详细计算：加工余量：查得为,取3.0mm铣削深度：走刀次数：i=1每齿进给量：由参考文献(6)机械加工工艺手册M表2.4-73，取铣削速度：由参考文献(6)机械加工工艺手册M表2.4-81，取机床主轴转速：，实际铣削速度：由参考文献6机械加工工艺手册M表2.4-81,，被切削层长度：刀具切入长度：由毛坯尺寸可知取刀具切入长度：刀具切出长度：机动时间： 5)攻螺纹公理化和物理结构需求：加工条件：卧式车床C620-1，实现加工：去除材料：M12丝锥，实现切削加工：装夹专用夹具，实现切削功能：检测：螺纹量规，实现量具功能设计矩阵方程为：与关系表示为“X” 即“X”表示夹具为箱体加工提供装夹功能，为依赖关系设计矩阵是三角矩阵，为解耦关系，无耦合，满足公理化设计要求下面是工艺详细计算：加工余量：查得为,取3.0mm切削深度：走刀次数：i=2每齿进给量：由参考文献6机械加工工艺手册M表2.4-73，取，铣削速度：由参考文献6机械加工工艺手册M表2.4-81，取机床主轴转速：，实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量：：由参考文献6机械加工工艺手册M表2.4-81, 刀具切入长度：由毛坯尺寸可知，取刀具切出长度：取机动时间(10个孔)：图5-3 螺纹孔加工工序6)粗镗缸孔公理化和物理结构要求：加工条件 :T68镗床，实现加工：去除材料：YT30镗刀，实现切削加工：装夹：专用夹具，实现夹具功能：检测：塞规，实现量具功能设计矩阵方程为： “X”表示镗床为箱体孔加工提供条件，为依赖关系该方程为三角矩阵，为解耦关系，满足公理化设计要求下面是工艺计算：加工余量：2mm切削深度：，毛坯孔径。走刀次数：进给量：由参考文献(6)机械加工工艺手册M表2.4-66，刀杆伸出长度取，切削深度为。因此确定进给量。切削速度：由参考文献(6)机械加工工艺手册M表2.4-66取机床主轴转速：，取实际切削速度有：工作台每分钟进给量：被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：取机动时间，有： 7)精镗孔公理化和物理结构要求：加工条件 :T68镗床，实现加工：去除毛坯：YT30镗刀，实现切削加工：装夹：专用夹具，实现夹具功能：量具：塞规，实现量具功能设计矩阵方程为： “X”表示镗床为箱体孔加工提供条件，为依赖关系该矩阵为三角矩阵，无耦合关系，实现公理化设计要求，可以接受下面是工艺详细计算：加工余量：0.9mm切削深度：走刀次数：进给量：由参考文献(6)机械加工工艺手册M表2.4-66，刀杆伸出长度，切削深度为。因此确定进给量切削速度：由机械加工工艺手册M表2.4-66，取机床主轴转速，有：，取实际切削速度：工作台每分钟进给量：被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：取机动时间，：图5-4 孔加工工序8)粗铣右端面公理化和物理结构要求：加工条件 : FANUC数控铣床：去除毛坯：硬质合金端铣刀(W18Cr4V)，实现切削加工：装夹：专用夹具，实现夹具功能：量具：卡板，实现量具功能形成矩阵方程： “X”表示铣床为加工箱体端面提供条件，为依赖关系刀具为箱体加工去除材料提供条件，为依赖关系该方程为三角矩阵，无耦合，满足公理化设计要求，可以接受下面是工艺详细计算：加工余量：查得为,取3.0mm加工余量：3mm铣削深度：走刀次数为: i=1每齿进给量：由参考文献(6)机械加工工艺手册M表2.4-73，取铣削速度：由参考文献(6)机械加工工艺手册M表2.4-81，取机床主轴转速：，实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量：：由参考文献(6)机械加工工艺手册M表2.4-81,被切削层长度：刀具切入长度：由毛坯尺寸可知取刀具切出长度：取机动时间： 9)攻螺纹公理化和物理结构需求：加工条件：卧式车床C620-1,实现加工：去除毛坯：M8丝锥，实现切削加工：装夹：专用夹具，实现夹具功能：检测：螺纹量规，实现量具功能设计矩阵方程为： X”表示车床为箱体的螺纹加工提供条件，为依赖关系刀具为箱体的加工去除材料提供条件，为依赖关系设计矩阵是三角矩阵，为解耦关系，无耦合，满足公理化设计要求下面是详细工艺计算：进给量：由参考文献(6)机械加工工艺手册M表2.4-52，取切削速度：由参考文献(6)机械加工工艺手册M表2.4-53，取机床主轴转速，有：，取实际切削速度有：被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：取机动时间（3个孔）：图5-5 螺纹加工工序10)钻孔公理化和物理结构需求：：加工条件：立式钻床Z535型，实现钻孔：去除材料：麻花钻，实现切削加工：装夹：专用夹具，实现夹具功能：检测：卡尺，实现量具功能形成矩阵设计方程： “X”表示钻床为箱体孔加工提供条件，为依赖关系设计矩阵是三角矩阵，解耦关系，无耦合，满足公理化设计要求下面是工艺详细计算：进给量：由参考文献(6)机械加工工艺手册M表2.4-52，取切削速度：由参考文献(6)机械加工工艺手册M表2.4-53，取机床主轴转速有：，取实际切削速度有：被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：取机动时间：图5-6 加工孔工序11)攻螺纹公理化和物理结构需求：加工条件：卧式车床C620-1，实现加工：去除材料：丝锥M13，实现切削加工：装夹专用夹具，实现夹具功能：检测：螺纹量规，实现量具功能设计矩阵方程为： “X”表示车床为箱体螺纹孔加工提供条件，为依赖关系设计矩阵是三角矩阵，为解耦关系，无耦合，实现公理化设计要求功能与功能间的独立关系为对角矩阵。满足独立公理要求。下面是工艺详细计算：进给量：由参考文献(6)机械加工工艺手册M表2.4-52，取切削速度：由参考文献(6)机械加工工艺手册M表2.4-53，取机床主轴转速有：，取实际切削速度有：被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：取机动时间：图5-7 加工螺纹孔工序12)钻孔公理化和物理结构需求：：加工条件：立式钻床Z535型，实现钻孔：去除材料：麻花钻，实现切削加工：装夹：专用夹具，实现夹具功能：检测：卡尺，实现量具功能形成矩阵设计方程： “X”表示钻床为箱体孔加工提供条件，为依赖关系“X”表示夹具为箱体孔加工提供装夹条件，为依赖关系设计矩阵是三角矩阵，解耦关系，无耦合，满足公理化设计要求下面是工艺详细计算：进给量：由参考文献(6)机械加工工艺手册M表2.4-52，取切削速度：由参考文献(6)机械加工工艺手册M表2.4-53，取机床主轴转速，有：，取实际切削速度有：被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：取机动时间：图5-8 螺纹孔加工工序13)粗铣左端面公理化和物理结构要求：加工条件 : FANUC数控铣床：去除毛坯：硬质合金端铣刀(W18Cr4V)，实现切削加工：装夹：专用夹具，实现夹具功能：量具：卡板，实现量具功能形成矩阵方程： “X”表示铣床为箱体端面加工提供条件，为依赖关系“X”表示夹具为箱体端面加工提供装夹条件，为依赖关系该方程为三角矩阵，无耦合，满足公理化要求。下面是工艺详细计算：加工余量：由手册可得为，取3.0mm铣削深度：每齿进给量：由参考文献机械加工工艺手册M表2.4-73，取铣削速度：参考文献机械加工工艺手册M表2.4-81，取机床主轴转速：，实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量：：由机械加工工艺手册M表2.4-81,被切削层长度：刀具切入长度：由毛坯尺寸可知，取刀具切出长度：取机动时间：图5-9 端面加工工序14)粗铣前端面公理化和物理结构要求：加工条件 : FANUC数控铣床：去除毛坯：硬质合金端铣刀(W18Cr4V)，实现切削加工：装夹：专用夹具，实现夹具功能：量具：卡板，实现量具功能形成矩阵方程： “X”表示铣床为箱体端面加工提供加工条件，为依赖关系该方程为三角矩阵，无耦合，满足公理化要求。下面是工艺详细计算：进给量：由参考文献(6)机械加工工艺手册M表2.4-52，取切削速度：由参考文献(6)机械加工工艺手册M表2.4-53，取机床主轴转速有：取实际切削速度有：被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：取机动时间： 15)精铣前端面公理化和物理结构要求：加工条件：FANUC数控铣床，实现加工：去除毛坯：硬质合金端铣刀(W18Cr4V)，实现切削：装夹：专用夹具，实现夹具功能：检测：卡板，实现量具功能矩阵方程为： “X”表示铣床为箱体端面加工提供加工条件，为依赖关系“X”表示卡板为箱体端面加工提供检测条件，为依赖关系该方程为三角矩阵，无耦合，满足公理化要求下面是工艺详细计算：加工余量：0.9mm切削深度：走刀次数：进给量：由参考文献(6)机械加工工艺手册M表2.4-66，刀杆伸出长度取，切削深度为。因此确定进给量。切削速度：由参考文献(6)机械加工工艺手册M表2.4-66取机床主轴转速有：，取实际切削速度有：工作台每分钟进给量：被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：取机动时间，有： 16)精铣顶面公理化和物理结构要求：加工条件：FANUC数控铣床，实现加工：去除毛坯：硬质合金端铣刀(W18Cr4V)，实现切削：装夹：专用夹具，实现夹具功能：检测：卡板，实现量具功能设计矩阵方程为： “X”表示铣床为箱体端面加工提供加工条件，为依赖关系“X”表示卡板为箱体端面加工提供检测条件，为依赖关系方程为三角矩阵，无耦合，满足公理化要求，可以接受下面是工艺详细计算：切削深度：走刀次数: i=1。每齿进给量：由参考文献(6)机械加工工艺手册M表2.4-73，取铣削速度：由参考文献(6)机械加工工艺手册M表2.4-81，取机床主轴转速有：，实际铣削速度，有：进给量有：工作台每分进给量：被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：精铣时刀具切出长度：取机动时间有： 17)精铣底面公理化和物理结构要求：加工条件：FANUC数控铣床，实现加工：去除毛坯：硬质合金端铣刀(W18Cr4V)，实现切削：装夹：专用夹具，实现夹具功能：检测：卡板，实现量具功能设计矩阵方程为： “X”表示铣床为箱体端面加工提供加工条件，为依赖关系方程为三角矩阵，无耦合，满足公理化要求，可以接受。下面是工艺计算：铣削深度：走刀次数： i=1每齿进给量：由参考文献(6)机械加工工艺手册M表2.4-73，取铣削速度：由参考文献(6)机械加工工艺手册M表2.4-81，取机床主轴转速有：，实际铣削速度有：进给量有：工作台每分进给量：被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：精铣时刀具切出长度：取机动时间，有： 18)粗铣后端面公理化和物理结构要求：加工条件：FANUC数控铣床，实现加工：去除毛坯：硬质合金端铣刀(W18Cr4V)，实现切削：装夹：专用夹具，实现夹具功能：检测：卡板，实现量具功能设计矩阵方程为： “X”表示铣床为箱体端面加工提供加工条件，为依赖关系方程为三角矩阵，无耦合，满足公理化要求，可以接受下面是工艺计算：铣削深度：走刀次数: i=1每齿进给量：由参考文献(6)机械加工工艺手册M表2.4-73，取铣削速度：由参考文献(6)机械加工工艺手册M表2.4-81，取机床主轴转速，有：，

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