柴油机汽缸盖的工艺规程及夹具设计【粗铣汽缸盖顶底端面】【说明书+CAD】
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湖 南 科 技 大 学毕 业 设 计（ 论 文 ）题目柴油机汽缸盖的工艺规程及夹具设计作者向睿学院机电工程学院专业机械设计制造及其自动化学号1103010411指导教师尹何迟二一五年 五月 二十五日湖 南 科 技 大 学毕业设计（论文）任务书 机电工程学院 院 机械制造 系（教研室）系（教研室）主任: （签名） 2015 年 1 月 15 日学生姓名: 向睿 学号: 1103010411 专业: 机械设计制造及其自动化 1 设计（论文）题目及专题： 柴油机汽缸盖的工艺规程及夹具设计 2 学生设计（论文）时间：自2015 年 3月 1 日开始至 2015 年 5 月 29日止3 设计（论文）所用资源和参考资料：(1） 被加工零件图，年产5000（10000）件；(2） 相关教材及夹具设计、电机工程手册；4 设计（论文）应完成的主要内容：（1） 计算生产纲领，确定生产类型；（2） 零件的分析（3） 选择毛坯 （4） 工艺规程设计（5） 机床夹具设计（6） 编写说明书5 提交设计（论文）形式（设计说明与图纸或论文等）及要求：（1）装配图和部分零件图，不少于折合0号图2.5张；（2）设计说明书正文不少于40页。6 发题时间： 2015 年 3 月 15 日指导教师： （签名）学 生： （签名）湖 南 科 技 大 学毕业设计（论文）指导人评语主要对学生毕业设计（论文）的工作态度，研究内容与方法，工作量，文献应用，创新性，实用性，科学性，文本（图纸）规范程度，存在的不足等进行综合评价指导人： （签名）年 月 日 指导人评定成绩： 湖 南 科 技 大 学毕业设计（论文）评阅人评语主要对学生毕业设计（论文）的文本格式、图纸规范程度，工作量，研究内容与方法，实用性与科学性，结论和存在的不足等进行综合评价评阅人： （签名）年 月 日 评阅人评定成绩： 湖 南 科 技 大 学毕业设计（论文）答辩记录日期： 学生： 学号： 班级： 题目： 提交毕业设计（论文）答辩委员会下列材料：1 设计（论文）说明书共页2 设计（论文）图 纸共页3 指导人、评阅人评语共页毕业设计（论文）答辩委员会评语：主要对学生毕业设计（论文）的研究思路，设计（论文）质量，文本图纸规范程度和对设计（论文）的介绍，回答问题情况等进行综合评价答辩委员会主任： （签名）委员： （签名）（签名）（签名）（签名） 答辩成绩： 总评成绩： 湖南科技大学本科生毕业设计（论文）摘 要 本课题概要的介绍国内外机械制造行业的发展趋势，从而提出柴油机汽缸盖加工工艺研究的重要性。对影响汽缸盖机械加工质量的因素和主要对策的分析、研究，关键工序的加工进行分析，选择合适的刀具，选择合理定位基准和可靠定位基准以及设计可靠的夹紧来保证其加工质量和加工精度，提出相应的对策提高柴油机的良品率和满足客户的要求。同时粗铣顶底面、精镗缸套孔专用夹具和一套工艺规程的合理设计更使得加工工艺有所创新.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HT2040的铸铁由机器进行砂模铸造。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。 关键词： 柴油机； 加工工艺；夹具； Abstract Brief introduction of this topic at home and abroad and the development trend of machinery manufacturing industry, and then puts forward the engine block the importance of processing technology research. The influence of mechanical processing factors on the quality of the main countermeasures and analysis, research, the key working procedure of processing analysis, choose proper tool, select the reasonable positioning base and reliable position datum and the design of clamping reliable to ensure the process quality and machining precision, and put forward the corresponding countermeasures to improve the engines rate and meet the demand of the customers. At the same time the bottom and fine rough milling boring cylinder liner hole special jig and a set of technical process the reasonable design of more make processing technology has innovation.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 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 moulds 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 .Keywords: Engine Block; Processing technology; Jig; Factors目 录第一章 前言 5第二章 零件的分析 62.1 零件的作用及性能 62.2 零件的生产纲领 62.3 汽缸盖的主要技术条件分析 72.3.1 尺寸精度 72.3.2几何精度 72.3.3位置精度 72.3.4 表面粗糙度 7第三章 工艺规程的制定8 3.1 确定毛坯制造形式 83.2 零件结构工艺分析 83.2.1 零件图分析 93.2.2结构工艺性分析 103.3 工艺路线的拟定 103.3.1 基准的选择 103.3.2加工方法的选择 112.3.3加工阶段的划分与工序路线的确定 11 3.4 加工余量的确定 133.5 选择加工设备和工艺设备 173.6 主要工序定位方案 183.7 影响柴油机汽缸盖主要工序的因素及主要对策 19 3.7.1 设备精度的影响19 3.7.2 工艺系统的影响20 3.7.3 温度的影响213.8 主要工序单件机动工时的计算243.9 基本工时的确定273.10 工艺装备的选择及工艺规程设计特点283.11 重点工序的分析29第四章 夹具设计304.1 粗铣汽缸盖顶底端面夹具设计304.2 夹具液压系统的设计334.3 液压缸的选用计算354.4 液压系统的控制及动力源37第五章 结论 38参考文献 39致谢 40附录 40第一章前言1、1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。1、2本次设计的内容本次毕业设计的是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，得到指导教师老师的悉心指导，特此表示深深的谢意.此次毕业设计的主要任务是柴油机汽缸盖加工工艺规程的编制、精镗缸套孔专用夹具的设计。运用大学四年所学的专业知识结合实践经验，进一步研究了柴油机汽缸盖的构造以及有值得改进的地方。这有利于对所学知识的巩固和知识面的扩展,通过毕业设计进一步提高调查研究、设计计算、理论分析、查阅资料及绘制图样等各方面的基本技能。本课题来源于实际生产现场，根据湖南科技大学机电工程学院毕业设计任务书中所规定的内容，本次设计包括三个主要内容。一是柴油机汽缸盖的加工工艺规程编制。制定一套合理的工艺规程，有利于在生产过程中作到优质、高效、底消耗、安全生产和改善劳动条件，使得机械加工循序渐进的进行。其主要内容包括：研究零件图分析其合理性，在得到允许的情况下改正其中的不足之处，分析零件的工艺性、零件毛坯图、工序路线、加工余量的确定。主要工序的定位方案、定位误差分析、主要工序的单件机动工时计算等。再根据以上内容，查阅相关资料，确定合适的加工设备及主要参数和规格。其次是粗铣汽缸盖上下表面夹具和精镗汽缸孔夹具的设计。经过多种方案对比选择，确定更为合理的定位方式、夹紧方式、刀具的对刀引导方式、夹具整体结构和夹紧力。再次是对影响柴油机汽缸盖加工的典型工序的加工质量的因素及主要对策加以分析和研究。使得所设计的夹具结构简单、定位精确、夹紧可靠。完全符合零件图纸加工要求。然后绘制夹具总装图，最后整理设计完成设计过程。 第二章 零件的分析2、1零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。2、2零件的生产纲领由设计任务书知：产品的生产纲领为1万台/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，还必须包括备品率及平均废品率，零件的年生产纲领N0为：N0=N*n*(1+)*(1+)式中：N-产品的生产纲领 N=10000n-每一产品中包含该零件的数量 n=1-备品率 取=10%-平均废品率 取=5%N0=10000*1*(1+10%)*(1+5%) 12000故零件的生产纲领为12000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 =12000/12 1000即每月的生产批量为1000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*300-全年工作日班次为一班-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）/12000 10.75（分钟）2、3气缸盖的主要技术条件极其分析2、3、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：2740。34；宽：198；高：1000.23。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：150.027进气门座孔直径440.027，排气门座孔直径440.027，两孔中心距为500.05。2、3、2几何精度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.2、3、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80.1,燃烧室的深度精度要求为360.1,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0.20.2、3、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=1.6m,同样上顶面要求也较高Ra=3.2m.左右两个侧面同上顶面一样,要求Ra=3.2m,而其前后两个面要求较低,前面Ra=6.3m,后面Ra=12.5m.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=1.6m, 进、排气门座孔为Ra=1.6m.而其它孔Ra=12.5m即可.而凸台面的表面粗糙度为Ra=3.2m. 第三章 工艺规程的制定机械加工工艺规程是规定产品或零部件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件2。 规模的大小、工艺水平的高底以及解决各种工艺题的方法和手段都是要通过机械加工工艺规程来体现。因此，机械加工工艺规程设计是一项重要又严肃的工作。它要求设计者必须具备丰富的生产实践经验和广博的机械制造工艺基础理论知识。机械产品生产过程是指从原材料到该机械产品出厂的全部劳动过程。它既包括：毛坯的制造、机械加工、热处理、装配、检验、油漆等主要劳动过程，还包括：包装、储存和运输等辅助劳动过程。机械产品复杂程度不同，其生产过程可以由一个车间或一个工厂来完成，也可以由多个工厂联合完成。机械加工工艺过程是机械产品生产的一部分。是对机械产品中的零件采用各种加工方法直接用于改变毛坯的形状、尺寸、表面粗糙度以及力学物理性能，使之成为合格零件的全部劳动过程。3、1 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12000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.3、2 零件结构工艺性分析所谓零件的结构工艺性是指在满足使用要求的前提下制造该零件的可行性和经济性1。功能相同有零件，其结构工艺性可以有很大的差异。所谓结构工艺性好，是指在现有工艺条件下既能方便制造，又有较低的制造成本。 3、2、1 零件图的分析在进行工艺规程制定之前，要仔细研究所加工零件的零件图和充分了解此零件所用的场合。这样才能合理的设计工艺规程，因为零件图是工程设计人员与机械加工人员进行交流的一种技术性文件，它被称为工程语言3。由已知的零件图，机械设计人员可以制定出相应的工艺规程，有利于零件的后续加工。在分析零件图时应注意的问题有：检查零件图的完整性和正确性。在所给的零件图中，具有三个视图，可以看清零件的结构，表达直观、清楚。经检查零件无差错。零件示意图如下图所示：图1 零件示意图Fig.1 schematic of body柴油机汽缸盖从立体来说有4组加工面：（1）汽缸盖上下面 汽缸盖上下面有较高的平面度要求，对主轴孔有较高的平行度要求，除此之外，还有一些孔的加工。 （2）汽缸盖前后面 汽缸盖前后面有凸轮轴孔、主轴孔、两通孔以及一些螺纹孔，还有一调速器安装面。（3）汽缸盖两侧面 汽缸盖两侧面有两水管安装面、两窗口面、油泵平面、油泵孔以及一些螺纹孔。（4）缸套孔 缸套孔的中心线对主轴孔的中心线有较高的垂直度要求。零件工艺结构比较复杂，但是零件的刚性比较好，所以零件的工艺加工过程偏向于工序集中，这样可以使总的工序数目减少，夹具的数目和工件安装次数也相应减少，这样有利于保证各加工面间的相互位置精度要求，有利于采用高生产率的机床，节省装夹工件的时间，减少工件的搬动次数。3、2、2 结构工艺性分析由柴油机汽缸盖零件图可以看出，此零件结构复杂，并根据零件的用途，故选用牌号为HT20-40的铸铁为零件的毛坯材料，并采用铸件，这样有利于提高零件制造精度和减振性4。在机械加工过程中，因为技术要求都较高，所以在满足各种性能指标下，也应该兼顾加工的经济性。其主要面加工方法如下：（1）汽缸盖上下面 上表面的平面度为0.05，与主轴孔中心线的平行度为0.10；下表面的平面度为0.2。用双面铣进行加工。（2）汽缸盖前后面 两表面的平面度为0.06，与主轴孔中心线的平行度为100：0.05，也用卧式双面铣进行加工。（3）汽缸盖两侧面 两侧面有五个不同的面，其中加工要求较高的是油泵平面，要求与缸套孔中心线的平行度为0.25，用五头铣同时加工。（4）缸套孔 缸套孔有许多的精度要求，在这里采用粗镗，半精镗，精镗对它进行加工，以满足精度要求。除上述主要尺寸外，还有一些重要的尺寸精度要求比较高，在制定工艺过程中还要考虑它们的形位公差等。这些尺寸有：主轴孔前后孔的同轴度为0.015；前轴承座孔圆柱度为0.012，其端面与主轴中心线的垂直度为100：0.06；顶面各螺纹孔中心线与顶面的垂直度为100：0.2；前端面内凹面凸轮轴孔上面的两孔的凸台表面与前端面平行度为100：0.1；综上所述，零件的结构工艺性要求较高，制造精度较高。 3、3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. 3、3、1基准的选择 基准是指机器零件上用来确定各有关表面相互位置的几何元素.合理的选择定位基准,尽量使基准重合,可以在加工过程中减少加工误差,提高加工精度. 1粗基准 虽然气缸盖有五个外表面需要加工,但各表面的技术要求不尽相同,其中要求最高的是下底面,最好使其余量均匀,故选底面为粗基准来加工顶面,然后再以加工后的顶面为基准加工底面,这样可以保证底面的加工要求.另外,粗加工时,由于加工余量较大,切削力较大.各表面中,只有底面面积较大,且较平整,才能保证装夹时的稳定与可靠. 2精基准 选择精基准,主要从保证工件的位置精度和装夹方便,即尽可能使基准重合、统一来考虑.本设计采用气缸盖底面及底面上的两个直径为14的工艺孔作为精基准,即一面两销定位.这样做的好处有: (1)各加工表面基本上都是以一面两销作为精基准,减少了由于基准转换而引起的定位误差,且两孔位于底面两边,距离长,定位精度高. (2)底面轮廓尺寸大,时的工件安装稳定可靠. (3)大部分工序夹具结构相同,且夹紧方便.夹具设计、制造及维修简单,缩短了生产准备周期,降低了成本. (4)便于实现自动化定位,有同时加工多个工作面,提高了生产效率. 3、3、2加工方法的选择 加工方法的选择应该符合产品的质量、产量及经济性的要求.达到同样的精度要求采用的加工方法是多种多样的.问题的关键在于如何通过分析、比较,在这些方法中选择出一种能在满足零件的技术条件和完成生产批量的前提下,最简单、生产效率最高、消耗原料最少、动力最少、成本最低的加工方法来.3、3、3加工阶段的划分与工序路线的确定由机械制造工艺学可知，加工阶段的划分可分为：（1）粗加工阶段。在粗加工阶段，主要是以高生产率去除加工面多余的金属，使其在尺寸形状上接近零件成品。（2）半精加工阶段。在半精加工阶段减少粗加工中留下的误差，使加工表面达到一定的精度，并留有适当的加工余量，为后续精加工做好准备。（3）精加工阶段1。在精加工阶段，应确保尺寸、形状和位置精度达到图纸上规定的精度要求以及表面粗糙度要求。加工工序路线方案的确定: 表.1方案1Table.1 Scheme 1工序序号工序名称工序序号工序名称1030507090120140160180200220240260280300320340钻铰底面各孔粗镗主轴孔、凸轮轴孔粗铣前后面精铣上下面铣两窗口面半精镗缸套孔精镗缸套孔及止口钻汽缸体顶面各孔汽缸体顶面各孔扩孔汽缸体顶面各孔攻丝钻前、后面各孔钻前后面连接孔钻起动手柄螺纹底孔缸套孔倒角钻回油孔底面各孔攻丝刻线及去毛刺20406080110130150170190210230250270290310330粗铣上下面精镗主轴孔及凸轮轴孔精铣前后面铣两水管安装面铣油泵平面粗镗缸套孔铣调速器安装面清理铁屑清理铁屑清理铁屑钻两侧孔镗油泵孔钻前后面各孔前、后面及回油孔倒角前后面各孔攻丝两侧面螺纹孔攻丝表.2方案2Table.2 Scheme 2工序序号工序名称工序序号工序名称1030507090110粗铣汽缸盖顶、底端面退火处理铣两水管安装平面、两窗口面及油泵平面精铣汽缸盖顶、底端面钻、扩、铰汽缸盖底面各孔粗镗主轴孔、凸轮轴孔20406080100120粗铣汽缸体前、后端面粗铣汽缸盖两侧面铣调速器安装面精铣汽缸盖前、后端面和钻各孔钻、铰汽缸盖顶面各孔镗油泵孔 续表 2工序序号工序名称工序序号工序名称150170190210230250270290310粗镗缸套孔及止口精镗缸套孔及止口钻主油道孔并各孔倒角汽缸盖底面各孔攻丝精铣汽缸盖两侧面和钻各孔钻起动手柄螺纹底孔及缸套孔倒角清理铁屑刻线及去毛刺水道、油道密封检测清洗汽缸盖140160180200220240260280300320半精镗缸套孔及止口半精、精镗主轴孔及凸轮轴孔尺寸偏差检测前、后面各螺纹孔攻丝两侧面各螺纹孔攻丝顶面各螺纹孔攻丝压碗型塞检测缸套孔尺寸，分组作标记压入成品汽缸套整理、终检以上二种方案比较：方案二较方案一更为合理、全面。方案二的工序集中，工艺安排基本符合先加工基准面再加工其它表面；先加工平面，后加工孔；先安排粗加工工序，后安排精加工工序的这几条原则。其次，方案二的热处理工序安排恰当，一开始便进行退火处理，消除内应力，便于机械加工，加工完后还进行各种检验，提高加工质量。而方案一工序分散，对于刚性较好的柴油机汽缸盖，工序集中为好，否则浪费加工成本，加工效率底，浪费时间，而且方案二的安排符合工艺顺序的安排原则：一、先加工基准面，再加工其他表面；二、先加工平面，后加工孔；三、先加工主要平面，后加工次要平面；四、先安排粗加工工序，后安排精加工工序。其次，对于热处理的安排上，为了消除内应力而进行的热处理工序（如人工时效、退火、正火等），最好安排在粗加工之后，故方案二在粗铣上下面、前后面之后在进行退火处理1。3、4加工余量的确定根据零件图上的标注尺寸查阅金属机械加工工艺人员手册第五章加工余量表5-48、表5-49、表5-53、表5-56、表5-59、表5-72、表5-843再根据所制定的工艺规程，结合实际经验，参考机械加工余量手册5，可确定工序间的加工余和公差等级，并确定零件总的加工余量（以毛坯的加工余量2-4mm作为总余量）。毛坯的机械加工余量如表5所示:表.3机械加工余量Table.3 Process Remaining Definition加工表面工序名称加工余量公差等级公 差公差尺寸上下表面前后表面底面4-M12底面8孔与底面8同轴7深孔底面M20X1.5两水管安装面两窗口面185主轴孔90主轴孔毛 坯粗 铣精 铣毛 坯粗 铣精 铣毛 坯钻 孔铰 孔攻 丝毛 坯钻 孔铰 孔毛 坯钻 孔毛 坯钻 孔攻 丝毛 坯粗 铣毛 坯粗 铣毛 坯粗 镗精 镗毛 坯粗 镗精 镗60.754110.22.81.87.88717.42.6661.40.61.40.6IT11IT7IT11IT7IT10IT7IT10IT7IT10IT10IT11IT11IT12IT7IT12IT70.400.060.200.120.0270.600.0450.460.0254941.5488+0.2 -0.2 487.25 +0.050.012361.5232-0.63 -0.43231+0.18 010.213+0.027 0M127.88+0.016 0717.4M20278127229012841831184.4+0.2 -0.4185+0.045 088189.4+0.20 -0.2690-0.005 -0.030 续表 3加工表面工序名称加工余量公差等级公 差公差尺寸80主轴孔62凸轮轴孔105缸套孔107缸套孔缸套孔止口顶面18孔顶面2-M10顶面4-M14毛 坯粗 镗精 镗毛 坯粗 镗精 镗毛 坯粗 镗半精镗精 镗毛 坯粗 镗半精镗精 镗毛 坯粗 镗 精 镗毛 坯钻 孔扩 孔扩 孔毛 坯 钻 孔攻 丝毛 坯钻 孔扩 孔扩 孔1.40.61.40.62.510.52.51.10.42.50.51715.58.51.5120.52.5IT12IT7IT12IT7IT12IT11IT7IT12IT11IT7IT12IT7IT11IT9IT9IT9IT10IT9IT90.40.030.40.020.450.10.0350.460.10.0350.230.2478179.40.280+0.03 060161.40.262-0.005 -0.0251011103.5+0.45 0104.5+0.1 0105+0.035 01031105.5+0.46 0106.6+0.1 0107+0.035 01091111.5+0.23 0112+0.70 +0.046171822.58.5M101212.514.5 续表 3加工表面工序名称加工余量公差等级公 差公差尺寸缸体前面9-M8前面4-M12前面4-16连接孔缸体后面11-M8后面8定连接孔后面11定连接孔缸体后面30通孔与11H8同孔的8深孔后面凸轮轴孔上12凸台孔后面25凸台孔M20攻 丝毛 坯钻 孔攻 丝毛 坯钻 孔攻 丝毛 坯扩 孔铰 孔毛 坯钻 孔攻 丝毛 坯钻 孔铰 孔毛 坯钻 孔铰 孔毛 坯钻 孔毛 坯钻 孔毛 坯钻 孔铰 孔毛 坯钻 孔1.56.71.310.21.85.30.56.71.37.50.510.50.530811.70.318.5IT10IT10IT9IT8IT10IT10IT7IT10IT8IT10IT10IT10IT7IT100.016M146.7M810.2M1210.215.5166.7M87.58H7 10.511H830811.712+0.019 018.5 续表 3加工表面工序名称加工余量公差等级公 差公差尺寸主轴孔下14凸台孔与14孔同轴12.5孔轴孔下M20孔主轴孔内45斜孔汽缸盖后面25通孔两侧面20-M8孔起动螺纹M20两侧面4-M12攻 丝毛 坯钻 孔毛 坯钻 孔毛 坯钻 孔攻 丝毛 坯钻 孔毛 坯钻 孔毛 坯钻 孔攻 丝毛 坯钻 孔攻 丝毛 坯钻 孔攻 丝1.51412.518.51.58256.71.318.51.510.21.8IT10IT10IT10IT10IT10IT10IT10IT10M201412.518.5M208256.7M818.5M2010.2M123、5选择加工设备和工艺设备此零件加工时的主要方法有铣削加工、镗削加工、钻削加工。工序中的铣削有粗铣和精铣，由于两平面有较高的平面度要求，而且对主轴孔中心线有较高的平行度要求，为了提高加工效率，以主轴孔中心线为基准，采用双面铣，至于两水管面、两窗口面以及油泵平面，位置度要求不是很高，为提高加工效率，采用五头铣。工序中的镗削加工，首先考虑到缸套孔对主轴孔中心线有较高的垂直度要求，两缸套孔有较高的同轴度要求，所以采用立式镗床，对缸套孔进行粗镗、半精镗和精镗，其次镗主轴孔和凸轮轴孔，由于前后的孔径大小不一，工件较大，采用液压双面组合镗。工序中的钻、扩、锪孔、攻丝，所需加工的尺寸繁多，采用摇臂钻床Z3025、双面组合钻以及各种攻丝机。3、6主要工序定位方案由于零件结构较复杂，工序较多，工件较大，定位情况也就随之繁杂，但总归离不开几种基本定位情况而已，大体上工件采用一面两销对工件进行定位。故只需重点分析主要工序中的粗铣上下表面和精镗缸套孔的定位方案及定位误差的分析计算。根据工艺规程所选加工装备和夹具可知以下条件：(1)大批量生产，毛坯为铸造件，加工设备为专用机床。(2)粗铣工序采用液压夹紧，夹紧可靠，拆换迅速。(3)精镗工序采用一面两销进行定位，用液压夹紧，夹紧可靠。(4)粗铣顶底面的加工要求，如图2所示。图2 粗铣汽缸盖顶底面的加工要求Fig. 2 Requiring of rough milling blocks upper and lower surface主要工序的定位方案的确定:（1）粗铣汽缸盖上下表面：加工要求：尺寸公差4880.2, 上下表面粗糙度6.3. 本工序采用两根铣刀杆加工，每根铣刀杆上分别装有相距为488mm不重磨硬质合金刀片套式面铣刀6，将刀具安装在双面铣专用机床上可以同时粗铣柴油机汽缸盖的上下面，提高工作效率。 满足零件图上的加工要求，只需要限制3个方向上的自由度，即、。经过分析，采用的定位方案为： 183：采用菱形销定位，它可以限制。的定位：采用平面定位的方法来限制 方向。的定位：采用两挡块，它可以限制Z轴方向的转动。3、7影响柴油机汽缸盖主要工序的机械加工质量的因素及主要对策汽缸盖是柴油机零件中结构较为复杂的箱体类零件，也是柴油机的骨架，是所有零件和附件的装配基体，其精度要求高，加工工艺复杂，且加工质量直接影响柴油机的整体性能。同时，在当前柴油机开发在排放、油耗、噪声及性能等方面面临更高的要求，汽缸盖的工序质量控制也将以一个更高的起点来适应这种变化。目前，随着数控技术和测量技术的发展，机床制造业取得长足的进步，其加工质量和精度的提高使机械加工生产线在规划阶段有了新的工序质量保证手段，全面提升了工序质量保证能力。3、7、1 设备精度的影响零件的形状精度和相互位置精度最终是靠设备来保证的，因此设备的选择对保证汽缸盖零件的加工精度显得尤为关键。近几十年来，汽车工业已经成为了中国机床的消费主体，约消费了全社会40%的机床。同时，汽车工业投资的一半以上又用于购买机床，其中，进口机床额约占80%。统计表明，“十五”期间，汽车工业投资总额突破2000亿元，超过1000亿元用于采购机床，其中约800亿元用于购买进口机床。这一数据表明，国内汽车工业的发展我国机床市场和进口高速增长的主要原因，换个角度也说明我国装备制造业发展还严重滞后后于国际先进水平，汽车工业关键设备仍严重依赖进口。 为了稳定保证生产过程加工质量，工艺人员在工艺规程时，就必须考虑一定的安全系数。国外规定，机械加工的工序能力不大于双侧公差的3/4，对于单向公差，不大于产品的公差的7/8.因此，国外对机床的质量要求非常严格，机械能力CM/CMK=2.0/1.67,即3.4PPM，这意味着一百万个零件中仅有3.4个不合格品，达到了6西格玛的要求。而国内机床质量水平只能达到3-4西格玛，差距比较大。 就金属切削设备而言，以柴油机加工为例，在汽车行业普遍流行的做法是，柴油机汽缸盖、缸盖、曲轴、连杆和凸轮轴这些核心零部件的加工设备选择时，一是采用尽可能柔性、成熟技术、成熟工艺方案为原则；二是在整个工艺方案中重要关键特性加工的设备采用进口设备；一般特性采用国产设备。这就说明在这类高速度、高性能、高精度的机床的技术性能、可靠性与国外还有较大差距（特别是欧美），而中底端产品在部分使用进口元件条件下，还是完全可以替代进口的。 以800台面通用卧式加工中心的定位精度和重复定位精度两项指标为例，通过对国内外机床参数的比较不难发现这一差距，见表4。表 4国内外800台面卧式加工中心精度比较Table. 4 Precision comparing with 800horizontal machining center table at home and abroad机床精度指标国外（欧美）平均水平国内较高水平定位精度重复定位精度3.7.2 工艺系统的影响提高工艺系统的刚度对保证加工质量尤为关键，主要可采取四个措施：1 合理设计工艺装备结构在设计工艺装备时，应尽量减少连接面数目，并注意刚度的匹配，防止有局部底刚度环节出现。在设计基础件、支撑件时，应合理选择零件结构和截面而现状。一般地说，截面积相等时。空心截形比实心截形的刚度高，封闭的截形又比开口的截形好，在适当部位增添加强肋也有良好的效果。如在粗镗气缸孔工序中，夹具为U型开放式结构，为提高夹具系统的整体刚性，在夹具的左右端增加了带有铰链的转动横杆，工件上料（上下料方式为通过式）后，转动横杆工作，连接U型口端部，并通过连接销固定，使夹具前后端墙板形成闭式稳固结构，提高夹具刚性，加工汽缸盖四侧面夹具，采用地面一面两销定位，主夹紧力在工件的顶面，考虑到在切削加工过程中，切削力将对工件带来较大的变形，为提高工艺系统的整体刚性，抵消切削力的影响，在压紧导柱中间部位设计斜锲内胀机构，在工作时，机构自动撑紧下缸孔部位，抱牢工件，可抵消部分切削力。2 提高连接表面的接触刚度主要是提高机床部件中零件间接合表面的质量，和给机床部件预加载荷。在设备采购时就充分考虑到接触强度，设备工作台，纵向移动轴，立柱轴和主轴箱配有紧凑型导轨和带预紧滚柱的滚柱导块。3 采用辅助支撑例如在精镗气缸工序中，为提高工艺系统的整体刚性，除主夹紧力作用外，在汽缸盖两侧还布置可调辅助支撑装置，使汽缸盖受到左右对称，分布均匀的辅助作用力影响，可有效增加工件刚性，减少汽缸盖在加工过程中形变，见下图。图 5 带有辅助支撑的夹具Fig. 5 With auxiliary support jig4 采用合理的装夹和加工方式在汽缸盖毛坯加工工序中，特别是去除主要余量的铣削加工，考虑到毛坯件在表面材料去除后应力释放而产生较大的变形，笔者提出了对压紧力进行高底压分级程序控制，荒加工时采用较大的压紧力，加工完成后短暂撤销压紧力，使工件内应力释放，再以较小的压紧力作用下对工作进行半精加工。这种方法有效地降底了因毛坯内应力产生的变形影响，提高了汽缸盖加工过程质量。3.7.3 温度的影响切削过程中还始终伴随着热的作用，包括切削热，辐射热等。在热的作用下，工艺系统同样不可避免地要产生变形，会使刀具相对于工件的正确位置受到破坏，造成加工误差。特别是对于精密加工和大件加工，由于工艺系统热变形所引起的加工误差常常占到加工总误差的40%70%。温度的影响在以前因受投资等条件的制约，往往无法系统的加以预防，所以产生了各类质量问题，比如，检测区域与加工区域温度差造成的质量评判纠纷等。随着柴油机零件质量要求的提高，该问题逐渐凸显为主要影响因素，因此必须在工艺设计时就全局考虑，采取对应措施以降底影响程度。1 温度对汽缸盖的影响汽缸盖材料灰铸铁在室温状态下热膨胀系数一般为10*10-6 / ,即温度每变化一摄氏度，一米长度方向上将变化0.01mm，应该对主要孔面的精加工质量影响非常大，如6DL汽缸盖顶面产品工艺定位孔（用以精确装配汽缸盖），两孔间距807mm，相互位置度要求0.06，即使加工在公差中值，但温度若变化4，就超差了。2 采取的措施针对上述温度影响，综合实际经验，对汽缸盖生产线设备及厂房采取以下措施：（1）、采用全空调车间，因为工厂处于中国南方地区特别是冬夏季节温差大，若不控制环境温度，其生产的综合效应将使过程质量控制无法进行。（2）、生产线工序尽可能采用湿式加工，并且切削液带有温度控制。切削液具有冷却、润滑，洗涤、防锈四大性能，实践证明，金属切削液能降底切削温度60150摄氏度，降底加工表面粗糙度，提高产品加工质量和刀具是用寿命。（3）所有设备主要部件，如床身、立柱、滑台等采用热平衡设计，减少设备因受热变形而对加工精度产生的负面的影响。（4）机床本身的温度控制也是非常重要的，除加工设备有精度温度补偿功能外，还可在精加工设备热敏感区采用冷却液连续控制受热变形影响。如汽缸盖缸孔精加工专机立柱，其Y轴方向（距夹具中心距离）受热后位置漂移直接影响缸孔的位置精度，以前的国产专机设计时忽略了温度对精度敏感方向的影响，造成了加工质量的不稳定。因此汽缸盖生产线中缸孔半精和精加工专机均要求对机床立柱进行冷却，该措施在实施后大大提高了加工质量的稳定性。（5）严控空调及通风设备的出风口，避免强制局部冷却而使设备的不同部位产生较大温差。（6）严格控制热源（如高温清洗设备等）影响区域，生产线设计时就避免机加工设备，特别是精加工设备与热源距离过近。除此之外，在热源外围采用隔温材料控制热影响区面积。对于清洗后集体的温度控制，可采用常温清洗或设立冷却通道，将出口部位工件温度控制至室温。3 对车间环境温度和冷却液温度的要求通过长期研究这两种温度对设备精度的影响，笔者总结归纳出以下要求： 对车间环境温度要求：（1)环境温度要控制在20-50，温度偏离上述范围时，有必要调整设备几何精度与控制系统的温度补偿。（2）温度随时间的变化T/t要平稳，建议小于06k/h，但允许在短时间内（比如几分钟内）存在稍高值。（3）温度层，级温度随室内地面的高度而不同，垂直梯度G= T/h 1.5K/m,但应随时间的变化尽可能地稳定，G/t 0.2K/m/h。4 对冷却液温度要求采用湿式加工后，机床零部件经冷却液冲帅产生生产极强的热交换，但这对于各轴的测量系统几乎无任何影响，影响加工精度的因素取决于机床结构和工艺系统的设计，包括家具、工件和刀具。冷却液供给温度TK必须与轴的测量系统的温度相近但又有所迟滞，可以将靠近X轴光栅尺的机床本身温度TM作为参照值，两者之间的偏差要求需视轴行程而定：当轴行程不超过750mm,绝对偏差TKTM 0.5K；当轴行程超过750mm,绝对偏差TKTM 0.2K。3.7.4 磨损的影响在力的作用下，工艺系统各部分的有关摩擦表面之间不可避免的要产生磨损，使工艺系统原有精度遭到破坏，将影响到精度的保持性。对于磨损问题，无法避免，只能采取两种措施，一是延缓磨损周期，主要方法是摩擦表面而选用耐磨材料，加强维护创建良好的润滑环境等，二是建立易磨损件的磨损极限标准，定期对易损件进行检查。因此，在汽缸盖生产线设计规划的同时，就需制订与之相适应的技术规范，并在试生产开始就强制执行。对于刀具磨损，不仅直接影响工序加工质量，其耐用度还与生产线产能以及加工成本相关，在措施上除采用耐磨材料的刀具，如涂层刀具、刀具等提高刀具寿命外，还需要加强监控。在早期，人们依靠提高有效的早期预防。随着控制理论的发展，自适应控制的实际生产应用逐渐成为可能。汽缸盖生产线在设备选型时就对该功能提出要求；通过主轴功率监控或轴向力监控来实现刀具磨损状态的识别，并自动调整机床动作来安全应对这种变化。该技术在规模应用后取得了良好的效果，特别是对刀具磨损，崩刃等失效状态提供了早期预警，大大降底了批质量事故的发生几率。另外，对于产品精度要求高的项目，其对刀具磨损敏感度也一定很高，则可采用自动测量和反馈补偿技术进行质量控制。3.7.5 振动的影响机械加工过程中会使工艺系统产生振动，强烈的振动会在加工表面留下振纹，降底零件的精度和表面质量，对刀具耐用度和机床的寿命产生负面影响，同时产生的有害噪音还恶化生产环境，对工人健康不利。振动按其生产的原因可分为三类：自由振动、受迫振动和自激振动。自由振动往往是由于切削力的突然变化等原因所引起的，这种振动一般可以迅速衰减，故对机械加工过程的影响最小，而受迫振动和自激振动是不能自然衰减，对加工危害性较大。铣削或镗削非连续面，加工过程为断续切削，存在一定的间歇性冲击力，引起切削力的周期性变化，从而激起振动，这种就是典型的受迫振动。一般采取的措施是避免激振力的频率与系统的固有频率接近，以防止共振。如粗精铣汽缸盖的一个面。要求精度，原工艺设计要求采用速度才能满足生产节拍要求，可是粗糙度达不到要求，虽对刀具进行了多次改进但效果仍不理想，降底进给至，表面粗糙度达到了要求，可又无法满足节拍要求，在多次切削实验后，将进给量加大至，得到了理想的结果。可见通过调整切削参数，避开系统共振点，也是解决此类振动问题的有效方法。自激振动机理比较复杂，采取的对策仍是通过各种实验，在设备、工具和实际操作等方面解决。如柴油机汽缸盖半精、精镗凸轮孔工序，因汽缸盖长度达，固直线镗杆长径比很大，一凸轮孔镗杆为例，其，且受工件结构影响，又无法在中间设置辅助支撑，在实际加工中受各档切削力的综合作用，形成振源，采用一般的直线镗杆无法解决振动对机械加工精度产生的影响。目前比较成功的做法是使用重金属刀杆，但因其价格昂贵，加工此类大孔很不经济，所以选择阻尼防振镗杆作为方案的优先选项，该镗杆可通过内置减振系统来吸引刀杆振动能量，最终达到消振的目的。3.8 主要工序单件机动工时的计算3.8.1 工序10：粗铣顶底面机床：双立轴圆工作台铣床。刀具：硬质合金端铣刀（面铣刀）材料： 齿数。铣削深度：。每齿进给量：根据参考文献13机械加工工艺手册表2.4-73，取；铣削速度：参照参考文献13机械加工工艺手册表2.4-81，取。机床主轴转速： (1) 取 ；实际铣削速度： (2) 进给量： （3）工作台每分进给量： ：根据参考文献13机械加工工艺手册表2.4-81,被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度： (4)取刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间： （5） 3.8.2 工序40：精铣顶底面： 机床：双立轴圆工作台铣床刀具：硬质合金端铣刀（面铣刀）材料： 齿数铣削深度：每齿进给量：根据参考文献13机械加工工艺手册表2.4-73，取；铣削速度：参照参考文献13机械加工工艺手册表2.4-81，取机床主轴转速，由式（1）有：， 实际铣削速度，由式（2）有：进给量，由式（3）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：取走刀次数为1。机动时间，由式（5）有：本工序机动时间 3.8.3 工序100：粗镗缸套孔及止口机床：卧式镗床。刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料：。切削深度：，毛坯孔径。进给量：根据参考文献13机械加工工艺手册表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：参照参考文献13机械加工工艺手册表2.4-66取机床主轴转速，由式（1）有：，取；实际切削速度，由式（2）有：工作台每分钟进给量： （6）被切削层长度：刀具切入长度： （7）刀具切出长度： 取行程次数：机动时间，由式（5）有：3.9基本工时的确定工时的定额就是完成某一工序所规定的工时，合理的工时定额能促进工人的生产技能和技术熟练程度的不断提高，调动工人的劳动积极性，从而提高生产率。主要有以下几部分组成：基本时间t基 直接用于改变工件的尺寸、形状和表面质量所需要的时间。辅助时间t辅每个工件加工要求进行的装、卸工件，启动、停止机床，改变切削用量，测量工件等工作所消耗的时间。工作点服务及身体需要时间t服在工作时间内，为保证自己正常工作所进行的刀具调整、修磨砂轮、清理切削、擦拭机床等项工作消耗的时间，即在工作时间内必要的休息时间和自然需要时间。准备终结时间t终结一批零件开始加工前熟悉工艺文件，领取毛坯、夹具，调整机床及一批工件终结完工后所需拆下和归还工艺装备，发送成品所需要的时间。 （2)各项时间的计算 t基=(计算长度/S)*I 其中i为走刀次数 t辅=（13-17）% t基 取15% t服=（13-17）% t基 取15% t终结=（3-5）% t基 取15%又有：t单件= t基+ t辅+t服 1.30 t基t单件核算= t基+ t辅+t服+t终结 1.35 t基 、下面以工序30和工序50为例说明时间定额的计算方法 工序30的时间定额的计算t基=（计算长度/8）*I=(L+L1+L2)/8*I式中：L-工件长度i-走刀次数L1,L2切入和超出长度 对工序30：L=230 L1=12.5 L2=5 I=1 S=408 t基=(230+12.5+5)/408=0.60(分) t辅=15% t基=15%*0.60=0.09（分） t服=15% t基=0.09（分） t终结=5% t基=0.03（分） t单件1.30 t基=0.78（分） t单件核算1.35t基=0.81（分） 工序50的时间定额计算 t基=(L+L1+L2)/S*I =(103+1.5+1.5)/176*1 =0.60(分) t辅=15% t基=15%*0.60=0.09（分） t服=15% t基=0.09（分） t终结=5% t基=0.03（分） t单件1.30 t基=0.78（分） t单件核算1.35t基=0.81（分） 其他的各道工序的计算方法与上面两例子相同，在此不再一一举例，具体数值见工艺卡。3.10工艺装备的选择及工艺规程设计特点1刀具的选择刀具的选择条件：刀具材料的硬度应高于工件材料的硬度。刀具材料要有足够的强度及韧性，以承受较大的切削力。 刀具材料需耐磨，热硬性好，且刀具有良好的工艺性，便于制造。因此，在设计中，选用合适的刀具，可以提高生产率。各工序所使用的刀具具体的选择见工艺卡。2机床的选择选择机床的要求能达到规定的质量能达到较高的生产率能达到较高的经济性因此，在设计中，选用的机床首先要有足够的精度，其次，机床的生产率应略大于该零件的年生产率，最后，还要考虑机床的价格。具体的机床选择见工艺卡。3量具的选择由于是大批量加工，且要求的加工精度较高，在工序中，要采用许多专用量具，具体选择见工艺卡。4夹具的设计选择在工序的最初几步，由于是初加工，且在通用机床上加工，未上生产线，因此可以采用组合加剧进行粗加工，当上生产线后，工件在专用机床上加工，且要求精度高，应大量采用专用夹具，夹具的设计详见本文第四章。5辅助工具的选择刀居与机床之间常要用辅具来连接，如钻夹头，钻套，刀夹等。选择辅具时应考虑: （1）能达到较高的生产率（2）经济效果良好因此在设计中，选用的辅助工具生产率应与零件的年生产率相适应，由于是大批量生产，可以采用专用辅具。具体的辅具选择见工序卡。6关于组合机床和自动生产线的内容组合机床也是一种专用机床，根据需要把预先设计和制造的各种标准部件进行选用，与少量的专用部件，装配而成。组合机床具有结构简单和生产率高的特点。他可以加工一种或几种工件的一道或几道工序，实现半自动化或自动化。一般采用多轴、多刀、多工序、多面、多工位、同时加工，所以组合机床是一种工序集中的高效率机床。 7本设计工艺规程的特点i. 定位基准统一，减少了基准转换误差有利于保证加工精度。ii. 工序安排符合“适当集中，合理分散”的原则，便于合理选用加工设备保证加工质量。iii. 把相关工序集中于一台机床上加工，把一些分散到各相关工序中，减少了工件安装次数，从而保证各加工表面的位置精度，减少了操作工人，使得生产周期短，生产率高。3.11重点工序的分析工序340作为重点工序加以分析。加工内容：精铰导管孔、座孔；供油嘴螺纹工序简图如下： 附图NO.2工序的分析:气门座孔和导管孔的同轴度误差呀要求仅0.05毫米，而导管孔和气门座孔的平面的垂直度误差要求为0.1/100毫米，因此可将该工序列为重点工序，重点加工、重点检查，以保证达到精度要求。具体的工艺装备及切削用量的选择见工艺卡 第四章 夹具设计本零件为大批生产，且采用专用机床，为提高生产率，并减轻劳动强度，故要求设计专用夹具。根据任务要求中的设计内容，我选择设计粗铣顶底面夹具。4.1 粗铣汽缸盖顶底端面夹具设计4.1.1 研究原始质料利用本夹具主要用来粗铣顶底平面，在粗铣此底平面时，其他都是未加工表面。为了保证技术要求，最关键是找到定位基准。同时，应考虑如何提高劳动生产率和降底劳动强度。4.1.2 定位基准的选择在进行顶底端面粗铣加工工序时，以前端面为粗基准，两工艺孔已经加工出。因此工件选用顶面与两工艺孔作为定位基面。选择顶面作为定位基面限制了工件的三个自由度，而两工艺孔作为定位基面，分别限制了工件的一个和两个自由度。即两个工艺孔作为定位基面共限制了工件的三个自由度。即一面两孔定位。工件以一面两孔定位时，夹具上的定位元件是：一面两销。其中一面为支承板，两销为一短圆柱销和一削边销。为了提高加工效率，现决定用两把铣刀对柴油机汽缸盖体的顶底端面同时进行粗铣加工。同时为了缩短辅助时间准备采用液动夹紧4.1.3 切削力及夹紧分析计算刀具材料：（高速钢端面铣刀） 刀具有关几何参数： 由参考文献22机床夹具设计手册表1-2-9 可得铣削切削力的计算公式： （10）查参考文献22机床夹具设计手册表得：对于灰铸铁：（11）取 ， 即所以 由参考文献23金属切削刀具表1-2可得：垂直切削力 ：（对称铣削） (12)背向力：(13)根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值。即： （14） 安全系数K可按下式计算： （15）式中：为各种因素的安全系数，见机床夹具设计手册表可得： 所以 （16） （17) (18)由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用液压夹紧机构。夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算： (19)式中参数由参考文献22机床夹具设计手册可查得： 其中： 夹紧力：易得：经过比较实际夹紧力远远大于要求的夹紧力，因此采用该夹紧机构工作是可靠的。4.1.4 误差分析与计算为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的工序公差。与机床夹具有关的加工误差，一般可用下式表示： （20）由参考文献22机床夹具设计手册可得： （1）平面定位心轴定心的定位误差 ：、夹紧误差 ：（21）其中接触变形位移值：(22)、磨损造成的加工误差：通常不超过、夹具相对刀具位置误差：取误差总和：从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。4.1.5 夹具设计及操作的简要说明本夹具用于柴油机汽缸盖顶底端面的粗铣。夹具的定位采用一面两销，定位可靠，定位误差较小。其夹紧采用的是液压夹紧，夹紧简单、快速、可靠。有利于提高生产率。工件在夹具体上安装好后，压块在液压缸活塞的推动下向下移动夹紧工件。当工件加工完成后，压块随即在液压缸缸活塞的作用下松开工件，即可取下工件。由于本夹具用于柴油机汽缸盖顶底端面的粗加工，对其进行精度分析无太大意义。所以就略去对其的精度分析。4.2 夹具液压系统的设计4、2、1 液压传动的特点分析目前的夹紧装置方式主要是机械夹紧和液压夹紧，本装置选择了液压夹紧是因为它与机械夹紧装置相比主要存在以下的优点：(1) 如在同等的体积下液压装置较能比机械装置产生出更大的动力在同等的功率下液压传动装置重量轻体积小结构紧凑。(2) 便于实现无级调速且可实现大范围调速一般可达到100:1 2000:1 的传动比。 (3) 反应快冲击小工作平稳易于实现高速起动制动和换向液压传动装置的换向频率回转运动每分钟可达500 次往复直线运动每分钟可达1000 次。(4）易控制易调节操纵方便易与电气控制相结合可用以实现远程控制和复杂顺序控制的自动化易于实现过载保护。 （5） 液压传动具有自润滑自冷却作用可以减少因摩擦和高温产生的液压元件损坏因此工作寿命较长。 （6） 液压元器件易于实现三化系列化标准化通用化故可以降底制造成本和使用成本并大大缩短了设计制作周期。 （7） 用液压传动来实现直线运动远比用机械传动简单液压传动同时也存在一定的缺点如不能保证严格的传动比等但总体上讲液压传动的优点是突出的。4.2.2 液压系统中执行元件的选择镗床夹具的设计中对工件在夹具体上的夹紧使用了液压夹紧。液压系统的执行元件选择了液压缸。它是一种把液体的压力能转换成机械能以实现直线往复运动的能量转换装置。1 液压缸的类型和特点液压缸按其结构形式，可以分为活塞缸、柱塞缸两类。活塞缸和柱塞缸的输入为压力和流量，输出为推力和速度。（1）双杆活塞缸如图7a所示，缸筒固定的双杆活塞缸。它的进、出油口布置在缸筒两端，两活塞杆的直径是相等的，因此当工作压力和输入流量不变时，两个方向上输出的推力和速度是相等的，其值为(29)（30）式中 ，A 为活塞的有效工作面积；D,d为活塞、活塞杆直径， q为输入流量；p1,p2为缸进、出口压力；,为缸的机械、容积效率。这种安装形式使工作台的移动范围约为活塞有效行程的3倍，占地面积大，宜用于小型设备中。 a) 缸固定，活塞移动 b)活塞固定，缸移动图6 双杆活塞缸Fig.6 Double rod cylinder图6b示活塞杆固定的双杆活塞缸。它的进、出油口可布置在活塞杆两端，油液经活塞杆内的通道输入液压缸；使用软管连接时，进、出油口亦可布置在缸筒两端。缸筒移动式输出的推力和速度大小都和缸筒固定式的相同。（2）单杆活塞缸如图7所示，单杆活塞缸，它的进、出油口的布置视其安装方式而定，可以缸筒固定，也可以活塞杆固定，工作台的移动范围都是活塞有效行程的2倍。由于液压缸两腔的有效工作面积不等，因此它在两个方向上的输出推力和速度不等，其值分别为（31） （32） 图8 单杆活塞缸Fig.8 Single rod piston cylinder4.3 液压缸的选用计算4.3.1 液压缸的组成液压缸的结构基本上可以分为缸筒和缸盖、活塞和活塞杆、密封装置、缓冲装置和排气装置五部分。一般地说，钢筒和缸盖的结构形式和其使用的材料有关。工作压力小于10MPa时使用铸铁，小于20MPa时使用无缝钢管，大于20MPa时使用铸钢或锻钢。密封装置主要有四种:间隙密封、摩擦环密封、 O型圈密封、 V型圈密封 。缓冲装置的工作原理是利用活塞或缸筒在其走向行程终端时在活塞和缸盖之间封住一部分油液，强迫他从小孔或细缝中挤出，以产生很大的阻力，使工作部件受到制动，逐渐减慢运动速度，达到避免活塞和缸盖相互撞击的目的。4.3.2 粗铣顶底端面夹具液压缸的计算粗铣顶底端面夹具所选用的液压缸如图7所示，液压缸的缸筒内径D，是根据负载大小和选定的工作压力，或运动速度和输入的流量等因素确定的。液压缸活塞杆的直径d按工作时的受力情况来决定，如表5 。表5 机床液压缸活塞杆直径推荐值Table.5 Machine tool hydraulic cylinder piston rod diameter recommended values活塞杆受力情况受拉伸受压缩，工作压力P(MPa)P55P7P7活塞杆直径d(0.30.5)D(0.50.55)D(0.60.7)D0.7D图7 液压缸Fig.7 Hydraulic cylinder由工况分析中可知工进阶段的负载力最大所以液压缸的工作压力按此负载力计算根据液压缸与负载的关系有: （33） 液压缸无杆腔的压力 取=3 MPa 液压缸有杆腔的压力 取=0.5MPa 液压缸无杆腔活塞面积 取缸径为D =64mm 液压缸有杆腔活塞面积 取活塞杆直径为d=32mm-液压缸机械效率=0.9-工进阶段的负载则可导出 （34） 4.3.3 镗缸套孔夹具液压缸的计算 镗缸套孔夹具所选用的液压缸如图7所示，液压缸的缸筒内径D，是根据负载大小
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