毕业设计（论文）某汽车发动机汽缸盖机械加工工艺与工装设计

毕业设计（论文）某汽车发动机汽缸盖机械加工工艺与工装设计某汽车发动机汽缸盖机械加工工艺与工装设计某汽车发动机汽缸盖机械加工工艺与工装设计摘要机械的制造工艺过程通常可分为热加工工艺过程包括铸造塑性加工焊接热处理表面改性等及冷加工工艺过程它们都是改变生产对象的形状尺寸相对位置和性质等使之成为产品或半产品的过程伴随着机械制造工艺的发展机床夹具正向着标准化精密化高效化和柔性化等方向发展夹具的主要功能就是完成工件的装夹工作工件装夹情况的好坏将直接影响工件的加工质量本次设计结合近年来国内外内燃机行业加工的发展的新趋势以CS492Q汽缸盖为参考对象对它的机械加工工艺进行了分析和计算分析了和设计了汽缸盖机械加工生产线工序关键工艺技术和设备工艺应用状况及主要优缺点设计了汽缸盖某一道典型加工工序钻上底面面和下底面面孔的夹具本设计首先分析了汽缸盖零件的作用和加工工艺性然后进行工艺规程设计最后是夹具设计合理安排工艺路线是保证加工质量和经济性的关键合理的夹具可以缩短辅助时间提高劳动生产率保证加工精度稳定加工质量降低对工人的技术要求扩大机床工艺范围本文还对所设计的专用夹具进行了精度校核和定位误差分析对夹具的设计质量也进行了评估关键词汽缸盖工艺分析工艺规程设计夹具设计某汽车发动机汽缸盖机械加工工艺与工装设计THEMACHININGPROCESSANDFIXTUREDESIGNOFTHECYLINDERHEADTHEMACHININGPROCESSANDFIXTUREDESIGNOFTHECYLINDERHEADTTHHEEMMAACCHHIINNIINNGGPPRROOCCEESSSSAANNDDFFIIXXTTUURREEDDEESSIIGGNNOOFFTTHHEECCYYLLIINNDDEERRHHEEAADDABSTRACTABSTRACTAABBSSTTRRAACCTTTHEMACHININGPROCESSCANGENERALLYBEDIVIDEDINTOTHEPROCESSOFHOTWORKINGINCLUDINGCASTINGPLASTICFORMINGWELDINGHEATTREATMENTSURFACEMODIFICATIONETCANDTHEPROCESSOFCOLDWORKINGTHEYAREALLTHEPROCESSESOFCHANGINGTHESHAPESIZERELATIVEPOSITIONANDPROPERTYOFPRODUCTIONOBJECTSFORMAKINGTHEMINTOPRODUCTSORSEMIPRODUCTSWITHTHEDEVELOPMENTOFMACHININGPROCESSMACHINEFIXTUREISDEVELOPINGTOWARDTHEDIRECTIONOFSTANDARDIZATIONPRECISIONHIGHEFFICIENCYANDFLEXIBILITYETCTHEMAINFUNCTIONOFTHEFIXTUREISTOCLAMPTHEWORKPIECETHEQUALITYOFCLAMPINGWORKPIECEWILLDIRECTLYAFFECTTHEMANUFACTURINGQUALITYOFTHEWORKPIECEINTHISDESIGNCOMBINEDWITHINTERNALCOMBUSTIONENGINESDEVELOPMENTOFPROCESSINGINDUSTRYATHOMEANDABROADINRECENTYEARSANEWTRENDTOCS492QCYLINDERHEADASAREFERENCEOBJECTANDITSMACHININGPROCESSHASBEENANALYZEDANDCALCULATEDANALYZEDANDDESIGNEDAPRODUCTIONLINEOFCYLINDERHEADMACHININGPROCESSKEYTECHNOLOGYANDEQUIPMENTPROCESSANDAPPLICATIONSTATUSANDMAINADVANTAGESANDDISADVANTAGESROADCYLINDERHEADDESIGNOFATYPICALMACHININGOPERATIONSDRILLINGUNDERTHEBOTTOMSURFACEANDBOTTOMFACESOFTHEFIXTUREFIRSTTHEDESIGNOFTHECYLINDERHEADPARTOFTHEROLEANDPROCESSINGTECHNOLOGYANDTHENPROCEEDTOPROCESSPLANNINGANDFINALLYTHEFIXTUREDESIGNROUTERATIONALIZATIONPROCESSTOENSUREPROCESSINGQUALITYANDECONOMYOFTHEKEYREASONABLEAUXILIARYFIXTURECANREDUCETIMEIMPROVEPRODUCTIVITYANDENSUREPRECISIONSTABILITYPROCESSINGQUALITYANDREDUCETHETECHNICALREQUIREMENTSFORWORKERSEXPANDINGTHESCOPEOFMACHINETOOLTECHNOLOGYTHISARTICLEISALSODESIGNEDSPECIALFIXTURESFORPRECISIONPOSITIONINGERRORCHECKINGANDANALYSISFIXTUREDESIGNQUALITYWEREEVALUATEDKEYWORDSKEYWORDSKKEEYYWWOORRDDSSCYLINDERHEADPROCESSANALYSISPROCESSPLAINDESIGNFIXTUREDESIGN某汽车发动机汽缸盖机械加工工艺与工装设计目录目录目目录录1绪论111本文研究的目的和意义112课题背景知识2COM零件的作用2COM机械制造工艺相关知识2COM机床夹具设计基础知识62汽缸盖零件分析1021汽缸盖的功用1022零件的主要技术要求的分析10COM零件的技术要求10COM零件的材料及毛坯成型方法11COM零件的生产要求1223零件加工工艺性分析1324产纲领要求143零件的机械加工工艺规程设计1631缸盖的锻造毛坯简图1632零件表面加工的加工余量及加工方案确定1633工艺路线和加工余量的初步拟定20COM工艺路线方案120COM工艺路线方案22334工序的集中与分散的选择2635基准的选择26COM原始的基准的选择26COM定位基准的选择27COM定位基准的确定27某汽车发动机汽缸盖机械加工工艺与工装设计36加工阶段的划分2837方案分析比较2938工艺装备的选择和设计29COM机床选择30COM辅助工具的选择31COM刀具的选择31COM工艺装备选择表3239切削用量选择及计算35310工时定额的计算404夹具的设计5441专用夹具方案设计5542定位销的设计5643定位误差分析及计算5744夹具的夹紧方案设计58COM夹紧力的计算5945加紧机构的设计60COM楔形夹紧机构的设计61COM楔形加紧力计算62COM夹紧装置的油缸选取6246刀具的选择和设计6347导向套筒的设计6448左右钻模板设计66总结68参考文献70致谢71某汽车发动机汽缸盖机械加工工艺与工装设计1绪论1绪论11绪绪论论11本文研究的目的和意义11本文研究的目的和意义1111本本文文研研究究的的目目的的和和意意义义本次设计是在我们学完了大学的全部基础课程技术课程以及全部专业课之后进行的此次的设计是对大学期间所学各课程及相关绘图软件的一次深入的综合性复习也是使我们综合运用所学过的基本知识与基本技能去解决专业范围内的工程技术问题而进行的一次基本训练因此它在我们四年的大学生活中占有重要的地位我们在完成毕业设计的同时也培养了我们正确使用技术资料国家标准有关手册图册等工具书进行设计计算数据处理编写技术文件等方面的工作能力也为我们以后的工作打下了坚实的基础本次设计的目的在于1培养综合分析和解决本专业的一般工程问题的独立能力拓宽和深化所学知识2培养树立正确的设计思想设计思维掌握工程设计的一般程序规范和方法的能力3培养正确地使用技术知识国家标准有关手册图册等工具书进行设计计算数据处理编写技术文件等方面的工作能力4培养自己进行调查研究面向实际面向生产向工人和工程技术人员学习的基本工作态度工作作风和工作方法5熟悉汽车发动机缸盖加工工艺过程和掌握夹具设计的方法步骤为以后从事相关的技术性工作打下坚实的基础6通过对缸盖零件的机械加工工艺设计使我们在机械制造工艺规程设计工艺方案论证机械加工余量计算工艺尺寸的确定编写技术文件及查阅技术文献等各个方面得到一次综合性训练初步具备设计一个中等复杂程度零件工艺规程的能力第1页共71页某汽车发动机汽缸盖机械加工工艺与工装设计7能根据被加工零件的技术要求运用夹具设计的基本原理和方法拟定夹具设计方案完成夹具机构设计初步具备设计出高效省力经济合理并能保证加工质量的专用夹具的能力8通过零件图装配图的绘制使我们进一步熟练绘图软件的使用熟悉和掌握我国相关的制图标准和要求本次设计的主要内容为首先认真分析汽缸盖明确相关技术要求和加工质量要求在读懂图纸的基础上利用SOLIDWORKS绘制该输出缸盖的三维模型然后根据图纸上相关要求等确定该零件的生产类型经分析本次设计的零件的生产纲领其次对零件进行工艺分析确定毛坯类型和制造方法缸盖的材料为铝合金钢拟采用以压力锻造的形式进行毛坯的制造然后设计两套不同的工艺路线方案分析两套方案的优劣并根据实际生产条件和相关要求确定最终完成机械加工工序设计进行必要地经济分析最后对某道加工工序进行夹具装配图及主要零件图的设计对夹具进行精度校核并对其设计质量进行评估12课题背景知识12课题背景知识1122课课题题背背景景知知识识COM零件的作用汽缸盖是汽油机主要固件之一它安装在汽缸体上端并通过汽缸盖螺栓与汽缸体固定在一起密封汽缸形成燃烧室汽缸盖顶面装有进排气门喷油嘴气动阀等部件并布置进排气到汽缸以控制空气充分与燃料进入汽缸燃烧其中很大一部分热量由经过汽缸盖的冷却介质水带走COM机械制造工艺相关知识1基本概念1生产过程是指从原材料到产品出厂的全部劳动过程2机械加工工艺过程是机械产品生产过程的一部分是对零件采用机械加工的方第2页共71页某汽车发动机汽缸盖机械加工工艺与工装设计法直接改变毛坯的形状尺寸和表面质量等使之成为合格零件的过程3工序一个或一组工人在一个工作地对一个或同时对几个工件连续完成的那一部分工艺过程4安装如果在一个工序中需要对工件进行几次装夹则每次装夹下完成的那一部分内容称为一个安装5工位在工件的一次装夹后工件或装配单元与夹具或设备的可动部分一起相对刀具或设备的固定部分所占据的每一个位置称为工位6工步在加工表面或装配时的连接表面和加工或装配工具不变的情况下所连续完成的那一部分工序称为工步7走刀切削刀具在加工表面上切削一次所完成的工步内容称为一次走刀8生产纲领是在计划期内生产的产品产量和进度计划9生产类型是指企业或车间工段班组工作地生产专业化的程度分类一般分为单件生产成批生产和大批量生产三种类型2机械加工工艺规程1机械加工工艺规程有机械加工工艺过程卡片机械加工工序卡片标准零件或典型零件工艺过程卡片单轴自动车床调整卡片多轴自动车床调整卡片机械加工工序操作指导卡片检验卡片等2制定工艺规程的基本要求是在保证产品质量的前提下能尽量提高生产率和降低成本并充分利用现有生产条件保证工人具有良好而安全的劳动条件3制定工艺规程的步骤收集和熟悉制定工艺规程的有关资料图样进行零件的结构工艺性分析确定毛坯的类型及制造方法选择定位基准拟定工艺路线确定各工序的工序余量工序尺寸及其公差确定各工序的设备刀具夹具量具和辅助工具确定各工序的切削用量及时间定额确定主要工序的技术要求及检验方法进行技术经济分析编制工艺文件3机械加工工艺规程制定中应注意的问题1选择零件毛坯时主要考虑下列因素零件的材料包括牌号及标准号及其机械性能零件的结构形状及外形尺寸生产纲领生产条件积极推广应用新工艺新技术和新材料2基准是用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点线面第3页共71页某汽车发动机汽缸盖机械加工工艺与工装设计从设计和工艺两个方面看可分为设计基准和工艺基准两大类工艺基准又可进一步分为工序基准定位基准测量基准和装配基准定位基准又有粗基准和精基准之分3粗基准的选择原则有保证相互位置要求的原则保证加工表面加工余量合理分配的原则粗基准不重复使用的原则便于工件装夹的原则4精基准的选择原则有基准重合原则基准统一原则自为基准原则互为基准原则便于装夹的原则5加工经济精度是指在正常加工条件下采用符合质量标准的设备工艺装备和标准技术等级的工人不延长加工时间所能保证的加工精度和表面粗糙度6选择加工方法时考虑的主要因素工件的加工精度表面粗糙度和其他技术要求工件材料的性质工件的形状和尺寸生产类型生产率和经济性本厂设备人员情况等7根据精度要求的不同整个工艺过程可划分为粗加工阶段半精加工阶段精加工阶段光整加工阶段超精密加工阶段划分加工阶段的原因主要有保证加工质量合理使用机床设备便于及时发现毛坯缺陷避免精加工表面损伤便于安排热处理工序使冷热加工配合协调8机械加工工序的安排原则基面先行先粗后精先主后次先面后孔9热处理工序在工艺路线中的安排主要取决于零件的材料和热处理的目的预备热处理安排在机械加工之前去除内应力的热处理安排在粗加工之后精加工之前最终热处理安排在精加工前后变形较大的热处理应安排在精加工之前变形较小的热处理应安排在精加工之后表面的装饰性镀层和发蓝工序一般安排在工件精加工后电镀工序后应进行抛光耐磨性镀铬则放在粗磨和精磨之间10辅助工序包括检查检验工序去毛刺平衡清洗工序等检验工序是主要的辅助工序除了在每道工序中操作者自检外还必须在下列情况下安排单独的检验工序粗加工阶段结束后关键工序前后零件从一个车间转到另一个车间前后零件全部加工结束之后11工序组合的原则大批大量生产零件结构叫复杂适于采用工序集中地原则对一些结构简单的产品也可采用分散的原则成批生产宜采用适当集中的原则单件小批生产适于采用工序集中的原则产品品种较多又经常变换适于采用工序分散第4页共71页某汽车发动机汽缸盖机械加工工艺与工装设计的原则零件加工质量技术要求较高时一般采用工序分散的原则零件尺寸质量较大不易运输和安装的应采用工序集中地原则12选择设备时应考虑下列问题机床的精度与工序要求的精度相适应机床的规格与工件的外形尺寸本工序的切削用量相适应机床的生产率与被加工零件或产品的生产类型相适应选择的设备尽可能与工厂现有条件相适应13加工余量是指加工过程中所切除的金属层厚度加工余量可分为加工总余量毛坯余量和工序余量加工总余量等于各工序余量之和影响工序余量的因素有上工序的各种表面缺陷和误差因素包括表面粗糙度和缺陷层尺寸公差和形位公差本工序加工时的装夹误差确定加工余量的方法有分析计算法查表法经验估算法14工艺装备的选择包括确定各工序所需的夹具刀具和计量器具等夹具主要根据生产类型和加工要求来确定刀具的选择主要取决于各工序所采用的加工方法加工表面的尺寸工件材料加工精度和表面粗糙度要求生产率和经济性等计量器具主要根据生产类型和工件的加工精度来选取4时间定额与提高劳动生产率的工艺途径1时间定额T包括基本时间T辅助时间T布置工作地时间T休息与生理TMAS需要时间T准备与终结时间TRETT单件和成批生产的单件时间定额TTETTTTE11TPMASRNN大批量生产的单件时间定TTTTT12TMASR2提高劳动生产率的工艺途径有1缩短时间定额缩短基本时间的措施有提高切削用量和减少切削行程长度缩短辅助时间的措施有采用先进夹具提高机床的自动化程度采用先进的检测手段等直接缩短辅助时间使基本时间与辅助时间重合等2推广应用新工艺和新方法3提高机械加工自动化程度5工艺过程的技术经济分析1工艺成本是指生产成本中与工艺过程有关的那一部分费用按照与年产量的关系分为可变费用V和不变费用C2若工件的年产量为N则工件的全年工艺成本S元年为SVNC单件C工艺成本SVPN第5页共71页某汽车发动机汽缸盖机械加工工艺与工装设计COM具设计基础知识在机械制造的各个加工工艺工程中必须使工件在工艺系统中处于正确的位置以保证加工质量并提高生产效率把为了使工件处于正确位置上所使用的各种工艺装备称为夹具如检验夹具焊接夹具装配夹具等在机床上对工件进行切削加工时为了保证加工精度必须正确地安放工件使工件相对于刀具和机床占有正确的位置这一过程称为定位为了保证这个正确位置在加工过程中稳定不变应该对工件施加一定的夹紧力这个过程称为夹紧这两个过程总称为安装在机床上实现安装过程的工艺装备就是机床夹具机床夹具的种类很多其中使用范围最广泛的是通用夹具如车床上用的三爪自定心卡盘和铣床上用的平口虎钳等这类夹具的规格尺寸已经标准化由专业厂家进行生产而用于批量生产专门为工件某加工工序服务的专用夹具则必须由各个制造厂自行设计制造由于专用夹具的设计制造在很大程度上影响加工质量生产率劳动条件和生产成本因此它是各机械制造厂新产品投资老产品改进和工艺更新中的一项重要生产技术准备工作也是每一个从事机械加工工艺的技术人员必须掌握的基础知识机床夹具在机械加工中起着重要的作用所以应用十分广泛归纳起来有以下几个方面的作用1保证工件的加工精度稳定产品质量夹具在机械加工中的基本作用就是保证工件的相对位置精度由于采用了能直接定位的夹具因此可以准确地确定工件相对于道具和机床切削成形运动中的相互位置关系不受或者少受各种主观因素的影响可以稳定可靠地保证加工质量2提高劳动生产率和降低加工成本提高劳动生产率降低单件时间定额的主要技术措施是增大切削用量和压缩辅助时间采用机床夹具既可以提高工件加工时的刚度有利于采用较大的切削用量又可以省去划线找正等工作使安装工作的辅助工时大大减小因此能显著地提高劳动生产率和降低成本3改善工人劳动条件第6页共71页某汽车发动机汽缸盖机械加工工艺与工装设计采用夹具后工件的装卸显然比不用夹具方便省力安全使用专用夹具安装工件定位方便迅速夹紧可采用增力机动等装置因此可以减轻工人的劳动强度还可设计保护装置确保操作者安全4在流水线生产中便于平衡生产节拍工艺工程中当某些工件所需要工序时间特别长时可以采用多工位或高效夹具等以提高生产效率使生产节拍能够比较平衡1机床夹具分类1专用夹具专用夹具是针对某一种工件的一定工序而专门设计的因为不需要考虑通用性所以夹具可以设计得结构紧凑操作方便还可以按需要采用各种省力机构动力装置分度装置等因此此类夹具可以保证较高的加工精度和劳动生产率但是由于这类夹具的专用性很强并且设计和制造周期较长制造费用也较高当产品变更时往往因无法再使用而报废因此这类夹具主要在产品固定和工艺稳定的较大批量生产中应用2可调式夹具可调式夹具的特点是加工完一种零件后通过调整或更换夹具中的个别元件即可加工形状相似尺寸和加工工件相近的多种零件可调式夹具又可以分为通用可调夹具和专用可调夹具通用可调夹具如滑柱式钻模等使用范围较大专门化可调夹具常称为成组夹具通常配合成组技术用于装夹和加工一组结构与工艺相似的工件因为这类夹具是在专门夹具基础上少量更换或调整夹具元件所以只能到达有限目标的通用化即使这样也极大提高了专用夹具在多品种中小批量生产中使用的经济性3专门化拼装夹具专门化拼装夹具是针对其工件的特定工序加工要求由实现制造好的通用性较强的标准化元件和部件拼装组成从这个特点来看这类夹具具有很大的通用性但同时又是为某一种特定工序而专门拼装的夹具因此这类夹具又具有专门夹具的优点4自动化生产用夹具自动化生产用夹具主要是自动线上所使用的夹具基本上分为两类一类是固定式夹具它与一般专用夹具相似一类是随行夹具它除了具有一般夹具所担负的安装工件任务外还担负着沿自动线输送工件的任务即随着工件从一个工位移动到下一个工位故称为随行夹具属于自动化生产夹第7页共71页某汽车发动机汽缸盖机械加工工艺与工装设计具的还有数控机床夹具2夹具设计的特点和基本要求A夹具设计的特点1针对性强设计人员必须全面掌握工艺和生产现场的实际情况专用夹具是为某零件的某道工序设计的设计人员必须全面了解和掌握产品零件的要求工艺工程的安排以及所使用的机床刀具辅具的具体情况才可能提出合理可行的最佳方案确定最合理的定位夹紧装置2保证加工质量和劳动生产率是夹具设计的两项主要任务而保证加工质量又是第一位的因此设计时应重点把住定位方案的确定和精度分析这两道关对于制造精度要求不高的零件其夹具设计应该重点保证提高劳动生产率和改善劳动条件3夹紧机构对整个夹具结构起决定性作用夹紧装置的结构形式和种类很多选用的灵活性很大特别是夹紧装置中力源及传动机构的设计对夹具结构的影响最大因此在同样能保证工序要求的情况下每个人设计的结构可能大不相同而不同复杂程度的夹具在不同的生产规模条件下其经济效果也不一样设计人员必须使自己的设计和生产规模相适应不可片面追求高精度而忽视了经济性4夹具的制造多属于单件生产因此设计时应考虑采用组合加工修配和调整等措施来保证夹具的制造精度尽可能地考虑设置修配和调整环节而不能完全依靠用完全互换的办法保证制造精度5设计周期短一般不进行强度刚度计算夹具设计是直接为产品生产服务的生产技术准备工作其设计周期要求短因此设计时多采用参照法或是凭经验确定的办法来保证受力件的强度和刚度通常不进行详细计算有时采用简便公式或用图表作为设计参考要注意的是在设计一些具有较高精度的夹具时应该对定位精度夹紧力等进行必要的计算和分析B设计的基本要求夹具设计的原则是经济和实用它可以概括为好用好造好修这六个字其中好用是主要的但好用也必须以不脱离生产现场的实际制造和维修水平为前提具体要求为1夹具的结构应与其用途和生产规模相适应正确处理好质量效率方便性第8页共71页某汽车发动机汽缸盖机械加工工艺与工装设计与经济性四者的关系2保证工件精度3保证使用方便要便于装卸便于夹紧便于测量便于观察便于排屑排液便于安装运输保证安全第一4注意结构工艺性对加工装配检验和维修等问题应全面考虑以降低制造成本第9页共71页某汽车发动机汽缸盖机械加工工艺与工装设计2汽缸盖零件分析2汽缸盖零件分析22汽汽缸缸盖盖零零件件分分析析21汽缸盖的功用21汽缸盖的功用2211汽汽缸缸盖盖的的功功用用汽缸盖是汽油机主要固件之一他安装在汽缸体上端并通过汽缸盖螺栓与汽缸体固定在一起密封汽缸形成燃烧室汽缸盖顶面装有进排气门喷油嘴气动阀等部件并布置进排气到汽缸以控制空气充分与燃料进入汽缸燃烧其中很大一部分热量由经过汽缸盖的冷却介质水带走汽缸盖受很高的燃压和温度及汽缸盖螺栓的预紧力其热应力和机械应力均很大所以设计要求有1具有足够的强度和刚度以保证在气体压力和热应力下可靠工作并保持良好的密封2更具混合气的形成和燃烧凡是正确设计燃烧室的型式合理布置气门和气道3保证高压部分能得到较强的冷却使汽缸盖的温度分布均匀尽可能的减少热应力避免出现热疲劳裂纹22零件的主要技术要求的分析22零件的主要技术要求的分析2222零零件件的的主主要要技技术术要要求求的的分分析析COM零件的技术要求未铸造圆角未R3拔模斜度角2应仔细清除型砂骨架铁丝烧焦的型芯参与部分等进气和排气腔道应光滑平整淬及时效应处理HB80100水套要在2939105PA的压力下进行水压试验经5分钟不得有渗漏现象缸盖除了上下平面及其他安装表面出其余喷耐高分银色油漆允许紧配合M8M10螺丝充孔上丝扭紧力矩15NM第10页共71页某汽车发动机汽缸盖机械加工工艺与工装设计燃烧室容积在8488CM相互差为3CM33在图中标记尺寸在确保燃烧室容积情况下由工艺处理确定其他的技术要求见QFBCS492Q1A汽油机汽缸盖技术条件COM零件的材料及毛坯成型方法材料铸造用铝合金用金属铸造成形工艺直接获得零件的铝合金铝合金铸件该类合金的合金元素含量一般多于相应的变形铝合金的含量据主要合金元素差异有四类铸造铝合金1铝硅系合金也叫硅铝明或矽铝明有良好铸造性能和耐磨性能热胀系数小在铸造铝合金中品种最多用量最大的合金含硅量在1025有时添加0206镁的硅铝合金广泛用于结构件如壳体缸体箱体和框架等有时添加适量的铜和镁能提高合金的力学性能和耐热性此类合金广泛用于制造活塞等部件2铝铜合金含铜4553合金强化效果最佳适当加入锰和钛能显著提高室温高温强度和铸造性能主要用于制作承受大的动静载荷和形状不复杂的砂型铸件3铝镁合金密度最小255GCM3强度最高355MPA左右的铸造铝合金含镁12强化效果最佳合金在大气和海水中的抗腐蚀性能好室温下有良好的综合力学性能和可切削性可用于作雷达底座飞机的发动机机匣螺旋桨起落架等零件也可作装饰材料4铝锌系合金为改善性能常加入硅镁元素常称为锌硅铝明在铸造条件下该合金有淬火作用即自行淬火不经热处理就可使用以变质热处理后铸件有较高的强度经稳定化处理后尺寸稳定常用于制作模型型板及设备支架等铸造铝合金具有与变形铝合金相同的合金体系具有与变形铝合金相同的强化机理（除应变强化外）他们主要的差别在于铸造铝合金中合金化元素硅的最大含量超过多数变形铝合金中的硅含量铸造铝合金除含有强化元素之外还必须含有足够量的共晶型元素（通常是硅）以使合金有相当的流动性易与填充铸造时铸件的收缩缝目前基本的合金只有以下6类AICU合金AICUSI合金AISI合金AIMG合金AIZNMG合金AISN合金综上所诉本缸盖采用型号为ZALSI5ZN1MG的铸造铝合金第11页共71页某汽车发动机汽缸盖机械加工工艺与工装设计成型方法压力铸造大量生产则用金属模一般为为铝模可以获得较高的尺寸精度和光滑的表面机械加工前一般经人工时效以清除逐渐内应力和改善毛坯的机械性能与灰铸铁相比灰铸铁一般用砂型铸造单几贴内部有很多复杂的型腔其汽缸壁较薄并有很多加强筋铸造时要用型芯所以对铸件质量和造型急速有严格要求且会灰铁铸造还有以下问题加工余量过大毛刺过大冷热加工定位基准不统一铝合金汽缸盖具有良好的导热性重量轻成本较低适用于轻型高速汽油机COM零件的生产要求所设计的加工内容为由毛坯开始完成缸盖和缸盖总成所有加工去毛刺工序间自动输送工序间检验等生产任务1生产类型中大批量生产加工过程大部分在组合机床采用专用夹具加工少部分生产如火花塞空和进排气门等精度要求高的用联合机床加工或专用机床上加工2零件工况高温高压变载荷润滑条件尚可密封性要求高的情况下工作3材料铝合金高强度最小壁厚5MM12MM用压力铸造比较合适4尺寸精度形状精度表面粗糙度要求A汽缸盖与缸体配合表面粗糙度63要求较高汽缸盖上底面表面粗糙度125001保持燃烧室容积下底面至气门上表面长度的关键尺寸为165下底面至003气门底座表面长度尺寸为240103其相关尺寸17001010B保持燃烧室的容积下底面至气门上表面长度关键尺寸为16下底面060至气门底座表面长度尺寸为240103相关尺寸17010C座圈导管孔385H700250第12页共71页某汽车发动机汽缸盖机械加工工艺与工装设计0D汽缸盖上下底面之间长度9630055位置精度A放置定位销的工艺孔位置度003以汽缸底面G面缸盖进排气面F面为基准B汽缸盖进气空面的平面度01排气空面的平面度017125深30的装螺栓孔位置度05以GFAC侧面内基准9026C汽缸盖上地面螺纹孔4M10D2深26孔深31深孔115深2的位9106置度025以GFA为基准D汽缸盖上底面6M66H的位置度025以GFB为基准E气门座的轴心线对其们导管孔的同轴度006以T为基准9026F左视图中M10D2深24孔深29的位置度为025以AFG9106为基准3M10深20孔深25的位置度025以AFG为基准G右视图中2M深24位置度025以CFG为基准M10深20位置度025以CFG为基准4M10深17孔深22其位置度025以CFG为基准H上底面平面度005下底面平面度00623零件加工工艺性分析23零件加工工艺性分析2233零零件件加加工工工工艺艺性性分分析析1加工表面的要求极其特点是选择加工方法的依据所以经过以上要求分析出加工工艺的方法A零件有五个大面下底面粗糙度为63铸造先粗铣一次加工过程最后精铣一次上底面粗糙度125粗铣一次可以达要求左右侧面粗糙度125双面铣同时加工一次完第13页共71页某汽车发动机汽缸盖机械加工工艺与工装设计成进排气面粗糙度125粗铣一次B孔的加工较为复杂在以后章节详细概述2根据主要加工面选定精加工工序A主要加工面不能单纯从加工精度来看还要看其装配的关系和机械运转中的作用主要表面往往是对装配质量有影响而加工精度较高的表面B主要加工面对加工起决定性作用对最后阶段选用的精加工方法精加工的定位装夹以及加工中发生的问题都有很大的影响C汽缸盖的主要加工面加工工序和加工方法与质量密切相关3表面之间的位置度往往是决定定位基准和定位方法的依据表面之间的位置精度是加工中最容易产生质量问题的环节位置位置精度往往不是由一个工序来保证需要按照前后工序的联系通过定位基准的转换来实现也就是涉及记住的选择和加工顺序的问题位置精度要求常在技术要求中提出汽缸盖零件图上对位置精度要求很多加工时要一一保证4零件结构形状的某些特征会给加工带来难题如A斜孔的加工要用特殊的加工发发加工精度高可以用联合机床列如加工汽缸盖的火花塞孔就会遇上斜孔加工问题要用上特殊的夹具和安装方法B小孔加工刀具容易变形C深孔加工会引起排屑困难和加工扭曲E薄壁零件在夹压时容易变形F不规则表面造成夹紧的困难24产纲领要求24产纲领要求2244产产纲纲领领要要求求1厂房参数厂房湿度95厂房温度0C45C地基厚度300MM第14页共71页某汽车发动机汽缸盖机械加工工艺与工装设计2动力参数压缩空气压力06MPA10工业用水压力02MPA用户电源AC380V1050HZ2三相四线制3生产纲领在计划期内生产的产品的数量和进度计划称为生产纲领生产纲领的大小对生产组织形式和零件加工过程起着重要的作用它决定了各工序所需专业化和自动化和程度决定了所应选用的工艺方法和工艺装备零件的年生产纲领可按下式计算AB总产量NLNNNHL100100A该产品的备品系数B该产品的废品系数N每台产品零件数N订购产品数查表得N1A20B68N25000件208N50001HL100100N64000件L采用单班制工作时间每天为75小时则年工作时间2300个小时64000生产效率为Q1394件每小时2300第15页共71页某汽车发动机汽缸盖机械加工工艺与工装设计3零件的机械加工工艺规程设计3零件的机械加工工艺规程设计33零零件件的的机机械械加加工工工工艺艺规规程程设设计计31缸盖的锻造毛坯简图由表得绘制的毛坯的简图如下图31毛坯简图32零件表面加工的加工余量及加工方案确定选择表面加工方法一般规律1根据精度和光洁度的要求来确定最终加工方式第16页共71页某汽车发动机汽缸盖机械加工工艺与工装设计2加工方法要考虑产量和经济性3选择加工方法要对各种技术要求进行综合分析表面加工由粗及精的提高过程1上底面表面平面度要求005表面粗糙度125总长度在400600MM之间查表属8级精度因此要加工2次先粗铣然后精铣2下底面表面平面度要求006表面粗糙度63查表属8级精度因此要加工2次由先粗铣然后精铣3左右端面表面粗糙度125其中右端面平面度01全长L52MM查表属12精度因此要加工1次由粗铣即可达到要求4进排气面要求表面粗糙度125平面度01查表属9级精度因此要加工1次由粗铣即可达到要求5两定位销孔212300180位置度003以汽缸盖下底面G进排气面F左侧面A为基准查表属7级精度孔因此要加工方法为先钻后再粗铰最后精铰位置度与基准选择有关位置度003以及缸盖底面G进排气面F左侧面A为基准6顶杆孔第17页共71页某汽车发动机汽缸盖机械加工工艺与工装设计814孔表面粗糙度25查表属8级精度孔因此要加工方法为一次性钻孔即可7螺栓孔7125表面粗糙度25位置度005以汽缸盖下底面G进排气面F左侧面A为基准查表属8级精度孔因此要加工方法为一次性钻孔即可8小油孔37表面粗糙度25查表属8级精度孔因此要加工方法为一次性钻孔即可9上底面螺纹孔6M66H表面粗糙度25位置度04以汽缸盖下底面G进排气面F左侧面A为基准查表属6级精度孔因此要加工方法为用机用丝锥一次性攻出内螺纹10上底面螺纹孔4M10D290269106位置度025以汽缸盖下底面G进排气面F左侧面A为基准查表属中径公差TD80MM精度在4级以上故此先钻85孔然后用机用丝锥攻丝2一次攻出11进排气面孔90262M10D2深24孔深299106第18页共71页某汽车发动机汽缸盖机械加工工艺与工装设计90264M10D2深17孔深22910690261M10D2深20孔深259106上述孔的位置度均为025以汽缸盖下底面G进排气面F左侧面A为基准查表得精度在4级以上故此采用钻85孔然后用机用丝锥攻丝一次攻出螺纹尺寸由刀具保证位置精度由夹具机床保证12左侧面孔90261M10D2深24孔深29910690263M10D2深29孔深359106位置度均为025以汽缸盖下底面G进排气面F左侧面A为基准差表得精度在4级以上故此采用钻85孔然后用机用丝锥攻丝一次攻出螺纹尺寸由刀具保证位置精度由夹具机床保证13右侧面孔40008024粗糙度25查表得11级精度一次扩孔即可保证由于右侧面是水道的塞片用的是英制螺纹的孔每英寸27牙非标准件需自己设计刀具14气门导管孔817H800270表面粗糙度16查表得4级精度故此先钻孔然后扩孔最后粗铰精铰孔15座圈导管孔排气孔385H700250表面粗糙度32查表得7级精度故采用粗扩孔然后半精扩再精扩第19页共71页某汽车发动机汽缸盖机械加工工艺与工装设计进气孔47H700250表面粗糙度32查表得7级精度故采用粗扩孔然后半精扩再精扩33工艺路线和加工余量的初步拟定33工艺路线和加工余量的初步拟定3333工工艺艺路路线线和和加加工工余余量量的的初初步步拟拟定定COM工艺路线方案1表31工艺路线1工序号工序内容加工余量MM1检验毛坯5粗铣上底面以下底面为粗基准410精铣下底面以上底面为粗基准412精铣上底面以上底面为粗基准0815钻粗铰精铰以下底面为基准以缸盖上底面为基准第一次钻1155粗铰至11950475精铰至123H70175钻1126粗铣进排气面以下底面两孔定位销定184位20精铣两侧面以下底面两孔定位销定位430钻两侧面孔以下底面两孔定位销定位第20页共71页某汽车发动机汽缸盖机械加工工艺与工装设计左侧面钻185深29425左侧面钻385深25425右侧面扩孔4007右侧面钻185深2742532攻两侧孔以下底面两定位销定位左侧面攻丝1M10075左侧面攻丝3M10075右侧面专用攻丝锥至Z1807535钻上下底面孔一面两定位销定位钻顶杆孔8147钻螺栓孔7125625上底面螺纹孔攻丝65一次钻出25钻上底面48542538钻攻上下底面空一面两定位销定位钻小油孔37335攻上底面螺纹孔6M66H054M1007540钻攻进排气面空一面两定位销定位钻285深29425钻485深22425钻185深2042545攻进排气面孔一面两定位销定位粗扩座圈导管孔复合扩孔钻43646第21页共71页某汽车发动机汽缸盖机械加工工艺与工装设计432375钻气门导管孔816850钻半精扩一面两定位销定位钻扩气门导管孔165025半精扩座圈导管孔锪钻41650443830454试漏55精铰铰气门导管孔至17025铰438501铰4470160加工火花塞复合钻125625168锪平台2430攻丝4M14X125深度1107580钳工修进排气口道补做孔或攻丝90检验110精铣下底面08120检验第22页共71页某汽车发动机汽缸盖机械加工工艺与工装设计COM工艺路线方案1表32工艺路线5工序号工序内容加工余量MM5检验毛坯8上料10粗铣上底面以下底面为粗基准415精铣下底面以上底面为粗基准420精铣上底面以上底面为粗基准0825转位30钻铣进排气面285深29425485深22425185深2042540攻丝进排气面孔2M10深240754M10深170751M10深2007545转位50铣同时铣两侧面0455钻钻两侧面孔左侧面钻185深29425左侧面钻385深25425右侧面扩孔4007右侧面钻185深27425第23页共71页某汽车发动机汽缸盖机械加工工艺与工装设计60攻两侧孔以下底面两定位销定位左侧面攻丝1M10075左侧面攻丝3M10075右侧面专用攻丝锥至Z1807570转位75抬起78放下80钻上下底面孔一面两定位销定位钻螺栓孔7125625上底面螺纹孔攻丝65一次钻出2585钻顶杆孔8147钻小油孔3733590攻上底面螺纹孔6M66H054M10075攻丝6M66H05钳工修进排气口道补做孔或攻丝95试漏98补一些未加工好的孔或螺丝100粗扩座圈导管孔复合扩孔钻43646432375钻气门导管孔8168第24页共71页某汽车发动机汽缸盖机械加工工艺与工装设计105半精扩座圈导管孔钻扩气门导管孔165025锪钻416504438304110精铰铰气门导管孔至17025铰438501铰44701112转位114抬起116放下120精铣下底面08125下自动线检验130加工火花塞复合钻125625168锪平台2430攻丝4M14X125深度11075135清洗140检查第25页共71页某汽车发动机汽缸盖机械加工工艺与工装设计34工序的集中与分散的选择34工序的集中与分散的选择3344工工序序的的集集中中与与分分散散的的选选择择工序集中和工序分散各有利弊应根据生产类型现有生产条件企业能力工件结构特点和技术要求等进行综合分析择优选用单件小批生产采用通用机床顺序加工使工序集中可以简化生产计划和组织工作多品种小批量生产也可采用数控机床等先进的加工方法对于重型工件为了减少工件装卸和运输的劳动量工序应适当集中大批大量生产的产品可采用专用设备和工艺装备如多刀多轴机床或自动机床等将工序集中也可将工序分散后组织流水生产但对一些结构简单的产品如轴承和刚性较差精度较高的的精密零件则工序应适当分散由于本课题设计的产量为50000件属于大批量生产适合用工序集中生产应为有以下几点特点1采用高效率专用设备和工艺设备提高生产率减少机床数量和生产面积2减少了工序的装夹次数工件在一次装夹中可加工多个表面有利于保证这些表面之间的相互位置精度减少装夹次数也可减少装夹所造成的误差3减少工序数目缩短了工艺路线也简化了生产计划和组织工作4专用设备和工艺装备较复杂适合生产准备周期长单一的零件5对工人技术要求低适合大量生产对技术人员要求高35基准的选择35基准的选择3355基基准准的的选选择择COM原始的基准的选择原始的基准的悬着是否合适对加工工序度量加工精度及加工经济性都有较大的影响加工精度及加工经济性等都有较大的影响第26页共71页某汽车发动机汽缸盖机械加工工艺与工装设计1原始的基准和设计基准关系零件图上表面的位置尺寸的标注方式有座标式链接式及混合式如果原始基准和设计基准重合则零件的加工顺序必按照零件的尺寸的标注方式来安排如果原始基准和设计基准不重合在最终工序就必须进行尺寸换算才能标注尺寸换算后的原始尺寸的公差必然比直接按零件图的尺寸标注的小提高了对加工的要求从而影响加工的经济性2原始基准和定位基准定位基准是确定工件在原始尺寸方向上的位置的基准用来保证原始尺寸的精度要求由此可见定位基准和原始基准有密切的联系3原始基准和度量基准的关系加工表面的位置要通过度量原始尺寸来检验选择原始基准时就应考虑度量的方便和精良采用简单的度量工具COM定位基准的选择正确选择定位基准是制订机械加工工艺规程和进行夹具设计的关键定基准分为精基准和粗基准在起始工序中只能选用未经加上过的毛坯表面作为定位基准这种基准称为粗基准用加工过的表面所作的定位基准称为精基准在设计工艺规程的过程中当根据零件工作图先选择精基准后选粗基准结合整个工艺过程要进行统一考虑先行