[机械毕业设计论文]发动机箱体机械加工工艺规程及钻削6-Φ12孔专用夹具设计说明书

1、摘要摘要 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

2、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 如需要图纸等资料，联系 qq1961660126 研究成果的严肃态度以及向读者提供有关信息的出处，正文之后一般应列出参考文献表引文应以原始文献和第一手 资料为原则。所有引用别

3、人的观点或文字，无论曾否发表，无论是纸质或电子版，都必须注明出处或加以注释。凡 转引文献资料，应如实说明。对已有学术成果的介绍、评论、引用和注释，应力求客观、公允、准确。伪注、伪造、 篡改文献和数据等，均属学术不端行为致谢一项科研成果或技术创新,往往不是独自一人可以完成的,还需要各方面 的人力,财力,物力的支持和帮助.因此,在许多论文的末尾都列有致谢1) 著录参考文献可以反映论文作者的科 学态度和论文具有真实、广泛的科学依据，也反映出该论文的起点和深度。 2) 著录参考文献能方便地把论文作者的成果与前人的成果区别开来。 3) 著录参考文献能起索引作用。 4) 著录参考文献有利于节省论文篇幅。

4、01 brown, h. d. teaching by principles: an interactive approach to language pedagogym. prentice hall regents, 1994. 02 brown, j set al. situated cognition and the culture of learningj. educational reasercher, 1, 1989. 03 chris, dede. the evolution of constructivist learning envi-ronments: immersion

5、in distributed virtual worldsj. ed-ucational technology, sept-oct, 1995. 学位申请者如果能通过规定的课程考试，而论文的审查和答辩合格，那么就给予学位。如果说学位申请者的课 程考试通过了，但论文在答辩时被评为不合格，那么就不会授予他学位。 有资格申请学位并为申请学位所写的那篇毕业论文就称为学位论文，学士学位论文。学士学位论文既如 需要图纸等资料，联系 qq1961660126 是学位论文又是毕业论文 中华人民共和国国家标准 vdc 001.81、cb 7713-87号文件给学术论文的定义为： 学术论文是某一学术课题在实验性、

6、理论性或观测性上具有新的科学研究成果或创新见解的知识和科现象、制 定新理论的一种手段，旧的科学理论就必然会不断地为新理论推翻。 ” （斯蒂芬梅森）因此，没有创造性，学术论 文就没有科学价值。 三、三、创造性 学术论文在形式上是属于议论文的，但它与一般议论文不同，它必须是有自己的理论系统的，不能只是材料的罗列， 应对大量的事实、材料进行分析、研究，使感性认识上升到理性认识。一般来说，学术论文具有论证色彩，或具有 论辩色彩。论文的内容必须符合历史唯物主义和唯物辩证法，符合“实事求是” 、 “有的放矢” 、 “既分析又综合” 的科学研究方法。 一般普通刊物（省级、国家级）审核时间为一周，高质量的杂志

7、，审核时间为14-20天。 核心期刊审核时间一般为4个月，须经过初审、复审、终审三道程序。 3.期刊的级别问题。 国家没有对期刊进行级别划分。但各单位一般根据期刊的主管单位的级别来对期刊划为省级期刊和国家级期刊。 省级期刊主管单位是省级单位。国家级期刊主管单位是国家部门或直属部门。 如需要图纸等资料，联系 qq1961660126 abstract the topic of my thesis is the design of machining technics regulatious and appropriative clamp of the box body of engine .th

8、e box of engine is the basic spare of machine,it conecs the staik,set,wheel gearetc 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

9、 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 goo

10、d 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 e

11、xpation,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 de

12、signed 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 目录目录 摘要摘要 .i abstract.ii 目录目录.iii 第第 1 章章 绪论绪论.1 1.1

13、 课题研究的意义及现状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 论文主要研究内容论文主要研究内容 .4 第第 2 章章 发动机箱体工艺设计发动机箱体工艺设计.6 2.1 箱箱体体的的分分析析 .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 发动机发动机箱箱体体毛毛坯坯的的设设计计 .13 2.2.1 确定毛坯种类及加工方法的选择.13 2.2.2

14、 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 加加工工设设备备及及工工艺艺装装备备的的选选择择 .28 2.5 加工工序设计加工工序设计 .30 第第 3 章章 钻床专用夹具设计钻床专用夹具设计.38 3.1 问题的提出问题的提出.38 3.2 机床夹具的分类机床夹具的分类

15、.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 夹具的对刀夹具的对刀.47 3.

16、7 夹具体的设计夹具体的设计.48 结结 论论.49 致谢致谢.50 参考文献参考文献.51 第第 1 章章 绪论绪论 1.1 课题研究的意义及现状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 发动机的工作原理：曲柄连杆

17、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

18、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

19、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

20、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

21、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，12.5 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

22、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

23、，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

24、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

25、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。 第第 2 章章 发动机箱体工艺设计发动机箱体工艺设计 2.1 箱箱体体的的

26、分分析析 2.1.1 箱箱体体的的功功用用分分析析 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、

27、10、12 缸。排量 1 升以下的发 动机常用三缸， 12.5 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。 图 2-1 四缸发动机气缸体示意图 2.1.2 计计算算生生产产纲纲领领，确确定定生生产产类类型型 该产品年产量为 5000 台，设其备品率为 16%，机械加工废品率为 2%，故 n = q （1+a%+b%） （2-1） n n

28、 = 50001（16%+2%） （2-2） = 5900 件/年 发动机箱体的年生产量为 5900 件。根据表 1.1 年生产量与生产类型的关系， 可确定生产类型为大量生产。 表 2-1 按年产量划分生产类型 生产类型年生产量 单件生产110 小批量生产10150 中批量生产150500 大批量生产5005000 大量生产5000 在零件进行大量生产时，一般采用高效先进的方法，要有加工流水线，基于现 场的生产设备，充分利用现有设备的同时，应对设备进行适当的改造以促进生产的 发展。 2.1.3 箱箱体体结结构构和和功功用用的的分分析析 发动机约占整车质量的 15%，是一台机器的核心部件之一，它

29、为机器的正常运 行提供动力。而发动机箱体类零件又是机器或部件的基础，它将机器或部件中的轴、 套、齿轮等有关零件组装成一个整体，使它们之间保持正确的相互位置，并按照一 定的传动关系协调地传递运动或动力。 发动机按照气缸的数目可分为单缸发动机和多缸发动机，有两个以上气缸的发 动机都称之为多缸发动机。同时又因为多缸发动机的气缸排列方式不同，可分为单 列式和双列式。单列式发动机的各个气缸排成两列。 常见的箱体类零件有：机床主轴箱、机床进给箱、变速箱体、发动机缸体和机 座。根据箱体类零件的结构形式不同，可分为整体式箱体和分离式箱体前者是整体 铸造、整体加工，加工较困难，但装配精度较高；后者可分别制造，便

30、于加工和装 配，但增加了装配的工作量。 箱体的结构形式虽然多种多样，但是仍有共同的主要特点：形状复杂、壁薄且 不均匀，内部呈腔形，加工部位多，加工难度大，既有精度要求较高的孔隙和平面， 也有许多精度要求较低的紧固孔。因此，一般中型机床制造厂用于箱体类零件的机 械加工劳动量约占整个产品的 15%20%。 气缸体应具有足够的强度和刚度，根据气缸体与油底壳安装平面的位置不同， 通常把气缸体分为以下三种形式。 (1) 一般式气缸体其特点是油底壳安装平面和曲轴旋转中心在同一高度。这种 气缸体的优点是机体高度小，重量轻，结构紧凑，便于加工，曲轴拆装方便；但其 缺点是刚度和强度较差 (2) 龙门式气缸体其特

31、点是油底壳安装平面低于曲轴的旋转中心。它的优点是 强度和刚度都好，能承受较大的机械负荷；但其缺点是工艺性较差，结构笨重，加 工较困难。 (3) 隧道式气缸体这种形式的气缸体曲轴的主轴承孔为整体式，采用滚动轴承， 主轴承孔较大，曲轴从气缸体后部装入。其优点是结构紧凑、刚度和强度好，但其 缺点是加工精度要求高，工艺性较差，曲轴拆装不方便。 综合比较三种形式气缸体的优缺点，在本次设计中选用龙门式结构。 现代汽车上基本都采用水冷多缸发动机，对于多缸发动机，气缸的排列形式决 定了发动机外型尺寸和结构特点，对发动机机体的刚度和强度也有影响，并关系到 汽车的总体布置。按照气缸的排列方式不同，气缸体还可以分成

32、单列式，v 型和 对置式三种。 (1) 直列式 发动机的各个气缸排成一列，一般是垂直布置的。单列式气缸体结构简单，加 工容易，但发动机长度和高度较大。一般六缸以下发动机多采用单列式。有的汽车 为了降低发动机的高度，把发动机倾斜一个角度。 (2) v 型 气缸排成两列，左右两列气缸中心线的夹角180，称为 v 型发动机， v 型发动机与直列发动机相比，缩短了机体长度和高度，增加了气缸体的刚度，减轻 了发动机的重量，但加大了发动机的宽度，且形状较复杂，加工困难，一般用于 8 缸以上的发动机， 6 缸发动机也有采用这种形式的气缸体。 (3) 对置式 气缸排成两列，左右两列气缸在同一水平面上，即左右两

33、列气缸中心线的夹角 180，称为对置式。它的特点是高度小，总体布置方便，有利于风冷。这种气缸 应用较少。 综合考虑三种排列形式的气缸体，在本次设计中采用直列式。 2.1.4 箱箱体体的的技技术术分分析析 由于箱体的加工质量将直接影响机器或部件的精度、性能和寿命，所以箱体零 件的加工精度对机器加工精度非常重要。在箱体零件各加工表面中，通常平面的加 工精度比较容易保证，而精度要求较高的支撑孔的加工精度以及孔与孔之间、孔与 平面之间的相互位置精度则较难保证。箱体零件的技术要求主要可归纳如下： (1) 主要平面的形状精度和表面粗糙度 箱体的主要平面是装配基准，并且往往是加工时的定位基准，所以，应有较高

34、 的平面度和较小的粗糙度值，否则，直接影响箱体加工时的定位精度，影响箱体加 工的定位精度，影响箱体与机座总装时的接触刚度和相互位置精度。 一般箱体的主要平面的平面度在 0.10.03mm，表面粗糙度 ra2.50.63m，各主要平面对装配基准面垂直度为0.1/300. (2) 孔的尺寸精度、几何形状精度和表面粗糙度 箱体上的轴承支撑孔本身的尺寸精度、形状精度和表面粗糙度要求都较高，否 则，将影响轴承与箱体孔的配合精度，使轴的回转精度下降，也使传动件（如齿轮） 产生振动和噪声。一般箱体的主轴支撑孔的尺寸精度为it6，圆度、圆柱度公差不 超过孔径公差的一半，表面粗糙度值为ra0.630.32m。其

35、余尺寸精度为 it7it6,表面粗糙度为 ra2.50.63m。 (3) 主要孔和平面的相互位置精度 同一轴线的孔应有一定的同轴度要求，各支撑孔之间也应有一定的孔距尺寸精 度及平行度要求，否则，不仅装配有困难，而且使轴的运转情况恶化，温度升高， 轴承磨损加剧，齿轮啮合精度下降，引起振动和噪声，影响齿轮寿命。支撑孔之间 的孔距公差为 0.120.05mm，平行度公差应小于孔距公差，一般在全长取 0.10.04mm。同一轴线上主要平面间及主要平面之间垂直度公差为 0.10.04mm。 2.1.5 箱箱体体的的材材料料分分析析 一、选材的一般原则： （1） 材料的机械性能 在设计零件并进行选材时，应

36、根据零件的工作条件和损坏形式找出所选材料的 主要机械性能指标，这是零件经久耐用的先决条件。 （2） 材料的工艺性能 金属材料的基本加工方法有铸造、锻压、冲压、焊接、切削加工和热处理等。 各种加工工艺均有其工艺性能要求。材料的工艺性能的好坏对零件加工生产有直接 的影响。 一句所设计的零件的制造方法，应选用其工艺性能优良的材料，以降低制造成 本，减少废品的产生。 （3） 材料的经济性能 在满足使用性能的前提下，选用零件的还应注意降低零件的总成本。 一般来说，应优先选用价格低廉的材料。如尽可能选用碳素钢和灰铸铁，在难 以满足要求时再选用合金钢、球墨铸铁、铸钢或其它材料。 二、零件材料的选择 由于零件

37、的工作状态，工作零件条件的要求，因此零件的材料必须具有综合机 械性能，耐高温、抗氧化性和组织稳定性等。根据查阅有关资料：箱体材料通常选 用铸铁，其详细介绍如下： （1） 灰铸铁 灰铸铁的显微镜组织由金属机体（铁素体和珠光体）和片状石墨所组成，相当 于在纯铁或钢的基础上嵌入了大量石墨片。 因其中的碳主要从游离石墨形式存在，并成片段状，断口为灰色。由于片状石 墨的存在破坏了基本的连续性，石墨尖端容易造成应力集中，所以灰铸铁的抗拉强 度低，塑性和韧性差，属于脆性材料，不能锻造和冲压，并且焊接性能材料很差， 不过其抗压强度受石墨的影响较小，但是灰铸铁铸造性能和切削性能优良。石墨的 存在使其有如下优越性

38、能：优良的减震性，耐磨性好，缺口敏感性小。 灰铸铁的化学成分包括 c、si、mn、p、s 以及一些其他合金元素，各成分 所占比重见下表 2-2（以 ht250 为例）。 表 2-2 灰铸铁 ht250 的主要化学成分及所占比重（ %） csimnps 3.03.31.41.70.81.00.150.12 各元素对灰铸铁性能都有着重要的影响，详见 机械加工工艺手册 灰铸铁的牌号有 ht100、ht150、ht200、ht250、ht300、ht350 等 6 种，牌号右边的数字表示该牌号灰铸铁的抗拉强度最低值。 灰铸铁的机械性能与铸件壁厚有关，同一牌号的灰铸铁因铸件壁厚不同具 有不同的抗拉强度。

39、各种牌号不同壁厚的灰铸铁性能达到强度参考值见机械加 工工艺手册 。机械性能见下表 2-3（以 ht250 为例）。 表 2-3 灰铸铁 ht250 的各种机械性能 牌号 抗拉强度 （mpa bc ） 抗切强度 （mpa b ） 弹性模量 e(mpa) 疲劳极限 （mpa 1 ） 硬度 hb ht25078598127710812798127143269 灰铸铁的物理性能详见下表 2-4（以 ht250 为例）。 (2) 耐磨灰铸铁 在灰铸铁中由于加入少量合金元素，可不同程度地减小铁素体的数量，同时珠 光体也相应的细化。而且在珠光体内的铁素体的数量中固溶数量的合金元素，石墨 也一定程度的细化。由

40、于上述组织的特点，显著地提高了铸铁的强度和硬度，具有 很好地保持连续油墨的能力，即保持良好的润滑性，能抵抗咬合或擦伤，在工作温 度中能保持较高的机械性能，如机床导轨、汽缸套、油塞环、凸轮轴等。 耐磨灰铸铁的切削加工性能都较好，但是刀具磨损比一般灰铸铁高。含磷较高 时，刨削应注意边缘处产生崩裂现象。磨削时，工时稍有增加，可采用大孔隙砂轮， 磨后表面粗糙度变细。人工刮研与攻丝等较困难。 (3)球墨铸铁 球墨铸铁（简称球铁）是将接近灰铸铁成分（也可包括某些合金元素）的铁水， 经镁或镁合金或者其它球化剂球化处理后而获得具有球状石墨的铸铁。由于这种铸 铁中的石墨呈球状，所以大大减轻了石墨对基体的分割作用

41、和尖口作用。球墨铸铁 具有灰铸铁的优良性能，又兼有钢的高强度性能，有比钢更好的耐磨性、抗氧化性、 减震性及小的缺口敏感性。它可以进行多种热处理以提高强度。 （4）可锻铸铁 可锻铸铁是将一定成分的白口铸铁经过石墨化退火（或脱碳退火）处理的一种 铸铁，也称韧铁或马铁。石墨退火时把共晶渗碳体和二次渗碳体全部分解，而共析 渗碳体则不可分解货部分分解货全部分解。因此，按基体组织又可分为铁素体可锻 铸铁和珠光体可锻铸铁。 可锻铸铁的性能优于灰铸铁，适用于动态载荷下要求塑性和韧性较高的铸件， 尤其是复杂薄壁的小件。厚度大的铸件需要采用复杂孕育处理。可锻铸铁的切削性 能好，车削加工性能优于易切钢。退火时产生的

42、表层优于组织不均匀，对可锻铸铁 的切削性极为有害。可断铸铁有较好的减震性能优于球墨铸铁，低于灰铸铁，适用 于承受振动的零件，尤其是黑心可锻铸铁的，它的减震能力约为铸钢的3 倍，球 墨铸铁的 2 倍。 （5）蠕墨铸铁 蠕虫状石墨铸铁的石墨形似蠕虫，较短而厚，头部较圆蠕墨铸铁。国内过去将 这种铸铁称为稀土铸铁或稀土高强度铸铁，现称蠕墨铸铁。宏观断口呈暗墨色至浅 灰色。 蠕墨铸铁的机械性能介于基本组织的相同的优质灰铸铁和球墨铸铁之间。优于 石墨形态岁基体的破坏小，且具有一定的韧性。另一方面，又由于石墨是相互连接 的，强度和韧性都不如球墨铸铁。 蠕墨铸铁主要用于： 经受热循环载荷的铸件，如钢锭模、玻璃

43、模具、柴油机缸盖、排气歧管等 要组织致密、耐压的铸件，如齿轮泵体、叶片泵体、换向阀体等。 要求强度高、形状复杂、断面尺寸差别大，用球墨铸铁、高牌号合金灰铸 铁都不易浇成的铸件。 （6） 特种铸铁 特种铸铁是特殊性能铸铁的简称，它是在腐蚀介质中，高温条件下或剧烈摩擦、 磨损等场合使用的铸铁，与相似条件下使用的合金钢相比，熔炼简便，成本廉价， 有很好的使用性能。特种铸铁的缺点是机械性能比合金钢低，脆性较大，容易破碎。 根据选材的一般原则以及箱体工作的需要，结合各种铸铁材料的性能特性及应 用范围，发动机箱体的材料选为灰铸铁ht250。 表 2-4 灰铸铁 ht250 的物理性能 密度 （g/cm ）

44、 3 7.257.35 02000.500.54 010000.670.71比热容 c j/g 常点熔点0.920.96 熔化潜热 （j/g）209230 热导率 w/m k4852 020011.512.0 线胀系数 al （10/） 6 050013.013.5 电阻率 （cm） 6575 2.2 发动机发动机箱箱体体毛毛坯坯的的设设计计 2.2.1 确定毛坯种类及加工方法的选择确定毛坯种类及加工方法的选择 在 2.1.2 已经计算过生产纲领，发动机箱体的年产量为5900 件/年。确定该箱 体的生产类型为大量生产。 一、确定毛坯种类 机械加工的加工质量、生产效益和经济效益，在很大程度上取决

45、于所选的工件 毛坯。常用毛坯种类通常有型材、铸件、冲压件和焊接件等。毛坯选择通常从被加 工零件的材料、结构形状、几何尺寸和制造精度，以及各方面的生产条件五个方面 取考虑。合理的选择毛坯种类对随后价格中确保产品质量、缩短生产周期与降低生 产成本有着重要影响。 材料方面，往往是选择毛坯所要考虑的首要问题，一般根据零件的工作情况以 及工作中所起的作用来选择毛坯的种类。根据箱体在工作中的作用及要求选用材料 切削性好、耐腐蚀性好、耐磨性好、减震性好等，选用ht250 确定毛坯为铸件， 其技术要求如下： 铸件应消除内力。 未注明铸造圆角为 r3r5，未注明壁厚为 5mm。 铸件表面不得有粘砂、多肉、裂纹等

46、缺陷。 允许有非聚集的孔眼存在，其直径不大于6mm，深度不大于 1.5mm，相 距不小于 20mm，整个铸件上孔眼数不多于 5 个。 未注明倒角为 0.545。 去毛刺，锐角倒钝。 同一加工平面上允许有直径不大于3mm，深度不大于 1.5mm，总数不超 过 5 个孔眼，两空之间不小于 30mm。 涂漆按 nj226-31 执行。 二、毛坯加工方法（铸造）的选择 铸造方法分为砂型铸造和特种铸造两大类。 砂型铸造 砂型铸造根据造型的不同可分为手工造型、一般机器造型和高压造型三类，其 类别、特点、应用范围以及铸造类别详见 机械加工工艺手册 相关的内容介绍。 也可根据砂型类别的不同分为干型、湿型、自硬

47、性型，其特点和应用范围详见 机械加工工艺手册 相关章节。 特种铸造 特种铸造是指与普通砂型铸造有显著区别的一些方法。如压力铸造、熔模铸造、 金属型铸造、低压铸造、离心铸造、陶瓷铸造、实型铸造、磁型铸造等等，每种特 种铸造方法均有其优越之处和应用场合。近年来，特种铸造在我国得到了飞速发展， 其地位和作用日益提高。特种铸造方法的类别特点和应用范围见机械加工工艺 手册相关章节。 各种铸造方法的经济合理性 铸造方法的经济合理性与零件尺寸形状以及选择的铸造方法有关，其关系详见 机械加工工艺手册 。 各种铸造方法均有其优缺点及应用范围，不能认为某种方法最为完善。因此，必须 依据铸件的形状、大小、质量要求、

48、成产批量、合金的品种记忆铸造条件等具体情 况。进行全面的比较分析，才能得出正确的铸造方法。结合各铸造方法的特点及适 用范围，未来获得较好的机械性能和使用寿命，节约材料和切削加工时，提高生产 效率，降低成本，可选用砂型机器造型 2.2.2 毛毛坯坯的的工工艺艺分分析析及及要要求求 毛坯铸造时，应防止砂眼和气孔的产生。未来减少毛坯制造时产生的残余应力， 应使箱体壁厚尽量均匀，箱体浇注厚应安排时效或者退火工序。 （1） 铸件浇注位置的选择原则 铸件的重要加工面或者主要工作面一般应处于底面或者侧面，避免气孔、 砂眼、缩松、缩孔等缺陷出现在工作面上。如果这些加工面难以朝下， 应尽力使其位于侧面。当铸件的

49、重要加工面有个数时，则应将大的朝下。 铸件大平面尽可能朝下或采用倾斜浇注，避免夹砂和夹渣缺陷。 将逐渐的薄壁部分放在铸型的下部或侧面，以免产生浇注不足、冷隔等。 对于容易产生缩孔的铸件，应使厚的部分放在铸件的上部或者侧部，以 便在铸件厚壁处直接安置冒口，使之实现在上而下的定向凝固。 （2） 分型面的选择原则 铸件尽可能在一个沙箱内或者加工面和加工基准面放在同一个沙箱内， 一保证铸件的尺寸精度。 尽量减少分型面的数量 尽量减少型芯或者活块的数量，并尽量降低沙箱的高度，以便起模和修 型。 把主要的型芯放在下半沙箱中，以利于下芯，合箱和便于检查型腔尺寸。 为了使砂芯便于从砂型中取出，凡垂直于分型面的

50、立壁在制造模样时必须留有 起模斜度，起模斜度的大小取决于与立壁的高度，造型方法，模样材料等因素，通 常为 153，为使型砂便于从内腔中脱出，以形成自带型芯，内壁的起模斜度应比 外壁大，通常为 310。 由于合金的线收缩，铸件冷却后的尺寸将比行腔尺寸略小，为保证铸件应有的 尺寸，模样尺寸必须必铸件放大一个该金属的收缩量。铸件的实际线收缩量除随合 金的种类而异外，海域铸件的形状，尺寸有关。通常铸铁为0.7%1.0%。 结合发动机箱体的结构，形状及尺寸，分型面选在箱体零件图-俯视图零线 位置。浇注口位置分别选在位于中间缸孔的两侧，选取起模斜度为3，灰铸铁的 线收缩率设为 1.0%。 2.2.3 毛毛

51、坯坯余余量量和和公公差差的的确确定定 （1） 确定毛坯的余量 毛坯余量的确定：根据机械加工去除量，从后往前推。同时考虑毛坯制造过程 中存在的氧化皮层裂纹、杂质等各种缺陷，并也根据工人的操作水平按直径 1012mm，厚度 11mm，平均每面在 5mm 左右。 机械加工余量 砂型铸造（采用手工造型或机器造型）所生产的灰铸铁、球墨铸铁、耐热铸铁 和耐蚀铸铁等铸件的加工余量见 机械加工工艺手册 ，表 3.1-26 和表 3.1-27。 铸铁件的加工余量共分 9 个等级513 级。又按零件图的基本尺寸大小分为 10 个尺寸组。由于机械加工和铸造工艺上的要求，允许挑选其它等级的加工余量， 但是应在有关图样

52、和技术文件上注明。铸孔的机械加工余量一般按浇铸时的位置处 于顶面的机械加工余量选择。 对成批和大量生产的铸件的加工余量由 工艺人员手册 查得，各表面的余 量见表 2-5。 表 2-5 发动机箱体各表面总加工余量 /mm 加工表面基本尺寸加工余量等级加工余量数值 上表面330106 下表面330106 两侧面305.6106 两侧面330106 缸孔 3-89.4 89.493.5 主轴孔69 6993.5 凸轮轴孔49 49102.75 铸造工艺余量 铸造工艺余量是为了确保铸件质量，满足铸造工艺和机械加工工艺要求而多架 在铸造毛坯上的金属。在零件加工完毕时应将它去除掉。如果不影响零件的使用性

53、能，又经设计部分允许，也可保留在零件上。 铸造工艺余量的大小、形状及位置取决于工艺需要及零件结构，它在铸件图上 的表示方法与加工余量相同，常见的工艺余量形式有工艺凸台、增强刚度的支撑、 补缩余量、工艺肋等。 （2） 毛坯的尺寸公差 铸件的尺寸公差代号为 it，公差等级为 16 级，各级公差值列于 机械加工 工艺手册表 3.1-21 和表 3.1-22。壁厚尺寸公差可以比一般尺寸的公差降一级，例 如：图样上规定一般的公差为 it10，则壁厚尺寸公差为 it11。公差带应对称于铸 件基本尺寸设置，有特殊要求时，可采用非对称设置，但应在图样上说明。铸件基 本尺寸是铸件图样上给定的尺寸，包括机械加工余

54、量。 成批和大量生产 公差等级见机械加工工艺手册 ，对于成批和大量生产的铸件，可以通过 对设备和工装的改进、调整和维修，严格控制型芯位置，获得比表3.1-24 所列更 高的等级。一种铸造方法铸造尺寸的精度取决于生产过程的各种因素，其中包括： 铸件结构的复杂性；模型和压型的精度；铸造金属及合金种类；铸造厂的操作水平。 小批量和单件生产 公差等级见机械加工工艺手册 ，对小批量和单件生产的铸件，不适当采 用过高的工艺要求来提高公差等级，通常是不合理的。 由于铸件大量生产，毛坯制造方法采用砂型机器造型，由表3.1-24，铸件尺 寸公差等级为 it10 级，表 3.1-23 选取错箱值为 1.0mm。

55、又见表 3.1-27，得铸铁件加工余量等级为 7 级，表 3.1-26 选加工余量为 6mm，所以可确定主要加工面的总余量见下表2-6。 表 2-6 主要表面的 毛坯尺寸及公差/mm 主要面尺寸零件尺寸总余量毛坯尺寸公差 上表面3306+63420.046 下表面3306+63420.052 两侧面305.66+6317.60.052 两端面3306+63420.052 缸孔 3-89.4 89.43.5+3.582.40.011 主轴孔69 693.5+3.5620.022 凸轮轴孔49 492.75+2.7544.50.025 2.3 工艺路线设计工艺路线设计 2.3.1 零件图的工艺分析

56、零件图的工艺分析 2.3.1.1 工艺路线设计的一般思路 在设计工艺路线时，首先要选择各表面的加工方法。各表面由于价格精度的要 求，一般不能只用一种价格纷纷，一次加工就能达到要求，对于主要面来讲，往往 需要几次加工，由粗到精逐步达到要求。拟订箱体类零件工艺过程时一般遵循以下 原则： “先面后孔”的原则。先加工平面，后加工孔，是箱体零件加工的一般规律。 这是因为作为精基面的平面在最初的工序中应该首先加工出来。而且平面加工出来 以后，由于切除了毛坯表面的凹凸不平和表面夹砂等缺陷，使平面上的支撑孔的加 工更方便，钻孔时可减少钻头的偏斜，扩孔和铰孔时可防止刀具崩刃。 有些精度要求较低的螺纹孔，可根据加

57、工的方便及工序时间的平衡，安排其工 序的次序。但是由于保证箱体部件装配关系的螺纹孔、销孔以及与轴承孔相交的润 滑油孔，则必须在轴孔精加工后铰钻。前者是因为要以轴孔为定位基准，而后者会 影响孔精细镗时的加工质量。 “粗精分开，先粗后细 ”的原则。由于箱体结构复杂，主要表面的精度要求 较高，为减少或消除粗加工时产生的切削力、夹紧力和切削热对加工精度的影响， 一般应尽可能吧粗精加工分开，并分别在不同机床上进行。至于要求不高的平面， 则可将粗精两次走刀安排在一个工序内完成，以缩短工艺过程，提高工效。 2.3.1.2 零件的技术分析 零件图式制造零件的主要依据。在设计工艺路线之前，首先需要仔细地进行工

58、艺分析，了解零件的功用和工作条件，分析精度和其它技术要求，以便更好地掌握 结构特点和工艺关键。 制定工艺路线的出发点，应该是应当使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度 等技术要求能得到合理的保证。选用适当的机床，既保证生产进度，又要考虑经济 效果，降低生产成本。 零件的技术要求分析 加工表面的尺寸精度 主要加工表面的形状精度 主要加工表面之间的相互位置关系 各加工表面粗糙度以及表面质量的其他要求 热处理要求及它技术要求（如动平衡） 零件的视图、技术要求是否齐全 主要技术和加工关键 零件图所规定的加工要求是否合理 零件的选择是否恰当，热处理要求是否合理 2.3.1.3 零件结构 （1） 结构组成平

59、面、内外圆柱面、成形面、螺旋面 （2） 机构组合轴类、套筒类、箱体类、盘环类 （3） 结构工艺性保证使用要求的前提下，能否以高效率和低成本制造 箱体的结构特点一般是结构组成比较复杂，壁薄且壁厚不均匀，加工部位多， 加工表面有数个平面与孔系，加工难度大。 2.3.1.4 零件主要表面的要求及保证方法 （一） 零件的主要表面的要求 在设计工艺路线时，首先要选择各表面的加工方法、各表面由于加工精度的要 求，一般均不能只用一种加工方法，一次加工就能达到要求，对于主要表面来说， 往往需要几次加工，由粗到精逐步达到要求。 零件的主要表面是指零件和其它表面配合的表面或是参与加工过程中表面。在 发动机箱体上，

60、主要表面是箱体上下面、箱体两侧面及两端面，以及主轴孔、缸孔、 两侧六孔的结合面。 主要的表面的本身要求较高，而且零件的构形精度以及材料的加工性能等问题， 都会在主要表面的加工中反应出来，主要表面的加工质量对零件工作时的可靠性与 寿命有很大影响。因此，在设计工艺路线时，首先要考虑如何保证主要表面的精度 要求。 （二） 主要表面加工方法的选择 箱体的主要加工表面为平面和轴承支孔。箱体平面的粗加工和精加工，主要采 用刨削和铣削，也可采用车削。铣削的生差率一般比刨削高，在成批生产和大量生 产中，多采用铣削。当生产批量较大时，还可采用各种专用的组合铣床对箱体各平 面进行多刀、多面同时铣削；对于尺寸较大的