【内燃机后端盖加工工艺及装置设计13000字（论文）】

内燃机后端盖加工工艺及装置设计摘要汽车发动机后端盖，是在汽车发动机上的一个起保护该机器正常运作的零部件；该零部件在国内的研究较少，本课题主要分析了该零件在国内外的研究现状，以及可以为设计该零件提供便利的一些技术；同时完成课题的结构设计，确定端盖各部分的尺寸，并绘制图纸。并在确定端盖基本参数的基础上对端盖零件进行加工，设计一套专用的气动技术和设备，实现端盖零件一次完成夹紧孔、螺纹加工，该工艺设备采用气动夹紧装置，夹紧力可调，使用的是三个可以调节的支架来调节工件的平面度数，然后通过径向定位装置定位工件的初始角度，保证加工孔的位置精度。。关键词：内燃机后端盖加工工艺目录第一章绪论 11课题研究背景及目的和意义 12国内外研究现状 23设计内容 5第二章发动机及加工工艺 62.1发动机工作原理 62.2锻造工艺介绍 92.3端盖系统工作原理 112.3.1端盖 112.3.2端盖材料 122.4本章小结 12第三章端盖整体设计 123.1.内燃机端盖设计要求 123.1.2端盖零件机械加工工艺的设计生产原则 133.2.端盖的基本尺寸 143.2.1.端盖的主要尺寸确定 143.2.2端盖的冷却 143.3内燃机端盖材料 143.3.1端盖的材料选择 143.4.内燃机端盖结构 153.4.1端盖的结构特点 153.4.2端盖的类型 163.4.3端盖详细结构 173.5内燃机端盖工艺 183.6端盖的密封 19第四章加工装置及加工工艺路线 204.1夹具结构 204.2具体工艺路线方案 214.3工序卡 22第一章绪论1课题研究背景及目的和意义内燃机的出现到现在的广泛使用大概已经有了一百多年的历史。从结果看，正是由于蒸汽机的创造使用，从而确定了第一次动力革命,然后内燃机的出现，开启了下一个动力革命。因为这不仅是使世界动力史向前迈进了一大步，它所应用的范围的广阔、数量的庞大，使得其他的动力机械源都无法比拟。随着现代科学技术的日益更新，目前内燃机的动力性和可靠性都有了巨大的提升，给人类的日常生活带来了非常大的变化，做出了巨大贡献。蒸汽机从诞生到不断的完善花费了大概一百年，从完成然后到达到顶峰又花了一个百年，最后从顶峰到衰落又花了一个百年。创造发明出内燃机也经历了一个百年。从那以后，人类的发展又继续向前迈进了一个世纪。可以这么说，现在内燃机的创造使用已经进入了一个非常繁荣的时代。而本文研究的就是内燃机的后端盖设计。第一，端盖是所有的机械产品里面使用的最多的一种零件之一，端盖的设计的合理性对于零件的性能和生产成本又相当大的影响。第二，端盖的加工主要是对于胚料的切削以及形状的改变和材料本身的物理机械性能，从而使它成为具有所需精度和尺寸的零件。为了确定工艺过程则必须要对它做出具体和准确的叙述，使零件按照零件图的要求去进行加工，所以必须要做出相对准确复杂的加工工艺过程从而去指导产品的合理生产，本篇文章的目的则在于去制作合理的加工工艺规程。在整个的设计流程中，我们将能够学习到许多以前没有接触到的知识。在以后，全世界的能源构成中，新能源必将占领一席之地，但并不是所有。在可以预料到的三十年到五十年之间，内燃机然将保持它在能源动力方面的霸主地位，预计将会有一个比较长的使用混合动力的过渡时期。要说一个内燃机的质量如何，那么必然得看它的可靠性如何，因为它将决定着生产产品品质和其核心竞争力。未来十年将是汽车、船舶、工程机械、铁路机车等行业发展的重要阶段。内燃机还会将是各类运输机械的主要动力源，这便是整个内燃机行业的大转型时期。全行业目前都在关注着燃气轮机的可靠性和关键的共性技术的发展与创新。所以，内燃机的设计创新已经成为必然的潮流。而内燃机的更新迭代相当大的程度上依靠着生产制造业的发展进展。在原先，生产零件的制造行业基本都是使用刚性专机来进行加工，正因为这样，许多的产品生产周期都特别的昂长。但是，随着我们制造业的快速发展和零件供需的与日俱增，研究这一主题的主要目的是分析和努力解决这些问题，为改进零件处理技术作出一些贡献，并提高整个部件的效率。2国内外研究现状目前全世界使用最多，热转换效率最高的动力机械是内燃机，其中在汽车和其他的移动类机械领域有着广泛的使用。汽车根据使用的用途能够分为乘用车和商用车。客车类汽车的主要作用便是来运输乘客和他们随身携带的行李和物品，这种车辆的作为基本都控制在九座之内，包括驾驶员的座位。而商用车则主要包括的是所有九座及其以上的车辆，不论是卡车还是客车;非道路移动类的主要包括类如农业机械、工程机械、空压机等。内燃机根据其在燃烧时所使用的燃料种类的不同，将其分为汽油发动机和柴油发动机两类。在中国的汽车使用领域内，在日常使用中，轻型汽车使用汽油发动机作为能源。，而大、中、商业汽车的动力主要来自柴油发动机。同时柴油机的使用也不再局限于商用车，它也被广泛用于许多非道路移动类机械移动技术领域。到了如今，随着科技水平的快速发展进步，内燃机也收获到了很多新的研究成果，并且出现了许多新的设计思路。1998年ChengShichang通过自己的论文，介绍了中国在钢铁方面的发展进程，从五十年代苏联生产的主要钢材，自己动手制造，到自七十年代以来从其他国家和中国制造的所有钢材。讨论了我国内燃机对钢材的需求，包括材料规格和数量要求。2001年，Y.S.Wang对更高性能的要求和越来越多的使用替代燃料挑战发动机阀门现在比以前更大的磨损问题。建立了阀座磨损模拟器，用于评价阀门与阀座嵌件的兼容性和磨损情况。2002年，钱作勤对于传热以及热负荷的研究探索在内燃机的研究中有这相当重要的地位；内燃机动态热负荷以及它的故障模拟是一个以前从来没有人研究过的方向。他将4135柴油机等为研究目标，对4135柴油机的热负荷做出了比较全面和系统性的故障模拟以及数值方面的模拟。阐述了热传导偏微分方程。对于周期性瞬态的温度场扰动做出了充分的研究和穿透的原理和本质也提出了新的见解。分析活塞组缸套摩擦系统润滑状态及受力，并且建立了缸套--活塞环摩擦学的数学模型，并针对该模型进行了分析求解。整体性的讨论了正常工作状态下4135柴油机活塞、缸套和活塞环等每个部分二维循环瞬间温度的分布和状态，为后面进一步进行三维模型分析、故障仿真打下了良好基础。2008年，胡首立使用专业软件,创建了了发动机的配气凸轮机构的模型,在原来的气凸轮型线的设计方案下进行配气机构运动学以及动力计算与分析,确定了配气机构中目前所存在的一些问题,还改进了配气凸轮型改进设计,对于配气凸轮型线设计的一些重要的影响因素和问题进行了分析。有力的证明配气凸轮型线设计方法的正确与否,为进行配气机构优化设计积累了许多理论的经验。2009年，邓杰对GDI发动机缸内流动做出了三维瞬态数值模拟，先是模拟出涵盖喷雾过程的阶段，即曲轴转角位于1800CA-3600CA，但先不进行喷雾。然后对于速度矢量场进行研究分析，最后使其与试验数据对比。通过改变湍流模型的选取来进行模拟仿真。加载喷雾模块，对压缩过程中从燃油喷雾之前的3000CA一直模拟到3900CA,通过观测燃油喷射和它的雾化全程的颗粒分布情况，矢量分布等信息，分析燃油轨迹、雾化程度和混合气形成是否合理。为燃油喷雾系统的设计和各参数的确定提供参考。2011年，俞定功研究了三冲程内燃机。内燃机的下属中有一种三冲程内燃机，它主要是将压缩空气通过压缩气缸的作用输入储气缸，然后气缸和燃料供给装置一起把空气跟燃料所组成的混合气体快速输入到气缸中，混合气的燃烧工作在气缸中完成。压缩缸和气缸可以装在同一曲轴上，也可以装在不同的曲轴上。跟现如今以及有的相同排量发动机相对比，该发动机的动力性和节油性更加的优秀，可以使用一些气体、液体、固体颗粒等燃料作为发动机燃料。2014年，邵康主要研究直列柴油机的曲轴主轴承的动力问题，建立曲轴主轴承的流体动力润滑模型，与此同时，在总结和对比前人所做的计算模型的基础上，采用有限差分法来求解改进的Reynolds方程，轴颈跟轴承的弹性变形程度采用有限元法计算，整机模型采用有限差分法与有限元法相结合，达起提高计算速率跟计算的准确性目标。计算中应考虑影响因素有许多，影响内燃机轴承工作的主要是以下问题如:轴承表面粗糙度、轴颈倾斜、轴承间隙、轴承轴径比、轴承表面弹性变形，同时考虑轴承的温度效应，采用轴承轨迹、最大油膜压力、最小油膜厚度和油膜压力分布作为轴承工况的主要评价指标。最后依据计算结果，同时结合整机动力学模型，为设计低振动、噪声的内燃机提供优化依据。2015年，来自中北大学的陈然同学稍微简单的总结概括了曲柄连杆机构的基本工作原理以及它的基本分析原理，并且根据这些，选用MATLAB软件分析了运动学和动力学。分析曲柄连杆机构，从而确定了曲柄连杆机构的运动规律和组成要件之间的作用力，用这种方法做的仿真分析不仅给曲柄连杆机构的制造做出了建议还对于它的基本优化奠定了基础。二零一七年，郑泰雄、张宇、李永富等人总结了近年来国际上和国内有关于失火故障诊断方法的研究，对于汽车发动机失火故障的诊断、失火判断的分类以及观测器设计方面的问题进行了着重的研究。失火故障诊断占据了车载诊断系统很重要的一部分。并且它和车辆在行驶过程中的排放、油耗以及发动机损坏有着直接关系。三年前，李方毅和李珍相应地，讲述了激光熔炼、冷焊等修复技术的基本原则，如冷焊接技术，用于添加用于修理的材料，内燃机的修复，以及从内燃机中组装的基本部件的困难。曲轴、连杆和汽缸外壳以及其他重要的制造和修理方法、激光喷漆和热喷漆技术也已经被指出。内燃机技术的发展和探索也进行了探索。到了今年，靳宇琪描述了中国内燃机的发展历程，介绍了占据重要地位的问题对于内燃机的影响，以及内燃机在实际推广应用中的关键限制因素，并提出怎么样解决这些限制因素，为内燃机的推广与应用提供有效的参考依据。认为内燃机是我国工业化进程中的一个重要里程碑，如何通过技术创新提高内燃机的性能，优化内燃机的使用效果，是当前我国乃至世界能源紧缺形势下亟待解决的问题。3设计内容在一般的状况下，内燃机由气缸、活塞、连杆、曲轴等主要零件和其他辅助设备组成。燃料由于燃烧，随后释放出产生的气体，然后推动活塞做往返运动。燃料在充分的燃烧后所释放出来的热能随后被转化为推动运动的机械能。连杆将产生的机械能传递给曲轴，最后推动机械运动，连杆转动曲轴随后使机器转动。从引入新空气以及燃料开始，在引入新空气和燃料，通过燃烧以及膨胀做功后，气体会从气缸排出后，从而完成一个工作循环。因为使用燃料的不同，所以，有使用汽油的发动机、燃气式发动机、柴油发动机和燃气柴油发动机等。根据内燃机气缸的布置形状不同，会有单排、v形、星形、卧式和立式等。还有风冷和水冷这种按冷却方式进行分类。根据用途，有固定式、车载式、船用式等。内燃机广泛应用于工农行业的许多领域，在汽车等领域也有很大的市场。本文进行的就是内燃后端端盖的设计，运用专业基础知识和所收集的资料针对市场上所流通的内燃机结构，为其设计一个合理的后端盖，最后通过绘制图纸展现所预期的设计结果。

第二章发动机及加工工艺2.1发动机工作原理发动机的功能是将其他形式的能量转化为机械能量，可用于内燃机、外部燃气涡轮机等。当然，发动机的使用并不局限于其他领域的动力装置，比如整个机器，它包含了一个发电装置。发动机最初是在英国发明的，所以“发动机”这个词来源于英语，意思是“能量产生机械”。如图1.11.1发动机外形内燃机工作的主要过程是：先进气，然后压缩，后由喷油嘴将油喷入，然后燃烧，带动内燃机膨胀做功，最后排出气体。1.进气冲程首先在吸气口将外界的空气吸入到气缸体内。但是因为柴油机的进气系统的设计问题，所以它的进气系统阻力不是很大，一般的来说进气端的终点压力pa=(0.85~0.95)P0。进气端终点温度ta=300~340k，所以低于汽油机。2.压缩冲程柴油机比汽油机的压缩比会高出一些(一般为ε=16～22)。整个压缩过程到结束压力为3000−5000kPa，而压缩末端温度为750～1000K，比柴油的自己燃烧时的温度(约3.做功冲程当柴油完成曲轴转动的时候，每秒10MPa的压力会从高压泵泵到内燃机的燃料仓，柴油就会自动燃烧。汽缸内的气体压力在汽缸中迅速上升，最高可达5000~9000KPa，最高温度为1800~20004.排气冲程柴油机唯一与汽油机的不同就是排气时温度低了一点，其他的大致都和汽油机相同。普遍的Tr=700～900K。对于单缸发动机来说，由于转动速度不够均匀，发动机工作时状态不稳定，产生的振动很大。因为由于单缸发动机的设计问题，使用的时候只有一个冲程做功，其他的三个则需要通过使用能量来进行做功。要想彻底的解决这类问题，要保证飞轮必须有一个足够大的转动惯性，但如果这个的话引擎的整体质量和大小将会增加许多。所以不得不采用多缸发动机解决上面所说的这一类的问题。这就是现代汽车发动机应用的多是4缸、6缸和8缸发动机的原因。这要通过性能指标的数量来反映引擎的性能指标，而这些指标是驱动发动机性能评估的基础。发动机指数主要是:动力性指数、环境指数、经济指数、稳定指数和耐久性指数。动力特征指数:动态特征指数是反映发动机功率的指数。通常情况下，有效的扭矩、有效的功率和转速被用作衡量标准。动力性指数：1.有效转矩发动机向外界输出的转矩一般被称为有效转矩，单位一般是N·m，发动机工作时，有效转矩跟发动机曲轴上的阻力矩会呈现出平衡状态。2.有效功率通过飞轮的发动机的输出被称为实效输出，用kW来测定。它是有效扭矩和曲轴角速度的产物。有效输出可以用发动机测试台的功率计测定。在实际测量中，直接测量某一速度下发动机的输出扭矩和相应的速度，计算输出功率。3.发动机转速一个曲轴在一分钟内转数称为曲轴旋转频率也就是发动机转速。4.升功率在校准条件下的功率，每升气缸的输出的功率叫升功率。对发动机有效功率和工作容量的评估称为升功率，与平均压力和速度成线性比例。功率越大，改进的程度越高，产生有效功率的发动机容量就越小。升功率是衡量发动机功率和强度的主要标准之一。经济性指标：通常用于表示发动机效率指数的是燃料消耗的总体水平。每千瓦时产生的有效输出功率(单位:g)称为燃油损失的有效速度。环境指标:环境指标主要与发动机排气质量跟噪音水平有关。由于这与人类健康和环境密切相关，世界各国政府都相应制定了严格的法律和控制规则，以减少环境中的排放和噪音污染。排放水平和噪音水平已成为评估发动机性能的重要指标。目标排放主要是由燃气和燃气中的有害排放组成，这些排放被储存在油箱和化油器中。对于汽油发动机来说，主要排放是一氧化碳(CO)和碳氢化合物(HC)。对于柴油发动机来说，这主要是产生的氮氧化物(NOx)和固体粒子(PM)的数量。噪声是指由于分贝的大小对身体健康形成不利于危害，干扰学习，上班，休息等正常活动的响声。由于汽车是城市内的主要噪音源之一，而发动机又是车的主要噪音源，因此控制发动机噪音就能减小对于城市的影响。可靠性指标和耐久性指标可靠性指数是引擎在法律规定的条件下正常运行的能力的指标。有几种方法可以评估可靠性，例如第一次故障时的里程、故障的间隔里程等。耐久性指标平均里程是发动机不正常使用的时间。2.2锻造工艺介绍端盖是内燃机系统的关键零件之一，是典型的精锻件，因此在许多公司生产端盖的过程中，许多都是直接采用锻造的方式来进行端盖的一个初步成型。而本篇文章在端盖的材料选择方面选用的是铝合金，铝合金压铸件作为一种具有美观、轻盈、耐腐蚀和导热性能的新材料，已广泛应用于小型车的制造。，所以采用锻造也是非常很有效的方式之一。锻造是金属加工中最重要的方法之一。锻造的主要目标是模具和修改(改进机械性能和内部结构)。其他方法很难得到机械性能和内部组织的改善。此外，锻造有以下好处:节省金属、高生产率和灵活性等优点。在浇注过程中，浇注结构脱落，孔牢固下垂，将粗而宽的铸造组织(树枝状晶体颗粒)断裂为小晶体颗粒，形成独特的纤维状结构。当纤维结构沿零件边际轮廓合理分布时，锻件的机械性能可以提高。因此，锻件具有较高的强度，能够承受较大的冲击。在相同尺寸的情况下，可以在锻件尺寸之前节省金属。像美国就用315MN水压机模锻了F−102飞机的272个零件整体飞机的大梁质量降低了大概45~54.5公斤。1.锻造工艺过程（1）加热(一)锻造温度间隔是初期锻造温度(称为早期锻造温度)和停止锻造温度(叫做最终锻造温度)之间的间隔。①测定锻造的初始温度。在没有过热、烧灼和其他热缺陷的情况下，锻造的初始温度必须尽可能高，使金属具有良好的可塑性。初始锻温度通常保持在150~250℃固相线以下阶段。②确定锻造的最终温度。当最终的锻造温度过高而无法停止锻造时，金属颗粒将继续生长，锻造的机械性能也将恶化。如果最终的锻造温度太低，金属的再结晶不会完全完成，变形强度的现象将是严重的，内部压力将加剧，甚至可能导致锻件破裂。(二)金属在加热时易产生的缺陷①.氧化和脱碳后碳钢通过升温的方式加热到一定程度时,铁表面的化学元素发生化学反应与氧化气体(02、CO2、H20、SO2、)，使钢料表面能够形成一种氧化表皮(铁的氧化物FeO、Fe3②.过热、过烧过多的热量意味着由于过多的热量和过多的时间而产生的大颗粒现象也就是晶粒粗大。钢材的延展值和力学性能在温度过高时下降，这时则必须对钢材加以处理通过退火的方法。对于不再退火的钢板，也可进行多次锻造来使晶粒现象得到改善。（2）锻造成形金属加热后就可以锻造了。根据锻件中使用的设备、模具和成形方式的不同，锻件可分为自由锻件、模锻件和轮胎模锻件。模锻是锻造的主要过程。所使用的设备包括锻锤、无砧锤、曲柄压力机、螺杆压力机和高速锤。模具具有高效率的生产、稳定的规模和高水平的使用的好处被广泛用于生产中型和小型锻件的生产中。在汽车、拖拉机、飞机、电机等行业，锻件的数量相当可观，总体上可以占到锻件行业的九成。自由锻是一种方法简单且灵活的金属锻造的方式,而对于小规模和中等规模或群众生产条件、模锻锻造方法被认为是过时的和不经济的,但是对于小批量生产,尤其是对于大型锻件，在锤式的和液压机上进行自由锻造是一种合适的、经济的生产方法。除了基本的自由锻造方法和不同的冲压方法外，还有其他一些特殊的锻造方法，如电沉降、冷挤压、旋转锻造、辊锻造、摆动锻造、精细锻造、多锤锻造、磁性锻造、超塑性锻造。在过去的二十年里，模具、静态压模、悬架锻造等，国内外都发生了快速发展。这种特殊的锻造技术将积极促进材料加工工业的快速发展。2.3端盖系统工作原理2.3.1端盖端盖主要是一个密封的圆柱状产品，燃烧空间是在活塞上形成的，以承受高温和高压对气体的影响。端盖携带由气体力和气缸螺栓拉力引起的机械负荷，以及与高温气体接触引起的高热量负荷。为了保证气缸的密封，端盖不能损坏或变形。由于这个原因，顶盖则必须有符合实际要求的强度和硬度。端盖的主要作用是密封气体，并与活塞一起形成充满燃料的空间，并承受高温和高压产生的压力。端盖的工作情况是：(1)在高温和高压的作用下，端盖经历了螺栓预拉紧的巨大压力，导致巨大的机械压力。(2)顶盖结构很复杂，温度场非常不均匀，导致高热量负荷。在极端情况下，端盖可能会破裂并完全变形2.3.2端盖材料端盖通常是由高质量的灰铸铁或合金铸铁制成的，而大多数汽油发动机使用的是铝合金端盖。铝合金具有良好的热传导能力，增加了发动机的压缩程度。其次，优秀的铸造特性适合复杂结构的铸造零件。但接下来关于端面铝合金的盖子的冷却必须要注意,而下半平面温度需要保持300℃以下。否则，下平面过热将导致塑料变形和硬化。2.4本章小结本章主要是对发动机的运行原理，基本结构进行了阐述，研究了发动机的运动过程。并且初步揭示了端盖对于发动机整体的作用以及对于端盖的初步锻造工艺。第三章端盖整体设计3.1.内燃机端盖设计要求端盖类零件是内燃机非常重要的部分之一，形状很小，但应用范围很广。它的结构相对简单根据各种要求表面，产品结构,大小形状，孔径等也发生了变化,但主要是由于不同类型的同一系统轴向孔一起组装发动机缸体以及其他物体,通过螺丝使其固定在发动机缸体,以此类推。这是因为它具有这样的特性，所以也间接地定义了它的使用方式，在我们的生活中是最常见的，端盖经常被使用在缸体的两侧，然后使其保持在正确的工作位置，然后呈现出固定的支柱、密封、传输和其他角色作用。但是，从整体效果来看，支柱不再是它的主要作用，因为它通常不在设备中，所以它基本上可以作为一个辅助作用，具有良好的密封和防尘。3.1.2端盖零件机械加工工艺的设计生产原则我们国家的机械生产水平更高，产品质量有非常高的技能要求和基本标准。作为机械设计的一部分，端盖的细节很容易制造，技术流程和技术要求并不像其他部件那么严格。但是，在生产过程中，如何利用原始技术来更好地推进加工技术设计的经济效益是非常重要的。为了提高生产效率和降低生产成本，设计过程必须遵循以下原则。1.对于技术加工方面的先进性选择随着时间的推移，技术也在进步。中国积极鼓励科学和技术的发展，积极研究提高国内生产效率的创新设备。中国在科学和技术方面的研究和发展姗姗来迟。起初，新设备是从国外进口的，但当我们购买产品时，我们无法购买基本技术。我们只能从零开始，慢慢地探索，经过多年的不懈努力，我们逐渐到达了科学和技术的前沿。在处理过程中，我们必须明智地利用现有的条件，根据生产力的先决条件，积极利用国内外的先进技术和经验，并用它们自己的条件来制定最有效的设计过程。2.在合理的加工工艺条件下提高经济性在处理和生产过程中，我们使用先进的技术，具有一流的设计和生产条件，这自然会大大提高效率。对于这一简单过程的部分端盖不需要立即大规模生产，但需要在生产前进行合理的分析，并与自己的条件相结合，明智的设计来花费最少的钱来达到最大的效率。因此，重要的是要制定一个合理的处理技术框架，以确保所需的生产批量经济的最大化。。3.以低成本和高收益为代价维持良好的工作条件我们的国家致力于发展，但更重要的是，注重我们的人民生活质量。对于今天的企业,虽然逐渐引入越来越多的机械自动化的手段,但也需要执行一些体力劳动的劳动者,尤其是在处理细节方面,当然这必须需要合理分析现代设备和功能,大大提高工作效率,建立安全有效的生产条件,大大降低工作量，劳动力压力少,创造更好的就业机会。4.端盖的主要作用是密封气体，并与活塞一起形成充满燃料的空间，并承受高温和高压产生的压力。内燃机的端盖通常是完整的。为了确保端盖和汽缸壳之间的密封，前端螺栓的牵引力也需要很强。①具有足够的刚度和强度，工作变形小，保证密封性。②燃烧室、气门和气道应进行合理的布置，才能确保发动机正常工作时的性能。③工艺性能优越，温度场均匀，降低热应力，避免热裂现象。④一般铸铁端盖的温度应低于375℃，铝合金缸盖温度应保持在200~300℃3.2.端盖的基本尺寸3.2.1.端盖的主要尺寸确定①高度H=40mm②宽度D=300mm3.2.2端盖的冷却端盖冷却是非常重要的，因为内部结构复杂，工作温度从一个地方到另一个地方差别很大，很容易引起过热压力和热疲劳造成的裂缝损伤。因此，在考虑冷却端盖时，应特别注意主要冷却部分的冷却措施。。以下几点是总的原则：1)三角形跨度由阀门和喷射器组成，必须首先冷却。通常情况下，喷管冷却或导向板被用来提高局部速度和流量，迫使冷却。2)减少三鼻梁周围金属的积累。尽量减少这里堆积的金属的数量，但是又不会损害强度。许多柴油发动机使用湿喷嘴外壳，以排除鼻梁周围金属的积累，并提供可靠的性能。3.3内燃机端盖材料3.3.1端盖的材料选择端盖主要由灰色铸铁、合金铸铁、铝合金或儒墨铸铁制成，而汽车汽油发动机主要由铝合金铸件制成。铝合金具有良好的热传导能力，增加了发动机的压缩程度。其次，优秀的铸造特性适合复杂结构的铸造零件。但接下来关注冷却铝合金端盖,而下半平面温度需要保持300℃以下。否则，下平面过热将导致塑料变形和硬化。。因为端盖在工作过程中承受着冲击的压力，所以需要通过铸铁铸造来提高纤维组织的强度和韧性。准备工作必须完成。HT200灰铸铁主要用于易轻度弯曲、吸收振动、耐久性高、处理能力强的材料。然后通过机械加工产生最终产品的端盖。此外，铸造后应组织人工处理，以消除残留的压力。在单一的小批量生产中，最好使用钢铁下料。铸造完成后，退火可以消除铸造应力，改善材料的复杂机械性能。同时，为了达到要求的硬度，可以采用调质处理。3.4.内燃机端盖结构3.4.1端盖的结构特点端盖和齿轮、飞轮、滑轮它们统一都被称为盘盖类零件的一部分，这些部件主要具有小轴尺寸、大径向尺寸的特征，大部分由同轴旋转物体组成。(也有主体形状是矩形的)通常还带有各种形状的凸缘，并在径向分布有螺孔、肋板等局部结构。JL106-2凸缘式端盖JL106-2凸缘式端盖3.4.2端盖的类型端盖可以简单的分为嵌入式、凸缘式两种。每种又有闷盖和透盖之分。中间有孔的叫透盖，中间无孔的叫闷盖。凸缘式端盖凸缘式端盖用螺丝固定在盒子的外壳上。它有很大的结构和许多细节，但很容易安装、拆卸和调节轴承轴线间隙。它具有良好的密封特性，并被广泛使用。但缺点是，外部尺寸很大，连接需要一组螺钉，其结构见图嵌入式端盖嵌入式端盖具有简单而紧凑的构造优势，不需要固定螺丝、小外径、小重量和小轴。然而，组装和拆卸骨架和调整轴承间隙是很困难的，密封质量很差，着陆孔有缺口，处理需要很长时间。因此，在许多重量轻、结构紧凑的场合适合使用。其结构见图3.4.3端盖详细结构端盖三维图如图所示，本次设计所确定的端盖材料为铝合金，硬度需要大于或等于85HBS，质量为3.67kg，是属于可以大批量进行生产的元件。端盖的整体结构如图所示，最初的生产过程是在普通机器上完成的。首先，所有的圆柱形加工都是在机床上完成的，外圆(∅300mm、∅215mm)、内孔加工(∅240mm、∅127mm、∅100mm)以及零件的端面加工，每个孔尺寸精准度要求为误差在0.2mm之内，然后在立式铣床加工出6个均匀分布的槽孔，最后在钻床上完成6∅12mm、6-∅14mm及6-M端盖零件图如图所示3.5内燃机端盖工艺作为发动机的主要部件，端盖部件主要是由铝合金制成的，加工质量和效率直接影响发动机的质量和性能。传统的此类零件制造主要使用的时普通机床进行加工，该技术方案的辅助时间更长、效率低、工作量更大、工作量更大。目前，大规模生产的细节主要使用硬而灵活的生产线:专用机床+加工中心，它有一定的可变处理能力，同时又具有较高的生产效率，成为制造行业发展的主要方向。根据实际生产和处理的规模和需求分析，同时根据企业的实际生产条件，再加上企业的实际生产条件，采用了刚柔结合的生产线，其中端盖类零件深度孔、螺纹加工属于一道关键工序，.使用垂直加工中心完成了一个同时夹多个孔的技术示意图。设计一条非常规气动技术设备，不仅提高了生产效率，降低了工人的疲劳程度，而且提高了产品的技能和自动化程度。本篇文章所述工艺设备适合于加工中心机床，采用气动夹紧的方式，工件与工装台阶面进行配合装夹，采用三点可调支撑方式进行平面度的校正，径向的定位模块确定出工件最初的角度，其优势在于精度高、方便快捷、定位准确，很大程度上节省了生产成本。因此，有效地提高生产效率和处理端盖的精度。根据端盖零件图分析可知，利用加工中心完成孔、螺纹等特征的加工，加工工艺按照先粗后精、先主后次的原则，根据不同的特征选择适合的刀具以及加工工艺数据。表１所示为该端盖加工的具体工艺路线方案3.6端盖的密封研究后端盖密封特性最直观的方法是观察密封垫圈上压力分布的情况。如果垫圈装配时接触压力为零或过低，这显然是一个密封缺陷需要纠正。密封垫由某种石棉材料制成，其力学参数是强非线性。后端盖与密封垫之间、缸盖与密封垫之间都是接触关系，属于边界非线性。第四章加工装置及加工工艺路线4.1夹具结构设备采用的技术方案是一种非常规的气动技术设备，如图所示。底座１是通过螺钉压板被装在工作台上。通过菱形销和孔配合联结：负责支撑的柱2与底座1之间、可调节支撑5与花盘4。通过内六方螺栓连接：气缸3与底座1、花盘4与支撑柱2（通过花盘4上的开口）。中空的阶梯轴9跟花盘4、直径上的定位支架12和花盘4。伸缩轴10跟气缸3则直接连接，定位角度的定位板11安装在径向定位支架12上，并且是属于可拆卸。工件7通过内部、下方、均匀分布槽和中空的阶梯轴9、可调节支撑5和定位板板11进行定位和安装。然后将压板8安装在负责伸缩的轴10上，工件7与花型压板8之间放入垫片6，然后使用气缸3拉紧伸缩轴10，就能够将工件进行拉紧和放松。这个设备的基础原理是：工件7让气缸拉紧和放松，气缸3则在使用时拉动伸缩轴，将工件通过内部的孔隙跟阶梯轴相互配合然后放置在夹具上，可调节支撑对工件进行正确的校准，保证平面度，利用径向负责定位的支架跟负责角度定位的模块确定工件最初的位置。然后在工件的顶端放置上垫片和压板，气缸3工作向下按拉动伸缩轴夹紧工件，在数控机床加工好工件7的各种孔。技术设备安装在加工中心的工作台上，设备的侧向基准面和机床的每个轴之间的并行性由百分表检测定义和控制。一旦夹具安装成功后，以工件7的一个侧面作为基准面，通过采用三点可调节的支撑5对于工件7的平面进行校准，校准工件7平面程度。气缸3向上工作推动伸缩轴10，然后以伸缩轴10作为次要定位基准，工件7通过内部的孔与阶梯轴9相互配合，然后被放置在夹具上，采用楔斜机构锥面从而拉紧工件，限制x，y的移动自由度。Z轴的自由度被定位支架12和角度定位板11限制。径向定位装置与工件7的原始均匀槽相互配合，限制了工件7在Ｚ轴旋转时的自由度，从而保证各个孔的加工准确性。由于工件7为回转体，不仅采用伸缩轴10对工件7进行夹紧，而且采用垫片6与花型压板8分别放置在工件7顶面作为夹紧装置，使得接触的部分增加，从而有效的减少变形。工件被完全定位后，利用立式加工中心完成工件7上各孔加工。加工完成后，气缸3工作向上推动伸缩轴10，松开工件７取下垫片6与花型压板8，进行更换工件7。4.2具体工艺路线方案根据端盖零件图分析，使用加工中心完成孔、螺纹和其他特性，根据先粗加工后精加工的基本原则之后，再根据不同的特性，选择合适的工具和工艺参数。表１为具体工艺路线方案 4.3工序卡根据表1中的端盖加工方案，确定的整体加工工艺路线如下。机械加工工序卡产品型号零部件图号产品名称零部件名称端盖共4页第1页车间工序号工序名称材料牌号机加10车毛坯种类毛坯外形尺寸每个毛坯可制件数每台件数铸件φ306X4611设备名称设备型号设备编号同时加工件数数控车CK61401夹具编号夹具名称切削液专用夹具工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件工步号内容工艺装备主轴转速r/min切削速度m/min进给量mm/r切削深度mm进给次数工步工时机动辅助01车端面93°外圆车刀12511