發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋機(jī)械加工工藝及夾具設(shè)計(jì)

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1、摘要 汽缸蓋是發(fā)動(dòng)機(jī)的幾大關(guān)鍵之一，零件尺寸較小，但結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜，有若干精度要求較 高的平面和孔系。本文主要分析和設(shè)計(jì)的是汽缸蓋零件的加工工藝和、專用夾具等。通 過(guò)查閱各種相關(guān)書(shū)籍，分析缸蓋的結(jié)構(gòu)及其功能，編寫了發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋零件的加工工藝； 經(jīng)過(guò)計(jì)算選擇其切削用量、選擇機(jī)床和工藝設(shè)備，設(shè)計(jì)出了專用夾具。 關(guān)鍵詞：加工工藝；發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋；專用夾具 I Abstract The cylinder cover is one of several toll-gates to launch the engine keys, the spare parts size is smaller, bu

2、t the con struct ion shape is complicated, how many the accuracy request the higher flat surface with the bore department. Analyze primarily here with design of is a cylinder cover the spare parts processes the craft, appropriati on tongs and so on .Pass to check every kind of related book, an alyze

3、 con struct ion and its functions of an urn of covers, weave to write a cover spare parts process the craft; Passing by the calculation chooses its slice the dosage of cut, choice machine tools with craft equipments, design appropriation tongs. Key words: process ing tech nic Engine cyli nder cover

4、; special fixture 2 目錄 摘要 I ABSTRACT II 前言 V 1緒論 1 1.1課題研究的意義及現(xiàn)狀 1 1.2論文主要研究?jī)?nèi)容 3 2發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋工藝設(shè)計(jì) 5 2.1發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋的分析 5 2.2發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋毛坯的設(shè)計(jì) 9 2.3工藝路線設(shè)計(jì) 14 2.4加工設(shè)備及工藝裝備的選擇 22 2.5加工工序設(shè)計(jì) 24 3鉆床專用夾具設(shè)計(jì) 33 3.1問(wèn)題的提出 33 3.2機(jī)床夾具的分類 34 3.3夾具的設(shè)計(jì)內(nèi)容 34 3.4鉆床夾具特點(diǎn) .40 3.5鉆套與工件間的距離 .40 3.6

5、夾具的對(duì)刀 41 3.7夾具體的設(shè)計(jì) 41 4銑床專用夾具設(shè)計(jì) .43 iii ..43 4.1銑前后面專用夾具 結(jié)論 46 參考文獻(xiàn) 47 致謝 48 附錄 49 # 刖言 汽缸蓋是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中一個(gè)十分重要的部件，其上部置有凸輪軸，下部與汽缸體、 活塞組成燃燒室，兩邊是進(jìn)氣道和排氣道，與油氣進(jìn)入的進(jìn)氣歧管件和廢氣排出的排氣 管件相接，內(nèi)有貫穿的冷卻水道和潤(rùn)滑油路。因此，在對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率和工作性能的影 響舉足輕重也就很清楚了。汽缸蓋的工作情況是，當(dāng)燃?xì)庠谌紵覂?nèi)爆燃時(shí)，氣體溫度 瞬間高達(dá)1100C以上，這種高溫?zé)釠_擊反復(fù)作用產(chǎn)生高達(dá) 7MPa壓力直

6、接于汽缸蓋與 汽缸體的連接處。因此，汽缸蓋在發(fā)動(dòng)機(jī)整個(gè)工作過(guò)程中是處于高溫狀態(tài)下，承受巨大 的熱沖擊作用，工作條件甚為惡劣。從汽缸蓋的鑄件結(jié)構(gòu)上來(lái)看，內(nèi)腔結(jié)構(gòu)復(fù)雜，形狀 多變化，壁厚不勻，其中氣缸蓋冷卻水道內(nèi)腔彎彎曲曲，壁厚一般在 4-5毫米，最薄處 只有2.5毫米。而且隨著汽車發(fā)動(dòng)機(jī)向高效率、低油耗、少污染的方向發(fā)展，汽缸蓋的 結(jié)構(gòu)會(huì)變得愈來(lái)愈復(fù)雜。 結(jié)合近年來(lái)國(guó)內(nèi)外內(nèi)燃機(jī)行業(yè)發(fā)展的新趨勢(shì)和工作實(shí)踐，對(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的氣缸蓋機(jī)械 加工提出了進(jìn)、排氣門座圈錐面與導(dǎo)管孔的加工是其工藝技術(shù)關(guān)鍵，從定位方式、基準(zhǔn) 選擇、氣門座底孔與導(dǎo)管孔底孔的加工，氣門座圈錐面加工方式和導(dǎo)管孔的加工方式等 方面進(jìn)行了探

7、討和分析。 氣缸蓋的機(jī)械加工工藝技術(shù)關(guān)鍵和整體工藝水平正在隨著高技術(shù)含量?jī)?nèi)燃機(jī)的發(fā)展 而日趨提高和完善，國(guó)外工藝水平已與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)水平呈現(xiàn)同步水平，國(guó)內(nèi)工藝水平隨 著與國(guó)際接軌和科技發(fā)展將由落后變?yōu)橹鸩浇咏a(chǎn)品開(kāi)發(fā)水平，解決好加工工藝技術(shù) 關(guān)鍵是工藝設(shè)計(jì)的核心和前提。但是工藝的設(shè)計(jì)編制，受到諸多因素的影響，如產(chǎn)品 的精度高低，產(chǎn)品的工藝性好壞，生產(chǎn)綱領(lǐng)的大小，投資力度的強(qiáng)弱，企業(yè)現(xiàn)狀等 等。因此，合理的最佳的工藝方案不僅需要對(duì)某一關(guān)鍵部位或某一關(guān)鍵工序認(rèn)真論 證、合理配置，更必須整線統(tǒng)盤考慮，最終是否取得最佳效果必須經(jīng)過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)。 5 1緒論 1.1課題研究的意義及現(xiàn)狀 氣缸蓋安裝

8、在氣缸體的上面，從上部密封氣缸并構(gòu)成燃燒室。它經(jīng)常與高溫高壓燃 氣相接觸，因此承受很大的熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷。水冷發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸蓋內(nèi)部制有冷卻水 套，缸蓋下端面的冷卻水孔與缸體的冷卻水孔相通。利用循環(huán)水來(lái)冷卻燃燒室等高溫部 分。 缸蓋上還裝有進(jìn)、排氣門座，氣門導(dǎo)管孔，用于安裝進(jìn)、排氣門，還有進(jìn)氣通道和 排氣通道等。汽油機(jī)的氣缸蓋上加工有安裝火花塞的孔，而柴油機(jī)的氣缸蓋上加工有安 裝噴油器的孔。頂置凸輪軸式發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸蓋上還加工有凸輪軸軸承孔，用以安裝凸輪 軸。 發(fā)動(dòng)機(jī)組成。機(jī)體是構(gòu)成發(fā)動(dòng)機(jī)的骨架，是發(fā)動(dòng)機(jī)各機(jī)構(gòu)和各系統(tǒng)的安裝基礎(chǔ)，其 內(nèi)、外安裝著發(fā)動(dòng)機(jī)的所有主要零件和附件，承受各種載荷。因此，機(jī)

9、體必須要有足夠 的強(qiáng)度和剛度。機(jī)體組主要由氣缸體、曲軸箱、氣缸蓋和氣缸墊等零件組成： 為了能夠使氣缸內(nèi)表面在高溫下正常工作，必須對(duì)氣缸和氣缸蓋進(jìn)行適當(dāng)?shù)乩鋮s。 冷卻方法有兩種，一種是水冷，另一種是風(fēng)冷。水冷發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸周圍和氣缸蓋中都加 工有冷卻水套，并且氣缸體和氣缸蓋冷卻水套相通，冷卻水在水套內(nèi)不斷循環(huán)，帶走部 分熱量，對(duì)氣缸和氣缸蓋起冷卻作用。 氣缸蓋安裝在氣缸體的上面，從上部密封氣缸并構(gòu)成燃燒室。它經(jīng)常與高溫高壓燃 氣相接觸，因此承受很大的熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷。水冷發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸蓋內(nèi)部制有冷卻水 套，缸蓋下端面的冷卻水孔與缸體的冷卻水孔相通。利用循環(huán)水來(lái)冷卻燃燒室等高溫部 分。 缸蓋上還

10、裝有進(jìn)、排氣門座，氣門導(dǎo)管孔，用于安裝進(jìn)、排氣門，還有進(jìn)氣通道和 排氣通道等。汽油機(jī)的氣缸蓋上加工有安裝火花塞的孔，而柴油機(jī)的氣缸蓋上加工有安 裝噴油器的孔。頂置凸輪軸式發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸蓋上還加工有凸輪軸軸承孔，用以安裝凸輪 軸。 氣缸蓋一般采用灰鑄鐵或合金鑄鐵鑄成，鋁合金的導(dǎo)熱性好，有利于提高壓縮比， 所以近年來(lái)鋁合金氣缸蓋被采用得越來(lái)越多。 氣缸蓋是燃燒室的組成部分，燃燒室的形狀對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作影響很大，由于汽油機(jī) 和柴油機(jī)的燃燒方式不同，其氣缸蓋上組成燃燒室的部分差別較大。汽油機(jī)的燃燒室主 要在氣缸蓋上，而柴油機(jī)的燃燒室主要在活塞頂部的凹坑。（3）盆形燃燒室 盆形燃燒室，氣缸蓋工藝性好

11、，制造成本低，但因氣門直徑易受限制，進(jìn)、排氣效 果要比半球形燃燒室差。捷達(dá)轎車發(fā)動(dòng)機(jī)、奧迪轎車發(fā)動(dòng)機(jī)采用盆形燃燒室。 氣缸蓋一般采用灰鑄鐵或合金鑄鐵鑄成，鋁合金的導(dǎo)熱性好，有利于提高壓縮比， 所以近年來(lái)鋁合金氣缸蓋被采用得越來(lái)越多。 氣缸蓋是燃燒室的組成部分，燃燒室的形狀對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作影響很大，由于汽油機(jī) 和柴油機(jī)的燃燒方式不同，其氣缸蓋上組成燃燒室的部分差別較大。汽油機(jī)的燃燒室主 要在氣缸蓋上，而柴油機(jī)的燃燒室主要在活塞頂部的凹坑。 發(fā)動(dòng)機(jī)的核心部件是汽缸，活塞在汽缸內(nèi)進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，上面所描述的是單汽缸的 運(yùn)動(dòng)過(guò)程，而實(shí)際應(yīng)用中的發(fā)動(dòng)機(jī)都是有多個(gè)汽缸的（4缸、6缸、8缸比較常見(jiàn)）。 我

12、們通常通過(guò)汽缸的排列方式對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)分類：直列、V或水平對(duì)置（當(dāng)然現(xiàn)在還有大眾 集團(tuán)的W型，實(shí)際上是兩個(gè)V組成）。 不同的排列方式使得發(fā)動(dòng)機(jī)在順滑性、制造費(fèi)用和外型上有著各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)， 配備在相應(yīng)的汽車上。 缸蓋作為發(fā)動(dòng)機(jī)中最復(fù)雜、最具代表性的零件之一。所謂發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋，就是安裝在 發(fā)動(dòng)機(jī)缸體上部的機(jī)構(gòu)，它與活塞一起形成燃燒室，即汽油與空氣混合形成的混合物燃 燒的地方。氣缸蓋上有用于冷卻燃燒室及周圍區(qū)域的水套、進(jìn)排氣道、進(jìn)氣歧管、排氣 歧管、潤(rùn)滑油道和火花塞的安裝孔。根據(jù)燃燒室的形狀、凸輪軸位置和氣門機(jī)構(gòu)等因素 的變化，缸蓋結(jié)構(gòu)也有所變化。由于目前多數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)都采用了頂置凸輪軸的布局，所以 對(duì)

13、于很多不了解汽車發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)的人，也可以通過(guò)觀察發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋的寬度來(lái)區(qū)分。另 外，過(guò)去的發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋多采用鑄鐵材質(zhì)，但由于鋁具有更高的熱傳導(dǎo)性，同時(shí)可以減輕 發(fā)動(dòng)機(jī)的重量，因此現(xiàn)在許多發(fā)動(dòng)機(jī)的缸蓋已經(jīng)采用鑄鋁制造。 1.2論文主要研究?jī)?nèi)容 本論文研究的主要內(nèi)容是發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋有毛坯到成品的主要機(jī)械加工工藝過(guò)程的制定 以及相應(yīng)的加工過(guò)程中能夠滿足精度要求的機(jī)床和刀具的選擇，還有發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋上孔群 的加工所需要的專用夾具的設(shè)計(jì)。 圖1-1為本畢業(yè)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的知識(shí)框架，清洗明了的介紹了本設(shè)計(jì)所做的一些 工作和設(shè)計(jì)思路。 -3 - 發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋機(jī)加工工藝專用夾具設(shè)計(jì) 問(wèn)題的提出 機(jī)床夾具分類

14、 夾具設(shè)計(jì)內(nèi)容 鉆床夾具設(shè)計(jì) 夾具的對(duì)刀 夾具體的設(shè)計(jì) 鉆套工件距離 缸蓋分析 毛坯設(shè)計(jì) 工藝路線設(shè)計(jì) 裝備選擇 加工工序設(shè)計(jì) 鉆床專用夾具設(shè)計(jì) 發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋工藝設(shè)計(jì) 圖1-1本設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu) -5 - 2發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋工藝設(shè)計(jì) 2.1發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋的分析 2.1.1發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋的功用分析 汽缸蓋是柴油機(jī)的一種緊固件，也是柴油機(jī)燃燒室的

15、組成部分。船用柴油機(jī)各種型 式的汽缸蓋的共同特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，孔道較多，壁厚不均。它不僅受到高溫高壓氣體的 強(qiáng)烈作用，而且周期性地承受較高的機(jī)械負(fù)荷與熱負(fù)荷，也受到因冷卻水造成的局部冷 熱不均影響，同時(shí)還由于螺栓預(yù)緊力使汽缸蓋承受著壓應(yīng)力，并與燃?xì)鈮毫餐饔檬?汽缸蓋受到彎曲作用，此外，還在截面變化處容易產(chǎn)生應(yīng)力集中等，正是由于汽缸蓋如 此惡劣的工作條件，致使汽缸蓋很容易失效損壞。通常失效損壞形式為：其底面和冷卻 水腔產(chǎn)生裂紋，這是柴油機(jī)經(jīng)常出現(xiàn)的損壞現(xiàn)象，還有汽閥底面和導(dǎo)套容易磨損，冷卻 水側(cè)被腐蝕等。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)是設(shè)計(jì)4缸發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋的工藝路線及規(guī)程。 -6 -

16、 -# - 圖2-1發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋零件圖 -# - 2.1.2發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋結(jié)構(gòu)的分析 缸蓋作為發(fā)動(dòng)機(jī)中最復(fù)雜、最具代表性的零件之一。所謂發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋，就是安裝 在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體上部的機(jī)構(gòu)，它與活塞一起形成燃燒室，即汽油與空氣混合形成的混合物 燃燒的地方。氣缸蓋上有用于冷卻燃燒室及周圍區(qū)域的水套、進(jìn)排氣道、進(jìn)氣歧管、排 氣歧管、潤(rùn)滑油道和火花塞的安裝孔。根據(jù)燃燒室的形狀、凸輪軸位置和氣門機(jī)構(gòu)等因 素的變化，缸蓋結(jié)構(gòu)也有所變化。由于目前多數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)都采用了頂置凸輪軸的布局，所 以對(duì)于很多不了解汽車發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)的人，也可以通過(guò)觀察發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋的寬度來(lái)區(qū)分。另 外，過(guò)去的發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋多采用鑄

17、鐵材質(zhì)，但由于鋁具有更高的熱傳導(dǎo)性，同時(shí)可以減輕 發(fā)動(dòng)機(jī)的重量，因此現(xiàn)在許多發(fā)動(dòng)機(jī)的缸蓋已經(jīng)采用鑄鋁制造 2.1.3發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋技術(shù)分析 在缸蓋零件各加工表面中，通常平面的加工精度比較容易保證，而精度要求較高的 支撐孔的加工精度以及孔與孔之間、孔與平面之間的相互位置精度則較難保證。缸蓋零 件的技術(shù)要求主要可歸納如下： 1. 主要平面的形狀精度和表面粗糙度 缸蓋的主要平面是裝配基準(zhǔn)，并且往往是加工時(shí)的定位基準(zhǔn)，所以，應(yīng)有較高的平 面度和較小的粗糙度值，否則，直接影響缸蓋加工時(shí)的定位精度，影響缸蓋加工的定位 精度，影響缸蓋與機(jī)座總裝時(shí)的接觸剛度和相互位置精度。 一般缸蓋的主要平面的平面度在

18、 0.1?0.03mm,表面粗糙度Ra2.A0.63」m,各主 要平面對(duì)裝配基準(zhǔn)面垂直度為0.1/300. 2. 孔的尺寸精度、幾何形狀精度和表面粗糙度 一般缸蓋孔的尺寸精度為IT6，圓度、圓柱度公差不超過(guò)孔徑公差的一半，表面粗 糙度值為 Ra0.63?0.32」m。其余尺寸精度為 IT7?IT6,表面粗糙度為 Ra2.5? 0.63 5。 3. 主要孔和平面的相互位置精度 各孔之間的孔距公差為0.12?0.05mm,平行度公差應(yīng)小于孔距公差，一般在全長(zhǎng) 取0.1?0.04mm。同一軸線上主要平面間及主要平面之間垂直度公差為 0.1?0.04mm。 2.1.4發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋的材料分析

19、 1：選材的一般原則： (1) 材料的機(jī)械性能 在設(shè)計(jì)零件并進(jìn)行選材時(shí)，應(yīng)根據(jù)零件的工作條件和損壞形式找出所選材料的主要 機(jī)械性能指標(biāo)，這是零件經(jīng)久耐用的先決條件。 (2) 材料的工藝性能 金屬材料的基本加工方法有鑄造、鍛壓、沖壓、焊接、切削加工和熱處理等。各種 加工工藝均有其工藝性能要求。材料的工藝性能的好壞對(duì)零件加工生產(chǎn)有直接的影響。 (3) 材料的經(jīng)濟(jì)性能 在滿足使用性能的前提下，選用零件的還應(yīng)注意降低零件的總成本。 一般來(lái)說(shuō)，應(yīng)優(yōu)先選用價(jià)格低廉的材料。如盡可能選用碳素鋼和灰鑄鐵，在難以滿 足要求時(shí)再選用合金鋼、球墨鑄鐵、鑄鋼或其它材料。 2:零件材料的選擇 由于零件

20、的工作狀態(tài)，工作零件條件的要求，因此零件的材料必須具有綜合機(jī)械性 能，耐高溫、抗氧化性和組織穩(wěn)定性等。根據(jù)查閱有關(guān)資料：缸蓋材料通常選用鑄鐵， 其詳細(xì)介紹如下： (1) 灰鑄鐵 灰鑄鐵鑄造性能和切削性能優(yōu)良。石墨的存在使其有如下優(yōu)越性能：優(yōu)良的減震 性，耐磨性好，缺口敏感性小。 a鐵的化學(xué)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 見(jiàn)下表2-1 (以HT250為例) 表2-1灰鑄鐵HT250的主要化學(xué)成分及所占比重(%) C Si Mn P S 3.0 ?3.3 1.4 ?1.7 0.8 ?1.0 V 0.15 < 0.12 b對(duì)灰鑄

21、鐵性能都有著重要的影響，詳見(jiàn)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》 C.鑄鐵的牌號(hào)有 HT100、HT150、HT200、HT250、HT300、HT350 等 6 種，牌號(hào) 右邊的數(shù)字表示該牌號(hào)灰鑄鐵的抗拉強(qiáng)度最低值。 d鐵的機(jī)械性能與鑄件壁厚有關(guān)，同一牌號(hào)的灰鑄鐵因鑄件壁厚不同具有不同的抗 拉強(qiáng)度。各種牌號(hào)不同壁厚的灰鑄鐵性能達(dá)到強(qiáng)度參考值見(jiàn)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》。機(jī) 械性能見(jiàn)下表2-2以HT250為例。 表2-2灰鑄鐵HT250的各種機(jī)械性能 牌號(hào) 抗拉強(qiáng)度 (Mpa) 抗切強(qiáng)度 (MPa) 彈性模量 E(MPa) 疲勞極限 (MPa 硬度HB HT250 785?981 2

22、77 108?127 98 ?127 143?269 (2)耐磨灰鑄鐵 由于上述組織的特點(diǎn)，顯著地提高了鑄鐵的強(qiáng)度和硬度，具有很好地保持連續(xù)油墨 的能力，即保持良好的潤(rùn)滑性，能抵抗咬合或擦傷，在工作溫度中能保持較高的機(jī)械性 能，如機(jī)床導(dǎo)軌、汽缸套、油塞環(huán)、凸輪軸等。 耐磨灰鑄鐵的切削加工性能都較好，但是刀具磨損比一般灰鑄鐵高。 (3) 球墨鑄鐵 球球墨鑄鐵具有灰鑄鐵的優(yōu)良性能，又兼有鋼的高強(qiáng)度性能，有比鋼更好的耐磨 性、抗氧化性、減震性及小的缺口敏感性。它可以進(jìn)行多種熱處理以提高強(qiáng)度。 (4) 可鍛鑄鐵 可鍛鑄鐵的性能優(yōu)于灰鑄鐵，適用于動(dòng)態(tài)載荷下要求塑性和韌性較高的鑄件，尤

23、其 是復(fù)雜薄壁的小件。可鍛鑄鐵的切削性能好，車削加工性能優(yōu)于易切鋼?？蓴噼T鐵有較 好的減震性能優(yōu)于球墨鑄鐵，低于灰鑄鐵，適用于承受振動(dòng)的零件，尤其是黑心可鍛鑄 鐵的，它的減震能力約為鑄鋼的3倍，球墨鑄鐵的2倍。 (5) 蠕墨鑄鐵 蠕墨鑄鐵的機(jī)械性能介于基本組織的相同的優(yōu)質(zhì)灰鑄鐵和球墨鑄鐵之間。優(yōu)于石 墨形態(tài)歲基體的破壞小，且具有一定的韌性。另一方面，又由于石墨是相互連接的，強(qiáng) 度和韌性都不如球墨鑄鐵。 (6) 特種鑄鐵 特種鑄鐵的缺點(diǎn)是機(jī)械性能比合金鋼低，脆性較大，容易破碎。 根據(jù)選材的一般原則以及發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋工作的需要，結(jié)合各種鑄鐵材料的性能特性及 應(yīng)用范圍，發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋的材料選為灰鑄

24、鐵HT250。 2.2發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋毛坯的設(shè)計(jì) 2.2.1計(jì)算生產(chǎn)綱領(lǐng)，確定生產(chǎn)類型 該產(chǎn)品年產(chǎn)量為5000臺(tái)，設(shè)其備品率為16%，機(jī)械加工廢品率為2%，故 N = Qn (1+a%+b%) N = 5000 KX( 16%+2%) =5900件 /年 發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋的年生產(chǎn)量為5900件。根據(jù)年生產(chǎn)量與生產(chǎn)類型的關(guān)系，可確定生產(chǎn) 類型為大量生產(chǎn)。 在零件進(jìn)行大量生產(chǎn)時(shí)，一般采用高效先進(jìn)的方法，要有加工流水線，基于現(xiàn)場(chǎng)的 生產(chǎn)設(shè)備，充分利用現(xiàn)有設(shè)備的同時(shí)，應(yīng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行適當(dāng)?shù)母脑煲源龠M(jìn)生產(chǎn)的發(fā)展。 2.2.2確定毛坯種類及加工方法的選擇 在2.2.1計(jì)算過(guò)生產(chǎn)綱領(lǐng)，發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋的年產(chǎn)量為

25、 5900 件/年。確定該缸蓋的生產(chǎn) 類型為大量生產(chǎn) 1. 確定毛坯種類 毛坯選擇通常從被加工零件的材料、結(jié)構(gòu)形狀、幾何尺寸和制造精度，以及各方面 的生產(chǎn)條件五個(gè)方面取考慮。合理的選擇毛坯種類對(duì)隨后價(jià)格中確保產(chǎn)品質(zhì)量、縮短生 產(chǎn)周期與降低生產(chǎn)成本有著重要影響。 根據(jù)缸蓋在工作中的作用及要求選用材料切削性好、耐腐蝕性好、耐磨性好、減震 性好等，選用HT250確定毛坯為鑄件，其技術(shù)要求如下： ⑴鑄件需經(jīng)消除內(nèi)應(yīng)力處理，硬度為180-250HB (2) 鑄件在加工前需仔細(xì)清除型砂 (3) 鑄件不允許有裂紋、冷隔、縮孔、疏松、夾渣及其他機(jī)械加工時(shí)不能消除的缺 陷。 (4) 機(jī)體外部不加

26、工表面允許有單個(gè)氣孔，總數(shù)不超過(guò) 5個(gè)，直徑不大于6mm,深 度不大于1.5mm,間距不小于20mm (5) 未注明鑄造圓角為R3?R5 (6) 所有螺紋應(yīng)光潔。無(wú)凹陷、裂紋 (7) 去銳邊，毛刺 2. 毛坯加工方法(鑄造)的選擇 鑄造方法分為砂型鑄造和特種鑄造兩大類。 (1) 砂型鑄 砂型鑄造根據(jù)造型的不同可分為手工造型、一般機(jī)器造型和高壓造型三類，其類 別、特點(diǎn)、應(yīng)用范圍以及鑄造類別詳見(jiàn)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》相關(guān)的內(nèi)容介紹。 2特種 鑄造 特種鑄造是指與普通砂型鑄造有顯著區(qū)別的一些方法。如壓力鑄造、磁型鑄造等 等，每種特種鑄造方法均有其優(yōu)越之處和應(yīng)用場(chǎng)合。因此，必須依據(jù)鑄件

27、的形狀、大 小、質(zhì)量要求、成產(chǎn)批量、合金的品種記憶鑄造條件等具體情況。進(jìn)行全面的比較分 析，才能得出正確的鑄造方法。 結(jié)合各鑄造方法的特點(diǎn)及適用范圍，未來(lái)獲得較好的機(jī)械性能和使用壽命，節(jié)約材 料和切削加工時(shí)，提高生產(chǎn)效率，降低成本，可選用砂型機(jī)器造型。 向轉(zhuǎn) 46 圖2-2發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋毛坯圖 2.2.3毛坯的工藝分析及要求 毛坯鑄造時(shí)，應(yīng)防止砂眼和氣孔的產(chǎn)生。未來(lái)減少毛坯制造時(shí)產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，應(yīng) 使缸蓋壁厚盡量均勻，缸蓋澆注壁厚應(yīng)安排時(shí)效或者退火工序。 (1) 鑄件澆注位置的選擇原則 a鑄件的重要加工面或者主要工作面一般應(yīng)處于底面或者側(cè)面，避免氣孔、砂眼、 縮松、縮

28、孔等缺陷出現(xiàn)在工作面上。 b. 鑄件大平面盡可能朝下或采用傾斜澆注，避免夾砂和夾渣缺陷。 c. 將逐漸的薄壁部分放在鑄型的下部或側(cè)面，以免產(chǎn)生澆注不足、冷隔等。 d對(duì)于容易產(chǎn)生縮孔的鑄件，應(yīng)使厚的部分放在鑄件的上部或者側(cè)部，以便在鑄件 厚壁處直接安置冒口，使之實(shí)現(xiàn)在上而下的定向凝固。 (2) 分型面的選擇原則 a鑄件盡可能在一個(gè)沙箱內(nèi)或者加工面和加工基準(zhǔn)面放在同一個(gè)沙箱內(nèi)，一保證鑄 件的尺寸精度。 b盡量減少分型面的數(shù)量 c. 盡量減少型芯或者活塊的數(shù)量，并盡量降低沙箱的高度，以便起模和修型。 d. 把主要的型芯放在下半沙箱中，以利于下芯，合箱和便于檢查型腔尺寸。 由于合金的

29、線收縮，鑄件冷卻后的尺寸將比行腔尺寸略小，為保證鑄件應(yīng)有的尺 寸，模樣尺寸必須必鑄件放大一個(gè)該金屬的收縮量。通常鑄鐵為 0.7%?1.0%。 結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋的結(jié)構(gòu)，形狀及尺寸，分型面選在缸蓋零件圖---俯視圖零線位置。 澆注口位置分別選在位于兩側(cè)，選取起模斜度為3灰鑄鐵的線收縮率設(shè)為1.0%。 2.2.4毛坯余量和公差的確定 1. 確定毛坯的余量 毛坯余量的確定：根據(jù)機(jī)械加工去除量，從后往前推。同時(shí)考慮毛坯制造過(guò)程中存 在的氧化皮層裂紋、雜質(zhì)等各種缺陷，并也根據(jù)工人的操作水平按直徑 10?12m m,厚 度11mm,平均每面在5mm左右。 a機(jī)械加工余量 砂型鑄造（采用手工造型

30、或機(jī)器造型）所生產(chǎn)的灰鑄鐵、球墨鑄鐵、耐熱鑄鐵和耐 蝕鑄鐵等鑄件的加工余量見(jiàn)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》，表 3.1-26和表3.1-27。 鑄鐵件的加工余量共分9個(gè)等級(jí)一一5?13級(jí)。又按零件圖的基本尺寸大小分為 10個(gè)尺寸組。由于機(jī)械加工和鑄造工藝上的要求，允許挑選其它等級(jí)的加工余量，但 是應(yīng)在有關(guān)圖樣和技術(shù)文件上注明。鑄孔的機(jī)械加工余量一般按澆鑄時(shí)的位置處于頂面 的機(jī)械加工余量選擇。 對(duì)成批和大量生產(chǎn)的鑄件的加工余量由《工藝人員手冊(cè)》查得，各表面的余量見(jiàn)表 表2-3發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋各表面總加工余量/mm 加工表面 基本尺寸 加工余量等級(jí) 加工余量數(shù)值 上、卜表面 179X 446

31、10 5 前、后表面 92 X 446 10 5 兩側(cè)面 179 X 92 10 5 缸孔4- 89 85 10 3 螺栓孔10 M8 16 16 b.鑄造工藝余量 鑄造工藝余量是為了確保鑄件質(zhì)量，滿足鑄造工藝和機(jī)械加工工藝要求而多架在鑄 造毛坯上的金屬。在零件加工完畢時(shí)應(yīng)將它去除掉。如果不影響零件的使用性能，又經(jīng) 設(shè)計(jì)部分允許，也可保留在零件上。 2. 毛坯的尺寸公差 鑄件的尺寸公差代號(hào)為IT,公差等級(jí)為11級(jí)，各級(jí)公差值列于《機(jī)械加工工藝手 冊(cè)》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級(jí)，例如：圖樣上 規(guī)定一般的公差為

32、IT10，則壁厚尺寸公差為IT11。公差帶應(yīng)對(duì)稱于鑄件基本尺寸設(shè) 置，有特殊要求時(shí)，可采用非對(duì)稱設(shè)置，但應(yīng)在圖樣上說(shuō)明。鑄件基本尺寸是鑄件圖樣 上給定的尺寸，包括機(jī)械加工余量。 由于鑄件大量生產(chǎn)，毛坯制造方法采用砂型機(jī)器造型，由表 3.1-24,鑄件尺寸公差 等級(jí)為IT11級(jí)，表3.1-23選取錯(cuò)箱值為1.0mm。 又見(jiàn)表3.1-27,得鑄鐵件加工余量等級(jí)為11級(jí)，表3.1-26選加工余量為5mm,所 以可確定主要加工面的總余量見(jiàn)下表。 表2-4主要表面的毛坯尺寸及公差/mm 主要面尺寸 零件尺寸 總余量 毛坯尺寸 公差 上、卜表面 169X 436 5+5 179

33、X 446 0.046 前、后側(cè)面 82 X 436 5+5 92 X 446 0.052 兩端面 169 X 82 5+5 179 X 92 0.052 缸孔4- 85 85 3+3 83 0.011 螺栓孔10 X M8 16 8+8 0 0.022 2.3工藝路線設(shè)計(jì) 2.3.1零件圖的工藝分析 1?工藝路線設(shè)計(jì)的一般思路 在設(shè)計(jì)工藝路線時(shí)，首先要選擇各表面的加工方法。各表面由于加工精度的要求， 一般不能只用一種價(jià)格紛紛，一次加工就能達(dá)到要求，對(duì)于主要面來(lái)講，往往需要幾次 加工，由粗到精逐步達(dá)到要求。擬訂缸蓋類零件工藝過(guò)程時(shí)一般遵循以

34、下原則： (1) 先面后孔”的原則。先加工平面，后加工孔，是缸蓋零件加工的一般規(guī)律。這 是因?yàn)樽鳛榫娴钠矫嬖谧畛醯墓ば蛑袘?yīng)該首先加工出來(lái)。而且平面加工出來(lái)以后， 由于切除了毛坯表面的凹凸不平和表面夾砂等缺陷，使平面上的支撐孔的加工更方便， 鉆孔時(shí)可減少鉆頭的偏斜，擴(kuò)孔和鉸孔時(shí)可防止刀具崩刃。 (2) 粗精分開(kāi)，先粗后細(xì)”的原則。由于缸蓋結(jié)構(gòu)復(fù)雜，主要表面的精度要求較 高，為減少或消除粗加工時(shí)產(chǎn)生的切削力、夾緊力和切削熱對(duì)加工精度的影響，一般應(yīng) 盡可能把粗精加工分開(kāi)，并分別在不同機(jī)床上進(jìn)行。至于要求不高的平面，則可將粗精 兩次走刀安排在一個(gè)工序內(nèi)完成，以縮短工藝過(guò)程，提高工效。 2零件

35、的技術(shù)分析 零件圖式制造零件的主要依據(jù)。在設(shè)計(jì)工藝路線之前，首先需要仔細(xì)地進(jìn)行工藝分 析，了解零件的功用和工作條件，分析精度和其它技術(shù)要求，以便更好地掌握結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 和工藝關(guān)鍵。 3零件結(jié)構(gòu) (1) 結(jié)構(gòu)組成——平面、內(nèi)外圓柱面、成形面、螺旋面 (2) 機(jī)構(gòu)組合 軸類、套筒類、缸蓋類、盤環(huán)類 (3) 結(jié)構(gòu)工藝性一一保證使用要求的前提下，能否以高效率和低成本制造 缸蓋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)一般是結(jié)構(gòu)組成比較復(fù)雜，壁薄且壁厚不均勻，加工部位多，加工 表面有數(shù)個(gè)平面與孔系，加工難度大。 4零件主要表面的要求及保證方法 (1) 零件的主要表面的要求 零件的主要表面是指零件和其它表面配合的表面或是參

36、與加工過(guò)程中表面。在發(fā)動(dòng) 機(jī)缸蓋上，主要表面是缸蓋上下面、缸蓋兩側(cè)面及兩端面，以及主軸孔、缸孔、兩側(cè)六 孔的結(jié)合面。 主要的表面的本身要求較高，而且零件的構(gòu)形精度以及材料的加工性能等問(wèn)題，都 會(huì)在主要表面的加工中反應(yīng)出來(lái)，主要表面的加工質(zhì)量對(duì)零件工作時(shí)的可靠性與壽命有 很大影響。因此，在設(shè)計(jì)工藝路線時(shí)，首先要考慮如何保證主要表面的精度要求。 (2) 主要表面加工方法的選擇 缸蓋的主要加工表面為平面和軸承支孔。缸蓋平面的粗加工和精加工，主要采用刨 削和銑削，缸蓋上精度為IT7的軸承支撐孔，一般采用鉆-擴(kuò)-粗鉸-精鉸或鏜-半精鏜-精 鏜的工藝方案進(jìn)行加工。前者用于加工直徑較小的孔，后者用于加

37、工直徑較大的孔。當(dāng) 孔的精度超過(guò)IT7、表面粗糙度小于0.63時(shí)，還應(yīng)增加一道最后的精加工或精密加 工工序，如精細(xì)鏜、研磨、滾壓等。 (3) 重要的技術(shù)要求及保證方法 重要的技術(shù)要求一般指表面的形狀精度和位置關(guān)系精度、熱處理、表面處理、無(wú)損 傷等。重要的技術(shù)要求是影響工藝路線的重要因素之一，特別是位置精度要求較高時(shí)就 會(huì)有很大的影響 缸蓋上的主要配合表面的精度為IT7,查表4.2-1得粗糙度是Ra1.6,用粗銑-精銑 就可達(dá)到要求，位置精度由機(jī)床專用夾具保證。而活塞孔及缸孔的要求稍高一點(diǎn)，精度 要求為IT6，查表4.2-1得粗糙度為Ra0.8,查表4.2-4得，用粗鏜-半精鏜-精鏜即可

38、達(dá) 到要求，位置精度同樣由機(jī)床夾具保證。 缸蓋上的螺紋孔可用鉆、鉸、攻絲可以達(dá)到，位置精度和尺寸精度由機(jī)床專用夾具 和刀具保證。 缸蓋各表面對(duì)基準(zhǔn)面的跳動(dòng)要求用互為基準(zhǔn)保證，粗糙度用加工工序以及合理的使 用刀具來(lái)保證。 2.3.2加工方法的選擇 零件表面加工方法的選擇，不但影響加工質(zhì)量，而且也要影響生產(chǎn)效率和制造成 本，因此，在選擇加工方法時(shí)，應(yīng)考慮每種加工方法的加工精度范圍；材料的性質(zhì)及可 加工性；工件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸大??；生產(chǎn)率的要求，工廠或車間的現(xiàn)有設(shè)備和技術(shù)條 件。 結(jié)合以上要求，由于零件生產(chǎn)類型為大量生產(chǎn)，所以在對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋各表面加工時(shí) 采用粗銑-精銑；對(duì)主要孔進(jìn)行加工時(shí)，

39、例如主軸孔及缸孔，根據(jù)精度要求采用粗鏜 -半 精鏜-精鏜，對(duì)挺桿孔加工時(shí)，采用鉆-擴(kuò)-鉸-擠的加工路線；對(duì)螺紋孔加工時(shí)采用鉆- 攻。 2.3.3缸蓋的材料及熱處理 工件材料與熱處理對(duì)加工方法的選擇有著很大的影響。前面已經(jīng)分析過(guò)，發(fā)動(dòng)機(jī)缸 蓋的材料選為HT250,選擇砂型鑄造。因此，在制定加工路線時(shí)，要合理安排熱處理 的位置。例如，缸蓋為了消除鑄造內(nèi)應(yīng)力，防止加工后的變形，使加工精度保持長(zhǎng)期的 穩(wěn)定性，要進(jìn)行時(shí)效處理。對(duì)于尺寸大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鑄件，需要在粗加工前、后各安排 一次時(shí)效處理；在人工時(shí)效處理的工藝規(guī)范為加熱到 530C?560C，保溫6?8h,冷卻 速度w 30/h，出爐溫度w 2

40、00E。 2.3.4階段的劃分 工藝路線按工序的不同，一般可分為幾個(gè)階段：粗加工階段、半精加工階段、精加 工階段。 1. 粗加工階段 對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋來(lái)說(shuō)，剛開(kāi)始要對(duì)缸蓋的各個(gè)面進(jìn)行粗銑加工，另外還有對(duì)缸孔及 主軸孔的粗鏜都屬于粗加工階段。 2. 半精加工階段 在發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋加工過(guò)程中，半精鏜缸孔以及兩側(cè)的六孔就屬于細(xì)加工階段，為后面 的精鏜做準(zhǔn)備。 3精加工階段 發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋的加工大致也分為粗、半精、精三個(gè)階段，粗加工階段之后用超聲波進(jìn) 行檢驗(yàn)。因?yàn)槌暡ㄌ絺嬖谒绤^(qū)，可在細(xì)加工后切削去掉。在粗加工之后，精加工之 前應(yīng)有一段存放時(shí)間，以消除加工內(nèi)應(yīng)力。 2.3.5工序的集中與分散

41、 工序集中于分散要影響工序的數(shù)目和工序內(nèi)容的繁簡(jiǎn)程度。 1工序集中的特點(diǎn) 工序數(shù)目少，工序內(nèi)容復(fù)雜，因而有： (1) .簡(jiǎn)化了生產(chǎn)組織工作； (2) 減少了設(shè)備數(shù)目，從而節(jié)省了車間面積； (3) 減少了安裝次數(shù)，縮短了共建的運(yùn)輸路線，有利于提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和縮短生產(chǎn) 周期; (4) 有利于采用高效率的設(shè)備，特別是數(shù)控機(jī)床和加工中心等設(shè)備，可提高產(chǎn)品質(zhì) 量和生產(chǎn)率； (5) 設(shè)備成本費(fèi)用高，調(diào)整時(shí)生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間長(zhǎng)。 2.工序分散的特點(diǎn) 工序數(shù)目多，加工內(nèi)容簡(jiǎn)單，因而有 (1) 設(shè)備和工藝裝備簡(jiǎn)單，調(diào)整、維修比較簡(jiǎn)單； (2) 生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量小，產(chǎn)品變換簡(jiǎn)單； (3) 設(shè)備

42、數(shù)目多，生產(chǎn)面積大，生產(chǎn)組織工作復(fù)雜，生產(chǎn)周期長(zhǎng)。 2.3.6基準(zhǔn)的選擇 基準(zhǔn)是機(jī)械制造中應(yīng)用得十分廣泛的概念，是用來(lái)確定生產(chǎn)對(duì)象上幾何要素之間的 幾何關(guān)系所依據(jù)的點(diǎn)、線、面。從設(shè)計(jì)和工藝兩方面看基準(zhǔn)，可把基準(zhǔn)分為兩大類，即 設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)。 1 .設(shè)計(jì)基準(zhǔn) 在設(shè)計(jì)零件時(shí)，應(yīng)根據(jù)零件在裝配結(jié)構(gòu)中的裝配關(guān)系以及零件本身結(jié)構(gòu)要素之間的 相互位置關(guān)系，確定抱住尺寸(或角度)的起始位置。這些尺寸(或角度)的起始位置 稱為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。簡(jiǎn)言之，設(shè)計(jì)圖樣那個(gè)所采用的基準(zhǔn)就是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。 2.工藝基準(zhǔn) 零件在加工工藝過(guò)程中所采用的基準(zhǔn)稱為工藝基準(zhǔn)。工藝基準(zhǔn)可進(jìn)一步分 為：工序基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)、測(cè)量基

43、準(zhǔn)和裝配基準(zhǔn)。 (1)工序基準(zhǔn) 在工序圖上用來(lái)確定本工序所加工表面加工尺寸、形狀、位置的基準(zhǔn)，稱為工序基 準(zhǔn)。在設(shè)計(jì)工序基準(zhǔn)時(shí)，主要考慮如下幾個(gè)方面的問(wèn)題： a應(yīng)首先考慮用設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為工序基準(zhǔn) b所選工序基準(zhǔn)應(yīng)盡可能用于工件的定位和工序尺寸的檢查 c.當(dāng)采用設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為工序基準(zhǔn)有困難時(shí)，可另選工序基準(zhǔn)，但必須可靠地保證零 件設(shè)計(jì)尺寸的技術(shù)要求。 (2)定位基準(zhǔn) 在加工時(shí)用于工件定位的基準(zhǔn)，稱為定位基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)是厚的零件尺寸的直接 基準(zhǔn)，占有重要的地位。定位基準(zhǔn)可進(jìn)一步分為：粗基準(zhǔn)、精基準(zhǔn)，還有附加基準(zhǔn)。 a.粗基準(zhǔn)未經(jīng)機(jī)械加工的定位基準(zhǔn)稱為粗基準(zhǔn)。加工精基準(zhǔn)時(shí)定位用的粗基 準(zhǔn)

44、，應(yīng)保證重要加工表面(主軸支撐孔)的加工余量均勻；應(yīng)保證裝入缸蓋中的軸、齒 輪等零件與缸蓋內(nèi)壁各表面間有足夠的間隙；應(yīng)保證加工后的外平面與不加工的內(nèi)壁之 間壁厚均勻以及定位、夾緊牢固可靠。 在選擇粗基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 如果必須首先保證加工表面與不加工表面之間的位置要求，應(yīng)以不加工表面為粗基 準(zhǔn)。如果在工件上有許多不需要加工表面，則應(yīng)以其中與加工面的位置精度要求較高的 表面作粗基準(zhǔn)。 b精基準(zhǔn) 經(jīng)過(guò)機(jī)械加工的定位基準(zhǔn)稱為精基準(zhǔn)。精基準(zhǔn)的選擇對(duì)保證缸蓋類零 件的技術(shù)條件要求十分重要。在選擇基準(zhǔn)時(shí)，首先要遵循 基準(zhǔn)統(tǒng)一 ”原則，即使具有相 互位置精度要求的加工表面的大部分工序，盡可能用

45、同一組基準(zhǔn)定位，這樣就可避免因 基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換帶來(lái)的誤差，有利于保證缸蓋零件各主要表面間的相互位置精度。除此之外還 應(yīng)遵循以下幾點(diǎn)： 用工序基準(zhǔn)作為精基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn) 基準(zhǔn)重合”以避免產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差。 當(dāng)精加工或光整加工工序要求余量盡量小而均勻，應(yīng)選擇加工表面本身作為精基 準(zhǔn)，即遵循 自為基準(zhǔn)”原則。該加工表面與其它表面間的相互位置精度要求由先行工序 保證。 為了獲得均勻的加工余量或較高的位置精度，可遵循互為基準(zhǔn)、反復(fù)加工的原則。 c.附加基準(zhǔn)零件上根據(jù)機(jī)械加工工藝需要而專門設(shè)計(jì)的定位基準(zhǔn)，稱為附加基 準(zhǔn)。 (3) 測(cè)量基準(zhǔn) 在加工中或加工后用來(lái)測(cè)量工件形狀、位置和尺寸公差，測(cè)量時(shí) 所采用

46、的基準(zhǔn)，稱為測(cè)量基準(zhǔn)。 (4) 裝配基準(zhǔn) 在裝配時(shí)用來(lái)測(cè)量確定零件或部件在產(chǎn)品中的相互位置所采用的 基準(zhǔn)，稱為裝配基準(zhǔn)。簡(jiǎn)言之，就是零件在裝配時(shí)所用的基準(zhǔn)。 定位方式闡述 1. 工件以平面定位 平面定位的主要方式是支撐定位，夾具上常有的支撐元件有以下幾種： 固定支撐有支撐釘和支撐板兩種形式 輔助支撐其是在工件定位完成后才參與支撐的原件，它不起支撐作用，常用語(yǔ)加 工過(guò)程中。 2. 工件以圓柱孔定位 心軸 心軸的形式很多。有剛性心軸、彈性心軸、液塑心軸。自動(dòng)定心心軸。這些 心軸在工件定位同時(shí)將工件加緊，使用方便。限制了除繞工件自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)和軸線移動(dòng) 以外的4個(gè)自由度。 定位銷其工

47、作部分直徑d通常根據(jù)加工要求和考慮便于裝夾，按g6, g7, f6，f7 制造。 定位銷與夾具體的聯(lián)接可采用過(guò)盈配合，也可采用間隙配合，圓柱定位銷通常限制 工件的2個(gè)自由度。圓錐銷限制3個(gè)自由度。 3. 工件以外圓表面定位 有定位定位和支撐定位2種形式，最常用的V型塊。 4. 在加工缸蓋類零件時(shí)常采用一面兩孔組合定位，夾具上相應(yīng)的定位元件是一面 兩銷，為避免過(guò)定位，一個(gè)銷應(yīng)采用菱形銷。 2.3.7擬定發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋的工藝路線 根據(jù)各表面的加工要求和各種加工方法能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度。查表 4.2-1，確定表面 的加工方法如下: 表2-5發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋各表面的加工要求和加工方法 加工表面

48、 加工精度（IT ） 加工粗糙度Ra （卩m 加工方法 上、卜表面 11 1.6 粗銃-精銃 兩端面 11 3.2 粗銃-精銃 缸孔 10 0.8 粗鏜-半精鏜-精鏜 活塞孔 0.8 鉆-擴(kuò) 螺紋孔 鉆-攻 根據(jù)先面后孔、先主要表面后次要表面和先粗加工后精加工的原則，將上下面、 兩側(cè)面、兩端面及缸孔和主軸孔的粗加工放在前面，精加工放在后面，主軸承蓋結(jié)合 面、后端面以及上下面的螺紋孔放在最后面。 制定工藝路線如下: 工序I： 鑄造 鑄坯、清理、噴丸。消除內(nèi)應(yīng)力、涂漆 工序U: 時(shí)效處理 工序川： 銑 以上下面為粗基準(zhǔn)，粗銑

49、前面 工序W: 銑 以上下面為粗基準(zhǔn)，粗銑后面 工序V: 銑 以前后面為粗基準(zhǔn)粗銑上面 工序 銑 以前后面為粗基準(zhǔn)粗銑下面 工序皿 銑 以前后面為粗基準(zhǔn)粗銑左面 工序毗： 銑 以前后面為粗基準(zhǔn)粗銑右面 工序區(qū)： 銑 以前后面為精基準(zhǔn)精銑上面 工序X: 銑 以前后面為精基準(zhǔn)精銑下面 工序幻 銑 以前后面為精基準(zhǔn)精銑左面 工序劉： 銑 以前后面為精基準(zhǔn)精銑右面 工序XIII : 銑 以上卜面為精基準(zhǔn)精銑前面 工序XIV : 銑 以上下面為精基準(zhǔn)精銑后面  工序XV : 鉆 以上下面為精基準(zhǔn)鉆前后面孔 工序XVI :擴(kuò) 以上下面為精基準(zhǔn)擴(kuò)前后面

50、 工序XVII鉆 鉆:?：d4的通孔 工序XVIII鉆 以前后面為精基準(zhǔn)鉆上下面孔 工序XIX :鏜 以前后面為粗基準(zhǔn)粗鏜缸孔 工序XX :鏜 以前后面為粗基準(zhǔn)精鏜缸孔 工序XXI :鉆 鉆，絞油孔 工序XXII :鉆 鉆，擴(kuò)，絞，挺桿孔 工序XXIII鉆 鉆定位銷孔，水孔 工序XXIV銑 銑內(nèi)腔孔小凹槽 工序XXV :鉆 攻螺絲 工序XXVI: 檢杳 工序XXVII : 清洗 2.4加工設(shè)備及工藝裝備的選擇 有與生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，故加工設(shè)備宜以通用機(jī)床為主，輔以少量專用機(jī)床。 其他生產(chǎn)方式為以通用機(jī)床夾具為主，輔以少量專用機(jī)床的流水線生

51、產(chǎn)線。工件在各機(jī) 床上的裝卸及各機(jī)床間的傳遞均有人工完成。 1. 以上下面為粗基準(zhǔn)粗銑前后面 考慮到工件的定位加緊方案及夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 問(wèn)題，選擇臥式銑床 X6012 （見(jiàn)機(jī)械加工工藝手冊(cè)表王先逵主編 2.1-1），刀具直徑 D=100齒數(shù)Z=10的兩把端銑刀（GB/T1115.1-2002 （見(jiàn)機(jī)械加工工藝手冊(cè)王先逵主編 表2.1-30）,專用機(jī)床粗銑夾具和游標(biāo)卡尺。 2. 以前后面為粗基準(zhǔn)，粗銑上下面 左右面 考慮到工件的定位加緊方案及夾 具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題，選擇臥式銑床 XQ6025B （見(jiàn)機(jī)械加工工藝手冊(cè)表王先逵主編 2.1- 1），刀具直徑D=100齒數(shù)Z=10的兩把端形銑刀（G

52、B/T1115.1-2002 （見(jiàn)機(jī)械加工工 藝手冊(cè)王先逵主編表2.1-30）,專用機(jī)床粗銑夾具和游標(biāo)卡尺。 3. 以前后面左右面為精基準(zhǔn)，精銑上下面左右面 考慮到工件的定位加緊方案 及夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題，選擇臥式銑床 XQ6025B，刀具直徑D=100齒數(shù)Z=14的刀具， 采用精銑專用夾具及游標(biāo)卡尺，刀口形直尺。 4. 以上下面為精基準(zhǔn)精銑前后面 機(jī)床選擇與第一步相同刀具選擇直徑 D=100齒數(shù)Z=14的兩把端銑刀（GB/T1115.1-2002，精銑專用夾具及游標(biāo)卡尺，刀 口形直尺。 5. 以上下面為精基準(zhǔn)鉆前后面孔 考慮到工件的定位加緊方案及夾具結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)問(wèn)題，選擇臥式多孔鉆床

53、 HDZ150 （見(jiàn)機(jī)械加工工藝手冊(cè)表王先逵主編 3.1-2）最大 鉆孔直徑50 鉆頭采用莫氏錐柄長(zhǎng)麻花鉆GB/T1438.2-1996采用鉆床專用夾具及塞規(guī)檢查孔徑。 6. 以上下面為精基準(zhǔn)擴(kuò)前后面孔 考慮到工件的定位加緊方案及夾具結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)問(wèn)題，選擇臥式多孔鉆床 HDZ150 （見(jiàn)機(jī)械加工工藝手冊(cè)表王先逵主編 3.1-2）最大 鉆孔直徑50鉆頭采用莫氏錐柄長(zhǎng)麻花鉆GB/T1438.2-1996采用鉆床專用夾具及塞規(guī)檢 查孔徑。 7. 以前后面為精基準(zhǔn)鉆上下面孔 選擇的鉆床以及鉆頭夾具等與上步相同。 8. 鉆，絞油孔 選擇臥式多孔鉆床HDZ150,查機(jī)械加工工藝手冊(cè)，根據(jù)孔直 徑

54、選擇麻花鉆及機(jī)用鉸刀。專用油孔夾具，塞規(guī)檢查孔徑。 9. 鉆，擴(kuò)，絞，擠挺桿孔 選用臥式多孔鉆床 HDZ150。選用錐柄長(zhǎng)麻花 鉆，直徑選11.8mm,擴(kuò)，絞時(shí)選用材料為YG8的刀具，選用機(jī)體挺桿專用夾具，游 標(biāo)卡尺及塞規(guī)。 10. 鉆定位銷孔，水孔 選用臥式多孔鉆床HDZ150，選用直柄麻花鉆，采 用專用夾具，使用游標(biāo)卡尺及塞規(guī)檢查孔徑。 11. 銑內(nèi)腔孔小凹槽 采用立式銑床X53K莫氏錐柄免銑刀，專用銑夾具， 專用檢具 12.攻螺絲 采用S4010攻絲機(jī),采用細(xì)柄機(jī)用絲錐 GB/T3464.1-1994絲錐夾 頭，專用夾具和螺紋塞規(guī)。 2.5加工工序設(shè)計(jì) 確定工序尺寸

55、的一般方法是，由加工表面的最后工序往前推算，最后工序的工序尺 寸按零件圖樣的要求標(biāo)注。當(dāng)無(wú)基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換時(shí)，同一表面多次加工的工序尺寸只與工序 (或工步)的加工余量有關(guān)。有基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換時(shí)，工序尺寸應(yīng)用工藝尺寸鏈解算。 1. 工序10、工序40 查機(jī)械加工工藝手冊(cè)有關(guān)平面加工余量表得：精加工余量 ZN=1.5mm,已知前后面 的總余量Zn總=5mm，故粗加工余量Zn粗=3.5mm，如圖 X搐 精銑前后面以B孔定位，前后面距B孔中心線距離為86mm,則粗銑N面得工序 尺寸Xn-b蓋為87.5mm, 查教材機(jī)械制造工藝學(xué)平面加工路線圖得粗銑加工等級(jí)IT11?13取IT11，其公差 Tn-b蓋

56、=0.16mm所以 Xn-b蓋=(86.5 .16) mm， 校核精銑余量Z 蓋, Z 蓋=Xn-B 蓋min= [(87.5-0.16)-86]mm=1.34mm 故余量足夠， 查閱機(jī)械加工工藝手冊(cè)知每轉(zhuǎn)粗銑進(jìn)給量 f z =0.2mm/Z，精銑每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 f =0.05mm/Z，粗銑走到一次 a^=3.5mm，精銑走刀一次 a^=1.5mm取粗銑的主軸轉(zhuǎn)速 150r/min,取精銑的主軸轉(zhuǎn)速為300 r/min又因?yàn)榍懊娲_定銑刀直徑D=100mm，故相應(yīng) 的切削速度為： n Dn 3.14 100 150 粗加工 Vc= = =47.1m/min 1000 1000 n

57、 Dn 3.14 100 300 , 精加工 Vc= = =94.2m/min 1000 1000 校核機(jī)床功率（一般只校核粗加工）， 參考機(jī)械加工工藝手冊(cè)知，銑削時(shí)的切削功率為 PZ= F^7 V 6 104 Fz 銑削力； V 銑削速度； 查閱機(jī)械加工工藝手冊(cè)得銑削力由下面公式求得 Fz= X F o y^ o UF r Cf aP af aw z qF nWF kFZ 查機(jī)械加工工藝手冊(cè)，選擇刀具材料為高速鋼 CF=294 X f=1.0 y f=0.65 uf=0.83 W f=0 q f=0.83 取 aw=2.5mm，af=0.2mm/Z又 a

58、o=3.5mm 查表知修正系數(shù)Kfz=1.0 所以Fz= 1.0 0.65 0.83 294 3.5 0.2 2.5 1.0 0.83 . 100 1 =169.19N 可算出銑削功率為; Pm Fzv 6 104 169.19 J1-0.133 Kw 6 104 機(jī)床傳動(dòng)效率一般取 為。 0.75?0.85若取 =0.8則機(jī)床的電動(dòng)機(jī)所需要的功率 m 0.133 P 戶 0.166 Kw pE 0.8 m 由于XQ6025B臥式銑床的功率為 3Kw>P 所以功率足夠。 2. 工序U和工序V計(jì)算加工方法與上一步相同略。 3. 工序 W擴(kuò)孔 4-

59、35、4- 39、4- 33 ; 擴(kuò)孔余量經(jīng)查機(jī)械加工工藝手冊(cè)得 Z擴(kuò)=1.5mm  參考立式鉆床Z5140B有關(guān)技術(shù)參數(shù)取擴(kuò)孔技術(shù)參數(shù)為 f =0.4mm/r; 擴(kuò)削速度為 0.49m/s=29.4m/min ; 由此可以推算處轉(zhuǎn)速為 ； 1000v 1000 29.4 n = 279.5r / min d n 3.14x33.5 按機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速取n =300r/min，則實(shí)際擴(kuò)削速度為； 3.14 33.5 300 1000 v 31.6r / min 對(duì)于孔4- 39 ； 參考立式鉆床Z5140B有關(guān)技術(shù)參數(shù)取擴(kuò)孔技術(shù)參數(shù)為 f =0.4mm/r ； 擴(kuò)削速

60、度為 0.49m/s=29.4m/min ; 由此可以推算處轉(zhuǎn)速為; 1000v 1000 29.4 — ? n = 249r / min dn 3.14x37.5 按機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速取n =300r/min，則實(shí)際擴(kuò)削速度為。 3.14 37.5 300 v 35.3r / min 1000 對(duì)于孔4- 33 ； 擴(kuò)孔余量經(jīng)查機(jī)械加工工藝手冊(cè)得 Z擴(kuò)=1.5mm 參考立式鉆床Z5140B有關(guān)技術(shù)參數(shù)取擴(kuò)孔技術(shù)參數(shù)為 f =0.4mm/r ； 擴(kuò)削速度為 0.49m/s=29.4m/min 由此可以推算處轉(zhuǎn)速為; 1000v 1000 29.4 n = 297.2r /

61、 min d n 3.14 汽 31.5 按機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速取n -300r/min，則實(shí)際擴(kuò)削速度為； 3.14 31.5 300 …，. v 29.6r/mi n 1000 4.鉆孔 4 25、8 14、4 14、10 16、4 12、4 6 因孔是一次鉆出故其切削余量為： 25 孑L Z=12.5 14 孔 Z=7 16 孔 Z=8 12 孔 Z=6 6 孔 Z=3 表2-6各孔余量和工序尺寸 加工表面 加工方法 加工余量 工序尺寸 *25 鉆孔 12.5 25 16 鉆孔 8 16 14 鉆孔 7 14 12 鉆孔 6

62、12 *6 鉆孔 3 *6 參考立式鉆床臥式多孔鉆床 HDZ150取鉆25進(jìn)給量為0.4mm取鉆16進(jìn)給 量為0.4mm取鉆14進(jìn)給量為 0.4mm取鉆12進(jìn)給量為0.4mm取鉆 6進(jìn)給量 為 0.4mm。 對(duì)于 25孔參考機(jī)械加工工藝手冊(cè)表9-36高速鋼鉆孔時(shí)速度 Vc=0.35mm/s=21m/min ； 轉(zhuǎn)速 n - 1000v -267.5r/min nd 按機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速 n=300r/min則實(shí)際切削速度為 3.14 25 300 C 23.55m/ min C 1000 同理參考手冊(cè)的 鉆孔16孔時(shí)切削速度為Vc =21m/min ； 鉆

63、孔14孔時(shí)切削速度為 Vc =15m/min ; 鉆孔12孔時(shí)切削速度為vC =15m/min ; 鉆孔6孔時(shí)切削速度為vC iOm/min ； 故轉(zhuǎn)速分別為； 鉆孔 16孔 n 二1000^ =417r/min ； 鉆孔 14 孔 n = 1000v =341r/min ； 鉆孔 12 孔 n -^0v -398r/min ； 鉆孔 6 孔 n 二100^ =398r/min ； nd 按機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速分別取 n=400r/min, n=450 r/min, n=400 r/min, n=400 r/min。 鉆孔16孔時(shí)切削速度為Vc = 22.6m/min ; 鉆孔

64、14孔時(shí)切削速度為vc = 17.5m/min ; 鉆孔12孔時(shí)切削速度為vc =15.1m/min ； 鉆孔6孔時(shí)切削速度為Vc=10m/min ; 5.粗鏜、半精鏜、精鏜孔4 82、4 39、4 32 因粗精鏜孔都是一面兩孔定位，故孔與面之間的粗鏜工序尺寸，精鏜工序尺 寸及平行度與孔之間的尺寸基準(zhǔn)重合所以不需要尺寸鏈計(jì)算。選用臥式鏜床，高 速鋼刀具。 查表知粗鏜 ap=2mm 半精鏜a^ 0.7mm 精鏜a^ 0.7mm 查機(jī)械加工工藝手冊(cè)知 f = 0.3mm/r 取v^ 20m/ min 1000v 3.14 20 所以 n 75.4m/min 兀 d 3.14^

65、85 ■TT>J — 取 n=90 所以 Vc 一 21.2m/ mi n=0.35m/s 1000 查有關(guān)資料得 Fc=9.81 Cfc aPXFC fyfc vnfc Kfc Pc 二Fc Vc 10 取Cfc =180 Xfc =1 Yfc =.75 nFC 二 0 所以 Fc F252.6N Pc =0.44kw 取機(jī)床效率為0.85則需要功率為0.52kw小于機(jī)床最大功率4kw功率足夠 精鏜孔時(shí)因余量為 0.7mm故aP =0.7mm ； 查有關(guān)資料，取Vc = 50m/min，進(jìn)給量為f =0.12mm/r ； 故有 n 二 1000v = 1000 50

66、=187r/min 。 85x3.14 4 39、4 32的過(guò)程與上述類似略。 6.時(shí)間定額計(jì)算 ①機(jī)動(dòng)時(shí)間 參考有關(guān)資料得鉆孔的計(jì)算公式為 tj少 l1 二 D cot kr + （1 ?2） 2 r -34 - | 2 = 1?4，鉆盲孔時(shí)| 2 = 0 對(duì)于鉆孔 25 I1 -[25cot（118） 1.5H9mm 2 2 -# - 由圖知I =83，取|2=3mm 故由公式可得； -# - -# - tj = 8^J = 0.59min 0.4 400 同理 18 孔 tj=0.58min 16 tj =0.58min, 14 tj =0.57min, 12 tj =0.57min, 6 t j =0.56min 對(duì)于擴(kuò)孔4- 33 ; I1 D-d —-—cot kr + （1 ?2） =1.43mm 又知l =83，取卜=3 1 h |2 fn 對(duì)于4- 35、4- 39因?yàn)槭敲た姿? 所以 tj fn =1.43 3 83 rEmin 0.4 300