发动机缸盖机械加工工艺及夹具设计.docx

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1、摘要汽缸盖是发动机的几大关键之一，零件尺寸较小，但构造外形简单，有假设干精度要求较高的平面和孔系。本文主要分析和设计的是汽缸盖零件的加工工艺和、专用夹具等。通过查阅各种相关书籍，分析缸盖的构造及其功能，编写了发动机缸盖零件的加工工艺； 经过计算选择其切削用量、选择机床和工艺设备，设计出了专用夹具。关键词：加工工艺；发动机缸盖；专用夹具IVAbstractThe cylinder cover is one of several toll-gates to launch the engine keys, the spare parts size is smaller, but the constr

2、uction 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, appropriation tongs and so on .Pass to check every kind of related book, analyze construction an

3、d 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:processing technic，Engine cylinder cover; special fixture名目摘要IAB

4、STRACTII前言V1 绪论11.1 课题争论的意义及现状11.2 论文主要争论内容32 发动机缸盖工艺设计52.1 发动机缸盖的分析52.2 发动机缸盖毛坯的设计92.3 工艺路线设计142.4 加工设备及工艺装备的选择222.5 加工工序设计243 钻床专用夹具设计333.1 问题的提出333.2 机床夹具的分类343.3 夹具的设计内容343.4 钻床夹具特点403.5 钻套与工件间的距离403.6 夹具的对刀413.7 夹具体的设计414 铣床专用夹具设计434.1 铣前后面专用夹具43结论46参考文献47致谢48附录49前言汽缸盖是汽车发动机中一个格外重要的部件，其上部置有凸轮轴，

5、下部与汽缸体、活塞组成燃烧室，两边是进气道和排气道，与油气进入的进气歧管件和废气排出的排气管件相接，内有贯穿的冷却水道和润滑油路。因此，在对发动机的功率和工作性能的影响举足轻重也就很清楚了。汽缸盖的工作状况是，当燃气在燃烧室内爆燃时，气体温度瞬间高达 1100以上，这种高温热冲击反复作用产生高达7MPa 压力直接于汽缸盖与汽缸体的连接处。因此，汽缸盖在发动机整个工作过程中是处于高温状态下，承受巨大的热冲击作用，工作条件甚为恶劣。从汽缸盖的铸件构造上来看，内腔构造简单，外形多变化，壁厚不匀，其中气缸盖冷却水道内腔弯弯曲曲，壁厚一般在4-5 毫米，最薄处只有 2.5 毫米。而且随着汽车发动机向高效

6、率、低油耗、少污染的方向进展，汽缸盖的构造会变得愈来愈简单。结合近年来国内外内燃机行业进展的趋势和工作实践，对构造简单的气缸盖机械加工提出了进、排气门座圈锥面与导管孔的加工是其工艺技术关键，从定位方式、基准选择、气门座底孔与导管孔底孔的加工，气门座圈锥面加工方式和导管孔的加工方式等方面进展了探讨和分析。气缸盖的机械加工工艺技术关键和整体工艺水平正在随着高技术含量内燃机的进展而日趋提高和完善，国外工艺水平已与产品开发水平呈现同步水平，国内工艺水平随着与国际接轨和科技进展将由落后变为逐步接近产品开发水平，解决好加工工艺技术关键是工艺设计的核心和前提。但是工艺的设计编制，受到诸多因素的影响，如产品的

7、精度凹凸，产品的工艺性好坏，生产纲领的大小，投资力度的强弱，企业现状等 等。因此，合理的最正确的工艺方案不仅需要对某一关键部位或某一关键工序认真论 证、合理配置，更必需整线统盘考虑，最终是否取得最正确效果必需经过实践检验。1 绪论1.1 课题争论的意义及现状气缸盖安装在气缸体的上面，从上部密封气缸并构成燃烧室。它常常与高温高压燃气相接触，因此承受很大的热负荷和机械负荷。水冷发动机的气缸盖内部制有冷却水 套，缸盖下端面的冷却水孔与缸体的冷却水孔相通。利用循环水来冷却燃烧室等高温局部。缸盖上还装有进、排气门座，气门导管孔，用于安装进、排气门，还有进气通道和排气通道等。汽油机的气缸盖上加工有安装火花

8、塞的孔，而柴油机的气缸盖上加工有安装喷油器的孔。顶置凸轮轴式发动机的气缸盖上还加工有凸轮轴轴承孔，用以安装凸轮轴。发动机组成。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根底，其内、外安装着发动机的全部主要零件和附件，承受各种载荷。因此，机体必需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：为了能够使气缸内外表在高温下正常工作，必需对气缸和气缸盖进展适当地冷却。冷却方法有两种，一种是水冷，另一种是风冷。水冷发动机的气缸四周和气缸盖中都加工有冷却水套，并且气缸体和气缸盖冷却水套相通，冷却水在水套内不断循环，带走局部热量，对气缸和气缸盖起冷却作用。气缸盖安装在

9、气缸体的上面，从上部密封气缸并构成燃烧室。它常常与高温高压燃气相接触，因此承受很大的热负荷和机械负荷。水冷发动机的气缸盖内部制有冷却水 套，缸盖下端面的冷却水孔与缸体的冷却水孔相通。利用循环水来冷却燃烧室等高温局部。缸盖上还装有进、排气门座，气门导管孔，用于安装进、排气门，还有进气通道和排气通道等。汽油机的气缸盖上加工有安装火花塞的孔，而柴油机的气缸盖上加工有安- 10 -装喷油器的孔。顶置凸轮轴式发动机的气缸盖上还加工有凸轮轴轴承孔，用以安装凸轮轴。气缸盖一般承受灰铸铁或合金铸铁铸成，铝合金的导热性好，有利于提高压缩比， 所以近年来铝合金气缸盖被承受得越来越多。气缸盖是燃烧室的组成局部，燃烧

10、室的外形对发动机的工作影响很大，由于汽油机和柴油机的燃烧方式不同，其气缸盖上组成燃烧室的局部差异较大。汽油机的燃烧室主要在气缸盖上，而柴油机的燃烧室主要在活塞顶部的凹坑。(3) 盆形燃烧室盆形燃烧室，气缸盖工艺性好，制造本钱低，但因气门直径易受限制，进、排气效果要比半球形燃烧室差。捷达轿车发动机、奥迪轿车发动机承受盆形燃烧室。气缸盖一般承受灰铸铁或合金铸铁铸成，铝合金的导热性好，有利于提高压缩比， 所以近年来铝合金气缸盖被承受得越来越多。气缸盖是燃烧室的组成局部，燃烧室的外形对发动机的工作影响很大，由于汽油机和柴油机的燃烧方式不同，其气缸盖上组成燃烧室的局部差异较大。汽油机的燃烧室主要在气缸盖

11、上，而柴油机的燃烧室主要在活塞顶部的凹坑。发动机的核心部件是汽缸，活塞在汽缸内进展往复运动，上面所描述的是单汽缸的运动过程，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 或水平对置固然现在还有群众集团的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。缸盖作为发动机中最简单、最具代表性的零件之一。所谓发动机缸盖，就是安装在发动机缸体上部的机构，它与活塞一起形成燃烧室，即汽油与空气混合形成的混合物燃烧的地方。气缸盖上有用于冷却燃烧室及四周区域的水套、进

12、排气道、进气歧管、排气歧管、润滑油道和火花塞的安装孔。依据燃烧室的外形、凸轮轴位置和气门机构等因素的变化，缸盖构造也有所变化。由于目前多数发动机都承受了顶置凸轮轴的布局，所以对于很多不了解汽车发动机构造的人，也可以通过观看发动机缸盖的宽度来区分。另 外，过去的发动机缸盖多承受铸铁材质，但由于铝具有更高的热传导性，同时可以减轻发动机的重量，因此现在很多发动机的缸盖已经承受铸铝制造。1.2 论文主要争论内容本论文争论的主要内容是发动机缸盖有毛坯到成品的主要机械加工工艺过程的制定以及相应的加工过程中能够满足精度要求的机床和刀具的选择，还有发动机缸盖上孔群的加工所需要的专用夹具的设计。图 1-1 为本

13、毕业设计设计说明书的学问框架，清洗明白的介绍了本设计所做的一些工作和设计思路。发动机缸盖机加工工艺专用夹具设计发动机缸盖工艺设计钻床专用夹具设计缸盖分析问题的提出毛坯设计机床夹具分类工艺路线设计夹具设计内容装备选择钻床夹具设计加工工序设计钻套工件距离夹具的对刀夹具体的设计图 1-1 本设计的构造2 发动机缸盖工艺设计2.1 发动机缸盖的分析2.1.1 发动机缸盖的功用分析汽缸盖是柴油机的一种紧固件，也是柴油机燃烧室的组成局部。船用柴油机各种型式的汽缸盖的共同特点是构造简单，孔道较多，壁厚不均。它不仅受到高温高压气体的猛烈作用，而且周期性地承受较高的机械负荷与热负荷，也受到因冷却水造成的局部冷热

14、不均影响，同时还由于螺栓预紧力使汽缸盖承受着压应力，并与燃气压力共同作用使汽缸盖受到弯曲作用，此外，还在截面变化处简洁产生应力集中等，正是由于汽缸盖如此恶劣的工作条件，致使汽缸盖很简洁失效损坏。通常失效损坏形式为：其底面和冷却水腔产生裂纹，这是柴油机常常消灭的损坏现象，还有汽阀底面和导套简洁磨损，冷却水侧被腐蚀等。本次毕业设计的任务是设计4 缸发动机缸盖的工艺路线及规程。图 2-1 发动机气缸盖零件图2.1.2 发动机缸盖构造的分析缸盖作为发动机中最简单、最具代表性的零件之一。所谓发动机缸盖，就是安装在发动机缸体上部的机构，它与活塞一起形成燃烧室，即汽油与空气混合形成的混合物燃烧的地方。气缸盖

15、上有用于冷却燃烧室及四周区域的水套、进排气道、进气歧管、排气歧管、润滑油道和火花塞的安装孔。依据燃烧室的外形、凸轮轴位置和气门机构等因素的变化，缸盖构造也有所变化。由于目前多数发动机都承受了顶置凸轮轴的布局，所以对于很多不了解汽车发动机构造的人，也可以通过观看发动机缸盖的宽度来区分。另外，过去的发动机缸盖多承受铸铁材质，但由于铝具有更高的热传导性，同时可以减轻发动机的重量，因此现在很多发动机的缸盖已经承受铸铝制造2.1.3 发动机缸盖技术分析在缸盖零件各加工外表中，通常平面的加工精度比较简洁保证，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。缸盖零件的技

16、术要求主要可归纳如下：1. 主要平面的外形精度和外表粗糙度缸盖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，应有较高的平面度和较小的粗糙度值，否则，直接影响缸盖加工时的定位精度，影响缸盖加工的定位精度，影响缸盖与机座总装时的接触刚度和相互位置精度。一般缸盖的主要平面的平面度在0.10.03mm，外表粗糙度Ra2.50.63 m m，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、几何外形精度和外表粗糙度一般缸盖孔的尺寸精度为IT6，圆度、圆柱度公差不超过孔径公差的一半，外表粗糙度值为 Ra0.63 0.32 m m。其余尺寸精度为 IT7IT6,外表粗糙度为 Ra2

17、.50.63 m m。3. 主要孔和平面的相互位置精度各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。2.1.4 发动机缸盖的材料分析1： 选材的一般原则：(1) 材料的机械性能在设计零件并进展选材时，应依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根本加工方法有铸造、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。(3) 材料的经

18、济性能在满足使用性能的前提下，选用零件的还应留意降低零件的总本钱。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。2： 零件材料的选择由于零件的工作状态，工作零件条件的要求，因此零件的材料必需具有综合机械性能，耐高温、抗氧化性和组织稳定性等。依据查阅有关资料：缸盖材料通常选用铸铁， 其具体介绍如下：1 灰铸铁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能：优良的减震性，耐磨性好，缺口敏感性小。a. 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2-1以HT250 为例。表

19、2-1 灰铸铁HT250 的主要化学成分及所占比重%C 3.03.3Si 1.41.7Mn 0.81.0P0.15S0.12b. 对灰铸铁性能都有着重要的影响，详见机械加工工艺手册c. 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。d. 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。各种牌号不同壁厚的灰铸铁性能到达强度参考值见机械加工工艺手册。机械性能见下表2-2 以HT250 为例。表 2-2 灰铸铁HT250 的各种机械性能牌号抗拉强度抗切强度弹性模量疲乏极限

20、硬度 HBMpaHT250785981MPa277E(MPa)108127MPa98127143269（2） 耐磨灰铸铁由于上述组织的特点，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力量，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。（3） 球墨铸铁球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。它可以进展多种热处理以提高强度。（4） 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

21、高的铸件，尤其是简薄弱壁的小件。可锻铸铁的切削性能好，车削加工性能优于易切钢。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，它的减震力量约为铸钢的3 倍，球墨铸铁的2 倍。（5） 蠕墨铸铁蠕墨铸铁的机械性能介于根本组织的一样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，且具有肯定的韧性。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。（6） 特种铸铁特种铸铁的缺点是机械性能比合金钢低，脆性较大，简洁裂开。依据选材的一般原则以及发动机缸盖工作的需要，结合各种铸铁材料的性能特性及应用范围，发动机缸盖的材料选为灰铸铁HT250。2

22、.2 发动机缸盖毛坯的设计2.2.1 计算生产纲领，确定生产类型该产品年产量为5000 台，设其备品率为16%，机械加工废品率为2%，故N = Q 1+a%+b%nN = 5000116%+2%= 5900 件/年发动机缸盖的年生产量为5900 件。依据年生产量与生产类型的关系，可确定生产类型为大量生产。在零件进展大量生产时，一般承受高效先进的方法，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，应对设备进展适当的改造以促进生产的进展。2.2.2 确定毛坯种类及加工方法的选择在 2.2.1 计算过生产纲领，发动机缸盖的年产量为5900 件/年。确定该缸盖的生产类型为大量生产。1.

23、确定毛坯种类毛坯选择通常从被加工零件的材料、构造外形、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本钱有着重要影响。依据缸盖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：(1)铸件需经消退内应力处理，硬度为180-250HB (2)铸件在加工前需认真去除型砂(3) 铸件不允许有裂纹、冷隔、缩孔、疏松、夹渣及其他机械加工时不能消退的缺陷。(4) 机体外部不加工外表允许有单个气孔，总数不超过5 个，直径不大于 6mm，深度不大于1.5mm，间距不小

24、于20mm(5) 未注明铸造圆角为R3R5(6) 全部螺纹应光滑。无凹陷、裂纹 (7)去锐边，毛刺2. 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。(1) 砂型铸砂型铸造依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2。特种铸造特种铸造是指与一般砂型铸造有显著区分的一些方法。如压力铸造、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。因此，必需依据铸件的外形、大小、质量要求、成产批量、合金的品种记忆铸造条件等具体状况。进展全面的比较分析，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

25、，将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，降低本钱，可选用砂型机器造型。图 2-2 发动机缸盖毛坯图2.2.3 毛坯的工艺分析及要求毛坯铸造时，应防止砂眼和气孔的产生。将来削减毛坯制造时产生的剩余应力，应使缸盖壁厚尽量均匀，缸盖浇注壁厚应安排时效或者退火工序。(1) 铸件浇注位置的选择原则a. 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，避开气孔、砂眼、缩松、缩孔等缺陷消灭在工作面上。b. 铸件大平面尽可能朝下或承受倾斜浇注，避开夹砂和夹渣缺陷。c. 将渐渐的薄壁局部放在铸型的下部或侧面，以免产生浇注缺乏、冷隔等。d. 对于简洁产生缩孔的铸件，应使厚的局

26、部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a. 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。b. 尽量削减分型面的数量c. 尽量削减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。d.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。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，模样尺寸必需必铸件放大一个该金属的收缩量。通常铸铁为0.7%1.0%。结合发动机缸盖的构造，外形及尺寸，分型面选在缸盖零件图-俯视图零线位置。浇注口位置分别选在位

27、于两侧，选取起模斜度为3，灰铸铁的线收缩率设为1.0%。2.2.4 毛坯余量和公差确实定1. 确定毛坯的余量毛坯余量确实定：依据机械加工去除量，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，并也依据工人的操作水平按直径1012mm，厚度 11mm，平均每面在5mm 左右。a.机械加工余量砂型铸造承受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。又按零件图的根本尺寸大小分为10 个尺寸组。由于机械加工和铸造工艺上的要求，允许选择其它等级的加工

28、余量，但是应在有关图样和技术文件上注明。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，各外表的余量见表表 2-3 发动机缸盖各外表总加工余量/mm加工外表根本尺寸加工余量等级加工余量数值上、下外表179446105前、后外表92446105两侧面17992105缸孔 4- f 8985103螺栓孔 10 M81616b.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。假设不影响零件的使用性能，又经设计局部允许，也可保存在零件上。2. 毛坯的尺寸

29、公差铸件的尺寸公差代号为IT，公差等级为 11 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根本尺寸设置，有特别要求时，可承受非对称设置，但应在图样上说明。铸件根本尺寸是铸件图样上给定的尺寸，包括机械加工余量。由于铸件大量生产，毛坯制造方法承受砂型机器造型，由表3.1-24，铸件尺寸公差 等级为IT11 级，表3.1-23 选取错箱值为1.0mm。又见表 3.1-27，得铸铁件加工余量等级为11 级，表 3.1-26 选加工余量为5mm，所以

30、可确定主要加工面的总余量见下表。表 2-4 主要外表的毛坯尺寸及公差/mm主要面尺寸零件尺寸总余量毛坯尺寸公差上、下外表1694365+51794460.046前、后侧面824365+5924460.052两端面169825+5179920.052缸孔 4- 85853+3830.011螺栓孔 10M8168+800.0222.3 工艺路线设计2.3.1 零件图的工艺分析1. 工艺路线设计的一般思路在设计工艺路线时，首先要选择各外表的加工方法。各外表由于加工精度的要求， 一般不能只用一种价格纷纷，一次加工就能到达要求，对于主要面来讲，往往需要几次加工，由粗到精逐步到达要求。拟订缸盖类零件工艺过

31、程时一般遵循以下原则：(1) “先面后孔”的原则。先加工平面，后加工孔，是缸盖零件加工的一般规律。这 是由于作为精基面的平面在最初的工序中应当首先加工出来。而且平面加工出来以后， 由于切除了毛坯外表的凹凸不平和外表夹砂等缺陷，使平面上的支撑孔的加工更便利， 钻孔时可削减钻头的偏斜，扩孔和铰孔时可防止刀具崩刃。(2) “粗精分开，先粗后细”的原则。由于缸盖构造简单，主要外表的精度要求较 高，为削减或消退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，一般应尽可能把粗精加工分开，并分别在不同机床上进展。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

32、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，首先需要认真地进展工艺分析，了解零件的功用和工作条件，分析精度和其它技术要求，以便更好地把握构造特点和工艺关键。3 零件构造(1)构造组成平面、内外圆柱面、成形面、螺旋面(2)机构组合轴类、套筒类、缸盖类、盘环类(3)构造工艺性保证使用要求的前提下，能否以高效率和低本钱制造缸盖的构造特点一般是构造组成比较简单，壁薄且壁厚不均匀，加工部位多，加工外表有数个平面与孔系，加工难度大。4 零件主要外表的要求及保证方法（1） 零件的主要外表的要求零件的主要外表是指零件和其它外表协作的外表或是参与加工过程中外表。在发动机缸盖上，主要外表是缸盖上

33、下面、缸盖两侧面及两端面，以及主轴孔、缸孔、两侧六孔的结合面。主要的外表的本身要求较高，而且零件的构形精度以及材料的加工性能等问题，都会在主要外表的加工中反响出来，主要外表的加工质量对零件工作时的牢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外表的精度要求。（2） 主要外表加工方法的选择缸盖的主要加工外表为平面和轴承支孔。缸盖平面的粗加工和精加工，主要承受刨削和铣削，缸盖上精度为IT7 的轴承支撑孔，一般承受钻-扩-粗铰-精铰或镗-半精镗-精镗的工艺方案进展加工。前者用于加工直径较小的孔，后者用于加工直径较大的孔。当孔的精度超过IT7、外表粗糙度小于0.63m 时，还应

34、增加一道最终的精加工或周密加工工序，如精细镗、研磨、滚压等。（3） 重要的技术要求及保证方法重要的技术要求一般指外表的外形精度和位置关系精度、热处理、外表处理、无损伤等。重要的技术要求是影响工艺路线的重要因素之一，特别是位置精度要求较高时就会有很大的影响缸盖上的主要协作外表的精度为IT7，查表 4.2-1 得粗糙度是 Ra1.6，用粗铣-精铣就可到达要求，位置精度由机床专用夹具保证。而活塞孔及缸孔的要求稍高一点，精度要求为 IT6，查表 4.2-1 得粗糙度为Ra0.8，查表 4.2-4 得，用粗镗-半精镗-精镗即可到达要求，位置精度同样由机床夹具保证。缸盖上的螺纹孔可用钻、铰、攻丝可以到达，

35、位置精度和尺寸精度由机床专用夹具和刀具保证。缸盖各外表对基准面的跳动要求用互为基准保证，粗糙度用加工工序以及合理的使用刀具来保证。2.3.2 加工方法的选择零件外表加工方法的选择，不但影响加工质量，而且也要影响生产效率和制造成 本，因此，在选择加工方法时，应考虑每种加工方法的加工精度范围；材料的性质及可加工性；工件的构造外形和尺寸大小；生产率的要求，工厂或车间的现有设备和技术条件。结合以上要求，由于零件生产类型为大量生产，所以在对发动机缸盖各外表加工时承受粗铣-精铣；对主要孔进展加工时，例如主轴孔及缸孔，依据精度要求承受粗镗-半精镗-精镗，对挺杆孔加工时，承受钻-扩-铰-挤的加工路线；对螺纹孔

36、加工时承受钻- 攻。2.3.3 缸盖的材料及热处理工件材料与热处理对加工方法的选择有着很大的影响。前面已经分析过，发动机缸盖的材料选为 HT250，选择砂型铸造。因此，在制定加工路线时，要合理安排热处理的位置。例如，缸盖为了消退铸造内应力，防止加工后的变形，使加工精度保持长期的稳定性，要进展时效处理。对于尺寸大、构造简单的铸件，需要在粗加工前、后各安排一次时效处理；在人工时效处理的工艺标准为加热到530560，保温68h，冷却速度300/h，出炉温度200。2.3.4 阶段的划分工艺路线按工序的不同，一般可分为几个阶段：粗加工阶段、半精加工阶段、精加工阶段。1. 粗加工阶段对于发动机缸盖来说，

37、刚开头要对缸盖的各个面进展粗铣加工，另外还有对缸孔及主轴孔的粗镗都属于粗加工阶段。2. 半精加工阶段在发动机缸盖加工过程中，半精镗缸孔以及两侧的六孔就属于细加工阶段，为后面的精镗做预备。3. 精加工阶段发动机缸盖的加工大致也分为粗、半精、精三个阶段，粗加工阶段之后用超声波进展检验。由于超声波探伤存在死区，可在细加工后切削去掉。在粗加工之后，精加工之前应有一段存放时间，以消退加工内应力。2.3.5 工序的集中与分散工序集中于分散要影响工序的数目和工序内容的繁简程度。1. 工序集中的特点工序数目少，工序内容简单，因而有：(1).简化了生产组织工作；(2) 削减了设备数目，从而节约了车间面积；(3)

38、 削减了安装次数，缩短了共建的运输路线，有利于提高劳动生产率和缩短生产周期；(4) 有利于承受高效率的设备，特别是数控机床和加工中心等设备，可提高产品质量和生产率；(5) 设备本钱费用高，调整时生产预备时间长。 2.工序分散的特点工序数目多，加工内容简洁，因而有(1)设备和工艺装备简洁，调整、修理比较简洁； (2)生产预备工作量小，产品变换简洁；(3)设备数目多，生产面积大，生产组织工作简单，生产周期长。2.3.6 基准的选择基准是机械制造中应用得格外广泛的概念，是用来确定生产对象上几何要素之间的几何关系所依据的点、线、面。从设计和工艺两方面看基准，可把基准分为两大类，即设计基准和工艺基准。1

39、. 设计基准在设计零件时，应依据零件在装配构造中的装配关系以及零件本身构造要素之间的相互位置关系，确定抱住尺寸或角度的起始位置。这些尺寸或角度的起始位置称为设计基准。简言之，设计图样那个所承受的基准就是设计基准。2. 工艺基准零件在加工工艺过程中所承受的基准称为工艺基准。工艺基准可进一步分为：工序基准、定位基准、测量基准和装配基准。(1) 工序基准在工序图上用来确定本工序所加工外表加工尺寸、外形、位置的基准，称为工序基准。在设计工序基准时，主要考虑如下几个方面的问题：a. 应首先考虑用设计基准作为工序基准b. 所选工序基准应尽可能用于工件的定位和工序尺寸的检查c. 当承受设计基准作为工序基准有

40、困难时，可另选工序基准，但必需牢靠地保证零件设计尺寸的技术要求。(2) 定位基准在加工时用于工件定位的基准，称为定位基准。定位基准是厚的零件尺寸的直接基准，占有重要的地位。定位基准可进一步分为：粗基准、精基准，还有附加基准。a. 粗基准 未经机械加工的定位基准称为粗基准。加工精基准时定位用的粗基准，应保证重要加工外表主轴支撑孔的加工余量均匀；应保证装入缸盖中的轴、齿轮等零件与缸盖内壁各外表间有足够的间隙；应保证加工后的外平面与不加工的内壁之间壁厚均匀以及定位、夹紧结实牢靠。在选择粗基准时，应留意以下几点：假设必需首先保证加工外表与不加工外表之间的位置要求，应以不加工外表为粗基准。假设在工件上有

41、很多不需要加工外表，则应以其中与加工面的位置精度要求较高的外表作粗基准。b. 精基准经过机械加工的定位基准称为精基准。精基准的选择对保证缸盖类零件的技术条件要求格外重要。在选择基准时，首先要遵循“基准统一”原则，即使具有相互位置精度要求的加工外表的大局部工序，尽可能用同一组基准定位，这样就可避开因基准转换带来的误差，有利于保证缸盖零件各主要外表间的相互位置精度。除此之外还应遵循以下几点：用工序基准作为精基准，实现“基准重合”，以避开产生基准不重合误差。当精加工或光整加工工序要求余量尽量小而均匀，应选择加工外表本身作为精基准，即遵循“自为基准”原则。该加工外表与其它外表间的相互位置精度要求由先行

42、工序保证。为了获得均匀的加工余量或较高的位置精度，可遵循互为基准、反复加工的原则。c. 附加基准 零件上依据机械加工工艺需要而特地设计的定位基准，称为附加基准。（3） 测量基准 在加工中或加工后用来测量工件外形、位置和尺寸公差，测量时所承受的基准，称为测量基准。（4） 装配基准 在装配时用来测量确定零件或部件在产品中的相互位置所承受的基准，称为装配基准。简言之，就是零件在装配时所用的基准。定位方式阐述1. 工件以平面定位平面定位的主要方式是支撑定位，夹具上常有的支撑元件有以下几种： 固定支撑 有支撑钉和支撑板两种形式关心支撑 其是在工件定位完成后才参与支撑的原件，它不起支撑作用，常用语加工过程

43、中。2. 工件以圆柱孔定位心轴 心轴的形式很多。有刚性心轴、弹性心轴、液塑心轴。自动定心心轴。这些心轴在工件定位同时将工件加紧，使用便利。限制了除绕工件自身轴线转动和轴线移动以外的4 个自由度。定位销 其工作局部直径d 通常依据加工要求和考虑便于装夹，按g6，g7，f6，f7 制造。定位销与夹具体的联接可承受过盈协作，也可承受间隙协作，圆柱定位销通常限制工件的2 个自由度。圆锥销限制3 个自由度。3. 工件以外圆外表定位有定位定位和支撑定位2 种形式，最常用的V 型块。4. 在加工缸盖类零件时常承受一面两孔组合定位，夹具上相应的定位元件是一面两销，为避开过定位，一个销应承受菱形销。2.3.7

44、拟定发动机缸盖的工艺路线依据各外表的加工要求和各种加工方法能到达的经济精度。查表4.2-1，确定外表的加工方法如下：表 2-5 发动机缸盖各外表的加工要求和加工方法加工外表加工精度 IT加工粗糙度 Ram加工方法上、下外表111.6粗铣-精铣两端面113.2粗铣-精铣缸孔100.8粗镗-半精镗-精镗活塞孔螺纹孔0.8钻-扩钻-攻依据先面后孔、先主要外表后次要外表和先粗加工后精加工的原则，将上下面、两侧面、两端面及缸孔和主轴孔的粗加工放在前面，精加工放在后面，主轴承盖结合面、后端面以及上下面的螺纹孔放在最终面。制定工艺路线如下：工序： 铸造铸坯、清理、喷丸。消退内应力、涂漆工序： 时效处理工序：

45、 铣以上下面为粗基准，粗铣前面工序： 铣以上下面为粗基准，粗铣后面工序： 铣以前后面为粗基准粗铣上面 工序： 铣以前后面为粗基准粗铣下面 工序： 铣以前后面为粗基准粗铣左面 工序： 铣以前后面为粗基准粗铣右面 工序： 铣以前后面为精基准精铣上面 工序： 铣以前后面为精基准精铣下面 工序铣以前后面为精基准精铣左面 工序： 铣以前后面为精基准精铣右面 工序XIII：铣以上下面为精基准精铣前面 工序XIV：铣以上下面为精基准精铣后面工序XV： 钻以上下面为精基准钻前后面孔工序XVI：扩以上下面为精基准扩前后面 工序XVII 钻钻 14 的通孔工序XVIII 钻以前后面为精基准钻上下面孔工序XIX：镗