柴油機(jī)汽缸蓋加工工藝及鉆工頂面孔夾具設(shè)計(jì)【含6張CAD圖】

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充 值 購(gòu) 買 -下 載 設(shè) 計(jì) 文 檔 后 ， 加 Q--1459919609 免 費(fèi) 領(lǐng) 取 圖 紙I柴油機(jī)汽缸蓋加工工藝及夾具設(shè)計(jì)摘 要柴油機(jī)汽缸蓋從毛坯到成品的加工過(guò)程中往往涉及到加工工藝和夾具。其中加工工藝關(guān)系到汽缸蓋的加工順序、加工方法的選擇，而夾具決定著最終成品質(zhì)量的優(yōu)劣。所以對(duì)柴油機(jī)汽缸蓋加工工藝及夾具設(shè)計(jì)十分重要。針對(duì)柴油機(jī)汽缸蓋進(jìn)行加工工藝及夾具設(shè)計(jì)。汽缸蓋被安置在缸體上方，通過(guò)螺栓緊固于缸體上，構(gòu)成封閉環(huán)境，組成燃燒室。由于體積大，且要求的精度較高。故為加工出合格的產(chǎn)品，就必須先設(shè)計(jì)出好的加工工藝和夾具。此外，工件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，內(nèi)部為空腔，壁厚的分布不均勻，在面上的孔較多，致其加工難度大，而加工工藝也變得相對(duì)復(fù)雜。對(duì)汽缸蓋的作用、加工工藝和夾具需做較全面的分析計(jì)算及論證,并對(duì)汽缸蓋毛坯、零件結(jié)構(gòu)、技術(shù)要求、精度要求分析，重點(diǎn)在于選出合理的加工工藝及其方案。設(shè)計(jì)計(jì)算出每道加工工序的加工余量、尺寸要求和選取加工車床、刀具等設(shè)備裝置。并計(jì)算出其加工工序的加工時(shí)間、切削深度、切削用量及進(jìn)給量。綜合上面所述數(shù)據(jù)繪制缸蓋加工工藝卡片，對(duì)一些非常重要的工序需要詳細(xì)說(shuō)明。而在設(shè)計(jì)缸蓋的夾具方面，本次是針對(duì)汽缸蓋表面的螺栓沉孔加工所設(shè)計(jì)的通用夾具。其中包含了定位元件、夾緊裝置、對(duì)刀裝置的設(shè)計(jì)。對(duì)定位誤差分析計(jì)算，并計(jì)算其夾緊裝置的剛度校核。最后，簡(jiǎn)要說(shuō)明夾具的安裝、使用方法，并附上相應(yīng)的夾具體和夾具裝配圖。關(guān)鍵詞： 汽缸蓋；加工工藝；工序尺寸；夾具充 值 購(gòu) 買 -下 載 設(shè) 計(jì) 文 檔 后 ， 加 Q--1459919609 免 費(fèi) 領(lǐng) 取 圖 紙IIABSTRACTDiesel engine cylinder head from rough to finished product processing often involves the processing technology and fixture. The processing technology is related to the processing sequence of the cylinder head and the choice of processing methods, and the fixture determines the quality of the final product quality. So the processing technology and fixture design of diesel engine cylinder head is very important.Machining technology and fixture design for diesel engine cylinder head .The cylinder head which fastened to the cylinder by bolts is placed above the cylinder. They form a closed environment and make up the combustion chamber. Due to the large volume, the required accuracy is higher. Therefore, in order to process a qualified product, it is necessary to design a good processing technology and fixture. In addition, the structure and shape of the parts are complex and Internal cavity, wall thickness uneven, more holes on the surface cause that Its processing is difficult, and the processing technology has become relatively complex.We need to do a more comprehensive analysis and demonstration for the effect cylinder head, processing technology and fixture. Cylinder head blank, parts structure, technical requirements, accuracy requirements should also be analyzed. The focus is on how to choose a reasonable processing technology and its program. Design and calculation of each processing process processing margin, size requirements and selection of processing lathes, knives and other equipment. and calculate the processing time of its processing, cutting depth, cutting the amount and feed. According to the above data drawing cylinder head processing technology card, for some very important process ,we need to elaborate.This is the cylinder head on the surface of the bolt hole design of the universal fixture design in the design of the cylinder head of the fixture, which contains the positioning and clamping components of the design. Analysis and calculation of positioning error，it’s necessary to calculate the strength check of the clamping device. Finally, we should briefly explain the fixture installation and how to use it,and give the corresponding fixture and fixture assembly diagram.Keywords : cylinder head ; production process ; process ; fixture充 值 購(gòu) 買 -下 載 設(shè) 計(jì) 文 檔 后 ， 加 Q--1459919609 免 費(fèi) 領(lǐng) 取 圖 紙III目 錄摘 要 .........................................................IABSTRACT........................................................II1 緒論 ..........................................................12 汽缸蓋分析 ....................................................42.1 汽缸蓋的作用 .........................................................................................42.2 汽缸蓋的工藝分析 .................................................................................42.3 汽缸蓋的主要技術(shù)要求 .........................................................................52.4 汽缸蓋零件圖的分析 .............................................................................63 機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì) ..........................................83.1 計(jì)算生產(chǎn)綱領(lǐng)，確定生產(chǎn)類型 .............................................................83.2 汽缸蓋毛坯的確定 .................................................................................83.3 基準(zhǔn)選擇 .................................................................................................93.4 汽缸蓋的加工工藝方案選擇 .................................................................93.5 工藝路線 ...............................................................................................103.6 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 ...................................123.7 加工孔與定位孔的尺寸鏈計(jì)算 ...........................................................133.8 切削用量計(jì)算 .......................................................................................164 夾具的設(shè)計(jì) ...................................................194.1 夾具概述 ...............................................................................................194.2 定位誤差計(jì)算 .......................................................................................194.3 夾具方案的提出 ...................................................................................204.4 設(shè)計(jì)夾緊機(jī)構(gòu)時(shí)的要求 .......................................................................214.5 夾具的設(shè)計(jì) ...........................................................................................214.6 汽缸蓋夾具設(shè)計(jì)裝配圖及夾具體零件圖 ...........................................255 環(huán)保分析 .....................................................266 結(jié)論 .........................................................27參考文獻(xiàn) ........................................................28附錄 1：外文翻譯 ................................................30附錄 2：外文原文 ................................................37致 謝 ........................................................41柴 油 機(jī) 汽 缸 蓋 加 工 工 藝 及 夾 具 設(shè) 計(jì)11 緒論目前柴油機(jī)因其節(jié)能、高效等優(yōu)點(diǎn)被廣泛運(yùn)用到各類動(dòng)力領(lǐng)域，例如車用動(dòng)力領(lǐng)域。而制造柴油機(jī)在國(guó)內(nèi)有：東風(fēng)康明斯、濰柴動(dòng)力、濟(jì)柴、大連柴油機(jī)、無(wú)錫柴油機(jī)、玉林柴油機(jī)等。其中大連柴油機(jī)（道依茨一汽）主要生產(chǎn)系列有C、D、 E、H、K 五大系列，功率覆蓋 80～340 馬力，柴油機(jī)工作環(huán)境的不同而型號(hào)系列各異的產(chǎn)品有 300 多種。而濟(jì)柴生產(chǎn) 190 系列、140 系列等。所產(chǎn)系列較多，然而其核心技術(shù)大多被外國(guó)一些技術(shù)成熟的柴油機(jī)廠家所掌握，我國(guó)要想在柴油機(jī)市場(chǎng)上有競(jìng)爭(zhēng)力，需要有自己的核心技術(shù)，其中包括如何提高零件的精度、怎樣以簡(jiǎn)單全面的加工方式獲得最優(yōu)的加工零件。而國(guó)外制造柴油機(jī)的有：康明斯（主要產(chǎn)品 M 系列，B 系列， C 系列），道依茨主要產(chǎn)品有 1011 系列、912 系列、913 系列、413 系列低污染機(jī)、513 系列、1012 系列增壓機(jī)、1013 系列增壓機(jī)、1015 系列增壓機(jī)等，其中不同系列又有不同的鋼數(shù)，例如 8 缸、10 缸、12 缸。而對(duì)汽缸蓋的制造加工，國(guó)外已經(jīng)形成一套全方位、相當(dāng)成熟的機(jī)制，不再只局限于汽缸蓋的機(jī)械加工，近些年來(lái)，伴隨科技的發(fā)展和數(shù)字化信息對(duì)工件加工的影響，機(jī)械式的工件加工不再適合汽缸蓋，已逐漸形成毛坯的自動(dòng)供給和卸載，根據(jù)加工情況完成補(bǔ)給，自動(dòng)去出毛刺，保證加工平滑，實(shí)現(xiàn)機(jī)械制造柔性生產(chǎn)。在刀具方面，復(fù)合型加工工具因能廣泛使用而不局限某一加工從而節(jié)省投資，加工時(shí)間也相比以往有所減少，為保證加工精度，機(jī)床與刀具制造廠也越來(lái)越注重技術(shù)設(shè)備與刀具開(kāi)發(fā)。在夾具方面，面對(duì)夾具的不斷優(yōu)化，其通用夾具已成發(fā)展優(yōu)勢(shì)，并在此基礎(chǔ)上還能達(dá)到高精度與高精密的要求。本次的夾具設(shè)計(jì)是保障頂面沉孔的固定加工，所以一面兩銷的定位方式最為合適，該夾具不但適合本次加工，也能運(yùn)用到其他零件的加工，符合通用夾具的要求，保證了孔的加工精度。伴隨數(shù)控的運(yùn)用，自動(dòng)定位夾緊已成為夾具設(shè)計(jì)的方向，模塊化、高剛性、高精度、高強(qiáng)度、通用化、快速化及自動(dòng)化的夾具也逐步得以實(shí)現(xiàn)。本次設(shè)計(jì)內(nèi)容為柴油機(jī)汽缸蓋的加工工藝及夾具設(shè)計(jì)。對(duì)柴油機(jī)汽缸蓋的工作用途、加工工藝及其中某一夾具進(jìn)行了具體分析與設(shè)計(jì)，分析汽缸蓋零件結(jié)構(gòu)、缸蓋的各項(xiàng)技術(shù)、尺寸精度要求及毛坯加工方式。詳細(xì)分析理解分析柴油機(jī)汽缸蓋的加工工藝，傳統(tǒng)的加工工藝為毛坯 + 后續(xù)熱處理→上、下面粗加工→上、下面精加工→定位面螺栓孔加工→四周面加工→上、下平面孔系綜合加工→四周平面孔系加工→清理清洗→零部件組裝(密封試驗(yàn)) →氣閥座面及導(dǎo)管孔組合加工→檢驗(yàn)→氣閥座面配研及著色檢查→零部件部裝→完工的加工路線，對(duì)其有所欠缺的地方進(jìn)行分析改良，從而確柴 油 機(jī) 汽 缸 蓋 加 工 工 藝 及 夾 具 設(shè) 計(jì)2定選擇出最終加工方案。同時(shí)在加工工藝中確定出各項(xiàng)加工工序的加工余量和工序尺寸，并以此選擇相關(guān)的機(jī)床、刀具及工件定位所需的夾具、量具。分析計(jì)算各項(xiàng)各項(xiàng)工序的切削三要素：切削速度 V、進(jìn)給量 F 和切削深度 ap。當(dāng)前我國(guó)國(guó)情來(lái)看，汽車與飛機(jī)制造業(yè)用汽缸蓋的加工工藝已無(wú)需考慮，然而沒(méi)有得到成熟的運(yùn)用，在其它行業(yè)的普及不足，主要是在一些科研范疇中有所應(yīng)用，從此可看出推廣汽缸蓋的加工工藝是迫在眉睫，水平低和普及度不夠說(shuō)明汽缸蓋在我國(guó)的發(fā)展空間還很大。例如針對(duì)汽缸蓋面的加工，目前汽缸蓋表面主要加工手段是銑削， 的進(jìn)給量是40i2/mn～當(dāng)前國(guó)內(nèi)的限制，這對(duì)汽缸蓋的大批量加工會(huì)產(chǎn)生很大的約束。最近幾年,通過(guò)使用改良后刀具材料(如在刀具表面涂金屬漆、合金等)、刀具構(gòu)造(密齒銑刀盤等)以及對(duì)機(jī)床的結(jié)構(gòu)布局進(jìn)行合理排列, 可讓汽缸蓋的銑削提高至 , 然而國(guó)外1i5/～已經(jīng)達(dá)到 。因此，合理設(shè)計(jì)出好的加工工藝是汽缸蓋乃至制造業(yè)0/in2m～ 4所不可缺少的一部分。此外還對(duì)汽缸蓋某一加工工序進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)，本次是對(duì)工序號(hào) 150 的頂面孔加工中的 26-Φ18.1×15 的缸蓋螺栓沉孔進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔方便、高效的機(jī)床夾具以保證尺寸誤差在規(guī)定范圍內(nèi)，目前可采用液壓夾具和數(shù)控機(jī)床夾具。本次使用一面兩銷的定位方式進(jìn)行加緊定位，而在加工定位銷孔時(shí)，銷孔尺寸會(huì)出現(xiàn)一定的誤差，而在銷與孔配合過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)定位誤差，故而與孔配合的一個(gè)銷是菱形銷才能保證過(guò)定位，而最終定位誤差總和少于工序公差的 。分析計(jì)算尺寸鏈，對(duì)夾具的使用方式、13工作原理進(jìn)行說(shuō)明，并繪制夾具體零件圖、夾具裝配圖以及三維視圖等。本次設(shè)計(jì)重點(diǎn)解決的問(wèn)題也是如今世界各柴油機(jī)生產(chǎn)廠家所重點(diǎn)考慮的問(wèn)題：汽缸蓋的加工精度。加工精度越高意味著汽缸蓋與其他零件相接程度越高，封閉性更好。夾具設(shè)計(jì)存在幾何誤差，但誤差應(yīng)限制在指定的合理范圍內(nèi)。在實(shí)際加工時(shí)，由于對(duì)夾具的錯(cuò)誤使用、對(duì)理論依據(jù)不了解、操作不當(dāng)?shù)?，致使夾具控制的刀具在對(duì)刀和加工不到位，從而產(chǎn)生幾何誤差。同時(shí)夾具應(yīng)定位合理、夾緊牢靠、操作簡(jiǎn)單，效率的提高、時(shí)間的縮減、成本的減少，保證最終加工要求。綜上所述，本次設(shè)計(jì)擬采用汽缸蓋傳統(tǒng)加工工藝路線。其中加工最為關(guān)鍵的導(dǎo)管孔可用槍膛與精車的加工方法。設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔方便、高效的機(jī)床夾具以保證尺寸誤差在規(guī)定范圍內(nèi)，目前可采用液壓夾具和數(shù)控機(jī)床夾具。我國(guó)大型汽車行業(yè)的發(fā)動(dòng)機(jī)主要采用的是柴油機(jī)，柴油機(jī)汽缸蓋的優(yōu)劣決定這我國(guó)汽車是否能走出國(guó)門。目前我國(guó)汽車行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)相對(duì)落后、不明顯，但只要對(duì)汽車制造技術(shù)一點(diǎn)點(diǎn)優(yōu)化，不斷設(shè)計(jì)出經(jīng)濟(jì)且能達(dá)到高要求的產(chǎn)品，必定能成為引領(lǐng)世界汽車行業(yè)的佼佼者。汽缸蓋的加工在制造方面顯得愈加重要，因?yàn)樗前l(fā)動(dòng)機(jī)封閉柴 油 機(jī) 汽 缸 蓋 加 工 工 藝 及 夾 具 設(shè) 計(jì)3所不可缺少的一部分，并在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)能提供油路和進(jìn)排氣通道。柴油機(jī)汽缸蓋的加工工藝及夾具設(shè)計(jì)影響著汽車行業(yè)發(fā)展，進(jìn)一步完善其加工工藝和設(shè)計(jì)出更優(yōu)的夾具能更好地促進(jìn)汽車行業(yè)的發(fā)展。柴 油 機(jī) 汽 缸 蓋 加 工 工 藝 及 夾 具 設(shè) 計(jì)42 汽缸蓋分析2.1 汽缸蓋的作用通過(guò)螺栓連接汽缸蓋和缸體，置于汽缸體上方，成為柴油機(jī)頂端部件，并與缸體組成燃燒室。其主要作用有：（1）與缸體、活塞、缸套共同組成封閉的汽缸工作空間。（2）將汽缸套壓緊在正確位置，保證活塞正常工作運(yùn)轉(zhuǎn)。（3）提供柴油機(jī)及各附件安裝位置，如安全閥、進(jìn)排氣閥裝置。（4）提供供油管道、進(jìn)排氣通道、冷卻水管道。2.2 汽缸蓋的工藝分析2.2.1 汽缸蓋技術(shù)要求分析①柴油機(jī)汽缸蓋的選材。②汽缸蓋的熱處理要求。③汽缸蓋表面粗糙度要求。④加工精度要求。⑤缸蓋圖紙中所給定的加工要求是否合理。⑥夾具設(shè)計(jì)所產(chǎn)生的誤差能否在規(guī)定范圍內(nèi)。⑦各類孔的加工要求。2.2.2 汽缸蓋的結(jié)構(gòu)及其工藝分析①結(jié)構(gòu)——進(jìn)排氣道、水道、油道、進(jìn)排氣門導(dǎo)管、火花塞孔、前后端蓋等。②結(jié)構(gòu)工藝性——在達(dá)到尺寸精度要求前提下，盡量以效率的提高和成本的降低為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。③汽缸蓋結(jié)構(gòu)圖（2.2.2），如下圖所示：柴 油 機(jī) 汽 缸 蓋 加 工 工 藝 及 夾 具 設(shè) 計(jì)5圖 2.2.2 汽缸蓋結(jié)構(gòu)圖2.3 汽缸蓋的主要技術(shù)要求汽缸蓋中的孔道、通路較多，致使其結(jié)構(gòu)式樣尤為復(fù)雜。且其是薄壁零件和汽缸中的關(guān)鍵部件，并且高加工精度也影響著加工的難易程度。在制定加工工藝時(shí)較為復(fù)雜，工序步驟繁多。缸蓋表面的粗糙程度決定著柴油機(jī)的封閉情況，其缸孔的精度決定柴油機(jī)油路的進(jìn)排、氣體的進(jìn)排、冷卻水道的冷卻效果。（1）底面的精度要求為保證與缸體的緊密配合，柴油機(jī)汽缸蓋底面的粗糙度 0.8，直線度為 0.05。（2）頂面的精度要求為與汽缸蓋上部的氣門室蓋配合，要求其直線度 0.05，與底面的平行度為0.05，粗糙度 3.2。（3）定位銷孔之間的距離公差為 ±0.015~±0.025（4）各類孔的加工精度汽缸蓋中有油孔、進(jìn)排氣孔。其大小不同，工作用途也不一樣，因此在加工時(shí)應(yīng)按照?qǐng)D紙技術(shù)要求加工，以保證其位置和尺寸精度。柴 油 機(jī) 汽 缸 蓋 加 工 工 藝 及 夾 具 設(shè) 計(jì)62.4 汽缸蓋零件圖的分析圖 2.4.1 汽缸蓋零件圖 2.4.2 汽缸蓋零件柴 油 機(jī) 汽 缸 蓋 加 工 工 藝 及 夾 具 設(shè) 計(jì)7圖 2.4.3 汽缸蓋零件由零件圖可看出，汽缸蓋長(zhǎng) ，寬 ，高 。836±0.05????237±0.05????90±0.05????頂?shù)酌嫫矫娑纫?0.05mm，頂面 RZ為 25，底面 RZ為 16。汽缸蓋的缸孔同軸度為0.05mm，表面粗糙度為 RZ25。柴 油 機(jī) 汽 缸 蓋 加 工 工 藝 及 夾 具 設(shè) 計(jì)83 機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)3.1 計(jì)算生產(chǎn)綱領(lǐng)，確定生產(chǎn)類型（1）生產(chǎn)綱領(lǐng)、性質(zhì)和類型的確定本此設(shè)計(jì)假定每年生產(chǎn) 50000 件，查文獻(xiàn)[1]得，其為大批量生產(chǎn)，可按自動(dòng)線計(jì)算。汽缸蓋年生產(chǎn)量 N=50000×1×（1+ α）×(1+β)取 α=10%， 其中 α:產(chǎn)品儲(chǔ)備率取 β=5%， 其中 β：廢品率故 N=50000×1×（1+10%）×(1+5%)=57750（個(gè)）則月生產(chǎn)量為 57750÷12=4813（個(gè)）日生產(chǎn)量為 4913÷30=164（個(gè)）年時(shí)基數(shù)為 3500 小時(shí)按兩班制生產(chǎn)平均流水節(jié)拍=自動(dòng)生產(chǎn)線實(shí)際年時(shí)基數(shù)×60×（1-η）／零件年產(chǎn)量=3500×60×(1-0.15) ／57750=3.58其中 η:時(shí)間生產(chǎn)系數(shù)包括：η1：工作時(shí)間內(nèi)設(shè)備維修方面的損失；η2：工人缺勤自然需要造成的損失；η3：清理設(shè)備造成的損失；η4：工人休息方面的損失；η=η1+η2+η3+η4+…本次設(shè)計(jì)中 η=0.15（2）批量、生產(chǎn)間隔及制造時(shí)間段的確定實(shí)際中工作情況中，一個(gè)月假設(shè)實(shí)際工作 22 天，如此能保證即使出現(xiàn)差錯(cuò)也能完成任務(wù)。故日生產(chǎn)量為：4813÷22=218.7（個(gè)），取整為 219 個(gè)。綜上分析可得，柴油機(jī)汽缸蓋的加工制造屬于大批量生產(chǎn)。3.2 汽缸蓋毛坯的確定直徑在 400mm 以下的缸體的汽缸蓋原料多用 HT400 或 HT250 之類的灰鑄鐵；而球墨鑄鐵多用于 400mm 以上。 [9]鑄鋼缸蓋或者鑄鐵-鑄鋼組合式缸蓋大多用于大型低柴 油 機(jī) 汽 缸 蓋 加 工 工 藝 及 夾 具 設(shè) 計(jì)9速柴油機(jī)。在造型方面有手工造型和機(jī)械造型，考慮到手工成本高、材料利用率低、耗時(shí)高，而機(jī)械造型可連續(xù)生產(chǎn)、效率高、成本低，所以采用機(jī)械造型。3.3 基準(zhǔn)選擇針對(duì)零件加工的每一工序步驟都要確定出相關(guān)的基準(zhǔn)，本道工序基準(zhǔn)的選擇對(duì)后面的加工有著重大影響。故應(yīng)按照基準(zhǔn)原則來(lái)選擇基準(zhǔn)。3.3.1 粗基準(zhǔn)的選擇本次對(duì)毛坯加工工序中有上線工序，故其粗基準(zhǔn)的選擇十分重要。若粗基準(zhǔn)選擇不當(dāng)，往往導(dǎo)致加工余量的分布產(chǎn)生較大出入或非加工面移動(dòng)，甚至產(chǎn)生次品和贗品。汽缸蓋常出現(xiàn)的狀況有座圈底孔余量分布不出現(xiàn)偏差、氣道位置狀況發(fā)生變化等。故應(yīng)挑選主要關(guān)鍵面和關(guān)鍵孔為粗基準(zhǔn), 加工出定位的銷孔或先加工出過(guò)渡基準(zhǔn)再加工定位孔。3.3.2 精基準(zhǔn)的選擇對(duì)于類似汽缸蓋的箱蓋零件，可采用一面兩銷作為基準(zhǔn)。加工過(guò)程中，基準(zhǔn)面的平面度誤差將導(dǎo)致工件在夾緊過(guò)程中發(fā)生變形，而由于大批量生產(chǎn)會(huì)導(dǎo)致定位孔會(huì)隨使用次數(shù)產(chǎn)生磨損，最終使定位產(chǎn)生嚴(yán)重誤差。3.4 汽缸蓋的加工工藝方案選擇（1）頂面與底面距離為 90±0.05mm，頂面的表面粗糙度為 0.8，直線度 0.05，與底面平行度為 0.05，而底面的表面粗糙度為 0.8，直線度為 0.05，故頂?shù)酌婕庸し桨高x擇為：粗銑→半精平磨→平磨。而其表面有螺栓沉孔 Φ28.1×15mm，公差等級(jí) IT11； 26-Φ15 缸蓋螺栓孔，2-Φ15.5H8 定位銷孔，12-Φ14 導(dǎo)管底孔及其斷面 倒角，12-Φ26/Φ38 環(huán)狀彈簧座孔，3005-Φ20H7 塞片孔，14-M8 搖臂座絲孔，26-M6 缸帽絲孔和進(jìn)氣彎管絲孔。對(duì)于 IT 在 10以上的，用鉆→擴(kuò)；IT 在 10 以下的用鉆→擴(kuò)→鉸（锪）。（2）加工四周面，表面公差等級(jí)為 IT7，考慮到加工批量大，擬定加工方式：粗銑→半精銑→精銑。而內(nèi)孔右側(cè)孔有 Φ16 中心鉆 12-M10、6-M8 的中心孔， 12-M8 的絲底孔為 12-Φ8.5 孔， 12-M10 孔， 6-M8 底孔為 6-Φ6.8 孔， 6-M8 孔， 6-Φ35.75 塞片孔及 6-Φ36H9 塞片孔。左側(cè)孔：絲孔 M26、M14、M10。前端面孔： 4-M10、 M14×1.5、M10 ×1 的中心孔， 4-Φ8.5 孔。 4-M10 絲孔，Φ12.5 孔， M10×1絲底孔 Φ9 孔， M10×1 絲孔，絲底孔為 Φ24.5， M26×1.5 絲孔。后端面孔：Φ16柴 油 機(jī) 汽 缸 蓋 加 工 工 藝 及 夾 具 設(shè) 計(jì)10中心鉆打 6-M10 絲孔、2-M8 絲孔、Φ5 的中心孔， 6-M10 絲底孔為 6-Φ8.5 孔， 6-M10 絲孔， 2-M8 絲底孔為 2-M6.8 孔， 2-M8 絲孔，Φ5 通氣孔。其中氣孔加工方式為鉆→攻。而絲孔方式有：鉆→擴(kuò)→鉸（锪）。3.5 工藝路線因柴油機(jī)汽缸蓋要求精度的加工較嚴(yán)格，加工工序較為復(fù)雜，應(yīng)遵循金屬加工制造的原則。據(jù)此擬定如下兩套加工方案：方案一：工序 10 平臺(tái)劃線工序 20 銑 600 面（頂面），以底面為基準(zhǔn)。工序 30 銑 100 面（底面），以頂面為基準(zhǔn)。工序 40 平臺(tái)劃線工序 50 銑 200 面（左端面），以底面為基準(zhǔn)。工序 60 半精平磨 600 面，以底面為基準(zhǔn)。工序 70 半精平磨 100 面，以頂面為基準(zhǔn)。工序 80 平臺(tái)劃線工序 90 加工定位銷孔，以頂面為基準(zhǔn)。工序 100 加工缸蓋周邊面，以底面為基準(zhǔn)。工序 110 平磨 600 面，以底面為基準(zhǔn)。工序 120 平磨 100 面，以頂面為基準(zhǔn)。工序 130 加工三周邊面的各孔。工序 140 加工底面的定位銷孔。工序 150 加工頂面孔，以底面為基準(zhǔn)。工序 160 清洗柴 油 機(jī) 汽 缸 蓋 加 工 工 藝 及 夾 具 設(shè) 計(jì)11工序 170 裝配塞片工序 180 水磅試驗(yàn)工序 190 裝配座圈工序 200 精加工座圈和導(dǎo)管底孔，以頂面為基準(zhǔn)。工序 210 裝配導(dǎo)管方案二：工序 10 平臺(tái)劃線工序 20 銑 600 面（頂面），以底面為基準(zhǔn)。工序 30 銑 100 面（底面），以頂面為基準(zhǔn)。工序 40 平臺(tái)劃線工序 50 銑 200 面（左端面），以底面為基準(zhǔn)。工序 60 半精平磨 600 面，以底面為基準(zhǔn)。工序 70 半精平磨 100 面，以頂面為基準(zhǔn)。工序 80 平磨 600 面，以底面為基準(zhǔn)。工序 90 平磨 100 面，以頂面為基準(zhǔn)。工序 100 平臺(tái)劃線工序 110 加工定位銷孔，以頂面為基準(zhǔn)。，工序 120 加工缸蓋周邊面，以底面為基準(zhǔn)。工序 130 加工三周邊的各孔。工序 140 加工底面定位銷孔。工序 150 加工頂面孔，以底面為基準(zhǔn)。工序 160 清洗柴 油 機(jī) 汽 缸 蓋 加 工 工 藝 及 夾 具 設(shè) 計(jì)12工序 170 裝配塞片工序 180 水磅試驗(yàn)工序 190 裝配座圈工序 200 精加工座圈和導(dǎo)管底孔，以頂面為基準(zhǔn)。工序 210 裝配導(dǎo)管方案一中在半精平磨頂?shù)酌婧筠D(zhuǎn)而加工定位銷孔和缸蓋周邊面，而方案二中是繼續(xù)平磨頂?shù)酌?。相互比較下方案二的加工方式容易破壞底面的精度，使其達(dá)不到要求。故選擇方案一。3.6 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定DEUTZ1013 柴油機(jī)汽缸蓋毛坯為鑄件，材料為 HT250。1. 毛坯尺寸工件加工后達(dá)到輪廓尺寸為 836×237×90，底部表面粗糙度要求為 Ra0.8，頂部表面粗糙度要求為 Ra3.2。由參考文獻(xiàn)[17]中可查出，柴油機(jī)汽缸蓋屬于復(fù)雜型，故選用砂型鑄造，查得底部表面加工余量為 ，頂部表面加工余量為 8.5mm，環(huán)繞四周10.5????加工余量為 1.75mm。 故毛坯長(zhǎng)為：836+2×1.75=839.5mm寬為 237+2×1.75=240.5mm 高為 90+19=109mm為使產(chǎn)品在加工后能達(dá)到所制定尺寸，加工頂面時(shí)，粗銑的加工切削深度為，半精銑為 ，磨削為 。加工下表面時(shí)，粗銑的切削深度為????=5???? ap=3mm 0.5mmap=5mm，半精銑為 ap=5mm，磨削為 0.5mm。周邊粗銑、半精銑為 ，精ap=1.5????銑為 。0.25????2．主要孔加工工序及加工余量（1）以定位銷孔 為例，基本尺寸為 12mm，公差為 0.03mm，公差等級(jí)0.312m?為 IT8，根據(jù)參考文獻(xiàn)［1］得其加工方案：鉆—— 擴(kuò)（Φ10H7）——鉸——擴(kuò)（11H7）——精鏜。（2）加工余量確定精鏜余量 Z 精鏜 =0.3mm柴 油 機(jī) 汽 缸 蓋 加 工 工 藝 及 夾 具 設(shè) 計(jì)13二次擴(kuò)余量 Z 擴(kuò) =1.7mm鉸余量 Z 鉸 =0.25mm一次擴(kuò)余量 Z 擴(kuò) =1.75mm鉆余量 Z 鉆 =8mm3．計(jì)算工序基本尺寸精鏜后按圖紙規(guī)定 Φ12mm，二次擴(kuò)后為 12-0.3= 11.7mm，鉸后為 11.7-??1.7= 10mm，首次擴(kuò)后為 10-0.25= 9.75mm，鉆后余量為 9.75-??1.75=8mm。4．確定工序尺寸公差精鏜后按圖紙規(guī)定為 ，公差等級(jí)為 H8。擴(kuò)采用 H11，首次擴(kuò)為0.312m，二次擴(kuò)后為 。鉸后采用 H7， ，鉆后采用 H13，0.1975m.70.18m?。.28?其他工序尺寸及加工余量詳見(jiàn)工序卡。3.7 加工孔與定位孔的尺寸鏈計(jì)算汽缸蓋俯視圖簡(jiǎn)圖如下圖 4.4.1 所示圖 4.4.1 汽缸蓋俯視簡(jiǎn)圖柴 油 機(jī) 汽 缸 蓋 加 工 工 藝 及 夾 具 設(shè) 計(jì)14所加工的螺栓沉孔左右前后均對(duì)稱，可從前往后分為 4 排。從前后端考慮，靠近前端的定位銷孔設(shè)為 1，靠近后端的定位銷孔設(shè)為 2。1 距離前段的尺寸為 ，80?0.05????2 距離后端的距離為 ，缸蓋寬為 。而前端所需加工的孔距離前9+0.050 ???? 237+?0.05????端 ，則前端第二加工孔與 1 的尺寸鏈可按如下計(jì)算：86+0.20????A 為封閉環(huán)， 為增環(huán)， 為減環(huán)，所以 ??1=86+0.020 ???? ??2=8 0?0.05????。 ??=??1???2=86?10=78????????（ A） =0.02?（ ?0.05） mm=0.7????????（ ??） =0?0=0因此算得前端第二排加工孔與 1 的封閉環(huán)尺寸 。??=780.070????而前端第一排加工孔與 1 的封閉環(huán)尺寸鏈計(jì)算與第二排相似，如下：，其他數(shù)據(jù)不變，故其封閉尺寸 。??1=45+0.020 ???? ??=370.070????第三排加工孔與與 1 的封閉環(huán)尺寸鏈計(jì)算如下：柴 油 機(jī) 汽 缸 蓋 加 工 工 藝 及 夾 具 設(shè) 計(jì)15A 為封閉環(huán)， 為??1=237+?0.05????增環(huán)，??2=8 0 ?0.05 ???? ??3=720.020????均為減環(huán)。故 A=（237-8-72 ）mm=157mmES（A）=0.05-（-0.05-0 ）=0.1mmEI（A）=-0.05-（0+0.02 ） =-0.7mm 則第三排加工孔與 1 尺寸為： 。??=1570.1?0.07????第四排與 1 尺寸鏈計(jì)算和上述第三排相似， ，其余數(shù)據(jù)不變。故其??3=260.020????封閉尺寸 。??=2030.1?0.07????同理，第一排加工孔與 2 尺寸鏈計(jì)算如下：A 為封閉環(huán)， 為??1=237+?0.05????增環(huán)，均為減??2=450.02 0 ???? ??3=90.050????環(huán)。則 ??=??1???2???3=183????????(??)=????(??)1?????(??)2?????(??)3=0.05-0-0=0.05mm。????（ ??） =????(??)1?????(??)2?????(??)3=-0.05-0.02-0.05=-0.12mm。故 ??=1830.05?0.12????柴 油 機(jī) 汽 缸 蓋 加 工 工 藝 及 夾 具 設(shè) 計(jì)16第二排加工孔與 2 尺寸鏈計(jì)算與上相似，其中 ，其余不變，則??2=860.020??????=1430.05?0.12????第三排加工孔與 2 尺寸鏈計(jì)算：A 為封閉環(huán)， ??1=720.020????為增環(huán)， 為減環(huán)。故??2=90.050???? ??=??1—??2=63????ES=0.02-0=0.02mmEI=0-0.05=-0.05mm所以 ??=630.02?0.05????第四排加工孔與 2 的尺寸鏈和第三排相似， ，其余數(shù)據(jù)不變，則??1=260.020mm。??=170.02?0.05????而從左右端分析加工孔與定位孔的尺寸鏈和上述前后端分析方法一樣，在此不再贅述。3.8 切削用量計(jì)算3.8.1 制定切削用量的一般原則柴 油 機(jī) 汽 缸 蓋 加 工 工 藝 及 夾 具 設(shè) 計(jì)17（1）刀具耐用度往往影響著粗加工的切削用量，二者也有相互制約關(guān)系，因此切削用量的選擇是以一定的刀具耐用度為條件加大切削速度，增加進(jìn)給量和切深，從而影響控制金屬的切削率，但在這三方面中，切削速度對(duì)刀具耐用度的影響最高，然后影響較大的是進(jìn)給量，所以在控制挑選切削用量時(shí)的主次順序?yàn)椋呵邢魃疃取M(jìn)給量→切削速度粗加工時(shí)，系統(tǒng)剛度會(huì)影響工件余量，在可能的前提下，盡量在一次走刀中完成，同時(shí)考慮刀具耐用度和機(jī)床的需用功率。（2）精加工時(shí)，加工成本與質(zhì)量是必須統(tǒng)一考慮的環(huán)節(jié)，既要降低成本，又要提高質(zhì)量。切削速度應(yīng)保證加工要求，高速鋼的刀具多用低切削速度，硬質(zhì)合金刀具多用于高切削速的加工。 3.8.2 汽缸蓋切削用量以及基本工時(shí)的確定過(guò)程 以汽缸蓋頂面加工為例（1）圖紙規(guī)定汽缸蓋高尺寸為 。Φ900.050????粗銑加工頂面時(shí)，采用 Φ315 端銑刀進(jìn)行粗銑，平面永磁吸盤為夾具。切削深度 aP=5mm進(jìn)給量 f=0.5mm/r切削速度 v=150m/min主軸轉(zhuǎn)速??=1000??????=1000×15060×3.14×315=2.5r/s=150r/min符合實(shí)際機(jī)床轉(zhuǎn)速范圍。切削工時(shí) = =11.4min????=???????? 836150×0.5（2）半精銑頂面采用 Φ315 端銑刀進(jìn)行半精加工切削深度 ，????=3????進(jìn)給量 f=0.5mm/r,切削速度 v=170m/min,主軸轉(zhuǎn)速??=1000??????柴 油 機(jī) 汽 缸 蓋 加 工 工 藝 及 夾 具 設(shè) 計(jì)18=1000×17060×3.14×315=2.86r/s=170r/min符合主軸實(shí)際轉(zhuǎn)速。切削工時(shí) =????=???????? 836170×0.5=9.8??????(3)半精平磨頂面使用 Φ500 砂輪進(jìn)行半精平磨切削深度 ????=0.2????進(jìn)給量 f=0.5mm/r切削速度 v=10m/s主軸轉(zhuǎn)速??=1000??????=6.37r/s=382r/min根據(jù)機(jī)床情況選取 n=400r/min得實(shí)際切削速度為 =628m/min??=??????1000切削工時(shí)為????= 8360.5×628=2.66??????（4）平磨頂面最后用 Φ500 砂輪進(jìn)行精加工平磨，加工剩余為 ，保證到達(dá)最后加工尺寸0.3????的要求。最終頂面加工工序尺寸如表 3.8.2：表 3.8.2 缸蓋頂面加工工序尺寸經(jīng)濟(jì)精度工序名稱工序余量/m公差等級(jí)公差值/m最小極限尺寸/工序尺寸及其偏差/ m粗銑 5 IT12 0.35 Φ104 Φ1040.350半精銑 3 IT9 0.087 Φ101Φ1010.0870半精平磨 0.2 0.054 Φ100.8 Φ100.80.0540柴 油 機(jī) 汽 缸 蓋 加 工 工 藝 及 夾 具 設(shè) 計(jì)19IT8平磨至成品 0.3IT7 0.035 Φ100.5Φ100.50.0350其它工序切削用量詳見(jiàn)工序卡。4 夾具的設(shè)計(jì)4.1 夾具概述此次所設(shè)計(jì)的夾具為汽缸蓋表面上的 加工的通用夾具，亦可用于加工其他，適合0.2Φ18m大批量生產(chǎn)。一面兩銷為本次設(shè)計(jì)的定位方式，如下圖 4.1.1 所示。圖 4.1.1 一面兩銷定位4.2 定位誤差計(jì)算定位誤差分析示意圖如下圖 4.2.1柴 油 機(jī) 汽 缸 蓋 加 工 工 藝 及 夾 具 設(shè) 計(jì)20圖 4.2.1 定位誤差分析示意圖 查參考文獻(xiàn)[18] 中表 1-1-7 得一面兩銷定位誤差計(jì)算公式如下圖 4.2.2 所示：圖 4.2.2 一面兩銷定位誤差計(jì)算圓柱銷孔為 Φ12h6，求得其偏差為 ，△ 1=0.011mm；0.12m?確定銷間距：X 方向上： ，LJ7435??AY 方向上： ，??±???=200±0.05????令其連線上的偏差為 0.02mm，b=4。則△ 2=2b/D2=b(△k+△銷-△圓柱 min)/D2=4(0.1+0.04-0)/12=0.047故削邊銷孔為 。0.324(120.47)n61???對(duì)定位誤差分析 ?=????1+????2+?1??????=（0.011+0.011+0.021 ）mm柴 油 機(jī) 汽 缸 蓋 加 工 工 藝 及 夾 具 設(shè) 計(jì)21=0.043mm 。1980??=????????=????(??1????????1+????tan(??+??12))??????1??查參考文獻(xiàn)[18] 得 ， ， ， ，取 。??1=4 ????????1=0.1????=7.5tan(??+??12)=0.19??=0.85算得 =螺栓許用夾緊扭矩。????≈64（ ?????） 和 =螺栓許用夾緊扭矩。。1980??=????????≈64（ ?????） <65.727（ ?????）最后，簡(jiǎn)要介紹本次設(shè)計(jì)的夾具安裝、使用方法，并附上相應(yīng)的夾具體和夾具裝配圖。柴 油 機(jī) 汽 缸 蓋 加 工 工 藝 及 夾 具 設(shè) 計(jì)29參考文獻(xiàn)[1]濮良貴，陳國(guó)定，吳立言主編.《機(jī)械設(shè)計(jì)（第九版）》[M]. 北京：高等教育出版社，2013.[2]聞邦椿主編.《現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2015.[3]孫桓，陳作模，葛文杰主編.《機(jī)械原理（第八版）》[M]. 高等教育出版社，2013.[4]盧秉恒主編.《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)（第三版）》 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