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I 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(zhuān)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(xiě)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(zhuān)用夾具。 關(guān)鍵詞：加工工藝；發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋；專(zhuān)用夾具 II Abstract The cylinder cover is one of several toll-gates to launch the engine keys, the spare parts size is smaller, but the construction 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 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: processing technic， Engine cylinder cover; special fixture III 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(zhuān)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(lèi) .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 夾具的對(duì)刀 .41 IV 3.7 夾具體的設(shè)計(jì) .41 4 銑床專(zhuān)用夾具設(shè) 計(jì).43 4.1 銑前后面專(zhuān)用夾具. 43 結(jié)論 .46 參考文獻(xiàn) .47 致謝 .48 附錄 .49 V 前言 汽缸蓋是汽車(chē)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) 1100以上，這種高溫?zé)釠_擊反復(fù)作用產(chǎn)生高達(dá) 7MPa 壓力直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(chē)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(mén)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(mén)座底孔與導(dǎo)管孔底孔的加工，氣門(mén)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 VI 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(pán)考慮，最終是否取得最佳效果必須經(jīng)過(guò) 實(shí)踐檢驗(yàn)。 - 1 - 1 緒論 1.1 課題研究的意義及現(xiàn)狀 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?xì)庀嘟佑|，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(mén)座，氣門(mén)導(dǎo)管孔，用于安裝進(jìn)、排氣門(mén)，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)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?卻。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?chē)蜌飧?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?xì)庀嘟佑|，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(mén)座，氣門(mén)導(dǎo)管孔，用于安裝進(jìn)、排氣門(mén)，還有進(jìn)氣通 - 2 - 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，制造成本低，但因氣門(mén)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(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)、奧迪轎車(chē)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)）。我們通常通過(guò)汽缸的排列方式對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)分類(lèi)：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(chē)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?chē)鷧^(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 - 3 - 和氣門(mén)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(chē)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(zhuān)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。 - 4 - 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 缸 蓋 機(jī) 加 工 工 藝 專(zhuān) 用 夾 具 設(shè) 計(jì) 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 缸 蓋 工 藝 設(shè) 計(jì) 鉆 床 專(zhuān) 用 夾 具 設(shè) 計(jì) 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) 問(wèn) 題 的 提 出 機(jī) 床 夾 具 分 類(lèi) 夾 具 設(shè) 計(jì) 內(nèi) 容 鉆 床 夾 具 設(shè) 計(jì) 鉆 套 工 件 距 離 夾 具 的 對(duì) 刀 夾 具 體 的 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 氣壓力共同作用使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。 25 21 40 50 31氣 孔 中 心 線 R1 0R26 R16 3.2 3.2 R12 1012.5 CCCC C C C C C 8 6鉆 通12.5 R20 R20 R745 45 0.05 50 R1022 20 B10 7 24 0.5CBA8M8-6H R10 R12 R12 R6 40 16 6 97 24.32 20 50 26 265 20 28 20 10 30 10 24 S A 4 15銑 平 19（2處 ）29（ 2處 ） A A R10R16 2R6 R158 2R10 6(4處) 8 30 6.3 R18 4處 10 S S 15 38 45 4M8-6H鉸 深 1-13 6.3 6 J J K K 16 R15 1.5 0.8 5 4 24H8 3.2 4R35H H 13 R6 R15R23 79 6 93 170 7N3 6.5 G向 旋 轉(zhuǎn) A向 轉(zhuǎn) 向 42 20 9 1284 20 12 28R154M8-6H 0.4SA 215 2 2 47 25 26 21 45 25 50 37 15 25 1812.5 H-H 0.06N R20 R932 312.5 1456.3 28 32 3.6 0.01 30 R4 R4 20 6 32 76 7A-A K-K轉(zhuǎn) 向 850.1 10 16 8 14 4 25 4 14 4 6鉆 通 106 49 47 15 5721 圖 2-1 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 氣 缸 蓋 零 件 圖 - 6 - 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?chē)鷧^(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(mén)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(chē)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 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 0.10.03mm，表面粗糙度 Ra2.50.63 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 Ra0.630.32 m。其余尺寸精度為 IT7IT6,表面粗糙度為 Ra2.50.63 - 7 - m。 3. 主要孔和平面的相互位置精度 各孔之間的孔距公差為 0.120.05mm，平行度公差應(yīng)小于孔距公差，一般在全 長(zhǎng)取 0.10.04mm。同一軸線上主要平面間及主要平面之間垂直度公差為 0.10.04mm。 2.1.4 發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋的材料分析 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 - 8 - 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 0.15 0.12 b.對(duì)灰鑄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 785 981 277 108 127 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 - 9 - 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， 尤其是復(fù)雜薄壁的小件。可鍛鑄鐵的切削性能好，車(chē)削加工性能優(yōu)于易切鋼。可斷 鑄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(lèi)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 = Q （1+a%+b%）n N = 50001（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(lèi)型的關(guān)系，可確定生 產(chǎn)類(lèi)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) - 10 - 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(lèi)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 5900 件/年。確定該缸蓋的生 產(chǎn)類(lèi)型為大量生產(chǎn)。 1. 確定毛坯種類(lèi) 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(lèi)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： (1)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 R3R5 (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(lèi)。 (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(lèi)，其 - 11 - 類(lèi)別、特點(diǎn)、應(yīng)用范圍以及鑄造類(lèi)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。 85 179 R38 8 R10 R6 24 173 92 G向 旋 轉(zhuǎn) 22 A向 轉(zhuǎn) 向 446 3 39 16 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、縮孔等缺陷出現(xiàn)在工作面上。 - 12 - 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 1012mm，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)513 級(jí)。又按零件圖的基本尺寸大小分為 - 13 - 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 、 下 表 面 179446 10 5 前 、 后 表 面 92446 10 5 兩 側(cè) 面 17992 10 5 缸 孔 4- 8985 10 3 螺 栓 孔 10 M816 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 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， - 14 - 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 、 下 表 面 169436 5+5 179446 0.046 前 、 后 側(cè) 面 82436 5+5 92446 0.052 兩 端 面 16982 5+5 17992 0.052 缸 孔 4- 8585 3+3 83 0.011 螺 栓 孔 10M8 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(lèi)零件工藝過(guò)程時(shí)一般遵循以下 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。 - 15 - 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(lèi)、套筒類(lèi)、缸蓋類(lèi)、盤(pán)環(huán)類(lèi) (3)結(jié)構(gòu)工藝性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 - 16 - 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 m 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(zhuān)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(zhuān)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(chē)間的現(xiàn)有設(shè) 備和技術(shù)條件。 - 17 - 結(jié)合以上要求，由于零件生產(chǎn)類(lèi)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)，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 530560， 保溫 68h，冷卻速度300/h，出爐溫度200 。 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， - 18 - 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 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(chē)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(lèi)，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 - 19 - 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 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)，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(lèi) - 20 - 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(zhuān)門(mén)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 - 21 - 軸線移動(dòng)以外的 4 個(gè)自由度。 定位銷(xiāo) 其工作部分直徑 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(xiāo)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(xiāo)通常 限制工件的 2 個(gè)自由度。圓錐銷(xiāo)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(lèi)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(xiāo)，為避免過(guò)定位，一個(gè)銷(xiāo)應(yīng)采用菱形銷(xiāo)。 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 加 工 精 度 （ IT） 加 工 粗 糙 度 Ra（ m） 加 工 方 法 上 、 下 表 面 11 1.6 粗 銑 -精 銑 兩 端 面 11 3.2 粗 銑 -精 銑 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： 鑄造 鑄坯、清理、噴丸。消除內(nèi)應(yīng)力、涂漆 工序： 時(shí)效處理 工序： 銑 以上下面為粗基準(zhǔn)，粗銑前面 - 22 - 工序： 銑 以上下面為粗基準(zhǔn)，粗銑后面 工序： 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： 銑 以前后面為粗基準(zhǔn)粗銑左面 工序： 銑 以前后面為粗基準(zhǔn)粗銑右面 工序： 銑 以前后面為精基準(zhǔn)精銑上面 工序： 銑 以前后面為精基準(zhǔn)精銑下面 工序 銑 以前后面為精基準(zhǔn)精銑左面 工序： 銑 以前后面為精基準(zhǔn)精銑右面 工序 XIII：銑 以上下面為精基準(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 工序 XVII 鉆 鉆 的通孔14 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(xiāo)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: 檢查 工序 XXVII： 清洗 - 23 - 2.4 加工設(shè)備及工藝裝備的選擇 有與生產(chǎn)類(lèi)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(zhuān)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(zhuān)用機(jī)床的流水線生產(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(zhuān)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（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(zhuān)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(zhuān)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(zhuān)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 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(zhuān)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) - 24 - 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(zhuān)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 直徑選擇麻花鉆及機(jī)用鉸刀。專(zhuān)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(zhuān)用夾具， 游標(biāo)卡尺及塞規(guī)。 10. 鉆定位銷(xiāo)孔，水孔 選用臥式多孔鉆床 HDZ150，選用直柄麻花鉆， 采用專(zhuān)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(zhuān)用銑夾具， 專(zhuān)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(zhuān)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 - 25 - 面的總余量 ZN 總 =5mm，故粗加工余量 ZN 粗 =3.5mm，如圖 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) IT1113 取 IT11，其公 差 TN-B 蓋 =0.16mm,所以 XN-B 蓋 =（86.50.16）mm， 校核精銑余量 Z 蓋， Z 蓋 =XN-B 蓋 min=(87.5-0.16)-86mm=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 =0.2mm/Z，精銑每轉(zhuǎn)進(jìn)給量fZ =0.05mm/Z，粗銑走到一次 ap=3.5mm，精銑走刀一次 ap=1.5mm 取粗銑的主軸轉(zhuǎn)速f 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： 粗加工 Vc= = =47.1m/min10nD 0154.3 精加工 Vc= = =94.2m/min . 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= v4106F 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 - 26 - FZ= kdcFZwfPnqz uayXF0 查 機(jī) 械 加 工 工 藝 手 冊(cè) ， 選 擇 刀 具 材 料 為 高 速 鋼 CF=294 XF=1.0 yF=0.65 uF=0.83 WF=0 qF=0.83 取 aw=2.5mm，a f=0.2mm/Z,又 ap=3.5mm 查表知修正系數(shù) Kfz=1.0 所以 FZ= =169.19N100.5.2.5.329483 8361 可 算 出 銑 削 功 率 為 ； = Kw416VPZM3.79.4 機(jī) 床 傳 動(dòng) 效 率 一 般 取 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 為 。 KwmE16.3 由 于 XQ6025B 臥 式 銑 床 的 功 率 為 3KwPE 所以功率足夠。 2. 工 序 和 工 序 計(jì) 算 加 工 方 法 與 上 一 步 相 同 略 。 3. 工 序 擴(kuò) 孔 4- 、 4- 、 4- ；3593 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 =0.4mm/r；f 擴(kuò) 削 速 度 為 0.49m/s=29.4m/min； 由 此 可 以 推 算 處 轉(zhuǎn) 速 為 ； =dv10in/5.279.34.r 按 機(jī) 床 實(shí) 際 轉(zhuǎn) 速 取 ， 則 實(shí) 際 擴(kuò) 削 速 度 為 ；in/3rmi/6.1105. rv - 27 - 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 =0.4mm/r；f 擴(kuò) 削 速 度 為 0.49m/s=29.4m/min； 由 此 可 以 推 算 處 轉(zhuǎn) 速 為 ； =dv10in/2495.37.r 按 機(jī) 床 實(shí) 際 轉(zhuǎn) 速 取 ， 則 實(shí) 際 擴(kuò) 削 速 度 為 。in/3rmi/.10.4. rv 對(duì) 于 孔 4- ； 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 =0.4mm/r；f 擴(kuò)削速度為 0.49m/s=29.4m/min； 由 此 可 以 推 算 處 轉(zhuǎn) 速 為 ； =dvn10in/2.975.314.r 按 機(jī) 床 實(shí) 際 轉(zhuǎn) 速 取 ， 則 實(shí) 際 擴(kuò) 削 速 度 為 ；mi/3rmi/6.0. rv 4. 鉆 孔 4 、 8 、 4 、 10 、 4 、 4251126 因 孔 是 一 次 鉆 出 故 其 切 削 余 量 為 ： 孔 Z=12.5 孔 Z=86 孔 Z=7 孔 Z=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 2516 鉆 孔 8 164 鉆 孔 7 4 鉆 孔 6 - 28 - 6鉆 孔 3 6 參 考 立 式 鉆 床 臥 式 多 孔 鉆 床 HDZ150 取 鉆 進(jìn) 給 量 為 0.4mm、 取 鉆 進(jìn) 給21 量 為 0.4mm、 取 鉆 進(jìn) 給 量 為 0.4mm、 取 鉆 進(jìn) 給 量 為 0.4mm、 取 鉆 進(jìn) 給14 6 量 為 0.4mm。 對(duì) 于 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25 Vc=0.35mm/s=21m/min； 轉(zhuǎn)速 min/5.2710rdv 按 機(jī) 床 實(shí) 際 轉(zhuǎn) 速 n=300r/min 則 實(shí) 際 切 削 速 度 為 i/.3154.vCf() 同 理 參 考 手 冊(cè) 的 鉆 孔 孔 時(shí) 切 削 速 度 為 ；16in/2C 鉆 孔 孔 時(shí) 切 削 速 度 為 ；4mi/15v 鉆 孔 孔 時(shí) 切 削 速 度 為 ；12in/C 鉆 孔 孔 時(shí) 切 削 速 度 為 ；6i/10 故 轉(zhuǎn) 速 分 別 為 ； 鉆孔 孔 ；16min/470rdvn 鉆孔 孔 ；4i/31 鉆孔 孔 ；12in/980rdvn 鉆孔 孔 ；6mi/3 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 孔時(shí)切削速度為 ；16in/6.2vC - 29 - 鉆孔 孔時(shí)切削速度為 ；14min/5.17vC 鉆孔 孔時(shí)切削速度為 ；2i/. 鉆孔 孔時(shí)切削速度為 ；6in/10C 5. 粗鏜、半精鏜、精鏜孔 4 、4 、482392 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 半 精 鏜 精 鏜map2map7.0map7.0 查 機(jī) 械 加 工 工 藝 手 冊(cè) 知 取rf/3. in/2vc 所以 in/4.7581.3200dvn 取 n=90 所以 smnc /3.0i/. 查有關(guān)資料得 KaCFFCPFc nvyfxfccFC81.9310 取 180CFxFC75.0yFCFC 所 以 Nc6.25kw4. 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 ；ap7. 查有關(guān)資料，取 ，進(jìn)給量為 ；in/5vcrmf/12.0 故有 。i/1874.3010rdn 4 、 4 的 過(guò) 程 與 上 述 類(lèi) 似 略 。392 6. 時(shí)間定額計(jì)算 - 30 -