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这次毕业设计的题目是：2110型柴油机气缸盖加工工艺规程设计及夹具设计。
气缸盖是柴油机的重要零部件之一，属于典型的箱体类零件。他的结构比较复杂，其加工质量的好坏将直接影响到柴油机的整体性能。
通过对零件图的分析可知：气缸盖的底面、气道孔及底面座孔的技术要求加高，是重要的平面，因此需要精细加工。
由零件的年生产纲领可以确定该零件为大批量生产。毛坯采用HT20—40的铸铁由机器进行砂模铸造。
粗加工时，选取气缸盖的上下底面互为基准；精加工时，选取加工过的气缸盖底面为基准。以底面及底面上的两个销进行定位，即“一面两销”式定位。
在查阅了一些相关的资料，并仔细地分析了大连柴油机厂的气缸盖加工工艺路线和其它一些同类产品的生产线状况后，才具体地制定了这次设计的工艺方案。实际的机械加工工序安排，遵循着：先主要、后次要，先粗后精，先面后孔等原则。
根据生产批量和生产实际情况，工序的安排采用了工序集中和工序分散相结合的办法，并且设计了一条自动化生产线DX33.当按工序集中原则组织过程时，还普遍的采用了自动化程度较高的高效机床和工艺装备。这样，大大地提高了生产率。
工艺方案中的工序310，采用了专用机床，在自动线上进行加工。因此，需要设计“一面两销”式专用夹具。其中一销为短圆柱销，另一销为削边销，分别限制2个和1个自由度。
气缸盖的主要技术条件极其分析
1、尺寸精度
气缸盖是以底平面与缸体连接的，其他平面用来安装有关零部件，为既能保证装配技术要求，又能满足组装后柴油机的总体尺寸，故对气缸盖的外形尺寸有一定的技术要求，长：274±0。34；宽：198；高：100±0.23。
在诸多的孔中，重要的是导管孔、气门孔及工艺孔、这些孔分别咬压装导管，座垫及定位安装用，故要求很高，导管孔直径：Φ15±0.027进气门座孔直径Φ44±0.027，排气门座孔直径Φ44±0.027，两孔中心距为50±0.05。
2、几何精度
2110型柴油机气缸盖是采用整体式结构,与单体式结构相比较,据有以下特点:零件数少、缩短气缸中心距和发动机的总长、结构紧凑.
但同时存在着刚性差,受热受力后易变形而影响密封,因底面与缸体接触面积较大,密封性能差等缺点.所以对零件的几何加工精度要求较高,其表面不平度不大于0.05mm,同时,刚盖顶面安装盖罩,同样需要保证密μ封性能,因而表面不平度要求为0.1 mm,前后两端面积及左侧面的不平度要求为0.1 mm.
3、位置精度
为了压装气门座垫,进、排气门座孔的加工深度有一定的位置精度要求为8±0.1,燃烧室的深度精度要求为36±0.1,缸盖上有一些多轴线孔系,如紧固螺栓孔,其本身精度不高,但它们是用来连接缸盖和缸体的,保证其密封性能要求,故要求螺栓要尽可能的均匀分布,以减少气缸盖承受负载时的变形,因此其位置精度要求较高,公差为±0.20.
4、表面粗糙度
气缸盖底面是与气缸体的接触面,有密封性能要求,而且其受高温、高压燃气侵蚀,承受较大的负载,易产生疲劳断裂裂纹,因此要求其表面粗糙度Ra=1.6μm,同样上顶面要求也较高Ra=3.2μm.左右两个侧面同上顶面一样,要求Ra=3.2μm,而其前后两个面要求较低,前面Ra=6.3μm,后面Ra=12.5μm.导管孔及气门座孔因与导管及座垫有配合要求,表面粗糙度要求较高,导管孔为Ra=1.6μm, 进、排气门座孔为Ra=1.6μm.而其它孔Ra=12.5μm即可.而凸台面的表面粗糙度为Ra=3.2μm.
第三章 工艺规程设计
一 、 确定毛坯制造形式
由于气缸盖的结构较复杂,属箱体类零件,故可以采用铸造毛坯.材料采用灰口铸铁HT20--40,其刚度较好,使用时不易产生变形,机械加工性能良好.但与铸铝合金比较,导热性能较差,压缩比较低,但有良好的经济效益,所以材料选用灰口铸铁.
由于零件年产量为17500件,属于大批量生产,因而铸造采用砂模铸造,机器造型.这样生产率高,毛坯尺寸准确、精度较高,并可以有效的减少机械加工时的余量.
二 、 制定工艺路线
(一) 零件的结构工艺性分析
1、 零件的结构工艺性是指该零件被加工的难以程度,是评价零件结构优劣的技术经济指标之一.所谓工艺性良好是说所设计的零件在保证产品的使用性能前提下,能用生产率高,劳动量小,材料消耗少和生产成本低的经济加工方法制造出来.
气缸盖是一种箱体类零件,有较大的平面,因而便于定位和夹紧,零件的主要加工内容为平面加工和孔加工.
(1)平面加工
气缸盖外表面有五个大平面需要加工.在机械加工中,平面的加工方式很多.车削、铣削、刨削、镗削、磨削和拉削都可以对平面进行加工.但是,由于缸盖工件较大,又为箱体类零件,所以不宜采用车削和镗削加工;其次,磨削加工属于高精度加工,且其效率较低,故在其他加工方式下,可以达到精度要求的情况下，就不宜采用磨削加工;刨削加工,效率较低,且加工精度不高;而拉削加工,在我国现阶段还不宜采用.由以上分析,可以看出,就本零件所加工的平面而言,采用铣削加工为最佳.而且随着刀具的发展,端铣刀的大进给,可大大提高生产率,降低成本.所以本次设计,所需加工平面主要以铣削加工为主.只是,对于上下底面,由于表面粗糙度要求较高,在最后采用磨削加工.
(2)孔系的加工
气缸盖上分布着各种孔几十个,比较复杂,且都有不同的尺寸精度和位置精度要求.加工时,可以根据孔的内表面的粗糙度高、低要求不同,通过钻、扩、铰、锪、镗等加工方法来实现.具体的孔采用的加工方法,在后面的加工方案中具体说明.
(二)工艺路线的拟定
拟定工艺路线的出发点,应当使零件的尺寸精度及位置精度等技术要求能够得到妥善的保证.在生产纲领中,已经确定该零件为大批量生产的条件下,可以考虑选用万能性设备和专用设备共同形成流水线的生产方式,配以专用夹具,并尽可能的使工序集中来提高生产效率.除此之外,还应当考虑经济效果,以便使生产成本下降.
该零件为大批生产,因此应采用高效率的自动化程度高的机床,专用夹具和刀具.采用自动加工生产线来进行生产,这样可以大大提高产品的制造精度.生产中,采用自动线和流水线相结合的方式,其中以自动线加工为主.
1、基准的选择
基准是指机器零件上用来确定各有关表面相互位置的几何元素.合理的选择定位基准,尽量使基准重合,可以在加工过程中减少加工误差,提高加工精度.
1)粗基准
虽然气缸盖有五个外表面需要加工,但各表面的技术要求不尽相同,其中要求最高的是下底面,最好使其余量均匀,故选底面为粗基准来加工顶面,然后再以加工后的顶面为基准加工底面,这样可以保证底面的加工要求.另外,粗加工时,由于加工余量较大,切削力较大.各表面中,只有底面面积较大,且较平整,才能保证装夹时的稳定与可靠.
2)精基准
选择精基准,主要从保证工件的位置精度和装夹方便,即尽可能使基准重合、统一来考虑.本设计采用气缸盖底面及底面上的两个直径为14的工艺孔作为精基准,即"一面两销"定位.这样做的好处有:
(1)各加工表面基本上都是以一面两销作为精基准,减少了由于基准转换而引起的定位误差,且两孔位于底面两边,距离长,定位精度高.
(2)底面轮廓尺寸大,时的工件安装稳定可靠.
(3)大部分工序夹具结构相同,且夹紧方便.夹具设计、制造及维修简单,缩短了生产准备周期,降低了成本.
(4)便于实现自动化定位,有同时加工多个工作面,提高了生产效率.
2、加工方法的选择
加工方法的选择应该符合产品的质量、产量及经济性的要求.达到同样的精度要求采用的加工方法是多种多样的.问题的关键在于如何通过分析、比较,在这些方法中选择出一种能在满足零件的技术条件和完成生产批量的前提下,最简单、生产效率最高、消耗原料最少、动力最少、成本最低的加工方法来.
本着上述原则,气缸盖的各加工表面加工方法选择如下:
(1)上下底面
粗铣--半精铣--精铣--磨削
(2)其他平面
粗铣--精铣
(3)导管孔
钻孔--扩孔--粗镗--精镗--精铰
(4)气道孔
粗锪--精锪
(5)座孔
扩孔--镗孔--精铰
(6)工艺孔
钻孔--铰孔
(7)一般的孔
钻孔--扩孔
另外,需要注意一点:在孔加工中,有一些属于深孔加工.如直径为5.8的孔,钻深74,长径比达到13;又如直径为15的斜孔,钻深79.98,长径比为5.4.同一般的孔加工相比,深孔加工中存在着下列问题:
(1)排削困难、切屑阻塞、扭矩较大、易造成钻头折断.
(2)刀具冷却困难.处于半封闭状态下的钻头发热严重,降低了钻头的使用寿命.
(3)由于钻头细长,强度和刚度较差,特别是当钻头刃磨不对称时,钻头很容易引偏,并引起刀头的振动.
为了解决上述问题,应适当提高转速,降低走刀量,并提高钻头切削力的对称性和采用较长的导向,缩小导向距工件的距离等措施,改善排屑条件.
为保证孔的加工精度,特别是孔的位置精度,在生产线上广泛使用专用夹具.其上设有导向的钻模,以作为刀具的支撑,确保其位置精度,以减少刀具变形.同时,各种专用组合机床及许多复合刀具都大大减少了工件的安装次数和传送时间,既保证了加工精度,又提高了劳动成产率.
目 录
前言………………………………………………1
柴油机的工作原理………………………………1
本次设计的任务…………………………………1
零件的分析………………………………………1
零件的作用及性能………………………………1
零件的生产纲领…………………………………2
气缸盖的主要技术条件及其分析………………2
零件的工艺规程设计……………………………3
确定毛坯的铸造形式…………………………….3
制定工艺路线…………………………………….3
机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定….13
确定切削用量和基本工时………………………13
五 、工艺装备及重点工序分析………………………18
夹具设计……………………………………20
问题的提出………………………………………20
夹具设计…………………………………………21
附录………………………………………………25
内计:
说明书25页
插 图4 幅
表 格2 张
设计图26张
