汽缸盖加工工艺设计解读Word文档下载推荐.docx
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汽缸盖是发动机的重要组成部分，与汽缸体相连，并与活塞顶部构成密封的燃烧室。
发动机在工作时火花塞发出电火花，将压缩的混合气体点燃，混合气体燃烧时放出大量的热，使汽缸内压力聚增，瞬时最高温度可达2000摄氏度左右。
最高压力达2.6～2.9MPao所以说，汽缸盖的材料要有足够的强度，并耐热。
另外，汽缸盖采用水冷却，所以要求材料要有一定耐腐蚀性。
在该设计题目中汽缸盖的材料是铸铝合金（ZL104）它不仅具有一定的强度，而且导热性、耐腐蚀性也比较好的适应其工作环环境。
另外，铸铝合金的重量轻，对减轻发动机的重量有很大的好处。
1.3零件的结构形态分析
汽缸盖作为发动机的重要组成部分，要求质量较高，而且工作性能要稳定可靠。
汽缸盖在结构上主要有以下几个特点：
（1）零件的毛坯采用铸压件，铸造精度要求高；
（2）零件的外型比较复杂，多孔，多螺纹；
（3）整体的表面精度和位置度要求不是很高；
当然，也有一些重要的、要求高的表面。
如气缸盖的下表面要求平面度为0.06，表面粗糙度值为3.2，另外，导管孔尺寸精度和位置要求也很高，表面粗糙度值为1.6，垂直度为0.1，圆度为0.44．尺寸精度为H8，火花塞孔与下表面成40度角。
还有气缸盖下表面的两个螺栓孔作工艺，要求精度达H7。
气缸盖的下表Ø
6深75油孔，端面Ø
5深72油孔以及上面Ø
6深24油孔三者相
通。
从总体上说，气缸盖属于箱体类零件，因为气缸盖有箱体类零件的特点，有型腔，有筋板。
1.4零件的技术条件分析
表面粗糙度：
气缸盖的表面粗糙度一般在Ral.6∽Ra12.5。
范围内，只有导管孔粗糙度较高为Ral.6。
表面间的位置精度：
尺寸精度较高的两工艺孔之间尺寸距离偏差±
0.05，导管孔直径偏差为Ø
15+0.0270就位置关系精度而言，座圈底孔相对于导管孔的同轴度为Ø
0.05。
导管孔对下面的垂直度为0.1。
另外，气缸盖还有下列特殊条件：
（1）所有孔和螺纹孔的位置度在Ø
0.4范围内；
（2）将9001200锥口螺纹孔的上端直径扩到螺纹外径。
1.5零件材料分析
气缸盖的材料采用ZL104（ZAISi9Mg），该金属主要特点是：
铸工艺性能良好，耐腐蚀性尚可，强度高，焊接性能和切削加工性能尚可，铸造工艺较复杂，易生成气也，补焊性能好，用途是：
用于砂型，金属型和压力铸造形状复杂的200℃以下的工作零件，如发动机的缸体和缸盖。
1.6零件的工艺分析
从气缸盖的结构形状，技术要求和材料等几个方面来分析，该零件的工艺关键是保证孔和螺纹加工的尺寸精度及位置精度。
另外，铸造时易生成气孔，所以应该检查汽缸盖的气密性。
因此在设计工艺时，首先要考虑各个面上的孔螺纹的加工顺序合理性以及相应的精度问题。
还要特别注意重要工序的加工和检查，此零件最重要的尺寸是下表面和火花塞孔以及气门也，这是气缸盖的关键，它直接影响到汽车发动机的性能。
气缸盖的材料为铸铝合金，加工性能较好在切削加工时不会产生困难。
2零件毛坯设计
通过对零件的技术要法语，尺寸精度和结构特点确定毛坯的种类以及加工余量，进而设计出毛坯的形状及尺寸。
2.1定毛坯种类
选择毛坯种类应考虑的因素主要有以下几个方面：
（1）生产纲领和批量
生产纲领大时，宜采用高精度与高生产率的毛坯制造方法；
生产纲领小时，宜采用设备投资寸的毛坯制造方法。
（2）零件的结构形状和尺寸大小
直径相差不大的阶梯轴宜采用棒料；
直径相差较大的则宜采用锻件；
尺寸较大的毛坯，不宜采用模锻，压铸和精铸；
而宜采用自由锻造和砂型铸造；
形状复杂，力学性能要求不高的毛坯可采用铸钢件；
形状复杂和薄壁的毛坯不宜采用金属型铸造；
外形复杂的小型零件宜采用压铸，熔模铸造等精密铸造方法，以减少切削加工或不进行切削加工。
（3）零件的力学性能
铸铁件的强度按离心浇注，压力浇注的铸件，金属型浇注的铸件，砂型
浇注的铸件依次递减、钢质锻造毛坯的力学性能高于钢质棒料和铸钢件。
（4）技术经济性
在必要的时候，应对所选的毛坯进行技术经济性分析。
根基以上原则，考虑到汽缸盖的结构特点及批量应用铸件。
另外，考虑到生产性质，零件材料及技术要求等综合因数，选定砂型铸造。
这种铸造的特点是铸造容易，而且生产率高。
2.2毛坯的工艺要求
2.2.1浇注位置选择原则
铸件的浇注位置应使零件质量要求高的表面处于底面或侧面，以免产生气孔、砂眼、缩孔等缺陷：
铸件的大平面应尽量朝下，以避免气孔及夹渣、夹砂等缺陷存在壁较厚较大的部分应朝下，侧立或倾斜，以保证金属液的充填，同时要求金属液到达薄壁处所经路径愈短愈好；
对有砂芯的铸件，其浇注位置应保证砂芯定位稳定排气顺畅与下芯检验方便。
2.2.2分型面位置选择原则
①分型面应力求选取在铸件最大截面处；
②分型面位置应使铸件尽可能处在同一半型腔内或加工面和加工基准面应放在同一砂箱中，有利于保证铸件的尺寸精度，防止错型偏差在铸件上反映；
③所选取分型面位置应尽量减少分型面数目，特别对机器选型一般只有一个分型面，这样可养减少铸件尺寸偏差提高生产率；
④力求采用平面分型面，这样可简化工装结构及制造操作；
⑤选择分型面时应力求不使某一砂箱过高，因为过高会使造型、合型等操作不便：
⑥机器选型批量生产时，尽量减少砂芯与活块数目一遍启模，修型和确保高的生产率；
选择分型面时力将全部砂芯或重要的砂芯放在下型内，以利于下芯、合箱、检验等操作的进行。
2.2.3壁型设计
铸件的壁厚大小，壁间距离与位置安排与合金成份流动性能，铸件几何形状及铸件冷却能力等各种因素有关，它会直接影响铸件的质量，应遵循以下原则：
1件壁厚不能小于最小壁厚值，砂型铸造的最小壁厚为5mm
②铸件壁厚差力求均匀，以免造成各部分因温度差悬殊而引起缩裂、缩孔与裂纹；
⑧壁间最小距离与高度应有一定限制，砂型铸造的壁（或筋）的最小距离为8mm;
④壁上加强筋位置的安排应力求防止热应力不均而出现裂纹与变形；
⑤较大的薄壁型面应避免出现水平位置，这主要是为避免杂质，气体的积聚而形成铸件缺陷。
2.2.4孔径设计
铸件上最小铸造孔的直径受铸造工艺的限制。
砂型铸造孔的最小直径为8~10mm，最大孔深为该孔直径的10倍。
2.2.5铸造斜度（拔模斜度）
为便于拔芯和开型，在铸件铸型发生切向移动的表面上设计有斜度，其大小随铸件材料，几何尺寸与内外表面的不同而不同。
铸造斜度的大小按以下原则确定；
1会属的收缩阻力过大时，斜度应大；
2收缩量大和熔点高的合金，斜度应大：
3铸件需要拔模部分的尺寸大时，斜度应小，反之斜度应大。
在一般情况下，各面的铸造斜度数值应尽可能一致，以便于制造模具及造型，对于砂型铸件常用的斜度为20～30
2.2.6铸造圆角
铸件壁部连接处的内转达角应有铸造圆角，其半径随铸造方法的不同而不同。
了制造方便，对铸件各处的圆角，（除非设计有特殊要求者），半经应尽可能统一。
一般对于砂型铸件用R3~R5。
取R4
2.2.7加工余量和铸件的尺寸公差
根据毛坯的铸造方法选取铸件的尺寸公差，查资料得，砂型铸造的公差等级为7—9级。
取8级。
再根据铸件的尺寸公差等级和加工余量等级（砂型铸造加工余量等级：
G级）确定机械加工余量，如下：
，
气缸盖的上下表面加工余量取4mm：
气缸盖的左侧面和前后端面加工余量取3mm
2．3毛坯的检验
铸件的质量检验主要是毛坯尺寸及技术要求，汽缸盖的技术要求为：
1铸造方法：
砂型铸造
2铸造精度等级：
ZJ6（HB0-6-61）
3拔模角度：
20
4铸造圆角半径：
R4
5壁和壁的厚度：
6+0.50
6气道芯，气道壁厚5+0.50气道的形状和位置的最大误差分别是：
±
0.5，±
0.8
7气道表面应光洁
8热处理：
淬火后时效处理硬度HB>
80
3工艺路线设计
3.1加工方法的选择
零件各表面的加工方法的选择应考虑以下几个因素；
（1）加工表面的加工精度和表面粗杂交的要求；
（2）零件结构、加工表面的特点和材料等因素；
（3）生产率和经济性；
（4）工厂现有设备和技术的发展。
综合考虑以上因素，最后确定加工方法如下：
气缸盖的下表面的两个工艺要求精度H7，所以要先钻后铰；
八个气门孔要求精度H8，也要钻、铰；
上下表面的表面粗糙度值为3.2，所以要先粗铣后精铣。
对于其它表面及孔加工精度不是很高，所以采用常规的加工方法便能满足加工要求。
3.2工艺路线
在对气缸盖的各部分结构、尺寸精度、加工要求进行详细的分析之再结合下厂调研获取的实际生产方面经验，拟定出合理的工艺路线。
具体果如下：
工序05:
粗铣上平面
工序10:
粗铣下平面
工序15:
精铣上平面
工序20:
钻、铰工艺孔
工序25:
铣左侧面
工序30:
铣前后端面
工序35:
钻上下面孔
工序40:
中间检验
工序45：
清洗吹风
工序50：
第一次水套内腔气压试验
工序55：
修整窗口
工序60：
钻前后端面孔
工序65：
钻左侧面孔，后端面Ø
5油孔及攻4-M8,11-M8螺纹
工序70：
钻上面6-Ø
7孔及Ø
6油孔
工序75：
攻上面8-M6,4．M10螺纹
工序80：
攻螺纹Z,和Z螺纹
工序85：
攻端面4-M10螺纹
工序90:
钻、锪火花塞孔及攻丝
工序95:
工序100:
钻、锪、铰八孔
工序105:
锪十八平台
工序1.10：
铣空调车平台
工序115：
钻上面Ø
6孔
工序120:
9油孔
工序125:
钻空调机螺纹底孔
工序130:
攻空调机螺纹
工序135:
清洗、吹风
工序140：
第二次水套内腔气压试验
工序145：
钻Ø
13斜孔
工序150：
精铣下平面
工序155：
工序160：
终检
（具体工序图见工艺规程）
3.3工序的集中与分散
在一发计工艺路线时，当选定了各表面的加工方法和确定阶段以后，就可将同一。
阶段中的各加工表面组合成若干工序，组合时采用集中或分散的原则。
工序集中原则是使每个工序包含尽可能多的内容其特点是：
（1）简化了生产组织工作；
（2）减少了设备数目，从而节省了车间生产面积；
（3）减少安装次数，缩短了工件的运输路线，有利于提高生亡率孤缩短生产周期；
（4）有利于采用高生产率的设备，特别是数控机床和加工中心等，这样可提高产品质量和生产率；
（5）设备成本费用高，调整、维修费时，生产准备时间长。
工序分散原则，工序数目多，工序内容简单，其特点是：
（1）设备和工艺装备简单，调整、维修比较简单；
（2）生产准备工作量小，产品变换容易；
（3）设备数量多，生产面积大，生产组织工作复杂，生产周期长。
在加工过程中两种原则的选用以及集中、分散程度的确定一般要考虑以下几个因素：
（1）生产纲领
单件小批生产，为简化生产流程，缩短工件的生产周期，减少工艺装备，应采用集中原则。
大批量生产，有利于采用自动机机床、专用机床、加工中心等机床，可采用工序集中原则。
成批生产和自动机床不多的情况下，便于装夹、加工检验，并能合理，均衡地组织生产，宜采用分散原则。
（2）零件结构、大小和质量
对于尺寸和质量较大、形状又很复杂的零件，宜采用集中，减少安装与运送次数。
对于宜采用自动机床的中小零件，也应采用集中原则。
对于薄壁筒形件的内外表面。
为养活夹紧和加工中的变形，一般采用分散原则。
（3）零件的技术要求及现场条件
零件上有技术要求高的表面，需采用高精度的设备来保证质量时，可采用工序分散的原则。
当现场有自动机床加工中心等先进设备时，应采用工序集中原则。
有事为了保证某些表面的位置精度，也可以将有关的加工表面集中到一道工序中进行。
综上考虑各个方面，在汽缸盖的加工过程采用了集中与分散相结合的原则。
如对上、下表面的孔的加工就采用了集中的原则。
这样不仅有利于充分利用现有设备，提高经济性，而且有利于提高产品质量和生产效率。
3.4基准的选择
在设计工艺路线时，需要考虑的一个重要的问题是如何安排各个工序的先后顺序总是器主要依据是零件图上的各表面间的位置关系及加工要求。
在加工过程是靠工序基准、定位基准和供需尺寸来保证这些位置关系和加工后又要通过测量基准对加工表面进行检验。
因此，基准记得选择是设计加工工艺过程中的一个至关重要的环节。
3.4.1工序基准的选择
在工序图上，用于确定被加工表面位置使用的基准称为工序基准。
工序基准是工艺设计人员根据零件零件图的加工要求，在设计工艺过程时选定的。
工序基准的选择的好坏直接关系到加工质量和加工难以程度。
工序基准的选择包括连个方面的内容：
一是最终工序的工序基准的选择；
二是中间工序的工序基准的选择。
在最终工序中，工序尺寸要直接保证设计尺寸。
工序基准的选择原则是：
（1）工序基准和设计基准重合，工序基准选自设计基准，可以避免尺寸换算而压缩加工公差
（2）便于作测量基准，在一些特殊的工件的最终工序中若工序基准和设计基准重合则不便于测量，这时要用一个便于作测量基准的表面作工序基准，不过要做尺寸换算。
在气缸盖的加工过程中，如工序35钻上、下面孔时就是采用第一种原则，使工序基准与设计基准重合。
工序尺寸及公差等于设计尺寸、公差。
在中间工序中，加工表面尚未达到图纸要求，没有设计基准问题。
但是中间工序的工序基准的选择对整个工艺过程经济性有很大的影响。
选择的具体原则是：
（1）当工序尺寸间接参与设计尺寸保证时，选择的工序基准应使尺寸链的环数要少，这样在封闭环公差一事实上时，才能使加工工序尺寸容易保证。
（2）要使精加工余量变化范围小，对精加工来说余量变化对加工的影响很大。
（3）重于作测量基准，以使测量方便和测具简单。
在汽缸盖的加工工艺过程中，涉及到工序基准的选择问题很多，具体选择结果见后面的工序分析。
3.4.2定位基准的选择
根据零件的结构特征和加工要求，选择定位基准。
定位基准选择正确与否，不但影响机床夹具的结构也影响加工余量，定位基准分为粗基准和精基准两种。
（1）粗基准的选择
在机械加工中，凡是用未经加工的毛坯表面作为定位基准，这种定位基准粗基准。
粗基准的选择应遵循如下原则：
1以零件上的重要表面为粗基准，以保证表面有足够且较均匀的余量;
2以不加工表面为粗基准，以保证不加工表面与加工表面间的位置误差为最小；
3对具有较多加工表面，或所有表面都需加工的零件，应以毛坯余量最小的表面作为粗基准;
4粗基准的表面应平整光洁，不能有飞边，浇口，冒口或其他缺陷。
5粗基准在同一尺寸方向上，一般只允许使用一次。
在整个汽缸盖的加工工艺过程中，粗基准的使用并不多。
在工序05、10粗铣上、下平面时以气门孔的下底面做工为粗基准。
保证燃烧室有足够的深度。
（2）精基准的选择
精基准的选择除考虑定位准确，夹紧可靠外，更主要的是考虑位置寸和集团关系精度的保证。
因此精基准的选择应遵循如下原则：
①基准重合原则
尽可能选用设计基准或工序基准作为定位基准，以避免基准不重合而产生的基准不重合误差。
②基准统一原则
应尽可能性选用一组定位基准加工各个表面，以保征加工表面之间的位置精度。
③自为基准原则
一些主要表面的精加工工序或自由加工工序（如研磨、珩磨、抛光、超精加工等），要求表面加工余量小而均匀，这时应以加工表面自身为精基准。
4为基准原则
对于两个有位置公差要求的表面，可以认为彼此互为设计基准。
因此，当加工位置公差要求很小的表面时，可采用两个加工表面互为基准进行反复加工。
5基准应便于装央
精基准便于装夹即定位稳定，夹紧可靠、夹具结构简单。
在气缸盖的整个加工工艺过程中，大部分都使用精基准，而且在很多工序中都是采用底面和两个工艺孔做定位基准。
这符合基准统一原则，不仅很好地保证了各加工表面之问的位置精度，而且减少专用夹具数目，提高了经济性。
3.5辅助工序的安排
辅助工序是指不直接加工，也不改变工件的尺寸和性能的工序，它对保证加工质量起着相当重要的作用，在工艺路线中也占有相当的比例。
3.5.1检验工序
（1）中间检验工序：
安排在每一加工阶段之后；
转换车间的前后；
重要零件的关键工序之后；
为及时发现问题，便于控制加工情况，也安排检工序。
在气缸盖加工工艺中共安排了两次中检工序。
第一次是检验上下面各孔堂位置屡章广粗糙赓，第二次是检验各项螺纹其目的均为及时发现不合格零件，以免继续对其加工造成浪费。
（2）最终检验：
全部加工完成后，即工艺过程最后安排最终检验。
3.5.2去毛刺工序
去毛刺是一项必须进行的工作，是否专门列为工序，应根据具体情况在制定工艺路线时予以考虑。
当产品的数量较大时，工件的毛刺较多时，应专门安排去毛刺工序；
当去毛刺很困难时，也应单独安去毛刺工序，主要因为气缸盖的材料是铸铝，在加工过程不易产生过多的毛刺。
3.5.3清洗、吹风工序
清沈是用清洗液将工件表面的污垢及冷却油液等洗净；
吹风是用吹风机吹出的高压气体将残留在工件表的加工碎屑吹净。
在气缸盖的工艺过程中共安排三次清洗、吹风工序。
它们分别安排在第一次中间检查。
第二：
次水套内腔气压试验和最终检验之前，显然这样安排的目的是为下以工序做准备。
3.5.4水套内腔气压试验工序
气缸盖的气密性是整个汽车发动机性能的一个重要指标，困而加工及要保证气密性。
在整个气缸盖的加工工艺过程中共安排了两次水套内腔气压试验工序。
第一次是在工件完成初步加工后进行，那么在这次试验中不合格的工件，就不对其进行后面细节的加工，以免造成浪费；
笫二次是在工作已基本加工完毕后进行，若此次不合格的工件，要对其进行修复，若无法修复者就为废品。
总之，在设计工艺路线时，首先要对零件的技术要求生产批量以及现有的生产条件进行认真的工艺分析，在这基础上要全面地考虑各表面的加工方法，加工阶段的划分，工序的集中与分散，工序基准的选择以及辅助工序的安排等问题，然后拟定出最佳工艺路线当然也要考虑生产率和经济性问题。
4气缸盖各工序分析
前面虽然对气缸盖的加工工艺有所介绍，但还不够详细。
有必要做进一步的分析，说明。
（1）工序05粗铣上平面
在本工序中以气门孔下底面做粗基准，保证燃烧室底面到上平面的尺寸为88.5±
0.10.在本工序中又以下平面做做辅助定位，这符合先以重要表面做粗基准的原则。
（2）工序10粗铣下平面
在本工序中以气门孔上底面做粗基准，保证燃烧深度为11.3+0.100，同时间接保证上、下平面间的距离为99.80工序中又以上平面做辅助定位，上平面是已加工过的表面以它为基准便好地保证下平面的加工余量均匀，并有很好的平面度。
（3）工序15精铣上平面
上平面的表面粗糙度要求值为，平面度要求达0.1，所以在工序05粗铣的基础要进行精铣。
在本工序中以下平面为定位基准，这样便好地保证了上、下平面的平行度。
（4）工序20钻铰工艺孔
在整个汽缸盖的加工工艺中多次使用工艺孔来定位，所以将该工序安排得比较靠前，以便为下俩的加工服务。
钻铰工艺孔时以燃烧室的下边缘和气缸盏对称中心为工序基准，并以上平面做定位，这样很好地保证工艺孔与上、下平面的垂直度。
（5）工需25铣左侧面
气缸盖的左侧面需安装其它零件，所以要保证平面度0.150在本工序中以两个工艺孔和下平面定位，保证27±
0.20。
（6）工序30铣前后端面
气缸盖的总长要求保证494±
0.20，在本工序中以两个工艺孔和下平面定位，保证下平面的工艺孔到前端面的尺寸21±
0.1，而后端面之间的距离494±
0.20直接由刀具尺寸来保证，因为本工序采用的加工设备是双面卧铣，通过调整两铣刀问的距离来保证尺寸494±
（7）工序35钻上下面孔
气缸盖的上、下平面需要加工许多孔，而且这些孔之间有一定的联系。
本工序用了工序集中原则，工件在一次装央定位中完成上、下平面多个孔的加工，这样不仅提高了生产率而且也很好地保证了各孔之间的位置关系。
（8）工序40中间检验
本工序的内容是检验前几道工序加工的平面和孔的尺寸，其目的是及时发现不合格的零件，以免继续加工，造成浪费。
（9）工序45清洗吹风
将缸盖送入吹风机中，吹净附着在气缸盖上的钻屑，并用清水把乳化液洗净。
清洗吹风的目的是为下一部气压实验做准备。
（10）工序50气压试验
汽车的发动机对气缸盖的气密性有严格的要求进行压试验的目的是检验气缸盖的气密性。
要求气缸盖水套内腔气压达294~392KPa，试验1分钟，有渗漏的气缸盖不
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