毕业设计论文某汽车发动机汽缸盖机械加工工艺与工装设计.docx
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毕业设计论文某汽车发动机汽缸盖机械加工工艺与工装设计
毕业设计（论文）某汽车发动机汽缸盖机械加工工艺与工装设计
某汽车发动机汽缸盖机械加工工艺与工装设计
某汽车发动机汽缸盖机械加工工艺与工装设计
摘要
机械的制造工艺过程通常可分为热加工工艺过程包括铸造塑性加工焊接热处
理表面改性等及冷加工工艺过程它们都是改变生产对象的形状尺寸相对位置和
性质等使之成为产品或半产品的过程伴随着机械制造工艺的发展机床夹具正向着标
准化精密化高效化和柔性化等方向发展夹具的主要功能就是完成工件的装夹工作
工件装夹情况的好坏将直接影响工件的加工质量
本次设计结合近年来国内外内燃机行业加工的发展的新趋势以CS492Q汽缸盖为
参考对象对它的机械加工工艺进行了分析和计算分析了和设计了汽缸盖机械加工生产
线工序关键工艺技术和设备工艺应用状况及主要优缺点设计了汽缸盖某一道典型加
工工序钻上底面面和下底面面孔的夹具
本设计首先分析了汽缸盖零件的作用和加工工艺性然后进行工艺规程设计最后是
夹具设计合理安排工艺路线是保证加工质量和经济性的关键合理的夹具可以缩短辅
助时间提高劳动生产率保证加工精度稳定加工质量降低对工人的技术要求扩大
机床工艺范围本文还对所设计的专用夹具进行了精度校核和定位误差分析对夹具的设
计质量也进行了评估
关键词汽缸盖工艺分析工艺规程设计夹具设计
某汽车发动机汽缸盖机械加工工艺与工装设计
ThemachiningprocessandfixturedesignoftheCylinder-head
ThemachiningprocessandfixturedesignoftheCylinder-head
TThheemmaacchhiinniinnggpprroocceessssaannddffiixxttuurreeddeessiiggnnoofftthheeCCyylliinnddeerr--hheeaadd
Abstract
Abstract
AAbbssttrraacctt
Themachiningprocesscangenerallybedividedintotheprocessofhotworkingincludingcasting
plasticformingweldingheattreatmentsurfacemodificationetcandtheprocessofcoldworkingTheyare
alltheprocessesofchangingtheshapesi-zerelativepositionandpropertyofproductionobjectsformaking
themintoproductsorsemi-productsWiththedevelopmentofmachiningprocessmachinefixtureisdev-
elopingtowardthedirectionofstandardizationprecisionhighefficiencyandflexibilit-yetcThemain
functionofthefixtureistoclamptheworkpieceThequalityofcla-mpingworkpiecewilldirectlyaffectthe
manufacturingqualityoftheworkpiece
Inthisdesigncombinedwithinternalcombustionenginesdevelopmentofprocessingindustryathome
andabroadinrecentyearsanewtrendtoCS492Qcylinderheadasareferenceobjectanditsmachining
processhasbeenanalyzedandcalculatedanalyzedanddesignedaproductionlineofcylinderhead
machiningprocessKeytechnologyandequipmentprocessandapplicationstatusandmainadvantagesand
disadvantagesRoadcylinderheaddesignofatypicalmachiningoperationsdrillingunderthebottom
surfaceandbottomfacesofthefixture
Firstthedesignofthecylinderheadpartoftheroleandprocessingtechnologyandthenproceedto
processplanningandfinallythefixturedesignRouterationalizationprocesstoensureprocessingqualityand
economyofthekeyReasonableauxiliaryfixturecanreducetimeimproveproductivityandensureprecision
stabilityprocessingqualityandreducethetechnicalrequirementsforworkersexpandingthescopeof
machinetooltechnologyThisarticleisalsodesignedspecialfixturesforprecisionpositioningerrorchecking
andanalysisfixturedesignqualitywereevaluated
Keywords
Keywords
KKeeyywwoorrddssCylinder-headprocessanalysisprocessplaindesignfixturedesign
某汽车发动机汽缸盖机械加工工艺与工装设计
目目录录
1绪论1
11本文研究的目的和意义1
12课题背景知识2
com零件的作用2
com机械制造工艺相关知识2
com机床夹具设计基础知识6
2汽缸盖零件分析10
21汽缸盖的功用10
22零件的主要技术要求的分析10
com零件的技术要求10
com零件的材料及毛坯成型方法11
com零件的生产要求12
23零件加工工艺性分析13
24产纲领要求14
3零件的机械加工工艺规程设计16
31缸盖的锻造毛坯简图16
32零件表面加工的加工余量及加工方案确定16
33工艺路线和加工余量的初步拟定20
com工艺路线方案120
com工艺路线方案223
34工序的集中与分散的选择26
35基准的选择26
com原始的基准的选择26
com定位基准的选择27
com定位基准的确定27
某汽车发动机汽缸盖机械加工工艺与工装设计
36加工阶段的划分28
37方案分析比较29
38工艺装备的选择和设计29
com机床选择30
com辅助工具的选择31
com刀具的选择31
com工艺装备选择表32
39切削用量选择及计算35
310工时定额的计算40
4夹具的设计54
41专用夹具方案设计55
42定位销的设计56
43定位误差分析及计算57
44夹具的夹紧方案设计58
com夹紧力的计算59
45加紧机构的设计60
com楔形夹紧机构的设计61
com楔形加紧力计算62
com夹紧装置的油缸选取62
46刀具的选择和设计63
47导向套筒的设计64
48左右钻模板设计66
总结68
参考文献70
致谢71
某汽车发动机汽缸盖机械加工工艺与工装设计
1绪论
1绪论
11绪绪论论
11本文研究的目的和意义
11本文研究的目的和意义
1111本本文文研研究究的的目目的的和和意意义义
本次设计是在我们学完了大学的全部基础课程技术课程以及全部专业课之后进行
的此次的设计是对大学期间所学各课程及相关绘图软件的一次深入的综合性复习也是
使我们综合运用所学过的基本知识与基本技能去解决专业范围内的工程技术问题而进行
的一次基本训练因此它在我们四年的大学生活中占有重要的地位我们在完成毕业设
计的同时也培养了我们正确使用技术资料国家标准有关手册图册等工具书进行
设计计算数据处理编写技术文件等方面的工作能力也为我们以后的工作打下了坚实
的基础本次设计的目的在于
1培养综合分析和解决本专业的一般工程问题的独立能力拓宽和深化所学知识
2培养树立正确的设计思想设计思维掌握工程设计的一般程序规范和方法的能
力
3培养正确地使用技术知识国家标准有关手册图册等工具书进行设计计算
数据处理编写技术文件等方面的工作能力
4培养自己进行调查研究面向实际面向生产向工人和工程技术人员学习的基本
工作态度工作作风和工作方法
5熟悉汽车发动机缸盖加工工艺过程和掌握夹具设计的方法步骤为以后从事相关的
技术性工作打下坚实的基础
6通过对缸盖零件的机械加工工艺设计使我们在机械制造工艺规程设计工艺方案
论证机械加工余量计算工艺尺寸的确定编写技术文件及查阅技术文献等各个
方面得到一次综合性训练初步具备设计一个中等复杂程度零件工艺规程的能力
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某汽车发动机汽缸盖机械加工工艺与工装设计
7能根据被加工零件的技术要求运用夹具设计的基本原理和方法拟定夹具设计方
案完成夹具机构设计初步具备设计出高效省力经济合理并能保证加工质量
的专用夹具的能力
8通过零件图装配图的绘制使我们进一步熟练绘图软件的使用熟悉和掌握我国
相关的制图标准和要求
本次设计的主要内容为首先认真分析汽缸盖明确相关技术要求和加工质量要求
在读懂图纸的基础上利用Solidworks绘制该输出缸盖的三维模型然后根据图纸上相
关要求等确定该零件的生产类型经分析本次设计的零件的生产纲领其次对零件进行
工艺分析确定毛坯类型和制造方法缸盖的材料为铝合金钢拟采用以压力锻造的形式
进行毛坯的制造然后设计两套不同的工艺路线方案分析两套方案的优劣并根据实际生
产条件和相关要求确定最终完成机械加工工序设计进行必要地经济分析最后对某道
加工工序进行夹具装配图及主要零件图的设计对夹具进行精度校核并对其设计质量进行
评估
12课题背景知识
12课题背景知识
1122课课题题背背景景知知识识
com零件的作用
汽缸盖是汽油机主要固件之一它安装在汽缸体上端并通过汽缸盖螺栓与汽缸体固
定在一起密封汽缸形成燃烧室汽缸盖顶面装有进排气门喷油嘴气动阀等部件并布
置进排气到汽缸以控制空气充分与燃料进入汽缸燃烧其中很大一部分热量由经过汽缸盖
的冷却介质水带走
com机械制造工艺相关知识
1基本概念
1生产过程是指从原材料到产品出厂的全部劳动过程
2机械加工工艺过程是机械产品生产过程的一部分是对零件采用机械加工的方
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某汽车发动机汽缸盖机械加工工艺与工装设计
法直接改变毛坯的形状尺寸和表面质量等使之成为合格零件的过程
3工序一个或一组工人在一个工作地对一个或同时对几个工件连续完
成的那一部分工艺过程
4安装如果在一个工序中需要对工件进行几次装夹则每次装夹下完成的那一
部分内容称为一个安装
5工位在工件的一次装夹后工件或装配单元与夹具或设备的可动部分一
起相对刀具或设备的固定部分所占据的每一个位置称为工位
6工步在加工表面或装配时的连接表面和加工或装配工具不变的情况
下所连续完成的那一部分工序称为工步
7走刀切削刀具在加工表面上切削一次所完成的工步内容称为一次走刀
8生产纲领是在计划期内生产的产品产量和进度计划
9生产类型是指企业或车间工段班组工作地生产专业化的程度分类
一般分为单件生产成批生产和大批量生产三种类型
2机械加工工艺规程
1机械加工工艺规程有机械加工工艺过程卡片机械加工工序卡片标准零件
或典型零件工艺过程卡片单轴自动车床调整卡片多轴自动车床调整卡片机械加工工
序操作指导卡片检验卡片等
2制定工艺规程的基本要求是在保证产品质量的前提下能尽量提高生产率和
降低成本并充分利用现有生产条件保证工人具有良好而安全的劳动条件
3制定工艺规程的步骤①收集和熟悉制定工艺规程的有关资料图样进行零件
的结构工艺性分析②确定毛坯的类型及制造方法③选择定位基准④拟定工艺路线
⑤确定各工序的工序余量工序尺寸及其公差⑥确定各工序的设备刀具夹具量具
和辅助工具⑦确定各工序的切削用量及时间定额⑧确定主要工序的技术要求及检验方
法⑨进行技术经济分析⑩编制工艺文件
3机械加工工艺规程制定中应注意的问题
1选择零件毛坯时主要考虑下列因素零件的材料包括牌号及标准号及其
机械性能零件的结构形状及外形尺寸生产纲领生产条件积极推广应用新工艺新
技术和新材料
2基准是用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点线面
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从设计和工艺两个方面看可分为设计基准和工艺基准两大类工艺基准又可进一步分为
工序基准定位基准测量基准和装配基准定位基准又有粗基准和精基准之分
3粗基准的选择原则有保证相互位置要求的原则保证加工表面加工余量合理
分配的原则粗基准不重复使用的原则便于工件装夹的原则
4精基准的选择原则有基准重合原则基准统一原则自为基准原则互为基
准原则便于装夹的原则
5加工经济精度是指在正常加工条件下采用符合质量标准的设备工艺装备和
标准技术等级的工人不延长加工时间所能保证的加工精度和表面粗糙度
6选择加工方法时考虑的主要因素工件的加工精度表面粗糙度和其他技术要
求工件材料的性质工件的形状和尺寸生产类型生产率和经济性本厂设备人员
情况等
7根据精度要求的不同整个工艺过程可划分为粗加工阶段半精加工阶段
精加工阶段光整加工阶段超精密加工阶段划分加工阶段的原因主要有①保证加工
质量②合理使用机床设备③便于及时发现毛坯缺陷避免精加工表面损伤④便于安
排热处理工序使冷热加工配合协调
8机械加工工序的安排原则①基面先行②先粗后精③先主后次④先面后
孔
9热处理工序在工艺路线中的安排主要取决于零件的材料和热处理的目的预
备热处理安排在机械加工之前去除内应力的热处理安排在粗加工之后精加工之前最
终热处理安排在精加工前后变形较大的热处理应安排在精加工之前变形较小的热处理
应安排在精加工之后表面的装饰性镀层和发蓝工序一般安排在工件精加工后电镀工序
后应进行抛光耐磨性镀铬则放在粗磨和精磨之间
10辅助工序包括检查检验工序去毛刺平衡清洗工序等检验工序是主要
的辅助工序除了在每道工序中操作者自检外还必须在下列情况下安排单独的检验工序
①粗加工阶段结束后②关键工序前后③零件从一个车间转到另一个车间前后④零件
全部加工结束之后
11工序组合的原则①大批大量生产零件结构叫复杂适于采用工序集中地原
则对一些结构简单的产品也可采用分散的原则成批生产宜采用适当集中的原则单
件小批生产适于采用工序集中的原则②产品品种较多又经常变换适于采用工序分散
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某汽车发动机汽缸盖机械加工工艺与工装设计
的原则③零件加工质量技术要求较高时一般采用工序分散的原则④零件尺寸
质量较大不易运输和安装的应采用工序集中地原则
12选择设备时应考虑下列问题①机床的精度与工序要求的精度相适应②机床
的规格与工件的外形尺寸本工序的切削用量相适应③机床的生产率与被加工零件或产
品的生产类型相适应④选择的设备尽可能与工厂现有条件相适应
13加工余量是指加工过程中所切除的金属层厚度加工余量可分为加工总余量毛
坯余量和工序余量加工总余量等于各工序余量之和影响工序余量的因素有①上工
序的各种表面缺陷和误差因素包括表面粗糙度和缺陷层尺寸公差和形位公差②本工
序加工时的装夹误差确定加工余量的方法有分析计算法查表法经验估算法
14工艺装备的选择包括确定各工序所需的夹具刀具和计量器具等夹具主要根
据生产类型和加工要求来确定刀具的选择主要取决于各工序所采用的加工方法加工表
面的尺寸工件材料加工精度和表面粗糙度要求生产率和经济性等计量器具主要根
据生产类型和工件的加工精度来选取
4时间定额与提高劳动生产率的工艺途径
1时间定额T包括基本时间T辅助时间T布置工作地时间T休息与生理
Tmas
需要时间T准备与终结时间T
re
TT
单件和成批生产的单件时间定额TTeTTTTe1-1
Tpmasr
nn
大批量生产的单件时间定TTTTT1-2
Tmasr
2提高劳动生产率的工艺途径有1缩短时间定额缩短基本时间的措施有提
高切削用量和减少切削行程长度缩短辅助时间的措施有采用先进夹具提高机床的自
动化程度采用先进的检测手段等直接缩短辅助时间使基本时间与辅助时间重合等2
推广应用新工艺和新方法3提高机械加工自动化程度
5工艺过程的技术经济分析
1工艺成本是指生产成本中与工艺过程有关的那一部分费用按照与年产量的关
系分为可变费用V和不变费用C
2若工件的年产量为N则工件的全年工艺成本S元年为SVNC单件
C
工艺成本SV
pN
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com具设计基础知识
在机械制造的各个加工工艺工程中必须使工件在工艺系统中处于正确的位置
以保证加工质量并提高生产效率把为了使工件处于正确位置上所使用的各种工
艺装备称为夹具如检验夹具焊接夹具装配夹具等在机床上对工件进行切削
加工时为了保证加工精度必须正确地安放工件使工件相对于刀具和机床占有
正确的位置这一过程称为定位为了保证这个正确位置在加工过程中稳定不
变应该对工件施加一定的夹紧力这个过程称为夹紧这两个过程总称为安
装在机床上实现安装过程的工艺装备就是机床夹具
机床夹具的种类很多其中使用范围最广泛的是通用夹具如车床上用的三
爪自定心卡盘和铣床上用的平口虎钳等这类夹具的规格尺寸已经标准化由专业
厂家进行生产而用于批量生产专门为工件某加工工序服务的专用夹具则必须
由各个制造厂自行设计制造
由于专用夹具的设计制造在很大程度上影响加工质量生产率劳动条件和生
产成本因此它是各机械制造厂新产品投资老产品改进和工艺更新中的一项重
要生产技术准备工作也是每一个从事机械加工工艺的技术人员必须掌握的基础知
识
机床夹具在机械加工中起着重要的作用所以应用十分广泛归纳起来有以下
几个方面的作用
1保证工件的加工精度稳定产品质量
夹具在机械加工中的基本作用就是保证工件的相对位置精度由于采用了能直
接定位的夹具因此可以准确地确定工件相对于道具和机床切削成形运动中的相
互位置关系不受或者少受各种主观因素的影响可以稳定可靠地保证加工质量
2提高劳动生产率和降低加工成本
提高劳动生产率降低单件时间定额的主要技术措施是增大切削用量和压缩辅
助时间采用机床夹具既可以提高工件加工时的刚度有利于采用较大的切削用
量又可以省去划线找正等工作使安装工作的辅助工时大大减小因此能显著地
提高劳动生产率和降低成本
3改善工人劳动条件
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采用夹具后工件的装卸显然比不用夹具方便省力安全使用专用夹具安
装工件定位方便迅速夹紧可采用增力机动等装置因此可以减轻工人的劳
动强度还可设计保护装置确保操作者安全
4在流水线生产中便于平衡生产节拍
工艺工程中当某些工件所需要工序时间特别长时可以采用多工位或高效夹
具等以提高生产效率使生产节拍能够比较平衡
1机床夹具分类
1专用夹具专用夹具是针对某一种工件的一定工序而专门设计的因为不需
要考虑通用性所以夹具可以设计得结构紧凑操作方便还可以按需要采用各种
省力机构动力装置分度装置等因此此类夹具可以保证较高的加工精度和劳
动生产率但是由于这类夹具的专用性很强并且设计和制造周期较长制造费
用也较高当产品变更时往往因无法再使用而报废因此这类夹具主要在产品
固定和工艺稳定的较大批量生产中应用
2可调式夹具可调式夹具的特点是加工完一种零件后通过调整或更换夹
具中的个别元件即可加工形状相似尺寸和加工工件相近的多种零件
可调式夹具又可以分为通用可调夹具和专用可调夹具通用可调夹具如滑柱式
钻模等使用范围较大专门化可调夹具常称为成组夹具通常配合成组技术用
于装夹和加工一组结构与工艺相似的工件
因为这类夹具是在专门夹具基础上少量更换或调整夹具元件所以只能到达有
限目标的通用化即使这样也极大提高了专用夹具在多品种中小批量生产中使
用的经济性
3专门化拼装夹具专门化拼装夹具是针对其工件的特定工序加工要求由实
现制造好的通用性较强的标准化元件和部件拼装组成从这个特点来看这类夹具
具有很大的通用性但同时又是为某一种特定工序而专门拼装的夹具因此这类
夹具又具有专门夹具的优点
4自动化生产用夹具自动化生产用夹具主要是自动线上所使用的夹具基本
上分为两类一类是固定式夹具它与一般专用夹具相似一类是随行夹具它除
了具有一般夹具所担负的安装工件任务外还担负着沿自动线输送工件的任务即
随着工件从一个工位移动到下一个工位故称为随行夹具属于自动化生产夹
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具的还有数控机床夹具
2夹具设计的特点和基本要求
A夹具设计的特点
1针对性强设计人员必须全面掌握工艺和生产现场的实际情况专用夹具是
为某零件的某道工序设计的设计人员必须全面了解和掌握产品零件的要求工艺
工程的安排以及所使用的机床刀具辅具的具体情况才可能提出合理可行的最佳
方案确定最合理的定位夹紧装置
2保证加工质量和劳动生产率是夹具设计的两项主要任务
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