基于ProE的輕型汽車(chē)缸蓋工藝規(guī)程編制及改進(jìn)

1、本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第1章 緒 論1.1 概述輕型車(chē)俗稱小排量車(chē)，近來(lái)，全球原材料及燃油價(jià)格的不斷上揚(yáng)，加上環(huán)保呼聲的日漸高漲，使得世界各國(guó)對(duì)汽車(chē)的燃油經(jīng)濟(jì)性及排放污染問(wèn)題日益重視，而輕型車(chē)可以減少原材料、燃油的消耗及減輕環(huán)境污染。因此，目前世界各國(guó)都大力推廣輕型車(chē)的使用，而在成熟汽車(chē)市場(chǎng)，輕型車(chē)更是汽車(chē)消費(fèi)的主流。而我國(guó)輕型汽車(chē)發(fā)展速度非常迅速，2008年底，我國(guó)輕型汽車(chē)保有量為5900萬(wàn)量，約占總量的三分之一。關(guān)于輕型車(chē)的定義有很多說(shuō)法，不同國(guó)家及不同階段均對(duì)輕型車(chē)做出過(guò)不同定義。一般地，日本將發(fā)動(dòng)機(jī)排量在5001000ml的汽車(chē)稱作微型汽車(chē)，發(fā)動(dòng)機(jī)排量小于500ml的汽車(chē)稱作為超微型汽車(chē)。西歐

2、各國(guó)將發(fā)動(dòng)機(jī)排量在1000ml以內(nèi)的轎車(chē)和商用汽車(chē)稱作輕型汽車(chē)。美國(guó)將軸距在2515mm以下的稱為微型轎車(chē)，在日本，將車(chē)長(zhǎng)3200mm，寬1400mm，發(fā)動(dòng)機(jī)排量550ml以內(nèi)的轎車(chē)、商用車(chē)稱作輕四輪車(chē)。此外，日本、西歐還將發(fā)動(dòng)機(jī)排量在1L左右的大子大眾型轎車(chē)稱作升排量轎車(chē)。我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)輕型汽車(chē)限定的范圍是汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)排量不超過(guò)1L，整車(chē)總質(zhì)量在1500kg以下，車(chē)長(zhǎng)小于3.5m，車(chē)寬小于1.5m，裝載質(zhì)量不超過(guò)1000kg1。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前歐洲排量在1.0升以下的小型車(chē)年銷(xiāo)量達(dá)到450萬(wàn)輛，占汽車(chē)總銷(xiāo)量的30左右，在日本，660cc的微型車(chē)的市場(chǎng)份額占近1/3。同時(shí)，法國(guó)、日本都不同程度對(duì)購(gòu)買(mǎi)

3、節(jié)能、環(huán)保型小排量汽車(chē)給予補(bǔ)貼、減免稅費(fèi)等政府支持。在美國(guó)，政府不斷出臺(tái)更為嚴(yán)厲的油耗及排放法規(guī)，以限制大排量車(chē)的生產(chǎn)和消費(fèi)，加上近來(lái)燃油價(jià)格不斷上漲，因此，一向喜歡開(kāi)大排量車(chē)的美國(guó)人也開(kāi)始轉(zhuǎn)變觀念。最新調(diào)查顯示，目前有近三分之一的美國(guó)汽車(chē)購(gòu)買(mǎi)者認(rèn)為，節(jié)能是他們購(gòu)車(chē)時(shí)考慮的更重要因素。1.2 輕型汽車(chē)的特點(diǎn)1、燃油消耗量較低。輕型汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的排量小，百公里油耗低。2、機(jī)動(dòng)性能好。既能在大城市中行駛，也適宜在小城鎮(zhèn)中承擔(dān)交通運(yùn)輸任務(wù)。3、噪聲低，污染小。由于輕型汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的排量小，故總的污染小。4、價(jià)格便宜，整車(chē)質(zhì)量較輕。車(chē)上零部件都為一般材料制成，因而產(chǎn)品價(jià)格較低，使用費(fèi)用也較省。5、容易改成

4、變型車(chē)，用途廣泛2。1.3數(shù)控加工技術(shù)在氣缸蓋工藝中的應(yīng)用數(shù)控機(jī)床由零件數(shù)控程序?qū)ζ浼庸み^(guò)程進(jìn)行控制，在零件數(shù)控程序編制完成后，需對(duì)其正確性進(jìn)行檢驗(yàn)。零件程序的檢驗(yàn)方法有兩種，一是讓機(jī)床“空運(yùn)行”，只能對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)是否正確及有無(wú)干涉、碰撞做粗略估計(jì)；二是采用實(shí)物“試切”方法，可對(duì)加工過(guò)程是否正常及加工結(jié)果是否滿足要求作出較準(zhǔn)確的判斷，但試切過(guò)程的安全性也得不到保障。當(dāng)前計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控加工仿真系統(tǒng)已能對(duì)復(fù)雜的加工運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行幾何仿真，并出現(xiàn)了一些商品化的數(shù)控加工軟件，如VERICUT、NCV等。這些仿真軟件可在計(jì)算機(jī)上對(duì)加工中機(jī)床、刀具的切削運(yùn)動(dòng)和工件余量去除過(guò)程獲得真實(shí)感的動(dòng)態(tài)顯示，

5、從而實(shí)現(xiàn)快捷有效的零件程序檢驗(yàn)。氣缸蓋是發(fā)動(dòng)機(jī)的重要部件之一，由水腔、氣道、油孔及螺釘孔等組成，內(nèi)腔結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜，氣缸蓋技術(shù)狀態(tài)的好壞，不僅影響燃燒室的密封，還影響到其他附件工作的準(zhǔn)確性和可靠性。如今規(guī)劃合理、可靠性好的生產(chǎn)線來(lái)保證產(chǎn)品質(zhì)量就顯得尤為重要。配備高效的設(shè)備是必要的條件。數(shù)控加工中心在當(dāng)今機(jī)械加工液中得到越來(lái)越多的應(yīng)用，特別是加工中心機(jī)床加工面廣泛、效率高、質(zhì)量穩(wěn)定等特點(diǎn)在氣缸蓋加工中得到普遍的應(yīng)用和發(fā)展。1.4 氣缸蓋的數(shù)控加工技術(shù)現(xiàn)狀對(duì)于氣缸蓋這種零件的大批量生產(chǎn)，在國(guó)外已是一個(gè)相當(dāng)成熟的生產(chǎn)領(lǐng)域。近幾年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是計(jì)算機(jī)及數(shù)控技術(shù)的廣泛使用，使機(jī)械制造的柔性

6、、自動(dòng)化得以實(shí)現(xiàn)。氣缸蓋的生產(chǎn)不再僅僅完成全部機(jī)械加工工序，還能完成自動(dòng)上下料，加工過(guò)程中的自動(dòng)測(cè)量與補(bǔ)償，自動(dòng)裝配打印，去毛刺，最終檢驗(yàn)，自動(dòng)儲(chǔ)存，并同時(shí)對(duì)每段自動(dòng)線及全車(chē)間進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)及故障的監(jiān)視和記錄。生產(chǎn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了從毛坯上線、成品下線全過(guò)程自動(dòng)化，并以此為基礎(chǔ)，向著計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)發(fā)展。國(guó)內(nèi)的內(nèi)燃機(jī)制造企業(yè)，在二十世紀(jì)九十年代，特別是八十年代以前，由于受計(jì)劃經(jīng)濟(jì)的影響，產(chǎn)品比較單一，生命周期較長(zhǎng)，因而大多采用組合機(jī)床(通常稱之為專(zhuān)機(jī))組成的剛性制造系統(tǒng)。在當(dāng)時(shí)，確實(shí)發(fā)揮了投資少、生產(chǎn)效率高的優(yōu)勢(shì)。但近年來(lái)，隨著產(chǎn)品研發(fā)速度的加快，產(chǎn)品生命周期越來(lái)越短，剛性制造系統(tǒng)越來(lái)越來(lái)

7、越不適應(yīng)市場(chǎng)變化的需要。因而，半柔性制造系統(tǒng)正在各內(nèi)燃機(jī)制造企業(yè)悄然興起。這種半柔性制造系統(tǒng)介于柔性制造系統(tǒng)與剛性制造系統(tǒng)之間，適合于系列化發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品中的同一系列多品種大批量生產(chǎn)。通常有兩種形式：一種形式是以剛性制造系統(tǒng)為主體，配以部分?jǐn)?shù)控設(shè)備(如加工中心等)，或以數(shù)控設(shè)備為主體，配以部分組合機(jī)床組成的生產(chǎn)系統(tǒng)；另一種形式是以剛性制造系統(tǒng)為主體，配以一個(gè)或數(shù)個(gè)柔性制造單元組成的生產(chǎn)系統(tǒng)，有時(shí)亦將這種配置形式稱之為“制造島”。這種半柔性制造系統(tǒng)有較明確的加工對(duì)象同一系列產(chǎn)品，同時(shí)又適用于對(duì)未知產(chǎn)品的加工。如某柴油機(jī)生產(chǎn)企業(yè)現(xiàn)有三大系列、幾百多個(gè)變型產(chǎn)品，近幾年，通過(guò)加工中心和經(jīng)濟(jì)型數(shù)控設(shè)備的引入

8、，對(duì)同一系列產(chǎn)品差異化工序逐步進(jìn)行柔化，剮性加工線逐漸向半柔性加工線轉(zhuǎn)化。使各變型產(chǎn)品順利地實(shí)現(xiàn)了混線生產(chǎn)，新產(chǎn)品投放市場(chǎng)的速度明顯加快，逐步在市場(chǎng)上占領(lǐng)了先機(jī)。1.5 研究的目的和意義輕型汽車(chē)在我國(guó)有很大市場(chǎng),從起初的0.9L到現(xiàn)在的1.6L,價(jià)格適合我國(guó)國(guó)情,適合正在發(fā)展的中國(guó)的現(xiàn)況。機(jī)匣殼體組是曲柄連桿機(jī)構(gòu)三大部分之一,缸蓋是機(jī)匣殼體重要零件之一,了解缸蓋的功用、工作條件、受力情況、材質(zhì)、加工和使用特點(diǎn)，隨著現(xiàn)在設(shè)計(jì)加工制造技術(shù)的發(fā)展，缸蓋結(jié)構(gòu)及材料及加工手段等也在不斷發(fā)展，確定加工工藝與裝夾方案及設(shè)計(jì)，從而達(dá)到對(duì)缸蓋在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的原理與工況的了解，并對(duì)缸蓋構(gòu)造與加工工藝進(jìn)一步更深了解；

9、但是工藝的設(shè)計(jì)編制，受到諸多因素的影響，如產(chǎn)品的精度高低，產(chǎn)品的公益性好壞，生產(chǎn)綱領(lǐng)的大小，投資力度強(qiáng)弱，企業(yè)現(xiàn)狀等等。傳統(tǒng)的加工方法已無(wú)法滿足當(dāng)今的生產(chǎn)發(fā)展。傳統(tǒng)的制造加工過(guò)程，一般都是通過(guò)在數(shù)控機(jī)床上對(duì)代碼進(jìn)行空運(yùn)行或是采用較軟、較便宜的材料進(jìn)行樣件試切操作，以檢驗(yàn)數(shù)控代碼的正確性與合理性。這將會(huì)占用大量的機(jī)床實(shí)際加工時(shí)間，降低機(jī)床的效率。采用先進(jìn)的仿真技術(shù)可以利用計(jì)算機(jī)圖像模擬加工過(guò)程，并觀察刀具運(yùn)動(dòng)及刀具對(duì)加工部位工件材料的切除過(guò)程。這樣可以從本質(zhì)上提高制造效率，節(jié)省勞動(dòng)力，節(jié)約生產(chǎn)資源。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

10、慮，最終是否取得最佳效果必須經(jīng)過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)。1.6 研究的內(nèi)容和方法確定研究?jī)?nèi)容如下：1、分析零件圖，運(yùn)用工藝知識(shí)選擇加工基準(zhǔn)據(jù)實(shí)際生產(chǎn)條件確定工藝方案及相應(yīng)加工方法。2、設(shè)計(jì)符合實(shí)際的完整的加工工藝規(guī)程。3、基于Pro/E軟件的一道或以上重要工序數(shù)控加工工序仿真程序的設(shè)計(jì)。4、要有必要先進(jìn)工藝加工改進(jìn)。根據(jù)擬定的研究?jī)?nèi)容，首先去查找資料，了解氣缸蓋的具體制造工藝，并安裝AutoCAD和Pro/E軟件，熟悉其操作，為后面的Pro/E數(shù)控加工打好基礎(chǔ)。然后分析零件圖，并確定其加工工藝方案。根據(jù)分析好的零件圖繪制三維模型，同時(shí)制定加工工藝規(guī)程。最后用繪制好的三維模型進(jìn)行數(shù)控仿真加工。第2章 氣缸蓋的

11、結(jié)構(gòu)分析氣缸蓋（Cylinder head）是發(fā)動(dòng)機(jī)零件中最主要零件之一。氣缸蓋材料目前一般采用鋁合金材料，以便減輕發(fā)動(dòng)機(jī)自身重量。發(fā)動(dòng)機(jī)變型幾乎都從缸蓋開(kāi)始，氣缸蓋結(jié)構(gòu)的變化，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)整體性能變化有著極其重要的影響，這也對(duì)切削工藝和切削設(shè)備提出更高的要求。2.1 氣缸蓋的結(jié)構(gòu)形式與功用2.1.1 氣缸蓋結(jié)構(gòu)氣缸蓋的結(jié)構(gòu)隨氣門(mén)的布置、冷卻方式以及燃燒室的形狀而異。頂置氣門(mén)式氣缸蓋設(shè)有冷卻水套（水冷式發(fā)動(dòng)機(jī)）、燃燒室、進(jìn)、排氣道及氣門(mén)導(dǎo)管孔和進(jìn)排氣門(mén)座等，汽油機(jī)氣缸蓋還設(shè)有火花塞孔，而柴油機(jī)的氣缸蓋設(shè)有安裝噴油器的座孔。水套中還裝有噴口朝向排氣門(mén)座及噴油器座孔的噴水管，以加強(qiáng)這些過(guò)熱部位的冷卻。

12、采用分隔式燃燒室的柴油機(jī)氣缸蓋，結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜。為了制造和維修方便，減小變形對(duì)密封的影響，缸徑較大的發(fā)動(dòng)機(jī)多采用分開(kāi)式氣缸蓋，即一缸一蓋、二缸一蓋或三缸一蓋。缸徑較小的發(fā)動(dòng)機(jī)多采用整體式缸蓋。本設(shè)計(jì)為四缸一蓋。2.1.2 氣缸蓋功用與工作條件氣缸蓋位于發(fā)動(dòng)機(jī)的上部，其底平面經(jīng)氣缸襯墊，用螺栓緊固在氣缸體頂面上。主要功能如下：（1）封閉氣缸上部，并與活塞頂部和氣缸壁一起形成燃燒室。（2）作為頂置氣門(mén)發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)、進(jìn)排氣管和出水管的裝配基體。（3）氣缸蓋內(nèi)部有冷水套，其底面上的冷卻水孔與氣缸體冷卻水孔相通，以便利用循環(huán)水來(lái)冷卻燃燒室等高溫部分5。氣缸蓋的燃燒室壁面同氣缸一樣承受燃?xì)馑斐傻臒嶝?fù)荷

13、及機(jī)械負(fù)荷，由于它接觸溫差很大的燃?xì)鈺r(shí)間較缸體時(shí)間長(zhǎng)，因而氣缸蓋承受的熱負(fù)荷更甚于氣缸體。2.1.3 氣缸蓋變形氣缸蓋因其氣門(mén)結(jié)構(gòu)形式的變化，可分為二氣門(mén)、三氣門(mén)、四氣門(mén)、五氣門(mén)等。氣缸蓋因發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸設(shè)置位置不同，可分為雙頂置、單頂置凸輪軸氣缸蓋等等。因氣缸數(shù)不同，也可分為不同氣缸數(shù)的不同結(jié)構(gòu)形式的氣缸蓋等。氣缸因氣門(mén)結(jié)構(gòu)形式的，從二氣門(mén)到五氣門(mén)由于顯著改善燃燒室工作狀況，使其發(fā)動(dòng)機(jī)總功率也顯著提高6。2.1.4 氣缸蓋的緊固由于材料的膨脹系數(shù)不同，為了防止受熱后氣缸蓋螺栓的膨脹大于鑄鐵缸蓋的膨脹而使緊度降低，對(duì)鑄鐵缸蓋要在發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到正常工作溫度后再進(jìn)行第二次擰緊；鋁合金氣缸蓋由于其膨脹系數(shù)

14、比鋼大，在發(fā)動(dòng)機(jī)熱起后緊度會(huì)更大，故只需在冷態(tài)下一次擰緊即可。為了保證氣缸的密封，避免其變形，緊固缸蓋螺栓時(shí)應(yīng)從中央向四周、分次逐步地按規(guī)定扭矩?cái)Q緊。拆卸時(shí)則在冷態(tài)按相反方向進(jìn)行6。2.2 氣缸蓋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及材料2.2.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 氣缸蓋應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以保證在氣體的壓力和熱應(yīng)力的作用下能可靠地工作。它與氣缸墊的結(jié)合面應(yīng)具有良好的密封性，其內(nèi)部的進(jìn)排氣通道應(yīng)使氣體通過(guò)時(shí)流動(dòng)阻力最小，還應(yīng)冷卻可靠，并保證安裝在其上的零部件能可靠的工作。 氣缸蓋形狀一般為六面體，系多孔薄壁件，其上有氣門(mén)座孔、氣門(mén)導(dǎo)管孔、汽油機(jī)的火花塞孔、柴油機(jī)的噴油器孔、還有各種光孔及螺紋孔等。 氣缸蓋有多種多樣的結(jié)構(gòu)

15、，只覆蓋一個(gè)氣缸蓋稱為單體氣缸蓋；能覆蓋一列中部分（兩個(gè)以上）氣缸的稱為塊狀氣缸蓋，通常為兩缸一蓋、三缸一蓋；整列氣缸共用的稱為整體氣缸蓋，通常為四缸一蓋、六缸一蓋。本設(shè)計(jì)針對(duì)四缸一蓋整體氣缸蓋。2.2.2 材料與毛坯制造缸蓋所用材料，現(xiàn)在我國(guó)幾個(gè)主要生產(chǎn)廠都采用鋁合金材料。鋁合金具有較好的耐磨性、耐熱性、減振性和良好的鑄造性，以及可加工性，具有較高的強(qiáng)度和精度，且價(jià)格便宜。此外鋁合金導(dǎo)熱性能比較好，有利于適當(dāng)提高壓縮比。其缺點(diǎn)是鋁合金缸蓋剛度差，使用中容易變形。氣門(mén)座材料一般用耐熱合金鑄鐵。氣門(mén)導(dǎo)管一般用鑄鐵，粉末冶金導(dǎo)管經(jīng)加工后耐磨性不如鑄鐵導(dǎo)管。缸蓋毛坯制造采用鑄鐵，其鑄造方法取決于生產(chǎn)

16、規(guī)模和缸蓋結(jié)構(gòu)形狀的復(fù)雜程度。對(duì)于單件小批量生產(chǎn)多采用木模手工造型。在大批量生產(chǎn)時(shí)，采用金屬模機(jī)器造型，并實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化流水生產(chǎn)。經(jīng)鑄造清理后的缸蓋毛坯常有很大的鑄造內(nèi)應(yīng)力，影響缸蓋機(jī)械加工的質(zhì)量。為此，在加工前應(yīng)采用時(shí)效方法消除內(nèi)應(yīng)力，但在大批量生產(chǎn)中采用人工時(shí)效和自然時(shí)效都很困難。經(jīng)生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)證明，在缸蓋澆注后，在400攝氏度左右開(kāi)箱，利用鑄造余熱進(jìn)行自然冷卻，可減小鑄造內(nèi)應(yīng)力。對(duì)缸蓋毛坯的鑄造要求是，毛坯不應(yīng)有裂紋、冷隔、澆不足、表面疏松（密集性孔眼）、氣孔砂眼、粘砂等缺陷。具體技術(shù)要求，各生產(chǎn)廠根據(jù)零件的具體使用情況，制定了詳細(xì)的標(biāo)準(zhǔn)。例如有的生產(chǎn)廠規(guī)定在氣缸蓋非加工表面上不允許有最大尺寸

17、大于5mm、深度大于1.5mm的氣孔，尺寸未超過(guò)上述規(guī)定的單獨(dú)氣孔和凹坑的數(shù)量也不允許多于10個(gè)。在已加工的重要表面上不允許有數(shù)量多于5個(gè)的單獨(dú)氣孔等等。定位基面（粗基準(zhǔn)）和夾緊表面應(yīng)光滑平整。2.3 零件圖本設(shè)計(jì)采用輕型汽車(chē)465發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋進(jìn)行研究，如圖2.1所示。圖2.1 輕型汽車(chē)465發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋零件圖2.4 本章小結(jié)氣缸蓋是內(nèi)燃機(jī)零件中結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的箱體零件，也是關(guān)鍵件，其精度要求高，加工工藝復(fù)雜。本章詳細(xì)介紹了氣缸蓋的結(jié)構(gòu)和功用及構(gòu)成材料，說(shuō)明了氣缸蓋成為發(fā)動(dòng)機(jī)最重要零件之一的原因，為后面介紹氣缸蓋的加工工藝和數(shù)控加工奠定基礎(chǔ)。第3章 氣缸蓋的數(shù)控加工工藝分析氣缸蓋是內(nèi)燃機(jī)零件中結(jié)

18、構(gòu)較為復(fù)雜的箱體零件，也是關(guān)鍵件，其精度要求高，加工工藝復(fù)雜，且加工質(zhì)量直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)整體性能。因此，它成為各內(nèi)燃機(jī)生產(chǎn)廠家的重點(diǎn)之一。對(duì)于內(nèi)燃機(jī)氣缸蓋制造，其制造系統(tǒng)雖然不同，但加工工藝及工藝設(shè)計(jì)中所采用的工藝技術(shù)仍有許多共同之處。氣缸蓋技術(shù)狀態(tài)的好壞，不僅影響燃燒室的密封，還影響到其它附件工作的準(zhǔn)確性和可靠性。如何規(guī)劃合理、可靠性好的生產(chǎn)線來(lái)保證產(chǎn)品質(zhì)量，就顯得尤為重要。配備高效的設(shè)備是必要的條件。數(shù)控加工中心在當(dāng)今機(jī)械制造加工業(yè)中得到越來(lái)越多的應(yīng)用，特別是加工中心機(jī)床加工面廣泛、效率高、質(zhì)量穩(wěn)定等特點(diǎn)在氣缸蓋加工中得到普遍的應(yīng)用和發(fā)展。根據(jù)零件結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)綱領(lǐng)及加工精度，以直列四缸柴油機(jī)灰

19、口鑄鐵材料的氣缸蓋為例，結(jié)合國(guó)內(nèi)外機(jī)械加工工藝的發(fā)展趨勢(shì)及東安公司缸蓋生產(chǎn)的具體情況，對(duì)其進(jìn)行探討分析。3.1 定位基準(zhǔn)的選擇（1）選擇粗基準(zhǔn)遵守下面原則。即當(dāng)零件上存在若干個(gè)不加工表面時(shí)，應(yīng)選擇與加工表面的相對(duì)位置有緊密聯(lián)系的不加工表面做為粗基準(zhǔn)。選用燃燒室的底面為定位基準(zhǔn)加工缸蓋的頂平面，加工余量控制在3mm以內(nèi)；再以頂平面定位加工缸蓋底平面，加工余量控制在3mm以內(nèi)。這樣燃燒室高度變動(dòng)量最小。楔形燃燒室缸蓋，則以底平面上三個(gè)鑄造凹窩小平面為定位基準(zhǔn)（與燃燒室在一個(gè)型板上鑄造出來(lái)）加工頂平面，再以頂平面定位加工底平面，因鑄造缸蓋毛坯有彎曲（最大可達(dá)2mm），一般選用二，四缸為定位點(diǎn)，可減小

20、燃燒室誤差。（2）氣缸蓋的精基準(zhǔn)可采用以平面和導(dǎo)管外圓表面定位，使導(dǎo)管和氣門(mén)座孔縱向軸線與機(jī)床主軸軸線相重合，可使加工余量均勻，但這種工藝在一個(gè)工位上只能加工一個(gè)氣門(mén)座，生產(chǎn)率較低，因此，大批生產(chǎn)時(shí)采用“一面兩孔”式定位，即氣缸蓋的底平面及兩定位銷(xiāo)孔（一個(gè)是與圓柱銷(xiāo)，一個(gè)是與菱形銷(xiāo)配合）做為精基準(zhǔn)。定位銷(xiāo)孔的距離公差一般為±0.015±0.025mm，基準(zhǔn)面的平度為0.040.06/800,表面的粗糙度為Ra1.6。氣缸蓋精基準(zhǔn)的選擇既滿足了“基準(zhǔn)重合”原則，又滿足了“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則。采用這種“一面兩孔”的定位方式，可以很簡(jiǎn)便地限制工件六個(gè)自由度，定位穩(wěn)定可靠，夾緊變形小，

21、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定位和自動(dòng)夾緊。在定位銷(xiāo)的加工中，為保證定位銷(xiāo)孔的距離公差，可根據(jù)制造系統(tǒng)的不同而確定，現(xiàn)在一般采用加工中心或精度較高的數(shù)控加工設(shè)備來(lái)進(jìn)行鉆、擴(kuò)、鏜、鉸工藝銷(xiāo)孔。3.2 加工順序的安排及編程的注意事項(xiàng)3.2.1 加工順序安排安排加工順序時(shí)總的原則是先面后孔，先粗后精，先主后次，先基準(zhǔn)后其他。大工。3.2.2 編制工藝過(guò)程中的注意事項(xiàng)1、當(dāng)缸蓋尺寸較大時(shí)，由于內(nèi)應(yīng)力重新分布而產(chǎn)生變形，會(huì)嚴(yán)重影響加工精度。因此，其工藝過(guò)程一般是先粗，半精加工頂面，底面，側(cè)面，加工次要的孔，粗加工主要孔，再精加工底面，側(cè)面，再精加工主要孔。當(dāng)缸蓋尺寸較小時(shí)，內(nèi)應(yīng)力的影響不嚴(yán)重，也可粗，精加工連續(xù)進(jìn)行。2

22、、考慮到自動(dòng)線需要缸蓋上有較精確的縱向運(yùn)輸用的工藝基準(zhǔn)，故一般先加工缸蓋兩端面及端面孔系，再加工頂，底面孔系和側(cè)面孔系。3、為避免平面劃傷，影響缸蓋的密封性和保證導(dǎo)管底孔，氣門(mén)座底孔的加工精度，在導(dǎo)管底孔和氣門(mén)座底孔精加工階段之前將底平面精銑一次。4、加工過(guò)程中水腔滲漏試驗(yàn)，一般安排一次；如果毛坯氣孔，砂眼等缺陷嚴(yán)重則需安排二次。密封性試驗(yàn)安排在與水腔有關(guān)部位，如有鐵屑掉進(jìn)去，以后還須進(jìn)行清洗。5、振動(dòng)清理內(nèi)腔鐵屑雜物工序，應(yīng)安排在與水腔有關(guān)加工工序以后最為適宜。免得振動(dòng)清理后，又加工與水腔有關(guān)部位，又有鐵屑掉進(jìn)去，以后還須進(jìn)行清洗。3.3 氣缸蓋的面加工氣缸蓋大平面精度要求較高，一般平面度為

23、0.04/800 ，Ra1. 6 ，在加工過(guò)程中，通常采用三種方法。一是粗銑半精銑精銑工藝,二是粗銑半精銑磨削，另一種是粗銑精銑拉削。目前，銑削是面加工的主要手段，國(guó)內(nèi)銑削進(jìn)給量一般為200400mm/min，因此，在大批量生產(chǎn)中,銑削成了一道限制性工序。近幾年來(lái),由于采用了先進(jìn)刀具材料（如涂層刀片、陶瓷刀片等）、刀具結(jié)構(gòu)（密齒銑刀盤(pán)等）以及機(jī)床結(jié)構(gòu)的改善,其銑削進(jìn)給量可達(dá)5001000mm/min，但與國(guó)外銑削進(jìn)給量2000mm/min4000mm/min相比，相差甚遠(yuǎn)，有待于提高。同時(shí)，應(yīng)盡可能縮短輔助時(shí)間，如零件輸送與刀具退回時(shí)間重合，線外調(diào)刀與對(duì)刀,提高零件輸送速度等。因此，提高銑削進(jìn)

24、給量，縮短輔助時(shí)間，是提高生產(chǎn)效率的主要途徑。3.4 氣缸蓋的孔加工在氣缸蓋的切削加工中，孔加工的工作量最大，加工時(shí)間最長(zhǎng)，工藝涉及范圍最廣。根據(jù)氣缸蓋上各孔的精度等級(jí)和技術(shù)要求，可將其孔分為一般孔和重要孔兩大類(lèi)。而其加工工藝也各有特點(diǎn)。3.4.1 氣缸蓋一般孔的加工工藝氣缸蓋上有很多的緊固孔，油孔，堵蓋孔等。這些孔的精度要求不高，其加工一般采用鉆，擴(kuò)，鉸或攻絲等傳統(tǒng)工藝方法。隨著技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，已將超硬刀具和槍鉆用于孔的加工中。使加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量大幅度地提高。另外在加工中己普遍采用大流量的冷卻潤(rùn)滑液，其流量比傳統(tǒng)流量增加50100%。雖然一般孔的精度要求不高，但因其加工數(shù)量大，工序集中、

25、多工位復(fù)合加工，所以很難用人來(lái)監(jiān)視刀具的損壞情況為保證加工系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和排除故障，應(yīng)在自動(dòng)線上設(shè)置孔深探測(cè)裝置和刀具自動(dòng)檢測(cè)裝置。3.4.2 氣缸蓋上的氣門(mén)座孔和導(dǎo)管孔的加工氣門(mén)座孔和導(dǎo)管孔的加工工工序是擬制氣缸蓋加工中的核心工序。尺寸精度和位置精度要求嚴(yán)格，其工藝方法涉及鉆、擴(kuò)、锪、鏜、鉸等，是一各非常復(fù)雜的孔加工技術(shù)。氣門(mén)座孔和氣門(mén)導(dǎo)管的全部工藝過(guò)程包括以下三個(gè)位部分：1、氣門(mén)座底孔和導(dǎo)管底孔加工。2、壓裝氣門(mén)座和氣門(mén)導(dǎo)管。3、氣門(mén)座孔和氣門(mén)導(dǎo)管孔的加工。氣門(mén)座底孔和導(dǎo)管底孔的同軸度誤差將直接影響氣門(mén)座孔和導(dǎo)管孔的最后加工精度。所以這二個(gè)孔的粗加工、半精加工和精加工多數(shù)采用復(fù)合

26、刀具。比如把常規(guī)的擴(kuò)刀變?yōu)殓M擴(kuò)刀、鏜鉸刀，就能收到很好的效果。氣門(mén)座、氣門(mén)導(dǎo)管與其底孔的配合都是過(guò)盈配合，而在蓋（特別是鋁質(zhì)缸蓋）又是很容易變形的箱體零件。為保證壓裝質(zhì)量和防止缸蓋變形，應(yīng)在工藝上采取必要的措施。即將氣門(mén)座放在液態(tài)氮容器內(nèi)，冷凍25min，使其溫度降至-196攝氏度，直徑縮小，然后再壓裝，待溫度回升到常溫后可獲得理想的過(guò)盈配合，而缸蓋變形又很少。在大批量生產(chǎn)中，一般采用一面兩銷(xiāo)定位，同時(shí)提高導(dǎo)管底孔及座圈底孔對(duì)銷(xiāo)孔位置精度，減少定位誤差，使加工余量均勻，保證產(chǎn)品的精度要求，另外，槍鉸冷卻液分為高壓、低壓兩種，高壓冷卻液主要用于加工過(guò)程中冷卻，其壓力為50bar，流量為80L/m

27、in，過(guò)濾精度為510µ。低壓冷卻主要用于沖屑，其壓力為23bar，流量為80L/min，過(guò)濾精度為30µ7。氣門(mén)座和導(dǎo)管壓裝完成之后是氣門(mén)座孔、氣門(mén)座45度錐面和導(dǎo)管孔的加工（有的發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋的氣門(mén)座孔不加工）。由于精度要求高，所以加工難度很大。另外如何在保證加工精度的前提下，穩(wěn)定地達(dá)到年產(chǎn)幾十萬(wàn)件的生產(chǎn)綱領(lǐng)則更難。常規(guī)方法一般用鉆、擴(kuò)、鉸工藝，采用前后兩端導(dǎo)向的刀具結(jié)構(gòu)，但這種方法由于刀具細(xì)長(zhǎng)，刀具剛性不足，加工過(guò)程中各種原因產(chǎn)生的徑向力不均勻，使刀具易產(chǎn)生彎曲變形、讓刀，從而引起同軸度較差。對(duì)于這種情況可以通過(guò)對(duì)座圈孔和導(dǎo)管孔復(fù)合擴(kuò)刀幾何角度的改進(jìn)把常規(guī)的擴(kuò)刀變?yōu)殓M擴(kuò)刀

28、、鏜鉸刀，就能收到很好的效果。3.5 本章小結(jié)本章介紹了如何選擇定位基準(zhǔn)，闡述了如何安排加工順序和編程中應(yīng)注意的事項(xiàng)，緊接著詳細(xì)介紹的是氣缸蓋的面加工和孔加工，其中包括一般孔的加工和氣門(mén)座孔及導(dǎo)管孔的加工。這對(duì)后期的數(shù)控仿真加工和工藝規(guī)程的編制有很大幫助。第4章 發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋加工工藝過(guò)程及改進(jìn)4.1 工藝過(guò)程概述根據(jù)工藝基準(zhǔn)確定、工藝分析和加工注意事項(xiàng)，確定缸蓋加工主要工藝過(guò)程如下:表3.1 工序目錄表工序號(hào)工序名稱工序圖號(hào)設(shè)備備注10粗銑頂平面1立式銑床20粗銑底平面2立式銑床30半精銑頂平面3立式銑床40半精銑底平面4立式銑床50鉆、擴(kuò)、鏜下端面工藝定位孔5立式鉆床60鉆、擴(kuò)、鏜上端面工藝定

29、位孔6立式鉆床70粗銑前端面7臥式銑床80精銑前端面8臥式銑床90粗銑左側(cè)面9臥式銑床100粗銑右側(cè)面10臥式銑床110精銑左側(cè)面11臥式銑床120精銑右側(cè)面12臥式銑床130精銑頂平面13立式銑床140精銑底平面14立式銑床150鉆、鏜、鉸進(jìn)氣門(mén)孔15立式鉆床160鉆火花塞螺紋孔16立式鉆床170清洗零件180煤油沖洗零件190清洗零件并吹凈200水套內(nèi)腔氣壓檢查210清洗氣門(mén)座并吹凈220最終清洗230最終檢查4.2 工序設(shè)計(jì)4.2.1 加工余量的確定 機(jī)械加工余量是工件加工的前后尺寸之差。 （4.1）式中 表面的總余量； 表面工序余量；n 某一加工表面得工序（工步）數(shù)目。氣缸蓋加工工藝的

30、加工余量一般按經(jīng)驗(yàn)估計(jì)，以鉆、擴(kuò)、鏜下端面工藝定位孔為例，如表3.2所示。表3.2 工序尺寸及公差的計(jì)算工序名稱工序余量/mm工序尺寸/mm工序公差鉆孔1.8120.03擴(kuò)孔0.20.90.03鏜孔0.10.034.2.2 切削用量的確定合理地選擇切削用量，對(duì)提高生產(chǎn)率、保證加工質(zhì)量和道具壽命等都有很大意義。1、 進(jìn)給量的選擇粗加工時(shí)，進(jìn)給量的選擇主要考慮工藝系統(tǒng)的剛度與強(qiáng)度，在允許的情況下，應(yīng)盡量選取大一些的進(jìn)給量。精加工的進(jìn)給量是根據(jù)加工進(jìn)度和表面粗糙度要求來(lái)選擇的。2、 切削速度的確定 切削速度可根據(jù)切削原理的公式計(jì)算，其公式為 （4.2）式中車(chē)道切削刃選定點(diǎn)工件的回轉(zhuǎn)直徑； 工件（或刀

31、具）的轉(zhuǎn)速。 每分鐘的進(jìn)給量為進(jìn)給速度 （4.3）式中進(jìn)給量4.2.3 時(shí)間定額的確定時(shí)間定額是在一定生產(chǎn)條件下，規(guī)定完成一道所需的時(shí)間消耗量，他是安排生產(chǎn)計(jì)劃、計(jì)算零件成本和企業(yè)經(jīng)濟(jì)核算的重要依據(jù)之一。1、基本時(shí)間基本時(shí)間是直接用于改變工件的尺寸、形狀或表面質(zhì)量等消耗的時(shí)間。 （4.4）式中工作行程長(zhǎng)度。2、輔助時(shí)間 輔助時(shí)間的確定方法是按基本時(shí)間的百分比進(jìn)行估算。4.3 關(guān)鍵工序及注意問(wèn)題4.3.1 關(guān)鍵工序雖然氣缸蓋的品種繁多，但其結(jié)構(gòu)要素和基本技術(shù)要求都必須基本相同，所以氣缸蓋的基本工序也大致相同。分析本節(jié)所述氣缸蓋的全部工藝過(guò)程可以看出：氣缸蓋的外形基本上是較規(guī)則的六面體。在其六面上都有大量要加工的部位，其工序包括切削加工工序和非切削加工工序。這些工序大致可分為：平面加工；一般加工；高精度孔加工；質(zhì)量檢驗(yàn)；簡(jiǎn)單裝配；密封性試驗(yàn)和清洗，烘干，防銹等。在這些工序中，有著許多關(guān)鍵工序，這些關(guān)鍵的工序，對(duì)氣缸蓋的生產(chǎn)率，產(chǎn)品質(zhì)量，發(fā)動(dòng)機(jī)的性能都有著非常重要的意義，是制約性工序。這些工序有：1、平面加工工序缸蓋的頂面，底面和進(jìn)排氣岐管結(jié)合面等都是大面積平面，精度要求高(如底面加工要求平面度為0.03