克诺尔缸盖的加工工艺及夹具设计毕业论文
装订线毕业设计（论文）报告纸毕 业 论 文课 题 名 称克诺尔缸盖的加工工艺及夹具设计分 院/专 业 机械工程学院/数控技术班 级数控1011班学 号1001443141学 生 姓 名 指导教师： 2013年6月1日摘 要本文主要研究机车气缸缸盖数控加工工艺和夹具的设计，机车气缸缸盖是机车气缸的重要的组成部分，它在气缸体上部封闭的燃烧室，并与活塞顶部一起形成燃烧室。随着发动机技术的飞速发展现代气缸盖的结构也越来越复杂，加工难度越来越大，精度要求越来越高。而且先进的内燃机越来越多地倾向于采用多气门机构这使得气缸盖加工变得越来越困难，气缸缸盖的加工工艺以及夹具设计一直以来是国内外加工的重点、难点。本课题主要研究机车气缸缸盖加工工艺以及专用夹具的设计，夹具设计旨在能够达到快速装夹、定位。结合实际，确保加工质量的前提下，达到提高生产速率，降低生产成本。关键词：缸盖 加工工艺 专用夹具Abstract This paper studies motorcycle cylinder head machining process and fixture design， motorcycle cylinder head is an important part of the cylinder。It closed in the upper part of the cylinder combustion chamber, and together form a combustion chamber and piston top。With the rapid development of modern engine technology structure of the cylinder head more and more complex, more and more difficult process, more and more high precision。And advanced internal combustion engines tend to use more and more cylinder head body which makes it increasingly difficult, and the cylinder head of the fixture design process has always been the focus of domestic processing and difficultThe main topic of motorcycle cylinder head processing technology and a dedicated fixture design, fixture design to be able to achieve rapid clamping, positioning. Reality, the premise of ensuring the quality of processing, to increase production rates, lower production costsKeywords: cylinder head processing special fixture窗体顶端 窗体底端目 录摘 要1第1章 绪论41.1克诺尔缸盖简介41.2缸盖国内外发展的现状51.3 本次论文研究的内容和意义5第2章 克诺尔缸盖的工艺设计62.1 克诺尔缸盖的三维建模62.2缸盖的工艺分析72.3发动机缸盖技术分析72.5基面的选择82.5.1粗基准的选择82.5.2精基准的选择92.6制定工艺路线92.6.1工艺路线方案一92.6.2工艺路线方案二112.6.3.工艺方案的比较与分析112.7余量、尺寸的确定122.8确定切削用量及基本工时122.9 克诺尔缸盖机械加工工序卡片19第3章 专用夹具的设计223.1 问题的提出223.2夹具设计233.2.1定位基准的选择233.2.2定位夹紧原件的介绍233.3切削力及夹紧力计算243.3.1计算钻直径为10的孔的切削力243.3.2法兰式转角缸的选择25第4章 克诺尔缸盖数控加工仿真27总 结32致 谢33参 考 文 献34附录35第1章 绪论1.1克诺尔缸盖简介缸盖安装在缸体的上面，从上部密封气缸并构成燃烧室。它经常与高温高压燃气相接触，因此承受很大的热负荷和机械负荷。水冷发动机的缸盖内部制有冷却水套，缸盖下端面的冷却水孔与缸体的冷却水孔相通。利用循环水来冷却燃烧室等高温部分，因此缸盖的性能与缸体的安全系数息息相关，对于现代化安全和高效生产缸盖的性能起着至关重要的作用。缸盖处在内燃机的心脏是内燃机的核心部件，它在缸体上部封闭燃烧室并与活塞顶部一起形成燃烧室，缸盖体上一般铸有冷却水腔气道等其上有安装燃油系统及配气机构的座孔，结构复杂，孔系繁多是气缸盖加工的特点，尤其是其阀座孔与导管孔的加工因其尺寸精度和形位公差要求严格，长期以来都是国内外内燃机制造行业研究的重点难点。随着内燃机发动机技术的飞速发展现代缸盖的结构也越来越复杂而且先进的内燃机越来越多地倾向于采用多气门机构这使得缸盖加工变得越来越困难缸盖一般采用灰铸铁或合金铸铁铸成，铝合金的导热性好，有利于提高压缩比，所以近年来铝合金缸盖被采用得越来越多1.2缸盖国内外发展的现状近年来国内外内燃机行业发展的新趋势和工作实践，对结构复杂的缸盖机械加工提出了进、排气门座圈锥面与导管孔的加工是其工艺技术关键，从定位方式、基准选择、气门座底孔与导管孔底孔的加工，气门座圈锥面加工方式和导管孔的加工方式等方面进行了探讨和分析缸盖的机械加工工艺技术关键和整体工艺水平正在随着高技术含量内燃机的发展而日趋提高和完善，国外工艺水平已与产品开发水平呈现同步水平，国内工艺水平随着与国际接轨和科技发展将由落后变为逐步接近产品开发水平，解决好加工工艺技术关键是工艺设计的核心和前提。但是工艺的设计编制，受到诸多因素的影响，如产品的精度高低，产品的工艺性好坏，生产纲领的大小，投资力度的强弱，企业现状等等。因此，合理的最佳的工艺方案不仅需要对某一关键部位或某一关键工序认真论证、合理配置，更必须整线统盘考虑，最终是否取得最佳效果必须经过实践检验.1.3 本次论文研究的内容和意义本论文研究的主要内容是发动机缸盖由毛坯到成品的主要机械加工工艺过程的制定以及相应的加工过程中能够满足精度要求的机床、刀具的选择和夹具的设计。并且针对机车的缸盖利用三维软件进行建模；对机车缸盖进行可靠的工艺设计；通过机车缸盖的三维模型对缸盖设计某一步的夹具，夹具设计要求能够快速安装、定位、夹紧，夹具要求是气动夹。本次毕业设计的主要意义熟悉零件的加工工艺路线，并能正确的设计出缸盖的加工路线，夹具设计能够实现快速定位、夹紧，能够投入大规模的技术生产，给企业带来效益。第2章 克诺尔缸盖的工艺设计2.1 克诺尔缸盖的三维建模利用UG三维建模软件对克诺尔缸盖建模 克诺尔缸盖三维图如图2.1、2.2所示：图2.1 克诺尔缸盖三维图图2.2 克诺尔缸盖三维图2.2缸盖的工艺分析克诺尔缸盖是汽车气缸部件的基础件，克诺尔缸盖主要加工面是平面和孔，克诺尔缸盖毛坯是铸造出来的，缸盖的接触面作为主轴孔的设计基准。缸盖的共同特点是结构复杂，孔道较多，壁厚不均。它不仅受到高温高压气体的强烈作用，而且周期性地承受较高的机械负荷与热负荷，也受到因冷却水造成的局部冷热不均影响，同时还由于螺栓预紧力使汽缸盖承受着压应力，并与燃气压力共同作用使汽缸盖受到弯曲作用，此外，还在截面变化处容易产生应力集中等，正是由于汽缸盖如此恶劣的工作条件，致使汽缸盖很容易失效损坏。箱体腔内的孔不仅本身有较高的尺寸精度要求，而且有较高的位置精度要求，缸盖加工中的定位基准的选择可以先加工它的一个端面,再借助专用夹具以这个端面为定位基准加工另一端面,然后再加工其它加工表面以及孔的加工。2.3发动机缸盖技术分析由于缸盖的加工质量将会影响机器或部件的精度、性能和寿命，所以缸盖零件的加工精度对机器加工精度比较重要。在缸盖零件各加工表面中，通常平面的加工精度比较容易保证，而精度要求较高的支撑孔的加工精度以及孔与孔之间、孔与平面之间的相互位置精度则较难保证。缸盖零件的技术要求主要可归纳如下：(1) 主要平面的形状精度和表面粗糙度缸盖的主要平面是装配基准，并且往往是加工时的定位基准，所以，应有较高的平面度和较小的粗糙度值，否则，直接影响缸盖加工时的定位精度，影响缸盖加工的定位精度，影响缸盖与机座总装时的接触刚度和相互位置精度。一般缸盖的主要平面的平面度在0.10.03mm，表面粗糙度Ra2.50.63m，各主要平面对装配基准面垂直度为0.1/300.(2) 孔的尺寸精度、几何形状精度和表面粗糙度一般缸盖孔的尺寸精度为IT6，圆度、圆柱度公差不超过孔径公差的一半，表面粗糙度值为Ra0.630.32m。其余尺寸精度为IT7IT6,表面粗糙度为Ra2.50.63m。(3) 主要孔和平面的相互位置精度各孔之间的孔距公差为0.120.05mm，平行度公差应小于孔距公差，一般在全长取0.10.04mm。同一轴线上主要平面间及主要平面之间垂直度公差为0.10.04mm。2.4确定毛坯的铸造形式基于成本和力学性能方面的综分考虑，扩大铝合金的应用是目前乘用车轻量化，降低油耗的主要手段，如机车气缸缸盖已经实现铝合金化制造，以此达到了这一要求。尽管铝合金缸盖的生产方法有多种，但主流的制造工艺则是金属型铸造和低压铸造，其中欧洲和中国以金属型为主，而日本、美国则更多采用低压铸造，相对于金属型铸造，低压铸造由于是在压力下充型和结晶凝固，因而具有成形质量好、工艺出品率高等优点，但对于形状复杂、性能要求高的缸盖铸件，则存在着工艺复杂，控制要求高等技术难关。因此采用了铝合金缸盖的低压铸造技术，用以充分发挥低压铸造工艺的技术，低压铸造工艺技术应用多个浇口即多权分流的形式。缸盖，具有代表性的两种浇注系统即在燃烧室侧室设置2个或4个浇口，铸造后再进行机械加工。这从提高生产率，保证加工精度上考虑也是应该的。2.5基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚着，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。2.5.1粗基准的选择选择粗基准时，考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量，使不加工表面与加工表面间的尺寸、位置符合图纸要求。粗基准选择应当满足以下要求：1.粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，
