【正文】 時(shí)）。柴油機(jī)的附件 ,如冷卻水散熱器、風(fēng)扇和空氣濾清器等均布置在機(jī)車廂內(nèi)，機(jī)油濾清器、機(jī)油換熱器一般也布置在機(jī)車廂內(nèi)。柴油機(jī)幾乎都采用電起動(dòng)方式 ,只有個(gè)別的采用空氣起動(dòng)。調(diào)速系統(tǒng)大多采用液壓全速調(diào)速器 ,并裝有超速停機(jī)、油壓 保護(hù)和超溫卸載等自動(dòng)安全保護(hù)裝置。 2）對(duì)機(jī)車柴油機(jī)的性能要求 機(jī)車在鐵路上運(yùn)行時(shí)線路狀況不時(shí)變化，又需要按計(jì)劃時(shí)間運(yùn)行，因而要求機(jī)車柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速和功率在相當(dāng)寬的范圍內(nèi)變化。從運(yùn)行工況的時(shí)間比例來看，部分負(fù)荷約占 50％，空轉(zhuǎn)占 40％左右，而標(biāo)定工況的使用時(shí)間很少。鐵路分布地區(qū)廣泛，列車運(yùn)行時(shí)的自然環(huán)境條件也在改變，這就要求柴油機(jī)具有廣泛的適應(yīng)能力。 對(duì)機(jī)車柴油機(jī)的性能要求是 :不僅在標(biāo)定工況下 ,而且更重要的是在部分負(fù)荷和空轉(zhuǎn)時(shí)燃油和機(jī)油的消耗量小，經(jīng)濟(jì)性應(yīng)與機(jī)車牽引特性相適應(yīng)；有一個(gè)經(jīng)濟(jì)性最好的最低空載穩(wěn)定 轉(zhuǎn)速；性能指標(biāo)隨環(huán)境條件的變化??；噪聲低，排氣煙塵和有害成分少；冷機(jī)或熱機(jī)均能連續(xù)可靠起動(dòng)，一般在 +5℃ 氣溫時(shí)，起動(dòng)時(shí)間不超過 10 秒。 2）機(jī)車柴油機(jī)在中國(guó)的發(fā)展歷程 柴油機(jī)發(fā)明后 ,屢經(jīng)研究試圖將柴油機(jī)用于鐵路牽引。 1913年，瑞典最先制造了以 55千瓦 (75 馬力 )柴油機(jī)為動(dòng)力的第一臺(tái)電力傳動(dòng)內(nèi)燃動(dòng)車。但在1950年以前，鐵路車輛的牽引動(dòng)力主要仍是蒸汽機(jī)車。 50年代，內(nèi)燃機(jī)車因成都電子機(jī)械高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 7 有較好的能源利用率 ,可以改善列車牽引經(jīng)濟(jì) 性 ,而獲得了廣泛的應(yīng)用 ,并逐步取代了蒸汽機(jī)車。到 80年代初 ,世界上內(nèi)燃機(jī)車已占機(jī)車總數(shù)的 2/3。 中國(guó)于 1958 年自行制造內(nèi)燃機(jī)車 , 長(zhǎng)辛店機(jī)車車輛廠制成了國(guó)產(chǎn)第一臺(tái)內(nèi)燃機(jī)車 建設(shè)型直流電力傳動(dòng)調(diào)車內(nèi)燃機(jī)車。機(jī)車裝有 2臺(tái) B2300型柴油機(jī)，總裝車功率為 2300 馬力，最高速度 80km/h。該機(jī)車基本上是按從匈牙利進(jìn)口的 ND1型內(nèi)燃機(jī)車仿造試制的。 1969年、 1970 年和 1977年，四方廠、戚墅堰廠和資陽內(nèi)燃機(jī)車廠（以下簡(jiǎn)稱資陽廠）先后制造了 6臺(tái) 4500馬力等級(jí)的東方紅 4型貨運(yùn)液力傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車。機(jī)車裝用 2 臺(tái) 16V200ZL型柴油機(jī)，最高速度 100km/h。 1970年 ,四方廠開始生產(chǎn)援助坦 贊 鐵路和越南等國(guó)的裝用 12V180ZJ 型柴油機(jī)的 1000馬力的 DFH 型和 2022 馬力的 DFH2型液力傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車，總數(shù)達(dá) 163 臺(tái)。這是最早走出國(guó)門的國(guó)產(chǎn)內(nèi)燃機(jī)車。本文所研究就是12V180ZJ型柴油機(jī)氣缸蓋的加工工藝過程。 1999年 8月，戚墅堰廠和浦鎮(zhèn)車輛廠合作，制成了 M+9T雙 +M 編組的新曙光號(hào)電力傳動(dòng)雙層內(nèi)燃車組。媒介動(dòng)力車（機(jī)車）裝用 1臺(tái) 12V280ZJ 型柴油機(jī)，車組總功率為 23750 馬力，席位 1140 個(gè)，最高速度 180km/h，試驗(yàn)時(shí)達(dá)到 。其他工廠的內(nèi)燃動(dòng)車，也正 在試制、開發(fā)當(dāng)中。 內(nèi)燃動(dòng)車組的發(fā)展，不僅提高了鐵路在國(guó)內(nèi)運(yùn)輸市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)能力，還提高了在國(guó)際市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)能力，也為 21世紀(jì)初葉我國(guó)鐵路客運(yùn)提供了新的運(yùn)輸工具。 3）機(jī)車柴油機(jī)發(fā)展方向 機(jī)車柴油機(jī)發(fā)展重點(diǎn)是在機(jī)車車輛限界和機(jī)車軸重允許的條件下不斷提高功率，一個(gè)重要的趨勢(shì)是采用低壓縮比與二級(jí)增壓相配合的方法提高功率；提高可靠性和耐久性以延長(zhǎng)柴油機(jī)壽命 。提高經(jīng)濟(jì)性 ,特別是改善部分負(fù)荷、過渡工況和空轉(zhuǎn)時(shí)的經(jīng)濟(jì)性；應(yīng)用電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)運(yùn)行工況優(yōu)化和故障自動(dòng)監(jiān)控；降低噪聲和減少排氣中的有害成分，防止污染；改善機(jī)車用柴油機(jī)增 壓器的跟隨性等。 內(nèi)燃機(jī)車可靠性與可維修性設(shè)計(jì)也是國(guó)外大功率內(nèi)燃機(jī)車的一個(gè)發(fā)展方向。經(jīng)驗(yàn)表明，大功率交流傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車無故障運(yùn)行能力要比傳統(tǒng)的直流傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車大成都電子機(jī)械高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 8 ４０％左右?？煽啃蕴岣叱ㄟ^結(jié)構(gòu)方面的改進(jìn)外，一個(gè)顯著的特點(diǎn)是叫可靠性技術(shù)的應(yīng)用。提高內(nèi)燃機(jī)車可靠性問題不只是通過對(duì)薄弱零件改進(jìn)來解決，而且要將可靠性技術(shù)貫穿于內(nèi)燃機(jī)車設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、制造、使用維修和管理等各個(gè)環(huán)節(jié)中，形成一個(gè)系統(tǒng)工程。在設(shè)計(jì)中除采用概率統(tǒng)計(jì)方法，把影響應(yīng)力和強(qiáng)度的各因素視為隨機(jī)變量運(yùn)用可靠性理論保證所設(shè)計(jì)的零部件具有規(guī)定的可靠度外，還要進(jìn) 行可靠性規(guī)劃與設(shè)計(jì)，主要包括 “ 建立可靠性模型 ” ；將系統(tǒng)可靠性指標(biāo)分配給各級(jí)組成部分，進(jìn)行 “ 可靠性分配 ” ；根據(jù)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行 “ 可靠性預(yù)測(cè) ” ；按照設(shè)計(jì)方案進(jìn)行 “ 故障模式、影響及危害 性分析（ＦＭＥＣＡ） ” 及 “ 故障樹分析（ＦＴＡ） ” 等，找出影響可靠性、安全性的關(guān)鍵部件及薄弱環(huán)節(jié)。國(guó)產(chǎn)第４代內(nèi)燃機(jī)車，應(yīng)具有可靠性、維修性及模塊化設(shè)計(jì)。 連桿簡(jiǎn)介及連桿加工工藝分析 圖 11活塞連桿組 連桿是將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成曲軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的中間構(gòu)件。 連桿 是內(nèi)燃機(jī)的 重要運(yùn)動(dòng)部件之一，它連接活塞與曲軸，把作用于活塞頂面的膨脹氣體壓力傳給曲軸，使活塞的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)變成曲軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以輸出功成都電子機(jī)械高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 9 率。工作時(shí)連桿承受大小、方向?yàn)橹芷谛宰兓膭?dòng)載荷。在做工沖程，燃?xì)鈮毫υ谶B桿軸線上的分力為壓縮應(yīng)力；在進(jìn)氣沖程上止點(diǎn)，活塞組和連桿本身的慣性力在橫斷面內(nèi)造成拉伸應(yīng)力；擺動(dòng)時(shí)的橫向慣性力造成橫向彎曲應(yīng)力。 綜上所述，可以概括為： ? 汽缸內(nèi)的燃?xì)鈮毫ΓㄟB桿受壓縮） ? 活塞連桿組的往復(fù)運(yùn)動(dòng)慣性力（連桿受拉伸） ? 連桿高速擺動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的橫向慣性力。 連桿所售的交變力值在很寬的范圍內(nèi)急劇變化，彎曲應(yīng)力引 起彎曲變形，常見疲勞 破壞如下 : ? 連桿小頭與桿身圓弧過度處產(chǎn)生裂紋。 ? 大頭桿身與螺栓平面直角處產(chǎn)生應(yīng)力集中。 ? 連桿螺栓斷裂。 因此，要求連桿的重量輕且有足夠的強(qiáng)度、足夠的疲勞強(qiáng)度和沖擊韌性。連桿由連桿體和連桿蓋兩部分組成。桿身為工字型斷面，大頭孔用連桿螺栓和螺母與曲柄頸裝配在一起，孔內(nèi)裝有薄壁軸瓦。鋼制瓦背內(nèi)表面澆有一層耐磨合金，大頭結(jié)合面為平切口，由凸肩定位。小頭孔內(nèi)壓入青銅襯套，小頭、大頭與桿身采用較大圓弧過度。 本設(shè)計(jì)中，主要完成的內(nèi)容包括兩大塊：工藝路線的制定、計(jì)算和夾具的 設(shè)計(jì)。而圍繞這兩大塊又有若干工作需要完成，如畫圖、翻譯、填寫卡片，還包括撰寫設(shè)計(jì)說明書等。 上述工作大概可以分為四個(gè)方面： ? 查閱相關(guān)資料，分析工作的運(yùn)動(dòng)條件，零件加工的要求，如尺寸精度、行位精度、熱處理等，確定零件的材料。 ? 制定工藝路線，查相關(guān)手冊(cè)，對(duì)要求加工的部位進(jìn)行工藝計(jì)算，確定機(jī)床型號(hào)，并對(duì)機(jī)床功率進(jìn)行驗(yàn)算。 ? 夾具設(shè)計(jì)，確定夾具的組成形式、具體結(jié)構(gòu)，畫夾具裝配圖、夾具零件圖、工件裝配圖、工件圖、工件毛坯圖，寫夾具說明書。 ? 填寫工藝過程表、工序表，撰寫設(shè)計(jì)說明書。 成都電子機(jī)械高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 10 第 2 章 連桿加工工藝規(guī)程 機(jī)械加工工藝規(guī)程簡(jiǎn)介 1）機(jī)械加工工藝規(guī)程是組織車間生產(chǎn)的主要技術(shù)文件。機(jī)械加工工藝規(guī)程是車間中一切從事生產(chǎn)的人員都要嚴(yán)格、認(rèn)真貫徹執(zhí)行的工藝技術(shù)文件，按照它組織生產(chǎn)，就能做到個(gè)工序科學(xué)的銜接，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)和低消耗。 2）機(jī)械加工工藝規(guī)程是生產(chǎn)準(zhǔn)備和計(jì)劃調(diào)度的主要依據(jù)。有了機(jī)械加工工藝規(guī)程，在產(chǎn)品投入生產(chǎn)之前就可以根據(jù)它進(jìn)行一系列的準(zhǔn)備工作，如原材料和毛坯的供應(yīng)，機(jī)床的調(diào)整，專用工藝裝備（如專用夾具、刀具和量具）的設(shè)計(jì)制造，生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃的編排，勞動(dòng)力的組織，以及生產(chǎn)成本 的核算等。有了機(jī)械加工工藝規(guī)程，就可以制所生產(chǎn)產(chǎn)品的進(jìn)度計(jì)劃和相應(yīng)的調(diào)度計(jì)劃，使生產(chǎn)均衡、順利的進(jìn)行。 3）機(jī)械加工工藝規(guī)程是新建或擴(kuò)建工廠、車間的基本技術(shù)文件。在新建或擴(kuò)建工廠、車間時(shí)，只有根據(jù)機(jī)械加工工藝規(guī)程和生產(chǎn)綱領(lǐng)，才能準(zhǔn)確確定生產(chǎn)所需機(jī)床的種類和數(shù)量，工廠和車間的面積，機(jī)床的平面布置，生產(chǎn)工人的工種、等級(jí)、數(shù)量，以及個(gè)輔助部門的安排等。 制定機(jī)械加工工藝規(guī)程的原始資料主要是產(chǎn)品圖樣、生產(chǎn)綱領(lǐng)、生產(chǎn)類型、現(xiàn)場(chǎng)加工設(shè)備及生產(chǎn)條件等。設(shè)計(jì)機(jī)械加工工藝規(guī)程的程序一般為 ： 1）分析加工零件的工藝性。主要包括審查零件結(jié)構(gòu)的工藝性及了解零件的各項(xiàng)技術(shù)要求，分析產(chǎn)品的裝配圖和零件的工作圖，熟悉該產(chǎn)品的用途、性能及工作條件，明確被加工零件在產(chǎn)品中的位置和作用等。 2）熟悉和確定毛坯 3）擬定加工工藝路線 4）工序設(shè)計(jì) 5)編制工藝文件 成都電子機(jī)械高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 11 ，確定生產(chǎn)類型 180C 柴油機(jī)的 連桿 。該產(chǎn)品年產(chǎn)量為 150 臺(tái)，設(shè)其備品率為 10%，機(jī)械加工廢品率為 1%，現(xiàn)制定該活塞的機(jī)械加工工藝規(guī)程。 N=Qn(1+α%+β%) =150(1+10%+1%) =166件 /年 連桿的年產(chǎn)量為 166 件，現(xiàn)已知該產(chǎn)品屬于輕型機(jī)械，根據(jù)《機(jī)械 加工工藝手冊(cè) 》表 的劃分 ， 166150～ 500， 可確定其生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)。 連桿 零件圖樣的視圖正確、完整，尺寸、公差及技術(shù)要求齊全 。 連桿在工作中承受多向交變載荷的作用，要求具有很高的強(qiáng)度。因此，連桿材料一般采用高強(qiáng)度碳鋼和合金鋼；如 45 鋼、 55 鋼、 40Cr、 40CrMnB 等。近年來也有采用球墨鑄鐵的，粉末冶金零件的尺寸精度高，材料損耗少，成本低。隨著粉末 冶金鍛造工藝的出現(xiàn)和應(yīng)用，使粉末冶金件的密度和強(qiáng)度大為提高。因此，采用粉末冶金的辦法制造連桿是一個(gè)很有發(fā)展前途的制造方法。 連桿毛坯制造方法的選擇，主要根據(jù)生產(chǎn)類型、材料的工藝性（可塑性，可鍛性）及零件對(duì)材料的組織性能要求，零件的形狀及其外形尺寸，毛坯車間現(xiàn)有生產(chǎn)條件及采用先進(jìn)的毛坯制造方法的可能性來確定毛坯的制造方法。根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)為大量生產(chǎn)，連桿多用模鍛制造毛坯。連桿模鍛形式有兩種，一種是體和蓋分開鍛造，另一種是將體和蓋鍛成 — 體。整體鍛造的毛坯，需要在以后的機(jī)械加工過程中將其切開，為保證切開后粗鏜孔余量的 均勻，最好將整體連桿大頭孔鍛成橢圓形。相對(duì)于分體鍛造而言，整體鍛造存在所需鍛造設(shè)備動(dòng)力大和金屬纖維被切斷等問題，但由于整體鍛造的連桿毛坯具有材料損耗少、鍛造工時(shí)少、模具少等優(yōu)點(diǎn)，故用得越來越多，成為連桿毛坯的一種主要形式?？傊?，毛坯的種類和制造方法的選擇應(yīng)使零件總的生產(chǎn)成本降低，性能提高。 成都電子機(jī)械高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 12 基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一，基面選擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，不但使加工工藝過程中的問題百出，更有甚者，還會(huì)造成零件 大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。因此，工件在加工過程中的定位、測(cè)量等問題需要被重點(diǎn)考慮。 （ 1）粗基準(zhǔn)的選擇 在選用粗基準(zhǔn)時(shí)要考慮如何保證各個(gè)加工面有足夠的余量，如何保證各個(gè)表面間的相互位置精度 。因此選擇粗基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)遵循以下幾個(gè)原則： ○ 1 對(duì)于不需要全部加工表面的零件，應(yīng)使用始終不加工的表面作為粗基準(zhǔn)，以保證不加工表面與加工表面之間的相互位置要求。 ○ 2 選擇毛坯余量最小的表面作為粗基準(zhǔn) ○ 3 選擇零件上重要基準(zhǔn)面作為粗基準(zhǔn) ○ 4 選擇零件上加工面積大，形狀復(fù)雜的表面作為粗基準(zhǔn)，以使定位準(zhǔn)確、加緊可靠，夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便。 ○ 5 粗基準(zhǔn)在同一尺寸方向上通常只能使用 一次，不應(yīng)重復(fù)使用，以免產(chǎn)生不必要的定位誤差。 （ 2）精基準(zhǔn)的選擇 精基準(zhǔn)的選擇應(yīng)使工件的定位誤差較小，能保證工件的加工精度，同時(shí)還應(yīng)使加工過程操作方便，夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。選擇時(shí)應(yīng)遵循以下原則 ： ○ 1 基準(zhǔn)重合 盡量選擇被加工表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或工序基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)，避免基準(zhǔn)不重合而產(chǎn)生的定位誤差。 ○ 2 一次安裝的原則 一次安裝又稱為基準(zhǔn)統(tǒng)一原則?；鶞?zhǔn)統(tǒng)一或者一次安裝和有關(guān)工序所使用的夾具結(jié)構(gòu)大體上統(tǒng)一，降低了工序設(shè)計(jì)和制造成本。同 時(shí)多數(shù)表面采用同一基準(zhǔn)進(jìn)行加工，避免因基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換帶來的誤差。 ○ 3 互為基準(zhǔn)原則 當(dāng)某些表面相互位置精度要求較高時(shí)，這些表面又可以互為基準(zhǔn)反復(fù)加工，不斷提高定位基準(zhǔn)的精度，保證這些表面之間的位置精度。 ○ 4 自為基準(zhǔn)原則 對(duì)于精度要求很高的表面，如果加工時(shí)要求其余量很小而均勻時(shí)，可以以加工表面本身作為定位基準(zhǔn)，以保證加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)效率。 根據(jù)以上原則，結(jié)合連桿的具體的結(jié)構(gòu)，確定基準(zhǔn)如下： 在連桿機(jī)械加工工藝過程中，大部分工 序選用連桿的一個(gè)指定的端面和小頭孔作為主要基面，并用大頭處指定一側(cè)的外表面作為另一基面。這是由于：端面的面積大，定位比較穩(wěn)定，用小頭孔定位可直接控制大、小頭孔的中心距。這樣就使各工序中的定位成都電子機(jī)械高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 13 基準(zhǔn)統(tǒng)一起來，減少了定位誤差。 與夾具的定位元件接觸（在設(shè)計(jì)夾具時(shí)亦作相應(yīng)的考慮）。在精鏜小頭孔（及精鏜小頭襯套孔）時(shí)，也用小頭孔（及襯套孔）作為基面，這時(shí)將定位銷做成活動(dòng)的稱 “ 假銷 ” 。當(dāng)連桿用小頭孔（及襯套