【正文】 沈陽航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 概述 汽車是現(xiàn)代社會(huì)中最普遍，最常用的一種交通工具，它給我們的生產(chǎn)，生活帶來諸多方便。特別是近幾年，隨著汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，汽車的款式性能均有了很大的改善，因此吸引了眾多購車者的目光。那么要保持這種長盛不衰的勢(shì)頭，其關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)就是不斷改進(jìn)加工工藝，使產(chǎn)品更具實(shí)用性，經(jīng)濟(jì)性和美觀性。 汽車的種類很多，按其設(shè)計(jì)用途分，可分為載重汽車和乘坐汽車。載重汽車一般是用于運(yùn)送貨物的，這種汽車車身一般都比較大。乘坐汽車是專門、供人們乘坐，以分為轎車和客車。轎車可根據(jù)其發(fā)動(dòng)機(jī)的容積大小，分為普通、中級(jí)、高級(jí)，三個(gè) 等級(jí)?？蛙噭t按其車身長度的不同，分為微型、輕型、中型、大型四種。若按發(fā)動(dòng)機(jī)使用的燃料分，可分為汽油車和柴油車。一般常見的汽車的總體構(gòu)造由發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤、電氣設(shè)備和車身四部分組成。發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車的動(dòng)力裝置，底盤則用來傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的動(dòng)力。電氣設(shè)備包括電源部分，發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火以及照明等用電設(shè)備。車身是用于安置駕駛員，乘客或貨物。 汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)按其使用的燃料的不同，可分為汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和柴油發(fā)動(dòng)機(jī)兩種。汽油發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)性用電火花強(qiáng)制點(diǎn)燃由汽油與空氣組成的可燃混合氣，使它燃燒產(chǎn)生熱能。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)使用的柴油是直接噴入發(fā)動(dòng)機(jī)汽 缸，在高溫高壓下自燃而產(chǎn)生熱能。另外，按完成一個(gè)工作循環(huán)所需要的行程數(shù)來分，又可分為四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)和二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)兩種。我畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目就是四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸蓋的加工工藝與夾具設(shè)計(jì)。所謂的四沖程就是在一個(gè)工作循環(huán)中，曲軸旋轉(zhuǎn)達(dá)兩周、活塞運(yùn)行四個(gè)行程。完成進(jìn)氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)過程。 汽油發(fā)動(dòng)機(jī)主要有氣缸、氣缸蓋、連桿曲軸、進(jìn)氣門、排氣門、火花塞等幾部分組成。氣缸蓋形成密封的燃燒室，燃料在此燃燒，產(chǎn)生氣體膨脹，推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)，經(jīng)連桿將力傳給曲軸，使曲軸旋轉(zhuǎn)輸出動(dòng)力。進(jìn)氣門控制可燃混合氣的進(jìn)入，而排氣 門控制廢氣排出。氣缸蓋的主要功用是和氣缸摯共同密封氣缸體及氣缸套上平面，并與活塞頂部和氣缸壁一起形成燃燒室。氣缸蓋內(nèi)部有冷卻水套，下端面的冷卻水孔與氣缸體的冷卻水孔相通，以便使用循環(huán)水冷卻燃燒室等高溫部位。此外，氣缸蓋還提供氣門組和氣門傳動(dòng)組的部分零件的安裝位置。氣缸蓋的材料主要有鑄鐵和鋁合金兩種。鑄鐵氣缸蓋具有機(jī)械強(qiáng)度高，鑄造性能和耐熱性能好等優(yōu)點(diǎn)。鋁合余氣缸蓋的缺點(diǎn)是剛性差，使用中容易變形，但由于導(dǎo)熱性比鑄鐵好，有利于提高壓縮比。 綜上所述，通過對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋的有關(guān)說明，有助于我們更好的了 解氣缸蓋 的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，功用和工作狀態(tài)，為下一氣缸蓋的加工工藝設(shè)計(jì)做好鋪墊。 四沖程汽車發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)蓋的工藝規(guī)程編制及銑削夾具設(shè)計(jì) 2 1 汽缸蓋的加工工藝設(shè)計(jì) 工藝設(shè)計(jì)過程是一個(gè)綜合性的過程，在保證尺寸精度，加工質(zhì)量的基 礎(chǔ)上，同時(shí)也要考慮生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性問題。因此，首先應(yīng)對(duì)零件圖，產(chǎn)量和現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)條件進(jìn)行認(rèn)真的分析，然后制定出合理的工藝路線，并確定各工序的工序尺寸和加工方法，最后完成合理的詳細(xì)的工藝過程。 零件圖分析 零件圖是制造零件的主要技術(shù)依據(jù)，在設(shè)計(jì)工藝路線前應(yīng)對(duì)其進(jìn)行工藝分析，了解零件的功用和工作條件，分析尺寸精度及其技術(shù)要求，以便更好地掌握其結(jié) 構(gòu)特點(diǎn)和工藝關(guān)鍵。 零件的工作條件 四缸汽車發(fā)動(dòng)機(jī)是發(fā)動(dòng)機(jī)工作容積為 的普通級(jí)汽車，汽缸數(shù)為四個(gè)，燃料是汽油，采用水冷裝置。 汽缸蓋是發(fā)動(dòng)機(jī)的重要組成部分，與汽缸體相連，并與活塞頂部構(gòu)成密封的燃燒室。發(fā)動(dòng)機(jī)在工作時(shí)火花塞發(fā)出電火花，將壓縮的混合氣體點(diǎn)燃，混合氣體燃燒時(shí)放出大量的熱，使汽缸內(nèi)壓力聚增，瞬時(shí)最高溫度可達(dá) 2020 攝氏度左右。最高壓力達(dá) ～ a o所以說，汽缸蓋的材料要有足夠的強(qiáng)度，并耐熱。另外，汽缸蓋采用水冷卻，所以要求材料要有一定耐腐蝕性。在該設(shè) 計(jì)題目中汽缸蓋的材料是鑄鋁合金（ ZL104）它不僅具有一定的強(qiáng)度，而且導(dǎo)熱性、耐腐蝕性也比較好的適應(yīng)其工作環(huán)環(huán)境。另外，鑄鋁合金的重量輕，對(duì)減輕發(fā)動(dòng)機(jī)的重量有很大的好處。 零件的結(jié)構(gòu)形態(tài)分析 汽缸蓋作為發(fā)動(dòng)機(jī)的重要組成部分，要求質(zhì)量較高，而且工作性能要穩(wěn)定可靠。汽缸蓋在結(jié)構(gòu)上主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)： (1) 零件的毛坯采用鑄壓件，鑄造精度要求高； (2) 零件的外型比較復(fù)雜，多孔，多螺紋； (3) 整體的表面精度和位置度要求不是很高； 當(dāng)然，也有一些重要的、要 求高的表面。如氣缸蓋的下表面要求平面度為 ，表面沈陽航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 粗糙度值為 ，另外，導(dǎo)管孔尺寸精度和位置要求也很高，表面粗糙度值為 ，垂直度為 ，圓度為 ．尺寸精度為 H8，火花塞孔與下表面成 40 度角。還有氣缸蓋下表面的兩個(gè)螺栓孔作工藝，要求精度達(dá) H7。 氣缸蓋的下表 216。6 深 75 油孔，端面 216。5 深 72 油孔以及上面 216。6 深 24 油孔三者相 通。從總體上說，氣缸蓋屬于箱體類零件，因?yàn)闅飧咨w有箱體類零件的特點(diǎn)，有型腔，有筋板。 零件的技術(shù)條件分析 表面粗糙度：氣缸蓋的表面粗糙度一般在 ∽ 。范圍內(nèi)，只有導(dǎo)管孔粗糙度較高為 。表面間的位置精度：尺寸精度較高的兩工藝孔之間尺寸距離偏差177。 ，導(dǎo)管孔直徑偏差為 216。15+ 0 就位置關(guān)系精度而言，座圈底孔相對(duì)于導(dǎo)管孔的同軸度為 216。0. 05。 導(dǎo)管孔對(duì)下面的垂直度為 。 另外，氣缸蓋還有下列特殊條件： (1) 所有孔和螺紋孔的位置度在 范圍內(nèi)； (2) 將 90 0 1200 錐口螺紋孔的上端直徑擴(kuò)到螺紋外徑。 零件材料分析 氣缸蓋的材料采用 ZL104 (ZAISi9Mg)， 該金屬主要特點(diǎn)是：鑄工藝性能良好，耐腐蝕性尚可，強(qiáng)度高，焊接性能和切削加工性能尚可，鑄造工藝較復(fù)雜，易生成氣也，補(bǔ)焊性能好，用途是：用于砂型，金屬型和壓力鑄造形狀復(fù)雜的 200℃以下的工作零件，如發(fā)動(dòng)機(jī)的缸體和缸蓋。 零件的工藝分析 從氣缸蓋的結(jié)構(gòu)形狀，技術(shù)要求和材料等幾個(gè)方面來分析，該零件的工藝關(guān)鍵是保證孔和螺紋加工的尺寸精度及位置精度。另外，鑄造時(shí)易生成氣孔，所以應(yīng)該檢查汽缸蓋的氣密性。因此在設(shè)計(jì)工藝時(shí)，首先要考慮各個(gè)面上的孔螺紋的加工順序合理性以及相應(yīng)的精度問題。 還要特別注意重要工序的加 工和檢查，此零件最重要的尺寸是下表面和火花塞孔以及氣門也，這是氣缸蓋的關(guān)鍵，它直接影響到汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。氣缸蓋的材料為鑄鋁合金，四沖程汽車發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)蓋的工藝規(guī)程編制及銑削夾具設(shè)計(jì) 4 加工性能較好在切削加工時(shí)不會(huì)產(chǎn)生困難。 沈陽航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 2 零件毛坯設(shè)計(jì) 通過對(duì)零件的技術(shù)要法語，尺寸精度和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)確定毛坯的種類以及加工余量，進(jìn)而設(shè)計(jì)出毛坯的形狀及尺寸。 定毛坯種類 選擇毛坯種類應(yīng)考慮的因素主要有以下幾個(gè)方面： (1) 生產(chǎn)綱領(lǐng)和批量 生產(chǎn)綱領(lǐng)大時(shí)，宜采用高精度與高生產(chǎn)率的毛坯制造方法；生產(chǎn)綱領(lǐng)小時(shí)，宜采用設(shè)備投資寸的毛坯制造方法。 (2) 零件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸大小 直徑相差不大的階梯軸宜采用棒料；直徑相差較大的則宜采用鍛件；尺寸較大的毛坯，不宜采用模鍛，壓鑄和精鑄；而宜采用自由鍛造和砂型鑄造；形狀復(fù)雜，力學(xué)性能要求不高的毛坯可采用鑄鋼件；形狀復(fù)雜和薄壁的毛坯不宜采用金屬型鑄造；外形復(fù)雜的小型零件宜采用壓鑄，熔模鑄造等精密鑄造方法，以減少切削加工或不進(jìn)行切削加工。 (3) 零件的力學(xué)性能 鑄鐵件的強(qiáng)度按離心澆注，壓力澆注的鑄件，金屬型澆注的鑄件，砂型 澆注的鑄件依次遞減、鋼質(zhì)鍛造毛坯的力學(xué)性能高于鋼質(zhì)棒料和鑄鋼 件。 (4) 技術(shù)經(jīng)濟(jì)性 在必要的時(shí)候，應(yīng)對(duì)所選的毛坯進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析。 根基以上原則，考慮到汽缸蓋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及批量應(yīng)用鑄件。另外，考慮到生產(chǎn)性質(zhì)，零件材料及技術(shù)要求等綜合因數(shù)，選定砂型鑄造。這種鑄造的特點(diǎn)是鑄造容易，而且生產(chǎn)率高。 毛坯的工藝要求 澆注位置選擇原則 鑄件的澆注位置應(yīng)使零件質(zhì)量要求高的表面處于底面或側(cè)面，以免產(chǎn)生氣孔、砂眼、縮孔等缺陷：鑄件的大平面應(yīng)盡量朝下，以避免氣孔及夾渣、夾砂等缺陷存在壁較厚較大的部分應(yīng)朝下，側(cè)立或傾斜，以保證金屬 液的充填，同時(shí)要求金屬液到達(dá)薄壁處所經(jīng)路徑愈短愈好；對(duì)有砂芯的鑄件，其澆注位置應(yīng)保證砂芯定位穩(wěn)定排氣順暢與下芯檢驗(yàn)方便。四沖程汽車發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)蓋的工藝規(guī)程編制及銑削夾具設(shè)計(jì) 6 分型面位置選擇原則 ①分型面應(yīng)力求選取在鑄件最大截面處； ②分型面位置應(yīng)使鑄件盡可能處在同一半型腔內(nèi)或加工面和加工基準(zhǔn)面應(yīng)放在同一砂箱中，有利于保證鑄件的尺寸精度，防止錯(cuò)型偏差在鑄件上反映； ③ 所選取分型面位置應(yīng)盡量減少分型面數(shù)目，特別對(duì)機(jī)器選型一般只有一個(gè)分型面，這樣可養(yǎng)減少鑄件尺寸偏差提高生產(chǎn)率； ④力求采用平面分型面，這樣可簡化工裝結(jié)構(gòu)及制造操作； ⑤選擇分型面時(shí)應(yīng)力求不使某一砂箱過高，因?yàn)檫^高會(huì)使造型、合型等操作不便： ⑥ 機(jī)器選型批量生產(chǎn)時(shí)，盡量減少砂芯與活塊數(shù)目一遍啟模，修型和確保高的生產(chǎn)率； 選擇分型面時(shí)力將全部砂芯或重要的砂芯放在下型內(nèi)，以利于下芯、合箱、檢驗(yàn)等操作的進(jìn)行。 鑄件的壁厚大小，壁間距離與位置安排與合金成份流動(dòng)性能，鑄件幾何形狀及鑄件冷卻能力等各種因素有關(guān)，它會(huì)直接影響鑄件的質(zhì)量，應(yīng)遵循以下原則： ① 件壁厚不能小于最小壁厚值，砂型鑄造的最小壁厚為 5mm ②鑄件壁厚差力求均勻，以免造成 各部分因溫度差懸殊而引起縮裂、縮孔與裂紋； ⑧壁間最小距離與高度應(yīng)有一定限制，砂型鑄造的壁（或筋）的最小距離為 8mm。 ④壁上加強(qiáng)筋位置的安排應(yīng)力求防止熱應(yīng)力不均而出現(xiàn)裂紋與變形； ⑤較大的薄壁型面應(yīng)避免出現(xiàn)水平位置，這主要是為避免雜質(zhì)，氣體的積聚而形成鑄件缺陷。 孔徑設(shè)計(jì) 鑄件上最小鑄造孔的直徑受鑄造工藝的限制。砂型鑄造孔的最小直徑為 8~10mm，最大孔深為該孔直徑的 10 倍。 鑄造斜度（拔模斜度） 為便于拔芯和開型，在鑄件鑄型發(fā)生切向移動(dòng)的表面上設(shè)計(jì)有斜度，其 大小隨鑄件材料，幾何尺寸與內(nèi)外表面的不同而不同。鑄造斜度的大小按以下原則確定； ① 會(huì)屬的收縮阻力過大時(shí)，斜度應(yīng)大； 沈陽航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 ② 收縮量大和熔點(diǎn)高的合金，斜度應(yīng)大： ③ 鑄件需要拔模部分的尺寸大時(shí)，斜度應(yīng)小，反之斜度應(yīng)大。 在一般情況下，各面的鑄造斜度數(shù)值應(yīng)盡可能一致，以便于制造模具及造型，對(duì)于砂型鑄件常用的斜度為 2 0～ 30 鑄造圓角 鑄件壁部連接處的內(nèi)轉(zhuǎn)達(dá)角應(yīng)有鑄造圓角，其半徑隨鑄造方法的不同而不同。了制造方便，對(duì)鑄件各處的圓角，（除非設(shè)計(jì)有特殊要求者），半經(jīng)應(yīng)盡可能統(tǒng)一。一般對(duì)于砂型鑄件用 R3~R5 。取 R4 加工余量和鑄件的尺寸公差 根據(jù)毛坯的鑄造方法選取鑄件的尺寸公差，查資料得，砂型鑄造的公差等級(jí)為 7— 9級(jí)。取 8 級(jí)。再根據(jù)鑄件的尺寸公差等級(jí)和加工余量等級(jí)（砂型鑄造加工余量等級(jí)： G 級(jí)）確定機(jī)械加工余量，如下： ， 氣缸蓋的上下表面加工余量取 4mm： 氣缸蓋的左側(cè)面和前后端面加工余量取 3mm 2． 3 毛坯的檢驗(yàn) 鑄件的質(zhì)量檢驗(yàn)主要是毛坯尺寸及技術(shù)要求，汽缸蓋的技術(shù)要求為： ① 鑄造方法：砂型鑄造 ② 鑄造精度等級(jí)： ZJ6(HB0661) ③ 拔模角度： 20 ④ 鑄造圓角半徑： R4 ⑤ 壁 和壁的厚度： 6+ 0 ⑥ 氣道芯，氣道壁厚 5+ 0 氣道的形狀和位置的最大誤差分別是：177。 ，177。 ⑦ 氣道表面應(yīng)光潔 ⑧ 熱處理：淬火后時(shí)效處理硬度 HB80 3 工藝路線設(shè)計(jì) 加工方法的選擇 零件各表面的加工方法的選擇應(yīng)考慮以下幾個(gè)因素； 四沖程汽車發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)蓋的工藝規(guī)程編制及銑削夾具設(shè)計(jì) 8 (1)加工表面的加工精度和表面粗雜交的要求； (2) 零件結(jié)構(gòu)、加工表面的特點(diǎn)和材料等因素； (3) 生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性； (4) 工廠現(xiàn)有設(shè)備和技術(shù)的發(fā)展。 綜合考慮以上因素，最后確定加工方法如下： 氣缸蓋的下表面 的兩個(gè)工藝要求精度 H7，所以要先鉆后鉸；八個(gè)氣門孔要求精度 H8，也要鉆、鉸；上下表面的表面粗糙度值為 ，所以要先粗銑后精銑。對(duì)于其它表面及孔加工精度不是很高，所以采用常規(guī)的加工方法便能滿足加工要求。 工藝路線 在對(duì)氣缸蓋的各部分結(jié)構(gòu)、尺寸精度、加工要求進(jìn)行詳細(xì)的分析之再結(jié)合下廠調(diào)研獲取的實(shí)際生產(chǎn)方面經(jīng)驗(yàn)，擬定出合理的工藝路線。具體果如下： 工序 05:粗銑上平面 工序 10:粗銑下平面 工序 15:精銑上平面 工序 20:鉆、鉸工藝孔 工序 25:銑左側(cè)面 工序 30:銑前后端面 工序 35:鉆上下面孔 工序 40:中間檢驗(yàn) 工序 45：清洗吹風(fēng) 工序 50：第一次水套內(nèi)腔氣壓試驗(yàn) 工序 55：修整窗口 工序 60：鉆前后端面孔 工序 65：鉆左側(cè)面孔，后端面 216。5 油孔及攻 4M8,11M8 螺紋 工序 70：鉆上面 62