【導讀】被加工零件圖，年產(chǎn)5000件；相關教材及夾具設計、電機工程手冊；計算生產(chǎn)綱領，確定生產(chǎn)類型；裝配圖和部分零件圖，不少于折合0號圖張；設計說明書正文不少于40頁。對影響汽缸蓋機械加工質量的因素和主要對策的分析、研究，關鍵。同時粗銑頂?shù)酌妗⒕M缸套孔專用夾具和一套工藝規(guī)程的合理設計更使得加。工工藝有所創(chuàng)新.氣缸蓋是柴油機的重要零部件之一，屬于典型的箱體類零件。他的結構比較復雜，其加工質量的好壞將直接影響到柴油機的整體性能。重要的平面，因此需要精細加工。毛坯采用HT20—40的鑄鐵由。機器進行砂模鑄造。其它一些同類產(chǎn)品的生產(chǎn)線狀況后，才具體地制定了這次設計的工藝方案。加工工序安排，遵循著：先主要、后次要，先粗后精，先面后孔等原則。了自動化程度較高的高效機床和工藝裝備。這樣，大大地提高了生產(chǎn)率。

　　

【正文】 溫度的影響 切削過程中還始終伴隨著熱的作用，包括切削熱，輻射熱等。在熱的作用下，工藝系統(tǒng)同樣不可避免地要產(chǎn)生變形，會使刀具相對于工件的正確位置受到破壞，造成加工誤差。特別是對于精密加工和大件加工，由于工藝系統(tǒng)熱變形所引起的加工誤差常常占到加工總誤差的 40%~70%。溫度的影響在以前因受投資等條件的制約，往往無法系統(tǒng)的加以預防，所以產(chǎn)生了各類質量問題，比如，檢測區(qū)域與加工區(qū)域溫度差造成的質量評判糾紛等。隨著 柴油機 零件質量要求的提高，該問題逐漸凸顯為主要影響因素，因此必須在工藝設計時就全局考慮，采取對應措施以降底影響程度。 1 溫度對汽缸蓋的影響 汽缸蓋材料灰鑄鐵在室溫狀態(tài)下熱膨脹系數(shù)一般為 10*106 /℃ ,即溫度每變化一攝氏度，一米長度方向上將變化 ，應該對主要孔面的精加工質量影響非常大，如 6DL 汽缸蓋頂面產(chǎn)品工藝定位孔（用以精確裝配汽缸蓋 ），兩孔間距 807mm，相互位置度要求 ，即使加工在公差中值，但溫度若變化 4℃，就超差了。 湖南科技大學本科生畢業(yè)設計（論文） 22 2 采取的措施 針對上述溫度影響，綜合實際經(jīng)驗，對汽缸蓋生產(chǎn)線設備及廠房采取以下措施： （ 1）、采用全空調車間，因為工廠處于中國南方地區(qū)特別是冬夏季節(jié)溫差大，若不控制環(huán)境溫度，其生產(chǎn)的綜合效應將使過程質量控制無法進行。 （ 2）、生產(chǎn)線工序盡可能采用濕式加工，并且切削液帶有溫度控制。切削液具有冷卻、潤滑，洗滌、防銹四大性能，實踐證明，金屬切削液能降底切削溫度 60~150 攝氏度，降底加工表面粗糙度，提高產(chǎn)品加工 質量和刀具是用壽命。 （ 3）所有設備主要部件，如床身、立柱、滑臺等采用熱平衡設計，減少設備因受熱變形而對加工精度產(chǎn)生的負面的影響。 （ 4）機床本身的溫度控制也是非常重要的，除加工設備有精度溫度補償功能外，還可在精加工設備熱敏感區(qū)采用冷卻液連續(xù)控制受熱變形影響。如汽缸蓋缸孔精加工專機立柱，其 Y軸方向（距夾具中心距離）受熱后位置漂移直接影響缸孔的位置精度，以前的國產(chǎn)專機設計時忽略了溫度對精度敏感方向的影響，造成了加工質量的不穩(wěn)定。因此汽缸蓋生產(chǎn)線中缸孔半精和精加工專機均要求對機床立柱進行冷卻，該措施在實施后大大 提高了加工質量的穩(wěn)定性。 （ 5）嚴控空調及通風設備的出風口，避免強制局部冷卻而使設備的不同部位產(chǎn)生較大溫差。 （ 6）嚴格控制熱源（如高溫清洗設備等）影響區(qū)域，生產(chǎn)線設計時就避免機加工設備，特別是精加工設備與熱源距離過近。除此之外，在熱源外圍采用隔溫材料控制熱影響區(qū)面積。對于清洗后集體的溫度控制，可采用常溫清洗或設立冷卻通道，將出口部位工件溫度控制至室溫。 3 對車間環(huán)境溫度和冷卻液溫度的要求 通過長期研究這兩種溫度對設備精度的影響，筆者總結歸納出以下要求： 對車間環(huán)境溫度要求： （ 1)環(huán)境溫度要控制在 2050℃，溫度偏離上述范圍時，有必要調整設備幾何精度與控制系統(tǒng)的溫度補償。 （ 2）溫度隨時間的變化△ T/△ t要平穩(wěn)，建議小于 0≥ 6k/h，但允許在短時間內（比如幾分鐘內）存在稍高值。 （ 3）溫度層，級溫度隨室內地面的高度而不同，垂直梯度 G= ︳△ T/△ h ︳≤,但應隨時間的變化盡可能地穩(wěn)定，︳△ G/△ t ︳≤ 。 4 對冷卻液溫度要求 采用濕式加工后，機床零部件經(jīng)冷卻液沖帥產(chǎn)生生產(chǎn)極強的熱交換，但這對于各軸的測量系統(tǒng)幾乎無任何影響，影響加工精度的因素取決于機床結構和工藝系統(tǒng)的設 計，包括家具、工件和刀具。 湖南科技大學本科生畢業(yè)設計（論文） 23 冷卻液供給溫度 TK 必須與軸的測量系統(tǒng)的溫度相近但又有所遲滯，可以將靠近 X軸光柵尺的機床本身溫度 TM 作為參照值，兩者之間的偏差要求需視軸行程而定： 當軸行程不超過 750mm,絕對偏差︳ TK－ TM ︳≤ ； 當軸行程超過 750mm,絕對偏差︳ TK－ TM ︳≤ 。 磨損的影響 在力的作用下，工藝系統(tǒng)各部分的有關摩擦表面之間不可避免的要產(chǎn)生磨損，使工藝系統(tǒng)原有精度遭到破壞，將影響到精度的保持性。 對于磨損問題，無法避免，只能采取兩種措施，一是延緩磨損周期，主要方 法是摩擦表面而選用耐磨材料，加強維護創(chuàng)建良好的潤滑環(huán)境等，二是建立易磨損件的磨損極限標準，定期對易損件進行檢查。因此，在汽缸蓋生產(chǎn)線設計規(guī)劃的同時，就需制訂與之相適應的技術規(guī)范，并在試生產(chǎn)開始就強制執(zhí)行。 對于刀具磨損，不僅直接影響工序加工質量，其耐用度還與生產(chǎn)線產(chǎn)能以及加工成本相關，在措施上除采用耐磨材料的刀具，如涂層刀具、ＣＢＮ、ＰＣＤ刀具等提高刀具壽命外，還需要加強監(jiān)控。在早期，人們依靠提高有效的早期預防。隨著控制理論的發(fā)展，自適應控制的實際生產(chǎn)應用逐漸成為可能。汽缸蓋生產(chǎn)線在設備選型時就對該功能提出 要求；通過主軸功率監(jiān)控或軸向力監(jiān)控來實現(xiàn)刀具磨損狀態(tài)的識別，并自動調整機床動作來安全應對這種變化。該技術在規(guī)模應用后取得了良好的效果，特別是對刀具磨損，崩刃等失效狀態(tài)提供了早期預警，大大降底了批質量事故的發(fā)生幾率。另外，對于產(chǎn)品精度要求高的項目，其對刀具磨損敏感度也一定很高，則可采用自動測量和反饋補償技術進行質量控制。 振動的影響 機械加工過程中會使工藝系統(tǒng)產(chǎn)生振動，強烈的振動會在加工表面留下振紋，降底零件的精度和表面質量，對刀具耐用度和機床的壽命產(chǎn)生負面影響，同時產(chǎn)生的有害噪音還惡化生產(chǎn)環(huán) 境，對工人健康不利。 振動按其生產(chǎn)的原因可分為三類：自由振動、受迫振動和自激振動。自由振動往往是由于切削力的突然變化等原因所引起的，這種振動一般可以迅速衰減，故對機械加工過程的影響最小，而受迫振動和自激振動是不能自然衰減，對加工危害性較大。 銑削或鏜削非連續(xù)面，加工過程為斷續(xù)切削，存在一定的間歇性沖擊力，引起切削力的周期性變化，從而激起振動，這種就是典型的受迫振動。一般采取的措施是避免激振力的頻率與系統(tǒng)的固有頻率接近，以防止共振。如粗精銑汽缸蓋的一個面。要求精度Ｒｚ１６，原工藝設計要求采用９００ｍｍ／ｍｉｎ 速度才能滿足生產(chǎn)節(jié)拍要求，可是粗糙度達不到要求，雖對刀具進行了多次改進但效果仍不理想，降底進給至６００ｍｍ／ｍｉｎ，表面粗糙度達到了要求，可又無法滿足節(jié)拍要求，在多次切削實驗后，將進給量加大至１２００ｍｍ／ｍｉｎ，得到了理想的結果?？梢娡ㄟ^調整切削參數(shù)，避開湖南科技大學本科生畢業(yè)設計（論文） 24 系統(tǒng)共振點，也是解決此類振動問題的有效方法。 自激振動機理比較復雜，采取的對策仍是通過各種實驗，在設備、工具和實際操作等方面解決。如 柴油機 汽缸蓋半精、精鏜凸輪孔工序，因汽缸蓋長度達８５０ｍｍ，固直線鏜桿長徑比很大，一凸輪孔鏜桿為例，其Ｌ／Ｄ＞１５，且受工 件結構影響，又無法在中間設置輔助支撐，在實際加工中受各檔切削力的綜合作用，形成振源，采用一般的直線鏜桿無法解決振動對機械加工精度產(chǎn)生的影響。目前比較成功的做法是使用重金屬刀桿，但因其價格昂貴，加工此類大孔很不經(jīng)濟，所以選擇阻尼防振鏜桿作為方案的優(yōu)先選項，該鏜桿可通過內置減振系統(tǒng)來吸引刀桿振動能量，最終達到消振的目的。 主要工序單件機動工時的計算 工序 10：粗銑頂?shù)酌? 湖南科技大學本科生畢業(yè)設計（論文） 25 工序 40：精銑頂?shù)酌?： 機床：雙立軸圓工作臺銑床 KX52 刀具：硬質合金端銑刀（面銑刀）材料： VCW r418 mmD 63? 齒數(shù) 6?Z 銑削深度 pa ： mmap ? 每齒進給量 fa ：根據(jù)參考文獻 [13]《機械加工工藝手冊》表 ，取Zmma f /? ； 銑削速度 V ：參照參考文獻 [13]《機械加工工藝手冊》表 ，取 smV /? 機床主軸轉速 n ，由式（ 1）有： m in/ 0100 00 rd Vn ?? ???? ? ， min/460rn? 實際銑削速度 V? ，由式（ 2）有： smndV / 00 0 4 00 00 ?? ????? ? 進給量 fV ，由式（ 3）有： smmZnaV ff /????? 工作臺每分進給量 mf ： m in/4 14/9 mmsmmVf fm ??? 湖南科技大學本科生畢業(yè)設計（論文） 26 被切削層長度 l ：由毛坯尺寸可知 mml 76? 刀具切入長度 1l ：精銑時 mmDl 631 ?? 刀具切出長度 2l ：取 mml 22 ? 走刀次數(shù)為 1。 機動時間 2jt ，由式（ 5）有： m 41 4 26376212 ??????? mj f lllt 本工序機動時間 m ????? jjj ttt 工序 100：粗鏜缸套孔及止口 基本工時的確定 工時的定額就是完成某一工序所規(guī)定 的工時，合理的工時定額能促進工人的生產(chǎn)技能和技術熟練程度的不斷提高，調動工人的勞動積極性，從而提高生產(chǎn)率。主要有以下幾部分組成： ⑴基本時間 t基 直接用于改變工件的尺寸、形狀和表面質量所需要的時間。 ⑵輔助時間 t輔 每個工件加工要求進行的裝、卸工件，啟動、停止機床，改變切削用量，測量工件等工作所消耗的時間。 ⑶工作點服務及身體需要時間 t服 在工作時間內，為保證自己正常工作所進行的刀具調整、修磨砂輪、清理切削、擦拭機床等項工作消耗的時間，即在工作時間內必要的休息時間和自然需要時間。 ⑷準備終結時間 t 終 結 一批零件開始加工前熟悉工藝文件，領取毛坯、夾具，調整機床及一批工件終結完工后所需拆下和歸還工藝裝備，發(fā)送成品所需要的時間。 （ 2)各項時間的計算 t 基 =(計算長度 /S)*I 其中 i為走刀次數(shù) t 輔 =（ 1317） % t 基 取 15% t 服 =（ 1317） % t 基 取 15% t 終結 =（ 35） % t 基 取 15% 湖南科技大學本科生畢業(yè)設計（論文） 27 又有： t單件 = t 基 + t 輔 +t 服 ≈ t 基 t單件核算 = t 基 + t 輔 +t 服 +t 終結 ≈ t 基 、 下面以工序 30和工序 50 為例說明時間定額的計算方法 ⑴工序 30 的時間定額的計算 t基 =（計算長度 /8） *I=[(L+L1+L2)/8]*I 式中： L工件長度 i走刀次數(shù) L1,L2— 切入和超出長度 對工序 30： L=230 L1=12..5 L2=5 I=1 S=408 t基 =(230++5)/408=(分 ) t輔 =15% t 基 =15%*=（分 ） t服 =15% t 基 =（分 ） t終結 =5% t 基 =（分 ） t單件≈ t 基 =（分 ） t單件核算≈ 基 =（分 ） ⑵工序 50 的時間定額計算 t 基 =[(L+L1+L2)/S]*I =[(103++)/176]*1 =(分 ) t輔 =15% t 基 =15%*=（分 ） t服 =15% t 基 =（分 ） t終結 =5% t 基 =（分 ） t單件≈ t 基 =（分 ） t單件核算≈ 基 =（分） 其他的各道工序的計算方法與上面兩例子相同，在此不再一一舉例，具體數(shù)值見工藝卡。 1 刀具的選擇 刀具的選擇條件： ⑴刀具材料的硬度應高于工件材料的硬度。 湖南科技大學本科生畢業(yè)設計（論文） 28 ⑵刀具材料要有足夠的強度及韌性，以承受較大的切削力。 ⑶刀具材料需耐磨，熱硬性好，且刀具有良好的工藝性，便于制造。 因此，在設計中，選用合適的刀 具，可以提高生產(chǎn)率。各工序所使用的刀具具體的選擇見工藝卡。 2 機床的選擇 選擇機床的要求 ⑴能達到規(guī)定的質量 ⑵能達到較高的生產(chǎn)率 ⑶能達到較高的經(jīng)濟性 因此，在設計中，選用的機床首先要有足夠的精度，其次，機床的生產(chǎn)率應略大于該零件的年生產(chǎn)率，最后，還要考慮機床的價格。具體的機床選擇見工藝卡。 3 量具的選擇 由于是大批量加工，且要求的加工精度較高，在工序中，要采用許多專用量具，具體選擇見工藝卡。 4 夾具的設計選擇 在工序的最初幾步，由于是初加工，且在通用機床上加工，未上生產(chǎn)線，因此可以采用組合加劇進行粗加工 ，當上生產(chǎn)線后，工件在專用機床上加工，且要求精度高，應大量采用專用夾具，夾具的設計詳見本文第四章。 5 輔助工具的選擇 刀居與機床之間常要用輔具來連接，如鉆夾頭，鉆套，刀夾等。選擇輔具時應考慮 : （ 1） 能達到較高的生產(chǎn)率 （ 2）經(jīng)濟效果良好 因此在設計中，選用的輔助工具生產(chǎn)率應與零件的年生產(chǎn)率相適應，由于是大批量生產(chǎn)，可以采用專用輔具。具體的輔具選擇見工序卡。