【正文】 響發(fā)動(dòng)機(jī)整體性能。隨著科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，汽車(chē)制造商們對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋的機(jī)械加工工藝越來(lái)越重視，缸蓋的機(jī)械 加工工藝技術(shù)也在不斷地進(jìn)步。 為保證缸蓋的加工精度要求，需要擬定合理的機(jī)械加工工藝路線。工藝路線的安排必須合理，符合客觀規(guī)律。工件裝夾實(shí)質(zhì)是在機(jī)床上對(duì)工件進(jìn)行定位和夾緊，其目的是通過(guò)定位和夾緊使工件在加工過(guò)程中始終保持正確的加工位置，以保證該工序所規(guī)定的加工技術(shù)要求。 該說(shuō)明書(shū)的 設(shè)計(jì)共分三部分。首先，初步了解柴油機(jī)的工作原理，然后針對(duì)缸蓋，了解其功用及其各項(xiàng)技術(shù)，從而進(jìn)行毛坯材料的選擇和工藝綱領(lǐng)的制訂；然后，參考大連柴油機(jī)廠的現(xiàn)行生產(chǎn)工藝路線，結(jié)合所學(xué)相關(guān)知識(shí)，最終擬定了所設(shè)計(jì)的加工工藝路線；最后，進(jìn)行工藝裝備的選擇和確定以及工時(shí)定額的計(jì)算，使之與缸蓋的生產(chǎn)綱領(lǐng)、加工精度相匹配?？v觀整條工藝路線，結(jié)合難易程度和夾具本身的特色，選定半精銑底面工序進(jìn)行夾具的總體裝配和夾具體的設(shè)計(jì)。 大連交通大學(xué)信息工程學(xué)院 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 2 柴油機(jī)工作原理簡(jiǎn)介 柴油機(jī)發(fā)展概況 如果用最簡(jiǎn)單的方式看待歷史，那么組成歷史的僅僅包括年代、人名、故事三個(gè)要素。一個(gè)永遠(yuǎn)不會(huì)被忘卻的名字 —— 魯?shù)婪?狄塞爾博士，柴油機(jī)的創(chuàng)始人。如果把蒸汽機(jī)的發(fā)明認(rèn)為是第一次 動(dòng)力革命 ,那么內(nèi)燃機(jī)的問(wèn)世當(dāng)之無(wú)愧是第二次動(dòng)力革命。一百多年以來(lái)，內(nèi)燃機(jī)的巨大生命力經(jīng)久不衰。 最早出現(xiàn)的內(nèi)燃機(jī)是法國(guó)發(fā)明家萊諾發(fā)明的以煤氣為燃料的內(nèi)燃機(jī)，之后幾十年，德國(guó)人奧托制成了第一臺(tái)四沖程往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)。德國(guó)狄塞爾博士于 1892 年獲得壓縮點(diǎn)火壓縮機(jī)的技術(shù)專(zhuān)利，靠壓縮空氣發(fā)熱， 噴入燃料后自燃做功，這種方式完全區(qū)別于吸入燃?xì)饣旌蠚恻c(diǎn)燃做功的方式，制成了第一臺(tái)壓縮點(diǎn)火的“狄塞爾”內(nèi)燃機(jī)（又稱(chēng)壓縮式內(nèi)燃機(jī)），即柴油機(jī) 。柴油機(jī)的高壓縮比帶來(lái)眾多的優(yōu)點(diǎn)：（ 1）可以省去化油器和點(diǎn)火裝置，提高了熱效率 . (2)柴油機(jī)壓縮比大 ,最大功率點(diǎn)、單位功率的油耗低 . (3)柴油機(jī)壓縮比高 ,發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)實(shí) ,故經(jīng)久耐用、壽命長(zhǎng)。當(dāng)今柴油機(jī)的技術(shù)水平表現(xiàn)為 :優(yōu)良的燃燒系統(tǒng)；采用 4 氣門(mén)技術(shù)；超高壓噴射；增壓和增壓中冷；可控廢氣再循環(huán)和氧化催化器；降低噪聲的雙彈簧噴油器；全電子發(fā)動(dòng)機(jī)管理等 ,集中體現(xiàn)在以采用電控共軌式燃油噴射系統(tǒng)為特征的新一代柴油機(jī)上。但由于柴油粘度比汽油大，不易蒸發(fā)，但自燃溫度卻低于汽油，故柴油機(jī)可燃混合氣的形成和燃燒方式與汽油機(jī)不同 。柴油機(jī)在進(jìn)氣沖程吸 入 的是純空氣，在壓縮沖程接近終了時(shí)，柴油經(jīng)噴油泵將油壓提高到 10MPa 以上，通過(guò)噴油器以霧狀噴 入 氣 缸，在很短時(shí)間內(nèi)與壓縮后的高溫空氣混合，形成可燃混合氣。 由于柴油機(jī)的壓縮比高，所以壓縮終了時(shí)氣缸內(nèi)空氣壓力可達(dá) ～ ，溫度高達(dá) 750～ 1000K，大大超過(guò)柴油的自燃溫度，故柴油噴人氣缸后，在很短的時(shí)間內(nèi)即自行著火燃燒，燃?xì)鈮毫眲∩仙?6～ 9MPa，溫度升高到 2021～ 2500K。廢氣同樣經(jīng)排氣門(mén)、排氣管等處排 入 大氣 。活塞走四個(gè)過(guò)程才能完成一個(gè)工作循環(huán)的柴油機(jī)稱(chēng)為四沖程柴油機(jī)。 如圖 中， 當(dāng)進(jìn)氣沖程開(kāi)始時(shí)，活塞位于上止點(diǎn)，氣缸內(nèi)的燃燒室中還留有一些廢氣。 隨著活塞的向下運(yùn)動(dòng)，氣缸內(nèi)活塞上面的容積逐漸增大：造成氣缸內(nèi)的空氣壓力低于進(jìn)氣管內(nèi)的壓力，因此外面空氣就不斷地充入氣缸。 當(dāng)活塞向下運(yùn)動(dòng)接近下 止點(diǎn)時(shí)，沖進(jìn)氣缸的氣流仍具有很高的速度，慣性很大，為了利用氣流的慣性來(lái)提高充氣量，進(jìn)氣閥在活塞過(guò)了下止點(diǎn)以后才關(guān)閉。 圖 12 四行程柴油機(jī)循環(huán)示意圖 (2) 壓縮沖程 第二沖程 —— 壓縮。當(dāng)活塞上行，進(jìn)氣閥關(guān)閉以后，氣缸內(nèi)的空氣受到壓縮，隨著容積的不斷細(xì)小，空氣的壓力和溫度也就不斷升高，壓縮終點(diǎn)的壓力和濕度與空氣的壓縮程度有關(guān)，即與壓縮比有關(guān)，一般壓縮終點(diǎn)的壓力和溫度為： Pc＝ 4～ 8MPa,Tc＝ 750～ 950K。 噴入氣缸的柴油，并不是立即發(fā)火的，而且經(jīng)過(guò)物理化學(xué)變化之后才發(fā)火，這段時(shí)間大約有 ～ 秒，稱(chēng)為發(fā)火延遲期。曲柄轉(zhuǎn)角時(shí)開(kāi)始將霧化的燃料噴入氣缸，并使曲柄在上止點(diǎn)后 5～ 10176。 (3) 燃燒膨脹沖程 第三沖程 —— 燃燒膨脹。燃燒時(shí)放出大量的熱量，因此氣體的壓力和溫度便 急劇升高，活塞在高溫高壓氣體作用下向下運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)連稈使曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)外作功。 隨著活塞的下行，氣缸的容積增大，氣體的壓力下降，工作沖程在活塞行至下止點(diǎn)，排氣閥打開(kāi)時(shí)結(jié)束。 如圖 中， 排氣沖程的功用是把膨脹后的廢氣排出去，以便充填新鮮空氣，為下一個(gè)循環(huán)的進(jìn)氣作準(zhǔn)備。為了減少排氣時(shí)活塞運(yùn)動(dòng)的阻力，排氣閥在下止點(diǎn)前就打開(kāi)了。為了利用排氣時(shí)的氣流慣性使廢氣排出得干凈，排氣閥在上止點(diǎn)以后才關(guān)閉。由于這種柴油機(jī)的工作循環(huán)由四個(gè)活塞沖程即曲軸旋轉(zhuǎn)兩轉(zhuǎn)完成的，故稱(chēng)四沖程柴油機(jī)。為此在單缸柴油機(jī)上必須安裝飛輪，利用飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性，使曲軸在四個(gè) 沖程中連續(xù)而均勻地運(yùn)轉(zhuǎn) 。在每個(gè)燃燒室上面都各有一個(gè)進(jìn)氣孔和 排氣孔，分別通過(guò)氣缸蓋內(nèi)的進(jìn)、排氣缸蓋內(nèi)進(jìn)、排氣通道與氣缸蓋兩側(cè)面上的進(jìn)、排氣管相通。兩個(gè)直徑較大的為進(jìn)氣門(mén)座，兩個(gè)直徑較小的為排氣門(mén)座。 噴油器安裝在每個(gè)燃燒室中央的一噴油器座內(nèi)。 冷卻水是由氣缸體上的串水管，通過(guò)氣缸蓋下部串水孔，進(jìn)入氣缸蓋冷卻水腔內(nèi)，從氣缸蓋后端出水管接流回散熱水箱。它的主要功用是： (1) 密封氣缸，與氣缸套、活塞構(gòu)成燃燒室空間； (2) 構(gòu)成柴油機(jī)的進(jìn)、排氣通道； (3) 柴油機(jī)很多部件安裝在氣缸蓋上，如進(jìn)氣門(mén)、氣門(mén)搖臂、噴油器、取氣閥、啟動(dòng)閥等?；瘜W(xué)成分 C： %， Mn： %，Cu:%,Si:,Mo:%,S%,P%。 (3)缸蓋水套內(nèi)腔表面及未加工面應(yīng)徹底清理干凈： ①未加工面上允許有單個(gè)的氣孔及凹陷，其最大尺寸不大于 2，深度不大于 ，數(shù)量不多于 10 個(gè) 。 (4)氣門(mén)座表面和噴油嘴附近不允許有氣孔，硬度 HB179255。 (6)全 部螺孔倒角為 120176。 (7)粗加工完后進(jìn)行水壓測(cè)試，壓力為 10— 10Pa，歷時(shí) 3分鐘無(wú)滲漏現(xiàn)象，缸蓋總成裝完后再做一次復(fù)驗(yàn) 。 (9)噴油嘴套裝配前，先在 25端面處涂以密封膠后，再套上橡膠圈裝入缸蓋內(nèi)，裝好后在 端面處鉚牢 。 (11)在氣門(mén)彈簧力作用下用煤油檢查氣門(mén)密封性 歷時(shí) 5分鐘不得有滲漏氣門(mén)與氣門(mén)座研磨密封帶寬度為 — 整圈無(wú)斷痕 。 在女同志占 25%以下：第一班 1914 小時(shí)， 第二班 1914 小時(shí)，第三班 1435 小時(shí) 。 (3) 平均流水線節(jié)拍＝流水線實(shí)際平時(shí)基數(shù) 60（ 1y） /零件年產(chǎn)量 其中， y－損失系數(shù)： ①工作時(shí)間內(nèi)設(shè)備修理方面損失 y1。 ③清理設(shè)備時(shí)的損失 y3 。 y＝ y1＋ y2 ＋ y3 ＋ y4＝ 15％ 零件年產(chǎn)量 ）（流水線實(shí)際年時(shí)基數(shù)平均流水線節(jié)拍＝ y160 ??? 考慮到保證產(chǎn)品按時(shí) 定量完成，生產(chǎn)該產(chǎn)品的每一道工序的單件核算時(shí)間必須小于生產(chǎn)節(jié)拍（工藝卡填寫(xiě)過(guò)程考慮到客觀隨機(jī)因素的影響，將節(jié)拍乘 80%后與單件核算時(shí)間比較），若大于生產(chǎn)節(jié)拍，就會(huì)造成完不成年產(chǎn)量，因此應(yīng)改用多臺(tái)機(jī)床加工。 生產(chǎn)周期＝每天有效工作時(shí)間 最長(zhǎng)工序時(shí)間）（批量－一個(gè)零件總的加工時(shí)間 *1? 大連交通大學(xué)信息工程學(xué)院 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 批量的確定：除了考慮生產(chǎn)間隔期外，還 要考慮車(chē)間毛坯倉(cāng)庫(kù)面積的限制，考慮毛坯貯存期，最小批量大于半個(gè)班，選批量為 174 件，已知一個(gè)零件總的加工時(shí)間為 177分（各道工序定額時(shí)間之和），最長(zhǎng)工序時(shí)間為 分鐘，所以：生產(chǎn)周期 = 天 毛坯的選擇 由于鑄鐵澆注性能好，價(jià)格低廉，且吸振性和耐磨性也比較好。 氣缸蓋毛肧是一個(gè)復(fù)雜的鑄件，且對(duì)其鑄造要求也較高，如做粗基準(zhǔn)的表面應(yīng)光滑平整，不允許有砂眼，氣孔、裂紋等缺陷。氣缸蓋毛肧加工余量： （ 1）頂面和底面留量為 3— 4mm； （ 2）其它平面留量為 3mm； （ 3）孔加工留量單面為 3— 4mm； 定位基準(zhǔn)的分析 缸蓋加工工藝的特點(diǎn)分析及選擇 缸蓋上的加工表面及孔較多，因此，多為鉆銑加工。缸蓋上分布著安裝著定位銷(xiāo)孔、封水套孔以及螺紋孔等。且缸蓋尺寸較大，經(jīng)過(guò)粗、精加工過(guò)程，且生產(chǎn)線為流水自動(dòng)線，因此：在整個(gè)加工過(guò)程中，特別是粗加工，由于要切除的余量大，所用的機(jī)床、刀具及夾具等都要有較高的剛度，采用具有兩邊傳動(dòng)或中間傳動(dòng)的剛度高的機(jī)床來(lái)進(jìn)行加工，以便減少扭轉(zhuǎn)變形，彎曲變形及振動(dòng)。合理安排工位順序，以減少加工變形。在工序中穿插清洗和檢驗(yàn)步驟，以便下一步工序的進(jìn)行和保證加工精度，減少?gòu)U品率。 缸蓋的技術(shù)要求較高，而且形狀復(fù)雜和加工面、孔較多，生產(chǎn)工序多，生產(chǎn)數(shù)量大，且屬于流水線自動(dòng)加工生產(chǎn)。 缸蓋機(jī)械加工定位基準(zhǔn)的選擇 缸蓋的形狀復(fù)雜，因此加工過(guò)程中機(jī)床的選取、刀具和工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系及位置關(guān)系以及加工工序的順序關(guān)系十分重要，因此對(duì)于加工過(guò)程中工件的定位基準(zhǔn)的選擇就決定著工件最后的加工效果。由于由于孔面加工較多，可將加工分為孔加工和面加工兩種。 ② 精基準(zhǔn)選擇原則： A 基準(zhǔn)重合原則 —— 盡可能使設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和原始基準(zhǔn)重合； B 統(tǒng)一基準(zhǔn)原則 —— 盡可能選擇同一組精基準(zhǔn)加工工件上盡可能多的加工表面，以保證個(gè)加工表面之間的位置關(guān)系； C 互為基準(zhǔn)原則 —— 采用兩個(gè)表面互為基準(zhǔn)，反復(fù)加工的方法； D 自為基準(zhǔn)原則 —— 要求余量小而均勻時(shí)，采用互為基準(zhǔn)原則； (2) 具體分析 ① 面加工的定位基準(zhǔn) 缸蓋的 6個(gè)平面都需要進(jìn)行加工，底、頂平面面積相對(duì)較大，剛度好，適合作為面加工過(guò)程中的定位基準(zhǔn)面。 工件加工的第一道工序要用粗基準(zhǔn)?？紤]到使工件加工表面相對(duì)于不加工表面具有一定的位置精度，及便于裝夾，余量均勻等條件，考慮到頂面面積較大，剛度性能好等特點(diǎn) ，選擇相對(duì)面頂面為粗基準(zhǔn)。因缸蓋毛坯鑄件上有成孔，可以利用其定位。也就是典型的一面兩銷(xiāo)定位方法。 此外，孔加工可以穿插在面加工工序中，或者孔加工與面加工同時(shí)進(jìn)行，這樣，以底面為基準(zhǔn)平面，體現(xiàn)了基準(zhǔn)統(tǒng)一的原則。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)品的工藝性好壞 ,生產(chǎn)綱領(lǐng)的大小 ,投資力度的強(qiáng)弱 ,企業(yè)現(xiàn)狀等等。 (1) 工藝路線分析 ① 機(jī)加工工序的安排 原則 : A 先基準(zhǔn)后其它 。 C 先面后孔 。 ② 基本加工工藝路線 : A 粗、半精銑頂?shù)酌妫? B 粗、精銑缸蓋進(jìn)、排氣歧管結(jié)合面； C 粗、精銑缸蓋兩端面； D 打印生產(chǎn)編號(hào)； E 加工定位銷(xiāo)孔； F 加工缸蓋上、下兩面上的各孔； G 加工噴油器套孔及螺紋孔； H 加工缸蓋兩端面各螺紋孔； I 加工缸蓋進(jìn)、排氣歧管結(jié)合面鉆螺紋底孔并攻絲； J 精銑缸蓋頂面； K 精銑缸蓋頂面； L 精銑缸蓋下平面（ A 面）； M 加工進(jìn)、排氣門(mén)座和進(jìn)、排氣門(mén)導(dǎo)管； N 檢查； O 清洗； P 翻 轉(zhuǎn)控水； ③ 設(shè)計(jì)擬定的最終工藝路線（方案一） 粗銑缸蓋上平面（ B面） 水平回轉(zhuǎn) 180176。缸蓋前端面朝前 精銑缸蓋上平面（ B面） 水平回轉(zhuǎn) 180176。缸蓋下平面（ A面）向下 粗、精銑缸蓋進(jìn)、排氣歧管結(jié)合面（ C、 D面） 水平回轉(zhuǎn) 180176。缸蓋前端超前 2在缸蓋上平面（ B 面）加工噴油器套孔及螺紋孔 2在缸蓋上平面（ B 面）鉆、擴(kuò)、鉸、攻絲噴油器套孔 2垂直翻轉(zhuǎn)缸蓋 90176。缸蓋前端面朝前 2鉆、攻缸蓋兩端 面各螺紋孔 2缸蓋水平回轉(zhuǎn) 90176。缸蓋下平面（ A面）向上 3裝壓 5Φ 22 碗形塞片 3裝配噴水管總成 3垂直翻轉(zhuǎn)缸蓋 180176。使缸蓋進(jìn)氣歧管結(jié)合面（ C面）向下 3水平回轉(zhuǎn) 180176。使缸蓋進(jìn)氣歧管結(jié)合面（ C面）向下 4锪、車(chē)、鉸進(jìn)、排氣門(mén)座和進(jìn)、排氣門(mén)導(dǎo)管 4終端清理 4最終清洗 4最終檢查 4翻轉(zhuǎn)控水 ④ 方案比較（方案二） 下面列舉方案而與方案一的不同之處，并分析最終選取一的原因。 優(yōu)點(diǎn)：對(duì)基準(zhǔn)面先加工。而精基準(zhǔn)選擇的是底面，顯然這違背了基準(zhǔn)統(tǒng)一的原則。 B 粗锪定位孔 分析：去掉這一布的粗锪定位孔，而直接加工第十步：鉆定位銷(xiāo)孔。 缺點(diǎn)：如此去掉該道工序，定位銷(xiāo)孔的加工不精確，因?yàn)榧庸ざㄎ讳N(xiāo)孔時(shí)選定的基準(zhǔn)沒(méi)有經(jīng)過(guò)精加工；定位銷(xiāo)孔的精確程度關(guān)系到以后每一步以 “ 一面兩銷(xiāo) ” 定位工序的加工精度。因此，應(yīng)體現(xiàn)互為基準(zhǔn)原則和基準(zhǔn)統(tǒng)一原則，保留此步粗锪定位孔工序。 從上面可以看出，缸蓋的面、孔加工有時(shí)是分開(kāi)的，但體現(xiàn)的 是先面后孔的原則。因?yàn)榇旨庸ず蠊ぜ?huì)產(chǎn)生變形，影響加工精度，因此要粗精分開(kāi)。 頂?shù)變擅娴募庸ぞ容^高，需要經(jīng)過(guò)粗銑、半精銑、精銑以及精細(xì)銑。同時(shí)，由于粗精