本科毕业论文-GO汽油机缸体前面加工工艺及工艺装备设计.docx
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1、摘 要发动机作为汽车的心脏,其制造质量直接影响着汽车的使用性能。缸体作发动机各机构及各系统的装配基础零件,其制造精度对发动机的整体性能有着重要的影响。要提高发动机的使用性能,就必须控制发动机制造过程中关键零件的加工精度与加工质量。随着我国经济的发展,国内对汽车的需求大量增加,怎样提高汽车产品零部件的生产效率和加工质量,成为了汽车行业发展至关重要因素。发动机缸体是汽车五大部件之一,它的生产效率和加工质量直接影响到汽车的生产效率和性能。发动机缸体的传统提高生产效率和加工质量的方式是尽量缩短辅助时间和采用刚性生产线,这种方式在今天已经不适应生产的发展。因此,在汽车行业中,怎样提高发动机缸体生产效率和
2、加工质量是一项重要的研究课题。本论文主要对GO汽油机缸体前面加工工艺及工艺装备进行设计,发动机缸体属于箱体类零件,结构复杂,加工易变形,因此加工精度要求高。由于缸体各个结合面面积较大,且有较高的位置精度和粗糙度的要求;缸体的加工部位多、加工要求较高、工艺路线长、工件输送较难处理、使生产管理上较繁杂,对缸体进行加工时采用专用机床加工,不仅能够改善加工质量而且能够极大提高加工效率。论文主要对GO汽油机缸体前面进行工艺规程设计,夹具专用设计和夹紧力计算。关键词: 发动机缸体 工艺规程 专用夹具AbstractThe quality of the engines manufacturing influ
3、enced the performance of the car, as the engine is the heart of the motor vehicles. The accuracy of the manufacturing of the engine block has an important relationship with the overall performance, because the engine block is the fundamental part in the system of the engine. We have to control the m
4、achining accuracy and machining quality.With the development of our economy and rapidly growing demand for cars in China, how to improve the production efficiency and processing quality of auto parts, is crucial to the development of automobile industry. Engine cylinder block is one of the five majo
5、r parts, and its production efficiency and processing quality are directly related to production efficiency and performance of the car. The traditional method to improve production efficiency and processing quality is trying to shorten the auxiliary time and adopt the way of a rigid line, which is a
6、lready out of date in the current production. Therefore, how to improve the efficiency of engine cylinder block production and processing quality is an important research, and the WD615 engine used in heavy vehicles, including all kinds of engineering machinery, buses, power generation equipment, sh
7、ips and other ideal power of engine, its cylinder processing design has greater significance. In this paper, we focus on the first step of the process and made research on the process. The engine block belongs to the block pieces, which is complicated in structure and easy to be deformed. We could a
8、dopt crankshaft bore as the positioning datum to ensure the accuracy. As the junction surface has a big area and a high demand of the accuracy and roughness, including high amount of the machining parts and high demand of the machining and the long routine of the processing, we have to adopt Horizon
9、tal machining center to improve the machining quality and efficiency. The task of the paper is mainly about the reasonable choice on the machining tools and calculation on the fixtures.Keyword: Engine cylinder Technological procedure Special fixture目 录 1 前 言12被加工零件分析22.1 被加工零件所属部件的应用及产品简介22.2 被加工零件的
10、技术要求23工艺规程设计43.1 生产纲领及节拍的确定43.2 毛坯的选择43.3 拟订工艺过程53.4 各工序切削用量的选择与计算64设备的选择134.1加工中心的基本概念134.2加工中心的分类134.3加工中心的工艺特点134.4加工中心需要考虑的问题135 专用夹具设计155.1 专用机床夹具概述155.2 定位方案的确定165.2.1定位方案分析165.2.2定位元件的设计185.2.3定位机构的设计195.2.4定位误差计算195.3 夹紧机构的设计205.3.1夹紧力方向的确定205.3.2夹紧力作用点的确定205.3.3夹紧力大小的确定215.3.4液压夹紧机构的设计21结 论
11、23谢 辞24参考文献25附 录261 前 言汽车工业是国民经济中的支柱性产业。汽车生产制造水平直接体现国家汽车工业发展程度,是显示一个国家工业发达水平的重要标志,同时能够带动和促进其他产业和社会经济的发展。目前,我国汽车制造业以中外合资为主,其核心技术一直掌握在欧美日等国手中,尤其是汽车发动机的研发与制造,我国的汽车发动机生产技术主要来源于美国、德国、意大利、日本等发达国家。国内发动机生产厂商,以中外合资企业为主,如上海通用、上海大众、一汽大众、东风雪铁龙、东风日产、长安福特、北汽福田、广州丰田、广州本田、上汽通用五菱等。虽然我国在汽车发动机基础理论及相关技术研究方面取得较大的进步,但是生产
12、设备基本靠进口,工艺标准依赖国外企业标准,以合资为主。合资企业发动机制造技术依然依赖国外技术引进,从根本上并没有形成我国自主的制造技术,国外企业仍然占据着技术的领导地位。汽车发动机制造是我国汽车工业发展的一个重要环节,为了提高我国汽车制造能力,相关理论研究和技术改进亟待开展。 发动机是汽车最主要的组成部分,它的性能好坏直接决定汽车的行驶性能,故有汽车心脏之称。而发动机缸体是汽车发动机的基础零件,通过它把发动机的曲轴连杆机构和配气机构以及供油、润滑、冷却等机构联接成一个整体。发动机缸体的加工质量会直接影响发动机的性能。发动机缸体属于箱体类零件,结构复杂,壁薄多孔,加工易变形,因此加工精度要求高。
13、发动机缸体结构特征复杂,加工精度要求高,因此对发动机缸体的加工要从生产线的每一个环节进行控制。发动机缸体每道加工工序精度控制对缸体加工质量有着重要的影响,如缸体加工过程中发生加工变形,直接影响到缸体的加工精度和加工质量,最终影响整个发动机的使用性能,因此对发动机缸体的制造研究极为重要。由以上分析可见,研究优化汽车发动机缸体机加工工艺对提高我国极其重要汽车产业,能对发动机缸体制造过程中的质量和精度控制起到指导与帮助作用。本论文主要在缸体加工过程进行定位基准选择、刀具选取、夹具的设计和夹紧力的计算,采用合理的夹紧结构极大提高了发动机生产效率和加工精度,为我国汽车发动机制造业的发展有一定的借鉴,同时
14、有助于我国发动机制造业的自有知识产权的形成。通过对汽车发动机缸体机械加工工艺规程和机械加工工艺装备设计,掌握机械工程产品开发的关键技术。验证、加深、巩固和扩大已学过的专业基础理论和部分专业知识,了解和掌握本专业的实际生产知识,为以后的工作打下基础。考察先进制造技术在实际生产中的应用情况,掌握本专业的发展动态。2被加工零件分析2.1 被加工零件所属部件的应用及产品简介题目给出的是GO汽油机缸体,发动机缸体是汽车五大部件之一。发动机缸体是发动机零件中结构较为复杂的箱体类零件,其将缸盖、油底壳、曲轴等相关零件连接成一个整体,使这些零件相互之间保持正确的相对位置,彼此能够协调工作,它的制造精度要求较高
15、,并且加工工艺复杂。缸体是箱体类零件,缸体的加工特点对加工精度有非常大的影响,而加工精度直接关系到发动机的装配质量,从而影响发动机整机的使用性能和寿命。因此,要根据缸体加工特点,来制定加工工艺规则和精度控制计划。发动机缸体是发动机的基础零件和骨架,同时又是发动机总装配时的基础零件。缸体的作用是支承和保证活塞、连杆、曲轴等运动部件工作时的准确位置;保证发动机的换气、冷却和润滑;提供各种辅助系统、部件及发动机的安装。汽车发动机的缸体和上曲轴箱常铸成一体,称为缸体曲轴箱。缸体上部的圆柱形空腔称为气缸,下半部为支承曲轴的曲轴箱,其内腔为曲轴运动的空间。在缸体内部铸有许多加强筋,冷却水套和润滑油道等。根
16、据缸体与油底壳安装平面的位置不同,通常把缸体分为以下三种形式。(1)一般式缸体:其特点是油底壳安装平面和曲轴旋转中心在同一高度。这种缸体的优点是机体高度小,重量轻,结构紧凑,便于加工,曲轴拆装方便;但其缺点是刚度和强度较差。(2)龙门式缸体:其特点是油底壳安装平面低于曲轴的旋转中心。它的优点是强度和刚度较好,能承受较大的机械负荷;但其缺点是工艺性较差,结构笨重,加工较困难。(3)隧道式缸体:这种形式的缸体曲轴的主轴承孔为整体式,采用滚动轴承,主轴承孔较大,曲轴从缸体后部装入。其优点是结构紧凑、刚度和强度好,但其缺点是加工精度要求高,工艺性较差,曲轴拆装不方便。为了能够使缸体内表面在高温下正常工
17、作,必须对缸体和缸盖进行适当地冷却。冷却方法有两种,一种是水冷,另一种是风冷。水冷发动机的缸体周围和缸盖中都加工有冷却水套,并且缸体和缸盖冷却水套相通,冷却水在水套内不断循环,带走部分热量,对缸体和缸盖起冷却作用。现代汽车上基本都采用水冷多缸发动机,对于多缸发动机,气缸的排列形式决定了发动机外型尺寸和结构特点,对发动机机体的刚度和强度也有影响,并关系到汽车的总体布置。按照气缸的排列方式不同,缸体还可以分成单列式、V型和对置式三种。2.2 被加工零件的技术要求汽车发动机缸体的加工技术要求有:主要孔的尺寸公差、形状公差和表面粗糙度;主要孔与孔、孔与平面的位置公差,孔与孔间的尺寸公差、平行度、同轴度
18、、垂直度以及孔与平面的垂直度等;主要平面的尺寸公差、平面度和表面粗糙度;主要平面与平面的垂直度等。3工艺规程设计3.1 生产纲领及节拍的确定(1)生产纲领依设计题目可知:Q=10000件/年,n=1件/台;结合生产实际,备品率和废品率分别取为10%和1%。代入公式N=Qn(1+)(1+),得该零件的生产纲领。N=100001(1+5%)(1+5%)=11025件/年 查机械制造技术基础课程设计指南P7表2-1可知该生产类型为大量生产。(2)生产节拍代入公式=TN,得该零件的生产节拍。T=T=365-3+1+1+1+1+1+3-522860=168000min=16800011025=15.24
19、min3.2 毛坯的选择发动机缸体采用的材料一般是灰铸铁HT150、HT200、HT250,也有采用铸铝或铸钢的。采用灰铸铁可以满足高强度、高刚度以及高耐磨性的要求,而且工艺性能、减振性、切削加工性能优良,同时成本较低,但是会增加缸体的重量,增加发动机的负担;采用铸钢材料,可以使缸体承受更大的冲击载荷;采用铝合金材料最大的好处是可以减轻缸体的重量,顺应了汽车轻量化的趋势,因此最近采用铸铝材料的缸体越来越多。每种材料都有自身的特点,优劣共存,我们需要根据不同缸体产品的不同质量要求来确定相应的生产材料。在本次设计中采用的是铸铁材料。汽缸体宜采用低压铸造。(1)低压铸造的金属液充型是在外界压力下迫使
20、流动的,从而提高了金属液的充型能力,在有利于形成轮廓清晰、表面光洁的铸件,这对于汽缸体这类大型薄壁铸件的成行极为有利。(2)低压铸造采用底注充型,速度可调控,金属液充型平稳,能有效地避免对型壁和型芯的冲刷,提高缸体这类内形复杂的铸件的合格率。同时,充型时液流和气流方向一致,能减少气孔的生成。(3)金属液在压力作用下凝固,补缩裸好,能提高金属的机械性能,而对于要求耐压、防漏的汽缸体铸件效果更佳。(4)金属液充型的压力较低,因此可采用包括砂型、金属型在内的几乎所有的铸型,生产适应性大,对生产批量或铸件结构均少限制,满足汽缸体的生产要求。 (5)低压铸造的经济性能好。 a.与普通砂型铸造相比,可实现
21、铸件薄壁成形,大大节省金属。 b.浇冒口小,清理费用低,铸件外观好。 c.与压力铸造相比,设备费用低。 d.经改进浇注系统后,生产率高,能满足大批大量生产。3.3 拟订工艺过程拟定工艺路线的原则 (1)先面后孔由于平面面积较大,定位稳定可靠,因此先加工平面,再以此面定位加工其它表面,可以简化夹具结构、减少零件安装变形,从而提高加工精度。 (2)粗精分开 因此缸体零件壁薄、刚性较差,而加工要求又较高,为了粗加工对加工精度的影响,就将主要表面的粗、精加工分开进行。 (3)工序集中与分散本次设计主要是对101-117孔进行加工,主要有钻孔、扩孔、镗孔、锪孔、攻螺纹。各孔加工工序如下。101、102、
22、103孔工序1 钻孔8.8mm,深20.0mm工序2 攻螺纹M101.25-6H,深17.0mm工序3 倒角11mm120104孔工序4 镗孔27.8mm,深10.0mm工序5 倒角0.5mm45105-110孔工序6 钻孔6.8mm,深18.0mm工序7 攻螺纹M8-6H,深15.0mm工序8 倒角9mm120111、112孔工序9 钻孔6.8mm,深15.0mm工序10 攻螺纹M8-6H,深9.0mm工序11 倒角9mm120113孔工序12 钻孔5.6mm,深7.0mm工序13 扩孔6.0mm,深6.0mm工序14 倒角0.5mm45114孔工序15 钻孔5.0mm,深13.0mm工序1
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