气缸缸盖夹具设计-毕业设计

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1、I 摘要摘要 本文主要研究机车气缸缸盖数控加工工艺和夹具的设计，机车气缸缸盖是 机车气缸的重要的组成部分，它在气缸体上部封闭的燃烧室，并与活塞顶部一 起形成燃烧室。随着发动机技术的飞速发展现代气缸盖的结构也越来越复杂， 加工难度越来越大，精度要求越来越高。而且先进的内燃机越来越多地倾向于 采用多气门机构这使得气缸盖加工变得越来越困难，气缸缸盖的加工工艺以及 夹具设计一直以来是国内外加工的重点，难点。 本课题主要研究机车气缸缸盖加工工艺以及专用夹具的设计，夹具设计旨 在能够达到快速装夹，定位。结合实际，确保加工质量的前提下，达到提高生 产速率，降低生产成本 关键词：气缸盖关键词：气缸盖 加工工艺

2、加工工艺 专用夹具专用夹具 II ABSTRACT This paper studies motorcycle cylinder head machining process and fixture design， motorcycle cylinder head is an important part of the cylinder。It closed in the upper part of the cylinder combustion chamber, and together form a combustion chamber and piston top。With the rap

3、id development of modern engine technology structure of the cylinder head more and more complex, more and more difficult process, more and more high precision。And advanced internal combustion engines tend to use more and more multi-valve cylinder head body which makes it increasingly difficult, and

4、the cylinder head of the fixture design process has always been the focus of domestic processing and difficult The main topic of motorcycle cylinder head processing technology and a dedicated fixture design, fixture design to be able to achieve rapid clamping, positioning. Reality, the premise of en

5、suring the quality of processing, to increase production rates, lower production costs Keywords: cylinder head ;processing ;special fixture III 目录目录 摘要.I ABSTRACT II 第 1 章绪论4 1.1 气缸缸盖简介 4 1.2 气缸缸盖国内外发展的现状 1 1.3 本次论文研究的内容和意义1 第 2 章气缸缸盖的工艺设计2 2.1 机车气缸缸盖的三维建模2 2.2 零件的工艺分析 3 2.3 确定毛坯的铸造形式 3 2.4 基面的选择 4

6、2.4.1 粗基准的选择4 2.4.2 精基准的选择5 2.5 制定工艺路线 5 2.5.1 工艺路线方案一5 2.5.2 工艺方案二6 2.5.3.工艺方案的比较与分析6 2.6 机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定 6 2.7 确定切削用量及基本工时 7 2.7.1 粗铣气缸缸盖的接触面.7 2.7.2 钻 扩 铰两个定位销孔7 2.7.3 铣气缸缸盖的底面8 2.7.4 钻缸该底面的孔11 2.7.5 铣气缸缸盖的左侧面.12 2.7.6 铣气缸缸盖的右侧面13 2.7.7 铣气缸缸盖的一个端面13 2.7.8 精铣气缸缸盖的接触面15 第 3 章 专用夹具的设计15 3.1 问题的提

7、出16 3.2 夹具设计 16 3.2.1 定位基准的选择16 3.2.2 定位夹紧原件的介绍16 IV 3.3 切削力及夹紧力计算 18 3.3.1 计算钻直径为 15.75 的孔的切削力.18 3.3.2 法兰式转角缸的选择18 3.4 误差分析 21 第 4 章 气缸缸盖数控加工仿真 .22 4.1 气缸缸盖数控加工 23 4.2 生成 G 代码及刀具路径后处理 .25 总结28 参考文献29 致谢30 1 第第 1 章绪论章绪论 1.1 气缸缸盖简介气缸缸盖简介 缸盖安装在缸体的上面，从上部密封气缸并构成燃烧室。它经常与高温高 压燃气相接触，因此承受很大的热负荷和机械负荷。水冷发动机的

8、气缸盖内部 制有冷却水套，缸盖下端面的冷却水孔与缸体的冷却水孔相通。利用循环水来 冷却燃烧室等高温部分，因此缸盖的性能与缸体的安全系数息息相关，对于现 代化安全和高效生产缸盖的性能起着至关重要的作用。 气缸盖处在内燃机的心脏是内燃机的核心部件，它在气缸体上部封闭燃烧 室并与活塞顶部一起形成燃烧室，气缸盖体上一般铸有冷却水腔气道等其上有 安装燃油系统及配气机构的座孔，结构复杂，孔系繁多是气缸盖加工的特点， 尤其是其阀座孔与导管孔的加工因其尺寸精度和形位公差要求严格，长期以来 都是国内外内燃机制造行业研究的重点难点。随着内燃机发动机技术的飞速发 展现代气缸盖的结构也越来越复杂而且先进的内燃机越来越

9、多地倾向于采用多 气门机构这使得气缸盖加工变得越来越困难 气缸盖一般采用灰铸铁或合金铸铁铸成，铝合金的导热性好，有利于提高 压缩比，所以近年来铝合金气缸盖被采用得越来越多 1.2 气缸缸盖国内外发展的现状气缸缸盖国内外发展的现状 近年来国内外内燃机行业发展的新趋势和工作实践，对结构复杂的气缸盖 机械加工提出了进、排气门座圈锥面与导管孔的加工是其工艺技术关键，从定 位方式、基准选择、气门座底孔与导管孔底孔的加工，气门座圈锥面加工方式 和导管孔的加工方式等方面进行了探讨和分析 气缸盖的机械加工工艺技术关键和整体工艺水平正在随着高技术含量内燃 机的发展而日趋提高和完善，国外工艺水平已与产品开发水平呈

10、现同步水平， 国内工艺水平随着与国际接轨和科技发展将由落后变为逐步接近产品开发水平， 解决好加工工艺技术关键是工艺设计的核心和前提。但是工艺的设计编制，受 到诸多因素的影响，如产品的精度高低，产品的工艺性好坏，生产纲领的大小， 投资力度的强弱，企业现状等等。因此，合理的最佳的工艺方案不仅需要对某 一关键部位或某一关键工序认真论证、合理配置，更必须整线统盘考虑，最终 是否取得最佳效果必须经过实践检验. 1.3 本次论文研究的内容和意义本次论文研究的内容和意义 针对机车的气缸缸盖利用三维软件进行建模，2 对机车气缸缸盖进行可靠 的工艺设计，3 通过机车气缸缸盖的三维模型对机车气缸缸盖设计某一步的夹

11、 具，夹具设计要求能够快速安装 定位 夹紧，夹具要求是气动夹。 本次课程设计的主要意义熟悉箱体零件的加工工艺路线，并能正确的设计 2 出机车气缸缸盖的加工路线，夹具设计能够实现快速定位 夹紧，能够投入大规 模的技术生产，给企业带来效益。 近年来随着发动机的快速发展，使得机车对气缸缸盖的要求也越来越高， 气缸盖一般采用灰铸铁或合金铸铁铸成，铝合金的导热性好，有利于提高压缩 比，所以近年来铝合金气缸盖被采用得越来越多，本次课题旨在能够完善气缸 缸盖的加工工艺，并能更好的提高机车气缸缸盖的夹具设计。 3 第第 2 章气缸缸盖的工艺设计章气缸缸盖的工艺设计 2.1 机车气缸缸盖的三维建模机车气缸缸盖的

12、三维建模 利用三维建模软件对机车气缸缸盖建模 机车缸盖三维图如（图 1-1）所示 图 1-1 机车气缸缸盖 2.2 零件的工艺分析零件的工艺分析 机车气缸缸盖是机车气缸部件的基础件，机车气缸缸盖主要加工面是平面 和孔，气缸缸盖毛坯是铸造出来的，缸盖的接触面作为主轴孔的设计基准，缸 盖的接触面与接触面上的两个通孔作为定位基准 “一面双销定位” ，上下两面 的平行度要求为 0.1mm/300mm,箱体腔内的孔不仅本身有较高的尺寸精度要求， 而且有较高的位置精度要求，缸盖加工中的定位基准的选择可以先加工它的一 个端面,再借助专用夹具以这个端面为定位基准加工另一端面,然后再加工其它加 4 工表面以及孔

13、的加工。 2.3 确定毛坯的铸造形式确定毛坯的铸造形式 基于成本和力学性能方面约综分考虑，扩大铝合金的应用是目前乘用车轻 量化，降低油耗的主要手段，如机车气缸缸盖已经实现铝合金化制造。尽管铝 合金缸盖的生产方法有多种，但主流的制造工艺则是金属型铸造和低压铸造， 其中欧洲和中国以金属型为主，而日本、美国则更多采用低压铸造 相对于金属 型铸造，低压铸造由于是在压力下充型和结晶凝固，因而具有成形质量好、工 艺出品率高等优点，但对于形状复杂、性能要求高的缸盖铸件，则存在着工艺 复杂，控制要求高等技术难关。因此采用了铝合金缸盖的低压铸造技术，用以 充分发挥低压铸造工艺的技术，低压铸造工艺技术应用多个浇口

14、即多权分流的 形式。缸盖，具有代表性的两种浇注系统即在燃烧室侧是设置 2 个或 4 个浇口， 铸造后再进行机械加工。这从提高生产率，保证加工精度上考虑也是应该的 2.4 基面的选择基面的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理，可 以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出， 更有甚着，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。 2.4.1粗基准的选择粗基准的选择 选择粗基准时，考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量，使不加 工表面与加工表面间的尺寸、位子符合图纸要求。 粗基准选择应当满足以下要求： 1.粗基准的选择应以加工表面为粗基准。

15、目的是为了保证加工面与不加工 面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选 择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、 外形对称、少装夹等。 2.选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：机床床身导轨面 是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床 身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的 余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。 3.应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加 工余量。 4.应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位 准确夹

16、紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需 经初加工。 5.粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多 次使用难以保证表面间的位置精度。要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面 5 之间的位置。 但对于一般箱体零件来说，以接触面作为粗基准是完全合理的。对本零件 而言，由于每个表面都要求加工，为保证各表面都有足够的余量，应选加工余 量最小的面为粗基准（这就是粗基准选择原则里的余量足够原则） ，即综上所述 选择加工底面为粗基准。 2.4.2精基准的选择精基准的选择 1.基准重合原则。即尽可能选择设计基准作为定位基准。这样可以避免定 位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。 2.基准统一原则，应尽可能选用统一的定位基准。基准的统一有利于保证 各表面间的位置精度，避免基准转换所带来的误差，并且各工序所采用的夹具 比较统一，从而可减少夹具设计和制造工作。例如：轴类零件常用顶针孔作为 定位基准。车削、磨削都以顶针孔定位，这样不但在一次装夹中能加工大多书 表面，而且保证了各外圆表面的同轴度及端面与轴心线的垂直度。 3.互为基准的原则。选择精基准时，有时