气缸盖机械加工工艺规程及专用夹具设计

气缸盖机械加工工艺规程及专用夹具设计学院名称：机械工程学院专业：机械设计制造及其自动化班级：11机制3ZS学号：11321312姓名：李敬山指导教师姓名：范真指导教师职称：教授二〇一五年五月本科毕业设计（论文）江苏理工学院毕业设计说明书（论文）I气缸盖机械加工工艺规程及专用夹具设计摘要：随着汽车工业的不断发展,对发动机的性能要求越来越高。而气缸盖是柴油机的重要零部件之一，气缸盖加工的质量直接影响到柴油机的工作性能。因其属于箱体类零件且内部结构复杂。如果有一个合理的工艺规程和好的夹具就可以稳定的保证产品的质量。本次课题是以S195型气缸盖为研究对象，分析了S195型气缸盖零件的作用，编排了气缸盖机械加工工艺过程卡片及工序卡片，设计了铣上平面和钻孔两道工序的夹具,并且对所设计的零件及夹具进行3维建模和对其进行3D打印实物造型。机床夹具是保证零件精度的重要手段，夹具设计质量的好坏应以能否稳定保证工件加工的质量、生产效率及成本等指标进行衡量。本次设计的最终目的是以制定合理的工艺路线、设计优良的夹具，来缩短辅助时间，提高生产效率，保证零件的加工精度。关键词：气缸盖；工艺方案；机床夹具；定位基准；3D打印江苏理工学院毕业设计说明书（论文）IITheDesignofMachiningProcessPlanningandSpecialFixtureforCylinderHeadAbstract:Withthecontinuousdevelopmentoftheautomotiveindustry,theengineofincreasinglyhighperformancerequirements.Thecylinderheadisoneoftheimportantpartsofthedieselengine,thecylinderheadmachiningqualitydirectlyaffectstheperfo-rmanceofthedieselengine.Becauseitbelongstothebox-typepartsandcomplexinter-nalstructure.ThistopicisbasedonS195typecylinderheadastheresearchobject,thefunctionofS195typecylindercoverpartsisanalyzed,thearrangementofthecylinderheadmachiningprocesscardandprocesscard,thedesignoftwoprocessonplanemill-inganddrillingjig,Andforthedesignofpartsandfixturesforthree-dimensionalmode-lingand3Dprintingitsphysicalshape.Machinetoolfixtureistheimportantwaytoguaranteetheprecisionofparts,fixturedesignqualityshouldbestablecanguaranteethequalityofworkpieceprocessing,productionefficiencyandcostindicatorstomea-sure.Theultimategoalofthisdesignistoformulatereasonabletechnologyroute,excel-lentdesignoffixture,toshortentheauxiliarytime,improvetheproductionefficiency,guaranteetheaccuracyofparts.Keywords:Cylinderhead;Processscheme;Machinetoolfixture;Locatingdatum;3Dprinting江苏理工学院毕业设计说明书（论文）III目录序言……………………………………………………………1第1章课题分析…………………………………………………21.1课题的意义………………………………………………………21.2课题设计任务……………………………………………………2第2章气缸盖机械加工工艺规程设计……………………………32.1零件的作用……………………………………………………32.2零件工艺分析……………………………………………………32.3确定生产类型…………………………………………………42.4确定毛坯的种类和制造……………………………………………52.4.1确定毛坯种类…………………………………………………52.4.2确定毛坯制造方法……………………………………………52.4.3确定毛坯尺寸及机械加工余量……………………………………52.4.4毛坯图………………………………………………………72.5制定气缸盖加工工艺路线………………………………………72.5.1定位基准的选择………………………………………………82.5.2加工方法的选择原则……………………………………………82.5.3工序的分散与集中………………………………………………92.5.4工序顺序的安排………………………………………………92.5.5确定工艺路线…………………………………………………102.5.6加工机床及工艺设备的选择……………………………………12江苏理工学院毕业设计说明书（论文）IV2.6确定工序切削用量及基本时间……………………………………13第3章专用夹具设计…………………………………………313.1机床夹具概述…………………………………………………313.1.1机床夹具的分类………………………………………………313.1.2机床夹具的组成………………………………………………313.1.3夹具设计的基本要求……………………………………………313.1.4夹具的类型及任务……………………………………………313.2铣夹具设计………………………………………………………323.2.1定位方案确定…………………………………………………323.2.2定位误差分析和计算…………………………………………323.2.3夹紧装置设计…………………………………………………333.2.4对刀装置设计…………………………………………………343.2.5夹具体设计…………………………………………………343.2.6铣夹具装配图………………………………………………353.3专用钻夹具设计…………………………………………………363.3.1定位方案确定…………………………………………………363.3.2定位误差分析和计算…………………………………………373.3.3夹紧装置设计…………………………………………………383.3.4导向装置设计…………………………………………………383.3.5夹具体设计…………………………………………………393.2.6钻夹具装配图…………………………………………………39江苏理工学院毕业设计说明书（论文）V第4章铣平面专用夹具三维造型…………………………………414.1proe简介………………………………………………………414.2夹具各零件三维造型及实现方法概述………………………………414.3夹具三维装配……………………………………………………47第5章气缸盖及铣夹具的3D打印………………………………505.13D打印的流程…………………………………………………505.23D打印过程……………………………………………………50参考文献…………………………………………………………54致谢…………………………………………………………55江苏理工学院毕业设计说明书（论文）第1页共55页序言机械制造业的发展已经成为全球经济的快速发展的重要手段。中国机械制造行业在改革开放以来取得了很大的发展,几乎已经成为一个相对完整的工业产品规模和具有稳定基本技术的工业部门之一。但是随着各产业生产技术的进步和国家经济效益的快速提升，传统的机械制造业在20世纪初期的背景下已经跟不上时代的脚步，主要体现在机械工业产品的生产技术不够高，没有合理的加工工艺，较少使用工装夹具，不仅大大增加了工人了劳动的强度、浪费了大量时间，而且生产加工的产品质量普遍精度不高[1]。因此机械制造业在发展提升中要不断的吸取新的科技并总结经验，成为一个显露的技术行业，实现机械制造生产的经济、实用的目标，让中国制造业成功的转型。机械加工工艺规程和工装夹具设计的制造技术永远都是机械制造生产的核心资料,也是国民经济增长的一个重要因素。气缸盖是柴油发动机上的最重要零部件之一，气缸盖加工的质量直接影响到柴油机的工作性能。本次毕业设计的难点是机械加工工艺规程及专用机床的夹具设计。经过这次毕业设计使学了四年专业知识的我们透彻的了解了制定产品机械加工工艺规程和分析工艺装备问题的能力。在毕设过程中，熟悉有关标准和设计资料，学会利用相关手册和数据库。也作为我们将来从事机械制造技术工作的一次重要的基本锻炼。江苏理工学院毕业设计说明书（论文）第2页共55页第1章课题分析1.1课题目的意义近年来，气缸盖加工工艺在中国获得广泛的推广与应用，在我国对于其应用广泛的还是在各类车辆和大型运输工具的发动机上。但其也只是停留在最初的应用阶段，在其他制造业应用还是较少的，可见中国对于缸盖加工工艺规程的应用领域和技术水平还是较低的，但是它的提升空间还是很大的。机械加工工艺规程是指导车间生产产品的主要生产技术的重要依据，也是工厂和车间的技术交流的基本依据，还便于将其先进技术经验的推广。准确的机械加工工艺规程能够稳定地保障产品的生产质量和获取较高的生产率及经济效益、能使产品加工顺利的进行。夹具是保证产品精度的重要手段，工艺夹具设计一般是在零件加工过程中按照其要求进行加工的重要工具，如果设计一个质量过硬的机床夹具，就能稳定的保证工件的加工质量、生产效率及大幅度减低生产成本。1.2课题设计任务本课题研究的是S195型柴油机气缸盖的机械加工工艺规程及某两道工序专用机床夹具的设计。由于气缸盖的加工质量直接影响发动机机的工作性能，对其机械加工工艺及夹具都有较高的要求。在本次的设计过程中，需要在绘制零件图的同时还要设计并绘制毛坯图。编制气缸盖的机械加工工艺，完成工艺过程卡、工序卡。并对缸盖进行设计机床专用夹具，完成夹具装配图、夹具体零件图等。还需要对零件气缸盖及所设计的机床夹具进行三维造型。在这次毕业设计中，我找了许多与本次设计内容相关的资料，细心的分析了柴油机厂的气缸盖加工工艺规程，从而设计了柴油机气缸盖的加工工艺规程及专用夹具的设计。江苏理工学院毕业设计说明书（论文）第3页共55页第2章气缸盖机械加工工艺规程设计2.1零件的作用气缸盖是柴油发动机上不可或缺的一部分，它是用螺栓安装在密封气缸的上面，与气缸及活塞组成燃烧室，燃烧室在气缸的上部分，气缸盖需要承受着巨大的高能量载荷，其工作环境又及其恶劣，如果受力不均，很可能就导致缸盖的破裂。但是气缸盖内部又错综复杂，不仅有进、排气的通道，还有喷油孔及不规则的冷却水通道[2]。在编排工艺及设计机床专用夹具时，不仅要控制它们的正确位置，还保证其不密封性和承载能力。2.2零件工艺分析一个好的工艺不仅要满足设计要求，还要有良好的工艺结构，从而能够保证零件加工质量。而设计与工艺又是密不可分的。气缸盖的通常采用铸铁浇铸。本次设计选用灰口铸铁HT250作为气缸盖的铸造材料。其原因是灰铸铁具有较高的耐磨性和减震性还有较好的铸造性和切削性，价格也相对比较便宜.当气缸盖铸造超过30mm的孔，一般铸件出毛坯孔，以减少切削余量。主要加工表面分析：(1)粗精铣气缸盖下底面，气缸盖下平面因为要与气缸体的上面接触,故是要有有密封性要求的,而且要能承载高温、高压、高负载和的特性，因此要求精度达到IT8级，表面粗糙度Ra=6.3μm，要保证