發(fā)動機箱體的機械加工工藝及鉆孔夾具設(shè)計（鉆6-φ12孔）

發(fā)動機箱體的機械加工工藝及鉆孔夾具設(shè)計（鉆6-φ12孔）,發(fā)動機,箱體,機械,加工,工藝,鉆孔,夾具,設(shè)計,12,十二 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 專業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 班級 機械 051 姓名 XXX 下發(fā)日期 2009-3-20 題目 發(fā)動機箱體機械加工工藝及孔夾具設(shè)計 專題 發(fā)動機箱體機械加工工藝規(guī)程及鉆削 6- mm 孔專用夾具設(shè)計12? 主 要 內(nèi) 容 及 要 求 主要內(nèi)容： （1）確定生產(chǎn)類型，對零件進行工藝分析 （2）選擇毛坯種類及制造方法，繪制零件-毛坯綜合圖 （3）擬訂零件的機械加工工藝規(guī)程，選擇各工序的加工設(shè)備和工藝裝備，確定各 工序切削用量和工序尺寸，計算某一代表工序的工時定額。 （4）填寫工藝文件：工藝過程卡片（或工藝卡片） 、工序卡片（可視工作量大小只 填部分主要工序的工序卡片） 。 （5）設(shè)計指定工序的專用夾具，繪制裝配總圖和主要零件圖。 （6）撰寫畢業(yè)設(shè)計說明書。 要求：在教師指導(dǎo)下，獨立完成設(shè)計任務(wù)書，培養(yǎng)較強創(chuàng)新意識和學(xué)習(xí)能力，獲得機 械工程的基本訓(xùn)練。使整個設(shè)計上是先進的，在經(jīng)濟上是合理的，在生產(chǎn)上時可行的。 工藝規(guī)程設(shè)計應(yīng)滿足加工質(zhì)量、生產(chǎn)率、經(jīng)濟性要求，機床夾具設(shè)計方案應(yīng)合理，有 一定的特色和見解。設(shè)計說明書不少于 2 萬字，查閱文獻 15 篇以上，翻譯與課題有關(guān) 的英文資料 2 篇，繪制圖紙折合總量不少于 7 張 A1。 主要技 術(shù)參數(shù) 該產(chǎn)品年產(chǎn)量為 5000 臺，設(shè)其備品率為 16%，機械加工廢品率為 2%，發(fā)動機箱 體的年產(chǎn)量為 5900 件/年 進 度 及 完 成 日 期 3 月 23 日～4 月 5 日 布置課題，理解熟悉設(shè)計任務(wù)，借閱資料，翻譯英文文獻，制訂 設(shè)計計劃。 4 月 6 日～4 月 12 日 分析、抄畫零件圖，繪制零件—毛坯綜合圖。 4 月 13 日～5 月 10 日 選擇加工方案，確定工藝路線和工藝尺寸，編制機械加工工藝 規(guī)程。 5 月 11 日～5 月 31 日 設(shè)計專用夾具，繪制夾具總裝圖及主要零件圖。 6 月 1 日～6 月 14 日 技術(shù)文件編制，編寫完成畢業(yè)設(shè)計說明書，打印圖紙，上交說明 書和圖紙。 6 月 15 日～6 月 21 日 請老師審閱畢業(yè)設(shè)計，準備答辯。 教學(xué)院長簽字 日 期 教研室主任簽字 日 期 指導(dǎo)教師簽字 日 期 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 I 摘要 我的畢業(yè)論文的題目是發(fā)動機箱體的機械加工工藝規(guī)程和專用夾具設(shè)計。發(fā)動機 箱體是機器的基本零件，它將機器和發(fā)動機中的軸、套、齒輪等有關(guān)零件連接成為一 個整體，并使之保證正確的位置以傳遞轉(zhuǎn)矩或改變轉(zhuǎn)速來完成規(guī)定的運動。發(fā)動機箱 體的加工質(zhì)量直接影響機器的性能、精度和壽命。 本設(shè)計說明書是根據(jù)機械制造工藝專業(yè)教學(xué)委員會所制定的教學(xué)計劃和教學(xué)大綱， 結(jié)合所學(xué)專業(yè)的理論和實踐知識，編寫設(shè)計處一套機械加工工藝規(guī)程和工裝夾具。本 此設(shè)計有工作量大、專業(yè)知識范圍廣、要求高等特點，不同于前面所做的課程設(shè)計。 對我們畢業(yè)生來講，是對我們所學(xué)專業(yè)知識的一次重大考驗，也是對我們參加工作之 前的很好的歷練。既提高了我們的專業(yè)要求，又培養(yǎng)了我們的實際設(shè)計意識。 說明書對零件的功用分析、零件的加工工藝過程、夾具工藝設(shè)計作了比較系統(tǒng)、 完整的分析和論證。對工藝規(guī)程的設(shè)計作了詳細的說明，并制定了合理的加工工藝路 線。對關(guān)鍵工序的加工余量、工序尺寸、工序公差、切削用量進行了設(shè)計分析，保證 整個工藝過程的完整。最后，對夾具精度也進行了校核計算。 關(guān)鍵詞：發(fā)動機箱體；機械加工工藝；夾具；工序；加工余量；工序尺寸；切削用量； 夾具精度 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 II Abstract The topic of my thesis is the design of machining technics regulatious and appropriative clamp of the box body of engine .The box of engine is the basic spare of machine,it conecs the staik,set,wheel gear…etc of engine to the whole.And accurate position to transfer torque or complete prescriptive movement.The machining quality of the box body of engine will influence the performance,precision an life of machine. According to the plan and didactical brief made by machine manufacturing craft profession committee,this design have mainly compiled and designed teachining technics regulations and appropriative clamp using professional theory and practical knowledge.This design is not only a great chanllenge,but also a good exercise for our graduate.It has enhanced our lever of speciality,at the same time,it also has cultived our team sprint. The design mainly introduces the spare parts craft process,tongs technological design to make comparison system,analysis and argumen integrity.Design craft regulations to make expation,and establishment reasonable of process craft route.In this design,I have analysed and calculated some key working proces,which include the remaining quantity of process,the measure of working procedure procedure the tolerance of working procedure techics cards.Whatmore in the end ,I have designed a appropriative clamp and proof-tested its precision to ensure the quality of workpiece. Keyword:machining quality;the techics of machining;clamp;working procedure;the remaining quantity of maching;the measure of working procedure;precision 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 III 目錄 摘要 .................................................................................................................I ABSTRACT..................................................................................................II 目錄 ..............................................................................................................III 第 1 章 緒論 .................................................................................................1 1.1 課題研究的意義及現(xiàn)狀 ...........................................................................................1 1.1.1 發(fā)動機的工作原理.............................................................................................1 1.1.2 發(fā)動機的結(jié)構(gòu).....................................................................................................2 1.1.2 課題研究的現(xiàn)狀及展望.....................................................................................4 1.2 論文主要研究內(nèi)容 ...................................................................................................4 第 2 章 發(fā)動機箱體工藝設(shè)計 .....................................................................6 2.1 箱 體 的 分 析 ...............................................................................................................6 2.1.1 箱 體 的 功 用 分 析 ................................................................................................6 2.1.2 計 算 生 產(chǎn) 綱 領(lǐng) ， 確 定 生 產(chǎn) 類 型 ......................................................................7 2.1.3 箱 體 結(jié) 構(gòu) 和 功 用 的 分 析 ...................................................................................7 2.1.4 箱 體 的 技 術(shù) 分 析 ................................................................................................9 2.1.5 箱 體 的 材 料 分 析 ..............................................................................................10 2.2 發(fā)動機箱 體 毛 坯 的 設(shè) 計 ........................................................................................13 2.2.1 確定毛坯種類及加工方法的選擇....................................................................13 2.2.2 毛 坯 的 工 藝 分 析 及 要 求 .................................................................................15 2.2.3 毛 坯 余 量 和 公 差 的 確 定 .................................................................................16 2.3 工藝路線設(shè)計 ..........................................................................................................18 2.3.1 零件圖的工藝分析............................................................................................18 2.3.2 加工方法的選擇................................................................................................21 2.3.3 箱體的材料及熱處理........................................................................................22 2.3.4 階段的劃分........................................................................................................22 2.3.5 工序的集中與分散............................................................................................23 2.3.6 基準的選擇........................................................................................................24 2.3.7 擬 定 發(fā) 動 機 箱 體 的 工 藝 路 線 .......................................................................27 2.4 加 工 設(shè) 備 及 工 藝 裝 備 的 選 擇 ..............................................................................28 2.5 加工工序設(shè)計 .........................................................................................................30 第 3 章 鉆床專用夾具設(shè)計 .......................................................................38 3.1 問題的提出 ..............................................................................................................38 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 IV 3.2 機床夾具的分類 ......................................................................................................38 3.2.1 通用夾具............................................................................................................38 3.2.2 專用夾具............................................................................................................38 3.3 夾具的設(shè)計內(nèi)容 ......................................................................................................39 3.3.1 定位基準的選擇................................................................................................39 3.3.2 工件的夾緊及夾緊裝置....................................................................................39 3.3.3 夾緊結(jié)構(gòu)簡介....................................................................................................40 3.3.4 夾緊力要素的確定............................................................................................40 3.3.5 夾具材料的選擇................................................................................................43 3.3.6 夾具誤差分析....................................................................................................44 3.4 鉆床夾具的設(shè)計 ......................................................................................................46 3.4.1 鉆床夾具的性能要求........................................................................................46 3.4.2 鉆床夾具的特點................................................................................................47 3.5 鉆套與工件間的距離 ..............................................................................................47 3.5.1 固定式鉆模特點................................................................................................47 3.5.2 鉆套與被加工的尺寸關(guān)系................................................................................47 3.6 夾具的對刀 ..............................................................................................................47 3.7 夾具體的設(shè)計 ..........................................................................................................48 結(jié) 論 .............................................................................................................49 致謝 ...............................................................................................................50 參考文獻 .......................................................................................................51 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 1 第 1 章 緒論 1.1 課題研究的意義及現(xiàn)狀 本次畢業(yè)論文是設(shè)計發(fā)動機箱體的機械加工工藝規(guī)程和專用夾具。 發(fā)動機約占整車質(zhì)量的 15%，汽缸體是發(fā)動機里最重的零件，水冷發(fā)動機的氣缸體 體和上曲軸箱常鑄成一體，稱為氣缸體——曲軸箱，也可稱為氣缸體。氣缸體一般用 灰鑄鐵鑄成，氣缸體上部的圓柱形空腔稱為氣缸，下半部為支承曲軸的曲軸箱，其內(nèi) 腔為曲軸運動的空間。在氣缸體內(nèi)部鑄有許多加強筋，冷卻水套和潤滑油道等。 1.1.1 發(fā)動機的工作原理 發(fā)動機的工作原理：曲柄連桿機構(gòu)在作功行程中把活塞的往復(fù)運動轉(zhuǎn)變成曲軸的 旋轉(zhuǎn)運動，對外輸出動力，而在其他三個行程中，即進氣、壓縮、排氣行程中又把曲 軸的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變成活塞的往復(fù)直線運動?？偟膩碚f曲柄連桿機構(gòu)是發(fā)動機借以產(chǎn)生 并傳遞動力的機構(gòu)。通過它把燃料燃燒后發(fā)出的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能。 發(fā)動機將汽油等的能量轉(zhuǎn)化為動能來驅(qū)動汽車，最簡單的辦法是通過在發(fā)動機內(nèi) 部燃燒汽油來獲得動能。因此，汽車發(fā)動機是內(nèi)燃機----燃燒在發(fā)動機內(nèi)部發(fā)生。 有兩點需注意： 1． 內(nèi)燃機也有其他種類，比如柴油機，燃氣輪機，各有各的優(yōu)點和缺點。 2． 同樣也有外燃機。在早期的火車和輪船上用的蒸汽機就是典型的外燃機。燃 料（煤、木頭、油）在發(fā)動機外部燃燒產(chǎn)生蒸氣，然后蒸氣進入發(fā)動機內(nèi)部來產(chǎn)生動 力。內(nèi)燃機的效率比外燃機高不少，也比相同動力的外燃機小很多。所以，現(xiàn)代汽車 不用蒸汽機。 相比之下，內(nèi)燃機比外燃機的效率高，比燃氣輪機的價格便宜，比電動 汽車容易添加燃料。這些優(yōu)點使得大部分現(xiàn)代汽車都使用往復(fù)式的內(nèi)燃機。 發(fā)動機一般都采用四沖程。（四沖程分別是：進氣、壓縮、燃燒、排氣）。完成 這四個過程，發(fā)動機完成一個周期(2 圈)。 理解四沖程活塞，它由一個活塞桿和曲軸 相聯(lián)，過程如下： 1．活塞在頂部開始，進氣閥打開，活塞往下運動，吸入油氣混合氣 2．活塞往頂部運動來壓縮油氣混合氣，使得爆炸更有威力。 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 2 3．當活塞到達頂部時，火花塞放出火花來點燃油氣混合氣，爆炸使得活塞再次向 下運動。 4．活塞到達底部，排氣閥打開，活塞往上運動，尾氣從汽缸由排氣管排出。 圖 1-1 四缸發(fā)動機示意圖 注意：內(nèi)燃機最終產(chǎn)生的運動是轉(zhuǎn)動的，活塞的直線往復(fù)運動最終由曲軸轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)動， 這樣才能驅(qū)動汽車輪胎。 1.1.2 發(fā)動機的結(jié)構(gòu) 機 體 是 構(gòu) 成 發(fā) 動 機 的 骨 架 ， 是 發(fā) 動 機 各 機 構(gòu) 和 各 系 統(tǒng) 的 安 裝 基 礎(chǔ) ， 其 內(nèi) 、 外 安 裝 著 發(fā) 動 機 的 所 有 主 要 零 件 和 附 件 ， 承 受 各 種 載 荷 。 因 此 ， 機 體 必 須 要 有 足 夠 的 強 度 和 剛 度 。 機 體 組 主 要 由 氣 缸 體 、 曲 軸 箱 、 氣 缸 蓋 和 氣 缸 墊 等 零 件 組 成 。 發(fā) 動 機 總 體 構(gòu) 造 ： 發(fā) 動 機 基 本 由 以 下 機 構(gòu) 和 系 統(tǒng) 組 成 ： 曲 柄 連 桿 機 構(gòu) 、 配 氣 機 構(gòu) 、 供 給 系 、 潤 滑 系 、 冷 卻 系 、 點 火 系 和 起 動 系 。 1． 曲 柄 連 桿 機 構(gòu) ： 它 的 功 用 是 將 燃 料 燃 燒 時 產(chǎn) 生 的 熱 量 轉(zhuǎn) 變 為 活 塞 往 復(fù) 運 動 的 機 械 能 ， 再 通 過 連 桿 將 活 塞 的 往 復(fù) 運 動 變 為 曲 軸 的 旋 轉(zhuǎn) 運 動 而 對 外 輸 出 動 力 。 2． 配 氣 機 構(gòu) ： 它 的 功 用 是 使 可 燃 混 合 氣 及 時 充 人 氣 缸 并 及 時 從 氣 缸 排 出 廢 氣 。 3． 供 給 系 ： 它 的 功 用 是 把 汽 油 和 空 氣 混 合 成 合 適 的 可 燃 混 合 氣 供 人 氣 缸 ， 以 供 燃 燒 ， 并 將 燃 燒 生 成 的 廢 氣 排 出 發(fā) 動 機 。 4． 潤 滑 系 ： 它 的 功 用 是 將 潤 滑 油 供 給 作 相 對 運 動 的 零 件 以 減 少 它 們 之 間 的 摩 擦 阻 力 ， 減 輕 機 件 的 磨 損 ， 并 部 分 地 冷 卻 摩 擦 零 件 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 3 5． 冷 卻 系 ： 它 的 功 用 是 把 受 熱 機 件 的 熱 量 散 到 大 氣 中 去 ， 以 保 證 發(fā) 動 機 正 常 工 作 。 6． 點 火 系 ： 它 的 功 用 是 保 證 按 規(guī) 定 時 刻 及 時 點 燃 氣 缸 中 被 壓 縮 的 混 合 氣 。 7． 起 動 系 ： 它 的 功 用 是 用 以 使 靜 止 的 發(fā) 動 機 起 動 并 轉(zhuǎn) 入 自 行 運 轉(zhuǎn) 。 汽 油 機 一 般 都 由 上 述 兩 個 機 構(gòu) 和 五 個 系 統(tǒng) 組 成 。 對 于 汽 車 用 柴 油 機 ， 由 于 其 混 合 氣 是 自 行 著 火 燃 燒 的 ， 所 以 柴 油 機 沒 有 點 火 系 。 因 此 柴 油 機 由 兩 個 機 構(gòu) 和 四 個 系 統(tǒng) 組 成 。 現(xiàn)在汽車發(fā)動機常用缸數(shù)有 3、4、5、6、8、10、12 缸。排量 1 升以下的發(fā)動機 常用三缸，1～2.5 升一般為四缸發(fā)動機，3 升左右的發(fā)動機一般為 6 缸，4 升左右為 8 缸，5.5 升以上用 12 缸發(fā)動機。一般來說，在同等缸徑下，缸數(shù)越多，排量越大，功 率越高；在同等排量下，缸數(shù)越多，缸徑越小，轉(zhuǎn)速可以提高，從而獲得較大的提升 功率。發(fā)動機的核心部件是汽缸，活塞在汽缸內(nèi)進行往復(fù)運動，上面所描述的是單汽 缸的運動過程，而實際應(yīng)用中的發(fā)動機都是有多個汽缸的（4 缸、6 缸、8 缸比較常見） 。我們通常通過汽缸的排列方式對發(fā)動機分類：直列、V 或水平對置（當然現(xiàn)在還有大 眾集團的 W 型，實際上是兩個 V 組成）。不同的排列方式使得發(fā)動機在順滑性、制造 費用和外型上有著各自的優(yōu)點和缺點，配備在相應(yīng)的汽車上。 圖 1-2 三缸一蓋發(fā)動機示意圖 1-氣缸蓋螺栓；2-氣缸蓋；3-氣缸墊 發(fā)動機的其他部分 ： 凸輪軸 控制進氣閥和排氣閥的開閉 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 4 火花塞 火花塞放出火花點燃油氣混合氣，使得爆炸發(fā)生。火花必須在適當?shù)臅r候 放出。 閥門 進氣、出氣閥分別在適當?shù)臅r候打開來吸入油氣混合氣和排出尾氣。在壓縮 和燃燒時，這兩個閥都是關(guān)閉的，來保證燃燒室的密封。 活塞環(huán) 在氣缸壁和活塞中提出密封： 1．防止在壓縮和燃燒時油氣混合氣和尾氣泄漏進潤滑油箱。 2．防止?jié)櫥瓦M入汽缸內(nèi)燃燒。 大多“燒機油”的汽車就是因為發(fā)動機太舊：活塞環(huán)不再密封引起的（尾氣管冒 青煙）。 活塞桿 連接活塞環(huán)和曲軸，使得活塞和曲軸維持各自的運動。 潤滑油槽 包圍著曲軸，里面有相當數(shù)量的油. 1.1.2 課題研究的現(xiàn)狀及展望 過去，氣缸體幾乎無一例外地都是采用灰鑄鐵制造的。即使在今天，灰鑄鐵仍然 在氣缸體中占有很高的比例?；诣T鐵特別適合于用作氣缸體的材料，但其密度高達 7.2g/cm3。因此，灰鑄鐵在發(fā)動機輕量化方面的競爭能力十分有限。鋁合金當前從 總體性能來說都為輕金屬氣缸體提供了最優(yōu)越的條件。它相對于灰鑄鐵來說減輕質(zhì)量 的潛力高達 50%左右。在汽油機領(lǐng)域內(nèi)用鋁合金代替灰鑄鐵的趨勢已經(jīng)相當普遍。 1.2 論文主要研究內(nèi)容 本次論文的主要內(nèi)容有： （1）確定生產(chǎn)類型，對零件進行工藝分析 （2）選擇毛坯種類及制造方法，繪制零件-毛坯綜合圖 （3）擬訂零件的機械加工工藝規(guī)程，選擇各工序的加工設(shè)備和工藝裝備，確定各 工序切削用量和工序尺寸，計算某一代表工序的工時定額。 （4）填寫工藝文件：工藝過程卡片（或工藝卡片） 、工序卡片（可視工作量大小只 填部分主要工序的工序卡片） 。 （5）設(shè)計指定工序的專用夾具，繪制裝配總圖和主要零件圖。 （6）撰寫畢業(yè)設(shè)計說明書。 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 5 在教師指導(dǎo)下，獨立完成設(shè)計任務(wù)書，培養(yǎng)較強創(chuàng)新意識和學(xué)習(xí)能力，獲得機械 工程的基本訓(xùn)練。使整個設(shè)計上是先進的，在經(jīng)濟上是合理的，在生產(chǎn)上時可行的。 工藝規(guī)程設(shè)計應(yīng)滿足加工質(zhì)量、生產(chǎn)率、經(jīng)濟性要求，機床夾具設(shè)計方案應(yīng)合理，有 一定的特色和見解。計算步驟清晰，計算結(jié)果正確；設(shè)計制圖符合國家標準；使用計 算機進行設(shè)計、計算和繪圖；撰寫說明書時要文字通順、語言簡練、圖示清晰。 翻譯與本課題相關(guān)的英文資料，要注意語句的通順和語言的簡練，譯文要意思明 確，翻譯準確。 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 6 第 2 章 發(fā)動機箱體工藝設(shè)計 2.1 箱 體 的 分 析 2.1.1 箱 體 的 功 用 分 析 箱 體 是 構(gòu) 成 發(fā) 動 機 的 骨 架 ， 是 發(fā) 動 機 各 機 構(gòu) 和 各 系 統(tǒng) 的 安 裝 和 裝 配 的 基 礎(chǔ) 。 其 內(nèi) 、 外 安 裝 著 發(fā) 動 機 的 所 有 主 要 零 件 和 附 件 ， 承 受 各 種 載 荷 及 沖 擊 。 因 此 ， 發(fā) 動 機 的 機 體 必 須 具 有 足 夠 的 強 度 和 剛 度 。 機 體 主 要 由 氣 缸 體 、 曲 軸 箱 、 氣 缸 蓋 和 氣 缸 墊 等 零 件 組 成 。 其 中 氣 缸 體 是 發(fā) 動 機 機 體 的 最 主 要 的 組 成 部 分 。 氣 缸 體 和 上 曲 軸 箱 常 鑄 成 一 體 ， 稱 為 氣 缸 體 ——曲 軸 箱 ， 也 可 稱 為 氣 缸 體 。 氣 缸 體 一 般 用 灰 鑄 鐵 鑄 成 ， 氣 缸 體 上 部 的 圓 柱 形 空 腔 稱 為 氣 缸 ， 下 半 部 為 支 承 曲 軸 的 曲 軸 箱 ， 其 內(nèi) 腔 為 曲 軸 運 動 的 空 間 。 在 氣 缸 體 內(nèi) 部 鑄 有 許 多 加 強 筋 ， 冷 卻 水 套 和 潤 滑 油 道 等 現(xiàn) 在 汽 車 發(fā) 動 機 常 用 缸 數(shù) 有 3、 4、 5、 6、 8、 10、 12 缸 。 排 量 1 升 以 下 的 發(fā) 動 機 常 用 三 缸 ， 1～ 2.5 升 一 般 為 四 缸 發(fā) 動 機 ， 3 升 左 右 的 發(fā) 動 機 一 般 為 6 缸 ， 4 升 左 右 為 8 缸 ， 5.5 升 以 上 用 12 缸 發(fā) 動 機 。 一 般 來 說 ， 在 同 等 缸 徑 下 ， 缸 數(shù) 越 多 ， 排 量 越 大 ， 功 率 越 高 ； 在 同 等 排 量 下 ， 缸 數(shù) 越 多 ， 缸 徑 越 小 ， 轉(zhuǎn) 速 可 以 提 高 ， 從 而 獲 得 較 大 的 提 升 功 率 。 本 次 畢 業(yè) 設(shè) 計 的 任 務(wù) 是 設(shè) 計 3 缸 發(fā) 動 機 箱 體 的 工 藝 路 線 及 規(guī) 程 。 圖 2-1 四 缸 發(fā) 動 機 氣 缸 體 示 意 圖 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 7 2.1.2 計 算 生 產(chǎn) 綱 領(lǐng) ， 確 定 生 產(chǎn) 類 型 該 產(chǎn) 品 年 產(chǎn) 量 為 5000 臺 ， 設(shè) 其 備 品 率 為 16%， 機 械 加 工 廢 品 率 為 2%， 故 N = Q （ 1+a%+b%） （ 2-1）n N = 5000×1×（ 16%+2%） （ 2-2） = 5900 件 /年 發(fā) 動 機 箱 體 的 年 生 產(chǎn) 量 為 5900 件 。 根 據(jù) 表 1.1 年 生 產(chǎn) 量 與 生 產(chǎn) 類 型 的 關(guān) 系 ， 可 確 定 生 產(chǎn) 類 型 為 大 量 生 產(chǎn) 。 表 2-1 按 年 產(chǎn) 量 劃 分 生 產(chǎn) 類 型 生 產(chǎn) 類 型 年 生 產(chǎn) 量 單 件 生 產(chǎn) 1～ 10 小 批 量 生 產(chǎn) >10～ 150 中 批 量 生 產(chǎn) >150～ 500 大 批 量 生 產(chǎn) >500～ 5000 大 量 生 產(chǎn) >5000 在 零 件 進 行 大 量 生 產(chǎn) 時 ， 一 般 采 用 高 效 先 進 的 方 法 ， 要 有 加 工 流 水 線 ， 基 于 現(xiàn) 場 的 生 產(chǎn) 設(shè) 備 ， 充 分 利 用 現(xiàn) 有 設(shè) 備 的 同 時 ， 應(yīng) 對 設(shè) 備 進 行 適 當 的 改 造 以 促 進 生 產(chǎn) 的 發(fā) 展 。 2.1.3 箱 體 結(jié) 構(gòu) 和 功 用 的 分 析 發(fā) 動 機 約 占 整 車 質(zhì) 量 的 15%， 是 一 臺 機 器 的 核 心 部 件 之 一 ， 它 為 機 器 的 正 常 運 行 提 供 動 力 。 而 發(fā) 動 機 箱 體 類 零 件 又 是 機 器 或 部 件 的 基 礎(chǔ) ， 它 將 機 器 或 部 件 中 的 軸 、 套 、 齒 輪 等 有 關(guān) 零 件 組 裝 成 一 個 整 體 ， 使 它 們 之 間 保 持 正 確 的 相 互 位 置 ， 并 按 照 一 定 的 傳 動 關(guān) 系 協(xié) 調(diào) 地 傳 遞 運 動 或 動 力 。 發(fā) 動 機 按 照 氣 缸 的 數(shù) 目 可 分 為 單 缸 發(fā) 動 機 和 多 缸 發(fā) 動 機 ， 有 兩 個 以 上 氣 缸 的 發(fā) 動 機 都 稱 之 為 多 缸 發(fā) 動 機 。 同 時 又 因 為 多 缸 發(fā) 動 機 的 氣 缸 排 列 方 式 不 同 ， 可 分 為 單 列 式 和 雙 列 式 。 單 列 式 發(fā) 動 機 的 各 個 氣 缸 排 成 兩 列 。 常 見 的 箱 體 類 零 件 有 ： 機 床 主 軸 箱 、 機 床 進 給 箱 、 變 速 箱 體 、 發(fā) 動 機 缸 體 和 機 座 。 根 據(jù) 箱 體 類 零 件 的 結(jié) 構(gòu) 形 式 不 同 ， 可 分 為 整 體 式 箱 體 和 分 離 式 箱 體 前 者 是 整 體 鑄 造 、 整 體 加 工 ， 加 工 較 困 難 ， 但 裝 配 精 度 較 高 ； 后 者 可 分 別 制 造 ， 便 于 加 工 和 裝 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 8 配 ， 但 增 加 了 裝 配 的 工 作 量 。 箱 體 的 結(jié) 構(gòu) 形 式 雖 然 多 種 多 樣 ， 但 是 仍 有 共 同 的 主 要 特 點 ： 形 狀 復(fù) 雜 、 壁 薄 且 不 均 勻 ， 內(nèi) 部 呈 腔 形 ， 加 工 部 位 多 ， 加 工 難 度 大 ， 既 有 精 度 要 求 較 高 的 孔 隙 和 平 面 ， 也 有 許 多 精 度 要 求 較 低 的 緊 固 孔 。 因 此 ， 一 般 中 型 機 床 制 造 廠 用 于 箱 體 類 零 件 的 機 械 加 工 勞 動 量 約 占 整 個 產(chǎn) 品 的 15%～ 20%。 氣 缸 體 應(yīng) 具 有 足 夠 的 強 度 和 剛 度 ， 根 據(jù) 氣 缸 體 與 油 底 殼 安 裝 平 面 的 位 置 不 同 ， 通 常 把 氣 缸 體 分 為 以 下 三 種 形 式 。 (1) 一 般 式 氣 缸 體 其 特 點 是 油 底 殼 安 裝 平 面 和 曲 軸 旋 轉(zhuǎn) 中 心 在 同 一 高 度 。 這 種 氣 缸 體 的 優(yōu) 點 是 機 體 高 度 小 ， 重 量 輕 ， 結(jié) 構(gòu) 緊 湊 ， 便 于 加 工 ， 曲 軸 拆 裝 方 便 ； 但 其 缺 點 是 剛 度 和 強 度 較 差 (2) 龍 門 式 氣 缸 體 其 特 點 是 油 底 殼 安 裝 平 面 低 于 曲 軸 的 旋 轉(zhuǎn) 中 心 。 它 的 優(yōu) 點 是 強 度 和 剛 度 都 好 ， 能 承 受 較 大 的 機 械 負 荷 ； 但 其 缺 點 是 工 藝 性 較 差 ， 結(jié) 構(gòu) 笨 重 ， 加 工 較 困 難 。 (3) 隧 道 式 氣 缸 體 這 種 形 式 的 氣 缸 體 曲 軸 的 主 軸 承 孔 為 整 體 式 ， 采 用 滾 動 軸 承 ， 主 軸 承 孔 較 大 ， 曲 軸 從 氣 缸 體 后 部 裝 入 。 其 優(yōu) 點 是 結(jié) 構(gòu) 緊 湊 、 剛 度 和 強 度 好 ， 但 其 缺 點 是 加 工 精 度 要 求 高 ， 工 藝 性 較 差 ， 曲 軸 拆 裝 不 方 便 。 綜 合 比 較 三 種 形 式 氣 缸 體 的 優(yōu) 缺 點 ， 在 本 次 設(shè) 計 中 選 用 龍 門 式 結(jié) 構(gòu) 。 現(xiàn) 代 汽 車 上 基 本 都 采 用 水 冷 多 缸 發(fā) 動 機 ， 對 于 多 缸 發(fā) 動 機 ， 氣 缸 的 排 列 形 式 決 定 了 發(fā) 動 機 外 型 尺 寸 和 結(jié) 構(gòu) 特 點 ， 對 發(fā) 動 機 機 體 的 剛 度 和 強 度 也 有 影 響 ， 并 關(guān) 系 到 汽 車 的 總 體 布 置 。 按 照 氣 缸 的 排 列 方 式 不 同 ， 氣 缸 體 還 可 以 分 成 單 列 式 ， V 型 和 對 置 式 三 種 。 (1) 直 列 式 發(fā) 動 機 的 各 個 氣 缸 排 成 一 列 ， 一 般 是 垂 直 布 置 的 。 單 列 式 氣 缸 體 結(jié) 構(gòu) 簡 單 ， 加 工 容 易 ， 但 發(fā) 動 機 長 度 和 高 度 較 大 。 一 般 六 缸 以 下 發(fā) 動 機 多 采 用 單 列 式 。 有 的 汽 車 為 了 降 低 發(fā) 動 機 的 高 度 ， 把 發(fā) 動 機 傾 斜 一 個 角 度 。 (2) V 型 氣 缸 排 成 兩 列 ， 左 右 兩 列 氣 缸 中 心 線 的 夾 角 γ＜ 180°， 稱 為 V 型 發(fā) 動 機 ， V 型 發(fā) 動 機 與 直 列 發(fā) 動 機 相 比 ， 縮 短 了 機 體 長 度 和 高 度 ， 增 加 了 氣 缸 體 的 剛 度 ， 減 輕 了 發(fā) 動 機 的 重 量 ， 但 加 大 了 發(fā) 動 機 的 寬 度 ， 且 形 狀 較 復(fù) 雜 ， 加 工 困 難 ， 一 般 用 于 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 9 8 缸 以 上 的 發(fā) 動 機 ， 6 缸 發(fā) 動 機 也 有 采 用 這 種 形 式 的 氣 缸 體 。 (3) 對 置 式 氣 缸 排 成 兩 列 ， 左 右 兩 列 氣 缸 在 同 一 水 平 面 上 ， 即 左 右 兩 列 氣 缸 中 心 線 的 夾 角 γ＝ 180°， 稱 為 對 置 式 。 它 的 特 點 是 高 度 小 ， 總 體 布 置 方 便 ， 有 利 于 風(fēng) 冷 。 這 種 氣 缸 應(yīng) 用 較 少 。 綜 合 考 慮 三 種 排 列 形 式 的 氣 缸 體 ， 在 本 次 設(shè) 計 中 采 用 直 列 式 。 2.1.4 箱 體 的 技 術(shù) 分 析 由 于 箱 體 的 加 工 質(zhì) 量 將 直 接 影 響 機 器 或 部 件 的 精 度 、 性 能 和 壽 命 ， 所 以 箱 體 零 件 的 加 工 精 度 對 機 器 加 工 精 度 非 常 重 要 。 在 箱 體 零 件 各 加 工 表 面 中 ， 通 常 平 面 的 加 工 精 度 比 較 容 易 保 證 ， 而 精 度 要 求 較 高 的 支 撐 孔 的 加 工 精 度 以 及 孔 與 孔 之 間 、 孔 與 平 面 之 間 的 相 互 位 置 精 度 則 較 難 保 證 。 箱 體 零 件 的 技 術(shù) 要 求 主 要 可 歸 納 如 下 ： (1) 主 要 平 面 的 形 狀 精 度 和 表 面 粗 糙 度 箱 體 的 主 要 平 面 是 裝 配 基 準 ， 并 且 往 往 是 加 工 時 的 定 位 基 準 ， 所 以 ， 應(yīng) 有 較 高 的 平 面 度 和 較 小 的 粗 糙 度 值 ， 否 則 ， 直 接 影 響 箱 體 加 工 時 的 定 位 精 度 ， 影 響 箱 體 加 工 的 定 位 精 度 ， 影 響 箱 體 與 機 座 總 裝 時 的 接 觸 剛 度 和 相 互 位 置 精 度 。 一 般 箱 體 的 主 要 平 面 的 平 面 度 在 0.1～ 0.03mm， 表 面 粗 糙 度 Ra2.5～ 0.63 m， 各 主 要 平 面 對 裝 配 基 準 面 垂 直 度 為 0.1/300.? (2) 孔 的 尺 寸 精 度 、 幾 何 形 狀 精 度 和 表 面 粗 糙 度 箱 體 上 的 軸 承 支 撐 孔 本 身 的 尺 寸 精 度 、 形 狀 精 度 和 表 面 粗 糙 度 要 求 都 較 高 ， 否 則 ， 將 影 響 軸 承 與 箱 體 孔 的 配 合 精 度 ， 使 軸 的 回 轉(zhuǎn) 精 度 下 降 ， 也 使 傳 動 件 （ 如 齒 輪 ） 產(chǎn) 生 振 動 和 噪 聲 。 一 般 箱 體 的 主 軸 支 撐 孔 的 尺 寸 精 度 為 IT6， 圓 度 、 圓 柱 度 公 差 不 超 過 孔 徑 公 差 的 一 半 ， 表 面 粗 糙 度 值 為 Ra0.63～ 0.32 m。 其 余 尺 寸 精 度 為? IT7～ IT6,表 面 粗 糙 度 為 Ra2.5～ 0.63 m。? (3) 主 要 孔 和 平 面 的 相 互 位 置 精 度 同 一 軸 線 的 孔 應(yīng) 有 一 定 的 同 軸 度 要 求 ， 各 支 撐 孔 之 間 也 應(yīng) 有 一 定 的 孔 距 尺 寸 精 度 及 平 行 度 要 求 ， 否 則 ， 不 僅 裝 配 有 困 難 ， 而 且 使 軸 的 運 轉(zhuǎn) 情 況 惡 化 ， 溫 度 升 高 ， 軸 承 磨 損 加 劇 ， 齒 輪 嚙 合 精 度 下 降 ， 引 起 振 動 和 噪 聲 ， 影 響 齒 輪 壽 命 。 支 撐 孔 之 間 的 孔 距 公 差 為 0.12～ 0.05mm， 平 行 度 公 差 應(yīng) 小 于 孔 距 公 差 ， 一 般 在 全 長 取 0.1～ 0.04mm。 同 一 軸 線 上 主 要 平 面 間 及 主 要 平 面 之 間 垂 直 度 公 差 為 0.1～ 0.04mm。 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 10 2.1.5 箱 體 的 材 料 分 析 一 、 選 材 的 一 般 原 則 ： （ 1） 材 料 的 機 械 性 能 在 設(shè) 計 零 件 并 進 行 選 材 時 ， 應(yīng) 根 據(jù) 零 件 的 工 作 條 件 和 損 壞 形 式 找 出 所 選 材 料 的 主 要 機 械 性 能 指 標 ， 這 是 零 件 經(jīng) 久 耐 用 的 先 決 條 件 。 （ 2） 材 料 的 工 藝 性 能 金 屬 材 料 的 基 本 加 工 方 法 有 鑄 造 、 鍛 壓 、 沖 壓 、 焊 接 、 切 削 加 工 和 熱 處 理 等 。 各 種 加 工 工 藝 均 有 其 工 藝 性 能 要 求 。 材 料 的 工 藝 性 能 的 好 壞 對 零 件 加 工 生 產(chǎn) 有 直 接 的 影 響 。 一 句 所 設(shè) 計 的 零 件 的 制 造 方 法 ， 應(yīng) 選 用 其 工 藝 性 能 優(yōu) 良 的 材 料 ， 以 降 低 制 造 成 本 ， 減 少 廢 品 的 產(chǎn) 生 。 （ 3） 材 料 的 經(jīng) 濟 性 能 在 滿 足 使 用 性 能 的 前 提 下 ， 選 用 零 件 的 還 應(yīng) 注 意 降 低 零 件 的 總 成 本 。 一 般 來 說 ， 應(yīng) 優(yōu) 先 選 用 價 格 低 廉 的 材 料 。 如 盡 可 能 選 用 碳 素 鋼 和 灰 鑄 鐵 ， 在 難 以 滿 足 要 求 時 再 選 用 合 金 鋼 、 球 墨 鑄 鐵 、 鑄 鋼 或 其 它 材 料 。 二 、 零 件 材 料 的 選 擇 由 于 零 件 的 工 作 狀 態(tài) ， 工 作 零 件 條 件 的 要 求 ， 因 此 零 件 的 材 料 必 須 具 有 綜 合 機 械 性 能 ， 耐 高 溫 、 抗 氧 化 性 和 組 織 穩(wěn) 定 性 等 。 根 據(jù) 查 閱 有 關(guān) 資 料 ： 箱 體 材 料 通 常 選 用 鑄 鐵 ， 其 詳 細 介 紹 如 下 ： （ 1） 灰 鑄 鐵 灰 鑄 鐵 的 顯 微 鏡 組 織 由 金 屬 機 體 （ 鐵 素 體 和 珠 光 體 ） 和 片 狀 石 墨 所 組 成 ， 相 當 于 在 純 鐵 或 鋼 的 基 礎(chǔ) 上 嵌 入 了 大 量 石 墨 片 。 因 其 中 的 碳 主 要 從 游 離 石 墨 形 式 存 在 ， 并 成 片 段 狀 ， 斷 口 為 灰 色 。 由 于 片 狀 石 墨 的 存 在 破 壞 了 基 本 的 連 續(xù) 性 ， 石 墨 尖 端 容 易 造 成 應(yīng) 力 集 中 ， 所 以 灰 鑄 鐵 的 抗 拉 強 度 低 ， 塑 性 和 韌 性 差 ， 屬 于 脆 性 材 料 ， 不 能 鍛 造 和 沖 壓 ， 并 且 焊 接 性 能 材 料 很 差 ， 不 過 其 抗 壓 強 度 受 石 墨 的 影 響 較 小 ， 但 是 灰 鑄 鐵 鑄 造 性 能 和 切 削 性 能 優(yōu) 良 。 石 墨 的 存 在 使 其 有 如 下 優(yōu) 越 性 能 ： 優(yōu) 良 的 減 震 性 ， 耐 磨 性 好 ， 缺 口 敏 感 性 小 。 ① 灰 鑄 鐵 的 化 學(xué) 成 分 包 括 C、 Si、 Mn、 P、 S 以 及 一 些 其 他 合 金 元 素 ， 各 成 分 所 占 比 重 見 下 表 2-2（ 以 HT250 為 例 ） 。 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 11 表 2-2 灰 鑄 鐵 HT250 的 主 要 化 學(xué) 成 分 及 所 占 比 重 （ %） C Si Mn P S 3.0～ 3.3 1.4～ 1.7 0.8～ 1.0 ＜ 0.15 ≤0.12 ② 各 元 素 對 灰 鑄 鐵 性 能 都 有 著 重 要 的 影 響 ， 詳 見 《 機 械 加 工 工 藝 手 冊 》 ③ 灰 鑄 鐵 的 牌 號 有 HT100、 HT150、 HT200、 HT250、 HT300、 HT350 等 6 種 ， 牌 號 右 邊 的 數(shù) 字 表 示 該 牌 號 灰 鑄 鐵 的 抗 拉 強 度 最 低 值 。 ④ 灰 鑄 鐵 的 機 械 性 能 與 鑄 件 壁 厚 有 關(guān) ， 同 一 牌 號 的 灰 鑄 鐵 因 鑄 件 壁 厚 不 同 具 有 不 同 的 抗 拉 強 度 。 各 種 牌 號 不 同 壁 厚 的 灰 鑄 鐵 性 能 達 到 強 度 參 考 值 見 《 機 械 加 工 工 藝 手 冊 》 。 機 械 性 能 見 下 表 2-3（ 以 HT250 為 例 ） 。 表 2-3 灰 鑄 鐵 HT250 的 各 種 機 械 性 能 牌 號 抗 拉 強 度 （ Mpa?bc ） 抗 切 強 度 （ MPab ） 彈 性 模 量 E(MPa) 疲 勞 極 限 （ MPa?1? ） 硬 度 HB HT250 785～ 981 277 108～ 127 98～ 127 143～ 269 ⑤ 灰 鑄 鐵 的 物 理 性 能 詳 見