东北大学本科毕业设计（论文） 第2章 气缸加工工艺规程设计
第2章汽缸加工工艺规程设计
2.1零件的分析
2.1.1零件的作用
题目给出的零件是汽缸，气缸设计主要包括气道、燃烧室、配气机构、冷却与润滑系统等的设计，它们对发动机性能都有相当大的影响。缸盖气道的形状直接影响进气涡流的形式以及涡流强度的大小，气道流通截面积以及其内部的光洁度又决定了进气充量的多少。涡流形式以及强度的大小对燃烧效率有很大的影响。燃烧效率既决定了整机动力性、经济性同时影响了整机排放性能。气道设计是气缸设计中的关键。气缸燃烧室的参数有压缩比、面容比、挤气面积、挤气间隙等。挤气面积、挤气间隙是挤流生成的决定因素，且挤气面积越大、间隙越小生成的挤流越强。提高压缩比ε是提高升功率的有效措施之一，但压缩比的提高受到爆震燃烧的限制。减小面容比是降低排放的有力措施。火花塞在燃烧室中位置对发动机爆震燃烧有很大的关系，合适的火花塞位置可以减小火焰传播距离时间，从而提高了抗爆性。燃烧室的所有结构参数都从不同程度上影响了整机的动力性、经济性、排放性等。燃烧室与气道的匹配是气缸盖设计中的重点。配气机构的结构影响了充气系数、运转噪声等。配气机构的设计应保证各缸换气良好，充气系数高并且运转平稳，即振动、噪声小。采用多气门机构可以明显增加进气喉口断面提高充气系数但由于气门之间的“鼻梁”厚度的限制，使在一定缸径下，气门数有一最佳值来保证在这一缸径下的最大进气量。目前，在使用的有两气门、三气门，两进气、一排气、四气门两进、两排、五气门三进、两排发动机。
汽缸是整机热负荷高的结构件之一，对缸盖进行合理有效的冷却可以保证发动机在正常温度范围内工作，提高整机寿命，增加整机运转可靠性。在设计缸盖水腔时要确保冷却水流顺畅，不能有水流死区或使冷却水在水腔内形成旋涡。气缸盖润滑系统是把具有一定压力和合适温度的清洁润滑油循环不断地输送到凸轮轴轴承、挺杆运动摩擦面，使其间形成一层油膜，
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东北大学本科毕业设计（论文） 第2章 气缸加工工艺规程设计 以减少摩擦损失和零件的磨损，并把零件摩擦所产生的热量带走，冷却摩擦表面，将摩擦表面上的磨屑和杂质清洗干净，保证零件正常工作。采用液压挺杆结构，必须保证对液压挺杆润滑油的充分补充。对于回油腔的设计一定要确保在没有机油压力的自由状态下，机油依靠重力作用可以在任何工况下顺畅地流回机油盘从而确保机油可以不聚集在缸盖上而导致机油通过强制通风管而进入进气管导致烧机油现象的发生。
2.1.2零件的工艺分析
零件的材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，减震性能良好。传动箱体需要加工表面以及加工表面的位置要求。现分析如下：
（1）主要加工面：
1）铣上下平面保证尺寸210mm，平行度误差为0.04 2）铣侧面工艺平台保证尺寸76,
3）镗2--φ100孔至所要求尺寸，并保证各位误差要求 4）钻侧面2—G3/8螺纹孔 5）钻2—G1/8螺纹孔 6）钻16--φ13孔平面各孔 7）钻孔φ11 （2）主要基准面：
1）以下平面为基准的加工表面
这一组加工表面包括：汽缸上表面各孔、汽缸上表面 2）以下平面为基准的加工表面
这一组加工表面包括：主要是下平面各孔及螺纹孔
2.2汽缸加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施
2.2.1确定毛坯的制造形式
零件的材料HT200。由于年产量为4000件，达到大批生产的水平，而
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且零件的轮廓尺寸较大，铸造表面质量的要求高，故可采用铸造质量稳定的，适合大批生产的金属模铸造。便于铸造和加工工艺过程，而且还可以提高生产率。
2.2.2基面的选择
（1）粗基准的选择 对于本零件而言，按照互为基准的选择原则，选择本零件的下表面作为加工的粗基准，可用装夹对肩台进行加紧，利用底面定位块支承和底面作为主要定位基准，以限制z、z、y、y、五个自由度。再以一面定位消除x、向自由度，达到定位,目的。
（2）精基准的选择 主要考虑到基准重合的问题，和便于装夹，采用已加工结束的上、下平面作为精基准。
2.2.3确定工艺路线
工艺路线如下表2.1
工序1 工序2 工序3 工序4 工序5 工序6 工序7 工序8 工序9 工序10 工序11 工序12
粗精铣上平面 粗精铣下平面 粗精铣工艺平台 钻上平面φ13孔 钻下平面φ13孔
钻上平面2-G1/8螺纹底孔 钻下平面2-G3/8螺纹底孔 钻φ11孔
粗精镗2－φ100孔 钳工，攻丝各螺纹孔 综合检验 防锈入库
表2.1
工艺路线的分析：
采用互为基准的原则，先加工上、下两平面，然后以下、下平面为精
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东北大学本科毕业设计（论文） 第2章 气缸加工工艺规程设计 基准再加工两平面上的各孔，这样便保证了，上、下两平面的平行度要求同时为加两平面上各孔保证了垂直度要求。符合先加工面再钻孔的原则。
从提高效率和保证精度这两个前提下，发现该方案比较合理。所以我决定以该方案进行生产。具体的工艺过程见工艺卡片所示。
2.2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定
汽缸的材料是HT200，生产类型为大批生产。由于毛坯用采用金属模铸造, 毛坯尺寸的确定如下：
由于毛坯及以后各道工序或工步的加工都有加工公差，因此所规定的加工余量其实只是名义上的加工余量，实际上加工余量有最大加工余量及最小加工余量之分。
由于本设计规定零件为大批量生产，应该采用调整法加工，因此计算最大与最小余量时应按调整法加工方式予以确定。
1）加工汽缸的上下平面，根据参考文献[8]表4-35和表4-37考虑3mm，粗加工2mm到金属模铸造的质量和表面的粗糙度要求，精加工1mm，
2）加工工艺平台时，用铣削的方法加工侧面。由于工艺平台的加工表面有粗糙度的要求
Ra?1.6?m，而铣削的精度可以满足，故采取分二次的
铣削的方式，粗铣削的深度是2mm，精铣削的深度是1mm
3）镗２－φ100孔时，由于粗糙度要求
Ra?1.6?m，因此考虑加工余
量2.5mm。可一次粗加工2mm，一次精加工0.5就可达到要求。
6）加工2－G1/8底孔，根据参考文献[8]表4-23考虑加工余量1.2mm。可一次钻削加工余量1.1mm，一次攻螺纹0.1就可达到要求。
7）加工2－G3/8底孔时，根据参考文献[8]表4-23考虑加工余量1.2mm。可一次钻削加工余量1.1mm，一次攻螺纹0.1mm就可达到要求。
8）加工上，下平面台各小孔，粗加工2mm到金属模铸造的质量和表面粗糙度要求，精加工1mm，可达到要求。
2.2.5确定切削用量
工序1：粗、精铣汽缸下平面
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（1）粗铣下平面 加工条件：
工件材料： HT200，铸造。 机床：X52K立式铣床。 查参考文献[7]表30—34
YT15，D?100mm ，刀具：硬质合金三面刃圆盘铣刀（面铣刀），材料：
齿数Z?8，此为粗齿铣刀。
因其单边余量：Z=2mm 所以铣削深度每齿进给量
afap：
ap?2mm
af?0.12mm/Z：根据参考文献[3]表2.4-75，取铣削速
度V：参照参考文献[7]表30—34，取V?1.33m/s。
机床主轴转速n：式中 V—铣削速度； d—刀具直径。 由式2.1机床主轴转速n：
n?1000V1000?1.33?60??254r/min?d3.14?100
n?1000V?d （2.1）
按照参考文献[3]表3.1-74 n?300r/min 实际铣削速度v：进给量
Vfv??dn1000?3.14?100?300?1.57m/s1000?60
：
Vf?afZn?0.12?8?300/60?4.8mm/s工作台每分进给量
a?fm：
fm?Vf?4.8mm/s?288mm/min：根据参考文献[7]表2.4-81,
a??40mm
（2）精铣下平面 加工条件：
工件材料： HT200，铸造。 机床： X52K立式铣床。 参考文献[7]表30—31
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