沈阳航空航天大学毕业设计（论文）
概述
汽车是现代社会中最普遍，最常用的一种交通工具，它给我们的生产，生活带来诸多方便。特别是近几年，随着汽车工业的迅猛发展，汽车的款式性能均有了很大的改善，因此吸引了众多购车者的目光。那么要保持这种长盛不衰的势头，其关键的一个环节就是不断改进加工工艺，使产品更具实用性，经济性和美观性。
汽车的种类很多，按其设计用途分，可分为载重汽车和乘坐汽车。载重汽车一般是用于运送货物的，这种汽车车身一般都比较大。乘坐汽车是专门、供人们乘坐，以分为轿车和客车。轿车可根据其发动机的容积大小，分为普通、中级、高级，三个等级。客车则按其车身长度的不同，分为微型、轻型、中型、大型四种。若按发动机使用的燃料分，可分为汽油车和柴油车。一般常见的汽车的总体构造由发动机、底盘、电气设备和车身四部分组成。发动机是汽车的动力装置，底盘则用来传递发动机发出的动力。电气设备包括电源部分，发动机点火以及照明等用电设备。车身是用于安置驾驶员，乘客或货物。
汽车的发动机按其使用的燃料的不同，可分为汽油发动机和柴油发动机两种。汽油发动机动性用电火花强制点燃由汽油与空气组成的可燃混合气，使它燃烧产生热能。柴油发动机使用的柴油是直接喷入发动机汽缸，在高温高压下自燃而产生热能。另外，按完成一个工作循环所需要的行程数来分，又可分为四冲程发动机和二冲程发动机两种。我毕业设计的题目就是四冲程发动机的气缸盖的加工工艺与夹具设计。所谓的四冲程就是在一个工作循环中，曲轴旋转达两周、活塞运行四个行程。完成进气、压缩、做功、排气四个过程。 汽油发动机主要有气缸、气缸盖、连杆曲轴、进气门、排气门、火花塞等几部分组成。气缸盖形成密封的燃烧室，燃料在此燃烧，产生气体膨胀，推动活塞向下运动，经连杆将力传给曲轴，使曲轴旋转输出动力。进气门控制可燃混合气的进入，而排气门控制废气排出。气缸盖的主要功用是和气缸挚共同密封气缸体及气缸套上平面，并与活塞顶部和气缸壁一起形成燃烧室。气缸盖内部有冷却水套，下端面的冷却水孔与气缸体的冷却水孔相通，以便使用循环水冷却燃烧室等高温部位。此外，气缸盖还提供气门组和气门传动组的部分零件的安装位置。气缸盖的材料主要有铸铁和铝合金两种。铸铁气缸盖具有机械强度高，铸造性能和耐热性能好等优点。铝合余气缸盖的缺点是刚性差，使用中容易变形，但由于导热性比铸铁好，有利于提高压缩比。
综上所述，通过对汽车发动机气缸盖的有关说明，有助于我们更好的了 解气缸盖的结构特点，功用和工作状态，为下一气缸盖的加工工艺设计做好铺垫。
四冲程汽车发动机机盖的工艺规程编制及铣削夹具设计
1汽缸盖的加工工艺设计
工艺设计过程是一个综合性的过程，在保证尺寸精度，加工质量的基 础上，同时也要考虑生产率和经济性问题。因此，首先应对零件图，产量和现场的生产条件进行认真的分析，然后制定出合理的工艺路线，并确定各工序的工序尺寸和加工方法，最后完成合理的详细的工艺过程。
1.1零件图分析
零件图是制造零件的主要技术依据，在设计工艺路线前应对其进行工艺分析，了解零件的功用和工作条件，分析尺寸精度及其技术要求，以便更好地掌握其结构特点和工艺关键。
1.2零件的工作条件
11.6四缸汽车发动机是发动机工作容积为1.6L的普通级汽车，汽缸数为四个，燃料是汽油，采用水冷装置。
汽缸盖是发动机的重要组成部分，与汽缸体相连，并与活塞顶部构成密封的燃烧室。发动机在工作时火花塞发出电火花，将压缩的混合气体点燃，混合气体燃烧时放出大量的热，使汽缸内压力聚增，瞬时最高温度可达2000摄氏度左右。最高压力达2.6～2.9MP a o所以说，汽缸盖的材料要有足够的强度，并耐热。另外，汽缸盖采用水冷却，所以要求材料要有一定耐腐蚀性。在该设计题目中汽缸盖的材料是铸铝合金（ZL104）它不仅具有一定的强度，而且导热性、耐腐蚀性也比较好的适应其工作环环境。另外，铸铝合金的重量轻，对减轻发动机的重量有很大的好处。
1.3零件的结构形态分析
汽缸盖作为发动机的重要组成部分，要求质量较高，而且工作性能要稳定可靠。汽缸盖在结构上主要有以下几个特点：
(1) 零件的毛坯采用铸压件，铸造精度要求高；
(2) 零件的外型比较复杂，多孔，多螺纹；
(3) 整体的表面精度和位置度要求不是很高；
当然，也有一些重要的、要求高的表面。如气缸盖的下表面要求平面度为0.06，表面
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粗糙度值为3.2，另外，导管孔尺寸精度和位置要求也很高，表面粗糙度值为1.6，垂直度为0.1，圆度为0.44．尺寸精度为H8，火花塞孔与下表面成40度角。还有气缸盖下表面的两个螺栓孔作工艺，要求精度达H7。
气缸盖的下表Ø6深75油孔，端面Ø5深72油孔以及上面Ø6深24油孔三者相
通。从总体上说，气缸盖属于箱体类零件，因为气缸盖有箱体类零件的特点，有型腔，有筋板。
1.4零件的技术条件分析
表面粗糙度：气缸盖的表面粗糙度一般在Ral.6∽Ra12.5。范围内，只有导管孔粗糙度较高为Ral.6。表面间的位置精度：尺寸精度较高的两工艺孔之间尺寸距离偏差±0.05，导管孔直径偏差为Ø15+0.027 0就位置关系精度而言，座圈底孔相对于导管孔的同轴度为Ø0. 05。
导管孔对下面的垂直度为0.1。
另外，气缸盖还有下列特殊条件：
(1) 所有孔和螺纹孔的位置度在Ø0.4范围内；
(2) 将90 0 1200锥口螺纹孔的上端直径扩到螺纹外径。
1.5零件材料分析
气缸盖的材料采用ZL104 (ZAISi9Mg)，该金属主要特点是：铸工艺性能良好，耐腐蚀性尚可，强度高，焊接性能和切削加工性能尚可，铸造工艺较复杂，易生成气也，补焊性能好，用途是：用于砂型，金属型和压力铸造形状复杂的200℃以下的工作零件，如发动机的缸体和缸盖。
1.6零件的工艺分析
从气缸盖的结构形状，技术要求和材料等几个方面来分析，该零件的工艺关键是保证孔和螺纹加工的尺寸精度及位置精度。另外，铸造时易生成气孔，所以应该检查汽缸盖的气密性。因此在设计工艺时，首先要考虑各个面上的孔螺纹的加工顺序合理性以及相应的精度问题。
还要特别注意重要工序的加工和检查，此零件最重要的尺寸是下表面和火花塞孔以及气门也，这是气缸盖的关键，它直接影响到汽车发动机的性能。气缸盖的材料为铸铝合金，
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加工性能较好在切削加工时不会产生困难。
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2零件毛坯设计
通过对零件的技术要法语，尺寸精度和结构特点确定毛坯的种类以及加工余量，进而设计出毛坯的形状及尺寸。
2.1定毛坯种类
选择毛坯种类应考虑的因素主要有以下几个方面：
(1) 生产纲领和批量
生产纲领大时，宜采用高精度与高生产率的毛坯制造方法；生产纲领小时，宜采用设备投资寸的毛坯制造方法。
(2) 零件的结构形状和尺寸大小
直径相差不大的阶梯轴宜采用棒料；直径相差较大的则宜采用锻件；尺寸较大的毛坯，不宜采用模锻，压铸和精铸；而宜采用自由锻造和砂型铸造；形状复杂，力学性能要求不高的毛坯可采用铸钢件；形状复杂和薄壁的毛坯不宜采用金属型铸造；外形复杂的小型零件宜采用压铸，熔模铸造等精密铸造方法，以减少切削加工或不进行切削加工。
(3) 零件的力学性能
铸铁件的强度按离心浇注，压力浇注的铸件，金属型浇注的铸件，砂型
浇注的铸件依次递减、钢质锻造毛坯的力学性能高于钢质棒料和铸钢件。
(4) 技术经济性
在必要的时候，应对所选的毛坯进行技术经济性分析。
根基以上原则，考虑到汽缸盖的结构特点及批量应用铸件。另外，考虑到生产性质，零件材料及技术要求等综合因数，选定砂型铸造。这种铸造的特点是铸造容易，而且生产率高。
2.2毛坯的工艺要求
2.2.1浇注位置选择原则
铸件的浇注位置应使零件质量要求高的表面处于底面或侧面，以免产生气孔、砂眼、缩孔等缺陷：铸件的大平面应尽量朝下，以避免气孔及夹渣、夹砂等缺陷存在壁较厚较大的部分应朝下，侧立或倾斜，以保证金属液的充填，同时要求金属液到达薄壁处所经路径愈短愈好；对有砂芯的铸件，其浇注位置应保证砂芯定位稳定排气顺畅与下芯检验方便。
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2.2.2分型面位置选择原则
①分型面应力求选取在铸件最大截面处；
②分型面位置应使铸件尽可能处在同一半型腔内或加工面和加工基准面应放在同一砂箱中，有利于保证铸件的尺寸精度，防止错型偏差在铸件上反映；
③所选取分型面位置应尽量减少分型面数目，特别对机器选型一般只有一个分型面，这样可养减少铸件尺寸偏差提高生产率；
④力求采用平面分型面，这样可简化工装结构及制造操作；
⑤选择分型面时应力求不使某一砂箱过高，因为过高会使造型、合型等操作不便： ⑥机器选型批量生产时，尽量减少砂芯与活块数目一遍启模，修型和确保高的生产率；
选择分型面时力将全部砂芯或重要的砂芯放在下型内，以利于下芯、合箱、检验等操作的进行。
2.2.3壁型设计
铸件的壁厚大小，壁间距离与位置安排与合金成份流动性能，铸件几何形状及铸件冷却能力等各种因素有关，它会直接影响铸件的质量，应遵循以下原则：
① 件壁厚不能小于最小壁厚值，砂型铸造的最小壁厚为5mm
②铸件壁厚差力求均匀，以免造成各部分因温度差悬殊而引起缩裂、缩孔与裂纹； ⑧壁间最小距离与高度应有一定限制，砂型铸造的壁（或筋）的最小距离为8mm; ④壁上加强筋位置的安排应力求防止热应力不均而出现裂纹与变形；
⑤较大的薄壁型面应避免出现水平位置，这主要是为避免杂质，气体的积聚而形成铸件缺陷。
2.2.4孔径设计
铸件上最小铸造孔的直径受铸造工艺的限制。砂型铸造孔的最小直径为8~10mm，最大孔深为该孔直径的10倍。
2.2.5铸造斜度（拔模斜度）
为便于拔芯和开型，在铸件铸型发生切向移动的表面上设计有斜度，其大小随铸件材料，几何尺寸与内外表面的不同而不同。铸造斜度的大小按以下原则确定；
① 会属的收缩阻力过大时，斜度应大；
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② 收缩量大和熔点高的合金，斜度应大：
③ 铸件需要拔模部分的尺寸大时，斜度应小，反之斜度应大。
在一般情况下，各面的铸造斜度数值应尽可能一致，以便于制造模具及造型，对于砂型铸件常用的斜度为2 0～30
2.2.6铸造圆角
铸件壁部连接处的内转达角应有铸造圆角，其半径随铸造方法的不同而不同。了制造方便，对铸件各处的圆角，（除非设计有特殊要求者），半经应尽可能统一。一般对于砂型铸件用R3~R5 。取R4
2.2.7加工余量和铸件的尺寸公差
根据毛坯的铸造方法选取铸件的尺寸公差，查资料得，砂型铸造的公差等级为7—9级。取8级。再根据铸件的尺寸公差等级和加工余量等级（砂型铸造加工余量等级：G级）确定机械加工余量，如下： ，
气缸盖的上下表面加工余量取4mm：
气缸盖的左侧面和前后端面加工余量取3mm
2．3毛坯的检验
铸件的质量检验主要是毛坯尺寸及技术要求，汽缸盖的技术要求为：
① 铸造方法：砂型铸造
② 铸造精度等级：ZJ6(HB0-6-61)
③ 拔模角度：20
④ 铸造圆角半径：R4
⑤ 壁和壁的厚度：6+0.5 0
⑥ 气道芯，气道壁厚5+0.5 0气道的形状和位置的最大误差分别是：±0.5，±0.8
⑦ 气道表面应光洁
⑧ 热处理：淬火后时效处理硬度HB>80
3工艺路线设计
3.1加工方法的选择
零件各表面的加工方法的选择应考虑以下几个因素；
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(1)加工表面的加工精度和表面粗杂交的要求；
(2) 零件结构、加工表面的特点和材料等因素；
(3) 生产率和经济性；
(4) 工厂现有设备和技术的发展。
综合考虑以上因素，最后确定加工方法如下：
气缸盖的下表面的两个工艺要求精度H7，所以要先钻后铰；八个气门孔要求精度H8，也要钻、铰；上下表面的表面粗糙度值为3.2，所以要先粗铣后精铣。对于其它表面及孔加工精度不是很高，所以采用常规的加工方法便能满足加工要求。
3.2工艺路线
在对气缸盖的各部分结构、尺寸精度、加工要求进行详细的分析之再结合下厂调研获取的实际生产方面经验，拟定出合理的工艺路线。具体果如下：
工序05:粗铣上平面
工序10:粗铣下平面
工序15:精铣上平面
工序20:钻、铰工艺孔
工序25:铣左侧面
工序30:铣前后端面
工序35:钻上下面孔
工序40:中间检验
工序45：清洗吹风
工序50：第一次水套内腔气压试验
工序55：修整窗口
工序60：钻前后端面孔
工序65：钻左侧面孔，后端面Ø5油孔及攻4-M8,11-M8螺纹
工序70：钻上面6-Ø7孔及Ø6油孔
工序75：攻上面8-M6,4．M10螺纹
工序80：攻螺纹Z,和Z螺纹
工序85：攻端面4-M10螺纹
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工序90:钻、锪火花塞孔及攻丝
工序95:中间检验
工序100:钻、锪、铰八孔
工序105:锪十八平台
工序1.10：铣空调车平台
工序115：钻上面Ø6孔
工序120:钻上面Ø9油孔
工序125:钻空调机螺纹底孔
工序130:攻空调机螺纹
工序135:清洗、吹风
工序140：第二次水套内腔气压试验
工序145：钻Ø13斜孔
工序150：精铣下平面
工序155：清洗、吹风
工序160：终检
（具体工序图见工艺规程）
3.3工序的集中与分散
在一发计工艺路线时，当选定了各表面的加工方法和确定阶段以后，就可将同一。阶段中的各加工表面组合成若干工序，组合时采用集中或分散的原则。
工序集中原则是使每个工序包含尽可能多的内容其特点是：
(1) 简化了生产组织工作；
(2) 减少了设备数目，从而节省了车间生产面积；
(3) 减少安装次数，缩短了工件的运输路线，有利于提高生亡率孤缩 短生产周期；
(4) 有利于采用高生产率的设备，特别是数控机床和加工中心等，这 样可提高产品质量和生产率；
(5) 设备成本费用高，调整、维修费时，生产准备时间长。
工序分散原则，工序数目多，工序内容简单，其特点是：
(1) 设备和工艺装备简单，调整、维修比较简单；
(2) 生产准备工作量小，产品变换容易；
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(3) 设备数量多，生产面积大，生产组织工作复杂，生产周期长。
在加工过程中两种原则的选用以及集中、分散程度的确定一般要考虑以下几个因素：
（1）生产纲领
单件小批生产，为简化生产流程，缩短工件的生产周期，减少工艺装备，应采用集中原则。大批量生产，有利于采用自动机机床、专用机床、加工中心等机床，可采用工序集中原则。成批生产和自动机床不多的情况下，便于装夹、加工检验，并能合理，均衡地组织生产，宜采用分散原则。
（2）零件结构、大小和质量
对于尺寸和质量较大、形状又很复杂的零件，宜采用集中，减少安装与运送次数。对于宜采用自动机床的中小零件，也应采用集中原则。对于薄壁筒形件的内外表面。为养活夹紧和加工中的变形，一般采用分散原则。
（3）零件的技术要求及现场条件
零件上有技术要求高的表面，需采用高精度的设备来保证质量时，可采用工序分散的原则。当现场有自动机床加工中心等先进设备时，应采用工序集中原则。有事为了保证某些表面的位置精度，也可以将有关的加工表面集中到一道工序中进行。
综上考虑各个方面，在汽缸盖的加工过程采用了集中与分散相结合的原则。如对上、下表面的孔的加工就采用了集中的原则。这样不仅有利于充分利用现有设备，提高经济性，而且有利于提高产品质量和生产效率。
3.4基准的选择
在设计工艺路线时，需要考虑的一个重要的问题是如何安排各个工序的先后顺序总是器主要依据是零件图上的各表面间的位置关系及加工要求。在加工过程是靠工序基准、定位基准和供需尺寸来保证这些位置关系和加工后又要通过测量基准对加工表面进行检验。因此，基准记得选择是设计加工工艺过程中的一个至关重要的环节。
3.4.1工序基准的选择
在工序图上，用于确定被加工表面位置使用的基准称为工序基准。工序基准是工艺设计人员根据零件零件图的加工要求，在设计工艺过程时选定的。工序基准的选择的好坏直接关系到加工质量和加工难以程度。工序基准的选择包括连个方面的内容：一是最终工序的工序基准的选择；二是中间工序的工序基准的选择。
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在最终工序中，工序尺寸要直接保证设计尺寸。工序基准的选择原则是：(1)工序基准
和设计基准重合，工序基准选自设计基准，可以避免尺寸换算而压缩加工公差 (2)便于作测量基准，在一些特殊的工件的最终工序中若工序基准和设计基准重合则不便于测量，这时要用一个便于作测量基准的表面作工序基准，不过要做尺寸换算。在气缸盖的加工过程中，如工序35钻上、下面孔时就是采用第一种原则，使工序基准与设计基准重合。工序尺寸及公差等于设计尺寸、公差。在中间工序中，加工表面尚未达到图纸要求，没有设计基准问题。但是中间工序的工序基准的选择对整个工艺过程经济性有很大的影响。选择的具体原则是：
(1) 当工序尺寸间接参与设计尺寸保证时，选择的工序基准应使尺寸链的环数要
少，这样在封闭环公差一事实上时，才能使加工工序尺寸容易保证。
(2) 要使精加工余量变化范围小，对精加工来说余量变化对加工的影响很大。
(3) 重于作测量基准，以使测量方便和测具简单。在汽缸盖的加工工艺过程中，
涉及到工序基准的选择问题很多，具体选择结果见后面的工序分析。
3.4.2定位基准的选择
根据零件的结构特征和加工要求，选择定位基准。定位基准选择正确与否，不但影响机床夹具的结构也影响加工余量，定位基准分为粗基准和精基准两种。
（1） 粗基准的选择
在机械加工中，凡是用未经加工的毛坯表面作为定位基准，这种定位基准粗基准。
粗基准的选择应遵循如下原则：
① 以零件上的重要表面为粗基准，以保证表面有足够且较均匀的余量;
② 以不加工表面为粗基准，以保证不加工表面与加工表面间的位置误差为最小；
③ 对具有较多加工表面，或所有表面都需加工的零件，应以毛坯余量最小的表面作
为粗基准;
④ 粗基准的表面应平整光洁，不能有飞边，浇口，冒口或其他缺陷。
⑤ 粗基准在同一尺寸方向上，一般只允许使用一次。
在整个汽缸盖的加工工艺过程中，粗基准的使用并不多。在工序05、10粗铣上、下平面时以气门孔的下底面做工为粗基准。保证燃烧室有足够的深度。
（2）精基准的选择
精基准的选择除考虑定位准确，夹紧可靠外，更主要的是考虑位置寸和集团关系精度
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的保证。因此精基准的选择应遵循如下原则：
①基准重合原则
尽可能选用设计基准或工序基准作为定位基准，以避免基准不重合而产生的基准不重合误
差。
②基准统一原则
应尽可能性选用一组定位基准加工各个表面，以保征加工表面之间的位置精
度。
③自为基准原则
一些主要表面的精加工工序或自由加工工序（如研磨、珩磨、抛光、超精加工
等），要求表面加工余量小而均匀，这时应以加工表面自身为精基准。
④ 为基准原则
对于两个有位置公差要求的表面，可以认为彼此互为设计基准。因此，当加
工位置公差要求很小的表面时，可采用两个加工表面互为基准进行反复加工。
⑤ 基准应便于装央
精基准便于装夹即定位稳定，夹紧可靠、夹具结构简单。在气缸盖的整个加工工艺过
程中，大部分都使用精基准，而且在很多工 序中都是采用底面和两个工艺孔做定位基准。这符合基准统一原则，不仅很好地保证了各加工表面之问的位置精度，而且减少专用夹具数目，提高了经济性。
3.5辅助工序的安排
辅助工序是指不直接加工，也不改变工件的尺寸和性能的工序，它对保证加工质量起
着相当重要的作用，在工艺路线中也占有相当的比例。
3.5.1检验工序
(1)中间检验工序：安排在每一加工阶段之后；转换车间的前后；重要零件的关键工序之后；为及时发现问题，便于控制加工情况，也安排检工序。在气缸盖加工工艺中共安排了两次中检工序。第一次是检验上下面各孔堂位置屡章广粗糙赓，第二次是检验各项螺纹其目的均为及时发现不合格零件，以免继续对其加工造成浪费。
(2)最终检验：全部加工完成后，即工艺过程最后安排最终检验。
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3.5.2去毛刺工序
去毛刺是一项必须进行的工作，是否专门列为工序，应根据具体情况在制定工艺路线
时予以考虑。当产品的数量较大时，工件的毛刺较多时，应专门安排去毛刺工序；当去毛刺很困难时，也应单独安去毛刺工序，主要因为气缸盖的材料是铸铝，在加工过程不易产生过多的毛刺。
3.5.3清洗、吹风工序
清沈是用清洗液将工件表面的污垢及冷却油液等洗净；吹风是用吹风机吹出的高压
气体将残留在工件表的加工碎屑吹净。在气缸盖的工艺过程中共安排三次清洗、吹风工序。它们分别安排在第一次中间检查。第二：次水套内腔气压试验和最终检验之前，显然这样安排的目的是为下以工序做准备。
3.5.4水套内腔气压试验工序
气缸盖的气密性是整个汽车发动机性能的一个重要指标，困而加工及要保证气密性。
在整个气缸盖的加工工艺过程中共安排了两次水套内腔气压试验工序。第一次是在工件完成初步加工后进行，那么在这次试验中不合格的工件，就不对其进行后面细节的加工，以免造成浪费；笫二次是在工作已基本加工完毕后进行，若此次不合格的工件，要对其进行修复，若无法修复者就为废品。
总之，在设计工艺路线时，首先要对零件的技术要求生产批量以及现有的生产条件进
行认真的工艺分析，在这基础上要全面地考虑各表面的加工方法，加工阶段的划分，工序的集中与分散，工序基准的选择以及辅助工序的安排等问题，然后拟定出最佳工艺路线当然也要考虑生产率和经济性问题。
4气缸盖各工序分析
前面虽然对气缸盖的加工工艺有所介绍，但还不够详细。有必要做进一步的分析，说
明。
(1) 工序05 粗铣上平面
在本工序中以气门孔下底面做粗基准，保证燃烧室底面到上平面的尺寸为88.5±0.10.
在本工序中又以下平面做做辅助定位，这符合先以重要表面做粗基准的原则。
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(2) 工序10 粗铣下平面
在本工序中以气门孔上底面做粗基准，保证燃烧深度为11.3+0.10 0，同时间接保证上、下平面间的距离为99.80工序中又以上平面做辅助定位，上平面是已加工过的表面以它为基准便好地保证下平面的加工余量均匀，并有很好的平面度。
(3) 工序15 精铣上平面
上平面的表面粗糙度要求值为，平面度要求达0.1，所以在工序05粗铣的基础要进行精铣。在本工序中以下平面为定位基准，这样便好地保证了上、下平面的平行度。
（4）工序20 钻铰工艺孔
在整个汽缸盖的加工工艺中多次使用工艺孔来定位，所以将该工序安排得比较靠前，
以便为下俩的加工服务。钻铰工艺孔时以燃烧室的下边缘和气缸盏对称中心为工序基准，并以上平面做定位，这样很好地保证工艺孔与上、下平面的垂直度。
(5)工需25 铣左侧面
气缸盖的左侧面需安装其它零件，所以要保证平面度0.15 0在本工序中以两个工艺孔和下平面定位，保证27±0.20。
(6)工序30 铣前后端面
气缸盖的总长要求保证494±0.20，在本工序中以两个工艺孔和下平面定位，保证下平面的工艺孔到前端面的尺寸21±0.1，而 后端面之间的距离494±0.20直接由刀具尺寸来保证，因为本工序采用的加工设备是双面卧铣，通过调整两铣刀问的距离来保证尺寸494±0.20。
(7)工序35 钻上下面孔
气缸盖的上、下平面需要加工许多孔，而且这些孔之间有一定的联系。本工序用了工
序集中原则，工件在一次装央定位中完成上、下平面多个孔的加工，这样不仅提高了生产率而且也很好地保证了各孔之间的位置关系。
(8)工序40 中间检验
本工序的内容是检验前几道工序加工的平面和孔的尺寸，其目的是及时发现不合格的零件，以免继续加工，造成浪费。
(9)工序45 清洗吹风
将缸盖送入吹风机中，吹净附着在气缸盖上的钻屑，并用清水把乳化液洗净。清洗吹风的目的是为下一部气压实验做准备。
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(10)工序50 气压试验
汽车的发动机对气缸盖的气密性有严格的要求进行压试验的目的是检验气缸盖的气密性。要求气缸盖水套内腔气压达294~392KPa，试验1分钟，有渗漏的气缸盖不再投入生产，以免造成浪费。
(11)工序55 修整窗口
气缸盖的进气道，排气道以及前、后端面的水道口都是一次性铸造出来，难免会存在一些铸造缺陷，如毛边等。所以本工序的内容是用手工修补上述不足之处。
(12)工序60 钻前后端面孔
气缸盖的前后端面多为螺纹孔，本工序钻螺纹底孔也是为下一步攻丝做准备。在本工序中仍然以两个工艺孔和底面做定位基准。
(13)工序65 钻孔及攻丝
气缸盖的左侧面也需要加工许多螺纹孔，用于安装其它零件。本工序是先加工出螺纹底孔，再攻丝，当然采用的定位基准仍是两个工艺孔和下平面。
(14)工序70 钻6-Ø7及Ø6孔
气缸盖的下底面有许多水套孔，如6-Ø 7，它们与缸体上表面的水套孔相对应，构成
密封的循环水道。由于Ø7孔的直径太小，所以不宜直接铸造出。而Ø6孔是油孔，它与上平面的油孔相通。本工序仍采用两个工艺和下平面做定位基准。
（15）工序 75 攻M6及M10螺纹
汽缸盖的上平面要安装气门摇臂轴，而M10的螺纹孔就是用于固定该摇臂轴的，另外，汽缸盖上面要盖上汽缸罩，而汽缸罩要用螺钉与汽缸盖连接，M6螺纹孔就是用于该连接螺纹孔。
（16）工序80 攻Z和Z的螺纹
汽缸盖的上平面和上端面分别有一个锥螺纹，即Z和Z它们均是用来密封油孔的，因为锥螺纹的密封性好。
（17）工序85 攻4-M8螺纹
汽缸盖的下端面要安装冷却水管，而4个M8的螺纹孔就是用于连接冷却水管和汽缸盖的。
（18）工序90 钻、锪火花塞孔及攻丝 火花塞发出电火花，点燃燃烧中的混合气体。汽缸盖上需要安装四个火花塞，并且火
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花塞与汽缸盖下平面的倾斜角为40°。本工序就是加工该四个火花塞空并攻螺纹，工序中采用两个工艺和下底面做定位基准，并使下底面与水平面成50°角，以保证火花塞孔与下底面所成的40°角。
（19）工序95 中间检验
该工序的内容主要是检验上几道工序刚加工完的螺纹孔看其是否满足加工要求。目的
是及时发现不合格的零件，以免继续加工造成浪费。
（20）工序100 钻锪铰八孔
在汽缸盖的加工工艺中最重要的部分就是八个气门孔的加工，因为气门孔的尺寸精度
和加工要求都很高，在本工序中采用先钻后铰的加工方案，并且在一次装夹中实现钻、锪、铰的加工，这样保证各孔的位置度要求，定位基准是仍是采用一面双孔，即下平面和两个工艺孔。
(21)工序105 锪十八平台
八个气门孔在气缸盖的上平面需安装弹簧，为了使弹簧平衡不发生偏斜，八个气门孔的上端需要锪平，同理十个螺栓孔的上端也需要锪平。将以上十八个需锪平的平台集中于本工序中，进行一次性锪平，对提高生产率有很大的好处。
(22)工序110 铣空调机平台
空调机平台到气门孔中心要求保证尺寸110±0.5，在本工序中以左侧面为工序基准，在本工序尺寸为179±0.35，从而间接保证尺寸110±0.5 0另外。另外，本工序也为下一步钻空调机螺纹孔做准备。
（23）工序115 钻上面Ø6孔
Ø6孔与后端面的Ø5孔相交，使气门摇臂轴得到润滑。本工序中以上平面Z孔和M10
螺纹孔做定位基准。
（25）工序125 钻空调机螺纹底孔
本工序中以上平面和前端面作为定位基准，在空调机平台上钻孔，要求孔直径Ø10.5+0.15 0.
（26）工序130 攻空调机螺纹
上一道工序已经钻出了螺纹底孔，本工序的内容是攻螺纹，要求螺纹M12-6H，深15。
(27)工序135 清洗、吹风
本工序的内容与工序45相同，目的是为下一步气压试验做准备。
(28)工序140 气压实验
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本次水套内腔气压试验是第二次试验，将它安排零件大体加工完毕之后，其目的是检验是否在加工过程中引起裂纹。通过这次检验合格的零件其气密性就得到保障，若本次试验仍有渗漏者就为不合格零件，没必要对其继续加工。
(29)工序1 45 钻Ø13斜孔
该孔与左侧面成50°角，与下平面的距离为82.5。在本工序中采用两个工艺孔和下平面做定位基准，并保证孔直径Ø13，深15+1 0。
(30)工序150精铣下平面
气缸盖的下平面要与缸体连接，所以平面度和表面粗糙度要求很高。在本工序中对下平面做进一步精加工，不仅保证上述加工要求，而且也保证了燃烧室深度10.5±0.25和汽缸盖高度98±0.3。本工序中以燃烧室上平面和汽缸盖上平面做定位基准。
（31）工序155 清洗、吹风
本工序的内容与工序135相同，其目的是为下一步终检做准备。
（32）工序160 最终检验
本工序是对已加工零件进行全面检查，看其是否达到零件图纸的要求。达到要求的为
合格零件，没达到要求就为废品。
以上是对气缸盖整个加工工艺的分析，具体工序图和工序尺寸请详见工序规程。
5序尺寸的计算
零件各部分的最终尺寸是由加工过程中各工序的工序尺寸来保证，所以工序尺寸的正确与否直接决定零件能否满足加工要求，即能否合格的问题。下面以计算的形式对各工序的工序尺寸进行一下说明。
(1)工序05 粗铣上平面
工序基准与设计基准不重合，工序尺寸要通过尺寸链换算得到。气缸盖的总高为98
±0 0 3，燃烧室高度为10.5±0.25精加工余量为1.0，所以由尺寸链可得，
加工余量1.0为封闭环
1.0=A+105-98
四冲程汽车发动机机盖的工艺规程编制及铣削夹具设计
A=98+1.0-10.5
=88.5 （图1.0a）
至于A的公差按其加工方法所能达到的精度来确定一般粗铣平面所能达到的加工精度为IT12~IT14,所以查表得公差为±0.10。
然后再根据上面的尺寸链算得余量的公差为±0.65，经校核满足余量要求。
（2） 工序10 粗铣下平面
工序基准与设计基准不重合，工序尺寸要通过尺寸链换算得到。燃烧室的高度为10.5
±.25，精加工余量为0.8，由尺寸链得：
加工余量0.8为封闭环
0.8=A-10.5
A=11.3 (1.0b)
对于A的公差则按其加工方法所能达到的精度来确定。一般粗铣平面所能达到的加工精度为IT12~IT14。所以查表得公差为0.10，11.3+0.10 0. 加工余量经校核也满足要求。
（3） 工序15 精铣上平面
该工序的工序基准与设计基准重合，但该工序是中间工序所以工序尺寸也也要通过
尺寸链换算得到。汽缸盖的高度为98±0.3.精加工余量为0.8.由尺寸链得：
加工余量0.8为封存闭环，
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沈阳航空航天大学毕业设计（论文）
0.8=A-98
A=98.8 (图1.0c)
对于A的公差则按其加工方法所能达到的精度来确定，一般精铣平面所能达到的加工精度为IT7~IT9，所以查表得公差为0.10，即98.8+0.10 0. 。加工余量经校核也满足要求。
（4）工序20钻、铰王艺孔
本工序是工艺孔加工的最终工序，对于工序尺寸450±0.05来说，工序基准与设计基准重合，所以工序尺寸就是设计尺寸。而工序尺寸11的工序基准与设计基准不重合，要通过尺寸换算求得。气门孔中心到工艺孔轴线的距离为42.气门孔中心到燃烧室边缘的距离为31，所以尺寸链为：
A=42-31=11
至于A的公差，采用自由公差，即IT12~IT14,取IT12.
（4） 工序25 铣左侧面
工序基准和设计基准不重合，所以工序尺寸要通过尺寸链换算求得。左侧面到气门孔中心的距离为69±0.3，气门孔中心到工艺孔中心的距离为42±0.1，所以尺寸链为：
63±0.3为封闭环，
69=A+42
A=27 (图1.0d)
0.3=EsA-0.1 EA=0.2
四冲程汽车发动机机盖的工艺规程编制及铣削夹具设计
-0.3=EiA-0.1 EiA=-0.2 所以AEsA EiA =27±0.2
(6)工序30铣前后端面
该工序是保证气缸盖总长的最终工序，工序基准也与设计基准重合，所工序尺寸就等于设计尺寸。
(7)工序35 钻上下面孔
在本工序中，工序基准和设计基准不重合，所以工序尺寸也要通过尺寸链换算得。本工序中工序尺寸较多，其计算方法大体相同，下面列举其中的两个工序尺寸来说明。
例如：工序尺寸114.7±0.10 72.7±0.10为封闭环
72.7=A-42 (图1.0e)
A=144.7 EsA=+0.1 EiA=-0.1 又如，工序尺寸23
A=51-28=23 (图1.0f)
公差取IT12级 。
（8）工序60 钻前后端面孔
本工序是前后端面钻孔的最终工序。当工序基准与设计基准重合时，工序尺寸就等于设计尺寸，如工序尺寸30、59、65.若工序基准与设计基准不重合时，工序尺寸是通过尺寸链换算得到的。如：工序尺寸76.8
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下平面到孔中心的距离为76，下平面的加工余量为0.8
A=76+0.8
=76.8
公差取IT12
其它一些工序尺寸如:14.8,64.8,70.8等也是采用同样的计算方法。
（9）工序65 钻孔及攻丝
本工序是左侧加工螺纹的最终工序。当工序基准和设计基准重合时，工序尺寸就等于设计尺寸，如237，170，26，47，70和176.若工序基准与设计基准不重合时，工序尺寸是通过尺寸换算得到的，如工序尺寸25.3
汽缸盖的下平面到螺纹孔中心的距离为24.5，下平面的加工余量为0.8，所以尺寸链为 A=24.5+0.8
=25.3
公差同样取IT12级。 (图1.0g)
其它一些程序尺寸，如12.3，67.3，76.3，85.3也采用同样的计算方法得到的。
（10）工序70 钻6-Ø7及Ø6孔
本工序是下平面水套孔（7）、油孔（6）加工的最终工序，但工序基准与设计基准不重合，所以工序尺寸也得通过尺寸链换算得到。
如工序尺寸23：工艺孔中心到气门孔中心的距离为42，而气门孔中心到水套孔中心的距离为19，所以尺寸链为：
A=42-19=23
公差同样取IT12级。 (图1.0h)
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其它一些工序尺寸如61、92、100、454、459也是采用同样方法得到的。
（11）工序90 钻，锪火花塞孔及攻丝
本工序是钻火花塞斜孔的最终工序，但工序基准与设计基准不重合，所以工序尺寸也得能过尺寸链换得到。
例如工序尺寸48：工艺孔中心到燃烧室中心的距离为51，而燃烧室中心到火花塞孔中心距离为3，所以尺寸链为：
（图1.0i）
A=51-3=48公差同样取IT12级
其他一些工序尺寸如：170、280、402也是采用同样的计算方法得到的。
（12）本工序是八个气门孔的最终工序，工序基准与设计基准不重合，所以工序尺寸得通过尺寸链换算的到。
例如工序尺寸26.3±0.15，工艺孔中心到燃烧室的中心距离为51，而燃烧室中心到气门孔的距离为24.7±0.15，所以尺寸链为：
24.7±0.15为封闭环
24.7=51-A
A=51-24.7
=26.3
EsA=0.15 EiA=-0.15
（图1.0j）
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其它一些工序尺寸如：191.7±0.15，258±0.15，423.7±0.15，71.3±0.15，144.9±0.15，305.1±0.15，376.9±0.15均是采用同样的计算方法得到的。
（13）工序105 锪十八平台
本工序是上平台十八个平台的最终加工工序，但工序基准与设计基准不重合，所以工序尺寸链为：
98±0.3为封闭环
98=83+A
A=98-83=15
+0.3=0.1+ EsA
EiA=+0.2
-0.3=-0.1+ EiA
EiA=-0.2
AEsA EiA=15±0.2
工序尺寸13±0.3，汽缸盖的总高为98±0.3，下平面到上锪平面的距离为85±0.2，所以尺寸链为：
AEsA EiA为封闭环
A=98-85=13
EsA=0.3+0.2=0.5
EiA=-0.3-0.2=-0.5
AEsA EiA=13±0.5，但在加工时考虑到误差及加工精度适当提高了精度，取13±0.3
（14）工序110 锪空调机平台
本工序是铣空调机平台的最终工序，但由于工序基准与设计基准不重合，所以工序尺寸的通过尺寸链换算求得，工序尺寸179±0.35，气门孔中心到左侧面的距离为69±0.3，而空调机平台到气门孔中心的距离为110±0.5，所以尺寸链为：
AEsA EiA为封闭环 A=110+69=179
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EsA=0.5+0.3=0.8
EiA=-0.5-0.3=-0.8 （图1.0k）
得：AEsA EiA=179±0.35
（15）工序115 钻上平面Ø6孔
本工序是钻孔的最终工序，但由于设计基准和工序基准不重合，所以工序尺寸需要通过尺寸链的换算得到。
工序尺寸110.5：Z孔到气门孔的距离为53，而气门孔到Ø6孔的距离为52.5，所以尺寸链为：
A=53+52.5=105.5
公差取IT12级
（16）工序120 钻上面Ø9油孔
本工序是钻Ø9油孔的最终工序，但工序基准与设计基准不重合，所以工序尺寸也得通过尺寸链换算求得。
工序尺寸105.5，Z孔到气门孔的距离为53，而气门孔到Ø9孔的距离为52.5，所以尺寸链为：
A=53+52.5=105.5
公差取IT12级 （图1.0l）
（17）工序125 钻空调螺纹孔
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本工序是钻空调机螺纹底孔的最终工序，工序基准与设计基准也重合，所以工序尺寸就等于设计尺寸。
（18）工序145 钻Ø13斜孔
本工序是钻Ø13斜孔的最终工序，工序基准与设计基准不重合，所以工序尺寸也得通过尺寸链换算求得。
Ø13斜孔到下平面的距离为82，下平面的精加工余量为0.8，所以尺寸链为：
A=82+0.8
公差取IT12级
（19）工序150 精铣下平面
本工序是对下平面加工的最终工序，也是保证汽缸盖总高的最终工序，工序基准与设计基准重合，所以工序尺寸就等于设计尺寸。
以上是对各工序的工序尺寸的说明，不详之处见工艺规程。
6有关机床、夹具、刀具和量具的选择
在确定完各工序的工序基准和工序尺寸后，需考虑如何选择机床，夹具、刀具、量具，那么选择的原则是既满足加工要求，又很经济。
6.1机床的选择
选择机床（设备）时，应综合考虑以下因素：
(1) 根据生产需要充分利用现有设备或对现有设备进行改装，当然有必要时也设计一些专用机床；
(2) 新机试制和小批生产，为了养活工艺装备设计与制造量，缩短生产准备周期，提高经济性，选取用各种数控机床；
(3) 根据新研制的和生产需要或按工艺方案确定原则选用新设备；在满足加工精度与生产率要求下，优先选朋通用机床；
(4)在满足加工精度与生产率要求下，优选通用机床；
(5) 陪定一定数量高精度、高效率的专用设备：
(6)优先选用国有设备，为确保加工精度的需要也可先用一定数量的进口先进设备；
(7) 设备规格、精度、性能必须满足工艺要求，设备耗能少、无污染、操作维护方便。
(8)在汽缸盖的加工工艺中，由于受生产条件和现场设备的限制，并且加工的多是孔和
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螺纹，形状较复杂，考虑到生产效率和加工质量，在机床的使用上多选用通用机床、专用机床，也适当选用加工中心，其中通用机床有：立式铣床、摇臂钻床、台式钻床、攻丝机；专用机床有：双面卧铣、双面组合钻、专用锪平台机床等。
6.2夹具的选择
夹具的选择主要考虑的是生产类型。另外要注意的是央具的精度与被加工工件的精度相适应。单件小批生产，应尽量选用通用火具和组合夹具；成批生产中，可以选用生产率较高的专用夹具或成组夹具；大批量生产中，应按工序加工要求设计制造。
通常在大批量生产时，多使用专用夹具，但同时也要注意其经济性。目前从标准化的基础上发展起来的组合夹具能为生产迅速提供夹具，可大大缩短生产准备周期，而且经济性可观。在汽缸盖的加工工艺中，由于汽缸盖的外形结构复杂加工面多为孔和螺纹，并且加工这些孔和螺纹时多采用同一基准，即下平面和两个工艺孔，所以非常合适使用一套专用夹具，这样不仅提高了生产率，获得好的经济效益，而且也很好地保证了各个加工面的位置尺寸及精度。
6.3刀具的选择
选择刀具应考虑以下因素：
（1） 该工序所选用的加工方法、共件材料及加工表面尺寸大小；
（2） 该表面的加工精度及表面粗糙度；
（3） 该工件的生产率及经济性。
除考虑上述因素外，还应尽量采用标准刀具。必要，也可以采用高生产率的复
合刀具及其它专用刀具。
在缸盖的加工工艺中，加工面多为孔和平面，所以使用的刀具也多为钻头和铣刀。当孔的直径小时，使用直柄麻花钻，直径大时，使用锥柄麻花钻，并且麻花钻采用硬质合金钻头，使得工作部分较短，提高钻头的强度、刚度与抗振性;使用的铣刀多为立铣刀和圆柱铣刀，铣刀的材料采用YWZ和YG8防止铣削时因冲击振动过大，而使刀齿崩刀或过度磨损。
6.4量具的选择
量具的选择主要是根据产品生产类型、加工精度、零件的结构特征、测量方法和经济性的综合考虑。在单件、小批生产中，应尽量选用通用量具，量仪；在大批大量
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生产中，应采用各种量规和高效的检查仪器和检查夹具等。
在汽缸盖的加工工艺中，需要测量的尺寸主要有各加工平面间距离，各加工孔之间位置尺寸，各孔的直径，深度和螺纹。这就决定了使用的量具多为游标卡尺。精度选取用不同量程的量具，如游标卡尺就便用了三种不同量程的，分别为：500*0.05. 300*0.02、125*0.02。另外，对一些有特殊加工要求的尺寸的测量'选用专用量具，如：工序35中，对孔m 12.5的测量就便用心轴
7技术经济分析
在设计零件机械加工工艺过程时往往会有几种不同的工艺方案，它们能满足零件质量和生产率要求，这时就应该根据其不同经济性进行取舍。对于工艺过程方案的技术经济分析有两种方法。其一是蹲个方案多数工序相同，仅有少数几个工序不同，这时只需对不同的工序进行技术经济分析；其二是二个零件的工艺过程完全不同或大多数工序不同，则应进行全面的分析比较。
进行经济分析，就需要比较不同方案的生产成本，从而选择最经济的方案。生产成本是制造一台机器或一个零件的总费用。它有两部分费用组成，一部分是与工艺过程有关的费用：另一部分是与工艺过程无关的费用，它包括行政，总务人员的工资及办公费用。前一类费用称作工艺成本，后一类费用是与整个车间条件有关，与比较两种方案的工艺成本无关，因此不需考虑。
（1） 可变费用V
可变费用是与年产量有关的费用，它由以下各项费用构成：材料费V料、操作工人工资V工、机床电费V电，通用机床折旧费V通机折、通用刀具折旧费用V通刀折、刀具维持费V刀维费，通用夹具维护及折旧费V通夹拆，它们与可变费用的关系用公式表示为：
V =V 材+V工+V电+V通机折+V通刀折+V刀维费+V通夹折
（2） 不变费用F
变费用与年产量无直接关系，不随年产量变化而变化，它包括：调整工人工资F工，专用机床维护折旧费F专机折，专用刀具折旧费F专刀折，专用夹具维护及折旧费F专夹折， 它们与不变费用的关系用公式表示为：
F=F工 +F专机折+F专刀折+F专夹折
（3） 零件的年度工艺成本与单件工艺成本
年度工艺成本为C，则
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C=N*V+F (N为年产量，件)
单件件工艺成本为Cd，则
Cd=V+
将两式用图形表示如下：
图(a)表示年度工艺成本c与年产量N的关系。图(a)表明c与N是线性关系，即全年工艺成本与年产量成正比。直线的斜率为工件的可充费用，直线的起点为工件的确良变费用。
图(b)所示为单件工艺成本Cd与年产量N的关系，由图(b)可知Cd与N呈双曲线关系。当N增大时，Cd逐渐减小，极限值接近可变费用。
在对工艺方案进行经济分析时，先画出每种方案的C-N，Cd -N关系曲线然后对其进行比较分析，由于C-N关系曲线为直线，两图比较方便，所以一般多用C-N关系曲线来进行经济技术分析。在具体经济分析时又有两种情况：
（1） 工艺方案的基本投资相近或都采用现有设备时
① 两种方案中只有少数工序不同，多数工序相同，比较不同工序全
年工艺成本
计算少数不同工序的全年工艺成本，即
C1=N*Vl+F l
C2=N*V 2 +F2
当产量为定值，可根据上式直接算出C1；和C2，若C1>C2，第二种方案经
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济性好，反之则第一种方案好。
当产量N为变量时，则可根据上述方程式作出两条直线I、II进行比较。如图（1.2）所示，当是量为N小于临界值NK 时，方案二优于方案一;当N>NK 时应取第一方案。
2两种方案中多数工序不同，少数工序相同，则应对零件的全年工艺成本进○
行比较。
（图1.2）
比较方法同比较不同工序工艺成本相同，所不同的是，工艺成本是全部工序全年工艺成本，而不是单一工序的全年工艺成本。临界值可由方程式
NK*V1+F1=NK*V2+F2
解得，其值为：
Nk=
-'
(2)两种工艺方案的基本投资差额较大时
当两种工艺方案的基本投资差额较大时，在考虑工艺成本的同时，还要考虑投入先进设备使成本降低的回报收益如何，它是用回收期限衡量的，即
T==
式中 T---------------------回收期限，年；
△K------------------基本投资差额；
△C------------------全年生产费用的节约额，元／年。
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回收期限越短，经济效果越好。回收期限不能过长，应满足以下要求：
（1） 回收期限应小于所采用的设备或工艺装备的使用年限；
（2） 回收期限应小于新产品更新年限；
（3） 回收期限应小于国家所规定的标准回收期限。
例如采用新夹具的标准回收期通常规定为2~3年，采用新机床则规定为4~6年。 在汽缸盖的加工工艺中，该工艺方案是对加工要求，现场条件和加工经济性等方面进行综合考虑之后才确定下来的。是技术与经济的最佳组合方式。
首先，汽缸盖的材料是铸铝合金。该材料不仅满足强度，刚度要求，而且铸造及切削加工性都比较好，这样对加工设备的损耗小。另外铸铝材料本身价格比较便宜，所以说汽缸盖的选材比较经济。其次，在工序安排上尽量采用工序集中原则，缩短了生产周期；在机床的选用上尽量选用通用机床，降低了生产成本。
总之，该工艺方案很好地降低了可变费用V和不变费用F，使年度成本C达到了理想值，即获得了很好的经济性。当然这种好的经济性也不是一成不变的，随着社会的发展，设备的不断更新，该工艺方案的经济性必然会下降，这时会被经济性更好的工艺方案取而代之。所以说某种工艺方案的经济性不仅是针对一定的年产量而言的，更是针对特定的历史时期而言的。
8加工火花塞孔专用夹具设计
在机床上加工工件时，为使工件的加工表面达到规定的尺寸和位置公差要求，工件在加工前，在机床上必须相对刀具及切削成形运动占据正确位置；而在加工过程中必须保持已获得的正确位置。工件在机床上占据证确位置是靠工件在夹具中定位，夹具在机床上正确安装以及对刀具的正确调节器整完成的；而在加工中保持这一位置是由夹具对工件夹紧，实现的。而使工件在机床上占据正确位置并将工件夹紧的工艺装备统称为机床央具。
机床央具是机械加工过程中不可缺少的工艺装备，其主要作用可归纳如下：
(1) 易于保证加工精度，并使加工精度稳定；
(2) 缩短了辅助时问，提高劳动生产率：
(3) 减轻工人劳动强度：
(4) 扩大机床工艺范围：
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(5) 降低了对工人的技术要求。
在产品相对稳定而产量较大的成批或大量生产中，有时专门为某一工序设计专用夹具，以满足该工序的加工需要。
8.1专用夹具设计要求
要求为工序90钻锪火花塞孔设计一个专用夹具。该夹具要严格保证产品质量，
并能提高生产率，同时夹具本身要求结构紧凑，操律迅速方便。
8.2钻床夹具的设计要点：
钻床夹具的设计特点： 8.2.1
(l)钻床夹具是钻削中小孔经的夹具；
(2)夹具必须有一个与钻套轴线垂直的较大的底平面；
(3)为了减轻工人的劳动强度，设计移动的，翻动的钻具时，要注意减轻重量，而且要安装便于操作的把手；
(4)要考虑注射冷却液，清理切屑和观察钻具内部情况等问题；
(5)当钻斜孔、盲孔、气孔及锪平面时，为便于控制加工深度，可以利用钻套上端平面对刀或设计专用对刀块。。
(6)当加工若干个相对位置要求准确的孔时，而工件的角向定位和角向夹紧不太可靠时，为了防止工件在加工过程中有可能产生错位，钻具要设置保险插销。
8.2.2所需限制的自由度
在加工火花塞斜孔时，需要对工件的六个自由度：、、、X、Y、Z加以限制，其中影响工序尺寸48，170，280，402； X影响角度40°；而、、X、Y、Z影响四个火花塞孔的位置精度。
（图1.3）
四冲程汽车发动机机盖的工艺规程编制及铣削夹具设计
8.2.3确定定位方案
工序90采用“一面双孔”做定位基准，“一面”指汽缸盖的下平面，“双孔”指两个工艺孔。所以夹具采用的定位方案是：才平面定位基准处采用平面定位元件；两孔处采用小间隙配合的短圆柱销为定位元件。如图所示：
（图2.1）
分析这种定位方案可知：定位平面限制工件、X和Y自由度；与孔1配合的定位销1限制、自由度；与孔2配合的削边销限制Z自由度。
8.2.4安装该专用夹具的机床装备
本夹具安装在摇臂钻床Z3040*16上。该钻床的规格，主要参数如下：
工作台上面T形槽数：3
工作台侧面T形槽数：2
L*K*H=500*630*500
t1：150
e1：100
e2:100
a1:22
b1:36
c1:16
h1:36
8.3夹具构造特点及原理
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8.3.1定位元件 沈阳航空航天大学毕业设计（论文）
根据上面的定位方案，选择定位元件如下：
（1） 四个支撑板，要求与夹具底面成50°角；
（2） 一个圆柱销，要求直径Ø12.3g7；
（3） 一个菱形销，要求直径Ø12.3g7.
8.3.2钻套及钻模板的选择
钻套的作用是用来确定刀具相对与夹具定位表面的位置，并在切削过程中引导钻头、铰刀等防止产生歪斜。所以说钻套即是对刀元件，又是引导元件。在该夹具中采用可换钻套，其特点是适用一下3种情况:
（1） 当工作磨损严重是要及时更换钻套；
（2） 当较大直径的钻套压入钻模板，由于过盈而可能招致钻套变形；
（3） 在铸铁材料或薄板上紧固钻套不可靠时。
另外，更换钻套时无需重新修正底孔，因而非常合适大批量生产。（钻套的各部分尺寸请见后面具体说明）
钻套一般固定在钻模版上，所以钻模版也是夹具的一个重要的组成部分。由于火花塞孔是一个斜孔，且位置开头复杂所以该夹具的钻模板设计得也有些特别：销模板通过两个轴销与夹具体铰接，这样钻模板可以上、下翻转，便于工件的装卸；工作时，钻模板的下表面与两个固定支承钉接触，并用螺钉锁紧，这样很好的保证了每次的加工精度。对于一些具体尺寸请见后面说明。
8.3.3夹紧装置设计
在加工过程中，工件会受到切削力、惯性力、离心力等外力作用，为了保证在这些外力作用下，工件仍能在夹具中保持定位的正确位置，而不至于放生位移或产生移动，一般在夹具结构中都必须设置一定的夹紧装置，把工件压紧夹牢在定位元件上。
8.3.3.1夹紧装置的基本要求
（1） 夹紧时不能破坏工件在定位时所处的位置；
（2） 夹紧力的大小要适当、可靠。既要使工件在加工过程中不产生移动和振动，又不使 工件产生变形和损伤；
（3） 夹紧机构的复杂程度、工作效率与生产类型相适应，从做工到结构简单，操作安
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全省力、方便；
（4） 具有良好的自锁性能。
在该夹具设计当中充分考虑以上几点要求，该夹具采用的是液压夹紧装置，这样不仅操作省力、方便，而且夹紧可靠、安全。
8.3.3.2夹紧装置的组成
夹紧装置一般由夹紧元件、力源装置、中间传动机构三部分组成。
（1） 夹紧元件
该夹具采用的夹紧元件是移动压板，即在夹紧力撇消时，压板可以向外移，
这样便于工件的装夹。
(2)中间传动机构
该夹具的中间传动机构采用的是斜楔机构，它具有传力均匀、可靠的优点
(3) 力源装置
该夹具的力源装置是液压装置，如下图所示：
（图2.3）
1———溢流阀 2、3-------------换向阀 4、8-------行程开关 5、7-----液压缸 6-----液控单向阀
该液压装置的工作原理如下：当换向阀2（夹具上的液压阀）左位接通，油液
进入液压缸5、7的右、左腔，推动活塞向左、右移动将工件夹紧。然后将换向阀2的右位接入回路时，油液进入液胍缸7、5的右左腔，推动活塞向左、右运动，工件被松开。该液压回路的最大特点足能够实现两个液压缸同步动作，即实现在工件两端同时夹紧，并且夹紧力大小相等。另外，该回路还有一个优点，那就是带补正
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装置。补正装置的工作原理如下：当两缸活塞动作时，若缸5活塞先到达行程端点，则行程开关4被挡块压下电磁铁1YA通通电，换向阀3左位接入回路，压力油经换向阀3和液控单向阀6进入缸7左腔，进行补油，使其活塞继续右行到达行程端点。反之，若缸7活塞先到达行程端点，则行程开关8被挡块压下电磁铁2YA通电，换向阀3右位接入回路，液控单向阀6打开，缸5左腔、与油箱接通，使其活塞能继续下行到达行程端点。这样及时消除因两缸油腔连通处的泄漏引起的两活塞同步位置误差，即很好保证了夹具经多次重复工作后，仍能实现对工件的同时夹紧。
8.3.4辅助装置的设计
夹具上的辅助装置主要是对工件的安装、定位、夹紧过程起辅助作用。在该夹
具中就配备了这样一个辅助装置，如下图所示：
（图2.4）
1----托板 2、3------顶杆 4-----拉杆 5-----手轮 6、7------连杆
该装强置的作用及原理为：工件在安装叫，要使定位销插入工艺孔中，由于定
位销与工艺孔有严格的配合尺，所以定位销与工艺孔对正时刚寸比较困难，而且汽缸盖的体积重量比较大，挪动起来不方便。该装置就很好地解觉了这个问题。在安装时，先装工件放在托板上然后转动手轮使，工件缓慢下降，当工件底面与定位销接触时，停止转动手轮，这时通过手动调节使工艺孔与定位销对正，然后继续转动手轮，使工件继续下降，真至工件底面与定位销与竖直方向成一定得角度。这样卸下工件时，必须将其沿定位销轴线方向抬起，而不能直接沿竖直方向抬起。在该装置中，托板的 运动方位与定位销轴线方向重合。所以也很好地解决了这个问题。在该工序加工完毕后，反向转动手轮，使工件逐渐上升，直至脱离定位销。
总之，该辅助装置对于工件的安装，定位过程起了很大的帮助作用，这样不仅
减轻了工人的劳动量，而且也养活了对夹具的磨损。
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8.3.5夹具上部分非标准件的设计
在夹具设计时，在符合设计要求的情况下应尽量采用标准夹具元件和标准件，以提高夹具的标准化程度，缩短夹具设计时间，提高夹具设计质量和降低夹具制造周期及成本。但对该夹具而言，由于工件形状复杂，一般标准件不符合夹具设计要求，因而有必要设计一些非标准件，如以下各图所示，对于各非标准件的安装位置请见夹具图。
1.支柱
（图2.5）
2.端盖
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（图2.6）
3.楔状杆
（图2.7）
4.螺杆
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（图2.8）
5.连杆
（图2.10）
6．盖板
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（图2.10）
7．钻套
（图2.11）
8.支撑座
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（图2.13）
9.拉杆
（图2.14）
10.支撑板
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（图2.15） 11.支撑压
（图2.16） 12
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（图2.17）
8.3.6配合精度选择
（1） 钻模板与支承座的配合采用H7/f6 （2） 支撑座与轴销的配合用N7/h6
8.4夹具的总加工误差的分析和计算
工件的加工误差来着夹具方面的有：定位误差、夹紧误差、安装误差和对刀引导误差。而加工方面误差包括：机床方面的误差、刀具方面的误差，加工工艺系统变形方面的误差：工人调整操作方面的误差。上述两个方面误差将综合地使工序尺寸产生加工误差，它们在工序尺寸方向上的分量之和就是该工序尺寸的总加工误差
=△定位+△夹紧+△安装+△对刀引导+△加工
≤TA时，满足要求，
该夹具采用“一面双销”的定位方法，所以定位误差为：工件上O1和O2孔的尺寸为Ø12.3+0.019 0，圆柱销的尺寸为Ø12.3g7（-0.006 -0.024）菱形销12.3g7（-0.006 -0.024）
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（图2.18） （1） Z方向的定位误差
Z方向的尺寸为21.9mm，由于工序基准和定位基准都为I件的下平面，基准是重合的，即△定位=△移动+△不重合=0 （2） Y方向的定位误差
方向的尺寸为82.2mm，定位基准和工序基准都为工艺空的中心，基准重合，所以△不重合=0，而△移动=TD+Td+△ △定位=△移动+△不重合
=TD+Td+△
=0.019+0.018+0.006
=0.043
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（图2.19） （3） X方向的定位误差
X方向盘的尺寸为48，170等，定位基准和工序基准也重合。△不重合=0，而△移动=TD+Td+△，所以： △定位=△移动+△不重合
=TD+Td+△
=0.019+0.018+0.006
=0.043
（图2.20）
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以上是各个方向的定位误差，下面计算对刀引导误差：由公差得
△对刀引导=2（TL
夹
+△2max+T1+X）
式中TL夹----------钻模板底孔中心线距离定位表面尺寸公差；
△2max---------------刀具与快换钻套最大配合间隙; T1-------------- 快换钻套内外圆的经向跳动公差； X---------------刀具末端的偏斜，X=△1max B--------------工件厚度； H--------------快换导套高度；
△2max --------固定村套与快换导套最大间隙配合。 其中：TL夹=0.04 H=85mm B=21mm S=15mm T1=0.006m △1max=0.025
△2max=0.029
X= △1max*
=0.025*
=0.023
△对刀引导=2（TL夹+△2max+T1+X） =2*（0.04+0.029+0.006+0.023） =0.196
该夹具是采用液压夹紧，夹紧误差很小，忽略不计，即△夹=0，另外，也忽略安装误差和加工误差，即△安装=△加工=0，所以总的加工误差为：
(1)Z方向的总加工误差
因为Z方向的对刀误差为零，所以 ∑A=△定位=O 显然满足要求。 (2) Y方向总的加工误差。 ∑△=△定位+△对刀引导
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=0.043+0.196 =0.239
Y方向的尺寸82.2mm为自由尺寸，公差取IT12级，即0.35，显然∑△
(3) X方向总的加工误差 ∑△= A定位+△对刀引导 =0.043+0.196 =0.239
X方向尺寸48、170. 280. 402均为自由尺寸，公差取IT12级。它们的公差分别为0.25、0.40. 0.52. 0.57，显然∑△
另外，四个火花塞孔的中心连线要与两定位基准中心连线平行，所以需计算两基准
孔连线的转角误差。
（图2.21）
其中： △1max=△2max =TD+Td+△-0.043mm =0.011°
即转动误差为0.0110，显然很小，忽略不计。
综合以上分析可见，夹具的总误差能够满足加工要求。附： 夹具技术要求：
1．夹具安装在Z3040摇臂钻的工作台上； 2．夹具上重要形位公差见图上所示； 3．液压回路部分省略。
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8.5对夹具的建设性意见
随着机械制造行业的发展，一些汽车和航空工业部门在大批量生产过程 中，对夹具的需求量同益增加，这就要求夹具向着专门化、通用化方向发展。目前，国内外都有专门的组合夹具拼装站，根据用户要求拼装组合夹具租给用户使用。国内已有生产厂家完全使用组合夹具代替专用夹具，获得了巨大的经济效益，所以说，组合夹具是机床夹具的发展方向。
另外，随着社会的进步，机械行业逐渐向高质量、高效率的自动化方向发展。数控机床、加工中心已逐渐取代那些传统的手工操作的机床，这就为我们的夹具设计提出了更高的要求，即自动化的要求。
气缸盖本身结构形状比较复杂，而且火花塞孔的加工又存在一定的难度，同时又要考虑批量生产，提高生产率等因素，这就要求该夹具结构比较复杂，因而很难全部采用标准件。夹具上许多零件都是根据零件外形和加工孔的特点自已设计的，没有达到标准化的要求。但该夹具的夹紧机构采用液压夹紧，这符合夹具向自动化方向发展的要求。
该夹具在设计上还需进一步完善，尽量做到与发展趋势相适应。而且保证尺寸精度和位置精度的条件下，要考虑夹具设计的经济性问题，这是现代社会经济发展对机械加工工业提出的更高要求。
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结束语
经过两个多月的努力，毕业设计工作已全部完成。毕业设计做为对大学四年所学的知识的一种综合检验，的确有其深度、广度的内容，而且非常具有实际意义。这对于我们即将走向工作岗位的学生来说，是一次非常好的锻炼机会。
为更好地完成这次毕业设计工作，我从开始就严格格的要求自己，踏踏实 实地做好每个环节工作。
首先，通过这次毕业设计，我进一步巩固了以前所学的知识，并且使这些知识联系起来形成一个完整的体系。在解决任何一个个实际问题，仅靠一门学科的知识是远远不够的，它需要综合运用各方面的知识。在该设计题目中所涉及到的有机械制造工艺学、公差与测量技术、金属切削机床、金属切削刀具、机械原理、机械设计和机械制图等等。当初学习这些课程时都是彼此孤立的，所以将大学四年所学的知识连系起来，形成一个体系是绝对有必要的，它对我们将来从事工作也会有很大的帮助。
其次，通过这次毕设计，大大提高了我的计算机应用能力。在毕业设计初期，我对AutoCAD虽有一定的了解，但在一些细节总是上还存在不足，所以在画图的过程坚持一边学，一边画，最终达到了非常熟练的程度。另外，在画图的过程中进一步熟悉了计算机的基本操作，这有助于将来工作中更好地使用计算机。
另外，通过毕业设计，增强了我克服困难、战胜困难的勇气和信心。在毕业设计过程中，特别是在编制工艺规程时，我遇到了一些困难，但经过查阅相关资料。最终还是找到了解决办法。将来走向社会后遇到的困难还会很多，但我不会害怕，因为我相信能够战胜它。总之，本次毕业设计，我付出的很多，但我收获的更多。由于本人知识水平有限，并且缺乏实践经验，所以在毕业设计当中难免出现一些不足之处，恳请各位老师批评指正。
最后，感谢高霁老师在毕业设计过程中的耐心指导，同时也感谢所有为我们的毕业设计工作做出努力的教师们，并送上我的一份衷心祝福！
王高升
2012.06
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参考文献
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概述
汽车是现代社会中最普遍，最常用的一种交通工具，它给我们的生产，生活带来诸多方便。特别是近几年，随着汽车工业的迅猛发展，汽车的款式性能均有了很大的改善，因此吸引了众多购车者的目光。那么要保持这种长盛不衰的势头，其关键的一个环节就是不断改进加工工艺，使产品更具实用性，经济性和美观性。
汽车的种类很多，按其设计用途分，可分为载重汽车和乘坐汽车。载重汽车一般是用于运送货物的，这种汽车车身一般都比较大。乘坐汽车是专门、供人们乘坐，以分为轿车和客车。轿车可根据其发动机的容积大小，分为普通、中级、高级，三个等级。客车则按其车身长度的不同，分为微型、轻型、中型、大型四种。若按发动机使用的燃料分，可分为汽油车和柴油车。一般常见的汽车的总体构造由发动机、底盘、电气设备和车身四部分组成。发动机是汽车的动力装置，底盘则用来传递发动机发出的动力。电气设备包括电源部分，发动机点火以及照明等用电设备。车身是用于安置驾驶员，乘客或货物。
汽车的发动机按其使用的燃料的不同，可分为汽油发动机和柴油发动机两种。汽油发动机动性用电火花强制点燃由汽油与空气组成的可燃混合气，使它燃烧产生热能。柴油发动机使用的柴油是直接喷入发动机汽缸，在高温高压下自燃而产生热能。另外，按完成一个工作循环所需要的行程数来分，又可分为四冲程发动机和二冲程发动机两种。我毕业设计的题目就是四冲程发动机的气缸盖的加工工艺与夹具设计。所谓的四冲程就是在一个工作循环中，曲轴旋转达两周、活塞运行四个行程。完成进气、压缩、做功、排气四个过程。 汽油发动机主要有气缸、气缸盖、连杆曲轴、进气门、排气门、火花塞等几部分组成。气缸盖形成密封的燃烧室，燃料在此燃烧，产生气体膨胀，推动活塞向下运动，经连杆将力传给曲轴，使曲轴旋转输出动力。进气门控制可燃混合气的进入，而排气门控制废气排出。气缸盖的主要功用是和气缸挚共同密封气缸体及气缸套上平面，并与活塞顶部和气缸壁一起形成燃烧室。气缸盖内部有冷却水套，下端面的冷却水孔与气缸体的冷却水孔相通，以便使用循环水冷却燃烧室等高温部位。此外，气缸盖还提供气门组和气门传动组的部分零件的安装位置。气缸盖的材料主要有铸铁和铝合金两种。铸铁气缸盖具有机械强度高，铸造性能和耐热性能好等优点。铝合余气缸盖的缺点是刚性差，使用中容易变形，但由于导热性比铸铁好，有利于提高压缩比。
综上所述，通过对汽车发动机气缸盖的有关说明，有助于我们更好的了 解气缸盖的结构特点，功用和工作状态，为下一气缸盖的加工工艺设计做好铺垫。
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1汽缸盖的加工工艺设计
工艺设计过程是一个综合性的过程，在保证尺寸精度，加工质量的基 础上，同时也要考虑生产率和经济性问题。因此，首先应对零件图，产量和现场的生产条件进行认真的分析，然后制定出合理的工艺路线，并确定各工序的工序尺寸和加工方法，最后完成合理的详细的工艺过程。
1.1零件图分析
零件图是制造零件的主要技术依据，在设计工艺路线前应对其进行工艺分析，了解零件的功用和工作条件，分析尺寸精度及其技术要求，以便更好地掌握其结构特点和工艺关键。
1.2零件的工作条件
11.6四缸汽车发动机是发动机工作容积为1.6L的普通级汽车，汽缸数为四个，燃料是汽油，采用水冷装置。
汽缸盖是发动机的重要组成部分，与汽缸体相连，并与活塞顶部构成密封的燃烧室。发动机在工作时火花塞发出电火花，将压缩的混合气体点燃，混合气体燃烧时放出大量的热，使汽缸内压力聚增，瞬时最高温度可达2000摄氏度左右。最高压力达2.6～2.9MP a o所以说，汽缸盖的材料要有足够的强度，并耐热。另外，汽缸盖采用水冷却，所以要求材料要有一定耐腐蚀性。在该设计题目中汽缸盖的材料是铸铝合金（ZL104）它不仅具有一定的强度，而且导热性、耐腐蚀性也比较好的适应其工作环环境。另外，铸铝合金的重量轻，对减轻发动机的重量有很大的好处。
1.3零件的结构形态分析
汽缸盖作为发动机的重要组成部分，要求质量较高，而且工作性能要稳定可靠。汽缸盖在结构上主要有以下几个特点：
(1) 零件的毛坯采用铸压件，铸造精度要求高；
(2) 零件的外型比较复杂，多孔，多螺纹；
(3) 整体的表面精度和位置度要求不是很高；
当然，也有一些重要的、要求高的表面。如气缸盖的下表面要求平面度为0.06，表面
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粗糙度值为3.2，另外，导管孔尺寸精度和位置要求也很高，表面粗糙度值为1.6，垂直度为0.1，圆度为0.44．尺寸精度为H8，火花塞孔与下表面成40度角。还有气缸盖下表面的两个螺栓孔作工艺，要求精度达H7。
气缸盖的下表Ø6深75油孔，端面Ø5深72油孔以及上面Ø6深24油孔三者相
通。从总体上说，气缸盖属于箱体类零件，因为气缸盖有箱体类零件的特点，有型腔，有筋板。
1.4零件的技术条件分析
表面粗糙度：气缸盖的表面粗糙度一般在Ral.6∽Ra12.5。范围内，只有导管孔粗糙度较高为Ral.6。表面间的位置精度：尺寸精度较高的两工艺孔之间尺寸距离偏差±0.05，导管孔直径偏差为Ø15+0.027 0就位置关系精度而言，座圈底孔相对于导管孔的同轴度为Ø0. 05。
导管孔对下面的垂直度为0.1。
另外，气缸盖还有下列特殊条件：
(1) 所有孔和螺纹孔的位置度在Ø0.4范围内；
(2) 将90 0 1200锥口螺纹孔的上端直径扩到螺纹外径。
1.5零件材料分析
气缸盖的材料采用ZL104 (ZAISi9Mg)，该金属主要特点是：铸工艺性能良好，耐腐蚀性尚可，强度高，焊接性能和切削加工性能尚可，铸造工艺较复杂，易生成气也，补焊性能好，用途是：用于砂型，金属型和压力铸造形状复杂的200℃以下的工作零件，如发动机的缸体和缸盖。
1.6零件的工艺分析
从气缸盖的结构形状，技术要求和材料等几个方面来分析，该零件的工艺关键是保证孔和螺纹加工的尺寸精度及位置精度。另外，铸造时易生成气孔，所以应该检查汽缸盖的气密性。因此在设计工艺时，首先要考虑各个面上的孔螺纹的加工顺序合理性以及相应的精度问题。
还要特别注意重要工序的加工和检查，此零件最重要的尺寸是下表面和火花塞孔以及气门也，这是气缸盖的关键，它直接影响到汽车发动机的性能。气缸盖的材料为铸铝合金，
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加工性能较好在切削加工时不会产生困难。
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2零件毛坯设计
通过对零件的技术要法语，尺寸精度和结构特点确定毛坯的种类以及加工余量，进而设计出毛坯的形状及尺寸。
2.1定毛坯种类
选择毛坯种类应考虑的因素主要有以下几个方面：
(1) 生产纲领和批量
生产纲领大时，宜采用高精度与高生产率的毛坯制造方法；生产纲领小时，宜采用设备投资寸的毛坯制造方法。
(2) 零件的结构形状和尺寸大小
直径相差不大的阶梯轴宜采用棒料；直径相差较大的则宜采用锻件；尺寸较大的毛坯，不宜采用模锻，压铸和精铸；而宜采用自由锻造和砂型铸造；形状复杂，力学性能要求不高的毛坯可采用铸钢件；形状复杂和薄壁的毛坯不宜采用金属型铸造；外形复杂的小型零件宜采用压铸，熔模铸造等精密铸造方法，以减少切削加工或不进行切削加工。
(3) 零件的力学性能
铸铁件的强度按离心浇注，压力浇注的铸件，金属型浇注的铸件，砂型
浇注的铸件依次递减、钢质锻造毛坯的力学性能高于钢质棒料和铸钢件。
(4) 技术经济性
在必要的时候，应对所选的毛坯进行技术经济性分析。
根基以上原则，考虑到汽缸盖的结构特点及批量应用铸件。另外，考虑到生产性质，零件材料及技术要求等综合因数，选定砂型铸造。这种铸造的特点是铸造容易，而且生产率高。
2.2毛坯的工艺要求
2.2.1浇注位置选择原则
铸件的浇注位置应使零件质量要求高的表面处于底面或侧面，以免产生气孔、砂眼、缩孔等缺陷：铸件的大平面应尽量朝下，以避免气孔及夹渣、夹砂等缺陷存在壁较厚较大的部分应朝下，侧立或倾斜，以保证金属液的充填，同时要求金属液到达薄壁处所经路径愈短愈好；对有砂芯的铸件，其浇注位置应保证砂芯定位稳定排气顺畅与下芯检验方便。
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2.2.2分型面位置选择原则
①分型面应力求选取在铸件最大截面处；
②分型面位置应使铸件尽可能处在同一半型腔内或加工面和加工基准面应放在同一砂箱中，有利于保证铸件的尺寸精度，防止错型偏差在铸件上反映；
③所选取分型面位置应尽量减少分型面数目，特别对机器选型一般只有一个分型面，这样可养减少铸件尺寸偏差提高生产率；
④力求采用平面分型面，这样可简化工装结构及制造操作；
⑤选择分型面时应力求不使某一砂箱过高，因为过高会使造型、合型等操作不便： ⑥机器选型批量生产时，尽量减少砂芯与活块数目一遍启模，修型和确保高的生产率；
选择分型面时力将全部砂芯或重要的砂芯放在下型内，以利于下芯、合箱、检验等操作的进行。
2.2.3壁型设计
铸件的壁厚大小，壁间距离与位置安排与合金成份流动性能，铸件几何形状及铸件冷却能力等各种因素有关，它会直接影响铸件的质量，应遵循以下原则：
① 件壁厚不能小于最小壁厚值，砂型铸造的最小壁厚为5mm
②铸件壁厚差力求均匀，以免造成各部分因温度差悬殊而引起缩裂、缩孔与裂纹； ⑧壁间最小距离与高度应有一定限制，砂型铸造的壁（或筋）的最小距离为8mm; ④壁上加强筋位置的安排应力求防止热应力不均而出现裂纹与变形；
⑤较大的薄壁型面应避免出现水平位置，这主要是为避免杂质，气体的积聚而形成铸件缺陷。
2.2.4孔径设计
铸件上最小铸造孔的直径受铸造工艺的限制。砂型铸造孔的最小直径为8~10mm，最大孔深为该孔直径的10倍。
2.2.5铸造斜度（拔模斜度）
为便于拔芯和开型，在铸件铸型发生切向移动的表面上设计有斜度，其大小随铸件材料，几何尺寸与内外表面的不同而不同。铸造斜度的大小按以下原则确定；
① 会属的收缩阻力过大时，斜度应大；
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② 收缩量大和熔点高的合金，斜度应大：
③ 铸件需要拔模部分的尺寸大时，斜度应小，反之斜度应大。
在一般情况下，各面的铸造斜度数值应尽可能一致，以便于制造模具及造型，对于砂型铸件常用的斜度为2 0～30
2.2.6铸造圆角
铸件壁部连接处的内转达角应有铸造圆角，其半径随铸造方法的不同而不同。了制造方便，对铸件各处的圆角，（除非设计有特殊要求者），半经应尽可能统一。一般对于砂型铸件用R3~R5 。取R4
2.2.7加工余量和铸件的尺寸公差
根据毛坯的铸造方法选取铸件的尺寸公差，查资料得，砂型铸造的公差等级为7—9级。取8级。再根据铸件的尺寸公差等级和加工余量等级（砂型铸造加工余量等级：G级）确定机械加工余量，如下： ，
气缸盖的上下表面加工余量取4mm：
气缸盖的左侧面和前后端面加工余量取3mm
2．3毛坯的检验
铸件的质量检验主要是毛坯尺寸及技术要求，汽缸盖的技术要求为：
① 铸造方法：砂型铸造
② 铸造精度等级：ZJ6(HB0-6-61)
③ 拔模角度：20
④ 铸造圆角半径：R4
⑤ 壁和壁的厚度：6+0.5 0
⑥ 气道芯，气道壁厚5+0.5 0气道的形状和位置的最大误差分别是：±0.5，±0.8
⑦ 气道表面应光洁
⑧ 热处理：淬火后时效处理硬度HB>80
3工艺路线设计
3.1加工方法的选择
零件各表面的加工方法的选择应考虑以下几个因素；
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(1)加工表面的加工精度和表面粗杂交的要求；
(2) 零件结构、加工表面的特点和材料等因素；
(3) 生产率和经济性；
(4) 工厂现有设备和技术的发展。
综合考虑以上因素，最后确定加工方法如下：
气缸盖的下表面的两个工艺要求精度H7，所以要先钻后铰；八个气门孔要求精度H8，也要钻、铰；上下表面的表面粗糙度值为3.2，所以要先粗铣后精铣。对于其它表面及孔加工精度不是很高，所以采用常规的加工方法便能满足加工要求。
3.2工艺路线
在对气缸盖的各部分结构、尺寸精度、加工要求进行详细的分析之再结合下厂调研获取的实际生产方面经验，拟定出合理的工艺路线。具体果如下：
工序05:粗铣上平面
工序10:粗铣下平面
工序15:精铣上平面
工序20:钻、铰工艺孔
工序25:铣左侧面
工序30:铣前后端面
工序35:钻上下面孔
工序40:中间检验
工序45：清洗吹风
工序50：第一次水套内腔气压试验
工序55：修整窗口
工序60：钻前后端面孔
工序65：钻左侧面孔，后端面Ø5油孔及攻4-M8,11-M8螺纹
工序70：钻上面6-Ø7孔及Ø6油孔
工序75：攻上面8-M6,4．M10螺纹
工序80：攻螺纹Z,和Z螺纹
工序85：攻端面4-M10螺纹
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工序90:钻、锪火花塞孔及攻丝
工序95:中间检验
工序100:钻、锪、铰八孔
工序105:锪十八平台
工序1.10：铣空调车平台
工序115：钻上面Ø6孔
工序120:钻上面Ø9油孔
工序125:钻空调机螺纹底孔
工序130:攻空调机螺纹
工序135:清洗、吹风
工序140：第二次水套内腔气压试验
工序145：钻Ø13斜孔
工序150：精铣下平面
工序155：清洗、吹风
工序160：终检
（具体工序图见工艺规程）
3.3工序的集中与分散
在一发计工艺路线时，当选定了各表面的加工方法和确定阶段以后，就可将同一。阶段中的各加工表面组合成若干工序，组合时采用集中或分散的原则。
工序集中原则是使每个工序包含尽可能多的内容其特点是：
(1) 简化了生产组织工作；
(2) 减少了设备数目，从而节省了车间生产面积；
(3) 减少安装次数，缩短了工件的运输路线，有利于提高生亡率孤缩 短生产周期；
(4) 有利于采用高生产率的设备，特别是数控机床和加工中心等，这 样可提高产品质量和生产率；
(5) 设备成本费用高，调整、维修费时，生产准备时间长。
工序分散原则，工序数目多，工序内容简单，其特点是：
(1) 设备和工艺装备简单，调整、维修比较简单；
(2) 生产准备工作量小，产品变换容易；
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(3) 设备数量多，生产面积大，生产组织工作复杂，生产周期长。
在加工过程中两种原则的选用以及集中、分散程度的确定一般要考虑以下几个因素：
（1）生产纲领
单件小批生产，为简化生产流程，缩短工件的生产周期，减少工艺装备，应采用集中原则。大批量生产，有利于采用自动机机床、专用机床、加工中心等机床，可采用工序集中原则。成批生产和自动机床不多的情况下，便于装夹、加工检验，并能合理，均衡地组织生产，宜采用分散原则。
（2）零件结构、大小和质量
对于尺寸和质量较大、形状又很复杂的零件，宜采用集中，减少安装与运送次数。对于宜采用自动机床的中小零件，也应采用集中原则。对于薄壁筒形件的内外表面。为养活夹紧和加工中的变形，一般采用分散原则。
（3）零件的技术要求及现场条件
零件上有技术要求高的表面，需采用高精度的设备来保证质量时，可采用工序分散的原则。当现场有自动机床加工中心等先进设备时，应采用工序集中原则。有事为了保证某些表面的位置精度，也可以将有关的加工表面集中到一道工序中进行。
综上考虑各个方面，在汽缸盖的加工过程采用了集中与分散相结合的原则。如对上、下表面的孔的加工就采用了集中的原则。这样不仅有利于充分利用现有设备，提高经济性，而且有利于提高产品质量和生产效率。
3.4基准的选择
在设计工艺路线时，需要考虑的一个重要的问题是如何安排各个工序的先后顺序总是器主要依据是零件图上的各表面间的位置关系及加工要求。在加工过程是靠工序基准、定位基准和供需尺寸来保证这些位置关系和加工后又要通过测量基准对加工表面进行检验。因此，基准记得选择是设计加工工艺过程中的一个至关重要的环节。
3.4.1工序基准的选择
在工序图上，用于确定被加工表面位置使用的基准称为工序基准。工序基准是工艺设计人员根据零件零件图的加工要求，在设计工艺过程时选定的。工序基准的选择的好坏直接关系到加工质量和加工难以程度。工序基准的选择包括连个方面的内容：一是最终工序的工序基准的选择；二是中间工序的工序基准的选择。
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在最终工序中，工序尺寸要直接保证设计尺寸。工序基准的选择原则是：(1)工序基准
和设计基准重合，工序基准选自设计基准，可以避免尺寸换算而压缩加工公差 (2)便于作测量基准，在一些特殊的工件的最终工序中若工序基准和设计基准重合则不便于测量，这时要用一个便于作测量基准的表面作工序基准，不过要做尺寸换算。在气缸盖的加工过程中，如工序35钻上、下面孔时就是采用第一种原则，使工序基准与设计基准重合。工序尺寸及公差等于设计尺寸、公差。在中间工序中，加工表面尚未达到图纸要求，没有设计基准问题。但是中间工序的工序基准的选择对整个工艺过程经济性有很大的影响。选择的具体原则是：
(1) 当工序尺寸间接参与设计尺寸保证时，选择的工序基准应使尺寸链的环数要
少，这样在封闭环公差一事实上时，才能使加工工序尺寸容易保证。
(2) 要使精加工余量变化范围小，对精加工来说余量变化对加工的影响很大。
(3) 重于作测量基准，以使测量方便和测具简单。在汽缸盖的加工工艺过程中，
涉及到工序基准的选择问题很多，具体选择结果见后面的工序分析。
3.4.2定位基准的选择
根据零件的结构特征和加工要求，选择定位基准。定位基准选择正确与否，不但影响机床夹具的结构也影响加工余量，定位基准分为粗基准和精基准两种。
（1） 粗基准的选择
在机械加工中，凡是用未经加工的毛坯表面作为定位基准，这种定位基准粗基准。
粗基准的选择应遵循如下原则：
① 以零件上的重要表面为粗基准，以保证表面有足够且较均匀的余量;
② 以不加工表面为粗基准，以保证不加工表面与加工表面间的位置误差为最小；
③ 对具有较多加工表面，或所有表面都需加工的零件，应以毛坯余量最小的表面作
为粗基准;
④ 粗基准的表面应平整光洁，不能有飞边，浇口，冒口或其他缺陷。
⑤ 粗基准在同一尺寸方向上，一般只允许使用一次。
在整个汽缸盖的加工工艺过程中，粗基准的使用并不多。在工序05、10粗铣上、下平面时以气门孔的下底面做工为粗基准。保证燃烧室有足够的深度。
（2）精基准的选择
精基准的选择除考虑定位准确，夹紧可靠外，更主要的是考虑位置寸和集团关系精度
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的保证。因此精基准的选择应遵循如下原则：
①基准重合原则
尽可能选用设计基准或工序基准作为定位基准，以避免基准不重合而产生的基准不重合误
差。
②基准统一原则
应尽可能性选用一组定位基准加工各个表面，以保征加工表面之间的位置精
度。
③自为基准原则
一些主要表面的精加工工序或自由加工工序（如研磨、珩磨、抛光、超精加工
等），要求表面加工余量小而均匀，这时应以加工表面自身为精基准。
④ 为基准原则
对于两个有位置公差要求的表面，可以认为彼此互为设计基准。因此，当加
工位置公差要求很小的表面时，可采用两个加工表面互为基准进行反复加工。
⑤ 基准应便于装央
精基准便于装夹即定位稳定，夹紧可靠、夹具结构简单。在气缸盖的整个加工工艺过
程中，大部分都使用精基准，而且在很多工 序中都是采用底面和两个工艺孔做定位基准。这符合基准统一原则，不仅很好地保证了各加工表面之问的位置精度，而且减少专用夹具数目，提高了经济性。
3.5辅助工序的安排
辅助工序是指不直接加工，也不改变工件的尺寸和性能的工序，它对保证加工质量起
着相当重要的作用，在工艺路线中也占有相当的比例。
3.5.1检验工序
(1)中间检验工序：安排在每一加工阶段之后；转换车间的前后；重要零件的关键工序之后；为及时发现问题，便于控制加工情况，也安排检工序。在气缸盖加工工艺中共安排了两次中检工序。第一次是检验上下面各孔堂位置屡章广粗糙赓，第二次是检验各项螺纹其目的均为及时发现不合格零件，以免继续对其加工造成浪费。
(2)最终检验：全部加工完成后，即工艺过程最后安排最终检验。
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3.5.2去毛刺工序
去毛刺是一项必须进行的工作，是否专门列为工序，应根据具体情况在制定工艺路线
时予以考虑。当产品的数量较大时，工件的毛刺较多时，应专门安排去毛刺工序；当去毛刺很困难时，也应单独安去毛刺工序，主要因为气缸盖的材料是铸铝，在加工过程不易产生过多的毛刺。
3.5.3清洗、吹风工序
清沈是用清洗液将工件表面的污垢及冷却油液等洗净；吹风是用吹风机吹出的高压
气体将残留在工件表的加工碎屑吹净。在气缸盖的工艺过程中共安排三次清洗、吹风工序。它们分别安排在第一次中间检查。第二：次水套内腔气压试验和最终检验之前，显然这样安排的目的是为下以工序做准备。
3.5.4水套内腔气压试验工序
气缸盖的气密性是整个汽车发动机性能的一个重要指标，困而加工及要保证气密性。
在整个气缸盖的加工工艺过程中共安排了两次水套内腔气压试验工序。第一次是在工件完成初步加工后进行，那么在这次试验中不合格的工件，就不对其进行后面细节的加工，以免造成浪费；笫二次是在工作已基本加工完毕后进行，若此次不合格的工件，要对其进行修复，若无法修复者就为废品。
总之，在设计工艺路线时，首先要对零件的技术要求生产批量以及现有的生产条件进
行认真的工艺分析，在这基础上要全面地考虑各表面的加工方法，加工阶段的划分，工序的集中与分散，工序基准的选择以及辅助工序的安排等问题，然后拟定出最佳工艺路线当然也要考虑生产率和经济性问题。
4气缸盖各工序分析
前面虽然对气缸盖的加工工艺有所介绍，但还不够详细。有必要做进一步的分析，说
明。
(1) 工序05 粗铣上平面
在本工序中以气门孔下底面做粗基准，保证燃烧室底面到上平面的尺寸为88.5±0.10.
在本工序中又以下平面做做辅助定位，这符合先以重要表面做粗基准的原则。
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(2) 工序10 粗铣下平面
在本工序中以气门孔上底面做粗基准，保证燃烧深度为11.3+0.10 0，同时间接保证上、下平面间的距离为99.80工序中又以上平面做辅助定位，上平面是已加工过的表面以它为基准便好地保证下平面的加工余量均匀，并有很好的平面度。
(3) 工序15 精铣上平面
上平面的表面粗糙度要求值为，平面度要求达0.1，所以在工序05粗铣的基础要进行精铣。在本工序中以下平面为定位基准，这样便好地保证了上、下平面的平行度。
（4）工序20 钻铰工艺孔
在整个汽缸盖的加工工艺中多次使用工艺孔来定位，所以将该工序安排得比较靠前，
以便为下俩的加工服务。钻铰工艺孔时以燃烧室的下边缘和气缸盏对称中心为工序基准，并以上平面做定位，这样很好地保证工艺孔与上、下平面的垂直度。
(5)工需25 铣左侧面
气缸盖的左侧面需安装其它零件，所以要保证平面度0.15 0在本工序中以两个工艺孔和下平面定位，保证27±0.20。
(6)工序30 铣前后端面
气缸盖的总长要求保证494±0.20，在本工序中以两个工艺孔和下平面定位，保证下平面的工艺孔到前端面的尺寸21±0.1，而 后端面之间的距离494±0.20直接由刀具尺寸来保证，因为本工序采用的加工设备是双面卧铣，通过调整两铣刀问的距离来保证尺寸494±0.20。
(7)工序35 钻上下面孔
气缸盖的上、下平面需要加工许多孔，而且这些孔之间有一定的联系。本工序用了工
序集中原则，工件在一次装央定位中完成上、下平面多个孔的加工，这样不仅提高了生产率而且也很好地保证了各孔之间的位置关系。
(8)工序40 中间检验
本工序的内容是检验前几道工序加工的平面和孔的尺寸，其目的是及时发现不合格的零件，以免继续加工，造成浪费。
(9)工序45 清洗吹风
将缸盖送入吹风机中，吹净附着在气缸盖上的钻屑，并用清水把乳化液洗净。清洗吹风的目的是为下一部气压实验做准备。
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(10)工序50 气压试验
汽车的发动机对气缸盖的气密性有严格的要求进行压试验的目的是检验气缸盖的气密性。要求气缸盖水套内腔气压达294~392KPa，试验1分钟，有渗漏的气缸盖不再投入生产，以免造成浪费。
(11)工序55 修整窗口
气缸盖的进气道，排气道以及前、后端面的水道口都是一次性铸造出来，难免会存在一些铸造缺陷，如毛边等。所以本工序的内容是用手工修补上述不足之处。
(12)工序60 钻前后端面孔
气缸盖的前后端面多为螺纹孔，本工序钻螺纹底孔也是为下一步攻丝做准备。在本工序中仍然以两个工艺孔和底面做定位基准。
(13)工序65 钻孔及攻丝
气缸盖的左侧面也需要加工许多螺纹孔，用于安装其它零件。本工序是先加工出螺纹底孔，再攻丝，当然采用的定位基准仍是两个工艺孔和下平面。
(14)工序70 钻6-Ø7及Ø6孔
气缸盖的下底面有许多水套孔，如6-Ø 7，它们与缸体上表面的水套孔相对应，构成
密封的循环水道。由于Ø7孔的直径太小，所以不宜直接铸造出。而Ø6孔是油孔，它与上平面的油孔相通。本工序仍采用两个工艺和下平面做定位基准。
（15）工序 75 攻M6及M10螺纹
汽缸盖的上平面要安装气门摇臂轴，而M10的螺纹孔就是用于固定该摇臂轴的，另外，汽缸盖上面要盖上汽缸罩，而汽缸罩要用螺钉与汽缸盖连接，M6螺纹孔就是用于该连接螺纹孔。
（16）工序80 攻Z和Z的螺纹
汽缸盖的上平面和上端面分别有一个锥螺纹，即Z和Z它们均是用来密封油孔的，因为锥螺纹的密封性好。
（17）工序85 攻4-M8螺纹
汽缸盖的下端面要安装冷却水管，而4个M8的螺纹孔就是用于连接冷却水管和汽缸盖的。
（18）工序90 钻、锪火花塞孔及攻丝 火花塞发出电火花，点燃燃烧中的混合气体。汽缸盖上需要安装四个火花塞，并且火
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花塞与汽缸盖下平面的倾斜角为40°。本工序就是加工该四个火花塞空并攻螺纹，工序中采用两个工艺和下底面做定位基准，并使下底面与水平面成50°角，以保证火花塞孔与下底面所成的40°角。
（19）工序95 中间检验
该工序的内容主要是检验上几道工序刚加工完的螺纹孔看其是否满足加工要求。目的
是及时发现不合格的零件，以免继续加工造成浪费。
（20）工序100 钻锪铰八孔
在汽缸盖的加工工艺中最重要的部分就是八个气门孔的加工，因为气门孔的尺寸精度
和加工要求都很高，在本工序中采用先钻后铰的加工方案，并且在一次装夹中实现钻、锪、铰的加工，这样保证各孔的位置度要求，定位基准是仍是采用一面双孔，即下平面和两个工艺孔。
(21)工序105 锪十八平台
八个气门孔在气缸盖的上平面需安装弹簧，为了使弹簧平衡不发生偏斜，八个气门孔的上端需要锪平，同理十个螺栓孔的上端也需要锪平。将以上十八个需锪平的平台集中于本工序中，进行一次性锪平，对提高生产率有很大的好处。
(22)工序110 铣空调机平台
空调机平台到气门孔中心要求保证尺寸110±0.5，在本工序中以左侧面为工序基准，在本工序尺寸为179±0.35，从而间接保证尺寸110±0.5 0另外。另外，本工序也为下一步钻空调机螺纹孔做准备。
（23）工序115 钻上面Ø6孔
Ø6孔与后端面的Ø5孔相交，使气门摇臂轴得到润滑。本工序中以上平面Z孔和M10
螺纹孔做定位基准。
（25）工序125 钻空调机螺纹底孔
本工序中以上平面和前端面作为定位基准，在空调机平台上钻孔，要求孔直径Ø10.5+0.15 0.
（26）工序130 攻空调机螺纹
上一道工序已经钻出了螺纹底孔，本工序的内容是攻螺纹，要求螺纹M12-6H，深15。
(27)工序135 清洗、吹风
本工序的内容与工序45相同，目的是为下一步气压试验做准备。
(28)工序140 气压实验
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本次水套内腔气压试验是第二次试验，将它安排零件大体加工完毕之后，其目的是检验是否在加工过程中引起裂纹。通过这次检验合格的零件其气密性就得到保障，若本次试验仍有渗漏者就为不合格零件，没必要对其继续加工。
(29)工序1 45 钻Ø13斜孔
该孔与左侧面成50°角，与下平面的距离为82.5。在本工序中采用两个工艺孔和下平面做定位基准，并保证孔直径Ø13，深15+1 0。
(30)工序150精铣下平面
气缸盖的下平面要与缸体连接，所以平面度和表面粗糙度要求很高。在本工序中对下平面做进一步精加工，不仅保证上述加工要求，而且也保证了燃烧室深度10.5±0.25和汽缸盖高度98±0.3。本工序中以燃烧室上平面和汽缸盖上平面做定位基准。
（31）工序155 清洗、吹风
本工序的内容与工序135相同，其目的是为下一步终检做准备。
（32）工序160 最终检验
本工序是对已加工零件进行全面检查，看其是否达到零件图纸的要求。达到要求的为
合格零件，没达到要求就为废品。
以上是对气缸盖整个加工工艺的分析，具体工序图和工序尺寸请详见工序规程。
5序尺寸的计算
零件各部分的最终尺寸是由加工过程中各工序的工序尺寸来保证，所以工序尺寸的正确与否直接决定零件能否满足加工要求，即能否合格的问题。下面以计算的形式对各工序的工序尺寸进行一下说明。
(1)工序05 粗铣上平面
工序基准与设计基准不重合，工序尺寸要通过尺寸链换算得到。气缸盖的总高为98
±0 0 3，燃烧室高度为10.5±0.25精加工余量为1.0，所以由尺寸链可得，
加工余量1.0为封闭环
1.0=A+105-98
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A=98+1.0-10.5
=88.5 （图1.0a）
至于A的公差按其加工方法所能达到的精度来确定一般粗铣平面所能达到的加工精度为IT12~IT14,所以查表得公差为±0.10。
然后再根据上面的尺寸链算得余量的公差为±0.65，经校核满足余量要求。
（2） 工序10 粗铣下平面
工序基准与设计基准不重合，工序尺寸要通过尺寸链换算得到。燃烧室的高度为10.5
±.25，精加工余量为0.8，由尺寸链得：
加工余量0.8为封闭环
0.8=A-10.5
A=11.3 (1.0b)
对于A的公差则按其加工方法所能达到的精度来确定。一般粗铣平面所能达到的加工精度为IT12~IT14。所以查表得公差为0.10，11.3+0.10 0. 加工余量经校核也满足要求。
（3） 工序15 精铣上平面
该工序的工序基准与设计基准重合，但该工序是中间工序所以工序尺寸也也要通过
尺寸链换算得到。汽缸盖的高度为98±0.3.精加工余量为0.8.由尺寸链得：
加工余量0.8为封存闭环，
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0.8=A-98
A=98.8 (图1.0c)
对于A的公差则按其加工方法所能达到的精度来确定，一般精铣平面所能达到的加工精度为IT7~IT9，所以查表得公差为0.10，即98.8+0.10 0. 。加工余量经校核也满足要求。
（4）工序20钻、铰王艺孔
本工序是工艺孔加工的最终工序，对于工序尺寸450±0.05来说，工序基准与设计基准重合，所以工序尺寸就是设计尺寸。而工序尺寸11的工序基准与设计基准不重合，要通过尺寸换算求得。气门孔中心到工艺孔轴线的距离为42.气门孔中心到燃烧室边缘的距离为31，所以尺寸链为：
A=42-31=11
至于A的公差，采用自由公差，即IT12~IT14,取IT12.
（4） 工序25 铣左侧面
工序基准和设计基准不重合，所以工序尺寸要通过尺寸链换算求得。左侧面到气门孔中心的距离为69±0.3，气门孔中心到工艺孔中心的距离为42±0.1，所以尺寸链为：
63±0.3为封闭环，
69=A+42
A=27 (图1.0d)
0.3=EsA-0.1 EA=0.2
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-0.3=EiA-0.1 EiA=-0.2 所以AEsA EiA =27±0.2
(6)工序30铣前后端面
该工序是保证气缸盖总长的最终工序，工序基准也与设计基准重合，所工序尺寸就等于设计尺寸。
(7)工序35 钻上下面孔
在本工序中，工序基准和设计基准不重合，所以工序尺寸也要通过尺寸链换算得。本工序中工序尺寸较多，其计算方法大体相同，下面列举其中的两个工序尺寸来说明。
例如：工序尺寸114.7±0.10 72.7±0.10为封闭环
72.7=A-42 (图1.0e)
A=144.7 EsA=+0.1 EiA=-0.1 又如，工序尺寸23
A=51-28=23 (图1.0f)
公差取IT12级 。
（8）工序60 钻前后端面孔
本工序是前后端面钻孔的最终工序。当工序基准与设计基准重合时，工序尺寸就等于设计尺寸，如工序尺寸30、59、65.若工序基准与设计基准不重合时，工序尺寸是通过尺寸链换算得到的。如：工序尺寸76.8
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下平面到孔中心的距离为76，下平面的加工余量为0.8
A=76+0.8
=76.8
公差取IT12
其它一些工序尺寸如:14.8,64.8,70.8等也是采用同样的计算方法。
（9）工序65 钻孔及攻丝
本工序是左侧加工螺纹的最终工序。当工序基准和设计基准重合时，工序尺寸就等于设计尺寸，如237，170，26，47，70和176.若工序基准与设计基准不重合时，工序尺寸是通过尺寸换算得到的，如工序尺寸25.3
汽缸盖的下平面到螺纹孔中心的距离为24.5，下平面的加工余量为0.8，所以尺寸链为 A=24.5+0.8
=25.3
公差同样取IT12级。 (图1.0g)
其它一些程序尺寸，如12.3，67.3，76.3，85.3也采用同样的计算方法得到的。
（10）工序70 钻6-Ø7及Ø6孔
本工序是下平面水套孔（7）、油孔（6）加工的最终工序，但工序基准与设计基准不重合，所以工序尺寸也得通过尺寸链换算得到。
如工序尺寸23：工艺孔中心到气门孔中心的距离为42，而气门孔中心到水套孔中心的距离为19，所以尺寸链为：
A=42-19=23
公差同样取IT12级。 (图1.0h)
四冲程汽车发动机机盖的工艺规程编制及铣削夹具设计
其它一些工序尺寸如61、92、100、454、459也是采用同样方法得到的。
（11）工序90 钻，锪火花塞孔及攻丝
本工序是钻火花塞斜孔的最终工序，但工序基准与设计基准不重合，所以工序尺寸也得能过尺寸链换得到。
例如工序尺寸48：工艺孔中心到燃烧室中心的距离为51，而燃烧室中心到火花塞孔中心距离为3，所以尺寸链为：
（图1.0i）
A=51-3=48公差同样取IT12级
其他一些工序尺寸如：170、280、402也是采用同样的计算方法得到的。
（12）本工序是八个气门孔的最终工序，工序基准与设计基准不重合，所以工序尺寸得通过尺寸链换算的到。
例如工序尺寸26.3±0.15，工艺孔中心到燃烧室的中心距离为51，而燃烧室中心到气门孔的距离为24.7±0.15，所以尺寸链为：
24.7±0.15为封闭环
24.7=51-A
A=51-24.7
=26.3
EsA=0.15 EiA=-0.15
（图1.0j）
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沈阳航空航天大学毕业设计（论文）
其它一些工序尺寸如：191.7±0.15，258±0.15，423.7±0.15，71.3±0.15，144.9±0.15，305.1±0.15，376.9±0.15均是采用同样的计算方法得到的。
（13）工序105 锪十八平台
本工序是上平台十八个平台的最终加工工序，但工序基准与设计基准不重合，所以工序尺寸链为：
98±0.3为封闭环
98=83+A
A=98-83=15
+0.3=0.1+ EsA
EiA=+0.2
-0.3=-0.1+ EiA
EiA=-0.2
AEsA EiA=15±0.2
工序尺寸13±0.3，汽缸盖的总高为98±0.3，下平面到上锪平面的距离为85±0.2，所以尺寸链为：
AEsA EiA为封闭环
A=98-85=13
EsA=0.3+0.2=0.5
EiA=-0.3-0.2=-0.5
AEsA EiA=13±0.5，但在加工时考虑到误差及加工精度适当提高了精度，取13±0.3
（14）工序110 锪空调机平台
本工序是铣空调机平台的最终工序，但由于工序基准与设计基准不重合，所以工序尺寸的通过尺寸链换算求得，工序尺寸179±0.35，气门孔中心到左侧面的距离为69±0.3，而空调机平台到气门孔中心的距离为110±0.5，所以尺寸链为：
AEsA EiA为封闭环 A=110+69=179
四冲程汽车发动机机盖的工艺规程编制及铣削夹具设计
EsA=0.5+0.3=0.8
EiA=-0.5-0.3=-0.8 （图1.0k）
得：AEsA EiA=179±0.35
（15）工序115 钻上平面Ø6孔
本工序是钻孔的最终工序，但由于设计基准和工序基准不重合，所以工序尺寸需要通过尺寸链的换算得到。
工序尺寸110.5：Z孔到气门孔的距离为53，而气门孔到Ø6孔的距离为52.5，所以尺寸链为：
A=53+52.5=105.5
公差取IT12级
（16）工序120 钻上面Ø9油孔
本工序是钻Ø9油孔的最终工序，但工序基准与设计基准不重合，所以工序尺寸也得通过尺寸链换算求得。
工序尺寸105.5，Z孔到气门孔的距离为53，而气门孔到Ø9孔的距离为52.5，所以尺寸链为：
A=53+52.5=105.5
公差取IT12级 （图1.0l）
（17）工序125 钻空调螺纹孔
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沈阳航空航天大学毕业设计（论文）
本工序是钻空调机螺纹底孔的最终工序，工序基准与设计基准也重合，所以工序尺寸就等于设计尺寸。
（18）工序145 钻Ø13斜孔
本工序是钻Ø13斜孔的最终工序，工序基准与设计基准不重合，所以工序尺寸也得通过尺寸链换算求得。
Ø13斜孔到下平面的距离为82，下平面的精加工余量为0.8，所以尺寸链为：
A=82+0.8
公差取IT12级
（19）工序150 精铣下平面
本工序是对下平面加工的最终工序，也是保证汽缸盖总高的最终工序，工序基准与设计基准重合，所以工序尺寸就等于设计尺寸。
以上是对各工序的工序尺寸的说明，不详之处见工艺规程。
6有关机床、夹具、刀具和量具的选择
在确定完各工序的工序基准和工序尺寸后，需考虑如何选择机床，夹具、刀具、量具，那么选择的原则是既满足加工要求，又很经济。
6.1机床的选择
选择机床（设备）时，应综合考虑以下因素：
(1) 根据生产需要充分利用现有设备或对现有设备进行改装，当然有必要时也设计一些专用机床；
(2) 新机试制和小批生产，为了养活工艺装备设计与制造量，缩短生产准备周期，提高经济性，选取用各种数控机床；
(3) 根据新研制的和生产需要或按工艺方案确定原则选用新设备；在满足加工精度与生产率要求下，优先选朋通用机床；
(4)在满足加工精度与生产率要求下，优选通用机床；
(5) 陪定一定数量高精度、高效率的专用设备：
(6)优先选用国有设备，为确保加工精度的需要也可先用一定数量的进口先进设备；
(7) 设备规格、精度、性能必须满足工艺要求，设备耗能少、无污染、操作维护方便。
(8)在汽缸盖的加工工艺中，由于受生产条件和现场设备的限制，并且加工的多是孔和
四冲程汽车发动机机盖的工艺规程编制及铣削夹具设计
螺纹，形状较复杂，考虑到生产效率和加工质量，在机床的使用上多选用通用机床、专用机床，也适当选用加工中心，其中通用机床有：立式铣床、摇臂钻床、台式钻床、攻丝机；专用机床有：双面卧铣、双面组合钻、专用锪平台机床等。
6.2夹具的选择
夹具的选择主要考虑的是生产类型。另外要注意的是央具的精度与被加工工件的精度相适应。单件小批生产，应尽量选用通用火具和组合夹具；成批生产中，可以选用生产率较高的专用夹具或成组夹具；大批量生产中，应按工序加工要求设计制造。
通常在大批量生产时，多使用专用夹具，但同时也要注意其经济性。目前从标准化的基础上发展起来的组合夹具能为生产迅速提供夹具，可大大缩短生产准备周期，而且经济性可观。在汽缸盖的加工工艺中，由于汽缸盖的外形结构复杂加工面多为孔和螺纹，并且加工这些孔和螺纹时多采用同一基准，即下平面和两个工艺孔，所以非常合适使用一套专用夹具，这样不仅提高了生产率，获得好的经济效益，而且也很好地保证了各个加工面的位置尺寸及精度。
6.3刀具的选择
选择刀具应考虑以下因素：
（1） 该工序所选用的加工方法、共件材料及加工表面尺寸大小；
（2） 该表面的加工精度及表面粗糙度；
（3） 该工件的生产率及经济性。
除考虑上述因素外，还应尽量采用标准刀具。必要，也可以采用高生产率的复
合刀具及其它专用刀具。
在缸盖的加工工艺中，加工面多为孔和平面，所以使用的刀具也多为钻头和铣刀。当孔的直径小时，使用直柄麻花钻，直径大时，使用锥柄麻花钻，并且麻花钻采用硬质合金钻头，使得工作部分较短，提高钻头的强度、刚度与抗振性;使用的铣刀多为立铣刀和圆柱铣刀，铣刀的材料采用YWZ和YG8防止铣削时因冲击振动过大，而使刀齿崩刀或过度磨损。
6.4量具的选择
量具的选择主要是根据产品生产类型、加工精度、零件的结构特征、测量方法和经济性的综合考虑。在单件、小批生产中，应尽量选用通用量具，量仪；在大批大量
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沈阳航空航天大学毕业设计（论文）
生产中，应采用各种量规和高效的检查仪器和检查夹具等。
在汽缸盖的加工工艺中，需要测量的尺寸主要有各加工平面间距离，各加工孔之间位置尺寸，各孔的直径，深度和螺纹。这就决定了使用的量具多为游标卡尺。精度选取用不同量程的量具，如游标卡尺就便用了三种不同量程的，分别为：500*0.05. 300*0.02、125*0.02。另外，对一些有特殊加工要求的尺寸的测量'选用专用量具，如：工序35中，对孔m 12.5的测量就便用心轴
7技术经济分析
在设计零件机械加工工艺过程时往往会有几种不同的工艺方案，它们能满足零件质量和生产率要求，这时就应该根据其不同经济性进行取舍。对于工艺过程方案的技术经济分析有两种方法。其一是蹲个方案多数工序相同，仅有少数几个工序不同，这时只需对不同的工序进行技术经济分析；其二是二个零件的工艺过程完全不同或大多数工序不同，则应进行全面的分析比较。
进行经济分析，就需要比较不同方案的生产成本，从而选择最经济的方案。生产成本是制造一台机器或一个零件的总费用。它有两部分费用组成，一部分是与工艺过程有关的费用：另一部分是与工艺过程无关的费用，它包括行政，总务人员的工资及办公费用。前一类费用称作工艺成本，后一类费用是与整个车间条件有关，与比较两种方案的工艺成本无关，因此不需考虑。
（1） 可变费用V
可变费用是与年产量有关的费用，它由以下各项费用构成：材料费V料、操作工人工资V工、机床电费V电，通用机床折旧费V通机折、通用刀具折旧费用V通刀折、刀具维持费V刀维费，通用夹具维护及折旧费V通夹拆，它们与可变费用的关系用公式表示为：
V =V 材+V工+V电+V通机折+V通刀折+V刀维费+V通夹折
（2） 不变费用F
变费用与年产量无直接关系，不随年产量变化而变化，它包括：调整工人工资F工，专用机床维护折旧费F专机折，专用刀具折旧费F专刀折，专用夹具维护及折旧费F专夹折， 它们与不变费用的关系用公式表示为：
F=F工 +F专机折+F专刀折+F专夹折
（3） 零件的年度工艺成本与单件工艺成本
年度工艺成本为C，则
四冲程汽车发动机机盖的工艺规程编制及铣削夹具设计
C=N*V+F (N为年产量，件)
单件件工艺成本为Cd，则
Cd=V+
将两式用图形表示如下：
图(a)表示年度工艺成本c与年产量N的关系。图(a)表明c与N是线性关系，即全年工艺成本与年产量成正比。直线的斜率为工件的可充费用，直线的起点为工件的确良变费用。
图(b)所示为单件工艺成本Cd与年产量N的关系，由图(b)可知Cd与N呈双曲线关系。当N增大时，Cd逐渐减小，极限值接近可变费用。
在对工艺方案进行经济分析时，先画出每种方案的C-N，Cd -N关系曲线然后对其进行比较分析，由于C-N关系曲线为直线，两图比较方便，所以一般多用C-N关系曲线来进行经济技术分析。在具体经济分析时又有两种情况：
（1） 工艺方案的基本投资相近或都采用现有设备时
① 两种方案中只有少数工序不同，多数工序相同，比较不同工序全
年工艺成本
计算少数不同工序的全年工艺成本，即
C1=N*Vl+F l
C2=N*V 2 +F2
当产量为定值，可根据上式直接算出C1；和C2，若C1>C2，第二种方案经
28
沈阳航空航天大学毕业设计（论文）
济性好，反之则第一种方案好。
当产量N为变量时，则可根据上述方程式作出两条直线I、II进行比较。如图（1.2）所示，当是量为N小于临界值NK 时，方案二优于方案一;当N>NK 时应取第一方案。
2两种方案中多数工序不同，少数工序相同，则应对零件的全年工艺成本进○
行比较。
（图1.2）
比较方法同比较不同工序工艺成本相同，所不同的是，工艺成本是全部工序全年工艺成本，而不是单一工序的全年工艺成本。临界值可由方程式
NK*V1+F1=NK*V2+F2
解得，其值为：
Nk=
-'
(2)两种工艺方案的基本投资差额较大时
当两种工艺方案的基本投资差额较大时，在考虑工艺成本的同时，还要考虑投入先进设备使成本降低的回报收益如何，它是用回收期限衡量的，即
T==
式中 T---------------------回收期限，年；
△K------------------基本投资差额；
△C------------------全年生产费用的节约额，元／年。
四冲程汽车发动机机盖的工艺规程编制及铣削夹具设计
回收期限越短，经济效果越好。回收期限不能过长，应满足以下要求：
（1） 回收期限应小于所采用的设备或工艺装备的使用年限；
（2） 回收期限应小于新产品更新年限；
（3） 回收期限应小于国家所规定的标准回收期限。
例如采用新夹具的标准回收期通常规定为2~3年，采用新机床则规定为4~6年。 在汽缸盖的加工工艺中，该工艺方案是对加工要求，现场条件和加工经济性等方面进行综合考虑之后才确定下来的。是技术与经济的最佳组合方式。
首先，汽缸盖的材料是铸铝合金。该材料不仅满足强度，刚度要求，而且铸造及切削加工性都比较好，这样对加工设备的损耗小。另外铸铝材料本身价格比较便宜，所以说汽缸盖的选材比较经济。其次，在工序安排上尽量采用工序集中原则，缩短了生产周期；在机床的选用上尽量选用通用机床，降低了生产成本。
总之，该工艺方案很好地降低了可变费用V和不变费用F，使年度成本C达到了理想值，即获得了很好的经济性。当然这种好的经济性也不是一成不变的，随着社会的发展，设备的不断更新，该工艺方案的经济性必然会下降，这时会被经济性更好的工艺方案取而代之。所以说某种工艺方案的经济性不仅是针对一定的年产量而言的，更是针对特定的历史时期而言的。
8加工火花塞孔专用夹具设计
在机床上加工工件时，为使工件的加工表面达到规定的尺寸和位置公差要求，工件在加工前，在机床上必须相对刀具及切削成形运动占据正确位置；而在加工过程中必须保持已获得的正确位置。工件在机床上占据证确位置是靠工件在夹具中定位，夹具在机床上正确安装以及对刀具的正确调节器整完成的；而在加工中保持这一位置是由夹具对工件夹紧，实现的。而使工件在机床上占据正确位置并将工件夹紧的工艺装备统称为机床央具。
机床央具是机械加工过程中不可缺少的工艺装备，其主要作用可归纳如下：
(1) 易于保证加工精度，并使加工精度稳定；
(2) 缩短了辅助时问，提高劳动生产率：
(3) 减轻工人劳动强度：
(4) 扩大机床工艺范围：
30
沈阳航空航天大学毕业设计（论文）
(5) 降低了对工人的技术要求。
在产品相对稳定而产量较大的成批或大量生产中，有时专门为某一工序设计专用夹具，以满足该工序的加工需要。
8.1专用夹具设计要求
要求为工序90钻锪火花塞孔设计一个专用夹具。该夹具要严格保证产品质量，
并能提高生产率，同时夹具本身要求结构紧凑，操律迅速方便。
8.2钻床夹具的设计要点：
钻床夹具的设计特点： 8.2.1
(l)钻床夹具是钻削中小孔经的夹具；
(2)夹具必须有一个与钻套轴线垂直的较大的底平面；
(3)为了减轻工人的劳动强度，设计移动的，翻动的钻具时，要注意减轻重量，而且要安装便于操作的把手；
(4)要考虑注射冷却液，清理切屑和观察钻具内部情况等问题；
(5)当钻斜孔、盲孔、气孔及锪平面时，为便于控制加工深度，可以利用钻套上端平面对刀或设计专用对刀块。。
(6)当加工若干个相对位置要求准确的孔时，而工件的角向定位和角向夹紧不太可靠时，为了防止工件在加工过程中有可能产生错位，钻具要设置保险插销。
8.2.2所需限制的自由度
在加工火花塞斜孔时，需要对工件的六个自由度：、、、X、Y、Z加以限制，其中影响工序尺寸48，170，280，402； X影响角度40°；而、、X、Y、Z影响四个火花塞孔的位置精度。
（图1.3）
四冲程汽车发动机机盖的工艺规程编制及铣削夹具设计
8.2.3确定定位方案
工序90采用“一面双孔”做定位基准，“一面”指汽缸盖的下平面，“双孔”指两个工艺孔。所以夹具采用的定位方案是：才平面定位基准处采用平面定位元件；两孔处采用小间隙配合的短圆柱销为定位元件。如图所示：
（图2.1）
分析这种定位方案可知：定位平面限制工件、X和Y自由度；与孔1配合的定位销1限制、自由度；与孔2配合的削边销限制Z自由度。
8.2.4安装该专用夹具的机床装备
本夹具安装在摇臂钻床Z3040*16上。该钻床的规格，主要参数如下：
工作台上面T形槽数：3
工作台侧面T形槽数：2
L*K*H=500*630*500
t1：150
e1：100
e2:100
a1:22
b1:36
c1:16
h1:36
8.3夹具构造特点及原理
32
8.3.1定位元件 沈阳航空航天大学毕业设计（论文）
根据上面的定位方案，选择定位元件如下：
（1） 四个支撑板，要求与夹具底面成50°角；
（2） 一个圆柱销，要求直径Ø12.3g7；
（3） 一个菱形销，要求直径Ø12.3g7.
8.3.2钻套及钻模板的选择
钻套的作用是用来确定刀具相对与夹具定位表面的位置，并在切削过程中引导钻头、铰刀等防止产生歪斜。所以说钻套即是对刀元件，又是引导元件。在该夹具中采用可换钻套，其特点是适用一下3种情况:
（1） 当工作磨损严重是要及时更换钻套；
（2） 当较大直径的钻套压入钻模板，由于过盈而可能招致钻套变形；
（3） 在铸铁材料或薄板上紧固钻套不可靠时。
另外，更换钻套时无需重新修正底孔，因而非常合适大批量生产。（钻套的各部分尺寸请见后面具体说明）
钻套一般固定在钻模版上，所以钻模版也是夹具的一个重要的组成部分。由于火花塞孔是一个斜孔，且位置开头复杂所以该夹具的钻模板设计得也有些特别：销模板通过两个轴销与夹具体铰接，这样钻模板可以上、下翻转，便于工件的装卸；工作时，钻模板的下表面与两个固定支承钉接触，并用螺钉锁紧，这样很好的保证了每次的加工精度。对于一些具体尺寸请见后面说明。
8.3.3夹紧装置设计
在加工过程中，工件会受到切削力、惯性力、离心力等外力作用，为了保证在这些外力作用下，工件仍能在夹具中保持定位的正确位置，而不至于放生位移或产生移动，一般在夹具结构中都必须设置一定的夹紧装置，把工件压紧夹牢在定位元件上。
8.3.3.1夹紧装置的基本要求
（1） 夹紧时不能破坏工件在定位时所处的位置；
（2） 夹紧力的大小要适当、可靠。既要使工件在加工过程中不产生移动和振动，又不使 工件产生变形和损伤；
（3） 夹紧机构的复杂程度、工作效率与生产类型相适应，从做工到结构简单，操作安
四冲程汽车发动机机盖的工艺规程编制及铣削夹具设计
全省力、方便；
（4） 具有良好的自锁性能。
在该夹具设计当中充分考虑以上几点要求，该夹具采用的是液压夹紧装置，这样不仅操作省力、方便，而且夹紧可靠、安全。
8.3.3.2夹紧装置的组成
夹紧装置一般由夹紧元件、力源装置、中间传动机构三部分组成。
（1） 夹紧元件
该夹具采用的夹紧元件是移动压板，即在夹紧力撇消时，压板可以向外移，
这样便于工件的装夹。
(2)中间传动机构
该夹具的中间传动机构采用的是斜楔机构，它具有传力均匀、可靠的优点
(3) 力源装置
该夹具的力源装置是液压装置，如下图所示：
（图2.3）
1———溢流阀 2、3-------------换向阀 4、8-------行程开关 5、7-----液压缸 6-----液控单向阀
该液压装置的工作原理如下：当换向阀2（夹具上的液压阀）左位接通，油液
进入液压缸5、7的右、左腔，推动活塞向左、右移动将工件夹紧。然后将换向阀2的右位接入回路时，油液进入液胍缸7、5的右左腔，推动活塞向左、右运动，工件被松开。该液压回路的最大特点足能够实现两个液压缸同步动作，即实现在工件两端同时夹紧，并且夹紧力大小相等。另外，该回路还有一个优点，那就是带补正
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沈阳航空航天大学毕业设计（论文）
装置。补正装置的工作原理如下：当两缸活塞动作时，若缸5活塞先到达行程端点，则行程开关4被挡块压下电磁铁1YA通通电，换向阀3左位接入回路，压力油经换向阀3和液控单向阀6进入缸7左腔，进行补油，使其活塞继续右行到达行程端点。反之，若缸7活塞先到达行程端点，则行程开关8被挡块压下电磁铁2YA通电，换向阀3右位接入回路，液控单向阀6打开，缸5左腔、与油箱接通，使其活塞能继续下行到达行程端点。这样及时消除因两缸油腔连通处的泄漏引起的两活塞同步位置误差，即很好保证了夹具经多次重复工作后，仍能实现对工件的同时夹紧。
8.3.4辅助装置的设计
夹具上的辅助装置主要是对工件的安装、定位、夹紧过程起辅助作用。在该夹
具中就配备了这样一个辅助装置，如下图所示：
（图2.4）
1----托板 2、3------顶杆 4-----拉杆 5-----手轮 6、7------连杆
该装强置的作用及原理为：工件在安装叫，要使定位销插入工艺孔中，由于定
位销与工艺孔有严格的配合尺，所以定位销与工艺孔对正时刚寸比较困难，而且汽缸盖的体积重量比较大，挪动起来不方便。该装置就很好地解觉了这个问题。在安装时，先装工件放在托板上然后转动手轮使，工件缓慢下降，当工件底面与定位销接触时，停止转动手轮，这时通过手动调节使工艺孔与定位销对正，然后继续转动手轮，使工件继续下降，真至工件底面与定位销与竖直方向成一定得角度。这样卸下工件时，必须将其沿定位销轴线方向抬起，而不能直接沿竖直方向抬起。在该装置中，托板的 运动方位与定位销轴线方向重合。所以也很好地解决了这个问题。在该工序加工完毕后，反向转动手轮，使工件逐渐上升，直至脱离定位销。
总之，该辅助装置对于工件的安装，定位过程起了很大的帮助作用，这样不仅
减轻了工人的劳动量，而且也养活了对夹具的磨损。
四冲程汽车发动机机盖的工艺规程编制及铣削夹具设计
8.3.5夹具上部分非标准件的设计
在夹具设计时，在符合设计要求的情况下应尽量采用标准夹具元件和标准件，以提高夹具的标准化程度，缩短夹具设计时间，提高夹具设计质量和降低夹具制造周期及成本。但对该夹具而言，由于工件形状复杂，一般标准件不符合夹具设计要求，因而有必要设计一些非标准件，如以下各图所示，对于各非标准件的安装位置请见夹具图。
1.支柱
（图2.5）
2.端盖
36
沈阳航空航天大学毕业设计（论文）
（图2.6）
3.楔状杆
（图2.7）
4.螺杆
四冲程汽车发动机机盖的工艺规程编制及铣削夹具设计
（图2.8）
5.连杆
（图2.10）
6．盖板
38
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（图2.10）
7．钻套
（图2.11）
8.支撑座
四冲程汽车发动机机盖的工艺规程编制及铣削夹具设计
（图2.13）
9.拉杆
（图2.14）
10.支撑板
40
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（图2.15） 11.支撑压
（图2.16） 12
四冲程汽车发动机机盖的工艺规程编制及铣削夹具设计
（图2.17）
8.3.6配合精度选择
（1） 钻模板与支承座的配合采用H7/f6 （2） 支撑座与轴销的配合用N7/h6
8.4夹具的总加工误差的分析和计算
工件的加工误差来着夹具方面的有：定位误差、夹紧误差、安装误差和对刀引导误差。而加工方面误差包括：机床方面的误差、刀具方面的误差，加工工艺系统变形方面的误差：工人调整操作方面的误差。上述两个方面误差将综合地使工序尺寸产生加工误差，它们在工序尺寸方向上的分量之和就是该工序尺寸的总加工误差
=△定位+△夹紧+△安装+△对刀引导+△加工
≤TA时，满足要求，
该夹具采用“一面双销”的定位方法，所以定位误差为：工件上O1和O2孔的尺寸为Ø12.3+0.019 0，圆柱销的尺寸为Ø12.3g7（-0.006 -0.024）菱形销12.3g7（-0.006 -0.024）
42
沈阳航空航天大学毕业设计（论文）
（图2.18） （1） Z方向的定位误差
Z方向的尺寸为21.9mm，由于工序基准和定位基准都为I件的下平面，基准是重合的，即△定位=△移动+△不重合=0 （2） Y方向的定位误差
方向的尺寸为82.2mm，定位基准和工序基准都为工艺空的中心，基准重合，所以△不重合=0，而△移动=TD+Td+△ △定位=△移动+△不重合
=TD+Td+△
=0.019+0.018+0.006
=0.043
四冲程汽车发动机机盖的工艺规程编制及铣削夹具设计
（图2.19） （3） X方向的定位误差
X方向盘的尺寸为48，170等，定位基准和工序基准也重合。△不重合=0，而△移动=TD+Td+△，所以： △定位=△移动+△不重合
=TD+Td+△
=0.019+0.018+0.006
=0.043
（图2.20）
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沈阳航空航天大学毕业设计（论文）
以上是各个方向的定位误差，下面计算对刀引导误差：由公差得
△对刀引导=2（TL
夹
+△2max+T1+X）
式中TL夹----------钻模板底孔中心线距离定位表面尺寸公差；
△2max---------------刀具与快换钻套最大配合间隙; T1-------------- 快换钻套内外圆的经向跳动公差； X---------------刀具末端的偏斜，X=△1max B--------------工件厚度； H--------------快换导套高度；
△2max --------固定村套与快换导套最大间隙配合。 其中：TL夹=0.04 H=85mm B=21mm S=15mm T1=0.006m △1max=0.025
△2max=0.029
X= △1max*
=0.025*
=0.023
△对刀引导=2（TL夹+△2max+T1+X） =2*（0.04+0.029+0.006+0.023） =0.196
该夹具是采用液压夹紧，夹紧误差很小，忽略不计，即△夹=0，另外，也忽略安装误差和加工误差，即△安装=△加工=0，所以总的加工误差为：
(1)Z方向的总加工误差
因为Z方向的对刀误差为零，所以 ∑A=△定位=O 显然满足要求。 (2) Y方向总的加工误差。 ∑△=△定位+△对刀引导
四冲程汽车发动机机盖的工艺规程编制及铣削夹具设计
=0.043+0.196 =0.239
Y方向的尺寸82.2mm为自由尺寸，公差取IT12级，即0.35，显然∑△
(3) X方向总的加工误差 ∑△= A定位+△对刀引导 =0.043+0.196 =0.239
X方向尺寸48、170. 280. 402均为自由尺寸，公差取IT12级。它们的公差分别为0.25、0.40. 0.52. 0.57，显然∑△
另外，四个火花塞孔的中心连线要与两定位基准中心连线平行，所以需计算两基准
孔连线的转角误差。
（图2.21）
其中： △1max=△2max =TD+Td+△-0.043mm =0.011°
即转动误差为0.0110，显然很小，忽略不计。
综合以上分析可见，夹具的总误差能够满足加工要求。附： 夹具技术要求：
1．夹具安装在Z3040摇臂钻的工作台上； 2．夹具上重要形位公差见图上所示； 3．液压回路部分省略。
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沈阳航空航天大学毕业设计（论文）
8.5对夹具的建设性意见
随着机械制造行业的发展，一些汽车和航空工业部门在大批量生产过程 中，对夹具的需求量同益增加，这就要求夹具向着专门化、通用化方向发展。目前，国内外都有专门的组合夹具拼装站，根据用户要求拼装组合夹具租给用户使用。国内已有生产厂家完全使用组合夹具代替专用夹具，获得了巨大的经济效益，所以说，组合夹具是机床夹具的发展方向。
另外，随着社会的进步，机械行业逐渐向高质量、高效率的自动化方向发展。数控机床、加工中心已逐渐取代那些传统的手工操作的机床，这就为我们的夹具设计提出了更高的要求，即自动化的要求。
气缸盖本身结构形状比较复杂，而且火花塞孔的加工又存在一定的难度，同时又要考虑批量生产，提高生产率等因素，这就要求该夹具结构比较复杂，因而很难全部采用标准件。夹具上许多零件都是根据零件外形和加工孔的特点自已设计的，没有达到标准化的要求。但该夹具的夹紧机构采用液压夹紧，这符合夹具向自动化方向发展的要求。
该夹具在设计上还需进一步完善，尽量做到与发展趋势相适应。而且保证尺寸精度和位置精度的条件下，要考虑夹具设计的经济性问题，这是现代社会经济发展对机械加工工业提出的更高要求。
四冲程汽车发动机机盖的工艺规程编制及铣削夹具设计
结束语
经过两个多月的努力，毕业设计工作已全部完成。毕业设计做为对大学四年所学的知识的一种综合检验，的确有其深度、广度的内容，而且非常具有实际意义。这对于我们即将走向工作岗位的学生来说，是一次非常好的锻炼机会。
为更好地完成这次毕业设计工作，我从开始就严格格的要求自己，踏踏实 实地做好每个环节工作。
首先，通过这次毕业设计，我进一步巩固了以前所学的知识，并且使这些知识联系起来形成一个完整的体系。在解决任何一个个实际问题，仅靠一门学科的知识是远远不够的，它需要综合运用各方面的知识。在该设计题目中所涉及到的有机械制造工艺学、公差与测量技术、金属切削机床、金属切削刀具、机械原理、机械设计和机械制图等等。当初学习这些课程时都是彼此孤立的，所以将大学四年所学的知识连系起来，形成一个体系是绝对有必要的，它对我们将来从事工作也会有很大的帮助。
其次，通过这次毕设计，大大提高了我的计算机应用能力。在毕业设计初期，我对AutoCAD虽有一定的了解，但在一些细节总是上还存在不足，所以在画图的过程坚持一边学，一边画，最终达到了非常熟练的程度。另外，在画图的过程中进一步熟悉了计算机的基本操作，这有助于将来工作中更好地使用计算机。
另外，通过毕业设计，增强了我克服困难、战胜困难的勇气和信心。在毕业设计过程中，特别是在编制工艺规程时，我遇到了一些困难，但经过查阅相关资料。最终还是找到了解决办法。将来走向社会后遇到的困难还会很多，但我不会害怕，因为我相信能够战胜它。总之，本次毕业设计，我付出的很多，但我收获的更多。由于本人知识水平有限，并且缺乏实践经验，所以在毕业设计当中难免出现一些不足之处，恳请各位老师批评指正。
最后，感谢高霁老师在毕业设计过程中的耐心指导，同时也感谢所有为我们的毕业设计工作做出努力的教师们，并送上我的一份衷心祝福！
王高升
2012.06
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沈阳航空航天大学毕业设计（论文）
参考文献
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