汽车发动机缸体机械加工工艺与工装设计--毕业设计说明书正文(2)

某汽车发动机缸体机械加工工艺与工装设计

2.1.3 缸体结构特点

CS492汽油机缸体结构在如下几方面特点:

(1) 表面平整光洁，能耐一定的冲击，且有较高的耐压、防漏要求；

(2) 外观形状复杂。缸体横截面呈不规则梯形，前、后面上有高度不一的各种零部件、附件的安装凸台和工艺凸台，及各孔腔的开口；

(3) 内部孔腔多。有水套、进出气道、气门室等空腔及各种加工孔系，如纵横交错的油道、螺孔等；

(4) 缸体壁薄且不均匀，在受力比较大的地方还设有加强筋； (5) 加工精度要求高，且多为不易加工的深孔、细长孔。

2.2 缸体加工工艺性分析

2.2.1 汽缸体的精度分析

2.2.1.1 缸体主要加工面

汽缸体上的主要加工面有：上、下底面，两侧面，后面上的分电器平面，曲轴轴承座平面，气缸孔Φ108，活塞孔Φ100，凸轮轴孔，曲轴孔，分电器孔Φ29，顶杆孔8-Φ25，工艺孔2-Φ16、主油孔Φ14.5、横油孔Φ13和各面上的连接螺纹孔等。

2.2.1.2 缸体主要加工面的加工精度

(1)底面的平面度不大于0.10mm；表面粗糙度为Ra=6.3um[5]； (2)顶面、后面平面度不大于 0.06mm；表面粗糙度为Ra=6.3mm； 顶面对底面的平行度要求在 100mm内不得大于 0.025mm； (3)左侧面对曲轴孔轴心线的垂直度要求在 100mm内不大于 0.10mm； 曲轴轴承座与轴承盖的结合平面深度：4±0.060mm，表面粗糙度3.2um; (4)工艺孔2-Φ16中心距：424±0.048

(5)气缸孔Φ108与活塞孔Φ100的同轴度要求：Φ0.025M； 两孔对曲轴轴心线的垂直度要求在 100mm内不大于 0.025mm； 两孔的圆柱度要求：0.022；表面粗糙度Ra=3.2；

(6)曲轴孔Φ68.5(与轴承盖合镗)轴线对基准轴线的同轴度要求：Φ0.04； 表面粗糙度Ra=3.2;

(7)凸轮轴孔对曲轴孔的平行度要求：Φ0.04；表面粗糙度Ra=1.6;

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表2-1 凸轮轴上各轴承座的尺寸精度

Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ 0.060f48++0.0300.060f49++0.0300.060f50++0.030用于整料轴瓦 用于卷料轴瓦 0.05f51.5++0.020.05f52.5++0.020.05f53.5++0.02f51.5-00.03f52.5-00.03f53.5-00.03 0.060f51++0.0300.060f52++0.030f54.5-00.03f55.5-00.030.05f54.5++0.020.05f55.5++0.02 以上各轴瓦轴线对曲轴孔轴线的同轴度要求：0.06

(8) 分电器孔Φ29对凸轮轴线的垂直度要求：100：0.06； (9)进排气孔8-Φ25对凸轮轴线的垂直度要求：100：0.10； 表面粗糙度Ra=0.8

2.2.2 缸体加工性分析

2.2.2.1 材料的加工工艺分析

汽缸体材料为ZL104，牌号 ZAlSiMg。 在各类铝硅合金中，ZL104流动性好，线收缩率小、补缩性强、气密性较好，在潮湿大气中耐腐蚀性强，耐热性适中，抗热裂强。但与其它材料相比较，铝硅合金吸气性较强，易产生气孔、针眼。而在铸件的结构方面，ZL104的铸件的强度随壁厚的增大下降得更显著，因此制造发动机缸体这类壁薄且形状复杂的零件是合适的。

ZL104的强度、硬度较低，故其冷切削加工性好，加工时一般允许采用较大的切削用量，可以不使用冷却润滑液，刀具寿命较高。熔点低，温度升高后塑性大，加工时在高温高压作用下滞留现象严重，易生成积屑瘤，使工件尺寸和表面光洁度降低。延伸率小，攻丝时容易崩牙。组织不够精密，难获得高的光洁度。 2.2.2.2 主要加工面加工工艺性及加工方式

(1)底面、顶面及曲轴轴承座平面和锁口面加工精度、表面粗糙度要求较高，但加工平面上无凸台、筋板等非加工面，根据各种加工方法所能达到的经济加工精度，并考虑到可利用高生产率机床来提高效率的可能性，上述各面的加工科采用拉削加工或铣削加工。

顶、底面采用粗—精拉加工或粗铣—精铣加工。

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曲轴轴承座面、锁口面切削量不大，一次拉削加工完成。 (2)前、后面对底面的垂直精度8级，采用粗铣—精铣加工

(3)左右侧面上的加工面多为凸台面，且各凸台加工高度和方向不一致，加工较困难，采用一次铣削加工。

(4)气缸孔与活塞孔位两个有同轴度要求的短圆柱通孔，同轴精度为8级，各自圆度要求为9级，且有较高的表面粗超度要求，根据各种加工方法所能达到的经济加工精度，两孔采用粗镗—半精镗—精镗加工，为保证两孔同轴度，用一把双刀具镗刀，同时加工两孔。

(5)曲轴孔为一组直径相同的部分短圆柱孔，精度为6级，采用粗镗—半精镗—精镗加工，为保证精度，半精、精加工时与轴承盖和镗。

(6)凸轮轴孔为一组直径依次递减的短圆柱孔，各孔同轴度要求高，与曲柄孔平行精度为6级，采用粗镗—半精镗—精镗加工，为保证同轴度，用几把刀具同时加工各孔，为保证与曲柄孔平行精度，两孔同时进行加工。

(7) 分电器斜孔精度为8级，采用钻—粗镗—精镗加工。

(8) 顶杆孔位四队深孔，垂直精度为8级，且表面光洁度要求高，根据可达到要求的经济加工方式，采用钻—铰加工。

(9)工艺孔位短圆柱通孔，精度为7级，位置尺寸要求较高，采用钻—铰加工。 (10) 主油孔和横油孔均为细长孔，方向性要求高，采用深孔枪钻进行加工。

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3 CS492Q发动机缸体工艺规程设计

3.1 零件生产纲领

年产量：25000件

生产节拍：按每年正常生产日300天，每天单班生产8小时计，设定废品率和备品率20%，则

节拍=300×8×60/(25000×(1+20%))=4.8分/件

生产规模：属大批大量生产

3.2 零件毛坯制造

3.2.1 铸造方式

汽缸体宜采用低压铸造。

(1)低压铸造的金属液充型是在外界压力下迫使流动的，从而提高了金属液的充型能力，在有利于形成轮廓清晰、表面光洁的铸件，这对于汽缸体这类大型薄壁铸件的成行极为有利。

(2)低压铸造采用底注充型，速度可调控，金属液充型平稳，能有效地避免对型壁和型芯的冲刷，提高缸体这类内形复杂的铸件的合格率。同时，充型时液流和气流方向一致，能减少气孔的生成。

(3)金属液在压力作用下凝固，补缩裸好，能提高金属的机械性能，而对于要求耐压、防漏的汽缸体铸件效果更佳。

(4)金属液充型的压力较低，因此可采用包括砂型、金属型在内的几乎所有的铸型，生产适应性大，对生产批量或铸件结构均少限制，满足汽缸体的生产要求。 (5)低压铸造的经济性能好。

a.与普通砂型铸造相比，可实现铸件薄壁成形，大大节省金属。 b.浇冒口小，清理费用低，铸件外观好。 c.与压力铸造相比，设备费用低。

d.经改进浇注系统后，生产率高，能满足大批大量生产。 3.2.2 毛坯精度

提高毛坯精度，减少加工余量，是提高自动生产线系统生产率及加工

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质量的重要措施。由于国外箱体类零件毛坯质量和精度较高，其生产线系 统已实现了毛坯直接上线，既省去了毛坯检查装置，也节省了由于毛坯质 量问题而浪费的加工工时，提高了综合效益。因此，精化毛坯是提高生 产率最有潜力的出路。对于发动机缸体生产线，可在零件上线前粗铣六个 面，去除大部分余量，便于零件直接上线。

3.3 零件加工工艺路线设计

3.3.1 拟定工艺路线的原则 (1)先面后孔

由于平面面积较大，定位稳定可靠，因此先加工平面，再以此面定位加工其它表面，可以简化夹具结构、减少零件安装变形，从而提高加工精度。 (2)粗精分开

因此缸体零件壁薄、刚性较差，而加工要求又较高，为了粗加工对加工精度的影响，就将主要表面的粗、精加工分开进行。 (3)工序集中与分散

缸体加工采用组合机床自动线、专用拉床或其它高生产率机床，使工序集中，可以有效地提高生产率。把一些同一工位或机床上进行，不仅减少了机床数目和占地面积，同时有利于保证各表面之间的位置精度。但对于某些形状精度要求较高，或因工序过分集中而使加工费时、费事的加工面应适当使工序分散。 3.3.2 初拟工艺路线[6-8] 3.3.2.1 加工工序方案一： (1)粗拉顶面 (2)粗、精拉底面 (3)铣前后端面

(4)钻—铰工艺孔、钻孔Φ13、Φ5 (5)铣曲柄轴轴承座端面 (6)铣顶杆底平面 (7)铣左右侧面凸台面 (8)扩凸轮轴孔

(9)粗镗曲柄孔、凸轮轴孔

(10)钻前面12孔(7—M8、M6、Φ4、2—Φ9、Z1/8”)和后面10孔(2—M10、3—M6、

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