【059】9CA6140型鋁活塞的機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)及夾具設(shè)計(jì)(論文+圖紙+實(shí)習(xí)報(bào)告),059,ca6140,活塞,機(jī)械,加工,工藝,設(shè)計(jì),夾具,論文,圖紙,實(shí)習(xí),報(bào)告,講演,呈文 目 錄 第一章 活塞的技術(shù)要求---------------------------------------------------------------------------------------2 第二章 活塞的加工-----------------------------------------------------------------------------------------------5 §2-1 生產(chǎn)類型的確定--------------------------------------------------------------------------------------------------5 §2-2 毛坯的分析------------------------------------------------------------------------------------------------------5 §2-3 制定工藝路線---------------------------------------------------------------------------------------------------7 §2-4 確定加工余量--------------------------------------------------------------------------------------------------16 §2-5 確定各工序的工藝裝備 ----------------------------------------------------------------------------------20 §2-6 確定切削用量--------------------------------------------------------------------------------------------------25 §2-7 工序時(shí)間的確定-----------------------------------------------------------------------------------------------28 第三章 鉆油孔夾具設(shè)計(jì)----------------------------------------------------------------------------------------32 §3-1 工件的定位方案-----------------------------------------------------------------------------------------------32 §3-2 工件的夾緊方案-----------------------------------------------------------------------------------------------33 §3-3 夾具其它裝置的設(shè)計(jì)-----------------------------------------------------------34 §3-4 鉆油孔夾具的工作原理---------------------------------------------------------35 第四章 銑氣門(mén)夾具設(shè)計(jì)--------------------------------------------------------------------------------------37 §4-1 基本概念---------------------------------------------------------------------------------------------------------37 §4-2 工件的定位方案-----------------------------------------------------------------------------------------------37 §4-3 工件的夾緊方案-----------------------------------------------------------------------------------------------38 §4-4 分度裝置設(shè)計(jì)---------------------------------------------------------------------------------------------------41 §4-5 夾具體的設(shè)計(jì)---------------------------------------------------------------------------------------------------43 §4-6 銑氣門(mén)夾具的工作原理-------------------------------------------------------------------------------------44 結(jié)束語(yǔ) ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------46 參考文獻(xiàn)---------------------------------------------------------------------------------------------------------------47 附件 1--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------48 附件 2 實(shí)習(xí)報(bào)告 ----------------------------------------------------------------------------------------------61 2 第一章 活塞的技術(shù)要求 一 、活塞的結(jié)構(gòu)組成 在發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸內(nèi)，活塞在一部分工作循環(huán)壓縮氣體，而在另一部分工作循環(huán)，汽缸內(nèi)的混合氣 體燃燒膨脹，活塞承受高溫氣體的壓力，并把壓力通過(guò)活塞銷、連桿傳給曲軸?？梢?jiàn)活塞是在高 溫高壓下工作長(zhǎng)時(shí)間變負(fù)荷的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，活塞的結(jié)構(gòu)就要適應(yīng)這樣的工作條件。 圖 1 表示一個(gè)鋁活塞.弧面 1 稱為活塞的曲頂面,它承受氣體的壓力,并受到高溫氣體的直接作 用.四個(gè)圓環(huán)形的槽 2,3,4 稱為環(huán)槽,其中 4 的兩個(gè)環(huán)槽稱為氣環(huán)槽,在氣環(huán)槽中放置有彈性的活塞 環(huán),用以密封活塞頂面以上的燃燒室;2,3 分別為矩形槽和梯形槽,在油環(huán)槽中放置油環(huán)(或稱刮油 環(huán)),它把飛濺到汽缸套內(nèi)壁上的多余潤(rùn)滑油刮去,使油從油環(huán)槽的小孔 5 中流回曲軸箱. 包刮曲頂 面和油環(huán)在內(nèi)的部分 6 稱為活塞頭部,其余部分 7 稱為活塞裙部,在活塞工作過(guò)程起到向作用.活塞 中間的貫穿孔 9 稱為活塞銷孔.圖中 10 是一個(gè)短圓柱面和圓錐面的組合,通常稱為止口,它是專門(mén) 為加工活塞而設(shè)置的鋪助精基面.在結(jié)構(gòu)上和功能上沒(méi)有作用.鑲嵌環(huán) 11 為高鎳鑄鐵，作用是提高 活塞該部位的強(qiáng)度和耐磨性，提高活塞的氣密性和壽命。 32469107圖 8 3 圖 2圖 3 活塞在工作過(guò)程中將產(chǎn)生受力變形和熱變形.如圖 2 所示,活塞的曲頂面受到汽缸內(nèi)氣體壓力 的作用,產(chǎn)生彈性變形.由于活塞裙部在圓周方向剛性不同,在銷孔軸線方向的彈性變形量大,使活 塞裙部在受力后變成橢圓.另一方面,活塞頂部與高溫氣體接觸,熱量通過(guò)活塞頂部傳到活塞裙部, 溫度升高產(chǎn)生變形. 由于活塞裙部圓周上金屬分布不均勻，銷孔軸線方向金屬厚，熱膨脹量大；垂直于銷孔軸線 發(fā)向熱膨脹量小。從而使活塞裙部由于熱變成橢圓，如圖 3 的虛線所示。 所以無(wú)論是受力變形或熱變形都使原來(lái)的圓柱形的裙部變成橢圓形，橢圓的長(zhǎng)軸在活塞的銷 孔的軸心線方向上。這樣，比然使活塞與汽缸的間隙不均勻地減少甚至消失，以至于發(fā)生強(qiáng)烈的 磨損甚至咬住。為了補(bǔ)償上述變形，由活塞裙部設(shè)計(jì)制造成橢圓形，橢圓的長(zhǎng)軸在垂直于活塞銷 孔軸心線的方向上，并在活塞裙部的銷孔附近鑄出兩塊凹吭，增加裙部與汽缸內(nèi)壁的間隙。橢圓 度的大小隨活塞的型號(hào)不同。C6110 活塞上，橢圓的長(zhǎng)軸和短軸要控制在離圓位置 5°以內(nèi)，相互 位置誤差在 5°以內(nèi)。 此外，活塞工作時(shí)，頂面和高溫氣體直接接觸，熱量由頭部傳到裙部，頭部溫度高，熱膨脹 量大；裙部溫度低，熱膨脹量小。為了補(bǔ)償這種不均勻的熱變形，把活塞頭部的外徑設(shè)計(jì)的比裙 部小，同時(shí)活塞裙部也設(shè)計(jì)成上小下大的錐形。C6110 型柴油機(jī)活塞裙部的錐度是 0.02～0.05mm。 為了減少向裙部傳導(dǎo)的熱量，在活塞上銑有橫槽，以減少向下傳熱的面積。在活塞上還銑有 縱向槽（稍斜）以增加活塞裙部的彈性（橫向槽也有類似作用）。為了活塞的氣密性和耐磨性， 增加其壽命，在下氣環(huán)槽鑲嵌一高鎳鑄鐵環(huán)。使鑄鐵的熱膨脹系數(shù)更接近 ZL109，以便滿足零件 要求。 活塞銷孔內(nèi)裝活塞銷與連桿小頭孔相連接。為了使活塞銷的磨損均勻，在工作溫度下，應(yīng)使 活塞銷在活塞孔及連桿小頭襯套孔中能自由轉(zhuǎn)動(dòng)，即所謂“浮動(dòng)式”活塞銷。為了避免活塞銷在 工作過(guò)程中軸向竄動(dòng)，在鎖環(huán)槽中裝有鎖環(huán)。 二、活塞的一般技術(shù)要求 由于鋁活塞的技術(shù)條件已由國(guó)家科技委員會(huì)制定了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)個(gè)部分的尺寸公差、形狀和 4 位置公差以及表面粗糙度均作了詳細(xì)的規(guī)定，現(xiàn)根據(jù) JB3931——85 標(biāo)準(zhǔn)摘要說(shuō)明如下： （1） 、活塞裙部外圓要求與氣缸很精密的配合，因?yàn)槿共客鈭A尺寸公差一般為 IT6，對(duì)于高速 內(nèi)燃機(jī)的活塞甚至要達(dá) IT5。為了減少機(jī)械加工的困難，將活塞裙部和氣缸套孔徑的制造公差均 放大三倍，裝配時(shí)將活塞按裙部尺寸分寸三組，氣缸套按孔徑尺寸分成三組，將對(duì)應(yīng)的組進(jìn)行裝 配，以保證達(dá)到要求的間隙。裙部的橢圓度和錐度公差在分組尺寸公差范圍內(nèi)。裙部外圓粗糙度 ≤0.4um。Ra （2） 、對(duì)于浮動(dòng)式活塞銷孔，為了使活塞銷在工作過(guò)程中能在孔中自由轉(zhuǎn)動(dòng)，銷孔尺寸公差 IT6 級(jí)以上。為了減少機(jī)械加工工作量，活塞銷孔和活塞銷的裝配也采用分組裝配法，銷孔的圓 度不大于 0.001mm，圓柱度不大于 0.06mm。銷孔內(nèi)圓表面粗糙度 0.2aRum? （3） 、活塞的銷孔的位置公差也有一定要求，主要是： 1） 、銷孔軸心線到頂面的距離影響氣缸的壓縮比，即影響發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，因此必須控制在一 定的范圍內(nèi)。對(duì)于 C6110 活塞這一距離為 102±0.08mm。 2） 、銷孔軸心線到裙部軸心線的垂直度影響活塞銷、銷孔和連桿的受力情況。垂直度誤差過(guò) 大將使活塞銷、銷孔和連桿單側(cè)受力，活塞在氣缸套中傾斜，加劇了磨損。對(duì)于 C6110 活塞。這 一垂直度在 25.4mm 長(zhǎng)度上公差為 0.014mm。 3） 、銷孔軸心線在裙部軸心線的對(duì)稱度誤差也會(huì)引起不均勻磨損。對(duì)于 C6110 活塞，規(guī)定對(duì) 稱度公差為 0.13mm 。 （4） 、為了使活塞患能隨氣缸套孔徑的大小的變化而自由地膨脹，對(duì)活塞環(huán)槽作下列規(guī)定： 1） 、活塞環(huán)槽平面母線對(duì)裙部軸線的垂直度： 環(huán)槽呈碟形向上傾斜時(shí)不大于 25：0.07； 環(huán)槽呈傘形向下傾斜時(shí)不大于 25：0.03。 2） 、活塞環(huán)槽平面對(duì)裙部軸線圓跳動(dòng)不大于 0.05mm。 3） 、活塞環(huán)槽底徑對(duì)裙部軸線圓跳動(dòng)不大于 0.15mm。 4） 、活塞環(huán)槽上下面平面的粗糙度 Ra≤0.4um （5） 、為了保證發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，同一發(fā)動(dòng)機(jī)個(gè)活塞的重量不應(yīng)相差很大。對(duì)于 C6110 型柴油 機(jī)活塞，重量差不得大于活塞名義重量的±2.5%?；钊麘?yīng)按重量分組裝配。 5 第二章 活塞的加工 §2-1 生產(chǎn)類型的確定 生產(chǎn)類型是企業(yè)生產(chǎn)專業(yè)化程度的分類，一般分為大量生產(chǎn)、成批生產(chǎn)和單件生產(chǎn)三種類型。 其中成批生產(chǎn)又可以分為大批生產(chǎn)、中批生產(chǎn)和小批生產(chǎn)。如果從工藝特點(diǎn)方面來(lái)看單件生產(chǎn)其 產(chǎn)品數(shù)量少，每年產(chǎn)品的種類、規(guī)格較多，是根據(jù)定貨單位的要求確定的，多數(shù)產(chǎn)品只能單個(gè)生 產(chǎn)，大多數(shù)工作地的加工對(duì)象是經(jīng)常改變的，很少重復(fù)。成批生產(chǎn)其產(chǎn)品數(shù)量較多，每年產(chǎn)品的 結(jié)構(gòu)和規(guī)格可以預(yù)先確定，而且在某一段時(shí)間里是比較固定的，生產(chǎn)可以分批進(jìn)行，大部分工作 地的加工對(duì)象是周期輪換的。大量生產(chǎn)其產(chǎn)品數(shù)量很大，產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和規(guī)格比較固定，產(chǎn)品生產(chǎn) 可以連續(xù)進(jìn)行，大部分工作地的加工對(duì)象是單一不變的。因此生產(chǎn)類型的確定，對(duì)于工藝規(guī)程的 制定是非常重要的。顯然，產(chǎn)量愈大，生產(chǎn)專業(yè)化程度應(yīng)該愈高。但生產(chǎn)類型的劃分一方面要考 慮生產(chǎn)綱領(lǐng)即年產(chǎn)量；另一方面還必須考慮產(chǎn)品本身的大小和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。下面對(duì)該 C6110 活 塞的生產(chǎn)類型確定如下： N=Q×n（1+a%）×（1+b%） 式中 N-零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng) （件/年） Q-產(chǎn)品的年生產(chǎn)綱領(lǐng) 40 萬(wàn)臺(tái)/年 n-每臺(tái)產(chǎn)品中含該零件的數(shù)量 1 件/臺(tái) a-備品率 一般而言，以上的備品率根據(jù)易磨損和損壞的程度定為 3%-5%。現(xiàn)取 4%。 b-廢品率 由于屬于機(jī)械零件，故取為 1%。 則 N=40×（1+4%）×（1+1%） =40×1.05 =42 萬(wàn)臺(tái) 另一方面由于本產(chǎn)品屬于輕型機(jī)械，且生產(chǎn)綱領(lǐng)為 42 萬(wàn)臺(tái)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 5 萬(wàn)臺(tái)。所以 C6110 活塞的 生產(chǎn)類型屬于大量生產(chǎn)。 §2-2 毛坯的分析 正確的選擇毛坯是工藝技術(shù)人員應(yīng)該高度重視的問(wèn)題。零件加工過(guò)程中工序的內(nèi)容或工序的 數(shù)目，材料消耗，熱處理方法，零件制造費(fèi)用等都與毛坯的材料、制造方法、毛坯的誤差與毛坯 的余量有關(guān)。應(yīng)慎重對(duì)待。 一、材料： 在高速柴油機(jī)中,為了減少往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)部分的慣性作用,都采用了銅硅鋁合金作為活塞材料. 6 在低速、重負(fù)荷、低級(jí)燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)中,有時(shí)用鑄鐵作為活塞材料.在汽車工業(yè)中很少用鑄鐵活塞. 銅硅鋁合金比鑄鐵具有下列優(yōu)點(diǎn): (1)、導(dǎo)熱性好,使活塞頂面的溫度降低較快,可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比,又不至于引起混合氣 體的自燃,因而可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率; (2)、重量輕,慣性力小; (3)、可切削性好; (4)、可以得到精確的毛坯; 但它也有一些缺點(diǎn): (1)、材料的價(jià)格比較貴; (2)、熱膨脹系數(shù)大,約為鑄鐵的兩倍; (3)、機(jī)械強(qiáng)度及耐磨性較差. 但總的來(lái)說(shuō),鋁合金的優(yōu)點(diǎn)超過(guò)缺點(diǎn),所以在高速內(nèi)燃機(jī)中都用它.而且耐磨性方面可以通過(guò)鑲 嵌一高鎳鑄鐵環(huán)來(lái)提高其氣密性和耐磨性，增加其壽命。 二、毛坯的選擇 1、應(yīng)考慮的因素包括： （1） 、生產(chǎn)批量 （2） 、零件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸大小 （3） 、零件的力學(xué)性能 （4） 、工廠現(xiàn)有設(shè)備和技術(shù)水平 （5） 、技術(shù)經(jīng)濟(jì)性 主要依據(jù)一般是零件在產(chǎn)品中的作用和生產(chǎn)綱領(lǐng)以及零件本身的結(jié)構(gòu)。 2、從生產(chǎn)批量來(lái)看： 此零件屬于大批量生產(chǎn)，宜采用精度和生產(chǎn)率高的毛坯制造方法，以減少材料消耗和機(jī)械加 工工作量?？煽紤]用金屬鑄造、熔模鑄造、模鍛、精鍛等方法獲得毛坯。 3、從零件的結(jié)構(gòu)來(lái)看： 由于此零件屬于外形較復(fù)雜的小型零件，而且它的壁厚不算薄。故可以考慮采用壓鑄、金屬 鑄造、熔模鑄造等精密鑄造方法。同時(shí)可以減少切削加工或不進(jìn)行切削加工。 4、從毛坯的制造方法來(lái)看： 毛坯的制造方法應(yīng)與材料的制造工藝性相適應(yīng)。故鑄鐵、鑄鋼、鑄鋁和鑄銅等有色金屬材料 適合用鑄造方法獲得毛坯。 5、從鑄鋁件的強(qiáng)度來(lái)看： 從鑄鋁件的強(qiáng)度來(lái)看可以考慮采用金屬型鑄造的鑄件、金屬型澆注的鑄件、砂型澆注的鑄件。 且強(qiáng)度依次遞減,毛坯質(zhì)量依次降低.故從以上可以看到該活塞毛坯可以采用金屬型鑄造。 金屬型鑄造則適用于成批大量生產(chǎn)、以鋅合金、鋁合金、鎂合金以及銅合金為主的中小型形 狀復(fù)雜不進(jìn)行熱處理的非鐵合金的零件。也可用于鑄鋼、鑄鐵的厚壁、簡(jiǎn)單或中等復(fù)雜的中小鑄 7 件。對(duì)于這些材料則金屬型鑄造（澆鑄）更為合適 6、從工廠現(xiàn)有設(shè)備和技術(shù)水平來(lái)看： 從這一方面來(lái)看，金屬型澆鑄也是可以考慮的。 7、從經(jīng)濟(jì)合理性來(lái)看： 零件最大的外輪廓尺寸小于 160mm，且復(fù)雜程度屬于中等，生產(chǎn)類型屬于大量生產(chǎn)，故金屬 型或壓力鑄造均適合，但在成批生產(chǎn)下金屬型鑄造比較合適。 綜上所述，該活塞零件的材料選用 ZL109，毛坯采用金屬型鑄造。 三、毛坯的機(jī)械加工余量 由《簡(jiǎn)明機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表 10-6 查得：金屬型鑄件的尺寸公差等級(jí)為 6～8。故查表 10- 13 可查得： 1、外圓的加工余量為 4mm。 2、銷孔的加工余量為 3mm。 其它表面基本為一次性加工，故加工余量由零件尺寸決定。 §2-3 制定工藝路線 這是制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程的核心。其主要內(nèi)容有： 1、選擇定位基準(zhǔn) 2、確定加工方法 3、安排加工次序 4、安排熱處理、檢驗(yàn) 5、安排其它工序 機(jī)械加工工藝路線的最終確定，一般要通過(guò)一定范圍的論證，即通過(guò)對(duì)幾條工藝路線的分析 與比較，從中選出一條適合本廠條件的、確保加工質(zhì)量、高效和低成本的最佳工藝路線。下面將 從以上幾個(gè)方面來(lái)確定 C6110 型活塞的機(jī)械加工工藝路線。 一、基準(zhǔn)的選擇 基準(zhǔn)是機(jī)械制造中應(yīng)用得十分廣泛的一個(gè)概念，是用來(lái)確定生產(chǎn)對(duì)象上幾何要素之間的幾何 關(guān)系所依據(jù)的那些點(diǎn)、線或面。機(jī)械產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、制造到出廠經(jīng)常要遇到基準(zhǔn)問(wèn)題：設(shè)計(jì)時(shí)零件 尺寸的標(biāo)注、制造時(shí)工件的定位、檢查時(shí)尺寸的測(cè)量以及裝配時(shí)零、部件的裝配位置等都要用到 基準(zhǔn)的概念。 基準(zhǔn)一般包括： 1、設(shè)計(jì)基準(zhǔn)： 設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)零件時(shí)，根據(jù)零件在裝配結(jié)構(gòu)中的裝配關(guān)系以及零件本身結(jié)構(gòu)要素之間的相互位 置關(guān)系，確定標(biāo)注尺寸（或角度）的起始位置。簡(jiǎn)言之，設(shè)計(jì)圖樣上所采用的基準(zhǔn)就是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。 2、工藝基準(zhǔn)： 8 零件在加工、測(cè)量和裝配過(guò)程中所采用的基準(zhǔn)稱為工藝基準(zhǔn)。它又可以分為： （1） 、定位基準(zhǔn)：加工時(shí)用于工件的定位的基準(zhǔn)。它又可分為粗基準(zhǔn)、精基準(zhǔn)。另外還有附加 基準(zhǔn)。其中粗基準(zhǔn)是未經(jīng)機(jī)械加工的定位基準(zhǔn)。反之經(jīng)過(guò)機(jī)械加工的定位基準(zhǔn)稱為精基準(zhǔn)。而附 加基準(zhǔn)是指零件上根據(jù)零件機(jī)械加工工藝需要而專門(mén)設(shè)計(jì)的定位基準(zhǔn)。 （2） 、測(cè)量基準(zhǔn)：在加工過(guò)程中或加工后用來(lái)測(cè)量工件的形狀、位置和尺寸誤差所采用的基準(zhǔn)。 （3） 、裝配基準(zhǔn)：在裝配時(shí)用來(lái)確定零件或部件在產(chǎn)品中的相對(duì)位置所采用的基準(zhǔn)。 在這里主要考慮定位基準(zhǔn)的選擇，而測(cè)量基準(zhǔn)、裝配基準(zhǔn)則在后面的設(shè)計(jì)中進(jìn)行選擇。 3、定位基準(zhǔn)的選擇 （1） 、一般原則 1） 、選最大尺寸的表面為安裝面，選最長(zhǎng)距離的表面為導(dǎo)向面，選最小尺寸的表面為支承面。 2） 、首先考慮保證空間位置精度，再考慮保證尺寸精度。 3） 、應(yīng)盡量選擇零件的主要表面為定位基準(zhǔn)。 4） 、定位基準(zhǔn)應(yīng)有利于夾緊，在加工過(guò)程中穩(wěn)定可靠。 下面根據(jù)以上一般原則分別進(jìn)行粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)的選擇。 （2） 、粗基準(zhǔn)的選擇： 粗基準(zhǔn)的選擇除了應(yīng)考慮以上的一般原則外，還必須考慮以下幾個(gè)原則： 1） 、選加工余量小的、較準(zhǔn)確的、光潔的、面積較大的毛面做粗基準(zhǔn)。 2） 、選重要表面為粗基準(zhǔn)。 3） 、選不加工的表面做粗基準(zhǔn)。 4） 、粗基準(zhǔn)一般只能使用一次。 上述的選擇粗基準(zhǔn)的四條原則，每一條都只能說(shuō)明一個(gè)方面的問(wèn)題。綜合以上各個(gè)原則并考 慮零件的實(shí)際情況選擇如下： 粗基準(zhǔn)一般都是為了加工出精基準(zhǔn)，而在活塞零件加工中,為了提高零件的生產(chǎn)精度,在以活 塞毛坯內(nèi)腔為粗基準(zhǔn)加工完外圓和端面后,在以外圓為基準(zhǔn)加工精基準(zhǔn)止口.因?yàn)榇周嚭蟮耐鈭A面 是加工余量小、較準(zhǔn)確的、光潔的、面積較大的平面，而且它也是一個(gè)重要的表面，它的余量比 較均勻。 （3） 、精基準(zhǔn)的選擇： 和粗基準(zhǔn)一樣，精基準(zhǔn)的選擇除了要考慮一般原則外，還有它自身應(yīng)當(dāng)注意的原則： 1） 、基準(zhǔn)重合原則：也就是選設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為定位基準(zhǔn)。 2） 、基準(zhǔn)統(tǒng)一原則：也就是在零件的加工過(guò)程中，采取統(tǒng)一的基準(zhǔn)。 3） 、互為基準(zhǔn)原則：也就是對(duì)某些位置精度要求很高的零件，通常采用互為基準(zhǔn)、反復(fù)加工 的原則。 4） 、自為基準(zhǔn)原則：也就是以加工表面本身定位，待到夾緊以后將定位元件移去，再進(jìn)行加 工。這樣可以使得面的加工達(dá)到很高的精度。 9 那么根據(jù)以上的各個(gè)原則，結(jié)合實(shí)際情況對(duì)精基準(zhǔn)的選擇如下： 活塞是一個(gè)薄壁零件,在外力作用下很容易產(chǎn)生變形.活塞主要表面的尺寸精度和形位精度的 要求都很高,因此希望以一個(gè)統(tǒng)一基面定位來(lái)加工這些要求高的表面.目前生產(chǎn)活塞的工廠大多采 用止口和端面做為統(tǒng)一基準(zhǔn).在精加工時(shí),除精車外圓用止口處的錐面和頂面上的中心孔定位,其余 工序都采用止口和端面定位。 采用止口和端面（或錐面和中心孔）作為基面有下列優(yōu)點(diǎn)： （1） 、用這種定位方法可以加工裙部、頭部、頂面、銷孔等主要表面及其他次要表面。 （2） 、活塞裙部在半徑方向的剛性差，利用止口和端面（或錐面和中心孔）定位可以沿活塞軸 向夾緊，就不致引起嚴(yán)重的變形，從而可以進(jìn)行多刀切削。 二、加工方法的確定及工序的安排 零件表面的加工方法，首先取決于加工表面的技術(shù)要求。這些技術(shù)要求還包括由于基準(zhǔn)不重 合而提高對(duì)某些表面的加工要求。根據(jù)各加工表面的技術(shù)要求，首先選擇能保證該要求的最終加 工方法，然后確定各工序、工步的加工方法。 選擇加工方法應(yīng)考慮每種加工方法的加工經(jīng)濟(jì)精度范圍、材料的性質(zhì)及可加工性；工件的結(jié) 構(gòu)形狀和尺寸大??；生產(chǎn)率要求；工廠或車間的現(xiàn)有設(shè)備與技術(shù)條件。下面將從以上各個(gè)方面與 以考慮并最終確定加工方法。 （一） 、加工經(jīng)濟(jì)精度： 各種加工方法所能達(dá)到的加工經(jīng)濟(jì)精度和表面粗糙度都是在一定的范圍內(nèi)的。任何一種加工 方法只要精心操作、細(xì)心調(diào)整、選擇合適的切削用量，其加工經(jīng)濟(jì)精度就可以得到提高，其加工 表面粗糙度值就可以減少。但是加工經(jīng)濟(jì)精度提高得愈高，表面粗糙度值減少得愈小，則所消耗 的時(shí)間與成本也會(huì)愈大。 生產(chǎn)上加工經(jīng)濟(jì)精度的高低是用其可以控制的加工誤差的大小來(lái)表示的。加工誤差小，則加 工精度高；加工誤差大，則加工精度低。一般來(lái)說(shuō)，加工誤差和加工成本之間成反比例關(guān)系。 可以看出：對(duì)一種加工方法來(lái)說(shuō)，加工誤差小到一定程度，加工成本提高很多，加工誤差卻 降低得很少；加工誤差大到一定程度以后，即使加工誤差增大很，加工成本降低得很少。 因此所謂加工經(jīng)濟(jì)精度是指在正常加工條件下所能保證的加工精度和表面粗糙度。 （二） 、材料的性質(zhì)及可加工性： 本零件的材料采用 ZL109，它的化學(xué)成分是:Si4～6%,Cu5～8%,Mg0.2～0.5%,Fe≤1%,其余為 Al。 這種材料的工藝性能如下： 1、切削性能：ZL109 的硬度為 100HB，為易切削材料。 2、熱處理性能： 鋁活塞毛坯在機(jī)械加工前要切去澆冒口，并進(jìn)行時(shí)效處理，消除鑄造時(shí)因 冷卻不均勻而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。時(shí)效處理是將活塞加熱至 180～200℃，保溫 6～8h 后，自然冷卻， 活塞經(jīng)過(guò)時(shí)效處理后能增加強(qiáng)度和硬度。 （三） 、工件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸大?。?本活塞零件屬于結(jié)構(gòu)形狀并不十分復(fù)雜，而尺寸也不很大的零件，因而起來(lái)也不是和困難的。 10 （四） 、生產(chǎn)率的要求： 本活塞零件的生產(chǎn)類型屬于大批大量生產(chǎn)。因而對(duì)生產(chǎn)率要求就相對(duì)的比較高。 （五） 、綜合以上幾點(diǎn)，再考慮工廠的工藝能力和現(xiàn)有設(shè)備的加工經(jīng)濟(jì)精度，查《機(jī)械加工工 藝手冊(cè)》表 5.2-6、5.2-8 對(duì)本零件的加工方法擬訂如下： 1、對(duì)于活塞零件外圓的加工 由于活塞外圓的精度要求為 IT6，材料為 ZL109，這樣對(duì)于活塞外圓的加工可以考慮選用：粗 車——半精車——精車，這樣可以達(dá)到的粗糙度為 Ra=0.6～0.1um。 2、對(duì)于活塞端平面的加工： 由于條件是端面的精度要求為 IT8 級(jí)、材料為 ZL109，故可采用一次車削完成，這樣能達(dá)到 的精度等級(jí)為 IT8～10，粗糙度為 Ra=3.2～1.6um 滿足要求。 3、對(duì)于活塞止口的加工： 由于這個(gè)部分表面是為了加工出精基準(zhǔn)而加工的，粗糙度要求不是很高，為 Ra≤1.6um，精 度要求為 IT6，故可采用兩次車削完成，即采用粗車——精車的加工方法,這樣能達(dá)到的精度等級(jí) 為 IT8～6，粗糙度為 =3.2～1.6um 滿足要求。aR 4、對(duì)于活塞銷孔的加工： 由于該孔的表面的精度要求為 IT6，要求較高，又是對(duì)于孔的加工，故可考慮采用：粗鏜— —精鏜——細(xì)鏜，這樣可以達(dá)到的精度等級(jí)為 IT6～8，粗糙度為 Ra=0.1～0.6um 滿足要求。 5、對(duì)于活塞斜油孔的加工： 這個(gè)圓孔的表面粗糙度也為 Ra 小于等于 12.5μm，對(duì)于它的也精度要求也不高，性質(zhì)它的孔 徑也小于 20mm，故它的加工方法也可以考慮采用鉆來(lái)實(shí)現(xiàn)，精度也為 IT11-IT12。 6、對(duì)于活塞直油孔的加工：這個(gè)圓孔的表面粗糙度也為 Ra 小于等于 12.5μm，對(duì)于它的也 精度要求也不高，性質(zhì)它的孔徑也小于 20mm，故它的加工方法也可以考慮采用鉆來(lái)實(shí)現(xiàn)，精度也 為 IT11-IT12。 7、對(duì)于活塞油環(huán)槽的加工： 在這里只它的位置精度要求較高，而尺寸精度要求也不是很高，故可以考慮采用直接車削完 成。精度等級(jí)為 IT8～10，粗糙度為 Ra=3.2～0.8um 滿足要求。 8、對(duì)于活塞油環(huán)環(huán)岸及倒角的加工： 在這里只它的位置精度要求較高，而尺寸精度要求也不是很高，故可以考慮采用直接車削完 成。精度等級(jí)為 IT8～10，粗糙度為 Ra=3.2～0.8um 滿足要求。 9、對(duì)于活塞梯形槽的加工： 在這里只它的位置精度要求較高，而尺寸精度要求也不是很高，故仍可以考慮采用直接車削 完成。精度等級(jí)為 IT8～10，粗糙度為 Ra=3.2～0.8um 滿足要求 10、對(duì)于活塞頭部外圓的加工： 這個(gè)部分的精度要求為 IT8～10，而外圓開(kāi)始已經(jīng)進(jìn)行一次粗車，故可以用一次半精車就可 11 以達(dá)到要求，這樣可以達(dá)到的精度等級(jí)為 IT6～8，粗糙度為 Ra=0.1～0.6um 滿足要求。 11、對(duì)于活塞鑲?cè)Σ邰?、Ⅱ的加工?在這里只它們的位置精度要求較高，而尺寸精度要求也都不是很高，故仍可以考慮采用直接 車削完成。精度等級(jí)為 IT8～10，粗糙度為 Ra=3.2～0.8um 滿足要求 12、對(duì)鑲?cè)Σ鄄鄣椎募庸ぃ?因?yàn)榍懊嬉呀?jīng)對(duì)鑲?cè)Σ圻M(jìn)行過(guò)一次加工了，在這里對(duì)槽底的修復(fù)加工只要進(jìn)行一次精車就行 了，這樣可以達(dá)到的粗糙度為 Ra=0.6～0.1um。滿足要求。 13、對(duì)于活塞燃燒室的加工 ： 燃燒室的精度要求較高，它的加工余量也較大，所以可以考慮采用：粗車——精車 這樣能達(dá)到的精度要求為 IT6～7，粗糙度為 Ra=0.6～0.1um。滿足要求 。 對(duì)其圓角的加工也是采用一次車削完成。 14、對(duì)于活塞氣門(mén)內(nèi)、外槽的加工： 在這里只它的位置精度要求較高，而尺寸精度要求也不是很高，故仍可以考慮采用直接一次 銑削完成。精度等級(jí)為 IT11～12，粗糙度為 Ra=3.2～0.8um 滿足要求 15、對(duì)于活塞銷孔外端擋圈槽及其倒角的加工： 在這里只它的位置精度要求較高，而尺寸精度要求也不是很高，故仍可以考慮采用直接車削 完成。精度等級(jí)為 IT8～10，粗糙度為 Ra=3.2～0.8um 滿足要求。 （六） 、加工階段的劃分 按加工性質(zhì)和作用不同，工藝過(guò)程一般劃分如下加工階段：粗加工階段；半精加工階段；精 加工階段；光整加工階段。它們的主要工作與要求如下： 1、粗加工階段：主要是去除各加工表面的余量，并作出精基準(zhǔn)，因此這一階段關(guān)鍵問(wèn)題是提 高生產(chǎn)率。 2、半精加工階段：在半精加工階段減小粗加工中留下的誤差，使加工面達(dá)到一定的精度，為 精加工作好準(zhǔn)備。 3、精加工階段：在精加工階段，應(yīng)確保尺寸、形狀和位置精度達(dá)到或基本達(dá)到圖紙規(guī)定的精 度要求以及表面粗糙度。 4、精密、超精密加工、光整加工階段：這是對(duì)那些要求很高的零件安排的，是為了達(dá)到零件 最終的精度要求。 一般情況下，若將加工表面從毛坯面開(kāi)始到最終的精加工或精密加工都集中在一個(gè)工序中連 續(xù)完成，則難以保證零件的精度要求或浪費(fèi)人力、物力資源。這是因?yàn)榇旨庸な乔邢鲗雍?，切?熱量大，無(wú)法消除因熱變形帶來(lái)的加工誤差，也無(wú)法消除因粗加工留在工件表層的殘余應(yīng)力產(chǎn)生 的加工誤差；后續(xù)加工容易把已加工好的加工表面劃傷；不利于合理地使用設(shè)備；不利于合理地 使用技術(shù)工人，讓高技術(shù)工人完成粗加工任務(wù)是人力資源的一種浪費(fèi)。 但是當(dāng)加工質(zhì)量要求不高，工件剛度足夠，毛坯質(zhì)量高，加工余量小，可以考慮一次性完成 加工。如自動(dòng)機(jī)上加工的零件；裝夾，運(yùn)輸不便的重型零件，在一次安裝下完成粗加工和精加工， 但在粗加工后，重新以較小的夾緊力夾緊。而本零件對(duì)于外圓以及主要的銷孔孔的加工質(zhì)量要求 12 比較高，其余的加工質(zhì)量要求并不很高，毛坯質(zhì)量比較高，加工余量小，工件也是有足夠的精度， 故除了外圓加工時(shí)安排了粗車，半精車，精車三個(gè)階段。加工銷孔時(shí)安排了粗鏜，精鏜和滾壓三 個(gè)加工階段。車燃燒室時(shí)安排了粗車和精車兩個(gè)加工階段。其余的均安排在一個(gè)性完成加工。 （七） 、機(jī)械加工順序的安排： 按照以下的幾個(gè)原則，也就是： （1） 、先加工基準(zhǔn)面，再加工其它表面。 （2） 、一般情況下，先加工次要表面。 （3） 、先加工主要表面，后加工次要表面。 （4） 、先安排粗加工工序，后安排精加工工序。 將該活塞的工序進(jìn)行安排，為了獲得一條適合的、能確保加工質(zhì)量、高效和低成本的最佳工 藝路線，本設(shè)計(jì)將通過(guò)兩個(gè)方案的比較分析來(lái)最終確定一個(gè)最佳的方案。 1、方案一： （1） 、工藝過(guò)程 第一個(gè)工序：粗車外圓 第二個(gè)工序：車端面 第三個(gè)工序：車止口、打中心孔 第四個(gè)工序：粗鏜銷孔 第五個(gè)工序：半精車外圓 第六個(gè)工序：鉆斜孔 第七個(gè)工序：鉆直油孔 第八個(gè)工序：切油環(huán)槽 第九個(gè)工序：車油環(huán)槽環(huán)岸及其倒角 第十個(gè)工序：切梯形槽 第十一個(gè)工序：半精車頭部外圓 第十二個(gè)工序：切鑲?cè)Σ邰?第十三個(gè)工序：切鑲?cè)Σ邰?第十四個(gè)工序：切鑲?cè)Σ鄄鄣?第十五個(gè)工序：精車外圓 第十六個(gè)工序：粗車燃燒室 第十七個(gè)工序：粗車燃燒室圓角 第十八個(gè)工序：精車燃燒室 第十九個(gè)工序：銑氣門(mén)內(nèi)槽 第二十個(gè)工序：銑氣門(mén)外槽 第二十一個(gè)工序：精鏜銷孔 第二十二個(gè)工序：車銷孔外端擋圈及倒角 第二十三個(gè)工序：細(xì)鏜銷孔 13 圖形見(jiàn)所附工藝過(guò)程卡片. （2） 、熱處理工序及表面處理工序的安排： 鋁合金熱處理安排在機(jī)加工前。 （3） 、其它輔助工序的安排： 檢查、檢驗(yàn)工序、去毛刺、平衡、清洗工序等也是工藝規(guī)程的重要組成部分。檢查、檢驗(yàn)工 序是保證產(chǎn)品質(zhì)量合格的關(guān)鍵工序之一，每個(gè)操作過(guò)程中和操作結(jié)束以后都必須自檢。在工藝規(guī) 程中，下列情況下應(yīng)安排檢查工序：零件加工完畢之后；從一個(gè)車間到另一個(gè)車間的前后；工時(shí) 較長(zhǎng)或重要的關(guān)鍵工序前后。 故根據(jù)以上原則，在本零件中外圓以及銷孔的粗、精加工之后均安排一次檢驗(yàn)工序，個(gè)個(gè)環(huán) 槽加工完后也要進(jìn)行一次檢驗(yàn)。在零件加工完畢后再安排一次檢驗(yàn)工序。 切削加工之后，安排去毛刺的處理。零件表層或內(nèi)部的毛刺，影響裝配操作、裝配質(zhì)量以至 會(huì)影響整機(jī)性能，因此應(yīng)給以充分的重視。 在工件進(jìn)入裝配之前，一般都應(yīng)安排清洗。工件的內(nèi)孔、殼體的內(nèi)腔易存留切屑，清洗時(shí)應(yīng) 給以特別注意。在工件加工完畢進(jìn)入裝配之前必須安排一次清洗的工序。 （4） 、工序的組合： 同一個(gè)工件，同樣的加工內(nèi)容，可以安排兩種不同形式的工藝規(guī)程：一種是工序集中，另一 種是工序分散。前者是使每個(gè)工序中包括盡可能多的工步內(nèi)容，因而使總的工序數(shù)目減少，夾具 的數(shù)目和工件的安裝次數(shù)也相應(yīng)的減少。后者是將工藝路線中的工步內(nèi)容分散在更多的工序中完 成，因而每道工序的工步少，工藝路線長(zhǎng)。它們各有所長(zhǎng)。前者有利于保證各加工面間的相互位 置精度要求，有利于采用高生產(chǎn)效率的機(jī)車，節(jié)省安裝工件的時(shí)間，減少工件的搬動(dòng)次數(shù)。而后 者可使每個(gè)工序使用的設(shè)備和夾具比較簡(jiǎn)單，調(diào)整、對(duì)刀也比較簡(jiǎn)單，對(duì)操作工人的技術(shù)水平要 求比較低。 因此考慮到本活塞零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)要求、以及工廠機(jī)床設(shè)備、工人技術(shù)水平等條件，并看 到工序集中和工序分散的優(yōu)缺點(diǎn)，本零件采用工序分散的原則，也就是每個(gè)工序所包含的內(nèi)容不 多，所使用的工藝設(shè)備與裝備比較簡(jiǎn)單，易于調(diào)整和掌握，同時(shí)有利于選用合理的切削用量，減 少基本時(shí)間。它的設(shè)備數(shù)量多，生產(chǎn)面積大，設(shè)備投資少，易于更換產(chǎn)品，比較適合本產(chǎn)品的加 工。 2、方案二： （1） 、工藝過(guò)程 第一個(gè)工序：粗車外圓、車端面 第二個(gè)工序：車止口、打中心孔 第三個(gè)工序：半精鉸 第四個(gè)工序：半精車外圓 第五個(gè)工序：車油環(huán)槽及梯形槽 第六個(gè)工序：車油環(huán)槽環(huán)岸及其倒角 第七個(gè)工序：鉆斜孔 14 第八個(gè)工序：鉆直油孔 第九個(gè)工序：半精車頭部外圓 第十個(gè)工序：車鑲?cè)Σ邰?、?第十一個(gè)工序：車鑲?cè)Σ鄄鄣?第十二個(gè)工序：精車外圓 第十三個(gè)工序：粗車燃燒室 第十四個(gè)工序：粗車燃燒室圓角 第十五個(gè)工序：精車燃燒室 第十六個(gè)工序：銑氣門(mén)內(nèi)槽 第十七個(gè)工序：銑氣門(mén)外槽 第十八個(gè)工序：精鉸 第十九個(gè)工序：車銷孔外端擋圈及倒角 第二十個(gè)工序：細(xì)鉸 熱處理及其他的同方案一。 3、工藝方案的比較與技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析： 本設(shè)計(jì)主要通過(guò)對(duì)以上兩條工藝路線的分析與比較來(lái)選擇一條最佳的工藝路線。以上兩個(gè)工 藝方案中除了第一、第四、第十、第十八、第二十不太相同之外，其他的工序基本上是相同的。 因此對(duì)于這兩個(gè)方案的分析與比較將從工藝方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)特性指標(biāo)、工藝成本，技術(shù)經(jīng)濟(jì)對(duì)比 等各個(gè)方面進(jìn)行。 （1） 、產(chǎn)品工藝方案技術(shù)特性主要指標(biāo)： 1） 、勞動(dòng)力消耗率：方案一與方案二相比，工時(shí)數(shù)與臺(tái)時(shí)數(shù)比較多，生產(chǎn)率相對(duì)低，但 同時(shí)所達(dá)到的精度比較高 2） 、設(shè)備構(gòu)成比：在這一方面，兩個(gè)方案基本相同。 3） 、工藝裝備系數(shù)：在這一方面，兩個(gè)方案基本相同。 4） 、工藝過(guò)程的分散與集中程度：本產(chǎn)品屬于大批大量生產(chǎn)，故第一個(gè)方案的分散集中 程度比較適中，而第二個(gè)工序則過(guò)于集中。 5） 、金屬消耗量：兩個(gè)方案基本相同。 6） 、占用生產(chǎn)面積數(shù)：兩個(gè)方案基本相同。 （2） 、機(jī)械加工工藝過(guò)程技術(shù)特性指標(biāo)： 機(jī)械加工工藝過(guò)程技術(shù)特性指標(biāo)包括：出廠量、毛坯數(shù)量、制造毛坯所需金屬質(zhì)量、毛坯凈 重、毛坯的成品率、設(shè)備總功率、專用夾具裝備系數(shù)、量具裝備系數(shù)、刀具裝備系數(shù)、操作工人 的平均等級(jí)；鉗工修整勞動(dòng)量及其占機(jī)床工作量的比列；生產(chǎn)面積總數(shù)、總面積、平均每臺(tái)機(jī)床 占用生產(chǎn)面積、平均每臺(tái)機(jī)床占用總面積，對(duì)于這些指標(biāo)，兩個(gè)方案是相同或相近的。因而不于 分析。 另外還有機(jī)械加工工序總數(shù)、各類機(jī)床總數(shù)、專用夾具數(shù)量，這些第一個(gè)方案比第二個(gè)方案 要多一些。而機(jī)床負(fù)荷系數(shù)第一個(gè)方案要比第二個(gè)方案小，機(jī)動(dòng)時(shí)間系數(shù)則比第二個(gè)方案大。 15 綜合以上指標(biāo)，并看到方案二的加工精度要高于方案一，但表面粗糙度也大于方案一，而方 案一的加工精度與表面粗糙度又是適中的。故相比之下，方案一要優(yōu)于方案二。 （3） 、工藝成本的分析 表 1 零件成本的組成表 計(jì)量單位： 元 全年零件成本 全年工藝成本 Sn 其它費(fèi)用 全年可變費(fèi)用 NV 全年不變費(fèi)用 Cn 行政員的工資 Sc-每件材料費(fèi) Stz-調(diào)整工人工資 總務(wù)人員工資 Sz-每件機(jī)床工人工資 Szz-專用機(jī)床折舊費(fèi) 辦公費(fèi)用 Sw-每件機(jī)床維持費(fèi) Szdz-專用刀具折舊費(fèi) 廠房維持費(fèi) 及折舊費(fèi) Stjz-每件通用機(jī)床折舊費(fèi) Szjz-專用夾具折舊費(fèi) 照明費(fèi)等 Sdz-每件刀具維持費(fèi)及通用 刀具折舊費(fèi) 運(yùn)輸費(fèi) Sjz 每件夾具維持費(fèi)及通用夾 具折舊費(fèi) 注:有些費(fèi)用是隨生產(chǎn)批量而變換的,如調(diào)整費(fèi)、用于在制品占用資金等,一般情況 下不于單列. 零件的全年工藝成本: Sn=VN＋Cn 式中 V-每件零件的可變費(fèi)用, 元/件 N-零件的生產(chǎn)綱領(lǐng), 件 Cn-全年的不變費(fèi)用, 元 而單個(gè)零件的工藝成本應(yīng)為: Sd=V＋Cn/N 16 由于這兩個(gè)工藝方案中只有少數(shù)工序不同,多數(shù)工序是相同的,故可以通過(guò)計(jì)算少數(shù)不同的工 序的單件成本來(lái)進(jìn)行比較。 在這里選擇第五個(gè)工序來(lái)進(jìn)行計(jì)算并比較，其他的也都類似的計(jì)算。 對(duì)于第一個(gè)工序： Sp1=V1＋C1/N =NV1/N＋C1/N 其中 NV1=Sc1＋Sz1＋Sw1＋Stjz1＋Sdz1＋Sjz1 故 V1= Sc1＋Sz1＋Sw1＋Stjz1＋Sdz1＋Sjz1/N C1=Stz1＋Szz1＋Szdz1＋Szjz1 對(duì)于 Sp2=V2＋C2/N 同樣有 V2= Sc2＋Sz2＋Sw2＋Sdz2＋Sjz2/N C2=Stz2＋Szz2＋Szdz2＋Szjz2 由于兩個(gè)方案對(duì)于環(huán)槽及鑲?cè)Σ鄣鹊募庸すげ煌谟谝粋€(gè)采用的是車削，另一個(gè)采用的是銑 削。 故 Sp1－Sp2= Sz′1＋Sdz′1＋Sjz′1－（Sz′2＋Sdz′2＋Sjz′2） 其中 Sz′=Tmz×（1＋a/100）/60 式中 Tmz-單件時(shí)間 min Z-機(jī)床工人每小時(shí)工資 元/小時(shí) a-與工資有關(guān)的雜費(fèi) 元 在上面各量中取 a=13 Sjz′=Cj×（Pj1＋Pj2） 式中 Cj-夾具成本 元 Pj1-夾具折舊率 每年 33% Pj2-維護(hù)費(fèi)折合百分?jǐn)?shù) 取為 26% Sdz′=（Cp＋Kcw）×Tm÷T÷（K＋1） 元/件 式中 Cp-刀具價(jià)格 元 T-刀具耐用度 min K-可重磨次數(shù) Cw-每磨一次刀所花費(fèi)用 元 代入數(shù)據(jù)： Sp1－Sp2= Sz′1＋Sjz′1－（Sz′2＋Sjz′2） 由于 Sz′1﹤Sz′2 Sjz′1﹤Sjz′2 所以有 Sp1﹤Sp2 綜合以上的分析比較可知：采用方案一相對(duì)的比較經(jīng)濟(jì)合理，故本設(shè)計(jì)將采用方案一。 §2-4 確定加工余量 17 完成某工序所需切除的材料層的厚度稱為工序余量，從毛坯到成品的整個(gè)工藝過(guò)程中所切除 的材料層的厚度成為總余量。加工總余量的大小取決于加工過(guò)程中各個(gè)工序所切除的金屬厚度的 總和。每一工序所切除的金屬層厚度稱為工序余量。 一、加工余量的確定方法 加工余量的確定通常有三種方法： （一） 、經(jīng)驗(yàn)法：由有經(jīng)驗(yàn)的工程技術(shù)人員或工人根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定加工余量的大小。而由經(jīng)驗(yàn)確 定的加工余量往往偏大。故這種方法多在單件小批生產(chǎn)中采用。 （二） 、分析計(jì)算法：采用這種方法是在影響因素清楚的情況下，可以獲得比較準(zhǔn)確的加工余 量。而要作到對(duì)余量影響因素清楚，必須具備一定的測(cè)量手段和掌握必要的統(tǒng)計(jì)分析資料。在掌 握了各個(gè)誤差因素大小的條件下，才能進(jìn)行余量的比較準(zhǔn)確的計(jì)算。 （三） 、查表修正法：這種方法是以生產(chǎn)實(shí)踐和試驗(yàn)研究材料制成的表格為依據(jù)，在查表應(yīng)用 是結(jié)合加工實(shí)際情況進(jìn)行修正來(lái)確定加工余量。 對(duì)于本設(shè)計(jì)加工余量的確定主要采用第三種方法。因?yàn)榭紤]到對(duì)于影響加工余量的個(gè)個(gè)誤差 因素并不是很清楚，而且也沒(méi)有一定的測(cè)量手段和掌握必要的統(tǒng)計(jì)分析資料，所以采用分析計(jì)算 法是不適合的。而經(jīng)驗(yàn)法確定的加工余量又往往偏大，所以采用查表修正法是最適合的。 二、各工序的加工余量 本設(shè)計(jì)主要以表格《簡(jiǎn)明機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表 1～13--1～25 為依據(jù)來(lái)確定加工余量。應(yīng)用 時(shí)再結(jié)合加工實(shí)際情況進(jìn)行修正，擬定如下： 在本設(shè)計(jì)中由于總加工余量已經(jīng)在前面確定了,在這里不再重復(fù).其它的確定如下 1、第一、第五及第十五個(gè)工序的加工: 外圓的最終加工為精車,故根據(jù)其尺寸選其加工余量為 0.25mm,而粗車后的半精車外圓,選其加 工余量為 0.7mm,粗車加工余量選為 1.25mm。 2、第二個(gè)工序的加工: 端面的加工:端面的加工是為了以后加工燃燒室，所以可以采用一次性加工。機(jī)械加工余量則 選為 8mm。 3、第三個(gè)工序的加工: 止口為一次性加工，單邊加工余量為 0.7mm。 4、第四、第二十一及第二十三工序的加工: 銷孔的最終加工為細(xì)鏜，故根據(jù)其尺寸選其加工余量為 0.10mm，細(xì)鏜前的精鏜的加工余量可 選為 0.25mm，而粗鏜的加工余量可選為 1.5mm。 5、第六個(gè)工序的加工: 這個(gè)工序的加工方法是鉆,故它的加工余量直接由它的孔徑來(lái)決定。 6、第七個(gè)工序的加工: 這也是一個(gè)鉆的加工方法, 故它的加工余量也直接由它的孔徑來(lái)決定。 7、第八個(gè)工序的加工: 對(duì)油環(huán)槽的加工是采用一次性銑削加工，故它的加工余量由零件和毛坯的尺寸決定，雙邊余 18 量為 12.87mm。 8、第九個(gè)工序的加工： 對(duì)這個(gè)位置的加工采用的是一次性加工，環(huán)岸的雙邊余量為 2.4mm。 9、第十個(gè)工序的加工: 對(duì)梯形槽的加工是采用一次性銑削加工，故它的加工余量由零件和毛坯的尺寸決定，雙邊余 量為 12.3mm 10、第十二個(gè)工序的加工: 對(duì)鑲?cè)Σ邰虻募庸ひ彩遣捎靡淮涡糟娤骷庸ぃ仕募庸び嗔坑闪慵兔鞯某叽鐩Q定，雙 邊余量為 11.81mm 11、第十三個(gè)工序的加工： 對(duì)鑲?cè)Σ邰竦募庸と允遣捎靡淮涡糟娤骷庸ぃ仕募庸び嗔坑闪慵兔鞯某叽鐩Q定，雙 邊余量為 12.07mm 12、第十四個(gè)工序的加工： 鑲?cè)Σ鄄鄣椎募庸ひ彩且淮涡约庸?，鑲?cè)Σ邰虿鄣椎碾p邊欲來(lái)年感為 1mm，鑲?cè)Σ邰癫鄣椎碾p 邊余量為 1.5mm。 13、第十六和十八個(gè)工序的加工： 燃燒室的最終加工采用精車，精車余量選為 0.48mm，粗車的加工余量 23mm。 14、第十九及第二十個(gè)工序的加工： 氣門(mén)內(nèi)、外槽的加工均采用一次性銑削加工，加工余量均為 7.44mm。 15、第二十個(gè)工序的加工： 銷孔外端擋圈一次性車削完成，加工余量為 3.318mm。 以上對(duì)于加工余量的確定只是初步確定,還有待進(jìn)一 步的檢驗(yàn)與修正。 三、工序尺寸與公差的確定 （一）工序尺寸與公差的確定安排可按如下方法進(jìn)行： 1、確定各加工工序的加工余量。 2、從終加工工序開(kāi)始，即從設(shè)計(jì)尺開(kāi)始，到第一道終加工工序，依次加上每次加工余量，可 分別得到各工序基本尺寸。 3、除終加工工序外，其它各加工工序按各自所采用加工方法的加工經(jīng)濟(jì)精度確定工序的尺寸 公差。 4、填寫(xiě)工序尺寸并按“人體原則”標(biāo)注工序尺寸公差。 上面所說(shuō)的“人體原則”是指對(duì)被包容尺寸（軸的外徑，實(shí)體長(zhǎng)、寬、高） ，其最大加工尺寸 就是基本尺寸，上偏差為零。對(duì)包容尺寸（孔的直徑、槽的寬度） ，其最小加工尺寸就是基本尺寸， 下偏差為零。毛坯尺寸按雙向或不對(duì)稱偏差形式標(biāo)注。 5、當(dāng)工藝基準(zhǔn)無(wú)法同設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合等情況下，確定了工序余量后，需通過(guò)工藝尺寸鏈進(jìn)行工 序尺寸和公差換算。 （二）具體的計(jì)算如下： 19 1、對(duì)外圓的加工： 半精車： 139.8＋0.25＝140.05mm 粗車： 140.05＋0.7＝140.75mm 毛坯: 140.75＋1.25＝142mm 2、對(duì)銷孔的加工： 精鏜： 50.76－0.1＝50.66mm 粗鏜： 50.66－0.24＝50.42mm 把粗鏜的加工余量休整為 1.42mm,則: 毛坯: 50.42－1.42＝49mm 3、對(duì)燃燒室的加工： 因?yàn)槿紵业淖詈蟪叽?136.02±0.09 不能直接測(cè)量，所以要通過(guò)尺寸鏈的換算 尺寸鏈 1 基本尺寸為：A 0＝160.5—136.02＝23.48mm 上偏差為： 12()()()0.8ESAEI?????? 下偏差為： 0IS 這樣精車完全滿足這樣的精度要求。 其余的工序都是一次性加工，在這就不再一一計(jì)算. (三)公差的選擇： 查《簡(jiǎn)明機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表 1～5-1～9 有： 1、外圓的加工：外圓的直徑處于﹥120～180mm 的范圍，故選 粗車： IT12-IT13 公差 420μm。 半精車： IT10 公差 160μm。 精車： IT7 公差 40μm。 2、銷孔的加工：銷孔的直徑粗加工時(shí)處于＞30～50mm 的范圍，故選 粗鏜： IT12-IT13 公差 320μm 半精加工時(shí)處于＞50～80mm 的范圍，故選 精鏜： IT8 公差 46um 細(xì)鏜： IT6 公差 19um 3、油孔的加工：油孔的直徑范圍為＞3～6mm， 故選 20 鉆孔： IT12～13 公差 75um 4、槽的加工：槽的圓柱直徑范圍為＞120～180mm， 故選 四個(gè)環(huán)槽： IT10 公差 160 其余公差見(jiàn)工藝過(guò)程卡,另外毛坯公差由《機(jī)械加工余量手冊(cè)》表 1-4，4-1 查得，就不再一 一列出。 （四）各種加工方法所能達(dá)到的表面粗糙度： 查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表 5.2-6 有： 粗車： Ra＝5～20μm 半精車： Ra＝1.25～10μm 粗鏜： Ra＝5～20μm 半精鏜： Ra＝2.5～10μm 圓柱銑刀粗銑： Ra＝2.5～20μm 圓柱銑刀精銑： Ra＝0.63～5μm 鉆孔： Ra＝1.25～20μm （五）主要工序匯總，如表 2 表 2 工序余量、公差表 計(jì)量 單位： mm 工序基本尺寸與偏差 工序名稱 工序余量 （mm） 工序公差 基本尺 寸 （mm） 上偏差 （mm） 下偏差 （mm） 精車外圓 0.25 IT8 139.8 0 -0.025 半精車外圓 0.7 IT11 140.05 0 -0.063 粗車外圓 3 IT12-13 140.75 0 -0.25 細(xì)鏜銷孔 0.1 IT6 50.76 +0.019 0 精鏜銷孔 0.24 IT8 50.66 +0.046 0 粗鏜銷孔 1.42 IT12-13 50.42 +0.19 0 精車燃燒室 0.48（休整后） IT8 136.02 0 -0.026 粗車燃燒室 23 IT11 136.5 0 -0.2 注：其余一次性加工的加工余量沒(méi)有一一列出（詳見(jiàn)后附工序卡） §2-5 確定各工序的工藝裝備 工藝裝備的確定包括：機(jī)床、夾具、刀具、量具等，以下將分別予以選擇確定。 21 一、機(jī)床的選擇： 機(jī)床和工裝的選擇應(yīng)盡量作到經(jīng)濟(jì)合理，使之與被加工零件的生產(chǎn)類型、加工精度和零件的 形狀尺寸相適應(yīng)。而機(jī)床的選擇應(yīng)考慮以下基本原則： 1、機(jī)床的加工規(guī)格范圍應(yīng)與零件的外部形狀、尺寸相適應(yīng)。 2、機(jī)床的精度應(yīng)與工序要求的加工精度相適應(yīng)。 3、機(jī)床的生產(chǎn)率應(yīng)與被加工零件的生產(chǎn)類型相適應(yīng)單件小批量生產(chǎn)宜選用通用機(jī)床，大批大量生 產(chǎn)宜選高生產(chǎn)率的專用機(jī)床、組合機(jī)床或自動(dòng)機(jī)床。 4、機(jī)床的選擇應(yīng)與現(xiàn)有條件相適應(yīng)，作到盡量發(fā)揮現(xiàn)有設(shè)備的作用，并盡量作到設(shè)備負(fù)荷平衡。 5、各個(gè)工序機(jī)床的選擇 根據(jù)以上基本原則，查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表 4-1～4-20 并結(jié)合實(shí)際情況對(duì)機(jī)床的選擇如 下： （1） 、車外圓及端面: 外圓最終的端面圓的同軸度為 0.02mm,外圓的最大直徑為 142mm,整個(gè)工件總長(zhǎng)為 164mm。最終 要求內(nèi)軸孔圓柱度公差為 0.013mm。 故可選 CA6140。它的最大加工長(zhǎng)度為 750mm，最大加工直徑為 400mm，主軸轉(zhuǎn)速的級(jí)數(shù)為 24，范 圍