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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 可見(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 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 活塞應(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 可考慮用金屬鑄造 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)形狀和尺寸大小 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)形狀和尺寸大小 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 5 m 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 5 m 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?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?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?切削 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?第十三個(gè)工序 切鑲?cè)Σ?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 銑氣門內(nèi)槽 第二十個(gè)工序 銑氣門外槽 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?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 銑氣門內(nèi)槽 第十七個(gè)工序 銑氣門外槽 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?的加工也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 11 81mm 11 第十三個(gè)工序的加工 對(duì)鑲?cè)Σ?的加工仍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 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?槽底的雙邊欲來(lái)年感為 1mm 鑲?cè)Σ?槽底的雙 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 從終加工工序開始 即從設(shè)計(jì)尺開始 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 420 m 半精車 IT10 公差 160 m 精車 IT7 公差 40 m 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 320 m 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 20 m 半精車 Ra 1 25 10 m 粗鏜 Ra 5 20 m 半精鏜 Ra 2 5 10 m 圓柱銑刀粗銑 Ra 2 5 20 m 圓柱銑刀精銑 Ra 0 63 5 m 鉆孔 Ra 1 25 20 m 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 圍為 10 1400 轉(zhuǎn) 分 其他條件也滿足要求 2 對(duì)止口的加工 止口加工可以采用粗車止口專機(jī) 3 銷孔 銷孔與活塞軸向的垂直度為 100 0 055 徑向跳動(dòng)為 0 06 銷孔的最大加工直徑為 60mm 銷孔的最大加工長(zhǎng)度為 141mm 故選擇鏜床 T616 屬于臥式鏜床 它加工的最大直徑為 240mm 主軸轉(zhuǎn)速的級(jí)數(shù)為 14 范圍 為 13 1160 轉(zhuǎn) 分 其他等均滿足要求 4 鉆斜油孔和直油孔 小孔的直徑均為 3 2mm 鉆削深度小于 50mm 圓度公差的公差值為 0 04mm 故可選用鉆床 Z512 屬于臺(tái)式鉆床 它的最大鉆孔直徑 25mm 主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)為 9 范圍為 97 140 轉(zhuǎn) 分 5 切油環(huán)槽 梯形槽及鑲?cè)Σ?槽的圓周度為 0 08 徑向跳動(dòng)為 0 005 最大加工直徑均為 140mm 故可選用普通車床 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 范圍為 10 1400 轉(zhuǎn) 分 其他條件也滿足要求 6 車燃燒室 燃燒室的加工為大功率切削 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 范圍為 10 1400 轉(zhuǎn) 分 其他條件也滿足要求 7 銑氣門內(nèi) 外槽 兩槽的加工均可采用立式銑床 X51 它的主軸端面至工作臺(tái)面距離為 30 380mm 主軸中心線 至床身垂直導(dǎo)軌面距離為 270mm 均滿足要求 22 8 銷孔外端擋圈及倒角 可以選用普通車床 C616 它在刀架上最大加工直徑為 175mm 主軸轉(zhuǎn)速的級(jí)數(shù)為 11 范圍為 45 1980 轉(zhuǎn) 分 其他條件也滿足要求 二 夾具的選擇 本設(shè)計(jì)的夾具均為隨床夾具 并且自成系列 車床夾具有 26JC01 26JC02 鉆床夾具為油孔 鉆床夾具 銑床夾具回轉(zhuǎn)銑床夾具 zss1 因此對(duì)于夾具的選擇不再說(shuō)明 最后將專門設(shè)計(jì)一個(gè)主要工序的夾具 三 刀具的選擇 刀具選擇包括刀具的類型構(gòu)造和材料的選擇 主要應(yīng)根據(jù)加工方法 工序應(yīng)達(dá)到的加工精度 粗糙度 工件的材料 生產(chǎn)率 和經(jīng)濟(jì)性等因素加以考慮 原則上盡量采用標(biāo)準(zhǔn)刀具 必要時(shí)采 用各種高生產(chǎn)率的復(fù)合刀具 故此根據(jù)零件的實(shí)際情況 并依據(jù) 簡(jiǎn)明機(jī)械加工工藝手冊(cè) 表 12 1 12 48 選擇如下下表 所示 工序一 YG6 普通外圓車刀 工序二 YG8 普通端面車刀 工序三 YG6X 普通外圓車刀 工序四 采用鏜床專用鏜刀 工序五 YG6 普通外圓車刀 工序六 采用直柄麻花鉆 GB1436 85 工序七 采用直柄麻花鉆 GB1436 85 工序八 YG6 普通切槽車刀 工序九 YG6 普通外圓車刀 工序十 YG6 普通切槽車刀 工序十一 YG6 普通外圓車刀 工序十二 YG6 普通切槽車刀 工序十三 YG6 普通切槽車刀 工序十四 YG6 普通切槽車刀 工序十五 YG6X 普通外圓車刀 工序十六 YG6 普通斷面車刀 工序十七 YG6 普通端面車刀 工序十八 YG6X 普通端面車刀 工序十九 80 圓柱銑刀 GB1115 85 工序二十 50 圓柱銑刀 GB1115 85 工序二十一 采用鏜床專用鏜刀 工序二十二 YG6 普通切環(huán)車刀 工序二十三 采用鏜床專用鏜刀 刀具參數(shù)與零件尺寸相配合 對(duì)其中部分參數(shù)與刀具說(shuō)明如下 車刀部分參數(shù) 主偏角 Kr 系統(tǒng)剛性好 L D 6 加工盤套之類的工件可取 30 度 45 度 當(dāng)切深較小 走刀量大時(shí)可 取 10 度 30 度 副偏角 Kr 精車 5 10 粗車 10 15 粗鏜 15 20 刃傾角 s 精車 精鏜 0 40 23 粗車 粗鏜 5 10 四 量具的選擇 量具的選擇應(yīng)作到量具的精度應(yīng)與零件的加工精度相適應(yīng) 量具的量程應(yīng)與被測(cè)零件的尺寸 大小相適應(yīng) 量具的類型應(yīng)與被測(cè)表面的性質(zhì) 生產(chǎn)類型 生產(chǎn)方式相適應(yīng) 同時(shí)按量具的極限 尺寸選擇量?jī)x時(shí)還與被測(cè)尺寸的公差值 測(cè)量精度系數(shù) 測(cè)量工具和測(cè)量方法的極限誤差有關(guān) 故對(duì)于量具的選擇按上面所述確定如下 按量具的極限尺寸選擇量?jī)x 應(yīng)保證 T K 式中 T 被測(cè)尺寸的公差值 mm K 測(cè)量精度系數(shù) 測(cè)量工具和測(cè)量方法的極限誤差 根據(jù)上式并查 簡(jiǎn)明機(jī)械加工工藝手冊(cè) 表 1 28 1 29 選游標(biāo)卡尺 測(cè)量范圍 0 300mm 用途 測(cè)內(nèi)外徑以及長(zhǎng)度 高度 選深度游標(biāo)卡尺 測(cè)量范圍 0 200mm 用途 測(cè)燃燒室的深度及各種孔深 選杠桿百分表 測(cè)量范圍 10 18mm 用途 測(cè)量油孔等的等高 對(duì)機(jī)床 工夾具及刀具的選擇列表如下 表 3 機(jī)床 工夾具表 單位 個(gè) 序 號(hào) 工序過(guò)程 技術(shù)要求 機(jī)床 工夾具及刀具 1 粗車外圓 表面粗糙度不大于 Ra 6 3um CA6140 YG6 普通車刀 2 車端面 表面粗糙度不大于 Ra 6 3um CA6140 YG8 普通車刀 3 粗車止口 打中心孔 止口端面對(duì)中心線垂直度不大于 0 01 止口 錐面與軸心線同軸度步大于 0 2 粗車止口 專機(jī) 長(zhǎng)三爪卡盤 YG8 普通車刀 24 4 粗鏜銷孔 銷孔圓柱度不大于 0 16 銷孔軸線對(duì)止口端 面垂直度不大于 100 0 4 T616 YG8 專用鏜刀 銷 孔量規(guī) 止口盤 5 半精車外圓 外圓表面粗糙度 Ra 3 2um CA6140 YG6 普通車刀 6 鉆直油孔 3 2 油孔 6 個(gè) 去毛刺 Z512 直柄麻花鉆 鉆油 孔夾具 游標(biāo)卡尺 7 鉆斜油孔 3 2 油孔 8 個(gè) 去毛刺 Z512 直柄麻花鉆 鉆油 孔夾具 游標(biāo)卡尺 8 切油環(huán)槽 環(huán)槽側(cè)面對(duì)裙部軸線的垂直度 300 0 04 槽底與軸線的同軸度不大于 0 04 槽側(cè)粗糙 度 Ra 0 8 CA6140 YG6 普通切槽車刀 止口盤 游標(biāo)卡尺 9 切環(huán)岸及倒 角 倒角角度為 22 度 CA6140 YG6 普通車刀 止 口盤 游標(biāo)卡尺 10 切梯形槽 槽底與軸線的同軸度不大于 0 04 槽側(cè)粗糙 度 Ra 0 8 CA6140 YG6 普通切槽車刀 止口盤 游標(biāo)卡尺 11 半精車頭部 外圓 頭部槽底與軸線的同軸度不大于 0 04 頭部 槽成 45 度 頭部外錐度為 1 度 30 分 CA6140 YG6 普通車刀 止 口盤 游標(biāo)卡尺 12 切鑲?cè)Σ?槽底與軸線的同軸度不大于 0 04 槽側(cè)粗糙 度 Ra 0 8 CA6140 YG8 普通切槽車刀 止口座 量規(guī) 13 切鑲?cè)Σ?槽側(cè)粗糙度 Ra 0 8 CA6140 YG6 普通切槽車刀 止口盤 量規(guī) 14 切鑲?cè)Σ鄄?底 槽底與軸線的同軸度不大于 0 02 環(huán)槽 槽寬 分別為 2 2 0 1 1 5 0 1 CA6140 G6 普通切槽車刀 止口盤 游標(biāo)卡尺 15 精車外圓 外圓對(duì)軸心線的徑向圓跳動(dòng)部大于 0 1 CA6140 YG6x 普通車刀 止口盤 千分尺 16 粗車燃燒室 錐度為 35 度上下偏差 10 分 CA6140 YG8 普通車刀 止 口盤 游標(biāo)卡尺 17 粗車燃燒室 圓角 圓角為 R3 端面錐度為 10 度 CA6140 YG8 普通車刀 止 口盤游標(biāo)卡尺 18 精車燃燒室 燃燒室底半徑 R13 5 CA6140 YG6 普通車刀 止 口盤游標(biāo)卡尺 19 銑氣門內(nèi)槽 X51 80 圓柱銑刀 量規(guī) 止口座 25 20 銑氣門外槽 X51 50 圓柱銑刀 量規(guī) 止口座 21 精鏜銷孔 銷孔軸心線與活塞軸心線垂直度為 100 0 055 徑向跳動(dòng)不大于 0 025 T616 YG8 專用 鏜刀 毛銷孔 量規(guī) 22 車銷孔外端 擋圈槽及倒 角 槽的徑向跳動(dòng)不大于 0 03 平行度不大于 0 4 倒角為 0 2 45 C616 YG8 普通車刀 止 口盤 千分尺 23 細(xì)鏜銷孔 滾壓面粗糙度 Ra 0 63um 銷孔圓度不大于 0 0015 錐度不大于 0 003 T616 V 型夾具 滾擊器 2 6 確定切削用量 正確的選用切削用量 對(duì)保證產(chǎn)品質(zhì)量 提高切削效率和經(jīng)濟(jì)效益 具有重要的作用 切削 用量選擇主要依據(jù)工件材料 加工精度和表面粗糙度的要求 還應(yīng)考慮刀具合理的耐用度 工藝 系統(tǒng)剛度急機(jī)床功率等條件 其基本原則是 1 應(yīng)首先選擇一個(gè)盡可能大的切削深度 2 其次選擇一個(gè)較大的進(jìn)給量 3 最后在刀具和機(jī)床功率允許條件下選擇一個(gè)合理的切削速度 一 切削用量的選擇方法有 計(jì)算法和查表法 本設(shè)計(jì)基本上采用查表法 考慮以上因素 并查 簡(jiǎn)明機(jī)械加工工藝手冊(cè) 表 11 1 11 35 確定如下 1 車削 1 外圓 粗車 雙邊余量為 1 2mm 取粗車切削深度為 0 6mm 查表確定 進(jìn)給量 f 1 25mm r 切削速度 V 70m min n 1000v d 算得 n 156 99r min 根據(jù)機(jī)床說(shuō)明 取 n 160r