裝配圖發(fā)動機飛輪殼加工工藝及其夾具設(shè)計,裝配,發(fā)動機,飛輪,加工,工藝,及其,夾具,設(shè)計
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湖 北 汽 車 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè)（設(shè) 計） 論 文
摘 要
本畢業(yè)設(shè)計的課題是康明斯發(fā)動機飛輪殼的加工工藝及其夾具設(shè)計，關(guān)鍵的工作任務(wù)有兩個：一是飛輪殼零件加工工藝規(guī)程的設(shè)計；二是飛輪殼零件的工裝夾具的設(shè)計。對于發(fā)動機飛輪殼工藝設(shè)計時，首先要做的是對零件進(jìn)行結(jié)構(gòu)和加工工藝的分析，做了第一步分析以后，根據(jù)飛輪殼的生產(chǎn)綱領(lǐng)，材料及其加工要求等來確定毛坯到底應(yīng)該以什么樣的方式來制造，另外就是基準(zhǔn)選擇和工藝路線的制定，最后進(jìn)行機床和刀具的選擇，加工余量、工序尺寸及切削用量等計算與確定。第二篇夾具設(shè)計中，設(shè)計了一套車端面、內(nèi)孔的夾具，首先是定位基準(zhǔn)的選擇，根據(jù)各自工序的不同特點來進(jìn)行定位基準(zhǔn)的選擇，其次進(jìn)行切削力及夾緊力的計算，最后進(jìn)行誤差分析。
關(guān)鍵字：飛輪殼 康明斯 工藝規(guī)程 定位 工裝夾具
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Abstract
The graduate design issue is the process of Cummins Engine flywheel housing and fixture design, two key tasks: First, the flywheel housing parts process planning design; flywheel housing parts fixture design. For the process design of the engine flywheel housing, the first thing to do is structure and process analysis of the parts, the first step, according to the flywheel housing production program, materials and their processing requirements to determine the rough in the end should be what kind of approach to manufacturing, the other is the calculation of the reference selection and formulation of the process route, the final choice of machines and tools, allowance, step size and cutting OK. The second fixture design, the design of a car face the inner hole of the jig, the first is the choice of the positioning reference, according to the different characteristics of the respective step to the choice of positioning reference, followed by the calculation of the cutting force and the clamping force, Finally, error analysis.
Keywords: Flywheel housing Cummins Positioning Locate Fixture
目錄
摘 要 (1)
Abstract ……………………..(2)
1.緒 論
1.1 本課題的來源、目的及意義 (5)
1.2國內(nèi)外概況、預(yù)測 (6)
2.零件分析
2.1飛輪殼的結(jié)構(gòu)工藝性分析 (8)
2.2 飛輪殼加工方案設(shè)計 (8)
2.3 飛輪殼的加工特點 (9)
2.4 飛輪殼的技術(shù)要求分析 (9)
3.工藝規(guī)程設(shè)計
3.1確定生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)類型 (11)
3.2確定毛坯制造形式 (11)
3.3制定工藝路線 (11)
4.機械加工余量、工序尺寸、及毛坯尺寸的確定
4.1確定加工余量 (17)
4.2確定工序尺寸 (17)
5.切削用量及工時的計算
工序一粗車端面、內(nèi)孔 (21)
工序二粗銑頂面 (22)
工序三鉆、擴、鉸定位孔 (27)
工序四半精車內(nèi)孔、端面 (30)
工序五精車內(nèi)孔、止口、端面 (35)
工序六粗銑懸掛面 (39)
工序七精銑頂面 (43)
工序八精銑懸掛面 (44)
工序九粗鏜油封孔、油封孔下臺、馬達(dá)孔 (47)
工序十半精鏜油封孔、油封孔下臺、馬達(dá)孔 (50)
工序十一精鏜Φ160mm油封孔下臺、精鏜馬達(dá)孔 (53)
工序十二擴、鉸Φ29.6孔 (55)
工序十三鉆6-Φ13.5孔 (57)
工序十四鉆、攻3-M10螺紋和鉆、攻2-M8螺紋 (58)
工序十五鉆、攻8-M12螺紋 (62)
工序十六鉆Φ23.3孔、攻管螺紋 (64)
工序十七鉆、攻M18螺紋孔 (65)
工序十八鉆、攻12-M10螺紋底孔 (68)
6.夾具設(shè)計
6.1 夾具的設(shè)計 (70)
6.2 零件的定位分析和基準(zhǔn)選擇 (70)
6.3 零件的夾緊分析 (71)
6.4 零件的夾緊力和夾緊力計算 (71)
6.5 定位誤差分析 (73)
總 結(jié) (74)
致 謝 (75)
參考文獻(xiàn) (76)
1 緒論
1.1課題來源、目的、意義
1.1.1課題的來源
本課題將針對東風(fēng)汽車有限公司商用車發(fā)動廠制造車間實際的發(fā)動機飛輪殼加工工藝及其夾具設(shè)計。
1.1.2本課題研究目的
本課題基于飛輪殼的汽車零部件產(chǎn)品的開發(fā)需要，對康明斯飛輪殼進(jìn)行了研究：
（1）結(jié)合零件的結(jié)構(gòu)特點，合理安排各道工序的加工余量，反推毛坯的各尺寸，以達(dá)到節(jié)約成本、提高加工效率的目的。
（2）分析零件結(jié)構(gòu)特點，合理安排各道工序的順序，在達(dá)到零件的精度要求的前提下，最大限度的減輕工人的勞動強度，節(jié)約成本、提高加工效率。
（3）如何根據(jù)工藝加工要求，設(shè)計一套工裝（刀具、夾具）。
1.1.3 本課題研究的意義
中國加入世貿(mào)組織以后，汽車零部件的進(jìn)口平均關(guān)稅將降到10%，配額將逐步減少，國產(chǎn)化率的鼓勵措施將取消，多年來一直受關(guān)稅和國產(chǎn)化雙重保護的國內(nèi)眾多汽車零部件企業(yè)將面臨巨大的挑戰(zhàn)。汽車零部件企業(yè)屬于傳統(tǒng)的大批大量生產(chǎn)類型企業(yè)，講究的是規(guī)模效益，但隨著市場競爭的不斷深化，顧客的需求不斷變化，其生產(chǎn)方式也在向著多品種、中小批量生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)化，汽車零部件企業(yè)要實現(xiàn)跨越性的發(fā)展，不僅需要在提高產(chǎn)品質(zhì)量、不遺余力地采用新工藝、新技術(shù)，不斷進(jìn)行產(chǎn)品創(chuàng)新等方面下功夫，還要不斷的更新觀念，優(yōu)化生產(chǎn)組織方式，積極主動地應(yīng)對市場不斷變化的需求，降低成本、提高效益，以保持在市場上的競爭優(yōu)勢。
全球采購在帶給我們挑戰(zhàn)的同時也帶來了機遇，國際上一些著名的汽車、發(fā)動機制造商紛紛把目光瞄向中國，他們需要在中國找到質(zhì)量好、成本低的產(chǎn)品，以實現(xiàn)他們的成本削減計劃，應(yīng)對挑戰(zhàn)。
以飛輪殼產(chǎn)品為例，從2003年開始，象康明斯、道依茨、卡特彼勒、水星等一些公司己經(jīng)開始在中國開始尋找供應(yīng)商，他們在中國都設(shè)有專門的辦事機構(gòu)負(fù)責(zé)供應(yīng)商的評價、培訓(xùn)。目前國內(nèi)生產(chǎn)飛輪殼的專業(yè)廠不是很多，甚至有些發(fā)動機廠自己生產(chǎn)飛輪殼，每家廠的產(chǎn)能都沒有超過30萬件/年。市場的分散就造成資源的分散，無法形成規(guī)模效益，也就沒法在裝備上、制造水平進(jìn)行投入，新工藝、新方法得不到應(yīng)用，所以產(chǎn)品質(zhì)量與上述公司的要求普遍有一定的距離。為此，誰能快速提升產(chǎn)能、水平、質(zhì)量，誰就能占領(lǐng)國際市場，形成良性循環(huán)。
對飛輪殼產(chǎn)品而言，在進(jìn)行新的工藝設(shè)計時，必須在遵循工藝設(shè)計的基本原則基礎(chǔ)上，充分借鑒國外的先進(jìn)工藝方法，運用高速加工技術(shù)、成組技術(shù)等先進(jìn)方法，認(rèn)識現(xiàn)有工藝中存在的工序分散、設(shè)備效率低、夾具多、非有效工時長、質(zhì)量靠工人個人技術(shù)保證等重要缺陷，通過對原有的方法進(jìn)行優(yōu)化，最終設(shè)計一套能消除夾緊變形，減少無效工時，高質(zhì)量、低成本的工藝方法。
工藝設(shè)計是工藝規(guī)劃的前提和基礎(chǔ)，是連接產(chǎn)品設(shè)計和生產(chǎn)制造的重要紐帶。產(chǎn)品的制造可以采用幾種工藝方案，零件加工也可以采用不同設(shè)備、不同的加工方法、不同的工藝方案。同樣一個產(chǎn)品，使用不同的工藝方法進(jìn)行加工，就會產(chǎn)生不同的質(zhì)量、不同的成本。所以，效率高、質(zhì)量好、成本低是衡量工藝設(shè)計好壞的重要標(biāo)準(zhǔn)。
1.2 國內(nèi)外概況、預(yù)測和文獻(xiàn)綜述
在學(xué)校圖書館，網(wǎng)上和網(wǎng)上圖書庫上搜索關(guān)于發(fā)動機飛輪殼的國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展，發(fā)現(xiàn)很少關(guān)于這方面的資料。據(jù)說，可能是因為這里面涉及到重要技術(shù)的問題，大部分都會被保密。但通過在網(wǎng)上查找的資料發(fā)現(xiàn)在發(fā)動機飛輪殼加工工藝方面有新的研究方法，比如柔性自動化技術(shù)在發(fā)動機飛輪殼工藝方面的應(yīng)用，通過對發(fā)動機飛輪殼的加工工藝特點的分析并結(jié)合工廠生產(chǎn)實際，對飛輪殼的加工工藝進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，依據(jù)現(xiàn)代自動化制造系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計和運行原理對三種飛輪殼的機械加工柔性生產(chǎn)線進(jìn)行了規(guī)劃設(shè)計，規(guī)劃出了一條由六臺臥式加工中心組成的柔性生產(chǎn)線設(shè)計方案，整個柔性加工線設(shè)備利用率高、生產(chǎn)能力穩(wěn)定、可靠性好，解決了企業(yè)生產(chǎn)中的飛輪殼加工的瓶頸問題，適合創(chuàng)新公司未來發(fā)展的需要。
我國汽車工業(yè)早已成為國際大汽車制造商競爭的舞臺，新型車的開發(fā)速度越來越快，產(chǎn)品將以多品種，中小批量的生產(chǎn)規(guī)模為主。隨著中國加入WTO，中國的零部件加工企業(yè)將面臨嚴(yán)峻的“全球采購”競爭壓力。對于國內(nèi)歷史較老的零部件企業(yè)想要在新形勢下生存、參與市場競爭，必須應(yīng)用數(shù)控技術(shù)提高現(xiàn)有的工藝制造水平。在新產(chǎn)品加工工藝上的選擇，這些企業(yè)必須放棄由傳統(tǒng)的專用組合機、通用設(shè)備組成生產(chǎn)線的方案，采用先進(jìn)的數(shù)控技術(shù)：對飛輪等盤類零件采用數(shù)控機床，飛輪殼等殼類零件采用立式加工中心。
由于考慮到成本經(jīng)濟性等情況，對飛輪殼產(chǎn)品而言，在進(jìn)行新的工藝設(shè)計時，必須在遵循工藝設(shè)計的基本原則基礎(chǔ)上，充分借鑒國外的先進(jìn)工藝方法，運用高速加工技術(shù)、成組技術(shù)等先進(jìn)方法，認(rèn)識現(xiàn)有工藝中存在的工序分散、設(shè)備效率低、夾具多、非有效工時長、質(zhì)量靠工人個人技術(shù)保證等重要缺陷，通過對原有的方法進(jìn)行優(yōu)化，最終設(shè)計一套能消除夾緊變形，減少無效工時，高質(zhì)量、低成本的工藝方法。
2. 零件分析
2.1 飛輪殼的結(jié)構(gòu)工藝性分析
飛輪殼的主要作用是聯(lián)接發(fā)動機與變速器，當(dāng)聯(lián)接方式變化時，同型號的發(fā)動機可以搭載在不同的汽車上，滿足需求。同一系列飛輪殼與發(fā)動機聯(lián)接面尺寸基本相同，與離合器連接面則不同，但具有相同的功能孔。飛輪殼是盤類零件，外形尺寸大是其突出的結(jié)構(gòu)特點，直徑最大達(dá)480mm,高150mm。飛輪殼的毛坯材料基本是鑄鐵，其另一個結(jié)構(gòu)特點是壁厚不均勻，一般壁厚為6-8mm，壁厚最薄處只有5mm，壁厚最大處卻達(dá)40mm。頂面（與發(fā)動機聯(lián)接）和端面（與離合器聯(lián)接）的面積較大，鑄造時容易變形，而且不易控制變形量，所以兩個面上的連接孔必須進(jìn)行機械加工。
2.2 飛輪殼加工方案設(shè)計
對薄壁殼體類零件的加工，由于工件容易變形，且面與孔之間、孔與孔之間、面與面之間經(jīng)常有尺寸關(guān)聯(lián)要求，所以如何選擇定位基準(zhǔn)，如何安排工藝順序就非常關(guān)鍵，所以加工中通常應(yīng)注意以下幾個問題:
2.2.1 基準(zhǔn)的選擇
通常選與發(fā)動機結(jié)合面和該平面上相距盡可能遠(yuǎn)的兩個孔，采用一面兩銷的定位方式。當(dāng)毛坯鑄造精度很高，且外形變化不明顯時，可以以毛坯面做定位基準(zhǔn)，在一次裝夾中完成全部或大部分工序的加工。
2.2.2 粗、精加工的劃分
由于工件在粗加工后會引起顯著變形時，所以常將平面和孔的加工交替進(jìn)行，在這些表面都粗加工以后，再精加工基準(zhǔn)面及其它表面及面上各孔。
(1)粗加工階段
通常先用端面定位，粗銑頂面，然后再以粗銑后的頂面為基準(zhǔn)，粗銑端面及其他表面，去除毛坯余量。
（2）半精加工階段
通常安排一些半精加工工序，將精度和光潔度要求中等的一些表面加工完成，而對于要求高的表面進(jìn)行半精加工，為以后的精加工做好準(zhǔn)備。
(3)精加工階段
通常首先完成定位基準(zhǔn)面(頂面)的精銑及面上兩銷孔的精加工，并以此為精基準(zhǔn)完成對精度和光潔度要求高的表面及孔的加工。
2.2.3 次要表面及孔的加工
如螺紋孔，可以在精加工主要表面后進(jìn)行，一方面加工時對工件變形影響不大，同時廢品率也降低。另一方面如果主要表面出廢品后，這些表面就不必再加工了，從而也不會浪費工時。但是，如果小表面的加工很容易碰傷主要表面時，就應(yīng)該把表面的加工放在主要表面的精加工之前。
2.2.4 熱處理的安排
有些飛輪殼有熱處理的要求。為了消除內(nèi)應(yīng)力，需要進(jìn)行人工時效，所以通常將熱處理放在粗加工之后，半精加工之前。又如為了提高工件的表面硬度，需進(jìn)行淬火，就要安排在半精加工之后，精加工之前。
2.2.5 輔助工序的安排
如檢驗，在零件全部加工完畢后、各加工階段結(jié)束時、關(guān)鍵工序前后，都要適當(dāng)安排。其他輔助工序還有清洗、去飛刺、表面處理、氣密試驗、包裝等，也應(yīng)按其要求排入工藝過程。
2.3 飛輪殼的加工特點
飛輪殼加工首先解決的問題是頂面的平面度。若頂面的平面度不好，則在加工端面的過程中將產(chǎn)生定位誤差，在后續(xù)的工序加工中也會產(chǎn)生誤差，出現(xiàn)測量基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不統(tǒng)一的問題。即使測量與定位基準(zhǔn)統(tǒng)一，也會發(fā)生零件合格與否的誤判;其次是軸孔的加工。如何保證相互之間位置精度是此工序的關(guān)鍵:另外，對連接用螺栓孔的加工也很關(guān)鍵。
2.4 飛輪殼的技術(shù)要求分析
為了保證飛輪殼在工作過程中有良好的穩(wěn)定性和密封性，在其重要表面和孔上均有詳盡的技術(shù)要求。
首先，兩個定位孔是關(guān)鍵。在加工完兩個定位孔后的很多工序的定位都要用到這兩個定位孔。對其的尺寸精度要求較高，孔徑精度達(dá)到了H7級，位置精度達(dá)到了IT8。對其的粗糙度要求也很高，達(dá)到了Ra1.6。
其次馬達(dá)孔Φ88.9和離合器結(jié)合孔Φ447.7也都達(dá)到了H7級。在制定加工方案時要分析機械加工手冊上提供的途徑，保證粗糙度和尺寸精度都到達(dá)到要求的精度。
最后，端面和頂面在制定工藝路線時要經(jīng)常被作為定位基準(zhǔn)面，其中頂面對端面有平面度要求。因此，應(yīng)選擇合適的方法加工Φ446.5孔。其他面孔的加工也要達(dá)到其技術(shù)要求。
3 工藝規(guī)程設(shè)計
3.1 生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)類型的確定
生產(chǎn)綱領(lǐng)N=Qn（1+）（1+）
N——零件的年產(chǎn)量
Q——產(chǎn)品年產(chǎn)量
n——每臺產(chǎn)品中該零件的件數(shù)
——備品百分率
——廢品百分率
N=500001（1+1%）（1+6%）=53530件/年
由《機械制造工藝學(xué)》表1-1可知零件的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)
3.2確定毛坯制造形式
零件材料為HT250，質(zhì)量約為45kg。它承載著變速器的質(zhì)量，起著動力傳遞支點的作用?？紤]到零件為薄壁類零件，宜變形，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此應(yīng)該選用殼膜鑄件，以使零件的復(fù)雜機構(gòu)以及精度要求得以保證。該零件的年產(chǎn)量為50000件，已達(dá)大批生產(chǎn)的水平。最后確定毛坯的具體技術(shù)要求為：
1.硬度187-241HBS
2.毛坯表面不允許有氣孔和砂眼存在
3.鑄件拔模斜度不大于3o
4.熱處理后時效處理
3.3制定工藝路線
3.3.1 制定工藝路線注意事項
制定的工藝路線應(yīng)使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求得到保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)以確定為大批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能型機床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。
擬訂工藝路線是制定工藝工藝規(guī)程過程中重要的一步。工藝方案制定的優(yōu)劣，不僅關(guān)系到工件的加工質(zhì)量和加工效率，而且關(guān)系到工人的勞動強度，車間面積，設(shè)備投資，生產(chǎn)成本等問題。在制定工藝路線時，要從以下幾個方面考慮。
本零件加工精度要求很高，最高的粗糙度要求為Ra=1.6μm，因此將整個工藝過程劃分為粗加工、半精加工、精加工階段。
工作各表面的加工順序，一般按照下述原則安排：先粗后精，先基準(zhǔn)后其它，先主后次，先面后孔。根據(jù)上述原則，作為精基準(zhǔn)的頂面和端面安排在工藝過程開始時加工。精基準(zhǔn)面加工好后，接著對精度要求高的主要表面進(jìn)行粗加工和半精加工，并穿插進(jìn)行一些次要表面的加工，然后進(jìn)行各表面的精加工。要求高的主要表面的精加工一般安排在最后進(jìn)行，這樣可避免已加工表面在運輸過程中碰傷，有利于保證加工精度。
為了改善工件材料的機械性能和切削性能，在加工過程中常常需要安排熱處理工序。采用何種熱處理工序以及如何安排熱處理工序在工藝過程中的位置，要根據(jù)熱處理的目的決定。
3.3.2 工藝方案的分析與比較
（一）工藝路線一
1.粗車端面
2.粗車Φ446.5內(nèi)孔表面
3.鉆、擴、粗餃、精鉸兩個定為孔Φ18至圖樣尺寸
4.粗銑、精銑頂面
5.半精車、精車Φ446.5內(nèi)孔表面
6.精車止口
7.半精車、精車端面
8.粗鏜馬達(dá)孔
9.粗鏜油封孔、油封孔下臺
10.半精鏜馬達(dá)孔
11.半精鏜油封孔、半精鏜油封孔下臺
12.精鏜馬達(dá)孔
13.精鏜油封孔、精鏜油封孔下臺
14.粗銑懸掛面
15.精銑懸掛面
16.擴、鉸孔Φ29.6
17.鉆6-Φ13.5
18.鉆馬達(dá)孔3-M10螺紋底孔
19.攻馬達(dá)孔3-M10螺紋
20.鉆2-M8螺紋底孔
21.攻2-M8螺紋
22.鉆懸掛面8-M12螺紋底孔
23.攻懸掛面8-M12螺紋
24.鉆孔Φ23.3
25.攻Φ23.3孔 Z3/4寸管螺紋
26.鉆M18螺紋底孔
27.攻M18螺紋
28.锪M18螺紋孔平面
29.鉆12-M10螺紋底孔
30.攻12-M10螺紋
31.倒角、去毛刺
32.檢驗
（二）工藝路線二
1.粗車端面
2.粗車Φ446.5內(nèi)孔表面
3.粗銑頂面
4.半精車Φ446.5內(nèi)孔表面
5.半精車端面
6. 鉆、擴、粗餃、精鉸兩個定為孔Φ18至圖樣尺寸
7.精車Φ446.5內(nèi)孔表面
8.精車止口
9.精車端面
10.粗銑懸掛面
11.精銑頂面
12.精銑懸掛面
13.粗鏜油封孔下臺
14.粗鏜油封孔
15.粗鏜馬達(dá)孔
16.半精鏜油封孔
17.半精鏜油封孔下臺
18.半精鏜馬達(dá)孔
19.精鏜油封孔下臺
20.精鏜馬達(dá)孔
21.擴孔Φ29.6
22.粗鉸孔Φ29.6
23.鉆6-Φ13.5
24.鉆3-M10螺紋孔
25.攻3-M10螺紋
26.鉆2-M8螺紋孔
27.攻2-M8螺紋
28.鉆8-M12螺紋底孔
29.攻8-M12螺紋
30.鉆Φ23.3
31.攻Z3/4管螺紋
32.鉆M18螺紋底孔
33.锪M18螺紋孔平面
34.鉆12-M10螺紋底孔
35.攻12-M10螺紋
36.倒角、去毛刺
37.檢驗
3.3.3 工藝方案的比較與分析
上述兩個工藝方案的特點在于：在路線一中首先加工出了端面和Φ446.5孔，以其為定位再加工頂面一側(cè)的面和孔，再以Φ446.5孔和頂面為定位加工端面方向上的面和孔，這樣互為定位反復(fù)加工容易得到較高的精度，而且把兩個定位孔的加工放在了靠前的工序中，便于以后工序的加工。但在前面加工面的很多工序中把粗、精加工放在了一個工序里，這樣雖然可以減少了裝夾次數(shù)、節(jié)省時間提高了生產(chǎn)率，但在粗加工過程中，由于加工余量大，工件容易產(chǎn)生振動，從而影響了定位精度，這樣也就直接影響了加工質(zhì)量。另外，飛輪殼屬于薄壁類零件在粗加工時容易產(chǎn)生變形，而材料變形的恢復(fù)又是需要時間的，所以應(yīng)該在粗加工后把工件放置一段時間。因此，最好把粗、精加工分開。另外，加工面和加工孔的工序混在了一起，違背了先面后孔的原則。
在線路二中，很好的遵從了先面后孔的原則，另外把很好的劃分了粗加工階段，半精加工階段和精加工階段。這樣有利于保證加工質(zhì)量，便于使用機床，便于安排熱處理工序。同時粗加工各表面后可以及早的發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷，即使報廢和補修，以免繼續(xù)進(jìn)行加工而浪費了工時和制造費用。精加工安排在最后可保護精加工后的表面不受損傷或少受損傷。但在這兩個加工路線中都出現(xiàn)了工序過多、加工繁瑣的問題，這樣會使工件反復(fù)的被拆卸安裝，這樣加工精度不容易保證，另外使輔助時間增多降低了生產(chǎn)率，增高了生產(chǎn)成本。因此應(yīng)盡量在一次裝夾中加工盡可能多的面和孔，提高生產(chǎn)率。
綜上所述，最后的加工路線確定如下表3.1：
表3.1 飛輪殼加工路線
工序號
工步號
工位內(nèi)容
定位基準(zhǔn)
機床
一
1.
粗銑頂面
端面、Φ446.5孔
床身式萬能銑床X715
二
1.
粗車端面
頂面、油封孔
立式車床EQ0301
2.
粗車孔Φ446.5
三
1.
鉆定位孔
端面、Φ446.5孔
立式鉆床Z525
2.
擴定位孔
3.
粗鉸定位孔
4.
精鉸定位孔
四
1.
半精車孔Φ446.5
頂面、定位孔
立式數(shù)控車床CK516
2.
半精車端面
五
1.
精車孔Φ446.5
頂面、定位孔
立式數(shù)控車床CK516
2.
精車止口
3.
精車端面
六
1.
粗銑懸掛面（馬達(dá)孔端）
端面、定位孔
萬能銑床X63W
2.
粗銑懸掛面（孔Φ29.6端）
七
1.
精銑頂面
端面、定位孔
床身式萬能銑床X715
八
1.
精銑懸掛面（馬達(dá)孔端）
端面、定位孔
萬能銑床X63W
2.
精銑懸掛面（孔Φ29.6端）
九
1.
粗鏜油封孔下臺
端面、定位孔
臥式鏜床T68
2.
粗鏜油封孔
3.
粗鏜馬達(dá)孔
十
1.
半精鏜油封孔
端面、定位孔
臥式鏜床T68
2.
半精鏜油封孔下臺
3.
半精鏜馬達(dá)孔
十一
1.
精鏜油封孔下臺
端面、定位孔
臥式鏜床T68
2.
精鏜馬達(dá)孔
十二
1.
擴孔Φ29.6
端面、定位孔
立式鉆床Z535
2.
粗鉸孔Φ29.6
十三
1.
鉆孔6-Φ13.5
端面、定位孔
搖臂鉆床Z3025
十四
1.
鉆3-M10底孔
端面、定位孔
立式鉆床Z525
2.
攻3-M10螺紋
3.
鉆2-M8底孔
4.
攻2-M8螺紋
十五
1.
鉆8-M12底孔
端面、定位孔
搖臂鉆床Z3050
2.
攻8-M12螺紋
十六
1.
鉆孔Φ23.3
端面、定位孔
搖臂鉆床Z3050
2.
攻Z3/4寸管螺紋
十七
1.
鉆M18底孔Φ16.5
端面、定位孔
搖臂鉆床Z3050
2.
攻M18螺紋
3.
锪平螺紋孔
十八
1.
鉆12-M10底孔
端面、定位孔
搖臂鉆床Z3050
2.
攻12-M10螺紋
十九
1.
倒角、去毛刺
二十
1.
檢驗
4 機械加工余量、工序尺寸、及毛坯尺寸的確定
4.1 加工余量的確定
工序尺寸的公差按各種加工方法的經(jīng)濟精度確定，并規(guī)定在零件的“入體”方向，即對于被包容面工序尺寸公差都取上偏差為零，即加工后的基本尺寸等于最大極限尺寸；對于包容面工序尺寸公差都取下偏差為零，即加工后的基本尺寸等于最小極限尺寸?？拙喙ば虺叽绻?，一般按對稱偏差標(biāo)注。毛坯尺寸公差可取對稱公差也可為非對稱公差。
對于工序余量，目前一般采用經(jīng)驗估計的方法，或按照技術(shù)手冊等資料推薦的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，并結(jié)合生產(chǎn)的實際情況確定其加工余量的數(shù)值。對于一些精加工工序，有一最合適的加工余量范圍。加工余量過大，會使精加工時工時過大，甚至達(dá)不到精加工的目的；加工余量過小會使工件的某些部位加工不出來。此外，精加工的余量不均勻，還會影響加工精度。所以對于精加工工序余量的大小和均勻性必須予以保證。
4.2 工序尺寸的確定
對于簡單的工序尺寸，在決定了各工序的余量和其能達(dá)到的經(jīng)濟精度后，就可以計算各工序尺寸及其公差，其計算方法為“逆推法”，即由最后一步工序開始逐步向前推。
對于本零件，采用逆推法確定各工序尺寸如下表4.1-4.10：
表4.1 端面工序尺寸確定
工序名稱
工序間余量/mm
經(jīng)濟精度
工序間尺寸/mm
尺寸、公差
/mm
表面粗糙度Ra/um
精車
0.2
IT7
150
1500.010
1.6
半精車
0.8
IT9
150+0.2=150.2
150.20.025
6.3
粗車
3
IT10
150.2+0.8=151
1510.040
12.5
鑄件
4
CT10
151+3=154
表4.2 ?446.5H7內(nèi)孔工序尺寸確定
工序名稱
工序間余量/mm
經(jīng)濟精度
工序間尺寸/mm
尺寸、公差
/mm
表面粗糙度Ra/um
精車
0.4
IT7
446.5
?
1.6
半精車
1.6
IT9
446.5-0.4=446.1
?
6.3
粗車
9
IT11
446.1-1.6=444.5
?
12.5
鑄件
11
444.5-9=435.5
表4.3頂面工序尺寸確定
工序名稱
工序間余量/mm
經(jīng)濟精度
工序間尺寸/mm
尺寸、公差
/mm
表面粗糙度Ra/um
精銑
0.8
IT9
150
1500.025
1.6
粗銑
2.2
IT11
150+0.8=150.8
150.80.063
6.3
鑄件
3
150.8+2.2=153
表4.4 ?18H7定位孔工序尺寸確定
工序名稱
工序間余量/mm
經(jīng)濟精度
工序間尺寸/mm
尺寸、公差
/mm
表面粗糙度Ra/um
精鉸
0.06
IT7
18
?
1.6
粗鉸
0.08
IT8
18-0.06=17.94
?
3.2
擴
0.86
IT10
17.94-0.08=17.86
?
6.3
鉆
? 17
IT12
17.86-0.86=17
?
12.5
表4.5 懸掛面（馬達(dá)孔端）工序尺寸確定
工序名稱
工序間余量/mm
經(jīng)濟精度
工序間尺寸/mm
尺寸、公差
/mm
表面粗糙度Ra/um
精銑
1
IT9
371
3710.035
3.2
粗銑
2
IT11
371+1=372
3720.090
6.3
鑄件
3
372+2=374
表4.6懸掛面（孔?29.6端）工序尺寸確定
工序名稱
工序間余量/mm
經(jīng)濟精度
工序間尺寸/mm
尺寸、公差
/mm
表面粗糙度Ra/um
精銑
0.5
IT9
101
1010.022
3.2
粗銑
2
IT11
101+0.5=101.5
101.50.055
6.3
鑄件
2.5
101.5+2=103.5
表4.7 馬達(dá)孔工序尺寸確定
工序名稱
工序間余量/mm
經(jīng)濟精度
工序間尺寸/mm
尺寸、公差
/mm
表面粗糙度Ra/um
精鏜
0.2
IT8
88.9
?
1.6
半精鏜
0.8
IT10
88.9-0.2=88.7
?
6.3
粗鏜
4
IT11
88.7-0.8=87.9
?
12.5
鑄件
5
87.9-4=83.9
表4.8 油封孔下臺工序尺寸確定
工序名稱
工序間余量/mm
經(jīng)濟精度
工序間尺寸/mm
尺寸、公差
/mm
表面粗糙度Ra/um
精鏜
0.8
IT8
167.8
?
1.6
半精鏜
2
IT9
167.8-0.8=167
?
3.2
粗鏜
10
IT11
167-2=165
?
6.3
鑄件
12.8
165-10=155
表4.9 油封孔工序尺寸確定
工序名稱
工序間余量/mm
經(jīng)濟精度
工序間尺寸/mm
尺寸、公差
/mm
表面粗糙度Ra/um
半精鏜
1
IT9
160
?
3.2
粗鏜
4
IT12
160-1=159
?
6.3
鑄件
5
159-4=155
表4.10 ?29.6孔工序尺寸確定
工序名稱
工序間余量/mm
經(jīng)濟精度
工序間尺寸/mm
尺寸、公差
/mm
表面粗糙度Ra/um
鉸
0.2
IT8
29.6
?
3.2
擴
1.8
IT10
29.6-0.2=29.4
?
6.3
鑄件
2
29.4-1.8=27.6
5 切削用量及工時的計算
工序一：粗銑頂面
1.加工材料：HT250,硬度：190HBS
加工要求—用端銑刀銑削，加工余量h=2.2mm
機床：X715
2.選擇刀具
（1）根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.2，選擇硬質(zhì)合金銑刀，查表3.1，由于上平面寬度為αe=340mm，銑削深度小于6mm，銑削寬度大于300，銑刀直徑選用400mm，由于采用標(biāo)準(zhǔn)硬質(zhì)合金端銑刀，查表3.16，齒數(shù)z=18。
（2）銑刀幾何形狀查《切削用量簡明手冊》表3.2，由于灰鑄鐵小于200HBS，故選擇主偏角kr=45°，過度刃傾角kre=20°，副偏角kr’=1°，后角αo=8°，端銑刀副后角αe’ =9°，刀齒斜角λs=-20°，前角γo=+5°
3.確定頂面粗銑的切削用量
（1）確定切削深度αp 由于粗加工余量為2.2mm，則可分一次走刀完成，故
αp=157－154.8=2.2mm
（2）確定每齒進(jìn)給量αf 根據(jù)X715數(shù)控銑床的功率為11KW，YG6硬質(zhì)合金端面銑刀加工鑄鐵查《切削用量簡明手冊》表3.5每齒進(jìn)給量αf=（0.18~0.28）mm/z， 但由于采用不對稱銑，主偏角也選取較小應(yīng)取大值αf=0.28 mm/z
（3）選擇銑刀磨損標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 查《切削用量簡明手冊》表3.7當(dāng)硬質(zhì)合金端面銑刀加工鑄鐵材料時，銑后端面的最大磨損為1.5mm，刀具直徑do=400mm，耐用度T=420min（表3.16）
（4）確定切削速度vc和每分鐘進(jìn)給量vf 根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.27中公式計算：
查表可知：Cv=245，qv=0.2，xv=0.15，yv=0.35， μv=0.2，pv =0， m=0.32， T=420min
αp=2.2mm，αf=0.28 mm/z，ae=340mm，z=28，do=d=400mm，kv=1.0
v=245×4000.2/4200.32×2.20.150.280.35×3400.2×280 m/min=50.8m/min
n=(1000v/Πd )r/min=1000×50.8/3.14×400=40.4 r/min
取n=45 r/min
則實際切削速度和每分鐘進(jìn)給量 v=Πdn/1000=3.14×400×45/1000 m/min =56.5m/min
fmz=αf×n×z=0.28×45×28m/min=352.8mm/min
(5)校核機床功率 查表3.28中公式計算
Fv=CFa p xF×fzyF×aeuF ×z×kFc/ doqF nwF
查表可得：CF=54.5,xF=0.9,yF=0.74,uF=1.0,wF=0,qF=1.0,ap=2.2mm,fz=0.28 mm/z,ae=340,Z=28,do= d=400mm,kFc=1.0
Fc=54.5×2.2×0.9×0.28×0.74×340×1.0×28×1.0/400×1.0×450=1028.1N
由v=Πdn/1000=0.94m/s則：
Pc=1028.1×0.94/1000kw=0.97kw
X715數(shù)控銑床的功率是7.5kw，故所選切削用量可用，因此，所確定的切削用量參數(shù)如下：
αp=2.2mm， αf=0.28 mm/z，fmz=352.8mm/min，n=45 r/min，v=56.5m/min
4.基本時間
查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表6.2—7可知：
Tj=l+l1+l2/ fmz ，其中l(wèi)1=0.5d—[co×（d-co）]0.5+(1～3) co=（0.03～0.05）d，l1=3～5mm ，l1=0.5d—[co×（d-co）]0.5+(1～3)=200—[16（400—16）]0.5+2=123.6mm，取l2=4mm
故Tj={（340+123.6+4）/352.8}min=1.3min
工序二：粗車端面、粗車Φ446.5內(nèi)孔
工位一：粗車端面
1.加工材料：HT250,硬度：190HBS
工件尺寸：D=480mm，d=435mm的圓環(huán)面；
加工要求：用端面車刀車削，加工余量h=3.0mm
機床：立式車床EQ0301
2.選擇刀具
（1）根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.2，選擇YG6硬質(zhì)合金端面車刀。
（2）根據(jù)表1.1，由于EQ0301車床中心高度為270mm，故選刀桿尺寸B×H=20mm×30mm，刀片厚度為7mm。
（3）車刀幾何形狀查《切削用量簡明手冊》表1.3，由于灰鑄鐵小于200HBS，故選擇前角γo=+10°，后角αo=7°，主偏角kr=90°，副偏角kr’=10°，刃傾角λs=-10°，γo1=-10°，bγ1=0.4mm。
3.確定切削用量
（1）確定切削深度αp 由于粗加工余量僅為3mm可在一次走刀內(nèi)完成，故
αp=154.8-151.8=3mm
（2）確定進(jìn)給量f 根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.4，在粗車灰鑄鐵、刀桿尺寸為20mm×30mm，αp<=3mm,以及工件直徑為 100～600時
f=0.9～1.8mm/r
按EQ0301立式車床說明書選擇
f=1.35mm/r
確定的進(jìn)給量尚需要滿足車床進(jìn)給機構(gòu)強度的要求，故需進(jìn)行檢驗。
根據(jù)EQ0301立式車床說明書，其進(jìn)給機構(gòu)允許的進(jìn)給力Fmax=3530N。
根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.23，當(dāng)灰鑄鐵的硬度HBS為170～212，αp<=3.8mm，f<=1.8mm/r, kr=45°時，進(jìn)給力Ff=1620N。
切削時Ff的修正系數(shù)為kroFf=1.0，kλsFf=0.75，kkrFf=1.17（見表1.29-2），故實際進(jìn)給力為：
Ff=1620×1.0×0.75×1.17=1421N
由于切削時的進(jìn)給力小于車床進(jìn)給機構(gòu)允許的進(jìn)給力，故選f=1.35mm/r的進(jìn)給量可用。
（3）選擇車刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命 根據(jù)表1.9，車刀后刀面最大磨損量取為0.8mm，車刀壽命為T=60min。
（4）確定切削速度vc 切削速度vc可根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.27公式計算
Vc=
根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.28 切削速度的修正系數(shù)為ktv=1.0，kkrv=0.73，ksv=0.8，kTv=1.0，kkv=1.04，kMv=1.0 ，式中kv=kMvktv kkrv ksv kTv kkv=0.61
故
Vc= =97m/min
n== =64r/min
按EQ0301車床說明書，選擇nc=63r/min，vc=97m/min。
（5）校驗機床功率 機床的功率根據(jù)表1.29公式計算：
Pc=
式中Pc可由表1.19查出，當(dāng)鑄鐵硬度HBS為160～245，f<=1.5mm/r，αp<=3.4mm,時Fc=4120N。切削力Fc的修正系數(shù)為kroFc=1.0， kkrFc=0.89（見表1.29-2），F(xiàn)c=4120×0.89=3667N，故
Pc=kW=5.93kW
根據(jù)EQ0301車床說明書，當(dāng)nc=63r/min時，車床主軸允許功率PE=11kW，因為Pc
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