某活塞機械加工工藝及其夾具設計【精鏜銷孔+鉆油孔】

資源目錄里展示的全都有，所見即所得。下載后全都有,請放心下載。原稿可自行編輯修改=【QQ：401339828 或11970985 有疑問可加】 摘 要 本設計通過對內(nèi)燃機鋁活塞加工技術的發(fā)展、活塞的工作環(huán)境以及結構特點的分析，確定了活塞的加工過程及加工方案，其中主要包括：生產(chǎn)綱領和生產(chǎn)類型的確定、材料的選擇、毛坯的制造方法、機械加工余量的確定、各加工工序切削用量的確定、工序時間的計算以及工序卡片的編制。最后，進一步選擇并設計了兩套典型的機床夾具，精鏜銷孔夾具設計和鉆油孔夾具設計，其中主要包括：定位方案與夾緊方案的設計，分度裝置的設計、兩套夾具的工作原理以及在夾具設計過程中應該注意的問題。經(jīng)過設計分析和論證，活塞的工藝設計與夾具設計是可行的。 關鍵詞：活塞，工序，機床夾具，機械加工工藝 53 ABSTRACT In the paper of this graduation design ,through the comprehensive explication of the developing of aluminum piston of the internal-combustion engine whose the machining technologies,the surrounding of working and the analysis of structural of the piston.It is conformed the technology process and arrange for process of piston. It mainly includes:produce outline and produce type to be conformed,choose material,the manufacturing method of the semi-finished product of material,the amount of remaining of machine process to be conformed ,the cutting dosage of each process to be conformed,calculated the working procedure time and draw up the working procedure.Lastly,chose and designed two sets of typical model of tool machine tongs,designed the tongs of drilling the oil bore and designed the tongs of the milling machine.It mainly includes among them:the position project and the pressure designed,the cet degree design,two sets of wrok principles of tongses and what we must be notice in the process of the piston design.Through the analysis and argument,the arts and crafts design and the tongs design of the piston is viable. Keywords : Piston，Working procedure，Machine tongs，Manufacture process technology 目 錄 摘要 I ABSTRACT II 1 緒論 1 1.1本課題的研究意義，國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、水平和發(fā)展趨勢 1 1.1.1 面臨的發(fā)展機遇 1 1.1.2 市場競爭的三國演義 2 1.1.3未來三年中高檔柴油發(fā)動機活塞市場預測 3 1.2 本課題的基本內(nèi)容，預計可能遇到的困難，提出解決問題的方法和措施 3 1.3 本課題擬采用的研究手段（途徑）和可行性分析 4 2 活塞結構特點 5 2.1 活塞的工作環(huán)境及承受的作用力 5 2.2 活塞的結構特點 5 3 活塞的工藝規(guī)程的制訂 8 3.1 機械加工工藝過程的基本概念 8 3.1.1 工序、工步和工作行程 8 3.1.2 安裝與工位 8 3.2 制訂機械加工工藝規(guī)程的原始資料及活塞的工藝分析 8 3.2.1 產(chǎn)品的零件圖(見圖紙) 8 3.2.2 產(chǎn)品驗收的質量標準 8 3.2.3　產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領和生產(chǎn)類型 9 3.3 活塞的材料及毛坯制造 10 3.3.1 材料選擇 10 3.3.2 毛坯的選擇 10 3.3.3 鑄造斜度 11 3.3.4 鑄造圓角及半徑 11 3.3.5 確定的機械加工余量 12 3.3.6 毛坯的制造方法及工藝特點 12 3.4 基準的選擇 12 3.4.1 粗基準和精基準的選擇 13 3.5 擬定工藝路線 15 3.5.1 加工方法的確定 15 3.5.2 加工階段的劃分 16 3.5.3 工序的安排 17 3.5.4 工藝方案的比較與技術經(jīng)濟分析 19 3.6 活塞加工余量的確定 22 3.6.1 加工余量的確定方法 23 3.6.2 加工余量的確定 23 3.7 工序尺寸與公差的確定 23 3.8 機床與工藝裝備的確定 25 3.8.1 機床的選擇 26 3.8.2 夾具的選擇 26 3.8.3 刀具的選擇 27 3.8.4 量具的選擇 27 3.9 切削用量的確定 30 3.10 工序時間的計算 31 4 精鏜銷孔夾具設計 34 4.1 機床夾具的功能 34 4.2 機床夾具的類型 34 4.3 機床夾具的基本組成 34 4.4 活塞銷孔加工夾具的定位及誤差分析 35 4.4.1 定位方式和定位元件 35 4.4.2 定位元件尺寸及公差計算 35 4.4.3 定位誤差分析與計算 36 4.5 工件的夾緊裝置的設計 37 4.5.1 夾緊裝置的組成和基本要求 37 4.5.2 夾緊裝置的組成 37 4.5.3 夾緊裝置的基本要求 38 4.5.4 夾緊力的確定 38 4.6 對定裝置 41 4.7 標準件的選取 41 4.8 夾具體的設計 42 4.8.1 夾具體的毛坯結構 42 4.8.2 夾具體外形尺寸的確定 42 4.8.3 夾具體的排屑結構 43 4.9 精鏜銷孔夾具工作原理 43 5 鉆油孔夾具設計 45 5.1 工件的定位 45 5.2 定位誤差的分析與計算 45 5.3 工件的夾緊 46 5.4 導向裝置的確定 46 5.5 分度裝置設計 47 5.6 標準件的選擇 48 5.7 夾具體的設計 48 5.8 鉆油孔夾具的工作原理 48 6 總結 45 6.1 設計體會 50 6.2 前景展望 50 參考文獻 52 致謝 53 1 緒 論 1.1、本課題的研究意義，國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、水平和發(fā)展趨勢 活塞是發(fā)動機中的重要零件之一。它在工作時承受發(fā)動機汽缸內(nèi)高溫氣體的壓力，并通過活塞銷、連桿將壓力傳給曲軸。因此活塞是在高溫、高壓和連續(xù)變負載下工作的。 活塞的加工具有典型性，對于我們機械設計制造及其自動化專業(yè)的學生來說，通過這次畢業(yè)設計，不僅能夠很好地復習、運用在四年里學習過的知識，而且還能讓我們把各科知識統(tǒng)一起來，融會貫通，更全面地了解零件加工工藝過程和夾具設計。 發(fā)動機活塞的材料為鋁合金，它的導熱性好、重量輕、慣性力小，并具有較好的切削加工性。鋁活塞的毛坯采用金屬模澆鑄。毛坯的精度較高，活塞銷孔也能鑄出，因此機械加工余量可以相應地減少。毛坯在機械加工前要切去澆冒口，并進行時效處理，以消除鑄造時因冷卻不均勻而產(chǎn)生的內(nèi)應力。 隨著中國汽車市場的快速發(fā)展，我國車用發(fā)動機活塞市場也將“水漲船高”。特別是隨著我國中重型汽車“井噴”式發(fā)展和國3排放標準的全面實施，未來三年，我國中高檔柴油發(fā)動機活塞市場將迎來歷史性的巨大發(fā)展契機。 1.1.1面臨的發(fā)展機遇： 未來三年，我國中高檔柴油發(fā)動機活塞市場存在著幾方面的發(fā)展機遇： 一是長距離運輸車輛的快速增長。隨著我國高速公路通車里程的快速增加和高等級公路的大規(guī)模建設，將有效拉動長距離運輸車輛的快速增長。目前國外載貨汽車市場以300千瓦以上大功率車型為主，而在國內(nèi)僅有5%的車型為300千瓦以上。未來一段時間里，我國載貨汽車市場的動力水平將快速升級，高速度、大功率、自身質量輕的重型汽車將成為用戶的首選。 二是自卸車市場的強勁增長。我國固定資產(chǎn)投資規(guī)模快速增長，大型項目上馬帶動工程用自卸車銷售增長；同時因為受國家治超因素影響較小，自卸車市場空間會有所加大。 三是發(fā)展節(jié)油型重車成為趨勢。隨著我國油價逐步與國際市場接軌以及各國對能源需求的進一步增加，高油價時代已經(jīng)來臨，節(jié)油將成為用戶購買重型汽車的重要衡量指標。 四是國家新農(nóng)村建設的強勁拉動。隨著國家加大落實“三農(nóng)”政策力度，農(nóng)民收入不斷提升，收獲機械、拖拉機產(chǎn)品的消費呈現(xiàn)出功率上升的趨勢。因此，在農(nóng)機配套領域，多缸機逐步占據(jù)以傻大黑粗為特點的單缸機市場。 五是國3排放標準全面實施。進入2007年，我國全面實施國3排放標準，將對中重型汽車的技術提升和老舊產(chǎn)品的淘汰起到促進作用。 六是重型汽車市場的更新?lián)Q代。據(jù)測算，目前國內(nèi)重型汽車市場保有量為190萬輛，全國貨運總量平均每年增長約10%。根據(jù)車輛報廢新標準分析，重型汽車報廢里程約為60萬公里，基本上五年內(nèi)要報廢。每年更新車輛總量約23萬—25萬輛，這是拉動重型汽車市場需求上漲的重要因素。 1.1.2、市場競爭的“三國演義”： 有市場必然會有競爭。未來三年，我國中高檔柴油發(fā)動機活塞市場將上演“三國演義”，馬勒、濱洲渤海、江濱三家企業(yè)將占據(jù)整個中高檔柴油車發(fā)動機活塞市場85%以上的份額。 德國馬勒公司是全球最大的活塞開發(fā)制造商，目前在中國年銷售收入超過1億元人民幣，每年有1000萬個活塞在中國進行配套組裝，為通用、福特、戴-克、大眾、日產(chǎn)、豐田等諸多國內(nèi)合資品牌供貨。2006年，馬勒在上海成立馬勒中國技術中心，這是馬勒繼在上海、南京、重慶、營口、天津、廣州等地成立8家零部件制造廠之后再次加快進軍中國步伐的一大舉措。 馬勒在中國的新增投資已占其全球新投資的10%，而這個數(shù)字還有進一步擴大的趨勢。未來三年，隨著馬勒在中國布局的進一步完善，特別是進一步適應中國市場的“水土”之后，在中高檔柴油發(fā)動機活塞市場的占有率排名將上升至第一位，總的市場占有率達35%以上。 湖南江濱機器（集團）有限責任公司是中國兵器裝備集團公司直屬大型企業(yè)，定點生產(chǎn)經(jīng)營中高性能發(fā)動機活塞、齒輪、機油泵總成等零部件的專業(yè)化企業(yè)，也是我國惟一軍用活塞生產(chǎn)基地。江濱是國內(nèi)最早從國外引進活塞設計與制造技術的企業(yè)，通過30多年對引進技術的消化吸收和自主創(chuàng)新，在“專注增壓，專注環(huán)?！彼枷氲闹笇?，曾先后研制出我國第一只帶耐磨鑲圈活塞、第一只內(nèi)冷油道活塞、第一只石墨噴涂活塞、第一只異形銷孔活塞、第一只鼓形變橢圓活塞、第一只組合式活塞、第一只擺體式活塞、第一只電子束焊接活塞，其中電子束焊接、鋼頂鋁裙組合式活塞為國內(nèi)獨家生產(chǎn)。 山東濱州渤?；钊煞萦邢薰臼菄锌毓傻拇笮推髽I(yè)，擁有國內(nèi)活塞行業(yè)惟一的國家級企業(yè)技術中心和博士后工作站。公司產(chǎn)品品種達700多個，廣泛用于各種汽車、摩托車、船舶、空壓機、冷凍機、工程機械、農(nóng)用機械、軍工等，為一汽集團、東風集團等大型汽車廠和發(fā)動機廠配套。未來三年，濱州渤海將憑借其上市公司、當?shù)卣闹С忠约白陨砥放?、營銷渠道等優(yōu)勢，在中高檔柴油發(fā)動機活塞市場上將有不俗的表現(xiàn)，其市場占有率排名第三位，總的市場占有率達到20%左右?！? 1.1.3、未來三年中高檔柴油發(fā)動機活塞市場預測： 按照整車年均增長15%的速度，2007年柴油商用車產(chǎn)銷將分別達到185.5萬輛和186.1萬輛，2008年將達到213.3萬輛和214.0萬輛，2009年將達到245.3萬輛和246.1萬輛，2010年將達到282.1萬輛和283.0萬輛。由此按照平均每車5缸計算，2007年柴油商用車活塞市場產(chǎn)銷量將分別達到927.5萬只和930.5萬只，2008年將達到1066.5萬只和1070.0萬只，2009年將達到1226.5萬只和 1230.5萬只，2010年將達到1410.5萬只和1415.0萬只。 　同時，由于未來幾年我國柴油商用車市場處于產(chǎn)品升級換代和發(fā)展高峰時期，我國柴油商用車活塞維修市場也將十分活躍，按照主機與維修1∶1的比例計算，2007-2010年我國柴油商用車活塞維修市場的產(chǎn)銷量將與主機市場產(chǎn)銷量同步。 1.2 本課題的基本內(nèi)容，預計可能遇到的困難，提出解決問題的方法和措施 本課題基本內(nèi)容是某活塞機械加工工藝及其夾具設計，要研究的主要內(nèi)容有： 1）設計開始的過程中，我們應該認真分析零件圖，了解要加工零件的結構特點和相關的技術要求，對活塞的每一個細節(jié)，都應仔細的分析，如活塞加工表面的平行度、同軸度、粗糙度等，特別是要注意各部分自身精度（同軸度、圓度、粗糙度）和它們的相互位置精度（軸線之間的平行度、垂直度以及軸線與平面之間的平行度、垂直度等要求），該加工零件的各孔的尺寸是整個設計加工的關鍵，必須弄懂其每個尺寸的意義。我們采用AutoCAD軟件繪制零件圖，一方面增加對零件的了解認識，另一方面增加我們對AutoCAD軟件的熟悉。 2）活塞的加工工藝過程是整個設計的重點內(nèi)容，在設計過程中，我們必須嚴格地選擇毛坯、制訂工藝規(guī)程、確定加工余量、計算工藝尺寸、計算工時定額以及定位誤差的分析，為了與實際加工相吻合，我們還必須對加工設備、切削用量、加工裝備等進行選擇和設計，這個階段內(nèi)容較多，涉及的范圍也比較廣，為了設計的參數(shù)合理，我們必須廣泛查閱相關的書籍，達到設計的合理性和實用性。 3）為了工件定位準確和夾緊的快速，提高效率和降低工人的勞動強度，提高零件加工精度和安裝找正方便，我們要采用專用的夾具。在夾具設計過程中，我們統(tǒng)一采用以端面和止口為主要定位面來進行加工。因為我們未學習過夾具的設計和計算。所以工作量大大地增加了，只有通過在實習過程中對夾具的感性認識和夾具設計參考書以及夾具圖冊來進行設計和計算。所以，夾具的設計是整個設計的重點，也是一個難點。 夾具的設計必須要保證夾具的定位準確和機構合理，考慮夾具的定位誤差和安裝誤差。我們將通過對工件與夾具的認真分析，結合一些夾具的具體設計事例，查閱相關的夾具設計資料，聯(lián)系在工廠看到的一些活塞加工的夾具來解決這些問題。 1.3 本課題擬采用的研究手段（途徑）和可行性分析 根據(jù)活塞零件的特點，活塞加工不宜采用工序集中的原則，一般采用工序分散的原則來安排加工順序，因為活塞加工一般為大批生產(chǎn)，加工要求較高，且剛性較差，所以加工應劃分階段，盡可能將粗、精加工分開進行。逐步提高定位基準的精度和加工表面的精度。 本次畢業(yè)設計過程中，為了活塞加工工藝的合理性、實用性以及加工精度等要求，我們在圖書館努力收集有關活塞加工實例，在發(fā)動機活塞加工的設計中作為參考，提高其工藝路線的合理性，同時結合我們在成都內(nèi)燃機廠和資陽機車廠對發(fā)動機活塞的一些認識來提高我們設計的發(fā)動機活塞的實用性。 在加工發(fā)動機活塞零件的工藝過程中，我們必須保證其各部分的加工精度和與連接部件的裝配精度，其主要技術要求如下： 1）裙部外圓要求與汽缸精密配合，尺寸公差為6級精度等級，表面粗糙度 Ra0.63um。 2）為了使活塞銷工作時能在空中自由轉動，活塞銷孔尺寸公差為6級以上精度、表面粗糙度Ra0.16um、圓度公差0.0015mm、孔的圓柱度公差0.003 mm。 3）為了使活塞銷和銷孔受力均勻，減少不均勻摩擦，活塞銷孔對裙部軸線必須垂直，在100 mm長度上公差為0.035mm，對稱度為0.2 mm。 4）銷孔軸線到頂面距離為56，上下偏差為+0.08 mm，-0.08 mm。 5）為使活塞環(huán)能隨氣缸套孔徑大小而自由地漲縮，環(huán)槽的寬度尺寸、表面粗糙度及對裙部外圓軸線的位置也有較高的要求。 經(jīng)過以上對發(fā)動機活塞零件的加工工藝分析，結合平時老師的講解及書本知識，本次畢業(yè)設計將圓滿完成。 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 2 活塞結構特點 2 活塞結構特點 2.1 活塞的工作環(huán)境及承受的作用力 活塞在氣缸內(nèi)工作時，混合氣在燃燒室內(nèi)燃燒時產(chǎn)生的溫度超過700攝氏度；活塞高速運動時其加速度達到20000～60000m/s；四沖程發(fā)動機工作時活塞頂部中心溫度在250攝氏度左右，二沖程發(fā)動機則為300到350攝氏度。由此可見，活塞是在一個高溫的環(huán)境中工作。在發(fā)動機汽缸內(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，活塞承受高溫氣體壓力，并把壓力通過活塞銷、連桿傳給曲軸?？梢娀钊窃诟邷馗邏合伦鏖L時間變負荷的往復運動，活塞的結構就要適應這樣的工作條件。 2.2 活塞的結構特點 活塞頂面用于承受高溫氣體的壓力,在活塞外圓表面上有三個環(huán)槽，離頂面最遠的一個環(huán)槽是油環(huán)槽，槽內(nèi)裝有油環(huán)，將氣缸壁上多余的潤滑油刮去，第一環(huán)為氣環(huán)槽 ，用于安裝氣環(huán)，密封燃燒工質，第二環(huán)為扭曲環(huán)?；钊h(huán)上部分稱為頭部，其余部分稱為活塞裙部。 活塞采用ZL101鋁銅合金材料鍛造，它由頂部、頭部、裙部三部分組成。頭部呈圓錐體，裙部呈橢圓，頂部為ω形；頭部有三道環(huán)槽，上面兩道安裝氣環(huán)，下面一道安裝油環(huán)；油環(huán)底部分布著兩排回油孔，油槽下面還有一排油孔；活塞頭部從上至下呈圓錐體，裙部呈橢圓，內(nèi)腔復雜，壁厚較均勻。 圖2-1 活塞簡圖 如圖所示，平面1稱為活塞的頂面，它承受氣體的壓力，并受到高溫氣體的直接作用。兩個環(huán)行的槽2稱為環(huán)槽，其中靠近頂點的二個環(huán)槽稱為氣體槽，在氣體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；離頂面最遠的一個環(huán)槽稱為油環(huán)槽，在油環(huán)槽中放置油環(huán)（或稱刮油環(huán)），它把飛濺到氣缸套內(nèi)壁上的多余的潤滑油刮去，使油從油環(huán)槽的小孔3中流回曲軸箱。包括頂面和環(huán)槽在內(nèi)的部分4稱為活塞頭部。其余部分5稱為活塞裙部，在活塞工作過程中起導向作用。活塞中間的貫穿孔6稱為活塞銷孔，活塞孔的兩端有鎖環(huán)槽。圖中之7是一個短圓柱面和圓錐面的組合，通常稱為止口。它是專為加工活塞而設置的輔助基準面，在結構上和功能上沒有作用。 活塞在工作過程中易產(chǎn)生受力變形和熱變形.如圖2-2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比垂直于該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,熱量通過活塞頂部傳到活塞裙部,溫度升高產(chǎn)生熱變形。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2-2的虛線所示。 圖2-2 活塞在工作中的變形 所以無論是受力變形或熱變形都使原來的圓柱形的裙部變成橢圓形，橢圓的長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)生強烈的磨損甚至咬住。為了補償上述變形，由活塞裙部設計制造成橢圓形，橢圓的長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不同。在活塞上，橢圓的長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，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。為了補償這種不均勻的熱變形，把活塞頭部的外徑設計的比裙部小，同時活塞裙部也設計成上小下大的錐形?；钊共康腻F度是0.02～0.05mm。 為了減少向裙部傳導的熱量，在活塞（主要是高速內(nèi)燃機用活塞）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，在氣環(huán)槽下鑲嵌一高鎳鑄鐵環(huán)。使鑄鐵的熱膨脹系數(shù)更接近ZL101，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，應使活塞銷在活塞孔及連桿小頭襯套孔中能自由轉動，即所謂“浮動式”活塞銷。為了避免活塞銷在工作過程中軸向竄動，在鎖環(huán)槽中裝有鎖環(huán)。 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 3 活塞的工藝規(guī)程的制訂 3 活塞的工藝規(guī)程的制訂 3.1 機械加工工藝過程的基本概念 工藝就是制造產(chǎn)品的方法。機械加工工藝過程一般是指在生產(chǎn)過程中，通過機械加工改變生產(chǎn)對象的形狀、尺寸、相對位置和性質等，使其成為半成品或成品的過程，它有如下組成部分： 3.1.1 工序、工步和工作行程 工序是指一個人（或一組）工人，在一臺機床（或者一個工作地點），對同一個（或者同時對幾個）工件所連續(xù)完成的那一部分工藝過程。 工步是在加工表面不變，加工工具不變，切削用量不變的條件下所連續(xù)完成的那一部分工序。 工作行程是加工工具在加工表面上切削一次所完成的工步部分。 3.1.2 安裝與工位 安裝：工件經(jīng)一次裝夾后所完成的那一部分工序。 工位：工件在機床上所占據(jù)的每一個位置上所完成的那一部分工序。 3.2 制訂機械加工工藝規(guī)程的原始資料及活塞的工藝分析 3.2.1 產(chǎn)品的零件圖(見圖紙) 3.2.2 產(chǎn)品驗收的質量標準 活塞的技術要求已由國家科委制定了國家標準，對各部分的尺寸公關、形狀和位置公差以及表面粗糙度均有詳細的規(guī)定，現(xiàn)采用JB3931—85標準說明如下： (1) 活塞裙部外圓要求與氣缸很精密的配合，因此裙部外圓尺寸公差一般為IT6，對于高速內(nèi)燃機要達IT5。為了減少機械加工的困難，將活塞裙部和氣缸套孔徑的制造公差放大三倍，裝配時將活塞按裙部尺寸分為三組，氣缸套按孔徑尺寸分成三組，對相應的組的進行裝配，以保證達到要求的間隙。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Ra≤0.63μm。 (2) 對于浮動式活塞銷孔，為了使活塞在工作過程中能在孔中自由轉動，銷孔尺寸公差IT6級以上。為了減少機械加工工作量，活塞銷孔和活塞銷的裝配也采用分組裝配法，當銷孔內(nèi)圓表面粗糙度Ra≤0.16。 (3) 活塞銷孔的位置公差要求如下： a. 銷孔軸心線到頂面的距離影響氣缸的壓縮比，影響發(fā)動機的效率，對于此活塞這一距離為56±0.08mm。 b. 銷孔軸心線對裙部軸心線的垂直度過影響活塞銷、銷孔及連桿的受力情況。垂直度誤差過大將使活塞銷、銷孔及連桿單側受力，活塞在氣缸中傾斜，加劇磨損，垂直度在100mm長度上為0.035mm。 c. 銷孔軸心線在裙部軸心線的對稱度誤差也會引起不均勻磨損，對稱度公差為0.035mm。 (4) 為了使活塞 環(huán)能隨氣缸孔徑大小的變化而自由地脹縮，對活塞環(huán)槽作下列規(guī)定： a. 活塞環(huán)平面母線對裙部軸線的垂直度，且在25mm長度上為0.07mm。 b. 活塞環(huán)槽平面對裙部軸線圓跳動為0.05mm。 c．環(huán)槽寬度尺寸公差為0.02～0.04mm d.活塞環(huán)槽上下面平面粗糙度Ra≤0.63μm。 (5) 為了保證發(fā)動機運轉平穩(wěn)，同一發(fā)動機各活塞的重量不應相差很大，重量差不得大于名義重量的2.5％。活塞按重量分組裝配。 3.2.3　產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領和生產(chǎn)類型 生產(chǎn)綱領是企業(yè)在計劃期內(nèi)應當生產(chǎn)的包括備品和廢品在內(nèi)的年產(chǎn)量?？砂聪率接嬎? 式中：——零件的年生產(chǎn)綱領（件／年）； 　　——產(chǎn)品的年產(chǎn)量（臺／年）； 　　——每臺產(chǎn)品中，該零件的數(shù)量（件／臺）； 　　——備品率； 　　——廢品率； 根據(jù)零件易磨損和損壞的程度，備品率定為3%-5%，現(xiàn)取4%；此活塞屬于機械零件，一般廢品率取1%。 故 ＝ 6 × 1 ×（1+4%+1%） ＝6.3　?。ㄈf件） 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)。 根據(jù)《機械制造工藝設計簡明手冊》中查得：本產(chǎn)品屬于輕型機械，且生產(chǎn)綱領為6.3萬臺，遠遠大于5萬臺，所以此活塞的生產(chǎn)屬于大量生產(chǎn)。結合活塞加工JB3931--85標準其工藝過程的主要特點為: (1) 工件具有互換性,裝配采用分組選擇裝配法。 (2) 鑄件廣泛采用金屬模機器造型高生產(chǎn)率毛坯制造方法，毛坯精度高，加工余量小。 (3) 廣泛采用高生產(chǎn)率的專用機床及自動機床，按流水線形式排列。 (4) 廣泛采用高生產(chǎn)率刀具、夾具和量具。 (5) 對操作工人的技術要求較低，對調(diào)整工人的技術要求較高。 (6) 必須制定詳細的工藝規(guī)程。 3.3 活塞的材料及毛坯制造 鑄造鋁合金按化學成分可分為：鋁硅合金、鋁銅合金、鋁鎂合金和鋁鋅合金。 3.3.1 材料選擇 采用高碳合金工具鋼整體淬火的活塞，在工作中和釬桿接觸的平面不變形，不易產(chǎn)生裂紋，而采用低碳合金鋼滲碳淬火的活塞，在工作中和釬桿接觸的平面易產(chǎn)生變形（平面凹陷）和裂紋，如果裂紋擴大，就會產(chǎn)生斷裂使活塞報廢。 在高速柴油機中，為了減少往復直線運動部分的慣性作用,都采用了銅硅鋁合金作為活塞材料。在低速、重負荷、低級燃料的發(fā)動機中，有時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: (1) 導熱性好,使活塞頂面的溫度降低較快，可以提高發(fā)動機的壓縮比，又不至于引起混合氣體的自燃，因而可以提高發(fā)動機的功率； (2) 重量輕,慣性力小； (3) 可切削性好。但它也有一些缺點: a. 材料的價格比較貴； b. 熱膨脹系數(shù)大,約為鑄鐵的兩倍； c. 機械強度及耐磨性較差。 但總的來說,鋁合金的優(yōu)點超過缺點，所以在高速內(nèi)燃機中都用它。而且耐磨性方面可以通過鑲嵌一高鎳鑄鐵環(huán)來提高其氣密性和耐磨性，增加其壽命。 3.3.2 毛坯的選擇 選擇毛坯應考慮的因素： (1）零件力學性能的要求 相同的材料采用不同的毛坯制造方法，其力學性能有所不同。鑄鐵件的強度，離心澆注、壓力澆注的鑄件，金屬型澆注的鑄件，砂型澆注的鑄件依次遞減。 (2）零件的結構形狀和外輪廓尺寸 形狀較簡單、壁厚均勻的毛坯可采用金屬型鑄造。 (3）生產(chǎn)綱領和批量 生產(chǎn)綱領大時宜采用高精度與高生產(chǎn)率的毛坯制造方法。 (4）現(xiàn)場生產(chǎn)條件和發(fā)展 應經(jīng)過技術經(jīng)濟分析和論證。 從生產(chǎn)批量來看，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；從零件的結構來看，由于此零件屬于外形較復雜的小型零件，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。同時可以減少切削加工或不進行切削加工；從毛坯的制造方法來看，鑄鋁和鑄銅等有色金屬材料適合用鑄造方法獲得毛坯；從鑄鋁件的力學性能來看，可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，且強度依次遞減,毛坯質量依次降低。 綜上所述，該活塞零件的材料選用ZL101，該材料的成分及性能見表3－1，毛坯采用金屬型鑄造。用金屬型鑄型，在重力下澆注成型。對鋁合金鑄件有細化組織的作用，生產(chǎn)率高，無粉塵，但是設備費用高，手工操作時，勞動條件差。鑄件表面的粗糙度Ra12.5～6.3μm，結晶細，加工余量小。適用于成批大量的生產(chǎn)。 表3-1 鑄鋁101的成分及性能（GB1173—86） 合金代號 主要化學成分/％ 鑄造方法 用途 Si Cu Mg Zn MPa % 鋁硅合金 ZL101 6.5～7.5 ＜0.1 0.25～0.45 ＜0.1 J,T5 202 2 形狀復雜的砂型、金屬型和壓力鑄造零件 3.3.3 鑄造斜度 (1) 鑄造斜度的大小按下列原則確定：金屬的收縮阻力大時，斜度應大；收縮量大和熔點高的合 金，斜度應大；鑄件需要拔模部分的尺寸大時，斜度應小，反之斜度應大。 (2) 鑄件上各面斜度的數(shù)值應盡可能一致，以便于制造模具及造型。待加工表面的斜度數(shù)值可以大一些。 表3-2 各種鑄造方法的最小鑄造斜度 斜度位置 鑄造方法 砂型 金屬型 殼型 壓鑄 外表面 0°30ˊ 0°30ˊ 0°20ˊ 0°15ˊ 內(nèi)表面 1° 1° 0°20ˊ 0°30ˊ 3.3.4 鑄造圓角及半徑 表3-3 鑄造圓角 鑄造方法 鑄造圓角計算公式 最小圓角半徑（mm） 鋁合金 鎂合金 銅合金 鋅合金 黑色金屬 金屬型鑄造 1 2 2 — 2 (1) 鑄件壁部連接處的內(nèi)轉角應有鑄造圓角。 (2) 依照鑄造圓角計算公式算出數(shù)值后，應選取與其接近的機械制造業(yè)常用的標準尺寸（詳見GB2822—81）。為便于制造，半徑應盡可能統(tǒng)一。在此，對于金屬型鑄件一般統(tǒng)一便用R3或R5。 3.3.5 確定的機械加工余量 鑄鍛件的機械加工余量按JB3735-85確定，確定時，根據(jù)估算的鍛件的重量、加工精度及鍛件形狀的復雜系數(shù)，由《簡明機械加工工藝手冊》查得：金屬型鑄件的尺寸公差等級為6～8?？刹榈茫? (1) 外圓的加工余量為4.0mm。 (2) 銷孔的加工余量為3.0mm。 其它表面加工余量由零件尺寸決定(如圖3－1所示): 圖3-1 活塞毛坯圖 3.3.6 毛坯的制造方法及工藝特點 金屬型澆注結構緊密，能承受較大壓力，其生產(chǎn)率較高，適用于鐵碳合金、有色金屬及其合金的大批大量生產(chǎn)。金屬型鑄造允許毛坯的最大質量為100kg，毛坯的最小壁厚為1.5mm，形狀復雜程度一般，精度等級CT要求為7～9級，毛坯的尺寸公差為0.1～0.5，表面粗糙度為Ra為12.5～6.3μm，加工余量等級為F。 3.4 基準的選擇 工件裝夾時必須依據(jù)一定的基準，基準是用來確定生產(chǎn)對象（工件）上幾何要素間的幾何關系所依據(jù)的那些點、線、面，根據(jù)基準的作用不同，基準一般可分為： (1) 設計基準： 設計者在設計零件時，根據(jù)零件在裝配結構中的裝配關系以及零件本身結構要素之間的相互位置關系，確定標注尺寸（或角度）的起始位置（即設計圖樣上所采用的基準）。 (2) 工藝基準： 零件在加工、測量和裝配過程中所采用的基準稱為工藝基準。它又可以分為： a. 定位基準：加工時用于工件的定位的基準。它又可分為粗基準、精基準。 b. 測量基準：在加工過程中或加工后用來測量工件的形狀、位置和尺寸誤差所采用的基準。 c. 裝配基準：在裝配時用來確定零件或部件在產(chǎn)品中的相對位置所采用的基準。 　　d. 工序基準：在工序圖上，為了標注本工序加工面的尺寸和位置采用的基準，工序基準應盡量與設計基準相重合。 (3) 定位基準的選擇 定位基準的選擇一般原則: a. 選最大尺寸表面為安裝面，選最長距離的表面為導向面，選最小尺寸的表面為支承面。 b. 首先考慮保證空間位置精度，再考慮保證尺寸精度。 c. 應盡量選擇零件的主要表面為定位基準。 3.4.1 粗基準和精基準的選擇 (1) 粗基準的選擇除了應考慮以上的一般原則外，還必須考慮以下幾個原則： a. 盡量選擇不加工表面作為粗基準，如果在工件上有很多不需加工的表面，則應以其中與加工面的位置精度要求較高的表面作為粗基準。 b. 選擇加工余量均勻的表面作為粗基準。 c. 選擇加工余量較小的表面作為粗基準。 d. 選作粗基準的表面應平整，沒有澆口、冒口、飛邊等缺陷，以便定位可靠。 e. 粗基準一般只能使用一次，特別是主要的定位基準，以避免產(chǎn)生較大的位置誤差。 (2) 根據(jù)上述的選擇粗基準的基本原則，綜合以上各個原則并考慮活塞的實際情況選擇加工粗基準如下： a. 以活塞毛坯內(nèi)腔為粗基準加工外圓和端面,再以外圓為基準加工精基準止口.因為粗車后的外圓面是加工余量小、較準確的、光潔的、面積較大的平面，而且它也是一個重要的表面，它的余量比較均勻。 b. 直接以活塞毛坯外圓和端面為粗基準加工精基準止口,由于活塞的毛坯加工是采用金屬型鑄造，其鑄造精度較高，加工余量小且余量均勻，以其作為粗基準同樣可以滿足加工要求。 （3）精基準的選擇： 和粗基準一樣，精基準的選擇除了要考慮一般原則外，還有它自身應當注意的問題： a. 盡量用設計基準作為定位基準，實現(xiàn)“基準重合”，以避免產(chǎn)生基準不重合誤差。 b. 當工件以某一組精基準定位可以較方便地加工很多表面時，應盡可能的采用此組精基準定位，實現(xiàn)“基準統(tǒng)一”，以避免產(chǎn)生基準轉換誤差。 c. 當精加工或光整加工工序要求加工余量盡量小而均勻時，應選擇加工表面本身作為精基準，即遵循“自為基準”的原則。該加工表面與其他表面間的位置精度要求由先行工序保證。 d. 為獲得均勻的加工余量或較高的位置精度，可遵循“互為基準”、反復加工的原則。 e. 有多種方案可供選擇時，應選擇定位準確、穩(wěn)定、加緊可靠，可使夾具結構簡單的表面作為精基準。 那么根據(jù)以上的各個原則，結合實際情況對精基準的選擇如下： 活塞是一個薄壁零件,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,因此希望以一個統(tǒng)一基面定位來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。止口是專門為加工活塞而設置的輔助精基面，在結構上和功能上沒有任何作用。在精加工時,除精車外圓等少數(shù)工序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： a. 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。在一次安裝中可車削多個表面，既提高了生產(chǎn)率，又能保證這些表面的位置精度。 b. 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，就不致引起嚴重的變形，從而可以進行多刀切削。 3.5 擬定工藝路線 機械加工工藝路線的最終確定，一般要通過一定范圍的論證，即通過對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、確保加工質量、高效和低成本的最佳工藝路線。下面將從以上幾個方面來確定活塞的機械加工工藝路線。 3.5.1 加工方法的確定 零件表面加工方法的選擇應考慮的問題: （1）零件表面的加工方法，主要取決于加工表面的技術要求。這些技術要求還包括由于基準不重合而提高了對作為精基準表面的技術要求。根據(jù)各加工表面的技術要求，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。 （2）選擇加工方法應考慮每種加工方法的加工經(jīng)濟精度范圍；材料的性質及可加工性；工件的結構形狀及尺寸大小；生產(chǎn)綱領及批量；工廠現(xiàn)有設備條件等。 (3) 加工經(jīng)濟精度分析 各種加工方法所能達到的加工經(jīng)濟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、細心調(diào)整、選擇合適的切削用量，其加工經(jīng)濟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)濟精度提高得愈高，表面粗糙度值減少得愈小，則所消耗的時間與成本也會愈大。 生產(chǎn)上加工經(jīng)濟精度的高低是用其可以控制的加工誤差的大小來表示的。加工誤差小，則加工精度高；加工誤差大，則加工精度低。一般來說，加工誤差和加工成本之間成反比例關系。 可以看出：對一種加工方法來說，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。 （4）材料的性質及可加工性 本零件的材料采用ZL101，它的化學成分是:Si6.5～7.5％,Cu＜0.1%,Mg0.25~0.45%,Zn＜0.1%,其余為Al。這種材料的工藝性能如下： a. 切削性能：ZL101的硬度為100HB，為易切削材料。 b. 熱處理性能：鋁活塞毛坯在機械加工前要切去澆冒口，并進行時效處理，消除鑄造時因冷卻不均勻而產(chǎn)生的內(nèi)應力。時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)過時效處理后能增加強度和硬度。 (5) 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)。因而對生產(chǎn)率要求就相對的比較高。 綜合以上幾點，再考慮工廠的工藝能力和現(xiàn)有設備的加工經(jīng)濟精度，查《機械加工工藝手冊》對擬訂本零件的加工方法如表3-4： 表3-4 加工方法的擬訂 加工步驟 加工方法 外圓的加工 活塞裙部外圓的精度要求為IT6～IT5，表面粗糙度要求為Ra≤0.63,材料為ZL101，這樣對于活塞外圓的加工選用：粗車——精車——金剛石車橢圓， 這樣可以達到的粗糙度為Ra=0.8～0.2μm。 端面的加工 端面的精度要求為IT8級、材料為ZL101，故可采用一次車削完成，這樣能達到的精度等級為IT8～10，粗糙度為Ra=6.3～1.6μm滿足要求。 止口的加工 這個部分表面是為了加工出精基準而加工的，粗糙度要求不是很高，為Ra≤1.25μm，精度要求為IT7，故可采用兩次車削完成，即采用粗車——精車的加工方法,這樣能達到的精度等級為IT8～7，粗糙度為=3.2～0.8μm滿足要求。 銷孔的加工 銷孔的表面的精度要求為IT6以上，要求較高，粗糙度Ra≤0.16μm，故考慮采用：粗鏜——精鏜—滾壓的加工方法，這樣可以達到的精度等級為IT6～IT7，粗糙度為Ra=0.4～0.05μm滿足要求。 斜油孔的加工 斜油孔的表面粗糙度也為Ra小于等于12.5μm，它的精度要求并不高，且孔徑也小于20mm，故它的加工方法也可以直接采用鉆來實現(xiàn)，精度為IT11-IT12。 直油孔的加工 直油孔表面粗糙度也為Ra小于等于12.5μm，它的精度要求并不高，且孔徑也小于20mm，故它的加工方法也可以采用鉆來實現(xiàn)，精度也為IT11-IT12。 環(huán)槽的加工 位置精度要求較高，而尺寸精度要求不是很高，故可以考慮采用粗車——精車完成。精度等級為IT7～8，粗糙度為Ra=6.3～1.6μm滿足要求。 頭部外圓的加工 精度要求為IT8～10，而外圓開始已經(jīng)進行一次粗車，故可以用一次精車就可以達到要求，這樣可以達到的精度等級為IT7～IT8，粗糙度為Ra=3.2～0.8μm滿足要求。 氣門內(nèi)、外槽 的加工 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。精度等級為IT11～12，粗糙度為Ra=12.5～3.2μm滿足要求 銷孔卡環(huán)槽 的加工 位置精度要求較高，而尺寸精度要求不是很高，故可在銷孔精鏜后采用車削完成。精度等級為IT8～10，粗糙度為Ra=6.3～3.2μm滿足要求。 3.5.2 加工階段的劃分 按加工性質和作用不同，工藝過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表3-5： 表3-5 各加工階段的加工要求 加工階段 加工要求 粗加工階段 主要是去除各加工表面的余量，并作出精基準，因此這一階段關鍵問題是提高生產(chǎn)率 半精加工階段 在半精加工階段減小粗加工中留下的誤差，使加工面達到一定的精度，為精加工作好準備 精加工階段 在精加工階段，應確保尺寸、形狀和位置精度達到圖紙規(guī)定的精度要求以及表面粗糙度要求 精密、超精密加工、光整加工階段 這是對那些要求很高的零件安排的，是為了達到零件最終的精度要求 該零件活塞對于外圓以及銷孔孔的加工質量要求比較高，其余的加工質量要求并不高，又毛坯采用金屬型鑄造精度比較高，加工余量小，故除了外圓加工時安排了粗車，精車，金剛石車，加工銷孔時安排了粗鏜，精鏜和滾壓三個加工階段外，其余工序均安排粗加工、精加工兩階段完成。 3.5.3 工序的安排 按照加工順序的選擇原則： (1）先加工基準面，再加工其它表面。 (2）一般情況下，先加工平面，后加工孔。 (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。 根據(jù)活塞零件加工的實際情況，本設計擬定了兩條加工路線來進行比較分析： 方案一： a. 工藝過程 第一道工序： 粗車止口，端面 第二道工序： 粗車外圓 第三道工序： 粗鏜銷孔 第四道工序： 粗切外圓環(huán)槽、頂面 第五道工序： 鉆直油孔 第六道工序： 鉆斜油孔 第七道工序： 去內(nèi)腔毛刺 第八道工序：精車止口，打中心孔 第九道工序：精車外圓、環(huán)槽并倒角 第十道工序：精鏜銷孔 第十一道工序：切卡環(huán)槽 第十二道工序：車橢圓裙部 第十三道工序：銑氣門內(nèi)槽 第十四道工序：銑氣門外槽 第十五道工序：滾壓銷孔 圖形見所附工藝過程卡片。 b. 熱處理工序的安排： 時效處理：為了消除殘余應力，對于尺寸大、結構復雜的鑄件，需在粗加工之前、后各安排一次時效處理；對于一般鑄件在鑄造后或粗加工后安排一次實效處理；對于精度高、鋼度低的零件，在粗車、粗磨、半精磨后需要各安排一次實效處理。 鋁合金熱處理安排在機加工前，鋁活塞毛坯在機械加工前要切去冒口，并進行時效處理，消除鑄造時因冷卻不均勻而帶來的內(nèi)應力。時效處理是將活塞加熱至180～200攝氏度，保溫6～8h后，自然冷卻?；钊?jīng)過時效處理后還能增加加強度和硬度。 c. 其它輔助工序的安排： 檢查、檢驗工序、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、檢驗工序是保證產(chǎn)品質量合格的關鍵工序之一，每個操作過程中和操作結束以后都必須自檢。在工藝規(guī)程中，下列情況下應安排檢查工序：零件加工完畢之后；從一個車間到另一個車間的前后；工時較長或重要的關鍵工序前后。 故根據(jù)以上原則，在零件加工完畢后安排一次終驗工序。 在工藝過程的適當之處安排去毛刺處理。 在工藝過程的最后一般安排清洗工序。 表面鍍錫：在活塞表面鍍錫可以改善活塞初期磨合性，因為錫的質地軟，親油性好，可以提高冷啟動時活塞的抗拉缸性能。 d. 集中與分散： 同一個工件，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。它們各有所長。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)效率的機車，節(jié)省安裝工件的時間，減少工件的搬動次數(shù)。而后者可使每個工序使用的設備和夾具比較簡單，調(diào)整、對刀也比較簡單，對操作工人的技術水平要求比較低。 考慮到此活塞零件的結構特點和技術要求、以及工廠機床設備、工人技術水平等條件，本設計采用工序相對集中的原則，也就是每個工序所包含的內(nèi)容相對較多，所使用的工藝設備與裝備少，同時選擇合理的切削用量，減少了工件的搬運、裝夾等輔助時間，它的設備數(shù)量少，加工過程中大量使用組合夾具、刀具和機床，生產(chǎn)效率高，廠房占地面積小，總投資少，但該加工方式對工人的技術水平要求相對較高，不利于產(chǎn)品快速更新?lián)Q代，總體考慮還是適合此活塞零件的生產(chǎn)加工的。 方案二： a. 工藝過程 第一道工序：粗車外圓、車頂面 第二道工序：粗車止口、打中心孔 第三道工序：粗鉸銷孔 第四道工序：車環(huán)槽及梯形槽 第五道工序：車環(huán)槽環(huán)岸及其倒角 第六道工序：鉆直油孔 第七道工序：鉆斜孔 第八道工序：銑氣門內(nèi)槽 第九道工序：銑氣門外槽 第十道工序：精車止口 第十一道工序：精車外圓 第十二道工序：精鉸銷孔 第十三道工序：切卡環(huán)槽 　第十三道工序：靠磨橢圓裙部 第十五道工序：細鉸銷孔 熱處理及其它同方案一。 3.5.4 工藝方案的比較與技術經(jīng)濟分析 以上兩個工藝方案中除了對銷孔和裙部橢圓的加工方法不太相同之外，其他的工序基本上是相同的。因此對于這兩個方案的分析與比較將從工藝方案的技術經(jīng)濟特性指標、工藝成本，技術經(jīng)濟對比等各個方面進行。 （1） 產(chǎn)品工藝方案技術特性主要指標： a. 勞動力消耗率：方案一與方案二相比，工時數(shù)與臺時數(shù)比較少，生產(chǎn)率較高，且能達到的精度也較高 b. 設備構成比：兩個方案使用的設備數(shù)量基本相同，只是設備的種類稍有不同。 c. 工藝裝備系數(shù)：兩個方案基本相同。 d. 工藝過程的分散與集中程度：本產(chǎn)品屬于大批大量生產(chǎn)，且均采用相對集中的工藝路線，采用組合夾具、刀具和機床，基本上能夠完成生產(chǎn)任務。 e. 金屬消耗量：基本相同。 f. 占用生產(chǎn)面積數(shù)：兩個方案基本相同。 （2） 機械加工工藝過程技術特性指標： 機械加工工藝過程技術特性指標包括：出廠量、毛坯數(shù)量、制造毛坯所需金屬質量、毛坯凈重、毛坯的成品率、設備總功率、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；鉗工修整勞動量及其占機床工作量的比列；生產(chǎn)面積總數(shù)、總面積、平均每臺機床占用生產(chǎn)面積、平均每臺機床占用總面積。對于這些指標，兩個方案是相同或相近的，因而不予分析。 綜合以上指標，兩種加工工藝方案各方面特性指標基本相似，考慮到方案一的加工精度要高于方案二，且方案一的加工精度與表面粗糙度又是適中的能夠達到技術要求。故相比之下，方案一要優(yōu)于方案二。 （3） 工藝成本的分析 當需評比的工藝方案均采用現(xiàn)有設備或其投資基本相近時，對加工內(nèi)容基本相同的幾種工藝方案的經(jīng)濟評比，可采用工藝成本作為衡量各種工藝方案經(jīng)濟性的依據(jù)。各方案的取舍與加工零件的年生產(chǎn)綱領有密切的關系，如圖3-2所示。各方案直線交點的年產(chǎn)量Nj。由計算可知： 零件的全年工藝成本為: 式中 —每件零件的可變費用 元/件； 　　　 —零件的生產(chǎn)綱領 件； 　　 —全年的不變費用 元。 其函數(shù)圖形為曲線，圖3-2中直線I、II、III分別表示三種加工方案。方案I系采用通用機床加工；方案II系采用數(shù)控機床加工；方案III系采用專用機床加工。三種方案的全年不變費用依次遞增，每個零件的可變費用V則依次遞減。從圖中可以看出，Cx與年產(chǎn)量無關，VN隨年產(chǎn)量成正比增加。 圖3-2 工藝成本與年產(chǎn)量的關系 而單個零件（或單個工序）的工藝成本應為: 表3-6 零件成本的組成表 全年零件成本 全年工藝成本Sn 其它費用 全年可變費用NV 全年不變費用Cn 行政員的工資 Sc-每件材料費 Stz-調(diào)整工人工資 總務人員工資 Sz-每件機床工人工資 Szz-專用機床折舊費 辦公費用 Sw-每件機床維持費 Szdz-專用刀具折舊費 廠房維持費及折舊費 Stjz-每件通用機床折舊費 Szjz-專用夾具折舊費 照明費等 Sdz-每件刀具維持費及通用刀具折舊費 運輸費 Sjz每件夾具維持費及通用夾具折舊費 注:有些費用是隨生產(chǎn)批量而變換的,如調(diào)整費、用于在制品占用資金等,一般情況下不于單列. 由于本設計兩個工藝方案中只有少數(shù)工序不同,多數(shù)工序是相同的,故可以通過計算少數(shù)不同的工序的單件成本來進行比較。 在這里選擇第五個工序來進行計算并比較，其他的也都類似的計算。 對于每道工序有： ＝ 其中