【文章內(nèi)容簡介】 processing requirements of each processing stage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(zhǔn)，因此這一階段關(guān)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(dá)到一定的精度，為精加工作好準(zhǔn)備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)到圖紙規(guī)定的精度要求以及表面粗糙度要求續(xù)表5 加工階段加工要求精密、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(dá)到零件最終的精度要求(3）先加工主要表面，后加工次要表面。[11](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(shè)計擬定了兩條加工路線來進(jìn)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機(jī)械加工工藝過程卡片。b. 熱處理工序的安排：時效處理：為了消除殘余應(yīng)力，對于尺寸大、結(jié)構(gòu)復(fù)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(jī)加工前，鋁活塞毛坯在機(jī)械加工前要切去冒口，并進(jìn)行時效處理，消除鑄造時因冷卻不均勻而帶來的內(nèi)應(yīng)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強(qiáng)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(zhì)量合格的關(guān)鍵工序之一，每個操作過程中和操作結(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；從一個車間到另一個車間的前后；工時較長或重要的關(guān)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(dāng)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(zhì)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(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。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(jī)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(shè)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(shù)水平要求比較低。考慮到此活塞零件的結(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，本設(shè)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(shè)備與裝備少，同時選擇合理的切削用量，減少了工件的搬運(yùn)、裝夾等輔助時間，它的設(shè)備數(shù)量少，加工過程中大量使用組合夾具、刀具和機(jī)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(shù)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。[12]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(xì)鉸銷孔 熱處理及其它同方案一。 工藝方案的比較與技術(shù)經(jīng)濟(jì)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(shù)經(jīng)濟(jì)特性指標(biāo)、工藝成本，技術(shù)經(jīng)濟(jì)對比等各個方面進(jìn)行。（1） 產(chǎn)品工藝方案技術(shù)特性主要指標(biāo)：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(dá)到的精度也較高b. 設(shè)備構(gòu)成比：兩個方案使用的設(shè)備數(shù)量基本相同，只是設(shè)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(jī)床，基本上能夠完成生產(chǎn)任務(wù)。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(jī)械加工工藝過程技術(shù)特性指標(biāo)：機(jī)械加工工藝過程技術(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；鉗工修整勞動量及其占機(jī)床工作量的比列；生產(chǎn)面積總數(shù)、總面積、平均每臺機(jī)床占用生產(chǎn)面積、平均每臺機(jī)床占用總面積。對于這些指標(biāo)，兩個方案是相同或相近的，因而不予分析。綜合以上指標(biāo)，兩種加工工藝方案各方面特性指標(biāo)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(dá)到技術(shù)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(dāng)需評比的工藝方案均采用現(xiàn)有設(shè)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(jì)評比，可采用工藝成本作為衡量各種工藝方案經(jīng)濟(jì)性的依據(jù)。各方案的取舍與加工零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)有密切的關(guān)系，如圖4所示。各方案直線交點(diǎn)的年產(chǎn)量Nj。由計算可知：零件的全年工藝成本為: ( 2 ) 式中 —每件零件的可變費(fèi)用 元/件； 　　　 —零件的生產(chǎn)綱領(lǐng) 件； 　　 —全年的不變費(fèi)用 元。其函數(shù)圖形為曲線，圖4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(jī)床加工；方案II系采用數(shù)控機(jī)床加工；方案III系采用專用機(jī)床加工。三種方案的全年不變費(fèi)用依次遞增，每個零件的可變費(fèi)用V則依次遞減。從圖中可以看出，Cx與年產(chǎn)量無關(guān)，VN隨年產(chǎn)量成正比增加。而單個零件（或單個工序）的工藝成本應(yīng)為: 圖 4 工藝成本與年產(chǎn)量的關(guān)系Fig 4 The relationship between cost and output process表 6 零件成本的組成表Tab 6 Composition of parts cost table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. ( 3 )由于本設(shè)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(jìn)行比較。在這里選擇第五個工序來進(jìn)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 故 /由于兩個方案對于銷孔的加工工藝不同在于一個采用的是鏜削，另一個采用的是鉸削。故對于兩種不同的方案有： Sp1－Sp2＝Sz′1＋Sdz′1＋Sjz′1－（Sz′2＋Sdz′2＋Sjz′2）其中 ′＝（1＋a/100）/60式中 －單件時間 min －機(jī)床工人每小時工資 元/小時 a－與工資有關(guān)的雜費(fèi) 元在上面各量中取 a＝10 ′＝（+）式中 －夾具成本 元 －夾具折舊率 每年33% －維護(hù)費(fèi)折合百分?jǐn)?shù) 取為26% ＝（＋）247。247。（＋1） 元/件 式中 －刀具價格 元 －刀具耐用度 min －可重磨次數(shù) －每磨一次刀所花費(fèi)用 元代入數(shù)據(jù)： －＝ ′＋′－（′＋′）由于 ′＜′ ′＜′所以有 ＜ 綜合以上的分析比較可知：采用方案一相對的比較經(jīng)濟(jì)合理，故本設(shè)計將采用方案一。 活塞加工余量的確定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工藝過程中所切除的材料層的厚度稱為總余量。加工總余量的大小取決于加工過程中各個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。 加工余量的確定方法對于本設(shè)計加工余量的確定主要查表修正法。因為考慮到對于影響加工余量的個個誤差因素并不是很清楚，而且也沒有一定的測量手段和掌握必要的統(tǒng)計分析資料，所以采用分析計算法也不適合。而經(jīng)驗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。 加工余量的確定本設(shè)計主要以《簡明機(jī)械加工工藝手冊》為依據(jù)來確定加工余量。應(yīng)用時再結(jié)合加工實際情況進(jìn)行修正。由于加工工序相對集中，故對各加工部位的加工余量確定如下：（1）外圓的加工:外圓加工為粗～精車,。金剛石車裙部橢圓時長短軸之差為。（2）端面的加工:端面的加工:端面的加工采用一次性加工。（3）止口的加工:止口采用粗～精車加工。（4）銷孔的加工:銷孔的最終加工為滾壓，。（5）直油孔和斜油孔的加工:它們的加工方法都是鉆,加工余量直接由它的孔徑來決定。（6）環(huán)槽的加工:對環(huán)槽的加工采用粗～精車加工，,。（7）頂面的加工：頂面加工路線為粗車—銑氣門內(nèi)、外槽，,。（8）銷孔卡環(huán)槽的加工：銷孔卡環(huán)槽在精鏜銷孔后一次性車削完成。以上對于加工余量的確定只是初步確定,還有待進(jìn)一步的檢驗與修正。 工序尺寸與公差的確定工序尺寸是某工序加工后應(yīng)達(dá)到的尺寸，允許工序尺寸的變動量就是工序公差。工序尺寸的計算要根據(jù)零件圖上的設(shè)計尺寸、已經(jīng)確定的工序余量、定位基準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換關(guān)系來進(jìn)行，而工序公差則按各工序加工方法的經(jīng)濟(jì)精度選定。又分兩種情況：a. 表面要進(jìn)行多次加工而工序基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)重合時，如外圓和內(nèi)孔的加工，其工序尺寸和工序公差的確定較簡單，可直接計算獲得。b. 設(shè)計基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)或定位基準(zhǔn)不重合；測量基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合時；零件在加工中要多次轉(zhuǎn)換基準(zhǔn)時；加工一個面要保證好幾個設(shè)計尺寸時，須用尺寸鏈原理進(jìn)行分析和計算。（1）工序尺寸與公差的確定的步驟如下：a. 確定各加工工序的加工余量。b. 從終加工工序開始，即從設(shè)計尺開始，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。c. 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。d. 填寫工序尺寸并按“入體原則”標(biāo)注工序尺寸公差。上面所說的“入體原則”是指對被包容尺寸（軸的外徑，實體長、寬、高），其最大加工尺寸就是基本尺寸，上偏差為零。對包容尺寸（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稱偏差形式標(biāo)注。e. 當(dāng)工藝基準(zhǔn)無法同設(shè)計基準(zhǔn)重合等情況下，確定了工序余量后，需通過工藝尺寸鏈進(jìn)行工序尺寸和公差換算。（2）具體的計算如下：a. 對外圓的加工：粗車： ＋＝毛坯: ＋＝b. 對銷孔的加工：精鏜： －＝粗鏜： －＝,則:毛坯: －＝ （3）公差的選擇：由《簡明機(jī)械加工工藝手冊》有：a. 外圓的加工：外圓的直徑處于120～180 mm的范圍粗車： IT12～I(xiàn)T13 公差530μm精車: IT7～I(xiàn)T8 公差40μm金剛石車：IT5～I(xiàn)T6　　　　 公差20μm b. 銷孔的加工：銷孔的孔徑處于50～80 mm的范圍粗鏜： IT12～I(xiàn)T13 公差400μm精鏜： IT7～I(xiàn)T8 　公差46μm滾壓： IT6