【導讀】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。設計過程中應該注意的問題。經過設計分析和論證，活塞的工藝設計與夾具設計

　　

【正文】 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。 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： 去內腔毛刺 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 18 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涍^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 19 利于采用高生產效率的機車，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，不利于產品快速更新?lián)Q代，總體考慮還是適合此活塞零件的生產加工的。 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。 工藝方案的比較與技術經濟分析 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濟特性指標、 工藝成本，技術經濟對比等各個方面進行。 （ 1） 產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，生產率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 20 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：本產品屬于大批大量生產，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任務。 e. 金屬消耗量：基本相同。 f. 占用生產面積數(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；生產面積總數(shù)、總面積、平均每臺機床占用生產面積、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，對加工內容基本相同的幾種工藝方案的經濟評比，可采用工藝成本作為衡量 各種工藝方案經濟性的依據(jù)。各方案的取舍與加工零件的年生產綱領有密切的關系，如圖 32 所示。各方案直線交點的年產量 Nj。由計算可知： 零件的全年工藝成本為 : 1 1 2 2n j n j nS V N C V N C? ? ? ? 2112nnj CCN VV?? ? 式中 V — 每件零件的可變費用 元 /件； N — 零件的生產綱領 件； Cn — 全年的不變費用 元。 其函數(shù)圖形為曲線，圖 32 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 與年產量無關， VN 隨年產量成正比增加。 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 21 S nN j2N j1Cn3CCS n2V 2NC n2S n3 V 3nC n3Sn1V1N+Cn1 圖 32 工藝成本與年產量的關系 而單個零件（或單個工序）的工藝成本應為 : nd CSVN?? 表 36 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 :有些費用是隨生產批量而 變換的 ,如調整費、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： NCVS iipi /?? ＝ NCNNV ii // ? 其中 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 22 viN j z id z it j z iwizici SSSSSS ?????? 故 iV jzid zitjziwizici SSSSSS ?????? /N zjzizdzizzitzii SSSSC ???? 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 zS ′＝ mzT 179。 （ 1＋ a/100） /60 式中 mzT － 單件時間 min zS － 機床工人每小時工資 元 /小時 a－ 與工資有關的雜費 元 在上面各量中取 a＝ 10 jzS ′＝ jC （ 1jP + 2jP ） 式 中 jC － 夾具成本 元 1jP － 夾具折舊率 每年 33% 2jP － 維護費折合百分數(shù) 取為 26% dzS ＝（ pC ＋ cwK ） 179。 mT 247。T 247。（ K ＋ 1） 元 /件 式中 pC － 刀具價格 元 T － 刀具耐用度 min K － 可重磨次數(shù) cwK － 每磨一次刀所花費用 元 代入數(shù)據(jù)： 1pS － 2pS ＝ 1zS ′＋ 1jzS ′－（ 2zS ′＋ 2jzS ′） 由于 1zS ′＜ 2zS ′ 1jzS ′＜ 2jzS ′ 所以有 1pS ＜ 2pS 綜合以上的分析比較可知：采用方案一相對的比較經濟合理，故本設計將采用方案一 。 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 23 量。 加工余量的確定方法 對于本設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 本設計主要以《簡明機械加工工藝手冊》為依據(jù)來確定加工余量。應用時再結合加工實際情況進行修正。 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 ,根據(jù)其尺寸選精車加工余量為 ,粗車加工余量為 。 金剛石車裙部橢圓時長短軸之差為 0 ? 。 （ 2）端面的加工 : 端面的加工 :端面的加工采用一次性加工。機械 加工余量則選為 。 （ 3）止口的加工 : 止口采用粗～精車加工，精車加工余量為 ，粗車加工余量為 。 （ 4）銷孔的加工 : 銷孔的最終加工為滾壓，故根據(jù)其尺寸選其加工余量為 ，滾壓前的精鏜的加工余量可選為 ，而粗鏜雙邊加工余量可選為 。 （ 5）直油孔和斜油孔的加工 :