【正文】 配?？砂聪率接嬎? ( 1 ) 式中：——零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)（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， % %，現(xiàn)取4%，此活塞屬于機(jī)械零件，一般廢品率取1 %。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)。結(jié)合活塞加工JB393185標(biāo)準(zhǔn)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。(3) 廣泛采用高生產(chǎn)率的專用機(jī)床及自動機(jī)床，按流水線形式排列。(5) 對操作工人的技術(shù)要求較低，對調(diào)整工人的技術(shù)要求較高。[7] 活塞的材料及毛坯制造鑄造鋁合金按化學(xué)成分可分為：鋁硅合金、鋁銅合金、鋁鎂合金和鋁鋅合金。在高速柴油機(jī)中，為了減少往復(fù)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。在汽車工業(yè)中很少用鑄鐵活塞。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(jī)械強(qiáng)度及耐磨性較差。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。鑄鐵件的強(qiáng)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。(3）生產(chǎn)綱領(lǐng)和批量 生產(chǎn)綱領(lǐng)大時宜采用高精度與高生產(chǎn)率的毛坯制造方法。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(jī)械加工工作量。故可以考慮采用壓鑄、金屬鑄造、熔模鑄造等精密鑄造方法。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1，毛坯采用金屬型鑄造。對鋁合金鑄件有細(xì)化組織的作用，生產(chǎn)率高，無粉塵，但是設(shè)備費用高，手工操作時，勞動條件差。適用于成批大量的生產(chǎn)。(2) 鑄件上各面斜度的數(shù)值應(yīng)盡可能一致，以便于制造模具及造型。表 1 鑄鋁101的成分及性能Tab 1 Composition and properties of cast aluminum 101合金代號主要化學(xué)成分/％鑄造方法用途SiCuMgZnMPa%鋁硅合金ZL101～＜～＜J,T52022形狀復(fù)雜的砂型、金屬型和壓力鑄造零件表 2 各種鑄造方法的最小鑄造斜度Tab 2 Casting method of casting a variety of slope斜度位置鑄造方法砂型金屬型殼型壓鑄外表面0176。30ˊ0176。15ˊ內(nèi)表面1176。0176。30ˊ 鑄造圓角及半徑表 3 鑄造圓角Tab 3 Casting corner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122—2(1) 鑄件壁部連接處的內(nèi)轉(zhuǎn)角應(yīng)有鑄造圓角。為便于制造，半徑應(yīng)盡可能統(tǒng)一。[9] 確定的機(jī)械加工余量鑄鍛件的機(jī)械加工余量按JB373585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(fù)雜系數(shù)，由《簡明機(jī)械加工工藝手冊》查得：金屬型鑄件的尺寸公差等級為6～8級。 (2) 。金屬型鑄造允許毛坯的最大質(zhì)量為110kg，形狀復(fù)雜程度一般，精度等級CT要求為6～8級，～，～，加工余量等級為F。b. 首先考慮保證空間位置精度，再考慮保證尺寸精度。 粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)的選擇(1) 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原則：a. 盡量選擇不加工表面作為粗基準(zhǔn)，如果在工件上有很多不需加工的表面，則應(yīng)以其中與加工面的位置精度要求較高的表面作為粗基準(zhǔn)。c. 選擇加工余量較小的表面作為粗基準(zhǔn)。e. 粗基準(zhǔn)一般只能使用一次，特別是主要的定位基準(zhǔn)，以避免產(chǎn)生較大的位置誤差。因為粗車后的外圓面是加工余量小、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)注意的問題：a. 盡量用設(shè)計基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)，實現(xiàn)“基準(zhǔn)重合”，以避免產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差。c. 當(dāng)精加工或光整加工工序要求加工余量盡量小而均勻時，應(yīng)選擇加工表面本身作為精基準(zhǔn)，即遵循“自為基準(zhǔn)”的原則。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(zhǔn)”、反復(fù)加工的原則。那么根據(jù)以上的各個原則，結(jié)合實際情況對精基準(zhǔn)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。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,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。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。 擬定工藝路線機(jī)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(zhì)量、高效和低成本的最佳工藝路線。 加工方法的確定零件表面加工方法的選擇應(yīng)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(shù)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。(3) 加工經(jīng)濟(jì)精度分析。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。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表示的。一般來說，加工誤差和加工成本之間成反比例關(guān)系。 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。本零件的材料采用ZL101，它的化學(xué)成分是:～％,Cu＜%,~%,Zn＜%,其余為Al。b. 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)行時效處理，消除鑄造時因冷卻不均勻而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。(5) 生產(chǎn)率的要求。因而對生產(chǎn)率要求就相對的比較高。 加工階段的劃分按加工性質(zhì)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。表 4 加工方法的擬訂Tab 4 Processing method of preparation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～I(xiàn)T5，表面粗糙度要求為Ra≤,材料為ZL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(dá)到的粗糙度為Ra=～。該零件活塞對于外圓以及銷孔孔的加工質(zhì)量要求比較高，其余的加工質(zhì)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。(2）一般情況下，先加工平面，后加工孔。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≤，故考慮采用。斜油孔的加工，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IT11IT12。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。頭部外圓的加工精度要求為IT8～10，而外圓開始已經(jīng)進(jìn)行一次粗車，故可以用一次精車就可以達(dá)到要求，這樣可以達(dá)到的精度等級為IT7～I(xiàn)T8，粗糙度為Ra=～。精度等級為IT11～12，粗糙度為Ra=～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。表 5 各加工階段的加工要求Tab 5 The 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。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。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。活塞經(jīng)過時效處理后還能增加強(qiáng)度和硬度。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。故根據(jù)以上原則，在零件加工完畢后安排一次終驗工序。在工藝過程的最后一般安排清洗工序。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。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。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)?？紤]到此活塞零件的結(jié)構(gòu)特點和技術(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、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。 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。（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。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)。f. 占用生產(chǎn)面積數(shù)：兩個方案基本相同。對于這些指標(biāo)，兩個方案是相同或相近的，因而不予分析。故相比之下，方案一要優(yōu)于方案二。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。由計算可知：零件的全年工藝成本為: ( 2 ) 式中 —每件零件的可變費用 元/件； 　　　 —零件的生產(chǎn)綱領(lǐng) 件； 　　 —全年的不變費用 元。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。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。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。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 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)費折合百分?jǐn)?shù) 取為26% ＝（＋）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。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。 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。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。應(yīng)用時再結(jié)合加工實際情況進(jìn)行修正。金剛石車裙部橢圓時長短軸之差為。（3）止口的加工:止口采用粗～精車加工。（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。（7）頂面的加工：頂面加工路線為粗車—銑氣門