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福特飞轮壳的机械加工工艺及工装设计

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关键词：: 福特飞轮机械加工工艺工装设计

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福特飞轮壳的机械加工工艺及工装设计

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摘要

此次设计仅对于柴油机飞轮壳的加工工艺特点，对其机械加工工艺进行了系统的探索和策划。本文主要完成的任务如下所示：

一、运用机械加工理论性知识，与在实习中所学到的实际加工工艺结合，制定与前人不同的加工工艺路线，选定定位基准，制定加工方法，划定加工阶段，确定加工顺序，比较各方案的优缺点，拟定最后方案。

二、拟定该零件的机械加工工艺流程，包含：①毛坯的制造形式、②加工基准的选定、③加工方式与加工路线的制定、④加工刀具和加工设备的选择、⑤切削用量及加工余量的计算等。

三、设计并绘制此零件的某道加工工序的工装。针对该指定工序中的各工步进行分析后，拟定夹具的结构设计方案，绘制夹具总装图。确保所设计夹具尽量使用标准件，这样能够缩减加工夹具的花费。夹紧力要足够确保切削时所必须的各种力，且夹紧力不可以使飞轮壳行成大的变形从而影响到该工件的精度，夹具的自锁性能要得到保证，加紧必须要有其可靠性。

关键词：加工工艺；基准；夹具。

摘要 ii

Abstract iv

绪论 1

第一章零件分析 2

第一节飞轮壳加工方案设计要点 2

一、定位基准的选择 2

二、加工阶段的划分 2

三、各表面加工顺序的安排 2

四、热处理的安排 2

五、捡验工序的安排 3

六、辅助工序的安排 3

第二节飞轮壳的技术要求分析 3

第三节飞轮壳的工艺特点 3

第四节飞轮壳的加工特点 4

第二章工艺规程设计 5

第一节研究和分析零件的工作图 5

第二节根据零件的生产纲领确定零件的生产类型 5

第三节确定毛坯的种类 6

第四节工艺路线的拟定 6

一、零件各表面的加工方法及使用设备的选择 6

二、工艺方案的拟定 7

三、工艺方案的比较与分析 10

第五节机械加工余量、工序尺寸、及毛坯尺寸的确定 13

一、加工余量的确定 13

二、工序尺寸的确定 13

第三章切削用量及工时的计算 16

第一节工序一 16

第二节工序二 18

第三节工序三 20

第四节工序四 21

第五节工序五 23

第六节工序六 24

第七节工序七 28

第八节工序八 29

第九节工序九 33

第四章夹具的设计 52

第一节夹具的定义与分类 52

第二节夹具的用途和优点 52

第三节夹具设计的特点 53

第四节夹具设计的基本要求 53

第五节本设计中具体夹具的工作机理 53

一、卧式数控加工中心夹具 53

参考文献 58

外文资料 59

中文译文 66

致谢 73

Mechanical processing technology and fixture design of Ford flywheel shell

Abstract

This design according to the characteristics of the processing technology of the diesel engine flywheel shell the machining process of the flywheel shell has carried on the research and planning of the system.In this paper, the main work is as follows:

1. On the basis of the theory of mechanical processing, combined with the practice in the actual process, the proposed different processing craft route, choose the locating datum, processing method, classified processing stage, arrangement processing order, compare the characteristics of each scheme, the scheme is determined.

2. The design of the parts machining process, including the manufacture of blank form, the choice of benchmark, processing methods and processing routes, the selection of processing equipment for processing cutting tool, cutting dosage and the determination of machining allowance, etc.

3. Design the parts of a machining process of the tooling. After analysis of the content of the specified process, determine the structure scheme of fixture, fixture assembly drawing.Fixture design using standard parts as far is adequate to meet the forces of cutting is needed, and clamping force does, the clamping of the self-locking performance is good, stepping up to be reliable

Key words: process; Benchmark; The fixture.

参考文献

[1]胡黄卿.金属切削原理与机床.北京：化学工业出版社，2009.5

[2]朱晓春.数控技术.北京: 机械工业出版社, 2006.4

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[5]李洪.机械加工工艺手册.北京：北京出版社，1992.8

[6]苟文选.材料力学.北京：科学出版社出版，2010.1

[7]吕明.机械制造技术基础.武汉：武汉理工大学出版社，2010.8

[8]孙桓、陈作模.机械原理.北京：高等教育出版社出版，2013.5

[9]李育锡.机械设计课程设计.北京：高等教育出版社，2008.6

[10]吴宗译.机械零件设计手册.北京：机械设计出版社.2005.11

[11]巨江澜.数控加工技术与实训.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社.2012.9

[12]陈日曜.切削用量手册.北京：机械工业出版社.2005.1

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内容简介：: 目录摘要 .iiAbstract .iv绪论 .1第一章零件分析 .2第一节飞轮壳加工方案设计要点 .2一、定位基准的选择 .2二、加工阶段的划分 .2三、各表面加工顺序的安排 .2四、热处理的安排 .2五、捡验工序的安排 .3六、辅助工序的安排 .3第二节飞轮壳的技术要求分析 .3第三节飞轮壳的工艺特点 .3第四节飞轮壳的加工特点 .4第二章工艺规程设计 .5第一节研究和分析零件的工作图 .5第二节根据零件的生产纲领确定零件的生产类型 .5第三节确定毛坯的种类 .6第四节工艺路线的拟定 .6一、零件各表面的加工方法及使用设备的选择 .6二、工艺方案的拟定 .7三、工艺方案的比较与分析 .10第五节机械加工余量、工序尺寸、及毛坯尺寸的确定 .13一、加工余量的确定 .13二、工序尺寸的确定 .13第三章切削用量及工时的计算 .16第一节工序一 .16i第二节工序二 .18第三节工序三 .20第四节工序四 .21第五节工序五 .23第六节工序六 .24第七节工序七 .28第八节工序八 .29第九节工序九 .33第四章夹具的设计 .52第一节夹具的定义与分类 .52第二节夹具的用途和优点 .52第三节夹具设计的特点 .53第四节夹具设计的基本要求 .53第五节本设计中具体夹具的工作机理 .53一、卧式数控加工中心夹具 .53参考文献 .58外文资料 .59中文译文 .66致谢 .73ii福特飞轮壳的机械加工工艺及工装设计摘要此次设计仅对于柴油机飞轮壳的加工工艺特点，对其机械加工工艺进行了系统的探索和策划。本文主要完成的任务如下所示：一、运用机械加工理论性知识，与在实习中所学到的实际加工工艺结合，制定与前人不同的加工工艺路线，选定定位基准，制定加工方法，划定加工阶段，确定加工顺序，比较各方案的优缺点，拟定最后方案。二、拟定该零件的机械加工工艺流程，包含：毛坯的制造形式、加工基准的选定、加工方式与加工路线的制定、加工刀具和加工设备的选择、切削用量及加工余量的计算等。三、设计并绘制此零件的某道加工工序的工装。针对该指定工序中的各工步进行分析后，拟定夹具的结构设计方案，绘制夹具总装图。确保所设计夹具尽量使用标准件，这样能够缩减加工夹具的花费。夹紧力要足够确保切削时所必须的各种力，且夹紧力不可以使飞轮壳行成大的变形从而影响到该工件的精度，夹具的自锁性能要得到保证，加紧必须要有其可靠性。关键词：加工工艺；基准；夹具。iiiMechanical processing technology and fixture design of Ford flywheel shellAbstractThis design according to the characteristics of the processing technology of the diesel engine flywheel shell the machining process of the flywheel shell has carried on the research and planning of the system.In this paper, the main work is as follows:1. On the basis of the theory of mechanical processing, combined with the practice in the actual process, the proposed different processing craft route, choose the locating datum, processing method, classified processing stage, arrangement processing order, compare the characteristics of each scheme, the scheme is determined.2. The design of the parts machining process, including the manufacture of blank form, the choice of benchmark, processing methods and processing routes, the selection of processing equipment for processing cutting tool, cutting dosage and the determination of machining allowance, etc.3. Design the parts of a machining process of the tooling. After analysis of the content of the specified process, determine the structure scheme of fixture, fixture assembly drawing.Fixture design using standard parts as far is adequate to meet the forces of cutting is needed, and clamping force does, the clamping of the self-locking performance is good, stepping up to be reliableKey words: process; Benchmark; The fixture.0绪论汽车零部件作为汽车工业的基础，是支撑汽车工业持续健康发展的必要因素。汽车配件加工是构成汽车配件加工整体的各单元及服务于汽车配件加工的产品。2015 年中国汽车零件行业面临瓶颈，目前国内生产飞轮壳的专业厂不是很多，面对全球化采购挑战，业内人士认为，中国汽车零件行业亟待打破“家门口”市场观念，急需拿到进入全球采购平台的“门票”。市场开放程度加大在给汽车零件企业带来机遇的同时也带来了风险，那么自主汽车零件产商又该如何防止外商对中国市场的控制呢“实际上，从目前的市场发展情况来看，我国零部件已经处于被控制的情况。”以飞轮壳为例，目前国内生产飞轮壳的专业厂不是很多，甚至有些发动机厂自己生产飞轮壳，我国现有多种型号飞轮壳产品，主要应用在中型和重型卡车上，每个产品市场需求量从 500040000 件不等。随着卡车行业发展，预计未来年需求量在 15 万件左右，而现有飞轮壳生产线能力只有 4.3 万件，产能存在严重的缺口。为了满足未来的市场需求，需要有新的工艺设计。现有飞轮壳生产工艺，生产效率低，产能不足，单件加工成本高。对飞轮壳产品而言，在进行新的工艺设计时，必须在遵循工艺设计的基本原则基础上，充分借鉴国外的先进工艺方法，运用高速加工技术、成组技术等先进方法，认识现有工艺中存在的工序分散、设备效率低、夹具多、非有效工时长、质量靠工人个人技术保证等重要缺陷，通过对原有的方法进行优化，最终设计一套能消除夹紧变形，减少无效工时，高质量、低成本的工艺方法。工艺设计是工艺规划的前提和基础，是连接产品设计和生产制造的重要纽带。产品的制造可以采用几种工艺方案，零件加工也可以采用不同设备、不同的加工方法、不同的工艺方案。同样一个产品，使用不同的工艺方法进行加工，就会产生不同的质量、不同的成本。所以，效率高、质量好、成本低是衡量工艺设计好坏的重要标准。1第一章零件分析第一节飞轮壳加工方案设计要点对薄壁壳体类零件的加工而言，由于工件易发生变形，并且面与面之间、面与孔之间、孔与孔之间通常会有尺寸关联的要求，所以如何确定定位基准，如何安排工艺流程的顺序就至关重要了，所以加工中理应注意以下几个问题:一、定位基准的选择一般选用发动机结合面和此平面上距离尽可能远的两个孔，使用一面两孔的定位方式。二、加工阶段的划分对于加工精度要求很高、表面粗糙度值要求很低的零件，通常划分为粗加工阶段、半精加工阶段、精加工阶。通常将平面和孔的加工交替进行，在这些表面都粗加工以后，再半精及精加工基准面及其它表面及其面上各孔。（一）粗加工阶段粗加工阶段是加工开始阶段，在这个阶段中，尽量将零件各个被加工表面的大部分余量从毛坯上切除。这个阶段主要问题是如何提高生产率。（二）半精加工阶段这一阶段为主要表面的精加工做好准备，切去的余量介于粗加工和精加工之间并达到一定的精度和表面粗糙度值，为精加工留有一定的余量。在此阶段还要完成一些次要表面的加工，如钻孔、攻螺纹等。（三）精加工阶段在这个阶段将切去很少的余量，保证各主要表面达到较高的精度和较低的表面粗糙度值（精度 7 -10 级，Ra 0.8-3.2m)。三、各表面加工顺序的安排工件各表面的加工顺序，一般按照下述原则安排：先粗加工后精加工；先基准面加工后其他面加工；先主要表面加工后次要表面加工；先平面加工后孔加工。按上述原则，作为精基准的表面应安排在工艺过程的开始时加工。精基准面加工好后，接着对精度要2求高的主要表面进行粗加工和半精加工，并穿插进行一些次要表面的加工，然后进行各表面的精加工。要求高的主要表面的精加工一般安排在最后进行，这样可避免已加工表面在运输过程中碰伤，有利于保证加工精度。有时也可将次要的、较小的表面安排在最后加工。四、热处理的安排为了改善飞轮壳材料的机械性能和切削性能，在加工过程中常常需要安排热处理工序。退火和正火可以消除内应力和改善材料的加工性能，一般安排在加工前进行，有时正火也安排在粗加工后进行，有些飞轮壳为了尽量减少由于内应力引起的变形，常常在粗加工后进行人工时效处理（热时效，振动时效）。粗加工前最后采用自然时效。五、捡验工序的安排检验工序是保证产品质量和防止产生废品的重要措施。在每个工序中，操作者都必须自行检验。在操作者自检的基础上，在下列场合还要安排独立检验工序：粗加工全部结束，精加工之前；送往其他车间加工的前后（特别是热处理工序的前后）；最终加工之后等。六、辅助工序的安排在工艺过程中，还可根据需要在一些工序的后面安排去毛刺、去磁、清洗等工序。第 2 节飞轮壳的技术要求分析为了确保飞轮壳在工作过程中有很好的稳定性和密封性，在其重要表面和孔上都有较为详尽的技术要求。第一，发动机接合面上的两个定位孔是及其重要的。在加工两个定位孔之后，大概所有工序的定位都要使用这两个孔定位。因此，它们的位置至关重要。对其的尺寸精度要求较高，孔径精度达到了 H8 级，位置精度达到了 IT9。对其的粗糙度要求达到了Ra1.6。第二，发动机孔 88、 46 和离合器结合孔 410 也都达到了 H8 级。在确定加工流程时要选择恰当的机械加工工艺手册上所提供的途径，以确保表面粗糙度值和尺寸精度都能达到所要求的程度。第三，发动机结合面与 12M10 端面在拟定机械加工工艺路线时，通常会被作为加工的定位基准面，12M10 端面对发动机结3合面有平行度要求，对 410 孔有垂直度要求。所以在加工 410 孔时要特殊对待，确定好适当的加工方法。第四，对于剩余各个孔、面的加工要依据其各自的粗糙度和技术要求以确定其各自的加工方法。以此来保证其技术要求和精要求第三节飞轮壳的工艺特点飞轮壳的主要功能是实现发动机与变速器的有效联接，通过它的变化，同一型号的发动机可以搭载不同型号的汽车，满足市场需求。同一系列飞轮壳的与发动机连接面尺寸基本相同，与离合器连接面则不同，但具有相同的功能孔。一般，飞轮壳形似盆状，其结构特点是外形尺寸大，最大直径可达 600mm,高近 300mm。飞轮壳大多采用灰铸铁铸造毛坯，材料其结构特点是壁厚不均匀，一般处壁厚为 6-8mm，最薄处壁厚只有 5mm，最大壁厚处却达 40mm。其与发动机及离合器连接的两个面的面积较大，压铸时容易产生变形，且变形量不易控制，所以两个面上的连接孔必须进行机械加工。第四节飞轮壳的加工特点飞轮壳加工的首要问题是与发动机结合面的平面度。若平面度不好，则在加工过程中将产生定位误差，在测量过程中将会在建立基准过程中产生测量误差，出现测量基准与定位基准不统一的问题。即使测量与定位基准统一，也会发生零件合格与否的误判;其次是轴孔的加工。如何保证相互之间位置精度是此工序的关键:另外，对连接用螺栓孔的加工也很关键。关键点在于如何高效地完成加工。4第二章工艺规程设计第 1 节研究和分析零件的工作图首先明确零件在产品中的作用、地位和工作条件：飞轮壳的主要功能是实现发动机与变速器的有效联接，通过它的变化，同一型号的发动机可以搭载不同型号的汽车。同一系列飞轮壳与发动机连接面尺寸基本相同，与离合器连接面则不同，但具有相同的功能孔。其次找出其主要的技术要求和规定它的依据然后对零件图进行工艺审查：飞轮壳一般形似盆状，其结构特点是外形尺寸大，最大直径可达 600mm,高近 300mm。飞轮壳大多采用灰铸铁铸造毛坯，其结构特点是壁厚不均匀，其与发动机及离合器连接的两个面的面积较大，压铸时容易产生变形，且变形量不易控制，所以两个面上的连接孔必须进行机械加工。经审查之后，零件图上视图完整、正确；零件图上所标注的技术要求、尺寸、粗糙度和公差齐全、合理；零件的结构便于加工、便于装配和便于提高生产效率；零件材料立足于国内且资源丰富又容易加工。第二节根据零件的生产纲领确定零件的生产类型生产纲领 N 零 = N n（1+ ）（1+ ）（2-1）N 零零件的生产纲领（件/年）；N产品的生产纲领（台/年）；n每台产品中包含零件的数量（件/台）；该零件备件的百分率；5该零件废品的百分率。N 零=5000 1 （1+1%）（1+6%）=5353

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