重型汽车发动机飞轮壳加工工艺分析研究.doc

毕业设计论文1 前言近年来汽车行业高速发展，随着人们生活水平的不断提高，人们对汽车的需求和要求越来越高，汽车行业依然是朝阳产业。汽车零部件的制造讲究的是规模效益，但随着市场竞争的不断深化，顾客的需求的不断变化，其生产方式也在向着多品种、中小批量生产方式转化，企业要实现进一步的发展，不仅需要在提高产品品质、不遗余力地采用新工艺、新技术，不断进行产品创新等方面下功夫，还要不断的更新观念，优化生产组织方式，积极主动地应对市场不断变化的需求，降低成本、提高生产率，以保持在市场上的竞争优势。目前国内专业生产汽车发动机飞轮壳的厂家不是很多，甚至许多汽车生产厂家自己生产飞轮壳，比如中国重汽集团、二汽等。目前对飞轮壳的加工生产主要是采用首先铸造或锻造出毛坯，然后对毛坯进行机加工的工艺生产方式。对于飞轮壳的加工工艺，在对发动机性能要求较高的场合，比如各种类型汽车、飞机等均采用此种机加工工艺，本次毕业设计主要是对零件的机械加工的工艺方法的研究。现在发达国家的机械制造水平明显强于我国，我们与他们之间还存在很大的差距。国外对零件的制造加工方面，无论在设备、制造水平的投入上还是在新工艺新方法的普及应用上，均处于领先地位。我们在进行新的工艺设计时，必须在遵循工艺设计的基本原则的基础上，充分借鉴国外的先进工艺方法，通过改进该飞轮壳的机械加工工艺, 提高其加工效率和加工精度、降低废品率、降低生产成本，落实国家的节能减排的方针政策，走可持续发展的道路。2 零件分析2.1 飞轮壳的加工工艺要点：飞轮壳属于薄壁壳体类零件，其形状复杂、壁厚不均匀、内部呈腔型、加工精度不一致，工件容易变形。对于图纸要求的两端面平行度，定位孔的端面跳动，内孔尺寸精度，形状精度难以保证，所以对定位基准的选择，工艺顺序的安排等就显得非常重要。图1 飞轮壳零件图飞轮壳的零件图1如上所示：其需要加工的部位有：后端面（发动机结合面）具有平面度要求；后端面各孔，其中有两个定位销孔对其加工及其重要，其他孔还有位置度要求；以及发动机结合孔180；前端面（与后端面具有平行度要求）及止口；前端面各孔及凸台；侧面及侧面各螺纹孔，均有一定的尺寸精度和位置精度要求。加工难点在于如何保证加工部位所要求的尺寸和位置精度，以及合理的安排工序。 2.1.1 定位基准的选择：（1）粗基准的选择：粗基准的选择有两个出发点，一是保证各加工表面有足够的余量，二是保证不加工表面的尺寸和位置符合图纸要求。有如下选择原则：1、尽可能选用精度要求高的主要表面做粗基准。这样可保证以后加工该主要表面时有足够且均匀的余量。2、选用非加工表面作粗基准。这样可使非加工表面与加工表面间的位置误差减小。3、尽可能选光整，无飞边、浇口、冒口或其他缺陷的表面作粗基准。（2）精基准的选择：选择精基准时，主要应考虑减小定位误差和夹紧方便、可靠，其选择原则是：1、基准重合原则；2、基准统一原则；3、有些精度要求很高的表面在加工时应遵循“自为基准”的原则。通过对飞轮壳加工工艺的分析，根据以上原则，在第一道和第二道工序中以552右端面及止口作为粗基准加工发动机结合面，在第三道工序中则以加工过的发动机结合面和180孔作为精基准。第四道工序中以加工过的552右端面及止口作为精基准这样互为定位反复加工容易得到较高的精度。2.1.2 加工方法的选择：零件的形状主要是采用机械加工的方法获得的，通过机床利用刀具将毛坯上多余的材料切除。根据机床运动的不同、刀具的不同，可分为不同的加工方法，主要有：车削、铣削、磨削、钻削、镗削及特种加工等。在飞轮壳的加工中，通过考虑工件的可加工性以及经济性，那些重要结合面如离合器结合面（552右端面）、180孔、511.17止口采用车削加工，发动机结合面、左右侧面及凸台等选用铣削的加工方法，对于89，40孔采用镗削加工，其他孔系的加工采用钻削的加工方法。2.1.3工序的选择原则：安排零件的加工工序可以遵循工序集中原则或遵循工序分散原则。1、工序集中的特点。可减少工件的安装次数，容易保证个加工表面间的位置精度，便于采用高效率的机床，加工设备少，工人少，生产面积较小，有利于生产计划和组织工作，但对加工设备的要求较高。2、工序分散的特点。加工设备及工艺装备较为简单，调整方便，生产适应性好，转换产品比较容易，但机床数量多，生产周期长，生产占地面积大。通过比较分析并结合实际情况，为了满足飞轮壳的大批量，高效率生产我们采用工序集中地原则。2.1.4加工顺序的安排：1、先粗后精。各表面的加工工序按从粗到精的加工阶段交叉进行。2、先主后次。主要加工表面先加工，次要表面一般安排在主要表面达到一定精度之后再进行加工。3、先面后孔。4、基面先行。一个零件加工时，其头几道工序都是先加工精基准，然后再用精基准定位来加工其他表面。5、热处理工序的安排。对于飞轮壳的加工工序的安排，整体上遵循了先粗后精、先主后次、先面后孔、基面先行的原则，2-12D8孔作为定位孔将其放在了前面，没有遵循先面后孔的原则。由零件的加工特点和工艺分析，在飞轮壳的工序安排中没有安排热处理工序。2.1.5加工阶段的划分：零件加工阶段的划分的优点在于：1、 有利于保证加工质量；2、 合理的使用设备；3、 便于安排热处理工序；4、 及时发现毛坯缺陷；5、 精加工安排在最后也可避免精加工好的表面受到伤害。粗加工阶段，在这一阶段要切除较大的加工余量，因此主要问题是如何获得高生产率。通常先用与离合器结合面定位，粗铣与发动机结合面，然后再以粗铣后的与发动机结合面为基准，粗铣离合器结合面及其他表面，去除毛坯余量。半精加工阶段，在这一阶段应为主要表面的精加工阶段作好准备（达到一定的加工精度，保证一定的精加工余量），并完成一些次要表面的加工（钻孔、攻螺纹、铣键槽等），一般在热处理之前进行。精加工阶段，保证各主要表面达到图样规定的质量要求。通常首先需要完成定位基准面(发动机结合面)的精铣及面上两销孔的精加工，并以此为精基准完成对精度和光洁度要求高的表面及孔的加工。光整加工阶段，对于精度要求很高、表面粗糙度值要求很小（标准公差6级及6级以上，表面粗糙度Ra=0.32um）的零件，还要有专门的光整加工阶段。一般不用于提高形状精度和位置精度。在飞轮壳的加工工艺中，将加工过程进行了粗精加工阶段的划分，因为由零件（1）图纸知飞轮壳最高的粗糙度要求为Ra=3.2m，精加工就可以达到技术要求，不必设计光整加工阶段。2.1.6辅助工序的安排：如检验，在零件全部加工完毕后、各加工阶段结束时、关键工序前后，都要适当安排。其他辅助工序还有清洗、去毛刺、表面处理、气密试验、包装等，也应按其要求加入工艺过程。2.2飞轮壳的工艺特点：飞轮是发动机的关键零件，其功能是调节发动机曲轴转速变化，起到稳定转速的作用。同时，便于发动机的启动。飞轮安装在飞轮壳里，飞轮壳是发动机上的一个结构复杂的薄壁壳体类零件，其作用是联接发动机和变速器，承担发动机及变速器的部分重量，保护离合器以及飞轮，而且它还是发动机的支撑部件，所以飞轮壳的加工质量直接影响到发动机的性能。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。2.3飞轮壳的加工特点： 在飞轮壳的加工中，主要问题是与发动机结合面的平面度（0.08）,以及两定位销孔的加工。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，两定位销孔的加工精度不够，作为基准孔会影响其他孔和断面的加工。其次是是轴孔的加工。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。关键点在于如何能高效地完成对飞轮壳的加工。2.4飞轮壳的技术要求：为了保证飞轮壳在工作过程中有良好的稳定性和密封性，在其重要表面和孔上均有详尽的技术要求。首先，两个定位孔是重中之重。在加工完两个定位孔后的几乎每个工序的定位都要用到这两个定位孔。因此，它们的位置至关重要。对其的尺寸精度具有一定的要求，孔径精度为H8级，对其的粗糙度要求为Ra3.2。其次，离合器结合孔和发动机结合孔有位置度要求，在选择加工规程时要分析机械加工手册上的提供的途径，保证粗糙度和尺寸精度都到达到理想的精度。再次发动机结合面和12M10端面在制定工艺路线时要经常被作为定位基准面，其中12M10端面对发动机结合面有平行度要求，对511.17孔有位置度要求。最后，对于其他各个孔尤其是各螺纹孔的加工要根据各自的粗糙度和精度技术要求选择各自合适的加工方法，保证其技术要求。3、机床的选择：在选择加工机床时应充分利用数控设备的功能，根据所选择的数控机床，优化数控加工方案和工艺路线，根据需要适当调整工序的内容。选择加工机床，首先要保证加工零件的技术要求，能够加工出合格的零件。其次是要有利于提高生产效率，降低生产成本。选择加工机床一般要考虑到机床的结构、载重、功率、行程和精度。还应依据加工零件的材料状态、技术状态要求和工艺复杂程度，选用适宜、经济的数控机床。通过对飞轮壳零件的研究我们知道对飞轮壳的加工主要是对其孔系和端面，表面的加工。第一，对于飞轮壳上的孔的加工我们选用立式加工中心来加工： 两个定位孔的加工是重中之重，因为在以后的加工中几乎都需要这两个孔做定位，所以对其尺寸精度和位置精度都较高，加工时需要认真对待。第二，发动机结合面和离合器结合面各孔具有尺寸精度和位置精度要求，加工时要认真对待，合理的选择加工方法，安排工序。2040VMC-L立式加工中心的主要参数如下：项目工作台面积（mm）X轴行程（mm）Y轴行程（mm）Z轴行程（mm）主轴转速（rpm）定位精度(um/mm)重复定位精度(um/mm)型号2040VMC-L100050085051051080-10004/3003/300第二，对于飞轮壳重要端面采用数控立式车床和卧式加工中心加工。 发动机结合面和12xM10端面作为工作表面和定位基准面，其尺寸精度和位置精度要求较高，加工时需要特别对待，采用数控立式车床和卧式加工中心不但能保证其加工精度，而且加工效率高，适合零件的大批量生产。选择恰当的加工方法。对于其他各个表面的加工需要根据各自的粗糙度值和技术要求选择各自合适的加工方法。CK516B数控立式车床的主要参数如下：项目最大回转直径最大车削直径最大车削高度主轴转速（rpm）主轴最大扭矩（Nm）X/Z轴定位精度(mm)X/Z轴重复定位精度(mm)型号2040VMC-L80060050050-10008400.018/0.0200.006/0.008VMC-1270卧式加工中心的主要参数如下：项目工作台面积（mm）X轴行程（mm）Y轴行程（mm）Z轴行程（mm）主轴转速（rpm）主轴电机功率（kw）XYZ轴定位精度（mm）XYZ轴重复定位精度型号 VMC-1270135065012007006308000150.0050.0034、制定工艺路线4.1 制定工艺路线需要注意的问题 为了使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证，我们需要拟定合理的工艺路线，在生产纲领以确定为大批和中批量生产的条件下，通过对飞轮壳零件的加工工艺的分析，可以考虑采用数控机床，立式加工中心，卧式加工中心配以专用夹具，并尽量采用工序集中的原则来提高生产效率。此外，还应当考虑经济性能、以使生产成本尽量降到最低。工艺路线的制定是工艺规程的设计过程中的重要的一步。工艺方案制定的好坏，不仅关系到加工质量和生产效率，而且关系到工人的劳动强度，设备的投资，车间的面积，生产成本等诸多的问题。在制定工艺路线时，我们需要从以下几个方面来考虑。充分的分析和研究零件图，并参考同类零件的加工方法，对各表面选择相应的加工方法，选择合理的加工顺序，并将工艺过程划分为若干个工序，划分工序时采用工序集中的原则，因为这样可以减少工件的装夹次数，在一次装夹中可以加工许多表面，有利于保证各表面之间的相互位置精度，也可以减少机床的数量，相应地减少工人的数量和机床的占地面积。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：粗加工全部结束后，精加工之前；送往其它车间加工的前后（特别是热处理工序的前后）；重要工序的前后；最终加工之后等。除以上工序以外，在工序过程中，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。4.2制定工艺路线：一、工艺路线一：1 粗车12-M10端面2 粗铣1313内端面3 粗铣89端面4 粗铣180端面5 粗车511.17内圆表面6 粗铣发动机结合面7 粗铣凸台8 钻两个定位孔12D89 扩两个定位孔12D810 绞两个定位孔12D811 精车12M12端面12 精铣1313内端面13 精铣89端面14 精铣发动机结合面15 粗车180孔16 粗镗89孔17 精镗89孔18 精车511.17止口19 倒角14520 钻13-13孔21 钻2M8底孔22 钻3M10底孔23 攻丝3M10底孔24 攻丝2M8底孔25 锪40孔26 钻2-M10底孔27 攻丝2-M10孔28 钻12-M10底孔29 钻M8底孔30 攻丝M8孔31 锪13-13孔25凸台32 13-13孔口倒角33 钻20孔34 20孔口倒角35 粗铣左端面36 粗铣右端面37 精铣右端面38 精铣左端面39 钻左端面6-M141.5孔40 攻丝左端面6-M141.5孔41 钻右端面6-M141.5孔42 攻丝右端面6-M141.5孔 43 粗铣窥视孔上端面44 钻2M10底孔45 攻丝2M10孔46 钻8.5孔47 钻C向 2M8孔48 攻丝 2M8孔 49 钻12通孔50 倒角、去毛刺51 检验52 刻线53 清洗54 包装、入库 二、工艺路线二1 粗、精车12M10端面2 粗铣1313内端面3 粗铣89端面4 粗铣180端面5 车511.17H8内圆表面6 倒角145角7 粗、精铣发动机结合面8 粗车180孔9 钻2- 12D8底孔10 扩2-12D811 绞2-12D8孔12 粗镗89孔13 精镗89孔14 钻13-13孔15 钻3-M10底孔16 攻丝3-M10孔17 钻2-M8底孔18 攻丝2-M8孔19 锪40孔20 钻2-M10底孔21 攻丝2-M10孔22 钻12-M10孔23 攻丝12-M1024 钻M8底孔25 攻丝M8孔26 锪13-13孔25凸台27 13-13孔口倒角28 钻20孔29 20孔口倒角30 粗铣左端面31 精铣左端面32 钻左端面12-M141.5孔33 攻丝左端面12-M141.5孔34 粗、精铣右端面35 钻右端面12-M141.5孔36 攻丝右端面12-M141.5孔37 粗铣窥视孔上端面38 钻2M10底孔39 攻丝2M10孔40 钻8.5孔41 钻C向2-M8底孔42 攻丝2-M8孔43 钻12通孔44 去毛刺45 检测46 刻线47 清洗48 包装、入库4.3工艺方案的分析与比较：两个工艺方案的特点：在工艺路线一中首先以发动机结合面和油封孔作为粗基准加工出了552右端面及其同一方向上的各个端面，然后加工出了511.17内圆表面，并以其为定位再加工发动机结合面一侧的面和孔，再以定位孔和发动机结合面为定位基准加工离合器结合面方向上的面和孔，这样互为基准反复加工容易得到较高的加工精度，而且这两个定位孔的加工安排在靠前的工序中，便于以后工序的加工。并且工艺路线一很好的划分了粗加工阶段和精加工阶段，粗加工各表面后可以及时发现毛坯的缺陷，及时报废和补修，使零件加工质量得到了保证。但在前面加工面和孔的很多工序中把粗、精加工区分的过于明显，致使工序过于分散，使装夹次数过多，工时大大增长，加工效率下降，所以应该尽量采用工序集中的原则，尽可能的在一次装夹中完成尽可能多的加工，尽可能在同一台机床上完成尽可能多的工步。在工艺路线二中，首先很好的遵从了工序集中的原则，工序鲜明，能保证各表面之间的相互位置精度，同时减少了机床的数量，从而减少了工人的数量和机床的占地面积，减少了装夹次数、节省工时提高了生产率。但在粗加工过程中，由于加工余量大，工件容易产生振动，从而影响了定位精度，这样也就直接影响了加工质量。另外，飞轮壳属于薄壁类零件在粗加工时容易产生变形，另外，加工面和加工孔的工序混在了一起，违背了先面后孔的原则，在转换工序时容易损伤精加工的表面。所以应该适当的在某些工序中划分一下粗精加工阶段。所以，以上两个工艺方案均不是最好的方案，应该对两个工艺路线进行优化互补。综上所述，最后的加工路线确定如下：工序号工步号工步内容定位基准机床一1粗铣发动机结合面12M10端面，油封孔2040VMC-L立式加工中心2精铣发动机结合面二1粗车180的孔CK516B数控立式车床三1粗车12M10端面CK516B数控立式车床2粗车511.17H8内圆表面3半精车511.17H8内圆表面4倒角145角发动机结合面，油封孔5精车12M10端面四1钻2-12D8底孔12M10端面，511.17内圆表面，油封孔2040VMC-L立式加工中心2扩2-12D83绞2-12D8孔4粗镗89孔5精镗89孔6钻13-13孔7钻3-M10底孔8攻丝3-M10孔9钻2-M8底孔 10攻丝2-M8孔11锪40孔12钻2-M10底孔13攻丝2-M10孔五1钻12-M10孔2攻丝12-M10孔3钻M8底孔4攻丝M8孔5锪13-13孔25凸台63-13孔口倒角7钻20孔8攻丝左端面12-M141.5孔六1粗铣左端面12M10端面，511.17内圆表面，油封孔2精铣左端面TH6530卧式加工中心3钻左端面6-M141.5孔4攻丝左端面6-M141.5孔5粗铣右端面6精铣右端面7钻右端面6-M14X1.5孔12M10端面，两个定位孔8攻丝6M14X1.59粗铣窥视孔上端面发动机结合面，两个定位孔10钻2M10底孔12攻丝2M10孔12M10端面，两个定位孔516内圆表面13钻8.5孔14钻C向2-M8底孔15攻丝2-M8孔16钻12通孔七1去毛刺八1检测九1刻线十1清洗十一1包装、入库根据最后的加工工艺路线以及工厂的现有设备等实际情况制定出飞轮壳的机械加工工序卡片。（见附录中）5 机械加工余量、工序尺寸、及毛坯尺寸的确定5.1 加工余量的确定在由毛坯变为成品的过程中，在某加工表面切除的金属层的总厚度成为该表面的加工总余量。每一道工序所切除的金属层厚度称为工序间加工余量。加工余量分为两种，即总余量和工序余量。由毛坯加工成成品的过程中，毛坯尺寸与成品零件图的设计尺寸之差为加工的总余量。完成一道工序时从某一面上所必须切除的金属层厚度成为该工序的工序余量。对于外圆和孔等旋转表面而言，加工余量等于实际所切除的金属层厚度是直径上的加工余量之半。平面的加工余量等于实际所切除的金属层厚度。任何加工方法都不可避免的要产生尺寸的变化，因此加工后的尺寸都会有一定的误差，所以加工余量也是变化的。工序余量的确定，我们一般采用经验估计的方法，或参照技术手册等资料推荐的数据为基础，并结合实际生产情况来确定其加工余量。对于精加工工序，有一最合适的加工余量范围。如果加工余量过大，会使精加工的工时过大，甚至达不到精加工的目的；如果加工余量过小则会使工件的某些部位加工不出来。此外，精加工的余量如果不均匀，还会影响到零件的加工精度。因此必须保证精加工工序余量的大小和均匀性。5.2 工序尺寸的选择机械加工余量的数值可通过计算法和查表法两种方法来获得，这里采用查表法；各工序的加工余量由实用机械加工工艺手册，机械加工余量手册查出。1 的加工路线如下：粗车半精车(1) 确定各工序的余量粗车为2mm，半精车为0.2mm总余量为2.2mm(2) 计算各工序的基本尺寸半精车后： mm；粗车后：511.57mm 毛坯：515.37mm(3) 计算各工序的尺寸公差由各工序所采用的加工方法的经济精度及有关公差并按“入体”原则标注。半精车: 511.17;表面粗糙度为Ra3.2m;粗车：511.57mm，表面粗糙度为Ra6.3m;毛坯：515.37mm2 的加工路线如下：粗镗半精镗(1) 确定各工序的余量粗镗为1.5mm，半精镗为0.2mm总余量为1.7mm(2)计算各工序的基本尺寸半精镗后：89 mm；粗镗后：89.4mm 毛坯：92.4mm(3) 计算各工序的尺寸公差由各工序所采用的加工方法的经济精度及有关公差并按“入体”原则标注。半精镗: 88.909;表面粗糙度为Ra3.2m;粗镗：89.309mm，表面粗糙度为Ra6.3m;毛坯：92.309mm3 的加工路线如下：钻孔绞孔(1) 确定各工序的余量钻孔为0.2，绞孔为0.075mm总余量为0.275mm(2) 计算各工序的基本尺寸绞孔后：12mm；钻孔后：12.15; 毛坯：12.55(3) 计算各工序的尺寸公差由各工序所采用的加工方法的经济精度及有关公差并按“入体”原则标注。绞孔: 12.05;表面粗糙度为Ra3.2m;钻孔：12.20mm，表面粗糙度为Ra6.3m;毛坯：12.60mm4. 12M10端面工序余量为:粗车：2.1mm;半精车：0.2,总余量为2.3mm5. 左、右端面工序余量为:粗铣：0.45mm; 精铣：0.18mm,总余量：0.63mm6 切削用量的计算切削用量的确定通过查实用机械加工工艺手册获得，工序一 加工飞轮壳后端面（发动机结合面）工序内容工步1：粗铣发动机结合面。工步2：精铣发动机结合面机床：2040VMC-L立式加工中心工步1刀具：硬质合金端铣刀 d=80mm z=10背吃刀量：=4mm进给量： =0.25mm/z 切削速度：v=140m/min 主轴转速：n=557.32r/min按机床选取：n=560r/min工步2刀具：硬质合金圆柱铣刀d=100mm z=6背吃刀量：=1mm进给量：=0.18mm/z 切削速度：v=220 m/min主轴转速：n=700.64r/min按机床选取：n=710r/min工序二工序内容：车前端面（离合器结合面）及止口工步1：粗车12-M10端面 工步2：粗车511.17内圆表面（止口） 工步3：倒角145 工步4：精车12-M10端面机床：CK516B数控立式车床工步1刀具：涂层硬质合金车刀 背吃刀量：=2mm 进给量： =1.5mm/r 切削速度：v=46.19 m/min 工步2刀具：涂层硬质合金车刀 背吃刀量：=2mm 进给量： =1.5mm/r 切削速度：v=46.19 m/min 工步3刀具：涂层硬质合金车刀 背吃刀量：=2mm 进给量： =1.5mm/r 切削速度：v=46.19 m/min 工步4刀具：涂层硬质合金车刀 刀尖圆弧半径r=0.5进给量： =0.2mm/z 切削速度：v=不限 工序三工序内容：加工后端面（发动机结合面）各孔工步1：钻2-12D8孔 工步2：扩2-12D8孔 工步3：绞2-12D8孔 工步4：粗镗89孔 工步5：精镗89孔 工步6：钻13-13孔 工步7：钻3-M10底孔工步8：攻丝3-M10孔 工步9：钻2-M8底孔 工步10：攻丝2-M8 机床：2040VMC-L立式加工中心工步1刀具：11.7高速钢钻头 进给量： =0.2mm/r 切削速度：v=30m/min 主轴转速：n=816.59r/min按机床选取：n=820 r/min工步2：刀具：高速钢扩孔钻背吃刀量：=0.075mm进给量： =0.2mm/z 切削速度：v=32m/min 主轴转速：n=871.03r/min按机床选取：n=880 r/min工步3：硬质合金铰刀刀具：硬质合金铰刀 背吃刀量：=0.15m进给量： =0.12mm/r 切削速度：v=10m/min 主轴转速：n=265.39r/min按机床选取：n=270r/min工步4:刀具：88.7高速钢粗镗刀 背吃刀量：=5mm进给量： =0.3mm/z 切削速度：v=35m/min 主轴转速：n=278.66r/min 镗杆直径d取40按机床选取：n=280r/min工步5刀具： 89可调高速钢精镗刀背吃刀量：=1.0mm进给量： =2mm/r 切削速度：v=30/min 主轴转速：n=107.35r/min按机床选取：n=110r/min工步6刀具：13高速钢钻头背吃刀量：=5mm进给量： =0.26mm/r 切削速度：v=30m/min 主轴转速：n=734.93r/min按机床选取：n=750 r/min工步7刀具：8.5高速钢钻头进给量： =0.2mm/r 切削速度：v=30m/min 主轴转速：n=1124.02r/min按机床选取：n=1130 r/min工步8刀具：M10丝锥 螺距：p=1.5mm 切削速度：v=15m/min 主轴转速：n=568.70r/min按机床选取：n=570r/min工步9刀具：6.7高速钢钻头进给量： =0.2mm/r 切削速度：v=30m/min 主轴转速：n=1425.99r/min按机床选取：n=1430 r/min工步10刀具：M8丝锥 螺距：p=1.25mm 切削速度：v=15m/min 主轴转速：n=712.99r/min按机床选取：n=720r/min7 夹具的设计飞轮壳工件结构复杂，工艺要求较高，因此需要设计专用夹具。经与指导老师协商，决定设计工序六中加工侧面及侧面各个螺纹孔的卧式加工中心上的专用夹具。7.1对专用夹具设计的一般要求 1、能提高机械加工的劳动生产率，降低工件的制造成本；2、夹具设计应满足零件加工工序的精度要求；3、操作方便，省力，安全；4、便于排屑；3、具有一定的寿命和较低的夹具制造成本；4、夹具元件应尽量满足通用化、标准化、系列化要求；5、具有良好的结构工艺性，便于制造、装配、维修。7.2夹具的设计方案 7.2.1定位方案的确定本夹具主要用来粗、精铣左端面、右端面，以及钻侧面的各螺纹孔。其中左侧面对发动机结合面有垂直度要求，左右两个侧面均有平面度要求，并且各螺纹孔均有一定的尺寸精度和位置度要求，所以对其加工要求较高。本工序是加工飞轮壳零件主要部位的最后一个工序，之前已经加工了发动机结合面以及结合面上面的两个定位销孔，以及552右端面，所以我们以发动机结合面及两定位销孔为定位基准，采用一个平面和其垂直的两定位孔的定位方式，即一面两孔的定位方式。可采用支撑板与发动机结合面接触限制z方向移动和x，y方向的转动三个方向的自由度，工件孔与两定位销定位限制x，y水平方向移动和z方向的转动三个自由度，如图2所示。图2 两销定位方式定位元件的选用（如上图所示）：固定支撑采用支撑板，定位销选用一A型固定式定位销，一B型固定式定位销。定位误差的分析：工序六的工序图如图3所示：图3 工序六工序图定位误差的计算：在铣飞轮壳侧面时，其定位基准是发动机结合面上的两个定位销孔，以及552右端面，而设计基准为飞轮壳的端面中线,所以存在基准不重合误差,=0.2+0.2+0.03+0.03=0.46mm；两定位销产生的最大角度定位误差：定位销与圆柱销配合选为，菱形销， mm 基准位移误差: 由圆柱销的制造误差得。所以=+=0.554mm，同理加工侧面各孔时，由零件图分析知=0.03+0.03=0.06mm，=0.094，所以定位误差=+=0.154mm。 7.2.2夹具夹紧方案的确定一夹紧力和切削力的确定：1、夹紧力的方向：a）夹紧力的方向应不破坏工件定位的准确性和可靠性；b）夹紧力的方向应有利于减小夹紧力。2、夹紧力的作用点：a）作用点应保持工件的稳定，不能使工件产生位移或偏转；b）作用点应位于工件刚性较好的部位；c）夹紧力应尽可能靠近工件上的被加工面，必要时加辅助支撑；d）夹紧力应使夹具本身变形小。这里，根据此上原则该工序夹具的夹紧点选择在552的右端面上；夹紧元件选用转动压板，开口垫圈。3、夹紧力大小的计算：采用估算法， W=Kw其中，K=KKKKK；由金属切削机床夹具设计手册表3-20可得，基本安全系数：K=1.5加工状态系数：K=1.0刀具钝化系数：K=1.5切削特点系数：K=1.0夹紧动力稳定性系数：K=1.3 由金属切削机床夹具设计手册表3-19可得，工件与夹具支撑间的摩擦系数f=0.3， 夹紧元件与工件间的摩擦系数f=0.4：图4理想夹紧力w=实际夹紧力W= w1.51.01.51.0夹紧示意图如图4所示。1)切削力的计算：铣削左右侧面：刀具：125硬质合金端铣刀，Z=6。由机械加工工艺师手册表30-25，切削用量：铣削深度t=3mm ，每转进给量s=1.2mm 铣削速度v=75m/min，铣削宽度B=75mm。 查金属切削机床夹具设计手册表3-56得，切削力计算公式：P=50tsDBz 所以，P=5031.2125756 =401.31N所以，w=573.3N，实际夹紧力W= w1.51.01.51.0=1289.9N钻削侧面各螺纹孔：最大刀具12硬质合金钻头，由机械加工工艺师手册表28-19，每转进给量s=0.4mm，t=0.2mm查金属切削机床夹具设计手册表3-54得，切削力计算公式：P=42Dskp修正系数kp=，查机械工程材料及加工工艺表3.15可得灰铸铁HB=200，kp=(200/190)=1.031所以，P=42120.41.031 =429.60N所以w=613.71N，实际夹紧力W= w1.51.01.51.0=1380.86N所以P W,夹紧元件提供的夹紧力完全可以满足要求.受力分析图如图5所示：图5 受力分析图Px、Py、Pz，代表切削力，Wx，Wy，Wz代表由夹紧力P产生的摩擦力。二、夹紧机构的确定由受力分析和计算知，切削力不是很大，径向切削力pz为主要切削力，前面通过分析，将夹紧点选择在552右端面。在这里夹紧机构选用螺旋夹紧机构，螺旋夹紧机构的特点如下：1.自锁性好，可靠性高； 2.增力比大。i=65140；3.多为手动操作，通常使用快速装夹结构提高工件安装速度。4.结构简单，应用广泛。三、设计的夹具为双位同时加紧机构， 夹紧原理为：当旋紧左边的夹紧螺母时，左压板会向下夹紧工件，而左边的螺杆向上提起，使与螺杆相连的横杆绕中间的支点摆动，导致右螺杆向下移动，从而使右压板同时加紧工件。夹具设计图（三维绘制）如图6所示：图6结 论本设计针对重型汽车发动机飞轮壳的加工工艺的研究，对飞轮壳的机械加工工艺进行了系统的分析和研究。飞轮壳是一种结构复杂，盆状、内部呈腔型的薄壁壳体类零件，盆底定位面有近1/3悬空，工件刚性差，加工易变形，这使其加工难度较大 。 本论文主要完成的工作如下：1、了解分析了重型汽车发动机零件飞轮壳的工作状况和设计特点，特别是零件的结构工艺特点以及主要加工技术要求，找出加工难点。2、通过运用所学的机械加工理论，参考国内外关于同类零件的机加工方法，并结合实习中所见的实际加工工艺，以解决加工难点为目的，选择正确的定位基准，合理的划分加工阶段，安排加工顺序，制定不同的加工工艺路线通过比较分析各方案的优缺点，确定最终的工艺方案，制成机械加工工序卡片。3、对该飞轮壳零件的某一加工工序进行了夹具设计。设计夹具尽量的采用标准件，以降低加工夹具的成本。夹具要求装卸方便，安全可靠，同时夹紧力能足够满足切削时所需要的各种力，并且夹紧力不能使零件产生大的变形而影响到工件的加工精度。对该工序内容进行分析后，通过定位误差，切削力夹紧力的计算，确定了夹具的设计方案，并绘制了夹具总图。本论文最后制定的飞轮壳的加工工艺路线和工序卡片基本上解决了飞轮壳的加工难点，设计的夹具装卸方便，安全可靠，能提高生产率。参 考 文 献1 曾东建. 汽车制造工艺学M. 北京:机械工业出版社,2005.92 刘玉梅,潘为祥.飞轮壳工艺方案分析及典型夹具设计J. 汽车制造技术,2008.(5)128-1303 王启平. 机械制造工艺学M. 第五版. 黑龙江:哈尔滨工业大学出版社,1999.9：87-914 卢秉恒. 机械制造技术基础M. 第3版.北京: 机械工业出版社, 2007.12:234-2375 梁炳文. 机械加工工艺基础M. 北京:机械工业出版社,2003.106 郝建伟.飞轮壳加工工艺分析J. 叉车技术,2008.1(721001):21-22 7 王立萍.柴油机薄壁件飞轮壳孔系加工工艺的改进J.柴油机设计与制造,2008.2(15):43-458 杨黎明,杨志勤. 机构选型与运动设计M北京:国防工业出版社,2007.69 杨叔子.机械加工工艺师手册M.北京:机械工业出版社，2001.810 陈宏钧. 实用机械加工手册M. 北京: 机械工业出版社, 1996.12:305-35011 韩进宏.互换性与技术测量M.北京：机械工业出版社,2004.712 郝建伟.飞轮壳加工工艺分析J. 叉车技术,2008.1(721001):21-2213 熊万武,陈本绪. 机械加工余量手册M. 北京:国防工业出版社,1991.1114 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follow-up,2007.4(100):427-436袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆