重型汽車發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪殼加工工藝的研究

1、1 前言近年來汽車行業(yè)高速發(fā)展，隨著人們生活水平的不斷提高，人們對(duì)汽車的需求和要求越來越高，汽車行業(yè)依然是朝陽產(chǎn)業(yè)。汽車零部件的制造講究的是規(guī)模效益，但隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的不斷深化，顧客的需求的不斷變化，其生產(chǎn)方式也在向著多品種、中小批量生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)化，企業(yè)要實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的發(fā)展，不僅需要在提高產(chǎn)品品質(zhì)、不遺余力地采用新工藝、新技術(shù)，不斷進(jìn)行產(chǎn)品創(chuàng)新等方面下功夫，還要不斷的更新觀念，優(yōu)化生產(chǎn)組織方式，積極主動(dòng)地應(yīng)對(duì)市場(chǎng)不斷變化的需求，降低成本、提高生產(chǎn)率，以保持在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。目前國(guó)內(nèi)專業(yè)生產(chǎn)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪殼的廠家不是很多，甚至許多汽車生產(chǎn)廠家自己生產(chǎn)飛輪殼，比如中國(guó)重汽集團(tuán)、二汽等。目前對(duì)飛輪殼的加

2、工生產(chǎn)主要是采用首先鑄造或鍛造出毛坯，然后對(duì)毛坯進(jìn)行機(jī)加工的工藝生產(chǎn)方式。對(duì)于飛輪殼的加工工藝，在對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能要求較高的場(chǎng)合，比如各種類型汽車、飛機(jī)等均采用此種機(jī)加工工藝，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是對(duì)零件的機(jī)械加工的工藝方法的研究。現(xiàn)在發(fā)達(dá)國(guó)家的機(jī)械制造水平明顯強(qiáng)于我國(guó)，我們與他們之間還存在很大的差距。國(guó)外對(duì)零件的制造加工方面，無論在設(shè)備、制造水平的投入上還是在新工藝新方法的普及應(yīng)用上，均處于領(lǐng)先地位。我們?cè)谶M(jìn)行新的工藝設(shè)計(jì)時(shí)，必須在遵循工藝設(shè)計(jì)的基本原則的基礎(chǔ)上，充分借鑒國(guó)外的先進(jìn)工藝方法，通過改進(jìn)該飛輪殼的機(jī)械加工工藝, 提高其加工效率和加工精度、降低廢品率、降低生產(chǎn)成本，落實(shí)國(guó)家的節(jié)能減排的方針

3、政策，走可持續(xù)發(fā)展的道路。2 零件分析2.1 飛輪殼的加工工藝要點(diǎn)：飛輪殼屬于薄壁殼體類零件，其形狀復(fù)雜、壁厚不均勻、內(nèi)部呈腔型、加工精度不一致，工件容易變形。對(duì)于圖紙要求的兩端面平行度，定位孔的端面跳動(dòng)，內(nèi)孔尺寸精度，形狀精度難以保證，所以對(duì)定位基準(zhǔn)的選擇，工藝順序的安排等就顯得非常重要。圖1 飛輪殼零件圖飛輪殼的零件圖1如上所示：其需要加工的部位有：后端面（發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)合面）具有平面度要求；后端面各孔，其中有兩個(gè)定位銷孔對(duì)其加工及其重要，其他孔還有位置度要求；以及發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)合孔180；前端面（與后端面具有平行度要求）及止口；前端面各孔及凸臺(tái)；側(cè)面及側(cè)面各螺紋孔，均有一定的尺寸精度和位置精度要求。

4、加工難點(diǎn)在于如何保證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 定位基準(zhǔn)的選擇：（1）粗基準(zhǔn)的選擇：粗基準(zhǔn)的選擇有兩個(gè)出發(fā)點(diǎn)，一是保證各加工表面有足夠的余量，二是保證不加工表面的尺寸和位置符合圖紙要求。有如下選擇原則：1、盡可能選用精度要求高的主要表面做粗基準(zhǔn)。這樣可保證以后加工該主要表面時(shí)有足夠且均勻的余量。2、選用非加工表面作粗基準(zhǔn)。這樣可使非加工表面與加工表面間的位置誤差減小。3、盡可能選光整，無飛邊、澆口、冒口或其他缺陷的表面作粗基準(zhǔn)。（2）精基準(zhǔn)的選擇：選擇精基準(zhǔn)時(shí)，主要應(yīng)考慮減小定位誤差和夾緊方便、可靠，其選擇原則是：1、基準(zhǔn)重合原則；2、基準(zhǔn)統(tǒng)一原則；3、有

5、些精度要求很高的表面在加工時(shí)應(yīng)遵循“自為基準(zhǔn)”的原則。通過對(duì)飛輪殼加工工藝的分析，根據(jù)以上原則，在第一道和第二道工序中以552右端面及止口作為粗基準(zhǔn)加工發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)合面，在第三道工序中則以加工過的發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)合面和180孔作為精基準(zhǔn)。第四道工序中以加工過的552右端面及止口作為精基準(zhǔn)這樣互為定位反復(fù)加工容易得到較高的精度。2.1.2 加工方法的選擇：零件的形狀主要是采用機(jī)械加工的方法獲得的，通過機(jī)床利用刀具將毛坯上多余的材料切除。根據(jù)機(jī)床運(yùn)動(dòng)的不同、刀具的不同，可分為不同的加工方法，主要有：車削、銑削、磨削、鉆削、鏜削及特種加工等。在飛輪殼的加工中，通過考慮工件的可加工性以及經(jīng)濟(jì)性，那些重要結(jié)合面如離

6、合器結(jié)合面（552右端面）、180孔、511.17止口采用車削加工，發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)合面、左右側(cè)面及凸臺(tái)等選用銑削的加工方法，對(duì)于89，40孔采用鏜削加工，其他孔系的加工采用鉆削的加工方法。2.1.3工序的選擇原則：安排零件的加工工序可以遵循工序集中原則或遵循工序分散原則。1、工序集中的特點(diǎn)。可減少工件的安裝次數(shù)，容易保證個(gè)加工表面間的位置精度，便于采用高效率的機(jī)床，加工設(shè)備少，工人少，生產(chǎn)面積較小，有利于生產(chǎn)計(jì)劃和組織工作，但對(duì)加工設(shè)備的要求較高。2、工序分散的特點(diǎn)。加工設(shè)備及工藝裝備較為簡(jiǎn)單，調(diào)整方便，生產(chǎn)適應(yīng)性好，轉(zhuǎn)換產(chǎn)品比較容易，但機(jī)床數(shù)量多，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，生產(chǎn)占地面積大。通過比較分析并結(jié)合實(shí)際

7、情況，為了滿足飛輪殼的大批量，高效率生產(chǎn)我們采用工序集中地原則。2.1.4加工順序的安排：1、先粗后精。各表面的加工工序按從粗到精的加工階段交叉進(jìn)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達(dá)到一定精度之后再進(jìn)行加工。3、先面后孔。4、基面先行。一個(gè)零件加工時(shí)，其頭幾道工序都是先加工精基準(zhǔn)，然后再用精基準(zhǔn)定位來加工其他表面。5、熱處理工序的安排。對(duì)于飛輪殼的加工工序的安排，整體上遵循了先粗后精、先主后次、先面后孔、基面先行的原則，2-12D8孔作為定位孔將其放在了前面，沒有遵循先面后孔的原則。由零件的加工特點(diǎn)和工藝分析，在飛輪殼的工序安排中沒有安排熱處理工序。2.1.5加工

8、階段的劃分：零件加工階段的劃分的優(yōu)點(diǎn)在于：1、 有利于保證加工質(zhì)量；2、 合理的使用設(shè)備；3、 便于安排熱處理工序；4、 及時(shí)發(fā)現(xiàn)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傷害。粗加工階段，在這一階段要切除較大的加工余量，因此主要問題是如何獲得高生產(chǎn)率。通常先用與離合器結(jié)合面定位，粗銑與發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)合面，然后再以粗銑后的與發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)合面為基準(zhǔn)，粗銑離合器結(jié)合面及其他表面，去除毛坯余量。半精加工階段，在這一階段應(yīng)為主要表面的精加工階段作好準(zhǔn)備（達(dá)到一定的加工精度，保證一定的精加工余量），并完成一些次要表面的加工（鉆孔、攻螺紋、銑鍵槽等），一般在熱處理之前進(jìn)行。精加工階段，保證各主要表面

9、達(dá)到圖樣規(guī)定的質(zhì)量要求。通常首先需要完成定位基準(zhǔn)面(發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)合面)的精銑及面上兩銷孔的精加工，并以此為精基準(zhǔn)完成對(duì)精度和光潔度要求高的表面及孔的加工。光整加工階段，對(duì)于精度要求很高、表面粗糙度值要求很?。?biāo)準(zhǔn)公差6級(jí)及6級(jí)以上，表面粗糙度Ra=0.32um）的零件，還要有專門的光整加工階段。一般不用于提高形狀精度和位置精度。在飛輪殼的加工工藝中，將加工過程進(jìn)行了粗精加工階段的劃分，因?yàn)橛闪慵?）圖紙知飛輪殼最高的粗糙度要求為Ra=3.2m，精加工就可以達(dá)到技術(shù)要求，不必設(shè)計(jì)光整加工階段。2.1.6輔助工序的安排：如檢驗(yàn)，在零件全部加工完畢后、各加工階段結(jié)束時(shí)、關(guān)鍵工序前后，都要適當(dāng)安排。其他

10、輔助工序還有清洗、去毛刺、表面處理、氣密試驗(yàn)、包裝等，也應(yīng)按其要求加入工藝過程。2.2飛輪殼的工藝特點(diǎn)：飛輪是發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵零件，其功能是調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)速變化，起到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的作用。同時(shí)，便于發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)。飛輪安裝在飛輪殼里，飛輪殼是發(fā)動(dòng)機(jī)上的一個(gè)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的薄壁殼體類零件，其作用是聯(lián)接發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器，承擔(dān)發(fā)動(dòng)機(jī)及變速器的部分重量，保護(hù)離合器以及飛輪，而且它還是發(fā)動(dòng)機(jī)的支撐部件，所以飛輪殼的加工質(zhì)量直接影響到發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。同一系列飛輪殼的與發(fā)動(dòng)機(jī)連接面尺寸基本相同，與離合器連接面則不同，但具有相同的功能孔。一般，飛輪殼形似盆狀，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是外形尺寸大，最大直徑可達(dá)600mm,高近300mm。飛輪殼

11、大多采用灰鑄鐵鑄造毛坯，材料其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是壁厚不均勻，一般處壁厚為6-8mm，最薄處壁厚只有5mm，最大壁厚處卻達(dá)40mm。其與發(fā)動(dòng)機(jī)及離合器連接的兩個(gè)面的面積較大，壓鑄時(shí)容易產(chǎn)生變形，且變形量不易控制，所以兩個(gè)面上的連接孔必須進(jìn)行機(jī)械加工。2.3飛輪殼的加工特點(diǎn)： 在飛輪殼的加工中，主要問題是與發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)合面的平面度（0.08）,以及兩定位銷孔的加工。若平面度不好，則在加工過程中將產(chǎn)生定位誤差，在測(cè)量過程中將會(huì)在建立基準(zhǔn)過程中產(chǎn)生測(cè)量誤差，出現(xiàn)測(cè)量基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不統(tǒng)一的問題。即使測(cè)量與定位基準(zhǔn)統(tǒng)一，也會(huì)發(fā)生零件合格與否的誤判，兩定位銷孔的加工精度不夠，作為基準(zhǔn)孔會(huì)影響其他孔和斷面的加工。其次是是

12、軸孔的加工。如何保證相互之間位置精度是此工序的關(guān)鍵:另外，對(duì)連接用螺栓孔的加工也很關(guān)鍵。關(guān)鍵點(diǎn)在于如何能高效地完成對(duì)飛輪殼的加工。2.4飛輪殼的技術(shù)要求：為了保證飛輪殼在工作過程中有良好的穩(wěn)定性和密封性，在其重要表面和孔上均有詳盡的技術(shù)要求。首先，兩個(gè)定位孔是重中之重。在加工完兩個(gè)定位孔后的幾乎每個(gè)工序的定位都要用到這兩個(gè)定位孔。因此，它們的位置至關(guān)重要。對(duì)其的尺寸精度具有一定的要求，孔徑精度為H8級(jí)，對(duì)其的粗糙度要求為Ra3.2。其次，離合器結(jié)合孔和發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)合孔有位置度要求，在選擇加工規(guī)程時(shí)要分析機(jī)械加工手冊(cè)上的提供的途徑，保證粗糙度和尺寸精度都到達(dá)到理想的精度。再次發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)合面和12M10

13、端面在制定工藝路線時(shí)要經(jīng)常被作為定位基準(zhǔn)面，其中12M10端面對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)合面有平行度要求，對(duì)511.17孔有位置度要求。最后，對(duì)于其他各個(gè)孔尤其是各螺紋孔的加工要根據(jù)各自的粗糙度和精度技術(shù)要求選擇各自合適的加工方法，保證其技術(shù)要求。3、機(jī)床的選擇：在選擇加工機(jī)床時(shí)應(yīng)充分利用數(shù)控設(shè)備的功能，根據(jù)所選擇的數(shù)控機(jī)床，優(yōu)化數(shù)控加工方案和工藝路線，根據(jù)需要適當(dāng)調(diào)整工序的內(nèi)容。選擇加工機(jī)床，首先要保證加工零件的技術(shù)要求，能夠加工出合格的零件。其次是要有利于提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。選擇加工機(jī)床一般要考慮到機(jī)床的結(jié)構(gòu)、載重、功率、行程和精度。還應(yīng)依據(jù)加工零件的材料狀態(tài)、技術(shù)狀態(tài)要求和工藝復(fù)雜程度，選用適宜

14、、經(jīng)濟(jì)的數(shù)控機(jī)床。通過對(duì)飛輪殼零件的研究我們知道對(duì)飛輪殼的加工主要是對(duì)其孔系和端面，表面的加工。第一，對(duì)于飛輪殼上的孔的加工我們選用立式加工中心來加工： 兩個(gè)定位孔的加工是重中之重，因?yàn)樵谝院蟮募庸ぶ袔缀醵夹枰@兩個(gè)孔做定位，所以對(duì)其尺寸精度和位置精度都較高，加工時(shí)需要認(rèn)真對(duì)待。第二，發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)合面和離合器結(jié)合面各孔具有尺寸精度和位置精度要求，加工時(shí)要認(rèn)真對(duì)待，合理的選擇加工方法，安排工序。2040VMC-L立式加工中心的主要參數(shù)如下：項(xiàng)目工作臺(tái)面積（mm）X軸行程（mm）Y軸行程（mm）Z軸行程（mm）主軸轉(zhuǎn)速（rpm）定位精度(um/mm)重復(fù)定位精度(um/mm)型號(hào)2040VMC-L10

15、0050085051051080-10004/3003/300第二，對(duì)于飛輪殼重要端面采用數(shù)控立式車床和臥式加工中心加工。 發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)合面和12xM10端面作為工作表面和定位基準(zhǔn)面，其尺寸精度和位置精度要求較高，加工時(shí)需要特別對(duì)待，采用數(shù)控立式車床和臥式加工中心不但能保證其加工精度，而且加工效率高，適合零件的大批量生產(chǎn)。選擇恰當(dāng)?shù)募庸し椒ā?duì)于其他各個(gè)表面的加工需要根據(jù)各自的粗糙度值和技術(shù)要求選擇各自合適的加工方法。CK516B數(shù)控立式車床的主要參數(shù)如下：項(xiàng)目最大回轉(zhuǎn)直徑最大車削直徑最大車削高度主軸轉(zhuǎn)速（rpm）主軸最大扭矩（Nm）X/Z軸定位精度(mm)X/Z軸重復(fù)定位精度(mm)型號(hào)2040

16、VMC-L80060050050-10008400.018/0.0200.006/0.008VMC-1270臥式加工中心的主要參數(shù)如下：項(xiàng)目工作臺(tái)面積（mm）X軸行程（mm）Y軸行程（mm）Z軸行程（mm）主軸轉(zhuǎn)速（rpm）主軸電機(jī)功率（kw）XYZ軸定位精度（mm）XYZ軸重復(fù)定位精度型號(hào) VMC-1270135065012007006308000150.0050.0034、制定工藝路線4.1 制定工藝路線需要注意的問題 為了使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證，我們需要擬定合理的工藝路線，在生產(chǎn)綱領(lǐng)以確定為大批和中批量生產(chǎn)的條件下，通過對(duì)飛輪殼零件的加工工藝的分析

17、，可以考慮采用數(shù)控機(jī)床，立式加工中心，臥式加工中心配以專用夾具，并盡量采用工序集中的原則來提高生產(chǎn)效率。此外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)性能、以使生產(chǎn)成本盡量降到最低。工藝路線的制定是工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)過程中的重要的一步。工藝方案制定的好壞，不僅關(guān)系到加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率，而且關(guān)系到工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，設(shè)備的投資，車間的面積，生產(chǎn)成本等諸多的問題。在制定工藝路線時(shí)，我們需要從以下幾個(gè)方面來考慮。充分的分析和研究零件圖，并參考同類零件的加工方法，對(duì)各表面選擇相應(yīng)的加工方法，選擇合理的加工順序，并將工藝過程劃分為若干個(gè)工序，劃分工序時(shí)采用工序集中的原則，因?yàn)檫@樣可以減少工件的裝夾次數(shù)，在一次裝夾中可以加工許多表面，有利

18、于保證各表面之間的相互位置精度，也可以減少機(jī)床的數(shù)量，相應(yīng)地減少工人的數(shù)量和機(jī)床的占地面積。檢驗(yàn)工序是保證產(chǎn)品質(zhì)量和防止產(chǎn)生廢品的重要措施。在每個(gè)工序中，操作者都必須自行檢驗(yàn)。在操作者自檢的基礎(chǔ)上，在下列場(chǎng)合還要安排獨(dú)立檢驗(yàn)工序：粗加工全部結(jié)束后，精加工之前；送往其它車間加工的前后（特別是熱處理工序的前后）；重要工序的前后；最終加工之后等。除以上工序以外，在工序過程中，還可根據(jù)需要在一些工序的后面安排去毛刺、去磁、清洗等工序。4.2制定工藝路線：一、工藝路線一：1 粗車12-M10端面2 粗銑1313內(nèi)端面3 粗銑89端面4 粗銑180端面5 粗車511.17內(nèi)圓表面6 粗銑發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)合面7 粗

19、銑凸臺(tái)8 鉆兩個(gè)定位孔12D89 擴(kuò)兩個(gè)定位孔12D810 絞兩個(gè)定位孔12D811 精車12M12端面12 精銑1313內(nèi)端面13 精銑89端面14 精銑發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)合面15 粗車180孔16 粗鏜89孔17 精鏜89孔18 精車511.17止口19 倒角14520 鉆13-13孔21 鉆2M8底孔22 鉆3M10底孔23 攻絲3M10底孔24 攻絲2M8底孔25 锪40孔26 鉆2-M10底孔27 攻絲2-M10孔28 鉆12-M10底孔29 鉆M8底孔30 攻絲M8孔31 锪13-13孔25凸臺(tái)32 13-13孔口倒角33 鉆20孔34 20孔口倒角35 粗銑左端面36 粗銑右端面37 精銑

20、右端面38 精銑左端面39 鉆左端面6-M141.5孔40 攻絲左端面6-M141.5孔41 鉆右端面6-M141.5孔42 攻絲右端面6-M141.5孔 43 粗銑窺視孔上端面44 鉆2M10底孔45 攻絲2M10孔46 鉆8.5孔47 鉆C向 2M8孔48 攻絲 2M8孔 49 鉆12通孔50 倒角、去毛刺51 檢驗(yàn)52 刻線53 清洗54 包裝、入庫 二、工藝路線二1 粗、精車12M10端面2 粗銑1313內(nèi)端面3 粗銑89端面4 粗銑180端面5 車511.17H8內(nèi)圓表面6 倒角145角7 粗、精銑發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)合面8 粗車180孔9 鉆2- 12D8底孔10 擴(kuò)2-12D811 絞2-1

21、2D8孔12 粗鏜89孔13 精鏜89孔14 鉆13-13孔15 鉆3-M10底孔16 攻絲3-M10孔17 鉆2-M8底孔18 攻絲2-M8孔19 锪40孔20 鉆2-M10底孔21 攻絲2-M10孔22 鉆12-M10孔23 攻絲12-M1024 鉆M8底孔25 攻絲M8孔26 锪13-13孔25凸臺(tái)27 13-13孔口倒角28 鉆20孔29 20孔口倒角30 粗銑左端面31 精銑左端面32 鉆左端面12-M141.5孔33 攻絲左端面12-M141.5孔34 粗、精銑右端面35 鉆右端面12-M141.5孔36 攻絲右端面12-M141.5孔37 粗銑窺視孔上端面38 鉆2M10底孔39

22、 攻絲2M10孔40 鉆8.5孔41 鉆C向2-M8底孔42 攻絲2-M8孔43 鉆12通孔44 去毛刺45 檢測(cè)46 刻線47 清洗48 包裝、入庫4.3工藝方案的分析與比較：兩個(gè)工藝方案的特點(diǎn)：在工藝路線一中首先以發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)合面和油封孔作為粗基準(zhǔn)加工出了552右端面及其同一方向上的各個(gè)端面，然后加工出了511.17內(nèi)圓表面，并以其為定位再加工發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)合面一側(cè)的面和孔，再以定位孔和發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)合面為定位基準(zhǔn)加工離合器結(jié)合面方向上的面和孔，這樣互為基準(zhǔn)反復(fù)加工容易得到較高的加工精度，而且這兩個(gè)定位孔的加工安排在靠前的工序中，便于以后工序的加工。并且工藝路線一很好的劃分了粗加工階段和精加工階段，粗加工

23、各表面后可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷，及時(shí)報(bào)廢和補(bǔ)修，使零件加工質(zhì)量得到了保證。但在前面加工面和孔的很多工序中把粗、精加工區(qū)分的過于明顯，致使工序過于分散，使裝夾次數(shù)過多，工時(shí)大大增長(zhǎng)，加工效率下降，所以應(yīng)該盡量采用工序集中的原則，盡可能的在一次裝夾中完成盡可能多的加工，盡可能在同一臺(tái)機(jī)床上完成盡可能多的工步。在工藝路線二中，首先很好的遵從了工序集中的原則，工序鮮明，能保證各表面之間的相互位置精度，同時(shí)減少了機(jī)床的數(shù)量，從而減少了工人的數(shù)量和機(jī)床的占地面積，減少了裝夾次數(shù)、節(jié)省工時(shí)提高了生產(chǎn)率。但在粗加工過程中，由于加工余量大，工件容易產(chǎn)生振動(dòng)，從而影響了定位精度，這樣也就直接影響了加工質(zhì)量。另外，

24、飛輪殼屬于薄壁類零件在粗加工時(shí)容易產(chǎn)生變形，另外，加工面和加工孔的工序混在了一起，違背了先面后孔的原則，在轉(zhuǎn)換工序時(shí)容易損傷精加工的表面。所以應(yīng)該適當(dāng)?shù)脑谀承┕ば蛑袆澐忠幌麓志庸るA段。所以，以上兩個(gè)工藝方案均不是最好的方案，應(yīng)該對(duì)兩個(gè)工藝路線進(jìn)行優(yōu)化互補(bǔ)。綜上所述，最后的加工路線確定如下：工序號(hào)工步號(hào)工步內(nèi)容定位基準(zhǔn)機(jī)床一1粗銑發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)合面12M10端面，油封孔2040VMC-L立式加工中心2精銑發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)合面二1粗車180的孔CK516B數(shù)控立式車床三1粗車12M10端面CK516B數(shù)控立式車床2粗車511.17H8內(nèi)圓表面3半精車511.17H8內(nèi)圓表面4倒角145角發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)合面，油封孔5

25、精車12M10端面四1鉆2-12D8底孔12M10端面，511.17內(nèi)圓表面，油封孔2040VMC-L立式加工中心2擴(kuò)2-12D83絞2-12D8孔4粗鏜89孔5精鏜89孔6鉆13-13孔7鉆3-M10底孔8攻絲3-M10孔9鉆2-M8底孔 10攻絲2-M8孔11锪40孔12鉆2-M10底孔13攻絲2-M10孔五1鉆12-M10孔2攻絲12-M10孔3鉆M8底孔4攻絲M8孔5锪13-13孔25凸臺(tái)63-13孔口倒角7鉆20孔8攻絲左端面12-M141.5孔六1粗銑左端面12M10端面，511.17內(nèi)圓表面，油封孔2精銑左端面TH6530臥式加工中心3鉆左端面6-M141.5孔4攻絲左端面6-M

26、141.5孔5粗銑右端面6精銑右端面7鉆右端面6-M14X1.5孔12M10端面，兩個(gè)定位孔8攻絲6M14X1.59粗銑窺視孔上端面發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)合面，兩個(gè)定位孔10鉆2M10底孔12攻絲2M10孔12M10端面，兩個(gè)定位孔516內(nèi)圓表面13鉆8.5孔14鉆C向2-M8底孔15攻絲2-M8孔16鉆12通孔七1去毛刺八1檢測(cè)九1刻線十1清洗十一1包裝、入庫根據(jù)最后的加工工藝路線以及工廠的現(xiàn)有設(shè)備等實(shí)際情況制定出飛輪殼的機(jī)械加工工序卡片。（見附錄中）5 機(jī)械加工余量、工序尺寸、及毛坯尺寸的確定5.1 加工余量的確定在由毛坯變?yōu)槌善返倪^程中，在某加工表面切除的金屬層的總厚度成為該表面的加工總余量。每一道工

27、序所切除的金屬層厚度稱為工序間加工余量。加工余量分為兩種，即總余量和工序余量。由毛坯加工成成品的過程中，毛坯尺寸與成品零件圖的設(shè)計(jì)尺寸之差為加工的總余量。完成一道工序時(shí)從某一面上所必須切除的金屬層厚度成為該工序的工序余量。對(duì)于外圓和孔等旋轉(zhuǎn)表面而言，加工余量等于實(shí)際所切除的金屬層厚度是直徑上的加工余量之半。平面的加工余量等于實(shí)際所切除的金屬層厚度。任何加工方法都不可避免的要產(chǎn)生尺寸的變化，因此加工后的尺寸都會(huì)有一定的誤差，所以加工余量也是變化的。工序余量的確定，我們一般采用經(jīng)驗(yàn)估計(jì)的方法，或參照技術(shù)手冊(cè)等資料推薦的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，并結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況來確定其加工余量。對(duì)于精加工工序，有一最合適的加工

28、余量范圍。如果加工余量過大，會(huì)使精加工的工時(shí)過大，甚至達(dá)不到精加工的目的；如果加工余量過小則會(huì)使工件的某些部位加工不出來。此外，精加工的余量如果不均勻，還會(huì)影響到零件的加工精度。因此必須保證精加工工序余量的大小和均勻性。5.2 工序尺寸的選擇機(jī)械加工余量的數(shù)值可通過計(jì)算法和查表法兩種方法來獲得，這里采用查表法；各工序的加工余量由實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊(cè)，機(jī)械加工余量手冊(cè)查出。1 的加工路線如下：粗車半精車(1) 確定各工序的余量粗車為2mm，半精車為0.2mm總余量為2.2mm(2) 計(jì)算各工序的基本尺寸半精車后： mm；粗車后：511.57mm 毛坯：515.37mm(3) 計(jì)算各工序的尺寸公差

29、由各工序所采用的加工方法的經(jīng)濟(jì)精度及有關(guān)公差并按“入體”原則標(biāo)注。半精車: 511.17;表面粗糙度為Ra3.2m;粗車：511.57mm，表面粗糙度為Ra6.3m;毛坯：515.37mm2 的加工路線如下：粗鏜半精鏜(1) 確定各工序的余量粗鏜為1.5mm，半精鏜為0.2mm總余量為1.7mm(2)計(jì)算各工序的基本尺寸半精鏜后：89 mm；粗鏜后：89.4mm 毛坯：92.4mm(3) 計(jì)算各工序的尺寸公差由各工序所采用的加工方法的經(jīng)濟(jì)精度及有關(guān)公差并按“入體”原則標(biāo)注。半精鏜: 88.909;表面粗糙度為Ra3.2m;粗鏜：89.309mm，表面粗糙度為Ra6.3m;毛坯：92.309mm

30、3 的加工路線如下：鉆孔絞孔(1) 確定各工序的余量鉆孔為0.2，絞孔為0.075mm總余量為0.275mm(2) 計(jì)算各工序的基本尺寸絞孔后：12mm；鉆孔后：12.15; 毛坯：12.55(3) 計(jì)算各工序的尺寸公差由各工序所采用的加工方法的經(jīng)濟(jì)精度及有關(guān)公差并按“入體”原則標(biāo)注。絞孔: 12.05;表面粗糙度為Ra3.2m;鉆孔：12.20mm，表面粗糙度為Ra6.3m;毛坯：12.60mm4. 12M10端面工序余量為:粗車：2.1mm;半精車：0.2,總余量為2.3mm5. 左、右端面工序余量為:粗銑：0.45mm; 精銑：0.18mm,總余量：0.63mm6 切削用量的計(jì)算切削用量

31、的確定通過查實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊(cè)獲得，工序一 加工飛輪殼后端面（發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)合面）工序內(nèi)容工步1：粗銑發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)合面。工步2：精銑發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)合面機(jī)床：2040VMC-L立式加工中心工步1刀具：硬質(zhì)合金端銑刀 d=80mm z=10背吃刀量：=4mm進(jìn)給量： =0.25mm/z 切削速度：v=140m/min 主軸轉(zhuǎn)速：n=557.32r/min按機(jī)床選?。簄=560r/min工步2刀具：硬質(zhì)合金圓柱銑刀d=100mm z=6背吃刀量：=1mm進(jìn)給量：=0.18mm/z 切削速度：v=220 m/min主軸轉(zhuǎn)速：n=700.64r/min按機(jī)床選?。簄=710r/min工序二工序內(nèi)容：車前端面（離合器結(jié)

32、合面）及止口工步1：粗車12-M10端面 工步2：粗車511.17內(nèi)圓表面（止口） 工步3：倒角145 工步4：精車12-M10端面機(jī)床：CK516B數(shù)控立式車床工步1刀具：涂層硬質(zhì)合金車刀 背吃刀量：=2mm 進(jìn)給量： =1.5mm/r 切削速度：v=46.19 m/min 工步2刀具：涂層硬質(zhì)合金車刀 背吃刀量：=2mm 進(jìn)給量： =1.5mm/r 切削速度：v=46.19 m/min 工步3刀具：涂層硬質(zhì)合金車刀 背吃刀量：=2mm 進(jìn)給量： =1.5mm/r 切削速度：v=46.19 m/min 工步4刀具：涂層硬質(zhì)合金車刀 刀尖圓弧半徑r=0.5進(jìn)給量： =0.2mm/z 切削速度：

33、v=不限 工序三工序內(nèi)容：加工后端面（發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)合面）各孔工步1：鉆2-12D8孔 工步2：擴(kuò)2-12D8孔 工步3：絞2-12D8孔 工步4：粗鏜89孔 工步5：精鏜89孔 工步6：鉆13-13孔 工步7：鉆3-M10底孔工步8：攻絲3-M10孔 工步9：鉆2-M8底孔 工步10：攻絲2-M8 機(jī)床：2040VMC-L立式加工中心工步1刀具：11.7高速鋼鉆頭 進(jìn)給量： =0.2mm/r 切削速度：v=30m/min 主軸轉(zhuǎn)速：n=816.59r/min按機(jī)床選?。簄=820 r/min工步2：刀具：高速鋼擴(kuò)孔鉆背吃刀量：=0.075mm進(jìn)給量： =0.2mm/z 切削速度：v=32m/min

34、 主軸轉(zhuǎn)速：n=871.03r/min按機(jī)床選?。簄=880 r/min工步3：硬質(zhì)合金鉸刀刀具：硬質(zhì)合金鉸刀 背吃刀量：=0.15m進(jìn)給量： =0.12mm/r 切削速度：v=10m/min 主軸轉(zhuǎn)速：n=265.39r/min按機(jī)床選取：n=270r/min工步4:刀具：88.7高速鋼粗鏜刀 背吃刀量：=5mm進(jìn)給量： =0.3mm/z 切削速度：v=35m/min 主軸轉(zhuǎn)速：n=278.66r/min 鏜桿直徑d取40按機(jī)床選?。簄=280r/min工步5刀具： 89可調(diào)高速鋼精鏜刀背吃刀量：=1.0mm進(jìn)給量： =2mm/r 切削速度：v=30/min 主軸轉(zhuǎn)速：n=107.35r/m

35、in按機(jī)床選取：n=110r/min工步6刀具：13高速鋼鉆頭背吃刀量：=5mm進(jìn)給量： =0.26mm/r 切削速度：v=30m/min 主軸轉(zhuǎn)速：n=734.93r/min按機(jī)床選?。簄=750 r/min工步7刀具：8.5高速鋼鉆頭進(jìn)給量： =0.2mm/r 切削速度：v=30m/min 主軸轉(zhuǎn)速：n=1124.02r/min按機(jī)床選?。簄=1130 r/min工步8刀具：M10絲錐 螺距：p=1.5mm 切削速度：v=15m/min 主軸轉(zhuǎn)速：n=568.70r/min按機(jī)床選?。簄=570r/min工步9刀具：6.7高速鋼鉆頭進(jìn)給量： =0.2mm/r 切削速度：v=30m/min

36、主軸轉(zhuǎn)速：n=1425.99r/min按機(jī)床選?。簄=1430 r/min工步10刀具：M8絲錐 螺距：p=1.25mm 切削速度：v=15m/min 主軸轉(zhuǎn)速：n=712.99r/min按機(jī)床選取：n=720r/min7 夾具的設(shè)計(jì)飛輪殼工件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工藝要求較高，因此需要設(shè)計(jì)專用夾具。經(jīng)與指導(dǎo)老師協(xié)商，決定設(shè)計(jì)工序六中加工側(cè)面及側(cè)面各個(gè)螺紋孔的臥式加工中心上的專用夾具。7.1對(duì)專用夾具設(shè)計(jì)的一般要求 1、能提高機(jī)械加工的勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低工件的制造成本；2、夾具設(shè)計(jì)應(yīng)滿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、具有一定的壽命和較低的夾具制造成本；4、夾具元件應(yīng)盡量

37、滿足通用化、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化要求；5、具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性，便于制造、裝配、維修。7.2夾具的設(shè)計(jì)方案 7.2.1定位方案的確定本夾具主要用來粗、精銑左端面、右端面，以及鉆側(cè)面的各螺紋孔。其中左側(cè)面對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)合面有垂直度要求，左右兩個(gè)側(cè)面均有平面度要求，并且各螺紋孔均有一定的尺寸精度和位置度要求，所以對(duì)其加工要求較高。本工序是加工飛輪殼零件主要部位的最后一個(gè)工序，之前已經(jīng)加工了發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)合面以及結(jié)合面上面的兩個(gè)定位銷孔，以及552右端面，所以我們以發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)合面及兩定位銷孔為定位基準(zhǔn)，采用一個(gè)平面和其垂直的兩定位孔的定位方式，即一面兩孔的定位方式?？刹捎弥伟迮c發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)合面接觸限制z方向移動(dòng)和x，y

38、方向的轉(zhuǎn)動(dòng)三個(gè)方向的自由度，工件孔與兩定位銷定位限制x，y水平方向移動(dòng)和z方向的轉(zhuǎn)動(dòng)三個(gè)自由度，如圖2所示。圖2 兩銷定位方式定位元件的選用（如上圖所示）：固定支撐采用支撐板，定位銷選用一A型固定式定位銷，一B型固定式定位銷。定位誤差的分析：工序六的工序圖如圖3所示：圖3 工序六工序圖定位誤差的計(jì)算：在銑飛輪殼側(cè)面時(shí)，其定位基準(zhǔn)是發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)合面上的兩個(gè)定位銷孔，以及552右端面，而設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為飛輪殼的端面中線,所以存在基準(zhǔn)不重合誤差,=0.2+0.2+0.03+0.03=0.46mm；兩定位銷產(chǎn)生的最大角度定位誤差：定位銷與圓柱銷配合選為，菱形銷， mm 基準(zhǔn)位移誤差: 由圓柱銷的制造誤差得。所以

39、=+=0.554mm，同理加工側(cè)面各孔時(shí)，由零件圖分析知=0.03+0.03=0.06mm，=0.094，所以定位誤差=+=0.154mm。 7.2.2夾具夾緊方案的確定一夾緊力和切削力的確定：1、夾緊力的方向：a）夾緊力的方向應(yīng)不破壞工件定位的準(zhǔn)確性和可靠性；b）夾緊力的方向應(yīng)有利于減小夾緊力。2、夾緊力的作用點(diǎn)：a）作用點(diǎn)應(yīng)保持工件的穩(wěn)定，不能使工件產(chǎn)生位移或偏轉(zhuǎn)；b）作用點(diǎn)應(yīng)位于工件剛性較好的部位；c）夾緊力應(yīng)盡可能靠近工件上的被加工面，必要時(shí)加輔助支撐；d）夾緊力應(yīng)使夾具本身變形小。這里，根據(jù)此上原則該工序夾具的夾緊點(diǎn)選擇在552的右端面上；夾緊元件選用轉(zhuǎn)動(dòng)壓板，開口墊圈。3、夾緊力大

40、小的計(jì)算：采用估算法， W=Kw其中，K=KKKKK；由金屬切削機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)表3-20可得，基本安全系數(shù)：K=1.5加工狀態(tài)系數(shù)：K=1.0刀具鈍化系數(shù)：K=1.5切削特點(diǎn)系數(shù)：K=1.0夾緊動(dòng)力穩(wěn)定性系數(shù)：K=1.3 由金屬切削機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)表3-19可得，工件與夾具支撐間的摩擦系數(shù)f=0.3， 夾緊元件與工件間的摩擦系數(shù)f=0.4：圖4理想夾緊力w=實(shí)際夾緊力W= w1.51.01.51.0夾緊示意圖如圖4所示。1)切削力的計(jì)算：銑削左右側(cè)面：刀具：125硬質(zhì)合金端銑刀，Z=6。由機(jī)械加工工藝師手冊(cè)表30-25，切削用量：銑削深度t=3mm ，每轉(zhuǎn)進(jìn)給量s=1.2mm 銑削速度v=7

41、5m/min，銑削寬度B=75mm。 查金屬切削機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)表3-56得，切削力計(jì)算公式：P=50tsDBz 所以，P=5031.2125756 =401.31N所以，w=573.3N，實(shí)際夾緊力W= w1.51.01.51.0=1289.9N鉆削側(cè)面各螺紋孔：最大刀具12硬質(zhì)合金鉆頭，由機(jī)械加工工藝師手冊(cè)表28-19，每轉(zhuǎn)進(jìn)給量s=0.4mm，t=0.2mm查金屬切削機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)表3-54得，切削力計(jì)算公式：P=42Dskp修正系數(shù)kp=，查機(jī)械工程材料及加工工藝表3.15可得灰鑄鐵HB=200，kp=(200/190)=1.031所以，P=42120.41.031 =429.60N

42、所以w=613.71N，實(shí)際夾緊力W= w1.51.01.51.0=1380.86N所以P W,夾緊元件提供的夾緊力完全可以滿足要求.受力分析圖如圖5所示：圖5 受力分析圖Px、Py、Pz，代表切削力，Wx，Wy，Wz代表由夾緊力P產(chǎn)生的摩擦力。二、夾緊機(jī)構(gòu)的確定由受力分析和計(jì)算知，切削力不是很大，徑向切削力pz為主要切削力，前面通過分析，將夾緊點(diǎn)選擇在552右端面。在這里夾緊機(jī)構(gòu)選用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，螺旋夾緊機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)如下：1.自鎖性好，可靠性高； 2.增力比大。i=65140；3.多為手動(dòng)操作，通常使用快速裝夾結(jié)構(gòu)提高工件安裝速度。4.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用廣泛。三、設(shè)計(jì)的夾具為雙位同時(shí)加緊機(jī)構(gòu)， 夾緊原理為：當(dāng)旋緊左邊的夾緊螺母時(shí)，左壓板會(huì)向下夾緊工件，而左邊的螺桿向上提起，使與螺桿相連的橫桿繞中間的支點(diǎn)擺動(dòng)，導(dǎo)致右螺桿向下移動(dòng)，從而使右壓板同時(shí)加緊工件。夾具設(shè)計(jì)圖（三維繪制）如圖6所示：圖6結(jié) 論本設(shè)計(jì)針對(duì)重型汽車發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪殼的加工工藝的研究，對(duì)飛輪殼的機(jī)械加工工藝進(jìn)行了系統(tǒng)的分析和研究。飛輪殼是一種結(jié)構(gòu)復(fù)雜，盆狀、內(nèi)部呈腔型的薄壁殼體類零件，盆底定位面有近1/3懸空，工件剛性差，加工