活塞机械加工工艺及其夹具设计(4)

下，方案一要优于方案二。

（3） 工艺成本的分析

当需评比的工艺方案均采用现有设备或其投资基本相近时，对加工内容基本相同的几种工艺方案的经济评比，可采用工艺成本作为衡量各种工艺方案经济性的依据。各方案的取舍与加工零件的年生产纲领有密切的关系，如图4所示。各方案直线交点的年产量Nj。由计算可知：

零件的全年工艺成本为:

Sn?V1Nj?Cn1?V2Nj?Cn2 ( 2 )

Nj?Cn2?Cn1V1?V2

式中 V—每件零件的可变费用 元/件； N—零件的生产纲领 件； Cn—全年的不变费用 元。

其函数图形为曲线，图4中直线I、II、III分别表示三种加工方案。方案I系采用通用机床加工；方案II系采用数控机床加工；方案III系采用专用机床加工。三种方案的全年不变费用依次递增，每个零件的可变费用V则依次递减。从图中可以看出，Cx与年产量无关，VN随年产量成正比增加。

而单个零件（或单个工序）的工艺成本应为:

图 4 工艺成本与年产量的关系 表 6 零件成本的组成表

全年零件成本

全年工艺成本Sn

全年可变费用NV Sc-每件材料费

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其它费用

全年不变费用Cn Stz-调整工人工资

行政员的工资 总务人员工资

Sz-每件机床工人工资 Sw-每件机床维持费 Stjz-每件通用机床折旧费 Sdz-每件刀具维持费及通用刀具

Szz-专用机床折旧费 Szdz-专用刀具折旧费

办公费用 厂房维持费及折

旧费

Szjz-专用夹具折旧费

照明费等 运输费

折旧费

Sjz每件夹具维持费及通用夹具

折旧费

注:有些费用是随生产批量而变换的,如调整费、用于在制品占用资金等,一般情况下不于单列.

Sd?V?CnN ( 3 )

由于本设计两个工艺方案中只有少数工序不同,多数工序是相同的,故可以通过计算少数不同的工序的单件成本来进行比较。

在这里选择第五个工序来进行计算并比较，其他的也都类似的计算。 对于每道工序有：

Spi?Vi?Ci/N

＝NVi/N?Ci/N

其中

?Sjz i Nvi?Sci?Szi?Swi?Stjz?iSdzi故

Vi ?Sci?Szi?Swi?Stjzi?Sdzi?Sjzi/N

Ci?Stzi?Szzi?Szdzi?Szjzi

由于两个方案对于销孔的加工工艺不同在于一个采用的是镗削，另一个采用的是铰削。

故对于两种不同的方案有：

Sp1－Sp2＝Sz′1＋Sdz′1＋Sjz′1－（Sz′2＋Sdz′2＋Sjz′2） 其中 Sz′＝Tmz3（1＋a/100）/60

式中 Tmz－单件时间 min

Sz－机床工人每小时工资 元/小时 a－与工资有关的杂费 元

在上面各量中取 a＝10

Sjz′＝Cj×（Pj1+Pj2）

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式中 Cj－夹具成本 元

Pj1－夹具折旧率 每年33% Pj2－维护费折合百分数 取为26% Sdz＝（Cp＋Kcw）3Tm÷T÷（K＋1） 元/件

式中 Cp－刀具价格 元

T－刀具耐用度 min K－可重磨次数 Kcw－每磨一次刀所花费用 元

代入数据：

Sp1－Sp2＝ Sz1′＋Sjz1′－（Sz2′＋Sjz2′） 由于 Sz1′＜Sz2′ Sjz1′＜Sjz2′ 所以有 Sp1 ＜Sp2

综合以上的分析比较可知：采用方案一相对的比较经济合理，故本设计将采用方案一。

3.5 活塞加工余量的确定

完成某工序所需切除的材料层的厚度称为工序余量，从毛坯到成品的整个工艺过程中所切除的材料层的厚度称为总余量。加工总余量的大小取决于加工过程中各个工序所切除的金属厚度的总和。每一工序所切除的金属层厚度称为工序余量。 3.5.1 加工余量的确定方法

对于本设计加工余量的确定主要查表修正法。因为考虑到对于影响加工余量的个个误差因素并不是很清楚，而且也没有一定的测量手段和掌握必要的统计分析资料，所以采用分析计算法也不适合。而经验法确定的加工余量又往往偏大，所以采用查表修正法是最适合的。 3.5.2 加工余量的确定

本设计主要以《简明机械加工工艺手册》为依据来确定加工余量。应用时再结合加工实际情况进行修正。

由于加工工序相对集中，故对各加工部位的加工余量确定如下： （1）外圆的加工:

外圆加工为粗～精车,根据其尺寸选精车加工余量为0.3mm,粗车加工余量为3.7mm。 金刚石车裙部椭圆时长短轴之差为0.50?0.5。

（2）端面的加工:

端面的加工:端面的加工采用一次性加工。机械加工余量则选为1.0mm。 （3）止口的加工:

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止口采用粗～精车加工，精车加工余量为0.3mm，粗车加工余量为1.2mm。 （4）销孔的加工:

销孔的最终加工为滚压，故根据其尺寸选其加工余量为0.10mm，滚压前的精镗的加工余量可选为0.20mm，而粗镗双边加工余量可选为2.7mm。

（5）直油孔和斜油孔的加工:

它们的加工方法都是钻,加工余量直接由它的孔径来决定。 （6）环槽的加工:

对环槽的加工采用粗～精车加工，根据零件和毛坯的尺寸确定其总加工余量为12.79mm，粗车余量为12.69mm,精车余量为0.3mm。

（7）顶面的加工：

顶面加工路线为粗车—铣气门内、外槽，根据零件和毛坯的尺寸确定其总加工余量为14.17mm，粗车加工余量为3.17mm,粗铣加工余量均为11.0mm。

（8）销孔卡环槽的加工：

销孔卡环槽在精镗销孔后一次性车削完成，加工余量为4.8mm。 以上对于加工余量的确定只是初步确定,还有待进一步的检验与修正。

3.6 工序尺寸与公差的确定

工序尺寸是某工序加工后应达到的尺寸，允许工序尺寸的变动量就是工序公差。工序尺寸的计算要根据零件图上的设计尺寸、已经确定的工序余量、定位基准的转换关系来进行，而工序公差则按各工序加工方法的经济精度选定。又分两种情况：

a. 表面要进行多次加工而工序基准与设计基准重合时，如外圆和内孔的加工，其工序尺寸和工序公差的确定较简单，可直接计算获得。

b. 设计基准与工序基准或定位基准不重合；测量基准与设计基准不重合时；零件在加工中要多次转换基准时；加工一个面要保证好几个设计尺寸时，须用尺寸链原理进行分析和计算。

（1）工序尺寸与公差的确定的步骤如下： a. 确定各加工工序的加工余量。

b. 从终加工工序开始，即从设计尺开始，到第一道终加工工序，依次加上每次加工余量，可分别得到各工序基本尺寸。

c. 除终加工工序外，其它各加工工序按各自所采用加工方法的加工经济精度确定工序的尺寸公差。

d. 填写工序尺寸并按“入体原则”标注工序尺寸公差。

上面所说的“入体原则”是指对被包容尺寸（轴的外径，实体长、宽、高），其最大加工

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尺寸就是基本尺寸，上偏差为零。对包容尺寸（孔的直径、槽的宽度），其最小加工尺寸就是基本尺寸，下偏差为零。毛坯尺寸按双向或不对称偏差形式标注。

e. 当工艺基准无法同设计基准重合等情况下，确定了工序余量后，需通过工艺尺寸链进行工序尺寸和公差换算。

（2）具体的计算如下： a. 对外圆的加工：

粗车： 130.2＋0.25＝130.45mm 毛坯: 130.45＋3.75＝134.2mm b. 对销孔的加工：

精镗： 52.12－0.1＝52.02mm 粗镗： 52.02－0.2＝51.82mm 把粗镗的加工余量休整为2.7mm,则: 毛坯: 1.82－2.62＝49.2mm （3）公差的选择：

由《简明机械加工工艺手册》有：

a. 外圆的加工：外圆的直径处于120～180 mm的范围 粗车： IT12～IT13 公差530μm 精车: IT7～IT8 公差40μm 金刚石车：IT5～IT6 公差20μm b. 销孔的加工：销孔的孔径处于50～80 mm的范围

粗镗： IT12～IT13 公差400μm 精镗： IT7～IT8 公差46μm 滚压： IT6 公差19μm c. 油孔的加工：油孔的直径范围为＞3～6 mm

钻孔： IT12～IT13 公差80μm d. 槽的加工：槽的圆柱直径范围为＞120～180 mm 粗车： IT12～IT13 公差530μm 精车: IT7～IT8 公差80μm

其余公差见工艺过程卡,另外毛坯公差由《机械加工余量手册》查得，就不再列出。 （4）各种加工方法所能达到的表面粗糙度：

查《机械加工工艺手册》表5.2-6有：粗车：Ra＝5～20μm；精车：Ra＝0.8～1.6μm；金刚石车：Ra＝0.025～0.4μm；粗镗： Ra＝5～20μm；精镗： Ra＝0.8～1.6μm；滚压：Ra＝0.8～

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