精品摩托车零件工艺规程及工艺装备设计毕业论文设计.docx

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精品摩托车零件工艺规程及工艺装备设计毕业论文设计

毕业设计（论文）

题目：

摩托车零件工艺规程及工艺装备设计

院（系）：

机电工程系

专业：

机械制造与自动化

姓名：

指导教师：

二〇一一年十一月二十日

毕业设计（论文）任务书

学生姓名

学号

专业

机械制造与自动化

院（系）

机电工程系

毕业设计（论文）题目

摩托车零件工艺规程及工艺装备设计

任务与要求

一、设计的任务：

1、综合运用平时所学理论基础，基本知识和基本技能，提高和分析解决实际问题的能力。

2、查阅相关文献和资料，制定设计或实验方案。

3、参考文献不得少于6篇。

4、设计、计算、绘图。

5、总结和撰写论文。

6、在规定时间内完成老师布置的论文内容。

二、设计的要求：

1、内容丰富，立意新颖。

2、资料详实，运用得当。

3、语体正确，合符规范。

4、层次清晰，中心突出。

5、论证充分，结论合理。

6、正文不少于4000字。

完成时间段

2010年11月10日至2010年12月30日共7周

指导教师单位

机电工程系

职称

高级工程师

院（系）审核意见

毕业设计（论文）进度计划表

日期

工作内容

执行情况

指导教师

签字

2011.11.07-11.14

论文选题

良好

张下炼

2011.11.15-11.21

搜集资料

良好

张下炼

2011.11.22-11.30

拟定初稿

良好

张下炼

2011.12.1-12.10

修改中稿

良好

张下炼

2011.12.11-12.30

确定终稿

良好

张下炼

2012.01.01-03.01

交电子档、

打印稿3份

良好

张下炼

2012.02.01-03.01

答辩准备

良好

张下炼

教师对进度计划

实施情况总评

　　　　　　　　　　签名：

年月日

本表作评定学生平时成绩的依据之一

毕业设计（论文）中期检查记录表

学生

填写

毕业设计（论文）题目：

摩托车零件工艺规程及工艺装备设计

学生姓名：

学号：

专业：

机械制造与自动化

指导教师姓名：

张下炼

职称：

高级工程师

检查　

教师

填写

毕业设计（论文）题目工作量

饱满

一般

不够

毕业设计（论文）题目难度

大

适中

不够

毕业设计（论文）题目

涉及知识点

丰富

比较

丰富

较少

毕业设计（论文）题目价值

很有

价值

一般

价值

不大

学生是否按计划进度独立完成工作任务

学生毕业设计（论文）工作进度填写情况

指导次数

学生工作态度

认真

一般

较差

其他检查内容：

存在问题及采取措施：

检查教师签字：

年月日

院（系）意见

（加盖公章）：

　年月日

摘要

近年来，我国摩托车生产企业经过技术的引进、消化、吸收和创新，生产水平和管理水平取得了很大的发展。

各生产企业在提高外观、性能的同时，对发动机关键零件的制造工艺更是不断地进行探索，以保证发动机的高性能。

由于摩托车发动机壳体零件是发动机其他零件的安装基准，其加工质量将直接影响发动机的功率、油耗、噪声等性能，其工艺规程及工艺设备的设计非常重要。

本次设计主要内容包括：

零件的分析、毛坯的材料及制造方式、工艺规程的设计，包含了摩托车壳体零件制造的全过程。

关键词：

摩托车零件工艺规程装备设计

Abstract

Inrecentyears,themotorcyclemanufacturingcorporationsofourcountryhaveobtainedverygreatdevelopmentinthelevelofproductionandmanagement.Throughintroducing,digesting,absorbingoftechnologyfromabroadandinnovating.Soastoensurethehighperformanceoftheengine,thosecorporationsareexploringconstantlyevenmoretostartingthemanufacturingprocessofthekeypartsofenginewhileimprovingtheappearance,andperformance.

Becausethemotorcycleengineshellpartistheinstallationmatricesoftheengine,itsqualityofprocessingwillinfluenceperformancesuchasthepower,oilconsumption,noiseoftheenginedirectly,thedesignsofitsrulesofcraftandcraftapparatusareveryimportant.

ThisGraduationDesignmainlycontenttoinclude:

Analysisofthepart,materialandthedesignsofthemanufactureoftheblankofthepart,thedesignofprocessrouteandthedesignsoftwosetsoffixtures,containingthewholemanufacturingcourseofthemotorcycleshellpart.

KEYWORD：

MotorcyclePartCraftProcessEquipDesign

第一章绪言

第一节摩托车的概况

一、摩托车的概况

近年来，随着我国汽车、摩托车工业的不断发展，汽摩产业已成为国民经济的支柱产业。

我国摩托车年产量已突破1200万辆，成为世界摩托车产销量第一大国，江苏地区有“春兰”、“金城”、“捷达”；浙江地区有“钱江”、“星月”；重庆市地区有“嘉陵”、“宗申”、“隆鑫”、“本田”、“雅马哈”等几十家知名大企业，各制造厂在不断提高质量、性能的同时，对发动机关键零件的加工工艺也在不断地进行探索，以保证发动机的高性能。

摩托车的心脏是发动机，而发动机的心脏是曲轴箱，所以要把发动机制造好，首先应把壳体做好，发动机壳体是一个结构复杂的薄壁腔体件，其壁厚仅为3mm，内部结构复杂，布有多处油道，为减小质量和提高刚度，还布置了大量的加强筋。

壳体上的表面较多，要求加工的孔数量多，精度高，主要孔的精度均在H7以上，位置精度在+0.01～0.02mm之间，镗孔最小间距为35mm，加工难度较大。

壳体是发动机其他零件的安装基准，其内部装有曲轴连杆机构、配气机构、润滑系统、起动机构和传动机构等零部件；其外部采用吊耳、支架与车架相连，受力情况相当复杂。

其加工质量将直接影响发动机的功率、油耗、噪声等性能，随着近年来我国对摩托车发动机需求量呈逐年上升趋势，对该零件关键工序的加工设备的生产效率和自动化程度要求也在不断提高。

第二章零件分析

第一节零件的功用及结构特点

箱体类是机器或部件的基础零件，它将机器或部件中的轴、套、齿轮等有关零件组装成一个整体，使它们之间保持正确的相互位置，并按照一定的传动关系协调地传递运动或动力。

因此，箱体的加工质量将直接影响机器或部件的精度、性能和寿命。

常见的箱体类零件有：

机床主轴箱、机床进给箱、变速箱体、减速箱体、发动机缸体和机座等。

一、摩托车发动机壳体零件的主要特点

1、形状复杂

发动机壳体零件是特形曲线和曲面组成的特形表面。

箱体通常作为装配的基础件，在它上面安装的零件或部件愈多，箱体的形状愈复杂，因为安装时要有定位面、定位孔，还要有固定用的螺钉孔等；为了支撑零部件，需要有足够的刚度，采用较复杂的截面形状和加强筋等；为了储存润滑油，需要具有一定形状的空腔，还要有观察孔、放油孔等；考虑吊装搬运，还必需做出吊钩、凸耳等。

2、壁薄容易变形

箱体体积大，形状复杂，又要求减少质量，所以大都设计成腔形薄壁结构。

箱体的材料为铝合金材质，其刚度不高，但是在铸造、焊接和切削的装夹和加工过程中往往会产生较大内应力，引起箱体变形。

即使在搬运过程中，由于方法不当也容易引起箱体变形。

3、有精度要求较高的孔和平面

这些孔大都是轴承的支承孔，平面大都是装配的基准面，它们在尺寸精度、表面粗糙度、形状和位置精度等方面都有较高要求。

其加工精度将直接影响箱体的装配精度及使用性能。

因此，一般说来，摩托车发动机壳体不仅需要加工部位较多，而且加工难度也较大。

发动机壳体的技术要求和形位参数精度要求较高，加工面的粗糙度、平面度、处于正反两面位置上的内外圆柱面的同轴度及综合的技术要求较高，因此需要制定严格的工艺规程，确保加工的精确性。

第二节零件的工艺分析

一、箱体类零件的技术要求

1、箱体类零件主要的技术要求

（1）孔径精度

孔径的尺寸误差和几何形状误差会造成轴承与孔的配合不良。

孔径过大，配合过松，使主轴回转轴线不稳定，并降低了支承刚度，易产生振动和噪声；孔径过小，会使配合过紧，轴承将因外圈变形而不能正常运转，缩短寿命。

装轴承的孔不圆，也使轴承外圈变形而引起主轴径向跳动。

因此，对孔的精度要求是较高的。

主轴孔的尺寸公差等级为IT6，其余孔为IT6～IT7。

孔的几何形状精度未作规定，一般控制在尺寸公差范围内。

（2）孔与孔的位置精度

同一轴线上各孔的同轴度误差和孔端面对轴线垂直度误差，会使轴和轴承装配到箱体内出现歪斜，从而造成主轴径向跳动和轴向窜动，也加剧了轴承磨损。

孔系之间的平行度误差，会影响齿轮的啮合质量。

一般同轴上各孔的同轴度约为最小孔尺寸公差之半。

（3）孔和平面的位置精度

一般都要规定主要孔和主轴箱安装基面的平行度要求，它们决定了主轴和床身导轨的相互位置关系。

这项精度是在总装通过刮研来达到的。

为了减少刮研工作量，一般都要规定主轴轴线对安装基面的平行度公差。

在垂直和水平2个方向上，只允许主轴前端向上和向前偏。

（4）主要平面的精度

装配基面的平面度影响发动机箱体语车身联接时的接触刚度，加工过程中作为定位基面则会影响主要孔的加工精度。

因此规定底面和导向面必须平直，用涂色法检查接触面积或单位面积上的接触点数来衡量平面度的大小。

顶面的平面度要求是为了保证箱盖的密封性，防止工作时润滑油泄出。

当大批大量生产将其顶面用作定位基面加工孔时，对它的平面度的要求还要提高。

（5）表面粗糙度

重要孔和主要平面的粗糙度会影响联接面的配合性质或接触刚度，其具体要求一般用Ra值来评价。

一般主轴孔Ra值为0.4μm，其它各纵向孔Ra值为1.6μm，孔的内端面Ra值为3.2μm，装配基准面和定位基准面Ra值为0.63μm～2.5μm，其它平面的Ra值为2.5μm～10μm。

二、零件的工艺性分析

此次摩托车壳体零件的主要技术条件可以归纳为下列三组平面以及平面上各个孔的加工，制定这些技术条件的依据是保证摩托车上曲轴装配的精度以及和其他部件的相互位置精度及传动的平稳性。

其加工精度选择IT7--IT8级。

1、A面及A面上的辅助孔

（1）A面是本零件的一个装配基面，在加工时也作为定位的基准面，他的加工质量会直接影响其他表面及孔的加工，所以对它的粗糙度和平面度要求都比较高，A面的粗糙度要求为3.2μm，平面度公差为0.03mm。

（2）A面上需要加工的辅助孔及其它：

1）4-M8-7H，深16mm，底孔深19mm。

2）4-Ø8.5mm的孔，粗糙度要求为6.3μm。

3）Ø72mm连接孔，H8级，倒角为1×45°，粗糙度要求也为3.2μm，小孔直径为Ø68mm。

4）Ø13mm孔，粗糙度要求为3.2μm.

2、C面及C面上的辅助孔

（1）C面的粗糙度要求为3.2μm。

（2）C面上需要加工的辅助孔及其它：

1）Ø75mm孔：

H7级，倒角为1×45°，孔的粗糙度要求为1.6μm，与A面的平行度要求为0.05mm，小孔直径Ø74mm，要求同Ø75mm孔。

2）Ø35mm孔：

H7级，倒角为C1，孔的粗糙度要求为1.6μm，小孔直径为Ø30mm。

3）Ø12.84的连接孔，粗糙度要求为3.2μm，小孔直径Ø10mm，孔的粗糙度要求为1.6μm。

4）4-M8-7H螺纹孔，深16mm，底孔深19mm。

5）M8-7H连接孔，粗糙度为12.5μm。

6）Ø18mm沉孔：

粗糙度为12.5μm。

3、D面加工孔

（1）Ø22mm沉孔，粗糙度要求为6.3μm。

（2）M14×1.5的螺纹孔

摩托车发动机壳体零件图2.1、2.2、2.3、2.4、2.5所示。

图2.1摩托车发动机壳体a

图2.2摩托车发动机壳体b

图2.3摩托车发动机壳体c

图2.4摩托车发动机壳体d

图2.5摩托车发动机壳体e

三、摩托车发动机壳体零件的结构工艺性审查

零件的结构工艺性是指在满足使用性能的前提下，是否能以较高的生产率和最低的成本方便地加工出来的特性。

为了多快好省地把所设计的零件加工出来，就必须对零件的结构工艺性进行详细的分析。

主要考虑如下几方面。

1、有利于达到所要求的加工质量；

2、有利于减少加工劳动量；

3、有利于提高劳动生产率。

对产品零件图进行工艺分析，是制定工艺规程的一个重要环节，使零件结构、技术要求、材料及毛坯等都是合理的，以便更加高效和经济的完成该零件的加工。

经过对零件结构的工艺性审查，本零件符合结构工艺性的要求，满足生产实际的需要，可以进行工艺规程的编制。

第三节壳体加工中出现的问题

一、平面度问题

通常情况下箱体、箱盖结合面平面度要求在0.05mm以内，有的甚至要求在0.03mm以内。

由于箱体设计结构刚性较好，一般不会出现平面度超差问题。

相比之下箱盖容易出现平面度超差原因。

1、夹紧变形　

首先是由于毛坯三点定位位置选择不当引起的夹紧变形，即毛坯平面基准选择不当。

其次，压紧点位置下无支承或支承点偏离。

另外，当以毛坯面定位时,毛坯三点定位支承高度调整不到位也是引起平面度超差的重要原因。

因此,夹具设计所选毛坯平面基准必须光洁、平整无铸造缺陷，更不能与毛坯顶杆位置冲突，并且要与毛坯厂家统一加工定位基准位置（包括孔基准位置），保证即使在更换毛坯模具以后也能满足定位要求。

夹具设计的压紧点位置应保证支承可靠。

夹具调整时理论上毛坯三点决定一平面，实际定位时每一点都是一小平面，调整不当极易造成夹紧变形，所以一方面在刚度允许的条件下要尽量减小定位支承面，另一方面支承高度能够微调，以满足调整要求。

2、毛坯本身结构刚性差　

由于产品设计时有些工件（特别是箱体）本身结构刚性较差,加工时由于切削力的作用使工件变形,从而产生平面度较差,而且这种情况下常常伴随着粗糙度问题。

此时需要在毛坯刚性较差的地方增加弹性辅助支承,在避免过定位的同时来增加工艺系统刚性,解决加工变形问题。

二、粗糙度问题

发动机的箱体、箱盖平面有一个重要作用就是密封。

因此其加工表面粗糙度要求较高。

除上述原因产生粗糙度问题外,影响加工粗糙度最直接的原因一般是刀具的几何参数特别是刀具后角以及加工工艺参数不合理。

加工工艺参数主要是指切削速度、进给量和加工余量。

一般使用YG类硬质合金刀片加工压铸铝；

合金箱体时，铣削速度为400~500m/min，进给量在0.05mm/r左右，精加工余量为0.2mm左右。

必要时可在铣刀上增加修光刃。

当然,毛坯材质也会影响加工后的粗糙度，尤其是毛坯中杂质铁的含量会增大工件的脆性，影响加工后的粗糙度。

三、各孔坐标位置问题

箱体上各孔位置精度是影响发动机性能及使用寿命的关键因素，许多孔的位置尺寸偏差不允许超过0.02~0.03mm。

工艺系统许多因素都会影响位置尺寸精度。

1、两面孔位置差问题　

如果仅仅是毛坯孔与加工孔不同轴,各加工孔之间相对位置精度未必不好。

当以一面两销定位加工箱体、箱盖两面孔时,常常要求保证两面孔位置精度。

由于夹具制造精度问题,很难保证夹具的一面两销所确定的坐标系与机床坐标系平行,如果按理论值输入加工坐标，虽然单面坐标没有问题,可两面孔坐标位置却会超差，这是我们在加工过程中常见的问题。

解决办法与上面第一种情况相同。

2、单面孔位置偏差问题　

一般情况下这种问题不会出现，但在以毛坯基准定位时如果设计的定位方式不可靠或夹紧力不足,而加工过程中又有铣平面或余量较大的孔加工时，工件会产生微量位移。

由于位移量小不易察觉，但所造成的孔位置精度问题却不能忽视。

因此在以毛坯孔定位的夹具设计时,要对定位方式及夹紧力的设计引起足够的重视,以避免此类问题发生。

同时,工艺加工顺序要遵循“先面后孔、先粗后精”原则。

孔的精加工余量单边一般不超过0.2mm，以减小精加工切削力。

由于切削参数不当或刀具本身问题也会产生较大切削力,这就需要及时调整切削参数或更换刀具。

四、深度问题

箱体各孔深度或定位凸台的深度（或高度）相对于基准面的偏差一般要求为0.1~0.2mm,虽然要求不高,但也不能疏忽。

因为作为装配尺寸链中的一环,如果超差将造成严重的后果,甚至无法装配。

因此,加工时要选用合理的定位面,否则根本不可能保证设计要求。

五、孔的形状误差

因为摩托车发动机箱体为压铸铝合金件，属于易加工材料，一般不会出现孔的形状误差超差。

只有当加工余量过大,或加工余量不均匀（如毛坯底孔偏），钻铰刀无法校正时才会出现孔的圆度、圆柱度超差。

这时需改进毛坯或改用铣、镗加工。

第三章毛坯的选型与制造

第一节确定零件的生产纲领

零件的生产纲领为：

N=Qn（1+α%）（1+β%）（3-1）

其中：

Q=100000（产品年产量，件/年）；n=1（每台产品中包含该零件的数量，件/台）

零件备品率取α=4%；零件废品率：

β=1%

∴N=100000×1×（1＋4%）×（1＋1%）=105040件/年

因此，本零件为大量生产。

第二节零件材料的选择

一、选材原则

1、考虑零件的使用性能

零件在使用时主要考虑的机械性能包括强度、塑性、硬度、冲击抗力及疲劳强度等。

毛坯的选材原则根据零件的工作条件及损坏形式,通过力学的分析计算确定出零件选材的主要抗力指标,同时兼顾其它性能。

2、满足生产工艺对材料工艺性能的要求

任何零件都是由不同的工程材料通过一定的加工工艺制造出来的。

因此材料的工艺性能，即加工成零件的难易程度，自然应是选材时必须考虑的重要问题。

与使用性能的要求相比，工艺性能处于次要地位；但在某些情况下，工艺性能也可成为主要考虑的因素。

当工艺性能和机械性能相矛盾时，有时正是工艺性能的考虑使得某些机械性能显然合格的材料不得不加舍弃，此点对于大批量生产的零件特别重要。

3、力求使零件生产的总成本最低

除了使用性能与工艺性能外，经济性也是选材必须考虑的重要问题。

选材的经济性不单是指选用的材料本身价格应便宜，更重要的是采用所选材料来制造零件时，可使产品的总成本降至最低，同时所选材料应符合国家的资源情况和供应情况。

4、考虑产品的实用性和市场需求

　　某项产品或某种机械零件的优劣，不仅仅要求能符合工作条件的使用要求。

从商品的销售和用户的愿望考虑，产品还应当具有重量轻、美观、经久耐用等特点。

这就要求在选材时，应突破传统观点的束缚，尽量采用先进科学技术成果，作到在结构设计方面有创新，有特色。

在材料制造工艺和强化工艺上有改革，有先进性。

5、考虑实现现代生产组织的可能性

一个产品或一个零件的制造，是采用手工操作还是机器操作，是采用单件生产还是采用机械化自动流水作业，这些因素都对产品的成本和质量起着重要的作用。

因此，在选材时，应该考虑到所选材料能满足实现现代化生产的可能性。

二、零件技术要求分析

1、坯件的人工时效热处理为T1：

175±5°f/6h空冷。

T1的含义为：

不淬火,人工时效铸件快冷（金属型铸造、压铸或精密铸造）后进行时效,时效前并不淬火。

其目的是改善切削加工性能,提高表面光洁度。

2、坯件不许有飞边、毛刺、裂纹等缺陷。

3、硬度：

HB85，5/250/30。

4、强度：

δ″240MPa;延伸率：

L=50，δ=1%

三、毛坯材料的确定

1、根据零件的技术要求，选用合金牌号为ZALZn11Si7，合金代号为ZL401的铝锌合金。

ZL401主要物理性能为：

（1）密度2.95ρ/g·cm-3

（2）熔化温度范围：

545～575/℃

（3）20～100℃时平均线膨胀系数α24.0/μm·（m·K）-1

（4）100℃时比热容с879/J·（kg·K）-1

2、热处理方法

人工时效；合金状态T1；抗拉强度245σb/Mpa；伸长率δ5布氏硬度（HBS）90（5/250/30）。

ZL401合金适合制造承受高静载荷、形状复杂工作温度≤200℃的薄壁零件如气缸体、汽缸盖、发动机箱体等。

综上所述，所选材料符合毛坯的技术要求。

第三节毛坯种类及制造方法的选择

一、毛坯种类的选择

铸造成形、锻压成形、焊接成形或非金属材料成形方法制得毛坯，再经过切削加工制成的。

毛坯的选择，对机械制造质量、成本、使用性能和产品形象有重要的影响，是机械设计和制造中的关键环节之一。

铸造成形技术几乎能用所有金属材料制造极为复杂的零件，主要担负着毛坯成形及改性的功能，将原材料加工成尽量接近产品（零件）最终形状尺寸，并保证其组织，性能符合要求，安全可靠。

发动机壳体形状复杂，薄壁容易变形，有精度要求较高的孔和平面零件，要求切削余量较少，并且材料选择了铝合金，流动性和铸造性能都很好，因此适合使用铸造方法进行毛坯生产。

二、毛坯制造方法的选择

1、毛坯铸造

毛坯铸造所采用的工艺方法按造型方法、造型材料和浇铸方法分类，有砂型铸造、金属型铸造、压力铸造、离心铸造、熔模铸造和低压铸造等各种铸造方法。

因为选用材料为铝合金，所以考虑金属型铸造、低压铸造和压力铸造三种适合铝合金加工的铸造方法进行比较。

（1）金属型铸造

是用耐热合金钢制作铸造用中空铸型模具的现代工艺。

金属型既可采用重力铸造，也可采用压力铸造。

金属型的铸型模具能反复多次使用，每浇注一次金属液，就获得一次铸件，寿命很长，生产效率很高。

金属型的铸件不但尺寸精度好，表面光洁，而且在浇注相同金属液的情况下，其铸件强度要比砂型的更高，更不容易损坏。

因此，在大批量生产有色金属的中、小铸件时，只要铸件材料的熔点不过高，一般都优先选用金属型铸造。

金属型铸造也有一些不足之处：

因为耐热合金钢和在它上面做出中空型腔的加工都比较昂贵，所以金属型的模具费用不菲，不过总体和压铸模具费用比起来则便宜多了。

对小批量生产而言，分摊到每件产品上的模具费用明显过高，一般不易接受。

又因为金属型的模具受模具材料尺寸和型腔加工设备、铸造设备能力的限制，所以金属型不适合于特别大的铸件生产。

在小批量及大件生产中，一般不采用金属型铸造。

此外，金属型模具虽然采用了耐热合金钢，但耐热能力仍有限，一般多用于铝合金、锌合金、镁合金的铸造，在铜合金铸造中已较少应用，而用于黑色金属铸造就更少了。

（2