飞轮壳加工工艺.docx

1、飞轮壳加工工艺1 绪论中国加入世贸组织以后， 汽车零部件的进口平均关税将降到 10%，配额将逐步减少， 国产化率的鼓励措施将取消， 多年来一直受关税和国产化双重保护的国内众多汽车零部 件企业将面临巨大的挑战。汽车零部件企业属于传统的大批大量生产类型企业，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，汽车零部件企业要实现跨越性的发展，不仅需要在提 高产品质量、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、 提高效益，以保持在

2、市场上的竞争优势。全球采购在带给我们挑战的同时也带来了机遇，国际上一些着名的汽车、发动机制 造商纷纷把目光瞄向中国，他们需要在中国找到质量好、成本低的产品，以实现他们的 成本削减计划，应对挑战。以飞轮壳产品为例，从 2003 年开始，象康明斯、道依茨、卡特彼勒、水星等一些 公司己经开始在中国开始寻找供应商， 他们在中国都设有专门的办事机构负责供应商的 评价、培训。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，每家厂的产能都没有超过 30 万件/ 年。市场的分散就造成资源的分散，无法形成规 模效益，也就没法在装备上、制造水平进行投入，新工艺、新方法得不到应用，所以产 品质

3、量与上述公司的要求普遍有一定的距离。为此，谁能快速提升产能、水平、质量， 谁就能占领国际市场，形成良性循环。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

4、 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。2. 零件分析2.1飞轮壳加工方案设计要点 对薄壁壳体类零件的加工，由于工件容易变形，且面与孔之间、孔与孔之间、面与 面之间经常有尺寸关联要求，所以如何选择定位基准，如何安排工艺顺序就非常关键， 所以加工中通常应注意以下几个问题 :2.1.1基准的选择 通常选与发动机合把面和该平面上相距尽可能远的两个孔， 采用一面两销的定位方 式。在国外的加工中也有以毛坯面做定位基准， 在一次装夹中完成全部工序的加工。 （ 前 提是毛坯为高压铸造毛坯，毛坯外型变化

5、不大的情况 ）2.1.2粗、精加工的划分 由于工件在粗加工后会引起显着变形时，所以常将平面和孔的加工交替进行，在这 些表面都粗加工以后，再精加工基准面及其它表面及面上各孔。（1） 粗加工阶段 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。（2）半精加工阶段 通常安排一些半加工工序，将精度和光洁度要求中等的一些表面加工完成，而对于 要求高的表面进行半精加工，为以后的精加工做好准备。（3） 精加工阶段 通常首先完成定位基准面 （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

6、的表面及孔的加工。2.1.3次要小表面及孔的加工 如螺纹孔，可以在精加工主要表面后进行，一方面加工时对工件变形影响不大，同 时废品率也降低。另一方面如果主要表面出废品后，这些小表面就不必再加工了，从而 也不会浪费工时。但是，如果小表面的加工很容易碰伤主要表面时，就应该把小表面的 加工放在主要表面的精加工之前。2.1.4热处理的安排 有些飞轮壳有热处理的要求。为了消除内应力，需要进行人工时效，所以通常将热处理放在粗加工之后，半精加工之前。又如为了提高工件的表面硬度，需进行淬火，就 要安排在半精加工之后，精加工之前。2.1.5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

7、后，都要适当 安排。其他辅助工序还有清洗、去飞刺、表面处理、气密试验、包装等，也应按其要求 排入工艺过程。2.2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

8、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。2.4飞轮壳的技术要求分析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

9、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。对其的粗糙度要求很高达到了 Ra1.6。其次发动机孔 92和离合器结合孔 516也都达到了 H8级。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。同时516有缘度要求再次发动机结合面和12 M 10端面在制定工艺路线时要经常被作为定位基准面， 其中12 M10端面对发动机结合面有平行度要求，对 516孔有垂直度要求。因此在加工516孔时要特别的对待，选择好恰当的加工方法。最后，对于其他各个空的加工要根据

10、各自的粗糙度和技术要求选择各自的加工方法。保证其技术要求。3工艺规程设计3.1生产纲领和生产类型的确定生产纲领 N=Qn （1+ -）（ 1+）N零件的年产量Q产品年产量n每台产品中该零件的件数: 备品百分率1废品百分率N=4000 1 （ 1+1%） （ 1+6%） =4282 件/年由机械制造工艺学表1-1可知零件的生产类型为大批生产3.2确定毛坯制造形式零件材料为HT25Q质量约为45kg。它承载着变速器的质量，起着动力传递支点的 作用。考虑到零件为薄壁类零件，宜变形，且结构复杂，因此应该选用壳膜铸件，以使 零件的复杂机构以及精度要求得以保证。该零件的年产量为 4000件，已达大批生产的

11、水平。最后确定毛坯的具体技术要求为：1.毛坯的精度等级为二级2.不加工表面需涂防锈层3.硬度 207-241HBS4.毛坯表面不允许有气孔和砂眼存在5.毛坯形体不准错移6 铸件拔模斜度不大于 707 热处理后时效处理3.3 制定工艺路线3.3.1制定工艺路线需要注意的问题制定工艺路线的出发点应当是使零件的几何形状、 尺寸精度及位置精度等技术要求 能得到合理的保证。在生产纲领以确定为大批生产的条件下，可以考虑采用万能型机床 配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果、以 使生产成本尽量降低。拟订工艺路线是制定工艺工艺规程过程中的重要的一步。工艺方案制定的好坏，不 仅

12、关系到加工质量和效率，而且关系到工人劳动强度，设备投资，车间面积，生产成本 等诸多问题。在制定工艺路线时，要从以下几个方面考虑。对于加工精度要求较高和粗糙度值要求较低的零件， 常将工艺过程划分为粗加工和 精加工两个阶段；对于加工精度要求很高、粗糙度值要求很低的零件，则常划分为粗加 工阶段、半精加工阶段、精加工阶段和光整加工阶段。鉴于本零件最高的粗糙度要求为 Ra=3.2卩m精加工就可以达到技术要求，所以零件加工时将各个表面的粗精加工分开 进行，将整个工艺过程划分为粗加工、半精加工、精加工阶段就可以了，不毕设计光整 加工。在分析和研究零件图的基础上，对各表面应选择相应的加工方法。首先选择零件表

13、面的加工方案必须在保证零件达到图纸要求方面是稳定而可靠的， 并在生产率和加工成 本方面是最经济合理的；再者决定加工方法时要考虑被加工材料的性质；同时选择加工 方法要考虑到生产类型，即要考虑生产率和经济性的问题。在大批、大量生产中可采用 专用的高效率设备和专用工艺装备。在单件小批生产中，就采用通用设备、通用工艺装 备及一般的加工方法。这里考虑到成本的问题以及中批的生产类型而选用通用设备；其 次选择加工方法还要考虑本厂（或本车间）的现有设备情况及技术条件。应该充分利用 现有设备，挖掘企业潜力，发挥工人群众的积极性和创造性。在制定工艺过程中，为便于组织生产、安排计划和均衡机床的负荷，常将工艺过程 划

14、分为若干个工序。划分工序时有两个原则，即工序的集中和工序的分散。工序集中： 将若干个工步集中在一个工序内完成。采用工序集中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。但所需要的设备复杂，操作和调整工 作也较复杂。工序分散：工序的数目多，工艺路线长，每个工序所包括的工步少，最大 限度的分散是在一个工序内只包括一个简单的工步。工序分散可以使所得要的设备和工 艺装备结构简单、调整容易、操作简单，但专用性强。工作各表面的加工顺序，一般按照下述原则安排：先粗加工后精加工；先基准面加 工后其它面加工

15、；先主要表面加工后次要表面加工；先平面加工后孔加工。根据上述原 则，作为精基准的表面应安排在工艺过程开始时加工。精基准面加工好后，接着对精度 要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。为了改善工件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。采用何种热处理工序以及如何安排热处理工序在工艺过程中的位置，要根据热处理 的目的决定。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

16、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。3.3.2工艺方案的分析与比较一、工艺路线一1.粗铣12 M10端面2.粗镗门556外圆表面3.粗镗门516内圆表面4.粗铣、精铣发动机结合面5.粗铣、精铣门32端面6.粗铣、精铣门92端面7.钻、扩、粗饺、精铰两个定为孔 叮T3至图样尺寸8.粗镗油封孔9.粗镗门92孔、10.半精镇G 556外圆表面11.半精镇G 516孔12.半精镗、精镗G 92

17、孔至图样尺寸13.钻一扩 3 M16底孔14.攻螺纹3 M1615.钻11八:13孔16.钻、绞10 M8孔17.粗铣、精铣下台M8端面18.钻下台4M8底孔19.攻螺纹4M820.钻 12M10底 孔21.攻螺纹12 M1022.粗铣10 M8内端面、精铣10 M8内端面23.钻、铰（E-E） M10底孔，倒角24.攻螺纹M1025.锪沉头孔门3026.粗铣凸台27.钻、绞凸台上M16底孔，锪倒角28.攻螺纹M1629.锪沉头孔门3030.锪沉头孔门40深0.531.钻、绞B向2 M8底孔32.攻螺纹2M833.镗底孔门2034.倒角、去毛刺35.检验二、工艺路线二1.粗铣12 M10端面2

18、.粗铣10 M8内端面3.4.5.6.7.8.9.10.111213141516171819202122232425262728293031粗铣发动机结合面粗铣门32端面粗铣门92端面粗铣下台M8端面粗铣凸台粗镇门556外圆表面粗镇门516内圆表面钻、扩、粗绞、精铰两个定为孔门13至图样尺寸精铣12M10端面精铣发动机结合面精铣G 32端面精铣G 92端面精铣下台M8端面精铣10 M8内端面粗镗油封孔粗镗门92孔半精镗G 92孔半精镗G 556外圆表面半精镗G 516孔精镗门516孔至图样尺寸精镗门92孔钻一扩3 M16底孔攻螺纹3 M16钻11门13孑L钻、绞10 M8孔攻螺纹10 M8钻下

19、台4 M8底孔攻螺纹4 M8钻12 M10底孔32攻螺纹12 M1033 钻、铰（E-E） M10底孔，倒角34攻螺纹M1035锪沉头孔G 3036钻、绞凸台上M16底孔，锪倒角37攻螺纹M1638锪沉头孔门3039 锪沉头孔40深0.540钻、绞B向2M8底孔41 攻螺纹2 M842倒角、去毛刺43检验3.3.3工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案的特点在于：在路线一中首先加工出了 12 M10端面和516孔,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加工离合器结合面方向上的面和孔，这样互为定位反复加工容易得到较高的精度，而且把两 个定位孔的加工放在了靠前的工

20、序中，便于以后工序的加工。但在前面加工面的很多工 序中把粗、精加工放在了一个工序里，这样虽然可以减少了装夹次数、节省时间提高了 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，而材料变形的恢复又是需要时间的，所以应该在粗加工后把工件放置一段时间。 因此，最好把粗、精加工分开。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。在线路二中，很好的遵从了先面后孔的原则，另外把很好的划分了粗加工阶段，半 精加工阶段和精加工阶段。这样有利于保证加工质量，便于使用机床，便于安排热处

21、理 工序。同时粗加工各表面后可以及早的发现毛坯的缺陷，即使报废和补修，以免继续进 行加工而浪费了工时和制造费用。精加工安排在最后可保护精加工后的表面不受损伤或 少受损伤。但在这两个加工路线中都出现了工序过多、加工繁琐的问题，这样会使工件 反复的被拆卸安装，这样加工精度不容易保证，另外使辅助时间增多降低了生产率，增高了生产成本。因此应尽量在一次装夹中加工尽可能多的面和孔，提高生产率。 综上所述，最后的加工路线确定如下：工序号-r rH. 口、 工步号工步内容定位基准机床-一-1粗铳12 M10端面发动机结合面，油封孔立式平面铳床X31322粗铳10 M8内端面-二二1粗铳发动机结合面12 M10

22、端面，油封孔卧式铳床X63W2粗铳32端面3粗铳92端面三1粗镇556外圆表面发动机结合面，油封孔卧式镗床T682粗镇516内圆表面四1钻两个定位孔1312 M10端面，油封孔516内圆表面立式钻床Z5182扩两个定位孔133粗绞两个定位孔134精绞两个定位孔13至图样尺寸五1粗铳下台M8端面12 M10端面，两个定位孔516内圆表面万能铳床XA6132六1粗铳凸台12 M10端面，两个定位孔516内圆表面万能铳床X62W七1精铳12 M10端面发动机结合面，两个定位孔立式平面铳床X31322精铳10 M8内端面八1精铳发动机结合面12 M10端面，两个定位孔516内圆表面立式平面铳床X313

23、22精铳32端面3精铳92端面九1精铳下台M8端面12 M10端面，两个定位孔516内圆表面万能铳床XA6132十1粗镗油封孔12 M10端面，两个定位孔516内圆表面卧式镗床T682粗镇92孔十一1粗镗底孔2012 M10端面，两个定位孔卧式镗床T68516内圆表面十二1半精镗556外圆表面发动机结合面，两个定位孔坐标镗床T6143B2半精镗516孔十三1半精镗92孔12 M10端面，两个定位孔坐标镗床T4145516内圆表面十四1精镗516孔至图样尺寸发动机结合面，两个定位孔卧式镗床T68十五1精镗92孔至图样尺寸12 M10端面，两个定位孔坐标镗床T4145516内圆表面十六1钻3M16

24、底孔12 M10端面，两个定位孔摇臂钻床Z3052516内圆表面2扩3M16底孔3攻螺纹3 M16十七1钻11 13孔12 M10端面，两个定位孔立式钻床Z518516内圆表面2钻10 M8孔3绞10 M8孔4攻螺纹10 M8十八1钻下台4 M8底孔12 M10端面，两个定位孔立式钻床Z518516内圆表面2攻螺纹4 M8十九1钻12 M10底孔发动机结合面，两个定位孔立式钻床Z5182攻螺纹12 M10二十1钻(E-E) M10底孔12 M10端面，两个定位孔立式钻床Z5132A516内圆表面2铰(E-E)M10底孔3攻螺纹M104锪沉头孔3012 M10端面，两个定位孔516内圆表面立式钻

25、床Z525B二十一1钻凸台上M16底孔12 M10端面，两个定位孔516内圆表面立式钻床Z51402绞凸台上M16底孔3攻螺纹M164锪沉头孔305锪沉头孔40深0.5二十二1钻B向2 M8底孔12 M10端面，两个定位孔516内圆表面立式钻床Z5182绞B向2 M8底孔3攻螺纹2 M8二十三1倒角、去毛刺二十四检验表3.14机械加工余量、工序尺寸、及毛坯尺寸的确定4.1 加工余量的确定加工余量分为两种，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。任何加工方法加工后的尺寸

26、都会有一定的误差，因而猫配合各工序尺寸都有公差， 所以加工余量也是变化的。因此加工余量可分为公称余量、最小余量和最大余量。工序尺寸的公差按各种加工方法的经济精度确定，并规定在零件的“入体”方向， 即对于被包容面工序尺寸公差都取上偏差为零，即加工后的基本尺寸等于最大极限尺 寸；对于包容面工序尺寸公差都取下偏差为零，即加工后的基本尺寸等于最小极限尺寸。 孔距工序尺寸公差，一般按对称偏差标注。毛坯尺寸公差可取对称公差也可为非对称公 差。加工余量大小对制定工艺过程有一定的影响。总余力量不够，不能保证加工质量； 总余量过大，不但增加机械加工的劳动量，而且也增加了材料、刀具、电力等的成本消 耗。加工总余量

27、的数值，一般与毛坯的制造精度有关。同样的毛皮制造方法，总余量的 大小又与生产类型有关，批量大，总余量就可以小些。由于粗加工的工序余量变化很大， 半精加工和精加工的加工余量小，所以，一般情况下， 加工总余量总是足够分配的。对于工序余量，目前一般采用经验估计的方法，或按照技术手册等资料推荐的数据 为基础，并结合生产的实际情况确定其加工余量的数值。对于一些精加工工序，有一最 合适的加工余量范围。加工余量过大，会使精加工时工时过大，甚至达不到精加工的目 的；加工余量过小会使工件的某些部位加工不出来。此外，精加工的余量不均匀，还会 影响加工精度。所以对于精加工工序余量的大小和均匀性必须予以保证。4.2

28、工序尺寸的确定对于简单的工序尺寸，在决定了各工序的余量和其能达到的经济精度后，就可以计 算各工序尺寸及其公差，其计算方法为“逆推法”，即由最后一步工序开始逐步向前推。对于本零件，采用逆推法确定各工序尺寸如下：1 . 92 00.054的加工路线如下：粗镗一一半精镗一一精镗(1)确定各工序的余量查机械加工工艺手册表2.348可得粗镗为5mm，半精镗为0.4mm,精镗为0.2mm总余量为5.6mm(2)计算各工序的基本尺寸精镗后：.92 mm；半精镗后： 91.8mm;粗镗后： 91.4mm;毛坯： 86.4mm(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按机械加工工艺手

29、册 表1.4 1和2.2 2可查出，并按“入体”原则标注。精镗：92 00.054 ；表面粗糙度为Ra3.2m;半精镗：91.800.22mm，表面粗糙度为Ra6.3l m;精镗；91.40.54mm,表面粗糙度为Ra12.5)m毛坯：86.400-87mm2.516。0.095的加工路线如下：粗镗一一半精镗一一精镗(1)确定各工序的余量查机械加工工艺手册表 2.3 48可得粗镗为5mm,半精镗为0.8mm,精镗为0.4mm总余量为5.6mm(2)计算各工序的基本尺寸精镗后：516mm；半精镗后：515.6mm;粗镗后： 514.8mm毛坯：509.8mm(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按