续表5
加工阶段 精密、超精密加
这是对那些要求很高的零件安排的，是为了达到零件最终的精度要求
工、光整加工阶段
加工要求
(3）先加工主要表面，后加工次要表面。[11] (4）先安排粗加工工序，后安排精加工工序。
根据活塞零件加工的实际情况，本设计拟定了两条加工路线来进行比较分析： 方案一： a. 工艺过程
第一道工序：粗车止口，端面 第二道工序：粗车外圆 第三道工序：粗镗销孔
第四道工序：粗切外圆环槽、顶面 第五道工序：钻直油孔 第六道工序: 钻斜油孔 第七道工序: 去内腔毛刺 第八道工序：精车止口，打中心孔 第九道工序：精车外圆、环槽并倒角 第十道工序：精镗销孔 第十一道工序：切卡环槽 第十二道工序：车椭圆裙部 第十三道工序：铣气门内槽 第十四道工序：铣气门外槽 第十五道工序：滚压销孔
图形见所附机械加工工艺过程卡片。 b. 热处理工序的安排：
时效处理：为了消除残余应力，对于尺寸大、结构复杂的铸件，需在粗加工之前、后各安排一次时效处理；对于一般铸件在铸造后或粗加工后安排一次实效处理；对于精度高、钢度低的零件，在粗车、粗磨、半精磨后需要各安排一次实效处理。
铝合金热处理安排在机加工前，铝活塞毛坯在机械加工前要切去冒口，并进行时效处理，消除铸造时因冷却不均匀而带来的内应力。时效处理是将活塞加热至180～200摄氏度，保温
13
6～8h后，自然冷却。活塞经过时效处理后还能增加强度和硬度。
c. 其它辅助工序的安排：
检查、检验工序、去毛刺、平衡、清洗工序等也是工艺规程的重要组成部分。检查、检验工序是保证产品质量合格的关键工序之一，每个操作过程中和操作结束以后都必须自检。在工艺规程中，下列情况下应安排检查工序：零件加工完毕之后；从一个车间到另一个车间的前后；工时较长或重要的关键工序前后。
故根据以上原则，在零件加工完毕后安排一次终验工序。 在工艺过程的适当之处安排去毛刺处理。 在工艺过程的最后一般安排清洗工序。
表面镀锡：在活塞表面镀锡可以改善活塞初期磨合性，因为锡的质地软，亲油性好，可以提高冷启动时活塞的抗拉缸性能。
d. 集中与分散：
同一个工件，同样的加工内容，可以安排两种不同形式的工艺规程：一种是工序集中，另一种是工序分散。前者是使每个工序中包括尽可能多的工步内容，因而使总的工序数目减少，夹具的数目和工件的安装次数也相应的减少。后者是将工艺路线中的工步内容分散在更多的工序中完成，因而每道工序的工步少，工艺路线长。它们各有所长。前者有利于保证各加工面间的相互位置精度要求，有利于采用高生产效率的机车，节省安装工件的时间，减少工件的搬动次数。而后者可使每个工序使用的设备和夹具比较简单，调整、对刀也比较简单，对操作工人的技术水平要求比较低。
考虑到此活塞零件的结构特点和技术要求、以及工厂机床设备、工人技术水平等条件，本设计采用工序相对集中的原则，也就是每个工序所包含的内容相对较多，所使用的工艺设备与装备少，同时选择合理的切削用量，减少了工件的搬运、装夹等辅助时间，它的设备数量少，加工过程中大量使用组合夹具、刀具和机床，生产效率高，厂房占地面积小，总投资少，但该加工方式对工人的技术水平要求相对较高，不利于产品快速更新换代，总体考虑还是适合此活塞零件的生产加工的。[12]
方案二： a. 工艺过程
第一道工序：粗车外圆、车顶面 第二道工序：粗车止口、打中心孔 第三道工序：粗铰销孔 第四道工序：车环槽及梯形槽 第五道工序：车环槽环岸及其倒角
14
第六道工序：钻直油孔 第七道工序：钻斜孔 第八道工序：铣气门内槽 第九道工序：铣气门外槽 第十道工序：精车止口 第十一道工序：精车外圆 第十二道工序：精铰销孔 第十三道工序：切卡环槽 第十三道工序：靠磨椭圆裙部
第十五道工序：细铰销孔 热处理及其它同方案一。
3.4.4 工艺方案的比较与技术经济分析
以上两个工艺方案中除了对销孔和裙部椭圆的加工方法不太相同之外，其他的工序基本上是相同的。因此对于这两个方案的分析与比较将从工艺方案的技术经济特性指标、工艺成本，技术经济对比等各个方面进行。
（1） 产品工艺方案技术特性主要指标：
a. 劳动力消耗率：方案一与方案二相比，工时数与台时数比较少，生产率较高，且能达到的精度也较高
b. 设备构成比：两个方案使用的设备数量基本相同，只是设备的种类稍有不同。 c. 工艺装备系数：两个方案基本相同。
d. 工艺过程的分散与集中程度：本产品属于大批大量生产，且均采用相对集中的工艺路线，采用组合夹具、刀具和机床，基本上能够完成生产任务。
e. 金属消耗量：基本相同。
f. 占用生产面积数：两个方案基本相同。 （2） 机械加工工艺过程技术特性指标：
机械加工工艺过程技术特性指标包括：出厂量、毛坯数量、制造毛坯所需金属质量、毛坯净重、毛坯的成品率、设备总功率、专用夹具装备系数、量具装备系数、刀具装备系数、操作工人的平均等级；钳工修整劳动量及其占机床工作量的比列；生产面积总数、总面积、平均每台机床占用生产面积、平均每台机床占用总面积。对于这些指标，两个方案是相同或相近的，因而不予分析。
综合以上指标，两种加工工艺方案各方面特性指标基本相似，考虑到方案一的加工精度要高于方案二，且方案一的加工精度与表面粗糙度又是适中的能够达到技术要求。故相比之
15
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
16
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
