摩托车零件工艺规程及工艺装备设计_毕业论文(编辑修改稿)

摩托车零件工艺规程及工艺装备设计_毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

第二节 零件材料的选择 一、选材原则 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。 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。 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 12 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。 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。 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 坯件的人工时效热处理为 T1： 175177。 5176。 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。 坯件不许有飞边、毛刺、裂纹等缺陷。 硬度： HB85， 5/250/30。 强度： δ″240MPa。 延伸率： L=50， δ=1% 三、毛坯材料的确定 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 /gcm3 (2) 熔化温度范围： 545～ 575/℃ (3) 20～ 100℃ 时平均线膨 胀系数 (mK)1 (4) 100℃ 时比热容 с879/J(kgK)1 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 13 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 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 14 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) 低压铸造 是使液体金属在压力作用下充填型腔，以形成铸件的一种方法。 由于所用的压力较低，所以叫做低压铸造。 其工艺过程是：在装有合金液的密封容器（如坩埚）中，通入干燥的压缩空气，作用在保持一定教主温度的金属液面上，造成密封容器内与铸型型腔的压力差，使金属液在气体压力的作用下，沿升液管上升，通过浇口平稳地进入型腔，并适当增大压力并保持坩埚内液面上的气体压力，使型腔内的金属液在较高压力作用下结晶凝固。 然后解除液面上的 气体压力，使开液管中未凝固的金属液依靠自重流回坩埚中，再开型并取出铸件，至此，一个完整的低压浇铸工艺完成。 (3) 压力铸造（简称压铸） 实质是在高压作用下，使液态或半液态金属以较高的速度充填压铸型型腔，并在压力下成型和凝固而获得铸件的方法。 压铸三方面的优点： (1) 产品质量好 铸件尺寸精度高，一般相当于 6~7 级，甚至可达 4 级；表面光洁度好，一般相当于 5~8 级；强度和硬度较高，强度一般比砂型铸造提高 25~30％，但延伸率降低约70％；尺寸稳定，互换性好；可压铸薄壁复杂的铸件。 例如，当前锌合金压铸件 最小壁厚可达 ；铝合金铸件可达 ；最小铸出孔径为 ；最小螺距为。 (2) 生产效率高 机器生产率高，例如国产 JⅢ 3 型卧式冷空压铸机平均八小时可压铸 600～ 700 次，小型热室压铸机平均每八小时可压铸 3000~7000 次；压铸型寿命长，一 副 压铸型，压铸钟合金，寿命可达几十万次，甚至上百万次；易实现机械化和自动化。 (3) 经济效果优良 15 由于压铸件尺寸精确，表泛光洁等优点。 一般不再进行机械加工而直接使用，或加工量很小，所以既提高了金属利用率，又减少了大量的加工设备和工时； 铸件价格便易；可以采用组合压铸以其他金属或非金属材料。 既节省装配工时又节省金属。 压铸虽然有许多优点，但也有一些缺点，尚待解决。 如： 1) 压铸时由于液态金属充填型腔速度高，流态不稳定，故采用一般压铸法，铸件易产生气孔，不 易 进行热处理； 2) 对内凹复杂的铸件，压铸较为困难； 3) 高熔点合金（如铜，黑色金属），压铸型寿命较低； 4) 不宜小批量生产，其主要原因是压铸型制造成本高，压铸机生产效率高，小批量生产不 经济。 第四节 毛坯的设计及生产 一、 浇注位置选定原则 铸件浇注的位置 , 对铸件质量、造型方法、 砂箱尺寸、机械加工余量等都有着很大的影响。 在选定浇注位置时应以保证铸件质量为主。 一般应注意下面的 几个原则 ： 应将铸件上质量要求高的表面或主要的加工面 ， 放在铸型的下面。 如果 做不到 , 可将该表面置于铸型的侧面或倾斜放置进行浇注。 所以应将大表面 A 面放在铸型的最下面。 对于一些需要补缩的铸件，应把截面较厚的部分放在铸型的上部或侧面。 这样便于在铸件的厚壁处放置冒口，造成良好的顺序凝固，有利于铸件补缩。 本摩托车发动机壳体零件的浇注位置如图 所示 (见下页 )： 16 图 浇注位置 二、 毛坯分型面的选择 铸型分型面选择得正确 , 可以简化造型操作 , 提高劳动生产率 , 使铸件尺寸准确 , 减少废品等。 在选择铸型分型面时 尽量把铸件的大部分或全部放在下型内 , 这样可将主要的泥芯放在下型 , 便于泥芯的安放和检验 , 还可使上型的高度减低 , 便于合箱。 应使铸件的加工面及加工基准面 , 放在同一个铸型内。 应使铸模容易从铸型中取出 , 并尽量减少活块模、高大的吊砂和弯曲的分型面等。 尽量减少泥芯的使用。 这样可以省去制造和安放泥芯的工作 , 也可减少由此造成的误差及产 生的披缝 , 降低铸件的制造成本。 铸件的不加工表面应尽量避免有披缝。 铸型的分型面 , 应尽量能与浇注位置一致。 这样可避免合箱后 , 再翻动铸型。 因翻箱操 作 是一个很繁重的工作 , 同时在翻动铸型时 , 可能使泥芯的位置发生移动 , 影响铸件的精度 或造成缺陷。 17 图 浇注分型面的选择 综上所述，毛坯的分型面选择 A 面作为分型面，如图 所示。 三、充填、持压和开型时间 充填时间 自液态金属开始进入型腔起到充满型腔止，所需的时间称为充填时间。 充填时间长短取决于铸件的体积的大小和 复杂程度。 对大而简单的铸件，充填时间要相对长些，对复杂和薄壁铸件充填时间要短些。 充填时间与内浇口的截面积大小或内浇口的宽度和厚度有密切关系，必须正确确定。 持压和开型时间 从液态金属充填型腔到内浇口完全凝固时，继续在压射冲头作用下的持续时间，称为持压时间。 持压时间的长短取决于铸件的材质和壁厚。 持压后应开型取出铸件。 从压射终了到压铸打开的时间，称为开型时间，开型时间应控制准确。 开型时间过短，由于合金强度尚低，可能在铸件顶出和自压铸型落下时引起变形；但开型时间太长，则铸件温度过低，收缩大，对抽芯和顶出铸件 的阻力亦大。 一般开型时间按铸件壁厚 1 毫米需 3 秒钟计算，然后经试 验 调整。 四、毛坯的拔模斜度 18 为了便于取模，凡垂直于分型面的立壁，制造模样是必须留出一定的斜度，此斜度称为拔模斜度或起模斜度。 拔模斜度一般用角度或宽度表示。 各种铸造方法的最小铸造斜度选取如表 所示： 表 各种铸造方法的最小铸造斜度 斜度位置 铸造方法 砂 型 金属型 壳 型 压 铸 外表面 内表面 0176。 30′ 0176。 30′ 0176。 20′ 0176。 15′ 1176。 1176。 0176。 20′ 0176。 30′ 因为摩托车发动机壳体铝合金铸造而 成，铝合金熔点较高和收缩量大，且毛坯形状复杂，薄壁，多筋板，加工余量很小，所以 该零件采用一种冷室压铸铝合金无拔模斜度的压铸方法，拔模斜度为 0176。 ，其过程 包括以下步骤： 将金属在附设的熔炉中熔化成熔液，熔炉内的熔液温度保持在 650～ 680℃ ； 于压铸模内面涂布离型剂，压铸模由固定模与活动模所组成，模具材质选用SKD61 特殊合金工具钢，模体硬度 HRC45～ 50，表面氮化处理，而硬化层深度，硬化层的硬度达 HRC70； 固定模与活动模之间即形成模穴，于模穴之其中一端设有一浇口，于固定模之外侧壁 上接设一与浇口相通之柱塞料管，柱塞料管内设置与动力机构连接的柱塞，柱塞料管朝向上方之周壁上并贯穿设有一料管口； 用机械 手将金属熔液送入压铸模的柱塞料管的料管口内，再以柱塞加压将金属溶液送入模具内，经由浇口进入模穴内；模穴的充填速度设为 ；活动模与固定模之间间隔设有数个与模穴相通的溢流井，并于模具内部设有环绕于铸件之冷却水道，在铸件冷却凝固的过程中以冷却水加速冷却，待凝固之后打开活动模，即可以数根穿置于活动模之顶出销将铸件顶出。 五、毛坯精度等级和加工余量选择 由于零件的年生产量为 10 万件 /年，属于大批量生产类型，切采用压铸方法制造，毛坯生产采用压力铸造，而压力铸造的尺寸精度非常高，因此确定毛坯制造精度等级为 I 级精度。 铝合金表面加工余量的选择 19 铸件最大长度： 151— 250mm 最大宽度： 75— 150mm 浇注时表面机械加工要求的质量如表 所示。 表 浇注时表面机械加工要求的质量 (mm) ▽ 3 ▽ 4▽ 9 顶面加工余量 1 内侧加工余量 底面、外侧加工余量 1 压铸孔尺寸的选择 压 铸可以铸造出小而深的的孔，因此加工余量尽量减小。 其加工余量选择如表 所示 （单位： mm） 表 压铸孔的 加工余量选择 (mm) 压铸孔的加工余量 通孔直径及螺纹孔底直径 半径余量 Ф6Ф10 Ф11Ф19 ≥ Ф2。