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扬 州 职 业 大 学

毕业设计论文

设计（论文）题目 ： 壳体的工艺与工装的设 计

系 别：机 械 工 程 系 专 业：机电一体化技术 班 级 03 机 电（3）班 姓 名：刘 雷 雷 学 号：0301020322 指导老师：吴 红 完成时间： 06 年 5 月

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目录

（一）产品介绍-------------------------------------------------------------------1
（二）计算生产纲领-------------------------------------------------------------2
1，计算生产纲领决定生产类型
2，生产纲领
（三）零件的分析----------------------------------------------------------------3
1.零件的结构的分析
2，零件的技术分析
（四）确定毛坯--------------------------------------------------------------------4
1，毛坯的铸造方式
2，铸件的尺寸
3，铸件的加工余量
4，零件—毛坯综合图的绘制
（五）工艺规程设计--------------------------------------------------------------5
a) 定位基准的选择
Ⅰ粗基准的选择
Ⅱ精基准的选择
b) 制定工艺路线
c) 拟订定位方案和选择定位元件
Ⅰ定位方案
Ⅱ 选择定位元件
d) 初步拟定加工工艺路线
e) 修改后的工艺路线
6，选择加工设备
7，填写机械加工工艺过程卡和机械加工工序卡
（六）机床夹具设计----------------------------------------------------------------6
1，加工中心用的夹具
Ⅰ零件体工序的加工要求分析 Ⅱ确定夹具的类型
2，工作台面与夹具体的设计 Ⅰ定位装方案
Ⅱ加紧机构设计
Ⅲ夹具精度分析与计算
Ⅳ绘制夹具总图
Ⅴ总图的绘制
（七）设计所参考书籍-----------------------------------------------------------------7

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第一章 产品介绍

世界上包括我国的中重型卡车用动力几乎百分之百采用柴油机。轻型卡车中 的５０％以上也是用柴油机。从上世纪九十年代开始，欧洲生产的轿车中已 有３０％采用柴油机，目前已接近４０％。而对柴油机的性能和排放影响最 大的部件是燃油喷射系统。燃油喷射系统俗称油泵油嘴，是柴油机的心脏部 件。由于其产品要密封几百巴甚至更高压力的燃油，同时又要精确控制其喷 油量、喷油时刻，因此，其制造精度极高。随着我国对汽车排放实施逐步严 格的排放标准，对燃油喷射系统提出了更高的要求，喷射压力已提高到１０ ００－１６００巴，控制要求还要细化到控制喷油规律，控制一次喷油过程 中的多次喷射，因此，控制系统电子化是不可逆转的趋势。燃油喷射装置的 电控系统又是整个汽车电子控制的基础和核心。因此，未来燃油喷射系统是 一个集高精密加工技术、电子数控技术于一体的高新技术产品，行业也由劳 动密集型、技术密集型向技术密集、资金密集的行业转变，面对这一形势， 我国燃油喷射系统行业正在经历着一场严峻的变化。

产品发展动态；

燃油喷射系统产品发展围绕着执行国家汽车排放标准推进。燃油喷射系统是车用 柴油机改善排放、降低油耗、提高性能最有效、最关键的部件。近年来我国高速 公路、高等级公路发展迅猛，因此中重型载重车的吨位、功率不断提高，柴油机 的排量增大。与此相应，多缸喷油泵中喷射压力高，工作能力大，泵体刚性好的

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Ｐ型泵（包括Ｐ７、ＰＷ、ＰＮ、ＰＢ等）产量增加很快。２０００年时，全国

Ｐ型泵产量才８．１８万台，２００１年即达１７．２６万台，翻了一番，２０ ０２年达到４５．８万台，又翻了一番多，２００３年为４８万台，增幅大大趋 缓。与此相对应的喷射压力较低的Ａ、ＡＤ喷油泵，已从２００２年５３．５万

台下降到２００３年的４１．７万台，下降了２２％。六十年代设计投产的用于 轻型卡车和农用运输车低喷射压力泵Ｉ号泵，其产量已从鼎盛时１９９６年近５ ０万台跌至２００３年的３０万台，跌幅４０％。南京威孚金宁生产的ＶＥ分配 泵从２０００年的１．１９万台，至２００１年的３．２５万台，２００２年的 ５．１２万台，至２００３年的７．７万台。三年内的产量增加５．５倍。当前， 喷射压力达１００Ｍｐａ、工作能力更大的Ｐ７１００喷油泵，是满足欧Ⅱ排放 标准的重型卡车发动机的关键部件。在最近２－３年来，产量将快速增加。从近 几年产品发展速度来看，燃油喷射系统行业中一个产品可以生产几十年的历史将 结束，产品更新周期加快，这是燃油喷射系统行业面临的挑战。

市场预测及行业展望；

由于我国载重汽车的发展速度不会像轿车发展那么快，因此燃油喷射系统产 品在今后几年内其总量上也不会出现突破性发展，但每年仍将以１０％左右的速

度在增加。有一点值得注意的是我国柴油轿车何时能有长足的发展。目前已有一 些轿车生产企业和发动机生产厂家在规划、研制轿车柴油机。一旦柴油轿车实现 批量生产，则相应的燃油喷射系统产量会突发性增长。

我们展望行业未来，可以预测：

１．主导产品向行业大企业进一步集中

由于汽车要求配套的燃油喷射系统产品向高喷射压力、电子控制方向发展，燃油 喷射系统行业正向技术密集性产业发展，高精设备的投入和技术开发费用所占比

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重加大，这对投资少、技术力量不足的小企业是个严峻考验。再加上汽车配套所 必须的一整套严格的技术认证程序，都将促使燃油喷射系统主导产品向行业大企 业集中。计划经济体制下无法解决的生产布点分散的局面将有可能彻底解决。而 民营小企业会进一步占据那些技术含量略低的产品生产。

２．产品型式将由单一的多缸直列泵向单体泵、泵喷嘴和共轨系统发展

新中国成立５０多年来，除了农用小缸径单缸泵外，汽车用多缸柴油机一直 采用多缸直列泵作为主导产品，几乎没有其他燃油喷射系统。唯一例外的是康明 斯ＰＴ燃油喷射系统，每年也才３０００台左右，用于引进的重型车用康明斯Ｎ、 Ｋ系列柴油机。随着汽车向大功率、低排放方向发展，中国第一汽车集团公司已 经引进德国道依兹公司发动机，该机采用高置式单体泵燃油喷射系统，每年产量 将逐步达到３－５万台。广西玉林柴油机厂也正在开发研制采用电控单体泵燃油 喷射系统的车用柴油机，准备达到欧Ⅲ排放标准。有的大汽车企业正在开发的大 功率车用柴油机将采用箱体合成式单体泵，因此用于大中功率车用柴油机的单体 泵将成为今后我国燃油喷射系统又一主导产品。同时，一汽无锡柴油机厂、上海 柴油机厂等有名的发动机制造厂正在开发用电控共轨喷射系统的发动机，以满足 欧Ⅲ排放法规。因此，多缸柴油机采用单一的多缸直列泵的局面必将打破。

４．我国燃油喷射系统行业正面临着国外大公司的激烈挑战

２００３年世界著名的燃油喷射系统生产厂商－－德国Ｂｏｓｃｈ公司与 我国最大的燃油喷射系统生产企业－－无锡威孚集团公司正式签约在无锡开发 区建立规模巨大的生产燃油喷射系统产品的合资企业，总投资３．６亿欧元（约 ３６亿人民币）。Ｂｏｓｃｈ公司控股，主导产品是喷油器总成、喷油嘴偶件和 电控燃油喷射系统。由于该合资企业依托技术先进、开发力量雄厚的德国Ｂｏｓ

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ｃｈ公司，又有巨大规模的投资，企图垄断我国未来燃油喷射系统市场，我国燃 油喷射系统行业面临极大挑战，现有行业中的企业有可能陷入生死存亡的危险。 日本电装公司与上海伊维公司合资，已经成立了上海东维油泵油嘴公司，美国Ｄ ｅｌｐｈｉ公司准备在中国建立独资或合资企业，这将使我国燃油喷射系统行业 雪上加霜。如果我们没有自己的电控燃油喷射系统产品，不以自己的优势（例如 较低的价格，较完善的售后服务系统）在国内市场上占有一席之地，那么在１０ －１５年后现有的燃油喷射系统企业原有的产品已不能维持再生产，企业从萎缩

至淘汰，这决不是危言耸听。而燃油喷射系统行业又关系到汽车发动机乃至汽车 行业，也关系到与发动机有关的军用车辆、船舶、机车、工程机械行业，因此关 系到我国国民经济健康发展的一件大事。我们绝不能坐以待毙。

尽量选用柴油车也是交通运输节油途径之一。柴油机与汽油机相比，具有功率 大、燃油热效率高、使用寿命长、起动性能好、一氧化碳和碳氢化合物排放低， 油耗低等一系列优点，因而在工业发达国家柴油机汽车发展很快，在世界范围内 出现了汽车柴油化的趋势。

中国柴油车生产比例1998 年为26%，但2003 年降到24.3%。2003 年生 产的 汽车中，99.98%的重型载重汽车，91.84%的中型载货汽车，87.95%的轻型载货汽 车，85.01%的大型客车和86.82%的中型客车采用了柴油发动机。但只有14.8% 的轻型客车采用柴油发动机，微型客车全部为汽油车，生产柴油轿车只占轿车生 产量的0.31%(6921 辆)。汽车柴油化应该成为中国汽车工业的一个发展方向。 由此可见柴油机将会在未来的汽车工业中将担任着重要的角色，而柴油机的心脏 即是油泵所以说油泵将会有很大的需求量，壳体是油泵调速器的工作场所（油泵

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的调速器主要安装于壳体内）。其工艺工装设计的是否合理将会直接关系到油泵 能否正常的工作从而影响油泵的性能指标。

第二章 纲领的计算

（一） 计算程设计生产纲领决定生产类型

如附图所示的 PW2000 导例油泵的壳体，(无锡咸孚股份有限公司,一个国

有企业)则该产品年产量为 8000 台,(1 件/台)壳体,设备品率为 17%机械加

工废品率为 0.5%,现制定该零件的机械加工工艺流程.

技术要求；

• （1） 压铸件应解除内应力

• （2） 未说明铸造同角为 R2-R3

• （3） 铸件表面不得有粘砂,多内,裂纹等缺陷

• （4） 铸件不允许有眼存在,导用压铸件（精密铸造）

• （5） 未注明倒角为 0.5ⅹ45⁰

• （6） 去元刺，锐边倒钝

• （7） 压铸件材料为 CD-ALSI8CU3

生产纲领 N

N=Qn(1+a%+b%)

=8000ⅹ(1+17%+0.5%)

=9400(件/年)

油泵壳体的年产量为 9400 件/年现通过计算，该零件的质量

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为 4kg, 生产纲领对工厂的生产过程和生产组织有着决定性的作用，包括觉得各 工作点的专业化程度，加工方法，加工工艺设备和工装等。

同一种产品，生产纲领不同也会有完全不同的生产过程和专业化程度，即有着完 全不同的生产组织类型。

根据生产专业化程度的不同，生产组织类型可分为单件生产，成批生产，和大量 生产三种，其中成批生产可分为大批生产，中批生产和小批生产，下表 1-3 是各种生产组织管理类型的划分，从工艺特点上看单件生产与小批生产相近，大 批生产和大量生产相近，因此在生产中一般按单件小批，中批，大批大量生产来 划分生产类型，这三种类型有着各自的工艺特点。

表 1-1

生产类型	零	件年生产类型（件/年	）
	重型机械	中型机械	轻型机械
单件生产	≦5	≦20	≦100
小批生产	＞5～100	＞20～200	＞100～500
中批生产	＞100～300	＞200～500	＞500～5000
大批生产	＞300～1000	＞500～5000	＞5000～30000
大量生产	＞1000	＞5000	＞50000

所以综上所说，根据生产类型和生产纲领的关系，可 以确定该产品的生产类型为大批量生产。

关键字；材料 CD-ALSI8CU3 N=9400(件/年) 生产类型；大批量生产

第三章 零件的分析

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1，零件的结构分析

PW2000 系列油泵壳体是柴油机心脏（油泵）调速器箱的一个重要零件。油泵调

速器的零部件安装于壳体内，安装平面和定位孔

结构简图所示；

主要通过调速器箱控制动元件的快慢运动。

2,l 零件的技术分析；

由壳体零件图可知，材料为 CD-ALSI8CU3.

（铝合金材质）该材料具有较高的韧性，耐（热和磨）及减振性适用于高温环境， 易振动场合的耐磨零件。该零件上主要加工为 A 面，B 面,另一端大平面，¢68

的孔

A 面平面度为 0.1mm 直接影响壳体与泵体的接触精度与密封。

B 面平面度为 0.04mm，垂直度 0.1mm B 面平面度为 0.04mm，垂直度

0. 1mm 相对 A 面，水平度 0.2mm，要求更严格，主要与其他驱动元件的精 1. 确配合，以达到油泵的运动精度。

第四章 毛坯的确定

合金的铸造性能所涉及的主要是铸件的质量问题，铸件结构设计时，必须充 分考

虑适应合金的铸造性能。否孔，缩松，裂纹，冷隔，浇不足气孔等多种铸造缺陷，

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造成铸件很高的废品率。

我们选用压铸的方式即将液态或半液态金属快速压入金属铸行中，并在压力的作

用下凝固。其种铸造方式产品 质量最好，生产效率也高，能取得良好的经济效 益，

根据零件材料 DGTALSi8Cu3 铝合金材料，N=9400 件/台，G=4×8 ㎏；可知其

生产 型为大批量生产。由于铝合金的昂贵普通铸造既浪费严重，更达不到零件 结构要求，也不便于加工，因此我们选用压铸，为了消除压铸后的残余应力，在 压铸完成后的将铸件低温加热过程中使合金产生强化，以消除应力即人工时效。

关键字； 毛坯加工方式为压铸。

铸件的尺寸公差；

铸件的尺寸公差分为 16 级，由于生产的客观要求我们选取 0.05mm

铸件的加工余量；

对于成批大量生产的铸件加工余量，由工艺人员手册查得，选取 GA 级，（铅合

金压铸）。各表面的总余量见表 2—12，由工艺人员手册可得加工表面总余量

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