活塞工藝課程設(shè)計(jì)

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1 （ 1）該零件軸段的加工精度要求較高，要有較高的形位公差，表面粗糙度最高達(dá)到了 件的中心軸是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和加工工藝基準(zhǔn)。 （ 2）零件 的外圓柱面要求與內(nèi)圓柱的同軸度為 （ 3）零件 ?90圓柱左右端面要求與內(nèi)圓柱面軸線垂直度為 （ 4）右端向左數(shù)第一個(gè)環(huán)槽兩側(cè)面要求與內(nèi)圓柱面軸線的垂直度為 5） 活塞環(huán)槽 口倒角為 ?45 ，其余倒角為 1? ?45 。 （ 6） 該零件內(nèi)圓柱面和環(huán)槽側(cè)面的表面粗糙度要求較高為 1.6 m? . （ 7）該零件 材料 為 用鑄造工藝形成毛坯。 （ 8）由于鑄件易形成應(yīng)力集中等缺陷，因此，毛坯還需經(jīng)過時(shí)效處理。 件工藝分析 （ 1）由于是批量生產(chǎn)，因此，毛坯采用鑄件，并且進(jìn)行時(shí)效處理消除內(nèi)部應(yīng)力。 （ 2）該零件為旋轉(zhuǎn)體，因此，大部分工藝采用車削。 （ 3）該零件的位置精度要求較高，并且又是批量生產(chǎn)，因此可在中間生產(chǎn)環(huán)節(jié)采用專用夾具，提高生產(chǎn)效率。 塞環(huán)表面粗糙度，形狀和位置精度要求與表面粗糙度要求如下表： 加工 表面 尺寸偏差 公差及精度等級 表面粗糙度 形位公差 外圓柱面 0 ? ◎ φ 兩端的環(huán)槽 890?? ┴ 內(nèi)圓柱面 外環(huán)槽 外環(huán)槽側(cè)面 槽間距 10 中間環(huán)槽 0 總長度 132 2 查零件的結(jié)構(gòu)工藝性 （ 1） 該零件環(huán)槽較多，易產(chǎn)生應(yīng)力集中，因此應(yīng)有合理的圓角半徑。 （ 2） 該零件在加工前應(yīng)進(jìn)行時(shí)效處理。 （ 3） 在其他尖角地方應(yīng)進(jìn)行 1? ?45 倒角。 計(jì)毛坯圖 坯選擇 由 任務(wù)書要求可知該零件使用材料為 坯直接采用鑄件，進(jìn)行各項(xiàng)機(jī)加工之前必須對零件進(jìn)行時(shí)效處理。 定毛坯的尺寸公差及機(jī)械加工 余 量 （ 1） 由于該零件的環(huán)槽較多，并且不利于鑄造成型，并且尺寸又不是很大，因此， 外圓柱面 環(huán)槽不鑄造出來 （ 2） 該零件的內(nèi)孔較大，因此直接的鑄造出來， 對于內(nèi)圓柱面 φ 的粗糙度 1.6 m?要求，對其加工方案為粗車 —— 精車。 ① 對于內(nèi)孔。 查工藝手冊得：精車的加工余量為 車的加工余量為 得加工余量 6。 精車： 車： 4 確定個(gè)工序的加工經(jīng)濟(jì)精度和表面粗糙度。 有工藝手冊得：精車后的公差等級為 0.8 m? . 粗車后的公差等級為 16 m? . ② 對于外圓柱面。 由于對于鑄件的余量要求量分別為 6此取總余量為 6車余量為 1精車加工為 2車為 3 精車： 134+1=135 半精車： 135+2=137 粗車： 137+3=140 ③ 對于軸端面尺寸的確定。 由工藝手冊得端面加工余量為 2，由此可知零件尺寸及形狀如下圖： 3 位基準(zhǔn)的選擇 （ 1） 粗基準(zhǔn)的選擇 粗基準(zhǔn)的選擇應(yīng)能保證精基準(zhǔn)加工面之間的位置精度，合理分配各加工面的余量，為后續(xù)工序提供精基準(zhǔn)，所以為了更便于定位，裝夾和加工，可選擇該毛坯的外圓柱面作為加工粗基準(zhǔn)。 （ 2） 精基準(zhǔn)的選擇。 根據(jù)零件的加工方便，裝夾方便，定位準(zhǔn)確，誤差少的原則，選擇零件的已加工外圓柱面，內(nèi)圓柱面及兩端面作為精基準(zhǔn)。 件表面加工方法的確定 根據(jù)零件圖表加工要求，以及材料性質(zhì)等各因素，各加工間的加工方法如下表： 活塞環(huán)外圓柱面 0 車 — 半精車 — 精車 活塞環(huán)兩端面 車 — 精車 活塞 890?? 精車 — 精車 活塞內(nèi)圓柱面 車 — 精車 活塞 40124?? 環(huán)槽 精車 活塞 槽 精車 — 粗車 4 加工階段的劃分 ① 劃分的原因：保證加工余量合理，劃分加工階段能合理地使用機(jī)床設(shè)備，便與熱處理工序的安排，便于及時(shí)的發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷，保護(hù)槽加工過后的表面。 ② 階段的劃分：由于該毛坯為鑄件毛坯，內(nèi)孔可直接形成，并 且毛坯的厚度較大。因此，易形成各種缺陷，因此，粗加工內(nèi)外圓柱面及兩端的加工，然后進(jìn)行二次時(shí)效處理，到了半精加工因此，精加工時(shí)采用工序集中加工，精加工內(nèi)圓柱面右端面，半精加工精加工 890??環(huán)槽，半精加工外圓柱面，最后進(jìn)行外圓柱面的環(huán)槽的半精加工 、 精加工。 工藝路線的確定 序號 工序名 加工過程 01 鑄造 鑄造 02 清砂 清砂去冒口 03 檢驗(yàn) 檢查鑄件有無缺陷 04 熱處理 時(shí)效處理 05 粗車 夾毛坯外圓 ，粗車 孔至 φ 平端面 ，見平即可 ， 粗車外圓尺寸至 137? 6 粗車 調(diào)頭夾 137? 車外圓尺寸到 137? 滑接刀，車端面保證總長度為 134 07 熱處理 二次時(shí) 效處理 08 檢驗(yàn) 檢驗(yàn)工件有無氣孔，夾渣等缺陷 09 半精車 以內(nèi)孔 位夾緊，半精車外圓，留余量 1圖樣尺寸切槽 6車端面，照顧尺寸 10φ 90留加工余量 10 精車 調(diào)頭裝夾，夾外圓并找正，精車內(nèi)孔至 端面，保證尺寸為 凹槽 890?? 角 頭夾緊，夾外圓并找正，車凹槽 890?? 車端面 保證總長度為 132角 11 精車 以內(nèi)孔定位，使用芯 軸定位夾緊，精車外圓 各槽至圖樣尺寸 徑 證各槽間距 10各槽入口處倒角 中間環(huán)槽 40 ?2 檢驗(yàn) 檢查各部分尺寸及精度。 13 入庫 機(jī)床的選用 由于本例為批量生產(chǎn)，而且該零件是旋轉(zhuǎn)體，表面粗糙度最高要求 1.6 m? ，車床即可選 5 到要求，因此選擇機(jī)床為 工藝裝備的選用 由于是批量生產(chǎn)，因此可采用專用夾具，量具及普通工具，使用專用 芯 軸定位。 序尺寸及公差的計(jì)算 塞內(nèi)圓柱面加工 其加工工藝路線為粗車 — 精車。由工序 05、 10 組成，據(jù)之前查到的加工質(zhì)量得，車為 的加工余量為 6算各工序尺寸： 精車前： 車前： 4 按照加工的方法能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精 度給各工序尺寸的確定公差，查工藝手冊可得到每道工序的經(jīng)濟(jì)精度，所以對應(yīng)值為： 取精車的經(jīng)濟(jì)精度公差等級為 公差值為 粗車的經(jīng)濟(jì)精度公差等級為 公差值為 數(shù)據(jù)如下表： 工序名稱 工序余量（ 加工經(jīng)濟(jì)精度 表面粗糙度 工序基本尺寸（ 尺寸公差（ 精車 0 粗車 2 ?? 現(xiàn)用計(jì)算法對磨削徑向工序量進(jìn)行分析：查表面 粗車基本尺寸為粗車的經(jīng)濟(jì)加工精度等級為 ，可確定其公差值為 取 工序最大余量為 0+03034-（ =序 最小余量為 0-（ =于圓柱外圓柱面 其加工工藝路線為： 粗車 — 半精車 — 精車。（由工序 05 ， 06， 09， 11 組成 ） 查表可得各個(gè)工序余量：精車余量為 1精車余量為 2車余量為 3，總余量為 6 計(jì)算各項(xiàng)工序尺寸：精車后達(dá)到圖紙上的尺寸 ， 精車前尺寸： 134+1=135精車前尺寸： 135+2=137車前尺寸： 137+3=140照各項(xiàng)工序所得到的經(jīng)濟(jì)精度所對應(yīng)值： 精車的經(jīng)濟(jì)精度公差等級 公差值 6 半精車的經(jīng)濟(jì)精度公差等級 公差值 車的經(jīng)濟(jì)精度公差等級 公差值 上面的數(shù)據(jù)填入下表： 工序名稱 工序余量（ 加工經(jīng)濟(jì)精度 表面粗糙度 工序基本尺寸（ 尺寸公差（ 精車 1 34 0 半精車 2 135 ? 粗車 3 37 ? 用計(jì)算法對精車徑向工序量 行分析： 查表 半精車的基本尺寸為 34+1=135精車加工工序的經(jīng)濟(jì)加工精度達(dá)到 定公差值為 以 135? 序最大余量 135+008） -（ =序最小余量 槽的加工 其 工藝路線為：半精車 — 精車，（由工序 09 ， 11 組成） 查表確定半精車加工余量為 3加工余量為 1加工余量為 4于 110?圓柱面，精加工余量 2 精加工余量為 20算各項(xiàng)工序尺寸：精車胡達(dá)到圖紙上的尺寸 。 ① 對于側(cè)面 精車前尺寸： 8 半精車前尺寸： 6 對按照各工序所得到的經(jīng)濟(jì)精度所對應(yīng)的值： 精車的經(jīng)濟(jì)精度等級 公差值 精車的經(jīng)濟(jì)精度等級 公差值 += -（ 6+=上面的數(shù)據(jù)填入下表： 工序名稱 工序余量（ 加工經(jīng)濟(jì)精度 表面粗糙度 工序基本尺寸（ 尺寸公差（ 精車 2 半精車 6 ② 對于圓柱面： 精車前尺寸： 110+2=112半精車 前尺寸： 112+20=1327 按照各項(xiàng)工序的所得到的經(jīng)濟(jì)精度所對應(yīng)的值： 精車的經(jīng)濟(jì)精度公差等級 公差值 精車的經(jīng)濟(jì)精度公差的等級 公差值 上面的數(shù)據(jù)填入下表： 工序名稱 工序余量（ 加工經(jīng)濟(jì)精度 表面粗糙度 工序基本尺寸（ 尺寸公差（ 精車 2 10 0 半精車 20 12 112+-（ = 工工時(shí) 確定切削用量的原則：首先應(yīng)選擇去盡可能大的背吃刀量，其次在機(jī)床動力和剛度允許的條件下，又滿足以加工表面粗糙度的情況下，選擇盡可能大的進(jìn)給量，最后根據(jù)公式確定最低切削速度。 5， 06 分別為工步 1 車內(nèi)孔，工步 2 車左端面，工步 3 車右端面，工步 4 車外圓組 成 ①背吃刀量的確定： 根據(jù)加工余量，工步 1 的吃刀量為 步 2， 3 背吃刀量都相同取為 步 4 背吃刀量取為 ②進(jìn)給量的確定： 本設(shè)計(jì)采用的是硬質(zhì)合金車刀，工件材料是 表取進(jìn)給量 f=r ③切削速度的計(jì)算 硬質(zhì)合金切削 ，取切削速度 v 為 60mm/據(jù)公式 n=1000 d，可得車床轉(zhuǎn)速 01000 ??=253r/1 5 074(2/01 0 0 0 ???=128r/01000 ??=136r/表 主軸轉(zhuǎn)速的范圍為 101400合要求。 ④計(jì)算工時(shí)： 以上的工序均為采用同一進(jìn)給量 f=r 則： t1=8 工步 2， 3 t2=? ?? ）（=步 4， 總共用時(shí)： t 總 =t1+t2+t3+序 09： 由 工步 1：半精車外圓 ， 工步 2：車環(huán)槽 6工步 3：車端面 ， 工步 4：車 890?? 成 ①背吃刀量的確定： 工步 1 取 步 2 取 工步 3 取 步 4 取 進(jìn)給量的確定： 由于是半精車， 查工藝手冊， 取 f=r，切削速度取為 0mm/切削速度 、時(shí)間 的計(jì)算 01000 ??=204r/01000 ??=249r/761 3 7(2/01 0 0 0 ???=358r/用時(shí)： 0?=3?=?=工序 09 共用時(shí)： t 總 =序 10： 由 工步 1：精車內(nèi)圓孔 ， 工步 2：車端面保證尺寸 ， 工步 3：車槽 890?? 工步 4：倒角 步 5：車端面，保證尺寸 132 工步 6：精車 890?? 角 ①背吃刀量、進(jìn)給量、切削速度的確定： 工步 1 的背吃刀量取 給量 f=r， 20mm/ 工步 2 的背吃刀量取 給量 f=r， 20mm/ 工步 3 的背吃刀量取 給量 f=r， 20mm/ 工步 4 的用時(shí)約為 步 5 的背吃刀量取 9 工步 6 的背吃刀量取 角用時(shí)約為 t=切削速度、時(shí)間的計(jì)算 201000 ??=13480(2/201000 ???=357r/201000 ??=478r/時(shí)： ? 總工序 10 用時(shí)： T 總 =t1+t2+t3+t4+序 11： 由 工步 1：精車外圓 ， 工步 2：精車各 ， 工步 3：各入口處倒角 組成 ①背吃刀量、進(jìn)給量、切削速度的確定： 工步 1 的背吃刀量取 給量 f=r， 20mm/ 工步 2 的背吃刀量取 給量 f=r， 20mm/ 工步 3 的 背吃刀量取 ②切削速度、時(shí)間的計(jì)算 則 201000 ??=282r/1 1 01 3 5(2/ 2 01 0 0 0 ???=312r/用時(shí) 工序總用時(shí)為 t 總 =? 10 件在本工序的加工要求分析 （ 1） 的外圓柱面，要求與內(nèi)圓柱面的軸線的同軸度為φ 2）車 環(huán)槽，槽的側(cè)面與軸線的垂直度為 3）車 40 ?的環(huán)槽 本工序的加工 都 為旋轉(zhuǎn)加工，并且中間的內(nèi)孔較大，因此宜采用芯軸 （ 1）定位方案，根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其定位方案如下： 由于內(nèi)孔的加工精度較高，因此以 內(nèi)孔為定位基準(zhǔn)，同時(shí)由題意要求工件的端面要有較高的垂直度要求，因此還需要以一端面作為基準(zhǔn)。 （ 2）選擇定位元件 由上面的定位基準(zhǔn)知道，為一個(gè)圓柱面和一個(gè)端面，因此選擇 長銷小平面組合 定位， 如下圖所示： 定位方案 由于該零件的加工是在車床上完成的，因此選擇芯軸作為夾具。位外圓柱面的配合要求為 (3)定位誤差的分析計(jì)算 ①加工 外圓柱面時(shí) 基準(zhǔn)重合因此，△ B=0 基準(zhǔn)位移誤差是軸孔間的配合間隙，故△ Y= D=△ B+△ Y=足定位要求 ②同軸度定位誤差的分析 11 基準(zhǔn)重合，故△ B=0 基準(zhǔn)的位移誤差即是軸孔的配合誤差，故△ Y= D=△ B+△ Y=足同軸度要求 ③加工 的側(cè)面垂直度的 定位誤差 加工時(shí)是以端面為基準(zhǔn)的 ,基準(zhǔn)重合 ,故△ B=0 基準(zhǔn)的位移誤差即是端面的垂直度的誤差 ,故△ Y= D=△ B+△ Y=足定位要求 緊方案的確定 參考夾具設(shè)計(jì)資料 ,采用特殊的螺帽作為夾緊元件 具的裝配圖紙 (見附錄 ) 12 總結(jié) 課程設(shè)計(jì)是 教學(xué)過程 當(dāng)中的非常重要的一環(huán)，本次課程設(shè)計(jì)時(shí)間不到 三 周略顯得倉促一些。但是通過本次每天都過得很充實(shí)的課程設(shè)計(jì)，從中 體會到很多樂趣。這次課程設(shè)計(jì)我得到的題目是活塞的工藝及工裝夾具的設(shè)計(jì)。零件圖形不是很復(fù)雜，但是俗話說的好：麻雀雖小，五臟俱全，通過此次設(shè)計(jì)我還是學(xué)會了很多。 通過這些天的計(jì)算、查手冊、翻書，我對機(jī)械制造方面的理論知識掌握的更加的牢靠。工藝設(shè)計(jì)是一門綜合性的課程 ，涉及到了機(jī)床、刀具、夾具、材料、機(jī)械原理等方面的知識，要完成一份出色的設(shè)計(jì)就要求我們對這些專知識很了解才行。在這近三周的時(shí)里，我奔波在教室、寢室、圖書館三點(diǎn)之間，廣泛的查閱資料，與同學(xué)的交流，向老師的請教，很多問題都迎刃而解，同時(shí)自己也在不知不覺之中提高?；叵肴艿膴^斗，我發(fā)現(xiàn)，自己現(xiàn)在對于各種機(jī)床、夾具、工藝規(guī)程、刀具等方面的知識已經(jīng)很熟悉，書本上的各種理論的理解更加的透徹。 機(jī)械制造，是一門理論聯(lián)系實(shí)際的課程，它具有很強(qiáng)的實(shí)踐意義，通過這次設(shè)計(jì)，我的實(shí)踐能力有很大的提高。俗話說的好：紙上得來終覺淺，須 知此事要躬行，的確，在我們的設(shè)計(jì)之中很多看似很妙，但是在實(shí)際的工藝生產(chǎn)中卻有很大的不足，很多東西是沒辦法生產(chǎn)出來的，而這些就是工藝所要解決的問題了。通過工藝的設(shè)計(jì)，我們能讓我們的設(shè)計(jì)變成產(chǎn)品，能夠創(chuàng)造實(shí)際價(jià)值。另外，通過工藝設(shè)計(jì)， 13 我們將來在做設(shè)計(jì)的時(shí)候能夠有效的考慮實(shí)踐性、可行性，這樣就減少了設(shè)計(jì)的不合理和披露，能讓我們的設(shè)計(jì)更加的完美。 這次設(shè)計(jì)讓我對工藝有了更高層次的認(rèn)識。以前總覺得工藝有什么啊，一點(diǎn)技術(shù)含量都沒有，但是現(xiàn)在看來，是我錯了。工藝其實(shí)不僅勞動者智慧的結(jié)晶，也是很關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。例如， 從加工的方法，加工的路線等方面就能夠很清楚的看到我們工藝設(shè)計(jì)人員的思維習(xí)慣，有可能一個(gè)零件有很多種實(shí)現(xiàn)方法，但是聰敏的人能夠在最短的時(shí)間，花最小的成本來完成，差距是體現(xiàn)在細(xì)節(jié)上。也許你覺得反正都能達(dá)到目的啊，但是你有沒想過，如果你生產(chǎn)的產(chǎn)品多大上億件，那么就是那一丁點(diǎn)的區(qū)別，有能就是上億的損失。 總的來說，通過這次設(shè)計(jì)，我確實(shí)學(xué)會了很多，收獲了很多。最后還要對一直給我?guī)椭睦蠋熣f聲：謝謝，您辛苦了！ 14 參考文獻(xiàn) 1. 張世昌 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2007 2. 馮辛安 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2005 3. 大連理工大學(xué) 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2007 4. 孫桓 北京：高等教育出版社， 2006 5. 席偉光 北京：高等教育出版社， 2003 6. 陳宏均 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2003 7. 蘭建設(shè) 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2004