活塞的機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì).doc

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______________________________________________________________________________________________________________ 目 錄 1.零件的分析 1 1.1零件的作用 1 1.2．零件的工藝分析及其技術(shù)要求 1 2.工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 3 2.1. 確定毛坯的制造形式及毛坯尺寸確定的 3 2.2. 基面的選擇 4 2.3. 制定工藝路線 5 2.4. 機(jī)械加工余量、工序尺寸 6 2.5. 確定切削用量及基本工時(shí) 8 總結(jié) 13 參考文獻(xiàn) 14 1. 零件的分析 1.1零件的作用 活塞是曲柄連桿機(jī)構(gòu)中的重要零件之一，是發(fā)動(dòng)機(jī)的心臟，它主要有三個(gè)作用。第一是使發(fā)動(dòng)機(jī)作功；第二是密封，它能使發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)活塞頂以上的空間保持密封，使發(fā)動(dòng)機(jī)能連續(xù)工作；第三是傳熱，它能將發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)燃爆發(fā)時(shí)的高溫傳給氣缸，再由氣缸壁外側(cè)水套內(nèi)的循環(huán)水將熱量帶走。 1.2．零件的工藝分析 及其技術(shù)要求 圖1-1零件圖 1.2.1.零件的工藝分析 1）時(shí)效處理是為了消除鑄件的內(nèi)應(yīng)力，第二次時(shí)效處理是為了消除粗加工和鑄件殘余應(yīng)力。以保證加工質(zhì)量。 2）活塞環(huán)槽的加工，分粗加工和精加工，這樣可以減少切削力對(duì)環(huán)形槽尺寸的影響，以保證加工質(zhì)量。 3）活塞環(huán)槽的加工，裝夾方法可采用心軸，在批量時(shí)可提高生產(chǎn)效率，保證質(zhì)量。 4）活塞環(huán)槽尺寸檢驗(yàn)，采用片塞規(guī)進(jìn)行檢查，片塞規(guī)分為通端和止端兩種。片塞規(guī)具有綜合檢測(cè)功能，即能檢查尺寸精度，同時(shí)也可以檢查環(huán)槽兩面是否平行，如不平行，片塞規(guī)在環(huán)槽內(nèi)不能平滑移動(dòng)。 5）活塞環(huán)側(cè)面與軸心線的垂直度檢驗(yàn)，可采用心軸裝夾工件，再將心軸裝夾在兩頂尖之間，這時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)心軸，用杠桿百分表測(cè)每一環(huán)槽的兩個(gè)側(cè)面，所測(cè)讀數(shù)最大與最小差值，即為垂直度誤差。 6）活塞外圓mm與mm軸心線的同軸度檢驗(yàn)，可采用心軸裝夾工件，再將心軸裝夾在兩頂尖之間，這時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)心軸，用百分表測(cè)出活塞外圓跳動(dòng)的讀數(shù)最大與最小差值，即為同軸度誤差。 1.2.2.零件的技術(shù)要求 （1）活塞環(huán)槽側(cè)面與mm軸心線的垂直度公差為0.02mm； （2）活塞外圓mm與mm軸心線的同軸度公差為0.04mm； (3) 左右兩端mm內(nèi)端面與mm軸心線的同軸度公差為0.02mm； (4) 由于活塞環(huán)槽與活塞環(huán)配合精度要求較高，所以活塞環(huán)槽加工精度相對(duì)要求較高； (5) 活塞上環(huán)槽入口處的倒角為； (6) 材料HT200，鑄造后時(shí)效處理； （7）未注明倒角。 2. 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 2.1.毛坯的選擇 2.1.1.確定毛坯的類型、制造方法和尺寸及公差 因?yàn)榛钊麑?duì)耐磨性和強(qiáng)度要求較高，其精度對(duì)車床的加工精度有很大影響，所以要選用材料為HT200,有導(dǎo)熱性好、重量輕、易加工等優(yōu)點(diǎn)。為了克服鑄造缺陷，獲得優(yōu)秀的毛坯，采用壓鑄制造，在機(jī)加工以前先切去澆冒口，然后進(jìn)行熱處理。 材料為HT200，精度等級(jí)在8-10之間，取IT=3.6mm，尺寸公差等級(jí)為10；加工余量在3-4之間，加工余量等級(jí)為G；即毛坯的尺寸為。 2.1.2.確定毛坯的技術(shù)要求 （1）調(diào)質(zhì)處理硬度為28~32HRC，以改善切削加工性能，為切削加工做準(zhǔn)備。 （2）零件左側(cè)局部外圓要求有較高硬度和耐磨性，故需淬火處理，要求硬度達(dá)到45~50HRC。 （3）材料為HT200，未注圓角1×45°。 2.1.3.繪制毛坯圖 2.2. 基面的選擇 由于毛坯的精度較高，所以毛坯的外表面、內(nèi)圓及頂面可直接作為粗基準(zhǔn)，如粗車外圓、環(huán)槽、頂部、裙部及端面。由于液態(tài)模鍛后的毛坯內(nèi)孔與外圓的同軸度及內(nèi)孔、外圓對(duì)內(nèi)頂面的垂直度誤差均較小，因此，車削后頂部及裙部的壁厚均勻，可為以后的半精加工及精加工留有較均勻的余量。? 活塞屬薄壁筒形零件，徑向剛度很差，而主要表面尺寸精度及個(gè)主要表面之間的位置精度要求又較高，所以在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)就針對(duì)活塞的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了專供加工時(shí)定位用的輔助精基準(zhǔn)——止口內(nèi)孔及端面。在回油槽、外圓、環(huán)槽、頂面等加工時(shí)，就采用了該精基準(zhǔn)定位。這不僅符合“基準(zhǔn)統(tǒng)一”和“工序集中”原則，而且便于軸向夾緊，可采用一套夾具即可。 該零件圖中較多尺寸及形位公差是以內(nèi)孔及端面為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的。因此，采用先加工內(nèi)孔，然后以內(nèi)孔為精基準(zhǔn)加工外圓。根據(jù)各加工表面的基準(zhǔn)如下表所示： （1） 選擇外圓表面作為粗基準(zhǔn)定位加工孔，為后續(xù)工序加工出精基準(zhǔn)，這樣使外圓加工時(shí)的余量均勻，避免后續(xù)加工精度受到“誤差復(fù)印”的影響。 （2） 選擇孔作為精基準(zhǔn)，這樣能在一次裝夾中把大多數(shù)外圓表面加工出來，有利于保證加工面間相互位置精度。 表2-1加工表面的基準(zhǔn) 序號(hào) 加工部位 基準(zhǔn)選擇 1 內(nèi)孔及端面 外圓毛坯表面 2 粗車外圓 外圓毛坯表面 3 半精車外圓、端面、按圖樣尺寸切槽至6mm，凹臺(tái) 內(nèi)孔 4 精車孔、端面、凹槽 半精車后外圓表面 5 另一端面和凹槽、外圓、切槽至內(nèi)徑、車中間環(huán)槽 孔 2.3．制定工藝路線 制定加工方案的一般原則為：先粗后精，先近后遠(yuǎn)，先外后內(nèi)，程序段最少，走刀路線最短以及特殊情況特殊處理。制定工藝路線要保證加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，降低成本。根據(jù)生產(chǎn)類型是成批生產(chǎn)，零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求，以及加工方法所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下，可以考慮采用專用機(jī)床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)效率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。 擬定加工路線如下： 工序號(hào) 工序名稱 工序內(nèi)容 定位基準(zhǔn) 工裝 1 鑄造 鑄造 2 清砂 清砂，去冒口 3 檢驗(yàn) 檢驗(yàn)鑄件有無缺陷 4 熱處理 時(shí)效處理 5 粗車 夾外圓（毛坯），粗車內(nèi)孔至及端面，見平即可，粗車外圓尺寸至138mm，長(zhǎng)度大于80mm 外圓毛坯表面 三爪卡盤、中心架、車床 6 粗車 倒頭裝夾，粗車外圓尺寸至光滑接刀，車端面保證尺寸總長(zhǎng)為135mm 外圓毛坯表面 三爪卡盤、中心架、車床 7 熱處理 二次時(shí)效處理 8 檢驗(yàn) 檢驗(yàn)工件有無氣孔，夾渣等缺陷 9 半精車 夾內(nèi)孔，半精車外圓，留量1.5mm，按圖樣尺寸切槽至6mm，車端面照顧尺寸10mm，車凹臺(tái)，留加工余量1mm 內(nèi)孔 心軸 10 精車 倒頭裝夾，夾外圓并找正，精車孔至、車端面，保證總長(zhǎng)尺寸為132.5mm。車凹槽，倒角 半精車后外圓表面 三爪卡盤、中心架、車床 11 精車 以內(nèi)孔定位，倒頭裝夾，精車另一端面，保證總長(zhǎng)尺寸為132mm，精車另一凹槽，倒角，精車外圓mm，切各槽至圖樣尺寸內(nèi)徑，保證各槽間距10mm及各槽入口處倒角。車中間環(huán)槽 內(nèi)孔 三爪卡盤、中心架、車床、心軸 12 檢驗(yàn) 檢驗(yàn)各部尺寸及精度 13 入庫(kù) 入庫(kù) 2.4. 機(jī)械加工余量、工序尺寸 加工余量可采用查表修正法確定，確定工序尺寸的一般加工方法是，由加工表面的最后工序往前一步推算，最后工序的工序尺寸按零件圖樣的要求標(biāo)注。當(dāng)無基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換時(shí)，同一表面多次加工的工序尺寸只與工序（或工步）的加工余量有關(guān)。當(dāng)基準(zhǔn)不重合時(shí)，工序尺寸用工藝尺寸鏈解算。中間工序尺寸按“單向、入體”原則標(biāo)注，但毛坯和孔心距尺寸公差帶一般去雙向?qū)ΨQ布置。中間工序尺寸的公差可以從相應(yīng)的加工經(jīng)濟(jì)精度表中查得。 1. 活塞內(nèi)孔（工序5和10）的加工余量、工序尺寸及其公差的確定 按照粗車→精車加工方案，查閱《加工余量手冊(cè)》，有粗車余量Zj=6mm、精車余量Zj=4mm；查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》第四章各個(gè)表，確定各工序尺寸的加工精度等級(jí)和表面粗糙度為，粗車：IT12，Ra為1.6、精車：IT7，Ra為12；根據(jù)上訴結(jié)果，再查標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值表可確定各公步的公差值分別為，粗車;0.3mm、精車：0.034mm。 綜上所述，該工序加工該定位孔各工步的工序尺寸及公差分別為，粗車、精車。 2. 活塞外圓表面mm（工序5、6、9、10和11）的加工余量、工序尺寸及公差的確定 按照粗車→半精車→精車的加工方案，查閱《機(jī)械加工余量手冊(cè)》，有工序間的余量：粗車余量Zj=4mm、半精車余量Zj=2.5mm、精車余量Zj=1.5mm。查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》第四章各個(gè)表，確定各工序尺寸的加工精度等級(jí)和表面粗糙度分別為，粗車：IT12，Ra12.5、半精車IT10，Ra5、精車：IT7，Ra3.5。 綜上所述，該工序加工各工步的工序尺寸及公差分別為：粗車、半精車、精車。 3.活塞槽（工序9和11）的加工余量、工序尺寸及公差的確定 按照半精車→精車的加工方案，查閱《機(jī)械加工余量手冊(cè)》，有工序間的余量：半精車余量Zj=1mm、精車余量Zj=2mm。查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》第四章各個(gè)表，確定各工序尺寸的加工精度等級(jí)和粗糙度分別為，半精車IT10，Ra3.2、精車：IT7，Ra1.6。 綜上所述，該工序加工各工步的工序尺寸及公差分別為：半精車、精車。 4.活塞凹槽（工序9、10和11）的加工余量、工序尺寸及公差的確定 按照半精車→精車的加工方案，查閱《機(jī)械加工余量手冊(cè)》，有工序間的余量：半精車余量Zj=1mm精車余量Zj=1mm。查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》第四章各個(gè)表，確定各工序尺寸的加工精度等級(jí)為：半精車：IT10、精車：IT7。 綜上所述，該工序加工各工步的工序尺寸及公差分別為：半精車、精車。 5.車中間環(huán)槽（工序11）的加工余量、工序尺寸及公差的確定 按照精車的加工方案，查閱《機(jī)械加工余量手冊(cè)》，有工序間的余量：精車余量Zj=2mm。查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》第四章各個(gè)表，確定各工序尺寸的加工精度等級(jí)為精車：IT7。 綜上所述，該工序加工工步的工序尺寸及公差為精車。 2.5. 確定切削用量及基本工時(shí) 在車床上加工的工序，一般都用硬質(zhì)合金車刀和鏜刀，加工灰鑄鐵零件采用YG型硬質(zhì)合金，粗加工用YG6，半精加工用YG8，精加工用YG10，切槽宜用高速鋼 1.工序5 （1)粗車內(nèi)孔至 1）選擇刀具：選用45°彎頭車刀， 2）確定切削用量 a. 確定背吃刀量：粗車內(nèi)孔至的余量為6mm,所以一次走刀完成即ap1=3mm。 b. 確定進(jìn)給量f：查《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》：加工材料HT200、車刀刀桿尺寸為16×25mm、工件直徑70mm、切削深度ap=3mm，則進(jìn)給量為0.6~08mm/r。再根據(jù)C6140車床說明書,取進(jìn)給量f =0.6mm/r。 c. 確定切削速度Vc：查（切削手冊(cè)）表1.27和1.28，查得Cv=158，xv=0.15，yv=0.4，m=0.2，修正系數(shù)KMv=1，Ksv=0.5，Kkrv=1，Ktv=1，刀具壽命為T=60min。 Vc=（ Cv/Tmapxvfyv）Kv =158×1×1×1×0.5/（600.2×30.15×0.60.4）=37m/min d. 確定機(jī)床轉(zhuǎn)速n： n=1000Vc/πdw=1000×37/3.14×76=155r/min 按機(jī)床說明書（見工藝手冊(cè)見表4.2-8）得相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為200r/min,所以實(shí)際切削速度為48m/min。 （2）粗車端面見平 1）選擇刀具：選用45°端面車刀 2）確定切削用量 a. 確定背吃刀量：粗車端面見平加工余量為2mm,所以一次走刀完成即ap1=2mm。 b. 確定進(jìn)給量f：查《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》：加工材料HT200、車刀刀桿尺寸為16×25mm、工件直徑142mm、切削深度ap=2mm，則進(jìn)給量為0.8~1mm/r。再根據(jù)C6140車床說明書（見切削手冊(cè)）取進(jìn)給量f =1mm/r。 c. 確定切削速度Vc：查（切削手冊(cè)）表1.27和1.28，查得Cv=158，xv=0.15，yv=0.4，m=0.2，修正系數(shù)KMv=1，Ksv=0.5，Kkrv=1，Ktv=1，刀具壽命為T=60min。 Vc=（ Cv/Tmapxvfyv）Kv =158×1×1×1×0.5/（600.2×20.15×10.4）=32m/min d. 確定機(jī)床轉(zhuǎn)速n： n=1000Vc/πdw=1000×32/3.14×142=71.8r/min 按機(jī)床說明書（見工藝手冊(cè)見表4.2-8）得相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為80r/min,所以實(shí)際切削速度為35.7m/min。 （3）粗車外圓 1）選擇刀具：選用90°外圓車刀 2）確定切削用量 a. 確定背吃刀量：粗車外圓的余量為4mm,所以一次走刀完成即ap1=2mm。 b. 確定進(jìn)給量f：查《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》：加工材料HT200、車刀刀桿尺寸為16×25mm、工件直徑142mm、切削深度ap=2mm，則進(jìn)給量為0.8~1.2mm/r。再根據(jù)C6140車床說明書（見切削手冊(cè)）取進(jìn)給量f =0.8mm/r。 c. 確定切削速度Vc：查（切削手冊(cè)）表1.27和1.28，查得Cv=158，xv=0.15，yv=0.4，m=0.2，修正系數(shù)KMv=1，Ksv=0.5，Kkrv=0.73，Ktv=1，刀具壽命為T=60min。 Vc=（ Cv/Tmapxvfyv）Kv =158×1×1×0.73×0.5/（600.2×20.15×0.80.4）=26m/min d. 確定機(jī)床轉(zhuǎn)速n： n=1000Vc/πdw=1000×26/3.14×142=58r/min 按機(jī)床說明書（見工藝手冊(cè)見表4.2-8）得相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為100r/min,所以實(shí)際切削速度為44.7m/min。 2.工序7 （1）半精車外圓至φ135.5mm 1）選擇刀具：選用90°外圓車刀， 2）確定切削用量 a. 確定背吃刀量：半精車外圓至φ135.5mm的余量為1.5mm,所以一次走刀完成即ap1=0.75mm。 b. 確定進(jìn)給量f：查《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》：加工材料HT200、車刀刀桿尺寸為16×25mm、工件直徑138mm、切削深度ap=0.75mm，則進(jìn)給量為0.8~1.4mm/r。再根據(jù)C6140車床說明書（見切削手冊(cè)）取進(jìn)給量f =0.8mm/r。 c. 確定切削速度Vc：查（切削手冊(cè)）表1.27和1.28，查得Cv=158，xv=0.15，yv=0.4，m=0.2，修正系數(shù)KMv=1，Ksv=0.6，Kkrv=1，Ktv=0.83，刀具壽命為T=60min。 Vc=（ Cv/Tmapxvfyv）Kv =158×1×1×0.83×0.6/（600.2×0.750.15×0.80.4）=39.2m/min d. 確定機(jī)床轉(zhuǎn)速n： n=1000Vc/πdw=1000×39.2/3.14×138=90.5r/min 按機(jī)床說明書（見工藝手冊(cè)見表4.2-8）得相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為200r/min,所以實(shí)際切削速度為86.7m/min。 （2）半精車切槽8mm至6mm,并至φ115.5mm 1）選擇刀具：車槽刀， 2）確定切削用量 a. 確定背吃刀量：半精車切槽8mm至6mm,的余量為1mm,所以一次走刀完成即ap1=0.5mm。 b. 確定進(jìn)給量f：查《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》取進(jìn)給量f =0.3mm/r。 c. 確定切削速度Vc：查（切削手冊(cè)）表1.27和1.28，查得Cv=158，xv=0.15，yv=0.4，m=0.2，修正系數(shù)KMv=1，Ksv=0.6，Kkrv=1，Ktv=0.83，刀具壽命為T=60min。 Vc=（ Cv/Tmapxvfyv）Kv =158×1×1×0.83×0.6/（600.2×0.50.15×0.80.4）=42.3m/min d. 確定機(jī)床轉(zhuǎn)速n： n=1000Vc/πdw=1000×42.3/3.14×138=97.6r/min 按機(jī)床說明書（見工藝手冊(cè)見表4.2-8）得相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為160r/min,所以實(shí)際切削速度為69.4m/min。 其余工序的計(jì)算過程與工序5的方法大致相同. 總 結(jié) 為期一周的課程設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，回顧整個(gè)過程，我們組共同努力，不斷的查閱資料并和同學(xué)們積極地探討，使理論與實(shí)踐更加接近，加深了理論知識(shí)的理解，強(qiáng)化了生產(chǎn)實(shí)習(xí)中的感性認(rèn)識(shí)。 通過此次設(shè)計(jì)，使我們基本掌握了零件的加工過程分析、工藝文件的編制等。學(xué)會(huì)了查相關(guān)手冊(cè)、選擇使用工藝裝備等等。 總的來說，這次設(shè)計(jì)，使我們?cè)诨纠碚摰木C合運(yùn)用及正確解決實(shí)際問題等方面得到了一次較好的訓(xùn)練。提高了我們的思考、解決問題創(chuàng)新設(shè)計(jì)的能力，為以后的設(shè)計(jì)工作打下了較好的基礎(chǔ)。 由于能力所限，設(shè)計(jì)中還有許多不足之處，懇請(qǐng)各位老師、同學(xué)們批評(píng)指正！ 參考文獻(xiàn) 【1】劉長(zhǎng)青.機(jī)械制造課程技術(shù)指導(dǎo).武漢：華中科技大學(xué)出版社 【2】孟少農(nóng)．機(jī)械加工工藝手冊(cè)．北京：機(jī)械工業(yè)為出版社，1992 【3】陸同．機(jī)械制造常用資料及新舊標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照手冊(cè). 北京：機(jī)械工業(yè)出社 【4】趙瑾．互換性與測(cè)量技術(shù)技術(shù)基礎(chǔ). 武漢：華中科技大學(xué)出版社，2000 【5】周澤華．金屬切削理論，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992 【6】陸劍中．金屬切削原理與刀具.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013 【7】陳明．機(jī)械制造工藝學(xué).機(jī)械工業(yè)出版社．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012 【8】趙家齊．機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000 【9】艾星、肖詩(shī)綱．切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994 【10】李益民．機(jī)械制造工藝學(xué)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè).武漢：哈爾濱出版社 【11】黃健求．機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011 【12】王紹俊主編．機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1984 【13】李名望．機(jī)床夾具設(shè)計(jì)實(shí)例教程．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009 【14】成大先．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1999 【15】陳立德．機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)．北京：高等教育出版社，2010  THANKS !!! 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