活塞的機械加工工藝規(guī)程設(shè)計.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 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. 機械加工余量、工序尺寸 6 2.5. 確定切削用量及基本工時 8 總結(jié) 13 參考文獻 14 1. 零件的分析 1.1零件的作用 活塞是曲柄連桿機構(gòu)中的重要零件之一，是發(fā)動機的心臟，它主要有三個作用。第一是使發(fā)動機作功；第二是密封，它能使發(fā)動機內(nèi)活塞頂以上的空間保持密封，使發(fā)動機能連續(xù)工作；第三是傳熱，它能將發(fā)動機點燃爆發(fā)時的高溫傳給氣缸，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）時效處理是為了消除鑄件的內(nèi)應力，第二次時效處理是為了消除粗加工和鑄件殘余應力。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，在批量時可提高生產(chǎn)效率，保證質(zhì)量。 4）活塞環(huán)槽尺寸檢驗，采用片塞規(guī)進行檢查，片塞規(guī)分為通端和止端兩種。片塞規(guī)具有綜合檢測功能，即能檢查尺寸精度，同時也可以檢查環(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。 5）活塞環(huán)側(cè)面與軸心線的垂直度檢驗，可采用心軸裝夾工件，再將心軸裝夾在兩頂尖之間，這時轉(zhuǎn)動心軸，用杠桿百分表測每一環(huán)槽的兩個側(cè)面，所測讀數(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，可采用心軸裝夾工件，再將心軸裝夾在兩頂尖之間，這時轉(zhuǎn)動心軸，用百分表測出活塞外圓跳動的讀數(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，鑄造后時效處理； （7）未注明倒角。 2. 工藝規(guī)程設(shè)計 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 因為活塞對耐磨性和強度要求較高，其精度對車床的加工精度有很大影響，所以要選用材料為HT200,有導熱性好、重量輕、易加工等優(yōu)點。為了克服鑄造缺陷，獲得優(yōu)秀的毛坯，采用壓鑄制造，在機加工以前先切去澆冒口，然后進行熱處理。 材料為HT200，精度等級在8-10之間，取IT=3.6mm，尺寸公差等級為10；加工余量在3-4之間，加工余量等級為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，要求硬度達到45~50HRC。 （3）材料為HT200，未注圓角145。 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，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)計時就針對活塞的結(jié)構(gòu)特點，設(shè)計了專供加工時定位用的輔助精基準——止口內(nèi)孔及端面。在回油槽、外圓、環(huán)槽、頂面等加工時，就采用了該精基準定位。這不僅符合“基準統(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)計基準的。因此，采用先加工內(nèi)孔，然后以內(nèi)孔為精基準加工外圓。根據(jù)各加工表面的基準如下表所示： （1） 選擇外圓表面作為粗基準定位加工孔，為后續(xù)工序加工出精基準，這樣使外圓加工時的余量均勻，避免后續(xù)加工精度受到“誤差復印”的影響。 （2） 選擇孔作為精基準，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 序號 加工部位 基準選擇 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 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，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到的經(jīng)濟精度，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，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。 擬定加工路線如下： 工序號 工序名稱 工序內(nèi)容 定位基準 工裝 1 鑄造 鑄造 2 清砂 清砂，去冒口 3 檢驗 檢驗鑄件有無缺陷 4 熱處理 時效處理 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為135mm 外圓毛坯表面 三爪卡盤、中心架、車床 7 熱處理 二次時效處理 8 檢驗 檢驗工件有無氣孔，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，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 檢驗各部尺寸及精度 13 入庫 入庫 2.4. 機械加工余量、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注。當無基準轉(zhuǎn)換時，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)。當基準不重合時，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的加工經(jīng)濟精度表中查得。 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》，有粗車余量Zj=6mm、精車余量Zj=4mm；查《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導教程》第四章各個表，確定各工序尺寸的加工精度等級和表面粗糙度為，粗車：IT12，Ra為1.6、精車：IT7，Ra為12；根據(jù)上訴結(jié)果，再查標準公差數(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《機械加工余量手冊》，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《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導教程》第四章各個表，確定各工序尺寸的加工精度等級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《機械加工余量手冊》，有工序間的余量：半精車余量Zj=1mm、精車余量Zj=2mm。查《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導教程》第四章各個表，確定各工序尺寸的加工精度等級和粗糙度分別為，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《機械加工余量手冊》，有工序間的余量：半精車余量Zj=1mm精車余量Zj=1mm。查《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導教程》第四章各個表，確定各工序尺寸的加工精度等級為：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《機械加工余量手冊》，有工序間的余量：精車余量Zj=2mm。查《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導教程》第四章各個表，確定各工序尺寸的加工精度等級為精車：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 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. 確定進給量f：查《切削用量簡明手冊》：加工材料HT200、車刀刀桿尺寸為1625mm、工件直徑70mm、切削深度ap=3mm，則進給量為0.6~08mm/r。再根據(jù)C6140車床說明書,取進給量f =0.6mm/r。 c. 確定切削速度Vc：查（切削手冊）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 =1581110.5/（600.230.150.60.4）=37m/min d. 確定機床轉(zhuǎn)速n： n=1000Vc/πdw=100037/3.1476=155r/min 按機床說明書（見工藝手冊見表4.2-8）得相近的機床轉(zhuǎn)速為200r/min,所以實際切削速度為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. 確定進給量f：查《切削用量簡明手冊》：加工材料HT200、車刀刀桿尺寸為1625mm、工件直徑142mm、切削深度ap=2mm，則進給量為0.8~1mm/r。再根據(jù)C6140車床說明書（見切削手冊）取進給量f =1mm/r。 c. 確定切削速度Vc：查（切削手冊）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 =1581110.5/（600.220.1510.4）=32m/min d. 確定機床轉(zhuǎn)速n： n=1000Vc/πdw=100032/3.14142=71.8r/min 按機床說明書（見工藝手冊見表4.2-8）得相近的機床轉(zhuǎn)速為80r/min,所以實際切削速度為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. 確定進給量f：查《切削用量簡明手冊》：加工材料HT200、車刀刀桿尺寸為1625mm、工件直徑142mm、切削深度ap=2mm，則進給量為0.8~1.2mm/r。再根據(jù)C6140車床說明書（見切削手冊）取進給量f =0.8mm/r。 c. 確定切削速度Vc：查（切削手冊）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 =158110.730.5/（600.220.150.80.4）=26m/min d. 確定機床轉(zhuǎn)速n： n=1000Vc/πdw=100026/3.14142=58r/min 按機床說明書（見工藝手冊見表4.2-8）得相近的機床轉(zhuǎn)速為100r/min,所以實際切削速度為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. 確定進給量f：查《切削用量簡明手冊》：加工材料HT200、車刀刀桿尺寸為1625mm、工件直徑138mm、切削深度ap=0.75mm，則進給量為0.8~1.4mm/r。再根據(jù)C6140車床說明書（見切削手冊）取進給量f =0.8mm/r。 c. 確定切削速度Vc：查（切削手冊）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 =158110.830.6/（600.20.750.150.80.4）=39.2m/min d. 確定機床轉(zhuǎn)速n： n=1000Vc/πdw=100039.2/3.14138=90.5r/min 按機床說明書（見工藝手冊見表4.2-8）得相近的機床轉(zhuǎn)速為200r/min,所以實際切削速度為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. 確定進給量f：查《切削用量簡明手冊》取進給量f =0.3mm/r。 c. 確定切削速度Vc：查（切削手冊）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 =158110.830.6/（600.20.50.150.80.4）=42.3m/min d. 確定機床轉(zhuǎn)速n： n=1000Vc/πdw=100042.3/3.14138=97.6r/min 按機床說明書（見工藝手冊見表4.2-8）得相近的機床轉(zhuǎn)速為160r/min,所以實際切削速度為69.4m/min。 其余工序的計算過程與工序5的方法大致相同. 總 結(jié) 為期一周的課程設(shè)計已經(jīng)接近尾聲，回顧整個過程，我們組共同努力，不斷的查閱資料并和同學們積極地探討，使理論與實踐更加接近，加深了理論知識的理解，強化了生產(chǎn)實習中的感性認識。 通過此次設(shè)計，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。學會了查相關(guān)手冊、選擇使用工藝裝備等等。 總的來說，這次設(shè)計，使我們在基本理論的綜合運用及正確解決實際問題等方面得到了一次較好的訓練。提高了我們的思考、解決問題創(chuàng)新設(shè)計的能力，為以后的設(shè)計工作打下了較好的基礎(chǔ)。 由于能力所限，設(shè)計中還有許多不足之處，懇請各位老師、同學們批評指正！ 參考文獻 【1】劉長青.機械制造課程技術(shù)指導.武漢：華中科技大學出版社 【2】孟少農(nóng)．機械加工工藝手冊．北京：機械工業(yè)為出版社，1992 【3】陸同．機械制造常用資料及新舊標準對照手冊. 北京：機械工業(yè)出社 【4】趙瑾．互換性與測量技術(shù)技術(shù)基礎(chǔ). 武漢：華中科技大學出版社，2000 【5】周澤華．金屬切削理論，北京：機械工業(yè)出版社，1992 【6】陸劍中．金屬切削原理與刀具.北京：機械工業(yè)出版社，2013 【7】陳明．機械制造工藝學.機械工業(yè)出版社．北京：機械工業(yè)出版社，2012 【8】趙家齊．機械制造工藝學課程設(shè)計指導書.北京：機械工業(yè)出版社，2000 【9】艾星、肖詩綱．切削用量簡明手冊．北京：機械工業(yè)出版社，1994 【10】李益民．機械制造工藝學設(shè)計簡明手冊.武漢：哈爾濱出版社 【11】黃健求．機械制造技術(shù)基礎(chǔ)．北京：機械工業(yè)出版社，2011 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