活塞的機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)

目錄1. 零件的分析 11.1零件的作用 11.2 .零件的工藝分析及其技術(shù)要求 12. 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 32.1. 確定毛坯的制造形式及毛坯尺寸確定的 322基面的選擇 42.3. 制定工藝路線 52.4. 機(jī)械加工余量、工序尺寸 62.5. 確定切削用量及基本工時(shí)8總結(jié) 13參考文獻(xiàn) 141. 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）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8 00.02 mm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 8000.034 m m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， 用杠桿百分表測每一環(huán)槽的兩個(gè)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134oo.o8mm與 8000.034mn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）活塞環(huán)槽側(cè)面與 8O00.034 mn軸心線的垂直度公差為0.02mm（2）活塞外圓13400.08mn與 8O00.034 mn軸心線的同軸度公差為0.04mm（3）左右兩端 90 mm內(nèi)端面與 8O00.034 mn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 800.02入口處的倒角為 1 450；（6）材料 HT200 ，鑄造后時(shí)效處理； （ 7）未注明倒角 1 450 。2. 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)2.1. 毛坯的選擇因?yàn)榛钊麑δ湍バ院蛷?qiáng)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(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 142mm 139mm。（ 1 ）調(diào)質(zhì)處理硬度為 2832HRC ，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4550HRC 。（3）材料為HT200，未注圓角1 X 45 。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)一一止 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)序號加工部位基準(zhǔn)選擇176mm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， 90mm 8mm 凹臺76mm內(nèi)孔4精車80oO-O34mm孔、端面、凹槽90mm 8mm半精車后外圓表面5另一端面和凹槽、外圓、切槽至8oO.O2mm內(nèi)徑11O0 o.o5 m m、車中間環(huán)槽40mm12400.1 mm8000.034 mm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1380o.08mm （毛坯）， 粗車8000.034 mm內(nèi)孔至76mm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138mm，粗車外圓尺寸至138m m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(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8Oo mm內(nèi)孔，半精車外圓，留量1.5mm，按圖樣 尺寸切槽800.02 mm至6mm車 端面照顧尺寸10mm車76mm 內(nèi)孔心軸90mm 8mm凹臺，留加工余量1mm10精車倒頭裝夾，夾外圓并找正， 精車孔至8O0.34m m、車端 面，保證總長尺寸為 132.5mm。車凹槽90mm 8mm，倒角 1.5 45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90mm 8mm，倒角 1 45，精車外圓13400.08mm切各槽至圖 樣尺寸80002 mm內(nèi)徑11O00.05 mm，保證各槽間距10mm及各槽入口處倒角0.3 450。車中間環(huán)槽 40mm12400.1mm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入庫入庫24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8000.034 mm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(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和表面 粗糙度為，粗車：IT12 , Ra為1.6 m、精車：IT7 , Ra為12 m;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76003 m m、精車8000.034mm。2. 活塞外圓表面 1340o.o8mm （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，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13800.4 m m、半精車135.500.16mm、精車 13400.08 mm。3. 活塞80.02mm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，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600048 mm、精車8。0.02 mm。4. 活塞凹槽 90mm 8mm （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，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89 7mm、精車90 8mm。5. 車中間環(huán)槽40mm 1240.沖口（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，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 40mm 124 0 0.1 mm2.5. 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 76mm1 ）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76mm的余量為6mm,所以一次走刀完成即ap1=3mm。b. 確定進(jìn)給量f:查切削用量簡明手冊：加工材料 HT200、車刀刀桿尺寸為16 x 25mm、 工件直徑70mm、切削深度ap=3mm，則進(jìn)給量為0.608mm/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）表1.27和1.28，查得G=158, Xv=0.15，yv=0.4，m=0.2, 修正系數(shù) Kv=1，K；v=0.5， Kv=1，Ktv=1，刀具壽命為 T=60minoVc= （Cv/T mapXvfyv） Kv=158x1x1x1x0.5/（ 600.2 x 30.15 x 0.60.4） =37m/mind. 確定機(jī)床轉(zhuǎn)速 n：n=1000W n dw=1000x 37/3.14 x 76=155r/min按機(jī)床說明書（見工藝手冊見表 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=2mmb. 確定進(jìn)給量f:查切削用量簡明手冊：加工材料 HT200、車刀刀桿尺寸為16 x 25mm、工件直徑142mm、切削深度ap=2mm，則進(jìn)給量為0.81mm/r。再根據(jù)C6140車床說明 書（見切削手冊）取進(jìn)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G=158, Xv=0.15，yv=0.4，m=0.2, 修正系數(shù) Kmv=1， Ksv=0.5， Kv=1，Kv=1，刀具壽命為 T=60minoV= （C/Tmapxvfyv） Kv=158x 1x 1x 1x 0.5/（ 600.2 x 20.15 x 10.4） =32m/mind. 確定機(jī)床轉(zhuǎn)速 n：n=1000W n dw=1000X 32/3.14 X 142=71.8r/min按機(jī)床說明書 （見工藝手冊見表 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138mm的余量為4mm,所以一次走刀完成即ap1=2mm。b. 確定進(jìn)給量f :查切削用量簡明手冊：加工材料HT200、車刀刀桿尺寸為16 X 25mm、工件直徑142mm、切削深度ap=2mm，則進(jìn)給量為0.81.2mm/r。再根據(jù)C6140車床說 明書（見切削手冊）取進(jìn)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G=158, xv=0.15 , yv=0.4 , m=0.2, 修正系數(shù) Kmv=1, Ksv=0.5 , Kv=0.73 , Ktv=1，刀具壽命為 T=60mieVc= （Cv/T mapxvfyv） Kv=158X1X1X0.73X0.5/（ 600.2 X 20.15 X 0.8 0.4） =26m/mind. 確定機(jī)床轉(zhuǎn)速 n：n=1000V/ n dw=1000X 26/3.14 X 142=58r/min按機(jī)床說明書（見工藝手冊見表 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 135.5mm1 ）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 135.5mm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:查切削用量簡明手冊：加工材料HT200、車刀刀桿尺寸為16 X 25mm、工件直徑138mm、切削深度ap=0.75mm，則進(jìn)給量為0.81.4mm/r。再根據(jù)C6140車床說 明書（見切削手冊）取進(jìn)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G=158, Xv=0.15 , yv=0.4 , m=0.2,修正系數(shù) Kmv=1, Ksv=0.6 , Kv=1, Ktv=0.83，刀具壽命為 T=60mieVc= （Cv/T mapxvfyv） Kv=158X1X1X0.83X0.6/（ 600.2 X 0. 75 0.15 X 0.8 0.4 ） =39.2m/mind. 確定機(jī)床轉(zhuǎn)速 n：n=1000V/ n dw=1000X 39.2/3.14 X 138=90.5r/min按機(jī)床說明書（見工藝手冊見表 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 8mn至 6mm并至 115.5mm1 ）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:查切削用量簡明手冊取進(jìn)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G=158, Xv=0.15，yv=0.4，m=0.2, 修正系數(shù) Kmv=1，Ksv=0.6，Kv=1, Kv=0.83，刀具壽命為 T=60mieVc= （Cv/T mapxvfyv） Kv=158X1X1X0.83X 0.6/（600.2X0.50.15X0.80.4） =42.3m/mind. 確定機(jī)床轉(zhuǎn)速 n：n=1000V/ n dw=1000X 42.3/3.14 X 138=97.6r/min按機(jī)床說明書（見工藝手冊見表 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， 加深了理論知識的理解， 強(qiáng)化了生產(chǎn)實(shí)習(xí)中的感性認(rèn)識。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、選擇使用工藝裝備等等。總的來說，這次設(shè)計(jì)，使我們在基本理論的綜合運(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，懇請各位老師、同學(xué)們批評指正！參考文獻(xiàn)1 】劉長青 . 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)械加工工藝手冊北京：機(jī)械工業(yè)為出版社，19923】陸同機(jī)械制造常用資料及新舊標(biāo)準(zhǔn)對照手冊 . 北京：機(jī)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(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、肖詩綱切削用量簡明手冊北京：機(jī)械工業(yè)出版社，199410】李益民機(jī)械制造工藝學(xué)設(shè)計(jì)簡明手冊 . 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)手冊北京：機(jī)械工業(yè)出版社，198413】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，200914】成大先機(jī)械設(shè)計(jì)手冊北京：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