缸套的工藝規(guī)程設計.doc

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南 京 工 程 學 院 畢 業(yè) 論 文 題目：缸套的工藝規(guī)程設計 學生姓名： 指導老師： 2012年 3 月 目錄 前言………………………………………………………………………………4 一、零件圖分析 （一）零件的功用分析；………………………………………………………5 （二）零件的結構與特點分析，即組成表面等；……………………………5 （三）零件的精度與表面質量要求分析；……………………………………5 （四）零件的技術條件分析，應包括材料、熱表處理、特殊檢驗、驗收要求等；………………………………………………………………………………5 （五）零件的設計基準分析。…………………………………………………5 二、零件的工藝分析 （一）毛坯選擇；………………………………………………………………6 （二）生產類型；………………………………………………………………6 （三）加工方法的確定；………………………………………………………6 （四）加工階段的劃分；………………………………………………………6 （五）工序的組合；……………………………………………………………7 （六）定位基準的選擇；………………………………………………………8 （七）工序尺寸（徑向和軸向）的確定；……………………………………8 （八）機床設備與刀、夾、量具的選擇………………………………………8 三、工藝路線的擬定……………………………………………………………9 四、機床夾具設計………………………………………………………………14 五、編制設計參考資料目錄……………………………………………………15 六、致謝…………………………………………………………………………16 摘要 機械制造工業(yè)是國民經濟的重要組成部分，擔負著為國民經濟各部門提供技術裝備的任務，是技術進步的重要基礎。而機械制造業(yè)的發(fā)展規(guī)模和水平，則是反映國民經濟實力和科學技術水平的重要標志之一。提高加工效率、降低生產成本、提高加工質量、快速更新產品，是機械制造業(yè)競爭和發(fā)展的基礎，也是機械制造業(yè)技術水平的標志。 關鍵詞 活塞缸套 工序的選擇 熱處理 前言 畢業(yè)設計是專業(yè)教學工作的重要組成部分和教學過程中的重要實際性環(huán)節(jié)。 畢業(yè)設計的目的是：通過設計，培養(yǎng)我們綜合運用所學的基礎理論知識，專業(yè)理論知識和一些相關軟件的學習，去分析和解決本專業(yè)范圍內的一般工程技術問題的能力，培養(yǎng)我們建立正確的工藝設計思維，學會查找工具書，掌握數(shù)控工藝設計的一般程序，規(guī)范和方法。 本次設計選擇的課題為軸類零件的車削加工工藝設計及其數(shù)控加工程序編制。 這次畢業(yè)設計讓我們對機械制圖的基礎知識有了進一步的了解，同時也 為我們從事繪圖工作奠定了一個良好的基礎。并鍛煉了自己的動手能力，達到了學以致用的目的。它是一次專業(yè)技能的重要訓練和知識水平的一次全面體驗，是學生畢業(yè)資格認定的重要依據(jù)，同時也為我們將來走向工作崗位奠定了必要的理論基礎和實踐經驗。 一、零件圖分析 （一）零件的功用分析 該零件為發(fā)動機上的缸套，缸套、活塞是氣缸的部件，活塞的作用就是氣壓力作用在上面，進而推動活塞桿運動，缸套當然就是限制活塞的運動。主要用來連接作用。 （二）零件的結構與特點分析，即組成表面等 該零件由內圓、外圓、外環(huán)槽、內環(huán)槽、端面及端面上6個φ10小孔和外圓上均勻分布的6個φ11小孔等表面組成，屬于回轉體零件。其主要特點是內外圓柱面和相關端面的形狀。同軸度要求比較高，并且缸套承受著拉、壓、彎、扭等機械負荷，承受著高溫燃氣很大的熱負荷，所以他的機械性能必須要好，應具備足夠的強度和剛度、耐磨性和耐腐蝕性。還有較高的表面粗糙度。零件的壁厚?。?5mm），因此剛性一般。 （三）零件的精度與表面質量要求分析 該零件的主要表面為φ180、φ150、φ120、φ130及端面.其外圓表面φ150的精度要求是IT7級，內圓表面φ130精度要求為IT7級，端面、內圓及外圓的表面粗糙度要求為Ra1.6外，其余的均為Ra3.2。此外，表面φ180有圓柱度的要求，其公差是0.015mm；表面501和端面有圓跳動和全跳動的要求，其公差為0.025mm。 （四）零件的技術條件分析，應包括材料、熱表處理、特殊檢驗、驗收要求等 1工作條件 氣缸套工作表面由于與高溫、高壓的燃氣相接觸,有活塞環(huán)在其表面作高速往復運動,這就決定缸套不僅要有足夠的強度和剛性,而且還必須耐高溫、耐腐蝕、耐磨損。 2 性能要求 （1）氣體密封：防止壓縮氣體、燃燒氣體壓力向外泄漏。 （2）熱傳遞：通過活塞、活塞環(huán)接受燃燒熱量，傳遞到冷卻水。 （3）形成滑動面：作為發(fā)動機的內壁，形成和活塞、活塞環(huán) 熱處理工序的內容和安排： 為改善工件材料的切削加工性，提高機械性能或消除冷、熱加工的殘余內應力，要求較高的零件常需在工藝路線中安排一個或幾個熱處理工序。 表面保護工序的內容和安排： 氣缸套工作表面由于與高溫、高壓的燃氣相接觸,有活塞環(huán)在其表面作高速往復運動,這就決定缸套不僅要有足夠的強度和剛性,而且還必須耐高溫、耐腐蝕、耐磨，為改善零件表面的耐蝕、耐磨和導電、導磁、導熱等物理性能，往往要進行表面保護工序，尤其是在惡劣條件下工作的機件，如航空航天產品、燃氣輪機、耐蝕泵等常需對有關表面進行電鍍、陽極氧化、滲鋁及其合金等工序。這對提高零件的使用性能和壽命，能起到顯著的效果。這些工序一般安排在精加工之后，滲鋁及其合金的工序可與最終熱處理工序合并進行。 熱處理工序的位置安排是根據(jù)零件的材料，調質處理工序的安排放在粗加工階段之后進行。這樣既減小了零件的切削內應力，同時也能改善了半精加工是的材料切削性。 該零件的材料為HT150。毛坯采用鑄件，并進行Ⅲ級檢驗。表面經過珩磨就可以達到技術要求。 （五）零件的設計基準分析 2、 基準的分類： 按其功用可分為： 1） 設計基準： 零件工作圖上用來確定其它點、線、面位置的基準，為設計基準。 2） 工藝基準： 是加工、測量和裝配過程中使用的基準，又稱制造基準。 a. 工序基準： 是指在工序圖上，用來確定加工表面位置的基準。它與加工表面有尺寸、位置要求。 b. 定位基準： 是加工過程中，使工件相對機床或刀具占據(jù)正確位置所使用的基準。 c. 度量基準（測量基準）： 是用來測量加工表面位置和尺寸而使用的基準。 d. 裝配基準： 是裝配過程中用以確定零部件在產品中位置的基準 該零件的設計基準為外圓表面φ130的軸線，其工藝基準也均是其零件的外圓表面的回轉中心線， 二、零件的工藝分析 （一）毛坯選擇 因套杯的壁厚只有15mm,不算太薄也不算太厚，為了保證有較高的強度和加工工作量，而且鑄鐵型的缸套對于冷卻效率高的優(yōu)點，并且以便保證材料纖維的流向性和致密性。所以毛坯選用鑄件，材料為HT150， （二）生產類型 為了保證零件的加工精度以及零件的加工效率，因此生產類型是用砂型鑄造，然后采用機械加工。 鑄造工藝的參數(shù) 1、 拔模斜度的確定 選擇木模樣，使用粘土砂造型時，起摸斜度的查詢結果：模樣外表面的起模斜度：（測量高度“100-160”）A=1.4mm，角度a=030。 2、 鑄造圓角 選擇鑄造方法“砂型鑄造”,材料“灰鑄鐵”，查表得鑄造圓角的值為3mm,(鑄造圓角計算公式:R=1/5~1/10(A+B)) 。 3、 鑄造收縮率 選擇鑄鐵種類“中小型灰鑄鐵件”，查詢可得阻礙收縮率為0.8—1.0 ,自由收縮率為0.9—1.1。 （三）加工方法的確定 加工方法的選擇一般根據(jù)零件材料、幾何形狀、精度與表面粗糙度要求，再結合現(xiàn)場設備情況和制造成本加以選擇。該零件主要表面加工方法的選擇見下表。 表面 精度 粗糙度 加工方法 φ150 IT6 1.6um 粗車→精車→磨削 φ130 IT7 1.6um 粗車→精車→磨削 φ127 IT6 2.5um 鉆孔→擴孔→鏜孔 501 IT7 3.2um 鉆孔→擴孔→鏜孔→精鏜 （四）加工階段的劃分 由于該零件的精度要求較高，加工余量較大，而且剛性一般。所以其工藝過程劃分成三個加工階段。即粗加工階段→半精加工階段→精加工階段。 （五）薄壁零件加工難點 薄壁零件加工由于零件的剛性差，在加工過程中會出現(xiàn)以下幾點現(xiàn)象 1.受力變形 因工件壁薄，在夾緊力的作用下容易變形，從而影響工件的尺寸精度和形狀精度。當采用三爪卡盤裝夾零件的時候，在夾緊力的作用下，零件會變成三角形，導致內孔加工時圓周余量不均勻，當內孔加工完成后松開卡爪取下零件后，由于零件的彈性恢復，零件恢復成圓柱形，而已加工的圓形內孔會變成弧形三角形。 2. 受熱變形 薄壁零件再切削的時候，由于切削熱會引起工件熱變形，使得工件尺寸難以控制，特別是對于熱膨脹系數(shù)較大的金屬零件，如果在一次安裝中連續(xù)進行粗車、半精車、精車，由于切削熱引起的零件變形，會對尺寸精度產生極大的影響，有時候甚至會使零件卡死在夾具上。 3.震動變形 在切削力作用下，特別是徑向切削力即背向力的作用下，容易產生震動和變形，影響工件的尺寸精度、形狀、位置和表面粗糙度。 機床工序設計 在加工工藝路線確定之后即可進行機床工序設計。其內容包括： ⑴按照工件在加床上的實際加工位置繪制工序加工圖，并將被加工表面用粗實線與不同加工表面加以區(qū)分。（同時工序圖上應包括定位表面，加緊部位，工序尺寸，工序加工技術要求以及表面粗糙度等內容。） ⑵根據(jù)工序尺寸采用“由后向前推”的原理，首先確定各表面的最終加工尺寸，然后加或減去加工余量，推得前面的準備工序尺寸。各工序尺寸公差的確定，可分為兩種情況處理，最終工序尺寸公差按零件圖上規(guī)定的設計尺寸公差確定，中間工序尺寸公差按工序的經濟加工精度確定。 ⑶根據(jù)工序的加工要求，確定工件的在機床上的安裝方法及要求。 ⑷根據(jù)加工工步的安排原則（如先面后孔，先里后外，先左后右等），確定各工步的進行順序。 ⑸根據(jù)零件加工要求，確定各個工序的技術條件和檢驗方法。 ⑹根據(jù)工序加工要求和機床及工裝的選擇原則，選擇各工序的機床型號和夾具。注意家具不寫入文件。 ⑺根據(jù)各工步的加工內容和要求，選擇工具和量具。注意工具只選定尺寸、成形和專用刀具。量具只選用量具。 該零件的加工零件的工序一共分為了12套工序： 由鑄件→粗車→粗車→精車→精車→鏜→磨→鉆→鉆→檢驗→去毛刺→入庫等組成。 （六）定位基準的選擇 定位基準選擇是工藝設計中一個十分重要的問題。其選擇是否恰當，會對工藝路線的順序由很大的影響，因此必須加以重視。定位基準的選擇分為粗基準選擇和精基準選擇，下面分別作以說明。 ① 粗基準的選擇——套杯零件的毛坯為鑄件，且各表面均需加工。根據(jù)粗基準的選擇原則和零件的結構特點，選毛坯的左端為粗基準。因為左端的直徑和長度相對于右端要大一些，這樣有利于工件的安裝和傳遞較大的扭矩。 ② 精基準的選擇——根據(jù)套杯零件的結構特點和技術要求，以及精基準的選擇原則，該零件采用互為基準的方法進行加工。即以大端外圓定位加工小端各表面，隨后以小端外圓定位加工大端各表面。這樣既符合基準重合原則，同時也兼顧了基準的統(tǒng)一原則。 （七）工序尺寸（徑向和軸向）的確定 工序尺寸中一般尺寸選擇采用軸或者孔的12級公差進行的選擇。 （八）機床設備與刀、夾、量具的選擇 車床的選擇是臥式車床CA6140、夾具的選擇是四爪單動卡盤、刀具的選擇90外圓車刀； 鏜床的選擇是立式鏜床TSPX619、夾具的選擇是單面導向鏜模、刀具的選擇是專用鏜刀； 磨床的選擇是萬能外圓磨床M133、夾具的選擇是萬能分度頭、刀具的選擇是專用砂輪； 鉆床的選擇是立式鉆床Z518、夾具的選擇是V型虎鉗、刀具的選擇是φ10和φ11的鉆頭。 刀具的選擇： 1）良好的切削性能； 2）較高的精度； 3）先進的刀具材料； 5、確定刀具與工件的相對位置。 三、工藝路線的擬定 工序 工序名稱 工序內容 定位夾緊 010 鑄造 按圖鑄造成形， 020 人工時效 時效退火去應力，去毛刺 030 粗車 車端面，粗車左端外圓表面，切槽 內孔 四爪卡盤 040 粗車 車端面，粗車右端外圓表面 內孔 四爪卡盤 050 熱處理 正火 060 精車 精車右端外圓表面，切槽保證φ127，50 X 1， 內孔 四爪卡盤 070 精車 精車左端外圓表面 內孔 四爪卡盤 080 鏜 鏜孔保證φ100，φ112，φ110及倒角2 X 45 四爪卡盤和開口套 090 磨 磨外圓表面 軸向裝夾夾具 100 粗 珩 粗珩磨內孔Φ130 四爪卡盤和開口套 110 精 珩 精珩磨內孔Φ130 四爪卡盤和開口套 120 鉆 鉆內孔6 - φ10旋轉 軸向裝夾夾具 130 鉆 鉆內孔6 - φ11均布 兩端面 140 檢驗 檢驗 150 去毛刺 去毛刺 160 入庫 入庫 具體工序需注意的地方和裝夾位置及夾具的確定如下： 1.如圖1-1所示，此為（工序010） 按照圖鑄造成形，生產中，澆注時應遵循高溫出爐，低溫澆注的原則。因為提高金屬液的出爐溫度有利于夾雜物的徹底熔化、熔渣上浮，便于清渣和除氣，減少鑄件的夾渣和氣孔缺陷；采用較低的澆注溫度，則有利于降低金屬液中的氣體溶解度、液態(tài)收縮量和高溫金屬液對型腔表面的烘烤，避免產生氣孔、粘砂和縮孔等缺陷 2.由于薄壁零件剛性差、強度弱，在加工中極易變形，是零件的形位公差增大，不易保證零件的加工質量。因此對薄壁零件裝夾的選擇尤為重要。因為該零件剛性差、強度弱，在加工中極易變形，表面質量、垂直度及同軸度難以保證。為了使端面與外圓的垂直度達到要求，此030工序裝夾先不考慮軸向裝夾。還是用普通的徑向裝夾，故薄壁類零件的裝夾,一般應增大工件的支承面和夾壓面積,或增加夾壓點使之受力均勻,并減小夾壓應力和接觸應力,必要時可增設輔助支承,以增強工件的剛性，所以采用四爪單動卡盤而不采用三轉卡盤，由于此工件的左邊φ180的外圓長度比較短，所以普通的四爪卡盤也不能夾持，而改為撐內孔四爪卡盤，用這種定位方法可以加工外圓表面、端面。且在一次裝夾中完成精度要求較高的表面的加工，既提高了生產效率，又能保證各表面的尺寸精度和位置精度。所選定位基面與設計基準重合，可以避免因基準不重合而引起的定位誤差，更好的保證精度。 如左圖1-2（工序030）所示，用內撐四爪卡盤卡住左邊的內孔，先用45端面車刀平端面，然后90外圓車刀車削外圓，這樣工件的端面與外圓的垂直度的要求就能達到了，然后用刀頭寬度為4mm的切槽刀切削42的槽，是為了后面的磨外圓工序所做出的由于是鑄造件，所以余量也不是很大，主要是去除前一道人工時效工序的氧化皮， 如右圖1-3所示（工序040）掉頭重裝，裝夾方式與上一道工序裝夾方式一樣，車右端φ180的外圓，并平右端面。 （工序080）當外圓與端面精加工好后，以外圓來加工內孔，其裝夾方式以四爪卡盤夾持最為方便，但由于外圓以到達精車精度，四爪卡盤直接夾持的話，對于外圓損傷還是比較大的，并且薄壁零件用卡爪直接夾持容易變形所以我用如圖1-4的開縫式套筒，把開口套套在φ150的外圓上，然后再用四爪卡盤夾持，作用是利用其開口使得開口套在夾持力的作用下，有一定的變形量，并四周均勻的緊緊抱住零件，分散了卡爪的夾持力，增加了夾壓面積，使得薄壁零件不易變形。開口套的尺寸如下圖1-5。 前面以外圓加工的內孔，當孔鏜完后孔有一定的精度，當要加工（工序090）磨外圓，其定位基準為內孔，但是與前面的內撐四爪卡盤夾持內孔不一樣，由于內孔有一定的精度和表面粗糙度，為了不破壞其內孔的精度和表面粗糙度，所以此次工序不用之前的工具夾持，而改用心軸加上軸向固定的夾具 四、機床夾具設計 機床夾具設計是根據(jù)工藝規(guī)程中使用工序所規(guī)定的夾具使用要求，進行結構與參數(shù)設計其內容步驟如下： （一）準備工作 1.詳細分析夾具使用工序的加工要求，入加工余量、加工精度、加工表面、定位基準以及前后工序的聯(lián)系等。 2.了解使用夾具的機床規(guī)格與主要參數(shù)，特別是機床上安裝夾具部位的結構和配合尺寸。 3.了解本工序所使用的刀具、量具情況。 4.收集設計需用的各種標準、夾具設計手冊和圖冊。 （二）結構分析 1.根據(jù)工序加工要求和必限自由度，確定工件的定位方法，并選擇定位元件與安裝方式。 2.確定工件的加緊方案和加緊部位，選定加緊機構和加緊元件。 3.確定刀具的導向和對刀方法，設計其相應的裝置。 4.確定夾具其他結構和元件，如分度裝置、平衡元件、保險機構等。 5.確定夾具體，并布置各元件的位置及連接方法。 6.確定夾具與機床的連接方法，以及選擇保證元件。 7.進行夾具精度的分析計算，效驗夾具是否能滿足工序加工精度要求。即看夾具在各個工序尺寸方向上是否滿足計算不等式： δ≥ △不重合 + △定 + △夾 + △安 + △加工 （三）夾具總裝圖的繪制 圖紙是工程的語言。所設想的設計意圖，往往是通過繪圖進行表達，因此繪圖是要認真、仔細，表達要準確、清晰。 （夾具總裝圖） 五、參考資料 參考文獻 [1] 王紹俊。機械制造工藝設計手冊。哈爾濱。哈爾濱工業(yè)大學出版社。1984年8月 [2] 王茂元。機械制造技術。北京。北京機械工業(yè)出版社。2001年8月 [3] 藍汝銘 吳讓利。機械制圖。西安。西安電子科技大學出版社。2002年8月 [4] 范德梁。公差與技術測量。遼寧科學技術出版社。1983年 [5] 張耀寰 馬占永。機械加工工藝設計實用手冊。北京。航空工業(yè)出版社。1993年12月 [6] 張耀寰。機械加工工藝設計手冊。北京。航空工業(yè)出版社。1987年12月 [7] 晏初宏。 數(shù)控加工工藝與編程。北京?；瘜W工業(yè)出版社。2004年5月 [8] 許祥泰 劉艷芳。數(shù)控加工編程實用技術。北京。機械工業(yè)出版社。2000年 [9] 顧京 數(shù)控機床加工程序編制。北京。機械工業(yè)出版社。1999年7月  致謝 本論文的工作是在我的導師李莉的悉心指導下完成的，李莉老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度和科學的工作方法給了我極大的幫助和影響。在此衷心感謝這幾個月來老師對我的關心和指導。 李莉老師悉心指導我完成了畢業(yè)設計工作，在學習上和生活上都給予了我很大的關心和幫助，在此向他表示衷心的謝意。 李莉老師對于我的工作和設計說明書都提出了許多的寶貴意見，在此表示衷心的感謝。 南京工程學院成人教育畢業(yè)設計（論文）開題報告 班級： \ 專業(yè)： 機電一體化 學生姓名 \ 設計（論文）題目 缸套的工藝規(guī)程設計 開題報告：我國是制造業(yè)大國。在新輪國際產業(yè)的變革中，我國正在進一步的成為全球制造業(yè)的重要基地之一。以信息化帶動工業(yè)化，發(fā)揮后發(fā)優(yōu)勢，推動社會生產力的跨越式發(fā)展是國家發(fā)展的大戰(zhàn)略。隨著計算機技術的發(fā)展，數(shù)控加工技術也在飛速的向前發(fā)展。計算機數(shù)控技術的發(fā)展又極大地推動了計算機輔助設計和輔助制造（CAD/CAM)、柔性制造系統(tǒng)（FMS）和計算機集成制造技術（CIMS）的發(fā)展，成為先進制造技術的技術基礎和重要組成部分。當今世界，精密加工以及自動化生產的程度成為衡量一個國家整體實力的標志，世界各國都在為占領這個技術至高點而不斷的努力著。一個國家的工業(yè)水平在一定程度上也影響著其它產業(yè)的發(fā)展，是國民經濟的支柱產業(yè)，而數(shù)控技術的發(fā)展與提高對制造業(yè)的市場競爭力有著重要的意義。 指導教師意見： 指導教師簽名： 填表時間：2013年3月