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CA6140型铝活塞的机械加工工艺设计及夹具设计【1张CAD图纸、工艺卡片和说明书】

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夹具装配图.dwg
工序卡1-粗车外圆(A4).dwg
工序卡10-铣气门外槽(A4).dwg
工序卡11-精镗销孔(A4).dwg
工序卡12-车销孔外端挡圈及倒角(A4).dwg
工序卡13-细镗销孔(A4).dwg
工序卡2-车端面(A4).dwg
工序卡3-车止口(A4).dwg
工序卡4-粗镗销孔(A4).dwg
工序卡5-半精车外圆(A4).dwg
工序卡6-钻斜油孔(A4).dwg
工序卡7-钻直油孔(A4).dwg
工序卡8-精车燃烧室(A4).dwg
工序卡9-铣气门内槽(A4).dwg
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资源描述:

 

目  录 

第一章  活塞的技术要求---------------------------------------------------------------------------------------2
第二章  活塞的加工-----------------------------------------------------------------------------------------------5
§2-1生产类型的确定--------------------------------------------------------------------------------------------------5
§2-2  毛坯的分析------------------------------------------------------------------------------------------------------5
§2-3  制定工艺路线---------------------------------------------------------------------------------------------------7
§2-4  确定加工余量--------------------------------------------------------------------------------------------------16      
§2-5  确定各工序的工艺装备 ----------------------------------------------------------------------------------20
§2-6  确定切削用量--------------------------------------------------------------------------------------------------25
§2-7  工序时间的确定-----------------------------------------------------------------------------------------------28
第三章 钻油孔夹具设计----------------------------------------------------------------------------------------32
§3-1  工件的定位方案-----------------------------------------------------------------------------------------------32
§3-2  工件的夹紧方案-----------------------------------------------------------------------------------------------33
§3-3  夹具其它装置的设计-----------------------------------------------------------34
§3-4  钻油孔夹具的工作原理---------------------------------------------------------35
第四章  铣气门夹具设计--------------------------------------------------------------------------------------37
§4-1  基本概念---------------------------------------------------------------------------------------------------------37
§4-2  工件的定位方案-----------------------------------------------------------------------------------------------37
§4-3  工件的夹紧方案-----------------------------------------------------------------------------------------------38
§4-4  分度装置设计---------------------------------------------------------------------------------------------------41
§4-5  夹具体的设计---------------------------------------------------------------------------------------------------43
§4-6  铣气门夹具的工作原理-------------------------------------------------------------------------------------44
结束语 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------46
参考文献---------------------------------------------------------------------------------------------------------------47
  附件1--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------48
附件2  实习报告----------------------------------------------------------------------------------------------61









第一章  活塞的技术要求

一 、活塞的结构组成
   在发动机汽缸内,活塞在一部分工作循环压缩气体,而在另一部分工作循环,汽缸内的混合气体燃烧膨胀,活塞承受高温气体的压力,并把压力通过活塞销、连杆传给曲轴。可见活塞是在高温高压下工作长时间变负荷的往复运动,活塞的结构就要适应这样的工作条件。
图1表示一个铝活塞.弧面1称为活塞的曲顶面,它承受气体的压力,并受到高温气体的直接作用.四个圆环形的槽2,3,4称为环槽,其中4的两个环槽称为气环槽,在气环槽中放置有弹性的活塞环,用以密封活塞顶面以上的燃烧室;2,3分别为矩形槽和梯形槽,在油环槽中放置油环(或称刮油环),它把飞溅到汽缸套内壁上的多余润滑油刮去,使油从油环槽的小孔5中流回曲轴箱. 包刮曲顶面和油环在内的部分6称为活塞头部,其余部分7称为活塞裙部,在活塞工作过程起到向作用.活塞中间的贯穿孔9称为活塞销孔.图中10是一个短圆柱面和圆锥面的组合,通常称为止口,它是专门为加工活塞而设置的铺助精基面.在结构上和功能上没有作用.镶嵌环11为高镍铸铁,作用是提高活塞该部位的强度和耐磨性,提高活塞的气密性和寿命。




活塞在工作过程中将产生受力变形和热变形.如图2所示,活塞的曲顶面受到汽缸内气体压力的作用,产生弹性变形.由于活塞裙部在圆周方向刚性不同,在销孔轴线方向的弹性变形量大,使活塞裙部在受力后变成椭圆.另一方面,活塞顶部与高温气体接触,热量通过活塞顶部传到活塞裙部,温度升高产生变形.
由于活塞裙部圆周上金属分布不均匀,销孔轴线方向金属厚,热膨胀量大;垂直于销孔轴线发向热膨胀量小。从而使活塞裙部由于热变成椭圆,如图3的虚线所示。
所以无论是受力变形或热变形都使原来的圆柱形的裙部变成椭圆形,椭圆的长轴在活塞的销孔的轴心线方向上。这样,比然使活塞与汽缸的间隙不均匀地减少甚至消失,以至于发生强烈的磨损甚至咬住。为了补偿上述变形,由活塞裙部设计制造成椭圆形,椭圆的长轴在垂直于活塞销孔轴心线的方向上,并在活塞裙部的销孔附近铸出两块凹吭,增加裙部与汽缸内壁的间隙。椭圆度的大小随活塞的型号不同。C6110活塞上,椭圆的长轴和短轴要控制在离圆位置5°以内,相互位置误差在5°以内。
此外,活塞工作时,顶面和高温气体直接接触,热量由头部传到裙部,头部温度高,热膨胀量大;裙部温度低,热膨胀量小。为了补偿这种不均匀的热变形,把活塞头部的外径设计的比裙部小,同时活塞裙部也设计成上小下大的锥形。C6110型柴油机活塞裙部的锥度是0.02~0.05mm。
为了减少向裙部传导的热量,在活塞上铣有横槽,以减少向下传热的面积。在活塞上还铣有纵向槽(稍斜)以增加活塞裙部的弹性(横向槽也有类似作用)。为了活塞的气密性和耐磨性,增加其寿命,在下气环槽镶嵌一高镍铸铁环。使铸铁的热膨胀系数更接近ZL109,以便满足零件要求。
活塞销孔内装活塞销与连杆小头孔相连接。为了使活塞销的磨损均匀,在工作温度下,应使活塞销在活塞孔及连杆小头衬套孔中能自由转动,即所谓“浮动式”活塞销。为了避免活塞销在工作过程中轴向窜动,在锁环槽中装有锁环。
二、活塞的一般技术要求
由于铝活塞的技术条件已由国家科技委员会制定了国家标准,对个部分的尺寸公差、形状和位置公差以及表面粗糙度均作了详细的规定,现根据JB3931——85标准摘要说明如下:
(1)、活塞裙部外圆要求与气缸很精密的配合,因为裙部外圆尺寸公差一般为IT6,对于高速内燃机的活塞甚至要达IT5。为了减少机械加工的困难,将活塞裙部和气缸套孔径的制造公差均放大三倍,装配时将活塞按裙部尺寸分寸三组,气缸套按孔径尺寸分成三组,将对应的组进行装配,以保证达到要求的间隙。裙部的椭圆度和锥度公差在分组尺寸公差范围内。裙部外圆粗糙度≤0.4um。
(2)、对于浮动式活塞销孔,为了使活塞销在工作过程中能在孔中自由转动,销孔尺寸公差IT6级以上。为了减少机械加工工作量,活塞销孔和活塞销的装配也采用分组装配法,销孔的圆度不大于0.001mm,圆柱度不大于0.06mm。销孔内圆表面粗糙度
(3)、活塞的销孔的位置公差也有一定要求,主要是:
1)、销孔轴心线到顶面的距离影响气缸的压缩比,即影响发动机的效率,因此必须控制在一定的范围内。对于C6110活塞这一距离为102±0.08mm。
2)、销孔轴心线到裙部轴心线的垂直度影响活塞销、销孔和连杆的受力情况。垂直度误差过大将使活塞销、销孔和连杆单侧受力,活塞在气缸套中倾斜,加剧了磨损。对于C6110活塞。这一垂直度在25.4mm长度上公差为0.014mm。
3)、销孔轴心线在裙部轴心线的对称度误差也会引起不均匀磨损。对于C6110活塞,规定对称度公差为0.13mm 。
(4)、为了使活塞患能随气缸套孔径的大小的变化而自由地膨胀,对活塞环槽作下列规定:
1)、活塞环槽平面母线对裙部轴线的垂直度:
环槽呈碟形向上倾斜时不大于25:0.07;
环槽呈伞形向下倾斜时不大于25:0.03。
2)、活塞环槽平面对裙部轴线圆跳动不大于0.05mm。
3)、活塞环槽底径对裙部轴线圆跳动不大于0.15mm。
4)、活塞环槽上下面平面的粗糙度Ra≤0.4um
(5)、为了保证发动机运转平稳,同一发动机个活塞的重量不应相差很大。对于C6110型柴油机活塞,重量差不得大于活塞名义重量的±2.5%。活塞应按重量分组装配。






第二章活塞的加工

§2-1   生产类型的确定
生产类型是企业生产专业化程度的分类,一般分为大量生产、成批生产和单件生产三种类型。其中成批生产又可以分为大批生产、中批生产和小批生产。如果从工艺特点方面来看单件生产其产品数量少,每年产品的种类、规格较多,是根据定货单位的要求确定的,多数产品只能单个生产,大多数工作地的加工对象是经常改变的,很少重复。成批生产其产品数量较多,每年产品的结构和规格可以预先确定,而且在某一段时间里是比较固定的,生产可以分批进行,大部分工作地的加工对象是周期轮换的。大量生产其产品数量很大,产品的结构和规格比较固定,产品生产可以连续进行,大部分工作地的加工对象是单一不变的。因此生产类型的确定,对于工艺规程的制定是非常重要的。显然,产量愈大,生产专业化程度应该愈高。但生产类型的划分一方面要考虑生产纲领即年产量;另一方面还必须考虑产品本身的大小和结构的复杂性。下面对该C6110活塞的生产类型确定如下:
N=Q×n(1+a%)×(1+b%)
式中   N-零件的年生产纲领             (件/年)
       Q-产品的年生产纲领           40万台/年
       n-每台产品中含该零件的数量      1件/台
       a-备品率       
一般而言,以上的备品率根据易磨损和损坏的程度定为3%-5%。现取4%。
           b-废品率
由于属于机械零件,故取为1%。
则         N=40×(1+4%)×(1+1%)
=40×1.05
=42万台
另一方面由于本产品属于轻型机械,且生产纲领为42万台,远远大于5万台。所以C6110活塞的生产类型属于大量生产。

§2-2   毛坯的分析
正确的选择毛坯是工艺技术人员应该高度重视的问题。零件加工过程中工序的内容或工序的数目,材料消耗,热处理方法,零件制造费用等都与毛坯的材料、制造方法、毛坯的误差与毛坯的余量有关。应慎重对待。
一、材料:
在高速柴油机中,为了减少往复直线运动部分的惯性作用,都采用了铜硅铝合金作为活塞材料.在低速、重负荷、低级燃料的发动机中,有时用铸铁作为活塞材料.在汽车工业中很少用铸铁活塞. 铜硅铝合金比铸铁具有下列优点:
(1)、导热性好,使活塞顶面的温度降低较快,可以提高发动机的压缩比,又不至于引起混合气体的自燃,因而可以提高发动机的功率;
(2)、重量轻,惯性力小;
(3)、可切削性好;
(4)、可以得到精确的毛坯;
但它也有一些缺点:
(1)、材料的价格比较贵;
(2)、热膨胀系数大,约为铸铁的两倍;
(3)、机械强度及耐磨性较差.
但总的来说,铝合金的优点超过缺点,所以在高速内燃机中都用它.而且耐磨性方面可以通过镶嵌一高镍铸铁环来提高其气密性和耐磨性,增加其寿命。

二、毛坯的选择
1、应考虑的因素包括:
(1)、生产批量
(2)、零件的结构形状和尺寸大小
(3)、零件的力学性能
(4)、工厂现有设备和技术水平
(5)、技术经济性
主要依据一般是零件在产品中的作用和生产纲领以及零件本身的结构。
2、从生产批量来看:
此零件属于大批量生产,宜采用精度和生产率高的毛坯制造方法,以减少材料消耗和机械加工工作量。可考虑用金属铸造、熔模铸造、模锻、精锻等方法获得毛坯。
3、从零件的结构来看:
由于此零件属于外形较复杂的小型零件,而且它的壁厚不算薄。故可以考虑采用压铸、金属铸造、熔模铸造等精密铸造方法。同时可以减少切削加工或不进行切削加工。
4、从毛坯的制造方法来看:
毛坯的制造方法应与材料的制造工艺性相适应。故铸铁、铸钢、铸铝和铸铜等有色金属材料适合用铸造方法获得毛坯。
5、从铸铝件的强度来看:
从铸铝件的强度来看可以考虑采用金属型铸造的铸件、金属型浇注的铸件、砂型浇注的铸件。且强度依次递减,毛坯质量依次降低.故从以上可以看到该活塞毛坯可以采用金属型铸造。
金属型铸造则适用于成批大量生产、以锌合金、铝合金、镁合金以及铜合金为主的中小型形状复杂不进行热处理的非铁合金的零件。也可用于铸钢、铸铁的厚壁、简单或中等复杂的中小铸件。对于这些材料则金属型铸造(浇铸)更为合适

内容简介:
实习报告 学校:湖南科技大学 班级: 03 机本一班 学号: 2003181140 姓名:秦国军 2007 年 1 月到 4 月我在 深圳宝明精工 有限公司实习,这是我对大学四年所学知识的一次总结,也为我以后做上工作岗位打下坚实的基础。在公司里我不仅用我的专业知识成功的解决了一些问题,而且也学到一些在学校没有涉及到的关于机械方面的知识,我最有体会的不是这些,而是怎样处理好与上级以及同事之间的关系, 使我走 上社会有了好的开始。 两个 月以来, 经理为我精心准备学习计划,下面我将结合 两个 月以来的实际工作谈谈所学所悟 。 在注塑车间实习,我对公司的设备型号,工作原理以及设备的调校,产品的主要缺陷,产生缺陷的主要原因与解决方法等有了一定的了解。 公司的主要设备是用海天的注塑机,根据锁模力的大小大致可以分为。其工作原理如下: 注塑机是一种专用的 塑料 成型机械,它利用 塑料 的热塑性,经加热融化后,加以高的压力使其快速流入模腔,经一段时间的保压和冷却,成为各种形状的 塑料 制品 . 注塑机的工作循环 : 1)锁合模:模扳快速接近定模扳 ,且确认无异物存在下,系统转为高压,将模板锁合 . 2)射台前移到 位:射台前进到指定位置 . 3)注塑:可设定螺杆以多段速度,压力和行程,将料筒前端的溶料注入模腔。 4)冷却和保压:按设定多种压力和时间段,保持料筒的压力,同时模腔冷却成型。 5)冷却和预塑:模腔内制品继续冷却,同时液力马达驱动螺杆旋转将 塑料 粒子前推,螺杆在设定的背压控制下后退,当螺杆后退到预定位置,螺杆停止旋转,注射油缸按设定松退,预料结束。 6)射台后退:预塑结束后,射台后退到指定位置 。 7)开模:模扳后退到原位 . 8)顶出:顶针顶出制品。 注塑成型是一门工程技术,它所涉及的内容是将塑料转变为有用并能保持原有性能的制品。注射成型的重要工艺条件是影响塑化流动和冷却的温度,压力和相应的各个作用时间。 然而对设备的调校也就是对注塑温度与注塑压力的控制。 一、 温度控制 1、料筒温度:注射模塑过程需要控制的温度有料筒温度,喷嘴温度和模具温度等。前两种温度主要影响塑料的塑化和流动,而后一种温度主要是影响塑料的流动和冷却。每一种塑料都具有不同的流动温度,同一种塑料,由于来源或牌号不同,其流动 温度及分解温度是有差别的,这是由于平均分子量和分子量分布不同所致,塑料在不同类型的注射机内的塑化过程也是不同的,因而选择料筒温度也不相同。 2、喷嘴温度:喷嘴温度通常是略低于料筒最高温度的,这是为了防止熔料在直通式喷嘴 可能发生的 流涎现象 。喷嘴温度也不能过低,否则将会造成熔料的早凝而将喷嘴堵死,或者由于早凝料注入模腔而影响制品的性能 3、模具温度:模具温度对制品的内在性能和表观质量影响很大。模具温度的高低决定于塑料结晶性的有无、制品的尺寸与结构、性能要求,以及其它工艺条件(熔料温度、注射速度及注射压力、模塑周期等)。 二、压力控制: 注塑过程中压力包括塑化压力和注射压力两种,并直接影响塑料的塑化和制品质量。 1、塑化压力:(背压)采用螺杆式注射机时,螺杆顶部熔料在螺杆转动后退时所受到的压力称为塑化压力,亦称背压。 这种压力的大小是可以通过液压系统中的溢流阀来调整的。在注射中,塑化压力的大小是随螺杆的转速都不变,则增加塑化压力时即会提高熔体的温度,但会减小塑化的速度。此外,增加塑化压力常能使熔体的温度均匀,色料的混合均匀和排出熔体中的气体。一般操作中,塑化压力的决定应在保证制品质量优良的前提下越低越好,其具体数值是随所用的塑料的品种而异的,但通常很少超过 20 公斤 /平方厘米。 2、注射压力:在当前生产中,几乎所有的注射机的注射压力都是以柱塞或螺杆顶部对塑料所施的压力(由油路压力换算来的)为准的。注射压力在注塑成型中所起 的作用是,克服塑料从料筒流向型腔的流动阻力,给予熔料充模的速率以及对熔料进行压实。 在模具师傅的指导下,我了解到模具的注意事项主要是如下几方面: 一 模具的安装作业: 1 注塑机的大小能力,应与产品的大小配套。 1) 平常应使用,动作稳定的注塑机。 2) 模具安装面不应有灰尘、异物。 3) 模具安装面不应凹凸。 2 应使用指定螺栓直接把模具装上去,如果不能时才使用压板。 3 使用压板时应考虑好模具重量与成型状态再进行安装。使用螺栓的数量: 1吨以上的模具固定侧、移动侧各 8 个, 1 吨以下的模具固定侧、移动侧各 4个。 4 推顶器杆应使用同一长度, 同一直径的并取好平衡顶出。 5 确认射嘴 R 1) 射嘴 R 应小于模具唧嘴接触部分 R。 2) 射嘴的孔径应小于模具的孔径。 3) 确实对好中心。 4) 射嘴接触部位不应有裂纹、伤痕。 6 注塑机模具开闭冲程调整。 7 确认油压型心拉出器回路的设定。 8 用注塑机紧固模具时,确认其平行度低速合模。 一定要取下开关保险销配件。 9 推杆、推板是否正常动作,是否完全反射。 应充分注意,并确认与推杆,滑板型芯及内腔干涉部分。 二、成型作业: 10 在开始成型作业时,一定要事先对模具进行加温。 11. 成型作业中应关好安全门,安全门处于关闭状态时 ,不要从安全门的上部、下部把身体伸进到里面去。 12. 成型作业开始时,不要把树脂一次充填完,应从充填不足状态开始分 34 次全部充填完。 13. 不要施加不适当的合模力。(在所需的最小限度内)。 14. 万一由于过量填充出现溢料时,要马上完全清除。 1) 滑板中心、弹簧、螺栓头部、导套等空隙里流有溢料时,应完全清除。 2) 去掉溢料后,确认动作是否异常。 15 绝对不要进行二次成形。 16 对于模具的开闭动作,应一直目视到动作结束为上止。 17 确认是否在留有灰尘,毛刺以及筋部残留树脂的状态下进行成形。 1. 确认树脂是否堵塞在模具里 。 2. 模具内是否有灰尘等。 18 确认模具的滑板型芯是否正常动作。 19 确认推杆,倾斜销有否卡住,有无异常磨耗。 20 导销,导套,机械手,滑板型芯是否断油。 1. 模具摺动面一周应涂一次润滑油。(清除脏油) 确认涂在模具摺面上的油,是否粘到产品上 在车间呆了两个月,我
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