机械制造技术课程设计-活塞加工工艺及车外圆夹具设计（全套图纸） 1.pdf

1 机械制造工艺课程设 计说明书 机械制造工艺课程设 计说明书 设计题目：设计“活塞”零件的机械加工工设计题目：设计“活塞”零件的机械加工工 艺规程的编制及工艺装备艺规程的编制及工艺装备 设计人：设计人： 学号：学号： 指导老师：指导老师： 设计日期：设计日期： 2 1.活塞工艺分析活塞工艺分析 1.1.零件图样分析零件图样分析 （1） 该零件轴段的加工精度要求较高， 要有较高的形位公差， 表面粗糙度最高达到了 1.6m。 零件的中心轴是设计基准和加工工艺基准。 （2）零件 0 08 . 0 134的外圆柱面要求与内圆柱的同轴度为 0.04mm。 （3）零件 90mm 的圆柱左右端面要求与内圆柱面轴线垂直度为 0.02mm。 （4）右端向左数第一个环槽两侧面要求与内圆柱面轴线的垂直度为 0.02mm （5）活塞环槽 02 . 0 0 8+入口倒角为 0.3 o 45，其余倒角为 1 o 45。 （6）该零件内圆柱面和环槽侧面的表面粗糙度要求较高为 1.6m. （7）该零件材料为 ht200，采用铸造工艺形成毛坯。 （8）由于铸件易形成应力集中等缺陷，因此，毛坯还需经过时效处理。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 1.2零件工艺分析零件工艺分析 （1）由于是批量生产，因此，毛坯采用铸件，并且进行时效处理消除内部应力。 （2）该零件为旋转体，因此，大部分工艺采用车削。 （3）该零件的位置精度要求较高，并且又是批量生产，因此可在中间生产环节采用专用夹 具，提高生产效率。 1.3活塞环表面粗糙度，形状和位置精度要求与表面粗糙度要求如下表：活塞环表面粗糙度，形状和位置精度要求与表面粗糙度要求如下表： 加工表面 尺寸偏差 公差及精度等级 表面粗糙度 形位公差 外圆柱面 0 08.0 134 it8 12.5 0.04 a 两端的环槽 890 3.2 0.02 a 3 内圆柱面 034 . 0 0 80+ it7 1.6 外环槽 02 . 0 0 8+ it7 外环槽侧面 1.6 0.02 a 槽间距 10 中间环槽 0 01. 124 it9 总长度 132 1.4审查零件的结构工艺性审查零件的结构工艺性 （1）该零件环槽较多，易产生应力集中，因此应有合理的圆角半径。 （2）该零件在加工前应进行时效处理。 （3）在其他尖角地方应进行 1 o 45倒角。 2.选择毛坯确定毛坯尺寸，设计毛坯图选择毛坯确定毛坯尺寸，设计毛坯图 2.1毛坯选择毛坯选择 由任务书要求可知该零件使用材料为 ht200.因此，毛坯直接采用铸件，进行各项机加工 之前必须对零件进行时效处理。 2.2确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量 （1）由于该零件的环槽较多，并且不利于铸造成型，并且尺寸又不是很大，因此，外圆柱 面环槽不铸造出来 （2）该零件的内孔较大，因此直接的铸造出来，对于内圆柱面 034 . 0 0 80+的粗糙度 1.6m 要求，对其加工方案为粗车精车。 对于内孔。 查工艺手册得：精车的加工余量为 1.1，粗车的加工余量为 4.5，总得加工余量 6。 精车： 80- 1.5=78.5 粗车： 78.5- 4.5=74 确定个工序的加工经济精度和表面粗糙度。 有工艺手册得：精车后的公差等级为 it7，ra 为 0.8m. 粗车后的公差等级为 it11，ra 为 16m. 对于外圆柱面。 由于对于铸件的余量要求量分别为 6mm，因此取总余量为 6mm。精车余量为 1mm，半精 车加工为 2mm，粗车为 3mm.。 4 精车： 134+1=135 半精车： 135+2=137 粗车： 137+3=140 对于轴端面尺寸的确定。 由工艺手册得端面加工余量为 2，由此可知零件尺寸及形状如下图： 3.选择活塞的加工方法制定工艺路线选择活塞的加工方法制定工艺路线 3.1定位基准的选择定位基准的选择 （1）粗基准的选择 粗基准的选择应能保证精基准加工面之间的位置精度，合理分配各加工面的余量，为后 续工序提供精基准，所以为了更便于定位，装夹和加工，可选择该毛坯的外圆柱面作为加工 粗基准。 （2）精基准的选择。 根据零件的加工方便，装夹方便，定位准确，误差少的原则，选择零件的已加工外圆柱 面，内圆柱面及两端面作为精基准。 3.2零件表面加工方法的确定零件表面加工方法的确定 根据零件图表加工要求，以及材料性质等各因素，各加工间的加工方法如下表： 活塞环外圆柱面 0 08 . 0 134 it8 12.5 粗车半精车精车 活塞环两端面 12.5 粗车精车 活塞890 3.2 半精车精车 活塞内圆柱面 034 . 0 0 80+ it7 1.6 粗车精车 5 活塞40124环槽 0 01. 124 it9 12.5 半精车 活塞 02 . 0 0 8+环槽 02 . 0 0 8+ it7 1.6 半精车粗车 3.3 加工阶段的划分加工阶段的划分 划分的原因：保证加工余量合理，划分加工阶段能合理地使用机床设备，便与热处理工 序的安排，便于及时的发现毛坯的缺陷，保护槽加工过后的表面。 阶段的划分：由于该毛坯为铸件毛坯，内孔可直接形成，并且毛坯的厚度较大。因此， 易形成各种缺陷，因此，粗加工内外圆柱面及两端的加工，然后进行二次时效处理，到了半 精加工因此， 精加工时采用工序集中加工， 精加工内圆柱面右端面， 半精加工精加工890 环槽，半精加工外圆柱面，最后进行外圆柱面的环槽的半精加工、精加工。 3.4 工艺路线的确定工艺路线的确定 由于零件结构简单，所以在这里不进行另外方案的拟定由于零件结构简单，所以在这里不进行另外方案的拟定 序号 工序名 加工过程 01 铸造 铸造 02 清砂 清砂去冒口 03 检验 检查铸件有无缺陷 04 热处理 时效处理 05 粗车 夹毛坯外圆，粗车 034 . 0 0 80+mm 内孔至78.9，平端面，见平即可，粗 车外圆尺寸至137mm 06 粗车 调头夹137mm，粗车外圆尺寸到137mm，光滑接刀，车端面保证 总长度为 134mm。 07 热处理 二次时效处理 08 检验 检验工件有无气孔，夹渣等缺陷 09 半精车 以内孔 034 . 0 0 80+mm 定位夹紧，半精车外圆，留余量 1mm，按图样尺 寸切槽 02 . 0 0 8+mm 至 6mm，车端面，照顾尺寸 10mm，车90mmx8mm 端槽，留加工余量 1mm 10 精车 调头装夹，夹外圆并找正，精车内孔至 034 . 0 0 80+mm，车端面，保证尺 寸为 132.5mm，车凹槽890mm，倒角 c1.5mm，调头夹紧，夹外 圆并找正，车凹槽890mm，车端面保证总长度为 132mm，倒角 c1mm。 11 精车 以内孔定位，使用芯轴定位夹紧，精车外圆 0 08 . 0 134mm，切各槽至图 样尺寸 02 . 0 0 8+mm，内径 0 05 . 0 110mm，保证各槽间距 10mm，及各槽入 口处倒角 c0.3，车中间环槽 40 0 1 . 0 124mm 12 检验 检查各部分尺寸及精度。 13 入库 6 4.机床设备的选用机床设备的选用 4.1 机机床床的选的选用用 由于本例为批量生产，而且该零件是旋转体，表面粗糙度最高要求 1.6m，车床即可选 到要求，因此选择机床为 c6140. 4.2 工艺装备的选工艺装备的选用用 由于是批量生产，因此可采用专用夹具，量具及普通工具，使用专用芯轴定位。 5.工序加工余量的确定，工序尺寸及公差的计算工序加工余量的确定，工序尺寸及公差的计算 5.1 活塞活塞内圆柱内圆柱面加工面加工 其加工工艺路线为粗车精车。由工序 05、10 组成，据之前查到的加工质量得，粗车为 4.5，精车为 1.5,总的加工余量为 6mm,计算各工序尺寸： 精车前：80- 1.5=78.5 粗车前：78.5- 4.5=74 按照加工的方法能达到的经济精度给各工序尺寸的确定公差， 查工艺手册可得到每道工序 的经济精度，所以对应值为： 取精车的经济精度公差等级为 it7，其公差值为 t1=0.03mm 取粗车的经济精度公差等级为 it12，其公差值为 t2=0.3mm 其数据如下表： 工序名称 工序余量 （mm） 加工经济精 度 表面粗糙度 ra（mm） 工序基本尺 寸（mm） 尺寸公差 （mm） 精车 1.5 it7 1.6 80 034 . 0 0 80+ 粗车 4.5 it12 12 78.5 15. 0 15. 0 5 .78 + 现用计算法对磨削径向工序量进行分析：查表面 z1=1.5.则粗车基本尺寸为 a2=80- 1.5=78.5mm， ，粗车的经济加工精度等级为 it12 级，可确定其公差值为 0.3mm，故 取 a1=（78.50.15）mm， 工序最大余量为 z1max=80+03034- （78.5- 0.15）=1.684mm 工序最小余量为 z1min=80- （78.5+0.15）=1.35mm 5.2 对对于于圆柱外圆柱圆柱外圆柱面面 0 08 . 0 134 其加工工艺路线为： 粗车半精车精车。 （由工序 05 ，06，09，11 组成） 查表可得各个工序余量：精车余量为 1mm，半精车余量为 2mm，粗车余量为 3，总余 量为 6mm。 计算各项工序尺寸：精车后达到图纸上的尺寸 0 08 . 0 134， 7 精车前尺寸：134+1=135mm 半精车前尺寸：135+2=137mm 粗车前尺寸：137+3=140mm 按照各项工序所得到的经济精度所对应值： 精车的经济精度公差等级 it8，其公差值 t1=0.08mm 半精车的经济精度公差等级 it10，其公差值 t2=0.16mm 粗车的经济精度公差等级 it12，其公差值 t3=0.4mm 将上面的数据填入下表： 工序名称 工序余量 （mm） 加工经济精 度 表面粗糙度 ra（mm） 工序基本尺 寸（mm） 尺寸公差 （mm） 精车 1 it8 3.5 134 0 08 . 0 134 半精车 2 it10 5 135 08. 0 08. 0 135+ 粗车 3 it12 12.5 137 2 . 0 2 . 0 137+ 用计算法对精车径向工序量 z2进行分析： 查表 z2=1mm， 则半精车的基本尺寸为 a2=134+1=135mm， 半精车加工工序的经济加工精度 达到 it10，确定公差值为 0.16mm，所以 a1=（1350.08）mm 工序最大余量 z2max=（135+008）- （134- 0.08）=1.16mm 工序最小余量 z2min=（135- 0.08）- 134=0.92mm 5.3 对对 02 . 0 0 8+环槽的加工环槽的加工 其工艺路线为：半精车精车， （由工序 09 ，11 组成） 查表确定半精车加工余量为 3mm，精加工余量为 1mm，总加工余量为 4mm，对于110 圆柱面，精加工余量 2mm，半精加工余量为 20mm 计算各项工序尺寸：精车胡达到图纸上的尺寸 02 . 0 0 8+， 0 05 . 0 110。 对于侧面 精车前尺寸：8- 2=6 半精车前尺寸：6- 6=0 对按照各工序所得到的经济精度所对应的值： 精车的经济精度等级 it7，其公差值 t1=0.05mm 半精车的经济精度等级 it8，其公差值 t2=0.022mm zmax=8+0.02- （6- 0.011）=2.031 zmin=8- （6+0.011）=1.989 将上面的数据填入下表： 工序名称 工序余量 （mm） 加工经济精 度 表面粗糙度 ra（mm） 工序基本尺 寸（mm） 尺寸公差 （mm） 精车 2 it7 1.6 8 02 . 0 0 8+ 半精车 6 it8 3.2 6 011. 0 011. 0 6+ 8 对于圆柱面： 精车前尺寸：110+2=112mm 半精车前尺寸：112+20=132mm 按照各项工序的所得到的经济精度所对应的值： 精车的经济精度公差等级 it7，其公差值 t1=0.05mm 半精车的经济精度公差的等级 it8，其公差值 t2=0.063mm 将上面的数据填入下表： 工序名称 工序余量 （mm） 加工经济精 度 表面粗糙度 ra（mm） 工序基本尺 寸（mm） 尺寸公差 （mm） 精车 2 it7 1.6 110 0 05. 0 110 半精车 20 it8 3.2 112 031. 0 032. 0 112+ zmax=（112+0.031）- （110- 0.05）=2.081mm zmin=（112- 0.032）- 110=1.968mm 6.确定工序切削用量，加工工时确定工序切削用量，加工工时 确定切削用量的原则： 首先应选择去尽可能大的背吃刀量， 其次在机床动力和刚度允许的 条件下，又满足以加工表面粗糙度的情况下，选择尽可能大的进给量，最后根据公式确定最 低切削速度。 6.1.工工序序 05，06 分别为工步 1 车内孔，工步 2 车左端面，工步 3 车右端面，工步 4 车外圆组成 背吃刀量的确定： 根据加工余量，工步 1 的吃刀量为 2.25mm，工步 2，3 背吃刀量都相同取为 1.5mm，工 步 4 背吃刀量取为 1.5mm。 进给量的确定： 本设计采用的是硬质合金车刀，工件材料是 ht200 查表取进给量 f=0.86mm/r 切削速度的计算 硬质合金切削 ht200 时，取切削速度 v 为 60mm/min，根据公式