活塞杆与活塞零件机械加工工艺规程及工艺装备设计

本 科 生 毕 业 设 计（需要图纸及其他附件请与我联系Q：877764463）题 目 活塞杆与活塞环 零件机械加工工艺规程及工艺装备设计学生姓名 学 号专业班级 指导老师2012年 05月 01日本 设计通过对内燃机活塞杆与活塞环加工技术的发展、活塞杆与活塞环的工作环境以及结构特点的分析 ， 确定了活塞杆与活塞环的加工过程及加工方案 ， 其中主要包括 ： 生产纲领和生产类型的确定 、 材料的选择 、 毛坯的制造方法 、 机械加工余量的确定 、 加工工序切削用量的确定 、 工序时间的计算以及工序卡片的编制 。 最后 ， 进一步选择并设计了两套典型的机床夹具 ， 活塞杆夹具设计和铣开口夹具设计 ， 其中注意包括 ： 定位方案与夹紧方案的设计 ， 两套夹具的工作原理以及在夹具设计过程中应该注意的问题 。 经过设计分析和论证，活塞杆与活塞环的工艺设计与夹具设计是可行的。 关键词 :活塞杆与活塞环、工序、机床夹具、机械加工、定位夹紧ed,ed,ed, K ： m m 绪论 .章 活塞杆工艺分析及生产类型的确定 .零件的功用、结构及特点 .零件的技术要求 .零件的工艺性 .确定零件的生产类型 .章 活塞杆毛坯的选择 .确定毛坯的类型 .确定毛坯的制造方法和尺寸及其公差 .确定毛坯技术要求 .绘制零件 .章 基准的选择 .章 拟定机械加工工艺路线 .确定各表面的加工方法 .拟定工艺路线 .工艺路线方案的分析与比较 .章 确定机械加工余量、工序尺寸及公差 .章 选择机床及工艺设备 .选择机床 .选择刀具 .选择夹具 .选择量具 .章 确定切削用量及基本工时 .工序 1数据计算 .工序 4数据计算 .工序 8数据计算 .工序 9数据计算 .工序 10数据计算 .工 序 10数据计算 .工序 11数据计算 .工序 12数据计算 .工 序 14数据计算 .0工 序 14数据计算 .1工序 18数据计算 .章 活塞环概述 .活塞环的作用 .活塞环的工作条件 .活塞环各部份名称及代号 .章 活塞环的结构尺寸 .径向厚度 .环高 .m .活塞环的计算 .0章 活塞环的制造工艺 .活塞环的生产特点 .活塞环的加工方法 .活塞环的加工工艺规程 .确定毛坯的制造方法与加工余量 .定位基准的选择 .活塞环一般工艺流程 .端面加工 .活塞环的热处理 .活塞环的平面加工 .0铣切开口加工 .1内圆加工的工艺要求 .2精车外圆 .3精修开口 .4活塞环的表面处理 .章 夹具设计 .问题的提出 .夹具设计 .要图纸及其他附件请与我联系Q：877764463）（需要图纸及其他附件请与我联系Q：877764463）1绪论机械加工工艺规程及工艺装备设计是机械制造知识的运用 。 而机械制造是机械类专业学生必修的实践性很强的技术基础实践课 。 学生在设计过程中通过独立的思考 ， 将有关机械制造的基础工艺知识 、 基本工艺方法和基本工艺实践等有机的结合起来 ， 进行工程实践综合能力的训练级进行思想品德和素质的培养与锻炼。 本 次 设 计 是 对 大 学 四 年 知 识 的 一 个 巩 固 和 加 强 ， 是 理 论 联 系 实 际 的 重 要 环 节 ， 也 是 恰当地利用所学基础知识 ， 专业基础知识和设计基础等资料对零件制造工艺设计 ， 对我们而言，是一个比较重要的环节，可为今后的学习及从事的工作打下良好的基础 。活塞杆与活塞环零件机械加工工艺规程及工艺装备设计（需要图纸及其他附件请与我联系Q：877764463）（需要图纸及其他附件请与我联系Q：877764463）2第 1章 构及特点活 塞 杆 是 支 持 活 塞 做 功 的 连 接 部 件 ， 大 部 分 应 用 在 油 缸 、 汽 缸 等 运 动 部 件 中 ， 是 一 个运动频繁、技术要求高运动部件。活 塞 杆 在 正 常 使 用 中 ， 承 受 交 变 载 荷 作 用 ， 处 有 密 封 装 置 往 复 摩擦 其 表 面 ， 所 以 该 处 精 度 高 又 耐 磨 。 活 塞 杆 采 用 38 渗 氮 深 度 硬度达到 6265 这样使活塞杆内部有一定的韧性，外部又具有较好的耐磨性。120:锥度接触面积不少于 80%。 部分氮化层深度为 硬度为 6265 材料 38自身圆度公差为 表面粗糙度 左端 3926螺纹与活塞杆 中心线的同轴度公差为 120:圆 中心线的同轴度的公差为 120:圆锥自身圆跳动 表面粗糙度 活塞杆结构比较简单，但长径比很大，属于细长轴类零件，刚性较差，为了保证加工精度 ， 在车削时要粗 、 精车分开 ， 而且粗 、 精车时一律使用跟刀架 ， 以减少加工时工件的变形，在加工两端螺纹时要使用中心架。 在磨削外圆表面时，工件易产生让刀，弹性变形，影响了活塞杆的精度。因此 ， 在加工时应修研中心孔 ， 并保证中心孔的清洁 ， 中心孔与顶尖间松紧程度要适宜 ， 并保证良活塞杆与活塞环零件机械加工工艺规程及工艺装备设计（需要图纸及其他附件请与我联系Q：877764463）（需要图纸及其他附件请与我联系Q：877764463）3好的润滑 。 砂轮一般选择 ： 磨料为白刚玉 ， 粒度 60#， 硬度中软或中 ， 陶瓷结合剂 ，另外砂轮宽度应选窄些 ， 以减少径向磨削力 ， 加工时注意磨削用量的选择 ， 尤其是磨削深度要小。 在选择定位基准时，为了保证零件同轴度公差及各部分的相互位置精度，所有的加工工艺均采用两中心孔定位，符合基准统一原则。 在磨削 外圆和 120:锥度时 ， 两道工序必须分开进行 。 在磨削 120:锥度时 ， 要先磨削试件 ， 检查试件合格后才能正式磨削工件 。 120:圆锥面的检查 ， 是用标准的 120:环规涂色检查，其接触面积应不少于 80%。 为了保证活塞杆加工精度的稳定性，在加工的全过程中不允许人工校直。 渗氮处理时，螺纹部分等应采取保护装置进行保护。 活塞杆承受交变载荷作用 ， 处有装置往复摩擦其表面 ， 所以该处精度高又耐磨。表面经渗氮后，硬度增强，符合既有一定的韧性，又有较好的耐磨性。 塞杆与活塞环零件机械加工工艺规程及工艺装备设计（需要图纸及其他附件请与我联系Q：877764463）（需要图纸及其他附件请与我联系Q：877764463）4第 2章 坯 选 择 38 氮 处 理 的 合 金 结 构 钢 。 因 为 合 金 结 构 钢 经 调 质 处 理 和 表 面渗氮后，有很高的心部强度、优良的耐磨性和耐疲劳性能，热处理变形很小。活塞杆连接活塞运动，承受交变载荷，应具有一定的抗拉和抗压强度、刚度，因此选用锻造的方法，以改善机械性能。 对于精度要求较高 ， 表面粗糙度值较小的外圆 ， 在车削后还应磨削，车削和磨削时，以两端中心孔作为精基准定位符合基准统一原则，中心 孔可在粗车之前加工。因此，该活塞杆的工艺过程主要有加工中心孔、粗车、精车和磨 削四个阶段。要求不高的外圆在精车时加工到规定尺寸。退刀槽、倒角、螺纹在半精车时加工 。 六方形棱柱在精车后，进行铣削至图样尺寸。调质处理后要修研一次中心孔，以消除热处 理变形与氧化皮。毛坯不允许有内部缺陷，承受一定的抗拉、抗压而不出现裂纹或折断。毛坯合图参 考 文 献 1中 表 3 ， 台 阶 轴 类 锻 件 机 械 加 工 余 量 104， 取 10活塞杆与活塞环零件机械加工工艺规程及工艺装备设计（需要图纸及其他附件请与我联系Q：877764463）（需要图纸及其他附件请与我联系Q：877764463）5绘制零件 毛坯合图如下：活塞杆与活塞环零件机械加工工艺规程及工艺装备设计（需要图纸及其他附件请与我联系Q：877764463）（需要图纸及其他附件请与我联系Q：877764463）6第 3章 基准的选择该 活 塞 杆 零 件 图 中 较 多 尺 寸 及 形 位 公 差 是 以 两 端 中 心 孔 及 其 端 面 为 设 计 基 准 的 ， 因此，必须首先加工出两端中心孔及其端面，为后续工件作为基准。根据基准统一原则 ， 选两中心孔及其端面作为定位基准。1)粗基准的选择。 粗基准的选择是否合理 ， 直接影响到各个加工表面加工余量的分配 ， 以及加工表面的相互位置关系 。 对零件而言 ， 尽可能选择不加工表面为粗基准 。 而对有若干个不加工表面的工件 ， 则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准 。 应尽量选择没有飞边 、 浇口 、 冒口或其他缺陷的平面作为粗基准 ， 根据这些基准选择原则 ， 活塞杆现以50的外圆表面一端及活塞杆另一端中心孔作为粗基准 。 以卡盘及活动顶尖作为定位元件限制五个自由度 ， 然后在进行车削 。 活塞环现以圆筒的外圆表面及活塞环另一端作为粗基准。以卡盘作为定位元件限制四个自由度，然后在加紧进行车削。2)精基准的选择 选择精基准时 ， 应考虑如何减少工件的定位误差 ， 保证加工精度 ， 并使夹具结构简单 ，工件装夹方便 ， 应考虑的原则 ： 基准重合原则 ， 基准统一原则 ， 自为基准原则 ， 互为基准原则 。 其中主要考虑基准重合的问题 ， 当设计基准与工序基准不重合时 ， 应该进行尺寸换算，在这以后还要专门计算，此处不再重复。活塞杆与活塞环零件机械加工工艺规程及工艺装备设计（需要图纸及其他附件请与我联系Q：877764463）（需要图纸及其他附件请与我联系Q：877764463）7第 4章 定如下加工方法：13926两 端 螺 纹 ： 与 活 塞 杆 中 心 线 的 同 轴 度 公 差 表面粗糙度为 公差等级为 参考文献 1中表 4 半精车。2六方形棱柱 ： 表面粗糙度 公差等级 参考文献 1中表 4 车 ， 再 经 铣 削 即 可 。 用 三 爪 自 定 心 卡 盘 夹 持 工 件 ， 卡 盘 上 安 装 万 能 分 度头，用面铣刀每加工一表面后，万能分度头旋转06，再加工另一表面。外圆 ： 表面粗糙度 公差等级为 参考文献 1中表 4 半精车 磨削 粗磨 精磨。4120:锥度外圆 ： 表面粗糙度 轴心线与活塞杆 中心线的同轴度公差为 自身圆跳动为 公差等级为 参考文献 1中表 4半精车 精车 粗磨 半精磨。工方案有以下两种，分别如表 4表 4方 案一 ：工序号 工序名称 内容 定位基准 设备活塞杆与活塞环零件机械加工工艺规程及工艺装备设计（需要图纸及其他附件请与我联系Q：877764463）（需要图纸及其他附件请与我联系Q：877764463）800锻造 下料 80760m，模 锻 成 最 大 直 径 为 60m的阶梯轴 锯床10热处理 正火。20车 夹 一 端 ， 切 端 面10m m ，车另一端 ，打 中 心 孔 ， 粗 车 外圆至 55m， 车退刀槽 倒 角140 另 一 端 ， 切 端 面10m m ，车端面 ， 打中 心 孔 ， 粗 车 外 圆至 5m， 保证总长 为 1090m， 车退 刀 槽 倒角 140精车台阶 、 锥度 ，余量为 2m 外圆表面 6140研中心孔 外圆表面 钳工台60车 精 车 台 阶 、 锥 度 ，余量为 2m 顶尖 6140正六边形棱柱 顶尖 62要图纸及其他附件请与我联系Q：877764463）（需要图纸及其他附件请与我联系Q：877764463）980钳工 修研中心孔 钳工台90车 车 两 端 螺 纹 至3926g 顶尖 6140磨外圆、锥度 顶尖 1350研中心孔 钳工台120磨 半精磨外圆、锥度 顶尖 1350 氮 热 处 理 至6265磨外圆、锥度 顶尖 1350洗、检验表 4方 案二工序号 工序名称 内容 定位基 准 设备00锻造 下料 80760m， 模锻成最大直径为 60m的阶梯轴 外圆 锯床10热处理 退火。20车 夹一端 ， 切端面 10m m ， 车另一端 ，打中心孔，粗 车外圆至 55m，车退刀槽 倒角 2心孔 6140另一端 ， 切端面 10m m ， 车端面 ，打中心孔，粗 车外圆至 5m， 外圆 中心孔 6140要图纸及其他附件请与我联系Q：877764463）（需要图纸及其他附件请与我联系Q：877764463）10保证总长为 1090m， 车退刀槽 ，倒角 2精车台阶、锥度，余量为 2140研中心 外圆 钳工台60车 精车台阶、锥度，余量为 2140两端螺纹至 3926g 中心孔 6140正六边形棱柱 外圆 62研中心孔 外圆 钳工台100磨 粗磨外圆、锥度 中心孔 研中心孔 外圆 钳工台120磨 半精磨外圆、锥度 中心孔 氮热处理至 6265磨外圆、锥度 中心孔 1350为先车螺纹，可以减少装夹次数以及装夹带来的误差，综合比较分析，考虑选择方案二更为合适。活塞杆与活塞环零件机械加工工艺规程及工艺装备设计（需要图纸及其他附件请与我联系Q：877764463）（需要图纸及其他附件请与我联系Q：877764463）1第 5章 确定机械加工余量、工序尺寸及公差根 据 上 述 加 工 工 艺 ， 查 各 种 表 面 加 工 余 量 表 分 别 确 定 各 加 工 表 面 的 加 工 余 量 、 工 序尺寸及公差，如表 5表 表 表 表 5余 量及 工序 尺寸 加 工余 量及 工序 尺寸 加 工余 量及 工序 尺寸 加 工余 量及 工序 尺寸工序号 工序内容 双边余量 / Ra/5 切端面 车端面 粗车外圆 1465 10965 12半精车台阶 半精车锥度 3 ) 精车台阶 精车锥度 1 ) 9 六 边 形 棱柱 9要图纸及其他附件请与我联系Q：877764463）（需要图纸及其他附件请与我联系Q：877764463）1214粗磨外圆 粗磨锥度 ) 精磨锥度 ) ) 章 1） 工序 10、 20、 30、 40、 60： 为了减少装卸时间 ， 这几部工序的车端面 、 打中心孔 、倒角 、 切槽 、 车螺纹 、 车外圆 、 车锥度都在同一车床上完成 ， 该零件为批量生产 ， 选用机床使用范围较广的为最佳 ， 因此 ， 选用 6140 且在粗 、 精车时 ，一定要分开 。 车外圆时 ， 要使用跟刀架 ， 以减少加工时工件的变形 ； 在车螺纹时 ， 要使用中心架。 （ 2） 工序 80:铣 正六边形棱柱时，用三爪自定心卡盘夹持工件，卡盘上安装万能分度头 ， 用 面 铣 刀 每 加 工 一 表 面 后 ， 万 能 分 度 头 旋 转06， 再 加 工 另 一 表 面 ， 在 卧 式 铣 床 上 加工，选用 62 3） 工序 100、 120： 粗磨 、 半精磨锥度 ， 至图样尺寸 。 并涂色检查 ， 120:锥度接触面积不少于 80%， 可以用标准的 120:环规检查 ， 因为外圆精度要求高 ，参考文献 2中表 350要图纸及其他附件请与我联系Q：877764463）（需要图纸及其他附件请与我联系Q：877764463）13由 于 零 件 材 料 为 合 金 结 构 钢 ， 为 保 证 刀 具 切 削 性 能 ， 因 此 刀 具 材 料 选 用 硬 质 合 金 钢38表面渗氮处理 。 车外圆采用主偏角为 09030P()的 车刀 ， 车端面采用主偏角为04510P()的车刀 。 切断刀材料取高速钢 ， 1252020， 切刀宽度 5 车螺纹时选用牙型为 060的螺纹车刀。铣正六边形棱柱时，选硬质合金套式面铣刀， 主偏角075直径 80磨削外圆和锥度时，选用白钢玉平行砂轮 。 （磨料为白钢玉，粒度 60#，硬度为中软 ，陶瓷结合剂，砂轮宽度应窄 ） 。400） 、顶尖、跟刀架。 一般可采用通用量具 。 各端面 、 正六边形棱柱 、 外圆精度要求不高 ，可 选 用 0 标 卡 尺 ， 即 能 达 到 测 量 目 的 。 长 度 测 量 选 用 钢 板 尺 。 测 量 螺 纹 选 用螺纹规。 锥度环规： 120:锥度外圆的 精度要求高，所以可使用 120:锥度环规来检查。活塞杆与活塞环零件机械加工工艺规程及工艺装备设计（需要图纸及其他附件请与我联系Q：877764463）（需要图纸及其他附件请与我联系Q：877764463）14第 7章 数据计算切端面、车端面、车外圆 切端面 确 定 背 吃 刀 量 端 面 总 加 工 余 量 为 10m,先 用 切 段 刀 切 掉 7m， 一 次 走 刀 完 成 ，. 确定进给量 f： 参考文献 1表 5f 考文献 1表 5f 确定切削速度 参考 文献 1表 51, 0, v =。修 正 系 数 ： v k k k k= =参 考 文 献 1表 5 道具的寿命 T=60要图纸及其他附件请与我联系Q：877764463）（需要图纸及其他附件请与我联系Q：877764463）m = = 确定机床主轴转速 m = =参 考 文 献 1表 5 近 较 小 机 床 转 速 80/m 此 实 际 的 切 削 速 m 计算基本时间 加 工长 度为 7m， 切 断刀 选用 主偏 角5o， 背 吃刀 量 5 查 表 5 5 1 (23)k=+， 取 14 2(35)l m= 批 量生 产 30l=m=+=+= 辅助时间 考文献 1表 5 装夹工件的时间为 动机床时间为 量具并测量尺寸的时间为 计 车端面 确定背吃刀量面加工余量 3m，一次走刀完成， 。 确定进给量 f： 参考文献 1表 5f 考文献 1表 5f 确 定 切 削 速 度参 考 文 献 1表 5活塞杆与活塞环零件机械加工工艺规程及工艺装备设计（需要图纸及其他附件请与我联系Q：877764463）（需要图纸及其他附件请与我联系Q：877764463）16242, v vc mx y= 。 修 正 系 数 ：v k k k k= =参考文献 1表 5T=60m = = 确定机床主轴转速 m = =参 考 文 献 1表 5 近 较 小 机 床 转 速 400/m 此 实 际 的 切 削 速 度98/m 8. 计算基本时间 加 工 长 度 为 3m， 切 断 刀 选 用 主 偏 角5o， 背 吃 刀 量 ， 查 表 5(23)l m= ， 2(35)l m= 批量生产 3l m=m=+=+= 辅助时间 考文献 1中表 5换刀架的时间为 ,变速或变换进给量的时间为 启动调节切削液时间为 计 数据计算活塞