机械制造技术课程设计-XHKS-15活塞加工工艺及夹具设计.doc

全套图纸加扣3012250582- 设 计说 明 书题 目 活塞加工工艺及夹具设计学 生 系 别 专 业 班 级 学 号 指 导 教 师 27目 录前言1第1章 活塞零件的分析2 1.1 零件的作用5 1.2 零件的工艺分析6第2章 活塞工艺规程的设计72.1 确定毛坯的制造形式82.2 基准的选择102.2.1 粗基准的选择122.2.2 精基准的选择142.3 制定工艺路线162.3.1 机械加工余量、工序尺寸及毛坯的确定182.3.2 确定切削用量及基本工时20第3章 夹具设计26第5章 结论26参考文献27致谢28第一章 前言作为产品设计的物质和技术基础，原料、构造、工艺之间有着密切的联系，一方面，设计被称为技术的枷锁严重束缚；另一方面，设计也被称为技术的原动力所带动。从设计美学方面来看，技术不只是物质基础更拥有其本身更加重要的“功能”。必须善于利用材料的特色为前提，正确的结构和精确的加工为过程，就可以达到制造出实用，雅观，经济产物的目的。也就是努力使产品发挥最大的潜力和能力，这样不但可以提高产品的价值还可以拓宽产品利用领域，是一个使产品达到极致的过程，此过程不止需要高度的配合，还需要正确的操作，否则将使产品陷入被迫修改的泥潭。技术是产品形态发展的前导，在材料和工艺方面的一些创新和改革，必将改变产品在结构和形态方面的巨大变化。材料，加工工艺，结构，产品形象的紧密联系，则说明其中任何一环的改变，都会引发材料整体的蝴蝶效应，所以必须谨慎且认真地运用各种新兴的技术或者工艺，不过为追求产品的实用性，可以适当的使用这些技术。快速发展的工业不但提高了工艺加工水平还带来了人们对产品日益上升的要求，体种类和生产率这两方面首当其冲的被影响，多品种和对中小批生产成为机械生产已经逐步成为各个加工工厂的大体方向。随着越来越多的人加入这种生产方向或者生产模式，这种发展趋势必然已经开始对机床夹具产生很大的影响，已经导致一些机床夹具和以前相比发生了翻天覆地的变化。夹具的基本结构及夹具设计的内容按各个部件在夹具中的职能和布局特色,构成夹具的元件能够划分为下面几类:(1)定位元件及定位装置；(2)夹紧元件及定位装配(或称夹紧部分)； (3)夹具体；(4)对刀,引导元件及装配(包括刀具导向元件,对刀设备及靠模设备等)；(5)动力装置；(6)分度,对定装配；(7)其它元件及其装配(包括夹具各部分间以及夹具与机床间起衔接作用的紧固螺钉,销钉,键和各种手柄等)；一些夹具可能并没有装备所有的元件。相反,按照加工等多方面依据具体要求,一部分夹具仍需安装其它装置和机构。下面几项内容的设计将会成为设计夹具的重点：（1）定位装置的设计；（2）夹紧装置的设计；（3）对刀-引导装置的设计；（4）夹具体的设计；（5）其余元件和装置的设计。第一章 零件的分析1.1 零件的作用 活塞起着承受交变的机械负荷和热负荷，是机器中工作条件最恶劣的关键零部件之一。活塞的功用是承受气体压力，并通过活塞销传给连杆驱使曲轴旋转，在机器中起传递运动与力的作用。1.2 零件的工艺分析活塞有几组加工表面，并有一定位置要求.其中尺寸要求较高的有：分述如下：1.以156大端成型为中心的加工表面：这一组加工表面包括：156外圆及其倒角，尺寸为57外圆相垂直的左右外圆面,2.以轴线为中心的加工表面这一组加工表面包括：加工钻22孔,这些加工表面之间有着一定的位置要求，由上面分析可知，加工时应先加工一组表面，再以这组加工后表面为基准加工另外一组。第二章 工艺规程设计2.1 确定毛坯的制造形式活塞零件材料采用LY11铝制造。材料为LY11，生产类型为批量生产，采用锻造毛坯。2.2 基准的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中回问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，是生产无法正常进行。2.2.1 粗基准的选择对于零件而言，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。根据这个基准选择原则，现选取工件外圆面作为粗基准。2.2.2 精基准的选择主要应该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，这在以后还要专门计算，此处不再重复。2.3 制定工艺路线制定工艺路线的出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用通用机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。同时 应有足够的刚度、可靠的密封及便于传动件润滑和散热、 应有良好的结构工艺性、 形状应力求匀称和美观。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降，提高生产率、保证加工质量、减轻工人劳动强度。1. 工艺路线方案一：1锻造毛坯2热处理3钻6至64扩13孔保证尺寸20mm5钻22孔保证尺寸3.56钻46保证位置在同一圆周12.5上7粗156大端成型至尺寸157与18mm8粗57车小端成型至尺寸185与579精156大端成型保证5.5环槽及156外圆尺寸10精57车小端成型保证尺寸56.5，56与24mm11精镗47孔保证粗度1.612去锐边毛剌2.工艺路线方案二1锻造毛坯2热处理3粗156大端成型至尺寸157与18mm4粗57车小端成型至尺寸185与575精156大端成型保证5.5环槽及156外圆尺寸6精57车小端成型保证尺寸56.5，56与24mm7钻6至68扩13孔保证尺寸20mm9钻22孔保证尺寸3.510钻46保证位置在同一圆周12.5上11精镗47孔保证粗度1.612去锐边毛剌13检验3.工艺路线方案的比较： 两种工艺路线方案的工序是一样，只是加工顺序不一样。在第一个方案中，是车外圆面工序放在后面，不够合理，而方案二侧是放在前面，先把各级处圆加工好后再行各孔与键槽 的的加工，对于整个加工工艺路线看来,最后的加工工艺路线方案二更优。2.3.1机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定活塞零件材料为LY11，生产类型为批量生产，采用锻造毛坯。据以上原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下图：2.3.2 确立切削用量及基本工时工序 热处理, 人工时效工序 按图纸尺寸,进行调质处理工序 粗车156大端成型机床：车床 机械加工工艺手册表刀具：刀具材料Y715，刀杆尺寸， 机床加工工艺设计实用手册表12-7。粗车外圆至157切削深度：单边余量，进行次走刀；进给量：根据机械加工工艺实用手册可得：当时，选用；计算切削速度：机械加工工艺手册表8.4-8： 当时， 确定主轴转速：按机床选取，所以实际切削速度：切削工时: 其中故工序：粗车57车小端成型切削深度：单边余量，进行次走刀；进给量：根据机械加工工艺实用手册可得：当时，选用；计算切削速度： 确定主轴转速：按机床选取，所以实际切削速度：切削工时: 其中故工序：精车156大端成型 精车156：根据机械加工工艺实用手册切削深度：单边余量，进行次走刀；进给量：；计算切削速度： 确定主轴转速：按机床选取，所以实际切削速度：切削工时: 其中故精车环槽切削深度：单边余量，进行次走刀；进给量：选用；计算切削速度： 确定主轴转速：按机床选取，所以实际切削速度：切削工时: 其中故粗镗47孔 镗削 切削深度：单边余量，进行次走刀；进给量：选用；计算切削速度 确定主轴转速：按机床选取，所以实际切削速度：切削工时: 其中故工序：精车57小端成型精车57外圆切削深度：单边余量，进行次走刀；进给量：选用；计算切削速度：确定主轴转速：按机床选取，所以实际切削速度：切削工时: 其中故车环槽切削深度：单边余量，进行次走刀；进给量：选用；计算切削速度确定主轴转速：按机床选取，所以实际切削速度：切削工时: 其中故精车外圆切削深度：单边余量，进行次走刀；进给量：选用；计算切削速度： 确定主轴转速：按机床选取，所以实际切削速度：切削工时: 其中；故精车外圆切削深度：单边余量，进行次走刀；进给量：选用；计算切削速度： 确定主轴转速：按机床选取，所以实际切削速度：切削工时: 其中；故精镗47孔保证粗糙度1.6切削深度：单边余量，进行次走刀；进给量：根据机械加工工艺手册15-10可得：选用；计算切削速度：机械加工工艺手册表8.4-8： 当时， 确定主轴转速：按机床选取，所以实际切削速度：切削工时: 其中故工序 ：钻46保证位置在同一圆周12.5上机床：Z3025钻床刀具：根据参考文献4表21-5选用高速钢钻头。刀宽粗铣4mm，齿数为24齿。钻 削深度：每齿进给量：查参考文献5表2.4-75，得，取。钻削速度：查参考文献8表30-33，得机床主轴转速：查参考文献5表3.1-74取实际切削速度：进给量：工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知 刀具切入长度： =81mm刀具切出长度：取走刀次数1次机动时间：工序 钻22孔钻2孔： 选择2mm高速钢锥柄麻花钻（工艺表3.16） 由切削表2.7和工艺表4.216查得 （切削表2.15） 按机床选取 基本工时：工序扩13孔选择13高速钢钻头 f等于 按机床选取 基本工时：工序 去毛刺 ，检验 第 三章 夹具设计3.1钻4-6孔夹具设计3.1.1问题的提出 本夹具将用于钻床，刀具为6的麻花钻头，本夹具主要用钻4-6孔，采用基孔制,精度等级为8级. 3.1.2夹紧元件的选择本夹紧方案采用夹紧螺母与心轴联结夹紧，通过于心轴的联结把零件定到夹具上，心轴的具体形状尺寸等见图纸夹具中心轴。当工件加工完毕后，松开螺母，移动压板卸下工件。再装上下一个工件.3.1.3定位误差分析机械加工过程中，产生加工误差的因素有很多。在这些因素中，有一项因素于机床夹具有关。使用夹具时，加工表面的位置误差与夹具在机床上的对定及工件在夹具中的定位密切相关。为了满足工序的加工要求，必须使工序中各项加工误差之总和等于或小于该工序所规定的工序公差。本夹具定位误差主要为：销与孔的配合0.05mm，钻模与销的误差0.02mm，钻套与衬套0.029mm由公式e=(H/2+h+b)max/Hmax=(0.052+0.022+0.0292)1/2 =0.06mm e=0.0630/32=0.05625可见这种定位方案是可行的。3.1.4钻削力与夹紧力的计算由于本道工序主要完成孔的钻、攻螺纹加工，而钻削力远远大于攻螺纹切削力。因此切削力应以钻削力为准。由参考文献4得：钻削力 钻削力矩 式中： 本套夹具采用压板夹紧，移动压板主要靠压板上的螺母来实现夹紧。根据参考文献4可知该机构属于单个螺旋夹紧。由式（3.1）根据参考文献4表1-2-20到表1-2-23可查得 3.1.5夹具设计及操作的简要说明 如前说述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率。力较小，为了夹紧工件，避免了夹具结构过于庞大。目前采取的措施是：提高毛坯的制造精度，使最大切削深度降低，以降低切削力。选择合理的夹紧机构，尽量增加夹紧力。结果，本夹具总的感觉还比较紧凑。 夹具的装配图以及零件图分别见图纸。 第 四章 设计体会课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.此次设计是在学完机械制造技术基础和机械装备等课程后的一次对专业知识的综合性的实际运用；更是在学完大学四年来所学的所有专业课及生产实习的一次理论与实践相结合的综合训练。此次设计涉及到的知识面很广，涉及到了材料力学、机械工程材料、机械制造技术基础、机械制造装备设计、公差配合与技术测量、机械设计、工程材料与热处理等课程的相关知识，同时还联系到了生产实习中的一些经验，应用到的知识广、全面。这次设计是一学期时间，在这一学期时间中使我对毕业设计有了很深的体会。具体如下：1. 培养了我查阅相关手册、标准、图表等技术资料的能力。2. 使我对以前所学的知识进行了一次巩固与复习。特别是在识图、手工绘图、计算机绘图、运算等方面使我有了更深的理解。3. 这次设计使我以前所掌握的关于零件加工方面有了更加系统化和深入合理化的掌握。比如参数的确定、计算、材料的选取、加工方式的选取、刀具选择、量具选择等。4. 培养了自己综合运用设计与工艺等方面的知识。5. 对自己独立思考能力和创新能力是更进一步的锻炼与提高。6. 再次体会到理论与实践相结合时，理论与实践也存在差异。参考文献1 刘鸿文.材料力学(第四版).北京:高等教育出版社,20042 唐金松.简明机械设计手册.上海:上海科学技术出版社,1987 3 哈尔滨工业大学.机床设计图册.上海:上海科学技术出版社,19794 哈尔滨工业大学.机床夹具设计手册.上海:上海科学技术出版社,19845 李洪.机械加工工艺手册 .北京:北京出版社,19896 刘朝儒 彭福荫.机械制图(第四版).北京:高等教育出版社,20017 孙桓 陈作模.机械原理(第六版).北京:高等教育出版社,2001 8 王绍俊.机械制造工艺设计手册.北京:机械工业出版社,1987 9 邱宣怀.机械设计(第四版).北京:高等教育出版社,1997 10 吴宗泽 罗圣国.机械设计课程设计手册(第二版).北京:高等教育出版,1999 11 沈学勤.公差配合与技术测