活塞工艺课程设计

1、12 机械制造工艺学课程设计说明书设计题目 设计“活塞“零件的机械加工工艺规程及工艺装配（生产纲领4000件）设计者：黄书通指导教师：梁伟生产日期：2015年01月04号评定成绩：桂林航天工业学院 机械工程系3 目 录设计任务书 课程设计说明书正文 序言1. 活塞工艺分析2. 选择毛坯确定毛坯尺寸，设计毛坯图3. 选择活塞的加工方法制定工艺路线4. 工序加工余量的确定，工序尺寸及公差的计算5. 确定工序切削用量，加工工时6. 夹具的设计 课程设计心得体会参考文献4 桂林航天工业学院机械制造工艺学课程设计任务书 题目设计内容 1、产品零件图 1张2、产品毛坯图 1张3、机械加工工艺过程卡片 1份

2、4、机械加工工序卡片 1套5、课程设计说明书 1份6、夹具设计装配图 1张7、夹具设计零件图 12张专 业：数控技术班级学号：20130307Z0204学 生：黄书通指导教师：梁伟2014年1月7日5 序 言机械制造工艺学课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的链接，也是一次理论联系实际的训练。因此，它在我们的大学学习生活中占有十分重要的地位。 就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的现代化建设打下一个良好

3、的基础。由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。1. 活塞工艺分析1.1. 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1.6µm。零件的中心轴是设计基准和加工工艺基准。（2）零件008. 0134-的外圆柱面要求与内圆柱的同轴度为0.04mm 。（3）零件ø90mm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. 008+入口倒角为0.3 45，其余倒角为145。 （6）该零件内圆柱面和环槽侧面的表面粗糙度要求

4、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。1.2零件工艺分析（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： 1.4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145

5、倒角。2. 选择毛坯确定毛坯尺寸，设计毛坯图2.1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（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. 0080+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

6、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. 。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3.1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

7、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 3.3 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

8、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 4. 工序加工余量的确定，工序尺寸及公差的计算4.1活塞内圆柱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： A 2=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

9、取A1=（78.5±0.15）mm ，工序最大余量为Z 1max=80+03034-（78.5-0.15）=1.684mm工序最小余量为Z 1min=80-（78.5+0.15）=1.35mm 4.2对于圆柱外圆柱面008. 0134-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008. 0134-， 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

10、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T 1=0.08mm 半精车的经济精度公差等级IT10，其公差值T 2=0.16mm 粗车的经济精度公差等级IT12，其公差值T 3=0.4mm 2查表Z2=1mm，则半精车的基本尺寸为A 2=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A 1=（135±0.08）mm 工序最大余量Z 2max=（135+008）-（134-0.08）=1.16mm 工序最小余量Z 2min=（135-0.08）-134=0.92mm4.3对02. 008+环槽的加工其工艺路线为：半精

11、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. 008+，005. 0110-。 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T 1=0.05mm 半精车的经济精度等级IT8，其公差值T 2=0.022mmZmax=8+0.02-（6-0.011）=2.031 Zmin=8-（6+0.011）=1.989 对于圆柱面：精车前尺寸：110+

12、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T 1=0.05mm半精车的经济精度公差的等级IT8，其公差值T 2=0.063mm 将上面的数据填入下表： Zmax=（112+0.031）-（110-0.05）=2.081mmZmin=（112-0.032）-110=1.968mm5. 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。5.1. 工序05，06分

13、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n=1000vc/d ，可得车床转速n1=7514. 3601000=253r/minn2= 15074(2/114. 3601000+=128r/minn3=14014. 3601000=136r/mi

14、n查表CA6140的主轴转速的范围为10-1400，1400-158r/min，符合要求。 计算工时：以上的工序均为采用同一进给量f=0.86mm/r 则：t 1=f n L =86. 0253136=0.634min 工步2，3 t 2=t3=86. 01782/174140-）（=0.21min工步4， t 4=86. 0136136=1.16mm则总共用时：t 总=t1+t2+t3+t4=2.71min5.2工序09：由工步1：半精车外圆，工步2：车环槽2. 008+至6mm ，工步3：车端面，工步4：车890mm右环槽组成背吃刀量的确定：工步1取a p =1mm，工步2取a p =2m

15、m，工步3取a p =0.2mm,工步4取a p =2.5mm 进给量的确定：由于是半精车，查工艺手册，取f=0.51mm/r，切削速度取为vc=90mm/min 切削速度、时间的计算n 1=13714. 3901000=204r/minn 2=11514. 3901000=249r/minn 3=76137(2/114. 3901000+=358r/min则用时：t 1=51. 0204135=1.16mint 2=51. 024910=0.078mint3=51. 027033=0.24mint 4=51. 03587=0.044min则工序09共用时：t 总=t1+4xt2+t3+2xt

16、4 =1.8min5.3. 工序10：由工步1：精车内圆孔， 工步2：车端面保证尺寸，工步3：车槽890mm ，工步4：倒角C1.5，工步5：车端面，保证尺寸132 工步6：精车890mm ，倒角C1. 背吃刀量、进给量、切削速度的确定：工步1的背吃刀量取a p =0.75mm，进给量f=0.2mm/r，vc=120mm/min。 工步2的背吃刀量取a p 0.5mm ，进给量f=0.2mm/r，vc=120mm/min。 工步3的背吃刀量取a p =2.5mm，进给量f=0.2mm/r，vc=120mm/min。 工步4的用时约为0.1min工步5的背吃刀量取a p =0.5mm工步6的背吃

17、刀量取a p =1mm，倒角用时约为t=0.1min切削速度、时间的计算n 1=8014. 31201000=477.7r/minn 2=13480(2/114. 31201000+=357r/minn 6=8014. 31201000=478r/min用时：t 1=2. 0477133=1.4mint 2=2. 035727=0.4mint 3=20.044=0.088mint 4=0.1mint 5=0.4min t 6=2. 047810=0.1min则总工序10用时： T 总=t1+t2+t3+t4+t5+ t6 =2.6min 5.4工序11：由工步1：精车外圆，工步2：精车各02.

18、 008+槽，工步3：各入口处倒角组成背吃刀量、进给量、切削速度的确定：工步1的背吃刀量取a p =0.5mm，进给量f=0.2mm/r，vc=120mm/min。 工步2的背吃刀量取a p =1mm，进给量f=0.2mm/r，vc=120mm/min。 工步3的背吃刀量取a p =1mm。 切削速度、时间的计算则n 1=13514. 31201000=282r/minn 2=110135(2/114. 31201000+=312r/min则用时t 1=2. 0282132=2.35mint 2=2. 031212=0.2min t 3=0.1min 则工序总用时为 t 总=t1+8t2+8x

19、t3 =4.75min6. 夹具的设计6.1零件在本工序的加工要求分析（1）008. 0134-的外圆柱面，要求与内圆柱面的轴线的同轴度为0.04（2）车02. 008+的环槽，槽的侧面与轴线的垂直度为0.02（3）车4001. 0124-的环槽6.2. 确定夹具的类型本工序的加工都为旋转加工，并且中间的内孔较大，因此宜采用芯轴6.3. 拟定定位方案和选择定位元件（1）定位方案，根据工件的结构特点，其定位方案如下：由于内孔的加工精度较高，因此以034. 0080+内孔为定位基准，同时由题意要求工件的端面要有较高的垂直度要求，因此还需要以一端面作为基准。 （2）选择定位元件由上面的定位基准知道，

20、为一个圆柱面和一个端面，因此选择长销小平面组合定位，如下图所示： 定位方案由于该零件的加工是在车床上完成的，因此选择芯轴作为夹具。心轴的轴肩的垂直度要求为0.01mm ，定位外圆柱面的配合要求为H7g5. (3定位误差的分析计算 加工008. 0134-外圆柱面时基准重合因此，B=0基准位移误差是轴孔间的配合间隙，故Y=0.034+0.005=0.039 D=B+Y=0.039<0.08 满足定位要求同轴度定位误差的分析 基准重合，故B=0基准的位移误差即是轴孔的配合误差，故Y=0.034+0.005=0.039<0.04 D=B+Y=0.039<0.04 满足同轴度要求加工

21、02. 008+槽的侧面垂直度的0.02的定位误差加工时是以端面为基准的, 基准重合, 故B=0基准的位移误差即是端面的垂直度的误差, 故Y=0.01 D=B+Y=0.01<0.02 满足定位要求6.5夹具的装配图纸（见目录）课程设计心得体会课程设计是教学过程当中的非常重要的一环，本次课程设计时间不到三周略显得仓促一些。但是通过本次每天都过得很充实的课程设计，从中体会到很多乐趣。这次课程设计我得到的题目是活塞的工艺及工装夹具的设计。零件图形不是很复杂，但是俗话说的好：麻雀虽小，五脏俱全，通过此次设计我还是学会了很多。通过这些天的计算、查手册、翻书，我对机械制造方面的理论知 识掌握的更加的牢靠。 工艺设计是一门综合性的课程， 涉及到了机床、 刀具、夹具、材料、机械原理等方面的知识，要完成一份出色的设计 就要求我们对这些专知识很了解才行。在这近三周的时里，我奔波在 教室、寝室、图书馆三点之间，广泛的查阅资料，与同学的交流，向 老师的请教， 很多问题都迎刃而解， 同时自己也在不知不觉之中提高。 回想三周的奋斗， 我发现， 自己现在对于各种机床、 夹具、 工艺规程、 刀具等方面的知识已经很熟悉，书本上的各种理论的理解更加的透 彻。 机械制造， 是一门理论联系实际的课程， 它具有很强的实践意义， 通过这次设计，我的实践能力有