活塞的机械加工工艺规程设计.doc

目 录1.零件的分析11.1零件的作用11.2零件的工艺分析及其技术要求12.工艺规程设计32.1. 确定毛坯的制造形式及毛坯尺寸确定的32.2. 基面的选择42.3. 制定工艺路线52.4. 机械加工余量、工序尺寸62.5. 确定切削用量及基本工时8总结13参考文献141. 零件的分析1.1零件的作用活塞是曲柄连杆机构中的重要零件之一，是发动机的心脏，它主要有三个作用。第一是使发动机作功；第二是密封，它能使发动机内活塞顶以上的空间保持密封，使发动机能连续工作；第三是传热，它能将发动机点燃爆发时的高温传给气缸，再由气缸壁外侧水套内的循环水将热量带走。 1.2零件的工艺分析及其技术要求图1-1零件图1.2.1.零件的工艺分析1）时效处理是为了消除铸件的内应力，第二次时效处理是为了消除粗加工和铸件残余应力。以保证加工质量。2）活塞环槽的加工，分粗加工和精加工，这样可以减少切削力对环形槽尺寸的影响，以保证加工质量。3）活塞环槽的加工，装夹方法可采用心轴，在批量时可提高生产效率，保证质量。4）活塞环槽尺寸检验，采用片塞规进行检查，片塞规分为通端和止端两种。片塞规具有综合检测功能，即能检查尺寸精度，同时也可以检查环槽两面是否平行，如不平行，片塞规在环槽内不能平滑移动。5）活塞环侧面与轴心线的垂直度检验，可采用心轴装夹工件，再将心轴装夹在两顶尖之间，这时转动心轴，用杠杆百分表测每一环槽的两个侧面，所测读数最大与最小差值，即为垂直度误差。6）活塞外圆mm与mm轴心线的同轴度检验，可采用心轴装夹工件，再将心轴装夹在两顶尖之间，这时转动心轴，用百分表测出活塞外圆跳动的读数最大与最小差值，即为同轴度误差。1.2.2.零件的技术要求（1）活塞环槽侧面与mm轴心线的垂直度公差为0.02mm；（2）活塞外圆mm与mm轴心线的同轴度公差为0.04mm；(3) 左右两端mm内端面与mm轴心线的同轴度公差为0.02mm；(4) 由于活塞环槽与活塞环配合精度要求较高，所以活塞环槽加工精度相对要求较高；(5) 活塞上环槽入口处的倒角为；(6) 材料HT200，铸造后时效处理； （7）未注明倒角。2. 工艺规程设计2.1.毛坯的选择2.1.1.确定毛坯的类型、制造方法和尺寸及公差因为活塞对耐磨性和强度要求较高，其精度对车床的加工精度有很大影响，所以要选用材料为HT200,有导热性好、重量轻、易加工等优点。为了克服铸造缺陷，获得优秀的毛坯，采用压铸制造，在机加工以前先切去浇冒口，然后进行热处理。 材料为HT200，精度等级在8-10之间，取IT=3.6mm，尺寸公差等级为10；加工余量在3-4之间，加工余量等级为G；即毛坯的尺寸为。2.1.2.确定毛坯的技术要求（1）调质处理硬度为2832HRC，以改善切削加工性能，为切削加工做准备。（2）零件左侧局部外圆要求有较高硬度和耐磨性，故需淬火处理，要求硬度达到4550HRC。（3）材料为HT200，未注圆角145。2.1.3.绘制毛坯图 2.2. 基面的选择 由于毛坯的精度较高，所以毛坯的外表面、内圆及顶面可直接作为粗基准，如粗车外圆、环槽、顶部、裙部及端面。由于液态模锻后的毛坯内孔与外圆的同轴度及内孔、外圆对内顶面的垂直度误差均较小，因此，车削后顶部及裙部的壁厚均匀，可为以后的半精加工及精加工留有较均匀的余量。活塞属薄壁筒形零件，径向刚度很差，而主要表面尺寸精度及个主要表面之间的位置精度要求又较高，所以在产品设计时就针对活塞的结构特点，设计了专供加工时定位用的辅助精基准止口内孔及端面。在回油槽、外圆、环槽、顶面等加工时，就采用了该精基准定位。这不仅符合“基准统一”和“工序集中”原则，而且便于轴向夹紧，可采用一套夹具即可。该零件图中较多尺寸及形位公差是以内孔及端面为设计基准的。因此，采用先加工内孔，然后以内孔为精基准加工外圆。根据各加工表面的基准如下表所示：（1） 选择外圆表面作为粗基准定位加工孔，为后续工序加工出精基准，这样使外圆加工时的余量均匀，避免后续加工精度受到“误差复印”的影响。（2） 选择孔作为精基准，这样能在一次装夹中把大多数外圆表面加工出来，有利于保证加工面间相互位置精度。 表2-1加工表面的基准序号加工部位基准选择1内孔及端面外圆毛坯表面2粗车外圆外圆毛坯表面3半精车外圆、端面、按图样尺寸切槽至6mm，凹台内孔4精车孔、端面、凹槽半精车后外圆表面5另一端面和凹槽、外圆、切槽至内径、车中间环槽孔2.3制定工艺路线制定加工方案的一般原则为：先粗后精，先近后远，先外后内，程序段最少，走刀路线最短以及特殊情况特殊处理。制定工艺路线要保证加工质量，提高生产效率，降低成本。根据生产类型是成批生产，零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，在生产纲领已确定的情况下，可以考虑采用专用机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产效率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。拟定加工路线如下：工序号工序名称工序内容定位基准工装1铸造铸造2清砂清砂，去冒口3检验检验铸件有无缺陷4热处理时效处理5粗车夹外圆（毛坯），粗车内孔至及端面，见平即可，粗车外圆尺寸至138mm，长度大于80mm外圆毛坯表面三爪卡盘、中心架、车床6粗车倒头装夹，粗车外圆尺寸至光滑接刀，车端面保证尺寸总长为135mm外圆毛坯表面三爪卡盘、中心架、车床7热处理二次时效处理 8检验检验工件有无气孔，夹渣等缺陷9半精车夹内孔，半精车外圆，留量1.5mm，按图样尺寸切槽至6mm，车端面照顾尺寸10mm，车凹台，留加工余量1mm内孔心轴10精车倒头装夹，夹外圆并找正，精车孔至、车端面，保证总长尺寸为132.5mm。车凹槽，倒角半精车后外圆表面三爪卡盘、中心架、车床11精车以内孔定位，倒头装夹，精车另一端面，保证总长尺寸为132mm，精车另一凹槽，倒角，精车外圆mm，切各槽至图样尺寸内径，保证各槽间距10mm及各槽入口处倒角。车中间环槽内孔三爪卡盘、中心架、车床、心轴12检验检验各部尺寸及精度 13入库入库2.4. 机械加工余量、工序尺寸加工余量可采用查表修正法确定，确定工序尺寸的一般加工方法是，由加工表面的最后工序往前一步推算，最后工序的工序尺寸按零件图样的要求标注。当无基准转换时，同一表面多次加工的工序尺寸只与工序（或工步）的加工余量有关。当基准不重合时，工序尺寸用工艺尺寸链解算。中间工序尺寸按“单向、入体”原则标注，但毛坯和孔心距尺寸公差带一般去双向对称布置。中间工序尺寸的公差可以从相应的加工经济精度表中查得。1. 活塞内孔（工序5和10）的加工余量、工序尺寸及其公差的确定按照粗车精车加工方案，查阅加工余量手册，有粗车余量Zj=6mm、精车余量Zj=4mm；查机械制造技术基础课程设计指导教程第四章各个表，确定各工序尺寸的加工精度等级和表面粗糙度为，粗车：IT12，Ra为1.6、精车：IT7，Ra为12；根据上诉结果，再查标准公差数值表可确定各公步的公差值分别为，粗车;0.3mm、精车：0.034mm。综上所述，该工序加工该定位孔各工步的工序尺寸及公差分别为，粗车、精车。 2. 活塞外圆表面mm（工序5、6、9、10和11）的加工余量、工序尺寸及公差的确定按照粗车半精车精车的加工方案，查阅机械加工余量手册，有工序间的余量：粗车余量Zj=4mm、半精车余量Zj=2.5mm、精车余量Zj=1.5mm。查机械制造技术基础课程设计指导教程第四章各个表，确定各工序尺寸的加工精度等级和表面粗糙度分别为，粗车：IT12，Ra12.5、半精车IT10，Ra5、精车：IT7，Ra3.5。综上所述，该工序加工各工步的工序尺寸及公差分别为：粗车、半精车、精车。3.活塞槽（工序9和11）的加工余量、工序尺寸及公差的确定按照半精车精车的加工方案，查阅机械加工余量手册，有工序间的余量：半精车余量Zj=1mm、精车余量Zj=2mm。查机械制造技术基础课程设计指导教程第四章各个表，确定各工序尺寸的加工精度等级和粗糙度分别为，半精车IT10，Ra3.2、精车：IT7，Ra1.6。综上所述，该工序加工各工步的工序尺寸及公差分别为：半精车、精车。4.活塞凹槽（工序9、10和11）的加工余量、工序尺寸及公差的确定按照半精车精车的加工方案，查阅机械加工余量手册，有工序间的余量：半精车余量Zj=1mm精车余量Zj=1mm。查机械制造技术基础课程设计指导教程第四章各个表，确定各工序尺寸的加工精度等级为：半精车：IT10、精车：IT7。综上所述，该工序加工各工步的工序尺寸及公差分别为：半精车、精车。5.车中间环槽（工序11）的加工余量、工序尺寸及公差的确定按照精车的加工方案，查阅机械加工余量手册，有工序间的余量：精车余量Zj=2mm。查机械制造技术基础课程设计指导教程第四章各个表，确定各工序尺寸的加工精度等级为精车：IT7。综上所述，该工序加工工步的工序尺寸及公差为精车。2.5. 确定切削用量及基本工时 在车床上加工的工序，一般都用硬质合金车刀和镗刀，加工灰铸铁零件采用YG型硬质合金，粗加工用YG6，半精加工用YG8，精加工用YG10，切槽宜用高速钢1.工序5（1)粗车内孔至1）选择刀具：选用45弯头车刀， 2）确定切削用量a. 确定背吃刀量：粗车内孔至的余量为6mm,所以一次走刀完成即ap1=3mm。b. 确定进给量f：查切削用量简明手册：加工材料HT200、车刀刀杆尺寸为1625mm、工件直径70mm、切削深度ap=3mm，则进给量为0.608mm/r。再根据C6140车床说明书,取进给量f =0.6mm/r。c. 确定切削速度Vc：查（切削手册）表1.27和1.28，查得Cv=158，xv=0.15，yv=0.4，m=0.2，修正系数KMv=1，Ksv=0.5，Kkrv=1，Ktv=1，刀具寿命为T=60min。 Vc=（ Cv/Tmapxvfyv）Kv =1581110.5/（600.230.150.60.4）=37m/mind. 确定机床转速n：n=1000Vc/dw=100037/3.1476=155r/min按机床说明书（见工艺手册见表4.2-8）得相近的机床转速为200r/min,所以实际切削速度为48m/min。（2）粗车端面见平1）选择刀具：选用45端面车刀2）确定切削用量a. 确定背吃刀量：粗车端面见平加工余量为2mm,所以一次走刀完成即ap1=2mm。b. 确定进给量f：查切削用量简明手册：加工材料HT200、车刀刀杆尺寸为1625mm、工件直径142mm、切削深度ap=2mm，则进给量为0.81mm/r。再根据C6140车床说明书（见切削手册）取进给量f =1mm/r。c. 确定切削速度Vc：查（切削手册）表1.27和1.28，查得Cv=158，xv=0.15，yv=0.4，m=0.2，修正系数KMv=1，Ksv=0.5，Kkrv=1，Ktv=1，刀具寿命为T=60min。 Vc=（ Cv/Tmapxvfyv）Kv =1581110.5/（600.220.1510.4）=32m/mind. 确定机床转速n：n=1000Vc/dw=100032/3.14142=71.8r/min按机床说明书（见工艺手册见表4.2-8）得相近的机床转速为80r/min,所以实际切削速度为35.7m/min。（3）粗车外圆1）选择刀具：选用90外圆车刀2）确定切削用量a. 确定背吃刀量：粗车外圆的余量为4mm,所以一次走刀完成即ap1=2mm。b. 确定进给量f：查切削用量简明手册：加工材料HT200、车刀刀杆尺寸为1625mm、工件直径142mm、切削深度ap=2mm，则进给量为0.81.2mm/r。再根据C6140车床说明书（见切削手册）取进给量f =0.8mm/r。c. 确定切削速度Vc：查（切削手册）表1.27和1.28，查得Cv=158，xv=0.15，yv=0.4，m=0.2，修正系数KMv=1，Ksv=0.5，Kkrv=0.73，Ktv=1，刀具寿命为T=60min。Vc=（ Cv/Tmapxvfyv）Kv =158110.730.5/（600.220.150.80.4）=26m/mind. 确定机床转速n：n=1000Vc/dw=100026/3.14142=58r/min按机床说明书（见工艺手册见表4.2-8）得相近的机床转速为100r/min,所以实际切削速度为44.7m/min。2.工序7（1）半精车外圆至135.5mm1）选择刀具：选用90外圆车刀， 2）确定切削用量a. 确定背吃刀量：半精车外圆至135.5mm的余量为1.5mm,所以一次走刀完成即ap1=0.75mm。b. 确定进给量f：查切削用量简明手册：加工材料HT200、车刀刀杆尺寸为1625mm、工件直径138mm、切削深度ap=0.75mm，则进给量为0.81.4mm/r。再根据C6140车床说明书（见切削手册）取进给量f =0.8mm/r。c. 确定切削速度Vc：查（切削手册）表1.27和1.28，查得Cv=158，xv=0.15，yv=0.4，m=0.2，修正系数KMv=1，Ksv=0.6，Kkrv=1，Ktv=0.83，刀具寿命为T=60min。Vc=（ Cv/Tmapxvfyv）Kv =158110.830.6/（600.20.750.150.80.4）=39.2m/mind. 确定机床转速n：n=1000Vc/dw=100039.2/3.14138=90.5r/min按机床说明书（见工艺手册见表4.2-8）得相近的机床转速为200r/min,所以实际切削速度为86.7m/min。（2）半精车切槽8mm至6mm,并至115.5mm1）选择刀具：车槽刀， 2）确定切削用量a. 确定背吃刀量：半精车切槽8mm至6mm,的余量为1mm,所以一次走刀完成即ap1=0.5mm。b. 确定进给量f：查切削用量简明手册取进给量f =0.3mm/r。c. 确定切削速度Vc：查（切削手册）表1.27和1.28，查得Cv=158，xv=0.15，yv=0.4，m=0.2，修正系数KMv=1，Ksv=0.6，Kkrv=1，Ktv=0.83，刀具寿命为T=60min。 Vc=（ Cv/Tmapxvfyv）Kv =158110.830.6/（600.20.50.150.80.4）=42.3m/mind. 确定机床转速n：n=1000Vc/dw=100042.3/3.14138=97.6r/min按机床说明书（见工艺手册见表4.2-8）得相近的机床转速为160r/min,所以实际切削速度为69.4m/min。其余工序的计算过程与工序5的方法大致相同.总 结为期一周的课程设计已经接近尾声，回顾整个过程，我们组共同努力，不断的查阅资料并和同学们积极地探讨，使理论与实践更加接近，加深了理论知识的理解，强化了生产实习中的感性认识。通过此次设计，使我们基本掌握了零件的加工过程分析、工艺文件的编制等。学会了查相关手册、选择使用工艺装备等等。总的来说，这次设计，使我们在基本理论的综合运用及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的训练。提高了我们的思考、解决问题创新设计的能力，为以后的设计工作打下了较好的基础。由于能力所限，设计中还有许多不足之处，恳请各位老师、同学们批评指正！参考文献【1】刘长青.机械制造课程技术指导.武汉：华中科技大学出版社【2】孟少农机械加工工艺手册北京：机械工业为出版社，1992【3】陆同机械制造常用资料及新旧标准对照手册. 北京：机械工业出社【4】赵瑾互换性与测量技术技术基础. 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