活塞工艺课程设计

1 （ 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 件的中心轴是设计基准和加工工艺基准。 （ 2）零件 的外圆柱面要求与内圆柱的同轴度为 （ 3）零件 90圆柱左右端面要求与内圆柱面轴线垂直度为 （ 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 5） 活塞环槽 口倒角为 45 ，其余倒角为 1 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 1.6 m . （ 7）该零件 材料 为 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。 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。 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 两端的环槽 890 内圆柱面 外环槽 外环槽侧面 槽间距 10 中间环槽 0 总长度 132 2 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 45 倒角。 计毛坯图 坯选择 由 任务书要求可知该零件使用材料为 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。 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 的粗糙度 1.6 m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 车的加工余量为 得加工余量 6。 精车： 车： 4 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 0.8 m . 粗车后的公差等级为 16 m . 对于外圆柱面。 由于对于铸件的余量要求量分别为 6此取总余量为 6车余量为 1精车加工为 2车为 3 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 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。 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 车 半精车 精车 活塞环两端面 车 精车 活塞 890 精车 精车 活塞内圆柱面 车 精车 活塞 40124 环槽 精车 活塞 槽 精车 粗车 4 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。 工艺路线的确定 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 孔至 平端面 ，见平即可 ， 粗车外圆尺寸至 137 6 粗车 调头夹 137 车外圆尺寸到 137 滑接刀，车端面保证总长度为 134 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 位夹紧，半精车外圆，留余量 1图样尺寸切槽 6车端面，照顾尺寸 10 90留加工余量 10 精车 调头装夹，夹外圆并找正，精车内孔至 端面，保证尺寸为 凹槽 890 角 头夹紧，夹外圆并找正，车凹槽 890 车端面 保证总长度为 132角 11 精车 以内孔定位，使用芯 轴定位夹紧，精车外圆 各槽至图样尺寸 径 证各槽间距 10各槽入口处倒角 中间环槽 40 2 检验 检查各部分尺寸及精度。 13 入库 机床的选用 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 1.6 m ，车床即可选 5 到要求，因此选择机床为 工艺装备的选用 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。 序尺寸及公差的计算 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，车为 的加工余量为 6算各工序尺寸： 精车前： 车前： 4 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 公差值为 粗车的经济精度公差等级为 公差值为 数据如下表： 工序名称 工序余量（ 加工经济精度 表面粗糙度 工序基本尺寸（ 尺寸公差（ 精车 0 粗车 2 现用计算法对磨削径向工序量进行分析：查表面 粗车基本尺寸为粗车的经济加工精度等级为 ，可确定其公差值为 取 工序最大余量为 0+03034-（ =序 最小余量为 0-（ =于圆柱外圆柱面 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 1精车余量为 2车余量为 3，总余量为 6 计算各项工序尺寸：精车后达到图纸上的尺寸 ， 精车前尺寸： 134+1=135精车前尺寸： 135+2=137车前尺寸： 137+3=140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 公差值 6 半精车的经济精度公差等级 公差值 车的经济精度公差等级 公差值 上面的数据填入下表： 工序名称 工序余量（ 加工经济精度 表面粗糙度 工序基本尺寸（ 尺寸公差（ 精车 1 34 0 半精车 2 135 粗车 3 37 用计算法对精车径向工序量 行分析： 查表 半精车的基本尺寸为 34+1=135精车加工工序的经济加工精度达到 定公差值为 以 135 序最大余量 135+008） -（ =序最小余量 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 3加工余量为 1加工余量为 4于 110圆柱面，精加工余量 2 精加工余量为 20算各项工序尺寸：精车胡达到图纸上的尺寸 。 对于侧面 精车前尺寸： 8 半精车前尺寸： 6 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 公差值 精车的经济精度等级 公差值 += -（ 6+=上面的数据填入下表： 工序名称 工序余量（ 加工经济精度 表面粗糙度 工序基本尺寸（ 尺寸公差（ 精车 2 半精车 6 对于圆柱面： 精车前尺寸： 110+2=112半精车 前尺寸： 112+20=1327 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 公差值 精车的经济精度公差的等级 公差值 上面的数据填入下表： 工序名称 工序余量（ 加工经济精度 表面粗糙度 工序基本尺寸（ 尺寸公差（ 精车 2 10 0 半精车 20 12 112+-（ = 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， 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 步 2， 3 背吃刀量都相同取为 步 4 背吃刀量取为 进给量的确定： 本设计采用的是硬质合金车刀，工件材料是 表取进给量 f=r 切削速度的计算 硬质合金切削 ，取切削速度 v 为 60mm/据公式 n=1000 d，可得车床转速 01000 =253r/1 5 074(2/01 0 0 0 =128r/01000 =136r/表 主轴转速的范围为 101400合要求。 计算工时： 以上的工序均为采用同一进给量 f=r 则： t1=8 工步 2， 3 t2= ）（=步 4， 总共用时： t 总 =t1+t2+t3+序 09： 由 工步 1：半精车外圆 ， 工步 2：车环槽 6工步 3：车端面 ， 工步 4：车 890 成 背吃刀量的确定： 工步 1 取 步 2 取 工步 3 取 步 4 取 进给量的确定： 由于是半精车， 查工艺手册， 取 f=r，切削速度取为 0mm/切削速度 、时间 的计算 01000 =204r/01000 =249r/761 3 7(2/01 0 0 0 =358r/用时： 0=3=工序 09 共用时： t 总 =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 890 工步 4：倒角 步 5：车端面，保证尺寸 132 工步 6：精车 890 角 背吃刀量、进给量、切削速度的确定： 工步 1 的背吃刀量取 给量 f=r， 20mm/ 工步 2 的背吃刀量取 给量 f=r， 20mm/ 工步 3 的背吃刀量取 给量 f=r， 20mm/ 工步 4 的用时约为 步 5 的背吃刀量取 9 工步 6 的背吃刀量取 角用时约为 t=切削速度、时间的计算 201000 =13480(2/201000 =357r/201000 =478r/时： 总工序 10 用时： T 总 =t1+t2+t3+t4+序 11： 由 工步 1：精车外圆 ， 工步 2：精车各 ， 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 给量 f=r， 20mm/ 工步 2 的背吃刀量取 给量 f=r， 20mm/ 工步 3 的 背吃刀量取 切削速度、时间的计算 则 201000 =282r/1 1 01 3 5(2/ 2 01 0 0 0 =312r/用时 工序总用时为 t 总 = 10 件在本工序的加工要求分析 （ 1） 的外圆柱面，要求与内圆柱面的轴线的同轴度为 2）车 环槽，槽的侧面与轴线的垂直度为 3）车 40 的环槽 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 （ 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 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，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。位外圆柱面的配合要求为 (3)定位误差的分析计算 加工 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= D= B+ Y=足定位要求 同轴度定位误差的分析 11 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= D= B+ Y=足同轴度要求 加工 的侧面垂直度的 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= D= B+ Y=足定位要求 紧方案的确定 参考夹具设计资料 ,采用特殊的螺帽作为夹紧元件 具的装配图纸 (见附录 ) 12 总结 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，我的实践能力有很大的提高。俗话说的好：纸上得来终觉浅，须 知此事要躬行，的确，在我们的设计之中很多看似很妙，但是在实际的工艺生产中却有很大的不足，很多东西是没办法生产出来的，而这些就是工艺所要解决的问题了。通过工艺的设计，我们能让我们的设计变成产品，能够创造实际价值。另外，通过工艺设计， 13 我们将来在做设计的时候能够有效的考虑实践性、可行性，这样就减少了设计的不合理和披露，能让我们的设计更加的完美。 这次设计让我对工艺有了更高层次的认识。以前总觉得工艺有什么啊，一点技术含量都没有，但是现在看来，是我错了。工艺其实不仅劳动者智慧的结晶，也是很关键的环节。例如， 从加工的方法，加工的路线等方面就能够很清楚的看到我们工艺设计人员的思维习惯，有可能一个零件有很多种实现方法，但是聪敏的人能够在最短的时间，花最小的成本来完成，差距是体现在细节上。也许你觉得反正都能达到目的啊，但是你有没想过，如果你生产的产品多大上亿件，那么就是那一丁点的区别，有能就是上亿的损失。 总的来说，通过这次设计，我确实学会了很多，收获了很多。最后还要对一直给我帮助的老师说声：谢谢，您辛苦了！ 14 参考文献 1. 张世昌 北京：机械工业出版社， 2007 2. 冯辛安 北京：机械工业出版社， 2005 3. 大连理工大学 北京：机械工业出版社， 2007 4. 孙桓 北京：高等教育出版社， 2006 5. 席伟光 北京：高等教育出版社， 2003 6. 陈宏均 北京：机械工业出版社， 2003 7. 兰建设 北京：机械工业出版社， 2004