活塞工艺课设说明书.docx

目录1. 序言12. 零件分析22.1零件结构分析22.2零件样图分析22.3 零件工艺分析32.4 产品的生产纲领和生产类型33.选择毛坯,确定毛坯尺寸，设计毛坯图33.1毛坯选择33.2确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量44. 选择加工方法，制定工艺路线54.1定位基准的选择原则54.2粗基准和精基准的选择54.3零件表面加工方法的确定64.4 加工工序的安排74.5 工艺路线的确定84.6热处理工序的安排：95.工序设计105.1选择加工设备与工艺设备105.1.1机床的选择105.1.2夹具的选择105.1.3刀具的选择105.1.4 量具的选择116确定工序尺寸126.1 活塞加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定127.确定切削用量及基本时间157.1 确定切削用量及基本工时15（1） 粗车止口15（2） 粗镗销孔至17（3）粗车外圆顶面环槽17（4） 铣直横槽19（5） 钻油孔20（6）精车止口打中心孔：20 (7)精车环槽21 (8)精车外圆21（9）精镗销孔23 (10)切锁环槽24 (11)精磨外圆24（12）精车顶面248. 夹具设计258.1 夹具体的毛坯结构258.2 夹具体外形尺寸的确定268.3 夹具体的排屑结构268.4 粗镗销孔夹具工作原理268.5定位基准的选择268.6 切削力以及夹紧力的计算268.7 定位误差分析278.9夹具设计及操作的简要说明279. 总结2810.参考文献291. 序言 本课题基本内容是某活塞机械加工工艺及其夹具设计，要研究的主要内容有： 1）设计开始的过程中，我们应该认真分析零件图，了解要加工零件的结构特点和相关的技术要求，对活塞的每一个细节，都应仔细的分析，如活塞加工表面的平行度、同轴度、粗糙度等，特别是要注意各部分自身精度（同轴度、圆度、粗糙度）和它们的相互位置精度（轴线之间的平行度、垂直度以及轴线与平面之间的平行度、垂直度等要求），该加工零件的各孔的尺寸是整个设计加工的关键，必须弄懂其每个尺寸的意义。我们采用AutoCAD软件和Soildwork绘制零件图，一方面增加对零件的了解认识，另一方面增加我们对AutoCAD软件的熟悉。2）活塞的加工工艺过程是整个设计的重点内容，在设计过程中，我们必须严格地选择毛坯、制订工艺规程、确定加工余量、计算工艺尺寸、计算工时定额以及定位误差的分析，为了与实际加工相吻合，我们还必须对加工设备、切削用量、加工装备等进行选择和设计，这个阶段内容较多，涉及的范围也比较广，为了设计的参数合理，我们必须广泛查阅相关的书籍，达到设计的合理性和实用性。3）为了工件定位准确和夹紧的快速，提高效率和降低工人的劳动强度，提高零件加工精度和安装找正方便，我们要采用专用的夹具。在夹具设计过程中，我们统一采用以端面和止口为主要定位面来进行加工。因为我们未学习过夹具的设计和计算。所以工作量大大地增加了，只有通过在实习过程中对夹具的感性认识和夹具设计参考书以及夹具图册来进行设计和计算。所以，夹具的设计是整个设计的重点，也是一个难点。4）夹具的设计必须要保证夹具的定位准确和机构合理，考虑夹具的定位误差和安装误差。我们将通过对工件与夹具的认真分析，结合一些夹具的具体设计事例，查阅相关的夹具设计资料，联系在工厂看到的一些活塞加工的夹具来解决这些问题。2. 零件分析2.1零件结构分析 活塞顶面用于承受高温气体的压力,在活塞外圆表面上有三个环槽，离顶面最远的一个环槽是油环槽，槽内装有油环，将气缸壁上多余的润滑油刮去，第一环为气环槽 ，用于安装气环，密封燃烧工质，第二环为扭曲环。活塞环上部分称为头部，其余部分称为活塞裙部。 活塞采用铝合金材料铸造，它由顶部、头部、裙部三部分组成。头部呈圆锥体，裙部呈椭圆，顶部为形；头部有三道环槽，上面两道安装气环，下面一道安装油环；油环底部分布着两排回油孔，油槽下面还有一排油孔；活塞头部从上至下呈圆锥体，裙部呈椭圆，内腔复杂，壁厚较均匀。图1 活塞简图2.2零件样图分析（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0.4m。 零件的中心轴是设计基准和加工工艺基准。（2）零件的外圆柱面对轴心线的同轴度不大于。（3）顶面平面度不大于0.02；顶面与止口端面的平行度不大于0.025（4）销孔轴心线与裙部轴心线的对称度不大于0.035/100mm。（5）活塞环槽入口倒角为0.2,止口倒角为2。（6）该零件环槽侧面的表面粗糙度要求较高为0.4。（7）该零件材料为铝合金HB95HB140，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。 2.3 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。2.4 产品的生产纲领和生产类型 生产纲领是企业在计划期内应当生产的包括备品和废品在内的年产量。可按下式计算: 上式中：零件的年生产纲领（件年）；产品的年产量（台年）；每台产品中，该零件的数量（件台）；备品率；废品率； 根据零件易磨损和损坏的程度，备用率取10%，此活塞属于机械零件，一般废品率取1 %。故： N 10000 1 （1 + 10 %）+（1 + 1 %）11110（件/年） 生产类型是企业生产专业化程度的分类，一般分为大量生产、成批生产和单件生产三种类型。其中成批生产又可以分为大批生产、中批生产和小批生产。 根据机械制造工艺设计简明手册中查得：本产品属于轻型机械，此活塞的生产属于大批量生产。3.选择毛坯,确定毛坯尺寸，设计毛坯图3.1毛坯选择 从生产批量来看，此零件属于大批量生产，宜采用精度和生产率高的毛坯制造方法，以减少材料消耗和机械加工工作量。可考虑用金属铸造、熔模铸造、模锻、精锻等方法获得毛坯，由任务书要求可知该零件使用材料为铝合金HB95HB140.由于铝有较好的可铸性，用金属型铸型，在重力下浇注成型。对铝合金铸件有细化组织的作用，生产率高，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。适用于成批大量的生产。 3.2确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量 铸锻件的机械加工余量按GB3735-85确定，确定时，根据估算的锻件的重量、加工精度及锻件形状的复杂系数对于锻件的公差及机械加工余量按GBT 12362-2003确定。要确定毛胚尺寸的公差尺寸及机械加工余量，应确定如下各项因素。（1） 确定毛坯类型及制造方法。 由常用毛坯类型及制造方法确定其制造方法为离心铸造。（2） 确定最小壁厚。 由于材料选定为铝合金，铸件轮廓尺寸小于200x200，故选择最小壁厚为5mm。（3） 确定砂型铸造时的临界壁厚。 由于材料选定铝合金，铸件质量在2.5kg10kg之间故临界壁厚为6mm。（4） 铸件的最小铸出孔尺寸。 由于大批量生产铸件能铸出的最小孔径为3050，故销孔，油孔等小于30mm的孔无法铸造，只能后续加工。（5） 确定铸件尺寸公差等级CT 由于铝合金属于轻金属合金，在离心铸造的的方法下选择CT等级为7。（6） 铸件尺寸公差数值 由于毛胚铸件基本尺寸在100160之间，铸件尺寸公差等级CT为7，则铸件尺寸公差数值为1.2mm（7） 确定机械加工余量等级 由于加工方法为离心加工，铸件材料为铝合金，选择余量等级为D级。（8） 铸件机械加工余量 最大尺寸在100160之间，加工余量等级为F级，故选择双边机械加工余量为3.00mm。（9） 起模斜度 测量面高度大于100160之间，经查表得起模斜度，=25，a=1.2mm 3.3 铸造圆角及半径表 3 铸造圆角铸造方法铸造圆角计算公式最小圆角半径（mm）铝合金镁合金铜合金锌合金黑色金属金属型铸造1222(1) 铸件壁部连接处的内转角应有铸造圆角。(2) 依照铸造圆角计算公式算出数值后，应选取与其接近的机械制造业常用的标准尺寸（详见GB282281）。为便于制造，半径应尽可能统一。在此，对于金属型铸件一般统一便用R3或R5。4. 选择加工方法，制定工艺路线4.1定位基准的选择原则 定位基准的选择一般原则: 1) 选最大尺寸表面为安装面，选最长距离的表面为导向面，选最小尺寸的表面为支承面。2) 首先考虑保证空间位置精度，再考虑保证尺寸精度。3) 应尽量选择零件的主要表面为定位基准。 4.2粗基准和精基准的选择1 根据上述的选择粗基准的基本原则，综合以上各个原则并考虑活塞的实际情况选择加工粗基准如下：1) 以活塞毛坯内腔为粗基准加工外圆和端面,再以外圆为基准加工精基准止口。因为粗车后的外圆面是加工余量小、较准确的、光洁的、面积较大的平面，而且它也是一个重要的表面，它的余量比较均匀。2) 直接以活塞毛坯外圆和端面为粗基准加工精基准止口,由于活塞的毛坯加工是采用金属型铸造，其铸造精度较高，加工余量小且余量均匀，以其作为粗基准同样可以满足加工要求。2 那么根据以上的各个原则，结合实际情况对精基准的选择如下：活塞是一个薄壁零件,在外力作用下很容易产生变形。活塞主要表面的尺寸精度和形位精度的要求都很高,因此希望以一个统一基面定位来加工这些要求高的表面。目前生产活塞的工厂大多采用止口和端面做为统一基准。止口是专门为加工活塞而设置的辅助基准面，在结构上和功能上没有任何作用。在精加工时,除精车外圆等少数工序用止口处的锥面和顶面上的中心孔定位,其余工序都采用止口和端面定位。4.3零件表面加工方法的确定 表 1 加工方法的拟订加工步骤加工方法活塞外圆柱面 活塞裙部外圆的精度要求为IT6级，材料为铝合金HB95HB140，这样对于活塞外圆的加工选用：粗车精车粗磨精磨。这样可以达到的粗糙度为Ra=0.40.1m。端面的加工 端面的精度要求为IT8级、材料为铝合金，故采用两次车削完成，这样能达到的精度等级为IT8IT10，粗糙度为Ra=6.33.2m满足要求。止口的加工 这个部分表面是为了加工出精基准而加工的，粗糙度要求不是很高，精度要求为IT8，故可采用两次车削完成，即采用粗车精车的加工方法,这样能达到的精度等级为IT87，粗糙度为=6.33.2m满足要求。销孔的加工 销孔的表面的精度要求为IT8，要求较高，粗糙度Ra3.21.6m，故考虑采用粗镗精镗的加工方法，这样可以达到的精度等级为IT7，粗糙度为Ra=1.6m满足精度要求。油孔的加工 油孔的表面粗糙度也为Ra小于等于12.5m，它的精度要求并不高，且孔径也小于10mm，故它的加工方法也可以直接采用钻来实现，精度为IT12。环槽的加工 位置精度要求较高，而尺寸精度要求不是很高，故可以考虑采用粗车精车完成。精度等级为IT8，粗糙度为Ra=0.4m满足要求。头部外圆的加工 精度要求为IT8，而外圆开始已经进行一次粗车，故可以用一次精车就可以达到要求，这样可以达到的精度等级为IT7IT8，粗糙度为Ra=3.2m满足要求。活塞中心孔的加工 由于铸造时应形成大概的轮廓，且使用时精度无需过高，故可以用一次普通车床镗孔就可以达到要求，精度等级和粗糙度无具体要求满足尺寸要求即可。切锁环槽的加工 位置精度要求较高，而尺寸精度要求不是很高，故可在销孔精镗后采用车削完成。精度等级为IT8，粗糙度为Ra=6.3m满足精度要求。 加工阶段加工要求粗加工阶段 主要是去除各加工表面的余量，并作出精基准，因此这一阶段关键问题是提高生产率半精加工阶段 在半精加工阶段减小粗加工中留下的误差，使加工面达到一定的精度，为精加工作好准备精加工阶段 在精加工阶段，应确保尺寸、形状和位置精度达到图纸规定的精度要求以及表面粗糙度要求表 2 各加工阶段的加工要求4.4 加工工序的安排(1）先加工基准面，再加工其它表面。(2）一般情况下，先加工平面，后加工孔。(3）先加工主要表面，后加工次要表面。(4）先安排粗加工工序，后安排精加工工序。4.5 工艺路线的确定表 1 加工路线的拟订工序编号工序名称加工过程01铸造按铸造工艺进行02浇注冒口清砂去冒口03时效处理按活塞时效工艺处理04粗车止口普通车床夹毛坯外圆，粗车止口至mm，深度10，Ra6.3；倒角0.5x45，倒角Ra12.5m05粗镗销孔夹紧工具，销孔直径mm销孔上母线到止口端面距离为63.240.05mm，并使销孔轴心线与裙部轴心线的对称度不大于0.2mm。06粗车外圆顶面和环槽夹具夹毛培外圆，加工顶面和环槽加工三个槽，槽宽各为2.20.03mm，三环岸宽3.8加减0.03mm，顶面mm，顶面加工时要预留出高为5mm，的梯形台阶，在加工时活塞外圆时用双向顶尖加工至mm。07铣横直槽止口座夹紧工具，铣直槽宽1.50.12mm，横槽宽30.12mm，弦长74.60.4mm。08钻油孔在距离止口底面79.37mm距离处钻的8个油孔，去毛刺，油孔必须在环槽中央处。09精车止口打中心孔以外圆mm定位夹紧，精车止口，留余量1mm，按图样尺寸加工mm至，打中心孔深度不大于4.8mm，倒角。10精车环槽具体部分尺寸见工序简图卡片，调头装夹，粗糙度上下侧面Ra0.80m地面Ra3.2m；侧面对裙部轴心线的垂直度不大于0.07mm，侧面裙部轴心线圆跳动不大于0.05mm。11精车外圆以内孔定位，使用芯轴定位夹紧，精车外圆mm，裙部锥度不大于0.04，大端在下，外圆对轴心线的同轴度不大于，用锉刀进行倒环槽尖角。12精镗销孔用止口座夹紧工件，加工销孔直径为，圆角不大于0.005，素线平行度不大于0.01，销孔上母线到止口端面距离为63.50.025mm，销孔轴心线与裙边轴心线的垂直度不大于0.035mm。13切锁环槽止口座夹紧工件，在已经镗好的孔内用切槽刀加工槽，使槽宽为，底径为；锁环槽底圆对销孔的同轴度不大于。14精磨外圆以端面为基准用硬化硅砂轮精磨外圆，使得与销孔轴心线垂直之长轴mm，椭圆长轴与短轴之差不大于0.080.13，椭圆长轴的角度偏差不大于5，裙部锥度为0.030.06，大端在下。 15打字按产品图纸规定打字 16成品检验 17入库4.6热处理工序的安排：时效处理：为了消除残余应力，对于尺寸大、结构复杂的铸件，需在粗加工之前、后各安排一次时效处理；对于一般铸件在铸造后或粗加工后安排一次实效处理；对于精度高、钢度低的零件，在粗车、粗磨、半精磨后需要各安排一次实效处理。铝合金热处理安排在机加工前，铝活塞毛坯在机械加工前要切去冒口，并进行时效处理，消除铸造时因冷却不均匀而带来的内应力。时效处理是将活塞加热至180200摄氏度，保温68h后，自然冷却。活塞经过时效处理后还能增加强度和硬度。4.7其它辅助工序的安排：检查、检验工序、去毛刺、平衡、清洗工序等也是工艺规程的重要组成部分。检查、检验工序是保证产品质量合格的关键工序之一，每个操作过程中和操作结束以后都必须自检。在工艺规程中，下列情况下应安排检查工序：零件加工完毕之后；从一个车间到另一个车间的前后；工时较长或重要的关键工序前后。故根据以上原则，在零件加工完毕后安排一次终验工序。在工艺过程的适当之处安排去毛刺处理。在工艺过程的最后一般安排清洗工序。 考虑到此活塞零件的结构特点和技术要求、以及工厂机床设备、工人技术水平等条件，本设计采用工序相对集中的原则，也就是每个工序所包含的内容相对较多，所使用的工艺设备与装备少，同时选择合理的切削用量，减少了工件的搬运、装夹等辅助时间，它的设备数量少，加工过程中大量使用组合夹具、刀具和机床，生产效率高，厂房占地面积小，总投资少，但该加工方式对工人的技术水平要求相对较高，不利于产品快速更新换代，总体考虑还是适合此活塞零件的生产加工的。5.工序设计5.1选择加工设备与工艺设备5.1.1机床的选择 工序4粗车止口选用C618型车床，工序6粗镗销孔和工序13切锁环槽选用普通车床，工序7选用铣直横槽，工序8钻油孔选用Z12形台钻，工序9请车止口打中心孔选用镗孔机床，工序 10精车环槽选用C620型车床，工序11精车外圆选用C11D型车床，工序12精镗销孔选用专用镗床，工序14精磨外圆选用椭圆磨床，工序15精车顶面及倒角选用普通车床。 5.1.2夹具的选择本设计的夹具均为随床夹具或使用组合夹具，并且自成系列。5.1.3刀具的选择刀具选择包括刀具的类型、构造和材料的选择。主要应根据加工方法、工序应达到的加工精度、粗糙度、工件的材料、生产率、和经济性等因素加以考虑，原则上尽量采用标准刀具，必要时采用各种高生产率的复合刀具。故此根据零件的实际情况，并依据简明机械加工工艺手册选择如下所示： 工序四： YG8车刀工序五： YG8专用镗刀（GB1436-85） 工序六： YG8毛环槽切刀（GB1436-85）工序七： 片铣刀，片铣刀工序八： 钻头工序九： YG8普通外圆车刀、中心钻 工序十： YG8光环槽切刀工序十一：YG8普通外圆车刀 工序十二：YG8专用镗刀 工序十三：专用切槽刀（GB1115-85）工序十四：碳化硅砂轮（GB1115-85） 工序十五：YG8普通外圆车刀 车刀部分参数：主偏角Kr：系统刚性好（L/D6），加工盘套之类的工件可取30度45度。当切深较小，走刀量大时可取10度30度。副偏角Kr：精车510；粗车1015；粗镗1520。刃倾角：精车、精镗040；粗车、粗镗-5-10。5.1.4 量具的选择（1）量具选择的原则 量具的选择应做到量具的精度应与零件的加工精度相适应。 量具的量程应与被测零件的尺寸大小相适应。量具的类型应与被测表面的性质、生产类型、生产方式相适应。 同时按量具的极限尺寸选择量仪时还与被测尺寸的公差值，测量精度系数，测量工具和测量方法的极限误差有关，以下列出工序中所用量规。 工序四： 毛止口量规 工序五： 毛销孔量规 工序六： 环槽到端面止口距离卡规 工序九： 光止口塞规 工序十： 光环槽量规 工序十一：外径千分尺 工序十二：光销孔塞规 工序十三：槽宽塞规 工序十四：千分尺 工序十五：专用测量仪6确定工序尺寸6.1 活塞加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定完成某工序所需切除的材料层的厚度称为工序余量，从毛坯到成品的整个工艺过程中所切除的材料层的厚度称为总余量。加工总余量的大小取决于加工过程中各个工序所切除的金属厚度的总和。每一工序所切除的金属层厚度称为工序余量。本设计主要以简明机械加工工艺手册为依据来确定加工余量。应用时再结合加工实际情况进行修正。由于加工工序相对集中，故对各加工部位的加工余量，工序尺寸及毛坯的尺寸、公差、表面粗糙度就毛坯的尺寸确定如下：1) 止口的加工 止口尺寸95mm，Ra为3.2um，公差为0.03mm，精度等级IT8，所以所选加工方法为：粗车止口精车止口。表 6-1 加工止口各工序间及毛坯尺寸工序名称工序间余(mm)表面粗糙度Ra（um）经济度工序尺寸(mm)精车止口0.33.2IT7粗车止口3.96.3IT12毛坯12.5 2) 顶面加工 顶面尺寸为101.68mm,粗车后的加工经济度为IT12,Ra为12.5um（零件的设计要求）。表 6-2 加工顶面各工序间及毛坯尺寸工序名称工序间余量(mm)表面粗糙度Ra（um）经济度（mm）工序尺寸(mm)粗车顶面312.5IT12毛坯12.53) 端面的加工 端面尺寸为102.4mm，粗车后的经济度为IT12,Ra为12.5um（零件的设计要求），所以所选加工方法为：粗车端面。 表 6-3 加工端面各工序间及毛坯尺寸工序名称工序间余量(mm) 表面粗糙度Ra（um）经济度（mm）工序尺寸(mm)粗车端面312.5IT12毛坯12.54) 外圆的加工 外圆的尺寸为：头部mm、裙部外圆mm, Ra为0.4um，公差为0.02m精度等级IT6，所以所选加工方法为粗车外圆精车外圆精磨外圆 表 6-4 加工外圆各工序间及毛坯尺寸工序名称工序间余量(mm)表面粗糙度Ra（um）工序公差（mm）工序尺寸(mm)精磨外圆0.081.6IT6精车外圆0.725IT7粗车外圆2.212.5IT12 毛坯3.0 5) 销孔的加工 销孔的尺寸为mm，Ra为0.1um，精度等级IT7，所以所选加工方法为： 粗镗销孔精镗销孔。表 6-5 加工销孔各工序间及毛坯尺寸工序名称工序间余量(mm)表面粗糙度Ra（um）工序公差（mm）工序尺寸(mm)精镗销孔1.00.1IT8粗镗销孔2.06.3IT12毛坯3.012.5 6) 环槽的加工 环槽的粗糙度Ra为0.4um，等级精度为IT6，所以所选加工方法为：粗车环槽精车环槽。表 6-6 加工第一环槽第二环槽第三环槽各工序间及毛坯尺寸工序名称工序间余量(mm)表面粗糙度Ra（um）工序公差（mm）工序尺寸(mm) 精车环槽0.83.2IT7 粗车环槽11.0 12.5IT10毛坯11.8 12.5表 3-6 加工第四环槽各工序间及毛坯尺寸工序名称工序间余量（mm）表面粗糙度Ra（um）工序公差（mm）工序尺寸(mm)精车环槽0.86.3IT7 粗车环槽12 12.5IT10毛坯12.8 7.确定切削用量及基本时间7.1 确定切削用量及基本工时正确的选用切削用量，对保证产品质量，提高切削效率和经济效益，具有重要的作用。切削用量选择主要依据工件材料，加工精度和表面粗糙度的要求，还应考虑刀具合理的耐用度，工艺系统刚度急机床功率等条件。 其基本原则是：1. 应首先选择一个尽可能大的切削深度；2. 其次选择一个较大的进给量；3. 最后在刀具和机床功率允许条件下选择一个合理的切削速度。切削用量的选择方法有：计算法和查表法，本设计基本上采用查表法。考虑以上因素并查简明机械加工工艺手册确定如下：（1） 粗车止口 工件材料为铝合金,时效处理，390420MPa。加工要求：粗车止口，表面粗糙度Ra0.4m,使用机床：C618型车床，工件安装在三抓卡盘上。所选刀具为TG8车刀，由于车床中心高200mm，故选择车刀刀杆及刀片尺寸为，刀片厚度4.5mm，选择车刀形状为卷屑槽倒棱型前刀面，前角，后角，主偏角，副偏角，刀尖圆弧角。1. 确定背吃刀量：确定双边余量故选择=2mm。2. 确定进给量：由机械加工工艺手册可查得0.60.9mm/r，初步选定0.65 mm/r。确定的进给量需要满足车床进给机构强度要求，故需进行校验。根据切削用量简明手册可得，C620-1车床进给机构允许的进给力为。根据本书中的切削过程力的计算公式得，当材料390420MPa时，求得进给力为，根据切削力修正系数得实际进给力为： ,所给进给量0.65 mm/r可用。3. 选择车床磨钝标准和耐用度：根据本书中的查表法确定切削余量中的车刀磨钝标准及其耐用度的内容，车刀后刀面最大磨损量取1mm，可转位刀耐用度T=60min 计算切削速度按切削手册表1.27，切削速度的计算公式为（寿命选T=60min）。 其中：cv=262，xv=0.12，yv=0.5，m=0.2。修正系数kv见切削手册表1.28，即kmv=1.56，ksv=0.8，kkv=1.18，krv=0.81。所以 4.确定机床主轴转速 =1000/=100015790=555（r/min） 按机床说明书（见工艺手册表4.2-8），与555r/min相近的机床转速为600r/min。所以实际切削速度v=48.3m/min。5.确定切削工时 切削工时，按工艺手册表6.2-1，取： （2） 粗镗销孔至 车床选择普通车床C620-1，选择YG8专用镗刀，根据毛培尺寸，镗刀直径选择16mm，根据镗孔长度为80mm，单边余量为Z=1.0mm,一次镗取全部余量，由查表法确定切削余量中的表158，硬质合金镗刀加工铸钢件，取进给量0.31mm/r，取，故取50/计算切削速度按切削手册表1.27，切削速度的计算公式为（寿命选T=60min）。1) 确定机床主轴转速 =1000/=10005028=568（r/min） 按机床说明书（见 卧式车床主轴转速 表8-4），与555r/min相近的机床转速为600r/min。所以实际切削速度v=52.7m/min.2) 确定切削工时 切削工时，按工艺手册表6.2-1，取： （3）粗车外圆顶面环槽1）粗车顶面。 A.确定最大加工余量。已知毛培长度方向的加工余量为2mm，考虑到=25的起模斜度则毛培长度方向的最大加工余量3.4mm，但实际上，由于以后要在顶面上加工凸台，因此顶面不必全部加工，可以留出一个，高5mm的凸台，待精车顶面时去掉。故以左端面止口处为基准加工右顶面，背吃刀量分两次加工。 B.确定进给量。根据机械加工工艺手册可查得刀杆尺寸1625，故在工件直径为102.4时，0.81.2mm/r，初步选定0.8 mm/r。 C.计算切削速度。计算切削速度按切削手册表1.27，切削速度的计算公式为（寿命选T=60min）。 其中：cv=262，xv=0.12，yv=0.5，m=0.28。修正系数kv见切削手册表1.28，即kmv=0.8，ksv=0.,9，kkv=1.0，krv=0.9。 D.确定机床主轴转速 =1000/=100044.4102.4=138.02（r/min） 按机床说明书（见 卧式车床主轴转速 表8-4），与138.02r/min相近的机床转速为150r/min。所以实际切削速度v=169.56m/min. E.计算工时 2）粗车外圆 A.背吃刀量：单边余量Z=1.5mm，可一次切除，故。 进给量：根据机械加工工艺手册中的查表法确定切削用量部分可查得，选用=0.5mm/r. B.计算切削速度：将上述有关数据代入公式进行计算 C.确定主轴转速： =1000/=1000253102.4=786（r/min） 按机床说明书（见 卧式车床主轴转速 表8-4），与786r/min相近的机床转速为760r/min。所以实际切削速度v=252.8m/min. E.确定工时： 3） 粗车环槽 选用YG8毛环槽切刀，由于槽宽2.2mm，单边槽深5.5mm，故选择刀宽为2mm，刀头长度为15mm，进给量，故取，两次走刀。具体查表步骤见之前所述工序，将上述有关数据进行查表，。 A.确定主轴转速： =1000/=10005992.8=202（r/min）按机床说明书（见 卧式车床主轴转速 表8-4），与202r/min相近的机床转速为230r/min。所以实际切削速度v=67m/min.B确定工时： （4） 铣直横槽 选用片铣刀，片铣刀，用专业铣槽机来铣削该槽。确定其切削深度为1mm，基本工时为60s。（5） 钻油孔 选用Z12型台钻，选用钻头，由查表法确定切削余量中的表15-16可得，钻头直径在24mm间，铝合金硬度在200的进给量0.110.13，故选择0.12mm/r。计算切削速度及时间： n= ，取n=195r/s t=（6）精车止口打中心孔：1）精车止口 确定单边余量为ap=0.15 ，0.2， 则车床主轴转速n=r/min; 取车床主轴转速n=300r/min; 此时切削速度为m/s; 则切削工时t= 2）打中心孔 用中心钻进行打孔，由于打孔深度为4.8mm直径为，由查表法确定切削余量中的表15-17得：0.50.6，故0.5。由于钻孔尺寸，机床的选择以及主轴转速切削速度与以上工序相同，故得出加工时间以及切削工时为t=(7)精车环槽 选用YG8光环槽切刀，由于槽宽3mm，单边槽深与粗车时又切去0.8mm，故选择刀宽为3mm，刀头长度为20mm，进给量，故取，一次走刀。具体查表步骤见之前所述工序，将上述有关数据进行查表， ，第四个槽选择刀宽以及参数与前三道槽相同。A.确定主轴转速： =1000/=100015092=518（r/min） =1000/=10008791=304（r/min） 按机床说明书（见 卧式车床主轴转速 表8-4），与518r/min相近的机床转速为600r/min。所以实际切削速度v=173m/min.B.确定工时： 故(8)精车外圆 1）精车外圆至直径为101.68mm A.背吃刀量：单边余量Z=0.36mm，可一次切除，故。 B.进给量：根据切削用量简明手册中的查表法确定切削用量部分可查得，选用=0.0750.15mm/r.故。由表1.15查得切削速度 C. 确定主轴转速： =1000/=1000300101.68=930（r/min）按机床说明书（见 卧式车床主轴转速 表8-4），与930r/min相近的机床转速为955r/min。所以实际切削速度v=305m/min. D.确定工时： 2）精车中间两环外圆 A.背吃刀量：单边余量Z=0.3mm，可一次切除，故。 B.进给量：根据切削用量简明手册中的查表法确定切削用量部分可查得，选用=0.0750.15mm/r.故。由表1.15查得切削速度 C.确定主轴转速： =1000/=1000280101.08=880.1（r/min）按机床说明书（见 卧式车床主轴转速 表8-4），与880.1r/min相近的机床转速为900r/min。所以实际切削速度v=286m/min。 D.确定工时： 3） 精车顶环环外圆 A.背吃刀量：单边余量Z=0.39mm，可一次切除，故。 B.进给量：根据切削用量简明手册中的查表法确定切削用量部分可查得，选用=0.0750.15mm/r.故。由表1.15查得切削速度 C.确定主轴转速： =1000/=1000280100.89=883.4（r/min）按机床说明书（见 卧式车床主轴转速 表8-4），与883.4r/min相近的机床转速为900r/min。所以实际切削速度v=285m/min。 D.确定工时： 4） 精车第三道环外圆 A.背吃刀量：单边余量Z=0.55mm，可一次切除，故。 B.进给量：根据切削用量简明手册中的查表法确定切削用量部分可查得，选用=0.0750.15mm/r.故。由表1.15查得切削速度 C.确定主轴转速： =1000/=1000280100.58=886.1（r/min）按机床说明书（见 卧式车床主轴转速 表8-4），与883.4r/min相近的机床转速为900r/min。所以实际切削速度v=284m/min。 D. 确定工时： （9）精镗销孔 选择YG8专用镗刀，单边余量Z=0.5mm，一次全部镗取。取进给量，根据简明制造工艺手册中的硬质合金镗刀镗孔的切削用量表15-28，确定切削速度v=80m/min。则： =1000/=10008028=909（r/min） 选择T740金刚镗床进给量和主轴转速均为无级变速，故以上进给量和切削速度，主轴转速均可以作为加工时直接使用。 由于 (10)切锁环槽 选择专用切槽刀，单边切削深度Z=1.25，故选择切槽刀宽度为10mm，刀头长度为20mm，刀杆截面为，进给量，由（表15-7切断及车槽的切削速度）可得m/min。则： =1000/=10005330.5=553（r/min） 按机床说明书（见 卧式车床主轴转速 表8-4），与553r/min相近的CA6140机床转速为560r/min。所以实际切削速度v=53.6m/min。确定加工切锁环槽的加工时间为： (11)精磨外圆 选择碳化硅砂轮，大端单边磨削余量为Z=0.04mm，选择椭圆磨床，砂轮磨料为白刚玉，其尺寸为。选择砂轮转速为n=1500r/min。轴向进给量f=20mm。切削工时为5.76（min），从大端到77.4mm处，锥度按0.030.06进行磨削。（12）精车顶面 选择YG8普通车刀，加工余量为Z=1mm，选择，分两次走刀，根据机械加工工艺手册可查得刀杆尺寸1625，故在工件直径为102.4时，0.81.2mm/r，初步选定0.8 mm/r。 计算切削速度按切削手册表1.27，切削速度的计算公式为（寿命选T=60min）。=1000/=1000111.8101.6=350.2（r/min） 按机床说明书（见工艺手册表4.2-8），与350.2r/min相近的机床转速为370r/min。所以实际切削速度v=118m/min.故确定切削工时: 8. 夹具设计8.1 夹具体的毛坯结构 在选择夹具体的毛坯结构时，应以结构合理性、工艺性、经济性、标准化的可能性以及工厂的具体条件为依据综合考虑。根据夹具的工作条件和受力情况，本夹具的毛坯采用铸造结构可满足要求。 1、M20螺栓 2、M20螺母 3、压 板 4、销 5、支撑柱 6、M16螺栓 7 、M16螺母 8、底座 9 工件 10、定位块 8.2 夹具体外形尺寸的确定 夹具制造属单件生产性质，为缩短设计和制造周期，减少设计和制造费用，所以夹具体设计，一般不作复杂的计算。通常都是参照类似的夹具结构，按经验类比法估计确定。实际上在绘制夹具总图时，根据工件、定位元件、夹紧装置以及其他辅助机构和装置在总体上的配置，夹具体的外形尺寸便已大体确定。根据机床夹具设计手册表1-9-2 夹具体结构尺寸的经验数据及表1-9-3 夹具体座耳尺寸两表可初步拟订夹具体的尺寸。8.3 夹具体的排屑结构为了便于排除切屑，不使其积聚在定位元件工作表面上而影响工件正确定位，一般在设计夹具体时，应采取必要的措施。参阅机床夹具设计手册表1-9-4，采用切屑自动排除结构。8.4 粗镗销孔夹具工作原理 它用止口及端面定位，消去个自由度，剩下的转动自由度用一根装在尾座套筒中的削边销插入销孔中来定位，从而保证镗孔的加工余量均匀。当用螺母与螺杆及压块将活塞压紧后，再将削边销从销孔中退出，即可进行加工。8.5定位基准的选择 由零件图可知，活塞销孔的尺寸为mm，活塞圆柱表面的园跳度为0.1mm，由于毛柸的精度较高，所以毛柸的表面，内圆以及顶面可直接作为粗基准，因此，镗活塞销孔时以顶面作为水平基准，活塞左右的夹紧以及外表面为基准。8.6 切削力以及夹紧力的计算切削刀具：整体双刃镗刀块，钻头直径D=28mm，则 圆周切削分力F=902其中，f=5mm，所以： 径向切削分力所以 ： 轴向切削分力所以 计算切削力时，必须考虑安全系数，安全系数K=式中，于是K=1.9965所以，圆周切削分力 径向切削分力 轴向切削分力8.7 定位误差分析（1）定位元件尺寸及公差的确定。本夹具的主要定位元件为一定位销，定位销与夹具体上相应的孔采用过盈配合且能保证零件的公差要求，即为： 定位销A60f7178GB2203-80（2） 卡爪的定位。由于活塞的圆柱表面不是均匀大小，所以卡爪的定位对活塞表面夹紧会产生相应的误差。8.9夹具设计及操作的简要说明 如前所述，在设计夹具时，为了提高劳动生产率，应该首先着眼于机动夹紧，所以采用卡爪用来夹紧活塞。活塞的顶面再由定位销进行定位，使整个活塞处于完全定位的状态，加工时将活塞放入夹具体，使活塞的上端面处于定位销的位置，得到端面的定位，活塞的圆柱表面通过卡爪，卡环，再由夹具体内的活塞来夹紧，使得待加工的活塞牢固的定位。9. 总结经过一个多月的艰苦工作，我的课程设计在各位老师以及同学的的悉心指点下，终于圆满地完成了设计任务。这次课程设计对我有重要意义，我即将离开学校，踏上自己的工作岗位。通过这次的毕业设计，我能比较全面地综合运用机械加工工艺及机床夹具设计的理论和实践知识，能根据被加工零件的技术要求，运用零件制造的基本工艺路线和方法，学会拟订专用机床的设计路线，完成工件的加工、夹具的结构设计，并且对有关手册、规范、图表等技术资料有了一定的熟悉，也重新巩固了识图、制图和编写技术文件等的基本技能。更加全面地复习了机械方面的专业知识，加强锻炼独立思考的能力和自己动手的能力。综合运用机械制造工艺学课程和其它相关课程的知识,分析和解决机械加工问题,进一步巩固、加深和拓宽所学的知识。在这一过程中，我不仅学会了如何完整地设计出一个符合要求的专用机床和夹具，还学会了一种方法一种态度，一种独立分析和解决问题的方法，一种面对困难从容不迫的态度, 增强和提高了从事机械加工工作的自信心。它不仅对我未来将从事的工作进行了一次适应性训练，而且锻炼了我的分析能力、解决问题能力，为自己今后参加工作打下了一个良好的基础。这次设计也暴露了自己知识面不足的情况，例如查表CAD应用方面的不足。在自己将来的学习中，一定要注意弥补和改进。在设计得到了各位老师和同学的帮助在此再次表示我最深的谢意。10.参考文献 白海清，典型零件工艺设计，北京大学出版社，1995。 刘志峰，制造制造工艺及专用夹具设计指导书，高等教育出版社，1994。 于大国，机械制造技术基础与工艺学课程设计设计教程，国防工业出版社，2013。 李益民，机械制造工艺设计简明手册，机械工业出版，2014。 艾兴，切削用量简明手册，高等教育出版社，1966。 濮良贵，机械设计，高等教育出版社，1996。 王栋，机械制造工艺学课程设计指导书，机械工业出版社，2010。