活塞工藝課程設(shè)計

1、機械制造工藝學課程設(shè)計說明書設(shè)計題目 設(shè)計“活塞“零件的機械加工工藝規(guī)程及工藝裝配（生產(chǎn)綱領(lǐng)4000件）設(shè)計者：黃書通指導教師：梁偉生產(chǎn)日期：2015年01月04號評定成績：桂林航天工業(yè)學院 機械工程系目 錄設(shè)計任務(wù)書課程設(shè)計說明書正文序言1.活塞工藝分析2.選擇毛坯確定毛坯尺寸，設(shè)計毛坯圖3.選擇活塞的加工方法制定工藝路線4.工序加工余量的確定，工序尺寸及公差的計算5.確定工序切削用量，加工工時6.夾具的設(shè)計課程設(shè)計心得體會參考文獻桂林航天工業(yè)學院機械制造工藝學課程設(shè)計任務(wù)書題目設(shè)計內(nèi)容 1、產(chǎn)品零件圖 1張2、產(chǎn)品毛坯圖 1張3、機械加工工藝過程卡片 1份4、機械加工工序卡片 1套5、課程

2、設(shè)計說明書 1份6、夾具設(shè)計裝配圖 1張7、夾具設(shè)計零件圖 12張專 業(yè)：數(shù)控技術(shù)班級學號：20130307Z0204學 生：黃書通指導教師：梁偉2014年1月7日序 言機械制造工藝學課程設(shè)計是在我們學完了大學的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后進行的。這是我們在進行畢業(yè)設(shè)計之前對所學各課程的一次深入的綜合性的鏈接，也是一次理論聯(lián)系實際的訓練。因此，它在我們的大學學習生活中占有十分重要的地位。就我個人而言，我希望能通過這次課程設(shè)計對自己未來將從事的工作進行一次適應(yīng)性訓練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后參加祖國的現(xiàn)代化建設(shè)打下一個良好的基礎(chǔ)。由于能力所限，設(shè)計尚有許多不足之

3、處，懇請各位老師給予指教。1.活塞工藝分析 1.1.零件圖樣分析（1）該零件軸段的加工精度要求較高，要有較高的形位公差，表面粗糙度最高達到了1.6µm。零件的中心軸是設(shè)計基準和加工工藝基準。（2）零件的外圓柱面要求與內(nèi)圓柱的同軸度為0.04mm。（3）零件ø90mm的圓柱左右端面要求與內(nèi)圓柱面軸線垂直度為0.02mm。（4）右端向左數(shù)第一個環(huán)槽兩側(cè)面要求與內(nèi)圓柱面軸線的垂直度為0.02mm（5）活塞環(huán)槽入口倒角為0.3，其余倒角為1。（6）該零件內(nèi)圓柱面和環(huán)槽側(cè)面的表面粗糙度要求較高為1.6. （7）該零件材料為HT200，采用鑄造工藝形成毛坯。（8）由于鑄件易形成應(yīng)力集中

4、等缺陷，因此，毛坯還需經(jīng)過時效處理。 1.2零件工藝分析（1）由于是批量生產(chǎn)，因此，毛坯采用鑄件，并且進行時效處理消除內(nèi)部應(yīng)力。（2）該零件為旋轉(zhuǎn)體，因此，大部分工藝采用車削。（3）該零件的位置精度要求較高，并且又是批量生產(chǎn)，因此可在中間生產(chǎn)環(huán)節(jié)采用專用夾具，提高生產(chǎn)效率。 1.3活塞環(huán)表面粗糙度，形狀和位置精度要求與表面粗糙度要求如下表：加工表面尺寸偏差公差及精度等級表面粗糙度形位公差外圓柱面IT812.50.04A兩端的環(huán)槽3.20.02A內(nèi)圓柱面IT71.6外環(huán)槽IT7外環(huán)槽側(cè)面1.60.02A槽間距10中間環(huán)槽IT9總長度132 1.4審查零件的結(jié)構(gòu)工藝性（1） 該零件環(huán)槽較多，易產(chǎn)生

5、應(yīng)力集中，因此應(yīng)有合理的圓角半徑。（2） 該零件在加工前應(yīng)進行時效處理。（3） 在其他尖角地方應(yīng)進行1倒角。2.選擇毛坯確定毛坯尺寸，設(shè)計毛坯圖 2.1毛坯選擇由任務(wù)書要求可知該零件使用材料為HT200.因此，毛坯直接采用鑄件，進行各項機加工之前必須對零件進行時效處理。 2.2確定毛坯的尺寸公差及機械加工余量（1） 由于該零件的環(huán)槽較多，并且不利于鑄造成型，并且尺寸又不是很大，因此，外圓柱面環(huán)槽不鑄造出來（2） 該零件的內(nèi)孔較大，因此直接的鑄造出來，對于內(nèi)圓柱面的粗糙度1.6要求，對其加工方案為粗車精車。 對于內(nèi)孔。 查工藝手冊得：精車的加工余量為1.1，粗車的加工余量為4.5，總得加工余量6

6、。 精車： 80-1.5=78.5粗車： 78.5-4.5=74確定個工序的加工經(jīng)濟精度和表面粗糙度。有工藝手冊得：精車后的公差等級為IT7，Ra為0.8. 粗車后的公差等級為IT11，Ra為16. 對于外圓柱面。 由于對于鑄件的余量要求量分別為6mm，因此取總余量為6mm。精車余量為1mm，半精車加工為2mm，粗車為3mm.。精車： 134+1=135半精車： 135+2=137粗車： 137+3=140 對于軸端面尺寸的確定。 由工藝手冊得端面加工余量為2，由此可知零件尺寸及形狀如下圖：3.選擇活塞的加工方法制定工藝路線 3.1定位基準的選擇（1） 粗基準的選擇 粗基準的選擇應(yīng)能保證精基準

7、加工面之間的位置精度，合理分配各加工面的余量，為后續(xù)工序提供精基準，所以為了更便于定位，裝夾和加工，可選擇該毛坯的外圓柱面作為加工粗基準。（2） 精基準的選擇。 根據(jù)零件的加工方便，裝夾方便，定位準確，誤差少的原則，選擇零件的已加工外圓柱面，內(nèi)圓柱面及兩端面作為精基準。 3.2零件表面加工方法的確定 根據(jù)零件圖表加工要求，以及材料性質(zhì)等各因素，各加工間的加工方法如下表：活塞環(huán)外圓柱面IT812.5粗車半精車精車活塞環(huán)兩端面12.5粗車精車活塞3.2半精車精車活塞內(nèi)圓柱面IT71.6粗車精車活塞環(huán)槽IT912.5半精車活塞環(huán)槽IT71.6半精車粗車3.3 加工階段的劃分 劃分的原因：保證加工余量

8、合理，劃分加工階段能合理地使用機床設(shè)備，便與熱處理工序的安排，便于及時的發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷，保護槽加工過后的表面。 階段的劃分：由于該毛坯為鑄件毛坯，內(nèi)孔可直接形成，并且毛坯的厚度較大。因此，易形成各種缺陷，因此，粗加工內(nèi)外圓柱面及兩端的加工，然后進行二次時效處理，到了半精加工因此，精加工時采用工序集中加工，精加工內(nèi)圓柱面右端面，半精加工精加工環(huán)槽，半精加工外圓柱面，最后進行外圓柱面的環(huán)槽的半精加工、精加工。3.4 工藝路線的確定序號工序名加工過程01鑄造鑄造02清砂清砂去冒口03檢驗檢查鑄件有無缺陷04熱處理時效處理05粗車夾毛坯外圓，粗車mm內(nèi)孔至78.9，平端面，見平即可，粗車外圓尺寸至mm

9、06粗車調(diào)頭夾mm，粗車外圓尺寸到mm，光滑接刀，車端面保證總長度為134mm。07熱處理二次時效處理08檢驗檢驗工件有無氣孔，夾渣等缺陷09半精車以內(nèi)孔mm定位夾緊，半精車外圓，留余量1mm，按圖樣尺寸切槽mm至6mm，車端面，照顧尺寸10mm，車90mmx8mm端槽，留加工余量1mm10精車調(diào)頭裝夾，夾外圓并找正，精車內(nèi)孔至mm，車端面，保證尺寸為132.5mm，車凹槽mm，倒角C1.5mm，調(diào)頭夾緊，夾外圓并找正，車凹槽mm，車端面保證總長度為132mm，倒角C1mm。11精車以內(nèi)孔定位，使用芯軸定位夾緊，精車外圓mm，切各槽至圖樣尺寸mm，內(nèi)徑mm，保證各槽間距10mm，及各槽入口處倒

10、角C0.3，車中間環(huán)槽40mm12檢驗檢查各部分尺寸及精度。13入庫4.工序加工余量的確定，工序尺寸及公差的計算4.1活塞內(nèi)圓柱面加工其加工工藝路線為粗車精車。由工序05、10組成，據(jù)之前查到的加工質(zhì)量得，粗車為4.5，精車為1.5,總的加工余量為6mm,計算各工序尺寸：精車前：80-1.5=78.5粗車前：78.5-4.5=74按照加工的方法能達到的經(jīng)濟精度給各工序尺寸的確定公差，查工藝手冊可得到每道工序的經(jīng)濟精度，所以對應(yīng)值為：取精車的經(jīng)濟精度公差等級為IT7，其公差值為T1=0.03mm取粗車的經(jīng)濟精度公差等級為IT12，其公差值為T2=0.3mm 其數(shù)據(jù)如下表：工序名稱工序余量（mm）

11、加工經(jīng)濟精度表面粗糙度Ra（mm）工序基本尺寸（mm）尺寸公差（mm）精車1.5IT71.680粗車4.5IT121278.5現(xiàn)用計算法對磨削徑向工序量進行分析：查表面Z1=1.5.則粗車基本尺寸為A2=80-1.5=78.5mm，粗車的經(jīng)濟加工精度等級為IT12級，可確定其公差值為0.3mm，故取A1=（78.50.15）mm，工序最大余量為Z1max=80+03034-（78.5-0.15）=1.684mm工序最小余量為Z1min=80-（78.5+0.15）=1.35mm4.2對于圓柱外圓柱面其加工工藝路線為：粗車半精車精車。（由工序05 ，06，09，11組成）查表可得各個工序余量：精

12、車余量為1mm，半精車余量為2mm，粗車余量為3，總余量為6mm。計算各項工序尺寸：精車后達到圖紙上的尺寸，精車前尺寸：134+1=135mm半精車前尺寸：135+2=137mm粗車前尺寸：137+3=140mm按照各項工序所得到的經(jīng)濟精度所對應(yīng)值： 精車的經(jīng)濟精度公差等級IT8，其公差值T1=0.08mm 半精車的經(jīng)濟精度公差等級IT10，其公差值T2=0.16mm 粗車的經(jīng)濟精度公差等級IT12，其公差值T3=0.4mm將上面的數(shù)據(jù)填入下表：工序名稱工序余量（mm）加工經(jīng)濟精度表面粗糙度Ra（mm）工序基本尺寸（mm）尺寸公差（mm）精車1IT83.5134半精車2IT105135粗車3I

13、T1212.5137用計算法對精車徑向工序量Z2進行分析：查表Z2=1mm，則半精車的基本尺寸為A2=134+1=135mm，半精車加工工序的經(jīng)濟加工精度達到IT10，確定公差值為0.16mm，所以A1=（1350.08）mm工序最大余量Z2max=（135+008）-（134-0.08）=1.16mm工序最小余量Z2min=（135-0.08）-134=0.92mm4.3對環(huán)槽的加工其工藝路線為：半精車精車，（由工序09 ，11組成） 查表確定半精車加工余量為3mm，精加工余量為1mm，總加工余量為4mm，對于圓柱面，精加工余量2mm，半精加工余量為20mm計算各項工序尺寸：精車胡達到圖紙上

14、的尺寸，。 對于側(cè)面 精車前尺寸：8-2=6 半精車前尺寸：6-6=0對按照各工序所得到的經(jīng)濟精度所對應(yīng)的值：精車的經(jīng)濟精度等級IT7，其公差值T1=0.05mm半精車的經(jīng)濟精度等級IT8，其公差值T2=0.022mmZmax=8+0.02-（6-0.011）=2.031 Zmin=8-（6+0.011）=1.989將上面的數(shù)據(jù)填入下表：工序名稱工序余量（mm）加工經(jīng)濟精度表面粗糙度Ra（mm）工序基本尺寸（mm）尺寸公差（mm）精車2IT71.68半精車6IT83.26 對于圓柱面： 精車前尺寸：110+2=112mm 半精車前尺寸：112+20=132mm按照各項工序的所得到的經(jīng)濟精度所對

15、應(yīng)的值：精車的經(jīng)濟精度公差等級IT7，其公差值T1=0.05mm半精車的經(jīng)濟精度公差的等級IT8，其公差值T2=0.063mm將上面的數(shù)據(jù)填入下表：工序名稱工序余量（mm）加工經(jīng)濟精度表面粗糙度Ra（mm）工序基本尺寸（mm）尺寸公差（mm）精車2IT71.6110半精車20IT83.2112Zmax=（112+0.031）-（110-0.05）=2.081mmZmin=（112-0.032）-110=1.968mm5.確定工序切削用量，加工工時 確定切削用量的原則：首先應(yīng)選擇去盡可能大的背吃刀量，其次在機床動力和剛度允許的條件下，又滿足以加工表面粗糙度的情況下，選擇盡可能大的進給量，最后根據(jù)

16、公式確定最低切削速度。5.1.工序05，06分別為工步1 車內(nèi)孔，工步2 車左端面，工步3 車右端面，工步4 車外圓組成背吃刀量的確定： 根據(jù)加工余量，工步1 的吃刀量為2.25mm，工步2，3背吃刀量都相同取為1.5mm，工步4背吃刀量取為1.5mm。進給量的確定： 本設(shè)計采用的是硬質(zhì)合金車刀，工件材料是HT200 查表取進給量f=0.86mm/r切削速度的計算 硬質(zhì)合金切削HT200時，取切削速度v為60mm/min，根據(jù)公式n=1000vc/d，可得車床轉(zhuǎn)速n1=253r/minn2=128r/minn3=136r/min查表CA6140的主軸轉(zhuǎn)速的范圍為10-1400，1400-158

17、r/min，符合要求。計算工時： 以上的工序均為采用同一進給量f=0.86mm/r則：t1=0.634min工步2，3 t2=t3=0.21min工步4， t4=1.16mm則總共用時：t總=t1+t2+t3+t4=2.71min5.2工序09：由工步1：半精車外圓，工步2：車環(huán)槽至6mm，工步3：車端面，工步4：車mm右環(huán)槽組成背吃刀量的確定：工步1取ap=1mm，工步2取ap=2mm，工步3取ap=0.2mm,工步4取ap=2.5mm進給量的確定：由于是半精車，查工藝手冊，取f=0.51mm/r，切削速度取為vc=90mm/min切削速度、時間的計算n1=204r/minn2=249r/m

18、inn3=358r/min則用時：t1=1.16min t2=0.078min t3=0.24min t4=0.044min則工序09共用時：t總=t1+4xt2+t3+2xt4 =1.8min5.3.工序10：由工步1：精車內(nèi)圓孔， 工步2：車端面保證尺寸，工步3：車槽mm，工步4：倒角C1.5，工步5：車端面，保證尺寸132 工步6：精車mm，倒角C1.背吃刀量、進給量、切削速度的確定：工步1的背吃刀量取ap=0.75mm，進給量f=0.2mm/r，vc=120mm/min。工步2的背吃刀量取ap0.5mm，進給量f=0.2mm/r，vc=120mm/min。工步3的背吃刀量取ap=2.5

19、mm，進給量f=0.2mm/r，vc=120mm/min。工步4的用時約為0.1min工步5的背吃刀量取ap=0.5mm工步6的背吃刀量取ap=1mm，倒角用時約為t=0.1min切削速度、時間的計算n1=477.7r/minn2=357r/min n6=478r/min用時：t1=1.4min t2=0.4min t3=20.044=0.088min t4=0.1min t5=0.4min t6=0.1min則總工序10用時：T總=t1+t2+t3+t4+t5+ t6 =2.6min5.4工序11：由工步1：精車外圓，工步2：精車各槽，工步3：各入口處倒角組成背吃刀量、進給量、切削速度的確定

20、：工步1的背吃刀量取ap=0.5mm，進給量f=0.2mm/r，vc=120mm/min。工步2的背吃刀量取ap=1mm，進給量f=0.2mm/r，vc=120mm/min。工步3的背吃刀量取ap=1mm。切削速度、時間的計算則n1=282r/minn2=312r/min則用時t1=2.35mint2=0.2mint3=0.1min則工序總用時為t總=t1+8t2+8xt3 =4.75min6.夾具的設(shè)計6.1零件在本工序的加工要求分析（1）的外圓柱面，要求與內(nèi)圓柱面的軸線的同軸度為0.04（2）車的環(huán)槽，槽的側(cè)面與軸線的垂直度為0.02（3）車40的環(huán)槽6.2.確定夾具的類型 本工序的加工都

21、為旋轉(zhuǎn)加工，并且中間的內(nèi)孔較大，因此宜采用芯軸6.3.擬定定位方案和選擇定位元件（1）定位方案，根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)特點，其定位方案如下： 由于內(nèi)孔的加工精度較高，因此以內(nèi)孔為定位基準，同時由題意要求工件的端面要有較高的垂直度要求，因此還需要以一端面作為基準。（2）選擇定位元件 由上面的定位基準知道，為一個圓柱面和一個端面，因此選擇長銷小平面組合定位，如下圖所示：定位方案由于該零件的加工是在車床上完成的，因此選擇芯軸作為夾具。心軸的軸肩的垂直度要求為0.01mm，定位外圓柱面的配合要求為H7g5.(3)定位誤差的分析計算 加工外圓柱面時 基準重合因此，B=0 基準位移誤差是軸孔間的配合間隙，故Y=0

22、.034+0.005=0.039 D=B+Y=0.039<0.08滿足定位要求同軸度定位誤差的分析基準重合，故B=0基準的位移誤差即是軸孔的配合誤差，故Y=0.034+0.005=0.039<0.04 D=B+Y=0.039<0.04滿足同軸度要求加工槽的側(cè)面垂直度的0.02的定位誤差加工時是以端面為基準的,基準重合,故B=0基準的位移誤差即是端面的垂直度的誤差,故Y=0.01 D=B+Y=0.01<0.02滿足定位要求6.5夾具的裝配圖紙（見目錄）課程設(shè)計心得體會課程設(shè)計是教學過程當中的非常重要的一環(huán)，本次課程設(shè)計時間不到三周略顯得倉促一些。但是通過本次每天都過得很充

23、實的課程設(shè)計，從中體會到很多樂趣。這次課程設(shè)計我得到的題目是活塞的工藝及工裝夾具的設(shè)計。零件圖形不是很復雜，但是俗話說的好：麻雀雖小，五臟俱全，通過此次設(shè)計我還是學會了很多。通過這些天的計算、查手冊、翻書，我對機械制造方面的理論知識掌握的更加的牢靠。工藝設(shè)計是一門綜合性的課程，涉及到了機床、刀具、夾具、材料、機械原理等方面的知識，要完成一份出色的設(shè)計就要求我們對這些專知識很了解才行。在這近三周的時里，我奔波在教室、寢室、圖書館三點之間，廣泛的查閱資料，與同學的交流，向老師的請教，很多問題都迎刃而解，同時自己也在不知不覺之中提高?；叵肴艿膴^斗，我發(fā)現(xiàn)，自己現(xiàn)在對于各種機床、夾具、工藝規(guī)程、刀具等方