活塞的機械加工工藝規(guī)程設計

1、1. 零件的分析1.1.1零件的作用1.1.2 .零件的工藝分析及其技術要求12. 工藝規(guī)程設計3.2.1. 確定毛坯的制造形式及毛坯尺寸確定的 322基面的選擇42.3. 制定工藝路線52.4. 機械加工余量、工序尺寸 62.5. 確定切削用量及基本工時8總結13參考文獻1411. 零件的分析1.1零件的作用活塞是曲柄連桿機構中的重要零件之一， 是發(fā)動機的心臟，它主要有三個作 用。第一是使發(fā)動機作功；第二是密封，它能使發(fā)動機內活塞頂以上的空間保持 密圭寸，使發(fā)動機能連續(xù)工作；第三是傳熱，它能將發(fā)動機點燃爆發(fā)時的高溫傳給 氣缸，再由氣缸壁外側水套內的循環(huán)水將熱量帶走。1.2 .零件的工藝分析及

2、其技術要求122圖1-1零件圖1.2.1. 零件的工藝分析1）時效處理是為了消除鑄件的內應力，第二次時效處理是為了消除粗加工和鑄件殘余應力。以保證加工質量2）活塞環(huán)槽的加工，分粗加工和精加工，這樣可以減少切削力對環(huán)形槽尺 寸的影響，以保證加工質量。3）活塞環(huán)槽的加工，裝夾方法可采用心軸，在批量時可提高生產效率，保 證質量。4）活塞環(huán)槽8 00.02 mm尺寸檢驗，采用片塞規(guī)進行檢查，片塞規(guī)分為通端和 止端兩種。片塞規(guī)具有綜合檢測功能，即能檢查尺寸精度，同時也可以檢查環(huán)槽 兩面是否平行，如不平行，片塞規(guī)在環(huán)槽內不能平滑移動。5）活塞環(huán)側面與：j8Oo0.034 mm軸心線的垂直度檢驗，可采用心軸

3、裝夾工件， 再將心軸裝夾在兩頂尖之間，這時轉動心軸，用杠桿百分表測每一環(huán)槽的兩個側 面，所測讀數(shù)最大與最小差值，即為垂直度誤差。6）活塞外圓： d340o.08mn與- OoO.034 mn$ft心線的同軸度檢驗，可采用心軸裝 夾工件，再將心軸裝夾在兩頂尖之間，這時轉動心軸，用百分表測出活塞外圓跳 動的讀數(shù)最大與最小差值，即為同軸度誤差。1.2.2. 零件的技術要求（1）活塞環(huán)槽側面與G8O0O.034 mmtt心線的垂直度公差為0.02mm（2）活塞外圓134寫8mm與8OO.034 mntt心線的同軸度公差為0.04mm（3）左右兩端叮J9O mm內端面與”800.034 mn軸心線的同軸

4、度公差為0.02mm（4）由于活塞環(huán)槽與活塞環(huán)配合精度要求較高，所以活塞環(huán)槽加工精度相對 要求較高；（5）活塞上環(huán)槽80 0.02入口處的倒角為1 450 ；（6）材料HT200，鑄造后時效處理；（7）未注明倒角1 450。2. 工藝規(guī)程設計2.1. 毛坯的選擇2.1.1. 確定毛坯的類型、制造方法和尺寸及公差因為活塞對耐磨性和強度要求較高，其精度對車床的加工精度有很大影響， 所以要選用材料為HT200,有導熱性好、重量輕、易加工等優(yōu)點。為了克服鑄造 缺陷，獲得優(yōu)秀的毛坯，采用壓鑄制造，在機加工以前先切去澆冒口，然后進行 熱處理。材料為HT200，精度等級在8-10之間，取IT=3.6mm，尺

5、寸公差等級為10 ； 加工余量在3-4之間，加工余量等級為 G;即毛坯的尺寸為 M42mm 139mm。2.1.2. 確定毛坯的技術要求（1）調質處理硬度為2832HRC，以改善切削加工性能，為切削加工做準 備。（2） 零件左側局部外圓要求有較高硬度和耐磨性，故需淬火處理，要求硬度 達到 4550HRC。（3）材料為HT200，未注圓角1 X 45 。2.1.3. 繪制毛坯圖22基面的選擇由于毛坯的精度較高，所以毛坯的外表面、內圓及頂面可直接作為粗基準， 如粗車外圓、環(huán)槽、頂部、裙部及端面。由于液態(tài)模鍛后的毛坯內孔與外圓的同 軸度及內孔、外圓對內頂面的垂直度誤差均較小， 因此，車削后頂部及裙部

6、的壁 厚均勻，可為以后的半精加工及精加工留有較均勻的余量。活塞屬薄壁筒形零件，徑向剛度很差，而主要表面尺寸精度及個主要表面之 間的位置精度要求又較高，所以在產品設計時就針對活塞的結構特點， 設計了專 供加工時定位用的輔助精基準一一止口內孔及端面。在回油槽、外圓、環(huán)槽、頂 面等加工時，就采用了該精基準定位。這不僅符合“基準統(tǒng)一”和“工序集中” 原則，而且便于軸向夾緊，可采用一套夾具即可。該零件圖中較多尺寸及形位公差是以內孔及端面為設計基準的。因此，采用先加工內孔，然后以內孔為精基準加工外圓。根據(jù)各加工表面的基準如下表所示：（1）選擇外圓表面作為粗基準定位加工孔， 為后續(xù)工序加工出精基準，這樣使

7、外圓加工時的余量均勻，避免后續(xù)加工精度受到“誤差復印”的影響。（2）選擇孔作為精基準，這樣能在一次裝夾中把大多數(shù)外圓表面加工出來， 有 利于保證加工面間相互位置精度。表2-1加工表面的基準序號加工部位基準選擇176mm內孔及端面外圓毛坯表面2粗車外圓外圓毛坯表面3半精車外圓、端面、按圖樣尺寸切槽至6mm，90mm X 8mm凹臺76mm內孔4精車G8000034 mm孔、端面、凹槽90mm漢8mm半精車后外圓表面5另一端面和凹槽、外圓、切槽至80.02 mm內徑11OQ.o5m m、車中間環(huán)槽40mm匯124mm 8O00.034 mm孔2.3 .制定工藝路線制定加工方案的一般原則為：先粗后精

8、，先近后遠，先外后內，程序段最少, 走刀路線最短以及特殊情況特殊處理。 制定工藝路線要保證加工質量，提高生產 效率，降低成本。根據(jù)生產類型是成批生產，零件的幾何形狀、尺寸精度及位置 精度等技術要求，以及加工方法所能達到的經濟精度，在生產綱領已確定的情況 下，可以考慮采用專用機床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產效率。 除此之外，還應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量下降。擬定加工路線如下：工序號工序名稱工序內容定位基準工裝1鑄造鑄造2清砂清砂，去冒口3檢驗檢驗鑄件有無缺陷4熱處理時效處理5粗車夾外圓C51380o.08mm （毛坯），粗車 8000.034 mm內孔至76mm及端 面，見

9、平即可，粗車外圓尺寸至 138mm，長度大于 80mm外圓毛坯表面三爪卡盤、中心架、車床6粗車倒頭裝夾138mm，粗車外圓尺寸至138mm光滑接刀，車端面保證尺寸總長為135mm外圓毛坯表面三爪卡盤、中心架、車床7熱處理二次時效處理8檢驗檢驗工件有無氣孔，夾渣等缺陷9半精車夾80嚴4 mm內孔，半精車外圓,留量1.5mm，按圖樣尺寸切槽8002 mm至 6mm車端面照顧尺寸10mm車90mm漢8mm凹臺，留加工余量1mm76mm 內孔心軸10精車倒頭裝夾，夾外圓并找正，精車孔至80.034 mm、車端面，保證總長尺寸為132.5mm 。車凹槽90mm漢8mm，倒角1.5況45半精車后外圓表面三

10、爪卡盤、中心架、車床11精車以內孔定位，倒頭裝夾，精車另一端面， 保證總長尺寸為 132mm，精車另一凹 槽90mm x 8mm，倒角 仆45，精 車外圓134寫8mm切各槽至圖樣 尺寸 800.02 mm 內徑 11000.05mm， 保證各槽間距10mm及各槽入口處 倒角0.3漢450。車中間環(huán)槽 40mm況124聳mm內孔三爪卡盤、中心架、車床、心軸12檢驗檢驗各部尺寸及精度13入庫入庫24 機械加工余量、工序尺寸加工余量可采用查表修正法確定，確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圖樣的要求標注。 當 無基準轉換時，同一表面多次加工的工序

11、尺寸只與工序（或工步）的加工余量有關。當基準不重合時，工序尺寸用工藝尺寸鏈解算。中間工序尺寸按“單向、入 體”原則標注，但毛坯和孔心距尺寸公差帶一般去雙向對稱布置。中間工序尺寸的公差可以從相應的加工經濟精度表中查得。1. 活塞叮8Oo0.034 mm內孔（工序5和10）的加工余量、工序尺寸及其公差的確定按照粗車一精車加工方案，查閱加工余量手冊，有粗車余量Zj=6mm、精車余量Zj=4mm ;查機械制造技術基礎課程設計指導教程第四章各個表， 確定各工序尺寸的加工精度等級和表面粗糙度為，粗車：IT12，Ra為1.6m、精車：IT7, Ra為12 5;根據(jù)上訴結果，再查標準公差數(shù)值表可確定各公步的公

12、差值分別為，粗車;0.3mm、精車：0.034mm。綜上所述，該工序加工該定位孔各工步的工序尺寸及公差分別為，粗車:760.3mm、精車住800.034 mm。2. 活塞外圓表面134寫8mm （工序5、6、9、10和11）的加工余量、工 序尺寸及公差的確定按照粗車f半精車f精車的加工方案，查閱機械加工余量手冊，有工序 間的余量：粗車余量 Zj=4mm、半精車余量Zj=2.5mm、精車余量Zj=1.5mm。 查機械制造技術基礎課程設計指導教程第四章各個表，確定各工序尺寸的加工精度等級和表面粗糙度分別為，粗車：IT12，Ra12.5、半精車IT10，Ra5、 精車：IT7，Ra3.5。綜上所述，

13、該工序加工各工步的工序尺寸及公差分別為：粗車138二mm、半精車135.5,16mm、精車 134爲8口口。3. 活塞8。 mm槽（工序9和11）的加工余量、工序尺寸及公差的確定按照半精車f精車的加工方案，查閱機械加工余量手冊，有工序間的余 量：半精車余量Zj=1mm、精車余量Zj=2mm。查機械制造技術基礎課程設計 指導教程第四章各個表，確定各工序尺寸的加工精度等級和粗糙度分別為，半 精車 IT10，Ra3.2、精車：IT7，Ra1.6。綜上所述，該工序加工各工步的工序尺寸及公差分別為：半精車6 00.048mm、精車 80002 mm4. 活塞凹槽叮90mm 8mm （工序9、10和11）

14、的加工余量、工序尺寸及公 差的確定按照半精車f精車的加工方案，查閱機械加工余量手冊，有工序間的余 量：半精車余量Zj=1mm精車余量Zj=1mm。查機械制造技術基礎課程設計指 導教程第四章各個表，確定各工序尺寸的加工精度等級為：半精車：IT10、精車：IT7。綜上所述，該工序加工各工步的工序尺寸及公差分別為：半精車匚：9 7mm、精車90 8mm。5. 車中間環(huán)槽40mm匯124 mm （工序11）的加工余量、工序尺寸及公差的確定按照精車的加工方案，查閱機械加工余量手冊，有工序間的余量：精車 余量Zj=2mm。查機械制造技術基礎課程設計指導教程第四章各個表，確定 各工序尺寸的加工精度等級為精車

15、：IT7。綜上所述，該工序加工工步的工序尺寸及公差為精車 40mm12400.1mm2.5. 確定切削用量及基本工時在車床上加工的工序，一般都用硬質合金車刀和鏜刀，加工灰鑄鐵零件采用YG型硬質合金，粗加工用YG6，半精加工用YG8，精加工用YG10，切槽宜 用咼速鋼1. 工序5（1）粗車內孔至叮J76mm1 ）選擇刀具：選用45彎頭車刀，2）確定切削用量a. 確定背吃刀量：粗車內孔至:：j76mm的余量為6mm,所以一次走刀完成即ap1=3mm。b. 確定進給量f:查切削用量簡明手冊：加工材料HT200、車刀刀桿尺寸為16 x 25mm、工件直徑70mm、切削深度ap=3mm，則進給量為0.6

16、08mm/r。再根據(jù)C6140車床說明書，取進給量f =0.6mm/r。c. 確定切削速度Vc:查（切削手冊）表1.27和1.28,查得Cv=158, xv=0.15,yv=0.4, m=0.2，修正系數(shù) Kmv=1, Ksv=0.5, Kkrv=1, Ktv=1，刀具壽命為T=60mi n。Vc= （ Cv/Tmapxvfyv） Kv=158x 1x 1x 1x 0.5/ （600.2x 30.15 x 0.60.4） =37m/mind. 確定機床轉速n：n=1000Vc/ n dw=1000x 37/3.14x 76=155r/min按機床說明書（見工藝手冊見表 4.2-8）得相近的機床

17、轉速為200r/min, 所以實際切削速度為48m/min。（2）粗車端面見平1）選擇刀具：選用45端面車刀2）確定切削用量a. 確定背吃刀量：粗車端面見平加工余量為2mm所以一次走刀完成即ap1=2mmb. 確定進給量f:查切削用量簡明手冊：加工材料HT200、車刀刀桿尺寸為16 x 25mm、工件直徑142mm、切削深度即=2mm，則進給量為0.81mm/r。再根據(jù)C6140車床說明書（見切削手冊）取進給量f =1mm/r。c. 確定切削速度Vc:查（切削手冊）表1.27和1.28,查得Cv=158, xv=0.15, yv=0.4, m=0.2，修正系數(shù) Kmv=1, Ksv=0.5,

18、Kkrv=1, Ktv=1，刀具壽命為T=60mi n。Vc= ( Cv/Tmapxvfyv) K=158x 1 x 1 x 1 x 0.5/ (600.2x 20.15 x 10.4) =32m/mind. 確定機床轉速n：n=1000Vc/ n dw=1000x 32/3.14x 142=71.8r/min 按機床說明書（見工藝手冊見表4.2-8）得相近的機床轉速為80r/min,所以 實際切削速度為35.7m/min。（3）粗車外圓1 ）選擇刀具：選用90外圓車刀2）確定切削用量a. 確定背吃刀量：粗車外圓138mm的余量為4mm,所以一次走刀完成即ap1=2mm。b. 確定進給量f:查

19、切削用量簡明手冊：加工材料HT200、車刀刀桿尺寸為16 x 25mm、工件直徑142mm、切削深度即=2mm，則進給量為 0.81.2mm/r。再根據(jù)C6140車床說明書（見切削手冊）取進給量 f =0.8mm/r。c. 確定切削速度 V:查（切削手冊）表1.27和1.28，查得Cv=158, xv=0.15, yv=0.4, m=0.2,修正系數(shù) Kmv=1 , Ksv=0.5, Kkrv=0.73, Ktv=1，刀具壽命為 T=60min。Vc= （ Cv/Tmapxvfyv） Kv=158x 1 x 1 x 0.73X 0.5/ （600.2x 20.15x 0.80.4） =26m/

20、mind. 確定機床轉速n：n=1000Vc/n dw=1000x 26/3.14X 142=58r/min按機床說明書（見工藝手冊見表4.2-8）得相近的機床轉速為100r/min,所以 實際切削速度為44.7m/min。2. 工序7（1）半精車外圓至 135.5mm1 ）選擇刀具：選用90。外圓車刀，2）確定切削用量a. 確定背吃刀量：半精車外圓至 135.5mm的余量為1.5mm,所以一次走刀 完成即 ap1=0.75mm 。b. 確定進給量f :查切削用量簡明手冊：加工材料 HT200、車刀刀桿尺寸為16 x 25mm、工件直徑138mm、切削深度ap=0.75mm，則進給量為0.81

21、.4mm/r。再根據(jù)C6140車床說明書（見切削手冊）取進給量 f =0.8mm/r。c. 確定切削速度Vc:查（切削手冊）表1.27和1.28,查得Cv=158, xv=0.15, yv=0.4, m=0.2，修正系數(shù) Kmv=1, Ksv=0.6, Kkrv=1，Ktv=0.83，刀具壽命為 T=60mi n。Vc=（ Cv/Tma）xvfyv）Kv=158X 1 x 1 x 0.83X 0.6/ （602x 0.75.15x 0.80.4） =39.2m/mind. 確定機床轉速n：n=1000Vc/n dw=1000X 39.2/3.14X 138=90.5r/min按機床說明書（見工

22、藝手冊見表4.2-8）得相近的機床轉速為200r/min,所以 實際切削速度為86.7m/min。（2）半精車切槽 8mm至6mm,并至 115.5mm1）選擇刀具：車槽刀，2）確定切削用量a. 確定背吃刀量：半精車切槽8mm至6mm,的余量為1mm,所以一次走刀完成即 ap1=0.5mm 。b. 確定進給量f:查切削用量簡明手冊取進給量 f =0.3mm/r。c. 確定切削速度Vc:查（切削手冊）表1.27和1.28,查得Cv=158, xv=0.15, yv=0.4, m=0.2，修正系數(shù) Kmv=1 , Ksv=0.6, Kkrv=1, Ktv=0.83，刀具壽命 為 T=60min。Vc= （ Cv/Tmapxvfyv） Kv=158X 1X 1X 0.83X 0.6/ （600.2x 0.50.15x 0.80.4） =42.3m/mind. 確定機床轉速n：n=1000Vc/n dw=1000X 42.3/3.14X 138=97.6r/min按機床說明書（見工藝手冊見表 4.2-8）得相近的機床轉速為160r/min,所 以實際切削速度為69.4m/min。其余工序的計算過程與工序5的方法大致相同.為期一周