活塞工藝課程設(shè)計(jì)

1、12 機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)題目 設(shè)計(jì)“活塞“零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及工藝裝配（生產(chǎn)綱領(lǐng)4000件）設(shè)計(jì)者：黃書(shū)通指導(dǎo)教師：梁偉生產(chǎn)日期：2015年01月04號(hào)評(píng)定成績(jī)：桂林航天工業(yè)學(xué)院 機(jī)械工程系3 目 錄設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)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(jì)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(jì)算5. 確定工序切削用量，加工工時(shí)6. 夾具的設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)心得體會(huì)參考文獻(xiàn)4 桂林航天工業(yè)學(xué)院機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 題目設(shè)計(jì)內(nèi)容 1、產(chǎn)品零件圖 1張2、產(chǎn)品毛坯圖 1張3、機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片 1份

2、4、機(jī)械加工工序卡片 1套5、課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 1份6、夾具設(shè)計(jì)裝配圖 1張7、夾具設(shè)計(jì)零件圖 12張專(zhuān) 業(yè)：數(shù)控技術(shù)班級(jí)學(xué)號(hào)：20130307Z0204學(xué) 生：黃書(shū)通指導(dǎo)教師：梁偉2014年1月7日5 序 言機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)是在我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專(zhuān)業(yè)課之后進(jìn)行的。這是我們?cè)谶M(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前對(duì)所學(xué)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(shí)際的訓(xùn)練。因此，它在我們的大學(xué)學(xué)習(xí)生活中占有十分重要的地位。 就我個(gè)人而言，我希望能通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)對(duì)自己未來(lái)將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，為今后參加祖國(guó)的現(xiàn)代化建設(shè)打下一個(gè)良好

3、的基礎(chǔ)。由于能力所限，設(shè)計(jì)尚有許多不足之處，懇請(qǐng)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(dá)到了1.6µm。零件的中心軸是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和加工工藝基準(zhǔn)。（2）零件008. 0134-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(gè)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02. 008+入口倒角為0.3 45，其余倒角為145。 （6）該零件內(nèi)圓柱面和環(huán)槽側(cè)面的表面粗糙度要求

4、較高為1.6m .（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)力集中等缺陷，因此，毛坯還需經(jīng)過(guò)時(shí)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(jìn)行時(shí)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(chē)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(zhuān)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： 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(jìn)行時(shí)效處理。 （3）在其他尖角地方應(yīng)進(jìn)行145

5、倒角。2. 選擇毛坯確定毛坯尺寸，設(shè)計(jì)毛坯圖2.1毛坯選擇由任務(wù)書(shū)要求可知該零件使用材料為HT200. 因此，毛坯直接采用鑄件，進(jìn)行各項(xiàng)機(jī)加工之前必須對(duì)零件進(jìn)行時(shí)效處理。2.2確定毛坯的尺寸公差及機(jī)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(lái)（2）該零件的內(nèi)孔較大，因此直接的鑄造出來(lái)，對(duì)于內(nèi)圓柱面034. 0080+的粗糙度1.6m 要求，對(duì)其加工方案為粗車(chē)精車(chē)。 對(duì)于內(nèi)孔。查工藝手冊(cè)得：精車(chē)的加工余量為1.1，粗車(chē)的加工余量為4.5，總得加工余量6。精車(chē)： 80-1.5=78.5 粗車(chē)： 78.5-4.5=74確定個(gè)工序的加工經(jīng)濟(jì)

6、精度和表面粗糙度。有工藝手冊(cè)得：精車(chē)后的公差等級(jí)為IT7，Ra 為0.8m . 粗車(chē)后的公差等級(jí)為IT11，Ra 為16m . 對(duì)于外圓柱面。由于對(duì)于鑄件的余量要求量分別為6mm ，因此取總余量為6mm 。精車(chē)余量為1mm ，半精車(chē)加工為2mm ，粗車(chē)為3mm. 。精車(chē)： 134+1=135 半精車(chē)： 135+2=137 粗車(chē)： 137+3=140 對(duì)于軸端面尺寸的確定。由工藝手冊(cè)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(zhǔn)的選擇（1）粗基準(zhǔn)的選擇粗基準(zhǔn)的選擇應(yīng)能保證精基準(zhǔn)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

7、準(zhǔn)，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(zhǔn)。（2）精基準(zhǔn)的選擇。根據(jù)零件的加工方便，裝夾方便，定位準(zhǔn)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(zhǔn)。3.2零件表面加工方法的確定 3.3 加工階段的劃分 劃分的原因：保證加工余量合理，劃分加工階段能合理地使用機(jī)床設(shè)備，便與熱處理工序的安排，便于及時(shí)的發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷，保護(hù)槽加工過(guò)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(jìn)行二次時(shí)效處理，到了半精加工因此，精加工時(shí)采用工序集中加工，精加工內(nèi)圓柱面

8、右端面，半精加工精加工890環(huán)槽，半精加工外圓柱面，最后進(jìn)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 4. 工序加工余量的確定，工序尺寸及公差的計(jì)算4.1活塞內(nèi)圓柱面加工其加工工藝路線為粗車(chē)精車(chē)。由工序05、10組成，據(jù)之前查到的加工質(zhì)量得，粗車(chē)為4.5，精車(chē)為1.5, 總的加工余量為6mm, 計(jì)算各工序尺寸：精車(chē)前：80-1.5=78.5 粗車(chē)前：78.5-4.5=74按照加工的方法能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度給各工序尺寸的確定公差，查工藝手冊(cè)可得到每道工序的經(jīng)濟(jì)精度，所以對(duì)應(yīng)值為： A 2=80-1.5=78.5mm，粗車(chē)的經(jīng)濟(jì)加工精度等級(jí)為IT12級(jí)，可確定其公差值為0.3mm ，故

9、取A1=（78.5±0.15）mm ，工序最大余量為Z 1max=80+03034-（78.5-0.15）=1.684mm工序最小余量為Z 1min=80-（78.5+0.15）=1.35mm 4.2對(duì)于圓柱外圓柱面008. 0134-其加工工藝路線為：粗車(chē)半精車(chē)精車(chē)。（由工序05 ，06，09，11組成）查表可得各個(gè)工序余量：精車(chē)余量為1mm ，半精車(chē)余量為2mm ，粗車(chē)余量為3，總余量為6mm 。計(jì)算各項(xiàng)工序尺寸：精車(chē)后達(dá)到圖紙上的尺寸008. 0134-， 精車(chē)前尺寸：134+1=135mm 半精車(chē)前尺寸：135+2=137mm 粗車(chē)前尺寸：137+3=140mm按照各項(xiàng)工序所

10、得到的經(jīng)濟(jì)精度所對(duì)應(yīng)值：精車(chē)的經(jīng)濟(jì)精度公差等級(jí)IT8，其公差值T 1=0.08mm 半精車(chē)的經(jīng)濟(jì)精度公差等級(jí)IT10，其公差值T 2=0.16mm 粗車(chē)的經(jīng)濟(jì)精度公差等級(jí)IT12，其公差值T 3=0.4mm 2查表Z2=1mm，則半精車(chē)的基本尺寸為A 2=134+1=135mm，半精車(chē)加工工序的經(jīng)濟(jì)加工精度達(dá)到IT10，確定公差值為0.16mm ，所以A 1=（135±0.08）mm 工序最大余量Z 2max=（135+008）-（134-0.08）=1.16mm 工序最小余量Z 2min=（135-0.08）-134=0.92mm4.3對(duì)02. 008+環(huán)槽的加工其工藝路線為：半精

11、車(chē)精車(chē)，（由工序09 ，11組成）查表確定半精車(chē)加工余量為3mm ，精加工余量為1mm ，總加工余量為4mm ，對(duì)于110圓柱面，精加工余量2mm ，半精加工余量為20mm計(jì)算各項(xiàng)工序尺寸：精車(chē)胡達(dá)到圖紙上的尺寸02. 008+，005. 0110-。 對(duì)于側(cè)面精車(chē)前尺寸：8-2=6 半精車(chē)前尺寸：6-6=0對(duì)按照各工序所得到的經(jīng)濟(jì)精度所對(duì)應(yīng)的值： 精車(chē)的經(jīng)濟(jì)精度等級(jí)IT7，其公差值T 1=0.05mm 半精車(chē)的經(jīng)濟(jì)精度等級(jí)IT8，其公差值T 2=0.022mmZmax=8+0.02-（6-0.011）=2.031 Zmin=8-（6+0.011）=1.989 對(duì)于圓柱面：精車(chē)前尺寸：110+

12、2=112mm 半精車(chē)前尺寸：112+20=132mm按照各項(xiàng)工序的所得到的經(jīng)濟(jì)精度所對(duì)應(yīng)的值： 精車(chē)的經(jīng)濟(jì)精度公差等級(jí)IT7，其公差值T 1=0.05mm半精車(chē)的經(jīng)濟(jì)精度公差的等級(jí)IT8，其公差值T 2=0.063mm 將上面的數(shù)據(jù)填入下表： Zmax=（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(shí)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(jī)床動(dòng)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(jìn)給量，最后根據(jù)公式確定最低切削速度。5.1. 工序05，06分

13、別為工步1 車(chē)內(nèi)孔，工步2 車(chē)左端面，工步3 車(chē)右端面，工步4 車(chē)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(jìn)給量的確定：本設(shè)計(jì)采用的是硬質(zhì)合金車(chē)刀，工件材料是HT200 查表取進(jìn)給量f=0.86mm/r 切削速度的計(jì)算硬質(zhì)合金切削HT200時(shí)，取切削速度v 為60mm/min，根據(jù)公式n=1000vc/d ，可得車(chē)床轉(zhuǎn)速n1=7514. 3601000=253r/minn2= 15074(2/114. 3601000+=128r/minn3=14014. 3601000=136r/mi

14、n查表CA6140的主軸轉(zhuǎn)速的范圍為10-1400，1400-158r/min，符合要求。 計(jì)算工時(shí)：以上的工序均為采用同一進(jìn)給量f=0.86mm/r 則：t 1=f n L =86. 0253136=0.634min 工步2，3 t 2=t3=86. 01782/174140-）（=0.21min工步4， t 4=86. 0136136=1.16mm則總共用時(shí)：t 總=t1+t2+t3+t4=2.71min5.2工序09：由工步1：半精車(chē)外圓，工步2：車(chē)環(huán)槽2. 008+至6mm ，工步3：車(chē)端面，工步4：車(chē)890mm右環(huán)槽組成背吃刀量的確定：工步1取a p =1mm，工步2取a p =2m

15、m，工步3取a p =0.2mm,工步4取a p =2.5mm 進(jìn)給量的確定：由于是半精車(chē)，查工藝手冊(cè)，取f=0.51mm/r，切削速度取為vc=90mm/min 切削速度、時(shí)間的計(jì)算n 1=13714. 3901000=204r/minn 2=11514. 3901000=249r/minn 3=76137(2/114. 3901000+=358r/min則用時(shí)：t 1=51. 0204135=1.16mint 2=51. 024910=0.078mint3=51. 027033=0.24mint 4=51. 03587=0.044min則工序09共用時(shí)：t 總=t1+4xt2+t3+2xt

16、4 =1.8min5.3. 工序10：由工步1：精車(chē)內(nèi)圓孔， 工步2：車(chē)端面保證尺寸，工步3：車(chē)槽890mm ，工步4：倒角C1.5，工步5：車(chē)端面，保證尺寸132 工步6：精車(chē)890mm ，倒角C1. 背吃刀量、進(jìn)給量、切削速度的確定：工步1的背吃刀量取a p =0.75mm，進(jìn)給量f=0.2mm/r，vc=120mm/min。 工步2的背吃刀量取a p 0.5mm ，進(jìn)給量f=0.2mm/r，vc=120mm/min。 工步3的背吃刀量取a p =2.5mm，進(jìn)給量f=0.2mm/r，vc=120mm/min。 工步4的用時(shí)約為0.1min工步5的背吃刀量取a p =0.5mm工步6的背吃

17、刀量取a p =1mm，倒角用時(shí)約為t=0.1min切削速度、時(shí)間的計(jì)算n 1=8014. 31201000=477.7r/minn 2=13480(2/114. 31201000+=357r/minn 6=8014. 31201000=478r/min用時(shí)：t 1=2. 0477133=1.4mint 2=2. 035727=0.4mint 3=20.044=0.088mint 4=0.1mint 5=0.4min t 6=2. 047810=0.1min則總工序10用時(shí)： T 總=t1+t2+t3+t4+t5+ t6 =2.6min 5.4工序11：由工步1：精車(chē)外圓，工步2：精車(chē)各02.

18、 008+槽，工步3：各入口處倒角組成背吃刀量、進(jìn)給量、切削速度的確定：工步1的背吃刀量取a p =0.5mm，進(jìn)給量f=0.2mm/r，vc=120mm/min。 工步2的背吃刀量取a p =1mm，進(jìn)給量f=0.2mm/r，vc=120mm/min。 工步3的背吃刀量取a p =1mm。 切削速度、時(shí)間的計(jì)算則n 1=13514. 31201000=282r/minn 2=110135(2/114. 31201000+=312r/min則用時(shí)t 1=2. 0282132=2.35mint 2=2. 031212=0.2min t 3=0.1min 則工序總用時(shí)為 t 總=t1+8t2+8x

19、t3 =4.75min6. 夾具的設(shè)計(jì)6.1零件在本工序的加工要求分析（1）008. 0134-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(chē)02. 008+的環(huán)槽，槽的側(cè)面與軸線的垂直度為0.02（3）車(chē)4001. 0124-的環(huán)槽6.2. 確定夾具的類(lèi)型本工序的加工都為旋轉(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(diǎn)，其定位方案如下：由于內(nèi)孔的加工精度較高，因此以034. 0080+內(nèi)孔為定位基準(zhǔn)，同時(shí)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(zhǔn)。 （2）選擇定位元件由上面的定位基準(zhǔn)知道，

20、為一個(gè)圓柱面和一個(gè)端面，因此選擇長(zhǎng)銷(xiāo)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(chē)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(jì)算 加工008. 0134-外圓柱面時(shí)基準(zhǔn)重合因此，B=0基準(zhǔn)位移誤差是軸孔間的配合間隙，故Y=0.034+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(zhǔn)重合，故B=0基準(zhǔn)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

21、02. 008+槽的側(cè)面垂直度的0.02的定位誤差加工時(shí)是以端面為基準(zhǔn)的, 基準(zhǔn)重合, 故B=0基準(zhǔn)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(jiàn)目錄）課程設(shè)計(jì)心得體會(huì)課程設(shè)計(jì)是教學(xué)過(guò)程當(dāng)中的非常重要的一環(huán)，本次課程設(shè)計(jì)時(shí)間不到三周略顯得倉(cāng)促一些。但是通過(guò)本次每天都過(guò)得很充實(shí)的課程設(shè)計(jì)，從中體會(huì)到很多樂(lè)趣。這次課程設(shè)計(jì)我得到的題目是活塞的工藝及工裝夾具的設(shè)計(jì)。零件圖形不是很復(fù)雜，但是俗話說(shuō)的好：麻雀雖小，五臟俱全，通過(guò)此次設(shè)計(jì)我還是學(xué)會(huì)了很多。通過(guò)這些天的計(jì)算、查手冊(cè)、翻書(shū)，我對(duì)機(jī)械制造方面的理論知 識(shí)掌握的更加的牢靠。 工藝設(shè)計(jì)是一門(mén)綜合性的課程， 涉及到了機(jī)床、 刀具、夾具、材料、機(jī)械原理等方面的知識(shí)，要完成一份出色的設(shè)計(jì) 就要求我們對(duì)這些專(zhuān)知識(shí)很了解才行。在這近三周的時(shí)里，我奔波在 教室、寢室、圖書(shū)館三點(diǎn)之間，廣泛的查閱資料，與同學(xué)的交流，向 老師的請(qǐng)教， 很多問(wèn)題都迎刃而解， 同時(shí)自己也在不知不覺(jué)之中提高。 回想三周的奮斗， 我發(fā)現(xiàn)， 自己現(xiàn)在對(duì)于各種機(jī)床、 夾具、 工藝規(guī)程、 刀具等方面的知識(shí)已經(jīng)很熟悉，書(shū)本上的各種理論的理解更加的透 徹。 機(jī)械制造， 是一門(mén)理論聯(lián)系實(shí)際的課程， 它具有很強(qiáng)的實(shí)踐意義， 通過(guò)這次設(shè)計(jì)，我的實(shí)踐能力有