活塞的机械加工工艺规程设计7079.pdf

目 录 .基面的选择.4.制定工艺路线.5 .确定切削用量及基本工时.8 1.零件的分析 零件的作用 活塞是曲柄连杆机构中的重要零件之一，是发动机的心脏，它主要有三个作用。第一是使发动机作功；第二是密封，它能使发动机内活塞顶以上的空间保持密封，使发动机能连续工作；第三是传热，它能将发动机点燃爆发时的高温传给气缸，再由气缸壁外侧水套内的循环水将热量带走。零件的工艺分析 及其技术要求 图 1-1 零件图 零件的工艺分析 1）时效处理是为了消除铸件的内应力，第二次时效处理是为了消除粗加工和铸件残余应力。以保证加工质量。2）活塞环槽的加工，分粗加工和精加工，这样可以减少切削力对环形槽尺寸的影响，以保证加工质量。3）活塞环槽的加工，装夹方法可采用心轴，在批量时可提高生产效率，保证质量。4）活塞环槽mm02.008尺寸检验，采用片塞规进行检查，片塞规分为通端和止端两种。片塞规具有综合检测功能，即能检查尺寸精度，同时也可以检查环槽两面是否平行，如不平行，片塞规在环槽内不能平滑移动。5）活塞环侧面与mm034.0080轴心线的垂直度检验，可采用心轴装夹工件，再将心轴装夹在两顶尖之间，这时转动心轴，用杠杆百分表测每一环槽的两个侧面，所测读数最大与最小差值，即为垂直度误差。6）活塞外圆008.0134mm 与034.0080mm 轴心线的同轴度检验，可采用心轴装夹工件，再将心轴装夹在两顶尖之间，这时转动心轴，用百分表测出活塞外圆跳动的读数最大与最小差值，即为同轴度误差。零件的技术要求（1）活塞环槽侧面与034.0080mm 轴心线的垂直度公差为；（2）活塞外圆008.0134mm 与034.0080mm 轴心线的同轴度公差为；(3)左右两端90mm 内端面与034.0080mm 轴心线的同轴度公差为；(4)由于活塞环槽与活塞环配合精度要求较高，所以活塞环槽加工精度相对要求较高；(5)活塞上环槽02.008入口处的倒角为0451；(6)材料 HT200，铸造后时效处理；（7）未注明倒角0451。2.工艺规程设计.毛坯的选择 确定毛坯的类型、制造方法和尺寸及公差 因为活塞对耐磨性和强度要求较高，其精度对车床的加工精度有很大影响，所以要选用材料为 HT200,有导热性好、重量轻、易加工等优点。为了克服铸造缺陷，获得优秀的毛坯，采用压铸制造，在机加工以前先切去浇冒口，然后进行热处理。材料为 HT200，精度等级在 8-10 之间，取 IT=，尺寸公差等级为 10；加工余量在 3-4之间，加工余量等级为 G；即毛坯的尺寸为mmmm 139142。确定毛坯的技术要求（1）调质处理硬度为 2832HRC，以改善切削加工性能，为切削加工做准备。（2）零件左侧局部外圆要求有较高硬度和耐磨性，故需淬火处理，要求硬度达到4550HRC。（3）材料为 HT200，未注圆角 145。绘制毛坯图.基面的选择 由于毛坯的精度较高，所以毛坯的外表面、内圆及顶面可直接作为粗基准，如粗车外圆、环槽、顶部、裙部及端面。由于液态模锻后的毛坯内孔与外圆的同轴度及内孔、外圆对内顶面的垂直度误差均较小，因此，车削后顶部及裙部的壁厚均匀，可为以后的半精加工及精加工留有较均匀的余量。?活塞属薄壁筒形零件，径向刚度很差，而主要表面尺寸精度及个主要表面之间的位置精度要求又较高，所以在产品设计时就针对活塞的结构特点，设计了专供加工时定位用的辅助精基准止口内孔及端面。在回油槽、外圆、环槽、顶面等加工时，就采用了该精基准定位。这不仅符合“基准统一”和“工序集中”原则，而且便于轴向夹紧，可采用一套夹具即可。该零件图中较多尺寸及形位公差是以内孔及端面为设计基准的。因此，采用先加工内孔，然后以内孔为精基准加工外圆。根据各加工表面的基准如下表所示：（1）选择外圆表面作为粗基准定位加工孔，为后续工序加工出精基准，这样使外圆加工时的余量均匀，避免后续加工精度受到“误差复印”的影响。（2）选择孔作为精基准，这样能在一次装夹中把大多数外圆表面加工出来，有利于保证加工面间相互位置精度。表 2-1 加工表面的基准 序号 加工部位 基准选择 1 mm76内孔及端面 外圆毛坯表面 2 粗车外圆 外圆毛坯表面 3 半精车外圆、端面、按图样尺寸切槽至 6mm，mmmm890凹台 mm76内孔 4 精车mm034.0080孔、端面、凹槽mmmm890 半精车后外圆表面 5 另一端面和凹槽、外圆、切槽至mm02.008内径mm005.0110、车中间环槽mmmm01.012440 mm034.0080孔 制定工艺路线 制定加工方案的一般原则为：先粗后精，先近后远，先外后内，程序段最少，走刀路线最短以及特殊情况特殊处理。制定工艺路线要保证加工质量，提高生产效率，降低成本。根据生产类型是成批生产，零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，在生产纲领已确定的情况下，可以考虑采用专用机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产效率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。拟定加工路线如下：工序号 工序名工序内容 定 位 基工装 称 准 1 铸造 铸造 2 清砂 清砂，去冒口 3 检验 检验铸件有无缺陷 4 热处理 时效处理 5 粗车 夹外圆mm008.0138（毛坯），粗车mm034.0080内孔至mm76及端面，见平即可，粗车外圆尺寸至 138mm，长度大于80mm 外圆毛坯表面 三爪卡盘、中心架、车床 6 粗车 倒头装夹mm138，粗车外圆尺寸至mm138光滑接刀，车端面保证尺寸总长为 135mm 外圆毛坯表面 三爪卡盘、中心架、车床 7 热处理 二次时效处理 8 检验 检验工件有无气孔，夹渣等缺陷 9 半精车 夹mm034.0080内孔，半精车外圆，留 量，按 图 样 尺 寸 切 槽mm02.008至 6mm，车端面照顾尺寸10mm，车mmmm890凹台，留加工余量 1mm mm76内孔 心轴 10 精车 倒头装夹，夹外圆并找正，精车孔至mm034.0080、车端面，保证总 长 尺 寸 为。车 凹 槽mmmm890，倒角0455.1 半精车后外圆表面 三爪卡盘、中心架、车床 11 精车 以内孔定位，倒头装夹，精车另一端面，保证总长尺寸为132mm，精车另一凹槽mmmm890，倒角0451，精车外圆008.0134mm，切各槽至图样尺寸mm02.008内径mm005.0110，保证各槽间距 10mm及各槽入口处倒角0453.0。车中间环槽mmmm01.012440 内孔 三爪卡盘、中心架、车床、心轴 12 检验 检验各部尺寸及精度 13 入库 入库 .机械加工余量、工序尺寸 加工余量可采用查表修正法确定，确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图样的要求标注。当无基准转换时，同一表面多次加工的工序尺寸只与工序（或工步）的加工余量有关。当基准不重合时，工序尺寸用工艺尺寸链解算。中间工序尺寸按“单向、入体”原则标注，但毛坯和孔心距尺寸公差带一般去双向对称布置。中间工序尺寸的公差可以从相应的加工经济精度表中查得。1.活塞mm034.0080内孔（工序 5 和 10）的加工余量、工序尺寸及其公差的确定 按照粗车精车加工方案，查阅加工余量手册，有粗车余量Zj=6mm、精车余量Zj=4mm；查机械制造技术基础课程设计指导教程第四章各个表，确定各工序尺寸的加工精度等级和表面粗糙度为，粗车：IT12，Ra 为m、精车：IT7，Ra 为 12m；根据上诉结果，再查标准公差数值表可确定各公步的公差值分别为，粗车;、精车：。综上所述，该工序加工该定位孔各工步的工序尺寸及公差分别为，粗车mm3.0076、精车mm034.0080。2.活塞外圆表面008.0134mm（工序 5、6、9、10 和 11）的加工余量、工序尺寸及公差的确定 按照粗车半精车精车的加工方案，查阅机械加工余量手册，有工序间的余量：粗车余量 Zj=4mm、半精车余量 Zj=、精车余量 Zj=。查机械制造技术基础课程设计指导教程 第四章各个表，确定各工序尺寸的加工精度等级和表面粗糙度分别为，粗车：IT12，、半精车 IT10，Ra5、精车：IT7，。综上所述，该工序加工各工步的工序尺寸及公差分别为：粗车mm04.0138、半精车mm016.05.135、精车mm008.0134。3.活塞mm02.008槽（工序 9 和 11）的加工余量、工序尺寸及公差的确定 按照半精车精车的加工方案，查阅机械加工余量手册，有工序间的余量：半精车余量 Zj=1mm、精车余量 Zj=2mm。查机械制造技术基础课程设计指导教程第四章各个表，确定各工序尺寸的加工精度等级和粗糙度分别为，半精车 IT10，、精车：IT7，。综上所述，该工序加工各工步的工序尺寸及公差分别为：半精车mm048.006、精车mm02.008。4.活塞凹槽mmmm890（工序 9、10 和 11）的加工余量、工序尺寸及公差的确定 按照半精车精车的加工方案，查阅机械加工余量手册，有工序间的余量：半精车余量 Zj=1mm 精车余量 Zj=1mm。查机械制造技术基础课程设计指导教程第四章各个表，确定各工序尺寸的加工精度等级为：半精车：IT10、精车：IT7。综上所述，该工序加工各工步的工序尺寸及公差分别为：半精车mm789、精车mm890。5.车中间环槽mmmm01.012440（工序 11）的加工余量、工序尺寸及公差的确定 按照精车的加工方案，查阅 机械加工余量手册，有工序间的余量：精车余量 Zj=2mm。查机械制造技术基础课程设计指导教程第四章各个表，确定各工序尺寸的加工精度等级为精车：IT7。综上所述，该工序加工工步的工序尺寸及公差为精车mmmm01.012440。.确定切削用量及基本工时 在车床上加工的工序，一般都用硬质合金车刀和镗刀，加工灰铸铁零件采用YG 型硬质合金，粗加工用 YG6，半精加工用 YG8，精加工用 YG10，切槽宜用高速钢 1.工序 5（1)粗车内孔至mm76 1）选择刀具：选用 45弯头车刀，2）确定切削用量 a.确定背吃刀量：粗车内孔至mm76的余量为 6mm,所以一次走刀完成即 ap1=3mm。b.确定进给量 f：查切削用量简明手册：加工材料 HT200、车刀刀杆尺寸为 1625mm、工件直径 70mm、切削深度 ap=3mm，则进给量为08mm/r。再根据 C6140 车床说明书,取进给量 f=r。c.确定切削速度 Vc：查（切削手册）表和，查得 Cv=158，xv=，yv=，m=，修正系数 KMv=1，Ksv=，Kkrv=1，Ktv=1，刀具寿命为 T=60min。Vc=（Cv/Tmapxvfyv）Kv =158111（）=37m/min d.确定机床转速 n：n=1000Vc/dw=100037/76=155r/min 按机床说明书（见工艺手册见表）得相近的机床转速为 200r/min,所以实际切削速度为 48m/min。（2）粗车端面见平 1）选择刀具：选用 45端面车刀 2）确定切削用量 a.确定背吃刀量：粗车端面见平加工余量为 2mm,所以一次走刀完成即 ap1=2mm。b.确定进给量 f：查切削用量简明手册：加工材料 HT200、车刀刀杆尺寸为 1625mm、工件直径 142mm、切削深度 ap=2mm，则进给量为1mm/r。再根据 C6140 车床说明书（见切削手册）取进给量 f=1mm/r。c.确定切削速度 Vc：查（切削手册）表和，查得 Cv=158，xv=，yv=，m=，修正系数 KMv=1，Ksv=，Kkrv=1，Ktv=1，刀具寿命为 T=60min。Vc=（Cv/Tmapxvfyv）Kv =158111（）=32m/min d.确定机床转速 n：n=1000Vc/dw=100032/142=min 按机床说明书（见工艺手册见表）得相近的机床转速为 80r/min,所以实际切削速度为 min。（3）粗车外圆 1）选择刀具：选用 90外圆车刀 2）确定切削用量 a.确定背吃刀量：粗车外圆mm138的余量为 4mm,所以一次走刀完成即 ap1=2mm。b.确定进给量 f：查 切削用量简明手册：加工材料 HT200、车刀刀杆尺寸为 1625mm、工件直径 142mm、切削深度 ap=2mm，则进给量为r。再根据 C6140 车床说明书（见切削手册）取进给量 f=r。c.确定切削速度 Vc：查（切削手册）表和，查得 Cv=158，xv=，yv=，m=，修正系数 KMv=1，Ksv=，Kkrv=，Ktv=1，刀具寿命为 T=60min。Vc=（Cv/Tmapxvfyv）Kv =15811（）=26m/min d.确定机床转速 n：n=1000Vc/dw=100026/142=58r/min 按机床说明书（见工艺手册见表）得相近的机床转速为 100r/min,所以实际切削速度为 min。2.工序 7（1）半精车外圆至 1）选择刀具：选用 90外圆车刀，2）确定切削用量 a.确定背吃刀量：半精车外圆至的余量为,所以一次走刀完成即 ap1=。b.确定进给量 f：查 切削用量简明手册：加工材料 HT200、车刀刀杆尺寸为 1625mm、工件直径 138mm、切削深度 ap=，则进给量为r。再根据 C6140 车床说明书（见切削手册）取进给量 f=r。c.确定切削速度 Vc：查（切削手册）表和，查得 Cv=158，xv=，yv=，m=，修正系数 KMv=1，Ksv=，Kkrv=1，Ktv=，刀具寿命为 T=60min。Vc=（Cv/Tmapxvfyv）Kv =15811（）=min d.确定机床转速 n：n=1000Vc/dw=1000138=min 按机床说明书（见工艺手册见表）得相近的机床转速为 200r/min,所以实际切削速度为 min。（2）半精车切槽 8mm 至 6mm,并至 1）选择刀具：车槽刀，2）确定切削用量 a.确定背吃刀量：半精车切槽 8mm 至 6mm,的余量为 1mm,所以一次走刀完成即 ap1=。b.确定进给量 f：查切削用量简明手册取进给量 f=r。c.确定切削速度 Vc：查（切削手册）表和，查得 Cv=158，xv=，yv=，m=，修正系数 KMv=1，Ksv=，Kkrv=1，Ktv=，刀具寿命为 T=60min。Vc=（Cv/Tmapxvfyv）Kv =15811（）=min d.确定机床转速 n：n=1000Vc/dw=1000138=min 按机床说明书（见工艺手册见表）得相近的机床转速为 160r/min,所以实际切削速度为 min。其余工序的计算过程与工序 5 的方法大致相同.总 结 为期一周的课程设计已经接近尾声，回顾整个过程，我们组共同努力，不断的查阅资料并和同学们积极地探讨，使理论与实践更加接近，加深了理论知识的理解，强化了生产实习中的感性认识。通过此次设计，使我们基本掌握了零件的加工过程分析、工艺文件的编制等。学会了查相关手册、选择使用工艺装备等等。总的来说，这次设计，使我们在基本理论的综合运用及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的训练。提高了我们的思考、解决问题创新设计的能力，为以后的设计工作打下了较好的基础。由于能力所限，设计中还有许多不足之处，恳请各位老师、同学们批评指正！参考文献【1】刘长青.机械制造课程技术指导.武汉：华中科技大学出版社【2】孟少农机械加工工艺手册北京：机械工业为出版社，1992【3】陆同机械制造常用资料及新旧标准对照手册.北京：机械工业出社【4】赵瑾互换性与测量技术技术基础.武汉：华中科技大学出版社，2000【5】周泽华金属切削理论，北京：机械工业出版社，1992【6】陆剑中金属切削原理与刀具.北京：机械工业出版社，2013【7】陈明机械制造工艺学.机械工业出版社北京：机械工业出版社，2012【8】赵家齐机械制造工艺学课程设计指导书.北京：机械工业出版社，2000【9】艾星、肖诗纲切削用量简明手册北京：机械工业出版社，1994【10】李益民机械制造工艺学设计简明手册.武汉：哈尔滨出版社【11】黄健求机械制造技术基础北京：机械工业出版社，2011【12】王绍俊主编机械制造工艺设计手册北京：机械工业出版社，1984【13】李名望机床夹具设计实例教程北京：化学工业出版社，2009【14】成大先机械设计手册北京：化学工业出版社，1999【15】陈立德机械制造装备设计课程设计北京：高等教育出版社，2010