活塞工艺课程设计(共17页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上机械制造工艺学课程设计说明书设计题目 设计“活塞“零件的机械加工工艺规程及工艺装配（生产纲领4000件）设计者：黄书通指导教师：梁伟生产日期：2015年01月04号评定成绩：桂林航天工业学院 机械工程系目 录设计任务书课程设计说明书正文序言1.活塞工艺分析2.选择毛坯确定毛坯尺寸，设计毛坯图3.选择活塞的加工方法制定工艺路线4.工序加工余量的确定，工序尺寸及公差的计算5.确定工序切削用量，加工工时6.夹具的设计课程设计心得体会参考文献桂林航天工业学院机械制造工艺学课程设计任务书题目设计内容 1、产品零件图 1张2、产品毛坯图 1张3、机械加工工艺过程卡片 1份4、机械加工工序卡片 1套5、课程设计说明书 1份6、夹具设计装配图 1张7、夹具设计零件图 12张专 业：数控技术班级学号：Z0204学 生：黄书通指导教师：梁伟2014年1月7日序 言机械制造工艺学课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的链接，也是一次理论联系实际的训练。因此，它在我们的大学学习生活中占有十分重要的地位。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的现代化建设打下一个良好的基础。由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。1.活塞工艺分析 1.1.零件图样分析（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1.6µm。零件的中心轴是设计基准和加工工艺基准。（2）零件的外圆柱面要求与内圆柱的同轴度为0.04mm。（3）零件ø90mm的圆柱左右端面要求与内圆柱面轴线垂直度为0.02mm。（4）右端向左数第一个环槽两侧面要求与内圆柱面轴线的垂直度为0.02mm（5）活塞环槽入口倒角为0.3，其余倒角为1。（6）该零件内圆柱面和环槽侧面的表面粗糙度要求较高为1.6. （7）该零件材料为HT200，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。 1.2零件工艺分析（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。 1.3活塞环表面粗糙度，形状和位置精度要求与表面粗糙度要求如下表：加工表面尺寸偏差公差及精度等级表面粗糙度形位公差外圆柱面IT812.50.04A两端的环槽3.20.02A内圆柱面IT71.6外环槽IT7外环槽侧面1.60.02A槽间距10中间环槽IT9总长度132 1.4审查零件的结构工艺性（1） 该零件环槽较多，易产生应力集中，因此应有合理的圆角半径。（2） 该零件在加工前应进行时效处理。（3） 在其他尖角地方应进行1倒角。2.选择毛坯确定毛坯尺寸，设计毛坯图 2.1毛坯选择由任务书要求可知该零件使用材料为HT200.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。 2.2确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量（1） 由于该零件的环槽较多，并且不利于铸造成型，并且尺寸又不是很大，因此，外圆柱面环槽不铸造出来（2） 该零件的内孔较大，因此直接的铸造出来，对于内圆柱面的粗糙度1.6要求，对其加工方案为粗车精车。 对于内孔。 查工艺手册得：精车的加工余量为1.1，粗车的加工余量为4.5，总得加工余量6。 精车： 80-1.5=78.5粗车： 78.5-4.5=74确定个工序的加工经济精度和表面粗糙度。有工艺手册得：精车后的公差等级为IT7，Ra为0.8. 粗车后的公差等级为IT11，Ra为16. 对于外圆柱面。 由于对于铸件的余量要求量分别为6mm，因此取总余量为6mm。精车余量为1mm，半精车加工为2mm，粗车为3mm.。精车： 134+1=135半精车： 135+2=137粗车： 137+3=140 对于轴端面尺寸的确定。 由工艺手册得端面加工余量为2，由此可知零件尺寸及形状如下图：3.选择活塞的加工方法制定工艺路线 3.1定位基准的选择（1） 粗基准的选择 粗基准的选择应能保证精基准加工面之间的位置精度，合理分配各加工面的余量，为后续工序提供精基准，所以为了更便于定位，装夹和加工，可选择该毛坯的外圆柱面作为加工粗基准。（2） 精基准的选择。 根据零件的加工方便，装夹方便，定位准确，误差少的原则，选择零件的已加工外圆柱面，内圆柱面及两端面作为精基准。 3.2零件表面加工方法的确定 根据零件图表加工要求，以及材料性质等各因素，各加工间的加工方法如下表：活塞环外圆柱面IT812.5粗车半精车精车活塞环两端面12.5粗车精车活塞3.2半精车精车活塞内圆柱面IT71.6粗车精车活塞环槽IT912.5半精车活塞环槽IT71.6半精车粗车3.3 加工阶段的划分 划分的原因：保证加工余量合理，划分加工阶段能合理地使用机床设备，便与热处理工序的安排，便于及时的发现毛坯的缺陷，保护槽加工过后的表面。 阶段的划分：由于该毛坯为铸件毛坯，内孔可直接形成，并且毛坯的厚度较大。因此，易形成各种缺陷，因此，粗加工内外圆柱面及两端的加工，然后进行二次时效处理，到了半精加工因此，精加工时采用工序集中加工，精加工内圆柱面右端面，半精加工精加工环槽，半精加工外圆柱面，最后进行外圆柱面的环槽的半精加工、精加工。3.4 工艺路线的确定序号工序名加工过程01铸造铸造02清砂清砂去冒口03检验检查铸件有无缺陷04热处理时效处理05粗车夹毛坯外圆，粗车mm内孔至78.9，平端面，见平即可，粗车外圆尺寸至mm06粗车调头夹mm，粗车外圆尺寸到mm，光滑接刀，车端面保证总长度为134mm。07热处理二次时效处理08检验检验工件有无气孔，夹渣等缺陷09半精车以内孔mm定位夹紧，半精车外圆，留余量1mm，按图样尺寸切槽mm至6mm，车端面，照顾尺寸10mm，车90mmx8mm端槽，留加工余量1mm10精车调头装夹，夹外圆并找正，精车内孔至mm，车端面，保证尺寸为132.5mm，车凹槽mm，倒角C1.5mm，调头夹紧，夹外圆并找正，车凹槽mm，车端面保证总长度为132mm，倒角C1mm。11精车以内孔定位，使用芯轴定位夹紧，精车外圆mm，切各槽至图样尺寸mm，内径mm，保证各槽间距10mm，及各槽入口处倒角C0.3，车中间环槽40mm12检验检查各部分尺寸及精度。13入库4.工序加工余量的确定，工序尺寸及公差的计算4.1活塞内圆柱面加工其加工工艺路线为粗车精车。由工序05、10组成，据之前查到的加工质量得，粗车为4.5，精车为1.5,总的加工余量为6mm,计算各工序尺寸：精车前：80-1.5=78.5粗车前：78.5-4.5=74按照加工的方法能达到的经济精度给各工序尺寸的确定公差，查工艺手册可得到每道工序的经济精度，所以对应值为：取精车的经济精度公差等级为IT7，其公差值为T1=0.03mm取粗车的经济精度公差等级为IT12，其公差值为T2=0.3mm 其数据如下表：工序名称工序余量（mm）加工经济精度表面粗糙度Ra（mm）工序基本尺寸（mm）尺寸公差（mm）精车1.5IT71.680粗车4.5IT121278.5现用计算法对磨削径向工序量进行分析：查表面Z1=1.5.则粗车基本尺寸为A2=80-1.5=78.5mm，粗车的经济加工精度等级为IT12级，可确定其公差值为0.3mm，故取A1=（78.50.15）mm，工序最大余量为Z1max=80+03034-（78.5-0.15）=1.684mm工序最小余量为Z1min=80-（78.5+0.15）=1.35mm4.2对于圆柱外圆柱面其加工工艺路线为：粗车半精车精车。（由工序05 ，06，09，11组成）查表可得各个工序余量：精车余量为1mm，半精车余量为2mm，粗车余量为3，总余量为6mm。计算各项工序尺寸：精车后达到图纸上的尺寸，精车前尺寸：134+1=135mm半精车前尺寸：135+2=137mm粗车前尺寸：137+3=140mm按照各项工序所得到的经济精度所对应值： 精车的经济精度公差等级IT8，其公差值T1=0.08mm 半精车的经济精度公差等级IT10，其公差值T2=0.16mm 粗车的经济精度公差等级IT12，其公差值T3=0.4mm将上面的数据填入下表：工序名称工序余量（mm）加工经济精度表面粗糙度Ra（mm）工序基本尺寸（mm）尺寸公差（mm）精车1IT83.5134半精车2IT105135粗车3IT1212.5137用计算法对精车径向工序量Z2进行分析：查表Z2=1mm，则半精车的基本尺寸为A2=134+1=135mm，半精车加工工序的经济加工精度达到IT10，确定公差值为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对环槽的加工其工艺路线为：半精车精车，（由工序09 ，11组成） 查表确定半精车加工余量为3mm，精加工余量为1mm，总加工余量为4mm，对于圆柱面，精加工余量2mm，半精加工余量为20mm计算各项工序尺寸：精车胡达到图纸上的尺寸，。 对于侧面 精车前尺寸：8-2=6 半精车前尺寸：6-6=0对按照各工序所得到的经济精度所对应的值：精车的经济精度等级IT7，其公差值T1=0.05mm半精车的经济精度等级IT8，其公差值T2=0.022mmZmax=8+0.02-（6-0.011）=2.031 Zmin=8-（6+0.011）=1.989将上面的数据填入下表：工序名称工序余量（mm）加工经济精度表面粗糙度Ra（mm）工序基本尺寸（mm）尺寸公差（mm）精车2IT71.68半精车6IT83.26 对于圆柱面： 精车前尺寸：110+2=112mm 半精车前尺寸：112+20=132mm按照各项工序的所得到的经济精度所对应的值：精车的经济精度公差等级IT7，其公差值T1=0.05mm半精车的经济精度公差的等级IT8，其公差值T2=0.063mm将上面的数据填入下表：工序名称工序余量（mm）加工经济精度表面粗糙度Ra（mm）工序基本尺寸（mm）尺寸公差（mm）精车2IT71.6110半精车20IT83.2112Zmax=（112+0.031）-（110-0.05）=2.081mmZmin=（112-0.032）-110=1.968mm5.确定工序切削用量，加工工时 确定切削用量的原则：首先应选择去尽可能大的背吃刀量，其次在机床动力和刚度允许的条件下，又满足以加工表面粗糙度的情况下，选择尽可能大的进给量，最后根据公式确定最低切削速度。5.1.工序05，06分别为工步1 车内孔，工步2 车左端面，工步3 车右端面，工步4 车外圆组成背吃刀量的确定： 根据加工余量，工步1 的吃刀量为2.25mm，工步2，3背吃刀量都相同取为1.5mm，工步4背吃刀量取为1.5mm。进给量的确定： 本设计采用的是硬质合金车刀，工件材料是HT200 查表取进给量f=0.86mm/r切削速度的计算 硬质合金切削HT200时，取切削速度v为60mm/min，根据公式n=1000vc/d，可得车床转速n1=253r/minn2=128r/minn3=136r/min查表CA6140的主轴转速的范围为10-1400，1400-158r/min，符合要求。计算工时： 以上的工序均为采用同一进给量f=0.86mm/r则：t1=0.634min工步2，3 t2=t3=0.21min工步4， t4=1.16mm则总共用时：t总=t1+t2+t3+t4=2.71min5.2工序09：由工步1：半精车外圆，工步2：车环槽至6mm，工步3：车端面，工步4：车mm右环槽组成背吃刀量的确定：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进给量的确定：由于是半精车，查工艺手册，取f=0.51mm/r，切削速度取为vc=90mm/min切削速度、时间的计算n1=204r/minn2=249r/minn3=358r/min则用时：t1=1.16min t2=0.078min t3=0.24min t4=0.044min则工序09共用时：t总=t1+4xt2+t3+2xt4 =1.8min5.3.工序10：由工步1：精车内圆孔， 工步2：车端面保证尺寸，工步3：车槽mm，工步4：倒角C1.5，工步5：车端面，保证尺寸132 工步6：精车mm，倒角C1.背吃刀量、进给量、切削速度的确定：工步1的背吃刀量取ap=0.75mm，进给量f=0.2mm/r，vc=120mm/min。工步2的背吃刀量取ap0.5mm，进给量f=0.2mm/r，vc=120mm/min。工步3的背吃刀量取ap=2.5mm，进给量f=0.2mm/r，vc=120mm/min。工步4的用时约为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，倒角用时约为t=0.1min切削速度、时间的计算n1=477.7r/minn2=357r/min n6=478r/min用时：t1=1.4min t2=0.4min t3=20.044=0.088min t4=0.1min t5=0.4min t6=0.1min则总工序10用时：T总=t1+t2+t3+t4+t5+ t6 =2.6min5.4工序11：由工步1：精车外圆，工步2：精车各槽，工步3：各入口处倒角组成背吃刀量、进给量、切削速度的确定：工步1的背吃刀量取ap=0.5mm，进给量f=0.2mm/r，vc=120mm/min。工步2的背吃刀量取ap=1mm，进给量f=0.2mm/r，vc=120mm/min。工步3的背吃刀量取ap=1mm。切削速度、时间的计算则n1=282r/minn2=312r/min则用时t1=2.35mint2=0.2mint3=0.1min则工序总用时为t总=t1+8t2+8xt3 =4.75min6.夹具的设计6.1零件在本工序的加工要求分析（1）的外圆柱面，要求与内圆柱面的轴线的同轴度为0.04（2）车的环槽，槽的侧面与轴线的垂直度为0.02（3）车40的环槽6.2.确定夹具的类型 本工序的加工都为旋转加工，并且中间的内孔较大，因此宜采用芯轴6.3.拟定定位方案和选择定位元件（1）定位方案，根据工件的结构特点，其定位方案如下： 由于内孔的加工精度较高，因此以内孔为定位基准，同时由题意要求工件的端面要有较高的垂直度要求，因此还需要以一端面作为基准。（2）选择定位元件 由上面的定位基准知道，为一个圆柱面和一个端面，因此选择长销小平面组合定位，如下图所示：定位方案由于该零件的加工是在车床上完成的，因此选择芯轴作为夹具。心轴的轴肩的垂直度要求为0.01mm，定位外圆柱面的配合要求为H7g5.(3)定位误差的分析计算 加工外圆柱面时 基准重合因此，B=0 基准位移误差是轴孔间的配合间隙，故Y=0.034+0.005=0.039 D=B+Y=0.039<0.08满足定位要求同轴度定位误差的分析基准重合，故B=0基准的位移误差即是轴孔的配合误差，故Y=0.034+0.005=0.039<0.04 D=B+Y=0.039<0.04满足同轴度要求加工槽的侧面垂直度的0.02的定位误差加工时是以端面为基准的,基准重合,故B=0基准的位移误差即是端面的垂直度的误差,故Y=0.01 D=B+Y=0.01<0.02满足定位要求6.5夹具的装配图纸（见目录）课程设计心得体会课程设计是教学过程当中的非常重要的一环，本次课程设计时间不到三周略显得仓促一些。但是通过本次每天都过得很充实的课程设计，从中体会到很多乐趣。这次课程设计我得到的题目是活塞的工艺及工装夹具的设计。零件图形不是很复杂，但是俗话说的好：麻雀虽小，五脏俱全，通过此次设计我还是学会了很多。通过这些天的计算、查手册、翻书，我对机械制造方面的理论知识掌握的更加的牢靠。工艺设计是一门综合性的课程，涉及到了机床、刀具、夹具、材料、机械原理等方面的知识，要完成一份出色的设计就要求我们对这些专知识很了解才行。在这近三周的时里，我奔波在教室、寝室、图书馆三点之间，广泛的查阅资料，与同学的交流，向老师的请教，很多问题都迎刃而解，同时自己也在不知不觉之中提高。回想三周的奋斗，我发现，自己现在对于各种机床、夹具、工艺规程、刀具等方面的知识已经很熟悉，书本上的各种理论的理解更加的透彻。机械制造，是一门理论联系实际的课程，它具有很强的实践意义，通过这次设计，我的实践能力有很大的提高。俗话说的好：纸上得来终觉浅，须知此事要躬行，的确，在我们的设计之中很多看似很妙，但是在实际的工艺生产中却有很大的不足，很多东西是没办法生产出来的，而这些就是工艺所要解决的问题了。通过工艺的设计，我们能让我们的设计变成产品，能够创造实际价值。另外，通过工艺设计，我们将来在做设计的时候能够有效的考虑实践性、可行性，这样就减少了设计的不合理和披露，能让我们的设计更加的完美。 这次设计让我对工艺有了更高层次的认识。以前总觉得工艺有什么啊，一点技术含量都没有，但是现在看来，是我错了。工艺其实不仅劳动者智慧的结晶，也是很关键的环节。例如，从加工的方法，加工的路线等方面就能够很清楚的看到我们工艺设计人员的思维习惯，有可能一个零件有很多种实现方法，但是聪敏的人能够在最短的时间，花最小的成本来完成，差距是体现在细节上。也许你觉得反正都能达到目的啊，但是你有没想过，如果你生产的产品多大上亿件，那么就是那一丁点的区别，有能就是上亿的损失。 总的来说，通过这次设计，我确实学会了很多，收获了很多。最后还要对一直给我帮助的老师说声：谢谢，您辛苦了！参考文献1. 艾兴、肖诗钢主编、切削用量简明手册.北京：机械工业出版社，19942. 李益民主编、机械制造工艺设计简明手册、北京：机械工业出版社，19943. 哈尔滨工业大学、上海工业大学主编、机床夹具设计、上海：上海科学技术出版社，19834. 李洪主编、机械加工工艺手册、北京：北京出版社，19905. 王绍俊主编、机械制造工艺设计手册、北京：机械工艺出版社，19876. 赵家齐编、机械制造工艺学课程设计指导、北京：机械工艺出版社，1994专心-专注-专业