活塞環(huán)地機(jī)械加工實(shí)用工藝規(guī)程設(shè)計(jì)

1、機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)班級(jí) B120231王志強(qiáng)學(xué)號(hào) B120231182014 年 03 月 14 日課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)機(jī)械工程系機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)學(xué)生 王志強(qiáng) 班級(jí) B120231 學(xué)號(hào) B12023118課程名稱：機(jī)械制造工藝學(xué)設(shè)計(jì)題目：活塞環(huán)的機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)容：1. 產(chǎn)品零件圖12. 毛坯圖13. 機(jī)械加工工藝過(guò)程綜合卡片 1份4. 機(jī)械加工工藝工序卡片1份5. 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1份設(shè)計(jì)要求：大批生產(chǎn)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)始日期2014年03月03日設(shè)計(jì)（論文）完成日期2014年03月07日指導(dǎo)老師鄒聆昊課程設(shè)計(jì)評(píng)語(yǔ)機(jī)械工程 系 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)學(xué)生 王志強(qiáng) 班級(jí) B12

2、0231 學(xué)號(hào) B12023118課程名稱：機(jī)械制造工藝學(xué)設(shè)計(jì)題目活塞環(huán)的機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)篇幅：圖紙共2說(shuō)明書(shū)共16頁(yè)指導(dǎo)老師評(píng)語(yǔ)：指導(dǎo)老師目錄1. 零件的分析 11.1零件的作用 11.2零件的工藝分析 11.2.1. 零件圖樣分析 21.2.2. 零件的技術(shù)要求 32. 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 42.1. 確定毛坯的制造形式 42.2. 基面的選擇 52.3制定工藝路線 62.4. 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 72.5. 確定切削用量及基本工時(shí) 8總 結(jié) 10參考文獻(xiàn) 11附表 A1-A4 ：機(jī)械加工工藝過(guò)程綜合卡片附表B1-B9 :機(jī)械加工工藝（工序）卡片1. 零件的分析1

3、.1 零件的作用活塞環(huán)作用包括密封、調(diào)節(jié)機(jī)油（控油）、導(dǎo)熱（傳熱）、導(dǎo)向（支承）四 個(gè)作用。 密封：指密封燃?xì)?，不讓燃燒室的氣體漏到曲軸箱，把氣體的泄漏量 控制在最低限度， 提高熱效率。 漏氣不僅會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力下降， 而且會(huì)使機(jī)油 變質(zhì)，這是氣環(huán)的主要任務(wù)； 調(diào)節(jié)機(jī)油（控油）：把氣缸壁上多余的潤(rùn)滑油刮 下，同時(shí)又使缸壁上布有薄薄的油膜， 保證氣缸和活塞及環(huán)的正常潤(rùn)滑。 在現(xiàn)代 高速發(fā)動(dòng)機(jī)上， 特別重視活塞環(huán)控制油膜的作用； 導(dǎo)熱：通過(guò)活塞環(huán)將活塞的熱 量傳導(dǎo)給缸套，即起冷卻作用。據(jù)可靠資料認(rèn)為，活塞頂所受的的熱量中有70 80%是通過(guò)活塞環(huán)傳給缸壁而散掉的；支承：活塞環(huán)將活塞保持在氣缸中，防

4、止 活塞與氣缸壁直接接觸， 保證活塞平順運(yùn)動(dòng)， 降低摩擦阻力， 而且防止活塞敲缸。1.2 零件的工藝分析1. 該工藝安排是將毛坯造成筒形狀，粗車(chē)切下后再進(jìn)行單件加工。若單件 鑄造毛坯單件加工， 其工藝安排， 只是粗加工前的工序與筒形狀毛坯不同， 其他 工序基本相同。2. 活塞環(huán)類(lèi)零件在磨床上磨削加工時(shí)，多采用磁力吸盤(pán)裝夾工件，因此在 加工后，必須進(jìn)行退磁處理。3. 為了保證活塞環(huán)的彈力， 加工中對(duì)活塞環(huán)在自由狀態(tài)下開(kāi)口有一定的要 求，因開(kāi)口銑削后不能滿足圖樣要求， 所以增加一道熱定型工序， 熱定型時(shí)需在 專(zhuān)用工裝上進(jìn)行， 其活塞環(huán)的開(kāi)口處用一個(gè)鍵撐開(kāi)， 端面壓緊， 鍵的寬度要經(jīng)過(guò) 多次試驗(yàn)后得

5、出合理寬度數(shù)據(jù)之后，再成批進(jìn)行熱定型。4. 對(duì) 45°開(kāi)口的加工采用專(zhuān)用工裝進(jìn)行裝夾工件，但每批首件應(yīng)劃線對(duì) 刀，以保證加工質(zhì)量。5. 活塞環(huán)的翹曲度是將工件放在平臺(tái)進(jìn)行檢查，采用 0.06mm塞尺進(jìn)行檢 查，當(dāng)塞尺未能通過(guò)翹曲的縫隙時(shí)為合格。6. 漏光度的檢查，采用專(zhuān)用檢具或在合格的缸體用光照進(jìn)行檢查。7. 上、下端面平行度的檢查，可將活塞環(huán)放在平臺(tái)上，用百分表測(cè)量上端 面各部；其讀數(shù)最大值與最小值之差為平行度誤差值。1.2.1.零件圖樣分析1. 活塞環(huán)屬于環(huán)類(lèi)零件，其直徑與壁厚相差較大，在加工中易發(fā)生翹曲變 形。環(huán)的端面翹曲度應(yīng)小于0.07mm。2. 活塞環(huán)上、下平面平行度公差為

6、 0.05mm。3. 彈力允差土 20%以，彈力19.7kg。4. 漏光檢查，環(huán)的外圓柱面與量具間隙不大于0.05mm，整個(gè)圓周上漏光不能多于2處，單處弧長(zhǎng)不能超過(guò)25°弧長(zhǎng)，兩處弧長(zhǎng)之和不能超過(guò) 45°弧長(zhǎng)， 并且漏光出距開(kāi)口處不能小于 30°。5. 在磁性工作臺(tái)上加工之后，須進(jìn)行退磁處理。6. 環(huán)的金相組織應(yīng)為分布均勻的細(xì)片狀珠光體。不允許有游離的滲碳體存 在。7. 熱處理硬度為91107HRB。8. 材料為HT200。I /1.2.2. 零件的技術(shù)要求1. 熱處理硬度91107HRB。2. 環(huán)的端面翹曲度v 0.07mm。3. 上、下端面平行度公差為 0.0

7、5mm。4. 彈力允差± 20%以，彈力 19.7kg。5. 漏光檢查，環(huán)的外圓柱面與量具間隙不大于 0.05mm,整個(gè)圓周上漏光 不能多于 2 處，單處弧長(zhǎng)不超過(guò) 25°弧長(zhǎng)，兩處弧長(zhǎng)之和不大于 45°弧長(zhǎng)， 且開(kāi)口處不少于 30°。6. 退磁處理。7. 環(huán)的金相組織是分布均勻的細(xì)片狀珠光體，不允許有游離的滲碳體存 在。8. 材料 HT200。2. 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)2.1. 確定毛坯的制造形式依照活塞環(huán)成型的方法不同，制造活塞環(huán)的方法主要有兩種：1. 熱定型法(整體正圓法)：即澆鑄出圓筒形活塞環(huán)毛坯，然后在普通車(chē) 床上切削加工， 切削成單環(huán)； 按工作間隙尺

8、寸銑出切口， 最后擴(kuò)至所需要的自由 切口間隙尺寸，并在此狀態(tài)下熱處理定型，即成所需尺寸的活塞環(huán)。2. 單體橢圓法：即澆鑄出單個(gè)的橢圓型活塞毛坯，然后在靠模車(chē)床上切削 加工，并按自由切口間隙尺寸切口，就成為所需尺寸的活塞環(huán)。這兩種方法都獲得廣泛應(yīng)用，但有幾點(diǎn)須指出：1) 單體橢圓法屬于機(jī)械定型。既可用于制造等壓環(huán)，有可用于制造非等壓 環(huán)；但主要用于制造非等壓環(huán)。 它在造型過(guò)程中， 設(shè)計(jì)橢圓形狀時(shí)就考慮了彈力 和環(huán)的結(jié)構(gòu)尺寸等方面的關(guān)系。 熱定型法， 環(huán)自由形狀的形成主要靠熱定型， 因 此在高溫下會(huì)發(fā)生回火， 促使環(huán)的彈力消失。 由于定型性質(zhì)不同， 所以在用前一 種方法制成的活塞環(huán)壽命比較長(zhǎng)。熱定

9、型主要用于等壓環(huán)。2) 從加工過(guò)程看， 單體橢圓法在鑄造和機(jī)械加工時(shí)要用專(zhuān)用模具和靠模車(chē) 床，設(shè)備復(fù)雜， 而熱定型法無(wú)論從鑄造或機(jī)械加工看都比前法簡(jiǎn)單， 所以它生產(chǎn) 率高，成本低。前一種方法適用于大批量生產(chǎn)，后一種方法大、中、小批量生產(chǎn) 均可。目前活塞環(huán)的鑄造方法主要有單體疊箱鑄造、 雙片疊箱鑄造、 筒體砂型鑄造 和筒體離心鑄造，按毛坯的形狀來(lái)分又可分為正圓和橢圓兩種。正圓的優(yōu)點(diǎn)是型板制作簡(jiǎn)單、 加工設(shè)備簡(jiǎn)單。 缺點(diǎn)是要進(jìn)行熱定型、 開(kāi)口對(duì) 面應(yīng)力大，開(kāi)口處徑向壓力低，熱穩(wěn)定性差，彈力消失厲害。橢圓環(huán)的優(yōu)點(diǎn)與正 圓環(huán)的相反。為了很好的滿足活塞環(huán)的特殊要求，以及批量化的工作效率要求， 我們選擇的

10、毛坯為正圓，采用熱定型法進(jìn)行加工。22基面的選擇1. 定位基準(zhǔn)的選擇活塞環(huán)的兩端面的一切加工尤其是外圓和圓加工的基準(zhǔn)面。同時(shí)，兩端面的加工質(zhì)量對(duì)活塞環(huán)的性能影響很大。 因此，有必要將兩端面的加工作為活塞環(huán)加 工工藝中最初工序，并且要求盡可能提高加工精度。 這就符合統(tǒng)一基準(zhǔn)原則。在 后續(xù)工序中，除了使用兩端面為定位基礎(chǔ)外，根據(jù)各工序的特點(diǎn)，再選擇圓或外 圓定位，實(shí)現(xiàn)各工序的定位。活塞環(huán)兩端面的加工是以其自身作定位基準(zhǔn)，以外圓的導(dǎo)向反復(fù)加工，加工精度高，環(huán)高公差一般為 0.010.05mm,同一片環(huán)環(huán)高公差 0.008mm，表面粗 糙度0.5,保證這些精度要求，對(duì)以后疊放成組加工時(shí)減小環(huán)高積累誤差

11、的影響， 有著重要的意義。2. 外圓仿形加工基準(zhǔn)的選擇外圓仿形加工可選擇外圓定位與圓定位兩種方法，這兩種定位方法都采用心 軸螺母裝夾。1）外圓定位即選定毛坯外圓為定位基準(zhǔn)。這種定位方式無(wú)襯支承，有三各同時(shí)移動(dòng)的卡 爪組成定位元件，卡爪與一組環(huán)的外圓接觸。這種定位方法的優(yōu)點(diǎn)是外圓加工余 量均勻，但由于定位元件與夾緊裝置分離，因此，三爪的位置是可調(diào)的，以保證 環(huán)的幾何中心與心軸的軸線重合，由于部無(wú)支承件，所需夾緊力較大。2）圓定位即選擇毛坯圓為定位基準(zhǔn)。這種定位方法是在夾緊心軸上襯鋁套定位，圓定 位具有裝夾簡(jiǎn)單，操作方便的特點(diǎn)。但由于毛坯面粗糙，支承鋁套磨損大，因而 定位精度低，鋁套消耗量大在外圓

12、仿形加工和銑切開(kāi)口后的其他工序中所用精基準(zhǔn)都是選用外圓與端 面，與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合。2.3.制定工藝路線制定加工方案的一般原則為：先粗后精，先近后遠(yuǎn)，先外后，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(zhì)量，提高生產(chǎn) 效率，降低成本。根據(jù)生產(chǎn)類(lèi)型是成批生產(chǎn)，零件的幾何形狀、尺寸精度及位置 精度等技術(shù)要求，以及加工方法所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況 下，可以考慮采用專(zhuān)用機(jī)床配以專(zhuān)用夾具，并盡量使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)效率。 除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。表2-1活塞環(huán)加工的工藝路線工序號(hào)工序名稱工序容定位基準(zhǔn)工裝1鑄造鑄成一個(gè)長(zhǎng)圓筒，其尺寸

13、為0308mm350mm x 500mm2清砂清砂3熱處理時(shí)效處理4檢驗(yàn)檢查硬度及金相組織5車(chē)夾一端外圓，按毛坯找正，車(chē)端面，見(jiàn)平即可，車(chē)外圓至尺寸$346mm，車(chē)圓至尺寸$314mm毛坯外圓三抓卡盤(pán)、車(chē)床6車(chē)倒頭裝夾，按已知加工外圓找正， 粗、精車(chē)外圓及圓至圖樣尺寸。外圓 尺寸為$ 340mm，圓尺寸為$毛坯外圓三抓卡盤(pán)、車(chē)床318.4mm，切下厚度 9。mm （兩端面各留0.6mm磨削余量）7磨粗磨活塞環(huán)兩端面，單邊留量0.2mm。退磁端面磁力吸盤(pán)8車(chē)車(chē)一端圓倒角1.2 X 45° （專(zhuān)用工 裝、端面壓緊）端面磁力吸盤(pán)9銃銃45°開(kāi)口，寬1.31.6mm （專(zhuān)用工裝，端

14、面壓緊）端面磁力吸盤(pán)10熱處理熱定型開(kāi)口，尺寸37.838.1mm，硬度91107HRB （專(zhuān)用工裝）11檢驗(yàn)檢查開(kāi)口尺寸 37.838.1mm，彈力 19.7kg，硬度 91 107HRB12磨精磨兩端面至圖樣尺寸 &.076 mm。退磁端面磁力吸盤(pán)13鉗修銼飛刺14檢驗(yàn)按圖樣要求檢查各部尺寸及精度15入庫(kù)入庫(kù)24機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定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(biāo)注。 當(dāng) 無(wú)基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換時(shí)，同一表面多次加工的工序尺寸只與工序（或工步）的加工余量有 關(guān)。當(dāng)基準(zhǔn)不重合時(shí)，工

15、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(biāo)注，但毛坯和孔心距尺寸公差帶一般為雙向?qū)ΨQ布置。中間工序尺寸 的公差可以從相應(yīng)的加工經(jīng)濟(jì)精度表中查得。1. 毛坯尺寸的確定由鑄造要求確定毛坯尺寸為© 308mm x© 350mm x 500mm。2. 外圓表面的加工余量及工序尺寸的確定按照粗車(chē)f粗車(chē)f精車(chē)的加工方案，查閱機(jī)械加工余量手冊(cè)，有工序間 的余量：粗車(chē)余量 Z=2mm；粗車(chē)余量Z=2.5mm；精車(chē)余量Z=0.5mm。工序尺寸為：粗車(chē)© 3465.10mm；粗車(chē)© 341-0：i0mm；精車(chē)© 340fii0mm。3. 圓表面的

16、加工余量及工序尺寸的確定按照粗車(chē)f粗車(chē)f精車(chē)的加工方案，查閱機(jī)械加工余量手冊(cè)，有工序間 的余量：粗車(chē)余量 Z=3mm；粗車(chē)余量Z=1.7mm；精車(chē)余量Z=0.5mm。工序尺寸為：粗車(chē)©314；0.39mm；粗車(chē)© 317.4+黑5口m；精車(chē)© 318.4；0；1mm。2.5. 確定切削用量及基本工時(shí)以工序 5 為例：1. 粗車(chē)端面見(jiàn)平1) 選擇刀具：選用 45°彎頭車(chē)刀。2) 確定切削用量a) 確定背吃刀量：粗車(chē)端面見(jiàn)平 ,一次走刀完成即 ap=2mm。b) 確定進(jìn)給量：查切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)：加工材料 HT200、工件直徑 350mm、切削深度ap=2mm

17、,則進(jìn)給量為0.50.7mm/r。再根據(jù)CA6140車(chē)床說(shuō) 明書(shū),取進(jìn)給量 f =0.51mm/r。c) 確定切削速度Vc:確定切削速度Vc :查(切削手冊(cè))表1.27和1.28, 查得 Cv=208, xv=0.2, yv=0.4, m=0.28，修正系數(shù) Kmv=1 , Ksv=0.8, Kkrv=1, Ktv=1, 刀具壽命為 T=60min。Vc=( Cv/Tmapxvfyv) Kv=208 x 1 x 1 x 1 x 0.8/ ( 600.28x 20.2x 0.510.4) =35.7m/min可求主軸轉(zhuǎn)速為 n 1000 35.7m/min/350mm 42.1r /min ,參

18、照實(shí)用機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)表 5-4所列 CA6140 車(chē)床的主軸轉(zhuǎn)速,取轉(zhuǎn)速 n 80r /min 。則可求得該工步的實(shí)際切削速度v n d /1000 80r /min 350mm/1000 35.7m/min 。3) 確定基本工時(shí)a）基本時(shí)間：T=L/nf=0.05minb）輔助時(shí)間：裝夾工件的時(shí)間為 0.8min,測(cè)量時(shí)間為0.55min共計(jì)T=1.35mi n。2. 粗車(chē)外圓1）選擇刀具：選用45°彎頭車(chē)刀。2）確定切削用量a）確定背吃刀量：粗車(chē)外圓至© 346mm,所以一次走刀完成即ap1=2mm。b）確定進(jìn)給量f:查切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)：加工材料HT200、工件直

19、徑346mm、切削深度ap=2mm,則進(jìn)給量為0.81.2mm/r。再根據(jù)CA6140車(chē)床及 機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表 4.2 3查取橫向進(jìn)給量取f=1mm/r。c）確定切削速度 Vc:查表 5-109 和 5-110,查得 Cv=208, xv=0.2, yv=0.4,m=0.28，修正系數(shù) Kmv=1, Khv=1 , Khv=0.8, Kkrv=1, Ktv=1,刀具壽命為 T=60min。Vc= （ Cv/Tmapxvfyv） Kv=208X 0.8X 1 X 1 x 1/ （ 600.28x 20.2x 10.4） =46m/mind）確定機(jī)床轉(zhuǎn)速n：n=1000Vc/ n dw=

20、1000X 46/3.14X 346=46r/min查表5-5得相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為50r/min,所以實(shí)際切削速度為46m/min。e）計(jì)算基本時(shí)間Tj :切削長(zhǎng)度100mmtjl l1nf鳥(niǎo)=(100+12.8) /50/1=2.25minf）輔助時(shí)間裝夾工件的時(shí)間為0.8min，測(cè)量時(shí)間為0.33min共計(jì)Ti=1.13min3. 粗車(chē)圓1）選擇刀具：選用45°外圓車(chē)刀，2）確定切削用量a）確定背吃刀量：取套筒圓面的即=1.5mm。b）確定進(jìn)給量f根據(jù)機(jī)械制造課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)表 5-102查得f=0.60.9mm/r;查表5-5根據(jù)機(jī)床的縱向進(jìn)給量，取f=0.8mm/rC）確定切削速

21、度Vc 查表 5-109和 5-110,查得 Cv=208, Xv=0.2, yv=0.4, m=0.28,修正系數(shù) Kmv=1.,Khv=1 , Khv=0.8, Kkrv=1, Ktv=1，刀具壽命為 T=60min。Vc=（ Cv/Tma）xvfyv） Kv=208x 1 x 1 x 1 x 0.8/ （ 600.28x 1.50'2 x 0.80'4） =44.7m/mind）確定機(jī)床轉(zhuǎn)速nn=1000Vc/ n dw=1000x 44.7/3.14x 314=45.3r/min查表5-5得相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為100r/min,所以實(shí)際切削速度為44.7m/min。e）計(jì)算基本時(shí)間Tj：切削加工長(zhǎng)度100mml l1 丨2tj- -i= （100+12.8） /100/0.5=2.25minnff）輔助時(shí)間裝夾工件的時(shí)間為0.5min,測(cè)量時(shí)間為0.47min共計(jì)Ti=0.97min其余工序的計(jì)算過(guò)程與工序5的方法大致相