活塞加工工藝說明書剖析

1、課程設(shè)計(jì)題 目 活塞加工工藝設(shè)計(jì)專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造姓 名 付中望學(xué) 號(hào)17號(hào)指導(dǎo)教師 曹曉峰二O 一三 年 九 月 二十六 日重慶工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院目錄前言1、零件的分析11.1活塞的功用、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作條件分析21.2活塞的主要加工表面及技術(shù)要求32、活塞工藝規(guī)程設(shè)計(jì)42.1活塞的毛坯材料及制造方法52.2定位基準(zhǔn)的選擇62.3制定活塞加工工藝路線7選擇各表面加工方法8各表面加工順序確定92.4工藝路線方案102.5工藝路線方案分析112.6機(jī)械加工余量及工序尺寸122.7致謝132.8參考文獻(xiàn)14前言我國(guó)的制造業(yè)飛速發(fā)展，在液壓的系統(tǒng)的在汽車、機(jī)床、航天各領(lǐng)域的使用也越來越多，其中活塞是

2、液壓系統(tǒng)傳動(dòng)當(dāng)中不可缺少的一部分，它的工作情況直接影響到液壓系統(tǒng)的動(dòng)力沖動(dòng)效率，所以，如何能使活塞的生產(chǎn)效率、高質(zhì)量、省成本、省時(shí)間是我們今天汽車行業(yè)的努力方向。隨著汽車、機(jī)床、等的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性及可靠性的要求越來越嚴(yán)格，活塞已發(fā)展成為集輕質(zhì)高強(qiáng)度新材料、異型外圓復(fù)合型面、異型銷孔等多項(xiàng)新技術(shù)于一體的高技術(shù)含量的產(chǎn)品，以保證活塞的耐熱性、耐磨性、平穩(wěn)的導(dǎo)向性和良好的密封功能，減少摩擦損失，降低油耗、噪聲和排放。為滿足以上的功能要求，為提高活塞的承載能力，所以對(duì)對(duì)活塞的加工精度要求比較高?；钊鳛榈湫偷囊簤合到y(tǒng)關(guān)鍵零部件，在切削加工方面具有很強(qiáng)的工藝特點(diǎn)。目前，國(guó)內(nèi)活塞制造行業(yè)通常是由通

3、用機(jī)床和結(jié)合活塞工藝特點(diǎn)的專用設(shè)備組成機(jī)加工生產(chǎn)線，因此，專用設(shè)備就成為活塞切削加工的關(guān)鍵設(shè)備，其功能和精度將直接影響最終產(chǎn)品的關(guān)鍵特性的質(zhì)量指標(biāo)。1、零件分析：1.1活塞的作用及結(jié)構(gòu)形式由于活塞在液體壓力的作用下沿缸筒往復(fù)滑動(dòng)，因此，它與缸筒的配合應(yīng)適當(dāng)，既不能過緊，也不能間隙過大。配合過緊，不僅使最低啟動(dòng)壓力增大，降低機(jī)械效率，而且容易損壞缸筒和活塞的滑動(dòng)配合表面；間隙過大，會(huì)引起液壓缸內(nèi)部泄漏，降低容積效率，使液壓缸達(dá)不到要求的設(shè)計(jì)性能。液壓力的大小與活塞的有效工作面積有關(guān)，活塞直徑應(yīng)與缸筒內(nèi)徑一致。所以，設(shè)計(jì)活塞時(shí)，主要任務(wù)就是確定活塞的結(jié)構(gòu)型式?；钊Ｒ姷慕Y(jié)構(gòu)形式可分為整體式和分體式

4、兩種。1、整體式活塞要在活塞圓周上開溝槽以安裝密封件和支承環(huán)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是活塞加工困難，另外密封件安裝時(shí)也容易拉傷和扭曲，影響密封件的密封性能能和使用壽命。2、分組式活塞大多數(shù)可以多次拆裝，密封件使用壽命長(zhǎng)。在通常情況下，支承環(huán)是活塞件的不可缺的構(gòu)件，它不但可以精確導(dǎo)向，還可以吸收活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)隨時(shí)產(chǎn)生的側(cè)向力，因而大多數(shù)密封件都與支承環(huán)聯(lián)合使用，大大減低了活塞加工成本，活塞形式如下：1.2活塞技術(shù)要求和重要加工表面分析： 活塞的寬度B一般為活塞外徑D的（0.6-1）倍，因?yàn)榛钊耐鈴紻等于鋼筒的內(nèi)徑，所以活塞的寬度B取50mm。另外也要根據(jù)密封件的形式、數(shù)量、安裝導(dǎo)向環(huán)的溝槽尺寸進(jìn)一步細(xì)化，使

5、上述原件間距適當(dāng)。由于采用橡膠密封件，活塞外徑公差取f19，與活塞桿配合的內(nèi)孔公差等級(jí)取H17、活塞外圓表面粗糙度要優(yōu)于Ra0.32內(nèi)孔粗糙度要優(yōu)于Ra0.8m?；钊木唧w參數(shù)為：活塞的主要加工表面及技術(shù)要求：45H內(nèi)孔、100h10和125f7外圓及臺(tái)階表面2、活塞工藝規(guī)程設(shè)計(jì)2.1活塞的毛坯材料及制造方法活塞是密封保壓件,要求具有良好的耐磨性、彈性和致密性,目前鋼與鑄鐵已成為制造活塞的基本材料,而鑄鐵活塞具有價(jià)格低廉、生產(chǎn)流程較短的特點(diǎn),應(yīng)用范圍越來越廣,材質(zhì)可以是灰鑄鐵,球墨鑄鐵,可鍛鑄鐵,高合金鑄鐵,低合金鑄鐵等。而灰鑄鐵活塞材料適合單體鑄造,也適合筒體鑄造,是一種適用的經(jīng)濟(jì)型活塞材料

6、。由于單體鑄造活塞在鑄態(tài)下組織穩(wěn)定性差,硬度均勻性差,通常采用熱處理方法來改善活塞的熱穩(wěn)定性和硬度均勻性。而熱處理不僅增加投資成本,而且破壞了活塞鑄態(tài)下的應(yīng)力分布,降低了活塞的抗腐蝕性和耐磨性。在開發(fā)試驗(yàn)階段及小批量生產(chǎn)過程中,經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)同一件產(chǎn)品硬度差波動(dòng)較大、熱穩(wěn)定性較差、組織中特殊石墨量無法得到有效控制、出現(xiàn)針狀組織、材質(zhì)廢品率較高等情況。為了解決這些問題,分別從原材料、化學(xué)成分、熔煉工藝、孕育處理、澆注系統(tǒng)以及造型工藝等方面進(jìn)行有效控制,成功生產(chǎn)出滿足要求的灰鑄件活塞鑄件。2.2定位基準(zhǔn)的選擇1、 定位基準(zhǔn)的選擇根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)形狀和加工精度的要求，正確選擇零件加工時(shí)的定位基準(zhǔn)是制訂加工

7、工藝規(guī)程時(shí)應(yīng)先考慮的主要問題之一。 零件加工的第一道工序只能用毛坯的表面來定位，這種定位基準(zhǔn)成為粗基準(zhǔn)。在以后的工序中用已加工表面來定位，稱精基準(zhǔn)。 基準(zhǔn)按功用不同分為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn) 1. 設(shè)計(jì)基準(zhǔn) 在零件圖上用來確定其他點(diǎn)、線、面位置的基準(zhǔn)。 2工藝基準(zhǔn) 在加工和裝配過程中使用的基準(zhǔn)。按作用不同又分為(1) 定位基準(zhǔn)。在加工中使用工件在機(jī)床或夾具上占有正確的位置所 采用的基準(zhǔn)。 （2）測(cè)量基準(zhǔn)。零件檢驗(yàn)時(shí)，用以測(cè)量已加工表面尺寸和位置所用的基準(zhǔn) 。（3）裝配基準(zhǔn)。在裝配時(shí)用以確定零件或部件在機(jī)械產(chǎn)品中位置的基準(zhǔn)。2、 粗基準(zhǔn)的選擇原則： (1) 保你證加工表面與不加工表面之間的相互位置尺

8、寸要求，應(yīng)選用不加工作為粗基準(zhǔn)。 （2）多加工表面或不加工表面與加工表面之間相互之間位置要求不嚴(yán)格的零件，粗基準(zhǔn)的選擇應(yīng)能保證合理地分配各加工表面的余量。 （3）作為粗基準(zhǔn)的毛坯表面應(yīng)盡量光滑平整，以便零件夾緊可靠。 （4）粗基準(zhǔn)一般不能重復(fù)使用。精基準(zhǔn)的選擇原則： 選擇精基準(zhǔn)時(shí)。主要考慮保證零件加工精度，同時(shí)考慮裝夾準(zhǔn)確、可靠和 方便，而且夾具簡(jiǎn)單。在選擇精基準(zhǔn)時(shí)應(yīng)遵循以下原則： 1） 基準(zhǔn)重合原則 2 ）基準(zhǔn)統(tǒng)一原則 3） 便于裝夾原則 （5）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)工序提供精基準(zhǔn)，所以為了更便于定位，裝夾和加工，可選擇該

9、毛坯的外圓柱面作為加工粗基準(zhǔn)。 （6）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)。由于毛坯的精度較高，所以毛坯的外表面、內(nèi)圓及頂面可直接作為粗基準(zhǔn)，如粗車外圓、及端面。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(gè)主要表面之間的位置精度要求又較高，所以在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)就針對(duì)活塞的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了專供加工時(shí)定位用的輔助精基準(zhǔn)止口內(nèi)孔及端面。在外圓、端面、孔等加工時(shí)，就采用了該精基準(zhǔn)定位。這不僅符合“基準(zhǔn)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。但以此作為精基準(zhǔn)不僅不符合“基準(zhǔn)重合”原則，而且

10、還為此增加了工序和設(shè)備。由于活塞銷孔沿活塞軸線方向位置尺寸的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是頂面，所以精鏜削孔時(shí)以頂面為軸向定位基準(zhǔn)，而止口的精加工以頂面為定位基準(zhǔn)，這樣可以減少因基準(zhǔn)不重合而產(chǎn)生的定位誤差。在鉆、擴(kuò)孔時(shí)采用了以外端作為角向定位基面。這是因?yàn)槿舨捎娩N孔自定位，定位元件不易布置，夾具結(jié)構(gòu)復(fù)雜。而由于活塞毛坯精度較高，以此作為角定位可以滿足加工要求做到基準(zhǔn)重合原則。2.3制定活塞加工工藝路線：1、 確定重要加工表面及部位：名稱結(jié)果關(guān)鍵加工表面45H7內(nèi)孔、100h10和125f7外圓及臺(tái)階表面次要加工表面其余加工表面同軸度要求125f7外圓和45H內(nèi)孔同軸度0.1跳動(dòng)要求左端面和右端面跳動(dòng)要求0.12、

11、選擇各表面的加工方法：加工表面精度要求表面粗糙度Ra/m加工方案125f7外圓及臺(tái)階表面f70.5粗車半精車精車精磨45H7H70.5粗車半精車精車100h10H100.5粗車半精車精車其它倒角IT12級(jí)以上1.6粗車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。 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)圓柱面右端面，半精加工外圓柱面。 2.4初步擬

12、定傳動(dòng)軸機(jī)械加工工藝路線：工藝路線 使用設(shè)備第一步：車右端面 CA6140第二步：車125外圓 CA6140第三步：掉頭車左端面 CA6140 第四步：粗車100和125外圓留余量 CA6140第五步：掉頭車右端100和125外圓留余量 CA6140第六步：調(diào)質(zhì)處理 專用設(shè)備第七步：加工孔45h7鉆孔、擴(kuò)孔、絞孔到尺寸并倒角 鉆床第八步：半精車外圓100和125外圓留精加工余量 CA6140第九步：精加工100和125外圓到尺寸 CA6140第十步：精加工件長(zhǎng)度到尺寸 CA6140第十一步：測(cè)量檢驗(yàn) 專用工具第十二步：終檢 2.5工藝方案的比較與分析 從方案來看此方案是先加工表面在加工孔，然后

13、再以孔為基準(zhǔn)加工外圓，這樣做到了基準(zhǔn)重合原則所以加工出的尺寸精度很高可以滿足加工的要求，并適合大批量生產(chǎn)，所以此方案比較合理2.6機(jī)械加工余量及工序尺寸余量：1鉆活塞孔：45H7mm 3粗車外圓、環(huán)槽、裙部及端面 外圓 ：125f7mm 100h10mm 工序尺寸： 致謝通過這次的課程設(shè)計(jì)，它提供了我們一個(gè)用自己所學(xué)知識(shí)的機(jī)會(huì)，及相關(guān)資料到對(duì)零件精度分析計(jì)算和運(yùn)用所學(xué)的軟件制圖、工藝圖表、等軟件進(jìn)行運(yùn)用。都對(duì)我們所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行了檢驗(yàn)，這次的課程設(shè)計(jì)有苦有甜，讓我記憶深刻。設(shè)計(jì)思路是重要的，只要設(shè)計(jì)思路是成功的，那么一個(gè)設(shè)計(jì)就會(huì)事半功倍，因此通過這次的設(shè)計(jì)，我們也學(xué)會(huì)了做事情之前都應(yīng)該有充分的準(zhǔn)

14、備，為事情的成功打下基礎(chǔ)。制作的過程是一個(gè)考驗(yàn)我們耐心的過程，不能有絲毫的急躁和馬虎，要一步一步來。 通過這次的設(shè)計(jì)，我們基本掌握了零件的加工過程分析、工藝文件的編制方法和步驟，學(xué)會(huì)查閱相關(guān)手冊(cè)，選擇使用相關(guān)工藝裝備等等?？偟膩碚f，這次設(shè)計(jì)讓我們?cè)诨纠碚摰木C合運(yùn)用及正確解決實(shí)際問題等方面得到了一次較好的訓(xùn)練，提高了我們思考問題、解決問題、創(chuàng)新設(shè)計(jì)的能力，為以后更好的設(shè)計(jì)大俠了基礎(chǔ)。 通過這次的設(shè)計(jì)，我感受到了團(tuán)隊(duì)合作的重要性，在團(tuán)隊(duì)里，我們兩個(gè)進(jìn)行了分工合作，我知道在以后的和工作中還會(huì)有許多合作，所以我們一定要互相學(xué)習(xí)和幫助，讓團(tuán)隊(duì)的力量發(fā)揮到最大。由于我們的能力有限，設(shè)計(jì)之中指導(dǎo)老師給我們提供了很多