活塞的機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)說(shuō)明

1、. .PAGE13 / NUMPAGES14目 錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc27004 1.零件的分析1 HYPERLINK l _Toc630 1.1零件的作用1 HYPERLINK l _Toc9437 1.2零件的工藝分析與其技術(shù)要求1 HYPERLINK l _Toc21565 2.工藝規(guī)程設(shè)計(jì)3 HYPERLINK l _Toc18050 2.1. 確定毛坯的制造形式與毛坯尺寸確定的32.2. 基面的選擇42.3. 制定工藝路線(xiàn)5 HYPERLINK l _Toc32328 2.4. 機(jī)械加工余量、工序尺寸62.5. 確定切削用量與基本工時(shí)8 HYP

2、ERLINK l _Toc30835 總結(jié)13 HYPERLINK l _Toc4430 參考文獻(xiàn)14零件的分析1.1零件的作用活塞是曲柄連桿機(jī)構(gòu)中的重要零件之一，是發(fā)動(dòng)機(jī)的心臟，它主要有三個(gè)作用。第一是使發(fā)動(dòng)機(jī)作功；第二是密封，它能使發(fā)動(dòng)機(jī)活塞頂以上的空間保持密封，使發(fā)動(dòng)機(jī)能連續(xù)工作；第三是傳熱，它能將發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)燃爆發(fā)時(shí)的高溫傳給氣缸，再由氣缸壁外側(cè)水套的循環(huán)水將熱量帶走。 1.2零件的工藝分析與其技術(shù)要求圖1-1零件圖1.2.1.零件的工藝分析1）時(shí)效處理是為了消除鑄件的應(yīng)力，第二次時(shí)效處理是為了消除粗加工和鑄件殘余應(yīng)力。以保證加工質(zhì)量。2）活塞環(huán)槽的加工，分粗加工和精加工，這樣可以減少切削

3、力對(duì)環(huán)形槽尺寸的影響，以保證加工質(zhì)量。3）活塞環(huán)槽的加工，裝夾方法可采用心軸，在批量時(shí)可提高生產(chǎn)效率，保證質(zhì)量。4）活塞環(huán)槽尺寸檢驗(yàn)，采用片塞規(guī)進(jìn)行檢查，片塞規(guī)分為通端和止端兩種。片塞規(guī)具有綜合檢測(cè)功能，即能檢查尺寸精度，同時(shí)也可以檢查環(huán)槽兩面是否平行，如不平行，片塞規(guī)在環(huán)槽不能平滑移動(dòng)。5）活塞環(huán)側(cè)面與軸心線(xiàn)的垂直度檢驗(yàn)，可采用心軸裝夾工件，再將心軸裝夾在兩頂尖之間，這時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)心軸，用杠桿百分表測(cè)每一環(huán)槽的兩個(gè)側(cè)面，所測(cè)讀數(shù)最大與最小差值，即為垂直度誤差。6）活塞外圓mm與mm軸心線(xiàn)的同軸度檢驗(yàn)，可采用心軸裝夾工件，再將心軸裝夾在兩頂尖之間，這時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)心軸，用百分表測(cè)出活塞外圓跳動(dòng)的讀數(shù)最大與最

4、小差值，即為同軸度誤差。1.2.2.零件的技術(shù)要求（1）活塞環(huán)槽側(cè)面與mm軸心線(xiàn)的垂直度公差為0.02mm；（2）活塞外圓mm與mm軸心線(xiàn)的同軸度公差為0.04mm；(3) 左右兩端mm端面與mm軸心線(xiàn)的同軸度公差為0.02mm；(4) 由于活塞環(huán)槽與活塞環(huán)配合精度要求較高，所以活塞環(huán)槽加工精度相對(duì)要求較高；(5) 活塞上環(huán)槽入口處的倒角為；(6)材料HT200，鑄造后時(shí)效處理； （7）未注明倒角。工藝規(guī)程設(shè)計(jì)2.1.毛坯的選擇2.1.1.確定毛坯的類(lèi)型、制造方法和尺寸與公差因?yàn)榛钊麑?duì)耐磨性和強(qiáng)度要求較高，其精度對(duì)車(chē)床的加工精度有很大影響，所以要選用材料為HT200,有導(dǎo)熱性好、重量輕、易加工

5、等優(yōu)點(diǎn)。為了克服鑄造缺陷，獲得優(yōu)秀的毛坯，采用壓鑄制造，在機(jī)加工以前先切去澆冒口，然后進(jìn)行熱處理。 材料為HT200，精度等級(jí)在8-10之間，取IT=3.6mm，尺寸公差等級(jí)為10；加工余量在3-4之間，加工余量等級(jí)為G；即毛坯的尺寸為。2.1.2.確定毛坯的技術(shù)要求（1）調(diào)質(zhì)處理硬度為2832HRC，以改善切削加工性能，為切削加工做準(zhǔn)備。（2）零件左側(cè)局部外圓要求有較高硬度和耐磨性，故需淬火處理，要求硬度達(dá)到4550HRC。（3）材料為HT200，未注圓角145。2.1.3.繪制毛坯圖2.2. 基面的選擇由于毛坯的精度較高，所以毛坯的外表面、圓與頂面可直接作為粗基準(zhǔn)，如粗車(chē)外圓、環(huán)槽、頂部、

6、裙部與端面。由于液態(tài)模鍛后的毛坯孔與外圓的同軸度與孔、外圓對(duì)頂面的垂直度誤差均較小，因此，車(chē)削后頂部與裙部的壁厚均勻，可為以后的半精加工與精加工留有較均勻的余量?；钊麑俦”谕残瘟慵?，徑向剛度很差，而主要表面尺寸精度與個(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(zhuān)供加工時(shí)定位用的輔助精基準(zhǔn)止口孔與端面。在回油槽、外圓、環(huán)槽、頂面等加工時(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。該零件圖中較多尺寸與形位公差是以孔與端面為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的。因此，采用先加工孔，然后以孔為精基準(zhǔn)加工外圓。根據(jù)各加工表面的基準(zhǔn)如下

7、表所示：（1） 選擇外圓表面作為粗基準(zhǔn)定位加工孔，為后續(xù)工序加工出精基準(zhǔn)，這樣使外圓加工時(shí)的余量均勻，避免后續(xù)加工精度受到“誤差復(fù)印”的影響。（2） 選擇孔作為精基準(zhǔn)，這樣能在一次裝夾中把大多數(shù)外圓表面加工出來(lái)，有利于保證加工面間相互位置精度。 表2-1加工表面的基準(zhǔn)序號(hào)加工部位基準(zhǔn)選擇1孔與端面外圓毛坯表面2粗車(chē)外圓外圓毛坯表面3半精車(chē)外圓、端面、按圖樣尺寸切槽至6mm，凹臺(tái)孔4精車(chē)孔、端面、凹槽半精車(chē)后外圓表面5另一端面和凹槽、外圓、切槽至徑、車(chē)中間環(huán)槽孔2.3制定工藝路線(xiàn)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(xiàn)最短以與特殊情況特殊處理。制定工藝路線(xiàn)要保證

8、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、尺寸精度與位置精度等技術(shù)要求，以與加工方法所能達(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。擬定加工路線(xiàn)如下：工序號(hào)工序名稱(chēng)工序容定位基準(zhǔn)工裝1鑄造鑄造2清砂清砂，去冒口3檢驗(yàn)檢驗(yàn)鑄件有無(wú)缺陷4熱處理時(shí)效處理5粗車(chē)夾外圓（毛坯），粗車(chē)孔至與端面，見(jiàn)平即可，粗車(chē)外圓尺寸至138mm，長(zhǎng)度大于80mm外圓毛坯表面三爪卡盤(pán)、中心架、車(chē)床6粗車(chē)倒頭裝夾，粗車(chē)外圓尺寸至光滑接刀，車(chē)端面保證尺寸總長(zhǎng)為135mm外圓毛坯

9、表面三爪卡盤(pán)、中心架、車(chē)床7熱處理二次時(shí)效處理 8檢驗(yàn)檢驗(yàn)工件有無(wú)氣孔，夾渣等缺陷9半精車(chē)夾孔，半精車(chē)外圓，留量1.5mm，按圖樣尺寸切槽至6mm，車(chē)端面照顧尺寸10mm，車(chē)凹臺(tái)，留加工余量1mm孔心軸10精車(chē)倒頭裝夾，夾外圓并找正，精車(chē)孔至、車(chē)端面，保證總長(zhǎng)尺寸為132.5mm。車(chē)凹槽，倒角半精車(chē)后外圓表面三爪卡盤(pán)、中心架、車(chē)床11精車(chē)以孔定位，倒頭裝夾，精車(chē)另一端面，保證總長(zhǎng)尺寸為132mm，精車(chē)另一凹槽，倒角，精車(chē)外圓mm，切各槽至圖樣尺寸徑，保證各槽間距10mm與各槽入口處倒角。車(chē)中間環(huán)槽孔三爪卡盤(pán)、中心架、車(chē)床、心軸12檢驗(yàn)檢驗(yàn)各部尺寸與精度 13入庫(kù)入庫(kù)2.4. 機(jī)械加工余量、工序

10、尺寸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去雙向?qū)ΨQ(chēng)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. 活塞孔（工序5和10）的加工余量、工序尺寸與其公差的確定按照粗車(chē)精車(chē)加工方案，查閱加工余量手冊(cè)，有粗車(chē)余量Zj=6mm、精車(chē)余量Zj=4mm；查機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程第四章各個(gè)表，確定各工序尺寸

11、的加工精度等級(jí)和表面粗糙度為，粗車(chē)：IT12，Ra為1.6、精車(chē)：IT7，Ra為12；根據(jù)上訴結(jié)果，再查標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值表可確定各公步的公差值分別為，粗車(chē);0.3mm、精車(chē)：0.034mm。綜上所述，該工序加工該定位孔各工步的工序尺寸與公差分別為，粗車(chē)、精車(chē)。 2. 活塞外圓表面mm（工序5、6、9、10和11）的加工余量、工序尺寸與公差的確定按照粗車(chē)半精車(chē)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Zj=4mm、半精車(chē)余量Zj=2.5mm、精車(chē)余量Zj=1.5mm。查機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程第四章各個(gè)表，確定各工序尺寸的加工精度等級(jí)和表面粗糙度分別為，粗車(chē)：IT12，R

12、a12.5、半精車(chē)IT10，Ra5、精車(chē)：IT7，Ra3.5。綜上所述，該工序加工各工步的工序尺寸與公差分別為：粗車(chē)、半精車(chē)、精車(chē)。3.活塞槽（工序9和11）的加工余量、工序尺寸與公差的確定按照半精車(chē)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：半精車(chē)余量Zj=1mm、精車(chē)余量Zj=2mm。查機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程第四章各個(gè)表，確定各工序尺寸的加工精度等級(jí)和粗糙度分別為，半精車(chē)IT10，Ra3.2、精車(chē)：IT7，Ra1.6。綜上所述，該工序加工各工步的工序尺寸與公差分別為：半精車(chē)、精車(chē)。4.活塞凹槽（工序9、10和11）的加工余量、工序尺寸與公差的確定按照半精車(chē)精車(chē)的加工方案

13、，查閱機(jī)械加工余量手冊(cè)，有工序間的余量：半精車(chē)余量Zj=1mm精車(chē)余量Zj=1mm。查機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程第四章各個(gè)表，確定各工序尺寸的加工精度等級(jí)為：半精車(chē)：IT10、精車(chē)：IT7。綜上所述，該工序加工各工步的工序尺寸與公差分別為：半精車(chē)、精車(chē)。5.車(chē)中間環(huán)槽（工序11）的加工余量、工序尺寸與公差的確定按照精車(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：精車(chē)余量Zj=2mm。查機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程第四章各個(gè)表，確定各工序尺寸的加工精度等級(jí)為精車(chē)：IT7。綜上所述，該工序加工工步的工序尺寸與公差為精車(chē)。2.5. 確定切削用量與基本工時(shí)在車(chē)床上加工的工序，一般都用硬

14、質(zhì)合金車(chē)刀和鏜刀，加工灰鑄鐵零件采用YG型硬質(zhì)合金，粗加工用YG6，半精加工用YG8，精加工用YG10，切槽宜用高速鋼1.工序5（1)粗車(chē)孔至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)孔至的余量為6mm,所以一次走刀完成即ap1=3mm。b. 確定進(jìn)給量f：查切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)：加工材料HT200、車(chē)刀刀桿尺寸為1625mm、工件直徑70mm、切削深度ap=3mm，則進(jìn)給量為0.608mm/r。再根據(jù)C6140車(chē)床說(shuō)明書(shū),取進(jìn)給量f =0.6mm/r。c. 確定切削速度Vc：查（切削手冊(cè)）表1.27和1.28，查得Cv=158，xv=0.15，yv=0.4，m=0

15、.2，修正系數(shù)KMv=1，Ksv=0.5，Kkrv=1，Ktv=1，刀具壽命為T(mén)=60min。Vc=（ Cv/Tmapxvfyv）Kv=1581110.5/（600.230.150.60.4）=37m/mind. 確定機(jī)床轉(zhuǎn)速n：n=1000Vc/dw=100037/3.1476=155r/min按機(jī)床說(shuō)明書(shū)（見(jiàn)工藝手冊(cè)見(jiàn)表4.2-8）得相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為200r/min,所以實(shí)際切削速度為48m/min。（2）粗車(chē)端面見(jiàn)平1）選擇刀具：選用45端面車(chē)刀2）確定切削用量a. 確定背吃刀量：粗車(chē)端面見(jiàn)平加工余量為2mm,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

16、材料HT200、車(chē)刀刀桿尺寸為1625mm、工件直徑142mm、切削深度ap=2mm，則進(jìn)給量為0.81mm/r。再根據(jù)C6140車(chē)床說(shuō)明書(shū)（見(jiàn)切削手冊(cè)）取進(jìn)給量f =1mm/r。c. 確定切削速度Vc：查（切削手冊(cè)）表1.27和1.28，查得Cv=158，xv=0.15，yv=0.4，m=0.2，修正系數(shù)KMv=1，Ksv=0.5，Kkrv=1，Ktv=1，刀具壽命為T(mén)=60min。Vc=（ Cv/Tmapxvfyv）Kv=1581110.5/（600.220.1510.4）=32m/mind. 確定機(jī)床轉(zhuǎn)速n：n=1000Vc/dw=100032/3.14142=71.8r/min按機(jī)床說(shuō)

17、明書(shū)（見(jiàn)工藝手冊(cè)見(jiàn)表4.2-8）得相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為80r/min,所以實(shí)際切削速度為35.7m/min。（3）粗車(chē)外圓1）選擇刀具：選用90外圓車(chē)刀2）確定切削用量a. 確定背吃刀量：粗車(chē)外圓的余量為4mm,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、車(chē)刀刀桿尺寸為1625mm、工件直徑142mm、切削深度ap=2mm，則進(jìn)給量為0.81.2mm/r。再根據(jù)C6140車(chē)床說(shuō)明書(shū)（見(jiàn)切削手冊(cè)）取進(jìn)給量f =0.8mm/r。c. 確定切削速度Vc：查（切削手冊(cè)）表1.27和1.28，查得Cv=158，xv=0.15，yv=0.4，m=0.2，修正系

18、數(shù)KMv=1，Ksv=0.5，Kkrv=0.73，Ktv=1，刀具壽命為T(mén)=60min。Vc=（ Cv/Tmapxvfyv）Kv=158110.730.5/（600.220.150.80.4）=26m/mind. 確定機(jī)床轉(zhuǎn)速n：n=1000Vc/dw=100026/3.14142=58r/min按機(jī)床說(shuō)明書(shū)（見(jiàn)工藝手冊(cè)見(jiàn)表4.2-8）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。2.工序7（1）半精車(chē)外圓至135.5mm1）選擇刀具：選用90外圓車(chē)刀， 2）確定切削用量a. 確定背吃刀量：半精車(chē)外圓至135.5mm的余量為1.5mm,所以一次走刀完成即ap1=0.

19、75mm。b. 確定進(jìn)給量f：查切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)：加工材料HT200、車(chē)刀刀桿尺寸為1625mm、工件直徑138mm、切削深度ap=0.75mm，則進(jìn)給量為0.81.4mm/r。再根據(jù)C6140車(chē)床說(shuō)明書(shū)（見(jiàn)切削手冊(cè)）取進(jìn)給量f =0.8mm/r。c. 確定切削速度Vc：查（切削手冊(cè)）表1.27和1.28，查得Cv=158，xv=0.15，yv=0.4，m=0.2，修正系數(shù)KMv=1，Ksv=0.6，Kkrv=1，Ktv=0.83，刀具壽命為T(mén)=60min。Vc=（ Cv/Tmapxvfyv）Kv=158110.830.6/（600.20.750.150.80.4）=39.2m/mind. 確

20、定機(jī)床轉(zhuǎn)速n：n=1000Vc/dw=100039.2/3.14138=90.5r/min按機(jī)床說(shuō)明書(shū)（見(jiàn)工藝手冊(cè)見(jiàn)表4.2-8）得相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為200r/min,所以實(shí)際切削速度為86.7m/min。（2）半精車(chē)切槽8mm至6mm,并至115.5mm1）選擇刀具：車(chē)槽刀， 2）確定切削用量a. 確定背吃刀量：半精車(chē)切槽8mm至6mm,的余量為1mm,所以一次走刀完成即ap1=0.5mm。b. 確定進(jìn)給量f：查切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)取進(jìn)給量f =0.3mm/r。c. 確定切削速度Vc：查（切削手冊(cè)）表1.27和1.28，查得Cv=158，xv=0.15，yv=0.4，m=0.2，修正系數(shù)KMv=1，Ksv=0.6，Kkrv=1，Ktv=0.83，刀具壽命為T(mén)=60min。Vc=（ Cv/Tmapxvfyv）Kv=158110.830.6/（600.20.50.150.80.4）=42.3m/mind. 確定機(jī)床轉(zhuǎn)速n：n=1000Vc/dw=100042.3/3.14138=97.6r/min按機(jī)床說(shuō)明書(shū)（見(jiàn)工藝手冊(cè)見(jiàn)表4.2-8）得