活塞的機械加工工藝規(guī)程設計

1、目 錄1.零件的分析11.1零件的作用11.2零件的工藝分析及其技術要求12.工藝規(guī)程設計32.1. 確定毛坯的制造形式及毛坯尺寸確定的32.2. 基面的選擇42.3. 制定工藝路線52.4. 機械加工余量、工序尺寸62.5. 確定切削用量及基本工時8總結13參考文獻141. 零件的分析1.1零件的作用活塞是曲柄連桿機構中的重要零件之一，是發(fā)動機的心臟，它主要有三個作用。第一是使發(fā)動機作功；第二是密封，它能使發(fā)動機內活塞頂以上的空間保持密封，使發(fā)動機能連續(xù)工作；第三是傳熱，它能將發(fā)動機點燃爆發(fā)時的高溫傳給氣缸，再由氣缸壁外側水套內的循環(huán)水將熱量帶走。 1.2零件的工藝分析及其技術要求圖1-1零

2、件圖1.2.1.零件的工藝分析1）時效處理是為了消除鑄件的內應力，第二次時效處理是為了消除粗加工和鑄件殘余應力。以保證加工質量。2）活塞環(huán)槽的加工，分粗加工和精加工，這樣可以減少切削力對環(huán)形槽尺寸的影響，以保證加工質量。3）活塞環(huán)槽的加工，裝夾方法可采用心軸，在批量時可提高生產效率，保證質量。4）活塞環(huán)槽尺寸檢驗，采用片塞規(guī)進行檢查，片塞規(guī)分為通端和止端兩種。片塞規(guī)具有綜合檢測功能，即能檢查尺寸精度，同時也可以檢查環(huán)槽兩面是否平行，如不平行，片塞規(guī)在環(huán)槽內不能平滑移動。5）活塞環(huán)側面與軸心線的垂直度檢驗，可采用心軸裝夾工件，再將心軸裝夾在兩頂尖之間，這時轉動心軸，用杠桿百分表測每一環(huán)槽的兩個側

3、面，所測讀數最大與最小差值，即為垂直度誤差。6）活塞外圓mm與mm軸心線的同軸度檢驗，可采用心軸裝夾工件，再將心軸裝夾在兩頂尖之間，這時轉動心軸，用百分表測出活塞外圓跳動的讀數最大與最小差值，即為同軸度誤差。1.2.2.零件的技術要求（1）活塞環(huán)槽側面與mm軸心線的垂直度公差為0.02mm；（2）活塞外圓mm與mm軸心線的同軸度公差為0.04mm；(3) 左右兩端mm內端面與mm軸心線的同軸度公差為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，鑄造后時效處理； （7）未注明倒角。2. 工藝

4、規(guī)程設計2.1.毛坯的選擇2.1.1.確定毛坯的類型、制造方法和尺寸及公差因為活塞對耐磨性和強度要求較高，其精度對車床的加工精度有很大影響，所以要選用材料為HT200,有導熱性好、重量輕、易加工等優(yōu)點。為了克服鑄造缺陷，獲得優(yōu)秀的毛坯，采用壓鑄制造，在機加工以前先切去澆冒口，然后進行熱處理。 材料為HT200，精度等級在8-10之間，取IT=3.6mm，尺寸公差等級為10；加工余量在3-4之間，加工余量等級為G；即毛坯的尺寸為。2.1.2.確定毛坯的技術要求（1）調質處理硬度為2832HRC，以改善切削加工性能，為切削加工做準備。（2）零件左側局部外圓要求有較高硬度和耐磨性，故需淬火處理，要求

5、硬度達到4550HRC。（3）材料為HT200，未注圓角1×45°。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、內圓及頂面可直接作為粗基準，如粗車外圓、環(huán)槽、頂部、裙部及端面。由于液態(tài)模鍛后的毛坯內孔與外圓的同軸度及內孔、外圓對內頂面的垂直度誤差均較小，因此，車削后頂部及裙部的壁厚均勻，可為以后的半精加工及精加工留有較均勻的余量。 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主要表面之間的位置精度要求又較高，所以在產品設計時就針對活塞的結構特點，設計了專供加工時定位用的輔助精基準止口內孔及端面。在回油槽、外圓、環(huán)

6、槽、頂面等加工時，就采用了該精基準定位。這不僅符合“基準統(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及形位公差是以內孔及端面為設計基準的。因此，采用先加工內孔，然后以內孔為精基準加工外圓。根據各加工表面的基準如下表所示：（1） 選擇外圓表面作為粗基準定位加工孔，為后續(xù)工序加工出精基準，這樣使外圓加工時的余量均勻，避免后續(xù)加工精度受到“誤差復印”的影響。（2） 選擇孔作為精基準，這樣能在一次裝夾中把大多數外圓表面加工出來，有利于保證加工面間相互位置精度。 表2-1加工表面的基準序號加工部位基準選擇1內孔及端面外圓毛坯表面2粗車外圓外圓毛坯表面3半精車外圓、端

7、面、按圖樣尺寸切槽至6mm，凹臺內孔4精車孔、端面、凹槽半精車后外圓表面5另一端面和凹槽、外圓、切槽至內徑、車中間環(huán)槽孔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，先外后內，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量，提高生產效率，降低成本。根據生產類型是成批生產，零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求，以及加工方法所能達到的經濟精度，在生產綱領已確定的情況下，可以考慮采用專用機床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產效率。除此之外，還應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量下降。擬定加工路線如下：工序號工序名稱工序內容定位基準工裝1鑄造鑄

8、造2清砂清砂，去冒口3檢驗檢驗鑄件有無缺陷4熱處理時效處理5粗車夾外圓（毛坯），粗車內孔至及端面，見平即可，粗車外圓尺寸至138mm，長度大于80mm外圓毛坯表面三爪卡盤、中心架、車床6粗車倒頭裝夾，粗車外圓尺寸至光滑接刀，車端面保證尺寸總長為135mm外圓毛坯表面三爪卡盤、中心架、車床7熱處理二次時效處理 8檢驗檢驗工件有無氣孔，夾渣等缺陷9半精車夾內孔，半精車外圓，留量1.5mm，按圖樣尺寸切槽至6mm，車端面照顧尺寸10mm，車凹臺，留加工余量1mm內孔心軸10精車倒頭裝夾，夾外圓并找正，精車孔至、車端面，保證總長尺寸為132.5mm。車凹槽，倒角半精車后外圓表面三爪卡盤、中心架、車床1

9、1精車以內孔定位，倒頭裝夾，精車另一端面，保證總長尺寸為132mm，精車另一凹槽，倒角，精車外圓mm，切各槽至圖樣尺寸內徑，保證各槽間距10mm及各槽入口處倒角。車中間環(huán)槽內孔三爪卡盤、中心架、車床、心軸12檢驗檢驗各部尺寸及精度 13入庫入庫2.4. 機械加工余量、工序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注。當無基準轉換時，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。當基準不重合時，工序尺寸用工藝尺寸鏈解算。中間工序尺寸按“單向、入體”原則標注，但毛坯和孔心距尺寸公差帶一般去雙向

10、對稱布置。中間工序尺寸的公差可以從相應的加工經濟精度表中查得。1. 活塞內孔（工序5和10）的加工余量、工序尺寸及其公差的確定按照粗車精車加工方案，查閱加工余量手冊，有粗車余量Zj=6mm、精車余量Zj=4mm；查機械制造技術基礎課程設計指導教程第四章各個表，確定各工序尺寸的加工精度等級和表面粗糙度為，粗車：IT12，Ra為1.6、精車：IT7，Ra為12；根據上訴結果，再查標準公差數值表可確定各公步的公差值分別為，粗車;0.3mm、精車：0.034mm。綜上所述，該工序加工該定位孔各工步的工序尺寸及公差分別為，粗車、精車。 2. 活塞外圓表面mm（工序5、6、9、10和11）的加工余量、工序

11、尺寸及公差的確定按照粗車半精車精車的加工方案，查閱機械加工余量手冊，有工序間的余量：粗車余量Zj=4mm、半精車余量Zj=2.5mm、精車余量Zj=1.5mm。查機械制造技術基礎課程設計指導教程第四章各個表，確定各工序尺寸的加工精度等級和表面粗糙度分別為，粗車：IT12，Ra12.5、半精車IT10，Ra5、精車：IT7，Ra3.5。綜上所述，該工序加工各工步的工序尺寸及公差分別為：粗車、半精車、精車。3.活塞槽（工序9和11）的加工余量、工序尺寸及公差的確定按照半精車精車的加工方案，查閱機械加工余量手冊，有工序間的余量：半精車余量Zj=1mm、精車余量Zj=2mm。查機械制造技術基礎課程設計

12、指導教程第四章各個表，確定各工序尺寸的加工精度等級和粗糙度分別為，半精車IT10，Ra3.2、精車：IT7，Ra1.6。綜上所述，該工序加工各工步的工序尺寸及公差分別為：半精車、精車。4.活塞凹槽（工序9、10和11）的加工余量、工序尺寸及公差的確定按照半精車精車的加工方案，查閱機械加工余量手冊，有工序間的余量：半精車余量Zj=1mm精車余量Zj=1mm。查機械制造技術基礎課程設計指導教程第四章各個表，確定各工序尺寸的加工精度等級為：半精車：IT10、精車：IT7。綜上所述，該工序加工各工步的工序尺寸及公差分別為：半精車、精車。5.車中間環(huán)槽（工序11）的加工余量、工序尺寸及公差的確定按照精車

13、的加工方案，查閱機械加工余量手冊，有工序間的余量：精車余量Zj=2mm。查機械制造技術基礎課程設計指導教程第四章各個表，確定各工序尺寸的加工精度等級為精車：IT7。綜上所述，該工序加工工步的工序尺寸及公差為精車。2.5. 確定切削用量及基本工時 在車床上加工的工序，一般都用硬質合金車刀和鏜刀，加工灰鑄鐵零件采用YG型硬質合金，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)粗車內孔至1）選擇刀具：選用45°彎頭車刀， 2）確定切削用量a. 確定背吃刀量：粗車內孔至的余量為6mm,所以一次走刀完成即ap1=3mm。b. 確定進給量f：查切削用量簡明手冊

14、：加工材料HT200、車刀刀桿尺寸為16×25mm、工件直徑70mm、切削深度ap=3mm，則進給量為0.608mm/r。再根據C6140車床說明書,取進給量f =0.6mm/r。c. 確定切削速度Vc：查（切削手冊）表1.27和1.28，查得Cv=158，xv=0.15，yv=0.4，m=0.2，修正系數KMv=1，Ksv=0.5，Kkrv=1，Ktv=1，刀具壽命為T=60min。 Vc=（ Cv/Tmapxvfyv）Kv =158×1×1×1×0.5/（600.2×30.15×0.60.4）=37m/mind. 確定機

15、床轉速n：n=1000Vc/dw=1000×37/3.14×76=155r/min按機床說明書（見工藝手冊見表4.2-8）得相近的機床轉速為200r/min,所以實際切削速度為48m/min。（2）粗車端面見平1）選擇刀具：選用45°端面車刀2）確定切削用量a. 確定背吃刀量：粗車端面見平加工余量為2mm,所以一次走刀完成即ap1=2mm。b. 確定進給量f：查切削用量簡明手冊：加工材料HT200、車刀刀桿尺寸為16×25mm、工件直徑142mm、切削深度ap=2mm，則進給量為0.81mm/r。再根據C6140車床說明書（見切削手冊）取進給量f =1m

16、m/r。c. 確定切削速度Vc：查（切削手冊）表1.27和1.28，查得Cv=158，xv=0.15，yv=0.4，m=0.2，修正系數KMv=1，Ksv=0.5，Kkrv=1，Ktv=1，刀具壽命為T=60min。 Vc=（ Cv/Tmapxvfyv）Kv =158×1×1×1×0.5/（600.2×20.15×10.4）=32m/mind. 確定機床轉速n：n=1000Vc/dw=1000×32/3.14×142=71.8r/min按機床說明書（見工藝手冊見表4.2-8）得相近的機床轉速為80r/min,所以實

17、際切削速度為35.7m/min。（3）粗車外圓1）選擇刀具：選用90°外圓車刀2）確定切削用量a. 確定背吃刀量：粗車外圓的余量為4mm,所以一次走刀完成即ap1=2mm。b. 確定進給量f：查切削用量簡明手冊：加工材料HT200、車刀刀桿尺寸為16×25mm、工件直徑142mm、切削深度ap=2mm，則進給量為0.81.2mm/r。再根據C6140車床說明書（見切削手冊）取進給量f =0.8mm/r。c. 確定切削速度Vc：查（切削手冊）表1.27和1.28，查得Cv=158，xv=0.15，yv=0.4，m=0.2，修正系數KMv=1，Ksv=0.5，Kkrv=0.73

18、，Ktv=1，刀具壽命為T=60min。Vc=（ Cv/Tmapxvfyv）Kv =158×1×1×0.73×0.5/（600.2×20.15×0.80.4）=26m/mind. 確定機床轉速n：n=1000Vc/dw=1000×26/3.14×142=58r/min按機床說明書（見工藝手冊見表4.2-8）得相近的機床轉速為100r/min,所以實際切削速度為44.7m/min。2.工序7（1）半精車外圓至135.5mm1）選擇刀具：選用90°外圓車刀， 2）確定切削用量a. 確定背吃刀量：半精車外圓至1

19、35.5mm的余量為1.5mm,所以一次走刀完成即ap1=0.75mm。b. 確定進給量f：查切削用量簡明手冊：加工材料HT200、車刀刀桿尺寸為16×25mm、工件直徑138mm、切削深度ap=0.75mm，則進給量為0.81.4mm/r。再根據C6140車床說明書（見切削手冊）取進給量f =0.8mm/r。c. 確定切削速度Vc：查（切削手冊）表1.27和1.28，查得Cv=158，xv=0.15，yv=0.4，m=0.2，修正系數KMv=1，Ksv=0.6，Kkrv=1，Ktv=0.83，刀具壽命為T=60min。Vc=（ Cv/Tmapxvfyv）Kv =158×1

20、×1×0.83×0.6/（600.2×0.750.15×0.80.4）=39.2m/mind. 確定機床轉速n：n=1000Vc/dw=1000×39.2/3.14×138=90.5r/min按機床說明書（見工藝手冊見表4.2-8）得相近的機床轉速為200r/min,所以實際切削速度為86.7m/min。（2）半精車切槽8mm至6mm,并至115.5mm1）選擇刀具：車槽刀， 2）確定切削用量a. 確定背吃刀量：半精車切槽8mm至6mm,的余量為1mm,所以一次走刀完成即ap1=0.5mm。b. 確定進給量f：查切削用量簡明

21、手冊取進給量f =0.3mm/r。c. 確定切削速度Vc：查（切削手冊）表1.27和1.28，查得Cv=158，xv=0.15，yv=0.4，m=0.2，修正系數KMv=1，Ksv=0.6，Kkrv=1，Ktv=0.83，刀具壽命為T=60min。 Vc=（ Cv/Tmapxvfyv）Kv =158×1×1×0.83×0.6/（600.2×0.50.15×0.80.4）=42.3m/mind. 確定機床轉速n：n=1000Vc/dw=1000×42.3/3.14×138=97.6r/min按機床說明書（見工藝手冊見表4.2-8）得相近的機床轉速為160r/min,所以實際切削速度為69.4m/min。其余工序的計算過程與工序5的方法大致相同.總 結為期一周的課程設計已經接近尾聲，回顧整個過程，我們組共同努力