机械制造技术课程设计-φ100活塞加工工艺及钻φ7孔夹具设计.docx

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1、目录前言1L零件分析2Ll零件的结构及作用分析21.2零件的工艺分析32 .确定毛坯类型绘制毛坯图42.1 确定毛坯42.2 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量42.3 绘制锻造毛坯图53 .工艺规程设计53.1 定位基准的选择53.2 拟定工艺路线63.3 加工设备及工艺装备的选用73.4 加工余量、工序尺寸和公差的确定83.5 切削用量的计算83.6 时间定额的计算94 .专用钻床夹具设计104.1 夹具设计任务104.2 拟定钻床夹具结构方案与绘制夹具草图104.3 绘制夹具装配总图11总结12致谢13参考文献14前S机械加工工艺的工种类型繁多。机械加工工艺并不是特指某一项工艺，而是一些工

2、艺的集合，相比其他工艺而言，机械加工工艺的工种类型更繁琐和丰富。机械加工工艺涉及的设备和工具类型复杂。从大型的重工业设备到微型的小工具，种类齐全、品种复杂。机械加工工艺的加工对象更为广泛。包括形状复杂，如配合件、模具等；材质庞大，如钢铁、铝件等等，都可以机械加工工艺的加工对象。在进行机械加工的过程中，按照技术标准和正确的参数对于零件进行大小、尺寸、位置、形状的改变就是我们常说的机械加工工艺。机械加工工艺是产品在生产过程中的重要组成部分，而且还会直接影响到整个生产过程甚至是产品的质量。所以机械加工工艺十分重要。根据本次课程设计要求，本次课设题目为“活塞”零件的工艺。首先根据题目要求绘制零件图，熟

3、悉了解零件的结构及实际的应用，分析零件的加工尺寸及精度。确定零件毛坯的制造形式；查阅相关资料，分析零件毛坯的尺寸；确定零件各加工尺寸的加工方式及切削余量，制定零件加工工艺流程，最终编写工艺过程卡机工序卡；计算相关的切削参数。关键词：“活塞”零件；毛坯；尺寸精度；工艺流程、切削参数。1.零件分析1.1 零件的结构及作用分析活塞式一种装在气缸内并能做往复运动的圆盘形零件，在发动机中活塞在燃气的推动作用下做工，在压缩气泵中，活塞在外功的推动作用下使气体压缩或输送液体。活塞承受交变的机械负荷和热负荷，是发动机中工作条件最恶劣的关键零部件之一。活塞在高温、高压、高速、润滑不良的条件下工作。活塞直接与高温

4、气体接触，瞬时温度可达250OK以上，因此，受热严重，而散热条件又很差，所以活塞工作时温度很高，顶部高达600700K,且温度分布很不均匀；活塞顶部承受气体压力很大，特别是作功行程压力最大,汽油机高达35MPa,柴油机高达69MPa,这就使得活塞产生冲击，并承受侧压力的作用；活塞在气缸内以很高的速度(812ms)往复运动，且速度在不断地变化，这就产生了很大的惯性力，使活塞受到很大的附加载荷。活塞在这种恶劣的条件下工作，会产生变形并加速磨损，还会产生附加载荷和热应力，同时受到燃气的化学腐蚀作用。活塞环在气缸内起着密封作用。联动连杆使曲轴沿一个方向旋转以达到活塞连续工作的目的。1.2 零件的工艺分

5、析活塞是一个薄壁零件在外力作用下容易产生变形，活塞主要表面尺寸精度和位置度精度要求都很高，因此希望有一个统一的基准面来加工这个零件，所以活塞加工以外圆和一端面为基准。1、用这种加工方式可以车一侧的外圆、环槽2、掉头时以已加工面外圆和端面为精基准定位加工另一侧外圆、端面、环槽。3、钻孔时因采用专用夹具，较好的保证的孔的位置度要求。加工方法不足之处：在二次装夹时，容易产生加工误差，这些误差与机床精度、操作者相关。2 .确定毛坯类型绘制毛坯图2.1 确定毛坯零件毛坯选择：根据零件的形状及外形尺寸来选择毛坯。如圆形轴类零件，若各台阶直径相差不大，可直接选用型材圆棒料毛坯加工;若台阶直径相差很大的大、中

6、型零件，为节约原材料，则应选择锻件;非回转体的板类零件如导板，即压料板、垫板、凸模固定板等钢质零件，一般也选用锻件。根据模具零件的生产工艺和经济性选择毛坯。如当要求生产批量较大时，应选择标准模锻毛坯；当零件产量较小时，可选用自由锻造毛坯，而对于中小型零件应选用标准模锻毛坯。活塞为回转体零件，结构比较简单，实际工作中承受较大的交变载荷，所以材质选强度较好的45,毛坯选择锻件，根据使用情况：活塞为主要零件，所以选择I级锻件。2.2 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量首先要确定毛坯重量,再进一步决定毛坯的尺寸规格。当用轧制钢坯制锻件时,一般不需要考虑锻造比,但当使用截面尺寸较大的钢坯时(方钢截面大于3

7、50毫米),应保证锻造比在1.31.5之间。用徽粗法制造锻件时,选用毛坯的尺寸应符合徽粗规则,即毛坯的高度不应超过直径或边长的2.5-3倍,当锻工自己下料时,毛坯的高度也不应小于直径或边长的1.25倍,即:1.25DWHW(2.53)D式中D毛坯的直径;H毛坯的高度。同时查阅相关国家标准锻件各个尺寸公差为土2。根据国家标准100外径余量5mmo75内经余量5mm。2.3 绘制锻造毛坯图(51)(OH) Z-HIZ0 (O0) Z+IISII03 .工艺规程设计3.1 定位基准的选择基面的选择是工艺规程设计中重要的工作之一。定位选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得宜提高。否则，加工

8、工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正进行。根据零件图纸分析其加工基准：基准的选择：按有关基准的选择原则：1）、选主要非加工表面原则；2）、余量均匀分配原则；3）、不重复使用原则；4）、便于工件装夹原则。根据以上原则选定活塞的定位基准为外圆面和端面。3.2 拟定工艺路线路线的设定直接关系到加工过程是否流畅，影响加工过程的效率，同样关系到产品质量。工艺路线的拟定应遵循降低劳动强度、降低成本为目的，尽量减少工艺步骤，缩短工艺路线。通过上述分析制定工艺路线分析如下：1 .锻造2 .粗车3 .钻孔、扩孔4 ,精车5磨削6检验7 .入库3.3 加工设备及工艺装备的选用加工中用

9、到的设备（通常称之为工作母机）主要有：铳床（铳床又分立铳、炮塔铳等）、车床、钻床、磨床（分外圆磨、内圆磨、平磨等）、打孔机、CNC（铳）、刨床、像床、插床、锯床、线割机、火花机等。选用什么样的机床，是依据产品、零件的功能要求，定出合理的加工工艺，根据加工工艺选用合适的加工设备。当然这些是由设计者依据产品、零件的工作要求设计出来，并标著出相应的公差，并出图,先下毛料，再进行粗加工，之后需要热处理的处理一下，才进入精加工的环节.根据零件活塞的特点：回转轴类零件，选择车床为主要加工设备,根据车床的特点：车床加工精度是0.01mm,普通的车床，出厂精度为0.02。车床的加工精度包括尺寸精度、形位公差精

10、度、表面粗糙度。普通车床是能对轴、盘、环等多种类型工件进行多种工序加工的卧式车床，常用于加工工件的内外回转表面、端面和各种内外螺纹，采用相应的刀具和附件，还可进行钻孔、扩孔、攻丝和滚花等。加工外圆,环槽，内孔。综上选择车床加工活塞外圆、端面、内孔。选择车床专用夹具：三爪卡盘完成定位夹紧。活塞中67孔选择钻床。钻头轴向移动为进给运动。钻床结构简单，加工精度相对较低，可钻通孔、盲孔，更换特殊刀具，可扩、钩孔，被孔或进行攻丝等加工。加工过程中工件不动，让刀具移动，将刀具中心对正孔中心，并使刀具转动（主运动）。根据以上特点钻床可以完成零件图纸要求。3.4 加工余量、工序尺寸和公差的确定确定机械加工余量

11、，结合零件成品要求及毛坯分析零件的机械加工余量，如下表各工序尺寸精度及加工余量及方式：零件机械加工余量表工序号工序名称切削余量精度备注2粗车4mmIT124精车0.8IT85磨0.2IT63.5 切削用量的计算工序2：粗车，车6100外圆、75内圆根据零件图纸，通过对毛坯测定，本次工步切削余量为4mm,粗车表面粗糙度为Ra=6.3;采用车一次性加工方式满足零件要求。确定切削速度：查切削用量简明手册得：切削速度为：vc=25w/min；进给速度为：fi=0.Smn/r,计算主轴转速：根据公式计算得：72=1000253.1475=106rmin;根据机床参数取转速为：=106rmin.工序4：精

12、车根据零件图纸，通过对毛坯测定，本次工步切削余量为0.8mm,粗车表面粗糙度为Ra=3.2;采用磨两次性加工方式满足零件要求。确定切削速度：查切削用量简明手册得：切削速度为：vc=75ms;进给速度为.fi=0mmr根据公式计算得：=IooOX7531475=3l8rmin；根据机床参数取转速为：n=318rmin工序5：磨根据零件图纸，通过对毛坯测定，本次工步切削余量为0.2mm,粗车表面粗糙度为Ra=1.6;采用磨三次性加工方式满足零件要求。确定切削速度：查切削用量简明手册得：切削速度为：vc=20ms;进给速度为：.f=O.O3ron，根据公式计算得：n=1000203.1475=85;

13、根据机床参数取转速为：n=85rmin3.4时间定额的计算根据书中提供的基本时间计算公式计算机动时间1.一I.加+ (2-3)wwtankrI2=3-5nv?i4-单件小批生产时的试切附加长度粗车时间：1.25s总粗车时间:2.5s同理可得精车时间精车时间：3.4s精车总时间：6.8s辅助时间查表得：48min4.专用钻床夹具设计4.1 夹具设计任务为提高生产效率，保证产品质量，降低劳动强度，需设计专用夹具。夹具设计的主要目的就是通过设计一个适当的定位装置或元件，使其与零件的定位基准相接触，能够限制住工件的自由度，从而实现定位。在进行夹具设计时，首先要确保所设计的夹具能够达到零件的加工精度以及

14、表面粗糙度的加工要求。其次，设计的夹具能够提高工作效率。最后，在质量和工作效率都能够保障的的前提下最好能够降低工件的生产成本。当然，我们同时也需要考虑到夹具的操作是否安全方便。根据本次课设要求，设计工序3：钻孔专用夹具。4.2 拟定钻床夹具结构方案与绘制夹具草图根据钻床的加工特点以及活塞零件孔的位置，零件在夹具中的位置应将孔竖直向上。夹具体是一个夹具设计的主体，承载固定及支撑零件的作用，本次夹具体材料采用HT200材质，该材质铸造简单且不变形、易切削。定位元件：选择定位销定位活塞在夹具中的位置，限制四个自由度。4.3 绘制夹具装配总图钻套是安装在钻模板或夹具体上，其作用是用来确定工件上被加工孔

15、的位置，引导刀具进行加工，并提高刀具在加工过程中的刚性和防止加工中的振动。钻套的意义在于他可以定位和引导刀具进行加工，从而提高加工的精度。根据使用特点，钻套具有固定钻套、可换钻套、快换钻套和特殊钻套四种型式。而且采用“过盈配合”把钻套镶入钻模板上。2课程设计即将结束了，时间虽然短暂但是它对我们来说受益非浅的，通过这次的设计使我们不再是只知道书本上的空理论，不再是纸上谈兵，而是将理论和实践相结合进行实实在在的设计，使我们不但巩固了理论知识而且掌握了设计的步骤和要领，使我们更好的利用图书馆的资料，更好的更熟练的利用我们手中的各种设计手册和AutoCAD等制图软件，为我们踏入设计打下了好的基础。课程设计使我们认识到了只努力的学好书本上的知识是不够的，还应该更好的做到理论和实践的结合。因此同学们非常感谢老师给我们的辛勤指导，使我们学到了好多，也非常珍惜学院给我们的这次设计的机会，它将是我本次设计完成的更出色的关键一步这次课程设计使我收益不小，为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。但是，