活塞的机械加工工艺规程设计共17页.docx
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活塞的机械加工工艺规程设计共17页
2.2.基面的选择4
2.3.制定工艺路线5
2.4.机械加工余量、工序尺寸6
2.5.确定切削用量及基本工时8
1.零件(línɡjiàn)的分析
1.1零件(línɡjiàn)的作用
活塞是曲柄连杆机构中的重要零件之一,是发动机的心脏,它主要有三个作用。
第一是使发动机作功;第二是密封,它能使发动机内活塞顶以上的空间保持密封,使发动机能连续工作;第三是传热,它能将发动机点燃(diǎnrán)爆发时的高温传给气缸,再由气缸壁外侧水套内的循环水将热量带走。
1.2.零件的工艺分析及其技术要求
图1-1零件图
1.2.1.零件的工艺分析
1)时效处理是为了消除(xiāochú)铸件的内应力,第二次时效处理是为了消除粗加工和铸件残余应力。
以保证加工质量。
2)活塞环槽的加工(jiāgōng),分粗加工和精加工,这样可以减少切削力对环形槽尺寸的影响,以保证加工质量。
3)活塞环槽的加工(jiāgōng),装夹方法可采用心轴,在批量时可提高生产效率,保证质量。
4)活塞环槽
尺寸检验,采用片塞规进行检查,片塞规分为通端和止端两种。
片塞规具有综合检测功能,即能检查尺寸精度,同时也可以检查环槽两面是否平行,如不平行,片塞规在环槽内不能平滑移动。
5)活塞环侧面与
轴心线的垂直度检验,可采用心轴装夹工件,再将心轴装夹在两顶尖之间,这时转动心轴,用杠杆百分表测每一环槽的两个侧面,所测读数最大与最小差值,即为垂直度误差。
6)活塞外圆
mm与
mm轴心线的同轴度检验,可采用心轴装夹工件,再将心轴装夹在两顶尖之间,这时转动心轴,用百分表测出活塞外圆跳动的读数最大与最小差值,即为同轴度误差。
1.2.2.零件的技术要求
(1)活塞环槽侧面与
mm轴心线的垂直度公差为0.02mm;
(2)活塞外圆
mm与
mm轴心线的同轴度公差为0.04mm;
(3)左右两端
mm内端面与
mm轴心线的同轴度公差为0.02mm;
(4)由于活塞环槽与活塞环配合(pèihé)精度要求较高,所以活塞环槽加工精度相对要求较高;
(5)活塞(huósāi)上环槽
入口处的倒角为
;
(6)材料HT200,铸造后时效(shíxiào)处理;
(7)未注明倒角
。
2.工艺规程设计
2.1.毛坯的选择
2.1.1.确定毛坯的类型、制造方法和尺寸及公差
因为活塞对耐磨性和强度要求较高,其精度对车床的加工精度有很大影响,所以要选用材料为HT200,有导热性好、重量轻、易加工等优点。
为了克服铸造缺陷,获得优秀的毛坯,采用压铸制造,在机加工以前先切去浇冒口,然后进行热处理。
材料为HT200,精度等级在8-10之间,取IT=3.6mm,尺寸公差等级为10;加工余量在3-4之间,加工余量等级为G;即毛坯的尺寸为
。
2.1.2.确定(quèdìng)毛坯的技术要求
(1)调质处理硬度(yìngdù)为28~32HRC,以改善切削加工性能,为切削加工做准备。
(2)零件左侧局部外圆要求有较高硬度和耐磨性,故需淬火处理(chǔlǐ),要求硬度达到45~50HRC。
(3)材料为HT200,未注圆角1×45°。
2.1.3.绘制毛坯图
2.2.基面的选择
由于毛坯的精度较高,所以毛坯的外表面、内圆及顶面可直接作为粗基准,如粗车外圆、环槽、顶部、裙部及端面。
由于液态模锻后的毛坯内孔与外圆的同轴度及内孔、外圆对内顶面的垂直度误差均较小,因此,车削后顶部及裙部的壁厚均匀,可为以后的半精加工及精加工留有较均匀的余量。
活塞属薄壁筒形零件,径向刚度很差,而主要表面尺寸精度及个主要表面之间的位置精度要求又较高,所以在产品设计(shèjì)时就针对活塞的结构特点,设计了专供加工时定位用的辅助精基准——止口内孔及端面。
在回油槽、外圆、环槽、顶面等加工时,就采用了该精基准定位。
这不仅(bùjǐn)符合“基准(jīzhǔn)统一”和“工序集中”原则,而且便于轴向夹紧,可采用一套夹具即可。
该零件图中较多尺寸及形位公差是以内孔及端面为设计基准的。
因此,采用先加工内孔,然后以内孔为精基准加工外圆。
根据各加工表面的基准如下表所示:
(1)选择外圆表面作为粗基准定位加工孔,为后续工序加工出精基准,这样使外圆加工时的余量均匀,避免后续加工精度受到“误差复印”的影响。
(2)选择孔作为精基准,这样能在一次装夹中把大多数外圆表面加工出来,有利于保证加工面间相互位置精度。
表2-1加工表面的基准
序号
加工部位
基准选择
1
内孔及端面
外圆毛坯表面
2
粗车外圆
外圆毛坯表面
3
半精车外圆、端面、按图样尺寸切槽至6mm,
凹台
内孔
4
精车
孔、端面、凹槽
半精车后外圆表面
5
另一端面和凹槽、外圆、切槽至
内径
、车中间环槽
孔
2.3.制定工艺(gōngyì)路线
制定加工方案的一般原则为:
先粗后精,先近后远,先外后内,程序段最少,走刀路线(lùxiàn)最短以及特殊情况特殊处理。
制定工艺路线要保证加工质量,提高生产效率,降低成本。
根据生产类型是成批生产,零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求,以及加工方法所能达到的经济精度,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用专用机床配以专用夹具,并尽量使工序集中来提高生产效率。
除此之外,还应当考虑经济效果,以便(yǐbiàn)使生产成本尽量下降。
拟定加工路线如下:
工序号
工序名称
工序内容
定位基准
工装
1
铸造
铸造
2
清砂
清砂,去冒口
3
检验
检验铸件有无缺陷
4
热处理
时效处理
5
粗车
夹外圆
(毛坯),粗车
内孔至
及端面,见平即可,粗车外圆尺寸至138mm,长度大于80mm
外圆毛坯表面
三爪卡盘、中心架、车床
6
粗车
倒头装夹
,粗车外圆尺寸至
光滑接刀,车端面保证尺寸总长为135mm
外圆毛坯表面
三爪卡盘、中心架、车床
7
热处理
二次时效处理
8
检验
检验工件有无气孔,夹渣等缺陷
9
半精车
夹
内孔,半精车外圆,留量1.5mm,按图样尺寸切槽
至6mm,车端面照顾尺寸10mm,车
凹台,留加工余量1mm
内孔
心轴
10
精车
倒头装夹,夹外圆并找正,精车孔至
、车端面,保证总长尺寸为132.5mm。
车凹槽
,倒角
半精车后外圆表面
三爪卡盘、中心架、车床
11
精车
以内孔定位,倒头装夹,精车另一端面,保证总长尺寸为132mm,精车另一凹槽
,倒角
,精车外圆
mm,切各槽至图样尺寸
内径
,保证各槽间距10mm及各槽入口处倒角
。
车中间环槽
内孔
三爪卡盘、中心架、车床、心轴
12
检验
检验各部尺寸及精度
13
入库
入库
2.4.机械加工余量、工序(gōngxù)尺寸
加工(jiāgōng)余量可采用查表修正法确定,确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图样的要求标注。
当无基准转换时,同一表面多次加工的工序尺寸只与工序(或工步)的加工余量有关。
当基准不重合时,工序尺寸用工艺尺寸链解算。
中间工序尺寸按“单向(dānxiànɡ)、入体”原则标注,但毛坯和孔心距尺寸公差带一般去双向对称布置。
中间工序尺寸的公差可以从相应的加工(jiāgōng)经济精度表中查得。
1.活塞
内孔(工序5和10)的加工余量、工序尺寸及其公差的确定
按照粗车→精车加工方案,查阅《加工余量手册》,有粗车余量Zj=6mm、精车余量Zj=4mm;查《机械制造技术基础课程设计指导教程》第四章各个表,确定各工序尺寸的加工精度等级和表面粗糙度为,粗车:
IT12,Ra为1.6
、精车:
IT7,Ra为12
;根据上诉结果,再查标准公差数值表可确定各公步的公差值分别为,粗车;0.3mm、精车:
0.034mm。
综上所述,该工序加工该定位孔各工步的工序尺寸及公差分别为,粗车
、精车
。
2.活塞外圆表面
mm(工序5、6、9、10和11)的加工余量、工序尺寸及公差的确定
按照粗车→半精车→精车的加工方案,查阅《机械加工余量手册》,有工序间的余量:
粗车余量Zj=4mm、半精车余量Zj=2.5mm、精车余量Zj=1.5mm。
查《机械制造技术基础课程设计指导教程》第四章各个表,确定各工序尺寸的加工精度等级和表面粗糙度分别为,粗车:
IT12,Ra12.5、半精车IT10,Ra5、精车:
IT7,Ra3.5。
综上所述,该工序加工各工步的工序尺寸(chǐcun)及公差分别为:
粗车
、半精车
、精车
。
3.活塞(huósāi)
槽(工序9和11)的加工余量、工序尺寸(chǐcun)及公差的确定
按照半精车→精车的加工方案,查阅《机械加工余量手册》,有工序间的余量:
半精车余量Zj=1mm、精车余量Zj=2mm。
查《机械制造技术基础课程设计指导教程》第四章各个表,确定各工序尺寸的加工精度等级和粗糙度分别为,半精车IT10,Ra3.2、精车:
IT7,Ra1.6。
综上所述,该工序加工各工步的工序尺寸及公差分别为:
半精车
、精车
。
4.活塞凹槽
(工序9、10和11)的加工余量、工序尺寸及公差的确定
按照半精车→精车的加工方案,查阅《机械加工余量手册》,有工序间的余量:
半精车余量Zj=1mm精车余量Zj=1mm。
查《机械制造技术基础课程设计指导教程》第四章各个表,确定各工序尺寸的加工精度等级为:
半精车:
IT10、精车:
IT7。
综上所述,该工序加工各工步的工序尺寸及公差分别为:
半精车
、精车
。
5.车中间环槽
(工序11)的加工余量、工序尺寸及公差的确定
按照精车的加工方案,查阅《机械加工余量手册》,有工序间的余量:
精车余量Zj=2mm。
查《机械制造技术基础课程设计指导教程》第四章各个表,确定各工序尺寸的加工精度(jīnɡdù)等级为精车:
IT7。
综上所述,该工序加工工步的工序尺寸(chǐcun)及公差为精车
。
2.5.确定(quèdìng)切削用量及基本工时
在车床上加工的工序,一般都用硬质合金车刀和镗刀,加工灰铸铁零件采用YG型硬质合金,粗加工用YG6,半精加工用YG8,精加工用YG10,切槽宜用高速钢
1.工序5
(1)粗车内孔至
1)选择刀具:
选用45°弯头车刀,
2)确定切削用量
a.确定背吃刀量:
粗车内孔至
的余量为6mm,所以一次走刀完成即ap1=3mm。
b.确定进给量f:
查《切削用量简明手册》:
加工材料HT200、车刀刀杆尺寸为16×25mm、工件直径70mm、切削深度ap=3mm,则进给量为0.6~08mm/r。
再根据C6140车床说明书,取进给量f=0.6mm/r。
c.确定切削速度Vc:
查(切削手册)表1.27和1.28,查得Cv=158,xv=0.15,yv=0.4,m=0.2,修正系数KMv=1,Ksv=0.5,Kkrv=1,Ktv=1,刀具寿命为T=60min。
Vc=(Cv/Tmapxvfyv)Kv
=158×1×1×1×0.5/(600.2×30.15×0.60.4)=37m/min
d.确定机床(jīchuáng)转速n:
n=1000Vc/πdw=1000×37/3.14×76=155r/min
按机床(jīchuáng)说明书(见工艺(gōngyì)手册见表4.2-8)得相近的机床转速为200r/min,所以实际切削速度为48m/min。
(2)粗车端面见平
1)选择刀具:
选用45°端面车刀
2)确
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