活塞的机械加工工艺规程设计

目录1.零件的分析............................................................................................................11.1零件的作用..................................................................................................11.2．零件的工艺分析及其技术要求.........................................................12.工艺规程设计.......................................................................................................32.1.确定毛坯的制造形式及毛坯尺寸确定的.......................................32.2.基面的选择.....................................................................................42.3.制定工艺路线......................................................................................................52.4.机械加工余量、工序尺寸...................................................................62.5.确定切削用量及基本工时............................................................8总结............................................................................................................................13参考文献...................................................................................................................1411.零件的分析1.1零件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。22）活塞环槽的加工，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，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mm02.008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mm034.0080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008.0134mm与034.0080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034.0080mm轴心线的垂直度公差为0.02mm；（2）活塞外圆008.0134mm与034.0080mm轴心线的同轴度公差为0.04mm；(3)左右两端90mm内端面与034.0080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)活塞上环槽02.008入口处的倒角为0451；(6)材料HT200，铸造后时效处理；（7）未注明倒角0451。32.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mmmm139142。2.1.2.确定毛坯的技术要求（1）调质处理硬度为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，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42.2.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。这不仅符合“基准统一”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1mm76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，mmmm890凹台mm76内孔4精车mm034.0080孔、端面、凹槽mmmm890半精车后外圆表面55另一端面和凹槽、外圆、切槽至mm02.008内径mm005.0110、车中间环槽mmmm01.012440mm034.0080孔2.3．制定工艺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mm008.0138（毛坯），粗车mm034.0080内孔至mm76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mm138，粗车外圆尺寸至mm138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69半精车夹mm034.0080内孔，半精车外圆，留量1.5mm，按图样尺寸切槽mm02.008至6mm，车端面照顾尺寸10mm，车mmmm890凹台，留加工余量1mmmm76内孔心轴10精车倒头装夹，夹外圆并找正，精车孔至mm034.0080、车端面，保证总长尺寸为132.5mm。车凹槽mmmm890，倒角0455.1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mmmm890，倒角0451，精车外圆008.0134mm，切各槽至图样尺寸mm02.008内径mm005.0110，保证各槽间距10mm及各槽入口处倒角0453.0。车中间环槽mmmm01.012440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、工序尺寸加工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7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、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经济精度表中查得。1.活塞mm034.0080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1.6m、精车：IT7，Ra为12m；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mm3.0076、精车mm034.0080。2.活塞外圆表面008.0134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及公差分别为：粗车mm04.0138、半精车mm016.05.135、精车mm008.0134。3.活塞mm02.008槽（工序9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=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。8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mm048.006、精车mm02.008。4.活塞凹槽mmmm890（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