【毕业论文】缸套的工艺规程设计.doc

南 京 工 程 学 院毕 业 论 文 题目：缸套的工艺规程设计学生姓名： 指导老师： 2012年 3 月目录前言4一、零件图分析（一）零件的功用分析；5（二）零件的结构与特点分析，即组成表面等；5（三）零件的精度与表面质量要求分析；5（四）零件的技术条件分析，应包括材料、热表处理、特殊检验、验收要求等；5（五）零件的设计基准分析。5二、零件的工艺分析（一）毛坯选择；6（二）生产类型；6（三）加工方法的确定；6（四）加工阶段的划分；6（五）工序的组合；7（六）定位基准的选择；8（七）工序尺寸（径向和轴向）的确定；8（八）机床设备与刀、夹、量具的选择8三、工艺路线的拟定9四、机床夹具设计14五、编制设计参考资料目录15 六、致谢16摘要机械制造工业是国民经济的重要组成部分，担负着为国民经济各部门提供技术装备的任务，是技术进步的重要基础。而机械制造业的发展规模和水平，则是反映国民经济实力和科学技术水平的重要标志之一。提高加工效率、降低生产成本、提高加工质量、快速更新产品，是机械制造业竞争和发展的基础，也是机械制造业技术水平的标志。关键词 活塞缸套 工序的选择 热处理 前言毕业设计是专业教学工作的重要组成部分和教学过程中的重要实际性环节。 毕业设计的目的是：通过设计，培养我们综合运用所学的基础理论知识，专业理论知识和一些相关软件的学习，去分析和解决本专业范围内的一般工程技术问题的能力，培养我们建立正确的工艺设计思维，学会查找工具书，掌握数控工艺设计的一般程序，规范和方法。 本次设计选择的课题为轴类零件的车削加工工艺设计及其数控加工程序编制。 这次毕业设计让我们对机械制图的基础知识有了进一步的了解，同时也 为我们从事绘图工作奠定了一个良好的基础。并锻炼了自己的动手能力，达到了学以致用的目的。它是一次专业技能的重要训练和知识水平的一次全面体验，是学生毕业资格认定的重要依据，同时也为我们将来走向工作岗位奠定了必要的理论基础和实践经验。一、零件图分析（一）零件的功用分析该零件为发动机上的缸套，缸套、活塞是气缸的部件，活塞的作用就是气压力作用在上面，进而推动活塞杆运动，缸套当然就是限制活塞的运动。主要用来连接作用。（二）零件的结构与特点分析，即组成表面等 该零件由内圆、外圆、外环槽、内环槽、端面及端面上6个10小孔和外圆上均匀分布的6个11小孔等表面组成，属于回转体零件。其主要特点是内外圆柱面和相关端面的形状。同轴度要求比较高，并且缸套承受着拉、压、弯、扭等机械负荷，承受着高温燃气很大的热负荷，所以他的机械性能必须要好，应具备足够的强度和刚度、耐磨性和耐腐蚀性。还有较高的表面粗糙度。零件的壁厚薄（15mm），因此刚性一般。（三）零件的精度与表面质量要求分析 该零件的主要表面为180、150、120、130及端面.其外圆表面150的精度要求是IT7级，内圆表面130精度要求为IT7级，端面、内圆及外圆的表面粗糙度要求为Ra1.6外，其余的均为Ra3.2。此外，表面180有圆柱度的要求，其公差是0.015mm；表面501和端面有圆跳动和全跳动的要求，其公差为0.025mm。（四）零件的技术条件分析，应包括材料、热表处理、特殊检验、验收要求等 1工作条件 气缸套工作表面由于与高温、高压的燃气相接触,有活塞环在其表面作高速往复运动,这就决定缸套不仅要有足够的强度和刚性,而且还必须耐高温、耐腐蚀、耐磨损。 2 性能要求 （1）气体密封：防止压缩气体、燃烧气体压力向外泄漏。 （2）热传递：通过活塞、活塞环接受燃烧热量，传递到冷却水。 （3）形成滑动面：作为发动机的内壁，形成和活塞、活塞环热处理工序的内容和安排：为改善工件材料的切削加工性，提高机械性能或消除冷、热加工的残余内应力，要求较高的零件常需在工艺路线中安排一个或几个热处理工序。表面保护工序的内容和安排：气缸套工作表面由于与高温、高压的燃气相接触,有活塞环在其表面作高速往复运动,这就决定缸套不仅要有足够的强度和刚性,而且还必须耐高温、耐腐蚀、耐磨，为改善零件表面的耐蚀、耐磨和导电、导磁、导热等物理性能，往往要进行表面保护工序，尤其是在恶劣条件下工作的机件，如航空航天产品、燃气轮机、耐蚀泵等常需对有关表面进行电镀、阳极氧化、渗铝及其合金等工序。这对提高零件的使用性能和寿命，能起到显著的效果。这些工序一般安排在精加工之后，渗铝及其合金的工序可与最终热处理工序合并进行。热处理工序的位置安排是根据零件的材料，调质处理工序的安排放在粗加工阶段之后进行。这样既减小了零件的切削内应力，同时也能改善了半精加工是的材料切削性。该零件的材料为HT150。毛坯采用铸件，并进行级检验。表面经过珩磨就可以达到技术要求。（五）零件的设计基准分析 2、 基准的分类： 按其功用可分为： 1） 设计基准： 零件工作图上用来确定其它点、线、面位置的基准，为设计基准。 2） 工艺基准： 是加工、测量和装配过程中使用的基准，又称制造基准。 a. 工序基准： 是指在工序图上，用来确定加工表面位置的基准。它与加工表面有尺寸、位置要求。 b. 定位基准： 是加工过程中，使工件相对机床或刀具占据正确位置所使用的基准。 c. 度量基准（测量基准）： 是用来测量加工表面位置和尺寸而使用的基准。 d. 装配基准： 是装配过程中用以确定零部件在产品中位置的基准该零件的设计基准为外圆表面130的轴线，其工艺基准也均是其零件的外圆表面的回转中心线，二、零件的工艺分析（一）毛坯选择因套杯的壁厚只有15mm,不算太薄也不算太厚，为了保证有较高的强度和加工工作量，而且铸铁型的缸套对于冷却效率高的优点，并且以便保证材料纤维的流向性和致密性。所以毛坯选用铸件，材料为HT150，（二）生产类型为了保证零件的加工精度以及零件的加工效率，因此生产类型是用砂型铸造，然后采用机械加工。铸造工艺的参数1、 拔模斜度的确定 选择木模样，使用粘土砂造型时，起摸斜度的查询结果：模样外表面的起模斜度：（测量高度“100-160”）A=1.4mm，角度a=030。 2、 铸造圆角 选择铸造方法“砂型铸造”,材料“灰铸铁”，查表得铸造圆角的值为3mm,(铸造圆角计算公式:R=1/51/10(A+B) 。 3、 铸造收缩率 选择铸铁种类“中小型灰铸铁件”，查询可得阻碍收缩率为0.81.0 ,自由收缩率为0.91.1。（三）加工方法的确定加工方法的选择一般根据零件材料、几何形状、精度与表面粗糙度要求，再结合现场设备情况和制造成本加以选择。该零件主要表面加工方法的选择见下表。表面精度粗糙度加工方法150IT61.6um粗车精车磨削130IT71.6um粗车精车磨削127IT62.5um钻孔扩孔镗孔501IT73.2um钻孔扩孔镗孔精镗（四）加工阶段的划分由于该零件的精度要求较高，加工余量较大，而且刚性一般。所以其工艺过程划分成三个加工阶段。即粗加工阶段半精加工阶段精加工阶段。（五）薄壁零件加工难点薄壁零件加工由于零件的刚性差，在加工过程中会出现以下几点现象1.受力变形 因工件壁薄，在夹紧力的作用下容易变形，从而影响工件的尺寸精度和形状精度。当采用三爪卡盘装夹零件的时候，在夹紧力的作用下，零件会变成三角形，导致内孔加工时圆周余量不均匀，当内孔加工完成后松开卡爪取下零件后，由于零件的弹性恢复，零件恢复成圆柱形，而已加工的圆形内孔会变成弧形三角形。2. 受热变形薄壁零件再切削的时候，由于切削热会引起工件热变形，使得工件尺寸难以控制，特别是对于热膨胀系数较大的金属零件，如果在一次安装中连续进行粗车、半精车、精车，由于切削热引起的零件变形，会对尺寸精度产生极大的影响，有时候甚至会使零件卡死在夹具上。3.震动变形在切削力作用下，特别是径向切削力即背向力的作用下，容易产生震动和变形，影响工件的尺寸精度、形状、位置和表面粗糙度。机床工序设计在加工工艺路线确定之后即可进行机床工序设计。其内容包括：按照工件在加床上的实际加工位置绘制工序加工图，并将被加工表面用粗实线与不同加工表面加以区分。（同时工序图上应包括定位表面，加紧部位，工序尺寸，工序加工技术要求以及表面粗糙度等内容。）根据工序尺寸采用“由后向前推”的原理，首先确定各表面的最终加工尺寸，然后加或减去加工余量，推得前面的准备工序尺寸。各工序尺寸公差的确定，可分为两种情况处理，最终工序尺寸公差按零件图上规定的设计尺寸公差确定，中间工序尺寸公差按工序的经济加工精度确定。根据工序的加工要求，确定工件的在机床上的安装方法及要求。根据加工工步的安排原则（如先面后孔，先里后外，先左后右等），确定各工步的进行顺序。根据零件加工要求，确定各个工序的技术条件和检验方法。根据工序加工要求和机床及工装的选择原则，选择各工序的机床型号和夹具。注意家具不写入文件。根据各工步的加工内容和要求，选择工具和量具。注意工具只选定尺寸、成形和专用刀具。量具只选用量具。该零件的加工零件的工序一共分为了12套工序：由铸件粗车粗车精车精车镗磨钻钻检验去毛刺入库等组成。（六）定位基准的选择定位基准选择是工艺设计中一个十分重要的问题。其选择是否恰当，会对工艺路线的顺序由很大的影响，因此必须加以重视。定位基准的选择分为粗基准选择和精基准选择，下面分别作以说明。 粗基准的选择套杯零件的毛坯为铸件，且各表面均需加工。根据粗基准的选择原则和零件的结构特点，选毛坯的左端为粗基准。因为左端的直径和长度相对于右端要大一些，这样有利于工件的安装和传递较大的扭矩。 精基准的选择根据套杯零件的结构特点和技术要求，以及精基准的选择原则，该零件采用互为基准的方法进行加工。即以大端外圆定位加工小端各表面，随后以小端外圆定位加工大端各表面。这样既符合基准重合原则，同时也兼顾了基准的统一原则。（七）工序尺寸（径向和轴向）的确定工序尺寸中一般尺寸选择采用轴或者孔的12级公差进行的选择。（八）机床设备与刀、夹、量具的选择 车床的选择是卧式车床CA6140、夹具的选择是四爪单动卡盘、刀具的选择90外圆车刀； 镗床的选择是立式镗床TSPX619、夹具的选择是单面导向镗模、刀具的选择是专用镗刀； 磨床的选择是万能外圆磨床M133、夹具的选择是万能分度头、刀具的选择是专用砂轮； 钻床的选择是立式钻床Z518、夹具的选择是V型虎钳、刀具的选择是10和11的钻头。刀具的选择：1）良好的切削性能；2）较高的精度；3）先进的刀具材料；5、确定刀具与工件的相对位置。三、工艺路线的拟定 工序工序名称工序内容定位夹紧010铸造按图铸造成形， 020人工时效时效退火去应力，去毛刺030粗车车端面，粗车左端外圆表面，切槽内孔 四爪卡盘040粗车车端面，粗车右端外圆表面内孔 四爪卡盘050热处理正火060精车精车右端外圆表面，切槽保证127，50 X 1， 内孔 四爪卡盘070精车精车左端外圆表面内孔 四爪卡盘080镗镗孔保证100，112，110及倒角2 X 45四爪卡盘和开口套090磨磨外圆表面轴向装夹夹具100粗 珩粗珩磨内孔130四爪卡盘和开口套110精 珩精珩磨内孔130四爪卡盘和开口套120钻钻内孔6 - 10旋转轴向装夹夹具130钻钻内孔6 - 11均布两端面140检验检验150去毛刺去毛刺160入库入库具体工序需注意的地方和装夹位置及夹具的确定如下：1.如图1-1所示，此为（工序010）按照图铸造成形，生产中，浇注时应遵循高温出炉，低温浇注的原则。因为提高金属液的出炉温度有利于夹杂物的彻底熔化、熔渣上浮，便于清渣和除气，减少铸件的夹渣和气孔缺陷；采用较低的浇注温度，则有利于降低金属液中的气体溶解度、液态收缩量和高温金属液对型腔表面的烘烤，避免产生气孔、粘砂和缩孔等缺陷 2.由于薄壁零件刚性差、强度弱，在加工中极易变形，是零件的形位公差增大，不易保证零件的加工质量。因此对薄壁零件装夹的选择尤为重要。因为该零件刚性差、强度弱，在加工中极易变形，表面质量、垂直度及同轴度难以保证。为了使端面与外圆的垂直度达到要求，此030工序装夹先不考虑轴向装夹。还是用普通的径向装夹，故薄壁类零件的装夹,一般应增大工件的支承面和夹压面积,或增加夹压点使之受力均匀,并减小夹压应力和接触应力,必要时可增设辅助支承,以增强工件的刚性，所以采用四爪单动卡盘而不采用三转卡盘，由于此工件的左边180的外圆长度比较短，所以普通的四爪卡盘也不能夹持，而改为撑内孔四爪卡盘，用这种定位方法可以加工外圆表面、端面。且在一次装夹中完成精度要求较高的表面的加工，既提高了生产效率，又能保证各表面的尺寸精度和位置精度。所选定位基面与设计基准重合，可以避免因基准不重合而引起的定位误差，更好的保证精度。如左图1-2（工序030）所示，用内撑四爪卡盘卡住左边的内孔，先用45端面车刀平端面，然后90外圆车刀车削外圆，这样工件的端面与外圆的垂直度的要求就能达到了，然后用刀头宽度为4mm的切槽刀切削42的槽，是为了后面的磨外圆工序所做出的由于是铸造件，所以余量也不是很大，主要是去除前一道人工时效工序的氧化皮， 如右图1-3所示（工序040）掉头重装，装夹方式与上一道工序装夹方式一样，车右端180的外圆，并平右端面。（工序080）当外圆与端面精加工好后，以外圆来加工内孔，其装夹方式以四爪卡盘夹持最为方便，但由于外圆以到达精车精度，四爪卡盘直接夹持的话，对于外圆损伤还是比较大的，并且薄壁零件用卡爪直接夹持容易变形所以我用如图1-4的开缝式套筒，把开口套套在150的外圆上，然后再用四爪卡盘夹持，作用是利用其开口使得开口套在夹持力的作用下，有一定的变形量，并四周均匀的紧紧抱住零件，分散了卡爪的夹持力，增加了夹压面积，使得薄壁零件不易变形。开口套的尺寸如下图1-5。前面以外圆加工的内孔，当孔镗完后孔有一定的精度，当要加工（工序090）磨外圆，其定位基准为内孔，但是与前面的内撑四爪卡盘夹持内孔不一样，由于内孔有一定的精度和表面粗糙度，为了不破坏其内孔的精度和表面粗糙度，所以此次工序不用之前的工具夹持，而改用心轴加上轴向固定的夹具四、机床夹具设计 机床夹具设计是根据工艺规程中使用工序所规定的夹具使用要求，进行结构与参数设计其内容步骤如下：（一）准备工作1.详细分析夹具使用工序的加工要求，入加工余量、加工精度、加工表面、定位基准以及前后工序的联系等。2.了解使用夹具的机床规格与主要参数，特别是机床上安装夹具部位的结构和配合尺寸。3.了解本工序所使用的刀具、量具情况。4.收集设计需用的各种标准、夹具设计手册和图册。（二）结构分析1.根据工序加工要求和必限自由度，确定工件的定位方法，并选择定位元件与安装方式。2.确定工件的加紧方案和加紧部位，选定加紧机构和加紧元件。3.确定刀具的导向和对刀方法，设计其相应的装置。4.确定夹具其他结构和元件，如分度装置、平衡元件、保险机构等。5.确定夹具体，并布置各元件的位置及连接方法。6.确定夹具与机床的连接方法，以及选择保证元件。7.进行夹具精度的分析计算，效验夹具是否能满足工序加工精度要求。即看夹具在各个工序尺寸方向上是否满足计算不等式： 不重合 + 定 + 夹 + 安 + 加工（三）夹具总装图的绘制图纸是工程的语言。所设想的设计意图，往往是通过绘图进行表达，因此绘图是要认真、仔细，表达要准确、清晰。 （夹具总装图）五、参考资料参考文献1 王绍俊。机械制造工艺设计手册。哈尔滨。哈尔滨工业大学出版社。1984年8月2 王茂元。机械制造技术。北京。北京机械工业出版社。2001年8月3 蓝汝铭 吴让利。机械制图。西安。西安电子科技大学出版社。2002年8月4 范德梁。公差与技术测量。辽宁科学技术出版社。1983年5 张耀寰 马占永。机械加工工艺设计实用手册。北京。航空工业出版社。1993年12月6 张耀寰。机械加工工艺