活塞的机械加工工艺规程设计

1、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141. 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

2、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。2）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

3、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) 活塞上环槽入口处的倒角为；(6) 材料HT200，铸造后时效处理； （7）未注明倒角。2. 工艺

4、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.确定毛坯的技术要求（1）调质处理硬度为2832HRC，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

5、硬度达到4550HRC。（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

6、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

7、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

8、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1

9、1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

10、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

11、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、半精车、精车。3.活塞槽（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

12、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

13、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等级为精车：IT7。综上所述，该工序加工工步的工序尺寸及公差为精车。2.5. 确定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

14、：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0.608mm/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/mind. 确定机

15、床转速n：n=1000Vc/dw=1000×37/3.14×76=155r/min按机床说明书（见工艺手册见表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）确定切削用量a. 确定背吃刀量：粗车端面见平加工余量为2mm,所以一次走刀完成即ap1=2mm。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142mm、切削深度ap=2mm，则进给量为0.81mm/r。再根据C6140车床说明书（见切削手册）取进给量f =1m

16、m/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/（600.2×20.15×10.4）=32m/mind. 确定机床转速n：n=1000Vc/dw=1000×32/3.14×142=71.8r/min按机床说明书（见工艺手册见表4.2-8）得相近的机床转速为80r/min,所以实

17、际切削速度为35.7m/min。（3）粗车外圆1）选择刀具：选用90°外圆车刀2）确定切削用量a. 确定背吃刀量：粗车外圆的余量为4mm,所以一次走刀完成即ap1=2mm。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142mm、切削深度ap=2mm，则进给量为0.81.2mm/r。再根据C6140车床说明书（见切削手册）取进给量f =0.8mm/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=0.73

18、，Ktv=1，刀具寿命为T=60min。Vc=（ Cv/Tmapxvfyv）Kv =158×1×1×0.73×0.5/（600.2×20.15×0.80.4）=26m/mind. 确定机床转速n：n=1000Vc/dw=1000×26/3.14×142=58r/min按机床说明书（见工艺手册见表4.2-8）得相近的机床转速为100r/min,所以实际切削速度为44.7m/min。2.工序7（1）半精车外圆至135.5mm1）选择刀具：选用90°外圆车刀， 2）确定切削用量a. 确定背吃刀量：半精车外圆至1

19、35.5mm的余量为1.5mm,所以一次走刀完成即ap1=0.75mm。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138mm、切削深度ap=0.75mm，则进给量为0.81.4mm/r。再根据C6140车床说明书（见切削手册）取进给量f =0.8mm/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=0.6，Kkrv=1，Ktv=0.83，刀具寿命为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. 确定机床转速n：n=1000Vc/dw=1000×39.2/3.14×138=90.5r/min按机床说明书（见工艺手册见表4.2-8）得相近的机床转速为200r/min,所以实际切削速度为86.7m/min。（2）半精车切槽8mm至6mm,并至115.5mm1）选择刀具：车槽刀， 2）确定切削用量a. 确定背吃刀量：半精车切槽8mm至6mm,的余量为1mm,所以一次走刀完成即ap1=0.5mm。b. 确定进给量f：查切削用量简明

21、手册取进给量f =0.3mm/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=0.6，Kkrv=1，Ktv=0.83，刀具寿命为T=60min。 Vc=（ Cv/Tmapxvfyv）Kv =158×1×1×0.83×0.6/（600.2×0.50.15×0.80.4）=42.3m/mind. 确定机床转速n：n=1000Vc/dw=1000×42.3/3.14×138=97.6r/min按机床说明书（见工艺手册见表4.2-8）得相近的机床转速为160r/min,所以实际切削速度为69.4m/min。其余工序的计算过程与工序5的方法大致相同.总 结为期一周的课程设计已经接近尾声，回顾整个过程，我们组共同努力，