活塞零件機械加工工藝及其夾具設(shè)計【粗鏜銷孔定位夾具】

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設(shè) 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 活塞 零件名稱 活塞 共 8 頁 第 5 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 5 粗鏜 ZG300 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 鑄造 設(shè)備名稱 設(shè)備型號 設(shè)備編號 同時加工件數(shù) 鏜床 T6113 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 鏜孔夾具 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 單件 2.56 72.62 工步號 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 備 主軸轉(zhuǎn)速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數(shù) 工步工時 r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 1 以下平面為基準，鏜孔夾具定位，粗鏜φ52孔留余量2mm 鏜孔夾具，鏜刀 500 50 0.27 1.0 1 0.2 1.3 2 以下平面為基準，鏜孔夾具定位，粗鏜φ52 鏜孔夾具，鏜刀 500 50 0.27 1.0 1 0.2 1.34 設(shè) 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 活塞 零件名稱 活塞 共 8 頁 第 6 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 6 精鏜 ZG300 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 鑄造 設(shè)備名稱 設(shè)備型號 設(shè)備編號 同時加工件數(shù) 鏜床 T6113 夾具編號 夾具名稱 切削液 鏜孔夾具 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 單件 2.51 62.73 工步號 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 備 主軸轉(zhuǎn)速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數(shù) 工步工時 r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 1 以下平面為基準，鏜孔夾具定位，精鏜孔φ47J7到位，滿足公差要求 鏜孔夾具，鏜刀 560 50 0.15 0.2 2 3.5 2.3 2 鏜孔夾具，鏜刀 500 50 0.12 0.2 2 3.5 2.27 設(shè) 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） 5 機械加工工藝過程卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 活塞 零件名稱 活塞 共 1 頁 第 1 頁 材 料 牌 號 ZG300 毛 坯 種 類 鑄鋼 毛坯外形尺寸 φ145x175 每毛坯件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 備 注 工 序 號 工 名 序 稱 工 序 內(nèi) 容 車 間 工 段 設(shè) 備 工 藝 裝 備 備注 1 鑄造 鑄造，清理 2 熱處理 退火處理 3 粗銑 粗銑下平面，粗銑上平面 X5032 游標卡尺、銑刀盤 4 粗銑 粗銑φ74兩側(cè)端面 X5032 游標卡尺、銑刀盤 5 半精銑 半精銑下平面和半精銑上平面 X5032 游標卡尺、銑刀盤 6 半精銑 半精銑兩側(cè)φ74端面，保證尺寸122到位 X5032 游標卡尺、銑刀盤 7 粗鏜 粗鏜孔φ52和φ47 T6113 內(nèi)徑千分尺、游標卡尺，鏜刀 10 精鏜 精鏜孔φ52和φ47，保證達到孔位J7的公差 T6113 內(nèi)徑千分尺、游標卡尺，鏜刀 11 鉆 鉆上平面的4個M5的底孔φ4.2深12，攻3個M5孔深10 X5032或Z3050 φ4.2鉆頭、M5絲攻 12 鉆 鉆φ74面上3個M5的底孔φ4.2深12，攻攻3個M5孔深10 X5032或Z3050 φ4.2鉆頭、M5絲攻 13 去毛刺 去各部分銳邊毛刺 鉗工臺 平板銼 14 終檢 終檢 檢驗臺上 設(shè) 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 1 設(shè)計 類 型： □畢業(yè)設(shè)計說明書 □畢業(yè)論文 題 目： 活塞零件工藝規(guī)程與工裝設(shè)計 學生姓名： 指導(dǎo)教師： 專 業(yè)： 時 間： 第一章 序 論 活塞是汽車發(fā)動機的“心臟”，承受交變的機械負荷和熱負荷，是發(fā)動機中工作條件最惡劣的關(guān)鍵零部件之一。隨著汽車整車對發(fā)動機的動力性、經(jīng)濟性、環(huán)保性及可靠性的要求越來越嚴格，活塞已發(fā)展成為集輕質(zhì)高強度新材料、異型外圓復(fù)合型面、異型銷孔等多項新技術(shù)于一體的高技術(shù)含量的產(chǎn)品，以保證活塞的耐熱性、耐磨性、平穩(wěn)的導(dǎo)向性和良好的密封功能，減少發(fā)動機的摩擦功損失，降低油耗、噪聲和排放。 活塞作為典型的汽車關(guān)鍵零部件，在切削加工方面具有很強的工藝特點。由于活塞特有的機加工工藝特點，單靠一般的通用機床難以滿足活塞的高精度要求。目前，國內(nèi)活塞制造行業(yè)通常是由通用機床和結(jié)合活塞工藝特點的專用設(shè)備組成機加工生產(chǎn)線，因此，專用設(shè)備就成為活塞切削加工的關(guān)鍵設(shè)備，其功能和精度將直接影響最終產(chǎn)品的關(guān)鍵特性的質(zhì)量指標。 為滿足以上的功能要求，通常將活塞的外圓設(shè)計成異型外圓(中凸變橢圓)，即垂直于活塞軸線的橫剖面為橢圓或修正橢圓，且橢圓度沿軸線方向按一定的規(guī)律變化(如圖1所示)，橢圓度精度達±0.005mm；活塞縱剖面的外輪廓為高次函數(shù)的擬合曲線，輪廓精度為0.005～0.01mm；為提高活塞的承載能力，以提高發(fā)動機的升功率，通常將高負荷活塞的銷孔設(shè)計成微內(nèi)錐型或正應(yīng)力曲面型(異型銷孔),銷孔尺寸精度達IT4級，輪廓精度為±0.003mm。 活塞中凸變橢圓的加工方法有立體靠模仿形加工和采用數(shù)控高頻直線刀架的無靠模加工兩種形式。仿形加工的優(yōu)點是仿形車床成本相對較低，設(shè)備投資較少，缺點是靠模制作精度要求高，一般的橢圓磨床難以達到這種要求，需專門的數(shù)控高精度活塞靠模磨床來完成，這種形式適用于大批量生產(chǎn)；數(shù)控高頻直線刀架加工技術(shù)是國際上新興的非圓加工技術(shù)，其優(yōu)點是加工功能強大，無需靠模，設(shè)備柔性較強，適合于多品種生產(chǎn)，缺點是目前該類設(shè)備造價較高，設(shè)備投資大且在控制系統(tǒng)和直線刀架的壽命方面仍須進一步改進。 ??? 多年來，我國機床行業(yè)在活塞專機開發(fā)研制方面做了大量工作，但隨著汽車發(fā)動機技術(shù)和活塞產(chǎn)品技術(shù)的迅速發(fā)展，我國機床行業(yè)仍需在活塞先進制造技術(shù)及裝備方面加大研究開發(fā)力度，以適應(yīng)我國活塞制造業(yè)的發(fā)展。 ??? 近年來，隨著國民經(jīng)濟的快速增長和社會購買力的持續(xù)提高，我國汽車工業(yè)呈現(xiàn)了前所未有的快速發(fā)展勢頭。世界制造業(yè)向中國的轉(zhuǎn)移為汽車零部件制造業(yè)提供了廣闊的市場空間和難得的發(fā)展機遇，同時也要求汽車零部件制造業(yè)通過技術(shù)改造和技術(shù)進步盡快完成產(chǎn)業(yè)升級，以滿足OEM市場對零部件高品質(zhì)、低成本、100%交付能力的配套要求。 ??? 在汽車零部件切削加工技術(shù)方面，應(yīng)從零件的關(guān)鍵特性和工藝特點入手，找出關(guān)鍵技術(shù)加以突破，然后整合各單項關(guān)鍵技術(shù)，形成產(chǎn)品的先進制造技術(shù)。 ??? 以國內(nèi)的汽車發(fā)動機活塞加工為例，在20世紀90年代，分別在活塞異型外圓、異型銷孔的加工技術(shù)方面取得了重大突破，極大地帶動了活塞制造業(yè)整體制造技術(shù)水平的提高。 ??? 活塞外圓的加工由20世紀70年代的磨削加工、80年代的立體靠模仿形加工到90年代的數(shù)控無靠模加工技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，使得生產(chǎn)效率和加工精度均達到新的水平，生產(chǎn)效率由立體靠模仿形加工時的主軸轉(zhuǎn)速800r/min提高到數(shù)控無靠模加工的2000r/min，由于數(shù)控加工排除了傳統(tǒng)的立體靠模仿形加工時仿形失真的因素，加工精度也大幅度提高。由于這種加工技術(shù)的突破性進展，使得90年代以來開發(fā)設(shè)計的轎車均采用了異型外圓復(fù)合型面的低摩擦式活塞?；钊愋弯N孔微增量加工技術(shù) 機械加工工藝是規(guī)定產(chǎn)品或零件機械加工工藝過程和操作方法，是指導(dǎo)生產(chǎn)的重要的技術(shù)性文件。它直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)率及其加工產(chǎn)品的經(jīng)濟效益，生產(chǎn)規(guī)模的大小、工藝水平的高低以及解決各種工藝問題的方法和手段都要機械加工工藝來體現(xiàn)，因此工藝規(guī)程的編制的好壞是生產(chǎn)該產(chǎn)品的質(zhì)量的重要保證的重要依據(jù)。在編制工藝時須保證其合理性、科學性、完善性。 第二章 工藝規(guī)程設(shè)計 2.1 零件的分析 2.1.1零件的作用 柴油機活塞安裝于汽缸與活塞桿之間, 活塞環(huán)是一種具有較大向外擴張變形的金屬彈性環(huán)，它被裝配到剖面與其相應(yīng)的環(huán)形槽內(nèi)。往復(fù)和旋轉(zhuǎn)運動的活塞環(huán)，依靠氣體或液體的壓力差，在環(huán)外圓面和氣缸以及環(huán)和環(huán)槽的一個側(cè)面之間形成密封?；钊h(huán)作用包括密封、調(diào)節(jié)機油（控油）、導(dǎo)熱（傳熱）、導(dǎo)向（支承）四個作用。 密封：指密封燃氣，不讓燃燒室的氣體漏到曲軸箱，把氣體的泄漏量控制在最低限度，提高熱效率。漏氣不僅會使發(fā)動機的動力下降，而且會使機油變質(zhì)，這是氣環(huán)的主要任務(wù)； 調(diào)節(jié)機油（控油）：把氣缸壁上多余的潤滑油刮下，同時又使缸壁上布有薄薄的油膜，保證氣缸和活塞及環(huán)的正常潤滑。在現(xiàn)代高速發(fā)動機上，特別重視活塞環(huán)控制油膜的作用；導(dǎo)熱：通過活塞環(huán)將活塞的熱量傳導(dǎo)給缸套，即起冷卻作用。據(jù)可靠資料認為，活塞頂所受的的熱量中有70～80%是通過活塞環(huán)傳給缸壁而散掉的；支承：活塞環(huán)將活塞保持在氣缸中，防止活塞與氣缸壁直接接觸，保證活塞平順運動，降低摩擦阻力，而且防止活塞敲缸。 2.1.2零件的工藝分析 1） 由零件圖得知，零件材料為鋁合金。該材料具有較高的強度、耐磨性、耐熱性及減震性，適用于承受較大應(yīng)力、要求耐磨的零件。 2） 該零件的主要加工面為外圓面，?52的孔。 3） 外圓面的表面粗糙度為Ra1.6;孔內(nèi)表面的表面粗糙度為Ra0.4。 4） 參考文獻[1]中有關(guān)面和孔加工的經(jīng)濟精度及機床能達到的位置精度可知，上述技術(shù)要求是可以達到的，零件的結(jié)構(gòu)工藝性也是可行的。 2.2確定毛坯，畫毛坯-零件圖 根據(jù)零件材料確定毛坯為鑄件。又由題目已知零件的生產(chǎn)綱為 6000件/年。通過計算，該零件質(zhì)量約為3125克。由參考文獻[5]表1-4、表1-3可知，其生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)。毛坯的鑄造方法選用金屬型澆注造型。又由于零件的?52的孔、內(nèi)腔等的孔都需要鑄出，故還應(yīng)安放型芯。此外，為消除由于鑄造而產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，鑄造后應(yīng)安排人工時效。 參考文獻[1]表3.3-6，該種鑄件的尺寸公差等級CT為8——10級，加工余量等級為G級。故取尺寸公差等級CT為10級，鑄件的加 工余量為G級。 參考文獻[1]表2.3-5，用查表法確定各表面的總余量如表2-1所示。 表2-1 各加工表面總余量 加工表面 基本尺寸 （mm） 加工余 量等級 加工余量數(shù)（mm） 說明 A面 B面 E面 F面 P面 Q面 I面 J面 M面 N面 ?52孔 161 134 122.4 122.4 122.4 122.4 7 12 125.5 122 52 G G G G G G G G G G F 2 2 5.8 5.8 7.8 7.8 2 2 4 4 2.5 單側(cè)加工（取下行數(shù)） 雙側(cè)加工（取下行數(shù)） 雙側(cè)加工（取上行數(shù)） 雙側(cè)加工（取上行數(shù)） 單側(cè)加工（取下行數(shù)） 單側(cè)加工（取下行數(shù)） 單側(cè)加工（取上行數(shù)） 單側(cè)加工（取上行數(shù)） 雙側(cè)加工（取上行數(shù)） 雙側(cè)加工（取上行數(shù)） 雙側(cè)加工（取上行數(shù)） 參考文獻[1]表2.3-9可得鑄件主要尺寸的公差，如表2-2所示。 表2-2 主要毛坯尺寸及公差 主要尺寸面 零件尺寸 總余量 毛坯尺寸 公差CT A面輪廓尺寸 B面輪廓尺寸 E面輪廓尺寸 F右面輪廓尺寸 P面輪廓尺寸 Q面輪廓尺寸 I面輪廓尺寸 J面輪廓尺寸 M面輪廓尺寸 N面輪廓尺寸 ?52孔 161 134 122.4 122.4 122.4 122.4 7 12 122.5 122.5 52 2 4 11.6 11.6 15.6 15.6 2 2 4 4 2.5 165 138 134 134 138 138 9 14 126.5 126.5 47 8 8 10 10 10 10 10 10 10 10 8 2.3 工藝規(guī)程設(shè)計 2.3.1定位基準的選擇 1）精基準的選擇：由零件圖可知本零件的重要加工表面為Φ134的外圓，它即是裝配基準，又是設(shè)計基準，用它作為精加工基準，能使加工遵循“基準重合” 并能很好的保證各尺寸的加工精度，因此其余各面和孔的加工也盡量用它定位，這樣使工藝路線遵循了“基準統(tǒng)一”的原則。此外，C面的面積較大且精度較高，定位比較穩(wěn)定，加緊方案也比較簡單、可靠，操作方便。 2）粗基準的選擇：考慮到以下幾點要求，選擇活塞的重要加工表面（Φ134的孔）的毛坯孔與零件的A、C面作為粗基準：第一，在保證各加工面均有加工余量的前提下，使重要加工孔的加工余量盡量均勻；第二，裝入零件內(nèi)的零件（如齒輪、軸套等）與零件有適當?shù)拈g隙；此外還應(yīng)該保證定位準確、加緊可靠，操作簡單易行。 最先進行機械加工的表面是精基準A、C面和Φ134的外圓表面和Φ52的孔，這時可用以下定位加緊方案： 方案：對于Φ134的活塞外圓表面的加工，可以直接選用三爪自定心開盤，由于活塞的材料我鋁合金，所以需加墊片防止加緊過程中損壞活塞外圓表面?；钊撞颗c三爪卡盤緊緊接觸，所以限制5個自由度。對于本方案的實施，雖然在理論上可以保證零件加工的尺寸精度要求，但是操作和設(shè)計都存在一定的難度，關(guān)于夾緊方案的實施是可行的，設(shè)計和操作都有很強的可行性、適用性。 綜上所述，對于Φ134的活塞的外圓表面的工方案，此方案合適。 2.3.2制定工藝路線 根據(jù)各加工表面要求和各種加工方法所能達到的經(jīng)濟精度，定各表面的加工方法如下： 止口：粗車→精車；Φ52孔：粗鏜→精鏜→金剛鏜；A面：粗銑→精銑；B面：粗車→精車；E、F、G面粗車→精車。 根據(jù)先面后孔、先主要加工表面后次要加工表面和先粗加工后精加工的原則，將止口、Φ52孔的粗加工放在前面，精加工放在后面。 修改后的工藝路線如下所示： 序號 工 序 內(nèi) 容 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 金屬型澆注 銑澆冒口 時效處理 粗車止口，尺寸至Φ124.7，深度7 粗車中心孔，尺寸至Φ121.2，深度12 粗鏜銷孔，尺寸至ф51.2mm 鉆4個ф4的回油小孔通孔，按圖樣尺寸 粗銑頭部表面，留余量0.4 粗銑頭部內(nèi)圓表面，留余量0.4 精銑頭部表面，尺寸達圖 精銑頭部內(nèi)圓表面，尺寸達圖 粗車外圓表面，尺寸至Φ134.8 粗車環(huán)槽（35±0.2），留余量0.4 精車止口，尺寸達圖 精車中心孔，尺寸達圖 精車環(huán)槽，尺寸達圖 精車環(huán)槽兩側(cè)面，尺寸達圖 精車底面，尺寸達圖 倒角1×30° 精車外圓，尺寸達圖 精鏜銷孔，尺寸至ф51.8mm 金剛鏜銷孔，尺寸達圖 車鎖環(huán)槽 槽寬mm 底徑mm 尺寸105.15±0.05mm 銑R205圓弧，最高處高度13 銑P面，深度5.85mm 翻轉(zhuǎn)銑Q面，深度5.85mm 锪孔口，尺寸2×20° 粗銑銷孔兩端面 位置22.52，深度10，由R5×2圓弧組成 精磨外圓，按圖樣長、短軸方向磨橢圓 頭部邊緣倒角0.5×45° 清洗 活塞成品重量為3125克，以3125克為基準質(zhì)量 每隔10克為1組分組、打印 2.2.3選擇加工設(shè)備及刀、夾、量具 由于生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，故加工設(shè)備宜采用通用機床為主，輔以少量專用機床。其生產(chǎn)類型為以通用機床加專用夾具為主，輔以少量專用機床的流水生產(chǎn)線。工件在各機床上的裝卸及各機床間的傳送均由人工完成。 粗銑P、Q面，考慮到工件的定位夾緊方案及夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計等問題，采用臥銑，選用X60W（參考文獻[1]表3.1-73）。選用R5.85凸半圓銑刀的C類可轉(zhuǎn)位面銑刀（參考文獻[1]表4.4-40）、專用夾具和游標卡尺（分度值為0.01）。 精銑P、Q面，由于在精加工過程中定位基準沒有變化，所以仍采用龍門銑床X60W（參考文獻[1]表3.1-73）。選用R5.85凸半圓銑刀的C類可轉(zhuǎn)位面銑刀（參考文獻[1]表4.4-40）、專用夾具和游標卡尺（分度值為0.01）。 粗精車外圓面，考慮到零件的特殊結(jié)構(gòu)，所以采用仿形靠模車床，（參考文獻[3]表4.2-1），選用YG8車刀、專用夾具和游標卡尺（分度值為0.01）。 粗、精鏜Φ52的孔，選用臥式銑鏜床T616（參考文獻[3]表4.2-19），工藝裝備為鏜刀、專用夾具和游標卡尺（分度值為0.01）。 3-M12的螺紋、12-M10的螺紋、M8的螺紋、M6的螺紋和8-M14的螺紋孔選用搖臂鉆床，采用機用絲錐（參考文獻[1]表4.6-3絲錐夾頭、專用家具和羅紋塞規(guī)。 2.3.4 加工工序設(shè)計 1） 工序10粗車止口及工序100精鏜銷孔工序 查文獻[1]表2.3-59平面加工余量，得精加工余量0.4mm。已知A面的總余量為2mm。故粗加工余量=2-0.4=1.6。 參考文獻[1]表2.4-73，取粗車的每齒進給量為0.4mm/z，取精車的每轉(zhuǎn)進給量為0.1mm/r粗車走刀1次，=1.6；精銑走刀4次，=4mm。 參考文獻[1]表3.1-74，取粗車的主軸轉(zhuǎn)速為400r/min，取精銑的主軸轉(zhuǎn)速為630 r/min。又前面已經(jīng)選定銑刀直徑D為11.7mm，故相應(yīng)的切削速度為： V粗=152.6m/min ; V精=246.7m/min 校核機床功率（一般只是校核粗加工工序）： 參考文獻[1]表2.4-96，的切削功率為： =167.9* 取Z=10個齒， 將它們帶入式中，得： = 又由文獻[1]表3.1-73得機床功率為7.5kw，若取效率為0.85，則7.5*0.85=6.375kw< 故機床的功率足夠。 2） 工序100的精鏜Φ52銷孔。 對于各孔的加工用量的選擇可以參考以下例子： [已知]加工材料——AL， 工藝要求——孔徑D=Φ52，孔深L=122.3，通孔，8級精度，用乳化液冷卻。 機床——臥式銑鏜床T616 [試求]（1）刀具；（2）切削用量； 1. 選擇鏜刀 選擇YG8鏜刀，其直徑 =Φ8mm。 鏜刀幾何形狀為（表1及表2）：雙錐修磨橫刀，=30o，2Φ=118o，=12o，φ=55o，b=2mm,l=4mm. 2. 選擇切削用量 1） 決定進給量f 2） (1) 按加工要求決定進給量：根據(jù)表5當加工要求為8級精度，=Φ8mm時，f=0.05—0.12mm/r。 由于l/d=8/8=1，故不需要乘孔深修正系數(shù)，則=Φ8mm =0.05—0.12mm/r。 （2）按鏜刀頭強度決定進給量：根據(jù)表7，當灰鑄鐵HB=168—213，=Φ8mm，鉆頭強度允許的進給量f=0.1mm/r。 (3) 按機床進給機構(gòu)強度決定進給量：根據(jù)表8，當灰鑄鐵HB〈 210，〈 Φ17.5mm,機床進給機構(gòu)允許的軸向力為9800N，進給量為1.5mm/r。 從以上三個進給量比較可以看出，受限制的進給量是工藝要求，其值為f=0.05——0.12mm/r。根據(jù)機床T616的說明書，選擇f=0.1mm/r。 機床進給機構(gòu)強度也可根據(jù)初步確定的進給量查出軸向力再進行比較來學驗。 由表16可查出鉆孔時的軸向力，當f=0.1mm/r，〈 Φ17.5mm時，軸向力 。 軸向力的修正系數(shù)均為1.0，故。 根據(jù)T616銑鏜床說明書，機床進給機構(gòu)強度允許的最大軸向力為，由于，故f=0.1mm/r可用。 3） 決定鉆頭磨鈍標準及耐用度 由表9，=Φ15mm時，鉆頭后刀面最大磨損量為0.5——0.8，故可取為0.6， 耐用度T=3600s。 3） 工序20粗鏜、工序100精鏜和工序100金剛鏜Φ52的孔工序 查文獻[2]表3.2-10，得粗鏜孔后的直徑為Φ49mm，精鏜孔后的直徑為Φ51.8，故孔的精加工余量為1mm（直徑方向）。 粗鏜孔、精鏜孔和金剛鏜鏜孔的工序余量和工序尺寸及公差列表于表2-4。 表2-4 鏜孔余量和工序尺寸及公差 加工表面 加工方法 余量 精度等級 工序尺寸及公差 Φ52 Φ52 Φ52 粗鏜孔 精鏜孔 金剛鏜孔 2 2 1 H12 H8 H7 Φ49 Φ51.8 Φ52 因粗、精和金剛鏜孔時都是以底面及V型塊定位，故相對與Φ52的孔的同軸度Φ0.1直接由夾具保證，本工序中均系基準重合，所以不需要做尺寸鏈計算，就可以保證零件的加工精度。 2.3.5 時間定額計算 根據(jù)本次畢業(yè)設(shè)計的具體要求，只需要計算其中任意一道工序工時即可。 . 下面計算工序140的時間定額。 （1） 機動時間。參考文獻[1]表2.5-7，得鏜孔的計算公式為： ，鉆通孔是=0 鏜Φ52的孔:53.5 l=53.5mm,取。將以上數(shù)據(jù)及已選定的f 及n帶入公式，得 min 鉆8-Φ13的孔： o+1.5=5.4 將以上數(shù)據(jù)及已選定的f 及n帶入公式，得 參考文獻[1]表2.5-7，得絞孔的計算公式為： 絞盲孔時=0 鉸4-Φ12H8的孔： o+1.5=1.56mm 將以上數(shù)據(jù)及已選定的f 及n帶入公式，得 絞8-Φ13.15的孔： o+1.5=1.56mm 將以上數(shù)據(jù)及已選定的f 及n帶入公式，得 總機動時間也就是基本時間為： （2）輔助時間 參考文獻[1]2.5-41確定如表2-5所示。 表2-5 輔助時間 操作內(nèi)容 每次需用時間 鏜Φ52的銷孔 操作次數(shù) 時間 主軸變速 變換進給量 升降鉆桿 裝卸套筒刀具 卡尺測量 塞規(guī)測量 0.025 0.025 0.015 0.06 0.1 0.25 1 4 1 4 0.025 0.06 0.06 0.06 0.4 開停車 主軸運轉(zhuǎn) 清除銑屑 0.015 0.02 0.04 裝卸工件時間參考文獻[1]表2.5-42取1.5 min。 所以 輔助時間為： （3）作業(yè)時間 （4）布置工作地時間為。參考文獻[5]取α=3﹪。則： α=5.865*3﹪=0.176min (5)休息與生理需要時間。參考文獻[5]取?=3﹪。則： ?=5.865*3﹪=0.176min 2.3.6填寫機械加工工藝過程卡和機械加工工序卡（見附件） 第三章 夾具的設(shè)計 夾具是機械制造廠里使用的一種工藝裝備，分為機床夾具、焊接夾具、裝配夾具和檢驗夾具等，本次設(shè)計的任務(wù)是設(shè)計工藝家具。 各種金屬切削機床上用于裝夾工件的工藝裝備，成為機床夾具，例如車床上使用的三爪自定心卡盤、銑床上使用的平口虎鉗等。 3.1機床夾具在機械加工中的作用及優(yōu)點 對工件進行機械加工時，為了保證加工要求，首先要使工件相對于刀具及機床有正確的位置，并使這個位置在加工過程中不因為外力的影響而變動。為此，在進行機械加工前，先要將工件裝夾好。 工件的裝夾方法有兩種，一種是工件直接裝夾在機床的工作臺或花盤上；另一種是工件裝夾在夾具上。我們畢業(yè)設(shè)計所用到的裝夾方法是第二種方式，第二種方式適合于大批量的生產(chǎn)中，并且生產(chǎn)效率很高，容易保證零件的尺寸和位置精度。 用夾具裝夾工件的優(yōu)點： （1） 能穩(wěn)定的保證工件的加工精度 用夾具裝夾工件時，工件相對于刀具及機床的位置精度由夾具保證，不受工人技術(shù)水平的影響，使一批工件的加工精度趨于一致。 （2） 能提高勞動生產(chǎn)率， 使用機床夾具裝夾工件方便、快速，工件不需要畫線找正，可以顯著的減少輔助時間，提高勞動生產(chǎn)率；工件在夾具中裝夾后提高了工件的剛性，因此可加大切削用量，提高勞動生產(chǎn)率；可使用多件、多工位裝夾的夾具，并可采用高效加緊機構(gòu)，進一步提高勞動生產(chǎn)率。 （3）能擴大機床的使用范圍。 3.2對專用夾具的基本設(shè)計要求 保證工件的加工精度。專用夾具應(yīng)有合理的定位方案，合適的尺寸、公差和技術(shù)要求，并進行必要的精度分析，確保夾具能滿足工件的加工精度要求。 提高生產(chǎn)效率。專用夾具的復(fù)雜程度要與工件的生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)，應(yīng)根據(jù)工件生產(chǎn)批量的大小選用不同復(fù)雜程度的快速高效夾緊裝置，以縮短輔助時間，提高生產(chǎn)效率。 工藝性好。專用夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)簡單、合理，便于加工、裝配、檢驗和維修。專用夾具的制造屬于單件生產(chǎn)。當最終精度由調(diào)整或修配保證時，夾具上應(yīng)設(shè)置調(diào)整或修配結(jié)構(gòu)，例如適當?shù)恼{(diào)整間隙、可修磨的墊片等。 使用性好。專用夾具的操作應(yīng)簡便、省力、安全可靠，排屑應(yīng)方便，必要設(shè)置排屑結(jié)構(gòu)。 經(jīng)濟性好。除考慮專用夾具本身結(jié)構(gòu)簡單、標準化程度高、成本低廉外，還應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)對夾具方案進行必要的經(jīng)濟分析，以提高夾具在生產(chǎn)中的經(jīng)濟效益。 3.3專用夾具的設(shè)計步驟 1.明確設(shè)計任務(wù)，收集設(shè)計資料。 （1）分析研究被加工零件的零件圖、工序圖、工藝規(guī)程和設(shè)計任務(wù)書，了解工件的生產(chǎn)綱領(lǐng)、本工序的加工要求和加工條件； （2）收集有關(guān)資料，如機床的技術(shù)參數(shù)，夾具零部件的國家標準、企業(yè)標準和廠訂標準，各類夾具設(shè)計手冊、夾具圖冊等，還可收集一些同類夾具的設(shè)計圖樣，并了解本廠制造夾具的生產(chǎn)條件。 2.擬定夾具的結(jié)構(gòu)方案，繪制夾具草圖。 （1）確定工件的定位方案，設(shè)計定位裝置； （2）確定工件的夾緊方案，設(shè)計夾緊裝置； （3）確定其他裝置及元件的結(jié)構(gòu)形式，如導(dǎo)向、對刀裝置，分度裝置及夾具在機床上的連接裝置； （4）確定夾具體的結(jié)構(gòu)形式及夾具在機床上的安裝方式； 3. 繪制夾具總裝配圖。夾具裝配圖應(yīng)按國家標準繪制，比例盡量采用1：1。主視圖按夾具面對操作者的方向繪制?？倛D應(yīng)把夾具的工作原理、各種裝置的結(jié)構(gòu)及其相互關(guān)系表達清楚。夾具總圖的繪制次序如下： (1)用雙點劃線將工件的外形輪廓、定位基面、夾緊表面及加工表面繪制在各個視圖的合適位置上，在總圖中工件可看做透明體，不遮擋后面的線條； (2)依次繪出定位裝置、夾緊裝置、其他裝置及夾具體； （3）標注必要的尺寸、公差和技術(shù)要求； （4）編制夾具明細表及標題欄。 4.繪制夾具零件圖 繪制夾具零件圖。對夾具中的非標準零件均應(yīng)繪制零件圖，零件圖視圖的選擇應(yīng)盡可能與零件在裝配圖上的工作位置相一致。 （1）夾具裝配圖上技術(shù)要求的制訂 （2）夾具裝配圖上應(yīng)標注的尺寸和公差 （3）夾具最大輪廓尺寸； 5.確定影響工件加工精度的尺寸和公差的原因 （1）影響工件定位精度的有關(guān)尺寸和公差，例如定位元件與工件的配合尺寸和配合代號。各定位元件之間的位置尺寸和公差等； （2）影響刀具導(dǎo)向精度或?qū)Φ毒鹊挠嘘P(guān)尺寸和公差，例如導(dǎo)向元件與刀具之間的配合尺寸和配合代號，各導(dǎo)向元件之間、導(dǎo)向元件與定位元件之間的位置尺寸和公差，或者對刀用塞尺的尺寸，對刀塊工作表面到定位表面之間的位置尺寸和公差； （3）影響夾具安裝精度的有關(guān)尺寸和公差，例如夾具與機床工作臺或主軸的連接尺寸及配合處的尺寸和配合代號，夾具安裝基面與定位表面之間的位置尺寸和公差； （4）其他影響工件加工精度的尺寸和公差，主要指夾具內(nèi)部各繪成元件之間的配合尺寸和配合代號，例如定位與夾具體之間、導(dǎo)向元件與襯套之間、襯套與夾具體之間的配合等。 6.夾具裝配圖上應(yīng)標注的技術(shù)要求如下: （1）各定位元件的定位表面之間的相互位置精度要求； （2）定位元件的定位表面與夾具安裝基面之間的相互位置精度要求； （3）定位元件的定位表面與導(dǎo)向元件工作表面之間的相互位置精度要求； （4）各導(dǎo)向元件的工作表面之間的相互位置精度要求； （5）定位元件的定們表面或?qū)蛟ぷ鞅砻媾c夾具找正基面之間的位置精度要求； （6）與保證夾具裝配精度有關(guān)的或與檢驗方法有關(guān)的特殊技術(shù)要求。 夾具裝配圖上公差與配合的確定。對于直接影響工件加工精度的夾具肥差，例如夾具裝配圖上應(yīng)標注的第（2）、（3）、(4)三類尺寸，其公差取Tj=（1/2～1/5）TG，其中TG為與Tj相對應(yīng)的工件尺寸公差或位置公差。當工件精度要求低，批量大時，Tj取小值，以便延長夾具的使用壽命，又不增加夾具制造的難度；反之取大值。當工件的加工尺寸為未注公差時，夾具上相應(yīng)的位置公差值按IT7～IT11選??；當工件上的位置要求為未注公差時，夾具上相應(yīng)的位置公差值按IT7～IT9選取；工件上的角度為未注公差時，夾具上相應(yīng)的角度公差值標為±3’~±10’。本次畢業(yè)設(shè)計主要設(shè)計工序20的粗鏜銷孔定位夾具。車床用鏜夾具主要用于加工零件上直徑較小的銷孔，是最重要的夾具之一。車加工切削用量較小，且為連續(xù)切削，故切削力較大，沖擊和振動也較嚴重，因此設(shè)計此夾具時，應(yīng)該注意工件的裝夾剛性和夾具在工作臺上的安裝平穩(wěn)性。 3.4確定夾具設(shè)計方案 設(shè)計方案一 此方案采用一面一孔加一個支撐釘定位，用A面定位限制3個自由度，一個圓柱銷限制2個自由度，再加上一個支撐釘限制一個自由度，所以是屬于完全定位，加緊方式如圖所示： 設(shè)計方案二 此方案同樣采用三面定位，用A面定位限制3個自由度，A面上圓弧面定位限制1個自由度，半圓定位套限制2個自由度。屬于完全定位。 通過兩種方案的比較可知，第二種方案比較簡單且比較容易實施，所以采用第二種方案。 關(guān)于鏜夾具的設(shè)計應(yīng)充分考慮以下幾點： 1. 定位鍵 為了確定夾具與機床工作臺的相對位置，在夾具體的底面上應(yīng)該設(shè)置定位鍵。用與地面圓弧相配合的脊固定活塞在夾具體底面縱向槽的兩端，通過定位鍵與車床三爪卡盤的槽配合，確定了夾具在機床上的位置。兩定位鍵的距離越大，定向精度越高。除了定位之外，定位鍵還能承受部分切削扭矩，減輕夾具固定螺栓的負荷，增加夾具的穩(wěn)定性。 2. 對刀元件 對刀元件是用來確定刀具與夾具的相對位置的元件，由于本夾具是用來鏜單一孔，所以選用圓形對刀塊。對刀時，鏜刀不能與對刀塊的工作表面直接接觸，以免損壞切削刃或造成對刀塊過早磨損，而應(yīng)通過塞尺來校準它們之間的相對位置。在設(shè)計夾具時，夾具總圖上應(yīng)標注塞尺的尺寸和公差。 3. 夾具體的設(shè)計 由于鏜削時的切削力和振動較大，因此，鏜床夾具的夾具體不僅要有足夠的剛度和強度，其高度和寬度之比也應(yīng)恰當，以降低夾具的重心使工件的加工表面盡量靠近工作臺面，提高加工時的穩(wěn)定性。 總結(jié) 本次畢業(yè)設(shè)計的課題是柴油機活塞。 柴油機活塞安裝于汽缸與活塞桿之間, 活塞環(huán)是一種具有較大向外擴張變形的金屬彈性環(huán)，它被裝配到剖面與其相應(yīng)的環(huán)形槽內(nèi)。往復(fù)和旋轉(zhuǎn)運動的活塞環(huán)，依靠氣體或液體的壓力差，在環(huán)外圓面和氣缸以及環(huán)和環(huán)槽的一個側(cè)面之間形成密封。活塞環(huán)作用包括密封、調(diào)節(jié)機油（控油）、導(dǎo)熱（傳熱）、導(dǎo)向（支承）四個作用。 密封：指密封燃氣，不讓燃燒室的氣體漏到曲軸箱，把氣體的泄漏量控制在最低限度，提高熱效率。漏氣不僅會使發(fā)動機的動力下降，而且會使機油變質(zhì)，這是氣環(huán)的主要任務(wù)； 調(diào)節(jié)機油（控油）：把氣缸壁上多余的潤滑油刮下，同時又使缸壁上布有薄薄的油膜，保證氣缸和活塞及環(huán)的正常潤滑。在現(xiàn)代高速發(fā)動機上，特別重視活塞環(huán)控制油膜的作用；導(dǎo)熱：通過活塞環(huán)將活塞的熱量傳導(dǎo)給缸套，即起冷卻作用。據(jù)可靠資料認為，活塞頂所受的的熱量中有70～80%是通過活塞環(huán)傳給缸壁而散掉的；支承：活塞環(huán)將活塞保持在氣缸中，防止活塞與氣缸壁直接接觸，保證活塞平順運動，降低摩擦阻力，而且防止活塞敲缸。 本次畢業(yè)設(shè)計的課題是我到目前為止所做題目中最難的一個，也是最為復(fù)雜的一個，它綜合考察了我這三年所學的知識。記得大一時學習金屬工藝學，時常聽同學說學這個真沒什么意思，一點用處都沒有，那時自己也對這門課也不怎么趕興趣，所以也沒怎么花時間去學習，可是到接觸到專業(yè)課時我才發(fā)現(xiàn)它的重要性，又一次感覺到書到用時方恨少。 記得課程設(shè)計那次我對老師說“到現(xiàn)在我才發(fā)現(xiàn)自己有太多太多地方不懂”，老師笑著對我說“現(xiàn)在認識到還不算晚，那你就通過畢業(yè)設(shè)計好好把書看看，這是一次很好的復(fù)習的機會”。當時我沒有太多的感覺，到現(xiàn)在我才真正知道，做一份完整的畢業(yè)設(shè)計不是一件容易的事，做出一份優(yōu)秀的畢業(yè)設(shè)計更是難上加難。從我拿到畢業(yè)課題到現(xiàn)在書寫畢業(yè)說明書，時間已經(jīng)過了好幾個月了，可是我總覺得不是很好。 本次畢業(yè)設(shè)計的主要任務(wù)是畫零件圖、毛坯圖、工藝與工序的安排和夾具的設(shè)計。通過這些內(nèi)容讓我更好的復(fù)習了幾乎三年中所學的東西，從大一的金屬工藝學和工程力學到大二的機械設(shè)計基礎(chǔ)、機械制圖、機械制造技術(shù)基礎(chǔ)、夾具的設(shè)計以及現(xiàn)在所學的數(shù)控都是為現(xiàn)在服務(wù)的，更是為我們以后踏上工作崗位服務(wù)的。這次設(shè)計不光考察了我們所學的專業(yè)知識，同時也在考驗著我們的毅力和自制能力，記得剛拿到課題那時，我?guī)缀跏敲牧?，一方面要趕設(shè)計的進度同時也的準備自學考試的復(fù)習，差不多每天晚上都要忙到夜深，有時甚至要通宵畫圖?，F(xiàn)在想想，感覺還是挺高興的，同時更能體會到老師的良苦用心，一方面為了我們能放心的去找工作，另一方面給我們心理和身體減輕壓力和痛苦，因為冬天讓我們感覺太冷，幾乎沒心情去做畢業(yè)設(shè)計。 讓我更難忘的是關(guān)于工藝和工序的安排，它讓我進一步了解到理論知識和社會實際工作中的差別。記得第一次把工藝過程拿給老師看的時候，我信心十足，可等到老師看過之后我才知道它的太多的不足，當時我也清醒的認識到自己確實沒有好好的理解書上的內(nèi)容。 通過這次畢業(yè)設(shè)計，我又學會了很多。 四 參考文獻 1.魏康民，《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》，重慶大學出版社，2004.8. 2.肖繼德 陳寧平，《機床夾具設(shè)計》，機械工業(yè)出版社， 2000.5. 3.徐茂功 桂定一，《公差配合與技術(shù)測量》，機械工業(yè)出版社，2000.8. 4.?戴曙，《金屬切削機床》，機械工業(yè)出版社，1993.5. 5.李宜民，《簡明手冊》，機械工業(yè)出版社，1993.6. 6.秦寶榮，《機械制造工藝與機床夾具設(shè)計》，中國建材工業(yè)出版社，1998.3. 7. 上海市金屬切削技術(shù)協(xié)會，《金屬切削手冊》，上?？茖W技術(shù)出版社，1982.5 ２１