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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上 機械制造工藝學(xué) 課程設(shè)計說明書 設(shè)計題目 設(shè)計“活塞“零件的機械加工 工藝規(guī)程及工藝裝配（生產(chǎn)綱領(lǐng)4000件） 設(shè)計者：黃書通 指導(dǎo)教師：梁偉 生產(chǎn)日期：2015年01月04號 評定成績： 桂林航天工業(yè)學(xué)院 機械工程系 目 錄 設(shè)計任務(wù)書…………………………………………… 課程設(shè)計說明書正文………………………………… 序言…………………………………………………… 1.活塞工藝分析………………………………………… 2.選擇毛坯確定毛坯尺寸，設(shè)計毛坯圖……………… 3.選

2、擇活塞的加工方法制定工藝路線………………… 4.工序加工余量的確定，工序尺寸及公差的計算…… 5.確定工序切削用量，加工工時……………………… 6.夾具的設(shè)計…………………………………………… 課程設(shè)計心得體會…………………………………… 參考文獻……………………………………………… 桂林航天工業(yè)學(xué)院 機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計任務(wù)書 題目 設(shè)計內(nèi)容 1、產(chǎn)品零件圖 1張 2、產(chǎn)品毛坯圖 1張 3、機械加工工藝過程卡片 1份 4、機械加工工序卡片 1套 5、課程設(shè)計說

3、明書 1份 6、夾具設(shè)計裝配圖 1張 7、夾具設(shè)計零件圖 1~2張 專 業(yè)：數(shù)控技術(shù) 班級學(xué)號：Z0204 學(xué) 生：黃書通 指導(dǎo)教師：梁偉 2014年1月7日序 言 機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計是在我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后進行的。這是我們在進行畢業(yè)設(shè)計之前對所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的鏈接，也是一次理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練。因此，它在我們的大學(xué)學(xué)習(xí)生活中占有十分重要的地位。 就我個人而言，我希望能通過這次課程設(shè)計對自己未來將從事的工作進行一次

4、適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后參加祖國的現(xiàn)代化建設(shè)打下一個良好的基礎(chǔ)。 由于能力所限，設(shè)計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指教。 1.活塞工藝分析 1.1.零件圖樣分析 （1）該零件軸段的加工精度要求較高，要有較高的形位公差，表面粗糙度最高達到了1.6m。零件的中心軸是設(shè)計基準和加工工藝基準。 （2）零件的外圓柱面要求與內(nèi)圓柱的同軸度為0.04mm。 （3）零件90mm的圓柱左右端面要求與內(nèi)圓柱面軸線垂直度為0.02mm。 （4）右端向左數(shù)第一個環(huán)槽兩側(cè)面要求與內(nèi)圓柱面軸線的垂直度為0.02mm （5）活塞環(huán)槽入口倒角為0.3，其余倒角為

5、1。 （6）該零件內(nèi)圓柱面和環(huán)槽側(cè)面的表面粗糙度要求較高為1.6. （7）該零件材料為HT200，采用鑄造工藝形成毛坯。 （8）由于鑄件易形成應(yīng)力集中等缺陷，因此，毛坯還需經(jīng)過時效處理。 1.2．零件工藝分析 （1）由于是批量生產(chǎn)，因此，毛坯采用鑄件，并且進行時效處理消除內(nèi)部應(yīng)力。 （2）該零件為旋轉(zhuǎn)體，因此，大部分工藝采用車削。 （3）該零件的位置精度要求較高，并且又是批量生產(chǎn)，因此可在中間生產(chǎn)環(huán)節(jié)采用專用夾具，提高生產(chǎn)效率。 1.3．活塞環(huán)表面粗糙度，形狀和位置精度要求與表面粗糙度要求如下表： 加工表面 尺寸偏差 公差及精度等級 表面粗糙度

6、形位公差 外圓柱面 IT8 12.5 ◎ φ0.04 A 兩端的環(huán)槽 3.2 ┴ 0.02 A 內(nèi)圓柱面 IT7 1.6 外環(huán)槽 IT7 外環(huán)槽側(cè)面 1.6 ┴ 0.02 A 槽間距 10 中間環(huán)槽 IT9 總長度 132 1.4．審查零件的結(jié)構(gòu)工藝性 （1） 該零件環(huán)槽較多，易產(chǎn)生應(yīng)力集中，因此應(yīng)有合理的圓角半徑。 （2） 該零件在加工前應(yīng)進行時效處理。 （3） 在其他尖角地方應(yīng)進行1倒角。 2.選擇毛坯確定毛坯

7、尺寸，設(shè)計毛坯圖 2.1．毛坯選擇 由任務(wù)書要求可知該零件使用材料為HT200.因此，毛坯直接采用鑄件，進行各項機加工之前必須對零件進行時效處理。 2.2．確定毛坯的尺寸公差及機械加工余量 （1） 由于該零件的環(huán)槽較多，并且不利于鑄造成型，并且尺寸又不是很大，因此，外圓柱面環(huán)槽不鑄造出來 （2） 該零件的內(nèi)孔較大，因此直接的鑄造出來，對于內(nèi)圓柱面φ的粗糙度1.6要求，對其加工方案為粗車——精車。 ① 對于內(nèi)孔。 查工藝手冊得：精車的加工余量為1.1，粗車的加工余量為4.5，總得加工余量6。 精車： 80-1.5=78.5 粗車： 78.5-4

8、.5=74 確定個工序的加工經(jīng)濟精度和表面粗糙度。 有工藝手冊得：精車后的公差等級為IT7，Ra為0.8. 粗車后的公差等級為IT11，Ra為16. ② 對于外圓柱面。 由于對于鑄件的余量要求量分別為6mm，因此取總余量為6mm。精車余量為1mm，半精車加工為2mm，粗車為3mm.。 精車： 134+1=135 半精車： 135+2=137 粗車： 137+3=140 ③ 對于軸端面尺寸的確定。 由工藝手冊得端面加工余量為2，由此可知零件尺寸及形狀如下圖： 3.選擇活塞的加工方法制定工藝路線 3.1．定位基準的選

9、擇 （1） 粗基準的選擇 粗基準的選擇應(yīng)能保證精基準加工面之間的位置精度，合理分配各加工面的余量，為后續(xù)工序提供精基準，所以為了更便于定位，裝夾和加工，可選擇該毛坯的外圓柱面作為加工粗基準。 （2） 精基準的選擇。 根據(jù)零件的加工方便，裝夾方便，定位準確，誤差少的原則，選擇零件的已加工外圓柱面，內(nèi)圓柱面及兩端面作為精基準。 3.2．零件表面加工方法的確定 根據(jù)零件圖表加工要求，以及材料性質(zhì)等各因素，各加工間的加工方法如下表： 活塞環(huán)外圓柱面 IT8 12.5 粗車—半精車—精車 活塞環(huán)兩端面 12.5 粗車—精車 活塞

10、 3.2 半精車—精車 活塞內(nèi)圓柱面 IT7 1.6 粗車—精車 活塞環(huán)槽 IT9 12.5 半精車 活塞環(huán)槽 IT7 1.6 半精車—粗車 3.3 ．加工階段的劃分 ① 劃分的原因：保證加工余量合理，劃分加工階段能合理地使用機床設(shè)備，便與熱處理工序的安排，便于及時的發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷，保護槽加工過后的表面。 ② 階段的劃分：由于該毛坯為鑄件毛坯，內(nèi)孔可直接形成，并且毛坯的厚度較大。因此，易形成各種缺陷，因此，粗加工內(nèi)外圓柱面及兩端的加工，然后進行二次時效處理，到了半精加工因此，精加工時采用工序集中加工，精加工內(nèi)圓柱面右端面，半精加工精加

11、工環(huán)槽，半精加工外圓柱面，最后進行外圓柱面的環(huán)槽的半精加工、精加工。 3.4 ．工藝路線的確定 序號 工序名 加工過程 01 鑄造 鑄造 02 清砂 清砂去冒口 03 檢驗 檢查鑄件有無缺陷 04 熱處理 時效處理 05 粗車 夾毛坯外圓，粗車mm內(nèi)孔至φ78.9，平端面，見平即可，粗車外圓尺寸至mm 06 粗車 調(diào)頭夾mm，粗車外圓尺寸到mm，光滑接刀，車端面保證總長度為134mm。 07 熱處理 二次時效處理 08 檢驗 檢驗工件有無氣孔，夾渣等缺陷 09 半精車 以內(nèi)孔mm定位夾緊，半精車外圓，留余量1mm，按圖樣

12、尺寸切槽mm至6mm，車端面，照顧尺寸10mm，車φ90mmx8mm端槽，留加工余量1mm 10 精車 調(diào)頭裝夾，夾外圓并找正，精車內(nèi)孔至mm，車端面，保證尺寸為132.5mm，車凹槽mm，倒角C1.5mm，調(diào)頭夾緊，夾外圓并找正，車凹槽mm，車端面保證總長度為132mm，倒角C1mm。 11 精車 以內(nèi)孔定位，使用芯軸定位夾緊，精車外圓mm，切各槽至圖樣尺寸mm，內(nèi)徑mm，保證各槽間距10mm，及各槽入口處倒角C0.3，車中間環(huán)槽40mm 12 檢驗 檢查各部分尺寸及精度。 13 入庫 4.工序加工余量的確定，工序尺寸及公差的計算 4.1活塞內(nèi)圓柱面

13、加工 其加工工藝路線為粗車—精車。由工序05、10組成，據(jù)之前查到的加工質(zhì)量得，粗車為4.5，精車為1.5,總的加工余量為6mm,計算各工序尺寸： 精車前：80-1.5=78.5 粗車前：78.5-4.5=74 按照加工的方法能達到的經(jīng)濟精度給各工序尺寸的確定公差，查工藝手冊可得到每道工序的經(jīng)濟精度，所以對應(yīng)值為： 取精車的經(jīng)濟精度公差等級為IT7，其公差值為T1=0.03mm 取粗車的經(jīng)濟精度公差等級為IT12，其公差值為T2=0.3mm 其數(shù)據(jù)如下表： 工序名稱 工序余量（mm） 加工經(jīng)濟精度 表面粗糙度Ra（mm） 工序基本尺寸（mm） 尺寸公差（mm

14、） 精車 1.5 IT7 1.6 80 粗車 4.5 IT12 12 78.5 現(xiàn)用計算法對磨削徑向工序量進行分析：查表面Z1=1.5.則粗車基本尺寸為A2=80-1.5=78.5mm，，粗車的經(jīng)濟加工精度等級為IT12級，可確定其公差值為0.3mm，故取A1=（78.50.15）mm， 工序最大余量為Z1max=80+03034-（78.5-0.15）=1.684mm 工序最小余量為Z1min=80-（78.5+0.15）=1.35mm 4.2對于圓柱外圓柱面 其加工工藝路線為： 粗車—半精車—精車。（由工序05 ，06，09，11組成） 查表可得各

15、個工序余量：精車余量為1mm，半精車余量為2mm，粗車余量為3，總余量為6mm。 計算各項工序尺寸：精車后達到圖紙上的尺寸， 精車前尺寸：134+1=135mm 半精車前尺寸：135+2=137mm 粗車前尺寸：137+3=140mm 按照各項工序所得到的經(jīng)濟精度所對應(yīng)值： 精車的經(jīng)濟精度公差等級IT8，其公差值T1=0.08mm 半精車的經(jīng)濟精度公差等級IT10，其公差值T2=0.16mm 粗車的經(jīng)濟精度公差等級IT12，其公差值T3=0.4mm 將上面的數(shù)據(jù)填入下表： 工序名稱 工序余量（mm） 加工經(jīng)濟精度 表面粗糙度Ra（mm） 工序基本尺寸（mm）

16、 尺寸公差（mm） 精車 1 IT8 3.5 134 半精車 2 IT10 5 135 粗車 3 IT12 12.5 137 用計算法對精車徑向工序量Z2進行分析： 查表Z2=1mm，則半精車的基本尺寸為A2=134+1=135mm，半精車加工工序的經(jīng)濟加工精度達到IT10，確定公差值為0.16mm，所以A1=（1350.08）mm 工序最大余量Z2max=（135+008）-（134-0.08）=1.16mm 工序最小余量Z2min=（135-0.08）-134=0.92mm 4.3對環(huán)槽的加工 其工藝路線為：半精車—精車，（由工序09

17、，11組成） 查表確定半精車加工余量為3mm，精加工余量為1mm，總加工余量為4mm，對于圓柱面，精加工余量2mm，半精加工余量為20mm 計算各項工序尺寸：精車胡達到圖紙上的尺寸，。 ① 對于側(cè)面 精車前尺寸：8-2=6 半精車前尺寸：6-6=0 對按照各工序所得到的經(jīng)濟精度所對應(yīng)的值： 精車的經(jīng)濟精度等級IT7，其公差值T1=0.05mm 半精車的經(jīng)濟精度等級IT8，其公差值T2=0.022mm Zmax=8+0.02-（6-0.011）=2.031 Zmin=8-（6+0.011）=1.989 將上面的數(shù)據(jù)填入下表： 工序名稱 工序余量（mm

18、） 加工經(jīng)濟精度 表面粗糙度Ra（mm） 工序基本尺寸（mm） 尺寸公差（mm） 精車 2 IT7 1.6 8 半精車 6 IT8 3.2 6 ② 對于圓柱面： 精車前尺寸：110+2=112mm 半精車前尺寸：112+20=132mm 按照各項工序的所得到的經(jīng)濟精度所對應(yīng)的值： 精車的經(jīng)濟精度公差等級IT7，其公差值T1=0.05mm 半精車的經(jīng)濟精度公差的等級IT8，其公差值T2=0.063mm 將上面的數(shù)據(jù)填入下表： 工序名稱 工序余量（mm） 加工經(jīng)濟精度 表面粗糙度Ra（mm） 工序基本尺寸（mm）

19、尺寸公差（mm） 精車 2 IT7 1.6 110 半精車 20 IT8 3.2 112 Zmax=（112+0.031）-（110-0.05）=2.081mm Zmin=（112-0.032）-110=1.968mm 5.確定工序切削用量，加工工時 確定切削用量的原則：首先應(yīng)選擇去盡可能大的背吃刀量，其次在機床動力和剛度允許的條件下，又滿足以加工表面粗糙度的情況下，選擇盡可能大的進給量，最后根據(jù)公式確定最低切削速度。 5.1.工序05，06 分別為工步1 車內(nèi)孔，工步2 車左端面，工步3 車右端面，工步4 車外圓組成 ①背吃刀量的

20、確定： 根據(jù)加工余量，工步1 的吃刀量為2.25mm，工步2，3背吃刀量都相同取為1.5mm，工步4背吃刀量取為1.5mm。 ②進給量的確定： 本設(shè)計采用的是硬質(zhì)合金車刀，工件材料是HT200 查表取進給量f=0.86mm/r ③切削速度的計算 硬質(zhì)合金切削HT200時，取切削速度v為60mm/min，根據(jù)公式n=1000vc/d，可得車床轉(zhuǎn)速n1==253r/min n2==128r/min n3==136r/min 查表CA6140的主軸轉(zhuǎn)速的范圍為10-1400，1400-158r/min，符合要求。 ④計算工時： 以上的工序均為采用同一進給量f=0

21、.86mm/r 則：t1===0.634min 工步2，3 t2=t3==0.21min 工步4， t4==1.16mm 則總共用時：t總=t1+t2+t3+t4=2.71min 5.2工序09： 由工步1：半精車外圓，工步2：車環(huán)槽至6mm，工步3：車端面，工步4：車mm右環(huán)槽組成 ①背吃刀量的確定： 工步1取ap=1mm，工步2取ap=2mm，工步3取ap=0.2mm,工步4取ap=2.5mm ②進給量的確定： 由于是半精車，查工藝手冊，取f=0.51mm/r，切削速度取為vc=90mm/min ③切削速度、時間的計算 n1==204r/min n2==

22、249r/min n3==358r/min 則用時：t1==1.16min t2==0.078min t3==0.24min t4==0.044min 則工序09共用時：t總=t1+4xt2+t3+2xt4 =1.8min 5.3.工序10： 由工步1：精車內(nèi)圓孔， 工步2：車端面保證尺寸，工步3：車槽mm，工步4：倒角C1.5，工步5：車端面，保證尺寸132 工步6：精車mm，倒角C1. ①背吃刀量、進給量、切削速度的確定： 工步1的背吃刀量取ap=0.75mm，進給量f=0.2m

23、m/r，vc=120mm/min。 工步2的背吃刀量取ap0.5mm，進給量f=0.2mm/r，vc=120mm/min。 工步3的背吃刀量取ap=2.5mm，進給量f=0.2mm/r，vc=120mm/min。 工步4的用時約為0.1min 工步5的背吃刀量取ap=0.5mm 工步6的背吃刀量取ap=1mm，倒角用時約為t=0.1min ②切削速度、時間的計算 n1==477.7r/min n2==357r/min n6==478r/min 用時：t1==1.4min t2==0.4min t3=20.044=0.088min

24、 t4=0.1min t5=0.4min t6==0.1min 則總工序10用時： T總=t1+t2+t3+t4+t5+ t6 =2.6min 5.4工序11： 由工步1：精車外圓，工步2：精車各槽，工步3：各入口處倒角組成 ①背吃刀量、進給量、切削速度的確定： 工步1的背吃刀量取ap=0.5mm，進給量f=0.2mm/r，vc=120mm/min。 工步2的背吃刀量取ap=1mm，進給量f=0.2mm/r，vc=120mm/min。 工步3的背吃刀量取ap=1mm。 ②切削速度、時間的計算 則n1==282r/min n2==

25、312r/min 則用時 t1==2.35min t2==0.2min t3=0.1min 則工序總用時為 t總=t1+8t2+8xt3 =4.75min 6.夾具的設(shè)計 6.1零件在本工序的加工要求分析 （1）的外圓柱面，要求與內(nèi)圓柱面的軸線的同軸度為φ0.04 （2）車的環(huán)槽，槽的側(cè)面與軸線的垂直度為0.02 （3）車40的環(huán)槽 6.2.確定夾具的類型 本工序的加工都為旋轉(zhuǎn)加工，并且中間的內(nèi)孔較大，因此宜采用芯軸 6.3.擬定定位方案和選擇定位元件 （1）定位方案，根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)特點，其定位方案如下： 由于內(nèi)孔的加工精度較高

26、，因此以內(nèi)孔為定位基準，同時由題意要求工件的端面要有較高的垂直度要求，因此還需要以一端面作為基準。 （2）選擇定位元件 由上面的定位基準知道，為一個圓柱面和一個端面，因此選擇長銷小平面組合定位，如下圖所示： 定位方案 由于該零件的加工是在車床上完成的，因此選擇芯軸作為夾具。心軸的軸肩的垂直度要求為0.01mm，定位外圓柱面的配合要求為H7g5. (3)定位誤差的分析計算 ①加工外圓柱面時 基準重合因此，△B=0 基準位移誤差是軸孔間的配合間隙，故△Y=0.034+0.005=0.039 △ D=△B+△Y=0.039<0.08 滿足定位要求 ②同軸

27、度定位誤差的分析 基準重合，故△B=0 基準的位移誤差即是軸孔的配合誤差，故△Y=0.034+0.005=0.039<0.04 △ D=△B+△Y=0.039<0.04 滿足同軸度要求 ③加工槽的側(cè)面垂直度的0.02的定位誤差 加工時是以端面為基準的,基準重合,故△B=0 基準的位移誤差即是端面的垂直度的誤差,故△Y=0.01 △ D=△B+△Y=0.01<0.02 滿足定位要求 6.5夾具的裝配圖紙（見目錄） 課程設(shè)計心得體會 課程設(shè)計是教學(xué)過程當(dāng)中的非常重要的一環(huán)，本次課程設(shè)計時間不到三周略顯得倉促一些。但是通過本次每天都過得很充實的課程設(shè)計，從中體會到很多樂趣。這

28、次課程設(shè)計我得到的題目是活塞的工藝及工裝夾具的設(shè)計。零件圖形不是很復(fù)雜，但是俗話說的好：麻雀雖小，五臟俱全，通過此次設(shè)計我還是學(xué)會了很多。 通過這些天的計算、查手冊、翻書，我對機械制造方面的理論知識掌握的更加的牢靠。工藝設(shè)計是一門綜合性的課程，涉及到了機床、刀具、夾具、材料、機械原理等方面的知識，要完成一份出色的設(shè)計就要求我們對這些專知識很了解才行。在這近三周的時里，我奔波在教室、寢室、圖書館三點之間，廣泛的查閱資料，與同學(xué)的交流，向老師的請教，很多問題都迎刃而解，同時自己也在不知不覺之中提高?；叵肴艿膴^斗，我發(fā)現(xiàn)，自己現(xiàn)在對于各種機床、夾具、工藝規(guī)程、刀具等方面的知識已經(jīng)很熟悉，書本上的

29、各種理論的理解更加的透徹。 機械制造，是一門理論聯(lián)系實際的課程，它具有很強的實踐意義，通過這次設(shè)計，我的實踐能力有很大的提高。俗話說的好：紙上得來終覺淺，須知此事要躬行，的確，在我們的設(shè)計之中很多看似很妙，但是在實際的工藝生產(chǎn)中卻有很大的不足，很多東西是沒辦法生產(chǎn)出來的，而這些就是工藝所要解決的問題了。通過工藝的設(shè)計，我們能讓我們的設(shè)計變成產(chǎn)品，能夠創(chuàng)造實際價值。另外，通過工藝設(shè)計，我們將來在做設(shè)計的時候能夠有效的考慮實踐性、可行性，這樣就減少了設(shè)計的不合理和披露，能讓我們的設(shè)計更加的完美。 這次設(shè)計讓我對工藝有了更高層次的認識。以前總覺得工藝有什么啊，一點技術(shù)含量都沒有，但是現(xiàn)

30、在看來，是我錯了。工藝其實不僅勞動者智慧的結(jié)晶，也是很關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。例如，從加工的方法，加工的路線等方面就能夠很清楚的看到我們工藝設(shè)計人員的思維習(xí)慣，有可能一個零件有很多種實現(xiàn)方法，但是聰敏的人能夠在最短的時間，花最小的成本來完成，差距是體現(xiàn)在細節(jié)上。也許你覺得反正都能達到目的啊，但是你有沒想過，如果你生產(chǎn)的產(chǎn)品多大上億件，那么就是那一丁點的區(qū)別，有能就是上億的損失。 總的來說，通過這次設(shè)計，我確實學(xué)會了很多，收獲了很多。最后還要對一直給我?guī)椭睦蠋熣f聲：謝謝，您辛苦了！ 參考文獻 1. 艾興、肖詩鋼主編、切削用量簡明手冊.北京：機械工業(yè)出版社，1994 2. 李益民主編、機械制造工藝設(shè)計簡明手冊、北京：機械工業(yè)出版社，1994 3. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)、上海工業(yè)大學(xué)主編、機床夾具設(shè)計、上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1983 4. 李洪主編、機械加工工藝手冊、北京：北京出版社，1990 5. 王紹俊主編、機械制造工藝設(shè)計手冊、北京：機械工藝出版社，1987 6. 趙家齊編、機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)、北京：機械工藝出版社，1994 專心---專注---專業(yè)