活塞機(jī)械加工工藝及其夾具設(shè)計(jì)【鏜孔】,鏜孔,活塞,機(jī)械,加工,工藝,及其,夾具,設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 類 型： □畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 □畢業(yè)論文 題 目： 活塞零件工藝規(guī)程與工裝設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 專 業(yè)： 時(shí) 間： 第一章 序 論 活塞是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的“心臟”，承受交變的機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷，是發(fā)動(dòng)機(jī)中工作條件最惡劣的關(guān)鍵零部件之一。隨著汽車整車對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性及可靠性的要求越來(lái)越嚴(yán)格，活塞已發(fā)展成為集輕質(zhì)高強(qiáng)度新材料、異型外圓復(fù)合型面、異型銷孔等多項(xiàng)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(dòng)機(jī)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(qiáng)的工藝特點(diǎn)。由于活塞特有的機(jī)加工工藝特點(diǎn)，單靠一般的通用機(jī)床難以滿足活塞的高精度要求。目前，國(guó)內(nèi)活塞制造行業(yè)通常是由通用機(jī)床和結(jié)合活塞工藝特點(diǎn)的專用設(shè)備組成機(jī)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(biāo)。 為滿足以上的功能要求，通常將活塞的外圓設(shè)計(jì)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(dá)±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(dòng)機(jī)的升功率，通常將高負(fù)荷活塞的銷孔設(shè)計(jì)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(dá)IT4級(jí)，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(wú)靠模加工兩種形式。仿形加工的優(yōu)點(diǎn)是仿形車床成本相對(duì)較低，設(shè)備投資較少，缺點(diǎn)是靠模制作精度要求高，一般的橢圓磨床難以達(dá)到這種要求，需專門的數(shù)控高精度活塞靠模磨床來(lái)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(guó)際上新興的非圓加工技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)是加工功能強(qiáng)大，無(wú)需靠模，設(shè)備柔性較強(qiáng)，適合于多品種生產(chǎn)，缺點(diǎn)是目前該類設(shè)備造價(jià)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(jìn)一步改進(jìn)。 ??? 多年來(lái)，我國(guó)機(jī)床行業(yè)在活塞專機(jī)開發(fā)研制方面做了大量工作，但隨著汽車發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)和活塞產(chǎn)品技術(shù)的迅速發(fā)展，我國(guó)機(jī)床行業(yè)仍需在活塞先進(jìn)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(guó)活塞制造業(yè)的發(fā)展。 ??? 近年來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)和社會(huì)購(gòu)買力的持續(xù)提高，我國(guó)汽車工業(yè)呈現(xiàn)了前所未有的快速發(fā)展勢(shì)頭。世界制造業(yè)向中國(guó)的轉(zhuǎn)移為汽車零部件制造業(yè)提供了廣闊的市場(chǎng)空間和難得的發(fā)展機(jī)遇，同時(shí)也要求汽車零部件制造業(yè)通過(guò)技術(shù)改造和技術(shù)進(jìn)步盡快完成產(chǎn)業(yè)升級(jí)，以滿足OEM市場(chǎng)對(duì)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(diǎn)入手，找出關(guān)鍵技術(shù)加以突破，然后整合各單項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，形成產(chǎn)品的先進(jìn)制造技術(shù)。 ??? 以國(guó)內(nèi)的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)活塞加工為例，在20世紀(jì)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(dòng)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(jì)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?zé)o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(dá)到新的水平，生產(chǎn)效率由立體靠模仿形加工時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速800r/min提高到數(shù)控?zé)o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(shí)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(jìn)展，使得90年代以來(lái)開發(fā)設(shè)計(jì)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(jī)械加工工藝是規(guī)定產(chǎn)品或零件機(jī)械加工工藝過(guò)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(jì)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(wèn)題的方法和手段都要機(jī)械加工工藝來(lái)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(shí)須保證其合理性、科學(xué)性、完善性。 第二章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 2.1 零件的分析 2.1.1零件的作用 柴油機(jī)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(kuò)張變形的金屬?gòu)椥原h(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(yùn)動(dòng)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(gè)側(cè)面之間形成密封?；钊h(huán)作用包括密封、調(diào)節(jié)機(jī)油（控油）、導(dǎo)熱（傳熱）、導(dǎo)向（支承）四個(gè)作用。 密封：指密封燃?xì)?，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(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力下降，而且會(huì)使機(jī)油變質(zhì)，這是氣環(huán)的主要任務(wù)； 調(diào)節(jié)機(jī)油（控油）：把氣缸壁上多余的潤(rùn)滑油刮下，同時(shí)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(rùn)滑。在現(xiàn)代高速發(fā)動(dòng)機(jī)上，特別重視活塞環(huán)控制油膜的作用；導(dǎo)熱：通過(guò)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(rèn)為，活塞頂所受的的熱量中有70～80%是通過(guò)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(yùn)動(dòng)，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(qiáng)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(xiàn)[1]中有關(guān)面和孔加工的經(jīng)濟(jì)精度及機(jī)床能達(dá)到的位置精度可知，上述技術(shù)要求是可以達(dá)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(guò)計(jì)算，該零件質(zhì)量約為3125克。由參考文獻(xiàn)[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(shí)效。 參考文獻(xiàn)[1]表3.3-6，該種鑄件的尺寸公差等級(jí)CT為8——10級(jí)，加工余量等級(jí)為G級(jí)。故取尺寸公差等級(jí)CT為10級(jí)，鑄件的加 工余量為G級(jí)。 參考文獻(xiàn)[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(jí) 加工余量數(shù)（mm） 說(shuō)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(xiàn)[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(jì) 2.3.1定位基準(zhǔn)的選擇 1）精基準(zhǔn)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(zhǔn)，又是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，用它作為精加工基準(zhǔn)，能使加工遵循“基準(zhǔn)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(zhǔn)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(jiǎn)單、可靠，操作方便。 2）粗基準(zhǔn)的選擇：考慮到以下幾點(diǎn)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(zhǔn)：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(dāng)?shù)拈g隙；此外還應(yīng)該保證定位準(zhǔn)確、加緊可靠，操作簡(jiǎn)單易行。 最先進(jìn)行機(jī)械加工的表面是精基準(zhǔn)A、C面和Φ134的外圓表面和Φ52的孔，這時(shí)可用以下定位加緊方案： 方案：對(duì)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(guò)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(gè)自由度。對(duì)于本方案的實(shí)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(jì)都存在一定的難度，關(guān)于夾緊方案的實(shí)施是可行的，設(shè)計(jì)和操作都有很強(qiáng)的可行性、適用性。 綜上所述，對(duì)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(dá)到的經(jīng)濟(jì)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(hào) 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(shí)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(gè)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?jī)?nèi)圓表面，留余量0.4 精銑頭部表面，尺寸達(dá)圖 精銑頭部?jī)?nèi)圓表面，尺寸達(dá)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(dá)圖 精車中心孔，尺寸達(dá)圖 精車環(huán)槽，尺寸達(dá)圖 精車環(huán)槽兩側(cè)面，尺寸達(dá)圖 精車底面，尺寸達(dá)圖 倒角1×30° 精車外圓，尺寸達(dá)圖 精鏜銷孔，尺寸至ф51.8mm 金剛鏜銷孔，尺寸達(dá)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(zhǎng)、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(zhǔn)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(jī)床為主，輔以少量專用機(jī)床。其生產(chǎn)類型為以通用機(jī)床加專用夾具為主，輔以少量專用機(jī)床的流水生產(chǎn)線。工件在各機(jī)床上的裝卸及各機(jī)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(jì)等問(wèn)題，采用臥銑，選用X60W（參考文獻(xiàn)[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(xiàn)[1]表4.4-40）、專用夾具和游標(biāo)卡尺（分度值為0.01）。 精銑P、Q面，由于在精加工過(guò)程中定位基準(zhǔn)沒(méi)有變化，所以仍采用龍門銑床X60W（參考文獻(xiàn)[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(xiàn)[1]表4.4-40）、專用夾具和游標(biāo)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(xiàn)[3]表4.2-1），選用YG8車刀、專用夾具和游標(biāo)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(xiàn)[3]表4.2-19），工藝裝備為鏜刀、專用夾具和游標(biāo)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(jī)用絲錐（參考文獻(xiàn)[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(jì) 1） 工序10粗車止口及工序100精鏜銷孔工序 查文獻(xiàn)[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(xiàn)[1]表2.4-73，取粗車的每齒進(jìn)給量為0.4mm/z，取精車的每轉(zhuǎn)進(jìn)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(xiàn)[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(jī)床功率（一般只是校核粗加工工序）： 參考文獻(xiàn)[1]表2.4-96，的切削功率為： =167.9* 取Z=10個(gè)齒， 將它們帶入式中，得： = 又由文獻(xiàn)[1]表3.1-73得機(jī)床功率為7.5kw，若取效率為0.85，則7.5*0.85=6.375kw< 故機(jī)床的功率足夠。 2） 工序100的精鏜Φ52銷孔。 對(duì)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(jí)精度，用乳化液冷卻。 機(jī)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(jìn)給量f 2） (1) 按加工要求決定進(jìn)給量：根據(jù)表5當(dāng)加工要求為8級(jí)精度，=Φ8mm時(shí)，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(qiáng)度決定進(jìn)給量：根據(jù)表7，當(dāng)灰鑄鐵HB=168—213，=Φ8mm，鉆頭強(qiáng)度允許的進(jìn)給量f=0.1mm/r。 (3) 按機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度決定進(jìn)給量：根據(jù)表8，當(dāng)灰鑄鐵HB〈 210，〈 Φ17.5mm,機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的軸向力為9800N，進(jìn)給量為1.5mm/r。 從以上三個(gè)進(jìn)給量比較可以看出，受限制的進(jìn)給量是工藝要求，其值為f=0.05——0.12mm/r。根據(jù)機(jī)床T616的說(shuō)明書，選擇f=0.1mm/r。 機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度也可根據(jù)初步確定的進(jìn)給量查出軸向力再進(jìn)行比較來(lái)學(xué)驗(yàn)。 由表16可查出鉆孔時(shí)的軸向力，當(dāng)f=0.1mm/r，〈 Φ17.5mm時(shí)，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(shuō)明書，機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)及耐用度 由表9，=Φ15mm時(shí)，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(xiàn)[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(jí) 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(shí)都是以底面及V型塊定位，故相對(duì)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(zhǔn)重合，所以不需要做尺寸鏈計(jì)算，就可以保證零件的加工精度。 2.3.5 時(shí)間定額計(jì)算 根據(jù)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的具體要求，只需要計(jì)算其中任意一道工序工時(shí)即可。 . 下面計(jì)算工序140的時(shí)間定額。 （1） 機(jī)動(dòng)時(shí)間。參考文獻(xiàn)[1]表2.5-7，得鏜孔的計(jì)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(xiàn)[1]表2.5-7，得絞孔的計(jì)算公式為： 絞盲孔時(shí)=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(jī)動(dòng)時(shí)間也就是基本時(shí)間為： （2）輔助時(shí)間 參考文獻(xiàn)[1]2.5-41確定如表2-5所示。 表2-5 輔助時(shí)間 操作內(nèi)容 每次需用時(shí)間 鏜Φ52的銷孔 操作次數(shù) 時(shí)間 主軸變速 變換進(jìn)給量 升降鉆桿 裝卸套筒刀具 卡尺測(cè)量 塞規(guī)測(cè)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(yùn)轉(zhuǎn) 清除銑屑 0.015 0.02 0.04 裝卸工件時(shí)間參考文獻(xiàn)[1]表2.5-42取1.5 min。 所以 輔助時(shí)間為： （3）作業(yè)時(shí)間 （4）布置工作地時(shí)間為。參考文獻(xiàn)[5]取α=3﹪。則： α=5.865*3﹪=0.176min (5)休息與生理需要時(shí)間。參考文獻(xiàn)[5]取?=3﹪。則： ?=5.865*3﹪=0.176min 2.3.6填寫機(jī)械加工工藝過(guò)程卡和機(jī)械加工工序卡（見(jiàn)附件） 第三章 夾具的設(shè)計(jì) 夾具是機(jī)械制造廠里使用的一種工藝裝備，分為機(jī)床夾具、焊接夾具、裝配夾具和檢驗(yàn)夾具等，本次設(shè)計(jì)的任務(wù)是設(shè)計(jì)工藝家具。 各種金屬切削機(jī)床上用于裝夾工件的工藝裝備，成為機(jī)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(jī)床夾具在機(jī)械加工中的作用及優(yōu)點(diǎn) 對(duì)工件進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)，為了保證加工要求，首先要使工件相對(duì)于刀具及機(jī)床有正確的位置，并使這個(gè)位置在加工過(guò)程中不因?yàn)橥饬Φ挠绊懚儎?dòng)。為此，在進(jìn)行機(jī)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(jī)床的工作臺(tái)或花盤上；另一種是工件裝夾在夾具上。我們畢業(yè)設(shè)計(jì)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(diǎn)： （1） 能穩(wěn)定的保證工件的加工精度 用夾具裝夾工件時(shí)，工件相對(duì)于刀具及機(jī)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(dòng)生產(chǎn)率， 使用機(jī)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(shí)間，提高勞動(dòng)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(dòng)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(jī)構(gòu)，進(jìn)一步提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。 （3）能擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍。 3.2對(duì)專用夾具的基本設(shè)計(jì)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(jìn)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(shí)間，提高生產(chǎn)效率。 工藝性好。專用夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)簡(jiǎn)單、合理，便于加工、裝配、檢驗(yàn)和維修。專用夾具的制造屬于單件生產(chǎn)。當(dāng)最終精度由調(diào)整或修配保證時(shí)，夾具上應(yīng)設(shè)置調(diào)整或修配結(jié)構(gòu)，例如適當(dāng)?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(jiǎn)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(jì)性好。除考慮專用夾具本身結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、標(biāo)準(zhǔn)化程度高、成本低廉外，還應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)對(duì)夾具方案進(jìn)行必要的經(jīng)濟(jì)分析，以提高夾具在生產(chǎn)中的經(jīng)濟(jì)效益。 3.3專用夾具的設(shè)計(jì)步驟 1.明確設(shè)計(jì)任務(wù)，收集設(shè)計(jì)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(jì)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(jī)床的技術(shù)參數(shù)，夾具零部件的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和廠訂標(biāo)準(zhǔn)，各類夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)、夾具圖冊(cè)等，還可收集一些同類夾具的設(shè)計(jì)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(jì)定位裝置； （2）確定工件的夾緊方案，設(shè)計(jì)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(duì)刀裝置，分度裝置及夾具在機(jī)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(jī)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)繪制，比例盡量采用1：1。主視圖按夾具面對(duì)操作者的方向繪制。總圖應(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(dá)清楚。夾具總圖的繪制次序如下： (1)用雙點(diǎn)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(gè)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(biāo)注必要的尺寸、公差和技術(shù)要求； （4）編制夾具明細(xì)表及標(biāo)題欄。 4.繪制夾具零件圖 繪制夾具零件圖。對(duì)夾具中的非標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)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(hào)。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(hào)，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(duì)刀用塞尺的尺寸，對(duì)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(jī)床工作臺(tái)或主軸的連接尺寸及配合處的尺寸和配合代號(hào)，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(hào)，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(biāo)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(yàn)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(duì)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(biāo)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(duì)應(yīng)的工件尺寸公差或位置公差。當(dāng)工件精度要求低，批量大時(shí)，Tj取小值，以便延長(zhǎng)夾具的使用壽命，又不增加夾具制造的難度；反之取大值。當(dāng)工件的加工尺寸為未注公差時(shí)，夾具上相應(yīng)的位置公差值按IT7～I(xiàn)T11選取；當(dāng)工件上的位置要求為未注公差時(shí)，夾具上相應(yīng)的位置公差值按IT7～I(xiàn)T9選??；工件上的角度為未注公差時(shí)，夾具上相應(yīng)的角度公差值標(biāo)為±3’~±10’。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)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(dòng)也較嚴(yán)重，因此設(shè)計(jì)此夾具時(shí)，應(yīng)該注意工件的裝夾剛性和夾具在工作臺(tái)上的安裝平穩(wěn)性。 3.4確定夾具設(shè)計(jì)方案 設(shè)計(jì)方案一 此方案采用一面一孔加一個(gè)支撐釘定位，用A面定位限制3個(gè)自由度，一個(gè)圓柱銷限制2個(gè)自由度，再加上一個(gè)支撐釘限制一個(gè)自由度，所以是屬于完全定位，加緊方式如圖所示： 設(shè)計(jì)方案二 此方案同樣采用三面定位，用A面定位限制3個(gè)自由度，A面上圓弧面定位限制1個(gè)自由度，半圓定位套限制2個(gè)自由度。屬于完全定位。 通過(guò)兩種方案的比較可知，第二種方案比較簡(jiǎn)單且比較容易實(shí)施，所以采用第二種方案。 關(guān)于鏜夾具的設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮以下幾點(diǎn)： 1. 定位鍵 為了確定夾具與機(jī)床工作臺(tái)的相對(duì)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(guò)定位鍵與車床三爪卡盤的槽配合，確定了夾具在機(jī)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(fù)荷，增加夾具的穩(wěn)定性。 2. 對(duì)刀元件 對(duì)刀元件是用來(lái)確定刀具與夾具的相對(duì)位置的元件，由于本夾具是用來(lái)鏜單一孔，所以選用圓形對(duì)刀塊。對(duì)刀時(shí)，鏜刀不能與對(duì)刀塊的工作表面直接接觸，以免損壞切削刃或造成對(duì)刀塊過(guò)早磨損，而應(yīng)通過(guò)塞尺來(lái)校準(zhǔn)它們之間的相對(duì)位置。在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，夾具總圖上應(yīng)標(biāo)注塞尺的尺寸和公差。 3. 夾具體的設(shè)計(jì) 由于鏜削時(shí)的切削力和振動(dòng)較大，因此，鏜床夾具的夾具體不僅要有足夠的剛度和強(qiáng)度，其高度和寬度之比也應(yīng)恰當(dāng)，以降低夾具的重心使工件的加工表面盡量靠近工作臺(tái)面，提高加工時(shí)的穩(wěn)定性。 總結(jié) 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題是柴油機(jī)活塞。 柴油機(jī)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(kuò)張變形的金屬?gòu)椥原h(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(yùn)動(dòng)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(gè)側(cè)面之間形成密封?；钊h(huán)作用包括密封、調(diào)節(jié)機(jī)油（控油）、導(dǎo)熱（傳熱）、導(dǎo)向（支承）四個(gè)作用。 密封：指密封燃?xì)?，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(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力下降，而且會(huì)使機(jī)油變質(zhì)，這是氣環(huán)的主要任務(wù)； 調(diào)節(jié)機(jī)油（控油）：把氣缸壁上多余的潤(rùn)滑油刮下，同時(shí)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(rùn)滑。在現(xiàn)代高速發(fā)動(dòng)機(jī)上，特別重視活塞環(huán)控制油膜的作用；導(dǎo)熱：通過(guò)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(rèn)為，活塞頂所受的的熱量中有70～80%是通過(guò)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(yùn)動(dòng)，降低摩擦阻力，而且防止活塞敲缸。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題是我到目前為止所做題目中最難的一個(gè)，也是最為復(fù)雜的一個(gè)，它綜合考察了我這三年所學(xué)的知識(shí)。記得大一時(shí)學(xué)習(xí)金屬工藝學(xué)，時(shí)常聽(tīng)同學(xué)說(shuō)學(xué)這個(gè)真沒(méi)什么意思，一點(diǎn)用處都沒(méi)有，那時(shí)自己也對(duì)這門課也不怎么趕興趣，所以也沒(méi)怎么花時(shí)間去學(xué)習(xí)，可是到接觸到專業(yè)課時(shí)我才發(fā)現(xiàn)它的重要性，又一次感覺(jué)到書到用時(shí)方恨少。 記得課程設(shè)計(jì)那次我對(duì)老師說(shuō)“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(duì)我說(shuō)“現(xiàn)在認(rèn)識(shí)到還不算晚，那你就通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)好好把書看看，這是一次很好的復(fù)習(xí)的機(jī)會(huì)”。當(dāng)時(shí)我沒(méi)有太多的感覺(jué)，到現(xiàn)在我才真正知道，做一份完整的畢業(yè)設(shè)計(jì)不是一件容易的事，做出一份優(yōu)秀的畢業(yè)設(shè)計(jì)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(shuō)明書，時(shí)間已經(jīng)過(guò)了好幾個(gè)月了，可是我總覺(jué)得不是很好。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)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(jì)。通過(guò)這些內(nèi)容讓我更好的復(fù)習(xí)了幾乎三年中所學(xué)的東西，從大一的金屬工藝學(xué)和工程力學(xué)到大二的機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、機(jī)械制圖、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)、夾具的設(shè)計(jì)以及現(xiàn)在所學(xué)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(jì)不光考察了我們所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，同時(shí)也在考驗(yàn)著我們的毅力和自制能力，記得剛拿到課題那時(shí)，我?guī)缀跏敲牧?，一方面要趕設(shè)計(jì)的進(jìn)度同時(shí)也的準(zhǔn)備自學(xué)考試的復(fù)習(xí)，差不多每天晚上都要忙到夜深，有時(shí)甚至要通宵畫圖?，F(xiàn)在想想，感覺(jué)還是挺高興的，同時(shí)更能體會(huì)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?yàn)槎熳屛覀兏杏X(jué)太冷，幾乎沒(méi)心情去做畢業(yè)設(shè)計(jì)。 讓我更難忘的是關(guān)于工藝和工序的安排，它讓我進(jìn)一步了解到理論知識(shí)和社會(huì)實(shí)際工作中的差別。記得第一次把工藝過(guò)程拿給老師看的時(shí)候，我信心十足，可等到老師看過(guò)之后我才知道它的太多的不足，當(dāng)時(shí)我也清醒的認(rèn)識(shí)到自己確實(shí)沒(méi)有好好的理解書上的內(nèi)容。 通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我又學(xué)會(huì)了很多。 四 參考文獻(xiàn) 1.魏康民，《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》，重慶大學(xué)出版社，2004.8. 2.肖繼德 陳寧平，《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)》，機(jī)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(cè)量》，機(jī)械工業(yè)出版社，2000.8. 4.?戴曙，《金屬切削機(jī)床》，機(jī)械工業(yè)出版社，1993.5. 5.李宜民，《簡(jiǎn)明手冊(cè)》，機(jī)械工業(yè)出版社，1993.6. 6.秦寶榮，《機(jī)械制造工藝與機(jī)床夾具設(shè)計(jì)》，中國(guó)建材工業(yè)出版社，1998.3. 7. 上海市金屬切削技術(shù)協(xié)會(huì)，《金屬切削手冊(cè)》，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1982.5 ２１