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1、设计说明书设计课题：活塞零件的机械加工工艺及车外圆夹具设计专业：班级：姓名：学号：评分：指导老师：（签字）本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。活塞零件的加工工艺规程及其夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它
2、部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。关键词：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。ABSTRCTThisdesigncontenthasinvolvedthemachinemanufacturecraftandtheenginebedjigdesign,themetal-cuttingmachinetool,thecommondifferencecoordinationandthesurveyandsoonthevariousknowledge.Thereductiongearboxbodycomponentstechnologica
3、lprocessanditstheprocessingholejigdesignisincludesthecomponentsprocessingthetechnologicaldesign,theworkingproceduredesignaswellastheunitclampdesignthreeparts.Mustfirstcarryontheanalysisinthetechnologicaldesigntothecomponents,understoodthecomponentsthecraftredesignsthesemifinishedmaterialsthestructur
4、e,andchoosesthegoodcomponentstheprocessingdatum,designsthecomponentsthecraftroute;Afterthatiscarryingonthesizecomputationtoacomponentseachlaborstepofworkingprocedure,thekeyisdecideseachworkingprocedurethecraftequipmentandthecuttingspecifications;Thencarriesontheunitclampthedesign,thechoicedesignsthe
5、jigeachcompositionpart,likelocatesthepart,clampsthepart,guidesthepart,toclampconcreteandtheenginebedconnectionpartaswellasotherparts;Positionerrorwhichcalculatesthejiglocateswhenproduces,analyzesthejigstructuretherationalityandthedeficiency,andwilldesigninlaterpaysattentiontotheimprovement.Keywords:
6、Thecraft,theworkingprocedure,thecuttingspecifications,clamp,thelocalization,theerror序言1-零件的分析21.1 零件的作用21.2 零件的工艺分析2二.工艺规程设计32.1确定毛坯的制造形式32.2基面的选择32.3制定工艺路线42.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定52.5确定切削用量及基本工时5三夹具设计153.1问题的提出153.2定位基准的选择153.3切削力及夹紧力的计算163.4定位误差分析163.5夹具设计及操作的简要说明17总结18致谢19参考文献20机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸
7、的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。活塞的加工工艺规程及其夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。本次设计也
8、要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。-零件的分析1.1 零件的作用活塞的作用,待查1.2 零件的工艺分析活塞有2组加工面他们有位置度要求。这2组加工面的分别为1,以外圆为基准的加工面，这组加工面包括，外圆自身和端面,和内圆，2：一个事以内圆为基准的加工面，这个主要是外圆的加工和4-8槽。-.工艺规程设计2.1确定毛坯的制造形式零件的材料为HT200,根据生产纲领以及零件在工作过程中所
9、受的载荷情况，选用砂型机铸造。2.2基面的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程中会问题百出。粗基准选择应当满足以下要求：（1）粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。（2）选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加
10、工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。（3）应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。（4）应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。(5)粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。粗基准的选择：对活塞这样的回转体零件来说,选择好粗基准是至关重要。对回转体零件我们通常以外圆作为粗基准。精基准的选择应满足以下原则：(1)“基准重合”原则应尽量选择加工表面的设计基准为定位基准，避
11、免基准不重合引起的误差。(2)“基准统一”原则尽可能在多数工序中采用同一组精基准定位，以保证各表面的位置精度，避免因基准变换产生的误差,简化夹具设计与制造。(3)“自为基准”原则某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均匀，应选择该加工表面本身为精基准，该表面与其他表面之间的位置精度由先行工序保证。(4)“互为基准”原则当两个表面相互位置精度及自身尺寸、形状精度都要求较高时，可采用“互为基准”方法，反复加工。(5)所选的精基准应能保证定位准确、夹紧可靠、夹具简单、操作方便。精基准的选择：精基准的选择要考虑基准重合的原则，设计基准要和工艺基准重合。因此我们采用孔做为精基准2.3制定工艺路线制订工
12、艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。通过仔细考虑零件的技术要求后，制定以下工艺方案：方案：工序I：铸造工序II：时效处理工序IH:车中134,124外圆工序IV：车左端面工序V：车内孔工序VI：车右端面工序VD:车内孔工序VUh车4-8槽工序IX：去毛刺工序X：质检工序XI：入库2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定活塞零件材料为HT300,生产类型为大批量生产，采用砂型机铸造毛坯。1、活塞的外圆和端面因活塞的外圆和端面的精度要求都不是很高，其加工余量为2. Onun2、活塞的轴孔毛坯为孔心，孔的精度要求IT9,参照参数文献，确定工艺尺寸
13、余量为单边余量为2.03、孔端面采用2次走刀完表面加工，表面粗糙度为6.3,根据参考文献，其余量为Z=2.Omm2.5确定切削用量及基本工时工序I：铸造工序11:时效处理工序HL车134,124外圆工步一：车134外圆选择外圆车刀1）车削深度，选择ap=LO2）机床功率为7.5kw查切削手册f=0.140.24mmz选较小量f=0.14mm/zo3）查后刀面最大磨损及寿命查切削手册表3.7,后刀面最大磨损为1.01.5mm.查切削手册表3.8,寿命T=180min4）计算切削速度按切削手册，查得Vc=98mms,n=439rmin,Vf=490mms据CA6140卧式车床车床参数，选择nc=4
14、75rmin,Vfc=475mms,则实际切削速度Vc=3.14*80M751000=l19.3mmin,实际进给量为fZC=Vfcncz=475（3OO*10）=0.16mmz。5）校验机床功率查切削手册PCC=LlkW,而机床所能提供功率为PCmPcc。故校验合格。最终确定ap=l.0nc=475rmin,Vfc=475mms,Vc=l19.3mmin,fz=0.16mmzo6）计算基本工时tm=LVf=（1.0+138）475=0.293min工步二：车6124外圆选择外圆车刀1）车削深度，选择ap=3mm2）机床功率为7.5kw查切削手册f=0.14-0.24mmzo选较小量f=0.1
15、4mm/zo3）查后刀面最大磨损及寿命查切削手册表3.7,后刀面最大磨损为1.01.5mm0查切削手册表3.8,寿命T=180min4）计算切削速度按切削手册，查得Vc=98mms,n=439rmin,Vf=490mms据CA6140卧式车床车床参数，选择nc=475rmin,Vfc=475mms,则实际切削速度Vc=3.14*80*4751000=l19.3mmin,实际进给量为fZC=Vfcncz=475（3OO*10）=0.16mmzo5）校验机床功率查切削手册PCC=LIkW,而机床所能提供功率为PCmPcc。故校验合格。最终确定ap=0.3mm,nc=475rmin,Vfc=475m
16、m/s,Vc=l19.3mmin,fz=0.16mmzo6）计算基本工时tm=LV（340）475=0.091min工序车134左端面选择端面车刀1）车削深度，选择ap=3mm2）机床功率为7.5kw查切削手册f=0.14-0.24mzo选较小量f=0.14mm/zo3）查后刀面最大磨损及寿命查切削手册表3.7,后刀面最大磨损为30L5mm查切削手册表3.8,寿命T=180min4）计算切削速度按切削手册，查得Vc=98mms,n=439rmin,Vf=490mms据CA6140卧式车床车床参数，选择nc=475rmin,Vfc=475mms,则实际切削速度Vc=3.14*80M751000=
17、l19.3mmin,实际进给量为fZC=Vfcncz=475（3OO*10）=0.16mmz。5）校验机床功率查切削手册PCC=LlkW,而机床所能提供功率为PCmPcc。故校验合格。最终确定ap=0.7mm,nc=475rmin,Vfc=475mms,Vc=l19.3mmin,fz=0.16mmzo6）计算基本工时tm=LVf=（77+3475=0.168mino工序V：粗车，半精车，精车内孔工步一：粗车内孔选择内孔车刀1）车削深度，选择ap=0.7mm02）机床功率为7.5kw查切削手册f=0.14-0.24mzo选较小量f=0.14mm/zo3）查后刀面最大磨损及寿命查切削手册表3.7,
18、后刀面最大磨损为30L5mm查切削手册表3.8,寿命T=180min4）计算切削速度按切削手册，查得Vc=98mms,n=439rmin,V.49OmmzS据CA6140卧式车床车床参数，选择nc=475rmin,Vfc=475mms,则实际切削速度Vc=3.14*80*475/1000=119.3mmin,实际进给量为fZC=Vfcncz=475（300*10）=0.16mmz5）校验机床功率查切削手册PCC=LlkW,而机床所能提供功率为PCmPcc。故校验合格。最终确定ap=0.7mm,nc=475rmin,Vfc=475mms,Vc=l19.3mmin,fz=0.16mmzo6）计算基
19、本工时S=L/V（138+0.7）475=0.292min工序二：半精车内孔选择内孔车刀1）车削深度，选择ap=0.3mm02）机床功率为7.5kw查切削手册f=0.14-0.24mmzo选较小量f=0.14mm/zo3）查后刀面最大磨损及寿命查切削手册表3.7,后刀面最大磨损为1.01.5mm0查切削手册表3.8,寿命T=180min4）计算切削速度按切削手册，查得Vc=98mms,n=439rmin,Vt=490mms据CA6140卧式车床车床参数，选择nc=475rmin,Vfc=475mms,则实际切削速度Vc=3.14*80*4751000=l19.3mmin,实际进给量为fZC=V
20、fcncz=475（300*10）=0.16mmzo5）校验机床功率查切削手册PCC=LIkW,而机床所能提供功率为PCmPcc。故校验合格。最终确定ap=0.3mm,nc=475rmin,Vfc=475mms,Vc=l19.3mmin,fz=0.16mmzo6）计算基本工时tm=LVf=（138+0.3）/475=0.29Imin工步三：精车内孔选择内孔车刀1）车削深度，选择ap=0.2m2）机床功率为7.5kw查切削手册f=0.14-0.24mmzo选较小量f=0.14mm/zo3）查后刀面最大磨损及寿命查切削手册表3.7,后刀面最大磨损为1.01.5mm.查切削手册表3.8,寿命T=18
21、0min4）计算切削速度按切削手册，查得Vc=98mms,n=439rmin,V.49OmmZS据CA6140卧式车床车床参数，选择nc=475rmin,Vfc=475mms,则实际切削速度Vc=3.14*80M751000=l19.3mmin,实际进给量为fZC=Vfcncz=475（300*10）=0.16mmz。5）校验机床功率查切削手册PCC=LlkW,而机床所能提供功率为PCmPcc。故校验合格。最终确定ap=0.2m,nc=475rmin,Vfc=475mms,Vc=l19.3mmin,fz=0.16mmzo6）计算基本工时tm=LVf=（138+0.2/475=0.291min工
22、序VI：车134右端面选择端面车刀1）车削深度，选择ap=2mm2）机床功率为7.5kw查切削手册f=0.140.24mzo选较小量f=0.14mm/zo3）查后刀面最大磨损及寿命查切削手册表3.7,后刀面最大磨损为1.01.5mm.查切削手册表3.8,寿命T=180min4）计算切削速度按切削手册，查得Vc=98mms,n=439rmin,Vf=490mms据CA6140卧式车床车床参数，选择ik=475rmin,Vfc=475mms,则实际切削速度Vc=3.14*80*475/1000=119.3mmin,实际进给量为fZC=Vfcncz=475（300*10）=0.16mmz5）校验机床
23、功率查切削手册PCC=LlkW,而机床所能提供功率为PCmPcc。故校验合格。最终确定ap=2mm,nc=475rmin,Vfc=475mms,Vc=l19.3mmin,fz=0.16mmzo6）计算基本工时S=L/V（77+2）475=0.166min工序VlL粗车，半精车，精车4-8槽工步一：粗车48槽选择切槽车刀1）车削深度，选择ap=1.02）机床功率为7.5kw0查切削手册f=0.140.24mmz选较小量f=0.14mm/zo3）查后刀面最大磨损及寿命查切削手册表3.7,后刀面最大磨损为1.01.5mm0查切削手册表3.8,寿命T=180min4）计算切削速度按切削手册，查得Vc=
24、98mms,n=439rmin,Vt=490mms据CA6140卧式车床车床参数，选择nc=475rmin,Vfc=475mms,则实际切削速度Vc=3.14*80*4751000=l19.3mmin,实际进给量为fZC=Vfcncz=475（3OO*10）=0.16mmzo5）校验机床功率查切削手册PCC=LIkW,而机床所能提供功率为PCmPcc。故校验合格。最终确定ap=l.0nc=475rmin,Vfc=475mms,Vc=l19.3mmin,fz=0.16mmzo6）计算基本工时tm=LVt=（1.0+8）/475=0.019min总工时T=4X0.019min=0.076min工步
25、二：半精车4-8槽选择切槽车刀1）车削深度，选择ap=0.3mm2）机床功率为7.5kw查切削手册f=0.14-0.24mzo选较小量f=0.14mm/zo3）查后刀面最大磨损及寿命查切削手册表3.7,后刀面最大磨损为1.01.5mm0查切削手册表3.8,寿命T=180min4）计算切削速度按切削手册，查得Vc=98mms,n=439rmin,Vf=490mns据CA6140卧式车床车床参数，选择nc=475rmin,Vfc=475mms,则实际切削速度Vc=3.14*80M75/1000=119.3mmin,实际进给量为fZC=Vfcncz=475（300*10）=0.16mmz5）校验机床
26、功率查切削手册PCC=LIkW,而机床所能提供功率为PCmPcc。故校验合格。最终确定ap=0.3mm,nc=475rmin,Vfc=475mms,Vc=l19.3mmin,fz=0.16mmzo6）计算基本工时tm=LVt=（0.3+8）/475=0.017min总工时T=4X0.017min=0.068min工步三：精车48槽选择切槽车刀1）车削深度，选择ap=0.3mm2）机床功率为7.5kw查切削手册f=0.14-0.24mzo选较小量f=0.14mm/z。3）查后刀面最大磨损及寿命查切削手册表3.7,后刀面最大磨损为1.01.5mm0查切削手册表3.8,寿命T=180min4)计算切
27、削速度按切削手册，查得Vc=98mms,n=439rmin,Vf=490mms据CA6140卧式车床车床参数，选择nc=475rmin,Vfc=475mms,则实际切削速度Vc=3.14*80*475/1000=119.3mmin,实际进给量为fZC=Vfc11cz=475(300*10)=0.16mmzo5)校验机床功率查切削手册PCC=I.Ikw,而机床所能提供功率为PCmPcc。故校验合格。最终确定ap=0.3mm,nc=475rmin,Vfc=475mms,Vc=l19.3mmin,fz=0.16mmzo6)计算基本工时tm=LVt=(0.3+8)/475=0.017min总工时T=4
28、X0.017min=0.068min工序X：去毛刺工序XI：质检工序XII：入库夹具设计为了提高劳动生产率,保证加工质量,降低劳动强度,通常需要用专用夹具.经过老师的考虑,决定设计的工序中的车外圆夹具设计3.1问题的提出本夹具主要用来车外圆，因为车外圆自身精度要求比较高，因此我们要考虑保证加工质量上，采用精基准定位，同时由于批量生产我们还要考虑如何提高生产效率上因此，在本道工序加工时，主要应考虑如何提高生产率、降低劳动强度、保证加工质量。3. 2定位基准的选择基准是用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面。根据基准的不同功能，基准分为设计基准和工艺基准两大类。1.设计基准在
29、零件图样上所采用的基准，称为设计基准。2.工艺基准零件在工艺过程中所采用的基准，称为工艺基准。工艺基准按用途不同，又分为装配基准、测量基准、工序基准和定位基准。（1）装配基准装配时用以确定零件在部件或产品中的位置的基准，称为装配基准。（2）测量基准测量时用以检验已加工表面尺寸几位置的基准,称为测量基准。（3）工序基准在加工工序中，用以确定本工序被加工表面家工后的尺寸、形状及位置的基准，称为工序基准。（4）定位基准工件定位时所采用的基准，称为定位基准。我们采用心轴定位，同时采用开口垫圈夹紧工件，我们就可以开始加工工件。3.3切削力及夹紧力的计算查表1-2-3圆周力：Fc=2apfkp径向力：Fp
30、=5307轴向力：工=451%,/。P其中：kp=kmpkrpkmpkxsp查机床夹具手册表1-2-4Zw=（哥），表l-2-5Fen=0.4,Fp几=1.0,Ffn=0.8表1-2-6玄=45。KE=IQN=IO,KP=L（US=0,K=LO由上得：Fc=725N,F459N,F1=695N夹紧力的计算：由机床夹具设计手册（表l2-25）得：用扳手的六角螺母的夹紧力：M=12mm,P=1.75mm,L=140mm,作用力：F=70N,夹紧力：W0=5380N由于夹紧力大于切削力，即本夹具可安全使用。3. 4定位误差分析本工序选用的工件以圆孔在心轴上定位，心轴为水平放置，由于定位副间存在径向间
31、隙，因此必将引起径向基准位移误差。在重力作用下定位副只存在单边间隙，即工件始终以孔壁与心轴上母线接触，故此时的径向基准位移误差仅存在Z轴方向，且向下，见下图。=空TdTa=0012+0023+0.032=0.067匕2式中定位副间的最小配合间隙（mm）；Td工件圆孔直径公差（mm）；图心轴水平放置时定位分析图3.5夹具设计及操作的简要说明如前面所述,在夹具设计时,为提高劳动生产率,应首先着眼于机动夹紧，本道工序的车外圆选用开口垫圈压紧，当我们装上工件后，采用心轴定位工件，我们旋转开口垫圈，试着和工件接触，然后旋转螺母压紧工件，既可以开始加工工件。总结设计即将结束了，时间虽然短暂但是它对我们来说
32、受益菲浅的，通过这次的设计使我们不再是只知道书本上的空理论，不再是纸上谈兵，而是将理论和实践相结合进行实实在在的设计，使我们不但巩固了理论知识而且掌握了设计的步骤和要领，使我们更好的利用图书馆的资料，更好的更熟练的利用我们手中的各种设计手册和AUTOCAD等制图软件，为我们踏入设计打下了好的基础。设计使我们认识到了只努力的学好书本上的知识是不够的，还应该更好的做到理论和实践的结合。因此同学们非常感谢老师给我们的辛勤指导，使我们学到了好多，也非常珍惜学院给我们的这次设计的机会，它将是我们毕业设计完成的更出色的关键一步。致谢这次设计使我收益不小，为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。但是，查
33、阅资料尤其是在查阅切削用量手册时，数据存在大量的重复和重叠，由于经验不足，在选取数据上存在一些问题，不过我的指导老师每次都很有耐心地帮我提出宝贵的意见，在我遇到难题时给我指明了方向，最终我很顺利的完成了毕业设计。这次设计成绩的取得，与指导老师的细心指导是分不开的。在此，我衷心感谢我的指导老师，特别是每次都放下她的休息时间，耐心地帮助我解决技术上的一些难题，她严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，她都始终给予我细心的指导和不懈的支持。多少个日日夜夜，她不仅在学业上给我以精心指导,同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，除了敬佩指
34、导老师的专业水平外，她的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。在此谨向指导老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。参考文献1 .切削用量简明手册,艾兴、肖诗纲主编,机械工业出版社出版,1994年2 .机械制造工艺设计简明手册，李益民主编，机械工业出版社出版,1994年3 .机床夹具设计，哈尔滨工业大学、上海工业大学主编，上海科学技术出版社出版，1983年4 .机床夹具设计手册，东北重型机械学院、洛阳工学院、一汽制造厂职工大学编，上海科学技术出版社出版，1990年5 .金属机械加工工艺人员手册，上海科学技术出版社，1981年10月6 .机械制造工艺学，郭宗连、秦宝荣主编，中国建材工业出版社出版，1997年
