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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磨端面夹具设计专业：班级：姓名：学号：评分：指导老师：（签字）摘要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
2、其它部件；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.Thereductiongearboxbodycomponentstechnologi
3、calprocessanditstheprocessingholejigdesignisincludesthecomponentsprocessingthetechnologicaldesign,theworkingproceduredesignaswellastheunitclampdesignthreeparts.Mustfirstcarryontheanalysisinthetechnologicaldesigntothecomponents,understoodthecomponentsthecraftredesignsthesemifinishedmaterialsthestruct
4、ure,andchoosesthegoodcomponentstheprocessingdatum,designsthecomponentsthecraftroute;Afterthatiscarryingonthesizecomputationtoacomponentseachlaborstepofworkingprocedure,thekeyisdecideseachworkingprocedurethecraftequipmentandthecuttingspecifications;Thencarriesontheunitclampthedesign,thechoicedesignst
5、hejigeachcompositionpart,likelocatesthepart,clampsthepart,guidesthepart,toclampconcreteandtheenginebedconnectionpartaswellasotherparts;Positionerrorwhichcalculatesthejiglocateswhenproduces,analyzesthejigstructuretherationalityandthedeficiency,andwilldesigninlaterpaysattentiontotheimprovement.Keyword
6、s:Thecraft,theworkingprocedure,thecuttingspecifications,clamp,thelocalization,theerror序言1一零件的分析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6三夹具设计163.1问题的提出163.2定位基准的选择163.3切削力及夹紧力的计算163.4定位误差分析183.5夹具设计及操作的简要说明19总结20致谢21参考文献22机械制造业是制造具有一定形状位置和
7、尺寸的零件和产品，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。适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
8、计也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。二.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受的载荷情况，选
9、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工导轨面。这样就
10、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，避免基准不重合引起
11、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艺路线的出发点
12、，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：匚序号名称工序内容铸迨1时效处理时效处理2车轲34L,概坡为12.531军纥4LAIS面相啦为12.5,保证尺寸54$军0134S左哈氤粗横度为12.55车粗轲6,相造度为12.5,半精轲8.8,相造度为a3,精军侬：“，相粒度为1.6利物694相适度为125情轲0,租造度为3.26$物134,右端面，租帔为12.5一$租物094租造度为125府会90,租造度为3.28车W4-6.8,也糖度为125华箱物-74租能度特轲冶轨机情度为1.69僧磨内圆10去毛剌清诜11终检
13、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.的外圆和端面因适塞的外圆和端面的精度要求都不是很高，其加工余量为2. Ommo2、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=2.0mm2.5确定切削用量及基本工时工序I：铸造工序H：时效处理工序m：车134,124外圆工步一：车6134外圆选择外圆车刀1）车削深度，选择ap=1.02）机床功率为7.5kwo查切削手册f=0.140.24mmzo选
14、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=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=Vfcncz=475（300*l0）=0.16mmz5）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
15、=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124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=0.140.24mmz0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M=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=3.1
16、4*80M75/1000=119.3mmin,实际进给量为fZC=Vfcncz=475（300*10）=0.16mmzo5）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=0.3mm,nc=475rmin,Vfc=475mms,Vc=l19.3mmin,fz=0.16mmzo6）计算基本工时5=L/Vf=（3+40）475=0.091min工序IV：车6134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=0.140.24mmz选较小量f=O.14mm/zo3）查后刀面最大磨损及寿命查切削手册表3.7,后
17、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（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=119.3mmin,fz=0.16mmzo6）计算
18、基本工时tm=IV产（77+3/475=O.168min。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7.5kw0查切削手册f=0.140.24mmz0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=475rmin,Vfc=475mms,则实际切削速度Vc=3.14*80*4751000=l19.3mmi
19、n,实际进给量为fZC=Vfcncz=475（300*10）=0.16mmzo5）校验机床功率查切削手册PCe=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=475mm/s,Vc=119.3mmin,fz=0.16mmzo6）计算基本工时tm=LVf=（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=0.3mm.2）机床功率为7.5kw0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
20、0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k=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=l19.3mmin,实际进给量为fZC=Vfcncz=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=II9.3mmin,f尸0.16mmz6)计算基本工时tm=UVf=(138+0
21、.3)/475=0.291min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1.0L5mm.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(300*10)
22、=O.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=0.2m,nc=475rmin,Vfc=475mms,Vc=119.3mmin,fz=0.16mmzo6)计算基本工时tm=LVf=(138+0.2/475=0.291min工序VL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7.5kw0查切削手册f=0.140.24mmz0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，
23、查得k=98mms,n=439rmin,Vf=490mms据CA6140卧式车床车床参数，选择IV=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（300*10）=0.16mmzo5）校验机床功率查切削手册PCe=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tm=LVf=（77+2）475=0.166min工序VII：粗车，半精车，精车4-8槽工步一：
24、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7.5kw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=180min4）计算切削速度按切削手册，查得k=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/IOoO=I19.3mmin,实际进给量为fZC=Vfcncz=475（300*10）=0.16mZo5）校验机床功率查切削
25、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=（l.0+8）/475=0.019min总工时T=4X0.019min=0.076min工步二：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=0.14-0.24mmzo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
26、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（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=0.3mm,nc=475rmin,Vfc=475mms,Vc=119.3mmin,fz=0.16mmzo6）计算基本工时tm=LVf=（0.3+8）475=0.017min总工时T=4X0.017min=
27、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=0.140.24mmz选较小量f=O.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k=98mms,n=439rmin,Vf=490mms据CA6140卧式车床车床参数，选择IV=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（300*10）=0.16mmz
28、o5）校验机床功率查切削手册PCe=LlkW,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=475mm/s,Vc=119.3mmin,fz=0.16mmzo6）计算基本工时tm=LVf=（0.3+8）/475=0.017min总工时T=4X0.017min=0.068min工序：磨内圆1）选择砂轮。见机械加工工艺手册第三章中磨料A46KV6P35040127其含义为：砂轮磨料为刚玉，粒度为46#,硬度为中轮1级,陶瓷结合剂，6号组织，平型砂轮，其尺寸为350x40x1272）切削用量的选择。查机械加工工艺手册表33-42有工件速度L=I8
29、mmin纵向进给量fa=0.5B=20mm（双行程）切削深度fr=0.0157mmst3）切削工时2 冗DbZbkI(XX) 式 力式中D被加工直径b-加工宽度Zz,-单边加工余量K一系数V一工作台移动速度工作台往返一次砂轮轴向进给量/-工作台往返一次砂轮径向进给量=0.55(min)2万X90x9X0.15X1.1IoOOXI8x20x2x0.0157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磨端面的磨床夹具设计4.1 问题的提出本夹具主要用来磨端面,本道工序加工精度要求高，为此，只考虑如何提高生产效率上和精度要求上。3.
30、2定位基准的选择拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度(特别是位置精度)要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。我们采用外圆和端面为定位基准，采用三爪卡盘定位，为了提高加工效率，缩短辅助时间，决定用卡爪作为夹紧机构。3.3切削力及夹紧力的计算(1)刀具、.由所列公式得尸二CMJ小厂Z查表9.48得其中：修正系数I=LOCf=30qF=0.83Xf=1.0yF=0.65UF=
31、0.83尸=8z=24wf.=0代入上式，可得F=889.4N因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。安全系数K=KlK2KyK4其中：Kl为基本安全系数1.5（为加工性质系数1.1仁为刀具钝化系数LlK4为断续切削系数Ll所以F=KF=V115.7N（2）夹紧力的计算选用夹紧螺钉夹紧机由汽（力+力）=政，其中f为夹紧面上的摩擦系数,取力=0,25F=PJGG为工件自重F,:.N=3551.4N1+夹紧螺钉：公称直径d=16三,材料45钢性能级数为6.8级%=6100MPaq=8%=480MPa8S10螺钉疲劳极限：.l=0.32%=0.32x600=192MPak极限应力幅：flhn=32b
32、I=51.76M尸kf7许用应力幅：4=Cr “HmKT= 17.3MPa螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为r=p13Js=3.54取s=4得=2QMPa=2.8r满足要求2nd：1.3x4XNr1=15MPa经校核：满足强度要求，夹具安全可靠，使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧，调节夹紧力调节装置，即可指定可靠的夹紧力3.4定位误差分析工件的工序基准为孔心，当工件孔径为最大，三爪卡盘的孔径为最小时，孔心在任意方向上的最大变动量等于孔与销配合的最大间隙量。本夹具是用来在钻床上加工，所以工件上孔与夹具上的三爪卡盘保持固定接触。此时可求出孔心在接触点与销中心连线方向上的最大变动量为孔径公差多一半。工
33、件的定位基准为孔心。工序尺寸方向与固定接触点和销中心连线方向相同，则其定位误差为：Td=Dmax-Dmin=O.053-0.024=0.029本工序采用三爪卡盘定位，故应当能满足定位要求。3.5夹具设计及操作的简要说明如前所述,在设计夹具时,应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本道工序为磨床夹具选择了三爪卡盘夹紧方式。本工序为铳切削余量小，切削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。总结设计即将结束了，时间虽然短暂但是它对我们来说受益菲浅的，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
34、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。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
35、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
