機電一體化畢業(yè)論文---缸套的工藝規(guī)程設計

1、<p>　　畢業(yè)設計（論文）開題報告</p><p>　　班級： \ 專業(yè)： 機電一體化 </p><p>　　填表時間：2013年3月</p><p>　　畢業(yè)設計（論文）任務書</p><p>　　班級： \

2、 專業(yè)： 機電一體化 </p><p>　　畢 業(yè) 論 文</p><p>　　題目：缸套的工藝規(guī)程設計</p><p>　　學生姓名： \ </p><p>　　指導老師： </p><p><b>　　2012年 3 月</b></p&

3、gt;<p><b>　　目錄</b></p><p>　　前言………………………………………………………………………………4</p><p><b>　　一、零件圖分析</b></p><p>　?。ㄒ唬┝慵墓τ梅治?；………………………………………………………5</p><p>　

4、?。ǘ┝慵慕Y構與特點分析，即組成表面等；……………………………5</p><p>　?。ㄈ┝慵木扰c表面質(zhì)量要求分析；……………………………………5</p><p>　?。ㄋ模┝慵募夹g條件分析，應包括材料、熱表處理、特殊檢驗、驗收要求等；………………………………………………………………………………5</p><p>　?。ㄎ澹┝慵脑O計基準分析?！?/p>

5、……………………………………5</p><p><b>　　二、零件的工藝分析</b></p><p>　?。ㄒ唬┟鬟x擇；………………………………………………………………6</p><p>　?。ǘ┥a(chǎn)類型；………………………………………………………………6</p><p>　?。ㄈ┘庸し椒ǖ拇_定；……………………

6、…………………………………6</p><p>　　（四）加工階段的劃分；………………………………………………………6</p><p>　　（五）工序的組合；……………………………………………………………7</p><p>　?。┒ㄎ换鶞实倪x擇；………………………………………………………8</p><p>　?。ㄆ撸┕ば虺叽纾◤较蚝洼S向）的

7、確定；……………………………………8</p><p>　?。ò耍C床設備與刀、夾、量具的選擇………………………………………8</p><p>　　三、工藝路線的擬定……………………………………………………………9</p><p>　　四、機床夾具設計………………………………………………………………14</p><p>　　五、編制設計參考資料

8、目錄……………………………………………………15 六、致謝…………………………………………………………………………16</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　機械制造工業(yè)是國民經(jīng)濟的重要組成部分，擔負著為國民經(jīng)濟各部門提供技術裝備的任務，是技術進步的重要基礎。而機械制造業(yè)的發(fā)展規(guī)模和水平，則是反映國民經(jīng)濟實力和科學技術水平的重要標志之一。提高加

9、工效率、降低生產(chǎn)成本、提高加工質(zhì)量、快速更新產(chǎn)品，是機械制造業(yè)競爭和發(fā)展的基礎，也是機械制造業(yè)技術水平的標志。</p><p><b>　　關鍵詞</b></p><p>　　活塞缸套 工序的選擇 熱處理 </p><p><b>　　前言</b></p><p>　　畢業(yè)設計是專業(yè)教學

10、工作的重要組成部分和教學過程中的重要實際性環(huán)節(jié)。 畢業(yè)設計的目的是：通過設計，培養(yǎng)我們綜合運用所學的基礎理論知識，專業(yè)理論知識和一些相關軟件的學習，去分析和解決本專業(yè)范圍內(nèi)的一般工程技術問題的能力，培養(yǎng)我們建立正確的工藝設計思維，學會查找工具書，掌握數(shù)控工藝設計的一般程序，規(guī)范和方法。 本次設計選擇的課題為軸類零件的車削加工工藝設計及其數(shù)控加工程序編制。 這次畢業(yè)設計讓我們對機械制圖的基礎知識有了進一步的了解，同時也 為我們從事繪圖工作

11、奠定了一個良好的基礎。并鍛煉了自己的動手能力，達到了學以致用的目的。它是一次專業(yè)技能的重要訓練和知識水平的一次全面體驗，是學生畢業(yè)資格認定的重要依據(jù)，同時也為我們將來走向工作崗位奠定了必要的理論基礎和實踐經(jīng)驗。</p><p><b>　　一、零件圖分析</b></p><p>　?。ㄒ唬┝慵墓τ梅治?lt;/p><p>　　該零件為發(fā)動機上的缸

12、套，缸套、活塞是氣缸的部件，活塞的作用就是氣壓力作用在上面，進而推動活塞桿運動，缸套當然就是限制活塞的運動。主要用來連接作用。</p><p>　?。ǘ┝慵慕Y構與特點分析，即組成表面等</p><p>　　該零件由內(nèi)圓、外圓、外環(huán)槽、內(nèi)環(huán)槽、端面及端面上6個φ10小孔和外圓上均勻分布的6個φ11小孔等表面組成，屬于回轉(zhuǎn)體零件。其主要特點是內(nèi)外圓柱面和相關端面的形狀。同軸度要求比較高，并

13、且缸套承受著拉、壓、彎、扭等機械負荷，承受著高溫燃氣很大的熱負荷，所以他的機械性能必須要好，應具備足夠的強度和剛度、耐磨性和耐腐蝕性。還有較高的表面粗糙度。零件的壁厚?。?5mm），因此剛性一般。</p><p>　?。ㄈ┝慵木扰c表面質(zhì)量要求分析</p><p>　　該零件的主要表面為φ180、φ150、φ120、φ130及端面.其外圓表面φ150的精度要求是IT7級，內(nèi)圓表面φ13

14、0精度要求為IT7級，端面、內(nèi)圓及外圓的表面粗糙度要求為Ra1.6外，其余的均為Ra3.2。此外，表面φ180有圓柱度的要求，其公差是0.015mm；表面50×1和端面有圓跳動和全跳動的要求，其公差為0.025mm。</p><p>　　（四）零件的技術條件分析，應包括材料、熱表處理、特殊檢驗、驗收要求等</p><p>　　1工作條件 氣缸套工作表面由于與高溫、高壓的燃氣相

15、接觸,有活塞環(huán)在其表面作高速往復運動,這就決定缸套不僅要有足夠的強度和剛性,而且還必須耐高溫、耐腐蝕、耐磨損。 </p><p>　　2 性能要求 （1）氣體密封：防止壓縮氣體、燃燒氣體壓力向外泄漏。 （2）熱傳遞：通過活塞、活塞環(huán)接受燃燒熱量，傳遞到冷卻水。 （3）形成滑動面：作為發(fā)動機的內(nèi)壁，形成和活塞、活塞環(huán)</p><p>　　熱處理工序的內(nèi)容和安排：</p>&

16、lt;p>　　為改善工件材料的切削加工性，提高機械性能或消除冷、熱加工的殘余內(nèi)應力，要求較高的零件常需在工藝路線中安排一個或幾個熱處理工序。</p><p>　　表面保護工序的內(nèi)容和安排：</p><p>　　氣缸套工作表面由于與高溫、高壓的燃氣相接觸,有活塞環(huán)在其表面作高速往復運動,這就決定缸套不僅要有足夠的強度和剛性,而且還必須耐高溫、耐腐蝕、耐磨，為改善零件表面的耐蝕、耐磨和導

17、電、導磁、導熱等物理性能，往往要進行表面保護工序，尤其是在惡劣條件下工作的機件，如航空航天產(chǎn)品、燃氣輪機、耐蝕泵等常需對有關表面進行電鍍、陽極氧化、滲鋁及其合金等工序。這對提高零件的使用性能和壽命，能起到顯著的效果。這些工序一般安排在精加工之后，滲鋁及其合金的工序可與最終熱處理工序合并進行。</p><p>　　熱處理工序的位置安排是根據(jù)零件的材料，調(diào)質(zhì)處理工序的安排放在粗加工階段之后進行。這樣既減小了零件的切削

18、內(nèi)應力，同時也能改善了半精加工是的材料切削性。</p><p>　　該零件的材料為HT150。毛坯采用鑄件，并進行Ⅲ級檢驗。表面經(jīng)過珩磨就可以達到技術要求。</p><p>　　（五）零件的設計基準分析</p><p>　　2、 基準的分類： </p><p><b>　　按其功用可分為：</b></p>

19、;<p>　　1） 設計基準： 零件工作圖上用來確定其它點、線、面位置的基準，為設計基準。</p><p>　　2） 工藝基準： 是加工、測量和裝配過程中使用的基準，又稱制造基準。 a. 工序基準： 是指在工序圖上，用來確定加工表面位置的基準。它與加工表面有尺寸、位置要求。 b. 定位基準： 是加工過程中，使工件相對機床或刀具占據(jù)正確位置所使用的基準。 c. 度量基準（測量基準）： 是用來測量加

20、工表面位置和尺寸而使用的基準。 d. 裝配基準： 是裝配過程中用以確定零部件在產(chǎn)品中位置的基準</p><p>　　該零件的設計基準為外圓表面φ130的軸線，其工藝基準也均是其零件的外圓表面的回轉(zhuǎn)中心線，</p><p><b>　　二、零件的工藝分析</b></p><p><b>　?。ㄒ唬┟鬟x擇</b></

21、p><p>　　因套杯的壁厚只有15mm,不算太薄也不算太厚，為了保證有較高的強度和加工工作量，而且鑄鐵型的缸套對于冷卻效率高的優(yōu)點，并且以便保證材料纖維的流向性和致密性。所以毛坯選用鑄件，材料為HT150，</p><p><b>　　（二）生產(chǎn)類型</b></p><p>　　為了保證零件的加工精度以及零件的加工效率，因此生產(chǎn)類型是用砂型鑄造，

22、然后采用機械加工。</p><p><b>　　鑄造工藝的參數(shù)</b></p><p>　　1、 拔模斜度的確定 選擇木模樣，使用粘土砂造型時，起摸斜度的查詢結果：模樣外表面的起模斜度：（測量高度“100-160”）A=1.4mm，角度a=0º30´。</p><p>　　2、 鑄造圓角 選擇鑄造方法“砂型鑄造”,材

23、料“灰鑄鐵”，查表得鑄造圓角的值為3mm,(鑄造圓角計算公式:R=1/5~1/10(A+B)) 。 </p><p>　　3、 鑄造收縮率 選擇鑄鐵種類“中小型灰鑄鐵件”，查詢可得阻礙收縮率為0.8—1.0 ,自由收縮率為0.9—1.1。</p><p>　?。ㄈ┘庸し椒ǖ拇_定</p><p>　　加工方法的選擇一般根據(jù)零件材料、幾何形狀、精度與表面粗糙度

24、要求，再結合現(xiàn)場設備情況和制造成本加以選擇。該零件主要表面加工方法的選擇見下表。</p><p>　?。ㄋ模┘庸るA段的劃分</p><p>　　由于該零件的精度要求較高，加工余量較大，而且剛性一般。所以其工藝過程劃分成三個加工階段。即粗加工階段→半精加工階段→精加工階段。</p><p>　?。ㄎ澹┍”诹慵庸るy點</p><p>　　薄壁零

25、件加工由于零件的剛性差，在加工過程中會出現(xiàn)以下幾點現(xiàn)象</p><p><b>　　1.受力變形</b></p><p>　　因工件壁薄，在夾緊力的作用下容易變形，從而影響工件的尺寸精度和形狀精度。當采用三爪卡盤裝夾零件的時候，在夾緊力的作用下，零件會變成三角形，導致內(nèi)孔加工時圓周余量不均勻，當內(nèi)孔加工完成后松開卡爪取下零件后，由于零件的彈性恢復，零件恢復成圓柱形，而

26、已加工的圓形內(nèi)孔會變成弧形三角形。</p><p><b>　　2. 受熱變形</b></p><p>　　薄壁零件再切削的時候，由于切削熱會引起工件熱變形，使得工件尺寸難以控制，特別是對于熱膨脹系數(shù)較大的金屬零件，如果在一次安裝中連續(xù)進行粗車、半精車、精車，由于切削熱引起的零件變形，會對尺寸精度產(chǎn)生極大的影響，有時候甚至會使零件卡死在夾具上。</p>

27、<p><b>　　3.震動變形</b></p><p>　　在切削力作用下，特別是徑向切削力即背向力的作用下，容易產(chǎn)生震動和變形，影響工件的尺寸精度、形狀、位置和表面粗糙度。</p><p><b>　　機床工序設計</b></p><p>　　在加工工藝路線確定之后即可進行機床工序設計。其內(nèi)容包括：</

28、p><p>　?、虐凑展ぜ诩哟采系膶嶋H加工位置繪制工序加工圖，并將被加工表面用粗實線與不同加工表面加以區(qū)分。（同時工序圖上應包括定位表面，加緊部位，工序尺寸，工序加工技術要求以及表面粗糙度等內(nèi)容。）</p><p>　?、聘鶕?jù)工序尺寸采用“由后向前推”的原理，首先確定各表面的最終加工尺寸，然后加或減去加工余量，推得前面的準備工序尺寸。各工序尺寸公差的確定，可分為兩種情況處理，最終工序尺寸公差

29、按零件圖上規(guī)定的設計尺寸公差確定，中間工序尺寸公差按工序的經(jīng)濟加工精度確定。</p><p>　?、歉鶕?jù)工序的加工要求，確定工件的在機床上的安裝方法及要求。</p><p>　?、雀鶕?jù)加工工步的安排原則（如先面后孔，先里后外，先左后右等），確定各工步的進行順序。</p><p>　　⑸根據(jù)零件加工要求，確定各個工序的技術條件和檢驗方法。</p><

30、;p>　?、矢鶕?jù)工序加工要求和機床及工裝的選擇原則，選擇各工序的機床型號和夾具。注意家具不寫入文件。</p><p>　　⑺根據(jù)各工步的加工內(nèi)容和要求，選擇工具和量具。注意工具只選定尺寸、成形和專用刀具。量具只選用量具。</p><p>　　該零件的加工零件的工序一共分為了12套工序：</p><p>　　由鑄件→粗車→粗車→精車→精車→鏜→磨→鉆→鉆→檢驗→

31、去毛刺→入庫等組成。</p><p>　　（六）定位基準的選擇</p><p>　　定位基準選擇是工藝設計中一個十分重要的問題。其選擇是否恰當，會對工藝路線的順序由很大的影響，因此必須加以重視。定位基準的選擇分為粗基準選擇和精基準選擇，下面分別作以說明。</p><p>　　粗基準的選擇——套杯零件的毛坯為鑄件，且各表面均需加工。根據(jù)粗基準的選擇原則和零件的結構特點

32、，選毛坯的左端為粗基準。因為左端的直徑和長度相對于右端要大一些，這樣有利于工件的安裝和傳遞較大的扭矩。</p><p>　　精基準的選擇——根據(jù)套杯零件的結構特點和技術要求，以及精基準的選擇原則，該零件采用互為基準的方法進行加工。即以大端外圓定位加工小端各表面，隨后以小端外圓定位加工大端各表面。這樣既符合基準重合原則，同時也兼顧了基準的統(tǒng)一原則。</p><p>　?。ㄆ撸┕ば虺叽纾◤较蚝?/p>

33、軸向）的確定</p><p>　　工序尺寸中一般尺寸選擇采用軸或者孔的12級公差進行的選擇。</p><p>　?。ò耍C床設備與刀、夾、量具的選擇</p><p>　　車床的選擇是臥式車床CA6140、夾具的選擇是四爪單動卡盤、刀具的選擇90°外圓車刀；</p><p>　　鏜床的選擇是立式鏜床TSPX619、夾具的選擇是單面導向

34、鏜模、刀具的選擇是專用鏜刀；</p><p>　　磨床的選擇是萬能外圓磨床M133、夾具的選擇是萬能分度頭、刀具的選擇是專用砂輪；</p><p>　　鉆床的選擇是立式鉆床Z518、夾具的選擇是V型虎鉗、刀具的選擇是φ10和φ11的鉆頭。</p><p><b>　　刀具的選擇：</b></p><p>　　1）良好的切

35、削性能；</p><p><b>　　2）較高的精度；</b></p><p>　　3）先進的刀具材料；</p><p>　　5、確定刀具與工件的相對位置。</p><p><b>　　三、工藝路線的擬定</b></p><p>　　具體工序需注意的地方和裝夾位置及夾具的確定

36、如下：</p><p>　　1.如圖1-1所示，此為（工序010）</p><p>　　按照圖鑄造成形，生產(chǎn)中，澆注時應遵循高溫出爐，低溫澆注的原則。因為提高金屬液的出爐溫度有利于夾雜物的徹底熔化、熔渣上浮，便于清渣和除氣，減少鑄件的夾渣和氣孔缺陷；采用較低的澆注溫度，則有利于降低金屬液中的氣體溶解度、液態(tài)收縮量和高溫金屬液對型腔表面的烘烤，避免產(chǎn)生氣孔、粘砂和縮孔等缺陷 </p&g

37、t;<p>　　2.由于薄壁零件剛性差、強度弱，在加工中極易變形，是零件的形位公差增大，不易保證零件的加工質(zhì)量。因此對薄壁零件裝夾的選擇尤為重要。因為該零件剛性差、強度弱，在加工中極易變形，表面質(zhì)量、垂直度及同軸度難以保證。為了使端面與外圓的垂直度達到要求，此030工序裝夾先不考慮軸向裝夾。還是用普通的徑向裝夾，故薄壁類零件的裝夾,一般應增大工件的支承面和夾壓面積,或增加夾壓點使之受力均勻,并減小夾壓應力和接觸應力,必要時

38、可增設輔助支承,以增強工件的剛性，所以采用四爪單動卡盤而不采用三轉(zhuǎn)卡盤，由于此工件的左邊φ180的外圓長度比較短，所以普通的四爪卡盤也不能夾持，而改為撐內(nèi)孔四爪卡盤，用這種定位方法可以加工外圓表面、端面。且在一次裝夾中完成精度要求較高的表面的加工，既提高了生產(chǎn)效率，又能保證各表面的尺寸精度和位置精度。所選定位基面與設計基準重合，可以避免因基準不重合而引起的定位誤差，更好的保證精度。</p><p>　　如左圖1-

39、2（工序030）所示，用內(nèi)撐四爪卡盤卡住左邊的內(nèi)孔，先用45°端面車刀平端面，然后90°外圓車刀車削外圓，這樣工件的端面與外圓的垂直度的要求就能達到了，然后用刀頭寬度為4mm的切槽刀切削4×2的槽，是為了后面的磨外圓工序所做出的由于是鑄造件，所以余量也不是很大，主要是去除前一道人工時效工序的氧化皮， </p><p>　　如右圖1-3所示（工序040）掉頭重裝，裝夾方式與上一道工序裝

40、夾方式一樣，車右端φ180的外圓，并平右端面。</p><p>　?。üば?80）當外圓與端面精加工好后，以外圓來加工內(nèi)孔，其裝夾方式以四爪卡盤夾持最為方便，但由于外圓以到達精車精度，四爪卡盤直接夾持的話，對于外圓損傷還是比較大的，并且薄壁零件用卡爪直接夾持容易變形所以我用如圖1-4的開縫式套筒，把開口套套在φ150的外圓上，然后再用四爪卡盤夾持，作用是利用其開口使得開口套在夾持力的作用下，有一定的變形量，并四周

41、均勻的緊緊抱住零件，分散了卡爪的夾持力，增加了夾壓面積，使得薄壁零件不易變形。開口套的尺寸如下圖1-5。</p><p>　　前面以外圓加工的內(nèi)孔，當孔鏜完后孔有一定的精度，當要加工（工序090）磨外圓，其定位基準為內(nèi)孔，但是與前面的內(nèi)撐四爪卡盤夾持內(nèi)孔不一樣，由于內(nèi)孔有一定的精度和表面粗糙度，為了不破壞其內(nèi)孔的精度和表面粗糙度，所以此次工序不用之前的工具夾持，而改用心軸加上軸向固定的夾具</p>

42、<p><b>　　四、機床夾具設計</b></p><p>　　機床夾具設計是根據(jù)工藝規(guī)程中使用工序所規(guī)定的夾具使用要求，進行結構與參數(shù)設計其內(nèi)容步驟如下：</p><p><b>　?。ㄒ唬蕚涔ぷ?lt;/b></p><p>　　1.詳細分析夾具使用工序的加工要求，入加工余量、加工精度、加工表面、定位基準以及前

43、后工序的聯(lián)系等。</p><p>　　2.了解使用夾具的機床規(guī)格與主要參數(shù)，特別是機床上安裝夾具部位的結構和配合尺寸。</p><p>　　3.了解本工序所使用的刀具、量具情況。</p><p>　　4.收集設計需用的各種標準、夾具設計手冊和圖冊。</p><p><b>　?。ǘ┙Y構分析</b></p>

44、<p>　　1.根據(jù)工序加工要求和必限自由度，確定工件的定位方法，并選擇定位元件與安裝方式。</p><p>　　2.確定工件的加緊方案和加緊部位，選定加緊機構和加緊元件。</p><p>　　3.確定刀具的導向和對刀方法，設計其相應的裝置。</p><p>　　4.確定夾具其他結構和元件，如分度裝置、平衡元件、保險機構等。</p><

45、;p>　　5.確定夾具體，并布置各元件的位置及連接方法。</p><p>　　6.確定夾具與機床的連接方法，以及選擇保證元件。</p><p>　　7.進行夾具精度的分析計算，效驗夾具是否能滿足工序加工精度要求。即看夾具在各個工序尺寸方向上是否滿足計算不等式：</p><p>　　δ≥ △不重合 + △定 + △夾 + △安 + △加工</p>

46、<p>　?。ㄈA具總裝圖的繪制</p><p>　　圖紙是工程的語言。所設想的設計意圖，往往是通過繪圖進行表達，因此繪圖是要認真、仔細，表達要準確、清晰。</p><p><b>　?。▕A具總裝圖）</b></p><p><b>　　五、參考資料</b></p><p><b&

47、gt;　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 王紹俊。機械制造工藝設計手冊。哈爾濱。哈爾濱工業(yè)大學出版社。1984年8月</p><p>　　[2] 王茂元。機械制造技術。北京。北京機械工業(yè)出版社。2001年8月</p><p>　　[3] 藍汝銘 吳讓利。機械制圖。西安。西安電子科技大學出版社。2002年8月</p><p

48、>　　[4] 范德梁。公差與技術測量。遼寧科學技術出版社。1983年</p><p>　　[5] 張耀寰 馬占永。機械加工工藝設計實用手冊。北京。航空工業(yè)出版社。1993年12月</p><p>　　[6] 張耀寰。機械加工工藝設計手冊。北京。航空工業(yè)出版社。1987年12月</p><p>　　[7] 晏初宏。 數(shù)控加工工藝與編程。北京?；瘜W工業(yè)出版社。20

49、04年5月</p><p>　　[8] 許祥泰 劉艷芳。數(shù)控加工編程實用技術。北京。機械工業(yè)出版社。2000年</p><p>　　[9] 顧京 數(shù)控機床加工程序編制。北京。機械工業(yè)出版社。1999年7月</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　本論文的工作是在我的導師**的悉心指導下完成的，**老