機(jī)械機(jī)床夾具課程設(shè)計(jì)鏜活塞銷孔的夾具設(shè)計(jì)（完整圖紙）

1、車輛工程系課程設(shè)計(jì)說明書題目名稱： 鏜活塞銷孔的夾具設(shè)計(jì) 全套cad圖紙，聯(lián)系153893706學(xué)生姓名： 專 業(yè)： 機(jī)械工程及自動化（汽車工程）班 級： 汽車04-2 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 時(shí) 間：2007年12月10日2008年1月13日遼寧工程技術(shù)大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書一、 設(shè)計(jì)題目： 鏜活塞銷孔的夾具設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)參數(shù)： 1零件的公差要求見零件圖2 . 生產(chǎn)綱領(lǐng)：4000件/年三、設(shè)計(jì)要求：1產(chǎn)品零件圖 1張2機(jī)械加工工藝過程卡片（含在說明書內(nèi)） 1份3機(jī)械加工工序卡片（含在說明書內(nèi)） 1套4夾具設(shè)計(jì)裝配圖 1張5夾具設(shè)計(jì)零件圖 1張6課程設(shè)計(jì)說明書 1份 四、進(jìn)度安排：第一周

2、：查找課程設(shè)計(jì)所需要的書籍，資料。第二周：對零件進(jìn)行分析，制定機(jī)械加工工藝過程。第三周：繪制零件圖，制作加工工藝過程及加工工序卡片。第四周：繪制夾具設(shè)計(jì)裝配圖及夾具設(shè)計(jì)零件圖。第五周：編寫課程設(shè)計(jì)說明書。 五、總評成績及評語：指導(dǎo)教師 簽名日期 年 月 日目 錄前言11 零件的分析21.1 活塞的功用、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作條件21.2 活塞的主要加工表面及技術(shù)要求22 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)42.1 活塞的毛坯材料及制造方法42.2 定位基準(zhǔn)的選擇42.3 制定工藝路線52.3.1 工藝路線方案一52.3.2 工藝路線方案二52.3.3 工藝方案的比較與分析62.4 機(jī)械加工余量及工序尺寸63 專用夾具設(shè)計(jì)9

3、3.1 設(shè)計(jì)主旨93.2 夾具的設(shè)計(jì)93.2.1 定位基準(zhǔn)的選擇93.2.2 切削力及夾緊力的計(jì)算93.2.3 定位誤差分析103.2.4 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明104 結(jié)論11參考文獻(xiàn)12前言我國的汽車行業(yè)正在飛速發(fā)展，汽車的動力部分也在不斷改進(jìn)，活塞是汽車動力不可缺少的一部分，它的工作情況會直接影響汽車的運(yùn)行狀態(tài)。所以，如何能使活塞的生產(chǎn)高效率、高質(zhì)量，省成本、省時(shí)間是我們今天汽車行業(yè)的努力方向。本文根據(jù)活塞加工的一個(gè)特殊工序來對其夾具的設(shè)計(jì)，使其加工過程得以順利進(jìn)行，保證活塞銷孔的位置及精度的準(zhǔn)確性，同時(shí)也借助這個(gè)夾具的設(shè)計(jì)，來提高活塞加工的效率，解決活塞的定位、夾緊問題，為活塞的加工

4、提供一個(gè)更方便的路徑。由于能力有限，設(shè)計(jì)尚有很多不足之處，希望各位老師給予指導(dǎo)。1零件的分析1.1 活塞的功用、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作條件活塞是曲柄連桿機(jī)構(gòu)中的主要零件之一，是發(fā)動機(jī)的心臟。在活塞壓縮行程終了時(shí)，燃燒室內(nèi)的工作混合氣被火花塞點(diǎn)燃后爆發(fā)，產(chǎn)生強(qiáng)大的壓力，推動活塞沿氣缸向下運(yùn)動，并通過連桿使活塞的直線往復(fù)運(yùn)動變?yōu)榍男D(zhuǎn)運(yùn)動，這就是發(fā)動機(jī)動力的來源?；钊牡谝粋€(gè)作用就是使發(fā)動機(jī)做功。發(fā)動機(jī)做功是由進(jìn)氣、壓縮、爆發(fā)、排氣四個(gè)行程來完成的一個(gè)工作循環(huán)的。不斷地循環(huán)，發(fā)動機(jī)才能連續(xù)地工作，這就要求發(fā)動機(jī)內(nèi)活塞頂以上的空間要有非常好的密封效果。密封是活塞的第二個(gè)作用。發(fā)動機(jī)在點(diǎn)燃爆發(fā)時(shí)，溫度高達(dá)

5、20002500，主要靠活塞和活塞環(huán)將高溫傳給氣缸壁，再由氣缸壁外側(cè)水套內(nèi)的循環(huán)水將熱量帶走?；钊牡谌齻€(gè)作用是傳熱?；钊深^部（環(huán)槽、環(huán)岸和絕熱槽）、裙部和頂部三部分組成。1頂部。汽車發(fā)動機(jī)大多采用平頂式活塞，這是因?yàn)榕c其它形式的活塞相比，具有工作可靠、制造簡單、重量最輕和受熱面積最小等優(yōu)點(diǎn)。一般選用優(yōu)質(zhì)鋁合金。2頭部?；钊h(huán)的主要功用是保證燃燒室和氣缸工作腔的密封性。它的高度主要取決于必須安裝的活塞環(huán)數(shù)。3活塞裙?；钊故侵富钊铜h(huán)槽以下的部分。為保證在正常工作條件下活塞與氣缸內(nèi)壁之間自上而下間隙均勻，必須把活塞制成上小下大的階梯形或截錐形?；钊共康臋M截面應(yīng)作為橢圓形，并使橢圓的長軸方向

6、垂直于活塞銷孔軸線方向?；钊共績?nèi)有一止口。它由一小段內(nèi)孔、倒角和端面構(gòu)成。它是專為活塞加工過程中定位而設(shè)置的輔助精基準(zhǔn)面，在活塞工作過程中沒有任何用途。4銷座。銷座位于活塞裙部內(nèi)，且有厚筋與活塞頂相連。其作用是保證把作用于活塞上的力可靠地傳給活塞銷孔，在活塞銷座上有一個(gè)油孔，用作潤滑活塞銷與活塞銷孔，減少它們的摩擦?？傊?，活塞為薄壁零件，它是在高溫高壓的條件下，在氣缸內(nèi)做高速往復(fù)直線運(yùn)動。為減小活塞在做高速往復(fù)運(yùn)動時(shí)的慣性力，一般活塞材料采用鋁合金。1.2活塞的主要加工表面及技術(shù)要求1環(huán)岸及環(huán)槽底對活塞裙部軸心的徑向跳動最大允差為0.1mm0.15mm.全部槽底ra3.2m.2.環(huán)槽側(cè)面對活

7、塞裙部軸心線垂直度不超過25：0.07，環(huán)槽側(cè)面對活塞裙部軸心線跳動不超過0.05mm，全部槽側(cè)ra0.4m。3活塞銷孔尺寸及精度為（280.075）mm；銷孔圓柱度為0.00125mm；表面粗糙度ra0.125m；兩銷孔同軸度誤差，在最大實(shí)體狀態(tài)時(shí)為零；銷孔軸心線對裙部軸心線垂直度為100：0.035；這些參數(shù)超差會使活塞銷與活塞孔配合不正常，破壞活塞、活塞銷、連桿的正確裝配位置，不能保證正常的潤滑，并產(chǎn)生不正常磨損。4裙部保留有0.2mm，深0.008mm0.016mm的刀痕，以便能儲存潤滑油，使發(fā)動機(jī)在工作中活塞與缸壁之間形成一層油膜，從而減少活塞與缸壁的摩擦。5為了改善活塞的機(jī)械加工性

8、能，在活塞的制造過程中對銷孔尺寸、外圓尺寸和重量分別進(jìn)行分組，然后按裝配工藝要求進(jìn)行分組裝配。2工藝規(guī)程設(shè)計(jì)2.1活塞的毛坯材料及制造方法活塞的材料除少數(shù)采用鑄鐵外，大部分采用導(dǎo)熱系數(shù)高、熱膨脹系數(shù)較底的硅鋁合金。為了增加其剛性、隔熱性和避免環(huán)槽早期磨損，也有在其頭部或裙部鑄有鋼護(hù)圈、鑄鐵圈或鋼片，這類活塞稱為雙金屬活塞。鋁活塞除了導(dǎo)熱性能好外，還具有重量輕、易加工等特點(diǎn)。所以目前中小型發(fā)動機(jī)的活塞大部分采用鋁合金材料。由于鋁合金和鑄鐵材料的不同，造成線膨脹系數(shù)不一樣，亦可能出現(xiàn)廣泛選用鑄鐵活塞的趨勢，用以取代鋁活塞。一般的鋁活塞大多采用金屬模澆鑄，這樣不僅可以獲得較高精度的毛坯，減少機(jī)械加工

9、余量，同時(shí)還可以保證活塞間較小的重量差。2.2定位基準(zhǔn)的選擇由于毛坯的精度較高，所以毛坯的外表面、內(nèi)圓及頂面可直接作為粗基準(zhǔn)，如粗車外圓、環(huán)槽、頂部、裙部及端面。由于液態(tài)模鍛后的毛坯內(nèi)孔與外圓的同軸度及內(nèi)孔、外圓對內(nèi)頂面的垂直度誤差均較小，因此，車削后頂部及裙部的壁厚均勻，可為以后的半精加工及精加工留有較均勻的余量?；钊麑俦”谕残瘟慵?，徑向剛度很差，而主要表面尺寸精度及個(gè)主要表面之間的位置精度要求又較高，所以在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)就針對活塞的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了專供加工時(shí)定位用的輔助精基準(zhǔn)止口內(nèi)孔及端面。在回油槽、外圓、環(huán)槽、頂面等加工時(shí)，就采用了該精基準(zhǔn)定位。這不僅符合“基準(zhǔn)統(tǒng)一”和“工序集中”原則，而且

10、便于軸向夾緊，可采用一套夾具即可。但以此作為精基準(zhǔn)不僅不符合“基準(zhǔn)重合”原則，而且還為此增加了工序和設(shè)備。由于活塞銷孔沿活塞軸線方向位置尺寸的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是頂面，所以精鏜削孔時(shí)以頂面為軸向定位基準(zhǔn)，而止口的精加工以頂面為定位基準(zhǔn)，這樣可以減少因基準(zhǔn)不重合而產(chǎn)生的定位誤差。在鉆、擴(kuò)銷孔時(shí)采用了以銷座外端作為角向定位基面。這是因?yàn)槿舨捎娩N孔自定位，定位元件不易布置，夾具結(jié)構(gòu)復(fù)雜。而由于活塞毛坯精度較高，以此作為角定位可以滿足加工要求。在鏜、滾擠銷孔時(shí)，以銷孔為角向定位基準(zhǔn)，遵循了“自為基準(zhǔn)”原則，使加工余量均勻，容易保證精度要求。2.3制定工藝路線2.3.1工藝路線方案一：1鉆活塞銷孔 使用設(shè)備： z

11、148組合機(jī)床2銑兩側(cè)銷座凹坑 80618專用機(jī)床3粗車外圓、環(huán)槽、裙部及端面 504680四軸數(shù)控車床4粗車定位止口 c2-112車床5銑回油槽 zf041活塞專用銑床6擴(kuò)活塞銷孔 z149組合機(jī)床7鉆銷座油孔 4023抬鉆8去毛刺9粗精鏜活塞銷孔 t617a臥式銑鏜床10銷孔內(nèi)側(cè)倒角 80226專用機(jī)床11車削孔鎖環(huán)槽 c2-115車床12精車止口 504690二軸數(shù)控車床13車外圓、環(huán)槽、環(huán)岸及倒角 504700三軸數(shù)控車床14滾擠活塞銷孔 za125立式鉆床15去毛刺16清洗吹凈活塞 dtx40-i-g通過式清洗床17終檢18裝配前裙部分組尺寸復(fù)檢2.3.2工藝路線方案二：1粗車底面止

12、口 使用設(shè)備： c2-112車床2粗鏜活塞銷孔 t617a臥式銑鏜床3粗車頂面，外圓及環(huán)槽 504680四軸數(shù)控車床4精車下端面，內(nèi)止口 504690二軸數(shù)控車床5精車環(huán)槽、外圓面、頂面 504700三軸數(shù)控車床6精車燃燒室 c2-115車床7銑裙部圓弧 zf041活塞專用銑床8精細(xì)鏜活塞銷孔 jl6靜壓鏜床9車鎖環(huán)槽 504700三軸數(shù)控車床10液壓銷孔 液壓銷孔車床11精磨裙部外圓 仿型磨床12清洗吹凈活塞 dtx40-i-g通過式清洗床13終檢14裝配前裙部分組尺寸復(fù)檢2.3.3工藝方案的比較與分析上述兩個(gè)工藝方案的特點(diǎn)在于：方案一是先鉆銷孔，再車定位止口，然后以此為基準(zhǔn)加工活塞；而方案

13、二是直接粗車止口，然后鏜銷孔加工活塞；從工藝路線上分析兩套方案都可行，但經(jīng)比較可見，第一套方案更具體，更適合活塞的批量生產(chǎn)。2.4機(jī)械加工余量及工序尺寸1鉆活塞銷孔：22.9mm 2銑兩側(cè)銷座凹坑：r10 3粗車外圓、環(huán)槽、裙部及端面 外圓 ：102.40.1 2z=1.2mm 環(huán)槽 ：2.250.03、4.4450.03、91.60.05、101.80.05、90.60.05 裙部 ：8.150.03、15.20.03、21.830.03、26.830.03 端面 ：101.5650.435 2z=4.9354粗車定位止口：87.5650.15 95.5 5銑回油槽：57.38 2.5 6擴(kuò)

14、活塞銷孔26.59 2z=3.69 7粗精鏜活塞銷孔 28 2z=1.41 8精車止口 85.5650.015 96.7 2z=0.8 機(jī)械加工工藝過程卡片（廠名）加工工藝卡片產(chǎn)品型號產(chǎn) 品 名 稱活塞零 件 名 稱零件圖號數(shù)量材料名稱材料規(guī)格mm毛料重量kg活塞400045序號工序名稱工 序 內(nèi) 容設(shè)備名稱1鉆削鉆活塞銷孔22.9鉆床2銑削銑兩側(cè)銷座凹坑銑床3車削粗車外圓、環(huán)槽、裙部及端面車床4車削粗車定位止口車床5銑削銑回油槽銑床6車削擴(kuò)活塞銷孔車床7鉆削鉆銷座油孔鉆床8鉗工去毛刺9鏜削粗精鏜活塞銷孔鏜床10磨削銷孔內(nèi)側(cè)倒角磨床11車削車削孔鎖環(huán)槽車床12車削精車止口車床13車削車外圓、環(huán)

15、槽、環(huán)岸及倒角車床14鉆削滾擠活塞銷孔鉆床15鉗工去毛刺16磨工磨削撥叉腳兩端面磨床17清洗吹凈活塞18終檢編制標(biāo)準(zhǔn)化校對會 簽更改單號更改標(biāo)記更改處數(shù)更改人更改日期審核批 準(zhǔn)機(jī)械加工工序卡片機(jī)械加工工序卡片產(chǎn)品型號產(chǎn)品名稱零件名稱活塞工序號工序名稱材料名稱0145號鋼毛坯種類每毛坯可制件數(shù)每臺件數(shù)模鍛件11設(shè)備名稱設(shè)備型號同時(shí)加工件數(shù)1工步號工步內(nèi)容工藝設(shè)備1鉆活塞銷孔：22.9+00.2mm z148組合機(jī)床2粗車外圓、環(huán)槽、裙部及端面 504680四軸數(shù)控車床3粗精鏜活塞銷孔t617a臥式銑鏜床設(shè)計(jì)（日期）簽字3 專用夾具設(shè)計(jì)為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾

16、具。這里的夾具為鏜活塞銷孔的專用夾具，用于t617a臥式銑鏜床，28的刀頭。3.1設(shè)計(jì)主旨本夾具主要用來鏜28mm的活塞銷孔，且有一定的技術(shù)要求。但加工本道工序時(shí)，10mm孔尚未加工，因此，主要應(yīng)該考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強(qiáng)度，同時(shí)還要達(dá)到要求的精度。3.2夾具的設(shè)計(jì)3.2.1定位基準(zhǔn)的選擇由零件圖可知，活塞銷孔尺寸為28mm，活塞圓柱表面的圓跳度為0.1mm, 由于毛坯的精度較高，所以毛坯的外表面、內(nèi)圓及頂面可直接作為粗基準(zhǔn)，因此，鏜活塞銷孔時(shí)以頂面作為水平的基準(zhǔn)，活塞左右的夾緊以外表面為基準(zhǔn)。3.2.2切削力及夾緊力的計(jì)算切削刀具：整體雙刃鏜刀塊, 鉆頭直徑d=28mm,則圓周切削

17、分力fc=902apf0.75kp其中，ap =8mm,f=5mm, kp=1,所以fc=902850.751=24128.2 nmm徑向切削分力fp=530f0.75kp所以fp=53050.71=10624.6 n軸向切削分力ff=451f0.4kp所以ff=451850.41=6868.4 n計(jì)算切削力時(shí)，必須考慮安全系數(shù)，安全系數(shù)k= k1 k2 k3 k4式中 k1 -基本安全系數(shù)，k1 =1.5k2 -加工性質(zhì)系數(shù)，k2 =1.1k3 -刀具鈍化系數(shù)，k3 =1.1k4 -斷續(xù)切削系數(shù)，k4 =1.1于是，k= 1.51.11.11.1=1.9965所以，圓周切削分力fc=k=24

18、128.21.9965=48172 n徑向切削分力fp=k=10624.61.9965=21212 n軸向切削分力ff=k=6868.41.9965=13713 n3.2.3定位誤差分析（1）定位元件尺寸及公差的確定。本夾具的主要定位元件為一定位銷，定位銷與夾具體上相應(yīng)的孔采用過贏配合且能保證零件的公差要求，即為：定位銷a60 f7178 gb 2203-80（2）卡爪的定位。由于活塞的圓柱表面不是均勻的大小，所以卡爪的定位對活塞表面的夾緊會產(chǎn)生相應(yīng)的誤差。3.2.4夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明如前所述，在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，為了提高勞動生產(chǎn)率，應(yīng)首先著眼于機(jī)動夾緊，所以采用卡爪用來夾緊活塞?；钊捻斆嬖儆啥ㄎ讳N進(jìn)行定位，使整個(gè)活塞處于完全定位的狀態(tài)。加工時(shí)將活塞放