活塞机械加工工艺
浙江农林大学暨阳学院
机械制造基础课程设计说明书题目：设计120零件的机械加工工艺规程及工艺装备
内容：（1）毛坯图------------------------------------------------------------1张（2 零件图------------------------------------------------------------1张
（3）零件三维图（输出为STP或STEP格式）---------------1个（3）机械加工工艺卡------------------------------------------------1套
（4）课程设计说明书------------------------------------------------1份原始资料: 该零件图样一张;生产纲领为6000件/年; 每日一班。
班级：机械141
姓名徐均
学号：201408310528
年月日
一、零件的分析
（一）零件的作用
皮带轮是回转类零件，主要用于和别的零件进行装配。所以皮带轮要有一定的配合精度以及表面粗糙程度，还要有足够的刚度和耐磨性，以满足使用需要。 （二）零件的工艺分析
该零件是轴类零件，形状不太复杂，尺寸精度要求比较高。零件的主要技术要求分析如下：
（1）?160的外圆和?35的内孔，都有很高的尺寸精度要求，主要为了和其他装配件有很好的装配。 （2）在?35的内孔插键槽有一定的对称要求。
（3）在?160的外圆上车V 形带，要注意它们的相互位置。 （三）尺寸位置分析 （1）尺寸精度
本工件尺寸精度要求较高的尺寸主要有：外圆?160，?108，?70和3个宽14的V 形槽；内孔0.025
0.01535? （2）性位精度
34，?160，?108，?70外圆与轴线基准A的同轴度要求，右端面于轴线的垂本工件的性位公差主要有角度ο
直度要求。在?70的内孔插键槽有一定的对称度要求。
(3)表面粗糙度
内孔的表面粗糙度要求为Ra3.2um
二、工艺规程设计
（一）确定毛胚的制造形式
零件的材料为HT200，考虑到皮带轮在工作的过程中会受到一定的载荷，因此选用铸件，以使金属纤维不被切断，保证零件工作可靠，由于零件年产量为6000件，已经达到大批量生产水平，而且零件的尺寸不大，故采用铸造成型，这对于提高生产率，保证加工质量有利。
（二）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，可以保证加工质量，提高生产效率。否者，就会使加工工艺过程问题百出，严重的还会造成零件的大批量报废，使生产无法进行。
1、粗基面的选择
对于一般的轴类零件而言，以外圆作为基准是完全合理的。按照有关粗基准的选择原则（即当零件又不加工表面时，应以这些不加工的表面作为粗基准；若零件有若干个不加工表面时，则应以与加工要求相对位置精度较高的不加工表面作为粗基准），现在应为都要加工就要结合加工工艺来确定粗基准，现取?160的外圆作为粗基准，利用三爪卡盘装夹。利用不完全定位来加工工件。
2、精基面的选择
精基准的选择主要考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。
（三）工艺路线的制定
制定工艺路线的相互发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度要求等技术能得到合理的保证.在生产纲领已确定为大批生产的条件下,可以采用万能机床配以专用夹具,并尽量使工序集中来提高生产率.除此以外,还应考虑经济效益,以便降低生产成本。
工
序
工序名称工序内容设备工艺装备号
以上工艺过程详见附表机械加工工艺过程卡片和附表机械加工工序卡片。
三、机械加工余量、工序尺寸及毛胚尺寸的确定
工序3、4；?160车外圆
查工艺手册：半精车的加工余量为1.5，粗车的加工余量为4.5，总加工余量为6。 半精车后工件的基本尺寸为?160mm ，其他工序的基本尺寸为：
半精车：161.51.5160=+ 粗车：1664.5161.5=+ 确定加工余量为6
确定各工序加工经济度和表面粗糙度：由工艺手册查得：精车后为IT7，Ra 为0.4um 。半精车后为IT8，Ra 为3.2um ，粗车后为IT11，Ra 为16um 。
按照加工方法能达到的经济精度给各各工序尺寸定公差，查工艺手册可知道每道工序的经济度所对应的值为： 取半精车的经济精度等级为IT8，其公差值为1T =0.039mm 。 取粗车的经济精度等级为IT11，其公差值为2T =0.16mm
工序6.7；孔35，采用粗镗——半精镗——精镗
四、确定切削用量和时间定额
确定切削用量
确定切削用量的原则：首先选用尽可能大的背吃刀量，其次在机床和刚度允许的条件下，有满足以加工表面粗糙度的情况下，选去尽可能大的进给量。最后根据公式确定最佳切削速度。 1、工序02、05，车160?的左右端面
该工序为两个工步，工步1是已左边定位。粗车右端面；工步2是已右边定位。粗车左端面.由于者两个工步是在一台机床上经一次走刀加工完成的，故选用的切削用量相同。 （1）背吃刀量的确定：
根据加工余量，工步1、2的背吃刀量都为2mm （2）进给量的确定：
本文采用的是硬质合金车刀，工件材料是HT200，查表取进给量f=0.3mm/r （3）切削速度的计算：
硬质合金刀切削HT200时切削速度V=80m/min ，根据公式d Vc n π/1000=，可得车床转速160r/min 160/801000=??=πn 符合CA6140车床主轴转速。 2、工序03粗车和工序04半精车，则进给量依次为 1p a =z=1.7mm ， 2p a =z=0.8mm 查表得粗车1f =0.3mm/r 2f =0.15mm/r 精车，以200r/min 的转速 得Vc=100m/min 粗车，以125r/min 的转速 得Vc=63m/min
3、工序车槽，倒角 （1）背吃刀量的确定：
根据加工余量，背吃刀量为2mm （2）进给量的确定：
本文采用的是硬质合金车刀，工件材料是HT200，查表取进给量f=0.1mm/r
（3）切削速度的计算：
硬质合金刀切削HT200时切削速度V=1.76m/min ，根据公式d Vc n π/1000=，可得车床转速400r/min 符合CA6140车床主轴转速。
4、工序06镗车和工序07半精镗， 08精镗，则进给量依次为 1p a =z=1.7mm ， 2p a =z=0.8mm 3p a =z=0.8mm 查表得粗车1f =0.4mm/r 2f =0.2mm/r 2f =0.1mm/r 半精镗，以250r/min 的转速 得Vc=130m/min 半精镗，以200r/min 的转速 得Vc=100m/min 粗镗，以125r/min 的转速 得Vc=63m/min
三、方案改进
（一）需改改进问题和改进方法
从减少材料方向出发：在不影响零件的使用的同时要尽量的减材从而减少制造成本。该型号的皮带轮外圆达到?160，采用腹板式从而达到减材的目的既减少了材料成本也减轻了皮带轮的重量减轻了轴受到的弯矩。
腹板的结构对零件没有大影响且也没有配合要求故精度要求不高，可由锻造直接加工完成。
从提高加工效率方向出发：
1、皮带轮的V槽在加工中先用车刀，需要切除较多的材料易磨损刀具该锻造成形V槽后粗车/半精车成形。
2、用?33麻花钻加工通孔时要去除的材料多切，效率慢，会受到较大的冲击。内控较大可以考虑铸造直接成型后采用粗车/半精车加工通孔。缩短生产时间，提高生产效率。
3、插键槽需要上插床上下装夹工件工件的同轴度不易保证且费时，可在车床上用键槽方刀具以快走刀加工（二）改进措施
对铸造毛坯提出改进要求：
1、在中间有?33的通孔。
2、左右两面有?108、?70，26.5深的环形槽，槽上均与分布4个?10的通孔。
34。
3、圆周方向要有V型槽两面夹角为ο
四、皮带轮的检验
4.1加工中的检验
自动测量装置，作为辅助装置安装在机床上。这种检验方式能在不影响加工的情况下，根据测量结果，主动地控制机床的工作过程，如改变进给量，自动补偿刀具磨损，自动退刀、停车等，使之适应加工条件的变化，防止产生废品，故又称为主动检验。主动检验属在线检测，即在设备运行，生产不停顿的情况下，根据信号处理的基本原理，掌握设备运行状况，对生产过程进行预测预报及必要调整。在线检测在机械制造中的应用越来越广。
4.加工后的检验
1外观
1.1 表面发黑处理，按《发黑检验标准》检验；
1.2表面平整，色泽均匀一致，表面不可有破损、砂眼、气孔、裂纹、划伤、毛刺、生锈，具体参照《压铸件检验标准》检验；
1.3 表面粗糙度良好，飞轮内不得有铁屑；
2、尺寸：尺寸符合图纸要求；
2.1用内径百分表，外径千分尺，深度尺和游标卡尺进行测定；
2.2表面粗糙度用粗糙度对比样块测定；
2.3螺纹与飞轮外套要保证垂直度，螺纹精度符合量规；
3、材质：材质是HT200；
4、试装：
4.1用手滚动轮体，感觉不松不紧；
4.1 运行应平稳，声音要小而连贯，转动流畅不卡滞；不允许出现异常的振动及声响；
4.2启动与运行中，皮带不可有打滑及打带现象，负载运行时，转动件均能灵活转动；
4.3轴向窜动量的测定：用百分表测定轴端的窜动量；
总结
时光飞逝，为期一个月的机械制造工艺课程设计已经接近尾声。回首这段时间的设计过程，感慨万千。使我从中学到了以前在课内根本就学不到的东西。受益匪浅！在这次设计过程中，使我真正的认识到自己的不足之处，以前上课没有学到的知识，在这次设计当中也涉及到了。使我真正感受到了知识的重要性。这次设计将我以前学过的机械制造工艺与装备、公差与配合、机械制图、工程材料与热处理工艺等知识很好的串联了起来，起到了穿针引线的作用，巩固了所学知识的作用。在机械制造工艺课程设计中，首先是对工件机械加工工艺规程的制定，这样在加工工件就可以知道用什么机床加工，怎样加工，加工工艺装备及设备等，因此，工件机械加工工艺规程的制定是至关重要的。在机械制造工艺课程设计中还用到了CAD 制图和一些计算机软件，因为学的时间长了，因此在开始画图的时候有很多问题，而且不熟练，需参阅课本。但不久就能熟练的画了。CAD 制图不管是现在对以后工作也是有很大的帮助的。因此，这次真正将以前所学的联系到实际应用中来了。在这次机械制造工艺课程设计中，还有一个重要的就是关于专用夹具的设计，因为机床夹具的设计在学习的过程中只是作为理论知识讲的，并没有亲自设计过，因此，在开始的设计过程中，存在这样那样的问题，在老师的细心指导下，我根据步骤一步一步的设计，画图，查阅各种关于专用夹具的设计资料，终于将它设计了出来，我感到很高兴，因为在这之中我学到了以前没有学到的知识，也懂得了很多东西，真正做到了理论联系实际。在这次机械制造工艺课程设计中，我学到了很多知识，有一点更是重要，就是我能作为一个设计人员，设计一个零件，也因此，我了解了设计人员的思想，每一个零件，每件产品都是先设计出来，再加工的，因此，作为一个设计人员，在设计的过程中一点不能马虎，每个步骤都必须有理有据，不是凭空捏造的。而且，各种标准都要严格按照国家标准和国际标准，查阅大量资料，而且设计一个零件，需要花好长时间。亲自上阵后我才知道，做每件是都不是简简单单就能完
成的，是要付出大量代价的。因此，我们也要用心去体会每个设计者的心思，这样才能像他们一样设计出好的作品。在这次械制造工艺课程设计中，对我来说有所收获也存在着不足之处。
收获：
1）能把以前所学的各种知识，综合的运用的这次设计中，巩固了以前所学的知识。
2）学会了参阅各种资料及查各种余量、切削用量等手册。
3）学会了，分析问题，解决问题的能力。
不足之处：
1）有些步骤，问题解决的方法不是很好，需在以后的学习、实践中进一步改进。
2）有些工艺路线制定的不是太好，而且余量、切削用量设计不是很精确，需在以后的实践中积累经验，进一步改进。
综上所述：这次的械制造工艺课程设计对我以后的工作起了很大的帮助，我认识到，无论是工作还是学习都必须做到认真、谨慎，时时处处细心。