活塞环的机械加工工艺规程设计

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机械制造工艺学

课程设计

班级 B120231

姓名王志强

学号 B********

2014 年 03 月 14 日

课程设计任务书

机械工程系机械设计制造及其自动化专业学生姓名王志强班级 B120231 学号 B12023118 课程名称:机械制造工艺学

设计题目:活塞环的机械加工工艺规程设计

设计内容:

1.产品零件图1张

2.毛坯图1张

3.机械加工工艺过程综合卡片1份

4.机械加工工艺工序卡片1份

5.课程设计说明书1份

设计要求:

大批生产

设计(论文)开始日期 2014 年 03 月 03 日

设计(论文)完成日期 2014 年 03 月 07 日

指导老师邹聆昊

课程设计评语

机械工程系机械设计制造及其自动化专业学生姓名王志强班级 B120231 学号 B12023118 课程名称:机械制造工艺学

设计题目:活塞环的机械加工工艺规程设计

课程设计篇幅:

图纸共 2 张

说明书共 16 页指导老师评语:

年月日指导老师

目录

1.零件的分析 (1)

1.1.零件的作用 (1)

1.2.零件的工艺分析 (1)

1.2.1.零件图样分析 (2)

1.2.2.零件的技术要求 (3)

2.工艺规程设计 (4)

2.1.确定毛坯的制造形式 (4)

2.2.基面的选择 (5)

2.3.制定工艺路线 (6)

2.4.机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 (7)

2.5.确定切削用量及基本工时 (8)

总结 (11)

参考文献 (12)

附表A1-A4:机械加工工艺过程综合卡片

附表B1-B9:机械加工工艺(工序)卡片

1. 零件的分析

1.1.零件的作用

活塞环作用包括密封、调节机油(控油)、导热(传热)、导向(支承)四个作用。密封:指密封燃气,不让燃烧室的气体漏到曲轴箱,把气体的泄漏量控制在最低限度,提高热效率。漏气不仅会使发动机的动力下降,而且会使机油变质,这是气环的主要任务;调节机油(控油):把气缸壁上多余的润滑油刮下,同时又使缸壁上布有薄薄的油膜,保证气缸和活塞及环的正常润滑。在现代高速发动机上,特别重视活塞环控制油膜的作用;导热:通过活塞环将活塞的热量传导给缸套,即起冷却作用。据可靠资料认为,活塞顶所受的的热量中有70~80%是通过活塞环传给缸壁而散掉的;支承:活塞环将活塞保持在气缸中,防止活塞与气缸壁直接接触,保证活塞平顺运动,降低摩擦阻力,而且防止活塞敲缸。

1.2.零件的工艺分析

1.该工艺安排是将毛坯造成筒形状,粗车切下后再进行单件加工。若单件铸造毛坯单件加工,其工艺安排,只是粗加工前的工序与筒形状毛坯不同,其他工序基本相同。

2.活塞环类零件在磨床上磨削加工时,多采用磁力吸盘装夹工件,因此在加工后,必须进行退磁处理。

3.为了保证活塞环的弹力,加工中对活塞环在自由状态下开口有一定的要求,因开口铣削后不能满足图样要求,所以增加一道热定型工序,热定型时需在专用工装上进行,其活塞环的开口处用一个键撑开,端面压紧,键的宽度要经过多次试验后得出合理宽度数据之后,再成批进行热定型。

4.对45°开口的加工采用专用工装进行装夹工件,但每批首件应划线对刀,以保证加工质量。

5.活塞环的翘曲度是将工件放在平台进行检查,采用0.06mm塞尺进行检查,当塞尺未能通过翘曲的缝隙时为合格。

6.漏光度的检查,采用专用检具或在合格的缸体内用光照进行检查。

7.上、下端面平行度的检查,可将活塞环放在平台上,用百分表测量上端面各部;其读数最大值与最小值之差为平行度误差值。

1.2.1. 零件图样分析

1.活塞环属于环类零件,其直径与壁厚相差较大,在加工中易发生翘曲变形。环的端面翘曲度应小于0.07mm。

2.活塞环上、下平面平行度公差为0.05mm。

3.弹力允差±20%以内,弹力19.7kg。

4.漏光检查,环的外圆柱面与量具间隙不大于0.05mm,整个圆周上漏光不能多于2处,单处弧长不能超过25°弧长,两处弧长之和不能超过45°弧长,并且漏光出距开口处不能小于30°。

5.在磁性工作台上加工之后,须进行退磁处理。

6.环的金相组织应为分布均匀的细片状珠光体。不允许有游离的渗碳体存在。

7.热处理硬度为91~107HRB。

8.材料为HT200。

图1-1 零件图

1.2.2.零件的技术要求

1.热处理硬度91~107HRB。

2.环的端面翘曲度<0.07mm。

3.上、下端面平行度公差为0.05mm。

4.弹力允差±20%以内,弹力19.7kg。

5.漏光检查,环的外圆柱面与量具间隙不大于0.05mm,整个圆周上漏光不

能多于2处,单处弧长不超过25°弧长,两处弧长之和不大于45°弧长,且开口处不少于30°。

6.退磁处理。

7.环的金相组织是分布均匀的细片状珠光体,不允许有游离的渗碳体存

在。

8.材料HT200。

2.工艺规程设计

2.1. 确定毛坯的制造形式

依照活塞环成型的方法不同,制造活塞环的方法主要有两种:

1.热定型法(整体正圆法):即浇铸出圆筒形活塞环毛坯,然后在普通车床上切削加工,切削成单环;按工作间隙尺寸铣出切口,最后扩张至所需要的自由切口间隙尺寸,并在此状态下热处理定型,即成所需尺寸的活塞环。

2.单体椭圆法:即浇铸出单个的椭圆型活塞毛坯,然后在靠模车床上切削加工,并按自由切口间隙尺寸切口,就成为所需尺寸的活塞环。

这两种方法都获得广泛应用,但有几点须指出:

1)单体椭圆法属于机械定型。既可用于制造等压环,有可用于制造非等压环;但主要用于制造非等压环。它在造型过程中,设计椭圆形状时就考虑了弹力和环的结构尺寸等方面的关系。热定型法,环自由形状的形成主要靠热定型,因此在高温下会发生回火,促使环的弹力消失。由于定型性质不同,所以在用前一种方法制成的活塞环寿命比较长。热定型主要用于等压环。

2)从加工过程看,单体椭圆法在铸造和机械加工时要用专用模具和靠模车床,设备复杂,而热定型法无论从铸造或机械加工看都比前法简单,所以它生产率高,成本低。前一种方法适用于大批量生产,后一种方法大、中、小批量生产均可。

目前活塞环的铸造方法主要有单体叠箱铸造、双片叠箱铸造、筒体砂型铸造和筒体离心铸造,按毛坯的形状来分又可分为正圆和椭圆两种。

正圆的优点是型板制作简单、加工设备简单。缺点是要进行热定型、开口对面应力大,开口处径向压力低,热稳定性差,弹力消失厉害。椭圆环的优点与正圆环的相反。为了很好的满足活塞环的特殊要求,以及批量化的工作效率要求,我们选择的毛坯为正圆,采用热定型法进行加工。

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