活塞桿課程設計說明書

1、機械制造工藝學課程設計說明書設計題目: 活塞桿機械加工工藝規(guī)程設計學 院：機電工程學院 班 級：機械設計制造及其自動化二班學 生：王開勇 學 號：20092428 指導教師：付 敏 副教授 目 錄1 零件的分析11.1零件結構工藝性分析11.2 零件的技術要求分析12 毛坯的選擇22.1毛坯的選擇及毛坯制造方法的選擇22.2毛坯形狀及尺寸的確定 23 工藝路線的擬定23.1 定位基準的選擇23.2零件表面加工方案的選擇33.3加工順序的安排34 工序設計64.1 機床和工藝裝備的選擇64.2工序設計6結論11參考文獻121 .零件的分析1.1零件結構的工藝性分析（1）mm770mm自身圓度公差

2、為0.005mm（2）左端螺紋與活塞桿mm中心線的同軸度公差為0.05mm(3 1:20圓錐面軸心線與活塞桿mm中心線的同軸度公差為0.02mm(4 1:20圓錐面自身圓跳動公差為0.005mm(5 1:20圓錐面涂色檢查，接觸面積不小于80%(6 mm770mm表面滲氮，滲氮層深度0.2-0.3表面硬度62一 65HRC1.2零件的技術要求分析（1）活塞桿在使用過程中，承受交變載荷作用，mm770mm處有密封裝置往復摩擦表面，所以該處工藝要求硬度高又耐磨?；钊麠U采用38CrMoAlAn材料，mm770mm部分經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理和表面滲碳處理，芯部硬度為23-32HRC,表面滲氮層深度0.2-0.3

3、mm,表面硬度62-65HRC，所以活塞桿既有一定的韌性，又具有較好的耐磨性。(2 活塞桿結構比較簡單，長徑比大，屬于細長軸類零件。剛性較差，為了保證加工精度，在車削時要粗車、精車分開，而且粗、精車一律使用跟刀架，以減少加加工時工件變形，在加工兩端螺紋時使用中心架。（3）在選擇定位基準時，為了保證零件同軸度公差及各部分的相互位置精度，所有的加工工序均采用兩中心孔定位，使之符合基準統(tǒng)一原則。（4）磨削外圓表而時，工件易產(chǎn)生讓刀、彈性變形，影響活塞桿的精度。因此，在加工時應修研中心孔，保證中心孔清潔，中心孔與頂尖間松緊程度要適宜，并保證良好的潤滑。砂輪一般選擇:磨料白剛玉(WA，粒度60#，硬度中

4、軟或中、陶瓷結合劑，另外砂輪寬度應選窄些，以減小徑向磨削力，加工時注意磨削用量的選擇，磨削深度要小。（5）在磨削中mm770mm 外圓和1:20錐度時，兩道工序序必須分開進行。在磨削1:20錐度時，要先磨削試件，檢查試件合格后才能正式磨削工件。（1:20圓錐面的檢查，是用標準的1:20環(huán)規(guī)涂色檢查，其接觸面應不少于80）（6）為了保證活塞桿加工精度的穩(wěn)定性，在加工的全過程中不允許人工校直。（7）滲氮處理時，螺紋部分等應采取保護裝置進行保護。1. 3審查零件的結構工藝性（1）給構力求簡單、對稱，橫截面尺寸不應該有突然地變化。（2）應有合理的模面和圓角半徑。（3）38CrMoAlAn剛具有良好的可

5、鍛性和耐磨性。2. 毛坯的選擇21毛坯的選擇及毛坯制造方法的選擇因為活塞桿的工作方式是往復運動的形式，為了增加活塞桿的壽命，減小活塞桿的磨損暈，因此毛坯選用38CrMoAlAn的合金結構鋼。由于活塞桿選擇小批量生產(chǎn)，為了提高生產(chǎn)效率宜采用自由鍛制造毛坯。2. 2毛坯形狀及尺寸的確定(1 毛坯形狀根據(jù)零件圖各個部分的加工精度要求，鍛件的尺寸公差等級為8-12級，。又由于活塞桿選擇小批量生產(chǎn),考慮選擇圓柱型毛坯。(2毛坯基木尺寸由于毛坯的制造方式是自由鍛造，根據(jù)活塞桿零件圖的尺寸要求和實際的加工要求，鍛造后的尺寸定為:直徑62mm、長度1150mm，查工藝手冊，確定毛坯的尺寸為:直徑80mm，長度

6、760mm。繪制鍛造后零件毛坯圖如下:3.工藝路線的擬定3.1 定位基準的選擇正確選擇定位基準是制定機械加工工藝規(guī)程和進行夾具設計的關鍵?；鶞实倪x擇是工藝規(guī)程設計中的重要問題，基準的選擇是否合理影響到加工質(zhì)星、生產(chǎn)率和加工成本。定位基準的選擇合理與否，會直接影響所制定的零件加工工藝規(guī)程的質(zhì)量基準選擇不當，會增加工序，或使工藝路線不合理，或使夾具設計團難，甚至達不到工件的加工精度要求。在設計工藝規(guī)程的過程中，當根據(jù)零件工件圖先選擇精基準，后選料精基準。結合整個工藝過程要進行統(tǒng)一考慮，先行工序序要為后續(xù)工序創(chuàng)造條件。（1）粗基準的選擇粗準的選擇應能保證加工面與非加工面之間的位置精度，合理分配各加工

7、面的余量，為后續(xù)工序提供精基準。所以為了便于定位、裝夾和加工 ，可選軸的外圓表而面為定為基準，或用外圓表面和頂尖孔共同作為定位基準。用外圓表面定位時，因基準面加工和工作裝夾都比較方便，一般用卡盤裝夾。為了保證重要表面的粗加工余量小而均勻，應選該表面為粗基準，并且要保證工件加工面與其他不加工表面之間的位置精度。粗基準采用鍛造后的毛坯外圓。中心孔加工采用三爪自定心卡盤裝夾毛坯外圓，車端面、鉆中心孔。一般不能用毛坯外圓裝夾兩次鉆兩端中心孔，而應該以毛坯外圓作為粗基準，先加工一個端面，鉆中心孔，車一端外圓，然后以已車過的外圓作基準，用三爪自定心卡盤裝夾另一端面，鉆中心孔，才能保證兩中心孔同軸。（2）精

8、基準的選擇根據(jù)活塞桿的技術要求和裝配要求，應選擇活塞桿的左右端面和兩端面的中心孔作為精基準。零件上的很多表面都可以以兩端面作為基準進行加工?？杀苊饣鶞兽D化誤差，也遵循基準統(tǒng)一原則。兩端的中心軸線是設計基準。選用中心軸線為定為基準，可保證表面最后的加工位置精度，實現(xiàn)了設計基準和工藝基準的重合。3.2零件表面加工方案的選擇根據(jù)各加工表面的加工精度、表面粗糙度、位置精度等要求，各表面加工方法對應如表3-1：表3-1 加工方法的確定加工表面經(jīng)濟精度等級IT表粗糙度Ra(um形狀精度位置精度加工方法定位基準M39外圓表面IT83.2同軸度0.05粗車精車中心軸線六方處表面IT63.2粗車精車精銑中心軸線

9、左端圓錐表面IT63.2粗車精車中心軸線50外圓表面IT60.4圓度0.05粗車精車半精磨精磨中心軸線120錐度表面IT60.8跳動度0.005同軸度0.02粗車精車半精磨精磨中心軸線3.3加工順序的安排制定加工方案的一般原則為:先粗后精，先近后遠，先主后次，程序段最少，走刀路線最短以及特殊情況特殊處理。制定工藝路線要保證加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，降低成木。根據(jù)生產(chǎn)類型是小批量生產(chǎn)，零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求，以及加工方法所能達到的經(jīng)濟精度，在生產(chǎn)綱領已確定的情況下，采用通用機床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)效率。除此之外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。

10、對精度要求較高的零件，其粗，精加工應該分開，以保證零件的質(zhì)量?；钊麠U的加工質(zhì)量要求較高，其中表而粗糙度要求最高為Ra 0. 4um，另外幾處圓跳動也有較高的位置精度要求。精加工方案的確定，將該活塞桿的加工劃分為五個階段:粗車(粗車外圓、端面和鉆中心孔、精車(精車各處外圓、臺階及次要表面等、粗磨（粗磨各處外圓、半精磨、精磨。該活塞桿的生產(chǎn)類型為小批量生產(chǎn)，零件的結構復雜程度一般，但有較高的技術要求，可選用工序集中原則安排軸的加工工序。采用普通機床和部分高生產(chǎn)率專用設備，配用通用夾具，與部分劃線法達到精度，以減少工序數(shù)目，縮短工藝路線，提高生產(chǎn)效率。采用工序集中原則，有利于保證各加工面之間的位置精

11、度要求，節(jié)省安裝工件的時間，減少工件的搬動次數(shù)，使生產(chǎn)計劃、生產(chǎn)組織工作得到簡化，工作裝夾次數(shù)減少，輔助時間縮短。3. 3.3機械加工工序的安排先基準平面后其他的原則：機械加工工藝安排是總是先加工好定位基準而，所以應先安排為后續(xù)序準備好定為基準。先加工精基準面，鉆中心孔及車表面的外圓。按先粗后精的原則:先安排粗加工工序，后安排精加工工序，先安排精度要求較高的各主要表面，后安排精加工表面。按先主后次的原則:先加工主要表面，先車外圓各個表面，端面，后加工次要表面。先外后內(nèi)，先大后小原則:先加工外圓再以外圓定位加工內(nèi)孔，加工階梯外圓時先加工直徑較大的后加工直徑小的。次要表面的加工安排：切槽等次要表面

12、的加工通常安排在外圓精車或粗磨之后，精磨外圓之前。對于mm770mm和1:20錐度的加工質(zhì)量要求較高的表面，安排在后面，并在前幾道工序中注意形位公差，在加工過程中不斷調(diào)整、保證其形位公差。在切削加工前應安排退火處理，提高改善軸的硬度，消除毛坯的內(nèi)應力，改善其切削性能。在精加工之前進行調(diào)質(zhì)處理，能提高軸的綜合性能。最終熱處理安排在半精磨之后，精磨加工之前，其能提高材料強度、表面硬度和耐磨性。毛坯鑄件制造完成后，要對鑄件的質(zhì)量進行初檢，避免缺陷零件進入下道工序當中，造成廢品。零件在制造完成后，需要清除毛刺，清洗零件，以便為下一步的靜平衡檢測做準備，為此在機械加工完成之后，安排一次去毛刺，清洗的過程

13、，去除毛刺和油污。最后，對零件進行靜平衡檢測，以保證零件的加工要求，同時可以篩除不合格產(chǎn)品，保證出廠的質(zhì)量。有各工藝安排確定活塞桿工藝路線如表3-2所示：表3-2 活塞桿工藝路線工序號工序名稱工 序 內(nèi) 容設 備1下料棒料2鍛造自由鍛3熱處理退火4劃線劃兩端中心孔線5鉗工鉆兩端中心孔B2.56粗車夾左端，頂尖頂另一端，粗車外圓至55mm倒頭裝夾工件，頂另一端中心孔，車外圓至55mmCW61637熱處理調(diào)質(zhì)處理28-32HRC8粗車夾左端，中心架支承另一端，切下右端6mm做試片，進行金相組織檢查，端面車平，鉆中心孔B2. 5倒頭裝夾工作，中心架支撐另一端，車端面，保證總長1090mm，鉆中心孔B

14、2.5CW61639精車兩頂尖裝夾工作，車工件右端M39 x 2-6g，長60mm,直徑方向留加工余量lmm，車mm770mm時，要使用跟刀架，保證1:20的錐度，留留有加工余量1mm倒頭兩頂尖裝夾工件，車另左端各部及螺紋M39 2-6g，長度100mm,直徑方向留加工余量l mm，六方處外徑車至48mm,并車六方與連接的錐度CW616310磨修研兩中心孔11粗磨兩頂尖裝夾工作，粗磨mm770mm，留磨量0.08-0.10mm粗磨1:20錐度部分，留磨量為0.1mmM143212車兩頂尖裝夾工作，車右端螺紋M39 2-6g,切槽5mm36mm，倒角145倒頭兩頂尖裝夾工作，車左端螺紋M39 2

15、-6g，切槽7mm X36mm，倒角245CW616313磨修研兩中心孔14半精磨兩頂尖裝夾工件，半精磨mm770mm ,留精磨量0.04-0.05mm半精磨1:20錐度，留精磨余量0.04-0.05mmM143215熱處理滲氮處理mm770mm，深度為0.25-0.35mm，滲氮時，工件應垂直吊掛，防止變形，另外螺紋部分和六方部分均需要安裝保護套16精銑銑六方至圖樣尺寸41mm41mmX53K、分度頭17精磨兩頂尖裝夾工作，精磨mm770mm至圖樣尺寸兩頂尖裝夾工作，精磨120錐度至圖樣尺寸M143218檢驗入庫按圖樣檢驗各部尺寸，涂油包裝入庫4 工序設計4.1機床的選擇工序1采用鋸床工序6

16、、8、9、12采用CW6163車床工序11、14、17采用M1432磨床工序16采用X53K銑床工藝設備的選擇（1）選擇夾具該活塞桿的生產(chǎn)綱領是小批量生產(chǎn)，所以采用三抓卡盤、雙頂尖和銑床專用夾具。（2）選擇刀具在車床上加工的各工序，采用復合中心鉆端面車刀和外圓車刀;在銑床上加工的工序，采用硬質(zhì)合金銑刀即可保證加工質(zhì)量。（3）選擇量具和其他加工表面均采用游標卡尺。對角度尺寸利用專用夾具保證，其他尺寸采用通用量具4.2工序設計工序加工余量的確定，工序尺寸及公差的計算(1活塞桿兩端M392-6g的外圓表面。其加工路線為粗車精車。由工序06、07、11、12組成，據(jù)查到的加工余量得粗車的加工余量為7m

17、m,精車的加工余量為15mm,總的加工余量為22mm計算其各工序尺精車:40+15=55粗車：55+7=62按照加工方法能達到的經(jīng)濟精度給各工序尺寸確定公差，查工藝手冊可知每道工序的經(jīng)濟精度所對應的值為:取精車的經(jīng)濟精度公差等級IT8， 其公差值為 取粗車的經(jīng)濟精度公差等級IT 12，其公差值為其數(shù)據(jù)如表4-1：表4-1 活塞桿兩端M392-6g的外圓表面工序加工余量的確定工序名稱加工經(jīng)濟精度（mm）工序余量（mm）表粗糙度Ra(um工序基本尺寸（mm）尺寸公差（mm）精車IT873.240粗車IT121512.555鍛造262622現(xiàn)用計算法對精車徑向的工序量進行分析工序最大余量工序最小余量

18、（2對活塞桿六方處的表面，加工工藝路線為:粗半-精車-精銑。由工序序6、9、16組成。查工藝手冊得各加工余量:精銑的加工余量為0.7，精車的加工余量為7mm,粗車的加工余量為7mm。精銑:47.3+0.7=48精車:48+7=55粗車：55+7=62取精銑的經(jīng)濟精度等級為IT6, 公差值為T1=0.016mm取半精車的經(jīng)濟精度等級為IT8，公差值為T2=0. 039mm粗車的經(jīng)濟精度等級為IT12，公差值為T3=0.30mm數(shù)據(jù)如表4-2：表4-2活塞桿六方處的表面工序加工余量的確定工序名稱 加工經(jīng)濟精度（mm）工序余量（mm）表粗糙度Ra(um工序基本尺寸（mm）尺寸公差（mm）鍛造2626

19、22粗車IT12712.555精車IT873.248精銑IT60.70.84141(3對活塞桿靠左端的圓錐表面，加工工藝路線為:粗車精車。保證表面糙度Ra3. 2um.(4對活塞桿mm770mm表面，加工藝路線為:粗車精車粗磨半精磨精磨。查工藝手冊后計算得其工藝如表4-3：表4-3 活塞桿mm770mm表面工序余量的確定工序名稱加工經(jīng)濟精度（mm）工序余量（mm）表粗糙度Ra(um工序基本尺寸（mm）尺寸公差（mm）精磨IT60.040.450半精磨IT70.040.850.04粗磨IT80.921.650.08精車IT843.251粗車IT12712.555鍛造262（5對活塞桿1:20錐度

20、表面，加工工藝路線為:粗車精車粗磨半精磨精磨。查工藝手冊得各加工余量:精磨的加工余星為0.04mm，半精磨的加工余量為0.06，粗磨車的加工余量為0.9,粗車的加工余量為7mm取精磨的經(jīng)濟精度等級為IT6，公差值為T1=0.019mm取半精磨的經(jīng)濟精度等級為IT7，公差值為T2=0.030mm取粗磨的經(jīng)濟精度等級為IT8，公差值為T1=0.039mm取精車的經(jīng)濟精度等級為IT8，公差值為T2=0.039mm取粗車的經(jīng)濟精度等級為IT12，公差值為T1=0.30mm（6）.確定工序的切削用量和加工工時確定切削用量的原則：首先應選盡可能大的背吃刀量，其次在機床動力和剛度允許的條件下，又滿足以加工表

21、面粗糙度的情況下，選取盡可能大的進給量。最后根據(jù)公式確定最佳切削速度。計算過程以工序9為例從上面的工藝過程中可知道該工序包含6個工步。對于前三個工步：(1背吃刀量的確定：根據(jù)加工余量，背刀量為ap1= 1. 5mm.。（2）進給量的確定：查表得 f1=0.86mm/r（3）切削速度的計算：取Vc為90m/min，車工件左端M392-6g，長60mm的外圓表面時，則n=1000Vc/d =521r/min車1:20的錐度表面時，則n=1000Vc/d=603 r/min車50mm770mm表面時，則n=1000Vc/d=521 r/min（4）計算工時以上工序采用的是同一進給量f=0.86mm/

22、r則：T31 =T32=T33=3.42minT總= T31+ T32+ T33=5.81min對于后三個工步：(1背吃刀量同上ap1= 1. 5mm.。（2）進給量同上f1=0.86mm/r（3）切削速度的計算：取Vc為90m/min，車工件右端M392-6g，長100mm的表面時，則n=1000Vc/d =521r/min車六方處表面時，則n=1000Vc/d=521 r/min車六方與50mm連接的錐度表面時，則n=557 r/min（4）計算工時以上工序采用的是同一進給量f=0.86mm/r則：T41 =T42=T43=0.021minT總= T41+ T42+ T43=1.54min

23、對于其他工序，切削用量和加工工時如表4-4：表4-4 其他工序的切削用量及加工工時切削用量及工時背吃刀量（mm）進給量（mm/r）切削速度(m/min加工工時（min）工序63.50.86604.34工序870.86600.79工序11347600.867工序1232039.220.4、0.14、0.025工序1425078.50.050.03工序16475721.20.7工序175001570.010.02結語在這次設計過程中，使我真正的認識到自己的不足之處，以前上課沒有學到的知識，在這次設計當中也涉及到了。使我真正感受到了知識的重要性。這次設計將我以前學過的機械制造工藝與裝備、公差與配合、機械制圖、工程材料與熱處理工藝等知識很好的串聯(lián)了起來，起到了穿針引線的作用，鞏固了所學知識的作用。在機械制造工藝課程設計中，首先是對工件機械加工工藝規(guī)程的制定，這樣在加工工件就可以知道用什么機床加工，怎樣加工，加工工藝裝備及設備等，因此，工件機械加工工藝規(guī)程的制定是至關重要的。在機械制造工藝課程設計中還用到了CAD制