活塞桿課程設(shè)計(jì)說明書

1、機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)題目: 活塞桿機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)學(xué) 院：機(jī)電工程學(xué)院 班 級(jí)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化二班學(xué) 生：王開勇 學(xué) 號(hào)：20092428 指導(dǎo)教師：付 敏 副教授 目 錄1 零件的分析11.1零件結(jié)構(gòu)工藝性分析11.2 零件的技術(shù)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(zhǔn)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(shè)計(jì)64.1 機(jī)床和工藝裝備的選擇64.2工序設(shè)計(jì)6結(jié)論11參考文獻(xiàn)121 .零件的分析1.1零件結(jié)構(gòu)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(dòng)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(shù)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(fù)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(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，長(zhǎng)徑比大，屬于細(xì)長(zhǎng)軸類零件。剛性較差，為了保證加工精度，在車削時(shí)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(shí)工件變形，在加工兩端螺紋時(shí)使用中心架。（3）在選擇定位基準(zhǔn)時(shí)，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(zhǔn)統(tǒng)一原則。（4）磨削外圓表而時(shí)，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(shí)應(yīng)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(rùn)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(jié)合劑，另外砂輪寬度應(yīng)選窄些，以減小徑向磨削力，加工時(shí)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(shí)，兩道工序序必須分開進(jìn)行。在磨削1:20錐度時(shí)，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(biāo)準(zhǔn)的1:20環(huán)規(guī)涂色檢查，其接觸面應(yīng)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(shí)，螺紋部分等應(yīng)采取保護(hù)裝置進(jìn)行保護(hù)。1. 3審查零件的結(jié)構(gòu)工藝性（1）給構(gòu)力求簡(jiǎn)單、對(duì)稱，橫截面尺寸不應(yīng)該有突然地變化。（2）應(yīng)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?yàn)榛钊麠U的工作方式是往復(fù)運(yùn)動(dòng)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(jié)構(gòu)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(gè)部分的加工精度要求，鍛件的尺寸公差等級(jí)為8-12級(jí)，。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(shí)際的加工要求，鍛造后的尺寸定為:直徑62mm、長(zhǎng)度1150mm，查工藝手冊(cè)，確定毛坯的尺寸為:直徑80mm，長(zhǎng)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(zhǔn)的選擇正確選擇定位基準(zhǔn)是制定機(jī)械加工工藝規(guī)程和進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)的關(guān)鍵?；鶞?zhǔn)的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要問題，基準(zhǔn)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(zhǔn)的選擇合理與否，會(huì)直接影響所制定的零件加工工藝規(guī)程的質(zhì)量基準(zhǔn)選擇不當(dāng)，會(huì)增加工序，或使工藝路線不合理，或使夾具設(shè)計(jì)團(tuán)難，甚至達(dá)不到工件的加工精度要求。在設(shè)計(jì)工藝規(guī)程的過程中，當(dāng)根據(jù)零件工件圖先選擇精基準(zhǔn)，后選料精基準(zhǔn)。結(jié)合整個(gè)工藝過程要進(jìn)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(zhǔn)的選擇粗準(zhǔn)的選擇應(yīng)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(zhǔn)。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(zhǔn)，或用外圓表面和頂尖孔共同作為定位基準(zhǔn)。用外圓表面定位時(shí)，因基準(zhǔn)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(yīng)選該表面為粗基準(zhǔn)，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(zhǔn)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(yīng)該以毛坯外圓作為粗基準(zhǔn)，先加工一個(gè)端面，鉆中心孔，車一端外圓，然后以已車過的外圓作基準(zhǔn)，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(zhǔn)的選擇根據(jù)活塞桿的技術(shù)要求和裝配要求，應(yīng)選擇活塞桿的左右端面和兩端面的中心孔作為精基準(zhǔn)。零件上的很多表面都可以以兩端面作為基準(zhǔn)進(jìn)行加工。可避免基準(zhǔn)轉(zhuǎn)化誤差，也遵循基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。兩端的中心軸線是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。選用中心軸線為定為基準(zhǔn)，可保證表面最后的加工位置精度，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)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(duì)應(yīng)如表3-1：表3-1 加工方法的確定加工表面經(jīng)濟(jì)精度等級(jí)IT表粗糙度Ra(um形狀精度位置精度加工方法定位基準(zhǔn)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(dòng)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(yuǎn)，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(shù)要求，以及加工方法所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下，采用通用機(jī)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(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。

10、對(duì)精度要求較高的零件，其粗，精加工應(yīng)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(dòng)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(gè)階段:粗車(粗車外圓、端面和鉆中心孔、精車(精車各處外圓、臺(tái)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(jié)構(gòu)復(fù)雜程度一般，但有較高的技術(shù)要求，可選用工序集中原則安排軸的加工工序。采用普通機(jī)床和部分高生產(chǎn)率專用設(shè)備，配用通用夾具，與部分劃線法達(dá)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(shí)間，減少工件的搬動(dòng)次數(shù)，使生產(chǎn)計(jì)劃、生產(chǎn)組織工作得到簡(jiǎn)化，工作裝夾次數(shù)減少，輔助時(shí)間縮短。3. 3.3機(jī)械加工工序的安排先基準(zhǔn)平面后其他的原則：機(jī)械加工工藝安排是總是先加工好定位基準(zhǔn)而，所以應(yīng)先安排為后續(xù)序準(zhǔn)備好定為基準(zhǔn)。先加工精基準(zhǔn)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(gè)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(shí)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(duì)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(yīng)安排退火處理，提高改善軸的硬度，消除毛坯的內(nèi)應(yīng)力，改善其切削性能。在精加工之前進(jìn)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(qiáng)度、表面硬度和耐磨性。毛坯鑄件制造完成后，要對(duì)鑄件的質(zhì)量進(jìn)行初檢，避免缺陷零件進(jìn)入下道工序當(dāng)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(cè)做準(zhǔn)備，為此在機(jī)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(duì)零件進(jìn)行靜平衡檢測(cè)，以保證零件的加工要求，同時(shí)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(hào)工序名稱工 序 內(nèi) 容設(shè) 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(jìn)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(zhǎng)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(zhǎng)60mm,直徑方向留加工余量lmm，車mm770mm時(shí)，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(zhǎng)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(shí)，工件應(yīng)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(hù)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(yàn)入庫(kù)按圖樣檢驗(yàn)各部尺寸，涂油包裝入庫(kù)4 工序設(shè)計(jì)4.1機(jī)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(shè)備的選擇（1）選擇夾具該活塞桿的生產(chǎn)綱領(lǐng)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(fù)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(biāo)卡尺。對(duì)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(shè)計(jì)工序加工余量的確定，工序尺寸及公差的計(jì)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(jì)算其各工序尺精車:40+15=55粗車：55+7=62按照加工方法能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度給各工序尺寸確定公差，查工藝手冊(cè)可知每道工序的經(jīng)濟(jì)精度所對(duì)應(yīng)的值為:取精車的經(jīng)濟(jì)精度公差等級(jí)IT8， 其公差值為 取粗車的經(jīng)濟(jì)精度公差等級(jí)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(jì)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(jì)算法對(duì)精車徑向的工序量進(jìn)行分析工序最大余量工序最小余量

18、（2對(duì)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(cè)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(jì)精度等級(jí)為IT6, 公差值為T1=0.016mm取半精車的經(jīng)濟(jì)精度等級(jí)為IT8，公差值為T2=0. 039mm粗車的經(jīng)濟(jì)精度等級(jí)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(jì)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(duì)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(duì)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(cè)后計(jì)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(jì)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(duì)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(cè)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(jì)精度等級(jí)為IT6，公差值為T1=0.019mm取半精磨的經(jīng)濟(jì)精度等級(jí)為IT7，公差值為T2=0.030mm取粗磨的經(jīng)濟(jì)精度等級(jí)為IT8，公差值為T1=0.039mm取精車的經(jīng)濟(jì)精度等級(jí)為IT8，公差值為T2=0.039mm取粗車的經(jīng)濟(jì)精度等級(jí)為IT12，公差值為T1=0.30mm（6）.確定工序的切削用量和加工工時(shí)確定切削用量的原則：首先應(yīng)選盡可能大的背吃刀量，其次在機(jī)床動(dòng)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(jìn)給量。最后根據(jù)公式確定最佳切削速度。計(jì)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(gè)工步。對(duì)于前三個(gè)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(jìn)給量的確定：查表得 f1=0.86mm/r（3）切削速度的計(jì)算：取Vc為90m/min，車工件左端M392-6g，長(zhǎng)60mm的外圓表面時(shí)，則n=1000Vc/d =521r/min車1:20的錐度表面時(shí)，則n=1000Vc/d=603 r/min車50mm770mm表面時(shí)，則n=1000Vc/d=521 r/min（4）計(jì)算工時(shí)以上工序采用的是同一進(jìn)給量f=0.86mm/

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

23、對(duì)于其他工序，切削用量和加工工時(shí)如表4-4：表4-4 其他工序的切削用量及加工工時(shí)切削用量及工時(shí)背吃刀量（mm）進(jìn)給量（mm/r）切削速度(m/min加工工時(shí)（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(jié)語(yǔ)在這次設(shè)計(jì)過程中，使我真正的認(rèn)識(shí)到自己的不足之處，以前上課沒有學(xué)到的知識(shí)，在這次設(shè)計(jì)當(dāng)中也涉及到了。使我真正感受到了知識(shí)的重要性。這次設(shè)計(jì)將我以前學(xué)過的機(jī)械制造工藝與裝備、公差與配合、機(jī)械制圖、工程材料與熱處理工藝等知識(shí)很好的串聯(lián)了起來，起到了穿針引線的作用，鞏固了所學(xué)知識(shí)的作用。在機(jī)械制造工藝課程設(shè)計(jì)中，首先是對(duì)工件機(jī)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(jī)床加工，怎樣加工，加工工藝裝備及設(shè)備等，因此，工件機(jī)械加工工藝規(guī)程的制定是至關(guān)重要的。在機(jī)械制造工藝課程設(shè)計(jì)中還用到了CAD制