活塞杆课程设计说明书

1、.机械制造工艺学课程设计说明书设计题目 : 活塞杆机械加工工艺规程设计学院：机电工程学院班级：机械设计制造及其自动化二班学生：王开勇.专业学习资料.学号：20092428指导教师 ：付敏副教授目录1 零件的分析 ································&#

2、183;······1 1.1 零件结构工艺性分析 ··································11.2 零件的技术要求分析 ····&

3、#183;·····························12 毛坯的选择 ··················

4、3;····················22.1 毛坯的选择及毛坯制造方法的选择··························&#

5、183;·22.2 毛坯形状及尺寸的确定································23 工艺路线的拟定 ············

6、·························23.1 定位基准的选择 ·······················

7、;·············23.2 零件表面加工方案的选择································33.3 加工顺序的安排

8、····································3.专业学习资料.加工阶段的划分 ···········&

9、#183;·······················4工序的集中与分散 ························

10、83;·········4机械加工顺序的安排 ·································4热处理工序的安排 ····

11、······························4辅助工序的安排··················

12、3;················54 工序设计 ································&#

13、183;·······64.1 机床和工艺装备的选择 ·································64.2 工序设计 ·····

14、··································6结论 ···············&#

15、183;···························11参考文献 ·····················&

16、#183;···················12.专业学习资料.1 . 零件的分析1.1 零件结构的工艺性分析（1） 5000.0025 mm ×770mm 自身圆度公差为 0.005mm（2）左端 M 39 2 6g 螺纹与活塞杆 5000.0025 mm 中心线的同轴度公差为 0.05mm(3) 1:20 圆锥面轴心线与活塞杆500 0.0025 mm 中心线的同轴度公差为 0.02mm(

17、4) 1:20 圆锥面自身圆跳动公差为 0.005mm(5) 1:20 圆锥面涂色检查 ，接触面积不小于 80%(6)0表面渗氮 ，渗氮层深度 0.2-0.3 表面硬度 62 一50 0.0025 mm ×770mm65HRC1.2 零件的技术要求分析（1）活塞杆在使用过程中 ，承受交变载荷作用 ， 500 0.0025 mm ×770mm 处有密封装置往复摩擦表面 ，所以该处工艺要求硬度高又耐磨 。活塞杆采用 38CrMoAlAn 材料， 5000.0025 mm ×770mm 部分经过调质处理和表面渗碳处理 ，芯部硬度为 23-32HRC, 表面渗氮层深度 0

18、.2-0.3mm, 表面硬度62-65HRC ，所以活塞杆既有一定的韧性，又具有较好的耐磨性 。(2) 活塞杆结构比较简单 ，长径比大 ，属于细长轴类零件 。 刚性较差 ，为了保证加工精度 ，在车削时要粗车 、精车分开 ，而且粗 、精车一律使用跟刀架 ，以减少加加工时工件变形 ，在加工两端螺纹时使用中心架 。（ 3）在选择定位基准时 ，为了保证零件同轴度公差及各部分的相互位置精度 ，.专业学习资料.所有的加工工序均采用两中心孔定位，使之符合基准统一原则 。（ 4）磨削外圆表而时 ，工件易产生让刀 、弹性变形 ，影响活塞杆的精度 。因此，在加工时应修研中心孔 ，保证中心孔清洁 ，中心孔与顶尖间松

19、紧程度要适宜，并保证良好的润滑 。 砂轮一般选择 :磨料白刚玉 (WA)，粒度 60# ，硬度中软或中、陶瓷结合剂 ，另外砂轮宽度应选窄些 ，以减小径向磨削力 ，加工时注意磨削用量的选择 ，磨削深度要小 。（ 5）在磨削中 500 0.0025 mm ×770mm 外圆和 1:20 锥度时，两道工序序必须分开进行 。 在磨削 1:20 锥度时，要先磨削试件 ，检查试件合格后才能正式磨削工件 。（ 1:20 圆锥面的检查 ，是用标准的 1:20 环规涂色检查 ，其接触面应不少于80）（6）为了保证活塞杆加工精度的稳定性，在加工的全过程中不允许人工校直。（7）渗氮处理时 ，螺纹部分等应采

20、取保护装置进行保护。1. 3 审查零件的结构工艺性（1）给构力求简单 、对称，横截面尺寸不应该有突然地变化。（2）应有合理的模面和圆角半径。（3）38CrMoAlAn刚具有良好的可锻性和耐磨性。2. 毛坯的选择21 毛坯的选择及毛坯制造方法的选择因为活塞杆的工作方式是往复运动的形式，为了增加活塞杆的寿命，减小活塞杆的磨损晕 ，因此毛坯选用 38CrMoAlAn的合金结构钢 。由于活塞杆选择小批量生产，为了提高生产效率宜采用自由锻制造毛坯。.专业学习资料.2. 2 毛坯形状及尺寸的确定(1) 毛坯形状根据零件图各个部分的加工精度要求，锻件的尺寸公差等级为8-12 级，。又由于活塞杆选择小批量生产

21、,考虑选择圆柱型毛坯 。(2)毛坯基木尺寸由于毛坯的制造方式是自由锻造，根据活塞杆零件图的尺寸要求和实际的加工要求 ，锻造后的尺寸定为 :直径 62mm 、长度 1150mm ，查工艺手册 ，确定毛坯的尺寸为 :直径 80mm ，长度 760mm 。绘制锻造后零件毛坯图如下:3. 工艺路线的拟定3.1 定位基准的选择正确选择定位基准是制定机械加工工艺规程和进行夹具设计的关键。基准的选择是工艺规程设计中的重要问题，基准的选择是否合理影响到加工质星、生产率和加工成本 。 定位基准的选择合理与否，会直接影响所制定的零件加工工艺规程的质量基准选择不当，会增加工序 ，或使工艺路线不合理，或使夹具设计团难

22、 ，甚至达不到工件的加工精度要求。在设计工艺规程的过程中，当根据零件工件图先选择精基准，后选料精基准 。结合整个工艺过程要进行统一考虑，先行工序序要为后续工序创造条件。（ 1）粗基准的选择.专业学习资料.粗准的选择应能保证加工面与非加工面之间的位置精度，合理分配各加工面的余量 ，为后续工序提供精基准 。所以为了便于定位 、装夹和加工，可选轴的外圆表而面为定为基准，或用外圆表面和顶尖孔共同作为定位基准。用外圆表面定位时 ，因基准面加工和工作装夹都比较方便，一般用卡盘装夹 。 为了保证重要表面的粗加工余量小而均匀，应选该表面为粗基准，并且要保证工件加工面与其他不加工表面之间的位置精度。粗基准采用锻

23、造后的毛坯外圆。中心孔加工采用三爪自定心卡盘装夹毛坯外圆，车端面 、钻中心孔 。 一般不能用毛坯外圆装夹两次钻两端中心孔，而应该以毛坯外圆作为粗基准，先加工一个端面 ，钻中心孔 ，车一端外圆 ，然后以已车过的外圆作基准，用三爪自定心卡盘装夹另一端面，钻中心孔 ，才能保证两中心孔同轴 。（2）精基准的选择根据活塞杆的技术要求和装配要求，应选择活塞杆的左右端面和两端面的中心孔作为精基准 。 零件上的很多表面都可以以两端面作为基准进行加工。可避免基准转化误差 ，也遵循基准统一原则。两端的中心轴线是设计基准。选用中心轴线为定为基准，可保证表面最后的加工位置精度，实现了设计基准和工艺基准的重合 。3.2

24、 零件表面加工方案的选择根据各加工表面的加工精度、表面粗糙度 、位置精度等要求 ，各表面加工方法对应如表 3-1 ：表 3-1加工方法的确定加工表面经济精度等级表 粗 糙 度形状精度位置精度加工方法定位基准.专业学习资料.ITRa(um)M39外 圆IT83.2同轴度 0.05粗车 精车中心轴线表面六方处表粗车精车IT63.2中心轴线面 精铣左端圆锥IT63.2粗车 精车中心轴线表面粗车精车50外 圆IT60.4圆度 0.05半精磨表面中心轴线精磨粗车精车1 20锥度IT60.8跳动度 0.005同轴度 0.02半精磨中心轴线表面精磨3.3 加工顺序的安排制定加工方案的一般原则为:先粗后精 ，

25、先近后远 ，先主后次 ，程序段最少，走刀路线最短以及特殊情况特殊处理。制定工艺路线要保证加工质量，提高生产效率 ，降低成木 。根据生产类型是小批量生产，零件的几何形状 、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，在生产纲领已确定的情况下 ，采用通用机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产效率。除此之外 ，还应当考虑经济效果 ，以便使生产成本尽量下降。划分阶段对精度要求较高的零件 ，其粗，精加工应该分开 ，以保证零件的质量 。活塞杆的加工质量要求较高，其中表而粗糙度要求最高为Ra 0. 4um ，另外几处圆跳动也有较高的位置精度要求。精加工方案的确定 ，将该活塞杆的加工.

26、专业学习资料.划分为五个阶段 :粗车 (粗车外圆 、端面和钻中心孔 )、精车 (精车各处外圆 、台阶及次要表面等 )、粗磨（粗磨各处外圆 )、半精磨、精磨 。工序的集中与分散该活塞杆的生产类型为小批量生产，零件的结构复杂程度一般，但有较高的技术要求 ，可选用工序集中原则安排轴的加工工序。采用普通机床和部分高生产率专用设备 ，配用通用夹具 ，与部分划线法达到精度，以减少工序数目 ，缩短工艺路线 ，提高生产效率 。采用工序集中原则，有利于保证各加工面之间的位置精度要求 ，节省安装工件的时间，减少工件的搬动次数，使生产计划 、生产组织工作得到简化 ，工作装夹次数减少 ，辅助时间缩短 。3. 3.3

27、机械加工工序的安排 先基准平面后其他的原则：机械加工工艺安排是总是先加工好定位基准而，所以应先安排为后续序准备好定为基准。先加工精基准面 ，钻中心孔及车表面的外圆。按先粗后精的原则 :先安排粗加工工序 ，后安排精加工工序 ，先安排精度要求较高的各主要表面 ，后安排精加工表面 。按先主后次的原则 :先加工主要表面 ，先车外圆各个表面 ，端面，后加工次要表面 。先外后内 ，先大后小原则 :先加工外圆再以外圆定位加工内孔，加工阶梯外圆时先加工直径较大的后加工直径小的。次要表面的加工安排：切槽等次要表面的加工通常安排在外圆精车或粗磨之后，精磨外圆之前 。对于500 0.0025 mm ×77

28、0mm 和 1:20 锥度的加工质量要求较高的表面 ，安.专业学习资料.排在后面 ，并在前几道工序中注意形位公差，在加工过程中不断调整、保证其形位公差 。热处理工序的安排在切削加工前应安排退火处理，提高改善轴的硬度 ，消除毛坯的内应力 ，改善其切削性能 。在精加工之前进行调质处理，能提高轴的综合性能。最终热处理安排在半精磨之后，精磨加工之前 ，其能提高材料强度、表面硬度和耐磨性。辅助工序的安排毛坯铸件制造完成后，要对铸件的质量进行初检，避免缺陷零件进入下道工序当中 ，造成废品 。 零件在制造完成后 ，需要清除毛刺 ，清洗零件 ，以便为下一步的静平衡检测做准备，为此在机械加工完成之后，安排一次去

29、毛刺 ，清洗的过程 ，去除毛刺和油污 。 最后，对零件进行静平衡检测，以保证零件的加工要求，同时可以筛除不合格产品，保证出厂的质量 。有各工艺安排确定活塞杆工艺路线如表3-2 所示：表 3-2活塞杆工艺路线工序号工序名称工序内容设备1下料棒料80 mm 760mm2锻造自由锻62mm 1150mm3热处理退火4划线划两端中心孔线.专业学习资料.5钳工6粗车7热处理8粗车9精车10磨粗磨1112车13磨14半精磨15热处理.钻两端中心孔B2.5夹左端 ，顶尖顶另一端 ，粗车外圆至 55mm倒头装夹工件 ，顶另一端中心孔，车外圆至 55mm调质处理 28-32HRC夹左端 ，中心架支承另一端 ，切

30、下右端6mm做试片 ，进行金相组织检查 ，端面车平 ，钻中心孔 B2. 5倒头装夹工作，中心架支撑另一端，车端面 ，保证总长1090mm ，钻中心孔 B2.5两顶尖装夹工作 ，车工件右端M39 x 2-6g ，长 60mm, 直径方向留加工余量lmm ，车 50 00.0025 mm ×770mm 时，要使用跟刀架 ，保证 1:20 的锥度 ，留留有加工余量 1mm倒头两顶尖装夹工件 ，车另左端各部及螺纹M39 ×2-6g ，长度 100mm, 直径方向留加工余量 lmm ，六方处外径车至 5000.025 mm连接的锥度48mm, 并车六方与修研两中心孔两顶尖装夹工作，粗

31、磨5000.0025mm ×770mm ，留磨量0.08-0.10mm粗磨 1:20 锥度部分 ，留磨量为 0.1mm两顶尖装夹工作，车右端螺纹M39×2-6g, 切槽 5mm ×36mm ，倒角 1×45o倒头两顶尖装夹工作，车左端螺纹M39×2-6g ，切槽 7mmX ×36mm ，倒角 2 ×45o修研两中心孔两顶尖装夹工件，半精磨500 0.0025 mm ×770mm , 留精磨量0.04-0.05mm半精磨 1:20 锥度，留精磨余量 0.04-0.05mm渗氮处理50 00.0025 mm ×

32、;770mm ，深度为0.25-0.35mm ，渗氮时 ，工件应垂直吊挂，防止变形 ，另外螺纹部分和六方.CW6163CW6163CW6163M1432CW6163M1432.专业学习资料.部分均需要安装保护套X53K 、 分16精铣铣六方至图样尺寸41mm ×41mm度头17两顶尖装夹工作 ，精磨 5000.0025 mm ×770mm至图样尺寸精磨M1432两顶尖装夹工作 ，精磨 120 锥度至图样尺寸18检验入库按图样检验各部尺寸，涂油包装入库4 工序设计4.1 机床的选择工序 1 采用锯床工序 6、8、9、12 采用 CW6163 车床工序 11、 14、17 采用

33、 M1432 磨床工序 16 采用 X53K 铣床工艺设备的选择（ 1）选择夹具该活塞杆的生产纲领是小批量生产 ，所以采用三抓卡盘 、双顶尖和铣床专用夹具 。（ 2）选择刀具在车床上加工的各工序 ，采用复合中心钻端面车刀和外圆车刀 ;在铣床上加工的工序 ，采用硬质合金铣刀即可保证加工质量。（ 3）选择量具和其他加工表面均采用游标卡尺。对角度尺寸利用专用夹具保证，其他尺寸采用通用量具.专业学习资料.4.2 工序设计工序加工余量的确定 ，工序尺寸及公差的计算(1)活塞杆两端 M39 ×2-6g 的外圆表面 。其加工路线为粗车 精车 。 由工序06、07、 11、 12 组成，据查到的加工

34、余量得粗车的加工余量为7mm, 精车的加工余量为 15mm, 总的加工余量为22mm计算其各工序尺精车 :40+15=55粗车：55+7=62按照加工方法能达到的经济精度给各工序尺寸确定公差，查工艺手册可知每道工序的经济精度所对应的值为:取精车的经济精度公差等级IT8，其公差值为 T20.039mm取粗车的经济精度公差等级IT 12 ，其公差值为 T30.30mm其数据如表 4-1 ：表 4-1 活塞杆两端M39 ×2-6g 的外圆表面工序加工余量的确定工序名称加工经济精度工 序余 量表粗糙度工序基本尺寸尺寸公差（ mm ）（mm ）Ra(um)（mm ）（ mm ）精车IT873.

35、2404000.039粗车IT121512.5555500.30锻造±26262 ±2现用计算法对精车径向的工序量进行分析工序最大余量Zl max 55 39.961 15.039 mm工序最小余量 Zl min54.974014.97mm.专业学习资料.（ 2)对活塞杆六方处的表面 ，加工工艺路线为 :粗半 - 精车 - 精铣 。由工序序 6、9、16 组成 。查工艺手册得各加工余量 :精铣的加工余量为 0.7，精车的加工余量为 7mm, 粗车的加工余量为 7mm 。精铣 :47.3+0.7=48精车 :48+7=55粗车：55+7=62取精铣的经济精度等级为IT6, 公

36、差值为 T1=0.016mm取半精车的经济精度等级为IT8，公差值为 T2=0. 039mm粗车的经济精度等级为IT12，公差值为 T3=0.30mm数据如表 4-2 ：表 4-2 活塞杆六方处的表面工序加工余量的确定工序名称加工经济精度工序余量表粗糙度工序基本尺寸尺寸公差（ mm ）（mm ）Ra(um)（mm ）（ mm ）锻造±26262 ±2粗车IT12712.5555500.30精车IT873.2484800.039精铣IT60.70.841 ×41(3)对活塞杆靠左端的圆锥表面，加工工艺路线为:粗车 精车 。保证表面糙度 Ra3. 2um.(4)对活塞

37、杆 5000.0025 mm ×770mm 表面，加工艺路线为 :粗车 精车 粗磨 半精磨 精磨 。查工艺手册后计算得其工艺如表4-3 ：表 4-3活塞杆5000.0025 mm ×770mm表面工序余量的确定工序名称加工经济精度 工序余量表粗糙度 工序基本尺寸尺寸 公 差.专业学习资料.（ mm ）（ mm ）Ra(um)（ mm ）（ mm ）精磨IT60.040.4505000.019半精磨IT70.040.850.0450.0400.030粗磨IT80.921.650.0850.0800.039精车IT843.2510510.039粗车IT12712.5555500

38、.30锻造±262622（ 5)对活塞杆 1:20 锥度表面 ，加工工艺路线为 :粗车 精车 粗磨 半精磨 精磨 。查工艺手册得各加工余量 :精磨的加工余星为 0.04mm ，半精磨的加工余量为 0.06 ，粗磨车的加工余量为 0.9,粗车的加工余量为 7mm取精磨的经济精度等级为IT6，公差值为 T1=0.019mm取半精磨的经济精度等级为IT7，公差值为 T2=0.030mm取粗磨的经济精度等级为IT8，公差值为 T1=0.039mm取精车的经济精度等级为IT8，公差值为 T2=0.039mm取粗车的经济精度等级为IT12，公差值为 T1=0.30mm（ 6） .确定工序的切削用

39、量和加工工时确定切削用量的原则：首先应选尽可能大的背吃刀量，其次在机床动力和刚度允许的条件下，又满足以加工表面粗糙度的情况下，选取尽可能大的进给量。 最后根据公式确定最佳切削速度。.专业学习资料.计算过程以工序9 为例从上面的工艺过程中可知道该工序包含6 个工步 。对于前三个工步 ：(1)背吃刀量的确定 ：根据加工余量 ，背刀量为 ap1= 1. 5mm. 。（ 2）进给量的确定 ：查表得 f1=0.86mm/r（ 3）切削速度的计算 ：取 Vc 为 90m/min ，车工件左端 M39 ×2-6g ，长 60mm 的外圆表面时 ，则 n=1000Vc/d=521r/min车 1:2

40、0 的锥度表面时 ，则 n=1000Vc/d=603 r/min0车50 0.025 mm ×770mm表面时，则 n=1000Vc/ d=521 r/min（ 4）计算工时以上工序采用的是同一进给量f=0.86mm/rL605 0.670 min则： T31 = n * fi = 5210.86L77011.72 minT32= n * f i = 521 0.86T33=3.42minT 总= T31+ T32+ T33=5.81min对于后三个工步 ：(1)背吃刀量同上 ap1= 1. 5mm. 。（ 2）进给量同上 f1=0.86mm/r.专业学习资料.（ 3）切削速度的计算 ：取 Vc 为 90m/min ，车工件右端M39 ×2-6g ，长 100mm的表面时 ，则 n=1000Vc/d=521r/min车六方处表面时 ，则 n=1000Vc/d=521 r/min0车六方与 50 0.025 mm 连接的锥度表面时 ，则 n=557 r/min（ 4）计算工时以上工序采用的是同一进给量f=0.86mm/rL100则： T41 = n * f5 1.12 mini = 521 0.86L90T42= n * f2 0.402 mini = 521 0.86T4