活塞杆的机械加工工艺规程Word下载.docx
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（2）应有合理的模面和圆角半径。
（3）38CrMoAlA刚具有良好的锻性和耐磨性。
2.选择毛坯、确定毛坯尺寸、设计毛坯图
毛坯的选择
因为活塞杆在工作方式是往复运动的形式，为了增加活塞杆的寿命，减小活塞杆的磨损量，因此毛坯选用38CrMoAlA的合金结构钢。
由于生产类型属于成批生产，为了提高生产效率宜采用自由锻方法制造毛坯。
确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量
（1）公差等级
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，加工余量等级为普通级，故取IT=12级。
（2）毛坯基本尺寸
由于毛坯的制造方式是自由锻造而成，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，故查工艺手册，毛坯的尺寸定为：
直径80mm、长度760mm。
绘制锻造后零件毛坯图如下：
（零件毛坯图）
（2）锻造后毛坯加工余量的确定
根据上面估算的锻件的质量、形状复杂系数与零件的长度，查表可得单边余量的范围为～。
由于零件为阶梯轴，可以把台阶相差不大的轴的毛坯合成为同一节。
1对活塞杆1:
20的圆锥表面粗糙度µ
m的要求，对其加工方案为粗车——精车——粗磨——半精磨——精磨。
查工艺手册得：
精磨的加工余量为半精磨的加工余量为0.06mm,粗磨的加工余量为,粗车的加工余量为7mm。
2对于活塞杆φ50
770mm的外圆表面粗糙度µ
m的要求，确定其加工方案为：
粗车——精车——粗磨——半精磨——精磨。
由工艺手册查得：
精磨的加工余量为半精磨的加工余量为0.04mm,粗磨的加工余量为,精车的加工余量为4mm，粗车的加工余量为7mm,总的加工余量为12mm。
精磨后工序的基本尺寸为50，其他各工序的基本尺寸为:
粗车：
55+7=62
精车：
51+4=55
粗磨：
+=51
半粗磨：
+=
精磨：
50+=
3对活塞杆两端的螺纹
的加工方案都为粗车——精车。
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。
3.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之一，基准的选择是否合理影响到加工质量，生产率和加工成本。
定位基准的选择合理与否，将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，往往会增加工序，或使工艺路线不合理，或使夹具设计困难，甚至达不到工件的加工精度要求。
定位基准分为粗基准和精基准。
在起使工序中，只能选用未经加工过的毛坯表面作为定位基准，这种基准称为粗基准。
用加工过的表面所作的定位基准称为精基准。
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，后选粗基准。
结合整个工艺过程要进行统一考虑，先行工序要为后续工序创造条件。
粗基准的选择
粗基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，可选轴的外圆表面为定为基准，或用外圆表面和顶尖孔共同作为定为基准。
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。
粗基准采用锻造后的毛坯外圆。
中心孔加工采用三抓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，用三抓自定心卡盘装夹，车另一端面，钻中心孔，才能保证两中心孔同轴。
精基准的选择
选择精基准时，主要考虑的问题是如何保证零件的加工精度以及安装可靠。
在进行精加工时，应选用已加工表面作为精加工基准。
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。
由于两轴面的精加工工序要求余量小且均匀，可利用其自身作为基准。
4.工艺路线的制定
制定加工方案的一般原则为：
先粗后精，先近后远，先外后内，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，降低成本。
根据生产类型是成批生产，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4确定的情况下，可以考虑采用专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，其中表面粗糙度要求最高为Raµ
m，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，将该活塞杆的加工划分为五个阶段：
粗车（粗车外圆、端面和钻中心孔等）、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成批生产，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。
采用专用机床和部分高生产率专用设备，配用专用夹具，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。
加工顺序的安排
（1）机械加工工序
①按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面，所以应先安排为后续工序准备好定为基准。
先加工精基准面，转中心孔及车表面的外圆。
②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。
③按先主后次的原则:
先加工主要表面，如车外圆各个表面，端面等。
后加工次要表面。
④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。
⑤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。
⑥对于φ50
770mm和1:
20锥度的加工质量要求较高的表面，安排在后面，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。
（2）热处理工序的安排
在切削加工前宜安排退火处理，其能提高改善轴的硬度，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。
活塞杆工艺路线的确定
根据以上的加工工艺过程的分析确定零件的工艺路线如下表所示：
工序号
工序名称
工序内容
工艺装备
01
下料
棒料φ80mm×
760mm
锯床
02
锻造
自由锻成φ62mm×
1150mm
03
热处理
退火
04
划线
划两端中心孔线
05
钳工
钻两端中心孔
06
粗车
夹左端，顶尖顶另一端，粗车外圆至φ55mm
CW6163
07
倒头装夹工件，顶另一端中心孔，车外圆至φ55mm接工序6加工处
08
调质处理28~32HRC
09
夹一端，中心架支承另一端，切下右端6mm做试片，进行金相组织检查，端面车平，钻中心孔
10
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
11
精车
两顶尖装夹工作，车工件右端M39×
2-6g，长60mm，直径方向留加工余量1mm，车φ50
770mm时，要使用跟刀架，保证1:
20的锥度，并留有加工余量1mm
12
倒头两顶尖装夹工件，车另一端（左端）各部及螺纹M39×
2-6g，长度100mm，直径方向留加工余量1mm，六方处外径车至φ48mm，并车六方与φ50
mm连接的锥度
13
磨
修研两中心孔
14
粗磨
两顶尖装夹工作，粗磨φ50
770mm，留磨量~0.10mm
M1432
15
两顶尖装夹工件，粗磨1:
20锥度，留磨量0.1mm
16
车
两顶尖装夹工作，车右端螺纹M39×
2-6g，切槽5mm×
φ36mm，倒角1×
45°
17
倒头两顶尖装夹工作，车左端螺纹M39×
2-6g，切槽7mm×
φ36mm，倒角2×
18
19
半精磨
两顶尖装夹工件，半精磨φ50
770mm，留精磨量~0.05mm
20
两顶尖装夹工件，半精磨1：
20锥度，留精磨余量~0.05mm
21
渗氮处理φ50
770mm，深度为~0.35mm，渗氮时，工件应垂直吊挂，防止工件变形，另外螺纹部分和六方部分均应安装保护套
22
精铣
铣六方至图样尺寸41mm×
41mm
X53K、分度头
23
精磨
两顶尖装夹工作，精磨φ50
770mm，至图样尺寸
24
两顶尖装夹工作，精磨1:
20锥度至图样尺寸
25
检验
按图样检验各部尺寸
26
入库
涂油包装入库
5.选择加工设备和工艺装备
机床的选择
工序1采用锯床
工序06.、07、09、10、11、12、16、17采用CW6163车床
工序14、15、19、20、23、24采用M1432磨床
工序22采用X53K铣床
选择夹具
该活塞杆的生产纲领是成批生产，所以采用三抓卡盘、双顶尖和铣床专用夹具。
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；
在铣床上加工的各工序，采用硬质合金铣刀即可保证加工质量。
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即可。
6.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
的外圆表面。
其加工路线为粗车——精车。
由工序06、07、11、12组成，据之前查到的加工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。
计算各工序尺寸：
精车：
40+15=55
粗车：
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T2=。
取粗车的经济精度公差等级IT12，其公差值为T3=。
其数据如下表
工序余量（mm）
加工经济精度（mm）
表面粗糙度Ra（µ
m）
工序基本尺寸（mm）
尺寸、公差（mm）
IT8
40
Ø
7
IT12
55
锻造
±
2
62
62±
现用计算法对精车径向的工序量进行分析
工序最大余量Z1max==
工序最小余量Z1min==
（2）对活塞杆六方处的表面，加工工艺路线为：
粗车——精车——精铣。
由工序07、12、22组成。
查工艺手册得各加工余量：
精铣的加工余量为，精车的加工余量为7mm,粗车的加工余量为7mm。
精铣：
+=48
48+7=55
取精铣的经济精度等级为IT6，公差值为T1=。
取半精车的经济精度等级为IT8，公差值为T2=。
取粗车的经济精度等级为IT12，公差值为T1=。
将以上数据填入表格
IT6
48
（3）对活塞杆靠左端的圆锥表面，加工工艺路线为：
粗车——精车。
由工序07、12组成。
表面粗糙度µ
m。
（4）对活塞杆φ50
770mm表面，加工工艺路线为：
取精磨的经济精度等级为IT6，公差值为T1=。
取半精磨的经济精度等级为IT7，公差值为T2=。
取粗磨的经济精度等级为IT8，公差值为T1=。
取精车的经济精度等级为IT8，公差值为T2=。
50
IT7
4
51
（5）对活塞杆1:
20锥度表面，加工工艺路线为：
由工序06、11、15、20、24组成。
7.确定工序的切削用量和加工工时
确定切削用量的原则：
首先应选去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。
工序06、07
（1）背吃刀量的确定：
根据加工余量，背刀量为ap=.
（2）进给量的确定：
本设计采用的是硬质合金车刀，工件材料是38CrMoAlA的合金结构钢，查表取进给量f=r
（3）切削速度的计算：
硬质合金车刀切削38CrMoAlA的合金结构钢时，取切削速度V为60m/min，根据公式n=1000Vc/
d，可得车床转速n=1000×
60/
×
62r/min=308r/min，查表CW6163主轴转速范围为10~1400，1400~1580（r/min），符合要求。
（4）计算工时
以上工序采用的是同一进给量f=r
则：
t1=
=
工序09、10
根据加工余量，背刀量为ap=.7mm
55r/min=347r/min。
t2=
min
工序11
从上面的工艺过程中可知道该工序包含3个工步。
（1）背吃刀量的确定：
根据加工余量，背刀量为ap1=1.5mm.。
查表得f1=r
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:
20的锥度表面时，则n=1000Vc/
d=603r/min
车φ50
770mm表面时，则n=1000Vc/
d=521r/min
T31=
T32=
T33=
T总=T31+T32+T33=
工序12
（1）背吃刀量的确定：
车工件右端M39×
2-6g，长100mm的表面时，则n=1000Vc/
车六方处表面时，则n=1000Vc/
车六方与φ50
mm连接的锥度表面时，则n=557r/min
T41=
T42=
T43=
T总=T41+T42+T43=
工序16,17
从上面的工艺过程中可知道这两个工序中每个工序都包含3个工步。
其中是车螺纹，切槽和车45度倒角。
按《机械制造工艺设计简明手册》公式计算：
T总=+=
工序22
精铣活塞杆的六方表面
（1）精铣：
每一行程：
背吃刀量ap=
进给量f=420mm/min
切削速度Vc=24mm/min
（2）计算基本工时
T6=
8.夹具的设计
下图零件是车床CA6140拔叉，型号为831007。
它位于车床变速机构中，主要起换挡使主轴回转运动按照工作者要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用，零件上方的φ22孔与操纵机构相连，Φ55半孔则是用于与所控制齿轮所在的轴相接触，通过上方的力拨动下方的齿轮变速，俩件零件铸为一体，加工时分开。
该零件的材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差，不适合磨削，以下则是拨叉零件需要加工的表面以及表面之间的位置要求。
（1）小孔以及与之相通的锥孔、螺纹孔。
（2）大头半圆孔Φ55
（3）拨叉底面，小头孔端面，大头半圆孔端面，大头半圆孔端面与小头孔中心线的垂直度误差为0.07mm，小头孔上端面与之中心线的垂直度误差为
由上面分析可知，可以粗加工拨叉底面，然后以此为粗基准采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度，再根据加工方法的经济精度以及机床所能达到的位置精度，并且此拨叉零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述要求，采用常规的加工工艺均可保证。
机床夹具的功用
（1）稳定保证工件的加工精度
用夹具装夹工件时，工件相对于刀具及机床的位置精度由夹具保证，不受工人技术水平的影响，是一批工件的加工精度趋于一致。
（2）减少辅助工时，提高生产率
使用夹具装夹工件无需划线找证，可显著地减少辅助工时，方便快捷；
可提高工件刚性，使用较大的切削用量；
可实现多件、多工位同时装夹，可采用高效夹紧机构，提高劳动生产率。
（3）扩大机床使用范围，实现一机多能
根据加工机床的成形运动，附以不通类型的夹具，可扩大机床的工艺范围，为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。
问题的提出
本夹具主要用来钻M8两个小孔，这两个小孔对φ40上端面有个的位置度要求。
夹具设计
定位基准的选择
由零件图可知，M8两小孔相对于两个φ40孔上端面有位置度要求，其设计基准就是φ40孔上端面，为了使定位误差为零，应选择以φ22孔为定位基准，采用“一面两孔”进行定位，即用一个平面，限制3个自由度和一个短圆柱销，一个销边销共限制了3个自由度，达到完全定位。
定位误差分析
（1）定位元件尺寸及公差的确定。
夹具的主要定位元件为一个平面、以短圆柱销一个销边销，短圆柱销和销边销的尺寸与公差现规定与本零件φ22孔的尺寸与公差相同:
即φ22+
所谓定位误差，是指由于定位造成的加工面相对于工序基准的位置误差，因为对于一批工件而言，刀具经调整后位置是不动的，即被加工表面的位置相对于定位基准是不变的，所以定位误差就是工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量。
（2）造成定位误差的原因：
由于定位基准与工序基准不一定引起的定位误差，称基准不重合误差，即工序基准对定位基准在加工方向上的最大变动量，用ΔB表示。
由于定位副制造误差及其配合间隙所引起的定位误差，称为基准定位误差，即定位误差的相对位置在加工尺寸方向上的最大变动量。
夹紧装置的设计要求
夹紧装置是夹具的重要组成部分，合理设计夹紧装置有利于保证工件的加工质量。
提高生产率和减轻工人的劳动强度，因此对夹紧装置提出以下要求：
（1）工件在夹紧过程中，不能破坏工件在定位时所获得的正确位置
（2）夹紧力的方向应可靠、适当。
也就是即要保证工件在加工过程中不产生移动或震动，同时又必须使工件不产生不适当的变形和表面损伤
（3）夹紧动作要准确迅速，以便提高生产效率
（4）操作简便，省力，安全，以改善
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