柱塞工艺设计说明书文档格式.docx
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设计（论文）完成日期2014年03月07日
指导老师：
课程设计评语
机械工程系机械设计制造及其自动化专业
柱塞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15页
指导老师评语：
年月日指导老师
附表A1：
机械加工工艺过程综合卡片
附表B1-B12：
机械加工工艺（工序）卡片
1.零件的分析
1.1零件的作用
1.1.1.明确工件的年生产纲领
采用大批大量生产，在这种生产过程中，产品的产量很大，广泛采用高校专用机床及自动化机床，广泛采用高效的夹具、刀具和量具，对操作工人的技术要求较低，对调整工人的技术要求很高。
因此大批量生产时，一般选择机动、多工件同时加工，自动化程度高的方案，然而，结构也随之复杂，成本也提高较多。
1.1.2.熟悉工件零件图和工序图
零件图给出了工件的尺寸、形状和位置、表面粗糙度等精度的总体要求，工序图则给出了夹具所在工序的零件的工序基准、工序尺寸、已加工表面、待加工表面、以及本工序的定位、夹紧原理方案，这是夹具设计的直接依据。
已知待加工工件如下图1-1所示，
图1-1工件零件图
技术要求：
1、不同两点间硬度差值不超过三个数值。
2、探伤检查不得有裂纹、夹渣等缺陷。
3、尖角倒圆R0.5或0.5×
45°
。
4、两端不允许留中心孔。
5、热处理58~62HRC。
6、材料GCr15。
1.1.3.加工方法
了解工艺规程中本工序的加工内容，机床、刀具、切削用量、工步安排、工时定额，同时加工零件数，在专用的机床上就可以进行简单的车、磨，就可以达到规定的技术要求。
1.2．零件的工艺分析
1.2.1.零件图样分析
1）柱塞
mm切的圆柱度公差为0.005mm。
2）端面对轴心线垂直度公差为0.006mm。
3）柱塞与柱塞套的配合间隙为0.005~0.008mm。
4）柱塞探伤检验，不允许有裂纹，夹渣等缺陷。
5）金相组织检查，应由隐晶、细小结晶马氏体和均匀分布的残留碳化物及少量残留奥氏体组成，1~3级为合格组织。
6）热处理58~62HRC。
7）材料GCr15。
1.2.2.工艺分析
1）因为柱塞的受力及耐磨性能较高，所以对材料的金相组织及化学成分都有相应的要求。
含碳（C）量为0.95%~1.05%，含硅（Si）量为0.15%~0.35%，含锰（Mn）量为0.20%~0.40%，含铬（Cr）量为1.3%~1.6%，含硫（S）量≤0.02%，含磷（P）≤0.027%（均为质量分数）。
2）对材料进行正火处理，可消除应力，改善材料内部组织，改善加工性能。
3）由于柱塞与柱塞套为精密偶件，其配合间隙要求比较严格，在加工时应采用配作，其顺序应先完成柱塞套的加工（孔加工），再加工柱塞（外径加工）与之相配。
为了保证工件尺寸的稳定性，减小变形，淬火后必要进行冰冷处理，即零件淬火后冷却至室温。
经清洗后，在有液氮和干冰（-60~-80℃）的保温箱内保温1~1.5h，冷处理后，工件在空气中恢复到室温后，立即进行回火，中间停留时间不应超过4h。
4）因零件上不准留有中心孔，所以在下料时，要考虑留有工艺凸台，两端尺寸各加长8~10mm即可。
5）因零件的圆柱度和垂直度要求较高，所以需用高精度的磨床加工。
加工时零件不能过热，要有充分的切削液。
最终的尺寸测量要在恒温室（20℃）中进行。
6）零件右端φ17mm×
3mm槽底两角一定要倒圆，因在热处理时这里应力容易集中产生裂纹。
图样上虽末标注，但在技术要求中己说明。
7）圆柱度的检验，将柱塞放在标准V形块上，V形块放在标准平板上，用千分表测量。
在测量长度范围内任意选取三个截面测量圆度值，并计算出圆柱度的值。
另外在没有切除中心孔之前也可以用偏摆仪配合千分表测量零件圆度、并计算出圆柱度。
8）垂直度需用光学仪器配合检查。
2.工艺规程设计
2.1确定毛胚的制造形式
毛坯的选用主要包括毛坯的材料、类型和生产方法的选用。
选用正确与否直接关系到毛坯的制造质量、工艺和成本，并影响到机械加工质量、工艺和成本等。
毛坯质量主要是指合格毛坯本身能满足用户要求的程度。
它主要包括外观质量、内在质量和使用质量。
其中，外观质量包括毛坯表面粗糙度、尺寸精度、质量偏差、形状偏差和表面缺陷等；
内在质量包括毛坯的物理性能、力学性能、金相组织、化学成分、偏析、内应力、致密度、内部缺陷等；
使用质量包括毛坯的抗疲劳性能、高温及低温力学性能、耐磨性、耐蚀性和精度保持性等。
毛坯材料的选用是保证产品内在质量的一个主要因素。
毛坯选用的原则有：
①满足材料的工艺性能要求。
如碳钢主要使用锻造生产，但其中某些牌号也有较好的铸造性能；
②满足零件的使用性能要求；
③降低制造成本；
④符合生产条件。
本零件的主要功用是传递小动力，其工作时需承受不大的冲击载荷，不过要求有较高的强度和刚度，保持配合的精确性。
由于需要进行滑动摩擦，所以表面必须有足够的硬度。
由于柱塞选用GCr15，因此在切削加工过程中应进行适当的热处理，便于切削加工。
2.2基准的选择
基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。
基准的选择的正确与合理，可以使加工质量的得到保证，生产效率得以提高。
否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，使生产无法进行。
（1）粗基准的选择。
对于一般的轴类零件而言，以外圆作为粗基准是完全合理的。
但对于本零件来说，如果以ø
25mm外圆表面作为基准，可能会引起一定的圆度误差，由于柱塞要求精度较高，按照有关粗基准的选择原则，选用柱塞的周线作为基准，利用三抓卡盘加紧进行切削加工。
（2）精基准的选择。
主要应该考虑基准重合的问题。
如果设计基准与工序基准不重合时应该进行尺寸的换算，以保证精度的要求。
柱塞：
先以外圆为粗基准，粗车外圆，精车端面；
由于中心孔要求高，应该先划线，到钻床钻中心孔；
再以外圆中轴线为精基准，采用双顶尖夹紧定位，精车外圆；
热处理后，可能会产生有误差存在，所以应该再以外圆为基准，修研两端中心孔；
最后精加工磨削中，应该以双顶尖夹紧定位，保证精度和粗糙度。
2.3制定工艺路线
制定工艺路线的出发点，应当是零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。
在生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以考虑万能性机床配以专用的夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。
除此以外，还应考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。
工艺路线如下：
工序1下料棒料φ25mm×
142mm。
工序2热处理
工序3车夹左端，车右端面，见平即可，外圆车至φ20.8mm，车右端工艺凸台φ8mm×
10mm，钻中心孔A2.5，按图尺寸距右端面4.5mm处切槽φ17mm×
3mm，倒角2×
工序4车倒头转夹φ20.8mm外圆，加工另一端面，保证总长140.6mm，车端工艺凸台φ8mm×
10mm，保证工件有效长度120.6mm，钻中心孔A2.5，倒角2×
工序5热处理盐浴淬火58~62GRC。
工序6冷处理冰冷处理（液氮或干冰）。
工序7磨修研两端中心孔。
工序8精磨两中心孔定位装夹工件，磨
mm（具体尺寸要M1432A与柱塞套配磨）保证柱塞与柱塞套的间隙0.005~0.008mm。
工序9线切割采用开口铜套装夹工件，切除两端工艺凸台，保证工线切割机件总长120.6mm。
工序10磨采用开口铜套装夹工件，磨右端面保证尺寸
mm。
工序11磨采用开口铜套装夹工件，磨左端面保证工件总长120mm。
工序12研磨研磨右端面与
mm的垂直度公差0.006mm,并与配套的柱塞套一同做标记。
工序13检验按图样检查各部尺寸精度，探伤检查有无裂纹、夹渣等缺陷，无损检测硬度，切下的工艺凸台做金相组织检查。
工序14入库涂油入库。
2.4确定机械加工余量、工序尺寸及毛胚尺寸
由于加工余量确定的计算方法比较复杂，而且未知毛坯尺寸，应当根据工艺人员的经验确定加工余量，为了防止余量不够而产生废品，所估计余量一般偏大。
一般可由《机械加工工艺手册》或《切削用量手册》中选取。
毛胚尺寸：
棒料φ25mm×
142mm，在线切割机上获取。
柱塞
mm切的圆柱度公差为0.005mm，端面对轴心线垂直度公差为0.006mm，柱塞与柱塞套的配合间隙为0.005~0.008mm，柱塞两头表面粗糙度Ra0.4，毛坯加工余量为4.2mm。
工序尺寸表如表2—1所示。
表2-1工序尺寸表
工序名称
直径余
（mm）
经济精度
直径工序尺寸（mm）
公差
粗车
4.2
13
20.8
0.330
精磨外圆
0.8
7
20
0.021
长度余
长度工序尺寸（mm）
线切割
19.4
14
120.6
0.520
磨端面
0.6
9
120
0.052
2.5确定切削用量及基本工时
1粗车ø
25mm端面，见平即可。
1 已知毛胚长度方向加工余量为2mm，长度加工公差按IT12级，查《切削手册》表1-30，转速n=150r/min，f=0.5mm/r。
2 切削工时，按《工艺手册》表6.2-1。
，
A，
由
得
2粗车ø
25mm外圆
1 选择背吃刀量。
根据已知条件，单边余量2Z=4.2mm，故由表1-4得，背吃刀量
=2.1mm，粗车两次。
2 选择进给量查《切削手册》表1-30，f=0.5mm/r。
3 选择切削速度工件材料为GCr15，由表1-27算的，
=184r/min，可保证T=60min。
4 确认机床主轴转速n
r/min
按机床说明书（见《工艺手册》表6.2-1），与1477r/min相近的机床转速1600r/min，所以实际切削速度Vc=125.6r/min。
5 切削工时
L=L+y+
查简明手册1.26车削入切量及超切量y+
=4.5
=146.5mm
min。
3车工艺凸台
1 选择背吃刀量根据已知条件，单边余量2Z=6.4mm，故由表1-4得，背吃刀量
=3.2mm，分两次走刀。
2 取f=0.3mm/r。
3 计算切削速度按《切削手册》表1.27。
r/min
选用n=1200r/min，所以实际切削速度为130.6r/min。
查工艺手册表6.2.1
4精磨ø
20mm
1 选择砂轮见《工艺手册》第三章磨料选择各表，结果为：
WA46KV6P350x40x127含义为：
沙仑磨料为碳化硅，粒度为46#，平型砂轮，其尺寸为350x40x127（DxBxd）。
2 切削用量的选择砂轮转速n=1600r/min（见机床说明书），V=35m/s，
轴向进给量
=0.5B=20mm（双行程）
工件速度
=10m/min
径向进给量
=0.02mm/双行程。
3 切削工时
（见《工艺手册》表6.2-8）
5磨右端面
WA46KV6P350x40x127含义为：
2 切削用量的选择砂轮转速n=1600r/min（见机床说明书），V=35m/s
=0.015mm/双行程。
6磨左端面
2 切削用量的选择砂轮转速n=1600r/min（见机床说明书），V=35m/s。
（见《工艺手册》表6.2-8）得
总结
在邹老师的帮助指导下，一周的机械工艺课程设计即将结束，通过本次设计，我明白了设计要有宽广的专业知识做底蕴，不仅要在原有的设计人员的基础上学习，还要有富于创新的意识。
它也使我再一次对机械行业中占有重要地位的工艺设计有了更为深刻的认识和理解。
课程设计的过程是曲折、反复的，挺辛苦，不仅要查阅好多手册，而且要重新翻阅以前所学的多门相关专业课程的教材。
当这些知识一下子汇集在一起的时候，它使我以前学的那些零散的知识进行了一次充分的相互融合与贯通，使知识变成一个大的体系。
以前认为很多东西学的没用，其实是源于自己对机械这个行业入道不深，现在才发现所学的都是有用的，只是现在还没用上而已。
在本次课程设计中培养了我的分析实际问题的能力以及运用所学知识动手解决设计中遇到的各种问题的能力，从而使所学知识得以巩固，扩大并深化了所学的相关理论，为即将走向工作岗位打下坚实的基础，而且也培养了我深入实际，全面分析问题，整体把握和研究的工作方法和能力。
同时也使我熟悉了有关技术标准，提高了掌握和使用国家标准规范、规定的能力以及独立进行查找相关文献资料的能力。
本次课程设计对将来的工作有很大的裨益，相信自己在未来会很好的胜任这项工作。
作为从事机械设计业的一份子，不仅是为了我们自己，也为了机械设计业的更好发展而贡献出自己的一份力量。
当然，每一天为明天，做好现在才能做大做强未来，当下我们需要努力学好专业知识，不断深入实践，不断提升自己的专业技能，不但为接下来的毕业设计做准备，也为以后的工作学习做准备！
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