精密传动柱塞工艺设计报告资料Word文档格式.docx
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任务要求：
考虑毛坯选择、工艺路线、采用的设备、达到精度所采用的工装和定位方法。
1.上述制定指定零件（或零件组）的机械加工工艺规程，编制机械加工工艺卡片，选择所用机床、夹具、刀具、量具、辅具；
2.对所制定的工艺进行必要的分析论证和计算；
3.确定毛坯制造方法及主要表面的总余量；
4.确定主要工序的加工余量、工序尺寸、公差和技术要求；
5.对主要工序进行工序设计，编制合理的机械加工工艺规程卡，画出的工序简图，选择切削用量；
6.定位基准的选择，设计某一工序的夹具，绘制夹具装配图和主要零件图；
7.编写设计说明书。
二、计算生产纲领，确定生产类型
各种生产类型的生产纲领
（《机械制造技术基础》P253表5-5）
生产类型
纲领
单件生产
成批生产
大量生产
小批
中批
大批
产品类型
重型机械
<
5
5~100
100~300
300~1000
>
1000
中型机械
20
20~200
200~500
500~5000
5000
轻型机械
100
100~500
5000~50000
50000
计算公式N=Q·
n（1+α%+b%）
零件在每台产品中的数量n=1（件/台），年产量Q=20000（件/年），废品率α%=2%，备品率β%=3%，所以N=Q·
n（1+α%+b%）=20000×
1×
（1+2%+3%）=21000（件）
由于精密传动柱塞属于小型零件，根据N=21000可知此柱塞的生产为大批量生产
三、零件的主要功用和技术要求
精密传动柱塞是应用于油泵传动的重要零部件，柱塞和柱塞套的精密程度和质量决定了该油泵的质量，因此，做好精密传动柱塞的质量是柱塞泵的质量的关键环节。
柱塞和柱塞套是一对精密偶件，经配对研磨后不能互换，要求有高的精度和光洁度和好的耐磨性，其径向间隙2～3um。
柱塞头部圆柱面上切有斜槽，并通过径向孔、轴向孔与顶部相通，其目的是改变循环供油量；
柱塞套上制有进、回油孔，均与泵上体内低压油腔相通，柱塞套装入泵上体后，应用定位螺钉定位。
柱塞头部斜槽的位置不同，改变供油量的方法也不同。
目前，柱塞泵主要有两种类型：
轴向柱塞泵和径向柱塞泵。
柱塞泵按柱塞的排列方向不同，分为径向柱塞泵和轴向碎柱塞泵两大类。
柱塞和圆柱套筒主要加工部位有：
柱塞的柱头，套筒内壁、外圆等，对这些加工部位的主要技术要求有：
（1）柱塞
柱塞主要加工部位有：
柱塞头、Ф22外圆、端面，这些主要加工面加工的技术要求有：
1、柱塞头外圆公差代号为f7，基本偏差为0.021mm，表面粗糙度为Ra0.32；
跳动度0.03mm；
2、柱塞轴Ф22外圆表面，上下偏差为±
100um，Ra2.5；
3、柱塞端面Ra2.5，总长50，上下偏差为±
100um；
（2）柱塞套筒
柱塞套筒主要加工表面有内圆表面、外圆表面、端面，其加工技术要求为：
4、内圆表面公差代号为H8，基本偏差为0.033mm，表面粗糙度为Ra0.32，同轴度为0.1mm；
5、外圆表面上偏差为-0.025，下偏差为-0.064，表面粗糙度为Ra2.5，圆柱度0.04mm，
6、套筒端面表面粗糙度为Ra2.5，总长50，上下偏差±
100um。
四、选择毛坯
1、毛坯
由于精密传动柱塞要求受力、受压情况下进行良好的力和动力的传动，对零件的强度刚度和稳定性要求较高，因此，应采用锻造毛坯，选用硬质材料20Cr作为柱塞材料，并进行渗碳或者淬火处理，硬度要求HRC60左右，尺寸为Ф30*55。
套筒功用类似高压容器，要求有高的耐压强度，选用锻造毛坯，材料选用Q345，耐压强度≥345Mpa，尺寸为Ф55*55。
2、优缺点
优点：
20Cr作为常用的低淬透性合金渗碳钢，进行调质处理后，具表层组织为细针状回火高碳马氏体+粒状碳化物+少量残余奥氏体，硬度为58~64HRC，且在进行适当的渗碳处
理，获得更高表面硬度，芯部高强度的特点。
适合于制造小型的轴类零件。
Q345为低合金高强度钢结构钢，要求高强度的条件下，如作为柱塞套等高压容器，采用调质处理，表层获得回火索氏体，具有高的强度，保证柱塞套有良好的抗压性能和气密性。
缺点：
为了保证有足够的高强度和表面硬度，选用20Cr相对其他钢材较为昂贵，
且由于材料硬度较高，因此加工难度较高。
3、热处理
热处理方法：
均采用调质处理，表面高频感应加热淬火+高温回火。
五、工艺分析
1、毛坯加工方法：
1.柱塞毛坯加工方法：
柱塞毛坯采用20Cr，Ф30×
55；
由于材料较硬，不容易加工，宜在
半精加工前进行球化退火作为预先热处理，目的在于降低硬度，改善切削加工性，并为以后的淬火做好准备，减少工件的变形和开裂。
2.圆柱套筒毛坯加工方法：
圆柱套筒采用Q345，Ф55×
55，毛坯在热轧空冷后使用，对材
料先进行表面切削，外圆表面及端面粗加工完成后，麻花钻钻孔，再调质处理，铰孔，精加工外圆、端面。
2、零件加工顺序
1、加工基准后，柱塞加工，外圆表面粗加工，端面粗加工，Ф22轴表面粗加工，再柱塞头表面精加工。
2、圆柱套筒加工，外圆表面粗加工，端面粗加工，轴孔采用麻花钻钻孔，再铰孔。
六、工艺规程设计
1、定位基面的选择及分析
1.柱塞属于轴类旋转体零件，且每个表面均要加工，宜选择加工余量最少的表面作为粗基准，即Ф25外圆表面。
根据基准重合原则，选择设计基准轴的中心线作为精基准，以保证零件尺寸精加工度。
2.圆柱套筒属于圆柱类旋转体，粗基准、精基准统一选择设计基准作为加工基准，即圆柱套筒的对称中心线。
2、加工夹具的选择和计算
加工夹具：
设计夹具要满足轴、孔加工的加工精度要求，考虑到加工零件为Ф30×
55柱塞，Ф55×
55圆柱套筒，零件体积较少，选择三爪卡盘便能满足要求。
切削力的计算
主切削力经验公式：
Fz=Cfz×
ap^xfz×
f^yfz×
Vc^fc×
Kfc
Fz主切削力；
Cfz是一个与工件材料,刀具材料有关的系数ap切削深度；
f进给量；
xfz\yfz:
指数；
Kfz:
切削条件不同时的修正系数.
查表得：
Cfz=270,xfz=1.0yfz=0.75kfc=0.75，结合下表参数，求的：
Fz1=270×
1.5^1.0×
0.2^0.75×
9.81×
0.75=891.16N
Fz2=270×
0.08^0.75×
0.75=419.44N
由此可得，加工工件过程的切削力较小，只采用三爪卡盘作为夹具则满足要求。
3、车床、刀具的选择
车床：
柱塞加工采用粗车、半精车和精车加工方案，根据《机械加工工艺师手册》选用高精度车床CG6125，床身上最大回转半径250mm。
圆柱套筒采用粗车、半精车、转孔、铰孔加工方案，车床同样选用CG6125。
轴承孔端面采用粗、半精加工及精加工方案
刀具：
根据不同材料和不同工序，采用不同刀具进行加工。
由于20Cr材质较硬，应采用硬质合金刀具，具体选用ISCAR-IC908。
加工Q345，由于材质较软，在进行调制处理前选用车刀YT15则满足要求，精加工时由于进行过调制处理，表面硬度较高，采用ISCAR-IC908。
钻孔粗加工是，选用L1452071Ф14.5普通级直柄麻花钻
4、工序尺寸与公差的确定
柱塞：
平面度要求为0.010，表面粗糙度Ra0.32，毛坯加工余量为5。
基准如上所述
工序名称
加工余量（mm）
经济精度
工序尺寸
公差（um）
粗车
4
26
退火预热处理
半精加工
0.6
25.4
调质处理
时效处理
精车
0.4
Ra0.32
25
21
柱塞套筒：
平面度要求为0.010，表面粗糙度Ra2.5，毛坯加工余量为
以柱塞对称中心线为基准。
粗车
51
钻孔
24.5
25.5
半精车
50.4
铰孔
0.5
23
Ra2.5
50
120
七、机械加工工艺过程卡
工厂
机械加工工艺过程卡片
产品名称
精密传动柱塞
零件图号
零件名称
柱塞
共2页
第1页
材料牌号
20Cr
毛坯种类
锻造
毛坯外形尺寸
Ф30×
55
毛坯件数
1
每台件数
备注
工序号
工序内容
车间
工段
设备
工艺装备
准终
单件
车
粗车端面
CG61
夹具：
三爪卡盘
切削工件两端端面
刀具：
ISCR-IC908
量具：
游标卡尺
0.25
2
粗车外圆
CG6125
螺旋测微器
3
切削Ф22柱塞轴
0.3
半精车端
半精车工联两端端面
半精车外圆
半精车Ф22轴
便携式表面粗糙度仪RUGOSURF10
6
半精车柱塞头
7
精车柱塞头端面
8
精车柱塞头
9
端面倒角
倒角1×
45°
0.1
柱塞套筒
第2页
Q345
Ф55×
YT15
半精车端面
钻
钻Ф24.5孔
L1452071Ф24.5
普通级直柄麻花钻
绞
绞Ф25孔
GB1132-84
机用铰刀
精车外圆
0.15
精车外圆端面
30°
八、机械加工工序卡片
机械加工工序卡片
每毛坯件数
工步号
工步内容
主轴转速/（r/min）
切削速度/（m/min）
进给量/（mm/r）
切削深度/mm
进给次数
工时定额
机动
辅助
1、2
切削毛坯端面（左、右）
800
50.3
0.2
1.5
切削毛坯外圆表面
车切毛坯外圆Ф22表面
40.2
半精车端面（左、右）
1200
45.4
精车端面
精车柱塞头端面（左、右）
1500
70.7
0.08
1、
粗车柱塞头外圆表面
1800
84.8
精车柱塞头外圆表面
0.05
车倒角
倒角
轧制
粗车圆柱端面（左、右）
88.0
粗车圆柱外圆表面
半精加工外圆表面
97.4
半精车圆柱端面（左、右）
350
绞孔
精加工外圆
精加工外圆表面
113.1
精车端面（左、右）
倒角30°
九、总结
这次工艺课程设计，花费了许多时间，进行了大量的查阅和自习，使我对机械制造这门课程有了很深的认识。
理论知识易上手难学精，尤其是要联系实践，其中的复杂性不可小觑。
此次实验看似简单，但有许多关键的细节问题往往被忽视或者是要深究到底，即使是简单零件加工也要考虑方方面面，深思熟虑。
通过这个课程设计，不但使我巩固和理解了学过的知识点，而且在漫长的查阅和自习当中也学到了许多新的内容，对机械制造这一方面的认识覆盖面更加广泛。
虽然也遇到了重重困难，许多东西之前从未了解过，但终究是靠着一步步攀爬向上，最终克服了困难，也掌握到了学问。
总的来说，过程是辛苦的，但果实是甜美的。
这次课程设计，对我的自学，动手能力都是一个很大的提高。
十、参考文献
1、机械制造工艺学课程设计指导书赵家齐机械工业出版社
2、机械制造工艺学课程设计指导书及习题张龙勋机械工业出版社
3、机械制造工艺设计简明手册李益民机械工业出版社
4、切削用量手册艾兴肖诗纲机械工业出版社
5、实用机械制造工艺设计手册王凡机械工业出版社
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