精密传动柱塞工艺设计报告资料.docx
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精密传动柱塞工艺设计报告资料
机械加工精度设计报告
课程名称：
机械制造基础实验
学院
专业班级
学号
姓名
联系方式
任课教师
2012年12月13日
目录
一、实验目的、意义………………………………………………３
二、计算生产纲领，确定生产类型………………………………4
三、零件的主要功用和技术要求…………………………………4
四、选择毛坯………………………………………………………4
五、工艺分析………………………………………………………5
六、工艺规程设计…………………………………………………5
七、机械加工工艺过程卡…………………………………………6
八、机械加工工序卡片……………………………………………8
九、总结……………………………………………………………10
十、参考文献………………………………………………………10
广东工业大学实验报告
学院专业10（6）班成绩评定__________
学号姓名（合作者_____号__________）教师签名_______
预习情况
操作情况
考勤情况
数据处理情况
实验______题目__“精密传动柱塞”的精度设计__第___周星期___第____节
一、实验目的、意义：
1、学习工艺规程的制定；
2、学习掌握公差与配合知识的应用以及精度的控制与检验。
3、培养分析综合能力、实验动手能力、数据处理能力及结合查阅文献进行总结的能力
实验______题目__“精密传动柱塞”的精度设计__第___周星期___第____节
一、柱塞机械加工工艺规程制订任务书
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
500~5000
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=270×1.5^1.0×0.08^0.75×9.81×0.75=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。
工序名称
加工余量（mm）
经济精度
工序尺寸
公差（um）
粗车
4
51
钻孔
24.5
25.5
半精车
0.6
50.4
铰孔
0.5
Ra0.32
25
23
精车
0.4
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
产品类型
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
1
备注
工序号
工序名称
工序内容
车间
工段
设备
工艺装备
准终
单件
1
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
车
粗车外圆
CG6125
刀具：
ISCR-IC908
量具：
螺旋测微器
0.25
3
车
粗车外圆
CG6125
切削Ф22柱塞轴
刀具：
ISCR-IC908
量具：
螺旋测微器
0.3
4
车
半精车端
CG6125
半精车工联两端端面
刀具：
ISCR-IC908
量具：
游标卡尺
0.3
5
车
半精车外圆
CG6125
半精车Ф22轴
刀具：
ISCR-IC908
便携式表面粗糙度仪RUGOSURF10
0.3
6
车
半精车柱塞头
CG6125
刀具：
ISCR-IC908
便携式表面粗糙度仪RUGOSURF10
0.25
7
车
精车柱塞头端面
CG6125
刀具：
ISCR-IC908
便携式表面粗糙度仪RUGOSURF10
0.3
8
车
精车柱塞头
CG6125
刀具：
ISCR-IC908
便携式表面粗糙度仪RUGOSURF10
0.3
9
车
端面倒角
CG6125
刀具：
ISCR-IC908
倒角1×45°
0.1
工厂
机械加工工艺过程卡片
产品类型
产品名称
精密传动柱塞
零件图号
零件名称
柱塞套筒
共2页
第2页
材料牌号
Q345
毛坯种类
锻造
毛坯外形尺寸
Ф55×55
毛坯件数
1
每台件数
1
备注
工序号
工序名称
工序内容
车间
工段
设备
工艺装备
准终
单件
1
车
粗车端面
CG61
25
切削工件两端端面
刀具：
YT15
量具：
游标卡尺
0.25
2
车
粗车外圆
CG6125
三爪卡盘
刀具：
YT15
量具：
螺旋测微器
0.5
3
车
半精车外圆
CG6125
刀具：
ISCR-IC908
量具：
螺旋测微器
0.3
4
车
半精车端面
CG6125
刀具：
ISCR-IC908
量具：
游标卡尺
0.3
5
钻
钻Ф24.5孔
CG6125
刀具：
L1452071Ф24.5
普通级直柄麻花钻
0.25
6
绞
绞Ф25孔
CG6125
刀具：
GB1132-84
机用铰刀
0.25
7
车
精车外圆
CG6125
刀具：
ISCR-IC908
便携式表面粗糙度仪RUGOSURF10
0.15
8
车
精车外圆端面
CG6125
刀具：
ISCR-IC908
便携式表面粗糙度仪RUGOSURF10
0.15
9
车
端面倒角
CG6125
刀具：
ISCR-IC908
倒角1×30°
0.1
八、机械加工工序卡片
工厂
机械加工工序卡片
产品类型
零件图号
共2页
产品名称
精密传动柱塞
零件名称
柱塞
第1页
材料牌号
20Cr
毛坯种类
锻造
毛坯外形尺寸
Ф30×55
每毛坯件数
1
每台件数
1
备注
工序号
工序名称
工步号
工步内容
工艺装备
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
粗车外圆
1、2
切削毛坯端面（左、右）
800
50.3
0.2
1.5
1
2
粗车端面
1
切削毛坯外圆表面
800
50.3
0.2
2
1
3
粗车外圆
1
车切毛坯外圆Ф22表面
800
40.2
0.2
2
1
4
半精车端面
1、2
半精车端面（左、右）
1000
50.3
0.1
0.4
2
5
半精车Ф22轴
1
半精车Ф22轴
1200
45.4
0.1
0.3
1
6
半精车柱塞头
1
半精车柱塞头
1200
45.4
0.1
0.3
1
7
精车端面
1、2
精车柱塞头端面（左、右）
1500
70.7
0.08
0.1
2
8
粗车外圆
1、
粗车柱塞头外圆表面
1800
84.8
0.08
0.1
1
2
精车柱塞头外圆表面
1800
84.8
0.08
0.05
2
9
车倒角
1
倒角
1000
1
1
工厂
机械加工工序卡片
产品类型
零件图号
共2页
产品名称
精密传动柱塞
零件名称
柱塞套筒
第2页
材料牌号
Q345
毛坯种类
轧制
毛坯外形尺寸
Ф55×55
每毛坯件数
1
每台件数
1
备注
工序号
工序名称
工步号
工步内容
工艺装备
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
粗车端面
1、2
粗车圆柱端面（左、右）
800
88.0
0.2
1.5
1
2
粗车外圆
1
粗车圆柱外圆表面
800
88.0
0.2
2
1
3
半精加工外圆表面
1
半精加工外圆表面
1000
97.4
0.1
0.3
1
4
半精车端面
1、2
半精车圆柱端面（左、右）
1000
97.4
0.1
0.3
2
5
钻孔
1
钻孔
350
6
绞孔
1
绞Ф25孔
7
精加工外圆
1
精加工外圆表面
1200
113.1
0.08
0.1
2
8
精车端面
1、2
精车端面（左、右）
1200
113.1
0.08
0.1
1
9
倒角
1
倒角30°
1000
0.1
1
1
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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