活塞杆的机械加工工艺规程.docx

1、活塞杆的机械加工工艺规程1.活塞杆的工艺性分析零件图样的分析（1）50mm770mm自身圆度公差为0.005mm。（2）左端M392-6g螺纹与活塞杆50mm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50mm中心线的同轴度公差为0.02mm。（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）50mm770mm表面渗氮，渗氮层深度0.3mm,表面硬度6265HRC。 材料38CrMoALA是常用的渗氮处理用钢。零件的工艺分析（1）活塞杆在正常使用中，承受交变载荷作用，50mm770mm处有密封装置往复摩擦其表面

2、，所以该处要求硬度高又耐磨。活塞杆采用38CrMoALA材料，50mm770mm部分经过调质处理和表面渗氮后，芯部硬度为2832HRC，表面渗氮层深度0.3mm，表面硬度为6265HRC。这样使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，但长径比很大，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，以减少加工时工件的变形，在加工两端螺纹时要使用中心架。 （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，所有的加工工序均采用两中心孔定位，符合基准统一原则。 （4）磨削外圆表面时，工件易产生让刀、弹性变

3、形，影响活塞杆的精度。因此，在加工时应修研中心孔，并保证中心孔的清洁，中心孔与顶尖间松紧程度要适宜，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，尤其磨削深度要小。 （5）在磨削50mm770mm外圆和1:20锥度时，两道工序必须分开进行。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

4、等应采取保护装置进行保护。审查零件的结构工艺性（1）结构力求简单、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）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

5、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50m

6、m770mm的外圆表面粗糙度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。查工艺手册得：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。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

7、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

8、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，

9、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

10、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Ra 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

11、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 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。按先粗后精的原则：先

12、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。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。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50mm770mm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

13、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80mm760mm锯床02锻造自由锻成62mm1150mm03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55mmCW616307粗车倒头装夹工件，顶另一端中心孔，车外圆至55mm接工序6加工处CW616308热处理调质处理2832HRC09粗车夹一端，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

14、平，钻中心孔CW616310粗车倒头装夹工作，中心架支撑另一端，车端面，保证总长1090mm，钻中心孔CW616311精车两顶尖装夹工作，车工件右端M392-6g，长60mm，直径方向留加工余量1mm，车50mm770mm时，要使用跟刀架，保证1:20的锥度，并留有加工余量1mmCW616312精车倒头两顶尖装夹工件，车另一端（左端）各部及螺纹M392-6g，长度100mm，直径方向留加工余量1mm，六方处外径车至48mm，并车六方与50mm连接的锥度CW616313磨修研两中心孔14粗磨两顶尖装夹工作，粗磨50mm770mm，留磨量0.10mmM143215粗磨两顶尖装夹工件，粗磨1:20锥

15、度，留磨量0.1mmM143216车两顶尖装夹工作，车右端螺纹M392-6g，切槽5mm36mm，倒角145CW616317车倒头两顶尖装夹工作，车左端螺纹M392-6g，切槽7mm36mm，倒角245CW616318磨修研两中心孔19半精磨两顶尖装夹工件，半精磨50mm770mm，留精磨量0.05mmM143220半精磨两顶尖装夹工件，半精磨1：20锥度，留精磨余量0.05mmM143221热处理渗氮处理50mm770mm，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41mm41mmX53K、分度头23精磨两顶尖装夹工

16、作，精磨50mm770mm，至图样尺寸M143224 精磨两顶尖装夹工作，精磨1:20锥度至图样尺寸M143225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

17、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：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=。 其数据如下表工序名称工序余量（mm）加工经

18、济精度（mm）表面粗糙度Ra(m)工序基本尺寸(mm)尺寸、公差(mm)精车15IT840粗车7IT1255锻造 262622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精车：48+7=55粗车：55+7=62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

19、表格工序名称工序余量（mm）加工经济精度（mm）表面粗糙度Ra(m)工序基本尺寸(mm)尺寸、公差(mm)精铣IT6精车7IT848粗车7IT1255锻造262622（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m 。（4）对活塞杆50mm770mm表面，加工工艺路线为：粗车精车粗磨半精磨精磨。由工序07、12、22组成。查工艺手册得各加工余量：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：50+=半粗磨：+=粗磨：+=51精车：51+4=55粗车：5

20、5+7=62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=。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工序名称工序余量（mm）加工经济精度（mm）表面粗糙度Ra(m)工序基本尺寸(mm)尺寸、公差(mm)精磨IT650半精磨IT7粗磨IT8精车4IT851粗车7IT1255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。由工序06、11、15、20、24组成。查工艺手册得各加工余量：精磨的加工余

21、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。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=。取粗车的经济精度等级为IT12，公差值为T1=。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

22、：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=100060/62r/min=308 r/min，查表CW6163主轴转速范围为101400，14001580（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(1)背吃刀量的确定：根据加工余量，背刀量为ap=.7mm（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

23、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=100060/55r/min=347 r/min。（4）计算工时以上工序采用的是同一进给量f=r则：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.。（2）进给量的确定：查表得 f1=r（3）切削速度的计算：取Vc为90m/min，车工件左端M392-6g，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

24、=1000Vc/d=603 r/min车50mm770mm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=r则：T31 = T32= T33=T总= T31+ T32+ T33=工序12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.。（2）进给量的确定：查表得 f1=r（3）切削速度的计算：取Vc为90m/min，车工件右端M392-6g，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/min车六方与50mm连接的

25、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=r则：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=420 mm/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

26、的速度和扭矩的作用，零件上方的22孔与操纵机构相连，55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55（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

27、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

28、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40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40孔上端面有位置度要求，其设计基准就是40孔上端面，为了使定位误差为零，应选择以22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22孔的尺寸与公差相同:即22+所谓定位误差，是指由于定位造成的加工面相对于工序

29、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B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