机械制造工艺学课程设计活塞杆机械加工工艺规程设计.doc

机械制造工艺学课程设计说明书 设计题目: 活塞杆机械加工工艺规程设计学 院：机电工程学院 班 级：机械设计制造及其自动化二班学 生： 学 号： 指导教师： 目 录1 零件的分析·······················································11.1零件结构工艺性分析··············································11.2 零件的技术要求分析··············································12 毛坯的选择·······················································22.1毛坯的选择及毛坯制造方法的选择··································22.2毛坯形状及尺寸的确定 ···········································23 工艺路线的拟定···················································23.1 定位基准的选择··················································23.2零件表面加工方案的选择··········································33.3加工顺序的安排··················································33.3.1加工阶段的划分················································43.3.2工序的集中与分散··············································43.3.3机械加工顺序的安排············································43.3.4热处理工序的安排··············································43.3.5辅助工序的安排 ···············································54 工序设计·························································64.1 机床和工艺装备的选择············································64.2工序设计························································6结论······························································11参考文献···························································121 .零件的分析1.1零件结构的工艺性分析 （1）mm×770mm自身圆度公差为0.005mm （2）左端螺纹与活塞杆mm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mm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) mm×770mm表面渗氮，渗氮层深度0.2-0.3表面硬度62一 65HRC1.2零件的技术要求分析 （1）活塞杆在使用过程中，承受交变载荷作用，mm×770mm处有密封装置往复摩擦表面，所以该处工艺要求硬度高又耐磨。活塞杆采用38CrMoAlAn材料，mm×770mm部分经过调质处理和表面渗碳处理，芯部硬度为23-32HRC,表面渗氮层深度0.2-0.3mm,表面硬度62-65HRC，所以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，长径比大，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，以减少加加工时工件变形，在加工两端螺纹时使用中心架。（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，使之符合基准统一原则。（4）磨削外圆表而时，工件易产生让刀、弹性变形，影响活塞杆的精度。因此，在加工时应修研中心孔，保证中心孔清洁，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，磨削深度要小。（5）在磨削中mm×770mm 外圆和1:20锥度时，两道工序序必须分开进行。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，螺纹部分等应采取保护装置进行保护。1. 3审查零件的结构工艺性 （1）给构力求简单、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）38CrMoAlAn刚具有良好的可锻性和耐磨性。2. 毛坯的选择21毛坯的选择及毛坯制造方法的选择 因为活塞杆的工作方式是往复运动的形式，为了增加活塞杆的寿命，减小活塞杆的磨损晕，因此毛坯选用38CrMoAlAn的合金结构钢。 由于活塞杆选择小批量生产，为了提高生产效率宜采用自由锻制造毛坯。2. 2毛坯形状及尺寸的确定(1) 毛坯形状 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，。又由于活塞杆选择小批量生产,考虑选择圆柱型毛坯。(2)毛坯基木尺寸 由于毛坯的制造方式是自由锻造，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，查工艺手册，确定毛坯的尺寸为:直径80mm，长度760mm。绘制锻造后零件毛坯图如下:3.工艺路线的拟定3.1 定位基准的选择 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，基准的选择是否合理影响到加工质星、生产率和加工成本。定位基准的选择合理与否，会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，会增加工序，或使工艺路线不合理，或使夹具设计团难，甚至达不到工件的加工精度要求。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，后选料精基准。结合整个工艺过程要进行统一考虑，先行工序序要为后续工序创造条件。（1）粗基准的选择粗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 ，可选轴的外圆表而面为定为基准，或用外圆表面和顶尖孔共同作为定位基准。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。中心孔加工采用三爪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为粗基准，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，用三爪自定心卡盘装夹另一端面，钻中心孔，才能保证两中心孔同轴。 （2）精基准的选择 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。3.2零件表面加工方案的选择 根据各加工表面的加工精度、表面粗糙度、位置精度等要求，各表面加工方法对应如表3-1：表3-1 加工方法的确定加工表面经济精度等级IT表粗糙度Ra(um)形状精度位置精度加工方法定位基准M39外圆表面IT83.2同轴度0.05粗车精车中心轴线六方处表面IT63.2粗车精车精铣中心轴线左端圆锥表面IT63.2粗车精车中心轴线50外圆表面IT60.4圆度0.05粗车精车半精磨精磨中心轴线120锥度表面IT60.8跳动度0.005同轴度0.02粗车精车半精磨精磨中心轴线 3.3加工顺序的安排 制定加工方案的一般原则为:先粗后精，先近后远，先主后次，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，降低成木。根据生产类型是小批量生产，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，在生产纲领已确定的情况下，采用通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。3.3.1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，其中表而粗糙度要求最高为Ra 0. 4um，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)、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。3.3.2工序的集中与分散 该活塞杆的生产类型为小批量生产，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。采用普通机床和部分高生产率专用设备，配用通用夹具，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。3. 3.3机械加工工序的安排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而，所以应先安排为后续序准备好定为基准。先加工精基准面，钻中心孔及车表面的外圆。 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，后安排精加工表面。 按先主后次的原则:先加工主要表面，先车外圆各个表面，端面，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mm×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。 3.3.4热处理工序的安排 在切削加工前应安排退火处理，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。3.3.5辅助工序的安排 毛坯铸件制造完成后，要对铸件的质量进行初检，避免缺陷零件进入下道工序当中，造成废品。零件在制造完成后，需要清除毛刺，清洗零件，以便为下一步的静平衡检测做准备，为此在机械加工完成之后，安排一次去毛刺，清洗的过程，去除毛刺和油污。最后，对零件进行静平衡检测，以保证零件的加工要求，同时可以筛除不合格产品，保证出厂的质量。 有各工艺安排确定活塞杆工艺路线如表3-2所示：表3-2 活塞杆工艺路线工序号工序名称工 序 内 容设 备1下料棒料2锻造自由锻3热处理退火4划线划两端中心孔线5钳工钻两端中心孔B2.56粗车夹左端，顶尖顶另一端，粗车外圆至55mm倒头装夹工件，顶另一端中心孔，车外圆至55mmCW61637热处理调质处理28-32HRC8粗车夹左端，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B2. 5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B2.5CW61639精车两顶尖装夹工作，车工件右端M39 x 2-6g，长60mm,直径方向留加工余量lmm，车mm×770mm时，要使用跟刀架，保证1:20的锥度，留留有加工余量1mm倒头两顶尖装夹工件，车另左端各部及螺纹M39 ×2-6g，长度100mm,直径方向留加工余量l mm，六方处外径车至48mm,并车六方与连接的锥度CW616310磨修研两中心孔11粗磨两顶尖装夹工作，粗磨mm×770mm，留磨量0.08-0.10mm粗磨1:20锥度部分，留磨量为0.1mmM143212车两顶尖装夹工作，车右端螺纹M39 ×2-6g,切槽5mm×36mm，倒角1×45º倒头两顶尖装夹工作，车左端螺纹M39 ×2-6g，切槽7mm X×36mm，倒角2×45ºCW616313磨修研两中心孔14半精磨两顶尖装夹工件，半精磨mm×770mm ,留精磨量0.04-0.05mm半精磨1:20锥度，留精磨余量0.04-0.05mmM143215热处理渗氮处理mm×770mm，深度为0.25-0.35mm，渗氮时，工件应垂直吊挂，防止变形，另外螺纹部分和六方部分均需要安装保护套16精铣铣六方至图样尺寸41mm×41mmX53K、分度头17精磨两顶尖装夹工作，精磨mm×770mm至图样尺寸两顶尖装夹工作，精磨120锥度至图样尺寸M143218检验入库按图样检验各部尺寸，涂油包装入库4 工序设计4.1机床的选择 工序1采用锯床 工序6、8、9、12采用CW6163车床 工序11、14、17采用M1432磨床 工序16采用X53K铣床 工艺设备的选择（1）选择夹具 该活塞杆的生产纲领是小批量生产，所以采用三抓卡盘、双顶尖和铣床专用夹具。（2）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;在铣床上加工的工序，采用硬质合金铣刀即可保证加工质量。（3）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4.2工序设计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M39×2-6g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 计算其各工序尺 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 取粗车的经济精度公差等级IT 12，其公差值为 其数据如表4-1：表4-1 活塞杆两端M39×2-6g的外圆表面工序加工余量的确定工序名称加工经济精度（mm）工序余量（mm）表粗糙度Ra(um)工序基本尺寸（mm）尺寸公差（mm）精车IT873.240粗车IT121512.555锻造±26262±2 现用计算法对精车径向的工序量进行分析 工序最大余量 工序最小余量 （2)对活塞杆六方处的表面，加工工艺路线为:粗半-精车-精铣。由工序序6、9、16组成。查工艺手册得各加工余量:精铣的加工余量为0.7，精车的加工余量为7mm,粗车的加工余量为7mm。 精铣:47.3+0.7=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=0.016mm取半精车的经济精度等级为IT8，公差值为T2=0. 039mm粗车的经济精度等级为IT12，公差值为T3=0.30mm数据如表4-2：表4-2活塞杆六方处的表面工序加工余量的确定工序名称 加工经济精度（mm）工序余量（mm）表粗糙度Ra(um)工序基本尺寸（mm）尺寸公差（mm）锻造±26262±2粗车IT12712.555精车IT873.248精铣IT60.70.841×41(3)对活塞杆靠左端的圆锥表面，加工工艺路线为:粗车精车。保证表面糙度Ra3. 2um.(4)对活塞杆mm×770mm表面，加工艺路线为:粗车精车粗磨半精磨精磨。查工艺手册后计算得其工艺如表4-3：表4-3 活塞杆mm×770mm表面工序余量的确定工序名称加工经济精度（mm）工序余量（mm）表粗糙度Ra(um)工序基本尺寸（mm）尺寸公差（mm）精磨IT60.040.450半精磨IT70.040.850.04粗磨IT80.921.650.08精车IT843.251粗车IT12712.555锻造±262 （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。查工艺手册得各加工余量:精磨的加工余星为0.04mm，半精磨的加工余量为0.06，粗磨车的加工余量为0.9,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=0.019mm取半精磨的经济精度等级为IT7，公差值为T2=0.030mm取粗磨的经济精度等级为IT8，公差值为T1=0.039mm取精车的经济精度等级为IT8，公差值为T2=0.039mm取粗车的经济精度等级为IT12，公差值为T1=0.30mm （6）.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。计算过程以工序9为例从上面的工艺过程中可知道该工序包含6个工步。对于前三个工步： (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=0.86mm/r（3）切削速度的计算： 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=603 r/min 车50mm×770mm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=0.86mm/r 则：T31 = T32= T33=3.42min T总= T31+ T32+ T33=5.81min对于后三个工步： (1)背吃刀量同上ap1= 1. 5mm.。（2）进给量同上f1=0.86mm/r（3）切削速度的计算： 取Vc为90m/min， 车工件右端M39×2-6g，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=0.86mm/r 则：T41 = T42= T43=0.021min T总= T41+ T42+ T43=1.54min 对于其他工序，切削用量和加工工时如表4-4：表4-4 其他工序的切削用量及加工工时切削用量及工时背吃刀量（mm）进给量（mm/r）切削速度(m/min)加工工时（min）工序63.50.86604.34工序870.86600.79工序11347600.867工序1232039.220.4、0.14、0.025工序1425078.50.050.03工序16475721.20.7工序175001570.010.02结语在这次设计过程中，使我真正的认识到自己的不足之处，以前上课没有学到的知识，在这次设计当中也涉及到了。使我真正感受到了知识的重要性。这次设计将我以前学过的机械制造工艺与装备、公差与配合、机械制图、工程材料与热处理工艺等知识很好的串联了起来，起到了穿针引线的作用，巩固了所学知识的作用。在机械制造工艺课程设计中，首先是对工件机械加工工艺规程的制定，这样在加工工件就可以知道用什么机床加工，怎样加工，加工工艺装备及设备等，因此，工件机械加工工艺规程的制定是至关重要的。在机械制造工艺课程设计中还用到了CAD制图和一些计算机软件，因为学的时间长了，因此在开始画图的时候有很多问题，而且不熟练，需参阅课本。CAD制图不管是现在，对以后工作也是有很大的帮助的。在这次机械制造工艺课程设计中，还有一个重要的就是关于专用夹具的设计，因为机床夹具的设计在学习的过程中只是作为理论知识讲的，并没有亲自设计过，因此，在开始的设计过程中，存在这样那样的问题，在老师的细心指导下，我根据步骤一步一步的设计，画图，查阅各种关于专用夹具的设计资料，终于将它设计了出来，我感到很高兴，因为在这之中我学到了以前没有学到的知识，也懂得了很多东西，真正做到了理论联系实际。在这次机械制造工艺课程设计中，我学到了很多知识，有一点更是重要，就是我能作为一个设计人员，设计一个零件，也因此，我了解了设计人员的思想，每一个零件，每件产品都是先设计出来，再加工的，因此，作为一个设计人员，在设计的过程中一点不能马虎，每个步骤都必须有理有据，不是凭空捏造的。而且，各种标准都要严格按照国家标准和国际标准，查阅大量资料，而且设计一个零件，需要花好长时间。亲自上阵后我才知道，做每件是都不是简简单单就能完成的，是要付出大量代价的。因此，我们也要用心去体会每个设计者的心思，这样才能像他们一样设计出好的作品。综上所述：这次的械制造工艺课程设计对我以后的工作起了很大的帮助，我认识到，无论是工作还是学习都必须做到认真、谨慎，时时处处细心。 此次课程设计，由于我对专业知识的掌握不过扎实，在设计过程中不能全面的考虑问题，故存在很多不足的地方，仍需要进一步研究和实践。最后恳请老师的批评与指正。参考文献【1】刘长青主编 机械制造技术课程设计指导 华中科技大学出版社出版【2】李益明主编 机械制造工艺设计 简明设计 机械工业出版社出版【3】王茂元主编 机械制造技术基础 机械工业出版社出版【4】常同立主编 机械制造工艺学 清华大学出版社