廣東工業(yè)大學(xué)精密傳動柱塞工藝設(shè)計報告.doc

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課 程 設(shè) 計 學(xué) 院 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 年級班別 14級機(jī)電（6）班 學(xué) 號 3114000271 學(xué)生姓名 劉就杰 2016 年 12 月 29 日 目錄 一．柱塞機(jī)械加工工藝規(guī)程制訂任務(wù)書 1 二． 計算生產(chǎn)綱領(lǐng)，確定生產(chǎn)類型 2 三． 零件主要功用和技術(shù)要求 2 四． 選擇毛坯 2 五． 工藝分析 3 六． 工藝規(guī)程設(shè)計 3 七． 機(jī)械加工工藝過程卡 3 八． 機(jī)械加工工序卡片 3 九． 總 結(jié) 3 十． 參考文獻(xiàn) 3 1柱塞機(jī)械加工工藝規(guī)程制訂任務(wù)書 任務(wù)要求：考慮毛坯選擇、工藝路線、采用的設(shè)備、達(dá)到精度所采用的工裝和定位方法。 1. 上述制定指定零件（或零件組）的機(jī)械加工工藝規(guī)程，編制機(jī)械加工工藝卡片，選擇所用機(jī)床、夾具、刀具、量具、輔具； 2. 對所制定的工藝進(jìn)行必要的分析論證和計算； 3. 確定毛坯制造方法及主要表面的總余量； 4. 確定主要工序的加工余量、工序尺寸、公差和技術(shù)要求； 5. 對主要工序進(jìn)行工序設(shè)計，編制合理的機(jī)械加工工藝規(guī)程卡，畫出的工序簡圖，選擇切削用量； 6. 定位基準(zhǔn)的選擇，設(shè)計某一工序的夾具，繪制夾具裝配圖和主要零件圖； 7. 編寫設(shè)計說明書。 2計算生產(chǎn)綱領(lǐng)，確定生產(chǎn)類型 各種生產(chǎn)類型的生產(chǎn)綱領(lǐng) （《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》P253 表5-5） 生產(chǎn)類型 同一種零件的年產(chǎn)量 重型零件 中型零件 輕型零件 單件件生產(chǎn) 小批量生產(chǎn) 中批量生產(chǎn) 大批量生產(chǎn) 大量生產(chǎn) 1～5 5～100 100～300 300～1000 1000以上 1～10 10～200 200～500 500～5000 5000以上 1～100 100～500 500～5000 5000～50000 50000以上 按計算公式N=Qn(1+α%+β%) 其中零件在每臺產(chǎn)品中的數(shù)量n=1（件/臺），年產(chǎn)量Q=20000（件/年）， 廢品率α%=2%，備品率β%=3% 所以N=Qn(1+α%+β%) =200001（1+2%+3%）=21000（件） 由于屬于小型零件，確定柱塞生產(chǎn)為大批量生產(chǎn)。 3零件的主要功用和技術(shù)要求 精密傳動柱塞是應(yīng)用于油泵傳動的重要零部件，柱塞和柱塞套的精密程度和質(zhì)量決定了該油泵的質(zhì)量，因此，做好精密傳動柱塞的質(zhì)量是柱塞泵的質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。柱塞和柱塞套是一對精密偶件，經(jīng)配對研磨后不能互換，要求有高的精度和光潔度和好的耐磨性，其徑向間隙2～3um。 柱塞頭部圓柱面上切有斜槽，并通過徑向孔、軸向孔與頂部相通，其目的是改變循環(huán)供油量；柱塞套上制有進(jìn)、回油孔，均與泵上體內(nèi)低壓油腔相通，柱塞套裝入泵上體后，應(yīng)用定位螺釘定位。柱塞頭部斜槽的位置不同，改變供油量的方法也不同。 目前，柱塞泵主要有兩種類型：軸向柱塞泵和徑向柱塞泵。柱塞泵按柱塞的排列方向不同，分為徑向柱塞泵和軸向碎柱塞泵兩大類。 柱塞和圓柱套筒主要加工部位有：柱塞的柱頭，套筒內(nèi)壁、外圓等，對這些加工部位的主要技術(shù)要求有： （一）標(biāo)注配合尺寸公差、重要尺寸公差 （1） 根據(jù)部件工作條件和性質(zhì)，應(yīng)該采用間隙配合； （2） 當(dāng)所加工工件無專門要求的時候，應(yīng)該采用基孔制； （3） 根據(jù)優(yōu)先配合選用表，一般轉(zhuǎn)速工件，一般采用間隙，考慮精度和加工經(jīng)濟(jì)性，軸應(yīng)選f7，孔則選擇H8（一般情況下軸的公差等級比孔的公差等級高一個等級）； （4） 由公差表和計算公式：標(biāo)準(zhǔn)公差=上極限偏差-下極限偏差 查資料書《公差測量與技術(shù)測量》書本可知道 Φ20f7基本尺寸20mm,公差等級IT7,標(biāo)準(zhǔn)公差I(lǐng)T=21μm, es=-20μm, ei=es-IT=-41μm； Φ10H8基本尺寸10mm,公差等級IT8,標(biāo)準(zhǔn)公差I(lǐng)T=22μm, EI=0μm, ES=EI+IT=22μm； Φ10f7基本尺寸10mm,公差等級IT7,標(biāo)準(zhǔn)公差I(lǐng)T=15μm, es=-13μm, ei=es-IT=-28μm； 5、重要尺寸的尺寸公差，按學(xué)校車床能加工達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度設(shè)計，選公差等級IT8。 （二）、孔軸形位公差設(shè)計標(biāo)注 （1） 對于外圓柱面 控制外圓柱形狀精度，則要用于定位與固定裝置，因此外圓柱面需要有一定的形狀精度。同軸度公差為0.010mm，圓柱度公差為0.006mm，徑向圓跳動為0.010mm。并且加工以軸線為基準(zhǔn)。 （2）對于內(nèi)圓柱面，確保內(nèi)外圓柱共軸、內(nèi)圓柱形狀精度。因其要保證與軸的間隙配合，并且要求軸運(yùn)動的準(zhǔn)確性，因而需要有一定的精度；同軸度公差為0.010mm，圓柱度公差為0.006mm，徑向圓跳動為0.010mm （3）內(nèi)圓柱面由于要和柱塞配合，要盡量減小摩擦系數(shù)，而外圓柱面沒太多要求，且綜合考慮學(xué)校設(shè)備等原因，則外圓柱面選擇Ra3.2，內(nèi)圓柱面選擇Ra1.6。 （4） 關(guān)于零件“柱塞”：柱塞軸以公共軸線作為基準(zhǔn)，以保證與其他零件的工作位置精度。為檢測控制方便，同時在一定程度上能控制軸頸表面形狀誤差，采用徑向圓跳動公差控制。（5）柱塞與圓柱套筒接觸面要保證軸運(yùn)動的準(zhǔn)確性，零件“柱塞”兩端頸軸直徑10f7，以兩軸頸軸為基準(zhǔn)，以保證與其它零件的工作位置精度，10f7 ， 同軸度公差為0.006mm，圓柱度公差為0.006mm，徑向圓跳動為0.006mm，加工也以軸線為基準(zhǔn)。 柱塞頭兩軸頸表面及套筒內(nèi)表面粗糙度為Ra1.6，其他非重要表面為Ra3.2。 4選擇毛坯 本零件的主要功用是傳遞小動力，其工作時需承受不大的沖擊載荷，不過要求有較高的強(qiáng)度和剛度，保持配合的精確性。由于需要進(jìn)行滑動摩擦，所以表面必須有足夠的硬度。因此柱塞可選用45鋼，熱處理可采用調(diào)質(zhì)，再表面淬火。圓柱套調(diào)質(zhì)后內(nèi)孔和外圓表面淬火。 5工藝分析 5.1柱塞分析 考慮1：由于柱塞外圓直徑為10，對于三角卡盤夾具定位，可能會產(chǎn)生跳動現(xiàn)象，對于同軸度，和圓跳動度要求比較高來說，三角卡盤定位會產(chǎn)生誤差，所以，最后精車時應(yīng)該采用兩端頂尖加工外圓，所以粗加工時應(yīng)該加工出兩端頂尖孔，以外圓為粗基準(zhǔn)，用三角卡盤定位，車端面，加工兩端中心孔和車出大致輪廓，留出足夠余量為后面半精車和精車做準(zhǔn)備。 考慮2：粗基準(zhǔn)采用毛坯外圓時，中心孔加工采用三爪自定心卡盤裝夾毛坯外圓，車端面、鉆中心孔。但必須注意，一般不能用毛坯外圓裝夾兩次鉆兩端中心孔，而應(yīng)該以毛坯外圓作粗基準(zhǔn)，先加工一個端面，鉆中心孔，車出一端外圓；然后以已車過的外圓作基準(zhǔn)，用三爪自定心卡盤裝夾(有時在上工步已車外圓處搭中心架)，車另一端面，鉆中心孔。如此加工中心孔，才能保證兩中心孔同軸。 考慮3：由于采用兩端頂尖時，有一端需要夾緊工件來撥動工件轉(zhuǎn)動，若留有余量用于夾緊，后續(xù)加工工序繁多復(fù)雜，所以應(yīng)采用加工完未夾緊的一端時拆下來調(diào)轉(zhuǎn)加工另外一頭。 5.2柱塞套筒 考慮1：外圓精度要求沒那么高，所以可以用三角卡盤夾緊定位，進(jìn)行外圓車加工，然后再以外圓為基準(zhǔn)，進(jìn)行孔加工，由于內(nèi)孔有精度要求，要進(jìn)行鉆擴(kuò)鉸加工。 考慮2：由于孔加工完畢后進(jìn)行熱處理時，要進(jìn)行內(nèi)孔表面淬火，來加強(qiáng)內(nèi)表面的耐磨度和硬度，但淬火可能有殘余內(nèi)應(yīng)力，淬火后應(yīng)該檢查，如果變形發(fā)生，可以再進(jìn)行低溫回火，消除內(nèi)應(yīng)力，然后為了保證內(nèi)孔精度和粗糙度，要進(jìn)行內(nèi)孔磨削，使內(nèi)表面光滑耐磨。 6工藝規(guī)程設(shè)計 6.1加工流程設(shè)計 （1）柱塞：先以外圓為粗基準(zhǔn)，粗車外圓，精車端面；由于中心孔要求高，應(yīng)該先劃線，到鉆床鉆中心孔；再以外圓中軸線為精基準(zhǔn)，采用雙頂尖夾緊定位，精車外圓；熱處理后，會產(chǎn)生較大變形的誤差存在，所以應(yīng)該再以外圓為基準(zhǔn)，修研兩端中心孔，因?yàn)橛弥行目鬃鳛槎ㄎ换鶞?zhǔn)磨外圓表面，所以對中心孔有一定的精度要求。最后精加工磨削中，應(yīng)該以雙頂尖夾緊定位，保證精度和粗糙度。 粗車—半精車—調(diào)質(zhì)—表面淬火——低溫回火—修研中心孔（三角卡盤）—磨削（雙頂尖） （2）套筒：對于加工孔類零件，應(yīng)以外圓為基準(zhǔn)，采用三角卡盤夾緊定位，車外圓，端面后，進(jìn)行孔的鉆擴(kuò)加工；熱處理后，進(jìn)行內(nèi)孔磨削處理。 粗車—半精車——鉆擴(kuò)鉸——表面淬火——低溫回火——磨削 6.2加工余量設(shè)計 從經(jīng)濟(jì)性方面考慮。柱塞頭毛坯為直徑15mm長70mm的45鋼棒料 柱塞頭 工序名稱 半徑加工余量（mm） 經(jīng)濟(jì)精度 直徑工序尺寸 公 差（um） 粗車 1 IT11-IT12 13 粗車（中間） 2.5 IT11-IT12 8 半精車 1 IT8-IT10 11 磨削 0.5 IT6-IT7 10 15 從經(jīng)濟(jì)性方面考慮。套筒毛坯為直徑24mm長70mm的45鋼棒料 套筒 工序名稱 加工余量（mm） 經(jīng)濟(jì)精度 直徑工序尺寸 公 差（um） 粗車 1 IT11-IT12 22 半精車 0.5 IT6-IT7 21 鉆孔 4 IT11-IT14 8 擴(kuò)孔 0.5 IT12 9 鉸孔 0.5 IT6-IT7 10 22 磨削 0.5 IT6-IT7 20 6.3車床、鉆床、磨床和刀具的選擇 車床：C6140A車床 鉆床：搖臂鉆床 磨床：外圓磨床. 刀具：車削時，由于未調(diào)質(zhì)且為45號鋼。選用硬質(zhì)合金刀具。 粗車：90切斷刀， 75外圓車刀，45左偏刀 。 精車和半精車：90切斷刀， 75外圓車刀，45左偏刀。 鉆孔時用直柄麻花鉆8.0mm 擴(kuò)孔時用直徑為9的擴(kuò)孔鉆 鉸孔時用直徑為10的鉸刀 6熱處理 調(diào)質(zhì)：淬火（840水）——高溫回火（600） 表面淬火：由于柱塞半徑小，套筒薄壁，應(yīng)該用高頻表面淬火，頻率范圍250-300kHz，淬硬層深度為0.5-2mm 低溫回火：經(jīng)檢查若表面淬火后，變形產(chǎn)生誤差較大，可低溫回火，但不高于200℃，范圍為150-200℃。 描圖 描校 裝訂號 底圖號 機(jī)電學(xué)院 機(jī)械加工工藝過程卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 零件名稱 柱塞 共1頁 第1頁 材料牌號 45號鋼 毛坯種類 毛坯外形尺寸 15x70 每毛坯可制件數(shù) 1 每臺件數(shù) 1 備注 工序號 工 名 序 稱 工 序 內(nèi) 容 車間 工段 設(shè) 備 工藝裝備 工 時 準(zhǔn)終 單件 1 粗車 車端面及外圓，車倒角 切斷掉頭，車倒角 車端面及外圓。 C6140A 鋼尺、游標(biāo)卡尺、三爪卡盤 2 鉆孔 鉆兩端中心孔 鉆床 虎鉗、麻花鉆、 3 熱處理 調(diào)質(zhì) 4 半精車 半精車外圓配合面 C6140A 游標(biāo)卡尺，雙頂尖 5 熱處理 表面淬火+低溫回火 6 鉆 修研中心孔 鉆床 游標(biāo)卡尺， 7 磨 外圓粗磨 外圓精磨 外圓磨床 游標(biāo)卡尺，雙頂尖 設(shè)計 （日期） 審核 （日期） 標(biāo)準(zhǔn)化（日期） 會簽 （日期） 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 7加工工藝過程卡 描圖 描校 底圖號 裝訂號 機(jī)電學(xué)院 機(jī)械加工工藝過程卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 零件名稱 套筒 共1頁 第1頁 材料牌號 45號鋼 毛坯種類 毛坯外形尺寸 24x70 每毛坯可制件數(shù) 1 每臺件數(shù) 1 備注 工序號 工 名 序 稱 工 序 內(nèi) 容 車間 工段 設(shè) 備 工藝裝備 工 時 準(zhǔn)終 單件 1 車 粗車端面及外圓， 半精車端面及外圓，車倒角 切斷掉頭， 半精車端面。車倒角 C6140A 鋼尺、游標(biāo)卡尺、三爪卡盤 2 鉆 鉆孔， 擴(kuò)孔， 鉆床 虎鉗、麻花鉆、專用夾具，擴(kuò)孔鉆，游標(biāo)卡尺 3 車 車內(nèi)孔倒角 C6140A 三爪卡盤 4 鉸 鉸孔 鉸刀 5 熱處理 內(nèi)孔和外圓表面淬火+低溫回火 6 磨 磨外圓 磨床 游標(biāo)卡尺 設(shè)計 （日期） 審核 （日期） 標(biāo)準(zhǔn)化（日期） 會簽 （日期） 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 8機(jī)械加工工序卡片 機(jī)電工程學(xué)院 機(jī)械加工工序卡片 產(chǎn)品名稱 精密傳動柱塞 零件圖號 1 共2頁 零件名稱 柱塞 第1頁 材料牌號 45鋼 毛坯種類 軋制 毛坯外形尺寸 Ф15*100 每毛坯件數(shù) 1 每臺件數(shù) 1 備注 工序 工序名稱 公步 工步內(nèi)容 工藝裝備 主軸轉(zhuǎn)速/(r/min) 切削速度/(m/min) 進(jìn)給量/(mm/r) 背吃刀量/mm 走刀次數(shù) 工時定額 機(jī)動 輔助 1 粗車 1 粗車圓柱端面 45左偏刀，游標(biāo)卡尺、三爪卡盤。 560 0.4 2 1 2 粗車圓柱外圓表面至Ф13，長60 75外圓車刀，游標(biāo)卡尺、三爪卡盤。 560 23 0.4 1 1 3 從長10處開始車到40，粗車圓柱外圓表面至Ф8， 90切斷刀，游標(biāo)卡尺、三爪卡盤。 560 14 0.4 2.5 1 4 車倒角 90切斷刀，三爪卡盤。 560 14 5 車斷，從距離未夾緊一端53處開始切斷 90切斷刀，游標(biāo)卡尺、三爪卡盤。 450 —— —— —— —— 6 粗車端面 45左偏刀，游標(biāo)卡尺、三爪卡盤。 560 0.4 1.5 2 7 車倒角 90切斷刀，三爪卡盤。 560 14 2 鉆 1 鉆中心孔 虎鉗、麻花鉆、 300 2 3 熱處理 1 調(diào)質(zhì) 4 半精車 1 半精車外圓表面至Ф11 75外圓車刀，游標(biāo)卡尺、雙頂尖。 900 30 0.3 1 2 5 熱處理 1 表面淬火+低溫回火 6 鉆 1 修研中心孔 麻花鉆，虎鉗， 300 0.1 1 7 磨 1 粗磨兩端外圓 雙頂尖 3000 0.3 1 2 精磨兩端外圓 雙頂尖 3600 0.2 1 機(jī)電工程學(xué)院 機(jī)械加工工序卡片 產(chǎn)品名稱 精密傳動柱塞 零件圖號 1 共2頁 零件名稱 套筒 第2頁 材料牌號 45鋼 毛坯種類 軋制 毛坯外形尺寸 Ф24*100 每毛坯件數(shù) 1 每臺件數(shù) 1 備注 工序 工序名稱 公步號 工步內(nèi)容 工藝裝備 主軸轉(zhuǎn)速/(r/min) 切削速度/(m/min) 進(jìn)給量/(mm/r) 切削深度/mm 進(jìn)給次數(shù) 工時定額 機(jī)動 輔助 1 車 1 粗車圓柱端面 45左偏刀游標(biāo)卡尺、三爪卡盤。 560 44 0.3 2 1 2 粗車圓柱外圓表面至Ф22，長60 75外圓車刀游標(biāo)卡尺、三爪卡盤。 560 37 0.3 1 1 3 半精車外圓端面 45左偏刀游標(biāo)卡尺、三爪卡盤。 900 0.3 0.5 1 4 半精車外圓表面至夾緊處Ф21 75外圓車刀游標(biāo)卡尺、三爪卡盤。 900 56 0.3 0.5 1 5 車倒角 90車斷刀游、三爪卡 560 37 6 車斷，從未夾緊一端53開始切斷 90車斷刀游標(biāo)卡尺、三爪卡盤。 450 —— —— —— —— 7 半精車斷處端面 45左偏刀，游標(biāo)卡尺、三爪卡盤。 900 8 車倒角 90車斷刀游、三爪卡盤。 560 0.3 1 3 2 鉆 1 鉆孔至Ф8 虎鉗、麻花鉆、 300 2 擴(kuò)孔至Ф9 擴(kuò)孔鉆，虎鉗、 300 3 車 1 車倒角 90車斷刀游標(biāo)卡尺、三爪卡盤。 560 4 鉸 1 鉸孔至10 鉸刀，虎鉗 5 熱處理 1 內(nèi)孔和外圓表面淬火+低溫回火 6 磨 1 磨外圓至20 3600 0.5 1 9總結(jié) 經(jīng)過這一次加工工藝的綜合實(shí)驗(yàn)，我自己本人綜合運(yùn)用機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)及有關(guān)課程內(nèi)容，分析了和解決了精密傳動柱塞零件加工工藝規(guī)程。學(xué)習(xí)了有關(guān)機(jī)床，夾具，刀具和量具，輔具的使用，和對于如何加工精密傳動柱塞有了深入的認(rèn)識，熟悉了有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計資料，最重要的是我認(rèn)真編寫了一次加工工藝規(guī)程卡和加工工藝工序卡。對于我以后在工作實(shí)習(xí)中寫加工工藝規(guī)程卡和加工工藝工序卡有了很好的經(jīng)驗(yàn)積累。 10參考文獻(xiàn) [1] 《公差配合與技術(shù)測量》 .北京航天航空大學(xué)出版社，2010. [2] 張龍勛，機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書及習(xí)題,機(jī)械工業(yè)出版社,2007 [3] 李益民編，機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊； 機(jī)械工業(yè)出版社,1999 [4] 艾興 肖詩綱,切削用量手冊, 機(jī)械工業(yè)出版社,1994 [5] 王凡,實(shí)用機(jī)械制造工藝設(shè)計手冊；機(jī)械工業(yè)出版社,2008