精密傳動柱塞工藝設(shè)計報告-曾俊賢

1、課 程 設(shè) 計課程名稱： 機械制造技術(shù)基礎(chǔ) 題目名稱： 精密傳動柱塞工藝規(guī)程設(shè)計 學生學院： 機電工程學院 專業(yè)班級： 2011級機械類創(chuàng)新實驗班 學 號： 3111010597 學生姓名： 曾俊賢 指導老師： 于兆勤 2013 年 06 月 16 日目錄一柱塞機械加工工藝規(guī)程制訂任務(wù)書 3二 計算生產(chǎn)綱領(lǐng)，確定生產(chǎn)類型 3三 零件主要功用和技術(shù)要求 4四 選擇毛坯 5五 工藝分析 5六 工藝規(guī)程設(shè)計 6七 機械加工工藝過程卡 9八 機械加工工序卡片 11九 總 結(jié) 14十 參考文獻 15一、柱塞機械加工工藝規(guī)程制訂任務(wù)書1 柱塞10501020102圓柱套筒任務(wù)題目：“精密傳動柱塞”零件加工

2、工藝規(guī)程。任務(wù)目的：綜合運用"機械制造技術(shù)基礎(chǔ)"及有關(guān)課程內(nèi)容，分析和解決實際工程問題的。通過柱塞機械加工工藝規(guī)程制訂，培養(yǎng)學生制定零件機械加工工藝規(guī)程和分析工藝問題的能力， 以及設(shè)計機床夾具的能力。在設(shè)計過程中，學生應(yīng)熟悉有關(guān)標準和設(shè)計資料， 學會使用有關(guān)手冊和數(shù)據(jù)庫。柱塞機械加工工藝規(guī)程制訂是作為未來從事機械制造技術(shù)工作的一次基本訓練。任務(wù)目標：完成“精密傳動柱塞”加工精度設(shè)計之后，根據(jù)指導教師對零件的精度要求意見，設(shè)計并完成各零部件的成批或大批生產(chǎn)加工工藝規(guī)程設(shè)計加工工藝設(shè)計。具體零件圖由指導老師另外提供。任務(wù)要求：考慮毛坯選擇、工藝路線、采用的設(shè)備、達到精度所采用的

3、工裝和定位方法。1. 上述制定指定零件（或零件組）的機械加工工藝規(guī)程，編制機械加工工藝卡片，選擇所用機床、夾具、刀具、量具、輔具；2. 對所制定的工藝進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. 對主要工序進行工序設(shè)計，編制合理的機械加工工藝規(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

4、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)15510010030030010001000以上1101020020050050050005000以上1100100500500500050005000050000以上按計算公式N=Q·n(1+%)(1+%) 其中零件在每臺機床產(chǎn)品中的數(shù)量n=1（件/臺），年產(chǎn)量Q=20000（件/年），廢品率%=3%，備品率%=3%所以N=Q·n(1+%)(1+%)=20000×1×(1+3%)(1+3%）=21218（件）由于屬于小型零件，確定柱塞生產(chǎn)為大批量生產(chǎn)。三、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

5、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、光潔度和好的耐磨性，其徑向間隙23um。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、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

6、筒內(nèi)壁、外圓等，對這些加工部位的主要技術(shù)要求有：（一）、標注配合尺寸公差、重要尺寸公差1、工件在工作時有相對運動，因此采用間隙配合；2、由于無專門要求，采用基孔制；3、查優(yōu)先配合選用表，按一般轉(zhuǎn)速，采用一般間隙，考慮一定精度和加工經(jīng)濟性H8/f7；4、根據(jù)公差表，求出極限偏差并標注20f8基本尺寸20mm，公差等級IT8，標準公差I(lǐng)T=33m,es=-20m,ei=es-IT=-53m；10H8基本尺寸10mm，公差等級IT8，標準公差I(lǐng)T=22m,EI=0m,ES=EI+IT=22m；10f7基本尺寸10mm，公差等級IT7，標準公差I(lǐng)T=15m,es=-13m,ei=es-IT=-28m；

7、5、重要尺寸的尺寸公差，按學校車床能加工達到的經(jīng)濟精度設(shè)計，選公差等級IT8。（二）、孔軸形位公差設(shè)計標注 根據(jù)公差等級查機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計指導書表17.8-17.11可得到：圓柱套筒的外圓柱面形位公差設(shè)計對于外圓柱面，控制外圓柱形狀精度。因其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。平行度為0.050mm，圓柱度為0.009mm，同軸度為0.025mm，徑向圓跳動度為0.025mm。 圓柱套筒的內(nèi)圓柱面形位公差設(shè)計對于內(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，并且要求軸運動的準確性，因而需要有一定的精度。平行度為0.050mm，圓度為0.006mm

8、，同軸度為0.015mm，圓柱度為0.006mm，徑向圓跳動度為0.015mm。 零件“柱塞”形位公差設(shè)計 柱塞與圓柱套筒接觸面要保證軸運動的準確性，柱塞軸以公共軸線作為基準，以保證與其它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。平行度為0.030mm，垂直度為0.030mm，圓柱度為0.004mm，同軸度為0.010mm，兩軸頸圓跳動度為0.010mm。 粗糙度設(shè)計根據(jù)公差等級查機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計指導書表17-12，得出柱塞頭的軸頸表面粗糙度為0.4m，圓柱套內(nèi)徑表面粗糙度為0.4m，圓柱套外徑表面粗糙度為0.8m，其余表面粗糙度均

9、為3.2m。 一般零件尺寸設(shè)計 根據(jù)任務(wù)書圖中尺寸，考慮到圓柱套外徑很可能會跟其他零件進行裝配，所以就設(shè)計其加工精度到 IT8級，所以尺寸為，基本尺寸為20mm，上偏差是-0.020mm，下偏差是-0.053mm。由于其他為非十分重要部分尺寸，所以設(shè)計圓柱套長，軸長，柱塞小徑為，兩端柱塞頭長，材料預選45號鋼，并采用調(diào)質(zhì)處理，硬度要求達到 58 HRC。 四、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度和剛度，保持配合的精確性。由于需要進行滑動摩擦，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)處理，再進行表面淬火。圓柱套筒調(diào)質(zhì)后

10、內(nèi)表面再進行表面淬火。五、工藝分析5、1 柱塞分析 考慮1：由于柱塞外圓直徑為10mm，對于三爪卡盤夾具定位，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，三爪卡盤定位會產(chǎn)生誤差，所以，最后精車時應(yīng)該采用兩端頂尖定位方法加工外圓，所以粗加工時應(yīng)該加工出兩端頂尖孔，以外圓為粗基準，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備。 考慮2：粗基準采用毛坯外圓時，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，先加工一個端面，鉆中心孔，精車出另一端外圓；然

11、后以已精車過的外圓作基準，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：由于采用兩端頂尖定位時，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)加工工序繁多復雜，所以應(yīng)采用加工完未夾緊的一端后拆下來調(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，進行外圓車加工，然后再以外圓為基準，進行孔加工，由于內(nèi)孔有精度要求，要進行鉆、擴、鉸加工?？紤]2：由于孔加工完畢后進行熱處理時，要進行內(nèi)孔表面淬火，來加強內(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

12、果變形發(fā)生，可以再進行低溫回火，消除內(nèi)應(yīng)力，然后為了保證內(nèi)孔精度和粗糙度，要進行內(nèi)孔磨削，使內(nèi)表面光滑耐磨。六、工藝規(guī)程設(shè)計6、1加工流程設(shè)計 （1）柱塞：先以外圓作為粗基準，粗車外圓，精車端面；由于中心孔要求高，應(yīng)該先劃線，再到鉆床鉆中心孔；再以外圓中軸線為精基準，采用雙頂尖夾緊定位，精車外圓；熱處理后，可能會產(chǎn)生有誤差存在，所以應(yīng)該再以外圓為基準，修研兩端中心孔；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（三爪卡盤）鉆中心孔半精車和精車（雙頂尖）熱處理修研中心孔（三爪卡盤）磨削（雙頂尖） （2）套筒：對于加工孔類零件，應(yīng)以外圓為基準，采用三角卡盤夾緊定位，粗車和精車外

13、圓、端面后，進行孔的鉆擴加工；熱處理后，進行內(nèi)孔磨削處理。粗車和精車（三爪卡盤）鉆、擴、鉸孔熱處理磨削6、2加工余量設(shè)計 由于加工余量確定的計算方法比較復雜，而且未知毛坯尺寸，應(yīng)當根據(jù)工藝人員的經(jīng)驗確定加工余量，為了防止余量不夠而產(chǎn)生廢品，所估計余量一般偏大。一般可由機械加工工藝手冊或切削用量手冊中選取。 以下為本人粗略確定，僅作參考：估計毛坯為直徑25mm的45鋼棒料（未注明單位：mm）柱塞：圓跳動度0.010，圓柱度為0.004，柱塞兩頭表面粗糙度Ra0.4，毛坯加工余量為15工序名稱加工余量（mm）經(jīng)濟加工精度直徑工序尺寸（mm）公 差（m）粗車12IT11-IT1213半精車2IT8-

14、IT1011精車0.6IT6-IT710.4磨削0.4IT6-IT71015套筒：同軸度要求為0.010，圓柱度為0.006，內(nèi)孔表面粗糙度Ra0.8，毛坯加工余量為5工序名稱加工余量（mm）經(jīng)濟加工精度直徑工序尺寸（mm）公 差（um）粗車4IT11-IT1221精車1IT6-IT720鉆孔8IT11-IT148擴孔1IT129鉸孔0.6IT99.6磨削0.4IT6-IT710226、3 車床、鉆床、磨床和刀具的選擇 車床：CM6140車床鉆床：搖臂鉆床Z35磨床：內(nèi)圓磨床M2120刀具：車削時，由于未調(diào)質(zhì)且為45號鋼，采用鎢鈷類硬質(zhì)合金YT15； 粗車：75°可轉(zhuǎn)位外圓車刀，正四

15、邊形YT15刀片，B×H=16×25mm； 角度：前角=15°，后角=6°，主偏角=75°，刃傾角=2°， 刀尖圓弧半徑0.75，刀具后面磨損量VB=0.6，刀具耐用度T=60min。 精車和半精車：90°可轉(zhuǎn)位外圓車刀，選用凸三邊形YT15刀片； 角度：主偏角=90°，副偏角=10°，前角=15°，后角=8°，刃傾角=4°， 刀尖圓弧半徑=0.5， 刀具后面磨損量VB=0.4，刀具耐用度T=60min； 鉆孔時用L1452018 普通級直柄麻花鉆8.0mm； 擴孔時用直徑為

16、9的擴孔鉆； 鉸孔時用直徑為9.6的手用鉸刀。6、4 車削用量確定根據(jù)機械制造技術(shù)基礎(chǔ)P150-P154中表3-6至3-11計算（不加切削液計算）6.4.1柱塞 （1）粗車1、選擇背吃刀量。根據(jù)已知條件，單邊余量Z=6mm，故由表3-6得，背吃刀量=3mm，粗車兩次。2、選擇進給量。查表3-6得，f=0.4mm/r。3、選擇切削速度。工件材料為45鋼，由表3-11，v=100m/min，可保證刀具耐用度T=60min。4、確認機床主軸轉(zhuǎn)速n。 n=1000v/25 r/min = 1273.2 r/min5、切削用量：=3mm，f=0.40 mm/r，n=1273.2 r/min（2） 半精車

17、1、選擇背吃刀量。取背吃刀量a=1mm。2、選擇進給量。查表3-9得，當粗糙度R=1.6um，副偏角=10°，V>100m/min，刀尖圓弧半徑=1.0時，f=0.2-0.30mm/r，取f=0.20mm/r。3、選擇切削速度。工件材料為45鋼，由表3-11，v=130-160m/min，取v=140m/min。4、確認機床主軸轉(zhuǎn)速n。 n=1000v/13 r/min = 1000×140/（×13）r/min =3428.0r/min5、切削用量：=1mm，f=0.20mm/r，n=3428.0r/min（3） 精車1、選擇背吃刀量。取背吃刀量=0.30

18、mm。2、選擇進給量。查表3-9得，當粗糙度R=0.8um，副偏角=10°，V>100m/min，刀尖圓弧半徑=1.0時，f=0.12-0.20 mm/r，取f=0.16mm/r。3、選擇切削速度。工件材料為45鋼，由表3-11，v=130-160m/min，取v=140m/min。4、確認機床主軸轉(zhuǎn)速n。 n=1000v/11 r/min = 1000×140/（×11）r/min = 4051.2 r/min5、 切削用量：=0.30mm，f=0.16mm/r，n= 4051.2 r/min（mm）f（mm/r）n（r/min）粗車3（X2）0.4012

19、73.2半精車10.203428.0精車0.30.164051.26.4.1 套筒 （1）粗車（采用半精車，因為余量不足以粗加工，刀具為精加工刀具）1、選擇背吃刀量。取背吃刀量=2 mm。2、選擇進給量。查表3-9得，當粗糙度R=1.6um，副偏角=10°，V>100m/min，刀尖圓弧半徑=1.0時，f=0.20-0.30mm/r，取f=0.24 mm/r。3、選擇切削速度。工件材料為45鋼，由表3-11，v=130-160m/min，取v=130m/min。4、確認機床主軸轉(zhuǎn)速n。 n=1000v/25 r/min = 1000×130/（×25）r/m

20、in = 1655.2 r/min5、切削用量：= 2 mm，f=0.24 mm/r，n=1655.2 r/min（4） 精車1、選擇背吃刀量。取背吃刀量=0.5 mm。2、選擇進給量。查表3-9得，當粗糙度R=0.8 um，副偏角=10°，V>100m/min，刀尖圓弧半徑=1.0mm 時，f=0.12-0.20 mm/r，取f=0.16mm/r。3、選擇切削速度。工件材料為45鋼，由表3-11，v=130-160m/min，取v=130m/min。4、確認機床主軸轉(zhuǎn)速n。 n=1000v/21 r/min = 1000×130/（×21）r/min =

21、1970.5 r/min5、 切削用量：=0.5 mm，f=0.16 mm/r，n=1970.5 r/min（mm）f（mm/r）n（r/min） 粗車（半精車）20.241655.2精車0.50.161970.56、5 熱處理調(diào)質(zhì)：淬火（840°水冷）高溫回火（600°）表面淬火：由于柱塞半徑小，套筒壁薄，應(yīng)該用高頻表面淬火，頻率范圍250-300kHz，淬硬層深度為0.5mm-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，但溫度不高于200，范圍為150-200。7、 加工工藝過程卡 廣東工業(yè)大學2011級機械類創(chuàng)新實驗班機械加工工藝過程卡片零件圖號

22、零件名稱1柱塞工序號工序名稱及內(nèi)容機床夾具刀具量具輔具工時名稱型號名稱規(guī)格名稱規(guī)格1粗車端面普通車床CM6140三爪卡盤左偏刀75°鋼尺1502粗車外圓普通車床CM6140三爪卡盤左偏刀75°游標卡尺0.02/2003切斷后調(diào)頭夾緊重復1-3工序普通車床CM6140三爪卡盤切斷刀90°游標卡尺0.02/2004鉆兩端中心孔搖臂鉆床Z35虎鉗麻花鉆8.0mm游標卡尺0.02/2005中間檢驗 游標卡尺0.02/2006半精車一端配合面及端面普通車床CM6140雙頂尖左偏刀90°游標卡尺0.02/2007精車一端配合面及端面普通車床CM6140雙頂尖左偏刀9

23、0°游標卡尺0.02/2008拆下調(diào)頭，半精車另一端配合面普通車床CM6140雙頂尖左偏刀90°游標卡尺0.02/2009拆下調(diào)頭，精車另一端配合面普通車床CM6140雙頂尖左偏刀90°游標卡尺0.02/20010中間檢驗游標卡尺、外徑千分尺0.02/200、0-2511熱處理12磨外圓內(nèi)圓磨床M2120雙頂尖游標卡尺0.02/20013最終檢驗游標卡尺、外徑千分尺0.02/200、0-25設(shè)計者曾俊賢指導老師于兆勤共2頁第1頁廣東工業(yè)大學2011級機械類創(chuàng)新實驗班機械加工工藝過程卡零件圖號零件名稱2套筒工序號工序名稱及內(nèi)容機床夾具刀具量具輔具工時名稱型號名稱規(guī)格

24、名稱規(guī)格1粗車端面和外圓普通車床CM6140三爪卡盤左偏刀75°鋼尺1502精車端面和外圓普通車床CM6140三爪卡盤左偏刀90°游標卡尺0.02/2003切斷普通車床CM6140三爪卡盤切斷刀90°游標卡尺0.02/2004粗車和精車另一端面普通車床CM6140三爪卡盤左偏刀75°90°游標卡尺0.02/2005檢驗游標卡尺、外徑千分尺0.02/2000-256鉆兩端中心孔搖臂鉆床Z35虎鉗麻花鉆游標卡尺0.02/2007擴孔搖臂鉆床Z35虎鉗擴孔鉆游標卡尺0.02/2008鉸孔搖臂鉆床Z35虎鉗鉸刀游標卡尺0.02/2009檢驗游標卡尺、百

25、分表0.02/2000-1010熱處理11磨內(nèi)圓內(nèi)圓磨床M2120三爪卡盤游標卡尺0.02/20012最終檢驗游標卡尺百分表0.02/2000-10設(shè)計者曾俊賢指導老師于兆勤共2頁第2頁八、機械加工工序卡片廣東工業(yè)大學2011級機械類創(chuàng)新實驗班機械加工工序卡片產(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25×100每毛坯件數(shù)1每臺件數(shù)1備注工序號工序名稱工步號工步內(nèi)容工藝裝備主軸轉(zhuǎn)速/(r/min)切削速度/(m/min)進給量/(mm/r)切削深度/mm進給次數(shù)工時定額機動輔助夾緊1三角卡盤夾緊長度30mm1粗車端面1粗車圓柱端面12

26、001000.4112粗車外圓1粗車圓柱外圓表面至13，長60mm12001000.4323車斷1車斷，從未夾緊一端53開始切斷4504調(diào)頭車端面1粗車另一端圓柱端面12001000.4315夾緊1雙頂尖夾緊定位6半精車一端外圓表面1半精車未夾緊端外圓表面至直徑11，長度10mm36001400.2117精車一端外圓表面1精車未夾緊端外圓表面至直徑10.4mm，長度10mm40001400.160.318車倒角1倒角c1120019調(diào)頭半精車剩下一端外圓1半精車剩余外圓表面至直徑11，長度10mm36001400.21110精車剩下一端外圓1精車剩余外圓表面至直徑10.4mm40001400.

27、160.3111車倒角1倒角c11200112粗車中間外圓表面1從未夾緊一端10mm開始，車外圓至8，長30mm12001000.41.0113熱處理1,2調(diào)質(zhì)，表面淬火14鉗工1修研中心孔15磨兩端外圓1磨削兩端外圓0.21廣東工業(yè)大學2011級機械類創(chuàng)新實驗班機械加工工序卡片產(chǎn)品名稱精密傳動柱塞零件圖號2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25×100每毛坯件數(shù)1每臺件數(shù)1備注工序號工序名稱工步號工步內(nèi)容工藝裝備主軸轉(zhuǎn)速/(r/min)切削速度/(m/min)進給量/(mm/r)切削深度/mm進給次數(shù)工時定額機動輔助夾緊1三角卡盤夾緊長度30mm1粗車端面1粗車圓柱端面12001000.24212粗車外圓1粗車圓柱外圓表面至21，長50mm16001300.24213精車端面1精車外圓端面20001300.160.514精車外圓表面1精車外圓表面至夾緊處20，長50mm20001300.160.515車倒角1倒角c14506車斷1車斷，從未夾緊一端53mm開始切斷4507車倒角1倒角c14508調(diào)頭粗車端面1粗車圓柱端面12001000.5219精車端面1精車外圓端面20001300.30.5210鉆孔1鉆孔至8mm11擴孔1擴孔至9mm12鉸孔1鉸孔至9.513熱處理2調(diào)質(zhì)，內(nèi)表面淬火14磨削內(nèi)孔1磨削內(nèi)孔至10mm九、總結(jié)對于這