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