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1、1课 程 设 计课程名称 机械制造技术基础 题目名称 柱塞工艺课程设计 学生学院 机电工程学院 专业班级 09 机械设计制造及其自动化(5)班 学 号 3109000557 学生姓名 许昊佳 指导教师 成绩评定 教师签名 2011 年 12 月 7 日2目录一柱塞机械加工工艺规程制订任务书 3二 计算生产纲领，确定生产类型 3三 零件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 7八 机械加工工序卡片 8九 总 结 13十 参考文献 1331 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
2、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。2 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 同一种零件的年产量重型零件 中型零件 轻型零件1
3、 柱塞15601540 202 圆柱套筒4单件件生产小批量生产中批量生产大批量生产大量生产15510010030030010001000 以上1101020020050050050005000 以上1100100500500500050005000050000 以上按计算公式 N=Qn(1+%+%) 其中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 %=2%，备品率 %=3%所以 N=Qn(1+%+%) =200001（1+2%+3%）=21000（件）由于属于小型零件，确定柱塞生产为大批量生产。3 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
4、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 23um。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
5、内壁、外圆等，对这些加工部位的主要技术要求有：（一）标注配合尺寸公差、重要尺寸公差1、工件在工作时有相对运动，因此采用间隙配合；2、由于无专门要求，采用基孔制；3、查优先配合选用表，按一般转速，采用一般间隙，考虑一定精度和加工经济性 H8/f7；4、根据公差表，求出极限偏差并标注40f8 基本尺寸 40mm,公差等级 IT8,标准公差 IT=39m,es=-25m,ei=es-IT=-64m；20H8 基本尺寸 20mm,公差等级 IT8,标准公差 IT=33m,EI=0m,ES=EI+IT=33m20f7 基本尺寸 20mm,公差等级 IT7,标准公差 IT=21m,es=-20m,ei=e
6、s-IT=-41m5、重要尺寸的尺寸公差，按学校车床能加工达到的经济精度设计，选公差等级 IT8。（二） 、孔轴形位公差设计标注1、零件“圆柱套”对于外圆柱面，控制外圆柱形状精度。因其要用于定位与固定装置，因此外圆柱面需要有一定的形状精度。圆柱度为 0.010，表面粗糙度为 0.8；对于内圆柱面，确保内外圆柱共轴、内圆柱形状精度。因其要保证与轴的间隙配合，并且要求轴运动的准确性，因而需要有一定的精度；同轴度为 0.010，圆柱度为 0.008，表面粗糙度为 0.8；其余表面粗糙度为 3.2；2、零件“柱塞”柱塞与圆柱套筒接触面要保证轴运动的准确性，柱塞轴以公共轴线作为基准，以保证与其它零件的工
7、作位置精度。两轴颈圆跳动度为 0.010，粗糙度为 0.8。其余表面粗糙度为 3.24 选择毛坯5本零件的主要功用是传递小动力，其工作时需承受不大的冲击载荷，不过要求有较高的强度和刚度，保持配合的精确性。由于需要进行滑动摩擦，所以表面必须有足够的硬度。因此柱塞可选用45钢，热处理可采用调质，再表面淬火。圆柱套调质后内表面可再表面淬火。5 工艺分析5.1 柱塞分析考虑 1：由于柱塞外圆直径为 10，对于三角卡盘夹具定位，可能会产生跳动现象，对于同轴度，和圆跳动度要求比较高来说，三角卡盘定位会产生误差，所以，最后精车时应该采用两端顶尖加工外圆，所以粗加工时应该加工出两端顶尖孔，以外圆为粗基准，用三
8、角卡盘定位，车端面，加工两端中心孔和车出大致轮廓，留出足够余量为后面半精车和精车做准备。考虑 2：粗基准采用毛坯外圆时，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。但必须注意，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，车出一端外圆；然后以已车过的外圆作基准，用三爪自定心卡盘装夹(有时在上工步已车外圆处搭中心架)，车另一端面，钻中心孔。如此加工中心孔，才能保证两中心孔同轴。考虑 3：由于采用两端顶尖时，有一端需要夹紧工件来拨动工件转动，若留有余量用于夹紧，后续加工工序繁多复杂，所以应采用加工完未夹紧的一端时拆下来调转加工另外一头
9、。5.2 柱塞套筒考虑 1：外圆精度要求没那么高，所以可以用三角卡盘夹紧定位，进行外圆车加工，然后再以外圆为基准，进行孔加工，由于内孔有精度要求，要进行钻扩铰加工。考虑 2：由于孔加工完毕后进行热处理时，要进行内孔表面淬火，来加强内表面的耐磨度和硬度，但淬火可能有残余内应力，淬火后应该检查，如果变形发生，可以再进行低温回火，消除内应力，然后为了保证内孔精度和粗糙度，要进行内孔磨削，使内表面光滑耐磨。6 工艺规程设计6.1 加工流程设计（1）柱塞：先以外圆为粗基准，粗车外圆，精车端面；由于中心孔要求高，应该先划线，到钻床钻中心孔；再以外圆中轴线为精基准，采用双顶尖夹紧定位，精车外圆；热处理后，可
10、能会产生有误差存在，所以应该再以外圆为基准，修研两端中心孔；最后精加工磨削中，应该以双顶尖夹紧定位，保证精度和粗糙度。粗车（三角卡盘）半精车和精车（双顶尖）热处理修研中心孔（三角卡盘）磨削（双顶尖）（2）套筒：对于加工孔类零件，应以外圆为基准，采用三角卡盘夹紧定位，车外圆，端面后，进行孔的钻扩加工；热处理后，进行内孔磨削处理。粗车和精车钻扩铰热处理磨削6.2 加工余量设计由于加工余量确定的计算方法比较复杂，而且未知毛坯尺寸，应当根据工艺人员的经验确定加工余量，为了防止余量不够而产生废品，所估计余量一般偏大。一般可由机械加工工艺手册或切削用量手册中选取。6以下为本人粗略确定，仅作参考：估计毛坯为
11、直径 25mm 的 45 钢棒料柱塞：圆跳动度 0.010，圆柱度为 0.006，柱塞两头表面粗糙度 Ra0.8，毛坯加工余量为 15。工序名称 直径余量（mm ） 经济精度 直径工序尺寸 公 差（ um）粗车 15 13半精车 3 11精车 1 0.5磨削 0.5 0.8 10 15套筒：同轴度要求为 0.010，圆柱度为 0.006，内孔表面粗糙度 Ra0.8，毛坯加工余量为 5 工序名称 加工余量（mm） 经济精度 工序尺寸 公 差（um）粗车 5 21精车 1 20钻孔 10 8扩孔 2 9铰孔 1 9.5磨削 0.5 Ra0.8 10 226.3 车床、钻床、磨床和刀具的选择车床：C
12、6140A 车床钻床：摇臂钻床磨床：外圆磨床刀具：车削时，由于未调质且为 45 号钢，采用 YT15粗车：75可转位外圆车刀，正四边形 YT15 刀片，B*H=16X25，角度：前角=15，后角=6，主偏角=75，刃倾角=6，刀尖圆弧半径=0.75，VB=0.6，刀具耐用度 T=60min。精车和半精车：90可转位车刀，选用凸三边行 YT15 刀片，角度：主偏角=90，副偏角=10，前角=15，后角=8，刃倾角=4，刀尖圆弧半径=0.5， VB=0.4，刀具耐用度 T=60min。钻孔时用 L1452018 普通级直柄麻花钻 8.0mm扩孔时用 直径为 9 的扩孔钻铰孔时用直径为 10 的手用
13、铰刀6.4 车削用量确定根据机械制造技术基础P150-P154 中表 3-6 至 3-11 计算（不加切削液计算）6.4.1 柱塞（1）粗车A，选择背吃刀量。根据已知条件，单边余量 Z=6mm，故由表 3-6 得，背吃刀量=3mm，粗车两次。B，选择进给量。查表 3-6 得，f=0.4mm/r。C,选择切削速度。工件材料为 45 钢，由表 3-11，v=100m/min，可保证 T=60min。D,确认机床主轴转速 n。n=1000v/3.14/25 r/min = 1273.8 r/minE,切削用量： =3mm，f=0.4mm/r ，n=1273.8r/minpa（2）半精车A，选择背吃刀
14、量。取背吃刀量 a=1mm。7B，选择进给量。查表 3-9 得，当粗糙度 R=3.2um，副偏角=10，V100m/min，刀尖圆弧半径=0.5 时，f=0.3-0.35mm/r，取 f=0.3mm/r。C,选择切削速度。工件材料为 45 钢，由表 3-11，v=130-160m/min，取 v=150m/min。D,确认机床主轴转速 n。n=1000v/3.14/13 r/min = 1000*150/（3.14*13）r/min = 3674.7r/minE，切削用量： =1mm，f=0.3mm/r ，n=3674.7r/minpa（3）精车A，选择背吃刀量。取背吃刀量 a=0.5mm。B
15、，选择进给量。查表 3-9 得，当粗糙度 R=3.2um，副偏角=10，V100m/min，刀尖圆弧半径=0.5 时，f=0.3-0.35mm/r，取 f=0.3mm/r。C,选择切削速度。工件材料为 45 钢，由表 3-11，v=130-160m/min，取 v=150m/min。D,确认机床主轴转速 n。n=1000v/3.14/11 r/min = 1000*150/（3.14*11）r/min = 4342.8r/minE，切削用量： =0.5mm，f=0.3mm/r ，n=4642.8r/minpaa f n粗车 3（X2） 0.4 1273.8半精车 1 0.3 3674.4精车 0.5 0.3 4642.86.4.1 套筒（1）粗车（采用半精车，因为余量不足以粗加工，刀具为精加
