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機械制造工藝學(xué) 課程設(shè)計說明書 設(shè)計題目: 活塞桿機械加工工藝規(guī)程設(shè)計 學(xué) 院：機電工程學(xué)院 班 級：機械設(shè)計制造及其自動化二班 學(xué) 生：王開勇 學(xué) 號：20092428 指導(dǎo)教師：付 敏 副教授 目 錄 1 零件的分析1 1.1零件結(jié)構(gòu)工藝性分析1 1.2 零件的技術(shù)要求分析1 2 毛坯的選擇2 2.1毛坯的選擇及毛坯制造方法的選擇2 2.2毛坯形狀及尺寸的確定 2 3 工藝路線的擬定2 3.1 定位基準的選擇2 3.2零件表面加工方案的選擇3 3.3加工順序的安排3 3.3.1加工階段的劃分4 3.3.2工序的集中與分散4 3.3.3機械加工順序的安排4 3.3.4熱處理工序的安排4 3.3.5輔助工序的安排 5 4 工序設(shè)計6 4.1 機床和工藝裝備的選擇6 4.2工序設(shè)計6 結(jié)論11 參考文獻12 1 .零件的分析 1.1零件結(jié)構(gòu)的工藝性分析 （1）mm770mm自身圓度公差為0.005mm （2）左端螺紋與活塞桿mm中心線的同軸度公差為φ0.05mm (3) 1:20圓錐面軸心線與活塞桿mm中心線的同軸度公差為φ0.02mm (4) 1:20圓錐面自身圓跳動公差為0.005mm (5) 1:20圓錐面涂色檢查，接觸面積不小于80% (6) mm770mm表面滲氮，滲氮層深度0.2-0.3表面硬度62一 65HRC 1.2零件的技術(shù)要求分析 （1）活塞桿在使用過程中，承受交變載荷作用，mm770mm處有密封裝置往復(fù)摩擦表面，所以該處工藝要求硬度高又耐磨。 活塞桿采用38CrMoAlAn材料，mm770mm部分經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理和表面滲碳處理，芯部硬度為23-32HRC,表面滲氮層深度0.2-0.3mm,表面硬度62-65HRC，所以活塞桿既有一定的韌性，又具有較好的耐磨性。 (2) 活塞桿結(jié)構(gòu)比較簡單，長徑比大，屬于細長軸類零件。剛性較差，為了保證加工精度，在車削時要粗車、精車分開，而且粗、精車一律使用跟刀架，以減少加加工時工件變形，在加工兩端螺紋時使用中心架。 （3）在選擇定位基準時，為了保證零件同軸度公差及各部分的相互位置精度，所有的加工工序均采用兩中心孔定位，使之符合基準統(tǒng)一原則。 （4）磨削外圓表而時，工件易產(chǎn)生讓刀、彈性變形，影響活塞桿的精度。因此，在加工時應(yīng)修研中心孔，保證中心孔清潔，中心孔與頂尖間松緊程度要適宜，并保證良好的潤滑。砂輪一般選擇:磨料白剛玉(WA)，粒度60#，硬度中軟或中、陶瓷結(jié)合劑，另外砂輪寬度應(yīng)選窄些，以減小徑向磨削力，加工時注意磨削用量的選擇，磨削深度要小。 （5）在磨削中mm770mm 外圓和1:20錐度時，兩道工序序必須分開進行。在磨削1:20錐度時，要先磨削試件，檢查試件合格后才能正式磨削工件。（1:20圓錐面的檢查，是用標(biāo)準的1:20環(huán)規(guī)涂色檢查，其接觸面應(yīng)不少于80％） （6）為了保證活塞桿加工精度的穩(wěn)定性，在加工的全過程中不允許人工校直。 （7）滲氮處理時，螺紋部分等應(yīng)采取保護裝置進行保護。 1. 3審查零件的結(jié)構(gòu)工藝性 （1）給構(gòu)力求簡單、對稱，橫截面尺寸不應(yīng)該有突然地變化。 （2）應(yīng)有合理的模面和圓角半徑。 （3）38CrMoAlAn剛具有良好的可鍛性和耐磨性。 2. 毛坯的選擇 2．1毛坯的選擇及毛坯制造方法的選擇 因為活塞桿的工作方式是往復(fù)運動的形式，為了增加活塞桿的壽命，減小活塞桿的磨損暈，因此毛坯選用38CrMoAlAn的合金結(jié)構(gòu)鋼。 由于活塞桿選擇小批量生產(chǎn)，為了提高生產(chǎn)效率宜采用自由鍛制造毛坯。 2. 2毛坯形狀及尺寸的確定 (1) 毛坯形狀 根據(jù)零件圖各個部分的加工精度要求，鍛件的尺寸公差等級為8-12級，。又由于活塞桿選擇小批量生產(chǎn),考慮選擇圓柱型毛坯。 (2)毛坯基木尺寸 由于毛坯的制造方式是自由鍛造，根據(jù)活塞桿零件圖的尺寸要求和實際的加工要求，鍛造后的尺寸定為:直徑62mm、長度1150mm，查工藝手冊，確定毛坯的尺寸為:直徑80mm，長度760mm。 繪制鍛造后零件毛坯圖如下: 3.工藝路線的擬定 3.1 定位基準的選擇 正確選擇定位基準是制定機械加工工藝規(guī)程和進行夾具設(shè)計的關(guān)鍵。基準的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要問題，基準的選擇是否合理影響到加工質(zhì)星、生產(chǎn)率和加工成本。定位基準的選擇合理與否，會直接影響所制定的零件加工工藝規(guī)程的質(zhì)量基準選擇不當(dāng)，會增加工序，或使工藝路線不合理，或使夾具設(shè)計團難，甚至達不到工件的加工精度要求。在設(shè)計工藝規(guī)程的過程中，當(dāng)根據(jù)零件工件圖先選擇精基準，后選料精基準。結(jié)合整個工藝過程要進行統(tǒng)一考慮，先行工序序要為后續(xù)工序創(chuàng)造條件。 （1）粗基準的選擇 粗準的選擇應(yīng)能保證加工面與非加工面之間的位置精度，合理分配各加工面的余量，為后續(xù)工序提供精基準。所以為了便于定位、裝夾和加工 ，可選軸的外圓表而面為定為基準，或用外圓表面和頂尖孔共同作為定位基準。用外圓表面定位時，因基準面加工和工作裝夾都比較方便，一般用卡盤裝夾。為了保證重要表面的粗加工余量小而均勻，應(yīng)選該表面為粗基準，并且要保證工件加工面與其他不加工表面之間的位置精度。 粗基準采用鍛造后的毛坯外圓。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。一般不能用毛坯外圓裝夾兩次鉆兩端中心孔，而應(yīng)該以毛坯外圓作為粗基準，先加工一個端面，鉆中心孔，車一端外圓，然后以已車過的外圓作基準，用三爪自定心卡盤裝夾另一端面，鉆中心孔，才能保證兩中心孔同軸。 （2）精基準的選擇 根據(jù)活塞桿的技術(shù)要求和裝配要求，應(yīng)選擇活塞桿的左右端面和兩端面的中心孔作為精基準。零件上的很多表面都可以以兩端面作為基準進行加工?？杀苊饣鶞兽D(zhuǎn)化誤差，也遵循基準統(tǒng)一原則。兩端的中心軸線是設(shè)計基準。選用中心軸線為定為基準，可保證表面最后的加工位置精度，實現(xiàn)了設(shè)計基準和工藝基準的重合。 3.2零件表面加工方案的選擇 根據(jù)各加工表面的加工精度、表面粗糙度、位置精度等要求，各表面加工方法對應(yīng)如表3-1： 表3-1 加工方法的確定 加工表面 經(jīng)濟精度等級IT 表粗糙度Ra(um) 形狀精度 位置精度 加工方法 定位基準 M39外圓表面 IT8 3.2 同軸度0.05 粗車—精車 中心軸線 六方處表面 IT6 3.2 粗車—精車—精銑 中心軸線 左端圓錐表面 IT6 3.2 粗車—精車 中心軸線 φ50外圓表面 IT6 0.4 圓度0.05 粗車—精車—半精磨—精磨 中心軸線 1∶20錐度表面 IT6 0.8 跳動度0.005 同軸度0.02 粗車—精車—半精磨—精磨 中心軸線 3.3加工順序的安排 制定加工方案的一般原則為:先粗后精，先近后遠，先主后次，程序段最少，走刀路線最短以及特殊情況特殊處理。制定工藝路線要保證加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，降低成木。根據(jù)生產(chǎn)類型是小批量生產(chǎn)，零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求，以及加工方法所能達到的經(jīng)濟精度，在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下，采用通用機床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)效率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。 3.3.1劃分階段 對精度要求較高的零件，其粗，精加工應(yīng)該分開，以保證零件的質(zhì)量。 活塞桿的加工質(zhì)量要求較高，其中表而粗糙度要求最高為Ra 0. 4um，另外幾處圓跳動也有較高的位置精度要求。精加工方案的確定，將該活塞桿的加工劃分為五個階段:粗車(粗車外圓、端面和鉆中心孔)、精車(精車各處外圓、臺階及次要表面等)、粗磨（粗磨各處外圓)、半精磨、精磨。 3.3.2工序的集中與分散 該活塞桿的生產(chǎn)類型為小批量生產(chǎn)，零件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度一般，但有較高的技術(shù)要求，可選用工序集中原則安排軸的加工工序。采用普通機床和部分高生產(chǎn)率專用設(shè)備，配用通用夾具，與部分劃線法達到精度，以減少工序數(shù)目，縮短工藝路線，提高生產(chǎn)效率。采用工序集中原則，有利于保證各加工面之間的位置精度要求，節(jié)省安裝工件的時間，減少工件的搬動次數(shù)，使生產(chǎn)計劃、生產(chǎn)組織工作得到簡化，工作裝夾次數(shù)減少，輔助時間縮短。 3. 3.3機械加工工序的安排 ①先基準平面后其他的原則：機械加工工藝安排是總是先加工好定位基準而，所以應(yīng)先安排為后續(xù)序準備好定為基準。先加工精基準面，鉆中心孔及車表面的外圓。 ②按先粗后精的原則:先安排粗加工工序，后安排精加工工序，先安排精度要求較高的各主要表面，后安排精加工表面。 ③按先主后次的原則:先加工主要表面，先車外圓各個表面，端面，后加工次要表面。 ④先外后內(nèi)，先大后小原則:先加工外圓再以外圓定位加工內(nèi)孔，加工階梯外圓時先加工直徑較大的后加工直徑小的。 ⑤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圓精車或粗磨之后，精磨外圓之前。 ⑥對于mm770mm和1:20錐度的加工質(zhì)量要求較高的表面，安排在后面，并在前幾道工序中注意形位公差，在加工過程中不斷調(diào)整、保證其形位公差。 3.3.4熱處理工序的安排 在切削加工前應(yīng)安排退火處理，提高改善軸的硬度，消除毛坯的內(nèi)應(yīng)力，改善其切削性能。在精加工之前進行調(diào)質(zhì)處理，能提高軸的綜合性能。最終熱處理安排在半精磨之后，精磨加工之前，其能提高材料強度、表面硬度和耐磨性。 3.3.5輔助工序的安排 毛坯鑄件制造完成后，要對鑄件的質(zhì)量進行初檢，避免缺陷零件進入下道工序當(dāng)中，造成廢品。零件在制造完成后，需要清除毛刺，清洗零件，以便為下一步的靜平衡檢測做準備，為此在機械加工完成之后，安排一次去毛刺，清洗的過程，去除毛刺和油污。最后，對零件進行靜平衡檢測，以保證零件的加工要求，同時可以篩除不合格產(chǎn)品，保證出廠的質(zhì)量。 有各工藝安排確定活塞桿工藝路線如表3-2所示： 表3-2 活塞桿工藝路線 工序號 工序名稱 工 序 內(nèi) 容 設(shè) 備 1 下料 棒料 　 2 鍛造 自由鍛 　 3 熱處理 退火 　 4 劃線 劃兩端中心孔線 　 5 鉗工 鉆兩端中心孔B2.5 　 6 粗車　 夾左端，頂尖頂另一端，粗車外圓至φ55mm 倒頭裝夾工件，頂另一端中心孔，車外圓至φ55mm CW6163　 7 熱處理 調(diào)質(zhì)處理28-32HRC　 　 8 粗車 夾左端，中心架支承另一端，切下右端6mm做試片，進行金相組織檢查，端面車平，鉆中心孔B2. 5 倒頭裝夾工作，中心架支撐另一端，車端面，保證總長1090mm，鉆中心孔B2.5 CW6163　 9 精車　 兩頂尖裝夾工作，車工件右端M39 x 2-6g，長60mm,直徑方向留加工余量lmm，車mm770mm時，要使用跟刀架，保證1:20的錐度，留留有加工余量1mm 倒頭兩頂尖裝夾工件，車另左端各部及螺紋M39 2-6g，長度100mm,直徑方向留加工余量l mm，六方處外徑車至φ48mm,并車六方與連接的錐度 CW6163　 10 磨 修研兩中心孔 　 11 粗磨 兩頂尖裝夾工作，粗磨mm770mm，留磨量0.08-0.10mm 粗磨1:20錐度部分，留磨量為0.1mm M1432　 12 車　 兩頂尖裝夾工作，車右端螺紋M39 2-6g,切槽5mmφ36mm，倒角145 倒頭兩頂尖裝夾工作，車左端螺紋M39 2-6g，切槽7mm Xφ36mm，倒角245 　CW6163 13 　磨 修研兩中心孔 　 14 半精磨 兩頂尖裝夾工件，半精磨mm770mm ,留精磨量0.04-0.05mm 半精磨1:20錐度，留精磨余量0.04-0.05mm 　M1432 15 熱處理 滲氮處理mm770mm，深度為0.25-0.35mm，滲氮時，工件應(yīng)垂直吊掛，防止變形，另外螺紋部分和六方部分均需要安裝保護套 　 16 精銑 銑六方至圖樣尺寸41mm41mm 　X53K、分度頭 17 精磨 兩頂尖裝夾工作，精磨mm770mm至圖樣尺寸　 兩頂尖裝夾工作，精磨1∶20錐度至圖樣尺寸 M1432　 18 檢驗入庫 按圖樣檢驗各部尺寸，涂油包裝入庫 　 4 工序設(shè)計 4.1機床的選擇 工序1采用鋸床 工序6、8、9、12采用CW6163車床 工序11、14、17采用M1432磨床 工序16采用X53K銑床 工藝設(shè)備的選擇 （1）選擇夾具 該活塞桿的生產(chǎn)綱領(lǐng)是小批量生產(chǎn)，所以采用三抓卡盤、雙頂尖和銑床專用夾具。 （2）選擇刀具 在車床上加工的各工序，采用復(fù)合中心鉆端面車刀和外圓車刀;在銑床上加工的工序，采用硬質(zhì)合金銑刀即可保證加工質(zhì)量。 （3）選擇量具和其他 加工表面均采用游標(biāo)卡尺。 對角度尺寸利用專用夾具保證，其他尺寸采用通用量具 4.2工序設(shè)計 工序加工余量的確定，工序尺寸及公差的計算 (1)活塞桿兩端M392-6g的外圓表面。其加工路線為粗車—精車。由工序06、07、11、12組成，據(jù)查到的加工余量得粗車的加工余量為7mm,精車的加工余量為15mm,總的加工余量為22mm 計算其各工序尺 精車:40+15=55 粗車：55+7=62 按照加工方法能達到的經(jīng)濟精度給各工序尺寸確定公差，查工藝手冊可知每道工序的經(jīng)濟精度所對應(yīng)的值為: 取精車的經(jīng)濟精度公差等級IT8， 其公差值為 取粗車的經(jīng)濟精度公差等級IT 12，其公差值為 其數(shù)據(jù)如表4-1： 表4-1 活塞桿兩端M392-6g的外圓表面工序加工余量的確定 工序名稱 加工經(jīng)濟精度（mm） 工序余量（mm） 表粗糙度Ra(um) 工序基本尺寸（mm） 尺寸公差（mm） 精車 IT8 7 3.2 40 粗車 IT12 15 12.5 55 鍛造 2 62 φ622 現(xiàn)用計算法對精車徑向的工序量進行分析 工序最大余量 工序最小余量 （2)對活塞桿六方處的表面，加工工藝路線為:粗半-精車-精銑。由工序序6、9、16組成。查工藝手冊得各加工余量:精銑的加工余量為0.7，精車的加工余量為7mm,粗車的加工余量為7mm。 精銑:47.3+0.7=48 精車:48+7=55 粗車：55+7=62 取精銑的經(jīng)濟精度等級為IT6, 公差值為T1=0.016mm 取半精車的經(jīng)濟精度等級為IT8，公差值為T2=0. 039mm 粗車的經(jīng)濟精度等級為IT12，公差值為T3=0.30mm 數(shù)據(jù)如表4-2： 表4-2活塞桿六方處的表面工序加工余量的確定 工序名稱 加工經(jīng)濟精度（mm） 工序余量（mm） 表粗糙度Ra(um) 工序基本尺寸（mm） 尺寸公差（mm） 鍛造 2 62 φ622 粗車 IT12 7 12.5 55 精車 IT8 7 3.2 48 精銑 IT6 0.7 0.8 4141 (3)對活塞桿靠左端的圓錐表面，加工工藝路線為:粗車—精車。保證表面糙度Ra3. 2um. (4)對活塞桿mm770mm表面，加工藝路線為:粗車—精車—粗磨—半精磨—精磨。查工藝手冊后計算得其工藝如表4-3： 表4-3 活塞桿mm770mm表面工序余量的確定 工序名稱 加工經(jīng)濟精度（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 IT6 0.04 0.4 50 半精磨 IT7 0.04 0.8 50.04 粗磨 IT8 0.92 1.6 50.08 精車 IT8 4 3.2 51 粗車 IT12 7 12.5 55 鍛造 2 62 （5)對活塞桿1:20錐度表面，加工工藝路線為:粗車—精車—粗磨—半精磨—精磨。查工藝手冊得各加工余量:精磨的加工余星為0.04mm，半精磨的加工余量為0.06，粗磨車的加工余量為0.9,粗車的加工余量為7mm 取精磨的經(jīng)濟精度等級為IT6，公差值為T1=0.019mm 取半精磨的經(jīng)濟精度等級為IT7，公差值為T2=0.030mm 取粗磨的經(jīng)濟精度等級為IT8，公差值為T1=0.039mm 取精車的經(jīng)濟精度等級為IT8，公差值為T2=0.039mm 取粗車的經(jīng)濟精度等級為IT12，公差值為T1=0.30mm （6）.確定工序的切削用量和加工工時 確定切削用量的原則：首先應(yīng)選盡可能大的背吃刀量，其次在機床動力和剛度允許的條件下，又滿足以加工表面粗糙度的情況下，選取盡可能大的進給量。最后根據(jù)公式確定最佳切削速度。 計算過程以工序9為例 從上面的工藝過程中可知道該工序包含6個工步。對于前三個工步： (1)背吃刀量的確定： 根據(jù)加工余量，背刀量為ap1= 1. 5mm.。 （2）進給量的確定： 查表得 f1=0.86mm/r （3）切削速度的計算： 取Vc為90m/min， 車工件左端M392-6g，長60mm的外圓表面時，則n=1000Vc/d =521r/min 車1:20的錐度表面時，則n=1000Vc/d=603 r/min 車φ50mm770mm表面時，則n=1000Vc/d=521 r/min （4）計算工時 以上工序采用的是同一進給量f=0.86mm/r 則：T31 == T32== T33=3.42min T總= T31+ T32+ T33=5.81min 對于后三個工步： (1)背吃刀量同上ap1= 1. 5mm.。 （2）進給量同上f1=0.86mm/r （3）切削速度的計算： 取Vc為90m/min， 車工件右端M392-6g，長100mm的表面時，則n=1000Vc/d =521r/min 車六方處表面時，則n=1000Vc/d=521 r/min 車六方與φ50mm連接的錐度表面時，則n=557 r/min （4）計算工時 以上工序采用的是同一進給量f=0.86mm/r 則：T41 == T42== T43=0.021min T總= T41+ T42+ T43=1.54min 對于其他工序，切削用量和加工工時如表4-4： 表4-4 其他工序的切削用量及加工工時 切削用量及工時 背吃刀量（mm） 進給量（mm/r） 切削速度(m/min) 加工工時（min） 工序6 3.5 0.86 60 4.34 工序8 7 0.86 60 0.79 工序11 347 60 0.86 7 工序12 320 39.2 2 0.4、0.14、0.025 工序14 250 78.5 0.05 0.03 工序16 475 72 1.2 0.7 工序17 500 157 0.01 0.02 結(jié)語 在這次設(shè)計過程中，使我真正的認識到自己的不足之處，以前上課沒有學(xué)到的知識，在這次設(shè)計當(dāng)中也涉及到了。使我真正感受到了知識的重要性。 這次設(shè)計將我以前學(xué)過的機械制造工藝與裝備、公差與配合、機械制圖、工程材料與熱處理工藝等知識很好的串聯(lián)了起來，起到了穿針引線的作用，鞏固了所學(xué)知識的作用。 在機械制造工藝課程設(shè)計中，首先是對工件機械加工工藝規(guī)程的制定，這樣在加工工件就可以知道用什么機床加工，怎樣加工，加工工藝裝備及設(shè)備等，因此，工件機械加工工藝規(guī)程的制定是至關(guān)重要的。 在機械制造工藝課程設(shè)計中還用到了CAD制圖和一些計算機軟件，因為學(xué)的時間長了，因此在開始畫圖的時候有很多問題，而且不熟練，需參閱課本。CAD制圖不管是現(xiàn)在，對以后工作也是有很大的幫助的。 在這次機械制造工藝課程設(shè)計中，還有一個重要的就是關(guān)于專用夾具的設(shè)計，因為機床夾具的設(shè)計在學(xué)習(xí)的過程中只是作為理論知識講的，并沒有親自設(shè)計過，因此，在開始的設(shè)計過程中，存在這樣那樣的問題，在老師的細心指導(dǎo)下，我根據(jù)步驟一步一步的設(shè)計，畫圖，查閱各種關(guān)于專用夾具的設(shè)計資料，終于將它設(shè)計了出來，我感到很高興，因為在這之中我學(xué)到了以前沒有學(xué)到的知識，也懂得了很多東西，真正做到了理論聯(lián)系實際。 在這次機械制造工藝課程設(shè)計中，我學(xué)到了很多知識，有一點更是重要，就是我能作為一個設(shè)計人員，設(shè)計一個零件，也因此，我了解了設(shè)計人員的思想，每一個零件，每件產(chǎn)品都是先設(shè)計出來，再加工的，因此，作為一個設(shè)計人員，在設(shè)計的過程中一點不能馬虎，每個步驟都必須有理有據(jù)，不是憑空捏造的。而且，各種標(biāo)準都要嚴格按照國家標(biāo)準和國際標(biāo)準，查閱大量資料，而且設(shè)計一個零件，需要花好長時間。親自上陣后我才知道，做每件是都不是簡簡單單就能完成的，是要付出大量代價的。因此，我們也要用心去體會每個設(shè)計者的心思，這樣才能像他們一樣設(shè)計出好的作品。 綜上所述：這次的械制造工藝課程設(shè)計對我以后的工作起了很大的幫助，我認識到，無論是工作還是學(xué)習(xí)都必須做到認真、謹慎，時時處處細心。 此次課程設(shè)計，由于我對專業(yè)知識的掌握不過扎實，在設(shè)計過程中不能全面的考慮問題，故存在很多不足的地方，仍需要進一步研究和實踐。最后懇請老師的批評與指正。 參考文獻 【1】劉長青主編 機械制造技術(shù)課程設(shè)計指導(dǎo) 華中科技大學(xué)出版社出版 【2】李益明主編 機械制造工藝設(shè)計 簡明設(shè)計 機械工業(yè)出版社出版 【3】王茂元主編 機械制造技術(shù)基礎(chǔ) 機械工業(yè)出版社出版 【4】常同立主編 機械制造工藝學(xué) 清華大學(xué)出版社