活塞杆的机械加工工艺规程

11.活塞杆的工艺性分析1.1零件图样的分析（1）φ500025.0mm×770mm自身圆度公差为0.005mm。（2）左端M39×2-6g螺纹与活塞杆φ500025.0mm中心线的同轴度公差为φ0.05mm。（3）1:20圆锥面轴心线与活塞杆φ500025.0mm中心线的同轴度公差为φ0.02mm。（4）1:20圆锥面自身圆跳动公差为0.005mm。（5）1:20圆锥面涂色检查，接触面积不小于80%。（6）φ500025.0mm×770mm表面渗氮，渗氮层深度0.2~0.3mm,表面硬度62~65HRC。材料38CrMoALA是常用的渗氮处理用钢。1.2零件的工艺分析（1）活塞杆在正常使用中，承受交变载荷作用，φ500025.0mm×770mm处有密封装置往复摩擦其表面，所以该处要求硬度高又耐磨。活塞杆采用38CrMoALA材料，φ500025.0mm×770mm部分经过调质处理和表面渗氮后，芯部硬度为28~32HRC，表面渗氮层深度0.2~0.3mm，表面硬度为62~65HRC。这样使活塞杆既有一定的韧性，又具有较好的耐磨性。（2）活塞杆结构比较简单，但长径比很大，属于细长轴类零件，刚性较差，为了保证加工精度，在车削时要粗车、精车分开，而且粗、精车一律使用跟刀架，以减少加工时工件的变形，在加工两端螺纹时要使用中心架。（3）在选择定位基准时，为了保证零件同轴度公差及各部分的相互位置精度，所有的加工工序均采用两中心孔定位，符合基准统一原则。（4）磨削外圆表面时，工件易产生让刀、弹性变形，影响活塞杆的精度。因此，在加工时应修研中心孔，并保证中心孔的清洁，中心孔与顶尖间松紧程度要适宜，并保证良好的润滑。砂轮一般选择：磨料白刚玉(WA)，粒度60#，硬度中软或中、陶瓷结合剂，另外砂轮宽度应选窄些，以减小径向磨削力，加工时注意磨削用量的选择，尤其磨削深度要小。（5）在磨削φ500025.0mm×770mm外圆和1:20锥度时，两道工序必须分开进行。在磨削1:20锥度时，要先磨削试件，检查试件合格后才能正式磨削工件。1:20圆锥面的检查，是用标准的1:20环规涂色检查，其接触面应不少于80%。2（6）为了保证活塞杆加工精度的稳定性，在加工的全过程中不允许人工校直。（7）渗氮处理时，螺纹部分等应采取保护装置进行保护。1.3审查零件的结构工艺性（1）结构力求简单、对称，横截面尺寸不应该有突然地变化。（2）应有合理的模面和圆角半径。（3）38CrMoAlA刚具有良好的锻性和耐磨性。2.选择毛坯、确定毛坯尺寸、设计毛坯图2.1毛坯的选择因为活塞杆在工作方式是往复运动的形式，为了增加活塞杆的寿命，减小活塞杆的磨损量，因此毛坯选用38CrMoAlA的合金结构钢。由于生产类型属于成批生产，为了提高生产效率宜采用自由锻方法制造毛坯。2.2确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量（1）公差等级根据零件图各个部分的加工精度要求，锻件的尺寸公差等级为8-12级，加工余量等级为普通级，故取IT=12级。（2）毛坯基本尺寸由于毛坯的制造方式是自由锻造而成，根据活塞杆零件图的尺寸要求和实际的加工要求，锻造后的尺寸定为：直径62mm、长度1150mm，故查工艺手册，毛坯的尺寸定为：直径80mm、长度760mm。绘制锻造后零件毛坯图如下：（零件毛坯图）（2）锻造后毛坯加工余量的确定根据上面估算的锻件的质量、形状复杂系数与零件的长度，查表可得单边余量的范3围为1.7～2.2mm。由于零件为阶梯轴，可以把台阶相差不大的轴的毛坯合成为同一节。①对活塞杆1:20的圆锥表面粗糙度0.8µm的要求，对其加工方案为粗车——精车——粗磨——半精磨——精磨。查工艺手册得：精磨的加工余量为0.04mm半精磨的加工余量为0.06mm,粗磨的加工余量为0.9mm,粗车的加工余量为7mm。②对于活塞杆φ500025.0mm×770mm的外圆表面粗糙度0.4µm的要求，确定其加工方案为：粗车——精车——粗磨——半精磨——精磨。由工艺手册查得：精磨的加工余量为0.04mm半精磨的加工余量为0.04mm,粗磨的加工余量为0.92mm,精车的加工余量为4mm，粗车的加工余量为7mm,总的加工余量为12mm。精磨后工序的基本尺寸为50，其他各工序的基本尺寸为:粗车：55+7=62精车：51+4=55粗磨：50.08+0.92=51半粗磨：50.04+0.04=50.08精磨：50+0.04=50.04③对活塞杆两端的螺纹gM6239的加工方案都为粗车——精车。查工艺手册得：粗车的加工余量为7mm,精车的加工余量为15mm，总的加工余量为22mm。3.基准的选择正确选择定位基准是制定机械加工工艺规程和进行夹具设计的关键。基准的选择是工艺规程设计中的重要问题之一，基准的选择是否合理影响到加工质量，生产率和加工成本。定位基准的选择合理与否，将直接影响所制定的零件加工工艺规程的质量。基准选择不当，往往会增加工序，或使工艺路线不合理，或使夹具设计困难，甚至达不到工件的加工精度要求。定位基准分为粗基准和精基准。在起使工序中，只能选用未经加工过的毛坯表面作为定位基准，这种基准称为粗基准。用加工过的表面所作的定位基准称为精基准。在设计工艺规程的过程中，当根据零件工件图先选择精基准，后选粗基准。结合整个工艺过程要进行统一考虑，先行工序要为后续工序创造条件。43.1粗基准的选择粗基准的选择应能保证加工面与非加工面之间的位置精度，合理分配各加工面的余量，为后续工序提供精基准。所以为了便于定位、装夹和加工，可选轴的外圆表面为定为基准，或用外圆表面和顶尖孔共同作为定为基准。用外圆表面定位时，因基准面加工和工作装夹都比较方便，一般用卡盘装夹。为了保证重要表面的粗加工余量小而均匀，应选该表面为粗基准，并且要保证工件加工面与其他不加工表面之间的位置精度。粗基准采用锻造后的毛坯外圆。中心孔加工采用三抓自定心卡盘装夹毛坯外圆，车端面、钻中心孔。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，车一端外圆，然后以已车过的外圆作基准，用三抓自定心卡盘装夹，车另一端面，钻中心孔，才能保证两中心孔同轴。3.2精基准的选择选择精基准时，主要考虑的问题是如何保证零件的加工精度以及安装可靠。在进行精加工时，应选用已加工表面作为精加工基准。根据活塞杆的技术要求和装配要求，应选择活塞杆的左右端面和两端面的中心孔作为精基准。零件上的很多表面都可以以两端面作为基准进行加工。可避免基准转化误差，也遵循基准统一原则。两端的中心轴线是设计基准。选用中心轴线为定为基准，可保证表面最后的加工位置精度，实现了设计基准和工艺基准的重合。由于两轴面的精加工工序要求余量小且均匀，可利用其自身作为基准。4.工艺路线的制定制定加工方案的一般原则为：先粗后精，先近后远，先外后内，程序段最少，走刀路线最短以及特殊情况特殊处理。制定工艺路线要保证加工质量，提高生产效率，降低成本。根据生产类型是成批生产，零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，在生产纲领已4确定的情况下，可以考虑采用专用机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产效率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。4.1划分阶段对精度要求较高的零件，其粗、精加工应该分开，以保证零件的质量。5活塞杆的加工质量要求较高，其中表面粗糙度要求最高为Ra0.4µm，另外几处圆跳动也有较高的位置精度要求。精加工方案的确定，将该活塞杆的加工划分为五个阶段：粗车（粗车外圆、端面和钻中心孔等）、精车（精车各处外圆、台阶及次要表面等）、粗磨（粗磨各处外圆）、半精磨、精磨。4.2工序的集中与分散该活塞杆的生产类型为成批生产，零件的结构复杂程度一般，但有较高的技术要求，可选用工序集中原则安排轴的加工工序。采用专用机床和部分高生产率专用设备，配用专用夹具，与部分划线法达到精度，以减少工序数目，缩短工艺路线，提高生产效率。采用工序集中原则，有利于保证各加工面之间的位置精度要求，节省安装工件的时间，减少工件的搬动次数，使生产计划、生产组织工作得到简化，工作装夹次数减少，辅助时间缩短。4.3加工顺序的安排（1）机械加工工序①按先基准平面后其他的原则：机械加工工艺安排是总是先加工好定位基准面，所以应先安排为后续工序准备好定为基准。先加工精基准面，转中心孔及车表面的外圆。②按先粗后精的原则：先安排粗加工工序，后安排精加工工序。先安排精度要求较高的各主要表面，后安排精加工。③按先主后次的原则:先加工主要表面，如车外圆各个表面，端面等。后加工次要表面。④先外后内，先大后小原则：先加工外圆再以外圆定位加工内孔，加工阶梯外圆时先加工直径较大的后加工直径小的。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圆精车或粗磨之后，精磨外圆之前。⑥对于φ500025.0mm×770mm和1:20锥度的加工质量要求较高的表面，安排在后面，并在前几道工序中注意形位公差，在加工过程中不断调整、保证其形位公差。（2）热处理工序的安排在切削加工前宜安排退火处理，其能提高改善轴的硬度，消除毛坯的内应力，改善其切削性能。在精加工之前进行调质处理，能提高轴的综合性能。最终热处理安排在半精磨之后精磨加工之前。其能提高材料强度、表面硬度和耐磨性。4.4活塞杆工艺路线的确定根据以上的加工工艺过程的分析确定零件的工艺路线如下表所示：6工序号工序名称工序内容工艺装备01下料棒料φ80mm×760mm锯床02锻造自由锻成φ62mm×1150mm03热处理退火04划线划两端中心孔线05钳工钻两端中心孔B2.506粗车夹左端，顶尖顶另一端，粗车外圆至φ55mmCW616307粗车倒头装夹工件，顶另一端中心孔，车外圆至φ55mm接工序6加工处CW616308热处理调质处理28~32HRC09粗车夹一端，中心架支承另一端，切下右端6mm做试片，进行金相组织检查，端面车平，钻中心孔B2.5CW616310粗车倒头装夹工作，中心架支撑另一端，车端面，保证总长1090mm，钻中心孔B2.5CW616311精车两顶尖装夹工作，车工件右端M39×2-6g，长60mm，直径方向留加工余量1mm，车φ500025.0mm×770mm时，要使用跟刀架，保证1:20的锥度，并留有加工余量1mmCW616312精车倒头两顶尖装夹工件，车另一端（左端）各部及螺纹M39×2-6g，长度100mm，直径方向留加工余量1mm，六方处外径车至φ48mm，并车六方与φ500025.0mm连接的锥度CW616313磨修研两中心孔14粗磨两顶尖装夹工作，粗磨φ500025.0mm×770mm，留磨量0.08~0.10mmM143215粗磨两顶尖装夹工件，粗磨1:20锥度，留磨量0.1mmM143216车两顶尖装夹工作，车右端螺纹M39×2-6g，切槽5mm×φ36mm，倒角1×45°CW616317车倒头两顶尖装夹工作，车左端螺纹M39×2-6g，切槽7mm×φ36mm，倒角2×45°CW6163718磨修研两中心孔19半精磨两顶尖装夹工件，半精磨φ500025.0mm×770mm，留精磨量0.04~0.05mmM143220半精磨两顶尖装夹工件，半精磨1：20锥度，留精磨余量0.04~0.05mmM143221热处理渗氮处理φ500025.0mm×770mm，深度为0.25~0.35mm，渗氮时，工件应垂直吊挂，防止工件变形，另外螺纹部分和六方部分均应安装保护套22精铣铣六方至图样尺寸41mm×41mmX53K、分度头23精磨两顶尖装夹工作，精磨φ500025.0mm×770mm，至图样尺寸M143224精磨两顶尖装夹工作，精磨1:20锥度至图样尺寸M143225检验按图样检验各部尺寸26入库涂油包装入库5.选择加工设备和工艺装备5.1机床的选择工序1采用锯床工序06.、07、09、10、11、12、16、17采用CW6163车床工序14、15、19、20、23、24采用M1432磨床工序22采用X53K铣床