广东工业大学精密传动柱塞工艺设计报告

1课程设计学院机电工程学院专业机械设计制造及其自动化年级班别14级机电（6）班学号3114000271学生姓名刘就杰2016年12月29日2目录一．柱塞机械加工工艺规程制订任务书..............................................错误!未定义书签。二．计算生产纲领，确定生产类型......................................................错误!未定义书签。三．零件主要功用和技术要求..............................................................错误!未定义书签。四．选择毛坯..........................................................................................错误!未定义书签。五．工艺分析..........................................................................................错误!未定义书签。六．工艺规程设计..................................................................................错误!未定义书签。七．机械加工工艺过程卡......................................................................错误!未定义书签。八．机械加工工序卡片..........................................................................错误!未定义书签。九．总结................................................................................................错误!未定义书签。十．参考文献..........................................................................................错误!未定义书签。31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。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单件件生产小批量生产中批量生产大批量生产大量生产1～55～100100～300300～10001000以上1～1010～200200～500500～50005000以上1～100100～500500～50005000～5000050000以上4按计算公式N=Q·n(1+α%+β%)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α%=2%，备品率β%=3%所以N=Q·n(1+α%+β%)=20000×1×（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：（一）标注配合尺寸公差、重要尺寸公差（1）根据部件工作条件和性质，应该采用间隙配合；（2）当所加工工件无专门要求的时候，应该采用基孔制；（3）根据优先配合选用表，一般转速工件，一般采用间隙，考虑精度和加工经济性，轴应选f7，孔则选择H8（一般情况下轴的公差等级比孔的公差等级高一个等级）；（4）由公差表和计算公式：标准公差=上极限偏差-下极限偏差查资料书《公差测量与技术测量》书本可知道Φ20f7基本尺寸20mm,公差等级IT7,标准公差IT=21μm,es=-20μm,ei=es-IT=-41μm；Φ10H8基本尺寸10mm,公差等级IT8,标准公差IT=22μm,EI=0μm,ES=EI+IT=22μm；Φ10f7基本尺寸10mm,公差等级IT7,标准公差IT=15μm,es=-13μm,ei=es-IT=-28μm；5、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）对于外圆柱面控制外圆柱形状精度，则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。同轴度公差为0.010mm，圆柱度公差为0.006mm，径向圆跳动为0.010mm。并且加工以轴线为基准。（2）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；同轴度公差为0.010mm，圆柱度公差为0.006mm，径向圆跳动为0.010mm（3）内圆柱面由于要和柱塞配合，要尽量减小摩擦系数，而外圆柱面没太多要求，且综合考虑学校设备等原因，则外圆柱面选择Ra3.2，内圆柱面选择Ra1.6。（4）关于零件“柱塞”：柱塞轴以公共轴线作为基准，以保证与其他零件的工作位置精度。为检测控制方便，同时在一定程度上能控制轴颈表面形状误差，采用径向圆跳动公差控制。（5）柱塞与圆柱套筒接触面要保证轴运动的准确性，零件“柱塞”两端颈轴直径Ø10f7，以两轴颈轴为基准，以保证与其它零件的工作位置精度，Ø10f7，同轴度公差为0.006mm，圆柱度公差为0.006mm，径向圆跳动为0.006mm，加工也以轴线为基准。柱塞头两轴颈表面及套筒内表面粗糙度为Ra1.6，其他非重要表面为Ra3.2。54选择毛坯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。圆柱套调质后内孔和外圆表面淬火。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。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，会产生较大变形的误差存在，所以应该再以外圆为基准，修研两端中心孔，因为用中心孔作为定位基准磨外圆表面，所以对中心孔有一定的精度要求。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—半精车—调质—表面淬火——低温回火—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—半精车——钻扩铰——表面淬火——低温回火——磨削6.2加工余量设计从经济性方面考虑。柱塞头毛坯为直径15mm长70mm的45钢棒料柱塞头工序名称半径加工余量（mm）经济精度直径工序尺寸公差（um）粗车1IT11-IT1213粗车（中间）2.5IT11-IT128半精车1IT8-IT1011磨削0.5IT6-IT710156从经济性方面考虑。套筒毛坯为直径24mm长70mm的45钢棒料套筒工序名称加工余量（mm）经济精度直径工序尺寸公差（um）粗车1IT11-IT1222半精车0.5IT6-IT721钻孔4IT11-IT148扩孔0.5IT129铰孔0.5IT6-IT71022磨削0.5IT6-IT7206.3车床、钻床、磨床和刀具的选择车床：C6140A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。选用硬质合金刀具。粗车：90°切断刀，75°外圆车刀，45°左偏刀。精车和半精车：90°切断刀，75°外圆车刀，45°左偏刀。钻孔时用直柄麻花钻8.0mm扩孔时用直径为9的扩孔钻铰孔时用直径为10的铰刀6热处理调质：淬火（840°水）——高温回火（600°）表面淬火：由于柱塞半径小，套筒薄壁，应该用高频表面淬火，频率范围250-300kHz，淬硬层深度为0.5-2mm低温回火：经检查若表面淬火后，变形产生误差较大，可低温回火，但不高于200℃，范围为150-200℃。77加工工艺过程卡描图描校装订号底图号机电学院机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号产品名称零件名称柱塞共1页第1页材料牌号45号钢毛坯种类毛坯外形尺寸15x70每毛坯可制件数1每台件数1备注工序号工名序称工序内容车间工段设备工艺装备工时准终单件1粗车车端面及外圆，车倒角切断掉头，车倒角车端面及外圆。C6140A钢尺、游标卡尺、三爪卡盘2钻孔钻两端中心孔钻床虎钳、麻花钻、3热处理调质4半精车半精车外圆配合面C6140A游标卡尺，双顶尖5热处理表面淬火+低温回火6钻修研中心孔钻床游标卡尺，7磨外圆粗磨外圆精磨外圆磨床游标卡尺，双顶尖设计（日期）审核（日期）标准化（日期）会签（日期）标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期描图描校底图号装订号机电学院机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号产品名称零件名称套筒共1页第1页材料牌号45号钢毛坯种类毛坯外形尺寸24x70每毛坯可制件数1每台件数1备注工序号工名序称工序内容车间工段设备工艺装备工时准终单件1车粗车端面及外圆，半精车端