柱塞课程设计.doc

数控加工工艺与刀具课程设计题 目柱塞泵柱塞零件的数控加工工艺课程设计专 业机械工程及自动化班 级11机械工程及自动化本学生姓名毛 凯学 号11207013141指导教师蔡乐安职 称副教授目录一、设计目二、课程设计的原则三、设计的基本内容四、零件工艺规程设计（一）、确定零件生产类型（二）选择毛坯（三）确定装夹方案（四）选择加工方法，制定工艺路线1、基面的选择2、粗基准的选择3、精基准的选择4、零件表面加工方法的选择5、制定工艺路线（五）工序设计1、选择加工设备与工艺装备2、选择夹具3、选择刀具4、选择量具 五、确定切削用量及基本时间六、加工程序七、工艺卡片，工序卡片八、总结九、参考资料一、设计目的柱塞泵是液压系统的一个重要装置。它依靠柱塞在缸体中往复运动，使密封工作容腔的容积发生变化来实现吸油、压油。柱塞泵具有额定压力高、结构紧凑、效率高和流量调节方便等优点，被广泛应用于高压、大流量和流量需要调节的场合，诸如液压机、工程机械和船舶中。此课程设计会让我更好认识柱塞的原理结构。二、课程设计的原则课程的组成是由学科的分级结构决定，设计的原则有如下：1.从简单到复杂2.从特殊到一般3.实效性4.从一般到细节5.从一般分类到更细的分类6.适用性三、设计的基本内容零件的工艺分析由零件图可知，其材料为15cr，该材料为低碳合金渗碳钢，这种钢主要用来制造工作速度较高而断面不大(30mm)，但心部要求较高强度及韧性而表面耐磨的渗碳零件，如齿轮、凸轮、滑阀、活塞、衬套、曲柄销、活塞销、活塞环、联轴节、轴、轴承圈等。此外，这种钢也可以用作低碳马氏体淬火钢，用来制造对变形要求不严、但要求强度、韧性的零件。由零件图可知，18h6 ，SR20为两组加工表面该零件的主要加工面1、18h6孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：18h6的两个内孔，一个外表面，3道16的槽。2、以SR20为加工表面这一组加工表面包括，一个sr20的弧度圆。这两组的加工表面有着一定的位置要求，主要是：18h6孔内与SR20中心线垂直度公差为0.10。由以上分析可知，对这两组加工表面而言，先加工第一组，再加工第二组。由参考文献中有关面和孔加工精度及机床所能达到的位置精度可知，上述技术要求是可以达到的，零件的结构工艺性也是可行的。四、零件工艺规程设计（一）、确定零件生产类型零件的生产纲领 N=Qn（1+a+b）其中，产品的年产量Q=4000台/年，每台产品中该零件的数量n=1件/台，零件备品率a=4%，零件的废品率b=1%。Q=40001（1+4%+1%）=4200件/ 年从此结果可知，该零件为成批成产。（二）选择毛坯1、 选择毛坯根据零件材料确定毛坯为低碳合金渗碳钢15cr，柱塞的长度图中为67mm，切削长度方向预留加工余量为8mm左右，所以毛胚长度为75mm。此外，为消除残余应力，铸造后应安排人工时效进行处理。2、机械加工工序顺序的安排原则上道工序不能影响下道工序的定位和加紧基面先行的原则在同一次安装中，应该首先安排对于刚度破坏性小的加工内容（三）确定装夹方案三爪卡盘夹持右外圆柱面，手动粗车左端面，18h6的外圆到34mm，留有精加工余量0.5mm（单边余量）。三爪卡盘夹持左外圆柱面，手动粗车右端面，SR20的外圆到33mm，留有精加工余量0.5mm（单边余量）。精车，保证加工长度为670.05mm。三爪卡盘夹持右外圆柱面，切削左端面粗车到20mm，继续半精车到18.5mm，精车到18mm。倒角三爪卡盘夹持左外圆柱面，切削左端面粗车到20mm，继续半精车到18.5mm，精车到18mm.三爪卡盘夹持右外圆柱面打14mm深度25mm的孔三爪卡盘夹持右外圆柱面打M6深度12mm的孔掉头装夹，粗车右端面到SR20圆弧表面留有半精加工余量1mm，精加工余量,0.5mm。精车sr20的圆弧表面。磨床打磨达到零件图要求。换用机夹硬质合金切槽刀，切3条1mm的槽。每条槽切0.5mm分两次切，保证加工精度。（四）选择加工方法，制定工艺路线1、基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要设计之一，基面的选择正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法进行。2、粗基准的选择对一般的轴类零件来说，以外圆作为基准是合理的，按照有关零件的粗基准的选择原则：当零件有不加工表面时，应选择这些不加工的表面作为粗基准，当零件有很多个不加工表面的时候，则应当选择与加工表面要求相对位置精度较高大的不加工表面作为粗基准。3、精基准的选择精基准的选择主要考虑基准重合的问题。选择加工表面的设计基准为定位基准，称为基准重合的原则。采用基准重合原则可以避免由定位基准与设计基准不重合引起的基准不重合误差，零件的尺寸精度和位置精度能可靠的得以保证。为使基准统一，先选择18h6的孔和SR20的孔作为精基准。4、零件表面加工方法的选择零件各表面的加工方法和方案选择，首先要保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求，另外还要考虑生产率和经济方面的要求，在选择时，应根据各种加工方法的特点及其经济加工精度和表面粗糙度，结合零件的特点和技术要求，慎重决定。5、制定工艺路线工序方案工序1 18h6孔和SR20孔在同一基准的两个端面工序2 铣18h6孔的端面、铣SR20孔的端面工序3 车18mm的端面工序4 钻深25mm宽14mm的孔工序5 钻深12mm宽M6的孔工序6 车SR20的外弧圆工序7 削柱塞槽16工序8 磨床打磨圆弧表面，左端孔端面工序9 去毛刺工序10 终检工序11 入库 （五）工序设计 1、选择加工设备与工艺装备 （1） 选择机床 根据不同的工序选择机床工序1、2、3、6、7粗铣、半精铣、精铣。各工序的工步数不多，选用X6132万能铣床。工序4、5用用Z535立式钻床。工序8选用磨床（2） 选择夹具本零件除粗铣及钻孔等工序需要专用夹具外，其他各工序使用通用夹具即可。（3） 选择刀具，根据不同的工序选择刀具1.铣刀依据资料选择高速钢圆柱铣刀直径d=60mm，齿数z=10，及直径为d=50mm，齿数z=8及切槽刀直径d=6mm。2.钻18mm 14mm的孔选用锥柄麻花钻。3.车外弧圆用，切削柱塞槽用45度车刀。（4） 选择量具 本零件属于成批生产，一般情况下尽量采用通用量具。根据零件的表面的精度要求，尺寸和形状特点，参考相关资料，选择如下：1.选择加工面的量具 用分度值为0.05mm的游标长尺测量，以及读数值为0.01mm测量范围100mm125mm的外径千分尺。2.选择加工孔量具因为孔的加工精度介于IT7IT9之间，可选用读数值0.01mm 测量范围50mm125mm的内径千分尺即可。3.选择加工槽所用量具槽经粗铣、半精铣两次加工。可选用读数值为0.02mm测量范围0150mm的游标卡尺进行测量。2、确定工序尺寸面的加工（所有面）根据加工长度的为67mm，坯的余量为8mm，对精度要求不高的面，在粗加工就是一次就加工完。两端面用磨床进行加工。（五）确定切削用量及基本时间切削用量包括背吃刀量a、进给量f和切削速度v。确定顺序应该是a、f，再确定v。切削用量及基本时间的确定切削用量 本工序为铣18h6孔和SR20孔在同一基准上的两个端面。1.确定每次进给量f 查得每齿进给量fz=0.200.30mm/z，现取fz=0.20mm/z。2.选择铣刀磨钝标准及耐用度 铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为0.8mm，耐用度T=120min。（3.确定切削速度和每齿进给量f，nc=250r/min,Vfc=400mm/s。实际切削：Vc =47.1m/min 实际进给量： f=0.20mm/z4.校验机床功率 根据资料所知，根据以上参数可知，切削功率的修正系数k=1，则P= 2.5kw，P=0.8 kw，P=7.5P= PP=6P= 2.5kw可知机床功率能满足要求。 切削用量及基本时间的确定铣18mm孔的端面切削用量 已知工件材料为15cr1.确定每齿进给量f卧式铣床的功率为7.5kw，工艺系统刚性为中等。每齿进给量f=0.160.24mm/z、取f=0.16mm/z。2.选择铣刀磨损标准及耐用度 铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为1.5mm，铣刀直径d=60mm，耐用度T=120min。3.确定切削速度 铣刀直径d=60mm，齿数z=10，铣削宽度a=2.5mm，铣削深度a=50mm，耐用度T=180min时查取Vc98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s。nc=300r/min,Vfc=475mm/s。实际切削：Vc =56.52m/min 实际进给量： f=0.16mm/z切削用量本工序为车SR20的端面。所选刀具为后角o120，45度车刀，选用CA6140车床。a: 粗加工切削用量的确定 切削速度车削端面时：刀量确定后由公式可就算得切削速度。 计算公式为：= 。 主轴转速 n=189.5r/min2 基本时间辅助工时 t=0.15min钻孔基本工时：T = T= 2.钻头磨钝标准及寿命：后刀面最大磨损限度为0.50.8mm，寿命。 切削速度， 故 机床实际转速为 故实际的切削速度 3.校验扭矩功率 所以 故满足条件，校验成立。3计算工时：切削用量：刀具采用高速钢复合钻头，直径d=6mm，使用切削液。1.确定进给量f 由于孔径和深度均很小，宜采用手动进给2.选用钻头磨钝标准及耐用度 钻头后刀面最大磨损量为0.8mm，耐用度为15min。3.确定切削速度V 主轴实际转速n=1041r/min。三、钻螺纹孔14mm，攻丝M67h1切削用量 刀具选用锥柄阶梯麻花钻，直径d=14mm,以及机用丝锥。钻床选用Z525立式钻床，使用切削液。1.确定进给量f 由于孔径和深度都不大，宜采用手动进给。2.选择钻头磨钝标准及耐用度 钻头后到面最大磨损量为0.6mm，耐用度T=20min。3.确定切削速度V =670MPa的HT200的加工性为5类，进给量可取f=0.16mm/r；由表5-131可查V=13m/min,n=1063r/min。六、加工程序粗车外圆程序O1000G54 G98 G21 G90;M03 S800;T0101;G00 X46.0 Z3.0;x41;G01 Z-70.0 F120;G00 X45.0;X100 Z200;M05;精车外圆并倒角M03 S1200;G00 X44.0 Z3.0;G01 X36.0 Z0 F120;X40.0 K-2;Z-70.0;G00 X45.0 Z-70.0;X100.0 Z200.0;T0100;M05;切削端面M03 S400;T0303;G00 X45.0 Z-65.0;G01 X0 F30;X45.0 F100;G00 X100.0 Z200.0;T0300;M30;加工另一端O1010G54 G98 G21 G90;M03 S800;T0202;G00 X41.0 Z3.0;G01 Z0 F50;X-0.5;G00 X41.0 Z2.0;X100.0 Z200.0;T0200;M05;粗车轮廓分别为Ap=3mm，2.5mm,2mm,2mmM03 S800;T0101;G00 X34.0 Z3.0;G01 Z-15.0 F120;G00 X45.0;Z3.0;X29.0;G01 Z-15.0;X37.66;G03 X40.0 Z-18.21 R100.5;G00 X45.0;Z3.0;X25.0;G01 Z-15.0;X33.37;G03 X40.0 Z-24.98 R98.5;G00 X45.0;Z3.0;X21.0;G01 Z-15.0;X29.07;G03 X40.0 Z-34.05 R96.5;G00 X45.0;X100.0Z200.0;M05;精车外轮廓ap=1mm,0.5mm(倒角)M03 S1200;X19.0;G01 Z-15.0 F80;X26.91;G03 X40.0 Z41.09 R95.5;G00 X45.0;Z3.0;X18.0;G01 Z-15.0 ;X25.8;G03 X40.0 Z-51.0 R95.0;G00 X45.0;X100.0 Z200.0;T0100;M05;切槽M03 S400;T0303;G00 X45.0 Z39.0;G01 X29.0 F30;G00 X45.0;Z41.0;G01 X29.0;G00 X45.0;X100.0 Z200.0;T0300;M05;M03 S100;T0404;G00 X40.0 Z5.0;G00 X16.4;G32 Z-10.0 F1.5;SSG00 X30.0;Z5.0;X15.2;G32 Z-10.0;G00 X30.0;X100.0 Z200.0;M05;M30;七、工艺卡片，工序卡片机械加工工艺过程卡产品名称零件名称零件图号柱塞柱塞材料名称及牌号15cr毛坯种类或材料规格总工时（不填）工序号工序名称工序简要内容设备名称及型号夹具量具工时01粗加工工件长度到68mmCA6140三爪卡盘普通游卡02精加工工件长度到67mmCA6140三爪卡盘普通游卡03粗加工粗车外轮廓CK0630可胀心轴普通游卡04精加工精车外轮廓CK0630可胀心轴普通游卡05钻孔钻孔Z535可胀心轴普通游卡06挖槽挖槽CA6140三爪卡盘普通游卡07倒角倒45度角CA6140三爪卡盘普通游卡08清洗09去除毛刺10检查检查相关尺寸和表面 理工学院11机械1班机械加工工序卡片工序名称粗车工序图01零件名称柱塞零件图号零件重量同时加工零件数量1材料毛胚牌号硬度HB形式重量15CrHB180圆柱胚料设备夹具辅助工具名称型号三爪卡盘普通车床CA6140工步号工步内容刀具量具进给量主轴转速1234粗车端面半精车端面，精车端面至吃尺寸粗车外圆半精车外圆，精车外圆45度车刀游标卡尺游标卡尺0.4mm/r450r/min设计者毛凯指导老师蔡乐安理工学院11机械1班机械加工工序卡片工序名称粗车工序图01零件名称柱塞零件图号零件重量同时加工零件数量1材料毛胚牌号硬度HB形式重量15CrHB180圆柱胚料设备夹具辅助工具名称型号可胀心轴普通钻床Z535工步号工步内容刀具量具进给量主轴转速1 2钻14mm深度25mm的孔钻M6深度12mm的孔专用钻头游标卡尺游标卡尺设计者毛凯指导老师蔡乐安理工学院11机械1班机械加工工序卡片工序