活塞杆的机械加工工艺及夹具设计

机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩摘要本文从零件的分析，工艺规格设计，及加工过程中专用夹具的设计三个方面，阐述了活塞杆的工艺制造的全过程，尤其在工艺规程设计中，我们运用已掌握的机械制造理论及计算公式，确定了毛坯的制造形式，选择了基面，制定了工艺路线，确定了机械加工余量、工序尺寸和毛坯尺寸，最后确定了切削用量及基本工时。在实际生产中，由于零件的结构形状、几何精度、技术条件和生产批量等要求不同，一个零件往往要经过一定的加工过程才能将其由图样变成成品零件。因此，机械加工工艺人员必须从工厂现有的生产条件和零件的生产批量出发，根据具体情况，在保证加工质量、提高生产效率和降低生产成本的前提下，对零件上的各加工表面选择适宜的加工方法，合理地安排加工顺序，科学地拟定加工工艺过程，才能获得合格的机械零件。通过这次毕业设计，使我们初步尝试了零件制造工艺设计的全过程，为我们以后走上工作岗位打下了一个很好基础。关键词：活塞杆，工艺路线，加工余量，工序尺寸，切削用量，基本工时机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩AbstractElaborated the piston rod manufacturing process, especially in the design process, we use the mastered machinery manufacturing theory and calculating formulas, the blank manufacturing form, choice of base, develop process, determine the machining allowance, process dimension and blank size, finally to determine the cutting parameters and the the basic working hours.In practical production, as part of the structure shape, geometric precision, technical conditions and mass production requirements are different, a parts often have to pass through a processing process can be made into finished parts drawing.Therefore, the machining process must be from the factory production conditions and the existing parts of the production batch, according to the specific circumstances, to guarantee the processing quality, improve production efficiency and reduce production cost under the premise of the parts, theprocessing surface to choose a suitable processing method, reasonable arrangements for processing order, scientific development process process, in order to obtain qualified mechanical parts.Through this graduation design, we initially tried to process the whole process of design, we will go to work to lay a good foundation.Key words: piston rod, process route, the surplus of processing, process size, cutting parameters, the basic working hours机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩目录1. 零件工艺分析及生产类型的确定.3 1.1 零件的功用、结构及特点.31.2 零件的技术要求.31.3 零件的工艺性.31.4 确定零件的生产类型.32.毛坯的选择.32.1 确定毛坯的类型.32.2 确定毛坯的制造方法和尺寸及其公差.42.3 确定毛坯的技术要求 .43.基准的选择.44.拟定机械加工工艺路线.44.1 确定各表面的加工方法.44.2 拟定加工工艺路线.45.确定机械加工余量、工序尺寸及公差.56.选择机床工艺设备.76.1 选择机床.76.2 选择刀具.76.3 选择夹具.86.4 选择量具.87.填写切削用量及基本工时.87.1 切断面.87.2 车端面.97.3 粗车外圆.107.4 精车螺纹.107.5 精车外圆.117.6 倒角 C2.127.7 粗磨外圆.127.8 精磨外圆.13总结.15致谢.16参考文献填写机械加工工艺过程卡和工序机械加工工序卡附录机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩1.零件的工艺分析及生产类型的确定1.1 零件的功用、结构及特点活塞杆是支持活塞做功的连接部件，大部分应用在油缸、汽缸等运动部件中，是一个运动频繁、技术要求高运动部件。活塞杆在正常使用中，承受交变载荷作用，45f8 处有密封装置往复摩擦其表面，所以该处精度高又耐磨。活塞杆采用 45 材料，硬度达到 4045HRC。这样使活塞杆内部有一定的韧性，外部又具有较好的耐磨性。1.2 零件的技术要求未注倒角 C2。 未注公差 IT12。 调质处理 HRC4045。 材料 45。1.3 零件的工艺性活塞杆在正常使用中，承受交变载荷作用，45f8175mm 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 45 材料，经过调质处理后， 表面硬度为 40-45HRC。这样使活塞杆既 有一定的韧性，又具有较好的耐磨性。 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，在加工左端螺纹时要使用中心架。 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。 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。 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。 1.4 确定零件的生产类型该工件为单件生产机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩2.毛坯的选择使毛坯的形状尺寸尽量与成品零件接近，这样既可以减少机械加工量，又可节约材料和延长刀具寿命，而毛坯的结构取决于不同的毛坯制造方法，要根据生产规模和生产条件合理地选择毛坯制造方法。2.1 确定毛坯的类型毛坯选择 45 号钢。因为 45 号钢经调质处理和表面渗氮后，有很高的心部强度、优良的耐磨性和耐疲劳性能，热处理变形很小。活塞杆连接活塞运动，承受交变载荷，应具有一定的抗拉和抗压强度、刚度，因此选用锻造的方法，以改善机械性能。2.2 确定毛坯的制造方法和尺寸及其公差该活塞杆应首先车削成形，对于精度要求较高，表面粗糙度值较小的外圆，在车削后还应磨削，车削和磨削时，以两端中心孔作为精基准定位符合基准统一原则，中心孔可在粗车之前加工。因此，该活塞杆的工艺过程主要有加工中心孔、粗车、精车和磨削四个阶段。要求不高的外圆在精车时加工到规定尺寸。倒角、螺纹在半精车时加工。调质处理后要修研一次中心孔，以消除热处理变形与氧化皮。2.3 确定毛坯的技术要求毛坯不允许有内部缺陷，承受一定的抗拉、抗压而不出现裂纹或折断。机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩3.基准的选择该活塞杆零件图中较多尺寸是以两端中心孔及其端面为设计基准的，因此，必须首先加工出两端中心孔及其端面，为后续工件作为基准。根据基准统一原则，选两中心孔及其端面作为定位基准。机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩4.拟定机械加工工艺路线4.1 确定各表面的加工方法 左端 37 的外圆：采用粗车精车。 左端 M391.5 螺纹：采用粗车半精车。 45f8 部分的外圆：表面粗糙度 Ra0.2um，采用粗车精车粗磨精磨。 68h8 的外圆：采用粗车精车。4.2 拟定加工工艺路线 根据分析确定一条加工方案，如表 4-1 所示：工序号 工序名称 工序内容 工艺装备1 锻造 自由锻成 80mm450mm2 热处理 退火3 划线 划两端中心孔线4 钳工 钻两端中心孔 B2.55 粗车 夹一端，顶尖顶另一端，粗车外圆至 73mm CA61406 粗车 倒头装夹工件，顶另一端中心孔，车外圆至 73mm 接工序 5 加工处CA61407 热处理 调质处理 4045HRC8 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 B2.5CA61409 粗车 倒头装夹工作，中心架支撑另一端，车端面，保证总长 439mm，钻中心孔 B2.5CA614010 精车 夹一端，精车外圆至 37mm，倒角 C2，保证长度 9mm。 CA614011 精车 两顶尖装夹工作，车工件左端 M391.5，长 38mm，倒角 C2，直径方向留加工余量 1mm，车 45f8mm 217mm 时，要使用跟刀架，并留有加工余量 1mmCA614012 精车 夹一端，顶尖顶另一端，要使用跟刀架，精车外圆至 45 直径方向留加工余量 1mm，保证长度 217mm，倒角 C2，精车外圆至 68直径方向留加工余量 1mm，保证长度 20mm 上偏差+0.2 下偏差 0。CA6140机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩表 4-1 加工方案13 精车 掉头装夹，一夹一顶，精车外圆至 45 直径方向留加工余量1mm，保证长度 175mm，倒角 C2。CA614014 磨 修研两中心孔15 粗磨 两顶尖装夹工作，粗磨所有 45 外圆，留磨量 0.080.10mm M131W16 磨 修研两中心孔17 精磨 两顶尖装夹工作，精磨所有 45mm 外圆，至图样尺寸 M131W18 检验 按图样检验各部尺寸19 入库 涂油包装入库机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩5.确定机械加工余量、工序尺寸根据下列表格选择加工余量工件长度 L200400 200400荒车 粗车3050 2.0 2.2 1.4 1.55080 2.3 2.5 1.5 1.8IT14 IT12 13表 5-2磨削外圆的加工余量表 5-3直径余量 mm 直径公差直径尺寸 mm 粗磨 细磨 细车 粗车3050 0.3 0.15080 0.3 0.2IT11 IT9加工方法 表面粗糙度 Ra车削外圆： 粗车 1080机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩表 5-4根据上 述加工工艺，查各种表面 加工余量表分别确定各加 工表面的加工余量、工序尺寸，如表 5-1 所示：表 5-1 加工余量及工序尺寸半精车 1.2510精车 1.2510车削端面： 粗车 520半精车 2.510精车 1.2510研磨： 粗研 0.160.63精研 0.040.32工序号 工序内容 双边余量/mm 工序尺寸/mm 表面粗糙度Ra/um5,6,8,9车端面粗车外圆11543937456811 车螺纹 1.53910,12,13 精车外圆1 37,4568 3.215 粗磨外圆 0.45f817 精磨外圆 45f8 0.2机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩6.选择机床工艺设备6.1 选择机床（1）工序 4，5，6，8，9，10，11，12，13：为了减少装卸时间，这几部工序的车端面、打中心孔、倒角、车螺纹、车外圆、都在同一车床上完成，该零件为批量生产，选用机床使用范围较广的为最佳，因此，选用 型机床能满足加工要求。且在粗、6140CA精车时，一定要分开。车外圆时，要使用跟刀架，以减少加工时工件的变形；在车螺纹时，要使用中心架。（2）工序 15，16，17：粗磨、精磨外圆至图样尺寸。选用 M131W。6.2 选择刀具由于零件材料为 45 号钢，为保证刀具切削性能，因此刀具材料选用合金结构钢，表面渗氮处理。车外圆采用主偏角为 的车刀，车端面采用主偏角38CrMoAl 093P为 的车刀。车螺纹时选用牙型为 的螺纹车刀。0451P 0磨削外圆和锥度时，选用白钢玉平行砂轮。 （磨料为白钢玉，粒度 ，硬度为中软，60#陶瓷结合剂，砂轮宽度应窄） 。6.3 选择夹具该零件加工可采用三爪卡盘（ ） 、顶尖、跟刀架。406.4 选择量具零件为单件生产，一般可采用通用量具。各端面、外圆精度要求不高，可选用 0-1000mm 的游标卡尺，即能达到测量目的。长度测量选用钢板尺。测量螺纹选用螺纹规。机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩7.填写切削用量及基本工时7.1 切端面确定背吃刀量 ：端面总加工余量为 11mm,先用切段刀切掉 6mm，一次走刀完成，pa。pam确定进给量 f ：参考文献【1】表 5-106 查得 ;参考文献【1】/fmr表 5-5 机床的横向进给量取 。/fmr确定切削速度 ：参考文献 【1】表 5-109 和 5-110 查得cv。 修正系数：21,0.5,0.6vcxy参考文献【1】表 5-108 查得道具的寿命78.,1.0rMHvhvKVtvkkkT=60min 0.250.61571.08.6163/minvcvxympTaf确定机床主轴转速 n1010.3584.7/min9cwvrd参考文献【1】表 5-5 取相近较小机床转速 ，因此实际的切削速度80/ir9.80/mincv计算基本时间 jT切削加工长度为 6mm，切断刀选用主偏角 = ，背吃刀量 ，查表 5-138rk75o5pam和表 5-139 得：， 取 ， 单件生产 1(23)tanprlk14lm2(3)lm30l123907.5dLll7.5.18in840jTinf辅助时间 ： f参考文献【1】表 5-153 得：装夹工件的时间为 0.8min,启动机床时间为 0.02min 启动调节切削液时间为 0.05min，取量具并测量尺寸的时间为 0.5min ，共计 =1.37min。fT7.2 车端面机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩确定背吃刀量 ：端面加工余量 5mm，二次走刀完成， 。pa pam确定进给量 f ：参考文献【1】表 5-102 查得 ;参考文献【1】表/fr5-5 机床的横向进给量取 ；/mr确定切削速度 ：参考文献 【1】表 5-109 和 5-110 查得cv。 修正系数：24,0.,.5,0.3v vcmxy参考文献【1】表 5-108 查得刀具的寿.571881,.0rMHvhKVtvkkk命为 T=60min，则 0.2.150.35471.80.1667/minvcvxympTaf确定机床主轴转速 n47.38.91/min1cwvnrd参考文献【1】表 5-5 取相近较小机床转速 因此实际的切削速度40/ir98/micv计算基本时间 jT切削加工长度为 5mm，切断刀选用主偏角 = ，背吃刀量 ，查表 5-138rk5opam和表 5-139 得：， ，单件生产1(23)l2(35)l30lL=(d-d1)/2+l1+l2+l3=30.5mm0.5min356jLTinf辅助时间 ： fT参考文献【1】中表 5-153 得：变换刀架的时间为 0.05 ，,变速或变换进给量的min时间为 0.02min， 启动调节切削液时间为 0.05min，共计 =0.12min。fT7.3 粗车外圆确定背吃刀量 ：外圆总加工余量为 ，则单边余量为 ，一次走刀完成，pa52.5。pam确定进给量 f ：参考文献【1】表 5-102 查得 ;参考文献【1】表/fmr5-5 机床的横向进给量取 ；/fmr确定切削速度 ：参考文献 【1】表 5-109 和 5-110 查得cv机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩。修正系数：24,0.,.15,0.3vvvcmxy参考文献【1】表 5-108 查得刀具的寿.5781,.65rMHhKVtvkkk命为 T=60min。则 0.2.150.3547.810.6566/minvcvxympTaf确定机床主轴转速 n102.701.6/min345cwvnrd参考文献【1】表 5-5 取相近较小机床转速 ，因此实际的切削速度0/i/micv计算基本时间 ：jT切削加工长度为 439mm，切断刀选用主偏角 = ，背吃刀量 ，查表 5-rk9opam138 和表 5-139 得：, ,单件生产1(23)l2(5)l30l=(L+l1+l2+l3)i/nf 6.27minjT辅助时间 ： fT参考文献【1】中表 5-153 得：变换刀架的时间为 ，变速的时间为 0.02min，0.5m共计 =0.07min。f7.4 精车螺纹方法同车外圆一样。基本时间：切削加工长度 L=38mm，则 =(L+l1+l2+l3)i/nf 1.4min, 辅助时间 ： =0.05min。jT fTf7.5 精车外圆确定背吃刀量 ：外圆总加工余量为 ，则单边加工余量 ，二次走刀完pa2m1m成， 。pam确定进给量 f ：参考文献【1】表 5-102 查得 ;参考文献【1】表/fr5-5 机床的横向进给量取 ；/r确定切削速度 ：参考文献 【1】表 5-109 和 5-110 查得cv。 修正系数：24,0.,.5,0.3v vcxy参考文献【1】表 5-108 查得刀具的寿.57181,.65rMHvhvKVtvkkk命为 T=60min。则机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩 0.2.150.3547.810.6566/minvcvxympkTaf确定机床主轴转速 n103.79215./min40cwvnrd参考文献【1】表 5-5 取相近较小机床转速 因此实际的切削速度0/i/micv计算基本时间 jT切削加工长度为 372mm，外圆车刀选用主偏角 = ，背吃刀量 ，查表rk9opam5-138 和表 5-139 得：， ， 单件生产1(23)l2(35)lm30l=(L+l1+l2+l3)i/nf 6.27minjT辅助时间 ： fT参考文献【1】中表 5-153 得：变速的时间为 0.02min ，启动调节切削液时间为0.06min，共计 =0.08min。f总计：两次走刀，则=6.272=12.54minjT=0.082=0.16minf7.6 倒角 C2确定背吃刀量 ：由倒角 知， 。 1 paC2pam确定进给量 ：参考文献 【1】中表 5-102 得： ，查【1】表 5-5f ./fmr045根据机床的横向进给量，取 。./fr045确定切削速度 ：参考文献【1】表 5-109 和表 5-110，查得 ， ，cv vc2.vx015， ，修正系数 ，则.vy035.m2.,.,.,.,rMvHvhvktKKK710481机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩。刀具寿命选择 ，则.vMHvhkrvtKK0472minT60vcxympTaf./in021503547263确定机床主轴转速./mincwvnrd69参考文献【1】中表 5-5，查得相近较小的转速为 ，则实际的切削速度/ir450。./micv513计算基本时间 ：切削长度为 ，刀具的主偏角 ，背吃刀量 ，jT2rKpam2查【1】表 5-138 和表 5-139 得： 取 ， ，取 ， ，lm1l23l2l35， d1则 Lll123957.in.jTifn7108404辅助时间 ：参考文献【1】表 5-153 得，刀具快速趋近工件 ，变换刀架 6 f .min05或转换方位 ，刀具退离并复位 ，共计 。.mi5.min5.ifT137mm 和 45mm 的倒角计算一样。7.7 粗磨外圆确定径向进给量 ：参考文献【1】表 5-130 得 ，取rf ./rfmr015./rfmr02确定轴向进给量 ：参考文献【1】表 5-130 得，af(.)(.)/afBmr30775./mr25取 。 /mr25确定磨削速度 ：参考文献【1】表 5-130 得， 。 wv /inwv03机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩确定机床主轴转速 ：n()/min/inwvrrd102031258751参考文献【1】表 5-5 查得相近较小的机床转速为 ，所以实际的磨削速度/i60为 。./minwv2564计算基本时间 ：参考文献【1】表 5-147 得：jTB7, .BLl m75802磨轮按工作台双行程横向进给 .minibjardLzknf805415162辅助时间 ：参考文献【1】表 5-153 得，拿取工具放在夹具上 ，拿取扳手jT i，手动夹紧工件 ，启动机床 ，接通自动进给 ，断开自动进.min01mi1.in0.n03给 ，放松夹紧 ，调整刀架角度，以便磨锥度 ，取下工件 ,3.n08i5.mi8共计 。.if427.8 精磨外圆确定磨削余量 ，双面磨削余量 。即0.2pam20.4pam0.2bZ确定进给量 f：根据参考文献【1】中表 5-130.查得 ，参考文献51f【1】表 5-4 查得径向进给量 。.1/afr确定磨削速度：由参考文献【1】表 5-131 查得纵向进给速度：360/in.063/vs参考文献【1】中表 5-133 得：砂轮机的速度： 8/cvm确定磨削砂轮机的主轴转速 n：01059./icwvnrd根据参考文献【1】表 5-4 得相近较小的机床转速 ,所以实际的磨削速度50/minr。57/cvms计算基本时间 Tj：选用纵向进给法磨外圆，由上可得：单面加工余量。由参考文献【1】表 5-145 查得 ；0.,70,./b aZLfmr 1.K单行程进给量 frs=0.02mm。机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩70.2169.2.8min59bjarsLZKTnfs辅助时间 ：f由参考文献【1】表 5-153 得，夹紧工件 0.8min，变速或变换进给量为 0.02min，启用和调节切削液的时间为 0.05min。共计：T f=0.87min 机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩总 结 在这次设计过程中，使我真正的认识到自己的不足之处，以前上课没有学到的知识，在这次设计当中也涉及到了。使我真正感受到了知识的重要性。这次设计将我以前学过的机械制造工艺与装备、公差与配合、机械制图、工程材料与热处理工艺等知识很好的串联了起来，起到了穿针引线的作用，巩固了所学知识的作用。在设计过程中， 首先是对工件机械加工工艺规程的制定，这样在加工工件就可以知道用什么机床加工，怎样加工，加工工艺装备及设备等，因此，工件机械加工工艺规程的制定是至关重要的。在设计中还用到了 CAD 制图和一些计算机软件，CAD 制图不管是现在，对以后工作也是有很大的帮助的。在这次毕业设计中，还有