活塞加工工艺说明书剖析

课程设计题目活塞加工工艺设计专业机械设计与制造姓名付中望学号17号指导教师曹晓峰二O 一三年九月二十六日重庆工业职业技术学院前言1、零件的分析 (1)1.1活塞的功用、结构特点及工作条件分析 (2)1.2活塞的主要加工表面及技术要求 (3)2、活塞工艺规程设计 (4)2.1活塞的毛坯材料及制造方法 (5)2.2定位基准的选择 (6)2.3制定活塞加工工艺路线 (7)2.3.1选择各表面加工方法 (8)2.3.2各表面加工顺序确定 (9)2.4工艺路线方案 (10)2.5工艺路线方案分析 (11)2.6机械加工余量及工序尺寸 (12)2.7致谢 (13)2.8参考文献 (14)我国的制造业飞速发展，在液压的系统的在汽车、机床、航天各领域的使用也越来越多，其中活塞是液压系统传动当中不可缺少的一部分，它的工作情况直接影响到液压系统的动力冲动效率，所以，如何能使活塞的生产效率、高质量、省成本、省时间是我们今天汽车行业的努力方向。

随着汽车、机床、等的动力性、经济性、环保性及可靠性的要求越来越严格，活塞已发展成为集轻质高强度新材料、异型外圆复合型面、异型销孔等多项新技术于一体的高技术含量的产品，以保证活塞的耐热性、耐磨性、平稳的导向性和良好的密封功能，减少摩擦损失，降低油耗、噪声和排放。

为满足以上的功能要求，为提高活塞的承载能力，所以对对活塞的加工精度要求比较高。

活塞作为典型的液压系统关键零部件，在切削加工方面具有很强的工艺特点。

目前，国内活塞制造行业通常是由通用机床和结合活塞工艺特点的专用设备组成机加工生产线，因此，专用设备就成为活塞切削加工的关键设备，其功能和精度将直接影响最终产品的关键特性的质量指标。

1、零件分析：1.1活塞的作用及结构形式由于活塞在液体压力的作用下沿缸筒往复滑动，因此，它与缸筒的配合应适当，既不能过紧，也不能间隙过大。

配合过紧，不仅使最低启动压力增大，降低机械效率，而且容易损坏缸筒和活塞的滑动配合表面；间隙过大，会引起液压缸内部泄漏，降低容积效率，使液压缸达不到要求的设计性能。

液压力的大小与活塞的有效工作面积有关，活塞直径应与缸筒内径一致。

所以，设计活塞时，主要任务就是确定活塞的结构型式。

活塞常见的结构形式可分为整体式和分体式两种。

1、整体式活塞要在活塞圆周上开沟槽以安装密封件和支承环，结构简单，但是活塞加工困难，另外密封件安装时也容易拉伤和扭曲，影响密封件的密封性能能和使用寿命。

2、分组式活塞大多数可以多次拆装，密封件使用寿命长。

在通常情况下，支承环是活塞件的不可缺的构件，它不但可以精确导向，还可以吸收活塞运动时随时产生的侧向力，因而大多数密封件都与支承环联合使用，大大减低了活塞加工成本，活塞形式如下：1.2活塞技术要求和重要加工表面分析：活塞的宽度B一般为活塞外径D的（0.6-1）倍，因为活塞的外径D等于钢筒的内径，所以活塞的宽度B取50mm。

另外也要根据密封件的形式、数量、安装导向环的沟槽尺寸进一步细化，使上述原件间距适当。

由于采用橡胶密封件，活塞外径公差取f19，与活塞杆配合的内孔公差等级取H17、活塞外圆表面粗糙度要优于Ra0.32内孔粗糙度要优于Ra0.8m。

活塞的具体参数为：活塞的主要加工表面及技术要求：φ45H内孔、φ100h10和φ125f7外圆及台阶表面2、活塞工艺规程设计2.1活塞的毛坯材料及制造方法活塞是密封保压件,要求具有良好的耐磨性、弹性和致密性,目前钢与铸铁已成为制造活塞的基本材料,而铸铁活塞具有价格低廉、生产流程较短的特点,应用范围越来越广,材质可以是灰铸铁,球墨铸铁,可锻铸铁,高合金铸铁,低合金铸铁等。

而灰铸铁活塞材料适合单体铸造,也适合筒体铸造,是一种适用的经济型活塞材料。

由于单体铸造活塞在铸态下组织稳定性差,硬度均匀性差,通常采用热处理方法来改善活塞的热稳定性和硬度均匀性。

而热处理不仅增加投资成本,而且破坏了活塞铸态下的应力分布,降低了活塞的抗腐蚀性和耐磨性。

在开发试验阶段及小批量生产过程中,经常会出现同一件产品硬度差波动较大、热稳定性较差、组织中特殊石墨量无法得到有效控制、出现针状组织、材质废品率较高等情况。

为了解决这些问题,分别从原材料、化学成分、熔炼工艺、孕育处理、浇注系统以及造型工艺等方面进行有效控制,成功生产出满足要求的灰铸件活塞铸件。

2.2定位基准的选择1、定位基准的选择根据零件的结构形状和加工精度的要求，正确选择零件加工时的定位基准是制订加工工艺规程时应先考虑的主要问题之一。

零件加工的第一道工序只能用毛坯的表面来定位，这种定位基准成为粗基准。

在以后的工序中用已加工表面来定位，称精基准。

基准按功用不同分为设计基准和工艺基准1. 设计基准在零件图上用来确定其他点、线、面位置的基准。

2．工艺基准在加工和装配过程中使用的基准。

按作用不同又分为(1) 定位基准。

在加工中使用工件在机床或夹具上占有正确的位置所采用的基准。

（2）测量基准。

零件检验时，用以测量已加工表面尺寸和位置所用的基准。

（3）装配基准。

在装配时用以确定零件或部件在机械产品中位置的基准。

2、粗基准的选择原则：(1) 保你证加工表面与不加工表面之间的相互位置尺寸要求，应选用不加工作为粗基准。

（2）多加工表面或不加工表面与加工表面之间相互之间位置要求不严格的零件，粗基准的选择应能保证合理地分配各加工表面的余量。

（3）作为粗基准的毛坯表面应尽量光滑平整，以便零件夹紧可靠。

（4）粗基准一般不能重复使用。

精基准的选择原则：选择精基准时。

主要考虑保证零件加工精度，同时考虑装夹准确、可靠和方便，而且夹具简单。

在选择精基准时应遵循以下原则：1）基准重合原则2 ）基准统一原则3）便于装夹原则（5）粗基准的选择粗基准的选择应能保证精基准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，所以为了更便于定位，装夹和加工，可选择该毛坯的外圆柱面作为加工粗基准。

（6）精基准的选择根据零件的加工方便，装夹方便，定位准确，误差少的原则，选择零件的已加工外圆柱面，内圆柱面及两端面作为精基准。

由于毛坯的精度较高，所以毛坯的外表面、内圆及顶面可直接作为粗基准，如粗车外圆、及端面。

活塞属薄壁筒形零件，径向刚度很差，而主要表面尺寸精度及个主要表面之间的位置精度要求又较高，所以在产品设计时就针对活塞的结构特点，设计了专供加工时定位用的辅助精基准——止口内孔及端面。

在外圆、端面、孔等加工时，就采用了该精基准定位。

这不仅符合“基准统一”和“工序集中”原则，而且便于轴向夹紧，可采用一套夹具即可。

但以此作为精基准不仅不符合“基准重合”原则，而且还为此增加了工序和设备。

由于活塞销孔沿活塞轴线方向位置尺寸的设计基准是顶面，所以精镗削孔时以顶面为轴向定位基准，而止口的精加工以顶面为定位基准，这样可以减少因基准不重合而产生的定位误差。

在钻、扩孔时采用了以外端作为角向定位基面。

这是因为若采用销孔自定位，定位元件不易布置，夹具结构复杂。

而由于活塞毛坯精度较高，以此作为角定位可以满足加工要求做到基准重合原则。

2.3制定活塞加工工艺路线：1、确定重要加工表面及部位：2、选择各表面的加工方法：3、加工阶段的划分①划分的原因：保证加工余量合理，划分加工阶段能合理地使用机床设备，便与热处理工序的安排，便于及时的发现毛坯的缺陷。

②阶段的划分：由于该毛坯为铸件毛坯，内孔可直接形成，并且毛坯的厚度较大。

因此，易形成各种缺陷，因此，粗加工内外圆柱面及两端的加工，然后进行二次时效处理，到了半精加工因此，精加工时采用工序集中加工，精加工内圆柱面右端面，半精加工外圆柱面。

2.4初步拟定传动轴机械加工工艺路线：工艺路线使用设备第一步：车右端面 CA6140 第二步：车φ125外圆CA6140 第三步：掉头车左端面 CA6140 第四步：粗车φ100和φ125外圆留余量 CA6140 第五步：掉头车右端φ100和φ125外圆留余量 CA6140 第六步：调质处理专用设备第七步：加工孔φ45h7钻孔、扩孔、绞孔到尺寸并倒角钻床第八步：半精车外圆φ100和φ125外圆留精加工余量 CA6140第九步：精加工φ100和φ125外圆到尺寸 CA6140 第十步：精加工件长度到尺寸 CA6140 第十一步：测量检验专用工具第十二步：终检2.5工艺方案的比较与分析从方案来看此方案是先加工表面在加工孔，然后再以孔为基准加工外圆，这样做到了基准重合原则所以加工出的尺寸精度很高可以满足加工的要求，并适合大批量生产，所以此方案比较合理2.6机械加工余量及工序尺寸余量：1．钻活塞孔：φ45H70025.0+mm 3．粗车外圆、环槽、裙部及端面 外圆 ：φ125f7043.0083.0--mm φ100h100410.0-mm 工序尺寸：致谢通过这次的课程设计，它提供了我们一个用自己所学知识的机会，及相关资料到对零件精度分析计算和运用所学的软件制图、工艺图表、等软件进行运用。

都对我们所学的知识进行了检验，这次的课程设计有苦有甜，让我记忆深刻。

设计思路是重要的，只要设计思路是成功的，那么一个设计就会事半功倍，因此通过这次的设计，我们也学会了做事情之前都应该有充分的准备，为事情的成功打下基础。

制作的过程是一个考验我们耐心的过程，不能有丝毫的急躁和马虎，要一步一步来。

通过这次的设计，我们基本掌握了零件的加工过程分析、工艺文件的编制方法和步骤，学会查阅相关手册，选择使用相关工艺装备等等。

总的来说，这次设计让我们在基本理论的综合运用及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的训练，提高了我们思考问题、解决问题、创新设计的能力，为以后更好的设计大侠了基础。

通过这次的设计，我感受到了团队合作的重要性，在团队里，我们两个进行了分工合作，我知道在以后的和工作中还会有许多合作，所以我们一定要互相学习和帮助，让团队的力量发挥到最大。

由于我们的能力有限，设计之中指导老师给我们提供了很多的帮助，才使得我们的设计得以顺利的完成，在此特别感谢关老师的指导。

我相信在以后的时间里，我们会再接再厉，争取做到更好。

参考文献[1] 《机床夹具设计》第3版薛源顺主编机械工业出版社 2012.1[2] 《机床夹具设计手册》（第三版—电子档）上海科学技术出版社2006.6[3] 《金属机械加工工艺人员手册》（第四版）赵如福主编上海科学技术出版社2006.[4] 《机械制造工艺及设备设计手册》机械制造工艺及设备设计手册编写组编机械工业出版社1990.11。