柱塞套机械加工工艺设计

柱塞套机械加工工艺设计

摘要：文中通过分析柴油机燃油系统直列式喷油泵柱塞偶件中柱塞套的结构特点、各项技术要求和结构工艺性，根据

具体的生产条件和工件加工要求，在合理选择材料和毛坯的基础上，设计了该零件的机械加工工艺规程。

关键词：柱塞套；机械加工；工艺设计

1引言

直列式喷油泵由柱塞偶件、柱塞弹簧、弹簧下座、弹

簧上座、油量控制套和齿圈、出油阀偶件、出油阀弹簧、减

容体、出油阀紧座组成。

喷油泵柱塞偶件是指配对的柱塞与柱塞套，是柴油

机燃油系统3大精密偶件之一，柱塞在油泵凸轮作用下

在柱塞套内高速往复运动，将燃油增压，P型泵可达

110MPa，并在规定的时间内开始压油或泄油。

2零件分析

2.1零件的结构及其材料

柱塞偶件承受高的机械负

荷，由凸轮驱动，将燃油增压，回

程靠弹簧力；高速往复运动之间

的摩擦力，产生热量使柱塞温度

较高。

对材料的要求：材料应具有

高的机械强度、足够的刚性和良

好的韧性；应具有高的耐磨性、

耐蚀性和小的热膨胀系数，金相

组织稳定及可加工性好。

常用材料：工具钢CrWMn；

滚动轴承钢GCr15，硬度要求

HRC62～65。

毛坯：棒料或模锻件。

2.2零件的工艺分析

柱塞偶件的加工精度要求高，对密封性、滑动性、可

靠性及寿命等性能有严格规定，从而使其加工工艺复

杂，工艺装备精度要求高，夹具要求精密。对中、小型喷

油泵，柱塞偶件的径向配合间隙要求为1.5～4μm。这样

高的配合精度，很难达到完全互换的要求，因此，在实际

生产中，是用放大偶件各自的制造公差，然后根据生产

批量的大小，选用单位选配法或分组选配法来保证偶件

的装配要求。

柱塞套的技术要求如图1所示，柱塞套内圆表面要求

圆度和圆柱度公差小于0.0015mm，直线度小于0.001mm。

柱塞套与泵体配合的外圆表面对内圆表面轴线的径向圆跳动公差为0.03mm。柱塞套内圆表面粗糙度为Ra0.2～

Ra0.4。

3工艺规程设计

3.1确定毛坯的制造形式

毛坯选择的合理性对零件工艺过程的经济性有着很

大影响。材料消耗、工序数量、加工工时等都在很大程度

上取决于所选择的毛坯。同时，毛坯的质量对加工时工件

的定位、夹紧、加工质量也都有很大影响。根据柱塞套的

工作条件和技术要求，毛坯采用棒料或者模锻件。

3.2制定工艺路线

柱塞套结构形状较为简单，但各表面精度要求较高。

加工分为3个阶段：粗加工、精加工及光整加工，中间有

热处理。柱塞套加工工艺如下：粗车成型割断→以毛坯外

圆为定位基准车端面、端面外倒角、钻、扩、铰孔并内倒

角→清洗→中孔粗糙度及孔径检验→以中孔为定位基准

精车三级外圆→清洗→小端孔口倒角→清洗→铣定位定

位槽→以中孔为定位基准粗磨中外圆→清洗→以大外圆

及凸肩平面键槽为定位基准钻进油孔→清洗→以大外圆

及凸肩平面键槽为定位基准锪鱼眼→清洗→以大外圆及

凸肩平面键槽为定位基准扩进油孔→清洗。

3．3机械加工余量、工序尺寸、毛坯尺寸的确定

根据原始材料和加工工艺，查表，分别确定加工表面

的加工余量、工序尺寸公差，如表1。

3．4确定切削用量及基本工时

工序13，钻准10.9的孔。

（1）确定进给量f，按表f=（0.01～0.02）d0，考虑钻头直径小、刚性差，进给量宜选小值，取f=0.12mm/r，台式钻床没有自动进给系统，均采用手动进给；

（2）确定切削速度Vc，考虑到孔径小，钻削速度Vc可

选高些，故取Vc=22m/min；

（3）确定台式钻床主轴转速n

n=（1000×22/π×12）=583.9r/min

按表Z4006B台式钻床主轴转速取n=600r/min，实际

钻削速度Vc=22.6m/min

（4）计算基本时间Tm，准12孔深度为l=16mm，切入量

y=［d0cotΦ/2+（1～2）］=6.2～7.2mm

（式中d0为钻头直径，单位为mm，准为半顶角，常用

60°）取y=7mm，切出量△=7mm

Th=（l+y+△）/nf=（16+7+7）（/600×0.12）=0.4min （5）确定辅助时间Ta，查表，取工件装夹时间为0.5min，启动机床0.02min，取下工件0.2min，共计Ta=0.72min。